(57)【要約】      （修正有）【課題】簡便にして、容易に細長く高精度な貫通孔を有するマイクロニードル構造体の製造方法を提供する。【解決手段】基板１０１に形成した中空状の貫通孔１０４にメッキを施して円筒形状の金属構造１０７を形成した後、金属構造１０７の貫通孔内にもワックスが入り込むようにワックスを供給し基板１０１をダミー基板１０８に貼り付ける。次にダミー基板とは反対側から機械加工により金属構造１０７の先端部を斜めに削り落とした後、貫通孔の周囲の基板部分を溶解除去して、高精度な貫通孔を有するアレイマイクロニードル１１１を形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に貫通孔を形成する第一の工程と、
前記貫通孔の少なくとも内壁に、金属メッキを施す第二の工程と、
前記金属メッキを施した貫通孔の先端部を削り落として針先形状に形成する第三の工程と、
前記貫通孔の周囲の基板部分を溶解除去して針先形状のマイクロニードルを形成する第四の工程と、
を具備することを特徴とするマイクロニードル構造体の製造方法。
【請求項２】
前記貫通孔の先端部は、斜めに削り落して形成されることを特徴とする請求項１記載のマイクロニードル構造体の製造方法。
【請求項３】
前記貫通孔は、内壁が垂直に形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロニードル構造体の製造方法。
【請求項４】
前記貫通孔は、内壁が順テーパー又は逆テーパー状に形成されることを特徴とする請求項又は２記載のマイクロニードル構造体の製造方法。
【請求項５】
前記マイクロニードルは、前記複数個がアレイ状に配置されて形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載のマイクロニードル構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細長い貫通孔が形成されたマイクロニードルを有するマイクロニードル構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療の分野においては、皮膚上から薬剤を浸透させ体内に薬剤を投与する方法として、経皮吸収法が知られている。この方法は、皮膚や粘膜等の生体表面に液状あるいはゲル状の薬剤を塗布するもので、非侵襲的であり、人体に痛みを与えることなく簡便に薬剤を投与することを可能にする。
【０００３】
しかしながら、発汗や外部接触等によって塗布した薬剤が除去されやすい。また、投与期間が長期にわたる場合は、皮膚障害が発生する等、安全性の面でも問題が生じることがある。さらに、対象薬剤の分子量が大きい場合や、水溶性薬剤である場合などは、生体表面に塗布しても体内にはほとんど吸収されず、それらの薬剤の経皮的投与は困難であった。
【０００４】
そこで、これらの薬剤を効率よく体内に吸収させるために、ミクロンオーダーの多数のニードルを有するマイクロニードルアレイを用いて皮膚に穿孔し、皮膚内に直接薬剤を投与する方法が注目されている。この方法によれば、投薬用の特別な機器を用いることなく、簡便に薬剤を皮下投与することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このマイクロニードルの形状は、皮膚を穿孔するための十分な細さと先端角、および皮下に薬液を浸透させるための十分な長さを有していることが必要とされる。このため、ニードルの直径は数ミクロンから数百ミクロン、ニードルの長さは皮膚の最外層である角質層を貫通し、且つ神経層へ到達しない長さ、具体的には数十ミクロンから数百ミクロンであることが望ましいとされている。
【０００６】
このような微細構造を低コスト、且つ大量に製造するためには、射出成型法、インプリント法、キャスティング法等に代表される転写成型法が有効である。しかし、いずれの方法においても成型を行うためには、所望の形状を凹凸反転させた型が必要であり、マイクロニードルのようなアスペクト比（構造体の直径に対する高さ、もしくは深さの比率）が高く、先端部の先鋭化が必要な構造体を形成するには、非常に複雑な製造工程を必要とする。
【０００７】
マイクロニードルの製造方法としては、例えば、シリコンウェハ等の単結晶材料の結晶面方位ごとのエッチングレート差を利用した異方性ウェットエッチングを行うことにより、ニードルの先端の先鋭化を実現することが提案されている。しかし、先端部の先鋭化には、異方性ウェットエッチングの厳密な時間制御が必要となる。このように各工程に高度な加工技術が必要となる（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
