(57)【要約】【課題】  カバー部材が密着、固定され、試料溶液の漏出等を有効に防止できる凹部形成チップを提供する。【解決手段】  基板１１に感光性材料を塗布して感光性材料層１２を形成し、カバーガラス１３を感光性材料層１２に積層し、密着させる。その後、カバーガラス１３を介して感光性樹脂層１２を露光、現像することで、試料投入槽２１、廃液槽２２、流路２３及びシリカ槽２５を形成する。従来のように、感光性材料層１２に流路２３等を形成し、その硬化後にカバーガラス１３を被せると、感光性材料層１２の層厚のバラツキによりカバーガラス１３と感光性材料層１２との間に隙間ができ、流路２３から漏出した試料溶液が浸入する。一方、本発明のように作製すれば、カバーガラス１３の載置後に感光性材料層１２を硬化させるので、カバーガラス１３と感光性材料層１２を密着させることができる。【選択図】図１
2008026078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に感光性材料層を積層し、当該感光性材料層を部分的に未形成とすることで表面に凹部を形成すると共に、前記感光性材料層に前記凹部の少なくとも一部を塞ぐようにしてカバー部材を積層してなる凹部形成チップの製造方法であって、
前記基板に感光性材料を塗布し、前記感光性材料層を形成する工程と、
透光性材料からなる前記カバー部材を前記感光性材料層に積層し、密着させる工程と、
前記カバー部材を介して前記感光性樹脂層を露光し、露光後の感光性樹脂層を現像することで、前記凹部を形成する工程と、
を備えることを特徴とする凹部形成チップの製造方法。
【請求項２】
前記感光性材料層のベーク処理前に、前記カバー部材を積層することを特徴とする請求項１に記載の凹部形成チップの製造方法。
【請求項３】
前記凹部形成チップを板面に沿う方向に揺動させながら、前記現像処理を施すことを特徴とする請求項１又は２に記載の凹部形成チップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップ上に微細な流路、反応液槽等の凹部を形成した凹部形成チップの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、細胞、ＤＮＡ（ｄｅｏｘｙｒｉｂｏｎｕｃｌｅｉｃ  ａｃｉｄ）やＲＮＡ（ｒｉｂｏｎｕｃｌｅｉｃ  ａｃｉｄ）などの生化学的な分析において、数百μｍ以下の幅の微細な流路を形成したチップが用いられることがある（特許文献１参照）。この流路の延在方向両端部に電極を形成し、両電極に電圧を印加することで、流路に導入した試料溶液中のＤＮＡや細胞などを電気浸透流又は電気泳動によって移動させ、これにより当該ＤＮＡや細胞などの混合や分離などの操作を行うことができる。また、その流路を覆うようにしてカバー部材を積層することで、試料溶液の乾燥や試料溶液の流路からの漏出を防止できる。このような流路を形成する方法としては、機械加工（射出成形や切削加工等）によるほか、特許文献１に示すようにリソグラフィ技術を用いる方法が挙げられる。リソグラフィ技術を用いれば、極微細な流路も高精度にでき、かつ、量産が可能である。
【０００３】
リソグラフィ技術を用いて製造する場合、まず、ガラスなどの基板上に感光性材料をスピンコータなどで塗布し、所定温度で加熱して有機成分を揮発させ（ソフトベーク）、感光性材料層を基板に定着させる。そして、流路パターンをプリントしたパターンマスクを感光性材料層に露光することで、感光性材料層に流路パターンを転写する。その後、現像により流路形成領域の感光性材料層を除去することで、流路が完成する。
【０００４】
ここで、カバー部材を設ける場合には、流路が完成した後に感光性樹脂材料層にカバー部材を固定する。この場合、試料溶液の漏出等を防ぐべく、カバー部材と感光性材料層とを密着させる必要があり、このためには感光性材料層の表面を平坦にする必要がある。しかし、スピンコータで感光性材料を塗布した場合には、表面に凹凸が生じたり、感光性材料層の端部に盛り上がりが生じたりして、必要な平坦度を確保するのは難しい。
【０００５】
これに対し、特許文献１では、感光性樹脂フィルムを基板に貼り付けることで感光性材料層を形成することで、平坦な表面を得ている。また、特許文献２では、スピンコート法により感光性材料を塗布する場合に、回転数を段階的に制御することで表面を均一にする技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２８６４４９号公報
【特許文献２】特開２０００−０８２６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のように感光性樹脂フィルムを用いる場合には、表面を平坦にできるものの、感光性樹脂材料の組成に制限がある他、感光性樹脂フィルムと基板との密着性が劣ると言う問題がある。
