ハイライト
ナノメートル領域の熱拡散率評価方法
サーモリフレクタンス法
エレクトロニクスの著しい進歩により、デバイス領域、ナノメートルオーダーでの熱伝導率の評価をも要求されるようになりました。高速化・高集積化に伴う発熱の問題解決や、性能向上のためには熱物性の情報が不可欠であるためです。その応用範囲は、半導体の層間絶縁膜、相変化記録膜、照明用LED、FPD用透明導電膜や、性能指数向上のための熱電薄膜など、きわめて多岐にわたります。
このような要請に対応すべく、日本では、(国研)産業技術総合研究所によって長年にわたって開発がすすめられてきましたが、レーザーフラッシュ法を超高速化した「パルス光加熱サーモリフレクタンス法」によって世界で初めて薄膜の熱拡散率・熱伝導率の絶対測定に成功しました。
そして、産総研発のベンチャーカンパニーである株式会社ピコサームより、ナノ秒レーザー・サーモリフレクタンス法装置「NanoTR」、ピコ秒レーザー・サーモリフレクタンス法装置「PicoTR」として製品化されました。
2014年、株式会社ピコサームとNETZSCH Japan株式会社のコラボレーションにより、同製品の世界的な販売展開を開始いたしました。2021年に、NETZSCH Japan株式会社は株式会社ピコサームを吸収合併し当社の薄膜熱物性システムの販売サービスを全世界的な展開を開始致しました。
ピコサームブランドのサーモリフレクタンス法装置とNETZSCH社のレーザーフラッシュアナライザーにより、ナノ薄膜よりバルクまで、すべての領域の熱物性測定のソリューションをご提供いたします。

エレクトロニクスの著しい進歩により、デバイス領域、ナノメートルオーダーでの熱伝導率の評価をも要求されるようになりました。高速化・高集積化に伴う発熱の問題解決や、性能向上のためには熱物性の情報が不可欠であるためです。その応用範囲は、半導体の層間絶縁膜、相変化記録膜、照明用LED、FPD用透明導電膜や、性能指数向上のための熱電薄膜など、きわめて多岐にわたります。
このような要請に対応すべく、日本では、(国研)産業技術総合研究所によって長年にわたって開発がすすめられてきましたが、レーザーフラッシュ法を超高速化した「パルス光加熱サーモリフレクタンス法」によって世界で初めて薄膜の熱拡散率・熱伝導率の絶対測定に成功しました。
そして、産総研発のベンチャーカンパニーである株式会社ピコサームより、ナノ秒レーザー・サーモリフレクタンス法装置「NanoTR」、ピコ秒レーザー・サーモリフレクタンス法装置「PicoTR」として製品化されました。
方法
ナノ秒サーモリフレクタンス装置 - NanoTRの原理
ナノ秒サーモリフレクタンス装置NanoTRは、最先端な信号処理技術により、スピーディな測定が可能となりました。
この装置では、パルス幅1nsのパルスレーザー(ポンプレーザー) を20μsの間隔で照射し、CWレーザー(プローブレーザー)により、温度応答を検出します。
繰り返し信号を高速に積算することにより、きわめてSN比の高いシグナルを得ることができます。
RF方式とFF方式の切り替えも簡単に行うことができます。
NanoTR は、JIS R 1689, JIS R 1690に準拠しております。
また、産業技術総合研究所の国家標準として供給されている熱拡散率標準薄膜(CRM5810-a) により、SIトレーサブルな装置です。

技術仕様
NanoTR | ||
---|---|---|
ポンプレーザー (加熱用) | パルス幅 波長 ビーム径 | 1 ns 1550 nm 100 μm |
プローブレーザー (測温用) | パルス幅 波長 ビーム径 | CWレーザー 785 nm 50 μm |
測定項目 | 熱拡散率、熱伝導率、界面熱抵抗 | |
試料膜厚(目安) (RF方式) | 樹脂 セラミックス 金属 | 30 nm ~ 2 μm 300 nm ~ 5 μm 1 μm ~ 20 μm |
試料膜厚(目安) (FF方式) | 1μm以上 | |
基板 | 光学特性 サイズ 厚さ | 不透明/透明 10 ~ 20 mm square 1mm以下 |
熱拡散率 | 範囲 | 0.01 ~ 1000 mm²/s |
不確かさ | ±7.9%(CRM5810-a、RF方式、543.8nm厚さのTiNを使用した場合) | |
再現性 | ± 5% | |
ソフトウェア | 熱物性の計算、多層膜解析、データベース |
ソフトウェア
100,000 回の測定を即座に表示・分析
NanoTR/PicoTRの測定/解析ソフトウエアは、高度かつ使いやすいインターフェースを備え、薄膜の熱物性値を正確に算出することができます。
レーザーのアライメントはソフトウェアで調整することができ、CCD画像を確認しながら、フォーカス調整をソフトウェアにより行うことができます。
NanoTR/PicoTRソフトウェアはMicrosoft Windows上で動作します。

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応用文献
