JPWO2014125591A1 - 微細パターニング用表面化学処理装置 - Google Patents

微細パターニング用表面化学処理装置 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2014125591A1
JPWO2014125591A1 JP2015500038A JP2015500038A JPWO2014125591A1 JP WO2014125591 A1 JPWO2014125591 A1 JP WO2014125591A1 JP 2015500038 A JP2015500038 A JP 2015500038A JP 2015500038 A JP2015500038 A JP 2015500038A JP WO2014125591 A1 JPWO2014125591 A1 JP WO2014125591A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solid phase
solution
conduit
opening
patterning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015500038A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5956053B2 (ja
Inventor
内山 一美
一美 内山
秀 中嶋
秀 中嶋
楊 明
明 楊
湖烈 曽
湖烈 曽
義之 菅原
義之 菅原
西本 尚弘
尚弘 西本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Waseda University
Tokyo Metropolitan University
Original Assignee
Shimadzu Corp
Waseda University
Tokyo Metropolitan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp, Waseda University, Tokyo Metropolitan University filed Critical Shimadzu Corp
Application granted granted Critical
Publication of JP5956053B2 publication Critical patent/JP5956053B2/ja
Publication of JPWO2014125591A1 publication Critical patent/JPWO2014125591A1/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/08Apparatus, e.g. for photomechanical printing surfaces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B14/00Arrangements for collecting, re-using or eliminating excess spraying material
    • B05B14/10Arrangements for collecting, re-using or eliminating excess spraying material the excess material being particulate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/06Spray pistols; Apparatus for discharge with at least one outlet orifice surrounding another approximately in the same plane
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/14Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas designed for spraying particulate materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C3/00Apparatus in which the work is brought into contact with a bulk quantity of liquid or other fluent material
    • B05C3/20Apparatus in which the work is brought into contact with a bulk quantity of liquid or other fluent material for applying liquid or other fluent material only at particular parts of the work
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C9/00Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important
    • B05C9/06Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important for applying two different liquids or other fluent materials, or the same liquid or other fluent material twice, to the same side of the work
