2017 Fiscal Year Annual Research Report
モノマー超薄膜の光重合とナノスケールでの力学物性の均一化
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15H03860
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
中川 勝 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (10293052)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久保 祥一 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (20514863)
廣芝 伸哉 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (40635190)
中嶋 健 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (90301770)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ナノ材料 / 高分子合成 / 超薄膜 / 表面・界面物性 / マイクロ・ナノデバイス / 表面電位 / 材料加工・処理 / 微細加工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
下記の２項目の研究を主に進めた。
1) 束縛層の破壊
共振ずり測定によるナノギャップでのアクリレートモノマーのナノレオロジーの計測結果から、未修飾および離型剤修飾シリカモールド表面より、アクリロイル基及びメタクリロイル基含有シランカップリング剤で表面修飾した密着分子層修飾シリカ表面の方が、束縛状態でのモノマー液体の界面粘度の増加が遠距離から始まる事実を見出した。低粘性液体のアクリレートモノマーとメタクリレートモノマーの2種類と、アクリロイル基とメタクリロイル基からなる密着層の2種類を組合わせて、ナノレオロジー計測を行った結果、モノマーと密着層の官能基の組み合わせが異なる方が束縛状態での粘度上昇を抑制できる新たな知見を得た。
2) 樹脂成形体のイオンミリング等ドライエッチング耐性の評価
ポジ型電子線レジストを対象として、逐次浸透合成(SIS)による有機－無機ハイブリッド化を行い、基板上のレジスト薄膜の断面の透過電子顕微鏡－エネルギー分散X線分光(TEM-EDS)による観測、レジスト薄膜の酸素反応性イオンエッチング及びC3F8ドライエッチング、アルゴンイオンミリングによるエッチング速度の比較をした。膜厚40nmと100nmで無機化される均一性に違いがあるあらたな知見を得た。また、アルミナ化による有機－無機ハイブリッド化は、物理的なイオンエッチングプロセスよりも化学的なイオンエッチングプロセスでのエッチング速度の抑制効果が高いことを見出した。また、光ナノインプリント成形した樹脂薄膜に、原子層堆積(ALD)、逐次浸透合成(SIS)、飽和蒸気浸透(SVI)の異なる有機－無機ハイブリッド化法を検討した結果、樹脂を均一に有機－無機ハイブリッド化する最適な手法を見出すことができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
気相化学反応を基本とする、有機レジスト材料の新たな有機－無機ハイブリッド化法の3種類を比較し、膜面内をより均一に無機化する方法の選定ができた。また、化学的なドライエッチングにハイブリッド材料が適している知見を得た。前年度開発したレーザー加工孔版印刷に適した光硬化性液体と独自に開発してこれまで用いてきたスピン塗布に適した光硬化性液体では、光重合のモノマー消費率が異なり、成形体に形成されるマイクロゲルのサイズも違うことがわかっている。その事実を踏まえて、線幅50nmの金のリング共振器構造を、アルゴンイオンミリングで加工した結果、線幅粗さが大きいのは、マイクロゲルのサイズが大きい樹脂の方であった。異なる実験系や形状の解析により、エッチングによる加工精度の関係を証明していく手掛かりがつかめ、おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題の目的は確証を得るための実験の段階に入ったが、ドライエッチングの際に、ギャップの小さな金属パターンの領域に局所的にプラズマが集まり、加工精度が劣化する問題も見出した。金属ナノパターンの加工精度を飛躍的に改善するには、リフトオフプロセスを考案する必要がある。光硬化性液体は、光照射により架橋体を形成して、不溶化するためリフトオフ工程に使用できない。また、ナノインプリント特有の残膜除去プロセスで化学的に変性してしまう問題がある。そこでナノインプリントによる成形性、ドライエッチング耐性と異方性に優れるこれまで開発した光硬化性液体に適応できる基板との間に介在させる犠牲層を探索し、金属ナノパターンのナノ加工精度の向上を目指す。
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Research Products
(12 results)
