JP2003304057A - 微粒子保持プレートとその製造方法 - Google Patents
微粒子保持プレートとその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 微粒子を狭い間隔で高密度に並べて保持する
ことが可能な微粒子保持プレートとその製造方法を提供
すること。また、微粒子を吸引する際の吸引力を大きく
し、微粒子の保持不良の少ない信頼性の高い微粒子保持
プレートとその製造方法を提供すること。 【解決手段】 導電性膜１３が成膜されたシリコン基板
上に非導電性材料をパターニングする工程と、パターニ
ングされた非導電性材料を型として利用し電鋳法によっ
て導電性膜上に金属部材１１を形成する工程と、前記金
属部材をマスクとして利用しシリコン基板の所定の位置
をウェットエッチングする工程とで製造され、内周形状
が四角形であり、平面に対して約５５度の角度で傾いた
側壁面からなる貫通孔と、円形の内周形状であり平面に
対してほぼ垂直な側壁面からなる貫通孔とが一直線上に
連通して形成される構造をなしている。
ことが可能な微粒子保持プレートとその製造方法を提供
すること。また、微粒子を吸引する際の吸引力を大きく
し、微粒子の保持不良の少ない信頼性の高い微粒子保持
プレートとその製造方法を提供すること。 【解決手段】 導電性膜１３が成膜されたシリコン基板
上に非導電性材料をパターニングする工程と、パターニ
ングされた非導電性材料を型として利用し電鋳法によっ
て導電性膜上に金属部材１１を形成する工程と、前記金
属部材をマスクとして利用しシリコン基板の所定の位置
をウェットエッチングする工程とで製造され、内周形状
が四角形であり、平面に対して約５５度の角度で傾いた
側壁面からなる貫通孔と、円形の内周形状であり平面に
対してほぼ垂直な側壁面からなる貫通孔とが一直線上に
連通して形成される構造をなしている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は粒径の小さい微粒子
を所定の位置で保持するための微粒子保持プレートとそ
の製造方法に関し、詳しくは、はんだボールや細胞を所
定の位置に保持するための微粒子保持プレートとその製
造方法に関する。
を所定の位置で保持するための微粒子保持プレートとそ
の製造方法に関し、詳しくは、はんだボールや細胞を所
定の位置に保持するための微粒子保持プレートとその製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】数十μｍから数百μｍの微粒子を所定の
位置に保持するための微粒子保持プレートは、多くの分
野で利用されている。例えば半導体実装の分野では以下
に示すような利用がなされている。大量の情報を高速に
処理する情報処理装置においては、半導体チップに電子
回路や電子部品を集積したＬＳＩ、ＶＬＳＩ等が多く用
いられている。このような半導体チップを配線基板に取
り付けるために、配線基板上の配線部分に合わせてはん
だを配置し、はんだの溶着により、半導体チップを配線
基板上に固定するとともに、電気的な接続を行ってい
た。
位置に保持するための微粒子保持プレートは、多くの分
野で利用されている。例えば半導体実装の分野では以下
に示すような利用がなされている。大量の情報を高速に
処理する情報処理装置においては、半導体チップに電子
回路や電子部品を集積したＬＳＩ、ＶＬＳＩ等が多く用
いられている。このような半導体チップを配線基板に取
り付けるために、配線基板上の配線部分に合わせてはん
だを配置し、はんだの溶着により、半導体チップを配線
基板上に固定するとともに、電気的な接続を行ってい
た。
【０００３】以下に従来の一般的な半導体チップの取り
付け方法を示す。図８は従来の半導体チップの配線基板
への取り付け方法を示した図である。微粒子保持プレー
ト２０はシリコンからなっており、シリコンの異方性エ
ッチングの性質を利用して、図８（ａ）に示すような壁
面が平面に対して傾斜した貫通孔が所定の位置にあけら
れている。はんだボール３１０は微粒子保持プレート２
０のこの貫通孔に配置される。この時、はんだボール３
１０は貫通孔の一方の開口部から負圧吸引されることに
よって、しっかりと微粒子保持プレート２０に固定され
る。
付け方法を示す。図８は従来の半導体チップの配線基板
への取り付け方法を示した図である。微粒子保持プレー
ト２０はシリコンからなっており、シリコンの異方性エ
ッチングの性質を利用して、図８（ａ）に示すような壁
面が平面に対して傾斜した貫通孔が所定の位置にあけら
れている。はんだボール３１０は微粒子保持プレート２
０のこの貫通孔に配置される。この時、はんだボール３
１０は貫通孔の一方の開口部から負圧吸引されることに
よって、しっかりと微粒子保持プレート２０に固定され
る。
【０００４】一方、配線基板４１０には所定の位置に配
線４２０が形成されている。この配線４２０の位置と、
微粒子保持プレート２０にあけられた貫通孔の位置は、
同じ位置関係にあり、図８（ａ）に示すように、配線基
板４１０上の配線４２０の位置に、はんだボール３１０
を移動させることができる。
線４２０が形成されている。この配線４２０の位置と、
微粒子保持プレート２０にあけられた貫通孔の位置は、
同じ位置関係にあり、図８（ａ）に示すように、配線基
板４１０上の配線４２０の位置に、はんだボール３１０
を移動させることができる。
【０００５】はんだボール３１０を配線４２０の部分ま
で移動させた後、負圧吸引を絶つことで、図８（ｂ）の
ように配線４２０上に、はんだボール３１０を配置させ
ることができる。
で移動させた後、負圧吸引を絶つことで、図８（ｂ）の
ように配線４２０上に、はんだボール３１０を配置させ
ることができる。
【０００６】その後、電気接続部５２０が形成されてい
る半導体チップ５１０を配線基板４１０に押さえつけ
（図８（ｃ））、はんだボール３１０を電気接続部５２
０及び配線４２０に溶着することで、半導体チップ５１
