(57)【要約】【課題】微量な試料の分析を行う分析装置に設けられ、この分析装置の小型化を実現できる流体チップ、及びこの流体チップを備えた分析装置を提供する。【解決手段】  流体チップ１５０は、ＳＯＩ基板１５１の内部に設けられた上流流路１５２と、ＳＯＩ基板１５１の表面に設けられた表面側絶縁膜１３３と、表面側絶縁膜１３３に設けられ、上流流路１５２へ試料を流入させる流入開口部１３５とを備える。上流流路１５２は、ＳＯＩ基板１５１の表面に設けられた表面開口１５２ａと、ＳＯＩ基板１５１の裏面に設けられた裏面開口１５２ｂと、ＳＯＩ基板１５１のＳｉ層１５１ｃに設けられた傾斜する第１の内壁１５２ｃと、ＳＯＩ基板１５１のベース基板１５１ａに設けられた垂直な第２の内壁１５２ｄと、ＳＯＩ基板１５１の絶縁層１５１ｂに設けられた垂直な第３の内壁１５２ｅとを有する。【選択図】図３６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の内部に設けられた基板内流路と、
前記基板の表面に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜に設けられ、前記基板内流路へ試料を流入させる流入開口部と、
を備え、
前記基板内流路は、前記基板の表面に設けられた表面開口と、前記基板の裏面に設けられた裏面開口と、前記表面開口と前記裏面開口との間に設けられ、前記基板の裏面に対して傾斜する第１の内壁と、前記表面開口と前記裏面開口との間において前記第１の内壁よりも下流に設けられ、前記基板の裏面に対して垂直な第２の内壁と、前記第１の内壁と前記第２の内壁との間に設けられ、前記基板の裏面に対して垂直な第３の内壁とを有し、
前記基板は、シリコンにより形成されたベース基板と、前記ベース基板の表面に設けられた絶縁層と、前記絶縁層の表面に設けられ、シリコンにより形成されたＳｉ層とを有するＳＯＩ基板であり、
前記第１の内壁は、前記Ｓｉ層に設けられており、
前記第２の内壁は、前記ベース基板に設けられており、
前記第３の内壁は、前記絶縁層に設けられていることを特徴とする流体チップ。
【請求項２】
前記第３の内壁は、前記第２の内壁に対して一段低いことを特徴とする請求項１に記載の流体チップ。
【請求項３】
前記表面開口の開口面積は、前記裏面開口の開口面積よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の流体チップ。
【請求項４】
基板の内部に設けられた基板内流路と、
前記基板の表面に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜に設けられ、前記基板内流路へ試料を流入させる流入開口部と、
前記絶縁膜に接して設けられた導電膜と、
を備え、
前記導電膜は、前記流入開口部と接続する導電膜開口部を有し、
前記導電膜には制御用電極が設けられており、前記制御用電極により前記導電膜の電位が制御されることを特徴とする流体チップ。
【請求項５】
前記制御用電極は、前記導電膜を介して前記絶縁膜の除電を行うことを特徴とする請求項４に記載の流体チップ。
【請求項６】
前記制御用電極は、前記導電膜の電位の極性を前記試料と同極性とし、前記試料と前記絶縁膜とを電気的に反発させることを特徴とする請求項４または５に記載の流体チップ。
【請求項７】
前記導電膜の膜厚は、前記流入開口部の直径の１／２未満であることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の流体チップ。
【請求項８】
前記導電膜は、前記絶縁膜の表面と裏面との少なくとも一方の面に設けられていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の流体チップ。
【請求項９】
前記導電膜は、前記絶縁膜のうち、前記流入開口部に対応する部分に設けられていることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載の流体チップ。
【請求項１０】
前記基板内流路は、前記基板の表面を開口する表面開口を有し、
前記導電膜は、前記基板内流路に設けられ、前記表面開口から露出した前記絶縁膜の裏面と接することを特徴とする請求項４〜９のいずれか１項に記載の流体チップ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の流体チップと、
前記流体チップの表面に設けられた上側シートと、
前記流体チップの裏面に設けられた下側シートと、
前記上側シートと前記下側シートとの間に設けられ、前記流体チップを保持するチップ枠と、
試料が供給される供給部と、
前記試料が回収される回収部と、
を備え、
前記上側シートは、前記供給部と接続する第１の上側流路と、前記回収部と接続する第２の上側流路とを有し、
前記流入開口部は、前記第１の上側流路と接続し、前記第１の上側流路から前記基板内流路へ前記試料を流入させ、
前記チップ枠は、前記第２の上側流路と接続する接続孔を有し、
前記下側シートは、前記基板内流路と前記接続孔とを接続する下側流路を有し、
前記供給部と前記回収部との間で前記試料を流通させる流通経路を形成することを特徴とする分析装置。
【請求項１２】
前記流入開口部は、前記流通経路のうち、開口面積が最小であり、
前記試料が前記流入開口部を通過する際の電流値の変化を検出することにより、前記試料の分析を行うことを特徴とする請求項１１に記載の分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体チップ及び分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
微量な試料の分析を行う分析装置として、ナノサイズの径の貫通孔（ナノポアともいう）を有する流路が設けられた流体チップを備えたものが知られている。例えば、特許文献１には、直径が数ｎｍ〜数十ｎｍのナノポアが流路内に設けられたシリコン基板を流体チップとして用いて、ＤＮＡ（Deoxyribonucleic Acid）の塩基配列等の分析を行う分析装置が記載されている。流路は、シリコン基板を貫通する。また、流路は、内壁が傾斜しており、シリコン基板の表面側の開口部が、裏面側の開口部よりも小さくされている。
【０００３】
特許文献１では、シリコン基板は、ＤＮＡが供給される供給部と、ＤＮＡが回収される回収部との間に設けられる。供給部は、シリコン基板の表面側に設けられた開口部を介して流路と接続する。回収部は、シリコン基板の裏面側に設けられた開口部を介して流路と接続する。供給部と回収部には、ＤＮＡの電気泳動を行うための電極対が設けられる。電極対に電圧が印加され、ＤＮＡが電気泳動によりナノポアを通過する際の電流値の変化を測定することにより、ＤＮＡの塩基配列等の分析が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１９８６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、シリコン基板を両面から挟むように電極対が設けられるため、各電極を保持するための保持部材同士を離して設ける必要があり、分析装置の小型化の障壁となっている。
【０００６】
本発明は、微量な試料の分析を行う分析装置に設けられ、この分析装置の小型化を実現できる流体チップ、及びこの流体チップを備えた分析装置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】
【０００７】
本発明の流体チップは、基板の内部に設けられた基板内流路と、前記基板の表面に設けられた絶縁膜と、前記基板内流路の上流に設けられ、前記基板内流路へ試料を流入させる流入開口部と、前記基板内流路の下流に設けられ、前記基板内流路から前記試料を流出させる流出開口部と、を備え、前記流入開口部と前記流出開口部とは、前記絶縁膜に設けられており、前記基板内流路を介して接続することを特徴とする。
【０００８】
本発明の別の流体チップは、基板の内部に設けられた基板内流路と、前記基板の表面に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜に設けられ、前記基板内流路へ試料を流入させる流入開口部と、を備え、前記基板内流路は、前記基板の表面に設けられた表面開口と、前記基板の裏面に設けられた裏面開口と、前記表面開口と前記裏面開口との間に設けられ、前記基板の裏面に対して傾斜する第１の内壁と、前記表面開口と前記裏面開口との間において前記第１の内壁よりも下流に設けられ、前記基板の裏面に対して垂直な第２の内壁とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の別の流体チップは、基板の内部に設けられた基板内流路と、前記基板の表面に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜に設けられ、前記基板内流路へ試料を流入させる流入開口部と、前記絶縁膜に接して設けられた導電膜と、を備え、前記導電膜は、前記流入開口部と接続する導電膜開口部を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の分析装置は、上記の流体チップと、前記流体チップの表面に設けられた上側シートと、前記試料が供給される供給部と、前記試料が回収される回収部と、を備え、前記上側シートは、前記供給部と前記流入開口部とを接続する第１の上側流路と、前記回収部と前記流出開口部とを接続する第２の上側流路と、を有し、前記供給部と前記回収部との間で前記試料を流通させる流通経路を形成することを特徴とする。
【００１１】
本発明の別の分析装置は、上記の流体チップと、前記流体チップの表面に設けられた上側シートと、前記流体チップの裏面に設けられた下側シートと、前記試料が供給される供給部と、前記試料が回収される回収部と、を備え、前記上側シートは、前記供給部と前記流入開口部とを接続する第１の上側流路と、前記回収部と前記流出開口部とを接続する第２の上側流路と、を有し、前記基板内流路は、前記流入開口部と接続する上流流路と、前記流出開口部と接続する下流流路と、を有し、前記下側シートは、前記上流流路と前記下流流路とを接続する下側流路を有し、前記供給部と前記回収部との間で前記試料を流通させる流通経路を形成することを特徴とする。
【００１２】
本発明の別の分析装置は、表面に絶縁膜が設けられた基板を貫通する基板内流路を有する流体チップと、前記流体チップの表面に設けられた上側シートと、前記流体チップの裏面に設けられた下側シートと、前記上側シートと前記下側シートとの間に設けられ、前記流体チップを保持するチップ枠と、試料が供給される供給部と、前記試料が回収される回収部と、を備え、前記上側シートは、前記供給部と接続する第１の上側流路と、前記回収部と接続する第２の上側流路とを有し、前記チップ枠は、前記第２の上側流路と接続する接続孔を有し、前記絶縁膜は、前記第１の上側流路と接続し、前記基板内流路へ前記試料を流入させる流入開口部を有し、前記下側シートは、前記基板内流路と前記接続孔とを接続する下側流路を有し、前記供給部と前記回収部との間で前記試料を流通させる流通経路を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、試料が供給される供給部に接続される流入開口部と、試料が回収される回収部に接続される流出開口部とが、基板の同一面に設けられていることにより、電極対を同一面に配置することができるため、分析装置の小型化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を実施した分析装置を示す断面概略図である。
【図２】流体チップの平面図である。
【図３】表面パターン形成工程を説明する説明図である。
【図４】裏面パターン形成工程を説明する説明図である。
【図５】基板内流路形成工程を説明する説明図である。
【図６】第２実施形態の流体チップを実施した分析装置を示す分解斜視図である。
【図７】第２実施形態の流体チップを実施した分析装置を示す断面概略図である。
【図８】第２実施形態の別の流体チップを実施した分析装置を示す断面概略図である。
【図９】第３実施形態の流体チップを示す断面概略図である。
【図１０】第３実施形態の準備工程を説明する説明図である。
【図１１】第３実施形態の表面パターン形成工程を説明する説明図である。
【図１２】第３実施形態の裏面パターン形成工程を説明する説明図である。
【図１３】第３実施形態の基板内流路形成工程を説明する説明図である。
【図１４】第４実施形態の流体チップを実施した分析装置を示す断面概略図である。
【図１５Ａ】流入開口部を形成するための第１絶縁膜形成工程を示す平面図である。
【図１５Ｂ】図１５ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図１５Ｃ】図１５ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図１６Ａ】流入開口部を形成するための第２絶縁膜形成工程を示す平面図である。
【図１６Ｂ】図１６ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図１６Ｃ】図１６ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図１７Ａ】流入開口部を形成するための第３絶縁膜形成工程を示す平面図である。
【図１７Ｂ】図１７ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図１７Ｃ】図１７ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図１８Ａ】流入開口部を形成するための絶縁膜加工工程を示す平面図である。
【図１８Ｂ】図１８ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図１８Ｃ】図１８ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図１９Ａ】流入開口部を形成するための絶縁膜除去工程を示す平面図である。
【図１９Ｂ】図１９ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図１９Ｃ】図１９ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図２０Ａ】別の流入開口部を示す平面図である。
【図２０Ｂ】図２０ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図２０Ｃ】図２０ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図２１Ａ】別の流入開口部を形成するための第１絶縁膜形成工程を示す平面図である。
【図２１Ｂ】図２１ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図２１Ｃ】図２１ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図２２Ａ】別の流入開口部を形成するための第２絶縁膜形成工程を示す平面図である。
【図２２Ｂ】図２２ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図２２Ｃ】図２２ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図２３Ａ】別の流入開口部を形成するための第３絶縁膜形成工程を示す平面図である。
【図２３Ｂ】図２３ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図２３Ｃ】図２３ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図２４Ａ】別の流入開口部を形成するための溝形成工程を示す平面図である。
【図２４Ｂ】図２４ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図２４Ｃ】図２４ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図２５Ａ】別の流入開口部を形成するための第４絶縁膜形成工程を示す平面図である。
