1996 Fiscal Year Annual Research Report

完全表面の創成

Research Project

Project/Area Number	08CE2004
Research Category	Grant-in-Aid for COE Research
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	森勇藏大阪大学, 工学部, 教授 (00029125)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	安武潔大阪大学, 工学部, 助教授 (80166503) 広瀬喜久治大阪大学, 工学部, 教授 (10073892) 青野正和大阪大学, 工学部, 教授 (10184053) 片岡俊彦大阪大学, 工学部, 教授 (50029328) 芳井熊安大阪大学, 工学部, 教授 (30029152)
Keywords	完全表面 / 超精密加工 / EEM / プラズマCVM / 大気圧プラズマCVD / STM / 第一原理分子動力学シミュレーション / ウルトラクリーンテクノロジー
Research Abstract	完全表面を創成するためには、加工・成膜プロセスの雰囲気である水およびガス、さらには加工・成膜装置の設置環境を完全にクリーン化することが不可欠である。そこで、加工環境を整備するため、ウルトラクリーンテクノロジーの思想に基づき、超純水供給・除害システムおよび超高純度ガス供給・除害システム、クリーンユニットシステムからなる超精密加工環境維持システムを導入した。本システム内で完全表面を作製し、計測・評価すれば、不純物やパーティクル汚染のない、完全表面本来の機能の研究および応用が可能である。以下に、平成8年度の特筆すべき研究の進展および新たに得られた知見について述べる。 1.新しい加工プロセスの開発放射光ミラーやステッパー用レンズ等を高能率に作製する数値制御プラズマCVM装置の設計・試作を行った。本装置は、プラズマ発生用高速回転電極の開発および回転軸受、ワークテーブル用に装置内雰囲気ガスを用いた気体軸受の採用など、全く新しい設計概念に基づく。大気圧プラズマCVDによるアモルファスSiC膜の高速成膜では、極紫外光・X線光学素子材料としてのアモルファスSiC膜の成膜を試み、従来のプラズマCVD法に比べて約100倍速い成膜速度を得た。 EEM加工では、加工液中の不純物が加工精度を低下させる要因であることを明らかにすると共に、加工環境、加工液のクリーン化手法を検討した。次年度の数値制御EEM加工機製作のため、汚染のない超純水静圧軸受・案内を用いた数値制御ステージや不純物を除去し純度を保つ加工液精製・循環システム等を提案し、要素技術の開発と設計を行った。また、様々な加工物形状に対応するため、回転球型に加えノズル型や超音波振動型など新しい加工ヘッドを提案し、特性について検討した。新しい電気化学加工プロセスの開発では、純水中の水酸基のみを利用した加工実験を行った。イオン交換膜により通常の1000倍の水酸基濃度が達成でき、材料表面の高速酸化膜形成や除去加工が可能であることが分かった。電磁波を用いたナノストラクチャー形成プロセスの開発では、Li原子について、原子遷移に共鳴する波長の狭帯域レーザ光を用いてその運動を制御し、レーザ干渉パターンに沿って配列するために必要な基礎データを得た。 2.加工プロセスの設計と制御技術の開発大気圧・高周波(13.56,145MHz)プラズマの内部構造は、時空間発光分光計測およびシミュレーション結果から、電極電位が負の場合にシース領域で強く発光する負グローであることが分った。また、ガス圧を高めた場合、電極間中央部が新たに発光する現象が確認された。 EEM回転球型加工ヘッドと加工物間の流れを知るために3次元弾性流体潤滑理論に基づくシミュレーションを行い、加工ヘッド設計の指針を得た。 3.加工表面の評価と評価技術の開発従来の実体基準に代わる直線基準として方向安定化レーザを用い、変位計の回転中心と基準を常に一致させて走査することにより、大型光学素子(65×500mm^2)対応の高精度形状計測装置を試作した。 STM/STSによる表面電子構造の計測では、超高真空STM装置を用い、Si(001)の2×1清浄表面やAl,Cu吸着表面のSTM/STS測定を行い、局所状態密度の違いや測定の問題点を明らかにした。 STM-AES・XMAの開発では、オージェ電子や特性X線が発生するような高電圧をSTM探針に印加しても、短時間パルスであれば、探針および試料表面の原子が移動しないことが分かった。また、本装置設計に必要なオージェ電子と特性X線の低角度域での検出角度依存性を明らかにした。 4.加工現象の理論的な解明固体表面状態の新しい計算手法として、シュレディンガー方程式を実空間差分法で解く方法や新しいエネルギー汎関数を用いる方法(オーダーN法)による分子動力学シミュレーションプログラムを開発し、性能を評価した。また、第一原理分子動力学シミュレーション(MD)、分子軌道法計算により、EEM加工速度の粉末材料依存性に関する知見を得ると共に、微細粉末粒子による加工物表面原子の単原子除去過程を明らかにした。さらに、超純水中の水酸基が作用するSi(001)表面のMDを行い、2個の水酸基との反応で、表面Si原子が除去されることが分かった。

