JP2002370198A - マイクロチャンネル構造体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えばマイクロチップの製作に好適で、マイ
クロマシン技術を石英の精密溝加工法として活用し、従
来の機械工具による通孔の穿孔を廃し、従来の機械加工
およびその延長技術では困難であった数１０μｍの寸法
領域の加工を実現し、微細な通孔若しくは溝を合理的か
つ高精密に形成し、カバ−プレ−トないしマイクロチャ
ンネル構造体を合理的に製作できる、マイクロチャンネ
ル構造体およびその製造方法を提供すること。 【解決手段】 マイクロチャンネル４を形成した基板２
と、微小の通孔１３〜１５を厚さ方向に形成したカバ−
プレ−ト３とを備える。前記マイクロチャンネル４側に
前記カバ−プレ−ト３を接合し、前記通孔１３〜１５を
マイクロチャンネル４に連通させる。前記カバ−プレ−
ト３を少なくとも二つのカバ−プレ−トピ−ス１０〜１
２を接合して構成する。一方若しくは双方のカバ−プレ
−トピ−ス１０〜１２の接合面に、前記通孔１３〜１５
の全部または一部を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばマイクロチ
ップの製作に好適で、マイクロマシン技術を石英の精密
溝加工法として活用し、従来の機械工具による通孔の穿
孔を廃し、機械加工およびその延長技術では困難であっ
た数１０μｍの寸法領域の加工を実現して、微細な通孔
若しくは溝を合理的かつ高精密に形成し、カバ−プレ−
トないしマイクロチャンネル構造体を合理的に製作でき
る、マイクロチャンネル構造体およびその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造に用いられる、いわゆるＩＣ
技術は年々進歩の一途を辿っており、近年では０．１μ
ｍの精度でのパターン形成技術が確立しつつある。また
ＩＣ技術の微細加工技術を用いて、シリコン基板に数１
０μｍ単位の形状や構造物を形成する技術分野が進展
し、マイクロマシンと呼ばれる技術分野が形成されてい
る。

【０００３】このような状況と呼応して、近年、バイオ
関連の研究分野では遺伝子解析が積極的に推進され、人
の遺伝子の解読が完了しつつあり、次の研究対象はタン
パク質の分析であるとされている。すなわち、アミノ酸
が並んだヒモ状のタンパク質が、どのような立体構造を
しているのかを知ることは、そのタンパク質がどのよう
に機能しているかを知る有力な手掛かりになる。組織に
含まれるタンパク質は、主なものでも数百から数千個あ
り、これを効率的に分離するには、二次元電気泳動法が
有効である。

【０００４】前記二次元電気泳動法は、具体的には一次
元的に先ずＰＨの違いで分離し、次にそれと垂直方向に
分子量の違いで分離するもので、一度に数千種類のタン
パク質を同時に分離することが可能である。このような
分析には微量の溶液による分析が求められ、流路の寸法
は極めて小さくなる微細流路（マイクロチャンネル）と
なる。このマイクロチャンネルは、石英の基板上に精密
かつ滑らかに溝加工して形成され、該チャンネル上にカ
バ−プレ−トを接合して、マイクロチャンネル構造体が
構成される。

【０００５】従来のマイクロチャンネル構造体は、例え
ば特開２０００−２９８１０９号公報のように、石英の
基板上にレ−ザ−を照射し、若しくはイオンエッチング
加工して所望のマイクロチャンネルを形成し、該基板に
直径１ｍｍの注水用および排水用の小孔を形成したカバ
−プレ−トを熱接合し、前記小孔をマイクロチャンネル
に連通させていた。

【０００６】しかし、この従来のマイクロチャンネル構
造体は、カバ−プレ−トにこの種装置としては非常に大
径の小孔を形成し、またマイクロチャンネルを幅２００
μｍ、深さ１００μｍの大形に形成していて、微量の溶
液による分析の整合性を得られず、この種装置の小形軽
量化を阻害するという問題があり、それらの微細化が望
まれていた。

