JP2002239317A - Filter - Google Patents

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JP2002239317A
JP2002239317A JP2001035674A JP2001035674A JP2002239317A JP 2002239317 A JP2002239317 A JP 2002239317A JP 2001035674 A JP2001035674 A JP 2001035674A JP 2001035674 A JP2001035674 A JP 2001035674A JP 2002239317 A JP2002239317 A JP 2002239317A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a filter of such a structure that especially it endures a cleaning operation during manufacturing the filter and is free from a damage and a liquid leakage at a connection part and the like, in a filter part of the structure such as a microreactor, a chemical chip, a biochip, a lab-on-a-chip or a nanochip and also a filter part with a columned structure formed in a flow path by etching or some other means. SOLUTION: This filter comprises a first base material which is subjected to a chemical process such as dry etching or wet etching or an energy beam irradiation process using a laser, a fast atom beam or an ionic beam, applied to the surface of a substrate as a blank for working and has a plurality of island-shaped columned forms projecting from the face part in an integrated fashion and a second base material of a plain plate shape which joins the columned forms so that they are tightly closed and sandwiched in between. A gap between the island-shaped columned forms, tightly closed by the first base material and the second base material serves as a filter flow path, and the area of a part where the columned form is embedded in the first base material is controlled so that the area can withstand a high-purity water injection cleaning operation by a 1.5 MHz ultrasonic cleaning nozzle.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロリアクタ
ー、ケミカルチツプ、パイオチツプ、Lab-on-a-chip 、
ナノチップ等の構造体に形成される微小流路中に配置さ
れる、物質の分離やろ過に使用されるフィルター、ある
いは、物質の分離やろ過に使用されたものをテスト等に
使用するための、テストピース用のフィルターに関し、
特に、微小な柱状構造体で形成したフィルターに関す
る。
The present invention relates to a microreactor, a chemical chip, a biochip, a Lab-on-a-chip,
A filter used for separation or filtration of a substance, or a filter used for separation or filtration of a substance, which is arranged in a microchannel formed in a structure such as a nanochip. Regarding the filter for the test piece,
In particular, the present invention relates to a filter formed of minute columnar structures.

【0002】[0002]

【従来の技術】マイクロリアクター、ケミカルチップ、
パイオチツプ、Lab-on-a-chip 、ナノチツプ等、非常に
少量の溶液を使用し、反応、分離、分析を行なうことを
意図した構造体(単にチップとも言う)は、通常、シリ
コン、石英ガラス、ホウ珪酸ガラスやセラミツクスなど
の無機物や、ポリカーボネイト、ポリアクリルアミドな
どのプラスチックやシリコーンゴムや珪素樹脂などの有
機物からなる平滑な基材に、ドライエッチング、ウエト
エツチングなどの化学的処埋、もしくは、レーザー、フ
ァーストアトムビーム、イオンビーム等によるエネルギ
ー線処埋により微小流路が形成される。プラスチックの
場合には、鋳型を作成し、そこに溶融したプラスチツク
を流し込む方法も使用される。流路幅は用途によって異
なるが、通常、40μmから500μm程度で、深さは
0. 6μmから500μm程度である。シリコン、石英
ガラス、ホウ珪酸ガラスやセラミツクスなどの無機物
や、ポリカーボネイト、ポリアクリルアミドなどのプラ
スチックやシリコーンゴムや珪素樹脂などの有機物から
なる平滑な基材に、溶液の注入口、送出口を形成し、こ
れと前述の流路を形成した基材とを超音波、熱、圧力、
化学的処理により接着し、マイクロリアクター、ケミカ
ルチツプ、パイオチツプ、Lab-on-a-chip 、ナノチップ
等の構造体を作成する。
2. Description of the Related Art Microreactors, chemical chips,
Structures (also referred to simply as chips) intended to perform reactions, separations, and analyzes using very small amounts of solutions, such as biochips, Lab-on-a-chips, and nanochips, are usually made of silicon, quartz glass, Inorganic substances such as borosilicate glass and ceramics, and smooth substrates made of plastics such as polycarbonate and polyacrylamide, and organic substances such as silicone rubber and silicon resin, are subjected to chemical treatment such as dry etching and wet etching, or laser, A microchannel is formed by energy beam treatment with a first atom beam, an ion beam, or the like. In the case of plastic, a method is also used in which a mold is prepared and a molten plastic is poured into the mold. Although the width of the flow path varies depending on the application, it is generally about 40 μm to 500 μm and the depth is about 0.6 μm to 500 μm. Forming solution inlets and outlets on smooth substrates made of inorganic substances such as silicon, quartz glass, borosilicate glass and ceramics, or plastics such as polycarbonate and polyacrylamide, and organic substances such as silicone rubber and silicon resin, The ultrasonic wave, heat, pressure,
Bonding by chemical treatment to create structures such as microreactors, chemical chips, biochips, Lab-on-a-chips, and nanotips.

【0003】このような流路が形成された構造体におい
て、流路中を流れる溶液に含まれる物質を分離する、も
しくは電気泳動により物質を分離するためには、即ち、
流路中にフィルター部を形成するには、分離する物質の
大きさに応じて、ゲルやポリマー、ゼオライトなどを流
路の一部に充填する方法や、流路内にドライエッチン
グ、ウエツトエツチングにより形成された柱状構造体を
複数設け、物理的にフィルターを作成する方法がある。
ただし、充填する方式では、使用時に充填する手間が必
要になる上に、充填物に分子構造的に有する穴の大きさ
が均一ではなく、分離機能にばらつきがある、所望する
大きさをもつ充填物を合成するのが困難な場合がある。
流路内に柱状構造体をエッチング等により形成しフィル
ター部を作成する方法は、柱状構造体の体積、断面積、
間隔を任意に設定できるという利点がある。
[0003] In a structure having such a flow path, in order to separate a substance contained in a solution flowing in the flow path or to separate a substance by electrophoresis,
Depending on the size of the substance to be separated, a method of filling a part of the flow channel with gel, polymer, zeolite, etc., dry etching, wet etching, etc. There is a method of physically providing a filter by providing a plurality of columnar structures formed by the above method.
However, the filling method requires time and effort for filling when used, and the packing having a desired size is not uniform in the molecular structure of the hole in the packing material and the separation function varies. It may be difficult to synthesize a product.
The method of forming a columnar structure in a flow channel by etching or the like to create a filter portion is based on the volume, cross-sectional area,
There is an advantage that the interval can be set arbitrarily.

