KR20040047832A - 수지성형품의 제조방법 - Google Patents

수지성형품의 제조방법 Download PDF

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KR20040047832A KR10-2004-7003834A KR20047003834A KR20040047832A KR 20040047832 A KR20040047832 A KR 20040047832A KR 20047003834 A KR20047003834 A KR 20047003834A KR 20040047832 A KR20040047832 A KR 20040047832A
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Abstract

본 발명의 수지성형품은
(a) 기판상에 제 1 레지스트층을 형성
(b) 마스크를 사용하여 제 1 레지스트층을 노광
(c) 제 2 레지스트층을 형성
(d) 마스크의 위치 맞춤
(e) 제 2 레지스트층을 노광
을 실시하고, 원하는 레지스트 두께가 형성될 때까지 (c) 내지 (e) 의 공정을 복수회 반복한 후 현상 공정을 거쳐 원하는 레지스트 패턴을 형성하는 레지스트 패턴 형성 단계와, 상기 레지스트 패턴에 따라서 상기 기판상에 금속 구조체를 도금에 의해 퇴적시키는 금속 구조체 형성 단계와, 상기 금속 구조체를 틀로 하여 수지성형품을 형성하는 성형품 형성 단계에 의해 제조된다. 이로써 정밀하고 저렴한 수지성형품 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

수지성형품의 제조방법{METHOD OF PRODUCING RESIN MOLDED PRODUCT}
사회의 성숙에 따라 의료 ·건강에 대한 가치관은 좁은 범위인 기본적 건강으로부터 「풍요롭고 건강한 생활」을 추구하도록 변화하고 있다. 개인의 의식은 의료비의 증대, 치료보다도 예방이 저부담이라는 것, 건강과 병원의 경계 영역의 사람들의 증가라는 배경에서 치료의학보다도 예방의학을 중시하는 방향으로 변화해가는 것으로 생각된다. 이 때문에, 의료 분야 그 중에서도 임상 검사 분야에 있어서, 환자에 가까운, 예컨대 수술실, 베드사이드 혹은 재택 등에서 보다 신속한 검사 ·진단을 실시하는 것이 가능해지는 무구속적인 검사 시스템, 혈액 등의검체량이 보다 소량으로 가능한 무침습 또는 저침습의 검사 시스템이 요구되고 있다.
신속한 검사 ·진단을 실시하는 것이 가능해지는 무구속적인 검사 시스템을 실현하기 위해서는 검사 ·진단시에 사용되는 기판의 소형화에 따라, 예컨대 장치의 휴대성을 부여시키는 것이 필요하다.
최근, 화학 분석 장치에 휴대성을 부여시키는 새로운 어프로치로서, 마이크로머신 기술에 의한 소형화가 주목되고 있다. 예컨대, 생화학 분석 등에서 주류인 비색분석의 자동화 장치에서는, 다이나믹한 대류를 발생시켜 2 액을 혼합시키는 것과, 처음부터 2 액을 교대로 분산시킨 상황을 만들어내어 분자 확산에 의해 혼합시키는 것으로 크게 나뉜다. 현재 주류가 되고 있는 것은 신속한 혼합이 가능하고, 미량화, 소형화에 적합하다는 점에서 분자 확산에 의한 방식이다. 마이크로머신 기술에 의해 예컨대, 유로의 직경이 1 ㎜ 에서 0.1 ㎜ 로 미세화가 가능해지면, 샘플의 미량화뿐만 아니라 혼합에 요하는 시간을 10 분의 1 이하로 단축시킬 수 있고, 장치에 휴대성을 부여시킴과 동시에 종래의 대형장치와 동일한 기능을 다할 것으로 기대되고 있다. 유로의 미세화에 의해, 동일 기판상에 복수 배치할 수도 있고 병렬처리도 기대되고 있다.
최근, 세계적인 인간 ·게놈 해석 계획의 진전에 의해 현재 DNA 진단이 가능한 질환의 종류나 수는 증가의 일도를 걷고, 종래는 생화학적 분석에 의해 간접적으로 진단되어 왔던 질환의 대다수가 DNA 레벨에서 질환의 원인 혹은 발생기전에 까지 접근하는 확정적인 진단이 가능하게 되었다.
DNA 진단에서 사용하는 방법은 모세관 전기영동법과 미량의 게놈샘플을 10 만배 이상으로 증폭시킨 고감도로 검출할 수 있는 PCR (Polymerase Chain Reaction) 법이 자주 이용되고 있다. 모세관 전기영동법은 직경 100 내지 200 ㎛ 인 모세관에 시료를 도입, 분리하는 것이다. 이 모세관 직경의 미세화가 가능해지면 진단 시간의 고속화가 더욱 기대되고 있다. 모세관 직경의 미세화에 의해, 동일 기판상에 복수 배치할 수도 있고 병렬처리도 기대되고 있다.
임상 검사 분야에 있어서는, 면역측정 등에서 사용되는 고가의 항체나 기질의 사용량을 저감시키기 위해서도 용기의 미세화가 기대되고 있다.
미세화에 의해 동일 기판상에 복수의 유로, 복수의 혼합부, 복수의 용기를 배치할 수 있다면, 모세관 전기영동법과 PCR 법을 동일 기판상에서 실시하는 것도 기대되고 있다.
또한, 혈액 등의 검체량이 보다 소량으로 가능한 무침습, 또는 저침습의 검사 시스템을 실현하기 위해서도 검사 ·진단시에 사용되는 용기의 미세화가 기대되고 있다.
한편, 임상 검사 분야에 한정하지 않고, 바이오케미스트리 분야에 있어서도 미세화에 의한 고속화, 소샘플화, 폐액량의 삭감 등이 기대되고 있다.
종래의 수지성형품은 주형 또는 절삭법에 의한 금속제 금형을 사용하여 사출 성형, 블로우 성형 혹은 프레스 성형함으로써 형성하고 있었다.
그러나, 주형으로부터 금속제 금형을 제작하는 경우에는 주형의 정밀도에 한계가 있고, 한편 절삭법에 의해 금속제 금형을 제작하는 경우에는 절삭 바이트의소형화, 절삭 정밀도에 한계가 있기 때문에, 어떠한 가공법을 사용해도 정밀하고 미세한 형상을 갖는 성형품은 실현되어 있지 않은 것이 현실이다.
이 때문에, 얻어진 수지성형품을 화학 분석 장치, 예컨대 생화학 분석 용도 등에 제공하는 경우, 유로의 정밀도, 미세화에는 한계가 있어 혼합에 요하는 시간 (진단에 요하는 시간) 을 단축시킬 수 없다는, 나아가서는 장치에 휴대성을 부여할 수 없다는 결점을 가지고 있었다.
동일하게, 얻어진 성형품을 DNA 진단, 그 중에서도 모세관 전기영동법에 의한 진단 용도 등에 제공하는 경우, 유로의 정밀도, 미세화에는 한계가 있어 시료의 도입, 분리에 요하는 시간 (진단에 요하는 시간) 을 단축시킬 수 없다는, 나아가서는 기판을 소형화할 수 없다는 결점을 가지고 있었다.
동일하게, 얻어진 성형품을 의료 분야, 그 중에서도 임상 검사 분야의 검체 용기 용도 등에 제공하는 경우, 챔버의 정밀도, 소형화에는 한계가 있어 혈액 등의 검체량이 많아진다는, 나아가서는 검사 ·진단 장치의 휴대성을 부여할 수 없다는 결점을 가지고 있었다.
동일하게, 얻어진 성형품을 의료 분야, 예컨대 면역 측정 용도에 제공하는 경우, 챔버의 정밀도, 소형화에는 한계가 있어 고가의 항체나 기질의 사용량을 저감시킬 수 없다는 결점을 가지고 있었다.
또한, 이러한 문제를 해결하는 다른 가공법으로서, 반도체 미세 가공 기술을 응용한 유리 또는 규소 기판에 대한 습식 에칭 가공, 또는 건식 에칭 가공에 의해 미세 가공을 실시하는 기술이 알려져 있다.
