| 研究課題/領域番号 |
23560144
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| 研究機関 | 舞鶴工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
清原 修二 舞鶴工業高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (40299326)
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| 研究分担者 |
石川 一平 舞鶴工業高等専門学校, 電子制御工学科, 講師 (10511735)
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| キーワード | ナノインプリント / ダイヤモンドライクカーボン / ナノ加工 / ポリシロキサン / 酸素イオンビーム / ガラス状炭素モールド |
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| 研究概要 |
新たなダイヤモンドのナノ加工法として，室温硬化インプリント‐リフトオフ（RTCIL）法を提案した。マスクとして用いるAlは酸素イオンに対するエッチング耐性が大きく，極めて高い選択比 (ダイヤモンドライクカーボン(DLC)とAlの加工速度の比) 35を得ることができた。そこで，本研究ではRTCIL法によるAlマスクパターンの形成を行い，DLCナノドットアレイの形成について検討した。
ガラス状炭素モールドの作製・・ポリシロキサンを用いた電子ビーム（EB）リソグラフィによりガラス状炭素（GC）モールドの作製プロセスを開発した。まず，ポリシロキサンをGC上にスピンコートし，EB描画装置で5μm角のドットアレイパターンをCADで設計し，描画した。そして，現像液で現像することで，ポリシロキサンのマスクパターンが形成され，最適加工条件でECR酸素イオンシャワー加工を行うことで，5μｍ角ドットアレイパターンのGCモールドを作製した。
卓上型インプリントシステムのプログラムの改良・・Microsoft Visual C＃を用いることで，マルチスレッドをシステムで実装した。その結果，タイマーと圧力値を同期させることが可能となり，圧力値によるインプリントシステムの制御が可能となった。
RTCIL法によるDLCドットアレイの作製・・まず，DLC基板上にポリシロキサンをスピンコート後，0.5 MPaでインプリントを行った。その後，DLCに対するAlの選択比が35であることから，高さ400 nmを得るため，膜厚が20 nmとなるようにポリシロキサン膜上にAlを蒸着した。その後，アセトンでポリシロキサンを取り除き，Alのマスクパターンを形成した。この基板に最適加工条件でECR酸素イオンシャワー加工することより，高精度な5 μm角，高さ400 nm のDLCドットアレイを作製した。
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| 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
GCモールド作製において，所望のパターンが得られており，目標通りに成果が得られている。
卓上型インプリントシステムにおいては，問題点であったタイムラグを修正し，目標としていた圧力で制御するシステムを作成できたが，目標圧力と実際のインプリント圧力に誤差が生じるため，サンプリング時間を短くし，高性能化するため，通信方法を検討する必要がある。
DLCドットアレイの作製においては，RTCIL法により高精度なDLCドットアレイを作製できることを見出したが，形成した3万個あるAlマスクパターンのうち約3割がアセトンによってリフトオフできず，側面にAlが残ってしまった。高精度なAlマスクパターンを形成する条件を検討する必要がある。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究で開発したダイヤモンドのナノ加工プロセスである，室温硬化インプリント‐リフトオフ（Room-temperature curing imprint liftoff：RTCIL）法は， Alは酸素イオンに対するエッチング耐性が大きく，極めて高い選択比 (ダイヤモンドとAlの加工速度の比) を得ることができた。そこで，本研究ではRTCIL法によるAlマスクパターンの形成を行い，DLCナノエミッタの開発を目的とする。
高精度なAlマスクパターンの作製方法として，リフトオフに用いる溶剤，インプリント条件の検討を行う。リフトオフに用いる溶剤には，アセトン，キシレン， MIBK:IPA＝1:1， 1:2，1:3を用いて，アルミニウム薄膜の表面粗さの検討および，転写材料をすべて除去可能か検討を行う。インプリント条件については，新たな転写材料において，インプリントまでの時間，インプリント保持時間，インプリント圧力について検討し，残膜が残らず基板までインプリント可能な最適条件の検討を行う。また，先鋭化した形状のDLCパターンを作製するために，DLC，Alのイオンビーム角度依存性について測定し，Alマスクの膜厚，加工時間の条件を変化させ，シミュレーションを行うことで最適な加工条件を見出し，実際にECR酸素イオンシャワー装置で加工を行い，DLCナノエミッタを作製する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
新たな転写材料であるHSQをベークするための小型電気炉の購入
ストレインゲージ式圧力インジケータの購入
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