JP5004169B2 - マイクロチップの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＤＮＡ、タンパク質、細胞、免疫および血液等の生化学検査、化学合成ならびに、環境分析などに使用されるμ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ）などとして有用なマイクロチップに関する。また、本発明は、マイクロチップの製造方法に関する。

近年、医療や健康、食品、創薬などの分野で、ＤＮＡ（Ｄｅｏｘｙｒｉｂｏ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ）や酵素、抗原、抗体、タンパク質、ウィルスおよび細胞などの生体物質、ならびに化学物質を検知、検出あるいは定量する重要性が増してきており、それらを簡便に測定できる様々なバイオチップおよびマイクロ化学チップ（以下、これらを総称してマイクロチップと称する。）が提案されている。

マイクロチップは、その内部に流体回路を有しており、該流体回路は、たとえば検査・分析の対象となるサンプル（たとえば、血液等）を処理する、あるいは該サンプルと反応させるための液体試薬を保持する液体試薬保持部、該サンプルと液体試薬とを混合する混合部、混合液について分析および／または検査するための検出部などの各部と、これら各部を適切に接続する微細な流路（たとえば、数百μｍ程度の幅）とから主に構成される。

このような流体回路を有するマイクロチップは、実験室で行なっている一連の実験・分析操作を、数ｃｍ角で厚さ数ｍｍ程度のチップ内で行なえることから、サンプルおよび試薬が微量で済み、コストが安く、反応速度が速く、ハイスループットな検査ができ、サンプルを採取した現場で直ちに検査結果を得ることができるなど多くの利点を有し、たとえば血液検査等の生化学検査用として好適に用いられている。

通常、マイクロチップは、流体回路を構成する凹部（溝）が形成された第１のプラスチック基板と、表面に凹部が形成されていない第２のプラスチック基板とを、流体回路がマイクロチップ内部に形成されるように貼り合せることによって作製される。この際、第１のプラスチック基板の凹部（溝）が形成された側の表面には、流体回路内を移動する液体の制御性の向上、流体回路内壁面への液体の付着残留防止のため、あらかじめ、コーティング剤等を塗布することにより撥水加工が施される場合がある。

ここで、マイクロチップの連続生産において、コーティング剤等の表面処理剤が基板表面に塗布される場合、基板表面への表面処理剤が確実に行なわれていることを、基板ごとに確認する工程を設けることが好ましい。連続生産中において、表面処理剤の塗布に用いられる塗布機の吐出部が目詰まりを起こし、実際には、表面処理剤が塗布されていないという危険性を回避するためである。

特許文献１〜５には、塗膜剤あるいは接着剤等の液状物の塗布状態を検査する方法として、これらの液状物に蛍光色素を含有させ、該液状物を塗布した後、被塗布物表面に紫外線を照射し、該液状物中の蛍光色素が発する蛍光を検出することによって、該液状物の塗布状態を検査する方法が開示されている。しかし、マイクロチップを用いた生化学検査や環境分析等においては、マイクロチップ内で調製した反応物を、マイクロチップの検出部にて光学測定により分析することが多く行なわれているが、この場合、検出光をマイクロチップの検出部に照射し、その透過光あるいは反射光を検出することとなる。この際、該検出光には紫外線が含まれることが多い。検出光に紫外線が含まれる場合、流体回路内壁に蛍光色素を含有したコーティング剤が塗布されていると、検出光照射時に外乱となる蛍光を発してしまい、正確な光学測定を行なえなくなる。

また、上記蛍光色素のような添加物質は、マイクロチップ内での試料と検査試薬との反応を阻害したり、検査試薬や、試料と検査試薬との混合液中に溶出してしまう可能性があり、このような場合にも、精度の高い測定は見込めない。したがって、光学測定等を行なうマイクロチップにおいては、表面処理剤として、蛍光色素等の添加物質を含有するものを用いることはできない。
特開２００３−１４５０２８号公報 特開２００１−１５３８０３号公報 特開平８−１４１４８７号公報 特開平７−２４３９１号公報 特開平５−３３１４３８号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、表面処理剤等の液状物の塗布状態あるいは付着状態を容易に検査可能であり、しかも蛍光等の外乱を生じさせることなく、正確な光学測定を行なうことができるマイクロチップを提供することである。

また、本発明の別の目的は、基板表面に塗布された表面処理剤等の液状物の塗布状態を検査する工程を有するマイクロチップの製造方法において、正確な光学測定を阻害し得る蛍光を利用することなく、簡便な方法で塗布された液状物の塗布状態を検査できるマイクロチップの製造方法を提供することである。

本発明は、表面に少なくとも１つの凹部を有する第１の基板と、第２の基板とを貼り合わせてなるマイクロチップであって、該第１の基板における、該凹部を有する側の表面上の少なくとも一部には、高さ０．５〜３０μｍの微細凹凸が形成されており、該微細凹凸が形成された表面上に表面処理剤からなる塗膜を有するマイクロチップを提供する。

ここで、上記微細凹凸は、第１の基板における、凹部を有する表面上であって、第２の基板との貼り合わせ接触面以外の表面上全体にわたって形成されていてもよい。

また、本発明は、第１の基板と、第２の基板とを貼り合わせてなるマイクロチップの製造方法において、表面に少なくとも１つの凹部を有する基板であって、該凹部を有する側の表面上の少なくとも一部に高さ０．５〜３０μｍの微細凹凸が形成された第１の基板を作製する基板作製工程と、上記凹部を有する側の表面上に表面処理剤を塗布する塗布工程と、第２の基板との貼り合わせ接触面上に塗布された表面処理剤または該表面処理剤からなる塗膜を除去する表面処理剤除去工程と、第１の基板の貼り合わせ接触面と第２の基板とを貼り合わせる貼合工程とを含むマイクロチップの製造方法を提供する。

