Polarization rotator를 응용한 비교형 ellipsometry 개발

Abstract

Ellipsometry는 편광을 이용하여 물질의 광특성 및 박막의 두께를 동시에 측정 분석할 수 있는 기술로서 박막을 이용하는 산업 분야 (반도체, 디스플레이 분야 등)에 있어서 요구되는 광측정 기술이다. 즉, 반도체, 디스플레이 산업의 공정 특성상 양산을 위해 반복적으로 같은 박막을 제작하는데, 품질 관리를 위해 매번 제작한 시편이 기준 시편과 그 특성이 같은지를 검사를 해야 한다. 이 경우 주로 박막의 두께나 박막 물질의 광특성을 측정 비교하므로 ellipsometry가 사용이 된다. Ellipsometry는 작동원리와 기능 등에 따라 그 종류가 매우 많은데 본 논문에서는 두 시편의 특성 차이를 효율적으로 감지해 주는 비교형 ellipsometry에 대한 연구를 실시하였다. 비교형 ellipsometry는 Azzam이 최초로 제시한 것으로서 null (소광) 방식을 이용하여 두 시편을 동시에 측정비교하는데, 두 시편의 두께나 광특성이 완전히 같을 경우 소광 (null) 상태를 발생시키고, 차이가 있을 경우 비소광 (off-null)상태를 발생시키므로 두 시편에 대한 동질성 여부에 대한 비교가 매우 쉽다. 하지만 이 시스템에서는 두 시편의 입사면이 서로 수직이라 그 광학계의 구조가 실제 공정에 사용하기에는 문제점이 많다. 따라서, 본 논문에서는 비교형 ellipsometry의 개념을 이해하고 위와 같은 산업 분야에 실제로 적용할 수 있는 개선된 비교형 ellipsomtry를 제작하고자 polarization rotator를 도입하고 그 특성을 연구하였다.