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타원계측법 – 위키백과, 우리 모두의 백과사전

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기본 원리[편집]

타원 측정방법[편집]

타원계의 종류[편집]

기타[편집]

외부 링크[편집]

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엘립소메트리, 그리고 엘립소메타 기기와 분광반사율의 비교

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폴텍㈜에 오신 것을 환영합니다.

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KR100484377B1 – 분광 엘립소미터
– Google Patents

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  – Google Patents 새로운 광학 장치와 함께 이미징 분광기(24)를 이용함으로서 다수의 모든 파장 범위에 대해 박막과 코팅을 가지는 표면(18)의 엘립소미터 패러미터를 동시에 측정하는 … …
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  – Google Patents 새로운 광학 장치와 함께 이미징 분광기(24)를 이용함으로서 다수의 모든 파장 범위에 대해 박막과 코팅을 가지는 표면(18)의 엘립소미터 패러미터를 동시에 측정하는 …
  새로운 광학 장치와 함께 이미징 분광기(24)를 이용함으로서 다수의 모든 파장 범위에 대해 박막과 코팅을 가지는 표면(18)의 엘립소미터 패러미터를 동시에 측정하는 분광 엘립소미터가 공개된다. 상기 새로운 광학 장치는 이미징 분광기(24)의 입력 애퍼쳐나 슬릿에 따라 또는 이에 평행하게 시간에 따라 불변인 점들의 선형 공간 어레이의 광학 신호 트레인의 편광 정보를 분산시킨다. 또한, 상기 새로운 광학 장치는 파장축과 광편광축을 가지는 이미징 어레이에 의해 저장되고 집광되는 2차원 분광 이미지를 제공하기 위해 애퍼쳐나 슬릿에 수직인 파장의 편광 정보를 분산시킨다. 분광 엘립소미터 패러미터 Ψ와 Δ를 다중 동시 측정하는 것은 시간에 따라 변하지도 않으면서 기계적으로 움직이는 광학 소자 없이 모든 파장에 대해 취해진다.

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박막분석측정기 Spectroscopic Ellipsometer > 제품소개

​​SENTECH 社의 Thin Film 측정기는 Ellipsometer와 Reflectometer의 제품군이 있습니다. Stage를 정밀 Tuning 하는 기술의 적용으로 미세 박막의 두께 및 광학 상수를 얻을 수 있습니다. 엘립소미터는 DUV 영역에서 IR영역까지 사용자의 목적에 따라 파장을 선택하실 수​ 있으며, 고객의 필요한 요구에 맞춘 다양한 선택 사양의 지원이 가능합니다.

​

​

​

​SENresearch 4.0

​INTRODUCTION____________________________________________

Widest spectral range and highest spectral resolution

SENresearch 4.0은 190nm ~ 3,500nm 범위의 넓은 스펙트럼 범위를 다루고 있습니다. 높은 주파수의 스펙트럼 FTIR타원 본광을 사용하여 200um의 두께의 두꺼운 필름을 분석할 수 있습니다.

​No Moving parts with SSA principle

최적의 측정 결과를 산출하기 위해 장비는 어떤한 움직이는 부품이 없습니다. 이는 빛의 Alignment에 있어서 매우 중요한 요소로, 측정결과의 오차를 줄여줍니다. 또한 SENresearch4.0은 Step & Scan analyzer(SSA)를

통해 ​Signal/Noise Ratio를 높임으로서 높은 검출 능력을 나타 냅니다.

​

Full Mueller Matrix by innovative 2Compensator design​

2개의 Compensator는 SSA 측정 시 Full Mueller Matrix 측정이 가능하게 해 줍니다. 이 또한 업그레이드를 통해 기존 장비에서 추가할 수 있습니다.

정교한 소프트웨어 SpectraRay 4

경제성이 뛰어는 SENpro 는 VIS-NIR 타원 광학계, 5 ° 스텝 고니오미터, 샘플 스테이지, 광학초점계, 광섬유로 연결되는 안정화된 광원 및 디텍터 장치로 구성되며, 함께 제공되는 SpectraRay 4 소프트웨어는 시스템 제어 및 모델링, 시뮬레이션, 피팅 및 데이터의 프리젠 테이션을 포함하여 데이터 분석을 위한 최적화된 프로그램입니다.

