(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にマイクロ流路が設けられたマイクロ流路本体を備えたマイクロ流路基板であって、
前記マイクロ流路本体は、前記マイクロ流路となる凹部が形成された硼珪酸ガラスからなる第１のガラス基板と、前記凹部を覆うように、前記第１のガラス基板に接合された第２のガラス基板とを備え、
前記マイクロ流路の天井部と前記マイクロ流路の内側壁が交わる第１の角部、および前記マイクロ流路の底部と前記内側壁が交わる第２の角部が、前記マイクロ流路の内側に広がる曲面をなしており、
前記第１のガラス基板は、前記第２のガラス基板と接合される面にホウ素を備えた含有層を有し、
前記含有層は、前記ホウ素が酸化した酸化ホウ素濃度が、前記第２のガラス基板と接する面から内部に向かって低くなるように構成されていることを特徴とするマイクロ流路基板。
【請求項２】
内部にマイクロ流路が設けられたマイクロ流路本体を備えたマイクロ流路基板であって、
前記マイクロ流路本体は、前記マイクロ流路となる凹部が形成された硼珪酸ガラスからなる第１のガラス基板と、前記凹部を覆うように、前記第１のガラス基板に接合された第２のガラス基板とを備え、
前記マイクロ流路の天井部と前記マイクロ流路の内側壁が交わる第１の角部、および前記マイクロ流路の底部と前記内側壁が交わる第２の角部が、前記マイクロ流路の内側に広がる曲面をなしており、
前記第１のガラス基板は、前記第２のガラス基板と接合される面から内部に向かって酸化度が低くなる含有層を有することを特徴とするマイクロ流路基板。
【請求項３】
内部にマイクロ流路が設けられたマイクロ流路本体を備えたマイクロ流路基板であって、
前記マイクロ流路本体は、前記マイクロ流路となる凹部が形成されたナトリウムを含むガラスからなる第１のガラス基板と、前記凹部を覆うように、前記第１のガラス基板に接合された第２のガラス基板とを備え、
前記マイクロ流路の天井部と前記マイクロ流路の内側壁が交わる第１の角部、および前記マイクロ流路の底部と前記内側壁が交わる第２の角部が、前記マイクロ流路の内側に広がる曲面をなしており、
前記第１のガラス基板は、前記第２のガラス基板と接合される面にシリコン酸化膜を有し、
前記シリコン酸化膜において、前記ナトリウムの濃度が、前記第２のガラス基板と接する面から内部に向かって高くなるように構成されていることを特徴とするマイクロ流路基板。
【請求項４】
マイクロ流路となる凹部が形成された第１のガラス基板と、前記凹部を覆うように、前記第１のガラス基板に接合された第２のガラス基板とを備えてなり、前記第１のガラス基板に形成された凹部の内側壁と、前記第２のガラス基板の前記第１のガラス基板と接する面とが交わる第１の角部、および前記凹部の底部と前記内側壁が交わる第２の角部が、前記マイクロ流路の内側に広がる曲面をなしており、
前記第１のガラス基板は、前記第２のガラス基板と接合される面に含有層を有し、前記含有層は前記第２のガラス基板と接する面から内部に向かってエッチング速度が次第に増加するように構成されているマイクロ流路基板の製造方法であって、
前記第１のガラス基板に、等方性エッチング技術を用いて凹部を形成する工程Ａと、
前記第２のガラス基板に、前記凹部を覆うように、前記第１のガラス基板を接合する工程Ｂと、
前記工程Ａよりも前に、
前記第１のガラス基板として、硼珪酸ガラスからなる基板を用い、該硼珪酸ガラスからなる基板の表面にホウ素の濃度を前記第２のガラス基板と接する面から内部に向かって低くなるようにイオン注入する工程Ｃと、
前記ホウ素がイオン注入された第１のガラス基板を酸素を含む雰囲気中で熱処理してホウ素を酸化ホウ素にする工程Ｄと、を備えたことを特徴とするマイクロ流路基板の製造方法。
【請求項５】
マイクロ流路となる凹部が形成された第１のガラス基板と、前記凹部を覆うように、前記第１のガラス基板に接合された第２のガラス基板とを備えてなり、前記第１のガラス基板に形成された凹部の内側壁と、前記第２のガラス基板の前記第１のガラス基板と接する面とが交わる第１の角部、および前記凹部の底部と前記内側壁が交わる第２の角部が、前記マイクロ流路の内側に広がる曲面をなしており、
前記第１のガラス基板は、前記第２のガラス基板と接合される面に含有層を有し、前記含有層は前記第２のガラス基板と接する面から内部に向かってエッチング速度が次第に増加するように構成されているマイクロ流路基板の製造方法であって、
前記第１のガラス基板に、等方性エッチング技術を用いて凹部を形成する工程Ａと、
前記第２のガラス基板に、前記凹部を覆うように、前記第１のガラス基板を接合する工程Ｂと、
前記工程Ａよりも前に、
前記第１のガラス基板として、硼珪酸ガラスからなる基板を用い、該硼珪酸ガラスからなる基板を酸素を含む雰囲気中で熱処理し、酸化度を前記第２のガラス基板と接する面から内部に向かって低くなるようにする工程Ｅを備えたことを特徴とするマイクロ流路基板の製造方法。
【請求項６】
マイクロ流路となる凹部が形成された第１のガラス基板と、前記凹部を覆うように、前記第１のガラス基板に接合された第２のガラス基板とを備えてなり、前記第１のガラス基板に形成された凹部の内側壁と、前記第２のガラス基板の前記第１のガラス基板と接する面とが交わる第１の角部、および前記凹部の底部と前記内側壁が交わる第２の角部が、前記マイクロ流路の内側に広がる曲面をなしており、