【０００７】このような要請に対し、石英基板に２０μ
ｍ程度の幅で、２０μｍ程度の深さの溝の加工法につい
ては、従来より幾つかの提案がなされている。例えば、
BUNSEKI KAGAKU Vol.47、No.6、pp.361-368 では、レジス
ト／Ａｕ／Ｃｒの積層膜をマスクにして、石英基板をフ
ッ化水素酸でウェットエッチングする方法が提案されて
いる。

【０００８】しかし、ウェットエッチングは基本的に等
方性エッチングであるため、深さ方向と同程度に横方向
にもエッチングが進行する。すなわち、エッチング終了
時の溝の横寸法は、マスク開口幅に深さ方向寸法の２倍
を加えたものになる。例えば、２０μｍ幅のマスク幅で
２０μｍの深さまでエッチングしたとすると、実際の仕
上がり開口寸法は、６０μｍと見積られる。したがっ
て、ウェットエッチングで２０μｍ幅で２０μｍの深さ
の溝を形成することは、原理的に不可能である。

【０００９】このようなウェットエッチングの問題を解
決するために、ドライエッチングも試みられているが、
適当なマスク材が無いため、特開平６−２１９７８１号
公報では、３００ｎｍ厚のＣｒ／１００ｎｍ厚のアルミ
ニウムからなる積層膜で、深さ１２μｍの溝をエッチン
グした例が示されている。

【００１０】一方、従来の機械加工法からの微細加工に
対するアプローチもなされており、ダイシングソー、超
音波加工法、微細ドリル加工法、サンドブラスト法等が
試みられている。しかし、ダイシングソーでは、基板表
面に直線的な掘り込み溝しかできず、任意の平面パター
ンを切削するのは原理的に不可能である。また、超音波
加工法では特別な加工用工具が必要になり、数１０μｍ
オーダーの微細な工具が必要になることから、その製作
は困難を極める。

【００１１】更に、微細ドリル加工法は穴開け加工に限
定され、微細な工具の作成は困難であるという問題があ
る。またダイシングソーでは切削中のブレードのブレが
避けられず、狭い溝加工になるほど切削速度が遅くな
り、量産性にも欠けるという問題がある。しかも、被削
材が石英という難削材であるため、工具の消耗が激しい
ことから、石英に貫通孔を形成するには、その直径は数
１００μｍ程度が限界である。

【００１２】また、サンドブラスト法を用いて、被加工
部位以外をマスクで覆って加工する方法も考えられる
が、サンドブラストに耐え得るマスク材の選択や、穴形
状が入り口に対し出口が小さくなる、いわゆるテーパー
形状が問題になり、ストレート形状の貫通孔を得ること
は困難である。

【００１３】仮に、石英基板表面に微細溝の形成が可能
であっても、溶液を溝に注入するための注入口や、その
排出口をカバープレートに設ける必要があり、そのため
には従来の機械加工に頼らざるを得ない。しかし、機械
加工によって微細な注入口、排出口を設けるのは、前述
のように極めて困難である。また、カバープレートに形
成した貫通孔は、溝加工を施した溝の終端に厳密に到達
し接触しなければならず、その位置合せも難しい。

【００１４】すなわち、従来の機械加工によって、石英
基板に数１０μｍの寸法領域で精密に形状制御された溝
を彫り込むことには限界があり、また溝を彫り込んだ石
英基板上に平坦なカバ−プレ−トを接合し、該プレ−ト
に数１０μｍの貫通孔を開け、該孔を基板上に形成した
マイクロチャンネルの終端に精密に位置合せすること
は、極めて困難である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題を解決し、例えばマイクロチップの製作に好適で、マ
イクロマシン技術を石英の精密溝加工法として活用し、
従来の機械工具による通孔の穿孔を廃し、機械加工およ
びその延長技術では困難であった数１０μｍの寸法領域
の加工を実現して、微細な通孔若しくは溝を合理的かつ
高精密に形成し、カバ−プレ−トないしマイクロチャン
ネル構造体を合理的に製作できる、マイクロチャンネル
構造体およびその製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、マイ
クロチャンネルを形成した基板と、微小の通孔を厚さ方
向に形成したカバ−プレ−トとを備え、前記マイクロチ
ャンネル側に前記カバ−プレ−トを接合し、前記通孔を
マイクロチャンネルに連通させたマイクロチャンネル構
造体において、前記カバ−プレ−トを少なくとも二つの
カバ−プレ−トピ−スを接合して構成し、その一方若し
くは双方のカバ−プレ−トピ−スの接合面に、前記通孔
の全部または一部を形成して、従来の機械加工およびそ
の延長技術では困難であった数１０μｍの寸法領域の加
工を実現し、微細な通孔若しくは溝を合理的かつ高精密
に形成し、極微量分析に好適なマイクロチャンネルと、
カバ−プレ−トないしマイクロチャンネル構造体とを合
理的に製作するようにしている。

