超解像Raman断層計測を用いた結晶損傷発生機構の解明と先端加工技術への応用

利用超分辨率拉曼断层扫描阐明晶体损伤产生机制及其在先进加工技术中的应用

• 批准号: 21H01223
• 负责人: 小貫 哲平
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Ibaraki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01223/
• 关键词: 加工変質層; 半導体ウエハ; 顕微Raman分光; 断層イメージング; 非破壊計測; 超解像; Ramanイメージング; 断層計測; 加工損傷; 顕微Raman断層イメージング計測; 無機材料; 研削面; 結晶構造

超解像Raman断層イメージング測定装置の基盤となる構成（主に顕微鏡筐体，光源、分光器，試料ステージからなる）を概ね構築することができた．試験的な測定実験の結果，素の装置構成と測定条件で300ナノメートルの解像度での計測が達成された．測定試料としてSiCウエハやGaNウエハなどワイドバンドギャップ半導体を中心に測定条件を最適にするための研究を進め，そのほかに，環境半導体Mg2Si，強誘電体LiTaO3，エンジニアリングセラミックスAl2O3，PSZなどの材料への計測も試み，適用可能な材料範囲を拡大させた．本計測技術の応用先として電子デバイス基板材料を中心に研究を進め，そのほかに，工具などのセラミックス製品への適用において有望な用途を見出し，新たな連携研究先などの輪を広げることができた．分析方法として，Ramanスペクトルから特徴量抽出を行うデータ処理における確かさや信頼性についての指標を開発し，得られた断層像の妥当性を保証する手法を開発した。加工変質層の状態とピーク特徴量との関係を理論的に示すために，第一原理計算によるRamanスペクトルシミュレーションの方法を確立し，任意の結晶格子状態に対する電子状態，格子振動状態を計算し，それらから変形ポテンシャル，Ramanテンソル成分を導出し，Raman散乱スペクトルを求める一連の方法を開発した．サファイア(Al2O3)をモデルとして，c軸，a軸などの主軸に対する主ひずみ，およびせん断ひずみに対する各Ramanピークのピーク位置のシフト量を求めた．これらの実績について，論文1報，解説記事1報，国際会議3報，学会発表3報の形で公開した．

Super solution as Raman fault イ メ ー ジ ン グ measurement device の base plate と な る composition (main に 顕 micro mirror the basket body, light source, optical splitter, sample ス テ ー ジ か ら な る) are ね を build す る こ と が で き た. The な of the experiment determined the results of the actual experiment <e:1>, and the <s:1> device formed the と measurement conditions で300ナノメ ト ト ト the で <s:1> resolution で <s:1> measurement が achieved された. Determination of sample と し て SiC ウ エ ハ や GaN ウ エ ハ な ど ワ イ ド バ ン ド ギ ャ ッ プ semiconductor を center に を determination conditions optimum に す る た め を の research into め, そ の ほ か に, semiconductor Mg2Si environment, strong electric LiTaO3, lure エ ン ジ ニ ア リ ン グ セ ラ ミ ッ ク ス Al2O3, PSZな <s:1> <s:1> <s:1> material へ <s:1> measurement test み, applicable to a wide range of な materials 囲を拡 させた. This measuring technology の 応 with first と し て electronic デ バ イ ス substrate material を center を に research into め そ の ほ か に, tool な ど の セ ラ ミ ッ ク ス products へ の applicable に お い て could な USES を see し, new た な research first link-up な ど の wheel を hiroo げ る こ と が で き た. Analysis method と し て, Raman ス ペ ク ト ル か ら special line 徴 quantity spare を う デ ー タ 処 Richard に お け る か indeed さ や letter 頼 sex に つ い て の index を open 発 し, too ら れ た fault like の justice を guarantee す る gimmick を open 発 し た. Processing - quality layer の state と ピ ー ク, 徴 quantity と の masato is に を theory in す た め に, first principles calculation に よ る Raman ス ペ ク ト ル シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の way を し, arbitrary の crystal lattice state に す seaborne る electronic states, vibrational state grid calculation し を, そ れ ら か ら - shaped ポ テ ン シ ャ ル, Raman テ ン ソ ル derived ingredients を し, Raman scattered ス ペ ク ト ル を o め る for の way を open 発 し た. サ フ ァ イ ア (Al2O3) を モ デ ル と し て, c axis, a shaft な ど の spindle に す seaborne る main ひ ず み, お よ び せ ん broken ひ ず み に す seaborne る the Raman ピ ー ク の ピ ー ク position の シ フ を ト quantity beg め た. Youdaoplaceholder3 れら れら れら actual achievements に れら て て て, one paper, one explanatory note, three international conferences, three academic society publication forms で public achievements た.

项目成果

第一原理電子構造計算によるRamanスペクトルシミュレーションを用いた結晶格子損傷状態の解析法の検討

基于第一性原理电子结构计算的拉曼光谱模拟晶格损伤状态分析方法检验

• 发表时间: 2022
• 作者: 黒田隼乃介;小貫哲平;金子和暉;尾嶌裕隆;清水淳;周立波
• 通讯作者: 周立波

Chemo-mechanical grinding by applying grain boundary cohesion fixed abrasive for monocrystal sapphire

单晶蓝宝石晶界凝聚固定磨料化学机械磨削

• DOI: 10.1016/j.precisioneng.2021.01.015
• 发表时间: 2021-02-13
• 期刊: PRECISION ENGINEERING-JOURNAL OF THE INTERNATIONAL SOCIETIES FOR PRECISION ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY
• 影响因子: 3.6
• 作者: Wu, Ke;Touse, Daichi;Yuan, Julong
• 通讯作者: Yuan, Julong

Micro Raman Tomographic Imaging on Laser Beam Internal Damage into Sapphire for Laser Cleaving Process

激光切割过程中激光束对蓝宝石内部损伤的显微拉曼断层成像

• 发表时间: 2022
• 作者: Teppei ONUKI;Junnosuke KURODA;Kazuki KANEKO;Hirotaka OJIMA;Jun SHIMIZU;Libo ZHOU
• 通讯作者: Libo ZHOU

Crystallographic subsurface damages observations using super-resolution Raman tomographic imagingin advanced semiconductor and ceramics materials

使用超分辨率拉曼断层成像对先进半导体和陶瓷材料中的晶体地下损伤进行观测

• 发表时间: 2021
• 作者: 福地 里菜;伊藤 久敏;山口 飛鳥;木村 学;Teppei Onuki
• 通讯作者: Teppei Onuki

Investigation of nanoscratch anisotropy of C-plane sapphire wafer using friction force microscope

• DOI: 10.1016/j.precisioneng.2021.08.011
• 发表时间: 2022
• 期刊: Precision Engineering-journal of The International Societies for Precision Engineering and Nanotechnology
• 影响因子: 3.6
• 作者: Wangpiao Lin;J. Shimizu;Li-bo Zhou;T. Onuki;Hirotaka Ojima