また、特許文献２の方法は、感光性材料層が薄い用途ではある程度の効果を得られる。しかし、流路を形成する用途では、感光性材料層を比較的厚くする必要があり、この場合には粘度の高い感光性材料を用いることが多いため、回転数を制御するのみでは均一な感光性材料層を形成することは難しい。これに対し、感光性材料層の硬化後に盛り上がった端部を切削除去したり、有機溶剤で溶解して除去したりすることも考えられるが、基板サイズが小さいと硬化後に端部だけを除去することは難しい。また、例えば、密着のために、カバー部材を感光性材料層に圧着すると、流路が潰れ、形状を維持できなくなる。
【０００７】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、カバー部材が密着、固定され、試料溶液の漏出等を有効に防止できる凹部形成チップ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】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１による凹部形成チップの製造方法は、基板に感光性材料層を積層し、当該感光性材料層を部分的に未形成とすることで表面に凹部を形成すると共に、前記感光性材料層に前記凹部の少なくとも一部を塞ぐようにしてカバー部材を積層してなる凹部形成チップの製造方法であって、前記基板に感光性材料を塗布し、前記感光性材料層を形成する工程と、透光性材料からなる前記カバー部材を前記感光性材料層に積層し、密着させる工程と、前記カバー部材を介して前記感光性樹脂層を露光し、露光後の感光性樹脂層を現像することで、前記凹部を形成する工程と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２による凹部形成チップの製造方法は、請求項１において、前記感光性材料層のベーク処理前に、前記カバー部材を積層することを特徴とする。
ここで、ベーク処理は、露光処理前に行なうプリベーク処理を含む意味である。
本発明の請求項３による凹部形成チップの製造方法は、請求項１又は２において、前記凹部形成チップを板面に沿う方向に揺動させながら、前記現像処理を施すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の製造方法によれば、カバー部材と感光性材料層とが密着し、試料溶液の漏出等を有効に防止可能な凹部形成チップを製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（凹部形成チップの構成）
図１は本実施形態に係る凹部形成チップ１の平面図、図２は図１のＩ−Ｉ線断面図、図３はＩＩ−ＩＩ線断面図を示す。
凹部形成チップ１は、ガラス製の基板１１と、基板１１に部分的に積層する膜状電極１４，１４と、基板１１又は膜状電極１４，１４に積層する感光性材料層１２と、感光性材料層１２に部分的に積層するカバーガラス１３と、を備えて構成される。
【００１２】
そして、感光性材料層１２を部分的に除去することで、試料投入槽２１、廃液槽２２、流路２３及びシリカ槽２５が形成されている。これら試料投入槽２１、廃液槽２２、流路２３及びシリカ槽２５は、本発明の凹部に相当する。図１では、試料投入槽２１及び廃液槽２２は略同一の形状であり、平面視で左右両側に矩形状にそれぞれ形成され、これらを連通する流路２３が直線的に延在形成されている。また、その流路２３の延在方向中央に流路２３よりも幅の広いシリカ槽２５が配されている。
【００１３】
試料投入槽２１及び廃液槽２２は、試料溶液を投入又は回収するために用いられ、外部から試料溶液を投入又は廃棄できるように外部に露出している。また、試料投入槽２１及び廃液槽２２の形成領域には、膜状電極１４，１４がそれぞれ積層しており、試料投入槽２１及び廃液槽２２の底面を構成している。膜状電極１４，１４は、試料溶液を駆動するための電界を試料投入槽２１及び廃液槽２２間に形成する。本実施形態では、試料投入槽２１側の膜状電極１４を正極とし、廃液槽２２側の膜状電極１４を負極として直流電圧を印加させることで、試料溶液に電気浸透流を発生させ、試料投入槽２１から廃液槽２２に向かって流路２３を介し移動させる。流路２３は、試料溶液に含まれる検出対象物質が通過できるように、流路幅を検出対象物質の径よりも大きく設定する。例えば、試料溶液に含まれる直径２０μｍ程度の細胞を検出するような場合には流路幅は少なくともこれよりも大きく設定する必要があるが、細胞破砕液からＤＮＡや生体分子を検出するような場合にはこれよりも小さく設定できる。
【００１４】