【００１７】請求項２の発明は、マイクロチャンネルを
形成した基板のマイクロチャンネル側に、微小の通孔を
厚さ方向に形成したカバ−プレ−トを接合し、前記通孔
をマイクロチャンネルに連通させるマイクロチャンネル
構造体の製造方法において、前記カバ−プレ−トを少な
くとも二つのカバ−プレ−トピ−スを接合して構成し、
その一方若しくは双方のカバ−プレ−トピ−スの接合面
に、前記通孔の全部または一部を形成し、従来の機械加
工およびその延長技術では困難であった数１０μｍの寸
法領域の加工を実現し、微細な通孔若しくは溝を合理的
かつ高精密に形成し、極微量分析に好適なマイクロチャ
ンネルと、カバ−プレ−トないしマイクロチャンネル構
造体を合理的に製作するようにしている。

【００１８】請求項３の発明は、互いに接合可能な少な
くとも二つの成形ブロックを設け、その一方若しくは双
方の成形ブロックの接合面に、前記通孔の全部または一
部を構成する成形溝を形成し、該成形ブロックを接合
後、接合した成形ブロックを前記通孔と垂直方向に切断
し、所定厚の前記カバ−プレ−トピ−スを複数形成する
ようにして、従来の機械加工およびその延長技術では困
難であった数１０μｍの寸法領域の加工を実現し、微細
な通孔若しくは溝を合理的かつ高精密に形成し、極微量
分析に好適なマイクロチャンネルと、カバ−プレ−トな
いしマイクロチャンネル構造体を合理的に製作するよう
にしている。

【００１９】請求項４の発明は、前記接合した成形ブロ
ックを切断して、前記カバ−プレ−トの厚さ方向に貫通
する通孔を形成し、従来の機械工具による通孔の穿孔を
廃し、微細な通孔若しくは溝を合理的かつ高精密に形成
し、極微量分析に好適なマイクロチャンネルと、カバ−
プレ−トないしマイクロチャンネル構造体を合理的に製
作するようにしている。請求項５の発明は、前記成形ブ
ロックの前記成形溝に沿う幅寸法を、前記カバ−プレ−
トの厚さの複数倍に形成し、カバ−プレ−トの合理的な
製作とその量産化を図れるようにしている。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を極微量分析用マイ
クロチップに適用した図示の実施形態について説明する
と、図１乃至図７において１は矩形板状のマイクロチャ
ンネル構造体で、これは石英製の基板２と、石英製のカ
バ−プレ−ト３とを重合し、これらを１０００℃以上の
温度で熱圧着して接合している。

【００２１】前記基板２は厚さ略１ｍｍ程の矩形板状に
形成され、その上面に略Ｙ字形状のマイクロチャンネル
４を形成し、該マイクロチャンネル４は互いに交差する
直線状の溝５〜７を有し、これらの溝５〜７を後述のイ
オンエッチング加工によって、幅および深さをそれぞれ
略２０μｍに形成している。図中、８は溝５の中間部に
形成した丸溝状の液溜、９は前記溝５〜７の交差部に形
成した丸溝状の液溜である。

【００２２】前記カバ−プレ−ト３は基板２と同形かつ
略同厚に形成され、これは石英製の複数のカバ−プレ−
トピ−ス１０〜１２で構成され、該プレ−トピ−ス１０
〜１２の側端面を熱接合して形成している。実施形態で
は後述する成形ブロックの複合体を同厚にダイシングし
て、カバ−プレ−ト３ないしカバ−プレ−トピ−ス１０
〜１２を得ている。

