薄膜特性評価

薄膜の特性評価は様々な側面から行うことができます。下記のアプリケーションは、幅広い薄膜の分類に関する簡潔かつ明確な情報を提供できます。

  • <光学/電子/エネルギーアプリケーション>

    太陽電池材料、サーモクロミック/エレクトロクロミック材料、ナノ結晶膜。薄膜、ドープ層。温度依存光位相転移の研究。

  • <バイオエリプソメトリー>

    単分子コーティングの位相転移とミュラーマトリクスの測定に基づくバイオセンサー。自然から着想を得た異方性材料。全内部反射エリプソメトリー。固液界面の研究。

  • <リアルタイムエリプソメトリー>

    真空室の成膜サイクル中のin-situ測定。

  • <その他>

    グラフェンや新2D/3D材料。パターン付き表面のプラズモン応答の特性評価。反射角/射角スキャトロメトリー。光機能(屈折率、吸収)vs波長の高精度判定。

薄膜特性評価

テクノロジー

分光エリプソメトリー

分光エリプソメーターは、透明薄膜の膜厚測定と光学定数(屈折率Nと消衰係数K)を精度良く測定します。薄膜の膜厚値は、数オングストローム~数10μmの単層膜、多層膜の測定が可能です。多層膜測定では、各層の屈折率と消衰係数を求めることができます。

非接触・非破壊かつ高速測定が可能なため、半導体(シリコンSi、有機材料、化合物半導体SiC、GaNなど)、ディスプレイ、太陽電池、バイオ、ナノテクノロジーなどの様々なアプリケーションでご利用頂いています。

エリプソメトリーは絶対的な光学的測定法であり、物質から反射された光の偏光状態の変化を測定します。反射された物質の原子構造により、偏光の状態が変化をするため、この物質の材料特性(膜構造と光学特性)の抽出が可能になります。

偏光の状態変化は、複数の光学コンポーネントが光偏光を変調させる様々な方法で特定できます。セミラボでは、最先端の技術である回転補償子法を採用しており、ハイエンドの広帯域補償子が回転角に応じて異なる位相転移を生じさせることで、エリプソメトリーパラメータ(ΨΔ)をスペクトルとして特定できます。

エリプソメトリーは間接的なメトロロジーであるため、膜厚値や屈折率の値を抽出するには、実際の物質構造のモデリングとパラメータフィッティングが必要になります。セミラボの分光エリプソメトリーアナライザー(SEA)ソフトウェアは、実際の物質構造のモデルを構築するための幅広い手法や、解析モデルパラメータをフィッティングして正しい結果を取得するための強力なアルゴリズムを装備しています。  

分光エリプソメトリー

光学式ポロシメーター

 

光学式ポロシメーター(EP)では、揮発性溶媒の吸脱着中の材料の光学特性と膜厚の変化を、アプリケーションに応じて大気圧(EPA)または真空中(EP)で測定します。EP法は、10nmまでの超薄膜の細孔率を測定できる独自の技術であり、優れた再現性と測定スピードを誇ります。光学式ポロシメーターは、従来のポロシメーターよりも、超薄膜の細孔サイズと細孔サイズ分布の測定に適しています。膜の細孔率は、Low-k材料を用いたシリコンベース技術、有機化学分野(カプセル化OLED)、SolGel技術を用いるコーティング分野で重要となる物理量です。

光学式ポロシメーター(EP)技術は、IMECが特許を持ち、セミラボが排他的ライセンスを所有しています。

光学式ポロシメーター

分光反射率計

分光反射率は、ある波長範囲で薄膜(あるいは積層膜)から反射される光の量を、入射光がサンプル表面に垂直な状態で測定したものです。この光学法は非接触式で、サンプルを分離する必要がなく精度良い測定が可能です。

分光反射率により、膜厚、光学特性、界面ラフネスを特定することで、薄膜の特性評価が可能になります。反射率は、光学的膜厚のみを屈折率なしで提供し、吸収は波長ごとに計算されます。物理的厚さを抽出するには、データベースの屈折率Nと消衰係数Kの値を用いるか、わずかなパラメータを含んだ分散法を使う必要があります。膜厚と光学特性は解析フィッティングにより特定され、反射率の測定値が推定されたサンプル構造に基づき、反射率のシミュレーション値と比較されます。この分散法は、特定の材料、すなわち誘電体や半導体などの材料特性の検査に有効な手段になります。

 

分光反射率計

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