超精密ウェーハ表面制御技術

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超精密ウェーハ表面制御技術

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  • 商品コード 9784916164346

出版社内容情報

0.1μmプロセスを照準に、ウェーハ表面加工の精密制御と評価技術を初めて集大成!


目次

第1章 デバイス動向とウェーハ表面特性への要求
第2章 ウェーハ製造工程のキーテクノロジー
第3章 スライシング工程
第4章 ラッピング工程
第5章 研削工程
第6章 ベベル加工工程
第7章 エッチング工程
第8章 ポリシング工程
第9章 洗浄技術
第10章 ウェーハ表面形状・欠陥評価技術
第11章 ウェーハ表面清浄度評価技術
第12章 今後のウェーハ加工技術
キーワード索引


内容目次


第1章 デバイス動向とウェーハ表面特性への要求

第1節 デバイス動向とウェーハへの要求【久保田裕康】
1. デバイス,プロセス動向とシリコンウェーハに要求される特性
2. 超平坦化
3. 無欠陥化
 3.1 改良CZ
 3.2 高温アニール
 3.3 エピウェーハ
4. 清浄度
5. 大口径化(300mmウェーハ)
6. SOIウェーハ

第2節 加工精度のデバイスへの影響【福田哲生】
1. 非吸着状態におけるウェーハの平坦度
 1.1 序論
 1.2 Wavinessとnanotopology
 1.3 WavinessのCMPへの影響
2. 吸着状態におけるウェーハの平坦度
 2.1 序論
 2.2 吸着状態での平坦度
 2.3 ウェーハ外周部の平坦度
 2.4 エピウェーハ特有の平坦度の課題
3. まとめ

第3節 各種の表面汚染がLSI製造に及ぼす影響【滝山真功】
1. 結晶起因の表面異常の特徴とその影響
2. 異物汚染による表面異常の特徴とその影響
3. 金属汚染による表面異常の特徴とその影響
4. 化学汚染による表面異常の特徴とその影響

第2章 ウェーハ製造工程のキーテクノロジー

第1節 加工プロセス概況と最近の動向【深谷栄】
1. シリコンウェーハに要求される加工品質
2. ウェーハ加工要素技術とその組み合わせ
3. 現状の加工プロセス
 3.1 スライシング
 3.2 面取り
 3.3 ラッピング
 3.4 エッチング
 3.5 鏡面面取り
 3.6 研磨
 3.7 洗浄
4. 高平坦化対応の今後の技術
 4.1 平面研削
 4.2 両面研磨

第2節 高平坦化技術の工程展開と表面清浄度維持【辻本康治】

1. 加工品質の要求
2. 従来プロセスと新プロセス
3. 個別技術要素
 3.1 ラップレス
 3.2 低歪み面取り
 3.3 両面ポリシング
 3.4 洗浄

第3節 環境負荷低減化への取り組み【山口久福】
1. 省エネルギー,省資源
 1.1 省エネルギー
 1.2 原材料の削減
 1.3 用水の削減
2. 低薬品使用技術
 2.1 ウェーハ加工工程における使用薬品の現状と低薬品化の技術
 2.2 将来展望-ラップレス,エッチングレス技術
3. 加工排出物削減
 3.1 各加工工程からの排出物の現状と当面の削減対策
 3.2 従来の排水処理技術
 3.3 新しい排水処理技術と排出物の削減

第3章 スライシング工程

第1節 スライシング技術の現状と動向【佐藤和夫】
1. 内周刃方式
 1.1 内周刃方式の概要とその特徴
 1.2 切断技術の変遷と現状
 1.3 今後の課題
2. ワイヤソー
 2.1 ワイヤソーの概要とその特徴
 2.2 切断技術の変遷と現状
 2.3 今後の課題

第2節 スライシングの科学
-シリコンスライスの原理とウェーハ品質の評価-【石川憲一】
1. 硬脆材料のスライシングの現状と展望
2. 内周刃スライシング方式
 2.1 慣用内周刃スライシング方式の加工原理と加工精度の評価
 2.2 加工精度向上のためのニューメソッド
3. 遊離砥粒マルチワイヤソー方式
 3.1 遊離砥粒マルチワイヤソー方式とスラリの影響
 3.2 振動マルチワイヤソー
4. シリコンスライシング技術の将来性

第3節 内周刃スライスの技術【安永雅昭】
1. 内周刃スライシング技術
 1.1 ブレードの張り上げ
 1.2 スライス加工
2. IDブレードの製造方法とその影響
3. スライス技術の今後の展開

第4節 ワイヤソーの技術 【大石弘/浅川慶一郎/松崎順一/芦田昭雄】
1. ワイヤソー装置とスライス条件
2. ワイヤソー・スライス技術とスラリの影響
3. 最近のスラリとワイヤの開発動向
 3.1 スラリの開発動向
 3.2 ワイヤの開発動向

第4章 ラッピング工程

第1節 ラッピング技術の現状と動向【神谷聖志/小島勝義】
1. 最近のシリコンウェーハ加工
2. ラッピング加工の特徴
 2.1 加工原理と加工法の種類
 2.2 加工法
3. 最近のラッピング装置の技術動向
 3.1 装置の種類
 3.2 定盤の修正,管理法
 3.3 装置の自動化技術
 3.4 ラッピングプロセス
4. 両面ラッピング装置
 4.1 要素技術
 4.2 最近の両面方式装置
5. 両面ラッピング加工,装置への課題と動向

第2節 ラッピングの科学 【河西敏雄】
1. ウェーハ加工におけるラッピングの位置付け
2. ラッピングの加工原理と遊離砥粒の特性
3. ラッピングにおける加工変質層
4. ラッピングにおける加工要因と加工精度
5. ラッピングの将来の展開

第3節 ラッピングの技術とその装置【稲田安雄】
1. ラッピング砥粒
2. ラッピング定盤
3. 両面ラッピングマシン
4. シリコンウェーハの加工例
5. シリコンウェーハの加工変質層深さ

第4節 ラッピングパウダーの特性 【伊藤広一】
1. ラッピング工程の目的
2. ラッピングパウダーの種類
3. 研磨材の製造方法
4. 粒度分布と評価方法
5. 粒子形状と研磨特性の差
 5.1 ラッピング加工のメカニズム
 5.2 砥粒形状の相違による研磨特性
6. ラッピング加工例
7. ラッピングパウダーの他の特性
8. ラッピングパウダー製造上の品質管理
9. 研磨材とラップ液

第5章 研削工程

第1節 研削技術の現状と動向【加藤忠弘】
1. 研削技術に要求される項目
 1.1 平坦度の向上
 1.2 低コストの実現
2. 平面研削盤
 2.1 方式
 2.2 精度と安定性
3. 研削砥石
 3.1 砥石と面粗さと加工変質層深さ
 3.2 ドレッシング
4. 両頭研削
5. 研削とシリコンウェーハの加工プロセス

第2節 研削の科学【阿部耕三】
1. 固定砥粒による研削原理とその特性
 1.1 固定砥粒加工
 1.2 延性モード研削
 1.3 Dc値
2. 表面形状と加工品質
 2.1 切込み制御型の例
 2.2 微細砥粒型の例
3. 装置の剛性とその影響
 3.1 反転式両面研削方式
 3.2 ウェーハ形状と軸間平行度
 3.3 研削抵抗と装置剛性
 3.4 装置剛性を補う姿勢調整機構
 3.5 装置構造とループ剛性
 3.6 三角柱型五面体構造の提案
 3.7 超大口径400mmウェーハの研削例
4. 新たな研削方式
 4.1 両頭研削技術
 4.2 超精密両頭研削装置

第4節 固定砥石による平面ホーニング鏡面加工【厨川常元】
1. 加工原理と特徴
2. 超精密平面ホーニング加工機
3. 精密ツルーイング,ドレッシング
 3.1 カップツルア法の原理と特徴
 3.2 レジノイドボンドGCツルア砥石の開発
 3.3 ツルーイング性能
4. セラミックスの加工特性
5. 各種硬ぜい材料の鏡面加工

第5節 超音波による新しい研削技術【橋本洋】
1. 硬ぜい材料の延性モード研削特性
2. 工学的工具(ETチップ)の開発と基礎的実験
 2.1 微細溝付きダイヤモンド工具 (Engineered Tool:ETチップ)
3. ETチップを用いた基礎的実験
 3.1 加工表面観察結果
 3.2 考察
 3.3 まとめ
4. ETチップ
 4.1 Fly-Cut方式での実験方法
 4.2 実験結果

第6章 ベベル加工工程

第1節 ベベル加工の現状と動向【福永寿也】
1. ベベルの仕様について
 1.1 ベベル形状
 1.2 オリエンテーションフラットノッチについて
 1.3 ベベル粗さ
2. ベベル加工装置の変遷
 2.1 ベベル研削機
 2.2 鏡面ベベル装置
 2.3 ベベル部のスムーズ化装置
 2.4 ベベル部の膜除去方法
3. 現在の主なベベル加工フローと問題点
4. 300mmφウェーハのベベルについて
5. 今後の課題

第2節 ベベル形状とその影響【清水博文】
1. ベベル形状の概要
2. ベベル形状の分類
3. 300mmウェーハの標準化活動
4. 300mmウェーハにおけるベベル形状の検討
 4.1 CMPプロセスにおけるウェーハの飛び出しの検討
 4.2 ドロップテストによるベベル形状の最適化
5. ベベル面粗さとデバイス特性

第3節 ベベル加工技術とその装置 【安永雅昭】
1. 装置概要
 1.1 供給収納部
 1.2 アライメント・厚み・形状測定部
 1.3 研削部とウェーハ搬送
 1.4 研削加工
 1.5 研削後の形状測定
2. 稼働条件の設定と管理
 2.1 ウェーハ形状
 2.2 研削条件
 2.3 研削後の補正
3. 稼働管理機能
 3.1 砥石ライフ
 3.2 砥石座標値
 3.3 異常履歴
 3.4 稼働状況
4. 今後の加工展望
 4.1 ヘリカル研削

第7章 エッチング工程

第1節 エッチング技術の現状と動向
-ドライエッチングを中心として- 【友安昌幸】
1. エッチングの現状と動向
 1.1 コンタクトエッチ
 1.2 SAC
 1.3 デュアルダマシン
 1.4 poly-Siエッチング

第2節 エッチングの科学【楢岡清威】
1. フッ酸系エッチ液
 1.1 化学反応機構
 1.2 酸エッチ液の希釈
 1.3 格子欠陥のエッチング
 1.4 Layer by Layer溶解
2. アルカリエッチング
 2.1 アルカリエッチングの特徴
 2.2 結晶方位依存
 2.3 ラップ面の溶解速度
 2.4 不純物濃度依存

第3節 エッチング装置
-Siの両面化学研磨-【田邉和夫】
1. 装置概要

第4節 エッチング技術とウェーハ表面加工 【高石和成】
1. 相対制御因子によるエッチング特性
 1.1 混酸エッチング機構のパラメータ化
 1.2 酸化抑制因子α効果
 1.3 混酸組成中のH2O効果(間接因子)β効果
 1.4 (α,β)系における反応活性化エネルギー分布
 1.5 還元抑制因子ε効果
2. 各因子の因果関係と相互作用因子→F(α,β,ε)
 2.1 平坦度制御に対する複合因子効果
 2.2 マイクロラフネス(光沢度)への(α,β)複合効果
 2.3 F(α,β,ε)によるエッチング特性の把握
 2.4 複数槽処理による相対パラメータの有効活用方法
 2.5 相対パラメータによるエッチング反応の持続性

第8章 ポリシング技術

第1節 ポリシング技術の現状と動向【八田健一】
1. ポリシング技術の流れ
2. ポリシング技術の現状
 2.1 シリコンウェーハの現行ポリシング技術
 2.2 シリコンウェーハ表面の制御技術と評価
 2.3 CMPプロセスに対応したウェーハ表面形状への要求
3. ポリシング技術の今後の展開
 3.1 両面ポリシング方式の採用
 3.2 プラズマアシストポリシング
4. まとめ

第2節 ポリシングの科学 【安永暢男】
1. ポリシングメカニズムに関する従来の考え方
 1.1 微小切削説
 1.2 表面流動説
 1.3 化学作用説
2. 超精密ポリシング法とそのメカニズム
 2.1 「メカニカル」ポリシング
 2.2 「メカニカル+ケミカル」ポリシング
 2.3 「ケミカル」ポリシング
3. ポリシングにおける化学反応の特異性

第3節 ポリシング装置【清水俊邦】
1. 片面ポリッシュ
2. 枚葉研磨機
3. 両面ポリシング

第4節 ポリシング用材料
-シリコンウェーハ用ポリシングスラリ-【児玉一志】
1. シリコンウェーハ用ポリシングスラリの歴史
 1.1 一次ポリシングスラリ
 1.2 二次ポリシングスラリ
 1.3 ファイナルポリシングスラリ
2. シリカの製法と特性
 2.1 シリカの製法と純度
 2.2 シリカの物性
3. ポリシングスラリの使用方法
 3.1 一次ポリシング
 3.2 二次ポリシング
 3.3 ファイナルポリシング

第5節 ポリシングの管理【辻村学】
1. ポリッシュ
 1.1 採用箇所
 1.2 プロセスモニタ:プロセス安定目的
 1.3 スクラッチ他:プロセス安定目的
 1.4 テーブル定盤:プロセス安定目的・製造管理例
 1.5 パッド・バッキング材
 1.6 スラリ仕様
 1.7 温度
 1.8 寿命判断・故障予知
2. 洗浄
 2.1 対象・方法
 2.2 管理項目
3. スラリ供給
4. 廃液処理
5. コンタミネーションコントロール
6. 寿命判断・故障診断・自動化
 6.1 寿命判断
 6.2 故障診断
 6.3 自動化
7. メンテナンスサービス

第9章 洗浄技術

第1節 ウェーハ洗浄技術の現状と課題【服部毅】
1. 主流のウェット洗浄
2. 巨大な洗浄装置の見直し
3. 洗浄シーケンスの見直し
4. 浸漬式洗浄の見直し
 4.1 浸漬式の問題点
 4.2 枚葉式スピン洗浄
5. IPA使用量削減をめざすウェーハ乾燥
6. ドライ洗浄
7. 今後の展望

第2節 金属除去メカニズム【上村賢一/森良弘】
1. アルカリ溶液中での金属の吸着機構
2. 酸性溶液中での金属の付着機構

第3節 汚染物の付着と除去メカニズム【森田博志】
1. 微粒子
 1.1 微粒子汚染とその影響
 1.2 除去メカニズム
 1.3 洗浄の例
2. 有機物汚染
 2.1 有機物汚染の影響と評価技術
 2.2 有機物汚染の除去メカニズム
 2.3 洗浄の例
3. 自然酸化膜
 3.1 生成メカニズムと影響,防止技術
 3.2 除去

第4節 洗浄装置【村岡祐介】
1. ウェーハの洗浄装置および洗浄技術
 1.1 多槽式バッチ洗浄装置および洗浄技術
 1.2 単槽式バッチ洗浄装置および洗浄技術
 1.3 枚葉式洗浄装置および洗浄技術
2. ウェーハの洗浄装置と洗浄技術の今後の動向
 2.1 大口径化
 2.2 RCA洗浄の見直し
 2.3 その他の動向
3. ウェーハ洗浄の評価技術

第10章 ウェーハ表面形状・欠陥評価技術

第1節 ウェーハ表面形状・欠陥評価の意義【山本秀和】
1. デバイス形成面の形状・欠陥評価
 1.1 平坦度の評価
 1.2 マイクロラフネスの評価
 1.3 表面異物の評価
 1.4 表面微小欠陥の評価
 1.5 SOIウェーハの欠陥・異物評価
2. ウェーハ裏面の形状評価
 2.1 裏面ラフネスの評価
 2.2 レーザ印字からの発塵
3. ベベル面の形状および状態の評価
 3.1 ベベル面プロファイルの評価
 3.2 ベベル面状態と発塵

第2節 ウェーハ表面形状の分類と定義【桐野好生】
1. ウェーハ表面形状の概要
2. 形状と平坦度
3. 微小表面構造

第3節 ウェーハ表面欠陥評価【森田悦郎】
1. 欠陥の観察例
 1.1 COP
 1.2 FPD
 1.3 LSTD
 1.4 LD
2. COPについて
 2.1 サイズ分布
 2.2 測定上の問題点

第4節 形状測定装置【内山勇雄】
1. 外形測定装置
2. マイクロラフネス測定装置
3. 表面測定装置
4. エッヂ測定装置

第5節 スタンダードの現状【大竹茂行】
1. シリコンウェーハ仕様
2. SEMI スタンダードにおけるウェーハ表面形状・ 欠陥評価方法
3. ウェーハ仕様における表面形状
4. ウェーハ仕様における表面欠陥
5. シリコンウェーハならびにそのテスト法に関する標準化組織・団体
6. 参照スタンダード

第11章 ウェーハ表面清浄度評価技術

第1節 ウェーハ表面清浄度評価の意義【堀川貢弘/北島洋】
1. 歩留まり管理の考え方
2. CoO
3. 歩留まりモデル
4. 計測方法
5. 歩留まりと計測結果
6. 清浄度管理の課題

第2節 評価対象とその計測技術【松下嘉明】
1. 評価技術の位置付け
2. Wafer製造プロセスにおける評価技術
3. デバイス製造プロセスにおける評価技術
4. 不良解析での評価技術

第3節  微粒子汚染の計測と装置【杉田充】
1. 外観検査
2. 顕微鏡評価
3. 光散乱式パーティクル測定機
 3.1 基本構成
 3.2 キャリブレーション(校正)
 3.3 機種間感度差
 3.4 欠陥種の分離
 3.5 今後の展望

第4節 ケミカル汚染の計測と装置
1. 湿式分析法【徳岳文夫】
 1. 分析装置
 2. 酸分解法
 3. 気相分解法
 4. 液滴分解法
 5. 試料液の濃縮技術
2. 乾式分析法【松下嘉明/山口博】
 1. 全反射蛍光X線分析法:TXRF 
 2. 表面光誘起電位法:SPV法
 3. 飛行時間差型二次イオン質量分析法:TOF-SIMS
 4. オージェ電子分光法:AES
3. 放射化分析法【村岡久志/野崎正】
 1. 放射化分析とは-------歴史,特色,問題点
 2. 表面分析に放射化分析を用いるには
 3. 荷電粒子放射化分析による表面上の酸素,炭素,ホウ素の定量
  3.1 実験法
  3.2 表面酸素-----物質,表面前処理,雰囲気の酸素分圧による相異
  3.3 半導体シリコン表面の炭素-----洗浄処理,暴露環境の影響
  3.4 シリコンウェーハ上のホウ素
4. 電気的評価法【宮崎守正】
 1. DLTS法
  1.1 はじめに
  1.2 原理
  1.3 DLTS用試料の作製
  1.4 Si中の重金属のエネルギー準位
 2. SPV法
  2.1 はじめに
  2.2 Fe濃度の測定原理
  2.3 評価例
 3. μ-PCD法
  3.1 はじめに
  3.2 Fe濃度の測定原理
  3.3 評価例

第12章 今後のウェーハ加工技術

第1節 φ300mm/φ400mm対応ウェーハ加工技術【高田清司】
 1. 一段と厳しくなるウェーハ基板仕様
 2. 大口径対応加工技術
  2.1 高平坦度切断技術
  2.2 高平坦度研磨技術
  2.3 高清浄度洗浄技術(含表面処理技術)

第2節 SOIウェーハ加工技術
1. PACE 加工技術【中野正剛】
 1. 装置概要
  1.1 測定系
  1.2 エッチング反応系
 2. SOIウェーハの薄膜化プロセス
 3. SOIウェーハのPACEによる薄膜化
 4. PACE技術の限界
  4.1 膜厚修正能力
  4.2 生産性
 5. PACE技術の他の基板への応用
2. スマートカット【楯直人】
 1. Smart Cutプロセス技術
 2. 高品質なSOIを製造するためのプロセス技術
  2.1 SOI層の厚さ制御と均一性
  2.2 貼り合わせ界面の品質
  2.3 SOI層の結晶欠陥
 3. ウェーハの再生
3. プラズマCVM(Chemical Vaporization Machining)【森勇藏】
 1. プラズマCVMの特徴
 2. SOIウェーハ加工プロセスへの応用



執筆者一覧 


■編集委員
松下 嘉明  東芝セラミックス(株)シリコン事業部副事業部長
深谷 栄   信越半導体(株)白河工場品質保証部部長
津屋 英樹  住友金属工業(株)シチックス事業本部技監
高須新一郎  SEMIジャパン情報技術・スタンダード顧問

■執筆者一覧(執筆順)
久保田裕康  (株)東芝セミコンダクター社半導体材料技術部部長
福田 哲生  富士通(株)ULSI開発部プロジェクト課長
滝山 真功  ニッテツ電子(株)開発グループ主任
深谷 栄   信越半導体(株)白河工場品質保証部部長
辻本 康治  住友金属工業(株)プロセス開発部副参与
山口 久福  山口環境安全技術研究所代表取締役所長
佐藤 和夫  東芝セラミックス(株)プロセス材料事業部第2技術部担当主幹
石川 憲一  金沢工業大学学長・教授
安永 雅昭  (株)東精エンジニアリング土浦事業所所長
大石 弘   (株)スーパーシリコン研究所第2研究室主任研究員
浅川慶一郎  (株)スーパーシリコン研究所第2研究室研究員
松崎 順一  (株)スーパーシリコン研究所第2研究室研究員
芦田 昭雄  大智化学産業(株)技術部開発課主任
神谷 聖志  東芝セラミックス(株)開発研究所所長
小島 勝義  東芝セラミックス(株)開発研究所研究主務
河西 敏雄  埼玉大学大学院理工学研究科生産科学専攻教授
稲田 安雄  不二越機械工業(株)営業技術本部主任技術員
伊藤 広一  (株)フジミインコーポレーテッド生産技術課課長
加藤 忠弘  信越半導体(株)半導体白河研究所開発3部主任研究員
阿部 耕三  (株)スーパーシリコン研究所第2研究室主任研究員
南條 雅俊  (株)ディスコPSカンパニー営業技術部マーケティング課副主事
厨川 常元  東北大学大学院工学研究科機械電子工学専攻助教授
橋本 洋   神奈川工科大学機械工学科教授
福永 寿也  コマツ電子金属(株)技術本部開発技術部加工技術Gr.
清水 博文  日本大学工学部電気電子工学科教授
友安 昌幸  東京エレクトロン山梨(株)ES開発技術部部長
楢岡 清威  学習院大学理学部客員研究員
田邉 和夫  (株)エンヤシステム取締役副社長
高石 和成  三菱マテリアル(株)シリコン研究センター副主任研究員
八田 健一  ニッテツ電子(株)開発グループ加工開発チームリーダ
安永 暢男  東海大学工学部精密機械工学科教授
清水 俊邦  スピードファムアイペック(株)プロセス開発部課長
児玉 一志  (株)フジミインコーポレーテッド取締役商品開発本部長
辻村 学   (株)荏原製作所 精密・電子事業本部技術統括部長
服部 毅   ソニー(株)厚木テクノロジーセンター主幹研究員
上村 賢一  新日本製鐵(株)先端技術研究所主任研究員
森  良弘  新日本製鐵(株)先端技術研究所主任研究員
森田 博志  栗田工業(株)開発本部技術開発センター超純水開発グループチームリーダー
村岡 祐介  大日本スクリーン製造(株)開発本部EE開発部担当課長
山本 秀和  三菱電機(株)ULSI技術開発センタープロセス評価技術部材料評価グループグループマネージャー
桐野 好生  東芝セラミックス(株)海外営業部主査
森田 悦郎  三菱マテリアルシリコン(株)技術本部プロセス技術部課長
内山 勇雄  信越半導体(株)半導体白河研究所評価解析部
大竹 茂行  SEMIジャパンスタンダード部マネージャ
堀川 貢弘  日本電気(株)ULSIデバイス開発研究所エキスパートエンジニア
北島 洋   日本電気(株)ULSIデバイス開発研究所プロジェクトマネージャー
松下 嘉明  東芝セラミックス(株)シリコン事業部副事業部長
杉田 充   信越半導体(株)白河工場品質保証部
徳岳 文夫  東芝セラミックス(株)開発研究所評価分析部部長
山口 博   東芝セラミックス(株)開発研究所評価分析部課長
村岡 久志  (株)ピュアレックス代表取締役
野崎 正   (株)ピュアレックス顧問
宮崎 守正  住友金属工業(株)シチックス事業本部参事
高田 清司  (株)スーパーシリコン研究所取締役研究所長
中野 正剛  信越半導体(株)半導体磯部研究所開発1部研究員
楯  直人  信越半導体(株)半導体磯部研究所開発1部
森  勇藏  大阪大学大学院工学研究科精密科学専攻教授