【0004】上記、流路内にエッチング等により形成さ
れた柱状構造体を設けて作成されたフィルター部におい
ては、流路の断面に対する柱状構造休の占める割合が大
きくなると液流に対する抵抗が大となり、液の送圧を高
くする必要があり、接続部分等の破損、液もれを引き起
こす可能性があり、流路中の柱状構造休の占める割合を
小さくすることが望まれる。即ち、所望される間隔にな
るように、柱状構造体を形成し、その柱状構造体をでき
る限り細くすることが望ましい。また、エッチングで柱
状構造体を形成する場合には、パターンニングで使用さ
れるレジストの残さやエッチング溶液やレジスト剥離剤
等に含まれる異物、空中浮遊物が流路や柱状構造体に付
着するケースがあり、柱状構造体を形成した基材を洗浄
する必要がある。通常、微小パターンを有する基材を洗
浄する場合には、異物や汚れの粒子が極めて小さく基材
との間の分子間引力に打ち勝つ必要があり、化学的な洗
浄だけでは異物や汚れの除去が不完全になるために、物
理的な洗浄、超音波洗浄、高圧洗浄などが併用される
が、洗浄時に柱状構造体が破損、破壊するという問題が
発生している。異物や汚れの除去か不完全なままで、流
路に溶液を流すと、これらの異物や汚れが溶液に溶出、
混入し、溶液を汚染し、測定や検査の精度を低下させた
り、検出の阻害の要因になる可能性がある。
[0004] In the above-described filter section formed by providing a columnar structure formed by etching or the like in the flow path, the resistance to the liquid flow increases when the ratio of the columnar structure rest to the cross section of the flow path increases. In addition, it is necessary to increase the liquid sending pressure, and there is a possibility that the connection portion and the like may be damaged or the liquid may leak. Therefore, it is desired to reduce the proportion of the columnar structure in the flow path. That is, it is desirable to form a columnar structure so as to have a desired interval and to make the columnar structure as thin as possible. In addition, when the columnar structure is formed by etching, a case in which a residue of the resist used in patterning, a foreign substance contained in an etching solution or a resist stripping agent, or an airborne substance adheres to the flow path or the columnar structure. Therefore, it is necessary to clean the substrate on which the columnar structure is formed. Normally, when cleaning a substrate having a fine pattern, foreign matter and dirt particles are extremely small, and it is necessary to overcome the intermolecular attractive force between the substrate and the foreign material and dirt. Physical cleaning, ultrasonic cleaning, high-pressure cleaning, and the like are used in combination because of incompleteness. However, there is a problem that the columnar structure is damaged or broken during cleaning. If the solution is allowed to flow through the flow path with foreign matter or dirt removed or incomplete, these foreign matter or dirt will elute into the solution,
It may contaminate the solution, contaminate the solution, reduce the accuracy of measurement or inspection, or hinder detection.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、マイク
ロリアクター、ケミカルチツプ、パイオチツプ、Lab-on
-a-chip 、ナノチップ等の構造体におけるフィルター部
で、流路内にエッチング等により形成された柱状構造体
流路を設けたフィルター部としては、特に、作製の際の
洗浄に耐え、接続部分等の破損、液もれを引き起こさな
い構造のものが求められていた。本発明は、これに対応
するもので、マイクロリアクター、ケミカルチツプ、パ
イオチツプ、Lab-on-a-chip 、ナノチップ等の構造体に
おけるフィルター部で、且つ、流路内にエッチング等に
より形成された柱状構造体を設けたフィルター部で、特
に、作製の際の洗浄に耐え、接続部分等の破損、液もれ
を引き起こさない構造のものを提供しようとするもので
ある。
As described above, microreactors, chemical chips, biochips, Lab-on
-a-chip, a filter part in a structure such as a nanochip, a filter part provided with a columnar structure flow path formed by etching or the like in the flow path, particularly, is resistant to cleaning during manufacturing and has a connection part. There is a demand for a structure that does not cause breakage or liquid leakage. The present invention corresponds to this, and is a filter portion in a structure such as a microreactor, a chemical chip, a biochip, a Lab-on-a-chip, a nanochip, and a columnar shape formed by etching or the like in a flow path. It is an object of the present invention to provide a filter section provided with a structure, which has a structure that withstands cleaning during manufacture and does not cause damage to a connection portion or liquid leakage.

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the invention]

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明のフィルターは、
マイクロリアクター、ケミカルチツプ、パイオチツプ、
Lab-on-a-chip 、ナノチップ等の構造体に形成される微
小流路中に配置される、物質の分離やろ過に使用される
フィルター、あるいは、物質の分離やろ過に使用された
ものをテスト等に使用するための、テストピース用のフ
ィルターであって、加工用素材である基板の表面にドラ
イエッチング、ウエトエツチングなどの化学的処埋、あ
るいはレーザー、ファーストアトムビーム、イオンビー
ムなどによるエネルギー線照射処理による加工処理を施
し、表面部に突出して形成された島状の柱状物を一体と
して複数有する第1の基材と、前記柱状物を間に挟むよ
うに、柱状物を密閉するように接合する平板状の第2の
基材とからなり、第1の基材と第2の基材とで密閉され
た島状の柱状物の隙間をフィルター流路として形成する
もので、第1の基材への、柱状物の着床部分の面積を、
1.5MHzの超音波洗浄ノズルによる超純水噴射洗浄
に耐えるように、制御していることを特徴とするもので
ある。そして、上記において、第1の基材、第2の基材
が、いずれも、シリコン、石英ガラス、ホウ珪酸ガラス
やセラミツクなどの無機物や、ポリカーボネイト、ポリ
アクリルアミドなどのプラスチックやシリコーンゴムや
珪素樹脂などの有機物からなることを特徴とするもので
ある。そしてまた、上記において、第1の基材は、石英
ガラス、ホウ珪酸ガラスやセラミツクス、アルミノ珪酸
ガラス等、酸化珪素を主成分とするものを加工用素材と
し、該加工素材から、ドライエッチングにより加工形成
されたものであることを特徴とするものである。
According to the present invention, there is provided a filter comprising:
Microreactors, chemical tips, biochips,
Lab-on-a-chip, a filter used for separation and filtration of substances, or a filter used for separation and filtration of substances, placed in a microchannel formed in a structure such as a nanochip This is a filter for test pieces used for testing, etc., and the surface of the substrate as a processing material is subjected to chemical treatment such as dry etching and wet etching, or energy by laser, first atom beam, ion beam, etc. A first base member integrally formed with a plurality of island-shaped pillars formed by projecting from the surface portion by performing a line irradiation treatment, and sealing the pillars so as to sandwich the pillars therebetween. A gap between island-shaped pillars sealed by the first and second base materials is formed as a filter flow path, and the first base material and the second base material are joined together. To base material , The area of implantation portion of the pillars,
It is characterized in that it is controlled so as to withstand ultrapure water jet cleaning by a 1.5 MHz ultrasonic cleaning nozzle. In the above, both the first base material and the second base material are made of an inorganic substance such as silicon, quartz glass, borosilicate glass or ceramic, a plastic such as polycarbonate or polyacrylamide, a silicone rubber or a silicon resin. Which is characterized by comprising an organic substance. Further, in the above, the first substrate is made of a material mainly composed of silicon oxide such as quartz glass, borosilicate glass, ceramics, aluminosilicate glass, or the like, and is processed by dry etching from the processed material. It is characterized by being formed.

【0007】また、上記において、第1の基材は、石英
ガラスからなり、島状の柱状物を複数有する第1の基材
への、柱状物の着床部分の面積が0. 2平方μm(μm
2 )以上であることを特徴とするものであり、該柱状物
は、着床部分の形状が長方形もしくは正方形の角柱状
で、前記長方形の長い1辺もしくは前記正方形の辺の1
辺を、流路方向の辺としたものであり、その最小の辺の
長さ(流路に直交する方向の長さか)が、0. 4μm以
上であることを特徴とするもの、あるいは、柱状物は、
着床部分の形状が円形であり、その直径が0. 25mμ
以上であることを特徴とするものである。
Further, in the above, the first substrate is made of quartz glass, and the area of the landing portion of the columnar material on the first substrate having a plurality of island-like columnar materials is 0.2 square μm. (Μm
2 ) The columnar object is characterized in that the shape of the landing portion is a rectangular or square prism, and one of the long sides of the rectangle or one of the sides of the square.
The side is a side in the direction of the flow path, and the minimum side length (length in the direction perpendicular to the flow path) is 0.4 μm or more, or a columnar shape. Things are
The shape of the landing part is circular and its diameter is 0.25mμ
The above is the feature.

