次世代CMB偏光観測衛星の高感度化を目的とした広帯域シリコンレンズの開発

开发宽带硅透镜旨在提高下一代CMB偏振观测卫星的灵敏度

基本信息

批准号：
22K14052
负责人：
長谷部孝
金额：
$ 2.91万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題は、申請者が開発したシリコン平板への多段ドライエッチング加工による反射防止コーティング加工技術を、レンズ曲面加工へ発展させるための研究を行った。曲面への加工では、平面と同様にフォトマスクによるパターン転写を行っても精度のよいパターンは得られない。そこで文部科学省マテリアル先端リサーチインフラを利用し、豊田工業大学マイクロメカトロニクス研究室の佐々木実教授に、水溶性フィルムを用いた曲面へのパターン転写の技術代行を依頼した。本研究では、1層目パターン用フォトマスク上にポリビニルアルコール(PVA)フィルムを張り付けレジストを塗布した。1層目パターンを露光後、反対面より2層目パターン用フォトマスクを用いて露光することで1層のレジストに2層のパターンを露光することに成功した。次にフィルムのレジスト塗布面をシリコンレンズ曲面に真空チャンバー内で吸着させる。PVAフィルムを水で溶解させた後、レンズ曲面に吸着したレジストのパターン現像を行うことで、曲面上に精度のよいパターンを得る。レンズは直径25mm、曲率半径130mmの平凸シリコンレンズを用いた。レンズ曲面に180マイクロメータ周期で幅135マイクロメータ、73マイクロメータの2種類の正方形パターンを転写した。その後武田先端知クリーンルームにてドライエッチング加工を行うことでシリコンレンズ曲面に2段のステップ構造が加工できることを確認した。本研究の成果によってレンズ曲面上で多段ドライエッチング加工による反射防止コーティング技術の立証に成功した。

在本研究项目中，我们研究开发了申请人开发的通过硅平板上的多级干法蚀刻到透镜曲面加工的增透膜技术。当加工曲面时，与平面的情况一样，即使使用光掩模进行图案转印，也不可能获得高精度的图案。因此，我们利用日本文部科学省的先进材料研究基础设施，请丰田理工学院微机电一体化实验室的佐佐木稔教授提供使用水溶性薄膜将图案转移到曲面的技术援助。在这项研究中，将聚乙烯醇（PVA）薄膜粘贴在第一层图案的光掩模上，并涂上抗蚀剂。在对第一层图案进行曝光后，我们使用第二层图案的光掩模从相反侧进行曝光，成功地在一层抗蚀剂上曝光了两层图案。接下来，在真空室中将膜的抗蚀剂涂覆表面吸附至硅透镜的弯曲表面。将PVA薄膜溶解在水中后，将吸附在透镜曲面上的抗蚀剂图案显影，从而在曲面上形成高精度图案。使用的透镜是直径为25mm、曲率半径为130mm的平凸硅胶透镜。将宽135微米和宽73微米两种方形图案以180微米的周期转印到透镜曲面上。之后，我们确认通过在武田先进技术洁净室中进行干法蚀刻处理，可以在硅透镜的曲面上制造两步结构。通过这项研究，我们成功地展示了在曲面透镜表面上使用多级干法蚀刻的减反射涂层技术。