シリカ槽２５は、内部に検出対象物質吸着用のシリカ粒子（図示せず）が配置されており、流路２３を通って移動する試料溶液に含まれる検出対象物質（細胞、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク分子等）をトラップする。例えば、シリカ粒子表面に固相法によって検出対象ＤＮＡの一部に相補的な塩基配列のオリゴヌクレオチドを合成すれば、試料溶液から目的のＤＮＡをトラップすることができる。この際、例えば、試料溶液中の全ＤＮＡを蛍光標識しておけば、流路に試料溶液を流し終わった後にシリカ粒子の蛍光強度を測定することで、試料溶液中における目的のＤＮＡ濃度を測定することができる。シリカ槽２５形成領域及びその周辺の領域には、感光性材料層１２にカバーガラス１３が積層している。このように、カバーガラス１３によってシリカ槽２５とその周辺に形成された流路２３を覆うことで、シリカ槽２５内の試料溶液の蒸発、不純物の混入、槽外への試料溶液の漏出等を防止できる。
【００１５】
なお、本発明は、流路２３等が図１のように配置される凹部形成チップ１への適用に限定されず、感光性材料に凹部を形成し、カバー部材を積層するものであれば適用可能である。例えば、２以上の流路が交差するように形成されたもの、シリカ槽を形成していないもの、ポンプ等で試料溶液を流動させるもの、電気泳動により試料溶液中の物質のみを流動させる構成のものなどであっても本発明を適用できる。
【００１６】
次に、上記各構成部材の材料等について説明する。
基板１１は、感光性材料層１２を支持する支持体であり、支持体として必要な強度を有する材料を用いることができ、ガラス（硼珪酸ガラス、石英ガラス等）の他、例えば、プラスチック（ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリスルホン、ポリエステル等）やガラス繊維とプラスチックの複合材も用いることができる。これらのうち、ガラスや透光性プラスチックを用いると、露光時の反射を抑えることができる他、凹部形成チップ１を顕微鏡で観察しながら実験操作を行ったり、上記蛍光強度の測定等の光学的解析を行ったりする場合にも好適である。
【００１７】
また、膜状電極１４には、一般的に膜状電極の形成に用いられる電極材料を用いることができるが、本実施形態の用途では試料溶液にさらすため電解腐食等を防止する観点から、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ等の比較的標準電極電位の高い（正の値を持つような）材料を選択することが好ましい。また、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の透明電極を用いると、凹部形成チップ１の透明性が維持できるので、上述のように凹部形成チップ１の光学的解析等を行う場合に好適である。また、必ずしも膜状電極として凹部形成チップ１に一体形成する必要はなく、別体形成された電極棒を試料溶液に浸すことで、駆動用の電極を形成してもよい。
【００１８】
感光性材料は、主成分として感光性樹脂と、感光性樹脂に感光反応（架橋反応、主鎖切断、脱保護反応等）を行わせるための副成分（感光剤や酸発生剤等）と、を含有する。感光性材料としては、一般に用いられているものを用いることができ、ポジ型及びネガ型のいずれも用いることができる。
カバーガラス１３は、本発明のカバー部材に相当するものである。本発明においては、後述するようにカバー部材を介して下部に積層する感光性材料層１２の露光を行うので、カバー部材は、露光処理の際の照射光を透過する透光性を有するものである必要がある。このような性質を持つものでれば、ガラスの他、上記基板１１に用いる材料として列挙したプラスチック等も用いることができる。また、透光性の材料を用いることで、上述のように、凹部形成チップ１の光学的解析が可能になる。
【００１９】
以上の観点から、本実施形態では、基板１１に市販の硼珪酸ガラス（商品名：パイレックス（登録商標））を用いる。耐熱性に優れた硬質の硼珪酸ガラスを用いることで、凹部形成チップ１の作製工程における破損等を防止できる。また、感光性材料に化薬マイクロケム社製のネガ型フォトレジスト（商品名：ＳＵ−８）を用いる。また、膜状電極１４は、Ｔｉを下地として表面をＰｔの反応保護膜で覆った二層構造としている。Ｔｉを下地とすることで基板１１との密着性を向上させることができ、Ｐｔを覆うことで電極反応を抑制できる。また、カバーガラス１３は市販のものを用いる。なお、図１の例では、凹部形成チップ１のサイズは、長さ２０ｍｍ、幅１０ｍｍであり、基板１１の厚さは１ｍｍである。カバーガラス１３は、サイズが長さ１０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍであり、その長手方向を基板１１の短手方向に合わせてシリカ槽２５上に配置されている。
【００２０】
