타원계를 사용한 다층박막의 실시간 두께측정및 제어

초록

다층박막의 증착시에 두께와 굴절률의 변화를 확인하고 이 값들을 제어하기 위해 632.8nm의 단일파장 타원계를 사용하였다. 다층박막으로 기준파장 550nm의 SiO2-Ta2O5 이층 무반사 코팅을 반응이온 마그네트론 스퍼터링 방법으로 제작하였다. SiO2와 Ta2O5단층박막에 대한 광학상수와 두께는 단층 박막 증착으로 타원계에서 실시간으로 측정된 타원 상수로부터 결정하였다. 파장 632.8nm에서 결정된 SiO2와 Ta2O5박막은 각각 1.4524와 2.1522의 굴절률을 가지며, 2.35nm/min과 4.6nm/min의 증착률을 가졌다. 또한 본 장비의 타원계로 부터 결정된 단층박막에 대한 굴절률을 비교하기 위해, 분광광도계로 측정된 투과율과 반사율로부터 단층 박막의 분산관계를 알 수 있는 포락선 방법과 파장에 따른 측정이 가능한 분광 타원계(VASE)를 사용하였으며, 그 결과 일치하는 것을 알 수 있었다. 결정된 SiO2와 Ta2O5단층 박막의 광학상수를 이용하여 550nm의 이층 무반사 코팅을 설계하였으며, 기판에서 증착되기 시작하는 각 층에 대한 타원상수의 시작점과 끝점을 계산하여 이층 무반사 코팅의 제작에 적용하였다. 실시간으로 측정된 타원상수 변화와 제작된 이층 무반사 코팅의 반사율 곡선은 계산된 타원상수 변화와 반사율 곡선과 일치하였다. 이 결과로부터 다층박막을 제작할 때, 타원계를 이용하여 각 층들의 두께를 제어할 수 있음을 보였다.