流体素子及び積層構造体の製造方法
【課題】流路内の流体を外部から視認することのできる流体素子及び積層構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】このマイクロリアクタ１は、第２の基板として設けられるガラス基板１０に対して、電鋳法により形成された複数の導電膜１２Ａ〜１２Ｄを順次常温接合することにより形成されている。ガラス基板１０と導電膜１２Ａは、ガラス基板１０に接合膜として設けられるＣｒ膜１１を介して常温接合されており、導電膜１２Ａに形成された流路１２１がガラス基板１０の上面１０ａ側から視認できるようになっている。導電膜１２Ａ〜１２Ｄは、それぞれ流体を通過させるための孔や溝等の形状の流路パターンを有しており、積層されることによって積層体内に流体の入口から出口にかけて連結された３次元的な流路を形成するように構成されている。
【解決手段】このマイクロリアクタ１は、第２の基板として設けられるガラス基板１０に対して、電鋳法により形成された複数の導電膜１２Ａ〜１２Ｄを順次常温接合することにより形成されている。ガラス基板１０と導電膜１２Ａは、ガラス基板１０に接合膜として設けられるＣｒ膜１１を介して常温接合されており、導電膜１２Ａに形成された流路１２１がガラス基板１０の上面１０ａ側から視認できるようになっている。導電膜１２Ａ〜１２Ｄは、それぞれ流体を通過させるための孔や溝等の形状の流路パターンを有しており、積層されることによって積層体内に流体の入口から出口にかけて連結された３次元的な流路を形成するように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体素子及び積層構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、部品製造において、コンピュータで設計された複雑な３次元物体を短期間で形成する方法として積層造形方法が急速に普及している。この積層造形方法は、サイズが数ｃｍ以上の比較的大きな部品に適用されることが多かったが、近年においては、精密に加工して形成される微小構造体、例えば、微小ギアや微小光学部品、マイクロ流体素子等にもこの方法が適用されている。
【０００３】
マイクロ流体素子は、マイクロ流体デバイス、マイクロ・フルイディック・デバイス、マイクロ・ファブリケイテッド・デバイス、ラブ・オン・チップ、又はマイクロ・トータル・アナリシス・システム（μ−ＴＡＳ）とも呼ばれるデバイスである。マイクロ流体素子は、合成、物理化学的処理、検出などの他の機能を有するマイクロ流体素子と一体化して、マイクロ化学システムを構築することもできる。マイクロ流体素子は、反応溶液の温度の均一性に優れ、温度追従性が良好で、反応時間を短縮でき、試料の量が少なくて済み、溶剤などの使用量を低減でき、デバイスの製造に要する資源やエネルギーが少なく、運転を省エネルギー化でき、廃棄物の量を低減できる等の特長があり、今後の発展が期待されている。
【０００４】
また、マイクロ流体素子の一種であるマイクロリアクタは、通常の反応装置より数桁小さな微小反応場を持つ装置であり、その多くは直径が１ｍｍからミクロンオーダーの流路を反応場とすることからマイクロチャンネルリアクタとも呼ばれる。このようなマイクロリアクタは、単位体積あたりの装置表面積が大きく、熱容量の減少による精密な温度制御が可能と考えられ、温度に敏感であり、接触面積に反応速度が支配的である触媒反応には、特に魅力的な装置として、各国で研究が進められている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、マイクロ流体素子の製造方法として、例えば、Ｓｉウェハ基板にポリイミドや熱酸化膜による離型層、及び導電層を順次形成し、この導電層上に断面パターンの反転パターンであるレジストパターン層を形成し、このレジストパターン層の空間内に、メッキにより断面パターン部材を形成し、更にレジストパターン層を除去してドナー基板を作製し、ドナー基板に、ターゲット基板を対向配置し、このターゲット基板を断面パターン部材に位置合わせして圧接した後、離間を行う処理を繰り返して、断面パターン部材をターゲット基板に転写ならびに積層して積層構造体を製造する方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００６−１８７６８４号公報
【特許文献２】特開２００４−３５８６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、流路内の流体を外部から視認することのできる流体素子及び積層構造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】
【０００７】
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下の流体素子及び積層構造体の製造方法を提供する。
【０００８】
（１）流路を構成する流路パターンを形成された構造体と、前記構造体の所定の面に露出した前記流路パターンの少なくとも一部が可視状に設けられるように前記構造体と接合される基板とを有する流体素子。
【０００９】
（２）前記構造体は、電鋳法によって形成される複数の導電膜を積層して形成される前記（１）に記載の流体素子。
【００１０】
（３）前記基板は、透明材料によって形成され、前記構造体と接合膜を介して接合される前記（１）に記載の流体素子。
【００１１】
（４）前記導電膜は、清浄化された接合面を直接接触させることにより接合されている前記（２）に記載の流体素子。
【００１２】
（５）前記透明材料は、ガラスであり、前記構造体と透明な前記接合膜を介して接合される前記（３）に記載の流体素子。
【００１３】
（６）第１の基板上に流路形状に応じた流路パターンを有する複数の薄膜を形成する工程と、前記薄膜を接合膜を介して透明な第２の基板に順次転写して積層する工程と、前記薄膜に形成された前記流路パターンが前記第２の基板を透過して視認できるように前記接合膜を処理する工程とを含む積層構造体の製造方法。
【００１４】
（７）第１の基板上に流路形状に応じた流路パターンを有する複数の薄膜を形成する工程と、前記薄膜を透明な接合膜を介して透明な第２の基板に順次転写して積層する工程とを含む積層構造体の製造方法。
【００１５】
（８）第１の基板上に流路形状に応じた流路パターンを有する複数の薄膜を形成する工程と、前記薄膜を透明な第２の基板に順次転写して積層する工程とを含む積層構造体の製造方法。
【００１６】
（９）前記処理は、エッチングによって前記流路パターンに応じた前記接合膜を除去することにより行われる前記（６）に記載の積層構造体の製造方法。
【００１７】
（１０）前記処理は、陽極酸化処理によって前記接合膜を透明化することにより行われる前記（６）に記載の積層構造体の製造方法。
【００１８】
（１１）前記薄膜の形成は、電鋳法で導電膜を形成することにより行われる前記（６）から（８）のいずれか１項に記載の積層構造体の製造方法。
【００１９】
