Micro-spot 분광타원해석기의 개발 및 OLED공정 물질에 대한 응용

Abstract

Ellipsometry는 타원편광을 이용하여 물질의 광특성 (n, k) 및 박막의 두께를 동시에 측정· 분석할 수 있는 기술이다. 박막을 이용하는 산업 분야 (반도체, 디스플레이 등)에 있어서 요구되는 광학 기술이다. 이런 산업분야에 사용되는 박막은 초 박막 및 미세 선폭으로 제조되고 있다. 실제 공정에 있어서 제작 되어지는 박막의 선폭은 수 ㎚~ 수 ㎛이다. 이러한 선폭을 가진 물질의 두께 및 광특성을 측정하기에는 거의 불가능한 실정이기 때문에 수 배~ 수 십 배의 선폭을 가진 테스트 마크 부분을 제작하여 박막 물질의 두께 및 광특성을 측정한다. 이 연구를 통해서 테스트 마크된 부분을 측정할 수 있는 micro-spot spectroscopic ellipsometry (SE)를 개발하고 위와 같은 산업에 응용하고자 한다. Micro-spot SE를 개발함에 있어서 일반적인 SE와는 달리 다음과 같은 사항을 고려해야한다. 첫째, 시료에 입사하는 빛의 크기가 줄어들기 때문에 광량 저하에 대한 연구가 필요하다. 둘째, 렌즈를 이용한 focusing으로 인하여 다양한 입사각이 발생하며 색수차가 발생하게 된다. 이러한 문제를 해결할 수 있는 광학계 연구가 필요하다. 셋째, 실제 공정에 적용하기 위해서 측정속도 또한 고려해야한다. 광량이 저하 됨으로써 측정 속도가 느려지는 문제의 해결방안이 필요하다. 본 연구를 통해서 위와 같은 문제에 대한 해결방안을 연구할 것이다. 본 연구를 통해서 개발한 micro-spot SE에 대한 평가를 위해서 crystalline silicon 웨이퍼 (1 0 0)를 기준으로 하여 초점심도에 따른 입사각 효과를 평가 할 것이다. 또한 크롬 (Cr)으로 제작된 line and space 표준 시료를 이용하여 micro-spot의 크기를 평가할 것이다. 위와 같은 평가 과정을 거친 후 실제 공정용 물질인 organic light emitting diode (OLED)용 물질에 대해서 응용할 것이다. OLED에 전류를 흘려주면 빛을 내는 자체발광 다이오드로써 시야각이 넓으며 고화질 초박형으로 제조 가능하다. 저분자 OLED는 기본적으로 여러 층의 구조를 이루며 각 층마다 사용되는 물질들이 다양하다. 유리기판을 이용하는 OLED 산업에 있어서 박막에 대한 감도가 우수한 rotating compensator spectroscopic ellipsometry (RCSE) 형태의 Micro-spot SE를 개발하고 이를 이용하여 다양한 OLED 박막에 대해서 응용하였다.