CN101589311B - 微芯片、以及微芯片的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种微芯片以及微芯片的制造方法，通过填埋在微芯片中形成的开口部附近的衬底间的间隙而可以防止试剂等的泄漏。该微芯片构成为具有微芯片衬底(10)和微芯片衬底(14)。在微芯片衬底(10)中形成有槽状的微细流路(11)和贯通孔，通过将微芯片衬底(10)和微芯片衬底(14)接合起来而制造微芯片。开口部(12)与微细流路(11)连接，通过开口部(12)进行试剂等的导入或试剂等的排出等。在开口部(12)的内表面上形成电解质膜(13)。电介质膜(13)使用SiO2膜或TiO2膜。

Description

微芯片、以及微芯片的制造方法
技术领域
本发明涉及形成了流路用槽的微芯片、以及该微芯片的制造方法。
背景技术
利用微细加工技术在硅或玻璃衬底上形成微细流路和电路，在微小空间上进行核酸、蛋白质、血液等液体试样的化学反应、分离和分析等的被称为微分析芯片或μTAS(MicroTotal Analysis Systems，微总分析系统)的装置正在实用化。作为这样的微芯片的优点，有减少样品或试剂的使用量或废液排出量、能实现节省空间且可携带搬运的廉价系统。
通过把对至少一个部件进行了微细加工的两个部件粘合起来制造微芯片。在现有技术中，微芯片中使用玻璃衬底，提出了各种各样的微细加工方法。但是，由于玻璃衬底不适合大量生产、成本非常高，所以希望开发廉价且可一次性使用的树脂制微芯片。
在此，参照图6以及图7对根据以往技术的微芯片的结构进行说明。图6是根据以往技术的微芯片的俯视图。图7是根据以往技术的微芯片的剖视图，是图6的VII-VII剖视图。微芯片100构成为具有：在表面形成了微细流路111的微芯片衬底110、以及用于覆盖微细流路111的平板状的微芯片衬底120。该微芯片100通过以微细流路111为内侧地接合微芯片衬底110、120而制造。此外，在微芯片100上形成了用于将凝胶或液体状的试剂导入微细流路111或者从微细流路111排出的开口部112。在图6以及图7所示的例子中，在形成了微细流路111的微芯片衬底110中形成贯通孔，通过把微芯片110、120接合起来而形成开口部112。从该开口部112向微细流路111导入试剂等，或者从开口部112排出微细流路111的试剂等。
此外，作为接合微芯片衬底的方法，有使用粘接剂来接合的方法、用有机溶剂溶解树脂衬底的表面来接合的方法(例如专利文献1)、利用超声波熔接来接合的方法(例如专利文献2)、利用热熔接来接合的方法(例如专利文献3)、利用激光熔接的方法(例如专利文献4)等。
专利文献1：日本特开2005-80569号公报
专利文献2：日本特开2005-77239号公报
专利文献3：日本特开2005-77218号公报
专利文献4：日本特开2005-74796号公报
发明内容
(发明要解决的技术问题)
但是，用上述的方法接合树脂制衬底彼此时，在形成于微芯片上的开口部附近，成形应变增大，面精度变差。因此，当想要在开口部附近牢固接合微芯片衬底彼此时，有时微细流路会破损。此外，若想要不破坏微细流路地接合微芯片衬底彼此，则有时在形成了贯通孔的微芯片衬底与未形成贯通孔的微芯片衬底之间会产生微细的间隙，在对液体状的试剂等进行压送或电泳时，试剂等发生泄漏。例如，如图7所示，在开口部112附近(虚线的圆所示的部分A)，在微芯片衬底110与微芯片衬底120之间产生间隙，试剂等可能从该间隙泄漏。为了防止试剂等的泄漏，可以考虑使用粘接剂或密封材料，但是，由于微细流路的宽度为几十μm，所以难以在期望的部位上设置粘接材料和密封剂，粘接剂等可能会堵塞微细流路。
本发明为了解决上述问题，其目的在于提供能够通过填埋形成在微芯片上的开口部附近处的衬底之间的间隙而防止试剂等的泄漏的微芯片、以及该微芯片的制造方法。
(用于解决问题的方案)
本发明的第一方式是一种微芯片，在两个树脂制衬底中的至少一个树脂制衬底的表面上形成流路用槽，而且，在上述两个树脂制衬底中的至少一个树脂制衬底上形成用于与上述流路用槽连通而形成与外部的开口部的贯通孔，以形成了上述流路用槽的面为内侧地把上述两个树脂制衬底接合起来，其特征在于，在上述开口部的内表面上形成有1层以上的电介质膜。
此外，本发明的第二方式是根据第一方式的微芯片，其特征在于，上述电介质膜是SiO2膜或TiO2膜。
此外，本发明的第三方式是根据第一方式的微芯片，其特征在于，上述电介质膜是层叠了不同材料的膜而形成的。
此外，本发明的第四方式是根据第三方式的微芯片，其特征在于，上述电介质膜是在TiO2膜上层叠SiO2膜而形成的。
此外，本发明的第五方式是根据第一方式至第四方式的任一项所述的微芯片，其特征在于，在上述开口部的内侧面上形成的电介质膜的厚度t1与在通过上述接合形成的上述开口部的底面上形成的电介质膜的厚度t2的比值(t1/t2)为1/10以上。
此外，本发明的第六方式是根据第一方式至第四方式的任一项所述的微芯片，其特征在于，在上述开口部的内侧面上形成的电介质膜的厚度t1与在通过上述接合形成的上述开口部的底面上形成的电介质膜的厚度t2的比值(t1/t2)为1/3以上。
此外，本发明的第七方式是根据第一方式至第四方式的任一项所述的微芯片，其特征在于，在上述开口部的内侧面上形成的电介质膜的厚度t1与在通过上述接合形成的上述开口部的底面上形成的电介质膜的厚度t2的比值(t1/t2)为1/2以上。
此外，本发明的第八方式是根据第一方式至第七方式的任一项所述的微芯片，其特征在于，上述电介质膜形成在上述开口部的内表面和上述流路用槽的内表面上。
此外，本发明的第九方式是根据第一方式至第八方式的任一项所述的微芯片，其特征在于，上述电介质膜还形成在作为形成了上述贯通孔的树脂制衬底的表面的、与相对一方的树脂制衬底接合的面的相反侧的面上。
此外，本发明的第十方式是根据第一方式至第九方式的任一项所述的微芯片，其特征在于，上述电介质膜还形成在作为未形成上述贯通孔的树脂制衬底的表面的、与相对一方的树脂制衬底接合的面的相反侧的面上。
此外，本发明的第十一方式是根据第一方式至第十方式的任一项所述的微芯片，其特征在于，上述电介质膜是从上述开口部的内侧面到通过上述接合形成的上述开口部的底面连续地形成的。
此外，本发明的第十二方式是一种微芯片的制造方法，在两个树脂制衬底中的至少一个树脂制衬底的表面上形成流路用槽，而且，在上述两个树脂制衬底中的至少一个树脂制衬底上形成与上述流路用槽连通而形成与外部的开口部的贯通孔，以形成有上述流路用槽的面为内侧地把上述两个树脂制衬底接合起来，其特征在于，在上述开口部的内表面上形成一层以上的电介质膜。
此外，本发明的第十三方式是根据第十二方式的微芯片的制造方法，其特征在于，在接合了上述两个树脂制衬底之后，在上述开口部的内表面上形成上述电介质膜。
此外，本发明的第十四方式是根据第十二方式或第十三方式的任一项所述的微芯片的制造方法，其特征在于，通过等离子体CVD、溅射、涂敷、或微等离子体喷射在上述开口部上形成上述电介质膜。
(发明效果)
根据本发明，可以通过在开口部的内表面上形成1层以上的电介质膜来填埋开口部附近处的衬底之间的间隙，由此，可以防止开口部附近处的试剂等的泄漏。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施方式的微芯片的剖视图。
