マルチスペクトル・エリプソメーター

FS-1 マルチスペクトル・エリプソメーター 製品カタログ 2022年2月現在

エリプソメーターを知り尽くした開発者が、 膜厚測定のために開発した 「新エリプソメーター」 マルチLED光源と特許取得の新MWE技術を採用 特許取得(米国特許番号：9,354,118)の新MWE(Multi-Wavelength Ellipsometer)技術と マルチ波長のLED光源を使用することで、ワイドなスペクトルを持つエリプソメトリー解析が可能です。 オングストロームナノ薄膜の膜厚を高精度評価 サンプル本来の膜厚をin situリアルタイム測定 薄膜の光学定数（n, k）と蒸着率（nm/min）を計測 エリプソの低コスト化を実現 1

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New Release! 最大６波長！ 広いスペクトル範囲の測定で強化された薄膜測定 新しくリリースされたFS-1(G3)とFS-1EXはそれぞれ可視光領と可視光+赤外領域の LEDにより広い範囲で、強化された薄膜測定を提供します。 FS-1光源ユニットの光学経路は、マルチスペクトルのLED光源を明るく均一な1筋の光へと統合されます。 波長(nm) 950 660 525 450 405 305 280 NEW FS-1(G3) NEW FS-1EX スペクトル範囲 450-660nm 405-950nm 波長数 4 6 ・厚さ0 Å～2μmの透明膜を0.001nm ・850および950nmの長い波長により、 　の精度で測定可能 最大5μmの透明フィルムの測定、 ・ 再現性精度が2倍向上 　poly-Si、SiGe、アモルファス Siなどの 特長 （従来装置との比較） 　半導体フィルムの測定が可能。 ・ 簡単に in situ 測定可能 ・ 多層膜の測定機能が向上しました。 ・ 光源と検出器がそれぞれ 　110×80×60mmのコンパクト設計 3

What is Ellipsometry? 「エリプソメトリー」とは 入射光 p s p 直線偏光 s 反射光 楕円偏光 エリプソメトリー（偏光解析法）では、サンプル表面から反射した光の偏光状態の変化を測定します。 通常エリプソメトリーの測定パラメーターはプサイ(Ψ)とデルタ(Δ)で下の数式によって定義されます。 この数式でρは、p偏光とs偏光の複雑な反射率比をRpとRsで表します。 エリプソメトリーの特長 FS-1マルチスペクトル・エリプソメーターの利点 エリプソメトリーは各波長で2つのパラメーター(ψとΔ)を 0Åから1µmまでの透明膜の膜厚測定を可能にします。 測定します。これら2つのパラメーターは、サンプルの特性 複数のサンプルデータの取得と同時解析をすることで、 を２つ決定することができます。例えば、透明膜の膜厚と データセットの情報量を増やし、2つ以上の多くのサンプ 屈折率、または基板の光学定数「 屈性率 (n) 」と「 消衰 ル特性を決定します。これにより、薄膜の「屈折率(n)」お 係数 (k) 」です。 よび「消衰係数(k)」の値と「膜厚」を同時に求めることが エリプソメトリーのパラメーターは比率によって定義され 可能です。 るため、データが測定ビームの光強度に依存しません。 表面粗さ、多層膜の各膜厚、屈折率分散などの他のサンプ そのため、in situ を含め様々な設置形状において、非常に ルパラメーターを決定します。 正確なデータを取得することが可能です。 4つの波長の測定データ(Δとψ)と解析モデルとその結果 エリプソメトリーのデルタパラメーターは超薄膜に対して の信頼性確認が可能です。 も極めて敏感で0Åまでの正確な膜厚測定が可能です。 多くの薄膜や20nm以下の超薄膜の特性決定において、 FS-1 マルチスペクトル・エリプソメーターは、分光エリプ ソメトリーと同様の性能を提供することが可能です。 (詳細については、弊社までお問合せ下さい) 入射光 反射光 バルク, n0 膜, n1 フィルムの厚さおよび屈折率などのサンプルパ ラメータを決定するために、光学モデルを使用 基板, n2 してエリプソメトリックデータを分析します。 4

