単結晶シリコンの超精密加工における延性・ぜい性遷移点の究明

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11650753
• 研究機関: 広島国際学院大学
• 研究代表者: 李木 経孝 広島国際学院大学, 工学部, 教授 (10136129)
• 研究分担者: 遠藤 敏郎 広島国際学院大学, 工学部, 教授 (60069200) ; 中田 美喜子 広島国際学院大学, 工学部, 助教授 (60237302) ; 酒井 恒 広島国際学院大学, 工学部, 助教授 (70170561)
• キーワード: 超精密加工 / 超微細胞加工 / 延性モード加工 / ぜい性材料 / 単結晶シリコン / ダイヤモンド工具 / 走査型プローブ顕微法 / 原子間力顕微法

研究概要

半導体デバイスに多用されている単結晶シリコンを対象とした超精密加工における加工精度及び加工能率の改善を最終目標として、現有の微細加工用の走査型プローブ顕微鏡(SPM)システムを用いて数nm〜数十nmの切込みで微細加工し、同時に加工面形態を分析することによって、延性モードの加工メカニズムを解明するとともに、これと並行して現有の超精密切削加工試験機に観察用SPMシステムを組込み、数十nm〜数百nmの切込みで単結晶ダイヤモンド工具による加工を行い、延性・ぜい性遷移点を把握する。
本年度は、SPMこよる微細加工試験を単結晶シリコン(100面)に適応し、線状及び面状の加工試験を行い、走査幅、走査送り幅、探針荷重などの加工条件と加工量及び加工面形態の関係を調べている。また、主軸にエアベアリングを用いた現有の超精密切削加工試験機(最大主軸回転数10000rpm、送り速度50〜10000μm/s、切込み精度10〜20nm)に対して、弾性ヒンジ・圧電素子からなる切込み機構に微小切込み制御と同時に工具-工作物間の相対振動除去の制御を行うためのデュアルサーボを組み込み、微小切込みの分解能及び安定性を改善した。さらに、現有の観察用SPMシステムを組込み、オンマシンで加工面及び工具先端のSPM観察ができる構造とし、同様に単結晶シリコン(100面)のダイヤモンド工具による超精密加工に関して予備試験を行った。

研究成果

• [文献書誌] 李木経孝 他: "単結晶シリコンの微小加工における延性・ぜい性遷移点の検討"1999年度精密工学会春季大会講演論文集. 357 (1999)
• [文献書誌] T.Sumomogi et al.: "Nanotribological Effects due to the presence of water in Scanning Force Microscope"Proceedings of STM/STS'99,July 18-23,1999,Seoul,Korea. 427-428 (1999)
• [文献書誌] 中村格芳 他: "単結晶シリコンの微小加工における延性・ぜい性遷移点の検討"1999年度砥粒加工学会講演論文集. 421-422 (1999)
• [文献書誌] T.Sumomogi et al.: "Study of Neno-tribology using Scanning Force Microscope"Proceedings of 14^<th> ASPE,Oct.,31-Nov.5,1999,Monterey,USA. 424-427 (1999)
• [文献書誌] S.Kaji et al.: "The study of ductile-brittke transition on micro-cutting of single crystal silicon"Proceedings of 14^<th> ASPE,Oct.,31-Nov.5,1999,Monterey,USA. 107-110 (1999)
• [文献書誌] 中村格芳 他: "単結晶シリコンの延性モード切削加工に関する研究"広島国際学院大学研究報告. 32. 51-58 (1999)