WO2008065868A1 - Procédé de liaison de substrat de micropuce et micropuce - Google Patents

Procédé de liaison de substrat de micropuce et micropuce Download PDF

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    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/73—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/739—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/7392—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic
    • B29C66/73921—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic characterised by the materials of both parts being thermoplastics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
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    • B29C66/929—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools characterized by specific pressure, force, mechanical power or displacement values or ranges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0037—Other properties
    • B29K2995/0072—Roughness, e.g. anti-slip
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/756—Microarticles, nanoarticles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/05—Microfluidics
    • B81B2201/058—Microfluidics not provided for in B81B2201/051 - B81B2201/054
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2203/00—Forming microstructural systems
    • B81C2203/03—Bonding two components
    • B81C2203/038—Bonding techniques not provided for in B81C2203/031 - B81C2203/037

Definitions

  • the present invention relates to a method for bonding a microchip substrate on which a channel groove is formed, and a microchip manufactured by the method.
  • a fine flow path circuit is formed on a silicon or glass substrate, and chemical reactions, separation, and analysis of liquid samples such as nucleic acids, proteins, and blood are carried out in a micro space.
  • a micro-analysis chip to perform, or an apparatus called u TAS (Micro Total Analysis Systems) has been put into practical use.
  • u TAS Micro Total Analysis Systems
  • a microchip is manufactured by bonding two members that have been subjected to micromachining to at least one member.
  • a glass substrate is used for the microchip, and various microfabrication methods have been proposed.
  • glass substrates are not suitable for mass production and are very expensive, development of inexpensive and disposable resin macrochips is desired.
  • Examples of the treatment for imparting hydrophilic properties to the flow channel surface include organic / inorganic coating, plasma treatment, and surface modification by flowing a solution in the flow channel.
  • the coating of SiO film is sufficiently hydrophilic and is used as a material because it is inorganic.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-80569
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-77239
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-771218
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-74796
  • the resin microchip substrates can be bonded to each other by the method described above.
  • ultrasonic fusion, thermal fusion, and laser fusion the resin surfaces of the substrates are melted and solidified again to join the resin microchip substrates together.
  • a hydrophilic film is formed and a hydrophilic film is also formed on the bonding surface, it becomes difficult to bond the microchip substrates together.
  • an inorganic SiO film when used as the hydrophilic film, it is usually a microchip substrate.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a microchip substrate for explaining a conventional method for bonding microchip substrates.
  • a SiO film 103 is formed on a microchip substrate 101 having a fine flow path 102 formed on the surface.
  • the adhesive 106 may ooze out into the fine flow path 102 and block the fine flow path 102 as indicated by a broken-line circle.
  • the main component after curing of the adhesive 106 is a resin and exhibits hydrophobicity, the hydrophilic function of the SiO film may be hindered.
  • a SiO film 103 is formed only on the inner surface of the fine channel 102, and An SiO film 105 is formed on the chip substrate 104 at a position corresponding to the fine flow path 102.
  • a SiO film 103 is formed only on the inner surface of the microchannel 102,
  • a SiO film 105 is formed at a position corresponding to the fine channel 102.
  • the substrates are bonded to each other by thermal fusion, laser fusion, or ultrasonic fusion is also conceivable.
  • the patterning of the SiO film is different from the microchip substrate 101.
  • the surface (resin) of the substrate 104 is exposed to the microchannel 102, and the microchannel 102 cannot be covered only with the SiO film having a hydrophilic function. As a result, the fine channel 102
  • the present invention solves the above-described problem, and forms a hydrophilic film on the inner surface of a fine channel, and joins microchip substrates to each other without using an adhesive to manufacture a microchip. It is an object of the present invention to provide a bonding method that can be used, and a microchip thereof.
  • a channel groove is formed in at least one resin member of the two resin members, and the channel groove is formed in the two resin members.
  • the above two resin members are joined by activating the SiO film.
  • a second aspect of the present invention is a microchip substrate bonding method according to the first aspect, wherein the activation is performed by ultraviolet irradiation.
  • a third aspect of the present invention is a bonding method of a microchip substrate according to the second aspect, wherein the wavelength of ultraviolet rays used for the ultraviolet irradiation is 170 nm to 180 nm. To do.
  • a fourth aspect of the present invention is a microchip substrate bonding method according to the first aspect, characterized in that the activation is performed by plasma irradiation.
  • a fifth aspect of the present invention is a microchip substrate bonding method according to the first aspect, wherein the activation is performed by ion beam irradiation.
  • a sixth embodiment of the present invention is a method for bonding a microchip substrate according to any one of the first to fifth embodiments, wherein the surface roughness Ra of the SiO film is Ra ⁇ To be 2nm
  • a seventh aspect of the present invention is a method for joining microchip substrates according to any one of the first to sixth aspects, the surfaces of the two resin members, SiO film
  • the surface roughness Ra of the surface to be formed is characterized by Ra ⁇ 2 nm.
  • an eighth aspect of the present invention is a method for joining the microchip substrates according to any one of the first to fifth aspects, wherein the flow path is one of the two resin-made members.
  • the resin member in which the groove is formed is a plate-like member, and the resin member in which the channel groove is not formed is a film-like member.
  • a ninth embodiment of the present invention is a microchip characterized by being bonded by the bonding method of the microchip substrate according to any one of the first to eighth embodiments.
  • a channel groove is formed in at least one resin member of the two resin members, and the two resin members are used for the channel.
  • a microchip bonded with the groove-formed surface inside, and two or more layers of SiO films are formed between the two resin members, and the two or more layers of SiO films form the 2 resins
  • the microchip is characterized in that the manufactured members are joined.
  • an eleventh aspect of the present invention is the microchip according to the tenth aspect, wherein the surface roughness Ra at the boundary between the two or more layers of SiO is Ra ⁇ 2nm.
  • a twelfth aspect of the present invention is the microphone mouth chip of any one of the tenth aspect or the eleventh aspect, wherein the SiO film is formed on the surfaces of the two resin members. Be done
  • the surface roughness Ra is characterized by Ra ⁇ 2 nm.
  • a thirteenth aspect of the present invention is the microchip according to any one of the tenth to twelfth aspects, wherein the channel groove is formed in the two resin members.
  • the resin member is a plate-like member, and the flow path groove is formed, and the resin member is a film-like member.
  • the Mycos formed with the SiO film on the inner surface of the channel groove without using an adhesive are provided.
  • a black chip can be manufactured.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a microchip substrate for explaining a method for bonding microchip substrates according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a microchip substrate for explaining a method for bonding microchip substrates according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a microchip substrate for explaining a bonding method of a microchip substrate according to a conventional technique.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a microchip substrate for explaining a method for bonding microchip substrates according to a first embodiment of the present invention.
  • a groove-shaped fine channel 11 is formed on the surface of the microchip substrate 10.
  • the microchip substrate 20 that is the counterpart to which the microchip substrate 10 is joined is a flat substrate.
  • the microchip substrate 20 functions as a lid (cover) for the microchannel 11, and the microchip Is manufactured.
  • the microchip substrates 10 and 20 correspond to an example of the “resin member” of the present invention.
  • a resin is used for the microchip substrates 10 and 20.
  • the resin is particularly limited in terms of force S, such as good moldability (transferability, releasability), high transparency, and low autofluorescence for ultraviolet light and visible light. It is not a thing.
  • force S such as good moldability (transferability, releasability), high transparency, and low autofluorescence for ultraviolet light and visible light. It is not a thing.
  • polycarbonate, polymethyl methacrylate, polystyrene, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate, nylon 6, nylon 66, polybutyl acetate, polyvinylidene chloride, polypropylene, polyisoprene, polyethylene, polydimethylsiloxane, ring Polyolefins are preferred. Particularly preferred are polymethyl methacrylate and cyclic polyolefin.
  • the microchip substrate 10 and the microchip substrate 20 may use the same material or different materials.
  • the microchip substrates 10 and 20 may have any shape as long as they are easy to handle and analyze. For example, a size of about 10 mm square to 200 mm square is preferable, and 10 mm square to 100 mm square is more preferable.
  • the shape of the microchip substrate 10, 20 is preferably a square, rectangle, circle, etc., as long as it matches the analysis method and analyzer.
  • the shape of the fine channel 11 is preferably reduced in the amount of analysis sample and reagent used. In consideration of the production accuracy of molds, transferability, releasability, etc., both width and depth are considered. The value is preferably in the range of 10 111 to 200 m, but is not particularly limited. Also, the aspect ratio (groove depth / groove width) is preferably about 0 ⁇ ! ⁇ 3, more preferably about 0 ⁇ 2 ⁇ 2. Further, the width and depth of the fine channel 11 may be determined according to the use of the microchip. In order to simplify the explanation, the cross-sectional shape of the microchannel 11 shown in FIG. 1 is rectangular, but this shape is an example of the microchannel 11 and is not curved. May be.
  • the thickness of the microchip substrate 10 on which the microchannels 11 are formed is determined in consideration of formability. Thus, about 0.2 mm to 5 mm is preferable, and about 0.5 mm to 2 mm is more preferable.
  • the thickness of the microchip substrate 20 functioning as a lid (cover) for covering the microchannel 11 is preferably about 0.2 mm to 5 mm, more preferably 0.5 mm to 2 mm in consideration of formability. .
  • a film (sheet-like member) that is not a plate-like member may be used. In this case, the thickness of the film is preferably 30 to 111 to 300 to 111, more preferably 50 to 150 m;
  • an SiO film 12 is formed on the surface of the microchip substrate 10,
  • a SiO film 21 is formed on the surface of the microchip substrate 20.
