JP2019155550A - マイクロ流路の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 バリがなく、滑らかな縁を有する開口部を備えたマイクロ流路の製造方法を提供する。【解決手段】 マイクロ流路及びマイクロ流路に連通する第１の開口部に対応する型２にシリコーン樹脂３を塗布し、第１の開口部に対応した遮光部４ａを有するマスク４を用いて、シリコーン樹脂３を光により硬化させ、未硬化のシリコーン樹脂３を除去し、硬化したシリコーン樹脂１１を型２から離型する。【選択図】図３Ｃ

Description

本発明の実施形態は、例えば化学又は生化学分析に用いられるバイオセンサに適用され、検体液等が移動可能なマイクロ流路の製造方法に関する。

近年、細胞や検体液等をマイクロ流路内で検査する各種バイオセンサが開発されている。マイクロ流路は、細胞や検体液等を導入するための導入孔、及び細胞や検体液等を排出するための排出孔を具備する。マイクロ流路をＰＤＭＳ（Poly-DiMethyl-Siloxane）等のシリコーン樹脂により形成する場合において、微細な導入孔や排出孔としての開口部を個々に、又は一括して形成する場合、開口部にバリが生じるという問題がある。

特開２００３−１５６５０２号公報 特開２００５−２６２５２２号公報 特開２００６−５３０６４号公報

本実施形態は、バリがなく、滑らかな縁を有する開口部を備えたマイクロ流路の製造方法を提供する。

本実施形態のマイクロ流路の製造方法は、マイクロ流路及び前記マイクロ流路に連通する第１の開口部に対応する型にシリコーン樹脂を塗布し、前記第１の開口部に対応した遮光部を有するマスクを用いて、前記シリコーン樹脂を光により硬化させ、未硬化の前記シリコーン樹脂を除去し、硬化した前記シリコーン樹脂を前記型から離型することを特徴とする。

第１の実施形態に係るバイオセンサの一例を示す平面図。 第１の実施形態に適用される型の一例を示す斜視図。 第１の実施形態に係るバイオセンサの製造方法を示すものであり、図１のＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図。 図３Ａに続く製造工程を示す断面図。 図３Ｂに続く製造工程を示す断面図。 図３Ｃに続く製造工程を示す断面図。 図３Ｄに続く製造工程を示す断面図。 図３Ｅに続く製造工程を示す断面図。 第２の実施形態に係るバイオセンサの製造方法を示す断面図。 図４Ａに続く製造工程を示す断面図。 図４Ｂに続く製造工程を示す断面図。 図４Ｃに続く製造工程を示す断面図。 図４Ｄに続く製造工程を示す断面図。 図４Ｅに続く製造工程を示す断面図。 図４Ｆに続く製造工程を示す断面図。 第３の実施形態に係るバイオセンサの製造方法を示す断面図。 図５Ａに続く製造工程を示す断面図。 図５Ｂに続く製造工程を示す断面図。 図５Ｃに続く製造工程を示す断面図。 図５Ｄに続く製造工程を示す断面図。 図５Ｅに続く製造工程を示す断面図。 図５Ｆに続く製造工程を示す断面図。 図５Ｇに続く製造工程を示す断面図。 図５Ｈに続く製造工程を示す断面図。 図５Ｉに続く製造工程を示す断面図。 第４の実施形態に係るバイオセンサの製造方法を示す断面図。 図６Ａに続く製造工程を示す断面図。 図６Ｂに続く製造工程を示す断面図。 図６Ｃに続く製造工程を示す断面図。 図６Ｄに続く製造工程を示す断面図。 図６Ｅに続く製造工程を示す断面図。 図６Ｆに続く製造工程を示す断面図。 図６Ｇに続く製造工程を示す断面図。 図６Ｈに続く製造工程を示す断面図。 図６Ｉに続く製造工程を示す断面図。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。図面において、同一部分には同一符号を付している。図面は模式的なものであり、厚みや寸法は現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互において、寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るバイオセンサ１０の一例を示している。図１は、複数のバイオセンサ１０が半導体基板１２上に設けられた場合を示している。

