極限技術

超精密機械加工とリソグラフィーによる高精度加工

ナルックスでは超精密機械加工とリソグラフィーを用いて、光学素子用成形金型及び光学素子の製造を行っています。超精密機械加工では主として回転対称非球面の様な比較的単純な形状から複雑な自由曲面素子に至る屈折型光学素子、リソグラフィーでは主としてグレーティングやCGHなどの回折光学素子の加工を行います。また、リソグラフィーは平面基板の加工が一般的ですが、ナルックスでは超精密機械加工で加工した曲面上にリソグラフィーで加工を行うなど、2つの技術を組み合わせた加工も行っています。

ナルックスでは、最先端の設備機器の保有はもちろんのこと、常に金型加工技術の進化に取り組んでおり、加工機メーカーとの共同研究開発を実施。加工精度、誤差を評価するための超高精度測定器も多数保有、測定結果を加工にフィードバックする補正技術の開発も行っています。また、加工環境の整備のため、加工機を設置する建屋にも精密加工に適した工夫を取り入れています。

マイクロレンズ用金型の加工例約11㎜×5㎜の範囲に、0.19㎜×0.16㎜の
マイクロレンズを1700個以上加工しています

A.超精密機械加工

超精密機械加工では、ナノメートルオーダーの位置決め精度を持つ工作機械を用います。機械の軸構成は2軸旋盤から5軸機まで種々あり、形状に応じて使い分けます。

超精密三次元加工機によるミリング金型加工       超精密旋盤による回転対称レンズの金型加工
超精密三次元加工機による自由曲面レンズの金型加工

特に自由曲面金型の仕上げ加工では数時間~数日を要する長時間加工となり、その間の加工環境の変化が品質に影響を及ぼすため、精密空調や防振施工等のインフラ整備も実施しています。

独立型温調チャンバーによる高精度温度制御例

B.リソグラフィー

リソグラフィーにおける要素技術は、主にUVマスクリソグラフィー、電子線リソグラフィーによるパターニングと成膜・エッチング技術です。

リソグラフィーによる回折格子作製工程例

リソグラフィーは近年の半導体業界において発展の目覚ましい分野で、そこでは微細化…サブ10nmスケールの線幅・深さを実現する加工技術がクローズアップされていますが、回折光学素子の加工においては半導体業界よりも大きなスケール…数10nm~波長オーダーの線幅・深さが求められるため、製造においては異なったノウハウが必要となります。

サブ波長ブレーズ格子
矩形ラダー格子
微細ピラー格子
円錐型格子

一方、仙台技術研究所では、東北大学の半導体プロセス装置(i線ステッパ、UVインプリント装置、レーザー描画装置、プラズマCVD、プラズマエッチング装置等)を用いた先進リソグラフィー技術の開発を行っています。この中で特に、グレースケールレーザーリソグラフィーを用いて、従来のターゲットである回折格子以外にマイクロレンズアレイを始めとした屈折光学素子の加工技術開発に取り組んでいます。
また、ナルックスでは微細構造の受託加工も受け賜っております。 これまで培ってきたノウハウを生かし、皆様のアイデアを実現するためのお手伝いをいたします。 新規微細構造の提案・設計・試作から形状・光学特性の評価まで一貫した開発体制で対応いたします。
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マイクロプリズムアレイ
マイクロレンズアレイ