KR20080068533A

KR20080068533A - 마이크로 인젝션용 캐피러리 바늘, 그 제조 방법 및 제조장치

Info

Publication number: KR20080068533A
Application number: KR1020070130563A
Authority: KR
Inventors: 쥰 사사끼; 아끼히꼬 야부끼
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2008-07-23
Also published as: EP1946886B1; KR100959224B1; DE602007005340D1; US8147294B2; US20080176490A1; EP1946886A1

Abstract

본 발명은, 충분한 크기의 토출구를 확보하면서 높은 관통 능력을 갖는 캐피러리 바늘을 저코스트로 제조하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 마이크로 인젝션용 캐피러리 바늘의 제조 방법은, 중공의 바늘의 선단을, 평활면을 드라이 에칭에 의해 조화 처리해서 제작된 연마판의 연마면 상을 소정의 접촉 각도, 압박량 및 상대 이동 속도로 소정 거리만큼 이동시켜, 바늘의 선단의 일면을 연마하는 제1 연마 공정과, 바늘을 축 주위로 회전시키는 회전 공정과, 바늘의 선단을, 연마면 상을 소정의 접촉 각도, 압박량 및 상대 이동 속도로 소정 거리만큼 이동시켜, 선단의 다른 면을 연마하는 제2 연마 공정을 포함하고, 바늘의 선단을 다면 가공한다.

토출구, 캐피러리 바늘, 압박량, 상대 이동 속도, 관통 능력

Description

마이크로 인젝션용 캐피러리 바늘, 그 제조 방법 및 제조 장치 {CAPILLARY USED FOR MICROINJECTION, AND METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은, 마이크로 인젝션용 캐피러리 바늘, 그 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것으로, 특히 충분한 크기의 토출구를 확보하면서 높은 관통 능력을 갖는 마이크로 인젝션용 캐피러리 바늘과, 그것을 저코스트로 제조할 수 있는 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.

세포에 약액 등을 주입하기 위한 기술로서, 중공의 글래스 바늘 등으로 이루어지는 캐피러리 바늘의 선단을 세포에 찔러, 캐피러리 바늘에 충전시킨 약제 등을 추출하는 마이크로 인젝션이 알려져 있다. 일반적으로, 마이크로 인젝션용의 캐피러리 바늘의 선단은, 선단 외부 직경 1㎛ 정도로 가공되어 있다.

그런데, 이와 같이 선단을 소경화시킨 캐피러리 바늘이어도, 부유 세포에 약액 등을 주입하려고 할 경우 등에는, 관통 능력이 낮아, 약액 등의 도입율이 낮았다. 캐피러리 바늘의 관통 능력을 향상시키는 방법으로서는, 캐피러리 바늘의 선단을 사면 가공하는 방법이나, 캐피러리 바늘의 선단을 더욱 소경화시키는 방법이 생각된다.

캐피러리 바늘의 선단을 사면 가공하는 방법으로서는, FIB(Focused Ion Beam) 가공에 의한 방법이나, 다이아몬드 연마판이나 알루미나 연마판을 이용한 연마 장치(예를 들어, 비특허문헌1)에 의해 연마하는 방법이 알려져 있다.

<비특허문헌1> 쇼신 EM 주식회사, 「Sutter(인젝션용)」, [online], [2007년 1월 11일 검색], 인터넷<URL:http://www.shoshinem.com/bv-10.htm>

그러나, FIB 가공에 의한 방법에는, 고가의 설비를 필요로 하여, 코스트가 든다는 문제가 있었다. 또한, 다이아몬드 연마판이나 알루미나 연마판을 이용한 연마 장치에 의한 방법에는, 표면의 Ra(평균 거칠기)가 0.05㎛ 정도의 연마판으로 선단 직경 1㎛의 캐피러리 바늘을 연마하게 되기 때문에, 바늘 끝에 이빠짐이 생겨 제대로 가공할 수 없다는 문제가 있었다. 또한, 캐피러리 바늘의 선단을 더욱 소경화시키면, 토출구도 작아지기 때문에, 바늘이 막히기 쉬워진다는 문제가 있었다.

본 발명은, 상술한 종래 기술에 의한 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로서, 충분한 크기의 토출구를 확보하면서 높은 관통 능력을 갖는 마이크로 인젝션용 캐피러리 바늘과, 그것을 저코스트로 제조할 수 있는 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 하나의 형태에서는, 마이크로 인젝션용 캐피러리 바늘의 제조 방법에 있어서, 중공의 바늘의 선 단을, 평활면을 드라이 에칭에 의해 조화(粗化) 처리하여 제작된 연마판의 연마면 상을 소정의 접촉 각도, 압박량 및 상대 이동 속도로 소정 거리만큼 이동시켜, 상기 선단의 일면을 연마하는 제1 연마 공정과, 상기 바늘을 축 주위로 회전시키는 회전 공정과, 상기 바늘의 선단을, 상기 연마면 상을 소정의 접촉 각도, 압박량 및 상대 이동 속도로 소정 거리만큼 이동시켜, 상기 선단의 다른 면을 연마하는 제2 연마 공정을 포함한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 형태에 따르면, 연마판을 이용하여 바늘의 선단부를 2면 연마하는 것으로 했으므로, 충분한 크기의 토출구를 확보하면서 높은 관통 능력을 갖는 캐피러리 바늘을 저코스트로 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 형태에서는, 상기한 발명의 형태에 있어서, 상기 제1 연마 공정 및 상기 제2 연마 공정은, 상기 바늘의 내부로 기체를 공급하고, 상기 기체를 상기 선단으로부터 방출시키면서 연마를 행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 형태에 따르면, 바늘의 내부를 선단을 향하여 기체를 통과시키면서 연마하는 것으로 했으므로, 연마에 의해 생기는 분말 등에 의해 바늘의 내부가 오염되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 형태에서는, 상기한 발명의 형태에 있어서, 상기 회전 공정 및 상기 제2 연마 공정을 2회 이상 반복하여 실행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 형태에 따르면, 연마판을 이용하여 바늘의 선단부를 다면 연마하는 것으로 했으므로, 충분한 크기의 토출구를 확보하면서 높은 관통 능력을 갖는 캐피러리 바늘을 저코스트로 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 형태에서는, 상기한 발명의 형태에 있어서, 상기 연마판은, SF6을 이용하여 평활면을 드라이 에칭된 실리콘인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 형태에서는, 상기한 발명의 형태에 있어서, 상기 연마판은, C4F8과 SF6을 교대로 이용하여 평활면을 드라이 에칭된 실리콘인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 형태에서는, 상기한 발명의 형태에 있어서, 상기 연마판은, 실리콘 대신에 글래스로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 형태에서는, 상기한 발명의 형태에 있어서, 상기 연마판은, 실리콘 대신에 세라믹으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 형태에서는, 상기한 발명의 형태에 있어서, 상기 연마판은, 실리콘 대신에 SiOx 피막이 부착된 기판으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 형태에서는, 상기한 발명의 형태에 있어서, 상기 연마판의 피처리면의 평균 거칠기는 1 내지 10㎚인 것을 특징으로 한다.

