微芯片的制造方法

专利名称：微芯片的制造方法
技术领域：
本发明涉及微芯片(microchip)的制造方法，所述微芯片具有 在内面形成有功能性膜的流路。
背景技术：
利用微细加工技术在硅、玻璃的基板上形成微细的流路、电路， 并在微小空间上进行核酸、蛋白质、血液等液体试剂的化学反应、分 离、分析等的微芯片、或者被称为nTAS (Micro Total Analysis Systems,微型全分析系统)的装置已经被实用化了。这样的微芯片 的优点在于，可以实现减轻了样品、试剂的使用量或废液的排出量、 节省空间且可以搬运的廉价的系统。
微芯片是通过将两个部件贴合起来而制造的，其中，对其中的至 少一个部件实施了微细加工。以往，在微芯片中使用玻璃制的基板， 并提出了各种微细加工方法。但是，玻璃制的基板不适合于大量生产， 且成本非常高，所以期望开发出廉价且能够一次性使用的树脂制的微 芯片。
树脂制的微芯片是通过以形成有流路槽的面为内侧，将在表面形 成有流路槽的树脂制的微芯片基板、与起到流路槽的盖的功能的树脂 制的微芯片基板接合起来而制成的。
作为接合微芯片基板的方法，有使用粘接剂来接合的方法、使用 有机溶剂使树脂基板的表面溶化而接合的方法(例如专利文献1)、 利用超声波熔接来接合的方法(例如专利文献2)、利用热压接合的 方法(例如专利文献3 )、利用激光熔接的方法等(例如专利文献4 )。
另外，在像微芯片那样在微细流路中通液而进行检查的元件中， 对流路实施了功能性处理。作为功能性处理，例如，对流路表面赋予亲水性的性质，以使蛋白质等液体试剂不会附着在流路上。例如，Si02
膜的涂层具有充分的亲水性，且是无机物，所以作为材料具有稳定、 高透明度等特征。另外，使用了对液体试剂呈憎水性、对分子具有选 择性吸附功能的氟类树脂的膜也是此处所称的功能性膜的 一个例子。 作为对流路表面赋予亲水性的性质等功能性的处理，有有机物/ 无机物的涂层、通过在流路内流过溶液而实现的浸渍等手法。其中，
利用CVD、溅射等形成功能性膜根据膜的种类其功能性效果充分，在 对流路表面的密接性、膜的均匀性方面也良好。
然而，由于^L细流路的宽度是几jim，所以难以进行掩模并在微 芯片基板上形成功能性膜使得仅在流路槽的内面形成功能性膜。特别 地，在形成于表面的流路槽的图案复杂的情况下，难以通过与该图案 的位置对准地进行图案化来形成功能性膜。因此，以往，针对在表面 形成有流路槽的树脂制的微芯片基板，在包括流路槽的整个面上形成 功能性膜，之后，以形成有流路槽的面为内侧，与作为接合的对方的 树脂制的微芯片基板接合，从而制造出树脂制的微芯片。
但是，在包括流路槽的整个面上形成了功能性膜的情况下，在与 作为接合的对方的微芯片基板的接合面上也形成功能性膜，在接合面 上树脂彼此之间不接触，所以微芯片基板彼此之间的接合非常困难。
即，在树脂制的微芯片基板上没有形成功能性膜的情况下，可以 通过超声波熔接、热压接、或激光熔接来将微芯片基板彼此之间接合 起来，但这些方法都是通过使基板的树脂表面熔化并再次固化而将树 脂制的微芯片基板彼此接合起来的，所以在接合面上存在功能性膜的 情况下，难以将微芯片基板彼此接合起来。
因此，以往，作为在形成于微芯片的流路的内面上形成SiO;t膜
的方法，是在将微芯片基板彼此接合起来之后，在流路内流过氟硅化 氩酸溶液，从而在流路的内面形成Si02膜(例如专利文献5)。
专利文献1日本特开2005 - 80569号7>才艮
专利文献2日本特开2005 - 77239号7>才艮
专利文献3日本特开2005 - 77218号公报专利文献4日本特开2005 - 74796号公才艮专利文献5日本特开2002 - 139419号公报
但是，在上述专利文献5记载的方法中，难以在《敖细流路的内面 上形成膜厚均匀的功能性膜，功能性膜的密接强度也变弱。
为了形成膜厚均匀且密接强度强的功能性膜，可以利用CVD、 溅射等方法形成功能性膜，但在这些方法中，如上所述，在将微芯片 基板彼此接合起来之前，功能性膜形成在包括流路槽的整个面上，所 以在要接合的面上也形成有功能性膜，所以难以将微芯片基板彼此接 合起来。
另外，在包括流路槽的面上形成了功能性膜的情况下，难以如上 所述利用超声波熔接、热压接、或激光熔接来接合微芯片基板彼此， 所以在该情况下，在微芯片基板彼此的接合中使用了粘接剂。
但是，在使用粘接剂将微芯片基板彼此接合起来的情况下，粘接 剂有可能渗出到微细流路内而堵塞微细流路。另外，有可能由于粘接 剂而妨碍功能性膜的功能。
如上所述，在^L细流路的内面上形成功能性膜而不在接合面上形 成功能性膜并且不使用粘接剂地将接合微芯片基板彼此起来是难以 做到的。

发明内容
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种微芯 片的制造方法，能够在流路的内面上形成功能性膜，并能够将树脂制 的微芯片基板彼此接合而不会堵塞微细流路或妨碍功能性膜的功能。
