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푸리에 변환을 이용한 3층 구조 박막의 두께 측정
Determining the Thickness of a Trilayer Thin-Film Structure by Fourier-Transform Analysis 원문보기

한국광학회지 = Korean journal of optics and photonics, v.27 no.4, 2016년, pp.143 - 150  

조현주 (대덕대학교 총포광학과) ,  원준연 ((주)쎄미시스코) ,  정영규 ((주)쎄미시스코) ,  우봉주 ((주)쎄미시스코) ,  윤준호 (인하대학교 물리학과) ,  황보창권 (인하대학교 물리학과)

초록
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분광광도계로 측정된 반사율 데이터를 활용하여 다층박막 각 층의 두께를 푸리에 변환 방법으로 결정하였다. 이를 위하여 이론적인 3층 다층박막 반사율 데이터를 생성하고 자체 작성한 Matlab 프로그램으로 델타함수의 피크 발생위치로부터 각 층의 두께를 결정하였으며, 박막의 광학적 두께가 730 nm 이상이 되는 경우 결정된 두께 오차는 1.0% 이하임을 알 수 있었다. 이 방법을 사용하여 바 코팅 방법으로 제작된 PI-(얇은 $SiO_2$)-PI 다층박막의 두께를 결정하고 그 결과를 SEM 측정결과와 비교하였다. 본 두께측정 방법은 각 층의 굴절률과 박막의 순서를 미리 인지하고 있어야 하는 단점이 있으나, 비파괴적인 방법으로 빠르게 다층 박막의 두께 분포를 결정할 수 있는 방법임을 확인하였다.

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The thickness of each layer in a multilayered system is determined by a Fourier-transform method using spectroscopic reflectance measurements. To verify this method, we first generate theoretical reflectance spectra for three layers, and these are fast-Fourier-transformed using our own Matlab progra...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 푸리에 변환방법은 타원계나 분광광도계를 이용한 역설계 방법에 비하여 두께를 맞춤하는 과정이 없음으로 인하여 비파괴적인 방법으로 단시간에 두께를 결정할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 휘는 OLED에 사용되는 PI-(얇은 SiO2)-PI 3층 구조 다층박막의 반사율을 측정하고, 이를 푸리에 변환방법으로 각 층의 두께를 결정하였다. 이 방법의 정당성을 확인하기 위하여 이론적인 방법으로 3층 구조의 반사율을 계산하고 이를 푸리에 변환하여 결정된 두께를 비교하여 푸리에 변환방법의 적용 가능성을 먼저 확인하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
휘어지는 디스플레이 중 OLED는 어떤 방식으로 구현되는가? 두꺼운 PI 층을 한 번에 형성하면서 발생하는 응력 등의 문제점을 해소하는 방법으로 PI-(얇은 SiO2)-PI와 같은 다층박막 구조로 두꺼운 PI 층을 형성하는 방법도 진행되고 있다. 실제 휘는 OLED는 유리기판 위에 PI-(얇은 SiO2)-PI 구조를 제작하고 그 위에 OLED를 구현하는 TFT(thin film transistor)를 형성한 후, 기판으로 사용한 유리를 제거하는 방식으로 구현된다.
단층 박막의 두께를 측정하는 방법에는 어떤 것들이 있는가? 이러한 박막의 응용에서 박막의 구조를 파악하고 각 층의 두께를 결정하는 것은 매우 중요하며, 이와 관련한 연구가 여러 분야에서 지속되고 있다. 단층 박막의 두께를 측정하는 방법으로는 분광광도계를 이용하는 방법[1], 타원분광계를 사용하는 방법[2], 간섭계를 사용하는 방법[3] 등이 있다. 그러나 최근 박막의 기능이 다양하게 증가하면서 다층박막의 두께를 결정하고자 하는 요구가 점차 증가하고 있다.
다층박막의 두께를 측정하는 방법에는 어떤 것들이 있는가? 그러나 최근 박막의 기능이 다양하게 증가하면서 다층박막의 두께를 결정하고자 하는 요구가 점차 증가하고 있다. 다층박막의 두께를 측정하는 방법은 분광 타원분광계(Spectroscopic Ellipsometer)를 사용하여 측정된 결과를 맞춤하는 방법[4], 분광광도계를 사용하여 측정한 결과를 역설계 (reverse engineering) 기법으로 두께를 추정하는 방법[5], 그리고 백색광 간섭계를 사용하는 방법[6,7] 등이 있다. 김상열[8]은 타원계에서 결맞음 길이보다 두꺼운 막에 덮여있는 박막을 분석하는 연구를 수행하였다.
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참고문헌 (9)

  1. J. C. Manifacier, J. Gasiot, and J. P. Fillard, "A simple method for the determination of the optical constant n, k and the thickness of weakly absorbing thin films," J. Phys. E 9, 1002 (1976) 

  2. J. Rivory, "Ellipsometric Measurements," in Thin Films for Optical Systems edited by F.R. Flory (Marcel Dekker Inc., 1995) chap.11. 

  3. P. Hlubina, D. Ciprian, J. Lunacek, and M. Lesnak, "Dispersive white-light spectral interferometry with absolute phase retrieval to measure thin fim," Opt. Express 14, 7678 (2006). 

  4. P. G. Synder, Y. Xiong, J. A. Woollam. G. A. Al-Jumaily, and F. J. Gagliard, "Graded refractive index silicon oxynitride thin film characterized by spectroscopic ellipsometry," J. Vac. Sci. Technol. A 10, 1462 (1992). 

  5. J. A. Doborowolski, F.C. Ho, and A. Waldorf, "Determination of optical constants of thin film coating material based on inverse synthesis," Appl. Opt. 22, 3192 (1983). 

  6. Y. S. Ghim and S.W. Kim, "Thin-film thickness profile and its refractive index measurements by dispersive white-light interferometry," Opt. Express 14, 11885 (2006). 

  7. U. Schnell, R. Dandliker, and S. Gray, "Dispersive white-light interferometry for absolute distance measurement with dielectric multilayer system on the target," Opt. Lett. 21, 528 (1996). 

  8. S. Y. Kim, "Expressions for Ellipsometric constants of samples covered with two thick incoherent films," Korean Journal of Optics and Photonics 24, 92 (2013). 

  9. E. Hecht, Optics 2nd ed. p363-368 (Addsion-Wesley Publishing Company, Inc. 1987). 

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