Fast, precise 3-D measurement of discontinuous step-structures fabricated on microelectronic prod-ucts is essential for quality assurance of semiconductor chips, flat panel displays, and photovoltaic cells. Op-tical surface profilers of low-coherence interferometry have long been used for the purpose, but the vertical scanning range and speed are limited by the micro-actuators available today. Besides, the lateral field-of-view extendable for a single measurement is restricted by the low spatial coherence of broadband light sources. Here, we cope with the limitations of the conventional low-coherence interferometer by exploiting unique characteristics of femtosecond laser pulses, i.e., low temporal but high spatial coherence. By scanning the pulse repetition rate with direct reference to the Rb atomic clock, step heights of ~69.6
본 연구는 펨토초 레이저 반복률 주사 기반 간섭계에 관한 것으로, 펨토초 광원의 주기적인 시간 저결맞음성과 높은 공간 가간섭성을 이용하여 고속 정밀 표면형상 측정을 구현한다. 고안정도 시간/주파수 표준에 소급하여 고속으로 펄스 레이저의 반복률을 주사함으로써, 종래의 광학 형상측정기술에서 기계적 주사방식 혹은 파장 주사를 분광방식 기반의 측정방법이 고단차 복잡형상 측정 및 측정 속도에 있어서 가지는 한계를 극복하고 고단차 대영역 복잡 형상을 고속으로 정밀하게 측정한다.
간섭계는 광결정 펨토초 레이저 및 광섬유 펨토초 레이저를 광원으로 하고, 광원의 반복률을 고속으로 주사하기 위해 전기광학소자 및 음향광학소자, 또는 주사 범위를 늘리기 위한 압전소자 및 모터 스테이지와 같은 반복률 제어 장치를 제작한다. 측정 시스템은 반복률 제어장치를 포함한 펄스 레이저 공진기와 공진기에서 발진하는 펄스의 반복률을 시간/주파수 표준에 소급된 주파수 측정기로 정밀하게 측정하고 제어하는 제어부 및 제어 정확도를 보정하기 위한 시간/주파수 표준, 펄스 레이저를 이용하여 형상을 측정할 수 있는 간섭계, 획득한 간섭신호를 저장 및 분석하는 처리장치를 포함한다. 본 원리를 이용하여 대면적 시편 및 단차 시편에 대한 측정을 수행하였으며 69.6 um 단차 시편에 대하여 10.3 nm 반복능의 측정 결과를 획득하였다.