本发明的第 一方式提供一种微芯片的制造方法，所述微芯片具有 两个树脂制基板，在上述两个树脂制基板中的至少一个树脂制基板的 表面形成有流路槽，将形成有上述流路槽的面置于内侧而被接合起 来，所述方法的特征在于，包括以下步骤
第一工序，在形成有上述流路槽的面上形成功能性膜的；
第二工序，在形成有上述功能性膜的面上，将粘接部件粘接在除上述流路槽以外的面上并剥离；以及
第三工序，在上述第二工序之后，将形成有上述流路槽的面置于 内侧而将上述两个树脂制基板接合起来。
另外，本发明的第二方面是根据上述第一方面的微芯片的制造方 法，其特征在于，上述流路槽分别形成在上述两个树脂制基板双方的 表面中，在上述第三工序中，将在上述两个树脂制基板中形成的流路 槽分别置于内侧，并相互进行流路槽的位置对准来进行接合。
另外，本发明的第三方面是根据上述第一方面或第二方面的微芯
片的制造方法，其特征在于，上述功能性膜是Si()2膜。
另外，本发明的第四方面是^f艮据上迷第一方面 第三方面中的任 意一个的微芯片的制造方法，其特征在于，在上述第一工序中，在形 成有上述流路槽的面上涂敷上述功能性膜的涂敷溶液并使其固化，从 而形成上述功能性膜。
另外，本发明的第五方面是根据上述第一方面 第三方面中的任 意一个的微芯片的制造方法，其特征在于，在上述第一工序中，利用 溅射形成上述功能性膜。
另外，本发明的第六方面是根据上述第一方面 第三方面中的任 意一个的微芯片的制造方法，其特征在于，在上述第一工序中，利用 CVD形成上述功能性膜。
另外，本发明的第七方面是根据上述第一方面 第六方面中的任 意一个的微芯片的制造方法，其特征在于，在上述第三工序中，将形 成有上述流路槽的面置于内侧，将上迷两个树脂制基板的接合面熔 融，从而将上述两个树脂制基板接合起来。
另外，本发明的第八方面是根据上述第一方面 第七方面中的任 意一个的微芯片的制造方法中，其特征在于，在上述第三工序中，将 形成有上述流路槽的面置于内侧，将上述两个树脂制基板加热以使上 述接合面熔融，并对上述两个树脂制基板加压，从而将上述两个树脂 制基板接合起来。
另外，本发明的第九方面是根据上述第一方面 第七方面中的任意一个的微芯片的制造方法，其特征在于，在上述第三工序中，将形 成有上述流路槽的面置于内侧，对上述两个树脂制基板施加超声波以 使上述接合面熔融，并对上述两个树脂制基板加压，从而将上述两个 树脂制基板接合起来。
另外，本发明的第十方面是根据上述第一方面 第七方面中的任 意一个的微芯片的制造方法，其特征在于，在上述第三工序中，将形 成有上述流路槽的面置于内侧，对上述两个树脂制基板照射激光以使 上述接合面熔融，并对上述两个树脂制基板加压，从而将上述两个树 脂制基板接合起来。
另外，本发明的第十一方面是根据上述第一方面 第十方面中的 任意一个的微芯片的制造方法，其特征在于，上述粘接部件具有片状 的形状。
根据本发明，通过使用粘接部件，可以剥离形成在流路槽以外的 表面上的功能性膜。由此，树脂制的接合面成为露出了树脂的状态， 可以使树脂彼此接触，所以可以使用不会堵塞微细流路或妨碍功能性 膜的功能的热压接、超声波熔接、或激光熔接等利用热的粘接方法， 来将树脂制基板彼此之间直接接合。
另外，根据本发明，通过在两个树脂制基板中形成流路槽，在各 树脂制基板的流路槽的内面上形成功能性膜，进行微细流路的位置对 准来接合两个树脂制基板，从而可以将由流路槽形成的流路的内面用 功能性膜覆盖起来。


图1是用于说明本发明的第一实施方式的微芯片的制造方法的 微芯片基板的剖面图。
图2是用于说明本发明的第一实施方式的微芯片的制造方法中 的功能性膜的剥离工序的微芯片基板的剖面图。
图3是用于说明本发明的第二实施方式的微芯片的制造方法的 微芯片基板的剖面图。图4是用于说明本发明的第二实施方式的微芯片的制造方法的 微芯片基板的剖面图。
图5是用于说明本发明的第二实施方式的微芯片的制造方法的 微芯片基板的剖面图。
标号说明
10、 20、 50、 60、 80、 90:孩吏芯片基板
11、 21、 51、 61、 81、 91:流路槽
12、 13、 22、 23、 41: Si。2膜 30:微芯片
31:孩i:细流路 40:粘接部件 70:台 100:基板
具体实施方式
(第一实施方式)
参照图1对本发明的第一实施方式的微芯片的制造方法进行说 明。图l是用于说明本发明的第一实施方式的微芯片的制造方法的微 芯片基板的剖面图。
如图1 (a)所示，在树脂制的微芯片基板100的表面，形成有 沿着表面延伸的流路槽11。另外，在树脂制的微芯片基板20的表面， 形成有沿着表面延伸的流路槽21。流路槽11和流路槽21形成为在对 置时相互一致的图案。流路槽11、 21形成为沿着表面的槽状。将形 成有流路槽ll、 21的面作为内侧，将微芯片基板10和微芯片基板20 接合起来，从而制造出形成有微细流路的微芯片。另外，微芯片基板 10 、 20相当于本发明的"树脂制基板"的 一个例子。
