JP2020080719A

JP2020080719A - フォトマスクおよび捕集ユニットのベース

Info

Publication number: JP2020080719A
Application number: JP2018219875A
Authority: JP
Inventors: 弘明上藤; Hiroaki Kamifuji; 直哉木原; Naoya KIHARA; 尚弥秋山; Naoya Akiyama
Original assignee: Nissha Co Ltd
Current assignee: Nissha Co Ltd
Priority date: 2018-11-26
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2020-06-04
Anticipated expiration: 2038-11-26
Also published as: JP7278755B2

Abstract

【課題】微生物等の誤検出をしにくい電極パターンを形成することができるフォトマスクと、そのような電極パターンを有する捕集ユニットのベースを提供する。【解決手段】フォトマスクは、透光性を有する基材と、基材の上に形成され複数の遮光部を有する電極形成部とを備え、電極形成部は、マトリックス状に配置され、配線に接続され誘電泳動により検査液中の微生物を捕集するための複数の電極と、複数の電極のうち両端にある電極よりも外側に配置され配線に接続されない電極とを含む電極パターンを１度の露光で複数形成するように構成した。捕集ユニットのベースは、誘電泳動により検査液中の微生物を捕集するための捕集ユニットであって、基板と、基板上に形成され配線に接続された微生物を捕集する複数の電極と、配線に接続されず複数の電極のうち両端にある電極よりも外側に配置された電極とを含む電極パターンとを備えるように構成した。【選択図】図１

Description

本発明は、フォトマスクおよび捕集ユニットのベースに関する。

試料液中に含まれる細菌、細胞、ウイルス、微生物など（以下、微生物等という）を、誘電泳動を利用して検査する装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。この装置は、試料液を所定方向に流すための流路２２と、流路中に設けられた複数の電極２１とを有する捕集ユニット２０を備えている（図１４参照）。電極２１に交流電圧を供給することで、試料液中の微生物等が誘電泳動を起こし、微生物等を電極２１に捕集することができる。ところで、このような電極は、一般的にフォトマスクを用いるフォトリソグラフィで形成される。フォトマスク２３は、ガラスなどの透光性基材２４上に、電極２１に対応した遮光部２５が形成されたものである（図１５参照）。このフォトマスク２３を用いて、レジストが塗布された電極材料を露光し、現像とエッチングを経て、電極２１を形成することができる。

特開２０１７−０７０２８１号公報

しかし、従来のようなフォトマスクでは、表面に付着したゴミなどを作業者が拭き取る際、除去しきれなかったゴミなどが透光性基材と遮光部との段差に溜まってしまうということが分かった。この現象は、複数ある電極のうち最も端の電極に顕著であった。ゴミなどが溜まった状態で電極をパターニングすると、いびつな輪郭を持つ電極が形成され、その輪郭を微生物等だと誤検出してしまうという問題があった。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、微生物等の誤検出をしにくい電極パターンを形成することができるフォトマスクと、そのような電極パターンを有する捕集ユニットのベースを提供することを目的とする。

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は必要に応じて任意に組み合わせることができる。

本発明のフォトマスクは、
透光性を有する基材と、
基材の上に形成され複数の遮光部を有する電極形成部と
を備え、
電極形成部は、
マトリックス状に配置され、
配線に接続され誘電泳動により検査液中の微生物を捕集するための複数の電極と、
複数の電極のうち両端にある電極よりも外側に配置され配線に接続されない電極と
を含む電極パターンを１度の露光で複数形成するものである。

また、本発明のフォトマスクは、
透光性を有する基材と、
基材の上に形成され複数の透光部を有する電極形成部と
を備え、
電極形成部は、
マトリックス状に配置され、
配線に接続され誘電泳動により検査液中の微生物を捕集するための複数の電極と、
複数の電極のうち両端にある電極よりも外側に配置され配線に接続されない電極と
を含む電極パターンを１度の露光で複数形成するものである。

上記したフォトマスクが形成する電極パターンは、複数の電極が電極パターンの最も外側に配置された電極の間で所定間隔を空けて２つの領域に配置されたものであってもよい。

本発明の捕集ユニットのベースは、
誘電泳動により検査液中の微生物を捕集するための捕集ユニットに用いるベースであって、
基板と、
基板上に形成され配線に接続された微生物を捕集する複数の電極と、配線に接続されず複数の電極のうち両端にある電極よりも外側に配置された電極とを含む電極パターンと
を備えたものである。