Research Products

(41 results)

All Other

All Publications (41 results)

[Publications] 森勇藏: "次世代を担う原子・電子レベルの先端技術" 精密工学会誌. 62. 766-772 (1996)
[Publications] 安武潔: "TeO_2単結晶表面の熱損傷および光照射損傷に関する研究" 精密工学会誌. 62. 1335-1339 (1996)
[Publications] 安武潔: "InGaAs/GaAs単一歪み量子井戸薄膜の低温成長に関する研究" 精密工学会誌. 63. 60-64 (1997)
[Publications] 安武潔: "光電流および光ホール電圧過渡分光法による半絶縁性GaAs単結晶中の欠陥準位評価" 精密工学会誌. 63. 264-268 (1997)
[Publications] 垣内弘章: "高周波スパッタ蒸着法による多結晶Siの低温成膜に関する研究(第2報)-Si薄膜の構造及び電気・光学特性-" 精密工学会誌. 63. 233-237 (1997)
[Publications] 安弘: "光散乱法によるナノメータオーダの粒径測定法の開発(第4報)-光電子増倍管出力特性の定式化とダイナミックレンジの改善法-" 精密工学会誌. 62. 1198-1202 (1996)
[Publications] T.Kataoka: "Development of a scaning near-field optical microscope with a probe consisting of a small spherical protrusion" ultramicroscopy. 63. 219-225 (1997)
[Publications] K.Yasutake: "Low Temperature Growth of InGaAs/GaAs Strained-layer Single Quantum Wells" Int.J.JSPE. 31. in the press (1997)
[Publications] K.Yasutake: "Deep Level Characterization in Semi-Insulating GaAs by Photo-Induced Current and Hall Effect Transient Spectroscopy" J.Mater.Sci.,Materials in Electronics. 8. in the press (1997)
[Publications] K.Nemoto: "Laser beam intensity profile transformation with a fabricated mirror" APPLIED OPTICS. 36[3]. 551-557 (1996)
[Publications] K.Yamauchi: "First-principles Analysis of Chemical Reactions between Metal Oxide Fine Powders and Si (100) Surface in EEM (Elastic Emission Machining)" Transactions of the Materials Research Society of Japan. 20. 819-822 (1996)
[Publications] K.Endo: "Observation of Metal Atoms Adsorbed on H-terminated Si (100) Surfaces by STM/STS and its Consideration Based on Ab-initio Molecular Orbital Calculations" Transactions of the Materials Research Society of Japan. 20. 867-870 (1996)
[Publications] H.Goto: "Chemisorption of H20 on the H-terminated Si (001) Surface" Transactions of the Materials Research Society of Japan. 20. 871-874 (1996)
[Publications] K.Inagaki: "Investigation of Surface States on Si (001) and Si (111) Surfaces -Photo-reflectance Measurement and Ab-initio Calculation-" Transactions of the Materials Research Society of Japan. 20. 875-878 (1996)
[Publications] K.Endo: "Characteristics of RF,VHF Helium Plasma at Atmospheric Pressure" The Japan-China Bilateral Symposium on Advanced Manufacturing Engineering. 50-59 (1996)
[Publications] K.Yamauchi: "First-principles Analysis of Removal Mechanism in EEM (Elastic Emission Machining)" The Japan-China Bilateral Symposium on Advanced Manufacturing Engineering. 60-64 (1996)
[Publications] Y.Mori: "Polishing of Si Wafer by Plasma CVM (Chemical Vaporization Machining)" The Japan-China Bilateral Symposium on Advanced Manufacturing Engineering. 65-68 (1996)
[Publications] Y.Mori: "Slicing of Silicon by Plasma CVM (Chemical Vaporization Machining)" The Japan-China Bilateral Symposium on Advanced Manufacturing Engineering. 69-72 (1996)
[Publications] K.Yasutake: "MBE Growth of AIN Single Crystalline Films on Si (111) Using RF-excited Nitrogen Source" The Japan-China Bilateral Symposium on Advanced Manufacturing Engineering. 79-83 (1996)
