| |
頁 |
第I-1編 マイクロ・ナノ加工技術の進展 |
1 |
第1章 SPM(走査型プローブ顕微鏡)加工の最新技術動向 |
2 |
| 1.1 ナノ加工に用いられるSPM装置 |
2 |
| 1.1.1 STM(走査型トンネル顕微鏡) |
3 |
| (1) STMの原理と装置の構成 |
3 |
| (2) STMの探針 |
4 |
| (3) STMの特徴 |
5 |
| 1.1.2 AFM(原子間力顕微鏡) |
5 |
| (1) AFMの原理と装置の構成 |
5 |
| (2) 探 針 |
7 |
| (3) AFMの特徴 |
8 |
| 1.1.3 SNOM(走査型近接場顕微鏡) |
8 |
| (1) SNOMの原理と装置の構成 |
8 |
| (2) 探 針 |
11 |
| (3) SNOMの特徴 |
15 |
| 1.2 SPM(走査型プローブ顕微鏡)を用いた加工技術 |
15 |
| 1.2.1 STM探針による単原子・分子操作 |
16 |
| 1.2.2 STM,AFMを用いたナノメートル機械加工 |
18 |
| 1.2.3 電気現象を利用したナノ加工 |
19 |
| 1.2.4 SNOMを用いた光加工 |
21 |
| 1.3 SPM加工の応用例 |
22 |
| 1.3.1 SPMを用いた超高密度記録 |
22 |
| (1) STM、AFMによる記録 |
24 |
| (2) SNOMによる記録 |
25 |
| 1.3.2 STM,SNOMを利用したリソグラフィ技術 |
26 |
| 1.3.3 SPMを用いたデポジション(堆積)技術 |
27 |
| 1.3.4 STMによるDNA分子のマニピュレーション |
29 |
| 1.4 今後の展望 |
30 |
| 引用文献 |
30 |
第2章 原子・分子オーダーでの操作技術の最新動向 |
33 |
| 2.1 単原子層を操作する薄膜技術 |
33 |
| 2.1.1 原子層エピタキシー技術 |
33 |
| 2.1.2 単原子層エッチング技術 |
35 |
| 2.2 自己組織化によるパターン形成技術 |
36 |
| 2.2.1 結晶成長における自己組織化 |
37 |
| 2.2.2 陽極酸化膜に形成されるナノホール |
37 |
| 2.2.3 自己組織化を用いたエッチング |
40 |
| 2.2.4 ナノ粒子の自己組織化による配列 |
40 |
| 2.2.5 有機分子の自己組織化 |
42 |
| (1) 両親媒性有機分子の自己組織化単分子膜(SAM) |
43 |
| (2)「散逸構造」を利用したパターン形成 |
46 |
| (3) 2次元結晶化 |
48 |
| (4) 分子の自己組織化集合によるより大きな分子の合成 |
51 |
| 2.3 量子井戸・量子細線・量子ドットの形成技術 |
52 |
| 2.3.1 量子構造による電子閉じこめ効果 |
52 |
| 2.3.2 量子構造形成技術 |
53 |
| (1)ステップフロー成長による量子細線 |
53 |
| (2) 自己組織化現象を利用した量子ドット構造の作製 |
54 |
| (3) 自己組織化に於けるドット配列の制御 |
56 |
| 2.4 今後の展望 |
59 |
| 引用文献 |
59 |
第3章 注目されるナノ構造技術 |
61 |
| 3.1 カーボンナノ材料 |
61 |
| 3.1.1 フラーレン |
61 |
| (1) フラーレンの構造と特徴 |
61 |
| (2) フラーレンの製法 |
63 |
| (3) フラーレンの応用 |
63 |
| (a) 医療分野への応用 |
63 |
| (b) 水素吸蔵材 |
64 |
| (c) プラスチックなどへの添加剤 |
64 |
| (d) 電池材料 |
64 |
| (e) ナノベアリング |
64 |
| (f) 電子線レジスト添加剤 |
65 |
| (4) フラーレンの現状と課題 |
65 |
| 3.1.2 カーボンナノチューブ(CNT) |
65 |
| (1) カーボンナノチューブの構造と特徴 |
65 |
| (2) カーボンナノチューブの製法 |
69 |
| (a) アーク放電法 |
69 |
| (b) レーザー蒸発法 |
69 |
| (c) 化学気相成長法(CVD) |
70 |
| (d) カーボンナノチューブの精製 |
