樹脂模制品的制造方法

專利名稱：樹脂模制品的制造方法
技術領域：
本發明涉及制造具有預期造型深度的精密、廉價的樹脂模制品的方法，及由此得到的樹脂模制品。本發明的方法尤其適用于諸如醫療、工業、生物技術等領域的診斷、反應、分離、計量時使用的樹脂模制品的制造方法。由本發明得到的樹脂模制品、尤其在醫療領域使用的樹脂模制品，因其微細的結構能實現縮短測定時間、減少采樣、并行處理，所以能有效地應用于諸如醫院的臨床檢查門診、病床邊、手術室、街道診所，家庭診斷等方面。
背景技術：
伴隨社會的發展，對于醫療、健康的價值觀從狹義的基本的健康變為追求“富余健康的生活”。人們的意識也由于“醫療費的增加、預防負擔輕于治療、介于健康與疾病臨界區域的人數的增加”的背景向預防醫學重于治療醫學的方向改變。為此，在醫療領域、尤其在臨床檢查領域中接近患者的諸如手術室、病床邊、或家庭等場合，期待出現能夠更為迅速地進行檢查、診斷的無特殊條件要求的檢查系統；以更為少量的血液等體液即可完成化驗的無損傷或低損傷的檢查系統。
為了實現能夠更迅速地進行檢查、診斷的無特殊條件要求的檢查系統，要求通過檢查、診斷時使用的基板的小型化、使裝置具有便攜性。
近年來，作為使化學分析裝置具有便攜性的新途徑，微型機械技術實現的小型化引人注目。例如，生化分析等中占主導的比色分析的自動化裝置，大致分為產生動態的對流使2液混合的方式和先形成使2液相互分散的狀況再通過分子擴散使之混合的方式。從能夠迅速混合、且適于微量化、小型化方面來說，目前作為主流方式是分子擴散的方式。通過微型機械技術，例如，若流路直徑能從1mm微細到0.1mm的話，不僅能使采樣微量化，還能使混合所需的時間縮短到十分之一以內。在使裝置具有便攜性的同時，期待其具備與現有大型裝置相同的功能。并期待通過流路的微細化，能在同一基板上配置多道流路、實現并行處理。
近年來，由于世界性的人類染色體解析計劃的進展，目前可用DNA診斷的疾病種類和數量一路攀升，從以往靠生化分析做出間接性診斷的疾病居多，變為能在DNA水平上達到了解疾病的原因或發病機理的確定性的診斷。
DNA診斷所用的方法常采用毛細作用電泳法和能以將微量染色體放大到10萬倍以上的高靈敏度進行檢測的PCR(Polymerase ChainReaction)法。毛細作用電泳法是將試料導入直徑100～200μm的毛細管內進行分離的方法。若此毛細管徑的微細化可能的話，更期待實現診斷時間的高速化。期待通過毛細管徑的微細化，能在同一基板上配置多條管徑、實現并行處理。
臨床檢查領域中為降低用于免疫檢測等昂貴的抗體和基質的用量，也期待著容器的微細化。
若能通過微細化在同一基板上配置多個流路、多個混合部、多個容器的話，也期待著將毛細作用電泳法和PCR法在同一基板上實現。
而且，為實現以更少量的血液等體液即可完成化驗的無損傷或低損傷的檢查系統，期待著檢查、診斷時使用的容器的微細化。
另一方，不僅限于臨床檢查領域，生物化學領域也期待著微細化帶來的高速化、少采樣化及減少廢液量等。
現有的樹脂模制品采用鑄模或由切削法得到的金屬模，通過注射成形、吹塑成形或壓力成形而形成。
然而，在由鑄模制造金屬模的場合，鑄模的精度有限，另一方面，在由切削法制造金屬模的場合，切削刀具的小型化、切削精度有限，因而當前的現狀是，無論采用何種加工方法都難以實現具有精密、微細形狀的模制品。
因此，在將制得的樹脂模制品用于化學分析裝置、例如生化分析用途等場合時，存在著流路的精度及微細化有限、無法縮短混合所需的時間(診斷所需的時間)、且不能使裝置具有便攜性的缺點。
