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

分光エリプソメトリー測定法には多数の長所があります。第一の長所は、光学法のため非接触・非破壊式であることです。この測定法では、多層膜サンプル中の各層の層厚値と光学機能を同時に測定します。測定感度が高く、サンプル中を移動する光の位相転移の測定原理に基づいているため、偏光の位相差は光の絶対強度に依存しません。白色光源とモノクロメーターを用いると、サンプルに関するスペクトル情報を取得できます。

エリプソメトリーでは、複雑なフレネル反射係数の比率を測定します。これは複素数であるため、振幅項と位相転移項に分けることができ、それぞれエリプソメトリー角であるΨとΔに対応します。これらのパラメータには、サンプルの物理特性(膜厚値や屈折率など)が含まれています。これは超越的で高度に非線形な方程式であるため、解析モデルベースのアプローチを用いて数値計算で解く必要があります。この手法では、サンプル構造を解析モデルの膜厚値と光学分散式を用いて計算します。数値的回帰手法(解析フィッティング)では、相対位相転移を計算し、測定データと比較します。

特徴

非接触・非破壊の光学的測定を次の対象に実行できます。

  • 基板
  • 単層膜 
  • 多層膜

取得されるパラメータ:薄膜の膜厚光学特性(屈折率と消衰係数)

アプリケーションは非常に幅広く、半導体(シリコン、有機、化合物など)、ディスプレイ、有機材料、光学系、バイオ、太陽電池、レーザーダイオード、照明、ポーラス層など多岐にわたります。

 

測定モード:

  • 薄膜膜厚値と光学特性(屈折率、消衰係数)
  • 異方性測定
  • 透明基板用の透過エリプソメトリー
  • 偏光解消度測定
  • 表面ラフネス
  • ミュラーマトリクス(12または16要素)
  • 異方性材料用のジョーンズ行列
  • 反射率&透過率vs波長&入射角度
  • ポロシメトリー:薄膜中の細孔径分布と細孔率の測定
  • in-situ測定モードで成膜またはエッチングプロセス中にリアルタイム制御が可能
製品ラインナップ

SE

エリプソメータのパイオニアであるSopra時代(1983年創業)から、セミラボでは数多くの分光エリプソメーターを販売してきました。セミラボ社製エリプソメーターは、従来の分光エリプソメトリーで培われた経験と技術を継承しつつ、数多くのお客様の声を元に改善を行い、その結果、従来機以上の測定精度、操作性、安定性を実現しました。使い勝手の良い解析ソフトウェアと豊富なデーターベースで、研究開発からインライン生産品質管理など様々な用途でご使用頂けます。

SEシリーズの独自のモジュール式光学プラットフォームには、分光エリプソメーターの測定モジュールとして回転補償子光学系が含まれています。このシステムは高いモジュール性と汎用性を誇り、シンプルな単層の膜厚測定から、より複雑なアプリケーションまで幅広いニーズに応えます。また、独自の独立したアーム角度選択や微小マイクロスポットを装備しています。オプションの赤外領域対応のFTIRエリプソメーターヘッドを可視光用アーム付属の同じゴニオメーターに搭載する独自レイアウトにより、単一装置で深紫外(193nm)から中赤外(25µm)までの最も広いスペクトル範囲をカバーできます。

 

SEシリーズ

SEシリーズには、コンポーネントを交換可能なセミラボの新型高性能電子機器が搭載されており、新世代の動作・分析ソフトウェア(SAM/SEA)で動作します。このシステムは、PCやラップトップからLANネットワーク経由で制御することが出来ます。

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