半導体材料分析アプリケーション
HORIBAグループでは、シリコン半導体・化合物半導体の分析ソリューションを提案しています。
ウェハからデバイス開発に至るまでの、研究・開発・品質管理断面ですでに活用されている分析事例を「表面・ 薄膜評価」、「応力・構造評価」、「欠陥評価」、「異物検出・ 除去」、 「平坦化」の5つに分類し、紹介します。
表面・膜質評価
膜厚・屈折率・消衰係数
分光エリプソメータ
膜構造が既知でありラフネスが小さく、光が透過する試料であれば多層構造の「膜厚」算出が可能です。また屈折率・消衰係数から「膜質」評価も可能です。
特長
- Åオーダの極薄膜から80 μmの膜厚を評価可能
- マイクロスポット機能付
- マッピング測定による面内膜厚分布を評価可能
Key Applications
- HEMT／OTFT
- MOSFET／CMOS
- PZT／BST
- High-κ 材料／Low-κ 材料
- フォトレジスト／ポリマー
ウェハ深さ方向元素分析
マーカス型高周波グロー放電発光表面分析装置
μm / min オーダのスパッタリングレートにて、試料表面から深さ方向の元素分析が可能です。
XPS、AES、SIMSなどの表面分析装置と比較し、前処理・超高真空不要で格段に速く分析できるため、研究開発・品質管理など幅広い分野で活用可能です。
特長
- μm / min オーダの分析スピード
- H(水素)からU(ウラン)まで分析可能
- 前処理・超高真空不要
Key Applications
- 酸化／腐食
- 光学フィルム
- めっき
- 表面処理
シリコンウェハ中の酸素濃度分析
固体中酸素・窒素・水素分析装置
Siウェハ中の酸素は電気抵抗値に影響を与えるため、より低濃度（10ppm以下）での酸素量の管理が求められます。
Siウェハの表面と内部の酸素を切り分けた定量分析が可能です。
特長
- 迅速（５分以内）に測定
- ppm ~ %オーダの測定が可能
- オートサンプラなど各種カスタマイズ対応可能
Key Applications
- ウェハ
- 電子材料
- 非鉄金属
応力・構造評価
シリコン応力測定
ラマン分光測定装置
LabRAM HR Evolutionは、紫外～近赤外領域におけるスペクトル高分解能測定と、サブμmスケールの空間分解能、オートメーション機能を強化したラマン分光測定装置です。
特長
- シリコン構造体周辺の応力分布（無歪Siとのピークシフトから応力値を算出)
- 業界最高水準*の分解能
- PL(フォトルミネッセンス)スペクトルも測定可能
Key Applications
- 結晶性
- 応力
- 不純物／欠陥
- コンタミ
光の回折限界を超えた空間分解能の構造解析
AFM-Raman統合装置
XploRA Nanoは、原子間力顕微鏡（AFM）と顕微ラマン分光を組み合わせた物質最表層の物理・化学情報を得るためのイメージング分光装置です。特殊なプローブを用いたチップ増強ラマン分光（TERS）測定により、nmスケールの構造解析を実現します。
特長
- AFMイメージとラマンイメージを同時に取得
- 特殊プローブでnmオーダの空間分解能を実現
Key Applications
- 表面モルフォロジー
- ナノ結晶
- 応力
- 不純物／欠陥
欠陥評価
ウェハ全面高速欠陥分析
顕微フォトルミネッセンス測定装置
紫外～近赤外（200 ～ 2,100 nm）のPL測定に対応します。定常PLスペクトルや時間分解測定による発光減衰曲線からウェハ表面の欠陥を可視化します。また発光強度のヒストグラムから欠陥種も解析可能です。
特長
- 紫外～近赤外（200 ～ 2,100 nm）の測定に対応
- 12インチウェハまで高速マッピング可能
- ラマン測定・時間分解測定への拡張可能
Key Applications
- 組成分布
- 欠陥／不純物
- コンタミ／含有物
ウェハ欠陥密度測定
カソードルミネッセンス測定システム
電子顕微鏡の空間分解能レベルでSiCやGaNウェハの結晶性、欠陥評価が可能です。
特長
- 既設の電子顕微鏡に追加可能
- 紫外〜近赤外波長（200 ~ 2,100 nm）の測定に対応
- SEM一体型高範囲CLイメージング装置（Imaging CL）も提案可能
Key Applications
- 欠陥／不純物
- コンタミ／含有物
ウェハ上の欠陥検査・元素マッピング、めっき膜厚測定
微小部Ｘ線分析装置
光学像・透過X線像・蛍光X線マッピング像による観察&分析が1台で可能です。調整可能な焦点距離と3種類の照明搭載により、凹凸のある試料もクリアに観察できます。高輝度X線による高速マッピングで分析時間を短縮します。
特長
- 欠陥部をX線透過像で確認後、その要因を元素分析で特定
- 数cm角の範囲内にある数十μmの異物の元素分析
- 数十μm幅の配線の多層膜厚をサブμmオーダで非破壊分析
Key Applications
- 化合物半導体ウェハ欠陥分布
- 粒子解析と組成分布
- 金属配線めっき膜厚
異物検出・除去
ウェハに付着した異物の検出
異物検査装置
レティクル／マスクの異物検査装置として長年にわたり多くの導入実績を誇るPDシリーズ。ウェハを対象とした場合、ベアウェハであれば最高感度0.1 μmで異物の測定可能です。
特長
- 高速スループット（≒60 秒／枚）
- リーズナブルなランニング & メンテナンスコスト
- 高い装置稼働率（Up time ≧ 99 %）
Key Applications
- ベアウェハ上パーティクル検出
- ベアウェハ上スクラッチ検査
- レティクル／フォトマスク上パーティクル検出
ウェハに付着した異物の除去
異物除去装置
ウェハに付着した異物をAir（またはN2）ブローと真空吸引により自動除去します。200 ㎜サイズまでの対応実績があります。
特長
- 高速スループット（≒60 秒／枚）
- ヒューマンハンドリングを無くし、静電破壊を防止
- 異物検査装置：PR-PDシリーズとの組合せ
Key Applications
- 200 mm ウェハ
- レティクル／フォトマスク
平坦化
CMPスラリーの粒子径を分析
粒子径分布測定装置
nmからmmのサイズまで分析可能です。希釈をせずにスラリーのままでも測定できます。
特長
- 高濃度サンプル用の専用セルにて希釈せず測定
- フローでの測定は1分で測定から洗浄まで自動分析
- 10 nm 〜 3 mmの広いダイナミックレンジ
特長
- 0.3 nm 〜 10 μｍの広いダイナミックレンジ
- 希薄試料から高濃度試料まで対応可能
- ゼータ電位も測定可能、粒子の分散安定性や研磨レートの設計に。
Key Applications
- CMP スラリー
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