マイクロ流体デバイスの製造方法
【課題】凹部を形成した基板とカバー材料とで構成されるマイクロ流体デバイスにおいて、幾何学的な個体間のばらつきと、基板とカバー材料との接合部に非接合領域を発生させる可能性を軽減したマイクロ流体デバイスの製造法を提供すること。
【解決手段】マイクロ流体デバイスの製造において、流路やチャンバ、リザーバになる凹部をあらかじめ基板に形成し、その基板の凹部を形成した側の面に、液体状のエネルギ線硬化樹脂を付着させる。そして、エネルギ線照射手段によってエネルギ線硬化樹脂を硬化させることで、基板凹部上のカバーとなり、流路やチャンバ、リザーバを形成できる。
【解決手段】マイクロ流体デバイスの製造において、流路やチャンバ、リザーバになる凹部をあらかじめ基板に形成し、その基板の凹部を形成した側の面に、液体状のエネルギ線硬化樹脂を付着させる。そして、エネルギ線照射手段によってエネルギ線硬化樹脂を硬化させることで、基板凹部上のカバーとなり、流路やチャンバ、リザーバを形成できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロ流体デバイスと、それを用いた装置システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
MEMS（micro electro mechanical systems）分野の一つとして注目されている領域に、バイオや環境分析、化学合成などへの応用がある。そのようなデバイスとしてマイクロ流体デバイス、あるいはμTAS（micro total analysis systems）と呼ばれているものがある。これらのデバイスは、半導体やガラス、あるいはセラミックスやプラスチックなどの基板に流路やチャンバ、リザーバを設け、その中に検体となるサンプルや試薬、あるいは化学合成の材料となる液体を流し、分析や化学合成を行うものである。
【０００３】
これらのデバイスは、従来の分析方法やバッチ処理に比べて、溶媒やサンプル、試薬などの消費を低減させ、さらに反応速度が速いといったマイクロスケールの特長を備えているため、実用品を量産化できれば、医療や環境分野などで簡易検査法の提供が可能となる。それゆえ、歩留まりよく生産するために、個体差の少ない製品を安定的に製造することができるマイクロ流体デバイスの製造方法の開発が期待されている。
【０００４】
従来のマイクロ流体デバイスの製造方法として、流路となる溝や、チャンバとなる穴を形成した基板レイヤに、カバーレイヤ300を接合することによって、流路やチャンバを形成する方法があった（特許文献１および２参照）。特許文献１ではエンボス加工で微細加工した基板レイヤに対して、カバーレイヤをオーバーレイし、接合する方法について説明している。そして、その接合方法は接着や溶着、圧着、熱結合によるものである。
【特許文献１】米国特許第６２３８５３８号明細書
【特許文献２】米国特許第５８５８１８８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の技術では以下のような課題があった。図９を用いて説明すると、基板レイヤ100に対して、カバーレイヤ300を接合する際、接合面の平面度に高い精度を必要とし、例えば、ナノピラーのような微細構造を形成するとき、図９のような非接合部が生じることがあった。
【０００６】
また、基板レイヤ100とカバーレイヤ300の内、少なくともいずれかを比較的柔らかい材質にして、密着性を向上させて、非接合部の発生を抑制する方法がある。しかしながらこの方法で用いる材料の材質は比較的柔らかいものの、その材料の変形を利用した方法であり、変形の復元力によってマイクロ流体デバイス1000自身を変形させてしまいかねない。このような変形により微細構造での寸法誤差が生じるため、この方法で生産されたマイクロ流体デバイス1000では、個体差が発生し、制御性が低下する可能性がある。さらに、マイクロ流体デバイス1000の生産性（歩留まり）が低下することにもつながる。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑み、これを解決することを目的とするものである。本発明の目的は、凹部を形成した基板と基板凹部の上面を覆う蓋材とで構成されるマイクロ流体デバイスの製造において、基板と蓋材との接合箇所での非接合部の発生を抑制することができるカバー方法を提供することである。また、本発明の更なる目的は、マイクロ流体デバイスの幾何学的な個体差のばらつきを抑えることで、制御性を向上させるとともに、生産性（歩留まり）を向上させることができるマイクロ流体デバイスの製造法を提供することにある。さらに、本発明の他の目的は、凹部を有する基板と蓋材との接合箇所に非接合部が発生せず、かつ、個体間のばらつきが低減されることで制御性に優れたマイクロ流体デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、凹部を形成した基板と、該凹部上面を塞ぐカバー材とを有するマイクロ流体デバイスの製造方法であって、
硬化前のエネルギ線硬化樹脂を前記基板の凹部を形成した側の面に、該基板の凹部上面を塞ぐように付着させる付着工程と、
前記付着された硬化前のエネルギ線硬化樹脂にエネルギ線を照射する工程と、
を有することを特徴とするマイクロ流体デバイスの製造方法である。
【０００９】
本出願に係る第２の発明は、凹部を有する基板と、該基板の凹部を形成した側の面に硬化したエネルギ線硬化樹脂からなるカバー材とを有することを特徴とするマイクロ流体デバイスである。
【発明の効果】
【００１０】
基板上の凹部（微細構造）上面に付着させる樹脂は液体状であるため、基板上の凹部（微細構造）上面に非接合部を抑制したマイクロ流体デバイスを製造することができる。さらに、その製造時には大きな外力を加える必要がないため、マイクロ流体デバイス内の構造の変形を抑えることが可能となる。そのため、マイクロ流体デバイスごとの個体差が軽減され、制御性が向上する。そして、マイクロ流体デバイスの生産性（歩留まり）を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
マイクロ流体デバイスは、マイクロスケールの微細構造を有する流路やチャンバーを備えているが、これは基板材料に溝や穴などの凹部を形成させ、凹部上面をカバー材で覆うことで形成させることができる。流路の場合、基板凹部の幅は、１μｍ〜１０００μｍ、望ましくは１０μｍ〜５００μｍにあることが望ましい。
【００１２】
エネルギ線硬化樹脂は、電子線、イオン、荷電粒子、中性子、Ｘ線、紫外線などのエネルギ線の照射により硬化して形成される樹脂であって、一般的に知られているエネルギ線硬化樹脂であれば、特に限定せず用いることができる。例えば、スチレン系重合体、ポリスルホン系重合体、（メタ）アクリル系重合体、ポリマレイミド系重合体、ポリカーボネート系重合体、ポリオレフィン系重合体、セルロース系重合体、ポリウレタン系重合体、ポリアミド系重合体、ポリイミド系重合体、ポリエーテル系重合体、ポリチオエーテル系重合体、ポリエーテルケトン系重合体、ポリエステル系重合体、エポキシ樹脂、ウレア樹脂、フェノール樹脂、フッ素系重合体、シリコン系重合体などが挙げられる。
