ダイヤモンド工具仕上げ用電子ビーム援用化学加工装置の試作

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650148
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 宮本 岩男 東京理科大学, 基礎工学部, 教授 (10084477)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 清原 修二 山口東京理科大学, 基礎工学部, 助手 (40299326)
• Keywords: ダイヤモンド工具 / 電子ビーム援用化学加工装置 / ダイヤモンド電子デバイス / ダイヤモンド探針 / 3次元形状創生 / 微細パターン

Research Abstract

電子ビーム援用化学加工装置を試作し、無損傷超微細加工ハ可能と推定される電子ビーム援用化学加工法のダイヤモンド工具や電子デバイス等の超微細加工への適用と本手法の加工メカニズムの解明を目的として本研究を進めた。その結果、初年度は、試作したダイヤモンド工具仕上げ用電子ビーム援用化学加工装置を用いて各種パターンの加工が酸素や水素ガスを用いて加工できること、加工後のパターンの深さは、加工時間や電子ビームの走査速度が増すと増加し、設定面積が大きくなると減少することなどが分かった。また、加工痕をラマン分光により測定したところ、この加工法による単結晶ダイヤモンド表面と損傷は無いことが分かった。さらに、本年度は、ダイヤモンド工具加工用試料ステージを試作し、ダイヤモンド探針先端部の3次元形状創生を検討するとともにダイヤモンド表面上に超微細パターンを形成して、ダイヤモンド製電子デバイスや発光素子などへの本手法の適用性についても検討した。その結果、同加工法が円錐先端形状を持つダイヤモンド探針先端部の3次元形状創生並びにダイヤモンド製電子デバイス作製のための微細パターン加工にも適用可能であることが分かった。なお、ダイヤモンドは絶縁物でおるので、ダイヤモンドの表面に電子ビームを照射で生じるダイヤモンド表面のチャージアップが問題になる。そこで、ダイヤモンド試料として導電性を有する硼素添加人工合成ダイヤモンド単結晶を用いた実験も行った。その結果、穴、線、矩形の3パターンが水素ガスで加工できることが分かった。また、加工深さは、加工時間に比例して増加し、走査速度と加速電圧が減少するとともに増加することおよび設定面積が大きくなると減少することが分かった。しかし、この場合の加工深さが硼素無添加ダイヤモンドの場合のそれに比べて浅くなることが問題になっている。

Research Products

• [Publications] Jun Taniguchi ほか: "Electron Beam Assisted Chemical Etching of Single-Crystal Diamond Substrates" Jpn.J.Appl.Phys.36. 7691-7695 (1997)
• [Publications] Jun Taniguchi ほか: "Field emission from electron-irradiated bulk daimond" J.Appl.Surf.Sci. 掲載決定.