バイオセンサ１０は、後述する例えばＰＤＭＳ等のシリコーン樹脂１１により形成されたマイクロ流路１１ａ、及び半導体基板１２内に形成されたセンサ１３を含んでいる。

シリコーン樹脂１１は、マイクロ流路１１ａに細胞や検体液等の流体（以下、検体液とも言う）を導入したり、排出したりするための開口部１１ｂ、１１ｃを有している。

センサ１３は、検体液の物理的又は化学的情報を検出する。センサ１３は、検出対象に従って変形可能である。

センサ１３が例えば光学センサにより構成される場合、センサ１３として例えばフォトダイオードを用いることにより、マイクロ流路１１ａ中に流れる検体液に含まれる蛍光染色した細胞から発せられる蛍光強度を検出することが可能である。また、センサ１３としてイメージセンサを用いることにより、検体液に含まれる細胞像を取得することが可能となる。さらに、センサ１３として、例えばＩＳＦＥＴ(Ion Sensitive Field Effect Transistor)を用いることにより、検体液等の液体のpHやイオン濃度を取得することが可能である。

図１は、シリコーン樹脂１１及び半導体基板１２内に複数のバイオセンサ１０が形成された場合を示している。しかし、これに限定されるものではなく、バイオセンサ１０の数やマイクロ流路１１ａの形状、開口部１１ｂ、１１ｃの数及び形状は、変形可能である。

尚、以下の説明において、マイクロ流路１１ａは、開口部１１ｂ、１１ｃを含む総称として使用する場合もある。
（製造方法）
図２、図３Ａ乃至図３Ｆを参照して、上記第１の実施形態に係るバイオセンサ１０の製造方法について説明する。

図２は、第１の実施形態に係るバイオセンサ１０に適用される型の一例を示し、図３Ａ乃至図３Ｆは、第１の実施形態に係るバイオセンサの製造工程を示している。

図２及び図３Ａに示すように、先ず、基板１上に型２が形成される。型２は、マイクロ流路１１ａに対応する第１の突起部２ａ、開口部１１ｂに対応する第２の突起部２ｂ、開口部１１ｃに対応する第３の突起部２ｃを有している。

尚、第２の突起部２ｂ及び第３の突起部２ｃの高さは、第１の突起部２ａの高さと同じでもよい。すなわち、第２の突起部２ｂ及び第３の突起部２ｃを省略してもよい。

基板１として、半導体製造プロセスに使用される、例えばシリコン基板やガラス板、或いは金属板等を適用することができる。

型２は、次のようにして形成することができる。先ず、基板１の上に例えば液体状のネガ型厚膜フォトレジストがスピンコートにより塗布される。次いで、マイクロ流路１１ａの開口部１１ｂ、１１ｃの形状に対応した図示せぬマスクを用いて、フォトレジストが露光される。この後、フォトレジストを現像することにより、型２が形成される。

或いは、基板１の上にシート状のネガ型厚膜フォトレジストが積層され、図示せぬ上記マスクを用いてフォトレジストが露光される。この後、フォトレジストを現像することによっても、型２を形成することができる。

マイクロ流路１１ａの高さ（膜厚）と、開口部１１ｂ、１１ｃの高さ（膜厚）は、異なっている。このため、マイクロ流路１１ａや、開口部１１ｂ、１１ｃの形状に応じて、上記リソグフィ工程を複数回行ってもよい。すなわち、リソグフィ工程を複数回行うことにより、型２の第１の突起部２ａや第２の突起部２ｂ及び第３の突起部２ｃの高さが、マイクロ流路１１ａや開口部１１ｂ、１１ｃの高さと一致するように調整される。

次いで、図３Ｂに示すように、型２を覆うように、液体状のシリコーン樹脂３が基板１の全面に塗布される。具体的には、基板１の全面が液体状のシリコーン樹脂３で覆われるように、シリコーン樹脂３がスピンコートされる。シリコーン樹脂３の膜厚は、型２の最も高い部分の高さより大きくされる。望ましくは、シリコーン樹脂３の膜厚は、シリコーン樹脂３が硬化し、収縮した時に第１の型２の高さより厚くなるようにされる。

シリコーン樹脂３は、例えば光硬化型のＰＤＭＳであり、具体的には、例えば紫外線活性型熱硬化ＰＤＭＳである。但し、シリコーン樹脂３の材料としては、光で露光、及び硬化させることができ、未硬化のシリコーン樹脂を現像により除去できればよい。さらに、例えば光の散乱が少なく、蛍光を発生せず、検体液中の細胞に対して毒性のない材料であれば適用することが可能である。したがって、シリコーン樹脂３の材料は限定されない。

尚、シリコーン樹脂３を塗布した後、減圧下でシリコーン樹脂３の中に含まれる気泡を除去したり、型２の相互間にシリコーン樹脂３が確実に充填されるようにしたりしてもよい。

