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走査プローブ顕微鏡(SPM、AFM)は、先端の尖った探針を用いて、物質の表面をなぞるように動かして表面の微細な形状や性質を観察できる顕微鏡の一種です。光学顕微鏡や電子顕微鏡と異なり、ビームやレンズを使用しませんが、一定の条件と試料に対して原子・分子レベルの分解能を持ち、透過型電子顕微鏡に並ぶ拡大能力を持ちます。

表面形状測定、表面物性測定

・表面波プラズマの電磁場解析
半導体製造プロセスで多く用いられるのは容量結合型／誘導結合型放電という方式で、商用シミュレーションツールの応用例も豊富ですが、高密度のプラズマを生成する表面波モードのマイクロ波励起プラズマに対応した商用ツールは少数です。一方、例えば金属機械部品の摩擦低減のためのダイヤモンドライクカーボン(DLC)成膜手法として表面波プラズマは注目されていて、シミュレーションの研究もされています。このようなシミュレーションシステムの実用化を行います。

・デバイス微細加工・成膜時の形状進展の解析
形状進展シミュレーションは歴史の長い商用ツールがありますが、ウエットエッチングや化学的気相反応(CVD)など個々の加工プロセスについて物理・化学モデルが十分に備わっているとは言えません。また、大手半導体メーカーが生産するプロセッサやメモリ向けではなく、例えばマイクロLED作製のための窒化ガリウム(GaN)の成膜・加工などの用途では応用例が少なく、大手ベンダの商用ツールでは対応が困難です。上記のようなプロセスや用途に特化した形状進展シミュレーションの実現します。

・結晶の液相成長の解析
液相成長による単結晶材料の製造は、半導体向けのシリコンウエハを始めとして日本の得意分野であり、結晶成長過程の数値シミュレーションの研究も盛んに行われてきましたが、商用ツールは少数です。一方で単結晶材料開発の研究は近年も盛んであり、大学発ベンチャーによる事業化も目立ちます。液相成長は長時間を要するため、シミュレーションによるプロセス最適化・生産効率の向上を実現します。

岩石程度の強度のある材質であれば岩石以外の材料でも測定可能です。詳しくはご相談ください。

試料ステージとして、メンブランフィルターホルダー、プレパラートホルダー、液体セル（スペーサー250μm）、自動分散ユニットを備えています。

・砂の粒子形状評価
・液体中固形物除去のためのフィルター選定

◯SIM観察

イオンのスパッタ時に放出される二次電子を信号として可視化することにより画像として得られます。SIM像は、SEM像に比べて組成や結晶方位のコントラストが強く現れるため、金属などの微細構造組成の分布観察や結晶粒の観察などに適しています。

◯マイクロサンプリング

透過型電子顕微鏡(TEM：Transmission Electron Micro-scope)などにより微少領域を観察する際などに用いる微少ブロックの形成（マイクロサンプリング法）に用いられます。TEM 試料台に搭載後、ビームの特性とマニピュレータ機能を組み合わせて、厚さ100nm程度の目的部位を摘出します。またFIB加工と顕微鏡観察を繰り返し、得られた連続画像をコンピューター上で再構成することにより、試料の三次元構造解析が可能となります。

◯破断の難しい試料の電子顕微鏡観察像取得

試料の断面構造を観察する場合に、破断の難しい試料（金属や有機物など柔らかく、破断前後で形状が変わってしまうの）にも機械的なストレスを与えることなく断面を得ることができます。例として半田ボールの断面加工や有機系太陽電池などが挙げられ、EDXなどの組成分析とあわせて活用できます。

◯微少領域の断面加工

試料が均質でなく、観察したい箇所が試料断面の一部分や数μm程度の大きさである場合も、SIM観察しながら細く絞ったビームで断面加工を行うことができます。例として基板上の異物観察による成長メカニズム解析、めっきの不良箇所、未着部分観察など、狙って断面を出すことが難しい試料でも加工を行うことができます。

