脆性破壊に伴う発光現象を利用した脆性・延性モード加工の判別

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10875034
• Research Institution: Shizuoka Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 大塚 二郎 静岡理工科大学, 理工学部, 教授 (30016787)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 越水 重臣 静岡理工科大学, 理工学部, 助手 (20267868)
• Keywords: 脆性材料 / 脆性モード加工 / 延性モード加工 / 単結晶シリコン / フラクトルミネッセンス / 発光 / 引掻試験

Research Abstract

1. 単結晶シリコン切削装置の製作:正面旋盤と同様の次のような単結晶シリコンの切削装置を製作した。静圧空気軸受によって支持される工作物スピンドルに単結晶シリコンウエハを固定し(スラスト方向振れNRR14nm),正面からダイヤモンドスクライバで分解能10nmで切込む。その際,ダイヤモンドスクライバで発光が起きるとファイバースコープを通してその光強度を光倍増管で計測でき,ダイヤモンドスクライバに加わる背分力を検出することができる。
2. 切削実験:回転数1000rpm単結晶シリコン((100)面φ100)をダイヤモンドスクライバで切込み,切込深さが1μmでは切削面で発光し,切込深さ50nmでは発光しないことを確かめた。
3. AFM観察:切込んだ単結晶シリコン表面をAFMにより観察した。切込みが50nmでは切削溝の周辺にクラックやピットは存在せず,延性モード領域であることがわかる。一方,切込み深さ1μmではクラックやピットが認められるので脆性モード領域であることがわかる。

Research Products

• [Publications] 大塚二郎,桑誠一,下河辺明,越水重臣: "延性モード切削加工用の超精密変位台の開発" 精密工学会誌. 64, 4. 546-550 (1998)
• [Publications] 越水重臣,大塚二郎: "切削抵抗比とAEを用いた硬脆材料の加工モード判別(単結晶シリコンの微小引掻試験)" 砥粒加工学会誌. 42, 9. 398-402 (1998)
• [Publications] 越水重臣,大塚二郎: "単結晶シリコンの微小押込試験(微小変形挙動と延性/脆性遷移領域の計測)" 精密工学会誌. 64, 11. 1643-1647 (1998)