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1nm表面異物欠陥の自律探索を実現する動的位相差検出型・近接場液相プローブ計測法

研究課題

研究課題/領域番号 21K18668
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分18:材料力学、生産工学、設計工学およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

高橋 哲  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30283724)

研究分担者 門屋 祥太郎  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (60880234)
道畑 正岐  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70588855)
研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード異物検出 / ナノ欠陥 / ナノ異物 / 表面欠陥 / シリコンウエハ / 表面検査
研究開始時の研究の概要

従来半導体プロセスにおいて現場適用されていた光学的散乱型計測法原理では物理的検出限界となっていた超平滑加工表面のナノ付着異物計測法について新光学システムの提案,開発を目指す.具体的には,基板上に滴下した揮発性不活性溶媒の液相界面とナノ異物との近接場における力学的・光学的相互作用を,並列情報処理性,現場適用性の高い遠隔場光学技術で取得することで,非破壊性,高速性を維持したまま,従来異物サイズ検出限界を打破可能な新概念近接場計測プローブ法の開発において,動的位相差検出が可能な新しい概念の光学システムの適用を提案し,1nm表面異物欠陥計測実現への可能性を,理論・実験の両面から検討する.

研究成果の概要

従来光学的散乱型計測法原理では20 nm 程度が物理的検出限界となっていた半導体加工表面のナノ付着異物計測法について新光学システムの提案,開発を目指す.具体的には,基板上に滴下した揮発性不活性溶媒の液相界面とナノ異物との近接場における力学的・光学的相互作用を,並列情報処理性,現場適用性の高い遠隔場光学技術で取得することで,非破壊性,高速性を維持したまま,従来異物サイズ検出限界を打破可能な新概念近接場計測プローブ法の開発において,特に動的位相差検出が可能な新しい概念の光学システムの適用を提案するとともに,基礎実験装置を開発し,その有効性を検証した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

今日,高性能半導体デバイスを高い信頼性をもって生産することは,持続的社会の実現にあたり,ますます重要となっている.半導体デバイスの高性能化のためには,配線パタンの微細化が必要となり,そのためには,半導体デバイスの基板となるベアSiウエハ表面上のナノスケールの異物管理が不可欠となっている.本研究成果は,従来困難だったベアSiウエハ表面上のナノスケール欠陥の検出可能性を示唆するものであり,大きな社会的意義を有する.

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Smart optical measurement probe for autonomously detecting nano-defects on bare semiconductor wafer surface: highly sensitive observation system using phase-contrast microscopy with a spatial light modulator2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Guan, S. Masui, S. Kadoya, M. Michihata and S. Takahashi
    • 雑誌名

      J. Phys. Conf. Ser. 2368

      巻: 1 号: 1 ページ: 12014-12014

    • DOI

      10.1088/1742-6596/2368/1/012014

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Super resolution optical measurement for functional microstructures beyond the diffraction limit2023

    • 著者名/発表者名
      Satoru Takahashi
    • 学会等名
      15th International Symposium on Measurement Technology and Intelligent Instruments (ISMTII) 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Challenge of advanced optical technology beyond the diffraction limitfor nano/micro manufacturing2023

    • 著者名/発表者名
      Satoru Takahashi
    • 学会等名
      The China-Japan International Conference on Ultra-Precision Machining Process (CJUMP) 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Smart optical measurement probe for autonomously detecting nano-defects on bare semiconductor wafer surface: highly sensitive observation system using phase-contrast microscopy with a spatial light modulator2022

    • 著者名/発表者名
      Yizhao Guan, Shuzo Masui, Shotaro Kadoya, Masaki Michihata and Satoru Takahashi
    • 学会等名
      The 11th Global Conference on Materials Science and Engineering (CMSE 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 自律的欠陥探索・分裂型マルチプローブによるナノ異物検出に関する研究(第11報) ー空間光位相変調による液相プローブ高感度検出ー2022

    • 著者名/発表者名
      管 一兆, 増井 周造, 門屋 祥太郎, 道畑 正岐, 高橋 哲
    • 学会等名
      2022年度精密工学会春季大会学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Challenge of nano optical technology beyond the diffraction limit for nano/micro manufacturing2021

    • 著者名/発表者名
      S. Takahashi
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Nanomanufacturing
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2021-07-13   更新日: 2025-01-30  

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