【００２３】前記カバ−プレ−トピ−ス１０〜１２の接
合端面、つまり側端面の前記溝５〜７の端部と対応位置
に、前記マイクロチャンネル４の溶液注入孔若しくは排
出孔となる、単一または複数の微小な通孔１３〜１５を
厚さ方向に沿って形成している。前記通孔１３〜１５
は、実施形態では一辺が略２０μｍの方形に形成され、
対応する溝５〜７に連通している。すなわち、通孔１３
は溝５の一端部の直上に位置し、通孔１４，１５は溝
６，７の一端部の直上に位置し、それらとそれぞれ連通
している。

【００２４】この場合、前記通孔１３〜１５は、図３
（ａ）のように対応する一方のカバ−プレ−トピ−ス１
０の側端面に、その全断面形状を形成したり、図３
（ｂ）のように相対するカバ−プレ−トピ−ス１０，１
１若しくは１１，１２の双方の側端面に、各通孔１３〜
１５の一部断面形状、例えば１／２形状を形成しても良
い。

【００２５】そのようにすることで、前者の場合は後述
する成形ブロックの一方に通孔１３ないし溝の形成を省
略でき、後者の場合は双方の成形ブロックの側端面に通
孔１３〜１５ないし成形溝を形成することで、成形溝の
深さを浅くでき、前記エッチング加工を容易かつ速やか
に行なえるとともに、溝加工したカバ−プレ−トピ−ス
同士の利用を図れる利点がある。

【００２６】前記カバ−プレ−トピ−ス１０〜１２は、
前述のように成形ブロック１６〜１８をダイシングして
構成され、該成形ブロック１６〜１８は図４のように、
カバ−プレ−トピ−ス１０〜１２の上面と同形の平面形
状を有する四角柱状の石英柱で構成されている。そし
て、前記成形ブロック１６〜１８は、カバ−プレ−ト３
の製造過程の途中で、それらの接合端面を熱接合して図
５のように一体に構成される。図中、１９，２０は前記
熱接合による接合線である。

【００２７】このうち、前記成形ブロック１６，１８は
一体に接合した成形ブロック体の両側に配置され、それ
らの接合端面、つまり側端面に、前記通孔１３を形成す
る成形溝２１と、通孔１４，１５を形成する成形溝２
２，２３を形成している。これらの成形溝２１〜２３
は、後述のドライエッチングによって形成される。

【００２８】前記成形ブロック１７は前記成形ブロック
体の中央に配置され、それらの接合端面は平滑に形成さ
れている。この場合、隣接するカバ−プレ−トピ−ス１
０，１１若しくは１１，１２の双方の側端面に、各通孔
１３〜１５の断面形状の一部を形成するときは、例えば
図３（ｂ）のように一対の成形溝２１，２４を対向して
形成する。

【００２９】前記成形ブロック体は、カバ−プレ−ト３
の製造過程の後期に、図５のように前記通孔１３〜１５
の軸方向と直交方向にダイシングソ−(図示略)で切断さ
れ、それらの切断面を研磨する。図中、２５はダイシン
グソ−によるカッテングラインで、仕上りのカバ−プレ
−ト３より若干厚肉に切り出される。この状況は図６の
ようである。

【００３０】前記成形ブロック１６，１８の成形溝２１
〜２３は実質的に同一に成形され、これを成形ブロック
１６の成形溝２１の成形法について説明すると、その手
順は図７（ａ）〜（ｉ）のようである。先ず、図７
（ａ）において、石英を所定形状に切断して成形ブロッ
ク１６を形成し、その平坦な表面を洗浄し、ベーキング
した後、所望の成形溝２１を形成する面の裏面に、スパ
ッタ法等を用いてＣｒ等の金属膜２６を、１０００〜２
０００Å程度の厚さに成膜する。

【００３１】前記金属膜２６は、以下の（ｅ）でフォト
リソグラフィーのレジストパターンを形成時、アライナ
ーステージに成形ブロック１６を吸着する際、露光時に
ステージからの光の反射を無くし、精密で良好なレジス
ト溝パターン形成するために行なう。

