【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.19】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24AT0121
利用課題名 / Title
イオンミリングによるパリレン絶縁膜パターンの作製
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所 / AIST
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者）/Internal Use (by ARIM members)
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）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（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
電子線描画（EB）/ Electron beam lithography,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,エレクトロデバイス/ Electronic device,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,光リソグラフィ/ Photolithgraphy,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)
井上 悠
所属名 / Affiliation
産業技術総合研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
井上 悠
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
山崎将嗣,赤松雅洋,木塚優子,郭哲維,杉山和義,中島忠行,佐藤平道,有本宏
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術代行/Technology Substitution
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
AT-093：高速電子ビーム描画装置（エリオニクス）
AT-094：解析用PC（CAD及び近接効果補正用）
AT-033：アルゴンミリング装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
気相蒸着重合プロセスで作製したパリレン薄膜は、高い電気的絶縁性、安定性、コンフォーマルなコーティングが可能といった、絶縁膜として優れた性質を持つ。例えば、非シリコン材料の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜として用いることで、優れた特性を持った素子を実現できることが報告されている。しかしながらその安定性ゆえに、パリレン薄膜を微細に加工することが難しい。例えば、紫外線やオゾンの照射によってエッチングが可能であるが、再現性良く微細加工を行うことが困難だった。そこで今回は、物理的なエッチング方法であるアルゴンイオンミリングにより微細加工を試みたので報告する。
実験 / Experimental
酸化物基板上に厚さ9.9 nmのパリレンC薄膜を気相蒸着重合プロセスで作製した。その後、電子線リソグラフィを施した後、アルゴンイオンミリング装置を用いてエッチングを行った。表面形状およびエッチング深さは原子間力顕微鏡で測定した。
電子線リソグラフィの条件：
レジスト MMA(8.5)MAA EL6 / 950 PMMA-A4
加速電圧 130 kV
ビーム電流 5 nA
ドーズ 2700 µC/cm2
現像 IPA
アルゴンイオンミリングの条件：
ビーム電圧 300 V / 600 V
加速電圧 60 V / 120 V
ビーム電流 14 mA / 52 mA
ミリング時間 30秒、60秒、90秒、120秒／5秒、10秒、20秒、30秒
使用した装置：
AT-093：電子線リソグラフィーの露光プロセスに使用。
AT-094：電子線リソグラフィー露光プロセスの近接効果補正に使用。
AT-033：パリレン薄膜のミリングに使用。
結果と考察 / Results and Discussion
図1に、ビーム電圧300 V、ミリング時間30秒の時の原子間力顕微鏡像と断面プロファイルを示す。30秒でも7 nmほどパリレン薄膜が削れているのがわかる。図2にエッチング深さのミリング時間依存性を示す。ビーム電圧300 Vでは、ミリング時間が30秒より大きい領域で、エッチング深さがほぼ一定になっているのがわかる。一方で、ビーム電圧600 Vでは、エッチング深さがミリング時間と共にほぼ線形に増加しているのがわかる。このことから、ビーム電圧300 Vでは、およそ30秒でパリレン薄膜が削れ切れており、その後酸化物基板のエッチングレートが遅いためエッチング深さが一定になったと考えられる。ビーム電圧600 Vでは、酸化物基板も一緒に削れるため、エッチング深さが線形に増加したと考えられる。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 ビーム電圧300 V、加速電圧 60 V、ビーム電流14 mA、ミリング時間30秒でミリング後の原子間力顕微鏡像。
図２ パリレンC薄膜のエッチングレート。
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
施設の利用の際、支援いただきましたARIM実施機関支援担当者に感謝申し上げます。
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.
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