ナノパターンモールドフォトマスクと光ナノインプリントによる石英マイクロ流路の製作

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研究目的 : 少量のサンプルで簡易的な検査や分析を行える生体分子の分析のため, μ-TAS(Micro-Total Analysis System)の研究が活発に行われている. 1μm程度の細菌細胞などの分離にはナノパターンの形成が必須であるが, 大きなパターンの流路と同時にナノパターンの形成することは従来の密着露光方式のリソグラフィでは困難であった. 本研究では, 従来のフォトリソグラフィで使用されているクロムパターンのフォトマスクに, ドライエッチングによってナノパターンを配置し, ナノインプリントモールドの機能を付加することで, ナノパターンを備えたμ-TAS用石英マイクロ流路の製作を目的とした.研究方法 : ナノパターンモールドフォトマスク(フォトマスクにピラーパターンを形成したモールド)の製作を行い, 光ナノインプリントプロセスを用いて, 石英ガラス上のフォトレジストにモールド形状および流路パターンを形成した.研究成果 : 電子線描画装置を用いて石英ガラス上に微細なピラーパターンを形成した後, スパッタ装置によりCrのマスクを形成し, その後のドライエッチングによって石英ガラスをエッチングした. ピラーパターンの幅は約1μm, 高さは約1.1μmであり, 液体が流れるピラーとピラーの隙間はナノメートルオーダであった. その後スパッタ装置により, 遮光用の酸化クロムを成膜し, 流路となる部分の酸化クロムを除去することで, ピラーパターンを配置したフォトマスクを製作した. 製作したナノパターンモールドフォトマスクを用いて, SU-8(ネガ型フォトレジスト)に光ナノインプリントを行った. 転写した基板をSEM観察した結果, 微細なピラーパターン(転写側はホール)および大きな流路パターンを同時に形成することができた.転写したSU-8のパターン形状を利用し, 従来通りの樹脂材料のモールドに利用する方法や再度石英ガラス上のSU-8に転写し, 転写パターンをマスクにしてドライエッチングすることで, 石英ガラスの流路パターンが形成できると期待される.