放射光ホログラフィー法によるマイクロ立体構造体の作成プロセスの確立

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750056
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Himeji Institute of Technology
• Principal Investigator: 銘苅 春隆 姫路工業大学, 高度産業科学技術研究所, 助手 (30321681)
• Keywords: ホログラフィー / X線リソグラフィー / LIGAプロセス / 多層膜ミラー / 放射光 / X線マスク

Research Abstract

本研究のホログラフィックリソグラフィーには、良好な単色光源と高精度で作製されたX線マクスが不可欠である。一般にLIGAプロセスで使用されるX線は1keV以上のエネルギー領域の光であるが、X線の回折効果を応用する本研究において、初めからこのエネルギー領域に適応した微細パターンを持つX線マスクを開発するのは困難であると判断した。このため、技術的には比較的容易な100eV付近でのホログラフィックリソグラフィー技術を確立し、これと平行してlkeV以上のエネルギー領域での技術開発へと展開してゆくことにした。
まず、電子ビーム露光装置にてSiCを支持材とし、100nm厚のAuの吸収体によってホログラフィックパターンをもつX線マスクを作製し、岡崎国立共同研究機構分子科学研究所UVSOR施設のMo/Si多層膜ミラー分光ビームラインBL4A1においてポジ型レジストZEP(日本ゼオン製)を用いて露光実験を行った。この結果、0次〜2次までのパターンが回折効果によりレジスト上に確認できたが、ホログラフィックな像が確認できるまでには至らなかった。これはAuの吸収体の厚みが薄すぎたため、X線マスク上に照射された光が全て透過してしまい、明瞭なコントラスト像を得ることが出来なかったためであると考えられる。このため、次回の露光実験では、Auの吸収体の厚みを300nmまで厚くして再度挑戦してみる予定である。また1keV以上のエネルギー領域で使用するX線マスクに関しても、最小線幅50nmの電子ビーム露光装置を用いることを前提に設計を開始した。さらに、最終的には姫路工業大学高度産業科学技術研究所ニュースバル放射光施設のX線ディープリソグラフィービームラインBL11にてホログラフィックLIGAを展開するために、1〜5keV付近のエネルギー領域の光が分光できる多層膜ミラーの開発もスタートした。現在、多層膜ミラー自身は設計段階にあるが、将来的には多層膜ミラーの反射特性を評価する必要があるため、岡崎国立共同研究機構分子科学研究所UVSOR施設の2結晶型分光ビームラインBL7A(来年度4月からは1Aへ移設予定)に配置する多層膜ミラー反射特性測定器具を、主に真空回転機構導入器とSi光電流検出器から構成される装置を設計・製作した。また併せて、UVSORビームラインBL7Aで出力される分光光によりポジ型レジスト材ZEPが光量的に露光可能であるかを確認したところ、X線マスクなしで平均リング蓄積電流値100mAで4時間もあれば充分感光することが確認できた。
来年度は100eV付近のエネルギー領域でのホログラフィックリソグラフィー技術の開発研究を引き続きUVSORビームラインBL4A1の出力光を用いて行い、1keV以上のエネルギー領域ではX線マスクの評価と多層膜ミラーの反射特性をUVSORビームラインBL7A(来年度4月からは1Aへ移設予定)で行う。最終的にはニユースバルビームラインBL11において、ポジ型レジスト材PMMAを用いた、3D-LIGAプロセスヘと展開してゆく予定である。