다양한 타원편광해석기의 산업에의 응용

Abstract

타원편광해석기술은 광분석 기술의 한 종류로서 약 100년 전부터 사용되어 오다가 근간에 컴퓨터의 도입 및 하드웨어의 발달과 맞물려 각종 박막, 재료 관련 산업 분야에서 사용되어져 왔다. 현재 사회는 기술의 발전으로 매우 다양한 산업 분야가 있는데 정보기술의 발전으로 규모가 점점 커지는 디스플레이산업, 국가산업의 핵심인 반도체산업, 고부가가치 미래 핵심 산업인 바이오나노 산업 그리고 환경문제와 에너지 자원 고갈로 인하여 연구가 활발해진 태양전지 산업 등 여러 가지 산업 분야가 있고 생겨나고 있다. 최근 수많은 공정 분야에서 사용되는 박막은 두께가 더욱 얇아지고, 물질의 종류가 다양해지며, 이들 재료의 박막이나 표면의 특성을 제어하고 효과적인 분석법의 사용은 매우 중요한 사항이 되고 있다. 수많은 종류의 측정 기술이 있지만 기술의 특성에 따라 사용할 수 있는 분야는 기기마다 제한적이며 응용할 수 있는 범위도 좁다. 다양한 산업 분야에서 박막 및 최종 디바이스의 특성을 연구하거나 공정과정을 제어하는데 중요한 역할을 담당하는데 있어서 타원편광해석기술의 경우 응용 분야가 매우 넓으므로 적절한 수단이라고 생각한다. 응용분야가 보편적 적용 분야인 박막의 두께 측정이나 덩어리 형태 물질의 광특성 연구를 벗어나게 되면 거기에 적합하도록 타원편광해석기를 새로 제작 또는 수정하거나 새로운 분석 기술을 개발해야 할 필요가 있다. 최근에 이러한 요구에 따라 필요성이 점점 더 대두되고 있는 진공자외선 분광 타원편광해석기, 이미징 타원편광해석기, 뮬러 매트릭스 분광 타원편광해석기, 회전 보상기형 분광 타원편광해석기, 실시간 분광 타원편광해석기 그리고 마땅히 평가할 기술이 없는 공정이나, 물질에 대해서 특화화된 측정기술을 개발하고자 한다. 본 연구에서 다른 측정기술에 비해 많은 장점을 지니고 자체적인 독창성을 가지고 있는 타원편광해석기술을 다양한 산업 분야에서 효과적으로 사용할 수 있도록 하고자 한다. 다양한 산업 분야에서 적절하게 사용할 수 있는 타원편광해석기의 실제 응용 사례를 제시하여 일반적인 사용자들도 편리하고 효과적으로 사용할 수 있고, 실제 공정에 적용되어 수율 향상과 연구와 생산 분야 발전에 기여하고자 한다.; Ellipsometry has been used for the characterization of materials and thin films in industry for a long time since the introduction of computer and development of electronics. Currently various industry is growing due to the technology development. These are increasing scale of the display industry from development of information technology, the semiconductor industry as key industry in the nation, the bio-nano technology industry as high value-added key industry in the future, the solar cell industry as the solution to the energy crisis and environmental hazard and so on. Recently, thin films which are used in a lot of process field is more thinner and the kinds of materials become various. Thus, it is very important to control the properties of surface and thin films of these materials. This means we need proper inspection tools for effective characterization. There are various kind of measurement techniques but the choice of technique is limited in each application. We think that ellipsometry is powerful technology because it has broad application field when we study thin films, device or the manufacturing process. Ellipsometry can be used to measure thickness of thin films or to characterize the optical properties of materials in general. If one wants to apply this technique for special purpose, one needs to modify the hardware or software. Sometimes, special ellipsometry needs to be developed. In this work, we developed vacuum ultraviolet spectroscopic ellipsometry, imaging ellipsometry, Muller matrix spectroscopic ellipsometry, real time spectroscopic ellipsometry and other specialized ellipsometry for new materials and processes. Because ellipsometry has many merits compared to other techniques and has its uniqueness, we can apply it effectively in various industries. We demonstrated various industrial applications. This will contribute the improvement of production yield in many processes such as lithography, thin film deposition, defect control, etc.