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【入門】分光法による膜厚解析

2.薄膜の測定方法

直接的で、最も原始的な手法である触針法や、電子顕微鏡で断面を観察する方法は、誤差が少ないのですが、反面、サンプルに致命的なダメージを与えてしまう危険性があります。そのため、品質管理用には向きません。

一方、分光光度計を用いる方法は、手軽で、かつ非破壊非接触で測定でき、屈折率さえわかれば、高精度で計測できるのですが、成膜条件により、屈折率が変化するため、何らかの方法でこれを測定する必要性が生じてきます。屈折率は光が波の性質を持ち、透過する物質との相互作用により生じる現象であるため、分光法による膜厚測定は同じ手法による屈折率測定と切っても切り離せない関係にあるのです。すなわち、膜の屈折率や吸収係数は、材料特有の物性により決定されているため、膜厚測定という視点から見ると、解析を複雑にしている要素なのですが、膜の物性を知るという視点から見ると、非常に重要な手段でもあるわけです。特に、半導体材料では、その組成や不純物の割合が重要であるため、膜組成を変化させたり、成膜条件が変化した時のモニターにもなっています。

さらに、分光法に偏光の解析機能を付加すると、光と物質の相互作用がより詳細に観測できるため、この原理を活用した分光エリプソメータといわれる高度な膜厚測定装置も商品化されています。この装置では、より薄い膜や屈折率自体の測定を高精度で行うことができるだけではなく、膜の異方性解析も可能になります。

さて、次項では分光法による膜厚解析の原理について、もう少し詳しく解説してみたいと思います。

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