바카라 커뮤니티 [Nakabachi Ryoji 의장 Nakabachi Ryoji] (이하 "AIST"라고 언급) ( "AIST"라고 언급 됨) 엔지니어링 측정 표준 연구 부서 [연구 부서 이사 Takatsuji Toshiyuki] 길이 표준 연구 그룹 Kondo Yonori의 연구 전략 연구원, Metrology Sproregast Standards Strardards Standards Standards Standards Standards Standards Standards Standards Standards Standards Standards Standards Standards 연구 전략 Metrology Standards Research Center는 직경이 최대 600mm 인 평평한 기판에서 나노 미터 수준에서 불균일과 볼록 성을 측정 할 수있는 형상 측정 장치를 성공적으로 개발 한 것으로 나타났습니다
고정밀 바카라 주소 모양 측정의 경우Fizeau 간섭계널리 사용되지만 측정 원칙은 기준 표면의 정확도에 따라 기준 표면과의 비교 측정이기 때문에λ/20(약 32 nm)로 제한됩니다 이 시간에 개발 된 장치는 기준 표면이 필요하지 않고 직접 측정을 허용하여 5nm 이하의 절대 정확도로 최대 φ600mm의 바카라 주소 기판의 형상 측정을 허용합니다 이것은 칸토 평원의 크기에 대해 10 엔 코인의 두께보다 작은 불균일에 해당합니다
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| 이번에 개발 된 초 고정식 바카라 주소 형태 측정 장치에 대한 측정 결과의 예 (왼쪽) 및 450 mm 바카라 주소 기판 (오른쪽) |
제조 현장에서 최첨단 과학에 이르기까지 광범위한 분야에서 매우 정확한 바카라 주소 기판이 필요합니다 반도체 및 액정과 같은 최첨단 산업에서는 장치 소형화 및 생산성을 향상시키기 위해 더 높은 정밀도 및 더 큰 직경의 실리콘 웨이퍼 및 액정 기판에 대한 요구가 증가하고 있습니다 또한 천문학적 망원경의 거울 및 싱크로트론 방사선 시설의 X- 선 축합 거울과 같은 기본 과학 분야에서도 초고-고정 광학 요소가 필요하며, 모양 측정 정확도에 대한 수요는 해마다 증가하고 있습니다
Fizeau interferometers는 대규모 원평가 기판의 표면 프로파일을 측정하는 가장 일반적인 방법입니다 Fizeau 간섭계를 사용한 측정 방법은 3 차원 표면 모양을 한 번에 얻을 수 있고 나노 미터 분해능을 달성 할 수 있지만, 기본적으로 기준 바카라 주소 (또는 구형 표면)을 사용한 차등 측정이기 때문에, 기준선의 절대 정확도는 기준선의 정확도에 의해 제한적이며 현실에서는 절대적으로 절대적으로 절대적으로 절대적인 정확도를 달성하지 못합니다 특히, 주요 문제는 기준 표면 자체가 기준 표면의 직경이 커짐에 따라 중력에 의해 변형된다는 것입니다
국가 측정 표준 인 AIST는 피스 제치 간섭계를 사용하며 가장 높은 정확도 (직경 300mm의 10nm 측정 정확도)평탄성| 표준 공급입니다 이번에는 정확도를 더욱 향상시키고 직경을 증가시키는 것을 목표로했으며, 기준 표면이 필요하지 않은 절대 측정 방법으로 각도 측정을 사용하여 새로운 바카라 주소 모양 측정 방법을 개발하는 작업을 수행했습니다
이번에는 JSPS Science and Technology Promotion Association의 2016 년 연구 보조금 (A) "No17H04901"및 Young Research (B) "No26820028"을 포함한 JSPS Science and Technology Promotion Association의 2016 년 연구 보조금에 의해 지원되었습니다
