(57)【要約】【課題】基板として使用できる材料に制限がないとともに流路の詰まりがないテラヘルツ分光分析用液体セルの製造方法を提供。【解決手段】プラズマ重合工程で、第一基材１１にプラズマ重合膜１３を形成し、貼合工程で、第一基材１１と第二基材１２とを貼り合わせる。第一基材１１と第二基材１２との接合のために、プラズマ重合膜１３を利用するので、高温での処理が不要となり、第一基材１１の材料として、常温で接合できる材料を広範囲で選択することができる。しかも、接着剤を使用しないから、耐薬品性が向上するとともに流路１Ｂが接着剤で閉塞されることがない。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テラヘルツ光を透過するテラヘルツ分光分析用液体セルが互いに接合される第一基材及び第二基材を備え、第一基材と第二基材の少なくとも一方に凹部を形成するテラヘルツ分光分析用液体セルを製造する方法であって、
前記第一基材と前記第二基材との互いに対向する面の少なくとも一方にプラズマ重合膜を形成するプラズマ重合工程と、前記第一基材と前記第二基材とを貼り合わせる貼合工程とを備えることを特徴とするテラヘルツ分光分析用液体セルの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のテラヘルツ分光分析用液体セルの製造方法において、
前記凹部をサンドブラストで成形する凹部成形工程を備えることを特徴とするテラヘルツ分光分析用液体セルの製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載されたテラヘルツ分光分析用液体セルの製造方法において、
前記プラズマ重合工程の後に前記凹部形成工程を実施し、前記凹部形成工程の後に前記貼合工程を実施することを特徴とするテラヘルツ分光分析用液体セルの製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載されたテラヘルツ分光分析用液体セルの製造方法において、
前記第二基材を、ＳｉＯ２を含有する材料から形成し、前記プラズマ重合工程により前記第一基材に前記プラズマ重合膜を形成した後、前記貼合工程により、前記第二基材にプラズマ重合膜を形成することなく前記第一基材と接合することを特徴とするテラヘルツ分光分析用液体セルの製造方法。
【請求項５】
請求項３に記載されたテラヘルツ分光分析用液体セルの製造方法において、
前記プラズマ重合膜は前記第一基材と前記第二基材との双方に形成することを特徴とするテラヘルツ分光分析用液体セルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それぞれテラヘルツ光を透過する透光性材料の第一基材と第二基材とを備えたテラヘルツ分光分析用液体セルを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テラヘルツ周波数領域（０．１ＴＨｚ〜１０ＴＨｚ）の光を試料に照射して、試料を透過した透過光又は試料から反射した反射光を検出するテラヘルツ時間領域分光法（ＴＨｚ−ＴＤＳ：ＴＨｚ−Time Domain Spectroscopy）が注目されている。
このテラヘルツ時間領域分光法は、テラヘルツパルス分光計測装置を用い、テラヘルツ光の時間に依存した試料の電場強度を測定し、その時間に依存した時系列データをフーリエ変換処理することにより、そのパルスを形成する電場強度や位相等の周波数依存性を得ることができる（特許文献１）。
【０００３】
テラヘルツパルス分光計測装置では、フローセルとも称呼されるテラヘルツ分光分析用液体セルの内部に試料が流入され、このセルにテラヘルツ光を透過あるいは反射させる。
このテラヘルツ分光分析用液体セルとして、フォトリソグラフィによって金属クロム膜を形成した石英ガラスの基板の表面に溝を形成し、この溝を別の石英ガラスの基板で蓋をして流路を構成する従来例（特許文献２）があり、この従来例では、金属クロム膜の上にスパッタリングをして石英ガラスの蓋と強固な密着が可能となるようにし、これらの石英ガラス同士が９００〜１３００℃の温度で加熱して接合される。
【０００４】
また、テラヘルツ分光分析用液体セルと同様の用途に用いられるマイクロチップとして、それぞれポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）からなる一対の基板に一方に溝を形成し、これらの基板に波長１７２ｎｍの紫外線を照射して両基板を貼り合わせる従来例（特許文献３）がある。
さらには、流体が流通するための凹部が形成された一方の基板と、この基板の凹部を塞ぐ他方の基板との間を接着剤で接着固定する従来例（特許文献４）がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２６６９０８号公報
【特許文献２】特開２００４−５３３４５号公報