【図２５Ｂ】図２５ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図２５Ｃ】図２５ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図２６Ａ】別の流入開口部を形成するための第５絶縁膜形成工程を示す平面図である。
【図２６Ｂ】図２６ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図２６Ｃ】図２６ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図２７Ａ】別の流入開口部を形成するための絶縁膜加工工程を示す平面図である。
【図２７Ｂ】図２７ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図２７Ｃ】図２７ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図２８】第５実施形態の分析装置を示す分解斜視図である。
【図２９】第６実施形態の流体チップを実施した分析装置を示す断面概略図である。
【図３０】第６実施形態の表面パターン形成工程を説明する説明図である。
【図３１】第６実施形態の裏面パターン形成工程を説明する説明図である。
【図３２】第６実施形態の第１のエッチング工程を説明する説明図である。
【図３３】第６実施形態の内壁保護膜形成工程を説明する説明図である。
【図３４】第６実施形態の内壁保護膜形成工程を説明する説明図である。
【図３５】第６実施形態の第２のエッチング工程を説明する説明図である。
【図３６】第７実施形態の流体チップを示す断面概略図である。
【図３７】第７実施形態の表面パターン形成工程を説明する説明図である。
【図３８】第７実施形態の裏面パターン形成工程を説明する説明図である。
【図３９】第７実施形態の第１のエッチング工程を説明する説明図である。
【図４０】第７実施形態の内壁保護膜形成工程を説明する説明図である。
【図４１】第７実施形態の第２のエッチング工程を説明する説明図である。
【図４２】第８実施形態の流体チップを示す断面概略図である。
【図４３】第８実施形態の表面パターン形成工程を説明する説明図である。
【図４４】第８実施形態の裏面パターン形成工程を説明する説明図である。
【図４５】第８実施形態の第１のエッチング工程を説明する説明図である。
【図４６】第８実施形態の第２のエッチング工程を説明する説明図である。
【図４７】第９実施形態の流体チップを示す断面概略図である。
【図４８】第９実施形態の表面パターン形成工程を説明する説明図である。
【図４９】第９実施形態の裏面パターン形成工程を説明する説明図である。
【図５０】第９実施形態の第１のエッチング工程を説明する説明図である。
【図５１】第９実施形態の第２のエッチング工程を説明する説明図である。
【図５２】第１０実施形態の流体チップを示す断面概略図である。
【図５３】第１０実施形態の導電膜形成工程を説明する説明図である。
【図５４】第１０実施形態の表面パターン形成工程を説明する説明図である。
【図５５】第１０実施形態の裏面パターン形成工程を説明する説明図である。
【図５６】第１０実施形態の基板内流路形成工程を説明する説明図である。
【図５７】第１０実施形態の流体チップを実施した分析装置を示す断面概略図である。
【図５８】第１１実施形態の流体チップを示す断面概略図である。
【図５９】第１２実施形態の流体チップを示す断面概略図である。
【図６０】第１３実施形態の流体チップを示す断面概略図である。
【図６１】第１４実施形態の流体チップを示す断面概略図である。
【図６２】第１５実施形態の流体チップを示す断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１実施形態］
図１に示すように、流体チップ１０は、微量の試料の分析を行うための分析装置１１に用いられる。分析装置１１は、電解質を含む溶液に試料を分散させた試料液が内部を流れ、試料が流体チップ１０を通過する際の電流値の変化を検出することにより、試料の分析を行う。具体的には、後述する電極対１５に電圧を印加することによって、分析装置１１内を流通する試料の流通経路のうち、開口面積が最小の最小開口部の内部空間を流れるイオン電流を発生させる。最小開口部の電気抵抗値は、試料が最小開口部を通る際に増大する。このため、イオン電流の値は、最小開口部を通る試料の体積に応じて変化する。最小開口部の内部空間に大きい体積の試料が侵入した場合はイオン電流の値が大きく変化し、最小開口部の内部空間に小さい体積の試料が侵入した場合はイオン電流の値の変化が小さい。分析装置１１では、上記の電流値の変化に基づいて、試料の大きさや形状等の分析が行われる。試料は、ＤＮＡ（Deoxyribonucleic Acid）、たんぱく質、花粉、ウイルス、細胞、有機粒子または無機粒子、ＰＭ(Particulate Matter)２．５等の粒子状物質等であり、この例では、ＤＮＡである。本実施形態では、後述する流体チップ１０の流入開口部２２ａが最小開口部とされているため、分析装置１１は、ＤＮＡが流入開口部２２ａを通過する際の電流値の変化を検出することにより、ＤＮＡを構成する核酸塩基分子を識別し、ＤＮＡの塩基配列などの分析を行う。
【００１６】
分析装置１１は、流体チップ１０の他、上側流路シート１２と、下側カバーシート１３と、上側カバーシート１４と、電極対１５とを備え、上側流路シート１２と下側カバーシート１３との間に流体チップ１０が設けられる。詳しくは後述するが、電極対１５はＤＮＡが供給される供給部１４ａとＤＮＡが回収される回収部１４ｂに設けられ、供給部１４ａと回収部１４ｂは分析装置１１の同一面に設けられる。分析装置１１は、本実施形態では、流体チップ１０を保持するチップ枠１６をさらに備える。分析装置１１の平面形状は、例えば矩形であり、本実施形態では１辺の長さが２５ｍｍの正方形である。
【００１７】
上側流路シート１２は、流体チップ１０の表面に設けられる。上側流路シート１２の材料としては、例えばゴムや樹脂等が用いられる。上側流路シートは、特許請求の範囲に記載の「上側シート」に対応する。
【００１８】
上側流路シート１２は、第１の上側流路１２ａと第２の上側流路１２ｂとを有する。第１の上側流路１２ａは、後述する供給部１４ａと接続し、供給部１４ａから供給されたＤＮＡを流体チップ１０へ案内する。第２の上側流路１２ｂは、後述する回収部１４ｂと接続し、流体チップ１０からのＤＮＡを回収部１４ｂへ案内する。第１の上側流路１２ａと第２の上側流路１２ｂの形状は、特に限定されないが、例えばスリット状に形成される。
【００１９】
下側カバーシート１３は、流体チップ１０の裏面に設けられる。下側カバーシート１３は、分析装置１１の下面を構成する。下側カバーシート１３の材料としては、例えばゴムや樹脂等が用いられる。
【００２０】
チップ枠１６は、流体チップ１０を収容する収容部１８を有する。収容部１８は、チップ枠１６を厚み方向に貫通する。収容部１８の形状は、流体チップ１０の外形に合わせて形成される。本実施形態では、収容部１８の平面形状は、一辺の長さが５ｍｍの正方形である。チップ枠１６の材料としては、例えば樹脂等が用いられる。
【００２１】
上側カバーシート１４は、上側流路シート１２の表面に設けられる。上側カバーシート１４の材料としては、例えばゴムや樹脂等が用いられる。上側カバーシート１４は、分析装置１１の上面を構成する。上側カバーシート１４には供給部１４ａと回収部１４ｂとが設けられている。すなわち、供給部１４ａと回収部１４ｂとは、分析装置１１の上面に設けられている。
【００２２】
電極対１５は、供給部１４ａと回収部１４ｂに設けられる。電極対１５は、図示しない電源と電流検出装置とに接続する。電源は、電極対１５に対して電圧を印加する。電極対１５に電圧が印加されることにより、ＤＮＡの電気泳動が行われ、ＤＮＡが流体チップ１０を通過する。なお、供給したＤＮＡは、圧力により流体チップ１０を通過するようにしてもよく、電気泳動と圧力を併用して流体チップ１０を通過するようにしてもよい。電流検出装置は、ＤＮＡが流体チップ１０を通過する際に電流値が変化することを利用して、電流値の変化を検出する。
【００２３】
流体チップ１０について、図１と図２を参照しながら説明する。流体チップ１０の平面形状は、例えば矩形であり、本実施形態では一辺の長さが５ｍｍの正方形である（図２参照）。流体チップ１０は、基板２１と、表面側絶縁膜２２と、裏面側絶縁膜２３とを備える（図１参照）。
【００２４】
基板２１は、シリコン基板である。基板２１の厚みは、本実施形態では７７５μｍである。基板２１の内部には基板内流路が設けられている。基板内流路は、供給部１４ａに供給されたＤＮＡを回収部１４ｂへ案内する。基板内流路は、本実施形態では、上流流路２６と、下流流路２７と、裏面流路２８とを有する（図１参照）。
【００２５】
上流流路２６は、基板内流路の上流に設けられている。上流流路２６は、基板２１を厚み方向に貫通する（図１参照）。上流流路２６は、基板２１の表面に設けられた表面開口２６ａと、基板２１の裏面に設けられた裏面開口２６ｂと、表面開口２６ａと裏面開口２６ｂとを接続する内壁２６ｃとを有する。内壁２６ｃは、基板２１の裏面に対して傾斜している。内壁２６ｃの傾斜角θは約５５°である。図２に示すように、表面開口２６ａの平面形状は、例えば矩形であり、本実施形態では一辺の長さが２００μｍの正方形である。裏面開口２６ｂの平面形状は、例えば矩形であり、本実施形態では正方形である。基板２１の厚みが７７５μｍの場合は、裏面開口２６ｂの一辺の長さは１．２ｍｍである。
【００２６】
下流流路２７は、基板内流路の下流に設けられている。下流流路２７は、基板２１を厚み方向に貫通する（図１参照）。下流流路２７は、基板２１の表面に設けられた表面開口２７ａと、基板２１の裏面に設けられた裏面開口２７ｂと、表面開口２７ａと裏面開口２７ｂとを接続する内壁２７ｃとを有する。内壁２７ｃは、内壁２６ｃと同様に、基板２１の裏面に対して傾斜しており、傾斜角θが約５５°である。図２に示すように、表面開口２７ａの平面形状は、例えば矩形であり、本実施形態では一辺の長さが４００μｍの正方形である。裏面開口２７ｂの平面形状は、例えば矩形であり、本実施形態では正方形である。基板２１の厚みが７７５μｍの場合は、裏面開口２７ｂの一辺の長さは１．４ｍｍである。
【００２７】
裏面流路２８は、基板２１の裏面に設けられており、上流流路２６と下流流路２７とを接続する（図１参照）。裏面流路２８は、上流流路２６内のＤＮＡを下流流路２７へ案内する。裏面流路２８の深さは、本実施形態では３５μｍである。図２に示すように、裏面流路２８の幅Ｗは、本実施形態では５０μｍである。
【００２８】
表面側絶縁膜２２は、基板２１の表面に設けられている（図１参照）。表面側絶縁膜２２は、例えばＳｉＮ膜（シリコン窒化膜）やＳｉＯ膜（シリコン酸化膜）等により形成される。本実施形態では、表面側絶縁膜２２はＳｉＮ膜により形成される。表面側絶縁膜２２の厚みは、本実施形態では５０ｎｍである。表面側絶縁膜は、特許請求の範囲に記載の「絶縁膜」に対応する。
【００２９】
表面側絶縁膜２２には、流入開口部２２ａと流出開口部２２ｂとが設けられている。本実施形態では、流入開口部２２ａと流出開口部２２ｂは、流体チップ１０の厚み方向に設けられている。流入開口部２２ａと流出開口部２２ｂとは、基板２１の基板内流路を介して接続する。
【００３０】
流入開口部２２ａは、第１の上側流路１２ａと上流流路２６との間に設けられており、第１の上側流路１２ａ内のＤＮＡを上流流路２６へ流入させる（図１参照）。すなわち、流入開口部２２ａは、基板内流路の上流に設けられ、基板内流路へＤＮＡを流入させる。流入開口部２２ａの平面形状は、例えば円形である。本実施形態では流入開口部２２ａの直径は２００ｎｍである（図２参照）。
【００３１】
流出開口部２２ｂは、第２の上側流路１２ｂと下流流路２７との間に設けられており、下流流路２７内のＤＮＡを第２の上側流路１２ｂへ流出させる（図１参照）。すなわち、流出開口部２２ｂは、基板内流路の下流に設けられ、基板内流路からＤＮＡを流出させる。流出開口部２２ｂの平面形状は、例えば矩形であり、本実施形態では一辺の長さが４００μｍの正方形である（図２参照）。
【００３２】
裏面側絶縁膜２３は、基板２１の裏面に設けられている（図１参照）。裏面側絶縁膜２３は、本実施形態では、表面側絶縁膜２２と同様に、ＳｉＮ膜により形成され、厚みが５０ｎｍとされている。
【００３３】
裏面側絶縁膜２３には、上流側裏面開口部２３ａと、下流側裏面開口部２３ｂと、接続部２３ｃとが形成されている（図１参照）。上流側裏面開口部２３ａは、上流流路２６の下方に設けられる。下流側裏面開口部２３ｂは、下流流路２７の下方に設けられる。接続部２３ｃは、上流側裏面開口部２３ａと下流側裏面開口部２３ｂの間に設けられており、上流側裏面開口部２３ａと下流側裏面開口部２３ｂとを接続する。上流側裏面開口部２３ａの平面形状は、例えば矩形であり、本実施形態では一辺の長さが１ｍｍの正方形である（図２参照）。下流側裏面開口部２３ｂの平面形状は、例えば矩形であり、本実施形態では一辺の長さが１．４ｍｍの正方形である。接続部２３ｃの幅は、裏面流路２８の幅Ｗと同じとされており、本実施形態では５０μｍである。
【００３４】
以下、流体チップ１０の製造方法について図３〜図５を参照して説明する。流体チップ１０は、表面パターン形成工程と、裏面パターン形成工程と、基板内流路形成工程とにより製造される。図３〜図５は、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００３５】
図３に示すように、表面パターン形成工程は、基板３０の表面に設けられた絶縁膜３１に表面パターンＰ１を形成する。基板３０としては、シリコン基板が用いられる。基板３０の厚みは、本実施形態では７７５μｍである。表面パターン形成工程では、まず、基板３０の両面に絶縁膜３１を形成する。絶縁膜３１は、例えば、原料ガスとしてＤＣＳ（ジクロロシラン）を用いたＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により形成される。その後、基板３０の表面に設けられた絶縁膜３１に、流入開口部２２ａと流出開口部２２ｂとに対応する部分が開口する表面パターンＰ１を形成する。例えば、基板３０の表面に設けられた絶縁膜３１上にフォトレジストを塗布してフォトレジスト層（図示なし）を形成し、フォトリソグラフィー技術によりフォトレジスト層をパターニングする。フォトレジスト層には、流入開口部２２ａと流出開口部２２ｂとに対応する部分が開口するレジストパターンが形成される。レジストパターンが形成されたフォトレジスト層をマスクとして基板３０の表面の絶縁膜３１をドライエッチングする。これにより、基板３０の表面側の絶縁膜３１に表面パターンＰ１が形成される。表面パターンＰ１が形成された絶縁膜３１が、流体チップ１０の表面側絶縁膜２２となる。
【００３６】
図４に示すように、裏面パターン形成工程は、基板３０の裏面に設けられた絶縁膜３１と保護膜３２に裏面パターンＰ２を形成する。裏面パターン形成工程では、まず、基板３０の両面に保護膜３２を形成する。保護膜３２は、後述する異方性ウェットエッチングにおけるウェットエッチング液に対するエッチングレート選択比が大きい材料であることが好ましい。保護膜３２は、例えば、原料ガスとしてＴＥＯＳ（テトラエキシシラン）を用いたＣＶＤ法により形成されるＳｉＯ膜である。その後、基板３０の裏面に設けられた絶縁膜３１と保護膜３２に、上流流路２６の裏面開口２６ｂと下流流路２７の裏面開口２７ｂと裏面流路２８とに対応する部分が開口する裏面パターンＰ２を形成する。裏面パターンＰ２は、例えば表面パターンＰ１と同様の方法により形成される。すなわち、裏面パターンＰ２は、基板３０の裏面に設けられた保護膜３２上にフォトレジスト層（図示なし）を形成し、フォトリソグラフィー技術によりパターニングし、レジストパターンが形成されたフォトレジスト層をマスクとして基板３０の裏面の保護膜３２と絶縁膜３１とを順にドライエッチングすることにより形成される。裏面パターンＰ２が形成された絶縁膜３１が、流体チップ１０の裏面側絶縁膜２３となる。
【００３７】
図５に示すように、基板内流路形成工程は、基板３０の内部に基板内流路を形成する。本実施形態では、基板内流路として、上流流路２６、下流流路２７、及び、裏面流路２８を形成する。基板内流路形成工程は、裏面パターン形成工程を経た基板３０をウェットエッチング液に浸漬して異方性ウェットエッチングを行う。ウェットエッチング液としては、ＫＯＨ（水酸化カリウム）やＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）等のアルカリ性水溶液が用いられる。
