【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.03.13】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24KT2102
利用課題名 / Title
確率連結を有するマイクロ・ナノ構造体の熱伝導・熱伝達特性評価
利用した実施機関 / Support Institute
京都大学 / Kyoto Univ.
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）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials（副 / Sub）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials
キーワード / Keywords
マイクロ加熱ヒーター,高熱放射率材料,マイクロ流路,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,スパッタリング/ Sputtering,光リソグラフィ/ Photolithgraphy
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)
巽 和也
所属名 / Affiliation
京都大学 大学院工学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
坂野 開
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術相談/Technical Consultation
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
KT-201：多元スパッタ装置（仕様Ａ）
KT-232：真空蒸着装置（１）
KT-106：紫外線露光装置
KT-108：レジスト塗布装置
KT-110：レジスト現像装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
本研究は，ナノ・マイクロデバイスにおける伝熱と対流輸送における確率連結に基づく現象の解明とモデル化，機器の設計指針の提示を目的として，直線および格子状マイクロ流路での沸騰の発熱・伝熱・壁面温度特性の計測と評価を行っている．これに関連して，京都大ナノハブ拠点の装置を利用して，マイクロ流路製作でのソフトリソグラフィで用いるマスクの製作，流路で加熱壁として用いる導電膜の成膜を行い，マイクロ流路での沸騰実験を行うデバイスを作製したのでその報告を行う．特に，導電膜はジュール発熱を行うために適切な電気抵抗率の設定に加えて，赤外線サーモグラフィーカメラ（IRカメラ）による温度計測を可能とするために熱放射率を高めること，および流れに対応するための接着率を高めることが必要となる．そのため適切な材料と成膜特性を検証した.
実験 / Experimental
【実験方法】
1． スライドガラス，CaF2基板，サファイア基板へのCu薄膜またはニクロム薄膜の成膜
サンプル（スライドガラス，CaF2基板，サファイア基板）にカプトンテープでマスキングし試料台に貼り付けて，真空蒸着装置（KT-232）でCu薄膜またはニクロム薄膜を成膜した．蒸着材料として銅線またはニクロム線を用いた．
2． スライドガラス，CaF2基板，サファイア基板へのSiO2薄膜の成膜
ニクロム薄膜を成膜したサンプル（スライドガラス，CaF2基板，サファイア基板）をカプトンテープでマスキングし6インチSiウエハに貼り付けて，ニクロム薄膜とその周囲のサンプル表面をコーティングするように多元スパッタ装置（KT-201）でSiO2薄膜を成膜した．
結果と考察 / Results and Discussion
1． スライドガラス，CaF2基板，サファイア基板へのCu薄膜またはニクロム薄膜の成膜
・Cu薄膜は従来の手順に基づく作業で問題なく成膜ができたが，ニクロム薄膜は成膜中に熱によりタングステンボートが破損し，1つのボートにつき20nm程度しか成膜できなかった．
・CaF2基板に対するCuおよびニクロムの接着力が弱く，ベンコットでふき取る程度の負荷で薄膜が剥がれた．
・基板へのコロナ処理と成膜時に基板を150℃に昇温することにより，CaF2基板とニクロムの接着力が大幅に改善した．
・Cuを製膜したスライドガラスや各基板を加熱すると膜厚が減少した．加熱温度は約200℃であり，Cuがどのように表面から脱離したのか不明であり，現象解明に向けて検討中である．2． スライドガラス，CaF2基板，サファイア基板へのSiO2薄膜の成膜
・目標の成膜領域と膜厚でSiO2薄膜を製膜し，ニクロム薄膜のコーティングの役割を果たす被膜が得られた．
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1. Picture of the Cu thin film on the CaF2 substrate.
Fig. 2. Picture of the Nichrome thin film on the CaF2 substrate.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
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)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
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