이들 발명의 형태에 따르면, 드라이 에칭에 의해 표면에 미소한 거칠기를 갖는 연마판을 제작하는 것으로 했으므로, 1㎛ 정도로 선단이 소경화된 바늘을 파손시키지 않고 가공할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 형태에서는, 상기한 발명의 형태에 있어서, 상기 제1 연마 공정 및 상기 제2 연마 공정은, 상기 연마판 상의 소정 영역을 액체로 채운 연마 영역에서 상기 바늘의 선단을 연마하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 형태에서는, 상기한 발명의 형태에 있어서, 연마된 상기 바늘의 선단을, 상기 연마판 상의 소정 영역을 액체로 채운 세정 영역에서 세정하는 세정 공정을 더 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 형태에서는, 상기한 발명의 형태에 있어서, 상기 제1 연마 공정 및 상기 제2 연마 공정에 앞서, 상기 연마판 상의 소정 영역인 접촉 영역에 있어서, 상기 연마판과 상기 바늘의 선단을 접촉시켜, 접촉 시의 상기 연마판과 상기 바늘의 상대 위치 정보를 기록하는 접촉 검출 공정을 더 구비하고, 상기 제1 연마 공정 및 상기 제2 연마 공정은, 상기 접촉 검출 공정에서 기록된 상대 위치 정보에 기초하여 연마를 행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 형태에서는, 상기한 발명의 형태에 있어서, 상기 연마 영역 및 상기 세정 영역은, 각각이, 상기 연마판의 상면을 제방으로 포위하여 액체를 채운 영역인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 형태에서는, 상기한 발명의 형태에 있어서, 상기 연마 영역 및 상기 접촉 영역은, 상기 연마판의 상면을 벽면으로 포위하여 액체를 채운 수조 내에 배치된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 형태에서는, 상기한 발명의 형태에 있어서, 상기 제1 연마 공정 및 상기 제2 연마 공정은, 상기 연마 영역을 채운 액체의 모세관 상승압보다도 높은 압력의 기체를 상기 바늘의 내부로 공급하고, 상기 기체를 상기 선단으로부터 방출시키면서 연마를 행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 형태에서는, 상기한 발명의 형태에 있어서, 상기 세정 공정은, 상기 세정 영역에 채워진 액체 내에서 상기 바늘의 선단을 왕복 동작시키는 것을 특징으로 한다.

이들 발명의 형태에 따르면, 연마에 의해 생기는 마이크로 인젝션용 바늘의 파쇄편을 액체에 부유시킴으로써 제거하고, 천자(穿刺) 성능이 우수한 마이크로 인젝션용 바늘을 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 형태에서는, 마이크로 인젝션용 캐피러리 바늘의 제조 장치에 있어서, 평활면을 드라이 에칭에 의해 조화 처리하여 제작된 연마면을 갖는 연마판이 탑재되는 대좌부와, 중공의 바늘을 유지하는 유지부를 구비하고, 상기 대좌부 및 상기 유지부는, 상기 바늘의 선단이 상기 연마면에 의해 소정의 접촉 각도, 압박량 및 상대 이동 속도로 연마되도록 상대적으로 이동하고, 상기 유지부는, 상기 바늘을 축 주위로 회전시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 형태에 따르면, 마이크로 인젝션용 캐피러리 바늘의 제조 장치에, 표면에 미소한 거칠기를 갖는 연마판에 의해 바늘의 선단을 연마하기 위한 기구와, 바늘을 축 주위로 회전시키기 위한 기구를 설치하였기 때문에, 연마판을 이용하여 바늘의 선단부를 다면 연마하는 것이 가능하게 되어, 충분한 크기의 토출구를 확보하면서 높은 관통 능력을 갖는 캐피러리 바늘을 저코스트로 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 형태에서는, 상기한 발명의 형태에 있어서, 상기 유지부는, 상기 바늘의 내부로 기체를 공급하고, 상기 기체를 상기 선단으로부터 방출시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 형태에 따르면, 바늘의 내부를 선단을 향하여 기체를 통과시키면 서 연마하는 것으로 했으므로, 연마에 의해 생기는 분말 등에 의해 바늘의 내부가 오염되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 형태에서는, 상기한 발명의 형태에 있어서, 상기 연마판 및 상기 유지부의 상대 위치 및 상대 각도와, 상기 유지부에 유지된 상기 바늘의 축 주위의 각도를 제어하는 제어부와, 상기 연마판 상의 소정 영역인 접촉 영역에 있어서, 상기 연마판과 상기 바늘의 선단을 접촉시켜, 접촉 시의 상기 연마판과 상기 바늘의 상대 위치 정보를 기록하는 접촉 검출부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 접촉 검출부에 의해 기록된 상대 위치 정보에 기초하여, 상기 바늘의 선단이 상기 연마면에 의해 소정의 접촉 각도, 압박량 및 상대 이동 속도로 연마되도록 상기 대좌부 및 상기 유지부를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 형태에 따르면, 바늘의 선단의 연마를 자동 제어에 의해 행하는 것으로 했으므로, 바늘 선단의 연마를 효율적으로 행할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 형태에서는, 상기한 발명의 형태에 있어서, 상기 제어부는, 상기 연마판 상의 소정 영역을 액체로 채운 연마 영역에서 상기 바늘의 선단을 연마시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 형태에서는, 상기한 발명의 형태에 있어서, 상기 제어부는, 연마된 상기 바늘의 선단을, 상기 연마판 상의 소정 영역을 액체로 채운 세정 영역에서 세정시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 형태에서는, 상기한 발명의 형태에 있어서, 상기 연마 영역 및 상기 세정 영역은, 각각이, 상기 연마판의 상면을 제방으로 포위하여 액체 를 채운 영역인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 형태에서는, 상기한 발명의 형태에 있어서, 상기 제어부는, 상기 바늘을 상기 접촉 영역에서 상기 연마판에 접촉시킨 후에, 상기 바늘의 선단을 상기 접촉 영역 상방을 향하여 소정의 상승량만큼 이동시키고, 또한 상기 연마 영역 상방에 평행 이동시킨 후에, 상기 상승량과 동일한 거리를 하강시키고, 그 후에 상기 연마 영역에서 상기 바늘의 선단을 연마시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 형태에서는, 상기한 발명의 형태에 있어서, 상기 제어부는, 상기 연마 영역에서 상기 바늘의 선단을 연마시킨 후, 상기 바늘을 축 주위로 회전시키고, 다시 상기 연마 영역에서 상기 바늘의 선단을 연마시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 형태에서는, 상기한 발명의 형태에 있어서, 상기 유지부는, 상기 연마 영역을 채운 액체의 모세관 상승압보다도 높은 압력의 기체를 상기 바늘의 내부로 공급하고, 상기 기체를 상기 선단으로부터 방출시키면서 연마를 행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 형태에서는, 상기한 발명의 형태에 있어서, 상기 제어부는, 상기 세정 영역에 채워진 액체 내에서 상기 바늘의 선단을 왕복 동작시키는 것을 특징으로 한다.

이들 발명의 형태에 따르면, 연마에 의해 생기는 마이크로 인젝션용 바늘의 파쇄편을 액체에 부유시킴으로써 제거하고, 천자 성능이 우수한 마이크로 인젝션용 바늘을 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 형태에서는, 마이크로 인젝션용 캐피러리 바늘에 있어서, 마이크로 인젝션의 대상물에 액체를 주입하기 위한 토출구를 갖는 선단부가 다면 연마되어, 선단 곡률 0.2㎛ 이하로 첨예화된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 형태에 따르면, 충분한 크기의 토출구를 확보하면서 높은 관통 능력을 갖는 마이크로 인젝션용 캐피러리 바늘을 얻을 수 있다.

본 발명의 하나의 형태에 따르면, 연마판을 이용하여 바늘의 선단부를 2면 연마하는 것으로 했으므로, 충분한 크기의 토출구를 확보하면서 높은 관통 능력을 갖는 캐피러리 바늘을 저코스트로 제조할 수 있다는 효과를 발휘한다.

또한, 본 발명의 하나의 형태에 따르면, 바늘의 내부를 선단을 향하여 기체를 통과시키면서 연마하는 것으로 했으므로, 연마에 의해 생기는 분말 등에 의해 바늘의 내부가 오염되는 것을 방지할 수 있다는 효과를 발휘한다.

