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MEMS/NEMS工学全集
Fundamentals and applications of MEMS/NEMS Engineering

総目次


第1章
 序論

 MEMS の歴史,課題と将来展望 (桑野 博喜)

 1. MEMSの歴史(技術の系譜と製品化の系譜)
 2. MEMSの課題と将来展望

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第2章 MEMS/NEMS 基礎

総括  (佐藤 一雄)

第1節 力学基礎
1. 応力・ひずみ (大橋 俊朗)
1. 応力
2. 変形とひずみ
3. フックの法則
4. 応力−ひずみ線図

2. MEMS/NEMSの熱流動 (円山 重直)
1. 熱流動現象のマクロ・マイクロ・ナノスケール
2. マイクロスケールの熱流動現象とMEMS
3. ナノスケールの熱流動とNEMS

3. 流体 (木下 晴之・藤井 輝夫)

4. 機械振動学の基礎 (保坂 寛)

1. 自由度不減衰系の自由振動
2. 減衰振動,強制振動,2自由度系の振動
3. ラプラス変換とラグランジュの方程式
4. 梁の振動
5. 空気抵抗を考慮した梁の振動

第2節 物理学基礎
1. 半導体 (尾辻 泰一)
1. 半導体とは
2. 半導体のエネルギーバンド
 2.1 エネルギーバンドとバンドギャップ
 2.2 直接遷移と間接遷移
 2.3 エネルギー準位の縮退
3. キャリアとそのエネルギー分布則
4. 真性半導体
5. 不純物半導体
 5.1 不純物注入
 5.2 n型半導体
 5.3 p型半導体
 5.4 不純物半導体のフェルミ準位
6. キャリア輸送
 6.1 電子・ホールの有効質量
 6.2 キャリア輸送の基本方程式
 6.3 電磁場内のキャリア輸送(ドリフト)
 6.4 拡散
 6.5 散乱因子
 6.6 電子速度オーバーシュート
7. 半導体接合
 7.1 pn接合
 7.2 pn接合ダイオード
8. 半導体の光学応答
 8.1 光伝導効果
 8.2 再結合発光および誘導放出
 8.3 非線形光学応答
9. 半導体の磁気的応答
 9.1 Hall効果
 9.2 電子サイクロトロン共鳴

2. 誘電体 (山路 昭彦)
1. 静電容量と誘電率
 1.1 静電容量
 1.2 比誘電率
2. 誘電分極
 2.1 誘電分極と双極子モーメント
 2.2 内部電場と誘電分極
3. 誘電損失と誘電破壊
 3.1 複素誘電率と誘電損失
 3.2 誘電破壊
4. 誘電率の周波数依存性
5. 強誘電体

3. 光  (羽根 一博)

1. 光波の基礎
2. 光の反射と透過
3. 光の干渉
4. 光の回折
5. 光源(発光ダイオード)
6. 光検出器(フォトダイオード)

4. 放射線の作用とその利用  (越水 正典・浅井 圭介)
1. 放射線とは
 1.1 放射線利用の長所と短所
 1.2 放射線の発生
2. 放射線に関わる物理量と単位
 2.1 放射線・ビームそのものの物理量
 2.2 放射線を放出する能力を表す物理量
 2.3 放射線と物質との相互作用に関連する物理量
 2.4 放射線の照射量
3. 放射線の種類と物質との相互作用
 3.1 X 線,γ線
 3.2 β線,電子線
 3.3 α線,重粒子線,イオンビーム
 3.4 中性子
4. 放射線の検出・定量の方法
 4.1 個々の放射線の情報を得る検出器
 4.2 照射量の測定法

5. 原子・分子間の相互作用力と表面力  (福澤 健二)

1. 原子・分子間の相互作用力
 1.1 強い相互作用力
 1.2 弱い相互作用力
2.表面張力
 2.1 表面エネルギーと表面張力
 2.2 ラプラス圧

6. 統計力学 (福井 茂寿)
1. 古典的な考え方(マクスウェル分布)
2. 統計力学の基礎
3. MEMS/NEMSにおける熱流体の統計的な取り扱い

第3節 電磁気学基礎
1. 静電気と電磁気  (羽根 一博)
1. 点電荷の静電場
2. ガウスの定理
3. 平行平板電極の電界
4. 静磁場と磁束
5. アンペールの法則
6. 電磁誘導

2. マイクロ波工学  (本城 和彦)

1. 分布定数線路を伝播する電圧・電流
2. 空間を伝播する電界E と磁界H
3. 電磁波伝送デバイス
4. 非TEM波の伝播

3. 光波工学  (廣岡 俊彦・中沢 正隆)

1. 光ファイバ
 1.1 光ファイバの構造
 1.2 光ファイバ中の信号の伝播
 1.3 各種光ファイバとその特性
2. レーザ光源
 2.1 半導体レーザ
 2.2 ファイバレーザ
3. 光変調器
 3.1 LN変調器
 3.2 EA変調器
4. 光増幅器
 4.1 エルビウム添加光ファイバ増幅器(EDFA)
 4.2 半導体光増幅器(SOA)
5. 光DEMUX(多重分離)
 5.1 EA変調器
 5.2 SOA−SMZ変調器
 5.3 ファイバ型DEMUX
6. 光検出器
 6.1 pin−PD
 6.2 APD

第4節 材料基礎

1. Si結晶と酸化物・窒化物  (佐藤 一雄)
1. シリコン単結晶
 1.1 シリコン単結晶・多結晶のピエゾ抵抗効果
2. 多結晶シリコン
3. シリコン化合物
 3.1 シリコン酸化膜
 3.2 シリコン窒化膜
 3.3 水晶

2. 圧電材料  (羽賀 浩一)

1. MEMS 素子と圧電体
2. 圧電材料の構造
3. 圧電方程式と圧電体に必要な諸定数
 3.1 電気機械結合係数
 3.2 弾性定数
 3.3 線膨張率
 3.4 経時特性と耐久性
4. 圧電体の製法
 4.1 圧電セラミックスの作成法
 4.2 単結晶圧電体の作成法
 4.3 圧電体薄膜の作成法
5. 圧電体の応用
6. 圧電アクチュエータ(電気エネルギー⇒機械エネルギー)
 6.1 積層アクチュエータ
 6.2 バイモルフ型アクチュエータ
 6.3 超音波モータ
7. その他の圧電体応用

