(57)【要約】【課題】流路に深いところと浅いところがあり、流路の側面や段差面に傾斜面を形成することができるマイクロチップ構成体およびマイクロチップ製造用金型を製造すること。【解決手段】支持基板Ｔ上に第１のレジストＲ１を塗布した被照射物Ｗを、露光光の入射方向に対して傾斜して配置し、該被照射物Ｗを回転させ、第１のマスクパターンＭＰ１を形成したマスクＭ１を介して露光光を照射する。ついで、露光後の第１のレジストＲ１上に第２のレジストＲ２を塗布し、必要に応じて、第１のマスクパターンＭＰ１とは異なる第２のマスクパターンＭＰ２を形成したマスクＭ２とのアライメントを行い、このマスクＭ２を介して露光光を照射する。そして、現像により第１のレジストＲ１，Ｒ２の露光光照射領域もしくは露光光未照射領域を除去してマイクロチップ構成体を作製する。また、上記現像した部材に電鋳処理を施してマイクロチップ製造用金型を作製する。【選択図】    図３
2012096522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロチップ構成体の製造方法であって、
支持基板上に第１のレジストを塗布する第１の塗布工程と、
該支持基板上に該第１のレジストが塗布されてなる被照射物を露光光の入射方向に対して傾斜して配置し、該被照射物をその法線方向を軸として回転させ、第１のマスクパターンを形成したマスクを介して該被照射物の第１のレジストに露光光を照射する第１の露光工程と、
該被照射物の第１のレジスト上に第２のレジストを塗布する第２の塗布工程と、
前記第１のマスクパターンに対応するパターンを有し、且つ、第１のマスクパターンとは異なる、第２のマスクパターンを形成したマスクを介して該第２のレジストに露光光を照射する第２の露光工程と、
該第１のレジストおよび第２のレジストの各々の露光光照射領域もしくは露光光未照射領域を除去する現像工程と、
を備えることを特徴とするマイクロチップ構成体の製造方法。
【請求項２】
マイクロチップ構成体の製造方法であって、
支持基板上に第１のレジストを塗布する第１の塗布工程と、
前記支持基板上に前記第１のレジストが塗布されてなる被照射物を露光光の入射方向に対して傾斜して配置し、該被照射物をその法線方向を軸として回転させ、第１のマスクパターンおよび複数の第１のアライメントマークパターンを形成した第１のマスクを介して、前記被照射物の第１のレジストに露光光を照射して露光するとともに、前記第１のレジストに複数の第１のアライメントマークを現出させる第１の露光工程と、
前記被照射物の第１のレジスト上に、前記第１のレジストに現出された前記第１のアライメントマークを視認可能な程度に透明な第２のレジストを塗布する第２の塗布工程と、
前記第１のマスクパターンとは異なる第２のマスクパターン、および複数の第２のアライメントマークを形成した第２のマスクを、該第２のアライメントマークおよび前記第１のレジストに現出した第１のアライメントマークに基づき、該第２のマスクを前記被照射物に対して位置決めするアライメント工程と、
前記第２のマスクを介して前記第２のレジストに露光光を照射する第２の露光工程と、
前記第１のレジストおよび前記第２のレジストの各々の露光光照射領域もしくは露光光未照射領域を除去する現像工程と、を備えてなり、
前記アライメント工程は、前記第１のレジストに現出された第１のアライメントマークを前記第２のレジスト越しに視認し、該第１のアライメントマークの位置と、前記第２のマスクの第２のアライメントマークの位置とを一致させることにより行われることを特徴とするマイクロチップ構成体の製造方法。
【請求項３】
マイクロチップ製造用金型の製造方法であって、
支持基板上に第１のレジストを塗布する第１の塗布工程と、
該支持基板上に該第１のレジストが塗布されてなる被照射物を露光光の入射方向に対して傾斜して配置し、該被照射物をその法線方向を軸として回転させ、第１のマスクパターンを形成したマスクを介して該被照射物の第１のレジストに露光光を照射する第１の露光工程と、
該被照射物の第１のレジスト上に第２のレジストを塗布する第２の塗布工程と、
前記第１のマスクパターンに対応するパターンを有し、且つ、第１のマスクパターンとは異なる、第２のマスクパターンを形成したマスクを介して該第２のレジストに露光光を照射する第２の露光工程と、
該第１のレジストおよび第２のレジストの各々の露光光照射領域もしくは露光光未照射領域を除去する現像工程と、
該第１のレジストおよび該第２のレジスト上に電鋳処理を行い金属板を形成する電鋳工程と、
該金属板を、該第１のレジスト、該第２のレジストおよび該支持基板から剥離する剥離工程と、
を備えることを特徴とするマイクロチップ製造用金型の製造方法。
【請求項４】
マイクロチップ製造用金型の製造方法であって、
支持基板上に第１のレジストを塗布する第１の塗布工程と、
前記支持基板上に前記第１のレジストが塗布されてなる被照射物を露光光の入射方向に対して傾斜して配置し、該被照射物をその法線方向を軸として回転させ、第１のマスクパターンおよび複数の第１のアライメントマークパターンを形成した第１のマスクを介して、前記被照射物の第１のレジストに露光光を照射して露光するとともに、前記第１のレジストに複数の第１のアライメントマークを現出させる第１の露光工程と、
前記被照射物の第１のレジスト上に、前記第１のレジストに現出された前記第１のアライメントマークを視認可能な程度に透明な第２のレジストを塗布する第２の塗布工程と、
前記第１のマスクパターンとは異なる第２のマスクパターン、および複数の第２のアライメントマークを形成した第２のマスクを、該第２のアライメントマークおよび前記第１のレジストに現出した第１のアライメントマークに基づき、該第２のマスクを前記被照射物に対して位置決めするアライメント工程と、
前記第２のマスクを介して前記第２のレジストに露光光を照射する第２の露光工程と、
前記第１のレジストおよび前記第２のレジストの各々の露光光照射領域もしくは露光光未照射領域を除去する現像工程と、
前記第１のレジストおよび前記第２のレジスト上に電鋳処理を行い金属板を形成する電鋳工程と、
前記金属板を、前記第１のレジスト、前記第２のレジストおよび前記支持基板から剥離する剥離工程と、を備えてなり、
前記アライメント工程は、前記第１のレジストに現出された第１のアライメントマークを前記第２のレジスト越しに視認し、該第１のアライメントマークの位置と、前記第２のマスクの第２のアライメントマークの位置とを一致させることにより行われることを特徴とするマイクロチップ製造用金型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学分析やその他の化学操作において液体の操作等に用いられるマイクロチップを構成するために使用されるマイクロチップ構成体の製造方法およびこのようなマイクロチップの製造に使用されるマイクロチップ製造用金型の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィ技術は、微細なパターンを形成する技術としてＬＳＩ（大規模集積回路）を中心として、電気回路、半導体素子のほか、ディスプレイなどの様々な用途に使用されている。特に、最近では、ナノテクノロジ技術の進歩に伴い、半導体集積回路作製技術を応用することにより、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）への応用が広がっている。ＭＥＭＳとは、機械要素部品、センサー、アクチュエータ、電子回路を一つのシリコン基板、ガラス基板、有機材料等の上に集積したデバイスをいう。
【０００３】
上述したＭＥＭＳの応用として、化学分析やその他の化学操作等において液体の操作等に用いられるマイクロチップが知られている。
例えば、非特許文献１には、マイクロチップにおける流体制御、マイクロチップの分析化学、合成化学等への応用等について記載されている。また、特許文献１，２には、マイクロチップにおける流体の混合、制御などについて記載されている。
このようなマイクロチップは、互いに微細な流路や被検査液を充填するための液体槽のパターンが形成された複数のチップ基板を貼り合わせるか、若しくは、流路や液体槽のパターンが形成された一方のチップ基板と、流路等が形成されていない平板状の他方のチップ基板とを貼り合わせることによって形成される。
かかるマイクロチップを構成するための所定の流路や液体槽のパターンが形成されたマイクロチップ構成体は、例えば、レジストが塗布された基板に対し、マスクパターンを有するフォトマスクを介して露光光を照射し、現像することにより作製することができる。
また、上記のように形成されたマイクロチップ構成体を用いて、所定の流路や液体槽のパターンが形成されたマイクロチップ形成用の金型を作製し、この金型を使用してプラスチック成形を行うことによって作製することもできる。
【０００４】
