(57)【要約】【課題】尖塔化した微小電極を簡易かつ廉価に提供し、実用に足る生体電位計測用デバイスなどを提供する。【解決手段】所定の基板４１上に、計測点１２に対する電極配線１３及び１４を構成する電極パターンを順次に形成した後、前記電極パターンを覆う絶縁層及び下地層をエッチング除去して基板４１を露出させ、この基板４１に対し所定のエッチング溶液を用いた異方性エッチングを行なうことにより形成した尖塔形状のプローブ部と、このプローブ部に対する支持部とを具えるように多点微小電極を作製する。【選択図】        図１５
2004195052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の支持部と、この支持部の略中央部において前記支持部から連続的に延在する尖塔形状のプローブ部とを具え、前記プローブ部の先端側において複数の計測点を有するとともに、前記複数の計測点に対する電極配線を有することを特徴とする、多点微小電極。
【請求項２】
前記プローブ部の幅が１００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の多点微小電極。
【請求項３】
前記プローブ部の少なくとも先端側は多層構造を有しており、前記複数の計測点に対する電極配線が前記多層構造中の各層中に配置され、多段に形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の多点微小電極。
【請求項４】
前記支持部の上面側に、前記複数の計測点と電気的に接続された電極パッドを有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の多点微小電極。
【請求項５】
前記複数の計測点は白金を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の多点微小電極。
【請求項６】
前記電極配線は、白金を含むことを特徴とする、請求項３〜５のいずれか一に記載の多点微小電極。
【請求項７】
前記電極配線は、白金層を含む多層膜構造を呈することを特徴とする、請求項６に記載の多点微小電極。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一に記載の多点微小電極と、この多点微小電極の支持部を支持するように設けられたコネクタとを具えることを特徴とする、生体電位計測用デバイス。
【請求項９】
平板状の支持部と、この支持部の略中央部において前記支持部から連続的に延在するプローブ部とを具える多点微小電極の作製方法であって、
所定の基板上に形成された下地層上にレジスト層を形成するとともに、前記レジスト層を所定形状にパターニングしてレジストパターンを形成する第１の工程と、
前記下地層を、前記レジストパターンをマスクとし、第１のエッチング溶液を用いることにより、前記レジストパターンに対してサイドエッチが生じるようにして異方性エッチングする第２の工程と、
前記下地層上において、前記レジストパターンを覆うようにして電極層を形成する第３の工程と、
前記下地層及び前記レジストパターンを除去することにより、前記多点微小電極の、前記プローブ部における計測点に対する電極配線を構成する電極パターンを形成する第４の工程と、
前記電極パターン上において絶縁層を形成する第５の工程と、
前記絶縁層を部分的にエッチング除去して前記電極パターンを露出させる第６の工程と、
前記下地層及び前記絶縁層をパターニングして前記基板を露出させるとともに、第２のエッチング溶液を用いることにより前記基板に対して異方性エッチングを行ない、前記多点微小電極の、前記プローブ部を尖塔形状に形成する第７の工程と、
前記電極パターンと電気的に接触するようにして、計測点を形成する第８の工程と、
を具えることを特徴とする、多点微小電極の作製方法。
【請求項１０】
前記下地層はニッケルを含むことを特徴とする、請求項９に記載の多点微小電極の作製方法。
【請求項１１】
前記第１のエッチング溶液は、塩化第二鉄溶液であることを特徴とする、請求項９又は１０に記載の多点微小電極の作製方法。
【請求項１２】
前記電極層は白金を含むことを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか一に記載の多点微小電極の作製方法。
【請求項１３】
前記電極層は白金層を含む多層膜構造を呈することを特徴とする、請求項１２に記載の多点微小電極の作製方法。
【請求項１４】
前記計測点は白金を含むことを特徴とする、請求項９〜１３のいずれか一に記載の多点微小電極の作製方法。
【請求項１５】
前記第２のエッチング溶液は、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）溶液であることを特徴とする、請求項９〜１４のいずれか一に記載の多点微小電極の作製方法。
【請求項１６】
前記第１の工程から前記第６の工程までを一サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことによって電極パターンを多段に形成し、前記電極パターンから構成される前記多点微小電極の、前記プローブ部における前記電極配線を多段に形成することを特徴とする、請求項９〜１５のいずれか一に記載の多点微小電極の作製方法。
【請求項１７】