別の方法として、減圧下でシリコーン樹脂３を塗布し、大気解放することにより、型２の相互間にシリコーン樹脂３が確実に充填されるようにしてもよい。

また、シリコーン樹脂３をスピンコートした場合、シリコーン樹脂３の厚さは、基板１の中心付近と比較してエッジ領域が厚くなる。このため、塗布後に放置して基板１の全面に亘りシリコーン樹脂３の厚さが均一になるようにしてもよい。

更に、シリコーン樹脂３を硬化した後、型２との離型性を向上させるため、基板１及び型２をトリフルオロメタンによるプラズマ処理等により基板１と型２の表面をフッ素系ポリマーでコートしてもよいし、基板１及び型２を蒸着処理等により基板１と型２の表面をＡｕ等の金属でコートしてもよい。

次いで、図３Ｃに示すように、フォトマスク４を用いて、シリコーン樹脂３に紫外線（ＵＶ）が照射され、熱を印加することによりシリコーン樹脂３が硬化される。フォトマスク４は、型２の第２の突起部２ｂと第３の突起部２ｃに対応した遮光部４ａを有している。すなわち、遮光部４ａは、図１に示すマイクロ流路１１ａの開口部１１ｂ、１１ｃに対応した領域に設けられている。

図３Ｃにおいて、１１は、硬化されたシリコーン樹脂３を示しており、以下、硬化したシリコーン樹脂１１、又は単にシリコーン樹脂１１と記す。ここでは、マイクロ流路１１ａの開口部１１ｂ、１１ｃに対応した領域以外の領域に紫外線が照射され、紫外線が照射された領域のシリコーン樹脂３を熱硬化させている。シリコーン樹脂３に照射する紫外線の波長、露光量、及び熱硬化の温度、時間は使用するシリコーン樹脂３により適宜選択される。

また、遮光部４ａは、マイクロ流路１１ａの開口部１１ｂ、１１ｃに対応して形成した。しかし、硬化したシリコーン樹脂１１を必要としない領域、例えばダイシングライン等に対応して遮光部４ａを形成することも可能である。

次いで、図３Ｄに示すように、未硬化のシリコーン樹脂３（硬化したシリコーン樹脂１１以外）が現像により除去され、開口部１１ｂ、１１ｃが形成される。現像液は、シリコーン樹脂３を溶解できるものであれば良い。例えば、少なくともジイソプロピルアミン、トリエチルアミン、ペンタン、パーフルオロトリブチルアミン、ペルフルオロデカリン、キシレン、エーテル、ヘキサン、トリクロロエチレン、ノルマルヘプタン、シクロヘキサン、ジメトキシエタン、トルエン、エチルアセテート、メチルエチルケトンを溶剤として含むものであれば良い。現像時間はシリコーン樹脂３の厚さや現像液の種類により適宜選択される。

次いで、図３Ｅに示すように、硬化したシリコーン樹脂１１が型２から離型される。型２が外されたシリコーン樹脂１１は、型２の形状と略一致した凹状の構造を含んでいる。すなわち、開口部１１ｂ、１１ｃに連通したマイクロ流路１１ａが形成される。

最後に、図３Ｆに示すように、シリコーン樹脂１１の型２が外された面に半導体基板１２が接合される。これにより、マイクロ流路１１ａが半導体基板１２により覆われ、マイクロ流路１１ａが完成される。半導体基板１２は、センサ１３を具備し、センサ１３がマイクロ流路１１ａに対向して配置される。

尚、センサ１３は、マイクロ流路１１ａ中に配置されているが、センサ１３の全てがマイクロ流路１１ａ中に配置される必要は無く、センサ１３の一部がマイクロ流路１１ａ中に配置されるようにしてもよい。

また、硬化したシリコーン樹脂１１と半導体基板１２の接合は、次のように行われる。先ず、シリコーン樹脂１１と半導体基板１２の表面が酸素プラズマ中で活性化される。次いで、半導体基板１２の主面にシリコーン樹脂１１が設置され、荷重と温度が印加される。表面活性化処理の条件、及び荷重と温度の印加条件は使用するシリコーン樹脂３により適宜選択される。

尚、本実施形態では酸素プラズマによる表面活性化処理を行ったが、硬化したシリコーン樹脂１１と半導体基板１２がマイクロ流路として機能するための接合強度が得られれば、酸素プラズマによる表面活性化処理を用いた接合以外の方法を適用することも可能である。