Ch0arac1teristic オングストローム・ナノ薄膜の膜厚を高精度計測 サブモノレイヤーからナノ薄膜の膜厚を高精度計測 FS-1は薄膜に対して非常に高感度で、エリプソメトリックな（Δ：デルタ）、パラメーターに由来しています。 サンプルに反射したp 偏光とs 偏光間の位相を測定することで、測定する光の波長（500nm）が 膜の厚さ（0.1nm未満）に比べて非常に長くても、サブモノレイヤーの厚さに至るまで正確な膜厚の定量値を計測します。 多層膜も非破壊で各層の膜厚計測を実現 下記の表は多層膜を含む様々なサンプルを用いた標準測定での正確性と精度を示しています。 MWE技術により、膜厚0Å～1000nmの範囲の薄膜を対象とした膜厚と屈折率の測定に優れています。 C0hara２cteristic 最速10m秒からin situでリアルタイム薄膜計測を実現 ALD、MBE、CVD、スパッタ等に搭載して、試料そのものの膜厚を非破壊で計測 ＜in situ 測定 ： 初期のALD蒸着＞ 原子一層の膜厚を高精度に測定 時間(Sec) ▲ スパッタチャンバーへの搭載事例 詳細は ７ページへ 5

Ch0arac3teristic 簡単な操作でエリプソメトリック測定・解析を実現 検出器内部にあるコンピューターで、測定データを分析し、膜厚・屈折率などのサンプルパラメーターを算出。 測定・解析状況は専用のWebブラウザで表示されます。別途解析ソフトも付属しておりますので、PCでの解析も可能です。 通常は3つのモードで簡単に膜厚測定から解析・解析結果の検証ができます。 FS-1のソフトウェアには、様々な素材の光学定数ライブラリがインストールされています。 Cauchy、Tauc-Lorentz、Drudeモデルなどの誘電関数モデルも搭載されており、サンプルの光学特性に応じた解析が可能です。 また、Bruggemanの有効媒質近似(EMA)を用いた、表面ラフネスや混合層の解析も可能で様々なサンプルを高精度に膜厚評価ができます。 シングル測定モード 解析モデルモード ルーチンはワンクリック測定 簡単に解析モデルを作成可能 サンプルセットした後、ワンクリックするだけで簡単にサンプ FS-1エリプソメトリック測定データを解析して視覚化するた ルを測定できます。 めの強力な機能が提供されます。 光学モデル検証ツール 光学モデルバリデータ搭載 全てのモデル適合パラメータが指定された範囲に一意に収 束することを検証します。 6

Application サブモノレイヤーから多層膜まで 様々な透明薄膜の計測に 測定サンプル 代表的なアプリケーション 半導体 シリコンの酸化物や窒化物、High-kおよびLow-k誘電体、 アモルファスシリコン膜および多結晶シリコン膜、フォトレジスト 光学コーティング SiO2, TiO2, Ta2O5, MgF2などの高／低屈折率の薄膜 ディスプレイ TCO（ITOなど）、アモルファスシリコン膜、有機膜（OLED技術向け） 記憶装置 ダイヤモンドライクカーボン（DLC）膜 R&Dプロセス in situ測定による蒸着薄膜評価(蒸着率と光学定数)とプロセスコンディションの比較 MBEやMOCVD、ALD、スパッタリングなどへの応用可能 化学及び生物学 サブモノレイヤー分子の吸着 工業 インライン・モニタリングおよび膜厚の制御 金属酸化膜 Al2O3, Cu2O, CuO, MgO, TiO2等 FS-1ソフトウェアのModel Validator機能でも、特定のサンプル構造が測定可能か判定することができます。 測定事例① 測定事例② 多層膜も簡単に高精度で測定 混合層を含んだ多層膜サンプル測定 SiO FS-1では、多層膜サンプ 2 Al2O 金属薄膜の光学定数は蒸 3 Si3N4 ルの計測も可能です。 Al＋Al2O3 着時の間 などに依存さ SiO2 左の測定事例のように、 SiO2 れます。酸化アルミ(Al2O３) 2層以上の薄膜でも正 についても同様に酸化さ Si Si 確に、また高精度でその れていないAlが混在した 膜厚を明らかにすること 層が形成されることがあり ます。 が出来ます。 FS-1では、このような混合層もしくは間 を含む薄膜においても混 合比率を考慮して高精度に各層の膜厚を求めることが可能です。 サンプル 測定膜 正確性 精度 レイヤー 膜厚(nm) AI2O3含有量(%) 多層膜サンプル(左図) 最表面 SiO2膜 0.54 nm 0.0049 nm AI2O3 9.1201 100nm－50 －100nm 中段 S i 3N 4膜 1.0 nm 0.0096 nm AI + AI2O3 16.623 62.852 ONO on Si 最下面 SiO2膜 1.4 nm 0.013 nm SiO2 100.53 ▲多層膜サンプルの測定結果 ▲混合層を含むサンプルの測定結果 測定事例③ 表面ラフネスも考慮した膜厚計測 左図はSi基板をアトムビームエッチングした際に アモルファスSiO2層 生じるダメージ層(アモルファスシリコン)の膜厚 サンプル 平均膜厚(nm) 平均ラフネス(nm) を測定した事例です。エリプソメトリーの測定結 サンプル1 5.67278 0.590472 果は、表面ラフネスに影響されます。 基板：Si FS-1ではエッチング時のラフネスの増加を考慮 サンプル2 6.94042 0.171062 した光学モデルから高精度の膜厚を計測するこ ▲表面ラフネスを考慮したサンプルの測定結果 とが可能です。 7