3. ポリマー  (杉本 岩雄)

1. 概要
2. 基礎的性質
 2.1 ポリマーの特徴と分類
 2.2 分子内結合と分子間結合
 2.3 高分子の構造と状態
3. 高分子の物性
 3.1 熱的性質(相転移現象)
 3.2 放射線の作用(耐放射線性)
 3.3 電気的性質
 3.4 光学的性質
 3.5 溶解性(バリア性・耐薬品性)
 3.6 表面の性質
 3.7 薄膜化

4. レジスト材料  (戸津 健太郎)
1. レジストとは
 1.1 レジストの役割
 1.2 レジストの種類
2.ポジレジスト
3.ネガレジスト
4. 電子線レジスト
5. 厚膜・永久膜レジスト
6.イメージリバーサルレジスト

第5節 化学基礎
1.反応化学・工学  (関 実)
1.化学反応の分類
 1.1 化学量論式  
 1.2 単一反応と複合反応
 1.3 素反応と非素反応
 1.4 均一反応と非均一反応
2. 反応操作と反応空間の形状
 2.1 回分反応と連続反応
 2.2 等温反応と非等温反応
 2.3 化学反応装置の形状
 2.4 化学反応装置内部の混合状態
 2.5 化学反応装置内部の混合状態の推定方法
 2.6 微小空間における反応器内の混合状態
3. 反応速度式
 3.1 反応速度の定義  
 3.2 反応次数と反応の分子数
 3.3 定常状態近似法による反応速度式の導出
 3.4 律速段階近似法による反応速度式の導出
4. 反応速度の温度依存性
5. 反応器の設計方程式
 5.1 回分反応器の設計方程式  
 5.2 連続槽型反応器の設計方程式
 5.3 連続管型反応器の設計方程式  
 5.4 反応形式と反応率

2. 光化学  (三澤 弘明)
1. 分子による光の吸収
2. 基底状態と励起状態
3. 一重項状態と三重項状態
4. 励起状態分子の運命
5. 励起分子の生成とその動的プロセス
6. 光化学反応
7. 二光子および多光子光化学反応

3. 電気化学  (末永 智一)

1. 電極電位とネルンストの式(平衡論から)
 1.1 電極電位
 1.2 標準電極電位とフォーマル電位
 1.3 平衡電位とネルンストの式
2. 電極反応の速度
 2.1 電子移動速度
 2.2 拡散速度
3. 電気化学計測
4. ディスク型マイクロ電極
 4.1 ディスク型マイクロ電極の特徴
 4.2 微小ディスクアレイ電極の挙動
 4.3 ディスク型マイクロ電極を用いた局所反応の評価
5.交互櫛型マイクロ電極
6.走査型電気化学顕微鏡(SECM)

4. 分析化学  (火原 彰秀・北森 武彦)

1. 分析化学とは
2. 精度と正確さ
3. 分析値の取り扱い
 3.1 分析値の表記
 3.2 推定と検定
 3.3 定量限界と検出限界
4. 化学平衡と化学量論の基礎
 4.1 化学平衡
 4.2 酸解離と緩衝溶液,滴定
5. 光分析法
 5.1 光吸収と分析
 5.2 吸光分光分析法
 5.3 蛍光分析法
 5.4 光熱変換分光法

5. 物理化学  (安部 隆)

1. 微小空間の物理化学
2. 固液界面の表面化学
 2.1 分子間力から表面張力へ
 2.2 濡れと接触角
 2.3 毛細管現象と毛細管力
3. 分子運動と分光学の原理
 3.1 分子の振動
 3.2 吸収と評価
4. 反応速度と化学平衡論の原理
 4.1 拡散
 4.2 反応速度式と速度定数
 4.3 化学平衡

第6節 生物学基礎
1. 生化学  (西澤 松彦)
1. 生体物質の構造
2. タンパク質の機能
3. 生体膜の構造と機能
4. 生体内における物質とエネルギーの変換

2. 生物物理学  (嶋本 伸雄)

1. 生物物理学のおおまかな歴史
 1.1 生物物理学とその端緒
 1.2 生物物理学の変遷と生物学への貢献
2. 分子の位置の計測
 2.1 分子の挙動の観察でしかできないこと
 2.2 蛍光を用いた分子測定法の特徴と限界
 2.3 ミクロとマクロの区別と混同,分子の物質定数
 2.4 生物マシンと人工マシンとの差
3. 他の生物物理分野

3. 分子生物学  (加地 範匡・馬場 嘉信)

1. 核酸の構造と機能
 1.1 核酸の構造
 1.2 核酸の機能
2. タンパク質の構造と機能
3. DNAの複製
4. 転写
5. 翻訳
6. 遺伝子工学
7. トランスジェニック技術

第7節 医学基礎
1. 細胞生物学  (和田 忠士・坂本 聡・半田 宏)
1. MEMSと細胞生物学
2. サイトカインIL−8による好中球の走化性の解析
3. 微小流体を用いた胚発生研究
4. 細胞外に放出されるイオンの活性をモニタする試み
5. 微細加工アレイによる一分子酵素学
6. 合成中のポリペプチドを捕獲することにより作製される タンパク質チップ

2. 診断学  (和田 忠士・坂本 聡・半田 宏)

1. MEMSと診断
2. 細胞検査
 2.1 培養細胞を用いたバイオアッセイシステムの構築
3. 細胞診断
 3.1 マイクロ・セルソーティング技術
 3.2 免疫磁気細胞分離法
4. 分子診断
 4.1 ポータブルSPRシステムによるチップ上での分子診断
 4.2 ナノサイズの機能性ビーズを用いたアプローチ
 4.3 センサ用プローブとしてのナノ磁性ビ−ズとホール素子による診断デバイス

3. カテーテル・内視鏡治療  (芳賀 洋一)