【特許文献３】特開２００８−５８１３２号公報
【特許文献４】特開平５−３２２８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２で示される従来例は、基板同士を接合するために高温での処理を行わなければならず、基板として使用できる材料が限定されるという課題がある。
特許文献３で示される従来例では、基板同士を貼り合わせるために、特定波長の紫外線を基板に照射しなければならないので、紫外線を照射する基板の材料がポリジメチルシロキサンに制限されるという課題がある。さらに、特許文献３で示される従来例では、直接接合で基板同士を接合するが、その接合部分は高い面精度（例えば、Ｒａが１ｎｍ）が要求されるので、必ずしも十分に接合するとは限らない。
特許文献４で示される従来例では、接着剤が流路にはみ出すことによって流路が詰まり、ノイズの原因となるという課題や、用いる接着剤の種類によっては耐薬品性に劣るという課題がある。
【０００７】
本発明の目的は、基板として使用できる材料に制限がないとともに流路の詰まりがないテラヘルツ分光分析用液体セル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】
【０００８】
［適用例１］
本適用例にかかるテラヘルツ分光分析用液体セルの製造方法は、テラヘルツ光を透過するテラヘルツ分光分析用液体セルが互いに接合される第一基材及び第二基材を備え、第一基材と第二基材の少なくとも一方に凹部を形成するテラヘルツ分光分析用液体セルを製造する方法であって、前記第一基材と前記第二基材との互いに対向する面の少なくとも一方にプラズマ重合膜を形成するプラズマ重合工程と、前記第一基材と前記第二基材とを貼り合わせる貼合工程とを備えることを特徴とする。
この構成の本適用例では、プラズマ重合工程によって、第一基材と第二基材との互いに対向する面の少なくとも一方にプラズマ重合膜を形成し、その後、貼合工程で、第一基材と第二基材とを貼り合わせる。そのため、第一基材と第二基材との接合のために、プラズマ重合膜を利用するので、高温での処理が不要となり、第一基材や第二基材は常温で接合できる材料を広範囲で選択することができる。例えば、本適用例では、第一基材や第二基材として、サファイヤ、ポリエチレン、ポリプロピレン、セラミック等を選択することができる。そして、基板同士を貼り合わせるために照射される紫外線に適した材料（ポリジメチルシロキサン）に制限されない。そして、プラズマ重合膜での接合は、直接接合の従来例に比べて所定の厚さ、例えば、数十ｎｍ程度でも行えるから、基材同士の接合が確実に行える。しかも、接着剤を使用しないから、耐薬品性が向上するとともに流路等を構成するための凹部が接着剤で閉塞されることがない。そのため、当該セルを使用して分析を行っても、流路の詰まりによるノイズが生じることがなく、検出精度の低下を防止することができる。
【０００９】
［適用例２］
本適用例にかかるテラヘルツ分光分析用液体セルの製造方法は、前記凹部をサンドブラストで成形する凹部成形工程を備える。
この構成の本適用例では、凹部成形工程において、サンドブラスト（例えば、研磨剤を噴射する）ことで、凹部を第一基材や第二基材に形成するから、凹部の幅や深さ、さらには、平面形状を正確に形成することができる。そのため、流路等を構成する凹部の長さや径等を簡易な手段で正確に形成することができ、テラヘルツ分光分析液体セルの精度を高いものにすることができる。
【００１０】
［適用例３］
本適用例にかかるテラヘルツ分光分析用液体セルの製造方法は、前記プラズマ重合工程の後に前記凹部形成工程を実施し、前記凹部形成工程の後に前記貼合工程を実施する。
この構成の本適用例では、プラズマ重合膜と第一基材及び第二基材の少なくとも一方とに連続した凹部をサンドブラストで正確に形成することができる。これに対して、凹部形成工程を実施した後にプラズマ重合工程を実施することが考えられるが、この工程では、サンドブラストにより第一基材や第二基材に凹部を正確に形成した後に、この凹部の中にプラズマ重合膜が形成されるため、凹部の底部に形成されるプラズマ重合膜の膜厚が幅方向に渡って相違する恐れがあり、凹部の形成が適用例３のように正確になるとは限らない。
【００１１】
［適用例４］
本適用例にかかるテラヘルツ分光分析用液体セルの製造方法は、前記第二基材を、ＳｉＯ２を含有する材料から形成し、前記プラズマ重合工程により前記第一基材に前記プラズマ重合膜を形成した後、前記貼合工程により、前記第二基材にプラズマ重合膜を形成することなく前記第一基材と接合する。
この構成の本適用例では、第二基材の材料をプラズマ重合膜と接合可能な材質に限定することで、当該第二基材自体にプラズマ重合膜を形成することを要しない。そのため、プラズマ重合工程を第一基材にのみ実施すればよいから、プラズマ重合工程の作業が簡略化されて作業時間の短縮を図ることができる。
【００１２】
［適用例５］