in situ 計測 コンパクト設計で取付けも簡単！ 特許技術の新光学経路を採用したin situエリプソメーター 新MWE技術では計測時の光学経路は固定され、装置内部に可動部位がない為、in situ取付や校正も簡単に可能。 LED光源採用で装置が非常にコンパクトになり、真空装置や取付けられた 他検出器と干渉することも最小限に抑えることが可能です。 また、FS-APIインターフェース(LabVIEW™ 互換性あり)で外部ソフトウェア制御ができます。 ビームの入射角は60°ー 75°まで対応 ビーム全長は最大で1ｍまで対応 簡単にin situセットアップ サンプル 真空チャンバー ビームの入射角 ビーム全長とスポットサイズ（下記より小さいサンプルへ対応したアダプター・事例もあります。） 真空装置は、FS-1 マルチスペクトル・エリプソメーターを取付ける入射光と反射光が通るウインドウが２つ必要です。 8

in sit0u Ap1plication スパッタコーターの堆積初期薄膜評価 チタン（Ti）のオングストローム薄膜を高精度に膜厚計測 上のグラフは、スパッタコーター(Kurt J. Lesker社 PVD75)によるチタン薄膜の堆積時の膜厚を計測した事例です。 オングストロームレベルの非常に薄い薄膜も高い精度で測定することが可能です。 堆積初期の核形成段階をラフネスで評価 ２種類の解析モデルの解析結果 ① Tiの膜厚のみの解析したモデル 　---　Fit Diff (膜厚のみを解析) 　--- Tiの膜厚 ② Tiの膜厚とラフネスを同時に解析したモデル 　 ー　Fit Diff (膜厚とラフネスを同時に解析) 　 ー　Tiの膜厚(膜厚とラフネスを同時に解析) 　 ー　Tiのラフネス 上のグラフは、チタン(Ti)の初期堆積を２つの方法で解析した結果です。グラフの左のy軸が膜厚をnmで表し、右のy軸が解析の信頼性を Fit Diffで表したものです。このFit Diffは値が小さいほど信頼性が高くなります。解析①の「膜厚のみを解析したモデル」では堆積直後に大き くなっていますが、解析②の「膜厚とラフネスを同時に解析したモデル」の方が、全体的に値が低く、膜厚と同時にラフネスを解析した方が信 頼性が高いことを表しています。 このことから膜厚とラフネスの両方が変化していると考えられます。 つまり、Ti膜ができるのではなく、最初にTiの核が形成されてラフネスが上昇し、その後にTi膜が形成されていることを示しています。 FS-1では、このようなラフネスを考慮した解析も可能です。 資料御提供︓Penn St. University Materials Research Inst., William Drawl 9

