微粒子レンズを用いた共振レーザアブレーションによる自律型ナノ加工に関する研究

使用粒子透镜进行共振激光烧蚀自主纳米加工的研究

基本信息

批准号：
16656052
负责人：
高谷裕浩
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

平成17年度は,超純水中において,光放射圧により横振動を与えたシリカ微粒子(振動型加工ツール)を用いて,シリコン表面の数nmの表面粗さを除去する,ナノ局所平滑化加工技術の検討を行った.さらに微粒子と加工表面の距離をナノメートルオーダで制御することによって加工量制御を行う新たな技術を開発し,以下の研究成果を得た.1.低出力のCW-Arレーザ光(波長488nm)で捕捉したシリカ微粒子(粒径3μm)に強制横振動を与えるため,ガルバノメータスキャナを利用した振動光学系および干渉フィルタ,フォトダイオード(PD)およびロック院アンプなどからなる振動検出光学系を構築し,前年度に構築した基本光学系に組込んだ.さらに,それを用いて微粒子の振動特性解析を遂行した.2.ビームスポットの励振振幅を480nm,励振周波数を30Hzに設定し,微粒子を純水中で3次元に捕捉した状態でRq=6nmの表面粗きを持つシリコン基板を100nmステップでZ方向に接近させ,振動振幅を測定する実験によって,130nmの再現性で高精度な位値決めが可能であることがわかった.3.シリコン表面に対して振動型加工ツールを走査する除去加工実験を遂行した.振動型加工ツールと加工表面の距離を250nmステップで変えながら,レーザ出力150mW,走査速度15μm/sで600回走査した結果,振動振幅が極小値をとる基準位置(Z=0)からZ=1250nm〜1750nmの位置において加工量が最大となることを明らかにした.4.振動型加工ツールを用いて4×5μmの領域の平滑化加工を行うことにより,初期表面粗さRq=4.3nmの表面の平滑化が進行し,Rq=3.5nmの仕上げ粗さを実現することができた。その加工作用は、マイクロ部品に発生しうる表面粗さの主成分となる空間波長が10^<-7>mのオーダの表面粗さ成分に有効に作用することが確認された.

2005年，我们使用在超纯水中通过光辐射压力施加横向振动的二氧化硅细颗粒（振动型加工工具）进行了纳米局部平滑加工，以消除硅表面数纳米的表面粗糙度。此外，我们还开发了一种通过纳米量级控制颗粒与加工表面之间的距离来控制加工量的新技术，并获得了以下研究成果： 1. 低功率CW-Ar激光（波长488nm））为了对捕获的二氧化硅颗粒（粒径：3μm）施加强制横向振动，我们构建了一个振动检测光学系统，该系统由使用检流计扫描仪的振动光学系统、干涉滤光片、光电二极管（PD）和Rockin放大器。它被纳入2013年构建的基本光学系统中。此外，它还用于分析细颗粒的振动特性2。束斑的激发幅度设置为480 nm，激发频率为30 Hz。。 ,在实验中，在纯水中以 100 nm 为步长沿 Z 方向接近表面粗糙度为 Rq = 6 nm 的硅基板，同时三维捕获细颗粒，并测量振动幅度，精度很高3.我们进行了去除加工实验，其中振动加工工具在硅表面上进行扫描。当以 250 nm 为步长改变振动加工工具和加工表面之间的距离时，激光。以输出功率150mW、扫描速度15μm/s扫描600次的结果表明，在距基准位置Z=1250nm～1750nm的位置处加工量最大（Z= 0），此时振动幅度为最小值。 4. 使用振动加工工具对 4 × 5 μm 的区域进行平滑处理，初始表面粗糙度为 Rq = 4.3 nm 的表面逐渐平滑，最终粗糙度达到 Rq = 3.5 nm。意识到这一点。已证实加工作用有效地影响空间波长为10^-7m量级的表面粗糙度分量，这是微型零件中可能出现的表面粗糙度的主要分量。

项目成果

期刊论文数量（16）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Nano-fishing Using a Micro-perticle Controlled by Optical Radiation Force

利用光辐射力控制的微颗粒进行纳米捕鱼

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Proceedings of the 20th American Society for Precision Engineering Annual Meeting (ASPE'05) USA
影响因子：
0
作者：
Kenshiro Hida;Takashi Miyoshi;Yasuhiro Takaya;Terutake Hayashi
通讯作者：
Terutake Hayashi

被加工物の目的材料除去を行う加工方法および加工装置

从工件上去除靶材的加工方法及加工装置

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

被加工物の目的材料除去を行う加工方法及び加工装置

从工件上去除靶材的加工方法及加工装置

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Laser Planarization Process Assisted by Chemical Mechanical Polishing for Copper Surface

铜表面化学机械抛光辅助激光平坦化工艺

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Proc.of the 19th American Society for Precision Engineering Annual Meeting (ASPE'04) Vol.34
影响因子：
0
作者：
Y.Takaya;K.Kimura;T.Miyoshi;T.Miyamoto;K.Suzuki
通讯作者：
K.Suzuki

光放射圧を利用した微粒子制御によるナノ仕上げ加工に関する研究 -加工特性の解析-

利用光辐射压进行粒子控制的纳米精加工研究-加工特性分析-