例えば特許文献３には、レジストが塗布された基板に対し、マスクパターンを有するフォトマスクを介して垂直方向から露光光を照射し、該レジストの非露光領域を現像液で溶解して除去することによって流路などのパターンを形成し、現像後の基板およびレジスト上に電気鍍金により金属板を形成した後、該金属板を基板およびレジストから剥離し、かかる方法によって得られた流路パターンを有する金属板を、マイクロチップ形成用の金型として使用することが記載されている。
また、特許文献３には、上記のようにして作製した金型に周知の樹脂成形法、例えば、熱可塑性のプラスチック板を加熱下で押圧するホットプレスを適用することにより、凹部パターンを有するマイクロチップを形成することができることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３４６３５５号公報
【特許文献２】特開２００６−７１３８８号公報
【特許文献３】特開２００７−６２２５３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】上野雅晴  他２「マイクロ化学」、表面科学、特集！ＭＥＭＳ  ＭＥＭＳの最前線、社団法人  日本表面科学会、２００５年、Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．２，ｐｐ．７４−８１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献１、特許文献１，２に記載されるように、マイクロチップに形成された流路（以下、マイクロ流路という）には微量な流体が導入され、混合・分離等の操作が行われる。
このような操作の一つとして、例えば非特許文献１に記載されるように、マイクロ流路にダム構造（凹所）を形成し、そこにビーズをせき止め、ビーズ表面を反応場として利用することにより反応操作の効率化を図ることが行われる。
また、特許文献１，２に記載されるように、複数種類の液体を効果的に混合したり、測定用に液体を収束させるため、マイクロ流路に突起を設けることが行われている。
以上のような操作を行うためには、マイクロ流路内には、ダムの役割を果たすための液溜まり、或いは反応表面積をかせぐためのビーズを充填するための凹所等の、他の流路から一段深くなった液槽を形成したり、突起を設けることが必要である。
【０００８】
しかしながら、マイクロ流路の深い場所と浅い場所の境界部における段差が底面に対して直角であると、渦等が発生しやすく、液が円滑に循環しない場合が生じたり、底面角部に泡が溜まりやすく、これが測定等に誤差が生ずる原因となる。すなわち、単にマイクロ流路の深さを変えるだけでは、必ずしも円滑な液体操作を行うことができない恐れがある。
このような問題を解決するためには、深さが異なるマイクロ流路の境界部に傾斜面を形成することが望ましい。
また、前記したようにマイクロチップ形成用の金型を作製し、この金型を使用してプラスチック成形を行ってマイクロチップを製造する場合には、プラスチック成形品を金型から離型する型抜作業を容易にするため、金型の凸状部の側面を該金型の基板の法線方向に対して傾斜させ、該凸状部の幅が該凸状部の頂部に向かうに従い次第に縮小するものとすることが望ましい。
【０００９】
前述した特許文献３に記載の製造方法では、流路（溝）の深さが一定のマイクロチップしか作製することができず、また、レジストが塗布された基板に対し、基板の法線方向に対して垂直方向から露光光を照射しているため、流路パターンの断面が矩形状になり、流路に傾斜面を形成することができない。
本発明は上記した問題点を解決するものであって、マイクロチップの流路に深いところと浅いところを形成することができ、また、マイクロチップの流路の側面や段差面に傾斜面を形成することができるマイクロチップ構成体の製造方法およびマイクロチップ製造用金型の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明においては、マイクロ流路の深さを変えるため、それぞれ異なるマスクパターンを介して露光工程を２回実施する。具体的には第１のマスクパターンを有する第１のマスク、および第１のマスクパターンとは異なる第２のマスクパターンを有する第２のマスクを使用し、第１のマスクを介して第１のレジストに光を照射し、次いで、第２のマスクを介して第２のレジストに光を照射する。
また、マイクロ流路に傾斜面を形成するため、特に第１の露光工程においては、被照射物を露光光の入射方向に対して傾斜して配置し、該被照射物をその法線方向を軸として回転させながら、マスクパターンを形成したマスクを介して該被照射物に露光光を照射する。
【００１１】
ここで、マイクロ流路、並びにマイクロ流路内の液槽および突起のパターンを高精度に形成する場合には、第１のマスクを介して第１のレジストに転写される第１のマスクパターンと、第２のマスクを介して第２のレジストに転写される、第１のマスクパターンと異なる第２のマスクパターンとを高精度に位置合わせする必要がある。
このため、本発明においては、第２のマスクを被照射物の第２のレジストに対して、次のようにして精度良くアライメントする。
第１の露光工程において、第１のアライメントマークパターンを有する第１のマスクを介して第１のレジストに露光光を照射して露光するとともに、第１のレジストに第１のアライメントマークを現出させる。この場合、第１のレジストは、露光光の照射により変色する特性を有するものを使用する。
これにより、第１の露光工程後は、第１のレジストは、第１のマスクの第１のアライメントマークパターンに対応する箇所の色彩が、その他の箇所の色彩と異なるため、第１のレジスト上に第１のアライメントマークが現出する。第１のレジスト上に塗布された第２のレジストは、第１のアライメントマークを視認できる程度に透明である。第２のマスクの被照射物に対して位置合わせするアライメント工程は、第２のレジスト越しに、第１のレジストに現出した第１のアライメントマークを視認し、第２のマスクの第２のアライメントマークの位置を第１のアライメントマークの位置と一致させることによって行われる。このようにして、マイクロ流路、並びにマイクロ流路内の液槽および突起のパターンを精度良く形成することができる。
【００１２】
すなわち、本発明においては、以下のようにしてマイクロチップ構成体およびマイクロチップ製造用金型を製造する。
（１）支持基板上に第１のレジストを塗布し、該支持基板上に該第１のレジストが塗布されてなる被照射物を、露光光の入射方向に対して傾斜して配置し、該被照射物をその法線方向を軸として回転させ、第１のマスクパターンを形成したマスクを介して該被照射物の第１のレジストに露光光を照射する。ついで、該被照射物の第１のレジスト上に第２のレジストを塗布し、第１のマスクパターンとは異なる、第２のマスクパターンを形成したマスクを介して該第２のレジストに露光光を照射する。そして、該第１のレジストおよび第２のレジストの各々の露光光照射領域もしくは露光光未照射領域を除去してマイクロチップ構成体を製造する。
（２）上記（１）のマイクロチップ構成体の製造において、第１の露光工程で、前記被照射物の第１のレジストに露光光を照射して露光するとともに、前記第１のレジストに複数の第１のアライメントマークを現出させ、第２の塗布工程において、前記第１のレジストに現出された前記第１のアライメントマークを視認可能な程度に透明な第２のレジストを塗布する。
次に、アライメント工程を設けて、前記第１のマスクパターンとは異なる第２のマスクパターン、および複数の第２のアライメントマークを形成した第２のマスクを、該第２のアライメントマークおよび前記第１のレジストに現出した第１のアライメントマークに基づき、該第２のマスクを前記被照射物に対して位置決めする。すなわち、前記第１のレジストに現出された第１のアライメントマークを前記第２のレジスト越しに視認し、該第１のアライメントマークの位置と、前記第２のマスクの第２のアライメントマークの位置とを一致させる。
次いで（１）と同様に、第２の露光工程において、前記第２のマスクを介して前記第２のレジストに露光光を照射する。そして、前記第１のレジストおよび前記第２のレジストの各々の露光光照射領域もしくは露光光未照射領域を除去する。
（３）上記（１）のようにして形成した第１のレジストおよび該第２のレジスト上に電鋳処理を行い金属板を形成し、該金属板を、該第１のレジスト、該第２のレジストおよび該支持基板から剥離することによりマイクロチップ製造用金型を製造する。
（４）上記（２）のようにして形成した第１のレジストおよび該第２のレジスト上に電鋳処理を行い金属板を形成し、該金属板を、該第１のレジスト、該第２のレジストおよび該支持基板から剥離することによりマイクロチップ製造用金型を製造する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）第１のマスクパターンを有する第１のマスク、および第１のマスクパターンとは異なる第２のマスクパターンを有する第２のマスクを使用し、第１のマスクを介して第１のレジストに光を照射し、次いで、第２のマスクを介して第２のレジストに光を照射して、マイクロチップ構成体を製造しているので、深いところや浅いところがあるマイクロ流路を有するマイクロチップ構成体や、このようなマイクロ流路を持つマイクロチップ製造するための金型をフォトリソグラフィ技術を用いて、比較的容易に製造することができる。