in sit0u Ap2plication ALDに搭載しオングストロームレベルの極薄膜を評価 ALDサイクルの膜厚変化を高精度にモニタリング　＜ルテニウム（Ru）膜の成膜＞ 原子層堆積装置(ALD)は、化学反応による成膜方法で、原子一層の成膜を行う装置です。 FS-1は原子一層レベル(オングストローム領域)の膜厚変化を高精度に測定することができます。 また高速(10m秒間隔)でデータ取得が可能なため、ALDサイクルによる膜厚の増減や初期サイクルにおける膜厚増加を定量化できます。 白金(Pt) Seed層の膜厚計測 ルテニウム(Ru)膜の膜厚計測 ● ALDを使用したルテニウム堆積膜 (Ru（EtCP)2 + O 2 プラズマ)のin situ測定 ＜ALD搭載事例＞ ● Seed層となる白金(Pt)を、ALDにより20, 35, 70サイクルで堆積した際の膜厚変化です。(左図) ・Kurt J. Lesker社（モデルALD 150LX） ・Lam Research社・ Picosun社 　白金膜の膜厚の再現性は非常に高いことが分かります。 ・Beneq社 ・Ultratech社 ● 異なる膜厚の白金 Seed層上にALDでRuを堆積した際のRu膜の膜厚変化です。(右図) その他、カスタムALDチャンバー in sit0u Ap3plication 原子層エッチング(ALE)の膜厚評価 CF膜堆積及びSiO2膜エッチング ALEでは、まずSiO2上にフルオロカーボンを堆積させます。この際、CF層とその下のSiO2膜との間に原子的に薄い混合層が形成されます。 その後にアルゴンプラズマを行うとCF層と共に下地のSiO2層が同時に除去されます。 右のグラフでは、黒線がエリプソメトリーによって測定されたCF層とSiO2がエッチングされた膜厚、緑色の線がSiO2の含有量を示しています。 FS-1の測定でCF層の除去と同時に下地のSiO2層が1nm程度エッチングされていることが分かります。 参考文献： Ryan Gasvoda et. al., “Surface Phenomena During Plasma-Assisted Atomic Layer Etching of SiO2”, ACSAppl. Mater. Interfaces, 2017, 9 (36), pp 31067–31075 10

Lineup 全自動マッピングモデル 品質管理に！ウェハーの膜厚マッピングを全自動で取得 FS-1とコンパクトなマッピングステージを組み合わせて、ウェハー前面を迅速且つ正確で、信頼性の高い膜厚測定を実現。 電動ステージとFS-1ソフトウェアを組み合わせることで、膜厚の等高線図を自動で得ることが可能です。 49点を最速60秒で測定!サンプルの膜厚等高線マップを自動＆迅速に簡単取得 Z軸オートアライメント機能を搭載することで、膜厚の再現性0.015nmでマッピング可能。 XY軸方向は、サンプルサイズに応じて150㎜XY自動ステージもしくはφ300㎜回転自動ステージを選択。 ウェハーのマッピング時間は、49点測定の場合60秒(150㎜XY自動ステージ)または、 90秒(φ300㎜回転自動ステージ)の短時間で測定が可能です。 FS-RT300 FS-XY150 φ300㎜マッピングモデル 150㎜XYマッピングモデル 11

Option 多彩なオプション in situ アダプター フォーカスレンズセット 液中測定にも対応 FS-IS1 FS-F27 FS-1とQCMの膜厚比較 ● FS-1光源と検出機器の設置アダプター フォーカスレンズを使用することで、サンプ 別途液中チャンバーをご用意いただく ● 標準で2.75”または1.33″のコンフラット ル上の照射サイズを約0.55×1.3㎜または、 ことで溶液中での測定にも対応します。 　真空フランジに接続可能 0.3×0.7㎜に小さくすることが可能。 上図は、QCMシステムとドッキングさせ ● 光軸の位置合わせ用チルトステージ (ピンホール設定) て1つのサンプル(デキストランの堆積) 　調節が容易に可能 をQCMとエリプソの2手法で測定した ※上記画像には、in situ小型サンプル用 事例です。 　アライメント(FS-DT)が含まれております。 仕様 FS-1 G3 FS-XY150 FS-RT300 マルチスペクトル・エリプソメーター 全自動マッピングシステム 全自動マッピングシステム 150 ㎜ 300 ㎜ 光源 LED 使用波長 450nm、 525nm、595nm、660nm FS-1EX G3：405nm、450nm、525nm、660nm、850nm、950 nm 精度 0.001 nm 以内　※Si基板上の自然酸化膜をデータの取得レート１秒で測定時 最大データ取得レート 10ms 入射角 65度 サンプルサイズ φ200㎜、厚さ23㎜ 150×150㎜ φ300㎜ 照射サイズ 4 × 9 mm (＊0.55×1.3mm、0.3×0.7mm) 0.8 x 1.9㎜ ＊オプション使用時 ＊その他オプション有 XY自動ステージ 回転自動ステージ ＜移動距離＞　 ＜移動距離＞ 標準付属品 － 150×150㎜、分解能：5μm 直線方向：150㎜分解能：12μｍ ＜ウェハーマッピング時間＞　 回転方向：360°分解能：0.1° 120秒(49点測定) ＜ウェハーマッピング時間＞ 250秒(49点測定) 設置サイズ W400×D200mm W600×D600㎜ W400×D500㎜ 重量 5 ㎏ 16㎏ 22㎏ 電源 AC100V 0.5A AC100V 1.7A 消費電力 50W 170W 12