【００３２】次に図７（ｂ）において、成形ブロック１
６の成形溝２１を形成する面上に、ポリイミド膜２７を
１０μｍ〜数１０μｍの厚さでスピンコートし、窒素雰
囲気中で約３５０℃の温度で１時間ないし数時間かけ
て、前記ポリイミド膜２７を硬化させる。

【００３３】そして、図７（ｃ）において、前記ポリイ
ミド膜２７上に、スパッタ法等を用いてＳｉＯ₂膜２８
を形成する。この場合、例えばＡｒでＳｉＯ₂膜２８を
形成する際、前記膜２８中に酸素が欠乏し、いわゆるシ
リコンリッチなＳｉＯ₂膜２８になってしまう。そこ
で、ＳｉＯ₂膜２８の組成を純粋なＳｉＯ₂とするため
に、スパッタチャンバーに導入されるＡｒガス中に、微
量な酸素ガスを混入させた反応性スパッタを用いること
が望ましい。

【００３４】次に図７（ｄ）において、前記ＳｉＯ₂膜
２８にフォトレジスト（以下レジストと呼ぶ）２９を約
１μｍの厚みでスピンコートする。この場合、前記レジ
スト２９はポジ型あるいはネガ型の何れでも良い。ま
た、パターン精度が要求される場合は、前記レジスト２
９の厚みを５０００Å程度まで薄くすることで、レジス
トパターンのエッジをシャープにすることができる。

【００３５】図７（ｅ）において、成形溝２１のパター
ンを有するマスク（図示せず）を介して、紫外線露光に
よりレジスト２９に溝パターン３０を形成する。前記露
光はアライナーに限らず、ステッパーや電子ビーム露光
など何れの手段を用いても良い。

【００３６】そして、図７（ｆ）では前記形成したレジ
ストパターン３０をマスクにして、下地のＳｉＯ₂膜２
８をＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）、イオン
ミリング、イオンビームエッチング等のドライエッチン
グ法を用いてエッチングする次に図７（ｇ）において、
レジスト２９およびＳｉＯ₂膜２８をマスクにして、ポ
リイミド膜２７を酸素プラズマ中でドライエッチングす
る。

【００３７】前記ポリイミド膜２７のドライエッチング
を、ＲＩＥを用いて行う場合は、なるべく異方性を強調
することが望ましいので、低圧、具体的には１ｍＴｏｒ
ｒ程度以下で行うことが望ましい。なお、前記ドライエ
ッチングに、ＩＣＰ（インダクティブリ−カップルドプ
ラズマ）エッチングを用いれば、高速で異方性の高いエ
ッチングが可能となる。

【００３８】次に、図７（ｈ）において、図７（ｇ）に
示したＳｉＯ₂膜２８、ポリイミド膜２７の積層膜３１
をマスクにして、成形ブロック１６をドライエッチング
により彫り込む。このドライエッチングでも、垂直性の
高いエッチング形状が求められるので、低圧力でのドラ
イエッチングが有効である。

【００３９】前記エッチングガスとしてはフッ素系ガス
を用い、具体的にはＣＦ₄、Ｃ₂Ｆ₆、Ｃ₃Ｆ₈、ＣＨＦ₃等
のガス、あるいは前記ガスに水素系ガス（ＣＨ₄、Ｃ₂Ｈ
₄、Ｃ₂Ｈ₂でも良い）を添加したものを用いても良い。
もちろん、ＩＣＰエッチングのようなプラズマ密度の高
いドライエッチングを用いれば、高速でマスク選択性の
高い異方性エッチングが可能になることは言うまでもな
い。

【００４０】そして、図７（ｉ）において、ポリイミド
残膜２７、成形ブロック１６の裏面の金属膜２６を除去
し、成形ブロック１６の表面に２０μｍ程度の深い成形
溝２１が異方性良く形成される。この時、ドライエッチ
ング中にポリイミド膜２７が完全に除去されてしまい、
そのままエッチングを続けても、成形溝２１の深さは変
わらない。