そして、このようにして製造したマイクロ流路を有するマイクロチップを用いることにより、反応・混合・分離等の液体の操作を効果的に行うことが可能となる。
（２）レジストを塗布した基板を露光光の入射方向に対して傾斜して配置し、該基板をその法線方向を軸として回転させながら、パターンを形成したマスクを介して該レジストに露光光を照射して露光する、いわゆる回転傾斜露光方法を利用することで、マイクロ流路の側面や段差面に傾斜面を形成することができる。
このようにして製造したマイクロ流路を有するマイクロチップを用いることにより、円滑な液体操作を行うことが可能となる。
（３）第１の露光工程で、前記第１のレジストに複数の第１のアライメントマークを現出させ、第２の塗布工程において、前記第１のレジストに現出された前記第１のアライメントマークを視認可能な程度に透明な第２のレジストを塗布し、アライメント工程において、アライメントマークを形成した第２のマスクを、該第２のマスクのアライメントマーク及びおよび前記第１のレジストに現出した第１のアライメントマークに基づき位置決めしているので、第１のマスクパターンと第２のマスクパターンとを高精度に位置合わせすることができ、マイクロ流路、並びにマイクロ流路内の液槽および突起のパターンを精度良く形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の回転傾斜露光を実行するための回転傾斜露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】回転傾斜露光装置による露光プロセスを説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図４】アライメントが精度よく行われなかった場合の問題点を説明する図である。
【図５】本発明のマイクロチップ構成体およびマイクロチップ製造用金型の製造方法におけるアライメント工程を説明するための図である。
【図６】回転傾斜露光を行わない場合のアライメントおよび露光を行うための装置の構成例を示す図である。
【図７】アライメント顕微鏡により観察されるアライメントマーク画像を示す図である。
【図８】回転傾斜露光を行う場合のアライメント機構の構成例を示す図である。
【図９】作製されたマイクロチップ製造用の金型の一例を示す図である。
【図１０】作製されたマイクロチップの構成例を示す図である。
【図１１】アライメントマークの形状が井桁状の場合を示す図である。
【図１２】第２のアライメントマークを、第１のアライメントマークよりも大きくした場合を示す図である。
【図１３】第１の実施例の変形例（１）を示す図である。
【図１４】第１の実施例の変形例（２）を示す図である。
【図１５】本発明の第２の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明のマイクロチップ構造体あるいはマイクロチップ製造用金型を製造するための回転傾斜露光を実行するための回転傾斜露光装置の概略構成を示す図である。
光出射部１０は、光源としてのショートアーク型のランプ１、楕円集光鏡２、第１の平面鏡３、インテグレータレンズ４、シャッタ５、第２の平面鏡６、コリメータレンズ７などを備える。
ランプ１は露光光（紫外線）を含む光を出射する。ランプ１から出射した露光光Ｌは、楕円集光鏡２により反射されて集光され、第１の平面鏡３を介してインテグレータレンズ４に入射する。インテグレータレンズ４から出射した光は、シャッタ５、第２の平面鏡６を介してコリメータレンズ７に入射し、コリメータレンズ７によって平行光となって光出射部１０から出射する。
回転ステージ部１１は、被照射物Ｗを載せる回転ステージ１１ａと、このステージ１１ａを回転させる回転モータ１１ｂを有する。回転モータ１１ｂの回転軸１１ｃは、回転ステージ１１ａの中心に接続されている。回転モータ１１ｂが動作すると、回転軸１１ｃを介して回転ステージ１１ａが回転する。
回転ステージ部１１は、光出射部１０から出射する光の光軸に対して斜めに配置される。
回転ステージ１１ａに載せる被照射物Ｗは、支持基板Ｔ上にレジストＲを塗布すると共に、該レジストＲ上にパターンが形成されたマスクＭが密着するように配置されたものであり、光出射部１０から出射される露光光Ｌの入射方向に対して傾斜して配置される。
被照射物Ｗを上記回転モータ１１ｂによってマスクＭおよび支持基板Ｔの法線方向を軸として回転させながら、光出射部１０から出射する露光光ＬをマスクＭを介してレジストＲに照射する。
【００１６】
図２は上記の回転傾斜露光装置による露光プロセスを説明する図である。
図２（ａ）は、露光を開始した時点の状態を示す図である。マスクＭの黒い部分はパターンが形成され光が透過されない部分である。レジストＲのハッチングの部分は光が照射されて露光されている部分である。上記したように、マスクＭを光が入射する側に向けておいた被照射物Ｗに対して、斜めに光が照射されるので、レジストＲは傾斜して露光される。
図２（ｂ）は被照射物Ｗが、同図（ａ）の状態から１８０°回転した状態を示す図である。レジストＲの露光された領域が増え、露光されない領域は、マスクＭのパターンを底辺として徐々に細くなる。
図２（ｃ）は、被照射物Ｗを１回転させて露光を終え、現像した状態を示す図であり、レジストＲのマスクＭに密着していた面を上にして示している。
使用したレジストがネガ型レジストの場合は、同図に示すように、露光されない部分のレジストが現像液に溶ける。したがって、残ったレジストには、例えば円錐状や角錐状の凹部が形成される。
一方、使用したレジストＲがポジ型レジストであれば、光が照射された部分のレジストＲが現像液に溶けて、マスクＭに形成したパターンの形状を底面とする斜面を持った立体パターンが形成される。マスクＭに形成したパターンの形状が円であれば円錐形状になり、マスクＭのパターンの形状が四角であれば四角錐形状になる。
形成されるレジストによる３次元構造の傾斜角θは、回転傾斜露光装置の被照射物Ｗの、光軸ＬＡに対する傾斜角度を変えることによって変えることができる。
【００１７】
図３は、回転傾斜露光を用いたマイクロチップ構成体およびマイクロチップ製造用の金型の製造方法の第１の実施例を示す図である。同図では、マイクロチップを形成するための構成のうちのごく一部を示す。
なお、図３において、「（ｅ）現像」までの工程を実施することによりマイクロチップ構成体が得られ、さらに（ｆ）から（ｈ）の工程を実施することによりマイクロチップ製造用の金型を作製することができる。
本実施例は、互いに異なるパターンを有する２種類のマスクを使用し、それぞれのマスクを使用した露光を順次に実行すると共に、露光後のレジストを一括して現像することによりマイクロチップ構成体、金型を製造するものである。
【００１８】
図３（ａ）は第１の塗布工程を示す。第１の塗布工程では、支持基板Ｔ上に第１のレジストＲ１を塗布して被照射物Ｗを形成する。
図３（ｂ）は第１の露光工程を示す。第１の露光工程では、支持基板Ｔ上に第１のレジストＲ１を塗布してなる被照射物Ｗを図１に示す回転ステージ部１１に設置し、該被照射物Ｗに対し、第１のマスクパターンＭＰ１を有する第１のマスクＭ１を介して露光光Ｌが照射される。露光光Ｌの照射は、前記したように、被照射物Ｗに対し斜めに光を照射しながら、被照射物Ｗを回転させることによって行う。
第１のマスクパターンＭＰ１は、ここではマイクロチップの被検査液が充填される液体槽の形状に対応するために矩形状に形成されている。第１のレジストＲ１としては、例えば日立化成工業製ＨＭシリーズ、同ＲＹシリーズ、旭化成のＵＦＧシリーズ、ニチゴーモートンのＮＩＴシリーズ、ＪＳＲのＴＨＢシリーズを用いることができる。
第１のレジストＲ１の厚みは、特に限定されないが、マイクロチップの流路の深さを考慮して、１０〜２５０μｍとされる。支持基板Ｔは、光出射部１０からの露光光Ｌを透過させる必要はないので、ガラス基板のほか、シリコン基板、プラスチック基板、銅基板などを適宜使用可能である。
同図に示す第１のマスクＭ１，２は、例えば、透明なガラス基板上に、マイクロチップに形成する凹部パターンに対応してクロム等でパターンを形成することによって作製されたものである。露光光はレジストが感光する波長の光であり、例えば紫外線が使用される。
【００１９】
図３（ｃ）は第２の塗布工程を示す。第２の塗布工程では、露光後の第１のレジストＲ１の上に第２のレジストＲ２を塗布する。
