2014 Fiscal Year Research-status Report
ナノオーダ微小径穴・微細形状精度測定用極小径ファイバプロービングシステムの開発
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26420392
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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, 准教授 (00416512)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 小径穴測定 / 微細形状測定 / 光ファイバプローブ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
MEMS・マイクロマシン用部品や微細金型などの立体的で微細な三次元形状が増加しており、これらを精密に測定するニーズが増加している。そこで、直径0.5 μmの極小径の光ファイバを用いた接触式プローブを用いることにより、低測定力・検出機構が簡便で1 μm以下の溝や穴を有する微細形状を数 nmの分解能で測定可能なプロービングシステムの開発を目的とする。本年度は、直径１ μm以下プローブ接触子製造技術の開発を行い、下記結果を得た。
１．FDTD法による光学シミュレーションの解析結果より、波長375 nmのレーザを使用することで、波長650 nmのレーザを使用した際の感度よりも数倍の感度でなおかつ0.2 μm程度のスタイラスシャフトでも使用できる可能性があることが解析の結果確認できた。
２．波長375 nmのレーザ光を用いることで、直径約0.4 μmmの極小径のスタイラスシャフトでも約5 nmの測定分解能が得られることを確認した。
３．直径約0.4 μmの極小径のスタイラスシャフトを安定して製造可能なエッチング方法を確立した。（まず最初に高濃度のフッ化水素酸により10 μmまでエッチングし、直径を正確に測定し残りのエッチング時間を算出後、再度エッチングすることで直径1 μm以下のスタイラスシャフトを安定して製作可能であることを確認した。）また、製作したスタイラスシャフトに、直径1 μmの微小球を紫外線硬化樹脂を用いて接着し、直径1 μmの極小径プローブの製造が可能であることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度の目標である，「直径1 μmの極小径プローブの製造」が可能であることを確認し，かつ，次年度の目標の一つを達成したため．（波長375 nmのレーザ光を用いることで、直径約0.4 μmの極小径のスタイラスシャフトでも約5 nmの測定分解能が得られることを確認した）
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、極小径スタイラスに対応可能なようにレーザ光源を変更する。また、観察手法の改良などを目的とした改良型測定装置の試作する予定である。具体的には、直径1 μm以下のプローブに対応した装置とするため、現状使用している波長650 nmのレーザ光源を波長375 nmのレーザ光源に変更したシステムに改良する。また、現状測定中の状況は測定対象物の斜め上方からCCDマイクロスコープにより観察しているが、測定対象物とプローブとの位置関係が把握しにくいため、システムの改良に伴い、プローブ固定ジグをガラスなどの透明体に変えることで測定対象物の上方から直接観察可能にする。
また、今年度製作した直径1 μmのスタイラスを用いて測定装置の性能評価実験を実施する。具体的には、プローブの測定分解能評価、方向依存性評価、繰り返し精度評価、速度依存性評価、周波数応答性評価、不確かさ解析等を実施する。また、装置の有用性を確認するため、直径1 μmの小径穴（フォーカスイオンビームで加工）の測定実験を行う。計画通りに進まない場合（予定した測定分解能が得られない場合など）は、ノイズ除去等の信号処理手法に関しても検討し、目的の性能を満たすことができるようにする。
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