また、露光マスクを移動させながら、露光し、露光量を変化させてニードルの先端角を制御する方法（例えば、特許文献３参照）や、薬液を用いたウェットエッチングとプラズマエッチングを組み合わせた方法（例えば、特許文献４参照）等、様々な方法が提案されている。
【０００９】
また、マイクロニードルの製造方法として、レジストマスク下で等方性エッチングを行ってマイクロニードルの先端を形成した後、異方性エッチングをおこなって所望の高さのマイクロニードルを有するマイクロニードルパッチを形成する方法が開示されている（例えば、特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第６，１８３，４３４号明細書
【特許文献２】特開２００２−７９４９９号公報
【特許文献３】特開２００５−２４６５９５号公報
【特許文献４】特開２００２−２３９０１４号公報
【特許文献５】特開２００５−１９９３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記の製造方法は、熱酸化膜の形成、レジスト塗布、フォトリソグラフィー法によるマスクパターン形成、等方性エッチング、異方性エッチング、側面堆積層の除去、および勾配エッチングと複雑な多数工程を必要とするため、コストと時間がかかるという問題を有する。
【００１２】
マイクロニードルは、真皮等の生体組織内に確実に到達させる必要があるため、特に高さについては均一に形成する必要があるため、上記方法によって精度よく形成することは困難である。
【００１３】
上記のように、従来のマイクロニードルの製造方法では、高アスペクト比であることに加え、先端の先鋭化が必要であるという、マイクロニードルの構造上の要求を満たすため、一般的にはあまり用いられない特殊な露光装置、高精度の機械加工技術、または複雑な製造工程が必要となる場合が多く、また、エッチングが進むことにより脱落したマスクが周辺を汚すという問題を有する。
【００１４】
また、マイクロニードルの使用目的によっては、単純な突起形状ではなく、中央に孔の開いた、注射針のような形状が望ましい場合がある。マイクロニードルにおいて、この様な形状を得るためには、先端が先鋭でテーパーのついたニードル構造と、垂直で深い中央の孔を同時に形成することは困難であり、重ね合わせプロセスを用いて製造する手法が一般的である。
【００１５】
なぜなら、製造過程において、針構造部は基板の途中までエッチングすれば良いのに対し、中央孔部は基板全体を貫通させるエッチングを実施する必要があり、各々に必要な深さが異なるためである。ドライエッチング工程では、基板の面内でエッチング深さを意図的に変えることは容易でないため、結果として針構造部と中央孔部をドライエッチングで一括的に製造することは困難となり、リソグラフィーとドライエッチングを２回ずつ実施する必要が生じてくる。
【００１６】
しかし、多数のマイクロニードルを一括で形成する目的で、レジストを利用したリソグラフィーを行う場合、マイクロニードルのような高アスペクトの構造体には適用が難しいと言う問題がある。さらに、全てのニードル構造体に対して、中央の孔の位置を正確に合わせて形成する必要があり、それらの位置合わせに細心の注意を要する。
【００１７】
また、仮に前記位置合わせが誤差なく正確に可能だとしても、マイクロニードル構造のように、中央の孔部と周辺のテーパー部が共に数百ミクロンといった深い構造を持つ場合には、中央の孔部又は周辺のテーパー部どちらか一方を形成した後、他方を形成するためのリソグラフィーに用いるレジストを、均一に塗布することが極めて困難となるという問題がある。
【００１８】
一方、中央の孔部を裏面より形成し、その後、表面から周辺テーパー部を形成する工程も考えられる。この工程によれば、レジストの均一塗布が困難な問題は解消されるが、表裏両面からの位置合わせが必要となる。一般的にこの様な両面合わせの露光装置では、片面合わせの露光装置に対して位置合わせ精度が低下する上に、裏面から開ける中央の孔が正確に垂直にエッチングされていない場合には、表裏の位置合わせを正確に行ったとしても、結果として形成されるマイクロニードル構造体の中央に貫通孔を開けることが不可能となる。
【００１９】
また、仮に、これらの問題を全て回避できたとしても、中央に貫通孔を有するマイクロニードルを製造するのは、やはり容易でない。
【００２０】
その理由は、一般的なマイクロニードルの直径が、大きくてもせいぜい１００〜２００ミクロン程度であるから、中央に貫通孔を設ける場合、空間的な制約や強度面の問題を考慮すると、その直径は数ミクロン〜数十ミクロンとなる。このような細い孔を、マイクロニードルの一般的な高さである数百ミクロン程度の長さで貫通させる加工を施すことは、容易ではない。