【００４１】すなわち、成形ブロック１６の表面１６ａ
と、成形溝２１の底部２１ａとは同じ石英なので、エッ
チング速度も同等になり、それ以上のドライエッチング
を続けても、成形ブロック１６に形成された成形溝２１
の深さは変わらない。換言すれば、成形ブロック１６上
に成膜したポリイミド厚膜２７の厚みを決定し、該ポリ
イミド厚膜２７と石英とのエッチングの選択比が分かれ
ば、上記ポリイミド膜２７の厚みを調整することで、所
望の深さのエッチングが可能となる。

【００４２】このように成形ブロック１６の成形溝２１
は、先ず成形ブロック１６にポリイミド厚膜２７を形成
し、該ポリイミド膜２７上にスパッタ法、ＬＰＣＶＤあ
るいはプラズマＣＶＤ等の成膜手段でＳｉＯ₂あるいは
Ｓｉ₃Ｎ₄等の薄膜２８を形成した後、フォトレジスト２
９を塗布し、露光現象を行なって、所望の溝形状のレジ
ストパターン３０を形成する。

【００４３】そして、前記レジストパターン３０で、そ
の下地の薄膜２８をドライエッチングし、溝パターン３
０を薄膜２８上に転写し、更に薄膜パターンをマスクに
して、その下地のポリイミドをドライエッチングして溝
パターンを形成する。最後に、ポリイミド膜２７をマス
クにして、成形ブロック１６をドライエッチングし、精
密な溝パターンを得るもので、フォトリソグラフィーを
用いるので、任意の平面形状パターンの形成が可能であ
る。しかも、ＳｉＯ₂膜２８を薄膜に形成しているか
ら、鮮明なＳｉＯ₂マスクが得られる。

【００４４】また、本発明による製作方法では、レイア
ウトする平面形状パターンは、シリコン単結晶基板の異
方性エッチングを用いるような、結晶方位に沿った溝パ
ターンに限定される制約が無いので、溝加工のための平
面形状パターンを任意に設計することが可能になる。

【００４５】図８は本発明の他の実施形態を示し、前述
の実施形態と対応する構成部分には同一の符号を用いて
いる。すなわち、図８は前記成形溝２１〜２３の他の形
成法を順に示している。先ず、図８（ａ）において、成
形ブロック１６の成形溝２１を形成する表面に導電性を
有する薄膜３２、具体的には金属薄膜、導電性多結晶シ
リコン薄膜、導電性アモルファスシリコン薄膜等を被覆
する。

【００４６】次に図８（ｂ）において、導電性薄膜３２
上にポリイミド厚膜２７をスピンコートし、硬化させ
る。この後、図８（ｃ）において、ポリイミド厚膜２７
上に該厚膜２７のドライエッチングする際のマスクとな
るＳｉＯ₂薄膜２８を被覆するそして、図８（ｄ）にお
いて、前記ＳｉＯ₂薄膜２８上にレジスト２９をスピン
コートし、更に図８（ｅ）において前記レジスト２９を
パターニングする。この時、前記レジストパターン２９
は、成形ブロック１６に成形溝２１を形成する部分にレ
ジスト２９を残すパターンとする。

【００４７】更に、図８（ｆ）において、レジスト２９
をマスクにして、下地のＳｉＯ₂薄膜２８およびポリイ
ミド厚膜２７をドライエッチングし、その作用が導電性
薄膜３２に達するまでエッチングする。この時、レジス
ト２９もエッチングされ除去される。この後、図８
（ｇ）において、導電性薄膜３２上にＮｉメッキ３３す
る。この場合のメッキ厚は、ポリイミド厚膜２７の厚み
と同程度か、あるいはそれ以下の厚みとする。

【００４８】図８（ｈ）において、ＳｉＯ₂薄膜２８、
ポリイミド厚膜２７およびその下地となっている導電性
薄膜３２をエッチングして除去し、溝部を形成する成形
ブロック１６の表面１６ａを露出させる。次に図８
（ｉ）では、前記露出した表面１６ａを、金属性膜であ
るＮｉメッキ３３と導電性薄膜３２をマスクにして、ド
ライエッチングを用いて彫り込み、所望の深さまでエッ
チングする。その後、Ｎｉメッキ３３および導電性薄膜
３２をウェットエッチングで除去し、成形ブロック１６
に成形溝２１を形成する。

