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EPMAによる薄膜の膜厚分布測定


1.高精度な薄膜評価の必要性

 金属薄膜は多様な分野で応用されており、特に半導体デバイス、光学機器分野では金属薄膜の厚さ、質が製品の性能を決定するため高精度な薄膜評価を行う必要があります。上記薄膜の膜厚測定は主に蛍光X線法やX線反射率法で行われており、X線を入射源としているためある程度の広い測定領域の平均的な膜厚しか測定できませんでした。
 それに対して電子線を活用することにより、極小領域(約1μm2)の膜厚測定、さらに膜厚分布(マッピング)が可能となりましたので、ご活用ください。

2.電子線活用による薄膜の膜厚測定(EPMA)

  • (1)測定原理:電子線照射時に発生する特性X線の強度から膜厚を算出
  • (2)使用装置:EPMA
  • (3)面分解能:約1μm
  • (4)最大測定膜厚:約1μm
  • (5)最小マッピング領域:約80×80μm
  • 3.測定事例

    (1)Si基板上のCuスパッタ膜

     Si基板上のCuスパッタ膜に対して、EPMAによる膜厚測定とSEMによる断面観察を行いました。成膜時の狙い値が100nmなのに対し、EPMA測定結果とSEMによる断面観察結果がほぼ一致しました。

    EPMA膜厚マッピング像断面SEM写真
    (2)ステンレス板上のAu薄膜

     圧延されたステンレス板上のAu薄膜の測定結果です。40nmの膜厚を狙って成膜を行いました。平均膜厚は45nmとほぼ狙い値どおりでしたが、膜厚は不均一で分布が見られ、場所によるバラツキが確認されました。

    Au薄膜のEPMA膜厚マッピング像
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