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| ◆主なアプリケーション |
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薄膜： DLC、TiN、BN、CN、TiC、Al 等 |
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基板： シリコン、鉄、アルミ、セメントカーバイド 等 |
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| ★特長 |
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| ★測定原理 |
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| LAWaveシステムは、試料表面にレーザーを照射し、音波を励起させます。 励起された音波は試料表面に沿って伝播します。 |
| この音波は検出器で検出され、レーザー超音波信号としてオシロスコープに記録されます。 この信号をフーリエ変換して、周波数―位相速度の曲線を求めます。 この曲線は試料のヤング率、密度、膜厚に依存し、解析ソフトウェアによってヤング率が計算されます。 |
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| ★SAW法とは |
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| SAW(表面弾性波)法とは、試料にパルスレーザーを照射して励起された表面弾性波を圧電素子で測定し、専用ソフトウェアによって分散曲線(周波数―位相速度)を計算する方法です。 |
| 分散曲線の式はヤング率、密度、膜厚、及びポアソン比で決定されますので、既知のパラメータ(例えば膜厚とポアソン比)を入力して、未知のパラメータ(例えばヤング率と密度)を求めることができます。 LAWaveシステムでは、専用ソフトウェアによって分散曲線の形状から、ヤング率、密度、もしくは膜厚を算出します。 |
| 一部の試料(DLCなど)については、ヤング率と密度の相関関係のテーブルが用意されています。 これを用いることで、既知の膜厚の試料に対して、ヤング率と密度を同時に算出することができます。 |
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| ★超薄膜のヤング率測定 |
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| LAWaveは、膜厚と密度が既知の試料に対して、膜厚100nm以下のような超薄膜のヤング率を測定することができます。 原理上、基板より硬い薄膜であっても測定可能です。 |
| DLC薄膜に関しては、5nmの超薄膜のヤング率測定を実現しています。 |
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| ★試料調整不要の非破壊測定、高スループット |
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| ヤング率を測定する方法としては、膜歪み法、押し込み試験法、ブリュアン散乱法、超音波顕微鏡法、共鳴振動法などが挙げられます。 しかしながらこれらの手法は、特別な試料調整を必要とする、破壊測定である、非常に長い測定時間がかかる、もしくは サブミクロンあるいはナノメートル厚の薄膜には有効ではない といった問題点を抱えていました。 |
| LAWaveは、特別な試料調整を要することなく、また 1測定点当りの測定時間も1分以内で超薄膜のヤング率を再現性良く測定することができる、使い勝手が格段に向上した手法です。 |
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| ★DIN規格準拠 |
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LAWaveによる測定は、すべてDIN50992-1に準拠して行われます。 繰り返し精度は99.9％以上です。
DIN50992-1の参考資料もご用意しております。 |
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| ★多層膜測定に対応 |
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LAWaveでは、2種類、条件によっては3種類の材料から構成される多層膜を測定し、それぞれの材料のヤング率を求めることも可能です。 多層構造物の機械特性評価への新たな可能性が広がります。 |
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| ★加工変質層の有無の評価 |
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| ◆仕様 |
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レーザー (N2レーザー) |
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| プロテクションクラス |
3B |
| 波長 |
337 nm |
| 出力 |
0.4 mW (10Hz平均) |
| パルスエネルギー |
0.4 mJ |
| パルス幅 |
0.5 ns |
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デジタルオシロスコープ (15インチモニタ付) |
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| サンプリングレート |
4×109 /s (4 GHz) |
| バンド幅 |
600 MHz |
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| ◇ |
リニアテーブル |
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| 可動範囲 |
25 mm |
| 再現性 |
1.5 µm |
| 絶対精度 |
5 µm (25mm移動時) |
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| ◇ |
レーザーアコースティックデバイス
(レーザービームガイド、表面弾性波検出器) |
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| 最大試料サイズ |
100 mm (直径)
(300mmウェハ対応品も別途ございます) |
| バンド幅 |
250 MHz |
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| ◆寸法／重量 |
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| 本体寸法 |
0.8 × 1.0 × 1.5 m |
| 本体重量 |
約 200 kg |
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| ◆試料の条件 |
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| 試料の形状 |
表面が平滑であること |
| サイズ |
10 × 5 mm 以上 |
| 厚さ |
シリコン： 0.3 mm 以上、 その他： 2 mm 以上 |
| 表面の粗さ |
十点平均粗さ Rz： 1 µm 以下
(表面が滑らかであるほど超薄膜に対する感度が高くなります) |
| 透明度 |
薄膜または基板がレーザーの波長(337nm)を吸収すること |
| 微小構造の影響 |
超薄膜に対して高い感度を得る条件：
・微細な粒子を持つ材料
・シリコンのような単結晶 |
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| ★測定例 |
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| 2種類のコート材をシリコン[100]のコートなしと比較した分散曲線。 基板に対して膜のヤング率が大きい場合は右肩上がりの曲線に、小さい場合は右肩下がりの曲線が描かれます。 |
シリコン[100]上の膜厚60～100nmのDLC膜の分散曲線。 理論曲線(点線)と実験値(実線)との一致にもご着目ください。 |
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| シリコン上の、作成条件の異なるDLC超薄膜の分散曲線。 4.2～5.2nmの超薄膜のヤング率が求まっています。 |
窒化の深さの異なる窒化鉄の分散曲線。 この表面処理は、連続的に硬度の低下する拡散層を物質中に形成します。 分散曲線を比較することで、窒化による硬化の深さを比較することができます。 |
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| 鉄上のDLC/Alの多層膜の分散曲線。 DLCとAlが交互に重なり合った多層膜におけるDLCのヤング率測定に成功しています。 |
SAW法と押し込み試験法で測定したDLC膜のヤング率の比較。 DLCの膜厚は1～2µm。 |
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