分光エリプソメトリー（光学定数測定）

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分光エリプソメトリー（偏光解析法）について

光の偏光状態の変化を測定し、屈折率(n)、消衰係数(k)、膜厚(d)をフィッティング解析にて算出します。

−分光エリプソメトリーの特徴−

  1. バルク及び薄膜の近紫外、可視、近赤外域（300nm〜1700nm）で光学定数（屈折率や消衰係数）の波長分散が算出できます。
  2. 膜厚を決定します（数nm〜数μm）。
  3. 表面粗さ解析（表面変質層の推定）が出来ます（EMA解析）。
  4. 膜深さ方向屈折率分布の推定が出来ます（Graded解析）。
  5. 多層膜の光学定数評価が可能です。

TiO2膜の膜厚、EMA解析結果

TiO2膜の波長分散結果

EMA層とは膜と空気の50％混合層で、表面凹凸の仮定に適しています。

Siウエハ上a-Si膜の波長分散結果

Siウエハ上a-Si膜のGraded解析結果

a-Si膜、ITO膜等は屈折率分布を生じる事があります。

多層膜の解析結果

nとkの波長分散の解析結果

Film1の光学定数は固定としてFilm2の解析を実施しています。
Siウエハ上Film1(TiO2) / ｛ Film2(SiO2)　/　Film1(TiO2) ｝5

−主な仕様−

光源 キセノンランプ＋モノクロメータ
測定波長 300−1700nm
サンプルサイズ 15mm□以上､10mmt以下
入射角度 可変
透過率反射率データ 取込み可
測定ビーム径 4mmΦ

算出されるデータは複素屈折率（ｎとｋ）になります。また、消衰係数（ｋ）は吸収係数と以下の関係があるために吸収を表す指標の1つとなります。

α＝4πｋ/λ　（α：吸収係数、ｋ：消衰係数、λ：波長）

複素誘電関数（ε1、ε2）での評価も可能です。また、透過率・反射率データを取りこんだ解析も可能です。光学定数を算出することで光学特性シミュレーションも実施できます。さらに、ご要望の光学特性を再現する膜構成最適化シミュレーションも実施できます。

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解析事例

  1. 酸化膜・窒化膜　など
    TiO2、Ta2O5、SiO2、SnO2、ITO、SiN、TiN、その他
  2. 半導体膜・金属膜　など
    a-Si、Poly-Si、Al、Au、Cr、Nb、その他
  3. フォトレジスト、ゾルゲル膜　などの有機質膜
  4. 各種光学ガラス、ディスプレイ用ガラス、プラスチックなどのバルク材料
  5. 多層膜の光学定数評価、表面酸化膜の膜厚測定

＊他にも膜・バルク評価を豊富に実施しています。

サンプルに関する注意

−バルク評価について−

  1. 透明なバルク品の評価では最初に透過率データを取りこむので、サンプル両面が鏡面（平滑）であることが重要な条件となります。
  2. 金属系バルク品についても、評価面が鏡面（平滑）なことが重要な条件となります。

−薄膜評価について−

  1. Siウエハ基板を使用する場合は片面鏡面品をご使用下さい。
  2. Siウエハ基板を使用する場合は表面酸化層膜厚の評価が必要です。
    （通常は2.0nm程度の推定膜厚を使用する場合もあります）
  3. 透明ガラス基板を使用する場合は膜と基板の屈折率差がΔｎ＝0.1以上であることが必須です。
  4. 透明ガラス基板を使用する場合はガラス基板単体の光学定数解析も必要です。
    （当社のガラスデータベースに光学定数がある場合は測定は不要となります）
  5. 透明ガラス基板上の薄膜評価は、基板裏面（非測定面）からの反射を抑制するために、エリプソメトリー測定前に裏面を散乱面とするために黒色塗料を塗布します。
  6. 測定可能な薄膜の膜厚範囲は5nm〜2μmです。
  7. サンプル表面の光の反射を見ていますので、サンプル表面の汚染については十分ご注意ください。
    （サンプルの送付では測定面を非接触でお願いします。紙やビニールなどで包装すると、汚れや2次汚染が発生して測定ができなくなる場合もあります）

−サンプルの大きさ−

測定面が20mm×10mm以上。厚みは5mm以下でお願いします。
尚、上記範囲をはずれる際にはご事前に当社担当に相談ください。

−評価が出来ないサンプルについて−

  1. パターンや電極などが形成されているサンプル
  2. 測定ビーム径よりも小さい領域のサンプル　など

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関連ページ

分光エリプソメトリーの測定原理や解析事例は、以下の各ページをご覧ください。

測定方法と解析方法

解析事例1（TiO2膜）

解析事例2（ITO膜）

このページの情報に関するお問い合わせは、当社四日市事業所までお願いいたします。

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