※組織により上記実験ができない場合がございます。

◯膜厚測定

基材と薄膜界面近辺を測定することにより、膜厚がわかります。例として蒸着膜やSAMs、LB膜などが挙げられます。分子構造と膜厚から層数がわかることもあります。

◯原子レベル平坦結晶面の観察研磨した単結晶基板や単結晶のへき開面などは原子レベルで平坦なことがあり、AFMによりステップ＆テラス構造が観察されることがあります。結晶面の成長過程観察により成長メカニズムの解明に役立ちます。

◯表面荒さの測定

観察した表面の荒さや凹凸の度合いを測定することができます。平均面荒さ（Ra）や自乗平均面荒さ（RMS）、面内最大高低差（Rmax）といった数値であらわされます。

◯生体材料の測定

タッピングモードやノンコンタクトモード測定などを用いることにより、対象物を破壊することなく測定することができます。柔らかく変位し易い生体材料などの表面測定に適しており、プローブのしなりなどから細胞膜の弾性率などを測定することもできます。

※組織により上記実験ができない場合がございます。

○半導体の測定

デバイスの性能を左右する静電ミラーアレイ用電極基盤の3次元形状測定や、透明なマイクロレンズでも、表面の僅かな反射率を検出できるので測定可能です。

○電子部品の評価

フレキシブル基盤のコネクタ部分のラッチ部の形状や、接続時の状態を正確に測定できるので、電子機器の信頼性を評価することができます。

○機能性素材の測定

塗料や粘着テープのように粘性があるもの、繊維などの軟性があるもの、ゴムなどのように弾性があるものでも非接触での表面測定が可能です。

○細胞内物質の挙動観察（医学・生理学用）

一つの細胞内物質が刺激を受けた時に、他の細胞内物質がどう挙動するかを観察することができます。

※組織により上記実験ができない場合がございます。

〇バレル型プラズマエッチング装置

円筒型の石英管の周りに電磁誘導コイル、または一対の容量結合電極を設置し、RFパワーを印加することによってプラズマが生成されます。
レジストのアッシングに用いられています。

〇CCPプラズマエッチング装置

CCP（容量結合型プラズマ）は平行平板型の一対の電極間にRFパワーを印加することによってプラズが生成されます。平行平板型RIE（反応性イオンエッチング）装置とも呼ばれています。
SiO2のエッチングに用いられています。

〇マグネトロンRIE装置

電界と磁界の相互作用で電子をサイクロイド運動させることによって、高密度プラズマが生成されます。RIEに永久磁石または電磁コイルで形成した磁界を加えたものです。
SiO2のエッチングに用いられています。

○ECRプラズマエッチング装置

ECRとは電子サイクロトロン共鳴と呼ばれ、マイクロ波の電界と磁場の静磁界の共鳴作用で電子がサイクロトロン運動をするので、高密度プラズマを生成することが出来ます。
導電性材料であるゲート材料やSi、Al配線などの微細加工に用いられています。

○ICPプラズマエッチング装置

ICPとは誘導結合型プラズマと呼ばれ、高周波電流をコイルに流して形成された磁界によって高密度プラズマが生成されます。
導電性材料であるゲート材料やSi、Al配線などの微細加工に用いられています。

○ヘリコーン波プラズマエッチング装置

ICPプラズマエッチング装置にさらに直流磁界を付加して高密度プラズマを生成する装置です。

※組織により上記実験ができない場合がございます。

・SEM画像観察
・サンプルの電子ビーム加工
・真空中での断面加工部観察とEDS元素分析
・EBSD結晶構造解析

・表面観察
・表面加工

・微細加工の実態状況や不良分析
・化合物の状態分析/評価
・微小形状測定、表面粗さ測定
など

・室温、大気圧下での形状測定
・接触または非接触測定

測定チャンバー内を真空に引いたり、試料台を冷却、加熱して測定することが可能です。