ガスクラスターイオンビームを用いた超精密3次元形状加工技術の開発

开发利用气体团簇离子束的超精密3D形状加工技术

• 批准号: 17760584
• 负责人: 豊田 紀章
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: University of Hyogo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760584/
• 关键词: 精密部品加工; 精密研磨; クラスターイオン; クラスター

平成18年度は、ガスクラスターイオンビーム装置を用い、小径クラスターイオンビームの照射を行った。パルスモーターをX,Y,Z,回転の4軸に使用した機械駆動ステージを開発し、外部のコンピュータにからの信号を元に、機械駆動ステージを高精度に制御した。小径ビームによる加工を行うため、まず0.1mmのアパーチャーを機械駆動ステージに設け、それを通過してくるガスクラスターイオン電流をXY方向に位置を変更しながら測定することにより、小径ビームのビーム形状の測定を行った。加速電圧30kVにおけるArクラスターイオンビームのビーム形状はほぼガウス分布であった。次に、直径0.51mm金ターゲットを用意し、接触式段差計により現在の形状の測定を行い、設計形状との差から、ガスクラスターイオンビームによって除去すべき厚さを求めた。先に求めたガスクラスターイオンビームのビーム形状と、加速電圧30kVにおける金のスパッタ率から、各照射位置でのArクラスターイオン照射量の計算を行った。この照射イオン量とファラデーカップで測定したイオン電流値から、各照射位置でのビーム滞在時間を求めることができる。このようなプロセスフローにより0.5mm径のターゲット上に蒸着された金薄膜の任意形状加工を行い、照射前の設計値との誤差200nmが、照射後には26nmとなり、大幅に設計値に近い加工をすることができた。ガスクラスターイオンビームは強力な表面平坦化効果も有しているため、高精度かつ微小な金型を作成するための技術として期待される。

在2006财年，我们使用气体簇离子束设备照射了小直径簇离子束。开发了脉冲电动机在X，Y，Z和旋转的四个轴上使用的机器驱动阶段，机械驱动阶段由基于外部计算机信号的高精度控制。为了用小直径光束进行处理，首先在机器驱动的阶段提供0.1 mm的公寓，并在更改XY方向的位置时测量传递的气体簇离子电流，以便它是一个小直径的光束形状。 30kV的加速度电压处的AR簇离子束的光束形状几乎是高斯分布。接下来，准备了一个0.51 mm的金目标，通过接触类型步骤差来测量电流形状，并从设计形状的差异中需要通过气体簇离子束去除的厚度。从前获得的气体簇离子束的光束形状和加速度电压的金SPATTA速率从每个辐照位置计算出AR簇离子辐照。从该辐照离子量和通过Farada杯测得的离子电流值，可以获得每个辐照位置的束停留时间。这样的过程流动在直径0.5 mm的靶标上进行了蒸的金膜的自愿性处理，并且在辐照后的设计值误差为26 nm，这显着接近了设计值能够做到。由于气体簇离子束具有强大的表面扁平效果，因此预计将是一种创造高精油和小模具的技术。

项目成果

Development of a new cluster size selector

开发新的簇大小选择器

• 发表时间: 2005
• 期刊: Nuclear Instruments & Methods in Physics Research, B 241
• 作者: K.Ohwaki;Y.Dake;N.Toyoda;I.Yamada
• 通讯作者: I.Yamada

Recent advances in R&D of gas cluster ion beam processes and equipment

R 的最新进展

• 发表时间: 2005
• 期刊: Nuclear Instruments & Methods in Physics Research, B 241
• 作者: I.Yamada;N.Toyoda
• 通讯作者: N.Toyoda

Development of size-selected cluster ion irradiation system

尺寸选择簇离子辐照系统的开发

• 发表时间: 2006
• 期刊: Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B, 242
• 作者: N.Toyoda;S.Houzumi;I.Yamada
• 通讯作者: I.Yamada

Morphological evolution of surfaces irradiated by gas cluster ion beams during thin film deposition

• DOI: 10.1016/j.nimb.2005.05.022
• 发表时间: 2005-08
• 期刊: Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section B-beam Interactions With Materials and Atoms
• 影响因子: 1.3
• 作者: S. Inoue;N. Toyoda;H. Tsubakino;I. Yamada

Cluster size effects of gas cluster ion beams on surface modification

气体团簇离子束对表面改性的团簇尺寸效应

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proc. of 16th Int. Conf. on Ion Implantation Technology Marseille, France, 2006
• 作者: N.Toyoda;I.Yamada
• 通讯作者: I.Yamada