另外，在微芯片基板10中，形成有贯通基板而形成的贯通孔。 该贯通孔形成为与流路槽ll相接，通过将微芯片基板10与微芯片基板20接合起来，从而成为连接外部与流路槽11的开口部。该开口部 是用于进行凝胶、试剂、緩冲液的导入、保存、排出的孔。开口部的 形状除了圆形形状、矩形形状以外，也可以是其他各种形状。在该开 口部上连接设置在分析装置上的管、喷嘴，经由该管子、喷嘴，将凝 胶、试剂、或緩冲液等导入流路槽ll或者从流路槽ll排出。另外， 也可以在微芯片基板20中形成贯通孔来形成开口部。
对于微芯片基板10、 20，使用树脂。作为该树脂，可以以成形 性(转印性、脱模性)优良、透明性高、针对紫外光和可见光的自荧 光性低等为条件而举出，但并不特别限定于此。例如，优选为聚碳酸 酯、聚甲基丙烯酸曱酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚对苯二 甲酸乙二酯、聚酰胺类树脂、聚醋酸乙烯、聚偏氯乙烯、聚丙烯、聚 异戊二烯、聚乙烯、聚二甲基硅氧烷、环状聚烯烃等。特别地，优选 为聚曱基丙烯酸甲酯、环烯共聚物等。对于微芯片基板10和微芯片 基板20,既可以使用相同的材料，也可以使用不同的材料。
微芯片基板IO、 20的形状只要是易于操作、分析的形状，则可 以是4壬意形状。例如，优选为10mm见方至200mm见方左右的大小， 更优选为10mm见方至100mm见方。；微芯片基板10、 20的形状只要 适合于分析手法、分析装置即可，优选形成为正方形、长方形、圆形 等形状、或者这些形状的组合的形状。
考虑减少分析样品和试剂的使用量、成形模具的加工精度、转印 性、脱模性等，流路槽11的形状的宽度优选为10nm至200nm，深 度优选为30nm至20(Htm的范围内的值，但不特别限定。另外，纵横 比(槽的深度/槽的宽度)优选为0.1至3左右，更优选为0.2至2左 右。另外，流路槽11的宽度和深度可以根据微芯片的用途来决定。 另外，为使说明简便起见，图1所示的流路槽11的剖面的形状成为 矩形形状，但该形状是流路槽11的一个例子，也可以为曲面形状，
另外，流路槽21的宽度优选与流路槽11的宽度相等，为lOjim 至200pm的范围内的值。通过使流路槽11与流路槽21的宽度相等， 将流路槽11与流路槽21进行位置对准来将微芯片基板10、 20接合起来，从而可以形成宽度恒定的微细流路。另外，流路槽21的深度 优选为30jmi至200pm的范围内的值。流路槽21的深度既可以与流 路槽ll的深度相同，也可以是不同的深度。
另夕卜，微芯片基板IO、 20的板厚是0.2mm至5mm左右的范围， 如果考虑成形性，则优选为0.5mm至2mm。 (功能性膜的形成)
接下来，在微芯片基板10、 20的形成有流路槽11的面上形成功 能性膜。以下说明的在微芯片基板10、 20上形成功能性膜的功能性 膜形成工序作为本发明中的第一工序发挥功能。此处，作为形成的功 能性膜的一个例子，对形成以SK)2为主成分、并形成具有亲水性的 SiO;j膜12的情况进行说明。
另外，功能性膜可以使用无机材料或有机材料。
如图1 (b)所示，在微芯片基板10的形成有流路槽11的面中， 作为功能性膜的一个例子，形成Si()2膜12;同样地，在微芯片基板 20的形成有流路槽21的面中，作为功能性膜的一个例子，形成Si02 膜。在微芯片基板10、 20的流路槽11、 21的内面也都形成Si02膜 12、 22。
(功能性膜形成工序中的SK)2膜的形成) Si02膜12、 22例如可以通过蒸镀、溅射、CVD、或涂敷来形成， 其成膜方法没有特别限定。利用涂敷、溅射、或CVD的成膜方法由 于可以在流路槽ll、 21的内面、特别是流路槽ll、 21的垂直壁面上 形成密接性良好的Si02膜，所以是更优选的方法。
(利用涂敷形成Si02膜)
例如，在通过涂敷形成SK)2膜12、 22的情况下，将在固化后成 为SiO2的膜的涂敷溶液涂敷在微芯片基板10的表面，之后，使涂敷 溶液固化，从而可以在孩i芯片基板10、 20的表面形成SiC)2膜12、 22。
作为涂敷溶液，例如，使用将烷氧基硅烷进行加水分解并缩聚而 得到的聚硅氧烷低聚物溶于乙醇溶剂中而得到的溶液。在该情况下， 将涂敷溶液加热以使乙醇溶剂挥发，从而形成SK)2膜。作为涂敷溶液的例子，可以举出JSR公司制的GLASCA7003、 COLCOAT公司制 的Methyl Silicate 51 (正硅酸甲酯51)等。
另外，用将全氢聚硅氮烷溶于二甲苯、二丁醚溶剂中而得到的溶 液作为涂敷溶液。在该情况下，对涂敷溶液加热以使溶剂挥发，同时 与水反应，而形成SK)2膜。作为涂敷溶液的例子，可以举出AZ电子 材料公司制的AQUAMICA等。
另外，用将含烷氧基甲硅烷基基团(alkoxysilyl group)的聚合 物和烷氧基硅烷进行加水分解、共聚而得到的无机-有机混合聚合物 溶于乙醇溶剂中而得到的溶液作为涂敷溶液。在该情况下，进行加热 以使乙醇溶剂挥发，而形成以Si02为主成分的混合膜。作为涂敷溶液 的例子，可以举出JSR公司制的GLASCA7506等。
