京都工芸繊維大学 産学公連携推進センター

■研究・技術のプロセス／研究事例

（漏れ電流マイクロセンサの作製）
　センサの作製にはSiO2膜(厚み1μm)付きの2インチSiウェハ(厚み280μm)を用いました。シリコンの異方性エッチングにより液滴を保持するキャビティを形成し、表面を熱酸化して電気的絶縁した後電極を形成しました。各工程でのセンサ断面図の模式図、作製したセンサチップの写真等を図3、4に示します。センサの大きさは14mm角、キャビティの深さは100μm、開口部の幅は500μm～2mmの範囲で四段階としました。電極はPt/Ti薄膜をスパッタリングにより製膜し、リフトオフによりパターニングしました。
（漏れ電流の測定方法および結果）
　漏れ電流の測定は、まずマイクロピペットを用いキャビティ部分に電解質封入リポソーム液滴を固定化し、そこにタンパク質を滴下します。この時生じる相互作用による漏れ電流を半導体パラメータアナライザ(Agilent 4156B)により測定しました。漏れ電流測定断面図を図3に、漏れ電流検出波形を図5に示します。電流のピーク値の大きさを漏れ電流値として評価します。
　添加タンパク質である炭酸脱水酵素：Carbonic Anhydrase from Bovine(CAB)濃度依存による漏れ電流を測定しました。測定に使用した電解質内包リポソーム溶液の濃度は100?M、CABを変性させるためにGuHClを0.5M添加しました。測定に用いたセンサの電極間距離は500μm、溶液の体積は1μLであり、この条件で添加するCABの濃度を0M、0.4μM、1.0μMとして漏れ電流値を測定しました。測定結果を図6に示します。CAB濃度を上げていくと漏れ電流が大きくなっており、CAB濃度に依存してリポソームとの相互作用が増大することが示唆されます。
　一方インピーダンス評価（図7）においてもその相互作用に対応する変化が検出できています。
＊本研究は大阪大学大学院基礎工学研究科バイオプロセス工学研究室との共同研究で、リポソームの調製・供給は同研究室の協力を得て行っています。

■研究の概要

　超大規模集積回路（ULSI）の高集積化及び高機能化が進む中、半導体デバイス作製に関わる微細加工・薄膜形成技術において、プラズマプロセスの高精度制御が次なるブレイクスルーを生む鍵となっています。
　次世代ULSIに登場する高誘電率ゲート絶縁材料や電極材料などをナノメートル精度で成形する微細加工技術をはじめ、超高速演算処理プロセッサ作製において重要な工程となる低誘電率薄膜形成技術など、未来社会を担う情報処理素子を実現するプラズマプロセスの研究開発を行っています。
　半導体プロセスに用いられる反応性プラズマは既存の材料加工に適用されるのみならず、これまでにない全く新しい材料を生み出す可能性をも秘めています。ちょうど宇宙空間でこの地球という天体が生まれたように、プラズマという媒質中でこれまでにない条件での物質形成が可能です。室温プラズマ中で自発的にナノダイヤモンドが形成され、ミクロな物質へと成長していくのがその一例です。プラズマという熱的非平衡環境を積極的に利用し、ナノテクノロジーの要素技術を確立することを目指しています。一方で、プラズマ中の微粒子の振る舞いは結晶物質の原子のそれと似ており、微粒子によって形成されるクーロン結晶は新しい材料として注目されています。ドイツ・ロシア研究チームとの国際協力により国際宇宙ステーションでの実験に参加し、日本のモジュールであるきぼう（JEM）での実験を目指すべく航空機での無重力実験にも取り組んでいます。
　また、プラズマを用いて殺菌をすることもできます。あらゆるプラズマを駆使し、半導体先端材料の加工から、超微粒子の形成、宇宙、バイオ・医療分野まで、あらゆる材料とプロセスに挑戦します。