同樣，在將制得的模制品用于DNA診斷、尤其毛細作用電泳法的診斷用途等場合時，存在著流路的精度及微細化有限、無法縮短試料導入及分離所需的時間(診斷所需的時間)、且不能使基板小型化的缺點。
同樣，在將制得的模制品用于醫療領域、尤其臨床檢查領域的檢體容器用途等場合時，存在著容器的精度及小型化有限、血液等檢體量增多、且不能使檢查及診斷裝置具有便攜性的缺點。
同樣，在將制得的模制品用于醫療領域、例如免疫測定用途的場合時，存在著容器的精度及小型化有限、不能減少昂貴的抗體及基質的用量的缺點。
而且，作為解決相關問題的其他加工方法，已知的有應用于半導體微細加工技術的、通過對玻璃或硅酮基板的濕腐蝕加工、干腐蝕加工實施微細加工的技術。
然而，在濕腐蝕時，通過掩膜材料下部的底層腐蝕的進行，一旦造型深度超過0.5mm，就難以得到寬度(或直徑)精度，所以不能稱其為精密加工法。
干腐蝕是從Si半導體的圖案生成工藝發展起來的技術，面向各種等離子源種的各種電子元件、化合物半導體的應用正在研究之中。
然而，此方法雖具有優異的微細加工性，腐蝕速度卻慢到500～2,000nm/分，因此，在諸如進行造型深度為0.1mm的加工時，需要50分鐘以上的加工時間，不能稱其為生產率高的、廉價的加工法。
而且，由于一旦干腐蝕加工時間為1小時以上，裝置電極發熱，存在基板變形或裝置受損的可能性，因此，在裝置電極超過60℃時，必須實行使裝置暫停、再次開始加工等措施，生產率更為下降。
作為解決相關問題的其他加工方法，已知的有平板印刷法。
平板印刷法是在基板上進行抗蝕劑涂布，在實施了該抗蝕劑層的曝光后，通過顯像形成抗蝕劑圖案，再通過電鍍按照前述抗蝕劑圖在前述基板上堆積金屬結構體后，以前述金屬結構體為模型，形成樹脂模制品的制造方法。作為此方法的商品可舉激光唱盤、CD-ROM、小型光盤為例，1個金屬結構體可制成約5萬個以上的模制品，在能夠精密和極廉價地制造這點上，可稱是生產率高的方法。而且，在使用的材料不同于硅酮這點上，也期待今后在用途上大大擴展。
然而，此種方法作為商品如以激光光盤、CD-ROM、小型光盤為例，是以造型深度在1～3μm為中心。因此，流路、容器的諸如具有100μm的造型深度的例子事實上還未實現。
作為通過平板印刷法實現100μm以上的造型深度的方法，已知的有作為其曝光光源采用同步加速輻射光的方法。同步加速輻射光所具有的高指向性類似激光，而以激光無法實現的短波長的光能夠消除微細加工中成為瓶頸的衍射界限。因此，在采用同步加速輻射光做曝光光源時，能夠得到微細且深的造型深度。
然而，同步加速輻射設備僅其裝置主體就需30-50億日元，由使用了該設備的平板印刷法制造的金屬結構體的費用預計為每個在300～500萬日元左右。因此，樹脂模制品的成本雖因其模制張數有所不同，但比通常使用UV光的平板印刷法制得的樹脂模制品在價格上高約20倍以上，所以目前無法作為廉價的制品加行推廣。
另一方面，美國專利5722162號公報(對應日本申請特開平9-199663號)中公開了在基板上設置二層光致抗蝕劑層并形成開口部的技術。但此文獻是用于在基板上形成端子的技術，而非形成模制品的技術。而且，對第二層的光致抗蝕劑層的曝光與對第一層的光致抗蝕劑層的曝光采用了不同的方法。
因而，本發明的目的在于提供一種能夠形成具有預期造型深度的精密、廉價的模制品的制造方法。尤其是，本發明的重要目的在于，提供一種能夠高生產率地制造醫療領域、工業領域、生物技術領域等中的診斷、反應、分離、計量上使用的模制品的制造方法及其所用的金屬模的制造方法。
