着手开发纳米级微细加工技术

表面微细加工是什么？

表面微细加工技术是指通过在产品或模具表面构建比光的波长更小的超精细结构图案，从而实现多样化光学目标或赋予特定物理功能的技术。

我司的光刻技术

我司正凭借丰富的设备环境，积极推进表面微细加工技术的研发。一方面，我们利用自有的光刻设备开展表面微细结构的开发与制造；另一方面，通过借助日本东北大学纳米技术融合支持中心微细加工平台的半导体工艺设备，不断深化研究开发。 我们不仅致力于加工如衍射光学元件、微透镜阵列等纳米级精度的光学器件，更从仿生学视角出发，通过模拟生物体表面结构，赋予材料表面类似的物理功能（如抗反射、疏水特性），持续推进相关研发，旨在开拓前所未有的全新商业领域。

此外，我司亦承接微细结构的定制加工业务。我们将充分运用长期积累的专业技术，助力实现您的创意。从新型微细结构的提案、设计、试做，到形状与光学特性的评估，我们提供一体化的开发支持体系。

光刻加工应用实例

光刻胶图案化 掩模曝光 激光直写 电子束光刻

形状転写 UV压印（纳米压印光刻） 电铸成型

蚀刻 等离子体蚀刻（干法蚀刻） 湿法蚀刻

薄膜形成 溅射镀膜 剥离工艺

超构透镜（Metasurface lens）

超构透镜是一种平面型透镜，通过在光学元件表面形成波长尺寸以下的微细结构（超构原子）来实现对光的调控。它能够赋予传统透镜难以实现的功能，如偏振控制与波长分离等，从而在实现轻薄化的同时兼顾多功能化。 我司充分运用长期积累的光学设计技术与微细加工技术，开展了超构透镜的设计与试做工作，并成功获得了接近设计值的光学特性。

我司能够灵活响应客户的多样化需求，无论是仅需设计或仅需试制，还是涵盖设计、加工与评价的全流程一体化服务，我们均可提供相应支持。

项目	设计值	试作品实测值
波长	8-14μm
材料	Si
Lens直径	7mm×7mm
厚度	0.5mm
F值	1.84	約1.8
水平视角	17°	17°
中心CTF(11lp/mm)	约20％	约15％

 

随机相位板

随机相位板是一种在其表面具有适当尺寸和深度的随机结构（随机二元阵列）的光学元件，它通过使透射光束的波前产生相位差，从而将聚焦光斑成形为高斯分布。与使用传统透镜和针孔的空间滤波器相比，其效率更高。已有研究表明，在采用准分子激光进行加工时，可通过随机相位板的像素尺寸来控制光束质量。

我司不仅可以提供简单的binary随机相位板，还能够应对具有多阶的multistep随机相位板。

Volume Binary（VB）grating

Volume Binary（VB）grating作为可在宽波段内实现高衍射效率和大角度扩散的透射型衍射光栅，它作为下一代大型太空望远镜观测装置的新型扩散光学元件而备受关注。VB光栅是一种具有高深宽比的矩形结构。在使用反应性气体进行刻蚀时，通常随着刻蚀的进行，侧壁垂直度和底部平坦性会恶化，但通过优化加工工艺，我司有效减少了这些影响，实现了高精度的矩形结构。

我司为日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)、大阪大学（现立命馆大学）及理化学研究所光量子工学研究中心的联合项目制造了石英VB光栅元件。

防反射结构（ARS：Anti-Reflective Structure）

飞蛾的眼睛（Moth Eye）表面密布着微小的凹凸结构，具有抑制光线反射的作用。此类结构被称为防反射结构（Anti-Reflective Structure）。 在光学产品上赋予防反射功能的典型方法之一是采用蒸镀表面涂层等，而基于表面微细加工的防反射结构具有以下优点：因微细结构引起的光线入射角依赖性较低；原理上不会发生镀膜剥落或开裂；且适用于粘附性差、难以涂覆的材料（如PMMA等）。我司正在开发在透镜表面形成防反射结构的加工技术。

原理

光的反射源于例如光线从空气射入透镜时折射率的急剧变化。当透镜表面存在小于光波长的周期性结构时，界面处的折射率变化会变得平缓，从而抑制光的反射。

我司防反射结构（ARS）特点

・通过将蛾眼结构从凸形转变为凹形，显著提升了转写性能。 ・采用自有加工技术，可实现在曲面及大面积基材上的均匀加工。 　最大可对应φ60mm尺寸的基材。 ・通过自主研发的光学设计软件，可针对不同需求优化结构形貌。 ・应用反应离子刻蚀技术，可直接在光学元件表面加工。

用途/使用事例/加工実施例など 车载、烈日下等高可靠性要求的照明透镜及应用场景成像和传感器系统等 医用内窥镜透镜等需要防尘性的透镜产品 入射角依赖性高的光学系统应用 基材：硅、PC、PMMA、石英玻璃等 拥有多种材料的加工实绩 石英玻璃基板的ARS加工案例 未加工ARS的石英玻璃基板会反射墙上的文字，而经过抗反射结构处理的左侧基板则完全看不到文字反射，呈现出透明状态。

基于抗反射结构的超疏水控制技术

如抗反射结构（ARS）所述，在表面形成微细结构的技术也可应用于润湿性调控。观察自然界可见，荷叶表面具有疏水性（莲花效应），这源于叶片表面的微纳凸起结构增强了疏水特性。利用这一原理，可通过微细结构实现表面润湿性控制。

对于采用蒸镀或喷涂等常规疏水加工方式难以附着的材料，可直接通过蚀刻工艺在制品表面形成疏水结构。此外，该技术还能有效防止污垢附着，是其另一显著优势。

应用案例：黑硅材料

在进行疏水涂层处理时，相较于在平滑基板上涂覆，在具有微细结构的基板上进行涂层处理能显著提升疏水性。通常将接触角大于150°的状态称为“超疏水状态”，而我司通过应用ARS技术，已成功实现超过160°的接触角。