高品質加工表面層評価に関する研究（平成18年度研究概要）

１．実施内容

加工表面の品質として、表面あらさや形状精度などの幾何学的品質、加工変質層などの物理化学的・材質的品質があげられる。幾何学的品質の評価技術がオフラインからオンラインへと推移、定着していることとは対照的に、材質的品質の評価についてはほとんどされていないのが現状である。加工対象のサイズが小さくなるに従い、加工面の残留応力や結晶性が、機械部品、電子デバイス等の性能に大きく影響を与える因子となってきており、加工変質層の物理化学的な評価法の重要性が高まってきており、様々な産業分野への普及効果が期待され、広く産業界に貢献できるものと考えてた。このことから、加工変質層の評価法、そのための要素技術の開発を本研究の目的としました。

加工面評価に関する研究動向・要望などについて、大学・公的研究所・メーカからの調査も行うととに、波長可変測定のための分光装置の改良・整備を進めた。複数の励起波長を選択できるようにシステムを試作しました。これによって波長によって吸収係数の値が異なることを利用し、深さ方向の評価が可能となりました。このシステムを切削加工、研削加工、光加工へ適応を試みました。

図１　レーザ・ラマン分光顕微鏡システム

図２　切削面のラマンスペクトルの励起波長依存性

２．予想される事業実施効果

研究成果の発表などを通して広く問い合わせがあり、加工面の評価は今後さらに重要性が増してくると思われる。今後はさらに、具体的な加工条件と関連付けての評価、それぞれの加工方法などの実際上の問題点への適応を試みたい。これによって、加工プロセスへのフィードバックが出来るようになることが期待される。

３．本事業により作成した印刷物等

（１）報告書

<KSK-GH18-3> 計測標準高度化に関する研究　高品質加工表面層評価に関する研究

（２）解説記事

No	題目	発表者名	掲載誌名	巻号
1	共焦点顕微鏡・ラマン分光複合装置による応力・ひずみ測定 ―MEMSの信頼性評価への適用―	山口誠 上野滋	日本機械学会誌2007年1月号（第110巻，第1058号）	2007年1月号（第110巻，第1058号）

（３）学会誌査読論文・国際学会査読論文

No	題目	発表者名	発表会名	発表日
1	Experimental mechanical stress characterization of MEMS by using of confocal laser scanning microscope with a Raman spectroscopy interface	Makoto Yamaguchi, Shigeru Ueno, Ichiro Miura, Wataru Erikawa	Technical Proceedings of the 2006 NSTI Nanotechnology Conference and Trade Show, Volume 1, p.871	Vol 1, p.871 (2006)
2	Characterization of femtosecond pulsed laser-induced ripple structure in semiconductor materials by using micro-optical spectroscopy	M. Yamaguchi, S. Ueno　K. Kinoshita, T. Murai, T. Tomita, S. Matsuo, S. Hashimoto	The Fourth International Congress on Laser Advanced Materials Processing	#06-61,TuP-27 #204
3	Source of Surface Morphological Defects Formed on 4H SiC Homoepitaxial Films	Tatsuya Okada, Kengo Ochi, Hiroyuki Kawahara, Takuro Tomita, Shigeki Matsuo, Makoto Yamaguchi, Kouichi Higashimine and Tsunenobu Kimoto	Japanese Journal of Applied Physics	Vol. 45, No. 10A, 2006, pp. 7625-7631
4	Study on Structure Transformation of Si Wafer in Grinding Process	Libo Zhou, Makoto Yamaguchi, Jun Shimizu,　Hiroshi Eda	Key Engineering Materials	Vol. 329 (2007) pp. 373-378

（４）口頭発表論文・誌上発表

No	題目	発表者名	発表会名	発表日
1	Experimental mechanical stress characterization of MEMS by using of confocal laser scanning microscope with a Raman spectroscopy interface	Makoto Yamaguchi, Shigeru Ueno, Ichiro Miura, Wataru Erikawa	NSTI Nanotech 2006, May 7-11, (Boson, USA)	2006.5.11
2	Characterization of femtosecond pulsed laser-induced ripple structure in semiconductor materials by using micro-optical spectroscopy	Makoto Yamaguchi，Shigeru Ueno, Keita Kinoshita, Toshiaki Murai, Takuro Tomita, Shigeki Matsuo, Shuichi Hashimoto	The 4th International Congress on Laser Advanced Materials Processing(LAMP2006-)	2006.5.16
3	Development of confocal laser scanning microscope with a Raman spectroscopy interface for MEMS characterization	Makoto Yamaguchi，Masayuki　Fujitsuka, Shigeru Ueno, Wataru Erikawa, Ichiro Miura	The 20th International Conference on Raman Spectroscopy(ICORS 2006)	2006.8.22
4	Application of confocal laser scanning microscope with a Raman spectroscopy interface for material characterization by depth-sensing indentation	Masayuki　Fujitsuka, Yamaguchi，Shigeru Ueno, Wataru Erikawa, Ichiro Miura	The 20th International Conference on Raman Spectroscopy(ICORS 2006)	2006.8.22
5	4H-SiC基板/エピ膜界面における表面欠陥の起源のTEM観察	越智謙吾，富田卓朗，岡田達也，山口誠，東嶺孝一，木本恒暢	2006年秋季第67回応用物理学会学術講演会（立命館大学）	2006.8.30
6	リップル形成過程における局所構造変化の顕微ラマン分光解析	山口誠，上野滋，熊井亮太，木下敬太，富田卓朗，松尾繁樹，橋本修一	2006年秋季第67回応用物理学会学術講演会（立命館大学）	2006.8.30
7	Study on Structure Transformation of Si Wafer in Grinding Process	Libo Zhou, Makoto Yamaguchi, Jun Shimizu,　Hiroshi Eda	The Ninth International Symposium on Advances in Abrasive Technology (ISAAT2006)	2006.8.30
8	共焦点顕微鏡・ラマン分光複合装置による加工面評価に関する研究-ラマン分光における複数励起波長選択による深さ方向の評価-	飯塚保，山口誠，藤塚将行，上野滋，江利川亘，三浦一郎	2007年精密工学会　春　芝浦工業大学	2007/3
9	フェムト秒レーザを照射した4H-SiC単結晶表面における構造変化のTEM観察	河原啓之，岡田達也，熊井亮太，富田卓郎，松尾繁樹，橋本修一，山口誠	2007年春季第54回応用物理学会関連連合講演会（青山学院大学）	2007.3