触針の微小振動を用いた微細構造計測に関する研究

利用触针微振动测量精细结构的研究

• 批准号: 01J11283
• 负责人: 高橋 健
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J11283/
• 关键词: 表面形状; シリコン単結晶; 異方性エッチング; ピエゾ抵抗効果

本研究では、近年急速に開発の進んでいる微細加工技術などによって製作されたデバイスの工学的な意昧での表面形状を、高速かつ高分解能で計測する装置の開発を目指している。すなわち、従来の表面粗さ計を高分解能化、三次元への拡張を目指して計測装置の開発を行っている。この計測系は、タングステン製のプローブを上下に加振して試料をたたき、振幅が一定になるように高さ制御をおこなう。このように計測をおこなうことにより、試料へのダメージ低減と、分解能の向上が可能となる。昨年度までの研究では、マイクロフォークという既製の発信用電子デバイスを利用し、高さ方向の分解能が数nmの計測装置の開発をおこなった。しかし、最終的に分解能を決定する探針を、タングステンの電解研磨によって製作した後マイクロフォークに取り付けていたため、探針の交換をおこなうと計測特性が変化するという問題点があった。本年度はシリコン単結晶の異方性エッチングを利用し、加振用の梁とプローブを一体で製作できるプロセスの開発をめざした。アルカリによるシリコンの異方性エッチングでは、(111)面のエッチング速度が非常に遅いために、精度のよい平面を得ることができ、(110)シリコンウエハを利用すると、ウエハ表面に対して垂直な壁を製作することができる。そこで、(110)ウエハに窓をあけるようなパターニングをおこない、幅300μm、高さ200μm、長さ15nmの両持ち梁を製作した。梁の中央部には、微少な凸形状が残るようなパターニングをおこなうと、(111)面に囲まれた形状が三角錐状に残る。その先端部分を電子顕微鏡で観察したところ、先端半径は10数nmとなった。このプローブ付きの両持ち梁をPZTにより加振したところ、28kHz付近に共振周波数を持つことを確認した。次に、製作した両持ち梁にボロンをドープし、ピエゾ抵抗効果による振動検出実験をおこなった。シリコンウエハにPBFをスピンコートし、1000℃で1時間加熱することにより、両持ち梁部分にピエゾ抵抗を持たせることができる。そこで、この両持ち梁を含むようなブリッジ回路を製作し、PZTを用いて両持ち梁を加振すると、振動振幅に対応するように両持ち梁両端の電圧変化が現れることを確認した。

在这项研究中，目的是开发一种用高速和高分辨率的迅速开发的微观技术等的设备来测量设备的表面形状。换句话说，我们正在开发一种测量设备，目的是改善传统的表面粗仪并扩展到三个维度。在此测量系统中，将钨制成的探针上下捕获，并使用样品，并执行高度控制，以使振幅恒定。通过执行此测量，可以减少对样品的损害并改善分辨率。在研究直到去年的研究中，已经开发了一种称为Microfolk的宏观叉的开发，该宏已经开发了几个NM方向的现成电子设备。但是，由于最终确定分辨率的探索针是通过钨的电解抛光而制造的，因此它附着在微羊皮上，因此存在一个问题，即在替换探索针时的测量特性会发生变化。今年，目的是开发一个过程，该过程允许用户通过使用单个硅单晶的动胸蚀刻来单方面进行振动束和单方面探测。在（111）的表面蚀刻速度中，（111）在碱的动态型蚀刻中，可以获得良好精度的平面，（110）硅Waeha是垂直的垂直于晶圆表面。因此，（110）在晶圆上进行绕组后，宽度为300μm，高度为200μm，产生15 nm的长度。在梁的中心，当执行细分时，被表面周围的形状保持在三角形金字塔中，以便保持小凸形形状。当用电子显微镜观察尖端时，尖端半径比10 nm。当PZT加强了用探针的探针时，可以证实在28kHz左右的谐振频率。接下来，一个硼对两个梁产生的浓汤，并通过压电抗性效应进行了振动检测实验。通过在硅晶片上旋转PBF并在1000°C上加热1小时，可以将压电电阻器用于双填充物。因此，已经确认产生了包含该梁的桥电路，并且当两个梁使用PZT对应于振动振幅时，两光束的电压变化出现。