(57)【要約】      （修正有）【課題】流路基板に略凸形状の流路を形成するための、流路基板の製造方法を提供する。【解決手段】流路基板の製造方法において、基板３の表面に少なくとも一つの溝を形成する工程と、基板３の表面に形成された少なくとも一つの溝に第１のレジストを充填し、第１のレジストを硬化させ第１のレジスト膜を形成する工程と、溝に形成された第１のレジスト膜の一部を除去することにより、溝の側壁の一部を露出させる工程と、基板３の表面及び基板の表面に形成された溝の側壁５ａに第２のレジスト膜７を形成する工程と、第１のレジスト膜を除去する工程と、溝の側壁５ａに形成された第２のレジスト膜７をマスクとして、基板３の表面に形成された溝の側壁及び底壁を等方性エッチングする工程とを備えた流路基板の製造方法。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路基板の製造方法において、
基板の表面に少なくとも一つの溝を形成する工程と、
前記基板の表面に形成された少なくとも一つの溝に第１のレジストを充填し、前記第１のレジストを硬化させ第１のレジスト膜を形成する工程と、
前記溝に形成された前記第１のレジスト膜の一部を除去することにより、前記溝の側壁の一部を露出させる工程と、
前記基板の表面及び前記基板の表面に形成された前記溝の側壁に第２のレジスト膜を形成する工程と、
前記第１のレジスト膜を除去する工程と、
前記溝の前記側壁に形成された前記第２のレジスト膜をマスクとして、前記基板の表面に形成された溝の側壁及び底壁を等方性エッチングする工程とを、備えた流路基板の製造方法。
【請求項２】
前記基板は、シリコン基板であることを特徴とする請求項１に記載の流路基板の製造方法。
【請求項３】
前記第１のレジスト膜は、ポジレジストまたはネガレジストであり、前記第２のレジスト膜は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｐｔの何れかから選択あるいは、これらの金属の積層構造からなることを特徴とする請求項１または２に記載の流路基板の製造方法。
【請求項４】
前記基板に形成される溝の深さは、前記基板の厚みに対して３０〜４０％の深さであることを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載の流路基板の製造方法。
【請求項５】
前記第２のレジスト膜の長さは、前記溝の深さに対して８０〜９０％の長さであることを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の流路基板の製造方法。
【請求項６】
前記第２のレジスト膜の形成方法は、蒸着または無電解メッキであることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載の流路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流路基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
微量の試験液でバイオ・化学分析を行うために、血液などの試験液を基板に形成された流路に流すことが知られている。（特許文献２を参照。）
【０００３】
図１は、流路基板１の平面図である。
図２は、図１に示すような流路基板１に形成された略凸形状の流路２のＡ−Ａ断面図である。
【０００４】
図１には、図２に示すような略凸形状の流路２が形成されている。なお、図１では、流路基板１に一つの略凸形状の流路２を形成しているが、これに限定されず略凸形状の流路２を複数形成してもよい。流路基板１にはシリコン基板３を使用する。例えば、シリコン基板３の外形サイズは直径略１００ｍｍ、厚み５２５μｍである。
【０００５】
図２に示す、略凸形状の流路２は、血液などの試験液が流れる流路２ｂと流路２ｂと連接し流路２ｂを形成するための開口部２aから構成される。略凸形状の流路２はシリコン基板３に形成され、シリコン基板３の一部には庇部３ａが形成される。例えば、基板の厚みが５２５μｍのシリコン基板３に形成された略凸形状の流路２の寸法は、開口部２ａの幅が１２０μｍ、流路２ｂの幅が３２０μｍ、流路２ｂの深さが１７５μｍ、庇部３ａの厚みが１５０μｍである。なお、図２に示した流路２ｂは矩形であるが、これに限定されず円形または多角形にしてもよい。
【０００６】
前述したシリコン基板３に形成された略凸形状の流路２は、特許文献１に記載の製造方法を応用することにより形成される。
【０００７】
