シングルモード励起暗視野観察自己干渉法による次世代超微細機能構造の非破壊深さ計測

使用单模激发暗场观察自干涉测量下一代超精细功能结构的无损深度测量

• 批准号: 22KJ1106
• 负责人: 管 一兆
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1106/
• 关键词: FDTD; RCWA; Depth measurement; Dark-field Microscopy; Microgroove; 位相差顕微鏡

今年度の実績はシミュレーションの進捗と提案手法の実験検討二つの項目であります．まず、周期溝構造を対象としたシングルモード励起暗視野観察自己干渉法に相当するシミュレーションを行い、この手法の特性を明らかにしました。申請者は申請時までに、単一溝構造の暗視野観察に関してFDTD法に基づくシミュレーション方法を確立しました。前段階で判明していることは、既知の幅を持つ単一溝構造に対して、アスペクト比1（深さと幅の比率）を超える深さ計測が可能であることです。実際の機能素子として用いられる超微細構造は、周期的な構造を持つものが主であり、実用性を考慮して、提案手法を周期構造へ展開する必要があります。このため、周期構造計算に適用されるRCWA法を利用し、より高速で周期溝構造の周期・幅・深さなどの計測限界への影響を明らかにしました。さらに、得られる計測限界の物理メカニズムを電磁場の振る舞いから理論的に解明しました。その成果はASPEN2022の国際学会で発表し、優秀論文賞を受賞しました。次の項目では、提案手法を実験的に検証するために、暗視野光学系を構築しました。これは、円偏光を片側から入射させ、カメラで暗視野観察を行うことにより、通常干渉しないP偏光とS偏光成分を干渉させるもので、位相シフト法による位相差計測を実現する装置です。そこで、位相シフトを高速に行えるようにするため、空間光位相変調器の導入を検討しました。装置を使いこなすために、空間光位相変調器を応用する研究で、位相差顕微鏡の感度を向上させる研究も行いました。その成果はCMSE2022の学会で発表し、論文に採択されました。

今年的成果包括两项：所提出方法的模拟进展和实验研究。首先，我们对周期性凹槽结构进行了相当于单模激发暗场观察自干涉测量方法的模拟，并阐明了该方法的特点。截至申请时，申请人已建立了基于FDTD方法的单槽结构暗场观察模拟方法。我们在上一步中发现，对于已知宽度的单个凹槽结构，可以进行纵横比大于 1（深度与宽度之比）的深度测量。作为实际功能器件的超精细结构主要具有周期性结构，考虑到实用性，所提出的方法必须扩展到周期性结构。为此，我们使用应用于周期性结构计算的RCWA方法来阐明较高速度下对周期性凹槽结构的周期、宽度和深度等测量极限的影响。此外，我们从理论上阐明了电磁场行为产生的测量极限背后的物理机制。该成果在ASPEN2022国际会议上公布并获得最佳论文奖。在下一个项目中，我们构建了一个暗场光学系统来实验验证所提出的方法。这是一种让圆偏振光从一侧进入并用相机进行暗视场观察，使通常不干涉的P和S偏振光成分发生干涉，并利用相移法实现相位差测量的装置。因此，我们考虑引入空间光相位调制器来实现高速相移。为了充分利用该设备，我们还进行了研究，通过应用空间光学相位调制器来提高相差显微镜的灵敏度。该成果在CMSE2022学术会议上展示并被接受为论文。

项目成果

Smart optical measurement probe for autonomously detecting nano-defects on bare semiconductor wafer surface: highly sensitive observation system using phase-contrast microscopy with a spatial light modulator

用于自动检测裸露半导体晶圆表面纳米缺陷的智能光学测量探头：使用带有空间光调制器的相差显微镜的高灵敏度观察系统

• 发表时间: 2022
• 作者: Guan Yizhao;Masui Shuzo;Kadoya Shotaro;Michihata Masaki;Takahashi Satoru
• 通讯作者: Takahashi Satoru

Smart optical measurement probe for autonomously detecting nano-defects on bare semiconductor wafer surface: highly sensitive observation system using phase-contrast microscopy with a spatial light modulator

用于自动检测裸露半导体晶圆表面纳米缺陷的智能光学测量探头：使用带有空间光调制器的相差显微镜的高灵敏度观察系统

• DOI: 10.1088/1742-6596/2368/1/012014
• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Guan; S. Masui; S. Kadoya; M. Michihata;S. Takahashi
• 通讯作者: S. Takahashi

Optical Depth Measurement for Microgrooves: A Self-interferometry Method based on Near-field Polarization Analysis

微槽光学深度测量：基于近场偏振分析的自干涉测量方法

• 发表时间: 2022
• 作者: Guan Yizhao;Masui Shuzo;Kadoya Shotaro;Michihata Masaki;Takahashi Satoru
• 通讯作者: Takahashi Satoru