【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.03.17】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24UT1063
利用課題名 / Title
周期的ナノ構造サイズの制御に向けたフェーズシフトマスクの作製
利用した実施機関 / Support Institute
東京大学 / Tokyo Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed
キーワード / Keywords
熱電材料/ Thermoelectric material,電子線リソグラフィ/ EB lithography,高品質プロセス材料/技術/ High quality process materials/technique,膜加工・エッチング/ Film processing/etching
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
石河 泰明
所属名 / Affiliation
青山学院大学理工学部電気電子工学科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
遠藤 康佑,菅原 大希
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
UT-503：超高速大面積電子線描画装置
UT-600：汎用ICPエッチング装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
熱電材料へのナノ構造形成を目的に、フェーズシフトマスクを利用したProximity field nanopatterning processをネガ型レジストSU-8に行い、形成されるナノ構造サイズの制御を検討している。これまでフェーズシフトマスクに形成される円柱の直径を480 nm、円柱間隔を600 nm、円柱高さを400 nmとしていた。SU-8に形成するナノ構造サイズをより小さい200nm程度にすることを目標に、フェーズシフトマスクを設計し作製を目指した。
実験 / Experimental
SU-8に形成されるナノ構造サイズが200nm程度となることを目指し、まずはフェーズシフトマスクによりSU-8内に形成される回折パターンを光学的数値解析により検討した。検討の結果、フェーズシフトマスク内の円柱の直径を320 nm、円柱間隔を440 nm、円柱高さを220 nmにすることにより実現が期待できることが判明した。そこで、電子線描画装置Ｆ7000S-VD02により前記にように設計した円柱アレイをSOI基板上に形成した。その後、反応性イオンエッチング装置CE-300Iを用い、SOI基板上に形成したレジストによる円柱アレイに沿ってシリコン部分をエッチングした。エッチング時の条件は、SF6: 8.0 sccm、CHF3: 36.0 sccm、APC: 0.8 Pa、PFC: 400 Pa、RFパワー: 30 W(bias)、500 W(antenna)、50秒で行った。その後、CE-300Iを用いてO2処理を5分行いレジストを除去した。
結果と考察 / Results and Discussion
図1に本研究で得られたフェーズシフトマスクの断面SEM像を示す。円柱直径および間隔は設計に近い値となっていた。面内均一性も10％以内に入っており、その後のナノ構造形成プロセスに利用できる分布をしていることが確認した。一方、円柱の高さが想定よりも低く140 nm程度であった。このことから、エッチング時間を約70秒に増加させる必要があることが判明した。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 作製したフェーズシフトマスクの断面SEM像
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 菅原大希，遠藤康佑，來福 至，石河 泰明，”Proximity field nanopatterning法を用いて作製するナノ構造体のサイズ制御”，第72回応用物理学会春季学術講演会, 2025, 17a-P01-24.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件