Siウエハの平坦化へのダイヤモンド砥石の適用は広がっている.本研究はSiウエハ表面のダイヤモンド砥粒による除去メカニズムを原子レベルで解明することを目的とする.本報では,その引っかき過程について,分子動力学解析と原子間力顕微鏡による実機実験を試みた.シミュレーションから,引っかき溝の形成と引っかき溝周囲のアモルファスの形成が観察された.引っかき実験結果からは,無数のドーム状の突起の形成が観察された.

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クラック先端場を表現するのに原子モデルと連続体モデルを接続させた方法で研究が行われてきた。しかし、両者の接続には様々な問題が生じてくる。そこで、上下に階層関係を持つようにシミュレートさせる。連続体は原子を平均化したものと考えると、原子運動を粗視化すれば、破壊力学の解析的表現になる。原子集団(クラスタ)の平均加速度のみをモードII型の解析解と一致するように拘束させたMDを実行する。これを用いてSiのき裂先端場のシミュレーションを行い、また様々な角度から破壊の過程を明らかにする。

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繰り込み群分子動力学(RGMD)では,クラスタ粒子の運動のみを考え,クラスタ内部の状況は観察できない.そこで,実現象を正確に表すため,クラスタ粒子から得られる量(外部量)とクラスタ内部の原子系の量(内部量)を定義し,再配分する手法(粘性効果処理)の開発を行ってきた.本研究では,粘性効果処理の妥当性の検討を行い,そこから新たに改良された粘性効果処理を用いたRGMDシミュレーションを行い,この手法の有効性を評価する.

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近年注目されている描画技術にディップペン·ナノリソグラフィー(DPN)がある。しかし、この技術で描画される分子の線はnm ˜ umオーダーであるために、系統的な実験を行うことが困難である。
そこで、本研究ではDPNのメカニズムを解明するために、MDシミュレーションを行う。様々なプローブ、基板、描画分子材料を想定してポテンシャルパラメータを変化させ、この時の材料の濡れ性と描画状態(線幅、高さ)の定性的な関係を調べる。

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本研究は,分子動力学法を用いたナノメートルレベルでの塑性加工機構の解明を目的としている.単結晶銅の引き抜き加工,及び曲げ加工の解析を行った結果,ナノメートルレベルでの塑性加工においては,塑性変形後の除荷過程において,転位反応による不動転位が生じにくく,転位が自由表面に移動しやすいため,スプリングバック量が大きくなるという特長を示すことが明らかとなった.

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CMP装置のパッドには溝があり、本研究では、パッドの表面や溝の中を研磨液がどのように流れるか、加工屑がその流れによってどのような動きをするか調べる。また、研磨レイトは、溝による研磨液の保持機能に影響するものと考え、溝の角度や溝の深さの違いによってどの程度研磨液の保持性に影響するかを、ANSYSによって研磨液のモデルを作成しシミュレーションし、検討する。

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CMPにより平坦化を行う際、研磨により発生する研磨屑が平坦化面に接触し、再度凹凸を作る可能性が指摘されている。そこで、本研究では、SPH法を用いて、加工屑を含んだ研磨スラリーの挙動を観察する。特に、研磨屑がスラリーの流れにそって除去されていくか、またパッドの溝内に蓄積されていくかなどの点に注目してシミュレーションを行う。

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Creativity is the key for an innovation in product developments, however it has been regarded as a mysterious inner process of an individual. Recently, finding user need is thought to be a good strategic way to generate a creative solution. The topics of this research consist of a cognitive and sociological meaning of observation, designers′ thinking process in design fields, and an organized observation method for better sharing and idea creation in a group. Through a set of those researches, I aim to define a framework of an initial part of whole design process, in which design methodology has not been discussed well. This paper introduces a summery of the whole approaches featuring a result of an interview research with product designers in Japanese corporation and a result of an experimental research of a proposing observation method with mobile phone cameras.