前記第１のガラス基板は、前記第２のガラス基板と接合される面に含有層を有し、前記含有層は前記第２のガラス基板と接する面から内部に向かってエッチング速度が次第に増加するように構成されているマイクロ流路基板の製造方法であって、
前記第１のガラス基板に、等方性エッチング技術を用いて凹部を形成する工程Ａと、
前記第２のガラス基板に、前記凹部を覆うように、前記第１のガラス基板を接合する工程Ｂと、
前記工程Ａよりも前に、
前記第１のガラス基板として、ナトリウムを含有するガラス基板を用い、該ガラス基板の表面に、シリコン酸化膜を形成する工程Ｆと、
前記シリコン酸化膜が形成された第１のガラス基板を熱処理する工程Ｇと、を備えたことを特徴とするマイクロ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、マイクロリアクターやマイクロ化学チップを作製するためのマイクロ流路基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、反応や操作の短時間化・高効率化、装置の小型化などへの要求が高まりつつある。このような要求を満たすために、マイクロ流路基板を用いた化学チップ（デバイス）の実用化が望まれている。
【０００３】
ガラス基板を用いたマイクロ流路基板は、例えば、第１のガラス基板に凹部（溝）を形成した後、その凹部を覆うように、第１のガラス基板に第２のガラス基板を接合することによって作製される。
第１のガラス基板に凹部を形成する技術としては、ウェットエッチング技術などの等方性エッチング技術やドライエッチング技術などの異方性エッチング技術が利用される。
ウェットエッチング技術を用いて、第１のガラス基板に凹部を形成した場合、例えば、図１２（ａ）に示すように、第１のガラス基板１００１に形成された凹部１００２の内側壁１００２ａと、第２のガラス基板１００３の第１のガラス基板１００１と接する面（以下、「一方の面」と言う。）１００３ａとの交点における交わる角度α１１は、ほぼ９０度である。
また、ドライエッチング技術を用いて、第１のガラス基板に凹部を形成した場合、例えば、図１２（ｂ）に示すように、第１のガラス基板１１０１に形成された凹部１１０２の内側壁１１０２ａと、第２のガラス基板１１０３の第１のガラス基板１１０１と接する面（以下、「一方の面」と言う。）１１０３ａとの交わる角度α１２は、ほぼ９０度である。
【０００４】
このようなほぼ垂直な断面形状の開口部を有する凹部に、平坦な第２のガラス基板を接合すると、完成したマイクロ流路基板の断面形状は、図１２（ａ）、（ｂ）に示したように、ウェットエッチングで加工した場合はかまぼこを逆さまにしたような型（以下、「逆かまぼこ型」と言う。）となり、ドライエッチングで加工した場合は長方形になる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１２１５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような断面形状が逆かまぼこ型や長方形をなすマイクロ流路基板に、液体または気体（以下、「液体および気体」を「流体」と言うこともある。）を流入し、これらの流体に圧力を印加すると、凹部の内側壁に発生する応力が、逆かまぼこ型や長方形の角部に集中する。ここで、角部とは、第１のガラス基板の凹部の内側壁と、第２のガラス基板の一方の面とが交わる（接する）部分のことである。
このとき、マイクロ流路基板内の流体に対して、平坦なガラス基板に印加しても破損しない程度の圧力を印加した場合でも、逆かまぼこ型や長方形の角部に応力が集中するため、角部を起点として、凹部が形成された第１のガラス基板と第２のガラス基板が破壊されたり、接合部において第１のガラス基板と第２のガラス基板が剥離したりすることがあった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、応力が過度に集中する鋭角な部分や直角な部分が形成されていない断面形状を有するマイクロ流路基板およびその製造方法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】
【０００８】
本発明のマイクロ流路基板は、内部にマイクロ流路が設けられたマイクロ流路本体を備えたマイクロ流路基板であって、前記マイクロ流路本体は、前記マイクロ流路となる凹部が形成された硼珪酸ガラスからなる第１のガラス基板と、前記凹部を覆うように、前記第１のガラス基板に接合された第２のガラス基板とを備え、前記マイクロ流路の天井部と前記マイクロ流路の内側壁が交わる第１の角部、および前記マイクロ流路の底部と前記内側壁が交わる第２の角部が、前記マイクロ流路の内側に広がる曲面をなしており、前記第１のガラス基板は、前記第２のガラス基板と接合される面にホウ素を備えた含有層を有し、前記含有層は、前記ホウ素が酸化した酸化ホウ素濃度が、前記第２のガラス基板と接する面から内部に向かって低くなるように構成されていることを特徴とするマイクロ流路基板である。
【０００９】
本発明のマイクロ流路基板は、内部にマイクロ流路が設けられたマイクロ流路本体を備えたマイクロ流路基板であって、前記マイクロ流路本体は、前記マイクロ流路となる凹部が形成された硼珪酸ガラスからなる第１のガラス基板と、前記凹部を覆うように、前記第１のガラス基板に接合された第２のガラス基板とを備え、前記マイクロ流路の天井部と前記マイクロ流路の内側壁が交わる第１の角部、および前記マイクロ流路の底部と前記内側壁が交わる第２の角部が、前記マイクロ流路の内側に広がる曲面をなしており、前記第１のガラス基板は、前記第２のガラス基板と接合される面から内部に向かって酸化度が低くなる含有層を有することを特徴とするマイクロ流路基板である。