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C15/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by etching
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/28Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with organic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/66Chemical treatment, e.g. leaching, acid or alkali treatment
    • C03C25/68Chemical treatment, e.g. leaching, acid or alkali treatment by etching
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Details Or Accessories Of Spraying Plant Or Apparatus (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)

Abstract

溶液(31)中に溶質(32)として溶解している分子の固相表面(1)への固定化の効率を向上させ、かつ、固相表面(1)での溶液(31)の広がりを確実に抑制して、固定化面積の微小化を可能とする微細パターニング用表面化学処理装置を提供する。本発明の装置は、一端が開口(11a)し、他端が液供給手段(14)に連通する第1の管路(11)と、その第1の管路(11)の開口(11a)の周りを囲むように一端が開口(12a)し、他端が液吸引手段(16)に連通する第2の管路(12)を備えるとともに、これらの第1、第2の管路(11,12)の開口(11a,12a)と、パターニング対象である固相表面(1)とを相対的に移動させる移動機構(21)を備えた構成とし、第1の管路(11)の開口(11a)からパターニング溶液(31)を吐出しながら、その周囲に存在する第2の管路(12)の開口(12a)からその溶液(31)を周囲の液相(2)もしくは気相とともに吸引することで、全方位への溶液(31)の滲みを防止し、微細パターンでの表面化学処理を可能とする。

Description

本発明は、気相もしくは液相中で、ガラス素材やシリコン基板などの固相表面に化学的パターニングを行い、特定の機能を有する分子を構築し、固相合成反応や分析などを行う技術に関する。
ガラス素材やシリコン基板などの固相表面に、ある分子による化学処理を施す場合、従来、その分子が溶質として溶媒に溶解している溶液を用いて、以下に例示するような手法が一般に用いられている。
その一つは、化学処理を施したい固相を、上記の溶液に完全に浸漬させる方法であり、この場合、固相は溶液中の分子により位置に関する選択性を伴わずに化学処理される。
他の一つは、ディスペンサ(液体定量吐出装置)を用いて上記した溶液を吐出しながら固相表面に所要のパターンで描画する方法であり、この場合には上記の溶質により固相表面は位置選択的に化学処理される。このディスペンサを用いる方法においては、ディスペンサの口径を縮小化していくことにより、ある程度までパターニングの微細化を実現することができる。
また、マイクロフルイディクスの分野において、固相表面に微量の溶液等を吐出する技術として、マイクロフルイディクスプローブやマイクロピペットと称するツールを用いた技術が知られている。
マイクロフルイディクスプローブと称するものは、Siなどで形成したプローブの先端にメサと称する平坦面を形成するとともに、そのメサには2つの開口を隣接して形成し、固相表面に対してメサを平行に対向させた状態で、一方の開口から溶液を吐出すると同時に、他方の開口から吸引することで、吐出した溶液が広がってしまうことを抑制し、狭小な領域に溶液が留まることを可能としている(例えば非特許文献1参照)。
一方、マイクロピペットと称するものは、ポリジメチルシロキサン(PDMS)等で形成したピペットの先端部に3つの開口を一列状に形成し、その中央の開口から溶液等を吐出すると同時に、その両側の開口から吸引することで、上記と同様に溶液等の固相表面での広がりを抑制している(例えば非特許文献2参照)。
David Juncker et al."Multipurpose microfluidic probe" nature materials ADVANCE ONLINE PUBRICATION(www.nature.com/naturematerials),24 July 2005 Alar Ainla et al."A multifunctional pipette" lab chip,2012,12,p1255−1261,The Royal Society of Chemestry
上記した従来の手法のうち、化学処理すべき固相を溶液中に浸漬する手法では、固相表面に位置選択的に処理を施したい場合には適用することができない。
これに対し、ディスペンサを用いて固相表面に溶液を所要のパターンで描画する手法では、ディスペンサ口径の縮小化には、製造技術面やメンテナンス性の面において制約があるため、化学処理のための分子の固定化面積の微小化には限度がある。また通常吐出口の数は1個であり、反応に供する2種類以上の溶液を吐出することは困難である。