本適用例にかかるテラヘルツ分光分析用液体セルの製造方法は、前記プラズマ重合膜は前記第一基材と前記第二基材との双方に形成する。
この構成の本適用例では、第一基材と第二基材との双方の材質が問われないから、分析の条件に応じて第一基材と第二基材との材質を広範囲な材質から選択することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ここで、各実施形態において、同一構成要素は同一符号を付して説明を省略もしくは簡略にする。
第１実施形態を図１から図６に基づいて説明する。
図１は本実施形態で製造されるテラヘルツ分光分析用液体セル１の一部を破断した平面図であり、図２は図１のII-II線に沿う矢視断面図である。
第１実施形態のテラヘルツ分光分析用液体セル１は図示しないテラヘルツパルス分光計測装置、例えば、特開２００６−２６６９０８号公報で示される装置に用いられる。
図１及び図２において、テラヘルツ分光分析用液体セル１は、それぞれ平面が矩形状に形成された第一基材１１及び第二基材１２と、これらの第一基材１１と第二基材１２との間に設けられたプラズマ重合膜１３とを備えている。
このプラズマ重合膜１３と第一基材１１とには凹部１Ａが形成され、この凹部１Ａと、この凹部１Ａの開口を閉塞する第二基材１２とから断面矩形状の流路１Ｂが構成される。
【００１４】
第一基材１１はテラヘルツ光を透過する透光性材料から形成されるものであり、その材質は、例えば、水晶、サファイヤ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＳｉＯ２を含有する材料、フッ素樹脂、ダイアモンド、透光性セラミック等である。
第二基材１２は第一基材１１と同様にテラヘルツ光を透過する透光性材料から形成されるものであり、ＳｉＯ２を含有する材料から形成される。
流路１Ｂは第一基材１１の一端縁１１Ａにそれぞれ開口され所定間隔離れて形成された流入流路部１ＢＡ及び流出流路部１ＢＢと、これらの流入流路部１ＢＡと流出流路部１ＢＢとに接続される渦巻流路部１ＢＣとを有する。この渦巻流路部１ＢＣは２つのスパイラルがその中心部で結合し、その結合部を互いの基点とする二重スパイラルが形成されている。渦巻流路部１ＢＣはテラヘルツ光の集光エリアを包含するエリアに形成されている。
流入流路部１ＢＡと流出流路部１ＢＢとは、ともにマイクロチューブ１Ｄが接続される。なお、本実施形態では、流路１Ｂの平面形状は図１に示されるものに限定されるものではない。そして、流路１Ｂの断面形状も図２に示される矩形状に限定されるものではなく、円形や楕円形、その他の形状のもでもよい。
【００１５】
次に、第１実施形態にかかるテラヘルツ分光分析用液体セル１の製造方法を説明する。
まず、図３及び図４にはテラヘルツ分光分析用液体セル１の製造方法の手順が示されている。
［プラズマ重合膜形成工程］
まず、図３（Ａ）に示される通り、平板状の第一基材１１を用意し、その後、図３（Ｂ）に示される通り、第一基材１１の表面にプラズマ重合膜１３を形成する。ここで、第一基材１１の材質としては種々のものを例示できるが、本実施形態では、ＳｉＯ２を含有する材料以外の材料であれば、その種類を問わない。
【００１６】
図５は、第１実施形態で使用するプラズマ重合装置の概略図である。
図５において、プラズマ重合装置１００は、チャンバー１０１と、このチャンバー１０１の内部にそれぞれ設けられる第１電極１１１及び第２電極１１２と、これらの第１電極１１１と第２電極１１２との間に高周波電圧を印加する電源回路１２０と、チャンバー１０１の内部にガスを供給するガス供給部１４０と、チャンバー１０１の内部のガスを排出する排気ポンプ１５０を備えた構造である。
【００１７】
電源回路１２０は、マッチングボックス１２１と高周波電源１２２とを備える。
ガス供給部１４０は、液状の膜材料（原料液）を貯蔵する貯液部１４１と、液状の膜材料を気化して原料ガスに変化させる気化装置１４２と、キャリアガスを貯留するガスボンベ１４３とを備えている。このガスボンベ１４３に貯留されるキャリアガスは、電界の作用によって放電し、この放電を維持するためにチャンバー１０１に導入するガスであって、例えば、アルゴンガスやヘリウムガスが該当する。
これらの貯液部１４１、気化装置１４２及びガスボンベ１４３とチャンバー１０１とが配管１０２で接続されており、ガス状の膜材料とキャリアガスとの混合ガスをチャンバー１０１の内部に供給するように構成されている。
貯液部１４１に貯留される膜材料は、プラズマ重合装置１００によって第一基材１１にプラズマ重合膜１３を形成するための原材料であり、気化装置１４２で気化されて原料ガスとなる。
【００１８】