【0008】尚、ここで、「1.5MHzの超音波洗浄
ノズルによる超純水噴射洗浄に耐える」とは、ノズルに
1. 5MHzの振動をかけながら流速1. 0l/min
で1分間、ノズルから噴射された超純水を、第1の基材
の柱状物形成側の面が受ける洗浄方法である。この方法
は公知の市販のファインジェットシステム(株式会社、
プレテック性のジェネレータとファインジェットノズル
による)にて実施でき、本願では、このシステムにて確
認したものである。また、着床部分の形状は、そのパタ
ーンニングの段階で、意図した長方形や正方形の角が丸
められる場合が多いが、ここでは、一辺の長さは角の丸
めが発生しなかったと仮想したときの長さ、即ち、隣り
合う2辺の直線部分を延長したときの交点をその長方形
や正方形の頂点とみなすものとする。
[0008] Here, "withstands ultrapure water jet cleaning with a 1.5 MHz ultrasonic cleaning nozzle" means that a flow rate of 1.0 l / min is applied while applying 1.5 MHz vibration to the nozzle.
This is a cleaning method in which the ultrapure water sprayed from the nozzle is received by the surface of the first base material on the column formation side for one minute. This method uses a known commercially available fine jet system (Co., Ltd.
(Using a pre-tech generator and a fine jet nozzle), and in this application, it has been confirmed by this system. Also, the shape of the landing part is often rounded at the intended rectangular or square corner at the stage of patterning, but here, the length of one side is assumed to be that rounding of the corner did not occur , I.e., the intersection of two adjacent sides when the straight line portion is extended is regarded as the vertex of the rectangle or square.

【0009】[0009]

【作用】本発明のフィルターは、このような構成にする
ことにより、マイクロリアクター、ケミカルチツプ、パ
イオチツプ、Lab-on-a-chip 、ナノチップ等の構造体
(チップ)におけるフィルター部で、且つ、流路内にエ
ッチング等により形成された柱状構造体を設けたフィル
ター、あるいは、物質の分離やろ過に使用されたものを
テスト等に使用するための、テストピース用のフィルタ
ーで、特に、作製の際の洗浄に耐え、接続部分等の破
損、液もれを引き起こさない構造のものの提供を可能と
するものである。これにより、フィルター部における第
2の基材との接続部で液もれを引き起こさないようにす
ることを可能としている。特に、柱状構造体の着床部分
の形状、面積を制御し、物埋的に必要な強度を確保する
ことにより、柱状構造体を破損、破壊することなく、従
来の洗浄方法が適応でき、異物や汚れのない柱状構造体
からなる微小流路用フィルターを作成できるものとして
いる。また、本発明は、従来のエッチングによる柱状構
造体の製造プロセスを大幅に変更することない。特に、
着床部分の形状か長方形の場合、溶液の流れと平行な辺
が溶液の流れと垂直な辺より長くし、着床部分の形状が
楕円の場合、溶液の流れと平行な直径が溶液の流れと垂
直な直径より長くして、同じ着床面積であっても流路の
流れに直交する断面において柱状構造体の占める割合を
小さくしており、これにより、同じ着床面積であって
も、少ない圧力で溶液を流すことを可能としている。
The filter of the present invention has a structure as described above, and can be used in a filter portion of a structure (chip) such as a microreactor, a chemical chip, a biochip, a Lab-on-a-chip, a nanochip, and the like. A filter with a columnar structure formed by etching or the like in the road, or a filter for test pieces for use in tests or the like used for separation or filtration of substances, especially when manufacturing It is possible to provide a structure that can withstand the cleaning of the substrate and does not cause breakage of the connection portion or the like or leakage of liquid. This makes it possible to prevent liquid leakage at the connection portion between the filter portion and the second base material. In particular, by controlling the shape and area of the landing portion of the columnar structure and securing the necessary strength in a buried manner, the conventional cleaning method can be applied without damaging or destroying the columnar structure. It is intended to be able to produce a filter for a microchannel made of a columnar structure that is clean and free of dirt. Further, the present invention does not significantly change the manufacturing process of the columnar structure by the conventional etching. In particular,
If the shape of the implantation part is rectangular, the side parallel to the flow of the solution is longer than the side perpendicular to the flow of the solution.If the shape of the implantation part is elliptical, the diameter parallel to the flow of the solution is the flow of the solution. Longer than the diameter perpendicular to, the proportion of the columnar structure in the cross section orthogonal to the flow of the flow path is reduced even if the same landing area, thereby, even if the same landing area, This allows the solution to flow with low pressure.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の例を図に基
づいて説明する。図1(a)は本発明のフィルターの実
施の形態の1例の一断面図で、図1(b)は図1(a)
に示す実施の形態例の第1の基材をA0側からみた図
で、図1(c)は第1の基材を大サイズ基材に多数の配
列した状態を示した図で、図2は第1の基材の作製工程
断面図である。尚、図1(a)は、図1(b)のA1−
A2から矢印の向きにみた図で、フィルタリングする液
流の流れる向きは流路入り口130aから流路出口13
0bの向きである。また、図1(b)は、柱状物の配置
の一部を示したもので、各柱状物は、千鳥状に、即ち、
配置周辺を除き、柱状物111aのようにその回りの所
定の位置に他の柱状物を配設している。図1、図2中、
110は第1の基材、110aは着床部、110Aは大
サイズ基材、111、111aは柱状物、112は土手
部、113はエッチング形成面、120は第2の基材、
130は流路、130aは流路入り口、130bは流路
出口、210は石英基板、211は柱状物、212は土
手部、215はエッチング面、220は遮光膜、220
Aは遮光膜パタン、230はレジストパタンである。ま
た、d1は柱状物の列方向間隔、d2は柱状物の列間
隔、d3は柱状物の列方向の1辺の長さ、d4は柱状物
の列と直交する方向の1辺の長さである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1A is a cross-sectional view of an example of an embodiment of the filter of the present invention, and FIG. 1B is a sectional view of FIG.
FIG. 1C is a view of the first base material of the embodiment shown in FIG. 1 viewed from the A0 side, and FIG. 1C is a view showing a state where a large number of the first base materials are arranged on a large-size base material. FIG. 4 is a cross-sectional view of a manufacturing process of a first base material. FIG. 1A shows A1-
The direction of the flow of the liquid to be filtered is from the flow path inlet 130a to the flow path outlet 13 as viewed in the direction of the arrow from A2.
0b. FIG. 1B shows a part of the arrangement of the pillars. Each pillar has a staggered pattern, that is,
Except for the surrounding area, another columnar object is disposed at a predetermined position around the columnar object 111a. 1 and 2,
110 is a first base material, 110a is a landing part, 110A is a large-sized base material, 111 and 111a are columnar objects, 112 is a bank part, 113 is an etched surface, 120 is a second base material,
130 is a flow channel, 130a is a flow channel inlet, 130b is a flow channel outlet, 210 is a quartz substrate, 211 is a columnar material, 212 is a bank portion, 215 is an etching surface, 220 is a light shielding film, 220
A is a light shielding film pattern, and 230 is a resist pattern. Also, d1 is the column-direction interval of the column, d2 is the column interval of the column, d3 is the length of one side of the column in the column direction, and d4 is the length of one side in the direction orthogonal to the column of the column. is there.