【００１３】
硬化前の液体状エネルギ線硬化樹脂として、十数mJ/m2〜30mJ/m2程度の表面表力を有するものを好適に用いることができる。
【００１４】
エネルギ線硬化性組成物脂のうち、紫外線（ＵＶ）硬化樹脂は、硬化に必要な照射時間の短さや紫外線の使用環境の制限が比較的少ない点などから、本発明に好適に用いることができる。硬化前の紫外線硬化樹脂へ紫外線を照射するために用いる紫外線光学系は、紫外線ランプや半導体レーザー等の紫外線光源や、光源から樹脂材料までの光路上に配置される紫外線レンズ、反射ミラーあるいは光学ファイバーなどにより構成される。紫外線光学系は、製造装置の構造に合わせて独自に設計してもよいし、既成の紫外線硬化用の照射装置を組み込んで用いてもよい。
【００１５】
エネルギ線硬化樹脂のうち、エネルギ線により硬化すると同時に熱によっても硬化する材料は、エネルギ線と同時にヒーター等の熱発生手段により熱を与えることでより迅速に硬化させることができ好ましい。エネルギ線硬化樹脂には、エネルギ線により硬化する材料のみでなく、そのほかの材料や添加剤が含まれても良い。例えば、エネルギ線により硬化するエネルギ線硬化樹脂材料と熱により硬化する熱硬化樹脂とを混合したエネルギ線硬化樹脂含有組成物もエネルギ線硬化樹脂に含まれる。例えば、エネルギ線硬化樹脂は、紫外線硬化樹脂および／または熱硬化樹脂を有するものを好適に用いることができる。その際には、エネルギ線照射手段として、紫外線光源および紫外線光学系ならびに／あるいは熱発生源を用いる。
【００１６】
基板材料には、凹部上面を塞ぐ材料（カバー材）であるエネルギ線硬化樹脂と固着するものであれば特に限定なく用いることができるが、例えば、樹脂、ガラス、石英、セラミック、シリコンあるいは金属などを用いることができる。
（マイクロ流体デバイスの製造方法）
マイクロ流体デバイスの製造方法は次の（１）及び（２）の工程を有する。
工程（１）硬化前のエネルギ線硬化樹脂を、基板の凹部を形成した側の面に、基板凹部上面を塞ぐように付着させる付着工程。
工程（２）基板凹部に付着させた硬化前のエネルギ線硬化樹脂にエネルギ線を照射する工程。
【００１７】
工程（１）の付着工程では、１）〜３）に示す方法を用いることができる。
１）支持体に硬化前のエネルギ線硬化樹脂を付着させた後、基板に付着させる方法。
２）硬化前のエネルギ線硬化樹脂を含む多層流（二層流）を基板凹部の内部に形成させた後、基板に付着させる方法。
３）ディスペンサを用いて、硬化前のエネルギ線硬化樹脂を基板の凹部を形成した側の面に直接付着させる方法。
上記１）の方法では、（i）エネルギ線硬化樹脂が硬化するまで一時的に支持する支持手段に硬化前のエネルギ線硬化樹脂を付着させる工程と、（ii）支持手段のエネルギ線硬化樹脂を付着させた面と基板の凹部を形成した側の面とを対向させる工程と、を有する。この方法は、硬化前の液状のエネルギ線硬化樹脂が、基板に付着された際に、自立してカバー材の形状を保つことが困難な場合に用いることが好ましい。支持手段として平面を有する基板（デバイスの基板と区別して第二の基板と記す）を用いることができる。（ii）の対向させる工程では、支持手段とデバイス側の基板とが密着するように対向させてもよいし、隙間を有して対向させてもよい。
上記２）の方法では、(i)基板の凹部上面を閉塞手段により閉塞する工程と、(ii)基板凹部の中に硬化前のエネルギ線硬化樹脂と非エネルギ線硬化液体とを層、界面を形成するように流す工程と、（iii）硬化前のエネルギ線硬化樹脂と非エネルギ線硬化液体との流れにより層、界面を形成した後、その流れを止める工程と、を有する。マイクロ流体デバイスのようなマイクロスケールの流路を流れる液体においては、液体の比重差による重力エネルギーよりも界面張力エネルギーの方が大きくなる。そのため、二以上の異なる液体を同時に流路に導入すると、液体どうしが混合せず、合流時の位置順序を保って互いの間に液／液界面を形成しながら、それぞれの液体が層となって流れる。このようなマイクロ流体デバイスの特性を利用して、硬化前のエネルギ線硬化樹脂を凹部の上面側に流れるように、エネルギ線の照射によっても硬化しない液体といっしょに送液する。閉塞手段として平面を有する基板（デバイスの基板と区別して第二の基板とも記す）を用いることができる。
【００１８】
本発明は、上記の製造工程により製造されたマイクロ流体デバイスを包含する。また、上記製造方法によって得られるマイクロ流体デバイスは、凹部を有する基板と、該基板の凹部を形成した側の面に硬化したエネルギ線硬化樹脂からなるカバー材とを有する構成である。また、カバー材の少なくとも一部が、基板凹部に入り込む部分を有する構成とするマイクロ流体デバイスは、その入り込む部分の厚みが流路の強度向上に寄与する点で好ましい。よって、付着工程として上記２）の多層流形成後に付着する方法を用いて製造されたマイクロ流体デバイスは、カバー材の多くの部分が基板凹部内部にあるような構成、さらには、カバー材の全てが基板凹部内部にあるような構成とすることができるため好ましい。
【００１９】
以下、本発明のマイクロ流体デバイスを用いた装置システムについて第一の実施例から第五の実施例で説明する。
【実施例】
【００２０】
［第一の実施例］
本発明の第一の実施例を、図１から図４を用いて説明する。
図１は本発明の第一の実施例を説明するため装置構成を模式的に示したものである。図１において、１はプラスチックやガラスなどからなる基板であり、流路となる溝やチャンバとなる穴など、微細凹部2aを施した基板である。3はUV（紫外線）硬化樹脂で、図１においてUV硬化樹脂の硬化前を表す意味で、3aと符号をつけた（以降、硬化後のUV硬化樹脂の符号を3bとする）。
４は石英基板で、基板１との対向面にUV硬化樹脂3aが付着されている。また、石英基板4の基板1と対向する面にはあらかじめ表面処理を施すことが好ましい。さらに具体的に言うと、シランカップリング剤のような離型剤を塗布しておくことが好ましい。なお、石英基板4は紫外線の透過率が高いため、材質を石英としたが、蛍石など紫外線透過率が高い紫外線透過基板を用いれば、材質は任意である。石英基板4については、以下の実施例でも、特に説明しない限り、紫外線透過基板であれば良く、離型剤が塗布されているとなお良い。5は基板1を保持するための基板保持部で、6は石英基板4を保持するための石英基板保持部である。7はステージであり、基板1と石英基板4との相対的な位置合わせを行う。位置合わせのための測定は光学などの非接触測定や、機械的な突き当てなど、必要な精度に応じて適用すれば良い。なお、図１ではステージ7を基板1側に設けたが、石英基板4側に搭載しても良い。その場合は、石英基板４側が下側になり、硬化前のＵＶ硬化樹脂３aは石英基板の上に載せた状態で維持することができるので石英基板に付着された後の形状を保持することができる、ステージ上に8はUV硬化樹脂3aを硬化させるためのUV照射手段である。
【００２１】
次に図２を用いて、微細凹部2aへのカバー方法を説明する。