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第1報から第4報にかけて,組み込み機器のユーザインターフェースに関する挙動を代数的に表現して検証する方式について提案してきた.本報告では,提案してきた内容を,同じプロジェクト内の他の研究成果であるBehaviourViewプラットフォームに組み込むことで,製品仕様の記述及び検証を一体として行っていく方式について報告する.

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スタイルデザインの上流工程の概略形状設計でよく用いられるFFDは,格子等のハンドルを操作し,その内部に埋め込まれたモデルの形状を変形する手法であるが,変形に適したハンドルの作成が困難であるという問題がある.そこで本研究では,凸多面体に対する重心座標に基づく,凸多面体をハンドルとして利用可能な自由形状変形手法と,変形タイプの分類に基づく凸多面体の組み合わせによるハンドルの自動生成手法を提案する.

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本研究では,バーチャル空間上で表情付けに伴った顔形状変形のための手法を提案する.表情は表情筋の収縮によって作られるため,表情筋をモデル化し,GFFDの操作点を配置する.表情筋モデルが収縮することでGFFDの操作点が移動し,顔形状全体の変形が行われる.また,GFFDの基底関数にガウス関数を用いることで,影響範囲を設定できる.このようにして各表情筋モデルの特徴を表現し,自然な表情変化を表した.

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仮想空間上での人体表現の研究に,筋肉の表現がある.従来の研究で,筋肉は楕円球や曲面などで表現されていた.本研究では筋肉が筋束という線維の集まりである事に着目し,筋束レベルからモデル化した.それにより,様々な形状の筋肉を容易に作成,かつどの筋肉に関しても伸縮や曲げ等の変形を統一的に行うことができた.上腕の筋肉を作成し,屈伸時の形状変形の実験を行った結果,視覚効果については満足の行く内容となった.

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有限要素法を用いる変形シミュレーションは、正確な結果を求められる反面、計算量が多くリアルタイム変形を行うには様々な工夫が必要となる。本研究ではt–FFDとテンセグリックモデルを用いることによって柔軟物質の外力による変形について、新たな拘束の方法を導入することで擬似的にシミュレーションする手法を提案する。

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スケッチは,デザイナが製品形状を具現化するプロセスにおいて最も有効なツールとして活用されている.スケッチは,アイディアの具現化のレベルに応じて,サムネイルスケッチ,アイディアスケッチ,ラフスケッチ,レンダリングと分類されている.本研究では,ラフスケッチから最終形状を決定するプロセスにおいて,デザイナの支援をするシステムのコンセプトおよびシステム実現のための基礎手法について述べる.

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デザインの発想支援を目的とし,自由曲線を評価し,類似度を指定することにより自動的に類似曲線を構築する方法を提案する.生成した類似曲線がデザイナの意図した曲線とならないことがあるため,自由曲線の形状を変更する必要がある.今回は最小二乗法を用いて曲率分布を対話的に操作することにより,自由曲線の形状を変更する方法を検討する.

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近年,意匠設計における製品のエルゴノミクス評価の必要性が高まっている.本研究は,多様かつ高精度なデジタルハンドモデルを用い,最低限のユーザ・インタラクションによって製品の把持操作姿勢を求め,ユーザインターフェイス(UI)操作時の手指動作をシミュレーションするシステムの開発を目的とする.本報では,与えられた初期姿勢から最適把持姿勢を生成し,UI可操作性に基き姿勢を評価する機能について述べる.

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　意匠設計を行うデザイナにとって,曲線は製品や作品のシルエットや形状を決定するもっとも基本的なデザイン要素であり,それを美しく魅力的にすることは意匠設計の質を高めるために必要不可欠である.美しい曲線を定式化することが可能であれば,CAD等のデザインツールを開発するうえで,曲線の生成,その品質の評価,あるいは変形等において,標準や規範となる曲線を定義·参照することが可能となり,デザインの質を著しく向上させることが期待できる.
そこで,本研究では美しい曲線の代表例である対数(等角)らせんとクロソイド曲線の性質について考察し,それらの性質を統一的に表す表現式として美しい曲線の一般式を提案する.さらに,本研究で提案する美しい曲線の曲率対数分布図が直線で表されること,また,曲線を直交する2軸方向に異なる倍率でスケーリングしても,その形状が不変であるという自己アフィン性を持つことを示す.

