KR100867851B1

KR100867851B1 - 수지제 마이크로 화학 칩의 제조방법

Info

Publication number: KR100867851B1
Application number: KR1020050030311A
Authority: KR
Inventors: 미쓰루 사이토; 요시유키 이케가미; 겐지 오바라
Original assignee: 닛폰 휘루콘 가부시키가이샤
Priority date: 2004-04-14
Filing date: 2005-04-12
Publication date: 2008-11-10
Also published as: CA2504080A1; JP4994578B2; EP1591223A2; CA2504080C; US7682541B2; US20050230876A1; JP2005297416A; EP1591223B1; EP1591223A3; KR20060045619A

Abstract

미세 정밀도를 저하시키는 일 없이, 다품종 양산하는 마이크로 화학 칩의 제조방법과 마이크로 화학 칩을 제공한다.

미세유로를 갖는 수지제 마이크로 화학 칩의 제조방법에 있어서, 금속지지 기판의 한 면에 포토레지스트 피막을 형성하고, 상기 포토레지스트 피막상에 유로패턴형성용 포토마스크를 적층시키고, 포토 페브리케이션(photo fabrication)기법에 의해 미세구조 포토레지스트 패턴을 금속지지 기판상에 형성하여 평판형상 주형(鑄型)을 이루고, 상기 평판형상 주형 또는 평판형상 주형을 분할한 주형개편을 수지 성형용 외형틀형의 바닥에 배치하고, 수지를 수지성형용 외형틀형에 유입하여 경화시켜 주형에 의해 형성된 미세유로를 갖는 수지구조체를 작성하고, 미세유로의 뚜껑이 되는 평판에 상기 미세유로를 갖는 수지구조체를 붙이는 것으로 이루어지는 수지제 마이크로 화학 칩의 제조방법과, 제조된 마이크로 화학 칩이다.

Description

수지제 마이크로 화학 칩의 제조방법{A MANUFACTURING PROCESS OF MICROFLUIDICS APPLIED DEVICES THOSE ARE MADE OF PLASTICS}

도 1은 금속지지 기판기재에 주형개편에 따른 경계선을 설치하는 공정을 나타낸 단면도이다.

도 2는 금속지지 기판기재에 주형개편에 따른 경계선을 설치하는 공정을 나타낸 사시도이다.

도 3은 금속지지 기판에 복수의 주형개편을 배치한 평판형상 주형의 제조공정을 나타낸 단면도이다.

도 4는 금속지지 기판에 복수의 주형개편을 배치한 평판형상 주형의 제조공정을 나타낸 사시도이다.

도 5는 수지제 마이크로 화학 칩용 개편주형의 사시도이다.

도 6은 수지성형용 외형틀형의 사시도이다.

도 7은 수지제 마이크로 화학 칩의 제조공정을 나타낸 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 금속지지 기판기재

2 : 레지스트 피막

3 : 레지스트 피막을 형성한 금속지지 기판기재

4 : 개편 외형패턴형성용 마스크

5 : 마스크 개구부

6 : 마스크를 적층한 금속지지 기판기재

7 : 금속지지 기판

8 : 레지스트 피막

9 : 레지스트 피막을 형성한 금속지지 기판

10 : 미세유로 형성용 마스크

11 : 마스크 개구부

12 : 마스크를 적층한 금속지지 기판

13 : 레지스트 패턴

14 : 평판형상 주형

15 : 주형개편

16 : 수지성형용 외형틀형

17 : 수지

18 : 수지형성체

19 : 미세유로

20 : 평판

본 발명은 수지제 마이크로 화학 칩의 제조방법에 관한 것으로, 그 제조방법에 의해 제조된 화학분석용, 화학반응용, 전기영동용 등의 마이크로칩을 포함한다.

최근 각종 검사분야나 분석분야에 있어서, 마이크로 화학 칩을 이용한 μ-TAS(Micro Total Analysis System)의 연구가 진행되고 있고, 분석시스템의 소형화, 분석시간의 단축, 샘플이나 시약, 폐액량의 저감 등의 이점을 살려, 분석·검사분야에 있어서 실용 레벨에서의 연구가 진행되고 있다. 예를 들면, 마이크로 화학 칩을 이용하여 DNA분석이나 세포반응, 세포분류(sorting) 등의 각종 반응이나 분석을 하고 있다. 이러한 분석은 통상 반복하여 행하여지기 때문에, 가능한 한 미량인 샘플·시약에 의해 단시간에 실시할 수 있는 것이 요구되고 있고, 마이크로 화학 칩 자체도 일회용으로 사용할 수 있는 저가의 것이 요구되고 있었다.

