チップ構成と作製方法

裏面集光型チップの構成を図4-35に示す。in vivoデバイスへの応用を考慮し、初 期デバイスではデバイス側に作製していた細胞刺激光照射範囲を限定するホール パターンをチップ側に集積する。また、模擬細胞実験結果から懸念される光量不足 を解消する目的で、10 mであったホール径を100 mに変更する。ピンホール 径を拡大することでによる、ガラス基板内での光の散乱が懸念されるので、マイク ロレンズをガラス基板裏面のホールパターン直下に作製し、入射光が基板に到達し た直後に集光させる。さらに、4.7 節では 100 m 以下であったレンズ直径を 100

m 以上に拡大し、ホールから入射される光を全てマイクロレンズに通過させ、集 光させる。

106

図4-35 改良型チップ構成模式図

チップ作製工程の断面模式図を図 4-36 に示す。作製工程では、テンパックスガ ラス (50×50×0.7 mm、0801-421、ニチカ)を基板として用いる。基板裏面に対しフ ォトリソグラフィおよびエッチングにてピンホールパターンを形成する。フッ化水 素酸による等方ウェットエッチングにより、基板裏面側にマイクロレンズとなる半 球形状を作製する。表面にAu電極をフォトリソグラフィおよびエッチングにて作 製し、電極上に SU-8 保護膜をフォトリソグラフィにて成膜する。表面の構造が作 製できていることを確認し、後のプロセス過程における表面要素への影響を軽減す る目的で Al 保護膜を成膜する。裏面のマイクロレンズ上にガラス基板より屈折率 の高いSU-8を成膜し、さらにCr薄膜を成膜しフォトリソグラフィ・エッチングに より100 mホールパターンを作製する。裏面構造の作製後Al保護膜を除去し、

50 μm 50 μm 150 μm

00 μmホール

0 mm 10.7 mm

中心(表) 中心(裏)

0 mm

107

電解めっきにて白金を成膜する。概要を以下に示す。

1. テンパックスガラス基板を90 °Cの硫酸過水で5 min洗浄する。

2. 基板裏面へCr、Au をそれぞれ目標膜厚500 Åと4000 Åで、スパッタリングを 利用して成膜する。S1805を回転速度4000 rpm、回転時間30 secでスピンコート する。80 °C 5 minの条件でSoft bakeを行い、溶媒を気化させた後、41.2 mJ/cm² の露光量で露光する。TMAH現像液を用いて50から60 sec現像した後、10m のピンホールパターンをフォトリソグラフィとエッチングを用いて形成する。

3. 基板表面へCr、Au を目標膜厚750 Åと10000 Åで、スパッタリングにより成膜 する。

4. 半球形状をフッ化水素酸での等方エッチングにより基板裏面に作製する。

5. 基板表面に電極パターンをフォトリソグラフィ・エッチングにて形成する。この 時、同時に裏面のピンホールパターンを除去する。

6. SU-8をスピンコーティングし、フォトリソグラフィにてパターニングする。

7. 密着性向上の目的で120 °C 1 hの条件でハードベークする。

8. 基板表面パターン保護の目的で、目標膜厚1250 Å のAl をスパッタリングによ り成膜する。

9. 基板裏面に対し、スプレーコータ(DC110、三明電子産業)を用いて SU-8 3005 を 膜厚100 mとなるように塗布 (ニードル12 mm、霧化圧70 kPa、液圧120 kPa、 速度75 mm/s)する。

10. 密着性向上の目的で120 °C 1 hの条件でハードベークを行う。

11. 基板裏面へCrを目標膜厚1250 Åでスパッタリングにより成膜する。

12. ホールパターンをフォトリソグラフィ・エッチングにて形成する。

13. ウェットエッチングにより基板表面のAl薄膜を除去する。

各材料のスピンコート時の回転速度と回転時間、加熱温度と時間は前述の条件 と同値である。

108

表面 裏面 断面

(a)Au薄膜成膜 (裏面)

(b)ガラスレンズ作製用ピンホールパターニング (裏面)

(c)Au薄膜成膜 (表面)

(d)SiO2パターニング(マイクロレンズ作製)

(e)電極パターニング (表面)

図4-36 改良型チップ作製断面模式図（その1）

Glass

Au

Au

109

表面 裏面 断面

(f)SU-8保護膜成膜 (表面)

(g)Al保護膜成膜 (表面)

(h)SU-8厚膜成膜 (裏面)

(i)Cr薄膜成膜

(j)ホールパターンパターニング (裏面) 図4-36改良型チップ作製断面模式図（その2）

SU-8

Al

SU-8

Cr

110

表面 裏面 断面

(k)Al保護膜除去 (表面)

(l)白金成膜 (表面)

図4-36改良型チップ作製断面模式図（その3）

Platinum Black

111