在微芯片基板10、 20上均匀地涂敷涂敷溶液是重要的。考虑涂 敷溶液的物性(粘度、挥发性)，适当选择涂敷方法。例如，浸渍法、 喷涂法、旋涂法、狭缝涂敷法、丝网印刷法、移印法(pad printing)、 喷墨印刷法等。
然后，使涂敷溶液固化，以形成SK)2膜12、 22。
另外，在使涂敷溶液固化而形成Si02膜时，希望使涂敷溶液的 溶剂充分挥发，而形成牢固的Si02网络。考虑涂敷溶液的物性(粘度、 挥发性、催化剂)，适当选择固化方法。例如，通过在常温下放置而 使涂敷溶液固化，或者以60。C至100。C的温度加热涂敷溶液来固化， 或者在高温高湿下(温度60。C且湿度90% 、温度80。C且湿度90°/。等) 使涂敷溶液固化。另外，也可以利用紫外线固化、可见光固化等使涂 敷溶液固化。
(利用溅射形成SK)2膜)
可以通过实施溅射，在微芯片基板上形成Si02膜12、 22。例如， 使用SHINCRON公司制造的溅射装置(装置名RAS-1100C),可 以在氩气流量为250sccm、氧流量为120sccm、 RF输出为4.5kW、成 膜速度为0.4nm/sec的条件下，形成200nm的SK)2膜12、 22。 (利用CVD形成SK)2膜)另外，可以通过CVD，将TEOS ( Tetra Ethoxy Silane，四乙氧 基硅烷)、TMOS ( Tetra Methoxy Silane,四甲氧基珪烷)等含硅的 液体源气化、并在等离子体空间中分解、氧化，而在微芯片基板上形 成Si()2膜12、 22。例如，可以使用SAMCO公司制CVD装置(装置 名PD-270ST)，在TEOS流量为12sccm、氧流量为400sccm、 RF 输出为300W、压力为50Pa、成膜速率为3nm/sec的条件下，形成 200nm的SK)2膜12、 22。
形成的功能性膜即SK)2膜12、 22的膜厚是考虑流路槽11、 21 的内面全部被SK)2膜覆盖、能够确保对流路槽ll、 21的密接性、不 会堵塞流路槽11、 21等来决定的。在利用涂敷形成Si02膜的情况下， 根据涂敷溶液的特性、种类来调整膜厚。例如，膜厚优选为10nm至 3jiim的范围内的值，更优选为10nm至2jim的范围内的值。另外，在 利用溅射、CVD形成Si02膜的情况、即形成致密的SK)2膜的情况下， 由于存在Si02膜的内部应力增加的倾向，所以膜厚优选为10nm至 lnm的范围内的值，更优选为10nm至200nm的范围内的值。 (功能性膜的剥离)
接下来，剥离在形成有上述功能性膜的面上除上述流路槽以外的 面上形成的功能性膜。第 一 实施方式中的功能性膜的剥离是通过使用 粘接部件来剥离的功能性膜剥离工序进行的，该功能性膜剥离工序作
为本发明中的第二工序发挥功能。以下，进行说明。 (功能性膜剥离工序中功能性膜的剥离) 通过在功能性膜剥离工序中执行功能性膜的剥离，如图l(c) 所示，利用粘接部件剥离并去除微芯片基板10的除形成在流路槽11 的内面上的Si()2膜之外的Si02膜，而剩下流路槽11的内面上的Si02 膜。同样地，利用粘接部件剥离并去除微芯片基板20的除了形成在 流路槽21的内面上的Si()2膜之外的Si02膜，而剩下流路槽21的内 面上的SK)2膜。
此处，参照图2，对功能性膜工序中利用粘接部件剥离Si02膜的 过程进行说明。图2是本发明的第 一 实施方式的#:芯片的制造方法中，用于说明功能性膜的剥离工序的微芯片基板的剖面图。
首先，如图2 (a)所示，使粘接部件40粘接在微芯片基板10 的形成有流路槽11的面上。对于该粘接部件40,例如使用胶带等那 样的片状的部件。作为胶带，例如使用JISZ1522所规定的胶带。作 为其一个例子，使用Nichiban公司制的胶带(NO405 )。
另外，粘接部件40的厚度优选小于等于0.09mm、粘接力优选 大于等于1.18N/m2、粘接层的厚度优选为0.03mm左右。该范围是用 于仅将在除流路槽的内面以外的表面上形成的功能性膜剥离的优选 条件。即，在制造条件内，考虑对于功能性膜的密接强度，在小于等 于粘接部件的粘接力的范围中，选择高到什么程度的密接强度。
另外，由于粘接部件40的粘接力大于等于1.18N/m2,所以Si02 膜的密接强度优选为lN/cn^左右。由此，可以在维持保留在流路槽 11内的Si02膜的同时，剥离粘接有粘接部件40的部分的Si02膜。
由于流路槽11的深度是30nm至200nm的范围内的值，所以通 过使用这样的粘接部件40，可以防止粘接部件40侵入流路槽11内， 使形成于流路槽ll内的Si02膜13保留下来。即，可以仅将形成于流 路槽11以外的表面上的Si02膜剥离而不剥离形成于流路槽11的内面 上的SiCh膜。换言之，流路槽11的深度必须是粘接部件40不会侵入 的深度。