前記多点微小電極の、前記支持部の上面側に電極パッドを形成する工程を具えることを特徴とする、請求項９〜１６のいずれか一に記載の多点微小電極の作製方法。
【請求項１８】
前記多点微小電極の、前記プローブ部の幅が１００μｍ以下であることを特徴とする、請求項９〜１７のいずれか一に記載の多点微小電極の作製方法。
【請求項１９】
請求項９〜１８のいずれか一に記載の方法によって多点微小電極を形成する工程と、
前記多点微小電極の支持部を支持するようにしてコネクタを形成する工程と、を具えることを特徴とする、生体電位計測用デバイスの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、神経生理学の分野などにおける生体電位計測デバイスなどとして好適に用いることのできる多点微小電極及び多点微小電極の作製方法、並びに前記多点微小電極を有する生体電位計測用デバイス、及びその作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
神経生理学の分野においては生体電位計測用デバイスに対する要求が高まっている。前記生体電位計測用デバイスは、これを構成する複数の計測点を有する多点微小電極のプローブ部を神経などの微小領域中に挿入して使用するが、従来の技術においては前記プローブ部を微小幅の尖塔形状に形成するに際して困難を極めていた。
【０００３】
例えば、従来においてはボロン注入により材質改変を実施した後、ＫＯＨなどのエッチング液を用いてエッチングを行なうことにより、エッチングに選択性を持たせ、尖塔形状のプローブ部を有する微小電極を作製することが試みられている。また、プラズマエッチングと異方性エッチングなどを組み合わせることにより、尖塔形状のプローブ部を有する微小電極を作製することが試みられている。
【０００４】
しかしながら、これらのエッチングを実行するためには大規模な装置が必要となり、巨大な施設が必要となって、前記生体電位計測用デバイス作製に関してコストの増大を招く一因ともなっていた。さらには、これらの技術を用いても尖塔形状のプローブ部を有する微小電極の作製は困難であった。したがって、実用的な生体電位計測用デバイスを提供することは困難を極めていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、尖塔化した微小電極を簡易かつ廉価に提供し、実用に足る生体電位計測用デバイスなどを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明は、
平板状の支持部と、この支持部の略中央部において前記支持部から連続的に延在するプローブ部とを具える多点微小電極の作製方法であって、
所定の基板上に形成された下地層上にレジスト層を形成するとともに、前記レジスト層を所定形状にパターニングしてレジストパターンを形成する第１の工程と、
前記下地層を、前記レジストパターンをマスクとし、第１のエッチング溶液を用いることにより、前記レジストパターンに対してサイドエッチが生じるようにして異方性エッチングする第２の工程と、
前記下地層上において、前記レジストパターンを覆うようにして電極層を形成する第３の工程と、
前記下地層及び前記レジストパターンを除去することにより、前記多点微小電極の、前記プローブ部における計測点に対する電極配線を構成する電極パターンを形成する第４の工程と、
前記電極パターン上において絶縁層を形成する第５の工程と、
前記絶縁層を部分的にエッチング除去して前記電極パターンを露出させる第６の工程と、
前記下地層及び前記絶縁層をパターニングして前記基板を露出させるとともに、第２のエッチング溶液を用いることにより前記基板に対して異方性エッチングを行ない、前記多点微小電極の、前記プローブ部を尖塔形状に形成する第７の工程と、
前記電極パターンと電気的に接触するようにして、計測点を形成する第８の工程と、
を具えることを特徴とする、多点微小電極の作製方法に関する。
【０００７】
本発明によれば、上記第２の工程及び第６の工程においてウエットエッチングを利用した異方性エッチングを行ない、これら異方性エッチングのエッチング特性を利用するようにしているので、尖塔形状の多点微小電極を簡易かつ低コストに作製することができる。すなわち、本発明の方法によれば、多点微小電極の計測点を有するプローブ部の幅を簡易かつ低コストに１００μｍ程度まで狭小化して尖塔化することができる。
【０００８】
したがって、上記方法によれば、平板状の支持部と、この支持部の略中央部において前記支持部から連続的に延在する尖塔形状のプローブ部とを具え、前記プローブ部の先端側において複数の計測点を有するとともに、前記複数の計測点に対する電極配線を有することを特徴とする、本発明の多点微小電極を簡易かつ低コストに作製することができる。また、このような本発明の多点微小電極を用いることにより、実用に足る生体計測用デバイスなどを提供することができるようになる。
【０００９】
本発明の詳細及びその他の特徴については、以下に詳述する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の生体電位計測用デバイスの一例を概略的に示す構成図である。図１に示す生体電位計測用デバイス３０は、多点微小電極１０及びコネクタ２０を具えている。多点微小電極１０は、平板状の支持部１５と、この支持部１５の略中央部において支持部１５より延在する尖塔形状のプローブ部１１とを具えている。プローブ部１１の先端側には複数の計測点１２が形成されるとともに、支持部１５には、多点微小電極１０とコネクタ２０とをワイヤによって電気的に接続するための電極パッド１６が形成されている。
