2019 Fiscal Year Research-status Report
水素ラジカルによるポリマー材料の分解・除去における酸素微量添加効果の解明
| Project/Area Number |
19K04543
|
|---|
| Research Institution | Kagawa National College of Technology |
|---|
Principal Investigator |
山本 雅史 香川高等専門学校, 電気情報工学科, 講師 (60733821)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀邊 英夫 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 教授 (00372243)
長岡 史郎 香川高等専門学校, 電子システム工学科, 教授 (30300635)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 水素ラジカル / 酸素ラジカル / レジスト / ポリマー / 分解 / 除去速度 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
ポリマー材料の廃棄物の問題が地球規模で深刻化している。これまで申請者らはリソグラフィー工程で用いられるレジスト（感光性ポリマー）について、水素ラジカルを用いた“環境にやさしい”分解・除去方法を検討してきた。分解速度向上のため、反応性が高いと言われている水酸基ラジカルを生成する方法の1つとして水素に微量の酸素を添加したガスを利用する方法を検討した結果、分解速度を8倍向上できることがわかった。しかし、この向上のメカニズムは不明である。本研究の目的は、酸素添加時に生成される各種ラジカルの反応性やそれらの相互作用を明らかにし、水素ラジカルを用いたポリマー材料の分解・除去における酸素微量添加による分解速度向上の原因を解明し、さらなる分解速度の向上を目指すことである。
酸素添加時に生成される主なラジカルは、水素ラジカル、酸素ラジカル、水酸基ラジカルの3種類である。本年度は、水素ラジカルと酸素ラジカルがそれぞれノボラック系レジストの除去速度に与える影響を調べた。主な研究結果は以下の通りである。
（水素ラジカルの影響）
水素を窒素稀釈することで水素ラジカルの生成量を変化させた。除去速度は基板温度が高くなると増加することが一般的であるが、水素ラジカルの生成量が低下すると温度を高くしても除去速度が低下することがわかった。
（酸素ラジカルの影響）
水素／酸素混合系と比較するために水素の代わりにヘリウムを用い、酸素の割合を変化させることで酸素ラジカルの生成量を変化させた。酸素ラジカルの生成量を増加させると除去速度がむしろ低下した。酸素ラジカルはレジストの分解・除去に寄与しないことがわかった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
酸素添加時に生成されるラジカルのうち、水素ラジカルと酸素ラジカルの分解・除去への影響を把握することができた。これらラジカル照射時、除去速度の低下を確認した。特に、酸素ラジカル生成時の低下は予想外であった。一般に、酸素プラズマやオゾンなどを用いて生成される酸素ラジカルはレジストを分解することが報告されている。我々はこの低下をポリマー表面の変質によるものと考え、この変質の原因を調べるために当初予定していた赤外分光光学系に代わってラマン分光光学系を構築している。次年度以降では、この変質の原因を究明するとともに、ラジカルの絶対濃度と分解速度との関係性を調べ、水酸基ラジカルの分解・除去への影響を明らかにしていく。
|
| Strategy for Future Research Activity |
水素ラジカルの生成量を低下させたり酸素ラジカルの生成量を増加させたりしたとき、除去速度が低下することがわかった。この低下はポリマー表面の変質によるものと考えられる。ラマン分光法による表面状態の解析を行い、除去速度の低下の原因を明らかにする。ポリマー表面の変質が進行すると薄膜干渉効果が弱まり除去速度の評価が困難となる。微量フォースセンサーシステムを構築し、ポリマー材料の重量変化から分解速度を評価する。水素ラジカルや酸素ラジカルの反応性をより詳細に検討するために、真空紫外レーザー分光法による各ラジカルの絶対濃度の計測を行い、各ラジカルの絶対濃度と分解速度との関係を明らかにする。最後に、水酸基ラジカルの反応性を調べ、酸素微量添加による分解速度向上の原因を解明し、さらなる分解速度の向上を目指す。
|
| Causes of Carryover |
（次年度使用が生じた理由）
当初購入を予定していたラジカル生成用の消耗品や分光計測用光学部品などの購入が不要となった。また、学会参加費、旅費、論文投稿料が少なく済んだ。これらの理由のため、次年度使用額が生じた。
（使用計画）
各ラジカルの絶対濃度の計測のための消耗品の購入にあてる。分解速度の低下の原因を調べるためのラマン分光光学系を構築するために使用する。この光学系に必要な分光器の制御機構に不具合が発生したため、光学系の構築と分光器の補修のために使用する。また、ポリマー材料の重量変化を計測するための微量フォースセンサーシステムを構築するために使用する。
|
Research Products
(10 results)