微細凹凸は、たとえば、少なくとも上記第２の基板との貼り合わせ接触面上に形成することができる。

上記本発明のマイクロチップの製造方法においては、塗布工程の後に、微細凹凸が形成された表面に光を照射することにより、表面処理剤の塗布状態を検査する第１の検査工程を有することが好ましい。

また、塗布工程の後に、塗布された表面処理剤を乾燥させて塗膜を得る乾燥工程をさらに有していてもよく、その場合、上記表面処理剤除去工程の後に、第２の基板との貼り合わせ接触面に光を照射することにより、上記塗膜の除去状態を検査する第２の検査工程をさらに有することが好ましい。

より具体的には、上記表面処理剤の塗布状態、塗膜の除去状態の検査は、微細凹凸が形成された表面または微細凹凸が形成された第２の基板との貼り合わせ接触面に白色光を照射し、白色光が照射された表面からの乱反射による輝度を観察することにより行なうことができる。

さらに本発明は、第１の基板と、第２の基板とを貼り合わせてなるマイクロチップの製造方法において、表面に少なくとも１つの凹部を有する基板であって、該凹部を有する側の表面上の少なくとも一部に高さ０．５〜３０μｍの微細凹凸が形成された第１の基板を作製する基板作製工程と、上記凹部を有する側の表面上に表面処理剤を塗布する塗布工程と、塗布された表面処理剤を乾燥させて塗膜を得る乾燥工程と、第２の基板との貼り合わせ接触面上に形成された塗膜を再溶解させる再溶解工程と、再溶解された塗膜を除去する表面処理剤除去工程と、第１の基板の貼り合わせ接触面と第２の基板とを貼り合わせる貼合工程とを含むマイクロチップの製造方法を提供する。

微細凹凸は、たとえば、少なくとも上記第２の基板との貼り合わせ接触面上に形成することができる。

上記本発明のマイクロチップの製造方法においては、塗布工程の後に、微細凹凸が形成された表面に光を照射することにより、表面処理剤の塗布状態を検査する第１の検査工程を有することが好ましい。

また、表面処理剤除去工程の後に、第２の基板との貼り合わせ接触面に光を照射することにより、再溶解された塗膜の除去状態を検査する第２の検査工程をさらに有することが好ましい。

より具体的には、上記表面処理剤の塗布状態、再溶解された塗膜の除去状態の検査は、微細凹凸が形成された表面または微細凹凸が形成された第２の基板との貼り合わせ接触面に白色光を照射し、白色光が照射された表面からの乱反射による輝度を観察することにより行なうことができる。

本発明のマイクロチップによれば、製造工程における表面処理剤の塗布状態あるいは付着状態を容易に検査可能である。したがって、製造プロセスの効率化を図ることができる。また、本発明のマイクロチップによれば、表面処理剤に蛍光色素を含有させる必要がない。これにより、マイクロチップによる光学測定において、外乱となる蛍光が発生しないため、精度の高い測定を行なうことができる。また、蛍光色素等の添加物質による、マイクロチップ内における反応の阻害や検査試薬等への溶出などの問題を防止できる。

また、本発明のマイクロチップの製造方法によれば、正確な光学測定を阻害し得る蛍光を利用することなく、簡便な方法で塗布された液状物の塗布状態や該液状物の除去状態を検査できるため、製造プロセスの効率化を図ることができる。

＜＜マイクロチップ＞＞
本発明は、マイクロチップに関する。ここで、本明細書中において「マイクロチップ」とは、各種化学合成、検査・分析等を、それが有する流体回路を用いて行なうことができるチップをいう。マイクロチップの大きさは、特に限定されないが、たとえば縦横数ｃｍ程度、厚さ数ｍｍ程度とすることができる。マイクロチップは、典型的には、これに遠心力を印加可能な装置に載置して使用される。すなわち、マイクロチップに適切な方向の遠心力を印加することにより、検査・分析等の対象となる試料（たとえば、マイクロチップにて生化学検査を行なう場合の血液サンプル）および検査試薬等の液体試薬の計量、混合等が行なわれ、混合液中の特定成分の検出がなされる。

マイクロチップは、その内部に流体回路を有する。該流体回路は、特に限定されるものではないが、たとえば、検査・分析等の対象となる試料を注入するための注入部、液体試薬を保持するための試薬保持部、当該液体試薬および試料を計量するための計量部、計量された液体試薬と試料とを混合させる混合部、ならびに試薬を液体試薬で処理して得られた、または液体試薬を反応させて得られた混合液について分析および／または検査するための検出部を備える。必要に応じてその他の部位が設けられる。

上記各部は、外部からの遠心力の印加により、液体試薬や試料の計量、試料と各種液体試薬との混合、混合液の検査・分析等を順次行なうことができるように、適切な位置に配置され、かつ微細な流路を介して適切に接続されている。なお、上記混合液の検査・分析（たとえば、混合液中の特定成分の検出）は、たとえば検出部に光を照射して、透過あるいは反射した光の強度などを検出する、あるいは検出部に保持された混合液についての吸収スペクトルを測定すること等により行なわれるが、これに限定されるものではない。

本発明のマイクロチップの構造を、図１を用いて説明する。図１は、本発明のマイクロチップの一例を示す概略断面図である。本発明のマイクロチップは、表面に凹部１０３〜１０６が形成された第１の基板１０１と、第２の基板１０２とを、第２の基板１０２が該凹部を塞ぐようにして貼り合わせてなる。該凹部は、第２の基板１０２の下面とともに、マイクロチップの流体回路を構成する。第２の基板１０２は、検査・分析等の対象となる試料を注入するための注入部１１１を有する。なお、凹部の数および形状（幅、深さ等）は、特に制限されるものではなく、所望する流体回路の構造に応じて適宜調整される。２枚の基板の貼り合わせ方法としては、特に限定されるものではなく、たとえば第１の基板、第２の基板の少なくとも一方の貼り合わせ面を融解させて溶着させる方法、接着剤を用いて接着させる方法などを挙げることができる。