図３（ｄ）は第２の露光工程を示す。第２の露光工程では、露光後の第１のレジストＲ１上に第２のレジストＲ２を塗布した被照射物Ｗに対し、第２のマスクパターンＭＰ２を有する第２のマスクＭ２を介して露光光Ｌが照射される。露光光Ｌの照射は、上記第１の露光工程と同様に、被照射物Ｗに対し斜めに光を照射しながら、被照射物Ｗを回転させることによって行う。なお、第２のマスクパターンＭＰ２により形成される凹部の側面を傾斜面にしない場合には、被照射物Ｗを斜めに傾けることなく、かつ回転させずに露光してよい。
第２のマスクパターンＭＰ２は、図３（ｂ）の第１のレジストＲ１の未露光領域Ｂに対応する矩形状の中央側パターンＭＰ２２と、該中央側パターンの延伸方向両端に連設され、中央側パターンＭＰ２２よりも幅の狭い一対の矩形状の端部側パターンＭＰ２１，ＭＰ２３とで構成され、第１のマスクパターンＭＰ１と異なっている。第２のレジストＲ２は、前記した第１のレジストＲ１と同様例えば日立化成工業製ＨＭシリーズなどのドライフィルムや日本化薬製ＳＵ−８などの液レジストを用いることができる。
なお、第２のマスクＭ２は、第１のマスクＭ１と同じく、透明なガラス基板上にクロムで所定のパターンを形成することによって作製される。
【００２０】
図３（ｅ）は現像工程を示す。現像工程では、露光後の被照射物Ｗを現像液に浸すことで現像を行う。現像工程は、各露光工程の終了毎に逐一実行するのではなく、第１および第２の露光工程が全て完了した後に一括して実行する。
支持基板に塗布されたレジストはネガ型であるため、図３（ｂ）に示す光が照射されていない領域Ｂと、図３（ｄ）に示す光が照射されていない領域Ｃとがそれぞれ現像液に溶解し、領域Ｂ，Ｃを除く領域が露光光Ｌによって硬化して残存し、図３（ｅ）に示すように第１および第２のレジストに凹部パターンＰ１，Ｐ２が形成される。現像液は、市販品のうち容易に入手可能なものであり、例えば炭酸ナトリウム水溶液等の弱アルカリ液が使用される。
上記現像された部材は、マイクロチップ構成体として使用することができ、例えば平板状の基板などに貼り合わせることにより、マイクロチップとして、あるいはその一部として使用することができる。
上記現像した部材からマイクロチップ製造用金型を作製する場合には、以下の工程を実施する。
【００２１】
図３（ｆ）（ｇ）は電鋳工程を示す。図３（ｆ）に示すように、通電性を持たせるために、現像後のレジスト上にスパッタ等によって金属薄膜Ｊを形成する。金属薄膜Ｊは電鋳時の電極として作用する。
図３（ｇ）に示すように、金属薄膜Ｊ（金属薄膜Ｊの材料は、ニッケル、クロム、タングステン、タンタル等）上に電鋳処理を行うことによって金属板Ｋを形成する。金属板Ｋの材質は、電鋳を効率良く行うことができるものであれば何ら限定されず、例えばニッケル（Ｎｉ）、ニッケルコバルト（Ｎｉ−Ｃｏ）や銅（Ｃｕ）などを使用することができる。ただし、金属板Ｋは後に金型になるから、堅牢性を確保すべく、０．３ｍｍ以上の厚みに形成されることが望ましい。
電鋳処理における電鋳浴の代表的な条件は、例えば以下の通りである。
・スルファミン酸ニッケル    ４５０〜６５０ｇ／Ｌ
・塩化ニッケル       ５〜４０ｇ／Ｌ
・硼酸 ３０〜４０ｇ／Ｌ
・ｐＨ ３．５〜４．５
・温度 ５０〜７０°Ｃ
・電流密度  ５〜９０Ａ/ｄｍ２
【００２２】
図３（ｈ）は離型工程を示す。図３（ｇ）で形成した金属板Ｋから、第１のレジストＲ１、第２のレジストＲ２および支持基板Ｔを剥離させ、金属板Ｋのみを取出す。支持基板Ｔの剥離は機械的に行うことができる。レジストＲ１，Ｒ２は、市販の剥離液によって溶解除去することができる。剥離液としては、例えば、３ｗｔ％水酸化ナトリウム溶液が使用される。
上記工程を実行することによって得られた図３（ｈ）に示す金属板Ｋは、マイクロチップの基板に形成する凹部パターンＰ１，Ｐ２に対応した凸状部２１，２２を表面に有しており、そのままマイクロチップ製造用の金型として使用することができる。
【００２３】
ところで、前述したように、マイクロ流路、並びにマイクロ流路内の液槽および突起のパターンを高精度に形成するためには、第１のマスクを介して第１のレジストに転写される第１のマスクパターンと、第２のマスクを介して第２のレジストに転写される、第１のマスクパターンと異なる第２のマスクパターンとを高精度に位置合わせする必要がある。
仮に、第１のマスクパターンと、第２のマスクパターンとが精度良くアライメントされていなかった場合、本来は深い液槽のパターンを形成したい箇所が浅くなったり、浅い流路を形成したい箇所が深くなったりし、マイクロチップにおいて所望のパターンを形成することができないという不具合を生じる。
図４は前記図３に示したように、第１のマスクＭ１と第２のマスクＭ２を用いて、ネガ型のレジストが塗布された被照射物に対して順次露光した場合においてアライメントが精度よく行われた場合と、行われなかった場合を示し、図４（ａ）は第１、第２のマスクパターンとが精度良くアライメントされた場合、同図（ｂ）は精度よくアライメントされなかった場合を示す。
【００２４】
同図において、領域Ａは第１のマスクＭ１の第１のマスクパターンＭＰ１により遮光されて光が照射されない領域を示し、領域Ｂは第２のマスクＭ２の第２のマスクパターンＭＰ２により遮光されて光が照射されない領域を示す。
同図（ａ）に示すように、精度よくアライメントが行われ、第１のマスクパターンＭＰ１により遮光された領域Ａと第２のマスクパターンＭＰ２により遮光された領域Ｂの位置が重なっている場合には、前記図３に示したように、第１の第１のマスクパターンＭＰ１により光が照射されない領域Ａには深い凹部が形成され、第２のマスクパターンＭＰ２より光が照射されない領域Ｂには浅い凹部が形成される。
これに対し、同図（ｂ）に示すように、精度よくアライメントが行わず、第１のマスクパターンＭＰ１により遮光された領域Ａと第２のマスクパターンＭＰ２により遮光された領域Ｂの位置がずれている場合には、領域Ａ，Ｂが重なっている部分には深い凹部が形成されるが、本来深い凹部を形成したい部分が深くならず、また、浅い凹部を形成したい部分の一部に深い凹部が形成される等の不具合が生ずる。
したがって、第２のマスクＭ２を被照射物Ｗの第２のレジストに対して、精度良くアライメントすることにより、上記不具合が生ずるのを回避することができる。
【００２５】
次に、前記第１の実施例において、上記アライメントを行って露光する場合について、前記図３を参照しながら説明する。なお、アライメント工程を行うことを除き、基本的には前記図３と同じである。
第１の塗布工程では、前記図３に示したように、支持基板Ｔ上に第１のレジストＲ１を塗布して被照射物Ｗを形成する。
第１の露光工程では、図３（ｂ）に示すように、支持基板Ｔ上に第１のレジストＲ１を塗布してなる被照射物Ｗに対し、第１のマスクパターンＭＰ１及び第１のアライメントマークを有する第１のマスクＭ１を介して露光光Ｌが照射される。露光光Ｌの照射は、前記したように、被照射物Ｗを図１に示す回転ステージ部１１に設置し、該被照射物Ｗに対し斜めに光を照射しながら、被照射物Ｗを回転させることによって行う。
第１のレジストＲ１は、露光光を照射することによって変色する特性を有するものを用いる。これにより第１のレジストＲ１上に第１のアライメントマークが現出する。
第１のレジストＲ１としては、例えば日立化成工業製ＨＭシリーズ、同ＲＹシリーズ、旭化成のＵＦＧシリーズ、ニチゴーモートンのＮＩＴシリーズ、ＪＳＲのＴＨＢシリーズを用いることができる。レジストＲ１の厚みは、前記したように、マイクロチップの流路の深さを考慮して、１０〜２５０μｍとされる。支持基板Ｔは、光出射部１０からの露光光Ｌを透過させる必要はないので、ガラス基板のほか、シリコン基板、プラスチック基板、銅基板などを適宜使用可能である。
【００２６】
図３（ｃ）は第２の塗布工程を示す。第２の塗布工程では、露光後の第１のレジストＲ１の上に第２のレジストＲ２を塗布する。第２のレジストＲ２は、第１のレジストＲ１に現出された第１のアライメントマークを、当該第２のレジストＲ２越しに視認することができる程度に可視光に対して透明である。
次に図３（ｄ）に示す第２の露光工程を行うが、前記したように、マイクロ流路、並びにマイクロ流路内の液槽および突起のパターンを高精度に形成するため、第２の露光工程を実行する前に、後述するアライメント工程を行う。
アライメント工程は、第１のマスクによって被照射物Ｗに転写された第１のマスクパターンＭＰ１と、第２のマスクＭ２によって被照射物Ｗに転写される第２のマスクパターンＭＰ２とを精度良く対応させるために必要である。かかるアライメント工程は、第１の露光工程終了後に、第１のレジストＲ１に現出した第１のアライメントマークと、第２のマスクＭ２のアライメントマークとに基いて実行される。
【００２７】
第２の露光工程においては、露光後の第１のレジストＲ１上に第２のレジストＲ２を塗布した被照射物Ｗに対し、第２のマスクパターンＭＰ２を有する第２のマスクＭ２を介して露光光Ｌが照射される。露光光Ｌの照射は、上記第１の露光工程と同様に、被照射物Ｗに対し斜めに光を照射しながら、被照射物Ｗを回転させることによって行うが、第２のマスクパターンにより形成される凹部の側面を傾斜面にしない場合には、被照射物Ｗに対し斜めに光を照射せず、且つ、被照射物Ｗを回転させずに露光してよい。第２のレジストＲ２は、前記した第１のレジストＲ１としては、例えば日立化成工業製ＨＭシリーズ、同ＲＹシリーズ、旭化成のＵＦＧシリーズ、ニチゴーモートンのＮＩＴシリーズ、ＪＳＲのＴＨＢシリーズを用いることができる。
