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半導体デバイスの微小領域での変形分布を定量的に評価するために、本年度で任意方向の格子画像を用いたモアレ位相解析技術を開発し、ナノ領域での原子配列のひずみ分布およびマイクロ領域での残留熱ひずみ分布の非破壊計測を実現した。具体的にはGe/Si結晶構造の透過電子顕微鏡画像の位相解析によるGeとSi原子配列のひずみ分布を測定し、提案した欠陥位置検出アルゴリズムを用いて原子転位と界面の箇所を検出し、検証した。さらに、作製した微小格子を用いたレーザー顕微鏡画像解析により、異なるガラス転移温度を有する二種類のフリップチップにおけるアンダーフィル材の熱変位と残留熱ひずみ分布を測定し、二種類それぞれの変形特徴を比較した。
2年間の研究期間で、半導体デバイスのマイクロ・ナノ領域でのひずみ・残留ひずみ分布を計測するために、微小格子を利用した光学画像処理技術の開発を行った。モアレ法およびフーリエ変換、逆問題の融合により、広視野かつ高精度な2次元微小ひずみ・残留熱ひずみ分布の計測技術を開発し、汚れの影響を受けにくいひずみ測定手法を提案した。開発手法による二種類のフリップチップにおけるアンダーフィル材の残留熱ひずみ分布を測定し、比較した。さらに、位相解析に基づいて、界面転位を含む結晶欠陥位置の自動検出方法を提案し、任意の方向に配列された原子配列のひずみイメージング法を開発し、Ge/Si結晶構造の欠陥検出および原子配列のひずみ測定を行った。
本研究成果は、半導体デバイスの壊れにくい材料設計指針および欠陥発生率の少ないプロセスの確立へ貢献できると考えられる。
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