Ellipsometer엘립소미트리- 타원평광해석 자료등록 다운
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Ellipsometer[엘립소미트리- 타원평광해석]
◆ Ellipsometer (타원평광해석)
타원평광의 해석은 응용 박막광학으로 확립되었으나, 그 후 논리해석이 복잡해서 숙련된 소수의 전문가 밖에는 이용 할 수 없었다. 그러나 마이크로컴퓨터에 의한 측정과 계산을 자동적으로 하는 측정기가 시판되어 현재는 널리 사용되고 있다.
투명한 박막과기판의 경계면에 반사하는 광의 반사율과 편광각을 측정함으로써, 막의 굴절율과 광학적 두께를 동시에 구할 수 있다. 기판재료의 굴절률을 알고 있지 않으면 안 된다.
측정하는 것은 기판에 입사하는 광의 입사면 내의 편광폭 t반사율과 입사 수치면 내의 진폭 반사율의 비 tanΨ 편광각도의 위상차 △이다. 이것들의 값과 굴절률 n 광학적 막두께 d와의 관계식은 제법 복잡하고 더구나 다양한 변수가 있기 때문에 여기에서는 생략한다.
측정 정밀도는 광학적 막두께에 다라 다르다. 막두께가 클 때에는 컴퓨터의 표시 값은 1차의 값으로만 표시된다.
◆ Ellipsometer의 원리
우선, ellipsometry 각 (Δ, Ψ)에 대해 알아보자면, 편광방향이 입사면에 놓인 p-파와 입사면과 수직인 s-파에 대한 반사계수(rp, rs)로부터 ellipsometry 측정값인 (Δ, Ψ)와의 관계를 유도한다.
그림: Polarizer에 의한 선형편광과 시편에 반사 후 발생한 타원편광
여기서 |rp(s)|는 입사파의 전기장의 세기(Eip(s))와 반사파의 전기장의 세기(Erp(s))의 크기의 비이다. 그리고 δp(s)는 반사 후의 위상변화이다.
복소 반사계수비(ρ)를 정의하면
이로부터 두 ellipsometry 각이 정의가 된다. 즉,
따라서 Δ는 같은 위상으로 입사한 p-파와 s-파가 반사 후에 갖게 되는 상호간의 위상차이고 tanΨ는 그 반사계수의 크기 비이다.
대부분의 경우에 있어 ellipsometry의 운용원리는 다음과 같다.
㉠ Ellipsometer를 이용하여 시편의 (Δ, Ψ)실험치를 측정한다.
㉡ 이론적으로 시편의 (Δ, Ψ)이론치를 계산한다.
㉢ 실험치와 이론치를 비교하는 과정에서 원하는 물리량을 추출해 낸다.
- 운용의 어려움
[그림 1]
다른 측정기술에 비해 너무나 많은 곳에 응용을 하다보니 그 신뢰도가 응용분야나 사용자의 숙달정도에 따라 매우 다르다 (그림참조). 즉, 적절한 성능을 가진 ellipsometer를 이용하여 표준화된 측정과정을 통해 표면이 매끈하고 특정범위의 광학적 성질을 가진 덩이(bulk) 물질을 측정하여 얻는 그 물질의 n(굴절률)과 k(소광계수) 값이 초보 사용자가 발휘할 수 있는 최고의 신뢰도를 가진 물리량이다. 실리콘 기판 위의 산화막 두께 측정-가장 많이 응용하는 분야 중 하나인데 과연 그 신뢰도는 어느 정도일까? 답: 0%∼(90+α)%
Ellipsometry와 다른 분석장비의 특징을 나타내는 그림으로 폭 A는 다른 장비에 비해 비교적 응용범위가 넓음을 나타내고 있고 간격 B는 신뢰도가 낮은 응용분야에서 사용자의 숙달된 정도에 따른 차를 나타내고 있다 (실선: 일반 사용자, 점선: 숙련된 사용자). 결론적으로 말하자면, 반사(또는 투과)만 할 수 있으면 어떤 시편이든지 ellipsometry 각 (Δ, Ψ)의 측정이 가능하다
첫 번째 문제는 번듯한 측정값이 나왔음에도 불구하고 피할 수 없는 큰 실험 오차가 포함되어 있는 경우가 많고 두 번째 문제는 이론적 분석이, 복잡한 시편과 복잡한 측정환경이 될 수록 점차 어려워진다는 것이다. 따라서 다른 장비의 경우처럼 몇 개월의 경험차로 사용할 수 있는 자, 사용할 수 없는 자로 구분이 가는 것이 아니라 십수년에 걸쳐 바둑처럼 그 숙달된 정도의 차가 변하게 되는 것이다.