또한, 본 발명의 하나의 형태에 따르면, 연마판을 이용하여 바늘의 선단부를 다면 연마하는 것으로 했으므로, 충분한 크기의 토출구를 확보하면서 높은 관통 능력을 갖는 캐피러리 바늘을 저코스트로 제조할 수 있다는 효과를 발휘한다.

또한, 본 발명의 하나의 형태에 따르면, 드라이 에칭에 의해 표면에 미소한 거칠기를 갖는 연마판을 제작하는 것으로 했으므로, 1㎛ 정도로 선단이 소경화된 바늘을 파손시키지 않고 가공할 수 있다는 효과를 발휘한다.

또한, 본 발명의 하나의 형태에 따르면, 마이크로 인젝션용 캐피러리 바늘의 제조 장치에, 표면에 미소한 거칠기를 갖는 연마판에 의해 바늘의 선단을 연마하기 위한 기구와, 바늘을 축 주위로 회전시키기 위한 기구를 설치하였기 때문에, 연마판을 이용하여 바늘의 선단부를 다면 연마하는 것이 가능하게 되어, 충분한 크기의 토출구를 확보하면서 높은 관통 능력을 갖는 캐피러리 바늘을 저코스트로 제조할 수 있다는 효과를 발휘한다.

또한, 본 발명의 하나의 형태에 따르면, 연마에 의해 생기는 마이크로 인젝션용 바늘의 파쇄편을 액체에 부유시킴으로써 제거하고, 천자 성능이 우수한 마이크로 인젝션용 바늘을 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 하나의 형태에 따르면, 충분한 크기의 토출구를 확보하면서 높은 관통 능력을 갖는 마이크로 인젝션용 캐피러리 바늘을 얻을 수 있다는 효과를 발휘한다.

이하에 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 마이크로 인젝션용 캐피러리 바늘, 그 제조 방법 및 제조 장치의 적합한 실시 형태를 상세하게 설명한다.

<실시예1>

우선, 종래의 캐피러리 바늘에 대하여 설명한다. 도23은, 종래의 캐피러리 바늘의 일례를 도시하는 도면이다. 도23에 도시하는 캐피러리 바늘은, 외부 직경 1㎜, 내부 직경 0.5㎜ 정도의 글래스관을 가열하면서 인장함으로써 과열부의 직경 을 축소시킨 후, 최소경부에서 2분할함으로써 제작된 것이며, 선단 외부 직경 1㎛, 내부 직경 0.5㎛ 정도로 가공되어 있다.

도24는, 종래의 캐피러리 바늘의 다른 일례를 도시하는 도면이다. 동도에 도시하는 캐피러리 바늘은, 도23에 도시한 캐피러리 바늘과 마찬가지로 하여 제작된 캐피러리 바늘의 선단을 FIB에 의해 사면 가공한 것이다.

도23에 도시한 캐피러리 바늘은, 선단이 소경화되어 있을 뿐이며, 첨예화되어 있지 않아, 관통 능력이 낮다. 또한, 도24에 도시한 캐피러리 바늘은, 선단이 첨예화되어 있지만, 1면만이 가공되어 있기 때문에 선단의 첨예도가 낮아, 부유 세포 등에 대한 관통 능력이 충분하지 않다. 또한, 도24에 도시한 캐피러리 바늘을 제작하기에는, FIB 가공을 위한 고가의 설비가 필요해져, 코스트가 높아진다.

다음에 본 실시예에 따른 캐피러리 바늘에 대하여 설명한다. 도1은, 본 실시예에 따른 캐피러리 바늘의 일례를 도시하는 도면이다. 도1에 도시하는 캐피러리 바늘은, 도23에 도시한 캐피러리 바늘과 마찬가지로 하여 제작된 캐피러리 바늘의 선단을 비스듬히 연마하여 제1면을 제작한 후, 캐피러리 바늘을 축 주위로 90° 회전시키고, 다시 선단을 비스듬히 연마하여 제2면을 제작함으로써, 선단을 다면 연마한 것이다.

이 예에 나타낸 캐피러리 바늘은, 선단 곡률이 0.2㎛ 이하로 가공되어, 부유 세포 등에 대하여 높은 관통 능력을 갖고 있다. 또한, 토출구가 0.8㎛ 확보되어, 바늘막힘이 생기기 어려운 구조로 되어 있다.

또한, 제1면을 제작한 후, 캐피러리 바늘을 축 주위로 회전시키는 각도는, 90°일 필요는 없으며, 캐피러리 바늘의 재질, 필요한 관통 능력 등에 따라 적절하게 변경할 수 있다. 예로서, 캐피러리 바늘을 축 주위로 회전시키는 각도를 180°로 한 경우의 예를 도2에 도시한다. 동도에 도시한 예에서, 선단 중앙에서 보이는 돌기는, 약액 충전성을 좋게 하기 위해 미리 통과시킨 글래스 파이버가 깎여나가 보이는 것이다.

또한, 캐피러리 바늘을 축 주위로 회전시키는 동작과, 캐피러리 바늘의 선단을 비스듬히 연마하는 동작을 여러번 반복하여 실행하고, 선단을 3면 이상 연마하는 것으로 해도 된다.

여기서, 도1에 도시한 본 실시예에 따른 캐피러리 바늘과, 도24에 도시한 종래의 캐피러리 바늘의 관통 능력을 비교하는 실험의 결과를 도3에 도시한다. 동도에 나타낸 결과는, 도4에 도시한 바와 같이 샤알레(12)에 흡착시킨 K562 세포(20)(인간 만성 골수성 백혈병 세포주, 평균 직경 16㎛)를 타깃으로 하여 캐피러리 바늘(11)을 하강시킨 경우에서의 세포막의 막 관통 확률을, 자침 높이[캐피러리 바늘(11)을 가장 하강시킨 시점에서의 캐피러리 바늘(11)의 선단과 샤알레(12)와의 거리]마다 조사한 결과를 플롯한 것이다.

캐피러리 바늘(11)이 K562 세포(20)의 세포막을 관통하였는지의 여부의 판정은, 형광 시약(Alexa488 Dextran Conjugate)을 PBS(Phosphate buffered saline)에 2㎎/㎖ 혼입한 용액의 0.6pl을 세포 내에 인젝션하고, 하부의 도립 현미경(13)으로부터 세포 내의 형광을 확인함으로써 행하고 있다.

캐피러리 바늘(11)이 K562 세포(20)의 세포막을 관통한 경우, 도5에 도시한 바와 같이 형광 시약이 K562 세포(20)의 거의 전체에 확산되어, 형광하는 모습이 도립 현미경(13)으로부터 관찰된다. 한편, 캐피러리 바늘(11)이 K562 세포(20)의 세포막을 관통하지 않은 경우, 도6에 도시한 바와 같이 세포 내에 막의 주머니(21)가 형성되고, 형광 시약은 그 안에 저장되었다가, 발침과 함께 세포 밖으로 누출되기 때문에, 형광은 관찰되지 않는다.

도3에 도시한 실험 결과로부터, 본 실시예에 따른 캐피러리 바늘(2면 연마)이, 종래의 캐피러리 바늘(반면 연마)보다도 높은 확률로 세포막을 관통하고 있어, 우수한 관통 능력을 갖고 있는 것을 알 수 있다.

다음에 도1 및 도2에 도시한 본 실시예에 따른 캐피러리 바늘을 제조하기 위한 제조 장치에 대하여 설명한다. 도7은, 본 실시예에 따른 캐피러리 바늘의 제조 장치(100)의 구성을 도시하는 도면이다. 동도에 도시한 바와 같이 제조 장치(100)는 대좌부(110)와, 유지부(120)와, 감시부(130)를 갖는다.

