ソフトリソグラフィ

ソフトリソグラフィ：柔軟な材料でつくる微細構造

ソフトリソグラフィは、シリコーン樹脂などの柔軟な材料を鋳型に流し込み、硬化させることで微細な立体構造を複製する技術です。従来のフォトリソグラフィなどに比べ、一度鋳型を作成すれば、簡便に構造体を大量に複製できる点が大きな利点です。

ソフトリソグラフィの工程

まず、目的の微細構造を持つ鋳型（モールド）を作成します。このモールドの材料としては、光硬化樹脂（SU-8など）や、より複雑な加工が可能なニッケルの電鋳などが用いられます。光硬化樹脂は比較的容易にモールドを作成できますが、ニッケル電鋳は工程数が増え、製作期間が長くなる一方、耐久性や強度が高く、複雑な形状のモールド作成が可能です。

モールドが完成したら、ポリジメチルシロキサン（PDMS）などの二液硬化性シリコーン樹脂を流し込みます。PDMSは柔軟性が高く、複雑な形状のモールドにも容易に充填できます。樹脂が硬化したら、モールドから取り外すことで、微細構造が転写された複製物が得られます。

ソフトリソグラフィの派生技術

ソフトリソグラフィの基本原理を応用した様々な技術が開発されています。代表的なものとして、以下の3つが挙げられます。

1. ナノインプリント・リソグラフィ: シリコン基板上にレジストを塗布し、加熱後にモールドを密着させて冷却することでパターンを形成します。熱ナノインプリントと光ナノインプリントの2種類があります。

2. マイクロコンタクトプリンティング: 1993年に開発された技術で、フォトリソグラフィなどで作成した転写型の表面に分子を塗布し、基板に密着させることでパターン化した分子の膜を作製します。大掛かりな装置を必要とせず、安価で簡便に微細パターンを複製できます。チオール分子と金表面、シラン分子と酸化物表面など、分子と基板表面の化学反応を利用することで、安定した自己組織化単分子膜（SAM）を形成できます。

3. ナノトランスファープリンティング: 金属を含むインクを転写することで微細構造を形成する技術です。

ソフトリソグラフィの用途

ソフトリソグラフィは、その簡便性と微細加工技術の高い精度から、様々な分野で活用されています。主な用途としては、以下のものが挙げられます。

微小流体素子: マイクロ流路やマイクロチャンバーなどの微細な構造を持つデバイスの製造
Lab-on-a-chip: 検査や分析をチップ上で実行できるデバイス
Micro-TAS: 微小な化学分析システム
MEMS: 微小電気機械システム
* 光導波路: 光を導くための微細な構造

まとめ

ソフトリソグラフィは、柔軟な材料を用いて簡便かつ高精度に微細構造を複製できる技術です。様々な派生技術も開発されており、微小流体デバイスやMEMS、バイオセンサなど、幅広い分野への応用が期待されています。今後ますますその重要性が増していくと考えられます。

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