(57)【要約】【課題】針状突起部の側面に段差形状を備える針状体を製造するために、スタンパーの作製や針状体の作製において、離型性が良く、欠けや折れの発生を抑制することができる原版の製造方法、スタンパーの製造方法、及び針状体の製造方法を提供する。【解決手段】レジスト材料を塗布する工程と漸次光透過部の面積の小さいマスクを通して露光し硬化部を形成する工程とを交互に繰り返す工程と、塗布したすべての層のレジスト材料の未硬化部を除去する現像工程、とを含むことを特徴とする原版の製造方法とし、前記製造方法により製造された原版を用いた、電鋳によるスタンパーの製造方法とし、前記製造方法により製造されたスタンパーを用いる針状体の製造方法とする。【選択図】図１
2017124097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の針状突起部の側面に段差形状を備える針状体を製造することを目的とする原版の製造方法であって、
前記原版の基体となる基板上に第１のレジスト材料を塗布する工程と、
前記第１のレジスト材料を所定の形状の光透過部を備えた第１のマスクを通して露光し、第１の硬化部を形成する工程と、
前記第１のレジスト材料上に第２レジスト材料を塗布する工程と、
前記第２のレジスト材料を前記第１のマスクの光透過部よりも面積の小さい光透過部を備えた第２のマスクを通して露光し、第１の硬化部上に第２の硬化部を形成する工程と、
以後同様にレジスト材料を塗布する工程と漸次光透過部の面積の小さいマスクを通して露光し硬化部を形成する工程とを交互に繰り返す工程と、
塗布したすべての層のレジスト材料の未硬化部を除去する現像工程と、
を含むことを特徴とする原版の製造方法。
【請求項２】
複数の針状突起部の側面に段差形状を備える針状体を製造するためのスタンパーの製造方法であって、
請求項１に記載の製造方法で作製された原版の表面にシード層を形成する工程と、
前記シード層表面に金属層を形成する電鋳工程と、
前記原版を前記原版と前記シード層の界面で分離する工程と、
前記シード層表面に付着したレジスト残渣を除去する工程と，
前記シード層表面に離型処理層を設ける工程と、
を含むことを特徴とするスタンパーの製造方法。
【請求項３】
前記電鋳工程において、前記金属層を形成する金属が、銅、ニッケル、Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｗ合金のいずれかであることを特徴とする請求項２に記載のスタンパーの製造方法。
【請求項４】
前記離型処理層を形成する方法が、気相めっき、液相めっきのいずれかであることを特徴とする、請求項２または３のいずれかに記載のスタンパーの製造方法。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれかに記載の製造方法で作製されたスタンパーを用いることを特徴とする複数の針状突起部の側面に段差形状を備える針状体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の針状突起部を備える針状体を製造することを目的とした原版の製造方法、それを用いたスタンパーの製造方法、及びそれを用いた針状体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薬剤を人体に投与する方法としては、経口投与、注射器による皮膚真皮層または静脈への穿刺、皮膚表面への軟膏剤の塗布による局部真皮層への投与、皮膚表面への貼付け法による局部真皮層への投与、などの方法が挙げられる。
【０００３】
この中で、貼付け法によって体内に薬剤を投与する器具として、近年マイクロニードル（以後ＭＮと略記する）の開発が進められている。通常、ＭＮは複数のアレイ状に並んだ針状突起部を備える針状体であり、穿刺によって突起部の一部が折れて体内に残留しても悪影響がないように、生体内で溶解しても無害な材料が選択される。すなわちＭＮの製法としては、材料として生体に無害なマルトース、ポリ乳酸、デキストリンなどを使用し、凹版のスタンパーに載せて加熱溶解し、転写成形して作製する方法が採られている。
【０００４】
ＭＮを成形する凹版のスタンパーを金属材料から直接作製する場合は、放電加工ないしドリル加工が用いられるが、ＭＮの突起部となるスタンパーの凹部の深さ精度を得ることが難しい、加工が長時間にわたり価格が高くなる、加工による再現性が難しいなど、種々の問題点がある。
【０００５】
そこで、複数の針状突起部を備える原版をまず作製し、これにより樹脂を用い凹版の複製版を作り、複製版をスタンパーとする方法が考案されている。しかしながら、樹脂製のスタンパーであると、加熱冷却のサイクルによって版の欠け等による劣化が発生し、生産可能なショット数が少なくなり、ＭＮの大量生産への障害になっている。
【０００６】
また、金属板を加工して原版を作製し、電鋳等によって複製版のスタンパーを作製する方法では、ＭＮの突起部となる凹部のアスペクト比が大きくなると金属同士の離型が良好に出来ず、スタンパー作製が不可能になるなどの問題点がある。
【０００７】
