2011 Fiscal Year Annual Research Report
集束陽子線描画による高アスペクト比構造を活かした三次元誘電泳動デバイスの創成
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21360154
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
西川 宏之 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (40247226)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内田 諭 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (90305417)
長谷川 忠大 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (10340605)
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| Keywords | 集束陽子線描画 / 三次元微細構造 / 誘電泳動 / レジスト / マイクロ流路 / 転写技術 / 高アスペクト比構造 / 微生物捕集 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、PBWを基軸とする精密ビーム加工により高アスペクト比を有するサブミクロン三次元微細構造を形成し、これにより微生物の捕集・計測・無害化機能を有する新規な高機能、高効率な三次元誘電泳動(dielectrophoresis:DEP)デバイスを創成することである。
以下の3課題に取り組み、以下の成果を得た。
【課題1.ビーム発生・制御】
より高い集束度(サブ0.5μm)を達成するべく、検討と実験を行い、シロキサンレジストにおけるサブサブ0.5μmレベルの描画を確認した。ステージを連動したステップ&リピート機能を含む描画ソフト開発を行い、保有する描画装置に導入した。その結果、描画機能向上を図り、加工精度を上げることができた。
【課題2.材料・プロセス技術】
レジスト露光において加工深さ25μmを達成した。一方、微細度≦0.5μmについてはシロキサン系レジストにおいて実現できたものの、誘電泳動用のSU-8レジストについてはサブミクロンレベルが限界であり、今後、過剰な感度の抑制が課題である。また、二次加工技術において高アスペクト比モールド(最大50mm角)を電鋳で作製するため、PMMAレジスト現像不良の課題を解決し、インプリント試験を行った。
【課題3.DEPデバイス応用】
3D-DEP場の設計と評価を目的として、サブミクロン粒子(標準粒子、ウイルス)のためのサブμm微細構造を利用した3D-DEPデバイスを試作した。さらに多層・中空構造によるDEPデバイス用微細構造、インピーダンス計測、無害化機能の付加についてもデバイス構造の検討を行った。さらにデバイス作製においてサブミクロン粒子、ウイルス捕集機能を有するデバイス試作のためのプロセスを検討した。電界および流体シミュレーションにより、ピラー構造およびその側面にフィンを付与したより複雑なピラー構造の有用性が認められ、これにより効率的な粒子捕獲に関する設計指針を得た。
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