【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.23】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22TT0023
利用課題名 / Title
天文学観測用Trapezoid grating の製作法の開発
利用した実施機関 / Support Institute
豊田工業大学
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
光学顕微鏡/Optical microscopy,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,MEMSデバイス/ MEMS device,ナノフォトニクスデバイス/ Nanophotonics device
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)
海老塚 昇
所属名 / Affiliation
理科学研究所光量子工学研究センター光端光学素子開発チーム
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
佐々木 実 教授、大槻 浩氏、中山 幸子氏
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）,共同研究/Joint Research
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
TT-006：マスクアライナ装置
TT-008：洗浄ドラフト一式
TT-011：Deep Reactive Ion Etching装置（Boschプロセス）
TT-015：デジタルマイクロスコープ群
TT-018：非接触３次元表面形状・粗さ測定機
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
シリコン基板にBoschプロセスおよびシリコンの酸化・酸化膜除去により製作されたシリコンの高アスペクト比の台形格子を鋳型にしてレプリカ加工により樹脂のTrapezoid gratingの製作方法を開発する。
実験 / Experimental
①レーザ露光装置あるいはレーザ干渉露光等によりシリコン基板にレジスト格子をパターンニングし、サイクルエッチング（Bosch process）により深い溝の格子の加工を行う。サイクルエッチングのガス量や、エッチングとパッシベーションの時間を調節することにより、側面に多少のテーパーをつけられる。②シリコンの熱酸化とウエットエッチングによる酸化膜の除去を繰り返すことで畝の幅が狭くなり、畝と溝の幅を微調整できる。さらに、酸化と酸化膜除去の工程によってサイクルエッチングの工程で形成される凹凸が除去され、光学的に平滑な面が得られる。また、Bosch processにおいて酸素ガスの量やサイクルエッチング時間の比率を調節することにより、側面のテーパー角を調整。
結果と考察 / Results and Discussion
Boschプロセスの条件を変えても大半の条件では溝がほぼ垂直になってしまうことがわかった。一方、テーパーが形成される条件では溝の底に針状のブラックシリコンが発生した。そこで今後はBoschプロセスによって垂直に溝を掘った後に、レジストを残した垂直な格子にイオンボンバートメントなどの異方性エッチングを行って格子形状がどのように変化するか実験することとした。
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)
佐々木教授をはじめ、大槻 浩氏、中山 幸子氏には新しい手法によるVB gratingおよびTrapezoid gratingの開発に取り組んでいただいた。本研究の回折格子の試作や測定は主に豊田工業大学マテリアル先端リサーチインフラ事業（ARIM）および、東北大学ナノテク融合技術支援センター、国立天文台先端技術センター等の設備を利用させていただいている。VB gratingおよびTrapezoid gratingの開発はTMT戦略的基礎開発研究経費の支援により推進された。・共同研究者：佐々木 実 教授、大槻 浩氏、中山 幸子氏（豊田工業大学）
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.
- 海老塚 昇, 他, “天文学観測および宇宙探査用の新しい透過型回折格子 II,” 第28回 天体スペクトル研究会集録 (2023).
- 海老塚 昇, 他, “天文学観測および宇宙探査用の新しい透過型回折格子 II,” 第28回 天体スペクトル研究会、2023年3月4, 5日、口頭発表
- 海老塚 昇, 他, “次観測装置用の新しい回折格子の開発状況 IX,” 第11回可視赤外線観測装置技術ワークショップ, 2022年 12月21, 22, 23日, 口頭発表
- N. Ebizuka, et al., “Novel Transmission Gratings for Astronomical Observation,” The 13th International Conference on Optics-photonics Design & Fabrication (ODF'22), 2022年8月3~5日, 口頭発表
- N. Ebizuka, et al., “Novel Transmission Gratings for Astronomical Observation,” ODF'22, (Web公開, 2022) OFA2B-02.
- 海老塚 昇, 他, “天文学観測および宇宙探査用の新しい透過型回折格子,” 第27回 天体スペクトル研究会集録 (2022).
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：1件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件