上記したベースの電極パターンは、複数の電極が電極パターンの最も外側に配置された電極の間で所定間隔を空けて２つの領域に配置されたものであってもよい。

本発明のフォトマスクは、透光性を有する基材と、基材の上に形成され複数の遮光部を有する電極形成部とを備え、電極形成部は、マトリックス状に配置され、配線に接続され誘電泳動により検査液中の微生物を捕集するための複数の電極と、複数の電極のうち両端にある電極よりも外側に配置され配線に接続されない電極とを含む電極パターンを１度の露光で複数形成するように構成した。

また、本発明のフォトマスクは、透光性を有する基材と、基材の上に形成され複数の透光部を有する電極形成部とを備え、電極形成部は、マトリックス状に配置され、配線に接続され誘電泳動により検査液中の微生物を捕集するための複数の電極と、複数の電極のうち両端にある電極よりも外側に配置され配線に接続されない電極とを含む電極パターンを１度の露光で複数形成するように構成した。

したがって、本発明のフォトマスクは、微生物等の誤検出をしにくい電極パターンを形成することができる。

本発明の捕集ユニットのベースは、誘電泳動により検査液中の微生物を捕集するための捕集ユニットに用いるベースであって、基板と、基板上に形成され配線に接続された微生物を捕集する複数の電極と、配線に接続されず複数の電極のうち両端にある電極よりも外側に配置された電極とを含む電極パターンとを備えるように構成した。

したがって、本発明の捕集ユニットのベースは、微生物等の誤検出をしにくいものである。

本発明のフォトマスクの一実施形態を示す模式的な断面図。（ａ）ポジ型レジストを用いる場合のフォトマスクの一実施形態を示す模式的な平面図。（ｂ）（ａ）に示すフォトマスクを用いて形成された複数の電極パターンを有する基板を示す模式的な平面図。ポジ型レジストを用いた電極パターンの形成方法を示す模式的な断面図。（ａ）本発明の捕集ユニットのベースの一実施形態を示す模式的な平面図。（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図。（ａ）本発明のベースを用いた捕集ユニットの一実施形態を示す模式的な平面図。（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図。（ｃ）カバープレートを示す模式的な平面図。（ｄ）スペーサを示す模式的な平面図。本発明のフォトマスクの別の実施形態を示す模式的な断面図。（ａ）ネガ型レジストを用いる場合のフォトマスクの一実施形態を示す模式的な平面図。（ｂ）（ａ）に示すフォトマスクを用いて形成された複数の電極パターンを有する基板を示す模式的な平面図。ネガ型レジストを用いた電極パターンの形成方法を示す模式的な断面図。（ａ）ポジ型レジストを用いる場合のフォトマスクの変形例を示す模式的な平面図。（ｂ）（ａ）に示すフォトマスクを用いて形成された複数の電極パターンを有する基板を示す模式的な平面図。（ａ）ネガ型レジストを用いる場合のフォトマスクの変形例を示す模式的な平面図。（ｂ）（ａ）に示すフォトマスクを用いて形成された複数の電極パターンを有する基板を示す模式的な平面図。電極の形状の別の例を示す模式的な平面図。電極の形状の別の例を示す模式的な平面図。フォトマスクの別の例を示す模式的な平面図。従来の捕集ユニットを示す模式的な平面図。従来の捕集ユニットの電極パターンを形成するためのフォトマスクの一例を示す模式的な断面図。

以下、本発明のフォトマスクおよび捕集ユニットのベースについて、図面を参照しながら実施形態の一例を説明する。

（第一実施形態）
本発明のフォトマスク１は、透光性を有する基材２と、基材２の上に形成され複数の遮光部４を有する電極形成部３とを備え、電極形成部３は、マトリックス状に配置され、配線１１に接続され誘電泳動により検査液中の微生物を捕集するための複数の電極９と、複数の電極９のうち両端にある電極よりも外側に配置され配線１１に接続されない電極１０とを含む電極パターン８を１度の露光で複数形成するものである（図１、図２参照）。

基材２は透光性を有する。そのような材料としては、たとえばガラス、石英、フィルム（ポリエチレンテレフタレートなど）が挙げられる。基材２の厚みは、たとえば、１〜８ｍｍとすることができる。

