先端デバイス研究部
世界最小の10nmの解像度で試料を３次元加工できる電子ビーム(ＥＢ)リソグラフィシステムを開発した。これを用いた３次元のパターン形成・加工技術のデモンストレーションとして、球体試料にＥＢで世界地図を描画することにより世界最小の地球儀（ナノグローブ）を作製した。広範な産業の糧として期待されているナノテクノロジの分野で、様々な応用へと展開できる基盤技術になりうる。
ＥＢリソグラフィはこれまで、ＬＳＩなどを作製するための2次元パターン形成技術として研究・開発が進められてきた。一方、ナノテクノロジへの応用が期待できる３次元構造物を加工するためには、従来の方法は解像度や加工速度が不十分だった。つまり、光やＸ線を用いた方法では、ミクロン級の解像度しか得られず、イオンビーム等を用いた材料堆積の方法では、加工速度が遅すぎた。
今回我々が新たに開発した３次元加工技術では、ＥＢナノリソグラフィ装置に試料を２軸で回転駆動するシステムを組み込むことで、３次元試料の任意の表面にＥＢによる描画ができる[1]。ＥＢは光等に比べ、解像度が高いだけでなく、焦点深度が深いという特徴があり、３次元的な描画を行う際に有用となる。更に、描画位置を３次元的に決定する技術を新たに開発することで、３次元ナノ加工・パターン形成が可能となった[2]。
本技術のデモンストレーションとして、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）レジスト製の球を用いて、ナノグローブを作製した。最小パターン寸法は10nmであり、光等を用いる方法に比べ桁違いに解像度が向上できている。全世界地図の描画時間は約２分であり、複雑な構造が高速に形成できる手法であることを実証している。新規のナノ電子デバイス・光デバイスだけでなく、ナノテクノロジの広範な分野への応用が期待できる。
[1] K. Yamazaki and H. Namatsu, Microelectron. Eng., in printing.
[2] K. Yamazaki and H. Namatsu, Proc. IEEE MEMS 2004, 609.
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| 地球儀の走査型電子顕微鏡写真（スケールバーは3 μm） 試料回転駆動の模式図 |