この原料ガスとしては、例えば、メチルシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、デカメチルテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、メチルフェニルシロキサン等のオルガノシロキサン、トリメチルガリウム、トリエチルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリメチルインジウム、トリエチルインジウム、トリメチル亜鉛、トリエチル亜鉛のような有機金属系化合物、各種炭化水素系化合物、各種フッ素系化合物等が挙げられる。
このような原料ガスを用いて得られるプラズマ重合膜１３は、これらの原料が重合してなるもの（重合物）、つまり、ポリオルガノシロキサン、有機金属ポリマー、炭化水素系ポリマー、フッ素系ポリマー等で構成されることになる。
【００１９】
ポリオルガノシロキサンは、通常、撥水性を示すが、各種の活性化処理を施すことによって容易に有機基を脱離させることができ、親水性に変化することができる。つまり、ポリオルガノシロキサンは撥水性と親水性との制御を容易に行える材料である。
撥水性を示すポリオルガノシロキサンで構成されたプラズマ重合膜１３は、それ同士を接触させても、有機基によって接着が阻害されることになり、極めて接着し難い。一方、親水性を示すポリオルガノシロキサンで構成されたプラズマ重合膜１３は、それ同士を接触させると、特に容易に接着することができる。つまり、撥水性と親水性の制御を容易に行えるという利点は、接着性の制御を容易に行えるという利点につながるため、ポリオルガノシロキサンで構成されたプラズマ重合膜１３は、本実施形態では好適に用いられることになる。ポリオルガノシロキサンは耐薬品性に優れているため、薬品類等に長期にわたって曝されるような部材の接合に効果的に用いることができる。
ポリオルガノシロキサンの中でも、特に、オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とするものが好ましい。オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とするプラズマ重合膜１３は、接着性に優れていることから、本実施形態の接合方法で好適に用いられる。オクタメチルトリシロキサンの重合物は、常温で液状をなし、適度な粘度を有するため、取扱が容易である。
【００２０】
次に、プラズマ重合膜１３の成形手順を図６に基づいて説明する。
図６（Ａ）〜（Ｃ）に示される通り、第一基材１１にプラズマ重合膜１３を形成する。
このプラズマ重合膜形成工程では、プラズマ重合装置１００のチャンバー１０１の第１電極１１１で第一基材１１を保持する。そして、チャンバー１０１の内部に酸素を所定量導入するとともに第１電極１１１と第２電極１１２との間に電源回路１２０から高周波電圧を印加して基材自体の活性化を実施する。
その後、ガス供給部１４０を作動させると、チャンバー１０１の内部に原料ガスとキャリアガスとの混合ガスが供給される。供給された混合ガスはチャンバー１０１の内部に充填され、図６（Ａ）に示される通り、第一基材１１に混合ガスが露出される。
【００２１】
混合ガスにおける原料ガスの割合（混合比）は、原料ガスやキャリアガスの種類や目的とする成膜速度等によって若干異なるが、例えば、混合ガス中の原料ガスの割合は２０〜７０％程度に設定することが好ましく、３０〜６０％程度に設定することがより好ましい。
第１電極１１１と第２電極１１２との間に印加する周波数は、特に限定されないが、１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ程度であるのが好ましく、１０〜６０ＭＨｚ程度がより好ましい。高周波の出力密度は特に限定されないが、０．０１〜１０Ｗ／ｃｍ２程度であることが好ましく、０．１〜１Ｗ／ｃｍ２程度であるのがより好ましい。
【００２２】
成膜時のチャンバー１０１の圧力は、１３３．３×１０−５〜１３３３Ｐａ（１×１０−５〜１０Ｔｏｒｒ）程度であるのが好ましく、１３３．３×１０−４〜１３３．３Ｐａ（１×１０−４〜１Ｔｏｒｒ）程度であるのがより好ましい。
原料ガス流量は、０．５〜２００ｓｃｃｍ程度が好ましく、１〜１００ｓｃｃｍ程度がより好ましい。
キャリアガス流量は、５〜７５０ｓｃｃｍ程度が好ましく、１０〜５００ｓｃｃｍ程度がより好ましい。
処理時間は１〜１０分程度であることが好ましく、４〜７分程度がより好ましい。
第一基材１１の温度は、２５℃以上が好ましく、２５〜１００℃がより好ましい。
【００２３】
第１電極１１１と第２電極１１２との間に高周波電圧を印加することにより、これらの電極１１１，１１２の間に存在するガスの分子が電離し、プラズマが発生する。このプラズマのエネルギーにより原料ガス中の分子が重合し、図６（Ｂ）に示される通り、重合物が第一基材１１の表面に付着、堆積する。これにより、図６（Ｃ）に示される通り、第一基材１１の表面にプラズマ重合膜１３が形成される。
プラズマ重合膜１３は、その平均厚さが３０〜１０００ｎｍであり、５０〜５００ｎｍが好ましい。プラズマ重合膜１３の平均厚さが１０ｎｍを下回ると、十分な接合強度を得ることができず、１０００ｎｍを超えると、接合体の寸法精度が著しく低下する。
