【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.03.29】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23UT1124
利用課題名 / Title
メタ表面によるレンズの試作
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
蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,スパッタリング/ Sputtering,リソグラフィ/ Lithography,光リソグラフィ/ Photolithgraphy,電子線リソグラフィ/ EB lithography,膜加工・エッチング/ Film processing/etching,電子顕微鏡/ Electronic microscope,高品質プロセス材料/技術/ High quality process materials/technique,フォトニクスデバイス/ Nanophotonics device,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)
森 大祐
所属名 / Affiliation
株式会社ニコン
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
藤原誠,水島彩子
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-600：汎用ICPエッチング装置
UT-703：8インチ汎用スパッタ装置
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)
サブマイクロ構造をもつメタ表面による光学素子の実証評価のために、構造の作製プロセスを開発している。構造体の材料となるアモルファスSiは東北大学西澤潤一記念研究センター(微細加工プラットフォーム)の住友精密製PECVD装置にて成膜したものを用い、東大ARIM微細加工部門の設備を利用し、構造体のパターニングを行った。一部自社の設備、プロセスも適用した。
実験 / Experimental
東北大学のPECVD装置でアモルファスSiを800 nm成膜した石英基板上に、エッチングマスクとしてAlを50 nmスパッタ成膜し、超高速大面積電子線描画装置によりレジストにマスクを描画した。使用したレジストは、日本ゼオン製ZEP520A-7、スピンコート回転数は6,000 rpmで膜厚は200 nmとなる。汎用高品位ICPエッチング装置によるCl2-BCl3エッチングによりレジストパターンをAlに転写した。最後にアモルファスSiを汎用ICPエッチング装置でCHF3-SF6エッチングを行いピラー加工した。
結果と考察 / Results and Discussion
上記のプロセスによってアモルファスSiをピラー加工したSEM像をFig.1に示す。パターンピッチが280 nm、高さ800 nm、幅が100-220 nmのピラーが形成され、このピラーを波長850 nmの透過位相を2π変調可能なメタ原子として試作したFig.2のメタレンズにより、シングレットレンズで画角170°の撮影を行い得られた画像をFig 3に示す。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig.1 SEM image of fabricated amorphous Si pillar.
Fig.2 Fabricated singlet metalens.
Fig.3 Camera setup (inlet) and outdoor image taken by the singlet metalens.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
・参考文献 H.Toba et
al., Applied Optics Vol. 61, Issue 2, pp. 597-606 (2022).
・他の機関の利用：東北大学（F-21-TU-0061）
・本試作において、東大ARIM微細加工部門の藤原様、水島様に技術支援を頂いたので感謝する。
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)
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HIDEMITSU TOBA, Singlet metalenses with wide field-of-view of 170 deg. and the ghost noise, International Optical Design Conference 2023, , 3(2023).
DOI: 10.1117/12.2691602
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 鳥羽 英光,“三種類の誘電体メタレンズ素子の電磁場シミュレーションによる比較と画角 170°のメタレンズ試作” 光設計研究グループ 第73回研究会「微細構造の可能性」, 令和5年4月14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