2018 Fiscal Year Annual Research Report
Nano-level defect detection technique of sapphire substrate for LED with wide-field view laser microscope
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16K14144
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
新田 勇 新潟大学, 自然科学系, 教授 (30159082)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 設計工学 / 機械機能要素 / トライボロジー / レーザ走査 / 欠陥検査 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
発光ダイオード(LED)の改善は着実に進められており，光を取り出す効率については，パターンド・サファイア基板（PPS）と呼ばれるマイクロテクスチャを形成する方法で改善できるようになった．しかし，基板の鏡面加工後，ナノサイズのスクラッチ痕発生場所ではマイクロテクスチャが不完全に形成され，発光効率が改善されず結果的に製品の歩留まりが低下することになっていた．そこで，ナノサイズのスクラッチ痕を迅速に計測する安価で簡便な技術の開発が望まれているが，現状では大型の検査装置を複数台用いざるを得ない状況である．本研究では，これまで開発してきた広視野レーザ顕微鏡を工夫して用いることで，サファイア基板上のナノスクラッチを効率よく計測する方法を世界に先駆けて開発することを目的とする．
サファイアウェハ上に既知の形状の傷を付けて測定した結果，深さが73nmの圧痕まで検出された．不透明体であるSiウェハでは検出限界深さは5.5nmであった．また，昨年度までに傷検出には，ジャストフォーカスよりもデフォーカス状態の方が若干良いことが分かっている．その理由を探るために広視野レーザ顕微鏡のスポット系をNanoscanで測定した．測定範囲は，焦点位置から±20ミクロンの範囲とした．ビームウェスト形状は焦点位置を中心にして左右非対称であることが分かった．そして，焦点位置から観察物が遠ざかる方向にはビーム系がそれほど変化しないことが示された．これに呼応するように，傷の検査も焦点位置から観察面を若干遠ざけるようにすると，その検出感度が上がることが確認された．広視野レーザ顕微鏡では，広い視野を観察するために開口数NAを低くしている．そのために，傷が存在するところでは反射光の輝度値が大きく変化するようになる．この現象は，形状計測に使用する場合はエラーの原因として嫌われることになるが，傷の検出としては有用である．
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