電極形成部３は、基材２の上にマトリックス状に配置する（図２（ａ）参照）。各々の電極形成部３は、複数の遮光部４を有する。遮光部４が形成されていない部分は、透光部５となる。つまり、電極形成部３は、透光部５と複数の遮光部４とを有している。遮光部４は、たとえばクロム（Ｃｒ）で形成する。図２（ａ）のフォトマスク１を用いて、図２（ｂ）に示す電極パターン８を形成することができる。両図から分かるように、遮光部４のパターンと電極パターン８とは同じ形状となる。このような電極パターン８は、基板７上に積層された電極材料１２にポジ型レジスト１３を塗布し、露光・現像することで得られる（図３参照）。ポジ型レジスト１３を用いると、露光時に光が当たった部分のレジスト１３は現像で除去され、光が当たらなかった部分（遮光部の下）のレジストは除去されない（図３（ｃ）参照）。そして、現像後のエッチングによって、レジストが除去された部分の電極材料は除去されるが、レジストが除去されていない部分（光が当たらなかった部分）の電極材料は除去されない（図３（ｄ）参照）。このようにして、遮光部４のパターンと同じ形状の電極パターン８を基板７に形成することができる（図３（ｅ）参照）。

フォトマスク１には、電極パターン８を形成するための複数の遮光部４をマトリックス状に配置しているため、上述の形成方法を用いて、電極パターン８を1度の露光で複数形成することができる。電極パターン８は、基板７の上にマトリックス状に配置され形成される。電極パターン８は、複数の電極９と、その両端にある電極よりも外側に配置され配線１１に接続されない電極１０とを含む（図２（ｂ）参照）。複数の電極９は、たとえば櫛歯状であり、配線１１に接続される。また、電極１０は配線１１に接続されない、いわゆるダミー電極である。第一実施形態ではポジ型レジストを用いるため、フォトマスク１の遮光部４のパターンが、そのまま製品である電極パターン８になる。つまり、ダミー電極１０を形成する遮光部４ａは、フォトマスク１の電極形成部３にあり、複数の電極９を形成する遮光部のうち両端にある遮光部よりも外側に形成されている（図２（ａ）参照）。この遮光部４ａがあることによって、作業者がフォトマスクに付着したゴミなどを拭き取る際、ゴミなどは基材２と遮光部４ａとの段差部分に集まりやすくなる（図１参照）。つまり、遮光部４ａよりも内側にある遮光部にゴミなどが付着しにくくなる。なお、コーティング層が形成されたフォトマスクを用いる場合は、作業者がフォトマスクに付着したゴミなどを拭き取る際、コーティング層が剥がれる場合がある。しかし、本発明のフォトマスクには遮光部４ａが形成されているため、剥がれたコーティング材は基材２と遮光部４ａとの段差部分に集まりやすくなり、遮光部４ａよりも内側にある遮光部に剥がれたコーティング材が付着しにくくなる。以上から、このフォトマスク１を用いると、輪郭がいびつになりにくい電極を形成できる。つまり、微生物等の誤検出をしにくい電極パターンを形成することができる。

基板７を、図２（ｂ）中の破線で分割することで、捕集ユニットのベース６が得られる。ベース６は、誘電泳動により検査液中の微生物を捕集するための捕集ユニットに用いるベースであって、基板７と、基板７上に形成され配線１１に接続された微生物を捕集する複数の電極９と、配線１１に接続されず複数の電極９のうち両端にある電極よりも外側に配置された電極１０とを含む電極パターン８とを備えたものである（図４参照）。

基板７には、たとえばフィルム、ガラス、シリコンウェアを用いることができる。

電極パターン８は、複数の電極９と、複数の電極９のうち両端にある電極よりも外側に配置された電極１０とを含む。電極１０は、配線１１に接続されない、いわゆるダミー電極である。電極パターン８の材料は金属であり、たとえば銅、クロム、ニッケル、鉄、銀、金、白金、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用いることができる。電極の線幅は、たとえば５μｍ〜１０００μｍ、好ましくは３０μｍ〜５００μｍ、さらに好ましくは８０μｍ〜１２０μｍとすることができる。電極と電極との間隔、つまり、微生物等を捕集するための隙間は、たとえば５μｍ〜１００μｍとすることができる。配線１１を通して複数の電極９に交流電圧を印加すると、検査液中の微生物等が誘電泳動を起こす。複数の電極９は櫛歯状であるため、微生物等を電極と電極との間に捕集することができる。