【００１０】
本発明のマイクロ流路基板は、内部にマイクロ流路が設けられたマイクロ流路本体を備えたマイクロ流路基板であって、前記マイクロ流路本体は、前記マイクロ流路となる凹部が形成されたナトリウムを含むガラスからなる第１のガラス基板と、前記凹部を覆うように、前記第１のガラス基板に接合された第２のガラス基板とを備え、前記マイクロ流路の天井部と前記マイクロ流路の内側壁が交わる第１の角部、および前記マイクロ流路の底部と前記内側壁が交わる第２の角部が、前記マイクロ流路の内側に広がる曲面をなしており、前記第１のガラス基板は、前記第２のガラス基板と接合される面にシリコン酸化膜を有し、前記シリコン酸化膜において、前記ナトリウムの濃度が、前記第２のガラス基板と接する面から内部に向かって高くなるように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明のマイクロ流路基板の製造方法は、マイクロ流路となる凹部が形成された第１のガラス基板と、前記凹部を覆うように、前記第１のガラス基板に接合された第２のガラス基板とを備えてなり、前記第１のガラス基板に形成された凹部の内側壁と、前記第２のガラス基板の前記第１のガラス基板と接する面とが交わる第１の角部、および前記凹部の底部と前記内側壁が交わる第２の角部が、前記マイクロ流路の内側に広がる曲面をなしており、前記第１のガラス基板は、前記第２のガラス基板と接合される面に含有層を有し、前記含有層は前記第２のガラス基板と接する面から内部に向かってエッチング速度が次第に増加するように構成されているマイクロ流路基板の製造方法であって、前記第１のガラス基板に、等方性エッチング技術を用いて凹部を形成する工程Ａと、前記第２のガラス基板に、前記凹部を覆うように、前記第１のガラス基板を接合する工程Ｂと、前記工程Ａよりも前に、前記第１のガラス基板として、硼珪酸ガラスからなる基板を用い、該硼珪酸ガラスからなる基板の表面にホウ素の濃度を前記第２のガラス基板と接する面から内部に向かって低くなるようにイオン注入する工程Ｃと、前記ホウ素がイオン注入された第１のガラス基板を酸素を含む雰囲気中で熱処理してホウ素を酸化ホウ素にする工程Ｄと、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明のマイクロ流路基板の製造方法は、マイクロ流路となる凹部が形成された第１のガラス基板と、前記凹部を覆うように、前記第１のガラス基板に接合された第２のガラス基板とを備えてなり、前記第１のガラス基板に形成された凹部の内側壁と、前記第２のガラス基板の前記第１のガラス基板と接する面とが交わる第１の角部、および前記凹部の底部と前記内側壁が交わる第２の角部が、前記マイクロ流路の内側に広がる曲面をなしており、前記第１のガラス基板は、前記第２のガラス基板と接合される面に含有層を有し、前記含有層は前記第２のガラス基板と接する面から内部に向かってエッチング速度が次第に増加するように構成されているマイクロ流路基板の製造方法であって、前記第１のガラス基板に、等方性エッチング技術を用いて凹部を形成する工程Ａと、前記第２のガラス基板に、前記凹部を覆うように、前記第１のガラス基板を接合する工程Ｂと、前記工程Ａよりも前に、前記第１のガラス基板として、硼珪酸ガラスからなる基板を用い、該硼珪酸ガラスからなる基板を酸素を含む雰囲気中で熱処理し、酸化度を前記第２のガラス基板と接する面から内部に向かって低くなるようにする工程Ｅを備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明のマイクロ流路基板の製造方法は、マイクロ流路となる凹部が形成された第１のガラス基板と、前記凹部を覆うように、前記第１のガラス基板に接合された第２のガラス基板とを備えてなり、前記第１のガラス基板に形成された凹部の内側壁と、前記第２のガラス基板の前記第１のガラス基板と接する面とが交わる第１の角部、および前記凹部の底部と前記内側壁が交わる第２の角部が、前記マイクロ流路の内側に広がる曲面をなしており、前記第１のガラス基板は、前記第２のガラス基板と接合される面に含有層を有し、前記含有層は前記第２のガラス基板と接する面から内部に向かってエッチング速度が次第に増加するように構成されているマイクロ流路基板の製造方法であって、前記第１のガラス基板に、等方性エッチング技術を用いて凹部を形成する工程Ａと、前記第２のガラス基板に、前記凹部を覆うように、前記第１のガラス基板を接合する工程Ｂと、前記工程Ａよりも前に、前記第１のガラス基板として、ナトリウムを含有するガラス基板を用い、該ガラス基板の表面に、シリコン酸化膜を形成する工程Ｆと、前記シリコン酸化膜が形成された第１のガラス基板を熱処理する工程Ｇと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本実施形態のマイクロ流路基板によれば、マイクロ流路の天井部とマイクロ流路の内側壁が交わる第１の角部、およびマイクロ流路の底部と内側壁が交わる第２の角部が曲面をなしているので、マイクロ流路には、その内部に流体を導入した際に、流体の圧力によって応力が集中する９０度以下の鋭角をなすような角部が存在しない。したがって、マイクロ流路本体を構成するガラス基板本来の破壊耐圧以下の低い圧力を印加することによる、マイクロ流路の破損を防止することができる。
