光学的MEMS評価システムの構築と間題点の改善

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550248
• Research Institution: Kansai University
• Principal Investigator: 新井 泰彦 関西大学, 工学部, 教授 (80131415)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横関 俊介 九州工業大学, 情報工学部, 教授 (40029153)
• Keywords: MEMS / 干渉計測 / 空間的縞解析法 / 電子スペックル干渉法 / 応力解析 / 伝熱解析 / マイクロカンチレバー

Research Abstract

関西大学HRC内に設置されているSiプロセスシステムを用いて,微小構造物解析の対象となるマイクロケンチレバーならびにマイクロトランポリンを製作し,有限要素解析ソフトNASTRANを用いてそのFEM解析を行った。並行して,現在までに開発してきたマイクロマシン動特性計測システムを用いて,それらの動特性解析を実験において30-50kHz範囲において行った。その結果,機械構造物としての振動特性のみならず,熱変形における共振特性がマイクロ構造物の伝熱特性として存在することを明らかにした。
この計測において,本補助金により新たに購入した高分解能CCDカメラを用いることによって35kHz近傍においても梁の共振時において1nm以下の測定精度を持つマイクロマシン動特性計測システムへと測定システムの改善をはかることができた。さらに,より高精度な測定が可能なように,補助金にて購入した50mW高出力レーザーを用いた,さらに,空間的縞解析技術の改善によるシステムの測定特性改善を現在進めている。
現在までに改善をはかったマイクロマシン動特性計測システムを用いることにより,申請時に計画した上記の成果以外に,微小構造物に対するレーザー計測において,レーザービームによる数nm程度の熱変形が測定対象において発生していることを明確にした。このことは,微小構造物計測において,光計測技術は,既に非接触計測であるとは考えにくい現象が生じることが分かった。今後,この問題の解決に向けてより詳細な実験を新たに改善をはかることのできた測定システムを用いることによって行う予定である。
以上の成果は,SPIE, ASMEにおける国際会議,精密工学会講演会において報告した。

Research Products

• [Publications] Yasuhiko Arai: "In-plane displacement measurement using ESPI based on spatial fringe analysis method"Proceedings of SPIE Interferometry XI 10-11 July 2002 Seattle, USA. Vol.4778. 269-276 (2002)
• [Publications] 新井泰彦, 横関俊介: "空間的縞解析法を用いた電子スペックル干渉法におけるオプティカルディスロケーション発生とフィルタリング処理との関係"光学. 31・7. 562-567 (2002)
• [Publications] Y.Arai, S.Yokozeki: "Investigation using communication theory in spatial fringe analysis method"Proceedings of Optomechatronic System III 12-14 November 2002 Stuttgart, Germany. Vol.4902. 1-8 (2002)
• [Publications] Y.Arai, S.Yokozeki: "Heat deformation in optical measurement of MEMS"Proceedings of IMECE'02 New Orleans Louisiana, November 17-22 2002. IMECE2002-33399. 1-5 (2002)
• [Publications] 新井 泰彦, 横関 俊介: "モアレトポグラフィを用いた応力解析の可能性"実験力学. 3・1. 15-20 (2003)