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分光エリプソメトリーの用途

単波長(レーザー)エリプソメトリーは半世紀以上前から、半導体業界と光学コーティングを中心に用いられてきました。約30年前からは分光エリプソメトリーに変わり始めたことで、ディスプレイ、エネルギー、新規材料、化学、金属などさまざまな分野へ広がりを見せています。

Si半導体・化合物半導体

エリプソメトリーは、半導体業界においてトランジスタのゲート絶縁膜やフォトレジストの測定に用いられてきました。21世紀に入るとSiだけでなく、SiGe、Ge、化合物半導体(GaAs, GaN, SiCなど)をベースとした光・通信・パワーデバイスなどの評価にも広く使われています。

用途/サンプルわかること
Si 半導体

絶縁膜、High-k膜、Low-k膜、レジスト、
SiGe薄膜、強誘電体、SOIなど
  • 極薄膜(SiO2、High-k膜など)の膜厚、光学定数
  • High-k膜・Low-k膜の屈折率
  • 強誘電体膜の膜厚、深さ方向均一性、光学定数の界面・表面の特性
  • フォトレジストの膜厚と光学定数
  • SiGeの膜厚、結晶性と組成
  • SOI構造等の多層膜の膜厚、界面状態など
化合物半導体

LED、LD、HEMT、IGBTなど
  • LED・HEMT構造等の多層膜の膜厚
  • AlGaAs、AlGaN、AlN等の混晶の組成比
  • バンドギャップ など

ディスプレイ

20世紀終わりから、分光エリプソメトリーはフラットパネルディスプレイ(FPD)業界で使用され始めてきました。近年では全自動、In-lineを含め、多層膜構造の膜厚や材料の光学定数、劣化、異方性などの一般的な評価手法となりました。これらの評価はガラス基板上だけでなく、フレキシブルディスプレイなどのフィルム基材上でも可能です。

用途/サンプルわかること

ディスプレイ(FPD)

TFT、有機EL、フレキシブルディスプレイなど

  • TFT構造の膜厚、光学定数
  • p-Siの結晶化率
  • 有機EL等の多層膜の膜厚、光学定数
  • 状態変化(劣化)
  • 光学異方性
  • 透明電極の膜厚、光学定数、導電性、結晶性 など

 

エネルギー

エネルギー分野には、太陽電池、二次電池、パワーデバイス、照明などが含まれています。半世紀近く前では、エリプソメトリーがGaAsやSiの太陽電池評価に使われていました。近年では有機薄膜や色素増感太陽電池に加え、照明やパワーデバイス、二次電池の評価まで広がりを見せています。

用途/サンプルわかること

エネルギー

太陽電池、二次電池、パワーデバイス、照明など

  • 多層構造の膜厚・光学定数
  • テクスチャ構造の表面ラフネス
  • 反射防止膜の屈折率
  • LED構造の多層膜の膜厚
  • 透明電極の膜厚、光学定数、導電性、結晶性 など

 

その他

近年では、新規材料、金属、化学、バイオ・ライフサイエンスの用途において、物性や光学特性評価などに用いられています。

バイオ分野

鉄鋼分野

化学分野

単分子膜の評価など金属表面の防腐剤や、
ダイヤモンドライクカーボン
(Diamond-Like Carbon: DLC)
などのハードコーティングの
測定など
PETボトルの内面にある
バリアコーティングの評価など

 

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