| |
頁 |
導入編 最先端・微細加工技術を使って何ができるか |
|
第1章 微細加工技術とは |
|
| 1.1 産業分野における微細加工技術の役割 |
…1 |
| 1.2 微細加工と精密加工の違い |
…1 |
| 1.3 微細加工に於ける留意点−ミクロの世界の特異 |
…2 |
第2章 最先端・微細加工技術の将来動向 |
|
| 2.1 半導体分野における微細加工技術の将来動向 |
…3 |
| 2.2 光メモリー分野における微細加工技術の将来動向 |
…4 |
| 2.3 光・電子インターコネクトにおける微細加工技術の将来動向 |
…5 |
| 2.4 光通信、光素子分野における微細加工技術の将来動向 |
…8 |
| 2.5 ナノ構造デバイス・分子デバイスにおける微細加工技術の将来動向 |
…10 |
| 引用文献 |
|
第3章 最先端・微細加工技術の市場展望 |
|
| 3.1 高精細リソグラフィ技術の市場展望 |
…12 |
| 3.2 ビーム加工技術・光造形システムの市場展望 |
…14 |
| 3.3 マイクロマシン技術の市場展望 |
…16 |
| 引用文献 |
|
第I編 最先端・微細加工技術はどのように応用展開されているか |
|
・産業分野別の取り組みを中心に・ |
|
序章 微細加工技術の産業界への応用 |
…20 |
第1章 機械・装置産業分野における微細加工技術の応用展開 |
|
| 1.1 機械・装置産業分野における微細加工技術の現状と課題 |
…21 |
| 1.2 企業および研究機関の取り組み |
…22 |
| 1.2.1 マイクロ歯車（東北エプソン、樹研工業） |
…22 |
| 1.2.2 マイクロ圧電モーター（セイコー電子工業） |
…23 |
| 1.2.3 空圧マイクロワブルモーター（東芝） |
…25 |
| 1.2.4 マイクロ発電機（三菱電機） |
…27 |
| 1.2.5 マイクロ旋盤（通産省・機械技術研究所） |
…29 |
| 1.2.6 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) |
…31 |
| 1.2.7 マイクロファクトリー（通産省・機械技術研究所、ファナック他) |
…32 |
| 1.3 今後の展望 |
…33 |
| 引用文献 |
|
第2章 情報・電子機器分野における微細加工技術の応用展開 |
|
| 2.1 情報・電子機器分野における微細加工技術の現状と課題 |
…35 |
| 2.2 企業および研究機関の取り組み |
…35 |
| 2.2.1 インクジェットプリンタヘッド（セイコーエプソン） |
…35 |
| 2.2.2 ハードディスク磁気ヘッド制御システム（情報ストレージ研究推進機構） |
…37 |
| 2.2.3 光ピックアップ用2焦点レンズ（松下電器産業） |
…38 |
| 2.2.4 光集積デバイス（大阪大学／横河電機、SCEI／ソニー） |
…39 |
| 2.2.5 光スキャナー（日本信号） |
…40 |
| 2.2.6 プラズマディスプレイ（PDP）（パイオニア） |
…41 |
| 2.2.7 DMD（デジタル・マイクロミラー・デバイス）（テキサス・インスツルメンツ） |
…42 |
| 2.2.8 三次元光記録（徳島大学） |
…44 |
| 2.2.9 近接場光を利用する新記録媒体「スーパーレンズ」（通産省・産業技術融合領域研究所) |
…45 |
| 2.2.10 磁性微粒子アレイへの高密度記録（日立製作所／東北大学） |
…46 |
| 2.3 今後の展望 |
…46 |
| 引用文献 |
|
第3章 光通信分野における微細加工技術の応用展開 |
|
| 3.1 光通信分野における微細加工技術の現状と将来 |
…48 |
| 3.2 企業および研究機関の取り組み |
…48 |
