(57)【要約】      （修正有）【課題】ＰＤＭＳ基板と合成樹脂基板とを再現性良く安定的に恒久接着させる方法を提供する。【解決手段】(a)支持部材１の上面にＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤との混合液３を塗布するステップと、(b)前記ＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤との混合液３を加熱して前記ＰＤＭＳプレポリマーを硬化させるが、不完全硬化状態で加熱を停止するステップと、(c)不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板の上面に、合成樹脂基板７を密着させて貼り合わせるステップと、(d)不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板を完全に硬化させるステップとからなる、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）基板と他の合成樹脂基板との接着方法。【選択図】図１
2005199394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）基板と他の合成樹脂基板との接着方法であって、
(a)支持部材の上面にＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤との混合液を塗布するステップと、
(b)前記ＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤との混合液を加熱して前記ＰＤＭＳプレポリマーを硬化させるが、不完全硬化状態で加熱を停止するステップと、
(c)不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板の上面に、合成樹脂基板を密着させて貼り合わせるステップと、
(d)不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板を完全に硬化させるステップとからなることを特徴とする接着方法。
【請求項２】
前記ステップ(d)において、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板を再加熱することにより完全に硬化させることを特徴とする請求項１に記載の接着方法。
【請求項３】
少なくとも２枚の基板からなり、少なくとも一方の基板に微細な流路が形成され、他方の基板は前記一方の基板の微細流路形成面側に貼合わされているマイクロチップの製造方法において、
(a)支持部材の上面にＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤との混合液を塗布するステップと、
(b)前記ＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤との混合液を加熱して前記ＰＤＭＳプレポリマーを硬化させるが、不完全硬化状態で加熱を停止するステップと、
(c)不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板の上面に、合成樹脂基板のマイクロチャネル形成面を密着させて貼り合わせるステップと、
(d)不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板を完全に硬化させるステップとからなることを特徴とするマイクロチップの製造方法。
【請求項４】
前記ステップ(a)において、前記支持部材の塗布面にフルオロカーボン（ＣＨＦ３）剥離膜が形成されており、
前記ステップ(c)において、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板の上面に合成樹脂基板を密着させる前に、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板の上面と合成樹脂基板のマイクロチャネル形成面の表面改質処理を行い、
前記ステップ(d)において、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板を再加熱することにより完全に硬化させることを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
少なくとも２枚の基板からなり、少なくとも一方の基板に微細な流路が形成され、他方の基板は前記一方の基板の微細流路形成面側に貼合わされているマイクロチップの製造方法において、
(a)上面に所定の形状のレジスト突起パターンを有するマスターを準備するステップと、
(b)前記マスターのレジスト突起パターン面にＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤との混合液を塗布するステップと、
(c)前記ＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤との混合液を加熱して前記ＰＤＭＳプレポリマーを硬化させるが、不完全硬化状態で加熱を停止するステップと、
(d)不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板の上面に、支持部材を密着させて貼り合わせるステップと、
(e)不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板と、支持部材との貼合せ複合体を前記マスターから剥離するステップと、
(f)前記マスターから剥離された前記不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板と、支持部材との貼合せ複合体の不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板のマイクロチャネル形成面側に合成樹脂基板を密着させて貼り合わせるステップと、
(g)不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板を完全に硬化させるステップとからな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】
前記ステップ(a)において、前記レジスト突起パターン形成面にフルオロカーボン（ＣＨＦ３）剥離膜が形成されており、
前記ステップ(f)において、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板のマイクロチャネル形成面に合成樹脂基板を密着させる前に、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板のマイクロチャネル形成面と合成樹脂基板の貼合せ面の表面改質処理を行い、
前記ステップ(g)において、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板を再加熱することにより完全に硬化させることを特徴とする請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
少なくとも２枚の基板からなり、少なくとも一方の基板に微細な流路が形成され、他方の基板は前記一方の基板の微細流路形成面側に貼合わされているマイクロチップの製造方法において、
(a)上面に所定の形状のレジスト突起パターンを有するマスターを準備するステップと、
(b)前記マスターのレジスト突起パターン面にＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤との混合液を塗布するステップと、