ところで、ＭＮの針状突起部に、より多量の薬剤を確実に保持したり、より定量的に効率よく体内に薬剤を投与するために、針状突起部の側面を段差形状（凹凸形状）に形成する技術が開示されている（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−０３９１７１号公報
【特許文献２】特許第４９０４９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
針状突起部の側面を段差形状に形成するために、特許文献１では、原版の側面に切削加工により段差形状を作製しているが、金属板やシリコン単結晶板を切削加工して原版を作製する方法は、特に段差形状を形成したり、ＭＮを多面付けした原版を作製する場合においては、加工が長時間になり生産性が低くなる、全体のサイズが大きくなると精度が出にくいなどの問題点がある。
【００１０】
特許文献２の方法では、ドライエッチングやウェットエッチングを繰り返すことで、スタンパー（鋳型）の凹部の側面に凹凸形状を形成するが、複数のエッチング条件の最適化と制御性に難度が高い傾向があった。
【００１１】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スタンパーの作製やＭＮなどの針状体の作製において離型性が良く、欠けや折れの発生を抑制し、最終的に針状突起部の側面に段差形状を備える針状体（以下、適宜段差付針状体と呼称する）を製造するための原版（以下、適宜段差付針状体原版と呼称する）の製造方法、及びそれを用いたスタンパーの製造方法、及びそれを用いた針状体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数の針状突起部の側面に段差形状を備える針状体を製造することを目的とする、原版の製造方法であって、
前記原版の基体となる基板上に第１のレジスト材料を塗布する工程と、
前記第１のレジスト材料を所定の形状の光透過部を備えた第１のマスクを通して露光し、第１の硬化部を形成する工程と、
前記第１のレジスト材料上に第２レジスト材料を塗布する工程と、
前記第２のレジスト材料を前記第１のマスクの光透過部よりも面積の小さい光透過部を備えた第２のマスクを通して露光し、第１の硬化部上に第２の硬化部を形成する工程と、
以後同様に、レジスト材料を塗布する工程と漸次光透過部の面積の小さいマスクを通して露光し硬化部を形成する工程とを交互に繰り返す工程と、
塗布したすべての層のレジスト材料の未硬化部を除去する現像工程と、
を含むことを特徴とする原版の製造方法としたものである。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、
複数の針状突起部の側面に段差形状を備える針状体を製造するためのスタンパーの製造方法であって、
請求項１に記載の製造方法で作製された原版の表面にシード層を形成する工程と、
前記シード層表面に金属層を形成する電鋳工程と、
前記原版を前記原版と前記シード層の界面で分離する工程と、
前記シード層表面に付着したレジスト残渣を除去する工程と、
前記シード層表面に離型処理層を設ける工程と、
を含むことを特徴とするスタンパーの製造方法としたものである。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記電鋳工程において、前記金属層を形成する金属が、銅、ニッケル、Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｗ合金のいずれかであることを特徴とする請求項２に記載のスタンパーの製造方法としたものである。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記離型処理層を形成する方法が、気相めっき、液相めっきのいずれかであることを特徴とする、請求項２または３のいずれかに記載のスタンパーの製造方法としたものである。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれかに記載の製造方法で作製されたスタ
ンパーを用いることを特徴とする複数の針状突起部の側面に段差形状を備える針状体の製造方法としたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の原版の製造方法、それを用いたスタンパーの製造方法、及びそれを用いた針状体の製造方法にあっては、スタンパーの作製やＭＮなどの針状体の作製において離型性が良く、欠けや折れの発生を抑制することができるので、段差付針状体をより簡便に精度よく製造することができる。また、本発明の製造方法は、原版やスタンパーの多面付けにも適しているので（多面付けの形態については実施形態の中で説明する）、生産性に優れた製造方法となる。段差付針状体は、より多量の薬剤を確実に保持し、より定量的に効率よく体内に薬剤を投与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る、段差付針状体原版の製造工程を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る、スタンパーの製造工程を示す概略断面図である。