대좌부(110)는, 캐피러리 바늘(11)을 연마하기 위한 연마판(113)을 탑재하는 대이며, 연마판(113)을 Y축 방향으로 수평 이동시키기 위한 Y축 스테이지(111)와, 연마판(113)을 X축 방향으로 수평 이동시키기 위한 X축 스테이지(112)를 갖는다.

유지부(120)는, 캐피러리 바늘(11)을 유지하는 기구이며, 캐피러리 바늘(11)을 Z축 방향으로 이동시키기 위한 Z축 스테이지(121)와, Y축을 중심으로 하여 캐피러리 바늘(11)을 회전시키기 위한 Y축 주위 회전 스테이지(122)와, 캐피러리 바늘(11)을 축 주위로 회전시키기 위한 바늘 축 주위 회전 스테이지(123)와, 캐피러리 바늘(11)을 고정시켜 유지하는 홀더(124)와, 캐피러리 바늘(11)에 압력 기체를 공급하는 압력 기체 공급부(125)를 갖는다.

감시부(130)는, 캐피러리 바늘(11)의 선단의 상황을 관찰하기 위한 기구이며, 캐피러리 바늘(11)의 선단의 확대 화상을 생성하는 현미경(131)과, 현미경(131)에 의해 생성된 확대 화상을 전자 데이터화하는 전자 카메라부(132)를 갖는다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 제조 장치는, 비교적 간이한 구성으로 이루어져, 저코스트로 실현할 수 있다.

다음에 도7에 도시한 제조 장치(100)를 이용하여 본 실시예에 따른 캐피러리 바늘을 제조하는 공정에 대하여 설명한다. 도8은, 본 실시예에 따른 캐피러리 바늘을 제조하는 공정을 도시하는 흐름도이다.

동도에 도시한 바와 같이 우선, 연마를 위한 캐피러리 바늘(11)을 홀더(124)에 고정한다(스텝 S101). 여기서, 캐피러리 바늘(11)은, 예를 들어, 외부 직경 1㎜, 내부 직경 0.5㎜ 정도의 글래스관을 가열하면서 인장함으로써 과열부의 직경을 축소시킨 후, 최소경부로 2 분할함으로써 제작된 것이며, 선단이 소경화되어 있는 것으로 한다.

계속해서, Y축 주위 회전 스테이지(122)를 조정하여, 연마판(113)과 캐피러리 바늘(11)의 축과의 각도(θ)를 설정하고(스텝 S102), Z축 스테이지(121)를 하강시켜, 캐피러리 바늘(11)의 선단을 연마판(113)에 접촉시킨다(스텝 S103).

여기서, 캐피러리 바늘(11)의 선단과 연마판(113)과의 접촉은, 도9에 도시한 바와 같이 Z축 스테이지(121)를 서서히 하강시키면서, 감시부(130)에서 캐피러리 바늘(11)의 선단을 관찰하여, 캐피러리 바늘(11)의 실상과, 연마판(113) 상에 비치는 캐피러리 바늘(11)의 경상의 선단끼리 접촉하는 시점을 검출함으로써 검지할 수 있다.

계속해서, Z축 스테이지(121)를 더욱 하강시켜, 캐피러리 바늘(11)의 선단을 연마판(113)에 압박시킨다(스텝 S104). 이 때의 압박하는 양(δ)은, 캐피러리 바늘(11)의 선단을 어느 정도 연마할지에 의해 결정된다. 이 상태에서, X축 스테이지(112)를 X축 우측 방향(도면 중 A부터 B)으로 속도(V), 거리(L)로 이동시켜, 연마를 실행한다(스텝 S105).

이렇게 해서, 1개의 면의 연마가 완료되면, 캐피러리 바늘(11)을 유지한 채 Z축 스테이지(121)를 상승시키고(스텝 S106), X축 스테이지(112)를 당초의 위치로 복귀하고(스텝 S107), 바늘 축 주위 회전 스테이지(123)를 소정량(ω)만큼 회전시킨다(스텝 S108). 이에 의해, 캐피러리 바늘(11)은, 축 주위로 소정량(ω)만큼 회전되게 된다.

그리고, 다시, Z축 스테이지(121)를 하강시켜, 캐피러리 바늘(11)의 선단을 연마판(113)에 접촉시킨 후(스텝 S109), Z축 스테이지(121)를 더욱 하강시켜, 캐피러리 바늘(11)의 선단을 δ만큼 연마판(113)에 압박시킨다(스텝 S110). 이 상태에서, X축 스테이지(112)를 X축 우측 방향(도면 중 A부터 B)으로 속도(V), 거리(L)로 이동시켜, 연마를 실행한다(스텝 S11l).

또한, 연마판(113)의 연마 성능의 열화의 영향을 회피하기 위해, 스텝 S109에서 Z축 스테이지(121)를 하강시키기 전에, Y축 스테이지를 Y축 방향으로 소정량 만큼 이동시키고, 전회의 연마 시와 상이한 선상을 캐피러리 바늘(11)의 선단이 이동하여 연마시키도록 하여도 된다.

이렇게 해서, 다른 면의 연마가 완료된 후, 또 다른 면의 연마가 필요하면(스텝 S112 긍정), 스텝 S106 내지 스텝 S111을 다시 실행하고, 그렇지 않으면(스텝 S112 부정), 공정을 종료한다.

상기한 각 공정에서, 압력 기체 공급부(125)는, 압력 기체를 캐피러리 바늘(11)의 내부로 공급하고, 선단으로부터 방출시킨다. 이에 의해, 연마에 의해 생기는 분말 등의 파쇄편이 바늘 내를 오염시키는 것을 방지할 수 있다. 압력 기체로서는, 예를 들어 100kPa의 질소, 헬륨, 건조 공기를 이용할 수 있다.

또한, 상기한 공정에서의 각도(θ), 압박하는 양(δ), 속도(V), 거리(L) 및 소정량(ω)은, 캐피러리 바늘(11)의 재질, 연마판(113)의 거칠기, 캐피러리 바늘(11)에 필요하게 되는 관통 능력 등에 따라 적절하게 설정할 수 있다. 일례로서, 도1에 도시한 캐피러리 바늘은, 일면당 θ=30°, δ=4㎛, V=250㎛/s, L=50㎜로 연마하고, ω =90 °로 2면 연마한 예이다.

다음에 도7에 도시한 연마판(113)에 대하여 설명한다. 연마판(113)은, 소경화된 캐피러리 바늘의 선단을 결손시키지 않고 가공하는 것을 가능하게 하기 위해, 표면의 Ra가 1 내지 10㎚ 정도인 것이 바람직하다.

표면에 이러한 거칠기를 가지게 하기 위해, 연마판(113)은, 예를 들어 실리콘 웨이퍼의 평활면을 SF6 가스에 의한 드라이 에칭으로 거칠게 하여 제작된다. 드라이 에칭 전의 실리콘 웨이퍼의 표면은, 도10에 도시한 바와 같이 Ra 0.22㎚ 정 도의 거칠기이며, 도11에 도시하는 표면의 확대도와 같이 표면이 매우 평활하기 때문에, 캐피러리 바늘을 연마할 수는 없다.

이 실리콘 웨이퍼에 SF6 가스에 의한 드라이 에칭을 실시함으로써, 도12에 도시한 바와 같이 표면이 Ra 5.91㎚ 정도의 거칠기로 되고, 도13에 도시하는 표면의 확대도와 같이, 캐피러리 바늘을 연마하기 위하여 알맞은 상태로 된다.

