ナノメートル位置決めのための摩擦駆動機構とインテリジェントリニアガイドの開発

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15360078
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 足立 幸志 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10222621)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 康司 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50005443) ; BOYKO Stoimenov 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (60361119)
• Keywords: 超音波モータ / 摩擦駆動 / 摩耗粒子 / 摩擦帯電 / 表面電位 / ファンデルワールス力 / 除電 / 修復

Research Abstract

次世代に実用化が嘱望されている線幅0.1μmのギガビット級超LSIの量産の為には,サブミクロンからナノメートルオーダの位置決め精度が高速で実現できる超精密位置決めステージが必要不可欠である.このような背景に基づきナノメートル位置決めのための摩擦駆動機構の確立することを最終目的として,2年目の本年は,摩擦駆動部における摩耗粒子の挙動解析に基づき摩耗粒子制御技術を考案しその有効性を実証した.
得られた主要な結果は,以下の通りである.
1.非共振型超音波モータ駆動ステージにおいて摩擦駆動部への摩耗粒子の介在による駆動力低下がナノメートルレベルの位置決め精度の劣化の主要因であることを明らかにした.
2.摩擦駆動部に介在する摩耗粒子に働く付着力は静電気力が支配的であることを実験及び計算によって明らかにした.アルミナを摩擦駆動部に用いた場合,1ミクロンの摩耗粒子に与えられる静電気力は,摩耗粒子間に働くファンデルワールス力の505倍になる.
3.摩擦駆動部の除電を行うことにより,摩耗粒子に働く静電気力を大幅に減少できることを実験及び計算により明らかにした.アルミナのを用いた場合,静電気力は1000分の1に減少する.
4.超音波モータのチップ材料の変更及び名s多雨駆動部への除電及び空気の吹きつけを行うことにより非共振型超音波モータ駆動ステージの位置決め精度劣化を抑制し,10nmの位置決めを従来機の530倍に向上できることを実証した.