2022 Fiscal Year Annual Research Report
シングルモード励起暗視野観察自己干渉法による次世代超微細機能構造の非破壊深さ計測
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22J22125
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
管 一兆 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2022-04-22 – 2025-03-31
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| Keywords | FDTD / RCWA / Depth measurement / Dark-field Microscopy / Microgroove / 位相差顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度の実績はシミュレーションの進捗と提案手法の実験検討二つの項目であります．まず、周期溝構造を対象としたシングルモード励起暗視野観察自己干渉法に相当するシミュレーションを行い、この手法の特性を明らかにしました。申請者は申請時までに、単一溝構造の暗視野観察に関してFDTD法に基づくシミュレーション方法を確立しました。前段階で判明していることは、既知の幅を持つ単一溝構造に対して、アスペクト比1（深さと幅の比率）を超える深さ計測が可能であることです。実際の機能素子として用いられる超微細構造は、周期的な構造を持つものが主であり、実用性を考慮して、提案手法を周期構造へ展開する必要があります。このため、周期構造計算に適用されるRCWA法を利用し、より高速で周期溝構造の周期・幅・深さなどの計測限界への影響を明らかにしました。さらに、得られる計測限界の物理メカニズムを電磁場の振る舞いから理論的に解明しました。その成果はASPEN2022の国際学会で発表し、優秀論文賞を受賞しました。
次の項目では、提案手法を実験的に検証するために、暗視野光学系を構築しました。これは、円偏光を片側から入射させ、カメラで暗視野観察を行うことにより、通常干渉しないP偏光とS偏光成分を干渉させるもので、位相シフト法による位相差計測を実現する装置です。そこで、位相シフトを高速に行えるようにするため、空間光位相変調器の導入を検討しました。装置を使いこなすために、空間光位相変調器を応用する研究で、位相差顕微鏡の感度を向上させる研究も行いました。その成果はCMSE2022の学会で発表し、論文に採択されました。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
今年度の研究計画は、以下の2つの項目から構成されています。項目(1)周期溝構造に対するシミュレーション、項目(2)提案法の実験的検証です。
今年度の研究実施状況では、計画に従い項目(1)を達成した上で、項目(2)の検討を行いました。項目１の実施状況においては、周期溝構造を対象としたシングルモード励起暗視野観察自己干渉法に相当するシミュレーションを行い、この手法の特性として周期溝構造の周期・幅・深さなどの計測限界への影響を明らかにしました。目２の実施状況においては提案手法を実験的に検証するために、暗視野光学系を構築しました。これは、円偏光を片側から入射させ、カメラで暗視野観察を行うことにより、通常干渉しないP偏光とS偏光成分を干渉させるもので、位相シフト法による位相差計測を実現する装置です。そこで、位相シフトをより高速に行えるようにするため、空間光位相変調器の導入を検討しました。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究計画は二つの項目で構成されます．
項目(3) 実サンプルを用いたシステム性能の総合的評価
まず限定的な試料についての検証結果をベースに，現場において検査が必要な欠陥付きの機能素子を測定し，走査型電子顕微鏡や走査型プローブ顕微鏡による観察結果と比較しながら，精確性・自動調整を含む計測時間などを含む総合的観点から，本手法のインプロセス計測に対する有用性を定量的に評価する．
項目(4) 三次元超解像装置の開発
構造照明顕微鏡は二つの斜入射から生じる定在波照明を利用して面内超解像を実現する計測手法である．コヒーレント結像型SIMは提案手法と同じく斜入射を使用する暗視野光学系である．そこで，入射光などを切り替えながら観察可能な，提案手法とSIM を組み合わせた計測装置を構築し，超微細機能構造の三次元超解像計測手法を検証する．
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