JPS61191962A - Column for chromatography and manufacture thereof - Google Patents

Column for chromatography and manufacture thereof

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JPS61191962A
JPS61191962A JP60033120A JP3312085A JPS61191962A JP S61191962 A JPS61191962 A JP S61191962A JP 60033120 A JP60033120 A JP 60033120A JP 3312085 A JP3312085 A JP 3312085A JP S61191962 A JPS61191962 A JP S61191962A
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hole
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Tadashi Sakai
忠司 酒井
Masaki Katsura
桂 正樹
Eisaku Yonehara
米原 英作
Masaru Shinpo
新保 優
Yoji Umetani
梅谷 陽二
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/60Construction of the column
    • G01N30/6095Micromachined or nanomachined, e.g. micro- or nanosize

Abstract

PURPOSE:To achieve a small size and a higher mechanical strength of a column, by providing an Si base body to make a column. CONSTITUTION:A spiral groove 11 is formed on the surface of a first Si base body 10 and an introduction hole 12 and a discharge hole 13 are formed at the initial and final ends of the groove 11 piercing the Si base body 10. First and second Si bodies 10 and 20 are joined together directly using no adhesive. Thus, a smaller size and a higher mechanical strength can be achieved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、クロマトグラフィ用カラムに係わり、特に高
速液体クロマトグラフィ用として優れたクロマトグラフ
ィ用カラム及びその製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a chromatography column, and particularly to a chromatography column excellent for high performance liquid chromatography and a method for manufacturing the same.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

高速液体クロマトグラフィは、液体成分の分離技術の一
つとして注目されている(文献;高速液体クロマトグラ
フ分析9日本分析化学会関東支部1i、 1983年)
。これは、カラムと称される細管内に吸着剤を充填し、
分離しようとする試料を例えばアルコール等の液体と共
に高圧力下で流し、吸着分離する方法である。
High-performance liquid chromatography is attracting attention as a technique for separating liquid components (Reference: High-performance liquid chromatography analysis 9, Kanto branch of the Japanese Society for Analytical Chemistry, 1i, 1983).
. This involves filling a thin tube called a column with an adsorbent.
This is a method in which the sample to be separated is passed under high pressure together with a liquid such as alcohol, and the sample is adsorbed and separated.

従来、高速液体クロマトグラフィ用カラムとしては、内
径20[’、am]、長さ30[1コ程度のステンレス
チューブが用いられていたが、作業の容易性及び機器の
小型化等の要求から、カラムの小型化が検討されている
。例えば、内径0.5[a*]程度の弗素樹脂管9石英
ガラスキャピラリーを用いる方法がある。小型化により
媒体となる液体の使用後の廃溶媒量の減少、その場での
分析が可能となる等の利点があるが、この種の方法では
機械的強度が弱い等の問題があり、保護体等の必要性か
らカラム自体の小型化には限界があった。
Conventionally, stainless steel tubes with an inner diameter of 20 [', am] and a length of about 30 [1 tube] have been used as columns for high performance liquid chromatography, but due to demands for ease of work and miniaturization of equipment, columns The miniaturization of the is being considered. For example, there is a method using a fluororesin tube 9 quartz glass capillary with an inner diameter of about 0.5 [a*]. Miniaturization has advantages such as reducing the amount of waste solvent after using the liquid medium and making on-site analysis possible, but this type of method has problems such as weak mechanical strength and protection. There was a limit to the miniaturization of the column itself due to the need for a column.

一方、ガスクロマトグラフィ用カラムとしては、Si基
体の表面にスパイラル状の溝を形成し、この溝を蓋する
ようにSi基体の表面に接着剤を介してガラス板を接着
したものがある。しかしながら、この構造の場合、Si
基体とガラス板との接合強度が十分ではなく、このまま
高速液体クロマトグラフィ用カラムとして使用すること
はできない。即ち、気体の場合は数[Ky / at 
]の圧力に耐えるものであれば十分であるが、液体の場
合は数10〜数100[Ng/cj]の圧力に耐える必
要があり、接着剤を用いる方法ではこの圧力に耐えるこ
とはできないのである。また、接着剤を用いているので
、溝内に流す液体と接着剤との反応が生じる(接着剤が
溶ける)虞れがあり、信頼性に乏しいものであった。
On the other hand, as a column for gas chromatography, there is one in which a spiral groove is formed on the surface of a Si substrate, and a glass plate is bonded to the surface of the Si substrate via an adhesive so as to cover the groove. However, in this structure, Si
The bonding strength between the substrate and the glass plate is not sufficient, so it cannot be used as is as a column for high performance liquid chromatography. That is, in the case of gas, the number [Ky / at
] is sufficient, but in the case of liquids, it is necessary to withstand pressures of several tens to hundreds of [Ng/cj], and methods using adhesives cannot withstand this pressure. be. Furthermore, since an adhesive is used, there is a risk that a reaction between the liquid flowing into the groove and the adhesive will occur (the adhesive will melt), resulting in poor reliability.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、高速クロマトグラフィ用として優れ、
小型で信頼性の高いクロマトグラフィ用カラムを提供す
ることにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to be excellent for high-speed chromatography,
Our objective is to provide a small and highly reliable chromatography column.

また、本発明の他の目的は、上記構成のクロマトグラフ
ィ用カラムを製造する方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a chromatography column having the above structure.