【0011】本発明のフィルターの実施の形態の1例を
図1に基づいて説明する。本例のフィルターは、マイク
ロリアクター、ケミカルチツプ、パイオチツプ、Lab-on
-a-chip 、ナノチップ等の構造体に形成される微小流路
中に配置される、物質の分離やろ過に使用される微小流
路用のフィルター部であって、加工用素材である石英基
板の表面にドライエッチングによる加工処理を施し、表
面部に突出して形成された、島状の柱状物111を一体
として、多数所定の配列で設けた第1の基材110と、
柱状物111を間に挟むように、柱状物111を密閉す
るように接合する平板状の第2の基材120とからな
り、第1の基材と第2の基材とで密閉された島状の柱状
物の隙間をフィルター流路として形成しているものであ
る。そして、第1の基材110への、柱状物111の着
床部分111aの断面形状正方形とし、且つ、その断面
の面積を0. 2平方μm(μm2 )以上とし、第1の基
材110への5MHzの超音波洗浄ノズルによる超純水
噴射洗浄に耐えるように、制御しているものである。
尚、本例では、第1の基材の土手部112は、柱状物1
11形成領域全体を囲むように形成されている。
An embodiment of the filter according to the present invention will be described with reference to FIG. The filters in this example are microreactor, chemical chip, biochip, Lab-on
-a-chip, a filter part for a microchannel used for separation and filtration of substances, which is arranged in a microchannel formed in a structure such as a nanochip, and a quartz substrate as a processing material A first base material 110 provided with a large number of predetermined arrangements by integrally forming island-shaped pillars 111 formed on the surface of the substrate by dry etching and projecting from the surface portion thereof;
An island sealed with a first base material and a second base material, the flat base material being joined to the columnar material 111 so as to sandwich the columnar material 111 therebetween; The gaps between the columnar objects are formed as filter channels. Then, the cross-sectional shape of the landing portion 111a of the pillar 111 on the first base material 110 is square, and the area of the cross-section is 0.2 μm 2 (μm 2 ) or more. This is controlled so as to withstand the ultrapure water jet cleaning by the 5 MHz ultrasonic cleaning nozzle.
In this example, the bank 112 of the first base material is
11 so as to surround the entire formation region.

【0012】流体は、フィルタリングの際、第2の基材
120の流路入口130aから流路130に入り、柱状
物111を液流の障害物として、第2の基材120の流
路出口130bから流出されるが、この間で、物質の分
離、ろ過が行なわれる。本例では、低い圧力で所定の流
れを得るため、柱状物111の正方形の断面の1辺を流
れ方向(A1からA2の方向)に合せて、流れ易くして
いる。これにより、不要な高い圧で液漏れが発生するこ
とが無いようにしている。
During filtering, the fluid enters the flow channel 130 from the flow channel inlet 130a of the second substrate 120, and the columnar object 111 acts as an obstacle to the liquid flow, and the flow channel outlet 130b of the second substrate 120 The substance is separated and filtered during this time. In this example, in order to obtain a predetermined flow at a low pressure, one side of the cross section of the square of the columnar object 111 is adjusted to the flow direction (the direction from A1 to A2) to facilitate the flow. This prevents liquid leakage at an unnecessary high pressure.

【0013】第2の基材120としては、シリコン、石
英ガラス、ホウ珪酸ガラスやセラミツクなどの無機物
や、ポリカーボネイト、ポリアクリルアミドなどのプラ
スチックやシリコーンゴムや珪素樹脂などの有機物から
なるものが挙げられ、通常、本例のように、図示してい
ないが、第2の基材120に、流体の流入口、流出口を
形成し、これと流路130を形成した第1の基材110
とを超音波、熱、圧力、化学的処理により接着する。本
例では、第1の基材110の素材として、石英基板を用
いたが、素材としては、これに限定はされない。素材と
しては、石英ガラスの他に、ホウ珪酸ガラスやセラミツ
クなどの無機物や、ポリカーボネイト、ポリアクリルア
ミドなどのプラスチックやシリコーンゴムや珪素樹脂な
どの有機物からなるものが挙げられ、石英ガラスの他の
場合も、素材に合せ、第1の基材110への、柱状物1
11の着床部分111aの断面形状、面積を制御し、第
1の基材110の物理的な洗浄に耐えるようすれば良
い。
Examples of the second base material 120 include inorganic materials such as silicon, quartz glass, borosilicate glass and ceramics, and plastic materials such as polycarbonate and polyacrylamide, and organic materials such as silicone rubber and silicon resin. Normally, as shown in this example, although not shown, the first base material 110 in which the fluid inlet and outlet are formed in the second base material 120 and the fluid inlet and outlet are formed.
Are bonded by ultrasonic, heat, pressure and chemical treatment. In this example, a quartz substrate was used as a material of the first base material 110, but the material is not limited to this. Examples of the material include, besides quartz glass, inorganic materials such as borosilicate glass and ceramics, and materials made of plastics such as polycarbonate and polyacrylamide and organic materials such as silicone rubber and silicon resin. , To the first substrate 110 according to the material,
It is only necessary to control the cross-sectional shape and area of the landing section 111a of 11 so as to withstand physical cleaning of the first base material 110.

【0014】本例では、柱状物111の着床部分111
aの断面形状としては、正方形を挙げているが、これに
限定はされない、他には、流体の流れ方向にその辺部を
合せることができる角状のもの、例えば、正方形、長方
形あるいは、円形が挙げられる。そして、柱状物111
の着床部分111aの形状が長方形もしくは正方形の場
合、長方形の長い1辺もしくは正方形の辺の1辺を、流
路方向の辺とすることが、好ましい。特に、第1に基材
の素材が石英基板である場合には、その流体の流れ方向
に直交する方向の長さが、0. 4μm以上であること
が、好ましい。また、第1に基材の素材が石英基板であ
る場合で、且つ、柱状物111の着床部分111aの形
状が円形である場合は、その直径が0. 25μm以上で
あることが好ましい。
In this embodiment, the landing portion 111 of the pillar 111
The cross-sectional shape of a is exemplified by a square, but is not limited thereto. In addition, a square shape whose sides can be matched with the flow direction of the fluid, for example, a square, a rectangle, or a circle Is mentioned. And the columnar object 111
In the case where the shape of the landing portion 111a is a rectangle or a square, it is preferable that one long side of the rectangle or one side of the square be a side in the flow path direction. In particular, first, when the base material is a quartz substrate, it is preferable that the length in the direction perpendicular to the flow direction of the fluid is 0.4 μm or more. First, when the material of the base material is a quartz substrate, and when the shape of the landing portion 111a of the columnar object 111 is circular, the diameter is preferably 0.25 μm or more.

