日本開發出可在掃描電鏡中工作的納米機械加工係統
http://kadhoai.com.cn 2026-04-28 11:04:04 來源:中國儀器儀表信息網
日經BP社2006年3月15日報道 日本產業技術綜合研究所先進製造工藝研究部門Fine factory研究小組研究員蘆田極、日本富山大學教授森田升及其助手高野登,日前開發出了可在掃描電子顯微鏡(SEM)中工作的納米機械加工係統,成功地以視頻方式拍攝到了以單晶矽為切削材料進行納米級切削的過程。
這套加工係統使用了原子力顯微鏡(AFM)裝置,加工工具則使用自主開發的加工懸臂。通過改變加在懸臂頂端刀刃上的接觸荷重,在1~100nm的範圍內控製切進深度,以納米為單位進行切削。利用SEM把刀刃頂端放大以後進行觀察,能夠以視頻方式記錄納米級切削的過程。
通tong過guo直zhi接jie觀guan察cha加jia工gong過guo程cheng,能neng夠gou得de到dao極ji為wei翔xiang實shi的de信xin息xi,因yin此ci該gai係xi統tong將jiang會hui成cheng為wei用yong來lai闡chan明ming利li用yong納na米mi機ji械xie加jia工gong進jin行xing材cai料liao清qing除chu的de原yuan理li,以yi及ji探tan索suo最zui佳jia加jia工gong條tiao件jian的de強qiang有you力li工gong具ju。在zaiSEM中工作的納米機械加工係統的開發可應用於納米壓印等工藝所使用的納米模具的修正加工等,將會推動納米應用技術的實用化開發。
jixiejiagongyijudejibenyuanlishishiyonggutigongjuduicailiaojinxingqiexue,zaijichushiyanzhongkeyizhengming,zhiyaoyounamijidejianruigongjuhechaojingmiqudongzhuangzhi,lilunshangjiunengyinamiweidanweijinxingqiexuejiagong。zuijinjinianlai,shiyongAFM裝置的納米機械加工曾經作為超LSIyongguangyanmoxiuzhengjiagongjishudedaoguoshijiyingyong,yincizuoweikeyingyongyunamiyingyonglingyudejishubeiyejiejiyuhengaodeqiwang。raner,jinguanjiagongyuanlikansijiandan,danyouqishicongjiagongchicunxiaozhegetiaojianlaishuo,hennanduijiagongxianxiangjinxingguance,yinciduitadejilihaicunzaihenduoshangweichanmingdedongxi,xianchangdelijiehejingyanyaolingxianyulilunxingdejieshi。
該研究小組早在10年前就開始了有關利用AFM裝置進行納米級切削加工的研究,獨自開發出了納米級切削加工的實驗觀測係統、以及作為其關鍵零部件的加工懸臂,反複實施了旨在對加工現象進行觀察的基礎實驗。
同(tong)時(shi)還(hai)進(jin)行(xing)了(le)旨(zhi)在(zai)追(zhui)求(qiu)加(jia)工(gong)精(jing)度(du)的(de)研(yan)究(jiu),甚(shen)至(zhi)在(zai)地(di)方(fang)新(xin)生(sheng)聯(lian)盟(meng)的(de)研(yan)究(jiu)開(kai)發(fa)業(ye)務(wu)中(zhong)實(shi)施(shi)了(le)以(yi)實(shi)用(yong)化(hua)為(wei)目(mu)的(de)的(de)納(na)米(mi)加(jia)工(gong)與(yu)測(ce)量(liang)係(xi)統(tong)的(de)開(kai)發(fa),以(yi)及(ji)提(ti)高(gao)加(jia)工(gong)懸(xuan)臂(bi)用(yong)刀(dao)刃(ren)尖(jian)銳(rui)度(du)的(de)技(ji)術(shu)開(kai)發(fa)。希(xi)望(wang)直(zhi)接(jie)觀(guan)察(cha)納(na)米(mi)加(jia)工(gong)過(guo)程(cheng)的(de)願(yuan)望(wang)在(zai)了(le)解(jie)加(jia)工(gong)現(xian)象(xiang)方(fang)麵(mian)是(shi)一(yi)種(zhong)自(zi)然(ran)而(er)然(ran)的(de)想(xiang)法(fa),同(tong)時(shi)也(ye)是(shi)必(bi)不(bu)可(ke)少(shao)的(de)信(xin)息(xi)。出(chu)於(yu)這(zhe)種(zhong)考(kao)慮(lv),在(zai)日(ri)本(ben)新(xin)能(neng)源(yuan)與(yu)產(chan)業(ye)技(ji)術(shu)綜(zong)合(he)開(kai)發(fa)機(ji)構(gou)(NEDO)產業技術研究扶持項目的幫助下一直在進行相關研究。
此項研究大體包括兩種開發要素,一是建立在SEM中工作的納米加工係統,二是開發可完全能夠對刀刃頂端部分進行放大觀察的尖銳加工懸臂。
本ben次ci實shi驗yan使shi用yong的de單dan晶jing矽gui通tong常chang稱cheng為wei硬ying脆cui材cai料liao,質zhi地di堅jian硬ying。從cong其qi性xing質zhi上shang來lai說shuo,在zai機ji械xie微wei加jia工gong中zhong像xiang玻bo璃li一yi樣yang易yi碎sui。而er在zai納na米mi切qie削xue中zhong,即ji使shi像xiang玻bo璃li一yi樣yang的de硬ying脆cui材cai料liao也ye表biao現xian得de和he普pu通tong金jin屬shu材cai料liao一yi樣yang,可ke順shun利li進jin行xing延yan性xing模mo式shi切qie削xue。本ben次ci實shi驗yan結jie果guo證zheng實shi,既ji然ran單dan晶jing矽gui比bi普pu通tong金jin屬shu材cai料liao還hai硬ying,因yin而er納na米mi機ji械xie加jia工gong可ke廣guang泛fan應ying用yong於yu金jin屬shu和he玻bo璃li等deng多duo種zhong材cai料liao。
此次發表中所講的“納米級機械加工的直接觀測”就jiu是shi指zhi,不bu論lun加jia工gong尺chi度du如ru何he,均jun可ke得de出chu有you助zhu於yu闡chan明ming機ji械xie加jia工gong基ji本ben原yuan理li的de有you益yi數shu據ju。從cong上shang述shu學xue術shu觀guan點dian來lai說shuo,該gai係xi統tong有you望wang成cheng為wei闡chan明ming機ji械xie加jia工gong原yuan理li的de強qiang有you力li工gong具ju。另ling外wai,對dui於yu在zai產chan業ye界jie的de應ying用yong來lai說shuo,由you於yu已yi經jing有you了le稱cheng為wei超chaoLSI光掩膜修正係統的實用化先例,因此可望用於推進旨在探索最佳加工條件的研究工作,以及新的應用技術開發。