【公開日：2023.07.31】【最終更新日：2024.07.01】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22WS0072
利用課題名 / Title
超低共振周波数MEMS共振器を用いた振動計の研究
利用した実施機関 / Support Institute
早稲田大学
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
リソグラフィ, 成膜, 膜加工・エッチング, 形状・形態観察,MEMS,電子顕微鏡/Electron microscopy,リソグラフィ/Lithography,膜加工・エッチング/Film processing and Etching,スパッタリング/Sputtering,MEMSデバイス
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
池橋 民雄
所属名 / Affiliation
早稲田大学 大学院情報生産システム研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
野崎義人,関口哲志
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）,技術相談/Technical Consultation
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
WS-001：イオンビームスパッタ装置
WS-008：CCP-RIE装置
WS-009： Deep-RIE装置
WS-012：電界放出型 走査電子顕微鏡
WS-014：紫外線露光装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
本研究ではシリコンMEMS構造で１Hz以下の極めて低い共振周波数を実現し、振動計・地震計・重力計に応用することを目指している[1]。本デバイスは次の2つのステップで作成する：(1)あらかじめ溝を形成したガラスウェハとシリコンウェハを陽極接合させる、(2)シリコンウェハを貫通するDeep-RIE（シリコンの深堀加工）を実施する。今回、早稲田大学ナノ・ライフ創新研究機構に技術代行を依頼し、Deep-RIEの工程を実施した。
実験 / Experimental
最初にシリコンウェハを貫通するDeep-RIEの条件出しを行った。次に溝なしのガラスウェハとシリコンウェハを陽極接合したサンプルに対し、貫通Deep-RIEを実施した。この条件を溝形成済のガラスウェハとシリコンウェハを陽極接合したサンプルに対して適用した。ウェハサイズは4インチ、基板厚さはシリコンウェハが525 μm、ガラスウェハが700 μmである。またガラスウェハに形成した溝の深さは3 μmである。
結果と考察 / Results and Discussion
溝なしのガラスウェハを用いたサンプルの貫通Deep-RIE後のSEM写真をFig. 1に示す。貫通Deep-RIE自体は問題なくできていることが確認された。次に溝形成済のガラスウェハを用いたサンプルに同Deep-RIE条件を適用したところ、溝の上部でレジストが焦げている箇所が観察された(Fig. 2)。これは溝部で熱伝導が抑制され温度が上昇したためと考えられる。今後はこの現象の対策を進める。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 SEM image after through-Silicon Deep-RIE
Fig. 2 Photo of burnt resist
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
・参考文献 [1] J. Wu et al., Micromachines 13, (2022) 63.
・科学研究費「超低共振周波数MEMS共振器を用いた振動計の研究」
・精密測定技術振興財団「超低共振周波数の閉ループ安定化機構を有する超小型MEMS重力計の研究」
・野崎義人先生、関口哲志先生（早稲田大学ナノ・ライフ創新研究機構）に感謝いたします。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
-
Chengzhi Yi, A high sensitivity MEMS gravimeter with electrically tunable stiffness, 2024 IEEE International Symposium on Inertial Sensors and Systems (INERTIAL), , (2024).
DOI: https://doi.org/10.1109/INERTIAL60399.2024.10502072
-
Jun Wu, Fabrication of low-resonant-frequency inertial MEMS using through-silicon DRIE applied to silicon-on-glass, Japanese Journal of Applied Physics, 63, 056501(2024).
DOI: http://doi.org/10.35848/1347-4065/ad3da1
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- Jun Wu, Yoshito Nozaki, Hideyuki Maekoba, Arnaud Parent and Tamio Ikehashi, “A Sub-1 Hz Resonance Frequency MEMS Seismometer with Low Parasitic Coupling”, Proc. MIPE2022, Aug 28-31, 2022, C1-3-02.
- Jun Wu, Hui Zhang and Tamio Ikehashi, "FABRICATION OF ULTRA-LOW RESONANCE FREQUENCY INERTIAL MEMS USING THROUGH-SILICON DEEP-RIE APPLIED TO SILICON-ON-GLASS", Proc. Transducers (2023), pp. 1492-1495
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件