수지제 마이크로 화학 칩은, 통상 미세유로가 형성된 수지구조체와 그 미세유로의 뚜껑이 되는 평판에 의해 구성되어 있다. 그리고 수지구조체의 미세유로는, 요구하는 유로를 반전시킨 볼록형의 주형(鑄型)에 의해 형성되어 있는 것이 많다. 특히, 닛칸고교신문사 출판 TRIGGER 2002년 3월호 92∼93페이지에 기재된 바와 같이, PDMS수지에 의한 마이크로 화학 칩의 유로패턴을 형성하는 형태로서, 실리콘 웨이퍼상에 초막후(超膜厚) 포토레지스트(SU-8)를 스핀 코트하여, 이것을 포토 페브리케이션(photo fabrication)기법에 의해 패터닝한 것이 성형형으로서 사용되고 있다. 이와 같이 정밀한 유로를 형성하기 위해서는 포토 페브리케이션 기법을 이용하면 좋다.

그러나, 여기서 사용되고 있는 실리콘지지기판 및 초후막 포토레지스트는 매우 고가이기 때문에 생산비용이 비교적 높아지고, 또한 비교적 큰 면적의 실리콘기판이 시장에 유통하지 않고, 한 번에 많은 마이크로 화학 칩 주형을 생산하는 데는 적합하지 않았다. 그러나, 현재에는, 치수공차나 취급의 용이함에서 이 실리콘지지기판 및 초후막 포토레지스트가 주형부재로서 사용되고 있는 것이 실상이다.

그 외에도 반도체 프로세스에 의한 에칭방법으로는, 화학증착(CVD)을 응용하여 여러가지의 박막을 기재상에 형성하여, 필요한 가공을 한 후, 퇴적한 층을 용해 제거하여 주형을 형성하는 방법이 있다. 주형의 재질이 유리나 석영인 경우, 포토레지스트와의 밀착성이 나쁘기 때문에, 최초에 크롬, 이어서 금을 증착시키고, 그 위로부터 포토레지스트를 코팅하여, 요구하는 주형이 반전된 형상을 포토 페브리케이션 가공에 의해 포토레지스트로 형성한다. 그리고, 포토레지스트의 패턴을 얻으면, 이에 따라 금에 에칭을 실시하고, 이어서 크롬의 에칭을 실시한다. 그리고 마지막으로 유리의 에칭을 실시한다. 가공이 끝나면 필요가 없어진 포토레지스트를 제거하고, 다음에 불필요해진 금층과 크롬층을 각각 다른 약품으로 제거하여 유리만으로 한다. 이와 같이 증착층의 생성이나 요구하는 미세구조에 따라서 2개의 증착층을 개개에 에칭으로 가공하여, 유리의 가공 종료후에 증착층을 제거하는 프로세스가 필요해지고, 공정이 복잡하게 되어 버려, 특별한 설비도 필요하다. 주형에 석영을 이용하는 경우도 마찬가지이다.

이와 같이 현재 화학이나 의학 등의 합성반응이나 전기영동분석 등에 사용되고 있는 마이크로 화학 칩으로는, 생산성, 비용, 정밀도 등의 전부를 만족하는 제 조방법은 현재로서는 확립되어 있지 않았다.

[비특허문헌 1]

닛칸고교신문사출판 TRIGGER 2002년 3월호 92∼93페이지

본 발명의 목적은, 화학이나 의학 등의 합성반응이나 전기영동분석 등에서 사용되고 있는 마이크로 화학 칩의 제조방법과, 이 방법에 의해 얻어진 수지제 마이크로 화학 칩에 관한 것으로, 미세정밀도를 저하시키는 일 없이, 염가로 또한 생산성 좋게, 마이크로 화학 칩을 다품종 양산하는 제조방법과 마이크로칩을 제공하는 것이다.