０と配線基板４２０の接続が完了する（図８（ｄ））。
以上が従来の一般的な半導体チップの取り付け方法であ
る。
る半導体チップ５１０を配線基板４１０に押さえつけ
（図８（ｃ））、はんだボール３１０を電気接続部５２
０及び配線４２０に溶着することで、半導体チップ５１
０と配線基板４２０の接続が完了する（図８（ｄ））。
以上が従来の一般的な半導体チップの取り付け方法であ
る。
【０００７】さらに、バイオテクノロジーの分野でも微
粒子保持プレートは利用されている。特開平８−３３４
７６号公報では、多量の細胞の懸濁液の中から細胞を一
個づつ独立に吸着させ、その細胞を複数の細胞処理チャ
ンバー（細胞処理室）を有する細胞処理装置に個別、か
つ一括して注入させるのに用いられている。
粒子保持プレートは利用されている。特開平８−３３４
７６号公報では、多量の細胞の懸濁液の中から細胞を一
個づつ独立に吸着させ、その細胞を複数の細胞処理チャ
ンバー（細胞処理室）を有する細胞処理装置に個別、か
つ一括して注入させるのに用いられている。
【０００８】上記のはんだボールや細胞を保持する微粒
子保持プレートは、いずれもシリコンの異方性エッチン
グを利用して製造されている。シリコンをウェットエッ
チングする場合、エッチングされる方向によってエッチ
ング速度に違いが生じるため、ある決まった一定の形状
でエッチングがなされる。これが一般にシリコンの異方
性エッチングと呼ばれているものである。この異方性エ
ッチングによって製造された微粒子保持プレート２０は
図８（ａ）に示されるように、加工部壁面が平面に対し
て決まった角度θ＝約５５度で形成される。
子保持プレートは、いずれもシリコンの異方性エッチン
グを利用して製造されている。シリコンをウェットエッ
チングする場合、エッチングされる方向によってエッチ
ング速度に違いが生じるため、ある決まった一定の形状
でエッチングがなされる。これが一般にシリコンの異方
性エッチングと呼ばれているものである。この異方性エ
ッチングによって製造された微粒子保持プレート２０は
図８（ａ）に示されるように、加工部壁面が平面に対し
て決まった角度θ＝約５５度で形成される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図８（ａ）にあるよう
に、微粒子（はんだボール３１０）をしっかりと保持す
るためには、微粒子保持プレート２０の厚みｔに、ある
程度の厚みが必要となる。しかしながら、従来の微粒子
保持プレート２０では、その厚みｔを厚くしようとする
と、角度θで傾いた貫通孔壁面は微粒子保持プレート２
０の平面方向に広がってしまい、隣り合った貫通孔同士
の間隔Ｐを一定の幅以上に狭めることができなかった。
その結果、微粒子を狭い間隔で高密度に並べて保持する
ことができなかった。
に、微粒子（はんだボール３１０）をしっかりと保持す
るためには、微粒子保持プレート２０の厚みｔに、ある
程度の厚みが必要となる。しかしながら、従来の微粒子
保持プレート２０では、その厚みｔを厚くしようとする
と、角度θで傾いた貫通孔壁面は微粒子保持プレート２
０の平面方向に広がってしまい、隣り合った貫通孔同士
の間隔Ｐを一定の幅以上に狭めることができなかった。
その結果、微粒子を狭い間隔で高密度に並べて保持する
ことができなかった。
【００１０】本発明の目的は、微粒子を狭い間隔で高密
度に並べて保持することが可能な微粒子保持プレートと
その製造方法を提供することにある。
度に並べて保持することが可能な微粒子保持プレートと
その製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の微粒子保持プレートは、貫通孔Ａがあけら
れたシリコン部材と、貫通孔Ｂがあけられた金属部材と
からなり、且つ貫通孔Ａの中心軸と貫通孔Ｂの中心軸と
が同一直線上に配置されている。
に、本発明の微粒子保持プレートは、貫通孔Ａがあけら
れたシリコン部材と、貫通孔Ｂがあけられた金属部材と
からなり、且つ貫通孔Ａの中心軸と貫通孔Ｂの中心軸と
が同一直線上に配置されている。
【００１２】さらに、貫通孔Ａの内周形状が四角形であ
り、貫通孔Ｂの内周形状が円形であるのが望ましい。
り、貫通孔Ｂの内周形状が円形であるのが望ましい。
【００１３】さらには、貫通孔Ａの両端の開口部のう
ち、貫通孔Ｂが形成される側の開口部における四角形の
内周形状の一辺の長さと、貫通孔Ｂの両端の開口部のう
ち、貫通孔Ａが形成される側の開口部における円形の内
周形状の直径とが等しいのが望ましい。
ち、貫通孔Ｂが形成される側の開口部における四角形の
内周形状の一辺の長さと、貫通孔Ｂの両端の開口部のう
ち、貫通孔Ａが形成される側の開口部における円形の内
周形状の直径とが等しいのが望ましい。
【００１４】さらには、シリコン部材の貫通孔Ａがあけ
られた平面に対して貫通孔Ａの側壁面が５２〜５８度の
角度をなして形成されているのが望ましい。
られた平面に対して貫通孔Ａの側壁面が５２〜５８度の
角度をなして形成されているのが望ましい。
【００１５】また、貫通孔Ａがウェットエッチング法に
よって貫通させて形成されているのが望ましい。
よって貫通させて形成されているのが望ましい。
【００１６】さらに金属部材がＮｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｓ
ｎ、Ｚｎ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｂおよびそれらの材料
を含む合金からなっているのが望ましい。
ｎ、Ｚｎ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｂおよびそれらの材料
を含む合金からなっているのが望ましい。
【００１７】本発明の微粒子保持プレートの製造方法
は、導電性膜が成膜されたシリコン基板上に非導電性材
料をパターニングする工程と、前記パターニングされた
非導電性材料を型として利用し電鋳法によって導電性膜