図３Ｆに示す構造により、マイクロ流路１１ａ内に、例えば開口部１１ｂから検体液等を導入することにより、半導体基板１２上に配置されセンサ１３によって検体液等の物理的又は化学的情報を検出することが可能となる。
（第１の実施形態の効果）
第１の実施形態によれば、基板１上に設けられたマイクロ流路１１ａ及び開口部１１ｂ、１１ｃに対応する型２にシリコーン樹脂３を塗布し、開口部１１ｂ、１１ｃに対応する遮光部４ａを有するマスク４を用いて光をシリコーン樹脂３に照射して、シリコーン樹脂３を硬化させ、未硬化のシリコーン樹脂３、及び型２を順次除去して、マイクロ流路１１ａ、及び開口部１１ｂ、１１ｃを有するシリコーン樹脂１１を形成している。このため、開口部１１ｂ、１１ｃを、ドリルなどを用いて形成する場合のように、開口部１１ｂ、１１ｃの周縁にバリがなく、滑らかな開口部１１ｂ、１１ｃを形成することが可能である。

しかも、マイクロ流路１１ａに連通する複数の開口部１１ｂ、１１ｃをマイクロ流路１１ａと同時に形成することができる。このため、加工時間を短縮することができ、加工コストを低下することが可能である。
（第２の実施形態）
図４Ａ乃至図４Ｇは、第２の実施形態に係るマイクロ流路の製造方法を示している。第２の実施形態は、第１の実施形態の変形例に係り、型２の離型タイミングが第１の実施形態と相違する。

すなわち、第１の実施形態において、硬化したシリコーン樹脂１１は、型２から外された後、半導体基板１２に接合した。これに対して、第２の実施形態では、硬化したシリコーン樹脂１１を型２から外す前に、シリコーン樹脂１１に支持基板８が接合され、この後、シリコーン樹脂１１が型２から離型される。

第２の実施形態において、図４Ａ乃至図４Ｄは、第１の実施形態の図３Ａ乃至図３Ｄと同様であるため、詳細な説明は省略する。

図４Ｅに示すように、硬化したシリコーン樹脂１１の上に支持基板８が接合される。支持基板８は、開口部１１ｂ、１１ｃに対応して開口部８ａ、８ｂを有している。支持基板８をシリコーン樹脂１１に接合する際、開口部１１ｂ、１１ｃと開口部８ａ、８ｂを一致させることで、開口部８ａ、８ｂから開口部１１ｂ、１１ｃに検体液等を導入したり、排出したりすることが可能となる。

支持基板８の開口部８ａ、８ｂのサイズは、シリコーン樹脂１１の開口部１１ｂ、１１ｃのサイズ以上であることが好ましいが、これに限らず、マイクロ流路１１ａに検体液等を導入したり、マイクロ流路１１ａから検体液等を排出できるサイズであればよい。

支持基板８の材料は硬化されたシリコーン樹脂１１に接合できる材料であれば良く、例えば、ガラス、シリコン、プラスチックなどを適用することができる。

支持基板８と硬化されたシリコーン樹脂１１との接合は、前述した硬化したシリコーン樹脂１１の半導体基板１２への接合と同様の方法を適用することができる。すなわち、例えばシリコーン樹脂１１と支持基板８の表面を酸素プラズマ中で活性化し、この後、支持基板８をシリコーン樹脂１１上に載置し、荷重と温度を印加することにより、支持基板８をシリコーン樹脂１１に接合することができる。或は、接着剤を用いて支持基板８とシリコーン樹脂１１を接合することも可能である。支持基板８と硬化したシリコーン樹脂１１との接合方法は、適宜選択することが可能である。

また、支持基板８の開口部８ａ、８ｂは、サンドブラストやドリルによる機械加工により形成することが可能である。また、支持基板８の材料がガラスやシリコンである場合、エッチングよって開口部８ａ、８ｂを形成することも可能である。さらに、支持基板８の材料がプラスチックである場合、射出成型により開口部８ａ、８ｂを形成することも可能である。

次いで、図４Ｆに示すように、支持基板８が接合されたシリコーン樹脂１１が型２及び基板１から離型される。シリコーン樹脂１１は支持基板８の全面に接合されているため、支持基板８を用いて型２及び基板１からシリコーン樹脂１１を一括して確実に離型することができる。

最後に、図４Ｇに示すように、センサ１３を有する半導体基板１２の主面に、シリコーン樹脂１１の型２が外された面が接合される。これらの接合は第１の実施形態と同様の方法を用いることができる。このようにして、マイクロ流路１１ａが完成され、マイクロ流路１１ａに対応してセンサ１３が配置されたバイオセンサ１０が完成される。
(第２の実施形態の効果)
上記第２の実施形態によっても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。しかも、第２の実施形態によれば、型２から硬化したシリコーン樹脂１１を離型する前に、支持基板８をシリコーン樹脂１１に接合している。このため、シリコーン樹脂１１の膜厚が薄い場合においても、硬化したシリコーン樹脂１１を型２及び基板１から一括して確実に離型することが可能である。

