【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
24KT2057
利用課題名 / Title
プラズマ物理学とナノ工学の融合による極限物質科学への挑戦
利用した実施機関 / Support Institute
京都大学 / Kyoto Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non 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）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
電子線リソグラフィ/ EB lithography,ダイシング/ Dicing,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)
松井 隆太郎
所属名 / Affiliation
京都大学 大学院エネルギー科学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
岸本泰明,高井亮汰
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）,技術代行/Technology Substitution
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
KT-115：大面積超高速電子ビーム描画装置
KT-218：レーザダイシング装置
KT-228：電子線蒸着装置（２）
KT-235：深堀りドライエッチング装置（２）
KT-325：卓上顕微鏡(SEM)
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
本研究では、高強度磁場で支配される新しい極限物質状態の実現と核融合を含む新領域の応用研究の展開を目的とする。具体的には、集光強度が1020-22 W/cm2を実現する近年の極限レーザー技術、㎚ー㎛オーダでの精緻な物質のデザインを可能にするナノ工学・エッチング技術を融合することで、10-100 キロテスラ(kT)の超高強度磁場生成を伴う制御された高エネルギー密度プラズマの生成とプラズマの自己組織化機能を利用した慣性時間を越えての閉じ込め状態の実現・検証に挑戦する。この目的に沿って、シミュレーションにより得られたターゲットのデザインを基に、直径がサブ㎛で高さが数10 ㎛の高アスペクト比の円柱状ケイ素が多数配列した物質（ロッド集合体）を作製した。
実験 / Experimental
レーザーダイシング装置（KT-218）によりシリコンウエハから30mm角に切り出したシリコン基板に、厚膜フォトレジスト用スピンコーティング装置（KT-107）を用いてポジ型レジストを塗布した後、大面積超高速電子ビーム描画装置（KT-115）を用いて電子線リソグラフィーにより基板上にパターンを描画した。電子線蒸着装置（KT-228）を用いてクロムの蒸着を行った後、リフトオフを実施した。技術職員のアドバイスのもと、主要な工程の前にウエハスピン洗浄装置（KT-111）による洗浄とスピン乾燥、180℃のベイキングを実施した。最後に、深堀りドライエッチング装（KT-235）によるプラズマエッチングを実施して、直径が0.5 ㎛で高さが20 ㎛のロッド集合体を作製した。卓上顕微鏡(SEM)（KT-325）を併用して、ターゲットの状態を観察しながらエッチングパラメータを調整した。
結果と考察 / Results and Discussion
前回に引き続き、「ポジ型レジスト」を用いることで、作製工程の大幅な短縮に成功した。深堀り前のデスカム処理に加え、リフトオフ後ベイキング温度を180℃・時間を5分に伸長することで、深堀りエッチング後の黒スミを回避することができたが、深堀時のBIAS電圧の調整が不十分だったため、構造物の倒壊が目立った。今回作製したロッド集合体を図１に示す。直径0.5μmで高さ20μmの円柱状ケイ素（シリコンロッド）が、60μm×60μmの領域に空間充填率約0.2で格子状に配置されている。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図１．今回作製したロッド集合体（電子顕微鏡写真）。直径0.5μmで高さ20μmのシリコンロッド集合体を作製したが、一部倒壊している。
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
[参考文献] 松井隆太郎，林 直仁，金銅亮弥，松田一成，升野振一郎，橋田昌樹，阪部周二，時田茂樹，岸本 泰明, 「レーザー駆動高エネルギー密度バルクプラズマの生成・制御に向けたCNTターゲットの異方性の検証と新機能の創出」（口頭），レーザー学会学術講演会第44回年次大会，日本科学未来館（東京），2024年1月19日.
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.
- R. Matsui, N. Hayashi, K. Kondo, K. Matsuda, K. Fukami, H. Sakaguchi, S. Masuno, M. Hashida, S. Sakabe, S. Tokita and Y. Kishimoto, “Control of multiscale expansion/relaxation dynamics of micro-structured designed targets irradiated with a high-intensity laser(peer-reviewed oral)”, 「International Conference of High Energy Density Sciences 2024 (HEDS2024)」, PACIFICO Yokohama, Japan, April 26th, 2024.
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