微細加工技術を用いて作製したシリコンゴム膜の機械的特性の評価

本研究は、MEMSデバイスで多く用いられているシリコンゴム膜の信頼性や耐久性を向上するため、シリコンゴム膜のナノ領域での機械特性を評価する新しい手法の開発を目的とする。粘弾性体であるシリコンゴム膜の信頼性を実際に評価するためには、ヤング率だけでは不十分であり粘弾性率の測定が必要不可欠と考えられる。本研究では、モデル化したシリコンゴム膜に対して以前に開発した解析的手法を応用することにより、シリコンゴム膜の粘弾性率の測定を可能とする新しい手法の開発を行う。さらに、上記の成果を踏まえて、薄膜材料のナノ領域での機械特性を定量評価する手法を開発する。本年度は、シリコンゴム膜の粘弾性特性を計測する専用AFMカンチレバーを作製した。シリコンゴム膜の粘弾性特性を反映する計測システムの応答から、粘弾性体の振る舞いを表現するのに最も適する力学モデルとして知られているケルビンモデルを用いて、シリコンゴム膜の粘弾性率を評価した。さらにシリコンゴム膜に微小力を加えたときに生じる微小な変形からヤング率を求め、シリコンゴム膜の機械的特性の総合評価手法を構築した。一方、材料のひずみが材料の導電率等の電気的特性に影響する現象に注目して、材料の電気的特性の変化を計測することにより材料のひずみ状態を評価する新手法の開発に着手した。従来のAFMカンチレバーの探針部に集束イオンビームにより4つの独立な電極を加工し、電流入出力端子と電圧測定端子として、ミクロン領域での導電率の計測を実現した。

本研究は、MEMSデバイスで多く用いられているシリコンゴム膜の信頼性や耐久性を向上するため、シリコンゴム膜のナノ領域での機械特性を評価する新しい手法の開発を目的とする。粘弾性体であるシリコンゴム膜の信頼性を実際に評価するためには、ヤング率だけでは不十分であり粘弾性率の測定が必要不可欠と考えられる。本研究では、モデル化したシリコンゴム膜に対して以前に開発した解析的手法を応用することにより、シリコンゴム膜の粘弾性率の測定を可能とする新しい手法の開発を行う。さらに、上記の成果を踏まえて、薄膜材料のナノ領域での機械特性を定量評価する手法を開発する。本年度は、シリコンゴム膜の粘弾性特性を計測する専用AFMカンチレバーを作製した。シリコンゴム膜の粘弾性特性を反映する計測システムの応答から、粘弾性体の振る舞いを表現するのに最も適する力学モデルとして知られているケルビンモデルを用いて、シリコンゴム膜の粘弾性率を評価した。さらにシリコンゴム膜に微小力を加えたときに生じる微小な変形からヤング率を求め、シリコンゴム膜の機械的特性の総合評価手法を構築した。一方、材料のひずみが材料の導電率等の電気的特性に影響する現象に注目して、材料の電気的特性の変化を計測することにより材料のひずみ状態を評価する新手法の開発に着手した。従来のAFMカンチレバーの探針部に集束イオンビームにより4つの独立な電極を加工し、電流入出力端子と電圧測定端子として、ミクロン領域での導電率の計測を実現した。