[논문]원자힘 현미경 융합형 마이크로스폿 분광타원계 개발

인선자; 이민호; 조성용; 홍준선; 백인호; 권용현; 윤희규; 김상열

doi:10.3807/kjop.2022.33.5.201

원자힘 현미경 융합형 마이크로스폿 분광타원계 개발
Development of a Microspot Spectroscopic Ellipsometer Compatible with Atomic Force Microscope 원문보기

한국광학회지 = Korean journal of optics and photonics, v.33 no.5, 2022년, pp.201 - 209

인선자 ((주)엘립소테크놀러지) , 이민호 ((주)엘립소테크놀러지) , 조성용 ((주)엘립소테크놀러지) , 홍준선 ((주)엘립소테크놀러지) , 백인호 ((주)엘립소테크놀러지) , 권용현 ((주)엘립소테크놀러지) , 윤희규 ((주)엘립소테크놀러지) , 김상열 ((주)엘립소테크놀러지)

초록
AI-Helper

기존 마이크로스폿 분광타원계의 집속광학계를 개선하여 원자힘 현미경(atomic force microscope, AFM) 헤드를 장착할 수 있도록 한 AFM 융합형 마이크로스폿 분광타원계를 개발하였다. 빔의 워블에 의한 영향을 최소화하기 위해 편광자-시료-보정기-검광자 배치에서 회전보정기 구동방식을 채택하고 이상적인 4분파장 위상지연 특성으로부터 벗어나는 비색성 위상지연자를 사용할 수 있도록 측정이론을 제시하였다. 개발된 마이크로스폿 분광타원계는 AFM 헤드를 장착한 상태에서도 20 ㎛ 이하의 스폿 사이즈를 가지며 190-850 nm의 파장대역에 걸쳐 구동하고 δΔ ≤ 0.05°와 δΨ ≤ 0.02°의 측정정밀도를 가지는 것을 확인하였다. 연속회전하는 스테핑 모터의 속도와 분광계를 정밀하게 동기화시켜 ≤3 s/sp의 빠른 측정속도를 구현하였다. AFM과 융합된 마이크로스폿 분광타원계는 초미세 패턴시료의 구조 및 광학물성 분석에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대한다.

Abstract ▼ AI-Helper

The previously developed microspot spectroscopic ellipsometer (SE) is upgraded to a microspot SE compatible with the atomic force microscope (AFM). The focusing optical system of the previous microspot SE is optimized to incorporate an AFM head. In addition, the rotating compensator ellipsometer in polarizer-sample-compensator-analyzer configuration is adopted in order to minimize the negative effects caused by beam wobble. This research leads to the derivation of the expressions needed to get spectro-ellipsometric constants despite the fact that the employed rotating compensator is far from the ideal achromatic quarter-wave plate. The spot size of the developed microspot SE is less than 20 ㎛ while the AFM head is mounted. It operates in the wavelength range of 190-850 nm and has a measurement accuracy of δΔ ≤ 0.05° and δΨ ≤ 0.02°, respectively. Fast measurement of ≤3 s/sp is realized by precisely synchronizing the azimuthal angle of a rotating compensator with the spectrograph. The microspot SE integrated with an AFM is expected to be useful in characterizing the structure and optical properties of finely patterned samples.

주제어

표/그림 (11)

그림 Fig. 1. Characteristics of a typical composite retarder: (a) the phase retardation angle in degrees and (b) the ratio of transmission coefficient, versus wavelength.
표 Table 1. The relation between Fourier coefficients and ellipsometric constants (Ψ, Δ ) for a few selected polarizer azimuthal anlges P. Here, t_c is the ratio of transmission coefficient and δ_c is the phase retardation angle of a composite retarder
그림 Fig. 2. Schematic of the polarization state generator with a microspot optics.
그림 Fig. 3. Schematic of the polarization state detector with a microspot optics.
그림 Fig. 4. Schematic diagram and core picture of the polarization state generating module, the polarization state detecting module and an atomic force microcope (AFM) head mounted on the developed microspot spectroscopic ellipsometer.
그림 Fig. 5. Schematic diagram of a circular beam of radius r partially occupying a pattern, where the leading edge of the circular beam advances the left boundary of pattern by a distance of x-x₀.
그림 Fig. 6. (a) Image of the patterned sample for spot size measurement. (b) Measured intensity variation of a reflected light while the patterned sample is moved by 1 μm in each step. (c) A peak appears at each boundary of the pattern when the measured intensity variation is differentiated. (d) Measured intensity variation (black circles) and best fit curve (red solid line).
표 Table 2. Characteristic constants for spot size determination
그림 Fig. 7. Measured spectro-ellipsometric constants (symbols) and best fit curves (solid lines) of the sample. (a) 100-nm-oxide on c-Si substrate. (b) 500-nm-oxide on c-Si substrate. The Δ is accurately measured in the dielectric region where sinΔ is near zero.
그림 Fig. 8. Measured standard deviations of (a) δΔ and (b) δΨ . The precision of δΔ ≤ 0.05° and δΨ ≤ 0.02° is observed except around spectral boundaries.
표 Table 3. Specifications of the developed microspot spectroscopic ellipsometer compatible with the atomic force microscope (AFM)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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