一方、マイクロフルイディクス技術におけるマイクロフルイディクスプローブやマイクロピペットと称するツールを用いる場合には、溶液の吐出口の横もしくは両横に吸引口を設けて、固相表面での溶液の広がりを抑制するため、上記した手法に比してよりパターンの微細化が可能であると考えられるが、これらのツールによれば、吸引口が吐出口に対して1次元方向に存在しているため、それに直交する方向への溶液の広がりの抑制効果は限定的であり、いわゆる「滲み」を全方位にわたって防止することが容易ではないという問題がある。
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、溶液中の分子の固相表面への固定化の効率を向上させ、かつ、固相表面に吐出した溶液の広がりを確実に抑制して、固定化面積の微小化を可能とした、位置選択的な微細パターニング用表面化学処理装置の提供をその課題としている。
上記の課題を解決するため、本発明の微細パターニング用表面化学処理装置は、気相もくしは液相中に置かれた固相の表面に、所要パターンの化学的処理を施すための装置であって、一端が開口し、他端が液供給手段に連通する第1の管路と、その第1の管路の開口の周りを囲むように一端が開口し、他端が液吸引手段に連通する第2の管路と、これらの第1と第2の管路の開口を上記気相もしくは液相中で上記固相の表面に対向させた状態で、当該各開口と固相とを相対的に移動させる移動機構を備え、上記液供給手段から上記第1の管路内に上記固相表面と反応して当該表面を化学処理するためのパターニング溶液を供給して当該第1の管路の開口から吐出させつつ、上記液吸引手段の駆動により上記第2の管路の開口を通じて上記第1の管路の開口から吐出したパターニング溶液を上記気相もしくは液相とともに吸引しながら、上記第1と第2の管路の開口と上記固相とを相対移動させて所要パターンの化学的処理領域を形成することによって特徴づけられる(請求項1)。
ここで、本発明においては、上記第1の管路に向けてシース液を供給することにより、当該第1の管路中でシースフローを形成して上記パターニング溶液を中央に収束させるためのシース液供給用管路を備えている構成(請求項2)を好適に採用することができる。
また、本発明において、上記移動機構としては、上記各開口と固相とを3次元方向に相対移動させる機構であり、設定手段によりあらかじめ設定された順路で上記開口と固相とを相対移動させる構成(請求項3)とすることができる。
そして本発明においては、上記第1と第2の管路、または、上記第1と第2の管路およびシース液供給用管路は、Siを用いて形成した構造体からなる構成(請求項4)を採用することができる。
本発明は、溶液の吐出口近傍を二重管構造とし、その内管から溶液を吐出しながら、外管で吸引することで課題を解決しようとするものである。
すなわち、一端が開口する第1の管路の他端に液供給手段を連通させ、この第1の管路の開口の周りを囲むように第2の管路の一端を開口させ、この第2の管路の他端は液吸引手段に連通させる。そして、第1および第2の管路の開口を、パターニングすべき固相表面を覆う気相もしくは液相中で当該固相表面に対向させた状態で、液供給手段と液吸引手段を同時に駆動することにより、第1の管路の開口からパターニング溶液を吐出すると同時にその周囲の第2の管路の開口からパターニング溶液と気相もしくは液相を吸引する。
以上の動作によると、第1の管路の開口から固相表面に向けて吐出されたパターニング溶液は、その周囲の全方位から吸引される結果、固相表面上での「滲み」を全方位にわたって防止することが可能となる。これにより、固相表面の極微小面積の領域において、溶液中の溶質を濃縮して固定化することができ、従来装置や手法に比して固定化の効率が向上する。すなわち、本発明によれば、溶液中の溶質の固相表面への固定化の効率を向上させつつ、固定化の面積の微小化を可能とし、高効率で微細なパターンでの表面化学処理装置を実現することができる。
本発明の装置を用いることにより、ガラス素材やシリコン基板上の任意の位置に、任意の微細パターンのもとに目的に応じた機能を有する分子を構築することができる。
また、金属膜上にチオール基を有する分子のパターン形成が可能となり、その上の特定の位置に別の分子を形成することも可能となる。
そして、請求項2に係る発明では、第1の管路に対してシース液を供給してシースフローを形成し、パターニング溶液を第1の管路中で中央に収束させる。したがってこの請求項2に係る発明では、第1の管路の開口から吐出されるパターニング溶液は、当該第1の管路の開口よりも細い流れとなって固相表面に到達し、より微細なパターニングが可能となる。このシースフローを利用した構成によれば、管路の製造技術面やメンテナンス性の面において、第1の管路の開口径の縮小化に制約があっても、分子の固定化面積をより一層微小化することができる。
パターニングのために第1および第2の管路の各開口と固相とを相対的に移動させる移動機構は、請求項3に係る発明のように、設定手段で設定された順路のもとに移動させる機構を採用すると、同じ固相もしくは複数の固相表面に互いに同等のパターンを形成する上で有用であり、その際、その相対移動は固相表面に沿った2次元方向のほか、第1および第2の開口と固相表面との距離がパターニングの線幅に影響を及ぼすファクターとなるため、各開口と固相表面とが互いに接近/離隔する方向への相対移動も併せて設定通りに行うことが好ましい。このような設定通りに相対移動させる移動機構の採用により、一つの固相表面にある溶液を用いて分子を固定化した後、その固定化されたパターンに対して一定の位置関係もしくは重畳して、他の溶液を用いて他の分子を固定化するような用途に適用することも可能となる。
