JP4656038B2 - Electrostatic spraying method and microfluidic chip - Google Patents

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Description

本発明は、生物活性物質を基板上に所望のパターンにて形成する静電噴霧方法及び当該基板に流路部材を貼り合わせて作成するマイクロ流体チップに関するものである。   The present invention relates to an electrostatic spraying method for forming a bioactive substance in a desired pattern on a substrate and a microfluidic chip formed by bonding a flow path member to the substrate.

生物活性物質を含む溶液を静電噴霧し、生物活性を維持した状態で、基板上に、所望の形状の生物活性物質を形成する方法として、特許文献1に記載の方法が開示されている。特許文献1では、基板上に所望の形状で生物活性物質を形成するために、マスクと呼ばれる貫通穴を形成した部材を用いる。マスクに形成された貫通穴の形状とほぼ同一形状で生物活性物質が基板上に塗布される。生物活性物質を基板上に塗布する技術は、特許文献1に記載の静電噴霧を用いた技術以外にもいくつかあるが、特許文献1に記載の方法では、乾燥した状態で生物活性物質を基板表面に塗布することができるという特徴がある。   As a method for forming a biologically active substance having a desired shape on a substrate in a state where the biological activity is maintained by electrostatically spraying a solution containing the biologically active substance, a method described in Patent Document 1 is disclosed. In Patent Document 1, in order to form a bioactive substance in a desired shape on a substrate, a member in which a through hole called a mask is formed is used. A bioactive substance is applied onto the substrate in substantially the same shape as the shape of the through hole formed in the mask. There are several techniques for applying a biologically active substance on a substrate other than the technique using electrostatic spray described in Patent Document 1, but in the method described in Patent Document 1, the biologically active substance is applied in a dry state. It has the feature that it can be applied to the substrate surface.

静電噴霧以外の方法では、基板上に、不完全な乾燥状態または溶液状態で、生物活性物質を塗布するため、塗布後に乾燥ムラに起因する塗布ムラが発生することが分かっている。特許文献1に開示されている静電噴霧による方法では、乾燥した状態の生物活性物質を基板上に塗布できるため、塗布後の乾燥ムラが発生せず、静電噴霧以外の方法に比較して、塗布均一性に優れているという特徴がある。
特開2001−281252号公報
In methods other than electrostatic spraying, it has been found that since the bioactive substance is applied onto the substrate in an incompletely dried state or in a solution state, uneven coating due to uneven drying occurs after coating. In the method by electrostatic spraying disclosed in Patent Document 1, since the biologically active substance in a dry state can be coated on the substrate, drying unevenness after coating does not occur, compared with methods other than electrostatic spraying. , It is characterized by excellent coating uniformity.
JP 2001-281252 A

しかし、特許文献1の方法では、絶縁性材料で作製されるマスクの帯電状態が、噴霧された溶液に影響を与えることが分かっており、マスクの帯電が大きいほど基板上に形成される生物活性物質の形状が細くなり、塗布均一性にもばらつきを生じる。高精度な形状及び高い塗布均一性を得るにはマスクの帯電状態が常に一定になるように制御する必要があった。マスクの帯電状態は、湿度の管理やイオナイザーによる除電を行うことで、ある程度制御可能であるが、生物活性物質の形状や均一性に影響がない程、帯電状態を制御することは困難であった。塗布均一性の測定の一般的な方法として、蛍光物質を含む溶液を基板上に塗布し、塗布後の蛍光値を測定することで塗布均一性を評価する方法がある。塗布均一性は、一般的に、変動係数(Coefficient of Variance:CV)値と呼ばれる数値で表される。本明細書内でも塗布均一性を表す値としてCV値を用いるが、本明細書内でCV値とは、蛍光測定値の標準偏差を蛍光測定値の平均で除算し、100を乗算した値のことである。CV値が小さいほど塗布ムラや形状不良の少ない優れた塗布方法であると言える。   However, in the method of Patent Document 1, it is known that the charged state of a mask made of an insulating material affects the sprayed solution, and the biological activity formed on the substrate is increased as the mask is charged more. The shape of the material becomes thin, and the coating uniformity also varies. In order to obtain a highly accurate shape and high coating uniformity, it was necessary to control the charged state of the mask to be always constant. The charge state of the mask can be controlled to some extent by controlling the humidity and removing electricity with an ionizer, but it was difficult to control the charge state to the extent that the shape and uniformity of the bioactive substance were not affected. . As a general method for measuring coating uniformity, there is a method in which coating uniformity is evaluated by coating a solution containing a fluorescent substance on a substrate and measuring the fluorescence value after coating. The coating uniformity is generally represented by a numerical value called a coefficient of variation (CV) value. In this specification, the CV value is used as a value representing the coating uniformity. In this specification, the CV value is a value obtained by dividing the standard deviation of the fluorescence measurement value by the average of the fluorescence measurement value and multiplying by 100. That is. It can be said that the smaller the CV value, the better the coating method with less coating unevenness and shape defects.

特許文献1の方法を用いて作製したバイオチップでは、塗布均一性が不十分であり、改善が望まれていた。   The biochip produced using the method of Patent Document 1 has insufficient coating uniformity, and improvement has been desired.

塗布均一性改善の手段として、図13(a)及び図13(b)に示すように基板1表面に導電層2を形成した基板を用いる方法があり、導電層2をフォトリソグラフィ及びエッチングにより加工することで、高精度なパターニングが可能であり、高精度にパターニングされた導電層に一致した形状で生物活性物質を塗布することができるため、塗布均一性を改善できる。しかし、図13(a)及び図13(b)に示した基板では導電層2が段差62だけ凸形状になっているため、流路部材6と貼り合わせる必要のある流体チップ用途では、導電層2の周辺に隙間61が発生し、隙間61から流路に流した液体が漏れ出る可能性があった。実際の使用上、図13(a)及び図13(b)に示す凸形状の導電層を形成した構造の従来の基板でも、流路部材に、ポリジメチルシロキサンを使用しており、ポリジメチルシロキサンはゴムのように容易に変形するため、多少の段差であれば、流路部材自体が変形することで、基板と密着するため、流路に流す液体の漏れを防止することが可能であった。しかし、流路部材6に形成された流路の間隔10が狭くなると、隣接する流路どうしを隔てる壁の厚みが薄くなり、基板と流路部材6との隙間61が原因で部分的に隣接する流路どうしがつながってしまうという問題があった。そのため、流路に液体を流すと隣接する流路に液体の漏れを生じる場合があった。   As a means for improving the coating uniformity, there is a method using a substrate in which a conductive layer 2 is formed on the surface of the substrate 1 as shown in FIGS. 13A and 13B, and the conductive layer 2 is processed by photolithography and etching. By doing so, highly accurate patterning is possible, and since the bioactive substance can be applied in a shape that matches the conductive layer patterned with high accuracy, the application uniformity can be improved. However, in the substrates shown in FIGS. 13A and 13B, the conductive layer 2 has a convex shape by the level difference 62, and therefore, in a fluid chip application that needs to be bonded to the flow path member 6, the conductive layer There was a possibility that a gap 61 was generated around 2 and the liquid flowing into the flow path from the gap 61 leaked out. In actual use, the conventional substrate having the convex conductive layer shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b) also uses polydimethylsiloxane as the flow path member. Since it is easily deformed like rubber, it is possible to prevent leakage of the liquid flowing in the flow path because the flow path member itself is deformed and is in close contact with the substrate if there are some steps. . However, when the interval 10 between the channels formed in the channel member 6 is narrowed, the thickness of the wall separating the adjacent channels is reduced, and the gap 61 between the substrate and the channel member 6 is partially adjacent. There was a problem that the flow paths connected to each other were connected. For this reason, when a liquid is caused to flow through the flow path, liquid leakage may occur in the adjacent flow path.

本発明は、従来の課題を解決するもので、均一性良く生物活性物質を所定の形状に塗布し、かつ流路部材と組み合わせた場合にも流路に流す液体の漏れを生じない基板を提供することを目的とする。また基板の製造方法についても提供する。   The present invention solves the conventional problems, and provides a substrate that applies a biologically active substance in a predetermined shape with good uniformity and does not cause leakage of liquid flowing in the flow path even when combined with the flow path member. The purpose is to do. A method for manufacturing a substrate is also provided.

従来の課題を解決するために、本発明の静電噴霧方法は、基板上に所定のパターン層を形成するためにレジストを塗布し前記所定のパターンを有するマスクを介して露光・現像する工程、前記現像後の基板をブラスト加工する工程、前記ブラスト加工により前記レジスト塗布面の基材面とレジスト非塗布面の基材面との間に形成される段差の溝パターンに導電層を成膜する工程、導電層の成膜後レジストを除去し前記導電層の形状と対応する貫通穴を有するカバーを介して生物活性を有する物質を静電噴霧する工程、とを備えるものであり、基板上に生物活性物質を所望のパターンに均一性良く形成することができる。   In order to solve the conventional problems, the electrostatic spraying method of the present invention includes a step of applying a resist to form a predetermined pattern layer on a substrate and exposing and developing through a mask having the predetermined pattern. A step of blasting the developed substrate, and forming a conductive layer in a stepped groove pattern formed between the base material surface of the resist-coated surface and the base material surface of the non-resist-coated surface by the blast processing. And a step of removing the resist after film formation of the conductive layer and electrostatically spraying a biologically active substance through a cover having a through hole corresponding to the shape of the conductive layer. The bioactive substance can be formed in a desired pattern with good uniformity.

また、本発明のマイクロ流体チップは、生物活性物質を検査するマイクロ流体チップであって、両端部に注入口を配置し前記注入口に繋がり流路を形成する溝部とから成る流路部材を、請求項1に記載の静電噴霧方法を用いて前記生物活性物質を塗布された基板に貼りあわせて作成することを特徴としたものである。   Further, the microfluidic chip of the present invention is a microfluidic chip for inspecting a biologically active substance, and a flow path member comprising a groove portion that is arranged at both ends and is connected to the injection port to form a flow path, Using the electrostatic spraying method according to claim 1, the bioactive substance is bonded to a coated substrate.

本発明に記載の静電噴霧方法を用いると、基板上に生物活性物質を所望の形状に均一性良く形成することが可能であり、かつ流路部材と組み合わせた場合でも流路に流した液体が漏れ出ることがない。   When the electrostatic spraying method described in the present invention is used, it is possible to form a biologically active substance on a substrate in a desired shape with good uniformity, and a liquid that has flowed through the flow path even when combined with the flow path member. Will not leak.

