課題番号 ：S-16-NI-30
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：抗原抗体反応の検出を目的とした横波型薄膜共振子MEMSセンサの創製
Program Title (English) ：Development of shear mode film bulk acoustic resonator sensors for detection
of antigen-antibody reactions
利用者名（日本語） ：高柳真司1)
Username (English) ：S. Takayanagi1)
所属名（日本語） ：1) 名古屋工業大学工学研究科
Affiliation (English) ：1) Graduate school of Eng., Nagoya Inst. Tech.

１．概要（Summary ）
圧電共振子に分子が付着すると、その質量負荷により共振周波数が低下する。逆にこの低下分を質量に換算することで付着質量を絶対計測できる。さらに、横波型の圧電共振子を用いると、液体中でも共振状態を維持できるため、液体中での分子付着を検出できる。本研究では、生活習慣病リスクマーカーの抗原抗体反応を検出することを目的として、横波型薄膜共振子質量センサを開発する。京都大学ナノテクノロジーハブ拠点にて作製した薄膜共振子を、名古屋工業大学にて電子顕微鏡（SEM）画像により評価した。
２．実験（Experimental）
【利用した主な装置】
特型走査電子顕微鏡装置
【実験方法】
京都大学ナノテクノロジーハブ拠点の微細加工装置群を利用して図1に示す多層型の圧電薄膜共振子構造を作製した。主な作製過程は下記の通りである。
i) SOI基板上にAu/Cr電極膜を蒸着、パターニング。
ii) 電極膜上にc軸が基板面に対して平行なZnO圧電膜を成膜（同志社大学にて作製）、パターニング。
iii) ZnO膜上にAu/Cr電極膜をリフトオフで作製。
iv) 保護膜（CYTOP、旭硝子）を成膜、パターニング。
v) SOI基板裏面から共振子下部のSiをエッチング。
続いて、名古屋工業大学のSEMを用いて作製した共振子の表面画像を撮影した。
３．結果と考察（Results and Discussion）
共振子の表面SEM画像を図2に示す。全体像では、円形にパターニングされたAu上部電極を確認することができた。しかし、Au電極と保護膜の境界を拡大すると、保護膜がめくれ上がったようになっており、Au電極の外周を覆えていないことが判った。これは保護膜の塗布量が少ないことや、パターニング時のオーバーエッチングが原因であると考えられる。センサ応用の際に硫酸洗浄をするため、Au電極と保護膜の境界に隙間があるとZnO圧電膜が破壊されてしまう。今後は保護膜のパターニングプロセスを再検討する必要がある。

図1　多層型圧電薄膜共振子

図2 共振子の表面SEM画像［(a)全体像、(b)拡大像］
４．その他・特記事項（Others）
本研究は、第33回カシオ科学振興財団研究助成を受けて行われた。当財団に深く感謝いたします。
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1)　R. Iwanaga, S. Takayanagi, Y. Watanabe, M. Matsukawa, T. Tsuchiya, and T. Yanagitani, Abstr. Book 2016 IEEE Int. Ultrasonics Symp., p. 396 (2016).
６．関連特許（Patent）
なし。