そして、本発明においては、第1の管路と第2の管路、あるいはそれに加えてシース液供給用管路を、例えばガラス細工等により形成したり、あるいは各種の樹脂で形成してもよいが、請求項4に係る発明のようにSiを用いた構造体とすることにより、パターンの微細化がより容易となる。
本発明の実施形態の基本構成を示す模式図。 本発明の他の実施形態の要部構成を示す模式図。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明の基本的な実施の形態の構成を示す模式図である。
表面にパターニング処理を施すべきガラス素材やシリコン基板などの固相1は、気相もしくは液相、この例では液相2が収容された容器3内に保持部材(図示略)により保持されて配置され、液相2内に浸漬された状態で処理に供される。容器3はステージ4上に固定されている。ステージ4は移動機構21の駆動により固相1の表面に沿うx,y方向およびそれに直交するz方向に移動する。この移動機構21は、制御部22の制御下に置かれており、制御部22は、設定部23により設定され記憶部24に記憶されている移動経路通りにステージ4が移動するように移動機構21を制御する。なお、制御部22、設定部23および記憶部24は、コンピュータとその周辺機器によって構成することができる。
ステージ4の上方には、第1の管路11と、その外側を囲むように配置された第2の管路12とからなる二重管が設けられている。これらの各管路11,12の一端(下端)はそれぞれ開口部11a,12aを形成しており、これらの各開口部11a,12aは、液相2内に浸漬された状態で固相1の表面に対向している。
第1の管路11の他端(上端)部11bは配管13を介して注入用ポンプ14の吐出口14aに連通しており、この注入用ポンプ14の吸引口14bはパターニング溶液31を貯留するパターニング溶液槽(図示略)に接続されている。パターニング溶液31は、溶質32を溶媒33に溶解させたものであり、溶媒33は容器3中の液相2と同じ液であってもよい。
第2の管路12の他端(上端)部12bは配管15を介して排出用ポンプ16の吸引口16aに連通しており、この排出用ポンプ16の吐出口16bは液排出口(図示略)に連通している。
以上の実施の形態の作用を述べると、実際の装置の駆動に先立ち、設定部23の操作により、固相1の表面に描画すべきパターンに基いて、ステージ4の移動経路をあらかじめ設定する。その設定内容は記憶部24に記憶される。
装置に駆動開始指令を与えると、注入用ポンプ14および排出用ポンプ16の双方を駆動しながら、記憶部24に記憶された移動経路のもとに移動機構21を駆動制御してステージ4を移動させる。注入用ポンプ14の駆動によりパターニング溶液31が第1の管路11内に流入し、その下端の開口部11aから固相1に向けて管外へと流出する。このパターニング溶液31の流出により、溶媒33に溶解している溶質32が固相1の表面に所要のパターンのもとに固定化され、溶質32によるパターニング領域34が形成される。このとき、排出用ポンプ16も駆動していることから、第1の管路11の開口部11aから流出したパターニング溶液31中の溶媒33と、溶質32の一部は、図中矢印Aで示すように、開口部11aの周りを囲むように位置する第2の管路12の開口部12aから吸引され、併せて周囲の液相2も、矢印Bで示すように管路12の開口部12aから吸引される。
このような動作によれば、第1の管路11の開口部11aから吐出されたパターニング溶液31は、その周りを囲むように位置する第2の管路12の開口部12aから吸引されるため、溶質32が固相1の表面に接触して固定化されるパターニング領域34の広がりを固相1表面上の全方位にわたって抑制して「滲み」を防止することができる結果、極微小な領域において溶質32を濃縮して固定化することができ、固定化の効率が向上する。
以上の実施の形態を用いて、マイクロリアクタを作成した例について述べる。この例では、ガラス製のキャピラリプレートの目的とする表面のみに、温度応答性高分子を描画した構造のもので、このキャピラリプレートのキャピラリ部分に物質Aを固定し、温度応答性高分子側から物質Bを反応させるマイクロリアクタであり、物質AとBの反応を温度応答性高分子による親水性制御(ラプラス圧制御)により任意の部分のみで行うことが可能なリアクタである。
キャピラリプレートの目的とする表面に温度応答性高分子を描画した構造においては、温度による透過性制御を位置選択的に行える。すなわち、転位温度より高い温度では表面が疎水性となるので不透過となり、転位温度より低い温度では表面が親水性となるために透過する。要は、水を溶媒として用いた場合、ラプラス圧が制御可能となり、スイッチング機能が付与されたマイクロリアクタとして動作させることが可能である。
さて、以上のようなマイクロリアクタの作成においては、まず、ブロモ基をキャピラリプレートの表面に(イソプロピルアミドなどにより)導入し、そのキャピラリプレートを、1〜5% N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン、および、0.1〜5%臭化銅(I)を含有する、メタノール:DMF(1:1)(以下、これを溶媒1と称する)に浸す。
次に、上記した本発明の実施の形態の第1の管路11に、0.1〜5% N−イソプロピルアクリルアミドを前記した溶媒1で希釈した溶液(以下、試薬1と称する)を供給するように設定し、この第1の管路11の開口11aをキャピラリプレートの表面の目的とする位置に近接させる。第1の管路11の開口11aから毎分1〜100μLの割合で試薬1を吐出し、第2の管路12の開口12aから毎分1〜500μLで溶媒1および試薬1を吸引し、目的位置付近を化学修飾する。ステージ4の駆動によりキャピラリプレートと第1、第2の管路11,12とをx,y方向に相対移動させることにより、任意領域のパターンを描画することもできる。上記は窒素雰囲気下で実施する。