以下に、本発明の静電噴霧方法を用いて、マイクロ流体チップの作製に関して、図面とともに詳細に説明する。ここで、生物活性物質は、それ自体が液体であったり、希釈液と混合した溶液又は、生物活性物質の検査試薬を含むものであり、以降は、単に生物活性物質という。生物活性物質は、一般的に、DNAや蛋白質などをいうが、もちろん、生物活性物質以外を含有する溶液の場合も同様に適用できることは、当然である。   Hereinafter, fabrication of a microfluidic chip using the electrostatic spraying method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, the biologically active substance itself is a liquid, or contains a solution mixed with a diluent or a test reagent for the biologically active substance, and hereinafter simply referred to as a biologically active substance. The biologically active substance generally refers to DNA, protein, and the like, but of course, it is naturally applicable to a solution containing a substance other than the biologically active substance.

図1は、本発明の静電噴霧方法を用いて作成したマイクロ流体チップの一例を示す図である。図のマイクロ流体チップは、流路部材6とガラス基板1を貼り合わせた構造になっている。図1において、基板1は、材料としてガラスを用い、当該基板1上に電気導電層2を形成する。そして、導電層2の上に生物活性物質3を塗布する。基板材料は、ガラス以外のプラスチックや絶縁樹脂材料なども利用できる
そして、流路部材6の貼り合わせ面11には、流路9が形成されており、注入口7及び注入口8とつながった構造になっている。また流路9は、貼り合わせ面11側が塞がれていない。つまり、貼り合わせ面11上に溝が形成された構造になっており、基板1と貼り合わせることで、注入口8から排出口9の間をつなぐ、閉じた流路が形成される。図2は、図1(a)及び図1(b)のマイクロ流体チップの特徴を説明するための図である。従来のマイクロ流体チップは、図13(a)、(b)及び図14に示すように、基板1の表面に導電層2が段差62だけ凸形状になる構造であった。本発明の基板では、図2に示すように、基板1の表面と導電層2の表面が一致する構造になっている。つまり、流路部材6の貼り合わせ面11に接触する面は平坦である。そのため、図13及び図14に示すような導電層2の段差62のために生じる隙間61は、本発明の基板では発生しない。そのため、隣接する流路への漏れは発生しない。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a microfluidic chip created using the electrostatic spraying method of the present invention. The illustrated microfluidic chip has a structure in which a flow path member 6 and a glass substrate 1 are bonded together. In FIG. 1, a substrate 1 uses glass as a material, and an electrically conductive layer 2 is formed on the substrate 1. Then, the bioactive substance 3 is applied on the conductive layer 2. As the substrate material, plastics other than glass, insulating resin materials, and the like can be used. And, a flow path 9 is formed on the bonding surface 11 of the flow path member 6 and is connected to the injection port 7 and the injection port 8. It has become. Further, the flow path 9 is not closed on the bonding surface 11 side. That is, it has a structure in which a groove is formed on the bonding surface 11, and by bonding to the substrate 1, a closed flow path connecting between the inlet 8 and the outlet 9 is formed. FIG. 2 is a view for explaining the characteristics of the microfluidic chip of FIGS. 1 (a) and 1 (b). The conventional microfluidic chip has a structure in which the conductive layer 2 is convex on the surface of the substrate 1 by a step 62, as shown in FIGS. 13 (a), 13 (b) and FIG. The substrate of the present invention has a structure in which the surface of the substrate 1 and the surface of the conductive layer 2 coincide as shown in FIG. That is, the surface that contacts the bonding surface 11 of the flow path member 6 is flat. Therefore, the gap 61 generated due to the step 62 of the conductive layer 2 as shown in FIGS. 13 and 14 does not occur in the substrate of the present invention. Therefore, there is no leakage to the adjacent flow path.

このようにして作成されるマイクロ流体チップにおいては、注入口7又は注入口8から所定の試薬溶液を注入し、導電層2に成膜されている生物活性物質と反応させて当該生物活性物質を検査することができる。   In the microfluidic chip thus prepared, a predetermined reagent solution is injected from the injection port 7 or the injection port 8 and reacted with the biologically active material formed on the conductive layer 2 to cause the biologically active material to react. Can be inspected.

図3はガラス基板1の詳細な構造を示す図である。図3において、1は基板であり、材質としてガラスを用いた。2は、電気導電性を有する導電層である。3は、生物活性物質であり、本実施例では、蛍光色素標識抗体タンパク(モレキュラープローブ製Alexa Fluor 568 標識Anti-goat IgG)を使用した。生物活性物質3は、導電層2上に導電層2にほぼ一致した形状で形成されている。4は、接続線であり、10本の導電層2のすべて及び接続部5と電気的に導電性が得られるようにつながっており、接続線4及び導電層2の電位は接続部5に与えられた電位と等しくなるように構成されている。   FIG. 3 is a diagram showing a detailed structure of the glass substrate 1. In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a substrate, which is made of glass. Reference numeral 2 denotes a conductive layer having electrical conductivity. 3 is a biologically active substance. In this example, fluorescent dye-labeled antibody protein (Alexa Fluor 568-labeled Anti-goat IgG manufactured by Molecular Probes) was used. The biologically active substance 3 is formed on the conductive layer 2 in a shape that substantially matches the conductive layer 2. Reference numeral 4 denotes a connection line, which is connected to all of the ten conductive layers 2 and the connection portion 5 so as to be electrically conductive. The potentials of the connection line 4 and the conductive layer 2 are applied to the connection portion 5. It is configured to be equal to the generated potential.

図3に示す基板の加工方法について、図4を参照しながら詳細に説明する。
(1)レジスト塗布工程から成膜工程までについて
まず、図4に示すようにレジスト塗布工程で基板1に対して、一様にレジスト13を塗布する。レジスト13はスピンコートにより塗布する。本実施例ではレジスト13として、OFPR800(粘度30cp)を用いた。次に、露光工程において、マスク14を介して、光15をレジスト13に照射する。本実施例で用いたレジスト13はポジ型レジストであるため、マスク14は、基板1表面のブラスト加工する領域に一致する形状で、レジスト13を露光できるように設計されている。マスク14の光15を遮光する領域はマスク14作製時に、自由に設計できるため、所望の形状にレジスト13を露光することができる。
The substrate processing method shown in FIG. 3 will be described in detail with reference to FIG.
(1) From the resist coating process to the film forming process First, as shown in FIG. 4, the resist 13 is uniformly coated on the substrate 1 in the resist coating process. The resist 13 is applied by spin coating. In this example, OFPR800 (viscosity 30 cp) was used as the resist 13. Next, in the exposure step, the light 13 is irradiated to the resist 13 through the mask 14. Since the resist 13 used in this embodiment is a positive resist, the mask 14 is designed so as to be able to expose the resist 13 in a shape corresponding to the region to be blasted on the surface of the substrate 1. Since the region of the mask 14 that shields the light 15 can be freely designed when the mask 14 is manufactured, the resist 13 can be exposed to a desired shape.

以上のようにしてレジスト13を光15により露光した後、現像液16に浸して現像した。現像液16には、NMD−3を用いた。現像後、レジスト13は、現像工程の図に示すように、光15の照射された部分が溶解し、光15が遮光された領域の形状に一致した形状にレジスト13が残る。レジスト13の厚みは、10μmにした。   After the resist 13 was exposed to light 15 as described above, it was immersed in the developer 16 and developed. NMD-3 was used as the developer 16. After the development, as shown in the drawing of the development process, the resist 13 is melted at the portion irradiated with the light 15, and the resist 13 remains in a shape that matches the shape of the region where the light 15 is shielded. The thickness of the resist 13 was 10 μm.

現像工程後の基板1のレジスト13が形成された面に対して、ブラスト加工を行う。   Blasting is performed on the surface of the substrate 1 on which the resist 13 has been formed after the development process.

ブラスト加工により、基板1のレジスト13を形成した面において、レジスト13が形成されていない部分とレジスト13が形成されている部分の間に、段差17が形成されるように加工を行った。本実施例ではブラスト加工に、平均粒径7μmのシリカ粒子を用い、粒子を噴出するための空気圧を0.5MPaとして加工を行った。加工時間は12秒とした。使用する粒子及び空気圧が同じであれば、加工深さはほぼ加工時間に比例するため、加工時間の制御により深さを制御することが可能である。本実施例の条件では、段差17は約0.2μmであった。   The surface of the substrate 1 on which the resist 13 is formed is processed by blasting so that a step 17 is formed between a portion where the resist 13 is not formed and a portion where the resist 13 is formed. In this example, silica particles having an average particle diameter of 7 μm were used for blasting, and the air pressure for ejecting the particles was 0.5 MPa. The processing time was 12 seconds. If the particles to be used and the air pressure are the same, the processing depth is substantially proportional to the processing time, and therefore it is possible to control the depth by controlling the processing time. Under the conditions of this example, the step 17 was about 0.2 μm.

また、ブラスト加工時に、レジストが形成されていない部分の表面粗さが、測定範囲1μm四方において算術平均粗さ(以降Raと省略して記述)で0.7nmから100nmの範囲になるように加工し、この後の成膜工程で導電層2を形成した。導電層2の形成手段については後述する。表面粗さの測定には原子間力顕微鏡を用いた。表面粗さをRa0.7nm以上にすることで、導電層2形成後に、導電層2表面にテープを貼り付けて引き剥がす剥離試験を行っても、導電層2の剥離は見られず、実用上問題のない剥離強度が得られることが分かった。表面粗さがRa0.7nm以下では、一部に導電層2の剥離が見られた。従来、基板1上に導電層2を形成する場合、導電層2及び基板1の材質により、密着性を確保できる中間層を形成していた。例えば、酸化インジウム錫では、中間層として、酸化ケイ素を用いていた。これに対して、本発明の方法を用いれば中間層が不要になるため、工程を簡素化することができ、生産性の向上が可能になる。   Further, at the time of blast processing, the surface roughness of the portion where the resist is not formed is processed so that the arithmetic average roughness (hereinafter abbreviated as Ra) is in the range of 0.7 nm to 100 nm in the measurement range of 1 μm square. And the conductive layer 2 was formed in the film-forming process after this. The means for forming the conductive layer 2 will be described later. An atomic force microscope was used to measure the surface roughness. When the surface roughness is set to Ra 0.7 nm or more, even if a peeling test is performed by attaching a tape to the surface of the conductive layer 2 after the conductive layer 2 is formed, no peeling of the conductive layer 2 is observed. It was found that a peel strength without problems can be obtained. When the surface roughness was Ra 0.7 nm or less, the conductive layer 2 was partially peeled. Conventionally, when the conductive layer 2 is formed on the substrate 1, an intermediate layer that can ensure adhesion is formed by the material of the conductive layer 2 and the substrate 1. For example, in indium tin oxide, silicon oxide was used as the intermediate layer. On the other hand, if the method of the present invention is used, an intermediate layer is not required, so that the process can be simplified and productivity can be improved.

