'Ellipsometry'는 'ellips(타원)'과 'metry(측정기술)'의 합성어인데 이는 특정 편광 상태를 지니고 시편에 입사한 빛이 반사된 후에는 주로 타원편광이 되고 그 편광상태의 변화를 분석하는 기술이기 때문에 그런 명칭을 갖게 되었다(그림 참조).

'Ellipsometry'는 그 측정기술을 일컫고 그 장비를 지칭할 때는 'ellipsometer'라고 부른다. Rochen(1945)이 아니었더라면 그냥 'polarimetry'라고 사용되었을런지도 모를 일이다.

한국에서는 언제부턴가 기술의 경우 '타원해석기술' 또는 '타원해석법' 으로 장비의 경우 '타원해석기'로 번역해 사용하고 있는데 그 표현이 어색하다. '타원편광분석기(술)'라는 표현이 더 적절할 것 같다.

Ellipsometry는 결국 편광을 이용한 광측정기술의 일종이라고 할 수 있다.

지금은 대부분 물리, 화학, 재료, 특히 반도체 분야에서 박막 특성연구에 사용되고 있는데 실제로는 천체연구를 비롯하여 의학, 생체학 등에도 응용이 되어 왔다.

대부분이 반사형인데 비해 투과를 이용하는 ellipsometry도 있는데 주로 polarimetry라 부르기도 한다. 이 경우는 물론 투과가 되는 물질에 사용하는데 optical rotation, birefringence 등 물질이 지닌 anisotropy를 연구하는데 사용한다.

특히 최근에 반도체 분야를 비롯한 공학분야에서 두께측정에 많이 사용이 되다 보니 오히려 본래 가지고 있는 광학적 기능에 대한 인식이 퇴색한 것 같다.

편광을 이용한 기술로 따지자면 Malus(1808)와 Brewster(1815)가 그 원조라고 할 수 있는데 박막과 표면에의 응용을 따지자면 Paul Drude(1889)가 ellipsometry의 시조가 된다고 하겠다.

Drude를 시조로 삼자면 110여년이 지났는데 최근에 와서야 광원, detector, 컴퓨터 등의 발전과 함께 그 성능이 많이 개선이 되고 또한 박막과 표면을 이용한 공정이 늘면서 응용 분야가 크게 증가하게 되었다.

처음에는 대부분 수은등 등에서 나오는 단일 파장을 이용한 단파장(single wavelength) ellipsometry였고 그 측정 방법도 육안으로 null 현상을 측정하는 것이었기 때문에 정보의 양과 측정 속도면에서 매우 제한적이었다. 즉, 단파장 null ellipsometry에서 숙련된 사용자가 한 파장에서 한 쌍의 데이터를 뽑는데 수분 이상이 걸리니 분석은 차치하고라도 측정 그 자체가 힘들었다. PMT(photomultiplier tube) 등의 detector를 도입하고 컴퓨터를 이용한 측정의 자동화가 시작된 것도 거의 70년대 초라 할 수 있다. 광원은 Xe-arc 램프나 텅스텐-할로겐 램프 등의 broad band source를 이용하고 stepping motor를 이용한 분광기로 비교적 넓은 분광 스펙트럼(200∼1000 nm)을 측정할 수 있게 되었고 그 측정속도도 컴퓨터 덕분에 수십개의 data로 구성된 스펙트럼을 측정하는 속도가 십수분대로 줄어들었다.

다음의 <표>는 펜실베니아 주립대의 Vedam교수가 제2회 국제 분광 ellipsometry 학회(1997년 미국 North Carolina, Charlston)에서 발표한 초청연설문에서 발췌한 것이다. 내용이 그리 정확한 것은 아니나 측정속도와 분광 측정 능력면에서의 개략적인 발전 사항을 보여주고 있다.

참고로 Vedam 교수가 인용한 문헌의 저자 중에 Paik은 백운기 교수(서강대 화학과)이고, Kim은 김연택 교수(연세대 화학과), An은 본 운용자(한양대 물리학과)이다. 김연택 교수는 real time spectroscopic ellipsometry를 전기화학분야에 응용하여 각종 kinetics를 규명하는데 선구자적인 역할을 하였는데 아깝게도 1999년 여름에 젊은 나이로 타계하였다.

Vedam 교수는 현재 은퇴하였는데도 여전히 ellipsometry의 미래에 큰 기대를 걸고 있다. 본 운영자와는 해마다 만나는데 오늘도 (8/13/2000) 그의 집에 가서 ellipsometry에 관한 이야기를 나누었다. Multichanel ellipsometry의 idea를 맨 처음 내신 분이다.