(57)【要約】      （修正有）【課題】少なくとも一方の基板に反りや貼り合せ面のうねりを有する２枚の基板を、高い密着状態で貼り合わせることのできる基板の貼り合わせ方法およびマイクロチップの作製方法の提供。【解決手段】基板の貼り合わせ方法は、第１の基板１１が、基板が変形する可変形温度が第２の基板１５の可変形温度よりも高い材質のものであり、第１の基板１１および第２の基板１５の貼り合わせ面の各々を活性化する表面活性化工程と、当該第１の基板１１と当該第２の基板１５とをそれぞれの貼り合わせ面が接触するように積重する積重工程と、第２の基板１５の貼り合わせ面を、第１の基板１１の貼り合わせ面の形状に従って変形させる変形工程とを有し、変形工程は、積重工程において得られた第１の基板１１と第２の基板１５との積重体を、第２の基板１５の可変形温度以上、第１の基板１１の可変形温度未満の温度で加熱することによって行われる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれガラスまたは樹脂からなる第１の基板および第２の基板を貼り合わせる方法であって、
第１の基板は、基板が変形する可変形温度が第２の基板の可変形温度よりも高い材質のものであり、
第１の基板の貼り合わせ面および第２の基板の貼り合わせ面の各々を活性化する表面活性化工程と、
当該第１の基板と当該第２の基板とをそれぞれの貼り合わせ面が接触するように積重する積重工程と、
前記第２の基板の貼り合わせ面を、前記第１の基板の貼り合わせ面の形状に従って変形させる変形工程とを有し、
前記変形工程は、前記積重工程において得られた第１の基板と第２の基板との積重体を、第２の基板の可変形温度以上、第１の基板の可変形温度未満の温度で加熱することによって行われることを特徴とする基板の貼り合わせ方法。
【請求項２】
前記変形工程においては、積重された２枚の基板を互いに接近する方向に加圧することを特徴とする請求項１に記載の基板の貼り合わせ方法。
【請求項３】
前記表面活性化工程は、前記第１の基板の貼り合わせ面および前記第２の基板の貼り合わせ面の各々に真空紫外線を照射する紫外線照射処理工程であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板の貼り合わせ方法。
【請求項４】
前記表面活性化工程は、大気圧プラズマによってプラズマ化したプロセスガスを、前記第１の基板の貼り合わせ面および前記第２の基板の貼り合わせ面の各々に接触させるプラズマガス処理工程であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板の貼り合わせ方法。
【請求項５】
それぞれガラスまたは樹脂からなる第１の基板および第２の基板において、当該第１の基板および当該第２の基板の少なくとも一方の貼り合わせ面に流路形成部分が設けられており、
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の基板の貼り合わせ方法によって前記第１の基板および前記第２の基板を貼り合わせることによって、内部に媒体が流れる流路を有するマイクロチップを得ることを特徴とするマイクロチップの製造方法。
【請求項６】
前記流路形成部分が、前記第１の基板の貼り合わせ面のみに設けられていることを特徴とする請求項５に記載のマイクロチップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２枚の基板の貼り合わせ方法およびマイクロチップの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生化学分野において、マイクロリアクタを用いて微量の試薬の分離、合成、抽出または分析などを行う手法が注目されている。このマイクロリアクタは、例えばシリコン、シリコーン樹脂またはガラスなどよりなる小さな基板上に、半導体微細加工技術によってマイクロスケールの分析用チャネルなどが形成されたマイクロチップよりなるものである。
このようなマイクロリアクタを用いた反応分析システムは、マイクロ・トータル・アナリシス・システム（以下、「μＴＡＳ」という。）と称されている。このμＴＡＳによれば、試薬の体積に対する表面積の比が大きくなることなどから高速かつ高精度の反応分析を行うことが可能となり、また、コンパクトで自動化されたシステムを実現することが可能となる。
【０００３】
マイクロチップにおいては、マイクロチャンネルと称される流路に、試薬が配置された反応領域など、各種機能を有する機能領域を設けることにより、様々な用途に適したマイクロチップを構成することができる。マイクロチップの用途としては、遺伝子解析、臨床診断、薬物スクリーニングなどの化学、生化学、薬学、医学、獣医学の分野における分析、あるいは、化合物の合成、環境計測などが挙げられる。
【０００４】
