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2000 年度 実績報告書

マイクロマシニングを用いたシリコン-ナノ-モールディング

研究課題

研究課題/領域番号 12875027
研究機関東北大学

研究代表者

羽根 一博  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50164893)

研究分担者 佐々木 実  東北大学, 大学院・工学研究科, 講師 (70282100)
キーワードモールディング / シリコン / サブミクロン構造 / シリコンマイクロマシニング / エッチング
研究概要

本研究では、微細加工によりシリコンの鋳型を作成し、ナノレベルの微細な構造の転写技術を開発している。本研究では二種類のモールド技術を開発した。第1の方法においては、反応性プラズマにより、深い構造をシリコンに形成し、ポリマーへの形状転写を試みた。応用として微小光部品の製作を目的とした。光学部品においては、表面の滑らかさが波長より十分小さい必要がある。反応性プラズマエッチングでは、表面粗さが十分でない。一方シリコンの結晶異方性エッチングを用いると結晶面が表れ、精度のより平坦面が得られるが、得られる平坦面は限られた結晶面となる。我々はプラズマエッチングにより、前加工を行いい、その後、結晶異方性エッチングにより平坦化する手法を提案した。これにより、結晶エッチングではエッチング率が最小でない面であっても、モールド面として形成できることを示した。製作したモールドの面粗さは10nm以下であり、高い精度のモールド面がえられた。この方法を利用して、ポリマー(PMMA)に色素を添加し、シリコンの鋳型形状を転写して微小共振器レーザを製作し、発振を確認した。
また第二の方法では、シリコン基板上に100nmオーダの微小周期の格子パターンを電子線により描画し、高速原子線によりパターンをシリコンに転写して、微細なシリコン鋳型を製作した。シリコン鋳型にポリマー材料(PMMA)を充填し、さらにその上に従来のリソグラフィ技術によりパターン転写を行った。その後、ポリマーを剥離した。アスペクト比がわずかに劣化したが、良い精度でシリコンの鋳型形状がポリマーに転写された。この方式により、光導波路と入出力のためのグレーティングカプラーを同時に製作できことを示した。

  • 研究成果

    (3件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (3件)

  • [文献書誌] M.Sasaki,Y.LI,Y.Akatu,T.Fujii,K.Hane: "Anisotropically Etched Si Mold for Solid Polymer Dye Microcavity Laser"Japan Journal of Applied Physics. 39. 7145-7149 (2000)

  • [文献書誌] Y.Li,M.Sasaki,K.Hane: "Fabrication and testing of solid polymer dye microcavity lasers based on PMMA micromolding"Journal of Micromechanics and Microengineering. (in press). (2001)

  • [文献書誌] Y.Li,M.Sasaki,K.Hane: "Fabrication of grating couplers using 100 nanometer-scale silicon mold"電気学会論文誌E. (in press). (2001)

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公開日: 2002-04-03   更新日: 2016-04-21  

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