【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.21】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22KT1180
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
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）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
シリコンロッド,リソグラフィ/Lithography,膜加工・エッチング/Film processing and Etching,EB,3D積層技術/ 3D lamination technology
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,林直仁
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
今井憲次
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-209：磁気中性線放電ドライエッチング装置
KT-210：ドライエッチング装置
KT-218：レーザダイシング装置
KT-235：深堀りドライエッチング装置（２）
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、集光強度領域が1018-20 W/cm2を実現する近年の極限レーザー技術と、京大ナノハブ拠点が有するナノ-マイクロメートルオーダでの精緻な物質のデザインを可能にする最先端のナノ工学技術を駆使することで、これまで申請者が開発してきたターゲットと高強度レーザーとの相互作用実験を基礎に、10-100 キロテスラ(kT)の超高強度磁場生成を伴うギガからテラバール(109-12 bar)領域の制御された極限的な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。
実験 / Experimental
レーザーダイシング装置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を用いて、電子線蒸着装置によりクロムの蒸着を行った。厚膜フォトレジスト用スピンコーティング装置を用いて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を用いて電子線リソグラフィにより基板上にパターンを描画した。レジスト現像装置により現像を行ってパターン部分を保護し、磁気中性線放電ドライエッチング装置によるクロムのエッチングを行った。最後に、深堀りドライエッチング装置によるシリコンのプラズマエッチングを実施してロッド集合体を作製した。
結果と考察 / Results and Discussion
電子線リソグラフィにおけるdose量に関する最適化を行い、直径0.125 マイクロメートルの円柱が0.25 マイクロメートルの間隔で整列配置された構造の精緻な描画に成功した。また、ICP値（C4F8ガスによる保護膜の厚み）、および、BIAS（垂直エッチングのパラメータ）の調整に加え、技術職員のアドバイスのもと、深堀り前のデスカム処理を行うことで、深堀りエッチング後の黒スミの領域が小さくなり、デスカム処理が黒スミ回避に有効であることが確認できた。今回作製したロッド集合体を図１に示す。直径0.5 マイクロメートルで高さ10 マイクロメートルの円柱状ケイ素（シリコンロッド）が、40 mm×40 mmの領域に空間充填率0.05でランダムに配置されている。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図１．作製したシリコンロッド集合体（SEM画像）。40 ×40 マイクロメートルの正方形領域に、空間充填率0.05で直径0.5 マイクロメートルのシリコンロッドをランダムに配置している。
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
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