본 발명은,

「1. 미세유로를 갖는 수지제 마이크로 화학 칩의 제조방법에 있어서, 금속지지 기판의 한 면에 포토레지스트 피막을 형성하고, 상기 포토레지스트 피막상에 유로패턴형성용 포토마스크를 적층시키고, 포토 페브리케이션(photo fabrication)기법에 의해 미세구조 포토레지스트 패턴을 금속지지 기판상에 형성하여 평판형상 주형을 이루고, 상기 평판형상 주형 또는 평판형상 주형을 분할한 주형개편을 수지 성형용 외형틀형의 바닥에 배치하고, 수지를 수지성형용 외형틀형에 유입하여 경화시켜 주형에 의해 형성된 미세유로를 갖는 수지구조체를 작성하고, 미세유로의 뚜껑이 되는 평판에 상기 미세유로를 갖는 수지구조체를 붙이는 것으로 이루어지는 수지제 마이크로 화학 칩의 제조방법.

2. 평판형상 주형은, 1개의 수지제 마이크로 화학 칩 제조용 주형의 개편을 종횡행렬 형상으로 복수개 배열한 주형개편군으로 이루어지는 주형인 수지제 마이크로 화학 칩의 제조방법.

3. 2항에서 사용하는 평판형상 주형이, 복수의 주형개편으로 분할 가능한 경계선을 갖는 구조인, 수지제 마이크로 화학 칩의 제조방법.

4. 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 기재된 포토레지스트 피막이 드라이필름 포토레지스트인 수지제 마이크로 화학 칩의 제조방법.

5. 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 기재된 미세유로를 갖는 수지구조체와, 미세유로의 뚜껑이 되는 평판의 재질이 같은, 수지제 마이크로 화학 칩의 제조방법.

6. 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 기재된 제조방법에 의해 제조된, 미세유로를 갖는 수지구조체와 미세유로의 뚜껑이 되는 평판에 의해 구성되어 이루어지는 수지제 마이크로 화학 칩.」

에 관한 것이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명은 수지제 마이크로 화학칩을 고정밀도로 생선성 좋고, 일반적인 재료를 이용하여 염가로 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 수지구조물에 정교한 미세패턴을 형성시키는 주형의 제조방법에 특징을 갖는다.

수지구조물에 정교한 미세패턴을 형성시키는 주형은, 금속지지 기판과 레지스트 패턴으로 이루어지는 것이다. 금속지지 기판은 레지스트를 지지하는 목적의 것으로, 재질, 두께에 대해서는 특별히 한정은 없지만, 바람직하게는 두께 0.1∼ 0.3mm 정도이면 좋고, 취급하기 쉬운 두께로 하였다. 재질은 구리, 스테인레스 등이 바람직하다.

또한, 1장의 평판형상 주형으로 복수의 주형개편을 작성하는 것이 효율적이다. 여기서 우선, 1장의 평판형상 주형을 나중에 개편으로 분리할 수 있도록 미리 금속지지 기판기재에 분해 가능한 경계선을 설치해 두면 좋다. 경계선은 에칭이나 하프에칭, 혹은 프레스 등을 조합하여 형성하면 좋고, 물론 나중에 개편으로 분할 가능하면 어떠한 방법이더라도 좋다. 개편주위의 두께나 강도를 바꿔, 나중에 물리적인 힘을 가함으로써 분리 가능하게 해 두는 방법이 바람직하다. 또한, 분리하기 쉽게 개편을 종횡 복수개 행렬형상으로 배치시켜 개편의 외형을 따라서 경계선을 설치하면 좋다. 금속지지 기판의 크기는 생산성과 에칭장치 등의 허용면적, 취급의 용이함 등을 고려하여 적당히 선택하면 좋다.

이어서, 금속지지 기판상에 레지스트로 임의의 유로패턴을 형성한 평판형상 주형을 제작한다. 평판형상 주형의 제조방법으로서는, 우선, 상기에서 얻어진 경계선을 갖는 금속지지 기판의 한 면에 레지스트 피막을 형성한다. 레지스트는 수지제 마이크로 화학 칩의 유로를 형성하기 위한 형이 되고, 유로를 형성하는 부분에는 그 폭, 깊이에 맞는 형상의 레지스트 패턴을 남기고, 그 이외의 부분은 레지스트 피막을 제거하도록 한다. 레지스트의 종류나 그 박리방법은 포토 페브리케이션 기법의 일련의 공정을 고려하여 적당히 선택하면 좋고, 패터닝된 레지스트 피막과 금속지지체를 손상시키는 일 없이, 불필요한 레지스트만을 선택적으로 박리제거 가능한 방법으로 제작을 행한다. 레지스트 피막의 두께는 유로의 깊이가 되기 때 문에, 그것들을 고려하여, 적당히 조정할 필요가 있다. 이하에 드라이필름 포토레지스트를 이용하여, 평판형상 주형을 작성하는 예를 들어 설명한다.