(c)前記ＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤との混合液塗布層の上面に支持部材を貼合わせるステップと、
(d)前記ＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤との混合液を加熱して前記ＰＤＭＳプレポリマーを硬化させるが、不完全硬化状態で加熱を停止するステップと、
(e)不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板と、支持部材との貼合せ複合体を前記マスターから剥離するステップと、
(f)前記マスターから剥離された前記不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板と、支持部材との貼合せ複合体の不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板のマイクロチャネル形成面側に合成樹脂基板を密着させて貼り合わせるステップと、
(g)不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板を完全に硬化させるステップとからなることを特徴とするマイクロチップの製造方法。
【請求項８】
前記ステップ(a)において、前記レジスト突起パターン形成面にフルオロカーボン（ＣＨＦ３）剥離膜が形成されており、
前記ステップ(f)において、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板のマイクロチャネル形成面に合成樹脂基板を密着させる前に、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板のマイクロチャネル形成面と合成樹脂基板の貼合せ面の表面改質処理を行い、
前記ステップ(g)において、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板を再加熱することにより完全に硬化させることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記支持部材はポリスチレン板、アクリル樹脂板、ポリスチレンフィルム、アクリル樹脂フィルム及び完全硬化ＰＤＭＳ板からなる群から選択されることを特徴とする請求項１、３、５又は７に記載の方法。
【請求項１０】
前記合成樹脂基板はポリスチレン及びポリエチレンからなる群から選択されることを特徴とする請求項１、３、５又は７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）とその他の合成樹脂基板との接着方法及び微細な流路等を構造として基板内に有する、いわゆるマイクロチップの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、マイクロスケール・トータル・アナリシス・システムズ（μＴＡＳ）又はラブ・オン・チップ(Lab-on-Chip)などの名称で知られるように、基板内に所定の形状の流路を構成するマイクロチャネル及びポートなどの微細構造を設け、該微細構造内で物質の化学反応、合成、精製、抽出、生成及び／又は分析など各種の操作を行うことが提案され、一部実用化されている。このような目的のために製作された、基板内にマイクロチャネル及びポートなどの微細構造を有する構造物は総称して「マイクロチップ」と呼ばれる。
【０００３】
マイクロチップは遺伝子解析、臨床診断、薬物スクリーニング及び環境モニタリングなどの幅広い用途に使用できる。常用サイズの同種の装置に比べて、マイクロチップは(1)サンプル及び試薬の使用量が著しく少ない、(2)分析時間が短い、(3)感度が高い、(4)現場に携帯し、その場で分析できる、及び(5)使い捨てできるなどの利点を有する。
【０００４】
従来のマイクロチップ１００は、例えば、図６に示されるように、第１の基板１０２に少なくとも１本のチャネル１０４が形成されており、このチャネル１０４の少なくとも一端には入出力ポートとなるべきウェル１０６が形成されており、基板１０２の下面側に透明又は不透明な素材（例えば、ガラス又は合成樹脂フィルム）からなる対面基板１０８が接着されている。この対面基板１０８の存在により、ウェル１０６及びチャネル１０４の底部が封止される。対面基板１０８側にもチャネルを配設し、第１の基板のチャネルと対面基板のチャネルとを微細な位置関係のもとに重ねて貼り合わせることもできる。
【０００５】
マイクロチップの材質や構造及び製造方法は例えば、特許文献１及び特許文献２などに提案されている。その中で、エラストマータイプのシリコン樹脂であるポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を用いたことを特徴とする一連のマイクロチップが開発されている。ＰＤＭＳはチャネルなどの微細構造を有するマスター（鋳型）に対する良好なモールド転写性や透明性、耐薬品生、生体適合性などを有し、マイクロチップの構成部材として特に優れた特徴を有している。
【０００６】
ＰＤＭＳ製マイクロチップの製造上の更なる利点は、ＰＤＭＳ基板と対面基板との貼り合わせに、いわゆる恒久接着（パーマネント・ボンディング）が利用できることである。第１の基板と対面基板との貼り合わせにおいては、チャネルなどの微細構造を損なうことなく、かつ、微細構造を良好に封止しなければならない。従って、一般的な接着剤を用いた貼り合わせは行うことができない。ＰＤＭＳ基板の恒久接着では、貼り合わせ面を適宜表面改質処理した後、両方の基板の貼り合わせ面を密着して重ね合わせ、一定時間放置することで、容易に接着が行えるものである。
【０００７】
例えば、ガラス製マイクロチップにおけるガラス同士の貼り合わせには、一般的に熱溶着などの手法が用いられる。これはガラスを高温・高圧に維持して接着することからなる。従って、ガラスの熱溶着のための設備は高価であり、微細構造を損なうことなく貼り合わせるには、高い技術力を必要とする。
【０００８】
また、アクリルなどの樹脂製マイクロチップにおける樹脂同士の貼り合わせには、同じく高温・高圧を要する拡散接合などの手法が用いられるが、これらも特殊で高度な技術である。その他、レーザ溶着を樹脂フィルムを貼り合わせる方法などがある。
【０００９】
一方、ＰＤＭＳ製マイクロチップの恒久接着は、既存技術であるプラズマやコロナ放電、電子ビーム、紫外線（ＵＶ光）などを用いた表面改質処理を行うだけでよく、誰でも容易に行え、かつ、高い量産性もある。このＰＤＭＳという素材が持つ恒久接着という他に類を見ない特異な性質は、今後のマイクロチップの実用化・量産化において極めて重要なものとなっている。
【００１０】
しかし、対面基板の材質によってはＰＤＭＳ基板との恒久接着の難易に差が生じる。ガラスやシリコンなどからなる対面基板はＰＤＭＳ基板との恒久接着が比較的行い易い。その一つの要因は、ガラスやシリコンは研磨などにより鏡面加工を施すことができ、その高い鏡面性が恒久接着に有利に働くからと考えられる。更に、ガラスやシリコンにもエッチングなどにより微細構造を形成することが可能であり、マイクロチップとして多彩な構造を作り出せる利点がある。これらの理由から、研究開発を行う現場で製作される多くのＰＤＭＳ製のマイクロチップは恒久接着する対面基板としてガラスやシリコンを多用してきた。しかし、ガラスやシリコンからなる対面基板を有するＰＤＭＳ製マイクロチップは次のような問題点を有している。
【００１１】
(1)使用済みマイクロチップの廃棄が行い難い。
恒久接着したガラスやシリコンからＰＤＭＳを引き剥がすことは非常に困難であり、各基板の分別廃棄が困難となる。
