ナノピペットを有する走査型プローブ顕微鏡を用いたプラズマジェット微細加工の精度向上

摘要

真空環境を必要としない大気圧プラズマジェット(APPJ)はそのシンプルな装置構成から基板の親水性処理, 殺菌·滅菌処理, 薄膜形成など様々な分野で応用が期待されており, 近年盛hな研究テーマの一つである．このAPPJ は微細材料加工分野へもその応用が研究されているが, その加工サイズは現在でもマイクロ, ミリオーダーである．大気圧プラズマを使用した局所的加工技術は真空装置やマスクなどが不要であり, 操作性といった観点からは有効であるが, 加工サイズが大きいことが難点であった．そこで我々は微細な開口を有するキャピラリーガラス管(ナノピペット)をノズルとして用いることでこのAPPJ の照射範囲を絞りフォトレジストへの微細加工を実現した．さらに, これに走査型プローブ顕微鏡 (SPM) を付加することで, ノズルとなるナノピペット先端をナノスケールで位置決め制御し, 加工および観察が可能なシステムを開発した．このシステムは大気圧下でサブミクロンオーダーの材料加工を可能とし, マスクレスで加工を行えることに加え, 加工後の表面形状をナノピペットをプローブとしたSPM によりその場で観察することが可能である．本研究では本手法による微細加工の精度を向上させるために, 距離制御手法として以前報告した音叉型水晶振動子を光学検出法に変更することによりプラズマ発振を安定させ, 局所的APPJ の加工幅の微細化について取り組hだ．また, 印加パルス電圧の振幅などパラメータにより加工サイズを制御した結果について報告する．