特許文献１には、基板を用意して、前記基板にマスク層を形成し、前記マスク層をマスクとして異方性エッチングすることにより基板の表面に溝を形成し、前記溝の側壁及び溝の底壁に酸化膜をそれぞれ形成し、前記溝の底壁に形成した前記酸化膜のみを除去し、前記溝の側壁に形成された酸化膜をマスクとして等方性エッチングすることにより、溝の側壁に窪みが形成されることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１−２８２８５５号公報
【特許文献２】特開２００９−１０６９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の製造方法を用いても、シリコン基板３に略凸形状の流路２を形成できない課題があった。
【００１０】
特許文献１に記載の製造方法を用いてシリコン基板３に略凸形状の流路２を形成しようとしたときに生じる失敗例を図９に示す。先ずは、シリコン基板３の表面に形成される溝の深さが浅いときに生じる失敗例を説明する。図９（ａ）はシリコン基板３には略凸形状の流路２が形成されず、略凹形状の流路８が形成された例である。これは、シリコン基板３の表面に形成される溝の深さは浅いので溝の側壁に形成される酸化膜の長さも短くなることにより、溝の側壁に形成された酸化膜をマスクとして等方性エッチングすると、溝の側壁に形成された酸化膜の下部領域近傍も等方性エッチングされることにより、酸化膜が形成された溝の側壁の一部はサイドエッチングされる。更に、等方性エッチングを行うとシリコン基板３の表面までエッチングされ、シリコン基板３に略凸形状の流路２は形成されず、シリコン基板３には略凹形状の流路８が形成される。次に、シリコン基板３の表面に形成される溝の深さが深いときに生じる失敗例を説明する。図９（ｂ）はシリコン基板３には略凸形状の流路２が形成されず、底壁がなくなってしまう例である。これは、シリコン基板３の表面に形成される溝の深さは深いので溝の側壁に形成される酸化膜の長さも長くなることにより、溝の側壁に形成された酸化膜をマスクとして等方性エッチングすると、シリコン基板３に略凸形状の流路２が形成される前にシリコン基板３の底壁がエッチングされてしまい、シリコン基板３には底壁がなくなってしまう。なお、シリコン基板３の表面に形成される溝の深さが深い場合でも溝の側壁に形成された酸化膜の下部領域近傍も等方性エッチングされる。このようにシリコン基板３の表面に形成される溝の深さを管理しないと、シリコン基板３の厚み方向のエッチング量のバランスが悪くシリコン基板３に略凸形状の流路２が形成できない。
【００１１】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、流路基板に略凸形状の流路を形成するための、流路基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
流路基板の製造方法において、基板の表面に少なくとも一つの溝を形成する工程と、基板の表面に形成された少なくとも一つの溝に第１のレジストを充填し、第１のレジストを硬化させ第１のレジスト膜を形成する工程と、溝に形成された第１のレジスト膜の一部を除去することにより、溝の側壁の一部を露出させる工程と、基板の表面及び基板の表面に形成された溝の側壁に第２のレジスト膜を形成する工程と、第１のレジスト膜を除去する工程と、溝の側壁に形成された第２のレジスト膜をマスクとして、基板の表面に形成された溝の側壁及び底壁を等方性エッチングする工程とを備えた流路基板の製造方法とする。
【００１３】
この流路基板の製造方法によれば、溝の側壁に形成される第２のレジスト膜の長さが管理しやすくなり略凸形状の流路を形成しやすくなる。
【００１４】
基板は、シリコン基板である流路基板の製造方法とする。
【００１５】
第１のレジスト膜は、ポジレジストまたはネガレジストであり、第２のレジスト膜は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｐｔの何れかから選択あるいは、これらの金属の積層構造からなる流路基板の製造方法とする。
【００１６】
第２のレジスト膜に等方性エッチングに対して耐性のあるＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｐｔの何れかから選択あるいは、これらの金属の積層構造を用いることにより略凸形状の流路を形成しやすくなる。
【００１７】
基板に形成される溝の深さは、基板の厚みに対して３０〜４０％の深さである流路基板の製造方法とする。