また、レジストが形成されていない部分の表面粗さが100nmより粗い場合、生物活性物質3の塗布均一性が悪化することが分かった。レジストが形成されていない部分は、導電層2の下地層となるため、表面粗さが100nm以上になると、導電層2表面に大きな凹凸が発生し、生物活性物質3の導電層2表面での付着状態が大きな凹凸に影響されて均一でなくなることが均一性悪化の原因と考えられる。そのため、ブラスト加工後のレジストが形成されていない部分、つまり導電層2が形成される部分は、Raで0.7nmから100nmの範囲にすることが望ましい。   Further, it was found that when the surface roughness of the portion where the resist is not formed is rougher than 100 nm, the coating uniformity of the bioactive substance 3 is deteriorated. Since the portion where the resist is not formed becomes an underlayer of the conductive layer 2, when the surface roughness is 100 nm or more, large irregularities are generated on the surface of the conductive layer 2, and the bioactive substance 3 on the surface of the conductive layer 2 is formed. It is considered that the adhesion state is affected by large unevenness and becomes non-uniform, which causes the deterioration of uniformity. Therefore, it is desirable that the portion where the resist after blasting is not formed, that is, the portion where the conductive layer 2 is formed, is in the range of 0.7 nm to 100 nm in Ra.

ブラスト加工後に、導電層2の成膜は図6に示す装置を用いて行った。図6中の37は真空チャンバーであり、38は基板1を固定するための導体で構成された基板ホルダーであり、39は導電体で構成された基板ホルダー38に高周波電力を印加する高周波電源であり、40は真空チャンバー37を真空に排気する排気装置であり、41は真空チャンバー37と排気装置40を接続するメインバルブであり、42は金属を加熱蒸発させる蒸着ボートであり、43は蒸着材料であり、44は真空チャンバー37内に所定のガスを導入するガス導入管であり、45はアースである。   After the blast processing, the conductive layer 2 was formed using the apparatus shown in FIG. In FIG. 6, 37 is a vacuum chamber, 38 is a substrate holder made of a conductor for fixing the substrate 1, and 39 is a high frequency power source for applying high frequency power to the substrate holder 38 made of a conductor. , 40 is an exhaust device that exhausts the vacuum chamber 37 to a vacuum, 41 is a main valve that connects the vacuum chamber 37 and the exhaust device 40, 42 is a vapor deposition boat that heats and evaporates metal, and 43 is a vapor deposition material 44 is a gas introduction pipe for introducing a predetermined gas into the vacuum chamber 37, and 45 is a ground.

本実施例では、蒸着材料43に銅を用い、導電層2を銅で形成した場合について記載するが、導電層2の材質としては、例えば、銅以外でも金、銀、白金、アルミなどの金属や、酸化インジウム錫(ITO)などの非金属でも導電性があれば使用可能である。特に、基板1に付着させた生物活性物質3を基板1の裏表の両方から光学的に観察する場合があり、そのような用途では薄膜材料として透明で導電性を有するITOのような材料を用いる必要がある。   In this embodiment, the case where copper is used for the vapor deposition material 43 and the conductive layer 2 is formed of copper is described. However, as the material of the conductive layer 2, for example, metal other than copper, such as gold, silver, platinum, and aluminum Alternatively, non-metals such as indium tin oxide (ITO) can be used if they are conductive. In particular, the bioactive substance 3 attached to the substrate 1 may be optically observed from both the front and back of the substrate 1, and in such applications, a transparent and conductive material such as ITO is used as a thin film material. There is a need.

導電層2の形成手順として、まず、基板1を基板ホルダー38に設置後、真空チャンバー37内を真空引きする。真空チャンバー37内の圧力は1.0×10-3Pa以下にする。
次にガラス基板1の表面をプラズマ処理する。プラズマ処理はガラス基板1の表面を粗化する目的で行う。プラズマ処理時には真空チャンバー37内に純度99.9%以上の窒素ガスを導入し、圧力を5.0×10-2Paにし、高周波電源39によりガラス基板1を支持する基板ホルダー38に高周波電力を印加する。高周波電力の印加により、真空チャンバー37内にグロー放電が生じ、窒素プラズマが発生する。
As a procedure for forming the conductive layer 2, first, the substrate 1 is placed on the substrate holder 38, and then the vacuum chamber 37 is evacuated. The pressure in the vacuum chamber 37 is below 1.0 × 10 -3 Pa.
Next, the surface of the glass substrate 1 is subjected to plasma treatment. The plasma treatment is performed for the purpose of roughening the surface of the glass substrate 1. During the plasma processing, nitrogen gas having a purity of 99.9% or more is introduced into the vacuum chamber 37, the pressure is set to 5.0 × 10 −2 Pa, and the high frequency power is supplied to the substrate holder 38 supporting the glass substrate 1 by the high frequency power supply 39. Apply. By applying the high frequency power, glow discharge is generated in the vacuum chamber 37 and nitrogen plasma is generated.

図6に示す基板1において、窒素プラズマの発生とともに基板1に第1の負のバイアス電圧が誘起され、基板1が窒素プラズマ処理される。本実施例では、第1の負のバイアス電圧を300Vとした。窒素プラズマ処理後に、真空チャンバー37内の圧力を1.0×10-4Pa以下まで真空引きする。真空引き後にアルゴンガスを導入し、真空チャンバー37内の圧力を1.0×10-2Paとし、蒸着ボート42から銅を蒸発させると同時に基板1を支持する基板ホルダー38に高周波電圧を印加する。高周波電圧の印加により真空チャンバー37内にグロー放電が生じ、アルゴンと銅のプラズマが発生する。アルゴンと銅のプラズマの発生とともにガラス基板1には第2の負のバイアス電圧が誘起されるため、プラズマ中のアルゴンイオンおよび銅イオンは第2の負のバイアス電圧で加速されて基板1の表面に向かって加速される。 In the substrate 1 shown in FIG. 6, the first negative bias voltage is induced on the substrate 1 with the generation of nitrogen plasma, and the substrate 1 is subjected to the nitrogen plasma treatment. In this embodiment, the first negative bias voltage is 300V. After the nitrogen plasma treatment, the pressure in the vacuum chamber 37 is evacuated to 1.0 × 10 −4 Pa or less. Argon gas is introduced after evacuation, the pressure in the vacuum chamber 37 is set to 1.0 × 10 −2 Pa, copper is evaporated from the vapor deposition boat 42, and a high frequency voltage is applied to the substrate holder 38 that supports the substrate 1. . Glow discharge is generated in the vacuum chamber 37 by the application of the high-frequency voltage, and argon and copper plasma is generated. Since the second negative bias voltage is induced in the glass substrate 1 with the generation of the argon and copper plasma, the argon ions and copper ions in the plasma are accelerated by the second negative bias voltage, and the surface of the substrate 1 is accelerated. It is accelerated toward.

本実施の形態では第2の負のバイアス電圧を400Vにして銅成膜を行った。銅イオンがガラス基板1の表面に衝突して銅薄膜を形成する効果とイオン化していない銅が真空蒸着される効果により基板1の表面に銅薄膜が形成される。また、銅薄膜を形成させる速度を0.1nm/sec〜10nm/secの間で成膜開始から終了まで徐々に成膜速度を増加させるように制御した。上記の条件で膜厚が0.2μmとなるように成膜を行った。
(2)レジスト除去工程について
次に、図4(f)に示すようにレジスト除去工程について説明する。銅薄膜を成膜した基板1上を、レジスト剥離液20に浸す。レジスト剥離液20には、アセトンを用いた。レジスト13の剥離と同時に、レジスト上に成膜された銅薄膜が除去され、基板1の表面はほぼ平坦な平面になる。完全な平面を作製する場合、レジスト除去工程の後に、基板1の表面を研削することで実現可能である。
In this embodiment, the second negative bias voltage is set to 400 V and the copper film is formed. A copper thin film is formed on the surface of the substrate 1 due to the effect of copper ions colliding with the surface of the glass substrate 1 to form a copper thin film and the effect of non-ionized copper being vacuum deposited. In addition, the film formation rate was controlled to gradually increase from the start of film formation to the end between 0.1 nm / sec and 10 nm / sec. Film formation was performed so that the film thickness was 0.2 μm under the above conditions.
(2) About Resist Removal Step Next, the resist removal step will be described as shown in FIG. The substrate 1 on which the copper thin film is formed is immersed in a resist stripping solution 20. Acetone was used as the resist stripping solution 20. Simultaneously with the peeling of the resist 13, the copper thin film formed on the resist is removed, and the surface of the substrate 1 becomes a substantially flat surface. In the case of producing a complete plane, it can be realized by grinding the surface of the substrate 1 after the resist removing step.

以上の手順により、基板1上にパターニングされた導電層2を形成した基板を作製した。導電層2は、マスク14において光15が透過する領域の形状に一致した形状に加工されている。光15が透過する領域の形状はマスク14の設計製作時に自由に作製できるため、上記手順により、基板1上に、任意の形状の導電層2を形成することが可能である。   By the above procedure, a substrate on which the patterned conductive layer 2 was formed on the substrate 1 was produced. The conductive layer 2 is processed into a shape that matches the shape of the region through which the light 15 is transmitted in the mask 14. Since the shape of the region through which the light 15 is transmitted can be freely produced when the mask 14 is designed and manufactured, the conductive layer 2 having an arbitrary shape can be formed on the substrate 1 by the above procedure.

