レーザラマン分光法によるシリコン単結晶の応力評価

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650098
• Research Institution: TOKYO DENKI UNIVERSITY
• Principal Investigator: 新津 靖 東京電機大学, 工学部, 教授 (70143659)
• Keywords: ラマン分光 / シリコン単結晶 / 応力測定 / 偏光計測

Research Abstract

レーザラマン分光分析による応力評価法は光学フォノン振動数の変化(ラマンシフト)と応力の比例関係をその測定原理としている.本研究では,この測定原理である光学フォノン振動数の変化と応力の関係を,応力の多軸性も含めて理論と実験の両面から調査した.そして以下の結果を得た.
(1)(100)面の後方散乱配置時のラマンシフト量は,応力の方向に依存せず,第1不変量であるσxx+σyyに比例することが,理論と実験の両面から導き出された.また,せん断応力は後方散乱配置では計測できないことが解かった.
(2)(110)面の後方散乱配置時のラマンシフト量は,結晶方位と応力成分の関係および入射散乱の偏光配置に依存することが理論解析の結果から導かれ,実験結果からもその傾向が確認された.すなわち,ラマンシフト量が応力の大きさだけでなく応力の方向と測定時の偏光方向により異なることが解かった.また,種々の方向に引張負荷を加えたときのラマンシフト量と応力の比例係数を,種々の偏光配置について理論的に求めた.この結果は単にラマンスペクトルを測定することで応力の大小を判断できないことを示しており,応力評価における重要な注意事項である.
(3)計画していた2軸応力負荷装置の試作については,十字型試験片など複雑なSi結晶試験片をつくることがまず困難であること,および,既知のせん断応力を比較的広い範囲に与える小型の負荷装置の設計が困難なことが判明したため,有限要素法解析を併用した方法について今後研究を進めていく.

Research Products

• [Publications] Takashi AOYAMA, A. J. CARLDS, Hiromu SAITO, TAkashi INOUE and Yasushi NIITSU: "Strain recovery mechanism of PBT/rubber thermoplastic elastomer"Polymer. Vol.40. 3657-3663 (1999)
• [Publications] 新津靖、一瀬謙輔、五味健二: "反射型レーザ顕微鏡の開発と皮膜の応力評価への応用"東京電機大学総合研究所年報. No.18. 103-108 (1999)
• [Publications] Yasushi Niitsu and Kenji GOMI: "Development of Scanning Type Infrared Laser Photoelasticity and Evaluation of Residual Stress in {100} GaAs Wafers"Proc. of Advanced in Electronic Packaging. ASME-EEP-Vol.26-1. 833-839 (1995)
• [Publications] Yasushi Niitsu and T. Ikebe, T. Ikeda: "Stress Evaluation of (100) Si Wafer by Raman Spectroscopy"Proc. of Advanced in Electronic Packaging. ASME-EEP-Vol.26-1. 859-866 (1995)
• [Publications] 五味健二、新津靖: "赤外線レーザ光弾性法によるGaAsウエハの残留応力評価"日本機械学会論文集. Vol.65,No.638A. 2143-2148 (1999)