◆ Ellipsometer의 용도
실리콘 관련 공정
Ellipsometry 적용분야
결정 성장
solidification
wafer 제작
표면 상태
oxidation
산화막 두께, 굴절률, 성장과정 관찰
deposition
박막두께, 굴절률, 성장과정 관찰
cleaning
표면 상태
etching
두께, damage, end-point detection
metalization
morphology
lithography
photoresist두께, 노광변수추출, baking
공정물질
광학적 성질 (mask물질, PR, 기판, 반사방지막 등등)
Ellipsometer의 응용분야는 보통 알고 있는 두께 측정이라든지 광학적 성질 측정 이외에도 무수히 많다. 우선 다른 측정장비와의 차이점을 쉽게 설명하기 위해 [그림1]을 보자. 예들 들어 전자현미경이나 XRD(X-ray diffraction) 등으로 측정할 수 있는 것을 생각해 보면 표면구조나 결정구조 등으로 그 응용 범위가 제한적이나 그 결과에 대한 신뢰도는 높다. 이에 반해 ellipsometry는 md용할 수 있는 분dirk 매우 넓은데 반도체 제조에 있어 실리콘 공정에서만 보더라도 표와 같이 다양하게 이용할 수 있다.
하지만 [그림 1]에서 보듯이 그 신뢰도는 응용분야에 따라 크게 다름을 알 수 있다. 예를 들어 깨끗한 표면을 측정하여 그 광학적 성질을 연구한다든지 silicon의 산화막 두께를 측정할 경우 그 신뢰도는 상당히 높은데 비해 다결정질 실리콘의 결정화 정도를 절대값으로 구한다든지 제한된 w측정치로부터 많은 변수를 구하고자 할 경우 등에 있어서는 신뢰도가 낮다. 그럼에도 불구하고 그런 방면에 ellipsometry를 적용하는 이유는, 잘만 사용하면 비교적 손쉽게 유용한 정보를 얻을 수 있기 때문이다. 그리고 이런 응용분야에 있어서 그 신뢰도는 사용자가 숙달되거나 또는 다른 측정기술의 도움을 받아 향상시킬 수 있게 된다. 신뢰도가 낮은 영역에 ellipsometry를 이용할 때 어느 정도까지 믿어야 하는지의 판단은 사용자의 능력에 달려있다.
◆ 출 처
박막공학 - 두양사
초고집적 공정기술 - 두양사
실리콘직적회로공정기술
반
자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?pk=11041075&sid=sanghyun7776&key=
[문서정보]
문서분량 : 3 Page
파일종류 : HWP 파일
자료제목 : Ellipsometer엘립소미트리- 타원평광해석 자료등록
파일이름 : Ellipsometer[엘립소미트리- 타원평광해석].hwp
키워드 : Ellipsometer,엘립소미트리,타원평광해석,Ellipsometer엘립소미트리,자료등록
자료No(pk) : 11041075
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◆ Ellipsometer (타원평광해석)
타원평광의 해석은 응용 박막광학으로 확립되었으나, 그 후 논리해석이 복잡해서 숙련된 소수의 전문가 밖에는 이용 할 수 없었다. 그러나 마이크로컴퓨터에 의한 측정과 계산을 자동적으로 하는 측정기가 시판되어 현재는 널리 사용되고 있다.
투명한 박막과기판의 경계면에 반사하는 광의 반사율과 편광각을 측정함으로써, 막의 굴절율과 광학적 두께를 동시에 구할 수 있다. 기판재료의 굴절률을 알고 있지 않으면 안 된다.
측정하는 것은 기판에 입사하는 광의 입사면 내의 편광폭 t반사율과 입사 수치면 내의 진폭 반사율의 비 tanΨ 편광각도의 위상차 △이다. 이것들의 값과 굴절률 n 광학적 막두께 d와의 관계식은 제법 복잡하고 더구나 다양한 변수가 있기 때문에 여기에서는 생략한다.
측정 정밀도는 광학적 막두께에 다라 다르다. 막두께가 클 때에는 컴퓨터의 표시 값은 1차의 값으로만 표시된다.
◆ Ellipsometer의 원리
우선, ellipsometry 각 (Δ, Ψ)에 대해 알아보자면, 편광방향이 입사면에 놓인 p-파와 입사면과 수직인 s-파에 대한 반사계수(rp, rs)로부터 ellipsometry 측정값인 (Δ, Ψ)와의 관계를 유도한다.
그림: Polarizer에 의한 선형편광과 시편에 반사 후 발생한 타원편광
여기서 |rp(s)|는 입사파의 전기장의 세기(Eip(s))와 반사파의 전기장의 세기(Erp(s))의 크기의 비이다. 그리고 δp(s)는 반사 후의 위상변화이다.
복소 반사계수비(ρ)를 정의하면
이로부터 두 ellipsometry 각이 정의가 된다. 즉,
따라서 Δ는 같은 위상으로 입사한 p-파와 s-파가 반사 후에 갖게 되는 상호간의 위상차이고 tanΨ는 그 반사계수의 크기 비이다.
