【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.15】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24AT0185
利用課題名 / Title
微細ホール素子作製のための電子電リソグラフィーとマスクレス露光装置の位置合わせマーク条件検討
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）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
電子線リソグラフィ/ EB lithography,リソグラフィ/ Lithography,エレクトロデバイス/ Electronic device
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)
諸田 美砂子
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
住田杏子
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
山崎 将嗣,杉山 和義,木塚 優子
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
AT-093：高速電子ビーム描画装置（エリオニクス）
AT-006：マスクレス露光装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
目的・用途：100nm以下の微細領域における相変化材料の電気特性を取得するため、汎用的なデバイス構造を提案をする。実施内容：微小ホール加工のために電子線リソグラフィ、Lift-off法による上部電極作製のためにマスクレス露光装置を使用した。
実験 / Experimental
■熱酸化Si基板上にW/SiO2を成膜した二層膜のSiO2に微細ホールを加工・レジスト塗布条件：レジストAR-P6200.13(1/2) 、回転数3000rpm、プリベーク150℃, 90s・描画条件：φ50~500nmの円形、ドーズ量280μC/cm2(電流500pA)・現像：現像 : ZED-N50 60s, リンスIPA 60s・現像処理後、当グループ所有のRIEで加工してホールを形成した。
■微細ホールと同時に加工したマークに位置合わせを行い、リフトオフ用の電極マスクを作製・レジスト塗布条件：レジスト AZ5214E、プロモーターHMDS 雰囲気 2min, 3000rpm 30s、プリベークプリベーク90℃, 60s・露光条件：形状150μm×150μm正方形、ドーズ量100mJ/cm2・現像 ：TMAH [2.38%] 60s, リンス 超純水 60s・現像処理後、グループ所有のスパッタ装置により相変化材料と上部電極材料を成膜し、アセトン超音波洗浄でリフトオフを行い、さらに、この電極をマスクとして、下部電極Wにコンタクトが取れるように下部電極を覆うSiO2をRIEを用いてエッチングし、測定デバイスを完成させた。
結果と考察 / Results and Discussion
まず、条件検討用ダミー素子として、相変化材料は用いないでWのみで成膜し、その電流ー電圧特性を計測したところ、50nmのホールは導通が確認できたものは10％以下であったが、ホール径の増加とともに、歩留まりも向上し、ホール径500nmの素子ではほぼすべての素子で導通することが確認できた。本実験では1層目パターンは電子線リソグラフィーで作製するホールは透明なSiO2の溝であるため、マスクレス露光装置では手動でマーク位置を確認して位置合わせを行う必要があることが分かった。また、マスクレス露光装置のマークは図に示すように、明領域でSiO2の溝が見える形状(図1)のものと、暗領域で溝が隠れる形状(図2)の両方を設計したことで問題なくアライメントを行うことができた。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 マスクレス露光装置でのアライメントマークの見え方（明領域にSiO2の溝が見える）
図２ マスクレス露光装置でのアライメントマークの見え方（暗領域でSiO2の溝が隠れている）
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.
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