【００２４】
本実施形態で使用されるプラズマとしては、例えば、酸素、アルゴン、チッソ、空気、水等を1種又は２種以上混合して用いることができる。これらの中で、酸素とアルゴンを組み合わせて使用することが好ましい。
このようなプラズマを使用することで、プラズマ重合膜１３の特性の著しい低下を防止するとともに、広範囲のムラをなくし、より短時間で処理することができる。そして、プラズマはプラズマ重合膜１３を形成する装置と同設備で発生させることができるから、製造コストが低減できるという利点もある。
プラズマを照射する時間は、プラズマ重合膜１３の表面付近の分子結合を切断し得る程度の時間であれば特に限定されるものではないが、５ｓｅｃ〜３０ｍｉｎ程度であるのが好ましく、１０〜６０ｓｅｃがより好ましい。
このようにして活性化されたプラズマ重合膜１３の表面には、ＯＨ基が導入される。
なお、本実施形態では、プラズマ重合膜形成工程と表面活性化工程との間に第一基材１１を洗浄する工程を設けてもよい。この洗浄工程は、薬品、水、その他の適宜な手段を用いて行われる。
【００２５】
［凹部成形工程］
図３（Ｂ）に戻り、第一基材１１にプラズマ重合膜１３が所定厚さに形成されたら、このプラズマ重合膜１３及び第一基材１１に凹部１Ａを形成する。
そのため、図３（Ｃ）に示される通り、感光性ドライフィルム１４Ａをプラズマ重合膜１３の上にラミネートし、この感光性ドライフィルム１４Ａの上に予め作製された流路１Ｂの領域を除去するためのマスク１４Ｂを重ね合わせ、感光性ドライフィルム１４Ａの露光を行う。露光は露光装置を用いてマスク１４Ｂの上に紫外線が照射されることで行われる。その後、図３（Ｄ）に示される通り、現像を行う。この現像により、流路１Ｂに沿って溝が感光性ドライフィルム１４Ａに形成される。
現像は、感光性ドライフィルム１４Ａの露光が行われた第一基材１１を現像装置内に投入することで行う。この現像装置内では、露光された感光性ドライフィルム１４Ａの上に現像液をスプレーノズルから噴射して行う。現像液としては、炭酸ナトリウム水溶液が好適に利用できる。現像が終了したら、乾燥を行う。
【００２６】
その後、図４（Ａ）で示される通り、サンドブラストでプラズマ重合膜１３及び第一基材１１に凹部１Ａを形成する。サンドブラストはマイクロブラスト装置を用いて行われるものであり、現像が行われた感光性ドライフィルム１４Ａの全体に、ブラストノズルから圧縮空気とともに研磨剤を噴射する。感光性ドライフィルム１４Ａでは現像されない部分は研磨剤が反射されるが、現像された部分からプラズマ重合膜１３に研磨剤が衝突し、脆性破壊原理により該当部分が除去される。プラズマ重合膜１３が除去されたら、第一基材１１に研磨剤が衝突し、同様に該当部分が除去される。ここで、研磨剤としては、炭化珪素、アルミナ、ガラスビーズ、ステンレスパウダーを例示できる。
さらに、図４（Ｂ）に示される通り、サンドブラストされた第一基材１１を２５℃から５０℃の温度の水の中に放置して感光性ドライフィルム１４Ａ等を除去する。
【００２７】
［表面活性化工程］
その後、図４（Ｃ）に示される通り、プラズマ重合膜１３と第二基材１２との表面を活性化させる。ここで、第二基材１２は、ＳｉＯ２を含有する材料から成形される。
表面活性化工程は、例えば、プラズマを照射する方法、オゾンガスに接触させる方法、オゾン水で処理する方法、あるいは、アルカリ処理する方法等を用いることができる。
ここで、活性化させる、とは、プラズマ重合膜１３や第二基材１２の表面及び内部の分子結合が切断されて終端化されていない結合手が生じた状態や、その切断された結合手にＯＨ基が結合した状態、又は、これらの状態が混在した状態をいう。
この表面活性化工程では、プラズマ重合膜１３や第二基材１２の表面を効率よく活性化させるためにプラズマを照射する方法が好ましい。プラズマ重合膜１３や第二基材１２の表面に照射するとしたのは、プラズマ重合膜１３や第二基材１２の分子構造を必要以上に、例えば、プラズマ重合膜１３と第一基材１１や第二基材１２との境界に至るまで切断しないので、プラズマ重合膜１３の特性の低下を避けるためである。
【００２８】
［貼合工程］
その後、図４（Ｄ）に示される通り、第一基材１１に形成されたプラズマ重合膜１３と、第二基材１２とを貼り合わせる。
貼合工程では、第一基材１１に形成されたプラズマ重合膜１３と第二基材１２とを貼り合わせて一体化する。
プラズマ重合膜１３とＳｉＯ２を含有する材料からなる第二基材１２とを貼り合わせることで、これらが結合する。この結合は、次の［１］又は［２］、あるいは、［１］及び［２］のメカニズムに基づくものと推測される。
