UMS技術による新しい結晶表面加工層・変質層の検出・評価法の開発

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10555099
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 櫛引 淳一 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50108578)
• 研究分担者: 佐橋 家隆 株式会社山寿セラミックス, 晶研事業部・開発部, 部長(研究職) ; 松本 泰 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20312598) ; 庭野 道夫 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (20134075) ; 田中 光弘 株式会社光学技研, 製造部・開発課, 課長(研究職)
• キーワード: 超音波マイクロスペクトロスコピー / 定量評価法 / 漏洩弾性波表面波伝搬特性 / 反射係数測定法 / X線ボンド法 / 結晶表面評価法 / 表面加工層・変質層 / LiNbO_3・LiTaO_3・Si

研究概要

本研究では、本研究代表者らが発明・開発した超音波マイクロスペクトロスコピー(UMS)技術を材料基板表面の問題に適用し、その評価法の開発を行うものである。
平成11年度の研究成果を要約すると以下の通りである
1.超精密格子定数測定(ボンド法)用X線回折装置の校正法の開発:(111),(110),(100),(311),(310),(331),(533)の7枚のシリコン単結晶試料板を用いて、格子定数αのブラッグ角依存性を明らかにし、このデータを用いたシステムの校正法を確立した。その結果、△a/a<10^<-6>の高安定高精度を達成し、単結晶基板表面の表面評価技術としての測定精度と信頼性を大幅に改善した。
2.直線集束ビーム(LFB)システムによる材料表面の評価法の開発:下記の試料を作製し実験的シミュレーションを行った。
(1)薄いプロトン交換層/Z-cut-LiTaO3単結晶基板:
・ピロ燐酸を用いたプロトン交換法において作製条件を処理温度(120〜200℃)、処理時間(14分)とし、各種表面層(拡散深さ:30〜1000Å)を作製した。
・100〜300MHzにおいて漏洩弾性表面波(LSAW)速度の周波数依存性を測定し、2次イオン質量分析法(SIMS)による拡散深さとボンド法X線回折による格子定数と比較検討し、超音波法の高分解能性と有用性を明らかにした。
(2)イオン注入層/(100)Si単結晶基板:Pイオン注入量を変えた試料を用意し、100〜300MHzにおいてLSAW速度の周波数依存性を測定し、超音波法の高分解能性と有用性を明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] I.Takanaga,J.Hirohashi,and J.Kushibiki: "Homogeneity Evaluation of LiNbO_3 and LiTaO_3 Single Crystals fot Determining Acoustical Physical Constants"Jpn. J. Appl. Phys.. 38・5B. 3201-3203 (1999)
• [文献書誌] J.Kushibiki,T.Kobayashi,H.Ishiji,and C.K.Jen: "Surface-Acoustic-Wave Properties of MgO-doped LiNbO_3 Single Crystals Measured by Line-Focus-Beam Acoustic Microscopy"J.Appl.Phys.. 85・11. 7863-7868 (1999)
• [文献書誌] J.Kushibiki and T.Okuzawa: "Line-Focus-Beam Acoustic Microscopy Detection of Variations of Growing Conditions of LiTaO_3 Crystals"Jpn. J. Appl. Phys.. 38・8B. L964-L966 (1999)
• [文献書誌] I.Takanaga and J.Kushibiki: "Elastic Properties of Multidomain LiTaO_3 Crystal"J.Appl.Phys.. 86・6. 3342-3346 (1999)
• [文献書誌] J.Kushibiki,I.Takanaga,M.Arakawa,and T.Sannomiya: "Accurate Measurements of the Acoustical Physical Constants of LiNbO_3 and LiTaO_3 Single Crystals"IEEE Trans.UFFC. 46・5. 1315-1323 (1999)
• [文献書誌] 櫛引淳一,小野雄,高長和泉: "SAWデバイス用LiNbO_3,LiTaO_3単結晶の超音波マイクロスペクトロスコピー(招待論文)"電子情報通信学会誌. J82-C-I・12. 715-727 (1999)
• [文献書誌] J.Kushibiki,T.C.Wei,Y.Ohashi,and A.Tada: "Ultrasonic Micro-Spectroscopy Characterization of Silica Glass"J.Appl.Phys.. (in press). (2000)