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日本產(chǎn)綜研開發(fā)可在掃描電鏡中工作的納米機(jī)械加工系統(tǒng)
發(fā)表時(shí)間：2006-4-4 瀏覽次數(shù)：39 來(lái)源：廈門電之家發(fā)展科技公司
| 日本產(chǎn)綜研開發(fā)可在掃描電鏡中工作的納米機(jī)械加工系統(tǒng) | |
| 日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所*制造工藝研究部門Fine factory研究小組研究員蘆田極、日本富山大學(xué)教授森田升及其助手高野登，日前開發(fā)出了可在掃描電子顯微鏡（SEM）中工作的納米機(jī)械加工系統(tǒng)，成功地以視頻方式拍攝到了以單晶硅為切削材料進(jìn)行納米級(jí)切削的過(guò)程。 這套加工系統(tǒng)使用了原子力顯微鏡（AFM）裝置，加工工具則使用自主開發(fā)的加工懸臂。通過(guò)改變加在懸臂頂端刀刃上的接觸荷重，在1～100nm的范圍內(nèi)控制切進(jìn)深度，以納米為單位進(jìn)行切削。利用SEM把刀刃頂端放大以后進(jìn)行觀察，能夠以視頻方式記錄納米級(jí)切削的過(guò)程。 通過(guò)直接觀察加工過(guò)程，能夠得到極為翔實(shí)的信息，因此該系統(tǒng)將會(huì)成為用來(lái)闡明利用納米機(jī)械加工進(jìn)行材料清除的原理，以及探索*加工條件的強(qiáng)有力工具。在SEM中工作的納米機(jī)械加工系統(tǒng)的開發(fā)可應(yīng)用于納米壓印等工藝所使用的納米模具的修正加工等，將會(huì)推動(dòng)納米應(yīng)用技術(shù)的實(shí)用化開發(fā)。 機(jī)械加工依據(jù)的基本原理是使用固體工具對(duì)材料進(jìn)行切削，在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中可以證明，只要有納米級(jí)的尖銳工具和超精密驅(qū)動(dòng)裝置，理論上就能以納米為單位進(jìn)行切削加工。zui近幾年來(lái)，使用AFM裝置的納米機(jī)械加工曾經(jīng)作為超LSI用光掩膜修正加工技術(shù)得到過(guò)實(shí)際應(yīng)用，因此作為可應(yīng)用于納米應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)被業(yè)界寄予很高的期望。然而，盡管加工原理看似簡(jiǎn)單，但尤其是從加工尺寸小這個(gè)條件來(lái)說(shuō)，很難對(duì)加工現(xiàn)象進(jìn)行觀測(cè)，因此對(duì)它的機(jī)理還存在很多尚未闡明的東西，現(xiàn)場(chǎng)的理解和經(jīng)驗(yàn)要于理論性的解釋。 該研究小組早在10年前就開始了有關(guān)利用AFM裝置進(jìn)行納米級(jí)切削加工的研究，獨(dú)自開發(fā)出了納米級(jí)切削加工的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)系統(tǒng)、以及作為其關(guān)鍵零部件的加工懸臂，反復(fù)實(shí)施了旨在對(duì)加工現(xiàn)象進(jìn)行觀察的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。 同時(shí)還進(jìn)行了旨在追求加工精度的研究，甚至在地方新生聯(lián)盟的研究開發(fā)業(yè)務(wù)中實(shí)施了以實(shí)用化為目的的納米加工與測(cè)量系統(tǒng)的開發(fā)，以及提高加工懸臂用刀刃尖銳度的技術(shù)開發(fā)。希望直接觀察納米加工過(guò)程的愿望在了解加工現(xiàn)象方面是一種自然而然的想法，同時(shí)也是*的信息。出于這種考慮，在日本新能源與產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究扶持項(xiàng)目的幫助下一直在進(jìn)行相關(guān)研究。 此項(xiàng)研究大體包括兩種開發(fā)要素，一是建立在SEM中工作的納米加工系統(tǒng)，二是開發(fā)可完夠?qū)Φ度许敹瞬糠诌M(jìn)行放大觀察的尖銳加工懸臂。 本次實(shí)驗(yàn)使用的單晶硅通常稱為硬脆材料，質(zhì)地堅(jiān)硬。從其性質(zhì)上來(lái)說(shuō)，在機(jī)械微加工中像玻璃一樣易碎。而在納米切削中，即使像玻璃一樣的硬脆材料也表現(xiàn)得和普通金屬材料一樣，可順利進(jìn)行延性模式切削。本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，既然單晶硅比普通金屬材料還硬，因而納米機(jī)械加工可廣泛應(yīng)用于金屬和玻璃等多種材料。 此次發(fā)表中所講的“納米級(jí)機(jī)械加工的直接觀測(cè)”就是指，不論加工尺度如何，均可得出有助于闡明機(jī)械加工基本原理的有益數(shù)據(jù)。從上述學(xué)術(shù)觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，該系統(tǒng)有望成為闡明機(jī)械加工原理的強(qiáng)有力工具。另外，對(duì)于在產(chǎn)業(yè)界的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，由于已經(jīng)有了稱為超LSI光掩膜修正系統(tǒng)的實(shí)用化先例，因此可望用于推進(jìn)旨在探索*加工條件的研究工作，以及新的應(yīng)用技術(shù)開發(fā)。 |
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