このようなマイクロチップは、典型的には一対のマイクロチップ基板が対向して接着されてなり、その少なくとも一方のマイクロチップ基板の表面に、例えば幅１０〜数１００μｍ、深さ１０〜数１００μｍ程度の微細な流路が形成されている。マイクロチップ基板としては、製造が容易であり、光学的な検出も可能であることから、主にガラス基板が用いられている。また、最近では、軽量でありながらガラス基板に比べて破損しにくく、かつ、安価な合成樹脂基板を用いたマイクロチップの開発が進められている。
【０００５】
マイクロチップの製造において、２枚のマイクロチップ基板を貼り合わせる方法としては、接着剤によって接着する方法や熱融着による方法などが考えられる。
しかしながら、これらの方法には、以下のような問題がある。すなわち、接着剤によって貼り合わせる方法においては、接着剤が微小流路に染みだして流路が閉塞してしまったり、微小流路の一部が狭くなって流路の径が不均一なものとなったり、さらに、流路の壁面における均質な特性に乱れが生じたりする、という問題が生じるおそれがある。また、熱融着によって貼り合わせる方法においては、加熱溶融温度以上で融着すると加熱段階で流路が潰れてしまったり、流路が所定の断面形状に保持されなかったりするため、マイクロチップの高機能化が困難となる、という問題がある。
【０００６】
そこで、２枚の基板における貼り合わせ面の各々に真空紫外線を照射することや大気圧またはその近傍下においてプロセスガスをプラズマ化し、このプラズマ化したプロセスガスを基板の表面に接触させることにより、当該各基板の貼り合わせ面を活性化させ、２枚の基板をそれぞれの貼り合わせ面同士が接触するように積重して接合する方法が提案されている（例えば特許文献１〜特許文献５参照）。
また、２枚の基板の間に結合膜を介在させ、当該結合膜に紫外線を照射することにより当該結合膜に接着性を発現させ、これにより、２枚の基板を接合する方法も提案されている（例えば特許文献６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３７１４３３８号公報
【特許文献２】特開２００６−１８７７３０号公報
【特許文献３】特開２００８−１９３４８号公報
【特許文献４】国際公開第２００８／０８７８００Ａ１号
【特許文献５】特許第５１５２３６１号公報
【特許文献６】特開２００９−１９７１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、複数の検体の同時測定や、測定法が相違する多数の測定といった、多彩な測定に対応することができるマイクロチップが検討されている。
このようなマイクロチップの実現には、１枚のマイクロチップに複数の測定検出部を組み込むことや、測定検出部に複数の測定法に対応した多様な測定構造を構築することなどが必要とされる。従って、必然的に１枚のマイクロチップは大型化することになる。
大型のマイクロチップは、例えば、縦横が８５ｍｍ×１２８ｍｍ程度とされ、このマイクロチップを構成する２枚のマイクロチップ基板の厚みは、各々、例えば、数ｍｍ以上となる。
【０００９】
しかしながら、大型化したマイクロチップにおいては、以下のような問題が発生する。
上述したように、マイクロチップは典型的には一対（２枚）のマイクロチップ基板が対向して接合された構造を有する。そして、大型のマイクロチップにおいては、当然ながら、一対のマイクロチップ基板自体も大きくなる。これに伴い、それぞれのマイクロチップ基板が不可避的に有する貼り合わせ面のうねりやマイクロチップ基板自体の反りなどが、一対のマイクロチップ基板同士の接合状態に与える影響も大きくなる。
すなわち、マイクロチップ基板の貼り合わせ面のうねりやマイクロチップ基板自体の反りによって、一対のマイクロチップ基板同士を積重する際、貼り合わせ面の全面が密着しない場合も生じる。
【００１０】
図３は、従来のマイクロチップの作製方法の一例を概略的に示す説明図である。
マイクロチップの作製方法を具体的に説明すると、まず、第１のマイクロチップ基板５１の貼り合わせ面５１ａおよび第２のマイクロチップ基板５５の貼り合わせ面５５ａの各々に、紫外線光源５９から放射される真空紫外線Ｌを照射する（図３（ａ−１）および（ａ−２））。ここで、第１のマイクロチップ基板５１の貼り合わせ面５１ａにはうねり（図３において点線で囲った部分）が生じているものとする。
次に、第１のマイクロチップ基板５１の貼り合わせ面５１ａおよび第２のマイクロチップ基板５５貼り合わせ面５５ａが接触するよう、第１のマイクロチップ基板５１および第２のマイクロチップ基板５５を積重する。得られた積重体５０において、第１のマイクロチップ基板５１の貼り合わせ面５１ａに係るうねりを有する部分には、わずかながら空間Ｓが形成されている（図３（ｂ））。