このベース６に、スペーサ１８、カバープレート１９を順に積層して、捕集ユニット２０が得られる（図５参照）。捕集ユニット２０は、微生物等を含む検査液が通る流路２２を有している。カバープレート１９に形成された２つの挿通孔１９ａ，１９ｂが、それぞれ流路２２の始点および終点に対応している。カバープレート１９は、たとえばアクリル板などで形成することができる。図５（ｃ）に示すように、カバープレート１９には切り欠き２６が形成されている。切り欠き２６は、ベース６上の配線１１の端子部に対応した位置に形成する。スペーサ１８は、たとえば、透明のポリエステルテープを用いることができる。スペーサ１８は、流路２２に対応する矩形状の穴２２ａと、切り欠き２６が形成されている。穴２２ａの幅、つまり流路２２の幅は、たとえば３ｍｍとすることができる。スペーサ１８は、その両面において、カバープレート１９とベース６とに接着し、カバープレート１９とベース６との間隔、つまり流路２２の高さを所定の高さに固定する。流路２２の高さは、たとえば０．１ｍｍとすることができる。

（第二実施形態）
本発明のフォトマスク１は、透光性を有する基材２と、基材２の上に形成され複数の透光部５を有する電極形成部３とを備え、電極形成部３は、マトリックス状に配置され、配線１１に接続され誘電泳動により検査液中の微生物を捕集するための複数の電極９と、複数の電極９のうち両端にある電極よりも外側に配置され配線１１に接続されない電極１０とを含む電極パターン８を１度の露光で複数形成するものである（図６、図７参照）。

第一実施形態と異なる点は、第二実施形態のフォトマスクは、電極形成部３が複数の透光部５を有し、透光部５のパターンに対応した電極パターン８を形成することができる点である。以下、この相違点について主に説明する。

電極形成部３は、基材２の上にマトリックス状に配置する（図７（ａ）参照）。各々の電極形成部３は、複数の透光部５を有する。透光部５は、遮光部４が形成されていない部分である。つまり、電極形成部３は、遮光部４と複数の透光部５とを有している。遮光部４は、たとえばクロム（Ｃｒ）で形成する。図７（ａ）のフォトマスク１を用いて、図７（ｂ）に示す電極パターン８を形成することができる。両図から分かるように、透光部５のパターンと電極パターン８とは同じ形状となる。なお、図７（ｂ）の電極パターン８は、図２（ｂ）の電極パターン８と同じ形状である。このような電極パターン８は、基板７上に積層された電極材料１２にネガ型レジスト１４を塗布し、露光・現像することで得られる（図８参照）。ネガ型レジスト１４を用いると、露光時に光が当たらなかった部分（遮光部の下）のレジスト１４は現像で除去され、光が当たった部分（透光部の下）のレジストは除去されない（図８（ｃ）参照）。そして、現像後のエッチングによって、レジストが除去された部分の電極材料は除去されるが、レジストが除去されていない部分（光が当たった部分）の電極材料は除去されない（図８（ｄ）参照）。このようにして、透光部５のパターンと同じ形状の電極パターン８を基板７に形成することができる（図８（ｅ）参照）。

第二実施形態ではネガ型レジストを用いるため、フォトマスク１の透光部５のパターンが、そのまま電極パターン８になる。つまり、ダミー電極１０を形成する透光部５ａは、フォトマスク１の電極形成部３にあり、複数の電極９を形成する透光部のうち両端にある透光部よりも外側に形成されている（図７（ａ）参照）。この透光部５ａがあることによって、作業者がフォトマスクに付着したゴミなどを拭き取る際、ゴミなどは各々の電極形成部３の両端にある凹部＝透光部５ａに集まりやすくなる（図６参照）。つまり、透光部５ａよりも内側にある透光部にゴミなどが付着しにくくなる。そのため、このフォトマスク１を用いると、輪郭がいびつになりにくい電極を形成できる。つまり、微生物等の誤検出をしにくい電極パターンを形成することができる。

（変形例）
第一および第二実施形態の変形例を説明する。変形例に係るフォトマスク１が形成する電極パターン１５は、複数の電極１６が電極パターン１５の最も外側に配置された電極１７の間で所定間隔を空けて２つの領域ａ，ｂに配置されたものであってもよい（図９、図１０参照参照）。

電極パターン１５は、微生物等を捕集するための複数の電極１６と、配線１１に接続されないダミー電極１７とを有している（図９（ｂ）、図１０（ｂ）参照）。なお、図９（ｂ）は、ポジ型レジストを用いるフォトマスク１（図９（ａ）参照）を用いて形成された電極パターンを示しており、図１０（ｂ）は、ネガ型レジストを用いるフォトマスク１（図１０（ａ）参照）を用いて形成された電極パターンを示している。