図２の上図は基板1と石英基板4の対向前を示している。UV硬化樹脂3aが微細凹部2aを塞ぐように、図１で図示したステージ7で位置調整を行い、接触させる。そうすると、図２中央の図のようになる。そして、石英基板4の裏面側からUV照射手段8でUV照射し、UV硬化樹脂3を硬化させる。その後、ステージ7で基板1と石英基板4を相対的に引き離すように駆動させると、図２下図のようなマイクロ流体デバイス1000が得られる。UV硬化樹脂3bは硬化し、微細凹部2aを塞ぎシールした微細構造2bが得られる。例えば微細凹部2aが溝であれば、微細構造2bは流路（チャネル）となり、微細凹部2aが穴であれば、微細構造2bはチャンバやリザーバになる。
【００２２】
なお、図１を用いて説明した装置を用いたため、基板1と石英基板4の位置合わせにはステージ7を用いる説明を行ったが、これに限定されない。例えば手作業でUV硬化樹脂3aが微細凹部2aを塞ぐように、基板1と石英基板4を接触させても有効である。これは、以下の実施例でも共通である。
【００２３】
図３は石英基板４が、基板1の微細凹部2aと対向する部分のみUV硬化樹脂3aを付着させた状態を示した図である。このような状態にするため、図４上図のように石英基板4にディスペンサ9でUV硬化樹脂3aを塗布する。そしてさらに、石英基板上4でUV硬化樹脂3aを保持しやすくするため、図４下図のように、UV硬化樹脂保持部40となる溝を設けることが好ましい。なお、図４は図３の石英基板4の表裏をひっくり返した状態を示している。
【００２４】
ここで、図１から図３までの基板1の微細凹部2aや、図４下図の石英基板4のUV硬化樹脂保持部40は、フォトリソグラフィによる微細パターン転写後に、異方性エッチングを施したような垂直断面を図示した。しかしながら、これは便宜上、模式的に図示しただけであり、限定されるものではない。例えば、エッチング方法は、等方性エッチングでも良い。また特に基板1はガラスには限定されず、ポリカーボネートなどのようなプラスチックを適用しても良く、射出成形やエンボス加工などが適用できる。これは石英基板4についても他の紫外線透過材料を用いれば同様である。基板1の加工方法は以下の実施例でも同様である。
【００２５】
以上、第一の実施例によれば、基板1に施した微細凹部2a上方はUV硬化樹脂3aの表面張力によって付着され、硬化する。そしてUV硬化させたUV硬化樹脂3bが基板1上の微細凹部2aのカバーになり、非接合部の発生を抑制することが可能となる。さらに、マイクロ流体デバイス1000の構成要素に変形を伴わない（応力の発生を抑制できる）。したがって、マイクロ流体デバイス1000の幾何学的な個体差のばらつきを抑えることで、マイクロ流体デバイス1000の制御性を向上させるとともに、マイクロ流体デバイスの生産性（歩留まり）を向上させることができる。また、UV硬化樹脂3bがカバーになる過程で、微細凹部2aまわりには圧着や熱溶着のような大きな力がかからない。そのため例えば基板1にナノピラーのような微細構造を設けたとき、その破壊を抑制することができる。
【００２６】
［第二の実施例］
第一の実施例では、石英基板4にはUV硬化樹脂3aを基板1の微細凹部2aと対向する部分にのみ付着させ、UV硬化させたUV硬化樹脂3bが基板1上の微細凹部2aのカバーになる方法について説明した。第二の実施例では，石英基板4の基板と対向する面、概ね全面にUV硬化樹脂3aを付着させて、基板1上の微細凹部2aのカバーになる方法について説明する。
【００２７】
図5は本発明の第二の実施例を説明するために模式的に示した図である。図5において、41は紫外線を遮光するための遮光膜である。これは例えば、基板1の微細凹部2aと、石英基板4を対向させたときに、UV照射手段8側から見て、微細凹部2a部分にはUV照射できるようにマスキングして、クロムなどのような金属を蒸着させる。なお、その他の符号は第一の実施例で説明しているので、説明を省略し、以下の実施例でも重複して符号の説明を行わない。
【００２８】
図5上図のように、石英基板4の基板1と対向する面の全てにUV硬化樹脂3aを付着させる。付着方法は、スピンコートや、スプレイのような塗布方法など任意である。そして、UV硬化樹脂3aを塗布した側の石英基板4が基板1の微細凹部2a側の面と対向するように、不図示（図1記載）のステージで位置合わせを行う。その後、UV照射手段8で紫外線を照射すると、遮光膜41がない領域のUV硬化樹脂3aのみが硬化するので、硬化後は基板1と石英基板4を不図示のステージで引き離す。そして、遮光膜41で遮光され硬化しなかったUV硬化樹脂3aを除去すると、図5下図のようにUV硬化樹脂3bは基板1上の微細凹部2aのカバーになる。
【００２９】
なお、第二の実施例ではUV硬化樹脂3aは基板1の微細凹部2a上をカバーするために、遮光膜41を設けたが、石英基板4と対向する基板1面の概ね全面にUV硬化樹脂3bが残っていい場合は、遮光膜41がなくても良い。
【００３０】
第二の実施例によれば、石英基板4へのUV硬化樹脂3aの付着方法が簡便で済み、マイクロ流体デバイス1000の生産性がさらに向上する。
【００３１】
［第三の実施例］
第一の実施例と第二の実施例は石英基板4にあらかじめUV硬化樹脂3aを付着させてから基板1と対向させてからUV硬化させ、UV硬化樹脂3bが基板1上の微細凹部2aのカバーになる方法について説明した。第三の実施例では、基板1と石英基板4を対向させてから、UV硬化樹脂3aを送液して、UV硬化させ、UV硬化樹脂3bが基板1上の微細凹部2aのカバーになる方法について説明する。
【００３２】
図6は本発明の第三の実施例を説明するために模式的に示した断面図である。図6において、10は基板1の微細凹部2aにUV硬化樹脂3aと層、界面を形成しながら流す水である。そのため、UV硬化樹脂3aと水10をそれぞれ送液するための配管11と、配管11を基板1に装着するためのコネクタ12を設ける。まず、基板1と石英基板4を対向させ、コネクタ12を装着させる。そして、不図示の送液手段により、UV硬化樹脂3aと水10をそれぞれ送液すると、図6の基板1内のように、それぞれが層、界面を形成しながら流れる。その後、不図示の送液手段、あるいはバルブで送液を止め、UV照射手段8でUV照射し、UV硬化樹脂3aを硬化させてから、図6では不図示（図1記載）のステージ7で基板1と石英基板4を相対的に引き離す。そうすると、UV硬化樹脂3bが基板1の微細凹部2aのカバーとなり、微細構造2bが得られる。また、言うまでもなく、配管11やコネクタ12に残ったUV硬化樹脂3aを洗い流すべきであり、さらに基板1に装着したコネクタ12を外すべきである。
【００３３】
なお、水10の目的はUV硬化樹脂3aと層、界面を形成させ、UV照射しても硬化しないことなので、この液体は水10に限定されず、非UV硬化液体であれば有効である。ただし、層、界面をなるべく乱さないことが好ましく、UV硬化樹脂3aに溶けやすい液体は使用しないことが望ましい。
【００３４】
第三の実施例によれば、UV硬化樹脂3aと水10が安定した層、界面を形成できるので、基板1上の微細凹部2aの長さが長い場合や、面積が広い場合でも、得られる微細構造2bのUV硬化樹脂3bの内壁が平滑になる。すなわち、均一な断面形状が得られるため、マイクロ流体デバイス1000における送液をはじめとする制御性を向上させることができる。
