2016 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 / CO２レーザ |
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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、CO2レーザを用いたスタイラス接触子の製作方法について検討した。その結果、CO2レーザを用いることでスタイラスシャフト直径約0.4 μm、スタイラス接触子直径約1.2 μmのスタイラスが製作可能であることを確認した．今後の課題として、最高パワー密度と加工可能なスタイラスシャフトの最小直径との関係や先端部を最適な温度に加熱可能な加工条件（レーザ出力、レーザ照射時間、スタイラス送り量、送り速度、スタイラス先端とスポット位置の関係、など）について熱伝導シミュレーションや実験により明らかにする必要がある。この他にも、真球度、接触子の球中心とスタイラスシャフト軸上とのずれ量、をなるべく少なくし、目標とする直径に成形可能となるような加工条件についても最適化する必要がある。また、測定領域の拡大を目的とし、プリズムを用いた光学系を用いることで測定対象物寸法の制限をなくすシステムに改良した。改良に伴い、スタイラスシャフトに対してレーザ光を斜め下方向から照射する場合、その照射角度が測定感度にどのように影響するのか実験およびシミュレーションの両面から検証し、スタイラスへのレーザ照射角度θが大きくなると感度も若干高くなるが大きな変化はなく、光学系変更の影響は少ないことを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していた接触子の校正手法以外は予定以上に進展しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
レーザ光軸とスタイラス中心軸は周囲環境の温度変化やレーザドリフトなどの影響によりずれが生じてくるため、自動で位置合わせ可能な機構を開発する。また、スタイラスに用いられている接触子の真球度は未測定であり、三次元形状を精密に測定するためにはスタイラス接触位置（接触子中心座標）を特定し、その位置におけるスタイラス接触子の半径を補正（接触子中心座標から実際の接触点への座標変換作業）する必要があるため、接触子の半径や形状の精密測定手法や接触子半径の補正アルゴリズム・手法について検討する。
本測定装置の実用化を目的とした研究開発を実施する。測定信号を処理し、三次元形状を効率的かつ高精度に計測可能な計測アルゴリズムを検討する。また、同アルゴリズムを組み込んだユーザーが使用しやすいソフトウェアの開発を行う。さらに、フィールドテストにより様々な微細形状・材料の測定実験を行い、実用化に向けた改良点を抽出するとともに、今後の事業化の検討を行う。
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Research Products
(6 results)
