集束プロトン線描画によるポリマー・ガラス材料のマイクロ・ナノ加工に関する研究

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17310085
• Research Institution: Shibaura Institute of Technology
• Principal Investigator: 西川 宏之 Shibaura Institute of Technology, 工学部, 准教授 (40247226)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松村 一成 芝浦工業大学, 工学部, 講師 (10348899) ; 神谷 富裕 日本原子力研究開発機構, 高崎量子応用研究所, 研究副主幹研究員 (70370385) ; 佐藤 隆博 日本原子力研究開発機構, 高崎量子応用研究所, 研究員 (10370404) ; 石井 保行 日本原子力研究開発機構, 高崎量子応用研究所, 研究副主幹研究員 (00343905)
• Keywords: プロトン / ポリマー / ガラス / 高アスペクト比構造 / レジスト / マイクロ・ナノ構造 / ピラー / 誘電泳動

Research Abstract

今日のマイクロフォトニクスや半導体集積回路におけるマイクロ・ナノ構造作製技術に対するニーズは、高精度、迅速性、および量産性の確立である。すなわち、高い分解能で高品質の構造体を高速かつ低コストのマイクロ・ナノ構造作製技術が要求される。同時に、その技術をナノバイオロジーなど他分野へと適用可能な柔軟性を有することも重要である。これらの要素を兼ね備えるのが、本申請において提案するプロトンビーム描画(Proton Beam Writing、PBW)技術である。
本研究の目的は、プロトンビーム描画技術を用いた、ポリマー・ガラス材料のマイクロ・ナノ加工に関する研究を行うことである。具体的な課題は、プロトンビーム描画の基盤技術開発、集束プロトンビーム制御走査技術、マイクロフォトニクスおよびナノバイオロジー応用、の3点である。
まず、プロトンビーム描画基盤技術として照射条件の最適化(有機・無機レジスト)、高アスペクト比構造(20以上)の形成を達成した。次に、集束プロトンビーム制御走査技術においては、照射量モニタ技術開発および統合制御ソフトウエアの開発を実施した。その結果、100nm級プロトンビーム形成・評価を実施した。また、サブ100nm級を目指した集束限界、イオンビーム電流値の向上、照射ステージを利用したmmオーダの広域描画技術開発に関する検討を行った。最後にデバイスへの応用として、バイオセンサ基本構造の作製を実施し、高アスペクト比ピラーを用いた誘電泳動による大腸菌やイースト菌などのミクロンサイズの微生物捕集効果を確認した。