(2)ガラスやシリコンは割れる恐れがある。
割れたガラスやシリコンは鋭利な刃物と同様で、人体に怪我を及ぼし易い。従って、ガラスやシリコンを接着したマイクロチップは、保存や輸送、取り扱いに十分な注意が必要である。
(3)ガラスやシリコンへの機械加工が困難で高価である。
マイクロチップとしてチャネルなどの微細構造を配設することの他に、入出力ポートとなる穴加工などが必要である。更に、マイクロチップ実用化の上では、チップ方向を示したり、装置への誤挿入防止のための切り欠きやノッチ、装置内への装着時の位置決め用スプロケットホールやピン・突起、光学読取位置基準マーク、ハンドリング用ノブ、製品番号や型式の刻印、検査情報などを記録保存したＩＣタグの埋め込みなど、各種の要件を盛り込む必要性が出てくる。その観点から、ドリル穴加工や切削加工などの機械加工が行い難いガラスやシリコンは必ずしも好ましい材料であるとは言えない。
(4)ガラスやシリコンは一般的に量産性が無い。
ガラスは一部に低融点でモールド成形が行えるものが出てきたが、量産性や製造コストでは樹脂の射出成形などとは比べ物にならない。
(5)ガラスやシリコンは一般的に材料費が高い。
ガラスやシリコンは原料単価が高いが、更に板材としての単価も高い。
(6)ガラスやシリコンは質量が大きい。
ＰＤＭＳを含めた一般的な樹脂の比重は水とほぼ同等であるのに対し、ガラスやシリコンはその２倍以上である。マイクロチップを一枚一枚扱う場合に、その重さは問題とはならないが、量産して大量に保存・輸送する場合には好ましくない。
【００１２】
ガラスやシリコンの代わりに合成樹脂基板を使用することが試みられたが、合成樹脂基板は次のような問題点を有することが指摘されている。
(a)樹脂基板の貼り合わせ面の平滑性が不十分である。
ＰＤＭＳによる恒久接着が行われるには、貼り合わせる面同士が分子の大きさに近いレベルまで接近する必要があると想像される。ガラスやシリコンはその表面を研磨することにより、面粗さがＲａ（算術平均粗さ）で０．００１μｍオーダーかそれ以下の鏡面に仕上げることが可能である。一方、樹脂基板の多くは、その表面の機械的強度が低く（すなわち、軟らかい）、研磨による鏡面仕上げ加工を行うことが困難である。透明性を上げる目的で一部の樹脂（例えば、アクリルなど）にバフ研磨などが施される例があるが、その場合も局部的に十分な面粗さは達成されても、例えば、１００μｍの距離に０．１μｍオーダーの起伏が生じてしまうなど、数十ｍｍに及ぶ広い貼り合わせ面全体にわたって十分な平滑性を得ることが困難である。
仮に十分な平滑性を得られたとしても、ポリエチレンやポリスチレンなどの樹脂によっては、表面の機械的強度が極端に低く、布で擦っただけでも面の精度が損なわれてしまうことがある。従って、このような樹脂基板の保存や取り扱い、洗浄などが極めて困難となる。また、前記のように樹脂は射出成形という極めて高い生産性のある成形手法がとれる。その射出成形の後工程として生産性の低い面仕上加工が必要となるのは、不合理かつ不経済である。更に、射出成形で最初から高い平滑性の成形を行うことが考えられるが、その場合は高い鏡面加工された金型が必要となり、極めて高価なものとなる。
(b)樹脂基板の表面改質処理において、有効な処理強度が小さく、許容範囲が極めて狭い。
ＰＤＭＳ基板と樹脂基板を恒久接着するには、貼り合わせの前処理として、ＰＤＭＳ基板に対して適切な表面改質処理を必ず施さなければならない。同時に、樹脂基板に対しても、その樹脂に応じた適切な表面改質処理を必ず施さなければならない場合が多い。しかし、ガラスなどに比べると一般的に樹脂は表面改質処理に対する耐性が低く、恒久接着が良好に行われる処理強度が小さく、許容範囲が極めて狭い。
例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置による酸素プラズマ処理を例にとると、ガラスに対しては処理強度としてＲＦ出力１５０Ｗ、照射時間１５秒を超えると恒久接着が行われ難くなるが、ポリスチレン樹脂に対しては僅かに２５Ｗ、１０秒を超えると恒久接着が困難になることが実験的に確認された。また、微弱なＲＦ出力で、極短時間のプラズマを安定的に発生させることは難しく、処理強度のバラツキが起こり易いために、樹脂とＰＤＭＳとが再現性良く恒久接着し難い一因であるとも考えられる。
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−１５７８５５号公報
【特許文献２】米国特許第５９６５２３７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従って、本発明の目的は、ＰＤＭＳ基板と合成樹脂基板とを再現性良く安定的に恒久接着させる方法を提供することである。
また、本発明の別の目的は前記接着方法を用いて、ＰＤＭＳ基板と合成樹脂基板とからなるマイクロチップを製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題はＰＤＭＳ基板が不完全硬化状態にあるうちに合成樹脂基板と貼り合わせ、その後、ＰＤＭＳ基板を完全に硬化させて両者を恒久接着させることにより解決される。
【００１６】
従って、請求項１の発明は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）基板と他の合成樹脂基板との接着方法であって、
(a)支持部材の上面にＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤との混合液を塗布するステップと、
(b)前記ＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤との混合液を加熱して前記ＰＤＭＳプレポリマーを硬化させるが、不完全硬化状態で加熱を停止するステップと、
(c)不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板の上面に、合成樹脂基板を密着させて貼り合わせるステップと、
(d)不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板を完全に硬化させるステップとからなることを特徴とする接着方法である。
【００１７】
請求項２の発明は、前記ステップ(d)において、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板を再加熱することにより完全に硬化させることを特徴とする請求項１に記載の接着方法である。
【００１８】
請求項３の発明は、少なくとも２枚の基板からなり、少なくとも一方の基板に微細な流路が形成され、他方の基板は前記一方の基板の微細流路形成面側に貼合わされているマイクロチップの製造方法において、
(a)支持部材の上面にＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤との混合液を塗布するステップと、
(b)前記ＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤との混合液を加熱して前記ＰＤＭＳプレポリマーを硬化させるが、不完全硬化状態で加熱を停止するステップと、
(c)不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板の上面に、合成樹脂基板のマイクロチャネル形成面を密着させて貼り合わせるステップと、
(d)不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板を完全に硬化させるステップとからなることを特徴とするマイクロチップの製造方法である。
