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2022 年度 実績報告書

その場波面制御で自在に操る干渉定在波によるサブμm級自由微細構造の大面積露光創成

研究課題

研究課題/領域番号 22H01370
配分区分補助金
研究機関北海道大学

研究代表者

清水 裕樹  北海道大学, 工学研究院, 教授 (70606384)

研究分担者 高 偉  東北大学, 工学研究科, 教授 (70270816)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
キーワード超精密計測 / 生産工学 / 加工学 / 微細構造露光 / 干渉定在波 / 波面制御
研究実績の概要

本研究では,サブマイクロメートル級微細パターンのマスクレス露光を実現する波面制御型光干渉リソグラフィ光学系を開発する.非直交型2軸ロイドミラー干渉計光学系に波面制御を融合して,不等ピッチ2軸ドットアレイの高精度創成を実現すること,波面制御型の非直交型2軸ロイドミラー干渉計にデュアル波長レーザ光源を導入し,レジスト透過レーザによる観測干渉定在波をもとに,レジスト吸収レーザで得られる露光干渉定在波をインプロセスで「その場」推定するアルゴリズムを確立し,パターン創成プロセスの効率と精度を向上すること,および露光サブビーム(直接/X/Yビーム)の波面を独立に制御するアルゴリズムを構築し,2軸干渉定在波中の各光スポットの独立制御によるマスクレスでのサブμm級自由パターン露光を実現すること,を目的とする.
計画初年度となる令和4年度は,露光干渉定在波と観測干渉定在波,二つの定在波を生成する干渉計光学系を構築するとともに,観測干渉定在波を「その場」観察する光学系を構築した.まず,干渉定在波を生成する非直交型1軸ロイドミラー干渉計を構築した.波長の異なる2つの半導体レーザを光源として採用し,同軸にアライメントした.また,長波長レーザをもとに基板上に生成する観測干渉定在波を「その場」観察する光学系も設計・構築した.基礎特性実験の結果,観測干渉定在波による結像パターンをもとに,短波長レーザで基板上に生成する露光干渉定在波の干渉縞ピッチを推定可能であることを実験的に明らかにした.

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

当初計画どおりに干渉縞生成光学系,干渉縞観測光学系の構築を終え,観測干渉定在波による結像パターンをもとに,短波長レーザで基板上に生成する露光干渉定在波の干渉縞ピッチを推定可能であることを実験的に明らかにできたこと,干渉縞生成光学系に波面制御光学系を組み込み,基礎測定評価実験により干渉縞制御実現が期待できる実験結果が得られていることから,おおむね順調に進んでいるものと判断した.

今後の研究の推進方策

実施計画のとおりに実施する予定である.計画2年目となる令和5年度は,波面制御によるラインパターンの不等ピッチ化実現に取り組むとともに,干渉縞生成光学系の2軸化に取り組む.また並行して干渉縞をレジスト基板に転写する実験装置の構築に取り組む.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022 その他

すべて 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [学会発表] Evaluation of the pitch deviation of a diffraction scale grating with optical angle sensors2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Shimizu
    • 学会等名
      2nd International High-level Forum on High-end Measurement Instruments & 12th International Symposium on Precision Engineering Measurements and Instrumentation (IFMI & ISPEMI 2022)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of a multi-beam femtosecond laser autocollimator for surface profile measurement2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Shimizu, Takashi Nomura, Shota Takazono, Wei Gao
    • 学会等名
      Proceedings of the 8th International Conference on Nanomanufacturing & 4th AET Symposium on ACSM and Digital Manufacturing (nanoMan2022)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高感度光学式角度センサの限界測定分解能に関する理論的検討2022

    • 著者名/発表者名
      清水裕樹,林 弦成, 北爪智希, 高廣望
    • 学会等名
      2022年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • [学会発表] 光干渉リソグラフィにおける干渉定在波の「その場」観察に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      高廣望,清水裕樹
    • 学会等名
      日本機械学会IIP2023 情報・知能・精密機器部門(IIP部門)講演会
  • [学会発表] 回折角情報を利用した回折格子ピッチ偏差の高精度評価に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      北爪智希,清水裕樹
    • 学会等名
      日本機械学会IIP2023 情報・知能・精密機器部門(IIP部門)講演会
  • [学会発表] 高分解能光学式角度センサの開発2022

    • 著者名/発表者名
      林 弦成, 清水裕樹
    • 学会等名
      日本機械学会IIP2023 情報・知能・精密機器部門(IIP部門)講演会
  • [図書] 機械設計「精密位置決めのための多軸センサ活用」2022

    • 著者名/発表者名
      清水裕樹,高偉
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      日刊工業新聞
  • [備考] 北海道大学大学院工学研究院 精密計測学・ロボティクス研究室

    • URL

      https://lrd.eng.hokudai.ac.jp/top-shimizu.html

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公開日: 2023-12-25  

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