【００３８】
基板３０の裏面に形成された保護膜３２は、異方性ウェットエッチングのマスクとして機能する。このため、基板３０は、保護膜３２により全域が被覆された表面のエッチングは行われず、裏面のうち裏面パターンＰ２が形成された保護膜３２によって露出した一部のエッチングが行われる。異方性ウェットエッチングが行われることにより、基板３０には、上流流路２６と下流流路２７と裏面流路２８とが形成される。内壁２６ｃ，２７ｃの傾斜角θは、シリコン結晶面のエッチング速度の差に基づき決定され、本実施形態の場合は約５５°となる。裏面パターンＰ２が形成された保護膜３２の開口幅が小さい部分には、異方性ウェットエッチングにおけるウェットエッチング液が入り込み難い。本実施形態では、裏面流路２８に対応する部分の保護膜３２の開口幅は、上流流路２６の裏面開口２６ｂと下流流路２７の裏面開口２７ｂとに対応する保護膜３２の開口幅よりも小さい。このため、裏面流路２８は、基板３０を厚み方向に貫通しない深さとなる。裏面流路２８の深さは、裏面流路２８に対応する部分の保護膜３２の開口幅を調整することにより制御される。一方、上流流路２６と下流流路２７とは、基板３０を厚み方向に貫通する。基板３０は、表面の全域に保護膜３２が形成されていることにより、異方性ウェットエッチングの際に、表面の損傷が抑制されており、かつ、表面からのエッチングが防止されている。上流流路２６と下流流路２７と裏面流路２８が形成された基板３０が、流体チップ１０の基板２１となる。異方性ウェットエッチングの後に保護膜３２を除去することにより、流体チップ１０が得られる。保護膜３２は、例えば、ウェットエッチング液としてＨＦ（フッ化水素酸）を用いてウェットエッチングすることにより除去される。
【００３９】
分析装置１１は、上記の工程を経て製造された流体チップ１０に対して、下側カバーシート１３、上側流路シート１２、及び、上側カバーシート１４を張り付けて、供給部１４ａと回収部１４ｂに電極対１５を設けることにより作製される。分析装置１１では、供給部１４ａに供給されたＤＮＡが、第１の上側流路１２ａ、流体チップ１０、第２の上側流路１２ｂを順に流通し、回収部１４ｂで回収される（図１参照）。流体チップ１０は、第１の上側流路１２ａから流入開口部２２ａへ流入したＤＮＡを、基板内流路としての上流流路２６、裏面流路２８、下流流路２７を順に通過させ、流出開口部２２ｂから第２の上側流路１２ｂへ流出させる。このように、分析装置１１は、供給部１４ａと回収部１４ｂとの間でＤＮＡを通過させる流通経路を形成する。分析装置１１は、ＤＮＡが流通する流通経路のうち、最小開口部である流入開口部２２ａの開口面積が、流入開口部２２ａ以外の流路の各開口面積よりも十分に小さいことが好ましい。こうすることで、流入開口部２２ａの電気抵抗値と、流入開口部２２ａ以外の流路の電気抵抗値との差が十分に大きくなり、より確実に分析を行うことができる。
【００４０】
以上のように、流体チップ１０では、供給部１４ａと接続する流入開口部２２ａと、回収部１４ｂと接続する流出開口部２２ｂとが基板２１の同一面に設けられていることにより、供給部１４ａと回収部１４ｂに設けられる電極対１５を同一面に配置することができるため、分析装置１１の小型化が図れる。
【００４１】
流体チップ１０は、基板２１の表面側に電極対１５を配置することができるため、電極対１５の位置合わせが容易となる。また、流体チップ１０は、上流流路２６と下流流路２７とが裏面流路２８により接続されていることにより、上流流路２６と下流流路２７とを接続するための部材を別途設ける必要が無いため、流体チップ１０自体の小型化が可能となる。
【００４２】
なお、この例では、裏面パターンＰ２が形成された保護膜３２を異方性ウェットエッチングのマスクとして用いているが、絶縁膜３１が異方性ウェットエッチングのマスク材として機能する場合は、基板３０の裏面の絶縁膜３１に裏面パターンＰ２を形成し、基板３０の裏面に保護膜３２を形成しなくてもよい。
【００４３】
流入開口部２２ａの直径は、試料に応じて適宜変更してもよい。流入開口部２２ａの平面形状は、円形の場合に限られず、楕円形、矩形、多角形等としてもよい。
【００４４】
内壁２６ｃと内壁２７ｃの傾斜角は、θ＝５５°の場合に限られず、０°＜θ＜１８０°の範囲内で設定することができる。内壁２６ｃと内壁２７ｃは、平面形状に限られず、湾曲形状としてもよい。
【００４５】
［第２実施形態］
上記第１実施形態では、上流流路２６と下流流路２７が裏面流路２８により接続されているが、第２実施形態では、別途設けられた流路シートにより上流流路２６と下流流路２７が接続される。以降の説明では、上記第１実施形態と同じ部材については、同符号を付して説明を省略する。
【００４６】
図６に示すように、流体チップ４０は分析装置４１に設けられる。分析装置４１は、流体チップ４０の他、上側カバーシート１４と、上側流路シート４２と、下側流路シート４３と、下側カバーシート１３とを備える。分析装置４１の平面形状は、本実施形態では１辺の長さが２５ｍｍである。第２実施形態では、上側カバーシート１４には、一方の対角位置に一対の供給部１４ａ、１４ｄが設けられ、他方の対角位置に一対の回収部１４ｂ、１４ｃが設けられている。図示は省略しているが、分析装置４１は電極対１５を備え、例えば電極対１５が供給部１４ａと回収部１４ｂに設けられる。
【００４７】
上側流路シート４２は、流体チップ４０の表面に設けられる。上側流路シート４２の材料としては、例えばゴムや樹脂等が用いられる。
【００４８】
上側流路シート４２は、第１の上側流路４２ａと第２の上側流路４２ｂ、４２ｃとを有する。第１の上側流路４２ａと第２の上側流路４２ｂ、４２ｃの形状は、特に限定されないが、本実施形態ではスリット状に形成されている。第１の上側流路４２ａは、分析装置４１の一方の対角線状に設けられ、供給部１４ａと供給部１４ｄとを接続する。第２の上側流路４２ｂ、４２ｃは、分析装置４１の他方の対角線状に互いに間隔をあけて設けられている。第２の上側流路４２ｂは、回収部１４ｂと接続する。第２の上側流路４２ｃは、回収部１４ｃと接続する。
【００４９】
下側流路シート４３は、流体チップ４０の裏面に設けられる。下側流路シート４３は、下側流路４４を有する。下側流路４４は、分析装置４１の他方の対角線状に設けられ、流体チップ４０を介して、第１の上側流路４２ａと第２の上側流路４２ｂ、４２ｃとを接続する。下側流路シート４３の材料としては、例えばゴムや樹脂等が用いられる。下側流路４４の形状は、特に限定されないが、本実施形態ではスリット状に形成されている。下側流路シートは、特許請求の範囲に記載の「下側シート」に対応する。
【００５０】
分析装置４１では、第１の上側流路４２ａに試料液を充填する際は、例えば、供給部１４ｄを空気抜き用の穴として使用し、試料液を供給部１４ａから注入することにより、第１の上側流路４２ａに試料液を充填する。一方、第２の上側流路４２ｂ、４２ｃと下側流路４４に試料液を充填する際は、例えば、回収部１４ｃを空気抜き用の穴として使用し、試料液を回収部１４ｂから注入することにより、第２の上側流路４２ｂ、下側流路４４、第２の上側流路４２ｃに試料液を順に充填する。分析を行う際は、電極対１５（図示省略）が設けられていない供給部１４ｄと回収部１４ｃが図示しない封止部材等により塞がれ、試料の流れが制限される。なお、第１の上側流路４２ａに試料液を充填する場合は、供給部１４ａを空気抜き用の穴として使用し、供給部１４ｄから試料液を注入してもよい。第２の上側流路４２ｂ、４２ｃと下側流路４４に試料液を充填する場合は、回収部１４ｂを空気抜き用の穴として使用し、回収部１４ｃから試料液を注入してもよい。電極対１５は、供給部１４ａと回収部１４ｂに設ける場合に限られず、供給部１４ａと回収部１４ｃ、供給部１４ｄと回収部１４ｂ、及び、供給部１４ｄと回収部１４ｃのいずれかに設けてもよい。
【００５１】
図７に示すように、流体チップ４０は、表面側絶縁膜２２と、裏面側絶縁膜５２と、基板５３とを備える。裏面側絶縁膜５２は、上流側裏面開口部２３ａと下流側裏面開口部２３ｂとを有する。裏面側絶縁膜５２は、接続部２３ｃを有していないことが第１実施形態の裏面側絶縁膜２３とは異なる。基板５３は、基板内流路として上流流路２６と下流流路２７とを有する。基板５３は、裏面流路２８を有していないことが第１実施形態の基板２１とは異なる。なお、本図には図示されていないが、流体チップ４０には、流体チップ４０を厚み方向に貫通し、第２の上側流路４２ｃと下側流路４４とを接続する接続孔５４（図６参照）が設けられている。
【００５２】
以上の構成を有する流体チップ４０は、第１の上側流路４２ａのＤＮＡが、流入開口部２２ａを通過し、上流流路２６、下側流路４４、下流流路２７を順に介して、流出開口部２２ｂを通過することにより、第２の上側流路４２ｂへ移動する。このため、分析装置４１は、供給部１４ａと回収部１４ｂとの間でＤＮＡを通過させる流通経路を形成する。
【００５３】
流体チップ４０では、上記第１実施形態の流体チップ１０と同様に、流入開口部２２ａと流出開口部２２ｂが基板５３の同一面に設けられていることにより、電極対を同一面に配置することができるため、分析装置４１の小型化が図れる。
【００５４】
なお、分析装置４１は、流体チップ４０の代わりに、図８に示す流体チップ６０を用いてもよい。流体チップ６０は、表面側絶縁膜６１と、裏面側絶縁膜６２と、基板６３とを有する。表面側絶縁膜６１は、流入開口部２２ａを有する。表面側絶縁膜６１は、流出開口部２２ｂを有していないことが第１実施形態の表面側絶縁膜２２とは異なる。裏面側絶縁膜６２は、上流側裏面開口部２３ａを有する。裏面側絶縁膜６２は、下流側裏面開口部２３ｂと接続部２３ｃを有していないことが第１実施形態の裏面側絶縁膜２３とは異なる。基板６３は、上流流路２６を有する。基板６３は、下流流路２７と裏面流路２８を有していないことが第１実施形態の基板２１とは異なる。すなわち、流体チップ６０は、上流流路２６が基板内流路である。
【００５５】
流体チップ６０は、チップ枠６４に保持される。チップ枠６４は、流体チップ６０を収容する収容部６５と、下側流路４４と第２の上側流路４２ｂとを接続する接続孔６６とを有する。収容部６５と接続孔６６は、チップ枠６４を厚み方向に貫通する。流体チップ６０は、第１の上側流路４２ａのＤＮＡが、流入開口部２２ａを通過し、上流流路２６、下側流路４４、接続孔６６を順に介して、第２の上側流路４２ｂへ移動する。流体チップ６０では、流体チップ１０，４０と同様に、電極対を同一面に配置することができるため、分析装置４１の小型化が図れる。
【００５６】
［第３実施形態］
第３実施形態は、表面側絶縁膜と基板の間に、表面側絶縁膜を補強するための補強膜を設けたものである。第３実施形態では、第２実施形態と同じ部材を用いるものについて、同符号を付して説明を省略する。また、第３実施形態では、基板内流路としての上流流路２６が設けられている部分に着目して説明を行い、下流流路２７が設けられている部分については図示及び説明を省略する。
【００５７】
図９に示すように、流体チップ７０は、表面側絶縁膜２２と裏面側絶縁膜５２と基板５３に加え、表面側絶縁膜２２と基板５３との間に設けられた補強膜７４を更に備える。補強膜７４は、例えばシリコンを熱酸化することにより形成される熱酸化膜である。補強膜７４の厚みは、本実施形態では５００ｎｍである。第３実施形態では、流入開口部２２ａの直径が４００ｎｍである。
【００５８】
補強膜７４には、流入開口部２２ａと上流流路２６とを接続する貫通部７５が形成されている。貫通部７５は、補強膜７４の表面に設けられた第１開口部７６と、補強膜７４の裏面に設けられた第２開口部７７とを有し、補強膜７４を厚み方向に貫通する。第１開口部７６は、流入開口部２２ａと接続する。この例では、第１開口部７６の内壁面が補強膜７４の膜面に対して傾斜しており、第１開口部７６の開口面積が補強膜７４の表面から裏面に向かうほど大きくなっている。第２開口部７７は、上流流路２６と接続する。第１開口部７６は、流入開口部２２ａよりも大きく、内壁面が流入開口部２２ａの開口端よりも後退している。また、第１開口部７６は、第２開口部７７よりも小さい。第２開口部７７は、上流流路２６の表面開口２６ａよりも大きく、内壁面が表面開口２６ａの開口端よりも後退している。第２開口部７７の後退量は、第１開口部７６の後退量よりも大きい。本実施形態では、第１開口部７６の後退量は１７５ｎｍであり、第２開口部７７の後退量は３００ｎｍである。また、第１開口部７６の深さは２００ｎｍであり、第２開口部７７の深さは３００ｎｍである。なお、図示していないが、補強膜７４には、流出開口部２２ｂと下流流路２７とを接続する貫通部が形成されている。
【００５９】
第３実施形態では、流体チップ７０は、裏面側絶縁膜５２と基板５３との間に設けられた補強膜７８を更に備える。補強膜７８は、補強膜７４と同様、シリコンを熱酸化することにより形成される熱酸化膜であり、厚みが５００ｎｍである。補強膜７８には、上流側裏面開口部２３ａと上流流路２６とを接続する貫通部７９が形成されている。貫通部７９は、補強膜７８を厚み方向に貫通する。貫通部７９は、上流側裏面開口部２３ａと裏面開口２６ｂよりも大きく、内壁面が上流側裏面開口部２３ａと裏面開口２６ｂの各開口端よりも後退している。なお、図示していないが、補強膜７８には、下流側裏面開口部２３ｂと下流流路２７とを接続する貫通部が形成されている。
【００６０】
流体チップ７０の製造方法について図１０〜図１３を参照して説明する。流体チップ７０は、準備工程と、表面パターン形成工程と、裏面パターン形成工程と、基板内流路形成工程とにより製造される。
【００６１】
図１０に示すように、準備工程は、基板８０の両面に、補強膜８１と絶縁膜８２とを順に形成する。基板８０としては、シリコン基板が用いられる。基板８０の厚みは、本実施形態では７７５μｍである。補強膜８１は、例えば、シリコンを酸素雰囲気中で酸化する熱ＣＶＤ法により形成される。絶縁膜８２は、例えば、原料ガスとしてＤＣＳを用いたＣＶＤ法により形成される。
【００６２】
図１１に示すように、表面パターン形成工程は、基板８０の表面に設けられた補強膜８１と絶縁膜８２に表面パターンＰ１を形成する。表面パターンＰ１は、例えば、基板８０の表面側の絶縁膜８２上にフォトレジスト層（図示なし）を形成し、フォトリソグラフィー技術によりパターニングし、パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして基板８０の表面の絶縁膜８２と補強膜８１とを順にドライエッチングすることにより形成される。表面パターンＰ１が形成された補強膜８１と絶縁膜８２とは、流入開口部２２ａと流出開口部２２ｂに対応する部分が開口する。表面パターンＰ１が形成された絶縁膜８２が、流体チップ７０の表面側絶縁膜２２となる。
【００６３】
図１２に示すように、裏面パターン形成工程は、基板８０の裏面に設けられた補強膜８１と絶縁膜８２と保護膜８４に裏面パターンＰ２を形成する。裏面パターン形成工程は、まず、基板８０の両面に保護膜８４を形成する。保護膜８４は、後述する貫通部７５，７９を形成するためのウェットエッチングにおける、ウェットエッチング液に対するエッチングレート選択比が補強膜８１よりも大きい材料であることが好ましい。保護膜８４は、例えば、原料ガスとしてＴＥＯＳを用いたＣＶＤ法により形成される。表面パターンＰ１が形成された補強膜８１と絶縁膜８２の各開口には保護膜８４が埋め込まれる。保護膜８４の厚みは、本実施形態では５００ｎｍである。基板８０の両面に保護膜８４を形成した後、基板８０の裏面側の補強膜８１と絶縁膜８２と保護膜８４に裏面パターンＰ２を形成する。裏面パターンＰ２は、例えば表面パターンＰ１と同様にして形成される。本実施形態の場合は、裏面パターンＰ２が形成された補強膜８１と絶縁膜８２と保護膜８４とは、上流流路２６の裏面開口２６ｂと下流流路２７の裏面開口２７ｂとに対応する部分が開口する。裏面パターンＰ２が形成された絶縁膜８２が、流体チップ７０の裏面側絶縁膜５２となる。
【００６４】
図１３に示すように、基板内流路形成工程は、基板８０の内部に基板内流路を形成する。本実施形態の場合、基板内流路は、上流流路２６と、図示しない下流流路２７とである。下流流路２７の形成については説明を省略する。基板内流路は、例えばアルカリ性水溶液を用いた異方性ウェットエッチングにより形成される。保護膜８４は、異方性ウェットエッチングのマスクとして機能する。基板内流路が形成された基板８０が、流体チップ７０の基板５３となる。
