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1.研究の目的
本研究の目的は(1)走査型ラマン顕微鏡を試作して、(2)半導体の極微領域の結晶性の評価に適用し、さらに(3)その測定結果から試作システムの性能評価を行う事である。
2.本年度の実績
本年度はマイクロモーター付のX-Yステージを備えたラマン顕微鏡を試作した。 この装置の性能を決定する最も重要な要素は空間分解能である。 我々は微調可能なビームエキスパンダーを用い、シリコン単結晶エッジのラマン強度分布を実際に測定し、解析を行った。この方法から、入射レーザービームの最適集束条件を求め、最小到達ビーム径を定量的に決定する方法を確立した。 この結果、4880Åのレーザー光と、開口比0.8の対物レンズを用いた場合、得られた最小スポット径は0.8μmでほぼ理論値に等しい事が分かった。また試作装置の安定性、再現性共良好で、実用上ほとんど問題が無い事を確認した。
この試作した装置を用いて、ラマン強度の二次元像の測定を試みた。試料としてレーザーアニールしたシリコン薄膜を使用し、二次元像の測定から単結晶グレインの結晶軸の配向が場所によってどのように変化するかを調べた。 この結果、空間分解能1μmでラマン二次元像が得られ、結晶粒の軸の配向についての情報が得られた。
顕微ラマンスペクトルの測定で、偏光測定を行うと〜1μmφの極微領域の結晶方位が求まる。 単結晶シリコン、レーザーアニールシリコンの偏光ラマン測定から、結晶方位が±3°の精度で決定できることを確かめた。 これらの成果は「応用物理」に発表し、また応用物理学会講演会でも報告した。
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