原子間力顕微鏡を用いた研磨粒子・表面間超精密研磨メカニズムの解明

使用原子力显微镜阐明磨料颗粒和表面之间的超精密抛光机制

• 批准号: 03F00083
• 负责人: 東谷 公
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03F00083/
• 关键词: 原子間力顕微鏡; 摩擦力; 付着力; LFM

メモリ等の半導体デバイスの高生能化やマイクロエンジン等のマイクロマシンの開発には、きわめて平滑、平坦な表面の製造・制御技術が必要である。この技術の一つに超精密研磨技術がある。本研究は、これらの技術に隠された分子オーダのメカニズムを明らかにすることを目的とする。研磨プロセスは、研磨屑をリアルタイムに除去するため、湿式が採用される場合が多い。そこで、種々の水溶液中において、モデル表面としてのシリカ表面間の摩擦力と溶液条件の関係を検討した。すなわち、LFMを用いて、種々の電解質水溶液中のシリカ表面間の摩擦力を直接測定し、電解質種類ならびに電解質濃度と摩擦力の関係を検討した。いずれの電解質においても高い電解質濃度では、表面の潤滑性が高く、濃度とともに摩擦力が減少することを明らかにした。また表面の走査速度すなわち研磨速度と摩擦力の関係は、負に帯電した表面に吸着したカチオン濃度と表面に存在する水和層が決定的に影響を与えていることを明らかにした。湿式研磨プロセスでは、通常研磨剤に微粒子を用いる。溶液中において研磨粒子と表面間に実際に作用する力を測定した例は見あたらない。そこでAFM探針にnmオーダの粒子を接着する技術の開発を試みた。まず第一段階として、化学結合のように、非常に強く粒子を表面に固定化する方法の開発を行った。モデル表面としての石英表面を改質し、金粒子の固着を試みた。AFMによる観察により、固着の成功を確認した。

It is necessary to develop high energy semiconductor devices, such as semiconductor devices, and to produce and control smooth and flat surfaces. The technology of ultra-precision grinding technology. This study is aimed at identifying the molecular structure of the molecule. The grinding process, grinding debris removal, wet grinding process are often used. The relationship between friction and solution conditions in aqueous solutions of different species is discussed. The friction force between the surfaces of the electrolyte in aqueous solution was measured directly, and the relationship between the friction force and the electrolyte concentration was discussed. High electrolyte concentration, high surface lubricity, low concentration, low friction The relationship between the surface velocity and friction is determined by the surface adsorption concentration and the presence of water and layer. Wet grinding is usually used for grinding fine particles. The force between the abrasive particles and the surface is measured. The AFM probe was developed for particle bonding. The first stage of the process, chemical binding, and surface immobilization of very strong particles were developed. The surface of quartz is modified, and the fixation of gold particles is tried. AFM inspection, fixation and success are confirmed.