【0015】次いで、第1の基材110の作製方法の1
例を図2に基づいて説明しておく。先ず、クロム系の膜
を遮光膜220として石英基板210の1面に設けた、
フォトマスク用ブランクス(図2(a))に対し、その
遮光膜220上に通常のフォトリソ法により、遮光膜を
ドライエッチングする際の耐エッチング膜(以下、レジ
ストパタンとも言う)230を、作製する第1の基材の
仕様に合せ形成する。(図2(b))通常は、図1
(c)に示すように、第1の基材110を大サイズ基材
110Aに多数の配列した状態で作製するため、石英基
板210の1面に、面付けした状態でレジストパタン2
30の作製を行ない、以下の処理を行なう。次いで、遮
光膜220のレジストパタン230から露出した部分を
塩素系のガスを用い、ドライエッチングにて除去する。
(図2(c))次いで、レジストパタン230および遮
光膜パタン220A(遮光膜220)を耐エッチングマ
スクとして、石英基板210の露出した部分をフッ素系
のガスでドライエッチングし、所定形状の柱状物21
1、土手部212を形成し(図2(d))、さらに、レ
ジストパタン230を所定の剥離液で除去し、遮光膜パ
タン220Aを硝酸第2セリウムアンモニウム溶液でウ
エットエッチング除去し(図2(e))、更に洗浄処理
等を施して、所望の第1の基材を得る。図2に示す第1
の基材の製造方法は1例でこれに限定されるものではな
いが、遮光膜パタン220Aの形成のためのエッチン
グ、柱状物211、土手部212の形成のためのエッチ
ングは、ドライエッチングが加工形状の面から好まし
い。
Next, the first method of manufacturing the first base material 110 is as follows.
An example will be described with reference to FIG. First, a chromium-based film was provided on one surface of a quartz substrate 210 as a light-shielding film 220.
With respect to the photomask blank (FIG. 2A), an etching-resistant film (hereinafter, also referred to as a resist pattern) 230 for dry-etching the light-shielding film is formed on the light-shielding film 220 by a normal photolithography method. It is formed according to the specifications of the first base material. (FIG. 2B) Normally, FIG.
As shown in (c), in order to fabricate the first base material 110 in a state where a large number of first base materials 110 are arranged on the large-size base material 110A, the resist pattern 2 is mounted on one surface of the quartz substrate 210 while being imposed.
30 is manufactured, and the following processing is performed. Next, portions of the light-shielding film 220 exposed from the resist pattern 230 are removed by dry etching using a chlorine-based gas.
(FIG. 2C) Next, using the resist pattern 230 and the light-shielding film pattern 220A (light-shielding film 220) as an etching-resistant mask, the exposed portion of the quartz substrate 210 is dry-etched with a fluorine-based gas to obtain a columnar member having a predetermined shape. 21
1. A bank 212 is formed (FIG. 2D), the resist pattern 230 is removed with a predetermined stripper, and the light-shielding film pattern 220A is removed by wet etching with a ceric ammonium nitrate solution (FIG. 2 (D)). e)), further performing a washing treatment or the like to obtain a desired first base material. The first shown in FIG.
The method for manufacturing the base material is not limited to this example, but the etching for forming the light-shielding film pattern 220A and the etching for forming the pillars 211 and the bank 212 are formed by dry etching. It is preferable in terms of shape.

【0016】本例では、第2の基材も石英とするもの
で、第1の基材110と第2の基材120との貼り合せ
は、柱状物111を間に介して第1の基材と第2の基材
を合せた後、例えば、1000℃以上で熱処理すること
により接合して行なうが、これに限定はされない。
In this example, the second base material is also made of quartz, and the first base material 110 and the second base material 120 are attached to each other with the first base material 111 interposed therebetween. After the material and the second base material are combined, they are joined by heat treatment at, for example, 1000 ° C. or higher, but the present invention is not limited to this.

【0017】本例のフィルターは、マイクロリアクタ
ー、ケミカルチツプ、パイオチツプ、Lab-on-a-chip 、
ナノチップ等の構造体に形成される微小流路中に配置さ
れる、物質の分離やろ過に使用される微小流路用のフィ
ルター部であるが、同じ構造のものを、物質の分離やろ
過に使用されたものをテスト等に使用するための、テス
トピース用のフィルターとして用いることもできる。
The filter of the present example is a microreactor, a chemical chip, a biochip, a Lab-on-a-chip,
A filter section for microchannels used for separation and filtration of substances placed in microchannels formed in a structure such as a nanochip.The same structure is used for separation and filtration of substances. It can also be used as a filter for a test piece for using the used one for a test or the like.

【0018】[0018]

【実施例】実施例を挙げて、更に、本発明のフィルタを
説明する。 (実施例1)実施例1は、図2に示す工程にて作製され
た基材を用いて、図1に示す微小流路用のフィルターを
作製したものである。第1の基材(図1の110)を以
下のようにして作製した。図2に基づいて説明する。作
製する第1の基材の、柱状物と柱状物の列方向の間隔d
1、柱状物の列と列の間隔d2、柱状物の1辺d3、d
4を決めるための、レジストパタンの対応する目標寸法
を、それぞれ、3μm、3μm、0.6μm、d4を
0.6μmとした。先ず、石英基板210の1面にクロ
ム膜(90nm厚)、酸化クロム膜(20nm厚)を順
次積層した遮光膜220を設けたフォトマスク用ブラン
クス(図2(a))に対し、その遮光膜220上に、ポ
ジレジストIP3500をスピンコートして形成した
後、、レーザー描画装置ALTA3500(ETEC
社)を用いて、作製する第1の基材に対応したパターン
描画を行った後、 有機アルカリ現像液で現像し、図1
(a)に示す形状に対応した、レジストパタン230A
を形成した。(図2b)) 次いで、レジストパタン230Aの開口から露出したの
酸化クロム、クロム膜から成る遮光膜220を、塩素ガ
スを用い、ドライエツチヤー(PTI社製VLR70
0)でドライエツチングし、遮光膜パタン220Aを形
成した。(図2(c)) 次いで、CF4 とO2 の混合ガス(体積比CF4 :O2
=95:5)を用い、120分間ドライエッチングを行
ない、所定形状の柱状物111、土手部112を形成し
た。(図2(d)) 柱状物111の高さ(石英基材210の掘り込み深さ)
は、0.7μmであった。次いで、残存しているレジス
トパタン230Aを酸素プラズマで灰化処理し、アルカ
リ溶液で除去した後、石英基材210上に残っているク
ロム膜、酸化クロム膜からなる遮光膜パタン230Aを
硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液を主成分とするエ
ツチング液ですべて除去した。(図2(e))
EXAMPLES The filter of the present invention will be further described with reference to examples. (Example 1) In Example 1, a filter for a microchannel shown in FIG. 1 was produced using the base material produced in the step shown in FIG. A first substrate (110 in FIG. 1) was produced as follows. A description will be given based on FIG. The distance d between the columns in the column direction of the first base material to be manufactured.
1. Column-to-column spacing d2, one side of column d3, d
The corresponding target dimensions of the resist pattern for determining 4 were 3 μm, 3 μm, 0.6 μm, and d4 were 0.6 μm, respectively. First, a photomask blank (FIG. 2A) having a light-shielding film 220 in which a chromium film (90 nm thick) and a chromium oxide film (20 nm thick) are sequentially laminated on one surface of a quartz substrate 210 is used. After forming a positive resist IP3500 by spin coating on the substrate 220, the laser writing apparatus ALTA3500 (ETEC
After pattern drawing corresponding to the first base material to be produced is performed using
A resist pattern 230A corresponding to the shape shown in FIG.
Was formed. (FIG. 2B) Next, the light-shielding film 220 made of chromium oxide and chromium film exposed from the opening of the resist pattern 230A was dried with chlorine gas using a dry etcher (VLR70 manufactured by PTI).
0) to form a light-shielding film pattern 220A. (FIG. 2C) Next, a mixed gas of CF 4 and O 2 (volume ratio CF 4 : O 2)
= 95: 5), and dry-etching was performed for 120 minutes to form a columnar object 111 and a bank 112 having a predetermined shape. (FIG. 2 (d)) Height of pillar 111 (depth of dug quartz substrate 210)
Was 0.7 μm. Next, after the remaining resist pattern 230A is ashed with oxygen plasma and removed with an alkaline solution, the light-shielding film pattern 230A made of a chromium film and a chromium oxide film remaining on the quartz All were removed with an etching solution containing a cerium ammonium aqueous solution as a main component. (FIG. 2 (e))