上に金属部材を形成する工程と、前記金属部材をマスク
として利用しシリコン基板の所定の位置をウェットエッ
チングする工程とを有している。
は、導電性膜が成膜されたシリコン基板上に非導電性材
料をパターニングする工程と、前記パターニングされた
非導電性材料を型として利用し電鋳法によって導電性膜
上に金属部材を形成する工程と、前記金属部材をマスク
として利用しシリコン基板の所定の位置をウェットエッ
チングする工程とを有している。
【００１８】さらに、シリコン基板の（１００）面をウ
ェットエッチングするのが望ましい。
ェットエッチングするのが望ましい。
【００１９】さらには、導電性膜の一部を除去する工程
を含むのが望ましい。
を含むのが望ましい。
【００２０】（作用）本発明の上記手段では、平面に対
して所定の角度で傾斜した側壁面を有する貫通孔Ａと、
平面に対してほぼ垂直な側壁面を有する貫通孔Ｂとが連
通して形成されている。本発明の微粒子保持プレートで
は、この連通した貫通孔Ａ、貫通孔Ｂ内に収まった微粒
子を、貫通孔の一方の開口部から負圧吸引することで、
微粒子を保持する仕組みになっている。このように傾斜
した側壁面からなる貫通孔Ａと垂直な側壁面からなる貫
通孔Ｂとを組み合わせることで、傾斜した側壁面からな
る貫通孔だけで構成される従来の場合よりも、隣り合っ
た貫通孔同士の間隔を狭めることが出来る。この貫通孔
は上述のように、微粒子を吸引し固定するためのもので
あり、この貫通孔同士の間隔が狭まった結果、微粒子を
狭い間隔で保持することが出来るようになった。
して所定の角度で傾斜した側壁面を有する貫通孔Ａと、
平面に対してほぼ垂直な側壁面を有する貫通孔Ｂとが連
通して形成されている。本発明の微粒子保持プレートで
は、この連通した貫通孔Ａ、貫通孔Ｂ内に収まった微粒
子を、貫通孔の一方の開口部から負圧吸引することで、
微粒子を保持する仕組みになっている。このように傾斜
した側壁面からなる貫通孔Ａと垂直な側壁面からなる貫
通孔Ｂとを組み合わせることで、傾斜した側壁面からな
る貫通孔だけで構成される従来の場合よりも、隣り合っ
た貫通孔同士の間隔を狭めることが出来る。この貫通孔
は上述のように、微粒子を吸引し固定するためのもので
あり、この貫通孔同士の間隔が狭まった結果、微粒子を
狭い間隔で保持することが出来るようになった。
【００２１】また、微粒子を負圧吸引して保持する時、
微粒子は板厚方向においては貫通孔Ａの傾斜した側壁面
で保持され、平面方向おいては貫通孔Ｂの側壁面で保持
される。このように多くの部分で接触して保持されるた
め、本発明の微粒子保持プレートでは微粒子を従来より
もしっかりと保持できる。
微粒子は板厚方向においては貫通孔Ａの傾斜した側壁面
で保持され、平面方向おいては貫通孔Ｂの側壁面で保持
される。このように多くの部分で接触して保持されるた
め、本発明の微粒子保持プレートでは微粒子を従来より
もしっかりと保持できる。
【００２２】以上のように、本発明により微粒子を狭い
間隔で高密度に並べて保持することが可能な微粒子保持
プレートを提供することができる。
間隔で高密度に並べて保持することが可能な微粒子保持
プレートを提供することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１は本発明の微粒子保持プレー
トの構造を示した図である。本発明の微粒子保持プレー
ト１０は、金属部材１１とシリコン部材１２及びそれら
の中間に配される導電性膜１３からなる積層構造で構成
されている。金属部材１１には、図１の平面図に示され
るように直径ｄの円形をした開口部と、図１の断面図Ｎ
−Ｎ’に示されるように深さ方向に垂直に切り立った側
壁面とからなる貫通孔Ｂがあけられている。一方、シリ
コン部材１２には、図１の平面図に示されるように一辺
の長さがＬの正方形をした開口部と、図１の断面図Ｎ−
Ｎ’に示されるように平面に対して所定の角度で傾斜し
た側壁面とからなる貫通孔Ａがあけられている。
トの構造を示した図である。本発明の微粒子保持プレー
ト１０は、金属部材１１とシリコン部材１２及びそれら
の中間に配される導電性膜１３からなる積層構造で構成
されている。金属部材１１には、図１の平面図に示され
るように直径ｄの円形をした開口部と、図１の断面図Ｎ
−Ｎ’に示されるように深さ方向に垂直に切り立った側
壁面とからなる貫通孔Ｂがあけられている。一方、シリ
コン部材１２には、図１の平面図に示されるように一辺
の長さがＬの正方形をした開口部と、図１の断面図Ｎ−
Ｎ’に示されるように平面に対して所定の角度で傾斜し
た側壁面とからなる貫通孔Ａがあけられている。
【００２４】貫通孔Ａと貫通孔Ｂとは、貫通孔Ａの中心
軸と貫通孔Ｂの中心軸とが同一直線上になるようにして
直列に連通されている。また、本発明の微粒子保持プレ
ート１０では、貫通孔Ａの両端の開口部のうち貫通孔Ｂ
が形成される側の開口部（開口面積が大きい方の開口
部）における四角形の内周の一辺の長さＬと、貫通孔Ｂ
の開口部における円形の内周の直径ｄとがほぼ同じ大き
さである。そのため断面図Ｎ−Ｎ’に示すように、貫通
孔Ｂの側壁面から貫通孔Ａの側壁面に至る部分では、ス
ムーズに段差無く形成されている。但し、図１の断面図
Ｍ−Ｍ’のような部分では貫通孔Ｂの側壁面から貫通孔
Ａの側壁面に至る部分で段差が形成されることになる。
軸と貫通孔Ｂの中心軸とが同一直線上になるようにして
直列に連通されている。また、本発明の微粒子保持プレ
ート１０では、貫通孔Ａの両端の開口部のうち貫通孔Ｂ
が形成される側の開口部（開口面積が大きい方の開口
部）における四角形の内周の一辺の長さＬと、貫通孔Ｂ
の開口部における円形の内周の直径ｄとがほぼ同じ大き
さである。そのため断面図Ｎ−Ｎ’に示すように、貫通
孔Ｂの側壁面から貫通孔Ａの側壁面に至る部分では、ス
ムーズに段差無く形成されている。但し、図１の断面図
Ｍ−Ｍ’のような部分では貫通孔Ｂの側壁面から貫通孔
Ａの側壁面に至る部分で段差が形成されることになる。
