【公開日：2023.07.31】【最終更新日：2023.05.09】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22UT1063
利用課題名 / Title
ガラス製マイクロ・ナノ流体デバイスの作製
利用した実施機関 / Support Institute
東京大学
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
電子顕微鏡/Electron microscopy,膜加工・エッチング/Film processing and Etching,スパッタリング/Sputtering,MEMSデバイス/ MEMS device
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
太田 亘俊
所属名 / Affiliation
理化学研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
山本晃毅
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
UT-701：川崎ブランチスパッタリング装置
UT-603：汎用高品位ICPエッチング装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
微細流路を持つガラス製の分析デバイスを作製するため、東京大学の設備を利用してガラスの微細加工を行った。従来法であるウェットエッチングによるガラス加工では、ガラス上への高精度なマイクロ・ナノパターンの作製が困難なため、微小物体分析を目的としたマイクロ・ナノ流体デバイスへの応用には不向きである。そこで、東京大学の金属成膜装置とドライエッチング装置を使用し、ガラス基板上にマイクロ・ナノ流路を作製した。
実験 / Experimental
プラズマエッチングによる高精度なガラス流路作製を行うため、最初にスパッタリング装置(CFS-4EP-LL)で金属膜の保護層を3cm x 7cmのガラス基板上に生成した。保護層は、ガラス表面から順にクロム(340秒)、金(180秒)、クロム(170秒)の順に成膜した。この保護層にOFPRレジストを塗布し、フォトリソグラフィーとHF溶液エッチングによってマイクロパターンを形成した。さらにもう一方のガラス基板上に電子線レジスト(ZEP520A)を塗布し、電子線描画装置によってパターン描画を行った。次に、プラズマエッチング装置(NE-550)を用いて矩形型の微細流路を形成した。エッチングにはSF6とCHF3プラズマを用い、200秒間のプラズマによる反応性エッチングを行った。その後、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いてガラス流体デバイスの流路幅を測定した。最後に、マイクロ・ナノ流路を形成した2枚のガラス基板を貼り合わせることで、ガラス流体デバイスを作製した。 ARIM支援機関(東京大学)ではスパッタリングによる金属成膜とプラズマエッチングを行った。それ以外の加工と測定は利用者所属機関にて行った。
結果と考察 / Results and Discussion
ガラス流路の写真をFig.1aに示す。流路以外のガラス表面は、金属膜保護しているためエッチングによる基板へのダメージがなく、平滑さを保つことができる。そのため、平滑なガラス表面同士でガラス接合を行うことに成功した。またFig.1bに示すように、走査型電子顕微鏡(SEM)観察の結果、幅100 nmの流路が形成されたことを確認した。ガラス流路の深さは今後測定する。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 Channels in a glass fluidic device. (a) An optical image of the fabricated glass fluidic device. (b) An image of nanochannels obtained by electron microscopy.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件