실험 결과 및 데이터 분석

라. FE­SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope)

본 연구의 신뢰성 확보를 위해 Fig. 25 에 나타낸 주사전자현미경 ( Field Emission Scanning Electron Microscope ) 으로 허니콤 구조 회로선의 선 폭을 측정하였다. 이 장 비는 대상체 표면에 전자선을 주사하여 입체구조를 직접 관찰할 수 있어 박막의 형상 측정이나 미세구조를 가진 물체의 검사, 성분 분석, 결함 검사 등에 주로 이용되며 성 능에 대한 표는 Table 4 에 나타내었다.

Fig.25 FE­SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope) Table 4 Specification of FE­SEM

하기 위해 디지털 홀로그래피로 측정하였다. Reference wave 와 대상체에서 반사된 Object wave 와의 간섭을 통해 8번의 위상이동을 이용하여 Complex Amplitude 를 계산 하였다. 이러한 Complex Amplitude 는 Fig. 26 의 (a) 와 (b) 에 나타낸 바와 같이 Complex Amplitude 를 각각의 Phase 와 Intensity 로 나타내었다. 2 π 범위 내로 기록되 는 위상 정보 값을 Unwrapping 하였다. Unwrap 은 Least square method 를 통해 오차를 최소화하였으며 그 결과는 Fig. 26 의 (c) 와 같다.

허니콤 구조의 전자 회로 선의 결과 비교를 위해 측정한 AFM, FE­SEM에 Image Profile 값을 확인 한 결과, 측정 시 기준과 대상체로 가는 빛에 각각 다른 배율의 M.O (Micro objective) 를 사용하여 Fig. 26 에서와 같이 Curveature 가 발생하였다.

반사형 디지털 홀로그래피이므로 기준이 되는 면이 없다. 이 때문에 Flat Mirror 를 이용한 위상 차이를 통해 M.O 에 의한 Curveature 를 제거하였다( Fig. 26 (f) ). 디지털 홀로그래피는 초점 조절이 유연하여 초점이 맞지 않는 이미지를 획득하여도 복원거리 를 조정하여 정확한 상을 획득할 수 있다. 포토리소그래피 공정으로 제작한 회로선의 동일 부에 초점을 맞춰 높이 정보 값을 획득 하였으며 평균적으로 43.88㎛ 이다 (Table 5). 또한 9 지점의 복원 결과는 Fig. 26 의 (d) 와 Fig. 27 에 나타내었다.

AFM 으로 9 지점에서 70 ㎛ × 70 ㎛ 의 범위 내에서 측정한 결과는 Fig. 26 의 (a) 에서 보는 것처럼 3차원 이미지로 확인할 수 있으며 Fig. 26 의 (b) 에서와 같이 Profile 로 형상의 폭을 측정할 수 있다. Table 5 와 같이 측정되며 평균 45.29 ㎛ 로 측정되었 다. FE­SEM 으로 측정한 결과는 2 차원적으로 확인 가능하며 AFM 측정결과와 비교할 경우 약 3 % 의 편차율, FE­SEM 과 비교하였을 경우에는 0.5 % 의 편차율을 확인할 수 있다. AFM 으로 측정한 결과와는 어느 정도 차이를 보이지만 또 다른 상용 장비인 FE­SEM 으로 측정한 결과와는 흡사하다는 것을 확인하였다.

(a) Phase (b) Intensity

(c) Unwrap (d) Result of reconstruction

(e) Profile of resize image ( 120 pixel of Y direction)

(f) Subtract

Fig.26 Result of Digital Holography ( Point 1 )

Point 2 Point 3

Point 4 Point 5

Point 6 Point 7

Point 8 Point 9

Fig.27 Result of reconstruction

Table 5 Result of Digital Holography

반도체 제작 시 적용하는 Photolithography 공정 중 투영 노광 방식으로 허니콤 구조

의 전자회로를 제작하였다. 설계한 바와 같이 정확한 전사를 목적으로 한

Photolithography 공정의 검수를 위해 다양한 상용 장비들이 사용되고 있으며 그 상용 장비들과의 결과 값을 디지털홀로그래피와 비교한 결과 AFM 의 결과와는 3 % 의 편 차율을 가지며, FE­SEM으로 측정한 결과와는 0.5%의 편차율을 보이는 것으로 보아 측 정 시간과 분해능이 뛰어난 디지털 홀로그래피 기법도 반도체 검사에 충분한 가능성을 보인다고 판단된다.

제 5 장 Measurement of three dimensional surface temperature distribution by hybrid digital holographic imaging system

5 장에서는 Nd:YAG Phase­Shifting 디지털 홀로그래피와 IR Camera 를 이용한 Thermal image 를 융합한 Hybrid Digital Holography 를 소개한다. 융합형 Hybrid Digital Holography 는 Numerical 하게 복원된 Digital Holography 와 IR Camera를 활용한 Themal image 의 온도 정확도를 유지하며 3.25 ㎛ Spatial Resolution 을 가진다. 이러한 융합된 고해상도 하이브리드 디지털 홀로그래피는 3 차원 Thermal image 와 Microscopy Digital Holography 의 향상된 개선법을 소개한다.

제 1 절 In­line Hybrid Digital Holography의 시뮬레이션 3차원 온도 분포 이미지