정밀공학 분야에서 두께 측정은 반도체, 디스플레이, 필름 공정 등 다양한 산업에서 필수적인 측정기술로 자리 잡고 있다. 특히 실리콘 웨이퍼와 같은 소재의 두께는 공정 품질과 직결되기 때문에, 비접촉·실시간 측정기법이 산업 현장에서 널리 활용되고 있다. 분광간섭계는 이러한 요구에 적합한 대표적 방법으로 알려져 있다. 그러나 실제 장비의 측정결과를 활용하기 위해서는 단순히 측정값을 얻는 것에 그치지 않고, 그 측정값이 얼마나 신뢰할 수 있는지를 정량적으로 평가하는 과정이 반드시 필요하다. 이는 새로운 측정장치를 제안하는 것만큼, 혹은 그보다 더 산업적 관점에서 중요한 요소라 할 수 있다. 본 연구에서는 고속 분광기를 탑재한 분광간섭계(t-Nova-1550, 미터랩)를 이용하여, 실리콘 웨이퍼의 광두께 측정에 대한 측정불확도를 체계적으로 분석하였다. 불확도 평가는 국제적으로 널리 활용되는 ‘측정불확도 표현 지침(Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement, GUM)’을 기준으로 수행하였다. 특히, 주요 불확도 요인으로 (1) 이산푸리에변환 알고리즘에 따른 분석 오차, (2) 동일 위치 반복 측정으로부터 산출한 측정반복능, (3) 분광기의 파장 불확도 세 가지를 선정하였다. 간섭 스펙트럼으로부터 광두께를 추출하는 과정에서의 알고리즘 오차, 장치의 재현성, 기기 사양에 기인하는 파장축의 불확실성을 개별적으로 평가한 후, 이들을 종합하여 합성표준불확도를 산출하였다. 이 연구는 장비의 성능을 객관적으로 입증하는 동시에, 향후 알고리즘 개선 및 분광기 성능 향상과 같은 연구개발 방향을 설정하는 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.