  • a fine channel 11 is formed.
  • the SiO film 12 For the microchip substrate 10 to be formed, the SiO film 12
  • Form 2 At this time, an SiO film is formed on the inner surface of the fine channel 11 and the microchip is formed.
  • SiO films 12, 21 are made of SiO
  • the main component is a film other than SiO as long as the hydrophilic function of the SiO film is maintained.
  • It may contain 2 2 impurities.
  • the SiO films 12 and 21 are formed by, for example, vapor deposition, sputtering, CVD, or coating.
  • the film forming method is not particularly limited.
  • the SiO film 12 and the SiO film 21 are not particularly limited.
  • the film formation method may be different. Deposition method by coating, sputtering, or CVD SiO film with good adhesion to the inner surface of the microchannel 11, especially the vertical wall of the microchannel 11
  • the SiO films 12 and 21 are formed by coating, a coating that forms a SiO film after curing.
  • the SiO films 12 and 21 can be formed on the surfaces of the microchip substrates 10 and 20.
  • the coating solution for example, a solution obtained by dissolving a polysiloxane oligomer obtained by hydrolysis and condensation polymerization of alkoxysilane in an alcohol solvent is used. In this case, the coating solution is heated to volatilize the alcohol solvent to form a SiO film.
  • a solution obtained by dissolving perhydropolysilazane in a solvent of xylene and dibutyl ether is used for the coating solution.
  • the coating solution is heated to volatilize the solvent and at the same time react with water to form a SiO film.
  • Examples include aquamica.
  • an inorganic mono-organic hybrid polymer obtained by hydrolyzing and co-condensing an alkoxysilyl group-containing polymer and an alkoxysilane is used as a coating solution by dissolving it in an alcohol solvent.
  • the alcohol solvent is volatilized by heating, and the main component is SiO.
  • the coating method is appropriately selected in consideration of the physical properties (viscosity and volatility) of the coating solution. For example, date bubbling, spray coating, spin coating, slit coating, screen printing I-node printing, ink-jet printing, and the like.
  • the coating films are cured to form SiO films 12, 21.
  • thermosetting for example, thermosetting
  • the SiO 2 films 12 and 21 are formed by curing the coating solution by heat treatment.
  • the solvent of the coating solution When the coating solution is cured to form the SiO film, the solvent of the coating solution must be sufficiently volatilized.
  • the curing method is appropriately selected in consideration of viscosity, volatility, and catalyst).
  • the coating solution can be left to cure at room temperature, the coating solution can be cured by heating at a temperature of 60 ° C to 100 ° C, or the coating solution can be cured under high temperature and high humidity (temperature at 60 ° C). 90%, temperature 80 ° C, humidity 90%, etc.). Further, the coating solution may be cured using ultraviolet curing or visible light curing.
  • SiO films 12 and 21 when forming the SiO films 12 and 21 by sputtering, for example, made by SYNCHRON
  • SiO films 12 and 21 were formed using a sputtering device (device name: RAS-1100C). It is divided into a silicon metal deposition chamber and an oxidation chamber, and the SiO films 12 and 21 are formed by rotating the drum to which the substrate is attached.
  • a sputtering device device name: RAS-1100C
  • argon gas flow rate is 250sccm
  • oxygen gas flow is 250sccm
  • SiO film 12 under the conditions that the amount is 120sccm, the RF output is 4.5kW, and the deposition rate is 4A / sec.
  • the SiO films 12 and 21 are formed by CVD, for example, a CVD device manufactured by Samco Corporation.
  • SiO films 12 and 21 were formed using a device (device name: PD-270ST).
  • TEOS Tetra E
  • SiO films 12 and 21 are formed by vaporizing a liquid source containing silicon such as thoxy silane) and TMOS (Tetra Mthoxy Silane), and decomposing and oxidizing them in the plasma space.
  • a liquid source containing silicon such as thoxy silane
  • TMOS Tetra Mthoxy Silane
  • SiO films 12 and 21 were deposited to a thickness of 200 nm under conditions of a TEOS flow rate of 12 sccm, an oxygen gas flow rate of 400 sccm, an RF output of 300 W, a pressure of 50 Pa, and a deposition rate of 30 A / sec.
  • the film thickness of the SiO films 12 and 21 is that the inner surface of the fine channel 11 is all covered with SiO.
  • the film thickness is adjusted accordingly. For example, a value in the range of 101 111 to 3 111 is preferred. A value in the range of 101 111 to 2 ⁇ 111 is more preferred. Also, when forming a SiO film by sputtering or CVD, and when forming a dense SiO film,
  • the value is preferably in the range of 10 nm to 1 [I m, and more preferably in the range of 10 nm to 200 nm.
  • the microchip substrate 10 and the SiO film are used without using an adhesive.
  • the surface condition of the SiO film is large in the bonding strength.
  • the microchannel 11 For example, if the surface roughness Ra of the SiO films 12 and 21 is Ra ⁇ 2 nm, the microchannel 11
  • the surface roughness Ra of the SiO films 12 and 21 is preferably Ra ⁇ 2 nm.
  • planarity is also important in terms of increasing the contact area in the micron order, not the nano order.
  • a plate-shaped member is used for the microchip substrate on which the fine flow path is formed, and the fine flow path is formed! /, N! / Even when the planarity of the microchip substrate on which the path is formed cannot be obtained, it is possible to ensure a good adhesion between the substrates.
  • the surface roughness of 2 2 is almost equal to the surface roughness of the microchip substrate. This tendency is particularly strong when a SiO film is formed by vapor deposition, sputtering, or CVD. Therefore, the surface of the SiO film
  • the surface roughness of the formed microchip substrate should be kept small. Is desirable.
  • the roughness Ra is preferably Ra ⁇ 2 nm, more preferably Ra ⁇ lnm. In this way,
  • an SiO film is formed on the microchip substrate slightly thicker (eg, 11 m or more), lapping, mirror surface
  • Ultra-precision plane (Ra ⁇ lnm) can be realized by chemical processing, CMP processing, etc.
  • the surface of the SiO film is activated, and then the SiO film is shaped as shown in Fig. 1 (c).
  • microchip substrate 10 and the microchip substrate 20 are stacked with the formed surface inside.
  • the microchip substrate 10 and the microchip substrate 10 are formed by the SiO films 13 and 22 whose surfaces are activated.
  • the microchip substrate 20 can be bonded, and the microchip is manufactured. Between the microchip substrate 10 and the microchip substrate 20, two layers of SiO films 13 and 22 are interposed.
  • Activation means that atoms and molecules get energy such as light and heat and become high energy state.
  • the SiO films 12 and 21 are activated as follows.
  • the organic substances adhering to the surface of 21 are decomposed and removed by irradiating with high energy such as light and heat, and as a result, OH group bonds are generated on the surfaces of SiO films 12 and 21.
  • the force includes ultraviolet irradiation, plasma irradiation, ion beam irradiation, ultrasonic cleaning, acid-alkali cleaning, heating and the like, and is not particularly limited to these methods.
  • ultraviolet irradiation, ion irradiation, and plasma irradiation will be described in detail as an example of activation.
  • the wavelength is 170 nm or more; 180 ⁇
  • Excimer light irradiation unit (model UER20-172C) manufactured by Eo Electric Co., Ltd., excimer light irradiation was performed under the conditions of a wavelength of 172 nm and a radiation intensity of 10 mW / cm 2.
  • the optical energy of excimer light with a wavelength of 172 nm is 166.6 kcal / mol, which is higher than most molecular binding energies.
  • the flow rate of the oxygen gas is 50 sccm
  • a beam voltage 500V
  • the beam current is 400 mA
  • the degree of vacuum 1. 5 X 10- 2 Pa Irradiate ions under certain conditions to activate the surfaces of SiO films 12 and 21
  • SiO films 12 and 21 By irradiating the surfaces of SiO films 12 and 21 with oxygen ions and argon ions, Decompose and remove the material, generate OH group bonds and activate the surface of SiO layers 12 and 21.
  • Plasma irradiation is performed using a plasma dry cleaner (model PC-1000) manufactured by a chemical company under conditions of an oxygen gas flow rate of 200 sccm, an RF output of 400 W, and a vacuum of 50 Pa.
  • a plasma dry cleaner model PC-1000 manufactured by a chemical company under conditions of an oxygen gas flow rate of 200 sccm, an RF output of 400 W, and a vacuum of 50 Pa.
  • Si films 12 and 21 are formed on the bonding surfaces of the microchip substrates 10 and 20,
  • the hydrophilic films are activated by activating the SiO films 12 and 21.
  • microchip substrate 10 and the microchip substrate 20 can be bonded without using an adhesive that may hinder the performance.
  • a SiO film is also formed on the inner surface of the fine channel 11
  • the inner surface of the fine channel 11 can have a hydrophilic function.
  • the SiO film has a hydrophilic function, a fine flow of low molecules such as proteins and polymers
  • microchip substrates 10 and 20 are made of resin, they are usually hydrophobic, and low molecules and polymers such as proteins tend to adhere to the microchannel 11, but by forming a SiO film, Suppresses its adhesion
  • the force effect that can be hydrophilized decreases with time, and the hydrophilic function is often lost within a few days.
  • the microchip substrate 20 functioning as a bar
  • the same surface state can be formed even when the resin materials of the microchip substrate 10 and the microchip substrate 20 are different. As a result, the accuracy and reliability of the analysis can be increased. If the surface condition of the substrate is different, there will be variations in the flow rate and reaction of the liquid to be analyzed, and the detection sensitivity of the analysis chip will be reduced.