【００６５】
基板内流路形成工程後、保護膜８４をウェットエッチングにより除去する。例えば、上流流路２６が形成された基板８０をウェットエッチング液に浸漬する。ウェットエッチング液は、ＨＦ等である。基板８０の表面側の開口が保護膜８４で塞がれているため、ウェットエッチング液は、基板８０の裏面側の開口から上流流路２６に流入する。ウェットエッチングにより保護膜８４を除去する過程で、補強膜８１の一部も除去される。基板８０の表面に設けられた補強膜８１は、上流流路２６に流入したウェットエッチング液によって裏面側からエッチングされる。このウェットエッチングにより、保護膜８４が除去され、基板８０の表面の補強膜８１には貫通部７５に対応する開口が形成され、基板８０の裏面の補強膜８１には貫通部７９に対応する開口が形成される。貫通部７５と貫通部７９の後退量は、補強膜８１の厚みと、補強膜８１のウェットエッチング液に対するエッチングレート選択比とによりコントロールすることができる。貫通部７５に対応する開口が形成された補強膜８１が、流体チップ７０の補強膜７４となる。貫通部７９に対応する開口が形成された補強膜８１が、流体チップ７０の補強膜７８となる。この結果、図９に示す流体チップ７０が得られる。なお、保護膜８４をウェットエッチングする過程で補強膜８１の一部が除去されない場合は、補強膜８１の一部を除去するためのウェットエッチングを別途行うことが好ましい。流体チップ７０は、表面側絶縁膜２２が補強膜７８により補強されているため、表面側絶縁膜２２の破損等が抑制され、耐久性に優れる。
【００６６】
なお、表面パターン形成工程では、基板８０の表面に設けられた補強膜８１と絶縁膜８２とのうち、絶縁膜８２にのみ表面パターンＰ１を形成してもよい。この場合は、第１開口部７６は、補強膜７４の表面側から裏面側に向かうほど開口面積が小さくなる。第１開口部７６の内壁面は、例えば外側に向かって凸の湾曲形状とされる。第１開口部７６と第２開口部７７とが接続する接続部における、流入開口部２２ａの開口端からの後退量は、第１開口部７６の後退量よりも小さい。例えば、第１開口部７６の後退量は３００ｎｍとされ、第１開口部７６と第２開口部７７との接続部の後退量は２３０ｎｍとされる。
【００６７】
裏面パターン形成工程では、保護膜８４を形成しなくてもよい。保護膜８４を形成しない場合は、絶縁膜８２が、基板内流路形成工程における異方性ウェットエッチングのマスク材として機能することが好ましい。基板内流路形成工程後のウェットエッチングでは、第１開口部７６の後退量と第２開口部７７の後退量とがほぼ同じとなる。例えば、第１開口部７６と第２開口部７７の各後退量は３００ｎｍとされる。
【００６８】
［第４実施形態］
上記各実施形態では、流体チップの厚み方向に流入開口部が設けられているが、第４実施形態では、流体チップの厚み方向とは異なる方向に流入開口部が設けられる。
【００６９】
図１４に示すように、流体チップ９０は、第１実施形態の流体チップ１０の代わりに分析装置１１に設けられる。流体チップ９０は、基板２１の表面に表面側絶縁膜９１が設けられ、基板２１の裏面に裏面側絶縁膜２３が設けられている。表面側絶縁膜９１は例えばＳｉＮ膜により形成される。表面側絶縁膜９１には、上流流路２６と接続する貫通孔９１ａと、下流流路２７と接続する貫通孔９１ｂとが形成されている。
【００７０】
表面側絶縁膜９１の表面には絶縁膜９２が設けられている。絶縁膜９２は、例えばＳｉＮ膜により形成される。絶縁膜９２は、第１の上側流路１２ａと貫通孔９１ａとの間に設けられた流入開口部９２ａと、第２の上側流路１２ｂと貫通孔９１ｂとの間に設けられた流出開口部９２ｂとを有する。流出開口部９２ｂは、流体チップ９０の厚み方向に設けられており、上記第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００７１】
流入開口部９２ａは、流体チップ９０の厚み方向とは異なる方向に設けられていることが、第１実施形態の流入開口部２２ａとは異なる。この例では、流入開口部９２ａは、流体チップ９０の厚み方向と直交する方向に設けられている。第４実施形態では、試料の流通経路のうちの最小開口部は、流入開口部９２ａである。
【００７２】
図１５Ａ〜Ｃから図１９Ａ〜Ｃを参照し、流入開口部９２ａの形成方法の一例を説明する。以下の説明では、流体チップ９０のうち、流入開口部９２ａを形成する部分に着目して説明を行う。流入開口部９２ａは、第１絶縁膜形成工程、第２絶縁膜形成工程、第３絶縁膜形成工程、絶縁膜加工工程、及び、絶縁膜除去工程により形成される。
【００７３】
図１５Ａ〜Ｃに示すように、第１絶縁膜形成工程は、基板２１に表面側絶縁膜９１を形成した後、表面側絶縁膜９１の表面に第１の絶縁膜９５を形成する。図１５Ａは平面図であり、図１５Ｂは図１５ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、図１５Ｃは図１５ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。表面側絶縁膜９１と第１の絶縁膜９５は、同様の方法により形成することができ、例えば、原料ガスとしてＤＣＳを用いたＣＶＤ法により形成される。
【００７４】
図１６Ａ〜Ｃに示すように、第２絶縁膜形成工程は、第１の絶縁膜９５に溝９６を形成し、この溝９６に第２の絶縁膜９７を形成する。図１６Ａは平面図であり、図１６Ｂは図１６ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、図１６Ｃは図１６ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。図１６Ａに示すように、溝９６の平面形状は、例えば長方形とされる。溝９６の短辺の長さは、流入開口部９２ａにおける厚み方向と直交する幅方向の長さ、すなわち流入開口部９２ａの幅となる。溝９６の深さは、流入開口部９２ａにおける厚み方向の長さ、すなわち流入開口部９２ａの高さとなる。溝９６は、例えば、第１の絶縁膜９５の表面上にフォトレジストを塗布してフォトレジスト層（図示なし）を形成し、フォトリソグラフィー技術によりパターニングし、レジストパターンが形成されたフォトレジスト層をマスクとして第１の絶縁膜９５をドライエッチングすることにより形成される。溝９６の形成後、第１の絶縁膜９５の表面全域に、例えば原料ガスとしてＴＥＯＳを用いたＣＶＤ法によりＳｉＯ膜を形成する。次に、ＳｉＯ膜の表面を平坦化する。平坦化には、例えば、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）装置が用いられる。平坦化は、第１の絶縁膜９５の表面が露出するように行うことが好ましい。平坦化により、第１の絶縁膜９５の表面上のＳｉＯ膜が除去され、溝９６内に残ったＳｉＯ膜により第２の絶縁膜９７が形成される。
【００７５】
図１７Ａ〜Ｃに示すように、第３絶縁膜形成工程は、第１の絶縁膜９５と第２の絶縁膜９７の表面に第３の絶縁膜９８を形成する。図１７Ａは平面図であり、図１７Ｂは図１７ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、図１７Ｃは図１７ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。第３の絶縁膜９８は、例えば、原料ガスとしてＤＣＳを用いたＣＶＤ法により形成される。
【００７６】
図１８Ａ〜Ｃに示すように、絶縁膜加工工程は、第１の絶縁膜９５と第２の絶縁膜９７と第３の絶縁膜９８とを加工して板状体９９を形成する。図１８Ａは平面図であり、図１８Ｂは図１８ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、図１８Ｃは図１８ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。図１８Ａに示す板状体９９の平面形状は、長方形とされる。板状体９９の短辺の長さは、流入開口部９２ａにおける厚み方向及び幅方向と直交する方向の長さ、すなわち流入開口部９２ａの長さとなる。絶縁膜加工工程では、例えばドライエッチングが行われる。
【００７７】
図１９Ａ〜Ｃに示すように、絶縁膜除去工程は、板状体９９から第２の絶縁膜９７を除去する。図１９Ａは平面図であり、図１９Ｂは図１９ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、図１９Ｃは図１９ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。第２絶縁膜除去工程では、例えば、ウェットエッチング液としてＨＦを用いたウェットエッチングが行われる。板状体９９のうち、第２の絶縁膜９７が除去され、第１の絶縁膜９５と第３の絶縁膜９８とが残る。残った第１の絶縁膜９５と第３の絶縁膜９８とにより形成される板状体９９が、流入開口部９２ａとなる。流入開口部９２ａの開口面積は、溝９６の短辺の長さと溝９６の深さとにより決定される。溝９６の短辺の長さと溝９６の深さとのうち、溝９６の深さはフォトリソグラフィー技術の最小加工寸法以下とすることができる。このため、流体チップ９０は、最小開口部としての流入開口部９２ａの設計の自由度に優れる。
【００７８】
なお、流体チップ９０は、流入開口部９２ａの代わりに、図２０Ａ〜Ｃに示す流入開口部１０２を設けてもよい。図２０Ａは平面図であり、図２０Ｂは図２０ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、図２０Ｃは図２０ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。流入開口部１０２の形成方法について、図２１Ａ〜Ｃから図２７Ａ〜Ｃを参照して説明する。流入開口部１０２は、第１絶縁膜形成工程、第２絶縁膜形成工程、第３絶縁膜形成工程、溝形成工程、第４絶縁膜形成工程、第５絶縁膜形成工程、絶縁膜加工工程、及び、絶縁膜除去工程により形成される。
【００７９】
図２１Ａ〜Ｃに示すように、第１絶縁膜形成工程は、表面側絶縁膜９１の表面に第１の絶縁膜１０５を形成する。図２１Ａは平面図であり、図２１Ｂは図２１ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、図２１Ｃは図２１ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。第１絶縁膜形成工程は、例えば、原料ガスとしてＴＥＯＳを用いたＣＶＤ法により表面側絶縁膜９１の表面全域にＳｉＯ膜を形成し、ドライエッチングによりＳｉＯ膜の一部を除去することにより、第１の絶縁膜１０５を形成する。
【００８０】
図２２Ａ〜Ｃに示すように、第２絶縁膜形成工程は、表面側絶縁膜９１の表面と第１の絶縁膜１０５の表面に第２の絶縁膜１０６を形成する。図２２Ａは平面図であり、図２２Ｂは図２２ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、図２２Ｃは図２２ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。第２の絶縁膜１０６は、例えば、原料ガスとしてＤＣＳを用いたＣＶＤ法により形成される。第２の絶縁膜１０６は、段差状に形成されており、表面側絶縁膜９１の表面に形成された部分が、第１の絶縁膜１０５の表面に形成された部分よりも一段低い。
【００８１】
図２３Ａ〜Ｃに示すように、第３絶縁膜形成工程は、第２の絶縁膜１０６の表面に第３の絶縁膜１０７を形成する。図２３Ａは平面図であり、図２３Ｂは図２３ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、図２３Ｃは図２３ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。第３絶縁膜形成工程は、例えば、原料ガスとしてＴＥＯＳを用いたＣＶＤ法により第２の絶縁膜１０６の表面全域にＳｉＯ膜を形成し、ＳｉＯ膜の表面をＣＭＰ装置により平坦化することにより、第３の絶縁膜１０７を形成する。平坦化により、第２の絶縁膜１０６のうち、第１の絶縁膜９５の表面に形成された部分を露出させる。第２の絶縁膜１０６のうちの表面側絶縁膜９１の表面に形成された部分に残ったＳｉＯ膜により、第３の絶縁膜１０７が形成される。
【００８２】
図２４Ａ〜Ｃに示すように、溝形成工程は、第１の絶縁膜１０５と第２の絶縁膜１０６と第３の絶縁膜１０７とを一部除去することにより、溝１０８を形成する。図２４Ａは平面図であり、図２４Ｂは図２４ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、図２４Ｃは図２４ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。溝形成工程では、例えばドライエッチングが行われる。
【００８３】
図２５Ａ〜Ｃに示すように、第４絶縁膜形成工程は、溝１０８に第４の絶縁膜１０９を形成する。図２５Ａは平面図であり、図２５Ｂは図２５ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、図２５Ｃは図２５ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。第４絶縁膜形成工程では、例えば、原料ガスとしてＴＥＯＳを用いたＣＶＤ法と、ＣＭＰ装置を用いた平坦化とを行うことにより、溝１０８内に第４の絶縁膜１０９を形成する。第４の絶縁膜１０９はＳｉＯ膜により形成される。
【００８４】
図２６Ａ〜Ｃに示すように、第５絶縁膜形成工程は、第２の絶縁膜１０６と第３の絶縁膜１０７と第４の絶縁膜１０９とにより形成される平坦面上に第５の絶縁膜１１０を形成する。図２６Ａは平面図であり、図２６Ｂは図２６ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、図２６Ｃは図２６ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。第５の絶縁膜１１０は、例えば、原料ガスとしてＤＣＳを用いたＣＶＤ法により形成される。
【００８５】
図２７Ａ〜Ｃに示すように、絶縁膜加工工程は、第２の絶縁膜１０６と第５の絶縁膜１１０を加工し、第２の絶縁膜１０６の下に形成されている第１の絶縁膜１０５の一部と、第５の絶縁膜１１０の下に形成されている第３の絶縁膜１０７の一部とを露出させる。図２７Ａは平面図であり、図２７Ｂは図２７ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、図２７Ｃは図２７ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。絶縁膜加工工程では、例えばドライエッチングにより第２の絶縁膜１０６と第５の絶縁膜１１０の加工が行われる。
【００８６】
絶縁膜除去工程は、第１の絶縁膜１０５、第３の絶縁膜１０７、第４の絶縁膜１０９を除去する。この例では第１の絶縁膜１０５と第３の絶縁膜１０７と第４の絶縁膜１０９がＳｉＯにより形成されているため、絶縁膜除去工程では、ウェットエッチング液としてＨＦを用いたウェットエッチングを行う。絶縁膜除去工程を経て残った第２の絶縁膜１０６と第５の絶縁膜１１０とにより、図２０Ａ〜Ｃに示す流入開口部１０２が形成される。流入開口部１０２を有する流体チップ９０は、溝１０８の深さをフォトリソグラフィー技術の最小加工寸法以下とすることができるので、最小開口部としての流入開口部１０２の設計の自由度に優れる。
【００８７】
［第５実施形態］
上記各実施形態では、電極対１５が分析装置１１，４１の上面に設けられているが、第５実施形態では、電極対１５が分析装置の側面に設けられる。
【００８８】
図２８に示すように、分析装置１２０には流体チップ６０が用いられている。第５実施形態では、流体チップ６０がチップ枠１２４に保持されている。チップ枠１２４は、接続孔６６を有しないことが第２実施形態のチップ枠６４とは異なる。分析装置１２０は、上側カバーシート１２１と、上側流路シート１２２と、下側流路シート１２３と、下側カバーシート１３とを備える。また、分析装置１２０は、第２実施形態の分析装置４１と同様に、一対の供給部１４ａ、１４ｄと、一対の回収部１４ｂ、１４ｃとを有する。
【００８９】
上側カバーシート１２１は、一対の供給部１４ａ、１４ｄと一対の回収部１４ｂ、１４ｃが設けられていないことが第２実施形態の上側カバーシート１４とは異なる。