而且，本發明因通過其模制品的微細結構可縮短測定時間、實現少采樣化、并行處理，所以另一目的在于提供一種能夠應用于諸如醫院的臨床檢查科、病床邊、手術室、街道診所、家庭等用途的模制品。

發明內容
本發明人為解決上述問題而銳意研究的結果發現，通過重復進行多次抗蝕劑層涂布、曝光、掩模的對位，能夠制造具有預期造型深度的精密、廉價的模制品，并且此制造法作為醫療領域、工業領域、生物技術領域等使用的模制品的制造方法特別有效，最終完成了本發明。
進而，具體地說，本發明涉及的模制品的制造方法是一種具有在基板上形成抗蝕劑層、用掩模進行曝光、顯像的抗蝕劑圖案形成步驟；按照在前述基板上形成的前述抗蝕劑圖案，經電鍍使金屬結構體堆積的金屬結構體形成步驟；以前述金屬結構體為模具、形成樹脂模制品的模制品形成步驟的樹脂模制品的制造方法，其中前述抗蝕劑圖案形成步驟具有在前述基板上形成第1抗蝕劑層并對該第1抗蝕劑層進行曝光的第1抗蝕劑圖案形成步驟，和在前述第1抗蝕劑層上形成第2抗蝕劑層并對該第2抗蝕劑層進行曝光或者曝光、顯像的第2抗蝕劑圖案形成步驟。通過這種方法能夠制造具有預期造型深度的精密、廉價的模制品。
在優選實施形態中，在上述模制品的制造方法的抗蝕劑圖案形成步驟中，重復進行多次抗蝕劑圖案形成步驟，直到抗蝕劑層形成預期的厚度。
又，上述的模制品制造方法還可以實行對位步驟，使在前述第2抗蝕劑圖案形成步驟中用于曝光的掩模圖案的位置對準成與在前述第1抗蝕劑圖案形成步驟中用于曝光的掩模圖案的位置呈相同位置。通過實行這一方法，能夠提高模制品的造型精度。
又，也可對第1抗蝕劑層和第2抗蝕劑層使用不同感光度的抗蝕劑。這樣能夠防止抗蝕劑表面的寬度大于底部的寬度。
又，本發明涉及的制造方法在前述抗蝕劑圖案形成步驟中用于曝光的光源為紫外線燈或激光時尤為適用。原因是紫外線燈及激光不同于同步加速輻射光發出的X射線，由于抗蝕劑層的曝光深度淺，不能一次對厚膜的抗蝕層進行曝光。
進而，由模制品形成步驟形成的樹脂模制品的凹部深度以20至500μm為好，最好為50至300μm。
進而，根據本發明，上述目的之外的另一目的通過提供一種滿足上述預定條件的樹脂模制品來實現。
進而，根據本發明，上述目的之外的另一目的通過提供一種具有滿足上述預定條件的流路圖案、混合部圖案或容器圖案的樹脂模制品來實現。
進而，根據本發明，上述目的之外的另一目的通過提供一種具有滿足上述預定條件的電極、加熱器、溫度傳感器的樹脂模制品來實現。
進而，根據本發明，上述目的之外的另一目的通過提供一種滿足上述預定條件的用于臨床檢查的涂片來實現。
進而，根據本發明，上述目的之外的另一目的通過提供一種具有滿足上述預定條件的流路圖案、混合部圖案或容器圖案的用于臨床檢查的涂片來實現。
進而，根據本發明，上述目的之外的另一目的通過提供一種具有滿足上述預定條件的電極、加熱器、溫度傳感器的用于臨床檢查的涂片來實現。這里用于臨床檢查的涂片是指諸如血液檢查用涂片、尿檢查用涂片或生化檢查用涂片。
進而，根據本發明，上述目的之外的另一目的通過提供一種滿足上述預定條件的用于組合化學的涂片來實現。
進而，根據本發明，上述目的之外的另一目的通過提供一種具有滿足上述預定條件的流路圖案、混合部圖案或容器圖案的用于組合化學的涂片來實現。
進而，根據本發明，上述目的之外的另一目的通過提供一種具有滿足上述預定條件的電極、加熱器、溫度傳感器的用于組合化學的涂片來實現。這里用于組合化學的涂片是指醫學開發涂片或化學合成、分析用涂片。
進而，根據本發明，上述目的之外的另一目的通過提供一種滿足上述預定條件的用于遺傳基因相關的涂片來實現。
進而，根據本發明，上述目的之外的另一目的通過提供一種具有滿足上述預定條件的流路圖案、混合部圖案或容器圖案的用于遺傳基因相關的涂片來實現。
進而，根據本發明，上述目的之外的另一目的通過提供一種具有滿足上述預定條件的電極、加熱器、溫度傳感器的用于遺傳基因相關的涂片來實現。這里用于遺傳基因相關的涂片是指諸如遺傳基因放大用涂片。
另一方面，根據本發明涉及的金屬模的制造方法是一種具有在基板上形成抗蝕劑層、用掩模進行曝光、顯像的抗蝕劑圖案形成步驟；按照在前述基板上形成的前述抗蝕劑圖，經電鍍使金屬結構體進行堆積后形成金屬模的金屬形成步驟的金屬模制造方法，其中，前述抗蝕劑圖案形成步驟具有在前述基板上形成第1抗蝕劑層并對該第1抗蝕劑層進行曝光的第1抗蝕劑圖案形成步驟和在前述第1抗蝕劑層上形成第2抗蝕劑層并對該第2抗蝕劑層進行曝光或曝光、顯像的第2抗蝕劑圖案形成步驟。通過這種方法能夠制造具有預期造型深度的精密、廉價的金屬模。
在優選實施形態中，在上述金屬模制造方法的抗蝕劑圖案形成步驟中，是直到抗蝕劑層形成預期的厚度為止，重復進行多次抗蝕劑圖案形成步驟。
又，上述的金屬模制造方法還可以實行對位步驟，即使在前述第2抗蝕劑圖案形成步驟中用于曝光的掩模圖案的位置對準成與在前述第1抗蝕劑圖案形成步驟中用于曝光的掩模圖案的位置呈相同位置。通過實行這一方法，能夠提高金屬模的造型精度。
又，也可對第1抗蝕劑層和第2抗蝕劑層使用不同感光度的抗蝕劑。這樣能夠防止抗蝕劑表面的寬度大于抗蝕劑底部的寬度。


圖1所示為本發明實施例中形成模制品的工序模式圖；圖2所示為由圖1所示的模制品形成工序制造的具有流路的模制品；圖3所示為由圖1所示的模制品形成工序制造的具有流路及混合部的模制品；圖4所示為由圖1所示的模制品形成工序制造的具有容器的模制品。
具體實施例方式
下面對本發明進行詳細說明。
本發明的樹脂模制品可通過下列步驟制造，即在進行(a)在基板上形成第1抗蝕劑層；(b)用掩模對第1抗蝕劑層進行曝光；(c)形成第2抗蝕劑層；(d)掩模的對位；(e)對第2抗蝕劑層進行曝光；并在多次重復(c)～(e)的工序，形成預期的抗蝕劑厚度之后，經顯像工序形成預期的抗蝕劑圖案的抗蝕劑圖案形成步驟；按照前述抗蝕劑圖案，在前述基板上經電鍍使金屬結構體堆積的金屬結構體形成步驟；以前述金屬結構體為模具、形成樹脂模制品的模制品形成步驟。
進一步就抗蝕劑圖案形成步驟進行詳細說明。
(a)關于在基板上形成第1抗蝕劑層的說明如下。在模制品形成步驟中得到的樹脂模制品的平面度由抗蝕劑層向基板上的涂布工序決定。也就是說，在基板上形成了抗蝕劑層的那一刻的平面度可反映金屬結構體、進而代表樹脂模制品的平面度。
基板上形成第1抗蝕劑層的方法無任何限定，一般可用旋轉涂層方式、傾斜方式、翻轉方式、干抗蝕劑膜貼合等。其中旋轉涂層方式是在旋轉中的玻璃基板上涂布抗蝕劑的方式，具有能在直徑超過300mm的玻璃基板上將抗蝕劑層進行高平面度涂布的優點。因此，從能實現高平面度的角度考慮，以用旋轉涂層方式為好。
所用的抗蝕劑有負片型和正片型2種。無論哪種都能通過曝光條件改變對抗蝕劑的焦點深度，因此，例如在使用UV曝光裝置的場合，最好將曝光時間、UV輸出值對應抗蝕劑層的厚度、感光度，進行種類選擇。
在所用的抗蝕劑為濕式抗蝕劑的場合，必須進行粘度調整。例如在由以旋轉涂層方式獲得預定抗蝕劑的厚度的場合，雖然提高抗蝕劑粘度的方法也起作用，但當涂布面積增大時，平面度有可能下降，因此，最好對應實際使用中所要求的平面度進行粘度調整。
第1抗蝕劑層的厚度，考慮到保持高平面度，應在10～50μm、最好在20～50μm的范圍之內。
