JP2003307480A - 微少質量測定装置、微少質量測定システムおよび電極取り出し方法 - Google Patents
微少質量測定装置、微少質量測定システムおよび電極取り出し方法Info
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- JP2003307480A JP2003307480A JP2002114314A JP2002114314A JP2003307480A JP 2003307480 A JP2003307480 A JP 2003307480A JP 2002114314 A JP2002114314 A JP 2002114314A JP 2002114314 A JP2002114314 A JP 2002114314A JP 2003307480 A JP2003307480 A JP 2003307480A
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- electrodes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高感度のＱＣＭセンサを配線抵抗の影響を受け
ず信頼性と歩留の向上を可能とする微少質量測定装置、
微少質量測定システムおよび電極取り出し方法を提供す
ること。 【解決手段】圧電材料基板の両面に金属電極があり、こ
の電極に電圧を印加し、圧電材料を振動させ、該金属電
極の表面に付着した被測定試料の質量を、該圧電材料の
振動数の変化またはインピーダンスの変化から読み取る
微少質量測定装置であり、該電極部が圧電材料基板の他
の部分より薄くなっており、かつ該電極は該圧電材料基
板の段差を乗り超えることがなく、該電極との導通に針
状または棒状のコンタクトプローブを用い、コンタクト
プローブの接触する部分の圧電材料の厚みを確保する
か、または裏側は適当な材料により補強する。
ず信頼性と歩留の向上を可能とする微少質量測定装置、
微少質量測定システムおよび電極取り出し方法を提供す
ること。 【解決手段】圧電材料基板の両面に金属電極があり、こ
の電極に電圧を印加し、圧電材料を振動させ、該金属電
極の表面に付着した被測定試料の質量を、該圧電材料の
振動数の変化またはインピーダンスの変化から読み取る
微少質量測定装置であり、該電極部が圧電材料基板の他
の部分より薄くなっており、かつ該電極は該圧電材料基
板の段差を乗り超えることがなく、該電極との導通に針
状または棒状のコンタクトプローブを用い、コンタクト
プローブの接触する部分の圧電材料の厚みを確保する
か、または裏側は適当な材料により補強する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微少質量測定装
置、微少質量測定システムおよび電極取り出し方法に関
し、例えば水晶等の圧電材料を用いた振動子の電極表面
を液体中またはガス中に晒し、その成分中の特定の物質
の検出を行うセンサーに関するものである。またその応
用分野としてＤＮＡチップや蛋白チップ、マイクロタス
チップの計測部分に適用可能である。
置、微少質量測定システムおよび電極取り出し方法に関
し、例えば水晶等の圧電材料を用いた振動子の電極表面
を液体中またはガス中に晒し、その成分中の特定の物質
の検出を行うセンサーに関するものである。またその応
用分野としてＤＮＡチップや蛋白チップ、マイクロタス
チップの計測部分に適用可能である。
【０００２】
【従来の技術】圧電材料を用いた微少質量測定装置は簡
便な装置で僅かの質量変化を検出できるため、広く一般
に用いられる方法である。圧電材料に水晶を用いたもの
はＱＣＭ（Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｍｉｃｒｏ
ｂａｒａｎｃｅ）と呼ばれもっとも良く使われる方法の
ひとつである。これはＡＴカットの水晶板の両面に金属
薄膜電極を形成した構造をもつ。この金属薄膜電極対に
発振回路を接続し電圧を印可すると水晶板の厚さに反比
例した周波数で発振する。またこの金属薄膜電極上に物
質が付加されると振動子全体の固有振動数が変化する。
この振動数変化を利用し金属薄膜電極上に付着した物質
の質量を検出しようとするものである。一般に水晶板の
厚さは薄いほど振動数は高くなり、これにともなって質
量の検出感度も高くなる。
便な装置で僅かの質量変化を検出できるため、広く一般
に用いられる方法である。圧電材料に水晶を用いたもの
はＱＣＭ（Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｍｉｃｒｏ
ｂａｒａｎｃｅ）と呼ばれもっとも良く使われる方法の
ひとつである。これはＡＴカットの水晶板の両面に金属
薄膜電極を形成した構造をもつ。この金属薄膜電極対に
発振回路を接続し電圧を印可すると水晶板の厚さに反比
例した周波数で発振する。またこの金属薄膜電極上に物
質が付加されると振動子全体の固有振動数が変化する。
この振動数変化を利用し金属薄膜電極上に付着した物質
の質量を検出しようとするものである。一般に水晶板の
厚さは薄いほど振動数は高くなり、これにともなって質
量の検出感度も高くなる。
【０００３】ＱＣＭをはじめとする微少質量測定装置
は、基本的に質量計測を行うものであり、それだけでは
特定の物質の検出はできない。そこで特定の物質のみを
捕獲するような受容体を金属薄膜電極上に固定し、特定
の物質のみを検出する工夫かなされている。代表的なも
のとしては蛋白質の検出に抗原抗体反応を用いる技術が
ある。たとえば特開２０００−３３８０２２号公報に開
示されている。
は、基本的に質量計測を行うものであり、それだけでは
特定の物質の検出はできない。そこで特定の物質のみを