【００３５】
［第四の実施例］
第一の実施例から第三の実施例は基板1と石英基板4を対向させてから、その間のUV硬化樹脂3aを硬化させ、硬化したUV硬化樹脂3bが基板1上の微細凹部2aのカバーになる方法について説明した。第四の実施例は基板1と石英基板4を対向させ、石英基板4に付着したUV硬化樹脂3aを基板1上の微細凹部2a上方に移しこんで硬化させることによって、UV硬化樹脂3bが基板1上の微細凹部2aのカバーになる方法について説明する。
【００３６】
図7上図はあらかじめUV硬化樹脂3aを付着させた石英基板4と基板1を対向させた状態を示している。この状態で、基板1と石英基板4を不図示（図1記載）のステージで相対的に引き離す。次に、図7中央図のように、基板1の微細凹部2aの上方に移しこんだUV硬化樹脂3aをUV照射手段8で紫外線を照射すると、図7下図のように、硬化したUV硬化樹脂3bが基板1上の微細凹部2aのカバーになる。なお、第一の実施例から第三の実施例まで、UV硬化樹脂3aを硬化させるとき、石英基板4越しに紫外線を照射したため、石英基板4あるいは紫外線透過基板としたが、第四の実施例では直接UV硬化樹脂3aに紫外線を照射するため、UV硬化樹脂3aを移しこむ基板の材質は紫外線を透過しない基板でも良い。
【００３７】
第一の実施例から第三の実施例では石英基板4に離型剤が塗布されていることが好ましく、さらに、定期的に塗布し直す方がより好ましいが、第四の実施例によれば離型剤は必要なくなるため、定期的なメンテナンスも必要がなくなる。
【００３８】
［第五の実施例］
第四の実施例は基板1の微細凹部2aの上方に、石英基板4に付着させたUV硬化樹脂3aを移しこむ方法について説明した。第五の実施例では、直接基板1の微細凹部2aの上方に、UV硬化樹脂3aを付着させる方法について説明する。
【００３９】
図8上図はディスペンサ9を用いて、直接基板1の微細凹部2aの上方に、UV硬化樹脂3aを付着させる。次に、図8中央図のように、基板1の微細凹部2aの上方に移しこんだUV硬化樹脂3aをUV照射手段8で紫外線を照射すると、図8下図のように、硬化したUV硬化樹脂3bが基板1上の微細凹部2aのカバーになる。
【００４０】
第五の実施例によれば石英基板4を必要とせず、直接基板1の微細凹部2aの上方に、UV硬化樹脂3aを付着させることができる。多品種のマイクロ流体デバイス1000を製造するときに容易に対応できる。
【００４１】
以上、第一の実施例から第五の実施例まで、UV硬化樹脂3aを硬化させ、硬化したUV硬化樹脂3bが基板1上の微細凹部2aのカバーになる方法について説明した。しかしながら、カバーになるものはUV硬化樹脂3に限定されない。例えば、熱硬化のポリマを用いても良い。すなわち、エネルギを照射し、硬化する材料であれば有効である。なお、その場合、第一の実施例から第三の実施例で用いた石英基板（紫外線透過基板）は、紫外線を透過しない基板でも良い。ただし、離型剤が塗布されていることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第一の実施例で説明する、基板上の微細凹部上方にUV硬化樹脂を付着させ、そのUV樹脂を硬化させるためのマイクロ流体デバイスの装置構成図である。
【図２】第一の実施例で説明する、基板上の微細凹部上方にUV硬化樹脂を付着させ、そのUV樹脂を硬化させる工程を説明する図である。
【図３】第一の実施例で説明する、基板上の微細凹部上方にUV硬化樹脂の付着方法を説明する図である。
【図４】第一の実施例で説明する、基板上の微細凹部上方にUV硬化樹脂を付着させるための石英基板と、石英基板へのUV硬化樹脂の付着方法を説明する図である。
【図５】第二の実施例で説明する、基板上の微細凹部上方にUV硬化樹脂の付着方法を説明する図である。
【図６】第三の実施例で説明する、基板上の微細凹部に多層流;multiplayer flow（二層流）を形成し、その内の一方のUV硬化樹脂を硬化させる方法を説明する図である。
【図７】第四の実施例で説明する、基板上の微細凹部上方にUV硬化樹脂の付着方法を説明する図である。
【図８】第五の実施例で説明する、基板上の微細凹部上方にUV硬化樹脂の付着方法を説明する図である。
【図９】従来の製造法でのマイクロ流体デバイスの問題点を説明する図である。
【符号の説明】
【００４３】
1：基板
2：微細構造
2a：微細凹部
2b：微細構造（製造後）
3：UV硬化樹脂
3a：硬化前のUV硬化樹脂
3b：硬化後のUV硬化樹脂
4：石英基板
40：UV硬化樹脂保持部
41：遮光膜
5：基板保持部
6：石英基板保持部
7：ステージ
8：UV照射手段
9：ディスペンサ
10：水
11：配管
12：コネクタ
1000：マイクロ流体デバイス
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロ流体デバイスと、それを用いた装置システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
MEMS（micro electro mechanical systems）分野の一つとして注目されている領域に、バイオや環境分析、化学合成などへの応用がある。そのようなデバイスとしてマイクロ流体デバイス、あるいはμTAS（micro total analysis systems）と呼ばれているものがある。これらのデバイスは、半導体やガラス、あるいはセラミックスやプラスチックなどの基板に流路やチャンバ、リザーバを設け、その中に検体となるサンプルや試薬、あるいは化学合成の材料となる液体を流し、分析や化学合成を行うものである。
【０００３】
これらのデバイスは、従来の分析方法やバッチ処理に比べて、溶媒やサンプル、試薬などの消費を低減させ、さらに反応速度が速いといったマイクロスケールの特長を備えているため、実用品を量産化できれば、医療や環境分野などで簡易検査法の提供が可能となる。それゆえ、歩留まりよく生産するために、個体差の少ない製品を安定的に製造することができるマイクロ流体デバイスの製造方法の開発が期待されている。
【０００４】
従来のマイクロ流体デバイスの製造方法として、流路となる溝や、チャンバとなる穴を形成した基板レイヤに、カバーレイヤ300を接合することによって、流路やチャンバを形成する方法があった（特許文献１および２参照）。特許文献１ではエンボス加工で微細加工した基板レイヤに対して、カバーレイヤをオーバーレイし、接合する方法について説明している。そして、その接合方法は接着や溶着、圧着、熱結合によるものである。
【特許文献１】米国特許第６２３８５３８号明細書
【特許文献２】米国特許第５８５８１８８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の技術では以下のような課題があった。図９を用いて説明すると、基板レイヤ100に対して、カバーレイヤ300を接合する際、接合面の平面度に高い精度を必要とし、例えば、ナノピラーのような微細構造を形成するとき、図９のような非接合部が生じることがあった。
【０００６】