【００１９】
請求項４の発明は、前記ステップ(a)において、前記支持部材の塗布面にフルオロカーボン（ＣＨＦ３）剥離膜が形成されており、
前記ステップ(c)において、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板の上面に合成樹脂基板を密着させる前に、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板の上面と合成樹脂基板のマイクロチャネル形成面の表面改質処理を行い、
前記ステップ(d)において、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板を再加熱することにより完全に硬化させることを特徴とする請求項３に記載の製造方法である。
【００２０】
請求項５の発明は、少なくとも２枚の基板からなり、少なくとも一方の基板に微細な流路が形成され、他方の基板は前記一方の基板の微細流路形成面側に貼合わされているマイクロチップの製造方法において、
(a)上面に所定の形状のレジスト突起パターンを有するマスターを準備するステップと、
(b)前記マスターのレジスト突起パターン面にＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤との混合液を塗布するステップと、
(c)前記ＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤との混合液を加熱して前記ＰＤＭＳプレポリマーを硬化させるが、不完全硬化状態で加熱を停止するステップと、
(d)不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板の上面に、支持部材を密着させて貼り合わせるステップと、
(e)不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板と、支持部材との貼合せ複合体を前記マスターから剥離するステップと、
(f)前記マスターから剥離された前記不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板と、支持部材との貼合せ複合体の不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板のマイクロチャネル形成面側に合成樹脂基板を密着させて貼り合わせるステップと、
(g)不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板を完全に硬化させるステップとからなることを特徴とするマイクロチップの製造方法である。
【００２１】
請求項６の発明は、前記ステップ(a)において、前記レジスト突起パターン形成面にフルオロカーボン（ＣＨＦ３）剥離膜が形成されており、
前記ステップ(f)において、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板のマイクロチャネル形成面に合成樹脂基板を密着させる前に、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板のマイクロチャネル形成面と合成樹脂基板の貼合せ面の表面改質処理を行い、
前記ステップ(g)において、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板を再加熱することにより完全に硬化させることを特徴とする請求項５に記載の製造方法である。
【００２２】
請求項７の発明は、少なくとも２枚の基板からなり、少なくとも一方の基板に微細な流路が形成され、他方の基板は前記一方の基板の微細流路形成面側に貼合わされているマイクロチップの製造方法において、
(a)上面に所定の形状のレジスト突起パターンを有するマスターを準備するステップと、
(b)前記マスターのレジスト突起パターン面にＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤との混合液を塗布するステップと、
(c)前記ＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤との混合液塗布層の上面に支持部材を貼合わせるステップと、
(d)前記ＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤との混合液を加熱して前記ＰＤＭＳプレポリマーを硬化させるが、不完全硬化状態で加熱を停止するステップと、
(e)不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板と、支持部材との貼合せ複合体を前記マスターから剥離するステップと、
(f)前記マスターから剥離された前記不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板と、支持部材との貼合せ複合体の不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板のマイクロチャネル形成面側に合成樹脂基板を密着させて貼り合わせるステップと、
(g)不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板を完全に硬化させるステップとからなることを特徴とするマイクロチップの製造方法である。
【００２３】
請求項８の発明は、前記ステップ(a)において、前記レジスト突起パターン形成面にフルオロカーボン（ＣＨＦ３）剥離膜が形成されており、
前記ステップ(f)において、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板のマイクロチャネル形成面に合成樹脂基板を密着させる前に、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板のマイクロチャネル形成面と合成樹脂基板の貼合せ面の表面改質処理を行い、
前記ステップ(g)において、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板を再加熱することにより完全に硬化させることを特徴とする請求項７に記載の製造方法である。
【００２４】
請求項９の発明は、前記支持部材はポリスチレン板、アクリル樹脂板、ポリスチレンフィルム、アクリル樹脂フィルム及び完全硬化ＰＤＭＳ板からなる群から選択されることを特徴とする請求項１、３、５又は７に記載の方法である。
【００２５】
請求項１０の発明は、前記合成樹脂基板はポリスチレン及びポリエチレンからなる群から選択されることを特徴とする請求項１、３、５又は７に記載の方法である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ＰＤＭＳ基板とその他の合成樹脂基板とを再現性良く安定的に恒久接着させることができる。ＰＤＭＳ基板にその他の合成樹脂基板を恒久接着させたマイクロチップは次のような利点を有する。
(1)マイクロチップの廃棄が行い易い。
使用済みのマイクロチップには、人体に有害な薬液やウイルスに汚染されたサンプルが残留している場合がある。従って、使用後のマイクロチップは、そのまま一括で廃棄処分する、いわゆる使い捨て（ディスポーザブル）タイプであることが望まれる。マイクロチップを全てプラスチック樹脂から製造することができれば、そのまま高温で焼却処理することができ、バイオハザード防止の観点から安全かつ経済的である。
これまで多くの器材や器具を用いていた検査・解析の作業が、今後小さなマイクロチップ内に集約されることで、汚染されたそれらの器材や器具類を作業後に処分したり洗浄したりする必要がなくなる。これはマイクロチップが有する最大の利点の一つである。マイクロチップが使い捨てとできるかどうかは、マイクロチップの実用化の点で大きな鍵となる。