그러나, 습식 에칭에서는, 마스킹 재료 하부의 언더 에칭의 진행에 의해 조형 깊이가 0.5 ㎜ 보다도 깊어지면 폭 (또는 직경) 정밀도를 얻기 어려워지기 때문에, 정밀한 가공법이라고는 말할 수 없었다.
건식 에칭은 Si 반도체의 패턴 형성 프로세스에서 발전한 기술로서, 각종 플라즈마원종에 따른 각종 전자부품, 화합물 반도체에 대한 응용이 연구되고 있다.
그러나, 이 방법은 우수한 미세 가공성을 갖는 반면, 에칭 속도가 500 내지 2000 ㎚/분으로 느리기 때문에, 예컨대 조형 깊이가 0.1 ㎜ 인 가공을 실시하는 경우 50 분 이상의 가공시간이 필요해져, 생산성이 우수한 저렴한 가공법이라고는 말할 수 없었다.
또한, 건식 에칭의 가공 시간이 1 시간 이상이 되면, 장치 전극이 열을 가지게 되어 기판의 변형, 또는 장치의 손상이 염려되기 때문에, 장치 전극이 60℃ 를 초과하는 경우는 장치를 일시 정지시키고 다시 가공을 개시하는 등의 처리가 필요해져 생산성은 더욱 저하된다.
이러한 문제를 해결하는 다른 가공법으로서, 리소그라피법이 알려져 있다.
리소그라피법은 기판상에 레지스트 도포를 실시하고, 상기 레지스트층의 노광을 실시한 후 현상에 의해 레지스트 패턴을 형성하며, 상기 레지스트 패턴에 따라서 상기 기판상에 금속 구조체를 전기 도금에 의해 퇴적시킨 후, 상기 금속 구조체를 틀로 하여 수지성형품을 형성하는 제조방법이다. 이 방법에 의한 상품으로서 레이저 디스크, CD-ROM, 미니디스크를 대표예로서 들 수 있는 바와 같이, 1 장의 금속 구조체로부터 예컨대 약 5 만장 이상의 성형품을 얻는 것이 가능하여,정밀하고 매우 저렴하게 제조할 수 있다는 점에서 생산성이 우수한 방법이라 할 수 있다. 또한, 취급하는 재료가 규소와는 상이한 점에서도 앞으로의 용도 전개가 클 것으로 기대되고 있다.
그러나, 이 방법은 상품으로서 레이저 디스크, CD-ROM, 미니디스크를 대표예로서 들 수 있는 바와 같이, 조형 깊이는 1 내지 3 ㎛ 이 중심이다. 따라서, 유로, 용기라는 예컨대 100 ㎛ 의 조형 깊이를 갖는 예는 실현되고 있지 않은 것이 실정이다.
리소그라피법에 의해 100 ㎛ 이상의 조형 깊이를 실현하는 방법으로서, 그 노광 광원으로서 싱크로트론 방사광을 사용하는 것이 알려져 있다. 싱크로트론 방사광이 가지는 높은 지향성은 레이저광에 필적하고, 레이저로 실현할 수 없는 단파장의 광은 미세 가공으로 넥 (neck) 이 되는 회절 한계를 클리어할 수 있다. 따라서, 싱크로트론 방사광을 노광 광원에 사용한 경우, 미세하면서 깊은 조형 깊이를 얻는 것이 가능하다.
그러나, 싱크로트론 방사 설비는 그 장치 본체만으로 30 내지 50 억엔이 필요하며, 상기 설비를 사용한 리소그라피법에 의해 제작한 금속 구조체의 비용은 1 장당 300 내지 500 만엔 전후로 추측된다. 이 때문에, 수지성형품의 비용은 그 성형 매수에 따라 상이하지만, 통상의 UV 광을 사용한 리소그라피법에 의해 얻어진 수지성형품보다도 약 20 배 이상 고가격이 되기 때문에, 저렴한 제품으로서 널리 전개시킬 수 없는 것이 현실이다.
한편, 미국 특허공보 제5722162호 (대응 일본출원 : 일본 공개특허공보 평9-199663호) 에는 2 층의 포토레지스트층을 기판에 형성하고 개구부를 형성하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이 문헌에서는 기판상에 포스트를 형성하기 위한 기술로서 성형품을 형성하는 것은 아니다. 또한, 1 층째의 포토레지스트층에 대한 노광과 2 층째의 포토레지스트층에 대한 노광은 상이한 방법으로 실시되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 원하는 조형 깊이를 갖는 정밀하고 저렴한 성형품을 성형할 수 있는 제조법을 제공하는 것이다. 특히 본 발명은, 의료 분야, 공업 분야, 바이오테크놀로지 분야 등의 진단, 반응, 분리, 계측에 사용되는 성형품을 생산적으로 제조할 수 있는 제조법 및 그에 사용하는 금형의 제조방법을 제공하는 것을 중요한 목적으로 하는 것이다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 그 성형품의 미세 구조에 의해 측정시간의 단축, 소샘플화, 병렬처리가 가능하기 때문에, 예컨대 병원의 임상 검사과, 베드사이드, 수술실, 마을의 진료소, 재택 등의 용도에 사용할 수 있는 성형품을 제공하는 것이다.
본 발명은 원하는 조형 깊이를 갖는 정밀하고 저렴한 수지성형품을 제조하는 방법 및 그들에 의해 얻어지는 수지성형품에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 예컨대 의료 분야, 공업 분야, 바이오테크놀로지 분야 등의 진단, 반응, 분리, 계측에 사용되는 수지성형품의 제조법으로서 특히 유용하다. 본 발명에 의해 얻어지는 수지성형품, 특히 의료 분야에서 사용되는 수지성형품은, 그 미세구조에 의해 측정시간의 단축, 소샘플화, 병렬처리가 가능하기 때문에, 예컨대 병원의 임상 검사과, 베드사이드 (Bedside), 수술실, 마을의 진료소, 재택 등의 진단 용도에 유효하게 사용할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 있어서, 성형품을 형성하는 공정을 나타낸 모식도.
도 2 는 도 1 에 나타낸 성형품을 형성하는 공정에 의해 제조된, 유로를 갖는 성형품을 나타낸 도면.
도 3 은 도 1 에 나타낸 성형품을 형성하는 공정에 의해 제조된, 유로 및 혼합부를 갖는 성형품을 나타낸 도면.
도 4 는 도 1 에 나타낸, 기판을 형성하는 공정에 의해 제조된, 용기를 갖는 성형품을 나타낸 도면.
따라서, 본 발명자들은 상기의 문제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 레지스트 도포, 노광, 마스크의 위치 맞춤을 복수회 실시함으로써, 원하는 조형 깊이를 갖는 정밀하고 저렴한 성형품을 제조할 수 있는 것, 그리고 이 제조법은 의료 분야, 공업 분야, 바이오테크놀로지 분야 등에 사용되는 성형품의 제조방법으로서 특히 유효한 것을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
또한, 구체적으로는 본 발명에 관한 성형품의 제조방법은, 기판상에 레지스트층을 형성하고, 마스크를 사용하여 노광, 현상을 실시하는 레지스트 패턴 형성 단계와, 상기 기판상에 형성된 상기 레지스트 패턴에 따라서 금속 구조체를 도금에 의해 퇴적시키는 금속 구조체 형성 단계와, 상기 금속 구조체를 틀로 하여 수지성형품을 형성하는 성형품 형성 단계를 구비한 수지성형품의 제조방법에 있어서, 상기 레지스트 패턴 형성 단계는 상기 기판상에 제 1 레지스트층을 형성하고 이 제 1 레지스트층에 대해서 노광을 실시하는 제 1 레지스트 패턴 형성 단계와, 상기 제 1 레지스트층 상에 제 2 레지스트층을 형성하고 이 제 2 레지스트층에 대해서 노광 또는 노광, 현상을 실시하는 제 2 레지스트 패턴 형성 단계를 갖도록 한 것이다. 이러한 방법에 의해, 원하는 조형 깊이를 갖는 정밀하고 저렴한 성형품을 제조할 수 있다.
