【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.28】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24UT1078

利用課題名 / Title

誘電体ナノメンブレン作製技術の開発

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

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

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）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion

キーワード / Keywords

光デバイス/ Optical Device,ワイドギャップ半導体/ Wide gap semiconductor,メタマテリアル/ Metamaterial,光リソグラフィ/ Photolithgraphy,膜加工・エッチング/ Film processing/etching

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)

小西 邦昭

所属名 / Affiliation

東京大学理学系研究科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

袴田　祐生

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-505：レーザー直接描画装置 DWL66+2018
UT-604：高速シリコン深掘りエッチング装置
UT-608：汎用NLD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)

目的：Crハードマスクの施されたSiNサンプルのエッチング。用途：SiN薄膜層の自立薄膜化による基板フリーの可視光領域用メタサーフェス作製。実施内容：Crハードマスクを施したサンプルに対するNLDを用いたSiN層エッチング及びDWL66⁺を用いたバックサイドアライメントによる自立薄膜化用Si層除去プロセス

実験 / Experimental

NLDによる80秒のエッチングにより、既にCrハードマスクによるパターニングが行われているSiN層のエッチングを行った。Crハードマスクをウェットエッチングにより除去したのち、DWLのバックサイドアライメントによりSiNのパターンがエッチングされている領域の裏面に長方形パターンを描画した（AZレジスト, 20mm描画ヘッド）。現像後、MUC-21によりエッチングを行った。この際、Si層を完全に除去してしまうとSiN層をエッチングしてしまうため、数十µmのSi層を残した。そののち、15% 80°CのTMAHにより残存Si層をウェットエッチングすることでSiN層を自立薄膜化させた。

結果と考察 / Results and Discussion

作製したパターンは、周期620nm, 直径400-520 nmの貫通穴アレイ構造を有している。MUC-21のエッチングレートが4 µm/s から7 µm/sの間で変わりやすいので、慎重にエッチングをする必要があった。自立薄膜化は、1 mm四方の領域まで成功し、1.5mm四方の際には失敗頻度が増加した。作製に成功した構造のSEM像を図1に示す。成功したサンプルを用いて光学応答性を確認した。構造からはMie共鳴由来と推測されるスペクトルが観測され、シミュレーションと良く一致した。同様の構造であり、貫通穴直径を場所ごとに変えることで集光機能を付与することができる。これにより作製されたメタレンズは設計通りの集光機能を有していることが確認できた。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1 作製したSiNメンブレン構造のSEM画像

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