さらに、この積重体５０を加圧および加熱する（図３（ｃ））。このように加圧および加熱することにより、接合体５７が得られる。接合体５７においては、上記の空間Ｓが消失し、第１のマイクロチップ基板５１と第２のマイクロチップ基板５５とが貼り合わせ面５１ａ，５５ａ同士の全面が密着して良好に接合される場合もあるが、図３（ｄ）に示されるように、上記の空間Ｓが消失されずに接合の不良個所として残留することも多い。
【００１１】
このように、マイクロチップ基板に限らず、貼り合わせる基板が大きいほど、基板の張り合わせ面のうねりや基板自体の反りにより、基板同士の接合の不良個所が生じることや、２枚の基板の接合面に気泡などが挟まることなどの問題が発生しやすい。
また、基板の張り合わせ面のうねりや基板自体の反りがある状態において２枚の基板を貼りわせた場合、上記したうねりや反りに起因して接合体の一部に応力集中が生じ、場合によっては当初は接合していた基板の少なくとも一部の領域が、この応力集中により、剥がれてしまうといった問題も生じ得る。
また、接合体において接合面に気泡が存在する場合は、これが光学的測定を行う際のノイズの原因となってしまうことがある。
【００１２】
以上のような問題点のために、比較的大きなサイズのマイクロチップを製造することが難しく、例えばスライドガラス程度の大きさの小型のマイクロチップしか製造することができないのが現状である。このため、１枚のマイクロチップに複数の測定検出部を組み込むことや、測定検出部に複数の測定法に対応した多様な測定構造を構築することは困難であった。
なお、マイクロチップ基板の厚みが例えば１０μｍ程度などと薄い場合は、当該マイクロチップ基板の可撓性が高くなるために２枚のマイクロチップ基板の接合面の密着性を向上させることができるが、大型のマイクロチップを作製する場合には個々のマイクロチップ基板の厚みは数ｍｍ以上となるために、このような手法を選択することは難しい。
【００１３】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、少なくとも一方の基板に反りや貼り合せ面のうねりを有する２枚の基板を、高い密着状態で貼り合わせることのできる基板の貼り合わせ方法およびマイクロチップの作製方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の基板の貼り合わせ方法は、それぞれガラスまたは樹脂からなる第１の基板および第２の基板を貼り合わせる方法であって、
第１の基板は、基板が変形する可変形温度が第２の基板の可変形温度よりも高い材質のものであり、
第１の基板の貼り合わせ面および第２の基板の貼り合わせ面の各々を活性化する表面活性化工程と、
当該第１の基板と当該第２の基板とをそれぞれの貼り合わせ面が接触するように積重する積重工程と、
前記第２の基板の貼り合わせ面を、前記第１の基板の貼り合わせ面の形状に従って変形させる変形工程とを有し、
前記変形工程は、前記積重工程において得られた第１の基板と第２の基板との積重体を、第２の基板の可変形温度以上、第１の基板の可変形温度未満の温度で加熱することによって行われることを特徴とする。
【００１５】
本発明の基板の貼り合わせ方法においては、前記変形工程においては、積重された２枚の基板を互いに接近する方向に加圧することが好ましい。
【００１６】
本発明の基板の貼り合わせ方法においては、前記表面活性化工程は、前記第１の基板の貼り合わせ面および前記第２の基板の貼り合わせ面の各々に真空紫外線を照射する紫外線照射処理工程である構成とすることができる。
【００１７】
本発明の基板の貼り合わせ方法においては、前記表面活性化工程は、大気圧プラズマによってプラズマ化したプロセスガスを、前記第１の基板の貼り合わせ面および前記第２の基板の貼り合わせ面の各々に接触させるプラズマガス処理工程である構成とすることができる。
【００１８】
本発明のマイクロチップの製造方法は、それぞれガラスまたは樹脂からなる第１の基板および第２の基板において、当該第１の基板および当該第２の基板の少なくとも一方の貼り合わせ面に流路形成部分が設けられており、
上記の基板の貼り合わせ方法によって前記第１の基板および前記第２の基板を貼り合わせることによって、内部に媒体が流れる流路を有するマイクロチップを得ることを特徴とする。
【００１９】
本発明のマイクロチップの製造方法においては、前記流路形成部分が、前記第１の基板の貼り合わせ面のみに設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の基板の貼り合わせ方法によれば、変形工程において第２の基板の可変形温度以上、第１の基板の可変形温度未満の温度で加熱することによって第２の基板のみが軟化するので、第２の基板の貼り合わせ面を第１の基板の貼り合わせ面の形状に従って変形させることができて接合体の接合面の全面を確実に密着させることができ、従って、少なくとも一方の基板に反りや貼り合せ面のうねりを有する第１の基板および第２の基板を、高い密着状態で貼り合わせることができる。
