ナノニードルアレイを用いたマスクレス微細金属パターン創成技術の開発

开发利用纳米针阵列的无掩模精细金属图案创建技术

基本信息

批准号：
21656038
负责人：
柴田隆行
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,MEMS技術によって作製した極微小な中空構造を有する酸化シリコン(SiO_2)製のナノニードルアレイを用いることによって,平面基板上でのパターン形成に限らず,自由曲面へのパターニングも可能となる新規な"マスクレス微細金属パターン創成技術"の確立を目的として実施した.得られた成果は以下のとおりである.(1)静電引力を利用することで,極微小流体の高精度な吐出制御性が可能であり,吐出後も液体は基板表面との表面張力によって,ニードル外径とほぼ同程度の接触面積を維持することを示した.本提案技術によって,平均線幅3.4μm,平均高さ0.6μmの微細なNiラインパターンの形成が可能であることを実証した.さらに,マイクロニードルアレイを用いた基礎実験の結果から,めっき条件の最適化を行うことで,複数本のラインパターンを同時に形成できる可能性を示した.(2)基板表面上への極微小量のめっき液の安定供給の妨げとなる水素発生の電流密度の閾値は,基板温度を増加させることで大きくできることを示した.さらに,基板温度の増加は,Ni析出物の緻密化へも効果的であることを示した.一方,基板温度を増加させることで,めっき液の粘度が著しく増加する現象が認められた.粘度の増加は,浴中のスルファミン酸ニッケル濃度が高いほど顕著であることがわかった.以上の結果から,均一なNiラインパターンを高能率に形成するためには,電流密度を水素発生の閾値以下とし,さらに,基板表面とめっき液の濡れ性を制御することが重要であることが明らかとなった.(3)めっき液の過度の粘性増加は,基板表面との接触状態が断続的なものとなり,不連続なラインパターン形成の要因となる.しかし,この現象を適切に利用することで,立体的なNi微小構造体の形成が可能であることを示した.

这项研究的目的是建立一种新的“无掩模的精美金属图案创造技术”，该技术不仅可以使用由MEMS技术创建的极小的空心结构，因此不仅是使用由氧化硅（SIO_2）制成的纳米式阵列。获得的结果如下：（1）可以通过使用静电吸引力来实现对超微型流体的高度精确排放控制。结果表明，即使在弹出后，由于表面张力与底物表面，液体保持了与针头直径大致相同的接触区域。这项提出的技术表明，平均线宽度为3.4μm，平均高度为0.6μm的良好NI线模式可以形成。此外，使用MicroNeedle阵列的基本实验的结果表明，可以通过优化板条条件同时形成多个线模式。（2）证明，可以通过升高基板温度来增加氢生成电流密度的阈值，从而防止稳定供应非常少量的电镀溶液到板表面上。此外，已经表明升高底物温度也有效地致密Ni沉淀物。另一方面，通过升高底物温度来显着增加镀层溶液的粘度的现象。发现粘度的增加是明显的，因为浴室中的镍硫酸盐更为明显。据透露，为了在高效率下形成均匀的NI线模式，将电流密度设置为氢生成阈值以下，并控制底物表面和板条溶液的润湿性。（3）电镀溶液的粘度过多增加会导致与底物表面的接触间歇性，从而导致不连续的线模式的形成。但是，通过适当使用这种现象，可以形成三维Ni微观结构。