（１２）前記薄膜の接合は、清浄化された接合面を直接接触させることにより行われる前記（６）から（８）のいずれか１項に記載の積層構造体の製造方法。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に記載の流体素子によれば、流路内の流体を外部から視認することができる。
【００２１】
請求項２に記載の流体素子によれば、流路を有した構造体を効率良く高精度で形成することができる。
【００２２】
請求項３に記載の流体素子によれば、透明な基板と直接接合することのできない構造体との接合が可能になる。
【００２３】
請求項４に記載の流体素子によれば、面倒な接合処理を要することなく十分な接合強度が得られる。
【００２４】
請求項５に記載の流体素子によれば、透明なガラスを構造体に対して十分な接合強度をもって接合することができる。
【００２５】
請求項６に記載の積層構造体の製造方法によれば、流路内の流体を外部から視認することができる。
【００２６】
請求項７に記載の積層構造体の製造方法によれば、流路内の流体を外部から視認することができる。
【００２７】
請求項８に記載の積層構造体の製造方法によれば、流路内の流体を外部から視認することができる。
【００２８】
請求項９に記載の積層構造体の製造方法によれば、接合膜による接合強度を確保しながら流路内の流体を外部から視認することができる。
【００２９】
請求項１０に記載の積層構造体の製造方法によれば、接合膜による接合強度を確保しながら流路内の流体を外部から視認することができる。
【００３０】
請求項１１に記載の積層構造体の製造方法によれば、積層構造体を構成する複数の導電膜を効率良く高精度で形成することができる。
【００３１】
請求項１２に記載の積層構造体の製造方法によれば、面倒な接合処理を要することなく十分な接合強度が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
[第１の実施の形態]
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る流体素子としてのマイクロリアクタを示す斜視図である。
【００３３】
このマイクロリアクタ１は、第２の基板として設けられるガラス基板１０に対して、電鋳法により形成された複数の導電膜１２Ａ〜１２Ｄを順次常温接合することにより形成されている。ガラス基板１０と導電膜１２Ａは、ガラス基板１０に接合膜として設けられるＣｒ膜１１を介して常温接合されており、導電膜１２Ａに形成された流路１２１がガラス基板１０の上面１０ａ側から視認できるようになっている。導電膜１２Ａ〜１２Ｄは、それぞれ流体を通過させるための孔や溝等の形状の流路パターンを有しており、積層されることによって積層体内に流体の入口から出口にかけて連結された３次元的な流路を有する積層構造体を形成するように構成されている。
【００３４】
ここで「常温接合」とは、接合対象の表面に中性原子ビーム、イオンビーム等を照射して表面を清浄化した後、清浄化した接合面同士を常温（例えば、１５〜２５℃）雰囲気中で直接接触させ、原子同士を直接結合させる接合方法をいい、表面活性化接合ともいう。常温接合により薄膜を接合することにより、薄膜の形状や厚みの変化が少なく、高精度な積層構造体としてのマイクロリアクタ１が得られる。なお、接合の際は、無荷重でもよい。また、常温接合の他に、清浄化された接合面同士を所定の温度（例えば、１００℃以下）で加熱して接合してもよい。
【００３５】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係るマイクロリアクタの分解斜視図である。なお、各部のサイズについては説明の都合上、実際の寸法と異なっている。
【００３６】
ガラス基板１０は、無色透明なガラス材からなり、上面１０ａは平滑な面で形成されている。また、上面１０ａの反対側の面である下面にはスパッタリング法等の成膜方法によって厚さ５０ｎｍで形成されたＣｒ膜１１を有する。なお、Ｃｒ膜１１はガラスと導電膜との接合性を付与する接合膜であり、十分な接合性が得られれば前述した厚さに限定されず、より薄い膜であっても良い。また、Ｔｉ等の他の金属材料で形成されてもよい。
【００３７】
導電膜１２Ａ〜１２Ｄは、Ｎｉからなり、電鋳法によって厚さ５０μｍで形成されている。なお、導電膜１２Ａ〜１２Ｄの上面１２ａには、導電膜間の接合性を高めるものとしてスパッタリング法によって図示しないＡｕの薄膜が設けられているが、図示省略している。導電膜１２Ａは反応層であり、２つの貫通孔１２０と、矩形状に折り返す流路パターンで形成された流路１２１とを有し、流路１２１は２つの貫通孔１２０に連結している。なお、流路１２１のサイズは、幅１０〜５００μｍで形成することが可能であるが、本実施の形態では幅１００μｍで形成されている。
【００３８】
導電膜１２Ｂは貫通層であり、２つの貫通孔１２０を有する。
【００３９】
導電膜１２Ｃは混合層であり、４つの貫通孔１２０と、３つの貫通孔１２０に連結された流路１２２とを有する。流路１２２は幅１００μｍで形成されている。
【００４０】
導電膜１２Ｄは出入口層であり、流体を供給する２つの入口１２３Ａ，１２３Ｂと、流体を排出する１つの出口１２４とを有する。
【００４１】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係るマイクロリアクタを構成する導電膜を有するドナー基板を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ部における断面を示す断面図である。
【００４２】
このドナー基板１５は、第１の基板として、所定の表面粗さを有するステンレス基板からなり、上面１５ａにマイクロリアクタを構成する複数の導電膜１２Ａ〜１２Ｄを有する。導電膜１２Ａ〜１２Ｄは、例えば１ｃｍ角の正方形状に形成されており、転写工程における作業性を高めるために積層する順番に応じて一線状若しくは２次元アレイ状に配列されている。本実施の形態では、ガラス基板に対して導電膜１２Ａ、導電膜１２Ｂ、導電膜１２Ｃ、導電膜１２Ｄの順に積層される。
【００４３】
（ドナー基板の形成）
本実施の形態では、電鋳法を用いてドナー基板１５を形成する。まず、ステンレス基板を準備する。次に、ドナー基板１５上に厚さ３０〜５０μｍのドライフィルムレジストを形成し、各導電膜の形状に対応したフォトマスクにより露光した後、ドライフィルムレジストを現像する。これにより、各導電膜の形状に対応してポジネガ反転したレジストパターンが形成される。次に、このレジストパターンを有するドナー基板１５をめっき槽に浸漬し、レジストパターンに覆われていないドナー基板１５の表面にＮｉ電鋳膜を成長させる。なお、電鋳膜の膜厚は、ドライフィルムレジストの膜厚よりも小さくする。次に、レジストパターン及びＮｉの表面にスパッタリング法によってＡｕを成膜する。次に、レジストパターンを除去することによって、上面１５ａに導電膜１２Ａ〜１２Ｄが設けられたドナー基板１５が得られる。なお、ドナー基板１５は、上記したステンレス基板以外に、例えば、Ｓｉ、セラミック、合成樹脂等の絶縁体からなる絶縁性基板を用いることもできる。
【００４４】