[Publications] Y.Mori: "Atmospheric Pressuer Plasma Chemical Vapor Deposition of Amorphous Silicon Films with High Growth Rate" The Japan-China Bilateral Symposium on Advanced Manufacturing Engineering. 84-89 (1996)
[Publications] Y.Mori: "The Auger Electron Spectroscopy by Using STM Probe" The Japan-China Bilateral Symposium on Advanced Manufacturing Engineering. 131-135 (1996)
[Publications] T.Kataoka: "Scaning Near-field Optical Microscope with a Probe Consisting of Small Sphere" The Japan-China Bilateral Symposium on Advanced Manufacturing Engineering. 136-140 (1996)
[Publications] K.Endo: "Observation of Metal Atoms Adsorbed on H-terminated Si (100) Surfaces by STM/STS" The Japan-China Bilateral Symposium on Advanced Manufacturing Engineering. 141-146 (1996)
[Publications] H.An: "A Method for Measuring Particle Sizes of Nanometer Order by Light-scattering" The Japan-China Bilateral Symposium on Advanced Manufacturing Engineering. 147-153 (1996)
[Publications] K.Inagaki: "Characterization of Surface States by Photo-reflectance Spectra -Comparison between Experimental Dependence on Surface Orientation and its Calculated Results-" The Japan-China Bilateral Symposium on Advanced Manufacturing Engineering. 197-202 (1996)
[Publications] 井上晴行: "レーザ光散乱によるSiウェーハ表面上の微粒子計測-レーザビーム走査型による標準資料の測定-" 1996年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 431-432 (1996)
[Publications] 遠藤勝義: "大気圧・高周波プラズマの特性" 1996年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 195-196 (1996)
[Publications] 竹内昭博: "ラジカルソースMBE法によるSi(111)基板上AIN薄膜の成長(第2報)-成膜条件の最適化-" 1996年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 83-84 (1996)
[Publications] 森勇藏: "Plasma CVM(Chemical Vaporization Machinig)におけるポリシング加工に関する研究(第3報)-加工面の平坦度と電極形状ならびに試料保持方法の相関(その2)-" 1996年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 197-198 (1996)
[Publications] 島田尚一: "極微小切削加工における工具損耗機構の分子動力学解析" 1996年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 673-638 (1996)
[Publications] 片岡俊彦: "金属微小球をプローブとした近接場光学顕微鏡" 1996年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 689-690 (1996)
[Publications] 森勇藏: "回転電極を用いた大気圧プラズマCVDによるSi薄膜の高速成膜に関する研究(第3報)-a-SiH成膜プロセスにおけるパウダーの影響-" 1996年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 85-86 (1996)
[Publications] 稲垣耕司: "半無限表面の電子状態の計算とそれに基づく光反射率スペクトルの解析" 1996年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 87-88 (1996)
[Publications] 遠藤勝義: "STM/STSによるSi表面の金属原子の観察" 1997年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. (掲載予定). (1996)
[Publications] 井上晴行: "レーザ光散乱によるSiウェーハ表面上の微粒子計測-P・S偏光のレーザビームによる標準試料の測定-" 1997年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. (掲載予定). (1997)
[Publications] 安弘: "光散乱法によるナノメータオーダの粒径測定法(第6報)-Siウェーハ面の測定と微粒子付着分布による表面評価-" 1997年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. (掲載予定). (1997)
[Publications] 遠藤勝義: "He高圧力・高周波プラズマの特性-電極材質による相違-" 1997年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 87-88 (1996)
[Publications] 押鐘寧: "大気圧・高周波プラズマの計測とシミュレーション" 日本物理学会講演概要集1996年秋の分科会第4分冊. 131 (1996)
[Publications] K.Endo: "Characteristics of VHF Helium Plasma at Atmospheric Pressure" Proc.of ICRP-3/SPP-14. 363-364 (1997)
[Publications] 竹内昭博: "Si(111)基板上のAIN単結晶薄膜のド-ピングに関する研究" 春季第44回応用物理学関係連合講演会予稿集. (掲載予定). (1997)
[Publications] 森勇藏: "プラズマCVM(Chemical Vaporization Machining)" 春季第44回応用物理学関係連合講演会予稿集. (掲載予定). (1997)