图2是根据本发明的第二实施方式的微芯片的剖视图。
图3是根据本发明的第三实施方式的微芯片的剖视图。
图4是示出关于本发明的实施例和比较例的条件的表。
图5是示出根据本发明的实施例6的微芯片的反射率的曲线图。
图6是根据以往技术的微芯片的俯视图。
图7是根据以往技术的微芯片的剖视图，是图6的VII-VII剖视图。
(符号说明)
10、14、20、22、30、35微芯片衬底
11、21、31微细流路
12、23、32开口部
13、24、33、34电介质膜
具体实施方式
(第一实施方式)
参照图1说明根据本发明的第一实施方式的微芯片、以及该微芯片的制造方法。图1是根据本发明的第一实施方式的微芯片的剖视图。
(微芯片的结构)
根据第一实施方式的微芯片构成为具有微芯片衬底10和微芯片衬底14。在微芯片衬底10上形成有槽状的微细流路11。而且，在微芯片衬底10中形成有贯通衬底地形成的贯通孔。该贯通孔与微细流路11相接地形成，通过接合微芯片衬底10和微芯片衬底14而成为开口部12。成为微芯片衬底10的接合的相对方的微芯片衬底14是平板状的衬底。以形成有微细流路11的面为内侧地接合微芯片衬底10和微芯片衬底14。由此，微芯片衬底14起到作为微细流路11的盖(cover)的作用，形成在微芯片衬底10中的贯通孔成为开口部12。另外，微芯片衬底10、14相当于本发明的“树脂制衬底”的一个例子。
由于微芯片衬底10的贯通孔与微细流路11相接地形成，所以由该贯通孔构成的开口部12与微细流路11连通。该开口部12是用于进行凝胶、试样、缓冲液的导入、保存、排出的孔。开口部12的形状也可以是除圆形状、矩形状以外的其它各种各样的形状。在该开口部12上连接设置于分析装置中的管或喷嘴，通过该管或喷嘴将凝胶、试样、或缓冲液等导入微细流路11或者从微细流路11排出。
而且，在开口部12的内表面上形成有电介质膜13。具体而言，电介质膜13从开口部12的内侧面到底面不间断而连续地形成。另外，在本申请中，所谓“开口部12的内侧面”，是指开口部中的底面以外的壁面，即，在图1中的与微细流路11的流路方向成直角的壁面。此外，所谓“开口部12的内表面”是指“开口部12的内侧面”加上“开口部12的底面”。
在开口部12的内侧面与底面的边界上，以被掩埋的状态形成了电介质膜13。该电介质膜13使用SiO2膜或TiO2膜。SiO2膜是以SiO2为主成分的膜，只要是可以保持SiO2膜的亲水性功能的程度，也可以含有SiO2以外的杂质。此外，TiO2膜是以TiO2为主成分的膜，只要是可以保持TiO2膜的亲水性功能的程度，也可以含有TiO2以外的杂质。
考虑开口部12的内表面被电介质膜13覆盖、能够确保在开口部12的内表面上密合性、不会堵塞微细流路11等因素来决定电介质膜13(SiO2膜或TiO2膜)的膜厚。在通过涂敷形成电介质膜13时，与涂敷溶液的特性、种类相应地调整膜厚。例如，优选10nm～3μm的范围内的值，更优选10nm～2μm的范围内的值。此外，在通过溅射或CVD形成电介质膜13时，由于电介质膜的内部应力具有增加的趋势，优选10nm～1μm的范围内的值，更优选50nm～500nm的范围内的值。
此外，优选地，形成在开口部12的内侧面上的电介质膜13a的厚度t1与形成在开口部12的底面上的电介质膜13b的厚度t2的比值(t1/t2)为1/10以上。而且，更优选该比值(t1/t2)为1/3以上，还更优选为1/2以上。
一般很难在凹凸物上形成均匀的膜厚的膜。特别是在成膜材料呈直线地飞出而形成的蒸镀方法的情况下，很难在开口部12的内侧面上形成SiO2膜。因此，在开口部12的内侧面与底面的边界上没有间隙地填埋膜的情况下，需要形成能够均匀地形成的成膜方法的10倍或10倍以上的膜厚，效率不高。而且，开口部12的内侧面与底面的膜质大不相同，成为阻碍微细流路11的均匀性的要因，是不优选的。
半导体工艺中，一般使用台阶覆盖率(step coverage)作为表示在台阶上的覆膜的状态的指标。所谓台阶覆盖率，是以在台阶壁面上的膜厚/在表面上的膜厚(％)作为管理指标。在本申请的发明中，没有使用台阶覆盖率。其理由是因为在内侧面和底面上的成膜状态是个问题，而在表层(接合面)上的成膜状态不重要。在广泛普及的蒸镀中，t1/t2小，难以在内侧面上成膜。而且，在这样的情况下，形成在内侧面上的膜的膜密度较低，是柱状结构，可能会被液体(水)浸透。CVD、溅射、喷涂等成膜方法对于改善这种状况是有效的。在本申请的发明中发现，随着t1/t2增大，膜的密度、结构在内侧面和底面上的差会消失，因此连续地成膜，所以防止了液体(水)的浸透。
因此，如果例如以比值(t1/t2)成为1/10以上的方式形成SiO2膜，则当在开口部12的底面形成了100nm的SiO2膜时，在内侧面上形成10nm以上的SiO2膜，可以充分填埋开口部12的内侧面与底面的边界部的间隙。
同样地，如果以比值(t1/t2)为1/3以上的方式形成SiO2膜，则当在开口部12的底面上形成了30nm的SiO2膜时，在内侧面上形成10nm以上的SiO2膜，可以充分地填埋开口部12的内侧面与底面的边界部的间隙。
同样地，如果以比值(t1/t2)成为1/2以上的方式形成SiO2膜，则在开口部12的底面上形成20nm的SiO2膜时，在内侧面上形成10nm以上的SiO2膜，可以充分地填埋开口部12的内侧面与底面的边界部的间隙。
这样，如果以比值(t1/t2)成为接近1的方式形成SiO2膜，则具有能够减少总共形成的SiO2膜，难以发生由于膜应力造成的裂纹或膜剥落的效果。此外，即使是相同的膜厚，当比值(t1/t2)接近1时，堵塞边界部的间隙的效果好。
(微芯片衬底的材料)
微芯片衬底10、14使用树脂。作为该树脂，可以以成形性(转印性、脱模性)良好、透明性高、对于紫外线或可见光的自荧光性低等条件来列举，没有特别限定。例如，优选聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙6、尼龙66、聚醋酸乙烯、聚偏二氯乙烯、聚丙烯、聚戊烯、聚乙烯、聚二甲基硅氧烷、环状聚烯烃等。特别地，优选聚甲基丙烯酸甲酯、环状聚烯烃等。微芯片衬底10和微芯片衬底14可以使用相同的材料，也可以使用不同的材料。
(微芯片衬底的形状)
微芯片衬底10、14的形状只要是容易拿放、分析的形状，可以是任意的形状。例如，优选10mm见方～200mm见方左右的大小，更优选为10mm见方～100mm见方。微芯片衬底10、14的形状与分析方法、分析装置配合即可，优选正方形、长方形、圆形等形状。
(微细流路的形状)
微细流路11的形状要考虑能够减少分析试样、试剂的使用量、成形模具的制造精度、转印性、脱模性等，优选宽度和深度都是10μm～200μm的范围内的值，没有特别限定。此外，长宽比(槽的深度/槽的宽度)优选为0.1～3左右，更优选为0.2～2左右。此外，微细流路11的宽度和深度根据微芯片的用途来决定即可。另外，为了方便说明，图1所示的微细流路11的剖面的形状是矩形状，但该形状是微细流路11的一个例子，也可以是曲面状。