［１］２つの基材同士、本実施形態では、第一基材１１のプラズマ重合膜１３と第二基材１２とを貼り合わせると、プラズマ重合膜１３と第二基材１２の表面にそれぞれ存在するＯＨ基同士が隣接することになる。この隣接したＯＨ基同士は、水素結合によって互いに引き合い、ＯＨ基同士の間に引力が発生する。また、この水素結合によって互いに引き合うＯＨ基同士は温度条件によって脱水縮合を伴って表面から離脱する。その結果、２つの部材同士の接触境界では、脱離したＯＨ基が結合していた結合手同士が結合する。つまり、それぞれの母材同士が直接結合して一体化する。
［２］２つの基材同士を貼り合わせると、プラズマ重合膜１３の表面や内部に生じた終端化されていない結合手同士が再結合する。この再結合は、互いに重なり合う（絡み合う）ように複雑に生じることから、接合界面にネットワーク状の結合が形成される。これにより、それぞれの母材同士が直接接合して一体化する。
【００２９】
本実施形態では、貼合工程の後に、必要に応じて、第一基材１１と第二基材１２とを加圧する。
この加圧工程では、接合強度を大きくするために、第一基材１１と第二基材１２とを大きな力で加圧することが好ましい。具体的には、加圧するための圧力は、第一基材１１や第二基材１２の形状寸法や装置等の条件によって異なるものの、１〜１０ＭＰａ程度であるのが好ましく、１〜５ＭＰａがより好ましい。加圧時間は特に限定されないが、１０ｓｅｃ〜３０ｍｉｎ程度であるのが好ましい。
第一基材１１と第二基材１２とを加圧した後に、これらを加熱する。
この加熱工程は必要に応じて設けられるものであり、その加熱温度は、２５〜１００℃であり、好ましくは、５０〜１００℃である。加熱時間は１〜３０ｍｉｎ程度であることが好ましい。
なお、この加熱工程は加圧工程の後で単独に行ってもよいが、加圧工程と同時に行うことが接合強度を強める上で好ましい。
【００３０】
以上の構成の本実施形態では次の作用効果を奏することができる。
（１）それぞれテラヘルツ光を透過する透光性材料から形成されるとともに互いに接合される第一基材１１及び第二基材１２と、これらの第一基材１１と第二基材１２とを分子接合するプラズマ重合膜１３とを備え、第一基材１１及びプラズマ重合膜１３に流路１Ｂを構成するための凹部１Ａが形成されたテラヘルツ分光分析用液体セル１を製造するために、プラズマ重合工程で、第一基材１１にプラズマ重合膜１３を形成し、貼合工程で、第一基材１１と第二基材１２とを貼り合わせた。第一基材１１と第二基材１２との接合のために、プラズマ重合膜１３を利用するので、高温での処理が不要となり、第一基材１１の材料として、常温で接合できる材料を広範囲で選択することができる。プラズマ重合膜１３での接合は、３０ｎｍ程度でも行えるから、第一基材１１と第二基材１２との接合が確実に行える。しかも、接着剤を使用しないから、耐薬品性が向上するとともに流路１Ｂが接着剤で閉塞されることがない。
【００３１】
（２）凹部成形工程で第一基材１１に凹部１Ａをサンドブラストで成形するので、凹部１Ａの幅や深さ、さらには、流路１Ｂの平面形状を正確に形成することができる。
【００３２】
（３）テラヘルツ分光分析用液体セル１を製造する手順として、まず、プラズマ重合工程を実施し、その後に凹部形成工程を実施し、この凹部形成工程の後に貼合工程を実施するので、プラズマ重合膜１３と第一基材１１に凹部１Ａをサンドブラストで正確に形成することができる。
【００３３】
（４）第二基材１２を、ＳｉＯ２を含有する材料から形成し、プラズマ重合工程により第一基材１１にプラズマ重合膜１３を形成した後、貼合工程により、第二基材１２にプラズマ重合膜を形成することなく第一基材１１と接合するから、第二基材１２自体にプラズマ重合膜１３を形成することを要せず、プラズマ重合工程の作業が簡略化されて作業時間の短縮を図ることができる。
【００３４】
（５）プラズマ重合膜１３の主材料はポリオルガノシロキサンであり、このポリオルガノシロキサンが比較的に柔軟性に富んでいるので、第一基材１１と第二基材１２とを接合する際に、両基材の熱膨張に伴う応力を緩和することができる。そのため、第一基材１１と第二基材１２との剥離を確実に防止することができる。しかも、ポリオルガノシロキサンは、耐薬品性に優れているため、薬品等に長期に曝されるテラヘルツ分光分析用液体セル１に効果的に用いることができる。
【００３５】
次に、本発明の第２実施形態を図７及び図８に基づいて説明する。第２実施形態は第１実施形態とはテラヘルツ分光分析用液体セルの断面形状及びテラヘルツ分光分析用液体セル１の製造方法が異なるものであり、テラヘルツ分光分析用液体セル１の平面形状は第１実施形態と同じである。
第２実施形態のテラヘルツ分光分析用液体セル２の断面構造を図７に示す。
図７において、テラヘルツ分光分析用液体セル２は第一基材１１及び第二基材１２と、これらの第一基材１１と第二基材１２との間に設けられたプラズマ重合膜１３と、第一基材１１の凹部１Ａの底面に設けられたプラズマ重合膜１３Ａとを備えており、このプラズマ重合膜１３Ａ、凹部１Ａ及び凹部１Ａの開口を閉塞する第二基材１２から断面矩形状の流路１Ｂが構成される。
【００３６】
