マルチモーダル学習による半導体用薄板複合ガラス基板のレーザー貫通孔加工

使用多模态学习对半导体薄复合玻璃基板进行激光通孔加工

• 批准号: 22K03855
• 负责人: 長谷川 智士
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Utsunomiya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03855/
• 关键词: 紫外フェムト秒レーザー加工; レーザー加工時の超音波計測; レーザー加工時の残留応力計測; レーザー加工; 貫通孔加工; マルチモーダル計測; 機械学習

半導体は，次世代のデジタル社会を支える基盤であり更なる高性能化は必須である．半導体の微細化による性能限界を突破するために，微細貫通孔を有する積層半導体用複合ガラス基板が用いられる．一方，複合ガラスの孔加工は難易度が高く，加工の条件出しに課題があった．本研究の目的は，複合ガラス基板に対し高精度かつ高速な貫通孔加工を実現するレーザー照射条件の効率的な探索手法の開発である．その目的を達成するために，加工プロセス中に計測された複数異種(マルチモーダル)の情報を用いて，機械学習により加工結果を予測する新たな手法の開発を目標としている．当該年度の研究実績の概要は，以下の4つである．①ガラスとポリマーへの光吸収率の観点から，紫外レーザー波長に対応したフェムト秒レーザー加工機を構築した．②レーザー加工時の音波計測系用に，超音波音圧計を購入し，レーザー加工機への実装を進めた．レーザー加工時に発生する超音波の周波数帯には加工部の組成情報が含まれるため，複合ガラスの界面検出に利用する．③レーザー加工時の応力計測系用に，偏光カメラを購入し，レーザー加工機への実装を進めた．レーザー照射による熱蓄積で生じた残留応力を監視し，微小欠陥の生成を予測する．④本研究課題に関連する論文発表を4本（うち英語論文3本，日本語論文1本），学会発表を25件（うち招待講演3件，国際学会2件，国内学会20件），受賞を3件（学内2件，学外1件）行った．

半导体是支持下一代数字社会的基础，而绩效的进一步改善至关重要。为了突破由于半导体的微型化导致的性能限制，使用了层压半导体的复合玻璃底物，并使用孔通过孔细胞。另一方面，复合玻璃的孔处理非常困难，并且在确定处理条件方面存在挑战。这项研究的目的是为激光照射条件开发有效的搜索方法，该方法实现了复合玻璃基板的高精度和高速孔处理。为了实现这一目标，目标是开发一种新方法，该方法使用机器学习在加工过程中测量的多种不同类型（多模式）信息来预测加工结果。本年度研究的结果如下：1）从玻璃和聚合物的光吸收率的角度来看，构造了飞秒激光加工机，与紫外线激光波长相对应。在激光处理过程中，购买了用于声音测量系统的腔声压力表，然后将它们安装在激光处理机上。由于激光处理过程中产生的超声波频带包含从处理部分中的组成信息，因此它用于检测复合玻璃的接口。在激光处理过程中购买了用于应力测量系统的偏振摄像头，并在激光处理机中实施。监测激光照射引起的热量产生的残余应力，并预测微缺陷的形成。 ④与此研究主题有关的四篇论文（其中3篇英语论文和1篇日本论文），25个会议演讲（其中3篇邀请的讲座，2个国际会议，20个国内会议）和3个奖项（2个校园和1个外部校园）。

项目成果

強度輸送方程式を用いた定量位相イメージング

使用强度传输方程的定量相位成像

• 发表时间: 2023
• 作者: Yoshio Hayasaki;Ryo Onodeara;Kota Kumagai and Satoshi Hasegawa,;長谷川智士;増田諒太，早崎芳夫，長谷川智士;梅津廉，早崎芳夫，長谷川智士;佐藤空輝，早崎芳夫，長谷川智士;粕田修平，早崎芳夫，長谷川智士
• 通讯作者: 粕田修平，早崎芳夫，長谷川智士

レンズ重畳法を用いて設計された多層集光レンズ

采用透镜叠加法设计的多层聚光透镜

• 发表时间: 2022
• 作者: Yoshio Hayasaki;Ryo Onodeara;Kota Kumagai and Satoshi Hasegawa,;長谷川智士;増田諒太，早崎芳夫，長谷川智士;梅津廉，早崎芳夫，長谷川智士;佐藤空輝，早崎芳夫，長谷川智士;粕田修平，早崎芳夫，長谷川智士;長谷川智士，早崎芳夫;長谷川智士;Satoshi Hasegawa and Yoshio Hayasaki;椎名謙介，長谷川智士，飛田拓海，初見洲人，Nan Gu，早崎芳夫，玉田洋介;中村祐太，長谷川智士，早崎芳夫;小杉健文，長谷川智士，早崎芳夫;三浦拓真，熊谷幸汰，長谷川智士，早崎芳夫;増田諒太，早崎芳夫，長谷川智士;長谷川智士，早崎芳夫;沼尾敦士，長谷川智士，早崎芳夫;風穴泰稀，長谷川智士，早崎芳夫;石田典也，長谷川智士，早崎芳夫
• 通讯作者: 石田典也，長谷川智士，早崎芳夫

機械学習を用いたフェムト秒レーザー誘起ナノ周期構造の推定

使用机器学习估计飞秒激光诱导的纳米周期结构

• 发表时间: 2022
• 作者: Yoshio Hayasaki;Ryo Onodeara;Kota Kumagai and Satoshi Hasegawa,;長谷川智士;増田諒太，早崎芳夫，長谷川智士;梅津廉，早崎芳夫，長谷川智士;佐藤空輝，早崎芳夫，長谷川智士;粕田修平，早崎芳夫，長谷川智士;長谷川智士，早崎芳夫;長谷川智士;Satoshi Hasegawa and Yoshio Hayasaki;椎名謙介，長谷川智士，飛田拓海，初見洲人，Nan Gu，早崎芳夫，玉田洋介;中村祐太，長谷川智士，早崎芳夫;小杉健文，長谷川智士，早崎芳夫;三浦拓真，熊谷幸汰，長谷川智士，早崎芳夫;増田諒太，早崎芳夫，長谷川智士
• 通讯作者: 増田諒太，早崎芳夫，長谷川智士

回転ステージを有するホログラフィックフェムト秒レーザー加工機の構築

带旋转台的全息飞秒激光加工机的构造

• 发表时间: 2022
• 作者: Yoshio Hayasaki;Ryo Onodeara;Kota Kumagai and Satoshi Hasegawa,;長谷川智士;増田諒太，早崎芳夫，長谷川智士;梅津廉，早崎芳夫，長谷川智士;佐藤空輝，早崎芳夫，長谷川智士;粕田修平，早崎芳夫，長谷川智士;長谷川智士，早崎芳夫;長谷川智士;Satoshi Hasegawa and Yoshio Hayasaki;椎名謙介，長谷川智士，飛田拓海，初見洲人，Nan Gu，早崎芳夫，玉田洋介;中村祐太，長谷川智士，早崎芳夫
• 通讯作者: 中村祐太，長谷川智士，早崎芳夫

深層学習を用いたレーザー誘起ナノ周期構造の推定による最適レーザー照射パラメータの決定

通过使用深度学习估计激光诱导的纳米周期结构来确定最佳激光照射参数

• 发表时间: 2023
• 作者: Yoshio Hayasaki;Ryo Onodeara;Kota Kumagai and Satoshi Hasegawa,;長谷川智士;増田諒太，早崎芳夫，長谷川智士
• 通讯作者: 増田諒太，早崎芳夫，長谷川智士