材料・計測・生産 研究ステージ 基礎 実験 実証 実用 サンプル提供 提供可 見学可 不可 広視野レーザ顕微鏡によるナノレベル計測 野レーザ顕微鏡によるナノレベル計測 新田 勇 工学部機械システム工学科 工学部機械システム工学科／教授 http://tribo.eng.niigata http://tribo.eng.niigata-u.ac.jp/ Key Words 広視野 レーザ顕微鏡 円筒観察 高精度計測 レーザ干渉 ■シーズの概要 観察装置の視野と解像度にはトレードオフの関係がある．広視野レーザ顕微鏡は，同倍率の顕微鏡と比べて視野が 観察装置の視野と解像度にはトレードオフの関係があ は，同倍率の顕微鏡と比べて視野が 約 400 倍広い顕微鏡である．微細レーザスポットによる横方向の高い空間分解能を活かして， 微細レーザスポットによる横方向の高い空間分解能を活かして，ウェハーのナノレベル のキズを検出することができた．また，視野が広い特長を活かして ．また，視野が広い特長を活かして，円筒面全面を高精度に画像化する手法を開発し ，円筒面全面を高精度に画像化する手法を開発し た．エンドミルなどの複雑な形状のものでも短時間で表面観察をすることができる ルなどの複雑な形状のものでも短時間で表面観察をすることができる．最近， ．最近，新たにレーザ干渉技術を 加えることで，深さ方向の分解能もナノレベルに高めることに成功し 加えることで，深さ方向の分解能もナノレベルに高めることに成功した．円筒面形状をナノレベルで計測することが 円筒面形状をナノレベルで計測することが できるようになった． ■シーズの詳細 広視野化の一例として，右図には 500 円硬貨のオモテ面の観察画像を示 す．同じ倍率 1000 倍の光学顕微鏡の視野は，画像左上の赤い□印の 0.5 mm 四方でしかない．広視野レーザ顕微鏡の視野は数百倍広い 10mm×8 mm なので，500 円硬貨オモテ面に散らばる○印で囲まれたマイクロ文字 「NIPPON」が一度の観察で容易に認識できる．これにより，複数枚の画 」が一度の観察で容易に認識できる．これにより，複数枚の画 像をスティッチングで接続する従来法の煩わしさも解消できる． 円筒観察の例をその下の図に示す．広視野レーザ顕微鏡の特徴は，広い 図に示す．広視野レーザ顕微鏡の特徴は，広い レーザ走査幅にわたり，微細レーザスポットが直線的に移動することであ る．したがって，円筒面の母線方向とレーザ走査方向を一致させつつ，円 筒面を回転させることにより，短時間で４枚刃のエンドミルの全面観察が 可能となる．円筒面にらせん的に配置されている切れ刃が直線的である 可能となる．円筒面にらせん的に配置されている切れ刃が直線的であるこ とが視覚的に理解できる． 最近円筒面観察の際に，レーザ干渉を使用することで，円筒面全面の 干渉縞像を取得することができるようになっている．これにより，円筒面 全面のナノレベル形状計測が可能となってきている． ■競合研究に対する優位性 １．これまでは観察領域が広くて，観察時間の点で ，観察時間の点であきらめていた計測を 行うことができる． ２．円筒面など特殊な形状計測を行うことができる． ３．形状計測に限らず，広い領域の中からナノサイズのキズを探し出す用 途にも使用することができる． ■想定される実施例、応用例 １．高精度金型の形状計測など ２．密封面の表面形状計測など ■シーズの課題・展望 横方向の空間分解能が高いので寸法計測などに向いている． 視野が広い顕微鏡はありそうでななかなか世の中に存在しない． アイディア次第で色々な所で観察や計測に適用できると思っている． ■関連する知的財産 《論文》ｼｭﾘﾝｸﾌｨｯﾀを用いた広視野ﾚｰｻﾞ顕微鏡，精密工学会誌 ｼｭﾘﾝｸﾌｨｯﾀを用いた広視野ﾚｰｻﾞ顕微鏡，精密工学会誌,73,11,(2007) 1226-1232. 《特許》円筒面の形状計測方法，特開 2011-220816 220816 《著書》摩擦・摩耗試験機とその活用（2007） ）養賢堂 ISBN:978-4-8425-0427-8 お問合せは新潟大学産学地域連携推進機構まで TEL 025-262-7554 7554 FAX 025-262-7513 025 E-mail mail [email protected] [email protected] 2015.2.2
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