魔鏡トポグラフによる単結晶シリコン超精密切削面のインプロセス計測に関する研究

利用魔镜形貌在线测量单晶硅超精密切割面的研究

• 批准号: 05750105
• 负责人: 柴田 隆行
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750105/
• 关键词: 魔鏡トポグラフ; 超精密切削; 延性モード切削; 単結晶シリコン

高精度・高剛性の超精密旋盤を使用し、切込み量100〜500nmの微小領域での単結晶シリコンの切削実験を行い、延性モード切削機構を考察した。また、魔鏡トポグラフによるシリコン切削面の評価の可能性を検討した。1.単結晶シリコン切削実験切込み量500nm以下の条件ではダイヤモンド切削によっても鏡面加工が可能であることが確認された。しかし、詳細に観察すると切削面性状は切込み量に大きく依存し、切込み量100nmでは、脆性破壊を伴わない延性モード切削が実現され、切込み量300nm以上では微小クラックが発生し、延性・脆性両モードの切削となることがわかった。さらに、透過型電子顕微鏡(TEM)による切削面の断面観察から、切削による加工変質層は表層の非晶質層とその下の転位層とからなっており、切削により表層は相変態していることをはじめて明らかにした。また、内部の変形は金属材料と同様なすべりに起因していることがわかった。2.魔鏡トポグラフによるシリコン切削面の評価魔鏡トポグラフの光学系を設計し、本測定法によるシリコン切削面の評価の可能性を検討した。測定のための光源にはHe-Neレーザを使用し、スポット径をひろげコリメートした光を試料に平行光として照射されるようにした。試料照射時点でのスポット径は約20mmとした。その結果、表面あらさ20nmRmaxのシリコン切削面の微小な凹凸(カッターマーク)に対応した投影像(魔鏡トポ像)が明瞭に観察されることを確認した。また、切削面のうねりに起因すると思われるコントラストも魔鏡トポ像に認められた。今回の実験では、魔鏡トポ像に現れるコントラストと実際の切削面性状との間の詳細な解析を行うまでには至らなかったが、表面あらさ20nmRmaxという高精度な表面の微小な凹凸を投影像としてとらえることが可能であることが明らかとなった。このように、比較的単純な光学系により高精度な評価ができることから切削面のインプロセス計測として非常に有効な手法となることが確認できた。

High precision and high rigidity ultra-precision rotary disk for use, cutting precision of 100 ~ 500nm in small areas of single crystal cutting machine, ductile cutting mechanism for investigation To discuss the possibility of evaluating the cutting surface 1. Single crystal machining is possible under the condition that the cutting depth is less than 500nm. The cutting surface properties depend on the cutting depth of 100nm, brittle fracture accompanied by ductile cutting, and the cutting depth of 300nm or more. The surface of the cutting surface is observed by TEM. The amorphous layer of the surface layer is observed by TEM. The phase of the surface layer is observed by TEM. The reason for this is that the metal material inside is the same. 2. The optical system design and evaluation of the cutting surface of the magic mirror are discussed. The light source is used to measure the light intensity of the sample. The diameter of the sample at the time of irradiation is about 20 mm. As a result, the surface of the cutting surface is 20 nm. The surface of the cutting surface is slightly uneven. The projection image (magic mirror image) is clearly observed. The reason for the cutting surface is that it is difficult to understand the reason for the cutting surface. Now, when the mirror image is displayed, the cutting surface characteristics are analyzed in detail, and the surface is projected with a high precision, and the surface is projected with a small roughness. The optical system of this kind of comparison is characterized by high precision, high accuracy, and high accuracy.