| 研究課題/領域番号 |
15K05749
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| 研究機関 | 富山県工業技術センター |
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研究代表者 |
鍋澤 浩文 富山県工業技術センター, その他部局等, 副主幹研究員 (50416145)
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| 研究分担者 |
関 実 千葉大学, 大学院工学研究科, 教授 (80206622)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | プラズマ加工 / マイクロ・ナノデバイス / フッ素樹脂 / 反応性イオンエッチング / マイクロ流体デバイス |
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| 研究実績の概要 |
耐薬品性に優れたフッ素樹脂製マイクロ流体デバイスを開発するために、RIE法によるフッ素樹脂基板の微細加工及びフッ素樹脂基板の熱融着に関する技術開発を行った。
（１）フッ素樹脂基板の微細加工
磁場支援型RIE装置を用いて、代表的なフッ素樹脂であるPTFEとPFAのエッチングマスクについて検討した。両基板に、真空蒸着法で成膜したTiとAl、電子ビーム蒸着法で成膜した酸化シリコンをエッチングマスクとし、酸素プラズマに対するエッチング耐性の評価を行った。0.1～2.0Paの圧力範囲でチタンのエッチング耐性が高いことを見出し、エッチング速さはフッ素樹脂の平滑加工面が得られる0.1～0.5Paの範囲で、5nm/min以下であった。チタンを成膜したPTFEとPFA基板に、UVリソグラフィとフッ素ガスプラズマによるRIEでチタンパターニングを行う工程を確立し、PTFE上に5μmのラインアンドスペース（AR=2.5）、PFA上に4μm角のマイクロピラーアレイ（AR=3.0）の微細加工を実現した。
（２）フッ素樹脂基板の熱融着
ナノインプリンティング装置を用いたPFAの熱融着接合を検討した。二枚のPFA基板をφ50mmのカバーガラスで挟みこみ、圧力が0.40～0.50MPa、接合温度が290～300℃、圧力保持時間が1200秒の条件で安定に接合することを見出した。次に幅200μm，高さ100μmの直線流路をRIE加工したPFA基板に蓋となるPFA基板を接合し、断面観察したところ、RIEの加工形状を維持した状態で接合されていることを確認した。この流路にヘキサンを導入したところ、流路構造の変形は見られず漏液も見られなかった。一方、PDMS製流体チップは、送液後わずか数秒で流路の閉塞が見られ、フッ素樹脂製マイクロ流体チップの優位性を示すことができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
フッ素樹脂基板の微細加工は、マスク材料がパターニングプロセス中に剥離することを懸念していたが、チタンマスクをRIE加工する手法を確立し、バルクフッ素樹脂基板上に微細構造を形成することができた。熱融着については、精密に圧力と温度を制御できるナノインプリント装置を用い、接合条件を正確に求めることができた。以上のことから、概ね当初の計画通りに研究が進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
3年目となる平成29年度は、今までに得られたフッ素樹脂微細加工技術と熱融着接合技術を用い、液体クロマトグラフィとハイドロゲルビーズ作製用のフッ素樹脂製マイクロ流体チップを開発する。液体クロマトグラフィ用チップは、2種類のPDMSマスクを用いて主流路途中に堰を設けた構造について検討する。作製したチップの堰にシリカゲル微粒子を固定化し、2種類の色素（βカロチン、クロロフィルａ）の分離実験を行う。ハイドロゲルビーズ用チップは，十字流路の主流路の一方からコラーゲン溶液を、枝流路から酢酸メチル溶液を導入し、コラーゲン液滴の作製を試みる。また、同構造のPDMS製チップを作製し、耐久性等の比較を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
エッチングガスや実験用試薬類、実験器具類について、当初予定よりも少額に収まったため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
マイクロ流体デバイスをパターニングするためのフォトマスク、レジストなどの実験試薬類について使用する予定。
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