捕獲するような受容体を金属薄膜電極上に固定し、特定
の物質のみを検出する工夫かなされている。代表的なも
のとしては蛋白質の検出に抗原抗体反応を用いる技術が
ある。たとえば特開２０００−３３８０２２号公報に開
示されている。
【０００４】ＱＣＭは気体中ばかりでなく液体中でも測
定が可能である。ただしこの際、液体が片面のみに触れ
るように工夫する必要がある。また液体の温度や粘度に
敏感であるため注意が必要である。たとえば、特開２０
０１−１５３７７７号公報に開示されている。
定が可能である。ただしこの際、液体が片面のみに触れ
るように工夫する必要がある。また液体の温度や粘度に
敏感であるため注意が必要である。たとえば、特開２０
０１−１５３７７７号公報に開示されている。
【０００５】ケミカルセンサーやバイオセンサーなど、
検査の効率を高めるため同時に複数の物質の分析が必要
な用途のために、同一水晶基板上に複数のセンサーを配
置する試みもある。たとえば特開２０００−３３８０２
２号公報に開示されている。
検査の効率を高めるため同時に複数の物質の分析が必要
な用途のために、同一水晶基板上に複数のセンサーを配
置する試みもある。たとえば特開２０００−３３８０２
２号公報に開示されている。
【０００６】水晶基板を薄くすると感度が上がるが、機
械的強度が不足し割れやすくなる。これを解決するため
に厚い基板の一部のみを薄くし、その部分に電極を形成
し、ＱＣＭを作る技術がある。たとえば特開２０００−
３３８０２２号公報に開示されている。
械的強度が不足し割れやすくなる。これを解決するため
に厚い基板の一部のみを薄くし、その部分に電極を形成
し、ＱＣＭを作る技術がある。たとえば特開２０００−
３３８０２２号公報に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】感度向上のためには水
晶板を薄くすることが有効である。しかし薄くすると割
れやすくなる。このため作製工程中や使用時の水晶基板
の取り扱いが困難となる。すなわち電極や配線の形成は
水晶基板を薄くして感度を上げようとすればするほど困
難になる。また研磨自体も困難になってくる。外部電極
とのコンタクト時にも水晶基板が割れる可能性が高くな
る。
晶板を薄くすることが有効である。しかし薄くすると割
れやすくなる。このため作製工程中や使用時の水晶基板
の取り扱いが困難となる。すなわち電極や配線の形成は
水晶基板を薄くして感度を上げようとすればするほど困
難になる。また研磨自体も困難になってくる。外部電極
とのコンタクト時にも水晶基板が割れる可能性が高くな
る。
【０００８】水晶基板にドライエッチング（ＲＩＥ）等
で穴を掘りセンサーとして使用する部分のみ薄くするこ
とは高感度化、マルチ化する上で大変有効であるが、配
線の乗り越え時に断線の不具合が発生しやすく、歩留ま
りや信頼性の低下を引き起こす。
で穴を掘りセンサーとして使用する部分のみ薄くするこ
とは高感度化、マルチ化する上で大変有効であるが、配
線の乗り越え時に断線の不具合が発生しやすく、歩留ま
りや信頼性の低下を引き起こす。
【０００９】水晶基板上の配線厚を厚くすると配線自体
の重さがの影響が大きくなり、振動部分の重さが増加す
ることとなり、振動数の低下を引き起こす。このため配
線はむやみに厚くできない。特に周波数を高くして感度
を上げようとする場合、水晶の厚さを薄くする必要があ
り、このために配線自体の重さを無視することができな
くなる。このため配線厚を厚くする余地はさらに小さく
なる。これを避けようとして配線厚さを薄くすると、配
線の電気抵抗が増大し高周波電流が流れにくい状態とな
る。しかも周波数が高くなるほどこの傾向が顕著とな
る。同一基板に複数のセンサーを配置するいわゆるマル
チ化する場合は配線の引き回しが多く必要になりさらに
配線抵抗が増すため周波数をあげて高感度化することが
さらに困難となる。
の重さがの影響が大きくなり、振動部分の重さが増加す
ることとなり、振動数の低下を引き起こす。このため配
線はむやみに厚くできない。特に周波数を高くして感度
を上げようとする場合、水晶の厚さを薄くする必要があ
り、このために配線自体の重さを無視することができな
くなる。このため配線厚を厚くする余地はさらに小さく
なる。これを避けようとして配線厚さを薄くすると、配
線の電気抵抗が増大し高周波電流が流れにくい状態とな
る。しかも周波数が高くなるほどこの傾向が顕著とな
る。同一基板に複数のセンサーを配置するいわゆるマル
チ化する場合は配線の引き回しが多く必要になりさらに
配線抵抗が増すため周波数をあげて高感度化することが
さらに困難となる。
【００１０】そこで、本発明は、上記課題を解決し、高
感度のＱＣＭセンサを配線抵抗の影響を受けず信頼性と
歩留の向上を可能とする微少質量測定装置、微少質量測
定システムおよび電極取り出し方法を提供することを目
的とするものである。
感度のＱＣＭセンサを配線抵抗の影響を受けず信頼性と
歩留の向上を可能とする微少質量測定装置、微少質量測
定システムおよび電極取り出し方法を提供することを目
的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するため、つぎの（１）〜（９）のように構成した微
少質量測定装置、微少質量測定システムおよび電極取り
出し方法を提供するものである。 （１）圧電材料基板の両面に金属電極があり、この電極
に電圧を印加し、圧電材料を振動させ、該金属電極の表
面に付着した被測定試料の質量を、該圧電材料の振動数
の変化またはインピーダンスの変化から読み取る微少質
量測定装置であり、該電極部が圧電材料基板の他の部分
より薄くなっており、かつ該電極は該圧電材料基板の段
差を乗り超えることがなく、該電極との導通に針状また
は棒状のコンタクトプローブを用い、コンタクトプロー