1. 低侵襲医療
 1.1 内視鏡を用いた低侵襲治療
 1.2 カテーテルを用いた低侵襲治療
2. 低侵襲医療におけるMEMS/NEMS技術の有用性
 2.1 手術手技における課題
 2.2 工学技術上の課題
3.低侵襲医療デバイスの多機能化・高性能化
 3.1 能動カテーテル
 3.2 極細径光ファイバ圧力センサ
 3.3 血管内前方視超音波イメージャー
 3.4 精密レーザ治療用マイクロ二次元光スキャナ
 3.5 高機能・多機能医療ツールのための非平面 MEMS プロセス
4. 今後の展望

4. DDS を活用した治療  (山口 葉子)

1. リポソームとDDS
2. 皮膚をターゲットにしたリポソーム製剤
3. 薬物の皮膚透過性が向上する新しいDDS

第8節 環境・エネルギー学基礎
1. モニタリング・雰囲気分析  (石田 寛)
1. 大気環境のモニタリング
 1.1 二酸化硫黄
 1.2 一酸化炭素
 1.3 二酸化窒素
 1.4 光化学オキシダント
 1.5 浮遊粒子状物質
2. 環境モニタリングの問題点とセンサ開発の現状

2. エネルギー変換  (谷内 利明)

1. エネルギー変換とは
2. エクセルギーとアネルギー
3. エネルギーの相互変換
 3.1 力学エネルギーと電気エネルギーの変換
 3.2 光エネルギーと電気エネルギーの変換
 3.3 化学エネルギーと電気エネルギーの変換

3.二酸化炭素削減(地球温暖化)  (小中 庸夫)

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第3章 MEMS/NEMSプロセス基盤技術

第1節 リソグラフィ技術
1. 光リソグラフィ (堀内 敏行)
1. リソグラフィによる微細パターン形成
2. リソグラフィの種類と光リソグラフィの位置付け
3. リソグラフィの主要工程
4. 露光技術
5. 解像度
6. 焦点深度
7. 高解像化技術
 7.1 位相シフトマスク
 7.2 変形照明
 7.3 近接効果補正(OPC;Optical Proximity−effect Correction)  
 7.4 レジストプロセスにおける工夫

2. 電子線 (玉村 敏昭)
1. 電子線リソグラフィの概要
2. 電子線リソグラフィシステム
3. 電子線リソグラフィの特徴
 3.1 電子線リソグラフィの利点
 3.2 電子線リソグラフィの問題点
4. 電子線リソグラフィの解像度要因
5. 電子線リソグラフィのスループット要因
6. 電子線リソグラフィ用レジスト材料

3. パターン形成 (堀内 敏行)

1. MEMSに関係するパターン形成
2. ウェハ上への微細パターン形成
3. 厚膜レジストパターンの形成
4. 平面以外の試料へのリソグラフィ
5. シートや薄い大基板上へのパターン形成

第2節 薄膜形成技術
1. 真空蒸着 (南 和幸)

1. 真空蒸着の特徴と蒸着材料
2. 抵抗加熱法
3. 電子ビーム加熱法
4. レーザアブレーション法
5. 化合物・合金の蒸着

2. スパッタリング (南 和幸)

1. スパッタリングの原理,特徴とスパッタリング率
2. マグネトロンスパッタリング
3. 対向ターゲットスパッタリング
4. ECRスパッタリング
5. イオンビームスパッタリング
6. 化合物・合金のスパッタリング
7. スパッタ膜の特性

3. CVD(化学気相堆積)法 (小野 崇人)

1. 化学気相堆積
2. 成長メカニズム
3. CVD 反応炉
4. プラズマCVD
5. MEMS材料としてのCVD膜

4. スピンコーティング (戸津 健太郎)

1. スピンコーティングとは
2. スピンコーティングの原理
3. スピンコーティングの手順
 3.1 ウェハの準備
 3.2 コーティング

5. 酸化・拡散 (戸津 健太郎)

1.酸化
 1.1 酸化の原理
 1.2 酸化による応力
 1.3 熱酸化装置
2. 拡散
 2.1 拡散とは
 2.2 拡散の原理
 2.3 拡散の方法

第3節 エッチング技術
1. ウェットエッチング (式田 光宏)

1. 結晶異方性エッチング
2. エッチング特性
 2.1 結晶方位に対するエッチング速度分布
 2.2 エッチング液の濃度および温度依存性
 2.3 KOHとTMAHとの違い

2. ドライエッチング (一木 隆範)

1. ドライエッチングの必要性
2. 半導体産業におけるドライエッチング
3. シリコンのディープエッチング
4. ガラスのディープエッチング

3. 集束イオンビームエッチング (松井 真二)

1. エッチングプロセスとその応用
 1.1 透過電子顕微鏡試料作成への応用
 1.2 バイオツール作製への応用

4. 中性粒子ビームエッチング技術 (寒川 誠二)
1. プラズマプロセスの課題
2. 新しい中性粒子ビーム生成装置
3. 極微細ゲート電極エッチングへの応用
4. 32nm世代以降の縦型 FIN トランジスタへの応用
5. サブ10nm以降のデバイスへのチャレンジ

5. 光励起エッチング (佐々木 実)

1. ウェットエッチング
2. ドライエッチング

6. 洗浄 (戸津 健太郎)
1. MEMSプロセスにおける洗浄
2. 洗浄方法
 2.1 洗浄対象物に対する洗浄方法
 2.2 RCA洗浄
 2.3 物理洗浄
3. 乾燥

第4節 接合技術
1. 直接接合 (須賀 唯知)

1. 接合技術の分類
2. 陽極接合
3. シリコン直接接合
4. プラズマ活性化接合 Plasma activation bonding
5. 表面活性化常温接合(SAB)

2. MEMS 用の接着剤 (岡本 洋)

1. 接着剤
2. MEMS プロセスにおける接着剤の使用

第5節 電解めっき (安部 隆)

1. 電解めっき可能な金属
2. 電解めっきにおける反応過程と電解条件
 2.1 電極表面上の反応過程  
 2.2 電流密度  
 2.3 電流波形
 2.4 浴の温度  
 2.5 金属イオン濃度と pH
 2.6 浴の攪拌
 2.7 添加剤の効果
3. めっき浴の各論と実際
 3.1 硫酸銅めっき浴
 3.2 スルファミン酸ニッケルめっき浴
 3.3 複合(分散)めっき浴
4. 貫通電極の形成への利用