【0019】柱状物111の真上から25000倍の電
子顕微鏡で撮影し、柱状物の辺の長さを測定したとこ
ろ、0.593μmと0.589μmで着床面積が0.
349平方μm(μm2 )であった。次に、1000倍
の光学顕微鏡で、掘り込んだ全エリアを目視し柱状物に
破損、倒壊しているものがないことを確認した。また、
5個所の柱状物111の着床部分111a付近に異物が
付着していることを検知した。柱状構造体の形成された
基材を、微量の硝酸を含む濃硫酸溶液に3分浸した後、
脱イオン水で洗浄、濃硫酸を除去したのち、界面活性剤
を0.1%含む純水を出水部の圧力60kgf/cm2
基材に3分散水した。さらに、第1の基材の柱状物形成
側の面へ、1.5MHzの超音波ノズルを用いて、流速
1. 0l/minで1分間、ノズルから噴射された超純
水を当てて、第1の基材を500秒間、 超純水噴射洗
浄した。洗浄後、1000倍の光学顕微鏡で、掘り込ん
だ全エリアを目視し柱状構造体に破損、倒壊しているも
のがないこと、また、異物はすべて除去されていること
を確認した。超純水噴射洗浄時間は、1分間で異物の除
去が充分であることを、予め調べて決めたものである。
An image was taken with an electron microscope at a magnification of 25,000 from directly above the column 111, and the length of the side of the column was measured. As a result, the landing area was 0.593 μm and 0.589 μm.
It was 349 square μm (μm 2 ). Next, the entire dug area was visually observed with an optical microscope of 1000 times, and it was confirmed that there was no broken or collapsed columnar object. Also,
It is detected that foreign matter is attached near the landing part 111a of the five pillars 111. After immersing the substrate on which the columnar structures are formed in a concentrated sulfuric acid solution containing a small amount of nitric acid for 3 minutes,
After washing with deionized water and removing concentrated sulfuric acid, pure water containing 0.1% of a surfactant was supplied to the outlet at a pressure of 60 kgf / cm 2.
The substrate was dispersed 3 times in water. Further, the ultrapure water jetted from the nozzle at a flow rate of 1.0 l / min for 1 minute using a 1.5 MHz ultrasonic nozzle was applied to the surface of the first base material on the side on which the columnar material was formed. The substrate of No. 1 was spray-cleaned with ultrapure water for 500 seconds. After cleaning, the entire dug area was visually observed with a 1000 × optical microscope, and it was confirmed that the columnar structure was not damaged or collapsed, and that all foreign matters were removed. The ultrapure water spray cleaning time is determined by checking beforehand that removal of foreign matter in one minute is sufficient.

【0020】この後、作製された石英からなる第1の基
材110を用い、石英からなり、流体の流入口、流出口
を形成した、第2の基材120とを、1000℃での熱
圧着により接着して、図1(a)に示す微小流路用のフ
ィルターを形成して、これを使用したが、液漏れもなく
問題なく使用できた。
Thereafter, the first base material 110 made of quartz is used, and the second base material 120 made of quartz and having an inlet and an outlet for a fluid is heated at 1000 ° C. The filter for the micro flow path shown in FIG. 1A was formed by bonding by pressure bonding, and this filter was used.

【0021】(実施例2)実施例2は、実施例1におい
て、第1の基材の柱状物の断面形状を変えて作製したも
ので、それ以外は、実施例1と同一の方法、条件で柱状
物を作製し、洗浄した。柱状物の断面形状は長方形で、
その配列は、柱状物と柱状物の列方向の間隔d1、柱状
物の列と列の間隔d2、柱状物の1辺d3、d4を決め
るための、レジストパタンの対応する目標寸法を、それ
ぞれ、3μm、3μm、0.4μm、d4を0.7μm
とした。実施例1と同様、柱状物を形成し、25000
倍の電子顕微鏡で撮影し、柱状構造体の辺の長さを測定
したところ、0.391μmと0.687μmで着床面
積が0.269平方μm(cm2 )であった。実施例1
と同様の洗浄後、1000倍で、掘り込んだ全エリアを
目視し柱状物に破損、倒壊しているものがないことを確
認した。
(Embodiment 2) In Embodiment 2, the cross-sectional shape of the columnar member of the first base material is changed in Embodiment 1, and otherwise the same method and conditions as in Embodiment 1 are used. To prepare a columnar material, which was washed. The cross-sectional shape of the pillar is rectangular,
The arrangement is such that the corresponding target dimensions of the resist pattern for determining the column-to-column spacing d1 in the column direction, the column-to-column spacing d2, and the sides d3 and d4 of the column, respectively. 3 μm, 3 μm, 0.4 μm, d4 0.7 μm
And As in Example 1, a column was formed and 25,000
When the length of the side of the columnar structure was measured by using an electron microscope at a magnification of 0.391 μm and 0.687 μm, the landing area was 0.269 square μm (cm 2 ). Example 1
After washing in the same manner as in the above, the entire dug area was visually inspected at a magnification of 1000 times, and it was confirmed that there were no broken or collapsed pillars.

【0022】この後、実施例1と同様、作製された石英
からなる第1の基材110を用い、石英からなり、流体
の流入口、流出口を形成した、第2の基材120とを1
000℃の熱圧着により接着して、図1(a)に示す微
小流路用のフィルターを形成して、これを使用したが、
液漏れもなく問題なく使用できた。
Thereafter, similarly to the first embodiment, the first base material 110 made of quartz is used, and the second base material 120 made of quartz and having an inlet and an outlet for fluid is formed. 1
Adhesion was performed by thermocompression bonding at 000 ° C. to form a filter for a microchannel shown in FIG. 1A, which was used.
There was no liquid leakage and it could be used without any problem.

