| 研究課題/領域番号 |
10555075
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
柴田 隆行 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10235575)
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| 研究分担者 |
脇山 茂 セイコーインスツルメンツ株式会社, 科学機器事業部, 係長(研究職)
牧野 英司 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70109495)
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| キーワード | ナノ計測一体型超微細加工システム / ナノリソグラフィー / 原子間力顕微鏡 / AFMプローブ / ダイヤモンド薄膜 / 圧電薄膜 / アクチュエータ / センサ |
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| 研究概要 |
本研究では、ダイヤモンドプローブを搭載した"ナノ計測一体型超微細加工システム(Smart Nano-Machining and Measurement System)"の開発を目的とした。本システムは、走査プローブ顕微鏡を応用した超微細加工機であり、加工・計測用としてのダイヤモンド探針を有することを特徴とするものである。得られた成果をまとめると以下のとおりである。
1.カンチレバー型ダイヤモンド加工・計測プローブの開発
(1)選択成長法によるカンチレバー部分のパターニング技術ならびにSiモールド法によるチップ部分の形成技術によって、カンチレバー型ダイヤモンドプローブを作製した。また、アルミニウム薄膜をインサート材料とした陽極接合技術を開発し、ダイヤモンドプローブ上に支持部となるガラス小片を陽極接合することによって、Siウエハ上に一括生産可能なプロセスを確立した。
(2) 最適なばね定数をもつプローブ形状(V字型カンチレバー)を有限要素法によって設計し、ばね定数1N/m、6N/mの2種類のダイヤモンドプローブを作製した。
(3)上記(2)のダイヤモンドプローブによってAFM計測が可能であることを実証した。
2.PZT圧電薄膜によるアクチュエータおよび微小力センサの開発
(1)PZT薄膜を形成するためのスパッタ条件およびアニール条件を明らかにした。昇温速度10℃/sでN_2雰囲気および大気中で700℃、10min間のアニールを行うことによって、約95pC/Nと高い圧電定数をもつPZT薄膜の形成を可能とした。
(2)SF_6ガスを用いた反応性イオンエッチング(RIE)によってPZT薄膜のパターニング技術を確立した。
(3)ダイヤモンドAFMプローブに搭載した場合のセンサ(変位量-発生電荷の関係)およびアクチュエータ(印加電圧-変位量の関係)としての性能を有限要素法によって解析した。
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