第一基材１１は第１実施形態の第一基材１１と同じであり、その材質は、例えば、水晶、サファイヤ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＳｉＯ２を含有する材料、フッ素樹脂、ダイアモンド、透光性セラミック等から適宜選択することができる。
第二基材１２は第一基材１１と同様にテラヘルツ光を透過する透光性材料から形成されるものであるが、第１実施形態とは異なり、ＳｉＯ２を含有する材料でもよいが、それ以外の材料、例えば、水晶、サファイヤ、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂、ダイアモンド、透光性セラミック等から形成されるものでもよい。
【００３７】
第２実施形態のテラヘルツ分光分析用液体セルの製造方法を図８に基づいて説明する。
［凹部形成工程］
まず、図８（Ａ）に示される通り、平板状の第一基材１１を用意し、第一基材１１に凹部１Ａを形成する。
第２実施形態において、第一基材１１に凹部１Ａを形成する方法は第１実施形態と同じであり、具体的には、第一基材１１の表面に感光性ドライフィルム１４Ａをラミネートし、この感光性ドライフィルム１４Ａの上にマスク１４Ｂを重ね合わせ、感光性ドライフィルム１４Ａの露光を行い（図３（Ｂ）参照）、マスク１４Ｂの上に紫外線を照射して現像を行い（図３（Ｃ）参照）、その後、サンドブラストで第一基材１１に凹部１Ａを形成し（図４（Ａ）参照）、さらに、サンドブラストされた第一基材１１から感光性ドライフィルム１４Ａ等を除去する（図４（Ｂ）参照）。
【００３８】
［プラズマ重合膜形成工程］
その後、図８（Ｂ）に示される通り、第一基材１１の凹部１Ａが形成された面にプラズマ重合膜を第１実施形態と同様の方法で形成する。
第２実施形態では、凹部１Ａが形成された第一基材１１と第二基材１２との双方にプラズマ重合膜を形成する。第一基材１１の基材平面にプラズマ重合膜１３１を形成し、第二基材１２の基材平面にプラズマ重合膜１３１を形成する。これらのプラズマ重合膜１３１は後述するように貼り合わされるので、各プラズマ重合膜１３１の厚さ寸法はプラズマ重合膜１３の厚さ寸法の半分となるようにする。第一基材１１では、基材平面にプラズマ重合膜１３１が形成されるだけでなく、凹部１Ａの底部にもプラズマ重合膜１３Ａが形成される。凹部１Ａに形成されるプラズマ重合膜１３Ａは基材平面に形成されるプラズマ重合膜１３１と同じ厚さとなる。
【００３９】
［表面活性化工程］
その後、第一基材１１と第二基材１２とのそれぞれに形成されたプラズマ重合膜１３１の表面を活性化させる。表面活性化するためには第１実施形態と同様の手段を採用する。
［貼合工程］
その後、図８（Ｄ）に示される通り、第一基材１１に形成されたプラズマ重合膜１３１と、第二基材１２に形成されたプラズマ重合膜１３１とを貼り合わせ、これらのプラズマ重合膜１３１が貼り合わされることで１層のプラズマ重合膜１３が形成されることになる。プラズマ重合膜１３１同士を貼り合わせることで、これらが結合する。この結合は、次の［１］又は［２］、あるいは、［１］及び［２］のメカニズムに基づくものと推測される。
［１］プラズマ重合膜１３１同士を貼り合わせると、その表面にそれぞれ存在するＯＨ基同士が隣接し、この隣接したＯＨ基同士は、水素結合によって互いに引き合い、ＯＨ基同士の間に引力が発生する。
［２］プラズマ重合膜１３１の表面や内部に生じた終端化されていない結合手同士が再結合する。この再結合は、互いに重なり合う（絡み合う）ように複雑に生じることから、接合界面にネットワーク状の結合が形成される。
【００４０】
従って、第２実施形態では、第１実施形態の効果（１）（２）（５）と同様な効果を奏することができる他、次の効果を奏することができる。
（６）プラズマ重合膜１３１を第一基材１１と第二基材１２との双方に形成したから、第一基材１１だけでなく、第二基材１２の材質も問われることがないので、分析の条件に応じて第一基材１１と第二基材１２との材質を広範囲な材質から選択することができる。
【００４１】
次に、本発明の第３実施形態を図９及び図１０に基づいて説明する。第３実施形態は第１実施形態とはテラヘルツ分光分析用液体セル１の製造方法が異なるものであり、テラヘルツ分光分析用液体セル１の構造は第１実施形態と同じである。なお、図９（Ａ）〜（Ｅ）は製造方法の手順を説明する図であり、図９（Ｂ）の平面図が図１０である。
［凹部形成工程］
まず、図９（Ａ）に示される通り、平板状の第一基材１１を用意し、第一基材１１に凹部１Ａを形成する。凹部形成方法は第１実施形態及び第２実施形態と同じである。
【００４２】
［プラズマ重合膜形成工程］
