(57)【要約】【課題】数千から数十万個以上の直径数十μｍから数百μｍ程度の多孔をプレートの正確な位置に開けた、微小物体の精密配置用プレートにおいて、製造に著しく時間が掛ることや、孔径や孔位置の寸法精度が不足することや、プレートの孔の深さが十分に得にくいことや、強度が不足することなどの問題を解決することを課題としている。【解決手段】数千から数十万個以上の多孔を開けたプレートを製造し、所望によって支持脚や溝を設け、強度を有する基盤上に当該支持足でプレートを僅かに浮かせて基盤と固着するなどの手段を採用した。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多量の小さな孔２が、寸法精度よくパターン配置されたプレート１を製造し、当該プレート１と基盤８とを一時固定や固着することを特徴とする多量の小物体の精密配置用プレートの製造方法。
【請求項２】
同一パターンの孔配置のプレート１の複数枚を固着し、孔の位置を合わせて積層し、基盤８と一時固定や固着することを特徴とする請求項１記載の多量の小物体の精密配置用プレートの製造方法。
【請求項３】
同一パターンの孔配置のプレート１の複数枚を、孔の位置を合わせて積層する際に最上部のプレート１に寸法精度の最も良好なものを使用し、その下方のプレート１に孔径だけ大きいものを使用して圧接などで一体的に固着したものを、基盤８と一時固定や固着することを特徴とする請求項１、２記載の多量の小物体の精密配置用プレートの製造方法。
【請求項４】
多量の小さな孔２が、寸法精度よくパターン配置されたプレート１において、当該プレート１の下部の正確な位置に支持脚６を有し、空間９を設けて当該支持脚６と基盤８とを一時固定や固着することを特徴とする多量の小物体の精密配置プレートの製造方法。
【請求項５】
多量の小さな孔２が、寸法精度よくパターン配置されたプレート１において、当該プレート１の下部の正確な位置に支持脚６と、その上部に溝５を有し、空間９を設けて当該支持脚６と基盤８とを一時固定や固着することを特徴とする多量の小物体の精密配置プレートの製造方法。
【請求項６】
多量の小さな孔２が、寸法精度よくパターン配置されたプレート１の製造方法において、フォトエッチング法を採用することを特徴とする請求項１、２、３、４、５記載の多量の小物体の精密配置用プレートの製造方法。
【請求項７】
予め支持脚６と溝５の部分を設けたプレス成形された金属製のプレート１を用いることを特徴とする請求項６記載の多量の小物体の精密配置用プレートの製造方法。
【請求項８】
多量の小さな孔２が、寸法精度よくパターン配置されたプレート１の製造方法において、フォトフォーミング法を採用することを特徴とする請求項１、２、３、４、５記載の多量の小物体の精密配置用プレートの製造方法。
【請求項９】
予め支持脚６と溝５の部分を製造するための金属製の導電基盤２１に凹部２２を設けた母型を使用した電鋳によって製造したプレート１を使用することを特徴とする請求項８記載の多量の小物体の精密配置用プレートの製造方法。
【請求項１０】
多量の小さな孔２が、寸法精度よくパターン配置された支持脚６の無いプレート１を製造してからスクリーン印刷などの方法で、位置精度よくパターン印刷をすることによって、後から支持脚６を設けることを特徴とする請求項４、５記載の多量の小物体の精密配置用プレートの製造方法。
【請求項１１】
多量の小さな孔２が、寸法精度よくパターン配置された支持脚６の無いプレート１を製造してからスクリーン印刷などの方法でパターン印刷を行い印刷部２３を設け、この印刷部が未乾燥で粘着性の有る状態の時に銅粉末などを振り掛けて乾燥、硬化後、銅などの無電解メッキを施して金属膜２４を密着性よく設ける方法を採用することによって支持脚６を設けることを特徴とする請求項４、５記載の多量の小物体の精密配置用プレートの製造方法。
【請求項１２】
プレート１と基盤８を、基盤８を中間に挟んで電磁石による磁力によって一時固定することを特徴とする請求項１、２、３、４、５記載の多量の小物体の精密配置用プレートの製造方法。
【請求項１３】
プレート１と水平面の基盤８を空気吸引によって一時固定することを特徴とする請求項１、２、３、４、５記載の多量の小物体の精密配置用プレートの製造方法。
【請求項１４】
