赤外エバネセント光を利用したシリコンウェハ加工表面層のナノ欠陥計測法に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450058
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 高谷 裕浩 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70243178)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 哲 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30283724) ; 三好 隆志 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00002048)
• Keywords: シリコンウェハ / 加工表面層欠陥 / COP欠陥 / 赤外レーザ / 赤外エバネセント場 / 有限差分時間領域法 / AFM探針 / エバネセント光検出ユニット

Research Abstract

前年度にシリコンウェハ加工表面赤外エバネセント場計測のための基本光学系の設計および試作を行い,He-Neレーザによってプリズム表面に形成されるエバネセント場を検出する基礎実験を行った結果,エバネセント光の検出効率が当初の予想よりも悪いことが明らかになった.
そのため,平成12年度は,再構築した赤外エバネセント場・解析シミュレータを利用して,シリコンウェハ表面層に存在する欠陥にによって形成される赤外エバネセント場および散乱場の特徴およびプローブによる検出特性を詳細に調べ,シリコンウェハ加工表面および表面層内部のナノメートルオーダの欠陥を検出するためのエバネセント光検出効率の向上技術について検討し,以下の研究成果を得た.
1.境界条件の設定に伴う計算誤差を低減する新たな境界条件の検討を行い,有限差分時間領域法FDTD(Finite Difference Time Domain method)法に基づいた赤外エバネセント場・解析シミュレータを高精度化するための再構築を行った.その結果,これまでノイズ成分に埋もれてしまっていた,ナノメートルサイズの欠陥によって乱された微弱な赤外エバネセント光の挙動を詳細に解析することが可能になった.
2.プローブの操作により得られた応答の検出波形を解析することで,欠陥の位置,存在形態(凹凸および表面か内部かなど)およびサイズを特定することが可能であることを明らかにした.
3.内部欠陥をプローブ走査によって検出する場合,P偏光入射させる照明条件下で,欠陥深さに応じた固有の検出波形が得られることがわかった.
4.検出効率を増大させる方法として,プローブについて検討した結果,YAGレーザ(波長1064nm)を光源とした場合,Siプローブよりも吸収の少ないSiO2プローブのほうが欠陥検出効率の向上に有利であることを明らかにした.

Research Products

• [Publications] 剣持妥茂哉,三好隆志,高谷裕浩,高橋哲: "赤外エバネッセント光によるシリコンウエハ加工表面層の微小欠陥検出に関する研究(第2報)-FDTD法に基づいた微小欠陥検出特性解析-"2000年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集東京. 602-602 (2000)
• [Publications] 高橋哲,三好隆志,高谷裕浩: "シリコンウェハ加工表面における近接場の電磁界解析-近接場を利用した微小欠陥検出法に関する考察-"2000年度精密工学会北海道支部学術講演会講演論文旭川. 18-19 (2000)
• [Publications] 高橋哲,三好隆志,高谷裕浩: "エバネセント光を用いたシリコンウェハ加工表面層微小欠陥検出法の理論的検討"2000年度砥粒加工学会講演会講演論文集大阪. 397-39 (2000)