真島研究室

東京工業大学 / フロンティア材料研究所    JP / EN

真島研究室

-極限ナノ材料造形と機能開拓-


東京工業大学 / フロンティア材料研究所

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ナノデバイスが出来るまで

当研究室では「極限ナノ造形と機能開拓と機能開拓」をテーマに原子数10個レベルの構造制御技術を生かした新しい半導体素子の開発を行っております。シリコンウエハーの切り出しから、ナノデバイスの作製、特性評価まで一貫したオペレーションが当研究室で可能です。基本的なナノデバイスの作製プロセスや評価方法を、それを支える実験装置とともにご紹介いたします。

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①ダイシング

半導体素子はシリコンウエハー上に作製されます。そのままの大きさでは使用できないためダイサーと呼ばれる試料切断装置で15mm角の正方形の大きさに切り分けて基板とします。
※基板はイエロールームで撮影されています。イエロールームとはレジストの感光を防ぐために黄色の単色光で照明されたクリーンルームのことです。以降の工程はクリーンルームかイエロールーム内で行われます。

②基板洗浄

ナノデバイスを作製するにあたり、基板上のパーティクルや汚れは高いレベルで除去される必要があります。そのため加工する前に必ず基板の洗浄を行います。最初のみならず、工程間においても頻繁に基板の洗浄は行われます。

③レジスト塗布

レジスト(感光材)と呼ばれる高分子ポリマーを薄く均一に塗布します。スピンコータにて基板を高速で回し不要なレジストを飛ばします。回転数でレジスト膜厚を調整します。

④電子線描画

CADで設計した描画パターンを、研究室が所有する電子線描画装置で描画します。

次に、描画パターンを現像(ディベロップ)します。

⑤電極蒸着

電子線(EB)蒸着装置で、電極金属を蒸着します。

⑥リフトオフ

レジスト上の金属を除去して、描画パターンの電極金属構造を基板上に実現します。

⑥無電解金めっき

必要に応じて、我々が開発した無電解金めっき(ELGP)を行います。

このあと、機能性材料を導入します。

 

 

研究スペース

真島研究室は、すずかけ台キャンパスR3棟4階に教員室・居室・デバイス作製実験室、地下にTFE電子ビーム描画装置(EBL)、超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡(SEM)、超高真空分子分解能走査型トンネル顕微鏡(UHV-STM,3台)、超高真空非接触原子間力顕微鏡(UHV-NC-AFM)、水平二軸磁場印加原子間力顕微鏡(AFM)、大気AFMをはじめとした物性評価実験室を有しています。

実験装置

真島研究室では、地下にTFE電子ビーム描画装置、超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡、走査型プローブ顕微鏡を6台専有しているほか、真空プローバや半導体パラメータアナライザは2組あり、金属蒸着器・有機薄膜蒸着装置などデバイス作製も可能です。デバイス作製から測定・評価まで必要な装置は世界トップクラスの性能です。これらの装置を最大限に活用して研究を推進しています。