NAIST 奈良先端科学技術大学院大学 物質創成科学研究科 ~光ナノサイエンス~

研究設備・機器

■透過電子顕微鏡(TEM)                 
300kVに加速した電子線を試料に照射し,透過した電子線から画像や試料の物性情報を取得する装置
■二次イオン質量分析(SIMS)装置
集束したセシウムイオンもしくは酸素イオンを試料に照射し,そのときに生じる二次イオンを用いて質量分析する装置
■超分子X線構造解析装置               
■600MHz超伝導NMR
■500MHz超伝導NMR
■400MHz超伝導NMR
■二重収束型質量分析計(EI, CI, FAB, ESI, APCI)
高真空下でイオン化した試料が分離室を飛行する際電場と磁場で二重に収束させて分子量を精密に測定する装置
■飛行時間型質量分析計(TOF-MS)
■超短波誘導プラズマ元素分析装置(MIP-MS)
多元素を同時に定量できる
■超高感度差動熱量計 (DSC)
分子(集合体)の相転移挙動など,系の温度変化に対応して起こる微小な熱量変化を超高感度で測定し,反応の熱力学的パラメータを求めることができる装置
■電界放射型走査電子顕微鏡 (FE-SEM)
数nmに収束した電子線で試料表面を走査し,発生した二次電子を画像として数万倍にも拡大し表示する装置である
■ナノプローブ表面元素分析装置(EDS)
電子線を試料に照射したときに生じるX線のエネルギーを分析することによって,試料表面の元素の種類や割合,分布情報を取得する装置
■X線光電子分光(ESCA)/ オージェ電子分光(AES)複合分析装置
X線(XPSの場合)もしくは電子線(AESの場合)を使って試料中の元素を測定する.XPSとAESの併用により多角的な元素分析が可能
■超高真空走査トンネル顕微鏡(STM)
超高真空中で制御された金属・半導体の清浄表面や分子吸着表面の原子配列の観察が可能な顕微鏡
■走査プローブ顕微鏡(SPM)
原子間力(AFMの場合)やトンネル電流(STMの場合)を利用して,試料の表面形態をナノレベルの解像度でイメージングする装置.液中での測定にも対応可
■共焦点レーザー顕微鏡
レーザーで励起した試料の蛍光を検出し,試料の二次元,三次元画像を得る顕微鏡である
■表面プラズモン共鳴吸収測定装置
■レーザーゼータ電位計
レーザードップラー効果に基き,溶液中におけるコロイド粒子や基板の表面電位を測定する装置
■触針式表面段差計
■分光エリプソメーター
分光エリプソメーターとは赤外分光光度計のことで物質の屈折率,消衰係数,薄膜の膜厚が高精度で測定できる装置である
■顕微レーザーラマン分光光度計
■円二色性分散計(CD)
■超高速時間分解測定装置(100fs)
近赤外線から紫外線までの広範囲の波長領域で高出力のフェムト秒光パルスを発生させるシステムであり,固体内電子の超高速緩和過程の研究に使用
■複合酸化物薄膜形成装置
複数の酸化物ターゲットにアルゴン等のイオンをぶつけ,弾き出されたターゲット材料を対向する基板上に堆積させることで様々な組成の機能性薄膜材料を作製する装置
■高純度金属スパッタ装置
■集束イオンビーム加工装置(FIB)
集束したガリウムイオンを照射することにより,試料の微細加工をする装置.照射時に生じる二次電子を画像として得る事も可能
■有機金属化学気相堆積装置 (MOCVD)
複数の液体有機金属を一気に気化させ,大量の原料ガスを供給することで,大面積基板上に機能性薄膜材料を高速に作製する装置

共通利用のクリーンルームです.大気中に存在するゴミ・ホコリを超高性能フィルタで取りのぞいて清浄雰囲気下で物質の創成ができます.クリーン度はCLASS 1000ですが,特にクリーン度を要求されるイエロールーム等はCLASS100を実現しています.

○設置の目的
新機能物質の研究開発
優れた研究者・技術者を育成する教育研究施設

○研究の内容
新機能物質の研究開発
優れた研究者・技術者を育成する教育研究施設

半導体の工程を大きく3つに分けると

1.マスク製作工程
2.ウェハ製作工程
3.アセンブリ工程

となり,実際にこのクリーンルームではウェハ製作工程を行っております.

クリーンルームとは,HEPAフィルターを通した清浄な空気を循環させることにより,埃の数をに減らした特殊な部屋のことで,半導体集積回路の製作などにはなくてはならない施設です.実際の埃の量は,1立方フィート(約28.3リットル)中に何個埃があるかを基準としますと,本大学クリーンルームには, 0.5μmの埃が1000個以内しかない部屋(クラス1000), 100個以内しかない部屋(クラス100)があります.(普通の街中のクリーン度を例として挙げてみますと,クラス数百万ということになります.)ちなみに,0.5μmの大きさはどのくらいかといいますと,花粉で数10μm,通常の菌で数μmですので,クリー ンルーム内では花粉症,伝染病等に感染しにくくなります. (右図:クリーンルーム内部)

イエロールーム・リソグラフィ室は,レジスト塗布,マスクの位置合せ,露光,現像と通常の写真に近い作業を行う部屋です.写真の場合,フィルムに可視光線で感光しますが,半導体の場合,マスクのパターンをウェハー上に投影 (感光)するのに水銀ランプのg線(436nm)かi線(365nm) (最近ではKrFエキシマレーザー(248nm))が使われます.そのときに外部から光が入っても感光しないように,外部からの光(蛍光灯や窓)に黄色のフィルターをかけて、 それらの波長が出ないようにしているためです. (一般的に可視光線は380~780nm)
(右図:イエロールーム内部)

高圧実験室は,F棟の2階にあり,主に特殊高圧ガスを使用する実験(マスク製作,酸化・拡散工程)を行っております.(クラス1000)また,1階クリーンルームと高圧実験室にはダムウェーターが設置してあり,容易に試料等をやり取りできるようにしてあります. ※特殊高圧ガス:モノシラン,ホスフィン,アルシン,ジボラン,セレン化水素, モノゲルマン,ジシラン

  • マスクアライナ
  • スピンコーター
  • MOCVD装置
  • 表面改質装置

クリーンルームは,閉ざされた空間であり,特殊なガスなどを使用する関係上,安全管理が重要となります.本大学では緊急時に,施設の利用者の有無が一目で 分かるようなICカードを使用したシステムで管理しております. また,施設にはカメラが設置されており,死角がなくなるようにしております.

 クリーンルームイエロールームリソグラフィ室高圧実験室
部屋の位置F棟1階F棟1階F棟1階F棟2階
面積(m3)156512394
天井の高さ(m)2.62.62.62.6
清浄度 (連邦規格)クラス1000クラス100クラス100クラス100
空調方式垂直層流方式垂直層流方式垂直層流方式乱流方式
室内床仕上アルミパネルアルミパネルアルミパネルアルミパネル
(二重床)(二重床)(二重床)(二重床)
室内壁仕上アルミパネルアルミパネルアルミパネルアルミパネル
室内天井仕上アルミパネルアルミパネルアルミパネルアルミパネル
  • 見学者用廊下からみたクリーンルーム内部です.
  • 共通利用のマルチターゲットスパッタ,蒸着装置です.他にも,色々な共通利用の装置が立ち上がる予定です.

大学連携研究設備ネットワークについて詳しくはこちらをご覧ください。

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