(b)關于使用掩模的第1抗蝕劑層的曝光說明如下。使用的掩模無任何限定，可使用乳化掩模、鉻掩模等。在抗蝕劑圖案形成步驟中，由使用的掩模可決定流路的寬度、深度、容器間隔以及容器寬度(或直徑)、深度的尺寸與精度。而且，其尺寸與精度也可反映在樹脂模制品上。因此，為了使樹脂模制品的各項尺寸與精度為預定的值，就必須規定出掩模的尺寸與精度。提高掩模精度的方法無任何限定，例如可將用于形成掩模圖案的激光光源的波長變得更短，但因設備費用昂貴、掩模制造費用變高，所以最好對應樹脂模制品實際要求的精度進行適宜的規定。
用于曝光的光源最好為設備費用便宜的紫外線或激光。同步加速輻射光雖然曝光深度深，但設備費用昂貴，至使最終的樹脂模制品價格昂貴，不實用于工業生產。
曝光時間、曝光強度等曝光條件因第1抗蝕劑層的材質、厚度等不同而變化，因此，最好對應得到的圖案進行適宜的調節。尤其是為了對流路的寬度、深度、容器間隔以及容器寬度(或直徑)、深度等圖案的尺寸與精度施加影響，曝光條件的調節至關重要。又，為于根據抗蝕劑的種類不同而變化焦點深度，例如在使用UV曝光裝置的場合，最好根據抗蝕劑的厚度、感光度選擇曝光時間、UV輸出值。
(c)關于第2抗蝕劑層的形成說明如下。形成第2抗蝕劑層的方法無任何限定，一般可用旋轉涂層方式、傾斜方式、翻轉方式、干抗蝕劑膜貼合等。在形成第2抗蝕劑層的場合，例如在實施旋轉涂層方式時，與得到高平面度相反，往往在1次抗蝕劑層形成后得不到預期的抗蝕劑厚度及平面度。基板上的抗蝕劑厚度及平面度反映著金屬結構體、尤其是樹脂模制品的造型深度及平面度。為此，最好先在能保持高平面度的厚度的情況下形成第1抗蝕劑層，接著再以接近預期厚度為目標，形成能保持高平面度的厚度的第2抗蝕劑層。從而抗蝕劑層整體的平面度就能始終保持在高水平，尤其是樹脂模制品的平面度能保持在高水平。
用于第2抗蝕劑層的抗蝕劑和用于第1蝕層的抗蝕劑相同與否均可。最好對應目標產品的形狀、造型深度及精度進行適宜地選擇。
(d)關于掩模的對位說明如下。掩模的對位是指為將第1抗蝕劑層上曝光后的掩模圖案與第2抗蝕劑層上曝光的掩模圖案的位置對準在同一位置所做的工作。
當抗蝕劑的厚度增大時，例如在使用UV曝光裝置的場合，僅以1次的曝光有可能達不到充分的焦點深度。而本發明的方法是，僅以1次曝光所能達到的抗蝕劑厚度進行曝光，在達不到預期的抗蝕劑厚度時，通過重復多次抗蝕劑涂布、掩模對位、曝光，直到達到預期的抗蝕劑厚度，最終獲得充分的焦點深度。
在進行掩模對位時，一旦第1抗蝕劑層上曝光后的掩模圖案與第2抗蝕劑層上曝光的掩模圖的位置發生錯位，就會對模制品的造型精度造成很大影響，因此，對位誤差范圍以在±2μm范圍內為好，最好在±1μm范圍內。
提高掩模對位精度的方法無任何限定，如利用曝光、未曝光部分的光的衍射差的偏置調節方法等。作為提高掩模對位精度的其他方法，還有諸如先在基板上及指定位置上由激光劃出記號，再用光學顯微鏡等確定相互的位置的提高精度的方法。
(e)關于第2抗蝕劑層的曝光說明如下。該曝光的光源及條件無論和對第1抗蝕劑層曝光的光源及條件相同與否均可。由于曝光光源、曝光時間及曝光強度等曝光條件因第2抗蝕劑層的材質、厚度等大幅度地變化，所以最好對應得到的圖案進行適宜的調節。
重復進行前述從(c)到(e)的工序，直到獲得預期的抗蝕劑層厚度。
在通過前述從(a)到(e)的工序得到預期的抗蝕劑厚度后，經顯像工序可形成最終的抗蝕劑圖案。顯像工序雖可在第2抗蝕劑層之后多次實施，但從生產率及圖案化精度的角度考慮，以只在最終形成抗蝕劑層之后實施1次為好。