바람직한 실시형태에서는, 전술한 성형품의 제조방법에서의 레지스트 패턴 형성 단계에서는, 레지스트층이 원하는 두께로 형성될 때까지 복수회에 걸쳐 레지스트 패턴 형성 단계를 반복한다.
또한, 전술한 성형품의 제조방법은 또한 상기 제 1 레지스트 패턴 형성 단계에 있어서 노광에 사용되는 마스크 패턴의 위치와 동일한 위치가 되도록 상기 제 2 레지스트 패턴 형성 단계에 있어서 노광에 사용되는 마스크 패턴의 위치를 맞추는 마스크 위치 맞춤 단계를 실행하도록 할 수도 있다. 이러한, 방법을 실행함으로써, 성형품의 조형 정밀도를 높일 수 있다.
또한, 제 1 레지스트층과 제 2 레지스트층에 감도가 상이한 레지스트를 사용하도록 할 수도 있다. 이로써, 레지스트 저부의 폭보다도 표면의 폭이 넓어지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 레지스트 패턴 형성 단계에 있어서 노광에 사용되는 광원이 자외선 램프 또는 레이저광인 경우에는 특히 본 발명에 관한 제조방법이 적합하다. 자외선 램프 및 레이저광은 싱크로트론 방사광에 의한 X 선과 상이하여 레지스트층의 노광 심도가 얕기 때문에, 한번에 막두께의 레지스트를 노광할 수 없기 때문이다.
또한, 성형품 형성 단계에 의해 형성되는 수지성형품의 오목부의 깊이는 20 내지 500 ㎛ 인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 50 내지 300 ㎛ 이다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 목적의 다른 하나는, 상기 소정의 조건을 만족하는 수지성형품을 제공함으로써 달성된다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 목적의 다른 하나는, 상기 소정의 조건을 만족하는 유로 패턴, 혼합부 패턴 또는 용기 패턴을 갖는 수지성형품을 제공함에 따라 달성된다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 목적의 다른 하나는 상기 소정의 조건을 만족하는 전극, 히터, 온도 센서를 갖는 수지성형품을 제공함으로써 달성된다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 목적의 다른 하나는 상기 소정의 조건을 만족하는 임상 검사에 사용되는 칩을 제공함으로써 달성된다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 목적의 다른 하나는 상기 소정의 조건을 만족하는 유로 패턴, 혼합부 패턴 또는 용기 패턴을 갖는 임상 검사에 사용되는 칩을제공함으로써 달성된다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 목적의 다른 하나는 상기 소정의 조건을 만족하는 전극, 히터, 온도 센서를 갖는 임상 검사에 사용되는 칩을 제공함으로써 달성된다. 여기에서, 임상 검사에 사용되는 칩은 예컨대, 혈액검사용 칩, 소변검사용 칩 또는 생화학검사용 칩이다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 목적의 다른 하나는 상기 소정의 조건을 만족하는 조합 화학 (combinatorial chemistry) 에 사용되는 칩을 제공함으로써 달성된다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 목적의 다른 하나는 상기 소정의 조건을 만족하는 유로 패턴, 혼합부 패턴 또는 용기 패턴을 갖는 조합 화학에 사용되는 칩을 제공함으로써 달성된다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 목적의 다른 하나는 상기 소정의 조건을 만족하는 전극, 히터, 온도 센서를 갖는 조합 화학에 사용되는 칩을 제공함으로써 달성된다. 여기에서, 조합 화학에 사용되는 칩은 의약 개발 칩 또는 화학합성 ·분석용 칩이다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 목적의 다른 하나는 상기 소정의 조건을 만족하는 유전자 관련에 사용되는 칩을 제공함으로써 달성된다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 목적의 다른 하나는 상기 소정의 조건을 만족하는 유로 패턴, 혼합부 패턴 또는 용기 패턴을 갖는 유전자 관련에 사용되는 칩을 제공함으로써 달성된다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 목적의 다른 하나는 상기 소정의 조건을 만족하는 전극, 히터, 온도 센서를 갖는 유전자 관련에 사용되는 칩을 제공함으로써 달성된다. 여기에서, 유전자 관련에 사용되는 칩은 예컨대 유전자 증폭용 칩이다.
한편, 본 발명에 관한 금형의 제조방법은, 기판상에 레지스트층을 형성하고, 마스크를 사용하여 노광 ·현상을 실시하는 레지스트 패턴 형성 단계와, 상기 기판상에 형성된 상기 레지스트 패턴에 따라서 금속 구조체를 도금에 의해 퇴적시키고, 금형을 형성하는 금속 형성 단계를 구비한 금형의 제조방법에 있어서, 상기 레지스트 패턴 형성 단계는 상기 기판상에 제 1 레지스트층을 형성하고 이 제 1 레지스트층에 대해서 노광을 실시하는 제 1 레지스트 패턴 형성 단계와, 상기 제 1 레지스트층상에 제 2 레지스트층을 형성하고 이 제 2 레지스트층에 대해서 노광 또는 노광, 현상을 실시하는 제 2 레지스트 패턴 형성 단계를 가지도록 한 것이다. 이러한 방법에 따라, 원하는 조형 깊이를 갖는 정밀하고 저렵한 금형을 제조할 수 있다.
바람직한 실시형태에서는, 전술한 금형의 제조방법에서의 레지스트 패턴 형성 단계에서는 레지스트층이 원하는 두께로 형성될 때까지 복수회에 걸쳐 레지스트 패턴 형성 단계를 반복한다.
또한, 전술한 금형의 제조방법은 또한 상기 제 1 레지스트 패턴 형성 단계에 있어서 노광에 사용되는 마스크 패턴의 위치와 동일한 위치가 되도록 상기 제 2 레지스트 패턴 형성 단계에 있어서 노광에 사용되는 마스크 패턴의 위치를 맞추는 마스크 위치 맞춤 단계를 실행하도록 할 수도 있다. 이러한 방법을 실행함으로써, 금형의 조형 정밀도를 높일 수 있다.
또한, 제 1 레지스트층과 제 2 레지스트층에 감도가 상이한 레지스트를 사용하도록 할 수도 있다. 이로써, 레지스트 저부의 폭보다도 표면의 폭이 넓어지는 것을 방지할 수 있다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 수지성형품은,
(a) 기판상에 제 1 레지스트층을 형성
(b) 마스크를 사용하여 제 1 레지스트층을 노광
(c) 제 2 레지스트층을 형성
(d) 마스크의 위치 맞춤
(e) 제 2 레지스트층을 노광
을 실시하고, 원하는 레지스트 두께가 형성될 때까지 (c) 내지 (e) 의 공정을 복수회 반복한 후 현상 공정을 거쳐 원하는 레지스트 패턴을 형성하는, 레지스트 패턴 형성 단계와, 상기 레지스트 패턴에 따라서 상기 기판상에 금속 구조체를 도금에 의해 퇴적시키는 금속 구조체 형성 단계와, 상기 금속 구조체를 틀로 하여 수지성형품을 형성하는 성형품 형성 단계에 의해 제조된다.
레지스트 패턴 형성 단계에 대해서 더욱 상세히 설명한다.
(a) 기판상에 대한 제 1 레지스트층의 형성에 대해서 설명한다. 성형품형성 단계에서 얻어지는 수지성형품의 평면도는 기판상에 레지스트를 도포하는 공정으로 결정된다. 즉, 기판상에 레지스트층을 형성한 시점의 평면도가 금속 구조체, 나아가서는 수지성형품의 평면도에 반영된다.
