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    관리자                                            2011-03-21 21:05:34
   K-MAC 두께측정장비의 측정 원리와 응용

Spectral Reflectometer의 측정원리

광간섭두께측정기(Reflectometer)는 입사광과 반사광의 간섭에 의한 파장별 상쇄 및 보강을 측정하여 두께를 측정하는 장치이다. 원칙적으로 물질의 n, k값을 알고 있을 때 두께 계산이 가능하지만 이를 모를   때에는 Cauchy, Sellmeier 등의 모델식을 사용하여 간접적으로 계산할 수 있다. Reflectometer는 Ellipsometer보다 두꺼운 막 측정이 가능하며, 사용법이 간편하고 빠르다는 장점이 있다. 또한 아주 좁은  부위의 측정이 가능하므로 미세 패턴 상에서 두께를 측정할 수 있으며, 가격도 비교적 저렴하다. 광원에서 나온 빛이 광학계를 통해 박막에 입사되면 박막표면 및 기판과의 경계면에서 반사된 빛이 광섬유를 통하여 측정기로 들어온다. 이 반사광은 측정기 내의 Grating 등에 의해 파장별로 분리된 후에 CCD에 의해  전기적인 신호로 바뀌고, 디지털 신호로 변환되어 Software에서 데이터를 해석하게 된다.

                             
                                    <그림1>  광간섭식 박막두께측정장치의 개념도


                     
                                      <그림2>  박막에서의 광의 간섭현상과 Spectrum


광원에서 나온 빛이 광학계를 통해 Sample Stage 위에 놓여진 박막에 입사되면 빛의 일부는 표면에서 반사되고, 일부는 박막과 기판 간의 경계면에서 반사된다. 이들 반사파들은 동일 광원에서 방사된 가간섭성(Coherent)광이므로 서로 간섭현상을 보여, 파장에 따라 보강및 상쇄간섭을 하게 된다. 따라서  파장에 따라 반사율이 다른 것처럼 보인다.   

다중 박막에서의 파장별 반사율 R은 다음과 같이 정리된다.

                                                       R(λ) =  f(n(λ),k(λ),t)

여기서, n은 굴절률, k는 소광계수이며, t가 두께이다. 즉 측정된 반사광은 박막 두께 및 박막물성에 따라 파장에 따른 고유의 반사율 분포를 보이게 된다. 따라서 이 식을 이용하여 역으로 파장에 따른 반사율에서 박막의 특성과 두께를 구할 수 있다.


Spectral Reflectometer의 응용분야

적용할 수 있는 분야는 기본적으로 광이 투과하는 재료인 대부분의 유전체 박막이나 Polymer는 측정이  가능하다.

       반도체와 유전체 제조공정 : 산화물, 질화물, 감광제(PR), Poly-Si 등
       액정 디스플레이 : Cell Gap, a-Si, n+-a-Si, Gate-SiNx, 산화물, PI, ITO 등
       광코팅 : 경도코팅, 무반사 코팅, 필터 등
       기록체 : 감광성 드럼, 비디오헤드, 포토마스크, 광디스크
       기타 : CRT새도우마스크의 PR, 박막금속필름(광간섭영역), 필터 등



 
 

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