第１の基板１０１、第２の基板１０２はそれぞれ、たとえばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）などから構成することができる。第１の基板１０１および第２の基板１０２の材質は異なっていてもよいが、接着性、溶着性向上のためには同じ材質を用いることが好ましい。また、第１の基板１０１および第２の基板１０２は透明基板であってもよく、樹脂中にカーボンブラック等を添加することにより黒色基板としてもよい。

ここで、図１に示されるように、凹部１０３〜１０６の底面および側壁面全体、すなわち、第１の基板１０１における、凹部１０３〜１０６を有する側の表面上であって、第２の基板１０２との貼り合わせ接触面１０９および１１０以外の表面上全体には、微細凹凸１０７が形成されている。図２は、図１のマイクロチップにおける微細凹凸部を一部拡大して示す概略断面図である。微細凹凸１０７における凹凸の高さ、すなわち、（図２における距離ａ）は、０．５μｍ以上、３０μｍ以下であり、好ましくは５μｍ以下である。後で詳細を説明するように、該高さが０．５μｍ未満である場合には、マイクロチップ製造工程において表面処理剤等の液状物が表面に確実に塗布されているか否かの検査を行なうに際し、該液状物が塗布されているときと、塗布されていないときとの差異が明確に現れない。また、該高さが３０μｍを超える場合には、ある一定量の液状物が表面に塗布されたとしても、後述する検査方法により、塗布されていない場合との区別がつかない場合があり、該液状物が塗布されているときと、塗布されていないときとの差異を明確にするためには、液状物の塗布量を過剰にし、十分な厚さの塗膜を形成しなければならず、表面処理剤等の液状物の浪費を招く。

また、微細凹凸のピッチ、すなわち、頂部から次の頂部までの距離（図２における距離ｂ）は、特に限定されないが、たとえば０．５〜３０μｍ程度とすることができる。後述する検査方法により、液状物が塗布されているときと、塗布されていないときとの差異をより明確にするためには、０．５〜５μｍ程度とすることが好ましい。

凹部および微細凹凸を有する第１の基板１０１は、たとえば、射出成形時にブラスト処理、放電処理またはエッチング処理が施され、微細凹凸が形成された金型を用いることにより作製することができる。あるいは、金型を用いて凹部を有する基板を作製した後、研磨紙等を用いて基板表面を研磨することにより、研磨した表面に微細凹凸を形成してもよい。

なお、微細凹凸１０７は、必ずしも第２の基板１０２との貼り合わせ接触面１０９および１１０以外の表面上全体に施されている必要はなく、表面処理剤等の液状物が塗布される表面上の少なくとも一部に施されていればよい。後述する検査方法を用いて、当該微細凹凸が形成された表面上に光を照射することで、液状物が塗布されているかを知ることができる。

図１に示されるマイクロチップは、微細凹凸が形成された表面上に形成された、表面処理剤等の液状物からなる塗膜１０８を有する。表面処理剤とは、基板表面に特定の性状を付与する薬剤を意味し、本発明において、その形態は液状物である。液状物とは、その物質自体が液体である場合、ある物質（表面処理剤等）が溶剤に溶解されて溶液状となっている場合、ある固体状物質が溶媒に分散されているスラリー状である場合等を含むものである。表面処理剤の具体例を挙げれば、特に限定されないが、たとえば、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂等の撥水処理剤、ＭＰＣ（２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン）ポリマー等のタンパク吸着抑制剤などを挙げることができる。撥水処理剤を凹部の底面および側壁面、すなわち、流体回路の内壁面に塗布することにより、流体回路内を移動する液体（試料、液体試薬、およびこれらの混合物など）の制御性を向上させることができ、また、流体回路内壁面への該液体の付着残留を防止することができる。

塗膜１０８の厚さは、特に制限されず、上記した流体回路内を移動する液体（試料、液体試薬、およびこれらの混合物など）の制御性向上や流体回路内壁面への該液体の付着残留の防止等の効果が得られる限り、特に制限されるものではない。表面処理剤等の液状物の塗布量も特に制限されるものではなく、当該分野において通常採用される程度の塗布量が採用される。本発明においては、上記したように微細凹凸の高さを０．５〜３０μｍ、好ましくは０．５〜５μｍとしており、この範囲内の高さであれば、通常採用される程度の量の表面処理剤等の液状物が塗布されたとき、後述する検査方法により、表面処理剤等の液状物の塗布状態を確認することができる。微細凹凸１０７の高さａに対して、表面処理剤等の液状物の塗布量が少なすぎる場合には、後述する検査方法を用いて、該液状物が確実に塗布されているか判別できない場合があり得る。通常採用される程度の量の表面処理剤等の液状物が塗布された場合、典型的には、塗膜１０８の厚さは、およそ１〜１０μｍとなる。

なお、表面処理剤等の液状物からなる塗膜１０８は、微細凹凸１０７が形成された表面上の少なくとも一部に形成されていればよいが、液体の制御性向上や付着残留防止を効果的に達成するためには、微細凹凸１０７が形成された表面全体に形成されることが好ましく、第２の基板１０２との貼り合わせ接触面１０９および１１０以外の表面上全体に形成されることがより好ましい。なお、第２の基板１０２の下面（流体回路の内壁面を構成する面）にも同様の塗膜を形成してもよい。

以上のような本発明のマイクロチップによれば、マイクロチップ製造工程において表面処理剤等の液状物が基板表面に確実に塗布されているか否かを、後述する簡便な方法にて容易に検査可能となる。したがって、製造プロセスの効率化を図ることができる。また、本発明のマイクロチップによれば、表面処理剤に蛍光色素を含有させる必要がない。これにより、マイクロチップによる光学測定において、外乱となる蛍光が発生しないため、精度の高い測定を行なうことができる。また、蛍光色素等の添加物質による、マイクロチップ内の反応の阻害や検査試薬等への溶出などの問題を防止できる。