레지스트에 의한 미세유로형성용 패턴을 형성하기 위해서는, 우선 탈지 후의 금속지지 기판의 한쪽 표면에 레지스트를 도포하여 일면에 감광성 고분자막을 형성한다. 이어서, 균일하게 형성된 감광성 고분자막에 미리 준비해 둔 포토마스크를 이용하여 유로패턴을 노광한다. 이것에 의해, 노광을 실시한 부분의 감광성 고분자막인 드라이필름 포토레지스트는 광화학반응에 의해서 현상액에 용해되지 않는 것이 된다. 그리고 현상, 세정, 건조를 실시함으로써 금속지지 기판군상에 원하는 레지스트 패턴이 형성된다. 여기에서는 네가티브형의 레지스트를 이용하였지만, 포지티브형의 레지스트를 이용하더라도 물론 상관없다.

1장의 금속지지 기판으로 복수의 개편을 제조하는 경우에는, 각각의 개편이 같은 패턴이거나, 다른 패턴이더라도 상관없고, 요구에 따라서 마스크패턴을 형성하면 좋다. 마이크로칩의 유로구조는, Y-칩이라 불리는 일반적인 것을 시작으로 하여, 그 외 유로가 많이 분기하고 있는 것, 또는 경우에 따라서는 MD칩이라 불리는 다층확산형의 칩의 제조용 주형으로도 사용할 수 있다.

본 발명에 의한 주형형성은, 이전의 방법에 비해서 패턴정밀도는 동등하고, 걸리는 공정수는 적고, 고가의 재료를 이용하지 않기 때문에 비용이 대폭적으로 삭감된다. 즉, 정밀도와 공정수와 비용의 전부를 만족할 수 있는 공법으로서 광범위하게 산업적 용도로 제공할 수 있는 기술이라고 할 수 있다.

구체적인 포토레지스트 피막의 재질은 특별히 한정되지 않고, 제조방법이나 그 외의 조건 등에 의해서 적당히 선택하면 좋다. 포토레지스트는, 피막의 내구성이나 소재의 안정성 등의 면으로부터 드라이필름 포토레지스트를 사용하였다. 드라이필름 포토레지스트는 자외선에 의해 가교반응을 발현하는 네거티브타입의 포토레지스트로, 해상도는 대략 최소로 10㎛이다. 드라이필름 포토레지스트는 내열성이 뛰어나고, 또한 막의 두께가 고도로 균일하고, 막두께가 10㎛에서 0.1mm까지 다양한 종류가 준비되어 시판되고 있다. 종래의 실리콘 지지기판의 평판형상 주형으로 이용되고 있던 고가의 후막 포토레지스트를 이용할 필요는 전혀 없다.

실시예

이하에 본 발명의 미세유로를 갖는 수지제 마이크로 화학 칩의 제조방법에 대해 실시예를 이용하여 설명한다.

도 1 내지 4는 본 발명의 미세유로를 갖는 수지제 마이크로 화학 칩의 제조에 이용하는 평판형상 주형의 제조공정을 나타낸 공정도이다. 도 1은 금속지지 기판기재에 주형개편에 따른 경계선을 설치하는 공정을 나타낸 도면이고, 도 2는 그 사시도이다. 도 3은 그 금속지지 기판에는, 복수의 주형개편을 배치한 평판형상 주형을 형성하는 공정을 나타내는 단면도이고, 도 2는 그 사시도이다. 도 1과 도 2의 (a)와 (A), (b)와 (B), (c)와 (C), 도 3과 도 4의 (e)와(E), (f)와 (F), (g)와 (G)는 각각 대응하고 있다. 도 5는 도 1, 2의 공정을 거쳐 얻어진 평판형상 주형으로부터 분리한 1개의 주형개편의 사시도이다. 도 6은 수지제 마이크로 화학 칩을 구성하는 수지구조체의 외형을 성형하기 위한 수지성형용 외형틀형이다. 도 7은 주형개편을 이용하여 수지제 마이크로 화학 칩을 제조하는 공정을 나타낸 도면 이다.