【００２８】
図３（ｅ）は現像工程を示す。現像工程では、露光後の被照射物Ｗを現像液に浸すことで現像を行う。現像工程は、各露光工程の終了毎に逐一実行するのではなく、第１および第２の露光工程が全て完了した後に一括して実行する。これにより、図３（ｅ）に示すように第１および第２のレジストに凹部パターンＰ１，Ｐ２が形成される。
上記現像された部材は、マイクロチップ構成体として使用することができ、例えば平板状の基板などに貼り合わせることにより、マイクロチップとして、あるいはその一部として使用することができる。
上記現像した部材からマイクロチップ製造用金型を作製する場合には、図３（ｆ）に示すように、通電性を持たせるために、現像後のレジスト上にスパッタ等によって金属薄膜Ｊを形成し、図３（ｇ）に示すように、金属薄膜Ｊ（金属薄膜Ｊの材料は、ニッケル、クロム、タングステン、タンタル等）上に電鋳処理を行うことによって金属板Ｋを形成する。
金属板Ｋの材質は、厚み等は、前記と同様であり、また、電鋳処理における電鋳浴の代表的な条件も前記した通りである。
図３（ｈ）は離型工程を示し、図３（ｇ）で形成した金属板Ｋから、前記したように第１のレジストＲ１、第２のレジストＲ２および支持基板Ｔを剥離させ、金属板Ｋのみを取出す。上記工程を実行することによって得られた図３（ｈ）に示す金属板Ｋは、マイクロチップの基板に形成する凹部パターンＰ１，Ｐ２に対応した凸状部２１，２２を表面に有しており、そのままマイクロチップ製造用の金型として使用することができる。
【００２９】
次に、第２のマスクの被照射物に対する位置合わせを行うアライメント工程について図５を用いて説明する。
図５は、本発明のマイクロチップ構成体およびマイクロチップ製造用金型の製造方法における露光工程、アライメント工程を説明するための図である。
図５（ａ）はレジスト支持基板、図５（ｂ）はレジスト支持基板上に第１のレジストＲ１を塗布したものを示す。図５（ｃ）は第１のマスクＭ１を示す。
第１の露光工程に使用される第１のマスクＭ１には、第１のマスクパターンＭＰ１と、第１のアライメントマークパターンＡＭＰ１、ＡＭＰ１´とが形成されている。図５（ｃ）では第１のマスクパターンＭＰ１と、第１のアライメントマークパターンＡＭＰ１が形成された領域が黒で示され、それ以外のパターンが形成されていない領域が白で示されている。
第１のアライメントマークパターンＡＭＰ１、ＡＭＰ１´は、第１のマスクパターンＭＰ１と同じく、ガラスなどの透明基板上に形成されたクロムのパターンによって構成される。アライメントマークパターンＡＭＰ１、ＡＭＰ１´は、ガラス基板上の、第１のマスクパターンＭＰ１を形成しない箇所において、極度に接近することのないよう所定の距離を隔てて複数形成される。
【００３０】
アライメントマークパターンＡＭＰ１は少なくとも２つ形成されることが好ましい。図５（ｃ）の例では、２つのアライメントマークパターンＡＭＰ１、ＡＭＰ１´が、第１のマスクパターンＭＰ１を挟んで透明基板の対角線上に並ぶように形成されている。アライメントマークパターンＡＭＰ１、ＡＭＰ１´の形状は、同図では十字状であるが、特に限定されるものではない。アライメントマークＡＭＰ１、ＡＭＰ１´は、幅が約１５μｍである（ガラス基板は  縦３５ｍｍ、横４０ｍｍ）。かかる第１のマスクＭ１を介して露光光が第１のレジストＲ１に照射される。
図５（ｄ）は、上記の第１のマスクＭ１を介して行われた、第１の露光工程終了後の第１のレジストＲ１を示す。第１のレジストＲ１は、露光光を照射することによって変色する特性を有する。同図では、第１のレジストＲ１の露光光照射領域は濃いハッチングで示され、露光光非照射領域が白で示されている。このように、第１のレジストＲ１に露光光が照射されることによって、露光光照射領域が変色する一方で、露光光非照射領域は変色しないので、露光光照射領域の色彩が露光光非照射領域の色彩と異なるので、第１のレジスト上に第１のアライメントマークＡＭ１、ＡＭ１´が現出する。露光光照射により、第１のアライメントマークＡＭ１、ＡＭ１´と共に、第１のマスクパターンＭＰ１が第１のレジスト上に現出する。
【００３１】
図５（ｅ）は、第１のレジストＲ１上に第２のレジストＲ２が塗布されてなる支持基板Ｔ（以下、レジスト塗布済み基板という）を示す。第２のレジストＲ２は、前記したように第１のレジストＲ１に現出された第１のアライメントマークＡＭ１、ＡＭ１´を、当該第２のレジストＲ２越しに視認することができる程度に可視光に対して透明である。第２のレジストＲ２の厚みは例えば５〜５００μｍである。第２のレジストＲ２の厚みを当該範囲とすることにより、第１のアライメントマークＡＭ１、ＡＭ１´を、当該第２のレジストＲ２越しに視認することができる。
図５（ｆ）は、第２のマスクＭ２を示す。図５（ｇ）は、第２のアライメントマークパターンＡＭ２が形成されたマスクＭ２を、レジスト塗布済み基板の第２のレジストＲ２に位置合わせするためのアライメント工程、および、第２の露光工程が終了後の第２のレジストＲ２を示す。
図５（ｆ）では、クロムのパターンが形成された領域を黒、クロムのパターンが形成されていない領域を白で表す。アライメント工程は、第１のレジストＲ１上の第１のアライメントマークＡＭ１、ＡＭ１´を、第２のレジストＲ２越しに視認し、第１のアライメントマークＡＭ１、ＡＭ１´の位置と、第２のマスクＭ２の第２のアライメントマークＡＭ２、ＡＭ２´の位置とをそれぞれ一致させることにより、第２のマスクＭ２の第２のアライメントマークＡＭ２、ＡＭ２´が、レジストＲ１に現出した第１のアライメントマークＡＭ１、ＡＭ１´に重なるように、レジスト塗布済み基板の位置を調整する。こうすることで、第１のレジストＲ１の未露光領域ＭＰ１と、第２のマスクＭ２のマスクパターンＭ２の一部ＭＰ２Ａとが一致する。
【００３２】
ここで、第２のマスクパターンにより形成される凹部の側面を傾斜面にしない場合には、図１に示したような回転傾斜露光を行う必要はなく、アライメント機構を備えたハードコンタクト露光装置同様な装置で露光することができる。
また、第２のマスクパターンにより形成される凹部の側面を傾斜面にする場合には、前記図１に示した回転ステージ部１１の回転ステージ１２に被照射物Ｗを設置して回転傾斜露光を行う。
以下、第２の露光工程において回転傾斜露光を行わない場合および回転傾斜露光を行う場合のそれぞれのアライメント工程及び第２の露光工程について説明する。
【００３３】
（１）第２の露光工程において回転傾斜露光を行わない場合
図６は回転傾斜露光を行わない場合のアライメントおよび露光を行うための装置の構成例を示す図である。
同図において、１０は光照射部、１２はアライメント顕微鏡、１３はマスクＭが取り付けられるマスク懸架台である。マスク懸架台１３には真空吸着用の複数の流路が形成され、第２のマスクＭ２が真空吸着により取付けられている。マスクＭ２は接着用テープ等によりマスク懸架台１３に固定されていても良い。
光出射部１０は、図１に示したものと同様、光源としてのショートアーク型のランプ１、楕円集光鏡２、第１の平面鏡３、インテグレータレンズ４、第２の平面鏡６、コリメータレンズ７などを備える。なお、図６ではシャッタ５は省略されている。
１４はワークステージ、１４ａはＸＹθステージ、１４ｂはＺステージであり、ＸＹθステージ１４ａを駆動することにより、ワークステージ１４は紙面左右方向（Ｘ方向）、紙面前後方向（Ｙ方向）およびθ方向（ＸＹ平面に垂直な軸を中心とした回転）に移動する。また、Ｚステージ1４ｂを駆動することにより、紙面上下方向に移動する。
【００３４】
同図において、前記アライメント工程、第２の露光工程は、次のように行われる。
マスク懸架台１３に第２のマスクＭ２を真空吸着等により取り付け、ワークステージ１４上に第１のレジストＲ１上に第２のレジストＲ２が塗布された支持基板Ｔ（以下、レジスト塗布済み基板ＲＴという）を載置する。そして、Ｚステージ１４ｂによりワークステージ１４を上昇させ、第２のマスクＭ２とレジスト塗布済み基板ＲＴが僅かな空間を隔てて対向するように接近させる。ついで、アライメント顕微鏡１２を同図の退避位置から、第２のマスクＭ２上に移動させ、第２のマスクＭ２のアライメントマークＡＭ２、ＡＭ２´と、被照射物Ｗ上の第１のレジストＲ１に現出した第１のアライメントマークＡＭ１、ＡＭ１´とをアライメント顕微鏡１２により検出する。そして、ＸＹθステージ１４ａにより、ワークステージ１４をＸＹθ方向に移動させ、マスクＭ２とレジスト塗布済み基板ＲＴの位置合せを行う。
図７はアライメント顕微鏡１２により観察される第１のアライメントマークＡＭ１と第２のアライメントマークＡＭ２を示す図である。
