九州シンクロトロン光研究センター課 題 番 号 ： 080619C（別紙様式２）

テフロン薄膜 の成長と微細加工に 関する研究
A study on microfabrication and growth of Teflon thin films
郭其新

Qixin GUO
国立大学法人佐賀大学 シンクロトロン光 応用研究 センター
Synchr otron Light Application Center, Saga Universit y１．概要
テ フ ロ ン (Pol ytetrafluor oeth ylene: PTFE)は 、電 気 絶 縁 性 、低 誘 電 率 な ど の ユ ニ ー ク な性質を有することから、有望な材料として注目を集めている。本研究では、シンクロトロ ン 光 を 用 い て 、テ フ ロ ン の 三 次 元 構 造 の 作 製 方 法 を 提 案 し た 。今 回 の 室 温 で の 実 験 結果 か ら 、提 案 さ れ た 方 法 に よ り 、 テ フ ロ ン の 三 次 元 ナ ノ 構 造 や ナ ノ ビ ラ の 作 製 が 可 能 であることが分かった。
Pol ytetrafluoroeth yl ene (PTFE) is a pr omisi ng material in various kinds of applications,because it has outstanding combi nation of chemical and p hysical prop erties such as low
dielectric constant and excellent electrical pr operties with good insulation and high breakdown
voltage. In this article, we pr op ose a simple fabrication method to obtain PTFE
three- dimensional (3D) structures b y using s ynchrotr on radi ation ablation. The preliminar yexperimental results ob tained at room temper ature suggest that the pr op osed method ispromising to fabricate 3D PTFE nanostr uctures and nano-p illar.

２．背景と研究目的：
半導体デバイスの高集積化に伴い、半導体素子及び配線の極微細加工が必要である。しかし、
次世代 ULSI では、従来の絶縁膜材料（SiO2）を用いていては、信号が配線を伝わる時間（配線遅延時間）がゲートの応答時間（ゲート遅延時間）を上回ってしまうため、低誘電率（Low-k）
絶縁膜材料に関する研究が盛んに行われている。 テフロン(Polytetrafluoroethylene: PTFE)は、電気絶縁性、低誘電率などのユニークな性質を有することから、我々は、テフロンを研究材料とし、シンクロトロン光を用いて薄膜の成長、エッチング形状の制御や、プロセスのメカニズ
ムの解明を目的として研究を行ってきた。その結果、硬 X 線波長域のシンクロトロン光を利用することにより、高品質なテフロン薄膜の作成に成功した[1]。本研究の研究対象であるテフロンは、優れた耐化学薬品性や絶縁性、低摩擦などの特徴から、プラズマ放電、ウェットエッチングなどの従来方法では微細加工が困難とされてきた。我々の研究等で、シンクロトロン光を用いることにより、二次元での微細加工が可能であることが明らかになった[2-4]。そこで、本研究では、シンクロトロン光を用いて、テフロンのナノピラ(Nano-pillar)及びテフロンの三次元微細加工を試み、作成プロセスに必要な基礎的なパラメータを得ることを目的としている。
３．実験内容：実験はSAGA Light Sourceの県有ビームラインBL09の白色ラインで実施した。ターゲットとなるPTFEにメッシュを置き、シンクロトロン光を照射し、PTFEのエッチングを行う。その際、PTFEをセットするホルダの角度を変化させることにより、エッチングによる立体構造作製に取り組む。変化させる角度はシンクロトロン光に対して垂直方向にセットしたPTFEを時計回りに回転させた角度をθ1、反時計回りに回転させた角度をθ2と定義する。作製時の条件として今回は室温でのエッチングを目指している。評価は走査型電子顕微鏡（SEM）により行った。
４．結果および考察：
Fig.1 はシンクロトロン光に対してθ1 を 15°に傾けてエッチングを行った PTFE 表面の SEM画像である。図より基板を傾けることにより斜め方向にエッチング出来ていることが分かる。
Fig.2 にθ1、θ2 ともに 15°に傾けてエッチングした基板を示す。斜め方向から 2 度エッチングを行っているためにメッシュの下もエッチングされ、本来正方形になるべきエッチング領域が長方形になっている。しかし、エッチングの深さがそれほど深くなく、また PTFE に気泡のようなものが発生しているために上部からの観察では構造が確認しがたくなっている。

TANAKA, Mitsuhiro NISHIO, and Hiroshi
OGAWA, Japanese Journal of Applied Physics,46, 6782-6785 (2007).
(2) Microfabrication of ZnO on PTFE Template
Patterned by Synchrotron Radiation, Q.X.
GUO, Y. MITSUISHI, T. TANAKA, M.
NISHIO, H. OGAWA, and Y.Z. HUANG,
Journal of Korean Physical Society.

(inpress).
(3) Fabrication

andCharacteristicsofNanostructured Materials Using Anodic Porous
Alumina, Qixin Guo, Hiroshi Ogawa, andFig.1 SEM image of etched PTFE film
θ1＝15°

Harry Ruda, Handbook of Semiconductor
Nanostructures and Nanodevices, Vol. 2,Chapter 13, pp.407-435, American ScientificPublishers ISBN: 1-58883-075-6 (2006).
(4) X-ray absorption near-edge fine structure studyof AlInN semiconductors, Q.X. Guo, J. Ding,
T. Tanaka, M. Nishio, and H. Ogawa, Applied
Physics letters. 86, 111911-(1-3) (2005).

Fig. 2 SEM image of etched PTFE film
θ1＝15° θ2＝15°

５．今後の課題：
今回の実験結果を元にターゲット温度の影響を詳細に評価するために、ターゲット温度からの影響のプロセス依存性について実験を行う予定である。

６．論文発表状況・特許状況(1) 釘野貴史他、シンクロトロン光による PTFE
微細加工、平成 20 年度九州支部学術講演会（予定）、2008 年 11 月 29-30 日、宮崎

７． 参考文献(1) Growth Properties of Polytetrafluoroethylene
Films by Synchrotron Radiation Ablation,
Qixin GUO,KUME,

Takashi

Yoshiaki

KUGINO,

YusukeMITSUISHI,

Tooru

８．キーワード・ナノピラ
ナノメーターサイズのアスペクト比の大きい柱状構造体をナノピラといい、主に電気泳動や液体クロマトグラフなどの分離分析技術に応用されている。