【公開日：2023.07.31】【最終更新日：2023.05.09】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22UT1056
利用課題名 / Title
電子線描画装置を用いた近赤外光用可変焦点メタレンズの製作
利用した実施機関 / Support Institute
東京大学 / Tokyo Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
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）計測・分析/Advanced Characterization
【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
電子顕微鏡/Electron microscopy,リソグラフィ/Lithography,膜加工・エッチング/Film processing and Etching,EB,メタマテリアルメタマテリアル/ Metamaterial
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)
岩見 健太郎
所属名 / Affiliation
東京農工大学
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
阿出川 彪,羽田 充利
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）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
UT-503：超高速大面積電子線描画装置
UT-603：汎用高品位ICPエッチング装置
UT-604：高速シリコン深掘りエッチング装置
UT-855：高精細電子顕微鏡
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
メタサーフェスの一種であるメタレンズの製作を行った。本研究のメタレンズは、Fig. 1のような2枚1組のレンズからなり、それらを光軸に対して垂直な方向に変位させることで、焦点距離が変化する。このメタレンズは、ガラス基板上にアモルファスのシリコンのナノスケールの柱を多数配列することで構成される。ナノ柱の配列パターンを描画し、そしてエッチングにより構造を形成するため、ARIMの装置を利用した。
実験 / Experimental
表面にアモルファスのシリコンをスパッタリング成膜した20 mm角の石英ガラス基板に対して、シリコン柱配列のパターンを描画した。描画には超高速大面積電子線描画装置（F7000S-VD2）を利用し、レジスト材としてポジ型のEBレジストZEP-520A-7を使用した。F7000Sの内臓ステンシル（CPモード）を使用することで、ナノスケールの四角形パターンを短時間で描画することに成功した。現像後、リフトオフプロセスを経たのち、汎用高品位ICPエッチング装置（NE-550）、または高速シリコン深堀エッチング装置（MUC-21 ASE-Pegasus）を利用して、シリコン膜のエッチングを行い、柱形状を製作した。最後に、柱形状の観察のために高精細電子顕微鏡（Regulus 8230）を利用した。
結果と考察 / Results and Discussion
Fig. 2(a)は汎用高品位ICPエッチング装置（NE-550）を用いて製作した柱を、高精細電子顕微鏡（Regulus 8230）にて観察した結果である。製作された柱構造は垂直性が高かったが、構造上部の角部は後退し、また柱の側面は粗くなっていた。この原因としては、エッチングマスクの耐性が不十分だったために、構造のエッチングが過度に進行したことが考えられる。一方Fig. 2(b)は高速シリコン深堀エッチング装置（MUC-21 ASE-Pegasus）を用い、Boschプロセスにて製作した柱の観察結果である。製作された柱は垂直性が高く、また構造上部は四角形の形状を保っていることが確認された。今後はMUC-21 ASE-Pegasusを用いたエッチングについて、プロセスの条件の最適化を行うことにより、柱構造の製作誤差にも対処する。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 Schematic diagrams of the proposed varifocal metalens
Fig. 2 SEM images of fabricated nanopillars (a) Pillars etched with NE-550 (b) Pillars etched with MUC-21 ASE-Pegasus
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
超高速大面積電子線描画装置、電子顕微鏡の利用にあたって細やかにサポートしてくださったARIMスタッフの方々に深く感謝申し上げます。
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.
- 羽田充利, 阿出川彪, 青木活真, 池沢聡, 岩見健太郎, “偏光分離機能を有するAlvarezメタレンズの開発”日本光学会ナノオプティクス研究グループ第29回研究討論会，令和5年1月30日
- Hyo Adegawa, Katsuma Aoki, Satoshi Ikezawa, Kentaro Iwami, "Integrated Compound-eye Alvarez Metalens Array for Apposition Image Acquisition", Fifteenth International Conference on Sensing Technology(オーストラリア), 令和4年12月6日
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