第6節 立体加工技術
1. 異方性エッチング (式田 光宏)

1. 母材となる単結晶シリコン基板の面方位依存性
2. エッチングマスク領域依存性
3. エッチング液およびエッチング条件依存性

2. 集束イオンビーム化学気相成長法による立体ナノ構造形成
                                   (松井 真二)

1. 立体ナノ構造形成方法
2. ナノエレクトロ・メカニクス応用
 2.1 空中配線
 2.2 ナノメカニカルスイッチ
 2.3 静電ナノマニピュレータ
 2.4 ナノスプリング
3. バイオナノツールへの応用
 3.1 バイオ・ナノインジェクター
 3.2 ナノネット
 3.3 フィルタリングツール

3. マイクロ光造形 (丸尾 昭二)

1. 光造形法の原理と特徴
2. マイクロ光造形法
3. 内部硬化型マイクロ光造形法
4. 2光子マイクロ光造形法
5. 2光子マイクロ光造形法の応用展開
6. 2光子造形による光駆動マイクロマシンの開発
7. 各種マイクロ光造形法の開発と応用展開
8. マイクロ光造形の今後の展開

4. 平面層状構造から製作する立体構造 (佐々木 実)

1. 表面マイクロマシニングによる立体構造
2. Si やSOI ウェハから用意した立体構造

5. 折り紙組み立て,自己組織化・自己組み立て
                 (栗林 香織・尾上 弘晃・竹内 昌治)

1. 折り紙の工学分野への応用
 1.1 マイクロスケールの折り紙組み立て技術とその応用
2. 自己組織化・自己組み立て
 2.1 マイクロ自己組み立て
 2.2 マイクロ自己組み立ての現行の技術
 2.3 マイクロ自己組み立ての応用先
 2.4 自己組織化・自己組み立てのナノスケールの研究

第7節 マイクロ機械加工技術
1. 工具を用いる機械的,電気的加工技術 (増沢 隆久)

1. 切削(cutting)
2. 研削(grinding)
3. 放電加工(electrical discharge machining, EDM)
4. 超音波加工(ultrasonic machining, USM)
5. 電解加工
6. ブラスト加工
7. 塑性加工

2. 研磨・CMP (黒河 周平・土肥 俊郎)

1. 遊離砥粒加工技術の基本
 1.1 ラッピング
 1.2 機械的ポリシング
 1.3 化学・機械的複合ポリシング−CMP−
2. デバイスウェハの平坦化 CMP

第8節 パッケージング技術
1. はんだバンプ (恒次 秀起)

1. 従来のバンプ技術の経緯
2. 微小はんだバンプを用いたマイクロコネクションの基本工程
3. 下地電極の作製
4. 微小はんだバンプの作製
 4.1 厚膜レジストへのパターン形成
 4.2 はんだ膜の形成
 4.3 バンプ形状
 4.4 バンプの形状設計
 4.5 バンプ接続
5. 基本検討 
 5.1 試料構成
 5.2 機械的,電気的特性の評価方法
6. 結果および考察
 6.1 アライメント精度
 6.2 せん断強度
 6.3 周波数帯域特性
 6.4 熱的特性

2. MEMS 実装と気密封止技術 (安部 隆)

1. MEMS実装の機能
 1.1 機械的および熱的な衝撃からの保護
 1.2 外部環境からの保護
 1.3 電気的接続
2. MEMS実装用材料
3. MEMS実装の方法
 3.1 バルクウェハによる蓋の形成
 3.2 転写による蓋の形成
 3.3 犠牲層を利用した蓋の形成
4. MEMS実装用真空封止法の例
 4.1 CVD法を用いた方法
 4.2 真空蒸着法を用いた方法

3. モールディング (谷口 淳)

1. モールディングによるパッケージング
2. MEMS/NEMS向けモールディング
3. ダイヤモンドを用いたモールディング

4. フリップチップ実装技術 (日暮 栄治)

1. MEMS技術とフリップチップ実装
2. フリップチップ実装技術によるMEMSデバイス
 2.1 MEMSミラー
 2.2 フリップチップトランスファー
3.フリップチップ実装における課題

5. 表面実装技術 (伊藤 寿浩)

1. Surface Mount Technology
2. 鉛フリー接続技術
 2.1 鉛フリーはんだ技術
 2.2 導電性接着剤技術
3. MEMS実装の課題と表面実装
4. MEMS封止実装と常温封止接合
 4.1 MEMS封止実装
 4.2 標準封止構造と常温接合の適用可能性

6. 高密度三次元実装技術 (福島 誉史)

1. パッケージの開発動向
2. 三次元実装技術の分類
3. 三次元実装における主要素技術
 3.1 TSV形成技術
 3.2 CMP・シリコン薄化技術
 3.3 マイクロバンプ形成・接合技術
 3.4 高精度位置合わせ技術
 3.5 狭ギャップアンダーフィル技術
4. 三次元実装の将来展望

第9節 バイオ・化学プロセス技術
1. 自己組織化単分子膜(表面修飾)のマイクロデバイス製作
  への応用 (金 範)

1. MEMS のボトムアップアプローチ
2. 自己組織化単分子膜を用いた表面修飾 
 2.1 表面修飾
 2.2 SAM の性質と表面処理の応用
 2.3 SAM を用いた柔軟性基板上でのマイクロパターン転写技術
3. 自己組織化単分子膜のマイクロ・ナノパターニング法
 3.1 広面積ナノパターニングのための液中 μCP 技術
 3.2 SAM を用いたパターニング技術のバイオ応用

2. 生体材料を利用したバイオハイブリッドプロセス (竹内 昌治)

1. 動くタンパク質:生体分子モータ
2. 超高感度センサ:膜タンパク質・脂質二重膜

3. プリンティング(ナノインプリント,ナノプリント) (谷口 淳)

1.ナノプリント
2.ナノインプリント

4.カーボンナノチューブ(CNT) (小野 崇人)

1.カーボンナノチューブ(CNT)の合成方法
2.カーボンナノチューブの応用

第10節 厚膜プロセス
1. LIGA (杉山 進)

1. LIGA の概要
 1.1 LIGA用SR光源
 1.2 LIGA プロセス
2. 要素技術
 2.1 LIGA用X線マスク
 2.2 ディープX線リソグラフィ
 2.3 電鋳
 2.4 プラスチック成形
3. LIGA の拡張技術
 3.1 サブミクロンLIGA
 3.2 平面パターン−断面転写(PCT)プロセス
 3.3 TIEGAプロセス

2. レジスト膜を利用した立体加工 (佐々木 実)

1. 厚膜レジストの取り扱い
2. 化学増幅型レジスト
3. 厚膜レジストによる立体構造製作
4. 立体サンプル上へのフォトリソグラフィ

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第4章 MEMS/NEMS応用基盤技術

第1節 変調,増幅,フィルタリング,復調 (佐々木 実)
1. デバイス適用例
2. 周波数スペクトル
3. 周波数範囲とフィルタの種類
4. 復調

第2節 微小信号検出 (羽根 一博)
1. 微小電流測定
2. ヘテロダイン測定

第3節 ワイヤレス送受信,アンテナ,電磁カップリング(澤谷 邦男)

1. 電波の基本的な性質
 1.1 平面電磁波
 1.2 電磁波の偏波
 1.3 電磁波の周波数
2. アンテナに要求される特性
 2.1 フリスの伝達公式
 2.2 アンテナの指向性
 2.3 指向性利得
 2.4 アンテナのインピーダンス
 2.5 アンテナの放射効率
 2.6 動作利得
3. 基本的なアンテナ素子
 3.1 ダイポールアンテナ
 3.2 モノポールアンテナ
 3.3 ループアンテナ
 3.4 スロットアンテナ
 3.5 マイクロストリップアンテナ
 3.6 開口面アンテナ
4. アレイアンテナ

第4節 設計・シミュレーション技術
1. 有限要素法 (小寺 秀俊)

1. 歴史と基本的な考え方
2. 応力ひずみ解析の(二次元)ための有限要素法による理論展開

2. FDTD法 (藤森 和博)

1. FDTD法
2. マクスウェル方程式の差分化
3. 安定条件
4. 吸収境界条件

第5節 マイクロ・ナノマニピュレータの遠隔操作技術 (新井 史人)

1. マイクロ・ナノマニピュレータの現状
 1.1 マイクロ・ナノマニピュレータの分類
 1.2 接触型マイクロ・ナノマニピュレータ
 1.3 非接触型マイクロ・ナノマニピュレータ
2. マイクロ・ナノマニピュレータの遠隔操作
 2.1 バイラテラル制御系の構成方法
 2.2 マスタアーム
 2.3 接触型マイクロマニピュレータの並列型バイラテラル制御系の実例
 2.4 非接触型マイクロマニピュレータの力逆送型バイラテラル制御系の実例

第6節 ICカード (永井 靖浩)

1. ICカードの市場への導入
2. ICカードの機能,通信インターフェイス,OSでの分類
3. ICカードの暗号化技術
4. 耐タンパ技術
5. ICカードの製造と実装技術
6. ICカードの信頼性技術
7. ICチップの応用技術と将来イメージ

第7節 センサネットワーク (稲坂 朋義)

1. センサネットワークシステムの構成
2. センサネットワークの主要技術
 2.1 低電力無線通信技術
 2.2 アドホックネットワーク技術
 2.3 センサネットワークを構成するプラットフォーム

第8節 信頼性技術 (横堀 壽光)

1. 故障診断
 1.1 確率過程論による故障診断
 1.2 シャノン線図を用いた出生死滅過程による一般的解析による方法
 1.3 ワイブルの最小値確率論により得られる結果との比較
2. リスク管理
3. 冗長度
4. 破壊力学
 4.1 き裂材の変形様式
 4.2 破壊のクライテリオン

第9節 トライボロジー (足立 幸志)

1. マイクロ・ナノトライボロジー
2. 微小垂直荷重下における摩擦
3. 二表面間の凝着力
 3.1 静電気力
 3.2 ファンデルワールス力
 3.3 メニスカス力
4. 二表面間の凝着力の制御
 4.1 表面帯電の抑制
 4.2 接触面積の低減
 4.3 表面エネルギーの低下,表面の疎水(撥水)化
 4.4 固体表面に吸着する液体の抑制
5. MEMS/NEMSの摺動部のためのトライボロジー技術
 5.1 表面電荷による摩擦の制御
 5.2 雰囲気ガスによる摩擦の制御
6. 高性能機器を実現するトライボロジー技術のためのMEMS

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第5章 MEMS/NEMSデバイス例

総括 (鈴木 健一郎)

第1節 加速度センサ (竹内 幸裕・川原 伸章)

1.ひずみゲージ式
2.静電容量式

第2節 圧力センサ (栗山 敏秀)
1.ピエゾ抵抗型圧力センサ
2.静電容量型圧力センサ
3.共振型圧力センサ   
4.光ファイバ型圧力センサ

第3節 ジャイロ(角速度センサ) (前中 一介)

1. MEMSジャイロの原理
2. 参照振動方法と検出方法
3. センサデバイス例(バルクマイクロマシニング)
 3.1 片持ち梁構造
 3.2 矩形平板音叉型ジャイロ
 3.3 リング型ジャイロ
 3.4 回転振動を利用するジャイロ
 3.5 回転型ジャイロ
4.センサデバイス例(表面マイクロマシニング)
 4.1 矩形平板音叉型ジャイロ
 4.2 ジンバル構造ジャイロ

第4節 フローセンサ (安田 隆)

1. 熱式フローセンサ
 1.1 熱線式および熱膜式フローセンサ
 1.2 温度差検出型フローセンサ
 1.3 2 本のヒータの差動を取るフローセンサ
2. 光学式フローセンサ
 2.1 微小変位の光学的検出を利用したフローセンサ
 2.2 レーザドップラ式フローセンサ
3. 感覚毛型フローセンサ

第5節 温度センサ (木村 光照)

1. 温度センサの分類
2. 熱型温度センサの基礎
3. MEMS型温度センサに使用される熱型温度センサの原理と特徴
4. MEMS型温度センサの最近の動向

第6節 赤外線センサ (木股 雅章)