【００１５】
本実施形態のマイクロ流路基板の製造方法によれば、第１のガラス基板に、等方性エッチング技術を用いて凹部を形成する工程Ａと、第２のガラス基板に、第１のガラス基板に形成された凹部を覆うように、第１のガラス基板を接合する工程Ｂと、を備えたので、第１のガラス基板に形成された凹部の内側壁を、その開口部側において、凹部の内側に湾曲する曲面とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るマイクロ流路基板の第１の実施形態を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係るマイクロ流路基板の第１の実施形態を示す概略断面図であり、図１の一部を拡大した図である。
【図３】本発明に係るマイクロ流路基板の製造方法の第１の実施形態を示す概略断面図である。
【図４】本発明に係るマイクロ流路基板の製造方法の第１の実施形態を示す概略断面図である。
【図５】本発明に係るマイクロ流路基板の製造方法の第１の実施形態を示す概略断面図である。
【図６】本発明に係るマイクロ流路基板の製造方法の第２の実施形態を示す概略断面図である。
【図７】本発明に係るマイクロ流路基板の製造方法の第２の実施形態を示す概略断面図である。
【図８】本発明に係るマイクロ流路基板の製造方法の第２の実施形態を示す概略断面図である。
【図９】本発明に係るマイクロ流路基板の製造方法の第３の実施形態を示す概略断面図である。
【図１０】本発明に係るマイクロ流路基板の製造方法の第３の実施形態を示す概略断面図である。
【図１１】本発明に係るマイクロ流路基板の製造方法の第３の実施形態を示す概略断面図である。
【図１２】従来のマイクロ流路基板を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明のマイクロ流路基板およびその製造方法の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１８】
「マイクロ流路基板」
図１は、本発明に係るマイクロ流路基板の第１の実施形態を示す概略断面図である。図２は、本発明のマイクロ流路基板の第１の実施形態を示す概略断面図であり、図１の一部を拡大した図である。
本実施形態のマイクロ流路基板１０は、マイクロ流路１１となる凹部１２が形成された第１のガラス基板１３と、凹部１２を覆うように、第１のガラス基板１３に接合された第２のガラス基板１４とを具備してなるマイクロ流路本体１５を備えてなるものである。すなわち、マイクロ流路基板１０は、内部に、第１のガラス基板１３の凹部１２と、これを覆う第２のガラス基板１４とから構成されるマイクロ流路１１が設けられたマイクロ流路本体１５を備えてなるものである。
【００１９】
第１のガラス基板１３に形成された凹部１２は、第２のガラス基板１４と対向し、マイクロ流路１１の底面をなす底面１２ａと、第２のガラス基板１４の第１のガラス基板１３と接合された面（以下、「一方の面」と言う。）１４ａと交わる内側壁１２ｂとから構成されている。そして、凹部１２の内側壁１２ｂと、第２のガラス基板１４の一方の面１４ａとが交わる第１の角部１６が、凹部１２の内側に湾曲する曲面をなしている。言い換えれば、凹部１２の内側壁１２ｂの上部（開口部）、すなわち、凹部１２における第２のガラス基板１４に隣接する側の内側壁１２ｂ（第１の角部１６）がマイクロ流路１１の内側に向かって曲面をなしている。
【００２０】
また、凹部１２における第２のガラス基板１４に隣接する側の内側壁１２ｂと、第２のガラス基板１４の一方の面１４ａとが交わる第１の角部１６の角度α１は鈍角（９０度以上）である。
【００２１】
さらに、凹部１２の底面１２ａと内側壁１２ｂが交わる第２の角部１７が曲面をなしている。この第２の角部１７の角度α２も鈍角（９０度以上）である。
【００２２】
第１のガラス基板１３としては、硼珪酸ガラス、ソーダライムガラスなどからなる基板が用いられる。
【００２３】
第２のガラス基板１４としては、第１のガラス基板１３と同じ材質の基板を用いることが好ましい。
【００２４】
マイクロ流路基板１０によれば、第１のガラス基板１２に形成された凹部１２の内側壁１２ｂと、第２のガラス基板１４の一方の面１４ａとが交わる第１の角部１６が曲面をなし、かつ、第１のガラス基板１２に形成された凹部１２の底面１２ａと内側壁１２ｂが交わる第２の角部１７が曲面をなしているので、マイクロ流路１１には、第１のガラス基板１３の凹部１２と、これを覆う第２のガラス基板１４とから構成されるマイクロ流路１１内に流体を導入した際に、流体の圧力によって応力が集中する９０度以下の鋭角をなすような角部が存在しない。したがって、ガラス基板本来の破壊耐圧以下の低い圧力を印加しても、マイクロ流路１１内に破壊耐圧を超えるような応力が集中する角部が存在しないため、マイクロ流路１１、第１のガラス基板１３および第２のガラス基板１４が破損することを防止できる。また、マイクロ流路１１には、流体の渦や停滞の原因となる９０度以下の鋭角をなすような角部が存在しないため、流体の渦や停滞の発生を抑制することができる。
【００２５】
「マイクロ流路基板の製造方法」
（１）第１の実施形態