さらに、支持基板８を硬化したシリコーン樹脂１１に接合しているため、複数のマイクロ流路１１ａや開口部１１ｂ、１１ｃを有するシリコーン樹脂１１を一括して保持することができる。このため、シリコーン樹脂１１のハンドリング性が良好であり、センサ１３を具備する半導体基板１２とシリコーン樹脂１１との位置合わせが容易である。

しかも、支持基板８を硬化したシリコーン樹脂１１に接合しているため、半導体基板１２と硬化したシリコーン樹脂１１とを接合する際、シリコーン樹脂１１へ一様に荷重を印加することができる。したがって、半導体基板１２とシリコーン樹脂１１との接合の歩留りを向上させることができる。

また、支持基板８は、硬化したシリコーン樹脂１１の機械的強度を向上させることができる。このため、支持基板８は、シリコーン樹脂１１の保護層としての役目を果たすことが可能である。
（第３の実施形態）
図５Ａ乃至図５Ｊは、第３の実施形態に係わるマイクロ流路の製造方法を示している。

第１及び第２の実施形態は、１つの型を用いてマイクロ流路を形成した。これに対して、第３の実施形態は２つの型を用いてマイクロ流路及び複数の開口部を形成する。

図５Ａは、第１の型２−１を示し、図５Ｂは、第２の型２−２を示している。第１の型２−１は、マイクロ流路と開口部の一部に対応し、第２の型２−２は、開口部の残りの部分に対応している。第１の型２−１と第２の型２−２を用いてマイクロ流路及び複数の開口部が形成される。

具体的には、図５Ａに示すように、第１の基板１−１上に第１の型２−１が形成される。第１の型２−１は、マイクロ流路に対応する第１の突起部２ａと、マイクロ流路に連通する例えば２つの開口部の一部に対応する第２の突起部２ｂ−１、２ｃ−１を含んでいる。第１の基板１−１の材料及び第１の型２−１の材料は、第１の実施形態と同様であり、第１の型２−１は、第１の実施形態と同様の方法で製造される。

図５Ｂに示すように、第２の基板１−２上に第２の型２−２が形成される。第２の型２−２は、２つの開口部の残りの部分に対応する第３の突起部２ｂ−２、２ｃ−２を含んでいる。第２の基板１−２と、第２の型２−２としての第３の突起部２ｂ−２，２ｃ−２との間には遮光層３１がそれぞれ形成される。

遮光層３１のサイズ（直径）は、第３の突起部２ｂ−２、２ｃ−２のサイズ（直径）より必ずしも大きい必要はなく、第３の突起部２ｂ−２、２ｃ−２のサイズと以上であればよい。

第２の基板１−２の材料は、後述するシリコーン樹脂３を硬化するために照射される紫外線を透過することが可能な材料が適用される。具体的には、第２の基板１−２は、ガラス板などの透明材料が用いられる。

遮光層３１は、後述するように、第１の型２−２と第２の型２−２が接触する領域上の一部、或いは全部がカバーされるように配置されてもよい。さらに、図５Ａに示すように、遮光層３１は、第１の基板１−１と第１の型２−１との間に設けてもよい。

遮光層３１の材料は、シリコーン樹脂３を硬化するために照射する紫外線を遮光できる材料であれば良く、例えば、チタン、アルミニウム、白金、金などの金属材料を適用することができる。遮光層３１は、これらの金属をスパッタや蒸着により第２の基板１−２上に薄膜状に形成した後、エッチングにより所望のパターンに形成される。

遮光層３１の上に第２の型２−２としての第３の突起部２ｂ−２，２ｃ−２が形成される。第２の型２−２の材料及び製造方法は、第１の実施形態と同様である。

第１の型２−１の高さ（膜厚）Ｈ１は、第２の型２−２の高さＨ２より若干低くされる。これにより第１の型２−１の離型性を向上させることができる。第１の型２−１の高さＨ１と第２の型２−２の高さＨ２の関係は、これに限らず、第２の型２−２の高さＨ２を第１の型２−１の高さＨ１より低くすれば、第２の型２−２の離型性を向上させることができる。したがって、第１の型２−１の高さＨ１と第２の型２−２の高さＨ２は、例えば第１の型２−１と第２の型２−２の離型順序に応じて設定すればよい。