これにより、キャピラリプレートの目的とする表面のみに温度応答性高分子を導入することができる。
次に、本発明の他の実施の形態について述べる。図2はその要部構成を示す模式図であり、図1に示したものと同等の部材については同じ符号を付して説明を省略する。
この図2の実施の形態の特徴は、第1の管路11の上端部近傍にシース形成口51を設け、そのシース形成口51にシース液供給用管路52の一端を接続した点にある。シース液供給用管路52の他端はシース液供給用ポンプ53の吐出口53aに連通し、そのシース液供給用ポンプ53の吸入口53bは、シース液35を貯留するシース液槽(図示略)に連通している。このシース液供給用ポンプ53の駆動により、シース液35が第1の管路11内に流入し、パターニング溶液31とシース液35とからなるシースフローを形成して、パターニング溶液31の流れを第1の管路11の中心に収束させる。したがって、第1の管路11の下端の開口部11aから流出するパターニング溶液31は、当該開口部11aの口径よりも細い流れとなり、排出用ポンプ16の駆動による第2の管路12の開口部12aから、液相2が混在したシース液35および溶媒33と、溶質32の一部が吸引されて排出される。
このシースフローを利用した構成によると、先の例に比してより一層パターニングの微細化が可能となり、特に、第1の管路11の開口部11aの口径に製造技術面やメンテナンス面での制約があっても、その口径よりも微細な線の描画が可能となる。
ここで、以上の各実施形態においては、説明の便宜上、第1の管路11、第2の管路12、およびシース液供給用管路52等は、ガラス管や樹脂管などを用いた場合を図示したが、本発明はこれに限定されることなく、これらの材質の管体を用いるほか、MEMS技術を用いて、上記と等価の構造を有したSi製の構造体で構成してもよく、その場合には、パターニングの更なる微細化が期待される。
また、前記した実施の形態では、表面にパターニングを施すべき固相を搭載したステージを移動させてパターニングを行う例を示したが、本発明は、固相側を固定し、第1,第2の管路側を移動させる機構を備えた構成を採用し得ることは勿論である。
本発明は、例えばガラス素材やシリコン基板上の任意の位置に、任意のパターンのもとに目的とする分子を構築することができ、例えば微細な各種センサやセンサアレイの作成、あるいは金属膜上にチオール基を有する分子によるパターニング、またその上の特定部位への別の分子のパターニングなど、溶液を用いた固相表面への微細パターンの表面化学処理を行うための装置として有効に利用することができる。
1 固相
2 液相(または気相)
3 容器
4 ステージ
11 第1の管路
12 第2の管路
13 配管
14 注入用ポンプ
15 配管
16 排出用ポンプ
21 移動機構
22 制御部
23 設定部
24 記憶部
31 パターニング溶液
32 溶質
33 溶媒
34 パターニング領域
35 シース液
51 シース形成口
52 シース液供給用管路
53 シース液供給用ポンプ
上記の課題を解決するため、本発明の微細パターニング用表面化学処理装置は、気相もくしは液相中に置かれた固相の表面に、所要パターンの化学的処理を施すための装置であって、一端が開口し、他端が上記固相表面と反応して当該表面を化学処理するためのパターニング溶液を供給する液供給手段に連通する第1の管路と、上記第1の管路に向けてシース液を供給することにより、当該第1の管路中でシースフローを形成して上記パターニング溶液を中央に収束させるためのシース液供給用管路と、上記第1の管路の開口の周りを囲むように一端が開口し、他端が液吸引手段に連通する第2の管路と、これらの第1と第2の管路の開口を上記気相もしくは液相中で上記固相の表面に対向させた状態で、当該各開口と固相とを相対的に移動させる移動機構を備え、上記液供給手段から上記第1の管路内に上記パターニング溶液を供給するとともに、上記シース液供給用管路から上記シース液を供給することにより上記パターニング溶液を中央に収束させて当該第1の管路の開口から吐出させつつ、上記液吸引手段の駆動により上記第2の管路の開口を通じて上記第1の管路の開口から吐出したパターニング溶液を上記気相もしくは液相とともに吸引しながら、上記第1と第2の管路の開口と上記固相とを相対移動させて所要パターンの化学的処理領域を形成することによって特徴づけられる(請求項1)。
ここで、本発明において、上記移動機構としては、上記各開口と固相とを3次元方向に相対移動させる機構であり、設定手段によりあらかじめ設定された順路で上記開口と固相とを相対移動させる構成(請求項2)することができる。
して本発明においては、上記第1と第2の管路、または、上記第1と第2の管路およびシース液供給用管路は、Siを用いて形成した構造体からなる構成(請求項)を採用することができる。

Claims (4)

  1. 気相もくしは液相中に置かれた固相の表面に、所要パターンの化学的処理を施すための装置であって、
    一端が開口し、他端が液供給手段に連通する第1の管路と、その第1の管路の開口の周りを囲むように一端が開口し、他端が液吸引手段に連通する第2の管路と、これらの第1と第2の管路の開口を上記気相もしくは液相中で上記固相の表面に対向させた状態で、当該各開口と固相とを相対的に移動させる移動機構を備え、
    上記液供給手段から上記第1の管路内に上記固相表面と反応して当該表面を化学処理するためのパターニング溶液を供給して当該第1の管路の開口から吐出させつつ、上記液吸引手段の駆動により上記第2の管路の開口を通じて上記第1の管路の開口から吐出したパターニング溶液を上記気相もしくは液相とともに吸引しながら、上記第1と第2の管路の開口と上記固相とを相対移動させて所要パターンの化学的処理領域を形成することを特徴とする微細パターニング用表面化学処理装置。