【００２１】
また、本発明のマイクロチップの作製方法によれば、変形工程を経ることによって第２の基板の貼り合わせ面が第１の基板の貼り合わせ面の形状に従って変形するので、得られるマイクロチップの接合面の全面を確実に密着させることができる。従って、例えば大面積のマイクロチップ基板などの、少なくとも一方の基板に反りや貼り合せ面のうねりを有する第１の基板および第２の基板を高い密着状態で貼り合わせることができ、その結果、大型のマイクロチップであっても所期の流路を高い信頼性で形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の基板の貼り合わせ方法の一例を概略的に示す説明図である。
【図２】本発明のマイクロチップの作製方法の一例を概略的に示す説明図である。
【図３】従来のマイクロチップの作製方法の一例を概略的に示す説明図である。
【図４】本発明に用いられる大気圧プラズマ装置の一例における構成を概略的に示す説明用断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２４】
〔基板の貼り合わせ方法〕
図１は、本発明の基板の貼り合わせ方法の一例を概略的に示す説明図である。
本発明の基板の貼り合わせ方法は、第１の基板１１の貼り合わせ面１１ａおよび第２の基板１５の貼り合わせ面１５ａの各々を活性化する表面活性化工程（図１（ａ−１）および（ａ−２））と、当該第１の基板１１と当該第２の基板１５とをそれぞれの貼り合わせ面１１ａ，１５ａが接触するように積重する積重工程（図１（ｂ））と、第２の基板１５の貼り合わせ面１５ａを、第１の基板１１の貼り合わせ面１１ａの形状に従って変形させる変形工程（図１（ｃ））とを有する。
【００２５】
〔基板〕
本発明に適用される第１の基板１１および第２の基板１５は、それぞれ、ガラスおよび合成樹脂よりなる群から選ばれる材料からなるものである。
基板１１，１５を構成する合成樹脂としては、シリコーン樹脂、シクロオレフィン樹脂（シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）やシクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）など）、アクリル樹脂などを用いることができる。例えば基板１１，１５がマイクロチップ基板である場合、光透過性に優れる材料を用いることが好ましく、光透過性に優れる樹脂としては、例えば、アクリル樹脂またはシクロオレフィン樹脂を用いることができる。
基板１１，１５を構成するガラスとしては、石英ガラス、アルカリガラス、硼珪酸ガラスなどを用いることができる。
【００２６】
本発明において、基板の可変形温度とは、当該基板が変形する温度であり、具体的には当該基板を構成する材料のガラス転移点（Ｔｇ）より少し低い（Ｔｇ−１０）℃をいう。この基板の可変形温度は、射出成型時の樹脂投入量や保圧ならびに温度低下速度により若干変化する場合がある。
第１の基板１１および第２の基板１５は、第１の基板１１の可変形温度が第２の基板１５の可変形温度よりも高い材質のものとされる。
すなわち、第１の基板１１のガラス転移点をＴｇ１、第２の基板１５のガラス転移点をＴｇ２とすると、第１の基板１１および第２の基板１５の可変形温度は関係式：（Ｔｇ１−１０）＞（Ｔｇ２−１０）を満たすものである。
【００２７】
第１の基板１１および第２の基板１５の大きさは、例えば縦横が８５ｍｍ×１２８ｍｍ、厚みがそれぞれ１〜３ｍｍとされる。
本発明の基板の貼り合わせ方法によれば、以下に詳述するように、厚みが例えば１〜３ｍｍと厚い基板であっても、第２の基板１５の貼り合わせ面１５ａを第１の基板１１の貼り合わせ面１１ａの形状に従って変形させることができて得られる接合体１７の接合面１７ａの全面を有効に密着させることができる。
【００２８】
［表面活性化工程］
表面活性化工程は、第１の基板１１の貼り合わせ面１１ａおよび第２の基板１５の貼り合わせ面１５ａの各々に真空紫外線Ｌを照射する紫外線照射処理工程、または大気圧プラズマによってプラズマ化したプロセスガスを、第１の基板の貼り合わせ面および第２の基板の貼り合わせ面の各々に接触させるプラズマガス処理工程であることが好ましい。図１においては紫外線照射処理工程を行うものとした。
【００２９】
（１）紫外線照射処理工程
表面活性化工程として、紫外線照射処理工程を選択する場合においては、紫外線光源１９から、基板１１，１５における貼り合わせ面１１ａ，１５ａに、波長２００ｎｍ以下の真空紫外線Ｌを照射する。
紫外線光源１９としては、例えば、波長１７２ｎｍに輝線を有するキセノンエキシマランプ等のエキシマランプ、波長１８５ｎｍに輝線を有する低圧水銀ランプ、波長１２０〜２００ｎｍの範囲に輝線を有する重水素ランプを好適に用いることができる。