1996 Fiscal Year Annual Research Report

完全表面の創成

Principal Investigator

森 勇藏 大阪大学, 工学部, 教授 (00029125)

Research Products

[Publications] 森勇藏: "次世代を担う原子・電子レベルの先端技術" 精密工学会誌. 62. 766-772 (1996)

[Publications] 安武潔: "TeO_2単結晶表面の熱損傷および光照射損傷に関する研究" 精密工学会誌. 62. 1335-1339 (1996)

[Publications] 安武潔: "InGaAs/GaAs単一歪み量子井戸薄膜の低温成長に関する研究" 精密工学会誌. 63. 60-64 (1997)

[Publications] 安武潔: "光電流および光ホール電圧過渡分光法による半絶縁性GaAs単結晶中の欠陥準位評価" 精密工学会誌. 63. 264-268 (1997)

[Publications] 垣内弘章: "高周波スパッタ蒸着法による多結晶Siの低温成膜に関する研究(第2報)-Si薄膜の構造及び電気・光学特性-" 精密工学会誌. 63. 233-237 (1997)

[Publications] 安弘: "光散乱法によるナノメータオーダの粒径測定法の開発(第4報)-光電子増倍管出力特性の定式化とダイナミックレンジの改善法-" 精密工学会誌. 62. 1198-1202 (1996)

[Publications] T.Kataoka: "Development of a scaning near-field optical microscope with a probe consisting of a small spherical protrusion" ultramicroscopy. 63. 219-225 (1997)

[Publications] K.Yasutake: "Low Temperature Growth of InGaAs/GaAs Strained-layer Single Quantum Wells" Int.J.JSPE. 31. in the press (1997)

[Publications] K.Yasutake: "Deep Level Characterization in Semi-Insulating GaAs by Photo-Induced Current and Hall Effect Transient Spectroscopy" J.Mater.Sci.,Materials in Electronics. 8. in the press (1997)

[Publications] K.Nemoto: "Laser beam intensity profile transformation with a fabricated mirror" APPLIED OPTICS. 36[3]. 551-557 (1996)

[Publications] K.Yamauchi: "First-principles Analysis of Chemical Reactions between Metal Oxide Fine Powders and Si (100) Surface in EEM (Elastic Emission Machining)" Transactions of the Materials Research Society of Japan. 20. 819-822 (1996)

[Publications] K.Endo: "Observation of Metal Atoms Adsorbed on H-terminated Si (100) Surfaces by STM/STS and its Consideration Based on Ab-initio Molecular Orbital Calculations" Transactions of the Materials Research Society of Japan. 20. 867-870 (1996)

[Publications] H.Goto: "Chemisorption of H20 on the H-terminated Si (001) Surface" Transactions of the Materials Research Society of Japan. 20. 871-874 (1996)

[Publications] K.Inagaki: "Investigation of Surface States on Si (001) and Si (111) Surfaces -Photo-reflectance Measurement and Ab-initio Calculation-" Transactions of the Materials Research Society of Japan. 20. 875-878 (1996)

[Publications] K.Endo: "Characteristics of RF,VHF Helium Plasma at Atmospheric Pressure" The Japan-China Bilateral Symposium on Advanced Manufacturing Engineering. 50-59 (1996)

[Publications] K.Yamauchi: "First-principles Analysis of Removal Mechanism in EEM (Elastic Emission Machining)" The Japan-China Bilateral Symposium on Advanced Manufacturing Engineering. 60-64 (1996)

[Publications] Y.Mori: "Polishing of Si Wafer by Plasma CVM (Chemical Vaporization Machining)" The Japan-China Bilateral Symposium on Advanced Manufacturing Engineering. 65-68 (1996)

[Publications] Y.Mori: "Slicing of Silicon by Plasma CVM (Chemical Vaporization Machining)" The Japan-China Bilateral Symposium on Advanced Manufacturing Engineering. 69-72 (1996)