【００１１】
図２は、図１に示す生体電位計測用デバイス３０における、多点微小電極１０のプローブ部１１の計測点１２部分を拡大して示す分解図である。図２に示すように、プローブ部１１は多層膜構造を呈しており、第１層及び第２層に計測点１２に対する電極配線１３及び１４が分配するようにして多段状に形成されている。また、最上層部分には、電極配線１３及び１４と電気的に接触するようにして計測点１２が形成されている。図２においては、第１層に９個の電極配線１３が形成され、第２層に７個の電極配線１４が形成されており、これら電極配線と電気的に接触するようにして１６個の計測点１２が配置されている。
【００１２】
このように、電極配線を多段に分配して形成することにより、これら電極配線に電気的に接触するようにして形成すべき計測点を高密度に集積して形成することができるようになる。したがって、このようなプローブ部１１を有する多点微小電極１０を用いて生体電位計測用デバイス３０を構成すれば、前述したような計測点を高密度に形成したことに起因して、生体電位の計測をより正確に行なうことができる。
【００１３】
なお、前記電極配線は計測点１２と支持部１５に設けられた電極パッド１６とを電気的に接続するものである。
【００１４】
図１に示す生体電位計測用デバイス３０における、多点微小電極１０のプローブ部１１の幅ｄは、以下に示す本発明の方法によって１００μｍ以下の尖塔形状に簡易かつ低コストに形成することができる。なお、プローブ部１１の長さＬは１０００μｍ〜５０００μｍに設定する。
【００１５】
計測点１２は、生体内で安定であり不活性な白金から構成することが好ましい。但し、白金のみに限定されるものではなく、その他の元素を含む所定の白金材料から構成することができる。電極配線１３及び１４も計測点１２と良好な電気的接触を取るために、白金を含む材料から構成することが好ましい。例えば、Ｔｉ層／Ｐｔ層／Ｔｉ層の多層膜構造から構成することができる。
【００１６】
計測点１２の大きさは、例えば１５μｍ角に形成することができる。電極配線１３及び１４は、例えば線幅１５μｍ、配線間隔１０μｍとなるように形成することができる。
【００１７】
図１に示す生体電位計測用デバイス３０における尖塔形状のプローブ部１１を有する多点微小電極１０は、本発明の方法に従って以下のようにして形成することができる。
【００１８】
図３〜図１５は、本発明の多点微小電極の作製方法を説明するための工程図である。なお、図３〜図１５においては、図２に示す電極配線に垂直な面に沿って切った場合の断面を示している。
【００１９】
最初に、図３に示すように、（００１）シリコン基板４１を準備した後、シリコン基板４１の両面に熱酸化膜（ＳｉＯ２膜）４２を、例えば厚さ２μｍに形成する。次いで、図４に示すように、シリコン基板４１の下面側に位置する熱酸化膜４２を緩衝弗酸溶液を用いてパターニングする。次いで、図５に示すように、シリコン基板４１の上面に形成された熱酸化膜４２を介してニッケル下地層４３及びレジスト層を準じに形成した後、前記レジスト層をパターニングすることによってパターニング層４４を形成する。
【００２０】
次いで、図６に示すように、パターニング層４４をマスクとして用い、第１のエッチング溶液を使用することによって、ニッケル下地層４３をパターニング層４４と比較してサイドエッチを形成するようにして異方性エッチングを行なう。なお、サイドエッチの深さｔ１は２μｍ〜５μｍの間に設定する。
【００２１】
また、第１のエッチング溶液の種類は特に限定されるものではないが、塩化第二鉄溶液を用いることができる。これによって、上述したサイドエッチを有する異方性エッチングを簡易に行なうことができるようになる。具体的には、液温３０℃の７％塩化第二鉄溶液を用いることによって、約２μｍのサイドエッチを有するような異方性エッチング行なうことができる。
【００２２】
次いで、図７に示すように、真空蒸着法などの公知の成膜手法を用いることにより、パターニング層４４を覆うようにして電極層４５を形成する。電極層４５は、後に計測点１２に対する電極配線１３を構成するので、上述したように白金を含む材料、具体的はＴｉ層／Ｐｔ層／Ｔｉ層の多層膜構造から構成することができる。
【００２３】
次いで、図８に示すように、塩化第二鉄溶液などを用いることによりニッケル下地層４３及びパターニング層４４を除去し、電極パターン１３（第１層の電極配線）を形成するとともに、電極パターン１３を覆うようにしてＳｉＯ２などからなる絶縁層４６を形成する。次いで、図９に示すように、図５に示す工程と同様にして絶縁層４６上にニッケル下地層４７及びパターニング層４８を形成する。次いで、図１０に示すように、図６に示す工程と同様に、塩化第二鉄溶液などを用いることに異方性エッチングを行ない、ニッケル下地層４７に対してサイドエッチを形成する。サイドエッチの深さｔ２は前記同様に２μｍ〜５μｍに形成する。
【００２４】