Research Products

• [Journal Article] Ni electroplating on a resist micro-machined by proton beam writing (2008)
  • Author(s): N. Uchiya, Y. Furuta, H. Nishikawa, T. Watanabe, J. Haga, T. Satoh, M. Oikawa, Y. Ishii, T. Kamiya
  • Journal Title: Microsystem Technologiesオンライン版(Published online:29 Janualy 2008)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fabrication of three-dimensional structures of resist by proton beam writing (2007)
  • Author(s): Y. Furuta, N. Uchiya, H. Nishikawa, J. Haga, T Sato, M. Oikawa, Y. Ishii, T Kamiya
  • Journal Title: Journal of Vacuum Science&Technology B:Microelectronics and Nanometer Structures 25 Pages: 2171-2174
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Micro-machining of resists on silicon by proton beam writing (2007)
  • Author(s): N. Uchiya, T. Harada, M. Murai, H. Nishikawa, J. Haga, T. Sato, Y. Ishii, T. Kamiya
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B:Beam Interactions with Materials and Atoms 260 Pages: 405-408
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Modification of structural and optical properties of silica glass induced byion microbeam (2007)
  • Author(s): H. Nishikawa, M. Murai, T. Nakamura, Y. Ohki, M. Oikawa, T. Sato, T. Sakai, Y. Ishii, M. Fukuda
  • Journal Title: Surface and Coatings Technology 201 Pages: 8185-8189
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Micro-photoluminescence study on defects induced by ion microbeam insilica glass (2007)
  • Author(s): M. Murai, H. Nishikawa, T. Nakamura, H. Aiba, Y. Obki, M. Oikawa, T. Sato, T Kamiya
  • Journal Title: Journal of Non-Clystalline Solids 353 Pages: 537-541
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 集束プロトンビーム描画による微細加工と型加工への応用(解説) (2007)
  • Author(s): 西川 宏之、打矢 直之、古田 祐介、吉田 栄治、芳賀 潤二、及川 将一、佐藤 隆博、石井 保行、神谷 富裕
  • Journal Title: 成形加工(プラスチック成形加工学会誌) 19 Pages: 276-281
• [Journal Article] 量子ビーム応用最前線、PBWで三次元微細加工の新地平を拓く(解説) (2007)
  • Author(s): 打矢 直之、古田 祐介、西川 宏之、吉田 栄治、芳賀 潤二、及川 将一、佐藤 隆博、石井 保行、神谷 富裕
  • Journal Title: 原子力eye 53 Pages: 48-51
• [Presentation] シロキサン系薄膜の集束イオンビーム描画による微細加工 (2008)
  • Author(s): 土屋 竜太郎、古田 祐介、打矢 直之、西川 宏之、芳賀 潤二、及川 将一、佐藤 隆博、石井 保行、神谷 富裕
  • Organizer: 第55回応用物理学関係連合講演会講演予稿集No.2(30p-ZL-2, p.750)
  • Place of Presentation: 日本大学理工学部(千葉)
  • Year and Date: 2008-03-30
• [Presentation] 三次元構造誘電泳動デバイスにおける微生物の捕集特性 (2008)
  • Author(s): 中尾 亮太、内田 諭、古田 祐介、西川 宏之
  • Organizer: 第55回応用物理学関係連合講演会講演予稿集No.3(29p-R-9, p.1371)
  • Place of Presentation: 日本大学理工学部(千葉)
  • Year and Date: 2008-03-29
• [Presentation] 集束陽子線による微細構造のPDMSによる転写 (2008)
  • Author(s): 関 佳裕、西川 宏之、打矢 直之、古田 祐介、芳賀 潤二、及川 将一、佐藤 隆博、石井 保行、神谷 富裕
  • Organizer: 第55回応用物理学関係連合講演会講演予稿集No.2(29a-ZL-19, p.732)
  • Place of Presentation: 日本大学理工学部(千葉)
  • Year and Date: 2008-03-29
• [Presentation] 集束プロトンビーム微細加工を応用した微生物濃縮セルの作製と評 (2008)
  • Author(s): 古田 祐介、打矢 直之、西川 宏之、芳賀 潤二、及川 将一、佐藤 隆博、石井 保行、神谷 富裕、中尾 亮太、内田 諭
  • Organizer: 第55回応用物理学関係連合講演会講演予稿集No.3(27a-ZL-1, p.714)
  • Place of Presentation: 日本大学理工学部(千葉)
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] Proton Beam Writingによる3次元微細加工 (2007)
  • Author(s): 打矢 直之、西川 宏之、古田 祐介、吉田 栄治、芳賀 潤二、及川 将一、佐藤 隆博、石井 保行、神谷 富裕
  • Organizer: 第12回放射線プロセスシンポジウム講演要旨・ポスター発表要旨集(pp.95-98)
  • Place of Presentation: 日本科学未来館(東京)
  • Year and Date: 2007-11-30
• [Presentation] Lithography Using Focused High-Energy Proton Beam for Fabrication of High-Aspect-Ratio Microstructures (2007)
  • Author(s): H. Nishikawa, Y. Furuta, N. Uchiya, J. Haga, M. Oikawa, T. Satoh, Y. Ishii, T. Kamiya
  • Organizer: 20th Microprocesses and Nanotechnology Conference(pp.66-67, Paper No.6A-4-12)
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 2007-11-06
• [Presentation] Electroplating of Metal Micro-Structure Using a Resist Micro-Machined by Proton Beam Writing (2007)
  • Author(s): N. Uchiya, Y. Furuta, H. Nishikawa, T. Watanabe, J. Haga, T. Satoh, M. Oikawa, T. Ohkubo, Y. Ishii, T. Kamiya
  • Organizer: 20th Microprocesses and Nanotechnology Conference(pp.288-289, Paper No.6A-4-113)
  • Place of Presentation: 京都国際会館(京都)
  • Year and Date: 2007-11-06
• [Presentation] Fabrication of High-Aspect-Ratio Pillars by Proton Beam Writing and Application to DEP-Devices (2007)
  • Author(s): Y. Furuta, N. Uchiya, H. Nishikawa, J. Haga, M. Oikawa, T. Satoh, Y. Ishii, T. Kamiya, R. Nakao, S. Uchida
  • Organizer: 20th Microprocesses and Nanotechnology Conference(pp.340-341, Paper No.6A-4-139)
  • Place of Presentation: 京都国際会館(京都)
  • Year and Date: 2007-11-06
• [Presentation] 集束プロトン線による高アスペクト比ピラー形成とデバイス応用 (2007)
  • Author(s): 古田 祐介、打矢 直之、西川 宏之、芳賀 潤二、及川 将一、佐藤 隆博、石井 保行、神谷 富裕、中尾 亮太、内田 諭
  • Organizer: 第68回秋季応用物理学会学術講演会講演予稿集No.2(5a-C-21, p.736)
  • Place of Presentation: 北海道工業大学(北海道)
  • Year and Date: 2007-09-05
• [Presentation] Fabrication of 3-D Structures of Resist by Proton Beam Writing (2007)
  • Author(s): Y. Furuta, N. Uchiya, H. Nishikawa, J. Haga, T Satoh, M. Oikawa, Y. Ishii, T. Kamiya
  • Organizer: The 51st International Conference on Electron, Ion, and PhotonBeam Technology and Nanofabrication, Paper 7A.5
  • Place of Presentation: 米国コロラド州
  • Year and Date: 2007-06-11
• [Presentation] Fabrication of High-Aspect-Ratio Microstructures by Proton Beam Writing(PBW) (2007)
  • Author(s): N. Uchiya, Y. Furuta, H. Nishikawa, T. Watanabe, J. Haga, T. Sato, Y. Ishii, T. Kamiya
  • Organizer: 7th International Workshop on High-Aspect-RatioMicro-Structure Technology, Abstracts(pp.201-202)
  • Place of Presentation: フランス
  • Year and Date: 2007-06-07
• [Remarks] フレキシブル微細加工研究センター
  • URL: http://www.cfm.ae.shibaura-it.ac.jp/