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イメージングエリプソメーター(Accurion社)

従来のエリプソメーターは方位分解能が約50μmぐらいで、膜厚測定はレーザースポットがあたる1点のみを測定していました。これに対しイメージングエリプソメーターEP4シリーズは方位分解能1μmを達成、膜厚分布の3Dマップ化が可能で、ミクロレベルの構造体やバターン形状のある表面上の膜観察・厚み解析に最適なソリューションです。

エリプソメトリーとは

エリプソメトリーとは物質の表面で光が反射するときの偏光状態の変化(入射と反射)を観測し、そこから物質に関する情報を求める方法で、測定にはエリプソメーターを使用します。

エリプソメトリーの呼び名は、反射光の偏光測定値状態が一般に楕円(elliptical)になる事に由来しています。
Accurion社は消光型エリプソメトリー( Null ellipsometry)を利用して画像エリプソメトリー(imaging ellipsometry)を行っています。

イメージングエリプソメーターの機器構成

PCSAコンフィギュレーション
(P)偏光子(C)補償子(S)試料(A)検光子

データの解析

 

製品特長

マクロな領域の全体像を観察してからローカルな領域にフォーカスする事ができます。
グラフェン、MEMS、有機薄膜、バイオチップなど様々なアプリケーションにこの特長を利用する事ができます。

AFMをインテグレートし、エリプソメーターとAFM両方による観察が可能です。

ハードディスク磁気ヘッドスライダーのエリプソメーター、AFMでの観察、及び構造のモデル化

SPR(表面プラズモン共嗚)のフローセルをインテグレートし、バイオセンサーのアプリケーションに対応可能

ブリュスター角顕微鏡

媒質界面での電気双極子放射において、電気双極子の振動方向が反射光の
振動方向と直行する場合P偏光の反射光が消失し、この角度はブリュスター
角と呼ばれます。気/液界面上に両親媒性の単分子膜を展開した場合、
ブリュスタ一条件がくずれて反射光をCCDカメラでとらえる事ができ、
これにより試料の画像を得る事が出来ます。

LB膜作成装置(トラフ)上にセットしたEP4 Ultrabam

※Ultrabamはイメージングエリプソメーターにアップグレードが可能です。

 

アプリケーション

  • グラフェン
  • 光学薄膜の評価
  • 有機薄膜(有機EL・有機半導体他)の評価
  • 生体工学・材料の評価
  • MEMS薄膜の評価
  • 単分子膜・SAM膜の観察と評価(気/液、液/液界面)

アクセサリー/オプション

ビームカッター

ガラス、ポリマーフィルムなど基板が透明で膜厚がビーム径より小さい場合は、基板表面の反射と底部の反射がCCD カメラに達するまでに干渉しあいます(上図左)。

ビームカッターでビーム径を小さくし、基板表面の反射と底部の反射を分けること(上図右)により、基板表面の反射を検知し、膜厚計算の精度を高める事ができます。
水平方向、垂直方向、および入射角で調節できます。

ビームエクスパンダー

補償子とサンプルの間に設置するレンズでビーム径を7倍大きくし、比較的大きな視野に対して均ーにビームを照射します。
2xと5xの対物レンズに適しています。

レーザーセーフティーキャビネット

防塵及びレーザー光のプロテクションの機能があります。アクリルガラスはレーザーの波長にあわせ光を吸収するように着色されていますが、装置を見ての操作には支障ないような度合いです。
インターロックでドアを開くとレーザーが停止するようになっています。

UV/NIRカメラ

UV/ NIR波長への拡張アップグレードをする場合に必要になります。
波長範囲25 0nm-1700nm、1 280X1040ピクセル、3 0fps

ライトガイド

液/ 液または固体・液体界面へとレーザー光路を誘導し調整するため
のアシスト用ガイドです。(入射角対応範囲40-72°)
特に透明な液/液界面上の観察用途に最適であり、強く推奨致します。

