【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.03.25】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23KT1030
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 / Kyoto Univ.
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）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
電子線リソグラフィ, プラズマエッチング,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,電子線リソグラフィ/ EB lithography,膜加工・エッチング/ Film processing/etching,ダイシング/ Dicing
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
海津利行,井上良幸
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の高強度レーザーと、京大ナノハブ拠点で作製したサブマイクロメートルオーダの精緻な構造を有するターゲットとの相互作用実験を実施することで、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。この目的に沿って、粒子シミュレーションにより得られたターゲットのデザインを基に、直径がサブマイクロメートルで高さが数10マイクロメートルの高アスペクト比の円柱状ケイ素（シリコンロッド）が多数配列した物質（ロッド集合体）を作製した。
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た。今回は、技術職員のアドバイスのもと、クロムのエッチング前にウエハスピン洗浄装置による洗浄とスピン乾燥を実施し、深堀りエッチング時の黒スミの防止を目指した。その後、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
クロムエッチング前のウエハスピン洗浄装置による洗浄とスピン乾燥に加え、深堀エッチング時に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）の調整と、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った。これにより、クロムエッチング前の洗浄処理の追加と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 μmで高さ20 μmの円柱状ケイ素（シリコンロッド）が、100 μm×100 μmの領域に空間充填率0.2で格子状に配置されている。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図１．今回作製したロッド集合体（電子顕微鏡写真）。直径1 mのシリコンロッドが1 m間隔で格子状に配置されている。
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.
- 松井 隆太郎, 林 直仁, 石原 聖也, 升野 振一郎, 井上 峻介, 橋田 昌樹, 時田 茂樹, 阪部 周二, 岸本 泰明, 「高強度レーザーと構造性媒質の相互作用による高エネルギー密度プラズマの生成と保持 2.T6レーザー実験によるプラズマ生成過程と電子スペクトル（口頭）」，レーザー学会学術講演会第43回年次大会，ウインクあいち（名古屋），2023年1月20日.
- R. Matsui, K. Matsuda, K. Fukami, H. Sakaguchi, S. Masuno, M. Hashida, S. Sakabe, S. Tokita and Y. Kishimoto, “Exploring high energy density plasmas with exotic character by the interaction between high intensity laser and CNT/rod assembly”, peer-reviewed oral，International Conference on High Energy Density Sciences 2023，April 20, 2023，Yokohama.
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