半導体デバイス中の局所歪みの分光光弾性イメージング

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K05040
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: 福澤 理行 京都工芸繊維大学, 情報工学・人間科学系, 准教授 (60293990)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 残留歪み / 光弾性法 / 結晶評価

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、光弾性法を用いて、半導体デバイス中の局所歪み場を選択的かつ高感度にイメージングすることにある。デバイス特性劣化やダイ破損を防ぐため、デバイスの局所歪み低減は重要だが、ダイシングやスクライピングによって緩和する前の評価はこれまでできなかった。解決すべき課題は、(1) 材料やデバイス毎に異なる最適光源波長の選定と、(2) 歪み誘起複屈折の選択的イメージング、の２点であり、本研究では、走査型分光偏光計(scanning spectropolarimeter;SSP)を新たに構築することによって、これらの課題を解決する。
平成29年度は、主として走査型分光偏光計(SSP)の開発に注力した。本装置は、研究代表者が過去に開発した走査型赤外偏光計(SIRP)の基本構造を元に、新たに着想したもので、その主要部には、(1) 可視～赤外域のマルチバンド光源、(2) 楕円偏光補償光学系、(3) 分光器制御、光源変調、偏光子・検光子回転、YZ ステージ駆動、透過光強度検出に関する制御専用プロセッサ(組み込みLinux)用ソフトウェア、(4) 透過光強度プロファイル収集、光源波長走査、ステージ走査、自然複屈折の補償、応力－複屈折曲線の収集、複屈折量変換、に関するホストPC用ソフトウェア、が含まれる。
開発上の成果としては、圧縮試験による応力-複屈折曲線収集のため、試料にクランプ等で応力印加できる光路設計を実現できた。また、未知の試料に最適な測定条件を効率よく探索するため、光源波長、偏光角、ステージ位置、等の走査項目全ての順序を組み替え可能な複屈折マッピング機能を実現できた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

走査型分光偏光計(SSP)の開発は、本研究には不可欠なステップであるため、本年度はその設計と開発に注力した。光源構造を計画時点から変更したため、設計や構築に想定より長期間を要した。そのため、GaAs, mc-Si, SiC基板をターゲットとした、局所歪みに最適な光源波長の探索には至らず、SSPを用いた評価結果を学会等に発表することもできなかった。そのため、やや遅れていると判断した。

Strategy for Future Research Activity

研究計画調書に記載の通り、今後は、光源波長の最適化探索、各種デバイス構造中の局所歪みイメージング、光弾性定数の波長分散の実測、局所歪み場の選択的抽出アルゴリズムの開発、を計画している。
特に、光弾性定数の波長分散の実測については、基板メーカー等の協力を仰いで、他のステップの進捗とは切り離して実施していきたい。

Causes of Carryover

次年度使用額が生じた主な理由は、走査型分光偏光計の設計変更にある。
開発過程で、比較的安価な部品を複数組み合わせて独自の光源ユニットを構築する方法を着想し、計画調書段階で想定した高額な光源装置を単独で用いるより優位性が見いだされたため、光源装置の購入を見送った。
次年度使用額は、独自の光源ユニットを複数試作するために使用する計画である。