【0023】(実施例3)実施例3は、実施例2と同様
に、柱状物の断面形状は長方形で、その配列は、柱状物
と柱状物の列方向の間隔d1、柱状物の列と列の間隔d
2、柱状物の1辺d3、d4を決めるための、レジスト
パタンの対応する目標寸法を、それぞれ、3μm、3μ
m、0.4μm、d4を0.5μmとし、実施例2と同
一の方法、条件で柱状物を作製し、更に、レジストパタ
ン230剥離、遮光膜パタン220Aエッチング除去
後、フッ酸溶液によるウェットエッチングを全体に入れ
たものである。 ウェットエッチング後、水洗し、実施
例1、実施例2と同様、柱状物を形成し、25000倍
の電子顕微鏡で撮影し、柱状構造体の辺の長さを測定し
たところ、0.321μmと0.630μmで着床面積
が0.199平方μm(μm2 )であった。実施例1と
同様の洗浄後、1000倍で、掘り込んだ全エリアを目
視し柱状物に破損、倒壊しているものがないことを確認
した。
(Embodiment 3) In Embodiment 3, similarly to Embodiment 2, the cross-sectional shape of the columnar object is rectangular, and the arrangement is such that the column-to-column distance d1 in the column direction, the columnar column Row spacing d
2. The corresponding target dimensions of the resist pattern for determining one side d3 and d4 of the columnar object are 3 μm and 3 μm, respectively.
Columns were produced under the same method and conditions as in Example 2 with m, 0.4 μm, and d4 set to 0.5 μm. Further, after the resist pattern 230 was peeled off and the light-shielding film pattern 220A was removed by etching, wet etching with a hydrofluoric acid solution was performed. Is put in the whole. After the wet etching, the substrate was washed with water to form a columnar material as in Examples 1 and 2. The columnar structure was photographed with an electron microscope at a magnification of 25,000 and the length of the side of the columnar structure was measured. It was 0.630 μm and the landing area was 0.199 square μm (μm 2 ). After washing in the same manner as in Example 1, the entire dug area was visually inspected at a magnification of 1000 times, and it was confirmed that there was no broken or collapsed columnar object.

【0024】(比較例1)比較例1は、実施例1におい
て、第1の基材の柱状物の断面形状を変えて作製したも
ので、それ以外は、実施例1と同一の方法、条件で柱状
物を作製し、洗浄した。柱状物の断面形状は長方形で、
その配列は、柱状物と柱状物の列方向の間隔d1、柱状
物の列と列の間隔d2、柱状物の1辺d3、d4を決め
るための、レジストパタンの対応する目標寸法を、それ
ぞれ、3μm、3μm、0.4μm、d4を0.5μm
とした。柱状物形成後、実施例1と同様に、25000
倍の電子顕微鏡で撮影し、柱状構造体の辺の長さを測定
したところ、0.391μmと0.488μmで着床面
積か0.191平方μm(μm2 )であった。実施例1
と同様に、洗浄後、11000倍の光学顕微鏡で、掘り
込んだ全エリアを目視したところ、柱状構造休が約30
0本、破損、倒壊していた。
(Comparative Example 1) Comparative Example 1 was prepared by changing the cross-sectional shape of the columnar material of the first base material in Example 1, except for the same method and conditions as in Example 1. To prepare a columnar material, which was washed. The cross-sectional shape of the pillar is rectangular,
The arrangement is such that the corresponding target dimensions of the resist pattern for determining the column-to-column spacing d1 in the column direction, the column-to-column spacing d2, and the sides d3 and d4 of the column, respectively. 3 μm, 3 μm, 0.4 μm, d4 0.5 μm
And After the formation of the columnar material, 25,000 as in Example 1.
When the length of the side of the columnar structure was measured with a scanning electron microscope at a magnification of 0.391 μm and 0.488 μm, the landing area was 0.191 square μm (μm 2 ). Example 1
Similarly, after washing, the entire dug area was visually observed with an optical microscope of 11,000 times.
0, damaged, collapsed.

【0025】(比較例2)比較例は、実施例1におい
て、第1の基材の柱状物の断面形状を変えて作製したも
ので、それ以外は、実施例1と同一の方法、条件で柱状
物を作製し、洗浄した。柱状物の断面形状は長方形で、
その配列は、柱状物と柱状物の列方向の間隔d1、柱状
物の列と列の間隔d2、柱状物の1辺d3、d4を決め
るための、レジストパタンの対応する目標寸法を、それ
ぞれ、3μm、3μm、0.4μm、d4を0.4μm
とした。実施例1と同様に、25000倍の電子顕微鏡
で撮影し、柱状構造体の辺の長さを測定したところ、
0.391μmと0.385μmで着床面積か0.15
平方μm(μm2 )であった。実施例1と同様に、洗浄
後、11000倍の光学顕微鏡で、掘り込んだ全エリア
を目視したところ、柱状構造休が約300本、破損、倒
壊していた。
(Comparative Example 2) A comparative example was prepared by changing the cross-sectional shape of the columnar material of the first base material in Example 1, and was otherwise identical to that of Example 1 by the same method and conditions. Columns were made and washed. The cross-sectional shape of the pillar is rectangular,
The arrangement is such that the corresponding target dimensions of the resist pattern for determining the column-to-column spacing d1 in the column direction, the column-to-column spacing d2, and the sides d3 and d4 of the column, respectively. 3 μm, 3 μm, 0.4 μm, d4 is 0.4 μm
And In the same manner as in Example 1, an image was taken with an electron microscope at a magnification of 25000 and the length of the side of the columnar structure was measured.
0.391μm and 0.385μm for landing area of 0.15
Square μm (μm 2 ). As in Example 1, after cleaning, the entire dug area was visually observed with an optical microscope of 11,000 times. As a result, it was found that about 300 columnar structural breaks were broken or collapsed.

【0026】上記実施例1〜実施例3、比較例1、比較
例2より、第1の基材が、石英ガラスからなり場合、第
1の基材110への、1.5MHzの超音波洗浄ノズル
による超純水噴射洗浄に耐えるには、柱状物の着床部分
の面積が0. 2平方μm(μm2 )以上必要であること
が分かる。尚、1.5MHzの超音波洗浄ノズルによる
超純水噴射洗浄による、物理的な耐性は柱状物の着床部
の断面面積にのみにほぼ依存する。
According to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, when the first substrate is made of quartz glass, the first substrate 110 is ultrasonically cleaned at 1.5 MHz. It can be seen that in order to withstand the ultrapure water spray cleaning by the nozzle, the area of the landing portion of the columnar material needs to be 0.2 square μm (μm 2 ) or more. In addition, the physical resistance by the ultrapure water jet cleaning using the ultrasonic cleaning nozzle of 1.5 MHz substantially depends only on the cross-sectional area of the landing portion of the columnar object.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明は、上記のように、マイクロリア
クター、ケミカルチツプ、パイオチツプ、Lab-on-a-chi
p 、ナノチップ等の構造体におけるフィルター、あるい
は、物質の分離やろ過に使用されたものをテスト等に使
用するための、テストピース用のフィルターで、且つ、
流路内にエッチング等により形成された柱状構造体を設
けたフィルターで、特に、作製の際の洗浄に耐え、接続
部分等の破損、液もれを引き起こさない構造のものの提
供を可能とした。以上の説明から明らかなように、本発
明の柱状物を配したフィルターにおいては、第1の基材
に一体となった柱状物の着床部分の断面の面積が制御さ
れているので物埋的強度が維持され、第1の基材を洗浄
する場合に用いられる、化学的な洗浄と物理的な洗浄、
超音波洗浄、高圧洗浄などが併用でき、洗浄時に柱状物
が破損、破壊されることない。この結果、柱状物及びそ
の周辺に異物、汚れが付着していない柱状物を有する微
小流路用フィルターを、歩留まり良く、低コストで実現
できるものとしている。
As described above, the present invention provides a microreactor, a chemical chip, a biochip, a Lab-on-a-chi
p, a filter in a structure such as a nanochip, or a filter for a test piece for using a substance used for separation or filtration of a substance for a test or the like, and
It is possible to provide a filter provided with a columnar structure formed by etching or the like in a flow path, and which has a structure that withstands washing at the time of manufacturing and does not cause damage to a connection portion or the like and liquid leakage. As is clear from the above description, in the filter provided with the columnar material of the present invention, since the cross-sectional area of the landing portion of the columnar material integrated with the first base material is controlled, the filter is imbedded. Chemical and physical cleaning, where strength is maintained and used to clean the first substrate,
Ultrasonic cleaning, high pressure cleaning, etc. can be used together, and the columnar material will not be damaged or destroyed during cleaning. As a result, a filter for a microchannel having a pillar and a pillar having no foreign matter or dirt attached to the periphery thereof can be realized with good yield and at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1(a)は本発明の微小流路用フィルターの
実施の形態の1例の一断面図で、図1(b)は図1
(a)に示す実施の形態例の第1の基材をA0側からみ
た図で、図1(c)は第1の基材を大サイズ基材に多数
の配列した状態を示した図である。
FIG. 1 (a) is a cross-sectional view of an example of an embodiment of a microchannel filter according to the present invention, and FIG. 1 (b) is FIG.
FIG. 1A is a diagram of a first base material of the embodiment shown in FIG. 1A viewed from the A0 side, and FIG. 1C is a diagram illustrating a state in which a large number of the first base materials are arranged on a large-sized base material. is there.