| 3.2.1 石英系平面光波回路と光アクセス網の加入者装置（NTT） |
…48 |
| 3.2.2 ポリマー系光導波路（NTT他） |
…50 |
| 3.2.3 マイクロ光スイッチ（東京大学） |
…51 |
| 3.2.4 受発光素子と光ファイバーの結合「シリコンプラットフォーム」(京セラ) |
…52 |
| 3.2.5 フォトニック結晶を用いる光デバイス（北海道大学、横浜国立大学） |
…53 |
| 3.3 今後の展望 |
…55 |
| 引用文献 |
|
第4章 医療・バイオ分野における微細加工技術の応用展開 |
|
| 4.1 医療・バイオ分野における微細加工技術の現状と課題 |
…56 |
| 4.2 企業および研究機関の取り組み |
…56 |
| 4.2.1 内視鏡用能動鉗子（鹿児島大学、東京大学） |
…56 |
| 4.2.2 内視鏡用管状マイクロマニピュレーター（オリンパス光学工業） |
…58 |
| 4.2.3 サンドブラストによる虫歯治療（東北大学、昭和大学） |
…59 |
| 4.2.4 化学ICチップ（人工臓器基本素子）（名古屋大学） |
…60 |
| 4.2.5 マイクログリッパ／マイクロナイフ（ニコン） |
…60 |
| 4.2.6 2本指マイクロハンド（通産省・機械技術研究所） |
…62 |
| 4.2.7 DNAチップ新技術（東京農工大学 他） |
…63 |
| 4.2.8 DNA増幅・分析システム（オリンパス光学工業 他） |
…64 |
| 4.2.9 「オンチップラボラトリー」（DNA解析技術）（東京大学） |
…65 |
| 4.3 今後の展望 |
…66 |
| 引用文献 |
|
第5章 検査・修理・計測分野における微細加工技術の応用展開 |
|
| 5.1 検査・修理・計測分野における微細加工技術の現状と将来 |
…68 |
| 5.2 企業および研究機関の取り組み |
…68 |
| 5.2.1 工業用内視鏡（オリンパス光学工業） |
…68 |
| 5.2.2 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） |
…69 |
| 5.2.3 配管内マイクロ検査マシン（デンソー） |
…70 |
| 5.2.4 細管群外部検査用マイクロロボット（三菱電機／住友電気工業／松下技研） |
…71 |
| 5.3 今後の展望 |
…72 |
| 引用文献 |
|
第6章 その他分野における微細加工技術の応用展開 |
|
| 6.1 その他分野における微細加工技術の現状と将来 |
…74 |
| 6.2 企業および研究機関の取り組み |
…74 |
| 6.2.1 計測・センサー関連技術 |
…74 |
| (1) マイクロ温度湿度センサー（リコー精器／倉元製作所） |
…74 |
| (2) 振動型マイクロジャイロ（村田製作所） |
…75 |
| (3) 集積化マイクロエンコーダ（NTT） |
…77 |
| (4) 位置合わせ用透過型ポジションセンサー（東北大学） |
…78 |
| (5) 可変焦点レンズとその顕微鏡への応用（デンソー） |
…79 |
| 6.2.2 自走式マイクロマシンへのエネルギー供給方法 |
…81 |
| (1) 光を利用したエネルギー供給（三洋電機） |
…81 |
| (2) 電磁波を利用したエネルギー供給 |
…82 |
| 6.2.3 マイクロポンプ類 |
…83 |
| (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） |
…83 |
| (2) 液体の温度による粘性変化を利用するマイクロポンプ（通産省・機械技術研究所) |
…84 |
| 6.2.4 マイクロ自動車（デンソー） |
…85 |
| 6.2.5 微細立体配線技術（三洋電機） |
…86 |
| 6.3 今後の展望 |
…87 |
