STM/STSによるシリコンウェーハ表面の金属汚染物の極微量元素分析

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06452160
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 遠藤 勝義 大阪大学, 工学部, 助教授 (90152008)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山内 和人 大阪大学, 工学部, 助教授 (10174575) ; 森 勇藏 大阪大学, 工学部, 教授 (00029125) ; 片岡 俊彦 大阪大学, 工学部, 教授 (50029328)
• Keywords: STM / STS / Ab-initio分子軌道法 / 水素終端化Si表面 / 第一原理分子動力学 / 局所状態密度 / Si(001)2×1表面 / 元素分析 / Siウェーハ

Research Abstract

本研究では、走査型トンネル顕微鏡(STM : Scanning Tunneling Microscope)/走査型トンネル分光装置(STS : Scanning Tunneling Spectroscope)を開発し、試料表面のSTM像とSTSデータを同時に取得することが可能となった。この装置により、HOPG(Highly Oriented Pyrolytic Graphite)表面の炭素原子に相当する3回対称のSTM像や、Si表面の原子像、EEM加工面の形状観察を行った。HOPG表面の観察では、αサイトとβサイトにおける電子構造の違いを明らかにした。Ab‐initio分子軌道法により金属原子が吸着した際のSi表面の電子構造を調べ、水素終端化Si表面との違いから、元素分析の可能性を示した。水素終端化Si表面と銅原子が吸着したSi表面において、STSデータに生じた顕著な違いは、Ab-initio分子軌道法で得られた波動関数の空間的な広がりを考慮することで説明づけられた。希フッ酸溶液処理したSi(001)水素終端化表面はダイハイドライドの支配的な表面になっており、長時間大気中に曝しても表面状態に変化がないことをFTIR-ATR法により確認した。平面波基底を用いた第一原理分子動力学計算により、Si(001)2×1表面および金属吸着Si(001)表面の局所状態密度のシミュレーションを行った。超高真空STM装置を用い、Si(001)2×1表面やAl,Cu原子を吸着させたSi(001)表面のSTM/STS測定を行い、局所状態密度の違いや測定の問題点を明らかにした。

Research Products

• [Publications] 遠藤勝義 他: "STM/STSによるSi表面の金属原子の観察" 1997年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. L05 (1997)
• [Publications] 平野均 他: "非経験的分子軌道法を用いた窒化物セラミックス薄膜形成における窒素分子と金属の反応解析" 精密工学会誌. 62(7). 1024-1028 (1996)
• [Publications] K.Endo et al.: "Observation of Metal Atoms Adsorbed on H-terminated Si (001) Surfaces by STM/STS" Proc.of 1996 JCBSAME. 141-146 (1996)
• [Publications] Y.Mori et al.: "The Auger Electron Spectroscopy by using STM Probe" Proc.of 1996 JCBSAME. 131-135 (1996)
• [Publications] K.Endo et al.: "Observation of Metal Atoms Adsorbed on H-Terminated Si (001) Surfaces by STM/STS and its Consideration Based on Ab-Initio Molecular Orbital Calculations" Proc.of MRS-J. (1996)
• [Publications] K.Inagaki et al.: "Investigation of Surface States on Si (001) and Si (111) Surfaces-Photo-Reflectance Measurement and Ab-initio Calculation-" Proc.of MRS-J. (1996)