本実施例と異なり、レジスト13にネガ型レジストを用いた場合には、マスク14のおいて光15が遮光される部分が、基板1表面のブラスト加工する領域に一致するようにマスク14を作製することで、所望の形状の導電層2を形成した基板1を作製可能である。
(3)噴霧工程1及び噴霧工程2について
次に、図4(g)から図4(h)の工程においては、図4(f)までの工程で作製した基板を、図7に示す装置にセットし、基板1の導電層2上に、生物活性物質3を塗布した。
Unlike the present embodiment, when a negative resist is used for the resist 13, the mask 14 is produced so that the portion of the mask 14 where the light 15 is shielded coincides with the region to be blasted on the surface of the substrate 1. Thus, the substrate 1 on which the conductive layer 2 having a desired shape is formed can be manufactured.
(3) About the spraying process 1 and the spraying process 2 Next, in the process of FIG.4 (g) to FIG.4 (h), the board | substrate produced at the process to FIG.4 (f) is used for the apparatus shown in FIG. The bioactive substance 3 was applied on the conductive layer 2 of the substrate 1.

図7に示す46は、キャピラリであり、47はレジスト除去工程後の基板であり、キャピラリ46の下側に配置される。また22は、高電圧電源であり、電源のマイナス極はレジスト除去後の基板47に接続される。高電圧電源22のプラス極側は、キャピラリ46内に挿入される電極線36に接続される。高電圧電源22が、キャピラリ46とレジスト除去後の基板47の間に電位差を発生させるように構成されている。高電圧電源22には制御装置48が接続されており、高電圧電源22が発生する電圧を制御する。また、21はカバーであり、図8に示すように貫通穴55が形成されている。貫通穴55の寸法56は、1.5mmとした。また、貫通穴55の寸法57は、14mmとした。   Reference numeral 46 shown in FIG. 7 denotes a capillary, and reference numeral 47 denotes a substrate after the resist removing process, which is arranged below the capillary 46. Reference numeral 22 denotes a high voltage power source, and the negative pole of the power source is connected to the substrate 47 after the resist is removed. The positive electrode side of the high voltage power supply 22 is connected to an electrode line 36 inserted into the capillary 46. The high voltage power supply 22 is configured to generate a potential difference between the capillary 46 and the substrate 47 after resist removal. A controller 48 is connected to the high voltage power supply 22 and controls the voltage generated by the high voltage power supply 22. Reference numeral 21 denotes a cover having a through hole 55 as shown in FIG. The dimension 56 of the through hole 55 was 1.5 mm. The dimension 57 of the through hole 55 was 14 mm.

カバー21はキャピラリ46とレジスト除去後の基板47の間に配置され、レジスト除去後の基板47表面の生物活性物質3を付着させたい部分が、貫通穴55と重なるように位置合わせする。カバー21と基板の位置合わせの有効な方法については、後述する実施例2に記載する。   The cover 21 is disposed between the capillary 46 and the substrate 47 after the resist is removed, and is aligned so that the portion to which the bioactive substance 3 on the surface of the substrate 47 after the resist is removed overlaps the through hole 55. An effective method for aligning the cover 21 and the substrate will be described in Example 2 described later.

本実施例では、高電圧電源22によりキャピラリ46とレジスト除去後の基板47の間に3kVの電圧を加えた。また、キャピラリ46の先端からレジスト除去後の基板47の表面までの距離は35mmとし、キャピラリ46の先端は外形が50μmのものを使用した。カバー21の材質としては、厚さ0.1mmのガラスエポキシを用いた。噴霧量はキャピラリ内の溶液の液高さをCCDカメラにより画像認識し、計測することで、1μl噴霧した。キャピラリ内には、キャピラリ先端と反対側から溶液を供給する。キャピラリに溶液供給のための配管をつなぎ連続的に溶液を供給するとキャピラリ内の溶液の高さ変化をCCDカメラで観察することが不可能になるため、溶液の供給は、噴霧工程が終了した後、キャピラリ先端と反対側から供給し、溶液供給後の液高さがCCDカメラにより観察できる状態にした。   In this embodiment, a voltage of 3 kV was applied between the capillary 46 and the substrate 47 after resist removal by the high voltage power supply 22. The distance from the tip of the capillary 46 to the surface of the substrate 47 after resist removal was 35 mm, and the tip of the capillary 46 had an outer shape of 50 μm. As a material for the cover 21, glass epoxy having a thickness of 0.1 mm was used. The amount of spraying was 1 μl sprayed by measuring the liquid height of the solution in the capillary with a CCD camera and measuring the image. A solution is supplied into the capillary from the side opposite to the capillary tip. When the solution supply is continuously connected to the capillary by connecting the solution supply pipe, it becomes impossible to observe the change in the height of the solution in the capillary with a CCD camera. The liquid was supplied from the side opposite to the capillary tip, and the liquid height after the supply of the solution was made observable with a CCD camera.

本実施例では、図4の噴霧工程1に示すように、導電層2の1箇所にのみ生物活性物質3を付着させた。また、カバー21と導電層2の表面との間隔54は、0.05mm以下になるように配置した。間隔54が0.05mm以上あると、導電層2上に形成される生物活性物質3の形状が導電層2の形状よりも小さくなることが分かった。   In this example, as shown in the spraying process 1 in FIG. 4, the bioactive substance 3 was attached to only one portion of the conductive layer 2. Further, the gap 54 between the cover 21 and the surface of the conductive layer 2 was arranged to be 0.05 mm or less. It was found that when the distance 54 is 0.05 mm or more, the shape of the bioactive substance 3 formed on the conductive layer 2 is smaller than the shape of the conductive layer 2.

原因について、発明者らは次のように考えている。噴霧を開始すると、プラスに帯電した生物活性物質3の液滴が発生する。帯電した液滴は、カバー21や装置外壁にも拡散していき、付着する。付着した部分が絶縁性である場合、液滴の持つプラス電荷のために液滴が付着した部分はプラスに帯電する。カバー21は本実施例では、ガラスエポキシから作製されており、絶縁性材料であるため、噴霧中はプラスに帯電すると考えられる。カバー21がプラスに帯電しており、カバー21の貫通穴55を通過する液滴もプラスに帯電しているため、液滴はカバー21から電気的な反発力を受け、貫通穴55よりも小さな形状で導電層2上に付着する。カバー21から導電層2までの間隔が長いと、液滴は、導電層2から離れた位置でカバー21の帯電による反発力を受けることになり、カバー21からの電気的な反発力で変化した軌道で、導電層2到達までに長い距離を飛行することになる。そのため、噴霧された生物活性物質3の液滴が、導電層2に到達した時には、カバー21から導電層2までの間隔が短い場合に比較して、貫通穴55の形状より小さな形状で導電層2上に付着すると考えられる。また、寸法56及び寸法57は、導電層2の寸法より大きくすることが望ましい。導電層2と寸法56及び57が同じ寸法だと、導電層2の寸法より小さな寸法で、噴霧した生物活性物質3が導電層2上に付着するためであり、発明者らは、カバー21の帯電が原因と考えている。本実施例では、寸法56が1.5mm、寸法57が14mmであるのに対して導電層2の寸法は、0.8mmと11mmであり、寸法56及び57が大きくなるように作製した。   The inventors consider the cause as follows. When spraying is started, droplets of the positively charged bioactive substance 3 are generated. The charged droplets diffuse and adhere to the cover 21 and the outer wall of the apparatus. When the attached portion is insulative, the portion to which the droplet is attached is positively charged due to the positive charge of the droplet. In this embodiment, the cover 21 is made of glass epoxy and is an insulating material. Therefore, it is considered that the cover 21 is positively charged during spraying. Since the cover 21 is positively charged and the droplet passing through the through hole 55 of the cover 21 is also positively charged, the droplet receives an electric repulsive force from the cover 21 and is smaller than the through hole 55. It adheres on the conductive layer 2 in shape. When the distance from the cover 21 to the conductive layer 2 is long, the droplet receives a repulsive force due to charging of the cover 21 at a position away from the conductive layer 2, and changes due to the electric repulsive force from the cover 21. A long distance is required to reach the conductive layer 2 in the orbit. Therefore, when the sprayed droplets of the bioactive substance 3 reach the conductive layer 2, the conductive layer has a shape smaller than the shape of the through hole 55 compared to the case where the distance from the cover 21 to the conductive layer 2 is short. 2 is considered to adhere to the surface. The dimensions 56 and 57 are preferably larger than the dimensions of the conductive layer 2. This is because when the dimensions 56 and 57 are the same as those of the conductive layer 2, the sprayed bioactive substance 3 is deposited on the conductive layer 2 with a smaller dimension than that of the conductive layer 2. I think it is caused by electrification. In this example, while the dimension 56 is 1.5 mm and the dimension 57 is 14 mm, the dimensions of the conductive layer 2 are 0.8 mm and 11 mm, and the dimensions 56 and 57 are made large.

図4に示す噴霧工程1までで作製された基板の表面を蛍光顕微鏡により観察した結果を図11に示す。蛍光測定には、OLYMPUS製蛍光顕微鏡BX51W1を用いた。観察倍率は1倍であり、20mWの出力で、波長540nmから590nmの励起光をサンプルに1秒間照射し、615nmから695nmの間の光を透過するフィルターを介して、サンプルの蛍光強度を測定した。実験は3回行い、それぞれの結果をサンプル1、サンプル2、サンプル3として測定された蛍光強度を記載している。図12は、作製したサンプルの導電層2の形状を示している。測定点AからGは、図12中で、接続線4に近い側の導電層2上を測定点Aとし、接続線4から遠い側を測定点Gとして、その間を等間隔に分割し、測定点BからFとした。図12中では、59が測定点Aであり、60が測定点Gである。   The result of having observed the surface of the board | substrate produced by the spraying process 1 shown in FIG. 4 with the fluorescence microscope is shown in FIG. For fluorescence measurement, a fluorescent microscope BX51W1 manufactured by OLYMPUS was used. The observation magnification was 1 ×, the sample was irradiated with excitation light with a wavelength of 540 nm to 590 nm for 1 second at an output of 20 mW, and the fluorescence intensity of the sample was measured through a filter that transmitted light between 615 nm and 695 nm. . The experiment was performed three times, and the fluorescence intensity measured for each result as Sample 1, Sample 2, and Sample 3 is described. FIG. 12 shows the shape of the conductive layer 2 of the manufactured sample. In FIG. 12, the measurement points A to G are divided into equal intervals with the measurement point A on the conductive layer 2 closer to the connection line 4 and the measurement point G on the side far from the connection line 4. Points B to F were set. In FIG. 12, 59 is the measurement point A and 60 is the measurement point G.

