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