[Publications] K.Yasutake: "MBE Growth of AIN Single Crystalline Films on Si (111) Using RF-excited Nitrogen Source" The Japan-China Bilateral Symposium on Advanced Manufacturing Engineering. 79-83 (1996)

[Publications] Y.Mori: "Atmospheric Pressuer Plasma Chemical Vapor Deposition of Amorphous Silicon Films with High Growth Rate" The Japan-China Bilateral Symposium on Advanced Manufacturing Engineering. 84-89 (1996)

[Publications] Y.Mori: "The Auger Electron Spectroscopy by Using STM Probe" The Japan-China Bilateral Symposium on Advanced Manufacturing Engineering. 131-135 (1996)

[Publications] T.Kataoka: "Scaning Near-field Optical Microscope with a Probe Consisting of Small Sphere" The Japan-China Bilateral Symposium on Advanced Manufacturing Engineering. 136-140 (1996)

[Publications] K.Endo: "Observation of Metal Atoms Adsorbed on H-terminated Si (100) Surfaces by STM/STS" The Japan-China Bilateral Symposium on Advanced Manufacturing Engineering. 141-146 (1996)

[Publications] H.An: "A Method for Measuring Particle Sizes of Nanometer Order by Light-scattering" The Japan-China Bilateral Symposium on Advanced Manufacturing Engineering. 147-153 (1996)

[Publications] K.Inagaki: "Characterization of Surface States by Photo-reflectance Spectra -Comparison between Experimental Dependence on Surface Orientation and its Calculated Results-" The Japan-China Bilateral Symposium on Advanced Manufacturing Engineering. 197-202 (1996)

[Publications] 井上晴行: "レーザ光散乱によるSiウェーハ表面上の微粒子計測-レーザビーム走査型による標準資料の測定-" 1996年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 431-432 (1996)

[Publications] 遠藤勝義: "大気圧・高周波プラズマの特性" 1996年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 195-196 (1996)

[Publications] 竹内昭博: "ラジカルソースMBE法によるSi(111)基板上AIN薄膜の成長(第2報)-成膜条件の最適化-" 1996年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 83-84 (1996)

[Publications] 島田尚一: "極微小切削加工における工具損耗機構の分子動力学解析" 1996年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 673-638 (1996)

[Publications] 片岡俊彦: "金属微小球をプローブとした近接場光学顕微鏡" 1996年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 689-690 (1996)

[Publications] 森勇藏: "回転電極を用いた大気圧プラズマCVDによるSi薄膜の高速成膜に関する研究(第3報)-a-SiH成膜プロセスにおけるパウダーの影響-" 1996年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 85-86 (1996)

[Publications] 稲垣耕司: "半無限表面の電子状態の計算とそれに基づく光反射率スペクトルの解析" 1996年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 87-88 (1996)

[Publications] 遠藤勝義: "STM/STSによるSi表面の金属原子の観察" 1997年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. (掲載予定). (1996)

[Publications] 井上晴行: "レーザ光散乱によるSiウェーハ表面上の微粒子計測-P・S偏光のレーザビームによる標準試料の測定-" 1997年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. (掲載予定). (1997)

[Publications] 安弘: "光散乱法によるナノメータオーダの粒径測定法(第6報)-Siウェーハ面の測定と微粒子付着分布による表面評価-" 1997年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. (掲載予定). (1997)

[Publications] 遠藤勝義: "He高圧力・高周波プラズマの特性-電極材質による相違-" 1997年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 87-88 (1996)

[Publications] 押鐘寧: "大気圧・高周波プラズマの計測とシミュレーション" 日本物理学会講演概要集1996年秋の分科会第4分冊. 131 (1996)

[Publications] K.Endo: "Characteristics of VHF Helium Plasma at Atmospheric Pressure" Proc.of ICRP-3/SPP-14. 363-364 (1997)

[Publications] 竹内昭博: "Si(111)基板上のAIN単結晶薄膜のド-ピングに関する研究" 春季第44回応用物理学関係連合講演会予稿集. (掲載予定). (1997)

[Publications] 森勇藏: "プラズマCVM(Chemical Vaporization Machining)" 春季第44回応用物理学関係連合講演会予稿集. (掲載予定). (1997)

森勇藏大阪大学, 工学部, 教授 (00029125)