본 발명의 수지제 마이크로 화학 칩의 제조방법으로 대해서, 도 1 내지 4를 이용하여 설명한다. 우선, 금속지지 기판기재(1)를 준비한다. 이 금속지지 기판기재는 주형이 되는 레지스트의 지지판이 된다. 금속지지 기판기재의 두께나, 크기 등은 적당히 선택하면 좋다. 예를 들면, 크기는 생산성과 에칭장치 등의 허용면적, 취급의 용이함 등을 고려하고, 두께에 대해서는 취급하기 쉬운 두께로 하면 좋다. 재질에 대해서는, 에칭가공을 실시하기 위해 포토레지스트와의 상생이나, 사용하는 에칭액 등을 고려하여 선택하면 좋다. 여기에서는 두께 0.2mm의 동판을 이용하였다. 1장의 금속 지지기판으로부터 복수개의 주형개편을 얻기 위해서 복수의 주형개편의 외형을 얻는다. 이것은 주형패턴을 형성할 때에는 1장의 판으로서 취급하고, 패턴형성 후에는 개개의 개편으로 분리 가능하게 하기 위해서, 개편의 주위를 에칭 등으로 강도나 두께를 저하시켜 두는 것이다. 에칭가공시에는 주형개편이 흩어지지 않아 취급하기 쉽고, 에칭가공 후에는 물리적인 힘을 가함으로써 간단하게 분리할 수 있도록, 주형개편이 되는 부분과 그렇지 않은 부분이 겨우 연결되어 있는 가교의 연구를 해 두면 좋다.

도 1(a)에 나타내는 바와 같이, 금속지지판 기재(1)의 양면에 레지스트를 도포하여 레지스트 피막(2)을 형성한다. 그리고, 그 레지스트 피막을 형성한 금속지지기판 기재(3)의 양측에 임의의 패턴의 마스크(4)를 적층시킨다. 마스크패턴은 개편의 외형을, 테두리를 두른 패턴을 종횡 복수개 행렬형상으로 배열한 포토마스크(4)로 하였다. 물론 1장의 금속지지판 기재로 1개의 개편을 형성하는 구조이어 도 좋지만, 양산성을 생각하면 1장의 금속지지판 기재로부터 복수개의 주형개편을 형성하는 것이 좋다. 또한, 낭비없이 개편으로 분리할 수 있도록 주형개편을 종횡 행렬형상으로 배열하면 좋다. 이어서, 마스크를 적층시킨 금속지지기판 기재(6)의 양면으로부터 (b)와 같이 자외선을 조사한다. 자외선을 조사함으로써 조사된 마스크 개구부(5)의 레지스트는 광화학반응에 의해서 현상액에 용해되지 않는 것이 되고, 그 이외의 부분의 레지스트는 현상액에 용해된다. 그리고 레지스트 패턴이 형성된 후, 금속지지판 기재(6)에 에칭가공을 실시한다. 이러한 가공에 의해 형성된 금속지지 기판(7)에 물리적인 힘을 가함으로써 주형개편을 간단하게 분리할 수 있는 상태, 즉 주형개편이 되는 부분과 그렇지 않은 부분이 겨우 연결되어 있는 가교를 설치한 상태로 하였다. 통상은 이와 같이 미리 개편의 외형을 형성해 두고, 후에 물리적인 힘을 가하여 분리하면 좋지만, 이러한 행정을 생략하여 주형개편 형성 후에 재단기 등으로 각 주형개편을 분리하는 방법이더라도 좋다.