此外，考虑到成形性，形成有微细流路11的微芯片衬底10的板厚优选为0.2mm～5mm左右，更优选为0.5mm～2mm。考虑到成形性，作为用于覆盖微细流路11的盖起作用的微芯片衬底14的板厚优选为0.2mm～5mm左右，更优选为0.5mm～2mm。此外，作为盖起作用的微芯片衬底14中未形成微细流路时，也可以使用膜(片状的部件)。此时，膜的厚度优选为30μm～300μm，更优选为50μm～150μm。
(作用以及效果)
根据具有以上的结构的微芯片，在开口部12附近(图1中的虚线的圆所示的部分A)，能够用电介质膜13填埋在微芯片衬底10与微芯片衬底14之间产生的间隙。其结果，能够防止在开口部12附近的试剂等的泄漏。即，由于电介质膜13从开口部12的内侧面到底面是不间断而连续形成的，所以能够填埋衬底间的间隙，能够防止试剂等的泄漏。
此外，由于SiO2膜具有亲水性功能，所以通过在开口部12上形成SiO2膜，即使不压送水或试剂等，也可以利用毛细管现象将水或试剂等顺利导入开口部12和微细流路11。此外，由于TiO2膜通过照射紫外线发挥亲水性，所以在开口部12上形成了TiO2膜之后，可以通过照射紫外线起到与SiO2膜相同的效果。
(制造方法)
接着，对根据上述第一实施方式的微芯片的制造方法进行说明。在第一实施方式中，在接合微芯片衬底10、14之后，通过在开口部12形成电介质膜13来制造根据第一实施方式的微芯片。
(微芯片衬底的接合)
首先，以形成了微细流路11的面为内侧地接合微芯片衬底10和微芯片衬底14。微芯片衬底的接合可以通过例如热熔接、超声波熔接、或激光熔接来进行。而且，可以利用紫外线、等离子体、或离子束对微芯片衬底的表面进行活化来接合微芯片衬底。
(电介质膜的形成)
在接合微芯片衬底10和微芯片衬底14之后，在开口部12上形成电介质膜13。电介质膜13可以通过例如蒸镀、溅射、CVD或涂敷来形成，其成膜方法没有特别限定。利用涂敷、溅射、或CVD的成膜方法可以在微细流路11的内表面特别是微细流路11的垂直壁面形成密合性良好的SiO2膜，因此是更加优选的方法。
不仅是开口部12的内表面，还可以在微芯片的表面或微细流路11中形成电介质膜。当仅在开口部12的内表面形成电介质膜时，为了仅在内表面形成电介质膜，对微芯片的表面(即，作为微芯片衬底10的表面的、形成了微细流路11的面的相反侧的面)掩模而形成电介质膜13。另外，在微芯片的表面上也形成电介质膜时，不对表面掩模而形成电介质膜。
另外，通过在开口部12的内表面上形成电介质膜13，在与微细流路11连接的连接部分B(图1中的虚线所示的部分B)也形成电介质膜13，不会将电介质膜13形成为使其连接部分B堵塞的程度。
(通过涂敷形成电介质膜的例子)
例如，通过涂敷在开口部12中形成电介质膜13时，在微芯片的表面涂敷硬化后成为电介质膜的涂敷溶液，然后，通过使涂敷溶液硬化而能够在开口部12的内表面上形成电介质膜13。
在形成SiO2膜作为电介质膜13时，作为涂敷溶液，例如使用将烷氧基硅烷加水分解、缩聚得到的聚硅氧烷低聚物溶解到乙醇溶剂中得到的溶液。此时，加热涂敷溶液使乙醇溶剂挥发，形成SiO2膜(电介质膜13)。具体而言，可以举出JSR公司制造的“GLASCA7003(グラスカ7003)”和COLCOAT(コルコ一ト)公司制造的“硅酸甲酯51”等。
此外，涂敷溶液使用把全氢化聚硅氧烷溶解到二甲苯、二丁醚溶剂中得到的溶液。此时，在加热涂敷溶液而使溶剂挥发的同时与水反应，形成SiO2膜(电介质膜13)。具体地，可以举出AZ电子材料公司(AZ Electronic Materials)制造的“AQUAMICA(アクアミカ)”等。
此外，涂敷溶液使用把含有烷氧基甲硅烷基(alkoxysilyl)的聚合物和烷氧基硅烷加水分解、共聚得到的无机-有机混合聚合物溶解到乙醇溶剂中得到的溶液。此时，加热使乙醇溶剂挥发而形成以SiO2为主要成分的混合膜。具体地，可以举出JSR公司制造的“GLASCA7506(グラスカ7506)”等。
(涂敷溶液的涂敷方法)
将涂敷溶液均匀地涂敷在开口部12上很重要。考虑涂敷溶液的物理性质(粘度、挥发性)，适当选择涂敷方法。例如可以列举浸涂、喷涂、旋涂、缝涂、网版印刷、焊盘印刷、喷墨印刷等。
而且，通过使涂敷溶液硬化，形成SiO2膜(电介质膜13)。例如，在使用了热硬化性的涂敷溶液时，通过实施热处理来使涂敷溶液硬化，形成SiO2膜(电介质膜13)。
(涂敷溶液的硬化方法)
在使涂敷溶液硬化而形成SiO2膜(电介质膜13)时，优选使涂敷溶液的溶剂充分挥发，形成SiO2的坚固的网络。考虑涂敷溶液的物理性质(粘度、挥发性、催化剂)而适当选择硬化方法。例如，在常温下放置涂敷溶液来使其硬化，或者在60℃～100℃的温度下加热涂敷溶液来使其硬化，或者在高温高湿(温度60℃且湿度90％、温度80℃且湿度90％等)下使涂敷溶液硬化。此外，也可以利用紫外线硬化、可见光硬化等来使涂敷溶液硬化。
(通过溅射形成电介质膜的例子)
此外，在通过溅射在开口部12上形成SiO2膜(电介质膜13)的情况下，例如使用SHINCRON公司制造的溅射装置(装置名：RAS-1100C)形成SiO2膜(电介质膜13)。它分成了硅的金属成膜室和氧化室，使粘贴了基体材料的鼓旋转而形成SiO2膜(电介质膜13)。例如、以氩气流量250sccm、氧气流量120sccm、RF输出4.5kW、成膜速度的条件形成SiO2膜(电介质膜13)。
此外，在通过溅射在开口部12中形成TiO2膜(电介质膜13)时，分成为钛的金属成膜室和氧化室，使粘贴了基体材料的鼓旋转而形成TiO2膜(电介质膜13)。以氩气流量250sccm、氧气流量120sccm、RF输出5.5kW、成膜速度的条件形成TiO2膜(电介质膜13)。
(通过CVD形成电介质膜的例子)
此外，在通过CVD在开口部12中形成SiO2膜(电介质膜13)时，例如使用SAMCO(サムコ)公司制造的CVD装置(装置名：PD-270ST)形成SiO2膜(电介质膜13)。通过使TEOS(TetraEthoxySilane)、TMOS(Tetra Mthoxy Silane)等含硅的液体源气化而在等离子体空间中分解、氧化，形成SiO2膜(电介质膜13)。例如以TEOS流量12sccm、氧气流量400sccm、RF输出300W、压力50Pa、成膜速度的条件形成SiO2膜(电介质膜13)。
(在微细流路11上形成电介质膜)
此外，为了对微细流路11赋予亲水性功能，也可以在微细流路11的内表面上形成电介质膜(SiO2膜或紫外线照射的TiO2膜)。此时，在微芯片衬底10的形成了微细流路11的面上形成电介质膜，而且，在相对方的微芯片衬底14的接合面上形成电介质膜。然后，接合微芯片衬底10和微芯片衬底14。在微芯片衬底的接合中适用基于紫外线、等离子体、或离子束的表面活化接合。即，对微芯片衬底10、14的形成了电介质膜的面(接合面)照射紫外线、等离子体、或离子束，使接合面活化而接合微芯片衬底10、14。在接合衬底彼此之后，在开口部12的内表面上形成电介质膜13。通过在开口部12的内表面上形成电介质膜13，可以起到与上述效果相同的效果，而且，由于微细流路11的内表面被电介质膜覆盖，所以可以进一步提高反应稳定性、再现性。