【００２１】
以上のように、従来の製造方法では、第１の問題として、貫通孔の形成に当たって、その位置を正確にマイクロニードルの中心に位置合わせする必要が有るために、位置合わせが面倒であるという不都合を有する。第２の問題として、中央の貫通孔をエッチングや機械加工で除去的に加工する場合、細くて長い孔を形成するのが困難であるという不都合を有する。
【００２２】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、高精度な細長い貫通孔を有するマイクロニードルを、簡便にして容易に製造し得るようにしたマイクロニードル構造体の製造方法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】
【００２３】
本発明は、中空状の貫通孔にメッキを施してマイクロニードルを形成することにより、簡便にして、容易に高精度な細長い貫通孔を有するマイクロニードルを形成し得るようにしたマイクロニールド構造体の製造方法を特徴とする。
【００２４】
即ち、本発明マイクロニードル構造体の製造方法は、基板に貫通孔を形成する第一の工程と、前記貫通孔の少なくとも内壁に、金属メッキを施す第二の工程と、前記金属メッキを施した貫通孔の先端部を削り落として針先形状に形成する第三の工程と、前記貫通孔の周囲の基板部分を溶解除去して針先形状のマイクロニードルを形成する第四の工程とを備えて構成される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、位置合わせが必要なくなるため、位置合わせ誤差による精度の劣化が防止され、簡便にして容易に細長い貫通孔を有するマイクロニードルを形成し得るマイクロニードル構造体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施の形態に係るマイクロニードル構造体の製造方法を説明するために示した断面図である。
【図２】図１に示すマイクロニードルの先端部及び貫通孔の形状例を説明するために示した構成説明図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係るマイクロニードル構造体の製造方法を説明するために示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態に係るマイクロニードル構造体の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の一実施の形態に係るマイクロニードル構造体の製造方法を示すもので、基板１０１には、後述するように第一の工程において中空マイクロニードルと称するマイクロニードルを形成する箇所に対応して複数の例えば垂直状貫通孔１０４を設ける（図１（ａ）（ｂ）参照）。この貫通孔１０４は、マイクロニードル中央の貫通孔そのものではなく、マイクロニードルの外形を成型する際の型となるものである。このため、この貫通孔１０４の開口幅は、概ね数百ミクロン程度となり、極端に細い孔を開ける必要は無い。このため、詳細を後述する貫通孔１０４を設ける工程は、それほど困難なものではない。
【００２９】
基板１０１の材料は、ウェットエッチング、プラズマエッチング、ブラスト処理等で加工可能なものであれば良い。代表的な例としてシリコンが挙げられるが、本実施形態の加工が可能であれば、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料や、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリル樹脂等の合成樹脂を用いても構わない。
【００３０】
前記貫通孔１０４を設ける方法としては、各種の機械加工やレーザー加工、反応性イオンエッチング、収束イオンビーム加工など、種々の除去的な加工法を用いる事ができる。また、この後の工程上差し支えなければ、パンチングや型抜き、インプリントなどの手法を用いても良い。ここでは、用いる基板１０１に対して所望の開口径と深さを有する貫通孔１０４を、単独あるいは複数形成することのみが重要であり、形成方法について限定するものではない。
【００３１】
貫通孔１０４の形成に当たっては、１工程で基板１０１の表面から裏面まで貫通させることが、効率面から見て最も望ましいが、必ずしもそのような工程には限定されるものではない。例えば、厚さ１．２ｍｍの基板１０１を用い、表面から深さ１ｍｍまで孔を形成した後、裏面から０．２ｍｍ以上基板１０１を研磨して薄くし、裏面からも孔を開口させることで、貫通孔１０４を形成しても良い。