その後、図９（Ｂ）に示される通り、凹部１Ａの上方開口端を閉塞するようにマスキングテープ１５を配置する。このマスキングテープ１５は図１０に示される通り、流路１Ｂの形状に沿って配置されており、その幅寸法Ｗは凹部１Ａの幅寸法ｄより大きく、その長さ寸法は流路１Ｂの長さよりも大きく、端部が第一基材１１の端面より突出している。そして、マスキングテープ１５は、比較的強度の高い材質のものが用いられており、その材質として、例えば、ポリプロピレン等を例示できる。なお、運搬時等にマスキングテープ１５が第一基材１１から外れないようにするために、マスキングテープ１５を第一基材１１に接着剤等を用いて仮止めしてもよい。
【００４３】
さらに、図９（Ｃ）に示される通り、第一基材１１の凹部１Ａが形成された面にプラズマ重合膜１３を第１実施形態と同様の方法で形成する。第３実施形態では、プラズマ重合膜１３は、マスキングテープ１５の上から形成されている。プラズマ重合膜１３の厚さは第１実施形態と同様に、凹部１Ａの大きさとの関係で適宜設定されるが、第１実施形態とは異なり、あまり厚さ寸法が厚いと、マスキングテープ１５を剥がすことができなくなるので、厚さ寸法に制限がある。
その後、図９（Ｄ）に示される通り、マスキングテープ１５の端部をつかみ、第一基材１１の表面から離隔する方向に引っ張る。すると、プラズマ重合膜１３は、マスキングテープ１５の上部に積層された部分とマスキングテープ１５の両側縁より外側に位置する部分とが破断する。マスキングテープ１５をきれいに剥がすと、プラズマ重合膜１３には凹部１Ａの平面形状に沿って破断され、この破断されて生じた空間も凹部１Ａを構成することになる。
【００４４】
［表面活性化工程］
その後、プラズマ重合膜１３と第二基材１２との表面を活性化させる。
表面活性化工程は、第１実施形態と同じ方法で実施される。
［貼合工程］
その後、図９（Ｅ）に示される通り、第一基材１１に形成されたプラズマ重合膜１３と、第二基材１２とを貼り合わせて一体化する。貼り合わせた後、第１実施形態と同様に、第一基材１１と第二基材１２とを必要に応じて加圧や加熱をする。
【００４５】
従って、第３実施形態では、第１実施形態の効果（１）〜（５）と同様な効果を奏することができる他、次の効果を奏することができる。
（７）第一基材１１に凹部１Ａを形成し、この凹部１Ａの上方開口端を閉塞するようにマスキングテープ１５を配置し、このマスキングテープ１５の上からプラズマ重合膜１３を積層し、その後、マスキングテープ１５を第一基材１１から剥がしてプラズマ重合膜１３に凹部１Ａの一部となる空間を形成するから、サンドブラストを利用して凹部１Ａを形成する場合に比べて必要な設備が少なくてすみ、簡易にテラヘルツ分光分析用液体セルを製造することができる。
【００４６】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、第一基材１１側に凹部１Ａを形成したが、本発明では、図２の想像線に示される通り、第二基材１２に凹部１Ａを形成し、この凹部１Ａと第一基材１１に形成された凹部１Ａとを合わせて大きな流路１Ｂを形成するものでもよい。
また、第１実施形態では、第二基材１２にプラズマ重合膜１３を形成してもよい。同じ材質のプラズマ重合膜同士を接合することにより、第一基材１１と第二基材１２との接合力が大きなものになる。
これに対して、第２実施形態では、第二基材１２をＳｉＯ２を含有する材料から形成すれば、第一基材１１と接合する部分に必ずしもプラズマ重合膜１３１を設けることを要しない。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、テラヘルツ時間領域分光法で用いられるテラヘルツ分光分析用液体セルに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるテラヘルツ分光分析用液体セルの一部を破断した平面図。
【図２】図１のII−II線に沿った矢視断面図。
【図３】第１実施形態にかかるテラヘルツ分光分析用液体セルの製造方法の手順を説明する概略図。
【図４】第１実施形態にかかるテラヘルツ分光分析用液体セルの製造方法の手順を説明する概略図。
【図５】第１実施形態で使用するプラズマ重合装置の概略図。
【図６】第１実施形態におけるプラズマ重合膜の成形手順を説明する概略図。
【図７】本発明の第２実施形態にかかるテラヘルツ分光分析用液体セルの断面図。
【図８】第２実施形態におけるテラヘルツ分光分析用液体セルの製造方法の手順を説明する概略図。
【図９】（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の第３実施形態にかかるテラヘルツ分光分析用液体セルの製造方法の手順を説明するものであり図１０のIX−IX線に沿った断面図。
【図１０】図９（Ｂ）の平面図。
【符号の説明】
【００４９】
１，２…テラヘルツ分光分析用液体セル、１Ａ…凹部、１Ｂ…流路、１１…第一基材、１２…第二基材、１３，１３Ａ，１３１…プラズマ重合膜
【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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