| Project/Area Number |
24K00899
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21030:Measurement engineering-related
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
金 蓮花 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (40384656)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水谷 康弘 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (40374152)
近藤 英一 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (70304871)
Bernard Gelloz 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (40343157)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥13,130,000 (Direct Cost: ¥10,100,000、Indirect Cost: ¥3,030,000)
Fiscal Year 2026: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2024: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
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| Keywords | 高速計測 / FDTD解析 / 空間分解能 / ミュラー行列顕微鏡 / 反射型イメージング光学系 / 光学モデル / エリプソメトリー解析 |
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| Outline of Research at the Start |
半導体集積回路などを利用した高機能製品の製作プロセスを高品質かつ高効率するために，微細構造形状と物性の同時評価技術の確立が期待されている．このような評価には，光の偏光状態の変化を利用して逆問題的に解析する間接顕微鏡計測が有効であることが報告されている．しかしながら，試料への斜め照射・斜め観測を必須とする顕微鏡計測システムの光学系で生じる収差や解析技術などの理由から測定精度と速度に制限があった．本研究では，光の全ての偏光特性を表すミューラー行列と逆問題解析アルゴリズムに加えて，光学系を無収差化により，サブナノ程度の微細形状・物性評価システムであるミューラー行列偏光指紋顕微鏡を実現させる．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、ミューラー行列偏光指紋顕微鏡の開発において、撮像と微細構造・物性の同時評価の高速化および高精度化を目指し、装置の開発から有限差分時間領域（FDTD）法による光学モデルの構築やや機械学習を用いたデータ処理手法の構築までを行うものである。
令和6年度は、本顕微鏡の計測手法として、偏光素子（位相子）の回転と画像取得を同時に実行可能な計測アルゴリズムを提案し、自作ソフトを用いて検証実験を実施した。その結果、計測速度は1.3秒／回となり、目標としていた1秒以下には達していないものの、その要因（例えば、素子の回転と画像取得の厳密な同期が取れていないこと）は明らかになっている。計測精度およびその再現性についてはまだ課題が残っている．令和7年度は、これらの結果を踏まえ、高速回転ステージを導入するなど現装置を改良することでサブ秒での計測速度の実現を目指す。
顕微鏡計測の空間分解能に関しては、実際の光学系に基づき2種類の解析モデルを考案し、FDTD法を用いたシミュレーションを行った。その結果、一定の計測領域内で計測可能な膜厚のダイナミックレンジを明確にすることができた。この成果は、斜め入射と斜め観察が必須となる本顕微鏡を含むエリプソメトリー顕微鏡における高精度な計測・解析に繋がるものである。これらの成果を踏まえ、次年度はRCWA法を導入したデータ解析アルゴリズムの構築および、機械学習を活用した高速データ処理手法の提案を行う予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
R6年度は、斜め照射・斜め観測に対応した高速エリプソ計測手法を確立し、その検証実験を実施した。計測速度は1.3秒/回となり、目標としていた1秒以下には達していないものの、その要因は特定できている。また、エリプソ計測の空間分解能に関しては、FDTD法を用いた解析手法を提案し、これにより一定の計測領域内で計測可能な膜厚のダイナミックレンジを明確にした。
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| Strategy for Future Research Activity |
R7年度においては、R6年度に開発した計測手法を基盤として、高速計測システムの構築を行うとともに、計測速度のサブ秒化を実現することを目指す。データ解析にはRCWAを導入し、R6年度に実施したFDTD解析との関係性を明らかにする。また、エリプソ計測における逆問題解析の高速化を目的として、機械学習手法の導入を図る。
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