微細形状測定用ファブリ・ペロー干渉計内蔵小径光ファイバスタイラスの開発
| Project/Area Number |
21K03808
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18020:Manufacturing and production engineering-related
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| Research Institution | The University of Kitakyushu |
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Principal Investigator |
村上 洋 北九州市立大学, 国際環境工学部, 教授 (00416512)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 微細形状測定 / 光ファイバ / スタイラス / ファブリ・ペロー干渉 / 小径穴測定 |
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| Outline of Research at the Start |
近年、微細金型、各種ノズル穴、半導体等の分野において、直径10 μm以下の穴や溝などを有する立体的で微細な三次元形状部品が増加しており、これらを精密に測定するニーズが増加している。
そこで、本課題では、ファブリ・ペロー干渉計を光ファイバスタイラス先端部に組み込んだ接触式スタイラスを用いることにより、微細三次元形状を非破壊にて測定可能な装置の開発を目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，各種ノズル穴，半導体・微小電気機械システムMEMS (Micro Electro Mechanical Systems)，微細金型，光通信，医療，バイオ，マイクロマシン等の各分野において立体的で微細かつ高アスペクト比な三次元形状部品が増加しており，加工の高精度化・製品の高機能化のためこれらの寸法・形状精度・表面粗さなど，精密かつ非破壊での測定技術の確立が強く要望されている．そこで，本課題では，ファブリ・ペロー干渉計を光ファイバスタイラス先端部に組み込んだ接触式スタイラスを用いることにより，微細三次元形状を非破壊にて測定可能な装置の開発を目的として研究を実施し，以下の結果を得た．有限要素解析およびFinite-Difference Time-Domain (FDTD)法（電磁界解析）により，スタイラスの測定感度が最大となるよう弾性樹脂の厚み・材料，金ハーフミラー膜厚などのスタイラス設計パラメータを最適化した．次にスタイラスの製作方法について検討し，光ファイバをウエットエッチングにより小径化後，シャフト端面に金ハーフミラーを蒸着し，弾性樹脂を塗布することで先端部の製作が可能となった．先端部をレーザ加工により溶融成型する方法も検討したが，熱影響部が残らないよう干渉計部と接触子の距離を離す必要がある．また，製作したスタイラスの分解能測定実験を実施した．スペクトル生データに近似曲線をフィッティングし，そのフィッティング曲線のピーク波長シフト量を検出することにより，スペクトル波形のノイズの影響を低減することが可能となり，約30nmの分解能を得られることが確認できた．
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Report
(3 results)
Research Products
(12 results)