기판상에 제 1 레지스트층을 형성하는 방법은 전혀 한정되지 않지만, 일반적으로 스핀코트 방식, 딥핑 방식, 롤 방식, 드라이 필름 레지스트의 접합 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 스핀코트 방식은 회전하고 있는 유리 기판상에 레지스트를 도포하는 방법으로, 직경 300 ㎜ 를 초과하는 유리 기판에 레지스트를 높은 평면도로 도포할 수 있는 이점이 있다. 따라서, 높은 평면도를 실현할 수 있는 관점에서 스핀코트 방식을 바람직하게 사용할 수 있다.
사용되는 레지스트에는 포지티브형 레지스트, 네가티브형 레지스트의 2 종류가 있다. 모두 노광 조건에 따라 레지스트에 대한 초점 심도가 변하기 때문에, 예컨대 UV 노광 장치를 사용한 경우, 노광시간, UV 출력값을 레지스트의 두께, 감도에 따라 종류를 선택하는 것이 바람직하다.
사용하는 레지스트가 습식 레지스트인 경우, 점도 조정이 필요하다. 예컨대, 스핀코트 방식으로 소정의 레지스트의 두께를 얻는 경우, 레지스트 점도를 높이는 방법도 효과적이지만 도포 면적이 커지면 평면도가 저하될 것이 염려되기 때문에, 실제 사용상에서 요구되는 평면도에 따라 점도를 조정하는 것이 바람직하다.
제 1 레지스트층의 두께는 높은 평면도를 유지하는 것을 고려하여 10 내지 50 ㎛, 바람직하게는 20 내지 50 ㎛ 의 범위내인 것이 바람직하다.
(b) 마스크를 사용한 제 1 레지스트층의 노광에 대해서 설명한다. 사용하는 마스크는 전혀 한정되지 않지만, 에멀전 마스크, 크롬 마스크 등을 들 수 있다. 레지스트 패턴 형성 단계에서는 사용하는 마스크에 따라 유로의 폭, 깊이, 용기 간격 및 용기 폭 (또는 직경), 깊이의 치수 및 정밀도가 좌우된다. 그리고, 그 치수 및 정밀도는 수지성형품에도 반영된다. 따라서, 수지성형품의 각 치수 및 정밀도를 소정의 것으로 하기 위해서는 마스크의 치수 및 정밀도를 규정할 필요가 있다. 마스크의 정밀도를 높이는 방법은 전혀 한정되지 않지만, 예컨대 마스크의 패턴 형성에 사용하는 레이저 광원을 보다 파장이 짧은 것으로 바꾸는 것을 들 수 있지만, 설비 비용이 고액이고 마스크 제작비가 고액이 되기 때문에, 수지성형품이 실용적으로 요구되는 정밀도에 따라 적절하게 규정하는 것이 바람직하다.
노광에 사용되는 광원은 설비 비용이 저렴한 자외선 또는 레이저광인 것이 바람직하다. 싱크로트론 방사광은 노광 심도가 깊지만 소요되는 설비 비용이 고액이고, 실질적으로 수지성형품의 가격이 고액이 되어 공업적으로 실용적이지 않다.
노광 시간이나 노광 강도 등의 노광 조건은 제 1 레지스트층의 재질, 두께 등에 의해 변화하기 때문에, 얻어지는 패턴에 따라 적절하게 조절하는 것이 바람직하다. 특히 유로의 폭, 깊이, 용기 간격 및 용기 폭 (또는 직경), 깊이 등의 패턴의 치수 및 정밀도에 영향을 주기 때문에, 노광 조건의 조절은 중요하다. 또한, 레지스트의 종류에 따라 초점 심도를 바꾸기 때문에, 예컨대 UV 노광 장치를사용한 경우, 노광시간, UV 출력값을 레지스트의 두께, 감도에 따라 선택하는 것이 바람직하다.
(c) 제 2 레지스트층의 형성에 대해서 설명한다. 제 2 레지스트층을 형성하는 방법은 전혀 한정되지 않지만, 일반적으로 스핀코트 방식, 딥핑 방식, 롤 방식, 드라이 필름 레지스트의 접합 등을 들 수 있다. 제 2 레지스트 층을 형성하는 경우, 예컨대 스핀코트 방식으로 실시하는 경우 높은 평면도가 얻어지는 반면, 1 회의 레지스트층의 형성에서는 원하는 레지스트 두께 및 평면도가 얻어지지 않는 경우가 많다. 기판상의 레지스트 두께 및 평면도는 금속 구조체, 나아가서는 수지성형품의 조형 깊이 및 평면도에 반영된다. 이 때문에, 제 1 레지스트층은 높은 평면도를 유지할 수 있는 두께로 형성되고, 계속해서 원하는 레지스트 두께에 근접하는 것을 목적으로 높은 평면도를 유지할 수 있는 두께의 제 2 레지스트층의 형성을 실시하는 것이 바람직하다. 따라서, 레지스트층 전체의 평면도는 항상 높은 상태가 유지되게 되고, 나아가서는 수지성형품의 평면도도 높은 것이 얻어진다.
제 2 레지스트층에 사용되는 레지스트는 제 1 레지스트층에 사용되는 레지스트와 동일하거나 상이해도 상관없다. 이것은 목적으로 하는 형상이나 조형 깊이 및 정밀도에 따라 적절하게 선택하는 것이 바람직하다.
(d) 마스크의 위치 맞춤에 대해서 설명한다. 마스크의 위치 맞춤은 제 1 레지스트층에 노광한 마스크 패턴과 제 2 레지스트층에 노광하는 마스크 패턴 위치를 동일한 위치로 하기 위해 실시하는 것이다.
레지스트의 두께가 증가해오면, 예컨대 UV 노광 장치를 사용하는 경우, 1 회의 노광으로는 충분한 초점 심도가 얻어지지 않을 우려가 있다. 따라서, 본 발명의 방법은 1 회의 노광으로 노광 가능한 레지스트 두께만을 노광하고, 원하는 레지스트 두께에 도달하지 않는 경우에 레지스트 도포, 마스크의 위치 맞춤, 노광을 원하는 레지스트 두께가 될 때까지 복수회 반복함으로써 충분한 초점 심도를 얻는 것이다.
마스크의 위치 맞춤에 있어서, 제 1 레지스트층에 노광한 마스크 패턴과 제 2 레지스트층에 노광하는 마스크 패턴 위치에 위치 어긋남이 생기면, 성형품의 조형 정밀도에 크게 영향을 주기 때문에, 위치 맞춤은 오차 범위 ±2 ㎛ 의 범위내인 것이 바람직하고, ±1 ㎛ 범위인 것이 보다 바람직하다.
마스크의 위치 맞춤 정밀도를 높이는 방법은 전혀 한정되지 않지만, 예컨대 노광, 미노광 부분의 광의 회절차를 이용한 오프셋 조절 방법 등을 들 수 있다. 마스크의 위치 맞춤 정밀도를 높이는 다른 방법으로서, 예컨대 기판상 및 마스크의 지정위치에 레이저광에 의해 기호를 그려두고, 광학 현미경 등을 사용하여 서로의 위치 결정을 실시함으로써 정밀도를 높이는 방법을 들 수 있다.
(e) 제 2 레지스트층의 노광에 대해서 설명한다. 상기 노광에서의 광원이나 조건은 제 1 레지스트층에 대한 노광에서의 광원이나 조건과 동일하거나 상이해도 상관없다. 노광 광원이나 노광 시간 및 노광 강도 등의 노광 조건도 제 2 레지스트층의 재질, 두께 등에 의해 대폭으로 변화하기 때문에, 얻어지는 패턴에 따라 적절하게 조절하는 것이 가장 바람직하다.
상기 (c) 에서 (e) 까지의 공정은 원하는 레지스트 두께가 얻어질 때까지 반복할 수 있다.
상기 (a) 에서 (e) 까지의 공정에 의해 원하는 레지스트 두께가 얻어진 후, 현상 공정을 거침으로써 실질적으로 레지스트 패턴이 형성된다. 현상 공정은 제 2 레지스트층 이후, 복수 실시되어도 상관없지만, 생산성이나 패터닝의 정밀도의 관점에서 최종 레지스트층이 형성된 후에, 한번만 실시되는 것이 가장 바람직하다.