また、基板レイヤ100とカバーレイヤ300の内、少なくともいずれかを比較的柔らかい材質にして、密着性を向上させて、非接合部の発生を抑制する方法がある。しかしながらこの方法で用いる材料の材質は比較的柔らかいものの、その材料の変形を利用した方法であり、変形の復元力によってマイクロ流体デバイス1000自身を変形させてしまいかねない。このような変形により微細構造での寸法誤差が生じるため、この方法で生産されたマイクロ流体デバイス1000では、個体差が発生し、制御性が低下する可能性がある。さらに、マイクロ流体デバイス1000の生産性（歩留まり）が低下することにもつながる。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑み、これを解決することを目的とするものである。本発明の目的は、凹部を形成した基板と基板凹部の上面を覆う蓋材とで構成されるマイクロ流体デバイスの製造において、基板と蓋材との接合箇所での非接合部の発生を抑制することができるカバー方法を提供することである。また、本発明の更なる目的は、マイクロ流体デバイスの幾何学的な個体差のばらつきを抑えることで、制御性を向上させるとともに、生産性（歩留まり）を向上させることができるマイクロ流体デバイスの製造法を提供することにある。さらに、本発明の他の目的は、凹部を有する基板と蓋材との接合箇所に非接合部が発生せず、かつ、個体間のばらつきが低減されることで制御性に優れたマイクロ流体デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、凹部を形成した基板と、該凹部上面を塞ぐカバー材とを有するマイクロ流体デバイスの製造方法であって、
硬化前のエネルギ線硬化樹脂を前記基板の凹部を形成した側の面に、該基板の凹部上面を塞ぐように付着させる付着工程と、
前記付着された硬化前のエネルギ線硬化樹脂にエネルギ線を照射する工程と、
を有することを特徴とするマイクロ流体デバイスの製造方法である。
【０００９】
本出願に係る第２の発明は、凹部を有する基板と、該基板の凹部を形成した側の面に硬化したエネルギ線硬化樹脂からなるカバー材とを有することを特徴とするマイクロ流体デバイスである。
【発明の効果】
【００１０】
基板上の凹部（微細構造）上面に付着させる樹脂は液体状であるため、基板上の凹部（微細構造）上面に非接合部を抑制したマイクロ流体デバイスを製造することができる。さらに、その製造時には大きな外力を加える必要がないため、マイクロ流体デバイス内の構造の変形を抑えることが可能となる。そのため、マイクロ流体デバイスごとの個体差が軽減され、制御性が向上する。そして、マイクロ流体デバイスの生産性（歩留まり）を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
マイクロ流体デバイスは、マイクロスケールの微細構造を有する流路やチャンバーを備えているが、これは基板材料に溝や穴などの凹部を形成させ、凹部上面をカバー材で覆うことで形成させることができる。流路の場合、基板凹部の幅は、１μｍ〜１０００μｍ、望ましくは１０μｍ〜５００μｍにあることが望ましい。
【００１２】
エネルギ線硬化樹脂は、電子線、イオン、荷電粒子、中性子、Ｘ線、紫外線などのエネルギ線の照射により硬化して形成される樹脂であって、一般的に知られているエネルギ線硬化樹脂であれば、特に限定せず用いることができる。例えば、スチレン系重合体、ポリスルホン系重合体、（メタ）アクリル系重合体、ポリマレイミド系重合体、ポリカーボネート系重合体、ポリオレフィン系重合体、セルロース系重合体、ポリウレタン系重合体、ポリアミド系重合体、ポリイミド系重合体、ポリエーテル系重合体、ポリチオエーテル系重合体、ポリエーテルケトン系重合体、ポリエステル系重合体、エポキシ樹脂、ウレア樹脂、フェノール樹脂、フッ素系重合体、シリコン系重合体などが挙げられる。
【００１３】
硬化前の液体状エネルギ線硬化樹脂として、十数mJ/m2〜30mJ/m2程度の表面表力を有するものを好適に用いることができる。
【００１４】
エネルギ線硬化性組成物脂のうち、紫外線（ＵＶ）硬化樹脂は、硬化に必要な照射時間の短さや紫外線の使用環境の制限が比較的少ない点などから、本発明に好適に用いることができる。硬化前の紫外線硬化樹脂へ紫外線を照射するために用いる紫外線光学系は、紫外線ランプや半導体レーザー等の紫外線光源や、光源から樹脂材料までの光路上に配置される紫外線レンズ、反射ミラーあるいは光学ファイバーなどにより構成される。紫外線光学系は、製造装置の構造に合わせて独自に設計してもよいし、既成の紫外線硬化用の照射装置を組み込んで用いてもよい。
【００１５】
エネルギ線硬化樹脂のうち、エネルギ線により硬化すると同時に熱によっても硬化する材料は、エネルギ線と同時にヒーター等の熱発生手段により熱を与えることでより迅速に硬化させることができ好ましい。エネルギ線硬化樹脂には、エネルギ線により硬化する材料のみでなく、そのほかの材料や添加剤が含まれても良い。例えば、エネルギ線により硬化するエネルギ線硬化樹脂材料と熱により硬化する熱硬化樹脂とを混合したエネルギ線硬化樹脂含有組成物もエネルギ線硬化樹脂に含まれる。例えば、エネルギ線硬化樹脂は、紫外線硬化樹脂および／または熱硬化樹脂を有するものを好適に用いることができる。その際には、エネルギ線照射手段として、紫外線光源および紫外線光学系ならびに／あるいは熱発生源を用いる。
【００１６】
基板材料には、凹部上面を塞ぐ材料（カバー材）であるエネルギ線硬化樹脂と固着するものであれば特に限定なく用いることができるが、例えば、樹脂、ガラス、石英、セラミック、シリコンあるいは金属などを用いることができる。
（マイクロ流体デバイスの製造方法）
マイクロ流体デバイスの製造方法は次の（１）及び（２）の工程を有する。
工程（１）硬化前のエネルギ線硬化樹脂を、基板の凹部を形成した側の面に、基板凹部上面を塞ぐように付着させる付着工程。
工程（２）基板凹部に付着させた硬化前のエネルギ線硬化樹脂にエネルギ線を照射する工程。
【００１７】
工程（１）の付着工程では、１）〜３）に示す方法を用いることができる。
１）支持体に硬化前のエネルギ線硬化樹脂を付着させた後、基板に付着させる方法。
２）硬化前のエネルギ線硬化樹脂を含む多層流（二層流）を基板凹部の内部に形成させた後、基板に付着させる方法。
３）ディスペンサを用いて、硬化前のエネルギ線硬化樹脂を基板の凹部を形成した側の面に直接付着させる方法。
上記１）の方法では、（i）エネルギ線硬化樹脂が硬化するまで一時的に支持する支持手段に硬化前のエネルギ線硬化樹脂を付着させる工程と、（ii）支持手段のエネルギ線硬化樹脂を付着させた面と基板の凹部を形成した側の面とを対向させる工程と、を有する。この方法は、硬化前の液状のエネルギ線硬化樹脂が、基板に付着された際に、自立してカバー材の形状を保つことが困難な場合に用いることが好ましい。支持手段として平面を有する基板（デバイスの基板と区別して第二の基板と記す）を用いることができる。（ii）の対向させる工程では、支持手段とデバイス側の基板とが密着するように対向させてもよいし、隙間を有して対向させてもよい。
