| 研究課題/領域番号 |
20K20953
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分18:材料力学、生産工学、設計工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 北海道大学 (2021-2022)
東北大学 (2020) |
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研究代表者 |
清水 裕樹 北海道大学, 工学研究院, 教授 (70606384)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 熱収支場 / フェムト秒レーザ / 精密位置決め / 超精密計測 / 生産工学 / 加工学 / 共焦点光学系 / サブサーフェス評価 / 熱検知センサ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，フェムト秒レーザを用いたセンサ-測定面間隙検出機構と，微小薄膜抵抗体で構成するマイクロ熱検知センサとを組み合わせた「フェムト秒レーザ熱検知プローブ」を構築して，非接触・非破壊の形態でシリコンウエハ等の表面に形成されているサブサーフェス層の厚さを検出する手法を検討する．試料表面に対して高い透過特性を持つフェムト秒レーザでサブサーフェスを局所的に加熱してその熱特性評価を試みる．
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| 研究成果の概要 |
微小薄膜抵抗体で構成するマイクロ熱検知センサと，集光フェムト秒レーザで構成した共焦点光学系とを融合して，試料面の局所加熱とそれに伴う微小熱応答の高精度検知を両立する「フェムト秒レーザ熱検知プローブ」の基礎原理を提案した．熱検知プローブに組み込むマイクロ熱検知センサ，この熱検知センサを試料面に近接する際の間隙変化量を検出する集光フェムト秒レーザ共焦点光学系，およびフェムト秒レーザ光源を試作して原理検証実験を行い，その実現可能性を実験的に明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で提案する「フェムト秒レーザ熱検知プローブ」は，マイクロ熱検知素子およびフェムト秒集光レーザプローブをもとに，素子-測定面間に生成した安定熱収支場を生成し，測定試料面の性状変化に伴う熱的平衡状態の変化を，センサ出力変化を通じて検知することを試みるものである．今回の検討により，フェムト秒集光レーザプローブと熱検知センサとの高精度位置合わせ実現の可能性が見いだせたこと，およびセンサと測定面との近接状態変化を検出できる可能性が見いだせた．「熱」を積極的に精密計測に援用する本手法をさらに発展させると，学術的にもより意義があるものになると期待される．
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