【００３２】
貫通孔１０４の形状については、図２（ａ）に示す円形状とするのが典型的だが、図２（ｂ）に示す楕円形状や多角形状、例えば図２（ｃ）に示す四辺形状、図２（ｄ）に示す三角形状等が可能である。但し、頂点を持つ多角形の場合は、頂点部にＲを持たせた形状にするのが望ましい。これは、頂点部のＲが極端に小さい孔加工が事実上不可能であることに加え、後述するメッキ工程でも不良が生じやすくなるためである。このため、貫通孔１０４の形状は、円又は楕円が好適である。
【００３３】
ここで、反応性イオンエッチングにより貫通孔１０４を設ける場合は、まず、基板１０１上に、個々のマイクロニードルの形状及び幅に対応する孔パターン１０３を有するエッチングマスク層１０２を形成する（図１ａ参照）。エッチングマスクとしては、レジストを用いてもよいし、金属膜に開口パターンを設けたハードマスクを用いてもよいし、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）またはＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により直接基板１０１上に形成した金属膜、有機金属膜、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜を用いてもよいし、基板１０１がシリコンであれば熱酸化によるシリコン酸化膜を用いてもよい。
【００３４】
複数のマイクロニードルをアレイ状に形成したマイクロニールド構造体を製造する場合、形成するエッチングマスクのパターンレイアウトを適切に設計し、任意の本数のマイクロニードルが、任意の間隔で並べて形成することが可能である。
【００３５】
エッチングマスク層１０２の孔パターン１０３から露出した基板を、反応性イオンエッチングによりエッチングすることにより、貫通孔１０４を形成する。その後エッチングマスク層１０２を除去することで、図１ｂに示す貫通孔１０４が形成された基板１０１を得る。
【００３６】
次に、第二の工程（表面メッキ工程）に移行して、貫通孔１０４の内壁を含む基板１０１の表面に金属メッキを施し、図１（ｃ）に示すように金属層１０５を形成する。この第二の工程により、後のマイクロニードルの基本的な構造となる、円筒形状の金属構造１０７が形成される。
【００３７】
）。なお、円筒形状の金属構造１０７の内部には、同時に細孔１０６が形成される。
【００３８】
この技術は、プリント基板などの製造で用いられるスルーホールメッキと呼ばれる技術とよく似ている。このようなメッキを行う場合、一般的には最初に、無電解メッキによって薄い金属層を形成し、次にこの薄い金属層を導電層として電流を流して、電解メッキを行う。これは、深い孔の内側に均一な導電膜を形成する手法としては、スパッタや蒸着等の物理的な製膜法では不適であるのに対し、無電解メッキでは孔の内側への均一な成膜が期待できるからである。しかし、もしスパッタや蒸着などの手法によって、孔の内側に導電層を形成することが可能であれば、それらの手法を用いても良く、導電層の形成方法については限定するものでない。
【００３９】
例えば、基板１０１自体が導電性で、電解メッキを行うための電流を、基板１０１を通して流すことが可能ならば、上述の薄い金属層１０５を形成する必要は無い。そこで、本発明の説明においては、導電層となる薄い金属層１０５を形成する工程と、引き続き行われる電解メッキを合わせて、表面メッキ工程と称する事にする。
【００４０】
一般的なスルーホールメッキで用いられる金属は、銅やその合金の場合が多いが、表面メッキ工程の材料として銅やその合金を用いても構わない。一方、その他の材料の例としては、ニッケルやその合金が挙げられる。ニッケルやその合金は、微細な金型のメッキに用いられることが多く、機械的強度が銅に比べて高い事から、マイクロニードルの材料としてはニッケルの方が好適と考えられるが、金属層１０５の材料については特に限定しない。
【００４１】
この表面メッキ工程（第二の工程）では、貫通孔１０４の内部を完全に埋めるのではなく、中心部に細孔１０６を残す様にメッキを行う。これは、この細孔１０６が、最終的に形成されるマイクロニードルにおける貫通孔１０４となるためであり、完全に埋めてしまうとマイクロニードルとして機能しなくなってしまうので、特に注意を要する。
【００４２】
この工程においては、貫通孔１０４の幅が、一般的なスルーホールメッキの場合と比べて狭い点に注意が必要である。一般的なスルーホールメッキで用いられる孔の寸法に対し、マイクロニードルの外形幅はやや狭い場合が多いと考えられる。このため、高速にメッキを行うと貫通孔１０４が全て埋まってしまう恐れがある。そのような事態が生じないように、メッキ条件などを厳密に制御する必要が有る。
