[XRR]X線反射率法

XRR:X-ray Reflectivity

装置外観

特徴

XRRは、X線を試料表面に極浅い角度で入射させ、その入射角対鏡面方向に反射したX線強度プロファイルを測定します。この測定で得られたプロファイルをシミュレーション結果と比較し、シミュレーションパラメータを最適化することによって、試料の膜厚・密度を決定する手法です。

  • 膜厚・密度の絶対的評価が可能
  • 多層膜の膜厚・密度評価が可能(積層状態の膜厚・密度評価が可能)
  • 結晶性の有無を問わないため、結晶質だけではなく、非晶質等も測定可能
  • 絶縁物の測定が可能
  • 非破壊で分析可能

適用例

  • 薄膜の膜密度評価・膜厚評価
    (Si酸化膜・Low-k膜・磁性材料・金属膜・有機EL・非晶質膜などの膜密度・膜厚評価)
  • 積層膜の膜密度評価
  • 界面層の密度評価・膜厚評価

原理

薄膜にX線を極浅い角度で入射させると、薄膜の表面と薄膜/基板界面および各界面で反射したX線が互いに干渉します。入射角度を連続的に変化させることによって得られる反射率のプロファイルは、その物質のd:膜厚、ρ:密度、σ:界面のラフネスに応じて、特有の振動構造を示します。
このプロファイルを式1、式2を用いて解析することで薄膜の膜厚・密度・ラフネスといった物性値を評価することができます。

原理

入射光学系に放物面形状の人工多層膜を採用することにより、高輝度の平行ビームが得られ、極薄膜(数nm~ )の測定が可能となります。
また、高分解能光学系、高精度4軸ゴニオメータを採用することにより、高分解能で測定することが可能となります。

データ例

反射スペクトル:実測とシミュレーション

  • 縦軸:X線反射強度⇒ 反射率
  • 横軸:2θ (deg) ⇒ 走査軸の角度
反射スペクトル:実測とシミュレーション

シミュレーション結果

有機EL素子解析例

シミュレーション結果

データ形式

  • PDFファイル: 反射率プロファイル・シミュレーションプロファイル
  • Excelファイル: 密度・膜厚の数値データ

仕様

搬入可能試料サイズ 10mm×10mm~8インチウエハまで、厚み20mm以下まで
測定領域 10mm×10mm~30mm (測定領域を広げたほうが感度が高い)
測定可能膜厚 膜厚数nm~400nm程度
測定誤差 膜厚±0.1nm、密度±0.03g/cm3
※Si基板上SiO2膜(100nm)を測定した場合

必要情報

  1. 目的/測定内容
  2. 試料情報
    (1)数量・予備試料の有無など
    (2)構成材料・層構造・膜厚・表裏の判断・破壊可否・加工の有無など
    (3)注意事項
  3. 納期
    (1)ご希望の速報納期
    (2)注意事項
  4. その他の留意点

注意点

以下の場合、評価が困難な場合があります。

  • 試料が十分平坦でない場合(表面・界面粗さが数nm以下だと十分平坦であるといえます)
  • 基板がフレキシブルである(剛性が低い)場合

[XRR]X線反射率法の分析事例はこちらからご覧ください。

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