【００１８】
この流路基板の製造方法によれば、基板の厚み方向のエッチング量のバランスがよく基板に略凸形状の流路が形成しやすくなる。
【００１９】
第２のレジスト膜の長さは、溝の深さに対して８０〜９０％の長さである流路基板の製造方法とする。
【００２０】
第２のレジスト膜の長さを溝の深さに対して８０〜９０％の長さで管理することにより、溝の側壁及び溝の底壁を等方性エッチングしたときのエッチング量のバランスがよくなり略凸形状の流路を形成しやすくなる。
【００２１】
第２のレジスト膜の形成方法は、蒸着または無電解メッキである流路基板の製造方法とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の流路基板の製造方法によれば、流路基板に略凸形状の流路を形成しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】流路基板を示す平面図である。
【図２】シリコン基板に形成された略凸形状の流路を示す図である。
【図３】シリコン基板の表面に溝を形成する工程を示す図である。
【図４】シリコン基板の表面及びシリコン基板の表面に形成された溝に第１のレジスト膜を形成した図である。
【図５】溝に形成された第１のレジスト膜の一部を除去することにより、溝の側壁の一部を露出させた図である。
【図６】シリコン基板の表面及び基板の表面に形成された溝の側壁に第２のレジスト膜を形成した図である。
【図７】溝に残っている第１のレジスト膜を除去した図である。
【図８】シリコン基板に略凸形状の流路を形成する工程を示す図である。
【図９】シリコン基板に略凸形状の流路を形成しようとしたときに生じる失敗例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
これから、本発明の流路基板の製造方法を、図面を参照して以下に説明する。本発明の範囲は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また図面においては各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
【００２５】
図３は、シリコン基板の表面に溝を形成する工程を示す図である。図３（ａ）は、シリコン基板３に溝を形成するためにシリコン基板３の表面に開口部を有するマスク４を形成した図である。図３（ｂ）は、シリコン基板３の表面に溝５を形成した図である。
【００２６】
エッチング加工を用いてシリコン基板３の表面に溝を形成する場合は、図３（ａ）に示すように、シリコン基板３の表面に開口部を有するマスク４を形成する。次に、シリコン基板３の表面に形成したマスクの開口部に露出しているシリコン基板３の表面を例えばドライエッチングし、更に、開口部を有するマスク４を除去することにより、図３（ｂ）に示すようなシリコン基板３の表面に溝５が形成されたシリコン基板３が得られる。エッチング加工を用いることにより、シリコン基板３に形成される溝５の寸法精度が良くなる。なお、シリコン基板の表面に溝を形成する方法はエッチング加工に限定されず、例えばＹＡＧレーザなどを用いてシリコン基板の表面に溝を形成してもよい。
【００２７】
本実施例のシリコン基板３の厚みは５２５μｍである。シリコン基板３の表面に形成された溝５の開口幅は１２０μｍ（開口部２ａの幅に相当する。）、溝５の深さは１８０μｍである。
【００２８】
図４は、シリコン基板の表面及びシリコン基板の表面に形成された溝に第１のレジスト膜を形成した図である。
【００２９】
シリコン基板３の表面にスピンコート法などによって、ポジレジストまたはネガレジストを塗布することにより、シリコン基板３の表面には第１のレジストが形成されるとともに、溝５には第１のレジストが充填される。次に、オーブン炉などに前述したシリコン基板３を投入し、シリコン基板３の表面に形成された第１のレジスト及び溝５に充填された第１のレジストを硬化させることにより、図４に示すように、シリコン基板３の表面及び溝５に第１のレジスト膜６が形成される。なお、図４ではシリコン基板３の表面及び溝５に第１のレジスト膜６を形成する例を示したが、シリコン基板３の表面には第１のレジスト膜６を形成しなくてもよい。
【００３０】
図５は、溝に形成された第１のレジスト膜の一部を除去することにより、溝の側壁の一部を露出させた図である。
【００３１】