1. 熱型赤外線検出器の動作
2. 強誘電体方式
3. 抵抗ボロメータ方式
4. SOIダイオード方式
5. 熱電方式
6. その他の方式

第7節 アクチュエータ
1. 静電駆動 (鈴木 健一郎)

1. 駆動原理
 1.1 静電気力
 1.2 ばねの復元力
 1.3 静的釣り合い
2. 動的特性
3. 端部効果
4. 実例
 4.1 マイクロスイッチ
 4.2 静電容量可変率10を超えるデジタル可変キャパシタ

2. 電磁アクチュエータ (石山 和志)

1. 光スキャナ
2. 回転型アクチュエータ

3. 流体圧力駆動 (尾崎 浩一)

1. 通常サイズで多用される流体圧力駆動の種類と特徴
2. 流体圧力駆動のマイクロ化における特徴
 2.1 マイクロ化に適したアクチュエータの構造  
 2.2 圧力流体の供給源
3. マイクロ流体圧力駆動の開発例
 3.1 マイクロ弁
 3.2 マイクロポンプ
 3.3 マイクロカテーテル
 3.4 フレキシブルマイクロアクチュエータ
 3.5 マイクロ空圧ワブルモータ

4. 圧電駆動 (神野 伊策)

1. 圧電薄膜RF−MEMSスイッチ
2. 圧電薄膜を用いたMEMSディフォーマブルミラー

第8節 光圧回転体とその応用 (浮田 宏生)

1. 理論解析
 1.1 光トルク
 1.2 回転抗力
 1.3 回転速度
 1.4 攪拌特性
 1.5 混合率
2. フォトリソグラフィによる作製
3. 実験評価
 3.1 評価装置
 3.2 回転速度と流量
4. 光ミキサー応用
 4.1 従来のマイクロ混合法
 4.2 光ミキサーによる混合
 4.3 微小流体回路中での混合可視化

第9節 磁気ヘッド,光ヘッド (越本 泰弘)

1. 磁気ヘッド
2. 光ヘッド
3. 光ディスクの高密度化と今後の方向

第10節 光スイッチ,フィルタ,光導波路 (羽根 一博)

1. 光ネットの拡大と光部品の必要性
2. 小型光スイッチ
3. 大型光スイッチ
4. 波長可変フィルタ
5. 光減衰器
6. リング導波路共振器
7. フォトニック結晶と MEMS

第11節 RF スイッチおよびフィルタ (鈴木 健一郎)

1. 携帯端末機器への応用
 1.1 部品の高性能化
 1.2 回路ブロックの簡素化
 1.3 集積化による部品の簡素化
2. スイッチ
 2.1 MEMSと半導体スイッチの比較
 2.2 MEMSスイッチの構造
 2.3 スイッチの応用分野
3. フィルタ
 3.1 可変キャパシタ
 3.2 コイル
 3.3 共振器

第12節 インクジェット (馬場 昭好)

1. インク吐出原理によるインクジェットの分類
2. 機械式インクジェット
3. 熱式インクジェット
4. 静電誘引式インクジェット
5. 今後の課題

第13節 ディスプレイ (羽根 一博)

1. デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)
2. グレーティングライトバルブ(GLV)
3. レーザスキャナディスプレイ

第14節 三次元構造デバイス (服部 正)

1. 巻き線円筒型マイクロコイル
 1.1 マイクロコイル市場
 1.2 巻き線円筒型マイクロコイルの作製
2. X 線タルボ干渉計の回折格子
 2.1 X線タルボ干渉計によるX線イメージング
 2.2 回折格子の作製
 2.3 回折格子の評価実験

第15節 化学センサ (安部 隆)

1. 電気化学センサ
2. イオン感応性電界効果トランジスタセンサ
3. 金属酸化物半導体センサ
4. 水晶振動子マイクロバランスセンサ
5. 表面弾性波センサ
6. 表面プラズモン共鳴センサ
7. カンチレバーセンサ

第16節 マイクロリアクター (菊谷 善国・北森 武彦)

1. マイクロリアクターとは
2. マイクロリアクターにおけるスケーリング効果
3. マイクロリアクターの微細加工
4. 今後のマイクロリアクターの展開

第17節 DDS(ドラッグ・デリバリー・システム)と MEMS&NEMS
                                (五十嵐 理慧)

1. DDSに用いるナノキャリア
2. リポソーム
3. リピッドミクロスフェア(LM),リピッドナノスフェア(LNS)とリソッドナノパーティクル(SNP)
 3.1 リピッドミクロスフェア(LM)
 3.2 リピッドナノスフェア(LNS)とソリッドナノパーティクル(SNP)

第18節 バイオチップ(タンパク質) (庄子 習一)

1. 生体分子固定型バイオチップ(DNA チップ,プロテインチップ)
 1.1 固定型バイオチップの種類
 1.2 プロテインチップ
 1.3 プロテインチップの製作方法
2. タンパク質の分析を目的としたマイクロ流路型バイオチップ
 2.1 プロテオーム解析
 2.2 電気泳動チップを用いたタンパク質解析
 2.3 抗原−抗体反応を利用したタンパク質の同定(ELISA 法)
 2.4 タンパク質の結晶化
3. バイオチップの材料と製作手法
 3.1 バイオチップ製作の現状  
 3.2 ガラス
 3.3 PDMS  
 3.4 プラスチック

第19節 クロマトグラフィ (中西 博昭)

1. チップクロマトグラフィ
2. チップ LC
3. チップ GC    
4. マイクロチップ電気泳動装置

第20節 走査型プローブ顕微鏡(SPM) (小野 崇人)

1. 走査型プローブ顕微鏡(SPM)
2. 走査型プローブ顕微鏡ファミリー
3. 原子間力顕微鏡 
4. マイクロ加工技術によるプローブ作製

第21節 分析チップ (中西 博昭)

1. 分析チップ(Micro Total Analysis Systems:μTAS)
2. 電気浸透流ポンプ   
3. 樹脂製マイクロ流体デバイス
4. ガラス製マイクロ流体デバイス
5. DNAシーケンサ
6. 環境分析
7. 細胞機能解析チップ

第22節 表面プラズモン共鳴・局在プラズモン・電磁メタマテリアル
                                 (小貫 哲平)