第２のマスクＭ２とレジスト塗布済み基板ＲＴのアライメントは、ワークステージ１４をＸＹθステージ１４ａによりＸＹθ方向に移動させることにより、図７（ａ）に示すようにワークステージ１４上に載置されたレジスト塗布済み基板ＲＴの第１のアライメントマークＡＭ１がアライメント顕微鏡１２の視野内に入るようにし、図７（ｂ）に示すように第２のアライメントマークＡＭ２が、第２のレジストＲ２越しに視認される第１のアライメントマークＡＭ１に重なるようにする。同様に、アライメントマークＡＭ１´、ＡＭ２´につても、両者が重なるようにする。
すなわち、アライメント顕微鏡１２を視認することにより、第１のレジストＲ１のアライメントマークＡＭ１、ＡＭ１´と、第２のマスクＭ２のアライメントマークＡＭ２、ＡＭ２´とが重なり合うように、ＸＹθステージ１４ａによりワークステージ１４をＸＹθ方向に移動させ、マスクＭ２とレジスト塗布済み基板ＲＴの位置合せを行う。
【００３５】
第２のアライメントマークＡＭ２、ＡＭ２´は、図７に示すように第１のアライメントマークＡＭ１、ＡＭ１´よりも小さい。よって、第２のアライメントマークＡＭ２、ＡＭ２´を第１のアライメントマークＡＭ１、ＡＭ１´に重ね合せた場合でも、第１のアライメントマークＡＭ１、ＡＭ１´が第２のアライメントマークＡＭ２、ＡＭ２´に隠れることがないので、アライメントの精度を向上させることが可能になる。
【００３６】
上記のように第１のレジストＲ１上のアライメントマークＡＭ１、ＡＭ１´と、第２のマスクＭ２のアライメントマークＡＭ２、ＡＭ２´とを重ね合せた後、図６に示すようにＺステージ１４ｂによりワークステージ１４を上昇させ、第２のレジストＲ２の上面とマスクＭ２の下面とを当接させる。
これにより、リング型シール材１５がマスクＭ２の下面に接し、マスクＭ２とワークステージ１４とシール材１５で閉空間が形成される。この状態で逆流防止弁１６を介して該閉空間を真空引きすることにより、レジスト塗布済み基板ＲＴの第２のレジストＲ２の上面は第２のマスクＭ２の下面に密着する。この状態で、光出射部１０からマスクＭを介して基板ＲＴに露光光を照射し、基板ＲＴの第２のレジストＲ２に第２のマスクＭ２のマスクパターンＭＰ２を転写する。
なお、図６では、アライメント顕微鏡１２を２個設ける場合について示しているが、レジスト塗布済み基板ＲＴの大きさが小さい場合には、一つのアライメント顕微鏡を用い、一つのアライメント顕微鏡でアライメントマークＡＭ１、ＡＭ１´、ＡＭ２、ＡＭ２´を交互に見ながら、アライメントを行うようにしてもよい。
【００３７】
（２）第２の露光工程において回転傾斜露光を行う場合
第２の露光工程において回転傾斜露光を行う場合には、予めアライメント機構を用いて、マスクと前記レジスト塗布済み基板とのアライメントを行い、その状態でマスクと被照射物を密着させ、前記図１に示した回転ステージ部に移動させて第２の露光を行う。
図８は、マスクと被照射物とをアライメントするためのアライメント機構の構成例を示す。
図８に示したアライメント機構は、図６に示したものから光照射部１０を除いたものと同様の構成であり、アライメント機構に設けられたマスク懸架台１３には前記したように第２のマスクＭ２が真空吸着等により取付けられている。なお、図８の構成の場合、マスクＭ２とレジスト塗布済み基板ＲＴが一体となったアライメント済みの被照射物を取り外せるように、マスク懸架台１３は例えばアライメント機構本体部から取り外し可能に構成されている。
レジスト塗布済み基板ＲＴは、図８（ａ）に示すように、マスクＭ２と僅かに空間を隔ててワークステージ１４上に載置されている。マスク懸架台１３の上方には、アライメント顕微鏡１２が配置されており、マスク懸架台１３に設けられた開口および透明なガラス基板からなるマスクＭ２を介して、ワークステージ１４上に載置されたレジスト塗布済み基板ＲＴの第１のアライメントマークＡＭ１、ＡＭ１´を視認することができる。
【００３８】
第２のマスクＭ２とレジスト塗布済み基板ＲＴのアライメントは、図６で説明したのと同様に行われ、前記したようにワークステージ１４をＸＹθステージ１４ａによりＸＹθ方向に移動させることにより、図７（ａ）に示すようにワークステージ１４上に載置されたレジスト塗布済み基板ＲＴの第１のアライメントマークＡＭ１、ＡＭ１´がアライメント顕微鏡１２の視野内に入るようにし、図７（ｂ）に示すように第２のアライメントマークＡＭ２、ＡＭ２´が、第２のレジストＲ２越しに視認される第１のアライメントマークＡＭ１、ＡＭ１´に重なるように、ＸＹθステージ１４ａによりワークステージ１６をＸＹθ方向に移動させ、マスクＭ２とレジスト塗布済み基板ＲＴの位置合せを行う。
【００３９】
第１のレジストＲ１のアライメントマークＡＭ１、ＡＭ１´と、第２のマスクＭ２のアライメントマークＡＭ２、ＡＭ２´とを重ね合せた後、図８（ｂ）に示すようにＺステージ１４ｂによりワークステージ１４を上昇させ、第２のレジストＲ２の上面とマスクＭ２の下面とを当接させる。
これにより、前記したようにリング型シール材１５がマスクＭ２の下面に接し、マスクＭ２とワークステージ１４とシール材１５で閉空間が形成される。この状態で逆流防止弁１６を介して該閉空間を真空引きすることにより、レジスト塗布済み基板ＲＴの第２のレジストＲ２の上面は第２のマスクＭ２の下面に密着し、マスクＭ２とレジスト塗布済み基板ＲＴは強固に固定され、マスクＭ２にレジスト塗布済み基板ＲＴが一体となった被照射物Ｗが構成される。
次いで、被照射物Ｗを、上記アライメント機構から取り外し、前記図１に示した回転ステージ部１１に移動させて第２の露光工程を行う。すなわち、被照射物Ｗを回転ステージ１１ａに設置し、前記したように露光光を照射しながら、被照射物Ｗの回転露光を行う。
なお、図８の場合も、前記図６と同様、レジスト塗布済み基板ＲＴの大きさが小さい場合には、一つのアライメント顕微鏡を用い、一つのアライメント顕微鏡でアライメントマークＡＭ１、ＡＭ１´、ＡＭ２、ＡＭ２´を交互に見ながら、アライメントを行うようにしてもよい。
【００４０】
図５に戻り、図５（ｈ）は、現像工程終了後の被照射物Ｗを示す。現像工程では、第１の露光工程および第２の露光工程が終了した後の被照射物Ｗを、現像液に浸漬させ一括して現像される。
第１のレジストＲ１および第２のレジストＲ２がそれぞれネガ型レジストである場合は、露光光非照射領域が現像液に溶解し、露光光照射領域が残存する。一方、第１のレジストＲ１および第２のレジストＲ２がそれぞれポジ型レジストある場合は、露光光照射領域が現像液に溶解し、露光光非照射領域が残存する。現像後の第２のレジストＲ２には、アライメントマークＡＭ２、ＡＭ２´が残存する。
【００４１】
以上のように作製されたマイクロチップ製造用の金型２０は、図９に示すように、平板状の基板２３上に、その頂部が該基板２３と平行方向に延伸する凸状部２１，２２が形成されている。以下では、図９に示す金属板Ｋを、マイクロチップ製造用の金型として説明する。以下において、「全長」とは、図９に示すＸ方向の長さをいい、「幅」とは、図９に示すＹ方向の長さをいい、「厚み」とは、図９に示すＺ方向の長さをいう。
同図に示す凸状部は、その延伸方向の中央に位置する中央側凸状部２１と、該中央側凸状部２１の延伸方向の両端のそれぞれに連設され、該中央側凸状部２１に比して、厚みが小さくなる（高さが低くなる）ように形成された一対の端部側凸状部２２とを有する。
中央側凸状部２１および端部側凸状部２２は、それぞれ、厚み方向の先端において基板２３と平行方向に帯状に延伸する頂部が形成され、各々のＹ方向の幅が、各々の頂部に向かうに従い次第に縮小するよう、各々の側面が該基板の法線方向に対して傾斜してなり、
基板２３に対して垂直面で切断した断面の形状が略台形である。
【００４２】
中央側凸状部２１はマイクロチップの液体槽を形成するために使用され、端部側凸状部２２はマイクロチップの流路を形成するために使用され、それぞれ例えば以下の仕様により作製される。
（中央側凸状部）
・全長：１０００μｍ
・幅：３００μｍ
・厚み：１００μｍ
・傾斜面の基板に対する傾斜角：１０度
（端部側凸状部）
・全長：５００μｍ
・幅：１００μｍ
・厚み：５０μｍ
・傾斜面の基板に対する傾斜角：１０度
【００４３】
図１０は、上述した実施例の図３（ａ）から（ｅ）までの工程を実施することにより作製されたマイクロチップ構成体、あるいは、図３（ｈ）により作製されたマイクロチップ製造用の金型２０に種々の樹脂成形法を適用することによって製造されたマイクロチップを示す図である。同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ´断面図、同図（ｃ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。なお、図１０は前記第２の露光工程において、回転傾斜露光を行った場合の形状を示しており、第２の露光工程において回転傾斜露光を行わない場合は、第２のマスクＭ２により形成される部分の壁面は傾斜面にならない。
