【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.03.27】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23OS1006

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

蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,スパッタリング/ Sputtering,リソグラフィ/ Lithography,光リソグラフィ/ Photolithgraphy,電子線リソグラフィ/ EB lithography,バイオセンサ/ Biosensor,表面・界面・粒界制御/ Surface/interface/grain boundary control

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　産業科学研究所

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

小本祐貴,宇根　直美,梁　逸偉,柳　智浩,濱田　悠冴,村山　さなえ,川口　大雅,福原　岳,中田 知子

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、ナノポアセンサの時間応答性を向上させる目的で、ナノポアチップをポリイミド薄膜でコーティングしていた。しかし、ポリイミドは撥水性であるため、小さなナノポアになると使用時に電解質液がナノポアに入らないことが頻発するという問題があった。そこで、ポリイミドに代えてCVD蒸着によるSiO2薄膜蒸着を試し、ポリイミド被覆の場合と同様の効果が得られるか検証した。

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。今回は、ナノポア開口後にCVD蒸着法により膜厚1μmのSiO2層を蒸着した。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

SiO2薄膜を蒸着したナノポアとしていないナノポアで得られたイオン電流トレースを比較した。SiO2薄膜を付けると、イオン電流ノイズが低減し、ポリスチレン粒子のイオン電流波形も急峻なものが観測された。これは、SiO2層の蒸着によりナノポアチップの電気容量が低下したためと解釈できる。またその効果はポリイミドコーティングを用いた従前の処理と同程度のものであることが確認できた。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

CVDでSiO2コートしたナノポアチップの画像

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