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2016 年度 実施状況報告書

精度1nm以下を実現する量産細線技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K14439
研究機関大阪大学

研究代表者

山本 洋揮  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (00516958)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード材料・加工 / 半導体微細化 / ナノ加工 / ナノ材料
研究実績の概要

本研究では、精度1 nmの量産細線技術を実現するためナノ空間に自己組織化単分子膜の自己組織化パターンをうまく利用することでナノ空間界面制御を高度に行えるようにメカニズムの解明およびナノ空間にビルディングブロックである化学修飾した金属ナノ粒子を高度に位置制御することを目的としている。そのためには1 nm以下のラフネスを制御するためには、より均一かつ微細なナノ粒子またはナノクラスターを作製する必要がある。
平成28年度は量子ビーム(ガンマ線および電子ビーム)を使ってポリプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)溶液中および水溶液でより均一かつ微細な銀ナノ粒子および金ナノ粒子の作製に試み、それらの安定性へのポリマー依存性、線量効果、金属ナノ粒子のサイズ、ポリマー構造の金属ナノ粒子形状依存性を調べた。その結果、ガンマ線および電子線照射によってPGMEA中で銀ナノ粒子および金ナノ粒子を作製することに成功した。
また、ガンマ線を用いて水中で作製した銀ナノ粒子および金ナノ粒子を金基板上に鎖長の長さの異なるジチオールの自己組織化単分子膜(SAM)のパターン上に付着させることができるかを試みた結果、鎖長の違いによって付着しやすさが異なることが明らかになった。
さらに、ポリスチレン薄膜中に金イオン前駆対および銀イオン前駆対を混ぜた高分子膜に電子線を照射することによっても銀ナノ粒子および金ナノ粒子が作製することができることが確認された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

精度1 nmの量産細線技術を実現するために、平成28年度は量子ビーム(ガンマ線および電子ビーム)を使ってポリプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)溶液中および水溶液でより均一かつ微細な銀ナノ粒子および金ナノ粒子の作製に試み、10以下の均一な金属ナノ粒子を作製することができることが明らかになった。実際に、透過型電子顕微鏡(TEM)で粒子サイズや粒子サイズ分布についても調べ、プロセス依存性についても明らかにすることができた。このように得られた結果から、精度1 nmの量産細線技術を実現するためのビルディングブロックであるより均一かつ微細な金属ナノ粒子の作製できる糸口が見つけることができた。
また、ガンマ線を用いて水中で作製した銀ナノ粒子および金ナノ粒子を金基板上に鎖長の長さの異なるジチオールの自己組織化単分子膜(SAM)をパターン化し、ジチオールをバインディングとして使用することができ、鎖長の違いによって付着しやすさが異なることが明らかになった。この結果から、金属ナノ粒子の配列制御法の開発に糸口が見つけることができた。
加えて、ポリスチレン薄膜中に金イオン前駆対および銀イオン前駆対を混ぜた高分子膜に電子線を照射することによっても銀ナノ粒子および金ナノ粒子が作製することができることができ、固体高分子中での電子線によって誘起される金属ナノ粒子の生成過程を解明することもできた。

今後の研究の推進方策

ポリプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)溶液中および水溶液でより均一かつ微細な銀ナノ粒子および金ナノ粒子を作製することができたので、平成29年度は、金属ナノ粒子のアグリゲーション過程の解明を試みる。均一なナノ粒子の系を探索するとともに、リガンド構造およびSAM膜による金属結晶成長の違いについて観察する。具体的には、微細パターン上のナノ粒子観察には、STEMを使用するが、AFMやSEMを使っても大きさを測る。また、高温領域まで加熱しながらAFM測定を行い、薄膜中で金属同士がアグリゲーションする様子をin situで調べる。金属骨格原子・側鎖基の比較により、ナノ粒子のコアおよびリガンドによる金属結晶成長の違いについても観察することを試み、金属ナノ粒子のアグリゲーション過程の解明を試みる。

次年度使用額が生じた理由

購入しようとしていた試薬の生産がストップしていたため

次年度使用額の使用計画

次年度の使用額は試薬などといった物品購入費にあてる。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] Université Paris-Sud(France)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Université Paris-Sud
  • [雑誌論文] Synthesis of Metal Nanoparticles and Patterning in Polymeric Films Induced by Electron Nanobeam2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Yamamoto, Takahiro Kozawa, Seiichi Tagawa, Muneyuki Naito, Jean-Louis. Marignier, Mehran Mostafavi, and Jacqueline Belloni
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 121 ページ: 5335-5340

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.6b12543

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Fabrication of High Aspect Ratio Nanostructure by Using ClF3-Ar Neutral Cluster Etching2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Yamamoto, Toshio Seki, Jiro Matsuo, Kunihiko Koike, Takahiro Kozawa
    • 学会等名
      38th International Symposium on Dry Process
    • 発表場所
      Hokkaido, Japan
    • 年月日
      2016-11-21 – 2016-11-22
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on Resist Performance of Noria Derivatives Modified with Various Protection Ratios of Acetal Moieties for EUV lithography2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Yamamoto, Hiroto Kudo, and Takahiro kozawa
    • 学会等名
      2016 International Symposium on Extreme Ultraviolet Lithography
    • 発表場所
      Hiroshima, Japan
    • 年月日
      2016-10-24 – 2016-10-26
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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