ここで、上記金型２０によるマイクロチップの作製は、例えばアクリル樹脂を用いて射出成形法（加熱溶融させたアクリル樹脂を金型内に高圧で射出注入し、冷却、固化させることで成形品を得る樹脂成形法）により行うことができ、アクリル樹脂を用いて射出成形を行う場合の温度・圧力の条件は例えば以下の通りである。
・温度  １６５°Ｃ〜２９０°Ｃ
・圧力  ７０ＭＰａ〜１４０ＭＰａ
【００４４】
図１０に示すマイクロチップ３０は、図１０（ａ）に示すように、凹部パターンを有し、該凹部パターンは、流路３２と液体槽３１とで構成される。
すなわち、マイクロチップ３０は、中央に位置する液体槽３１と、該液体槽３１にそれぞれに連設され、該液体槽３１より浅い流路３２とを備えている。これら液体槽３１と流路３２の側面（側壁）は、その底面に対して傾斜しており、凹部パターンの断面は同図（ｂ）に示すように、上に開いた台形状である。すなわち、凹部パターンの側壁は、底面から離れるほど開口面積が増大するように傾斜している。
液体槽３１と、該液体槽３１に連接する流路３２の深さが異なるためその間には段差があるが、凹部パターンの側壁が傾斜しているため、この段差面３３も、同図（ｃ）に示すように、液体槽３１の底面と流路３２に連通する段差面３３（側壁）のなす角度が鈍角になるように傾斜している。
【００４５】
本実施例により作製されるマイクロチップは上記のように、マイクロ流路内に、前述したダムの役割を果たすための「液溜まり」や反応表面積をかせぐためのビーズを充填するための凹所等を形成することができ、多様な液体操作を行うことが可能となる。
また、深さの異なる凹部間に形成される段差面は底面に対して直角でなく傾斜しているので、渦等が発生したり流体内に泡が溜まるなどの不具合が生ずることはなく、液を円滑に循環させることができる。
さらには、第２のマスクを被照射物の第２のレジストに対して精度良くアライメントすることができるので、マイクロチップにおいて、マイクロ流路、液槽などの微細なパターンを精度良く形成することができる。
また、第２の露光工程で回転露光を行った場合、作製されるマイクロチップ製造用の金型２０は、図９に示すように基板２３上に該基板２３と平行方向に延伸する凸状部２１，２２が形成され、該凸状部２１，２２の側面は該基板２３の法線方向に対して傾斜しており、樹脂成形法によりマイクロチップを形成する場合、凸状部に形成された傾斜面の作用により、成形後のマイクロチップを金型から容易に型抜きすることができる。したがって、型抜き後のマイクロチップにおいて、ひびや欠けなどが生じることがなく、マイクロチップの品質を向上させることができる。
【００４６】
なお、本発明では、アライメントマークに関し、上記した実施例に限らず、以下の実施例を採用することもできる。図１１および図１２は、本発明に採用することができる、アライメントマークの他の実施例を示す。
図１１に示すように、アライメントマークの形状を井桁状にすることもできる。
図１１は前記図７と同様、アライメント顕微鏡１２により観察される第１のアライメントマークＡＭ１と第２のアライメントマークＡＭ２を示しており、図１１（ａ）に示すようにレジスト塗布済み基板ＲＴの第１のアライメントマークＡＭ１がアライメント顕微鏡１２の視野内に入るようにし、図１１（ｂ）に示すように井桁状の第２のアライメントマークＡＭ２が、第２のレジストＲ２越しに視認される井桁状の第１のアライメントマークＡＭ１に重なるようにする。
【００４７】
また、図５ではアライメントマークＡＭ２、ＡＭ２´をアライメントマークＡＭ１、ＡＭ１´よりも小さくしたが、これとは逆に、図１２（ｆ）（ｇ）に示すように、第２のアライメントマークＡＭ２、ＡＭ２´を、第１のアライメントマークＡＭ１、ＡＭ１´よりも大きくしても良い。
図１２は前記図５と同様、本発明における露光工程、アライメント工程を説明する図であり、図１２（ａ）〜（ｈ）は図５（ａ）〜（ｈ）に対応している。
第２のマスクＭ２には、同図（ｆ）に示すように第１のレジストＲ１上に現出したアライメントマークＡＭ１、ＡＭ１´に重なる箇所が打ち抜かれた形状のアライメントマークパターンＡＭ２、ＡＭ２´が形成されている。
したがって、この実施例では、第２のマスクＭ２の第２のアライメントマークＡＭ２、ＡＭ２´の外郭が、第１のレジストＲ１に現出した第１のアライメントマークＡＭ１、ＡＭ１´より大きいにもかかわらず、第１のアライメントマークＡＭ１、ＡＭ１´を視認することができるため、第２のマスクＭ２の被照射物Ｗに対するアライメントを高精度に行うことができる。
【００４８】
図１３は上記第１の実施例の変形例（１）を示す図である。上記実施例では、支持基板Ｔの上に第１のレジストＲ１、第２のレジストＲ２を塗布し、第１、第２の露光処理を行っており、現像後に形成されるマイクロチップ構成体の中央部に形成される凹部パターンＰ１（液体槽３１に相当する凹部）の底面は支持基板Ｔの表面である。
本変形例は上記中央部に形成される凹部パターンＰ１（液体槽３１に相当する凹部）の底面もレジストで構成されるようにしたものである。
図１３は本変形例の工程を示しており、本変形例は、前記図３に示した工程の前に（ａ），（ｂ）の工程を設けたものであり、その他の工程は図３と同じであり、同図では（ｇ）現像までの工程を示しており、金型を作製する工程は省略している。
【００４９】
図１３（ａ）は第１の塗布工程を示し、支持基板Ｔの上に凹部の底面となる支持基板構成用のレジストＲ３を塗布する。図１３（ｂ）は支持基板構成用のレジストＲ３を硬化させるための露光工程を示し、上記塗布したレジストＲ３の全面に露光光Ｌを照射し硬化させる。このように支持基板Ｔの上にレジストＲ３を塗布して硬化させたものをここでは、支持基板Ｔ’という。
なお、この露光工程はレジストＲ３の全面を露光するものであり、前記回転傾斜露光を行う必要はない。
以下の工程は、前記図３で説明した工程と同じであり、図１３（ｃ）の第２の塗布工程では、支持基板Ｔの上にレジストＲ３を塗布して硬化させた露光後の支持基板Ｔ’の上に第１のレジストＲ１を塗布して被照射物Ｗを形成する。
図１３（ｄ）の第１の露光工程では、上記被照射物Ｗに対し、第１のマスクパターンＭＰ１を有する第１のマスクＭ１を介して露光光Ｌを照射する。露光光Ｌの照射は、前記したように、被照射物Ｗに対し斜めに光を照射しながら、被照射物Ｗを回転させることによって行う。
図１３（ｅ）の第３の塗布工程では、露光後のレジストＲ１の上に第２のレジストＲ２を塗布する。
【００５０】
図１３（ｆ）の第２の露光工程では、上記被照射物Ｗに対し、第２のマスクパターンＭＰ２を有する第２のマスクＭ２を介して、上記のように回転傾斜露光により露光光Ｌを照射する。
図１３（ｇ）の現像工程では、露光後の被照射物を現像液に浸すことで現像を行う。これにより、光が照射されていない領域が現像液に溶解し、図１３（ｇ）に示すように第１のレジストＲ１および第２のレジストＲ２に凹部パターンＰ１，Ｐ２が形成され、中央部に形成される深い凹部パターンＰ１の底面は、支持基板構成用のレジストＲ３を硬化したもので形成される。
上記現像された部材は、マイクロチップ構成体として使用することができ、例えば平板状の基板などに貼り合わせることにより、マイクロチップとして、あるいはその一部として使用することができる。
また、上記現像した部材に対して、前記した図３（ｆ）（ｇ）（ｈ）で説明した工程を実施することにより、マイクロチップ製造用金型を作製することができる。
【００５１】
図１４は、上記第１の実施例の変形例（２）を示す図である。本変形例は、前記第１の実施例において、角部が丸められたマスクパターンＭＰ３を有する第１のマスクＭ１および角部が丸められたマスクパターンＭＰ４を有する第２のマスクＭ２を用いて露光するようにしたものである。
図１４に示す工程は前記図３に示した工程と同じであり、図１４（ａ）の第１の塗布工程で支持基板Ｔ上に第１のレジストＲ１を塗布して被照射物Ｗを形成し、図１４（ｂ）の第１の露光工程で、被照射物Ｗに対し、角部が丸められた小判状の第１のマスクパターンＭＰ３を有する第１のマスクＭ１を介して、回転させながら露光光Ｌを照射する。
図１４（ｃ）の第２の塗布工程では、露光後の第１のレジストＲ１の上に第２のレジストＲ２を塗布し、図１４（ｄ）の第２の露光工程では、第２のレジストＲ２を塗布した被照射物Ｗに対し、角部が丸められた第２のマスクパターンＭＰ４を有する第２のマスクＭ２を介して上記のように回転傾斜露光により露光光Ｌを照射する。
【００５２】
図１４（ｅ）の現像工程では、露光後の被照射物Ｗを現像液に浸すことで現像を行う。これにより、同図（ｅ）に示すように第１および第２のレジストに、角部が丸められ凹部パターンＰ１，Ｐ２が形成される。
上記現像した部材からマイクロチップ製造用金型を作製するには、図１４（ｆ）に示すように、現像後のレジスト上にスパッタ等によって金属薄膜Ｊを形成し、図１４（ｇ）に示すように、金属薄膜Ｊ上に電鋳処理を行うことによって金属板Ｋを形成する。
