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

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。

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。