〔発明の概要〕 本発明の骨子は、溝が形成された第1のSi基体と、溝
を塞ぐ“蓋″の役割をする第2のSi基体とを接着剤を
用いることなく、直接接合してカラムを形成することに
ある。
[Summary of the Invention] The gist of the present invention is to directly bond a first Si substrate in which a groove is formed and a second Si substrate, which acts as a “lid” to close the groove, without using an adhesive. The objective is to form a column using

前述の如く液体クロマトグラフィの場合、例えば数10
〜数100[Nf/cIi]の高い圧力がかかるため、
接合部にはこの圧力に耐えられるだけの強固な接着が要
求される。そして、Si基体同志の直接接合は、十分こ
の圧力に耐えることができる。
As mentioned above, in the case of liquid chromatography, for example, the number
Because a high pressure of ~100 [Nf/cIi] is applied,
The joint requires strong adhesion that can withstand this pressure. Direct bonding of Si substrates can sufficiently withstand this pressure.

Si基体同志の直接接合は、以下のようにして行えばよ
い。例えば、鏡面研磨等により、表面粗さ5001’人
]以下に研磨し、この表面を親水性にする。親水性の状
態は、表面に水滴を置いた時撥水せず、薄く広がること
により確認される。親水性にする処理方法としては、水
洗処理或いは空気中に晒す等の方法が挙げられる。通常
、厳密に管理されたSi基体表面は撥水性であるが、こ
のような処理により親水性に変わる。このような親水性
は、自然酸化膜が形成されるためと考えられる。自然酸
化膜の形成は、空気中での加熱等の手法を用いても可能
である。
Direct bonding of Si substrates may be performed as follows. For example, the surface is polished to a surface roughness of 5001' or less by mirror polishing or the like to make the surface hydrophilic. The hydrophilic state is confirmed by the fact that when a drop of water is placed on the surface, it does not repel water but spreads thinly. Examples of the treatment method for making it hydrophilic include washing with water and exposing it to the air. Normally, a strictly controlled Si substrate surface is water repellent, but this treatment changes it to hydrophilicity. Such hydrophilicity is thought to be due to the formation of a natural oxide film. Formation of a natural oxide film is also possible using techniques such as heating in air.

親水性のSi基体同志を、ゴミ等の異物の介在しないク
リーンな雰囲気中で密着し、200 [℃]以上に加熱
することにより、強固な接着を得ることができる。この
接合は、液体クロマトグラフィの如く高圧条件下でもリ
ーク等がなく、信頼性の高いものとなる。当然、ガスク
ロマドグラフィ用としても用いることができることは言
うまでもない。Si基体同志の接着によるため、接合後
も反り等がなく、またSi基体中に溝が埋込まれた形状
となるので、機械的強度も十分である。
Strong adhesion can be obtained by bringing hydrophilic Si substrates into close contact with each other in a clean atmosphere free from foreign matter such as dust, and heating to 200[° C.] or higher. This bond does not leak even under high pressure conditions such as in liquid chromatography, and is highly reliable. Needless to say, it can also be used for gas chromatography. Since the Si substrates are bonded to each other, there is no warpage after bonding, and since the grooves are embedded in the Si substrate, the mechanical strength is sufficient.

Si基体上への溝の形成は、通常のエツチング方法を用
いれば良く、レジスト除去後十分に水洗することにより
、前述の親水性の表面とすることができる。溝の形状は
、連続していればどのような形状でも良いが、スパイラ
ル状に形成するのが、液体試料の流れが阻害され難いた
め好ましい。また、カラム内面がSiO2で覆われてい
るものが望ましい場合には、接着すべき溝付のウェハと
蓋としてのウェハとを予め酸化炉等にて処理し、溝内面
を含む全表面にS i 02 jlを付けたのち接合を
行えばよい。また、蓋側のSi基体の表面に拡散抵抗層
を設けることにより、カラムの温度を一定に保つ機能を
持たせることが可能となる。
Grooves can be formed on the Si substrate by using an ordinary etching method, and by thoroughly washing with water after removing the resist, the above-mentioned hydrophilic surface can be obtained. Although the shape of the groove may be any shape as long as it is continuous, it is preferable to form it in a spiral shape because the flow of the liquid sample is less likely to be obstructed. If it is desired that the inner surface of the column be covered with SiO2, the grooved wafer to be bonded and the wafer serving as the lid are treated in an oxidation furnace or the like in advance, and the entire surface including the groove inner surface is coated with SiO2. After attaching 02 jl, it is sufficient to perform the joining. Further, by providing a diffusion resistance layer on the surface of the Si substrate on the lid side, it is possible to provide a function to keep the temperature of the column constant.

なお、Si基体同志の接合のメカニズムは明らかでない
が、自然酸化膜表面に存在する活性なシラノール基(S
i−OH)の加熱による脱水縮合が強固な接合を牛用し
ていると考えられる。
Although the bonding mechanism between Si substrates is not clear, active silanol groups (S
It is thought that dehydration condensation by heating of i-OH) provides a strong bond.