ブの接触する部分の圧電材料の厚みを確保するか、また
は裏側は適当な材料により補強されていることを特徴と
する微少質量測定装置。 （２）前記圧電材料が水晶であることを特徴とする上記
（１）に記載の微少質量測定装置。 （３）コンタクトプローブの接触する部分の圧電材料の
裏側の補強材料には凹部があり、この凹部と圧電材料基
板に囲まれた領域内の圧電材料基板上には電極があり、
この凹部と圧電材料基板に囲まれた領域が測定試料を含
む液体を流す流路であることを特徴とする上記（１）ま
たは上記（２）に記載の微少質量測定装置。 （４）圧電材料基板の両面の電極部分ともに掘り込まれ
ており、その掘り込まれた穴は一部重なりがあり、一部
重ならない部分を持ち、電極は重なる部分と、重ならな
い部分にまたがっており、重ならない部分にセンサープ
ローブを接触させることを特徴とする上記（１）または
上記（２）に記載の微少質量測定装置。 （５）コンタクトプローブの接触する部分の圧電材料の
裏側の補強材料にはコンタクトプローブ挿入用の穴が開
いていることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれ
かに記載の微少質量測定装置。 （６）一つの圧電材料基板内に２つ以上の振動子が配置
してなる上記（１）〜（５）のいずれかに記載の微少質
量測定装置。 （７）前記電極において、片側の電極に被測定物質を選
択的に吸着する受容体を付けたことを特徴とする上記
（１）〜（６）のいずれかに記載の微少質量測定装置。 （８）前記微少質量測定装置にコンタクトプローブによ
り電極をコンタクトすることを特徴とする上記（１）〜
（７）のいずれかに記載の微少質量測定装置。 （９）微少質量測定装置にコンタクトプローブにより電
極をコンタクトすることを特徴とする上記（１）〜
（７）のいずれかに記載の微少質量測定装置。
成するため、つぎの（１）〜（９）のように構成した微
少質量測定装置、微少質量測定システムおよび電極取り
出し方法を提供するものである。 （１）圧電材料基板の両面に金属電極があり、この電極
に電圧を印加し、圧電材料を振動させ、該金属電極の表
面に付着した被測定試料の質量を、該圧電材料の振動数
の変化またはインピーダンスの変化から読み取る微少質
量測定装置であり、該電極部が圧電材料基板の他の部分
より薄くなっており、かつ該電極は該圧電材料基板の段
差を乗り超えることがなく、該電極との導通に針状また
は棒状のコンタクトプローブを用い、コンタクトプロー
ブの接触する部分の圧電材料の厚みを確保するか、また
は裏側は適当な材料により補強されていることを特徴と
する微少質量測定装置。 （２）前記圧電材料が水晶であることを特徴とする上記
（１）に記載の微少質量測定装置。 （３）コンタクトプローブの接触する部分の圧電材料の
裏側の補強材料には凹部があり、この凹部と圧電材料基
板に囲まれた領域内の圧電材料基板上には電極があり、
この凹部と圧電材料基板に囲まれた領域が測定試料を含
む液体を流す流路であることを特徴とする上記（１）ま
たは上記（２）に記載の微少質量測定装置。 （４）圧電材料基板の両面の電極部分ともに掘り込まれ
ており、その掘り込まれた穴は一部重なりがあり、一部
重ならない部分を持ち、電極は重なる部分と、重ならな
い部分にまたがっており、重ならない部分にセンサープ
ローブを接触させることを特徴とする上記（１）または
上記（２）に記載の微少質量測定装置。 （５）コンタクトプローブの接触する部分の圧電材料の
裏側の補強材料にはコンタクトプローブ挿入用の穴が開
いていることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれ
かに記載の微少質量測定装置。 （６）一つの圧電材料基板内に２つ以上の振動子が配置
してなる上記（１）〜（５）のいずれかに記載の微少質
量測定装置。 （７）前記電極において、片側の電極に被測定物質を選
択的に吸着する受容体を付けたことを特徴とする上記
（１）〜（６）のいずれかに記載の微少質量測定装置。 （８）前記微少質量測定装置にコンタクトプローブによ
り電極をコンタクトすることを特徴とする上記（１）〜
（７）のいずれかに記載の微少質量測定装置。 （９）微少質量測定装置にコンタクトプローブにより電
極をコンタクトすることを特徴とする上記（１）〜
（７）のいずれかに記載の微少質量測定装置。
【００１２】
【発明の実施の形態】上記構成を適用することにより、
配線の乗り越えがなく配線が容易となり信頼性や歩留ま
りを向上させることが可能となる。また、配線部の引き
回しが少なくなり配線を最小限にできまた薄い配線が可
能となる。このため高周波電流の遅延時間の影響が少な
くなり、高周波でも測定が容易となると同時に素子の作
製が容易となり素子の高性能化、低コスト化が実現でき
る。また、素子をマルチ化したときの配線と電極取り出
しが容易となり素子の高性能化、低コスト化が実現でき
る。
配線の乗り越えがなく配線が容易となり信頼性や歩留ま
りを向上させることが可能となる。また、配線部の引き
回しが少なくなり配線を最小限にできまた薄い配線が可
能となる。このため高周波電流の遅延時間の影響が少な
くなり、高周波でも測定が容易となると同時に素子の作
製が容易となり素子の高性能化、低コスト化が実現でき
る。また、素子をマルチ化したときの配線と電極取り出
しが容易となり素子の高性能化、低コスト化が実現でき
る。
【００１３】
【実施例】［実施例１］図１に本発明の実施例１である
微少質量測定装置の概略図を示す。１はＡＴカットの水
晶基板、２、３は電極、４は補強板兼流路形成基板、６
は被測定物質を選択的に吸着する受容体である。受容体
６はたとえばタンパク質の検出であれば被測定タンパク
質の抗原物質を用いればよい。またＤＮＡ等の検出に
