微細形状測定用ファブリ・ペロー干渉計内蔵小径光ファイバスタイラスの開発

开发内置法布里-珀罗干涉仪的小直径光纤触针，用于精细形状测量

• 批准号: 21K03808
• 负责人: 村上 洋
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: The University of Kitakyushu
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03808/
• 关键词: 微細形状測定; 光ファイバ; スタイラス; ファブリ・ペロー干渉; 小径穴測定

近年，微細金型，各種ノズル穴，半導体等の分野において，立体的で微細な三次元形状部品が増加しており，これらの計測技術の進展なしでは微細加工技術の高度化は実現できないことから，これらを精密に測定する重要性・ニーズは増加している．微細形状測定では，スタイラスと測定対称面との接触をいかに検知するか，また，微小なスタイラスをいかに加工製作するか，ということが，重要な要素技術として挙げられる。そこで本研究では，ファブリ・ペロー干渉計を光ファイバ内部に組み込み光ファイバスタイラス自体をセンサ化することで，スタイラス単体で測定対象面との接触を検知可能とする光ファイバプローブの開発を目的としている．本年度は，スタイラスの製作方法およびスタイラスの性能試験を実施した．光ファイバをウエットエッチングにより小径化した後，端面に金ハーフミラーを蒸着し，弾性樹脂を塗布する．その後，金コーティングした微小ガラス球をファイバ端面付近に配置し，そのミラー間からのファブリ・ペロー干渉光をモニターしながらハーフミラー間の距離を調整して製作する．今年度は新たにスタイラス製作用の観察機能付き微動機構を設計することで安定して同感度のスタイラス製作が可能となった．また，今年度は製作したスタイラスの長期安定性についても確認した．さらに，製作したスタイラスを用いて基礎実験を行い，分解能約10 nmで接触検知が可能であることを確認した．今後は更なる分解能向上を目指し，信号ピーク波長算出のための信号処理改良，マルチスタイラス化により高分解能化を目指すとともに実際の測定機として実用化するための構造設計（測定対象物の観察用光学系も含む）など実施する予定である．

In recent years, as the division between micro-gold molds, various micro-cavities, semiconductors, etc. has expanded, three-dimensional micro-cubic shaped components have increased. The progress of this measurement technology has made the advancement of micro-processing technology possible. However, the importance of precise measurement of these components has increased. The measurement of fine shapes is based on the measurement of contact surfaces, and the processing of fine shapes is an important element of technology. This study is aimed at identifying the possible contact points between the imaging units and the imaging units. This year, the production method and performance test of the starfish were carried out. After the light is reduced in diameter, the end surface is coated with gold and resin. The distance between the two sides of the ball is adjusted. This year's new design of micro-motion mechanism for inspection function and production is stable and feasible. This year's production of the long-term stability of the product is confirmed. In the meantime, the production of the film is based on the implementation of the film, the decomposition energy is about 10 nm, and the contact is possible. In the future, we will improve the signal processing of the wavelength calculation of the signal, and improve the structure design of the measurement machine with high resolution energy (including the optical system for detecting the object).

项目成果

Development of a Sharp-Tipped L-Shaped Stylus for Measurement of Nanoscale Sidewall Features

• DOI: 10.20965/ijat.2022.p0489
• 发表时间: 2022-07
• 期刊: Int. J. Autom. Technol.
• 作者: Kosuke Uchiyama;H. Murakami;A. Katsuki;T. Sajima

ファブリ・ペロー方式微細形状測定用光ファイバプローブの開発 ―試作および性能評価―

开发用于精细形状测量的法布里-珀罗光纤探头 - 原型制作和性能评估 -

• 发表时间: 2022
• 作者: Togo Shinonaga;Jiayu Lu;Mitsuhiro Kimura;Motohiro Inoue;Akira Okada;村上 洋，甲木 昭雄，佐島 隆生，服部 佑美
• 通讯作者: 村上 洋，甲木 昭雄，佐島 隆生，服部 佑美

北九州市立大学 国際環境工学部 機械システム工学科 村上研究室

北九州市立大学国际环境工学部机械系统工学科村上研究室

Development of a Micro Contact Sensor with a Fabry-Perot Interferometer Built into an Optical Fiber Tip

• DOI: 10.1364/ofs.2022.th4.12
• 发表时间: 2022
• 期刊: 27th International Conference on Optical Fiber Sensors
• 作者: H. Murakami;A. Katsuki;T. Sajima;Yumi Hattori

ファブリ・ペロー方式微細形状測定用光ファイバプローブの開発ー試作および性能評価ー

开发用于精细形状测量的法布里-珀罗光纤探头 - 原型制作和性能评估 -

• 发表时间: 2022
• 作者: Hibiki Tajima;Togo Shinonaga;Akira Okada;村上洋，甲木昭雄，佐島隆生，服部佑美
• 通讯作者: 村上洋，甲木昭雄，佐島隆生，服部佑美