Ellipsometry는 타원편광을 이용해 물질의 특성을 분석하는 광분석 기술의 한 종류로서 약 100년 전부터 사용되어 오다가 근간에 컴퓨터의 도입 및 하드웨어의 발달과 맞물려 크게 발전하면서 각종 박막, 재료 관련 산업 분야에서 사용되고 있다. 현대 사회는 기술의 발전으로 매우 다양한 산업 분야가 있는데 정보기술의 발전으로 규모가 점점 커지는 디스플레이산업, 국가산업의 핵심인 반도체산업, 고부가가치 미래 핵심 산업인 바이오 나노 산업 그리고 환경문제와 ...
Ellipsometry는 타원편광을 이용해 물질의 특성을 분석하는 광분석 기술의 한 종류로서 약 100년 전부터 사용되어 오다가 근간에 컴퓨터의 도입 및 하드웨어의 발달과 맞물려 크게 발전하면서 각종 박막, 재료 관련 산업 분야에서 사용되고 있다. 현대 사회는 기술의 발전으로 매우 다양한 산업 분야가 있는데 정보기술의 발전으로 규모가 점점 커지는 디스플레이산업, 국가산업의 핵심인 반도체산업, 고부가가치 미래 핵심 산업인 바이오 나노 산업 그리고 환경문제와 에너지 자원 고갈로 인하여 연구가 활발해진 태양전지 (Solar cells) 산업 등 여러 가지 산업 분야가 있고 생겨나고 있다. 최근 이런 산업분야의 수많은 공정 분야에서 사용되는 박막은 두께가 더욱 얇아지고, 물질의 종류가 다양해지고 있어, 이들 재료의 특성을 제어하고 효과적으로 분석하는 것은 매우 중요한 사항이 되고 있다. 수많은 종류의 측정 기술이 있지만 기술의 특성에 따라 사용할 수 있는 분야는 기기마다 제한적이며 응용할 수 있는 범위도 좁아 지속적인 개발연구가 필요하다. 이미 박막의 특성을 연구하는데 중요한 역할을 담당하고 있는 ellipsometry (타원편광해석기술) 및 reflectometry의 경우는 광학을 이용하는 비접촉 방식의 기술로서 앞서 언급한 분야에 있어서 폭 넓게 이용될 수 있는 적절한 수단이라 할 수 있다. 하지만 다양한 산업분야에 있어 측정요건이 다르고 또한 시편의 특이성이 있을 경우 새로운 ellipsometer (타원편광해석기) 및 reflectometer를 개발하거나 수정하고 측정한 data에 있어서 새로운 분석 방법을 연구해야만 한다. 최근, 이러한 요구에 따라 필요성이 점점 대두되고 있는 vacuum ultraviolet spectroscopic ellipsometer (VUVSE, 진공자외선 분광 타원편광해석기), near infrared spectroscopic ellipsometer (NIRSE, 근적외선 분광 타원편광해석기), rotating compensator spectroscopic ellipsometer (RCSE, 회전 보상기형 분광 타원편광해석기), imaging ellipsometer (IE, 이미징 타원편광해석기), real-time spectroscopic ellipsometer (Real-time SE, 실시간 분광 타원편광해석기) 및 spectroscopic reflectometer (SR, 분광 반사계)를 이용하여 특정 공정이나 물질에 대해서 특화된 측정기술이 개발되고 있다 이 연구에서는 다른 측정기술에 비해서 많은 장점을 가지고 있는 다양한 ellipsometry와 reflectometry를 자체적으로 개발하여 특정 산업이나 공정 분야에서 효과적으로 사용할 수 있도록 하고자 한다. 또한 다양한 산업 분야에서 적절하게 사용할 수 있는 ellipsometer와 reflectometer의 실제 응용 사례를 제시함으로써 기초적인 지식을 갖춘 일반 사용자들도 유용하게 사용할 수 있고, 실제 공정에 적용하여 생산분야의 수율 향상과 연구분야의 발전에 기여하고자 한다.