図３〜５を参照して、本発明に係るマイクロ流路基板の製造方法の第１の実施形態を説明する。
なお、図３〜５において、図１で示した構成と同一の構成には同一符号を付して説明を省略する。
まず、図３（ａ）に示すように、第１のガラス基板１３として、硼珪酸ガラスからなる基板（以下、「硼珪酸ガラス基板」と言う。）を用意する。
ここで、第１のガラス基板１３としては、例えば、厚さ０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度のものが用いられる。
【００２６】
次いで、第１のガラス基板１３の一方の面１３ａ側から、その一方の面１３ａから内部に向かってホウ素（Ｂ）の濃度が次第に低減するように、ホウ素イオンを注入する。これにより、図３（ｂ）に示すように、第１のガラス基板１３の一方の面１３ａ近傍に、第１のガラス基板１３の内部よりもホウ素濃度が高い層（以下、「ホウ素含有層」と言う。）２１を形成する。
【００２７】
ホウ素含有層２１の厚さは、０．１μｍ〜５μｍであることが好ましい。ホウ素含有層２１の厚さがこの範囲内であれば、ホウ素を酸化する工程（熱処理工程）において、所定の厚さの酸化ホウ素濃度が高い層を形成することができ、結果として、第１のガラス基板１３に凹部１２を形成する工程において、第１の角部１６をなす部分の角度α１を鈍角（９０度以上）にすることができる。
【００２８】
次いで、ホウ素含有層２１が形成された第１のガラス基板１３を、酸素を含む雰囲気中で熱処理し、ホウ素含有層２１に含まれるホウ素を酸化して、酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）にする。これにより、図３（ｃ）に示すように、第１のガラス基板１３の一方の面１３ａに、第１のガラス基板１３の内部よりも酸化ホウ素濃度が高い層（以下、「酸化ホウ素含有層」と言う。）２２を形成する。この酸化ホウ素含有層２２は、第１のガラス基板１３の一方の面１３ａと接する面とは反対の面側から内部に向かって、酸化ホウ素濃度が次第に低減するようになっている。
【００２９】
酸化ホウ素含有層２２の厚さは、０．１μｍ〜５μｍであることが好ましい。酸化ホウ素含有層２２の厚さがこの範囲内であれば、第１のガラス基板１３に凹部１２を形成する工程において、第１の角部１６をなす部分の角度α１を鈍角（９０度以上）にすることができる。
【００３０】
次いで、必要に応じて、酸化ホウ素含有層２２が形成された第１のガラス基板１３を洗浄した後、図３（ｄ）に示すように、酸化ホウ素含有層２２の第１のガラス基板１３と接する面とは反対側の面（以下、「一方の面」と言う。）２２ａに、ウェットエッチング工程でマスクとして使用するクロム（Ｃｒ）膜２３を成膜する。
クロム膜２３の成膜方法としては、ＤＣマグネトロンスパッタリング技術、電子ビーム（ＥＢ）蒸着技術などが用いられる。
【００３１】
次いで、スピンコーティング技術などを用いて、図４（ａ）に示すように、クロム膜２３の酸化ホウ素含有層２２と接する面とは反対側の面（以下、「一方の面」と言う。）２３ａに、フォトレジスト膜２４を塗布する。
フォトレジスト膜２４の形成方法としては、スプレーコーティング技術、クロム膜２３の一方の面２３ａにフィルムレジストを直接、貼付する方法などが用いられる。
【００３２】
次いで、露光装置を用いて、フォトレジスト膜２４に、第１のガラス基板１３に凹部１２を形成するためのフォトレジストパターン形状を露光した後、現像液でフォトレジスト膜２４を現像することによって、図４（ｂ）に示すように、フォトレジスト膜２４に、フォトレジストパターン２５を形成する。
【００３３】
次いで、硝酸セリウムアンモニウムなどのクロムエッチング液を用いて、クロム膜２３をエッチングし、図４（ｃ）に示すように、クロムマスクパターン２６を形成する。
【００３４】
次いで、希釈フッ酸、緩衝フッ酸や、これらを含むガラスエッチング液を用いて、酸化ホウ素含有層２２および第１のガラス基板１３をエッチングし、図４（ｄ）に示すように、第１のガラス基板１３に凹部１２を形成する。
第１のガラス基板１３の一方の面１３ａに形成された酸化ホウ素含有層２２は、第１のガラス基板１３の内部よりも酸化ホウ素の濃度が高くなっている。そのため、第１のガラス基板１３の一方の面１３ａ側におけるガラスエッチング液によるエッチング速度は、第１のガラス基板１３の内部におけるエッチング速度よりも遅くなる。また、酸化ホウ素含有層２２は、その一方の面２２ａ側において、より酸化ホウ素の濃度が高くなっている。そのため、酸化ホウ素含有層２２は、その一方の面２２ａに近い程、エッチング速度が遅くなる。したがって、酸化ホウ素含有層２２におけるサイドエッチング量も、その一方の面２２ａに近い程少ない。これにより、第１のガラス基板１３に形成された凹部１２の内側壁１２ｂは、酸化ホウ素含有層２２の一方の面２２ａ側において、凹部１２の内側に湾曲する曲面をなす。
【００３５】
また、この酸化ホウ素含有層２２および第１のガラス基板１３をエッチングする工程により、第１のガラス基板１２に形成された凹部１２の底面１２ａと内側壁１２ｂが交わる第２の角部１７は、曲面をなすように形成される。
【００３６】
次いで、図５（ａ）に示すように、フォトレジストパターン２５が形成されたフォトレジスト膜２４を除去する。
フォトレジスト膜２４を除去する方法としては、プラズマアッシング技術、熱硫酸やアルカリ性水溶液などのフォトレジストを溶解する液でフォトレジスト膜２４を除去する方法、これらの技術を組み合わせた方法などが用いられる。