이어서, 개편 외형 형성 후의 금속지지 기판(7)의 표면에 레지스트를 이용하여 각 개편의 주형패턴을 형성한다. 도 3의 (e)와 같이, 금속지지 기판(7)의 한 면에 레지스트를 도포하고, 건조시켜 레지스트 피막(8)을 형성한다. 그 후(f)와 같이, 유로패턴에 대응한 유로형성용 마스크(10)를 이용하여 레지스트 피막에 원하는 미세유로를 반전한 패턴을 형성한다. 노광을 실시한 부분(11)의 레지스트 피막은 광화학반응에 의해서 현상액에 용해되지 않는 것이 된다. 미세유로 패턴형성에 이용하는 포토마스크는 미리 포토 페브리케이션 기법에 의해 작성해 두면 좋고, 마스크패턴은 같은 패턴의 배열이더라도 좋고, 다른 패턴의 배열이더라도 좋고, 목적 에 따라 마스크패턴을 형성하면 좋다. 레지스트 피막은 종래 사용되고 있던 것과 같은 초후막 레지스트가 아니라도 좋고, 본 실시예에서는 경제적 우위성을 고려하여, 염가의 네거티브 타입의 카제인 포토레지스트를 이용하였다. 물론 반대의 포지티브 타입 포토레지스트이더라도 좋다. 포토레지스트의 종류나 그 박리방법은 포토 페브리케이션 기법의 일련의 공정을 고려하여 적당히 선택하면 좋고, 현상액도 패터닝된 프토레지스트 피막과 금속지지 기판을 손상시키는 일 없이, 불필요한 레지스트만을 선택적으로 박리제거 가능한 방법이면 어떠한 것이어도 좋다. 이 레지스트 피막이 유로의 높이가 되기 때문에, 두께에 대해서는 임의로 조정할 필요가 있다. 그리고 현상, 세정, 건조를 실시함으로써, 금속지지 기판상에 원하는 레지스트 패턴이 형성된다. 현상이나 세정공정에서 사용하는 용액이나 건조의 온도, 각종 조건은, 레지스트 및 지지기판의 재질에 따라 적당히 선택하면 좋다.

이와 같은 방법에 의해, 레지스트 피막은 수지제 마이크로 화학 칩의 유로를 형성하기 위한 주형이 되고, 유로를 형성하는 부분에는 그 폭, 깊이에 맞춘 형상의 드라이필름 포토레지스트 패턴(13)을 남기고, 그 이외의 부분은 레지스트 피막을 제거하도록 한다. 수지제 마이크로 화학 칩으로서는, 그 미세유로의 폭은 통상 50㎛∼250㎛이고, 깊이는 10㎛에서 50㎛ 정도이기 때문에, 이에 대응한 두께포의 레지스트 피막으로 하면 좋다.

이와 같이 하여, (g)와 같이 금속지지 기판(7)의 표면에 미세한 유로를 형성하기 위한 볼록형상의 레지스트 패턴(13)이 적층된 평판형상 주형(14)이 얻어졌다. 다음에, 이 평판형상 주형에 물리적인 힘을 가해, 개개의 주형개편으로 분리한다. 도 1의 (a)∼(c)의 행정으로, 금속지지 기판을 개개로 분리 가능한 구조로 해 두었기 때문에, 물리적인 힘을 가함으로써 개편을 용이하게 분리할 수 있다. 그 하나를 도 5의 15에 나타내었다. 금속지지 기판상에 레지스트로 형성된 유로패턴(13)이 적층되어 있다. 그리고, 이 주형개편을 도 6의 16에 나타내는 수지성형용 외형틀형의 바닥에 배치하고, 이 틀에 수지구성재료를 유입하고 경화시켜, 마이크로칩의 수지부분, 수지 구조물을 형성한다. 수지구성 재료의 재질은 수지성형을 실시할 수 있는 것이라면 무엇이든 좋다. 예를 들면, 수지성형용 외형틀형이 있으면 특별한 성형기를 필요로 하지 않는 PDMS와 같은 수지를 이용하더라도 좋고, 수지성형용 외형틀형으로서 금형과 사출성형기를 필요로 하는 아크릴수지 등을 이용하더라도 좋다. 실시예에서는 아크릴을 이용하였지만, 마이크로 화학 칩의 용도에 따라서 구성재료를 적당히 선택하면 좋다.

수지구조물의 외형을 형성하는 수지성형용 외형틀형은, 수지의 사출 성형을 실시하는 경우에는 적당히 종횡 깊이를 설계한 금형을 사용할 필요가 있다. 이 수지사출성형용 외형틀 금형을 이용하면, 균일한 두께, 균일한 크기의 수지구조물(18)을 형성할 수 있다. 여기에서는 직사각형의 외형이 형성되는 형을 이용하였지만, 물론 원형이나 정사각형, 그 외의 형상이더라도 아무런 문제가 없다. 이 수지성형용 외형틀형(16)에 구성재료가 되는 수지구성재료(17)를 유입하여 경화시킨다. 수지구성재료(17)를 경화시켜 만든 수지구조물(18)과 평판형상 주형(15)을 수지성형용 외형틀형으로부터 꺼내어, 도 7(b)과 같이 수지구조물로부터 평판형상 주형(15)을 제거하면, 수지구조물에는 주형의 레지스트 패턴(13)의 볼록형상이 전사한 오목형의 미세유로(19)가 형성된다.

