低加速走査型電子顕微鏡を用いた単結晶ＳｉＣ三次元原子配列構造の直接評価

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1. SiC表面数分子層の領域から得られるSEM方位コントラストの生成機構解明本研究では、低加速（≦1keV）SEMで観察される、六方晶SiC{0001}単結晶の最表面数分子層のみの原子配列構造（積層方位）を反映した方位コントラストの生成機構を実験的・理論的観点から検討した。従来、方位コントラストは、電子の侵入深さの大きい高加速(≧10keV)電子線を用いることで得られてきた。この起源は結晶表面下での半無限の周期性を仮定したブロッホモデルによって解釈されてきたが、表面数分子層のみでこうしたコントラストが得られる物理的起源は明らかではなかった。本年度の検討では以下の2点が明らかとなった。(1) 2000℃での高温熱エッチング法により加工歪みを排し、かつ表面全体をヘキサゴナル構造で終端した複数のSiC多形(4H, 6H, 8H)と、近接昇華法にて作製した3C-SiCとを標準試料として用い、同一の観察条件でSEMコントラスト強度を定量評価することで、試料の僅か1分子層の積層周期の違いが敏感に反映されることが実験的に初めて明らかとなった。(2) 得られた定量データは電子線多重散乱理論をクラスターモデルに適用することで再現できた。コントラストの生成に最も寄与するのは非弾性散乱を起こした入射電子線であった。実験的には二次電子の寄与も多分に認められたが、これは反射電子強度にオフセットを与えるものであることが明らかとなった。2. SiCウェハ検査装置としての応用上記1の成果に基づき、本技術をシーズ技術としてNEDO「橋渡し事業」を展開し（申請者：㈱東陽テクニカ）、ウェハ検査装置の開発が行われた。本技術はSiCの高品質化・量産化を目指す複数企業へと試験的に提供され、従来の光学顕微鏡をベースとした評価では取得困難であったSiC表面の質を議論する上での重要な知見をもたらした。