ナノ構造の作製と評価
 ~産学官研究者に先端の研究環境を提供~

工学研究科・電子情報システム専攻・知能デバイス研究グループ 教授  中里和郎
シンクロトロン光研究センター 教授  田渕雅夫
名古屋大学ベンチャービジネスラボラトリー 准教授 永野修作
工学研究科・電子情報システム専攻・ナノ情報デバイス研究グループ 准教授 山口雅史
工学研究科・量子工学専攻・量子ナノデバイス工学研究グループ 助教  岸本茂

 名古屋大学ベンチャー・ビジネス・ラボラトリーは「高次機能ナノプロセスに関する研究」を中心テーマとし,半導体,量子デバイス,有機・生物分子・機能材料など,将来の産業を支える基盤技術の研究開発を推進するための研究機関です.研究施設は200m2のクリーンルームに微細加工装置,薄膜作製装置の他,クリーンドラフトや超純水装置などの半導体ナノプロセスに必要な設備が整っています.また,走査電子顕微鏡をはじめ走査型プローブ顕微鏡,顕微ラマン装置などの観察,評価装置も充実しており,ナノ構造の作製から評価まで,学内外の多くの研究者・学生が利用している研究施設です.

薄膜作製装置

 分子線エピタキシー装置(MBE)は,液体窒素シュラウド付超高真空の成長室,加熱処理室,試料導入室より構成され,1nm以下の超格子薄膜を形成することができます.原料はGa,As,Al,InでドーパントはSi,Be,表面処理用原子状水素源を装備し化合物半導体,量子ドット,ナノワイヤなど最先端の半導体ナノ構造の研究に利用できます.
 デバイスの電極形成によく利用される電子ビーム蒸着装置は高融点金属や酸化物をナノメータのオーダーで成膜することができます. ハースは4連レボルバー式で多層膜の形成も容易に行うことができますし,基板ホルダーもレボルバー式なので膜厚を変えた複数の試料を比較的短時間で作製することができます.スパッタ絶縁膜作製装置はECRプラズマと13.56 MHzの高周波を使って緻密な絶縁膜を作製する装置です.通常ターゲット材料はシリコンを装着ており,シリコン酸化膜,窒化膜の形成に利用していますが,ターゲットをアルミニウムに換えることも可能です.

MBE装置
MBE装置
Si基板上に成長したGaAsナノワイヤSi基板上に成長した
GaAsナノワイヤ
スパッタ絶縁膜作製装置スパッタ絶縁膜作製装置

微細構造作製装置

 レーザー描画装置は直描で最小寸法0.6 μmの高精細なパターンが形成できますので,高周波電子デバイスなどの試作研究に利用できます.ビームフォーカスは光学と空圧の2方式がありますので,反射率の高い基板にも対応できます.また,ガラスマスクの作製も可能なので,マスクアライナ(フォトリソグラフィ)と併用して,電子デバイス,バイオセンサ,ナノチューブトランジスタ等のパターン形成に使われています.
 反応性プラズマエッチング装置は異方性エッチングに優れ微細パターンを作製することができます.エッチング装置はICP方式とCCP方式の装置を利用できますが,サンプルで使い分けています. ICPエッチング装置はGaN,GaAsなど化合物半導体用でプロセスガスはCl2となります。ICPはプラズマ密度が高いのでエッチングレートは速く、イオンエネルギーが低いことから、結晶面へのダメージを抑えることができますのでトランジスタなどの作製に有効です.CCP式エッチング装置(RIEエッチング装置)はシリコン半導体用でプロセスガスはCF4,SF6,O2が利用できます.どちらの装置もレシピ機能と自動化で再現性の良いエッチングが可能です.

レーザー描画装置
レーザー描画装置
ICPエッチング装置
ICPエッチング装置
>RIEエッチング装置
RIEエッチング装置

ナノ構造評価装置

 電界放出形走査電子顕微鏡(FE-SEM)は0.5nmの分解能でナノメートルの試料構造を観察することができます.X線分析装置(EDX)を装備していますので表面元素の定性・定量・面分析ができます.もう一台1.5nm分解のSEMは大型試料の観察に適しており,サンプルに応じてどちらのSEMも利用することができます.また,段差計は触針式なので精度よくナノメータの形状観察や膜厚の測定に利用できます.その他,評価装置として顕微ラマン分光装置,オージェ電子分光装置(AES)などありますので必要に応じて対応いたします.

電極を架橋するカーボンナノチューブのSEM像
電極を架橋する
カーボンナノチューブのSEM像
走査電子顕微鏡走査電子顕微鏡

クリーンルームと設備

クリーンルーム: クラス1,000と10,000の2部屋 クリーンドラフト
クリーンドラフト
クリーンドラフト: 無機用4台,有機用3台
付属機器: UVドライクリーナー
オーブン
プラズマ灰化装置
ホットプレート
イオンコーター
ウオーターバス
光学顕微鏡
実体顕微鏡
非接触膜厚計
供給設備: 超純水(18 MΩcm)
液体窒素

連絡先: 名古屋大学ベンチャービジネスラボラトリー 岸本茂
Tel. 052-789-5538, Fax. 052-789-5448
E-mail : kishimoto@vbl.nagoya-u.ac.jp