| 引用文献 |
|
第II編 微細加工技術はどこまで進歩しているか |
|
・その最先端の動向を見つめる・ |
|
II−1 ナノメートル領域の最先端・微細加工技術 |
|
序章 ナノメートル加工で何が実現できるか |
…88 |
第1章 SPM（走査型プローブ顕微鏡）を用いる最先端ナノメートル加工 |
|
| 1.1 SPM加工の現状と課題 |
…89 |
| 1.2 ナノメートル加工に用いられるSPM装置 |
…89 |
| 1.2.1 STM（走査型トンネル顕微鏡） |
…89 |
| 1.2.2 AFM（原子間力顕微鏡） |
…90 |
| 1.2.3 SNOM（走査型近視野顕微鏡） |
…91 |
| 1.3 SPMを用いたナノメートル加工の実際 |
…92 |
| 1.3.1 STM探針による単原子操作 |
…92 |
| 1.3.2 ATM，AFMを用いたナノメートル機械加工 |
…94 |
| 1.3.3 電気現象を利用したナノメートル・パターニング |
…95 |
| 1.3.4 SNOMを用いた光加工 |
…96 |
| 1.4 SPM加工の産業界への適用例 |
…96 |
| 1.4.1 AFM，SNOMを用いた超高密度記録 |
…96 |
| 1.4.2 STM，SNOMを用いたリソグラフィ技術 |
…98 |
| 1.4.3 SPMを用いたデポジション（堆積）技術 |
…99 |
| 1.4.4 STMによるDNA分子のマニピュレーション |
…101 |
| 1.5 今後の展望 |
…101 |
| 引用文献 |
|
第2章 原子・分子オーダー薄層操作の最先端動向 |
|
| 2.1 原子オーダー薄層操作技術の現状と将来 |
…103 |
| 2.2 単原子層を操作する技術 |
…103 |
| 2.2.1 単原子層を1層づつ積み重ねる原子層エピタキシー技術 |
…103 |
| 2.2.2 単原子層を1層づつ剥がす単原子層エッチング技術 |
…105 |
| 2.3 自己組織化によるパターン形成技術 |
…106 |
| 2.3.1 結晶成長における自己組織化 |
…106 |
| 2.3.2 陽極酸化膜に形成されたナノホール |
…107 |
| 2.3.3 自己組織化を用いたエッチング |
…108 |
| 2.4 量子井戸・量子細線・量子ドットの形成技術 |
…109 |
| 2.4.1 量子構造による電子の閉じこめ効果 |
…109 |
| 2.4.2 量子構造形成技術の現状と課題 |
…109 |
| 2.4.3 量子構造形成技術の実際 |
…110 |
| (1) ステップフロー成長による量子細線 |
…110 |
| (2) 自己組織化現象を利用した量子ドット構造の作製 |
…110 |
| (3) 自己組織化に於けるドット配列の制御 |
…111 |
| (a) アトムテクノロジー研究体（JRCAT）の取り組み |
…111 |
| (b) フェムト秒テクノロジー研究機構（FESTA）の取り組み |
…111 |
| (c) JRCAT−融合研、電総研の取り組み |
…112 |
| 2.5 今後の展望 |
…112 |
| 引用文献 |
|
第3章 有機化合物における分子操作の最先端動向 |
|
| 3.1 分子操作技術の現状と将来 |
…114 |
| 3.2 有機分子を配列させる技術 |
…114 |
| 3.2.1 アルカンチオール自己組織化単分子膜（SAM） |
…114 |
| 3.2.2 DNAの「散逸構造」を利用したパターン形成 |
…116 |
| 3.2.3 蛋白質分子の二次元結晶化 |
…116 |
| 3.3 有機物分子を光変形させる技術（光異性化） |
…117 |
| 3.3.1 フォトクロミズムを利用した液晶配向膜 |
…117 |
| 3.3.2 光異性化を利用したマイクロ可動構造 |
…119 |
| 3.4 今後の展望 |
