2012A1365 BL27SU 㧗ឤᗘࣞࢪࢫࢺᮦᩱࢆ⏝࠸ࡓ㌾㹖⥺ീࡼࡿඖ⣲࣐ࢵࣆࣥࢢࡢ◊✲ Elemental Mapping by Soft X-Ray Imaging Using High Sensitivity Resist Materials ᒣ ᬛᏊ a, ୰ᮧ ⣫㈗ a, ᒸ ኖᓫ b, ᓥ ᫂༤ b, 㮖ᑿ ᪉୍ a Tomoko Oyamaa, Hirotaka Nakamuraa, Toshitaka Okab, Akihiro Oshimab, Masakazu Washioa a ᪩✄⏣Ꮫ⌮ᕤᏛ⾡㝔⌮ᕤᏛ◊✲ᡤ, b 㜰Ꮫ⏘ᴗ⛉Ꮫ◊✲ᡤ aRISE, Waseda University, bISIR, Osaka University ࢼࣀ࣓࣮ࢺ࣮ࣝ࢜ࢲ࣮ࡢศゎ⬟ඖ⣲ศᯒࢆྍ⬟ࡍࡿ X ⥺㢧ᚤ㙾ࢆᐇ⌧ࡍࡿࡓࡵࠊ㧗ศゎ⬟ ࡢ X ⥺ឤගᮦᩱ㻔ࣞࢪࢫࢺ㻕ࢆ⏝࠸ࡓീᡭἲࡀ᳨ウࡉࢀ࡚࠸ࡿࠋᮏ◊✲࡛ࡣྛ✀ࣞࢪࢫࢺᮦᩱ ᑐࡋ BL27SU ࡢ༢Ⰽ X ⥺ࢆ↷ᑕࡋࠊឤග≉ᛶࢆホ౯ࡋࡓࠋឤᗘࡣ↷ᑕἼ㛗ࡼࡗ࡚ࡁࡃኚືࡍ ࡿࡶࡢࡢࠊᚲせ྾⥺㔞ࡣἼ㛗౫Ꮡࡏࡎࠊྛࣞࢪࢫࢺ࡛ᅛ᭷ࡢ್ࢆᣢࡘࡇࢆ☜ㄆࡋࡓࠋࡇࡢ ࡇࡽࠊ≉ᐃࡢඖ⣲ࢆศᯒࡍࡿ㝿ᚲせ࡞↷ᑕ㔞ࢆண ࡛ࡁࡿࡇࡀศࡗࡓࠋ ࣮࣮࢟࣡ࢻ㸸 ࣞࢪࢫࢺࠊX ⥺㢧ᚤ㙾ࠊឤᗘศᯒ ⫼ᬒ◊✲┠ⓗ㸸 ගᏛ㢧ᚤ㙾ࡼࡾࡶ㧗࠸ศゎ⬟㟁Ꮚ㢧ᚤ㙾ࡼࡾࡶ῝࠸↔Ⅼ῝ᗘࢆᣢࡕྜࢃࡏࡿX⥺㢧ᚤ㙾ࡣࠊ⏕ ⛉Ꮫࡸ⏘ᴗᛂ⏝㈉⊩ࡍࡿ᪂ࡓ࡞㢧ᚤἲࡋ࡚ὀ┠ࡉࢀ࡚࠸ࡿࠋ↷ᑕࡍࡿX⥺ࡢἼ㛗ࢆ㑅ᢥࡍ ࡿࡇ࡛ඖ⣲ศᯒࡀ࡛ࡁࡿ࠸࠺ࡢࡶࡁ࡞≉ᚩ࡛࠶ࡿ[1]ࠋࡋࡋࠊX⥺CCDࡸ࣓࣮ࢪࣥࢢࣉ ࣮ࣞࢺ➼ࡢ᪤Ꮡࡢ ᐃᶵჾࡢ✵㛫ศゎ⬟ࡣ࣐ࢡ࣓࣮ࣟࢺ࣮ࣝ࢜ࢲ࣮ప࠸ࡓࡵࠊ㹖⥺㢧ᚤ㙾ࡢ Ⅼࢆάࡍࡇࡀ࡛ࡁ࡞࠸ࠋࢰ࣮ࣥࣉ࣮ࣞࢺ➼ࢆ⤌ࡳྜࢃࡏࡓᢞᙳἲࡼࡗ࡚15 nmࡢศゎ⬟ࢆ 㐩ᡂࡋࡓࡣ࠶ࡿࡶࡢࡢ[2]ࠊ㞟ගຠ⋡ࡣ1%௨ୗ㠀ᖖప࠸ࡓࡵ㧗㍤ᗘX⥺ࡀᚲせ࡛࠶ࡿࡇ ࡀᬑཬྥࡅࡓၥ㢟Ⅼ࡛࠶ࡿࠋ ᅗ1. ࣞࢪࢫࢺࢆ⏝࠸ࡓX⥺ീࢫ࣮࣒࢟ ࡑࡇ࡛ࠊࢼࣀ࣮࢜ࢲ࣮ࡢศゎ⬟ࢆᣢࡘᚤ⣽ຍᕤ⏝ࡢឤගᮦ㻔ࣞࢪࢫࢺ㻕ࢆ⏝࠸ࡿ᪉ἲࡀ᳨ウࡉࢀ࡚ ࠸ࡿࠋࣞࢪࢫࢺࡣᨺᑕ⥺Ꮫᛂࡼࡗ࡚↷ᑕ㒊࣭ᮍ↷ᑕ㒊ࡢ⁐ゎᗘࡀኚࡍࡿࡓࡵࠊࢧࣥࣉࣝ ࡢḟඖศᕸX⥺㏱㐣ሗࢆࣃࢱ࣮ࣥࡋ࡚グ㘓ࡍࡿࡇࡀྍ⬟࡛࠶ࡿࠋࣞࢪࢫࢺࡣ10 nmࢆษ ࡿศゎ⬟ࢆᣢࡗ࡚࠾ࡾࠊീࡉࢀࡓ3ḟඖࣃࢱ࣮ࣥࢆཎᏊ㛫ຊ㢧ᚤ㙾㻔Atomic Force Microscope: AFM㻕➼࡛ㄞࡳࡔࡍࡇ࡛ࠊࢧࣥࣉࣝ୰ࡢ≉ᐃࡢඖ⣲࣐ࢵࣆࣥࢢࡀྲྀᚓ࡛ࡁࡿ⪃࠼ࡽࢀࡿ㻔ᅗ1㻕ࠋ ࣏࣓ࣜࢳ࣓ࣝࢱࢡ࣮ࣜࣞࢺ㻔PMMA㻕ࢆ⏝࠸ࡓX⥺ീἲࡣྂࡃࡽ᳨ウࡉࢀ࡚ࡣ࠸ࡓࡀࠊ༢ⰍX ⥺↷ᑕࡼࡿᨺᑕ⥺Ꮫᛂ㐣⛬ࡀᮍゎ࡛᫂࠶ࡗࡓࡇࡶ࠶ࡾࠊඖ⣲࣐ࢵࣆࣥࢢྲྀᚓࡣᅔ㞴࡛࠶ ࡗࡓࠋࡲࡓࠊPMMAࡣ10 nmࢆ㉸࠼ࡿ㧗࠸✵㛫ศゎ⬟ࢆᣢࡗ࡚࠸ࡿࡶࡢࡢࠊឤᗘࡀ㠀ᖖప࠸ࡓࡵ ࠊീᑐ㇟ࡢࢲ࣓࣮ࢪࡸീࡢࣈࣞ࡞ࡀၥ㢟࡞ࡗ࡚࠸ࡓࠋࡑࡇ࡛ᡃࠎࡣࠊSPring-8 BL27SU ࠾࠸࡚ࠊᏛቑᖜᆺࢆྵࡴศゎᆺ࣭ᯫᶫᆺࡢྛ✀ࣞࢪࢫࢺᮦᩱᑐࡋ༢ⰍX⥺↷ᑕヨ㦂ࢆ⾜࠸ࠊ ឤග≉ᛶࢆホ౯ࡋࡓࠋ ᐇ㦂㸸 SPring-8 BL27SU ࠾࠸࡚ࠊᏛቑᖜᆺࢆྵࡴศゎᆺ࣭ᯫᶫᆺࡢྛ✀ࣞࢪࢫࢺᮦᩱᑐࡋ༢Ⰽ X ⥺↷ᑕヨ㦂ࢆ⾜࠸ࠊឤග≉ᛶࢆホ౯ࡋࡓࠋ⏝࠸ࡓࣞࢪࢫࢺࡣ㙐ษ᩿ᆺ㻔࣏ࢪᆺ㻕ࡢ PMMA ሷ⣲ ⣔ࣞࢪࢫࢺ ZEP㻔᪥ᮏࢮ࢜ࣥ㻕ࠊᯫᶫᆺ㻔ࢿ࢞ᆺ㻕ࡢỈ⣲ࢩࣝࢭࢫ࢟࢜࢟ࢧࣥ㻔HSQ㻕ࠊᏛቑᖜᆺ࣏ࢪ ᆺࣞࢪࢫࢺࡢ OEBR-CAP112㻔ᮾிᛂ㻕࡛࠶ࡿࠋࣁࣟࢤࣥࢆྵࡴ ZEP ࡣࠊPMMA ẚ 10㹼100 ಸ㧗࠸ឤᗘࢆᣢࡘࡇࡀ▱ࡽࢀ࡚࠾ࡾࠊࡑࡢᨺᑕ⥺Ꮫᛂࡣ⏕ᡂ≀ゎᯒࡸࣃࣝࢫࣛࢪ࢜ࣜࢩࢫ ἲࢆ⏝࠸࡚◊✲ࡉࢀ࡚࠸ࡿ[3]ࠋHSQ ࡣࠊࢩࣜࢥࣥࢆྵࡴࡇࡽ㌾ X ⥺㡿ᇦ㧗࠸྾ࢆᣢࡕࠊ 㧗࠸ឤᗘࢆ♧ࡍ⪃࠼ࡽࢀࡿࠋ ᐇ㦂ࡣ௨ୗࡢᡭ㡰࡛⾜ࡗࡓࠋࣞࢪࢫࢺࢧࣥࣉࣝࡢ࣮࣋࢟ࣥࢢ⌧ീ᮲௳ࡣࡍ࡚࣓࣮࣮࢝ࡢ᥎ ዡ್ࢆ⏝࠸࡚⾜ࡗࡓࠋ ヨᩱ㸸ྛ✀ࣞࢪࢫࢺࢆࡑࢀࡒࢀ Si ࢙࢘ࣁࢫࣆࣥࢥ࣮ࢺࡋࠊ࣮࣋࢟ࣥࢢࡋ࡚᭷ᶵ⁐፹ࢆࡤ ࡋⷧ⭷ࡋࡓࠋ࠶ࡽࡌࡵ┿✵ᘬࡁࡋࡓ≧ែ࡛ࠊSPring-8 ᣢཧࡋࡓࠋ ↷ᑕ㸸ගᏊᩘࢆࣇ࢛ࢺࢲ࣮࢜ࢻ࡛ ᐃࡋࠊ↷ᑕ㔞ࢆṇ☜ぢ✚ࡶࡗࡓ࠺࠼࡛ࠊἼ㛗↷ᑕ㔞 ࢆኚ࠼ࠊྛࢧࣥࣉࣝ⨨ࢆኚ࠼࡞ࡀࡽ」ᩘಶᡤ↷ᑕࢆ⾜ࡗࡓࠋ ⌧ീฎ⌮㸸↷ᑕࢧࣥࣉࣝࢆẼ୰ྲྀࡾฟࡋࠊࢻࣛࣇࢺ࡚⌧ീฎ⌮ࢆ⾜ࡗࡓࠋ ほᐹឤᗘホ౯㸸ࢧࣥࣉࣝࡢ⾲㠃≧ែࢆ AFM ࡛ほᐹࡋࠊ⭷ཌࡢኚࡽឤᗘࢆホ౯ࡋࡓࠋ ⤖ᯝ࠾ࡼࡧ⪃ᐹ㸸 BL27SU ࡛ࡣ㌾ X ⥺ࢆ㧗࠸Ἴ㛗ศゎ⬟࡛↷ᑕ࡛ࡁࡿࡓࡵࠊឤග≉ᛶࡢἼ㛗౫Ꮡᛶࡘ࠸࡚ヲ⣽ ᐃࡍࡿࡇࡀ࡛ࡁࡓࠋ↷ᑕἼ㛗ࡣ 3.1, 3.9, 5.0, 6.7 nm ࠊྛࣞࢪࢫࢺࡢᵓᡂඖ⣲㻔Ⅳ⣲ࠊ㓟⣲ࠊ ࢩࣜࢥࣥࠊሷ⣲㻕ࡢ྾➃ࡢ๓ᚋࡢἼ㛗ࢆ㑅ᢥࡋࠊឤᗘࢆ ᐃࡋࡓࠋࡑࡢ⤖ᯝࠊᏛቑᖜᆺࢆྵࡴ ࡍ࡚ࡢࣞࢪࢫࢺ㻔㙐ษ᩿ᆺࠊᯫᶫᆺࠊ㓟Ⓨ⏕ࡼࡿᴟᛶኚ㻕࠾࠸࡚ࠊ↷ᑕἼ㛗ࡼࡗ࡚ឤᗘ ࡀࡁࡃኚືࡍࡿࡇࡀ☜ㄆࡉࢀࡓ㻔⾲ 1㻕ࠋឤᗘࡣࣞࢪࢫࢺࡢ྾ಀᩘ┦㛵ࢆ♧ࡋࠊ㧗࠸྾ࢆ ᣢࡘἼ㛗ᑐࡋࠊឤᗘࡣ㧗ࡃ࡞ࡗࡓࠋࡇࡢ⤖ᯝࡣࠊἼ㛗ࢆኚ࠼࡚ඖ⣲ศᯒࢆࡍࡿ㝿ࠊṇ☜࡞ീ ᚲせ࡞↷ᑕ㔞ࡀ␗࡞ࡗ࡚ࡋࡲ࠺ࡇࢆ♧ࡋ࡚࠸ࡿࠋ 3.1 nm 3.9 nm 5.0 nm 6.7 nm ⾲ 