マルチスケール転写構造評価のための入射領域制御を利用した光学応答解析手法の開発

• Project/Area Number: 21K14054
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 18020:Manufacturing and production engineering-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 門屋 祥太郎 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (60880234)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2025: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
• Keywords: インプロセス計測 / 微細周期構造 / ディフレクトメトリ / レーザ加工 / 干渉計測 / 表面形状 / 光学計測

Outline of Research at the Start

マイクロスケールとサブミクロンスケールという異なるサイズの微細凹凸構造からなるレイヤード構造を光学的に評価する手法の開発に取り組む.光学メディアや半導体素子など幅広い分野で,マイクロスケールの大きな構造の表面にサブミクロンスケールの小さい構造が存在するレイヤード構造を作製する手法が注目されており,大小それぞれの構造の形状を評価することが求められている.本研究では,レイヤード構造全体に観察光を入射する手法と光ファイバなどを用いてレイヤード構造の一部に局所的に観察光を入射する手法それぞれの遠隔場光学応答を解析することで,レイヤード構造内のサブミクロン構造の形状評価を行う手法の確立を目指す.

Outline of Annual Research Achievements

微細な表面構造によって発現する光学特性や濡れ性などの様々な物理特性は，微細加工・微細計測，バイオなど様々な分野で活用されている．特に，マイクロメートルスケール，サブマイクロメートルスケールという二つの異なるサイズ領域の微細構造を併せ持つマルチスケール構造は，その複雑な形状によってより高度な機能を実現できると期待されている．本研究では，様々な微細加工技術によって作成されるマルチスケール構造（例えば長短パルスレーザ加工によって生成されるLIPPS構造）について，その形状などを光学系速報によってインプロセスに評価する方法の開発を目指している．本年度は以下の項目について研究を行った．
μ周期構造の一括計測に関する実験的検証：前年度に提案した，マルチスケール構造における基準となるマイクロスケール構造について非走査で大面積を一括計測可能な傾斜角測定法について，理論的な検証に加えて，実際のマイクロメートルスケール構造サンプルを用いて実験的に計測手法の妥当性を検証した．
本手法は測定対象表面の傾斜角を取得して形状復元を行うディフレクトメトリの一種であるといえるが，測定対象表面全体の反射光角度分布から面内情報を一挙に取得するという点で，レンズ系を用いることで非走査化した新しいディフレクトメトリである．本手法により，測定環境の擾乱に対してよりロバストな計測が実現できるという点で，特徴を有するもので，干渉法などの従来型形状測定からの発展が期待される．

Research Products

• [Presentation] 非走査傾斜角測定法によるマイクロ周期構造の一括計測（第2報）-正弦波形状標準片の計測実験による原理検証- (2023)
  • Author(s): 後藤隼，門屋祥太郎，道畑正岐，高橋哲
  • Organizer: 2023年度精密工学会秋季大会学術講演会
• [Presentation] One-step measurement of micro-periodic structures from single diffraction image (2023)
  • Author(s): Hayato Goto, Shotaro Kadoya, Masaki Michihata, Satoru Takahashi
  • Organizer: OPTICS & PHOTONICS International Congress 2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 非走査傾斜角測定法によるマイクロ周期構造の一括計測 (2022)
  • Author(s): 後藤隼，門屋祥太郎，道畑正岐，高橋哲
  • Organizer: 2022年度精密工学会秋季大会学術講演会
• [Presentation] Development of optical measurement method for laser-processed multiscale structure based on stitching of phase responce from various incidence angles (2022)
  • Author(s): Hayato Goto, Takeru Fugono, Shuzo Masui, Shotaro Kadoya, Masaki Michihata, Satoru Takahashi
  • Organizer: 19th International Conference on Precision Engineering
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] レーザ加工マルチスケール表面微細構造の光学的インプロセス計測 -光学応答解析に基づく形状計測手法の提案- (2022)
  • Author(s): 後藤隼，畚野剛瑠，増井周造，門屋祥太郎，道畑正岐，高橋哲
  • Organizer: 2022年度精密工学会春季大会学術講演会