…119 |
| 引用文献 |
|
第4章 注目されるその他のナノ構造技術 |
|
| 4.1 その他のナノ構造技術の現状と将来 |
|
| 4.2 フラーレン・カーボンナノチューブ |
…121 |
| 4.2.1 アレイ状形成が可能になったカーボンナノチューブ |
…121 |
| 4.2.2 産業界への応用の可能性 |
…121 |
| (1) カーボンナノチューブの電子デバイス化への基礎検討 |
…123 |
| (2) カーボンナノチューブのFED素子への応用 |
…123 |
| (3) フラーレンおよびカーボンナノチューブ分子内ナノスペースの利用 |
…124 |
| (4) フラーレンを用いた高性能電子線レジスト |
…124 |
| (5) カーボンナノチューブ、フラーレンのその他の応用：水素吸蔵材料、医薬など |
…125 |
| 4.3 カーボンマイクロコイル |
…126 |
| 4.4 分子素子・分子機械への可能性 |
…126 |
| 4.4.1 ロタキサン・カテナンを用いた分子素子の可能性 |
…127 |
| 4.4.2 分子素子・分子機械研究の実際 |
…127 |
| (1) 外部環境により運動が制御できるロタキサン分子シャトル |
…129 |
| (2) 酸化還元により回転が制御できるカテナン分子シャトル |
…129 |
| (3) 高速回転する車輪状分子 |
…130 |
| 4.5 今後の展望 |
…132 |
| 引用文献 |
…133 |
II−2 サブミクロン領域の最先端・微細加工技術 |
|
序章 産業界への応用が最も盛んなサブミクロン領域の微細加工 |
|
第1章 エネルギービームを用いた加工技術の最先端動向 |
|
| 1.1 エネルギービーム加工の重要ポイント |
|
| 1.1.1 高分解能が得られる電子ビーム・イオンビーム加工 |
…136 |
| 1.1.2 エネルギービーム加工が適用される産業分野 |
…136 |
| 1.1.3 エネルギービーム加工の現状と課題 |
…137 |
| 1.1.4 コスト面からの考察 |
…137 |
| 1.2 エネルギービーム加工技術の実際 |
…138 |
| 1.2.1 サブミクロン加工が可能なエキシマレーザー加工 |
…139 |
| 1.2.2 in SITU観察が可能な電子ビーム加工 |
…139 |
| 1.2.3 周辺の熱損傷がない電子ビームアシスト加工 |
…139 |
| 1.2.4 10〜100nmの分解能が可能なイオンビーム加工 |
…141 |
| 1.3 今後の展望 |
…143 |
| 引用文献 |
…146 |
第2章 リソグラフィ技術の最先端動向 |
|
| 2.1 リソグラフィ技術の重要ポイント |
|
| 2.1.1 リソグラフィ技術の現状と将来 |
…147 |
| 2.1.2 リソグラフィ技術が適用される産業分野 |
…147 |
| 2.1.3 コスト面からの考察 |
…151 |
| 2.2 高解像度化のための重要技術 |
…151 |
| 2.2.1 エキシマレーザーに有効な化学増幅型レジスト |
…151 |
| 2.2.2 分解能を2倍に向上させる超解像技術 |
…151 |
| 2.2.3 3次元パターン形成に有効な異方性エッチング |
…153 |
| 2.2.4 「パターン倒れ」を予防できる洗浄技術 |
…154 |
| 2.3 各種リソグラフィ技術の実際 |
…155 |
| 2.3.1 最小線幅0.5／0.3μmまで可能なg線／i線リソグラフィ |
…156 |
| 2.3.2 最小線幅0.15μm間で可能なKrFエキシマレーザーリソグラフィ |
…156 |
| 2.3.3 最小線幅0.1μmまで可能なArFエキシマレーザーリソグラフィ |
…157 |
| 2.3.4 最小線幅20nm、高アスペクト比が実現できるX線リソグラフィ |