プレート１と水平面の基盤８を圧接加工によって一体的に固着することを特徴とする請求項１、２、３、４、５記載の多量の小物体の精密配置用プレートの製造方法。
【請求項１５】
プレート１と水平面の基盤８を永久磁石によって固着することを特徴とする請求項１、２、３、４、５記載の多量の小物体の精密配置用プレートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体ウエハ上に大量の金などの小さな金属片をプレート上にパターン配列したり、バイオテクノロジー分野においてＤＮＡチップの作成や、微小液体を多点に滴下して反応を観察するなどの先端技術分野において、極めて多量の固体または液体などの小さな物体を正確な位置に配置する要求があり、そのための精密配置用プレートの構造とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体、バイオテクノロジーなどの先端技術分野の大量生産、検査などにおいて、小さくて多量の粒子状物質の、例えば直径数十μｍから数千μｍ程度の微粒子状の固体（球体、方体など）や液滴を正確な位置に配列する要求があり、数千から数十万個以上で、多孔や窪みなどを金属、プラスチック、セラミックなどの材質を使用したプレートの正確な位置に設ける技術が最近要求されている。
【０００３】
多孔を正確な位置に多量に開ける技術としては、例えば特開平１０−２６５０２０号公報の空気浮上式ベルトコンベアにおいて、金属板に０．５〜１．０ｍｍ程度の貫通小孔を機械加工などによって形成した多孔板を製造する技術が公開されているが、この技術で、例えばレーザー加工を採用して数十万個以上の孔を開けるのに、精密位置決めテーブルなどを使用して一個または数個づつ孔を開ける方法などの採用は適性があるが、この場合に、孔が余りにも多いために著しく時間がかかることや、孔径の寸法精度が不足することや、肉厚の厚いものは孔を開けるのが難しいなどの問題があった。
【０００４】
また樹脂成形で多孔や窪みを製造することも試みられているが、孔径が特に小さい場合には、極めて細いコアピンの折れなどの不具合が発生しやすいことなどから、製造が難しく、特に大量生産には不向きか不可能の場合があった。
【０００５】
また本出願人が、特願２００１−７５０６５号公報、特願２００１−１５９７０２号公報などで、光ファイバコネクタ用の多心フェルールの製造方法においてフォトレジスト法のエッチング法とフォーミング法で所定位置に正確に多孔を開ける技術を提案しているが、これらの技術は、本発明における極めて多量の孔を寸法精度良く、短時間に開けるには適性の有る方法なのではあるが、多孔板の厚みが厚くなるほど寸法精度が低下することや、製造に時間の掛かることや、製造が難しくなるなどの傾向があることから、厚さを厚くすることが難しく、通常０．１ｍｍ程度以下の厚みになるために位置決めに必要な孔の深さが十分に得られないことや、強度が不足するなどを発生する問題があった。
【０００６】
また、例えば特開平１１−３１１５０５号公報には、多量の小さな物体の検査用配列装置の事例が記載されているが、図１の断面図に示すようなプレート１に寸法精度よく多量の孔２を開け、台形断面形状の孔口３を有し、その上に球形の物体４を吸引して固定して検査する方法が提案されているが、当該特許のやり方では、台形断面形状の孔口３を設ける都合上、プレート１の厚みを厚くしなければならないために前記したように多孔を開けるのが難しくて著しく時間を要し、そして寸法精度が十分に得にくいことや、吸引タイプによるものであるために孔口３の深さが浅くなっており、このために通常の、静置した状態で孔の中に配置されなかった小さな物体を排除し、孔に入ったものだけを残すやり方で小さな物体を整列することが出来ないなどの問題が有った。
【０００７】
