【公開日：2025.07.02】【最終更新日：2025.05.15】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22KT1069
利用課題名 / Title
平面光学素子の作製
利用した実施機関 / Support Institute
京都大学 / Kyoto 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）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（副 / Sub）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions
キーワード / Keywords
メタルマスク,Cr,NLD,SiO2,合成石英,リソグラフィ/Lithography,膜加工・エッチング/Film processing and Etching,蒸着・成膜/Evaporation and Deposition,フォトニクス/ Photonics
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)
大牧 正幸
所属名 / Affiliation
三菱電機株式会社
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
中井賢也,隈本雄大,藤井宏昌,本田菜月,園直樹
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
今井憲次,海津利行
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）,機器利用/Equipment Utilization
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
KT-203：電子線蒸着装置
KT-115：大面積超高速電子ビーム描画装置
KT-209：磁気中性線放電ドライエッチング装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
2次元平面で実現される光学素子作製を目的とし、京都大学のナノテクノロジーハブ拠点の設備を利用して、合成石英の、直径数100nmで高さ1um前後の高アスペクト比円柱形状の加工を検討した。
実験 / Experimental
術代行にて、合成石英の4インチウェーハに約80 nm厚のCrマスクパターンを形成した。パターンは大面積超高速電子ビーム描画装置（KT-115）を用いて露光し、レジスト膜厚は約250 nm、ドーズ量は15 uC/cm2とした。また、機器利用にて、磁気中性線放電ドライエッチング装置（KT-209）を用いて、Crマスクのエッチングと合成石英のエッチングを行った。
結果と考察 / Results and Discussion
図 1に、CrマスクパターンのSEM像を示す。最も小さい直径100 nmのパターンの一部が崩れたが、それ以外の120 nm以上のパターンは設計値に対し3%以内の差異に収まっており、問題なく形成できた。現像後洗浄時の負荷軽減により、パターン崩れの改善が見込まれる。また、図 2はCl2ガスでのエッチング後のSEM像を示しており、約80 nmの蒸着厚に対し、エッチング後は約47 nmとなった（選択比換算で約0.19倍）。事前検討での選択比0.25倍に対して減少しているが、パターン間間隔（エッチング部分）が狭い影響と考えられる。
図 2図 3に、合成石英エッチング後のSEM像を示す。それぞれ、エッチングガスをAr+O2+C4F8+CHF3とした場合（条件①）とC4F8のみとした場合（条件②）である。Crマスクが残留しているパターンのテーパー角はそれぞれ10 deg、7.5 degで、Crマスクが完全になくなったパターンは30 deg程度であった。また、円柱高さは最も高いパターンで400 nmであった。
上記より、Crマスク厚が不十分であることが主な課題と判明し、Crマスク加工を検討する必要がある。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図 1： レジスト現像後（SEM像）
図 2：Crエッチング後（SEM像）
図3：条件①エッチング後（SEM像）
図 4： 条件②エッチング後（SEM像）
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