絶縁性基板を用いる場合は、まず、基板の表面にスピンコート法によりポリイミドを厚さ１〜５μｍで塗布し、硬化処理及び表面のフッ素化処理を施すことによって離型層を形成する。次に、離型層の表面に電導性を付与するために、Ｔｉ，Ｃｕ等の金属からなる導電膜を設ける。
【００４５】
（導電膜の積層）
図４（ａ）〜（ｃ）は、導電膜の積層工程を概略的に示す図である。以下に、図１から図３の図面をあわせて参照しつつ、導電膜の積層について説明する。なお、マイクロリアクタ１の各断面形状に対応した複数の導電膜１２Ａ〜１２Ｄが積層装置２０における同一の積層工程を経てガラス基板１０上に順次転写されるので、図４に示す導電膜１２Ａ〜１２Ｄのうち導電膜１２Ａ，１２Ｂの積層工程だけを説明する。そのため、図４においては、導電膜１２Ｄの図示を省略している。
【００４６】
マイクロリアクタ１を製造するにあたって、まず、図４（ａ）に示すように、ドナー基板１５を真空槽２１内の下部ステージ２５上に配置し、ガラス基板１０を真空槽２１内の上部ステージ２６に吸着等によって固定する。このガラス基板１０の接合面にはＣｒ膜１１が設けられている。
【００４７】
次に、排気口２２から真空槽２１内を排気して高真空状態あるいは超高真空状態にする。次に、下部ステージ２５を上部ステージ２６に対して相対的に移動させて、ガラス基板１０の直下にドナー基板１５の導電膜１２Ａを位置させる。次に、ガラス基板１０に設けられるＣｒ膜１１表面にＦＡＢ（Fast Atom Bombardment）源２４Ａからアルゴン原子ビームを照射することにより、接合面を清浄化する。同様に、ＦＡＢ源２４Ｂから導電膜１２Ａの表面にアルゴン原子ビームを照射することにより、接合面を清浄化する。
【００４８】
次に、図４（ｂ）に示すように、垂直ステージ２８を下降させ、所定の荷重でガラス基板１０とドナー基板１５とを所定の時間で押圧し、ガラス基板１０と導電膜１２ＡとＣｒ膜１１を介して常温接合する。
【００４９】
次に、図４（ｃ）に示すように、垂直ステージ２８を上昇させると、導電膜１２Ａがドナー基板１５から剥離し、ガラス基板１０側に転写される。これは、導電膜１２ＡとＣｒ膜１１との接合力が導電膜１２Ａとドナー基板１５との密着力よりも大きいからである。
【００５０】
次に、下部ステージ２５を移動させ、ガラス基板１０の直下にドナー基板１５上の導電膜１２Ｂが配置されるように位置決めする。次に、ガラス基板１０側に転写された導電膜１２Ａの表面（ドナー基板１５に接触していた面）、及び導電膜１２Ｂの表面にアルゴン原子ビームを照射することにより、接合面を清浄化する。
【００５１】
次に、垂直ステージ２８を下降させ、導電膜１２Ａと導電膜１２Ｂとを常温接合させた後、垂直ステージ２８を上昇させると、導電膜１２Ｂがドナー基板１５から剥離し、ガラス基板１０側に転写される。
【００５２】
以降、同様の工程を繰り返し、導電膜１２Ａ〜１２Ｄの接合が完了した後、ガラス基板１０を上部ステージから２８から取り外すことでマイクロリアクタ１が形成される。このように常温接合によって導電膜１２Ａ〜１２Ｄを接合して積層することで、導電膜１２Ａ〜１２Ｄの形状や厚みの変化が少なくなる。
【００５３】
図５は、Ｃｒ膜のエッチングを示し、（ａ）はエッチング前、（ｂ）はエッチング後を示す部分斜視図である。
【００５４】
上記したように形成されたマイクロリアクタ１に対し、ガラス基板１０と導電膜１２Ａとの間に設けられたＣｒ膜１１を部分的に除去することによって、マイクロリアクタ１内に供給された流体の状態を外部から視認することができる。
【００５５】
まず、図２で説明したマイクロリアクタ１の入口１２３Ａ，１２３ＢからＣｒ膜１１を除去するためのエッチャントを供給する。エッチング前の状態では、図５（ａ）に示すように、ガラス基板１０と導電膜１２Ａとの間のＣｒ膜１１によって流路１２１を視認することはできない。しかし、エッチャントがマイクロリアクタ１内の貫通孔１２０及び流路１２１，１２２を介してガラス基板１０の裏面に流れ込むと、図５（ｂ）に示すように、流路１２１に露出した未接合部分のＣｒ膜１１がエッチングされて流路１２１が視認可能になる。
【００５６】
（マイクロリアクタの動作）
以下に、マイクロリアクタ１に２つの液体を供給して混合する動作について説明する。
【００５７】
まず、図２に示す導電膜１２Ｄの下面側から入口１２３Ａ，１２３Ｂに対して液性の異なる液体を同時に供給する。ここでは、第１の液体Ｌ１を入口１２３Ａから供給し、第２の液体Ｌ２を入口１２３Ｂから供給するものとする。
【００５８】
第１の液体Ｌ１及び第２の液体Ｌ２は、導電膜１２Ｃの混合層に導入され、流路１２２で混合されて一体となり、貫通孔１２０から導電膜１２Ｂに供給される。
【００５９】
混合された液体は、導電膜１２Ｂの貫通層を経て上層に導かれ、貫通孔１２０から導電膜１２Ａに供給される。
【００６０】
導電膜１２Ａに供給された液体は、貫通孔１２０から流路１２１に導入され、矩形状に折り返す流路内を移動することによって拡散混合が促進される。観察者は、流路１２１内を移動する液体の状態について、ガラス基板１０の上面１０ａ側から観察することができる。
【００６１】
流路１２１から貫通孔１２０に送り出された液体Ｌは、導電膜１２Ｂ及び１２Ｃの貫通孔１２０を経て導電膜１２Ｄの出口１２４から液体Ｌ３として排出される。
【００６２】
[第２の実施の形態]
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る流体素子としてのマイクロリアクタを示す斜視図である。なお、以下の説明において、第１の実施の形態と同様の構成及び機能を有する部分については、同一の符号を付している。
【００６３】
このマイクロリアクタ１は、ガラス基板１０と導電膜１２Ａとを接合する接合膜としてＡｌ膜３１を設けた点において第１の実施の形態と異なっている。また、Ａｌ膜３１は、流路が設けられる部分が陽極酸化処理に基づいて透明な膜に変化した陽極酸化部３１Ａとなっている。
【００６４】
図７は、Ａｌ膜に対する処理を示し、（ａ）は処理前、（ｂ）は処理後を示す部分斜視図である。
【００６５】
Ａｌ膜３１は、マイクロリアクタ１の形成後に流路内にシュウ酸，リン酸等の電解液を供給し、流路内を電解液で満たした状態でＡｌ膜３１を陽極として電気分解することにより、流路１２１に露出したＡｌ表面がＡｌ２Ｏ３からなる透明な陽極酸化部３１Ａに変化する。図７（ａ）に示すように、マイクロリアクタ１の形成直後にガラス基板１０側から下層の流路が不可視の状態でも、陽極酸化処理を行うことで図７（ｂ）に示すように流路１２１に接した部分のＡｌが酸化されて陽極酸化部３１Ａに変化することにより、ガラス基板１０側から流路１２１が視認可能になる。
【００６６】
[第３の実施の形態]
図８は、本発明の第３の実施の形態に係る流体素子としてのマイクロリアクタを示す斜視図である。
【００６７】
このマイクロリアクタ１は、ガラス基板１０と導電膜１２Ａとを接合する接合膜としてＳｉＮ膜４１を設けた点、図示しないが各導電膜１２Ａ〜１２Ｄの表面にＡｕに代えてＡｌの薄膜がスパッタリング法によって設けられている点において、第１の実施の形態と異なっている。
【００６８】
