金属ナノ粒子のプラズモン共鳴によるナノヒーター効果を用いた銅微細配線レーザー描画

利用金属纳米颗粒等离子体共振产生的纳米加热器效应进行铜细布线激光绘图

• 批准号: 19651060
• 负责人: 渡辺 明
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19651060/
• 关键词: 金属ナノ粒子; プラズモン; ナノヒーター効果; レーザー直接描画; 銅微細配線; 抵抗率; 顕微ラマン

本研究では、銅ナノ粒子のプラズモン吸収帯の励起によるナノ粒子近傍の局所的な高速加熱現象(金属ナノ粒子のナノヒーター効果)を明ちかにし、これを銅ナノ粒子塗布膜に適用することによって、通常の電気炉加熱では酸化反応によって困難であった銅ナノ粒子の低抵抗メタル化とサブミクロン微細配線の直接描画を行うことを目的としている。銅ナノ粒子のナノヒーターとしての挙動は、粒径およびプラズモン共鳴スペクトルの特性、照射レーザー光の波長、強度等に依存する。また、レーザー光のスキャン速度は局所的な非平衡加熱冷却過程に顕著な影響を及ぼす。これらパラメーターの影響を明らかにし、表面酸化のない低抵抗な金属銅連続相の形成を目指した研究を行った。今年度は、銅ナノ粒子分散薄膜へのYAGレーザー光(532nm)照射による微細配線パターン形成に関して、レーザー光照射微小領域での温度上昇とレーザー照射条件との関係を、顕微ラマンスペクトルを用いたストークス光・アンチストークス光の強度比の変化から検討した。また、種々のポリマーフィルム上への銅微細パターンの形成をレーザー描画法によって行い、それらの密着性の評価を行なった。その結果様々なポリマーフィルム上に微細敗戦を形成することができ、さらに、通常の方法では密着性のとれないフッ素系ポリマーフィルムにさえ良好な密着性を持った銅微細配線を形成できることが示された。これは、レーザー照射部の昇温による銅ナノ粒子の金属化過程における、ポリマーフィルムと銅との界面での化学反応を示唆するものである。

在这项研究中，我们揭示了由于铜纳米粒子的等离子体吸收带的激发而导致纳米粒子附近的局部高速加热现象（金属纳米粒子的纳米加热器效应），并将其应用于铜纳米粒子涂层膜，目的是转化铜。将纳米颗粒写入低电阻金属并直接写入亚微米互连，由于氧化反应，这是传统电炉加热难以实现的。铜纳米颗粒作为纳米加热器的行为取决于颗粒尺寸、等离子共振光谱的特征、照射激光的波长和强度等。此外，激光束的扫描速度对局部非平衡加热和冷却过程有显着影响。我们阐明了这些参数的影响，并进行了旨在形成无表面氧化的低电阻金属铜连续相的研究。今年，针对通过YAG激光束（532 nm）照射在铜纳米粒子分散薄膜上形成精细布线图案，我们将使用斯托克斯（Stokes）研究激光束照射微小区域的温度上升与激光照射条件之间的关系显微拉曼光谱是根据光和反斯托克斯光的强度比的变化进行的。另外，使用激光绘制方法在各种聚合物膜上形成精细铜图案，并评估它们的粘附性。结果表明，可以在各种聚合物膜上形成细线，并且即使在使用常规方法无法粘合的含氟聚合物膜上也可以形成具有良好粘合性的铜细线。这表明在铜纳米粒子的金属化过程中，由于激光照射区域的温度升高，聚合物膜和铜之间的界面发生了化学反应。

项目成果

レーザー直接描画法による微細パターニング

采用激光直写法精细图案化

• 发表时间: 2008
• 作者: Akira Watanabe;渡辺明;渡辺明;Akira Watanabe;Yoshio Kobayashi;Akira Watanabe;Akira Watanabe;Akira Watanabe;渡辺明;渡辺明
• 通讯作者: 渡辺明

Direct micropatterning of high dielectric BaTiO3 films by laser-induced pyrolysis with a nano-crystalline seeding technique

采用纳米晶晶种技术通过激光诱导热解对高介电 BaTiO3 薄膜进行直接微图案化

• 发表时间: 2007
• 期刊: Applied Surface Science 253
• 作者: Akira Watanabe;渡辺明;渡辺明;Akira Watanabe;Yoshio Kobayashi
• 通讯作者: Yoshio Kobayashi

インクジェット方式の1/10の線幅が可能な金属微細配線形成技術を開発

开发出可实现喷墨法线宽1/10的金属微细布线形成技术

• 发表时间: 2008
• 期刊: レーザ加工学会誌 15(2)
• 作者: Akira Watanabe;渡辺明;渡辺明
• 通讯作者: 渡辺明

金属ナノ粒子分散薄膜へのレーザ照射によるサブミクロン微細配線形成

通过激光照射金属纳米颗粒分散薄膜形成亚微米精细布线

• 发表时间: 2008
• 期刊: 第70回レーザ加工学会講演論文集
• 作者: Akira Watanabe;渡辺明
• 通讯作者: 渡辺明

金属ナノ粒子前駆体を用いたレーザー直接描画法による金属微細配線形成

使用金属纳米颗粒前体通过激光直写法形成精细金属布线

• 发表时间: 2007
• 作者: Akira Watanabe;渡辺明;渡辺明;Akira Watanabe;Yoshio Kobayashi;Akira Watanabe;Akira Watanabe;Akira Watanabe;渡辺明;渡辺明;渡辺明;渡辺 明
• 通讯作者: 渡辺 明