  • the SiO membrane is made into a fine channel 11
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a microchip substrate for explaining a method for bonding microchip substrates according to a second embodiment of the present invention.
  • the fine flow path is formed only on one of the microchip substrates.
  • the fine flow path is formed on both microchip substrates.
  • a microchip substrate 10 having a microchannel 11 formed on the surface and a microchip substrate 30 having a microchannel 31 formed on the same surface are prepared.
  • a deeper microchannel can be formed.
  • an SiO film 12 is formed on the surface of the microchip substrate 10.
  • SiO films 12 and 32 are formed on the surfaces where the flow paths 11 and 31 are formed. At this time, the fine channel 1
  • a SiO film is formed on the inner surface of 1 and 31, and on the surface (bonding surface) to be bonded to the other substrate
  • SiO films 12 and 32 are formed.
  • the SiO films 12 and 32 are deposited, sputtered, CVD, or coated as in the first embodiment.
  • the film thickness and surface roughness Ra of the SiO films 12 and 32 are
  • the surface of the SiO film is activated, and thereafter, as shown in FIG.
  • the microchip substrate 10 and the microchip are arranged with the surface on which the SiO film is formed facing inward.
  • the microchip substrate 10 and the microchip substrate 30 can be joined by the films 13 and 33, and the microchip is manufactured. By this bonding, it is possible to form the fine channel 40 having a large groove aspect ratio. Only SiO films 13 and 33 are interposed between the microchip substrate 10 and the microchip substrate 30.
  • the method of activating the SiO film is the same as that of the first embodiment, and ultraviolet irradiation and plasma irradiation are performed.
  • the SiO film can be activated by a technique such as ion beam irradiation, ultrasonic cleaning, acid-alkali cleaning, or heating.
  • the SiO films 12 and 32 are formed on the bonding surfaces of the microchip substrates 10 and 30,
  • the hydrophilic film is activated by activating the SiO films 12 and 32.
  • microchip substrate 10 and the microchip substrate 30 can be bonded without using an adhesive that may hinder the performance.
  • a SiO film is also applied to the inner surface of the microchannels 11, 31
  • An injection molding machine is used to mold a cyclic polyolefin resin (Zeon Corporation, made by Nippon Zeon Co., Ltd.), and a plate-shaped member with external dimensions of 50 mm x 50 mm x lmm. Then, a flow path side microchip substrate composed of a plurality of through holes having an inner diameter of 2 mm was produced.
  • This flow path side microchip substrate corresponds to the microchip substrate 10 in which the fine flow path 11 in the first embodiment is formed.
  • a transparent resin film manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., Zeonor film
  • the film thickness is 100 m .
  • This film-like cover-side microchip substrate force corresponds to the microchip substrate 20 functioning as a lid (cover) in the first embodiment.
  • Example 1 a SiO film was formed by CVD.
  • a SiO film was formed on the bonding surface side of the bar-side microchip substrate using a Samco CVD apparatus (device name: PD-270 ST).
  • TEOS flow rate is 12sccm
  • oxygen gas flow rate is 400sc
  • Example 1 the SiO film was activated by ultraviolet irradiation. Equis made by Usio
  • sima light irradiation unit model UER20-172C
  • irradiating the SiO film with ultraviolet rays for 30 seconds under the conditions of a wavelength of 172 nm and a radiation intensity of lOmW / cm 2 ,
  • the microchannel substrate on the flow channel side and the microchip substrate on the cover side were pressure-bonded with a force of 0.2 kgf / cm 2 and joined within 1 minute. Thereby, the microchip is manufactured.
  • An injection molding machine molded cyclic polyolefin resin (Zeon Corporation, ZEONOR), a transparent resin material, and a plate-shaped member with external dimensions of 50mm x 50mm x lmm.
  • a channel-side microchip composed of multiple through holes with an inner diameter of 2 mm A substrate was prepared.
  • This flow path side microchip substrate corresponds to the microchip substrate 10 on which the fine flow path 11 in the first embodiment is formed.
  • a transparent resin film manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., ZENOA film
  • the film thickness is 100 m.
  • This film-like cover-side microchip substrate force corresponds to the microchip substrate 20 functioning as a lid (cover) in the first embodiment.
  • Example 1 a SiO film was formed by CVD.
  • a SiO film was formed on the bonding surface side of the bar-side microchip substrate using a Samco CVD apparatus (device name: PD-270 ST).
  • TEOS flow rate is 12sccm
  • oxygen gas flow rate is 400sc
  • Example 2 the SiO film was activated by ion irradiation. Made by Optoran Co., Ltd.
  • the SiO film on the cover side microchip substrate was activated. After that, the active state of the surface is lost
  • the microchannel substrate and the microchip substrate on the flow channel side and the microchip substrate on the cover side were pressure-bonded with a force of 0.2 kgf / cm 2 and joined within 5 minutes after opening to the atmosphere. Thereby, the microchip is manufactured.
  • the substrates were pressed together with the microchip substrates opened to the atmosphere. However, if the substrates are bonded in a vacuum without being released to the atmosphere after irradiation with an ion beam, the substrates are made stronger. Use force S to join each other.
  • An injection molding machine is used to form a cyclic polyolefin resin (Zeon Corporation, made by Nippon Zeon Co., Ltd.), and a plate-shaped member with outer dimensions of 50mm x 50mm x lmm. Then, a flow path side microchip substrate composed of a plurality of through holes having an inner diameter of 2 mm was produced.
  • This flow path side microchip substrate corresponds to the microchip substrate 10 in which the fine flow path 11 in the first embodiment is formed.
  • a transparent resin film manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., Zeonor film
  • the film thickness is 100 m.
  • This film-like cover-side microchip substrate force corresponds to the microchip substrate 20 functioning as a lid (cover) in the first embodiment.
  • Example 3 a SiO film was formed by CVD.
  • a SiO film was formed on the bonding surface side of the bar-side microchip substrate using a Samco CVD apparatus (device name: PD-270 ST).
  • TEOS flow rate is 12sccm
  • oxygen gas flow rate is 400sc
  • Example 3 the SiO film was activated by plasma irradiation.
  • the oxygen film flow rate is 200sccm
  • the RF output is 400W
  • the vacuum is 50Pa.
  • the SiO films on the side microchip substrate and the cover side microchip substrate were activated. afterwards In order not to lose the active state of the surface, within 5 minutes after opening to the atmosphere, the microchannel substrate and the microchip substrate on the channel side and the microchip substrate on the channel side should be 0.2 kgf / cm 2 with the microchannel inside. Crimped and joined. Thereby, the microchip is manufactured.
  • the substrates were pressure-bonded with the microchip substrates open to the atmosphere. However, if the substrates are pressed in a vacuum without being exposed to the air after being irradiated with plasma, the substrates are more firmly bonded. Can be joined.
  • a polymethyl methacrylate resin (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., Acrypet VH) is molded with an injection molding machine, and a plate member with an external dimensional force of S50mmX 50mm X 1mm with a width of 50 ⁇ m and a depth of 50 m.
  • a flow path side microchip substrate composed of a plurality of fine flow paths and a plurality of through holes having an inner diameter of 2 mm was produced. This flow path side microchip substrate is the same as that in the first embodiment.
  • a transparent resin film manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Atariprene
  • the film thickness is 100 m.
  • This film-like cover-side microchip substrate force corresponds to the microchip substrate 20 functioning as a lid (cover) in the first embodiment.
  • Example 4 a SiO film was formed by CVD.
  • a SiO film was formed on the bonding surface side of the bar-side microchip substrate using a Samco CVD apparatus (device name: PD-270 ST).
  • TEOS flow rate is 12sccm
  • oxygen gas flow rate is 400sc
  • SiO film is lOOOnm type on the bonding surface side of the flow path side micro-chip substrate and the cover-side microchip substrate under the conditions of cm, RF output 300W, pressure 50Pa, and deposition rate 30A / sec. Made.
  • CVD film deposition system it was possible to form a uniform SiO film on the inner surface of a fine channel with a width of 50 111 and a depth of 50 m.
  • the thickness of the SiO film in the fine channel is 70
  • the surface of the SiO film was polished until Ra ⁇ lnm.
  • Example 4 the Si02 film was activated by ion irradiation.
  • RF ion source type OIS—two manufactured by Optoran Co., Ltd. is used, oxygen gas flow rate is 50sccm, argon gas flow rate is 8sccm, beam voltage is 500V, beam current is 400mA, vacuum is 1.5 X 10 Pa Irradiate the ion beam to the SiO film for 30 seconds under certain conditions.
  • the SiO film on the cover side microchip substrate was activated. After that, the active state of the surface is lost
  • the microchannel substrate and the microchip substrate on the flow channel side and the microchip substrate on the cover side were pressure-bonded with a force of 0.2 kgf / cm 2 and joined within 5 minutes after opening to the atmosphere. Thereby, the microchip is manufactured.
  • the substrates were pressure-bonded with the microchip substrates open to the atmosphere. However, if the substrates are bonded in a vacuum without being exposed to the air after being irradiated with an ion beam, the substrates are made stronger. Use force S to join each other.
  • Example 1 to Example 4 by forming a SiO film on the surface on which the fine flow path is formed on the resin microchip substrate, and activating the SiO film,
  • Example 2 It becomes possible to manufacture the formed microchip.
  • the material of the microchip substrate and the method for forming the SiO film shown in Example 1 to Example 4 are examples, and the present invention
  • Power s is not limited to these.

