集束陽子線によるナノ粒子含有高アスペクト比微細構造体の作製

Microfabrication of high-aspect-ratio structures containing nanoparticles using focused proton beam

佐野 遼*; 西川 宏之*; 林 秀臣*; 石井 保行

Sano, Ryo*; Nishikawa, Hiroyuki*; Hayashi, Hidetomi*; Ishii, Yasuyuki

MeV領域の集束プロトンビームを用いた微細加工(PBW: Proton Beam Writing)技術では、これまで絶縁性を有するレジストのSU-8(以下、純粋なSU-8)を材料にしてマイクロメートルレベルの3次元の構造体の作製を実現してきた。この技術が適用できる材料の範囲をさらに広げるため、純粋なSU-8に金属ナノ粒子を添加し、導電性を持たせた材料(以下、導電性SU-8)を用いて高アスペクト比を有する構造体の作製法の開発を行っている。本研究では、含有の金属ナノ粒子によるビームの散乱の効果を低減しながら、導電性が得られる下限の銀ナノ粒子の量(重量比5)を純粋なSU-8に添加した導電性SU-8をシリコン基板上に100m厚で成膜し、これを試料として3次元構造体の作製を試みた。具体的には、純粋なSU-8において既に実績のあるPBWの条件(ビームエネルギー3MeV、径1m、ビーム電流10pA及び照射量100nC/mm)で、試料に対して径5mの円の1010の配列(間隔20m)を描画し、現像処理をして構造体を作製した。その後、走査型電子顕微鏡により観察した結果、アスペクト比20程度の3次元微細構造体(上面の円の径5mで、高さ100mの円柱からなる1010の配列)が作製できたことを確認し、導電性SU-8でも純粋なSU-8と同様に、PBW技術が適用できることが分かった。

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