또한，SF6 가스 단독으로 드라이 에칭을 실시하는 대신에, C4F8 가스와 SF6 가스를 교대로 이용하여 드라이 에칭을 실시하는 것으로 해도 된다. C4F8 가스와 SF6 가스를 이용함으로써, 도14에 도시한 바와 같이 표면이 Ra 3.83㎚ 정도의 거칠기로 되고, 도15에 도시하는 표면의 확대도와 같이, SF6 가스 단독으로 드라이 에칭을 실시한 경우보다도 미세한 가공에 알맞은 상태로 된다.

또한, 연마판(113)의 소재로서, 실리콘 대신에, 글래스, 세라믹, SiOx 피막을 부착시킨 기판 등을 이용할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시예1에서는, 드라이 에칭에 의해 표면을 가공한 연마판을 이용하여 바늘의 선단을 다면 가공하는 것으로 했으므로, 충분한 크기의 토출구를 확보하면서 높은 관통 능력을 갖는 캐피러리 바늘을 저코스트로 제조할 수 있다.

<실시예2>

본 실시예2에서는, 연마에 의해 생기는 파쇄편에 의한 캐피러리 바늘의 오염을 더욱 유효하게 방지할 수 있는 제조 장치 및 제조 방법에 대하여 설명한다. 우선, 본 실시예에 따른 제조 장치의 개요에 대하여 도16을 이용하여 설명한다. 도 16은, 본 실시예에 따른 제조 장치의 개요 구성을 도시하는 도면이다.

도16에 도시한 바와 같이 제조 장치(200)는, 대별하여 대좌부(210)와, 유지부(220)와, 감시부(230)로 이루어진다. 대좌부(210)는, 캐피러리 바늘(11)을 연마하는 연마판(213)과, 이 연마판(213)을 동도에 도시하는 좌표축에 있어서의 X축 방향 및 Y축 방향으로 각각 이동시키는 X축 스테이지(211) 및 Y축 스테이지(212)로 구성되어 있다.

또한, 유지부(220)는, 캐피러리 바늘(11)을 동도에 도시하는 좌표 축에 있어서의 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 스테이지(221)와, Y축 주위로 회전시키는 Y축 주위 회전 스테이지(222)와, 캐피러리 바늘(11)의 바늘 축 주위로 회전시키는 바늘 축 주위 회전 스테이지(223)와, 캐피러리 바늘을 고정하는 홀더(224)와, 캐피러리 바늘 내부에 고압 기체를 보내오는 압력 기체 공급부(225)로 구성되어 있다.

또한, 감시부(230)는, 연마판(213)과 캐피러리 바늘(11)의 바늘 끝과의 위치 관계를 검출하는 현미경(231)과, 이 현미경(231)에 접속된 전자 카메라부(232)로 구성된다.

또한，이 감시부(230)는, 상기한 X축 스테이지(211), Y축 스테이지(212) 및 Z축 스테이지(221)와 함께 이동하도록 구성되어 있다. 또한, 이들 X축 스테이지(211), Y축 스테이지(212) 및 Z축 스테이지(221), 캐피러리 바늘(11)을 이동/회전시키는 Y축 주위 회전 스테이지(222) 및 바늘 축 주위 회전 스테이지(223)의 각 스테이지는, 도시하지 않은 스테이지 제어부에 의해 동작 제어된다.

여기서, 연마판(213)은, 표면 거칠기가 1 내지 10㎚(산술 평균 거칠기를 나 타내는 Ra값)로 되도록 적당한 방법으로 형성되어 있다. 또한, 연마판(213)의 경도는, 캐피러리 바늘(11)의 경도보다 단단하면 되고, 그 재질 및 생성 방법은 상관없다. 적합하게는, 연마판(213)은, 실시예1에서 설명한 방법으로 제조된다.

그런데，이 연마판(213) 상에는, 연마 영역, 접촉 영역 및 세정 영역의 3종류의 영역이 형성되어 있고, 연마 영역 및 세정 영역은, 연마판(213) 상에 배치된 연마 영역용 제방(214a) 및 세정 영역용 제방(214b) 내에 액체를 채움으로써 구성되어 있다.

그리고, 제조 장치(200)에 의한 제조 공정은, 접촉 영역에서의 접촉 검지 공정, 연마 영역에서의 연마 공정, 세정 영역에서의 세정 공정의 순서로 실행되어, 각 스테이지를 동작시킴으로써, 캐피러리 바늘(11)의 바늘 끝을 각 영역으로 이동시킨다. 또한, 바늘 끝의 이동 경로예에 대해서는, 동도면에 파선으로 나타내고 있다.

또한, 각 제방의 재질은 마스킹 테이프나 실리콘 고무 시트 등 액체의 누설이 없는 것이면 그 종류는 상관없다. 또한, 각 제방의 높이는, 각 영역에 캐피러리 바늘(11)을 이동시킬 때에, 제방에 접촉하지 않도록 상승시키는 것을 고려해서 1㎜ 미만의 높이로 하는 것이 바람직하다.

여기서, 접촉 검지 공정이란, 연마 공정에서 캐피러리 바늘(11)의 바늘 끝을 연마판(213)에 접촉시키는 Z축 방향의 높이를, 미리 취득해 두는 공정이다. 또한, 접촉 검지 공정에서 취득한 Z축 방향의 높이는, 상기한 스테이지 제어부에 의해 도시하지 않은 메모리 등의 기억부에 기억되어, 연마 공정 혹은 세정 공정에서의 바 늘 끝의 높이 조정에 이용된다.

그리고, 본원 발명의 주된 특징점은, 연마 공정이 실행되는 연마 영역을 액상 분위기 하에 두고, 연마에 의해 생기는 캐피러리 바늘(11)의 파쇄편을, 항상 액체에 의해 부유시키는 점에 있다. 또한, 캐피러리 바늘(11)에 잔류한 파쇄편을 제거하기 위해, 연마 영역과는 구별된 액상 분위기 하에 세정 영역을 둔다.

이와 같이, 연마 영역 및 세정 영역이 액상 중에 놓이면, 액상에서 광이 굴절함으로써 현미경(231)에 의한 바늘 끝의 감시 정밀도가 저하된다. 이로 인해, 연마 영역 및 세정 영역에서는 접촉 검지를 행하지 않고, 이들 영역과는 별도로 기상 내에 형성한 접촉 영역에서 접촉 검지를 행하는 것으로 하고 있다.

그런데, 연마 영역 및 세정 영역이 액상 중에 놓이면, 액상에서 광이 굴절하는 취지를 설명했지만, 현미경(231)이 액상 내에서의 접촉 검지가 가능한 구성일 경우에는, 이 현미경(231)을 액상 내에 둘 수 있으므로, 연마 영역, 접촉 영역 및 세정 영역을 모두 액상 내에 두도록 제조 장치(200)를 구성하는 것도 가능하다.

연마 영역, 접촉 영역 및 세정 영역을 모두 액상 내에 두도록 구성한 제조 장치(201)를 도17에 도시한다. 도17은, 제조 장치의 변형예1을 도시하는 도면이다. 동도에 도시한 바와 같이 연마판(213)의 상방은 수조(215)로 둘러싸여 있고,이 수조(215) 내에는 액체가 채워져 있다. 이와 같이, 광학계[현미경(231)]에 대응하는 접촉 영역과, 연마 영역 및 세정 영역을 모두 하나의 액상으로 둠으로써, 광의 굴절에 기인하는 바늘 끝 감시 정밀도 악화의 방지와, 연마에 의해 발생하는 파쇄편의 제거를 양립할 수 있다. 또한, 수조(215) 내에 구획을 설치하고, 연마 영역 혹은 세정 영역에 부유하는 파쇄편이, 접촉 영역에 침입하지 않도록 구성하여도 된다.