本発明はこのような点に着目してなされたちので、クロ
マトグラフィ用カラムにおいて、表面に連続した溝が形
成された第1の8i基体と、上記溝を密封して連続した
穴とするように上記第1の8i基体に直接接合された第
2のSi基体と、上記穴に連通するよう前記第1或いは
第2のSi基体に設けられ上記穴に被測定試料を導入す
る導入孔と、上記穴に連通するよう前記第1或いは第2
のS゛11基体けられ上記穴から被測定試料を排出する
排出孔とを具備してなるものである。
The present invention has been made with attention to such points, and therefore, in a chromatography column, a first 8i substrate having continuous grooves formed on the surface, and a first 8i substrate having a first 8i substrate formed with continuous grooves on the surface thereof, and the above-mentioned 8i substrate having continuous holes formed by sealing the grooves. a second Si substrate directly bonded to the first 8i substrate; an introduction hole provided in the first or second Si substrate so as to communicate with the hole for introducing the sample to be measured into the hole; said first or second so as to communicate with
The S11 substrate is provided with a discharge hole through which the sample to be measured is discharged from the hole.

さらに上記構成に加え、第2のSi基体の表面に不純物
を選択的にドーピングして拡散抵抗層を設けるようにし
たものである。
Furthermore, in addition to the above structure, the surface of the second Si substrate is selectively doped with impurities to provide a diffused resistance layer.

また本発明は、上記構成のクロマトグラフィ用カラムを
製造する方法において、第1及び第2の8i基体の各表
面を[ii研磨し、上記第1のSi基体の表面に連続し
た溝を形成し、さらに上記第1或いは第2のSi基体に
前記溝に被測定試料を導入するための導入孔及び該試料
を排出するための排出孔を設け、次いで前記第1及び第
2のSi基体に所定の処理を施しこれら基体の各表面を
親水性にし、次いで清浄な雰囲気中で前記第1及び第2
のSi基体の表面を密着し、この状態で200 [”0
1以上に加熱して前記各基体同志を接合するようにした
方法である。
The present invention also provides a method for manufacturing a chromatography column having the above configuration, in which each surface of the first and second 8i substrates is polished to form continuous grooves on the surface of the first Si substrate; Further, an introduction hole for introducing the sample to be measured into the groove and a discharge hole for discharging the sample are provided in the first or second Si substrate, and then a predetermined hole is provided in the first or second Si substrate. The surfaces of these substrates are made hydrophilic by treatment, and then the first and second substrates are treated in a clean atmosphere.
The surface of the Si substrate of 200 ["0
In this method, each of the substrates is bonded to each other by heating to a temperature of 1 or more.

さらに上記の方法に加え、不純物ドーピングによる拡散
抵抗層を形成するようにした方法である。
Furthermore, in addition to the above method, this method includes forming a diffused resistance layer by doping with impurities.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、従来の接合法に比べSi基体同志の直
接接合が極めて強固なため、100[#/ cm ]程
度の高圧にも十分耐えることができる。
According to the present invention, the direct bonding of the Si substrates is extremely strong compared to conventional bonding methods, so that it can sufficiently withstand high pressures of about 100 [#/cm 2 ].

ここで、高圧に耐える理由は、Si基体同志若しくはS
iO2被膜を持つウェハ同志を直接接合したことによる
。従来の静電接着法等では、Naイオン等の移動のため
、接合時に十分潤度を上げることができず、100[K
g/cIII]の圧力に耐えるカラムを得ることは事実
上不可能であった。また、接着剤を用いる必要がないの
で、接着剤と被測定試料若しくはアルコール等の液体と
の反応が生じる虞れもない。このため、高速化が可能で
あり、超小型且つ高速のクロマトグラフィを構成するこ
とができる。
Here, the reason why it can withstand high pressure is that Si substrates are similar or S
This is due to the direct bonding of wafers with iO2 coatings. With conventional electrostatic adhesion methods, it is not possible to sufficiently increase the moisture content during bonding due to the movement of Na ions, etc.
It was virtually impossible to obtain a column that could withstand a pressure of [g/cIII]. Furthermore, since there is no need to use an adhesive, there is no risk of a reaction between the adhesive and the sample to be measured or a liquid such as alcohol. Therefore, it is possible to increase the speed, and it is possible to construct an ultra-small and high-speed chromatography system.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。 Hereinafter, details of the present invention will be explained with reference to illustrated embodiments.

第1図及び第2図はそれぞれ本発明の一実施例に係わる
液体クロマトグラフィ用カラムの概略構造を説明するた
めのもので、第1図は平面図、第2図は断面図である。
1 and 2 are for explaining the schematic structure of a liquid chromatography column according to an embodiment of the present invention, respectively, with FIG. 1 being a plan view and FIG. 2 being a sectional view.

第1のSi基体10の表面にはスパイラル状の溝11が
形成されており、この満11の始端及び終端にはSi基
体10を貫通した被測定試料の導入孔12及び排出孔1
3がそれぞれ形成されている。そして、第1及び第2の
Si基体10.20は、接着剤を用いることなく直接接
合されている。
A spiral groove 11 is formed on the surface of the first Si substrate 10, and an introduction hole 12 and a discharge hole 1 for the sample to be measured that pass through the Si substrate 10 are formed at the starting and ending ends of the groove 11.
3 are formed respectively. The first and second Si substrates 10.20 are then directly joined without using an adhesive.

第3図(a)〜(h)は上記実施例カラムの製造工程を
示す断面図である。
FIGS. 3(a) to 3(h) are cross-sectional views showing the manufacturing process of the above example column.

まず、直径3インチ、厚み450[μm]の第1のSi
基体10の表面を表面粗さ500[人]以下に鏡面研磨
したのち、第3図(a)に示す如(研磨表面に厚さ10
000 [人]程度のSiO2膜31膜形1した。次い
で、第3図(b)に示す如<Si基体10の裏面側に形
成したレジストパターン32を目印にしてレーザによる
孔開けを行い、導入孔12及び排出孔13を形成した。
First, a first Si with a diameter of 3 inches and a thickness of 450 [μm] is prepared.
After mirror polishing the surface of the base 10 to a surface roughness of 500 [mm] or less, as shown in FIG.
000 [person] SiO2 film 31 film type 1 was made. Next, as shown in FIG. 3(b), holes were drilled using a laser using the resist pattern 32 formed on the back side of the Si substrate 10 as a guide to form the introduction hole 12 and the discharge hole 13.

次に、第3図(C)に示す如<Si1体10の表面側に
上記孔12.13を目印にして溝形成用のレジストパタ
ーン33を形成した。このレジストパターン33は溝の
幅100[μm]、溝間のピッチ250[μTrL1の
スパイラル状とし、巻数は95回とした。作図は、アル
キメデスの式を用いて行った。次いで、第3図(d)に
示す如く上記レジストパターン33を用いて、 HF+N84 Fのエツチング液により表面側pS10
2躾31をエツチングし、SiO2マスク31aを作成
した。次いで、第3図(e)に示す如<SiO2マスク
31aを用いて、Si基体10のエツチング(HNO3
+)IF +CH3C00H)を行い、スパイラル状の溝11を形
成した。その後、HF+N84 Fのエツチングを行い
、第3図(f)に示す如<SiO2膜31膜形1した。
Next, as shown in FIG. 3C, a resist pattern 33 for forming grooves was formed on the surface side of the Si 1 body 10 using the holes 12 and 13 as marks. This resist pattern 33 had a spiral shape with a groove width of 100 [μm] and a pitch between grooves of 250 [μTrL1, and the number of turns was 95. The drawing was performed using Archimedes' equation. Next, as shown in FIG. 3(d), using the resist pattern 33, the surface side pS10 is etched with an etching solution of HF+N84F.
The second layer 31 was etched to create a SiO2 mask 31a. Next, as shown in FIG. 3(e), the Si substrate 10 is etched (HNO3) using the SiO2 mask 31a.
+) IF +CH3C00H) to form spiral grooves 11. Thereafter, HF+N84F etching was performed to form the SiO2 film 31 into a film shape 1 as shown in FIG. 3(f).

かくして得られた第1のSi基体10を水洗により十分
洗浄し、親水性の状態にしたのち、スピンナ乾燥させた
The thus obtained first Si substrate 10 was sufficiently washed with water to make it hydrophilic, and then dried using a spinner.

一方、第3図i)に示す如く第2のSi基体20を第1
のSi基体10と同様に水洗により洗浄したのち、スピ
ンナ乾燥した。次いで、クラス1000以下の清浄な雰
囲気中で、第3図(h)に示す如く第1のSi基体10
の溝11を第2のSi基体20が塞ぐように第1及び第
2のSi基体10.20を密着させ、この状態で115
0[℃]X2時間の加熱を行い、各基体10.20を接
合した。
On the other hand, as shown in FIG. 3i), the second Si substrate 20 is
After washing with water in the same manner as the Si substrate 10, it was dried using a spinner. Next, in a clean atmosphere of class 1000 or less, the first Si substrate 10 is heated as shown in FIG. 3(h).
The first and second Si substrates 10.20 are brought into close contact with each other so that the second Si substrate 20 closes the groove 11 of the substrate 115.
Heating was performed at 0 [° C.] for 2 hours to bond each substrate 10.20.

このようにして得られたカラムを用いて、耐圧試験を行
った。試験には、溝の幅100[μm]。
A pressure test was conducted using the column thus obtained. For the test, the groove width was 100 [μm].

深さ20[μm]、導入孔12及び排出孔13の孔径1
00[μm]の加工を行ったウェハの接合体を用い、カ
ラム内に加圧試験液として、水を充填した後、排出孔1
3を閉じ、導入孔12よりポンプにて加圧した。この結
果、120 [K9/cat]には十分耐え、この圧力
を上回ると、ウェハに亀裂が入るものが現われたが、接
合部が剥離したものは見られなかった。
Depth 20 [μm], hole diameter 1 of introduction hole 12 and discharge hole 13
After filling the column with water as a pressurized test liquid using a bonded body of wafers processed to a diameter of 0.00 [μm], the discharge hole 1
3 was closed and pressurized through the introduction hole 12 with a pump. As a result, the wafers sufficiently withstood 120 [K9/cat], and although some wafers cracked when this pressure was exceeded, no peeling of the bonded portion was observed.

次に、接合前に溝内部及び蓋部の表面にSiOz膜を水
蒸気酸化にて1000[入]設け、その後接着前の洗浄
処理を行ったウェハを接合したカラムを用意した。この
カラムも、前記と同様の測定を行ったところ、120[
/(g/cd]の圧力には十分耐えることが確認された
Next, a column was prepared in which 1000 SiOz films were formed on the inside of the groove and on the surface of the lid part by steam oxidation before bonding, and then wafers were bonded, and the wafers were cleaned before bonding. When this column was also measured in the same manner as above, it was found that 120 [
It was confirmed that it could sufficiently withstand a pressure of /(g/cd).

以上の結果から、従来方法によるカラムに比べて耐圧が
高いため、小型であることに加え、カラム総長を長くし
ても容積速度を十分上げることができ、高速高理論段数
(同−断面力ラムの10倍以上)のカラムが作成できた
ことになる。
From the above results, the pressure resistance is higher than that of conventional columns, so in addition to being compact, the volumetric velocity can be sufficiently increased even if the length of the column is increased. This means that more than 10 times more columns have been created.

このように本実施例によれば、S(基体10に溝を設け
てこれをカラムとすることにより、カラムの小型化及び
機械的強度の向上をはかり得る。
As described above, according to this embodiment, by providing grooves in the S (substrate 10) and using the grooves as columns, it is possible to reduce the size of the column and improve the mechanical strength.

しかも、第1及び第2のSi基体10.20を接着剤を
用いることなく直接−接合して、強固な払&。
Furthermore, the first and second Si substrates 10 and 20 are directly bonded without using an adhesive, resulting in strong bonding.

を形成することができる。このため、高速液体クロマト
グラフィの実現に極めて有効であり その小型化をはか
り得る。また、接着剤を用いていないので、溝内を流れ
る液体と接着剤とが反応する等の不都合もなく、信頼性
の高いものとなる。
can be formed. For this reason, it is extremely effective in realizing high-performance liquid chromatography and can be miniaturized. Further, since no adhesive is used, there is no problem such as reaction between the liquid flowing in the groove and the adhesive, and the reliability is high.

第4図(a)〜(C)は本発明の他の実施例に係わるカ
ラム製造工程を示す断面図である。
FIGS. 4(a) to 4(C) are cross-sectional views showing a column manufacturing process according to another embodiment of the present invention.

この実施例が先に説明した実施例と異なる点は、前記第
1のSi基体10の表面に拡散抵抗層を設けると共に、
第1及び第2の基体10.20の表面に絶縁膜を設ける
ようにしたことにある。
This embodiment differs from the previously described embodiments in that a diffusion resistance layer is provided on the surface of the first Si substrate 10, and
This is because an insulating film is provided on the surfaces of the first and second substrates 10.20.

即ち、第1のSi基体10には、前記第3図(f)に示
す工程のあと、第4図(a)に示す如くその表面、溝内
部及び孔内部に水蒸気酸化等によりSiO2膜41を被
覆した。一方、第2のSi基体(P型ウェハ)20の表
面には、第4図(b)に示す如くN型不純物を選択的に
ドーピングしてN型拡散抵抗層42を形成した。ここで
、抵抗層42のパターンは、第5図に示す如く基体20
の全面をカバーできる1本の曲線状ラインとした。次い
で、第2のSi基体20の表面にも水蒸気酸化等により
SiO2膜43を被覆した。
That is, after the step shown in FIG. 3(f), the first Si substrate 10 is coated with a SiO2 film 41 on its surface, inside the grooves, and inside the holes by steam oxidation, etc., as shown in FIG. 4(a). coated. On the other hand, the surface of the second Si substrate (P-type wafer) 20 was selectively doped with N-type impurities to form an N-type diffused resistance layer 42, as shown in FIG. 4(b). Here, the pattern of the resistive layer 42 is formed on the base 20 as shown in FIG.
It was designed as a single curved line that could cover the entire surface of the area. Next, the surface of the second Si substrate 20 was also coated with a SiO2 film 43 by steam oxidation or the like.

次いで、第4図(C)に示す如く第1及び第2のSi基
体10.20を先と同様に清浄な雰囲気中で密着し、加
熱処理して各基体10.20の接合を行った。その後、
SiO2膜43の一部を除去して、抵抗層42への通電
のためのコンタクトホールを形成した。なお、第1のS
i基体10の一部に切り欠きを設けておくことにより、
第6図に示す如く前記拡散抵抗層42の電極接続部45
を接合後も露出した状態にすることができる。
Next, as shown in FIG. 4(C), the first and second Si substrates 10.20 were brought into close contact with each other in a clean atmosphere in the same manner as before, and the substrates 10.20 were bonded by heat treatment. after that,
A part of the SiO2 film 43 was removed to form a contact hole for supplying electricity to the resistance layer 42. Note that the first S
i By providing a notch in a part of the base 10,
As shown in FIG. 6, the electrode connection portion 45 of the diffused resistance layer 42
can be left exposed even after bonding.

かくして形成されたカラムは、第1及び第2のSi基体
10.20の接合強度が十分高いものであり、従って先
の第1の実施例と同様な効果が得られる。また、拡散抵
抗層42を設けているので、恒温槽を用いることなく、
カラム全体の温度を均一化することができる。このため
、システムの簡略化をはかり得る等の利点もある。また
、静電圧着法を用いた場合、Naイオンの拡散でヒータ
抵抗が変動してしまうが、本実施例ではこのような不都
合もない。
In the thus formed column, the bonding strength between the first and second Si substrates 10.20 is sufficiently high, and therefore the same effects as in the first embodiment can be obtained. In addition, since the diffusion resistance layer 42 is provided, there is no need to use a constant temperature bath.
The temperature of the entire column can be made uniform. Therefore, there is an advantage that the system can be simplified. Further, when electrostatic deposition is used, the heater resistance fluctuates due to the diffusion of Na ions, but this embodiment does not have such inconvenience.

なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。例えば、前記拡散抵抗層は一連のシリーズヒータ
に限るものではなく、第7図に示す如く第2のSi基体
の表面に分離形成するようにしてもよい。この場合、そ
れぞれの抵抗層を独立に制御できるので、カラムの温度
均一化をより有効にはかることが可能となる。即ち、カ
ラムはウェハの中心から略点対称に形成されるが、実用
上刃ラムを懸架する必要があり、この懸架部から熱が流
出し、近傍の温度が低下する。このため、抵抗層を分離
構成する方法では、懸架部のヒータパワーを増加する等
して全体の温度の均一化をはかることができるのである
。また、第1のSi基体を第2の3を基体より小径に形
成しておくことにより、第7図に示す如く抵抗層の電極
接続部をカラム外周部に設けることができる。さらに、
抵抗層の電極接続のために必ずしも第1のSi基体に切
り欠きを設けたり、第1のSi基体を第2のSi基体よ
り小径に設ける必要はなく、第2のSiM体の裏面側か
ら抵抗層に至るコンタクトホールを設けるようにしても
よい。
Note that the present invention is not limited to each of the embodiments described above. For example, the diffusion resistance layer is not limited to a series of heaters, but may be formed separately on the surface of the second Si substrate as shown in FIG. In this case, since each resistance layer can be controlled independently, it becomes possible to more effectively equalize the temperature of the column. That is, the column is formed approximately point-symmetrically from the center of the wafer, but in practice it is necessary to suspend the blade ram, and heat flows out from this suspension portion, lowering the temperature in the vicinity. Therefore, in the method of separating the resistance layers, it is possible to equalize the overall temperature by increasing the heater power of the suspension section. Furthermore, by forming the first Si substrate to have a smaller diameter than the second substrate 3, the electrode connection portion of the resistance layer can be provided on the outer periphery of the column as shown in FIG. moreover,
It is not necessary to provide a notch in the first Si substrate or to provide the first Si substrate with a diameter smaller than that of the second Si substrate in order to connect the electrodes of the resistance layer. A contact hole may be provided that reaches the layer.

また、前記第1及び第2のSi基体を接合する際の加熱
温度は1150 [℃]に限るものではなく、200 
[℃]以上、好ましくは1000 [℃]以上であれば
よい。さらに、第1及び第2のSi基体の表面研磨状態
は500 [人]以下の表面粗さであればよい。また、
液体クロマトグラフィ用カラムに限らず、ガスクロマト
グラフィ用カラムに用いることができるのは、勿論のこ
とである。
Further, the heating temperature when joining the first and second Si substrates is not limited to 1150 [°C], but may be 200°C.
[°C] or higher, preferably 1000 [°C] or higher. Furthermore, the surface polishing state of the first and second Si substrates may be as long as the surface roughness is 500 [people] or less. Also,
Of course, it can be used not only for liquid chromatography columns but also for gas chromatography columns.

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形し
て実施することができる。
In addition, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第2・図はそれぞれ本発明の一実施例に係わ
る液体クロマトグラフィ用カラムの概略構成を説明する
ためのもので第1図は平面図、第2図は断面図、第3図
(a)〜(h)は上記実施例カラムの製造工程を示す断
面図、第4図(a)〜(C)は他の実施例に係わるクロ
マトグラフィ用カラムの製造工程を示す断面図、第5図
は抵抗層パターンを示す平面図、第6図は電極接続部を
示す平面図、第7図は変形例を説明するための平面図で
ある。 10・・・第1のSi基体、11・・・スパイラル状溝
、12・・・導入孔、13・・・排出孔、2o・・・第
2のSi基体、31,41.43・・・SiO2膜、3
2.33・・・レジストパターン、42・・・拡散抵抗
層、45・・・電極接続部。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第2図 第4図 第5図 b 第6図
Figures 1 and 2 are for explaining the schematic structure of a liquid chromatography column according to an embodiment of the present invention, respectively. Figure 1 is a plan view, Figure 2 is a sectional view, and Figure 3 ( a) to (h) are cross-sectional views showing the manufacturing process of the above-mentioned Example column, FIGS. 4(a) to (C) are cross-sectional views showing the manufacturing process of a chromatography column according to another example, and FIG. 6 is a plan view showing a resistive layer pattern, FIG. 6 is a plan view showing an electrode connection portion, and FIG. 7 is a plan view for explaining a modification. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... First Si substrate, 11... Spiral groove, 12... Introduction hole, 13... Discharge hole, 2o... Second Si substrate, 31, 41.43... SiO2 film, 3
2.33... Resist pattern, 42... Diffused resistance layer, 45... Electrode connection portion. Applicant's representative Patent attorney Takehiko Suzue Figure 1 Figure 2 Figure 4 Figure 5 b Figure 6

Claims (23)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)表面に連続した溝が形成された第1のSi基体と
、上記溝を密封して連続した穴とするように上記第1の
Si基体に直接接合された第2のSi基体と、上記穴に
連通するよう前記第1或いは第2のSi基体に設けられ
上記穴に被測定試料を導入する導入孔と、上記穴に連通
するよう前記第1或いは第2のSi基体に設けられ上記
穴から被測定試料を排出する排出孔とを具備してなるこ
とを特徴とするクロマトグラフィ用カラム。
(1) a first Si substrate having a continuous groove formed on its surface; a second Si substrate directly bonded to the first Si substrate so as to seal the groove and form a continuous hole; an introduction hole provided in the first or second Si substrate so as to communicate with the hole and for introducing the sample to be measured into the hole; A chromatography column characterized in that it is equipped with a discharge hole through which a sample to be measured is discharged.
(2)前記溝は、スパイラル状に形成されていることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載のクロマトグラフ
ィ用カラム。
(2) The chromatography column according to claim 1, wherein the groove is formed in a spiral shape.
(3)前記導入孔及び排出孔は、スパイラル状の溝の始
端及び終端に形成されていることを特徴とする特許請求
の範囲第2項記載のクロマトグラフィ用カラム。
(3) The chromatography column according to claim 2, wherein the introduction hole and the discharge hole are formed at a starting end and a terminal end of a spiral groove.
(4)前記第1のSi基体の表面は、SiO_2膜で被
覆されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載のクロマトグラフィ用カラム。
(4) The chromatography column according to claim 1, wherein the surface of the first Si substrate is coated with a SiO_2 film.
(5)表面に連続した溝が形成された第1のSi基体と
、上記溝を密封して連続した穴とするように上記第1の
Si基体に直接接合された第2のSi基体と、上記穴に
連通するよう前記第1或いは第2のSi基体に設けられ
上記穴に被測定試料を導入する導入孔と、上記穴に連通
するよう前記第1或いは第2のSi基体に設けられ上記
穴から被測定試料を排出する排出孔と、前記第2のSi
基体の表面に不純物を選択的にドーピングして形成され
た抵抗層と、前記第2のSi基体の表面に被覆された絶
縁膜とを具備してなることを特徴とするクロマトグラフ
ィ用カラム。
(5) a first Si substrate having a continuous groove formed on its surface; a second Si substrate directly bonded to the first Si substrate so as to seal the groove and form a continuous hole; an introduction hole provided in the first or second Si substrate so as to communicate with the hole and for introducing the sample to be measured into the hole; a discharge hole for discharging the sample to be measured from the hole; and the second Si
A column for chromatography, comprising: a resistance layer formed by selectively doping impurities on the surface of a substrate; and an insulating film coated on the surface of the second Si substrate.
(6)前記溝は、スパイラル状に形成されていることを
特徴とする特許請求の範囲第5項記載のクロマトグラフ
ィ用カラム。
(6) The chromatography column according to claim 5, wherein the groove is formed in a spiral shape.
(7)前記導入孔及び排出孔は、スパイラル状の溝の始
端及び終端に形成されていることを特徴とする特許請求
の範囲第6項記載のクロマトグラフィ用カラム。
(7) The chromatography column according to claim 6, wherein the introduction hole and the discharge hole are formed at a starting end and a terminal end of a spiral groove.
(8)前記第1のSi基体の表面は、SiO_2膜で被
覆されていることを特徴とする特許請求の範囲第5項記
載のクロマトグラフィ用カラム。
(8) The chromatography column according to claim 5, wherein the surface of the first Si substrate is coated with a SiO_2 film.
(9)前記抵抗層は、前記第2のSi基体の表面で複数
個に分割されていることを特徴とする特許請求の範囲第
5項記載のクロマトグラフィ用カラム。
(9) The chromatography column according to claim 5, wherein the resistance layer is divided into a plurality of pieces on the surface of the second Si substrate.
(10)前記第1のSi基体の一部に前記第2のSi基
体の表面が一部露出する切り欠きを設け、この部分に前
記抵抗層の電極接続部を設けたことを特徴とする特許請
求の範囲第5項記載のクロマトグラフィ用カラム。
(10) A patent characterized in that a cutout is provided in a portion of the first Si substrate to partially expose the surface of the second Si substrate, and an electrode connection portion of the resistive layer is provided in this portion. The chromatography column according to claim 5.
(11)前記第1のSi基体は前記第2のSi基体より
小径のものであり、第2のSi基体の表面露出部に前記
抵抗層の電極接続部を設けたことを特徴とする特許請求
の範囲第5項又は第9項記載のクロマトグラフィ用カラ
ム。
(11) A patent claim characterized in that the first Si substrate has a diameter smaller than that of the second Si substrate, and the electrode connection portion of the resistive layer is provided on a surface exposed portion of the second Si substrate. The chromatography column according to item 5 or 9.
(12)第1及び第2のSi基体の各表面を鏡面研磨す
る工程と、上記第1のSi基体の表面に連続した溝を形
成する工程と、上記第1或いは第2のSi基体に前記溝
に被測定試料を導入するための導入孔及び該試料を排出
するための排出孔を設ける工程と、次いで前記第1及び
第2のSi基体の各表面を親水性にする工程と、次いで
清浄な雰囲気中で前記第1及び第2のSi基体の表面を
密着し、この状態で200[℃]以上に加熱して前記各
基体同志を接合する工程とを含むことを特徴とするクロ
マトグラフィ用カラムの製造方法。
(12) mirror polishing each surface of the first and second Si substrates; forming continuous grooves on the surfaces of the first Si substrate; A step of providing an introduction hole for introducing a sample to be measured into the groove and a discharge hole for discharging the sample, then a step of making each surface of the first and second Si substrates hydrophilic, and then a cleaning step. A chromatography column characterized by comprising the step of: bringing the surfaces of the first and second Si substrates into close contact with each other in a suitable atmosphere, and heating the substrates in this state to a temperature of 200[° C.] or higher to bond the respective substrates together. manufacturing method.
(13)前記溝を、スパイラル状に形成したことを特徴
とする特許請求の範囲第12項記載のクロマトグラフィ
用カラムの製造方法。
(13) The method for manufacturing a chromatography column according to claim 12, wherein the groove is formed in a spiral shape.
(14)前記導入孔及び排出孔を、スパイラル状の溝の
始端及び終端に形成したことを特徴とする特許請求の範
囲第13項記載のクロマトグラフィ用カラムの製造方法
(14) The method for manufacturing a chromatography column according to claim 13, characterized in that the introduction hole and the discharge hole are formed at a starting end and a terminal end of a spiral groove.
(15)前記第1のSi基体の表面を、SiO_2膜で
被覆したことを特徴とする特許請求の範囲第12項記載
のクロマトグラフィ用カラムの製造方法。
(15) The method for manufacturing a chromatography column according to claim 12, wherein the surface of the first Si substrate is coated with a SiO_2 film.
(16)前記親水性にする工程として、前記各基体を水
洗処理するか、或いは清浄な空気中に晒すことを特徴と
する特許請求の範囲第12項記載のクロマトグラフィ用
カラムの製造方法。
(16) The method for producing a chromatography column according to claim 12, wherein the step of making each substrate hydrophilic includes washing each substrate with water or exposing it to clean air.
(17)前記研磨する工程として、表面粗さ500[Å
]以下に鏡面研磨することを特徴とする特許請求の範囲
第12項記載のクロマトグラフィ用カラムの製造方法。
(17) As the polishing step, the surface roughness is 500 [Å
] The method for manufacturing a chromatography column according to claim 12, characterized in that the column is mirror-polished.
(18)第1及び第2のSi基体の各表面を鏡面研磨す
る工程と、上記第1のSi基体の表面に連続した溝を形
成する工程と、上記第1或いは第2のSi基体に前記溝
に被測定試料を導入するための導入孔及び該試料を排出
するための排出孔を設ける工程と、前記第2のSi基体
の表面に不純物を選択的にドーピングして拡散抵抗層を
形成する工程と、前記第2のSi基体の表面を絶縁膜で
被覆する工程と、次いで前記第1及び第2のSi基体の
各表面を親水性にする工程と、次いで清浄な雰囲気中で
前記第1及び第2のSi基体の表面を密着し、この状態
で200[℃]以上に加熱して前記各基体同志を接合す
る工程とを含むことを特徴とするクロマトグラフィ用カ
ラムの製造方法。
(18) mirror-polishing each surface of the first and second Si substrates; forming continuous grooves on the surfaces of the first Si substrate; a step of providing an introduction hole for introducing the sample to be measured into the groove and a discharge hole for discharging the sample; and forming a diffused resistance layer by selectively doping impurities on the surface of the second Si substrate. a step of coating the surface of the second Si substrate with an insulating film, a step of making each surface of the first and second Si substrates hydrophilic, and then a step of coating the surface of the first Si substrate in a clean atmosphere. and a step of bonding the surfaces of a second Si substrate to each other by heating the surfaces of the second Si substrate to 200 [° C.] or higher to bond the substrates together.
(19)前記溝を、スパイラル状に形成したことを特徴
とする特許請求の範囲第18項記載のクロマトグラフィ
用カラムの製造方法。
(19) The method for manufacturing a chromatography column according to claim 18, wherein the groove is formed in a spiral shape.
(20)前記導入孔及び排出孔を、スパイラル状の溝の
始端及び終端に形成したことを特徴とする特許請求の範
囲第19項記載のクロマトグラフィ用カラムの製造方法
(20) The method for manufacturing a chromatography column according to claim 19, wherein the introduction hole and the discharge hole are formed at a starting end and a terminal end of a spiral groove.
(21)前記第1のSi基体の表面を、SiO_2膜で
被覆したことを特徴とする特許請求の範囲第18項記載
のクロマトグラフィ用カラムの製造方法。
(21) The method for manufacturing a chromatography column according to claim 18, wherein the surface of the first Si substrate is coated with a SiO_2 film.
(22)前記親水性にする工程として、前記各基体を水
洗処理するか、或いは清浄な空気中に晒すことを特徴と
する特許請求の範囲第18項記載のクロマトグラフィ用
カラムの製造方法。
(22) The method for producing a chromatography column according to claim 18, wherein in the step of making the substrate hydrophilic, each of the substrates is washed with water or exposed to clean air.
(23)前記研磨する工程として、表面粗さ500[Å
]以下に鏡面研磨することを特徴とする特許請求の範囲
第18項記載のクロマトグラフィ用カラムの製造方法。
(23) As the polishing step, the surface roughness is 500 [Å
] The method for manufacturing a chromatography column according to claim 18, which comprises mirror polishing.
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