【公開日：2023.07.31】【最終更新日：2023.04.25】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22UT1193
利用課題名 / Title
ドライエッチング加工を用いた広帯域サブミリ波観測用シリコンレンズの開発
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
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）その他/Others
キーワード / Keywords
サブミリ波レンズ,膜加工・エッチング/Film processing and Etching,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)
長谷部 孝
所属名 / Affiliation
東京大学カブリ数物連携宇宙研究機構
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
UT-604：高速シリコン深掘りエッチング装置
UT-504：光リソグラフィ装置MA-6
UT-800：クリーンドラフト潤沢超純水付
UT-900：ステルスダイサー
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
ミリ波・サブミリ波長観測天文学装置開発において望遠鏡に搭載するレンズの光学性能が科学成果に直結する。本研究ではこれまでにない高周波かつ広帯域をカバーする光学レンズを開発するため、シリコンレンズの曲面に多段の反射防止用微細周期構造をドライエッチング加工を用いて形成する手法に挑戦した。曲面へのパターン転写には、ポリビニルアルコールフィルム上に塗布したフォトレジストにパターンを露光し、フィルムと共にレンズ曲面に吸着させる手法を採用した。これはARIM事業の枠組みを利用して豊田工業大学の佐々木実氏に依頼した。直径1インチのシリコンレンズ曲面にパターン転写を行い、武田先端知CRにてドライエッチングを用いて加工した。レンズ曲面に２段のステップ構造を加工することに成功した。
実験 / Experimental
本課題では曲面への多段加工の実現可能性を実証することに最も重点を置き、2段加工に集中した。加工サンプルとして直径1インチ、曲率半径130mmのシリコンレンズを用いた。2層の異なるパターン転写をしたフォトレジストの吸着を豊田工業大学に依頼した（Fig. 1）。その後、武田先端知CRにて高速シリコン深掘りエッチング装置を用いて加工した。
結果と考察 / Results and Discussion
加工の結果、周期0.18mm、深さ0.217mmの2段のステップ構造を作成することに成功した（Fig. 2）。これはミリ波・サブミリ波観測用レンズの反射防止構造としては最小スケールであり、さらに多段構造という点で世界初の成果である。今後さらなる広帯域化のために3段、4段加工の実証が必要となる。そのための技術的な基盤が本課題によって立証された。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1, 1インチ径シリコンレンズ曲面に２段のフォトレジストマスクを形成した。
Fig. 2, レンズ曲面にドライエッチングで２段のステップ構造を加工した。
Fig. 1, PVAフィルムを用いた2段レジストマスク転写プロセス
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.
- 日本天文学会2023年春季大会「曲面エッチング加工を用いたサブミリ波観測用広帯域シリコンレンズの開発」、長谷部孝, 佐々木実、立教大学、2023.3.13
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