集束プロトンビーム描画を利用した電鋳による三次元高アスペクト比構造とその応用

3D high-aspect-ratio structures for electrocasting using proton beam writing and their applications

田邊 祐介*; 西川 宏之*; 渡辺 徹*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕

Tanabe, Yusuke*; Nishikawa, Hiroyuki*; Watanabe, Toru*; Sato, Takahiro; Ishii, Yasuyuki; Kamiya, Tomihiro

本研究の目的は、集束プロトンビーム描画(PBW)により加工した厚膜PMMAの母型を用いて、電鋳技術により十数十m厚の高アスペクト比Ni微細構造(金型)を作製し、これを用いてインプリントプロセスを実現することである。この研究の現在の課題は、PBWにより露光された十数十m厚のPMMAの母型の現像処理である。具体的には、目的とするパターンが高アスペクト比微細構造であるほど現像時にプロトンビーム照射部のPMMAに溶解不足が発生し、この影響でPMMAの母型に残渣が発生する。このため、電鋳による構造体の金型への正確な転写が困難となっている。今回の研究では、この課題に対して、プロトンマイクロビームの照射量の最適化を行い、30m厚のPMMAに対してビームエネルギー3MeVの、プロトンマイクロビームでは照射量をこれまでの6倍に増やすことで、残渣のないPMMAの母型が得られることがわかった。さらに、FIB装置で電鋳物断面を観察したところ、内部に空洞のない密な構造が得られていることもわかった。しかし、今後の課題として、Ni構造側面に若干の荒れが確認できた。このため、さらなる精密かつ高アスペクト比の電鋳構造の作製には、今回のプロトンマイクロビームの照射量の最適化以外にも、現像方法や液組成、及びPMMAの分子量の最適化の検討が必要であることがわかった。

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