또한, 광학계[현미경(231)]가 액상으로 배치 불가능한 구성인 경우에는, 도16에 도시한 바와 같이, 접촉 영역만을 기상 내에, 연마 영역 및 세정 영역을 액상 내에, 각각 배치하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 광학계[현미경(231)]의 구성에 의하지 않고, 광의 굴절에 기인하는 바늘 끝 감시 정밀도 악화의 방지와, 연마에 의해 발생하는 파쇄편의 제거를 양립할 수 있다.

또한, 도16에는, 연마판(213) 상에 제방을 배치하여 액체를 채움으로써 연마 영역 및 세정 영역을 구성하는 경우에 대해 도시했지만, 연마 영역 및 세정 영역은, 액체가 채워져 있으면 족하므로, 제방과는 상이한 방법으로 이들의 영역을 구성하여도 된다.

예를 들어, 도18에는, 연마 영역 및 세정 영역을, 연마판(213)을 파내려 간 영역으로서 구성하는 제조 장치(202)의 예를 도시하고 있다. 도18은, 제조 장치의 변형예2를 도시하는 도면이다. 동도에 도시한 바와 같이 연마판(213)을 파내려 감으로써, 연마 영역용 오목부(216a) 및 세정 영역용 오목부(216b)가 형성되어 있고, 각 오목부에는 액체가 채워져 있다.

또한, 도16 혹은 도17에 도시한 바와 같이, 연마 영역 및 세정 영역을 닫힌 영역으로 할 필요는 없으므로, 접촉 영역으로의 액체의 유출을 억제하기 위한 직선 모양의 제방을, 접촉 영역과 연마 영역 및 세정 영역 사이에 설치하거나, 각 영역을 채우는 액체의 점도를 조정함으로써 표면 장력으로 액체가 흐르지 않도록 하여, 제방이나 오목부를 설치하지 않는 구성으로 하거나 할 수도 있다.

또한, 도16이나 도18에서는, 세정 영역을 연마판(213) 상에 형성하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 세정 영역을 연마판(213)의 외측에 설치하는 것으로 해도 된다. 예를 들어, 연마판(213)의 부근에 세정액을 채운 접시 모양의 용기를 설치하고, 이것을 세정 영역으로 할 수 있다. 또한, 도16이나 도18에서는, 연마 영역, 접촉 영역 및 세정 영역을 이 순서로 직선 상에 형성하고 있지만, 각 영역의 배치 순서나 배치 관계는 상관없다.

도16이나 도18과 같은 영역 구성으로 하는 이유는, 연마 영역 및 세정 영역이 액상 내에 있는 것이 필수적인 것에 대해, 접촉 영역은 기상 내인 쪽이 감시부(230)의 구성을 제한하지 않고, 제조 장치(200 및 202)를 구성하기 쉽기 때문이다. 또한, 도16의 경우에는 제방으로, 도18의 경우에는 연마면 상의 영역을 파내려 감으로써, 액상의 연마 영역 및 세정 영역을 실현하고 있다.

이에 대하여 도17의 경우에는, 연마판(213) 상에 수조(215)를 설치하고, 연마 영역 및 세정 영역뿐만 아니라, 접촉 영역마저도 액상으로 하고 있다. 이 경우, 접촉 영역에서의 바늘 끝 감시의 난이도가 증가하지만, 수조(215)의 벽면에 적당한 개구부를 형성하여 현미경(231)의 경통을 통과시켜, 개구부를 퍼티 등으로 매립함으로써, 현미경(231)의 선단 부분을 액상으로 위치 결정하는 것이 가능하게 된다. 이렇게 함으로써, 굴절률의 차이에 의한 악영향을 받지 않는 제조 장치(201)를 얻을 수 있다.

또한, 각 영역을 채우는 액체의 종류에 대해서는, 특별히 제한은 없지만, 연 마 영역에서는 모세관 현상에 의한 액체 유입을 억제하기 위해, 비교적 표면 장력이 높은 액체(예를 들어, 물)를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 세정 영역에서는, 파쇄편의 제거를 행하기 쉽게 하기 위해, 표면 장력이 낮은 액체(예를 들어,에탄놀이나 계면 활성제)를 이용하는 것이 바람직하다.

다음에 도16에 도시한 제조 장치(200)에 있어서의 캐피러리 바늘(11)의 제조 공정에 대하여 도19 내지 도22를 이용하여 설명한다. 또한, 제조 공정은, 광학계의 초벌 조정 공정, 접촉 영역에서의 접촉 검지 공정, 연마 영역에서의 연마 공정 및 세정 영역에서의 세정 공정으로 대별된다. 이들 4개의 공정은, 각각 도19, 도20, 도21 및 도22에 대응하고 있다.

도19는, 초벌 조정 시에서의 화상 좌표계 상의 바늘 끝 동작을 도시하는 도면이다. 접촉 영역에 캐피러리 바늘(11)의 바늘 끝을 가까이하기 위해서는, 연마판(213)과 바늘 끝단과의 상대적 위치 관계의 초기값을 취득해 둘 필요가 있다. 이로 인해, 홀더(224)에 캐피러리 바늘(11)을 장착한 후, 연마판(213) 상방의 임의의 점(접촉 영역의 상방이 바람직함)에 있어서, 현미경(231)[필요에 따라 전자 카메라부(232) 등의 화상 처리계를 포함함]이 갖는 화상 좌표계 내로 바늘 끝을 이동하여 초점을 맞추는 공정이 필요해진다. 또한，이러한 공정을 초벌 조정 공정이라고 부른다.

동도에 도시한 바와 같이 캐피러리 바늘(11)의 선단부를, 각 스테이지를 동작시킴으로써 이동시켜, 화상 좌표계 중심에 맞춘다. 또한, 초벌 조정 공정에서 취득된 캐피러리 바늘(11)의 선단부(바늘 끝)와 연마판(213)의 상대 위치의 초기값 은, 상기한 스테이지 제어부에 의해 도시하지 않은 메모리 등의 기억부에 기억되어, 접촉 검지 공정, 연마 공정 혹은 세정 공정에서의 바늘 끝의 높이 조정에 이용된다. 그리고, 초벌 조정 공정이 완료되면, 다음에 접촉 검지 공정이 실행된다.

도20은, 접촉 영역에서의 접촉 검지 동작을 도시하는 도면이다. 또한, 동도에서의 (a) 내지 (c)의 하부에 도시한 사선 부분은, 연마판(213)의 연마면이다. 동도의 (a)에 도시한 바와 같이 초벌 조정 공정이 완료되면, 초벌 조정 공정을 실행한 높이로부터 Z축 스테이지(221)를 연마판(213)의 연마면을 향하여 강하시킨다.

그리고, 바늘 끝이 연마면에 근접하면, 동도의 (b)에 도시한 바와 같이 바늘 끝의 실상 및 바늘 끝이 연마면에서 반사한 경상이, 쌍방 모두 촬상 시야 내로 들어가게 된다. 또한，Z축 스테이지(221)를 연마면을 향하여 강하시키면 실상의 선단부와 경상의 선단부가 접촉하므로, 이 위치에서 Z축 스테이지(221)를 정지하여 접촉한 위치에서의 Z축 방향의 높이를 취득한다.

또한，이 접촉 검지 공정에서 취득된 Z축 방향의 높이는, 상기한 스테이지 제어부에 의해 도시하지 않은 메모리 등의 기억부에 기억되어, 연마 공정 혹은 세정 공정에서의 바늘 끝의 높이 조정에 이용된다.

