2017 Fiscal Year Annual Research Report
Nano / micro patterning using an electrostatic lens array and its application to neural cell networks
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16K14143
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
金 俊完 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (40401517)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 和弘 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (00220632)
嚴 祥仁 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (20551576)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 静電レンズ / エレクトロスプレーデポジション / ステンシルマスク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ステンシルマスクを用いたエレクトロスプレーデポジション(ESD)法は，生体/有機高分子材料を広範囲にマイクロパターニングできるため注目されている．しかし，ステンシルマスク穴のナノ加工は難しく，粒子が詰まる可能性も高いためパターンの微細化には限界がある．本研究では，ESD法と静電場の制御が可能なステンシルマスクを用いた新たなパターニング手法を提案し，ステンシルマスク穴より小さいパターニングやパターンサイズの制御を目的とする．
まず，磁性体絶縁マスクのMEMS技術を用いた製作プロセスを提案し，試作した結果，約0.05mmのギャップ変化が生じ，磁力によるギャップ制御性が示された．続いて，パターニングを行った結果，磁石の表面磁束密度が0.05T（ギャップ0.088mm）の場合，マスク穴幅0.5mmに対して，パターンの幅は0.393mmとなった．また，磁石を0.05Tから0.145Tに変化させることで，約0.043mmのパターンサイズの変化を達成した．この変化は先行研究と類似しており，磁力によるギャップ変化によってパターンサイズが変化する傾向にあることが示された．本実験の結果から，マスク形状の変更および電磁石の使用により高度なパターンサイズ制御の実現可能性を明らかにした．
静電レンズの印加電圧の変化を用いた制御法については，まず，静電レンズマスクを提案し，静電場シミュレーションを行い，印加電圧によりパターンサイズの変化が可能な設計値を決定した．次に，静電レンズマスクとその製作に用いる電極層用シャドウマスクのMEMS技術による製作プロセスを提案し，試作した結果，どちらも製作誤差は約0.005mm以下となり，製作プロセスの妥当性が示された．最後に，パターニングを行った結果，電極の穴幅0.180mmに対して約0.0126mmのパターンが形成された．
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