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赤外エバネッセント光による高機能半導体薄膜欠陥のナノインプロセス計測に関する研究

利用红外倏逝光对高性能半导体薄膜缺陷进行纳米过程测量的研究

基本信息

批准号：
03J04262
负责人：
中島隆介
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J04262/
关键词：
エバネッセント光近接場光学 SOIウエハ光導波路 FDTD法近赤外光顕微鏡

项目摘要

今日の高度情報化社会において,その中心としての役割を担うものの一つに,SOI(Silicon On Insulator)ウエハがある.このSOIウエハは,通常のシリコンウエハの表面上にBOX(Buried Oxide)と呼ばれる絶縁層,更にその上に素子形成を行うシリコン層(SOI Layer)の2つの薄膜層を有するウエハである.これらの各薄膜層の厚さは,現在最も注目されるべきMPUなどの高機能半導体用の極薄膜型ウエハであれば,SOI,BOX層共に100〜200nmの範囲となっており,この数字は将来更に小さくなるものと言われている.当然,これらの薄膜層には高い完全性が要求され,各薄膜層内における欠陥検出が必要不可欠である.SOIウエハの各層を非対称3層誘電体スラブ導波路と見立て,シリコンを透過可能な近赤外光をSOI層内に伝播させることで,ウエハ表面にエバネッセント光分布を発生させ,近接場光学顕微鏡の原理を応用し,SOIウエハ表面に発生させたエバネッセント光分布について,欠陥による場の変化を検出することで,SOIウエハ薄膜層内に存在する欠陥検出を目的とした欠陥検出装置を試作した.またこの装置において,エバネッセント場の非線形性に着目した第2高調波検出法を試行し,導波路内に十分な強度の光が入射できれば基本波検出の場合よりも高いS/N比が得られることがわかった.また本装置により厚さ30μmの単結晶シリコン薄膜上に作製した擬似欠陥の検出を試み,大きさ300nm程度の欠陥を検出した.このことにより本手法がSOIウエハ表面層薄膜のみならず任意の薄膜の欠陥検出に応用できることを示した.

Today's highly information-based society, the center of the service,SOI(Silicon On Insulator). The SOI Layer is usually formed by a BOX(Buried Oxide) and an insulating layer on the surface of the SOI layer, and a thin film layer on the SOI layer. The thickness of each thin film layer is now the most noticeable in MPU,SOI,BOX layer with a total thickness of 100 ~ 200nm. Of course, the thin film layer is required to have high integrity, and the defect detection in each thin film layer is necessary.SOI has a non-symmetrical three-layer dielectric waveguide. It is possible to transmit near-infrared light into the SOI layer. The light distribution on the surface of the SOI layer is generated. The principle of near-field optical micromirrors is applied. The SOI film layer has a light distribution, a field detection, and a light detection device. The second high-intensity wave detection method was tried out in this device, and the incident light of ten-point intensity in the waveguide was used to detect the fundamental wave. The device was fabricated on a single crystalline thin film with a thickness of 30μm, and was tested for defects of up to 300nm. This method is used to detect the surface layer of SOI film and to detect the defect of any film.