【００９０】
上側流路シート１２２は、一対の供給部１４ａ、１４ｄと、第１の上側流路１２２ａと、第２の上側流路１２２ｂと、開口部１２２ｃとを有する。一対の供給部１４ａ、１４ｄは上側流路シート１２２の側面に設けられている。供給部１４ａは、第１の上側流路１２２ａの一端と接続している。供給部１４ｄは、第２の上側流路１２２ｂの一端と接続している。第１の上側流路１２２ａと第２の上側流路１２２ｂは、上側流路シート１２２の表面に形成された溝である。第１の上側流路１２２ａと第２の上側流路１２２ｂは他端同士が接続している。開口部１２２ｃは、第１の上側流路１２２ａと第２の上側流路１２２ｂの接続部分に設けられており、流体チップ６０の流入開口部２２ａと接続する。
【００９１】
下側流路シート１２３は、一対の回収部１４ｂ、１４ｃと、第１の下側流路１２３ａと、第２の下側流路１２３ｂとを有する。一対の回収部１４ｂ、１４ｃは下側流路シート１２３の側面に設けられている。回収部１４ｂは、第１の下側流路１２３ａの一端と接続している。回収部１４ｃは、第２の下側流路１２３ｂの一端と接続している。第１の下側流路１２３ａと第２の下側流路１２３ｂは、下側流路シート１２３の表面に形成された溝である。第１の下側流路１２３ａと第２の下側流路１２３ｂは他端同士が接続している。第１の下側流路１２３ａと第２の下側流路１２３ｂ接続部分は、流体チップ６０の基板内流路（図示なし）と接続する。
【００９２】
分析装置１２０では、一対の供給部１４ａ、１４ｄと一対の回収部１４ｂ、１４ｃとが同一の側面に設けられる。上側流路シート１２２に試料液を充填する際は、例えば、供給部１４ｄを空気抜き用の穴として使用し、試料液を供給部１４ａから注入することにより、第１の上側流路１２２ａ、第２の上側流路１２２ｂ、開口部１２２ｃに試料液を充填する。下側流路シート１２３に試料液を充填する際は、回収部１４ｃを空気抜き用の穴として使用し、試料液を回収部１４ｂから注入することにより、第１の下側流路１２３ａと第２の下側流路１２３ｂに試料液を充填する。分析を行う際は、例えば、供給部１４ａと回収部１４ｂに電極対１５（図示省略）が設けられ、供給部１４ｄと回収部１４ｃが図示しない封止部材等により塞がれ、試料の流れが制限される。なお、一対の供給部１４ａ、１４ｄと一対の回収部１４ｂ、１４ｃとのうち、電極対１５を設ける供給部１４ａと回収部１４ｂが同一面に設けられていればよく、電極対１５を設けない供給部１４ｄと回収部１４ｃの位置は特に限定されない。
【００９３】
なお、分析装置１２０は、流体チップ６０を用いる場合に限られず、流体チップ１０，４０，７０，９０を用いてもよい。この場合は、上側流路シート１２２に供給部と回収部とが設けられる。さらに、上側流路シート１２２の表面には、供給部と接続する上側流路と、回収部と接続する上側流路との２系統の溝が形成される。
【００９４】
一対の供給部１４ａ、１４ｄは、上側流路シート１２２の側面に設ける代わりに、上側カバーシート１２１の側面に設けてもよい。一対の回収部１４ｂ、１４ｃは、下側流路シート１２３の側面に設ける代わりに、下側カバーシート１３の側面に設けてもよい。
【００９５】
［第６実施形態］
図２９に示すように、流体チップ１３０は、例えば、図８に示す分析装置４１において、流体チップ６０の代わりに用いられる。
【００９６】
流体チップ１３０は、基板１３１と、基板内流路としての上流流路１３２と、表面側絶縁膜１３３と、裏面側絶縁膜１３４と、流入開口部１３５と、裏面開口部１３６とを備える。基板１３１は、例えば、厚みが７７５μｍ、面方位が（１００）のシリコン基板である。上流流路１３２は、基板１３１を厚み方向に貫通する。
【００９７】
表面側絶縁膜１３３は、基板１３１の表面に設けられている。表面側絶縁膜１３３は、例えばＳｉＮ膜やＳｉＯ膜等により形成される。この例では、表面側絶縁膜１３３は、ＳｉＮ膜により形成される。表面側絶縁膜１３３の厚みは、例えば１００ｎｍである。
【００９８】
裏面側絶縁膜１３４は、基板１３１の裏面に設けられている。裏面側絶縁膜１３４は、例えばＳｉＮ膜やＳｉＯ膜等により形成される。この例では、裏面側絶縁膜１３４は、表面側絶縁膜１３３と同様に、ＳｉＮ膜により形成される。裏面側絶縁膜１３４の厚みは、例えば１００ｎｍである。
【００９９】
流入開口部１３５は、上流流路１３２の上流に設けられている。流入開口部１３５は、表面側絶縁膜１３３に形成されており、上流流路１３２と接続する。流入開口部１３５は、上流流路１３２へ試料を流入させる。流入開口部１３５の平面形状は、本実施形態では円形である。流入開口部１３５の直径は２００ｎｍである。
【０１００】
裏面開口部１３６は、上流流路１３２の下流に設けられている。裏面開口部１３６は、裏面側絶縁膜１３４に形成されており、上流流路１３２と接続する。裏面開口部１３６は、上流流路１３２から試料を流出させる。裏面開口部１３６の平面形状は、本実施形態では一辺の長さが２００μｍの正方形とされている。この正方形の内接円の直径を、裏面開口部１３６の直径とする。
【０１０１】
上流流路１３２は、基板１３１の内部に設けられている。上流流路１３２は、基板１３１を厚み方向に貫通する。上流流路１３２は、表面開口１３２ａと、裏面開口１３２ｂと、第１の内壁１３２ｃと、第２の内壁１３２ｄとを有する。
【０１０２】
表面開口１３２ａは、基板１３１の表面に設けられている。表面開口１３２ａは、流入開口部１３５と接続する。表面開口１３２ａの平面形状は、円形または多角形とされる。本実施形態では、表面開口１３２ａの平面形状は、一辺の長さが４０μｍの正方形である。この正方形の内接円の直径を、表面開口１３２ａの直径とする。
【０１０３】
裏面開口１３２ｂは、基板１３１の裏面に設けられている。裏面開口１３２ｂは、裏面開口部１３６と接続する。裏面開口１３２ｂの平面形状は、円形または多角形とされる。本実施形態では、裏面開口１３２ｂの平面形状は、一辺の長さが２００μｍの正方形である。この正方形の内接円の直径を、裏面開口１３２ｂの直径とする。
【０１０４】
第１の内壁１３２ｃは、表面開口１３２ａと裏面開口１３２ｂの間に設けられている。第１の内壁１３２ｃの上端は、表面開口１３２ａと接続する。第１の内壁１３２ｃの下端は、後述する第２の内壁１３２ｄの上端と接続する。第１の内壁１３２ｃは、基板１３１の裏面に対して傾斜している。第１の内壁１３２ｃの傾斜角は約５５°である。
【０１０５】
第２の内壁１３２ｄは、表面開口１３２ａと裏面開口１３２ｂの間において、第１の内壁１３２ｃよりも下流に設けられている。第２の内壁１３２ｄの上端は、第１の内壁１３２ｃの下端と接続する。第２の内壁１３２ｄの下端は、裏面開口１３２ｂと接続する。第２の内壁１３２ｄは、基板１３１の裏面に対して垂直に形成されている。
【０１０６】
以下、流体チップ１３０の製造方法について図３０〜図３５を参照して説明する。流体チップ１３０は、表面パターン形成工程と、裏面パターン形成工程と、基板内流路形成工程とにより製造される。
【０１０７】
図３０に示すように、表面パターン形成工程は、基板１４０の表面に設けられた絶縁膜１４１に表面パターンＰ１を形成する。基板１４０はシリコン基板である。基板１４０の厚みは７７５μｍである。表面パターン形成工程では、まず、基板１４０の両面に絶縁膜１４１を形成する。絶縁膜１４１は、例えば、原料ガスとしてＤＣＳを用いたＬＰ（Low Pressure）−ＣＶＤ法により形成される。その後、基板１４０の表面に設けられた絶縁膜１４１に、流入開口部１３５に対応する部分が開口する表面パターンＰ１を形成する。表面パターンＰ１の具体的な形成方法は、上記各実施形態と同様であるので説明を省略する。表面パターン形成工程では、表面パターンＰ１の形成後に、基板１４０の両面に保護膜１４２を形成する。保護膜１４２は、例えば、原料ガスとしてＴＥＯＳを用いたＣＶＤ法により形成されるＳｉＯ膜である。
【０１０８】
図３１に示すように、裏面パターン形成工程は、基板１４０の裏面に設けられた絶縁膜１４１と保護膜１４２とに裏面パターンＰ２を形成する。裏面パターン形成工程では、基板１４０を反転し、基板１４０の裏面に設けられた絶縁膜１４１と保護膜１４２のうち、表面パターンＰ１に対応する位置に裏面パターンＰ２を形成する。裏面パターンＰ２の具体的な形成方法は、上記各実施形態と同様であるので説明を省略する。裏面パターンＰ２が形成された絶縁膜１４１と保護膜１４２とは、裏面開口部１３６に対応する部分が開口する。
【０１０９】
基板内流路形成工程は、基板１４０の内部に基板内流路としての上流流路１３２を形成する。基板内流路形成工程は、第１のエッチング工程と、内壁保護膜形成工程と、第２のエッチング工程とを含む。
【０１１０】
図３２に示すように、第１のエッチング工程は、基板１４０の裏面のドライエッチングを行うことにより穴１４３を形成する。穴１４３は、基板１４０の裏面に対し垂直に形成される。穴１４３の側部は、第２の内壁１３２ｄを形成する。第１のエッチング工程のドライエッチングは、この例では裏面パターン形成工程のドライエッチングと連続して行われる。このため、裏面パターン形成工程でマスクとして用いるフォトレジスト層の厚みは、第１のエッチング工程で形成する穴１４３の深さを考慮した厚みとされる。第１のエッチング工程では、基板１４０を貫通しないようにドライエッチングが行われる。基板１４０において穴１４３の深さを除いた残りの膜厚は、穴１４３の底部の大きさと、後述する第２のエッチング工程で形成される穴１４６の底部の大きさとに基づき設定される。例えば、穴１４３の底部の平面形状が一辺の長さを２００μｍとした正方形であり、穴１４６の底部の平面形状が一辺の長さを４０μｍとした正方形である場合、膜厚は１２０μｍとされる。
【０１１１】
図３３に示すように、内壁保護膜形成工程は、穴１４３の内部に内壁保護膜１４４を形成する。内壁保護膜形成工程は、まず、基板１４０の裏面全域に内壁保護膜１４４を形成する。これにより、穴１４３の内部、すなわち底部と側部とに内壁保護膜１４４が形成される。内壁保護膜１４４の材料は、基板１４０と絶縁膜１４１に対して選択的に除去可能な材料であれば特に限定されない。内壁保護膜１４４は、この例ではＳｉＯ膜である。内壁保護膜１４４は金属膜でもよい。内壁保護膜１４４を形成する方法としては、ＣＶＤ法に限られず、スパッタリング法などのＰＶＤ（physical Vapor Deposition）法を用いてもよい。
【０１１２】
次に、内壁保護膜形成工程では、図３４に示すように、内壁保護膜１４４のエッチバックを行うことにより、内壁保護膜１４４のうち、基板１４０の裏面に形成された部分と、穴１４３の底部に形成された部分とを除去する。内壁保護膜１４４は穴１４３の側部に残存する。穴１４３の底部の内壁保護膜１４４が除去されることにより、穴１４３の底部から基板１４０の一部が露出する。なお、内壁保護膜１４４を形成する方法は上記の方法に限られない。例えば、基板１４０を酸素雰囲気中で加熱し、シリコンの熱酸化により穴１４３の内面に内壁保護膜１４４を形成し、穴１４３の底部に形成された内壁保護膜１４４をエッチバックにより除去してもよい。シリコンの熱酸化により内壁保護膜１４４を形成する場合、基板１４０の裏面の保護膜１４２は、エッチバックにより除去される量を考慮して予め厚くしておくことが好ましい。
【０１１３】
図３５に示すように、第２のエッチング工程は、基板１４０をウェットエッチング液に浸漬して異方性ウェットエッチングを行うことにより、基板１４０に穴１４６を形成する。ウェットエッチング液としては、ＫＯＨ（水酸化カリウム）やＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）等のアルカリ性水溶液が用いられる。基板１４０の両面に設けられた保護膜１４２と、穴１４３の側部に設けられた内壁保護膜１４４とは、異方性ウェットエッチングのマスクとして機能する。このため、基板１４０の裏面のうち穴１４３の底部から露出した部分のエッチングが行われる。異方性ウェットエッチングにより、基板１４０の露出した部分に穴１４６が形成される。穴１４６の側部は、基板１４０の裏面に対して傾斜しており、この例では約５５°の傾斜角を有する。穴１４６の側部は、第１の内壁１３２ｃを形成する。第２のエッチング工程は、穴１４６の底部から、基板１４０の表面に設けられた絶縁膜１４１を露出させる。基板１４０は、表面の全域に保護膜１４２が形成されていることにより、異方性ウェットエッチングの際に、表面の損傷が抑制されており、かつ、表面からのエッチングが防止されている。異方性ウェットエッチングの後に保護膜１４２と内壁保護膜１４４とを、例えばウェットエッチング液としてＨＦを用いてウェットエッチングすることにより除去する。これにより、図２９に示す流体チップ１３０が得られる。
【０１１４】
流体チップ１３０では、第１の内壁１３２ｃが基板１３１の裏面に対して傾斜し、第２の内壁１３２ｄが基板１３１の裏面に対して垂直に形成されていることにより、表面開口１３２ａの開口面積と裏面開口１３２ｂの開口面積との差をより小さくできるので、当該流体チップ１３０自体の小型化と分析装置４１の小型化とが図れる。
【０１１５】
流体チップ１３０は、表面開口１３２ａの開口面積と裏面開口１３２ｂの開口面積との差をより小さくすることにより、１つの基板１３１に複数の基板内流路を設けることができるので、複数の試料を効率的に分析することができる。
【０１１６】
流体チップ１３０は、基板１４０のエッチングを、第１のエッチング工程のドライエッチングと第２のエッチング工程の異方性ウェットエッチングとにより行うことにより、表面開口１３２ａの開口面積をドライエッチングのエッチング量により調整することが可能となり、設計の自由度に優れる。
【０１１７】
なお、流体チップ１３０は、表面側絶縁膜１３３と裏面側絶縁膜１３４とを備えるものに限られない。流体チップ１３０は、表面側絶縁膜１３３を少なくとも備えたものであればよい。
【０１１８】
［第７実施形態］
上記第６実施形態では基板１３１としてシリコン基板を用いたが、第７実施形態ではＳＯＩ（Silicon on Insulator)基板を用いる。
【０１１９】
図３６に示すように、流体チップ１５０は、基板としてのＳＯＩ基板１５１と、基板内流路としての上流流路１５２と、表面側絶縁膜１３３と、裏面側絶縁膜１３４と、流入開口部１３５と、裏面開口部１３６とを備える。表面側絶縁膜１３３、裏面側絶縁膜１３４、流入開口部１３５、および、裏面開口部１３６については、上記第６実施形態と同じであるため説明を省略する。
【０１２０】
ＳＯＩ基板１５１は、例えば、厚みが７７５μｍである。ＳＯＩ基板１５１は、ベース基板１５１ａと絶縁層１５１ｂとＳｉ層１５１ｃとを有する。ベース基板１５１ａは、例えば単結晶シリコン基板である。ベース基板１５１ａの厚みは６７０μｍ程度である。絶縁層１５１ｂは、ベース基板１５１ａの表面に設けられている。絶縁層１５１ｂは、例えばＳｉＯ膜である。絶縁層１５１ｂの厚みは２μｍ程度である。Ｓｉ層１５１ｃは、絶縁層１５１ｂの表面に設けられている。Ｓｉ層１５１ｃの厚みは１００μｍ程度である。Ｓｉ層１５１ｃの面方位は、例えば（１００）である。なお、ベース基板１５１ａとしては、Ｓｉ層１５１ｃの面方位と同様の面方位（１００）を有する単結晶シリコン基板、Ｓｉ層１５１ｃとは異なる面方位を有する単結晶シリコン基板、または多結晶シリコン基板を用いることができる。
【０１２１】
上流流路１５２は、ＳＯＩ基板１５１の内部に設けられている。上流流路１５２は、ＳＯＩ基板１５１を厚み方向に貫通する。上流流路１５２は、表面開口１５２ａと、裏面開口１５２ｂと、第１の内壁１５２ｃと、第２の内壁１５２ｄと、第３の内壁１５２ｅとを有する。
【０１２２】
表面開口１５２ａは、ＳＯＩ基板１５１の表面に設けられている。表面開口１５２ａの平面形状は、円形または多角形であり、本実施形態では一辺の長さが４０μｍの正方形である。
【０１２３】
裏面開口１５２ｂは、ＳＯＩ基板１５１の裏面に設けられている。裏面開口１５２ｂの平面形状は、円形または多角形であり、本実施形態では一辺の長さが２００μｍの正方形である。
【０１２４】
第１の内壁１５２ｃは、Ｓｉ層１５１ｃに設けられている。第１の内壁１５２ｃの上端は、表面開口１５２ａと接続する。第１の内壁１５２ｃの下端は、後述する第３の内壁１５２ｅの上端と接続する。第１の内壁１５２ｃは、ＳＯＩ基板１５１の裏面に対して傾斜している。ＳＯＩ基板１５１の裏面に対する第１の内壁１５２ｃの傾斜角は約５５°である。
【０１２５】