Options​

자동 고니오미터 / 자동 샘플스테이지 / 자동 초점시스템(Height/Tilt) / UV 광원

​

Pyramid Goniometer 프로그램에서 자동조절을 할 수 있는 오토고니오미터, Multi Angle 측정 시 매우 유용 MicroSpot 광원의 손실없이 beam size를 적게하여 원하는 샘플 위치의 측정을 가능하게 도와준다 FTIR Option Wavelength를 3,500nm 파장까지 확장할 수 있다 Automated hight and tilt adjustment 자동 높이/틸트 조정장치로 샘플의 forcus가 편해진다 Transmission measurement Beam을 샘플에 투과시켜 두께를 측정하는 기술 Reflectivity measurement 두께와 굴절율 뿐만아니라, 반사율을 측정할 때 사용하기 기술

​

PRINCIPLE ​________________________________________________

​

엘립소미터는 입사되는 광원이 시료의 박막에 의해 Psi/delta만큼의 변화를 얻고 이를 다양한 Modeling parameter에 적용하여 원하는 시료의 광학 상수와 미세 두께를 측정할 수 있습니다.​

________________________________________________FEATURES​

– 광범위한 분광 영역 190nm ~ 3,500nm

– CCD Array detector를 이용한 빠른 측정 능력

– 빠른 Step and scan Analyzer를 이용한 낮은 S/N검출 비율

– 하나의 장비에서 지원하원 Full 15 Mueller matrix

– 피라미드 고미오 미터 방식을 이용한 넓은 측정 영역

– 쉽고 편리한 Program – SPECTRARAY/4

– 현장에서 가능한 Upgrade

​

​

APPLICATIONS______________________________________________

​

– Biology and Chemistry in Institute & Universities

– Telecommunication (LiNbO3, waveguides)

– Nanom aterials and particles

– 모든 분야의 Thin Film

위키백과, 우리 모두의 백과사전

타원계측법(Ellipsometry)은 다양한 방식으로 빛의 편광 특성 변화를 확인하여 빛의 파장에 따른 물질의 복소 굴절률(complex refrective index)을 측정하는 방법을 말하며, 타원법, 또는 타원해석법이라고도 한다. 타원법이라는 용어는 대부분의 편광 상태가 타원편광인데서 유래하였다.

독일의 물리학자 드루드(Paul Karl Ludwig Drude, 1863년 7월 12일 –1906년 7월 5일)에 의해 빛이 시료에서 반사되면 물질의 광학적 성질과 층의 두께 등에 의해 반사광의 편광상태가 달라진다는 사실이 발견되었다. 이 변화를 측정해 정보를 얻게 되는데, 이를 통해 물질의 기본적인 물리량인 복소 굴절률이나 유전함수 텐서를 측정하고 물질의 형태, 결정상태, 화학적 구조, 전기 전도도 등도 유도할 수 있다.

일반적으로 수 옹스트롬이나 수십 나노미터부터 수 마이크로미터까지의 단층/다층 박막의 측정에 주로 활용되며, 정밀도가 높아 나노 과학의 발전과 함께 오늘날 여러 분야에서 활용되고 있다. 광원으로 모노크로메이터를 사용하여 특정 파장을 빛(단색광)을 선택하여 굴절률을 측정하는 분광 타원계측법이 있으며 특정 파장의 레이저를 광원으로 사용하는 계측법이 생산 공정에 사용되기도 한다.

기본 원리 [ 편집 ]

빛이 반사, 또는 투과한 후 편광상태 변화를 측정한다. 이때, 편광상태 변화는 측정한 시료의 특성(두께, 복소 굴절률 또는 유전함수)에 따라 결정된다. 다른 광학적 측정 방법은 빛의 파장 이내 범위에서 회절한계에 부딪히지만, 타원법은 위상 정보를 이용해 수 옹스트롬까지의 해상도를 얻을 수 있다. 시료는 단층박막이나 몇 개의 층으로 이루어진 다층박막이며, 각각의 층이 같은 종류(예를 들면 Si와 SiO x 등)의 등방적이고 비흡수성인 물질로 가정된다. 이러한 가정과 어긋날 경우 별도의 변수를 도입해 측정결과를 분석해야 한다.

타원 측정방법 [ 편집 ]

타원 측정 장비를 타원계(ellipsometer)라고 하는데, 시료에서 반사된 편광상태를 검출하는 반사형 타원계와 시료를 투과하면서 변한 편광상태를 검출하는 투과형 타원계가 있다. 다층 박막 등을 분석하는데는 반사형 타원계가 일반적이다.