そして、図１４（ｈ）に示すように、金属板Ｋから、第１のレジストＲ１、第２のレジストＲ２および支持基板Ｔを剥離させ、角部が丸くなった凸状部２１，２２を表面に有するマイクロチップ製造用の金型が形成される。
【００５３】
図１５は本発明の第２の実施例を示す図である。
本実施例は、液体の混合、液体の収束等を効果的に行うため、マイクロ流路内に突起（部分的に浅くなっている部分）を有するマイクロチップを作製する場合の実施例を示している。
図１５は本実施例の工程を示しており、マスクの形状が前記図３に示したものと異なるだけで、基本的は前記図３のものと同じである。なお、同図では（ｅ）現像までの工程を示しており、金型を作製する工程は省略している。
【００５４】
図１５（ａ）の第１の塗布工程では、支持基板Ｔの上に第１のレジストＲ１を塗布して被照射物Ｗを形成する。
図１５（ｂ）の第１の露光工程では、上記被照射物Ｗに対し、第１のマスクパターンＭＰ５を有する第１のマスクＭ１を介して露光光Ｌを照射する。この場合、マスクＭ１のマスクパターンＭＰ５は、深い液体槽部分を形成するための、分離して形成された３つの矩形状の遮光部分からなるパターンである。
露光光Ｌの照射は、前記したように、被照射物Ｗに対し斜めに光を照射しながら、被照射物Ｗを回転させることによって行う。
図１５（ｃ）の第２の塗布工程では、露光後の第１のレジストＲ１の上に第２のレジストＲ２を塗布する。
【００５５】
図１５（ｄ）の第２の露光工程では、上記被照射物Ｗに対し、第２のマスクパターンＭＰ６を有する第２のマスクＭ２を介して、上記のように回転傾斜露光により露光光Ｌを照射する。
この場合のマスクパターンＭＰ６は、浅い流路を形成するための、上記第１のマスクパパターンＭＰ５に形成されたパターンの遮光部分に重なる長い矩形状の遮光部分を有するパターンである。
図１５（ｅ）の現像工程では、露光後の被照射物を現像液に浸すことで現像を行う。これにより、光が照射されていない領域が現像液に溶解し、図１５（ｅ）に示すように第１および第２のレジストＲ１，Ｒ２に凹部パターンＰ１，Ｐ２が形成され、支持基板Ｔを横断する流路４１を有し、該流路の途中に一部が浅くなった突起４２が形成されたマイクロチップ構成体を形成することができる。
上記現像された部材は、マイクロチップ構成体として使用することができ、例えば平板状の基板などに貼り合わせることにより、マイクロチップとして、あるいはその一部として使用することができる。
また、上記現像した部材に対して、前記した図３（ｆ）（ｇ）（ｈ）で説明した工程を実施することにより、マイクロチップ製造用金型を作製することができる。
なお、深い方の流路の底面をレジストで形成したい場合には、前記図１３で説明したように、予め支持基板Ｔの全面にレジストを塗布して、露光して硬化させ、その上に上記第１のレジストを塗布して、上記工程を実施すればよい。
【００５６】
本実施例によりマイクロチップを作製することにより、流路４１の途中に突起４２を有するマイクロチップを作製することができ、このような構成のマイクロチップを用いることにより、前述したように、複数種類の液体を効果的に混合したり、測定用に液体を収束させることができる。
また、回転傾斜露光を用いて露光することにより、流路４１の側壁を前記図１０（ｂ）に示したように底面に対して傾斜させることができるとともに、突起４２の上面と流路の底面の間に形成される段差面を、前記図１０（ｃ）に示したように、液体槽３１の底面と流路３２に連通する側壁（段差面３３）のなす角度が鈍角になるように傾斜させることができる。
このため、渦等が発生したり流体内に泡が溜まるなどの不具合が生ずることはなく、液を円滑に循環させることができる。
【００５７】
また、本実施例によって作製されたマイクロチップ製造用の金型は、基板上に形成される凸状部の側面が該基板２３の法線方向に対して傾斜しているので、前記したように、成形後のマイクロチップを金型から容易に型抜きすることができる。したがって、型抜き後のマイクロチップにおいて、ひびや欠けなどが生じることがなく、マイクロチップの品質を向上させることができる。
なお、上記変形例（１）、変形例（２）、第２の実施例では、第２の露光工程の前にレジスト塗布済みの基板と第２のマスクとのアライメントを行っていないが、前記したように、アライメントを行った後、第２の露光工程を行うようにしてもよい。
【００５８】
以上のように、本発明においては、異なるマスクパターンを介して露光工程を２回実施してマイクロチップ構成体あるいはマイクロチップ製造用金型を作製しているので、深さの異なるマイクロ流路を有するマイクロチップ構成体およびマイクロチップを、フォトリソグラフィ技術を用いて、比較的容易に製造することができる。
そして、このようにして製造したマイクロ流路を有するマイクロチップを用いることにより、多様な液体の操作を行うことが可能となる。
また、上記マイクロチップ構成体を用いて、基板上に高さが異なり互いに連接する凸状部を有する金型を作製することで、深さの異なる凹部パターンを有するマイクロチップを一度の樹脂成形で作製することができ、マイクロチップの生産効率を向上させることができる。
【００５９】
さらに、本発明においては、回転傾斜露光方法を利用して、マイクロチップ構成体あるいはマイクロチップ製造用金型を作製しているので、マイクロチップの凹部パターンの側壁（金型においては凸状部の側壁）に精度良く傾斜面を作製することができる。深さの異なる凹部間に形成される段差面に対して直角ではなく傾斜させることができる。
このようにして製造したマイクロ流路を有するマイクロチップを用いることにより、液を円滑に循環させることができ、測定などに誤差が生ずるのを低減することができる。
さらにまた、第１のレジストＲ１に現出したアライメントマークＡＭ１、ＡＭ１´の位置と、第２のマスクのアライメントマークＡＭ２、ＡＭ２´の位置とを、第２のレジスト越しに第１のアライメントマークＡＭ１、ＡＭ１´を視認することによって一致させ、第２のマスクＭ２を被照射物Ｗに対して精度良くアライメントすることにより、マイクロチップにおける、微細なマイクロ流路、並びに液槽および突起を精度良く形成することができる。
さらに、金型によりマイクロチップを製造する際には、金型の凸状部に形成された傾斜面の作用により、成形後のマイクロチップを金型から容易に型抜きすることができる。
【００６０】
なお、上記実施例では、ネガ型のレジストを使用して、露光光が照射されない部分が現像により除去され場合について説明したが、レジストとしてポジ型のものを使用してもよい。すなわち、レジストとしてポジ型のものを使用し、凹部を形成する部分に開口を有するマスクを用い、露光光が照射された部分を現像により除去するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１      ランプ
２      楕円集光鏡
３      第１の平面鏡
４      インテグレータレンズ
５      シャッタ
６      第２の平面鏡
７      コリメータレンズ
１０    光出射部
１１    回転ステージ部
１１ａ  回転ステージ
１１ｂ  回転モータ
１１ｃ  軸
１２    アライメント顕微鏡
１３    マスク懸架台
１４    ワークステージ
１４ａ  ＸＹθステージ
１４ｂ  Ｚステージ
１５    リング型シール材
１６    逆流防止弁
２０    マイクロチップ製造用金型
２１，２２    凸状部
２３    平板状の基板
３１    液体槽
３２    流路
３３    段差面
４１    流路
４２    突起
Ｊ        金属薄膜
Ｋ        金属板
Ｍ，Ｍ１，Ｍ２      マスク
ＭＰ１〜ＭＰ６    マスクパターン
Ｒ，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３  レジスト
ＲＴ    レジスト塗布済み基板
Ｔ，Ｔ’  支持基板
Ｗ      被照射物
ＡＭ１，ＡＭ１´    第１のアライメントマーク
ＡＭ２，ＡＭ２´    第２のアライメントマーク
【図１】
2012096522.tif 000003
【図２】
2012096522.tif 000004
【図３】
2012096522.tif 000005
【図４】
2012096522.tif 000006
【図５】
2012096522.tif 000007
【図６】
2012096522.tif 000008
【図７】
2012096522.tif 000009
【図８】
2012096522.tif 000010
【図９】
2012096522.tif 000011
【図１０】
2012096522.tif 000012
【図１１】
2012096522.tif 000013
【図１２】
2012096522.tif 000014
【図１３】
2012096522.tif 000015
【図１４】
2012096522.tif 000016
【図１５】
2012096522.tif 000017