微細三次元加工形状の光逆散乱ナノインプロセス計測装置の開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11555043
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 三好 隆志 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00002048)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松宮 貞行 株式会社 ミツトヨ, 研究開発部, 部長・主任研究員 ; 高橋 哲 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30283724) ; 高谷 裕浩 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70243178)
• Keywords: 逆散乱 / 位相回復 / フーリエ変換 / ナノインプロセス計測 / 微細形状計測 / マイクロ加工計測 / レーザー応用計測

Research Abstract

光逆散乱位相法の3次元微細加工形状への適用と加工中におけるナノインプロセス計測技術の確立を目的として、新しい3次元位相回復アルゴリズムの構築、それに基づく計算機シミュレーションおよび計測システムの開発と検証実験を行った結果以下のような研究成果が得られた。
(1)測定によって得られる回折光を用いて微細三次元形状を回復するフーリエ反復法を取り入れた新しい3次元位相回復アルゴリズムをワークステーション(EWS)に構築した。
(2)本手法の有効性を確認するために、位相回復シミュレーションを行った。その結果幅数μm〜数10μm、深さ数nm〜数10nmの微細3次元形状を高精度に回復できることが分かった。
(3)設計形状が既知の場合、その回折光を初期値として用いることによって回復精度が高くまた回復のための反復回数も数回と短いことが分かった。その結果、設計形状と加工形状の誤差評価が可能であることが示唆された。
(4)空冷コンパクトなArイオンレーザー(100mW)を光源に用い、レーザー光の拡大コリメータ、フーリエ変換光学系、試料表面からの回折光を広範囲に受光するためのCCDラインセンサ自動送り装置、これらをコントロールするパソコンなどから構成されるプロトタイプの光逆散乱ナノインプロセス計測装置を開発した。
(5)開発した計測装置と構築した3次元位相回復アルゴリズムを用いて、本手法の有効性を検証する実験を試みた。その結果、幅10μm、深さ45nmの格子状のパターンをΦ100μmの範囲にわたって位相回復することができ、本手法が微細3次元加工形状測定に適応可能であることが分かった。

Research Products

• [Publications] A.Taguchi,T.Miyoshi,Y.Takaya,S.Takahashi,K.Saito: "3D micro-profile measurement using optical inverse scattering phase method."Annals of CIRP. 49/1. (2000)