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初期段階の意匠設計では,デザイナが望む曲面を得るために,曲面を容易に生成,変更することができ,かつ生成された曲面が美しいことが重要である.前報までにガイド線間のカーブ定規の移動による曲面の定義と変更方法,および複数の曲面間において曲率連続を満たすフィレット曲面の生成法を述べた.本報では,これらを車両全体に適用するため,車両規格のパラメタと曲面形状のパラメタを用いて,形状を決定する手法を提案する

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キャラクタのモーション生成にはキーフレーム法が多く用いられている。この際、生成されたモーションを確認し、キーフレームを修正する作業が必要となる。
本研究では、キーフレームの修正ではなくキャラクタに影響を与える外力源を想定し、これを操作する事によってモーションを制御する方法について検討する。

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物体切断における刃物にかかる反力の計算では、切断面において有限要素法による再メッシュを行う必要があり、計算量が膨大になるという問題があった。本研究では、粗いメッシュを用いた高速な変形計算と、得られた応力場より工具への反力の簡便な計算法を導入する事によって計算時間の短縮をはかり,計算結果を力覚デバイスに出力できる物体切断シミュレーションシステムを構築したので報告する。

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ボールエンドミル加工によって加工面に規則的な表面模様を形成する方法としてパッチ小分割法を提案する.本方法は加工面全体を同一形状の小さな多角形のパッチで分割し,各パッチ内はらせん状の工具パスで加工する.パッチ内には切れ刃による規則的加工模様が創成されると共に,パッチ自体の模様が形成される.本研究ではパッチ小分割法を用いて実験とシミュレーションを行った結果について報告する.

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超硬製の先端が球面のピンを高速で回転させ,金属表層を走査し摩擦攪拌しながらバニシングする工具を提案した.炭素鋼S45Cに対し加工を行い,通常の加工硬化では見られない800HV以上の非常に硬い層が表面に形成された.さらに,主軸回転速度を変化させることで層の厚さを変化させることができ,高速で回転させることで硬化層は厚くなることがわかった.

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硬さがHRcで60以上となる極めて硬い浸炭熱処理後の部品に穴加工を行う場合には,加工された穴内面がドリルの外周コーナー部と微小にバニシング的に接触することで,加工表面では塑性流動が発生し,これによって加工表面層近傍では強いひずみを受ける.強いひずみを受ける加工表面層近傍では,高い圧縮残留応力が生成されるとともに,転位密度の上昇による加工硬化によって硬さが向上し,その結果,部品の疲労強度が向上する.

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なじみ運転等によるしゅう動面のトランケーションは,初期運転時の急激な摩耗を防止するとされている.本研究では,スキューネスとクルトシスに注目してトランケーションの進行を模擬したコンピュータによる粗面輪郭曲線の生成を行い,それらを用いた接触シミュレーションによりトランケーションの進行に伴う真実接触面積の増加と突起接触圧力の減少を確認することで,トランケーションが摩耗防止の一因となりうることを示した.

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転倒事故を防ぐために,すべりにくい床材が求められている.従来のすべりやすさの評価法は,摩擦係数のすべり速度依存性を考慮しておらず,摩擦の動的特性が明らかでない.本研究では,FRP製の床材を対象とし,すべり速度の影響における,乾燥およびぬれた状態での摩擦特性を調査した.微細表面形状を設けた床材は,ぬれた状態での摩擦係数の減少が小さく,すべり速度の増加に伴い摩擦係数が上昇するという良好な特性をもつ.