基板１１，１５の貼り合わせ面１１ａ，１５ａに照射される真空紫外線Ｌの照度は、例えば１０〜１００ｍＷ／ｃｍ2 である。
また、基板１１，１５の貼り合わせ面１１ａ，１５ａに対する真空紫外線Ｌの照射時間は、基板１１，１５を構成する材料に応じて適宜設定されるが、例えば５秒間以上であることが好ましく、より好ましくは１０〜６０秒間である。
【００３０】
（２）プラズマガス処理工程
表面活性化工程として、プラズマガス処理工程を選択する場合においては、大気圧プラズマによってプラズマ化したプロセスガスを、基板の貼り合わせ面に接触させる。
プロセスガスとしては、窒素ガス、アルゴンガスなどを主成分とし、酸素ガスが０．０１〜５体積％含有してなるものを使用することが好ましい。または、窒素ガスとクリーンドライエア（ＣＤＡ）との混合ガスを用いることも可能である。
また、プラズマガス処理による処理時間は、例えば５〜１００秒間である。
【００３１】
このようにして基板に対する表面活性化処理を行うことにより、基板１１，１５における貼り合わせ面１１ａ，１５ａは、接合に適した状態、すなわち、末端がヒドロキシ基（ＯＨ基）やカルボキシル基（ＣＯＯＨ基）で置換された状態となる。
【００３２】
［積重工程］
積重工程においては、図１（ｂ）に示すように、室温環境下において、第１の基板１１および第２の基板１５を、第１の基板１１の貼り合わせ面１１ａと第２の基板１５の貼り合わせ面１５ａとが互いに接触した状態に積重する。
この積重工程を経ることにより、第１の基板１１と第２の基板１５とが積重した状態の積重体１０が得られる。
ここで、第１の基板１１の貼り合わせ面１１ａにはうねり（図１において点線で囲った部分）が生じているものとする。従って、得られた積重体１０において、第１の基板１１の貼り合わせ面１１ａに係るうねりを有する部分には、空間Ｓが形成される。
なお、図１の例においては第２の基板１５にはうねりが生じていないものとされているが、第２の基板１５にもうねりや反りが生じていても、本発明の効果が得られる。
【００３３】
［変形工程］
変形工程においては、積重工程において得られた積重体１０を加熱することにより、第２の基板１５の貼り合わせ面１５ａを、第１の基板１１の貼り合わせ面１１ａの形状に従って変形させることができる。
【００３４】
＜加熱条件＞
加熱温度は、第２の基板１５の可変形温度以上、第１の基板１１の可変形温度未満の温度であり、加熱時間は例えば６０〜３００秒間である。
【００３５】
この変形工程においては、加熱と同時および／または加熱前後に、積重体１０の２枚の基板１１，１５を互いに接近する方向に加圧することが好ましい。図１（ｃ）においては、積重体１０に対する加圧力を便宜上白抜き矢印で示している。
積重体１０に対する加圧は、例えば一定の加圧条件で行っても、処理条件を適宜調整して複数段階例えば二段階に分けて行ってもよい。
【００３６】
加圧条件は、基板を構成する材料や加熱温度に応じて適宜設定することができる。
具体的な加圧条件を挙げると、加圧力が例えば０．１〜５ＭＰａであり、加圧時間が例えば６０〜３００秒間である。また、基板に対する加圧処理を例えば二段階に分けて行う場合には、二回目の加圧処理における加圧力は、上記数値範囲内において、一回目の加圧処理における加圧力より小さく設定することができる。また、二回目の加圧処理における加圧時間は、上記数値範囲内において、一回目の加圧処理における加圧時間より長く設定することができる。
【００３７】
この変形工程においては、以下のように第２の基板１５が変形する。すなわち、積重体１０を第２の基板１５の可変形温度以上、第１の基板１１の可変形温度未満の温度で加熱すると、第２の基板１５が軟化する。一方、第１の基板１１は自身のガラス転移点に到達していないため軟化することはなく、剛性を保っている。従って、第２の基板１５のみが軟化して、第２の基板１５の貼り合わせ面１５ａの形状が、第１の基板１１の貼り合わせ面１１ａのうねりの形状に倣って変形して積重体１０における空間Ｓが消失し、図１（ｄ）に示すように、第１の基板１１の貼り合わせ面１１ａと第２の基板１５の貼り合わせ面１５ａとが全面において一様に接触した状態となる。その結果、基板同士の接合の不良個所が発生することや２枚の基板の接合面に気泡が挟まることなどが回避され、第１の基板１１および第２の基板１５間に良好な密着状態が得られる。
そして、第１の基板１１と第２の基板１５とが、様々な化学反応プロセスを経ることによって、例えば、第１の基板１１の貼り合わせ面１１ａの終端のＯＨ基と第２の基板１５の貼り合わせ面１５ａの終端のＯＨ基とによる水素結合により、あるいは、そこから脱水縮合した共有結合により接合され、以って、第１の基板１１と第２の基板１５とが一体に強固に接合された接合体１７が得られる。
【００３８】