また、発明者らは、図13(a)及び図13(b)に示す構造の基板を用いて同様の検討を行ったことがある。図13(a)及び図13(b)に示す基板は、基板表面に形成される導電層2が寸法62だけ凸形状になっている。このような基板は、基板1上に導電層2を形成した後、エッチングを行うことで作成でき、本発明の方法のように導電層2の形成前に基板1の表面を加工する必要がないため、比較的簡単な手順で導電層2を形成できるというメリットがある。しかし、導電層2が寸法62の分だけ凸形状になっているため流路部材6との間に隙間61が発生し、隣接する流路と隙間61でつながってしまい、流路に液体を流した場合、隣接する流路にも液体が漏れ出す可能性があった。本発明の基板では、導電層2の表面が基板1の表面と一致しており、平坦である。そのため、従来問題であった隣接する流路への液体の漏れがなくなると考えられる。図13(a)及び図13(b)に示す基板と本発明の基板を用いてマイクロ流体チップを作製した場合の性能比較のため、図13(a)及び図13(b)に示す基板についても、本発明の基板と同様の評価を行った。結果を図11に示す。   In addition, the inventors have made similar studies using a substrate having a structure shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b). In the substrates shown in FIGS. 13A and 13B, the conductive layer 2 formed on the substrate surface has a convex shape of dimension 62. Such a substrate can be formed by etching after forming the conductive layer 2 on the substrate 1, and there is no need to process the surface of the substrate 1 before forming the conductive layer 2 as in the method of the present invention. Therefore, there is an advantage that the conductive layer 2 can be formed by a relatively simple procedure. However, since the conductive layer 2 has a convex shape corresponding to the dimension 62, a gap 61 is generated between the channel member 6 and connected to the adjacent channel by the gap 61, so that liquid flows into the channel. In such a case, the liquid may leak into the adjacent flow path. In the substrate of the present invention, the surface of the conductive layer 2 coincides with the surface of the substrate 1 and is flat. Therefore, it is considered that liquid leakage to the adjacent flow path, which has been a problem in the past, is eliminated. For comparison of the performance when a microfluidic chip is manufactured using the substrate shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b) and the substrate of the present invention, the substrate shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b) is used. Were also evaluated in the same manner as the substrate of the present invention. The results are shown in FIG.

図13(a)及び図13(b)に示す基板1表面に凸形状になるように導電層2を形成した基板では、3回の実験でCV値として、2.1%から3.2%という値が得られている。これに対して、本発明の基板1表面が平坦な基板では、3回の実験でCV値として、1.9%から3.5%という結果が得られた。基板1表面に凸形状になるように導電層2を形成した基板と同程度の塗布均一性が得られており、塗布均一性については、基板1表面の形状はほとんど影響しないことが分かった。   In the substrate in which the conductive layer 2 is formed in a convex shape on the surface of the substrate 1 shown in FIGS. 13A and 13B, the CV value is 2.1% to 3.2% in three experiments. The value is obtained. On the other hand, with the substrate having a flat surface of the substrate 1 according to the present invention, a CV value of 1.9% to 3.5% was obtained in three experiments. It has been found that the coating uniformity equivalent to that of the substrate on which the conductive layer 2 is formed so as to have a convex shape on the surface of the substrate 1 has little influence on the coating uniformity.

発明者らの知る限りにおいて、静電噴霧により、CV値3%程度の均一性が得られたという報告はない。   As far as the inventors know, there is no report that uniformity of about 3% CV value was obtained by electrostatic spraying.

発明者らは、特許文献1で開示されている従来の静電噴霧技術と比較して、塗布均一性が改善できる理由を以下のように考えている。   The inventors consider the reason why the coating uniformity can be improved as compared with the conventional electrostatic spraying technique disclosed in Patent Document 1.

特許文献1に記載の従来の静電噴霧技術では、マスクと呼ばれる貫通穴を有する部材で基板表面を覆うことで、貫通穴の形状に対応した形状で、生物活性物質を基板上に塗布する。   In the conventional electrostatic spray technique described in Patent Document 1, the substrate surface is covered with a member having a through hole called a mask, so that the bioactive substance is applied onto the substrate in a shape corresponding to the shape of the through hole.

特許文献1の方法により、マスクの貫通穴の形状に対応した形状で、生物活性物質を塗布することが可能である。しかし、マスクの帯電状態が、噴霧された溶液に影響を与えることが分かっており、マスクの帯電が大きいほど形成される生物活性物質の形状が細くなるため、高精度な形状で均一性の良く生物活性物質を基板上に形成するにはマスクの帯電状態が常に一定になるように管理する必要があった。マスクの帯電状態は、湿度の管理や、イオナイザーによる除電を行うことで、ある程度制御可能であるが、生物活性物質の形状や均一性に影響がない程、帯電状態を制御することは困難であった。   By the method of Patent Document 1, it is possible to apply the bioactive substance in a shape corresponding to the shape of the through hole of the mask. However, it is known that the charged state of the mask affects the sprayed solution, and the higher the charge of the mask, the thinner the shape of the bioactive substance that is formed. In order to form the biologically active substance on the substrate, it was necessary to manage the charged state of the mask so as to be always constant. The charged state of the mask can be controlled to some extent by controlling the humidity and removing the charge with an ionizer, but it is difficult to control the charged state to the extent that it does not affect the shape and uniformity of the bioactive substance. It was.

本発明の方法では、基板1表面に生物活性物質3を塗布したい形状に一致する形状で、導電層2を形成しており、導電層2をアースまたはマイナス電位にすることで、プラスに帯電した生物活性物質を含む小滴が、導電層2に収束し、導電層2の形状に一致した形状で生物活性物質を基板上に形成できる。カバー21は、基板1表面全面への微量な付着を防止するために用いられるのであり、特許文献1に記載のマスクと異なり、基板上に形成される生物活性物質の形状を決定しない。本発明において、基板1表面に形成される生物活性物質3の形状は導電層2の形状により決定される。そのため、本発明におけるカバー21は特許文献1記載のマスクと異なり、導電層2上に付着させる生物活性物質3の形状に比較して、帯電の影響が十分小さくなる程度にカバー21の貫通穴55の形状を大きく形成し、基板1上に配置される。カバー21の帯電は、基板1上に形成される生物活性物質3にほとんど影響を与えないため、帯電状態のばらつきによる基板1上に付着した生物活性物質3の形状や塗布均一性への影響はほとんどない。本発明の方法は、特許文献1に記載の方法に比較して、帯電状態のばらつきに起因した塗布均一性のばらつきを生じないため、優れた均一性が得られると考えている。   In the method of the present invention, the conductive layer 2 is formed in a shape that matches the shape to which the bioactive substance 3 is to be applied to the surface of the substrate 1, and the conductive layer 2 is charged positively by being grounded or at a negative potential. The droplets containing the bioactive substance converge on the conductive layer 2, and the bioactive substance can be formed on the substrate in a shape that matches the shape of the conductive layer 2. The cover 21 is used to prevent a minute amount of adhesion to the entire surface of the substrate 1, and unlike the mask described in Patent Document 1, it does not determine the shape of the bioactive substance formed on the substrate. In the present invention, the shape of the bioactive substance 3 formed on the surface of the substrate 1 is determined by the shape of the conductive layer 2. Therefore, unlike the mask described in Patent Document 1, the cover 21 in the present invention is different from the shape of the bioactive substance 3 to be deposited on the conductive layer 2 so that the influence of charging is sufficiently small. The shape is formed large and placed on the substrate 1. Since the charging of the cover 21 hardly affects the bioactive substance 3 formed on the substrate 1, the influence on the shape and coating uniformity of the bioactive substance 3 attached on the substrate 1 due to the variation in the charged state is not affected. rare. Compared with the method described in Patent Document 1, the method according to the present invention does not cause variations in coating uniformity due to variations in the charged state, and is considered to provide excellent uniformity.

本発明において、カバー21の寸法56及び57が、導電層2の寸法より大きいため、カバー21に覆われていない部分に生物活性物質3が付着することも考えられるが、結果としてはほとんど付着していなかった。導電層2が帯電した粒子を収束させる効果は、導電層2に近いほど強く働くため、カバー21の寸法56及び57を導電層2の寸法より多少大きくしても、カバー21の貫通穴55を通過した小滴のほとんどが、導電層2に収束するため、導電層2の周辺に生物活性物質がほとんど付着しないものと考えられる。   In the present invention, since the dimensions 56 and 57 of the cover 21 are larger than the dimensions of the conductive layer 2, the bioactive substance 3 may be attached to a portion not covered with the cover 21. It wasn't. The effect of converging the charged particles in the conductive layer 2 is stronger as the conductive layer 2 is closer to the conductive layer 2, so that even if the dimensions 56 and 57 of the cover 21 are slightly larger than the dimensions of the conductive layer 2, Since most of the passed droplets converge on the conductive layer 2, it is considered that the bioactive substance hardly adheres around the conductive layer 2.

本発明の方法は塗布均一性の改善以外にも、特許文献1に記載の従来の方法に比較して優れた点がある。本発明の方法では、基板1表面に形成される生物活性物質3の形状は導電層2の形状により決定されため、基板1上に付着する生物活性物質3の形状の精度は、導電層2の加工精度により決定されることになる。導電層2の形状は、フォトリソグラフィ及びエッチング加工により形成され、非常に精度が高いため、生物活性物質3の形状を高精度に形成することができる。これに対して特許文献1の方法は、マスクの貫通穴を通過した生物活性物質を含む液滴を、マスクの貫通穴の形状に対応した形状で、導電層に付着させるものであり、マスクの貫通穴は通常機械加工により行うため、数十μm程度の加工誤差を生じる。マスクの貫通穴の形状が導電層上に付着する生物活性物質の形状を決定するため、生物活性物質の形状の精度は、数十μmの誤差を持つことになる。特許文献1に記載のマスクもフォトリソグラフィ及びエッチング加工により、貫通穴を形成することで、高い精度を得ることは可能であるが、マスクの取り扱いの都合上、一定の剛性が必要であり、厚みを厚く作製する必要がある。そのため、貫通穴を形成する工程で相当な厚みをエッチングで除去する必要が生じ、加工時間が長時間になるため、加工コストが高くなるという問題を生じる。   The method of the present invention is superior to the conventional method described in Patent Document 1 in addition to the improvement of coating uniformity. In the method of the present invention, since the shape of the bioactive substance 3 formed on the surface of the substrate 1 is determined by the shape of the conductive layer 2, the accuracy of the shape of the bioactive substance 3 attached on the substrate 1 is It will be determined by the processing accuracy. Since the shape of the conductive layer 2 is formed by photolithography and etching and has a very high accuracy, the shape of the bioactive substance 3 can be formed with a high accuracy. On the other hand, the method of Patent Document 1 attaches a droplet containing a bioactive substance that has passed through a through hole of a mask to a conductive layer in a shape corresponding to the shape of the through hole of the mask. Since the through hole is usually formed by machining, a machining error of about several tens of μm occurs. Since the shape of the through-hole of the mask determines the shape of the bioactive substance attached on the conductive layer, the accuracy of the shape of the bioactive substance has an error of several tens of μm. Although it is possible to obtain high accuracy by forming a through hole by photolithography and etching processing, the mask described in Patent Document 1 also needs a certain rigidity for the convenience of handling the mask, and has a thickness. Need to be made thick. Therefore, it is necessary to remove a considerable thickness by etching in the process of forming the through hole, and the processing time becomes long, resulting in a problem that the processing cost increases.

