Leveling nanometer-scale mechanical properties of photopolymerized monomer ultrathin films

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 15H03860
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Polymer/Textile materials
• Research Institution: Tohoku 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
• 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

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.

Free Research Field

高分子材料化学

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。