Ellipsometry는 타원편광을 이용해 물질의 특성을 분석하는 광분석 기술의 한 종류로서 약 100년 전부터 사용되어 오다가 근간에 컴퓨터의 도입 및 하드웨어의 발달과 맞물려 크게 발전하면서 각종 박막, 재료 관련 산업 분야에서 사용되고 있다. 현대 사회는 기술의 발전으로 매우 다양한 산업 분야가 있는데 정보기술의 발전으로 규모가 점점 커지는 디스플레이산업, 국가산업의 핵심인 반도체산업, 고부가가치 미래 핵심 산업인 바이오 나노 산업 그리고 환경문제와 에너지 자원 고갈로 인하여 연구가 활발해진 태양전지 (Solar cells) 산업 등 여러 가지 산업 분야가 있고 생겨나고 있다. 최근 이런 산업분야의 수많은 공정 분야에서 사용되는 박막은 두께가 더욱 얇아지고, 물질의 종류가 다양해지고 있어, 이들 재료의 특성을 제어하고 효과적으로 분석하는 것은 매우 중요한 사항이 되고 있다. 수많은 종류의 측정 기술이 있지만 기술의 특성에 따라 사용할 수 있는 분야는 기기마다 제한적이며 응용할 수 있는 범위도 좁아 지속적인 개발연구가 필요하다. 이미 박막의 특성을 연구하는데 중요한 역할을 담당하고 있는 ellipsometry (타원편광해석기술) 및 reflectometry의 경우는 광학을 이용하는 비접촉 방식의 기술로서 앞서 언급한 분야에 있어서 폭 넓게 이용될 수 있는 적절한 수단이라 할 수 있다. 하지만 다양한 산업분야에 있어 측정요건이 다르고 또한 시편의 특이성이 있을 경우 새로운 ellipsometer (타원편광해석기) 및 reflectometer를 개발하거나 수정하고 측정한 data에 있어서 새로운 분석 방법을 연구해야만 한다. 최근, 이러한 요구에 따라 필요성이 점점 대두되고 있는 vacuum ultraviolet spectroscopic ellipsometer (VUVSE, 진공자외선 분광 타원편광해석기), near infrared spectroscopic ellipsometer (NIRSE, 근적외선 분광 타원편광해석기), rotating compensator spectroscopic ellipsometer (RCSE, 회전 보상기형 분광 타원편광해석기), imaging ellipsometer (IE, 이미징 타원편광해석기), real-time spectroscopic ellipsometer (Real-time SE, 실시간 분광 타원편광해석기) 및 spectroscopic reflectometer (SR, 분광 반사계)를 이용하여 특정 공정이나 물질에 대해서 특화된 측정기술이 개발되고 있다 이 연구에서는 다른 측정기술에 비해서 많은 장점을 가지고 있는 다양한 ellipsometry와 reflectometry를 자체적으로 개발하여 특정 산업이나 공정 분야에서 효과적으로 사용할 수 있도록 하고자 한다. 또한 다양한 산업 분야에서 적절하게 사용할 수 있는 ellipsometer와 reflectometer의 실제 응용 사례를 제시함으로써 기초적인 지식을 갖춘 일반 사용자들도 유용하게 사용할 수 있고, 실제 공정에 적용하여 생산분야의 수율 향상과 연구분야의 발전에 기여하고자 한다.
Ellipsometry, which had been developed around 100 years ago, is now used in various industries for the characterization of thin films and materials. As the technology develops, the present society has various industry areas which use thin films to fabricate devices. First, the scale of display indus...
Ellipsometry, which had been developed around 100 years ago, is now used in various industries for the characterization of thin films and materials. As the technology develops, the present society has various industry areas which use thin films to fabricate devices. First, the scale of display industry gets larger by development of information technology. Second, the semiconductor industry is still the core of national industry. Third, Bio-nano industry is future industry of high added-value. Finally, the research of solar power industry becomes active because of environmental pollution and depletion of energy resource. Recently the thickness of thin film, which is used in many process applications, is getting thinner and its type of material is diversified. For those reasons, it becomes very important to use appropriate analysis method and control thin film materials or properties of surfaces. There are many kinds of metrologies but their applications are limited due to the characteristics of the metrologies. Among them, the optical metrologies play important roles in research of thin films and control of the properties of processing materials in various industries. Ellipsometry and reflectometry are optical techniques which can be used in those areas. Even though ellipsometry and reflectometry are very useful methods, they need to be developed further for new emerging applications. Thus, in this work, ellipsometers and reflectometers have been modified or newly developed for various applications. Those are, a vacuum ultra violet spectroscopic ellipsometer (VUV SE), a near infrared spectroscopic ellipsometer (NIR SE), imaging ellipsometer (IE), real-time spectroscopic ellipsometer (Real-time SE), and spectroscopic reflectometer (SR) with new functions. We show details of the new systems and also we tested these systems to evaluate new materials or processes for which no conventional evaluation technology existed. We show that VUV SE is useful to study high-k materials, NIR SE is powerful to study narrow bandgap semiconductors, IE is very sensitive to study the crystallization of amorphous silicon thin films. Moreover, our modified SR is quite useful to study the surface of textured solar cells.
Ellipsometry, which had been developed around 100 years ago, is now used in various industries for the characterization of thin films and materials. As the technology develops, the present society has various industry areas which use thin films to fabricate devices. First, the scale of display industry gets larger by development of information technology. Second, the semiconductor industry is still the core of national industry. Third, Bio-nano industry is future industry of high added-value. Finally, the research of solar power industry becomes active because of environmental pollution and depletion of energy resource. Recently the thickness of thin film, which is used in many process applications, is getting thinner and its type of material is diversified. For those reasons, it becomes very important to use appropriate analysis method and control thin film materials or properties of surfaces. There are many kinds of metrologies but their applications are limited due to the characteristics of the metrologies. Among them, the optical metrologies play important roles in research of thin films and control of the properties of processing materials in various industries. Ellipsometry and reflectometry are optical techniques which can be used in those areas. Even though ellipsometry and reflectometry are very useful methods, they need to be developed further for new emerging applications. Thus, in this work, ellipsometers and reflectometers have been modified or newly developed for various applications. Those are, a vacuum ultra violet spectroscopic ellipsometer (VUV SE), a near infrared spectroscopic ellipsometer (NIR SE), imaging ellipsometer (IE), real-time spectroscopic ellipsometer (Real-time SE), and spectroscopic reflectometer (SR) with new functions. We show details of the new systems and also we tested these systems to evaluate new materials or processes for which no conventional evaluation technology existed. We show that VUV SE is useful to study high-k materials, NIR SE is powerful to study narrow bandgap semiconductors, IE is very sensitive to study the crystallization of amorphous silicon thin films. Moreover, our modified SR is quite useful to study the surface of textured solar cells.
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