は、ｃＤＮＡ等を受容体として固定すればよい。金電極
とｃＤＮＡとの間はチオール結合を利用すると強固な結
合を得ることができる。流路４はマイクロタスの前処理
部分と接続し、本装置により成分を検出することができ
る。
微少質量測定装置の概略図を示す。１はＡＴカットの水
晶基板、２、３は電極、４は補強板兼流路形成基板、６
は被測定物質を選択的に吸着する受容体である。受容体
６はたとえばタンパク質の検出であれば被測定タンパク
質の抗原物質を用いればよい。またＤＮＡ等の検出に
は、ｃＤＮＡ等を受容体として固定すればよい。金電極
とｃＤＮＡとの間はチオール結合を利用すると強固な結
合を得ることができる。流路４はマイクロタスの前処理
部分と接続し、本装置により成分を検出することができ
る。
【００１４】以下この素子の作製方法を述べる。図２に
示すような水晶基板１を準備する。断面図は一点鎖線Ａ
−Ｂに沿って図示する。次にフォトリソグラフィーによ
り図３に示すようなレジストパターン７を形成する。
（図中の矢印Ｃは平面図を見ている方向を示している。
以下全ての図において同様である。）このレジストの開
口はたとえば１ｍｍφとする。次にこのレジストパター
ンをマスクに水晶基板１をエッチングする。
示すような水晶基板１を準備する。断面図は一点鎖線Ａ
−Ｂに沿って図示する。次にフォトリソグラフィーによ
り図３に示すようなレジストパターン７を形成する。
（図中の矢印Ｃは平面図を見ている方向を示している。
以下全ての図において同様である。）このレジストの開
口はたとえば１ｍｍφとする。次にこのレジストパター
ンをマスクに水晶基板１をエッチングする。
【００１５】このときたとえば水晶基板の厚さは１００
μｍ、エッチング深さは９０μｍとする。次にフォトレ
ジストパターン７を、レジスト剥離液を用いて剥離す
る。次に図５に示すように金電極８、３を蒸着する。厚
さはたとえば１０００Åとする。次に図６に示すように
フォトリソグラフィーにより図６に示すようなレジスト
パターン１０を形成する。また裏面にはエッチング保護
用にレジスト膜１１を塗布する。次にウェットエッチン
グにより金電極膜８をエッチングし、金電極パターン２
を形成する。レジスト１０、１１を剥離し図８の状態に
なる。次に図９に示すように金電極３の上の水晶基板１
が薄くなった部分に受容体６を付加する。次に補強板兼
流路形成基板４を図９で完成した素子に貼り付け図１の
ような微少質量測定装置が完成する。補強板兼流路形成
基板４はたとえば石英基板を用い、フォトリソグラフィ
ーとドライエッチング（ＲＩＥ）を用いて作製すればよ
い。
μｍ、エッチング深さは９０μｍとする。次にフォトレ
ジストパターン７を、レジスト剥離液を用いて剥離す
る。次に図５に示すように金電極８、３を蒸着する。厚
さはたとえば１０００Åとする。次に図６に示すように
フォトリソグラフィーにより図６に示すようなレジスト
パターン１０を形成する。また裏面にはエッチング保護
用にレジスト膜１１を塗布する。次にウェットエッチン
グにより金電極膜８をエッチングし、金電極パターン２
を形成する。レジスト１０、１１を剥離し図８の状態に
なる。次に図９に示すように金電極３の上の水晶基板１
が薄くなった部分に受容体６を付加する。次に補強板兼
流路形成基板４を図９で完成した素子に貼り付け図１の
ような微少質量測定装置が完成する。補強板兼流路形成
基板４はたとえば石英基板を用い、フォトリソグラフィ
ーとドライエッチング（ＲＩＥ）を用いて作製すればよ
い。
【００１６】このように完成した素子１３への電気的コ
ンタクトは金属針状のコンタクトプローブ１４、１５に
より行う。コンタクトプローブ１４は水晶基板を薄くし
た部分に当たってしまうが、裏側に補強板兼流路形成基
板４が接着されてあるので破損の恐れがない。
ンタクトは金属針状のコンタクトプローブ１４、１５に
より行う。コンタクトプローブ１４は水晶基板を薄くし
た部分に当たってしまうが、裏側に補強板兼流路形成基
板４が接着されてあるので破損の恐れがない。
【００１７】またコンタクトプローブ１４は図１１に示
すようなプローブカードを用いてもよい。基板にはたと
えばガラスエポキシ基板を用いる。１６は配線、１７は
取り出し電極である。配線１６は十分な厚みをとること
ができ高周波電流の遅延等の問題は少ない。
すようなプローブカードを用いてもよい。基板にはたと
えばガラスエポキシ基板を用いる。１６は配線、１７は
取り出し電極である。配線１６は十分な厚みをとること
ができ高周波電流の遅延等の問題は少ない。
【００１８】これに対し水晶基板１上に配線を作りこむ
と配線自体の質量が重く水晶の振動に影響があるため配
線の厚さには限界がある。このプローブカード１８を微
少質量測定装置にかるく押し当てることで遅延時間の影
響が少なく、配線が段差を乗り越えることによる断線等
の不具合を大幅に減らすことができた。
と配線自体の質量が重く水晶の振動に影響があるため配
線の厚さには限界がある。このプローブカード１８を微
少質量測定装置にかるく押し当てることで遅延時間の影
響が少なく、配線が段差を乗り越えることによる断線等
の不具合を大幅に減らすことができた。
【００１９】［実施例２］図１２に本発明の実施例２で
ある微少質量測定装置の概略図を示す。１はＡＴカット
の水晶基板、２、３は電極、４は補強板兼流路形成基
板、６は被測定物質を選択的に吸着する受容体である。
受容体６はたとえばタンパク質の検出であれば被測定タ
ンパク質の抗原物質を用いればよい。以下この素子の作
製方法を述べる。
ある微少質量測定装置の概略図を示す。１はＡＴカット
の水晶基板、２、３は電極、４は補強板兼流路形成基
板、６は被測定物質を選択的に吸着する受容体である。
受容体６はたとえばタンパク質の検出であれば被測定タ
ンパク質の抗原物質を用いればよい。以下この素子の作
製方法を述べる。
【００２０】図２に示すような水晶基板１を準備する。
断面図は一点鎖線Ａ−Ｂに沿って図示する。次にフォト
リソグラフィーにより図３に示すようなレジストパター
ン７を形成する。（図中の矢印Ｃは平面図を見ている方
向を示している。以下全ての図において同様である。）
このレジストの開口はたとえば１ｍｍφとする。次にこ
のレジストパターンをマスクに水晶基板１をエッチング
する。このときたとえば水晶基板の厚さは１００μｍ、
エッチング深さは９０μｍとする。次にフォトレジスト
パターン７を、レジスト剥離液を用いて剥離する。次に
図５に示すように金電極８、２を蒸着する。厚さはたと
えば１０００Åとする。ここまでは実施例１と同様の工
程である。
断面図は一点鎖線Ａ−Ｂに沿って図示する。次にフォト
リソグラフィーにより図３に示すようなレジストパター
ン７を形成する。（図中の矢印Ｃは平面図を見ている方
向を示している。以下全ての図において同様である。）
このレジストの開口はたとえば１ｍｍφとする。次にこ
のレジストパターンをマスクに水晶基板１をエッチング
する。このときたとえば水晶基板の厚さは１００μｍ、
エッチング深さは９０μｍとする。次にフォトレジスト
パターン７を、レジスト剥離液を用いて剥離する。次に
図５に示すように金電極８、２を蒸着する。厚さはたと
えば１０００Åとする。ここまでは実施例１と同様の工
程である。
【００２１】次に図１３に示すようにフォトリソグラフ
ィーにより図１３に示すようなレジストパターン１０、
１９を形成する。このとき両面アライナーを用いれば一
括で両面のパターニングができる。次にウェットエッチ
ングにより金電極膜３、８をエッチングし、金電極パタ
ーン２、２０を形成する。レジスト１０、１９を剥離し
図１４の状態になる。次に図１５に示すように金電極３
の上の水晶基板１が薄くなった部分に受容体６を付加す
る。
ィーにより図１３に示すようなレジストパターン１０、
１９を形成する。このとき両面アライナーを用いれば一
括で両面のパターニングができる。次にウェットエッチ
ングにより金電極膜３、８をエッチングし、金電極パタ
ーン２、２０を形成する。レジスト１０、１９を剥離し
図１４の状態になる。次に図１５に示すように金電極３
の上の水晶基板１が薄くなった部分に受容体６を付加す
る。
【００２２】次に補強板兼流路形成基板４を図１５で完
成した素子に貼り付け図１２のような微少質量測定装置
が完成する。補強板兼流路形成基板４はたとえば石英基
板を用い、フォトリソグラフィーとドライエッチング
（ＲＩＥ）を用いて作製すればよい。補強板兼流路形成
基板４には電極コンタクト用の穴２１を同じくフォトリ
ソグラフィーとドライエッチング（ＲＩＥ）を用いて形
成する。
成した素子に貼り付け図１２のような微少質量測定装置
が完成する。補強板兼流路形成基板４はたとえば石英基
板を用い、フォトリソグラフィーとドライエッチング
（ＲＩＥ）を用いて作製すればよい。補強板兼流路形成
基板４には電極コンタクト用の穴２１を同じくフォトリ
ソグラフィーとドライエッチング（ＲＩＥ）を用いて形
成する。
【００２３】このように完成した素子２２への電気的コ
ンタクトは図１６に示す金属針状のコンタクトプローブ
１４、２３により行う。コンタクトプローブ１４は水晶
基板を薄くした部分に当たってしまうが、裏側に補強板
兼流路形成基板４が接着されてあるので破損の恐れがな
い。
ンタクトは図１６に示す金属針状のコンタクトプローブ
１４、２３により行う。コンタクトプローブ１４は水晶
基板を薄くした部分に当たってしまうが、裏側に補強板
兼流路形成基板４が接着されてあるので破損の恐れがな
い。
【００２４】またコンタクトプローブ１４、２３は図１
７に示すようなプローブカード１８、２４を用いてもよ
い。基板にはたとえばガラスエポキシ基板を用いる。１
６は配線、１７は取り出し電極である。配線１６は十分
な厚みをとることができ高周波電流の遅延等の問題は少
ない。これに対し水晶基板１上に配線を作りこむと配線
自体の質量が重く水晶の振動に影響があるため配線の厚
さには限界がある。このプローブカード１８、２４を微
少質量測定装置にかるく押し当てることで遅延時間の影
響が少なく、配線が段差を乗り越えることによる断線等
の不具合を大幅に減らすことができた。
７に示すようなプローブカード１８、２４を用いてもよ
い。基板にはたとえばガラスエポキシ基板を用いる。１
６は配線、１７は取り出し電極である。配線１６は十分
な厚みをとることができ高周波電流の遅延等の問題は少
ない。これに対し水晶基板１上に配線を作りこむと配線
自体の質量が重く水晶の振動に影響があるため配線の厚
さには限界がある。このプローブカード１８、２４を微
少質量測定装置にかるく押し当てることで遅延時間の影
響が少なく、配線が段差を乗り越えることによる断線等
の不具合を大幅に減らすことができた。
【００２５】［実施例３］図１８に本発明の実施例３で
ある微少質量測定装置の概略図を示す。２５はＡＴカッ
トの水晶基板、２６、２７は電極、２９は被測定物質を
選択的に吸着する受容体である。受容体２９はたとえば
タンパク質の検出であれば被測定タンパク質の抗原物質
を用いればよい。また２８は電極２６、２７が重なる部
分を示しており、その形状は略円形である。以下この素
子の作製方法を述べる。
ある微少質量測定装置の概略図を示す。２５はＡＴカッ
トの水晶基板、２６、２７は電極、２９は被測定物質を
選択的に吸着する受容体である。受容体２９はたとえば
タンパク質の検出であれば被測定タンパク質の抗原物質
を用いればよい。また２８は電極２６、２７が重なる部
分を示しており、その形状は略円形である。以下この素
子の作製方法を述べる。
【００２６】図１９に示すような水晶基板２５を準備す
る。断面図は一点鎖線Ａ−Ｂに沿って図示する。次にフ
ォトリソグラフィーによりレジストパターン３０を形成
する。（図中の矢印Ｃは平面図を見ている方向を示して
いる。以下全ての図において同様である。）。次にこの
レジストパターンをマスクに水晶基板２５をエッチング
し図２０に示すような状態となる。このときたとえば水
晶基板の厚さは１００μｍ、エッチング深さは４０μｍ
とする。次にフォトレジストパターン３０を、レジスト
剥離液を用いて剥離する。
る。断面図は一点鎖線Ａ−Ｂに沿って図示する。次にフ
ォトリソグラフィーによりレジストパターン３０を形成
する。（図中の矢印Ｃは平面図を見ている方向を示して
いる。以下全ての図において同様である。）。次にこの
レジストパターンをマスクに水晶基板２５をエッチング
し図２０に示すような状態となる。このときたとえば水
晶基板の厚さは１００μｍ、エッチング深さは４０μｍ
とする。次にフォトレジストパターン３０を、レジスト
剥離液を用いて剥離する。
【００２７】次に図２１に示すように金電極３１を蒸着
する。厚さはたとえば１０００Åとする。次に図２２に
示すようにフォトレジスト３２を塗布する。次に図２３
に示すようにフォトリソグラフィーによりレジストパタ
ーン３３を形成する。次にウェットエッチングにより金
電極膜３１をエッチングし、金電極パターン３４を形成
する。レジスト３３を剥離し図２５の状態になる。
する。厚さはたとえば１０００Åとする。次に図２２に
示すようにフォトレジスト３２を塗布する。次に図２３
に示すようにフォトリソグラフィーによりレジストパタ
ーン３３を形成する。次にウェットエッチングにより金
電極膜３１をエッチングし、金電極パターン３４を形成
する。レジスト３３を剥離し図２５の状態になる。
【００２８】次に図２６に示すようにフォトレジスト３
５を塗布する。次にフォトリソグラフィーによりレジス
トパターン３６を形成する。次にこのレジストパターン
をマスクに水晶基板２５をエッチングし図２８に示すよ
うな状態となる。このときたとえばエッチング深さは４
０μｍとする。次にフォトレジストパターン３６を、レ
ジスト剥離液を用いて剥離する。次に図２９に示すよう
に金電極３７を蒸着する。厚さはたとえば１０００Åと
する。次に図３０に示すようにフォトレジスト３８を塗
布する。
５を塗布する。次にフォトリソグラフィーによりレジス
トパターン３６を形成する。次にこのレジストパターン
をマスクに水晶基板２５をエッチングし図２８に示すよ
うな状態となる。このときたとえばエッチング深さは４
０μｍとする。次にフォトレジストパターン３６を、レ
ジスト剥離液を用いて剥離する。次に図２９に示すよう
に金電極３７を蒸着する。厚さはたとえば１０００Åと
する。次に図３０に示すようにフォトレジスト３８を塗
布する。
【００２９】次に図３１に示すようにフォトリソグラフ
ィーによりレジストパターン３９を形成する。次にウェ
ットエッチングにより金電極膜３７をエッチングし、金
電極パターン４０を形成する。レジスト３８を剥離し図
３３の状態になる。次に金電極４０の上の図示した部分
に受容体２９を付加し図１８のような微少質量測定装置
が完成する。
ィーによりレジストパターン３９を形成する。次にウェ
ットエッチングにより金電極膜３７をエッチングし、金
電極パターン４０を形成する。レジスト３８を剥離し図
３３の状態になる。次に金電極４０の上の図示した部分
に受容体２９を付加し図１８のような微少質量測定装置
が完成する。
【００３０】このように完成した素子４１への電気的コ
ンタクトは図３４に示す金属針状のコンタクトプローブ
４２、４３により行う。コンタクトプローブ４２、４３
は水晶基板を薄くした部分に当たってしまうことがなく
破損の恐れがない。
ンタクトは図３４に示す金属針状のコンタクトプローブ
４２、４３により行う。コンタクトプローブ４２、４３
は水晶基板を薄くした部分に当たってしまうことがなく
破損の恐れがない。
【００３１】またプローブ４２、４３は図１７に示すよ
うなプローブカード１８、２４を用いてもよい。基板に
はたとえばガラスエポキシ基板を用いる。１６は配線、
１７は取り出し電極である。配線１６は十分な厚みをと
ることができ高周波電流の遅延等の問題は少ない。これ
に対し水晶基板１上に配線を作りこむと配線自体の質量
が重く水晶の振動に影響があるため配線の厚さには限界
がある。このプローブカード１８、２４を微少質量測定
装置にかるく押し当てることで遅延時間の影響が少な
く、配線が段差を乗り越えることによる断線等の不具合
を大幅に減らすことができた。
うなプローブカード１８、２４を用いてもよい。基板に
はたとえばガラスエポキシ基板を用いる。１６は配線、
１７は取り出し電極である。配線１６は十分な厚みをと
ることができ高周波電流の遅延等の問題は少ない。これ
に対し水晶基板１上に配線を作りこむと配線自体の質量
が重く水晶の振動に影響があるため配線の厚さには限界
がある。このプローブカード１８、２４を微少質量測定
装置にかるく押し当てることで遅延時間の影響が少な
く、配線が段差を乗り越えることによる断線等の不具合
を大幅に減らすことができた。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、配線の乗り越えがなく
配線が容易となり信頼性や歩留まりが向上する。また、
配線部の引き回しが少なくなり配線を最小限にできまた
薄い配線が可能となる。このため高周波電流の遅延時間
の影響が少なくなり、高周波でも測定が容易となると同
時に素子の作製が容易となり素子の高性能化、低コスト
化が実現できる。また、素子をマルチ化したときの配線
と電極取り出しが容易となり素子の高性能化、低コスト
化が実現できる。
配線が容易となり信頼性や歩留まりが向上する。また、
配線部の引き回しが少なくなり配線を最小限にできまた
薄い配線が可能となる。このため高周波電流の遅延時間
の影響が少なくなり、高周波でも測定が容易となると同
時に素子の作製が容易となり素子の高性能化、低コスト
化が実現できる。また、素子をマルチ化したときの配線
と電極取り出しが容易となり素子の高性能化、低コスト
化が実現できる。
【図１】実施例１とその製造工程を示す図である。
【図２】実施例１とその製造工程を示す図である。
【図３】実施例１とその製造工程を示す図である。
【図４】実施例１とその製造工程を示す図である。
【図５】実施例１とその製造工程を示す図である。
【図６】実施例１とその製造工程を示す図である。
【図７】実施例１とその製造工程を示す図である。
【図８】実施例１とその製造工程を示す図である。
【図９】実施例１とその製造工程を示す図である。
【図１０】実施例１とその製造工程を示す図である。
【図１１】実施例１とその製造工程を示す図である。
【図１２】実施例２とその製造工程を示す図である。
【図１３】実施例２とその製造工程を示す図である。
【図１４】実施例２とその製造工程を示す図である。
【図１５】実施例２とその製造工程を示す図である。
【図１６】実施例２とその製造工程を示す図である。
【図１７】実施例２とその製造工程を示す図である。
【図１８】実施例３とその製造工程を示す図である。
【図１９】実施例３とその製造工程を示す図である。
【図２０】実施例３とその製造工程を示す図である。
【図２１】実施例３とその製造工程を示す図である。
【図２２】実施例３とその製造工程を示す図である。
【図２３】実施例３とその製造工程を示す図である。
【図２４】実施例３とその製造工程を示す図である。
【図２５】実施例３とその製造工程を示す図である。
【図２６】実施例３とその製造工程を示す図である。
【図２７】実施例３とその製造工程を示す図である。
【図２８】実施例３とその製造工程を示す図である。
【図２９】実施例３とその製造工程を示す図である。
【図３０】実施例３とその製造工程を示す図である。
【図３１】実施例３とその製造工程を示す図である。
【図３２】実施例３とその製造工程を示す図である。
【図３３】実施例３とその製造工程を示す図である。
【図３４】実施例３とその製造工程を示す図である。
１：ＡＴカットの水晶基板
２、３：電極
４：補強板兼流路形成基板
５：流路
６：受容体
７：レジストパターン
８：金電極膜
１０：レジストパターン
１１：レジスト膜
１３：微少質量測定装置
１４、１５：コンタクトプローブ
１６：配線
１７：電極パッド
１８：プローブカード
１９：レジスト
２０：金電極パターン
２１：電極コンタクト用穴
２２：微少質量測定装置
２３：コンタクトプローブ
２４：プローブカード
２５：ＡＴカット水晶基板
２６、２７：電極
２８：上電極と下電極が重なる部分
２９：受容体
３０：レジストパターン
３１：金電極
３２：フォトレジスト
３３：レジストパターン
３４：金電極パターン
３５：フォトレジスト
３６：フォトレジストパターン
３７：金電極
３８：フォトレジスト
３９：レジストパターン
４０：金電極パターン
４１：微少質量測定装置
４２、４３： コンタクトプローブ
Claims (9)
- 【請求項１】圧電材料基板の両面に金属電極があり、こ
の電極に電圧を印加し、圧電材料を振動させ、該金属電
極の表面に付着した被測定試料の質量を、該圧電材料の
振動数の変化またはインピーダンスの変化から読み取る
微少質量測定装置であり、該電極部が圧電材料基板の他
の部分より薄くなっており、かつ該電極は該圧電材料基
板の段差を乗り超えることがなく、該電極との導通に針
状または棒状のコンタクトプローブを用い、コンタクト
プローブの接触する部分の圧電材料の厚みを確保する
か、または裏側は適当な材料により補強されていること
を特徴とする微少質量測定装置。 - 【請求項２】前記圧電材料が水晶であることを特徴とす
る請求項１に記載の微少質量測定装置。 - 【請求項３】コンタクトプローブの接触する部分の圧電
材料の裏側の補強材料には凹部があり、この凹部と圧電
材料基板に囲まれた領域内の圧電材料基板上には電極が
あり、この凹部と圧電材料基板に囲まれた領域が測定試
料を含む液体を流す流路であることを特徴とする請求項
１または請求項２に記載の微少質量測定装置。 - 【請求項４】圧電材料基板の両面の電極部分ともに掘り
込まれており、その掘り込まれた穴は一部重なりがあ
り、一部重ならない部分を持ち、電極は重なる部分と、
重ならない部分にまたがっており、重ならない部分にセ
ンサープローブを接触させることを特徴とする請求項１
または請求項２に記載の少質量測定装置。 - 【請求項５】コンタクトプローブの接触する部分の圧電
材料の裏側の補強材料にはコンタクトプローブ挿入用の
穴が開いていることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
か１項に記載の微少質量測定装置。 - 【請求項６】一つの圧電材料基板内に２つ以上の振動子
が配置してなる請求項１〜５のいずれか１項に記載の微
少質量測定装置。 - 【請求項７】前記電極において、片側の電極に被測定物
質を選択的に吸着する受容体を付けたことを特徴とする
請求項１〜６のいずれか１項に記載の微少質量測定装
置。 - 【請求項８】前記微少質量測定装置にコンタクトプロー
ブにより電極をコンタクトすることを特徴とする請求項
１〜７のいずれか１項に記載の微少質量測定システム。 - 【請求項９】微少質量測定装置にコンタクトプローブに
より電極をコンタクトすることを特徴とする請求項１〜
７のいずれか１項に記載の電極取り出し方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002114314A JP2003307480A (ja) | 2002-04-17 | 2002-04-17 | 微少質量測定装置、微少質量測定システムおよび電極取り出し方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002114314A JP2003307480A (ja) | 2002-04-17 | 2002-04-17 | 微少質量測定装置、微少質量測定システムおよび電極取り出し方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003307480A true JP2003307480A (ja) | 2003-10-31 |
Family
ID=29396179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002114314A Pending JP2003307480A (ja) | 2002-04-17 | 2002-04-17 | 微少質量測定装置、微少質量測定システムおよび電極取り出し方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003307480A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006234791A (ja) * | 2005-01-26 | 2006-09-07 | Seiko Instruments Inc | 反応器、マイクロリアクタチップ、及びマイクロリアクタシステム、並びに反応器の製造方法 |
| JP2006234686A (ja) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Kyocera Kinseki Corp | 微少質量検出チップ |
| JP2006234685A (ja) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Kyocera Kinseki Corp | 微少質量検出チップ |
| JP2006234687A (ja) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Kyocera Kinseki Corp | 微少質量検出チップ |
| CN102175486A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-09-07 | 中国航天科技集团公司第五研究院第五一○研究所 | 一种微小尘埃颗粒采集方法与结构 |
| CN104807717A (zh) * | 2015-05-11 | 2015-07-29 | 电子科技大学 | 一种高品质因数高质量灵敏度的qcm传感器 |
| US10189118B2 (en) * | 2016-06-06 | 2019-01-29 | GM Global Technology Operations LLC | Method and apparatus for evaluating an ultrasonic weld junction |
-
2002
- 2002-04-17 JP JP2002114314A patent/JP2003307480A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006234791A (ja) * | 2005-01-26 | 2006-09-07 | Seiko Instruments Inc | 反応器、マイクロリアクタチップ、及びマイクロリアクタシステム、並びに反応器の製造方法 |
| JP4694945B2 (ja) * | 2005-01-26 | 2011-06-08 | セイコーインスツル株式会社 | 反応器、マイクロリアクタチップ、及びマイクロリアクタシステム、並びに反応器の製造方法 |
| JP2006234686A (ja) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Kyocera Kinseki Corp | 微少質量検出チップ |
| JP2006234685A (ja) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Kyocera Kinseki Corp | 微少質量検出チップ |
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| JP4597711B2 (ja) * | 2005-02-25 | 2010-12-15 | 京セラキンセキ株式会社 | 微少質量検出チップ |
| JP4597710B2 (ja) * | 2005-02-25 | 2010-12-15 | 京セラキンセキ株式会社 | 微少質量検出チップ |
| CN102175486A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-09-07 | 中国航天科技集团公司第五研究院第五一○研究所 | 一种微小尘埃颗粒采集方法与结构 |
| CN104807717A (zh) * | 2015-05-11 | 2015-07-29 | 电子科技大学 | 一种高品质因数高质量灵敏度的qcm传感器 |
| US10189118B2 (en) * | 2016-06-06 | 2019-01-29 | GM Global Technology Operations LLC | Method and apparatus for evaluating an ultrasonic weld junction |
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