尚、第１の型２−１は、開口部１１ｂ、１１ｃに対応する第２の突起部２ｂ−１、２ｃ−１を有しているが、第１の型２−１は、必ずしも第２の突起部２ｂ−１、２ｃ−１を具備する必要はない。第１の型２−１が第２の突起部２ｂ−１、２ｃ−１を具備しない場合、第２の型２−２の第３の突起部２ｂ−２、２ｃ−２の高さを、必要に応じて変えればよい。

次に、図５Ｃ及び図５Ｄに示すように、第１の型２−１及び第２の型２−２を覆うようにシリコーン樹脂３が塗布される。シリコーン樹脂３は、第１の実施形態と同様に、紫外線活性型熱硬化ＰＤＭＳであり、液体状のシリコーン樹脂３がスピンコートにより第１の基板１−１及び第２の基板１−２の全面に塗布される。シリコーン樹脂３の厚みは、第１の型２−１及び第２の型２−２の高さより厚いことが望ましい。

次いで、図５Ｅに示すように、シリコーン樹脂３が塗布された第１の基板１−１と第２の基板１−２が積層される。すなわち、第２の型２−２としての第３の突起部２ｂ−２、２ｃ−２が、第１の型２−１として第２の突起部２ｂ−１、２ｃ−１に対向するように位置決めされ、これらが積層される。

この後、図５Ｆに示すように、第２の基板１−２の裏面から紫外線が照射され、熱を印加することにより、シリコーン樹脂１１が硬化される。照射される紫外線は遮光層３１により遮光される。このため、遮光層３１の直下に位置するシリコーン樹脂３、即ち、第１の型２−１の第２の突起部２ｂ−１、２ｃ−１と、第２の型２−２の第３の突起部２ｂ−２、２ｃ−２の間の領域に残留するシリコーン樹脂３は、紫外線で露光されないため、硬化されない。具体的には、第１の基板１−１と第２の基板１−２に反りがある場合、及び第１の型２−１や第２の型２−２の高さにばらつきがある場合、両者を積層しても第１の突起部２ｂ−１、２ｃ−１と第２の突起部２ｂ−２、２ｃ−２は密着せず、これらの間にシリコーン樹脂３が残留する。遮光層３１は、この残留したシリコーン樹脂３に紫外線が照射されることを防ぎ、残留したシリコーン樹脂３が硬化しないようにする役割を果たす。

次に、図５Ｇに示すように、硬化したシリコーン樹脂１１が第１の型２−１から離型され、硬化したシリコーン樹脂１１は、第２の型２−２に留まった状態とされる。第１の実施形態と同様、硬化したシリコーン樹脂１１は、第１の型２−１と一致した凹状の構造を有している。このとき、第２の型２−２の表面に硬化しなかったシリコーン樹脂３が露出する。この未硬化のシリコーン樹脂３は、現像液で除去される。

ここで、硬化したシリコーン樹脂１１と第１の型２−１の密着性が、硬化したシリコーン樹脂１１と第２の型２−２の密着性より高い場合、硬化したシリコーン樹脂１１を第１の型２−１から外そうとしても外すことができない可能性がある。しかし、前述したように、本実施形態の場合、第１の型２−１の高さを第２の型２−２の高さより低くしているため、硬化したシリコーン樹脂１１と第１の型２−１の密着性が、硬化したシリコーン樹脂１１と第２の型２−２の密着性より低くなっている。したがって、第１の型２−１から硬化したシリコーン樹脂１１を確実に離型することができる。

次に、図５Ｈに示すように、硬化したシリコーン樹脂１１の第１の型２−１が除去された面に、センサ１３を有する半導体基板１２の主面が接合される。この際、センサ１３がマイクロ流路１１ａに対向するように、半導体基板１２とシリコーン樹脂１１の位置が合わされる。シリコーン樹脂１１と半導体基板１２との接合は、第１の実施形態と同様に、シリコーン樹脂１１と半導体基板１２が酸素プラズマ中で表面活性化処理され、この後、積層された両者が加圧、及び加熱処理される。

次いで、図５Ｉに示すように、第２の型２−２から硬化したシリコーン樹脂１１が離型される。離形されたシリコーン樹脂１１はマイクロ流路１１ａと、マイクロ流路１１ａに連通する開口部１１ｂ、１１ｃを有している。

この後、図５Ｊに示すように、必要に応じて、シリコーン樹脂１１の上に支持基板８が接合される。支持基板８は、シリコーン樹脂１１の開口部１１ｂ、１１ｃに対応する開口部８ａ、８ｂを有している。