更に、本発明では、キャピラリ内の液高さを画像認識するため、生物活性物質の噴霧量を、高精度に制御可能であり、基板1上に付着した生物活性物質3の形状は上述のように非常に高精度であるため、高精度に制御された噴霧量を所定の高精度な形状内に噴霧可能であり、1回の噴霧で形成される生物活性物質の形状や塗布均一性だけでなく、複数回の噴霧で形成される複数の生物活性物質間の形状ばらつきや塗布均一性ばらつきも小さく抑えて塗布することが可能である。   Furthermore, in the present invention, since the liquid height in the capillary is image-recognized, the spray amount of the bioactive substance can be controlled with high accuracy, and the shape of the bioactive substance 3 adhered on the substrate 1 is as described above. Because of its extremely high accuracy, it is possible to spray a spray amount controlled with high accuracy into a predetermined highly accurate shape, and only with the shape and application uniformity of the bioactive substance formed by one spray. In addition, it is possible to perform coating while suppressing variation in shape and variation in coating uniformity among a plurality of biologically active substances formed by spraying a plurality of times.

本発明の方法を用いて、複数の異なる生物活性物質を基板上に塗布したマイクロ流体チップを作製する場合には、図4の噴霧工程1の後に、噴霧工程2を必要な回数だけ繰り返し行う。噴霧工程2では、基板1をカバー21に対して相対的に移動した後、噴霧を行う。噴霧に用いる生物活性物質3は、噴霧毎に異なる材料を用いることが可能であり、導電層2の形状は前述の露光・現像・エッチング工程で記載のように任意に形状を作製できるため、噴霧工程2を繰り返し行うことで、所望の材料を所望の形状に形成したマイクロ流体チップを作製することが可能である。   When producing a microfluidic chip in which a plurality of different biologically active substances are applied on a substrate using the method of the present invention, the spraying process 2 is repeated as many times as necessary after the spraying process 1 of FIG. In the spraying step 2, spraying is performed after the substrate 1 is moved relative to the cover 21. As the bioactive substance 3 used for spraying, different materials can be used for each spray, and the shape of the conductive layer 2 can be arbitrarily formed as described in the above-described exposure, development, and etching steps. By repeating Step 2, it is possible to produce a microfluidic chip in which a desired material is formed in a desired shape.

本発明の方法では、噴霧前にカバー21の貫通穴55と生物活性物質3を塗布する導電層2とを位置合わせして配置する必要がある。位置合わせ精度が悪いと、カバー21の貫通穴55のエッジ部分が導電層2に近づくことになり、カバー21の帯電の影響が強く働くため、導電層2上に塗布される生物活性物質3の塗布均一性が悪化する。また、カバー21の貫通穴55のエッジ部分が導電層2を覆う程、位置合わせ誤差があると、カバー21で覆われた部分には、生物活性物質3が塗布されない。本発明において、カバー21と基板1の位置合わせが重要であり、位置合わせに対する要求精度を緩和できれば、位置合わせ機構の簡素化による低コスト化や、位置合わせ時間の短縮が可能になるというメリットが得られる。位置合わせに対する要求精度を緩和するには、カバー21の貫通穴55を大きな寸法にすることが効果的である。貫通穴55の寸法が大きいければ、位置合わせ誤差を生じても、貫通穴55の寸法が小さい場合に比較して、カバー21のエッジと導電層2の間に大きな間隔をあけることができる。そのため、カバー21の帯電が、生物活性物質3の塗布均一性に与える影響を小さく抑えることができる。しかし、カバー21の貫通穴55の寸法を大きくすると、わずかであるが、導電層2周辺の基板1上に噴霧した生物活性物質3が付着することが確認されている。付着量は、貫通穴55の寸法に比例するため、付着量を減らすには、貫通穴55を小さくする方が望ましい。つまり、貫通穴55の寸法を大きくして、カバー21と基板1の位置合わせ精度への要求を緩和するには、貫通穴55を大きくしても、導電層2周辺の基板1上への生物活性物質の付着を抑えられる方法が必要になる。発明者らは、貫通穴55の寸法を大きくしても、導電層2周辺の基板1上への生物活性物質の付着を抑えられる方法として、以下に記載の方法を考案した。   In the method of the present invention, it is necessary to align and arrange the through hole 55 of the cover 21 and the conductive layer 2 to which the bioactive substance 3 is applied before spraying. If the alignment accuracy is poor, the edge portion of the through hole 55 of the cover 21 approaches the conductive layer 2, and the influence of charging of the cover 21 works strongly, so that the bioactive substance 3 applied on the conductive layer 2 Application uniformity deteriorates. In addition, if there is an alignment error such that the edge portion of the through hole 55 of the cover 21 covers the conductive layer 2, the bioactive substance 3 is not applied to the portion covered with the cover 21. In the present invention, the alignment of the cover 21 and the substrate 1 is important, and if the required accuracy for the alignment can be relaxed, there is an advantage that the alignment mechanism can be simplified and the cost can be reduced and the alignment time can be shortened. can get. In order to ease the required accuracy for alignment, it is effective to make the through hole 55 of the cover 21 large. If the size of the through hole 55 is large, even if an alignment error occurs, a large gap can be provided between the edge of the cover 21 and the conductive layer 2 as compared with the case where the size of the through hole 55 is small. Therefore, the influence of the charging of the cover 21 on the application uniformity of the bioactive substance 3 can be suppressed to a small level. However, when the size of the through hole 55 of the cover 21 is increased, it has been confirmed that the sprayed bioactive substance 3 adheres to the substrate 1 around the conductive layer 2. Since the adhesion amount is proportional to the dimension of the through hole 55, it is desirable to make the through hole 55 smaller in order to reduce the adhesion amount. In other words, in order to increase the size of the through hole 55 and alleviate the requirement for the alignment accuracy of the cover 21 and the substrate 1, even if the through hole 55 is enlarged, the biological material on the substrate 1 around the conductive layer 2 can be reduced. A method that can suppress the adhesion of the active substance is required. The inventors devised the method described below as a method for suppressing the adhesion of the bioactive substance on the substrate 1 around the conductive layer 2 even if the size of the through hole 55 is increased.

詳細について図4及び図5及び図7及び図8を用いて説明する。   Details will be described with reference to FIGS. 4, 5, 7, and 8.

図4に示すレジスト塗布工程で基板1上にレジスト13を塗布する。次に、露光工程からレジスト除去工程で図5(b)に示す形状に導電層2を加工する。レジスト13として、ポジ型レジストのOFPR800(粘度30cp)を用いたため、マスク14の光15を遮光する領域の形状は、図5(b)の導電層25から29と同じ形状になっている。   A resist 13 is applied on the substrate 1 in the resist application step shown in FIG. Next, the conductive layer 2 is processed into the shape shown in FIG. Since the positive resist OFPR800 (viscosity 30 cp) is used as the resist 13, the shape of the region of the mask 14 where the light 15 is shielded is the same as that of the conductive layers 25 to 29 in FIG.

以上の手順により、基板1上に、導電層25、26、27、28、29を作製した。   Conductive layers 25, 26, 27, 28 and 29 were produced on the substrate 1 by the above procedure.

次に、導電層25から29上に生物活性物質3を付着させるための手順について説明する。レジスト除去工程後の導電層25から29を形成した基板を図7に示すキャピラリ46の下部に配置する。47がレジスト除去工程後の基板である。ここで図5(a)に示すように導電層27は、高電圧電源22のマイナス極に接続する。高圧電源22のプラス極またはマイナス極からの配線は、カバー21と基板1の間に配置し、導電層25から29に所定の電圧を加えた。本実施例では行わなかったが、カバー21の基板1側の表面に導電層を形成し、カバー21を基板1に重ねて配置することで、カバー21に形成した導電層が基板1上の導電層25から29と接触し所定の電圧を導電層25から29に供給する構造にすることも可能である。   Next, a procedure for attaching the bioactive substance 3 onto the conductive layers 25 to 29 will be described. The substrate on which the conductive layers 25 to 29 after the resist removing process are formed is disposed below the capillary 46 shown in FIG. 47 is the substrate after the resist removing step. Here, as shown in FIG. 5A, the conductive layer 27 is connected to the negative pole of the high voltage power supply 22. Wiring from the positive electrode or the negative electrode of the high-voltage power source 22 was arranged between the cover 21 and the substrate 1, and a predetermined voltage was applied to the conductive layers 25 to 29. Although not carried out in the present embodiment, a conductive layer is formed on the surface of the cover 21 on the substrate 1 side, and the cover 21 is placed on the substrate 1 so that the conductive layer formed on the cover 21 becomes conductive on the substrate 1. A structure in which a predetermined voltage is supplied to the conductive layers 25 to 29 in contact with the layers 25 to 29 may be employed.

高電圧電源22のマイナス極はアース24に接続されているため、導電層27はアース電位になる。残りの導電層25、26、28、29は、直流電源23のプラス極に接続し、直流電源23のマイナス極をアース24に接続した。導電層25、26、28、29はアース電位より直流電源23の電圧分だけ高いプラスの電位になる。また、図7中のカバー21には、図8に示すように貫通穴55が形成されており、カバー21は、貫通穴55内に導電層27が入るように位置合わせされる。貫通穴55の寸法56は、2.0mm、寸法57は、14mmとし、貫通穴55の中心が導電層27の中心と一致するように位置合わせした。このように位置合わせすることで、導電層25及び29は、カバー21により覆われることになり、キャピラリ46から噴霧された生物活性物質3の付着を防止することができる。   Since the negative pole of the high voltage power supply 22 is connected to the ground 24, the conductive layer 27 is at ground potential. The remaining conductive layers 25, 26, 28 and 29 were connected to the positive pole of the DC power supply 23, and the negative pole of the DC power supply 23 was connected to the ground 24. The conductive layers 25, 26, 28, and 29 have a positive potential that is higher than the ground potential by the voltage of the DC power supply 23. Further, a through hole 55 is formed in the cover 21 in FIG. 7 as shown in FIG. 8, and the cover 21 is aligned so that the conductive layer 27 enters the through hole 55. The dimension 56 of the through hole 55 was 2.0 mm, the dimension 57 was 14 mm, and the center of the through hole 55 was aligned with the center of the conductive layer 27. By aligning in this way, the conductive layers 25 and 29 are covered with the cover 21, and adhesion of the bioactive substance 3 sprayed from the capillary 46 can be prevented.

