微空間で精密に創成した高安定ナノ熱収支場による次世代超平滑面の非接触高速欠陥評価

• 研究課題/領域番号: 15H03907
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 設計工学・機械機能要素・トライボロジー
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 清水 裕樹 東北大学, 工学研究科, 准教授 (70606384)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2016年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2015年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
• キーワード: 欠陥検出 / 精密計測 / 計測工学 / トライボロジー

研究成果の概要

半導体/LED向けウエハなどの次世代ナノ平滑面に要求される微小欠陥の高精度検出実現に向けて，ナノ熱収支場を利用した全く新しい非接触欠陥検出原理を提案した．薄膜抵抗体からなるナノ熱収支場生成素子を試作して高感度な熱収支場の変動検知を実現するとともに，プローブ先端変位・チルト検出機能を有するナノ間隙プローブを構築した．さらに，素子-測定面間の接触を高感度に検知して素子-測定面間に安定したナノ間隙を生成する手法を確立するとともに，素子-測定面間のせん断方向に相対変位を与えた際の素子出力変動をモニタすることで，非接触状態で測定面上の凹凸形状を高感度に検出できることを実験的に明らかにした．

研究成果

• [雑誌論文] Design and Testing of a Micro-thermal Sensor Probe for Nondestructive Detection of Defects on a Flat Surface (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuki Shimizu, Yuki Matsuno, Yuan-Liu Chen, Hiraku Matsukuma, Wei Gao
  • 雑誌名: Nanomanufacturing and Metrology 巻: 1 号: 1 ページ: 45-57
  • DOI: 10.1007/s41871-018-0007-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] EVALUATION OF A FOCUSED LASER SPOT DIAMETER FOR AN OPTICAL ANGLE SENSOR (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuki Shimizu, Taiji Maruyama, Shota Nakagawa, Yuan-Liu Chen, Wei Gao
  • 雑誌名: Engineering for a Changing World 巻: 59
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Non-contact detection of surface defects by using a micro thermal sensor (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuki Shimizu, Yuki Matsuno Yuan-Liu Chen and Wei Gao
  • 雑誌名: Proceedings of the 13th International Symposium on Measurement Technology and Intelligent Instruments (ISMTII2017) 巻: -
• [雑誌論文] Design and testing of a micro thermal sensor for non-contact surface defect detection (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuki Shimizu, Yuki Matsuno, Yuan-Liu Chen and Wei Gao
  • 雑誌名: International Journal of Automation Technology 巻: -
  • NAID: 130007505955
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of a Non-contact-type Thermal Sensor for Surface Defect Inspection (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuki MATSUNO, Yuki SHIMIZU, Wei GAO
  • 雑誌名: Proceedings of the 7th International Conference on Positioning Technology (ICPT2016) 巻: -
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characterization of a micro thermal sensor for surface defect inspection (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuki Shimizu, Yuki Matsuno, Yuta Ohba, Yuan-Liu Chen, Wei Gao
  • 雑誌名: Proceedings of the 11th IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (IEEE NEMS 2016) 巻: In Press
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Micro thermal sensor for nanometric surface defect inspection (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuki Shimizu, Yuki Matsuno, Yuta Ohba, Yuan-Liu Chen, Wei Gao
  • 雑誌名: Proceedings of the 16th INTERNATIONAL CONFERENCE ON NANOTECHNOLOGY (IEEE NANO 2016) 巻: In Press
  • 謝辞記載あり
• [学会発表] 微空間での熱収支を利用した平滑面欠陥検出に関する研究 -熱検知センサプローブの構築と基礎特性評価- (2018)
  • 著者名/発表者名: 清水 裕樹，松野 優紀，陳 遠流，松隈 啓，高 偉
  • 学会等名: 2018年度精密工学会春季大会学術講演会
• [学会発表] 微空間での熱収支を利用した平滑面欠陥検出に関する研究 -生成熱収支場による欠陥検出可能性の実験的検討- (2017)
  • 著者名/発表者名: 清水 裕樹，松野 優紀，陳 遠流，高 偉
  • 学会等名: 2017年度精密工学会春季大会学術講演会
  • 発表場所: 慶応義塾大学(神奈川県横浜市)
  • 年月日: 2017-03-13
• [学会発表] Evaluation of a Focused Laser Spot Diameter for an Optical Angle Sensor (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuki Shimizu, Taiji Maruyama, Shota Nakagawa, Yuan-Liu Chen, Wei Gao
  • 学会等名: 59th ILMENAU SCIENTIFIC COLLOQUIUM
  • 国際学会
• [学会発表] Non-contact detection of surface defects by using a micro thermal sensor (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuki Shimizu, Yuki Matsuno Yuan-Liu Chen and Wei Gao
  • 学会等名: 13th International Symposium on Measurement Technology and Intelligent Instruments (ISMTII2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a Non-contact-type Thermal Sensor for Surface Defect Inspection (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuki MATSUNO, Yuki SHIMIZU, Wei GAO
  • 学会等名: The 7th International Conference on Positioning Technology (ICPT2016)
  • 発表場所: Seoul Garden Hotel (Seoul, Korea)
  • 年月日: 2016-11-08
  • 国際学会
• [学会発表] A sensitivity-improved micro thermal sensor for surface defect inspection (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuki Shimizu, Yuki Matsuno, Yuan-Liu Chen and Wei Gao
  • 学会等名: The 12th China-Japan International Conference on Ultra-Precision Machining Processes (CJUMP2016)
  • 発表場所: Hunan Fenglin Hotel (Hunan, China)
  • 年月日: 2016-11-04
  • 国際学会
• [学会発表] Micro thermal sensor for nanometric surface defect inspection (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuki Shimizu, Yuki Matsuno, Yuta Ohba, and Wei Gao
  • 学会等名: The 16th International Conference on Nanotechnology (NANO 2016)
  • 発表場所: 仙台国際センター(宮城県仙台市)
  • 年月日: 2016-08-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Characterization of a micro thermal sensor for surface defect inspection (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuki Shimizu, Yuki Matsuno, Yuta Ohba, Yuan-Liu Chen, and Wei Gao
  • 学会等名: The 11th IEEE Annual International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (NEMS)
  • 発表場所: ホテル松島大観荘(宮城県宮城郡松島町)
  • 年月日: 2016-04-17
  • 国際学会
• [学会発表] 微空間での熱収支を利用した平滑面欠陥検出に関する研究 -非接触欠陥検出の原理検討- (2016)
  • 著者名/発表者名: 清水裕樹，松野優紀，大場優太，高偉
  • 学会等名: 2016年度精密工学会春季大会学術講演会
  • 発表場所: 東京理科大学（千葉県野田市）
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] 微空間での熱収支を利用した平滑面欠陥検出に関する研究 -10 nm級サイズ欠陥との接触検知シミュレーション実験- (2015)
  • 著者名/発表者名: 松野優紀，大場優太，清水裕樹，高偉
  • 学会等名: 2015年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2015-09-04
• [図書] Metrology (Ch.18: Contact-type micro thermal sensor for surface defect detection) (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuki Shimizu
  • 総ページ数: 24
  • 出版者: Springer
• [備考] 高・清水研究室／精密ナノシステム研究センター
  • URL: http://web.tohoku.ac.jp/nanometrology/
• [備考] 東北大学大学院工学研究科ファインメカニクス専攻 高・清水研究室 / 精密ナノシステム研究センター
  • URL: http://www.nano.mech.tohoku.ac.jp/index.html
• [備考] 高・清水・伊東研究室ホームページ
  • URL: http://www.nano.mech.tohoku.ac.jp/