"Reflectometer, Ellipsometer : 원리 및 특징" 한 번에 정리 끝

 

Reflectometer, Ellipsometer의 원리와 특징을 아시나요? Reflectometer, Ellipsometer의 원리와 특징을 간략하게 알아보고 해석 결과에 대한 데이터를 확인해 보겠습니다. 또한, Reflectometer와 Ellipsometer의 특징을 비교하여 차이점을 알아보도록 할게요!

Reflectometer 원리 및 특징

Reflectometer는 시료 표면에 입사광을 수평에 가깝게 입사시켜 입사 각도에 따른 빛 반사율의 의존성을 조사하는 원리입니다. 특징은 다음과 같습니다.

 

1) 박막 구조 변수 검출: 박막의 두께, 밀도, 표면 및 계면의 거칠기(Roughness) 등을 검출할 수 있으며, 각 필름에 대해 분석 모델링한 후 측정값과 비교 및 대조하여 분석값을 결정할 수 있습니다.

2) 비파괴 검사: 시료의 전처리가 필요 없고, 대기 중 측정이 가능한 비파괴 검사입니다.

 

Reflectometer에 포함되는 대표적인 장비로는 XRR(X-ray Reflectometer)과 SR(Spectroscopic Reflectometer)이 있습니다.

XRR (X-ray Reflectometer)

1) 광원: X-Ray 사용

2) 특징: 가시광선에 불투명한 시료에도 적용 가능, 다층 막 해석 가능, 박막 표면과 층 사이의 거칠기 분석

3) 용도: 층간 확산, 계면 품질 평가, 나노미터 단위 변화 감지

SR (Spectroscopic Reflectometer)

1) 광원: 연속적인 파장의 빛 사용

2) 특징: In-situ 형태로 자동화된 공정 라인에 적용 가능, 높은 정밀도와 재현성 제공

3) 용도: 연구 개발, 품질 보증

 

Reflectometer 분석 결과

Reflectometer를 통해 얻은 분석 결과는 박막 구조의 세부적인 특성과 품질 평가에 큰 도움을 줍니다.

Reflectometer 특성 분석 결과

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Ellipsometer 원리 및 특징 

Ellipsometer 원리

 

Ellipsometer 중 하나인 SE(Spectroscopic Ellipsometer)는 빛의 편광 특성을 이용하여 박막의 광학적 특성을 분석하는 장비입니다. 주요 특징은 다음과 같습니다.

 

1) 선형 편광 입사: 선형 편광을 시편에 입사하여 반사된 편광이 타원 형태로 변하는 위상차를 이용해 필름의 두께를 측정

2) 굴절률(n)과 흡수계수(k) 분석: 각 필름 레이어별 분석 모델링 후 측정값과 비교 및 대조하여 분석값 결정

3) 분석 가능 항목: 박막의 두께, 거칠기, 균일성, 광학 상수(n, k 등)

 

Reflectometer와 Ellipsometer의 차이점과 원리를 이해함으로써, 각각의 장비가 제공하는 정보를 효과적으로 활용할 수 있습니다.

 

Reflectometer와 Ellipsometer 비교

Reflectometer와 Ellipsometer는 모두 박막의 특성을 분석하는 데 사용되지만, 원리와 적용 분야에서 차이점이 있습니다.

 

1) Reflectometer: 빛 반사율의 의존성을 조사하여 박막의 두께, 밀도, 표면 거칠기 등을 분석. XRR과 SR을 사용하며, 비파괴 검사로 대기 중 측정 가능.

2) Ellipsometer: 빛의 편광 특성을 이용하여 박막의 두께, 굴절률, 흡수계수 등을 분석. SE를 사용하며, 편광의 위상차를 통해 필름의 광학적 특성 분석.

 

Reflectometer와 Ellipsometer의 차이점과 원리를 이해함으로써, 각각의 장비가 제공하는 정보를 효과적으로 활용할 수 있습니다.

	SR	SE
차이	1) 입사광과 반사광의 광량을 각각 측정하여     반사율 (=반사 광량/입사광량)을 얻음 2) 시료 표면에 거의 수평적인 입사각(0°) 3) Wavelength : DUV ~ near IR 영역 4) 측정 속도 : 1sec/point 5) 측정 가능 layer : 최대 수 layer 6) 수nm~수십㎛ 두께 측정 가능     → 반사도, 투과도, Roughness 측정 가능     → 측정 속도가 빨라 Throughput 향상	1) 입사광의 편광상태를 알고 시편 면에 의해     반사된 반사광의 편광상태 변화량 측정 2) 시료 표면에 대해 50°∼80° 정도의 입사각 3) Wavelength : DUV ~ IR 영역 4) 측정 속도 : 1-10sec/point  5) 측정 가능 layer : 최대 ~10 layer 6) 수Å ~ 수십um 두께 측정 가능      → 반사도, 투과도, 위상 차이(Δ) 검출 가능      → 측정 결과 반복성이 SR보다 우수

 

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