【図2】第1の基材の作製工程断面図FIG. 2 is a cross-sectional view of a manufacturing process of a first base material.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

110 第1の基材 110a 着床部 110A 大サイズ基材 111、111a 柱状物 112 土手部 113 エッチング形成面 120 第2の基材 130 流路 130a 流路入り口 130b 流路出口 d1 柱状物の列方向間隔 d2 柱状物の列間隔 d3 柱状物の列方向の1辺の長さ d4 柱状物の列と直交する方向の1辺
の長さ 210 石英基板 211 柱状物 212 土手部 215 エッチング面 220 遮光膜 220A 遮光膜パタン 230 レジストパタン
110 1st base material 110a Landing section 110A Large size base material 111, 111a Column-shaped material 112 Bank portion 113 Etched surface 120 Second base material 130 Flow path 130a Flow path entrance 130b Flow path exit d1 Column direction of columnar substance Spacing d2 column spacing of columns d3 length of one side in column direction of columns d4 length of one side in direction orthogonal to column of columns 210 quartz substrate 211 columnar 212 bank 215 etching surface 220 light shielding film 220A Light shielding film pattern 230 Resist pattern

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H096 AA30 BA09 CA05 EA04 GA08 HA14 HA15 HA23 HA24 JA04 2H097 CA16 CA17 LA20 4D019 AA03 AA04 BA01 BA04 BA05 BA06 BA13 BB01 BD01 BD10 CB04 CB06  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H096 AA30 BA09 CA05 EA04 GA08 HA14 HA15 HA23 HA24 JA04 2H097 CA16 CA17 LA20 4D019 AA03 AA04 BA01 BA04 BA05 BA06 BA13 BB01 BD01 BD10 CB04 CB06

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マイクロリアクター、ケミカルチツプ、
パイオチツプ、Lab-on-a-chip 、ナノチップ等の構造体
に形成される微小流路中に配置される、物質の分離やろ
過に使用されるフィルター、あるいは、物質の分離やろ
過に使用されたものをテスト等に使用するための、テス
トピース用のフィルターであって、加工用素材である基
板の表面にドライエッチング、ウエトエツチングなどの
化学的処埋、あるいはレーザー、ファーストアトムビー
ム、イオンビームなどによるエネルギー線照射処理によ
る加工処理を施し、表面部に突出して形成された島状の
柱状物を一体として複数有する第1の基材と、前記柱状
物を間に挟むように、柱状物を密閉するように接合する
平板状の第2の基材とからなり、第1の基材と第2の基
材とで密閉された島状の柱状物の隙間をフィルター流路
として形成するもので、第1の基材への、柱状物の着床
部分の面積を、1.5MHzの超音波洗浄ノズルによる
超純水噴射洗浄に耐えるように、制御していることを特
徴とするフィルター。
1. A microreactor, a chemical chip,
A filter used for separation and filtration of substances, or used for separation and filtration of substances, placed in a microchannel formed in a structure such as a biochip, Lab-on-a-chip, or nanochip This is a filter for test pieces that is used for testing, etc., and the surface of the substrate, which is a processing material, is subjected to chemical treatment such as dry etching and wet etching, or a laser, first atom beam, ion beam, etc. The first base member integrally having a plurality of island-shaped pillars formed so as to protrude from the surface portion, and the pillars are hermetically sealed so as to sandwich the pillars therebetween. And a plate-like second base member joined in such a manner that a gap between island-shaped columnar members sealed by the first base member and the second base member is formed as a filter channel. To the first base member, a filter for the area of implantation portion of the pillars, to withstand ultra pure water jetting cleaning by the ultrasonic cleaning nozzle of 1.5 MHz, characterized in that it controls.
【請求項2】 請求項1において、 第1の基材、第2
の基材が、いずれも、シリコン、石英ガラス、ホウ珪酸
ガラスやセラミツクなどの無機物や、ポリカーボネイ
ト、ポリアクリルアミドなどのプラスチックやシリコー
ンゴムや珪素樹脂などの有機物からなることを特徴とす
るフィルター。
2. The method according to claim 1, wherein the first base material, the second base material,
Wherein the base material is made of an inorganic material such as silicon, quartz glass, borosilicate glass or ceramic; a plastic such as polycarbonate or polyacrylamide; or an organic material such as silicone rubber or silicon resin.
【請求項3】 請求項1ない2において、第1の基材
は、石英ガラス、ホウ珪酸ガラスやセラミツクス、アル
ミノ珪酸ガラス等、酸化珪素を主成分とするものを加工
用素材とし、該加工素材から、ドライエッチングにより
加工形成されたものであることを特徴とするフィルタ
ー。
3. The processing material according to claim 1, wherein the first base material is a material mainly composed of silicon oxide, such as quartz glass, borosilicate glass, ceramics, or aluminosilicate glass. A filter formed by dry etching.
【請求項4】 請求項1ない3において、第1の基材
は、石英ガラスからなり、島状の柱状物を複数有する第
1の基材への、柱状物の着床部分の面積が0.2平方μ
m(μm2 )以上であることを特徴とするフィルター。
4. The method according to claim 1, wherein the first base material is made of quartz glass, and the area of the landing portion of the columnar material on the first base material having a plurality of island-like columnar materials is zero. .2 square μ
m (μm 2 ) or more.
【請求項5】 請求項4において、柱状物は、着床部分
の形状が長方形もしくは正方形の角柱状で、前記長方形
の長い1辺もしくは前記正方形の辺の1辺を、流路方向
の辺としたものであり、その最小の辺の長さ(流路に直
交する方向の長さか)が、0. 4μm以上であることを
特徴とするフィルター。
5. The columnar object according to claim 4, wherein the landing portion has a rectangular or square prismatic shape, and one long side of the rectangle or one side of the square is defined as a side in the flow direction. A length of the minimum side (length in a direction orthogonal to the flow path) is 0.4 μm or more.
【請求項6】 請求項4において、柱状物は、着床部分
の形状が円形であり、その直径が0. 25μm以上であ
ることを特徴とするフィルター。
6. The filter according to claim 4, wherein the columnar object has a circular shape at the landing portion and a diameter of 0.25 μm or more.
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