alpha300 Semiconductor Edition

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半導体業界向け、大面積ウェハ検査用

alpha300 Semiconductor Editionは、半導体材料のケミカルイメージングに特化したハイエンド共焦点ラマンおよびフォトルミネッセンス (PL) 顕微鏡です。半導体サンプルやウェハの結晶品質、歪みおよびドーピングの特性評価をより速く行うために最適です。

このシステムに装備されている試料ステージは、最大12インチ（300 mm）までのウェハの検査や大面積ラマンイメージの取得が可能です。除振およびフォーカス・ポイント自動補正機能が搭載されており、大面積測定や長時間測定時に起こる形状変化を補正しながら測定できます。本システムすべての部分が完全に自動化されており、遠隔操作も可能です。

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主な特長

高速・高感度・高分解能を同時に実現する、業界最先端の共焦点ラマンおよびPL顕微鏡
高いシグナル感度とスペクトル分解能を実現する、波長ごとに最適化された分光器
ウェハ検査に対応した大面積スキャン（300 x 350 mm）
大面積測定のためのフォーカス・ポイント自動補正機能（TrueSurface）
除振機能
遠隔操作や繰り返し測定ワークフローに対応する豊富な自動化機能
先進的なデータ後処理用ソフトウェア

alpha300 Semiconductor Edition – ウェハ検査対応の共焦点ラマンイメージング顕微鏡

大面積ウェハ検査

半導体産業にとって、ウェハの品質をモニターすることは極めて重要です。材料の均一性を確認して歪みや不均一なドーピング領域を明らかにするためには、ウェハの全域を調査する必要があります。

この例では、150 mm（6インチ）のSiC（炭化ケイ素, シリコンカーバイド）ウェハの表面全体を、532 nm励起レーザーを用いてラマン顕微鏡で画像化しました。分析の結果、ドーピング濃度が領域全体で均一でないことがわかりました。顕微鏡の高感度UHTS 600分光器は、0.01 cm^-1以下のピークシフトを検出できるため、ウェハ内の応力場が明確になりました。

ウェハ全体の鮮明なラマン画像を取得するには、焦点を表面に合わせ続けることが重要です。TrueSurface は、ラマンデータと同時にウェハのトポグラフィ（形状情報）を記録し、高さによるばらつきを補正します。

詳細は下記のアプリケーションノートをご覧ください。
Correlative Raman Imaging of Compound Semiconductors
日本語版はこちら

サンプル提供：Fraunhofer Institute for Integrated Systems and Device Technology IISB（ドイツ，エルランゲン）

150 mm SiC ウェハの共焦点ラマンイメージ。TrueComponent Analysis により、主にドーピングに敏感な A1 ピーク (約 990 cm^-1) に違いがみられる、 2 つのスペクトルが特定された。この画像では、ウェハ内の大半を占める領域 (赤) とは異なるドーピング濃度となる、楕円形の領域 (青) が示されている。

TrueComponent Analysis により特定された、150 mm SiC ウェハにおける2つの成分のラマンスペクトル。

150 mm SiCウェハの共焦点ラマン画像。応力に敏感なE2ピーク（776 cm^-1）の位置を色分けしている。この画像から、応力に起因すると思われる微小なピークのシフトが、ウェハの中心から端に向かって生じていることがわかる。

150 mm SiC ウェハのトポグラフィ（形状像）で、最大40 μmの高さのばらつきが見られる。

フォトルミネッセンス (PL) イメージング

alpha300 Semiconductor Editionでは、ラマン分析を補完するPL測定を行うことができます。これは、SiCや窒化ガリウム (GaN) といったワイドギャップ半導体の調査に特に有効です。PL発光波長は、バンドギャップなど、材料の電子的特性の指標となります。

SiCウェハのPL画像は、PL特性の違いを示しており、欠陥が明確になっています。

詳細は、下記のアプリケーションノートをご覧ください。
Correlative Raman Imaging of Compound Semiconductors
日本語版はこちら

4H-SiCウェハの欠陥におけるPL画像。PLスペクトルは、4H-SiC（赤）、積層欠陥のある4H-SiC（青，緑）および3C-SiC（黄，シアン）の特性を示す。

トポグラフィックラマンイメージング

蛍光不純物（ピンク）を含む微細構造シリコン（青）のトポグラフィックラマン画像。TrueSurfaceテクノロジーにより、化学情報と形状情報を同時に記録して重ね合わせた。高さの変動は最大9 µm。

層の特性評価

ラマンイメージングは、層状半導体材料の表面下特性に関する知見を提供します。エピタキシャル成長させたSiCウェハの深さ方向のスキャンにより、異なる層の分布を可視化します。

エピタキシャル成長させたSiCウェハのラマン深さスキャン。ウェハ基板（緑）とエピタキシャル層（赤）の間に薄い界面層（青）が観察されている。サンプル提供：Fraunhofer Institute for Integrated Systems and Device Technology IISB（ドイツ，エルランゲン）