シンクロトロン放射光を用いた三次元微細加工技術の確立に関する研究

利用同步辐射建立三维微加工技术的研究

• 批准号: 08J09394
• 负责人: 洞出 光洋
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Ritsumeikan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J09394/
• 关键词: シンクロトロン放射光; LIGAプロセス; 三次元加工; テフロン[○!R]; フッ素樹脂; TIEGAプロセス; PMMA; PTFE; テフロン【○!R】

MEMSの高度化に向けて、自由曲面や側壁傾斜を有する三次元微細構造体作製の要求が高まっている。本研究ではこの要求の実現を目指し、シンクロトロン放射(SR : Synchrotron Radiation)光リソグラフィによる高精度三次元微細加工技術の確立を目的とし、以下に示す方法を用いて実現に向けた研究を行った。(1)SR光の整形ビームによる三次元加工法の提案これまでに行われてきた三次元加工法の課題として、プロセスの複雑性や材料加工の困難性が高く、製作可能な構造体が限定される点などが挙げられた。本研究では、任意の形状の三次元加工をSR光の整形ビームによるマスクレス露光にて行う方法について研究を行ってきた。当該年度においては、ニーズの視点「この形はこの条件で加工する」という発想をベースに、目標三次元形状を作製するために必要な工程条件の導出に取組んできた。これまでに、オーバーラップを考慮して露光量を算出し、目標形状通りの三次元形状を作製することを可能にした。(2)SR光を用いた三次元構造体作製における形状予測手法の提案本研究では三次元微細構造体作製方法の一つであるX線平面パターン断面転写法(PCT法)の加工メカニズムを詳細に調査し、PCT法による三次元構造体の形状を容易に算出させることを目的とし、新規のアルゴリズムを考案した。このアルゴリズムは非常にシンプルで計算コストを抑えた手法であり、実際に三次元構造体の形状予測を可能にした。また、本研究ではこれまで難加工材として微細加工技術が進展していなかったフッ素樹脂の三次元微細加工についても研究を行っており、PTFEの三次元微細構造体の形状予測手法を示すことができた。SR光を用いた三次元微細加工技術の確立を目指す上で、三次元構造体の形状予測に関する研究はコスト・開発時間の短縮に繋がる重要な研究課題の一つである。

MEMS height, free-form surface and sidewall tilt have high requirements for the manufacture of three-dimensional microstructures. This study aims to establish a high precision 3D micromachining technology for the realization of this requirement. The following methods are shown for the realization of this research. (1)SR A proposal for three-dimensional machining method of optical shaping is proposed. The problem of three-dimensional machining method is that the difficulty of machining complex materials is high, and the possibility of manufacturing structures is limited. In this paper, the study of three-dimensional processing of arbitrary shapes is carried out. When the year is over, the viewpoint of "the shape of the processing conditions" and the idea of the three-dimensional shape of the target are selected. The light exposure can be calculated by considering the shape of the object and the three-dimensional shape. (2)SR A method for shape prediction of three-dimensional structure by optical method is proposed. The method for manufacturing three-dimensional structure by PCT method is investigated in detail. The shape of three-dimensional structure by PCT method is easy to calculate. The shape prediction of three-dimensional structures is possible in real time. In this study, the progress of micromachining technology for difficult-to-machine materials was studied, and the shape prediction method for PTFE three-dimensional microstructure was demonstrated. The establishment of three-dimensional micromachining technology for SR optical applications is an important research topic related to the shape prediction of three-dimensional structures.

项目成果

シンクロトロン放射光の整形ビームによるPMMAの三次元加工法の提案

提出使用同步辐射整形光束的 PMMA 三维加工方法

• 发表时间: 2009
• 作者: 洞出光洋;杉山進
• 通讯作者: 杉山進

Study on Deep X-ray lithography for Fabrication of Microactuator

微执行器深X射线光刻技术研究

• 发表时间: 2008
• 期刊: MEMOIRS OF THE SR CENTER, RITSUMEIKAN UNIVERSITY 10
• 作者: M. Horade;S. Kajita;S. khumpuang;S. Sugiyama;S. Schonhardt;U. Wallrabe;J. G. Korvink
• 通讯作者: J. G. Korvink

Fabrication of 3-D Microstructures by Shaped Beam Using Mask-less SR Lithography

使用无掩模 SR 光刻通过异形光束制造 3D 微结构

• 发表时间: 2009
• 作者: M.Horade;S.Sugiyama
• 通讯作者: S.Sugiyama

Study on Mask-pattern Design for Fabrication of 3-D Structures Utilizing PCT Technique

利用 PCT 技术制造 3D 结构的掩模图案设计研究

• 发表时间: 2009
• 期刊: MEMOIRS OF THE SR CENTER, RITSUMEIKAN UNIVERSITY No,11
• 作者: M.Horade;A.Sasa;S.Sugiyama
• 通讯作者: S.Sugiyama

Research of New Technology for Arbitary 3D Structure Using SR Lithography

SR光刻任意3D结构新技术研究

• 发表时间: 2008
• 期刊: MEMOIRS OF THE SR CENTER, RITSUMEIKAN UNIVERSITY 10
• 作者: M. Horade;S. Kajita;S. Sugiyama
• 通讯作者: S. Sugiyama