(2)樹脂製マイクロチップは割れる恐れが低く、取り扱いが容易になる。
(3)樹脂基板への穴や溝、切り欠き、ノッチなどの機械加工は比較的容易にできる。
(4)樹脂基板は量産性に極めて優れた射出成形により作製することができる。
ポリエチレンやポリスチレンなどの熱可塑性樹脂は、量産性に極めて優れた射出成形により基板とすることができる。この射出成形の際、単なる板状に成形するだけでなく、穴や溝なども同時に成形することができるという利点がある。また、近年、金型技術の進歩などにより、射出成形でもミクロンオーダーの微細な流路などが成形できるようになってきたことは注目される。すなわち、高い生産性のある射出成形で樹脂による微細構造を成形し、その封止のために微細構造を有しない単なるＰＤＭＳ基板を恒久接着してマイクロチップとすることも可能となってきた。
(5)一般的に、材旅費が安価である。
エンジニアリングプラスチックなどとは異なり、ポリエチレンやポリスチレンなどの汎用プラスチックは、原料単価が極めて安い。
(6)樹脂は質量が小さく、マイクロチップの軽量化が可能である。
(7)疎水性や親水性などの特性を変化させることができる。
樹脂は一般に疎水性であるが、酸素プラズマやエキシマＵＶといった表面改質処理を施すことにより、容易に良好な親水性を示すようになるため、液体を取り扱う種類のマイクロチップにおいては、液体導入が容易になるなどの利点がある。
(8)マイクロチップの用途が拡大される。
樹脂として特にポリスチレンは、シャーレやマイクロタイタープレートなどのような生化学実験器具の形成材料に使用されるように、細胞の吸着性に優れるなど生物系の実験に適した材料である。これは主にポリスチレンが副鎖としてフェニル基（−Ｃ６Ｈ５）を有するポリマーであることに起因する。このことは同時に、その他の有益な官能基又は置換基により修飾し易いという特性も示す。こうした特異な性質を有するポリスチレンを、マイクロチップの部材として使用することは、マイクロチップの用途を大きく広げる可能性がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施態様について説明する。図１は本発明のＰＤＭＳ基板と合成樹脂基板との接着方法の一例を示す工程図である。
先ず、ステップ（ａ）において、支持部材１を準備する。必要に応じて、支持部材１の上面を予めフルオロカーボン（ＣＨＦ３）の存在下で反応性イオンエッチングシステムにより処理することができる。このフルオロカーボン存在下の反応性イオンエッチング処理は、後のステップにおいて、ＰＤＭＳの支持部材１からの離型性を改善する。
次いで、ステップ（ｂ）において、支持部材１のＣＨＦ３処理面又は非処理面に、ＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤を適度な割合で混合し、脱気したＰＤＭＳプレポリマー混合液３をスピンコートや、単に水平に置かれた支持部材１上に垂れ流し重力により自然と平坦になるのを待つなどの常法により所定の厚さになるように塗布する。この際、型枠を使用し、鋳込み型とし、その中にＰＤＭＳプレポリマー混合液を流し込んで型取りすることもできる。塗布するＰＤＭＳプレポリマー混合液の厚さは最終的なＰＤＭＳ基板の強度を考慮すると、数ｍｍ程度あるほうが好ましい場合がある。ＰＤＭＳプレポリマー混合液としては、例えば、米国のダウ・コーニング社製のSYLGARD 184 SILICONE ELASTOMERが好適に使用できる。これは液状のＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤を１０対１の割合で混合するものである。
その後、ステップ（ｃ）において、塗布されたＰＤＭＳプレポリマー混合液を加熱して不完全硬化させる。ＰＤＭＳプレポリマー混合液を適度に加熱すると透明性の高いゴム状の樹脂５として硬化する。硬化時間は加熱温度に反比例する。例えば、２５℃では２４時間、６５℃では４時間、１００℃では１時間、１５０℃では１５分間で完全硬化する。従って、本発明では、例えば、加熱温度を５０℃〜７０℃の範囲内とし、加熱時間を２０分間〜３０分間程度に留めることによりＰＤＭＳを不完全硬化状態とすることができる。加熱温度が７０℃超になると、プラスチック素材からなる支持部材を使用した場合に、支持部材に熱変形などの悪影響が出るので好ましくない。加熱温度が５０℃未満の場合、処理時間が長くなり、作業性が低下するので好ましくない。不完全硬化状態のＰＤＭＳ５は既に液状ではなくなり、モールド型の微細構造が転写される程度には硬化しているが、ＰＤＭＳの持つ吸着性や弾力性は完全硬化した場合に比べて未だ非常に高い状態である。
次いで、ステップ（ｄ）において、前記のようにして製作された不完全硬化状態のＰＤＭＳ５を、支持部材１から引き剥がすことなく、支持部材１に接していない面（すなわち、大気に曝露されている面）に対して表面改質処理を行う。表面改質処理を行うとＰＤＭＳ基板表面に水酸基が形成され、その水酸基の作用により樹脂基板との接着性が改善される効果が得られる。表面改質処理は例えば、ＰＤＭＳ基板の露出表面に酸素プラズマを照射するか又はエキシマＵＶ光を照射することにより実施できる。酸素プラズマやエキシマＵＶ光によって発生したオゾンや励起酸素原子が、直接処理面に到達して表面改質作用を発揮する。
その後、ステップ（ｅ）において、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板５の表面改質処理された面上に樹脂基板７を貼り合わせる。樹脂基板のＰＤＭＳ基板との貼合せ面側には微細構造９（例えば、マイクロチャネルなど）が予め形成されていてもよい。
次いで、ステップ（ｆ）において、ＰＤＭＳ基板５と樹脂基板７を貼り合わせた複合体１１を再加熱し、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板を完全に硬化させる。樹脂基板７を貼り合わせた直後は未だＰＤＭＳが完全硬化していない。そのまま室温で一定時間放置しても完全硬化させることができるが、硬化まで長い時間を要する。そこで、硬化時間を早めるために、本発明では樹脂基板７の貼り合わせ後に再加熱を行う。再加熱は樹脂基板に悪影響の出ない温度を使用して実施することが好ましい。例えば、ポリスチレンの場合、熱変形温度は約９０℃なので、再加熱の温度は８０℃程度を上限とすることが好ましい。具体的には、５０℃〜７０℃の範囲内の温度で、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板を完全に硬化させるのに必要十分な時間にわたって加熱処理することにより行う。再加熱の開始は、ＰＤＭＳ基板５と合成樹脂基板７との接着が完了してからでもよく、また完了する前に再加熱を開始してもよい。
この完全硬化が完了した段階で完成品とすることもできるが、その後、ステップ（ｇ）において、必要に応じて支持部材１から完全硬化ＰＤＭＳ基板５と樹脂基板７との貼合せ複合体１１を剥離する。図示されていないが、得られた貼合せ複合体１１について更に外形トリミング（外形を切断して形状を整えること）や入出力ポートとなる穴開け加工を施して最終的にマイクロチップとして完成させる。
【００２８】