【００２５】図６は本発明の微粒子保持プレートを用い
た半導体チップの取り付け方法を示した図である。はん
だボール３１０は微粒子保持プレート１０に多数あけら
れた貫通孔内に配置される。この時、はんだボール３１
０は貫通孔の一方の開口部から負圧吸引されることによ
って、しっかりと微粒子保持プレート１０に固定され
る。
た半導体チップの取り付け方法を示した図である。はん
だボール３１０は微粒子保持プレート１０に多数あけら
れた貫通孔内に配置される。この時、はんだボール３１
０は貫通孔の一方の開口部から負圧吸引されることによ
って、しっかりと微粒子保持プレート１０に固定され
る。
【００２６】一方、配線基板４１０には所定の位置に配
線４２０が形成されている。この配線４２０の位置と、
微粒子保持プレート１０にあけられた貫通孔の位置は、
同じ位置関係にあり、図６（ａ）に示すように、配線基
板４１０上の配線４２０の位置に、はんだボール３１０
を移動させることができる。
線４２０が形成されている。この配線４２０の位置と、
微粒子保持プレート１０にあけられた貫通孔の位置は、
同じ位置関係にあり、図６（ａ）に示すように、配線基
板４１０上の配線４２０の位置に、はんだボール３１０
を移動させることができる。
【００２７】はんだボール３１０を配線４２０の部分ま
で移動させた後、負圧吸引を絶つことで、図６（ｂ）の
ように配線４２０上にはんだボール３１０を配置させる
ことができる。
で移動させた後、負圧吸引を絶つことで、図６（ｂ）の
ように配線４２０上にはんだボール３１０を配置させる
ことができる。
【００２８】その後、電気接続部５２０が形成されてい
る半導体チップ５１０を配線基板４１０に押さえつけ
（図６（ｃ））、はんだボール３１０を電気接続部５２
０及び配線４２０に溶着することで、半導体チップ５１
０と配線基板４１０ははんだボール３１５を介して接続
される（図６（ｄ））。
る半導体チップ５１０を配線基板４１０に押さえつけ
（図６（ｃ））、はんだボール３１０を電気接続部５２
０及び配線４２０に溶着することで、半導体チップ５１
０と配線基板４１０ははんだボール３１５を介して接続
される（図６（ｄ））。
【００２９】本発明の微粒子保持プレート１０によれ
ば、非常に狭い間隔で配線４２０が形成されている配線
基板４１０であっても半導体チップ５１０を接続させる
ことが可能になった。図４は本発明の微粒子保持プレー
トによるはんだボールの保持状態と従来の微粒子保持プ
レートによるはんだボールの保持状態とを比較した図で
ある。図４（ｂ）に示すように従来の微粒子保持プレー
ト２０で保持される２つのはんだボール３１０の間隔Ｐ
２に対して、図４（ａ）に示されるように、本発明の微
粒子保持プレート１０で保持される２つのはんだボール
の間隔Ｐ１は狭い間隔にすることができる。本発明の微
粒子保持プレート１０ではシリコン部材１２にあけられ
た貫通孔の傾斜した側壁面を短くし、その分、金属部材
１１にあけられた貫通孔の垂直な側壁面ではんだボール
３１０を保持させたことによる効果である。
ば、非常に狭い間隔で配線４２０が形成されている配線
基板４１０であっても半導体チップ５１０を接続させる
ことが可能になった。図４は本発明の微粒子保持プレー
トによるはんだボールの保持状態と従来の微粒子保持プ
レートによるはんだボールの保持状態とを比較した図で
ある。図４（ｂ）に示すように従来の微粒子保持プレー
ト２０で保持される２つのはんだボール３１０の間隔Ｐ
２に対して、図４（ａ）に示されるように、本発明の微
粒子保持プレート１０で保持される２つのはんだボール
の間隔Ｐ１は狭い間隔にすることができる。本発明の微
粒子保持プレート１０ではシリコン部材１２にあけられ
た貫通孔の傾斜した側壁面を短くし、その分、金属部材
１１にあけられた貫通孔の垂直な側壁面ではんだボール
３１０を保持させたことによる効果である。
【００３０】また本発明の微粒子保持プレート１０によ
れば、はんだボール３１０を吸引する際の吸引力を、従
来の微粒子保持プレート２０よりも大きくすることがで
き、その結果、はんだボール３１０の保持不良を少なく
することができた。図５は本発明の微粒子保持プレート
によるはんだボールの吸引状態と従来の微粒子保持プレ
ートによるはんだボールの吸引状態とを比較した図であ
る。従来の微粒子保持プレート２０によりはんだボール
３１０を吸引した場合、図５（ｂ）に示すように、四角
形の内周形状をなす貫通孔で球状のはんだボール３１０
を保持するため、貫通孔の角部に必ず隙間が生じる。そ
のため吸引してもその隙間から空気が抜けてしまい、吸
引力が小さかった。
れば、はんだボール３１０を吸引する際の吸引力を、従
来の微粒子保持プレート２０よりも大きくすることがで
き、その結果、はんだボール３１０の保持不良を少なく
することができた。図５は本発明の微粒子保持プレート
によるはんだボールの吸引状態と従来の微粒子保持プレ
ートによるはんだボールの吸引状態とを比較した図であ
る。従来の微粒子保持プレート２０によりはんだボール
３１０を吸引した場合、図５（ｂ）に示すように、四角
形の内周形状をなす貫通孔で球状のはんだボール３１０
を保持するため、貫通孔の角部に必ず隙間が生じる。そ
のため吸引してもその隙間から空気が抜けてしまい、吸
引力が小さかった。
【００３１】本発明の微粒子保持プレート１０ではんだ
ボール３１０を吸引すると、図５（ａ）に示すように、
下部のシリコン部材１２にあけられた四角形の内周形状
をなす貫通孔部分では従来のものと同様に角部に隙間が
できるが、上部の金属部材１１にあけられた円形状の内
周形状をなす貫通孔部では、隙間がほとんど生じない構
造になっている。そのため、空気の抜けが少なく、充分
に大きな吸引力を得ることができるのである。
ボール３１０を吸引すると、図５（ａ）に示すように、
下部のシリコン部材１２にあけられた四角形の内周形状
をなす貫通孔部分では従来のものと同様に角部に隙間が
