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.

当今高度信息社会的主要角色之一是SOI（绝缘子硅）晶圆。这种soi晶片是一个被称为正常硅晶片表面的盒子（埋入氧化物）的绝缘层，以及形成元素的硅层（SOI）。层）是带有两个薄膜层的晶圆。对于高性能半导体（例如MPU），这些薄膜层的厚度在100-200 nm的范围内，目前是目前最受欢迎的薄膜晶片，并且据说将来这个数字更小。自然，这些薄膜层需要高的完整性，并且每个薄膜层中的缺陷检测至关重要。通过将SOI晶片的每一层作为不对称的三层电介质平板波导，可以将可以通过硅的近红外光传播到SOI层中，在晶片表面上产生了evanevencent光的光分布，并将近场光学显微镜的原理应用于Soi Soi soi waffer桌子上。我们创建了一个缺陷检测装置，旨在通过检测缺陷引起的田间变化来检测SOI晶圆薄膜层中存在的缺陷。在此设备中，我们尝试了一种侧重于逃生场的非线性的第二种谐波检测方法，发现如果可以充分强度的光入到波导中，则比基本波检测的情况更高的S/N比。此外，我们尝试检测在30μm厚的单晶硅薄膜上制造的伪缺陷，并检测到大约300nm的缺陷。这表明该方法不仅可以应用于Soi晶片的表面层薄膜，还可以检测任何薄膜的缺陷。