ＳｉＮ膜４１は、透明であるとともに、Ａｌとの接合性を有することから、導電膜１２Ａとの接合によってガラス基板１０の上面１０ａ側から流路１２１を視認することが可能になる。なお、ＳｉＮ膜に代えて、ガラス基板１０の表面に予めＡｌ２Ｏ３膜を設けたものであっても良い。
【００６９】
[第４の実施の形態]
図９は、本発明の第４の実施の形態に係る流体素子としてのマイクロリアクタを示す斜視図である。
【００７０】
このマイクロリアクタ１は、第２の実施の形態のマイクロリアクタ１におけるターゲット基板として、ガラス基板１０に代えてポリメチルメタクリレートや、ポリカーボネート等の透明樹脂からなる透明樹脂基板５０を用いた点において、第２の実施の形態と異なっている。
【００７１】
常温接合によるマイクロリアクタ１の形成では、熱的な制約のある樹脂材料でも、Ａｌ膜の様な導電膜でコートすることによりガラスを用いた場合と同等の高い接合強度で接合できる。また、ガラス基板と同様に上面５０ａから流路の視認が可能な構成を実現できるとともに、形状や厚みの変化が少ないものとできる。
【００７２】
[第５の実施の形態]
図１０は、本発明の第５の実施の形態に係る流体素子としてのマイクロリアクタを示す斜視図である。
【００７３】
このマイクロリアクタ１は、第１の実施の形態のマイクロリアクタ１におけるターゲット基板として、ガラス基板１０に代えてサファイア基板６０を設けるとともに、表面にＡｕに代えてＡｌの薄膜が設けられた導電膜１２Ａとの間の接合膜を不要にした点において、第１の実施の形態と異なっている。
【００７４】
サファイア基板６０は透明であり、熱的にも安定であるので、ガラス基板と同様に上面６０ａから流路の視認が可能な構成を実現できるとともに、ガラスを用いた場合と同等の高い接合強度で接合できる。また、半導体プロセスを用いた工程での作業性、加工性に優れる。なお、サファイア基板に代えて、酸化亜鉛やチタン酸ストロンチウムからなる基板であっても良い。
【００７５】
[他の実施の形態]
なお、本発明は、上記した各実施の形態に限定されず、その発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形実施が可能である。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で各実施の形態の構成要素を任意に組み合わせることが可能である。
【００７６】
例えば、マイクロリアクタの形状、導電膜の枚数や厚さ等は、これに限定されるものではないことは勿論である。また、マイクロリアクタを構成する薄膜についても、上記したＮｉ等の導電膜に限定されず、セラミックス等からなる薄膜であっても良い。
【００７７】
電鋳法による導電膜についても、１０〜１００μｍの厚さのもの、特に２０〜５０μｍの厚さのものが多く用いられるが、５００μｍ以上の厚さのものを形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る流体素子としてのマイクロリアクタを示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係るマイクロリアクタの分解斜視図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係るマイクロリアクタを構成する導電膜を有するドナー基板を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ部における断面を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、導電膜の積層工程を概略的に示す図である。
【図５】図５は、Ｃｒ膜のエッチングを示し、（ａ）はエッチング前、（ｂ）はエッチング後を示す部分斜視図である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施の形態に係る流体素子としてのマイクロリアクタを示す斜視図である。
【図７】図７は、Ａｌ膜に対する処理を示し、（ａ）は処理前、（ｂ）は処理後を示す部分斜視図である。
【図８】図８は、本発明の第３の実施の形態に係る流体素子としてのマイクロリアクタを示す斜視図である。
【図９】図９は、本発明の第４の実施の形態に係る流体素子としてのマイクロリアクタを示す斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の第５の実施の形態に係る流体素子としてのマイクロリアクタを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７９】
１…マイクロリアクタ
１０…ガラス基板
１０ａ…上面
１１…Ｃｒ膜
１２Ａ…導電膜
１２ａ…上面
１２Ａ〜１２Ｄ…導電膜
１５…ドナー基板
１５ａ…上面
２０…積層装置
２１…真空槽
２２…排気口
２４Ａ，２４Ｂ…ＦＡＢ源
２５…下部ステージ
２６…上部ステージ
２８…垂直ステージ
３１…Ａｌ膜
３１Ａ…陽極酸化部
４１…ＳｉＮ膜
５０…透明樹脂基板
５０ａ…上面
６０…サファイア基板
６０ａ…上面
１２０…貫通孔
１２１，１２２…流路
１２３Ａ，１２３Ｂ…入口
１２４…出口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体素子及び積層構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、部品製造において、コンピュータで設計された複雑な３次元物体を短期間で形成する方法として積層造形方法が急速に普及している。この積層造形方法は、サイズが数ｃｍ以上の比較的大きな部品に適用されることが多かったが、近年においては、精密に加工して形成される微小構造体、例えば、微小ギアや微小光学部品、マイクロ流体素子等にもこの方法が適用されている。
【０００３】
マイクロ流体素子は、マイクロ流体デバイス、マイクロ・フルイディック・デバイス、マイクロ・ファブリケイテッド・デバイス、ラブ・オン・チップ、又はマイクロ・トータル・アナリシス・システム（μ−ＴＡＳ）とも呼ばれるデバイスである。マイクロ流体素子は、合成、物理化学的処理、検出などの他の機能を有するマイクロ流体素子と一体化して、マイクロ化学システムを構築することもできる。マイクロ流体素子は、反応溶液の温度の均一性に優れ、温度追従性が良好で、反応時間を短縮でき、試料の量が少なくて済み、溶剤などの使用量を低減でき、デバイスの製造に要する資源やエネルギーが少なく、運転を省エネルギー化でき、廃棄物の量を低減できる等の特長があり、今後の発展が期待されている。
【０００４】