第２の内壁１５２ｄは、ベース基板１５１ａに設けられている。すなわち、第２の内壁１５２ｄは、第１の内壁１５２ｃよりも下流に設けられている。第２の内壁１５２ｄの上端は、後述する第３の内壁１５２ｅの下端と接続する。第２の内壁１５２ｄの下端は、裏面開口１５２ｂと接続する。第２の内壁１５２ｄは、ＳＯＩ基板１５１の裏面に対し垂直に形成されている。
【０１２６】
第３の内壁１５２ｅは、絶縁層１５１ｂに設けられている。すなわち、第３の内壁１５２ｅは、第１の内壁１５２ｃと第２の内壁１５２ｄとの間に設けられている。第３の内壁１５２ｅの上端は、第１の内壁１５２ｃの下端と接続する。第３の内壁１５２ｅの下端は、第２の内壁１５２ｄの上端と接続する。第３の内壁１５２ｅは、ＳＯＩ基板１５１の裏面に対してほぼ垂直に形成されている。第３の内壁１５２ｅは、第２の内壁１５２ｄの壁面から一段低くなっている。
【０１２７】
以下、流体チップ１５０の製造方法について図３７〜図４１を参照して説明する。流体チップ１３０は、表面パターン形成工程と、裏面パターン形成工程と、基板内流路形成工程とにより製造される。
【０１２８】
図３７に示すように、表面パターン形成工程は、ＳＯＩ基板１５３の表面に設けられた絶縁膜１４１に表面パターンＰ１を形成する。表面パターン形成工程では、まず、ＳＯＩ基板１５３を準備する。ＳＯＩ基板１５３は、ベース基板１５３ａの表面に、ＳｉＯ膜からなる絶縁層１５３ｂとＳｉ層１５３ｃとが順に形成されている。ベース基板１５３ａとしては、例えば単結晶シリコン基板または多結晶シリコン基板が用いられ、この例では単結晶シリコン基板である。次に、ＳＯＩ基板１５３の両面にＳｉＮ膜からなる絶縁膜１５４を形成する。その後、ＳＯＩ基板１５３の表面に設けられた絶縁膜１５４に、流入開口部１３５に対応する部分が開口する表面パターンＰ１を形成する。表面パターンＰ１の具体的な形成方法は、上記各実施形態と同様であるので説明を省略する。表面パターン形成工程では、表面パターンＰ１の形成後に、ＳＯＩ基板１５３の両面にＳｉＯ膜からなる保護膜１５５を形成する。
【０１２９】
図３８に示すように、裏面パターン形成工程は、ＳＯＩ基板１５３の裏面に設けられた絶縁膜１５４と保護膜１５５とに裏面パターンＰ２を形成する。裏面パターン形成工程では、ＳＯＩ基板１５３を反転し、ＳＯＩ基板１５３の裏面に設けられた絶縁膜１５４と保護膜１５５のうち、表面パターンＰ１に対応する位置に裏面パターンＰ２を形成する。裏面パターンＰ２の具体的な形成方法は、上記各実施形態と同様であるので説明を省略する。裏面パターンＰ２が形成された絶縁膜１５４と保護膜１５５とは、裏面開口部１３６に対応する部分が開口する。
【０１３０】
基板内流路形成工程は、ＳＯＩ基板１５３の内部に基板内流路としての上流流路１５２を形成する。基板内流路形成工程は、第１のエッチング工程と、内壁保護膜形成工程と、第２のエッチング工程とを含む。
【０１３１】
図３９に示すように、第１のエッチング工程は、ＳＯＩ基板１５３の裏面のドライエッチングを行うことにより穴１５７を形成する。ドライエッチングは、ベース基板１５３ａと絶縁層１５３ｂとを貫通し、Ｓｉ層１５３ｃに到達するまで行われる。すなわち、第１のエッチング工程では、まず、絶縁層１５３ｂをエッチングストッパとして用いてベース基板１５３ａのドライエッチングを行い、その後、Ｓｉ層１５３ｃをエッチングストッパとして用いて絶縁層１５３ｂのドライエッチングを行う。穴１５７は、ＳＯＩ基板１５３の裏面に対し垂直に形成される。穴１５７の側部のうち、ベース基板１５３ａの部分は第２の内壁１５２ｄを形成し、絶縁層１５３ｂの部分は第３の内壁１５２ｅを形成する。第１のエッチング工程のドライエッチングは、この例では裏面パターン形成工程のドライエッチングと連続して行われる。このため、裏面パターン形成工程でマスクとして用いるフォトレジスト層の厚みは、第１のエッチング工程で形成する穴１５７の深さを考慮した厚みとされる。ＳＯＩ基板１５３において穴１５７の深さを除いた残りの膜厚は、穴１５７の底部の大きさと、後述する第２のエッチング工程で形成される穴１５９の底部の大きさとに基づき設定される。
【０１３２】
図４０に示すように、内壁保護膜形成工程は、穴１５７の内部に内壁保護膜１５８を形成する。内壁保護膜形成工程は、まず、ＳＯＩ基板１５３の裏面全域に内壁保護膜１５８を形成する。その後、内壁保護膜１５８のエッチバックを行うことにより、内壁保護膜１５８のうち、ＳＯＩ基板１５３の裏面と穴１５７の底部の内壁保護膜１５８を除去する。内壁保護膜１５８は穴１５７の側部に残存する。穴１５７の底部の内壁保護膜１５８が除去されることにより、穴１５７の底部からＳｉ層１５３ｃの一部が露出する。
【０１３３】
図４１に示すように、第２のエッチング工程は、ＳＯＩ基板１５３をウェットエッチング液に浸漬して異方性ウェットエッチングを行うことにより、ＳＯＩ基板１５３に穴１５９を形成する。ＳＯＩ基板１５３の両面に設けられた保護膜１５５と、内壁保護膜１５８とは、異方性ウェットエッチングのマスクとして機能する。異方性ウェットエッチングにより、Ｓｉ層１５３ｃのうち穴１５７の底部から露出した部分に穴１５９が形成される。穴１５９の側部は、ＳＯＩ基板１５３の裏面に対して傾斜しており、この例では約５５°の傾斜角を有する。穴１５９の側部は、第１の内壁１５２ｃを形成する。穴１５９の底部からは、ＳＯＩ基板１５３の表面に設けられた絶縁膜１５４が露出する。異方性ウェットエッチングの後に保護膜１５５と内壁保護膜１５８とを、例えばウェットエッチング液としてＨＦを用いてウェットエッチングすることにより除去する。この例では、ウェットエッチングの際に、絶縁層１５３ｂの一部が除去され、第３の内壁１５２ｅが第２の内壁１５２ｄに対して一段低くなる。これにより、図３６に示す流体チップ１５０が得られる。
【０１３４】
流体チップ１５０は、第１の内壁１５２ｃがＳＯＩ基板１５１の裏面に対して傾斜し、第２の内壁１５２ｄと第３の内壁１５２ｅとがＳＯＩ基板１５１の裏面に対して垂直に形成されていることにより、表面開口１５２ａの開口面積と裏面開口１５２ｂの開口面積との差をより小さくできるので、流体チップ１３０と同様に、当該流体チップ１５０自体の小型化と分析装置４１の小型化とが図れる。また、流体チップ１５０は、１つのＳＯＩ基板１５１に複数の基板内流路を設けることができるので、複数の試料を効率的に分析することができる。
【０１３５】
流体チップ１５０は、第１のエッチング工程のドライエッチングにより穴１５７が形成されるベース基板１５３ａとして単結晶シリコン基板または多結晶シリコン基板を用いることができる。ベース基板１５３ａとして多結晶シリコン基板を用いる場合は、安価な流体チップ１５０が得られる。
【０１３６】
第１のエッチング工程では、ＳＯＩ基板１５３のうち、ベース基板１５３ａのエッチングとしてドライエッチングを行い、第２のエッチング工程では、Ｓｉ層１５３ｃのエッチングとして異方性ウェットエッチングを行う。このため、流体チップ１５０は、表面開口１５２ａの開口面積を、Ｓｉ層１５３ｃの厚みを変えることにより調整することができるので、設計の自由度に優れる。
【０１３７】
第１のエッチング工程では、絶縁層１５３ｂをエッチングストッパとして用いてベース基板１５３ａのドライエッチングを行うので、上記第６実施形態よりも表面開口１５２ａの開口面積を精度よく調整できる。
【０１３８】
なお、上記第７実施形態ではＳＯＩ基板１５１を例に説明したが、ＳＯＩ基板１５１の代わりに、ガラス基板上に薄膜のシリコン基板を貼り付けて形成したものを用いてもよい。この場合は、基板内流路形成工程において、内壁保護膜１５８を形成する内壁保護膜形成工程を省略することができる。
【０１３９】
［第８実施形態］
上記第６実施形態では、第１の内壁１３２ｃが基板１３１の裏面に対して特定の傾斜角で傾斜しているが、第８実施形態では、第１の内壁が凹状に湾曲している。
【０１４０】
図４２に示すように、流体チップ１６０は、基板１６１と、基板内流路としての上流流路１６２と、表面側絶縁膜１３３と、裏面側絶縁膜１３４と、流入開口部１３５と、裏面開口部１３６とを備える。基板１６１は、ベース基板１６１ａとＳｉＯ膜１６１ｂとを有する。ベース基板１６１ａは、例えば、面方位が（１００）である単結晶シリコン基板である。ＳｉＯ膜１６１ｂは、ベース基板１６１ａの表面に設けられている。ＳｉＯ膜１６１ｂの厚みは、例えば２μｍである。なお、ベース基板１６１ａは、面方位（１００）とは異なる面方位を有する単結晶シリコン基板、または多結晶シリコン基板でもよい。
【０１４１】
上流流路１６２は、基板１６１の内部に設けられている。上流流路１６２は、基板１６１を厚み方向に貫通する。上流流路１６２は、表面開口１６２ａと、裏面開口１６２ｂと、第１の内壁１６２ｃと、第２の内壁１６２ｄとを有する。
【０１４２】
表面開口１６２ａは、基板１６１の表面に設けられている。表面開口１６２ａの平面形状は、例えば、一辺の長さが４０μｍの正方形である。裏面開口１６２ｂは、基板１６１の裏面に設けられている。裏面開口１６２ｂの平面形状は、一辺の長さが１００μｍの正方形である。
【０１４３】
第１の内壁１６２ｃは、ＳｉＯ膜１６１ｂに設けられている。第１の内壁１６２ｃは、凹状に湾曲している。第１の内壁１６２ｃの上端は、表面開口１６２ａと接続する。第１の内壁１６２ｃの下端は、後述する第２の内壁１６２ｄの上端と接続する。第１の内壁１６２ｃ下端は、第２の内壁１６２ｄの上端の開口端よりも後退している。
【０１４４】
第２の内壁１６２ｄは、ベース基板１６１ａに設けられている。すなわち、第２の内壁１６２ｄは、第１の内壁１６２ｃよりも下流に設けられている。第２の内壁１６２ｄの上端は、第１の内壁１６２ｃの下端と接続する。第２の内壁１６２ｄの下端は、裏面開口１６２ｂと接続する。第２の内壁１６２ｄは、基板１６１の裏面に対して垂直に形成されている。第２の内壁１６２ｄの開口の大きさは、裏面開口１６２ｂとほぼ同じとされている。
【０１４５】
以下、流体チップ１６０の製造方法について図４３〜図４６を参照して説明する。流体チップ１３０は、表面パターン形成工程と、裏面パターン形成工程と、基板内流路形成工程とにより製造される。
【０１４６】
図４３に示すように、表面パターン形成工程は、基板１６５の表面に設けられた絶縁膜１６６に表面パターンＰ１を形成する。表面パターン形成工程では、まず、ベース基板１６５ａの表面にＳｉＯ膜１６５ｂを形成することにより基板１６５を準備する。ベース基板１６５ａとしては、例えば単結晶シリコン基板または多結晶シリコン基板が用いられ、この例では単結晶シリコン基板である。ＳｉＯ膜１６７は、例えば、原料ガスとしてＴＥＯＳを用いたＣＶＤ法により形成される。その後、基板１６５の両面に絶縁膜１６６を形成する。絶縁膜１６６は、例えば、原料ガスとしてＤＣＳを用いたＬＰ−ＣＶＤ法により形成される。次に、基板１６５の表面に設けられた絶縁膜１６６に、流入開口部１３５に対応する部分が開口する表面パターンＰ１を形成する。表面パターンＰ１の具体的な形成方法は、上記各実施形態と同様であるので説明を省略する。表面パターン形成工程では、表面パターンＰ１の形成後に、基板１６５の表面に保護膜１６８を形成する。保護膜１６８は、後述する第２のエッチング工程で行われる等方性ウェットエッチングの際に、ＳｉＯ膜１６５ｂのエッチングに要する時間で除去されるような材料および膜厚に設定される。
【０１４７】
図４４に示すように、裏面パターン形成工程は、基板１６５の裏面に設けられた絶縁膜１６６に裏面パターンＰ２を形成する。裏面パターン形成工程では、基板１６５を反転し、基板１６５の裏面に設けられた絶縁膜１６６のうち、表面パターンＰ１に対応する位置に裏面パターンＰ２を形成する。裏面パターンＰ２の具体的な形成方法は、上記各実施形態と同様であるので説明を省略する。裏面パターンＰ２が形成された絶縁膜１６６は、裏面開口部１３６に対応する部分が開口する。
【０１４８】
基板内流路形成工程は、基板１６５の内部に基板内流路としての上流流路１６２を形成する。基板内流路形成工程は、第１のエッチング工程と、第２のエッチング工程とを含む。
【０１４９】
図４５に示すように、第１のエッチング工程は、基板１６５の裏面のドライエッチングを行うことにより穴１７０を形成する。第１のエッチング工程では、ＳｉＯ膜１６５ｂをエッチングストッパとして用いてベース基板１６５ａのドライエッチングを行う。穴１７０は、基板１６５の裏面に対し垂直に形成される。穴１７０の側部は、第２の内壁１６２ｄを形成する。第１のエッチング工程のドライエッチングは、この例では裏面パターン形成工程のドライエッチングと連続して行われる。
【０１５０】
図４６に示すように、第２のエッチング工程は、ＳｉＯ膜１６５ｂの等方性ウェットエッチングを行うことにより、ＳｉＯ膜１６５ｂに穴１７１を形成する。第２のエッチング工程では、ＨＦ等のウェットエッチング液を用いたウェットエッチングが行われる。基板１６５の表面側の開口が保護膜１６８で塞がれているため、ウェットエッチング液は、基板１６５の裏面側の開口から穴１７０に流入する。ウェットエッチングにより、ＳｉＯ膜１６５ｂに、側部が凹状に湾曲した穴１７１が形成される。第２のエッチング工程では、穴１７１の底部から、基板１６５の表面に設けられた絶縁膜１６６を露呈させる。第２のエッチング工程では保護膜１６８も除去される。これにより、図４２に示す流体チップ１６０が得られる。
【０１５１】
流体チップ１６０は、上記第６実施形態の流体チップ１３０と同様に表面開口１６２ａの開口面積と裏面開口１６２ｂの開口面積との差をより小さくできるので、当該流体チップ１６０自体の小型化と分析装置４１の小型化とが図れる。また、流体チップ１６０は、１つの基板１６１に複数の基板内流路を設けることができるので、複数の試料を効率的に分析することができる。
【０１５２】
流体チップ１６０は、第１のエッチング工程のドライエッチングにより穴１７０が形成されるベース基板１６５ａとして単結晶シリコン基板または多結晶シリコン基板を用いることができる。ベース基板１６５ａとして多結晶シリコン基板を用いる場合は、安価な流体チップ１６０が得られる。
【０１５３】
第１のエッチング工程では、ＳｉＯ膜１６５ｂをエッチングストッパとして用いてベース基板１６５ａのドライエッチングを行うので、上記第６実施形態よりも表面開口１６２ａの開口面積を精度よく調整できる。
【０１５４】
［第９実施形態］
図４７に示すように、流体チップ１８０は、基板としてのエピ基板１８１と、基板内流路としての上流流路１８２と、表面側絶縁膜１３３と、裏面側絶縁膜１３４と、流入開口部１３５と、裏面開口部１３６とを備える。
【０１５５】
エピ基板１８１は、例えば、厚みが７７５μｍである。エピ基板１８１は、ベース基板１８１ａとエピ層１８１ｂとを有する。ベース基板１８１ａは、例えばＰ型の不純物がドーピングされた単結晶シリコン基板である。ベース基板１８１ａの不純物濃度は、１Ｅ１９／ｃｍ３以上である。エピ層１８１ｂは、ベース基板１８１ａの表面に設けられている。エピ層１８１ｂは、この例では、厚みが１００μｍであり、体積抵抗率が１０Ω・ｃｍである。エピ層１８１ｂの不純物濃度は、ベース基板１８１ａの不純物濃度よりも低い。エピ層１８１ｂの面方位は、例えば（１００）である。なお、ベース基板１８１ａは、エピ層１８１ｂの面方位と同様の面方位（１００）を有する単結晶シリコン基板でもよいし、エピ層１８１ｂとは異なる面方位を有する単結晶シリコン基板でもよいし、多結晶シリコン基板でもよい。
【０１５６】
上流流路１８２は、エピ基板１８１の内部に設けられている。上流流路１８２は、エピ基板１８１を厚み方向に貫通する。上流流路１８２は、表面開口１８２ａと、裏面開口１８２ｂと、第１の内壁１８２ｃと、第２の内壁１８２ｄとを有する。
【０１５７】
表面開口１８２ａは、エピ基板１８１の表面に設けられている。表面開口１８２ａの平面形状は、円形または多角形とされる。裏面開口１８２ｂは、エピ基板１８１の裏面に設けられている。裏面開口１８２ｂの平面形状は、円形または多角形とされる。
【０１５８】
第１の内壁１８２ｃは、エピ層１８１ｂに設けられている。第１の内壁１８２ｃの上端は、表面開口１８２ａと接続する。第１の内壁１８２ｃの下端は、第２の内壁１８２ｄの上端と接続する。第１の内壁１８２ｃは、エピ基板１８１の裏面に対して傾斜している。第１の内壁１８２ｃの傾斜角は約５５°である。
【０１５９】
第２の内壁１８２ｄは、ベース基板１８１ａに設けられている。すなわち、第２の内壁１８２ｄは、第１の内壁１８２ｃよりも下流に設けられている。第２の内壁１８２ｄの上端は、第１の内壁１８２ｃの下端と接続する。第２の内壁１８２ｄの下端は、裏面開口１８２ｂと接続する。第２の内壁１８２ｄは、エピ基板１８１の裏面に対して垂直に形成されている。