＜変形例＞
図１に示される本発明のマイクロチップは、本発明の趣旨を逸しない範囲において、種々の変形がなされてもよい。たとえば、図１のマイクロチップにおいては、流体回路内部のみに微細凹凸を有するが、たとえばマイクロチップの外側表面にも、同様の微細凹凸を有していてもよい。一般に、マイクロチップは、試料と混合、反応させるための検査試薬等の液体試薬を保持するための試薬保持部を、流体回路の一部に有しており、液体試薬を試薬保持部にあらかじめ、注入しておく必要がある。かかる液体の注入時においては、意図しない液滴のはね滴下が発生する場合があり、液体がマイクロチップ外側表面に付着することがある。このような外側表面への液体の付着は、注入量不足や注入口の封止不良を招くため、好ましくない一方、液体の付着を目視や画像認識カメラで確認することは容易ではない。マイクロチップの外側表面にも、微細凹凸を形成することにより、後述する簡便な方法にて液体の付着を確認することができ、これにより、試薬の注入量不足や試薬注入口の封止不良を防止することができる。

＜＜マイクロチップの製造方法＞＞
次に、本発明のマイクロチップの製造方法を、実施の形態を示して説明する。本発明のマイクロチップの製造方法は、上記本発明のマイクロチップを作製するために好適に用いることができる。

＜第１の実施形態＞
本実施形態のマイクロチップの製造方法は、以下の工程：
（１）表面に少なくとも１つの凹部を有し、該凹部を有する側の表面上の少なくとも一部に高さ０．５〜３０μｍの微細凹凸が形成された第１の基板を作製する基板作製工程、
（２）上記凹部を有する側の表面上に表面処理剤を塗布する塗布工程、
（３）第２の基板との貼り合わせ接触面上に塗布された表面処理剤または該表面処理剤からなる塗膜を除去する表面処理剤除去工程、および、
（４）第１の基板の貼り合わせ接触面と第２の基板とを貼り合わせる貼合工程。以下、本実施形態のマイクロチップの製造方法について、図３を参照しながら詳細に説明する。図３は、本発明のマイクロチップの製造方法の一例を示す概略工程図であり、製造途中のいくつかの段階におけるマイクロチップの概略断面図を示すものである。

（１）基板作製工程
この工程において、第１の基板３０１を作製する（図３（ａ））。第１の基板３０１は、その一方の表面に凹部３０３〜３０６を有する。該凹部は、マイクロチップ内部の流体回路を構成するものである。なお、凹部の数および形状（幅、深さ等）は、特に制限されるものではなく、所望する流体回路の構造に応じて適宜調整される。本実施形態においては、第１の基板３０１は、第２の基板３０２との貼り合わせ接触面３０９および３１０に微細凹凸を有している（図示せず）。当該微細凹凸の高さ、すなわち、頂部から底部までの距離は、０．５μｍ以上、３０μｍ以下であり、好ましくは、０．５μｍ以上、５μｍ以下である。また、微細凹凸のピッチ、すなわち、頂部から次の頂部までの距離は、特に限定されないが、たとえば０．５〜３０μｍ程度とすることができる。後述する検査工程において液状物が塗布されているときと、塗布されていないときとの差異をより明確にするためには、１〜１０μｍ程度とすることが好ましい。

第１の基板３０１は、たとえばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）などから構成することができる。第１の基板３０１および第２の基板３０２の材質は異なっていてもよいが、接着性、溶着性向上のためには同じ材質を用いることが好ましい。また、第１の基板３０１および第２の基板３０２は透明基板であってもよく、樹脂中にカーボンブラック等を添加することにより黒色基板としてもよい。

凹部および微細凹凸を有する第１の基板３０１は、たとえば、射出成形時にブラスト処理またはエッチング処理や放電処理が施され、微細凹凸が形成された金型を用いることにより作製することができる。あるいは、金型を用いて凹部を有する基板を作製した後、研磨紙等を用いて基板表面を研磨することにより、研磨した表面に微細凹凸を形成してもよい。

ここで、微細凹凸の形成は、第２の基板との貼り合わせ接触面３０９および３１０上に限られるものではなく、凹部の底面および側壁面、ならびに第２の基板との貼り合わせ接触面から選択されるいずれかの領域に形成されていればよい。後で詳細を説明するように、本発明においては、たとえば表面処理剤が塗布されているかどうかの検査は、塗布工程後の当該微細凹凸が形成された領域に光を照射し、該領域の表面輝度（明るさ）を画像認識装置などを用いて行なわれる。第１の基板３０１における凹部が形成されている側の表面の一部にのみ微細凹凸が形成されており、該微細凹凸形成領域にのみ光を照射して表面処理剤の塗布状態を検査する場合であっても、当該検査結果は、光を照射していない基板表面についてもほぼ妥当するといえることから、基板表面の一部にのみ微細凹凸を形成しておけばよいのである。ただし、基板表面全体についてのより確実な塗布状態を検査したい場合には、凹部の底面および側壁面、ならびに第２の基板との貼り合わせ接触面全体に微細凹凸を形成することが好ましい。

（２）塗布工程
次に、凹部を有する側の表面全体に表面処理剤を塗布し、表面処理層３０８を形成する（図３（ｂ））。表面処理層３０８は、表面処理剤を含む液状物であるが、塗布後に乾燥を行なう場合には、表面処理剤からなる塗膜である。表面処理剤とは、基板表面に特定の性状を付与する薬剤を意味し、本発明において、その形態は液状物である。したがって、表面処理剤とは、表面処理剤自体が液体である場合、表面処理剤が溶剤に溶解されて溶液状となっている場合、ある固体状の表面処理剤が溶媒に分散されているスラリー状である場合等を含むものである。表面処理剤の具体例を挙げれば、特に限定されないが、たとえば、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂等の撥水処理剤、ＭＰＣ（２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン）ポリマー等のタンパク吸着抑制剤などを挙げることができる。