此外，也可以在开口部12的内表面和微细流路11的内表面全部形成电介质膜，为了实现此目的，微等离子体是有效的。微等离子体一般是极微细空间下的气体放电，使用从RF到VHF、UHF区域的高频波或微波。通过向该微等离子体中导入气化的原料，并用等离子体使其分解，可以在微细流路11的内表面上形成SiO2或TiO2的薄膜。
因为使SiO2膜或紫外线照射后的TiO2膜具有亲水性，所以可以抑制蛋白质等的低分子和高分子附着在微细流路11的内表面上。由于微芯片衬底10、14由树脂构成，所以通常是疎水性的，蛋白质等的低分子和高分子容易附着于微细流路11，但可以通过形成SiO2膜或紫外线照射后的TiO2膜来抑制其附着。
此外，由于SiO2膜是化学稳定的，所以能够稳定地保持亲水性功能。能够通过对树脂制的微芯片衬底10、14的表面进行等离子体处理来进行亲水化处理，但是效果随时间降低，多数情况下亲水性功能经过数日就消失了。此外，也通过在微芯片衬底10、14的表面上浸渍低聚乙二醇、2-甲基丙烯酰羟乙基磷酰胆碱(2-methacryloyl-oxyethyl-phosphorylcholine)等高分子等方式来进行表面修饰、亲水化处理，但是有时会成为表面修饰基的吸附力较弱、发生颜色不均等的原因，而不能获得均匀的亲水性的表面。
与此相对，通过在形成有微细流路11的微芯片衬底10和用作盖的微芯片衬底14上形成SiO2膜，即使在微芯片衬底10和微芯片衬底14的树脂素材不同时，也可以形成相同的表面状态。由此，可以增大分析的正确性、可靠性。如果衬底的表面状态不同，则具有所分析的液体的流速、反应发生偏差，分析芯片的检测灵敏度降低的问题。通过在微细流路11的内表面上形成SiO2膜，可以抑制偏差的发生，提高分析芯片的检测灵敏度。
(在微芯片的表面上形成电介质膜)
此外，也可以仅在开口部12的内表面上形成电介质膜，也可以在微芯片的表面上也形成电介质膜。通过在微芯片的表面上形成电介质膜，具有微芯片表面的耐擦伤性变好的效果。另外，在图1所示的例子中，不仅在开口部12，而且在微芯片的表面上也形成电介质膜13。具体而言，在作为微芯片衬底10的表面的、形成有微细流路11的面的相反侧的面上也形成了电介质膜13。而且，也可以在微芯片的两面上形成电介质膜。即，虽未图示，但也可以还在微芯片衬底14的接合面的相反侧的面上形成电介质膜。
[第二实施方式]
接下来，参照图2说明根据本发明的第二实施方式的微芯片、以及微芯片的制造方法。图2是根据本发明的第二实施方式的微芯片的剖视图。在第二实施方式中在用作盖的微芯片衬底中形成了贯通孔。
根据第二实施方式的微芯片构成为具有微芯片衬底20和微芯片衬底22。在微芯片衬底20上形成有槽状的微细流路21。成为微芯片衬底20的接合的相对方的微芯片衬底22是平板状的衬底。在第二实施方式中，在微芯片衬底22中形成了贯通孔。以形成有微细流路21的面为内侧地接合微芯片衬底20和微芯片衬底22。由此，将微芯片衬底22用作微细流路21的盖，形成在微芯片衬底22中的贯通孔成为开口部23。通过与微芯片衬底20的微细流路21的位置一致地在微芯片衬底22中形成贯通孔，可以将开口部23连通到微细流路21。将设置在分析装置中的管、喷嘴连接到该开口部23，经由该管、喷嘴将凝胶、试样、或缓冲液等导入微细流路21或者从微细流路21排出。另外，微芯片衬底20、22相当于本发明的“树脂制衬底”的一个例子。
而且，在开口部23的内表面上，与第一实施方式同样地，形成有电介质膜24(SiO2膜或TiO2膜)。即，从开口部23的内侧面到底面不间断而连续地形成电介质膜24。接着，在开口部23的内侧面与底面的边界上以填埋的状态形成电介质膜24。电介质膜24的膜厚与第一实施方式中的膜厚相同。此外，形成在开口部23的内侧面上的电介质膜24a的厚度t1与形成在开口部23的底面上的电介质膜24b的厚度t2的比值(t1/t2)优选为1/10以上，更优选为1/3以上，还更优选为1/2以上。
此外，与第一实施方式同样地，微芯片衬底20、22的材料使用树脂，微芯片衬底20、22的尺寸、微细流路21的形状与第一实施方式相同。
(制造方法)
与第一实施方式同样地，通过在接合了微芯片衬底20、22之后，在开口部23上形成电介质膜24，制造根据第二实施方式的微芯片。微芯片的接合方法、电介质膜的成膜方法与第一实施方式相同。此外，不仅是开口部23，还可以在微细流路21的内表面上形成电介质膜，还可以在微芯片的表面上形成电介质膜。
(作用以及效果)
利用具有以上的结构的微芯片，与第一实施方式同样地，可以在开口部23附近(图2中的虚线的圆所示的部分C)，用电介质膜24填埋在微芯片衬底20和微芯片衬底22之间产生的间隙。其结果，可以防止在开口部23附近的试剂的泄漏等。
[第三实施方式]
接下来，参照图3说明根据本发明的第三实施方式的微芯片、以及微芯片的制造方法。图3是根据本发明的第三实施方式的微芯片的剖视图。在第三实施方式中，在形成了微细流路的微芯片衬底中形成贯通孔，在开口部形成两层电介质膜。
(微芯片的结构)
根据第三实施方式的微芯片构成为具有微芯片衬底30和微芯片衬底35。在微芯片衬底30上形成有槽状的微细流路31。而且，在微芯片衬底30中形成有贯通衬底地形成的贯通孔。该贯通孔与微细流路31相接地形成，通过接合微芯片衬底30和微芯片衬底35而形成开口部32。成为微芯片衬底30的接合的相对方的微芯片衬底35是平板状的衬底。以形成有微细流路31的面为内侧，接合微芯片衬底30和微芯片衬底35。由此，微芯片衬底35用作微细流路31的盖，形成在微芯片衬底30中的贯通孔成为开口部32。由于微芯片衬底30的贯通孔与微细流路31相接地形成，所以由该贯通孔构成的开口部32与微细流路31相连通。另外，微芯片衬底30、35相当于本发明的“树脂制衬底”的一个例子。
而且，在开口部32的内表面上形成有第一电介质膜33，在该第一电介质膜33上层叠有第二电介质膜34。第一电介质膜33和第二电介质膜34使用相互不同的材料。例如，第一电介质膜33使用TiO2膜，第二电介质膜34使用SiO2膜。与第一实施方式同样地，第一电介质膜33和第二电介质膜34从开口部32的内侧面到底面不间断而连续地形成。
考虑用第一电介质膜33和第二电介质膜34覆盖开口部32的内表面、能够确保在开口部32的内表面上的密合性、不会堵塞微细流路31等因素而决定第一电介质膜33和第二电介质膜34的总膜厚。通过涂敷形成两层电介质膜时，根据涂敷溶液的特性、种类来调整膜厚。例如，第一电介质膜33和第二电介质膜34的总膜厚优选为10nm～3μm的范围内的值，更优选为10nm～2μm的范围内的值。此外，通过溅射或CVD形成两层电介质膜时，由于电介质膜的内部应力具有增加的趋势，所以总膜厚优选为10nm～1μm的范围内的值，更优选为50nm～500nm的范围内的值。
此外，形成在开口部32的内侧面上的第一电介质膜33a和第二电介质膜34a的总膜厚t1、与形成在开口部32的底面上的第一电介质膜33b和第二电介质膜34b的总膜厚t2的比值(t1/t2)优选为1/10以上。而且，该比值(t1/t2)更优选为1/3以上，还更优选为1/2以上。
此外，与第一实施方式同样地，微芯片衬底30、35的材料使用树脂，微芯片衬底30、35的尺寸、微细流路31的形状与第一实施方式相同。
(制造方法)