尚、遮光層３１は、第２の基板１−２と第２の型２−２との間に配置したが、これに限らず、第２の型２−２の表面や側面にも形成することが可能であり、必要に応じて第１の基板１−１の上や、第１の型２−１の表面や側面に形成してもよい。こうすることで、シリコーン樹脂３に照射された紫外線の光散乱により、第１の型２−１と第２の型２−２が密接する領域に残留するシリコーン樹脂３の望まない硬化を更に抑制することが可能となる。
（第３の実施形態の効果）
上記第３の実施形態によれば、マイクロ流路１１ａと開口部１１ｂ、１１ｃの一部の構造に対応する第１の型２−１を有する第１の基板１−１と、開口部１１ｂ、１１ｃの残りの部分の構造に対応する第２の型２−２を有する第２の基板１−２に液体状のシリコーン樹脂３を塗布し、第１の型２−１と第２の型２−２とを合体させて、シリコーン樹脂３を紫外線により硬化させ、その後、第１の型２−１及び第２の型２−２を硬化したシリコーン樹脂１１から除去している。このため、マイクロ流路１１ａと開口部１１ｂ、１１ｃとを同時に形成することができる。

しかも、第１の型２−１と第２の型２−２が対向する領域に残留するシリコーン樹脂３は、遮光層３１によって紫外線が露光されず、未硬化の状態で残り、未硬化のシリコーン樹脂３は、溶解可能な現像液により除去される。したがって、第１の実施形態と同様に、バリの無い滑らかな縁を有する開口部１１ｂ、１１ｃを形成することができる。

さらに、第１の型２−１の高さと第２の型２−２の高さを異ならせている。このため、第１の型２−１と第２の型２−２との離型性を適宜設定することができ、第１の型２−１と第２の型２−２の多様な型抜きが可能となる。
（第４の実施形態）
図６Ａ乃至図６Ｊは、第４の実施形態に係るマイクロ流路の製造方法を示している。第４の実施形態は、第３の実施形態の変形例に係わり、主として支持基板８を硬化したシリコーン樹脂１１に接合するタイミングが第３の実施形態と相違している。

第４の実施形態において、図６Ａ乃至図６Ｆの工程は、第３の実施形態とほぼ同様であるため、詳細な説明は省略する。但し、図６Ａ、図６Ｂに示すように、第１の型２−１の高さＨ１と第２の型２−２の高さＨ２の関係が第３の実施形態と相違する。すなわち、第４の実施形態では、第２の型２−２の高さＨ２が第１の型２−１の高さＨ１より低くされている。このため、第４の実施形態において、第１の型２−１より第２の型２−２のほうが、離形性が向上されている。

図６Ｆに示すように、シリコーン樹脂３が塗布された第１の型２−１と第２の型２−２を合体して第２の基板１−２側から紫外線が照射された後、加熱されることによりシリコーン樹脂３が硬化される。この後、第３の実施形態では、硬化されたシリコーン樹脂１１から先ず第１の型２−１を離形したが、第４の実施形態では、第１の型２−１を離形する前に、第２の型２−２が離形される。

すなわち、図６Ｇに示すように、硬化したシリコーン樹脂１１から第２の型２−２が離形される。前述したように、第２の型２−２の高さＨ２は、第１の型２−１の高さＨ１より低いため、第２の型２−２は、硬化されたシリコーン樹脂１１から容易に離形することが可能である。第２の型２−２を外したことにより、硬化したシリコーン樹脂１１に開口部１１ｂ、１１ｃが形成される。

この後、図６Ｈに示すように、硬化したシリコーン樹脂１１に支持基板８が接合される。支持基板８の材料、及び接合方法は、第２の実施形態と同様である。支持基板８は、シリコーン樹脂１１に形成された開口部１１ｂ、１１ｃに対応する開口部８ａ、８ｂを有している。

次いで、図６Ｉに示すように、第１の型２−１から硬化されたシリコーン樹脂１１が離形される。シリコーン樹脂１１は、支持基板８に支持されているため、第１の型２−１からシリコーン樹脂１１を容易に外すことが可能である。このようにして、マイクロ流路１１ａを有する硬化されたシリコーン樹脂１１が露出される。

この後、図６Ｊに示すように、マイクロ流路１１ａが形成されたシリコーン樹脂１１にセンサ１３を有する半導体基板１２が接合される。接合方法は、第１の実施形態と同様である。
（第４の実施形態の効果）
第４の実施形態によっても、第３の実施形態と同様の効果を得ることが可能である。

しかも、第４の実施形態によれば、マイクロ流路１１ａが形成される領域に第１の型２−１が存在する状態で、硬化したシリコーン樹脂１１に支持基板８が接合される。このため、第３の実施形態のように、マイクロ流路１１ａが形成された領域が中空の状態で硬化したシリコーン樹脂１１に支持基板８を接合する場合に比べて、接合時に大きな荷重を印加することが可能である。したがって、シリコーン樹脂１１と支持基板８の接合不良の発生を抑制することができる。