현상은 사용한 레지스트에 대응하는 소정의 현상액을 사용하는 것이 바람직하다. 현상 시간, 현상 온도, 현상액 농도 등의 현상 조건은 레지스트 두께나 패턴 형상에 따라 적절하게 조절하는 것이 바람직하다. 예컨대, 필요한 깊이를 얻기 위해서 현상 시간을 너무 길게 하면, 용기 간격 및 용기 폭 (또는 직경) 이 소정의 치수보다도 커진다.
레지스트층 전체의 두께가 증가해오면, 현상 공정에 있어서 레지스트 저부의 폭 (또는 직경) 보다도 표면의 폭 (또는 직경) 이 넓어질 우려가 있기 때문에, 각 레지스트층의 형성에 있어서 감도가 상이한 레지스트를 단계로 나누어 형성하는 것이 바람직한 경우가 있다. 이 경우에는, 예컨대 표면에 가까운 층의 레지스트의 감도를 저부에 가까운 층보다도 높게 하는 것 등을 들 수 있다. 더욱 구체적으로는 감도가 높은 레지스트로서 도쿄오카고교 주식회사 제조의 BMR C-1000 PM 을, 그리고 감도가 낮은 레지스트로서 도쿄오카고교 주식회사 제조의 PMER-N-CA 3000PM 을 사용할 수 있다. 기타, 레지스트의 건조 시간을 바꿈으로써 감도를조정하도록 할 수도 있다. 예컨대, 도쿄오카고교 주식회사 제조의 BMR C-1000 PM 을 사용한 경우, 스핀코트 후의 레지스트 건조시, 1 층째의 건조시간을 110℃ 에서 40 분, 2 층째의 건조시간을 110℃ 에서 20분으로 함으로써 1 층째의 감도를 높일 수 있다.
유로나 혼합부, 용기 등의 깊이 ·정밀도가 균일한 성형품을 얻기 위한 방법으로서는, 예컨대 레지스트 도포에서 사용하는 레지스트 종류 (네거티브형, 포지티브형) 를 변경하는 방법, 금속 구조체의 표면을 연마하는 방법 등을 들 수 있다.
계속해서, 금속 구조체 형성 단계에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 금속 구조체 형성 단계란 레지스트 패턴 형성 단계에서 얻어진 레지스트 패턴을 따라 금속을 퇴적시키고 금속 구조체를 얻는 공정이다.
이 공정에서는 미리 레지스트 패턴을 따라 도전막을 형성한다. 상기 도전막의 형성방법은 특별히 한정되지 않지만, 상세하게는 증착, 스퍼터링 등을 사용할 수 있다. 도전막에 사용되는 도전성 재료로서는 금, 은, 백금, 구리 등을 들 수 있다.
도전막을 형성한 후, 패턴을 따라 금속을 도금에 의해 퇴적하여 금속 구조체를 형성한다. 금속을 퇴적시키는 도금 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 전해 도금, 무전해 도금 등을 들 수 있다. 사용되는 금속은 특별히 한정되지 않지만, 니켈, 구리, 금을 들 수 있고, 경제성 ·내구성의 관점에서 니켈이 바람직하게 사용된다.
금속 구조체는 그 표면 상태에 따라 연마해도 상관없다. 단, 오물이 조형물에 부착하는 것이 염려되기 때문에, 연마 후 초음파 세정을 실시하는 것이 바람직하다.
또한, 금속 구조체는 그 표면상태를 개선하기 위해서 이형제 등으로 표면처리해도 상관없다.
계속해서, 성형품 형성 단계에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 성형품 형성 단계는 상기 금속 구조체를 틀로 하여 수지성형품을 형성하는 공정이다.
수지성형품의 형성방법은 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 사출 성형, 프레스 성형, 모노머 캐스트 성형, 용제 캐스트 성형, 압출 성형에 의한 롤 전사법 등을 들 수 있고, 생산성, 틀전사성의 관점에서 사출 성형이 바람직하게 사용된다. 소정의 치수를 선택한 금속 구조체를 틀로 하여 사출 성형으로 수지성형품을 형성하는 경우, 금속 구조체의 형상을 높은 전사율로 수지성형품으로 재현하는 것이 가능하다.
전사율을 확인하는 방법으로서는, 광학현미경, 주사전자현미경 (SEM), 투과전자현미경 (TEM) 등을 사용하여 실시할 수 있다.
금속 구조체를 틀로 하여 예컨대, 사출 성형으로 수지성형품을 형성하는 경우, 1 장의 금속 구조체로 1 만장 내지 5 만장, 경우에 따라서는 20 만장의 수지성형품을 얻을 수 있어 금속 구조체의 제작에 드는 비용 부담을 큰폭으로 해소하는 것이 가능하다.
또한, 사출 성형 1 사이클에 필요한 시간은 5 초 내지 30 초로 짧아 생산성의 면에서 매우 효율적이다. 사출 성형 1 사이클에서 동시에 복수개의 수지성형품을 형성 가능한 성형 금형을 사용하면, 더욱 생산성을 향상시키는 것이 가능해진다.
상기 성형방법에서는 금속 구조체를 금속틀로 하여 사용해도, 금속 구조체를 미리 준비한 금속틀 내부에 세팅하여 사용해도 상관없다.
수지성형품을 형성하기 위해 사용하는 수지 재료로서는 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 아크릴계 수지, 폴리락트산, 폴리글리콜산, 스티렌계수지, 아크릴 ·스티렌계 공중합수지 (MS 수지), 폴리카보네이트계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐알콜계수지, 에틸렌 ·비닐알콜계 공중합수지, 스티렌계 엘라스토머 등의 열가소성 엘라스토머, 염화비닐계 수지, 폴리디메틸실록산 등의 실리콘 수지 등을 들 수 있다.
이들 수지는 필요에 따라 활제, 광안정제, 열안정제, 흐림방지제, 안료, 난연제, 대전방지제, 이형제, 블로킹 방지제, 자외선 흡수제, 산화방지제 등을 1 종 또는 2 종 이상 함유할 수 있다.
상기 성형방법에 얻어진 수지성형품에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.
수지성형품의 각 치수 및 정밀도에 대해서는, 실제 사용상에서 필요해지는 수치에 따라 상기 각 공정에 의해 적절하게 조정하는 것이 바람직하다.
성형품에서의 유로, 혼합부, 용기 등의 각 치수는 이하의 범위내인 것이 바람직하다.
성형품의 유로의 폭의 최소값은 마스크의 가공 정밀도에 유래하고 있고, 공업 기술적으로는 X 선, 레이저 등 파장이 짧은 레이저광을 사용함으로써 보다 미세화는 가능하다고 추측된다. 그러나, 본 발명은 정밀하고 저렴한 성형품을 의료 분야, 공업 분야, 바이오테크놀로지 분야로 널리 제공하는 것이 목적이고, 공업적으로 재현하기 쉬운 관점에서 폭이 5 ㎛ 이상인 것이 바람직하다.
또한, 규격화되어 있지 않은 다품종 소로트의 성형품의 용도에 있어서도, 정밀하고 저렴한 용기로서 제공해가는 관점에서 폭이 5 ㎛ 이상인 것이 바람직하다.
유로의 폭의 최대값은 특별히 제한되지 않지만, 미세화에 따른 진단시간의 단축, 복수처리를 가능하게 하여 장치에 휴대성을 부여시키기 위해서 300 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
성형품의 유로의 깊이의 최소값은 유로로서의 기능을 가지기 위해서는 5 ㎛ 이상인 것이 바람직하다.
유로의 깊이의 최대값은 특별히 제한되지 않지만, 화학 분석, DNA 진단 등의 용도에 있어서 유로의 폭의 미세화에 따른 진단시간의 단축, 복수처리를 가능하게 하여 장치에 휴대성을 부여시킨다는 이점을 손상시키지 않기 위해서는 300 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
성형품의 유로의 길이의 최소값은 화학 분석, DNA 진단 등의 용도에 있어서 시료의 도입, 분리 (해석) 의 기능을 가지기 위해서는 5 ㎜ 이상인 것이 바람직하다.
