【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.08】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24TU0005
利用課題名 / Title
フォトニックデバイスの製作
利用した実施機関 / Support Institute
東北大学 / Tohoku 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）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
電子線リソグラフィ/ EB lithography,フォトニクスデバイス/ Nanophotonics device,メタマテリアル/ Metamaterial,スパッタリング/ Sputtering
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)
池田 太郎
所属名 / Affiliation
株式会社豊田中央研究所
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
松本行示,辺見政浩
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
TU-001：エッチングチャンバー
TU-052：アクテス スピンコータ#1
TU-064：エリオニクス 130kV EB描画装置
TU-065：エリオニクス 50kV EB描画装置
TU-161：自動搬送 芝浦スパッタ装置（冷却型）
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
スパッタリングによって誘電体層を成膜したシリコン基板上に、電子線描画を用いて光デバイスのパターニングを行い、構造の大きさや露光量の違いによるレジストパターンの変化を観察した。
実験 / Experimental
実験内容を図1に示す。シリコン基板上に、誘電体（SiN）層をスパッタリング（TU-161 自動搬送 芝浦スパッタ（冷却型））により成膜し、電子線描画用レジスト（日本ゼオンZEP 520A-7）およびチャージアップ防止剤（レゾナック エスペイサー）を塗布したのちに電子線描画（TU-064 エリオニクス130kV EB）で光デバイスの微細構造（周期穴構造）をパターニングした。周期が同一で穴径が異なる3種類の周期穴構造A,B,Cについて、電子線描画の露光量を150～180μC/cm2と変化させて描画を行い、構造の大きさや露光量の違いによる微細構造のレジストパターンの変化を観察した。加工条件を以下に示す。
・スパッタリング：ターゲット SiN, ガス Ar 23sccm, 出力300W, 加工時間35分
・電子線描画：加速電圧130kV, ビーム電流100pA, 露光量150～180μC/cm2
結果と考察 / Results and Discussion
電子線描画後の周期穴構造A,B,Cのレジストパターンを図2に、図2のレジストパターンから読み取った穴径と露光量との関係を図3に、それぞれ示す。いずれの構造、いずれの露光量においても、光デバイスの周期穴構造が良好に描画できた。穴径に着目すると、図3より、露光量の増加に伴いレジストパターンの穴径がわずかに増加し、露光量180μC/cm2では150μC/cm2と比較して穴径が4～7％程度拡大することを確認した。構造の大きさに対して繊細な光デバイスを製作する上で、電子線描画の露光条件による構造サイズの変化を把握することは重要である。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 実施した加工プロセスの概略
図2 電子線描画後の周期穴構造A,B,Cのレジストパターン（露光量150～180μC/cm2）
図3 露光量による穴径の変化（縦軸1目盛り：20nm）
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
装置使用に関するアドバイスをはじめとした技術支援をいただいた松本行示様、辺見政浩様に感謝いたします。
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