然后，如图2(b)所示，从微芯片基板10剥离粘接部件40，从 而使形成于流路槽11内的Si()2膜13保留下来，而剥离形成于流路槽 11以外的表面上的Si02膜41。同样地，对于微芯片基板20，也将粘 接部件粘接在形成有流路槽21的面上。然后，通过从微芯片基板20 剥离粘接部件，使形成于流路槽21内的Si02膜23保留下来，而剥离 形成于流路槽21以外的表面上的SK)2膜。另外，由于微芯片基板20 中的流路槽21的深度是30jtm至200jun的范围内的值，所以通过使 用上述粘接部件40，可以防止粘接部件40侵入流路槽21内，使形成 于流路槽21内的Si02膜23保留下来。即，可以仅剥离形成于流路槽 21以外的表面上的Si()2膜而不剥离形成于流路槽21的内面上的Si02膜。换言之，流路槽21的深度是粘接部件40不会侵入的深度即可。
如上所述，在使用粘接部件的功能性膜剥离工序中，可以在使 SiO;j膜23保留在流路槽11、 21的内面上的状态下，将形成于流路槽 11、 21以外的表面上的SK)2膜剥离。由此，可以成为在微芯片基板 彼此的接合面上使树脂露出的状态。 (接合)
然后，关于微芯片基板IO，以形成有流路槽11的面为内侧；关 于微芯片基板20，以形成有流路槽21的面为内侧，使流路槽ll与流 路槽21的位置对准并将微芯片基板IO、 20重叠而进行接合。这一以 形成有流路槽的面为内侧而将两个树脂制基板接合起来的接合工序 作为本发明中的第三工序发挥功能。
流路槽11与流路槽21被形成为在对置时相互一致的图案，将流 路槽11与流路槽21的位置对准并将微芯片基板10、 20接合起来， 从而由流路槽11与流路槽21形成微细流路31。由此，如图l(d) 所示，形成在内部形成有微细流路31的微芯片30。微细流路31的整 个内面被Si()2膜13、 23所覆盖。
另外，在利用模具来制作微芯片基板10时，同时加工并制成流 路槽11和定位部(标记)；在利用模具来制作微芯片基板20时，同 时加工并制成流路槽21和定位部(标记)，使得接合时的位置对准 变得简便。
(功能性膜剥离工序中的基板的接合)
通过激光熔接、超声波熔接、或热压接，将微芯片基板10和微 芯片基板20接合起来。激光熔接、超声波熔接、或热压接可以采用 公知的方法。例如，对于激光熔接，可以采用日本特开2005-74796 号公报记载的方法，对于超声波熔接，可以采用日本特开2005-77239 号公^^记载的方法，对于热压接，可以采用日本特开2005-77218号公 报记载的方法。这些方法是一个例子，也可以使用其他公知技术。
通过对微芯片基板10、 20照射激光、施加超声波、或进行热压 接，使微芯片基板10、 20的接合面上的树脂熔融，从而将微芯片基板10、20接合起来。由于从微芯片基板10、 20的接合面上去除了 Si02 膜，所以在接合时可以使树脂彼此接触，可以应用使树脂熔融来接合 微芯片基板IO、 20的接合方法。
例如在热压接的情况下，将流路槽11与流路槽21置于内侧，进 行流路槽11与流路槽21的位置对准，并使微芯片基板10与微芯片 基板20重叠。在该状态下，对微芯片基板10和微芯片基板20加热 而使接合面熔融，进而，通过加压来将微芯片基板10与微芯片基板 20接合起来。例如，在70。C至200。C的范围内加热微芯片基板，并在 该状态下对微芯片基板加压，据此将基板彼此接合起来。
另外，在超声波熔接的情况下，将流路槽11与流路槽21置于内 侧，进行流路槽11与流路槽21的位置对准，并使微芯片基板10与 微芯片基板20重叠。在该状态下，对微芯片基板10与微芯片基板20 照射超声波而使接合面熔融，进而，通过加压将微芯片基板10与微 芯片基板20接合起来。例如， 一边施加10kHz至50kHz的超声波一 边对微芯片基板加压，据此将基板彼此接合起来。
另外，在激光熔接的情况下，将流路槽11和流路槽21置于内侧， 进行流路槽11与流路槽21的位置对准，并使微芯片基板10与微芯 片基板20重叠。在该状态下，对微芯片基板10和微芯片基板20照 射激光而使接合面熔融，进而，通过加压将微芯片基板10和微芯片 基板20接合起来。例如，通过以0.1W至20W的激光强度在微芯片 基板上进行扫描，将基板彼此接合起来。
这样，从微芯片基板IO、 20的接合面上去除了 Si02膜，接合面 的树脂彼此接触，所以可以应用使树脂熔融而接合微芯片基板IO、 20 的接合方法。即，由于可以通过激光熔接、超声波熔接、或热压接来 接合，所以可以不经由粘接剂等物质来接合微芯片基板10、20。由此， 不会发生粘接剂等物质渗出到微细流路31的内部的问题。
然后，在起到流路槽11的罩(盖)的作用的微芯片基板20中， 也形成流路槽21，并在流路槽21的内面保留Si02膜23,从而可以用 SK)2膜覆盖在接合微芯片基板10、 20时形成的微细流路31的整个内面。
(变形例)
接下来，对上述第一实施方式的微芯片的制造方法的变形例进行
说明。在第一实施方式中，在微芯片基板10、 20这两个基板中形成 流路槽，并在两个基板上形成SK)2膜。在变形例中，对通过接合在表 面形成有流路槽的微芯片基板与平板状的微芯片基板来制造微芯片 的方法进行说明。