【００３７】
次いで、硝酸セリウムアンモニウムなどのクロムエッチング液を用いて、クロムマスクパターン２６が形成されたクロム膜２３をエッチングし、図５（ｂ）に示すように、クロム膜２３を除去する。
【００３８】
次いで、ブラスト技術、ドリル、ウェットエッチング技術などを用いて、流体に流入口となる貫通穴を第１のガラス基板１３、または別途用意した第２のガラス基板１４に形成する。
【００３９】
次いで、必要に応じて、第１のガラス基板１３と第２のガラス基板１４を洗浄した後、凹部１２を覆うように、第１のガラス基板１３に第２のガラス基板１４を接合し、図５（ｃ）に示すように、内部に、第１のガラス基板１３の凹部１２と、これを覆う第２のガラス基板１４とから構成されるマイクロ流路１１が設けられたマイクロ流路本体１５を備えたマイクロ流路基板１０を得る。
【００４０】
本実施形態のマイクロ流路基板の製造方法によれば、第１のガラス基板１３の一方の面１３ａに、第１のガラス基板１３の内部よりも酸化ホウ素の濃度が高い酸化ホウ素含有層２２を形成しているので、第１のガラス基板１３の一方の面１３ａ側におけるガラスエッチング液によるエッチング速度を、第１のガラス基板１３の内部におけるエッチング速度よりも遅くすることができる。また、酸化ホウ素含有層２２の一方の面２２ａ側において、酸化ホウ素の濃度を高くしているので、酸化ホウ素含有層２２の一方の面２２ａに近い程、エッチング速度を遅くすることができる。従って、第１のガラス基板１３に形成された凹部１２の内側壁１２ｂを、酸化ホウ素含有層２２の一方の面２２ａ側において、凹部１２の内側に湾曲する曲面とすることができる。
【００４１】
（２）第２の実施形態
図６〜８を参照して、本発明に係るマイクロ流路基板の製造方法の第２の実施形態を説明する。
なお、図６〜８において、図１で示した構成と同一の構成には同一符号を付して説明を省略する。
まず、図６（ａ）に示すように、第１のガラス基板１３として、硼珪酸ガラス基板を用意する。
ここで、第１のガラス基板１３としては、例えば、厚さ０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度のものが用いられる。
【００４２】
次いで、第１のガラス基板１３を、酸素を含む雰囲気中で熱処理する。これにより、第１のガラス基板１３の一方の面１３ａ近傍を酸化して、図６（ｂ）に示すように、第１のガラス基板１３の一方の面１３ａ近傍に、第１のガラス基板１３の内部よりも酸化度が高い層３１を形成する。この酸化度が高い層３１は、第１のガラス基板１３を構成するケイ素、ホウ素などの第１のガラス基板１３の成分のうち酸素と未結合の成分を酸化してなるシリコン酸化膜である。以下、酸化度が高い層３１を、シリコン酸化膜３１と言う。
この熱処理工程により、酸素が第１のガラス基板１３の一方の面１３ａから拡散して、第１のガラス基板１３の内部に浸透するので、第１のガラス基板１３の一方の面１３ａ側における酸化度は、第１のガラス基板１３の内部における酸化度よりも高くなる。
【００４３】
シリコン酸化膜３１の厚さは、０．１μｍ〜５μｍであることが好ましい。シリコン酸化膜３１の厚さがこの範囲内であれば、第１のガラス基板１３に凹部１２を形成する工程において、第１の角部１６をなす部分の角度α１を鈍角（９０度以上）にすることができる。
【００４４】
次いで、必要に応じて、シリコン酸化膜３１が形成された第１のガラス基板１３を洗浄した後、図６（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜３１の第１のガラス基板１３と接する面とは反対側の面（以下、「一方の面」と言う。）３１ａに、ウェットエッチング工程でマスクとして使用するクロム（Ｃｒ）膜３２を成膜する。
クロム膜３２の成膜方法としては、ＤＣマグネトロンスパッタリング技術、電子ビーム（ＥＢ）蒸着技術などが用いられる。
【００４５】
次いで、スピンコーティング技術などを用いて、図６（ｄ）に示すように、クロム膜３２のシリコン酸化膜３１と接する面とは反対側の面（以下、「一方の面」と言う。）３２ａに、フォトレジスト膜３３を塗布する。
フォトレジスト膜３３の形成方法としては、スプレーコーティング技術、クロム膜３２の一方の面３２ａにフィルムレジストを直接、貼付する方法などが用いられる。
【００４６】
次いで、露光装置を用いて、フォトレジスト膜３３に、第１のガラス基板１３に凹部１２を形成するためのフォトレジストパターン形状を露光した後、現像液でフォトレジスト膜３３を現像することによって、図７（ａ）に示すように、フォトレジスト膜３３に、フォトレジストパターン３４を形成する。
【００４７】
次いで、硝酸セリウムアンモニウムなどのクロムエッチング液を用いて、クロム膜３２をエッチングし、図７（ｂ）に示すように、クロムマスクパターン３５を形成する。
【００４８】
次いで、希釈フッ酸、緩衝フッ酸や、これらを含むガラスエッチング液を用いて、シリコン酸化膜３１および第１のガラス基板１３をエッチングし、図７（ｃ）に示すように、第１のガラス基板１３に凹部１２を形成する。