シリコン基板３の表面に形成された第１のレジスト膜６をレジスト剥離装置などによって除去する。続いて、溝５に形成された第１のレジスト膜６をレジスト剥離装置などによって除去する。本実施例では、溝の深さに対して溝の側壁５ａが８０〜９０％露出するように第１のレジスト膜６を除去する。
【００３２】
図６は、シリコン基板の表面及び基板の表面に形成された溝の側壁に第２のレジスト膜を形成した図である。
【００３３】
シリコン基板３の表面及び溝の側壁５ａに斜め蒸着などによって、第２のレジスト膜７を形成することにより、図６に示すように、シリコン基板３の表面及び溝の側壁５ａに第２のレジスト膜７が形成される。第２のレジスト膜７には後述する等方性エッチングに対して耐性のある金属膜としてＡｕを２〜３μｍ形成する。なお、第２のレジスト膜７はＡｕに限定されず、第２のレジスト膜７には等方性エッチングに対して耐性のある金属膜としてＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｐｔの何れかから選択あるいは、これらの金属の積層構造が望ましく、形成する膜厚は２〜３μｍである。なお、シリコン基板３の表面及び溝の側壁５ａに無電解メッキによって第２のレジスト膜７を形成してもよい。
【００３４】
溝の側壁５ａに形成される第２のレジスト膜７の長さは、溝５に形成された第１のレジスト膜６を除去した長さ、すなわち、溝の側壁５ａが露出した長さに相当する。前述したように、溝の深さに対して溝の側壁５ａが８０〜９０％露出しているので溝の側壁５ａに形成される第２レジスト膜７は、溝の深さに対して８０〜９０％になる。このように、溝５に形成された第１のレジスト膜６を除去し溝の側壁５ａを露出することで、溝の側壁５ａに形成される第２レジスト膜７の長さが管理しやすくなる。本実施例では、溝の側壁５ａに形成される第２のレジスト膜７の長さを１５３μｍとした。シリコン基板３の表面に形成された溝５の深さは前述したように１８０μｍであるため、溝の側壁５ａに形成される第２のレジスト膜の長さは、溝の深さに対して８５％になる。
【００３５】
図７は、溝に残っている第１のレジスト膜を除去した図である。
【００３６】
溝５に残っている第１のレジスト膜６をリフトオフ法などによって除去することにより、図７に示すように、溝の側壁５ａ及び溝の底壁５ｂが露出する。
【００３７】
図８は、シリコン基板に略凸形状の流路を形成する工程を示す図である。
【００３８】
シリコン基板３の表面及び溝の側壁５ａが露出したところに形成された第２のレジスト膜７をマスクとして、流路２ｂの幅が３２０μｍ、流路２ｂの深さが１７５μｍとなるように溝の側壁５ａ及び溝の底壁５ｂを等方性エッチングするとあらゆる方向にエッチングされシリコン基板３の表面に形成された溝の側壁５ａ及び溝の底壁５ｂがエッチングされることにより、図８に示すように、シリコン基板３に略凸形状の流路２が形成される。なお、溝の側壁５ａに形成された第２のレジスト膜７の下部領域近傍も等方性エッチングされることにより、第２のレジスト膜７が形成された溝の側壁５ａの一部はサイドエッチングされる。更に、シリコン基板３の表面に形成された第２のレジスト膜７及び溝の側壁５ａに形成された第２のレジスト膜７を除去することにより、図２に示す、開口部２ａと流路２ｂから構成される略凸形状の流路２が形成される。等方性エッチングは、反応性の気体やイオン、ラジカルによって材料をエッチングするドライエッチングがよい。
【００３９】
前述したように、シリコン基板３に形成される溝５の深さをシリコン基板３の厚みに対して３０〜４０％にして、溝５に形成された第１のレジスト膜６の一部を除去することにより溝の側壁５ａの一部を露出させる。そして、溝の側壁５ａの一部が露出したところに第２のレジスト膜７を形成することにより、第２のレジスト膜７の長さが管理しやすくなる。更に、第２のレジスト膜７の長さを溝５の深さに対して８０〜９０％の長さで管理することにより、溝の側壁５ａ及び溝の底壁５ｂを等方性エッチングしたときのエッチング量のバランスがよくなり、シリコン基板３に開口部２ａと流路２ｂから構成される略凸形状の流路２が形成しやすくなる。
【符号の説明】
【００４０】
１  流路基板
２  略凸形状の流路
２a  開口部
２ｂ  流路
３  シリコン基板
３ａ  庇部
４  開口部を有するマスク
５  溝
５ａ  溝の側壁
５ｂ  溝の底壁
６  第１のレジスト膜
７  第２のレジスト膜
８  略凹形状の流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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