在变形例中，仅在一个微芯片基板中形成流路槽，在形成有该流 路槽的表面与第一实施方式同样地通过功能性膜形成工序来形成功 能性膜(例如Si02膜)。然后，通过功能性膜剥离工序，利用粘接部 件剥离除了形成于流路槽的内面上的功能性膜以外的膜。由此，仅在 流路槽的内面上保留功能性膜。另外，这一个微芯片基板相当于上述 第一实施方式中说明的微芯片基板10。
之后，针对形成有流路槽的微芯片基板(微芯片基板10),在 接合工序中，将形成有流路槽的面置于内侧，与成为接合的对方的平 板状的微芯片基板重叠，通过与第一实施方式相同的方法进行接合。 该平板状的微芯片基板起到流路槽的罩(盖)的功能。
如上所述，即使仅在 一 个微芯片基板中形成了流路槽的情况下， 也可以通过与第 一实施方式同样地使用粘接部件，来剥离形成于除流 路槽以外的表面上的功能性膜，可以在流路槽的内面上保留功能性 膜。由此，微芯片基板的接合面成为露出了树脂的状态，而可以使树 脂彼此接触，所以可以利用热来将微芯片基板彼此直接接合。
作为用于覆盖流路槽的盖(罩)的平板状的微芯片基板的板厚， 与形成有流路槽的微芯片基板的板厚同样地，是0.2mm至5mm左右 的范围，在考虑成形性时优选为0.5mm至2mm。
另夕卜，在起到盖(罩)的作用的微芯片基板中未形成微细流路的 情况下，也可以使用膜(片状的部件)而并非板状的部件。在该情况 下，膜的厚度优选为30nm至300nm，更优选为50jim至150nm。 (第二实施方式)接下来，参照图3至图5，对本发明的第二实施方式的微芯片的 制造方法进行说明。图3至图5是用于说明本发明的第二实施方式的 微芯片的制造方法的微芯片基板的剖面图。
在形成有微细流路的微芯片中，重要的接合要件是，确保孩t细流 路的密封性，而使流体不向微细流路的外部渗出。另外，由于必须将 微细的流路槽高精度地转印到微芯片基板上，所以难以同时确保微芯 片基板的平面性。在将平面性劣化的微芯片基板彼此接合的情况下， 难以确保接合面上的密接性，接合的密封性、密接强度也不充分。
因此，在第二实施方式中，通过有意地使」隞芯片基板在规定方向 上弯曲，来限定微芯片基板彼此接合时的基板的加压位置，由此，提 高微芯片基板之间的密接性。
例如如图3 (a)所示，将在表面形成有流路槽51的微芯片基板 50、与在表面形成有流路槽61的微芯片基板60进行接合。与第一实 施方式的制造方法同样地，针对微芯片基板50，在形成有流路槽51
的表面，通过功能性膜形成工序形成Si02膜等功能性膜，之后，通过
功能性膜剥离工序利用粘接部件来剥离形成于除流路槽51以外的表 面上的Si02膜等功能性膜。针对微芯片基板60，也在形成有流路槽 61的表面，通过功能性膜形成工序形成Si02膜等功能性膜，之后， 通过功能性膜剥离工序利用粘接部件来剥离形成于除流路槽61以外 的表面上的Si()2膜等功能性膜。由此，在除流路槽51、 61以外的表
面上剥去了 Si02膜等功能性膜处于露出的状态。
例如，微芯片基板50的基板整体被弯曲，使形成有流路槽51 的面成为凸面。同样地，微芯片基板60的基板整体被弯曲，使形成 有流路槽61的面成为凸面。这样，制成以使接合面成为凸面的形式 有意地使基板整体弯曲的微芯片基板50、 60。微芯片基板50、 60的 弯曲度例如是l至2jun即可。即，基板中心与基板端部的高度差是l 至2jim即可。
通过接合工序，如图3 (a)所示，对于微芯片基板50，将形成 有流路槽51的面置于内侧，对于微芯片基板60，将形成有流路槽61的面置于内侧，进行流路槽51、 61的位置对准，而将微芯片基板50、 60接合起来。此时，如图3(a)所示，将微芯片基板50设置在平面 状的台70之上，并对微芯片基板50、 60的周边部加压，从而接合微 芯片基板50、 60。由此，如图3 (b)所示，可以制成形成有基于流 路槽51、 61的微细流路的微芯片。
通过这样接合，两个基板配合起来，可以在微芯片基板的整个接 合面确保密接性。即，有意地使微芯片基板50、 60弯曲，使接合面 成为凸面，据此，限定微芯片基板50、 60彼此接合时的基板的加压 位置，并对该位置加压，从而可以提高微芯片基板彼此的密接性，容 易地将基板彼此之间接合起来。其结果，可以提高微细流路的密封性。
另外，如图4(a)所示，将在表面形成有流路槽81的微芯片基 板80、与在表面形成有流路槽91的微芯片基板90接合起来。与第一 实施方式的制造方法同样地，针对^t芯片基板80，在形成有流路槽 81的表面，通过功能性膜形成工序形成SK)2膜等功能性膜，之后， 通过功能性膜剥离工序利用粘接部件来剥离形成于除流路槽81以外 的表面上的Si02膜等功能性膜。针对微芯片基板90，也在形成有流 路槽91的表面，形成Si02膜等功能性膜，之后，利用粘接部件来剥 离形成于除流路槽91以外的表面中的SK)2膜等功能性膜。由此，在 除流路槽81、 91以外的表面上去除了 Si02膜等功能性膜，使树脂处 于露出的状态。