【００４３】
以上の様に、表面メッキ工程（第二の工程）によって、マイクロニードルにおける針構造の基本となる円筒形状の金属構造１０７が形成されることになる。細孔１０６の位置は、位置合わせをしなくても円筒形状の金属構造１０７のほぼ中心に配置されることになるので、両者の位置ズレの問題は基本的に生じない。
【００４４】
また、この工程によって形成される細孔１０６の孔径は、元の貫通孔１０４の孔径と比べて小さくなることは明らかである。一方、細孔１０６の高さは、貫通孔１０４の高さとほぼ同じであるから、細孔１０６の（高さ／孔径）で求められるアスペクト比は、貫通孔１０４のそれより大きくなる。前述したように、このアスペクト比の大きい細孔を、ドライエッチングや機械加工のような除去加工で形成するのは容易ではない。このため、例えばドライエッチングで形成可能な細孔のアスペクト比を１０と仮定し、１ｍｍの高さのマイクロニードルを形成する場合を考えると、貫通孔１０４を前記のような除去加工で形成すると、孔径は最低でも１００ミクロンまでにしか小さく出来ないことになる。
【００４５】
これに対し、本発明の製造方法によれば、同じく１ｍｍの高さのマイクロニードルを形成する場合を考えると、貫通孔１０４の孔径を１００ミクロンまで小さく出来る事になる。この貫通孔１０４に、例えば厚さ３０ミクロンの表面メッキを施したとすると、細孔１０６の径は４０ミクロンとなり、アスペクト比が２５の細孔を形成できることになる。このように、本発明の製造方法によれば、従来の方法では達成できないアスペクト比の貫通孔を有するマイクロニードルを形成することが可能になるのである。
【００４６】
以上の工程で、マイクロニードル構造の基礎部が形成されたので、引き続き針先部を成形する加工を行う。この加工工程（第三の工程）としては、切削や研削などの機械加工が好適であるが、所望の形状の加工が可能であれば、加工方法自体は限定しない。ここでは一例として、ダイシングソーを用いた研削加工の場合を説明する
先ず、基板１０１の裏面をワックス１０９で被覆し、同時にダミー基板１０８に固定する（図１（ｄ）参照）。この時、細孔１０６にもワックス１０９が充填されるように、ワックス１０９の種類や量、貼り付け温度等を調整する。これは、次に行う研削加工時に、円筒形状の金属構造１０７が塑性変形して、細孔１０６が塞がれるのを防ぐ役割を果たす。もし、この工程時、そのような問題が生じる虞れが無ければ、この調整は省略しても構わない。
【００４７】
次に、細孔１０６の位置に合わせて、ダイシングソー等を用いて図１（ｅ）に示すように研削加工を行う。この時、用いるダイシングブレードの先端１１０は通常とは異なり、Ｖ型又は斜めの刃先形状を有するものを用いるのが望ましい。これは、円筒形状の金属構造１０７を斜めに削り落とすことで、鋭利な針先を形成するためである。Ｖ型のダイシングブレードを用いる場合は、その刃先の片方の辺で、円筒形状の金属構造１０７を削るように位置を合わせて加工すればよい。
【００４８】
円筒形状の金属構造１０７が非常に細い場合は、図１（ｅ）に示すように斜めに研削せず、ほぼ水平に研削しても穿刺性が得られる可能性が有る。そのような場合は、必ずしも斜めに研削する必要は無いが、より穿刺性を高めるには、一般的には斜めに研削するのが望ましい。
【００４９】
この工程によって斜めに加工されたマイクロニードルの形状例としては、例えば図２（ａ）〜（ｄ）に示すように円形状、楕円形状、四辺形状、三角形状等に形成され、その先端部が斜めにカットされた先端形状に形成される。これにより、一般的な注射針と同様の高い穿刺性が得られる。
【００５０】
一般的な注射針では、カット面の角度は２０°以下として、鋭利にすることで穿刺性を高めている。マイクロニードルにおいても、同等のカット面で成形することは不可能では無いが、実用上で問題が生じることも考えられる。なぜなら、図２（ａ）から明らかなように、針先を斜めにカットした場合、針の最先端部に対して、中空孔の開口高さが下がることになる。これは、中空孔から薬液を注入するという、マイクロニードルの使用目的を考えると、実質的な針の長さが短くなることを意味する。この中空孔の開口位置低下は、カット面の角度を小さくするほど顕著になる。
【００５１】
マイクロニードルの目的の一つは、針を小さくする、つまり高さを低く、且つ細く製作することにより、皮膚に穿刺した時の痛みを低減することに有る。このため、針高さはそれほど高くなく、数百ミクロン程度のものが一般的である。このようなニードルで、カット面の角度を非常に小さくすると、中空孔の開口高さ低下が無視できなくなるので、カット面の角度はある程度大きくせざるを得ない、という状況は十分考え得るものである。
