2004 Fiscal Year Annual Research Report
超精密マイクロ金型による高機能光・バイオ部品の実現
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16310100
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Kagawa University |
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Principal Investigator |
大平 文和 国立大学法人香川大学, 工学部, 教授 (80325315)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三原 豊 国立大学法人香川大学, 工学部, 教授 (50314901)
橋口 原 国立大学法人香川大学, 工学部, 助教授 (70314903)
石丸 伊知郎 国立大学法人香川大学, 工学部, 助教授 (70325322)
小川 一文 国立大学法人香川大学, 工学部, 教授 (60346632)
多田 薫 アオイ電子株式会社, 取締役
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| Keywords | 精密金型 / マイクロマシン / フォトリソ技術 / 光部品 / 光導波路 / バイオデバイス / ナノテクノロジー / 成形技術 |
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| Research Abstract |
1.超精密マイクロ金型の実現
(1)光導波路、および光部品用金型
これまで蓄積したシリコンの微細加工技術やメッキ技術等によりニッケル金型を製作した。今回は主対象をマルチモード用導波路とし、50ミクロンの矩形形状の形成、表面粗さの低減を図り、ニッケルメッキにより金型を製作した。大型基板にメッキすると反りが発生するため、その低減に向けた検討が必要であることが分かった。
光部品として、マイクロアレイレンズとフレネルレンズをとりあげ、その三次元形状形成法を研究した。フレネルレンズでは、紫外線露光技術を駆使して斜め形状の一括形成を検討し、またアレイレンズでは、撥水効果を利用したレンズ形状のパターニング法を試行した。その結果、いずれの方法も斜め形状やマイクロレンズ形状を形成できることを確認できた。これを母型としてニッケルや銅を材料とするメッキを行い、ニッケルによるメッキでは応力による皺の発生が架台であること、銅では皺の発生がないこと等を確認した。
(2)バイオチップ用金型
シリコンピラーの微細な形状を形成するため、フォトリソ技術による円柱形成とポリシリコン堆積と酸化の繰り返しによる微細間隙の形成を試行した。その結果、サブミクロンのギャップ形成を実現した。これにニッケルメッキして微細金型実現の見通しを得た。
2.光・バイオ部品の実現
(1)光導波路、および光部品
光導波路デバイスについては、ニッケルメッキをした金型を用いて、紫外線硬化剤の流入により矩形のコア部とその周辺のクラッド部を形成した。流入の条件を把握して光導波路部品を試作できた。本デバイスの光学特性を評価した結果、約1.2dB/cmの損失であることを明らかにした。
光部品としてマイクロアレイレンズを取り上げ、紫外線硬化剤等の液体の表面張力でレンズ形状を形成できることを確認した。これに銅メッキを施して金型としこれに有機材料を成形することによりマイクロアレイレンズ形状を製作できた。本レンズの光学特性はシミュレーションの特性とよく合い金型によるレンズ製作の可能性を示した。
(2)バイオチップ
超精密な金型を用いた微細部への転写のため、剥離(離型)に用いる材料を検討した。特に、長さが1.2nmの有機超薄膜の撥水効果を利用した離型方法を検討した。その結果、シリコン酸化膜等にこの有機超薄膜を塗布することにより、紫外線硬化剤の離型に有効であることを原理確認でき、新しい離型剤としての可能性を見出した。
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