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2015 年度 実績報告書

2次元同時分光イメージング計測による大径極薄<10umウェハ機上全面厚さ計測技術

研究課題

研究課題/領域番号 25709005
研究機関茨城大学

研究代表者

小貫 哲平  茨城大学, 工学部, 准教授 (70400447)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード厚さ計測 / 半導体ウエハ / 分光 / 干渉 / 画像計測
研究実績の概要

最終年度の今年度は提案時の計画どおり以下3項目の研究を推進した。
1.イメージング計測によるウェハ厚さ分布計測技術開発  InGaAs素子近赤外線カメラを用いた前分光式の分光イメージング機構を構成した。広域のファブリペロー干渉画像取得のため大口径テレセントリックレンズを用いた測定構成を構築した。本装置等を用いてイメージング厚さ計測の実演を行った。その結果、エアギャップの干渉縞計測や、数センチ角の領域の厚さイメージング計測に成功した。一方で、照明の開発において、開発した可変単色照明の単色性と照度が不足など課題が解決できず今年度中で大口径ウェハの全面計測の達成には至ることができなかった。そこで予算の制限から現行方式から代替え方式の検討に切り替えて検討を行った。ステージスキャンによる厚さイメージングによって機上全面計測の実現目途がついた。また波面計測による表面形状の計測法の検討も行った。
2.測定条件の最適化  先進半導体デバイス製造におけるウェハ薄化工程で必要な測定のための要求仕様(厚さ範囲、計測精度、表面粗さの影響を受け難い)に対応させるために、測定原理に基づく最適な分光測定条件を求め、光通信用の光スペクトラムアナライザを導入した測定装置を構築して最適な分光測定条件の計測を実現させた。平坦度、厚さ精度、表面性状が制御された標準試料に対する測定実験からその有用性を実証した。
3.測定精度保証  標準試料を用いた厚さ測定実験から、理想的な測定条件下での測定精度を調べ、要求仕様級の測定精度限界を確認した。測定光学系のアライメントエラー(測定条件に起因)や、ウェハ表面性状(加工条件に起因)が厚さ測定精度に及ぼす影響をコンピュータシミュレーションから調べる手法を開発した。多種および複合した誤差要因条件について測定精度に及ぼす影響を定量的に調べ、保証される測定精度を予測した。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Wide range and accurate measurement of wafer thickness gauge using optical spectrum analyzer2015

    • 著者名/発表者名
      Teppei Onuki, Yutaro Ebina, Hirotaka Ojima, Jun Shimizu and Libo Zhou
    • 雑誌名

      Applied Mechanics and Materials

      巻: 806 ページ: 581-585

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/AMR.1136.581

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 幾何光学と波動光学の連成解析によるウェハ厚さ計測の誤差特性2016

    • 著者名/発表者名
      小貫哲平、尾嶌裕隆、清水淳、周立波
    • 学会等名
      応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] 光学式ウェハ厚さ計測における測定精度特性に関する研究‐第一報‐2016

    • 著者名/発表者名
      根本祐気,小貫哲平,蛯名雄太郎,尾嶌裕隆,清水淳,周立波
    • 学会等名
      精密工学会春季大会学術講演会
    • 発表場所
      東京理科大学野田キャンパス
    • 年月日
      2016-03-15 – 2016-03-17
  • [学会発表] Wide range and accurate measurement of wafer thickness gauge using optical spectral analyzer2015

    • 著者名/発表者名
      Teppei Onuki, Yutaro Ebina, Hirotaka Ojima, Jun Shimizu and Libo Zhou
    • 学会等名
      The 18th International Symposium on Advances in Abrasive Technology (ISAAT2015)
    • 発表場所
      Jeju island, Korea
    • 年月日
      2015-10-04 – 2015-10-07
    • 国際学会
  • [学会発表] 光スペクトラムアナライザを用いたウェハ厚さ計測2015

    • 著者名/発表者名
      小貫哲平、尾嶌裕隆、清水淳、周立波
    • 学会等名
      応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-16
  • [学会発表] 光学式ウェハ厚さ計測における測定精度特性に関する研究‐第一報‐2015

    • 著者名/発表者名
      小貫哲平,根本祐気,蛯名雄太郎,尾嶌裕隆,清水淳,周立波
    • 学会等名
      精密工学会秋季大会学術講演会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2015-09-04 – 2015-09-06
  • [学会発表] イメージングウェハ厚さ全面計測技術の開発2015

    • 著者名/発表者名
      小貫哲平、尾嶌裕隆、清水淳、周立波
    • 学会等名
      第16回高エネ研メカ・ワークショップ
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構 つくば
    • 年月日
      2015-04-10
  • [備考] nano engineering laboratory

    • URL

      https://sites.google.com/site/nlabibarakiuniv/

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公開日: 2017-01-06  

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