次いで、図１１に示すように、図７に示す工程と同様にしてパターニング層４８を覆うようにして電極層４９を形成する。電極層４９は、後に計測点１２に対する電極配線１４を構成するので、上述したように白金を含む材料、具体的はＴｉ層／Ｐｔ層／Ｔｉ層の多層膜構造から構成することができる。次いで、図１２に示すように、塩化第二鉄溶液などを用いることによりニッケル下地層４７及びパターニング層４８を除去し、電極パターン１４（第２層の電極配線）を形成するとともに、電極パターン１４を覆うようにして絶縁層５６を形成する。
【００２５】
次いで、図１３に示すように、絶縁層５６上にレジストからなるマスク層５８を形成するとともに、緩衝弗酸溶液を用い、マスク層５８を介してエッチング処理を実行することにより電極パターン１３及び１４を露出させる。次いで、図１４に示すように、Ｐｔ層／Ｔｉ層からなるキャップ層５９を形成した後、このようにして得た多層膜積層体の、シリコン基板４１の下面に位置する熱酸化膜４２に開口部４２Ａに相当する部分を緩衝弗酸溶液などを用いてエッチング除去し、開口部４２Ｂを形成する。次いで、マスク層５８を除去するとともに、第２のエッチング溶液を用いることにより、図１４に示す多層膜構造体を開口部４２Ａ及び４２Ｂを介して異方性エッチングし、図１５に示すようなアセンブリを作製する。
【００２６】
第２のエッチング溶液の種類は特に限定されるものではないが、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を用いることが好ましい。これによって、上述した異方性エッチングを良好に実施することができ、図１５に示すような中心部が突出した形状を有するアセンブリを簡易に形成することができるようになる。
【００２７】
その後、白金などから計測点を電極パターン１３及び１４に電気的に接触するようにして形成することにより、図１に示すような多点微小電極１０を形成する。
【００２８】
なお、電極パッド１６は、図１３に示す工程において、電極パッド１６を形成する部分を併せてエッチング除去し、計測点１２を形成する工程において、電極パターン１３及び１４と電気的に接触するようにして形成することができる。
【００２９】
図１に示す生体電位計測用デバイス３０は、上述のようにして多点微小電極１０を作製した後、多点微小電極１０の支持部１５を支持するようにしてコネクタ２０を形成し、電極パッド１６とコネクタ２０とをワイヤによって電気的に接続することによって作製する。
【００３０】
以上、具体例を挙げながら発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。
【００３１】
例えば、上記においては、多点微小電極を作製するに際してシリコン基板を使用しているが、その他の基板を用いることもできる。したがって、図３及び図４に示す工程は、本発明において必須の構成要素ではなく、使用する基板の種類に応じて省略することもできる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、尖塔化した微小電極を簡易かつ廉価に提供し、実用に足る生体電位計測用デバイスなどを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の生体電位計測用デバイスの一例を概略的に示す構成図である。
【図２】図１に示す生体電位計測用デバイスにおける、多点微小電極のプローブ部の計測点部分を拡大して示す分解図である。
【図３】図１に示す生体電位計測用デバイスにおける多点微小電極の作製方法における一工程図である。
【図４】図３に示す工程の次の工程を示す図である。
【図５】図４に示す工程の次の工程を示す図である。
【図６】図５に示す工程の次の工程を示す図である。
【図７】図６に示す工程の次の工程を示す図である。
【図８】図７に示す工程の次の工程を示す図である。
【図９】図８に示す工程の次の工程を示す図である。
【図１０】図９に示す工程の次の工程を示す図である。
【図１１】図１０に示す工程の次の工程を示す図である。
【図１２】図１１に示す工程の次の工程を示す図である。
【図１３】図１２に示す工程の次の工程を示す図である。
【図１４】図１３に示す工程の次の工程を示す図である。
【図１５】図１４に示す工程の次の工程を示す図である。
【符号の説明】
１０  多点微小電極
１１  プローブ部
１２  計測点
１３  第１層の電極配線
１４  第２層の電極配線
１５  支持部
１７  電極パッド
２０  コネクタ
３０  生体電位計測用デバイス
【図１】
2004195052.tif 000003
【図２】
2004195052.tif 000004
【図３】
2004195052.tif 000005
【図４】
2004195052.tif 000006
【図５】
2004195052.tif 000007
【図６】
2004195052.tif 000008
【図７】
2004195052.tif 000009
【図８】
2004195052.tif 000010
【図９】
2004195052.tif 000011
【図１０】
2004195052.tif 000012
【図１１】
2004195052.tif 000013
【図１２】
2004195052.tif 000014
【図１３】
2004195052.tif 000015
【図１４】
2004195052.tif 000016
【図１５】
2004195052.tif 000017