本発明の方法で支持部材１を使用する理由は、不完全硬化のＰＤＭＳは粘着性があり、特に薄い板状のものは破れ易く、不完全硬化のＰＤＭＳを手で把持して樹脂基板に貼り合わせることは極めて困難なので、不完全硬化のＰＤＭＳを支持部材１の上面で一旦板状に形成し、支持部材１に支持された状態のまま不完全硬化ＰＤＭＳに樹脂基板を貼り合わせなければならないからである。本発明の方法で使用できる支持部材１としては、ＰＤＭＳ基板５の透明性を確保するために、ＰＤＭＳ基板５と接する面が鏡面仕上げされていることが好ましい。支持部材１の接合面が鏡面仕上げされていることにより、完全硬化後の引き剥がしが容易になるという利点がある。支持部材１としては各種の材料が利用できる。合成樹脂（例えば、ポリスチレン又はポリメチルメタクリレートなど）又は或る程度の強度を有する合成樹脂フィルム（ポリスチレンフィルム又はポリメチルメタクリレートフィルムなど）を使用できる。また、完全硬化したＰＤＭＳも支持部材として使用することもできる。支持部材１の厚さは一般的に、数ｍｍ〜数十ｍｍ程度であることが好ましい。
【００２９】
本発明の方法で使用できる合成樹脂基板７としては、ポリエチレン又はポリスチレンなどの熱可塑性プラスチックなどが好適である。これらのプラスチック基板はＰＤＭＳ基板と恒久接着することができる。合成樹脂基板７の厚さは数ｍｍ程度であることが好ましい。合成樹脂基板７があまり薄すぎると、合成樹脂基板内にマイクロチャネルなどの微細構造を形成するのが困難になる。
【００３０】
本発明の方法において、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板５が合成樹脂基板７と接着し易い理由は、恒久接着の現象そのものが未だ十分に解明されていないので、正確に説明できるとは思われないが、概ね次のようなものであると推察される。不完全硬化のＰＤＭＳが呈する吸着性（粘着性に近い）や弾力性及び柔軟性が、恒久接着に必要なＰＤＭＳ基板と合成樹脂基板との密着性を良くしているものと思われる。これは特に、平滑性が不十分な合成樹脂基板に対し有効である。また、不完全硬化のＰＤＭＳでは、未だ重合反応が進んでいる活性な状態にあり、これが恒久接着にも有利に働く可能性がある。
【００３１】
本発明の方法によって得られる、ＰＤＭＳ基板５と合成樹脂基板７との接着の程度は、ＰＤＭＳとガラスとの間で行われる恒久接着と同等か、それに近いものである。具体的にＰＤＭＳとガラスとの良好な恒久接着では、ガラスよりＰＤＭＳを引き剥がそうとするとＰＤＭＳが千切れ、ガラスにＰＤＭＳの跡が残るものである。また、それに近い接着の程度とは、ＰＤＭＳが千切れることなく引き剥がせるが、ＰＤＭＳの吸着性だけで貼り付いている程度よりも遙かに高いものである。
【００３２】
図２は図１に示された本発明の方法において、支持部材１として完全硬化のＰＤＭＳ基板を使用した実施態様を示す概要断面図である。完全硬化のＰＤＭＳ基板１の上面にＰＤＭＳプレポリマー混合液を塗布して加熱処理し、不完全硬化ＰＤＭＳ層５を形成させ、合成樹脂基板７を貼り合わせてから再加熱処理すると、ＰＤＭＳ製の支持部材１とＰＤＭＳ層５とはほぼ一体のＰＤＭＳ基板となる。従って、この実施態様では、完成後もＰＤＭＳ製の支持部材１は剥離されることなく、そのままマイクロチップの部材として使用される。
【００３３】
図３はＰＤＭＳ基板内にマイクロチャネルなどの微細構造が形成されているマイクロチップの製造方法の一例を示す工程図である。
先ず、ステップ（ａ）において、上面にマイクロチャネルなどの原型となる微細構造１３を有するマスター１５を準備し、必要に応じてこのマスター１５の上面を予めフルオロカーボン（ＣＨＦ３）の存在下で反応性イオンエッチングシステムにより処理し、離型膜を形成させておく。そして、このマスター１５の上面にＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤を適度な割合で混合し、脱気したＰＤＭＳプレポリマー混合液３を流し込むか又はスピンコートなどの常法により塗布する。なお、微細構造１３を有するマスター１５自体は公知慣用の光リソグラフィー技術により作製することができる。このようなマスターの作製方法の詳細は当業者に周知であり、特段の説明は不要であろう。
次いで、ステップ（ｂ）において、塗布されたＰＤＭＳプレポリマー混合液を加熱して不完全硬化させる。
その後、ステップ（ｃ）において、前記のようにして製作された不完全硬化状態のＰＤＭＳ５Ａを、マスター１５から引き剥がすことなく、マスター１５に接していない面（すなわち、大気に曝露されている面）に対して、必要に応じて、表面改質処理を行い、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板５Ａの表面改質処理された面上に支持部材１Ａを貼り合わせる。
次いで、ステップ（ｄ）において、支持部材１Ａと不完全硬化ＰＤＭＳ基板５Ａとの貼合わせ複合体１７をマスター１５から引き剥がす。
その後、ステップ（ｅ）において、マスター１５から引き剥がされた貼合わせ複合体１７の不完全硬化ＰＤＭＳ基板５Ａの露出面と、合成樹脂基板７Ａの貼り合わせ面とを、必要に応じて、表面改質処理を行い、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板５Ａの表面改質処理された面（すなわち、微細構造９Ａを有する面）上に合成樹脂基板７Ａを貼り合わせ、再加熱するか又は室温で放置してＰＤＭＳを完全に硬化させ、支持部材１Ａと不完全硬化ＰＤＭＳ基板５Ａと合成樹脂基板７Ａとからなる貼合わせ複合体１９を得る。図示されていないが、得られた貼合せ複合体１９Ａについて更に外形トリミング（外形を切断して形状を整えること）や入出力ポートとなる穴開け加工を施して最終的にマイクロチップとして完成させる。
【００３４】
図４は、ＰＤＭＳ基板５Ａと合成樹脂基板７のどちら側にもマイクロチャネルなどの微細構造９を有する貼り合わせ複合体１９Ａの実施態様を示す概要断面図である。図４に示された貼り合わせ複合体１９Ａにおける合成樹脂基板は図１に示された合成樹脂基板７と同一又は同等なものである。
【００３５】
図３に示される方法において使用される支持部材１Ａは次の２つの要件を満たすことが好ましい。
(a)不完全硬化ＰＤＭＳ基板との接着が比較的短時間で可能であること。
ＰＤＭＳは一般的に難接着性材料であり、その接着方法は限られる。また、接着に長い時間を要すると、その間に不完全硬化のＰＤＭＳ基板の硬化が進んでしまうため、比較的短時間で接着が完了することが好ましい。
(b)型から引き剥がしやすいように弾性であること。
型はリジッドであるため、そこから引き剥がすには、支持部材側がしなる（すなわち、或る程度コシがある）ことが必要である。
【００３６】
図３に示される方法において使用される支持部材１Ａとしては、合成樹脂（例えば、ポリスチレン又はポリメチルメタクリレートなど）又は或る程度の強度を有する合成樹脂フィルム（ポリスチレンフィルム又はポリメチルメタクリレートフィルムなど）などを使用できるが、完全硬化ＰＤＭＳ基板が最も好ましい。２ｍｍ〜１０ｍｍ程度の厚さの完全硬化ＰＤＭＳ基板は適度なゴム弾性を有し、マスター１５からの引き剥がしは容易となる。不完全硬化ＰＤＭＳ基板５Ａと、完全硬化ＰＤＭＳ基板からなる支持部材１Ａとの接着方法としては次の３種類がある。
(a)恒久接着
ＰＤＭＳ同士は恒久接着が可能で、最適な条件で表面改質処理したＰＤＭＳ同士は、貼り合わせた瞬間に恒久接着が完了する、恒久接着による接着面は透明であり、ほぼ一体的なＰＤＭＳ基板となる点においても有利である。
(b)プライマー処理と接着剤
それぞれのＰＤＭＳ基板の表面を適当な薬剤（プライマー）で処理し、その後に瞬間接着剤などの接着剤を用いて接着する。この接着方法では接着面の透明性が損なわれるという欠点がある。
(c)シリコン一液型室温硬化性ゴムで接着する
室温硬化性の一液型シリコンゴムはそのままでもＰＤＭＳに接着する。但し、接着面は不透明となる欠点がある。