一方、物質が液体の場合、バイオテクノロジー技術などの検査などで、例えばＤＮＡチップ転写用に使用される治具において、従来は１００μｍφ程度のピン先にＤＮＡ液などを付けてガラスプレート、樹脂含浸紙などの平面上にピッチ幅１５０μｍ程度の正確な位置に滴下して、製造・検査などを実施しているが、数百から数十万滴以上もの効率的な製造・検査が必要になるケースがあり、位置精度よく滴下・滴写する作業時間が著しくかかるなどで作業性に問題が有った。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上に鑑み、数百から数十万個以上の直径数十μｍから数千μｍ程度の多孔をプレートの正確な位置に開ける際に、従来の加工方法では、製造に著しく時間が掛ることや、孔径や孔位置の寸法精度が不足することなどの問題があり、特に簡単に製造可能で適性のあるフォトレジスト法のエッチング法とフォーミング法などを採用する場合には、特に厚さを大きくするのが難しく、そのために小さな物体を正確な位置に配置するためのプレートの孔の深さが十分に得にくいことや、強度が不足することなどの問題を解決することを課題としており、またバイオテクノロジー技術などの製造・検査などで、物質が液体の場合に、従来は平板上の正確な位置に滴下してから検査などを実施しているが、数百から数十万滴以上もの製造・検査が必要になる場合において、従来は作業時間が著しくかかるなど作業性の問題を解決する精密配置用プレートの製造方法を提供することを課題にしている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために、数百から数十万個以上の多孔を開けたプレートを製造し、所望によって支持脚と溝を設け、強度を有する水平面の基盤上に当該支持脚でプレートを僅かに浮かせるなどの方法で、当該プレートと基盤とを固着や一時固定するなどの手段を採用した。
【００１０】
【発明実施の形態】
本発明の実施の形態について更に詳しく説明すると、図２は本発明における小さな金属片などの固体の場合の一実施例で（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ部拡大側断面図であるが、図２において、正確な位置に溝５と支持脚６を有するプレート１に、小さな孔２が正確にパターン配列して穿孔され、支持脚６と水平面の基盤８とを固着や一時固定し、空間９を設け、小物体７が図２（ｂ）に示すように孔２の中に配分することによって、極めて多量の小物体７が所定の正確な位置に配置される構成となっている。なお支持脚６については、場合によって設けなくてもよいし、または図３に示すように別体で固着配置する構成であってもよく、また基盤８に一体に設ける構成であってもよい。また前記した溝５については、有っても無くても本発明の範囲内にあるが、特に小さな物体が固体の場合には、全体の孔２に小さな物体を収納してから、余分の小さな物体を除去する必要があるが、この際に排出通路としての機能を有することから設ける方が望ましい。
【００１１】
小物体７が液体の場合には、図４の拡大側断面図に示すように、液体滴下治具１３において、位置寸法精度よく孔を開けた治具板１０の孔に多量の微細ピン１１を固着して立てた先端に、粘性の有るＤＮＡなどの液体１２を浸漬して付着させてから、前記の基盤８の上に必要により空間９を設けて、孔２に前記の微細ピン１１を挿入することによって、正確な位置に液体１２を滴下することができる。
【００１２】
また図５の拡大側断面図のように、小さな孔２が正確な位置にパターン配列して穿孔されプレート１の一枚又は複数枚と基盤８とを空間９を設けないで固着する構成で、形成された凹みに前記同様に、液体１２が先端に付着した微細ピン１１を挿入することによって、正確な位置に液体１２を滴下することができ、この方法の採用によって、隣の液体と混合するなどの問題を確実に防止できる。この際に小さな孔２が正確な位置にパターン配列して穿孔されプレート１の複数枚を固着する方法においては、本出願人が出願してい特願２００１−３９５４３３号公報において提案している、最上部分のプレート１にフォトフォーミング法などの方法で製造した最も寸法精度の良好なものを一枚、その下に孔位置は正確であるが孔径のやや大きいプレート１を使用して固着する方法を採用するのが寸法精度や、固着時の融着物質のはみ出しなどの面で適性が高く、固着には特に圧接加工と言われる金属同士を高温と高圧で一体化させる技術を採用するのが、液体がプレート１間の隙間から毛細管現象で混ざるのを防止できることから望ましい方法である。
【００１３】
図２から図５に示すような、プレート１に、小さな孔２が正確にパターン配列して穿孔したものを製造するには、本発明においてレーザー加工、打ち抜き加工、ドリル加工、放電加工などの機械加工の採用も可能であるが、寸法精度、生産性などに問題が有る場合も有ることから、フォトレジスト加工におけるフォトエッチング法または、フォトフォーミング法を採用するのが寸法精度、生産性の面で適性が高い。
