接触式段差計と分光反射率法の比較

膜厚測定のための形状測定装置 分光反射率法

接触式段差計は、理解しやすい機械的な膜厚測定技術です。スタイラス(接触する針)が膜のある場所からない場所までの段差をなぞり、その高さをモニターすることにより測定します(右図をご参照下さい)。接触式段差計の最大の利点は厚い金属膜等の不透明な材質を含む全ての固形膜に利用できることです。さらに高価なシステムでは表面形状を3次元で精密に表すことも可能です。

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しかしながら接触式段差計にも弱点があります。最も重要なのは、膜厚測定のために段差のあるサンプルを作成しなければならない事です。それゆえ測定に適した膜の段差をきれいに作成できないことが多く(右図をご参照下さい)、この事がキャリブレーションエラーや機械的なドリフトと相まって、膜厚の測定に大きな誤差(5~10%)が生じてしまうことがあります。

対照的に、分光反射率法は膜厚測定のためのサンプル準備が必要ない非接触技術測定技術です。膜からの反射光を取得し、膜厚と屈折率の両方をわずか1秒足らずで分析します。複数層の個々の膜厚も計測することが可能です。

それぞれの技術を比較した表を以下に示します。

分光反射率法 触針式段差計
膜厚測定範囲
1nm - 1mm (非金属)
0.5nm - 50nm (金属)*
2nm - 0.5mm (硬質材料)
複数層の測定 不可
屈折率の測定 不可
再現性(500nm SiO2) 0.1nm 0.5nm
測定スピード <1秒 約5~30秒
サンプル準備の必要性 なし あり
可動部 なし あり
基本システム価格 形状測定の3分の1 分光反射率の3倍
*膜材料その他の条件により異なります