2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a profiler device for on-machine measurement of machined planer surface
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17K06082
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
清水 浩貴 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (50323043)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田丸 雄摩 九州工業大学, 大学院工学研究院, 助教 (30284590)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 走査形状測定 / 運動誤差測定 / 多点法形状計測 / MEMS / 真直度測定 / 平面度測定 / オンマシン測定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では機械加工された精密平面のうねりを加工機上で測定するためのMEMS計測デバイスの開発と，それを用いた計測手法の提案を行った．加工機のステージを用いたオンマシン走査形状測定ではテーブルの運動誤差が計測誤差となり精度の限界となる．この対策として複数のセンサを同一のテーブル上に搭載して走査し，その出力から演算により運動誤差を除去する多点法が提案されてきたが，複数の高精度センサを要するため高コストになることと，セットアップの複雑さから普及していない．そこで，狭ピッチかつ高精度な多点法形状計測を容易に実現するため，5ないし10のカンチレバー式変位計をシリコンウエハ上に一体構造として作りこんだMEMSデバイスを開発した．
R1年度にはピエゾ圧電体であるチタン酸バリウムをひずみ検出部に採用したデバイスを製作した．RFスパッタによるチタン酸バリウム積層条件出しと，塩酸を用いたパターニングの条件出しの基礎実験実施後，変位検出デバイスに応用した．製作したデバイスを自作の試験機により評価した結果，カンチレバー先端への周期変位入力に対応した電荷出力が得られ，製作したデバイスが変位検出能を持つこと確認した．
また，10点同時計測デバイスを用いた計測法におけるデータ接続法の検討を進め，データ接続の際のオーバーラップ点数を適切に選ぶことで最終的な累積誤差を減らす最適条件があることを示した．オーバーラップ数を5点程度とることで，データ接続誤差と偶然誤差累積のバランスが取れ，総合的に誤差が最小となることをシミュレーションにより確認した．
研究期間全体全体では， MEMSデバイスとしては大きな高さ250μmの探針製作に関連するプロセス上の問題点を材料と加工条件を見直すことで克服した．他に，正方配置4点法平面形状測定における対角角度測定の導入によるゼロ点誤差低減法を提案し，その有効性を確認した．
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