【０１６０】
以下、流体チップ１８０の製造方法について図４８〜図５１を参照して説明する。流体チップ１８０は、表面パターン形成工程と、裏面パターン形成工程と、基板内流路形成工程とにより製造される。
【０１６１】
図４８に示すように、表面パターン形成工程は、エピ基板１８３の表面に設けられた絶縁膜１８４に表面パターンＰ１を形成する。表面パターン形成工程では、まず、エピ基板１８３を準備する。エピ基板１８３は、ベース基板１８３ａの表面にエピ層１８３ｂが形成されている。ベース基板１８３ａとしては、例えば単結晶シリコン基板または多結晶シリコン基板が用いられ、この例では単結晶シリコン基板である。次に、エピ基板１８３の両面にＳｉＮ膜からなる絶縁膜１８４を形成する。その後、エピ基板１８３の表面に設けられた絶縁膜１８４に、流入開口部１３５に対応する部分が開口する表面パターンＰ１を形成する。表面パターンＰ１の具体的な形成方法は、上記各実施形態と同様であるので説明を省略する。表面パターン形成工程では、表面パターンＰ１の形成後に、エピ基板１８３の表面にＳｉＯ膜からなる保護膜１８５を形成する。
【０１６２】
図４９に示すように、裏面パターン形成工程は、エピ基板１８３の裏面に設けられた絶縁膜１８４に裏面パターンＰ２を形成する。裏面パターン形成工程では、エピ基板１８３を反転し、エピ基板１８３の裏面に設けられた絶縁膜１８４のうち、表面パターンＰ１に対応する位置に裏面パターンＰ２を形成する。裏面パターンＰ２の具体的な形成方法は、上記各実施形態と同様であるので説明を省略する。裏面パターンＰ２が形成された絶縁膜１８４は、裏面開口部１３６に対応する部分が開口する。
【０１６３】
基板内流路形成工程は、エピ基板１８３の内部に基板内流路としての上流流路１８２を形成する。基板内流路形成工程は、第１のエッチング工程と、第２のエッチング工程とを含む。
【０１６４】
図５０に示すように、第１のエッチング工程は、エピ基板１８３の裏面のドライエッチングを行うことにより穴１８７を形成する。ドライエッチングは、ベース基板１８３ａを貫通し、エピ層１８３ｂに到達するまで行われる。第１のエッチング工程は、穴１８７の底部から、エピ層１８３ｂを露出させる。穴１８７は、エピ基板１８３の裏面に対し垂直に形成される。穴１８７の側部は、第２の内壁１８２ｄを形成する。第１のエッチング工程のドライエッチングは、この例では裏面パターン形成工程のドライエッチングと連続して行われる。
【０１６５】
図５１に示すように、第２のエッチング工程は、エピ基板１８３をウェットエッチング液に浸漬して異方性ウェットエッチングを行うことにより、エピ基板１８３に穴１８９を形成する。第２のエッチング工程では、エピ基板１８３のうち、ベース基板１８３ａよりも不純物濃度が低いエピ層１８３ｂを選択的にエッチングすることができるウェットエッチング液を用いる。ウェットエッチング液としては、ＫＯＨやＴＭＡＨ等のアルカリ性水溶液が用いられる。異方性ウェットエッチングにより、エピ層１８３ｂのうち穴１８７の底部から露出した部分に穴１８９が形成される。穴１８９の側部は、エピ基板１８３の裏面に対して傾斜しており、この例では約５５°の傾斜角を有する。穴１８９の側部は、第１の内壁１８２ｃを形成する。第２のエッチング工程は、穴１８９の底部から、エピ基板１８３の表面に設けられた絶縁膜１８４を露出させる。異方性ウェットエッチングの後に保護膜１８５を、例えばウェットエッチング液としてＨＦを用いてウェットエッチングすることにより除去する。これにより、図４７に示す流体チップ１８０が得られる。
【０１６６】
流体チップ１８０は、上記第６実施形態の流体チップ１３０と同様に表面開口１８２ａの開口面積と裏面開口１８２ｂの開口面積との差をより小さくできるので、当該流体チップ１８０自体の小型化と分析装置４１の小型化とが図れる。また、流体チップ１８０は、１つのエピ基板１８１に複数の基板内流路を設けることができるので、複数の試料を効率的に分析することができる。
【０１６７】
流体チップ１８０は、第１のエッチング工程のドライエッチングにより穴１８７が形成されるベース基板１８３ａとして、単結晶シリコン基板または多結晶シリコン基板を用いることができる。ベース基板１８３ａとして多結晶シリコン基板を用いる場合は、安価な流体チップ１８０が得られる。
【０１６８】
第１のエッチング工程では、エピ基板１８３のうち、ベース基板１８３ａのエッチングとしてドライエッチングを行い、第２のエッチング工程では、エピ層１８３ｂのエッチングとして異方性ウェットエッチングを行う。このため、流体チップ１８０は、表面開口１８２ａの開口面積を、エピ層１８３ｂの厚みを変えることにより調整することができるので、設計の自由度に優れる。
【０１６９】
なお、上記第９実施形態ではエピ基板１８１を用いたが、代わりにＳＯＩ基板を用いてもよい。ＳＯＩ基板としては、高濃度不純物を有するベース基板と、絶縁層と、低濃度不純物濃度を有するＳｉ層とを有する構造のものが用いられる。
【０１７０】
流体チップの基板は、ドライエッチングにより第２の内壁が形成されるベース基板上に、異方性ウェットエッチングにより第１の内壁が形成される層または膜を有する構造とすることができる。第２の内壁が形成されるベース基板の材料と第１の内壁が形成される層の材料として、異方性ウェットエッチングにおけるウェットエッチング液に対するエッチングレートに差がある材料の組み合わせを用いることができる。例えば、イオン注入により不純物をドープしたＮ型シリコンとＰ型シリコンとの組み合わせ、ＣＶＤ法による膜形成時に不純物をドープしたＮ型シリコンとＰ型シリコンとの組み合わせなどである。また、流体チップの基板として、シリコン基板と化合物半導体基板とを貼り合わせたものを用いてもよい。
【０１７１】
［第１０実施形態］
図５２に示すように、流体チップ１９０は、基板１９１と、基板内流路としての上流流路１９２と、表面側絶縁膜１９３と、裏面側絶縁膜１９４と、流入開口部１９５と、裏面開口部１９６と、導電膜１９７とを備える。基板１９１は、例えば、面方位が（１００）のシリコン基板である。
【０１７２】
上流流路１９２は、基板１９１の内部に設けられている。上流流路１９２は、基板１９１を厚み方向に貫通する。上流流路１９２は、表面開口１９２ａと、裏面開口１９２ｂと、内壁１９２ｃとを有する。
【０１７３】
表面開口１９２ａは、基板１９１の表面を開口する。表面開口１９２ａは、流入開口部１９５と接続する。表面開口１９２ａの平面形状は、円形または多角形などであり、本実施形態では正方形である。表面開口１９２ａの一辺の長さは、例えば４０μｍである。
【０１７４】
裏面開口１９２ｂは、基板１９１の裏面を開口する。裏面開口１９２ｂは、裏面開口部１９６と接続する。裏面開口１９２ｂの平面形状は、円形または多角形などであり、本実施形態では正方形である。裏面開口１９２ｂの一辺の長さは、例えば１．１ｍｍである。
【０１７５】
内壁１９２ｃは、表面開口１９２ａと裏面開口１９２ｂの間に設けられている。内壁１９２ｃの上端は、表面開口１９２ａと接続する。内壁１９２ｃの下端は、裏面開口１９２ｂと接続する。内壁１９２ｃは、基板１９１の裏面に対して傾斜している。内壁１９２ｃの傾斜角は約５５°である。
【０１７６】
表面側絶縁膜１９３は、基板１９１の表面に設けられている。表面側絶縁膜１９３は、例えばＳｉＮ膜やＳｉＯ膜等により形成される。この例では、表面側絶縁膜１９３は、ＳｉＮ膜により形成される。表面側絶縁膜１９３の厚みは、例えば２０ｎｍである。
【０１７７】
裏面側絶縁膜１９４は、基板１９１の裏面に設けられている。裏面側絶縁膜１９４は、例えばＳｉＮ膜やＳｉＯ膜等により形成される。この例では、裏面側絶縁膜１９４は、表面側絶縁膜１９３と同様に、ＳｉＮ膜により形成される。裏面側絶縁膜１９４の厚みは、例えば２０ｎｍである。
【０１７８】
流入開口部１９５は、上流流路１９２の上流に設けられている。流入開口部１９５は、表面側絶縁膜１９３に形成されており、上流流路１９２と接続する。流入開口部１９５は、上流流路１９２へ試料を流入させる。流入開口部１９５は、後述する分析装置２０６における試料の流通経路のうちの最小開口部である。流入開口部１９５の平面形状は、本実施形態では円形である。流入開口部１９５の直径は、例えば２００ｎｍである。
【０１７９】
裏面開口部１９６は、上流流路１９２の下流に設けられている。裏面開口部１９６は、裏面側絶縁膜１９４に形成されており、上流流路１９２と接続する。裏面開口部１９６は、上流流路１９２から試料を流出させる。裏面開口部１９６の平面形状は、本実施形態では正方形である。裏面開口部１９６の一辺の長さは、例えば１．１ｍｍである。
【０１８０】
導電膜１９７は、表面側絶縁膜１９３に接して設けられている。導電膜１９７は、表面側絶縁膜１９３の表面と裏面との少なくとも一方の面に接して設けられ、本実施形態では表面側絶縁膜１９３の表面に接して設けられている。導電膜１９７は、本実施形態では表面側絶縁膜１９３の表面の全域に設けられているが、流入開口部１９５に対応する部分に少なくとも設けられていればよい。導電膜１９７は、金属、金属窒化膜などにより形成される。金属としては、チタン、タングステン、白金、金、コバルト、ニッケル、ルテニウム、タンタルなどが挙げられる。金属窒化膜としては、ＴｉＮ、ＷＮなどが挙げられる。導電膜１９７は、上記金属から選ばれる少なくとも１種の金属を含む合金により形成してもよい。本実施形態では、導電膜１９７としてＴｉＮ膜が用いられる。導電膜１９７の厚みは、例えば３０ｎｍである。
【０１８１】
導電膜１９７は、流入開口部１９５と接続する導電膜開口部１９８を有する。導電膜開口部１９８の平面形状は、特に限定されず、本実施形態では流入開口部１９５と同様に、円形とされている。導電膜開口部１９８の直径は、流入開口部１９５の直径以上の値とされる。本実施形態では、導電膜開口部１９８の直径は、流入開口部１９５と同様に、２００ｎｍとされている。
【０１８２】
以下、流体チップ１９０の製造方法について図５３〜図５６を参照して説明する。流体チップ１９０は、導電膜形成工程と、表面パターン形成工程と、裏面パターン形成工程と、基板内流路形成工程とにより製造される。
【０１８３】
図５３に示すように、導電膜形成工程は、基板２００の両面に絶縁膜２０１を形成した後、基板２００の表面の絶縁膜２０１上に導電膜２０２を形成する。基板２００はシリコン基板である。基板２００の厚みは７７５μｍである。絶縁膜２０１は、例えば、原料ガスとしてＤＣＳを用いたＣＶＤ法により形成される。導電膜２０２は、例えば、ターゲット材としてＴｉ、不活性ガスとしてＮ２ガスを用いた反応性スパッタリング法により形成される。これにより、導電膜２０２は、絶縁膜２０１の表面の全域に設けられる。
【０１８４】
図５４に示すように、表面パターン形成工程は、基板２００の表面に設けられた絶縁膜２０１と導電膜２０２に表面パターンＰ１を形成する。表面パターンＰ１は、例えば、導電膜２０２上にフォトレジスト層（図示なし）を形成し、フォトリソグラフィー技術によりパターニングし、パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして基板２００の表面の導電膜２０２と絶縁膜２０１とを順にドライエッチングすることにより形成される。表面パターンＰ１が形成された絶縁膜２０１は、流入開口部１９５に対応する部分が開口する。表面パターンＰ１が形成された導電膜２０２は、導電膜開口部１９８に対応する部分が開口する。
【０１８５】
図５５に示すように、裏面パターン形成工程は、基板２００の裏面に設けられた絶縁膜２０１と保護膜２０４に裏面パターンＰ２を形成する。裏面パターン形成工程は、まず、基板２００の両面に保護膜２０４を形成する。保護膜２０４は、後述する異方性ウェットエッチングにおけるウェットエッチング液に対するエッチングレート選択比が大きい材料であることが好ましい。保護膜３２は、例えば、原料ガスとしてＴＥＯＳを用いたＣＶＤ法により形成されるＳｉＯ膜である。保護膜３２の形成後、基板２００の裏面に設けられた絶縁膜２０１と保護膜２０４に裏面パターンＰ２を形成する。裏面パターンＰ２の形成については、表面パターンＰ１の形成と同じ方法を用いることができるので説明を省略する。裏面パターンＰ２が形成された絶縁膜２０１と保護膜２０４とは、裏面開口部１９６に対応する部分が開口し、基板２００の裏面の一部を露出させる。
【０１８６】
図５６に示すように、基板内流路形成工程は、基板２００の内部に基板内流路としての上流流路１９２を形成する。基板内流路形成工程は、例えばアルカリ性水溶液を用いた異方性ウェットエッチングを行う。保護膜２０４は、異方性ウェットエッチングのマスクとして機能する。異方性ウェットエッチングにおけるウェットエッチング液は、裏面パターンＰ２の形成により絶縁膜２０１と保護膜２０４に設けられた開口へ入り込む。これにより、基板２００は、裏面パターンＰ２が形成された絶縁膜２０１と保護膜２０４とによって露出した一部がエッチングされる。基板内流路形成工程後、保護膜２０４を例えばＨＦを用いたウェットエッチングにより除去する。この結果、図５２に示す流体チップ１９０が得られる。
【０１８７】
以上のように、流体チップ１９０は、導電膜１９７が表面側絶縁膜１９３に接して設けられている。表面側絶縁膜１９３に設けられた流入開口部１９５をＤＮＡ等の試料が通過する際のイオン電流の値の変化を検出することにより試料の分析が行われるが、表面側絶縁膜が帯電することにより静電気が発生し、試料が付着し易くなる場合がある。試料が表面側絶縁膜に付着した場合は、試料の流通経路のうち開口面積が最小の最小開口部を通る試料の数が少なくなり、試料の正確な数を測ることができず、イオン電流の測定精度が悪くなる。また、試料が最小開口部に付着した場合は、最小開口部が塞がれ、試料の分析を行うことができなくなる。流体チップ１９０では、導電膜１９７と表面側絶縁膜１９３とが接しているので、表面側絶縁膜１９３の帯電が抑制されている。このため、流体チップ１９０は、試料の表面側絶縁膜１９３への付着が防止され、イオン電流の測定精度を良好に維持することができる。また、流体チップ１９０は、流入開口部１９５が試料により塞がれることが防止され、試料の分析を確実に行うことができる。
【０１８８】
流体チップ１９０は、導電膜１９７により表面側絶縁膜１９３が補強されるので、表面側絶縁膜１９３の厚みを薄くすることができる。表面側絶縁膜の厚みが厚いと、流入開口部中に同時に複数の試料が入ることになるので、イオン電流の計測により得られる信号が複数の試料に基づく信号となり、イオン電流の測定精度が悪くなる。表面側絶縁膜の厚みが薄いほど、流入開口部中に同時に入る試料の数が少なくなるので、空間分解能を向上させ、イオン電流の測定精度を向上させることができる。流体チップ１９０は、表面側絶縁膜１９３の薄膜化により、高い信号／雑音比（Ｓ／Ｎ比）を実現できる。
【０１８９】
上記第１０実施形態では、導電膜形成工程（図５３参照）で基板２００の表面の絶縁膜２０１上に連続して導電膜２０２を形成する場合について説明したが、流入開口部１９５の直径に対して導電膜１９７の膜厚が十分に薄い場合には、基板２００の表面の絶縁膜２０１上に連続して導電膜２０２を形成せずに、表面パターン形成工程、裏面パターン形成工程、基板内流路形成工程を経て、保護膜２０４（図５６参照）を除去した後に、基板２００の表面の絶縁膜２０１上に導電膜を形成してもよい。すなわち、導電膜形成工程は、基板内流路形成工程の後に行ってもよい。この場合、導電膜の膜厚は、流入開口部１９５の直径の１／２未満とする。これにより、スパッタリング法やＣＶＤ法により導電膜を形成する際に、流入開口部１９５が塞がれることが防止される。導電膜形成工程を基板内流路形成工程の後に行う場合は、絶縁膜２０１の開口の内側にも薄い導電膜が形成されるので、絶縁膜２０１上に形成する導電膜の膜厚を調整することにより、流入開口部１９５の直径を調整することができる。
【０１９０】
図５７は、流体チップ１９０を実施した分析装置２０６を示す断面概略図である。分析装置２０６は、流体チップ１９０の他、下側カバーシート１３、上側カバーシート１４、上側流路シート４２、下側流路シート４３、チップ枠６４などを備える。流体チップ１９０は、チップ枠６４に保持されている。なお、分析装置２０６は、図５７では省略しているが電極対１５（図１参照）を備えており、上側カバーシート１４に設けられた供給部１４ａと回収部１４ｂに電極対１５が設けられる。分析装置２０６は、供給部１４ａと回収部１４ｂとの間で試料を通過させる流通経路を形成する。この流通経路の最小開口部は、流体チップ１９０の流入開口部１９５である。