1. SPR現象の物理的基礎
 1.1 SPRの基本事項
 1.2 SPPのスケール・次元・次数
 1.3 メタマテリアル
2. SPPの励起方法とSPRセンサ
3. 局在表面プラズモンポラリトン(LSPP)
4. 電磁メタマテリアル

第23節 燃料電池 (田中 秀治)

1. 携帯型燃料電池の方式
 1.1 受動型 DMFC
 1.2 能動型 DMFC
 1.3 改質型燃料電池
2. 燃料電池用マイクロ流体デバイス
 2.1 メタノール制御マイクロバルブ
 2.2 マイクロ遠心空気ポンプ
3. マイクロ燃料改質器
4. MEMS技術を用いたセル

第24節 ロボットセンサ(触覚センサ,近接覚センサ, ビジョンセンサ)
                                    (長澤 純人)

1.MEMSとロボティクス
2.触覚センサ
3.近接覚センサ
4.ビジョンセンサ

第25節 リモートパワリング・テレメータ (長澤 純人)

1. リモートパワリング・テレメータが有効なアプリケーションとMEMS技術
2. リモートパワリング・テレメータの方式
3. 実際のアプリケーション例

第26節 マイクロ光学系 (佐々木 実)

1. 導波路と自由空間混在の光学系
2. 単一部品に複数機能を集積して実現するマイクロ光学系
3. 集積度の高いMEMSデバイスを生かす光学系

第27節 近接型光帰還半導体レーザ (浮田 宏生)

1. 理論解析
 1.1 単独LDの発振条件
 1.2 実効反射率
 1.3 波長特性
2. 実験解析
 2.1 実験方法
 2.2 波長特性
3. 応用光デバイス
 3.1 波長可変半導体レーザ
 3.2 光振動子センサ
 3.3 浮上型光集積ヘッド

第28節 表面・界面現象を利用したデバイス (鈴木 博章)

1. 表面・界面現象の利用
2. 界面張力の制御による微小送液機構
 2.1 微小流路中における液体の進行
 2.2 毛細管現象を利用した送液
 2.3 疎水性バルブによる送液制御
 2.4 エレクトロウェッティングを用いたポンプとバルブ
 2.5 プラグ型送液システム
3. ディスプレイ
4. 焦点可変レンズ
5. 微細構造による表面改質

第29節 CNT のデバイスへの展開 (谷垣 勝己)

1. 半導体エレクトロニクスとカーボンナノチューブ
2. カーボンナノチューブ(CNT)の物性
3. CNTの固体バンドと電子物性
4. CNTデバイス
5. CNTへのキャリア制御
6. CNTにおける量子伝導とスピン偏極

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第6章 解析・評価技術

第1節 物理センサの機能評価 (前中 一介)
1. MEMSセンサの評価項目
2. ひずみの評価
3. 加速度の計測
 3.1 計測手法
 3.2 伝達関数の評価
4. 角速度の計測
5. 物理センサ機能評価のまとめ

第2節 化学的機能評価(化学センサ性能など) (内田 秀和)

1. 金属酸化物半導体ガスセンサ
2. 固体電解質センサ
3. メカニカルガスセンサ
4. 微小化学分析システム
5. 集積化センサ
6. 微小電極アレイ(非修飾電極)
7. その他のシステム

第3節 半導体デバイス評価技術(半導体パラメータアナライザ)
                                  (遠藤 哲郎)

1. 半導体デバイス評価技術の意義
2. 高精度半導体デバイスの電気測定の基礎
3. 微小電流測定技術
4. 微小電圧測定技術
5. 高精度容量測定技術
6. 微小電流測定・電圧測定・高感度容量測定の高速測定技術

第4節 SEM,TEM (岡本 洋)

1. 電子顕微法の役割
2. プローブ粒子としての電子
3. 電子顕微鏡の装置構成
4. 最近の動向

第5節 ラマン分光法 (小貫 哲平)

1. ラマン分光入門
 1.1 基本事項
 1.2 ラマン分光の基本構成と特徴
 1.3 選択律と偏光則
 1.4 散乱効率
2. 機器紹介
 2.1 光源
 2.2 分光器
 2.3 光学フィルタ
 2.4 検出器
 2.5 ラマン分光装置・ライブラリーなど
3. ラマン分光顕微鏡
4. 表面増強ラマン散乱(SERS)

第6節 蛍光計測 (渡慶次 学・馬場 嘉信)

1. 蛍光と蛍光検出システム
2. 蛍光検出システム
3. システム例
4. 今後の展望

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第7章 システムへの適用例

第1節 自動車システムへの適用 (野々村 裕)

第2節 情報通信システムへの適用
1. マイクロ変位センサ (澤田 廉士)

1. マイクロエンコーダ
 1.1 微小エンコーダ(チップエンコーダ)
 1.2 MEMSマイクロエンコーダ
 1.3 マイクロパッケージドエンコーダ
 1.4 面発光レーザ(VCSEL)を用いたエンコーダ
 1.5 格子イメージを用いた集積型エンコーダ
2. フィゾ干渉型変位センサ
3. 高感度干渉計
4. 複合共振を利用した変位センサ
5. 可動回折格子を利用した変位センサ
6. 幾何学配置に基づくマイクロ変位センサ
 6.1 三角測法およびビームディフレクタ法による計測
 6.2 拡散光ビームを用いた変位計測

2. 光MEMS応用バイオセンサ (澤田 廉士)

1. DNA蛍光検出
2. 走査型共焦点顕微鏡
3. グルコースモニタのための旋光センサ
4. 光ファイバ血圧計
5. 脈波センサ,パルスオキシメータ
6. OCT(光コーヒレンストモグラフィ, Optical Coherence Tomography)
7. 光MEMSを用いた血流センサ

3. 光スイッチ (澤田 廉士)

1. On−Off MEMSスイッチ(MARS スイッチ,GLV,DMD 応用スイッチ)
2. RIEのみで作製したスイッチ
3. ファイバ,導波路駆動スイッチ
4. 3D およびマトリックスミラーアレイスイッチ
5. レンズ駆動スイッチ
6. Si ステージスイッチ
7. バブル移動スイッチ
8. エバネッセント結合スイッチ