다음에 연마 영역에 있어서의 연마 공정에 대하여 설명한다. 도21은, 연마 영역에서의 연마 동작을 도시하는 도면이다. 동도의 (a)에 도시한 바와 같이 접촉 영역 상방에 있어서의 초벌 조정 공정 및 접촉 영역에 있어서의 접촉 검지 공정이 완료되면, 동도의 (b)에 도시한 바와 같이 연마 영역용 제방(214a)에의 캐피러리 바늘(11)의 접촉을 피하기 위해, 바늘 끝을 Z축 방향 상방으로 소정의 거리만큼 상 승시킨다.

또한, 이러한 상승 거리는, 연마 영역용 제방(214a)을 마스킹 테이프나 실리콘 고무 시트로 구성한 경우, 1㎜ 정도로 하는 것이 바람직하다. 그리고, 상승 후에는, 바늘 끝을 연마 영역에 있어서의 연마 개시 위치의 상방을 향하여 연마면과 평행 방향으로 이동시킨 후, 상승 거리와 동일한 거리만큼 바늘 끝을 하강시킴으로써, 바늘 끝을 연마 개시 위치로 이동시킨다.

또한, 접촉 영역/연마 영역간의 거리는 임의의 것으로 할 수 있지만, 연마면의 기울기나 X축 스테이지(211)의 이동 정밀도를 고려하면, 거리는 짧은 쪽이 바람직한데, 예를 들어 5 내지 6㎜로 하는 것이 바람직하다.

그리고, 동도의 (c)에 도시한 바와 같이 연마 개시 위치에 바늘 끝을 둔 상태에서, X축 스테이지(211)를 X축의 플러스 방향으로 이동시킴으로써 연마가 개시된다. 또한, 연마 시에 있어서의 바늘 끝의 X축 방향의 이동 거리(연마 거리)는2.5㎜, 연마 속도는 250㎛/s로 하는 것이 바람직하지만, 연마면의 상태나 연마 대상인 캐피러리 바늘(11)의 상태에 따라 이들 값을 변경할 수 있다.

다음에 세정 영역에서의 세정 공정에 대하여 설명한다. 도22는, 세정 영역에서의 세정 동작을 도시하는 도면이다. 동도의 (a)에 도시한 바와 같이 연마 영역에서의 연마가 완료되면, 캐피러리 바늘(11)을 Z축 방향 상방에 적당한 거리만큼 상승시킨다. 또한，이 상승 거리는, 연마 영역용 제방(214a) 및 세정 영역용 제방(214b)의 높이에 따라 결정한다.

상승 후에는, 동도의 (b)에 도시한 바와 같이 바늘 끝을 세정 영역의 상방을 향하여 연마면과 평행 방향으로 이동시킨 후, 상승 거리보다도 짧은 거리만큼 바늘 끝을 하강시킴으로써, 바늘 끝을 세정 영역에 채운 액체 내의 세정 개시 위치에 위치 결정한다. 또한, 이러한 하강 거리는, 세정 영역에서의 액체 표면 높이보다도 낮고, 연마판(213)의 연마면보다도 높은 위치에 바늘 끝이 위치하도록 조정된다.

또한, 연마 영역/세정 영역간의 거리는 임의의 것으로 할 수 있지만, 연마면의 기울기나 X축 스테이지(211)의 이동 정밀도를 고려하면, 거리는 짧은 쪽이 바람직한데, 예를 들어 10 내지 30㎜로 하는 것이 바람직하다.

그리고, 동도의 (c)에 도시한 바와 같이 세정 개시 위치에 바늘 끝을 둔 상태에서, X축 스테이지(211) 혹은 Y축 스테이지(212)를 X축 혹은 Y축의 플러스/마이너스 방향으로 왕복 운동시킴으로써, 바늘 끝에 부착된 파쇄편을 세정한다.

이와 같이 하여, 도19 내지 도22에 도시한, 광학계의 초벌 조정 공정, 접촉 영역에서의 접촉 검지 공정, 연마 영역에서의 연마 공정 및 세정 영역에서의 세정 공정이 완료되면, 캐피러리 바늘(11)은, 연마판(213)으로부터 충분히 떨어진 대피 위치(도시하지 않음)로 이동되어, 바늘의 교환이 행해진다.

그런데, 캐피러리 바늘(11)의 제조 중에는, 연마 영역 혹은 세정 영역의 액체가 모세관 현상에 의해 캐피러리 바늘(11)의 내부로 유입되지 않도록 바늘의 내부에 충분히 여과된 고압 기체를 충전할 필요가 있다. 이 고압 기체의 충전은 압력 기체 공급부(225)에 의해 행해지지만, 필요한 압력은 바늘 선단의 내부 직경에 따라 상이하다. 예를 들어, 선단 내부 직경이 1㎛인 경우, 압력은 500kPa 정도로 하는 것이 바람직하다.

또한, 캐피러리 바늘(11)을 유지하는 홀더(224)측의 바늘 축 주위 회전 스테이지(223)는, 바늘의 연마를 복수면에 대하여 행할 경우에 사용된다. 이 바늘 축 주위 회전 스테이지(223)를 이용할 경우에는, 바늘의 소정면에 대하여 초벌 조정 공정, 접촉 검지 공정 및 연마 공정의 종료 후에, 바늘 축 주위 회전 스테이지(223)를 소정 각도 회전시켜, 바늘의 다른 면에 대하여 초벌 조정 공정, 접촉 검지 공정 및 연마 공정을 실행하는 처리를 반복하고, 모든 면의 연마가 완료된 후에 세정 공정을 실행하게 된다. 또한, 초벌 조정 공정, 접촉 검지 공정, 연마 공정 및 세정 공정을 바늘의 각 면에 대하여 반복하는 것으로 해도 된다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에서는, 연마판에 대한 캐피러리 바늘의 상대 위치를 연마판과 평행 방향 및 수직 방향으로 변화시키는 스테이지의 동작을 제어하여, 연마판에 대한 캐피러리 바늘의 상대 위치를 검출하고, 현미경에 의해 연마판과 캐피러리 바늘이 접촉하는 수직 방향의 접촉 위치를 검출하는 연마판 상의 영역인 접촉 영역과, 캐피러리 바늘을 연마판으로 연마하는 연마판 상의 영역을 액체로 채운 연마 영역을 구비하도록 구성했으므로, 연마에 의해 생기는 캐피러리 바늘의 파쇄편을 액체에 항상 부유시킴으로써 천자 성능이 우수한 캐피러리 바늘을 제조할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 마이크로 인젝션용 캐피러리 바늘의 제조 방법 및 제조 장치는, 캐피러리 바늘의 제조에 유용하며, 특히 충분한 크기의 토출구를 확보하면서 높은 관통 능력을 갖는 캐피러리 바늘을 저코스트로 제조하는 것이 필요할 경우에 적합하다.

도1은 실시예1에 따른 캐피러리 바늘의　일례를 도시하는 도면.

도2는 실시예1에 따른 캐피러리 바늘의 다른 일례를 도시하는 도면.

도3은 실시예1에 따른 캐피러리 바늘과 종래의 캐피러리 바늘의 관통 능력을 도시하는 도면.

도4는 캐피러리 바늘의 관통 능력의 시험을 위한 구조를 도시하는 도면.

도5는 캐피러리 바늘이 세포막을 관통한 경우를 도시하는 도면.

도6은 캐피러리 바늘이 세포막을 관통할 수 없는 경우를 도시하는 도면.

도7은 실시예1에 따른 캐피러리 바늘의 제조 장치의 구성을 도시하는 도면.

도8은 실시예1에 따른 캐피러리 바늘을 제조하는 공정을 도시하는 흐름도.

도9는 연마판으로의 접촉 검지에 대하여 설명하기 위한 도면.

도10은 실리콘 웨이퍼의 연마면의 거칠기를 도시하는 도면.

도11은 실리콘 웨이퍼의 연마면의 확대도.

