Determining the Thickness of a Trilayer Thin-Film Structure by Fourier-Transform Analysis

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 program. Each peak of the Fourier-transformed delta function denotes the optical thickness of each layer, and these are transformed to physical thicknesses. The relative thickness error of the theoretical model is less than 1.0% while a layer's optical thickness is greater than 730 nm. A PI-(thin $SiO_2$)-PImultilayeredstructure produced by the bar-coating method was analyzed, and the thickness errors compared to SEM measurements. Even though this Fourier-transform method requires knowing the film order and the refractive index of each layer prior to analysis, it is a fast and nondestructive method for the analysis of multilayered structures.

푸리에 변환을 이용한 3층 구조 박막의 두께 측정

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.