支持部材１ＡとしてＰＤＭＳ以外の材料を用いる場合に、接着剤やシリコンゴムが必要になることがある。
【００３７】
図５は、ＰＤＭＳ基板内にマイクロチャネルなどの微細構造が形成されているマイクロチップの別の製造方法を示す工程図である。
先ず、ステップ（ａ）において、上面にマイクロチャネルなどの原型となる微細構造１３を有するマスター１５を準備し、必要に応じてこのマスター１５の上面を予めフルオロカーボン（ＣＨＦ３）の存在下で反応性イオンエッチングシステムにより処理し、離型膜を形成させておく。そして、このマスター１５の上面にＰＤＭＳプレポリマーと硬化剤を適度な割合で混合し、脱気したＰＤＭＳプレポリマー混合液３を流し込むか又はスピンコートなどの常法により塗布する。
次いで、ステップ（ｂ）において、ＰＤＭＳプレポリマー混合液３の上から支持部材１Ａを貼り合わせる。この時、ＰＤＭＳプレポリマー混合液３と支持部材１Ａとの間に空気を挟み込まないように注意する。マスター１５と支持部材１ＡをＰＤＭＳプレポリマー混合液３で接着するような作業となる。ＰＤＭＳプレポリマー混合液３の塗布厚は数百μｍ程度が好ましい。正確な厚さを必要とする場合は、マスター１５と支持部材１Ａとの間に所望のスペーサを適宜挿入する。
その後、ステップ（ｃ）において、貼り合わせ複合体を加熱し、ＰＤＭＳプレポリマー混合液を加熱し、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板５Ａを形成する。
次いで、ステップ（ｄ）において、支持部材１Ａと不完全硬化ＰＤＭＳ基板５Ａとの貼合わせ複合体１７をマスター１５から引き剥がす。これは、ＰＤＭＳプレポリマーは硬化すると支持部材１Ａとの間で或る程度の接着性を示すため、この特性を利用している。接着力は支持部材１Ａの材質などによって異なる。接着性を高くするには、支持部材１ＡのＰＤＭＳとの貼り合わせ面に或る程度の面粗さを持たせるとよい。また、相対的にマスターとＰＤＭＳ基板５Ａとの接着性を低くし、引き剥がし易くしておくことが好ましい。このため、ステップ（ａ）において、マスター１５の表面に離型膜を形成させておくことが好ましい。
その後、ステップ（ｅ）において、マスター１５から引き剥がされた貼合わせ複合体１７の不完全硬化ＰＤＭＳ基板５Ａの露出面と、合成樹脂基板７Ａの貼り合わせ面とを、必要に応じて、表面改質処理を行い、不完全硬化状態のＰＤＭＳ基板５Ａの表面改質処理された面（すなわち、微細構造９Ａを有する面）上に合成樹脂基板７Ａを貼り合わせ、再加熱するか又は室温で放置してＰＤＭＳを完全に硬化させ、支持部材１Ａと不完全硬化ＰＤＭＳ基板５Ａと合成樹脂基板７Ａとからなる貼合わせ複合体１９を得る。図示されていないが、得られた貼合せ複合体１９について更に外形トリミング（外形を切断して形状を整えること）や入出力ポートとなる穴開け加工を施して最終的にマイクロチップとして完成させる。
【００３８】
図５に示された方法において使用される支持部材１Ａとしては、完全硬化したＰＤＭＳ基板が最も好ましいが、合成樹脂（例えば、ポリスチレン又はポリメチルメタクリレートなど）又は或る程度の強度を有する合成樹脂フィルム（ポリスチレンフィルム又はポリメチルメタクリレートフィルムなど）なども使用できる。なお、場合によっては支持部材１Ａを取り除くことも可能である。透明性を必要とするマイクロチップでは、不透明な支持部材１Ａは取り除いて使用する。特に、支持部材１Ａとして鏡面を転写した完全硬化ＰＤＭＳ基板を使用した場合、ＰＤＭＳプレポリマーとの間で適度な接着性を有するので、貼り合わせたまま使用してもよく、取り除いてもよい。図５に示された方法の利点は、ＰＤＭＳ基板５Ａと支持部材１Ａとの接着に接着剤などを使用する必要が無いこと、及び、支持部材１Ａとして完全硬化ＰＤＭＳ基板を使用した場合、下部のＰＤＭＳ基板５Ａと光学的に一体的なＰＤＭＳ基板となることである。
【実施例１】
【００３９】
厚さ１ｍｍ、縦横各１０ｍｍのサイズのポリスチレン製支持部材の一方の表面をフルオロカーボン（ＣＨＦ３）の存在下で反応性イオンエッチングシステムにより処理し、表面にＣＨＦ３剥離膜を形成した。支持部材の剥離膜形成面上に、ＰＤＭＳプレポリマー混合液として、米国のダウ・コーニング社製のSYLGARD 184 SILICONE ELASTOMERを厚さ０．５ｍｍになるようにスピンコート法により塗布した。ＰＤＭＳプレポリマー混合液が塗布された支持部材を、前もって６０℃に加熱したオーブンに入れた。オーブン内の空気はファンにより適宜撹拌した。
３０分間経過後に、オーブンから不完全硬化ＰＤＭＳ基板を有する支持部材を取り出し、別に用意した厚さ１ｍｍ、縦横各１０ｍｍサイズで、一方の表面に幅１００μｍ、深さ２０μｍ、長さ５ｍｍのマイクロチャネルが形成されているポリスチレン基板と共に、反応性イオンエッチング装置内で酸素プラズマにより各貼り合わせ面の表面改質処理を行った。表面改質処理条件は酸素ガス流量２０SCCM、チャンバー内圧力２０Ｐａ、ＲＦ出力２５Ｗ、ＲＦ印加時間５秒間であった。
表面改質処理の後、直ちに支持部材の不完全硬化ＰＤＭＳ基板とポリスチレン基板のマイクロチャネル形成面を密着させて貼り合わせ、そのまま２４時間放置した。放置後のＰＤＭＳ基板は完全に硬化していた。その後、支持部材を剥離した。
完全硬化ＰＤＭＳ基板とポリスチレン基板との接着強度を測定するため剥離試験を行った。完全硬化ＰＤＭＳ基板の端部を把持し、ポリスチレン基板から剥離するために力を加えたところ、ポリスチレン基板から剥がれるのではなく、ＰＤＭＳ基板が千切れてしまった。この結果から、完全硬化ＰＤＭＳ基板とポリスチレン基板とが恒久接着していることが確認された。
表面改質処理条件を、ＲＦ出力１０Ｗ〜２５Ｗ、ＲＦ印加時間５秒間〜１０秒間の範囲内で様々に変化させて、ＰＤＭＳ基板とポリスチレン基板との接着強度を測定したが、何れも恒久接着が形成されていることが確認された。
【実施例２】
【００４０】
実施例１に述べた方法の通りに表面改質処理した後、直ちに支持部材の不完全硬化ＰＤＭＳ基板とポリスチレン基板を密着させて貼り合わせた。その後、ＰＤＭＳ基板は完全に硬化していた。その後、支持部材を剥離した。次いで、実施例１に述べた方法と同様な方法により接着強度を測定したところ、完全硬化ＰＤＭＳ基板とポリスチレン基板とが恒久接着していることが確認された。
【実施例３】
【００４１】
支持部材として、厚さ３ｍｍ、縦横各１０ｍｍのサイズの完全硬化ＰＤＭＳ基板を使用した。この完全硬化ＰＤＭＳ基板表面にＣＨＦ３剥離膜を形成することなく、ＰＤＭＳプレポリマー混合液として、SYLGARD 184 SILICONE ELASTOMERを厚さ１ｍｍになるようにスピンコート法により塗布した。ＰＤＭＳプレポリマー混合液が塗布された完全硬化ＰＤＭＳ支持部材を、前もって６０℃に加熱したオーブンに入れた。オーブン内の空気はファンにより適宜撹拌した。
３０分間経過後に、オーブンから不完全硬化ＰＤＭＳ基板を有する完全硬化ＰＤＭＳ支持部材を取り出し、別に用意した厚さ１ｍｍ、縦横各１０ｍｍサイズで、一方の表面に幅１００μｍ、深さ２０μｍ、長さ５ｍｍのマイクロチャネルが形成されているポリスチレン基板と共に、反応性イオンエッチング装置内で酸素プラズマにより各貼り合わせ面の表面改質処理を行った。表面改質処理条件は酸素ガス流量２０SCCM、チャンバー内圧力２０Ｐａ、ＲＦ出力２５Ｗ、ＲＦ印加時間５秒間であった。
表面改質処理の後、直ちに支持部材の不完全硬化ＰＤＭＳ基板とポリスチレン基板のマイクロチャネル形成面を密着させて貼り合わせ、この貼り合わせ体を再度６０℃のオーブンに入れ、４時間経過後に取り出した。支持部材とポリスチレン基板との間のＰＤＭＳ基板は完全に硬化していた。また、この中間ＰＤＭＳ基板は下部のＰＤＭＳ支持部材と一体化していた。