第１のガラス基板１３の一方の面１３ａに形成されたシリコン酸化膜３１は、第１のガラス基板１３の内部よりも酸化度が高くなっている。そのため、第１のガラス基板１３の一方の面１３ａ側におけるガラスエッチング液によるエッチング速度は、第１のガラス基板１３の内部におけるエッチング速度よりも遅くなる。また、シリコン酸化膜３１は、その一方の面３１ａ側において、より酸化度が高くなっている。そのため、シリコン酸化膜３１は、その一方の面３１ａに近い程、エッチング速度が遅くなる。これにより、第１のガラス基板１３に形成された凹部１２の内側壁１２ｂは、シリコン酸化膜３１の一方の面３１ａ側において、凹部１２の内側に湾曲する曲面をなす。
【００４９】
また、このシリコン酸化膜３１および第１のガラス基板１３をエッチングする工程により、第１のガラス基板１２に形成された凹部１２の底面１２ａと内側壁１２ｂが交わる第２の角部１７は、曲面をなすように形成される。
【００５０】
次いで、図７（ｄ）に示すように、フォトレジストパターン３４が形成されたフォトレジスト膜３３を除去する。
フォトレジスト膜３３を除去する方法としては、プラズマアッシング技術、熱硫酸やアルカリ性水溶液などのフォトレジストを溶解する液でフォトレジスト膜３３を除去する方法、これらの技術を組み合わせた方法などが用いられる。
【００５１】
次いで、硝酸セリウムアンモニウムなどのクロムエッチング液を用いて、クロムマスクパターン３５が形成されたクロム膜３２をエッチングし、図８（ａ）に示すように、クロム膜３２を除去する。
【００５２】
次いで、ブラスト技術、ドリル、ウェットエッチング技術などを用いて、流体に流入口となる貫通穴を第１のガラス基板１３、または別途用意した第２のガラス基板１４に形成する。
【００５３】
次いで、必要に応じて、第１のガラス基板１３と第２のガラス基板１４を洗浄した後、凹部１２を覆うように、第１のガラス基板１３に第２のガラス基板１４を接合し、図８（ｂ）に示すように、内部に、第１のガラス基板１３の凹部１２と、これを覆う第２のガラス基板１４とから構成されるマイクロ流路１１が設けられたマイクロ流路本体１５を備えたマイクロ流路基板１０を得る。
【００５４】
本実施形態のマイクロ流路基板の製造方法によれば、第１のガラス基板１３の一方の面１３ａに、第１のガラス基板１３の内部よりも酸化度が高いシリコン酸化膜３１を形成しているので、第１のガラス基板１３の一方の面１３ａ側におけるガラスエッチング液によるエッチング速度を、第１のガラス基板１３の内部におけるエッチング速度よりも遅くすることができる。また、シリコン酸化膜３１の一方の面３１ａ側において、第１のガラス基板１３に含まれる成分の酸化度を高くしているので、シリコン酸化膜３１の一方の面３１ａに近い程、エッチング速度を遅くすることができる。従って、第１のガラス基板１３に形成された凹部１２の内側壁１２ｂを、シリコン酸化膜３１の一方の面３１ａ側において、凹部１２の内側に湾曲する曲面とすることができる。
【００５５】
（３）第３の実施形態
図９〜１１を参照して、本発明に係るマイクロ流路基板の製造方法の第３の実施形態を説明する。
なお、図９〜１１において、図１で示した構成と同一の構成には同一符号を付して説明を省略する。
まず、図９（ａ）に示すように、第１のガラス基板１３として、ソーダライムガラスからなる基板（以下、「ソーダライムガラス基板」と言う。）を用意する。
ここで、第１のガラス基板１３としては、例えば、厚さ０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度のものが用いられる。
【００５６】
次いで、図９（ｂ）に示すように、第１のガラス基板１３の一方の面１３ａにシリコン酸化膜４１を成膜する。
シリコン酸化膜４１の成膜方法としては、ＣＶＤ技術、スパッタリング技術などが用いられる。
【００５７】
次いで、シリコン酸化膜４１が形成された第１のガラス基板１３を熱処理し、第１のガラス基板１３に含まれるナトリウムを、シリコン酸化膜４１に拡散させる。これにより得られたナトリウムを含有するシリコン酸化膜４２（以下、「ナトリウム含有シリコン酸化膜４２」と言う。）のナトリウム濃度は、ナトリウムが第１のガラス基板１３から供給されるため、シリコン酸化膜４１と第１のガラス基板１３の界面近傍のナトリウム濃度よりも、シリコン酸化膜４２の第１のガラス基板１３と反対側の面におけるナトリウム濃度の方が低くなっている（図９（ｃ）参照）。
【００５８】
ナトリウム含有シリコン酸化膜４２の厚さは、０．１μｍ〜５μｍであることが好ましい。ナトリウム含有シリコン酸化膜４２の厚さがこの範囲内であれば、第１のガラス基板１３に凹部１２を形成する工程において、第１の角部１６をなす部分の角度α１を鈍角（９０度以上）にすることができる。
【００５９】
次いで、必要に応じて、ナトリウム含有シリコン酸化膜４２が形成された第１のガラス基板１３を洗浄した後、図９（ｄ）に示すように、ナトリウム含有シリコン酸化膜４２の第１のガラス基板１３と接する面とは反対側の面（以下、「一方の面」と言う。）４２ａに、ウェットエッチング工程でマスクとして使用するクロム（Ｃｒ）膜４３を成膜する。
クロム膜４３の成膜方法としては、ＤＣマグネトロンスパッタリング技術、電子ビーム（ＥＢ）蒸着技術などが用いられる。
【００６０】
次いで、スピンコーティング技術などを用いて、図１０（ａ）に示すように、クロム膜４３のナトリウム含有シリコン酸化膜４２と接する面とは反対側の面（以下、「一方の面」と言う。）４３ａに、フォトレジスト膜４４を塗布する。
フォトレジスト膜４４の形成方法としては、スプレーコーティング技術、クロム膜４３の一方の面４３ａにフィルムレジストを直接、貼付する方法などが用いられる。