ダミー電極１７は、各々の電極パターン１５の最も外側であって、複数の電極１６を挟むように配置する。ダミー電極１７に挟まれた複数の電極１６は、所定間隔を空けて２つの領域ａ，ｂに配置する。領域ａ，ｂに配置された電極はそれぞれ櫛歯状である。領域ａ，ｂ間の所定間隔は、１０ｍｍ未満が好ましい。１０ｍｍ以上の間隔を空ける場合は、領域ａと領域ｂとの間にダミー電極を配置する。この理由は、基板７における領域ａ，ｂ間の距離つまりフォトマスク１における領域ｃ，ｄ間の距離が空きすぎることによって、空いたスペースにゴミなどが溜まりやすくなり、電極の輪郭がいびつになりやすくなるからである。このように電極を２つの領域に分けて配置することで、たとえば、領域ａでは捕集できなかった検査液中の微生物等を、領域ｂの電極で捕集することができる。つまり、微生物等の捕集をより確実に行うことができる。

なお、微生物等を捕集する複数の電極９，１６およびダミー電極１０，１７の形状は、第一・第二実施形態および変形例では直線形状としているが、これに限定されない。たとえば、曲線状（図１１（ａ）参照）、直線と曲線とを有する形状（図１１（ｂ）参照）であってもよい。また、領域ごとに電極形状が異なっていてもよい（図１２参照）。なお、図１２（ｃ）の領域ａに形成された電極のように、検査液が流れる方向（流路が延びる方向）に対して角度を付けた電極形状であってもよい。

なお、第一・第二実施形態および変形例では、フォトマスク１における電極形成部３，５の数を９つとしているが、これに限定されず、適宜設計できる。また、電極は微生物等を捕集することができればよく、櫛歯形状に限定されない。

なお、第一・第二実施形態および変形例では、ダミー電極１０，１７を形成するための遮光部４ａまたは透光部５ａを、複数の電極９，１６を形成するための遮光部または透光部を挟むように配置しているが、これに限定されない。たとえば、図１３に示すように、遮光部４ａに加えて遮光部４ｂを配置してもよい。つまり、複数の電極９，１６を形成するための遮光部の周囲に、遮光部４ａ，４ｂを配置してもよい。遮光部４ｂは配線１１に接続されないため、ダミー電極を形成する。なお、ネガ型レジストを用いるフォトマスクの場合も、同様にして、透光部５ａに加えて透光部５ｂを配置してもよい。このようなフォトマスクを用いると、輪郭がいびつになりにくい複数の電極を形成することができる。つまり、微生物等を誤検出しにくい電極パターンを形成できる。

１：フォトマスク
２：基材
３：電極形成部
４：遮光部
５：透光部
６：ベース
７：基板
８：電極パターン
９：複数の電極
１０：ダミー電極
１１：配線
１２：電極材料
１３：ポジ型レジスト
１４：ネガ型レジスト
１５：電極パターン
１６：複数の電極
１７：ダミー電極
１８：スペーサ
１９：カバープレート
１９ａ：挿通孔
１９ｂ：挿通孔
２０：捕集ユニット
２１：電極
２２：流路
２２ａ：穴
２３：フォトマスク
２４：透光性基材
２５：遮光部
２６：切り欠き

Claims

透光性を有する基材と、
前記基材の上に形成され複数の遮光部を有する電極形成部と
を備え、
前記電極形成部は、
マトリックス状に配置され、
配線に接続され誘電泳動により検査液中の微生物を捕集するための複数の電極と、
前記複数の電極のうち両端にある電極よりも外側に配置され前記配線に接続されない電極と
を含む電極パターンを１度の露光で複数形成する、フォトマスク。
透光性を有する基材と、
前記基材の上に形成され複数の透光部を有する電極形成部と
を備え、
前記電極形成部は、
マトリックス状に配置され、
配線に接続され誘電泳動により検査液中の微生物を捕集するための複数の電極と、
前記複数の電極のうち両端にある電極よりも外側に配置され前記配線に接続されない電極と
を含む電極パターンを１度の露光で複数形成する、フォトマスク。
前記電極パターンは、前記複数の電極が前記電極パターンの最も外側に配置された電極の間で所定間隔を空けて２つの領域に配置されたものである、請求項１または２に記載のフォトマスク。
誘電泳動により検査液中の微生物を捕集するための捕集ユニットに用いるベースであって、
基板と、
前記基板上に形成され配線に接続された前記微生物を捕集する複数の電極と、前記配線に接続されず前記複数の電極のうち両端にある電極よりも外側に配置された電極とを含む電極パターンと
を備えた捕集ユニットのベース。
前記電極パターンは、前記複数の電極が前記電極パターンの最も外側に配置された電極の間で所定間隔を空けて２つの領域に配置されたものである、請求項４に記載の捕集ユニットのベース。