微細構造評価技術の開発（平成20年度研究概要）

１．実施内容

加工工具における硬質材料皮膜、半導体デバイスにおける印刷導体、マイクロマシンなど、表面改質技術や微細加工技術の発展に伴い薄膜・微細構造体が使用されるようになってきています。このような薄膜・微細構造は高次機能性を実現するための基幹要素として様々な産業分野で用いられてきています。その信頼性向上・高機能化のために薄膜・極微小領域の機械的特性評価の必要性が高まっています。ナノインデンテーション試験は、そのための有力かつ実用的な手法の一つです。しかし、表面形状・表面性状の影響を受けやすく、それらの把握が大変重要です。本研究では、このような微小領域の表面性状・表面形状が機械的特性に及ぼす影響や、従来の硬さ試験との連続性などについて取り組みを行うことにより、微小領域・表面層の機械的特性評価の高度化を目的としています。

ナノインデンテーション試験の高度化を検討するにあたり、押込み試験片のひずみ分布の把握、および押込み試験後のひずみ、結晶性の評価を行うための顕微ラマン分光・押込み試験システムを構築し（図1）、局所ひずみと押込み試験の精度についての評価、および押込み試験の精度向上について検討を行っております。図2はラマン分光によって測定したシリコン圧痕周辺部の応力分布図です。

図1　顕微ラマン分光・押込みシステム

図2　(右)圧痕像　(左)応力分布

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多くの問い合わせを頂いております。硬さ試験における圧痕部およびその周辺部の応力分布や結晶性の理解への取り組みは数少ないので興味深い対象であるといえます。また本研究による成果は、硬さ試験の高精度化のみに限らず、機械加工現象の理解を深める上でも有用なものあると考えられ、今後さらにその重要性が増してくると思われます。

３．本事業により作成した印刷物等

(1)報告書

<KSK-GH20-2> 計測技術高度化に関する研究(平成21年3月)(8.79MB)

(2)学会誌査読論文・国際学会査読論文

論文名	発表先	発表者
SEM observation of cross-sectional structures of laser-induced ripples on semiconductors and HOPG	Proceedings of LPM2008,#08-11	T. Tomita, R. Kumai, M. Yamaguchi, S. Matsuo, and S. Hashimoto
Deep ultraviolet Raman spectroscopy using a state-of-the-art all-solid-state laser	Proceedings ofICORS2008	M. Yamaguchi, S. Ueno, T. Kouze, I. Miura
Application of confocal laser scanning microscope combined with Raman spectroscopy system for 4H-SiC indentations	Proceedings ofICORS2008	M. Fujitsuka,M. Yamaguchi, S. Ueno, I. Miura, W. Erikawa, T. Tomita
Cross-section TEM analysis of laser-induced ripple structures on the 4H-SiC single-crystal surface	Appl. Phys. A 92, 665-668	T.Okada, H.Kawahara, Y.Ishida, R.Kumai, T.Tomita, S.Matsuo, S.Hashimoto, M.Kawamoto, Y.Makita, M.Yamaguchi
Development and evaluation of PSISCM-Nanoindentation cobined system	Proceedings of IUMRS-ICEM2008	M. Fujitsuka,M. Yamaguchi, S. Ueno, G. Kamiyama, S. Katayama

(3)口頭発表論文・誌上発表

発表題名	発表先	発表者	年月日
SEM observation of cross-sectional structures of laser-induced ripples on semiconductors and HOPG	LPM2008-the 9th International Symposium on Laser Precision Microfabrication	T. Tomita, R. Kumai, M. Yamaguchi, S. Matsuo, and S. Hashimoto	2008.6.20
Deep ultraviolet Raman spectroscopy using a state-of-the-art all-solid-state laser	Internatioal Conference of Raman Spectroscopy 2008	M. Yamaguchi, S. Ueno, T. Kouze, I. Miura	2008.8.19
Application of confocal laser scanning microscope combined with Raman spectroscopy system for 4H-SiC indentations	Internatioal Conference of Raman Spectroscopy 2008	M. Fujitsuka,M. Yamaguchi, S. Ueno, I. Miura, W. Erikawa, T. Tomita	2008.8.19
Development and evaluation of PSISCM-Nanoindentation cobined system	International Conference on Electronic Materials 2008 presented by International Union of Materials Research Societies	M. Fujitsuka,M. Yamaguchi, S. Ueno, G. Kamiyama, S. Katayama	2008.07.29
SiCへのフェムト秒レーザー照射によって誘起されたアモルファス相の分析	第4回励起ナノプロセス研究会	富田卓朗 岡田達也 河原啓之 熊井亮太 松尾繁樹 橋本修一 山口誠 上野滋 川本昌子 吉田明	2008.11.21
4H-SiCにおけるインデンテーション圧痕部の顕微ラマン分光	第17回SiC及び関連ワイドバンドギャップ半導体研究会	藤塚将行 山口誠 上野滋 三浦一郎 江利川亘 富田卓朗	2008.12
フェムト秒レーザー照射による4H-SiC改質部のTEM観察とラマン分光	第17回SiC及び関連ワイドバンドギャップ半導体研究会	富田卓朗 岡田達也 河原啓之 熊井亮太 松尾繁樹 橋本修一 山口誠 上野滋 川本昌子 吉田明	2008.12
フライカットによるガラスの延性モード切削に関する研究(第2報)―レーザ・ラマン分光顕微鏡による石英ガラスの加工面観察－	2009春精密工学会	飯塚保 山口誠 上野滋 森田昇	2008.03.28
顕微ラマン分光およびTEM/EELSによるレーザー誘起表面ナノ構造の解析	日本物理学会第64回年次大会、28pPSA-57	富田卓朗 岡田達也 河原啓之 熊井亮太 松尾繁樹 橋本修一 山口誠A 上野滋A 川本昌子B 新藤恵美C 吉田明C	2008.03.28