【００５２】
そもそも、マイクロニードルは、通常の注射針に比べて外形が細いので、余りカット面の角度を小さくしなくても、十分な穿刺性が得られる可能性が高い。このため、カット面の角度は、中空孔の開口位置と穿刺性を考慮して、使用目的に応じて決めれば良い。勿論、このような斜めカットによる中空孔の開口高さ低下が問題にならないような使用目的・形状の場合は、カット面の角度を小さくしても構わない。
【００５３】
なお、斜めカットだけでは、十分な穿刺性が得られない場合は、図２（ｂ）に示したように、マイクロニードル２０２の水平断面２１２を、中空の楕円形とすることも考えられる。楕円の長手方向を斜めにカットすることで、図２（ａ）の水平断面２１１に比べて、切断面がより細長い楕円形となるため、より鋭利な針先を形成し、穿刺性の向上が期待される。
【００５４】
また、設計上、製造上、あるいは使用上優位な点が有るなら、図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、マイクロニードル２０３、２０４の水平断面２１３、２１４を四辺形、三角形状として製作しても構わない。本発明では、マイクロニードルの水平断面形状については限定しない。
【００５５】
このようにして、針先形状の加工が完了した後、ワックス１０９を除去してダミー基板１０８から剥離した後、除去工程（第四の工程）に移行して基板１０１を溶解除去し、更に残った金属層１０５の不要部分を取り除くことで、中空のマイクロニードル１１１がアレイ状に複数配置された構造が得られる（図１（ｆ）参照）。
【００５６】
この基板１０１の除去方法は、ウェット処理による溶解が好適であり、例えば基板１０１がシリコンで、金属層１０５がニッケルの場合は、水酸化カリウム水溶液など、強アルカリ水溶液を用いて、シリコンのみを選択的に溶解することが出来る。金属層１０５に対して、基板１０１が選択的に溶解除去可能であれば、別の手段を用いても構わず、また、機械的に捲って剥離する溶射手法をとっても良く、その手段は限定されない。
【００５７】
上記実施の形態では、貫通孔１０４の側壁を垂直として説明してきたが、これに限ることなく、その他、図３に示すように貫通孔１０４の側壁が傾斜させて構成することも可能で、同様の効果が記載される。
【００５８】
即ち、この実施の形態では、垂直状の前記貫通孔１０４の代わりに、上方に狭まって傾斜された順テーパー形状（先端が細く、根元が広くなった形状）に貫通孔３０４を基板３０１に形成するように構成したものである。この場合も、貫通孔３０４の形成方法は限定するものでなく、その形状の上方に広くなるように傾斜された逆テーパー形状に形成したり、曲線状に傾斜させるよう構成しても、同様の効果が期待される。
【００５９】
この実施の形態の場合は、同様の工程により、先ず、図３（ａ）に示すように貫通孔３０４を形成して、図３（ｂ）に示すようにマイクロニードル３１１、及び細孔３０６が形成される。
【００６０】
この実施の形態の利点として、細孔３０６の内部に薬液を流すときの注入抵抗を低く出来ることが挙げられる。図１に示す垂直側壁のマイクロニードル１１１では、細孔１０６を通して薬液を注入する際に、細孔１０６の内径が非常に狭いため、薬液の性質によっては、注入抵抗が非常に高くなる場合が考えられる。これに対し、図３に示す順テーパー側壁のマイクロニードル３１１では、注入経路が段階的に細くなるので、垂直な側壁と比べ、最も細い部分の内径が同じであれば、注入抵抗を下げることが出来る。
【００６１】
このため、高粘度の薬液を使う場合など、注入抵抗を下げる必要が有る場合は、特に、図３に示すマイクロニードル３１１が望ましい。一方、順テーパー形状のマイクロニードル３１１は、先端を垂直側壁のマイクロニードル１１１と同じ太さにした場合、穿刺性の面で劣るのは明らかである。特に、ニードルアレイの構造として、各々のニードルのピッチを狭めた時には、この穿刺性低下の影響が顕著になるので、より不利となる。このため、穿刺性を重視する場合には、図１に示す垂直側壁のマイクロニードル１１１の方が望ましいと考えられる。
【００６２】
また、図３（ａ）の実施の形態では、貫通孔３０４の側壁形状を逆テーパーとしているが、エッチング等で貫通孔３０４を形成する場合は、必ずしも逆テーパーでなく、順テーパー形状であっても構わない。なぜなら、貫通孔３０４を形成した段階で順テーパーの側壁形状であった場合は、基板３０１の上下を入れ替えるように向きを変えてから、以降のプロセスを実施すれば、製造されるマイクロニードルの形状は３１１と同じ順テーパー形状になるからである。
【００６３】
