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田邊 祐介*; 岩本 隆志*; 高橋 潤一*; 西川 宏之*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕
JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 129, 2013/01
In this study, the Ni microstructures were attempted to be fabricated on a distal surface of Cu wires with a diameter of 1.0 mm aiming at the use for imprint lithography. Firstly a PMMA master block was fabricated on the distal surface by exposing PB with beam size of 1.1 
m at 3.0 MeV and developing it by IPA-water for electroplating. The master block was composed of the 4-m wide lines with pitches of 25 m and depths of 20 m. Secondly the electroplating was performed on the PMMA master block using a nickel sulfamate bath. Thirdly the electroplated Ni surface was mechanically polished easily to remove PMMA by smoothing its surface. Finally, the Ni microstructures with 20.5 m were fabricated by removing the PMMA after polishing. We additionally performed UV imprint lithography of the photosensitive polymer using the Ni microstructures as a mold. The observation result of SEM images of Ni microstructures and UV imprinted grooves showed that their imprinted grooves were successfully transferred by way of the Ni microstructures from the PMMA master block using the combination of the electroplating and imprinting.
田邊 祐介*; 西川 宏之*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 163, 2012/01
We report on Ni electroforming using high-aspect-ratio PMMA microstructures by Proton Beam Writing (PBW). There are several issues to be addressed in the fabrication process of Ni molds with a high-aspect-ratio using the PMMA microstructures. First, the residual PMMA was observed on the sidewall of PMMA master block by increasing the thickness of its master block. Second, the small voids were formed in the Ni molds when the high-aspect ratio PMMA master blocks were used. These problems ware resolved using the PMMA master blocks fabricated by PBW on the condition of the higher dose exposure than ordinal one and using a seed layer of a 600-m thick Cu substrate evaporated on the Si substrate before spin-coating the PMMA film. The 30-m PMMA master block with the aspect ratio of 30 was successfully fabricated using the above procedures. Using this PMMA master block, the Ni mold with 30-m thick on the Cu substrate was successfully electroformed without voids from the observation of the cross section revealed by a FIB. Furthermore, a Ni mold with grids and circle patterns was also successfully fabricated using a 15-m thick PMMA film spin-coated on a Cu substrate. The result of the thermal imprint using the Ni mold demonstrated that the high aspect structure was transferred on a PMMA film without damages of the Ni mold even after many trials.
田邊 祐介*; 西川 宏之*; 関 佳裕*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕; 渡辺 徹*; 関口 淳*
Microelectronic Engineering, 88(8), p.2145 - 2148, 2011/08
被引用回数：9 パーセンタイル：47.34(Engineering, Electrical & Electronic)Proton Beam Writing (PBW) is a direct-write technique using focused MeV proton beams. Electroforming Ni molds with high-aspect-ratio are developed for imprint lithography using master blocks of PMMA micro-structures fabricated by PBW. In this development, two problems happened as follows; the master blocks with unmelted PMMA remaining into the PMMA micro-structure in the etching process after PBW and the Ni molds with defectively transcriptional structures electroformed on the clear master blocks of its PMMA micro-structure. In this report, the two relations between the PMMA structures and the etching process and between their structures and the electroforming process were individually studied to solve the problems. In the conference, we will present the two problems, the several researches for their solutions and the trial production results of the electroforming Ni molds using the master blocks of the high-aspect-ratio PMMA micro-structures fabricated by PBW.
田邊 祐介*; 西川 宏之*; 渡辺 徹*; 関 佳裕*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕
no journal, ,
本研究の目的は、集束プロトンビーム描画(Proton Beam Writing, PBW)を用いてPMMAによる高アスペクト比の微細構造体を製作し、これを母型として電鋳を行うことにより、高アスペクトを有するNiの微細構造体を製作することである。今回、10
数10m厚の高アスペクト比を有するNi微細構造体を製作するため、PBWと化学エッチングを用いてPMMAの高アスペクト比の微細構造体の製作と、これを母型としたNi微細構造体の製作及びこの良否に関する検討を行ったので報告する。具体的には、PBWで製作したCu基板上のPMMA母型(膜厚15m)を用いて電鋳を行うことで、Ni微細構造体が製作でき、さらに、これのSEMによる観察から、200m角の領域において均一にNiが充填されていることや、側面の観察から、母型であるPMMAの平滑な表面が電鋳で反映されることがわかったので、これらに関して報告する。また、この発表の中では露光,現像、及び電鋳の条件を同じにしても、母型のパターンや厚さによってNi構造体に不良が生じること、特に点状パターン(膜厚15mのPMMA母型)では、2m程度の微細穴には電鋳ができないことが確認されたので、今後、アスペクト比やパターンの異なるPMMA母型の作製に適した、PBW露光及び現像条件を明らかにすることの必要性に関しても言及する。
田邊 祐介*; 西川 宏之*; 渡辺 徹*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕
no journal, ,
本研究の目的は、集束プロトンビーム描画(Proton Beam Writing: PBW)を用いて微細加工したPMMA(polymenthyl methacrylate)母型と電鋳技術とを組合せることで、インプリントリソグラフィやMEMSで有用と考えられる十数十m厚の高アスペクト比を有するNi微細構造体を製作することである。このNi構造体の形状はPMMAの母型の加工精度に大きく依存する。しかし、これまでの研究から、十数十m厚のPMMAの現像では、レジスト内の加工部分で現像不足による残渣が発生している。これが目的のNi構造体を製作できない原因の一つとなっており、この解決が目下の本研究の主な課題となっている。今回この課題に対してPMMAの分子量に着目して、これまで使用してきたPMMAよりも分子量が小さいものを使用した試料を製作するとともに、この試料を用いてPBWにより本実験で形状評価用に用いている描画パターンの微細化加工を行った。微細加工したPMMAは光学顕微鏡での観察を行うとともに、このPMMAを母型としてNi電鋳行った。電鋳結果の良否は製作したNi構造体と描画パターン形状との比較をもとに行い、この結果から厚膜PMMAの現像と分子量依存性の関係を調べた。本発表では今回の研究内容に関して報告するとともに、今後、さらなる高アスペクト比を有する母型の製作精度の向上を図るため、PBWで微細加工したPMMAの現像に必要な条件に関しても行う。
田邊 祐介*; 西川 宏之*; 渡辺 徹*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕
no journal, ,
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。