유로의 길이의 최대값은 특별히 제한되지 않지만, 화학 분석, DNA 진단 등의 용도에 있어서 유로의 길이를 짧게 함으로써 진단시간의 단축, 복수처리를 가능하게 하여 장치에 휴대성을 부여시킨다는 이점을 손상시키지 않기 위해서는 300 ㎜이하인 것이 바람직하다.
성형품의 용기 간격의 최소값은 마스크의 가공 정밀도에 유래하고 있고, 공업기술적으로는 X 선, 레이저 등 파장이 짧은 레이저광을 사용함으로써 미세화는 가능하다고 추측된다. 그러나, 본 발명은 정밀하고 저렴한 용기를 의료 분야, 공업 분야, 바이오테크놀로지 분야로 널리 제공하는 것이 목적이고, 공업적으로 재현하기 쉬운 관점에서 용기 간격이 5 ㎛ 이상인 것이 바람직하다.
또한, 용기 간격의 최소값은 예컨대 혈액검사장치의 위치결정 정밀도에 따라 결정되는 경우도 상정되기 때문에, 장치의 사양에 따라 적절하게 선택하는 것이 바람직하다.
또한, 규격화되어 있지 않은 다품종 소로트의 용도에 있어서도, 정밀하고 저렴한 용기로서 제공해가는 관점에서 5 ㎛ 이상인 것이 바람직하다.
용기 간격의 최대값은 특별히 제한되지 않지만, 용기의 소형화에 의해 복수 처리를 가능하게 하고, 장치의 휴대성을 부여시키기 위해서는, 10000 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
상기 이유에 의해, 성형품의 용기 폭 (또는 직경) 에 있어서도 최소값 5 ㎛ 이상, 최대값 10000 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
성형품의 용기 깊이의 최소값은 특별히 제한되지 않지만, 용기로서의 기능을 갖기 위해서는 10 ㎛ 이상인 것이 바람직하다.
용기 깊이의 최대값은 예컨대, 복수회의 레지스트 도포, 충분한 초점 심도를 얻기 위해서 노광 광원을 X 선 빔 등의 레이저 등을 사용함으로써 보다 깊은 조형을 얻는 것은 가능하다고 추측된다. 그러나, 본 발명은 정밀하고 저렴한 용기를 의료 분야, 공업 분야, 바이오테크놀로지 분야로 널리 제공하는 것이 목적이고, 공업적으로 재현하기 쉬운 관점에서 깊이가 1000 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
성형품의 평면도의 최소값은 공업적으로 재현하기 쉬운 관점에서 1 ㎛ 이상인 것이 바람직하다.
성형품의 평면도의 최대값은 예컨대, 상기 성형품을 다른 기판과 접합시켜 사용할 때에 지장이 되지 않는 관점에서 200 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
성형품의 유로의 폭 또는 깊이의 치수 정밀도는 공업적으로 재현하기 쉬운 관점에서 ±0.5 내지 10 % 의 범위내인 것이 바람직하다.
성형품의 용기 간격, 용기 폭 (또는 직경), 깊이의 치수 정밀도는 공업적으로 재현하기 쉬운 관점에서 ±0.5 내지 10 % 의 범위내인 것이 바람직하다.
성형품의 두께에 관한 치수 정밀도는 공업적으로 재현하기 쉬운 관점에서 ±0.5 내지 10 % 의 범위내인 것이 바람직하다.
성형품의 두께는 특별히 규정되지 않지만, 사출 성형에서의 취출시의 파손, 취급시의 파손, 변형, 왜곡을 고려하여 0.2 내지 10 ㎜ 의 범위내인 것이 바람직하다.
성형품의 치수는 특별히 한정되지 않지만, 리소그라피법으로 레지스트 패턴을 형성할 때, 예컨대 레지스트층의 형성을 스핀코트법으로 실시하는 경우, 직경 400 ㎜ 의 범위 중에서 채취할 수 있도록 용도에 따라 적절하게 선택하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의해 얻어지는 수지성형품의 용도로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 화학 분석용, DNA 진단용, 검체용기, 항체용기, 시약용기 등의 외료용도, 미립자배열 등의 공업용도, 세포처리 등의 바이오테크놀로지 용도, 반응용기 등의 자동 화학 분석 등의 용도를 들 수 있다.
의료 분야, 그 중에서도 항혈전성 (항혈소판 부착) 이나 세포독성시험에서의 유해성의 배제라는 생체 적합성을 필요로 하는 용도에는 항혈전성의 효과가 알려져 있는 재료를 사용하거나, 표면 처리를 실시하거나 하는 것이 바람직하다.
표면처리에 의해 생체 적합성을 향상시키는 방법으로서, 예컨대 사출 성형으로 성형품을 형성한 후, 스퍼터링에 의해 SiO2막을 퇴적시킨 후, 열산화에 의해 SiO2막을 성장시킴으로써 생체 적합성을 부여하는 방법을 들 수 있다.
수지성형품을 형성한 후, 의료 분야 그 중에서도 임상 검사 분야에 있어서 생화학 분석, DNA 진단 분야 등에 사용하는 경우, 수지성형품상에서 가온, 반응, 신호검출 등의 처리를 필요로 하는 경우가 있다.
수지성형품상에서 가온 또는 반응처리를 실시하는 방법으로서, 예컨대 스퍼터링으로 전극 패턴을 형성하고 장치에서 전압을 인가하는 방법이나 히터를 배치하는 방법이 있다. 또한, 가온, 또는 반응처리를 실시할 때, 온도제어가 필요해지는 경우에는 예컨대, 온도 센서를 배치하는 방법도 있다. 신호검출을 실시하는 경우, 예컨대 포토다이오드를 배치하는 방법이 있다.
의료 분야 그 중에서도 임상 검사 분야에 있어서 생화학 분석, DNA 진단 분야 등에 사용하는 경우, 유로의 미세화에 따라 진단에 요하는 시간을 단축시키는 것이 기대되고 있는 성형품은, 본 발명에 의해 얻어지는 수지성형품을 사용함으로써 달성된다.
본 발명에 의해 얻어지는 수지성형품은 정밀하고 저렴한 것이 특징으로, 생화학 분석, DNA 진단 분야 등 그 중에서도, 수술실, 베드사이드, 재택, 혹은 마을의 진료소 등, 산업상 대량 사용되는 용도에 있어서 특히 효과적이다.
공업 분야에 있어서는 도로 표식 등에 사용되고 있는 재귀반사판의 반사 효과를 높임으로써 시인성을 향상시키고, 또한 텔레비전, 컴퓨터 등의 표시화면의 휘도를 높임으로써 선명한 화상을 실현시키기 위한 연구 개발이 진행되고 있다.
이 요구를 해결하는 수단의 하나로서, 표시판, 또는 표시화면상에 10 ㎛ 내지 100 ㎛ 의 범위 중에서 선택된 소정의 치수의 폴리머 입자를 일렬로 배열하는 것이 시도되고 있다. 폴리머 입자를 일렬로, 또한 폴리머 입자끼리가 서로 접하는 밀도로 배열시킬 수 있으면, 정면 또는 기울어진 방향에서의 입사광에 대해서, 폴리머 입자와 틈새의 공기와의 굴절률차를 이용하여 횡방향으로 산란하고 있던 광을 정면 방향으로 재귀반사시킴으로써 정면휘도를 높여 시인성을 향상시키도록 한 것이다.
종래기술의 경우, 용기의 미세화에 한계가 있고, 또는 생산성이 떨어지기 때문에, 소정의 치수의 선택된 폴리머 입자를 일렬로, 또한 폴리머의 입자끼리를 서로 접하는 밀도로 배열할 수 없는 결점을 가지고 있었지만, 본 발명의 수지성형품을 사용함으로써 달성하는 것이 가능해진다.
