情報化社会を支える量子ビームと化学 大阪大学産業科学研究所 古澤孝弘 波長とエネルギー 色 赤外 λ/nm ν/(1014Hz) E/eV E/(kJmol-1) 1000 3.00 1.24 120 赤 700 4.28 1.77 171 橙 620 4.84 2.00 193 黄 580 5.17 2.14 206 緑 530 5.66 2.34 226 青 470 6.38 2.64 254 紫 420 7.14 2.95 285 近紫外 300 10.00 4.15 400 遠紫外 200 15.00 6.20 598 100eVの電子の波長は約１Å 1 ナノメーター＝10オングストローム 細線描画 10nm Lines 電子線による細孔配列の作製 f 50 nm Pitch 100 nm f 15 nm Pitch 50 nm The exponential growth of computing, 1900-2100 Calculations per second 1040 1035 All human brain 1030 1025 1020 One human brain 1015 1010 105 One mouse brain 10 10-5 One insect brain 10-10 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100 Year Data from “Fundamental of microfabrication”, M. J. Madou, CRC Press, 2002 リソグラフィ工程 表面処理 被加工膜・基板 レジスト溶液 スピンコート 溶媒を蒸発 プリベーク 露光 ホットプレート マスク 光もしくは放射線化学反応で潜像を形成 PEB(露光後加熱) 現像 リンス 加熱により化学反応を進行させる 溶媒で照射部を溶かす （ポジ型レジスト） 貧溶媒で溶媒を洗い流す プラズマ エッチング レジスト剥離 レジストをマスクにして基盤を加工 化学増幅型レジスト（極性変化型） 露光による酸の生成 + - Ph3S X hν、radiation hν レジスト H+X- 脱保護反応による極性変化を利用したパターンの形成 H H C C H n CH 3 O C O C CH 3 CH 3 O H+ H H C C H n + CO 2 + CH 3 + C CH 3 CH 3 H+ CH 3 C CH 2 CH 3 OH 酸触媒反応 + 半導体製造におけるナノ化学への挑戦 可溶 制御可 CH CH2 現像後 不溶 EUV 光学 イメージ CH CH2 OH OR 化学反応 Acid Image 断面図 分布を制御できない Pattern Latent image 可溶分子と不溶分子 の混合物 CH CH2 CH CH2 + OH OR 部分的に溶解 ラフネス Top-down 分子サイズと同レベルまで低減することが求められる。 量子ビーム科学研究施設 I Ti:Sapphire femtosecond laser I0 Pulse Double selector laser pulse Photo detector Dumper Nd:YLF picosecond laser Sample Time synchronization Optical delay KLY Femtosecond electron bunch Energy Phase Photocathode RF gun Femtosecond bunch compressor Linear accelerator フェムト秒パルスラジオリシスシステム 0.020 Optical density 0.015 量子ビームによる過渡吸収分光 0.010 (c) 0.005 (a) (b) 0.000 -0.005 -50 50 150 250 Time/ps Time (ps) 350
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