  2. 上記第1の管路に向けてシース液を供給することにより、当該第1の管路中でシースフローを形成して上記パターニング溶液を中央に収束させるためのシース液供給用管路を備えていることを特徴とする請求項1に記載の微細パターニング用表面化学処理装置。
  3. 上記移動機構は、上記各開口と固相とを3次元方向に相対移動させる機構であり、設定手段によりあらかじめ設定された順路で上記開口と固相とを相対移動させることを特徴とする請求項1または2に記載の微細パターニング用表面化学処理装置。
  4. 上記第1と第2の管路、または、上記第1と第2の管路およびシース液供給用管路は、Siを用いて形成した構造体からなっていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の微細パターニング用表面化学処理装置。
JP2015500038A 2013-02-14 2013-02-14 微細パターニング用表面化学処理装置 Expired - Fee Related JP5956053B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2013/053492 WO2014125591A1 (ja) 2013-02-14 2013-02-14 微細パターニング用表面化学処理装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5956053B2 JP5956053B2 (ja) 2016-07-20
JPWO2014125591A1 true JPWO2014125591A1 (ja) 2017-02-02

Family

ID=51353624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015500038A Expired - Fee Related JP5956053B2 (ja) 2013-02-14 2013-02-14 微細パターニング用表面化学処理装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9839932B2 (ja)
JP (1) JP5956053B2 (ja)
CN (1) CN104994964B (ja)
WO (1) WO2014125591A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013206458A1 (de) * 2013-04-11 2014-10-16 Eos Gmbh Electro Optical Systems Rotationsbeschichter und Vorrichtung zum generativen Herstellen eines Objekts mit dem Rotationsbeschichter
CN111936237B (zh) * 2018-02-05 2022-10-28 生物辐射实验室股份有限公司 具有屏障突出部的微流体探针头
CA3148282A1 (en) 2018-10-01 2020-04-09 Pierre-Alexandre GOYETTE System and method of fluid delivery
US11458467B2 (en) * 2019-08-06 2022-10-04 Bio-Rad Laboratories Inc. Structures to define flow confinement shape and confinement stability with uniform aspiration
US20230093928A1 (en) * 2020-02-26 2023-03-30 Tatsuta Electric Wire & Cable Co., Ltd. Attachment, solid-phase particle collection device, and solid-phase particle collection system

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS591391B2 (ja) * 1979-11-19 1984-01-11 コニカ株式会社 塗布物の製造方法
JPS57203789A (en) * 1981-06-11 1982-12-14 Inoue Japax Res Inc Partial plating device
US4826084A (en) * 1986-09-26 1989-05-02 Wallace Norman R Sheathed jet fluid dispersing apparatus
JPH0611422B2 (ja) * 1988-10-04 1994-02-16 富士写真フイルム株式会社 塗布層縁部の吸引処理方法及び吸引ノズル
JPH0622713B2 (ja) * 1989-11-06 1994-03-30 工業技術院長 吐出ノズル
US5520735A (en) * 1992-06-30 1996-05-28 Nordson Corporation Nozzle assembly and system for applying powder to a workpiece
JP2739839B2 (ja) * 1995-06-20 1998-04-15 日本電気株式会社 流動体の塗布方法
