マイクロメカトロニクス・システムの製作プロセス統合に関する研究

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07044122
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 増沢 隆久 東京大学, 生産技術研究所・第2部, 教授 (60013215)
• 研究分担者: 藤野 正俊 東京大学, 生産技術研究所・第2部, 助手 (90242130) ; 年吉 洋 東京大学, 生産技術研究所・第3部, 講師 (50282603) ; 平本 俊郎 東京大学, 大規模集積システム設計教育研究センター, 助教授 (20192718) ; 橋本 秀樹 東京大学, 生産技術研究所・第3部, 助教授 (30183908) ; 藤田 博之 東京大学, 生産技術研究所・第3部, 教授 (90134642) ; 原島 文雄 東京大学, 生産技術研究所・第3部, 教授 (60013116) ; PORTE Henri フランス国立科学研究センター, LOPMD研究所, 研究員 ; PLANA Robert フランス国立科学研究センター, LAAS研究所, 研究員 ; DUCROQUET Fr フランス国立科学研究センター, IEMN研究所, 研究員 ; DECARPIGNY J フランス国立科学研究センター, ISEN研究所, 所長 ; GAGNEPAIN Je フランス国立科学研究センター, 工学部門, 部長
• キーワード: マイクロマシン / 微細加工 / 光学システム / 原子間力顕微鏡 / 半導体プロセス / 電解研磨 / ミリ波 / シリコンの塑性変形

研究概要

電子回路のマイクロ化に対応する、機械機構部分の小型化が、焦眉の課題となっており、それを実現する技術を開発する必要がある。ここで、マイクロ機構の動作制御のため、センサや電子回路、機能素子も含めた集積化が要求される。このため、本研究では、マイクロアクチュエータ電子回路、光素子、など全く異なった機能の素子から成るシステム(マイクロメカトロニクスシステム)を容易に実現できる統合的な製作法を検討している。
製作法を具体的に検討するための対象として、先年度は微小光システム、走査マイクロプローブ顕微鏡(SPM)をとりあげたが、今年度はそれにミリ波アンテナのスキャナを加え、その概念設計・製作プロセスの開発・実験的検討を行った。微小光システムについては、3次元的な構造も作る必要があるため、多結晶シリコン薄膜をマイクロアクチュエータで立体的に変形し、その形状を通電加熱による塑性変形で保持するプロセスを新たに開発した。このプロセスは、立体マイクロ構造の自己構築を初めて可能にしたものである。走査マイクロプローブ顕微鏡(SPM)については、nmオーダの微小な振動プローブ(ナノカンチレバ-)と試料表面の間に働く力を測定する、極めて高感度の原子間力顕微鏡を作り、動作を実証した。更にミリ波アンテナのスキャナでは、化合物半導体プロセス、薄膜のマイクロマシニング、バルクマイクロマシニング、機械的組み立ての統合的製作法を検討することができた。アンテナと発信器を基板貫通配線を用いるなどの工夫で結合できること、またアンテナを載せた石英の可動部をシリコン基板上の支持構造及び電極と位置合わせし、可動部を静電気力により駆動できることを確かめた。

研究成果

• [文献書誌] K.Egashira,T.Masuzawa,M.Fujino and X.Q.Sun: "Micro-USM technique by fabricating microtools on the machine" Proceedings of the 3rd France-Japan Congress & 1st Europe-Asia Congress on Mechatronics. vol.2. 509-512 (1996)
• [文献書誌] Hiroyuki Fujita,Manabu Ataka,Satoshi Konishi: "Group workof distributed microactuators" International Journal of Information,Education and Research in Robotics and Artificial Intelligence (Robotica). vol.14. 487-492 (1996)
• [文献書誌] H.Fujita: "A Decade of MEMS and its Future" Proceedings IEEE the 10th Annual International Workshop on Micro Electro Mechanical Systems. 1-8 (1997)
• [文献書誌] D.Chauvel,N.Haese,P-A Rolland,D.Collard,H.Fujita: "A Micromachined Microwave Antenna Integrated with its Electrostatic Spiral Scanning" Proceedings IEEE the 10th Annual International Workshop on Micro Electro Mechanical Systems. 84-89 (1997)
• [文献書誌] Y.Nakamura,S.Nakamura,L.Buchaillot,H.Fujita: "A Three-Dimensional Shape Memory Alloy Loop Actuator" Proceedings IEEE the 10th Annual International Workshop on Micro Electro Mechanical Systems. 262-266 (1997)
• [文献書誌] Y.Fukuta,D.Collard T.Akiyama,E.H.Yang H.Fujita: "Microactuated Self-Assembling of 3D Polysilicon Structures with Reshaping Technology" Proceedings IEEE the 10th Annual International Workshop on Micro Electro Mechanical Systems. 477-481 (1997)