72 |
| (3) ハイブリッド型CNT |
72 |
| (4) カーボンナノチューブの応用 |
73 |
| (a) 電子デバイスへの応用 |
73 |
| (b) 電子放出源への応用 |
75 |
| (c) 水素吸蔵材料 |
77 |
| (d) 電池材料 |
78 |
| (e) SPM探針、マニピュレーターへの応用 |
78 |
| (f) 樹脂等への添加材 |
78 |
| (g) 分子内ナノスペースの利用 |
79 |
| (h) ナノ機械部品 |
80 |
| (i) その他 |
81 |
| 3.1.3 その他の炭素系材料 |
81 |
| 3.1.4 カーボンナノ材料の課題と今後の展望 |
82 |
| 3.2 ナノ粒子 |
83 |
| 3.2.1 ナノ粒子の製造 |
83 |
| 3.2.2 ナノ粒子の用途 |
83 |
| 3.3 分子素子・分子機械 |
86 |
| 引用文献 |
90 |
第I-2編 マイクロ・ナノ加工最新技術動向 |
93 |
第1章 エネルギービームを用いた加工技術の最新動向 |
93 |
| 1.1 エネルギービームによる加工技術の概要 |
93 |
| 1.2 エネルギービームによる加工技術の実際 |
94 |
| 1.2.1 レーザービーム加工 |
94 |
| (1) CO2レーザー加工 |
95 |
| (2) YAGレーザー加工 |
96 |
| (3) エキシマレーザー加工 |
98 |
| (4) フェムト秒レーザー加工 |
102 |
| (5) レーザー誘起エッチング |
106 |
| (6) レーザーCVD技術 |
107 |
| (7) レーザー光造形法(ラピッド・プロトタイプ法) |
108 |
| 1.2.2 電子ビーム加工 |
113 |
| 1.2.3 電子ビームアシスト加工 |
115 |
| 1.2.4 集束イオンビーム(FIB)加工 |
119 |
| 1.2.5 集束イオンビームアシスト加工 |
122 |
| 1.2.6 シンクロトロン放射光技術 |
126 |
| 引用文献 |
130 |
第2章 リソグラフィ技術の最新動向 |
133 |
| 2.1 リソグラフィ技術の現状と課題 |
133 |
| 2.2 リソグラフィの工程 |
135 |
| 2.2.1 レジスト画像形成工程 |
135 |
| 2.2.2 フォトレジスト |
138 |
| 2.2.3 露光方法 |
140 |
| 2.2.4 超解像技術 |
142 |
| 2.2.5 現像工程 |
143 |
| 2.2.6 エッチング |
143 |
| (1) ウェットエッチングとドライエッチング |
143 |
| (2) 等方性エッチングと異方性エッチング |
144 |
| 2.2.7 洗浄・乾燥 |
145 |
| 2.3 各種リソグラフィ技術 |
145 |
| 2.3.1 g線 / i線リソグラフィ |
145 |
| 2.3.2 KrFエキシマレーザーリソグラフィ |
146 |
| 2.3.3 ArFエキシマレーザーリソグラフィ |
147 |
| 2.3.4 F2レーザーリソグラフィ |
148 |
| 2.3.5 極端紫外線(EUV)リソグラフィ |
151 |
| 2.3.6 等倍X線リソグラフィ |
152 |
| 2.3.7 電子線リソグラフィ |
155 |
| 2.3.8 集束イオンビームリソグラフィ |
159 |
| 2.3.9 近接場光リソグラフィ |
160 |
| 2.3.10 原子リソグラフィ |
162 |
| 引用文献 |
163 |
第3章 形状転写技術の最新動向 |
165 |
| 3.1 形状転写技術の特徴と課題 |
165 |
| 3.2 各種形状転写技術の実際 |
165 |
| 3.2.1 電気メッキ(電鋳)法 |
165 |
| 3.2.2 ナノ・インプリント |
168 |
| 3.2.3 マイクロコンタクトプリンティング(μCP) |
173 |
| 引用文献 |
176 |
第4章 マイクロ機械加工技術の最新動向 |
178 |
| 4.1 マイクロ機械加工技術の特徴と課題 |
178 |
| 4.2 マイクロ機械加工の実際 |
179 |
| 4.2.1 マイクロ切削加工 |
180 |
| 4.2.2 マイクロ研削加工 |
181 |