また、マイクロ流体素子の一種であるマイクロリアクタは、通常の反応装置より数桁小さな微小反応場を持つ装置であり、その多くは直径が１ｍｍからミクロンオーダーの流路を反応場とすることからマイクロチャンネルリアクタとも呼ばれる。このようなマイクロリアクタは、単位体積あたりの装置表面積が大きく、熱容量の減少による精密な温度制御が可能と考えられ、温度に敏感であり、接触面積に反応速度が支配的である触媒反応には、特に魅力的な装置として、各国で研究が進められている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、マイクロ流体素子の製造方法として、例えば、Ｓｉウェハ基板にポリイミドや熱酸化膜による離型層、及び導電層を順次形成し、この導電層上に断面パターンの反転パターンであるレジストパターン層を形成し、このレジストパターン層の空間内に、メッキにより断面パターン部材を形成し、更にレジストパターン層を除去してドナー基板を作製し、ドナー基板に、ターゲット基板を対向配置し、このターゲット基板を断面パターン部材に位置合わせして圧接した後、離間を行う処理を繰り返して、断面パターン部材をターゲット基板に転写ならびに積層して積層構造体を製造する方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００６−１８７６８４号公報
【特許文献２】特開２００４−３５８６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、流路内の流体を外部から視認することのできる流体素子及び積層構造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】
【０００７】
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下の流体素子及び積層構造体の製造方法を提供する。
【０００８】
（１）流路を構成する流路パターンを形成された構造体と、前記構造体の所定の面に露出した前記流路パターンの少なくとも一部が可視状に設けられるように前記構造体と接合される基板とを有する流体素子。
【０００９】
（２）前記構造体は、電鋳法によって形成される複数の導電膜を積層して形成される前記（１）に記載の流体素子。
【００１０】
（３）前記基板は、透明材料によって形成され、前記構造体と接合膜を介して接合される前記（１）に記載の流体素子。
【００１１】
（４）前記導電膜は、清浄化された接合面を直接接触させることにより接合されている前記（２）に記載の流体素子。
【００１２】
（５）前記透明材料は、ガラスであり、前記構造体と透明な前記接合膜を介して接合される前記（３）に記載の流体素子。
【００１３】
（６）第１の基板上に流路形状に応じた流路パターンを有する複数の薄膜を形成する工程と、前記薄膜を接合膜を介して透明な第２の基板に順次転写して積層する工程と、前記薄膜に形成された前記流路パターンが前記第２の基板を透過して視認できるように前記接合膜を処理する工程とを含む積層構造体の製造方法。
【００１４】
（７）第１の基板上に流路形状に応じた流路パターンを有する複数の薄膜を形成する工程と、前記薄膜を透明な接合膜を介して透明な第２の基板に順次転写して積層する工程とを含む積層構造体の製造方法。
【００１５】
（８）第１の基板上に流路形状に応じた流路パターンを有する複数の薄膜を形成する工程と、前記薄膜を透明な第２の基板に順次転写して積層する工程とを含む積層構造体の製造方法。
【００１６】
（９）前記処理は、エッチングによって前記流路パターンに応じた前記接合膜を除去することにより行われる前記（６）に記載の積層構造体の製造方法。
【００１７】
（１０）前記処理は、陽極酸化処理によって前記接合膜を透明化することにより行われる前記（６）に記載の積層構造体の製造方法。
【００１８】
（１１）前記薄膜の形成は、電鋳法で導電膜を形成することにより行われる前記（６）から（８）のいずれか１項に記載の積層構造体の製造方法。
【００１９】
（１２）前記薄膜の接合は、清浄化された接合面を直接接触させることにより行われる前記（６）から（８）のいずれか１項に記載の積層構造体の製造方法。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に記載の流体素子によれば、流路内の流体を外部から視認することができる。
【００２１】
請求項２に記載の流体素子によれば、流路を有した構造体を効率良く高精度で形成することができる。
【００２２】
請求項３に記載の流体素子によれば、透明な基板と直接接合することのできない構造体との接合が可能になる。
【００２３】
請求項４に記載の流体素子によれば、面倒な接合処理を要することなく十分な接合強度が得られる。
【００２４】
請求項５に記載の流体素子によれば、透明なガラスを構造体に対して十分な接合強度をもって接合することができる。
【００２５】
請求項６に記載の積層構造体の製造方法によれば、流路内の流体を外部から視認することができる。
【００２６】
請求項７に記載の積層構造体の製造方法によれば、流路内の流体を外部から視認することができる。
【００２７】
請求項８に記載の積層構造体の製造方法によれば、流路内の流体を外部から視認することができる。
【００２８】
請求項９に記載の積層構造体の製造方法によれば、接合膜による接合強度を確保しながら流路内の流体を外部から視認することができる。
【００２９】
請求項１０に記載の積層構造体の製造方法によれば、接合膜による接合強度を確保しながら流路内の流体を外部から視認することができる。
【００３０】
請求項１１に記載の積層構造体の製造方法によれば、積層構造体を構成する複数の導電膜を効率良く高精度で形成することができる。
【００３１】
請求項１２に記載の積層構造体の製造方法によれば、面倒な接合処理を要することなく十分な接合強度が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
[第１の実施の形態]
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る流体素子としてのマイクロリアクタを示す斜視図である。
【００３３】
このマイクロリアクタ１は、第２の基板として設けられるガラス基板１０に対して、電鋳法により形成された複数の導電膜１２Ａ〜１２Ｄを順次常温接合することにより形成されている。ガラス基板１０と導電膜１２Ａは、ガラス基板１０に接合膜として設けられるＣｒ膜１１を介して常温接合されており、導電膜１２Ａに形成された流路１２１がガラス基板１０の上面１０ａ側から視認できるようになっている。導電膜１２Ａ〜１２Ｄは、それぞれ流体を通過させるための孔や溝等の形状の流路パターンを有しており、積層されることによって積層体内に流体の入口から出口にかけて連結された３次元的な流路を有する積層構造体を形成するように構成されている。
【００３４】
ここで「常温接合」とは、接合対象の表面に中性原子ビーム、イオンビーム等を照射して表面を清浄化した後、清浄化した接合面同士を常温（例えば、１５〜２５℃）雰囲気中で直接接触させ、原子同士を直接結合させる接合方法をいい、表面活性化接合ともいう。常温接合により薄膜を接合することにより、薄膜の形状や厚みの変化が少なく、高精度な積層構造体としてのマイクロリアクタ１が得られる。なお、接合の際は、無荷重でもよい。また、常温接合の他に、清浄化された接合面同士を所定の温度（例えば、１００℃以下）で加熱して接合してもよい。
【００３５】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係るマイクロリアクタの分解斜視図である。なお、各部のサイズについては説明の都合上、実際の寸法と異なっている。