【００１４】
本発明においてフォトレジスト加工におけるフォトエッチング法を採用する場合には、例えば特開平１１−１７０９１号公報などで多数出願されている集積回路を製造する技術を採用でき、図６は、この一実施例を示す拡大側断面図であるが、プレート１にフォトレジスト被膜１４を塗装、印刷などにより形成し乾燥した後、露光用パターンマスク１５の透過部１６を介してレーザービーム、紫外線、Ｘ線等の光線１７などを照射し、露光部１８を形成する。フォトレジストの部分を露出すると、フォトレジストに化学変化が生じて、他の化学処理によってフォトレジストを現像することができる。例えば、露出されない部分を可溶性のままにして、露出された部分を不溶性にしたり、又は特定の現像剤に対して非反応性にすることができ、反対にフォトレジスト次第で、露出した部分を選択された現像剤に対して可溶性にすることもできる。従って、ここでは、フォトレジストが「ポジ」又は「ネガ」のいずれのフォトレジストであるかに応じて、二つの製造方式の一方を採用できるが、本発明においては感光された部分を現像液に可溶性にする方法を採用することによって、図７の拡大側断面図に示すように、プレート１の上に露出部１９を有するフォトレジスト被膜１４が形成され、次に図８に示すようにプレート１の材質用のエッチング液２０により吹き付け法などでエッチングして孔２を穿孔することができる。
【００１５】
本発明においてフォトレジスト加工におけるフォトフォーミング法を採用する場合には、図６と同様に感光させるが、その際に前記のフォトエッチングの場合と逆の作用を有するフォトレジスト被膜を形成し、感光部分を溶剤に対して不溶性にすることによって、可溶部分を溶剤で溶解除去して図９の拡大側断面図に示すように導電基盤２１の上に円筒状のフォトレジスト被膜１４が密着して立ち上がった状態のものを製造し、次に、例えばスルフミン酸ニッケル主成分溶液中で、この導電基盤２１を陰極、金属ニッケルを陽極にして電鋳を実施し、図１０に示すようにニッケル膜を形成し、導電基盤２１から剥離することによって多孔の開いたニッケル製のプレート１を製造することができる。
【００１６】
本発明において支持脚６と溝５を設けるには、例えばＳＵＳ製などの薄板を準備し、プレス加工によって図１１の拡大側断面図に示すような、正確な位置に溝５と支持脚６を有するプレート１をプレス成形などによって成形し、前記フォトエッチング法によって多孔を所定位置に寸法精度よく開ける方法を採用して製造することができる。
【００１７】
また、図１２の拡大側断面図に示すようなＳＵＳ、リン青銅、真鍮などの金属製の導電基盤２１に凹部２２を設け、これを母型にして前記のフォトフォーミング法によって正確な位置に多孔と支持脚と溝５を有するプレート１を製造することができる。
【００１８】
また、後から支持脚６を設ける方法を採用してもよく、例えば特許第２８６４２７０号公報に開示されている技術を採用し、図１３の拡大側断面図に示すような孔２を有する支持脚６の無いプレート１を製造してからスクリーン印刷などの方法でパターン印刷を行い印刷部２３を設け、この印刷部が未乾燥で粘着性の有る状態の時に微細な銅粉末などを振り掛けてから、銅などの無電解メッキを施して金属膜２４を密着性よく設ける方法を採用してもよく、または無電解メッキをしないで単に樹脂などのパターン印刷膜を形成させる方法であってもよい。
【００１９】
本発明において基盤８とプレート１とは、所望によって固着するか又は一時固定する方法のどちらかを採用するが、固着する場合は、例えば小さな物体を整列させてから、そのままの状態で完成品まで製造する場合もあり、また平板を上に密着させてから、逆さにして反転することによって平板の上に小さな物体を整列転写することができることから、精密配置用プレートを何度も再使用可能にでき、また一時固定の場合は、小さな物体を整列したら、プレート１を基盤８から剥がして使用することからプレート１を何度も再使用することができる。
【００２０】