| 4.2.3 超微細加工機の開発状況 |
183 |
| 4.3 今後の展望 |
188 |
| 引用文献 |
188 |
第5章 微細計測・評価技術の最新動向 |
190 |
| 5.1 微細計測・評価技術の特徴と課題 |
190 |
| 5.2 微細計測・評価技術の実際 |
190 |
| 5.2.1 高精度変位校正装置 |
190 |
| 5.2.2 精密3次元形状計測装置 |
192 |
| 5.2.3 微細材料試験装置 |
194 |
| 引用文献 |
196 |
II-1篇 MEMS、NEMS関連技術 |
198 |
第1章 MEMS、NEMSの概要 |
198 |
| 1.1 MEMS、NEMSとは |
198 |
| 1.2 MEMS、NEMS関連技術の市場展望 |
199 |
| 1.3 今後のMEMS開発の方向 −ファウンドリーサービス− |
202 |
| 引用文献 |
204 |
第2章 MEMS作製技術(マイクロマシニング) |
205 |
| 2.1 マイクロマシニング技術の概要 |
205 |
| 2.2 マイクロマシニング技術の実際 |
206 |
| 2.2.1 半導体加工技術を用いたマイクロマシニング |
206 |
| 2.2.2 LIGA、及び類似のプロセス |
211 |
| 2.3 MEMSにおける組み立て技術 |
212 |
| 2.3.1 MEMSの実装 |
212 |
| 2.3.2 精密接合技術 |
214 |
| (1) 陽極接合法 |
215 |
| (2) 直接接合法 |
216 |
| (3) 表面活性化接合法(常温接合法) |
216 |
| (4) その他の接合方法 |
218 |
| 2.3.3 接合を分離する技術 |
219 |
| 引用文献 |
219 |
II-2 MEMS、NEMSの応用展開 |
221 |
第1章 機械・装置産業におけるMEMS、NEMS技術の応用展開 |
221 |
| 1.1 機械・装置産業におけるMEMS、NEMS技術の現状と課題 |
221 |
| 1.2 企業および研究機関の取り組み |
222 |
| 1.2.1 マイクロ電磁モータ(三菱電機) |
222 |
| 1.2.2 マイクロ静電ワブルモータ(東芝) |
224 |
| 1.2.3 マイクロ超音波モータ(セイコーインスツルメンツ) |
226 |
| 1.2.4 マイクロ圧電アクチュエータ IDM(東京大学)、"SIDM"(ミノルタ) |
228 |
| 1.2.5 精密圧電ハンマー(芯打アクチュエータ) (東京大学) |
230 |
| 1.2.6 バネ状静電マイクロアクチュエーター(東京工業大学) |
231 |
| 1.2.7 人工繊毛型搬送システム(東京大学) |
232 |
| 1.2.8 マイクロタービン(マサチューセッツ工科大学、ほか) |
233 |
| 1.2.9 NC化マイクロ旋盤(旧通産省 工業技術院 機械技術研究所) |
234 |
| 1.2.10 マイクロ磁気軸受(スイス連邦工科大学ローザンヌ校/埼玉大) |
237 |
| 1.2.11 マイクロファクトリー(機械技術研究所、ファナック他) |
238 |
| 引用文献 |
239 |
第2章 情報・電子機器分野におけるMEMS、NEMS技術の応用展開 |
240 |
| 2.1 情報・電子機器分野におけるMEMS、NEMS技術の現状と課題 |
240 |
| 2.2 企業および研究機関の取り組み |
241 |
| 2.2.1 インクジェットヘッド(キャノン) |
241 |
| 2.2.2 静電駆動方式「SEAJet」ヘッド(セイコーエプソン) |
243 |
| 2.2.3 静電方式インクジェットヘッド用マルチヘッド(日立製作所) |
245 |
| 2.2.4 ハードディスク磁気ヘッド制御システム(SRC(情報ストレージ研究推進機構)、IBM) |
246 |
| 2.2.5 光ヘッド用Si偏向ミラー(東芝) |
249 |
| 2.2.6 集積型光ピックアップデバイス(ソニー) |
251 |
| 2.2.7 DVD /CD再生用光集積デバイス(SCEI /ソニー) |
253 |
| 2.2.8 高密度記録のためのマルチプローブ(東北大学) |
253 |
| 2.2.9 熱駆動型マイクロリレー(松下電工) |
255 |