撥水処理剤を凹部の底面および側壁面、すなわち、流体回路の内壁面に塗布することにより、流体回路内を移動する液体（試料、液体試薬、およびこれらの混合物など）の制御性を向上させることができ、また、流体回路内壁面への該液体の付着残留を防止することができる。

表面処理剤の塗布量は、上記した流体回路内を移動する液体（試料、液体試薬、およびこれらの混合物など）の制御性向上や流体回路内壁面への該液体の付着残留の防止等の効果が得られる限り、特に制限されるものではなく、当該分野において通常採用される程度の塗布量が採用される。本発明においては、上記したように微細凹凸の高さを０．５〜３０μｍとしており、この範囲内の高さであれば、通常採用される程度の量の表面処理剤が塗布されたとき、後述する検査方法により、表面処理剤の塗布状態を確認することができる。

表面処理剤の塗布方法としては、特に限定されないが、たとえば、スプレー塗布、ディップ塗布等を挙げることができる。

なお、当該塗布工程の後、塗布した表面処理剤を乾燥させる工程を設けてもよい。乾燥工程を設ける場合、乾燥は、たとえば送風機等を用いて、２０〜８０℃の条件下で行なうことができる。ただし、乾燥を行なわずに、次の表面処理剤除去工程を実施する場合、第２の基板との貼り合わせ接触面上の表面処理剤だけでなく、凹部側壁面または凹部底面上の表面処理剤まで除去されてしまったり、逆に凹部側壁面または凹部底面上の表面処理剤が、第２の基板との貼り合わせ接触面上に付着したり場合があるため、注意を要する。また、塗布工程の後、表面処理層の乾燥を行なった場合には、次の表面処理剤除去工程において、第２の基板との貼り合わせ接触面上の表面処理剤からなる塗膜を研磨等により除去することとなるが、この際、塗膜の塵芥・埃などが発生するため、これらを注意深く除去する必要がある。

（３）表面処理剤除去工程
次に、第２の基板との貼り合わせ接触面３０９および３１０上に塗布された表面処理層３０８（表面処理剤または該表面処理剤からなる塗膜）を除去する（図３（ｃ））。第２の基板との貼り合わせ接触面３０９および３１０上に表面処理層があると、第２の基板３０２と第１の基板との接着性、溶着性が低下するためである。

表面処理層３０８の除去は、該層が乾燥されていない場合には、たとえば拭取り紙（ワイパー）上に第１の基板３０１を押し付けて移動させる「拭取り」などの方法により行なうことができる。また、表面処理層３０８が乾燥されている場合においては、研磨紙等を用いて貼り合わせ接触面を研磨することにより除去することができる。あるいは、後述する再溶解工程を設ける場合には、拭取りを行なうことにより除去することもできる。ただし、再溶解工程を設けない場合においては、上記した点に留意する必要がある。

上記拭取りあるいは研磨により、第２の基板との貼り合わせ接触面３０９および３１０に形成されていた微細凹凸もまた除去され、貼り合わせ接触面３０９および３１０は、平坦な面となる。当該表面処理剤除去工程により貼り合わせ接触面３０９および３１０は、平坦な面となっていることは、後述する検査方法を用いて容易に確認することができる。

（４）貼合工程
最後に、第１の基板３０１の貼り合わせ接触面３０９および３１０と、第２の基板３０２とを貼り合わせる（図３（ｄ））。第２の基板３０２は、検査・分析等の対象となる試料を注入するための注入部３１１を有する。第２の基板３０２の材質は、第１の基板３０１について述べたものと同様である。第１の基板１０１および第２の基板１０２は、接着性、溶着性向上のためには同じ材質とすることが好ましい。

貼り合わせ方法としては、特に限定されるものではなく、たとえば第１の基板、第２の基板の少なくとも一方の貼り合わせ面を融解させて溶着させる方法、接着剤を用いて接着させる方法などを挙げることができる。貼り合わせ時における流路変形の抑制という観点からは、溶着により貼り合わせることが好ましい。

以上のような本実施形態の方法によれば、第２の基板との貼り合わせ接触面上に微細凹凸を形成しているため、次に示す簡便な方法で塗布された表面処理剤の塗布状態や表面処理層の除去状態を検査できる。これにより、製造プロセスの効率化を図ることができる。また、表面処理剤に蛍光色素等を添加しておく必要がないため、得られるマイクロチップは、該マイクロチップ内における反応の阻害や検査試薬等への溶出などの問題を有しない。

上記したように、上記実施形態における第１の基板３０１は、第２の基板との貼り合わせ接触面３０９および３１０に微細凹凸を有する。このような構造を有する第１の基板を用いることによって、表面処理剤の塗布状態および第２の基板との貼り合わせ接触面３０９および３１０上の表面処理層３０８の除去状態を容易に検査することができる。当該検査工程は、本発明のマイクロチップの製造方法に好ましく採り入れることができる。以下、検査工程について詳細に説明する。

（塗布状態の検査方法）
図４は、塗布状態の検査方法を模式的に示す図である。図４に示されるように、塗布状態の検査方法においては、まず、表面（図４においては、第２の基板との貼り合わせ接触面）に微細凹凸４０７を有し、表面処理層４０８が形成された第１の基板４０１の、当該微細凹凸を有する側の表面に光（照射光４０２）を照射する。照射光４０２は、いずれの波長の光でもよく、異なる複数の波長を含む光でもよいが、好ましくは可視光であり、白色光をより好ましく用いることができる。照射光の入射角度α（照射光４０２と第１の基板４０１の微細凹凸４０７を有する側の表面とがなす角度）は、９０°未満である限り、特に限定されないが、４５°以下が好ましく、１°以上３０°以下がさらに好ましい。入射角度αが大きいと、画像認識装置４０３が反射光を検出してしまい、表面処理層４０８が形成されているときと、形成されていないときとの判別が困難となる場合がある。なお、本明細書中においては、「反射光」とは、後述する「乱反射光」とは区別されるものであって、照射光を照射したときに、その照射光の入射角度αと概略同じ角度で反射される光をいう。画像認識装置としては、たとえばＣＣＤ顕微鏡を挙げることができるが、これに限定されるものではない。

