【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.04.17】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22TU0077
利用課題名 / Title
メタマテリアル製作のための微細加工技術 / Microfabrication technology for metamaterial fabrication
利用した実施機関 / Support Institute
東北大学
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
熱処理,リソグラフィ/Lithography,メタマテリアル
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
金森 義明
所属名 / Affiliation
東北大学大学院工学研究院
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
TU-058：マスクレスアライナ
TU-108：水素アニール装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
メタマテリアルの微細加工技術の確立を目指し、東北大学の設備を利用して微細加工を行った。まず、メタマテリアルのパターン形成のために、マスクレスアライナを用いてCrマスクを作製した。また、水素アニール装置を用いて、ドライエッチングにより形成されたシリコン微細構造のエッチング側壁の平滑化を行った。
実験 / Experimental
メタマテリアルのギャップパターンの最小寸法として1 μmを目指し、解像度に優れるCrマスクの使用を選択した。まず、Crマスクにマスクレスアライナ装置（MLA150、Heidelberg Instruments）でレーザ描画を行った。CrマスクをH2O : 現像液 = 1：1の混合溶液に浸漬し現像したのち、Crエッチング液に浸漬してCrエッチングを行い、マスク上のレジストをピラニア溶液に浸漬することで除去した。
また、シリコン微細構造が形成されたシリコン基板を水素アニール装置に設置し、水素雰囲気化で高温処理を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
1 µmのギャップパターンをCrマスク上に形成することができた。製作したCrマスクを用いて、メタマテリアルパターンを基板上に転写した。まず、フォトレジスト（OFPR-800LB 200 cp、東京応化工業社）を塗布した基板にマスクアライナ装置でCrマスクのパターンを転写し、現像液に浸漬した。フォトレジスト塗布条件は、スピンコート（3000 rpm、20秒）、ベーク（110 ℃、11分）である。その結果、フォトレジストにメタマテリアルパターンが転写されていることが確認できた。しかしながら、メタマテリアルのギャップ部にレジストの残渣が確認された。今回使用したフォトレジストの厚みが約3.2 µmと厚いためにフォトリソグラフィの分解能が低下したことが原因で生じたものと考えられる。そこで、先に使用したものよりも薄いフォトレジスト（OFPR-800LB 34 cp、東京応化工業社）を使用してフォトリソグラフィを行った。フォトレジスト塗布条件は、スピンコート（500 rpm、5秒 → 3000 rpm、20秒）、ベーク（110 ℃、3分）である。その結果、ギャップ部にレジスト残渣が残ることなく、所望のギャップ値に近い寸法でパターニングすることができた。
また、シリコン微細構造が形成されたシリコン基板を水素アニール装置に設置し、水素雰囲気化で高温処理を行った結果、エッチング側壁の凹凸を除去することができた。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件