| 研究課題/領域番号 |
63850053
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| 研究種目 |
試験研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
電力工学
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
藤田 博之 東京大学, 生産技術研究所・第3部, 助教授 (90134642)
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| 研究分担者 |
佐藤 一雄 日立製作所, 中央研, 主任研究員
生駒 俊明 東京大学生産技術研究所, 第3部, 教授 (80013118)
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| 研究期間 (年度) |
1988 – 1990
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| 研究課題ステータス |
完了 (1990年度)
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| 配分額 *注記 |
8,100千円 (直接経費: 8,100千円)
1990年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
1989年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
1988年度: 4,800千円 (直接経費: 4,800千円)
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| キーワード | トンネル電流 / マイクロマシ-ニング / 静電アクチュエ-タ / 位置決め / 変位測定 / 走査トンネル顕微鏡 / STM / マイクロアクチュエ-タ / 静電力 / 静電アクチュエータ / シリコンマイクロマシーニング / サーボシステム |
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| 研究概要 |
本研究では、シリコン基板上に超小型の運動機構と距離センサを、集積回路製造プロセスで一度に形成し、nmオ-ダの距離センサを集積化した超小型運動デバイスを実現することを目的とする。特に今回は、従来多くの機能素子と機械部品を組み合わせて作られていたトンネル電流ユニットを、シリコンのマイクロマシ-ニングを活用して一枚の基板上に作製することに目標を絞った。
この結果、次のような成果を挙げることができた。
(1)シリコン基板をフォトリングラフィと異方性エッチングにより微細加工して、厚みが10μmオ-ダのダイヤフラムを作り、それを静電的に吸引してたわめる構造を製作した。このたわみ量を、駆動電極と同じ場所に作った変位測定用電極を用いて測定し、位置フィ-ドバック系を構成した。立ち上がり時間約1ms、変位分解能100nmを得た。
(2)上記アクチュエ-タのたわみ量をエネルギ-原理に基づいて計算する方法を考え、理論と実験が一致することを確かめた。この式により、アクチュエ-タの寸法を最適化する設計が可能になる。
(3)更に上記アクチュエ-タにタングステン製の鋭い針を立て、対向する試料と針先端との距離を静電的に制御した。この距離を1nmオ-ダにまで接近させ、10nAオ-ダのトンネル電流が針と資料の間に流れることを確かめた。
(4)試料を基板と平行なXY面内で移動する機構として、多結晶シリコン簿膜を微細加工した静電アクチュエ-タを試作した。駆動部の形が、(1)櫛の歯を互い違いに組み合わせた形のものと、(2)ひし形をした弾性変形部の両端に平行平板形の電極を付けたものの2種類を製作し、電圧を印加して、動作を確認した。特に、(2)の形については、アクチュエ-タを4つ組み合せ、XY方向の変位を可能にした構造を作った。
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