交互送液法を利用した大量処理適応型マイクロリアクタの開発

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K05810
• Research Institution: Tokyo City University
• Principal Investigator: 冨士原 民雄 東京都市大学, 工学部, 准教授 (60366846)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: マイクロチャネル / フォトリソグラフィ / 厚膜

Outline of Annual Research Achievements

本研究では大量処理適応型マイクロリアクタの開発を目標とし，通常用いられるマイクロチャネルよりも深く，特殊な形状をした流路用いることを計画している．しかし，寸法精度，形状の自由度，コスト等の観点から，そのような流路を作製する際に必要となる合理的な加工方法が今のところ確立されていない．深さが100μm未満の一般的なマイクロチャネルは，フォトリソグラフィ法を応用して作製されることが多い．その典型的な手順では，フォトレジストの薄膜を基板上に塗布し，任意の形状に露光・硬化させて流路を作製することから，最初に塗布する薄膜の厚さが流路深さを決定する．そのため，100μmを超える深い流路を作製するためには，それに応じたレジストの厚膜を塗布する必要がある．これに対し，厚膜用フォトレジストとして知られるSU-8（通常の適用範囲は最大100μm程度）を用いて，そのような厚膜を形成しようとしても，膜厚を所定の値に制御できないばかりか，均一にもならないことが判明した．
そこで，一旦塗布したSU-8の厚膜を矯正することにより，所定の厚さに揃える手法を開発した．今回は，マイクロリアクタ用流路の深さ400μmを目標の厚さとし，膜厚矯正の手順や諸条件の検討を行った．その結果，目標値に対して，4インチシリコンウェハの全面で誤差－10～0μmの高い精度の膜厚を得ることに成功した．
今後は本手法により作製したマイクロリアクタ用の流路を用い，混合効果を高める条件の検討を進める．また，SU-8以外のフォトレジストについても，厚膜用に摘要できるかの検討を行う．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

27年度は「流路作成法の開発」を目標としていたのに対し，これをほぼ達成することができた．

Strategy for Future Research Activity

通常の手順でSU-8の厚膜を形成してもその厚さを任意の値に制御することができないため，これを矯正することにより所定の膜を得る手法をこれまでに開発した．今後はまずこの成果について，外部への発表を行う．
また，これまで用いてきたSU-8以外のレジストでも，本手法の適用が可能であるかについて検討を行う．
大量処理適応型マイクロリアクタ開発の次の段階として，その原理となる送液条件と流路形状について検討を行う．流路の作成においては，本研究課題で開発した手法を用いる．作製した流路内に様々な条件で送液を行い，内部の混合状態を評価し，最適化を行う．

Causes of Carryover

主に薬品等の消耗品代についての助成を申請していたが，予想よりも効率的に成果を上げることができたため，試作の段階で消費する薬品を少なくすることができたため，当該助成金が生じた．

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度は様々な流路を作製してその形状の影響について検討する予定であり，その際に必要となる消耗品が多くなる．
また，これまでフォトレジストとして用いたSU-8に加え，他のフォトレジストについても厚膜への適用を検討する．それらについては，ノウハウがまだないため，試行に要する薬品の量が多くなる．助成金はそれらに使用する予定である．