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^{분광반사계는 광대역 빛이 샘플에 입사했을 때 샘플에서 반사된 다수의 빔들의 중첩을 통해 생성된 간섭 스펙트럼을 분석함으로써 두께를 측정할 수 있는 광학 기법이다. 광대역 빛은 가간섭길이가 짧기 때문에 분광반사계는 두께가 마이크로미터 이하인 박막의 두께 측정에 사용된다. 광학 구성에 있어서 분광반사계는 분광간섭계(Spectrally resolved
interferometry)와 매우 유사하다. 다만 분광반사계는 기준거울 없이 박막 내 자체 간섭을 사용한다는 점에서 분광간섭계와는 전혀 다르다. 즉, 분광반사계의 간섭 스펙트럼은 샘플 자체의 반사율 스펙트럼을 나타낸다}^.

그림 1. (a) 단순한 구성의 분광반사계 시스템 광학구성도 (b) 단층 박막 구조에서의 두 계면 상의 반사 및 투과 (c) 측정 및 계산된 반사율 예

^{^{그림 1(a)는 분광반사계의 기본적인 광학적 구성을 보여준다. 텅스텐 할로겐 램프 또는 LED와 같은 광대역 광원을 광원으로 사용하고, 분광기를 검출기로 사용한다. 그러나, 분광간섭계와 달리 기준거울을 사용하는 것은 불필요하다. 박막 샘플에서 발생하는 빛의 전파 경로는 그림 1(b)에 나타낸 것과 같이 다중 반사 및 투과를 사용하여 표현할 수 있다. 총 반사율 R은 간섭 스펙트럼의 형태로 분광기로부터 획득할 수 있는데, 이를 '반사율 스펙트럼'이라고 한다. 그림 1(b)에 표시된 샘플은 단층 박막과 기판으로 구성된다. 제일 윗 층부터 순서대로 l, 2, 3층 매질을 각각 공기, 박막, 기판으로 모델링해 쉽게 이해할 수 있도록 했다. 그림 1(b)에서, Ñi
와 ϕi (i=1, 2, 3)는 각각 i번째 층의 복소 굴절률과 입사각을 나타낸다. 식 (1)과 같이, 총 반사 계수r 은 빛의 파장(λ),
복소 굴절률(Ñ2),
입사각(ϕ2),
박막 두께(d)를 이용하여 표현될 수 있다. 총 반사율 R은 r·r*으로 계산할 수 있으며, 여기서 r12 와 r23 은 각각 공기-박막, 박막-기판 경계면에서의 프레넬 반사 계수를 나타낸다}^.}

박막 두께 (d)를 측정하려면 복소 굴절률과 입사각에 대한 정보가 사전에 요구된다. 이를 통해 d에 따른 각 파장에서의 전반사율이 계산될 수 있다. 결과적으로 박막 두께 d는 측정된 총 반사 스펙트럼과 가장 유사하게 모델링된 반사 스펙트럼을 생성하는 특정 두께 값으로 결정될 수 있다. 박막_두께 측정 과정에서는 다양한 최적화 기법 중 일반적으로는 최소자승법이 사용되며, 이는 이론 및 측정 반사 스펙트럼 간의 차이 제곱 합의 최소값을 결정하는 방법이다. 예를 들어, 그림 1(c)는 측정된 반사 스펙트럼(검은색)과 최소 자승법을 사용하여 분석한 이론 반사 스펙트럼(빨간색)을 나타낸다.