以上のような構成で、キャピラリ46に3kVの電圧を加え、導電層25、26、28、29に+140Vの電圧を加えて、静電噴霧を行った。キャピラリ46から導電層27までの距離は35mmである。導電層2周辺の基板1上の蛍光強度を測定したところ、貫通穴55の寸法が1.5mmの場合と同様に、生物活性物質3の付着はほとんど観察されなかった。このため、カバー21の貫通穴55の寸法を大きくしても、導電層25、26、28、29にプラス電圧を加えることで、基板1上への生物活性物質3の付着を抑えた条件で、導電層27上に生物活性物質3を塗布できることが分かった。以上記載のように、貫通穴55の寸法を大きくできるため、基板1とカバー21の位置合わせ精度に対する要求を緩和できる。   With the configuration described above, electrostatic spraying was performed by applying a voltage of 3 kV to the capillary 46 and applying a voltage of +140 V to the conductive layers 25, 26, 28, and 29. The distance from the capillary 46 to the conductive layer 27 is 35 mm. When the fluorescence intensity on the substrate 1 around the conductive layer 2 was measured, almost no adhesion of the bioactive substance 3 was observed as in the case where the dimension of the through hole 55 was 1.5 mm. For this reason, even if the size of the through hole 55 of the cover 21 is increased, by applying a positive voltage to the conductive layers 25, 26, 28, and 29, the adhesion of the bioactive substance 3 on the substrate 1 is suppressed. It was found that the bioactive substance 3 can be applied on the conductive layer 27. As described above, since the size of the through hole 55 can be increased, the requirement for the alignment accuracy between the substrate 1 and the cover 21 can be relaxed.

複数の異なる種類の生物活性物質3を付着させる場合には、静電噴霧すべき導電層をキャピラリ46の直下に移動していき、噴霧すべき導電層のみをアース電位に、他の導電層を所定のプラス電位に設定して、噴霧工程を行って、導電層25から29の上に順次所望の生物活性物質を形成する。   In the case of attaching a plurality of different types of bioactive substances 3, the conductive layer to be electrostatically sprayed is moved directly below the capillary 46, only the conductive layer to be sprayed is set to the ground potential, and the other conductive layers are set to the ground potential. A spraying process is performed by setting to a predetermined positive potential to sequentially form a desired bioactive substance on the conductive layers 25 to 29.

また、上記の条件では導電層27をアース電位としたが、導電層27をマイナス電位にすることにより、噴霧された生物活性物質を積極的に導電層上に集める効果が生じるため、生物活性物質の利用効率を改善する効果が期待できる。   Further, although the conductive layer 27 is set to the ground potential under the above conditions, the effect of positively collecting the sprayed bioactive substance on the conductive layer is brought about by setting the conductive layer 27 to a negative potential. The effect of improving the use efficiency of can be expected.

以上のようにして生物活性物質を導電層2上に塗布した基板1を、図1に示すように、流路部材6と貼り合せて使用した場合、従来の構造で問題であった0.2μmの導電層2の段差62により生じる流路部材6との隙間61がなくなっており、流路部材6に検査対象の液体を流した場合でも、液体が漏れ出ることがない。   When the substrate 1 on which the biologically active substance is applied on the conductive layer 2 as described above is used by being bonded to the flow path member 6 as shown in FIG. 1, the conventional structure has a problem of 0.2 μm. The gap 61 with the flow path member 6 caused by the step 62 of the conductive layer 2 is eliminated, and the liquid does not leak even when the liquid to be inspected flows through the flow path member 6.

図13(a)及び図13(b)に示す基板表面に凸形状の導電層を形成した構造の従来の基板でも、流路部材に、ポリジメチルシロキサンを使用しており、ポリジメチルシロキサンはゴムのように容易に変形するため、多少の段差であれば、流路部材自体が変形することで、基板と密着するため、流路に流す液体の漏れを防止することが可能であった。しかし、流路部材6に形成された流路の間隔10が狭くなると、隣接する流路どうしを隔てる壁の厚みが薄くなり、基板と流路部材6との隙間61が原因で部分的に隣接する流路どうしがつながってしまうという問題があった。そのため、流路に液体を流すと隣接する流路に液体の漏れを生じる場合があった。本発明の方法では、基板表面に段差がないため、流路部材に形成する流路の間隔を狭くしても、基板表面と流路部材の間に隙間を生じず、隣接する流路への液体の漏れをなくすことが可能である。   Even in the conventional substrate having a structure in which a convex conductive layer is formed on the substrate surface shown in FIGS. 13A and 13B, polydimethylsiloxane is used for the flow path member, and the polydimethylsiloxane is a rubber. As described above, since the flow path member itself is deformed so as to be in close contact with the substrate if there are some steps, it is possible to prevent leakage of the liquid flowing through the flow path. However, when the interval 10 between the channels formed in the channel member 6 is narrowed, the thickness of the wall separating the adjacent channels is reduced, and the gap 61 between the substrate and the channel member 6 is partially adjacent. There was a problem that the flow paths connected to each other were connected. For this reason, when a liquid is caused to flow through the flow path, liquid leakage may occur in the adjacent flow path. In the method of the present invention, since there is no step on the substrate surface, even if the interval between the channels formed in the channel member is narrowed, no gap is formed between the substrate surface and the channel member, It is possible to eliminate liquid leakage.

つまり、本発明の基板を用いることにより、生物活性物質の塗布均一性において、従来の基板と同程度の性能を維持した状態で、流路間の液体の漏れがないマイクロ流体チップを作製することが可能である。   In other words, by using the substrate of the present invention, a microfluidic chip that does not leak liquid between the channels while maintaining the same performance as the conventional substrate in the application uniformity of the bioactive substance is produced. Is possible.

実施例1に記載のカバー21を使用して作製する基板を量産する場合、静電噴霧工程を行う前に、基板の位置を正確に調整し、固定するための効率的な方法が必要になる。理由として、カバー21を使用する場合には、カバー21の位置調整誤差が、貫通穴55と生物活性物質3を付着させたい位置との誤差になり、誤差が大きいと隣接する導電層に付着を生じるため、製品の品質上問題になる。位置調整誤差は小さく抑える必要があるが、噴霧毎に作業者が観察して調整していたのでは、調整に時間がかかり、効率的でない。   When mass-producing a substrate to be manufactured using the cover 21 described in Example 1, an efficient method for accurately adjusting and fixing the position of the substrate is necessary before performing the electrostatic spraying process. . As a reason, when the cover 21 is used, the position adjustment error of the cover 21 is an error between the through hole 55 and the position where the bioactive substance 3 is to be attached. If the error is large, the cover 21 is attached to the adjacent conductive layer. Therefore, it becomes a problem in product quality. The position adjustment error needs to be kept small, but if the operator observes and adjusts for each spray, the adjustment takes time and is not efficient.

本実施例では、位置調整時間の短縮と調整精度の向上のため、基板表面の電気的または光学的な性質を変化させた調整用マークを形成する方法について、以下に記載する。   In this embodiment, a method for forming an adjustment mark in which the electrical or optical properties of the substrate surface are changed in order to shorten the position adjustment time and improve the adjustment accuracy will be described below.

図9は、本実施例の位置調整用マーク63を形成した基板の構造を示す図であり、実施例1に記載の図1の基板の表面に位置調整用マーク63を形成した構造になっている。位置調整用マーク63は、銅薄膜であり、細い直線形状とした。位置調整用マーク63の形成は、図4に示す加工方法のレジスト塗布工程からレジスト除去工程までの工程において導電層2の加工と同時に行った。具体的には、露光用マスクとして、図10に示した構造のマスク58を用い、導電層2を形成する部分と位置調整用マーク63を形成する部分にレジスト13形成されないように、露光及び現像を行い、その後ブラスト加工を行う。更に、その後の成膜工程で導電層2を成膜し、レジスト13を除去することで、図9に示す基板を作製する。   FIG. 9 is a diagram showing the structure of the substrate on which the position adjustment mark 63 of the present embodiment is formed. The position adjustment mark 63 is formed on the surface of the substrate of FIG. Yes. The position adjustment mark 63 is a copper thin film and has a thin linear shape. The position adjustment mark 63 was formed simultaneously with the processing of the conductive layer 2 in the steps from the resist coating step to the resist removal step of the processing method shown in FIG. Specifically, the mask 58 having the structure shown in FIG. 10 is used as an exposure mask, and exposure and development are performed so that the resist 13 is not formed on the portion where the conductive layer 2 is formed and the portion where the position adjustment mark 63 is formed. And then blasting. Furthermore, the conductive layer 2 is formed in a subsequent film formation step, and the resist 13 is removed, whereby the substrate shown in FIG. 9 is manufactured.

作製された基板の位置調整用マーク63と導電層2は、前述のようにフォトリソグラフィで加工されるため、位置誤差は数μm以下に抑えられる。本実施例では位置調整用マーク63が銅薄膜で形成されているため、位置調整用マーク63は光を反射する。位置調整用マーク63の周辺はガラス表面であるため、光を透過する。この性質を利用して、位置調整用マーク63を画像認識することにより、自動で高精度に位置調整を行うことが可能である。カバー21に対して位置合わせする具体的な方法としては、カバー21の貫通穴55のエッジの一部分を画像認識し、位置調整用マーク63を貫通穴55のエッジから所定の位置に位置調整することで、位置誤差を数μm以下にすることが可能である。本実施例では光学的な位置調整方法について記載したが、例えば、位置調整用マーク63は導電性であるため、電気抵抗値の変化を測定するための測定針により、基板上を走査することで、位置調整用マーク63を認識し、カバー21のエッジの画像認識結果に対して位置調整する方法でも、高い位置調整精度が得られる。   Since the position adjustment mark 63 and the conductive layer 2 of the manufactured substrate are processed by photolithography as described above, the position error is suppressed to several μm or less. In this embodiment, since the position adjustment mark 63 is formed of a copper thin film, the position adjustment mark 63 reflects light. Since the periphery of the position adjustment mark 63 is a glass surface, it transmits light. By utilizing this property and recognizing the image of the position adjustment mark 63, it is possible to automatically perform position adjustment with high accuracy. As a specific method of aligning with the cover 21, image recognition is performed on a part of the edge of the through hole 55 of the cover 21, and the position adjustment mark 63 is adjusted to a predetermined position from the edge of the through hole 55. Thus, the position error can be reduced to several μm or less. In this embodiment, the optical position adjustment method has been described. For example, since the position adjustment mark 63 is conductive, the substrate is scanned with a measuring needle for measuring a change in electric resistance value. Also, a high position adjustment accuracy can be obtained by the method of recognizing the position adjustment mark 63 and adjusting the position of the image recognition result of the edge of the cover 21.

