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

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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。