以上のような基板の貼り合わせ方法によれば、変形工程において第２の基板１５の可変形温度以上、第１の基板１１の可変形温度未満の温度で加熱することによって第２の基板１５のみが軟化するので、第２の基板１５の貼り合わせ面１５ａを第１の基板１１の貼り合わせ面１１ａの形状に従って変形させることができて接合体１７の接合面１７ａの全面を確実に密着させることができ、従って、少なくとも一方の基板に反りや貼り合せ面のうねりを有する第１の基板１１および第２の基板１５を、高い密着状態で貼り合わせることができる。
【００３９】
〔マイクロチップの作製方法〕
本発明のマイクロチップの作製方法は、上記の基板の貼り合わせ方法を用いて内部に媒体が流れる流路を有するマイクロチップを得る方法である。
すなわち、それぞれガラスまたは樹脂からなり、互いに可変形温度の異なる第１の基板および第２の基板において、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方の貼り合わせ面、好ましくは可変形温度の高い方の基板（本発明においては第１の基板）の貼り合わせ面のみに流路形成部分が設けられたものをマイクロチップ基板として用いる。
流路形成部分が可変形温度の高い方の基板（本発明においては第１の基板）の貼り合わせ面のみに設けられている場合には、変形工程中に第１の基板は軟化しないので、当該第１の基板に形成された流路形成部分が潰れることや変形することはなく、従って、得られたマイクロチップにおける流路に潰れや変形が生じることがない。
【００４０】
図２は、本発明のマイクロチップの作製方法の一例を概略的に示す説明図であり、（ａ−１）は第１の基板の平面図、（ｂ−１）はＡ−Ａ線断面図、（ａ−２）は第２の基板の平面図、（ｂ−２）はＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は得られたマイクロチップの断面図である。
本発明のマイクロチップの作製方法においては、具体的には、マイクロチップ基板として、第１のマイクロチップ基板２１および第２のマイクロチップ基板２５を用いる。第１のマイクロチップ基板２１は、例えば試薬などを注入するための貫通孔を有する注入ポート２２および試薬などを排出するための貫通孔を有する排出ポート２３を有し、貼り合わせ面２１ａ（図２（ｂ−１）において上面）に、注入ポート２２の貫通孔および排出ポート２３の貫通孔を連通する、断面形状が矩形の樋状の流路形成部分２４を有する。これらの注入ポート２２、排出ポート２３および流路形成部分２４などの必要な構造凹部は、例えば機械加工やモールド転写などの公知技術によって形成することができる。
第２のマイクロチップ基板２５には構造凹部が形成されていないが、例えばその貼り合わせ面２５ａに、第１のマイクロチップ基板２１の構造凹部に対応する構造凹部が形成されていてもよい。
【００４１】
図２の第１のマイクロチップ基板２１は、測定回路部となる構造凹部（注入ポート２２、流路形成部分２４および排出ポート２３）が１組のみ形成されたものであるが、１枚の第１のマイクロチップ基板に多数の測定回路部となる多数の構造凹部が形成されたものを用いることにより、多数の機能を奏することができる大型のマイクロチップを製造することができる。
【００４２】
マイクロチップ基板２１，２５の大きさは、例えば縦横が８５ｍｍ×１２８ｍｍとされ、厚みが例えば１〜３ｍｍとされる。
第１のマイクロチップ基板２１の構造凹部の流路形成部分２４の寸法の一例を挙げると、幅が１５０μｍ、深さが１５０μｍ、長さが２０ｍｍである。
【００４３】
第１のマイクロチップ基板２１および第２のマイクロチップ基板２５が貼り合わせられた接合体であるマイクロチップ２７は、図２（ｃ）に示されるように、第１のマイクロチップ基板２１に形成された流路形成部分２４が、第２のマイクロチップ基板２５が蓋となってこれにより密閉されて、内部に媒体が流れる流路Ｒが区画される。
【００４４】
以上のようなマイクロチップの製造方法によれば、変形工程を経ることによって第２のマイクロチップ基板２５の貼り合わせ面２５ａが第１のマイクロチップ基板２１の貼り合わせ面２１ａの形状に従って変形するので、得られるマイクロチップ２７の接合面２７ａの全面を確実に密着させることができる。従って、例えば大面積のマイクロチップ基板などの、少なくとも一方の基板に反りや貼り合せ面のうねりを有する第１のマイクロチップ基板２１および第２のマイクロチップ基板２５を高い密着状態で貼り合わせることができ、その結果、大型のマイクロチップであっても所期の流路を高い信頼性で形成することができる。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
【実施例】
【００４６】
以下、本発明の基板の貼り合わせ方法の具体的な実施例について説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００４７】
下記の基板Ａおよび基板Ｂを用意した。
基板Ａは、シクロオレフィン樹脂（日本ゼオン株式会社製「ゼオネックス４６０Ｒ」、可変形温度：１２０℃）、よりなる。