【図３】本発明に係る、多面付けスタンパーを用いた段差付針状体の製造工程を示す概略平面図及び断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を用いて本発明の製造方法の実施形態を説明するが、同一の構成要素については同一の符号を付与する。
【００２０】
（段差付針状体原版の製造方法）
まず、図１のように、両面の平行度の良い青板ガラスなどの基板２０上に第１のネガ型レジスト１を塗布し乾燥した後、所定の大きさの光透過部をもつ第１のマスク１１を用いた光露光（密着露光、近接露光、投影露光いずれでもよいが、図１では密着露光の場合を示している）プロセスにより、第１段目の段差を形成するための第１の硬化部１ａを第１のレジスト１に形成する（図１（ａ）、（ｂ））。
【００２１】
次に、硬化部１ａを形成したレジスト上に第２のネガ型レジスト２を塗布し乾燥した後、第１のマスクよりも光透過部が小さい第２のマスク１２を用いて、位置合わせを行った後、前記と同様に光露光プロセスを実施し、第２段目の段差を形成するための第２の硬化部２ａを第２のレジスト２に形成する（図１（ｃ）、（ｄ））。
【００２２】
さらに、硬化部２ａを形成したレジスト上に第３のネガ型レジスト３を塗布し乾燥した後、第２のマスクよりも光透過部が小さい第３のマスク１３を用いて、位置合わせを行った後、前記と同様に光露光プロセスを実施し、第３段目の段差を形成するための第３の硬化部３ａを第３のレジスト３に形成する（図１（ｅ）、（ｆ））。
【００２３】
以下、上記と同様にレジスト塗布と、光透過部を漸次次小さくしたマスクを用いた光露光プロセスを１０〜１５回繰返し、最終的に階段状の全体の硬化部１０ａが形成されたレジスト付き基板を得る（図１（ｇ））。
【００２４】
次に、現像プロセスを行うことで、段差付レジストパターン３０ａを備える段差付針状体原版３０が作製される（図１（ｈ））。ここで、レジストはネガ型レジストであるので、段差形状の下部（第１段目〜）ほど繰返し露光により多重露光に晒され、現像液耐性は高くなっており、安定した段差付レジストパターン３０ａが形成される。また、通常よりも長い時間の過現像状態にすることで、目的によっては段差形状の角部を滑らかに近づけることもできる。
【００２５】
本発明の段差付針状体原版の製造方法はレジストを材料とし光露光により作製するので、針状体の突起部の平面視形状は、多角形、円形をはじめ、自由度の高い形状を精度よく作製することができる。
【００２６】
本発明の段差付針状体原版の製造方法は、一面付け原版の製造用に適用されてもよく、多面付け原版の製造用に適用されてもよい。
【００２７】
本発明の段差付針状体原版の製造方法はレジストを材料とし光露光により作製するので、一括形成に適しており、従って多面付け原版の製造用に適しているので、生産性が向上し、同一形状の針状体を安価で大量に生産することが可能となる。
【００２８】
（スタンパー（複製版）の作製）
本発明では、上記原版から電鋳によりスタンパー（複製版）を作製する。以下、製造工程を説明する。
【００２９】
まず、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、段差付針状体原版３０上にシード層３１を数十ｎｍ成膜する。シード層は、蒸着、スパッタリング、無電解めっき等で形成することが好ましい。形成する金属材料は、蒸着とスパッタリングでは銅、ニッケル、銀、コバルト、金などが好適あり、無電解めっきでは銅またはニッケルが好適である。
【００３０】
シード層３１の上面に、電鋳により厚い金属層（電鋳厚付け層３２）を形成する（図２（ｃ）参照）。電鋳する金属は、銅、ニッケル、Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｗ合金のいずれかであることが好ましい。これらの金属または合金電鋳浴は管理が簡便であり、形成される皮膜の硬さが高く耐久性に優れている。
【００３１】
電鋳厚付け層３２を例えばニッケルで構成する場合、ニッケル電鋳浴は、スルファミン酸ニッケル４５０ｇ／Ｌ、ホウ酸４０ｇ／ＬとしてｐＨ３．８〜４．２の範囲で管理し、電流密度５Ａ／ｄｍ２で約１７時間通電すると、厚み（凸部）約１ｍｍの電鋳厚付け層３２を作製することができる。
【００３２】
また、電鋳厚付け層３２を、例えば銅で構成する場合、銅電鋳浴は、硫酸銅・五水塩２２０ｇ／Ｌ、硫酸６０ｇ／Ｌ、塩８０〜１２０ｍｇ／Ｌ、添加剤を適量加えたものとし、電流密度５Ａ／ｄｍ２で約１６時間通電すると、厚み（凸部）約１ｍｍの電鋳厚付け層を作製することができる。
【００３３】
特にＮｉ−Ｃｏ系合金を電鋳したものは硬さが高く耐久性に優れるという特徴がある。浴組成はスルファミン酸ニッケル４５０ｇ／Ｌ、スルファミン酸コバルト３０ｇ／Ｌ、ホウ酸２０〜３０ｇ／Ｌ、応力減少剤、界面活性剤を適量添加して使用する。
【００３４】
次に、段差付針状体原版３０と電鋳厚付け層３２側を、段差付針状体原版３０とシード層３１の界面で分離する（図２（ｄ）参照）。段差付針状体原版３０を分離した電鋳厚付け層３２側には、段差付針状体原版３０の突起部を型とした凹部が複数個形成されており、付着したレジスト残渣は専用剥離液を用いて除去する。