그 후, 수지구조물(18)에 미세유로의 뚜껑이 되는 평판(20)을 붙인다. 미세유로의 뚜껑이 되는 평판(20)은 미리 수지성형 등으로 작성해 둔 수지제 평판 등을 이용할 수 있다. 그 외, 평판의 재질은 표면이 평활한 것이면 좋지만, 일반적으로 수지구조물(18)과 같은 재질의 것이 바람직하다. 재질은 목적에 따라 그 외의 재료, 예를 들면 투명필름이나 유리 등을 선택하더라도 상관 없다. 또한, 이 평판에는 금속 등으로 이루어지는 전극이나 그 외의 필요한 장치나 지그를 설치하더라도 상관없다.

미세유로를 갖는 수지구조물(18)과 미세유로의 뚜껑이 되는 평판(20)을 붙여 합치는 방법은, 재질에 따라 수지를 붙여 합치는 기술을 고려하여 적당히 선택하면 좋다. 예를 들면 수지재질이 PDMS인 경우는, 표면을 산소분위기중에서 플라스마처리를 가한 후, 유리판 등에 붙이면 좋고, 아크릴의 경우는 접착제 또는 열압착 등의 방법을 이용하면 좋고, 수지구조물(18)의 미세유로(19)의 오목형의 치수나 형상을 손상시키는 일 없이, 붙여 합치는 방법이면 무엇이든지 좋다. 여기에서는 열압착기법을 이용하였다.

산업상 이용가능성

유기합성반응이나 전기영동분석을 나노스케일의 미소공간에서 행하는 조합화학(combinatorial·chemistry)에 폭 넓게 이용되어, 뛰어난 효과를 이룬다.

금속지지 기판의 표면에 형성한 레지스트 피막에 포토 페브리케이션을 이용 하여, 임의의 미세구조 레지스트 패턴을 형성한 평판형상 주형을 이용하고, 상기 평판형상 주형 또는 평판형상 주형을 분할한 주형개편을 수지성형용 외형틀형의 바닥에 배치하고, 수지를 수지성형용 외형틀형에 유입하고 경화시켜 주형에 의해 미세유로를 갖는 수지구조체를 작성하고, 미세유로를 형성한 수지구조체와 그 구조체의 뚜껑이 되는 평판을 붙여 합하여 수지제 마이크로 화학 칩을 제조함으로써, 종래보다 공정수가 적고, 정밀도, 비용이 뛰어나, 한 번에 대량생산할 수 있다.

Claims

미세유로를 갖는 수지제 마이크로 화학 칩의 제조방법에 있어서, 금속지지 기판의 한 면에 포토레지스트 피막을 형성하고, 상기 포토레지스트 피막상에 유로패턴형성용 포토마스크를 적층시키고, 포토 페브리케이션 기법에 의해 미세구조 포토레지스트 패턴을 금속지지 기판상에 형성하여 평판형상 주형을 이루고, 상기 평판형상 주형 또는 평판형상 주형을 분할한 주형개편을 수지 성형용 외형틀형의 바닥에 배치하고, 수지를 수지성형용 외형틀형에 유입하여 경화시켜 주형에 의해 형성된 미세유로를 갖는 수지구조체를 작성하고, 미세유로의 뚜껑이 되는 평판에 상기 미세유로를 갖는 수지구조체를 붙이는 것으로 이루어지는 수지제 마이크로 화학 칩의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 평판형상 주형은, 1개의 수지제 마이크로 화학 칩 제조용 주형의 개편을 종횡행렬 형상으로 복수개 배열한 주형 개편군으로 이루어지는 주형인, 수지제 마이크로 화학 칩의 제조방법.
제 2 항에 있어서, 상기 사용하는 평판형상 주형이, 복수의 주형개편으로 분할 가능한 경계선을 갖는 구조인, 수지제 마이크로 화학 칩의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 포토레지스트 피막이 드라이필름 포토레지스트인, 수지제 마이크로 화학 칩의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 미세유로를 갖는 수지구조체와 미세유로의 뚜껑이 되는 평판의 재질이 같은, 수지제 마이크로 화학 칩의 제조방법.
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