また、マイクロ流路１１ａを形成する領域に第１の型２−１が存在する状態で、硬化したシリコーン樹脂１１に支持基板８が接合されるため、マイクロ流路１１ａの変形を防止することが可能である。

その他、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１…基板、１−１…第１の基板、１-２…第２基板、２…型、２−１…第１の型、２−２…第２の型、２ａ…第１の突起部、２ｂ−１、２ｃ−１…第２の突起部、２ｂ−２、２ｃ−２…第３の突起部、３…液体状のシリコーン樹脂、８…支持基板、８ａ、８ｂ…開口部、１０…バイオセンサ、１１…硬化されたシリコーン樹脂、１１ａ…マイクロ流路、１１ｂ、１１ｃ…開口部、１２…半導体基板、１３…センサ。

Claims (12)

1. マイクロ流路及び前記マイクロ流路に連通する第１の開口部に対応する型にシリコーン樹脂を塗布し、
   前記第１の開口部に対応した遮光部を有するマスクを用いて、前記シリコーン樹脂を光により硬化させ、
   未硬化の前記シリコーン樹脂を除去し、
   硬化した前記シリコーン樹脂を前記型から離型する、
   ことを特徴とするマイクロ流路の製造方法。
2. 前記シリコーン樹脂は、前記型の高さより厚く塗布されることを特徴とする請求項１記載のマイクロ流路の製造方法。
3. 前記型から硬化した前記シリコーン樹脂を離型する前に、前記マイクロ流路の前記第１の開口部に対応した第２の開口部を有する支持基板を硬化した前記シリコーン樹脂に接合することを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロ流路の製造方法。
4. 前記型が離型された前記シリコーン樹脂の面にセンサを具備する基板を接合することを特徴とする請求項３記載のマイクロ流路の製造方法。
5. マイクロ流路に対応する第１の型にシリコーン樹脂を塗布し、
   前記マイクロ流路に連通する第１の開口部に対応する第２の型に前記シリコーン樹脂を塗布し、
   前記第１の型と前記第２の型を合体させ、
   前記シリコーン樹脂を光により硬化させ、
   前記第１の型と前記第２の型の一方を硬化した前記シリコーン樹脂から離型し、
   前記第１の型と前記第２の型の他方に残留した未硬化の前記シリコーン樹脂を除去し、
   前記第１の型と前記第２の型の他方を硬化した前記シリコーン樹脂から離型する、
   ことを特徴とするマイクロ流路の製造方法。
6. 前記第１の型の高さと前記第２の型の高さは異なることを特徴とする請求項５に記載のマイクロ流路の製造方法。
7. 前記シリコーン樹脂は、前記第１の型の高さ、及び前記第２の型の高さより厚く塗布されることを特徴とする請求項６に記載のマイクロ流路の製造方法。
8. 前記第１の型は第１の基板の上に形成され、
   前記第２の型は第２の基板の上に形成され、
   少なくとも前記第１の型と前記第１の基板の間、又は前記第２の型と前記第２の基板の間に遮光層が形成されている、
   ことを特徴とする請求項７記載のマイクロ流路の製造方法。
9. 前記第２の型から硬化した前記シリコーン樹脂を離形する前に、前記第１の型から硬化した前記シリコーン樹脂を離型し、
   硬化した前記シリコーン樹脂の前記第１の型が離形された面にセンサを具備する第３の基板を接合することを特徴とする請求項８記載のマイクロ流路の製造方法。
10. 前記第２の型から硬化した前記シリコーン樹脂を離形した後、硬化した前記シリコーン樹脂の前記第２の型が離形された面に前記第１の開口部に対応する第２の開口部を有する支持基板を接合することを特徴とする請求項９記載のマイクロ流路の製造方法。
11. 前記第１の型から硬化した前記シリコーン樹脂を離形する前に、前記第２の型から硬化した前記シリコーン樹脂を離型し、
    硬化した前記シリコーン樹脂の前記第２の型が離形された面に前記第１の開口部に対応する第２の開口部を有する支持基板を接合することを特徴とする請求項８記載のマイクロ流路の製造方法。
12. 前記第１の型から硬化した前記シリコーン樹脂を離型した後、硬化した前記シリコーン樹脂の前記第１の型が離形された面にセンサを具備する第３の基板を接合することを特徴とする請求項１１記載のマイクロ流路の製造方法。

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