（凹部形成チップの製造方法）
次に、上記本実施形態に係る構成の凹部形成チップ１の製造方法について図４を用いて説明する。図４は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
まず、アセトンで基板１１表面を洗浄する（図４（ａ））。
次に、上記基板１１に膜状電極１４，１４を所定位置に形成する（図４（ｂ））。膜状電極１４は、物理蒸着（電子ビーム蒸着、イオンプレーティング、スパッタリングなど）や化学蒸着により形成することができる。
【００２１】
次に、基板１１表面全体に感光性材料を塗布し、感光性材料層１２を形成する（図４（ｃ））。具体的には、本実施形態では、基板１１をスピンコータに取り付け、所定回転数で回転させることで、所定厚さの感光性材料層１２を形成する。なお、スピンコートによらずスプレーコートにより塗布してもよいが、本発明の用途では層厚を比較的厚くするので、スピンコートによることが好ましい。
【００２２】
次に、未硬化状態の感光性材料層１２にカバーガラス１３を載せ、互いの表面を密着させる（図４（ｄ））。その後、所定温度でソフトベークを行ない、感光性材料層１２中の溶剤を揮発させる。これにより、感光性材料層１２は、カバーガラス１３が密着した状態のまま硬化し、カバーガラス１３は、感光性材料層１２に固着する。
【００２３】
次に、上記基板１１を露光し、感光性材料層１２に流路パターンを焼き付ける（図４（ｅ））。ここで、本実施形態における流路パターンは、流路２３形成領域のみならず除去部分全体（試料投入槽２１及び廃液槽２２、流路２３及びシリカ槽２５の形成領域）と、それ以外の部分と、を表すパターンである。図４（ｅ）ではパターンマスク４を用いて近接露光を行っており、上記のようにネガ型の感光性材料を用いているため、パターンマスク４は、感光性材料層１２の除去部分に対応する領域が遮光領域となり、それ以外の部分が透光領域となっている。透光領域を透過した照射光によって、感光性材料層１２は部分的に不溶化される。このとき、シリカ槽２５形成領域にカバーガラス１３が積層しているが、上述のように透光性のカバーガラス１３を用いているので、照射光はこのカバーガラス１３を透過し、当該積層部分の感光性材料にも流路パターンが焼き付けられる。
なお、カバーガラス１３を積層する領域とその他の領域の段差を考慮し、より精度が要求される場合には、例えば、カバーガラス１３が積層する部分とそれ以外の部分とを２ステップに分けて露光してもよい。また、上記のようにパターンマスク４を用いて光露光する場合に限定されず、電子ビームなどによって直描してもよい。
【００２４】
次に、上記基板１１を現像する（図４（ｆ））。これにより、感光性材料層１２のうち、露光過程で照射光を受けた領域は溶解することなくそのまま残り、遮光された領域は溶解、除去され、凹状の試料投入槽２１及び廃液槽２２、流路２３及びシリカ槽２５が形成される。このとき、基板１１を流路２３の延在方向に揺動させながら現像を行うと、現像液や溶解物が流路２３を流れ、カバーガラス１３が積層している領域の現像を促進できるので好ましい。
【００２５】
なお、図示しないが、現像後、流路２３にシリカ粒子を流し込むことで、シリカ槽２５内部にシリカ粒子を配置する。
以上のように、透光性のカバーガラス１３を硬化前の感光性材料層１２に密着させ、その状態で感光性材料層１２の露光、現像を行うことで、カバーガラス１３の積層領域にも流路２３を形成する。これにより、感光性材料層１２を平坦にするためにカバーガラス１３を圧着することで流路２３を押し潰したりすることなく、カバーガラス１３を密着、固定することができ、試料溶液の流路２３からの漏出等を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係る凹部形成チップの平面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線断面図である。
【図３】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図４】本実施形態の製造方法を説明するための図である（図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図）。
【符号の説明】
【００２７】
１     凹部形成チップ、１１ 基板、１２    感光性材料層、１３   カバーガラス、１４    膜状電極、２１試料投入槽、２２     廃液槽、２３  流路、２５    シリカ槽、４   パターンマスク
【図１】
2008026078.tif 000003
【図２】
2008026078.tif 000004
【図３】
2008026078.tif 000005
【図４】
2008026078.tif 000006