예컨대, 입자경 40 ㎛ 의 폴리머 입자를 일렬로, 또한 폴리머 입자끼리가 서로 접하는 밀도로 배열시키는 경우, 예컨대 용기 간격 10 ㎛, 용기 직경 45 ㎛, 깊이 25 ㎛, 평면도 10 ㎛ 이내, 치수 정밀도 ±5 % 이내의 수지성형품에 의해 달성된다.
미리, 입자경 40 ㎛ ±5 % 이내에 폴리머 입자를 분급한 후 상기 폴리머 입자를 상기 용기에 코팅하면, 상기 폴리머 입자는 1 개의 용기에 1 개의 폴리머 입자가 들어간 형태로 성형품 전체에 균일하게 분산된 상태가 된다.
이 상태의 수지성형품 용기를 예컨대, 표면에 접합제를 코팅한 재귀반사판용 기판 등에 접합시킴으로써, 폴리머 입자를 1 층으로 또한 폴리머 입자끼리가 서로 접하는 밀도로 배열시키는 것이 가능해진다. 수지성형품을 재귀반사판용 기판 등에 접합시킨 직후는, 입자는 용기 간격 10 ㎛ 의 거리를 두고 있지만, 경화전의 접합제의 표면 장력에 의해 점차 입자끼리는 서로 접한 상태가 된다.
본 발명에 의해 얻어지는 수지성형품은 정밀하고 저렴한 것이 특징으로, 재귀반사판 등에 대한 폴리머 미립자 배열에 사용할 때 반복 사용하는 것도 가능하지만, 수지성형품 표면의 오물, 변형 등의 결함이 생긴 경우, 폐기하여 신품을 사용해도 비용 증가가 최대한 억제되기 때문에, 도로표식의 재귀반사판, 또는 컴퓨터의 표시화면 등, 산업상 대량 사용되는 용도에 있어서 특히 효과적이다.
한편, 바이오테크놀로지 분야에 있어서는, 다량의 세포의 융합을 일괄적으로 실시하기 때문에, 크기나 세포막의 두께나 활성도의 편차 등의 고체차가 있는 세포를 모두 확실하게 융합시키는 것이 곤란하고, 미용합세포와 융합세포를 선별하기위한 노력을 필요로 하는 문제가 있었다.
이 요구를 해결하기 위한 수단의 하나로서, 한 쌍 (2 개) 의 세포를 배치함으로써 다수의 세포를 효율적으로 융합시키기 위한 성형품은, 본 발명의 수지성형품을 사용함으로써 달성된다.
취급 세포의 크기가 20 내지 100 ㎛ 인 경우, 우선 처음으로 예컨대 용기 간격 800 ㎛, 용기 폭 250 ㎛, 깊이 250 ㎛, 평면도 50 ㎛ 이내, 치수 정밀도 ±5 % 이내의 기판을 상기 제조방법으로 제작한다. 그리고, 각 용기마다에 독립한 전극을 형성하기 때문에 예컨대, 스퍼터링에 의해, 전극의 패턴대로 마스킹을 실시한 후, 전극 재료 (예컨대 Pt + W/Cr), 다음에 전극의 산화방지막 (예컨대 SiO2) 을 퇴적시킨 수지성형품에 의해 달성된다.
액체 중에서 상기 용기의 각각에 소정의 세포를 위치결정하고, 각 용기에 형성된 한 쌍의 전극과 여기에 가해지는 전압에 의해 얻어지는 전기적 정보에 의해 각 용기마다에 검출하는 것이 가능해진다.
본 발명에 의해 얻어지는 수지성형품은, 정밀하고 저렴한 것이 특징으로, 상기 성형품을 반복 사용하는 것도 가능하지만, 기판표면의 오염, 변형 등의 결함이 생긴 경우, 비용 증가가 최대한 억제되기 때문에 폐기하여 신품을 사용해도, 노력의 해소, 처리시간의 단축이라는 작업 효율이 중요한 용도에 있어서 특히 효과적이다.
본 발명에 의해 얻어지는 수지 성형품은 정밀하고 저렴한 것이 특징으로, 의료 분야, 공업 분야, 바이오테크놀로지 분야 외에, 조합 화학이라는 자동 화학 분석의 분야에 있어서도 널리 응용을 기대할 수 있다. 특히, 검체량의 미소화는, 동시에 폐기시의 폐액량을 대폭으로 삭감할 수 있어 환경보전의 관점에서도 특히 효과적이다.
한편, 본 발명에 관한 제조방법에 의해 금속 구조체 및 수지성형품을 제조한 경우, 금속 구조체 및 수지성형품의 벽면에 전체둘레 또는 그 일부에 복수의 레지스트층의 경계의 흔적으로서 기판과 평행한 선상흔이 형성되는 경우가 있지만, 실용상 전혀 문제가 없다.
본 발명에 따라서 수지성형품을 형성하는 방법에 대해서 도면을 참조하면서 이하에 설명한다.
도 1a 를 참조하여 우선 기판 (1) 상에 유기재료 (클라이언트 재팬 제조 「AZP4400」) 를 베이스로 하는 1 회째의 레지스트 도포를 실시하고, 레지스트층 (2) 을 형성한 후, 원하는 챔버의 마스크 패턴으로 가공한 마스크 (3) 를 사용하여 UV 노광장치 (우시오유테크 제조 「UPE-500S」파장 365 ㎚, 조도 20 mV/㎠) 에 의해, 레지스트층 (2) 을 UV 광에 의해 1 회째의 노광을 실시한다.
다음에, 도 1b 에 나타낸 바와 같이, 레지스트층 (2) 상에 유기재료를 베이스로 하는 2 회째의 레지스트 도포를 실시하고 레지스트층 (2) 을 형성한다. 그 후, 마스크 위치가 1 회째의 노광에서의 마스크 패턴과 동일 위치가 되도록 위치 맞춤을 실시하고, 마스크 (3) 를 사용하여 UV 노광장치에 의해, 상기 레지스트층 (2) 을 UV 광에 의해 2 회째의 노광을 실시한다. 원하는 레지스트 두께를 얻기 위해서, 필요에 따라 복수회의 상기 공정을 반복 실시하였다.
다음에, 도 1c 에 나타낸 바와 같이, 상기 레지스트층 (2) 을 갖는 기판 (1) 을 현상하고, 기판 (1) 상에 레지스트 패턴 (4) 을 형성하였다 (현상액 : 클라이언트 재팬 제조 「AZ400K 디벨로퍼」).
그리고, 도 1d 에 나타낸 바와 같이 상기 레지스트 패턴 (4) 을 갖는 기판 (1) 표면에 증착, 또는 스퍼터링을 실시하여 레지스트 패턴의 표면에 은으로 이루어지는 도전성막을 퇴적시켰다. 이 공정에 있어서, 기타 백금, 금, 구리 등을 퇴적시킬 수 있다.
다음에, 도 1e 에 나타낸 바와 같이, 상기 레지스트 패턴 (4) 을 갖는 기판 (1) 을 도금액에 담가 전기 도금을 실시하고, 레지스트 패턴의 골짜기에 Ni 구조체(6) 를 퇴적시켰다. 이 공정에 있어서 기타 구리, 금 등을 퇴적시킬 수 있다. 계속해서 도 1f 에 나타낸 바와 같이 기판 (1) 과 레지스트 패턴 (4) 을 제거하여 Ni 구조체 (6) 를 얻었다.
도 1g 에 나타낸 바와 같이, 얻어진 Ni 구조체 (6) 를 금형으로 하고 사출 성형으로 플라스틱재를 Ni 구조체 (6) 에 충전하여 플라스틱 성형체 (7) 를 얻었다.
<실시예 1> [유로를 갖는 성형품의 제조]
도 1 에 나타낸 성형품을 형성하는 방법에 따라 레지스트층 형성 단계를 3 회 반복하고, 도 2 에 나타낸 바와 같은 가로 60 ㎜ ×세로 50 ㎜, 두께 1.5 ㎜ 의 기판에 폭 100 ㎛, 깊이 100 ㎛ 의 유로를 갖는 성형품을 제조하였다.