できるが、上部の金属部材１１にあけられた円形状の内
周形状をなす貫通孔部では、隙間がほとんど生じない構
造になっている。そのため、空気の抜けが少なく、充分
に大きな吸引力を得ることができるのである。
【００３２】このような理由から、本発明の微粒子保持
プレート１０によりはんだボール３１０を保持した場
合、はんだボール３１０を保持できず落としてしまうと
いった保持不良は非常に少なくなった。
プレート１０によりはんだボール３１０を保持した場
合、はんだボール３１０を保持できず落としてしまうと
いった保持不良は非常に少なくなった。
【００３３】図２は本発明の微粒子保持プレートの製造
方法を示した図である。以下に本発明の微粒子保持プレ
ート１０の製造方法の一例を説明する。まず図２（ａ）
に示すように、平面が（１００）面である板状のシリコ
ン部材１２０を用意し、そのシリコン部材１２０の、一
方の面には導電性膜１３０を成膜し、他方の面には保護
層１４０を成膜する。また、導電性膜１３０の上部には
非導電性材料である感光性レジスト２００を所望の微粒
子の直径とほぼ同じ大きさの直径からなる円形状（平面
形状）でパターニングした。感光性レジスト２００のパ
ターニングはどのような方法を用いても良いが、一般に
ＬＳＩ分野で利用されているフォトリソグラフィー法を
用いるのが、高精度及び微細化という点で有効である。
方法を示した図である。以下に本発明の微粒子保持プレ
ート１０の製造方法の一例を説明する。まず図２（ａ）
に示すように、平面が（１００）面である板状のシリコ
ン部材１２０を用意し、そのシリコン部材１２０の、一
方の面には導電性膜１３０を成膜し、他方の面には保護
層１４０を成膜する。また、導電性膜１３０の上部には
非導電性材料である感光性レジスト２００を所望の微粒
子の直径とほぼ同じ大きさの直径からなる円形状（平面
形状）でパターニングした。感光性レジスト２００のパ
ターニングはどのような方法を用いても良いが、一般に
ＬＳＩ分野で利用されているフォトリソグラフィー法を
用いるのが、高精度及び微細化という点で有効である。
【００３４】本製造方法では、導電性膜１３０として、
その表面に電気メッキが容易に行え、且つシリコン（Ｓ
ｉ）のエッチングに耐えうるという条件を満たす材料の
中から選ばれ、特に金（Ａｕ）が適している。また保護
層１４０としてはＳｉのエッチングに耐えうる材料であ
ればよく、窒化シリコン（ＳｉＮ）、Ａｕが適してい
る。
その表面に電気メッキが容易に行え、且つシリコン（Ｓ
ｉ）のエッチングに耐えうるという条件を満たす材料の
中から選ばれ、特に金（Ａｕ）が適している。また保護
層１４０としてはＳｉのエッチングに耐えうる材料であ
ればよく、窒化シリコン（ＳｉＮ）、Ａｕが適してい
る。
【００３５】次に、導電性膜１３０上に電鋳法により金
属部材１１を少なくともレジスト２００の厚みよりも薄
くなるように成長させる（図２（ｂ））。なお電鋳法と
は、電気メッキ法によって構造物を形成する手法であ
る。金属部材１１として選ばれる材料は電鋳可能な材料
で、Ｓｉのエッチングに耐えうる材料である。Ｎｉ、Ｃ
ｕ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｂもしく
はそれらの材料を含む合金などが挙げられる。これらの
中でもニッケル（Ｎｉ）が適している。
属部材１１を少なくともレジスト２００の厚みよりも薄
くなるように成長させる（図２（ｂ））。なお電鋳法と
は、電気メッキ法によって構造物を形成する手法であ
る。金属部材１１として選ばれる材料は電鋳可能な材料
で、Ｓｉのエッチングに耐えうる材料である。Ｎｉ、Ｃ
ｕ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｂもしく
はそれらの材料を含む合金などが挙げられる。これらの
中でもニッケル（Ｎｉ）が適している。
【００３６】次に図２（ｃ）に示すようにレジスト２０
０を除去し、導電性膜１３０、シリコン部材１２を順次
エッチングして、図２（ｄ）に示すような形状を形成す
る。なお、導電性膜１３０はドライエッチング法によっ
てエッチングし、シリコン部材１２０はウェットエッチ
ング法によってエッチングする。本製造方法では、平面
が（１００）面であるシリコン部材１２０をウェットエ
ッチングするため、エッチング後のシリコン部材１２に
は、図２（ｄ）に示すような平面に対して約５５度の角
度をなす傾斜した側壁面が形成される。なお、側壁面の
傾斜角度はエッチング条件、測定条件によって多少異な
り、実際上、５２度〜５８度の範囲内で形成されるのが
一般的である。このような所定の傾斜角度でエッチング
される現象は、シリコンがウエットエッチングされると
きに、エッチング方向によってエッチング速度が異なる
ために生じる。この現象をシリコンの異方性エッチング
と一般には称している。また、このシリコンの異方性エ
ッチング性の影響により、上層の導電性膜１３、金属部
材１１の開口部の平面形状は円形状であっても、シリコ
ン部材１２にあけられる貫通孔の開口部形状は自動的に
正方形になってしまう（図１の平面図に示す。）。この
時あけられるシリコン部材１２の正方形の開口部の一辺
の長さＬは、金属部材１１の開口部の円形状の直径ｄと
同寸法になる（図１の平面図に示す）。なお上述のよう
なフォトリソグラフィー法、電鋳法、エッチング法を用
いた本発明の製造方法によれば、シリコン部材１２にあ
けられた四角形状の開口部の一辺の長さＬおよび金属部
材１１にあけられた円形状の開口部直径ｄとも、１００
μｍ以下の寸法で形成することができ、非常に小さい微
粒子にも対応可能である。
０を除去し、導電性膜１３０、シリコン部材１２を順次
エッチングして、図２（ｄ）に示すような形状を形成す
る。なお、導電性膜１３０はドライエッチング法によっ
てエッチングし、シリコン部材１２０はウェットエッチ
ング法によってエッチングする。本製造方法では、平面
が（１００）面であるシリコン部材１２０をウェットエ
ッチングするため、エッチング後のシリコン部材１２に
は、図２（ｄ）に示すような平面に対して約５５度の角
度をなす傾斜した側壁面が形成される。なお、側壁面の
傾斜角度はエッチング条件、測定条件によって多少異な
り、実際上、５２度〜５８度の範囲内で形成されるのが
一般的である。このような所定の傾斜角度でエッチング
される現象は、シリコンがウエットエッチングされると
きに、エッチング方向によってエッチング速度が異なる
ために生じる。この現象をシリコンの異方性エッチング
と一般には称している。また、このシリコンの異方性エ
ッチング性の影響により、上層の導電性膜１３、金属部
材１１の開口部の平面形状は円形状であっても、シリコ
ン部材１２にあけられる貫通孔の開口部形状は自動的に
正方形になってしまう（図１の平面図に示す。）。この
時あけられるシリコン部材１２の正方形の開口部の一辺
の長さＬは、金属部材１１の開口部の円形状の直径ｄと
同寸法になる（図１の平面図に示す）。なお上述のよう
なフォトリソグラフィー法、電鋳法、エッチング法を用
いた本発明の製造方法によれば、シリコン部材１２にあ
けられた四角形状の開口部の一辺の長さＬおよび金属部
材１１にあけられた円形状の開口部直径ｄとも、１００
μｍ以下の寸法で形成することができ、非常に小さい微
粒子にも対応可能である。
【００３７】最後に図２（ｅ）に示すように、保護層１
４０を除去して、シリコン部材１２、導電性膜１３、金
属部材１１が積層してなる本発明の微粒子保持プレート
１０が完成する。
４０を除去して、シリコン部材１２、導電性膜１３、金
属部材１１が積層してなる本発明の微粒子保持プレート
１０が完成する。
【００３８】図３は本発明の微粒子保持プレートの別の
製造方法を示した図である。本発明の微粒子保持プレー
ト１０は図３に示す別の製造方法でも製造可能である。
まず図３（ａ）に示すように、平面が（１００）面であ
る板状のシリコン部材１２０を用意し、そのシリコン部
材１２０の、一方の面にすでに所望の形状でパターニン
グしてある導電性膜１３を形成し、他方の面には保護層
１４０を全面に成膜する。導電性膜１３のパターニング
は、フォトリソグラフィー法とエッチング法を用いるこ
とによって容易に可能である。
製造方法を示した図である。本発明の微粒子保持プレー
ト１０は図３に示す別の製造方法でも製造可能である。
まず図３（ａ）に示すように、平面が（１００）面であ
る板状のシリコン部材１２０を用意し、そのシリコン部
材１２０の、一方の面にすでに所望の形状でパターニン
グしてある導電性膜１３を形成し、他方の面には保護層
１４０を全面に成膜する。導電性膜１３のパターニング
は、フォトリソグラフィー法とエッチング法を用いるこ
とによって容易に可能である。
【００３９】この製造方法においても、導電性膜１３
は、その表面に電気メッキが容易に行え、且つシリコン
（Ｓｉ）のエッチングに耐えうるという条件を満たす材
料の中から選ばれ、特に金（Ａｕ）が適している。また
保護層１４０にはＳｉのエッチングに耐えうる材料とし
て、窒化シリコン（ＳｉＮ）、Ａｕが適している。
は、その表面に電気メッキが容易に行え、且つシリコン
（Ｓｉ）のエッチングに耐えうるという条件を満たす材
料の中から選ばれ、特に金（Ａｕ）が適している。また
保護層１４０にはＳｉのエッチングに耐えうる材料とし
て、窒化シリコン（ＳｉＮ）、Ａｕが適している。
【００４０】次に、図３（ｂ）に示すように、パターニ
ングされた導電性膜１３の未成膜部分に合わせてパター
ニングされた感光性レジスト２００を形成する。
ングされた導電性膜１３の未成膜部分に合わせてパター
ニングされた感光性レジスト２００を形成する。
【００４１】さらに、図３（ｃ）に示すように、導電性
膜１３上に電鋳法により金属部材１１を少なくともレジ
スト２００の厚みよりも薄くなるように成長させる。
膜１３上に電鋳法により金属部材１１を少なくともレジ
スト２００の厚みよりも薄くなるように成長させる。
【００４２】その後、図３（ｄ）に示すようにレジスト
２００を除去した後、図３（ｅ）に示すようにシリコン
部材１２０はウェットエッチング法によってエッチング
する。本製造方法においても、上記製造方法と同様に、
平面が（１００）面であるシリコン部材１２０をウェッ
トエッチングするため、エッチング後のシリコン部材１
２には、平面に対して５２度〜５８度の角度をなす傾斜
した側壁面が形成される。
２００を除去した後、図３（ｅ）に示すようにシリコン
部材１２０はウェットエッチング法によってエッチング
する。本製造方法においても、上記製造方法と同様に、
平面が（１００）面であるシリコン部材１２０をウェッ
トエッチングするため、エッチング後のシリコン部材１
２には、平面に対して５２度〜５８度の角度をなす傾斜
した側壁面が形成される。
【００４３】最後に図３（ｆ）に示すように、保護層１
４０を除去して、シリコン部材１２、導電性膜１３、金
属部材１１が積層してなる本発明の微粒子保持プレート
１０が完成する。
４０を除去して、シリコン部材１２、導電性膜１３、金
属部材１１が積層してなる本発明の微粒子保持プレート
１０が完成する。
【００４４】次に本発明の微粒子プレートの別の応用例
を示す。本発明の微粒子保持プレートはバイオテクノロ
ジーの分野にも利用することができる。バイオテクノロ
ジーの分野では、少量の細胞を培養して増やし、そこで
増やされた細胞を、同時に一括して検査することによっ
て、一度に多くの結果を得て、バイオテクノロジー技術
の進歩に役立てている。そうした検査工程の中で、多量
の細胞が培養されている培養チャンバー内から検査チャ
ンバー内に細胞を一つ一つ取り出す作業は非常に時間の
かかる作業であり、検査の作業効率を悪くする工程であ
った。本実施形態により、本発明の微粒子保持プレート
をこの検査工程に利用することによって、検査の作業効
率を向上させることができる。
を示す。本発明の微粒子保持プレートはバイオテクノロ
ジーの分野にも利用することができる。バイオテクノロ
ジーの分野では、少量の細胞を培養して増やし、そこで
増やされた細胞を、同時に一括して検査することによっ
て、一度に多くの結果を得て、バイオテクノロジー技術
の進歩に役立てている。そうした検査工程の中で、多量
の細胞が培養されている培養チャンバー内から検査チャ
ンバー内に細胞を一つ一つ取り出す作業は非常に時間の
かかる作業であり、検査の作業効率を悪くする工程であ
った。本実施形態により、本発明の微粒子保持プレート
をこの検査工程に利用することによって、検査の作業効
率を向上させることができる。
【００４５】図７は本発明の微粒子保持プレートを用い
た培養チャンバーから検査チャンバーへの細胞の移し替
え方法を示した図である。図７（ａ）に示すように培養
チャンバー７００内には培養液８００が満たされてお
り、その培養液８００中には培養された多量の細胞３２
０が混入されている。この培養チャンバー８００内に本
発明の微粒子保持プレート１０を負圧吸引しながら降ろ
すと、微粒子保持プレート１０の貫通孔内に、１つずつ
細胞３２０が吸着される。
た培養チャンバーから検査チャンバーへの細胞の移し替
え方法を示した図である。図７（ａ）に示すように培養
チャンバー７００内には培養液８００が満たされてお
り、その培養液８００中には培養された多量の細胞３２
０が混入されている。この培養チャンバー８００内に本
発明の微粒子保持プレート１０を負圧吸引しながら降ろ
すと、微粒子保持プレート１０の貫通孔内に、１つずつ
細胞３２０が吸着される。
【００４６】次に、図７（ｂ）に示すように、細胞３２
０が吸着された状態のまま、微粒子保持プレート１０を
検査チャンバー６００の位置まで移動し、そこで負圧吸
引を止めると、検査チャンバー６００内に１つ１つ細胞
３２０を配置させることができる（図７（ｃ））。この
ようにして本発明の微粒子保持プレート１０を用いるこ
とによって、細胞３２０を一括して培養チャンバー内か
ら取り出し、且つ個別に検査チャンバー６００内に移す
ことができるため、非常に作業効率が良好になった。
０が吸着された状態のまま、微粒子保持プレート１０を
検査チャンバー６００の位置まで移動し、そこで負圧吸
引を止めると、検査チャンバー６００内に１つ１つ細胞
３２０を配置させることができる（図７（ｃ））。この
ようにして本発明の微粒子保持プレート１０を用いるこ
とによって、細胞３２０を一括して培養チャンバー内か
ら取り出し、且つ個別に検査チャンバー６００内に移す
ことができるため、非常に作業効率が良好になった。
【００４７】
【発明の効果】本発明の微粒子保持プレートによれば、
微粒子を狭い間隔で高密度に並べて保持することが可能
となった。その結果例えば本発明の微粒子保持プレート
を半導体チップの接続作業に使用した場合、非常に狭い
間隔で配線が形成されている配線基板であっても半導体
チップを接続させることが可能になった。
微粒子を狭い間隔で高密度に並べて保持することが可能
となった。その結果例えば本発明の微粒子保持プレート
を半導体チップの接続作業に使用した場合、非常に狭い
間隔で配線が形成されている配線基板であっても半導体
チップを接続させることが可能になった。
【００４８】また本発明の微粒子保持プレートによれ
ば、微粒子を吸引する際の吸引力を、従来のものより大
きくすることができ、その結果、微粒子の保持不良を少
なくすることができた。
ば、微粒子を吸引する際の吸引力を、従来のものより大
きくすることができ、その結果、微粒子の保持不良を少
なくすることができた。
【００４９】さらに本発明の微粒子保持プレートをバイ
オテクノロジー分野に利用することも可能であり、本微
粒子保持プレートを用いることによって、細胞を一括し
て培養チャンバー内から取り出し、且つ個別に検査チャ
ンバー内に移すことができ、その結果、このような作業
における作業効率が向上した。
オテクノロジー分野に利用することも可能であり、本微
粒子保持プレートを用いることによって、細胞を一括し
て培養チャンバー内から取り出し、且つ個別に検査チャ
ンバー内に移すことができ、その結果、このような作業
における作業効率が向上した。
【図１】本発明の微粒子保持プレートの構造を示した図
である。
である。
【図２】本発明の微粒子保持プレートの製造方法を示し
た図である。
た図である。
【図３】本発明の微粒子保持プレートの別の製造方法を
示した図である。
示した図である。
【図４】本発明の微粒子保持プレートによるはんだボー
ルの保持状態と従来の微粒子保持プレートによるはんだ
ボールの保持状態とを比較した図である。
ルの保持状態と従来の微粒子保持プレートによるはんだ
ボールの保持状態とを比較した図である。
【図５】本発明の微粒子保持プレートによるはんだボー
ルの吸引状態と従来の微粒子保持プレートによるはんだ
ボールの吸引状態とを比較した図である。
ルの吸引状態と従来の微粒子保持プレートによるはんだ
ボールの吸引状態とを比較した図である。
【図６】本発明の微粒子保持プレートを用いた半導体チ
ップの取り付け方法を示した図である。
ップの取り付け方法を示した図である。
【図７】本発明の微粒子保持プレートを用いた培養チャ
ンバーから検査チャンバーへの細胞の移し替え方法を示
した図である。
ンバーから検査チャンバーへの細胞の移し替え方法を示
した図である。
【図８】従来の半導体チップの配線基板への取り付け方
法を示した図である。
法を示した図である。
１０ 微粒子保持プレート
１１ 金属部材
１２ シリコン部材
１３ 導電性膜
２０ 微粒子保持プレート
１２０ シリコン部材
１３０ 導電性膜
１４０ 保護層
２００ 感光性レジスト
３１０、３１５ はんだボール
３２０ 細胞
４１０ 配線
４２０ 配線基板
５１０ 半導体チップ
５２０ 電気接続部
５５０ 第２の成形型
６００ 検査チャンバー
７００ 培養チャンバー
８００ 培養液
Claims (9)
- 【請求項１】 貫通孔Ａがあけられたシリコン部材と、
貫通孔Ｂがあけられた金属部材とからなり、前記貫通孔
Ａの中心軸と前記貫通孔Ｂの中心軸とが同一直線上に配
置されるようにして前記シリコン部材と前記金属部材と
が積層されている微粒子保持プレート。 - 【請求項２】 前記貫通孔Ａの開口部形状が四角形であ
り、前記貫通孔Ｂの開口部形状が円形であることを特徴
とする請求項１に記載の微粒子保持プレート。 - 【請求項３】 前記貫通孔Ａの開口部のうち、前記貫通
孔Ｂに隣接している側の開口部の一辺の長さと、 前記貫通孔Ｂの開口部のうち、前記貫通孔Ａに隣接して
いる側の開口部の直径とが等しいことを特徴とする請求
項２に記載の微粒子保持プレート。 - 【請求項４】 前記シリコン部材の前記貫通孔Ａがあけ
られた平面に対して前記貫通孔Ａの側壁面が５２〜５８
度の角度をなして形成されていることを特徴とする請求
項１から請求項３のいずれか一項に記載の微粒子保持プ
レート。 - 【請求項５】 前記貫通孔Ａがウェットエッチング法に
よって貫通させて形成されていることを特徴とする請求
項１から請求項４のいずれか一項に記載の微粒子保持プ
レート。 - 【請求項６】 前記金属部材がＮｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｓ
ｎ、Ｚｎ、Ａｕ、Ｐｔ、ＡｇまたはＰｂ、または前記Ｎ
ｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇまたは
Ｐｂを含む合金からなることを特徴とする請求項１から
請求項５のいずれか一項に記載の微粒子保持プレート。 - 【請求項７】 導電性膜が成膜されたシリコン基板上に
非導電性材料をパターニングする工程と、 パターニングされた前記非導電性材料を型として利用し
電鋳法によって前記導電性膜上に金属部材を形成する工
程と、 前記金属部材をマスクとして利用し前記シリコン基板の
所定の位置をウェットエッチングする工程とを有する微
粒子保持プレートの製造方法。 - 【請求項８】 前記シリコン基板の（１００）面をウェ
ットエッチングすることを特徴とする請求項７に記載の
微粒子保持プレートの製造方法。 - 【請求項９】 前記導電性膜の一部を除去する工程を有
することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の
微粒子保持プレートの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002108819A JP2003304057A (ja) | 2002-04-11 | 2002-04-11 | 微粒子保持プレートとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002108819A JP2003304057A (ja) | 2002-04-11 | 2002-04-11 | 微粒子保持プレートとその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003304057A true JP2003304057A (ja) | 2003-10-24 |
Family
ID=29392453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002108819A Pending JP2003304057A (ja) | 2002-04-11 | 2002-04-11 | 微粒子保持プレートとその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003304057A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007222132A (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-06 | Fujitsu Ltd | 細胞捕捉チップ |
| WO2009088123A1 (en) * | 2008-01-07 | 2009-07-16 | Secron Co., Ltd. | Template for forming solder bumps, method of manufacturing the template and method of inspecting solder bumps using the template |
| CN104031832A (zh) * | 2014-06-27 | 2014-09-10 | 东南大学 | 一种核酸测序用微流控芯片 |
-
2002
- 2002-04-11 JP JP2002108819A patent/JP2003304057A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007222132A (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-06 | Fujitsu Ltd | 細胞捕捉チップ |
| WO2009088123A1 (en) * | 2008-01-07 | 2009-07-16 | Secron Co., Ltd. | Template for forming solder bumps, method of manufacturing the template and method of inspecting solder bumps using the template |
| CN104031832A (zh) * | 2014-06-27 | 2014-09-10 | 东南大学 | 一种核酸测序用微流控芯片 |
| CN104031832B (zh) * | 2014-06-27 | 2016-04-06 | 东南大学 | 一种核酸测序用微流控芯片 |
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