【００４９】このように前記実施形態では、Ｎｉのよう
な金属性膜３３をマスクにしているから、有機性のポリ
イミド厚膜２７をマスクにする場合に比べ、マスキング
効果が良く、その分薄厚化を図れる。

【００５０】前述した他の実施形態による成形溝２１〜
２３の形成法は、マイクロチャンネル４の形成にも適用
でき、また図７および図８の何れの実施形態によるか
は、成形溝５〜７、２１〜２３の形状寸法、マスク手段
や加工条件を基に採択される。

【００５１】このように本発明は、マイクロチャンネル
構造体１を構成するカバ−プレ−ト３の製作に際し、イ
オンエッチング等によって成形ブロック１６〜１８の所
定位置に成形溝２１〜２３を形成し、該ブロック１６〜
１８を接合後、これを所定方向に所定厚でダイシング
し、複数のカバ−プレ−ト３を合理的に製作し、その量
産化を促すようにしている。

【００５２】また、前記製作したカバ−プレ−ト３は、
複数のカバ−プレ−トピ−ス１０〜１２を接合して構成
しているから、これを単一のカバ−プレ−ト材で構成し
たものに比べ、種々の形状寸法の製作に応じられる。

【００５３】しかも、カバ−プレ−ト３に設ける微細な
通孔１３〜１５の形成に際しても、従来の機械工具によ
る通孔１３〜１５の穿孔を廃し、前記成形溝２１〜２３
の加工と、成形ブロック１６〜１８の接合およびそのダ
イシングによって、これを合理的かつ高精密に形成した
ものである。

【００５４】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明は、カバ
−プレ−トを少なくとも二つのカバ−プレ−トピ−スを
接合して構成し、その一方若しくは双方のカバ−プレ−
トピ−スの接合面に、前記通孔の全部または一部を形成
したから、従来の機械加工およびその延長技術では困難
であった数１０μｍの寸法領域の加工を実現でき、微細
な通孔若しくは溝を合理的かつ高精密に形成し、極微量
分析に好適なマイクロチャンネルと、カバ−プレ−トな
いしマイクロチャンネル構造体とを合理的に製作するこ
とができる。

【００５５】請求項２の発明は、カバ−プレ−トを少な
くとも二つのカバ−プレ−トピ−スを接合して構成し、
その一方若しくは双方のカバ−プレ−トピ−スの接合面
に、前記通孔の全部または一部を形成し、従来の機械加
工およびその延長技術では困難であった数１０μｍの寸
法領域の加工を実現でき、微細な通孔若しくは溝を合理
的かつ高精密に形成し、極微量分析に好適なマイクロチ
ャンネルと、カバ−プレ−トないしマイクロチャンネル
構造体を合理的に製作することができる。

【００５６】請求項３の発明は、互いに接合可能な少な
くとも二つの成形ブロックを設け、その一方若しくは双
方の成形ブロックの接合面に、前記通孔の全部または一
部を構成する成形溝を形成し、該成形ブロックを接合
後、接合した成形ブロックを前記通孔と垂直方向に切断
し、所定厚の前記カバ−プレ−トピ−スを複数形成する
ようにしたから、従来の機械加工およびその延長技術で
は困難であった数１０μｍの寸法領域の加工を実現し、
微細な通孔若しくは溝を合理的かつ高精密に形成し、極
微量分析に好適なマイクロチャンネルと、カバ−プレ−
トないしマイクロチャンネル構造体を合理的に製作する
ことができる。

【００５７】請求項４の発明は、前記接合した成形ブロ
ックを切断して、前記カバ−プレ−トの厚さ方向に貫通
する通孔を形成し、従来の機械工具による通孔の穿孔を
廃したから、微細な通孔若しくは溝を合理的かつ高精密
に形成でき、極微量分析に好適なマイクロチャンネル
と、カバ−プレ−トないしマイクロチャンネル構造体を
合理的に製作することができる。請求項５の発明は、前
記成形ブロックの前記成形溝に沿う幅寸法を、前記カバ
−プレ−トの厚さの複数倍に形成したから、カバ−プレ
−トを合理的な製作とその量産化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すマイクロチャンネル
構造体の斜視図である。