上記２）の方法では、(i)基板の凹部上面を閉塞手段により閉塞する工程と、(ii)基板凹部の中に硬化前のエネルギ線硬化樹脂と非エネルギ線硬化液体とを層、界面を形成するように流す工程と、（iii）硬化前のエネルギ線硬化樹脂と非エネルギ線硬化液体との流れにより層、界面を形成した後、その流れを止める工程と、を有する。マイクロ流体デバイスのようなマイクロスケールの流路を流れる液体においては、液体の比重差による重力エネルギーよりも界面張力エネルギーの方が大きくなる。そのため、二以上の異なる液体を同時に流路に導入すると、液体どうしが混合せず、合流時の位置順序を保って互いの間に液／液界面を形成しながら、それぞれの液体が層となって流れる。このようなマイクロ流体デバイスの特性を利用して、硬化前のエネルギ線硬化樹脂を凹部の上面側に流れるように、エネルギ線の照射によっても硬化しない液体といっしょに送液する。閉塞手段として平面を有する基板（デバイスの基板と区別して第二の基板とも記す）を用いることができる。
【００１８】
本発明は、上記の製造工程により製造されたマイクロ流体デバイスを包含する。また、上記製造方法によって得られるマイクロ流体デバイスは、凹部を有する基板と、該基板の凹部を形成した側の面に硬化したエネルギ線硬化樹脂からなるカバー材とを有する構成である。また、カバー材の少なくとも一部が、基板凹部に入り込む部分を有する構成とするマイクロ流体デバイスは、その入り込む部分の厚みが流路の強度向上に寄与する点で好ましい。よって、付着工程として上記２）の多層流形成後に付着する方法を用いて製造されたマイクロ流体デバイスは、カバー材の多くの部分が基板凹部内部にあるような構成、さらには、カバー材の全てが基板凹部内部にあるような構成とすることができるため好ましい。
【００１９】
以下、本発明のマイクロ流体デバイスを用いた装置システムについて第一の実施例から第五の実施例で説明する。
【実施例】
【００２０】
［第一の実施例］
本発明の第一の実施例を、図１から図４を用いて説明する。
図１は本発明の第一の実施例を説明するため装置構成を模式的に示したものである。図１において、１はプラスチックやガラスなどからなる基板であり、流路となる溝やチャンバとなる穴など、微細凹部2aを施した基板である。3はUV（紫外線）硬化樹脂で、図１においてUV硬化樹脂の硬化前を表す意味で、3aと符号をつけた（以降、硬化後のUV硬化樹脂の符号を3bとする）。
４は石英基板で、基板１との対向面にUV硬化樹脂3aが付着されている。また、石英基板4の基板1と対向する面にはあらかじめ表面処理を施すことが好ましい。さらに具体的に言うと、シランカップリング剤のような離型剤を塗布しておくことが好ましい。なお、石英基板4は紫外線の透過率が高いため、材質を石英としたが、蛍石など紫外線透過率が高い紫外線透過基板を用いれば、材質は任意である。石英基板4については、以下の実施例でも、特に説明しない限り、紫外線透過基板であれば良く、離型剤が塗布されているとなお良い。5は基板1を保持するための基板保持部で、6は石英基板4を保持するための石英基板保持部である。7はステージであり、基板1と石英基板4との相対的な位置合わせを行う。位置合わせのための測定は光学などの非接触測定や、機械的な突き当てなど、必要な精度に応じて適用すれば良い。なお、図１ではステージ7を基板1側に設けたが、石英基板4側に搭載しても良い。その場合は、石英基板４側が下側になり、硬化前のＵＶ硬化樹脂３aは石英基板の上に載せた状態で維持することができるので石英基板に付着された後の形状を保持することができる、ステージ上に8はUV硬化樹脂3aを硬化させるためのUV照射手段である。
【００２１】
次に図２を用いて、微細凹部2aへのカバー方法を説明する。
図２の上図は基板1と石英基板4の対向前を示している。UV硬化樹脂3aが微細凹部2aを塞ぐように、図１で図示したステージ7で位置調整を行い、接触させる。そうすると、図２中央の図のようになる。そして、石英基板4の裏面側からUV照射手段8でUV照射し、UV硬化樹脂3を硬化させる。その後、ステージ7で基板1と石英基板4を相対的に引き離すように駆動させると、図２下図のようなマイクロ流体デバイス1000が得られる。UV硬化樹脂3bは硬化し、微細凹部2aを塞ぎシールした微細構造2bが得られる。例えば微細凹部2aが溝であれば、微細構造2bは流路（チャネル）となり、微細凹部2aが穴であれば、微細構造2bはチャンバやリザーバになる。
【００２２】
なお、図１を用いて説明した装置を用いたため、基板1と石英基板4の位置合わせにはステージ7を用いる説明を行ったが、これに限定されない。例えば手作業でUV硬化樹脂3aが微細凹部2aを塞ぐように、基板1と石英基板4を接触させても有効である。これは、以下の実施例でも共通である。
【００２３】
図３は石英基板４が、基板1の微細凹部2aと対向する部分のみUV硬化樹脂3aを付着させた状態を示した図である。このような状態にするため、図４上図のように石英基板4にディスペンサ9でUV硬化樹脂3aを塗布する。そしてさらに、石英基板上4でUV硬化樹脂3aを保持しやすくするため、図４下図のように、UV硬化樹脂保持部40となる溝を設けることが好ましい。なお、図４は図３の石英基板4の表裏をひっくり返した状態を示している。
【００２４】
ここで、図１から図３までの基板1の微細凹部2aや、図４下図の石英基板4のUV硬化樹脂保持部40は、フォトリソグラフィによる微細パターン転写後に、異方性エッチングを施したような垂直断面を図示した。しかしながら、これは便宜上、模式的に図示しただけであり、限定されるものではない。例えば、エッチング方法は、等方性エッチングでも良い。また特に基板1はガラスには限定されず、ポリカーボネートなどのようなプラスチックを適用しても良く、射出成形やエンボス加工などが適用できる。これは石英基板4についても他の紫外線透過材料を用いれば同様である。基板1の加工方法は以下の実施例でも同様である。
【００２５】
以上、第一の実施例によれば、基板1に施した微細凹部2a上方はUV硬化樹脂3aの表面張力によって付着され、硬化する。そしてUV硬化させたUV硬化樹脂3bが基板1上の微細凹部2aのカバーになり、非接合部の発生を抑制することが可能となる。さらに、マイクロ流体デバイス1000の構成要素に変形を伴わない（応力の発生を抑制できる）。したがって、マイクロ流体デバイス1000の幾何学的な個体差のばらつきを抑えることで、マイクロ流体デバイス1000の制御性を向上させるとともに、マイクロ流体デバイスの生産性（歩留まり）を向上させることができる。また、UV硬化樹脂3bがカバーになる過程で、微細凹部2aまわりには圧着や熱溶着のような大きな力がかからない。そのため例えば基板1にナノピラーのような微細構造を設けたとき、その破壊を抑制することができる。
【００２６】
［第二の実施例］
第一の実施例では、石英基板4にはUV硬化樹脂3aを基板1の微細凹部2aと対向する部分にのみ付着させ、UV硬化させたUV硬化樹脂3bが基板1上の微細凹部2aのカバーになる方法について説明した。第二の実施例では，石英基板4の基板と対向する面、概ね全面にUV硬化樹脂3aを付着させて、基板1上の微細凹部2aのカバーになる方法について説明する。
【００２７】