【００３６】
ガラス基板１０は、無色透明なガラス材からなり、上面１０ａは平滑な面で形成されている。また、上面１０ａの反対側の面である下面にはスパッタリング法等の成膜方法によって厚さ５０ｎｍで形成されたＣｒ膜１１を有する。なお、Ｃｒ膜１１はガラスと導電膜との接合性を付与する接合膜であり、十分な接合性が得られれば前述した厚さに限定されず、より薄い膜であっても良い。また、Ｔｉ等の他の金属材料で形成されてもよい。
【００３７】
導電膜１２Ａ〜１２Ｄは、Ｎｉからなり、電鋳法によって厚さ５０μｍで形成されている。なお、導電膜１２Ａ〜１２Ｄの上面１２ａには、導電膜間の接合性を高めるものとしてスパッタリング法によって図示しないＡｕの薄膜が設けられているが、図示省略している。導電膜１２Ａは反応層であり、２つの貫通孔１２０と、矩形状に折り返す流路パターンで形成された流路１２１とを有し、流路１２１は２つの貫通孔１２０に連結している。なお、流路１２１のサイズは、幅１０〜５００μｍで形成することが可能であるが、本実施の形態では幅１００μｍで形成されている。
【００３８】
導電膜１２Ｂは貫通層であり、２つの貫通孔１２０を有する。
【００３９】
導電膜１２Ｃは混合層であり、４つの貫通孔１２０と、３つの貫通孔１２０に連結された流路１２２とを有する。流路１２２は幅１００μｍで形成されている。
【００４０】
導電膜１２Ｄは出入口層であり、流体を供給する２つの入口１２３Ａ，１２３Ｂと、流体を排出する１つの出口１２４とを有する。
【００４１】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係るマイクロリアクタを構成する導電膜を有するドナー基板を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ部における断面を示す断面図である。
【００４２】
このドナー基板１５は、第１の基板として、所定の表面粗さを有するステンレス基板からなり、上面１５ａにマイクロリアクタを構成する複数の導電膜１２Ａ〜１２Ｄを有する。導電膜１２Ａ〜１２Ｄは、例えば１ｃｍ角の正方形状に形成されており、転写工程における作業性を高めるために積層する順番に応じて一線状若しくは２次元アレイ状に配列されている。本実施の形態では、ガラス基板に対して導電膜１２Ａ、導電膜１２Ｂ、導電膜１２Ｃ、導電膜１２Ｄの順に積層される。
【００４３】
（ドナー基板の形成）
本実施の形態では、電鋳法を用いてドナー基板１５を形成する。まず、ステンレス基板を準備する。次に、ドナー基板１５上に厚さ３０〜５０μｍのドライフィルムレジストを形成し、各導電膜の形状に対応したフォトマスクにより露光した後、ドライフィルムレジストを現像する。これにより、各導電膜の形状に対応してポジネガ反転したレジストパターンが形成される。次に、このレジストパターンを有するドナー基板１５をめっき槽に浸漬し、レジストパターンに覆われていないドナー基板１５の表面にＮｉ電鋳膜を成長させる。なお、電鋳膜の膜厚は、ドライフィルムレジストの膜厚よりも小さくする。次に、レジストパターン及びＮｉの表面にスパッタリング法によってＡｕを成膜する。次に、レジストパターンを除去することによって、上面１５ａに導電膜１２Ａ〜１２Ｄが設けられたドナー基板１５が得られる。なお、ドナー基板１５は、上記したステンレス基板以外に、例えば、Ｓｉ、セラミック、合成樹脂等の絶縁体からなる絶縁性基板を用いることもできる。
【００４４】
絶縁性基板を用いる場合は、まず、基板の表面にスピンコート法によりポリイミドを厚さ１〜５μｍで塗布し、硬化処理及び表面のフッ素化処理を施すことによって離型層を形成する。次に、離型層の表面に電導性を付与するために、Ｔｉ，Ｃｕ等の金属からなる導電膜を設ける。
【００４５】
（導電膜の積層）
図４（ａ）〜（ｃ）は、導電膜の積層工程を概略的に示す図である。以下に、図１から図３の図面をあわせて参照しつつ、導電膜の積層について説明する。なお、マイクロリアクタ１の各断面形状に対応した複数の導電膜１２Ａ〜１２Ｄが積層装置２０における同一の積層工程を経てガラス基板１０上に順次転写されるので、図４に示す導電膜１２Ａ〜１２Ｄのうち導電膜１２Ａ，１２Ｂの積層工程だけを説明する。そのため、図４においては、導電膜１２Ｄの図示を省略している。
【００４６】
マイクロリアクタ１を製造するにあたって、まず、図４（ａ）に示すように、ドナー基板１５を真空槽２１内の下部ステージ２５上に配置し、ガラス基板１０を真空槽２１内の上部ステージ２６に吸着等によって固定する。このガラス基板１０の接合面にはＣｒ膜１１が設けられている。
【００４７】
次に、排気口２２から真空槽２１内を排気して高真空状態あるいは超高真空状態にする。次に、下部ステージ２５を上部ステージ２６に対して相対的に移動させて、ガラス基板１０の直下にドナー基板１５の導電膜１２Ａを位置させる。次に、ガラス基板１０に設けられるＣｒ膜１１表面にＦＡＢ（Fast Atom Bombardment）源２４Ａからアルゴン原子ビームを照射することにより、接合面を清浄化する。同様に、ＦＡＢ源２４Ｂから導電膜１２Ａの表面にアルゴン原子ビームを照射することにより、接合面を清浄化する。
【００４８】
次に、図４（ｂ）に示すように、垂直ステージ２８を下降させ、所定の荷重でガラス基板１０とドナー基板１５とを所定の時間で押圧し、ガラス基板１０と導電膜１２ＡとＣｒ膜１１を介して常温接合する。
【００４９】
次に、図４（ｃ）に示すように、垂直ステージ２８を上昇させると、導電膜１２Ａがドナー基板１５から剥離し、ガラス基板１０側に転写される。これは、導電膜１２ＡとＣｒ膜１１との接合力が導電膜１２Ａとドナー基板１５との密着力よりも大きいからである。
【００５０】
次に、下部ステージ２５を移動させ、ガラス基板１０の直下にドナー基板１５上の導電膜１２Ｂが配置されるように位置決めする。次に、ガラス基板１０側に転写された導電膜１２Ａの表面（ドナー基板１５に接触していた面）、及び導電膜１２Ｂの表面にアルゴン原子ビームを照射することにより、接合面を清浄化する。
【００５１】
次に、垂直ステージ２８を下降させ、導電膜１２Ａと導電膜１２Ｂとを常温接合させた後、垂直ステージ２８を上昇させると、導電膜１２Ｂがドナー基板１５から剥離し、ガラス基板１０側に転写される。
【００５２】
以降、同様の工程を繰り返し、導電膜１２Ａ〜１２Ｄの接合が完了した後、ガラス基板１０を上部ステージから２８から取り外すことでマイクロリアクタ１が形成される。このように常温接合によって導電膜１２Ａ〜１２Ｄを接合して積層することで、導電膜１２Ａ〜１２Ｄの形状や厚みの変化が少なくなる。
【００５３】
図５は、Ｃｒ膜のエッチングを示し、（ａ）はエッチング前、（ｂ）はエッチング後を示す部分斜視図である。
【００５４】
上記したように形成されたマイクロリアクタ１に対し、ガラス基板１０と導電膜１２Ａとの間に設けられたＣｒ膜１１を部分的に除去することによって、マイクロリアクタ１内に供給された流体の状態を外部から視認することができる。
【００５５】
