応力評価・非接触温度測定

顕微レーザーラマン分析による応力評価および非接触温度測定の事例をご紹介いたします。

顕微レーザーラマン分析によるシリコンの残留応力評価

物質に圧力や応力を加えると結晶構造に歪みを生じます。

ラマン散乱光は物質の結晶構造・分子振動に起因するため、そのひずみによってラマン散乱光の周波数に変化が起こります。 単結晶シリコンロッドを4点曲げにより力を加えると、シリコンロッド中心の上側は圧縮応力がかかり、下側は引張応力がかかった状態になります。

このロッドの中心を測定したラマンスペクトルと応力に対するシリコンのラマンピークの波数シフトを示します。

シリコンのラマンピーク(520cm-1)が測定位置、すなわ応力の大きさによってシフトしていることが分かります。 この性質を利用して、ラマン分光法は物質の歪み・応力を解析する方法として活用され、イメージングにより残留応力・歪みマッピングによる応力状態の可視化が可能になっています。

シリコンウエハの非接触温度測定

当社では加熱ステージを用いたラマンスペクトルの温度依存性の評価が可能です。

例として、シリコンウエハのラマンスペクトルに対する温度依存性を示します。 ウエハ温度が高くなるほどストークス側のラマンピーク(520cm-1)強度が減少し、アンチストークス側のラマンピーク(-520cm-1)強度が増加していることがわかります。

試料温度と2つのピーク面積比は良い比例関係を示していることから、試料温度と2つのピーク面積比を予め測定し、 実際のサンプルのコンフォーカル測定を行えば、非接触で内部温度測定が可能になります。