【０１９１】
分析装置２０６は、導電膜１９７に設けられた制御用電極２０８と、制御用電極２０８に対して電圧を印加する電圧印加部２０９とをさらに備える。制御用電極２０８は、図５７では、ロッド状に形成されており、上側カバーシート１４と上側流路シート４２とを貫通する貫通孔（図示なし）に配置されている。制御用電極２０８は、一端が導電膜１９７と接続し、他端が上側カバーシート１４の上面から突出している。
【０１９２】
電圧印加部２０９は、制御用電極２０８と電気的に接続する。この例では、電圧印加部２０９は、制御用電極２０８の他端と接続している。電圧印加部２０９は、制御用電極２０８に対して正極性または負極性の電圧を印加することによって、導電膜１９７の電位の制御を行う。
【０１９３】
以上のように、分析装置２０６は、制御用電極２０８と電圧印加部２０９とを備え、導電膜１９７の電位を制御することができるので、表面側絶縁膜１９３が帯電した場合でも、導電膜１９７を介して表面側絶縁膜１９３の除電を行うことができる。「除電」とは、除電対象物の除電後の帯電量が、完全に０となることだけではなく、除電前に比べて減少していることを含む。このため、分析装置２０６は、試料の表面側絶縁膜１９３への付着が確実に防止される。
【０１９４】
分析装置２０６は、分析対象である試料の極性に応じて導電膜１９７の電位の極性を変えることにより、表面側絶縁膜１９３への試料の付着がより確実に防止される。例えば、分析装置２０６は、正極性に帯電した試料の分析を行う場合に、導電膜１９７の電位を試料と同極性の正極性とし、試料と表面側絶縁膜１９３とを電気的に反発させることで、試料の表面側絶縁膜１９３への付着をより確実に防止する。
【０１９５】
［第１１実施形態］
上記第１０実施形態では、導電膜１９７が表面側絶縁膜１９３の表面に設けられているが、第１１実施形態では、導電膜が表面側絶縁膜の裏面に設けられる。
【０１９６】
図５８に示すように、流体チップ２１０は、基板１９１と、基板内流路としての上流流路１９２と、表面側絶縁膜１９３と、流入開口部１９５と、導電膜２１１とを備える。なお、流体チップ２１０は、第１０実施形態の流体チップ１９０とは異なり、裏面側絶縁膜１９４と裏面開口部１９６（図５２参照）を備えていない。基板１９１、上流流路１９２、表面側絶縁膜１９３、および流入開口部１９５については、上記第１０実施形態と同じであるので説明を省略する。
【０１９７】
導電膜２１１は、表面側絶縁膜１９３の裏面に接して設けられている。すなわち、導電膜２１１は、基板１９１と表面側絶縁膜１９３との間に配置されている。導電膜２１１は、配置以外は導電膜１９７と同様である。すなわち、導電膜２１１は、金属、合金、金属窒化膜などにより形成される。
【０１９８】
導電膜２１１は、流入開口部１９５と接続する導電膜開口部２１２を有する。導電膜開口部２１２の平面形状は特に限定されない。導電膜開口部２１２の直径は、流入開口部１９５の直径以上の値とされる。本実施形態では、導電膜開口部２１２は、平面形状が円形であり、直径が２００ｎｍである。
【０１９９】
流体チップ２１０の製造方法は、導電膜形成工程以外は流体チップ１９０の製造方法と同様である。流体チップ２１０の製造方法としての導電膜形成工程では、基板の表面に導電膜と絶縁膜をこの順に形成し、基板の裏面には導電膜と絶縁膜を形成しない。表面パターン形成工程と、裏面パターン形成工程と、基板内流路形成工程については説明を省略する。
【０２００】
以上のように、流体チップ２１０は、導電膜２１１が表面側絶縁膜１９３の裏面に設けられ、導電膜２１１と表面側絶縁膜１９３とが接しているので、表面側絶縁膜１９３の帯電が抑制されている。このため、流体チップ２１０は、流体チップ１９０と同様に、イオン電流の測定精度を良好に維持することができ、かつ、試料の分析を確実に行うことができる。また、流体チップ２１０は、導電膜２１１により表面側絶縁膜１９３が補強され、表面側絶縁膜１９３を薄膜化できるので、高いＳ／Ｎ比を実現できる。
【０２０１】
流体チップ２１０は、流体チップ１９０の代わりに、分析装置２０６（図５７参照）に用いることができる。流体チップ２１０を備える分析装置２０６は、例えば制御用電極２０８を流体チップ２１０の側面に配置し、流体チップ２１０の導電膜２１１と制御用電極２０８とを接続する。制御用電極２０８は、表面側絶縁膜１９３を貫通して導電膜２１１と接続するように設けてもよい。これにより、流体チップ２１０を備える分析装置２０６は、導電膜２１１を介して表面側絶縁膜１９３の除電を行うことができるので、試料の表面側絶縁膜１９３への付着が確実に防止される。また、流体チップ２１０を備える分析装置２０６は、分析対象である試料の極性に応じて導電膜２１１の電位の極性を変えることにより、表面側絶縁膜１９３への試料の付着がより確実に防止される。
【０２０２】
上記第１１実施形態では、表面側絶縁膜１９３の裏面に導電膜２１１を設けているが、さらに上記第１０実施形態のように表面側絶縁膜１９３の表面に導電膜１９７を設けてもよい。すなわち、導電膜は表面側絶縁膜の両面に設けてもよい。
【０２０３】
［第１２実施形態］
上記第１０実施形態では、導電膜１９７が表面側絶縁膜１９３の表面の全域に設けられているが、第１２実施形態では、導電膜が表面側絶縁膜の一部に設けられる。
【０２０４】
図５９に示すように、流体チップ２２０は、基板１９１と、基板内流路としての上流流路１９２と、表面側絶縁膜１９３と、流入開口部１９５と、導電膜２２１とを備える。
【０２０５】
導電膜２２１は、表面側絶縁膜１９３の表面に接して設けられている。導電膜２２１は、表面側絶縁膜１９３の表面の一部に設けられている。より具体的には、導電膜２２１は、表面側絶縁膜１９３の表面のうち、流入開口部１９５に対応する部分に設けられている。なお、導電膜２２１は、本実施形態では表面側絶縁膜１９３の表面に設けているが、表面側絶縁膜１９３の裏面に設けてもよいし、表面側絶縁膜１９３の両面に設けてもよい。導電膜２２１は、金属、合金、金属窒化膜などにより形成される。
【０２０６】
図５９において、Ｌ１は導電膜２２１のサイズであり、Ｌ２は上流流路１９２の表面開口１９２ａのサイズである。本実施形態では、導電膜２２１と表面開口１９２ａの平面形状が正方形であるため、Ｌ１は導電膜２２１の一辺の長さであり、Ｌ２は表面開口１９２ａの一辺の長さである。導電膜２２１の一辺の長さＬ１は、上流流路１９２の表面開口１９２ａの一辺の長さＬ２より大きい。すなわち、導電膜２２１のサイズは、表面開口１９２ａより大きい。なお、例えば導電膜２２１と表面開口１９２ａの平面形状が円形である場合は、Ｌ１は導電膜２２１の直径であり、Ｌ２は表面開口１９２ａの直径である。
【０２０７】
導電膜２２１は、流入開口部１９５と接続する導電膜開口部２２２を有する。導電膜開口部２２２の平面形状は特に限定されない。導電膜開口部２２２の直径は、流入開口部１９５の直径以上の値とされる。本実施形態では、導電膜開口部２２２は、平面形状が円形であり、直径が２００ｎｍである。
【０２０８】
流体チップ２２０の製造方法は、導電膜形成工程以外は流体チップ１９０の製造方法と同様である。流体チップ２２０の製造方法としての導電膜形成工程では、基板の表面に絶縁膜と導電膜をこの順に形成した後、導電膜を所定の形状にドライエッチングする。表面パターン形成工程と、裏面パターン形成工程と、基板内流路形成工程については説明を省略する。
【０２０９】
以上のように、流体チップ２２０は、導電膜２２１と表面側絶縁膜１９３とが接しているので、表面側絶縁膜１９３の帯電が抑制されている。このため、流体チップ２２０は、流体チップ１９０と同様に、イオン電流の測定精度を良好に維持することができ、かつ、試料の分析を確実に行うことができる。また、流体チップ２２０は、導電膜２２１により基板１９１に支持されていない領域の表面側絶縁膜１９３が補強され、表面側絶縁膜１９３を薄膜化できるので、高いＳ／Ｎ比を実現できる。
【０２１０】
流体チップ２２０は、流体チップ１９０の代わりに、分析装置２０６（図５７参照）に用いることができる。流体チップ２２０を備える分析装置２０６は、導電膜２２１を介して表面側絶縁膜１９３の除電を行うことができるので、試料の表面側絶縁膜１９３への付着が確実に防止される。また、流体チップ２２０を備える分析装置２０６は、分析対象である試料の極性に応じて導電膜２１１の電位の極性を変えることにより、表面側絶縁膜１９３への試料の付着がより確実に防止される。
【０２１１】
［第１３実施形態］
図６０に示すように、流体チップ２３０は、基板１９１と、基板内流路としての上流流路１９２と、表面側絶縁膜１９３と、流入開口部１９５と、導電膜２３１とを備える。
【０２１２】
導電膜２３１は、基板内流路としての上流流路１９２に設けられている。図６０では、導電膜２３１は、上流流路１９２と基板１９１の裏面とに設けられている。導電膜２３１は、上流流路１９２のうち、流入開口部１９５に対応する部分には設けられていない。導電膜２３１は、上流流路１９２の表面開口１９２ａから露出した表面側絶縁膜１９３の裏面と接する。導電膜２３１は、金属、合金、金属窒化膜などにより形成される。
【０２１３】
導電膜２３１は、流入開口部１９５と接続する導電膜開口部２３２を有する。導電膜開口部２３２の平面形状は特に限定されない。導電膜開口部２３２の直径は、流入開口部１９５の直径以上の値とされる。本実施形態では、導電膜開口部２３２は、平面形状が円形であり、直径が２００ｎｍである。
【０２１４】
流体チップ２３０の製造方法は、表面パターン形成工程、裏面パターン形成工程、基板内流路形成工程、導電膜形成工程を有する。表面パターン形成工程では、基板の表面に絶縁膜を形成し、この絶縁膜に表面パターンを形成する。表面パターンが形成された絶縁膜は、流入開口部１９５に対応する部分が開口する。裏面パターン形成工程では、基板の両面に保護膜を形成し、基板の裏面の保護膜に裏面パターンを形成する。基板の表面の保護膜は、絶縁膜に形成された開口を塞ぐ。基板内流路形成工程では、基板の内部に基板内流路としての上流流路１９２を形成する。導電膜形成工程では、まず、基板の両面に設けられた保護膜を除去する。保護膜の除去後、スパッタリング法により上流流路１９２に導電膜を形成する。指向性の高い異方性スパッタリング法を用いることにより、導電膜は絶縁膜の開口の内側、すなわち流入開口部１９５に対応する部分には形成されない。導電膜は、基板１９１の裏面、上流流路１９２の傾斜した内壁１９２ｃ、上流流路１９２の表面開口１９２ａから露出した絶縁膜の裏面に形成される。
【０２１５】
以上のように、流体チップ２３０は、導電膜２３１と表面側絶縁膜１９３とが接しているので、表面側絶縁膜１９３の帯電が抑制されている。このため、流体チップ２３０は、流体チップ１９０と同様に、イオン電流の測定精度を良好に維持することができ、かつ、試料の分析を確実に行うことができる。また、流体チップ２３０は、導電膜２３１により表面側絶縁膜１９３が補強され、表面側絶縁膜１９３を薄膜化できるので、高いＳ／Ｎ比を実現できる。
【０２１６】
流体チップ２３０は、流体チップ１９０の代わりに、分析装置２０６（図５７参照）に用いることができる。流体チップ２３０を備える分析装置２０６は、例えば制御用電極２０８を流体チップ２３０の側面に配置し、流体チップ２３０の導電膜２３１と制御用電極２０８とを接続する。流体チップ２３０を備える分析装置２０６は、導電膜２３１を介して表面側絶縁膜１９３の除電を行うことができるので、試料の表面側絶縁膜１９３への付着が確実に防止される。また、流体チップ２３０を備える分析装置２０６は、分析対象である試料の極性に応じて導電膜２３１の電位の極性を変えることにより、表面側絶縁膜１９３への試料の付着がより確実に防止される。
【０２１７】
［第１４実施形態］
第１４実施形態は、上記第６実施形態の流体チップ１３０に、上記第１０実施形態の導電膜１９７を設けたものである。
【０２１８】
図６１に示すように、流体チップ２４０は、基板１３１と、基板内流路としての上流流路１３２と、表面側絶縁膜１３３と、裏面側絶縁膜１３４と、流入開口部１３５と、裏面開口部１３６と、導電膜１９７とを備える。上流流路１３２は、表面開口１３２ａと、裏面開口１３２ｂと、第１の内壁１３２ｃと、第２の内壁１３２ｄとを有する。導電膜１９７は、表面側絶縁膜１３３の表面に設けられ、表面側絶縁膜１３３と接する。導電膜１９７の導電膜開口部１９８は、流入開口部１３５と接続する。
【０２１９】
流体チップ２４０は、導電膜１９７と表面側絶縁膜１３３とが接しているので、表面側絶縁膜１３３の帯電が抑制されている。このため、流体チップ２４０は、イオン電流の測定精度を良好に維持することができ、かつ、試料の分析を確実に行うことができる。また、流体チップ２４０は、導電膜１９７により表面側絶縁膜１３３が補強され、表面側絶縁膜１３３を薄膜化できるので、高いＳ／Ｎ比を実現できる。さらに、流体チップ２４０は、上記第６実施形態の流体チップ１３０と同様の作用効果を得られる。
【０２２０】
［第１５実施形態］
第１５実施形態は、上記第８実施形態の流体チップ１６０に、上記第１０実施形態の導電膜１９７を設けたものである。
【０２２１】
図６２に示すように、流体チップ２５０は、基板１６１と、基板内流路としての上流流路１６２と、表面側絶縁膜１３３と、裏面側絶縁膜１３４と、流入開口部１３５と、裏面開口部１３６と、導電膜１９７とを備える。基板１６１は、ベース基板１６１ａとＳｉＯ膜１６１ｂとを有する。上流流路１６２は、表面開口１６２ａと、裏面開口１６２ｂと、第１の内壁１６２ｃと、第２の内壁１６２ｄとを有する。導電膜１９７は、表面側絶縁膜１３３の表面に設けられ、表面側絶縁膜１３３と接する。導電膜１９７の導電膜開口部１９８は、流入開口部１３５と接続する。
【０２２２】
流体チップ２５０は、導電膜１９７と表面側絶縁膜１３３とが接しているので、表面側絶縁膜１３３の帯電が抑制されている。このため、流体チップ２５０は、イオン電流の測定精度を良好に維持することができ、かつ、試料の分析を確実に行うことができる。また、流体チップ２５０は、導電膜１９７により表面側絶縁膜１３３が補強され、表面側絶縁膜１３３を薄膜化できるので、高いＳ／Ｎ比を実現できる。さらに、流体チップ２５０は、上記第８実施形態の流体チップ１６０と同様の作用効果を得られる。
【０２２３】
本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、各実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０２２４】
１０，４０，６０，７０，９０，１３０，１５０，１６０，１８０，１９０，２１０，２２０，２３０，２４０，２５０  流体チップ
１１，４１，１２０，２０６  分析装置
１２，４２，１２２  上側流路シート
１２ａ，４２ａ，１２２ａ  第１の上側流路
１２ｂ，４２ｂ，４２ｃ，１２２ｂ  第２の上側流路
１４ａ，１４ｄ  供給部
１４ｂ，１４ｃ  回収部
１５  電極対
１６，６４，１２４  チップ枠
２１，３０，５３，６３，８０，１３１，１４０，１５１，１６１，１９１  基板
２２，６１，１３３，１９３  表面側絶縁膜
２２ａ，９２ａ，１０２，１３５，１９５  流入開口部
２２ｂ，９２ｂ  流出開口部
２３，５２，６２，１３４，１９４  裏面側絶縁膜
２３ａ  上流側裏面開口部
２３ｂ  下流側裏面開口部
２６，１３２，１５２，１６２，１８２，１９２  上流流路
２７  下流流路
２８  裏面流路
４３，１２３  下側流路シート
４４  下側流路
７４  補強膜
５４，６６  接続孔
１２３ａ  第１の下側流路
１２３ｂ  第２の下側流路
１３６，１９６  裏面開口部
１９７，２１１，２２１，２３１  導電膜
１９８，２１２，２２２，２３２  導電膜開口部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２４Ｃ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２６Ｃ】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２７Ｃ】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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