接触型マイクロ熱検知センサによるナノ平滑面微欠陥検出に関する研究－素子プロファイル改善と接触検知感度の検討

摘要

磁気ディスク，LED 向けサファイア基板，オプティカルフラットなど，ナノメートルレベルの平滑さ，表面粗さが要求される面においては，その歩留まり向上のため，表面欠陥（デフェクト）検出限界サイズに対する要求は年々増すばかりである．従来は，散乱光検出手法によって平滑面のデフェクトを検知した後，SEM やAFM でその詳細が観察·分析されている．一方で，散乱光検出手法においては，検出対象である表面欠陥サイズの6 乗で散乱光強度が低下する．用いる測定光の短波長化，受光素子の高感度化がより小さな表面欠陥検出に有効であるが，径16 nm 以下の欠陥検出に向けた対策の検討が急務である．本研究では，表面欠陥との軽微な接触により発生する摩擦熱をマイクロサイズの熱検知素子で検出する，接触センサによる微小欠陥検出コンセプトを提案している．これまでの検討で，径16 nm の欠陥との接触での発生が想定される摩擦熱量による熱検知素子の温度変化量を見積もるとともに，接触型マイクロ熱検知センサのプロトタイプを試作し，その熱検知特性を評価している．提案の手法では，熱に関する感度を有する部分がセンサの最上部に突出したプロファイルを有する必要があるが，これまで試作したセンサはその構造上，高感度部分が奥まったプロファイルとなっていた．そこで本報では，高感度部分が最上部に来るように構造を変更した熱検知素子を設計するとともにそのプロトタイプを試作し，実験的に評価した結果を報告する．