【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.03.17】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24UT1110
利用課題名 / Title
回折格子の試作評価
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
光学素子、回折格子,光デバイス/ Optical Device,光学顕微鏡/ Optical microscope,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)
梁瀬 淳
所属名 / Affiliation
株式会社アマダ板金開発本部 レーザ技術開発部門 レーザ光源開発部 光源要素開発Ｇｒ．
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
井原 鈴歌
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
藤原 誠
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-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)
石英ガラス製の光学素子の微細加工には切削加工などの方法があるが、納期やコストの面で課題がある。一方、露光とドライエッチングを用いた加工法は、短納期かつ低コストで試作が可能である。本研究では、露光およびドライエッチングにより石英ガラス上に回折格子を形成し、その性能を評価した。
実験 / Experimental
【主に利用した装置】
・レーザー直接描画装置（HEIDELBERG
DWL66+）
・汎用NLDエッチング装置（アルバックNLD-5700Si）
【実験方法】
洗浄した4インチ石英基板にポジ型レジスト（OFPR800LB）をスピンコートし、レーザー直接描画装置を用いて周期的な溝形状パターンを露光した（図1）。露光溝ピッチは数十μmオーダーとし、10 × 10 mmのSTLファイルを作成してパターン変換を行った。露光には焦点距離f = 20 mmのレンズを使用し、複数の出力条件で試験を実施した。露光後、アルカリ現像液（NMD-3, 2.38%）で現像し、汎用NLDエッチング装置を用いてドライエッチングを行った。エッチング条件は以下の通りである：Ar（270 sccm）、O2 (10 sccm）、C4F8（10 sccm）、CHF3（10 sccm）、処理圧力（APC Press）0.67 Pa、アンテナRF出力900 W、エッチング時間1600 秒とした。 次に、作製した回折格子のビーム分岐性能を評価した。回折格子をコリメートビームの集光光学系の焦点レンズの前に配置し、集光ビームをCCDカメラで測定することで、回折格子によるビーム分岐の様子を確認した。
結果と考察 / Results and Discussion
作製した回折格子をレーザー顕微鏡で観察した結果、表面に数nmレベルの粗さが見られたものの、設計通りの溝形状が形成されていることが確認された（図2）。
さらに、数Wレベルのコリメートビームを作製した回折光学素子（DOE）に通し、集光レンズで集光したビームをCCDカメラで観察した。その結果、回折格子によるビームの二分岐が明瞭に確認された（図3）。また、二分岐ビームに加えて、視野内に迷光成分が観察された。これは高次回折光に起因すると考えられる。DOEの形状を最適化することで、回折効率を向上させるとともに迷光成分の低減が可能であると考えられる。
本研究の結果から、露光およびドライエッチングによる石英ガラスの回折格子形成が有効であることが示された。さらなるプロセス最適化により、高性能な回折光学素子の開発が期待される。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1. 露光パターン模式図
図2. ドライエッチング後サンプル（レーザー顕微鏡画像）
図3. 集光スポットの2ビーム分岐
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
本実験の遂行にあたり東京大学大学院技術専門職員の藤原誠様に多大なるご助言、ご協力を賜りました。深く感謝申し上げます。
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