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Description

明 細 書
マイクロチップ基板の接合方法、及びマイクロチップ
技術分野
[0001] 本発明は、流路用溝が形成されたマイクロチップ基板を接合する方法、及び、その 方法によって製造されるマイクロチップに関する。
背景技術
[0002] 微細加工技術を利用してシリコンやガラス基板上に微細な流路ゃ回路を形成し、 微小空間上で核酸、タンパク質、血液などの液体試料の化学反応や、分離、分析な どを行うマイクロ分析チップ、あるいは; u TAS (Micro Total Analysis Systems )と称される装置が実用化されている。このようなマイクロチップの利点としては、サン プルや試薬の使用量又は廃液の排出量が軽減され、省スペースで持ち運び可能な 安価なシステムの実現が考えられる。
[0003] マイクロチップは、少なくとも一方の部材に微細加工が施された部材 2つをはり合わ せることにより製造される。従来においては、マイクロチップにはガラス基板が用いら れ、様々な微細加工方法が提案されている。し力もながら、ガラス基板は大量生産に は向かず、非常に高コストであるため、廉価で使い捨て可能な樹脂製マクロチップの 開発が望まれている。
[0004] また、このようなマイクロチップのように微細流路中に通液して検査を行うような素子 においては、流路にタンパク質などの液体試料が付着しないように、流路表面に親 水性の性質を付与する処理が行われて!/、る。
[0005] 流路表面に親水性の性質を付与する処理としては、有機物/無機物のコーティン グ、プラズマ処理、流路内に溶液を流すことによる表面修飾などの手法がある。その なかでも、 SiO膜のコーティングは親水性も十分にあり、無機物であるため材料とし
2
て安定、高透明度を有するなどの特長がある。
[0006] また、マイクロチップ基板を接合する方法として、接着剤を用いて接合する方法、有 機溶剤で樹脂基板の表面を溶かして接合する方法 (例えば特許文献 1)、超音波融 着を利用して接合する方法 (例えば特許文献 2)、熱融着を利用して接合する方法（ 例えば特許文献 3)、レーザ融着を利用する方法などがある（例えば特許文献 4)。 特許文献 1 :特開 2005— 80569号公報
特許文献 2：特開 2005— 77239号公報
特許文献 3：特開 2005— 771218号公報
特許文献 4：特開 2005— 74796号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] マイクロチップ基板に親水性を有する膜を形成しない場合、上記のような方法で樹 脂製のマイクロチップ基板同士を接合することができる。また、超音波融着、熱融着、 及びレーザ融着では、いずれも基板の樹脂表面を溶かして再度固化させることで樹 脂製のマイクロチップ基板同士を接合するため、微細流路の内面に親水性の膜が形 成され、且つ接合面にも親水性の膜が形成されている場合、マイクロチップ基板同士 を接合することが困難になる。
[0008] 特に、親水性の膜として無機物の SiO膜を利用する場合、通常はマイクロチップ基
2
板同士の接合面にも SiO膜を形成するため、マイクロチップ基板同士の接合には接
2
着剤を用いるのが一般的である。
[0009] しかしながら、接着剤を用いてマイクロチップ基板同士を接合する場合、図 3に示す 問題がある。図 3は、従来技術に係るマイクロチップ基板の接合方法を説明するため のマイクロチップ基板の断面図である。例えば、図 3 (a)に示すように、表面に微細流 路 102が形成されたマイクロチップ基板 101に SiO膜 103を形成する。このとき、微
2
細流路 102の内面のみならず、相手方の基板と接合する面 (接合面）にも SiO膜 10
2
3を形成する。そして、微細流路 102をカバーするための平板状のマイクロチップ基 板 104に SiO膜 105を形成し、接着剤 106によって両基板を接合するという態様が
2
考えられる。このように接着剤 106によって基板同士を接合する場合、破線の円で示 すように、微細流路 102内に接着剤 106が染み出して微細流路 102を塞いでしまう おそれがある。また、接着剤 106は硬化後の主成分が樹脂であり、疎水性を示すた め、 SiO膜による親水性機能が妨げられるおそれがある。
2
[0010] また、図 3 (b)に示すように、微細流路 102の内面のみに SiO膜 103を形成し、マ イク口チップ基板 104には、その微細流路 102に対応した位置に SiO膜 105を形成
2
して、接着剤 106によって基板同士を接合するような態様も考えられる。しかし、この ような場合は、接着剤 106の方が SiO膜 105よりも厚いため、接着剤 106が微細流
2
路 102内に染み出してしまうおそれがある。
[0011] また、図 3 (c)に示すように、微細流路 102の内面のみに SiO膜 103を形成し、マイ
2
クロチップ基板 104には、その微細流路 102に対応した位置に SiO膜 105を形成し
2
て、熱融着、レーザ融着、又は超音波融着で基板同士を接合するような態様も考え られる。しかし、このような場合は、 SiO膜のパターユングがマイクロチップ基板 101と
2
マイクロチップ基板 104の両方で必要となる。さらに、マイクロチップ基板 104への Si O膜 105の成膜位置を精度良く決めないと、破線の円で示すように、マイクロチップ
2
基板 104の表面（樹脂）が微細流路 102に露出することになり、親水性機能を有する SiO膜だけで微細流路 102を覆うことができなくなる。その結果、微細流路 102にお
2
ける親水性機能が保たれないおそれがある。
[0012] 以上のように、接着剤を用いた場合、微細流路内に接着剤がはみ出してしまう問題 があり、また、接着剤を用いない場合であっても、 SiO膜の成膜位置を精度良く決め
2
る必要があり、その位置合わせが困難であるという問題がある。いずれの方法によつ ても、微細流路内において、 SiO膜による親水性機能を確保することが困難という問
2
題がある。また、従来の方法では、コストの面からも量産には適していない。
[0013] 本発明は上記の問題を解決するものであり、微細流路の内面に親水性の膜を形成 し、接着剤を用いずに、マイクロチップ基板同士を接合してマイクロチップを製造する ことができる接合方法、及びそのマイクロチップを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0014] 本発明の第 1の形態は、 2つの樹脂製部材の少なくとも 1つの樹脂製部材には流路 用溝が形成され、前記 2つの樹脂製部材を、前記流路用溝が形成されている面を内 側にして接合するマイクロチップ基板の接合方法であって、前記 2つの樹脂製部材 のそれぞれに対して、接合する面の表面に SiOを主成分とする SiO膜を形成し、前
2 2
記 SiO膜を活性化させることで、前記 2つの樹脂製部材を接合することを特徴とする
2
マイクロチップ基板の接合方法である。 [0015] また、本発明の第 2の形態は、第 1の形態に係るマイクロチップ基板の接合方法で あって、前記活性化を紫外線照射によって行うことを特徴とする。
[0016] また、本発明の第 3の形態は、第 2の形態に係るマイクロチップ基板の接合方法で あって、前記紫外線照射に用いる紫外線の波長は、 170nm〜； 180nmであることを 特徴とする。
[0017] また、本発明の第 4の形態は、第 1の形態に係るマイクロチップ基板の接合方法で あって、前記活性化をプラズマ照射によって行うことを特徴とする。
[0018] また、本発明の第 5の形態は、第 1の形態に係るマイクロチップ基板の接合方法で あって、前記活性化をイオンビーム照射によって行うことを特徴とする。
[0019] また、本発明の第 6の形態は、第 1の形態から第 5の形態のいずれかのマイクロチッ プ基板の接合方法であって、前記 SiO膜の表面粗さ Raが、 Ra≤2nmであることを
2
特徴とする。
[0020] また、本発明の第 7の形態は、第 1の形態から第 6の形態のいずれかのマイクロチッ プ基板の接合方法であって、前記 2つの樹脂製部材の表面であって前記 SiO膜が
2 形成される面の表面粗さ Raが、 Ra≤2nmであることを特徴とする。
[0021] また、本発明の第 8の形態は、第 1の形態から第 5の形態のいずれかのマイクロチッ プ基板の接合方法であって、前記 2つの樹脂製部材のうち、前記流路用溝が形成さ れた樹脂製部材は板状の部材であり、前記流路用溝が形成されていない樹脂製部 材はフィルム状の部材であることを特徴とする。
[0022] また、本発明の第 9の形態は、第 1の形態から第 8の形態のいずれかのマイクロチッ プ基板の接合方法によって接合されたことを特徴とするマイクロチップである。
[0023] また、本発明の第 10の形態は、 2つの樹脂製部材のうち少なくとも 1つの樹脂製部 材には流路用溝が形成され、前記 2つの樹脂製部材を、前記流路用溝が形成されて いる面を内側にして接合されたマイクロチップであって、前記 2つの樹脂製部材の間 には、 2層以上の SiO膜が形成され、前記 2層以上の SiO膜により前記 2つの樹脂
2 2
製部材が接合されていることを特徴とするマイクロチップである。
[0024] また、本発明の第 11の形態は、第 10の形態に係るマイクロチップであって、前記 2 層以上の SiO膜の境界における表面粗さ Raが、 Ra≤2nmであることを特徴とする。 [0025] また、本発明の第 12の形態は、第 10の形態又は第 11の形態のいずれかのマイク 口チップであって、前記 2つの樹脂製部材の表面であって前記 SiO膜が形成される