대부분의 경우에 있어 ellipsometry의 운용원리는 다음과 같다.
㉠ Ellipsometer를 이용하여 시편의 (Δ, Ψ)실험치를 측정한다.
㉡ 이론적으로 시편의 (Δ, Ψ)이론치를 계산한다.
㉢ 실험치와 이론치를 비교하는 과정에서 원하는 물리량을 추출해 낸다.
- 운용의 어려움
[그림 1]
다른 측정기술에 비해 너무나 많은 곳에 응용을 하다보니 그 신뢰도가 응용분야나 사용자의 숙달정도에 따라 매우 다르다 (그림참조). 즉, 적절한 성능을 가진 ellipsometer를 이용하여 표준화된 측정과정을 통해 표면이 매끈하고 특정범위의 광학적 성질을 가진 덩이(bulk) 물질을 측정하여 얻는 그 물질의 n(굴절률)과 k(소광계수) 값이 초보 사용자가 발휘할 수 있는 최고의 신뢰도를 가진 물리량이다. 실리콘 기판 위의 산화막 두께 측정-가장 많이 응용하는 분야 중 하나인데 과연 그 신뢰도는 어느 정도일까? 답: 0%∼(90+α)%
Ellipsometry와 다른 분석장비의 특징을 나타내는 그림으로 폭 A는 다른 장비에 비해 비교적 응용범위가 넓음을 나타내고 있고 간격 B는 신뢰도가 낮은 응용분야에서 사용자의 숙달된 정도에 따른 차를 나타내고 있다 (실선: 일반 사용자, 점선: 숙련된 사용자). 결론적으로 말하자면, 반사(또는 투과)만 할 수 있으면 어떤 시편이든지 ellipsometry 각 (Δ, Ψ)의 측정이 가능하다
첫 번째 문제는 번듯한 측정값이 나왔음에도 불구하고 피할 수 없는 큰 실험 오차가 포함되어 있는 경우가 많고 두 번째 문제는 이론적 분석이, 복잡한 시편과 복잡한 측정환경이 될 수록 점차 어려워진다는 것이다. 따라서 다른 장비의 경우처럼 몇 개월의 경험차로 사용할 수 있는 자, 사용할 수 없는 자로 구분이 가는 것이 아니라 십수년에 걸쳐 바둑처럼 그 숙달된 정도의 차가 변하게 되는 것이다.
◆ Ellipsometer의 용도
실리콘 관련 공정
Ellipsometry 적용분야
결정 성장
solidification
wafer 제작
표면 상태
oxidation
산화막 두께, 굴절률, 성장과정 관찰
deposition
박막두께, 굴절률, 성장과정 관찰
cleaning
표면 상태
etching
두께, damage, end-point detection
metalization
morphology
lithography
photoresist두께, 노광변수추출, baking
공정물질
광학적 성질 (mask물질, PR, 기판, 반사방지막 등등)
Ellipsometer의 응용분야는 보통 알고 있는 두께 측정이라든지 광학적 성질 측정 이외에도 무수히 많다. 우선 다른 측정장비와의 차이점을 쉽게 설명하기 위해 [그림1]을 보자. 예들 들어 전자현미경이나 XRD(X-ray diffraction) 등으로 측정할 수 있는 것을 생각해 보면 표면구조나 결정구조 등으로 그 응용 범위가 제한적이나 그 결과에 대한 신뢰도는 높다. 이에 반해 ellipsometry는 md용할 수 있는 분dirk 매우 넓은데 반도체 제조에 있어 실리콘 공정에서만 보더라도 표와 같이 다양하게 이용할 수 있다.
하지만 [그림 1]에서 보듯이 그 신뢰도는 응용분야에 따라 크게 다름을 알 수 있다. 예를 들어 깨끗한 표면을 측정하여 그 광학적 성질을 연구한다든지 silicon의 산화막 두께를 측정할 경우 그 신뢰도는 상당히 높은데 비해 다결정질 실리콘의 결정화 정도를 절대값으로 구한다든지 제한된 w측정치로부터 많은 변수를 구하고자 할 경우 등에 있어서는 신뢰도가 낮다. 그럼에도 불구하고 그런 방면에 ellipsometry를 적용하는 이유는, 잘만 사용하면 비교적 손쉽게 유용한 정보를 얻을 수 있기 때문이다. 그리고 이런 응용분야에 있어서 그 신뢰도는 사용자가 숙달되거나 또는 다른 측정기술의 도움을 받아 향상시킬 수 있게 된다. 신뢰도가 낮은 영역에 ellipsometry를 이용할 때 어느 정도까지 믿어야 하는지의 판단은 사용자의 능력에 달려있다.
◆ 출 처
박막공학 - 두양사
초고집적 공정기술 - 두양사
실리콘직적회로공정기술
반
자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?pk=11041075&sid=sanghyun7776&key=
[문서정보]
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