ナノ間隙におけるマイクロ熱収支を利用したナノ平滑面微小欠陥検出に関する研究

• 研究課題/領域番号: 25820030
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 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(系)研究科(研究院), 准教授 (70606384)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2013年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 欠陥検出 / 摩擦熱 / 熱検知素子 / 精密計測 / 計測 / 欠陥検査 / 接触センサ

研究成果の概要

半導体/LED 向けウエハ等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，ナノ間隙での微小熱収支変化を利用した全く新しい欠陥検出原理を提案した．μWオーダの微小摩擦熱を高感度に検知するマイクロ熱検知素子を作成するプロセスを構築してプロトタイプ素子を設計・試作し，その基礎特性を評価した．検出対象との接触インパクト及び軽微な摩擦に伴い発生した微小熱を検知することで，先端径40 nmの接触子との接触を検知できることを実証するとともに，マイクロ熱検知素子-測定面間に温度勾配を設定して熱収支場を生成することで，摩擦熱に依らずに素子と欠陥との近接を検知できる可能性を実験的に明らかにした．

研究成果

• [雑誌論文] Investigation on Sensitivity of a Contact-Type Thermal Sensor for Surface Defect Inspections (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuki Shimizu, Yuta Ohba, Wei Gao
  • 雑誌名: International Journal of Automation Technology 巻: 9-3 ページ: 1-6
  • NAID: 130007674118
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Design of fabrication process of a thermal contact sensor for surface defect inspection (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuki Shimizu, Yuta Ohba and Wei Gao
  • 雑誌名: Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing 巻: 8 号: 4 ページ: JAMDSM0052-JAMDSM0052
  • DOI: 10.1299/jamdsm.2014jamdsm0052
  • NAID: 130004705818
  • ISSN: 1881-3054
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Feasibility study on the concept of thermal contact sensor for nanometre-level defectinspections on smooth surfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuki Shimizu, Wenjian Lu, Yuta Ohba and Wei Gao
  • 雑誌名: Measurement Science and Technology 巻: 25 号: 6 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1088/0957-0233/25/6/064006
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Feasibility study on the concept of thermal contact sensor for nanometre-level defect inspections on smooth surfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuki Shimizu, Wenjian Lu, Yuta Ohba and Wei Gao
  • 雑誌名: Measurement Science and Technology 巻: 25
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a Micro-Sized Thermal Contact Sensor (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuki Shimizu, Wenjian Lu, Yuta Ohba, and Wei Gao
  • 雑誌名: International Journal of Automation Technology 巻: 7 ページ: 708-713
  • 査読あり
• [学会発表] Design and testing of a contact-type micro thermal sensor for defect inspection on nanometric smooth surfaces (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimizu, Y. Ohba, W. Gao
  • 学会等名: 38th International MATADOR Conference on Advanced Manufacturing (MATADOR2015)
  • 発表場所: 台湾 台北市 虎尾科技大学
  • 年月日: 2015-03-28 – 2015-03-30
• [学会発表] 接触型マイクロ熱検知センサによるナノ平滑面微小欠陥検出に関する研究-素子プロファイル改善と接触検知感度の検討- (2014)
  • 著者名/発表者名: 清水裕樹，大場裕太，高偉
  • 学会等名: 精密工学会2014年度秋季大会
  • 発表場所: 鳥取県鳥取市 鳥取大学
  • 年月日: 2014-09-16 – 2014-09-18
• [学会発表] Investigation on the contact detection sensitivity of thermal contact sensor for surface defect inspections (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuki Shimizu, Yuta Ohba, Wei Gao
  • 学会等名: 15th International Conference on Precision Engineering (ICPE2014)
  • 発表場所: 石川県金沢市 ホテルニッコー金沢
  • 年月日: 2014-07-24 – 2014-07-25
• [学会発表] Investigation on the contact detection sensitivity of thermal contact sensor for surface defect inspections (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuki SHIMIZU, Yuta OHBA and Wei GAO
  • 学会等名: The 15th International Conference on Precision Engineering (ICPE2014)
  • 発表場所: Kanazawa, Japan
• [学会発表] Feasibility study on the concept of thermal contact sensor for nanometer-level defect inspections on smooth surfaces (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuki Shimizu, Lu Wenjian, Yuta Ohba and Wei Gao
  • 学会等名: 11th International Symposium of Measurent Technology and Intelligent Instruments (ISMTII2013), Aachen, Germany.
  • 発表場所: Aachen, Germany
• [学会発表] Design of fabrication process of thermal contact sensor for surface defect inspections (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuta OHBA, Yuki SHIMIZU, Wenjian LU and Wei GAO
  • 学会等名: The 7th International Coference on Leading Edge Manufacturing In 21st Century (LEM21)
  • 発表場所: Matsushima, Japan
• [学会発表] Characterization of a Prototype Thermal Contact Sensor for Surface Defect Inspections (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuki Shimizu, Wenjian Lu, Yuta Ohba and Wei Gao
  • 学会等名: 5th International Conference of Asian Society for Precision Engineering and Nanotechnology (ASPEN2013)
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
• [学会発表] 接触型マイクロ熱検知センサによるナノ平滑面微欠陥検出に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 清水 裕樹，大場 裕太，盧 文剣，高 偉
  • 学会等名: 2013年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • 発表場所: 関西大学(大阪府吹田市)
• [備考] 東北大学大学院工学研究科ナノメカニクス専攻 高・清水・伊東研究室
  • URL: http://www.nano.mech.tohoku.ac.jp/index.html
• [備考] 東北大学大学院工学研究科ナノメカニクス専攻 高・清水・伊東研究室 / 精密ナノシステム研究センター
  • URL: http://www.nano.mech.tohoku.ac.jp/