照射光４０２を照射した表面が微細凹凸を有すると、照射光４０２が乱反射され、該乱反射光の一部が、第１の基板４０１の上方に位置する画像認識装置４０３によって検出される。一方、照射光４０２を照射した表面が凹凸を有さず、平坦な場合には、乱反射は起こることなく、照射光４０２はその表面によって、入射角度と略同一方向に反射される。該反射光は、画像認識装置４０３によって検出されない。本発明に係る検査方法は、当該現象を利用したものである。なお、外乱によるノイズを除去するために、適宜の角度に調整された遮光カバー４０４を画像認識装置４０３に設けてもよい。また、乱反射光の検出は、微細凹凸によって乱反射された光を検出できる限り、ＣＣＤ顕微鏡等の画像認識装置に限られるものではなく、照射光の波長等に応じて他の検出手段を用いることもできる。他の検出手段としては、たとえばＰＤ（フォトダイオード）等を挙げることができる。ここで、本明細書中において「乱反射光」とは、微細凹凸を有する基板表面に照射光を照射したときに、異なる複数の方向に、典型的には不特定の複数方向に反射される光をいう。

画像認識装置４０３と第１の基板４０１の微細凹凸を有する側の表面とがなす角度βは、特に制限されないが、９０°近傍とすることが好ましい。βが０°に近いと、画像認識装置４０３が反射光を検出してしまい、表面処理層４０８が形成されているときと、形成されていないときとの判別が困難となる場合がある。また、画像認識装置４０３と照射光４０２とがなす角度γは、特に制限されないが、たとえば０〜１２０°とすることができ、４５〜９０°とすることが好ましい。

塗布状態の検査方法を、図５を参照して、より具体的に説明する。微細凹凸を有するが、表面処理層５０８が形成されていない第１の基板５０１の表面に光を照射すると、当該微細凹凸によって照射光５０２は、乱反射されて、その一部が画像認識装置５０３によって検出される（図５（ａ））。すなわち、画像認識装置５０３から得られる画像において、微細凹凸を有する領域は、微細凹凸が形成されていない領域と比較して相対的に明るく（白く）表示される。一方、表面処理剤が塗布され、微細凹凸上に表面処理層５０８が形成されている場合には、表面が平坦であるため、乱反射は起こらず、画像認識装置５０３は光を検出しない（図５（ｂ））。したがって、画像認識装置５０３から取得した画像は、微細凹凸を有する領域においても、微細凹凸を有しない領域と同様に暗く表示される。このような画像の輝度（明るさ）の変化を観察することにより、表面処理剤が微細凹凸上に塗布されたか否かを容易に判断することができる。すなわち、表面処理剤塗布前に取得した画像において、微細凹凸形成領域が明るく表示されており、表面処理剤の塗布工程終了後の画像において、当該微細凹凸形成領域が相対的に暗く表示されていれば、実際に表面処理剤の塗布が行なわれたと判断できる。なお、当該検査方法では、微細凹凸が形成された領域についての塗布状態のみが検査されるが、微細凹凸形成領域に表面処理剤の塗布が行なわれたと判断できれば、その他の領域についても塗布が行なわれたとみなすことが可能である。このような点で、微細凹凸は、第１の基板の一方の表面全体に形成される必要は必ずしもない。

ここで、画像認識装置５０３から取得した画像における、微細凹凸が形成された表面の輝度（明るさ）の変化を、上記のように定性的に判断してもよいが、これを数値化して判断しても勿論よい。数値化は、得られた画像データを、画像計測ソフトを用いて処理することにより行なうことが可能である。これにより、マイクロチップ製造プロセスにおいて、表面処理剤のインラインモニタリングが可能となる。

（表面処理層の除去状態の検査方法）
上記検査方法は、表面処理層の除去状態の検査にも適用できる。すなわち、上記マイクロチップの製造方法の表面処理剤除去工程後においては、第２の基板との貼り合わせ接触面上の表面処理層が確実に除去されていることが必要である。表面処理層が残存していると、第２の基板と第１の基板との接着性、溶着性が低下するためである。本発明に係る検査方法を用いれば、拭取りあるいは研磨により第２の基板との貼り合わせ接触面が平坦となったことを、画像の貼り合わせ接触面の領域が暗くなることで判断することができる。一方、表面処理剤除去工程前に塗布した表面処理剤を乾燥させる工程を設ける場合には、乾燥による塗布液中の溶媒等の蒸発に伴って、得られる塗膜は微細凹凸を形成する。したがって、この場合、画像の貼り合わせ接触面の領域は明るく表示される。このような輝度（明るさ）の変化を観察することにより、表面処理層が除去されたか否かを容易に判断することができる。

なお、マイクロチップの製造プロセスにおいて、表面処理層の除去状態を検査する工程を設ける場合には、微細凹凸は、第２の基板との貼り合わせ接触面に形成されることが好ましい。

＜第２の実施形態＞
本実施形態のマイクロチップの製造方法は、以下の工程：
（１）表面に少なくとも１つの凹部を有し、該凹部を有する側の表面上の少なくとも一部に高さ０．５〜３０μｍの微細凹凸が形成された第１の基板を作製する基板作製工程、
（２）上記凹部を有する側の表面上に表面処理剤を塗布する塗布工程、
（３）塗布された表面処理剤を乾燥させて塗膜を得る乾燥工程と、
（４）第２の基板との貼り合わせ接触面上に形成された塗膜を再溶解させる再溶解工程、
（５）再溶解された塗膜を除去する表面処理剤除去工程、および
（６）第１の基板の貼り合わせ接触面と第２の基板とを貼り合わせる貼合工程。以下、本実施形態のマイクロチップの製造方法について、図６を参照しながら詳細に説明する。図６は、本発明のマイクロチップの製造方法の別の一例を示す概略工程図であり、製造途中のいくつかの段階におけるマイクロチップの概略断面図を示すものである。