Products 新製品 NEW VIDEO DROP ／ NEW NanoFCM／ NEW Exoid／ ナノ粒子イメージングアナライザー フローナノアナライザー ナノ粒子マルチアナライザー 粒子高速測定装置 第二世代EV計測技術 粒子「絶対値」測定 ● ナノ粒子のサイズ分布と濃度を簡便・迅速に計測 ● 単一分子の蛍光検出によりフェノタイプ定量が可能 ● 1粒子毎のサイズを測定 ● サンプルアプライから最短40秒で結果を取得 ● サイズ分布と粒子濃度の軽量が可能 ● 濃度を個数/mlで定量評価 関連製品 NEW Tennant20／ CADE-4T／ SEDE-PHL／ DWS3500／ オスミウムコーティングシステム カーボンコータ ソフトプラズマエッジング装置 多機能型ダイヤモンドワイヤーソー 極薄膜コーティング 薄膜̃厚膜までコート 進化したドライエッチング 乾式精密切断 ● 高倍率観察でも粒状性なし ●同一真空化で重ねて成膜可能 ●理想的な広範囲の均一円筒状照射 ● 切断間際50μmを狙って切り出し ● 複雑構造試料もチャージ無し ●FIB加工時のWデポによるダメージ防止 ●優れた異方性エッチング ● 断面粗さは5μm以内 13

Support オンラインサポート 「どんな些細な事でもお気軽にご相談できる」オンラインサポート を始めました。 移動の手間もなく、ネットワーク環境があればすぐに開始することが可能です。 装置のご案内、サポート、デモンストレーションなど、柔軟にご対応致しますので、お気軽にご相談ください。 指定のURLをクリックするだけ ネットワーク環境があれば 面倒な操作不要 どこでも繋がる ？ どんな些細なことでも！ 電話だけでは分からないことも 気軽に相談OK お悩み即解決！ 【オンラインサポートとは？】 「時間・手間をかけずに相談したい」 「装置の使い方を説明してほしい」 「気になっている製品のデモンストレーションを見たい」 まるっと 「装置修理・トラブル時に相談したい、動画でわかりやすく説明してほしい」 ンラインで解決！ 「装置の価格を知りたい」 オ …こんな時に、お気軽にご相談いただける簡単サポートです。 テクノロジーラボでの製品開発・評価 2018年8月1日、弊社製品開発チームは東京都立産業技術研究センターの製品開発支援ラボに入居し「テクノロジーラボ」を開設いたしました。 新製品の研究開発や品質保証となるデータの取得、お客様立会いで装置を評価してもらえるラボとして活動をしております。 製品開発・評価 受託測定 製品デモ・サンプル測定 新規製品開発及び、既存製品改良 お預かりしたサンプルを測定・ 立会デモ・サンプル測定を承っ のための技術開発、品質保証データ 解析し結果をレポート致します。 ております。 処理後の最終評価 の取得を行っております。 （SEM, EDS / CP 等）も可能です。 14

メイワフォーシス 株式会社 製品、その他お問合せ先 東 京 〒160-0022 東京都新宿区新宿1-14-2　KI御苑前ビル TEL（03）5379-0051 FAX（03）5379-0811 大 阪 〒542-0074 大阪府大阪市中央区千日前1-4-8　千日前M’sビル9階 TEL（06）6212-2500 FAX（06）6212-2510 名 古 屋 〒464-0075 愛知県名古屋市千種区内山3-10-18　PPビル3階 TEL（052）686-4794 FAX（052）686-5114 仙 台 〒981-3133 宮城県仙台市泉区泉中央1-28-22　プレジデントシティビル3階 TEL（022）218-0560 FAX（022）218-0561 テ ク ノ ロ ジ ー ラ ボ 〒135-0064 東京都江東区青海2-4-10　東京都立産業技術研究センター　製品開発支援ラボ318 慶應義塾大学-メイワフォーシス 〒223-8522 神奈川県横浜市港北区日吉3-14-1　慶應義塾大学矢上キャンパス　理工学部中央試験所　36棟213号室 ナノ 粒 子 計 測 技 術 ラ ボ ※テクノロジーラボ、ナノ粒子計測技術ラボへの連絡は本社までお願いいたします。※外見・仕様・その他について、予告なしに変更をする場合がございます。