| 2.2.10 RF-MEMS(東北大学、アドバンテスト研究所、オムロン) |
256 |
| 2.2.11 DMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス) |
258 |
| 2.2.12 GLV(Glating Light Valve)(Silicon Light Machines/ソニー) |
260 |
| 2.2.13 次世代超高密度光記録用青紫色面発光レーザ(東京大学先端科学技術研究センター) |
260 |
| 2.2.14 近接場光ヘッド(セイコーインスツルメンツ) |
263 |
| 2.2.15 「スーパーレンズ」(産業技術総合研究所 近接場光応用光学研究センター) |
264 |
| 2.2.16 光ディスク用相変化記録膜のナノパターン加工(日立製作所) |
265 |
| 2.2.17 貫通配線基板(東北大学、フジクラ) |
266 |
| 引用文献 |
269 |
第3章 情報通信分野におけるMEMS、NEMS技術の応用展開 |
271 |
| 3.1 光通信分野におけるMEMS、NEMS技術の現状と課題 |
271 |
| 3.2 企業および研究機関の取り組み |
273 |
| 3.2.1 石英系平面光波回路(NTT) |
273 |
| 3.2.2 ポリマー系光導波路(NTT 他) |
275 |
| 3.2.3 マイクロ光スイッチ |
276 |
| (1) 2Dタイプ |
277 |
| (a) ルーセント・テクノロジー(Lucent Technology、以前AT&T) |
277 |
| (b) 日本航空電子工業 |
278 |
| (c) 東京大学 藤田研究室 |
279 |
| (d) カールスルーエ研究所 |
280 |
| (e) 産業技術総合研究所 / 大日精化工業 |
280 |
| (2) 3Dタイプ |
281 |
| (a) ルーセントテクノロジー(Lucent Technology) |
281 |
| (b) 富士通 |
282 |
| (3) 導波路タイプ |
283 |
| (a) NTT |
283 |
| (b) 住友電気工業 |
285 |
| (c) 松下電工 |
285 |
| 3.2.4 光フィルター(東京工業大学ほか) |
286 |
| 3.2.5 可変光減衰器(古河電工) |
287 |
| 3.2.6 波長可変面発光レーザ(Core-Tec、スタンフォード大学、東京工業大学) |
288 |
| 3.2.7 ファイバーグレーティング(東海大学、東北大学) |
290 |
| 3.2.8 フォトニック結晶、およびそれを用いる光デバイス(東北大学、東京農工大学、横浜国立大学ほか) |
293 |
| 3.2.9 フォトニック結晶単一モード光導波路(NTT物性科学基礎研究所) |
298 |
| 3.2.10 フォトニック結晶を用いた光ナノ共振器(科学技術振興機構、京都大学、住友電気工業) |
299 |
| 3.2.11 面内ヘテロ・フォトニック結晶による光ナノデバイス(京都大学、科学技術振興機構) |
303 |
| 3.2.12 フォトニック結晶を用いた光通信用合分波器(日本電気、東北大学) |
308 |
| 3.2.13 光導波路・光ファイバアレイ間の入光・受光同時調芯(産総研次世代半導体研究センター、ナノコントロール |
309 |
| 3.2.14 フォトニックフラクタル(大阪大学ほか) |
312 |
| 引用文献 |
313 |
第4章 医療・バイオ分野におけるMEMS、NEMS技術の応用展開 |
315 |
| 4.1 医療・バイオ分野におけるMEMS、NEMS技術の現状と課題 |
315 |
| 4.2 企業および研究機関の取り組み |
316 |
| 4.2.1 能動カテーテル(東北大学) |
316 |
| 4.2.2 能動湾曲カテーテル(オリンパス) |
318 |
| 4.2.3 カプセル型内視鏡(アールエフ) |
320 |
| 4.2.4 埋め込み型人工膵臓(日機装(株)) |
320 |
| 4.2.5 DNAチップ(Affymetrix、Stanford大学、ほか) |
322 |
| 4.2.6 電気化学的DNAチップ(東芝、Infineon Technologies) |
325 |
| 4.2.7 ヘルスケアチップ(科学技術振興機構) |
