【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.19】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24RO0012
利用課題名 / Title
レーザー励起光電子顕微鏡を使ったイメージング技術の高度化に関する研究
利用した実施機関 / Support Institute
広島大学 / Hiroshima Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
光電子顕微鏡,光リソグラフィ/ Photolithgraphy,電子線リソグラフィ/ EB lithography,電子顕微鏡/ Electronic microscope,走査プローブ顕微鏡/ Scanning probe microscope,光学顕微鏡/ Optical microscope,エレクトロデバイス/ Electronic device,スピントロニクスデバイス/ Spintronics device,光デバイス/ Optical Device,先端半導体（超高集積回路）/ Advanced Semiconductor (Very Large Scale Integration)
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
谷内 敏之
所属名 / Affiliation
東京大学マテリアルイノベーション研究センター
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
谷内敏之,藤原弘和,大川万里生
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
山田真司,水野恭司,岡田和志
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）,技術相談/Technical Consultation
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
RO-121：スピンコータ
RO-113： マスクレス露光装置
RO-221：酸化炉
RO-212：高温イオン注入装置
RO-532：干渉式膜厚計
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
レーザー励起光電子顕微鏡は、物質の構造だけでなく物質が持つ多様な性質の可視化が可能なイメージング手法であり、その高度化には得られる情報深さを理解する必要がある。本研究ではレーザー励起光電子顕微鏡の情報深さを計測するための標準試料の開発を行った。情報深さを見積もるには、膜厚の異なる複数のキャップ層とそれらに埋もれた下地パターンを用意する必要がある。本研究では、キャップ層としてリソグラフィによってパターン加工したSiO2膜を、下地パターンとしてn型シリコン基板に対してイオン注入によりp型化したパターンを作製した。
実験 / Experimental
試料作製は下地パターン作製、およびキャップ層作製の2段階で行った。
下地パターン作製では、まず酸化炉を用いてn型シリコン基板にシールド酸化膜を形成させた。さらに光リソグラフィのためスピンコーター・マスクレス露光装置を使用し、最後にエッチング装置（RO-416）(レジスト Ashing用)と高温イオン注入装置を用いて、イオン注入領域のパターンを形成した。最後にウェル拡散炉（RO-224）および酸化炉を用いてイオン注入領域の活性化を行った。形成したパターンは図1のエンジ色の部分となる。
次にキャップ層を作製した。キャップ層は同一の基板上に膜厚の異なる複数のSiO2パターンを形成させるため、ウェットエッチングを用いた光リソグラフィと膜厚計測を繰り返した。光リソグラフィにはスピンコーター・マスクレス露光装置を使用した。膜厚計測には干渉式膜厚計を使用した。
結果と考察 / Results and Discussion
レーザー励起光電子顕微鏡の情報深さを正確に計測するには、下地パターンの厚みを極力抑えることで、上部のキャップ層の表面凹凸を低減させることが重要となる。そのため本研究では下地パターンを成膜ではなくイオン注入によって作製した。これによってほぼ平坦な表面のキャップ層を得ることに成功した。キャップ層は同一基板上に6種類の異なる膜厚のものを作製した。膜厚計による計測で、これらの膜厚はそれぞれ50nm, 100nm, 399nm, 274nm, 701nm, 937nmであると見積もられた(図1)。このような膜厚のレンジと数はレーザー励起光電子顕微鏡の情報深さを見積もるには必要かつ十分なものであり、本研究によって最適な標準試料が得られたと言える。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 レーザー励起光電子顕微鏡の情報深さ測定のための試料パターンの模式図
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
レーザー励起光電子顕微鏡：深紫外レーザーを観察対象に照射することで放出される光電子・2次電子を実空間観察する電子顕微鏡の1つ。通常の電子顕微鏡と異なり、形状コントラストだけでなく素材の化学的な違いに起因したコントラスト（化学コントラスト）が得られるのが特徴。また低速電子を取得することから比較的大きな情報深さを有している。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件