2
面の表面粗さ Raが、 Ra≤2nmであることを特徴とする。
[0026] また、本発明の第 13の形態は、第 10の形態から第 12の形態のいずれかのマイクロ チップであって、前記 2つの樹脂製部材のうち、前記流路用溝が形成された樹脂製 部材は板状の部材であり、前記流路用溝が形成されてレ、な!/、樹脂製部材はフィルム 状の部材であることを特徴とする。
発明の効果
[0027] 本発明によれば、接着剤を用いずに、流路用溝の内面に SiO膜が形成されたマイ
2
クロチップを製造することが可能となる。
図面の簡単な説明
[0028] [図 1]本発明の第 1実施形態に係るマイクロチップ基板の接合方法を説明するための マイクロチップ基板の断面図である。
[図 2]本発明の第 2実施形態に係るマイクロチップ基板の接合方法を説明するための マイクロチップ基板の断面図である。
[図 3]従来技術に係るマイクロチップ基板の接合方法を説明するためのマイクロチッ プ基板の断面図である。
符号の説明
[0029] 10、 20、 30 マイクロチップ基板
11、 31、 40 微細流路
12、 13、 21、 22、 32、 33 SiO膜
2
発明を実施するための最良の形態
[0030] [第 1の実施の形態]
本発明の第 1実施形態に係るマイクロチップ基板の接合方法、及びその方法によつ て製造されるマイクロチップついて、図 1を参照して説明する。図 1は、本発明の第 1 実施形態に係るマイクロチップ基板の接合方法を説明するためのマイクロチップ基板 の断面図である。 [0031] 図 1 (a)に示すように、マイクロチップ基板 10の表面には溝状の微細流路 11が形成 されている。マイクロチップ基板 10の接合の相手方となるマイクロチップ基板 20は、 平板状の基板である。微細流路 11が形成されている面を内側にして、マイクロチップ 基板 10とマイクロチップ基板 20を接合することで、マイクロチップ基板 20が微細流路 11の蓋 (カバー）として機能し、マイクロチップが製造される。なお、マイクロチップ基 板 10、 20が、本発明の「樹脂製部材」の 1例に相当する。
[0032] マイクロチップ基板 10、 20には樹脂が用いられる。その樹脂としては、成形性 (転 写性、離型性）が良いこと、透明性が高いこと、紫外線や可視光に対する自己蛍光性 が低いことなどが条件として挙げられる力 S、特に限定されるものではない。例えば、ポ リカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビ ニル、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン 6、ナイロン 66、ポリ酢酸ビュル、ポリ塩化 ビニリデン、ポリプロピレン、ポリイソプレン、ポリエチレン、ポリジメチルシロキサン、環 状ポリオレフインなどが好ましい。特に、ポリメタクリル酸メチル、環状ポリオレフインな どが好ましい。マイクロチップ基板 10とマイクロチップ基板 20は、同じ材料を用いても 良ぐ異なる材料を用いても良い。
[0033] マイクロチップ基板 10、 20の形状は、ハンドリング、分析しやすい形状であればど のような形状であっても良い。例えば、 10mm角〜 200mm角程度の大きさが好まし く、 10mm角〜 100mm角がより好ましい。マイクロチップ基板 10、 20の形状は、分 析手法、分析装置に合わせれば良ぐ正方形、長方形、円形などの形状が好ましい
〇
[0034] 微細流路 11の形状は、分析試料、試薬の使用量を少なくできることが好ましぐま た成形金型の作製精度、転写性、離型性などを考慮して、幅、深さともに、 10 111〜 200 mの範囲内の値であることが好ましいが、特に限定されるものではない。また、 アスペクト比 (溝の深さ/溝の幅）は、 0· ；!〜 3程度が好ましぐ 0· 2〜2程度がより好 ましい。また、微細流路 11の幅と深さは、マイクロチップの用途によって決めれば良 い。なお、説明を簡便にするために、図 1に示す微細流路 1 1の断面の形状は矩形状 となっているが、この形状は微細流路 11の 1例であり、曲面状となっていても良い。
[0035] また、微細流路 11が形成されたマイクロチップ基板 10の板厚は、成形性を考慮し て、 0. 2mm〜 5mm程度が好ましぐ 0. 5mm〜2mmがより好ましい。微細流路 11 を覆うための蓋 (カバー）として機能するマイクロチップ基板 20の板厚は、成形性を考 慮して、 0. 2mm〜 5mm程度が好ましぐ 0. 5mm〜2mmがより好ましい。また、蓋（ カバー）として機能するマイクロチップ基板 20に微細流路を形成しない場合、板状の 部材ではなぐフィルム（シート状の部材）を用いても良い。この場合、フィルムの厚さ は、 30〃111〜300〃111でることカ好ましく、 50〃m〜； 150〃 mであること力 Sより好まし い。
[0036] そして、図 1 (b)に示すように、マイクロチップ基板 10の表面に SiO膜 12を形成し、
2
マイクロチップ基板 20の表面に SiO膜 21を形成する。微細流路 11が形成されてい
2
るマイクロチップ基板 10に対しては、微細流路 11が形成されている面に SiO膜 12
2 を形成する。このとき、微細流路 11の内面に SiO膜を形成するとともに、マイクロチッ
2
プ基板 20と接合する面 (接合面）にも SiO膜を形成する。 SiO膜 12、 21は、 SiOを
2 2 2 主成分とする膜であり、 SiO膜の親水性機能が保たれる程度であれば、 SiO以外
2 2 の不純物を含んでレ、ても構わなレ、。
(SiO膜の形成方法）
2
SiO膜 12、 21は、例えば、蒸着、スパッタリング、 CVD、又は塗布によって形成す
2
ること力 Sでき、その成膜方法は特に限定されない。また、 SiO膜 12と SiO膜 21とで、
2 2 その成膜方法が異なっていても良い。塗布、スパッタリング、又は CVDによる成膜方 法力 微細流路 11の内面、特に微細流路 11の垂直壁面に密着性の良好な SiO膜
2 を形成できるため、より好ましい方法である。
(塗布による SiO膜の形成例）
2
例えば、塗布によって SiO膜 12、 21を形成する場合、硬化後に SiOの膜となる塗
2 2
布溶液をマイクロチップ基板 10、 20の表面に塗布し、その後、塗布溶液を硬化させ ることで、マイクロチップ基板 10、 20の表面に SiO膜 12、 21を形成することができる
2
〇
[0037] 塗布溶液としては、例えば、アルコキシシランを加水分解、縮重合して得られるポリ シロキサンオリゴマーをアルコール溶媒に溶力、したものを用いる。この場合、塗布溶 液を加熱してアルコール溶媒を揮発させ、 SiO膜を形成する。具体的には、 JSR社 製のグラス力 7003や、コルコート社製のメチルシリケート 51などが挙げられる。
[0038] また、パーヒドロポリシラザンをキシレン、ジブチルエーテル溶媒に溶かしたものを塗 布溶液に用いる。この場合、塗布溶液を加熱して溶媒を揮発させると同時に水と反 応させて、 SiO膜を形成する。具体的には、 AZエレクトロニックマテリアルズ社製の
2
アクアミカなどが挙げられる。
[0039] また、アルコキシシリル基含有ポリマーとアルコキシシランを加水分解.共縮合して 得られる無機一有機ハイブリッドポリマーをアルコール溶媒に溶力、したものを塗布溶 液に用いる。この場合、加熱してアルコール溶媒を揮発させ、 SiOが主成分となるハ
2
イブリツド膜を形成する。具体的には、 JSR社製のグラス力 7506などが挙げられる。 (塗布溶液の塗布方法）
塗布溶液をマイクロチップ基板 10、 20に均一に塗布することが重要である。塗布溶 液の物性 (粘度、揮発性)を考慮し、塗布方法を適宜選択する。例えば、デイツビング 、スプレーコーティング、スピンコーティング、スリットコーティング、スクリーン印局 I ノ ッド印刷、インクジェット印刷などが挙げられる。
[0040] そして、塗布溶液を硬化させることで、 SiO膜 12、 21を形成する。例えば、熱硬化
2
性の塗布溶液を用いた場合は、熱処理を施すことにより塗布溶液を硬化させて、 Si O膜 12、 21を形成する。
2
(塗布溶液の硬化方法）
塗布溶液を硬化させて SiO膜を形成する際には、塗布溶液の溶媒を十分に揮発
2
させ、 SiOの強固なネットワーク構造を形成できることが望ましい。塗布溶液の物性（
2
粘度、揮発性、触媒)を考慮し、硬化方法を適宜選択する。例えば、常温で塗布溶液 を放置して硬化させたり、塗布溶液を 60°C〜100°Cの温度で加熱することで硬化さ せたり、塗布溶液を高温高湿下（温度 60°Cで湿度 90%、温度 80°Cで湿度 90%など )で硬化させたりする。また、紫外線硬化や、可視光硬化などを利用して塗布溶液を 硬化させても良い。
(スパッタリングによる SiO膜の形成例）
2
また、スパッタリングによって SiO膜 12、 21を形成する場合、例えば、シンクロン製
2
スパッタリング装置 (装置名： RAS— 1100C)を使用して SiO膜 12、 21を形成した。 シリコンのメタル成膜室と酸化室に分かれており、基材を貼り付けたドラムを回転させ て SiO膜 12、 21を形成する。例えば、アルゴンガス流量が 250sccm、酸素ガス流
2
量が 120sccm、 RF出力が 4· 5kW、成膜レートが 4 A/secの条件で、 SiO膜 12、
2
21を 200應成膜した。