与第一实施方式同样地，通过在接合微芯片衬底30、35之后，在开口部32形成第一电介质膜33和第二电介质膜34，制造根据第三实施方式的微芯片。具体而言，在开口部32形成第一电介质膜33，然后，在第一电介质膜33上形成第二电介质膜34。此外，微芯片的接合方法、以及电介质膜的成膜方法与第一实施方式相同。此外，不仅是开口部32，也可以在微细流路31的内表面上形成电介质膜，也可以在微芯片的表面上形成电介质膜。
另外，通过在开口部32的内表面上形成电介质膜，在与微细流路31连接的连接部分B(图1中的虚线所示的部分B)上也形成电介质膜，但是不会堵塞该连接部分B地形成电介质膜。
(作用以及效果)
根据具有以上的结构的微芯片，与第一实施方式同样地，可以在开口部32附近(图3中的虚线的圆所示的部分A)，用第一电介质膜33和第二电介质膜34填埋在微芯片衬底30和微芯片衬底35之间产生的间隙。其结果，可以防止在开口部32附近的试剂泄漏等。
而且，通过在微芯片的表面也层叠第一电介质膜33和第二电介质膜34，可以使微芯片的表面具有反射防止膜的功能。由此，在用根据第三实施方式的微芯片分析时，从形成有电介质膜的面侧照射光来检测试样，可以提高光的利用效率。
另外，在上述的第一实施方式到第三实施方式中，在一方的微芯片衬底上形成微细流路，此外，在一方的微芯片衬底上形成用于形成开口部的贯通孔。在本发明中，只要是在两个微芯片衬底中的至少一个微芯片衬底上形成微细流路，而且，在至少一个微芯片衬底上形成用于形成开口部的贯通孔即可。因此，也可以在两方的微芯片衬底上形成微细流路，此外，也可以在两方的微芯片衬底上形成用于形成开口部的贯通孔。
[实施例]
接下来，参照图4说明具体的实施例。图4是示出关于实施例和比较例的条件的表。首先，说明与实施例相对的比较例，然后，说明实施例。
(比较例)
在比较例中，制作如图7所示的根据以往技术的微芯片来进行评价。
(微芯片衬底)
用射出成形机对透明树脂材料的环状聚烯烃树脂(日本ZEON公司制造的ZEONOR)进行成形，在外形尺寸为50mm×50mm×1mm的板状部件上制作了由宽度50μm、深度50μm的多个微细流路和内径2mm的多个贯通孔构成的流路侧微芯片衬底，该流路侧微芯片衬底相当于如图7所示的形成了微细流路111的微芯片衬底110。此外，同样地制作了外形尺寸为50mm×50mm×1mm的盖侧微芯片衬底。该盖侧微芯片衬底相当于图7所示的微芯片衬底120。为了对微细流路的内表面进行亲水化处理，对流路侧微芯片衬底的形成了微细流路的面和盖侧微芯片衬底的表面照射等离子体。
接下来，以微细流路为内侧地将流路侧微芯片衬底和盖侧微芯片衬底对齐，通过加热加压机在120℃、1kgf/cm2的条件下保持1分钟，而将衬底彼此接合起来。由此，形成了内径2mm、深度1mm的开口部(相当于图7的开口部112)。
(评价)
将比较例的微芯片连接到注射泵上，在以0.13MPa压送水时，水流入了微细流路，但从开口部附近漏水。这样地发生漏水时，发生不能正确混合试样、在电泳时出现绝缘破坏等不良情况。考虑从开口部附近漏水的原因是，在开口部附近残留了极少的成形应变，在衬底的接合时，在开口部附近，在流路侧微芯片衬底与盖侧微芯片衬底之间产生了间隙。
(实施例1)
在实施例1中，对根据第一实施方式的微芯片的具体例进行说明。
(微芯片衬底)
用射出成形机对透明树脂材料的环状聚烯烃树脂(日本ZEON公司制造的ZEONOR)进行成形，制作了在外形尺寸为50mm×50mm×1mm的板状部件中由宽度50μm、深度50μm的多个微细流路和内径2mm的多个贯通孔构成的流路侧微芯片衬底。该流路侧微芯片衬底相当于上述第一实施方式中的形成了微细流路11的微芯片衬底10。此外，同样地制作了外形尺寸为50mm×50mm×1mm的盖侧微芯片衬底。该盖侧微芯片衬底相当于第一实施方式中的用作盖的微芯片衬底14。为了对微细流路的内表面进行亲水化处理，对流路侧微芯片衬底的形成了微细流路的面和盖侧微芯片衬底的表面照射等离子体。
接下来，以微细流路为内侧将流路侧微芯片衬底和盖侧微芯片衬底对齐，在加热加压机中在120℃、1kgf/cm2的条件下保持1分钟，将衬底彼此接合起来。由此，形成了内径2mm、深度1mm的开口部(相当于第一实施方式的开口部12)。
(SiO2膜的形成)
在实施例1中，使用SiO2膜作为电介质膜，通过CVD形成SiO2膜。具体而言，在形成于接合的微芯片上的开口部的内表面上，使用CVD装置(SAMCO公司制造的PD-270ST)形成200nm的SiO2膜。CVD的原料使用了TEOS(ADEKA制)。在内径2mm、深度1mm的开口部的内表面(内侧面和底面)上均匀地形成了SiO2膜。在开口部的内侧面上形成的SiO2膜的厚度t1为150nm，在底面上形成的SiO2膜的厚度t2为200nm。此时的比值(t1/t2)为0.75(＝150/200)，是1/2以上。
此外，为了仅在开口部的内表面上形成SiO2膜，也可以对微芯片的表面掩模而形成SiO2膜，也可以不掩模而在微芯片的表面也形成SiO2膜。通过在微芯片的表面上形成SiO2膜，具有微芯片表面的耐擦伤性变好的效果。而且，可以抑制掩模的成本。在实施例1中，在形成了开口部(贯通孔)的流路侧微芯片衬底侧上不掩模而形成SiO2膜。
(评价)
将实施例1的微芯片连接到注射泵，在以0.13MPa压送水时，没有从微细流路、开口部附近泄漏液体，显示了充分的密封性。可以认为，虽然在将流路侧微芯片衬底和盖侧微芯片衬底接合起来之后，且在开口部上形成SiO2膜之前，与比较例同样地，在开口部附近，在流路侧微芯片衬底和盖侧微芯片衬底之间产生了间隙，但通过在开口部的内表面上形成SiO2膜而填埋了该间隙。
此外，用切片机(microtome)作成实施例1的微芯片的剖面，用电子显微镜进行剖面观察可知，在开口部的内表面上不间断而均匀地形成了SiO2膜。由此，可知SiO2膜起到防止在开口部附近的液体泄漏的作用。
而且，还发现了，由于开口部的内表面用亲水性的SiO2膜覆盖，具有即使不进行压送、也可以利用毛细管现象将水或试剂顺利导入开口部或微细流路的效果。
(实施例2)
在实施例2中，对根据第二实施方式的微芯片的具体例进行说明。
(微芯片衬底)
用射出成形机对透明树脂材料的环状聚烯烃树脂(日本ZEON公司制造的ZEONOR)进行成形，在外形尺寸为50mm×50mm×1mm的板状部件上制作了由宽度50μm、深度50μm的多个微细流路构成的流路侧微芯片衬底。该流路侧微芯片衬底相当于上述第二实施方式中的形成了微细流路21的微芯片衬底20。此外，同样地，在外形尺寸为50mm×50mm×1mm的板状部件上制作了形成了内径2mm的多个贯通孔的盖侧微芯片衬底。该盖侧微芯片衬底相当于第二实施方式中的用作盖的微芯片衬底22。为了对微细流路的内表面进行亲水化处理，对流路侧微芯片衬底的形成有微细流路的面和盖侧微芯片衬底的表面照射等离子体。
而且，以微细流路为内侧地将流路侧微芯片衬底和盖侧微芯片衬底对齐，通过在加热加压机中在120℃、1kgf/cm2的条件下保持1分钟，将衬底彼此接合起来。由此，形成了内径2mm、深度1mm的开口部(相当于第二实施方式的开口部23)。
(SiO2膜的形成)
