【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.07.01】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23UT1125

利用課題名 / Title

グレースケールリソグラフィによる露光条件最適化とブレーズドパターンの試作

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

光露光（マスクレス、直接描画）/ Optical exposure (maskless and direct drawing)、フレネルレンズ、触針式段差計,電子顕微鏡/ Electronic microscope,光デバイス/ Optical Device,光学顕微鏡/ Optical microscope,光リソグラフィ/ Photolithgraphy

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)

宮下 惟人

所属名 / Affiliation

地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター

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、天谷諭

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-505：レーザー直接描画装置 DWL66+2018
UT-850：形状・膜厚・電気特性評価装置群

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

グレースケール露光機能によるフォトリソグラフィプロセスを利用した小型フレネルレンズの開発を目的とし、狭ピッチかつ溝アスペクト比の高いフレネルレンズ構造体の試作条件の検証を行った。フレネルレンズの鋳型として利用するポジ型厚膜フォトレジストのパターニング工程について条件検討結果を報告する。

実験 / Experimental

基板上に表面粗さの良好な厚膜の形成方法と適切な露光条件を検証するために以下の実験を行った。RIE装置を用いて表面を酸素ラジカル処理したφ4"Si<100>基板上に厚膜ポジレジストPMER P-HA13000PM(東京応化工業株式会社)を6mL滴下し500rpmの低速で60秒間スピンコート処理を行い、ホットプレート及び、クリーンオーブンを使用し加熱乾燥させることで30μm～35μmの厚膜レジストをコーティングした。次に、自機関で保有するDMD式のマスクレス露光装置(ナノシステムソリューションズ)及び、東京大学ARIM微細加工部門武田先端知クリーンルームが保有するレーザー直描装置(ハイデルベルグ)を用いて段階的に露光量が変化するテストパターンを照射した。現像液(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド:TMAH2.38%水溶液)を使用し 揺動させながら12分間浸漬処理を行った。現像後のレジスト膜厚を触針式段差形状測定装置にてレジスト膜厚の評価を行った。図1に現像後のフレネルレンズパータンの斜め観察SEM像を示す。三角形のプレーズ形状の縦横比、高さ、周期、露光量を変化させ、形状の評価を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

レジストの塗布工程では500rpmで約32.4μｍの膜厚を得られることが確認できた。また加熱乾燥工程の前にディレイタイムを設け、さらにホットプレートによる乾燥方法を行うことでベナール対流による厚膜レジストの表面のうねり粗さを抑制させ平滑なレジスト表面を形成できることが示唆された。照射する紫外線の露光量に対する残膜率（トーンカーブ）を評価することで最適な露光条件を設定するための一次検証結果を得ることができ、曲率半径が21.45μm以上の加工寸法でブレーズ曲面を成形可能であるこを確認した。加えてブレーズパターンのエッジ側角度についても鉛直性の改善を確認した。今後は、近接効果の影響及び露光装置の縮小投影レンズの焦点深度を考慮にいれた露光モデルの再設計を進めていく予定である。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1.フレネルレンズ（ブレーズ形状)のテストパターン

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