광원에서 나온 전자기파가 선형 편광자(polarizer)를 통과한 후에 시료(sample)에 부딪히면, 그 반사된 빛을 또 다른 편광자(검광자, analyzer)에서 검출하는 방법이 가장 기본적인 PSA 타원계이다. 광원과 시료 사이에 보정기(compensator)를 추가하는 경우도 있는데, 이 경우는 PCSA 타원계라고 하며, 시료와 검광자 사이에 보정기가 달린 경우는 PSCA 타원계라고 부른다. 일부 타원계는 보정기 대신에 위상 변조기(phase modulator)를 사용하기도 한다. 특히 위상변조기방식은 매우 정확하고 기계적인 지터(Jitter )를 제거하여 매우 안정적인 결과를 얻을 수 있다. 여러 가지 타원분광분석법에 가장 진보된 측정방법이기도한 위상변조방식은 두개물질의 매우 미세한 물리적특성을 감지할 수 있어 매우 얇은 다층막층 분석에 상용화되어 매우 광범위로 응용되고 있다. 특히, ellipsometer는 측정뿐만아니고 분석에 많은 어려움이 따르는데 물성에 기본개념을 숙지해야 분석이 가능하다.

결과 분석 [ 편집 ]

타원계의 종류 [ 편집 ]

측정에 사용되는 빛은 매질에 따른 제약을 거의 받지 않는다. 다른 표면분석 장비들과 달리 고진공이 필요 없을 뿐 아니라 고밀도 플라즈마나 액체매질에서도 측정이 가능하다. 광학적 측정이므로 측정과정을 통해 시료에 영향을 주지도 않는다.

빛의 세기를 측정하는 것이 아니라 세기의 비율을 측정하므로 빛의 세기가 불안한 경우에 의한 영향이 적다.

크라머스-크로니히 변환식을 사용하지 않고 복소 굴절률의 실수부인 굴절률(refractive index)과 허수부인 소광계수(extiction coefficient)를 동시에 간단히 구할 수 있다.

편광의 진폭과 위상을 동시에 측정하므로, 박막이나 표면층에 대해 매우 예민해 원자홀층(atomic monolayer)은 물론 원자부분층(atomic partial coverage)까지 분석이 가능하다. 단, 표면층이 균일하지 못한 경우는 별도의 모델이 필요하다.

기타 [ 편집 ]

사용되는 검출기로는 PM 튜브, 포토다이오드등이 있고 편광을 설정하거나 분석하기 위해 편광자를 사용한다.

편광 변조기를 사용하여 주기적인 편광의 변화를 주는 방법을 사용하여 매질에 의한 응답을 측정하는 방법이 많이 사용되는 방법중의 하나이다.

엘립소메트리, 그리고 엘립소메타 기기와 분광반사율의 비교

엘립소메트리와 분광반사율 기술의 비교

엘립소메타 기술과 분광 반사율 기술은 반사된 빛을 측정하고 반도체, 금속 박막(Thin Film)의 두께와 굴절률을 측정 합니다. 엘립소메타와 분광반사율은 큰 차이점이 있습니다. 엘립소메타 기술은 낮은 각도로 박막에서 반사된 빛의 양을 측정하고 분광반사율은 수직으로 반사된 빛의 양을 측정합니다.

분광 반사율 가이드 요청

빛이 반사된 각도에 의해 기술의 난이도와 가격 그리고 기능이 정해집니다. 엘립소메타 기술은 기울어진 각도에서 빛의 양을 측정합니다. 이 기술은 반사된 빛의 극성과 강렬함도 함께 측정하기 때문에 더 확실하고 정확하게 두께를 측정할 수 있습니다. 하지만 엘립소메타 기술로 빛의 극성까지 함께 측정하려면 고가의 이동성 광학 구성부품이 필요합니다.

분광반사율기술은 빛을 직각으로 반사시켜 측정하므로서 빛의 극성은 측정하지 않습니다. 이로 인하여 분광반사율 기술을 사용한 제품은 엘립소메타 기술에 비교했을때 이동성 구성부품도 없고 더 간단하고 저렴합니다. 더불어 분광반사율 기술에는 투과율 분석기능도 쉽게 적용할 수 있습니다.

아래의 표를 참조 하시면 엘립소메타 기술은 보통 10nm보다 더 얇은 박막에 선호되는 기술 인 반면 분광반사율 기술은 10µm 보다 두꺼운 박막에 선호 됩니다. 두 기술이 사용되는10nm와10µm 사이에는 많은 응용분야가 있습니다. 이러한 경우의 측정은 분광반사율 기술이 신속하고, 간결하며, 저렴한 단가 때문에 종종 선택되어 집니다.

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