WO2002032588A1 (en) * 2000-10-17 2002-04-25 Neophotonics Corporation Coating formation by reactive deposition
US7108894B2 (en) * 1998-09-30 2006-09-19 Optomec Design Company Direct Write™ System
US6827634B2 (en) * 2000-05-22 2004-12-07 Agency Of Industrial Science And Technology Ultra fine particle film forming method and apparatus
JP3942785B2 (ja) * 2000-01-26 2007-07-11 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 光ファイバープローブおよび微小開口付カンチレバーと、それらの開口形成方法
US20020014403A1 (en) * 2000-04-07 2002-02-07 Eiichi Hoshino Method of fabricating reflective mask, and methods and apparatus of detecting wet etching end point and inspecting side etching amount
CN1830536A (zh) * 2000-05-16 2006-09-13 明尼苏达大学评议会 采用多喷嘴喷射产生大批生产量的颗粒
JP2003033699A (ja) * 2001-07-26 2003-02-04 Nichiden Tekkosho:Kk 真空塗装方法及び装置
US6699356B2 (en) * 2001-08-17 2004-03-02 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for chemical-mechanical jet etching of semiconductor structures
US8469295B2 (en) * 2002-02-15 2013-06-25 Implant Sciences Corporation Trace chemical particle release nozzle
US7351348B2 (en) * 2005-08-10 2008-04-01 International Business Machines Corporation Evaporation control using coating
JP4571193B2 (ja) * 2005-11-16 2010-10-27 株式会社日立製作所 液滴生成搬送方法及び装置、並びに粒子操作装置
JP2007147456A (ja) * 2005-11-28 2007-06-14 Seiko Epson Corp マイクロ流体システム、試料分析装置、及び標的物質の検出または測定方法
EP1954356A4 (en) * 2005-11-29 2017-12-13 Bete Fog Nozzle, Inc. Spray nozzles
US20070154641A1 (en) * 2005-12-30 2007-07-05 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Thin-film forming method and mask used therefor
JP2007266074A (ja) * 2006-03-27 2007-10-11 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法及び液浸リソグラフィーシステム
JP4907400B2 (ja) * 2006-07-25 2012-03-28 大日本スクリーン製造株式会社 基板処理装置及び基板処理方法
US8194232B2 (en) * 2007-07-24 2012-06-05 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, position control method and position control system, and device manufacturing method
US8547527B2 (en) * 2007-07-24 2013-10-01 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and pattern formation apparatus, and device manufacturing method
US8023106B2 (en) * 2007-08-24 2011-09-20 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method
US20090051895A1 (en) * 2007-08-24 2009-02-26 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, device manufacturing method, and processing system
JP4661942B2 (ja) 2008-05-13 2011-03-30 ソニー株式会社 マイクロチップとその流路構造
JP5308845B2 (ja) * 2009-01-29 2013-10-09 株式会社日本マイクロニクス 金属微粒子の噴射ノズル
JP5573046B2 (ja) * 2009-08-24 2014-08-20 富士通株式会社 成膜装置及び成膜方法