ミュラーマトリックス

異方性を持つ試料の測定に適しています。

 

製品モデル

 

仕様

イメージングエリプソメーターEP4/ブリュスタ一角顕微鏡EP4 BAM共通

光学系

光源 固体レーザー
波長: 650nm (他の波長のレーザーも可能です)
出力: 15mW、20mW、50mW
単色光分光器 46干渉フィルター(分光エリプソメーターEP4に使用)
波長範囲360 – 1000nm、バンド幅±6nm
LDLS
(オプション)
レーザー安定化キセノンアークランプ
200nm – 2000nm の範囲で連続出力が可能。
光源寿命10,000時問
対物レンズ
(2x,5x,10x,20x,50x,の合計5種類)
 
偏光子 Glan-Thomson
入射角 40-90度

機械系

自動ゴニオメーター

ゴニオメーターはソフトウェアで自動制御する事ができます。
EP4 ソフトウェア上から多入射角測定を自動で行う事も可能です。
回転軸にはペアリングや機械的な取り付け具を使用していません。

角度範囲: 40-90度
角度分解能: 0.001度
角度の絶対精度: 0.01度
動作速度:可変、約5度/秒より

この機構によりゴニオメーターのデザインによって試料サイズが制限されることはありません。

自動アライメントステージAutomatic Alignment Stage (ALS)

サンプル真上のカメラに切り替わり、レーザーの反射光スポットが表示されます。
水平方向のサンプルステージ角度を自動調節する事ができます。
操作はワイヤレスジョイスティックで行なう事ができます。
自動/マニュアルサンプルステージどちらとも組み合わせる事ができます。

精度: 0.01度
分解能:0.001度(最小ステッブ)

Z 軸リフト

ブリュスタ一角顕微鏡としてLB 膜作成装置と一緒に使用する場合、界面での下層液の蒸発を感知し、BAMの高さを自動調節します。

偏光子動作精度

モーターによる回転動作分解能: 0.001度

自動サンプルステージ

X,Y,Z自動制御
移動範囲: 90mm (X/Y)、10mm(Z)
再現性: 1 um (X/Y)
分解能: 1 um(X/Y)
操作はワイヤレスジョイスティックから実施する事も可能です。

マニュアルサンプルステージ

X,Y,Z手動制御
移動範囲: 100mm (X/Y)、12mm(Z)
分解能: 0.001度

画像処理

CCDカメラ(標準搭載品)

画素数: 1392×1040

画像ファイル

png,jpg,bmp,TIFF

フォーカススキャナー

スライダーを動かしシャープな画像に合わせる事ができ、視野全体で焦点の合った画像が得られます。

ソフトウェア

ユーザーインターフェース

EP4 Viewグラフィカルユーザーインターフェース

スクリプト言語

マクロ言語EP3スクリプトにより複雑な操作を簡素化しています。

マッピング

3Dマッピング機能。

誘電関数モデル

Cauchy, Lorentz, FourBloom, Bruggemann他

制御系

PC

・Windows OS
・17″ TFTモニター
・専用100メガビットのイーサネットを介してホストパソコンと通信

ユーティリティー

電源

100-240VAC,50/60Hz,1 OA

Δ/Ψ測定精度(エリプソメーター)

相対誤差 絶対誤差 精度
(測定間再現性)
Si02/Si(0-25nm) 9%@10 nm
3%@20 nrn
0.8 nm 0.004 nm
0.004 °Delta
0.002 °Psi
Si02/Si(50nm) 2% 1 nm 0.01 nm
Si02/Si(100nm) 1% 1 nm 0.01 nm
Au基板/有機薄膜
(10nm以下)
n/a
(No certified
reference sample)
n/a
(No certified
reference sample)
0.005 nm
0.003 °Delta
0.004 °Psi
屈折率(100nm.Si02/Si) 0.5% 0.01 0 0001

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