【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.07.28】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22OS1003
利用課題名 / Title
高感度ウイルスナノセンサの開発
利用した実施機関 / Support Institute
大阪大学 / Osaka Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
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）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代バイオマテリアル/Next-generation biomaterials（副 / Sub）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions
キーワード / Keywords
シリコン基材料・デバイス
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)
田中 裕行
所属名 / Affiliation
大阪大学
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
小本祐貴
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
OS-109：深掘りエッチング装置
OS-110：リアクティブイオンエッチング装置
OS-111：リアクティブイオンエッチング装置
OS-103：超高精細電子ビームリソグラフィー装置
OS-114：RFスパッタ成膜装置（金属成膜用）
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
コールターカウンターは、シンプルな電流計測によって様々な微粒子を単一粒子レベルで検出することができる優れたセンサである。これまで、電子線用画法とRIEによりナノポアを加工してきた。その際、基板にはCVD法により窒化シリコン膜が両面に成膜されたn型Siウエハを用いてきた。しかし、電子線描画を行う際にSi基板のある程度高い導電率は有効に利用できる一方、n型Siである必要はないのではないかと考え、今回はp型Siウエハ上の窒化シリコンメンブレンにナノポアを加工し、そのセンサとしての性能が従来のn型のものと違いがあるか検証した。
実験 / Experimental
0.5 mm厚の4インチSiウエハ（p型）に50 nm厚の窒化シリコン膜が被覆されたものを基板に用いた。ナノポア加工法としては、従来の手法をそのまま用いた。まず、Siウエハを25 mm角の大きさにカットし、片面にメタルマスクを置いて、CHF3ガスを用いたRIEにより窒化シリコン層を部分的に除去した。続いてKOH溶液に浸漬した上で約80 ℃に昇温し、Si層の異方性エッチングを行った。これにより、基板の片面に厚さ約50 nmの窒化シリコンメンブレンを形成した。その後、ZEP520-Aをスピンコートし、プレベーク後、電子線描画により直径300 nmの円を描画した。現像後に残ったレジスト層をマスクとして用い、RIE（CHF３）により窒化膜を掘削することで、ナノ細孔を開口させた。作製した細孔の上下をポリマーブロックで封止し、直径約200 nmのポリスチレン粒子が分散されたリン酸緩衝液（0.137 M NaCl）を充填した上で、1対の銀/塩化銀電極を用いて細孔を通るイオン電流を測定した。
結果と考察 / Results and Discussion
p型基板上に作製したナノポアのイオン電導度の計測値は理論値と良い一致をみた。また、1個のポリスチレン粒子がナノポアを電気泳動的に通過する度に、パルス状のイオン電流変化が現れた。その信号の波高や波幅はn型基板上に作製したナノポアで得られてきたものとほとんど違いがなかったことから、p型基板でもナノポアセンサが問題なく機能することが確認できた。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1. Ionic current trace recorded in a dilute suspension of 200 nm-sized polystyrenes in phosphate buffered saline under the applied transmembrane voltage of 0.1 V.
Fig. 1. Ionic current trace recorded in a dilute suspension of 200 nm-sized polystyrenes in phosphate buffered saline under the applied transmembrane voltage of 0.1 V.
Fig. 1. Ionic current trace recorded in a dilute suspension of 200 nm-sized polystyrenes in phosphate buffered saline under the applied transmembrane voltage of 0.1 V.
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