WO2013158178A2 (en) * 2012-01-27 2013-10-24 Ndsu Research Foundation Micro cold spray direct write systems and methods for printed micro electronics
WO2014098905A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Clearedge Power Corporation Deposition cloud tower with adjustable field
JP6432236B2 (ja) * 2014-09-17 2018-12-05 富士ゼロックス株式会社 粉体塗装装置、及び粉体塗装方法
CN104294206B (zh) * 2014-10-09 2016-05-04 沈阳富创精密设备有限公司 一种半导体装备用抗高温蠕变接地基片的制备方法
US10130961B2 (en) * 2014-11-07 2018-11-20 National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc Two-fluid hydrodynamic printing
US10294567B2 (en) * 2014-12-11 2019-05-21 The Research Foundation For The State University Of New York Electroless copper plating polydopamine nanoparticles
US9446422B2 (en) * 2015-02-10 2016-09-20 Nordson Corporation Adhesive dispensing module and method of spraying a plurality of droplets of a liquid adhesive

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014125591A1 (ja) 2014-08-21
JP5956053B2 (ja) 2016-07-20
US20150376796A1 (en) 2015-12-31
CN104994964A (zh) 2015-10-21
US9839932B2 (en) 2017-12-12
CN104994964B (zh) 2017-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5956053B2 (ja) 微細パターニング用表面化学処理装置
JP2007225438A (ja) マイクロ流体チップ
JP2005319460A (ja) 表面上での流体の境界付け
WO2016078339A1 (zh) 微液滴生成装置、系统、方法及单细胞/单分子分析装置
JP2009050276A (ja) 過剰な希釈剤を有する精製カラムを備える微小流体デバイスおよび方法
JP5963410B2 (ja) 流路デバイスおよび流体の混合方法
JP2007136322A (ja) 反応物質同士の拡散および反応を効率化したマイクロリアクタ、およびそれを用いた反応方法
US9975117B2 (en) Apparatus and method for controlling droplet
JP6962639B2 (ja) 大スケール表面処理装置を有する垂直マイクロ流体プローブヘッド
JP2006239638A (ja) 混合器および混合方法
KR20100060723A (ko) 랩온어칩용 마이크로 펌프 및 마이크로 펌프 제조 방법.
JP2007083191A (ja) マイクロリアクタ
WO2007037007A1 (ja) マイクロデバイスおよび流体の合流方法
JP4273252B2 (ja) 流路内の気泡発生の抑制方法
JP2004194652A (ja) 溶解性物質付着流路を有するマイクロ流体素子及びその使用方法
JP4868526B2 (ja) 試料導入マイクロデバイス
WO2008007532A1 (fr) Appareil et procédé de distribution de liquide
WO2007122850A1 (ja) マイクロチップの流路内における反応方法及び分析装置
US20060127579A1 (en) Confinement of liquids on surfaces
JP2018199113A (ja) マイクロリアクター、並びに、抽出方法及び反応方法
US20060037657A1 (en) Method and apparatus for controlling minute amount of fluid
KR101809071B1 (ko) 마이크로채널을 통과하는 유체의 기포제거장치와 이것의 제조방법
WO2013148030A1 (en) Microfluidic device and a related method thereof
JP4460944B2 (ja) マイクロ化学デバイス
JP4251353B2 (ja) 微少流体制御方法および微少流体制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160607

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160615

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5956053

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees