JP5347378B2 - マイクロニードルの製造方法 - Google Patents
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Description
まず、ニードルを形成する箇所に対応して、基板に深さ分布をもつ凹部を設ける。
次に、凹部の少なくとも一部を覆うように、基板上に厚み分布を有するエッチングマスクを形成する。たとえば、基板の全面にエッチングマスクを形成すれば、凹部103に充填されたエッチングマスク104が厚み分布をもつ(図1c)。したがって、必ずしもエッチングマスク104をパターニングする必要はない。
次に、エッチングマスク104を形成した基板101の全面をエッチングしてマイクロニードル106を製造する(図1d、1e)。基板101としてシリコンを用いた場合、フッ素系ガスを用いて異方性エッチングする。
また、製造された図1eのマイクロニードル106を原版として、複製版107を作製してもよい(図1f)。複製版107の材料は、適度な形状追従性及び硬度を有していれば良く、例えば、メッキ金属や、有機シリコーン等の成型用樹脂を用いることが可能である。
図1cでは基板の全面にエッチングマスクを形成したが、エッチングマスクのパターンを変更することで多様な形状のマイクロニードルを製造することが出来る。エッチングマスクのパターンを変更した実施形態について説明する。
まず、基板101上にエッチングマスク102を形成する(図5a)。
次に、エッチングマスクを、厚み分布をもつように変形させる(図5b)。
次に、エッチングマスクを形成した基板全体のエッチングを進め(図5c)、マイクロニードルを製造する(図5d)。
まず、基板に穴401を形成する(図9a)。あらかじめ、基板101のエッチングマスクに対応する位置に穴401を設けておくことで、中空ニードルを作製することができる。このような形状のニードルは、例えば血液の採取、薬液の注入に好適である。
次に、基板に設けた穴401、501に、充填材402、502を充填する(図9b、図10b)。
次に、穴に対応する部分に厚み分布をもつエッチングマスクを形成し(エッチングマスク403、503)、エッチングを行う(図9c、図10c)。
次に、充填材402、502を除去し、ニードル404、504を得る(図9d)、(図10d)。
まず、基板に、未貫通の穴601を形成する(図11a)。用いる基板および穴の形成法は上記と同様である。
次に、穴601を設けた側と反対側の基板上にエッチングマスク602を形成し、エッチングマスク602を厚み分布をもつように変形させる(図11b)。エッチングマスクを形成し、厚み分布をもつように変形させる方法は上記と同様である。
次に、エッチングを行うことにより、貫通穴を有するニードル603を製造する(図11c)。この工程も、上記と同様に実施することが出来る。
図9では穴の深さとエッチングの深さを同程度にしているが、穴の深さとエッチングの深さとの関係を適宜調整することも出来る。
図10では穴の中央とエッチングマスクの中央とを位置合わせしているが、穴の中央とエッチングマスクの中央とを少しずらせてもよい。
図11では穴の中央と、穴と反対側の基板上に形成されるエッチングマスクの中央とを位置合わせしているが、穴の中央とエッチングマスクの中央とを少しずらせてもよい。
図9では穴の中央とエッチングマスクの中央とを位置合わせしているが、穴の中央とエッチングマスクの中央とを少しずらせてもよい。
図16では穴の深さとエッチングの深さを同程度にしているが、穴の深さとエッチングの深さとの関係を適宜調整することも出来る。
図10では穴の中央とエッチングマスクの中央とを位置合わせしているが、穴とエッチングマスクとが重ならないようにずらせてもよい。
図11では穴の中央と、穴と反対側の基板上に形成されるエッチングマスクの中央とを位置合わせしているが、穴とエッチングマスクとが重ならないようにずらせてもよい。
図20では未貫通穴を形成しているが、穴とエッチングマスクとが重ならないようにずらせる場合には貫通穴を設けてもよい。
以下、図23を参照して、ニードルの転写について説明する。
まず、基板としてシリコンウェハを用意した。このシリコンウェハの結晶面方位は(100)であり、厚みは525μmである。このシリコンウェハ上にDCマグネトロンスパッタ法によりクロムを100nmの膜厚で形成した。この際のスパッタ圧力は0.25Pa、投入電力は1000Wである。
円形ドットパターンのエッチングマスクを用いてマイクロニードルを製造した例について説明する。
実施例2と同様にしてマイクロニードルを製造した。ただし、図2aおよび2bに示すように、底部が十字型をなす、錘状のエッチングマスクを用いた。エッチングマスクの底部の形状は、幅40μm、長さ150μmの2つのラインを中央で垂直に交差させた十字型であった。また、エッチングマスクの厚さは最大で18μmであった。
実施例2と同様にしてマイクロニードルを製造した。ただし、図3aおよび3bに示すように、底部が円の一部が凹んだ形状をなす、錘状のエッチングマスクを用いた。エッチングマスクの底部の形状は、直径100μmの円から、外周から中心に向かって幅約10μm、長さ約10μmの部分を切り取ったものであった。エッチングマスクの厚さは最大で19μmであった。
中空のマイクロニードルを製造した例について説明する。
転写を行ってマイクロニードルの製造した例について説明する。
マイクロニードルの形状を調整した例について説明する。
Claims (10)
- 平坦な基板の上に厚みが連続的に変化する厚み分布をもつ島状のエッチングマスクを形成する工程と、
前記エッチングマスクと基板とのエッチングレートの差を利用して前記基板を針状に加工する工程と
を含むことを特徴とするマイクロニードルの製造方法。 - エッチングの中途で、エッチング選択比が変化するようにエッチング条件を変更することを特徴とする請求項1に記載のマイクロニードルの製造方法。
- 前記エッチングは、異方性エッチングであることを特徴とする請求項1に記載のマイクロニードルの製造方法。
- 前記異方性エッチングは、イオンエッチング、反応性イオンエッチング、イオンビームエッチングまたは反応性イオンビームエッチングであることを特徴とする請求項3に記載のマイクロニードルの製造方法。
- 前記マイクロニードルを形成した後、前記マイクロニードルに等方性エッチングを施すことを特徴とする請求項1に記載のマイクロニードルの製造方法。
- 請求項1に記載の方法で製造したマイクロニードルを原版とし、転写を行うことを特徴とするマイクロニードル製造用複製版の製造方法。
- 前記転写をメッキ金属、樹脂またはセラミックを用いて行うことを特徴とする請求項6に記載のマイクロニードル製造用複製版の製造方法。
- 請求項1に記載の方法で製造されたマイクロニードル。
- 請求項6に記載の方法を用いて製造されたマイクロニードル製造用複製版を用いて製造されたことを特徴とするマイクロニードル。
- 生体適合性材料からなることを特徴とする請求項9に記載のマイクロニードル。
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