例如，微芯片基板80的基板整体被弯曲，使形成有流路槽81 的面成为凹面。同样地，微芯片基板90的基板整体被弯曲，使形成 有流路槽91的面成为凹面。这样，制成以4吏接合面成为凹面的形式 有意地弯曲了基板整体的微芯片基板80、 90。
在接合工序中，如图4(a)所示，对于微芯片基板80，将形成 有流路槽81的面置于内侧，对于微芯片基板90，将形成有流路槽91 的面置于内侧，进行流路槽81、 91的位置对准，并将微芯片基板80、 90接合起来。此时，如图4 (a)所示，将微芯片基板80设置在台70 之上，并对微芯片基板80、 90的中央部加压，从而将微芯片基板80、90接合起来。由此，如图4(b)所示，可以制作形成有基于流路槽 81、 91的微细流路的微芯片。
这样，通过接合，可以在微芯片基板的整个接合面上确保密接性。 即，有意地使微芯片基板80、卯弯曲，使接合面成为凸面，据此， 限定在微芯片基板50、 60彼此接合时基板的加压位置，并对该位置 加压，从而可以提高微芯片基板之间的密接性，容易地将基板;f皮此接 合。其结果，可以提高微细流路的密封性。
利用超声波熔接、激光熔接、或粘接剂，进行接合工序中的微芯 片基板彼此的接合。
在超声波熔接的情况下，用发出超声波的焊头(horii)按压微芯 片基板， 一边利用该焊头对微芯片基板加压， 一边对微芯片基板照射 超声波，从而将微芯片基板彼此接合起来。例如，如图3所示，在将 接合面是凸面的微芯片基板彼此接合的情况下，利用发出超声波的焊 头按压微芯片基板60的整个面， 一边利用该焊头对微芯片基板60的 周边部加压， 一边对微芯片基板50、 60照射超声波，从而接合孩史芯 片基板50、 60。另外，如图4所示，在将接合面是凹面的微芯片基板 彼此接合的情况下，利用发出超声波的焊头按压微芯片基板90的整 个面， 一边利用该焊头对微芯片基板90的中央部加压， 一边对^:芯 片基板80、卯照射超声波，从而接合微芯片基板80、 90。
另外，在激光熔接的情况下，例如如图5 (a)所示，利用透射 用于熔接的波长的激光的基板100按压微芯片基板卯， 一边用该基板 IOO对基板的中央部加压， 一边照射激光，从而如图5(b)所示，将 微芯片基板彼此接合。对于基板100，例如使用玻璃材料。另外，在 图5所示的例子中，说明了将接合面为凹面的微芯片基板80与微芯 片基板90接合起来的情况，但对于将接合面为凸面的微芯片基板50 与微芯片基板60接合的情况，也可以利用基板100按压微芯片基板， 并照射激光，从而接合微芯片基板彼此。
另外，在将接合面为凸面的微芯片基板50与微芯片基板60接合 起来的情况下，也可以使用粘接剂。在利用粘接剂将接合面为凸面的微芯片基板彼此接合起来的情况下，多余的粘接剂被挤出到基板的外 侧，所以可以均匀地将微芯片基板彼此接合起来。
另外，在上述第一实施方式与第二实施方式中，说明了作为功能 性膜的一个例子使用了 Si02膜的例子。作为功能性膜的另一例子，也
可以例如使用氟类树脂的膜。即使在使用氟类树脂的膜的情况下，也 可以与第一实施方式同样地，通过功能性膜形成工序在形成有流路槽 的表面形成氟类树脂的膜，通过功能性膜剥离工序，利用粘接部件剥 离形成在除流路槽的内面以外的膜。通过功能性膜剥离工序中的功能 性膜的剥离，在微细流路的内面，可以使具有相对液体试剂的憎水性、 分子的吸附功能的功能性膜保留下来、并且将接合面上的树脂露出。 (实施例)
在实施例中，对第一实施方式的微芯片的制造方法的具体例进行说明。
(微芯片基板的制作)
由射出成形机成形作为透明树脂材料的环状聚烯烃树脂(日本
ZEON公司制的ZEONOR)，制成在外形尺寸为50mmx50mmxlmm 的板状部件中形成宽度为50pm、深度为50nm的多个流路槽、和内 径为2mm的多个贯通孔而构成的流路侧微芯片基板。该流路侧微芯 片基板相当于上述实施方式1中的形成有流路槽11的微芯片基板10。
同样地，制成在外形尺寸为50mmx50mmxlmin的板状部件中形 成有宽度为5(Him、深度为30nm的多个流路槽的罩侧微芯片基板。
在流路侧微芯片基板中形成的多个流路槽、和在罩侧微芯片基板 中形成的多个流路槽形成为在对置时相互一致的图案。
该罩侧微芯片基板相当于上述第 一实施方式中的形成有流路槽
21的微芯片基板20。
(Si02膜的形成)
然后，在功能性膜形成工序中，在形成有流路侧微芯片基板和罩 侧微芯片基板的流路槽的面(接合面)上，使用CVD装置(SAMCO 公司制、PD-270ST )来形成SK)2膜。CVD的原料使用了 TEOS( TetraEthoxy Silane，四乙氧基硅烷)。将流量设为12sccm，将氧流量"i殳为 400sccm，将RF输出设为300W，将压力设为50Pa，将成膜速度设 为3nm/sec，形成200nm的Si02膜。通过使用CVD装置，可以在宽 度50pm、深度50fim的流路槽、宽度50nm、深度30jim的流路槽的 内部也均匀地形成Si()2膜。流路槽内部的SiO2膜的厚度是130nm。 (剥离)