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継ぎ手内面の精密仕上げには,必ず手仕上げ工程が組み込まれており,その機械化が切望されている.従来,エルボのように,管の軸に対して回転対称形状をもつ部品の内面研磨技術として磁気援用研磨法が提案されたが,現状の方法では,非回転対称形状をもつ継ぎ手には適用できない.本研究は,この問題を解決するために加工原理を発案した.加工装置を開発して加工特性を検討し,継ぎ手内面の精密仕上げを実現したので報告する.

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本研究は,磁性加工ジグを用いた内面磁気援用加工法を利用して,円管内面の形状精度(真円度)の改善について検討した.SUS304ステンレス鋼管を用いて,磁性加工ジグの回転速度を150min–1,250min–1に設定して実験を行った.その結果,両方の実験に対して面精度と形状精度を同時に改善でき,回転速度が加工特性に影響し,回転速度250 min–1の場合には良い結果を得られたことを明らかにした.

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本研究の目的は,ワイヤーカット放電加工によって製作された2D溝を有する微細金型の仕上げである.一般に金型材料として使用されているものは磁性材料であることが多く,磁気研磨工具である粒子ブラシが工作物表面に吸着残留してしまい,加工面において十分な相対運動が得られないといった問題点がある.本研究では,この問題点を解決しながら,工作物振動式磁気援用加工を用いて磁性材料の表面研磨について検討した.

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　既報では,我々は鉄粉混合磁性砥粒を用いて角管を振動させることにより,角管の内面およびコーナRの研磨を行った.素管コーナRの表面粗さは,内面の約2.5倍あり粗面である.しかしながら最も良かったコーナRの研磨面粗さは0.042μmRaであった.
　本研究は,角管コーナRの仕上げ面を向上させることを目的として,新たにステンレス鋼ピンと磁性研磨材の混合タイプにより研磨を行った.その結果,研磨時間は5分にて0.025μmRaを得た.

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本研究では,磁気粘性流体(MRF)ベーススラリーに含有する砥粒の種類がクリーンパイプ等に用いられるSUS304ステンレス鋼円管内面の加工特性に及ぼす影響について検討した.その結果,WA砥粒とダイヤモンド砥粒の場合では加工面の微細表面形状が異なること,また,ダイヤモンド砥粒を用いる方が異方性の少ない精密表面が得られることを明らかにした.また,MRFベーススラリーの細管内面研磨への応用性を確認した.

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本研究はELID鏡面研削とMRF研磨を相乗した仕上げ加工プロセスを提案することで,これまで困難であった形状精度と表面品位を効率良く両立する技術構築を目指している.本報はシリコンウエハのMRF超精密仕上げ実験を行い,MRF研磨の加工能率,加工効果,仕上げ特性などを検討したのでその結果を報告する。

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著者らは,精密加工技術を医療製品等に適用し,安価で高い信頼性を有する装置開発を目指している.本研究は,電界砥粒制御技術を用いた新たな加工技術を開発しμTASに求められる微細流路を得るための基礎的な研究を実施している.工具を開発し、その周囲に砥粒分散型機能性流体を与えて,交流電界を印加しながら,工具を回転させることで工作物であるガラスに加工を施すことが可能であることを明らかにすることができた.

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The challenge and opportunity in Korean CMP technology are becoming more active, resulting from the severe processing requirement by the dramatic change to nanopattern structures and mobile devices. Therefore, Korean device makers need more sophisticated CMP equipment, new consumables with scientific concept and analysis tool based on fundamental understanding. Recent developments by Korean CMP equipment, consumable developing company and university are introduced for making better understanding and relationship between Korean and Japanese CMP members .