図5は本発明の第二の実施例を説明するために模式的に示した図である。図5において、41は紫外線を遮光するための遮光膜である。これは例えば、基板1の微細凹部2aと、石英基板4を対向させたときに、UV照射手段8側から見て、微細凹部2a部分にはUV照射できるようにマスキングして、クロムなどのような金属を蒸着させる。なお、その他の符号は第一の実施例で説明しているので、説明を省略し、以下の実施例でも重複して符号の説明を行わない。
【００２８】
図5上図のように、石英基板4の基板1と対向する面の全てにUV硬化樹脂3aを付着させる。付着方法は、スピンコートや、スプレイのような塗布方法など任意である。そして、UV硬化樹脂3aを塗布した側の石英基板4が基板1の微細凹部2a側の面と対向するように、不図示（図1記載）のステージで位置合わせを行う。その後、UV照射手段8で紫外線を照射すると、遮光膜41がない領域のUV硬化樹脂3aのみが硬化するので、硬化後は基板1と石英基板4を不図示のステージで引き離す。そして、遮光膜41で遮光され硬化しなかったUV硬化樹脂3aを除去すると、図5下図のようにUV硬化樹脂3bは基板1上の微細凹部2aのカバーになる。
【００２９】
なお、第二の実施例ではUV硬化樹脂3aは基板1の微細凹部2a上をカバーするために、遮光膜41を設けたが、石英基板4と対向する基板1面の概ね全面にUV硬化樹脂3bが残っていい場合は、遮光膜41がなくても良い。
【００３０】
第二の実施例によれば、石英基板4へのUV硬化樹脂3aの付着方法が簡便で済み、マイクロ流体デバイス1000の生産性がさらに向上する。
【００３１】
［第三の実施例］
第一の実施例と第二の実施例は石英基板4にあらかじめUV硬化樹脂3aを付着させてから基板1と対向させてからUV硬化させ、UV硬化樹脂3bが基板1上の微細凹部2aのカバーになる方法について説明した。第三の実施例では、基板1と石英基板4を対向させてから、UV硬化樹脂3aを送液して、UV硬化させ、UV硬化樹脂3bが基板1上の微細凹部2aのカバーになる方法について説明する。
【００３２】
図6は本発明の第三の実施例を説明するために模式的に示した断面図である。図6において、10は基板1の微細凹部2aにUV硬化樹脂3aと層、界面を形成しながら流す水である。そのため、UV硬化樹脂3aと水10をそれぞれ送液するための配管11と、配管11を基板1に装着するためのコネクタ12を設ける。まず、基板1と石英基板4を対向させ、コネクタ12を装着させる。そして、不図示の送液手段により、UV硬化樹脂3aと水10をそれぞれ送液すると、図6の基板1内のように、それぞれが層、界面を形成しながら流れる。その後、不図示の送液手段、あるいはバルブで送液を止め、UV照射手段8でUV照射し、UV硬化樹脂3aを硬化させてから、図6では不図示（図1記載）のステージ7で基板1と石英基板4を相対的に引き離す。そうすると、UV硬化樹脂3bが基板1の微細凹部2aのカバーとなり、微細構造2bが得られる。また、言うまでもなく、配管11やコネクタ12に残ったUV硬化樹脂3aを洗い流すべきであり、さらに基板1に装着したコネクタ12を外すべきである。
【００３３】
なお、水10の目的はUV硬化樹脂3aと層、界面を形成させ、UV照射しても硬化しないことなので、この液体は水10に限定されず、非UV硬化液体であれば有効である。ただし、層、界面をなるべく乱さないことが好ましく、UV硬化樹脂3aに溶けやすい液体は使用しないことが望ましい。
【００３４】
第三の実施例によれば、UV硬化樹脂3aと水10が安定した層、界面を形成できるので、基板1上の微細凹部2aの長さが長い場合や、面積が広い場合でも、得られる微細構造2bのUV硬化樹脂3bの内壁が平滑になる。すなわち、均一な断面形状が得られるため、マイクロ流体デバイス1000における送液をはじめとする制御性を向上させることができる。
【００３５】
［第四の実施例］
第一の実施例から第三の実施例は基板1と石英基板4を対向させてから、その間のUV硬化樹脂3aを硬化させ、硬化したUV硬化樹脂3bが基板1上の微細凹部2aのカバーになる方法について説明した。第四の実施例は基板1と石英基板4を対向させ、石英基板4に付着したUV硬化樹脂3aを基板1上の微細凹部2a上方に移しこんで硬化させることによって、UV硬化樹脂3bが基板1上の微細凹部2aのカバーになる方法について説明する。
【００３６】
図7上図はあらかじめUV硬化樹脂3aを付着させた石英基板4と基板1を対向させた状態を示している。この状態で、基板1と石英基板4を不図示（図1記載）のステージで相対的に引き離す。次に、図7中央図のように、基板1の微細凹部2aの上方に移しこんだUV硬化樹脂3aをUV照射手段8で紫外線を照射すると、図7下図のように、硬化したUV硬化樹脂3bが基板1上の微細凹部2aのカバーになる。なお、第一の実施例から第三の実施例まで、UV硬化樹脂3aを硬化させるとき、石英基板4越しに紫外線を照射したため、石英基板4あるいは紫外線透過基板としたが、第四の実施例では直接UV硬化樹脂3aに紫外線を照射するため、UV硬化樹脂3aを移しこむ基板の材質は紫外線を透過しない基板でも良い。
【００３７】
第一の実施例から第三の実施例では石英基板4に離型剤が塗布されていることが好ましく、さらに、定期的に塗布し直す方がより好ましいが、第四の実施例によれば離型剤は必要なくなるため、定期的なメンテナンスも必要がなくなる。
【００３８】
［第五の実施例］
第四の実施例は基板1の微細凹部2aの上方に、石英基板4に付着させたUV硬化樹脂3aを移しこむ方法について説明した。第五の実施例では、直接基板1の微細凹部2aの上方に、UV硬化樹脂3aを付着させる方法について説明する。
【００３９】
図8上図はディスペンサ9を用いて、直接基板1の微細凹部2aの上方に、UV硬化樹脂3aを付着させる。次に、図8中央図のように、基板1の微細凹部2aの上方に移しこんだUV硬化樹脂3aをUV照射手段8で紫外線を照射すると、図8下図のように、硬化したUV硬化樹脂3bが基板1上の微細凹部2aのカバーになる。
【００４０】
第五の実施例によれば石英基板4を必要とせず、直接基板1の微細凹部2aの上方に、UV硬化樹脂3aを付着させることができる。多品種のマイクロ流体デバイス1000を製造するときに容易に対応できる。
【００４１】
以上、第一の実施例から第五の実施例まで、UV硬化樹脂3aを硬化させ、硬化したUV硬化樹脂3bが基板1上の微細凹部2aのカバーになる方法について説明した。しかしながら、カバーになるものはUV硬化樹脂3に限定されない。例えば、熱硬化のポリマを用いても良い。すなわち、エネルギを照射し、硬化する材料であれば有効である。なお、その場合、第一の実施例から第三の実施例で用いた石英基板（紫外線透過基板）は、紫外線を透過しない基板でも良い。ただし、離型剤が塗布されていることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第一の実施例で説明する、基板上の微細凹部上方にUV硬化樹脂を付着させ、そのUV樹脂を硬化させるためのマイクロ流体デバイスの装置構成図である。
【図２】第一の実施例で説明する、基板上の微細凹部上方にUV硬化樹脂を付着させ、そのUV樹脂を硬化させる工程を説明する図である。
【図３】第一の実施例で説明する、基板上の微細凹部上方にUV硬化樹脂の付着方法を説明する図である。