支持部材と一体化した完全硬化ＰＤＭＳ基板とポリスチレン基板との接着強度を測定するため剥離試験を行った。支持部材と一体化した完全硬化ＰＤＭＳ基板の端部を把持し、ポリスチレン基板から剥離するために力を加えたところ、ポリスチレン基板から剥がれるのではなく、支持部材と一体化した完全硬化ＰＤＭＳ基板が千切れてしまった。この結果から、支持部材と一体化した完全硬化ＰＤＭＳ基板とポリスチレン基板とが恒久接着していることが確認された。
【実施例４】
【００４２】
厚さ６２５μｍ、縦横各１０ｍｍサイズのシリコン基板の一方の表面上に、高さ２０μｍ、幅１００μｍ、長さ３ｍｍのレジスト突起パターンを常法により形成した。このシリコンマスターのレジストパターン形成面に、フルオロカーボン（ＣＨＦ３）の存在下で反応性イオンエッチングシステムで処理することによりＣＨＦ３剥離膜を形成した。次いで、レジストパターン形成面に、ＰＤＭＳプレポリマー混合液として、SYLGARD 184 SILICONE ELASTOMERを厚さ１ｍｍになるようにスピンコート法により塗布した。ＰＤＭＳプレポリマー混合液が塗布されたシリコンマスターを、前もって６０℃に加熱したオーブンに入れた。オーブン内の空気はファンにより適宜撹拌した。
３０分間経過後に、オーブンから不完全硬化ＰＤＭＳ基板を有するシリコンマスターを取り出し、別に用意した厚さ１ｍｍ、縦横各１０ｍｍサイズのポリスチレン支持部材と共に、反応性イオンエッチング装置内で酸素プラズマにより各貼り合わせ面の表面改質処理を行った。表面改質処理条件は酸素ガス流量２０SCCM、チャンバー内圧力２０Ｐａ、ＲＦ出力２５Ｗ、ＲＦ印加時間５秒間であった。表面改質処理終了後、不完全硬化ＰＤＭＳ基板の表面にポリスチレン支持部材を密着させて貼り合わせた。
その後、シリコンマスターから不完全硬化ＰＤＭＳ基板とポリスチレン支持部材との貼合わせ体を剥離した。この貼合わせ体を、別に用意した厚さ１ｍｍ、縦横各１０ｍｍサイズで、一方の表面に幅１００μｍ、深さ２０μｍ、長さ５ｍｍのマイクロチャネルが形成されているポリスチレン基板と共に、反応性イオンエッチング装置内で酸素プラズマにより各貼り合わせ面の表面改質処理を行った。表面改質処理条件は酸素ガス流量２０SCCM、チャンバー内圧力２０Ｐａ、ＲＦ出力２５Ｗ、ＲＦ印加時間５秒間であった。表面改質処理終了後、不完全硬化ＰＤＭＳ基板の表面にポリスチレン基板のマイクロチャネル形成面を密着させて貼り合わせた。
次いで、ポリスチレン支持部材と不完全硬化ＰＤＭＳ基板とポリスチレン基板とからなる貼合わせ体を再度６０℃のオーブンに入れ、４時間経過後に取り出した。ポリスチレン支持部材とポリスチレン基板との間のＰＤＭＳ基板は完全に硬化していた。
完全硬化ＰＤＭＳ基板とポリスチレン支持部材及びポリスチレン基板との接着強度を測定するため剥離試験を行った。ポリスチレン支持部材及びポリスチレン基板の端部を把持し、ポリスチレン基板から剥離するために力を加えたところ、ポリスチレン支持部材及びポリスチレン基板から剥がれるのではなく、ＰＤＭＳ基板が千切れてしまった。この結果から、完全硬化ＰＤＭＳ基板とポリスチレン支持部材及びポリスチレン基板とが恒久接着していることが確認された。
【実施例５】
【００４３】
実施例４で使用したシリコンマスターと同じシリコンマスターを使用した。更に、実施例４と同様にＣＨＦ３剥離膜を形成した。次いで、レジストパターン形成面に、ＰＤＭＳプレポリマー混合液として、SYLGARD 184 SILICONE ELASTOMERを厚さ１ｍｍになるようにスピンコート法により塗布した。
次いで、ＰＤＭＳプレポリマー混合液面上に、厚さ１ｍｍ、縦横各１０ｍｍサイズのポリスチレン支持部材を、間に空気を挟み込まないように慎重に載置し、貼り合わせた。その後、この貼合わせ体を前もって６０℃に加熱したオーブンに入れた。オーブン内の空気はファンにより適宜撹拌した。
３０分間経過後に、オーブンから、ポリスチレン支持部材と不完全硬化ＰＤＭＳ基板とシリコンマスターからなる貼合わせ体を取り出し、この貼合わせ体からシリコンマスターを剥離し、ポリスチレン支持部材と不完全硬化ＰＤＭＳ基板とからなる貼り合わせ体を回収した。この貼合わせ体を、別に用意した厚さ１ｍｍ、縦横各１０ｍｍサイズで、一方の表面に幅１００μｍ、深さ２０μｍ、長さ５ｍｍのマイクロチャネルが形成されているポリスチレン基板と共に、反応性イオンエッチング装置内で酸素プラズマにより各貼り合わせ面の表面改質処理を行った。表面改質処理条件は酸素ガス流量２０SCCM、チャンバー内圧力２０Ｐａ、ＲＦ出力２５Ｗ、ＲＦ印加時間５秒間であった。表面改質処理終了後、不完全硬化ＰＤＭＳ基板の表面にポリスチレン基板のマイクロチャネル形成面を密着させて貼り合わせた。
次いで、ポリスチレン支持部材と不完全硬化ＰＤＭＳ基板とポリスチレン基板とからなる貼合わせ体を再度６０℃のオーブンに入れ、４時間経過後に取り出した。ポリスチレン支持部材とポリスチレン基板との間のＰＤＭＳ基板は完全に硬化していた。
完全硬化ＰＤＭＳ基板とポリスチレン支持部材及びポリスチレン基板との接着強度を測定するため剥離試験を行った。ポリスチレン支持部材及びポリスチレン基板の端部を把持し、ポリスチレン基板から剥離するために力を加えたところ、ポリスチレン支持部材及びポリスチレン基板から剥がれるのではなく、ＰＤＭＳ基板が千切れてしまった。この結果から、完全硬化ＰＤＭＳ基板とポリスチレン支持部材及びポリスチレン基板とが恒久接着していることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の接着方法は、医学、獣医学、歯科学、薬学、生命科学、食品、農業、水産など様々な分野で使用されるマイクロチップの製造に好適に利用することができる。特に、本発明の接着方法により製造された樹脂基板マイクロチップは、蛍光抗体法、in situ Hibridization等に最適なマイクロチップとして、免疫疾患検査、細胞培養、ウィルス固定、病理検査、細胞診、生検組織診、血液検査、細菌検査、タンパク質分析、ＤＮＡ分析、ＲＮＡ分析などの広範な領域で使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明によるＰＤＭＳと樹脂との接着方法の一例を示す工程図である。
【図２】図１に示された本発明の方法において、支持部材として完全硬化のＰＤＭＳ基板を使用した実施態様を示す概要断面図である。
【図３】ＰＤＭＳ基板内にマイクロチャネルなどの微細構造が形成されているマイクロチップの製造方法を示す工程図である。
【図４】ＰＤＭＳ基板と樹脂基板のどちら側にもマイクロチャネルなどの微細構造を有する貼り合わせ複合体１９Ａの実施態様を示す概要断面図である。
【図５】ＰＤＭＳ基板内にマイクロチャネルなどの微細構造が形成されているマイクロチップの別の製造方法を示す工程図である。
【図６】従来のマイクロチップの一例の概要断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１、１Ａ  支持部材
３  ＰＤＭＳプレポリマー混合液
５、５Ａ  不完全硬化ＰＤＭＳ基板
７、７Ａ  樹脂基板
９，９Ａ  微細構造
１１、１７、１９、１９Ａ  貼合わせ複合体
１３  レジストパターン
１５  シリコン基板
【図１】
2005199394.tif 000003
【図２】
2005199394.tif 000004
【図３】
2005199394.tif 000005
【図４】
2005199394.tif 000006
【図５】
2005199394.tif 000007
【図６】
2005199394.tif 000008