基板Ｂは、アクリル樹脂（住友化学株式会社製「スミペックス」、可変形温度：１００℃）よりなる。
各基板は、寸法が１００ｍｍ×１５０ｍｍ×２ｍｍの短形の板状のものである。
各基板の可変形温度は、それぞれのガラス転移点−１０℃に相当するものである。
【００４８】
＜参照例１〜７＞
第１の基板および第２の基板として２枚の基板Ｂを用い、これらを下記の紫外線照射処理工程および接合工程を行って貼り合わせた。第１の基板として用いた基板Ｂには、微少な流路形成部分を予め複数設けた。流路形成部分は幅１５０μｍ、深さ１５０μｍ、長さ２０ｍｍである。
【００４９】
［紫外線照射処理工程］
キセノンエキシマランプを用い、２枚の基板の各々の貼り合わせ面に、照度が４０ｍＷ／ｃｍ2 、照射時間が２０秒間となる条件で、真空紫外線を照射した。
【００５０】
［接合工程］
２枚の基板Ｂ，Ｂを、それぞれの貼り合わせ面が互いに接触するよう積重して積重体を得た（積重工程）。次いで、この積重体を加圧力が０．２ＭＰａ、加圧時間が３００秒間、加熱温度が表１に記載の通りとした条件で加圧することによって、２枚の基板Ｂ，Ｂを接合した。
【００５１】
このようにして得られた接合体について、接合状況の評価を目視で行った。また、破断した断面を観察して流路変形の有無を確認した。結果を表１に示す。
参照例１〜３においては、２枚の基板Ｂ，Ｂを貼り合わせることはできたが、それぞれが有する貼り合わせ面のうねりや反りを吸収しきることができず、接合面の一部に隙間が生じてしまうことが確認された。
基板Ｂの可変形温度付近に加熱した参照例４，５においては、２枚の基板Ｂ，Ｂを貼り合わせることができ、かつ、貼り合わせ面のうねりや反りが加圧力により変形され、貼り合わせ面同士がより密着し、接合面の隙間はかなり改善されたが、完全ではなかった。
基板Ｂの可変形温度以上に加熱した参照例６，７においては、２枚の基板Ｂ，Ｂを貼り合わせることはでき、また、それぞれが有する貼り合わせ面のうねりや反りが加圧力により変形され、貼り合わせ面同士がより密着し、接合面に隙間が生じなかったが、加圧部材が接触する面の変形や流路変形が生じてしまった。
【００５２】
＜実施例１，２、比較例１〜５＞
第１の基板および第２の基板としてそれぞれ基板Ａおよび基板Ｂを用い、これらを下記の紫外線照射処理工程および接合工程を行って貼り合わせた。第１の基板として用いた基板Ａには、微少な流路形成部分を予め複数設けた。流路形成部分は幅１５０μｍ、深さ１５０μｍ、長さ２０ｍｍである。
【００５３】
［紫外線照射処理工程］
キセノンエキシマランプを用い、２枚の基板の各々の貼り合わせ面に、照度が４０ｍＷ／ｃｍ2 、照射時間が２０秒間（基板Ａに対して）または３０秒間（基板Ｂに対して）となる条件で、真空紫外線を照射した。
【００５４】
［接合工程］
２枚の基板Ａ，Ｂを、それぞれの貼り合わせ面が互いに接触するよう積重して積重体を得た（積重工程）。次いで、この積重体を加圧力が０．２ＭＰａ、加圧時間が３００秒間、加熱温度が表１に記載の通りとした条件で加圧することによって、２枚の基板Ａ，Ｂを接合した。
【００５５】
このようにして得られた接合体について、接合状況の評価を目視で行った。また、破断した断面を観察して流路変形の有無を確認した。結果を表１に示す。
比較例１〜３においては、２枚の基板Ａ，Ｂを貼り合わせることはできたが、それぞれが有する貼り合わせ面のうねりや反りを吸収しきることができず、接合面の一部に隙間が生じてしまうことが確認された。
可変形温度が低い方の基板（基板Ｂ）の可変形温度付近に加熱した比較例４，５においては、２枚の基板Ａ，Ｂを貼り合わせることができ、かつ、貼り合わせ面のうねりや反りが加圧力により変形され、貼り合わせ面同士がより密着し、接合面の隙間はかなり改善されたが、完全ではなかった。
可変形温度が低い方の基板（基板Ｂ）の可変形温度以上に加熱した実施例１，２においては、２枚の基板Ａ，Ｂを貼り合わせることができ、また、それぞれが有する貼り合わせ面のうねりや反りが加圧力により変形され、貼り合わせ面同士がより密着し、接合面に隙間が生じず、また、加圧部材が接触する面の変形や流路変形も生じなかった。
【００５６】
＜実施例３，４、比較例６〜８＞
第１の基板および第２の基板としてそれぞれ基板Ａおよび基板Ｂを用い、これらを下記のプラズマガス処理工程および接合工程を行って貼り合わせた。第１の基板として用いた基板Ａには、微少な流路形成部分を予め複数設けた。流路形成部分は幅１５０μｍ、深さ１５０μｍ、長さ２０ｍｍである。
【００５７】
［プラズマガス処理工程］
基板Ａ，Ｂのそれぞれを、その貼り合わせ面と図４に示す下記の大気圧プラズマ装置のノズルとの距離が３ｍｍとなる位置に配置し、下記の条件で大気圧プラズマ装置を作動させることにより、基板Ａ，Ｂの各々に対してプラズマガス処理を行った。
−条件−