在实施例2中，使用SiO2膜作为电介质膜，通过CVD形成SiO2膜。具体而言，在形成于被接合的微芯片上的开口部的内表面上，使用CVD装置(SAMCO公司制造的PD-270ST)形成了200nm的SiO2膜。CVD的原料使用了TEOS(ADEKA制)。在内径2mm、深度1mm的开口部的内表面(内侧面和底面)上形成了均匀的SiO2膜。形成在开口部的内侧面上的SiO2膜的厚度t1为150nm，形成在底面上的SiO2膜的厚度t2为200nm。此时的比值(t1/t2)是0.75(＝150/200)，为1/2以上。
此外，为了仅在开口部的内表面上形成SiO2膜，也可以对微芯片的表面掩模而形成SiO2膜，也可以不掩模而在微芯片的表面上也形成SiO2膜。通过在微芯片的表面上形成SiO2膜，具有微芯片表面的耐擦伤性变好的效果。而且，可以抑制掩模的成本。在实施例2中，在形成了开口部(贯通孔)的盖侧微芯片衬底侧不掩模而形成了SiO2膜。
(评价)
将实施例2的微芯片连接到注射泵，以0.13MPa压送水时，不会从微细流路、开口部附近泄漏液体，显示了充分的密封性。可以认为，虽然在将流路侧微芯片衬底和盖侧微芯片衬底接合起来之后，且在开口部上形成SiO2膜之前，与比较例同样地，在开口部附近，在流路侧微芯片衬底和盖侧微芯片衬底之间产生了间隙，但通过在开口部的内表面上形成SiO2膜而填埋了该间隙。
此外，用切片机作成实施例2的微芯片的剖面，并用电子显微镜进行剖面观察可知，在开口部的内表面上不间断而均匀地形成了SiO2膜。由此，可知SiO2膜起到了防止开口部附近的液体泄漏的作用。
而且可知，由于开口部的内表面被亲水性的SiO2膜覆盖，所以具有即使不压送也可以利用毛细管现象将水或试剂顺利导入开口部或微细流路的效果。
(实施例3)
在实施例3中，对根据第一实施方式的微芯片的具体例进行说明。
(微芯片衬底)
在射出成形机中对透明树脂材料的环状聚烯烃树脂(日本ZEON公司制造的ZEONOR)进行成形，在外形尺寸为50mm×50mm×1mm的板状部件上制作由宽度50μm、深度50μm的多个微细流路和内径2mm的多个贯通孔构成的流路侧微芯片衬底。该流路侧微芯片衬底相当于上述第一实施方式中的形成了微细流路11的微芯片衬底10。此外，同样地制作了外形尺寸为50mm×50mm×1mm的盖侧微芯片衬底。该盖侧微芯片衬底相当于第一实施方式中的用作盖的微芯片衬底14。为了对微细流路的内表面进行亲水化处理，对流路侧微芯片衬底的形成了微细流路的面和盖侧微芯片衬底的表面照射等离子体。
而且，以微细流路为内侧地将流路侧微芯片衬底和盖侧微芯片衬底对齐，在加热加压机中，在120℃、1kgf/cm2的条件下保持1分钟，将衬底彼此接合起来。由此，形成了内径2mm、深度1mm的开口部(相当于第一实施方式的开口部12)。
(SiO2膜的形成)
在实施例3中，使用SiO2膜作为电介质膜，通过溅射形成SiO2膜。具体而言，在形成在被接合的微芯片上的开口部的内表面上，使用溅射装置(SHINCRON公司制造的RAS-1100C)形成了200nm的SiO2膜。通过使用溅射装置，在内径2mm、深度1mm的开口部的内表面(内侧面和底面)上形成了均匀的SiO2膜。在开口部的内侧面上形成的SiO2膜的厚度t1为150nm，在底面上形成的SiO2膜的厚度t2为200nm。此时的比值(t1/t2)是0.75(＝150/200)，为1/2以上。
此外，为了仅在开口部的内表面上形成SiO2膜，也可以对微芯片的表面掩模而形成SiO2膜，也可以不掩模而在微芯片的表面也形成SiO2膜。通过在微芯片的表面上形成SiO2膜，具有微芯片表面的耐擦伤性变好的效果。而且可以抑制掩模的成本。在实施例3中，在形成了开口部(贯通孔)的流路侧微芯片衬底侧不掩模而形成SiO2膜。
(评价)
将实施例3的微芯片连接到注射泵，以0.13MPa压送水时，不会从微细流路、开口部附近泄漏液体，显示了充分的密封性。可以认为，虽然在将流路侧微芯片衬底和盖侧微芯片衬底接合起来之后，且在开口部上形成SiO2膜之前，与比较例同样地，在开口部附近，在流路侧微芯片衬底和盖侧微芯片衬底之间产生了间隙，但通过在开口部的内表面形成SiO2膜而填埋了该间隙。
此外，用切片机作成实施例3的微芯片的剖面，用电子显微镜进行剖面观察可知，在开口部的内表面上不间断而均匀地形成了SiO2膜。由此可知，SiO2膜起到防止开口部附近的液体泄漏的作用。
而且，由于开口部的内表面被亲水性的SiO2膜覆盖，所以具有即使不压送也能利用毛细管现象将水或试剂顺利导入到开口部或微细流路的效果。
(实施例4)
在实施例4中，对根据第一实施方式的微芯片的具体例进行说明。
(微芯片衬底)
在射出成形机中对透明树脂材料的环状聚烯烃树脂(日本ZEON公司制造的ZEONOR)进行成形，在外形尺寸为50mm×50mm×1mm的板状部件上制作由宽度50μm、深度50μm的多个微细流路和内径2mm的多个贯通孔构成的流路侧微芯片衬底。该流路侧微芯片衬底相当于上述第一实施方式中的形成了微细流路11的微芯片衬底10。此外，同样地制作了外形尺寸为50mm×50mm×1mm的盖侧微芯片衬底。该盖侧微芯片衬底相当于第一实施方式中的用作盖的微芯片衬底14。为了对微细流路的内表面进行亲水化处理，对流路侧微芯片衬底的形成了微细流路的面和盖侧微芯片衬底的表面照射等离子体。
接下来，以微细流路为内侧地将流路侧微芯片衬底和盖侧微芯片衬底对齐，通过在加热加压机中，在120℃、1kgf/cm2的条件下保持1分钟，将衬底彼此接合起来。由此，形成了内径2mm、深度1mm的开口部(相当于第一实施方式的开口部12)。
(SiO2膜的形成)
在实施例4中，使用SiO2膜作为电介质膜，通过涂敷形成SiO2膜。具体而言，在形成在被接合的微芯片上的开口部的内表面上，使用喷涂器(牛尾电机公司制造的USC-200ST)，对SiO2涂敷膜(AZ电子材料公司(AZ Electronic Materials)制造的“AQUAMICA(アクアミカ)”)进行调整并涂敷，以使其成为1μm的厚度。接下来，投入100℃的干燥箱中1小时，使其暂时硬化。由于在该时刻不能与水充分反应，所以含有微量的有机成分。因此，进而通过在80℃、90％的高温高湿槽中投入3小时，形成了SiO2膜。通过使用喷涂器，在内径2mm、深度1mm的开口部的内表面(内侧面和底面)上形成了均匀的SiO2膜。在开口部的内侧面上形成的SiO2膜的厚度t1为0.55μm，在底面上形成的SiO2膜的厚度t2为1μm。此时的比值(t1/t2)是0.55(＝0.55/1)，为1/2以上。
此外，为了仅在开口部的内表面上形成SiO2膜，也可以对微芯片的表面掩模而形成SiO2膜，也可以不掩模而在微芯片的表面上也形成SiO2膜。通过在微芯片的表面上形成SiO2膜，具有微芯片表面的耐擦伤性变好的效果。而且，可以抑制掩模的成本。在实施例4中在形成有开口部(贯通孔)的流路侧微芯片衬底侧不掩模而形成SiO2膜。
(评价)
将实施例4的微芯片连接到注射泵，以0.13MPa压送水时，不会从微细流路、开口部附近泄漏液体，显示了充分的密封性。可以认为，虽然在将流路侧微芯片衬底和盖侧微芯片衬底接合起来之后，且在开口部上形成SiO2膜之前，与比较例同样地，在开口部附近，在流路侧微芯片衬底与盖侧微芯片衬底之间产生了间隙，但通过在开口部的内表面上形成SiO2膜而填埋了该间隙。