なお、上記各実施の形態では、複数のマイクロニードル１１１，３１１をアレイ状に配置したマイクロニードル構造体について説明したが、これに限ることなく、例えばマイクロニードル１１１，３１１を単独で配置するマイクロニードル構造体においても適用可能で、同様の効果が期待される。
【実施例】
【００６４】
以下、本発明の実施の形態に基づく具体的な実施例について説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００６５】
本実施例では、円筒形の先端を斜め４５°に削り落とした形状のマイクロニードルの製作例を、図１に示す手順に則って説明する。
【００６６】
基板１０１として、直径２００ｍｍの片面研磨シリコンウェハを用意した。このシリコンウェハの厚みは、７２５ミクロンである。シリコン製基板１０１の表面上に、スピンコート法によって、厚さ５０ミクロンのレジスト膜１０２を塗布した。使用したレジストは、東京応化社のネガ型フォトレジストＰＭＥＲ−Ｎ  ＣＡ３０００である。更に、フォトマスクとコンタクトアライナーを用いて、直径１００ミクロンの孔パターン１０３を多数形成した。孔パターン１０３の配置は、５００ミクロンピッチ正方配列で、１０行×１０列、合計１００個の孔を配列したチップを、２０ｍｍ間隔で基板１０１内に規則的に設けた。
【００６７】
次に、この孔パターン１０３をエッチングマスク層１０２でマスクして、フッ素系ガスを用いたＩＣＰ−ＲＩＥ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ  −  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ：誘導結合型プラズマ−反応性イオンエッチング）により、基板裏面まで達する貫通孔１０４を形成した。更に、残ったレジスト及び反応残渣などを、有機溶剤、酸溶液、アルカリ溶液などを用いて除去し、シリコン基板１０１を洗浄した。
【００６８】
続いて、貫通孔１０４が形成されたシリコン製基板１０１に対し、ニッケルの無電解メッキを施した後、硫酸ニッケルを主成分とする水溶液中で電解メッキを行い、シリコン製基板１０１の表面、及び貫通孔１０４の内面に、厚さ３０ミクロンのニッケル製金属層１０５を得た。この工程により、貫通孔１０４の内側に、円筒形状のニッケル製金属構造１０７が形成された。この時、細孔１０６の直径は、４０ミクロンとなっている。
【００６９】
次に、別のシリコン製ダミー基板１０８をホットプレート上で加熱し、その表面に仮固定用の固形ワックス１０９を溶かした後、シリコン製基板１０１を貼り付けた。この時、溶けたワックス１０９が細孔１０６を充填している事を目視で確認した。
【００７０】
そして、刃先形状が斜め４５°にカットされたダイヤモンドブレードを用いて、円筒形状のニッケル製金属構造１０７の先端部に、斜め研削加工を施した。
【００７１】
この研削加工では、ホットプレート上でワックス１０９を溶かし、シリコン製ダミー基板１０８からシリコン製基板１０１を剥がした後、有機溶剤で洗浄した。更に、９０℃に加熱した水酸化カリウム４０ｗｔ％水溶液中にシリコン基板１０１を浸漬して、シリコン部を溶解することで、最終的にアレイ状に配置されたニッケル製の複数のマイクロニードル１１１を得た。
【００７２】
本発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより、種々の発明が抽出され得る。
【００７３】
例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明によれば、位置合わせが必要なくなるため、位置合わせ誤差による精度の劣化が防止され、簡便にして、容易に高精度な細長い貫通孔を有するマイクロニードルを形成し得るマイクロニードル構造体の製造方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１０１，３０１  …  基板
１０２  …  エッチングマスク層
１０３  …  孔パターン
１０４  …  貫通孔
１０５  …  金属層
１０６  …  細孔
１０７  …  円筒形状の金属構造
１０８  …  ダミー基板
１０９  …  ワックス
１１０  …  ダイシングブレードの先端
１１１  …  マイクロニードル
２０１，２０２，２０３，２０４  …  マイクロニードル
２１１，２１２，２１３，２１４  …  水平断面
３０４  …  貫通孔
３０６  …  細孔
３１１  …  マイクロニードル
【図１】
2013252580.tif 000003
【図２】
2013252580.tif 000004
【図３】
2013252580.tif 000005