도12는 SF6을 이용하여 드라이 에칭한 후의 실리콘 웨이퍼의 연마면의 거칠기를 도시하는 도면.

도13은 SF6을 이용하여 드라이 에칭한 후의 실리콘 웨이퍼의 연마면의 확대도.

도14는 C4F8과 SF6을 교대로 이용하여 드라이 에칭한 후의 실리콘 웨이퍼의 연마면의 거칠기를 도시하는 도면.

도15는 C4F8과 SF6을 교대로 이용하여 드라이 에칭한 후의 실리콘 웨이퍼의 연마면의 확대도.

도16은 실시예2에 따른 제조 장치의 구성을 도시하는 도면.

도17은 실시예2에 따른 제조 장치의 변형예1을 도시하는 도면.

도18은 실시예2에 따른 제조 장치의 변형예2를 도시하는 도면.

도19는 초벌 조정 시에 있어서의 화상 좌표계 상의 바늘 끝 동작을 도시하는 도면.

도20은 접촉 영역에서의 접촉 검지 동작을 도시하는 도면.

도21은 연마 영역에서의 연마 동작을 도시하는 도면.

도22는 세정 영역에서의 세정 동작을 도시하는 도면.

도23은 종래의 캐피러리 바늘의 일례를 도시하는 도면.

도24는 종래의 캐피러리 바늘의 다른 일례를 도시하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 캐피러리 바늘

12 : 샤알레

13 : 도립 현미경

20 : K562 세포

21 : 주머니

100, 200 내지 201 : 제조 장치

110, 210 : 대좌부

111, 212 : Y축 스테이지

112, 211, : X축 스테이지

113, 213 : 연마판

120, 220 : 유지부

121 : Z축 스테이지

122 : Y축 주위 회전 스테이지

123 : 바늘 축 주위 회전 스테이지

124, 224 : 홀더

125, 225 : 압력 기체 공급부

130, 230: 감시부

131, 231 : 현미경

132, 232 : 전자 카메라부

214a : 연마 영역용 제방

214b : 세정 영역용 제방

215 : 수조

216a : 연마 영역용 오목부

216b : 세정 영역용 오목부

221 : Z축 스테이지

222 : Y축 주위 회전 스테이지

223 : 바늘 축 주위 회전 스테이지

Claims

마이크로 인젝션용 캐피러리 바늘의 제조 방법에 있어서,

중공의 바늘의 선단을, 평활면을 드라이 에칭에 의해 조화 처리하여 제작된 연마판의 연마면 상을 소정의 접촉 각도, 압박량 및 상대 이동 속도로 소정 거리만큼 이동시켜, 상기 선단의 일면을 연마하는 제1 연마 공정과,

상기 바늘을 축 주위로 회전시키는 회전 공정과,

상기 바늘의 선단을, 상기 연마면 상을 소정의 접촉 각도, 압박량 및 상대 이동 속도로 소정 거리만큼 이동시켜, 상기 선단의 다른 면을 연마하는 제2 연마 공정을 포함한 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 연마 공정 및 상기 제2 연마 공정은, 상기 바늘의 내부로 기체를 공급하고, 상기 기체를 상기 선단으로부터 방출시키면서 연마를 행하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 회전 공정 및 상기 제2 연마 공정을 2회 이상 반복해 실행하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 연마판의 피처리면의 평균 거칠기는 1 내지 10㎚인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 연마 공정 및 상기 제2 연마 공정은, 상기 연마판 상의 소정 영역을 액체로 채운 연마 영역에서 상기 바늘의 선단을 연마하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제5항에 있어서, 연마된 상기 바늘의 선단을, 상기 연마판 상의 소정 영역을 액체로 채운 세정 영역에서 세정하는 세정 공정을 더 포함한 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 제1 연마 공정 및 상기 제2 연마 공정에 앞서, 상기 연마판 상의 소정 영역인 접촉 영역에서, 상기 연마판과 상기 바늘의 선단을 접촉시켜, 접촉 시의 상기 연마판과 상기 바늘의 상대 위치 정보를 기록하는 접촉 검출 공정을 더 구비하고,

상기 제1 연마 공정 및 상기 제2 연마 공정은, 상기 접촉 검출 공정에서 기록된 상대 위치 정보에 기초하여 연마를 행하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 연마 영역 및 상기 세정 영역은, 각각이 상기 연마판의 상면을 제방으로 포위하여 액체를 채운 영역인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 제1 연마 공정 및 상기 제2 연마 공정은, 상기 연마 영역을 채운 액체의 모세관 상승압보다도 높은 압력의 기체를 상기 바늘의 내부로 공급하고, 상기 기체를 상기 선단으로부터 방출시키면서 연마를 행하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 세정 공정은, 상기 세정 영역에 채워진 액체 내에서 상기 바늘의 선단을 왕복 동작시키는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
마이크로 인젝션용 캐피러리 바늘의 제조 장치에 있어서,

평활면을 드라이 에칭에 의해 조화 처리하여 제작된 연마면을 갖는 연마판이 탑재되는 대좌부와,

중공의 바늘을 유지하는 유지부를 구비하고,

상기 대좌부 및 상기 유지부는, 상기 바늘의 선단이 상기 연마면에 의해 소정의 접촉 각도, 압박량 및 상대 이동 속도로 연마되도록 상대적으로 이동하고,

상기 유지부는, 상기 바늘을 축 주위로 회전시키는 것을 특징으로 하는 제조 장치.
제11항에 있어서, 상기 유지부는, 상기 바늘의 내부로 기체를 공급하고, 상기 기체를 상기 선단으로부터 방출시키는 것을 특징으로 하는 제조 장치.
제11항에 있어서, 상기 연마판 및 상기 유지부의 상대 위치 및 상대 각도와, 상기 유지부에 유지된 상기 바늘의 축 주위의 각도를 제어하는 제어부와,

상기 연마판 상의 소정 영역인 접촉 영역에서, 상기 연마판과 상기 바늘의 선단을 접촉시켜, 접촉 시의 상기 연마판과 상기 바늘의 상대 위치 정보를 기록하는 접촉 검출부를 구비하고,

상기 제어부는, 상기 접촉 검출부에 의해 기록된 상대 위치 정보에 기초하여, 상기 바늘의 선단이 상기 연마면에 의해 소정의 접촉 각도, 압박량 및 상대 이동 속도로 연마되도록 상기 대좌부 및 상기 유지부를 제어하는 것을 특징으로 하는 제조 장치.
제13항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 연마판 상의 소정 영역을 액체로 채운 연마 영역에서 상기 바늘의 선단을 연마시키는 것을 특징으로 하는 제조 장치.
제13항에 있어서, 상기 제어부는, 연마된 상기 바늘의 선단을, 상기 연마판 상의 소정 영역을 액체로 채운 세정 영역에서 세정시키는 것을 특징으로 하는 제조 장치.
제13항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 연마 영역에서 상기 바늘의 선단을 연마시킨 후, 상기 바늘을 축 주위로 회전시키고, 다시 상기 연마 영역에서 상기 바늘의 선단을 연마시키는 것을 특징으로 하는 제조 장치.
제13항에 있어서, 상기 유지부는, 상기 연마 영역을 채운 액체의 모세관 상승압보다도 높은 압력의 기체를 상기 바늘의 내부로 공급하고, 상기 기체를 상기 선단으로부터 방출시키면서 연마를 행하는 것을 특징으로 하는 제조 장치.
마이크로 인젝션의 대상물에 액체를 주입하기 위한 토출구를 갖는 선단부가 다면 연마되어, 선단 곡률 0.2㎛ 이하로 첨예화된 것을 특징으로 하는 마이크로 인젝션용 캐피러리 바늘.