분광 엘립소메트리와 분광 반사율 측정의 차이: 측정량·극박막 감도·다층막 비교
두 방법 모두 웨이퍼에 빛을 비추고 반사를 측정해 박막의 두께를 비접촉·비파괴로 구합니다. 분광 엘립소메트리는 편광된 빛을 비스듬히 입사시키고, 반사로 편광이 어떻게 바뀌는지(Psi와 Delta)를 파장마다 측정합니다. 분광 반사율 측정은 보통 수직 입사로 비추고 반사광 세기의 스펙트럼(반사율)을 측정합니다. 둘 다 광학 모델을 맞춰 두께를 구하지만, 엘립소메트리는 위상 정보도 쓰므로 두께 수 나노미터의 막, 다층 구조, 광학 상수에 강하고, 반사율 측정은 더 간단하고 빨라 두꺼운 막의 두께 관리에 적합합니다.
| 비교 항목 | 분광 엘립소메트리 | 분광 반사율 측정 |
|---|---|---|
| 측정하는 것 | p 편광과 s 편광 반사의 진폭비(tan Psi)와 위상차(Delta) | 반사광 세기의 스펙트럼(반사율) |
| 조사 방식 | 비스듬한 각도(보통 약 60~75도)의 편광 | 보통 수직 입사. 편광 제어는 필요 없습니다 |
| 얻는 결과 | 두께와 광학 상수(굴절률 n과 소광 계수 k)를 함께 구할 수 있습니다 | 주로 두께. 보통 알려진 광학 상수를 가정합니다 |
| 모델 의존성 | 강함. 막 구조와 분산의 모델을 피팅해 값을 얻습니다 | 이것도 모델 기반입니다. 두꺼운 단층막은 간섭 무늬 간격에서 두께를 비교적 직접 얻을 수 있지만, 결과는 가정한 광학 상수에 좌우됩니다 |
| 극박막(수 nm 이하)에 대한 감도 | 높음. Delta는 0.1 nm 미만의 차이도 구별하므로 자연 산화막과 게이트 절연막을 측정할 수 있습니다 | 낮음. 간섭 무늬가 나타나지 않고 반사율 변화도 작아 정밀도가 떨어집니다 |
| 적합한 두께 범위(대략적 기준) | 1 nm 미만부터 수 마이크로미터까지 | 수십 나노미터부터 수십 마이크로미터까지 |
| 다층막 | 강함. 파장마다 두 개의 양이 있어 각 층의 두께와 광학 상수를 분리하기 쉽습니다 | 층이 늘어날수록 각 층을 분리하기 어려워집니다 |
| 장비와 속도 | 편광자를 포함한 광학계가 더 복잡합니다. 비스듬한 빔으로 스폿이 길쭉해지고 한 점당 시간이 조금 더 걸립니다 | 간단하고 빠르며 스폿을 작게 하기 쉽습니다. 다른 장비에 내장하기 쉽습니다 |
| 대표 용도 | 게이트 절연막과 high-k 절연막, 얇은 산화막과 질화막, 다층막의 두께와 광학 상수, 광학 치수 계측(스캐터로메트리) | 레지스트와 두꺼운 산화막이나 층간 절연막의 두께, CMP 등의 장비에 내장한 두께 모니터링 |
수치는 대략적인 자릿수 기준이며, 공정 세대와 제품에 따라 달라져요.