【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.14】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24AT0122
利用課題名 / Title
HSQネガレジストと130kV電子線描画装置を用いた微細パターンの作製
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,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
木塚優子,郭哲維,杉山和義,赤松雅洋,佐藤平道,中島忠行,有本宏
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
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）
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
Hydrogen Silsesquioxane (HSQ)は電子線リソグラフィー用のレジストとして用いることで、数十nmオーダーの微細な構造を作製することが可能である。HSQは、電子線を照射した部分にSiOxのパターンが形成されるネガ型のレジストであり、例えばエッチングの際のマスクとして用いたり、電極間の電気的絶縁をとる目的で有用である。電子線リソグラフィー用のレジストとして一般的に用いられるpolymenthyl methacrylate (PMMA)も高ドーズでネガ型のレジストとして用いることができるが、HSQの約40倍のドーズ量が必要であり、 描画時間やエッチング耐性の観点から有利である。しかしながら、HSQレジストは、湿度や熱に敏感であり、入手メーカーによっても特性が異なるなど取り扱いが難しい。本課題では、産業技術総合研究所に設置されている130kV電子線描画装置を用いて、微細構造パターン作製のための条件最適化を行ったので報告する。
実験 / Experimental
HSQレジストは、Applied Quantum Materials Inc.より、代理店を介して入手した。粉体状の製品であり、今回は溶媒としてmethyl isobutyl ketone (MIBK)に重量比6%で溶かして使用した。攪拌後、一晩室温で放置した。リソグラフィーはSi/SiOx基板上に以下の手順で行った。
1. 基板を120℃のホットプレート上で5分加熱。
2. 基板を金属板上で3分冷却。
3. HSQレジストをスピンコート。回転数3000 rpm, 60秒。
4. 80℃のホットプレート上で1分加熱。
5. 電子線露光。加速電圧130 kV、ビーム電流5 nA、ピッチ2、ドーズ200 µC/cm2 ~ 10000 µC/cm2。6. 現像。TMAH 2.38% 5分。7. リンス。純水 1分。
利用した主な装置
AT-093：高速電子ビーム描画装置（エリオニクス）：電子線露光
AT-094：解析用PC（CAD及び近接効果補正用）：電子線露光の際の近接効果補正
結果と考察 / Results and Discussion
作製したパターンの走査型電子顕微鏡像を図1に示す。パターンは幅10 µm、長さ15 µmのドーム状のパターンであり、パターン中央に直径500
nmの穴が開いた構造である。電子顕微鏡像から明瞭な輪郭を持ったパターンが形成できていることがわかる。また、穴の直径は506
nmであり、ほぼ設計通りである。今回用いた条件において、パターン部の膜厚は109 nmだった。今回、スピンコート時にレジストの膜厚が不均一になってしまうことがあった。HSQが湿度に敏感であることを加味すると、基板上に残留した水分が原因であることが考えられ、スピンコート前の脱水ベークの条件を最適化することで改善する可能性がある。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 作製したパターンの走査型電子線顕微鏡像。
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