分子層成長用流量制御システムの試作とその応用に関する研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07650002
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 倉林 徹 東北大学, 工学部, 講師 (90195537)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 南 和幸 東北大学, 工学部, 講師 (00229759) ; 江刺 正喜 東北大学, 工学部, 教授 (20108468)
• Keywords: 分子層成長 / シリコンマイクロマシ-ニング / マイクロバルブ / シリコンアクチュエータ / フローセンサ / 真空センサ / 流量制御システム

Research Abstract

本研究ではマイクロシ-ニング技術を用いて、超高真空装置に適用できる、ベ-キング可能な流量制御システムの試作を行った。
1.機造設計
シリコン結晶が弾性限界が広く、また機械的にも優れた材料であることに着目し、メサ、コゲーション(波形)ダイヤフラムおよびガス流路をシリコン結晶エッチングにより形成するというバルブ構造設計を行った。またガス導入口となる微細穴を持つパイレックスガラスの下面に、構造体を作成したシリコン基板を陽極接合し、さらに上面にはガス導入配管を溶接したコバ-ルを陽極接合することにした。バルブ開閉の駆動には大きな変位を得るために空気圧によるニューマチックアクチュエータを用いた。
2.要素技術の開発と作成
シリコン結晶のエッチストップ技術を最適化し、コルゲーション(波形)ダイヤフラムを作成し、駆動空気圧とダイヤフラム変位量の適正条件を見出した。組み立て工程においては無歪ガラス-シリコン陽極接合、および金属-シリコン共晶接合の最適条件を見出した。これらの技術とシリコンマイクロマシ-ニング技術を組み合わせ流量制御システムの試作を行った。
3.評価・応用
試作した流量制御システムの流量特性および内部リ-ク評価を行い、優れた流量制御性を確認するとともに、今後の課題として内部リ-クを低減する技術の必用性を見出した。

Research Products

• [Publications] D. Y. Sim: "Bakable silicon pneumatic microvalve" Transducer '95 Eurosensors IX. 1,2. 280-283 (1995)
• [Publications] 西澤潤一: "GaAsの単分子成長機構" 応用物理学会東北支部シンポジウム予稿集. 9-12 (1995)