サブミクロン電位分布測定装置の開発による電子デバイス内の界面剥離・原子輸送の測定

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10305010
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 大谷 隆一 京都大学, 工学研究科, 教授 (50025946)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 多田 直哉 京都大学, 工学研究科, 助手 (70243053) ; 北村 隆行 京都大学, 工学研究科, 教授 (20169882)
• Keywords: 走査型プローブ顕微鏡 / 電位分布測定装置 / 微小はく離

Research Abstract

本研究では,走査型プローブ顕微鏡と電流測定ユニットを一体化し,サブミクロンサイズの欠陥が検出できる電位分布測定装置を開発する.また,本装置を用いて,電子デバイスで問題となっている金属多層薄膜間の微小剥離(例えば,バリアメタルと配線金属間の剥離)の検出を試みる.
研究初年度である本年度は,走査型プローブ顕微鏡および電流測定ユニットを購入し,サブミクロン電位分布測定装置のセットアップと機器の調整を行った.具体的には,実際に材料中の微小欠陥を導入した試料を作成し,試料とカンチレバー間に一定のバイアス電圧をかけながら試料表面を誘電性のカンチレバーでスキャンし,カンチレバーに流れ込む電流量の変化を測定した.この測定をカンチレバーの材質や形状,あるいは,スキャンするときのカンチレバーの移動速度やカンチレバーと試料間のバイアス電圧等の設定条件を変えながら行い,最適な測定条件の割り出しを行った.本測定装置では,このように調整すべき項目が多岐に渡り,かつ,安定した測定結果を得るのが難しいため,未だ機器の調整が完全には完了していないが,本装置を用いて微小欠陥を検出できる感触を得ることができた.また,実際の装置を用いた測定と併せて,本測定装置を二次元でモデル化し,そのモデルを用いて電位場解析を行った.その結果から,欠陥の位置や形状とカンチレバーに流れ込む電流量の変化の関係について詳細に検討した.

Research Products

• [Publications] 大谷 隆一: "多数欠陥の分布と直流電位差の関係に関する検討" 日本機械学会第76期全国大会講演論文集(Vol.I). No.98-3. 361-362 (1998)
• [Publications] 北村 隆行: "体拡散クリープ下の粒界キャビティ成長の数値解析" 日本機械学会論文集(A編). 64・618. 373-378 (1998)
• [Publications] 北村 隆行: "第一原理分子動力学法によるアルミニウムΣ9傾角粒界の構造および特性解析" 日本機械学会論文集(A編). 64・626. 2463-2470 (1998)
• [Publications] 多田 直哉: "直流電位差法により評価したクリープ疲労損傷の実体" 日本材料学会第36回高温強度シンポジウム前刷集. 98-102 (1998)