1994 Fiscal Year Annual Research Report
シリコン単結晶および酸化膜のマイクロトライボロジー特性
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06452165
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
加藤 孝久 東京大学, 工学部, 助教授 (60152716)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福田 勝己 東京大学, 工学部, 助手 (20134471)
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| Keywords | シリコン単結晶 / マイクロトライボロジー / スクラッチ試験 / 微小硬さ / 酸化膜 |
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| Research Abstract |
本研究は、マイクロマシンに代表される微小な機械要素の部分に多用されているシリコン単結晶を対象として、そのマイクロトライボロジー特性を明らかにするために実施されている。本年度においては、まず、試料準備としてシリコンウエーハ上にプラズマCVD法により酸化膜を形成させた。その酸化膜厚さは100及び1000nmである。これに加えて本スクラッチ試験においては、自然酸化膜も対象とした。この3種類の酸化膜厚さを有するシリコン単結晶を対象にスクラッチ試験を実施した。スクラッチ試験は、シリコン単結晶表面に先端曲率半径が2μmのダイヤモンドピンを垂直荷重を負荷した状態でしゅう動させて、その時の摩擦力を測定した。なお、本実験では、垂直荷重、摩擦速度、湿度等をパラメータとしている。ここで測定した摩擦力から摩擦係数を求めた。続いて、スクラッチ痕がどのような状態であるのかをSEMにより観察した。これにより、スクラッチ痕の状態が酸化膜厚さや垂直荷重によって大きく異なることが明らかになった。スクラッチ試験から求めた摩擦力(摩擦係数)とスクラッチ痕の観察から、シリコン単結晶とダイヤモンドピンとの微小摩擦特性を明らかにし、その摩擦状態(形態)を推測した。本年度はこれに加えてシリコン単結晶表面のダイナミック微小硬さについても測定を行った。このダイナミック微小硬さの測定により材料の負荷時の変形過程が明らかとなった。これから、各酸化膜表面のダイナミック微小硬さ特性や微小クラックの発生過程が明確にされた。以上行った各実験結果を考察することにより、シリコン単結晶やシリコウエーハ上に形成された酸化膜について、そのマイクロトライボロジー特性がある程度明確にされた。
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