…158 |
| 2.3.5 描画速度の向上が進む電子線リソグラフィ |
…159 |
| 2.3.6 高感度・高解像度が期待される集束イオンビームリソグラフィ |
…160 |
| 2.3.7 回折限界以下の解像度を実現できる近接場光リソグラフィ |
…162 |
| 引用文献 |
…164 |
第3章 形状転写によるサブミクロン加工技術の最先端動向 |
|
| 3.1 サブミクロン形状転写加工の現状と課題 |
|
| 3.2 形状転写加工が適用される産業分野 |
…167 |
| 3.3 形状転写によるサブミクロン加工の実際 |
…167 |
| 3.3.1 サブミクロン精度を有するスタンパの電鋳形成 |
…168 |
| 3.3.2 10nmの精度が実現できるナノ・インプリント |
…168 |
| 3.3.3 超微細印刷、マイクロコンタクトプリンティング（μCP） |
…170 |
| 3.4 今後の展望 |
…172 |
| 引用文献 |
…175 |
II−3 ミクロン領域の最先端・微細加工技術 |
|
序章 ミクロン領域の加工が重視される産業分野 |
…176 |
第1章 レーザービームによるマイクロ加工の最先端動向 |
|
| 1.1 レーザービーム加工の重要ポイント |
|
| 1.1.1 レーザービーム加工における留意点 |
…177 |
| (1) 熱・化学的現象を利用するレーザー加工 |
…177 |
| (2) 光源の波長で加工精度が決まる |
…177 |
| (3) 加工精度、材料に合わせた光源の選択が必要 |
…178 |
| 1.1.2 プロセス的に有利なレーザービーム加工 |
…179 |
| 1.1.3 レーザービーム加工が適用される産業分野 |
…180 |
| 1.1.4 レーザービーム加工の現状と課題 |
…180 |
| 1.1.5 コスト面からの考察 |
…181 |
| 1.2 レーザービーム加工技術の実際 |
…181 |
| 1.2.1 高出力、高効率が可能なCO2レーザー加工 |
…181 |
| 1.2.2 取り扱い、信頼性に優れるYAGレーザー加工 |
…181 |
| 1.2.3 サブミクロン精度も可能なエキシマレーザー加工 |
…182 |
| 1.2.4 熱変形・変性が除去できるフェムト秒レーザー加工 |
…184 |
| 1.2.5 高速・高精度が期待されるレーザー誘起エッチング |
…186 |
| 1.2.6 光照射部位に反応物を堆積させるレーザーCVD技術 |
…188 |
| 1.3 今後の展望 |
…191 |
| 引用文献 |
…193 |
第2章 ラピッド・プロトタイプによるマイクロ加工の最先端動向 |
|
| 2.1 ラピッド・プロトタイプ技術の重要ポイント |
|
| 2.1.1 複雑な構造が1工程で可能なラピッド・プロトタイプ |
…195 |
| 2.1.2 ラピッド・プロトタイプが適用される産業分野 |
…195 |
| 2.1.3 ラピッド・プロトタイプの現状と課題 |
…197 |
| 2.1.4 コスト面からの考察 |
…197 |
| 2.2 ラピッド・プロトタイプ技術の実際 |
…198 |
| 2.2.1 マスクパターン転写による光造形法 |
…198 |
| 2.2.2 複雑な3次元形状が可能なビーム描画による光造形法 |
…198 |
| 2.2.3 金属・セラミックに適用できる粉末固着積層造形法 |
…200 |
| 2.2.4 グリーンテープを用いたレーザー焼結法 |
…204 |
| 2.3 今後の展望 |
…206 |
| 引用文献 |
…207 |
第3章 放電・電解によるマイクロ加工の最先端動向 |
|
| 3.1 放電・電解加工の重要ポイント |
…209 |
| 3.1.1 放電・電解加工の種類と特長 |
…209 |
| 3.1.2 放電・電解加工の現状と課題 |