接下来，在功能性膜剥离工序中，使用粘接部件剥离在流路侧微 芯片基板和罩侧微芯片基板的除流路槽以外的表面上形成的Si02膜。 在该实施例中，作为粘接部件，使用了 NICHIBAN公司制的胶 NO405。使用的粘接部件的厚度是0.05mm，粘接力是4.00N/cm2,宽 度是50mm。
利用该剥离，在流路侧微芯片基板、罩侧微芯片基板中，可以将 流路槽的内面上的Si02膜都保留下来而不会剥离，并将在除流路槽以
外的表面上形成的SIO;j膜剥离。
(接合)
在接合工序中，将流路侧微芯片基板和罩侧微芯片基板的流路槽
置于内侧，将两个基板的流路槽的位置对准，利用激光熔接机，以5W 的输出、10mm/sec的扫描速度进行扫描，从而将基板彼此接合。 (评价)
经过以上工序，可以制造形成有内面^皮Si02膜覆盖的微细流路 的微芯片。另外，在流路侧微芯片基板与軍侧微芯片基板的接合面上 不保留Si02膜，所以可以使树脂彼此接触，可以通过激光熔接将微芯 片基板彼此接合。根据该实施例，可以容易地制成具有内面被Si02 膜覆盖的微细流路的微芯片。
另外，在上述实施例中，利用激光熔接将基板彼此接合起来，但 也可以利用热压艺、超声波熔接来接合基板彼此。另外，在该实施例 中，作为功能性膜的一个例子使用了 Si02膜，但除此以外，使用氟类 树脂的膜也能够获得同样的效果。
权利要求
1.一种微芯片的制造方法，所述微芯片具有两个树脂制基板，在上述两个树脂制基板中的至少一个树脂制基板的表面形成有流路槽，将形成有上述流路槽的面置于内侧而被接合起来，所述方法的特征在于，包括以下步骤第一工序，在形成有上述流路槽的面上形成功能性膜；第二工序，在形成有上述功能性膜的面上，将粘接部件粘接在除上述流路槽以外的面上并剥离；以及第三工序，在上述第二工序之后，将形成有上述流路槽的面置于内侧而将上述两个树脂制基板接合起来。
2. 根据权利要求1所述的微芯片的制造方法，其特征在于，上 述流路槽分别形成在上述两个树脂制基板双方的表面，在上述第三工 序中，将在上述两个树脂制基板中形成的流路槽分别置于内侧，并相 互进行流路槽的位置对准来进行接合。
3. 根据权利要求1或2所述的微芯片的制造方法，其特征在于，上述功能性膜是Si02膜。
4. 根据权利要求1 3中的任意一项所述的微芯片的制造方法， 其特征在于，在上述第一工序中，在形成有上述流路槽的面上涂敷上 述功能性膜的涂敷溶液并使其固化，从而形成上述功能性膜。
5. 根据权利要求1~3中的任意一项所述的微芯片的制造方法， 其特征在于，在上述第一工序中，利用溅射形成上述功能性膜。
6. 根据权利要求1 3中的任意一项所述的微芯片的制造方法， 其特征在于，在上述第一工序中，利用CVD形成上述功能性膜。
7. 根据权利要求1 6中的任意一项所述的微芯片的制造方法， 其特征在于，在上述第三工序中，将形成有上述流路槽的面置于内侧， 将上述两个树脂制基板的接合面熔融，从而将上述两个树脂制基板接 合起来。
8. 根据权利要求1~7中的任意一项所述的微芯片的制造方法，其特征在于，在上述第三工序中，将形成有上述流路槽的面置于内侧， 将上述两个树脂制基板加热以使上述接合面熔融，并对上述两个树脂 制基板加压，从而将上述两个树脂制基板接合起来。
9. 根据权利要求1~7中的任意一项所述的微芯片的制造方法， 其特征在于，在上述第三工序中，将形成有上述流路槽的面置于内侧， 对上述两个树脂制基板施加超声波以使上述接合面熔融，并对上述两 个树脂制基板加压，从而将上述两个树脂制基板接合起来。
10. 根据权利要求1~7中的任意一项所述的微芯片的制造方法， 其特征在于，在上述第三工序中，将形成有上述流路槽的面置于内侧， 对上述两个树脂制基板照射激光以使上述接合面熔融，并对上述两个 树脂制基板加压，从而将上述两个树脂制基板接合起来。
11. 根据权利要求1~10中的任意一项所述的微芯片的制造方 法，其特征在于，上述粘接部件具有片状的形状。
全文摘要
本发明提供一种微芯片的制造方法，可以在流路中形成功能性膜，并且可以将树脂制的微芯片基板彼此接合起来。该制造方法包括在表面形成有流路槽(11)的微芯片基板(10)、和在表面形成有流路槽(21)的微芯片基板(20)各自的形成有流路槽(11、21)的面上，形成作为功能性膜的SiO₂膜(12、22)的第一工序；利用粘接部件剥离除了形成在微芯片基板(10、20)的流路槽(11、21)中的SiO₂膜以外的SiO₂膜的第二工序；以及将形成有流路槽(11、21)的面置于内侧并重叠微芯片基板(10、20)，通过激光熔接、超声波熔接、或热压接来将基板彼此接合起来的第三工序。
文档编号G01N35/08GK101622542SQ20088000645
公开日2010年1月6日 申请日期2008年2月21日 优先权日2007年3月2日
发明者上平真嘉, 关原干司 申请人:柯尼卡美能达精密光学株式会社