まず、図２で説明したマイクロリアクタ１の入口１２３Ａ，１２３ＢからＣｒ膜１１を除去するためのエッチャントを供給する。エッチング前の状態では、図５（ａ）に示すように、ガラス基板１０と導電膜１２Ａとの間のＣｒ膜１１によって流路１２１を視認することはできない。しかし、エッチャントがマイクロリアクタ１内の貫通孔１２０及び流路１２１，１２２を介してガラス基板１０の裏面に流れ込むと、図５（ｂ）に示すように、流路１２１に露出した未接合部分のＣｒ膜１１がエッチングされて流路１２１が視認可能になる。
【００５６】
（マイクロリアクタの動作）
以下に、マイクロリアクタ１に２つの液体を供給して混合する動作について説明する。
【００５７】
まず、図２に示す導電膜１２Ｄの下面側から入口１２３Ａ，１２３Ｂに対して液性の異なる液体を同時に供給する。ここでは、第１の液体Ｌ１を入口１２３Ａから供給し、第２の液体Ｌ２を入口１２３Ｂから供給するものとする。
【００５８】
第１の液体Ｌ１及び第２の液体Ｌ２は、導電膜１２Ｃの混合層に導入され、流路１２２で混合されて一体となり、貫通孔１２０から導電膜１２Ｂに供給される。
【００５９】
混合された液体は、導電膜１２Ｂの貫通層を経て上層に導かれ、貫通孔１２０から導電膜１２Ａに供給される。
【００６０】
導電膜１２Ａに供給された液体は、貫通孔１２０から流路１２１に導入され、矩形状に折り返す流路内を移動することによって拡散混合が促進される。観察者は、流路１２１内を移動する液体の状態について、ガラス基板１０の上面１０ａ側から観察することができる。
【００６１】
流路１２１から貫通孔１２０に送り出された液体Ｌは、導電膜１２Ｂ及び１２Ｃの貫通孔１２０を経て導電膜１２Ｄの出口１２４から液体Ｌ３として排出される。
【００６２】
[第２の実施の形態]
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る流体素子としてのマイクロリアクタを示す斜視図である。なお、以下の説明において、第１の実施の形態と同様の構成及び機能を有する部分については、同一の符号を付している。
【００６３】
このマイクロリアクタ１は、ガラス基板１０と導電膜１２Ａとを接合する接合膜としてＡｌ膜３１を設けた点において第１の実施の形態と異なっている。また、Ａｌ膜３１は、流路が設けられる部分が陽極酸化処理に基づいて透明な膜に変化した陽極酸化部３１Ａとなっている。
【００６４】
図７は、Ａｌ膜に対する処理を示し、（ａ）は処理前、（ｂ）は処理後を示す部分斜視図である。
【００６５】
Ａｌ膜３１は、マイクロリアクタ１の形成後に流路内にシュウ酸，リン酸等の電解液を供給し、流路内を電解液で満たした状態でＡｌ膜３１を陽極として電気分解することにより、流路１２１に露出したＡｌ表面がＡｌ２Ｏ３からなる透明な陽極酸化部３１Ａに変化する。図７（ａ）に示すように、マイクロリアクタ１の形成直後にガラス基板１０側から下層の流路が不可視の状態でも、陽極酸化処理を行うことで図７（ｂ）に示すように流路１２１に接した部分のＡｌが酸化されて陽極酸化部３１Ａに変化することにより、ガラス基板１０側から流路１２１が視認可能になる。
【００６６】
[第３の実施の形態]
図８は、本発明の第３の実施の形態に係る流体素子としてのマイクロリアクタを示す斜視図である。
【００６７】
このマイクロリアクタ１は、ガラス基板１０と導電膜１２Ａとを接合する接合膜としてＳｉＮ膜４１を設けた点、図示しないが各導電膜１２Ａ〜１２Ｄの表面にＡｕに代えてＡｌの薄膜がスパッタリング法によって設けられている点において、第１の実施の形態と異なっている。
【００６８】
ＳｉＮ膜４１は、透明であるとともに、Ａｌとの接合性を有することから、導電膜１２Ａとの接合によってガラス基板１０の上面１０ａ側から流路１２１を視認することが可能になる。なお、ＳｉＮ膜に代えて、ガラス基板１０の表面に予めＡｌ２Ｏ３膜を設けたものであっても良い。
【００６９】
[第４の実施の形態]
図９は、本発明の第４の実施の形態に係る流体素子としてのマイクロリアクタを示す斜視図である。
【００７０】
このマイクロリアクタ１は、第２の実施の形態のマイクロリアクタ１におけるターゲット基板として、ガラス基板１０に代えてポリメチルメタクリレートや、ポリカーボネート等の透明樹脂からなる透明樹脂基板５０を用いた点において、第２の実施の形態と異なっている。
【００７１】
常温接合によるマイクロリアクタ１の形成では、熱的な制約のある樹脂材料でも、Ａｌ膜の様な導電膜でコートすることによりガラスを用いた場合と同等の高い接合強度で接合できる。また、ガラス基板と同様に上面５０ａから流路の視認が可能な構成を実現できるとともに、形状や厚みの変化が少ないものとできる。
【００７２】
[第５の実施の形態]
図１０は、本発明の第５の実施の形態に係る流体素子としてのマイクロリアクタを示す斜視図である。
【００７３】
このマイクロリアクタ１は、第１の実施の形態のマイクロリアクタ１におけるターゲット基板として、ガラス基板１０に代えてサファイア基板６０を設けるとともに、表面にＡｕに代えてＡｌの薄膜が設けられた導電膜１２Ａとの間の接合膜を不要にした点において、第１の実施の形態と異なっている。
【００７４】
サファイア基板６０は透明であり、熱的にも安定であるので、ガラス基板と同様に上面６０ａから流路の視認が可能な構成を実現できるとともに、ガラスを用いた場合と同等の高い接合強度で接合できる。また、半導体プロセスを用いた工程での作業性、加工性に優れる。なお、サファイア基板に代えて、酸化亜鉛やチタン酸ストロンチウムからなる基板であっても良い。
【００７５】
[他の実施の形態]
なお、本発明は、上記した各実施の形態に限定されず、その発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形実施が可能である。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で各実施の形態の構成要素を任意に組み合わせることが可能である。
【００７６】
例えば、マイクロリアクタの形状、導電膜の枚数や厚さ等は、これに限定されるものではないことは勿論である。また、マイクロリアクタを構成する薄膜についても、上記したＮｉ等の導電膜に限定されず、セラミックス等からなる薄膜であっても良い。
【００７７】
電鋳法による導電膜についても、１０〜１００μｍの厚さのもの、特に２０〜５０μｍの厚さのものが多く用いられるが、５００μｍ以上の厚さのものを形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る流体素子としてのマイクロリアクタを示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係るマイクロリアクタの分解斜視図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係るマイクロリアクタを構成する導電膜を有するドナー基板を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ部における断面を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、導電膜の積層工程を概略的に示す図である。
