【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.03.08】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23AT0223
利用課題名 / Title
電子線リソグラフィーを用いたメタルナノピラー形状の作製
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所 / AIST
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）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
電子線リソグラフィ/ EB lithography,スピントロニクス/ Spintronics
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)
山本 竜也
所属名 / Affiliation
産業技術総合研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
佐藤 平道
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
強磁性体層/トンネル障壁層/強磁性体層の３層構造からなる磁気トンネル接合（Magnetic tunnel junction, MTJ）素子は磁気ランダムアクセスメモリ（Magnetoresistive random access memory, MRAM）のメモリセルとして利用されている。MRAMは情報の不揮発性を有しており、既存の揮発性メモリを置き換えることで飛躍的な省電力化を進めることが期待されている。一方で、MRAMにおいては書き込み電力の低減や高密度化が課題となっており、MTJ素子の微細化や精密な形状制御が求められている。そこで、本研究では電子線リソグラフィー装置を用いて精密に形状制御を行ったレジストパターンを形成し、そのレジストパターンを用いたメタルハードマスクの形成を目指した。
実験 / Experimental
MTJ上にTiN/SiO2を積層した試料をスパッタリングにより作製し、東京応化製のネガ型レジスト（TGMR-EN103）をスピンコートした。ホットプレートを用いて110℃で３分間ベークした後、高速電子ビーム描画装置（設備ID: AT-093）を用いて孤立ドット形状を描画した。ドット形状は直径50- 200 nmの円形とした。描画後、ホットプレートを用いて110℃で３分間ベークした後NMD-3（東京応化製）を用いて現像した。その後、センター所有のRIE装置を用いてTiN/SiO2のエッチングを行い、構造観察を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
図１に構造観察を行った例を示す。レジストの塗布条件や露光条件・現像条件を調整することにより直径55 nmのレジストパターンを再現性良く形成することが可能となった。SiO2のエッチング時にレジストマスクが太ってしまい、元々のマスクパターンよりエッチング後の形状は大きくなってしまったが、直径100 nm以下のハードマスク形状を形成することができた。今後はこれらのマスクを用いてMTJの素子加工を行い、電気伝導特性の評価を行っていく。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図１：作製したメタルハードマスクの観察像
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