此外，用切片机作成实施例4的微芯片的剖面，并用电子显微镜进行剖面观察时可知，在开口部的内表面上不间断而均匀地形成有SiO2膜。由此可知，SiO2膜起到了防止开口部附近的液体泄漏的作用。
而且，由于开口部的内表面被亲水性的SiO2膜覆盖，所以具有即使不压送也能够利用毛细管现象将水或试剂顺利导入开口部或微细流路的效果。
(实施例5)
在实施例5中，对根据第一实施方式的微芯片的具体例进行说明。
(微芯片衬底)
在射出成形机中对透明树脂材料的环状聚烯烃树脂(日本ZEON公司制造的ZEONOR)进行成形，在外形尺寸为50mm×50mm×1mm的板状部件中制作由宽度50μm、深度50μm的多个微细流路和内径2mm的多个贯通孔构成的流路侧微芯片衬底。该流路侧微芯片衬底相当于上述第一实施方式中的形成了微细流路11的微芯片衬底10。此外，同样地制作了外形尺寸为50mm×50mm×1mm的盖侧微芯片衬底。该盖侧微芯片衬底相当于第一实施方式中的用作盖的微芯片衬底14。为了对微细流路的内表面进行亲水化处理，对流路侧微芯片衬底的形成了微细流路的面和盖侧微芯片衬底的表面照射等离子体。
接着，以微细流路为内侧地将流路侧微芯片衬底和盖侧微芯片衬底对齐，在加热加压机中，在120℃、1kgf/cm2的条件下保持1分钟，将衬底彼此接合起来。由此，形成了内径2mm、深度1mm的开口部(相当于第一实施方式的开口部12)。
(TiO2膜的形成)
在实施例5中，使用TiO2膜作为电介质膜，通过溅射形成TiO2膜。具体而言，在形成于被接合的微芯片上的开口部的内表面上，使用溅射装置(SHINCRON公司制造的RAS-1100C)形成200nm的TiO2膜。通过使用溅射装置，在内径2mm、深度1mm的开口部的内表面(内侧面和底面)上形成了均匀的TiO2膜。在开口部的内侧面上形成的TiO2膜的厚度t1为150nm，在底面上形成的TiO2膜的厚度t2为200nm。此时的比值(t1/t2)是0.75(＝150/200)，为1/2以上。
此外，为了仅在开口部的内表面上形成TiO2膜，也可以对微芯片的表面掩模而形成TiO2膜，也可以不掩模而在微芯片的表面上也形成TiO2膜。通过在微芯片的表面上形成TiO2膜，具有微芯片表面的耐擦伤性变好的效果。而且，可以抑制掩模的成本。在实施例5中，在形成有开口部(贯通孔)的流路侧微芯片衬底侧不掩模而形成TiO2膜。
(评价)
将实施例5的微芯片连接到注射泵，以0.13MPa压送水时，不会从微细流路、开口部附近泄漏液体，显示了充分的密封性。可以认为，虽然在将流路侧微芯片衬底和盖侧微芯片衬底接合起来之后，且在开口部上形成了TiO2膜之前，与比较例同样地，在开口部附近，在流路侧微芯片衬底和盖侧微芯片衬底之间产生了间隙，但通过在开口部的内表面上形成TiO2膜而填埋了该间隙。
此外，用切片机作成实施例5的微芯片的剖面，并用电子显微镜进行剖面观察时可知，在开口部的内表面上不间断且均匀地形成了TiO2膜。由此可知，TiO2膜起到了防止开口部附近的液体泄漏的作用。
此外，TiO2膜通过照射紫外线而发挥亲水性。因此，以1mW/cm2的强度对形成了TiO2膜的微芯片照射紫外线1分钟后，进行导入水的实验。其结果是，还明白了由于TiO2膜具有亲水性，所以具有即使不压送水也能够利用毛细管现象将水顺利导入开口部或微细流路的效果。
(实施例6)
在实施例6中，对根据第三实施方式的微芯片的具体例进行说明。
(微芯片衬底)
在射出成形机中对透明树脂材料的环状聚烯烃树脂(日本ZEON公司制造的ZEONOR)进行成形，在外形尺寸为50mm×50mm×1mm的板状部件上制作了由宽度50μm、深度50μm的多个微细流路和内径2mm的多个贯通孔构成的流路侧微芯片衬底。该流路侧微芯片衬底相当于上述第三实施方式中的形成了微细流路31的微芯片衬底30。此外，同样地制作了外形尺寸为50mm×50mm×1mm的盖侧微芯片衬底。该盖侧微芯片衬底相当于第一实施方式中的用作盖的微芯片衬底35。为了对微细流路的内表面进行亲水化处理，对流路侧微芯片衬底的形成了微细流路的面和盖侧微芯片衬底的表面照射了等离子体。
接下来，以微细流路为内侧地将流路侧微芯片衬底和盖侧微芯片衬底对齐，在加热加压机中在120℃、1kgf/cm2的条件下保持1分钟，将衬底彼此接合起来。由此，形成了内径2mm、深度1mm的开口部(相当于第三实施方式的开口部32)。
(TiO2膜和SiO2膜的形成)
在实施例6中，使用TiO2膜和SiO2膜作为电介质膜，通过溅射形成了TiO2膜和SiO2膜。具体而言，在形成于被接合的微芯片上的开口部的内表面上，使用溅射装置(SHINCRON公司制、RAS-1100C)，首先形成15nm的TiO2膜，在该TiO2膜上形成120nm的SiO2膜。通过使用溅射装置，在内径2mm、深度1mm的开口部的内表面(内侧面和底面)上均匀地形成了TiO2膜和SiO2膜。在开口部的内侧面上形成的TiO2膜和SiO2膜的总膜厚t1为100nm，在底面上形成的TiO2膜和SiO2膜的总膜厚t2为135nm。此时的比值(t1/t2)是0.74(＝100/135)，为1/2以上。
此外，为了仅在开口部的内表面上形成TiO2膜和SiO2膜，也可以对微芯片的表面掩模而形成TiO2膜和SiO2膜，也可以不掩模而在微芯片的表面上也形成TiO2膜和SiO2膜。通过在微芯片的表面上形成TiO2膜和SiO2膜，具有微芯片表面的耐擦伤性变好的效果。而且，可以抑制掩模的成本。在实施例6中，在形成有开口部(贯通孔)的流路侧微芯片衬底侧不掩模而形成了TiO2膜和SiO2膜。
(评价)
将实施例6的微芯片连接到注射泵，以0.13MPa压送水时，不会从微细流路、开口部附近泄漏液体，显示了充分的密封性。可以认为，虽然在将流路侧微芯片衬底和盖侧微芯片衬底接合起来之后，且在开口部上形成TiO2膜和SiO2膜之前，与比较例同样地，在开口部附近，在流路侧微芯片衬底和盖侧微芯片衬底之间产生了间隙，但通过在开口部的内表面上形成TiO2膜和SiO2膜而填埋了该间隙。
此外，用切片机作成实施例6的微芯片的剖面，并用电子显微镜进行剖面观察时可知，在开口部的内表面上无间断且均匀地形成了TiO2膜和SiO2膜。由此可知，TiO2膜和SiO2膜起到防止在开口部附近的液体泄漏的作用。
而且可知，由于开口部的最表面被具有亲水性的SiO2膜覆盖，所以具有即使不压送也能够利用毛细管现象将水或试剂顺利导入开口部或微细流路的效果。
此外，测定了微芯片的表面(流路侧微芯片的表面)的反射率。该测定结果在图5中示出。图5是示出根据实施例6的微芯片的反射率的曲线图。横轴表示波长，纵轴表示反射率。如图5的曲线图所示，在波长450nm～750nm之间，微芯片的表面起到了反射防止膜的作用。在用该微芯片进行分析时，若从形成有TiO2膜和SiO2膜的面侧照射光而检测试样时，可以提高光的利用效率。由此可知，通过调整电介质膜(TiO2膜和SiO2膜)的膜厚或层叠不同折射率的材料，具有不仅可以防止液体的泄漏，而且还可以防止划伤微芯片表面和防止反射的效果。
如上所述，根据实施例1到实施例6，通过在微芯片的开口部上形成电介质膜，可以防止开口部附近的液体泄漏。另外，实施例1至实施例6所示的微芯片衬底的材料、SiO2膜以及TiO2膜的成膜方法等是一个例子，而本发明不限于此。

Claims (13)