【００６１】
次いで、露光装置を用いて、フォトレジスト膜４４に、第１のガラス基板１３に凹部１２を形成するためのフォトレジストパターン形状を露光した後、現像液でフォトレジスト膜４４を現像することによって、図１０（ｂ）に示すように、フォトレジスト膜４４に、フォトレジストパターン４５を形成する。
【００６２】
次いで、硝酸セリウムアンモニウムなどのクロムエッチング液を用いて、クロム膜４３をエッチングし、図１０（ｃ）に示すように、クロムマスクパターン４６を形成する。
【００６３】
次いで、希釈フッ酸、緩衝フッ酸や、これらを含むガラスエッチング液を用いて、ナトリウム含有シリコン酸化膜４２および第１のガラス基板１３をエッチングし、図１０（ｄ）に示すように、第１のガラス基板１３に凹部１２を形成する。
第１のガラス基板１３の一方の面１３ａに形成されたナトリウム含有シリコン酸化膜４２は、第１のガラス基板１３の内部よりもナトリウム濃度が低くなっている。また、ナトリウム含有シリコン酸化膜４２にナトリウムを供給したため、第１のガラス基板１３の一方の面１３ａ側におけるナトリウム濃度は、第１のガラス基板１３の内部におけるナトリウム濃度よりも低くなっている。そのため、第１のガラス基板１３の一方の面１３ａ側におけるガラスエッチング液によるエッチング速度は、第１のガラス基板１３の内部におけるエッチング速度よりも遅くなる。また、ナトリウム含有シリコン酸化膜４２は、その一方の面４２ａ側において、よりナトリウム濃度が低くなっている。そのため、ナトリウム含有シリコン酸化膜４２は、その一方の面４２ａに近い程、エッチング速度が遅くなる。これにより、第１のガラス基板１３に形成された凹部１２の内側壁１２ｂは、ナトリウム含有シリコン酸化膜４２の一方の面４２ａ側において、凹部１２の内側に湾曲する曲面をなす。
【００６４】
また、このシリコン酸化膜４２および第１のガラス基板１３をエッチングする工程により、第１のガラス基板１３に形成された凹部１２の底面１２ａと内側壁１２ｂが交わる第２の角部１７は、曲面をなすように形成される。
【００６５】
次いで、図１１（ａ）に示すように、フォトレジストパターン４５が形成されたフォトレジスト膜４４を除去する。
フォトレジスト膜４４を除去する方法としては、プラズマアッシング技術、熱硫酸やアルカリ性水溶液などのフォトレジストを溶解する液でフォトレジスト膜４４を除去する方法、これらの技術を組み合わせた方法などが用いられる。
【００６６】
次いで、硝酸セリウムアンモニウムなどのクロムエッチング液を用いて、クロムマスクパターン４６が形成されたクロム膜４３をエッチングし、図１１（ｂ）に示すように、クロム膜４３を除去する。
【００６７】
次いで、ブラスト技術、ドリル、ウェットエッチング技術などを用いて、流体に流入口となる貫通穴を第１のガラス基板１３、または別途用意した第２のガラス基板１４に形成する。
【００６８】
次いで、必要に応じて、第１のガラス基板１３と第２のガラス基板１４を洗浄した後、凹部１２を覆うように、第１のガラス基板１３に第２のガラス基板１４を接合し、図１１（ｃ）に示すように、内部に、第１のガラス基板１３の凹部１２と、これを覆う第２のガラス基板１４とから構成されるマイクロ流路１１が設けられたマイクロ流路本体１５を備えたマイクロ流路基板１０を得る。
【００６９】
本実施形態のマイクロ流路基板の製造方法によれば、第１のガラス基板１３の一方の面１３ａに、第１のガラス基板１３の内部よりもナトリウム濃度が低いナトリウム含有シリコン酸化膜４２を形成しているので、第１のガラス基板１３の一方の面１３ａ側におけるガラスエッチング液によるエッチング速度を、第１のガラス基板１３の内部におけるエッチング速度よりも遅くすることができる。また、ナトリウム含有シリコン酸化膜４２の一方の面４２ａ側において、ナトリウム濃度を低くしているので、ナトリウム含有シリコン酸化膜４２の一方の面４２ａに近い程、エッチング速度を遅くすることができる。従って、第１のガラス基板１３に形成された凹部１２の内側壁１２ｂを、ナトリウム含有シリコン酸化膜４２の一方の面４２ａ側において、凹部１２の内側に湾曲する曲面とすることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０・・・マイクロ流路基板、１１・・・マイクロ流路、１２・・・凹部、１３・・・第１のガラス基板、１４・・・第２のガラス基板、１５・・・マイクロ流路本体、１６・・・第１の角部、１７・・・第２の角部、２１・・・ホウ素含有層、２２・・・酸化ホウ素含有層、２３・・・クロム膜、２４・・・フォトレジスト膜、２５・・・フォトレジストパターン、２６・・・クロムマスクパターン、３１・・・シリコン酸化膜、３２・・・クロム膜、３３・・・フォトレジスト膜、３４・・・フォトレジストパターン、３５・・・クロムマスクパターン、４１・・・シリコン酸化膜、４２・・・ナトリウム含有シリコン酸化膜、４３・・・クロム膜、４４・・・フォトレジスト膜、４５・・・フォトレジストパターン、４６・・・クロムマスクパターン。
【図１】
0005944122.tif 000002
【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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