固着する方法は、接着、ハンダ、溶接などの従来の技術を採用可能であり、また従来金属加工業界の一部で実施されている同種または異種金属同士で高温で圧接する圧接加工法を採用するのが、良く密着して付着力を十分に得られることから望ましい方法であり、またプレート１と基盤８を永久磁石によって固着する方法でもよい。一時固定する方法は、プレート１に磁石に付く鉄合金、ニッケルなどの強磁性体を使用して、電磁石とプレート１の間に基盤８を挟む方法を採用したり、基盤８の適当な位置に空気吸引のための微小な孔を開け、或いは基盤８とプレートとの隙間を利用した、空気吸引による方法などが望ましい。
【００２１】
基盤８とプレート１に使用する材質は、本発明においては金属製が適性があるが、生物検査に用いる場合などで金属毒が問題になることも有る得るが、この場合には、シリカガラス、プラスチックなどの採用も可能である。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、数千から数十万個以上の直径数十μｍから数千μｍ程度の多孔をプレートの正確な位置に開ける際に、従来の加工方法では、製造に著しく時間が掛ることや、孔径や孔位置の寸法精度が不足することなどの問題があったが、本発明においては、フォトレジスト法などの加工方法を採用したことによって著しく短時間で、寸法精度の極めてよいものを製造可能となり、またプレートの厚さを大きくするのが難しく、そのために小物体を正確な位置に配置するためのプレートの孔の深さが十分に得にくいことや強度が不足しやすいなどの問題も、支持脚６を設ける方法やプレートを積層する方法や、基盤８と固着または一時固定して使用する方法を採用したことによって解決できるなどの多大の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来法に係る多量の小物体の検査用配列装置の拡大側断面図である。
【図２】本発明に係る小物体の精密配置用プレートの一実施例を示す拡大平面図とＡ部拡大側断面図である。
【図３】本発明に係る支持脚６を別体で固定配置する構成の一実施例を示す、拡大側断面図である。
【図４】本発明に係る小物体７が液体の場合の構成の一実施例を示す拡大側断面図である。
【図５】本発明に係る小物体７が液体の場合の構成の他の一実施例を示す拡大側断面図である。
【図６】本発明に係るフォトレジスト法によって光線１７などを照射し、露光部１８を形成する状態を示す拡大側面構成図である。
【図７】本発明に係る前記フォトレジスト法でプレート１の上に露出部１９を有するフォトレジスト被膜１４が形成した状態を示す拡大側面構成図である。
【図８】本発明に係る前記フォトエッチング法でエッチング液２０によってエッチングして孔２を穿孔する状態を示す拡大側面構成図である。
【図９】本発明に係るフォトフォーミング法を採用する場合の導電基盤２１の上に円筒状のフォトレジスト被膜１４が密着して立ち上がった状態を示す拡大側面構成図である。
【図１０】本発明に係る前記フォトフォーミング法でニッケル膜を形成した状態を示す拡大側面構成図である。
【図１１】本発明に係るフォトエッチング法によって支持脚と溝を有するプレート１を製造する際の、プレート１の形状を示す拡大側断面図である。
【図１２】本発明に係るフォトフォーミングによって支持脚と溝を有するプレート１を製造する際の、導電基盤２１の形状を示す拡大側断面図である。
【図１３】本発明に係る支持脚６の無いプレート１を製造してからスクリーン印刷などで後から支持脚６を製造した状態の一実施例を示す拡大側断面図である。
【符号の説明】
１　　プレート　　　　　　　　　　　２　　孔
３　　孔口　　　　　　　　　　　　　４　　物体
５　　溝　　　　　　　　　　　　　　６　　支持脚
７　　小物体　　　　　　　　　　　　８　　基盤
９　　空間　　　　　　　　　　　　　１０　治具板
１１　微細ピン　　　　　　　　　　　１２　液体
１３　液体滴下治具　　　　　　　　　１４　フォトレジスト被膜
１５　露光用パターンマスク　　　　　１６　透過部
１７　光線　　　　　　　　　　　　　１８　露光部
１９　露出部　　　　　　　　　　　　２０　エッチング液
２１　導電基盤　　　　　　　　　　　２２　凹部
２３　印刷部　　　　　　　　　　　　２４　金属膜
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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