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CMP(Chemical Mechanical Polishing)において、コンディショニングをOFFした際のパッド半径方向における化学的な改質度を評価した。その結果、パッド半径の中間部分が最も改質されている結果を得た。これはウェハがパッド上に描く軌跡密度に対応した。また、パッド半径方向の改質分布に基づき、ウェハに対するパッド改質度の積算形状を算出し、研磨形状と対応していることを示した。

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様々な処理による目詰まりパッドの性能回復試験の結果、表面を削ることなしに回復させることは難しく、要因としてポアエッジの鈍化や微小粗さの未回復があった。この解決には微小にパッド表面を削り、目を起こす処理が必要である。パッド回復試験から得た知見と、従来のドレッシング技術の問題点と、弾性体の表面基準研削技術の点から、梁の曲げ·座屈を利用した新しいパッドドレッサーを考案し、適用が可能である見通しを得た。

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近年,固定砥粒による研磨法が注目されているが,固定砥粒研磨法によりスクラッチフリーの良好な表面を得るためにはドレッシングによりパッドの表面状態を調整する必要があり,ドレッシングによる切れ刃生成挙動の把握は重要である.本研究ではピラミッド構造研磨パッドのドレッシングにおける砥粒切れ刃生成過程をSEMにより連続的かつ三次元的に観察し,適切な砥粒切れ刃を得るためのドレッシング条件を検討した.

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近年、半導体の微細化に伴い、多層化が進んできている。この多層化された半導体素子を製作するためにはChemical Mechanical Polishing (CMP)が、必要不可欠の技術となる。2003年1月より、このCMPプロセス中で、HPMJをパッドコンディショニングに適応させる研究を進めてきた。現時点まで、Interlayer dielectric (ILD)のCMPにおいては、HPMJは従来のダイヤモンドコンディショニングとの組み合わせで、スクラッチ等のディフェクトが少ないCMPが可能となることを示した。さらに本研究においては、UV光に反応する蛍光体を混ぜ合わせたスラリーを用いて、パッド溝につまるスラリー残渣除去の確認実験を行ったので報告する。

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CMP装置によるデバイスウェハの研磨時に、ウェハとパッド間の摩擦特性に起因するスティックスリップ現象に基づく振動が発生することが在る。本報では、CMP装置の研磨時に発生するこの様な振動現象にたいして、その振動特性と対策方法について述べる。ここではCMP装置構造物の固有振動数と剛性の関係を計算するとともに、研磨条件と振動の発生限界を実験により求め、CMP装置の振動耐性を向上させた例について報告する。

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本研究では、CMPプロセスにおいて実用的な解を与える研磨レート分布解析手法の確立を目指している。本報では、基礎的なCMPプロセスの解析モデルを構築し、有限要素解析を利用してウェハ–研磨パッド間の流体圧力分布及び接触応力分布の解析を行うと同時に、研磨レート分布の推定を行った。さらに酸化膜CMPにおける基礎的な研磨実験を行い、研磨条件がCMPプロセスに及ぼす影響について検証を行った。

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近年,半導体材料であるシリコンウェーハの高精度化への要求は高まっている.シリコンウェーハの研磨加工には4wayラッピング方式が一般的に用いられているが,大口径ウェーハの高平坦度化は困難となっている.本研究では大口径ウェーハの新規高平坦度研磨技術として「揺動制御方式」を検討するものである.ここでは,基本加工特性の評価を行うとともに,揺動運動制御によるウェーハ表面の研磨制御特性を検討した結果を述べる.

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シリコンウェハの研磨は、1次研磨、2次研磨、ファイナル研磨と3段もしくは4段の多段研磨が行われる。用いる研磨スラリーには、ケミカル研磨とメカニカル研磨の両方の作用がある。今回、メカニカル研磨における砥粒の影響を評価した。砥粒は、10˜200nmのコロイダルシリカ粒子が一般的に用いられ、粒子は単一球状だけではなく、その製造方法により形状をコントロール出来る。そのサイズと形状による効果を確認した。

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Monitoring system for CMP equipment, which uses friction force and temperature measurement, was newly developed. The correlation between friction and CMP results can be investigated in terms of the tribological aspects by using the monitoring system. Therefore, the removal mechanism of materials could be understood through the investigation of correlation between removal rate and coefficient of friction. In this study, a close examination between friction and CMP results was conducted. The results show that the material removal per unit sliding distance is proportional to friction force with regard to polishing performance. The friction energy affects removal rate and process temperature. Also, within wafer non–uniformity increases with the coefficient of friction, because operating location of normal resultant force on wafer shifts to its edge. Therefore the monitoring system will contribute to research and development of CMP process for fabrication of semiconductor device and silicon wafer.