<실시예 2> [유로 및 혼합부를 갖는 성형품의 제조]
도 1 에 나타낸 성형품을 형성하는 방법에 따라 레지스트층 형성 단계를 3 회 반복하고, 도 3 에 나타낸 바와 같은 가로 50 ㎜ ×세로 70 ㎜, 두께 1.5 ㎜ 의 기판에 폭 100 ㎛, 깊이 100 ㎛ 의 유로 및 혼합부를 갖는 성형품을 제조하였다.
<실시예 3> [용기를 갖는 성형품의 제조]
도 1 에 나타낸 성형품을 형성하는 방법에 따라 레지스트층 형성 단계를 7 회 반복하고, 도 4 에 나타낸 바와 같은 가로 60 ㎜ ×세로 40 ㎜, 두께 1.5 ㎜ 의 기판에 용기 폭 200 ㎛, 깊이 250 ㎛ 의 용기를 갖는 성형품을 제조하였다.
본 발명의 방법에 의해 얻어지는 성형품은 종래의 성형품과 대비하여 높은 치수 정밀도 등을 발휘할 수 있다. 또한, 해당 성형품은 정밀함과 동시에 저렴하게 형성할 수 있기 때문에, 제조 비용을 최대한 억제할 수 있는 이점을 발휘할 수 있는 산업상 대량으로 사용되는 용도에 있어서 특히 효과적이다.
이상과 같이, 본 발명의 방법은 예컨대, 의료 분야, 공업 분야, 바이오테크놀로지 분야 등의 진단, 반응, 분리, 계측에 사용되는 수지성형품의 제조법으로서 특히 유용하다. 본 발명에 의해 얻어지는 성형품, 특히 의료 분야에서 사용되는 수지성형품은, 그 미세 구조에 의해 측정시간의 단축, 소샘플화, 병렬처리가 가능하기 때문에, 예컨대 병원의 임상 검사과, 베드사이드, 수술실, 마을의 진료소, 재택 등의 진단 용도에 유효하게 사용할 수 있다.

Claims (26)

  1. 기판상에 레지스트층을 형성하고, 마스크를 사용하여 노광, 현상을 실시하는 레지스트 패턴 형성 단계와,
    상기 기판상에 형성된 상기 레지스트 패턴에 따라서 금속 구조체를 도금에 의해 퇴적시키는 금속 구조체 형성 단계와,
    상기 금속 구조체를 틀로 하여 수지성형품을 형성하는 성형품 형성 단계를 포함하는 수지성형품의 제조방법에 있어서,
    상기 레지스트 패턴 형성 단계는
    상기 기판상에 제 1 레지스트층을 형성하고 상기 제 1 레지스트층에 대해서 노광을 실시하는 제 1 레지스트 패턴 형성 단계와,
    상기 제 1 레지스트층상에 제 2 레지스트층을 형성하고 상기 제 2 레지스트층에 대해서 노광, 또는 노광, 현상을 실시하는 제 2 레지스트 패턴 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지성형품의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레지스트 패턴 형성 단계에서는 레지스트층이 원하는 두께로 형성될 때까지 복수회에 걸쳐 레지스트 패턴 형성 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 수지성형품의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 레지스트 패턴 형성 단계에서 노광에 사용되는 마스크 패턴의 위치와 동일한 위치가 되도록 상기 제 2 레지스트 패턴 형성 단계에서 노광에 사용되는 마스크 패턴의 위치를 맞추는 마스크 위치 맞춤 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수지성형품의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 레지스트층과 상기 제 2 레지스트층에 감도가 상이한 레지스트를 사용하는 것을 특징으로 하는 수지성형품의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 레지스트 패턴 형성 단계에서 노광에 사용되는 광원은 자외선 램프 또는 레이저광인 것을 특징으로 하는 수지성형품의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 성형품 형성 단계에 의해 형성되는 수지성형품의 오목부의 깊이는 20 내지 500 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 수지성형품의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 성형품 형성 단계에 의해 형성되는 수지성형품의 오목부의 깊이는 50내지 300 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 수지성형품의 제조방법.
  8. 제 1 항에 기재된 제조방법에 의해 얻어지는 수지성형품.
  9. 제 8 항에 있어서,
    유로 패턴, 혼합부 패턴, 용기 패턴 중에서 적어도 하나의 패턴을 갖는 수지성형품.
  10. 제 8 항에 있어서,
    전극, 히터, 온도 센서 중에서 적어도 하나의 패턴을 갖는 수지성형품.
  11. 제 1 항에 기재된 제조방법에 의해 얻어지는 임상 검사에 사용되는 칩.
  12. 제 11 항에 있어서,
    유로 패턴, 혼합부 패턴, 용기 패턴 중 적어도 하나의 패턴을 갖는 임상 검사에 사용되는 칩.
  13. 제 11 항에 있어서,
    전극, 히터, 온도 센서 중에서 적어도 하나의 패턴을 갖는 임상 검사에 사용되는 칩.
  14. 제 11 항에 있어서,
    혈액검사용 칩, 소변검사용 칩 또는 생화학검사용 칩의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 임상 검사에 사용되는 칩.
  15. 제 1 항에 기재된 제조방법에 의해 얻어지는 조합 화학에 사용되는 칩.
  16. 제 15 항에 있어서,
    유로 패턴, 혼합부 패턴, 용기 패턴 중 적어도 하나의 패턴을 갖는 조합 화학에 사용되는 칩.
  17. 제 15 항에 있어서,
    전극, 히터, 온도 센서 중에서 적어도 하나의 패턴을 갖는 조합 화학에 사용되는 칩.
  18. 제 15 항에 있어서,
    의약 개발 칩 또는 화학합성·분석용 칩인 것을 특징으로 하는 조합 화학에 사용되는 칩.
  19. 제 1 항에 기재된 제조방법에 의해 얻어지는 유전자 관련에 사용되는 칩.
  20. 제 19 항에 있어서,
    유로 패턴, 혼합부 패턴, 용기 패턴 중 적어도 하나의 패턴을 갖는 유전자 관련에 사용되는 칩.
  21. 제 19 항에 있어서,
    전극, 히터, 온도 센서 중에서 적어도 하나의 패턴을 갖는 유전자 관련에 사용되는 칩.
  22. 제 19 항에 있어서,
    유전자 증폭용 칩인 것을 특징으로 하는 유전자 관련에 사용되는 칩.
  23. 기판상에 레지스트층을 형성하고, 마스크를 사용하여 노광 ·현상을 실시하는 레지스트 패턴 형성 단계와,
    상기 기판상에 형성된 상기 레지스트 패턴에 따라서 금속 구조체를 도금에 의해 퇴적시키고 금형을 형성하는 금속 형성 단계를 포함하는 금형의 제조방법에 있어서,
    상기 레지스트 패턴 형성 단계는,
    상기 기판상에 제 1 레지스트층을 형성하고 상기 제 1 레지스트층에 대해서 노광을 실시하는 제 1 레지스트 패턴 형성 단계와,
    상기 제 1 레지스트층상에 제 2 레지스트층을 형성하고 상기 제 2 레지스트층에 대해서 노광, 또는 노광, 현상을 실시하는 제 2 레지스트 패턴 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금형의 제조방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 레지스트 패턴 형성 단계에서는 레지스트층이 원하는 두께로 형성될 때까지, 복수회에 걸쳐 레지스트 패턴 형성 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 금형의 제조방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 1 레지스트 패턴 형성 단계에서 노광에 사용되는 마스크 패턴의 위치와 동일한 위치가 되도록 상기 제 2 레지스트 패턴 형성 단계에서 노광에 사용되는 마스크 패턴의 위치를 맞추는 마스크 위치 맞춤 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금형의 제조방법.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 1 레지스트층과 상기 제 2 레지스트층에 감도가 상이한 레지스트를 사용하는 것을 특징으로 하는 금형의 제조방법.
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