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Leveling nanometer-scale mechanical properties of photopolymerized monomer ultrathin films

Research Project

Project/Area Number 15H03860
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Polymer/Textile materials
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Nakagawa Masaru  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (10293052)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 久保 祥一  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (20514863)
廣芝 伸哉  早稲田大学, 理工学術院, 講師(任期付) (40635190)
中嶋 健  東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (90301770)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2017: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2016: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2015: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Keywords光ラジカル重合 / 超薄膜 / ナノギャップ / ナノ加工 / ミクロゲル / 原子間力顕微鏡 / ドライエッチング / ナノインプリント技術 / ナノ材料 / 高分子合成 / 光化学 / 表面・海面物性 / 表面・界面物性 / マイクロ・ナノデバイス / 表面電位 / 材料加工・処理 / 微細加工
Outline of Final Research Achievements

This study demonstrated that the increase in monomer viscosity was induced in nano-gaps between unmodified and modified fused silica surfaces. The states of ultrathin films, in which the monomer viscosity increased in comparison with bulk, were changed by chemical structures of monomers and surface modifiers. It was concluded that a new equation instead of Arrhenius-Andrade-Eyring in the field of Surface Science was needed on the basis of Surface Molecular Science. The use of resist materials showing a high consumption rate of photopolymerizable group improved the homogeneousness of nanometer-scale Young modulus in the nanometer-thick resist films, leading to nanometer-scale matters with high size fidelity to resist masks after lithography process involving dry etching processes.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究課題は、フラッシュメモリなどの半導体産業で日本企業が世界を先導しているナノインプリントリソグラフィに係わる研究内容である。次世代の線幅20nm以下での直接ナノ加工の信頼性を上げるために、光ラジカル重合で得られる紫外線硬化型分子液体の硬化薄膜の研究を行い、レジスト材料となる硬化薄膜に存在するナノメートルスケールでの力学的な不均一性の発生要因を学術的に解明した。本研究成果は、日本の産業力強化に資する高信頼性のナノ加工技術へとつながると考えている。

Report

(5 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (80 results)

All 2019 2018 2017 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (17 results) (of which Peer Reviewed: 17 results,  Open Access: 7 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (56 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results,  Invited: 18 results) Book (1 results) Remarks (5 results)

  • [Int'l Joint Research] Lawrence Berkley National Laboratory(米国)

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      130007491265

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      130006350304

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      2017-03-14
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] アルミニウム薄膜への三角形、正方形、円形の貫通孔配列体の作製とそれらの可視光誘起起電力2017

    • Author(s)
      矢野春菜, 岩田健吾, 石原照也, 中川勝
    • Organizer
      第17回東北大学多元物質科学研究所研究発表会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 逐次浸透合成によるポジ型電子線レジストの有機-無機ハイブリッド化2017

    • Author(s)
      尾崎優貴, 伊東駿也, 廣芝伸哉, 中村貴宏, 中川勝
    • Organizer
      第66回高分子討論会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 表面力・共振擦り測定に基づく極限ナノインプリント造形2017

    • Author(s)
      伊東駿也, 中川勝
    • Organizer
      2017年度第1回極限ナノ造形・構造物性研究会講演会
    • Place of Presentation
      東京都(東北大学東京分室)
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      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] シングルナノ造形にむけた研究2017

    • Author(s)
      中川勝, 伊藤駿也
    • Organizer
      2017年第1回ナノインプリント技術研究会
    • Place of Presentation
      東京都(五反田アリアル会議室)
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      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Print and imprint for nanofabrication2016

    • Author(s)
      Takahiro Nakamura, Kento Seki, Masaru Nakagawa
    • Organizer
      2nd International Conference on Photoalignment & Photopatterning in Soft Materials (PhoSM)2016
    • Place of Presentation
      Nagoya(Nagoya University)
    • Year and Date
      2016-11-24
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dependence of film thickness on surface elasticity and acrylate consumption in UV-cured thin films on Au surfaces2016

    • Author(s)
      Haruna Yano, Xiaobin Liang, Shoichi Kubo, Nobuko Fukuda, Hirobumi Ushijima, Ken Nakajima, Masaru Nakagawa
    • Organizer
      29th International Microprocesses and Nanotechnology Conference(MNC 2016)
    • Place of Presentation
      Kyoto(ANA Crowne Plaza)
    • Year and Date
      2016-11-08
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Nanoimprinting silica templates with Micro-, Sub-20-nm, and 7-nm patterns fabricated by electron beam lithography2016

    • Author(s)
      Shunya Ito, Eri Kikuchi, Masahiko Watanabe, Yoshinari Sugiyama, Masaru Nakagawa
    • Organizer
      29th International Microprocesses and Nanotechnology Conference(MNC 2016)
    • Place of Presentation
      Kyoto(ANA Crowne Plaza)
    • Year and Date
      2016-11-08
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Etching durability enhanced with silane-containing additives in UV nanoimprint lithography2016

    • Author(s)
      Shunya Ito, Masaru Nakagawa
    • Organizer
      The 9th Integrated Molecular / Materials Science & Engineering (IMSE-9)
    • Place of Presentation
      Qingdao,China(Qingdao University of Science & Technology)
    • Year and Date
      2016-10-13
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Visualization of microgels formed in UV-cured thin films by AFM2016

    • Author(s)
      Haruna Yano, Masaru Nakagawa
    • Organizer
      The 9th Integrated Molecular / Materials Science & Engineering (IMSE-9)
    • Place of Presentation
      Qingdao,China(Qingdao University of Science & Technology)
    • Year and Date
      2016-10-13
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Nanoscale surface elasticity of photo-cured thin films for UV nanoimprint lithography2016

    • Author(s)
      Haruna Yano, Shoichi Kubo, Ken Nakajima, Masaru Nakagawa
    • Organizer
      The 3rd CWRU-Tohoku Joint workshop Collaboration on Data Science Engineering
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市(東北大学片平キャンパス)
    • Year and Date
      2016-08-09
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光硬化樹脂薄膜の表面弾性率マッピング像における膜厚依存性に関する考察2016

    • Author(s)
      矢野春菜, 久保祥一, 中川勝, 梁暁斌, 藤波想, 中嶋健
    • Organizer
      応用物理学会次世代リソグラフィ(NGL)技術研究会ワークショップ2016
    • Place of Presentation
      東京都(東京工業大学蔵前会館)
    • Year and Date
      2016-07-07
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  • [Presentation] ピコ秒パルスレーザー穴あけ加工によるポリイミド孔版の作製と光硬化性液体の位置選択的塗布2016

    • Author(s)
      中村貴宏, 関健斗, 永瀬和郎, 中川勝
    • Organizer
      応用物理学会次世代リソグラフィ(NGL)技術研究会ワークショップ2016
    • Place of Presentation
      東京都(東京工業大学蔵前会館)
    • Year and Date
      2016-07-07
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  • [Presentation] 光ナノインプリントリソグラフィを目指したレーザー加工による光硬化性液体塗布用孔版の作製2016

    • Author(s)
      関健斗, 永瀬和郎, 中村貴宏, 廣芝伸哉, 中川勝, 中村貴宏
    • Organizer
      第63回 応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東京都(東京工業大学大岡山キャンパス)
    • Year and Date
      2016-03-19
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  • [Presentation] 原原子間力顕微鏡で観察される膜厚sub-100 nmでの光硬化樹脂薄膜における表面弾性率の膜厚依存性2016

    • Author(s)
      矢野 春菜, 久保祥一,中川勝, 藤浪想, 中嶋健
    • Organizer
      第63回 応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東京都(東京工業大学大岡山キャンパス)
    • Year and Date
      2016-03-19
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  • [Presentation] フェムト秒パルスレーザーを用いて作製したポリイミド孔版のホール形状と光硬化性液体の吐出量の関係2016

    • Author(s)
      田辺明, 大町弘毅, 中村貴宏, 佐藤俊一, 中川勝
    • Organizer
      第63回 応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東京都(東京工業大学大岡山キャンパス)
    • Year and Date
      2016-03-19
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 光を利用した界面機能分子制御材料の開発2016

    • Author(s)
      中川勝
    • Organizer
      ポリマーフロンティア21講演会
    • Place of Presentation
      東京都(東京工業大学蔵前会館)
    • Year and Date
      2016-03-10
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    • Invited
  • [Presentation] 高分子学会有機エレクトロニクス研究会2016

    • Author(s)
      中川勝
    • Organizer
      ナノインプリントリソグラフィの総合科学技術の創出に向けて
    • Place of Presentation
      東京都(化学会館ホール)
    • Year and Date
      2016-01-21
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    • Invited
  • [Presentation] ナノインプリントリソグラフィの現状と界面機能分子制御2016

    • Author(s)
      中川勝
    • Organizer
      第25回光反応・電子用材料研究会講座
    • Place of Presentation
      東京都(東京理科大学森戸記念館)
    • Year and Date
      2016-01-20
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    • Invited
  • [Presentation] ナノインプリントリソグラフィにおけるSub-20nmでの課題2016

    • Author(s)
      中川勝
    • Organizer
      第6回リソグラフィ将来技術調査専門委員会
    • Place of Presentation
      東京都(自動車会館)
    • Year and Date
      2016-01-15
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    • Invited
  • [Presentation] ナノ触診AFMによる光ナノインプリントレジストの開発2015

    • Author(s)
      畔柳志帆, 伊東駿也, 梁暁斌, 中嶋健, 中川勝
    • Organizer
      2015高分子学会東北支部研究発表会
    • Place of Presentation
      秋田県秋田市(秋田大学国際資源学部附属鉱業博物館)
    • Year and Date
      2015-11-13
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of silicon-containing additives to improve etching durability for sub-50 nm patterning by UV nanoimprint lithography2015

    • Author(s)
      Shunya Ito, Hiroki Sato, Kimihito Watanuki, Nobukatsu Nemoto, Masaru Nakagawa
    • Organizer
      28th International Microprocesses and Nanotechnology Conference(MNC 2015)
    • Place of Presentation
      Toyama,Japan(Toyama International Conference Center)
    • Year and Date
      2015-11-12
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光示差走査熱量測定による光ナノインプリント用光硬化性組成物の重合性基消費率の検討2015

    • Author(s)
      佐藤慎弥, 伊東駿也, 中川勝
    • Organizer
      2015高分子学会東北支部研究発表会
    • Place of Presentation
      秋田県秋田市(秋田大学国際資源学部附属鉱業博物館)
    • Year and Date
      2015-11-12
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  • [Presentation] 酸素反応性イオンエッチングによる線幅45 nm光硬化樹脂パターンの残膜除去2015

    • Author(s)
      上原卓也, 廣芝伸哉, 中川勝
    • Organizer
      第64回高分子討論会
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市(東北大学川内キャンパス)
    • Year and Date
      2015-09-17
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  • [Presentation] 光硬化樹脂薄膜のナノスケールで不均一な表面弾性率とエッチング耐性2015

    • Author(s)
      久保祥一, 矢野春菜, 上原卓也, 中川勝, 梁暁斌, 藤波想, 中嶋健
    • Organizer
      第64回高分子討論会
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市(東北大学川内キャンパス)
    • Year and Date
      2015-09-17
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  • [Presentation] 界面機能分子制御に立脚したナノインプリントリソグラフィ2015

    • Author(s)
      中川勝
    • Organizer
      2015年度精密工学会秋季大会 学術講演会
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市(東北大学川内キャンパス)
    • Year and Date
      2015-09-05
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  • [Presentation] サブ20nmの直径を有する炭素被覆モールド空隙への光硬化性組成物の充填挙動2015

    • Author(s)
      中川勝, 中谷顕史, 廣芝伸哉
    • Organizer
      次世代リソグラフィー(NGL)ワークショップ2015
    • Place of Presentation
      東京都(東京工業大学蔵前会館)
    • Year and Date
      2015-07-07
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  • [Presentation] 光ナノインプリントリソグラフィに向けた高粘性光硬化性組成物のスクリーン印刷2015

    • Author(s)
      廣芝伸哉, 田辺明, 上原卓也, 中川勝
    • Organizer
      次世代リソグラフィー(NGL)ワークショップ2015
    • Place of Presentation
      東京都(東京工業大学蔵前会館)
    • Year and Date
      2015-07-06
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  • [Presentation] 界面機能分子制御に立脚したナノインプリントリソグラフィ2015

    • Author(s)
      中川勝
    • Organizer
      先端ナノデバイス・材料テクノロジー第151委員会 平成27年度 第1回合同研究会
    • Place of Presentation
      東京都(早稲田大学西早稲田キャンパス)
    • Year and Date
      2015-07-03
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    • Invited
  • [Book] 光機能性有機・高分子材料における新たな息吹(監修 市村國宏)2019

    • Author(s)
      中川勝(第8編6章担当 ナノインプリント技術における光機能材料)
    • Total Pages
      333
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781314143
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    • URL

      http://www2.tagen.tohoku.ac.jp/lab/nakagawa/html/results.html

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  • [Remarks] 東北大学 多元物質科学研究所 中川研究室

    • URL

      http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/nakagawa/index-j.html

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  • [Remarks] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/nakagawa/

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  • [Remarks] 業績リスト

    • URL

      http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/nakagawa/results.html

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  • [Remarks] 研究内容

    • URL

      http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/nakagawa/research.html

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      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-04-16   Modified: 2020-03-30  

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