…211 |
| 3.1.3 コスト面からの考察 |
…212 |
| 3.2 放電・電解加工技術の実際 |
…212 |
| 3.2.1 振動を併用した放電加工（松下電器産業の新方式） |
…212 |
| 3.2.2 微細工具の製作に威力を発揮するワイヤ放電研削（WEDG） |
…213 |
| 3.2.3 工具取り付け誤差を除去できるマイクロ放電加工 |
…215 |
| 3.2.4 電極消耗を自動補正する微細創成放電加工（EDSCAN） |
…218 |
| 3.2.5 除去、付加何れも可能なマイクロ電解加工 |
…220 |
| 3.3 今後の展望 |
…222 |
| 引用文献 |
|
第4章 金型を用いたマイクロ加工の最先端動向 |
|
| 4.1 マイクロ塑性加工の重要ポイント |
…223 |
| 4.1.1 大量の複製に優れるプレス加工・打ち抜き加工・射出成型 |
…223 |
| 4.1.2 射出成形が適用される産業分野 |
…223 |
| 4.1.3 マイクロ塑性加工の現状と課題 |
…224 |
| 4.2 マイクロ塑性加工の実際 |
…224 |
| 4.2.1 プラスチックの微細加工に威力を発揮する圧延・プレス加工 |
…224 |
| 4.2.2 樹脂のサブミクロン加工にも適用されている射出成形 |
…226 |
| 4.2.3 放電加工による工具形成を含むマイクロ打ち抜き加工 |
…226 |
| 4.3 今後の展望 |
…229 |
| 引用文献 |
|
| 第5章 マイクロ機械加工の最先端動向 |
|
| 5.1 マイクロ機械加工の重要ポイント |
…230 |
| 5.1.1 マイクロ切削・研削・研磨加工の特長 |
…230 |
| 5.1.2 マイクロ機械加工が適用される産業分野 |
…231 |
| 5.1.3 ミクロン領域の加工が可能なマイクロ機械加工の現状 |
…231 |
| 5.1.4 マイクロ機械加工技術の課題 |
…232 |
| 5.2 マイクロ機械加工技術の実際 |
…233 |
| 5.2.1 超精密工具を用いたマイクロ切削加工 |
…233 |
| 5.2.2 加工と同時に鏡面化が可能なマイクロ研削加工 |
…239 |
| 5.2.3 工具を振動させて加工するマイクロ超音波加工 |
…240 |
| (1) マイクロ超音波加工の特徴と課題 |
…240 |
| (2) 微細工具の機上形成工程を含むマイクロ超音波加工 |
…241 |
| (3) 被工作物を超音波振動子に固定するマイクロ超音波加工 |
…242 |
| 5.2.4 50μmの穿孔・溝加工も可能になったサンドブラスト加工 |
…243 |
| 5.3 今後の展望 |
…244 |
| 引用文献 |
|
第6章 マイクロマシン技術の最先端動向 |
|
| 6.1 マイクロマシン技術の現状と開発体制 |
…246 |
| 6.2 マイクロマシンが適用される産業分野 |
…247 |
| 6.3 マイクロマシン技術が持つ課題 |
…249 |
| 6.4 マイクロマシン技術の実際 |
…249 |
| 6.4.1 微小立体部品の作製に有効なLIGAプロセス |
…249 |
| (1) 高アスペクト比を有する立体形状が可能なLIGAプロセス |
…250 |
| (2) レーザーアブレーションを利用したレーザーLIGAプロセス |
…254 |
| (3) シンクロトロン放射光によるエッチングを利用したTIEGAプロセス |
…254 |
| 6.4.2 半導体加工技術を用いたマイクロマシニング |
…256 |
| 6.4.3 マイクロマシンにおけるアセンブリ技術 |
…258 |
| (1) 数十ナノメータの精度を有するマイクロマニピュレーター |
…259 |
| (2) 各種精密接合技術の比較 |
…260 |
| 6.5 今後の展望 |
…262 |
引用文献
|
|
