2015 Fiscal Year Annual Research Report
超微細パルスレーザー加工過程におけるナノ局所界面温度・物性の選択的ラマン計測
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26630027
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
高谷 裕浩 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70243178)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
道畑 正岐 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教 (70588855) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 超短パルスレーザー加工 / レーザーアブレーション / ラマン散乱計測 / 電子増強ラマン散乱効果 / ナノ微細加工 / ナノ局所界面 / 超微細レーザー加工計測 / ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，液中の超短パルスレーザーアブレーションによって加工材料がプラズマ化するときにナノ局所界面で起こる現象を解明し，インプロセス加工計測制御への展開をめざすものである．本研究課題では，超短パルスレーザー加工過程における時間・空間選択的な加工計測手法として，散乱光の高速な時間応答性と励起光照射領域に限定された空間応答性を有するラマン散乱に注目し，加工過程における温度や物性変化を計測可能とする新たな加工計測原理の確立を目的としている．
本年度は，前方および後方ラマン散乱同時計測光学系を構築し，超短パルスレーザー加工過程による加工表面の微細表面構造変化を仮定し，加工過程における時間・空間選択的な加工計測手法の基礎となる新たなラマン解析手法を確立した．超短パルスレーザー加工過程は，ナノ粒子を用いた化学機械研磨（CMP）における表面構造の時間変化とナノ局所界面で起こる化学的相互作用の現象と類似性が高いことから，平滑面（加工前）からナノ微細表面構造（加工過程）へ変化する際のラマン散乱の時間変化を実験的に解析した．EERS（ Electron Enhanced Raman Scattering）を誘起する励起用ナノ粒子として用いる水酸化フラーレン分子と加工表面原子との化学的相互作用の検出可能性を実証するため，被加工材料として銅ウェハを用いて，平坦な銅表面に伝搬型表面プラズモンを励起し，さらに反応層形成が進行するとともに形成されるナノ微細表面構造に局在型表面プラズモンを励起することによって，高感度なラマン分光測定を行った．水酸化フラーレン溶液と銅の反応系における，表面構造の変化に伴う前方および後方ラマン散乱の時間変化から，銅表面に水酸化フラーレンが吸着し化学的相互作用が進行していること，およびその過程におけるナノ表面微細構造の変化が同時検出可能であることを明らかにした．
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