走査電子顕微鏡を利用したNEMSのオペランド動特性計測

摘要

マイクロスケールのメカニカル振動子の研究開発では，レーザードップラー振動計などの光学的手法により行われてきた．光学的手法はMEMS （Micromechanical systems）の研究開発を牽引し，その発展を支えてきた優れた計測技術である．しかし，メカニカル振動子の微細化に伴い，光学的手法は，その空間分解能の限界によりナノスケールのメカニカル振動子の動特性評価に適用できなくなりつつある．このような状況を顧みて，きわめて高い空間分解能を有する走査電子顕微鏡（Scanning electron microscope: SEM）を利用した振動スペクトル計測技術に関する研究が行われてきた．図1に示すように，SEM観察下において，加振中の振動子近傍へ電子ビームを1点照射し，振動子の振動に同調して放出する二次電子の周波数解析を行うことで，振動スペクトル計測を行う技術である．従来のSEMを利用した振動計測では，定量的に計測できるのは共振周波数のみであった．本稿では，独自に開発をすすめてきた振動スペクトル（振動振幅）の定量化と振動モードの位相分解観察技術について紹介する．