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高速原子線を用いたナノ・ファブリケーション・センタの開発

研究課題

研究課題/領域番号 08555064
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 知能機械学・機械システム
研究機関東京大学

研究代表者

中尾 政之  東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (90242007)

研究分担者 畑村 洋太郎  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (40010863)
研究期間 (年度) 1996 – 1997
研究課題ステータス 完了 (1997年度)
配分額 *注記
10,900千円 (直接経費: 10,900千円)
1997年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
1996年度: 8,000千円 (直接経費: 8,000千円)
キーワード高速原子線 / 除去 / 成膜 / ペンシル形線源 / 集動マニピュータ / ドライエッチング / ナノファブリケーションセンタ / マイクロマシン / ペンシル形ソース / 蒸着 / 半導体レーザ
研究概要

本研究の目的は、高速原子線による除去・成膜・改質を、被加工物の表面に集中して行う加工機、すなわち、ナノ・ファブリケーション・センタを開発することである。これを用いると、直径10μm程度の場所に深さ0.1μm以下の凹凸を有する微細局部構造を3次元全体構造の任意の表面に作り込むことができる。なお、高速原子線は、直進性が優れる高速中性原子ビームである。
まず、ナノ・ファブリケーション・センタを設計・製作した。これは、真空度が10^<-7>Torrで一辺約400mmの立方形の真空容器内に、ペンシル形高速原子線源、マスク微動装置、小形集動マニピュレータ、などを配した装置である。ペンシル形高速原子線源は直径10mm、長さ80mmのガラス管から成り、両端と中心に輪状の電極が接着されている。ガスの流入端側の電極と中心の電極とには約30Wの高周波交流電圧が印加され、ガス管内にプラズマが発生する。また、流出端側と流入端側の電極には、約3kVの直流電圧が印加され、プラズマ内のイオンが加速される。流入端側には、接地されている孔のあいたカーボン電極が付いており、ここでイオンは中性になる。たとえば、ガスをアルゴンにして高速原子線を流入端出口においた銅箔のターゲットに当てて、スパッタリングさせたところ、10nm/minの速度で銅が成膜できた。また、直径50μmのマスクをターゲットと被加工物との間において、幅100μmの微小力センサの側面に配線を描くことができた。マスク微動装置や小形集動マニピュレータはそれぞれ並進3自由度、回転1自由度を有するものであり、各モータを真空装置外から操作できる。
さらにここでは蒸着用の発熱体をガラス管に入れて亜鉛箔を蒸発させ、亜鉛ガスをアルゴンの高速原子線で押し出し、、直径0.1μmのクラスタが堆積したような亜鉛膜を被加工物上に成膜できた。またペンシル形の出力1.6Wの半導体レーザを用いて、直径100μmの錫・銀半田ボールを1Torr以上の真空中で溶かして、ステンレスや金の微細構造物の半田付けを行ったが、この半導体レーザを用いて成膜した亜鉛膜の再溶融を試みた。これらの試みから、微細な被加工物を中心にペンシル形の工具を配して、さらに超微細な形状を除去・成膜・改質できることがわかった。

報告書

(3件)
  • 1997 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1996 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (18件)

  • [文献書誌] 中尾 政之 他4名: "ラジカルジェットを併用する高速原子線(FAB)加工方法" 真空. 38-9. 771 (1995)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 大井 健, 中尾 政之: "局所スパッタリング用小形FABソースの開発" 日本機械学会 関東学生第35回発表会講演論文集. 201-202 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Nakao, et.al.: "Structure and Working Characteristic of Concentrated Motion Manipulator in Nano Manufucturing World" Proceedings of TSME Annual Meeting. 95-1. 277-280 (1995)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 中尾 政之, 村上 章哲 他: "ペンシル形半導体レーザを用いた微細半田付け技術の開発" 日本機械学会 1998年度通常総会講演論文集. (印刷中). (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 中尾 政之, 平山 博士 他: "局部成膜作業のためのペンシル形FABアシスト蒸着ソースの開発" 日本機械学会 1998年度通常総会講演論文集. (印刷中). (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Nakao, K.Tsuchiya 他: "Microwork Transfer System in Nano-Manufacturing World" Proceedings of SPIE'97. Vol.2906(印刷中). (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Nakao, et.al.: "Fast Atom Beam Etching with Radical Jet" Vacuum. vol.38, No.9. 771 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Ohi, M.Nakao: "Miniature FAB Source for Local Spattering" Proc.of JSME 35th Kanto Student Conference. 201-202 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Nakao et.al.: "Structure and Working Characteristic of Concentrated Motion Manipulator in Nano Manufacturing World" Proceeding of JSME Annual Meeting. vol.95, No.1. 277-280 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Nakao, A.Murakami: "Micro Soldering Using a Pencil-Type Semi-conductor Laser" Proc.of JSME Annual Meeting 98. (to be printed).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Nakao, H.Hirayama: "A Pencil-Type Vacuum Evaporation Source Assisted by FAB for Local Deposition" Proc.of JSME Annual Meeting 98. (to be printed).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Nakao, et.al.: "Microwork Transfer System in Nano-Manufacturing World" Proceeding of SPIE'97. vol.3202. 147-156 (1997)

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    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 中尾政之, 村上彰啓 他: "ペンシル形半導体レーザを用いた微細半田付け技術の開発" 日本機械学会1998年度通常総会講演論文集. (印刷中). (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 中尾政之, 平山博士 他: "局部成膜作業のためのペンシル形FABアシスト蒸着ソースの開発" 日本機械学会1998年度通常総会講演論文集. (印刷中). (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] M.Nakao, K.Tsuchiya 他: "Microwork Transfer System in Nano-Manufacturing world" Proc.of SPIE'97. vol2906(印刷中). (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 中尾政之 他4名: "ラジカルジェットを併用する高速原子線(FAB)加工方法" 真空. 38-9. 771 (1995)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 大井健、中尾政之: "局所スパッタリング用小形FABソースの開発" 日本機械学会関東学生第35回発表会講演論文集. 201-202 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] M.Nakao et al: "Structure and Working Characteristic of Concentrated Mofion Mauipulator in Nano Mannfacturing world" Proceedings of TSME Annual Meeting. 95-1. 277-280 (1995)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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