以上のように構成された静電噴霧による微細形状を形成した基板及び基板の作製方法について、以下その動作、作用を説明する。   The operation and action of the substrate having a fine shape formed by electrostatic spraying as described above and a method for manufacturing the substrate will be described below.

本発明にかかる静電噴霧方法による微細形状の形成方法及び製品は、微細な形状に均一性良くに材料を塗布することが可能であり、生物活性物質を基板上に所定の形状に塗布する必要があるバイオチップとして有用である。   The method and product for forming a fine shape by the electrostatic spraying method according to the present invention can apply a material to a fine shape with good uniformity, and it is necessary to apply a bioactive substance on a substrate in a predetermined shape. Is useful as a biochip.

本発明の実施例1における静電噴霧方法を用いて作成したマイクロ流体チップの構成図Configuration diagram of a microfluidic chip created using the electrostatic spraying method in Example 1 of the present invention 本発明の実施例1における静電噴霧方法を用いて作成したマイクロ流体チップの特徴を説明するための図The figure for demonstrating the characteristic of the microfluidic chip created using the electrostatic spraying method in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1における静電噴霧方法を用いて作成したマイクロ流体チップの基板の詳細な構造を示す図The figure which shows the detailed structure of the board | substrate of the microfluidic chip produced using the electrostatic spraying method in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1における静電噴霧方法を用いて作成したマイクロ流体チップの基板の加工手順を説明するための図The figure for demonstrating the process sequence of the board | substrate of the microfluidic chip produced using the electrostatic spraying method in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1における静電噴霧方法を用いて作成したマイクロ流体チップの導電層パターンを変更した基板の構成図The block diagram of the board | substrate which changed the electroconductive layer pattern of the microfluidic chip created using the electrostatic spraying method in Example 1 of this invention 本発明の実施例における静電噴霧方法を行なう静電噴霧装置(導電層の成膜装置)を示す図The figure which shows the electrostatic spraying apparatus (film-forming apparatus of a conductive layer) which performs the electrostatic spraying method in the Example of this invention 本発明の実施例における静電噴霧方法を行なう静電噴霧装置の構成図Configuration diagram of an electrostatic spraying apparatus for performing an electrostatic spraying method in an embodiment of the present invention 本発明の実施例における静電噴霧方法を行なう静電噴霧装置に用いるカバーを示す図The figure which shows the cover used for the electrostatic spraying apparatus which performs the electrostatic spraying method in the Example of this invention. 本発明の実施例2における静電噴霧方法を用いて作成した基板の構成図The block diagram of the board | substrate produced using the electrostatic spraying method in Example 2 of this invention 本発明の実施例2における静電噴霧方法に用いる基板の露光用マスクを示す図The figure which shows the exposure mask of the board | substrate used for the electrostatic spraying method in Example 2 of this invention. 本発明の実施例1における静電噴霧方法を用いて作成した基板の蛍光強度の測定結果を示す図The figure which shows the measurement result of the fluorescence intensity of the board | substrate created using the electrostatic spraying method in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1における静電噴霧方法の蛍光測定位置を説明するための図The figure for demonstrating the fluorescence measurement position of the electrostatic spraying method in Example 1 of this invention 従来のマイクロ流体チップの構成図Configuration diagram of a conventional microfluidic chip 従来のマイクロ流体チップの特徴を説明するための図The figure for demonstrating the characteristic of the conventional microfluidic chip | tip.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 導電層
3 生物活性物質
4 接続線
5 接続部
6 流路部材
7 注入口
8 排出口
9 流路
10 流路間隔
11 貼り合わせ面
12 導電性のない部分
13 レジスト
14 マスク
15 光
16 現像液
17 段差
18 ブラストノズル
19 ブラスト粒子
20 レジスト剥離液
21 カバー
22 高電圧電源
23 直流電源
24 アース
25、26、27、28、29 導電層
30、31、32、33、34 切換部
35 電極線
36 高電圧線
37 チャンバー
38 基板ホルダー
39 高周波電源
40 排気装置
41 メインバルブ
42 蒸着用ボート
43 蒸着材料
44 ガス導入管
45 アース
46 キャピラリ
47 レジスト除去後の基板
48 制御装置
49 基板ホルダー
50 チャンバー外壁
51 キャピラリホルダー(X)
52 キャピラリホルダー(Y)
53 抑え部材
54 間隔
55 貫通穴
56 寸法
57 寸法
58 露光用マスク
59 測定点A
60 測定点G
61 隙間
62 段差
63 位置調整用マーク

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate 2 Conductive layer 3 Bioactive substance 4 Connection line 5 Connection part 6 Channel member 7 Inlet 8 Outlet 9 Channel 10 Channel interval 11 Bonding surface 12 Non-conductive part 13 Resist 14 Mask 15 Light 16 Development Liquid 17 Step 18 Blast nozzle 19 Blast particle 20 Resist stripping liquid 21 Cover 22 High voltage power supply 23 DC power supply 24 Ground 25, 26, 27, 28, 29 Conductive layer 30, 31, 32, 33, 34 Switching section 35 Electrode wire 36 High voltage line 37 Chamber 38 Substrate holder 39 High frequency power supply 40 Exhaust device 41 Main valve 42 Deposition boat 43 Deposition material 44 Gas introduction tube 45 Ground 46 Capillary 47 Substrate after resist removal 48 Control device 49 Substrate holder 50 Chamber outer wall 51 Capillary holder (X)
52 Capillary holder (Y)
53 Holding member 54 Spacing 55 Through hole 56 Size 57 Size 58 Exposure mask 59 Measurement point A
60 measuring points G
61 Gap 62 Step 63 Mark for position adjustment

Claims (9)

基板上に所定のパターン層を形成するためにレジストを塗布し前記所定のパターンを有するマスクを介して露光・現像する工程、
前記現像後の基板をブラスト加工する工程、
前記ブラスト加工により前記レジスト塗布面の基材面とレジスト非塗布面の基材面との間に形成される段差の溝パターンに導電層を成膜する工程、
導電層の成膜後レジストを除去し前記導電層の形状と対応する貫通穴を有するカバーを介して生物活性を有する物質を静電噴霧する工程、
とを備える静電噴霧方法。
Applying a resist to form a predetermined pattern layer on the substrate and exposing and developing through a mask having the predetermined pattern;
Blasting the substrate after development,
Forming a conductive layer in a stepped groove pattern formed between the base surface of the resist-coated surface and the base surface of the non-resist-coated surface by the blasting;
Removing the resist after film formation of the conductive layer and electrostatically spraying a biologically active substance through a cover having a through hole corresponding to the shape of the conductive layer;
An electrostatic spraying method comprising:
前記段差は、略0.2μmであることを特徴とする請求項1に記載の静電噴霧方法。 The electrostatic spraying method according to claim 1, wherein the step is approximately 0.2 μm. 前記ブラスト加工は、レジスト非塗布面の表面粗さを0.7nmから100nmとすることを特徴とする請求項1に記載の静電噴霧方法。 2. The electrostatic spraying method according to claim 1, wherein the blasting is performed so that a surface roughness of a resist non-coated surface is 0.7 nm to 100 nm. 前記導電層を成膜する工程は、
前記基板と所定の距離をおいて内部に生物活性物質の溶液と電極線を有するキャピラリを配置し、当該電極線に所定の高電圧を印加して前記生物活性物質の溶液を前記カバーを介して静電噴霧することを特徴とする請求項1に記載の静電噴霧方法。
The step of forming the conductive layer includes
A capillary having a biologically active substance solution and an electrode line is disposed inside the substrate at a predetermined distance, and a predetermined high voltage is applied to the electrode line to pass the biologically active substance solution through the cover. The electrostatic spraying method according to claim 1, wherein electrostatic spraying is performed.
前記基板とカバーとの距離は、0.05mm以下とすることを特徴とする請求項4に記載の静電噴霧方法。 The electrostatic spraying method according to claim 4, wherein a distance between the substrate and the cover is 0.05 mm or less. 前記カバーに形成される貫通穴は、前記導電層の形状より若干大きく形成することを特徴とする請求項5に記載の静電噴霧方法。 The electrostatic spraying method according to claim 5, wherein the through hole formed in the cover is formed to be slightly larger than the shape of the conductive layer. 前記溝パターンを複数有し、静電噴霧すべき溝パターンをアース電位又はマイナス電位に設定するとともに他の溝パターンを当該電位より高く設定して導電層を成膜することを特徴とする請求項1に記載の静電噴霧方法。 The conductive layer is formed by forming a plurality of the groove patterns, setting a groove pattern to be electrostatically sprayed to a ground potential or a negative potential, and setting another groove pattern higher than the potential. 2. The electrostatic spraying method according to 1. 前記基板上に形成すべき所定のパターン層の基準位置となる位置調整用マークを形成する工程を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の静電噴霧方法。 The electrostatic spraying method according to claim 1, further comprising a step of forming a position adjustment mark that serves as a reference position of a predetermined pattern layer to be formed on the substrate. 生物活性物質を検査するマイクロ流体チップであって、
両端部に注入口を配置し前記注入口に繋がり流路を形成する溝部とから成る流路部材を、
請求項1に記載の静電噴霧方法を用いて前記生物活性物質を塗布された基板に貼りあわせ
て作成することを特徴とするマイクロ流体チップ。

A microfluidic chip for testing bioactive substances,
A flow path member comprising an inlet at both ends and a groove part connected to the inlet to form a flow path,
A microfluidic chip produced by attaching the bioactive substance to a substrate coated with the electrostatic spraying method according to claim 1.

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