(CVDによる SiO膜の形成例）
2
また、 CVDによって SiO膜 12、 21を形成する場合、例えば、サムコ社製 CVD装
2
置（装置名： PD— 270ST)を使用して SiO膜 12、 21を形成した。 TEOS (Tetra E
2
thoxy Silane) , TMOS (Tetra Mthoxy Silane)など、シリコンを含む液体ソー スを気化させ、プラズマ空間中で分解、酸化させることで SiO膜 12、 21を形成する。
2
例えば、 TE〇S流量が 12sccm、酸素ガス流量が 400sccm、 RF出力が 300W、圧 力が 50Pa、成膜レートが 30A/secの条件で、 Si〇膜 12、 21を 200nm成膜した。
2
(SiO膜の膜厚）
2
SiO膜 12、 21の膜厚は、微細流路 11の内面がすべて SiOで覆われること、微細
2 2
流路 11への密着性が確保できること、微細流路 11を塞レ、でしまわな!/、ことなどを考 慮して決定する。塗布によって SiO膜を形成する場合は、塗布溶液の特性、種類に
2
応じて膜厚を調整する。例えば、 101 111〜3 111の範囲内の値であることが好ましぐ 101 111〜2〃111の範囲内の値であることがより好ましい。また、スパッタリングや CVD によって SiO膜を形成する場合であって、緻密な SiO膜を形成する場合、 SiO膜
2 2 2 の内部応力が増加する傾向にあるため、 10nm〜l [I mの範囲内の値であることが 好ましく、 10nm〜200nmの範囲内の値であることがより好ましい。
(SiO膜の表面粗さ）
2
本実施形態のように、接着剤を用いずに、 SiO膜を介してマイクロチップ基板 10と
2
マイクロチップ基板 20を接合する場合、 SiO膜の表面状態が接合の強度に大きな
2
影響を及ぼすため、 SiO膜の表面粗さ Ra (JIS— B0601)が重要となる。 SiO膜の
2 2 表面に生成された OH基の結合手を分子レベルで結合させるため、基板同士の接触 面は平坦で接触面積が大き!/、方が好まし!/、。
例えば、 SiO膜 12、 21の表面粗さ Raが Ra≤2nmであれば、微細流路 11内部へ
2
の液体の圧送、電気泳動などで液体の漏れ、基板の剥離が生じることがないことが 確認された。従って、 SiO膜 12、 21の表面粗さ Raは、 Ra≤ 2nmであることが好まし
2
く、 Ra≤ lnmであることがより好まし!/、。
[0042] さらに、平面性に関しても、ナノオーダーではなぐミクロンオーダーでの接触面積 を増加させる意味で重要である。樹脂製のマイクロチップ基板を成形する際に、穴や 溝付近の平面性を確保することが難しい場合がある。その場合は、微細流路が形成 されたマイクロチップ基板に板状の部材を用い、微細流路が形成されて!/、な!/、マイク 口チップ基板にはフィルムを用いることで、微細流路が形成されているマイクロチップ 基板の平面性が得られない場合であっても、基板同士の良好な密着性を確保するこ と力 Sできる。
[0043] また、マイクロチップ基板の均質な平面上に SiO膜を形成した場合、その SiO膜
2 2 の表面粗さはマイクロチップ基板の表面粗さとほぼ等しくなる。蒸着、スパッタリング、 又は CVDで SiO膜を形成した場合、特に、その傾向が強い。従って、 SiO膜の表
2 2 面粗さを小さく抑えようとする場合、板状部材を用いる場合であっても、フィルムを用 いる場合であっても、成形されるマイクロチップ基板の表面粗さを小さくしておくことが 望ましい。例えば、マイクロチップ基板の表面であって SiO膜が形成される面の表面
2
粗さ Raは、 Ra≤2nmであることが好ましぐ Ra≤ lnmであることがより好ましい。この よつに、
マイクロチップ基板の表面粗さを小さくすることが困難な場合は、マイクロチップ基 板上に、 SiO膜をやや厚め（例えば 1 11 m以上）に形成しておき、ラップ加工、鏡面
2
化工、 CMP加工などによって超精密平面（Ra≤ lnm)を実現することが可能である
〇
[0044] そして、 SiO膜の表面を活性化させ、その後、図 1 (c)に示すように、 SiO膜が形
2 2 成された面を内側にして、マイクロチップ基板 10とマイクロチップ基板 20を重ねる。こ れにより、表面が活性化された SiO膜 13、 22によって、マイクロチップ基板 10とマイ
2
クロチップ基板 20を接合することができ、マイクロチップが製造されたことになる。マイ クロチップ基板 10とマイクロチップ基板 20との間には、 2層の SiO膜 13、 22が介在
2
するだけで、従来のように、接着剤などの物質は介在しないことになる。
(活性化の方法） 活性化とは、原子や分子が光 ·熱などのエネルギーを得て高いエネルギー状態に なることをいう。本実施形態において SiO膜 12、 21が活性化されるとは、 SiO膜 12
2 2
、 21の表面に付着している有機物などを光 ·熱などの高いエネルギーを照射すること で分解、除去し、そのことによって、 SiO膜 12、 21の表面に OH基の結合手が生成
2
され、化学反応を起こし易い状態になることをいう。 SiO膜 12、 21の活性化の手法と
2
しては、紫外線照射、プラズマ照射、イオンビーム照射、超音波洗浄、酸アルカリ洗 浄、加熱などが挙げられる力 特にそれらの手法に限定されるものではない。ここで は、活性化の 1例として、紫外線照射、イオン照射、及びプラズマ照射について詳しく 説明する。
(紫外線照射の例）
紫外線照射によって SiO膜 12、 21を活性化させる場合、波長が 170nm〜； 180η
2
mの紫外線を SiO膜 12、 21に照射して活性化させることが好ましい。例えば、ゥシ
2
ォ電機株式会社製のエキシマ光照射ユニット（形式 UER20— 172C)を使用し、波 長が 172nm、放射強度が 10mW/cm2の条件で、エキシマ光照射を行い、 SiO膜
2
12、 21の表面を活性化する。 SiO膜 12、 21の表面にエキシマ光を照射することで
2
、微量の有機物を分解除去する。また、エキシマ光が空間に存在する酸素に直接作 用することで、励起酸素原子、オゾンなどの活性酸素種を高濃度に発生させ、微量 の有機物を分解除去し、 OH基の結合手を生成して SiO膜 12、 21の表面を活性化
2
させる。
例えば、波長が 172nmのエキシマ光の光エネルギーは 166. 6kcal/molであり、 ほとんどの分子結合エネルギーよりも高いため、 SiO膜 12、 21の表面の活性化には
2
有効である。
(イオン照射の例）
また、イオン照射によって SiO膜 12、 21を活性化させる場合、例えば、株式会社
2
ォプトラン製の RFイオンソース（形式 OIS— two)を使用し、酸素ガス流量が 50sccm 、アルゴンガス流量が 8sccm、ビーム電圧が 500V、ビーム電流が 400mA、真空度 が 1. 5 X 10— 2Paの条件で、イオン照射を行い、 SiO膜 12、 21の表面を活性化する
2
。 SiO膜 12、 21の表面に酸素イオン、アルゴンイオンを照射することで、微量の有 機物を分解除去し、 OH基の結合手を生成して SiO層 12、 21の表面を活性化させ
2
(プラズマ照射の例）
また、プラズマ照射によって SiO膜 12、 21を活性化させる場合、例えば、サムコ株
2
式会社製のプラズマドライクリーナー（形式 PC— 1000)を使用し、酸素ガス流量が 2 00sccm、 RF出力が 400W、真空度が 50Paの条件で、プラズマ照射を行い、 SiO
2 膜 12、 21の表面を活性化する。 SiO膜 12、 21の表面にプラズマを照射することで、
2
微量の有機物を分解除去し、 OH基の結合手を生成して SiO膜 12、 21の表面を活
2
性化させる。プラズマ中にはガス、電子、励起種、イオン、ラジカルが存在し、それら が SiO膜 12、 21の表面に作用して活性化させる。
2
[0046] 以上のように、マイクロチップ基板 10、 20の接合面に Si〇膜 12、 21を形成し、マイ
2
クロチップ基板 10、 20を重ねた後、 SiO膜 12、 21を活性化させることで、親水性機
2
能を妨げるおそれがある接着剤を用いずに、マイクロチップ基板 10とマイクロチップ 基板 20を接合することが可能となる。さらに、微細流路 11の内面にも SiO膜が形成
2 されているため、微細流路 11の内面に親水性機能を持たせることが可能となる。
[0047] SiO膜は親水性機能を有するため、タンパク質などの低分子や高分子の微細流
2
路 11の内面への付着を抑制することが可能となる。マイクロチップ基板 10、 20は樹 脂で構成されているため、通常、疎水性であり、タンパク質などの低分子や高分子は 、微細流路 11に付着しやすいが、 SiO膜を形成することで、その付着を抑制するこ
2
とが可能となる。
[0048] また、 SiO膜は化学的に安定であるため、親水性機能を安定的に持続させること
2
ができる。樹脂製のマイクロチップ基板 10、 20の表面をプラズマ処理することで親水 化処理することができる力 効果が時間とともに減少してしまい、数日で親水性の機 能がなくなる場合が多い。また、マイクロチップ基板 10、 20の表面にオリゴエチレン グリコールや 2—メタクリロイルォキシェチルホスホリルコリンなどの高分子をデイツピン グなどにより表面修飾し、親水化処理することも可能であるが、表面修飾基の吸着力 が弱い、ムラが発生するなどが原因となって、均一な親水性の表面が得られない場 合がある。 [0049] これに対して、 SiO膜を微細流路 11が形成されたマイクロチップ基板 10と、蓋（力
