【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.27】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24UT1210
利用課題名 / Title
光回路一体型イオントラップの研究
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）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）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（副 / Sub）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
キーワード / Keywords
イオントラップ、,光デバイス/ Optical Device,量子コンピューター/ Quantum computer,高品質プロセス材料/技術/ High quality process materials/technique,光導波路/ Optical waveguide,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)
長田 有登
所属名 / Affiliation
大阪大学量子情報・量子生命研究センター
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
横森光(慶応大学政策メディア研究科)
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
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-606：汎用平行平板RIE装置
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
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
本研究では、イオントラップへの光回路の組み込みを目指している。そのための光導波路構造を持った光回路チップの外形、蛍光観察用途のスリット、および集積時の位置合わせ用の貫通穴の形成を、シリコン基板に対する深堀エッチングにより実現する。基板構造は厚さ250µmから500µmのシリコン基板上に2µmの熱酸化膜、100nmの窒化シリコン薄膜からなる光デバイス層、その上の2µmのCVDにより製膜したガラス層を有し、短期的にはこれに対する貫通穴の形成方法の確立を目指す。
実験 / Experimental
本研究ではイオントラップへの光回路の組み込みを念頭に、光導波路構造を持った光回路チップの外形、蛍光観察用途のスリット、および集積時の位置合わせ用の貫通穴の形成を、レーザー直接描画装置 DWL66+2018を用いてリソグラフィを行い、シリコン基板に対する高速シリコン深掘りエッチング装置による深掘エッチングにより実現したい。基板構造は厚さ250µmから500µmのシリコン基板上に2µmの熱酸化膜、100nmの窒化シリコン薄膜からなる光デバイス層、その上の2µmのCVDにより製膜したガラス層となっており、単純なシリコンに対する深掘エッチングはガラス層に阻まれてしまう。このガラス層を除去するプロセスを事前に施しておくことで上記の問題を解決する。汎用平行平板RIE装置を用いてガラス層の除去を試みた。また、蛍光観察用のスリットを設けるものの、その開口はなるべく小さくしつつも蛍光顕微鏡の分解能を小さくすることが可能なように工夫する必要がある。そのため表面から細いスリットを掘ったのちに、裏面から太いスリットをザグりを形成する形で掘り込むことで所望の蛍光観察用スリットの外形を形成することを狙う。
結果と考察 / Results and Discussion
事前のガラス層の除去、および表面と裏面からの深堀シリコンエッチングプロセスの開発を行い、最終的に所望の外形を形成するための各プロセスの条件出しが完了した。現在は複数のプロセスを一連のフローにして実行し、所望の外形が形成できるかどうかを確認すべく当該プロセスを進めている。厚い基板を貫通させるために、厚膜レジストの利用等が重要であることが分かった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
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