이번에 사용 된 기술은 물체 표면의 국부 각도 분포를 측정하고 획득 된 각도 분포를 측정하기 위해 획득 된 각도 분포를 통합하는 간단한 원리를 기반으로합니다 그림 1은 이번에 개발 된 바카라 주소 형상 측정 장치 (3D-SDP)의 개략도입니다 (3D- 스캔 디플렉트 론적 프로파일 러)autocollimeter|라는 각도 측정 장치 광선이 방출되는 각도를 측정하는 데 사용됩니다펜타곤 미러를 통해 샘플 표면에 적용하십시오 펜타곤 미러는 선형으로 이동하여 샘플 표면에 치는 광선의 위치를 스캔하고, 국소 각도 분포는 반사 된 광선의 위치로부터 측정된다 펜타곤 거울을 사용하면 스캔과 동반모션 오류| 고정밀 각도 측정을 허용하여 제거 할 수 있습니다 얻어진 각도 분포를 통합함으로써, 샘플 표면의 라인 모양을 얻을 수있다 또한, 샘플을 회전시킴으로써, 다중 방사형 동시 측정이 수행된다라인 모양얻을 수 있습니다 각각의 방사형 라인 형상은 최대 600mm까지 측정 할 수 있습니다 각도 분포를 측정하는 데 사용되는 자동 콜리 미터는 5 NRAD의 해상도 (01 nm 이하의 라인 모양 측정 해상도에 해당)를 가지며, AIST가 소유 한 국가 각도를 사용하여 Autocollimeter를 교정함으로써 015 µrad의 정확도로 각도 분포를 측정 할 수 있습니다 (2 nm)
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| 그림 1 바카라 주소 모양 측정 장치 (왼쪽)의 개념적 다이어그램 및 샘플 측정 위치 (오른쪽)의 개념 다이어그램 |
라인 모양 측정 외에도 펜타곤 미러는 샘플 회전 중심에서 방사형 위치로 이동하고 샘플을 회전시키는 동안 각도 분포가 측정됩니다원주 모양를 얻을 수도 있습니다 원주 각도 분포를 측정 할 때, 샘플 회전과 관련된 회전 단계의 모션 오류가 측정 결과에 추가됩니다 따라서, 회전 보정을 위해 다른 오토 클리 미터를 사용하여, 라인 형상과 마찬가지로 나노 미터 수준의 형상 측정을 달성하기 위해 모션 오류를 제거 할 수있는 고정밀 회전 메커니즘이 도입되었다 궁극적으로, 라인 형상 데이터와 원주 형상 데이터를 연결하여 라인 모양의 교차 데이터와 원주 형상이도 1의 오른쪽과 일치하도록합니다 도 1, 샘플의 3 차원 표면 형상 (바카라 주소)은 5 nm의 절대 정확도로 결정될 수있다
바카라 주소 모양 측정 장치 (3D-SDP)의 유효성을 확인하기 위해 Fiszeau 간섭계 인 Fiszeau 간섭계에 대한 현재 국가 표준 모델과 비교 측정을 수행했습니다 Fizeau 간섭계로 측정 할 수있는 직경이 300mm 인 바카라 주소 기판의 비교 측정 (그림 2)은 두 가지에 대한 평탄도 측정 결과가 1 nm 이하로 일관성이 있음을 확인했습니다
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| 그림 2 3D-SDP (왼쪽)와 Fiszeau 간섭계 (오른쪽) 사이의 비교 측정 결과 |
업계에서는 300mm보다 큰 대형 직경의 바카라 주소 기판의 평탄도 처리 정확도는 약 λ/10 (약 63nm)에서 λ/4 (약 158 nm)에있었습니다 직경이 300mm 인 바카라 주소 기판조차도 약 32nm (약 32nm)입니다 이는 평평한 기판에 대한 고정밀 측정 및 평가 기술이 없었기 때문에 "측정 할 수없는 것"이있을 수있는 상황이 있었기 때문입니다 바카라 주소 형상 측정 장치 (3D-SDP)를 사용함으로써, 제조 기술은 λ/40 (약 15 nm)에서 λ/20 (약 32 nm)의 평평성을 갖는 고정밀의 대규모 바카라 주소 기판을 위해 개발 될 것으로 예상된다 예를 들어, 제조 현장에서 일반적으로 사용되는 기존 Fizeau 간섭계의 기준 바카라 주소을 대체하면 고정식 바카라 주소 기판이 측정 정확도를 향상시킵니다
또한, 이번에 개발 된 모양 측정 장치 (3D-SDP)는 곡선 표면 모양과 평평한 표면 모양을 측정 할 수 있으므로 거울의 절대 곡률 측정에 적용될 수 있습니다
AIST는 현재 Fizeau 간섭계를 사용하여 직경이 최대 300mm의 평평한 기판에서 10nm에서 평평한 기판의 측정 정확도로 평평성을 공급합니다 또한, 우리는 2020 년경에 개발 한 초 고정식 바카라 주소 형태 측정 장치 (3D-SDP)를 사용하여 직경이 최대 600mm 인 바카라 주소 기판의 측정 정확도로 평평성 측정 서비스를 시작할 계획입니다