일반기술

광경로 보호형 진공자외선 분광타원해석기

본 발명은 광학 분석장비인 타원해석기(ellipsometer) 중 진공자외선(vacuum uv: VUV)영역에서 작동하는 진공 자외선 분광타원해석기(VUV spectroscopic ellipsometer)에 관한 것이다. 일반 분광타원해석기와는 달리 진공자외선 분광타원해석기에 있어서는 광원에서 나온 진공자외선이 공기 중의 산소에 의해 흡수되는 것과 공기중 불순물과 반응하여 그 부산물이 광학부품을 오염시키는 것이 큰 문제이다. 기존의 진공자외선 분광타원해석기에서는 이 문제를 해결하기 위하여 전체 광학시스템을 밀폐된 대형 구조물 속에 넣고, 그 속에 액체 질소로부터 기화시킨 고순도의 질소를 흘리는 방식을 취하고 있다. 이 방식의 문제점으로 장비의 대형화, 액체 질소 사용의 불편함, 과다한 운영 유지비용 등을 들 수 있다. 따라서, 본 발명의 목적은 기존 장비에서 파생되는 많은 문제점을 해결하고자 하는데 있다. 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 광원, 편광발생기, 시편장착대, 편광해석기, 분광기, 그리고 검출기로 구성이 된다. 본 발명에서는 공기에 노출되는 광경로와 광경로 상에 위치하는 광부품이 차지하는 최소한의 공간만을 챔버 속에 넣고 진공을 유지하거나, 기존 시스템에 비해 상대적으로 매우 적은 양의 질소를 흘림으로써, 기존 시스템에서 사용하는 대형 밀폐구조물과 그에 따른 액체 질소 기화시스템의 사용을 피하고자 한다. 이렇게 함으로써, 소형이면서도 운용이 매우 간편한 진공자외선 분광타원해석기를 실현시킬 수 있다.본 발명에 따른 광경로 보호형 진공자외선 타원해석기는 그 구조상 대부분의 광경로가 진공 또는 고순도 질소 충전상태를 항시 유지하게 되어 진공자외선과 공기와의 접촉을 차단하게 되므로 공기 중 산소에 의한 진공자외선의 흡수를 방지할 수 있다. 또한 광경로상에 놓인 최소한의 광부품만이 이 보호된 공간에 포함되고 또한 이 광부품의 재료로 기체방출(outgassing)이 적은 것을 사용함으로써 불순기체의 발생을 최소화하여 청정 상태를 유지할 수 있다. 단, 시편 교체를 위해 빈번히 대기에 노출시켜야 하는 공간은 시편 챔버로 구성하고, 소형 돌출관을 이용하여 진공 또는 고순도 질소로 보호된 깨끗한 광경로를 시편 표면근처까지 연장함으로써 본질적으로 공기와 접할 수 있는 광경로를 최소화시킬 수 있다. 이렇게 함으로써 실제적으로 진공자외선이 기체와 반응할 수 있는 공간이 최소화되고, 시편교환시 이 공간만 관리를 하면 된다.