【００３５】
段差付針状体原版３０を分離した電鋳厚付け層３２上のシード層３１は成形する樹脂と
の離型性が悪いため、電鋳厚付け層３２上のシード層３１表面全体（凹部の側面及び底面を含む）に離型処理層を形成する。
離型処理層３３の成膜方法は、気相めっきまたは液相めっきによることが好ましい。気相めっきの場合は、ＣＶＤ（化学的気相成長）によるＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ
Ｃａｒｂｏｎ）膜、フッ素コーティングなどが好ましいが、特にはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）によるフッ素コーティングが離型性の観点から望ましい。液相めっきの場合は、クロムめっき、Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレンン）を含有する無電解めっきなどを行うと成形された樹脂との離型性が著しく改善される。
【００３６】
以上の工程により、電鋳によるスタンパー（複製版）４０が作製される。
【００３７】
本発明の製造方法では、段差付針状体原版をレジスト材料、スタンパーを電鋳により作製するので、針状体作製時の加熱冷却サイクルによる欠けや折れの発生を抑制することができる。
【００３８】
本発明のスタンパーの製造方法は、一面付けスタンパーの製造用に適用されてもよく、多面付けスタンパーの製造用に適用されてもよい。多面付けスタンパーの製造方法としては、一面付け原版が用いられてもよく、多面付け原版が用いられてもよい。多面付けスタンパーとしては、各面の境界部に切りしろを備えることが望ましい。
【００３９】
（針状体の作製）
本発明の針状体の製造方法は、本発明のスタンパーの製造方法により製造されたスタンパーを用いる以外は、通常の方法により製造される。
【００４０】
図３には、多面付けスタンパー４１を用いた場合の針状体５１を製造する製造工程を示す。尚、図３では、突起部領域の側面の段差形状の図示を略している。
【００４１】
図３（ａ）において、多面付けスタンパー４１は、複数の凹部群４２と、各々の凹部群４２を取り囲む平坦部４４と、隣り合う平坦部４４の間の切りしろ４６とを具備する。１つの凹部群４２には、針状体に具備される突起部に対応する複数の凹部４３が含まれる。このような多面付けスタンパー４１の使用により、複数の針状体５１を同時に転写成形することが可能である。
【００４２】
多面付けスタンパー４１を用いた針状体の製造を、図３（ａ）を線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って切った断面図である図３（ｂ）から（ｅ）を用いて説明する。まず、多面付けスタンパー４１に針状体成形材料４７を充填する（図３（ｂ））。次に、針状体成形材料４７を成形し、硬化する（図３（ｃ））。硬化した針状体成形材料４８を多面付けスタンパー４１から分離する（図３（ｄ））。その後、切りしろ４６に対応する位置で切断する（図３（ｅ））。以上により、本発明の製造方法により複数の針状体５１を得ることができる。
【００４３】
切りしろ４６は、多面付けスタンパーにより得られた針状体群から目的とする針状体を得るための切断に必要なだけ確保されればよい。従って、針状体形成材料の種類および切断方法に依存して配置されればよい。
【実施例】
【００４４】
実施形態で説明した方法によって作製した一面付けスタンパーを用いて、ポリ乳酸を針状体材料とするＭＮを作製した。すなわち、離型処理層を有するスタンパーを用いて、パターン部（凹部）にポリ乳酸を載せ、約２２０℃で溶解させ、上から１０〜３０ＭＰａ程
度の力で約３０秒間圧力を加えてＭＮを転写成形した。その後、室温まで温度を下げて、スタンパーからＭＮを離型させると、針が途中で折れることなく良好に離型し、ＭＮを作製することができた。
【００４５】
＜比較例＞
離型処理層を有しない金属性の一面付けスタンパーとして用いて、パターン部（凹部）にポリ乳酸を載せ、約２２０℃で溶解させ、上から１０〜３０ＭＰａ程度の力で約１分間圧力を加えてＭＮを転写成形した。その後室温まで低下させても、ＭＮは金属スタンパーに完全に溶着して離型せず、ＭＮを作製することができなかった。
【符号の説明】
【００４６】
２０：基板        １：第１のレジスト      １ａ：第１の硬化部
２：第２のレジスト  ２ａ：第２の硬化部  ３：第３のレジスト  ３ａ：第３の硬化部
１０ａ：全体の硬化部
１１：第１のマスク  １２：第２のマスク  １３：第３のマスク
２１：露光光
３０ａ：段差付レジストパターン    ３０：段差付針状体原版
３１：シード層    ３２：電鋳厚付け層    ３３：離型処理層
４０：スタンパー    ４１：多面付けスタンパー
４２：凹部群    ４３：凹部    ４４：平坦部    ４６：切りしろ
４７：針状体成形材料    ４８：硬化した針状体成形材料
４９、５０：基板部    ５１：針状体    ５２：突起部
【図１】
2017124097.tif 000003
【図２】
2017124097.tif 000004
【図３】
2017124097.tif 000005