フェムト秒パルスラジオリシス法によるナノ構造内反応機構の解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14208060
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 田川 精一 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (80011203)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 関 修平 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (30273709) ; 古澤 孝弘 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (20251374) ; 吉田 陽一 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (50210729) ; 佐伯 昭紀 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (10362625)
• Keywords: フェムト秒パルスジオリシス / ナノ構造 / ナノテクノロジー / モンテカルロシミュレーション / 空間分布 / 拡散方程式 / 反応機構 / 時間挙動

Research Abstract

ナノリソグラフィは将来のナノテク産業を支えるトップダウン型のナノテクノロジー技術の代表であるが、ナノ構造体の大量生産を実現するためには、解決されなければならない多くの課題が残されている。現在のリソグラフィはKrFエキシマレーザーのような光が露光源として用いられているが、ナノリソグラフィにおいては電子ビームのような量子ビームが露光源として期待されている。電子線やX線の物質の相互作用は主にイオン化である。その際に放出せれる電子が熱化に至る飛跡は凝縮系では、平均1ナノメータから10数ナノメータに及ぶと報告されているが詳細は不明のままであった。ナノリソグラフィにおいてはイオン化において飛び出した電子と他の物質が様々な反応をすることにより、最終的な微細加工が行われることになるので、電子の分布はナノ加工の精度を決める大きな要因になる。特に、次世代放射線用微細加工材料として期待されている化学増幅型レジストでは、露光により生成する酸を利用してパターンの解像を行うが、酸の生成にはイオン化により生成した電子が密接に関係していることがわかっている。本年度はフェムト秒時間領域の中間活性種の時間挙動とシミュレーションによりナノメーターオーダーの電子の分布を再構築し、電子の時間-空間ダイナミクスを明らかにするとともに、実際に微細加工材料に利用される多種の高分子を電子ビームで照射することにより、イオン化点におけるプロトン発生の高分子構造依存性を解明した。さらに、高分子マトリクス中におけるプロトンのナノメーターオーダーの拡散挙動を明らかにすることにより、酸の分布(加工パターンのための潜像)を解明した。

Research Products

• [Publications] H.Yamamoto, A.Nakano, K.Okamoto, T.Kozawa, S.Tagawa: "Polymer Screening Method for Chemically Amplified Electron Beam and X-ray Resists"Jpn.J.Appl.Phys.. 43(In press). (2004)
• [Publications] A.Nakano, K.Okamoto, T.Kozawa, S.Tagawa: "Effects of ester groups on proton generation and diffusion in polymethacrylate matrices"Jpn.J.Appl.Phys.. 43(In press). (2004)
• [Publications] A.Saeki, T.Kozawa, Y.Yoshida, S.Tagawa: "Adjacent Effect on Positive Charge Transfer from Radical Cation of n-Dodecane to Scavenger Studied by Picosecond Pulse Radiolysis, Statistical Model, and Monte Carlo Simulation"J.Phys.Chem.. A108. 1475-1481 (2004)
• [Publications] T.Kozawa, A.Saeki, A.Nakano, Y.Yoshida, S.Tagawa: "Relation between spatial resolution and reaction mechanism of chemically amplified resists for electron beam lithography"J.Vac.Sci.Technol.. B21. 3149-3152 (2003)
• [Publications] K.Okamoto, A.Saeki, T.Kozawa, Y.Yoshida, S.Tagawa: "Subpicosecond Pulse Radiolysis Study of Geminate Ion Recombination in Liquid Benzene"Chem.Lett.. 32. 834-835 (2003)
• [Publications] S.Seki, S.Tsukuda, Y.Yoshida, T.Kozawa, S.Tagawa, M.Sugimoto, S.Tanaka: "Nano-wire Formation and Selective Adhesion on Substrates by Single Ion Track Reaction in Polysilanes"Jpn.J.Appl.Phys.. 43. 4159-4161 (2003)