【図５】図５は、Ｃｒ膜のエッチングを示し、（ａ）はエッチング前、（ｂ）はエッチング後を示す部分斜視図である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施の形態に係る流体素子としてのマイクロリアクタを示す斜視図である。
【図７】図７は、Ａｌ膜に対する処理を示し、（ａ）は処理前、（ｂ）は処理後を示す部分斜視図である。
【図８】図８は、本発明の第３の実施の形態に係る流体素子としてのマイクロリアクタを示す斜視図である。
【図９】図９は、本発明の第４の実施の形態に係る流体素子としてのマイクロリアクタを示す斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の第５の実施の形態に係る流体素子としてのマイクロリアクタを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７９】
１…マイクロリアクタ
１０…ガラス基板
１０ａ…上面
１１…Ｃｒ膜
１２Ａ…導電膜
１２ａ…上面
１２Ａ〜１２Ｄ…導電膜
１５…ドナー基板
１５ａ…上面
２０…積層装置
２１…真空槽
２２…排気口
２４Ａ，２４Ｂ…ＦＡＢ源
２５…下部ステージ
２６…上部ステージ
２８…垂直ステージ
３１…Ａｌ膜
３１Ａ…陽極酸化部
４１…ＳｉＮ膜
５０…透明樹脂基板
５０ａ…上面
６０…サファイア基板
６０ａ…上面
１２０…貫通孔
１２１，１２２…流路
１２３Ａ，１２３Ｂ…入口
１２４…出口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路を構成する流路パターンを形成された構造体と、
前記構造体の所定の面に露出した前記流路パターンの少なくとも一部が可視状に設けられるように前記構造体と接合される基板とを有する流体素子。
【請求項２】
前記構造体は、電鋳法によって形成される複数の導電膜を積層して形成される請求項１に記載の流体素子。
【請求項３】
前記基板は、透明材料によって形成され、前記構造体と接合膜を介して接合される請求項１に記載の流体素子。
【請求項４】
前記導電膜は、清浄化された接合面を直接接触させることにより接合されている請求項２項に記載の流体素子。
【請求項５】
前記透明材料は、ガラスであり、前記構造体と透明な前記接合膜を介して接合される請求項３に記載の流体素子。
【請求項６】
第１の基板上に流路形状に応じた流路パターンを有する複数の薄膜を形成する工程と、
前記薄膜を接合膜を介して透明な第２の基板に順次転写して積層する工程と、
前記薄膜に形成された前記流路パターンが前記第２の基板を透過して視認できるように前記接合膜を処理する工程とを含む積層構造体の製造方法。
【請求項７】
第１の基板上に流路形状に応じた流路パターンを有する複数の薄膜を形成する工程と、
前記薄膜を透明な接合膜を介して透明な第２の基板に順次転写して積層する工程とを含む積層構造体の製造方法。
【請求項８】
第１の基板上に流路形状に応じた流路パターンを有する複数の薄膜を形成する工程と、
前記薄膜を透明な第２の基板に順次転写して積層する工程とを含む積層構造体の製造方法。
【請求項９】
前記処理は、エッチングによって前記流路パターンに応じた前記接合膜を除去することにより行われる請求項６に記載の積層構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記処理は、陽極酸化処理によって前記接合膜を透明化することにより行われる請求項６に記載の積層構造体の製造方法。
【請求項１１】
前記薄膜の形成は、電鋳法で導電膜を形成することにより行われる請求項６から８のいずれか１項に記載の積層構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記薄膜の接合は、清浄化された接合面を直接接触させることにより行われる請求項６から８のいずれか１項に記載の積層構造体の製造方法。
【請求項１】
流路を構成する流路パターンを形成された構造体と、
前記構造体の所定の面に露出した前記流路パターンの少なくとも一部が可視状に設けられるように前記構造体と接合される基板とを有する流体素子。
【請求項２】
前記構造体は、電鋳法によって形成される複数の導電膜を積層して形成される請求項１に記載の流体素子。
【請求項３】
前記基板は、透明材料によって形成され、前記構造体と接合膜を介して接合される請求項１に記載の流体素子。
【請求項４】
前記導電膜は、清浄化された接合面を直接接触させることにより接合されている請求項２項に記載の流体素子。
【請求項５】
前記透明材料は、ガラスであり、前記構造体と透明な前記接合膜を介して接合される請求項３に記載の流体素子。
【請求項６】
第１の基板上に流路形状に応じた流路パターンを有する複数の薄膜を形成する工程と、
前記薄膜を接合膜を介して透明な第２の基板に順次転写して積層する工程と、
前記薄膜に形成された前記流路パターンが前記第２の基板を透過して視認できるように前記接合膜を処理する工程とを含む積層構造体の製造方法。
【請求項７】
第１の基板上に流路形状に応じた流路パターンを有する複数の薄膜を形成する工程と、
前記薄膜を透明な接合膜を介して透明な第２の基板に順次転写して積層する工程とを含む積層構造体の製造方法。
【請求項８】
第１の基板上に流路形状に応じた流路パターンを有する複数の薄膜を形成する工程と、
前記薄膜を透明な第２の基板に順次転写して積層する工程とを含む積層構造体の製造方法。
【請求項９】
前記処理は、エッチングによって前記流路パターンに応じた前記接合膜を除去することにより行われる請求項６に記載の積層構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記処理は、陽極酸化処理によって前記接合膜を透明化することにより行われる請求項６に記載の積層構造体の製造方法。
【請求項１１】
前記薄膜の形成は、電鋳法で導電膜を形成することにより行われる請求項６から８のいずれか１項に記載の積層構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記薄膜の接合は、清浄化された接合面を直接接触させることにより行われる請求項６から８のいずれか１項に記載の積層構造体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−１３６８２０（Ｐ２００９−１３６８２０Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１８０７４（Ｐ２００７−３１８０７４）
【出願日】平成１９年１２月１０日（２００７．１２．１０）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１０日（２００７．１２．１０）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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