【図４】第一の実施例で説明する、基板上の微細凹部上方にUV硬化樹脂を付着させるための石英基板と、石英基板へのUV硬化樹脂の付着方法を説明する図である。
【図５】第二の実施例で説明する、基板上の微細凹部上方にUV硬化樹脂の付着方法を説明する図である。
【図６】第三の実施例で説明する、基板上の微細凹部に多層流;multiplayer flow（二層流）を形成し、その内の一方のUV硬化樹脂を硬化させる方法を説明する図である。
【図７】第四の実施例で説明する、基板上の微細凹部上方にUV硬化樹脂の付着方法を説明する図である。
【図８】第五の実施例で説明する、基板上の微細凹部上方にUV硬化樹脂の付着方法を説明する図である。
【図９】従来の製造法でのマイクロ流体デバイスの問題点を説明する図である。
【符号の説明】
【００４３】
1：基板
2：微細構造
2a：微細凹部
2b：微細構造（製造後）
3：UV硬化樹脂
3a：硬化前のUV硬化樹脂
3b：硬化後のUV硬化樹脂
4：石英基板
40：UV硬化樹脂保持部
41：遮光膜
5：基板保持部
6：石英基板保持部
7：ステージ
8：UV照射手段
9：ディスペンサ
10：水
11：配管
12：コネクタ
1000：マイクロ流体デバイス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を形成した基板と、該凹部上面を塞ぐカバー材とを有するマイクロ流体デバイスの製造方法であって、
硬化前のエネルギ線硬化樹脂を前記基板の凹部を形成した側の面に、該基板の凹部上面を塞ぐように付着させる付着工程と、
前記付着された硬化前のエネルギ線硬化樹脂にエネルギ線を照射する工程と、
を有することを特徴とするマイクロ流体デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記付着工程は、エネルギ線硬化樹脂を支持する支持手段に硬化前のエネルギ線硬化樹脂を付着させる工程と、
前記支持手段のエネルギ線硬化樹脂を付着させた面と前記基板の凹部を形成した側の面とを対向させる工程と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記付着工程は、前記基板の凹部上面を閉塞手段により閉塞する工程と、
基板凹部の中に硬化前のエネルギ線硬化樹脂と非エネルギ線硬化液体とを層、界面を形成するように流す工程と、
前記層、界面を形成した後、前記流れを止める工程と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記付着工程は、ディスペンサを用いて、硬化前のエネルギ線硬化樹脂を基板の凹部を形成した側の面に直接付着させる工程を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記エネルギ線硬化樹脂は、紫外線硬化樹脂および／または熱硬化樹脂を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のマイクロ流体デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記エネルギ線照射手段として、紫外線光源および紫外線光学系ならびに／あるいは熱発生手段を用いることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のマイクロ流体デバイスの製造方法。
【請求項７】
凹部を有する基板と、該基板の凹部を形成した側の面に硬化したエネルギ線硬化樹脂からなるカバー材とを有することを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項８】
前記カバー材の少なくとも一部が、前記基板凹部に入り込む部分を有することを特徴とする請求項７に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１】
凹部を形成した基板と、該凹部上面を塞ぐカバー材とを有するマイクロ流体デバイスの製造方法であって、
硬化前のエネルギ線硬化樹脂を前記基板の凹部を形成した側の面に、該基板の凹部上面を塞ぐように付着させる付着工程と、
前記付着された硬化前のエネルギ線硬化樹脂にエネルギ線を照射する工程と、
を有することを特徴とするマイクロ流体デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記付着工程は、エネルギ線硬化樹脂を支持する支持手段に硬化前のエネルギ線硬化樹脂を付着させる工程と、
前記支持手段のエネルギ線硬化樹脂を付着させた面と前記基板の凹部を形成した側の面とを対向させる工程と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記付着工程は、前記基板の凹部上面を閉塞手段により閉塞する工程と、
基板凹部の中に硬化前のエネルギ線硬化樹脂と非エネルギ線硬化液体とを層、界面を形成するように流す工程と、
前記層、界面を形成した後、前記流れを止める工程と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記付着工程は、ディスペンサを用いて、硬化前のエネルギ線硬化樹脂を基板の凹部を形成した側の面に直接付着させる工程を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記エネルギ線硬化樹脂は、紫外線硬化樹脂および／または熱硬化樹脂を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のマイクロ流体デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記エネルギ線照射手段として、紫外線光源および紫外線光学系ならびに／あるいは熱発生手段を用いることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のマイクロ流体デバイスの製造方法。
【請求項７】
凹部を有する基板と、該基板の凹部を形成した側の面に硬化したエネルギ線硬化樹脂からなるカバー材とを有することを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項８】
前記カバー材の少なくとも一部が、前記基板凹部に入り込む部分を有することを特徴とする請求項７に記載のマイクロ流体デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−６９０５１（Ｐ２００９−６９０５１Ａ）
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３９２４４（Ｐ２００７−２３９２４４）
【出願日】平成１９年９月１４日（２００７．９．１４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１４日（２００７．９．１４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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