4. 映像提示応用 (澤田 廉士)

1. DMD
2. GLV
3. GLV の印刷用 512ch 露光ヘッドへの応用
4. マイクロミラー走査型

5. 情報システムへの応用 RFID (清水 雅史)

1. RFIDとは
2. パッシブRFIDの原理
 2.1 基本原理
 2.2 通信距離についての考察
 2.3 パッシブRFIDにおける問題点
3. アクティブRFID
 3.1 通信距離に関する考察
4. RFIDシステムと応用例
5. センサネットワーク
6. MEMSへの期待

第3節 環境システムへの適用 (山田 勲)

1. 環境モニタリングシステム
 1.1 無線センサネットワークシステム
 1.2 多機能気象観測システム WeatherBucket (ウェザーバケット)
2. 環境分野への適用例・案
 2.1 適用可能分野の総括
 2.2 各分野における適用例

第4節 セーフティシステムへの適用 (野々村 裕)

第5節 アミューズメントシステムへの適用 (本田 崇)

1. MEMS加速度センサによるモーションコントロール
2. MEMSジャイロセンサによるロボットの位置・姿勢検出
3. マイクロアクチュエータのマイクロロボットへの応用

第6節 宇宙システムへの適用 (三田 信)

1. 宇宙応用に関しての特殊性
 1.1 放射線 
 1.2 超高真空
 1.3 熱
 1.4 打ち上げ時の振動・衝撃
 1.5 特殊な用途
 1.6 高信頼性
 1.7 経済性
2. 適応例や期待される応用先
 2.1 慣性センサ
 2.2 マイクロスラスタ
 2.3 マイクロバルブ
 2.4 天体観測用デバイス
3. JAXA内で開発中の宇宙用 MEMS デバイス
 3.1 X線検出器
 3.2 X線工学系
 3.3 着陸用二次元レーザ・レーザ高度計
 3.4 マイクロアクチュエータ

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第8章 今後の展望

第1節 μTAS (馬場 嘉信)
1. DNA解析
2. 疾患診断
3. タンパク質解析
4. 他の生体分子解析
5. 細胞解析
6. 将来展望

第2節 一分子マニピュレーション,分子手術 (鷲津 正夫)

1. なぜ今,分子マニピュレーションか?
2. 誘電泳動によるバイオマニピュレーション
3. 交流電界の電気力学的効果
4. レビテーション,レーザマニピュレーション
5. DNAの電気力学的伸長固定
6. 電気力学的伸長固定を用いたDNAの切断回収
7. DNAの分子マニピュレーションを用いた分子間相互作用の観察
8. 酵素を用いたDNAの分子手術
9. 電気浸透流を用いたDNA操作技術

第3節 組織工学・再生医療 (大和 雅之)

1. 組織工学誕生の背景
2. 組織工学
3. 幹細胞生物学
4. ES細胞
5. iPS細胞

第4節 自動車 (野々村 裕)

第5節 センサーネットワーク (稲坂 朋義)

1. 技術展望
 1.1 仮設ネットワークからインフラへ
 1.2 集中処理から分散処理へ
 1.3 設置型に加えて散布型も
 1.4 メンテナンスフリーへ
2. 期待されるアプリケーション
 2.1 防犯・セキュリティ
 2.2 防災
 2.3 構造物劣化監視
 2.4 医療・健康・生活
 2.5 環境リスクへの対応
 2.6 農作物などの各種生産・流通管理

第6節 集積化CMOS−MEMS技術と指紋センサチップ (町田 克之)

1. バイオメトリクス技術と指紋センサチップ
2. 集積化CMOS−MEMS技術
3. シームレスインテグレ―ション技術
 3.1 STP技術
4. 指紋センサチップ
 4.1 容量型指紋センサ検出用CMOSLSI技術
 4.2 キャリブレーション機能
 4.3 半導体式容量型指紋センサ LSI
 4.4 CMOS−MEMS指紋センサ技術
 4.5 CMOS−MEMS指紋センサ評価結果
5. 信頼性の評価法
 5.1 ESD対策とその実験結果
 5.2 指圧に対する機械的強度の検討
 5.3 長期信頼性の評価:不純物に対する検討

第7節 五感センサ (向井 利春)

1. センサとは
2. 現代のセンサに求められる特性
3. MEMSセンサ   
4. MEMSセンサの例
5. MEMSセンサの将来

第8節 マイクロ発電 (田中 秀治)

1. マイクロ発電デバイスが拓く将来像
2. 超小型ガスタービン発電機
3. 携帯型燃料電池
4. エネルギーハーベスタ

第9節 宇宙,飛行機 (永井 大樹・浅井 圭介)

1. 機能性分子センサの基礎
 1.1 計測の原理
 1.2 塗料の構成例
 1.3 計測システム
 1.4 空間分解能
2. マイクロ流体計測への応用
3. マイクロ流体計測への課題と今後の展望

第10節 情報通信(記憶,光スイッチ,ディスプレイ,携帯電話)
                                  (岸上 順一)

1. 人間の情報処理能力
2. 情報蓄積,伝送と処理
3. ブロードバンドの発展
4. 蓄積装置の発展
5. ディスプレイの発展
6. 携帯電話の発展

第11節 RF MEMS の情報通信への応用 (水野 皓司・宮崎 守泰)

1. RF MEMSの特長と課題
 1.1 高周波,広帯域化
 1.2 低損失化
 1.3 高機能,reconfigurable(再構築可能),高密度実装化
2. 情報通信装置への適用
 2.1 携帯電話
 2.2 衛星搭載中継器
 2.3 ミリ波送受信機

第12節 バーチャル・非日常世界 (廣瀬 通孝)

1. VRとは何か
2. MEMSとVR
3. 五感インターフェイスとMEMS
4. ライフログ

第13節 MEMS と半導体集積回路の融合 (江刺 正喜)

1. 集積回路とMEMS
2. SOCMEMS(モノリシック集積型)
 2.1 Pre CMOS
 2.2 バルクマイクロマシニングによるPost CMOS
 2.3 表面マイクロマシニングによるPost CMOS
3. SiPMEMS(ハイブリッド組立型)
4. 集積化MEMSの産業化

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