【図２】本発明を適用したマイクロチャンネル構造体を
分解して示す斜視図である。

【図３】本発明を適用したマイクロチャンネル構造体を
構成するカバ−プレ−トに設けた通孔の形成法を示す正
面図で、同図（ａ）は一方のカバ−プレ−トピ−スの接
合端面に通孔の全断面を開口し、同図（ｂ）は隣接する
双方のカバ−プレ−トピ−スの接合端面に通孔の一部断
面を開口している。

【図４】本発明を適用したマイクロチャンネル構造体を
構成するカバ−プレ−トの製造過程の中途状況を示し、
各成形ブロックの接合前の状況を分解して示す斜視図で
ある。

【図５】本発明を適用したマイクロチャンネル構造体を
構成するカバ−プレ−トの製造過程の中途状況を示し、
各成形ブロックの接合後、ダイシング前の状況を示す斜
視図である。

【図６】本発明を適用したマイクロチャンネル構造体を
構成するカバ−プレ−トの製造過程の終期状況を示し、
接合した成形ブロックのダイシング状況を示す斜視図で
ある。

【図７】本発明を適用したマイクロチャンネルおよびカ
バ−プレ−トにおいて、その製造過程を同図（ａ）から
同図（ｉ）へ順に示す断面図である。

【図８】本発明の他の実施形態を示す断面図で、前記マ
イクロチャンネルおよびカバ−プレ−トにおいて、その
製造過程を同図（ａ）から同図（ｉ）へ順に示している

【符号の説明】

１ マイクロチャンネル構造体 ２ 基板 ３ カバ−プレ−ト ４ マイクロチャンネル １０，１１，１２ カバ−プレ−トピ−ス １３，１４，１５ 通孔 １６，１７，１８ 成形ブロック ２１，２２，２３ 成形溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 明 山形県山形市蔵王松ヶ丘２−１−４ テク ノクオーツ株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロチャンネルを形成した基板と、
   微小の通孔を厚さ方向に形成したカバ−プレ−トとを備
   え、前記マイクロチャンネル側に前記カバ−プレ−トを
   接合し、前記通孔をマイクロチャンネルに連通させたマ
   イクロチャンネル構造体において、前記カバ−プレ−ト
   を少なくとも二つのカバ−プレ−トピ−スを接合して構
   成し、その一方若しくは双方のカバ−プレ−トピ−スの
   接合面に、前記通孔の全部または一部を形成したことを
   特徴とするマイクロチャンネル構造体。
2. 【請求項２】 マイクロチャンネルを形成した基板のマ
   イクロチャンネル側に、微小の通孔を厚さ方向に形成し
   たカバ−プレ−トを接合し、前記通孔をマイクロチャン
   ネルに連通させるマイクロチャンネル構造体の製造方法
   において、前記カバ−プレ−トを少なくとも二つのカバ
   −プレ−トピ−スを接合して構成し、その一方若しくは
   双方のカバ−プレ−トピ−スの接合面に、前記通孔の全
   部または一部を形成したことを特徴とするマイクロチャ
   ンネル構造体の製造方法。
3. 【請求項３】 互いに接合可能な少なくとも二つの成形
   ブロックを設け、その一方若しくは双方の成形ブロック
   の接合面に、前記通孔の全部または一部を構成する成形
   溝を形成し、該成形ブロックを接合後、接合した成形ブ
   ロックを前記通孔と垂直方向に切断し、所定厚の前記カ
   バ−プレ−トピ−スを複数形成する請求項２記載のマイ
   クロチャンネル構造体の製造方法。
4. 【請求項４】 前記接合した成形ブロックを切断して、
   前記カバ−プレ−トの厚さ方向に貫通する通孔を形成す
   る請求項３記載のマイクロチャンネル構造体の製造方
   法。
5. 【請求項５】 前記成形ブロックの前記成形溝に沿う幅
   寸法を、前記カバ−プレ−トの厚さの複数倍に形成した
   請求項４記載のマイクロチャンネル構造体の製造方法。