【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.08】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22GA0098
利用課題名 / Title
フォトニック結晶光導波路の作製
利用した実施機関 / Support Institute
香川大学 / Kagawa 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）-
【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）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials
キーワード / Keywords
リソグラフィ, 集積光デバイス
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)
久世 直也
所属名 / Affiliation
徳島大学
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
木虎宏樹
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
GA-001：電子線描画装置
GA-002：マスクレス露光装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
光ファイバーと同様にコアとクラッドに屈折率差をつけることで作製する光導波路からなる光集積回路は、小型で量産可能な次世代光源や、通信・センサーのデバイスとして注目されている。その中でもフォトニック結晶と呼ばれる光導波路に周期的な屈折率変調を導入した導波路（= フォトニック結晶導波路）は光の波長、モード、偏光に応じた光の操作を可能とし、フィルタ、分波・合波器、などに利用されている。本研究では新しいフォトニック結晶導波路の構造を考案し、新たな光集積デバイスを開発することを目的とし、本課題では電子線描画装置を使ってフォトレジストにフォトニック結晶導波路形成のためのパターンを形成する。
実験 / Experimental
以下の手順に従って、電子線描画装置（ELIONIX社製、ELS-7500EX）を使ってフォトレジスト上にフォトニック結晶導波路のパターン形成を行った。①光導波路の材料となるTa2O5が成膜されたSiウエハ（徳島大学で用意）にフォトレジスト（AR-N7520.17new）をスピンコーター(ミカサ社製、 1H-DX2)を用いて塗布する。②電子線描画装置でパターン形成を行う。その際、電子線描画装置のDose量を変え、Dose量と形成されたパターン寸法の関係性を観察する。③徳島大学のFE-SEMを用いてパターンを観察する（徳島大学で行った）。
結果と考察 / Results and Discussion
電子線描画装置のドーズ量が50、100、 250 (µC/cm2)の時のフォトニック結晶部のSEM画像をFig. 1に示す。それぞれのドーズ量での導波路の幅は2.33 µm、 2.44 µm、 2.42 µmであった。フォトニック結晶部の短辺はそれぞれのドーズ量において0.3 µm、 0.19 µm、 0.17 µmであった。このことからドーズ量を増やすと、導波路となるTa2O5の残留幅が大きくなり、またある程度ドーズ量を大きくすると一定になるのではと考えられる。これは、今回使用したレジストがネガであり、ドーズ量を大きくするほどレジスト残留が増えたためであると考えられる。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig 1. フォトニック結晶導波路のSEM画像。(a) ドーズ量 = 50 µC/cm2 (b) ドーズ量 = 100 µC/cm2 (c) ドーズ量 = 250 µC/cm2. 。カッコ内は設計寸法を表す。
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