2
バー）として機能するマイクロチップ基板 20に形成することで、マイクロチップ基板 10 とマイクロチップ基板 20の樹脂素材が異なる場合でも、同一の表面状態を形成する ことが可能となる。そのことにより、分析の正確性、信頼性を増加することが可能となる 。基板の表面状態が異なると、分析する液体の流速や反応にばらつきが発生してし まい、分析チップの検出感度が低下してしまう問題がある。 SiO膜を微細流路 11の
2
内面に形成することで、ばらつきの発生を抑え、分析チップの検出感度を向上させる ことが可能となる。
[第 2の実施の形態]
次に、本発明の第 2の実施形態に係るマイクロチップ基板の接合方法、及びその方 法によって製造されるマイクロチップについて、図 2を参照して説明する。図 2は、本 発明の第 2実施形態に係るマイクロチップ基板の接合方法を説明するためのマイクロ チップ基板の断面図である。上記第 1実施形態では、一方のマイクロチップ基板のみ に微細流路を形成したが、第 2実施形態では、両方のマイクロチップ基板に微細流 路を形成した。
[0050] 図 2 (a)に示すように、表面に微細流路 11が形成されたマイクロチップ基板 10と、 同じぐ表面に微細流路 31が形成されたマイクロチップ基板 30を用意する。微細流 路 11、 31を内側にしてマイクロチップ基板 10とマイクロチップ基板 30を接合すること で、より深い微細流路を形成する。
[0051] そして、図 2 (b)に示すように、マイクロチップ基板 10の表面に、 SiO膜 12を形成し
2
、マイクロチップ基板 30の表面に、 Si〇膜 32を形成する。両基板においても、微細
2
流路 11、 31が形成されている面に SiO膜 12、 32を形成する。このとき、微細流路 1
2
1、 31の内面に SiO膜を形成するとともに、相手方の基板と接合する面 (接合面）に
2
も SiO膜 12、 32を形成する。
2
[0052] SiO膜 12、 32は、第 1実施形態と同様に、蒸着、スパッタリング、 CVD、又は塗布
2
によって形成すること力 Sできる。また、 SiO膜 12、 32の膜厚、表面粗さ Raは、第 1実
2
施形態における膜厚、表面粗さ Raと同じである。
[0053] そして、第 1実施形態と同様に、 SiO膜の表面を活性化させ、その後、図 2 (c)に示 すように、 SiO膜が形成された面を内側にして、マイクロチップ基板 10とマイクロチッ
2
プ基板 30を重ねる。このとき、微細流路 11、 31の位置合わせを行って、微細流路 11 と微細流路 31が同じ位置に重なるようにする。これにより、表面が活性化された SiO
2 膜 13、 33によって、マイクロチップ基板 10とマイクロチップ基板 30を接合することが でき、マイクロチップが製造されたことになる。この接合によって、溝のアスペクト比が 大きい微細流路 40を形成することが可能となる。マイクロチップ基板 10とマイクロチッ プ基板 30との間には、 SiO膜 13、 33が介在するだけで、従来のように、接着剤など
2
の物質は介在しないことになる。
[0054] SiO膜の活性化の方法は、第 1実施形態と同じであり、紫外線照射、プラズマ照射
2
、イオンビーム照射、超音波洗浄、酸アルカリ洗浄、又は加熱などの手法によって Si o膜を活十生化させることができる。
2
[0055] 以上のように、マイクロチップ基板 10、 30の接合面に SiO膜 12、 32を形成し、マイ
2
クロチップ基板 10、 30を重ねた後、 SiO膜 12、 32を活性化させることで、親水性機
2
能を妨げるおそれがある接着剤を用いずに、マイクロチップ基板 10とマイクロチップ 基板 30を接合することが可能となる。さらに、微細流路 11、 31の内面にも SiO膜が
2 形成されているため、微細流路 40の内面に親水性機能を持たせることが可能となる
〇
[実施例]
次に、具体的な実施例について説明する。
(実施例 1)
(マイクロチップ基板）
射出成形機で透明樹脂材料の環状ポリオレフイン樹脂（日本ゼオン社製、ゼォノア )を成形し、外形寸法が 50mmX 50mm X lmmの板状部材に幅 50 111、深さ 50 mの複数の微細流路と、内径 2mmの複数の貫通孔で構成される流路側マイクロチッ プ基板を作製した。この流路側マイクロチップ基板が、上記第 1実施形態における微 細流路 11が形成されたマイクロチップ基板 10に相当する。また、カバー側マイクロチ ップ基板には、透明樹脂フィルム（日本ゼオン社製、ゼォノアフィルム）を流路側マイ クロチップ基板と同様の大きさに切断して使用した。フィルムの厚さは 100 mである 。このフィルム状のカバー側マイクロチップ基板力 第 1実施形態における蓋 (カバー )として機能するマイクロチップ基板 20に相当する。
(SiO膜の形成）
2
実施例 1では CVDによって SiO膜を形成した。上記流路側マイクロチップ基板と力
2
バー側マイクロチップ基板の接合面側に、サムコ社製 CVD装置 (装置名： PD— 270 ST)を使用して SiO膜を形成した。 TEOS流量が 12sccm、酸素ガス流量が 400sc
2
cm、 RF出力が 300W、圧力が 50Pa、成膜レートが 30 A/secの条件で、流路側マ イク口チップ基板とカバー側マイクロチップ基板の接合面側に、 SiO膜を 200nm形
2
成した。 CVD成膜装置を使用することで、幅 50 111、深さ 50 mの微細流路の内面 にも均一に SiO膜を形成することができた。なお、微細流路内の SiO膜の厚さは 13
2 2
Onmであった。
(接合）
実施例 1では、紫外線照射によって Si〇膜を活性化した。ゥシォ電機社製のェキ
2
シマ光照射ユニット（形式 UER20— 172C)を使用し、波長が 172nm、放射強度が lOmW/cm2の条件で 30秒間、紫外線を SiO膜に照射し、流路側マイクロチップ基
2
板とカバー側マイクロチップ基板の SiO膜を活性化した。その後、表面の活性状態
2
が失われないよう、 1分以内に、微細流路を内側にして、流路側マイクロチップ基板と カバー側マイクロチップ基板を 0. 2kgf/cm2の力で圧着させ、接合した。これにより 、マイクロチップが製造されたことになる。
(評価）
上記マイクロチップを、シリンジポンプにつなぎ、水を圧送したところ、微細流路から 液体が漏れることなく十分な密封性を示し、水への濡れ性も良ぐ十分な親水性を示 した。なお、液送の圧力は 0. 13MPaとした。
(実施例 2)
(マイクロチップ基板）
射出成形機で透明樹脂材料の環状ポリオレフイン樹脂（日本ゼオン社製、ゼォノア )を成形し、外形寸法が 50mmX 50mm X lmmの板状部材に幅 50 111、深さ 50 m、の複数の微細流路と、内径 2mmの複数の貫通孔で構成される流路側マイクロチ ップ基板を作製した。この流路側マイクロチップ基板が、上記第 1実施形態における 微細流路 11が形成されたマイクロチップ基板 10に相当する。また、カバー側マイクロ チップ基板には、透明樹脂フィルム（日本ゼオン社製、ゼォノアフィルム）を流路側マ イク口チップ基板と同様の大きさに切断して使用した。フィルムの厚さは 100 mであ る。このフィルム状のカバー側マイクロチップ基板力 第 1実施形態における蓋 (カバ 一）として機能するマイクロチップ基板 20に相当する。
(SiO膜の形成）
2
実施例 1では CVDによって SiO膜を形成した。上記流路側マイクロチップ基板と力
2
バー側マイクロチップ基板の接合面側に、サムコ社製 CVD装置 (装置名： PD— 270 ST)を使用して SiO膜を形成した。 TEOS流量が 12sccm、酸素ガス流量が 400sc
2
cm、 RF出力が 300W、圧力が 50Pa、成膜レートが 30 A/secの条件で、流路側マ イク口チップ基板とカバー側マイクロチップ基板の接合面側に、 SiO膜を 200nm形
2
成した。 CVD成膜装置を使用することで、幅 50 111、深さ 50 mの微細流路の内面 にも均一に SiO膜を形成することができた。なお、微細流路内の SiO膜の厚さは 13
2 2
Onmであった。
(接合）
実施例 2では、イオン照射によって Si〇膜を活性化した。株式会社ォプトラン製の
2
RFイオンソース（形式 OIS— two)を使用し、酸素ガス流量が 50sccm、アルゴンガス 流量が 8sccm、ビーム電圧が 500V、ビーム電流が 400mA、真空度が 1. 5 X 10 Paの条件で 30秒間、イオンビームを SiO膜に照射し、流路側マイクロチップ基板と
2
カバー側マイクロチップ基板の SiO膜を活性化した。その後、表面の活性状態が失
2
われないよう、大気開放してから 5分以内に、微細流路を内側にして、流路側マイクロ チップ基板とカバー側マイクロチップ基板を 0. 2kgf/cm2の力で圧着させ、接合し た。これにより、マイクロチップが製造されたことになる。なお、実施例 2では、マイクロ チップ基板を大気に開放した状態で基板同士を圧着したが、イオンビームを照射し た後に、大気開放を行わずに真空中で圧着させれば、より強固に基板同士を接合す ること力 Sでさる。
(評価） 上記マイクロチップを、シリンジポンプにつなぎ、水を圧送したところ、微細流路から 液体が漏れることなく十分な密封性を示し、水への濡れ性も良ぐ十分な親水性を示 した。なお、液送の圧力は 0. 13MPaとした。
(実施例 3)
(マイクロチップ基板）