1.一种微芯片，在两个树脂制衬底中的至少一个树脂制衬底的表面上形成有流路用槽，而且，在上述两个树脂制衬底中的至少一个树脂制衬底上形成有与上述流路用槽连通而形成与外部的开口部的贯通孔，上述两个树脂制衬底以形成有上述流路用槽的面为内侧地接合起来，该微芯片具有上述开口部和与上述开口部连通的流路，该微芯片的特征在于，
在上述开口部的内表面上形成有一层以上的电介质膜，上述内表面具有内侧面和底面，上述电介质膜是从上述开口部的上述内侧面到上述底面不间断而连续地形成的。
2.根据权利要求1所述的微芯片，其特征在于，上述电介质膜是SiO2膜或TiO2膜。
3.根据权利要求1所述的微芯片，其特征在于，上述电介质膜是层叠不同材料的膜而形成的。
4.根据权利要求3所述的微芯片，其特征在于，上述电介质膜是在TiO2膜上层叠SiO2膜而形成的。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的微芯片，其特征在于，
在上述开口部的上述内侧面上形成的电介质膜的厚度t1与在通过上述接合形成的上述开口部的上述底面上形成的电介质膜的厚度t2的比值t1/t2为1/10以上。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的微芯片，其特征在于，
在上述开口部的上述内侧面上形成的电介质膜的厚度t1与在通过上述接合形成的上述开口部的上述底面上形成的电介质膜的厚度t2的比值t1/t2为1/3以上。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的微芯片，其特征在于，
在上述开口部的上述内侧面上形成的电介质膜的厚度t1与在通过上述接合形成的上述开口部的上述底面上形成的电介质膜的厚度t2的比值t1/t2为1/2以上。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的微芯片，其特征在于，
上述电介质膜形成在上述开口部的上述内表面和上述流路用槽的内表面上。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的微芯片，其特征在于，
上述电介质膜还形成在作为形成了上述贯通孔的树脂制衬底的表面的、与相对方的树脂制衬底接合的面的相反侧的面上。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的微芯片，其特征在于，
上述电介质膜还形成在作为未形成上述贯通孔的树脂制衬底的表面的、与相对方的树脂制衬底接合的面的相反侧的面上。
11.一种微芯片的制造方法，在两个树脂制衬底中的至少一个树脂制衬底的表面上形成有流路用槽，而且，在上述两个树脂制衬底中的至少一个树脂制衬底上形成有与上述流路用槽连通而形成与外部的开口部的贯通孔，上述两个树脂制衬底以形成有上述流路用槽的面为内侧地接合起来，该微芯片具有上述开口部和与上述开口部连通的流路，该制造方法的特征在于，
在上述开口部的包含内侧面以及底面的内表面上形成一层以上的电介质膜，上述电介质膜是从上述开口部的上述内侧面到上述底面不间断而连续地形成的。
12.根据权利要求11所述的微芯片的制造方法，其特征在于，
在将上述两个树脂制衬底接合起来后，在上述开口部的上述内表面上形成上述电介质膜。
13.根据权利要求11或12所述的微芯片的制造方法，其特征在于，通过等离子体化学气相沉积、溅射、涂敷、或微等离子体喷射在上述开口部上形成上述电介质膜。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5219869B2 (ja) * 2009-02-05 2013-06-26 興和株式会社 マイクロ化学チップ装置
CN101590389B (zh) * 2009-06-24 2011-07-20 中国科学院大连化学物理研究所 基于三层夹心圆盘式芯片的液滴形成和捕获方法及其应用
JP7190455B2 (ja) * 2018-02-09 2022-12-15 浜松ホトニクス株式会社 試料支持体及び試料支持体の製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5322799A (en) * 1988-02-03 1994-06-21 The State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University Observation cell and mixing chamber
CN1254108A (zh) * 1998-10-30 2000-05-24 国际商业机器公司 制作自对准部件的方法
JP2002001102A (ja) * 2000-06-20 2002-01-08 Kanagawa Acad Of Sci & Technol マイクロチャンネル構造
CN1380538A (zh) * 2001-04-09 2002-11-20 株式会社岛津制作所 将试样引入微晶片电泳的装置和方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6123798A (en) * 1998-05-06 2000-09-26 Caliper Technologies Corp. Methods of fabricating polymeric structures incorporating microscale fluidic elements
JP2002174610A (ja) * 2000-12-08 2002-06-21 Nec Corp バイオセンサ及びバイオセンサを用いた液体試料の測定方法
EP1997772A3 (en) * 2002-05-16 2011-01-26 Micronit Microfluidics B.V. Method of fabrication of a microfluidic device
JP4365182B2 (ja) * 2003-10-03 2009-11-18 学校法人早稲田大学 フローセル

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5322799A (en) * 1988-02-03 1994-06-21 The State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University Observation cell and mixing chamber
CN1254108A (zh) * 1998-10-30 2000-05-24 国际商业机器公司 制作自对准部件的方法
JP2002001102A (ja) * 2000-06-20 2002-01-08 Kanagawa Acad Of Sci & Technol マイクロチャンネル構造
CN1380538A (zh) * 2001-04-09 2002-11-20 株式会社岛津制作所 将试样引入微晶片电泳的装置和方法

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