近接場光による微細パターンの一括転写と立体的微細加工

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11122202
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 小野 崇人 東北大学, 大学院・工学研究科, 講師 (50292230)
• キーワード: 近接場光学顕微鏡 / マイクロマシニング / 近接場リソグラフィー / 微少開口 / 原子間力顕微鏡

研究概要

近接場光の技術を利用したリソグラフィーや高密度光メモリーを実現するには、高いスループット(伝播光から近接場光に変換する光の効率)を持つプローブが要求される。100nm以下の微少開口を持つ近接場プローブを作製しその評価を行なった。このプローブは、マイクロマシニングによる半導体微細加工を利用して作製しているため、大量生産が可能であり、また高精度に微少開口を作製できるメリットがある。より高いスループットを得るための同軸型構造の作製方法を開発した。シリコンを比較的低温(950℃程度)でウエット酸化する際の異常成長を利用し、微少開口を形成することができた。
SPM探針を作る際によく用いられるように、ウエット酸化により形成したシリコン酸化膜は、その酸化膜の局所的な圧縮応力などの原因によりコーナー部分などで成長速度が遅い。このため、逆ピラミッド状のエッチピットの底では、酸化膜が薄くなる。この酸化膜を化学エッチングし、この局所的に薄くなった部分に小さな微少開口を作ることができることを見いだした。微少開口形成後にAl/Cr等の金属を堆積し、金属の微少開口とする。前述した方法を用いて容量型原子間力顕微鏡プローブ先端に微少開口を持つプローブを作製した。このプローブでは、シリコン片持ち梁に加わる力を対向する電極との間の容量変化として検出できる。この微少開口の径は25nmである。この作製方法は、バッチプロセスにより一括に寸法の揃った多くの開口を形成できるメリットがある。またこの手法で作製したプローブは非常に高いスループットを持つことが分かった。

研究成果

• [文献書誌] Dong-Weon Lee, Takahito Ono: "Resonator Integrated Cantilever for Scanning Force Microscope"The International Conference on Solid-State Sensors. 10・2. 1360-1363 (1999)
• [文献書誌] Jinling Yang, Takahito Ono: "MECHANICAL BEHAVIOR OF ULTRATHIN MICROCANTILEVER"The International Conference on Solid-State Sensors. 10・2. 1140-1143 (1999)
• [文献書誌] Minh Ngon Phan, Takahito Ono: "Application of Silicon Micromachining Technology for the Fabrication of the Atomic Force Microscopy and Near Field Optical Probe"Proceedings of the Third Internal Workshop on Materials Science. 2. 537-540 (1999)
• [文献書誌] 小野崇人,江刺正喜: "ナノマシニングと近接場応用"信学技報 (THECHNICAL REPORT OF IEICE). ED98-269. 41-47 (1999)
• [文献書誌] 小野崇人,江刺正喜: "ナノメカノプティックス"オプトロニクス. 7. 144-148 (1999)
• [文献書誌] Minh Ngon Phan, Takahito Ono: "Nonuniform silicon oxidation and application for the fabrication of aperture for near-field scanning optical microscopy"Applied Physics Letters. 75. 4076-4078 (1999)
• [文献書誌] Takahito Ono, Masyoshi Esashi: "Sensors Update Volume 6, Silicon-based Nanomachining"WILEY-VCH. 168-188 (1999)