射出成形機で透明樹脂材料の環状ポリオレフイン樹脂（日本ゼオン社製、ゼォノア )を成形し、外形寸法が 50mmX 50mm X lmmの板状部材に幅 50 111、深さ 50 mの複数の微細流路と、内径 2mmの複数の貫通孔で構成される流路側マイクロチッ プ基板を作製した。この流路側マイクロチップ基板が、上記第 1実施形態における微 細流路 11が形成されたマイクロチップ基板 10に相当する。また、カバー側マイクロチ ップ基板には、透明樹脂フィルム（日本ゼオン社製、ゼォノアフィルム）を流路側マイ クロチップ基板と同様の大きさに切断して使用した。フィルムの厚さは 100 mである 。このフィルム状のカバー側マイクロチップ基板力 第 1実施形態における蓋 (カバー )として機能するマイクロチップ基板 20に相当する。
(SiO膜の形成）
2
実施例 3では CVDによって SiO膜を形成した。上記流路側マイクロチップ基板と力
2
バー側マイクロチップ基板の接合面側に、サムコ社製 CVD装置 (装置名： PD— 270 ST)を使用して SiO膜を形成した。 TEOS流量が 12sccm、酸素ガス流量が 400sc
2
cm、 RF出力が 300W、圧力が 50Pa、成膜レートが 30 A/secの条件で、流路側マ イク口チップ基板とカバー側マイクロチップ基板の接合面側に、 SiO膜を 200nm形
2
成した。 CVD成膜装置を使用することで、幅 50 111、深さ 50 mの微細流路の内面 にも均一に SiO膜を形成することができた。なお、微細流路内の SiO膜の厚さは 13
2 2
Onmであった。
(接合）
実施例 3では、プラズマ照射によって Si〇膜を活性化した。サムコ株式会社製のプ
2
ラズマドライクリーナー（形式 PC— 1000)を使用し、酸素ガス流量が 200sccm、 RF 出力が 400W、真空度が 50Paの条件で 5分間、プラズマを SiO膜に照射し、流路
2
側マイクロチップ基板とカバー側マイクロチップ基板の SiO膜を活性化した。その後 、表面の活性状態が失われないよう、大気開放してから 5分以内に、微細流路を内側 にして、流路側マイクロチップ基板とカバー側マイクロチップ基板を 0. 2kgf/cm2の 力で圧着させ、接合した。これにより、マイクロチップが製造されたことになる。なお、 実施例 3では、マイクロチップ基板を大気に開放した状態で基板同士を圧着したが、 プラズマを照射した後に、大気開放を行わずに真空中で圧着させれば、より強固に 基板同士を接合することができる。
(評価）
上記マイクロチップを、シリンジポンプにつなぎ、水を圧水したところ、微細流路から 液体が漏れることなく十分な密封性を示し、水への濡れ性も良ぐ十分な親水性を示 した。なお、液送の圧力は 0. 13MPaとした。
(実施例 4)
(マイクロチップ基板）
射出成形機で透明樹脂材料のポリメタクリル酸メチル樹脂（三菱レーヨン社製、ァク リペット VH)を成形し、外形寸法力 S50mmX 50mm X 1mmの板状部材に幅 50 μ m 、深さ 50 mの複数の微細流路と、内径 2mmの複数の貫通孔で構成される流路側 マイクロチップ基板を作製した。この流路側マイクロチップ基板が、上記第 1実施形態 におけ
る微細流路 11が形成されたマイクロチップ基板 10に相当する。また、カバー側マイク 口チップ基板には、透明樹脂フィルム（三菱レーヨン社製、アタリプレン)を流路側マイ クロチップ基板と同様の大きさに切断して使用した。フィルムの厚さは 100 mである 。このフィルム状のカバー側マイクロチップ基板力 第 1実施形態における蓋 (カバー )として機能するマイクロチップ基板 20に相当する。
(SiO膜の形成）
2
実施例 4では CVDによって SiO膜を形成した。上記流路側マイクロチップ基板と力
2
バー側マイクロチップ基板の接合面側に、サムコ社製 CVD装置 (装置名： PD— 270 ST)を使用して SiO膜を形成した。 TEOS流量が 12sccm、酸素ガス流量が 400sc
2
cm、 RF出力が 300W、圧力が 50Pa、成膜レートが 30 A/secの条件で、流路側マ イク口チップ基板とカバー側マイクロチップ基板の接合面側に、 SiO膜を lOOOnm形 成した。 CVD成膜装置を使用することで、幅 50 111、深さ 50 mの微細流路の内面 にも均一に SiO膜を形成することができた。なお、微細流路内の SiO膜の厚さは 70
2 2
Onmであった。 SiO膜の表面粗さ Raが Ra≤20nmであったため、 CMP装置を用い
2
て Ra≤lnmになるまで、 SiO膜の表面を研磨した。
2
(接合）
実施例 4では、イオン照射によって Si〇2膜を活性化した。株式会社ォプトラン製の RFイオンソース（形式 OIS— two)を使用し、酸素ガス流量が 50sccm、アルゴンガス 流量が 8sccm、ビーム電圧が 500V、ビーム電流が 400mA、真空度が 1. 5 X 10 Paの条件で 30秒間、イオンビームを SiO膜に照射し、流路側マイクロチップ基板と
2
カバー側マイクロチップ基板の SiO膜を活性化した。その後、表面の活性状態が失
2
われないよう、大気開放してから 5分以内に、微細流路を内側にして、流路側マイクロ チップ基板とカバー側マイクロチップ基板を 0. 2kgf/cm2の力で圧着させ、接合し た。これにより、マイクロチップが製造されたことになる。なお、実施例 4では、マイクロ チップ基板を大気に開放した状態で基板同士を圧着したが、イオンビームを照射し た後に、大気開放を行わずに真空中で圧着させれば、より強固に基板同士を接合す ること力 Sでさる。
(評価）
上記マイクロチップを、シリンジポンプにつなぎ、水を圧送したところ、微細流路から 液体が漏れることなく十分な密封性を示し、水への濡れ性も良ぐ十分な親水性を示 した。なお、液送の圧力は 0. 13MPaとした。
以上のように、実施例 1から実施例 4によると、樹脂製のマイクロチップ基板に対して 、微細流路が形成された面に SiO膜を形成し、その SiO膜を活性化させることで、
2 2
接着剤を用いずにマイクロチップ基板同士を接合して、微細流路の内面に SiO膜が
2 形成されたマイクロチップを製造することが可能となる。なお、実施例 1から実施例 4 に示したマイクロチップ基板の材料や SiO膜の成膜方法などは 1例であり、本発明
2
力 sこれらに限定されるものではない。

Claims

請求の範囲
[1] 2つの樹脂製部材の少なくとも 1つの樹脂製部材には流路用溝が形成され、前記 2 つの樹脂製部材を、前記流路用溝が形成されている面を内側にして接合するマイク 口チップ基板の接合方法であって、
前記 2つの樹脂製部材のそれぞれに対して、接合する面の表面に SiOを主成分と
2 する SiO膜を形成し、
2
前記 SiO膜を活性化させることで、前記 2つの樹脂製部材を接合することを特徴とす
2
るマイクロチップ基板の接合方法。
[2] 前記活性化を紫外線照射によって行うことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の マイクロチップ基板の接合方法。
[3] 前記紫外線照射に用いる紫外線の波長は、 170nm〜； 180nmであることを特徴とす る請求の範囲第 2項に記載のマイクロチップ基板の接合方法。
[4] 前記活性化をプラズマ照射によって行うことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の マイクロチップ基板の接合方法。
[5] 前記活性化をイオンビーム照射によって行うことを特徴とする請求の範囲第 1項に記 載のマイクロチップ基板の接合方法。
[6] 前記 SiO膜の表面粗さ Raが、 Ra≤2nmであることを特徴とする請求の範囲第 1項
2
力、ら第 5項のいずれか一項に記載のマイクロチップ基板の接合方法。
[7] 前記 2つの樹脂製部材の表面であって前記 SiO膜が形成される面の表面粗さ Raが
2
、 Ra≤2nmであることを特徴とする請求の範囲第 1項から第 6項のいずれか一項に 記載のマイクロチップ基板の接合方法。
[8] 前記 2つの樹脂製部材のうち、前記流路用溝が形成された樹脂製部材は板状の部 材であり、前記流路用溝が形成されてレ、な!/、樹脂製部材はフィルム状の部材である ことを特徴とする請求の範囲第 1項から第 7項のいずれか一項に記載のマイクロチッ プ基板の接合方法。
[9] 請求の範囲第 1項から第 8項のいずれか一項に記載のマイクロチップ基板の接合方 法によって接合されたことを特徴とするマイクロチップ。
[10] 2つの樹脂製部材のうち少なくとも 1つの樹脂製部材には流路用溝が形成され、前記 2つの樹脂製部材を、前記流路用溝が形成されている面を内側にして接合されたマ イク口チップであって、
前記 2つの樹脂製部材の間には、 2層以上の SiO膜が形成され、前記 2層以上の Si
2
O膜により前記 2つの樹脂製部材が接合されて!/、ることを特徴とするマイクロチップ。
2
[11] 前記 2層以上の SiO膜の境界における表面粗さ Raが、 Ra≤2nmであることを特徴
2
とする請求の範囲第 10項に記載のマイクロチップ。
[12] 前記 2つの樹脂製部材の表面であって前記 SiO膜が形成される面の表面粗さ Raが
2
、 Ra≤ 2nmであることを特徴とする請求の範囲第 10項又は第 11項の!/、ずれかに記 載のマイクロチップ。
[13] 前記 2つの樹脂製部材のうち、前記流路用溝が形成された樹脂製部材は板状の部 材であり、前記流路用溝が形成されてレ、な!/、樹脂製部材はフィルム状の部材である ことを特徴とする請求の範囲第 10項から第 12項のいずれか一項に記載のマイクロチ ップ。
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