基板作製工程および塗布工程については、上記第１の実施形態と同様である。これらの工程により、凹部６０３〜６０６を有し、第２の基板との貼り合わせ接触面６０９および６１０に微細凹凸を有する（図示せず）第１の基板６０１が作製され（図６（ａ））、当該凹部が形成されている側の表面上に、表面処理剤が塗布され、表面処理層６０８が形成される（図６（ｂ））。

次に、塗布された表面処理剤を乾燥させて塗膜とする。乾燥条件としては、上記第１の実施形態について記載したものと同様の条件を採用することができる。

ついで、第２の基板との貼り合わせ接触面６０９および６１０上に形成された表面処理剤からなる塗膜を再溶解させる（図６（ｃ）における再溶解塗膜６０８ａ）。第２の基板との貼り合わせ接触面６０９および６１０上に形成された塗膜の再溶解方法としては、たとえば、スタンプ方式、ローラー方式、スクリーン印刷方式等を挙げることができる。

このような再溶解工程を設けることにより、次のような問題を回避することができ、容易に、表面処理層が付着していない平坦な貼り合わせ接触面を得ることができる。
（ｉ）塗布した表面処理剤の乾燥を行なうことなく、拭取り紙等を用いて表面処理層を除去する場合に生じ得る、第２の基板との貼り合わせ接触面上の表面処理剤だけでなく、凹部側壁面または凹部底面上の表面処理剤まで除去されたり、凹部側壁面または凹部底面上の表面処理剤が、第２の基板との貼り合わせ接触面上に付着したりするという問題。
（ｉｉ）表面処理層の乾燥を行なった後、研磨紙等を用いて貼り合わせ接触面を研磨することにより表面処理層を除去する場合に生じ得る、塗膜の塵芥・埃などが発生するという問題。

再溶解された塗膜は、たとえば拭取り紙等を用いて除去され、最後に第１の実施形態と同様にして第２の基板６０２が貼り合わされてマイクロチップが完成する（図６（ｄ）および（ｅ））。拭取り後の基板表面の微細凹凸は、通常０．２〜０．５μｍ程度の高さまで低減されており、この程度の高さであれば、次の貼合工程の溶着性等に悪影響はない。

以上のような本実施形態の方法によれば、第２の基板との貼り合わせ接触面上に微細凹凸を形成しているため、簡便な方法で塗布された表面処理剤の塗布状態や表面処理層の除去状態を検査できる。これにより、製造プロセスの効率化を図ることができる。また、表面処理剤に蛍光色素等を添加しておく必要がないため、得られるマイクロチップは、該マイクロチップ内における反応の阻害や検査試薬等への溶出などの問題を有しない。さらに、本実施形態の方法によれば、上記（ｉ）および（ｉｉ）のような問題が解消される。

ここで、上記第１の実施形態で述べた検査方法を本実施形態においても用いることができる。すなわち、塗布工程後の表面処理剤の塗布状態および表面処理剤除去工程後の表面処理層の除去状態の検査を、微細凹凸が形成された表面に光を照射することにより行なうことができる。

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜実施例１〜２および比較例１〜２＞
図３に示す方法に従って、マイクロチップを作製した。凹凸を有するＰＥＴからなる透明基板（実施例１）および凹凸を有するカーボンブラックを含有するＰＥＴからなる黒色基板（実施例２）の貼り合わせ接触面を研磨紙を用いて研磨し、高さ（頂部から底部までの距離）０．５〜５μｍの微細凹凸を形成した。また、比較例１および２として、微細凹凸処理を施していない、凹凸を有するＰＥＴからなる透明基板（比較例１）微細凹凸処理を施していない、凹凸を有するＰＥＴからなる黒色基板（比較例２）を用意した。次に、これらの基板（第１の基板）それぞれについて、１％フッ素樹脂溶液（溶媒：フッ素系溶媒）からなる表面処理剤をスプレー塗布し（図３（ｂ）、塗布工程）、常温で３分乾燥させた（乾燥工程）。ついで、第２基板との貼り合わせ接触面上に形成された、表面処理剤からなる塗膜を、拭取り紙を用いた拭取り処理により除去した（図３（ｃ）、表面処理剤除去工程）。最後に、これらの第１の基板と第２の基板とを溶着により貼り合わせ、マイクロチップを作製した（図３（ｄ））。

表面処理剤の塗布工程前および直後、乾燥工程後ならびに表面処理剤除去工程後に、図４に示す検査方法により、塗布状態および塗膜の除去状態を検査した。入射光には白色光を用い、図４における角度α（入射角度）は１０°とし、また、ＣＣＤ顕微鏡には、ＨｉＲＯＸ社製ＫＨ−３０００を用い、図４における角度βは、約９０°とした。得られたＣＣＤ画像を図７および図８に示す。図７（ａ）は実施例１、図７（ｂ）は比較例１の結果である。また、図８（ａ）は実施例２、図８（ｂ）は比較例２のＣＣＤ画像である。なお、たとえば図７（ａ）の表面処理剤の塗布工程前のＣＣＤ画像において、明るく（白く）見える部分は、貼り合わせ接触面であり、微細凹凸を形成した部分である。暗い部分は、微細凹凸を形成していない部分である。

透明基板（実施例１）、黒色基板（実施例２）のいずれの場合においても、表面処理剤の塗布工程前および乾燥工程後では、貼り合わせ接触面上の微細凹凸のため、塗布工程直後や表面処理剤除去工程の場合と比較して、貼り合わせ接触面が明るく表示されていることがわかる。このように、塗布工程前後および表面処理剤除去工程前後において貼り合わせ接触面の輝度（明るさ）が明確に変化しているため、これを観察することによって容易に、表面処理剤が塗布されているか、表面処理剤が除去されたかを確認することができる。なお、図７と図８との比較からわかるように、透明基板と比較して、黒色基板の方がより輝度の変化が大きい。