・プロセスガス（プラズマ用ガス）：窒素ガス（流量＝１５０Ｌ／ｍｉｎ）およびクリーンドライエア（流量＝１Ｌ／ｍｉｎ）
・投入電力：１１００ＶＡ、電圧：７．０ｋＶp-p 、周波数：６０ｋＨｚ
・照射時間：４秒間（基板Ａに対して）、５秒間（基板Ｂに対して）
【００５８】
図４は、本発明に用いられる大気圧プラズマ装置の一例における構成を概略的に示す説明用断面図である。この大気圧プラズマ装置は、例えばアルミニウムからなる直方体状のケーシング６０を有する。このケーシング６０内には、高周波電源６５に電気的に接続された板状の電極６１が水平に配置されている。この電極６１の下面には、誘電体層６２が形成されている。この例の大気圧プラズマ装置においては、電極６１が高圧側電極とされ、ケーシング６０が接地側電極とされている。
ケーシング６０の上面には、ケーシング６０内にプロセスガスを供給するガス供給口６３が設けられている。また、ケーシング６０の下面には、ケーシング６０内において大気圧プラズマによってプラズマ化したプロセスガスを外部に放出する複数のノズル６４が形成されている。
電極６１の材質はスーパーインバー（溶射によって表面に５００μｍのアルミナよりなる被膜が形成されてなるもの）であり、表面の寸法は５０ｍｍ×３００ｍｍである。また、ケーシング６０と誘電体層６１との離間距離は０．５ｍｍである。
このような大気圧プラズマ装置においては、大気圧またはその近傍の圧力下にプロセスガスＧ１がガス供給口６３からケーシング６０内に供給される。この状態で高周波電源６５によって電極６１とケーシング６０との間に誘電体層６２を介して高周波電界が印加されると、電極６１とケーシング６０との間には誘電体バリア放電が生じる。その結果、ケーシング６０と誘電体層６２との間に存在するプロセスガスＧ１が電離または励起されてプラズマ化する。そして、プラズマ化したプロセスガスＧ２は、ケーシング６０のノズル６４から外部に放出され、ケーシング６０の下方に配置された基板（図示省略）の貼り合わせ面に接触する。
【００５９】
［接合工程］
２枚の基板Ａ，Ｂを、それぞれの貼り合わせ面が互いに接触するよう積重して積重体を得た（積重工程）。次いで、この積重体を加圧力が０．２ＭＰａ、加圧時間が３００秒間、加熱温度が表１に記載の通りとした条件で加圧することによって、２枚の基板Ａ，Ｂを接合した。
【００６０】
このようにして得られた接合体について、接合状況の評価を目視で行った。また、破断した断面を観察して流路変形の有無を確認した。結果を表１に示す。
比較例６においては、２枚の基板Ａ，Ｂを貼り合わせることはできたが、それぞれが有する貼り合わせ面のうねりや反りを吸収しきることができず、接合面の一部に隙間が生じてしまうことが確認された。
可変形温度が低い方の基板（基板Ｂ）の可変形温度付近に加熱した比較例７，８においては、２枚の基板Ａ，Ｂを貼り合わせることができ、かつ、貼り合わせ面のうねりや反りが加圧力により変形され、貼り合わせ面同士がより密着し、接合面の隙間はかなり改善されたが、完全ではなかった。
可変形温度が低い方の基板（基板Ｂ）の可変形温度以上に加熱した実施例３，４においては、２枚の基板Ａ，Ｂを貼り合わせることができ、また、それぞれが有する貼り合わせ面のうねりや反りが加圧力により変形され、貼り合わせ面同士がより密着し、接合面に隙間が生じず、また、加圧部材が接触する面の変形や流路変形も生じなかった。
【００６１】
【表１】
2018009924.tif 000003
【００６２】
以上の結果より、可変形温度が低い方の基板の可変形温度以上の温度で積重体を加熱することにより、２枚の基板Ａ，Ｂを、貼り合わせ面のうねりや反りが加圧力により変形され、貼り合わせ面同士がより密着し、接合面に隙間が生じない状態で貼り合わせることができ、かつ、加圧部材が接触する面の変形や流路変形も生じない接合体が得られることが確認された。
【符号の説明】
【００６３】
１０  積重体
１１  第１の基板
１１ａ  貼り合わせ面
１５  第２の基板
１５ａ  貼り合わせ面
１７  接合体
１７ａ  接合面
１９  紫外線光源
２１  第１のマイクロチップ基板
２１ａ  貼り合わせ面
２２  注入ポート
２３  排出ポート
２４  流路形成部分
２５  第２のマイクロチップ基板
２５ａ  貼り合わせ面
２７  マイクロチップ
２７ａ  接合面
５０  積重体
５１  第１のマイクロチップ基板
５１ａ  貼り合わせ面
５５  第２のマイクロチップ基板
５５ａ  貼り合わせ面
５７  接合体
５９  紫外線光源
６０  ケーシング
６１  電極
６２  誘電体層
６３  ガス供給口
６４  ノズル
Ｌ  真空紫外線
Ｒ  流路
Ｓ  空間
【図１】
2018009924.tif 000004
【図２】
2018009924.tif 000005
【図３】
2018009924.tif 000006
【図４】
2018009924.tif 000007