327 |
| 4.2.8 DNAをサイズに応じて分離するバイオチップ |
329 |
| (a) 「ナノピラーチップ」(徳島大学、東京大学) |
329 |
| (b) 「ナノバイオチップ」(NEC) |
329 |
| (c) SNPs解析用マイクロチップ電気泳動解析システム(日立化成工業、日立電子エンジニアリング) |
330 |
| 4.2.9 μ-TAS(マイクロ化学分析システム) |
332 |
| (a) Agilent Technologies |
333 |
| (b) 東京大学・北森武彦教授 |
333 |
| (c) 東京大学・堀池靖浩教授 |
334 |
| (d) 名古屋大学・生田幸士教授 |
335 |
| (e) 堀場製作所 /豊橋技術科学大学・石田誠教授 |
336 |
| (f) バイオチップ(フルイドウェアテクノロジーズ) |
338 |
| 4.2.10 血圧計用圧力センサ(オムロン) |
341 |
| 4.2.11 2本指マイクロハンド(産業技術総合研究所・力学研究G) |
343 |
| 4.2.12 DNAナノピンセット(香川大学、徳島大学、東京大学) |
344 |
| 4.2.13 2光子サブミクロン造形による光駆動ナノマシン(名古屋大学) |
345 |
| 引用文献 |
347 |
第5章 計測・センサー分野におけるMEMS、NEMS技術の応用展開 |
349 |
| 5.1 計測・センサー分野におけるMEMS、NEMS技術の現状と課題 |
349 |
| 5.2 企業および研究機関の取り組み |
349 |
| 5.2.1 静電容量型3軸加速度センサ (立山科学工業 /富山県工業技術センター) |
349 |
| 5.2.2 静電浮上ボール型3軸加速度センサ(東北大学 /Ball Semiconductor /トキメック) |
351 |
| 5.2.3 加速度センサ(STマイクロエレクトロニクス) |
352 |
| 5.2.4 静電浮上型回転ジャイロ「MESAG」(東北大学 / トキメック) |
355 |
| 5.2.5 ピエゾ抵抗式圧力センサー(山武) |
355 |
| 5.2.6 高感度X線センサー(セイコーインスツルメンツ) |
356 |
| 5.2.7 集積化マイクロエンコーダ(NTT) |
357 |
| 5.2.8 赤外線イメージセンサ(三菱電機) |
358 |
| 5.2.9 可変焦点レンズとその顕微鏡への応用(デンソー) |
360 |
| 5.2.10 SPM用自己検知カンチレバー(セイコーインスツルメンツ) |
362 |
| 5.2.11 超小型ICマイクロホン(NHK) |
363 |
| 引用文献 |
363 |
第6章 その他分野におけるMEMS、NEMS技術の応用展開 |
364 |
| 6.1 その他分野におけるMEMS、NEMS技術の現状と課題 |
364 |
| 6.2 企業および研究機関の取り組み |
365 |
| 6.2.1 工業用内視鏡(オリンパス) |
365 |
| 6.2.2 首振り機構付きイメージファイバースコープ(三菱電線工業) |
366 |
| 6.2.3 管内自走環境認識マイクロマシン(デンソー) |
367 |
| 6.2.4 機器内部作業試作システム(オリンパス) |
367 |
| 6.2.5 マイクロ燃料電池(東北大学、カシオ計算機) |
369 |
| 6.2.6 超小形ターボ発電機(東北大学大学院工学研究科) |
371 |
| 6.2.7 ワイヤレスでのエネルギー供給方法 |
376 |
| (1) 光を利用したエネルギー供給(三洋電機) |
376 |
| (2) 電磁波を利用したエネルギー供給(デンソー/東芝/三洋電機) |
377 |
| 6.2.8 マイクロポンプ類 |
378 |
| (1) 形状記憶合金薄膜を用いたマイクロポンプ(北海道大学) |
378 |
| (2) 電界共役流体ジェット冷却を用いた形状記憶合金駆動マイクロポンプ(東京工業大学精密工学研究所、千葉大学、新技術マネージメント) |
379 |
| (3) 流路に抵抗物を設けることによりバルブレスとしたマイクロポンプ(北九州市立大学) |
381 |
| 6.2.8 マルチ鏡筒電子線描画装置(東北大学) |
382 |
| 引用文献 |
383 |