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パッド表面あらさとセリアスラリによる酸化膜研磨速度の関係を評価した結果、パッド表面あらさの大きさによって、研磨速度の低い領域、高い領域、および安定な領域が存在することが分かった。これは研磨粒子の大きさとパッド表面あらさのスケールの比によって研磨時に被研磨物であるウェハ表面から、どれだけ多くの研磨粒子が効率よく荷重を受けられるかが決まるものによると考えられる。

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湿式合成により、超鏡面加工に適したナノサイズ板状セリア粒子を開発した。この砥粒は乾燥、焼成、焼結の工程を経ていないので、分散性が非常に良く、また、一次粒子径が4nmと小さいため、優れた鏡面の創成が期待できる。

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酸化セリウムCMPスラリーに水溶性高分子であるPEOまたはPVPを添加し、吸着量測定、光散乱測定、濁度測定などを用いて分散安定性の向上を評価すると伴に、そのスラリーにおける研磨特性について検討したので報告する。

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次世代層間絶縁膜材料に対するダメージを低減するため、無機砥粒を全く含まず、有機粒子のみを砥粒とするCu–CMPスラリーを開発した。使用した有機粒子は、表面官能基を最適化することで銅との反応性を促進して、無機砥粒を使用する従来のCu–CMP用スラリーと同等の研磨速度が得られた。さらに、スクラッチ、ディッシング、エロージョンなどの研磨欠陥を大幅に低減できることが確認された。発表では、新たに開発したポリマー砥粒Cu–CMP用スラリーの基本研磨特性について報告する。

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環境問題への取り組みの一つとして資源の循環という重要な課題がある。本研究は、半導体製造プロセスの中の化学的機械研磨(CMP)に使われる研磨剤(ポリッシングスラリー)の再利用に着目した。タングステンCMP後のスラリーをパッドコンディショニングに使用される水と分別して回収した。水の混入を防ぐことによりスラリーを再利用した結果、新品のスラリーと同等の研磨レートが得られることが分かった。

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高分子などの光励起物質が紫外線などの光エネルギーを吸収することで,励起状態になることに着目し,この励起状態での物質と被加工物とが原子オーダーで反応するならば,極微細な加工法として利用できるのではないかと考えた.本研究では前報告までの基礎実験,研磨実験の結果を利用し,紫外線照射型研磨装置でホワイトアルミナ砥粒と酸化チタン砥粒の研磨特性の比較を行なった.

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ポリマ微粒子を用いた,縁形状を制御できる複合粒子研磨法においては,ポリスチレン系の微粒子が比較的優れた加工特性を示すが,製法や使用薬品により,微粒子の諸物性が大きく異なる.本研究は,複合粒子研磨法の最適化を図るために,種々のポリスチレン微粒子の加工特性を比較し,微粒子の諸物性との関連を検討したので,報告する.

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鉄道車両の車輪とレールの接触の繰り返しにより、レール頭頂面に凹凸が形成された状態を波状摩耗と呼び、振動·騒音の発生源、脱線事故を引き起こす原因となっている。従来、正面研削によるレール削正が行われてきたが、能率が悪い、片当たり接触があるなどの問題が指摘されてきた。そこで、本研究では高能率研磨法として面接触が可能なMLベルトを用いたプラテン研磨に注目し、レール削正への応用を試みた。

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