1㸬ྛἼ㛗࠾ࡅࡿࣞࢪࢫࢺឤᗘ㻔mJ/cm2㻕 PMMA ZEP520A ZEP7000 HSQ OEBR-CAP112 314 54 5.1 69 3.0 255 38 3.6 43 1.9 820 78 7.4 28 14.8 476 129 11 20 6.8 ࡋࡋ୍᪉࡛ࠊᐇ㦂ⓗᚓࡽࢀࡓ↷ᑕ㔞㻔mJ/cm2㻕ࢆᨺᑕ⥺ᏛࡢほⅬࡽ྾⥺㔞㻔J/kg = Gy㻕 ⟬ࡋࡓࡇࢁࠊឤᗘ┦ᙜࡍࡿ྾⥺㔞ࡣἼ㛗ࡸࣞࢪࢫࢺࡢᛂࡢ✀㢮౫Ꮡࡏࡎࠊྛࣞࢪࢫ ࢺ࡛ᅛ᭷ࡢ್ࢆᣢࡘࡇࡀศࡗࡓࠋࡇࡢࡇࡽࠊ࠶ࡿἼ㛗ᑐࡍࡿឤග≉ᛶࡢண ࡀ❧࡚ࡽ ࢀࡿࡼ࠺࡞ࡾࠊࡑࡢண ἲࡢᐇ㦂ⓗ࡞☜ㄆࡶ⾜࠺ࡇࡀ࡛ࡁࡓࠋヲ⣽ࡣ㏆ࡃㄽᩥ࡛Ⓨ⾲ࡍࡿண ᐃ࡛࠶ࡿࠋ ࣞࢪࢫࢺࢆ⏝࠸ࡓ X ⥺ീἲࡣ㧗ឤᗘ࡛㧗ศゎ⬟ീࢆ㐩ᡂ࡛ࡁࡿࡔࡅ࡛࡞ࡃࠊࢥࣥࣃࢡࢺ࡞ X ⥺※ࡶᑐᛂྍ⬟࡛࠶ࡿࡓࡵࠊᬑཬᛶ࣭ᐇ⏝ᛶ࠸ࡗࡓ㠃࡛ࡁ࡞࣓ࣜࢵࢺࡀ࠶ࡿ⪃࠼ࡽࢀࡿࠋ ࡉࡽࡣࠊࣞࢪࢫࢺࡢ㌾ X ⥺ᑐࡍࡿឤග≉ᛶホ౯ࡣࠊᴟ▷⣸እ㻔EUV㻕➼ࡢḟୡ௦ࣜࢯࢢࣛࣇ ࣮ྥࡅࡓᇶ♏ホ౯ᐇ㦂ࡶ┤⤖ࡋ࡚࠸ࡿࡓࡵࠊᮏ◊✲ࡣ X ⥺㢧ᚤ㙾ࡢࡳ࡞ࡽࡎᗈࡃ⏘ᴗᛂ⏝ ㈉⊩࡛ࡁࡿ⪃࠼࡚࠸ࡿࠋ ᚋࡢㄢ㢟㸸 ᚋࡣᮏ◊✲ࡢᡂᯝࢆࡶࠊࢼࣀ⢏Ꮚࡸ⣽⬊➼ࡢ X ⥺ീࢆヨࡳࡿணᐃ࡛࠶ࡿࠋ ཧ⪃ᩥ⊩㸸 [1] J. Kirz et al., Q. Rev. Biophys. 28, 33 㻔1995㻕. [2] W. Chao et al., Nature. 435, 1210 㻔2005㻕. [3] T. G. Oyama et al., Appl. Phys. Express. 5, 036501 㻔2012㻕.
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