得られたＣＣＤ画像から、画像計測ソフト（ＣＶ−Ｈ３Ｎ、キーエンス製）を用いて、貼り合わせ接触面の表面輝度レベル［ａ．ｕ．］を算出した。結果を表１に示す。表１の輝度レベルは、ＲＧＢの各輝度レベルの総和より算出したものである。また、輝度レベルは同一の基板における貼り合わせ接触面上の異なる１０点について計測し、表１には、これらの平均値、最大値、最小値、および標準偏差σを示している。

実施例２および比較例２の表面処理剤除去工程前後における、貼り合わせ接触面のレーザ顕微鏡写真を図９に示す。図９より、表面処理剤除去工程後の表面形状は、実施例２（図９（ａ））と比較例２（図９（ｂ））とでほぼ同等であることがみてとれる。また、触針式表面形状測定器（ＤＥＫＴＡＫ）を用いた表面段差測定から、実施例２および比較例２のいずれにおいても、表面処理剤除去工程後の、貼り合わせ接触面の微細凹凸の高さは、０．２〜０．５μｍであり、大差がないことがわかる。このことから、第１の基板の貼り合わせ接触面に微細凹凸を形成しても、貼合工程に悪影響はないと考えられる。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明のマイクロチップの一例を示す概略断面図である。 図１のマイクロチップにおける微細凹凸部を一部拡大して示す概略断面図である。 本発明のマイクロチップの製造方法の一例を示す概略工程図である。 塗布状態の検査方法を模式的に示す図である。 塗布状態の検査方法をより具体的に説明する模式図である。 本発明のマイクロチップの製造方法の別の一例を示す概略工程図である。 実施例１および比較例１における、表面処理剤の塗布工程前および直後、乾燥工程後ならびに表面処理剤除去工程後に取得したＣＣＤ画像である。 実施例２および比較例２における、表面処理剤の塗布工程前および直後、乾燥工程後ならびに表面処理剤除去工程後に取得したＣＣＤ画像である。 実施例２および比較例２の表面処理剤除去工程前後における、貼り合わせ接触面のレーザ顕微鏡写真である。

符号の説明

１０１，３０１，４０１，５０１，６０１ 第１の基板、１０２，３０２，６０２ 第２の基板、１０３，１０４，１０５，１０６，３０３，３０４，３０５，３０６，６０３，６０４，６０５，６０６ 凹部、１０７，４０７ 微細凹凸、１０８ 塗膜、１０９，１１０，３０９，３１０，６０９，６１０ 第２の基板との貼り合わせ接触面、１１１，３１１ 注入口、３０８，４０８，５０８，６０８ 表面処理層、４０２，５０２ 照射光、４０３，５０３ 画像認識装置、４０４ 遮光カバー，６０８ａ 再溶解塗膜。

Claims (7)

1. 第１の基板と、第２の基板とを貼り合わせてなるマイクロチップの製造方法において、
   表面に少なくとも１つの凹部を有する基板であって、前記凹部を有する側の表面上の少なくとも一部に高さ０．５〜３０μｍの微細凹凸が形成された第１の基板を作製する基板作製工程と、
   前記凹部を有する側の表面上に表面処理剤を塗布する塗布工程と、
   前記微細凹凸が形成された表面に光を照射することにより、前記表面処理剤の塗布状態を検査する第１の検査工程と、
   第２の基板との貼り合わせ接触面上に塗布された表面処理剤または該表面処理剤からなる塗膜を除去する表面処理剤除去工程と、
   第１の基板の前記貼り合わせ接触面と第２の基板とを貼り合わせる貼合工程と、
   を含むマイクロチップの製造方法。
2. 前記微細凹凸は、少なくとも前記第２の基板との貼り合わせ接触面上に形成される、請求項１に記載のマイクロチップの製造方法。
3. 前記塗布工程の後に、塗布された表面処理剤を乾燥させて塗膜を得る乾燥工程をさらに有し、かつ、
   前記表面処理剤除去工程の後に、前記第２の基板との貼り合わせ接触面に光を照射することにより、前記塗膜の除去状態を検査する第２の検査工程をさらに有する、請求項１または２に記載のマイクロチップの製造方法。
4. 第１の基板と、第２の基板とを貼り合わせてなるマイクロチップの製造方法において、
   表面に少なくとも１つの凹部を有する基板であって、前記凹部を有する側の表面上の少なくとも一部に高さ０．５〜３０μｍの微細凹凸が形成された第１の基板を作製する基板作製工程と、
   前記凹部を有する側の表面上に表面処理剤を塗布する塗布工程と、
   前記微細凹凸が形成された表面に光を照射することにより、前記表面処理剤の塗布状態を検査する第１の検査工程と、
   塗布された表面処理剤を乾燥させて塗膜を得る乾燥工程と、
   第２の基板との貼り合わせ接触面上に形成された塗膜を再溶解させる再溶解工程と、
   再溶解された塗膜を除去する表面処理剤除去工程と、
   第１の基板の前記貼り合わせ接触面と第２の基板とを貼り合わせる貼合工程と、
   を含むマイクロチップの製造方法。
5. 前記微細凹凸は、少なくとも前記第２の基板との貼り合わせ接触面上に形成される、請求項４に記載のマイクロチップの製造方法。
6. 前記表面処理剤除去工程の後に、前記第２の基板との貼り合わせ接触面に光を照射することにより、前記再溶解された塗膜の除去状態を検査する第２の検査工程をさらに有する、請求項４または５に記載のマイクロチップの製造方法。
7. 前記表面処理剤の塗布状態、前記塗膜の除去状態または前記再溶解された塗膜の除去状態の検査は、前記微細凹凸が形成された表面または前記第２の基板との貼り合わせ接触面に白色光を照射し、白色光が照射された表面からの乱反射による輝度を観察することにより行なわれる、請求項１、３、４または６に記載のマイクロチップの製造方法。