超音波励振磁性振子を利用したナノ領域評価のための局所渦電流場形成技術の開発

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本研究は磁性振子と対象を近接させた系において、振子を高速振動させた際に局所的な渦電流場が形成され、振子と対象の相互位置関係によって渦電流場の分布が変化する現象に着目し、ナノ磁性振子と圧電素子の組合せで超音波励振磁性振子を開発し、これにより制御可能な局所渦電流場を形成して、ナノ領域における電磁気特性評価を実現する学術的基盤を構築することを目的とする。最終年度は以下のような研究実績を得た。1.局所渦電流場可変技術の検討磁性振子をシリコンウエハ上に配置し、これを超音波周波数帯域で振動させた場合の振動(振幅、および位相)スペクトルを収録し、得られた振動スペクトルより局所渦電流場の形成について検討した。さらに磁性振子を種々の揺動角で配置して励振した場合の振動スペクトルとシリコンウエハ表面上に形成される局所渦電流場の分布に関して検討した。2.シリコンウエハ導電率計測とナノ細線電流の検知可変的局所渦電流場形成技術の有用性をシリコンウエハ検査により検証した。はじめにシリコンウエハ上に磁性振子を種々の揺動角で配置して、振子の揺動角と振動スペクトルとの関係を収録した場合に、理論モデルよりシリコンウエハの導電率が測定可能かを検討した。さらにシリコンウエハ上に幅500nmのアルミニウム細線を作製し、本手法により、この細線を流れる微小な直流電流を検知可能か検討した。ここでは、細線を流れる直流電流が静磁場を形成するため、振子には非磁性、導電性のものを用いた。導電性振子が磁場中で超音波振動する場合は振子に局所的な渦電流場が形成される。これにより、細線の通電、非通電時の磁場の有無に起因した振動(振幅、および位相)スペクトルを振子と細線の非接触下で得ることに成功した。