顯像最好使用對應于所用的抗蝕劑的、預定的顯像液。顯像時間、顯像溫度、顯像液濃度等顯像條件最好根據抗蝕劑厚度及圖案形狀進行適宜的調節。若為得到必要的深度而過度延長顯像時間的話，容器間隔及容器寬度(或直徑)將大于預定的尺寸。
當抗蝕劑層總體的厚度逐漸增大時，顯像工序中表面的寬度(或直徑)有可能變得寬于抗蝕劑底部的寬度(或直徑)，因此，有時在形成各抗蝕劑層時，以分階段地形成感光度不同的抗蝕劑分層為好。此時，例如，將靠近表面層的抗蝕劑的感光度提高得超過靠近底部層。更具體地說，作為感光度高的抗蝕劑，可以使用東京應化工業株式會社制的BMR C-1000PM；作為感光度低的抗蝕劑，可以使用東京應化工業株式會社制的PMER-N-CA3000PM。另外，也可通過改變抗蝕劑的干燥時間來調整感光度。例如，在使用東京應化工業株式會社制的BMR C-1000PM的場合，當旋轉涂層后進行抗蝕劑干燥時，將第1層的干燥時間定在110℃環境下40分鐘、第2層的干燥時間定在110℃環境下20分鐘，可以提高第1層的感光度。
作為得到流路及混合部、容器等的深度、精度均勻的模制品的方法，例如有變更抗蝕劑涂布時用的抗蝕劑種類(正片型、負片型)的方法、研磨金屬結構體表面的方法。
接著，關于金屬結構體形成步驟進一步詳細說明如下。金屬結構體形成步驟是指按照抗蝕劑圖案形成步驟得到的抗蝕劑圖案進行金屬堆積而得到金屬結構體的工序。
此工序中，先按抗蝕劑圖案形成導電膜。該導電膜的形成方法無任何限定，最好用蒸鍍、濺射等。用做導電膜的導電材料可以是金、銀、白金、銅等。
導電膜形成后，通過按抗蝕劑圖案進行的金屬電鍍，形成堆積后的金屬結構體。使金屬堆積的電鍍方法無特別限定，例如，可用電解鍍、無電解鍍等。使用的金屬無特別限定，可用鎳、銅、金，從經濟性、耐久性的角度考慮，以使用鎳為好。
可根據金屬結構體表面狀態進行研磨。因為怕灰塵附著在造型物表面，所以最好在研磨后進行超聲波清洗。
又，為了改善金屬結構體表面的狀態，也可用脫模劑等進行表面處理。
接著，關于模制品形成步驟進一步詳細說明如下。模制品形成步驟是以前述金屬結構體為模具，形成樹脂模制品的工序。
樹脂模制品的形成方法無特別限定，例如有注射模制成形、沖壓成形、單體澆鑄成形、溶劑澆鑄成形、由擠壓成形的滾軋轉寫法等，而從生產率、模轉印性的角度考慮，以采用注射模制成形為好。在以選擇了預定尺寸的金屬結構體為模具、以注射模制成形形成樹脂模制品的場合，能夠以高轉印率將金屬結構體的形狀再現于樹脂模制品上。
作為確認轉印率的方法，可使用光學顯微鏡、掃描式電子顯微鏡(SEM)、透射式電子顯微鏡(TEM)等完成。
以金屬結構體為模具，例如在以注射模制成形形成樹脂模制品的場合，能夠以1個金屬結構體制成1萬～5萬、有時達20萬個樹脂模制品，可大幅度減輕制造金屬結構體的費用負擔。
又，注射模制成形1個周期所需時間短，為5秒～30秒，在提高生產率方面極其有效。若使用可同時在注射模制成形1個周期間形成多個樹脂模制品的模制金屬模的話，可進一步提高生產率。
上述成形方法可以將金屬結構體作為金屬模使用，也可以將金屬結構體置于預先準備好的金屬模內部來使用。
作為形成樹脂模制品時使用的樹脂材料無特別限定，例如有丙烯酸類樹脂、聚乳酸、聚乙二醇酸、苯乙烯類樹脂、丙烯酸·苯乙烯類聚合樹脂(MS樹脂)、聚碳酸脂類樹脂、聚對苯二甲酸乙二醇酯等聚酯類樹脂；聚乙烯醇類樹脂、乙撐·乙烯醇類聚合樹脂、苯乙烯類彈性體等熱塑性彈性體；氯乙烯類樹脂、聚二甲基硅氧烷等的硅酮樹脂等。
根據需要，這些樹脂可含有潤滑劑、光穩定劑、熱穩定劑、防霧劑、顏料、阻燃劑、防靜電劑、脫模劑、防阻塞劑、紫外線吸收劑、防氧化劑等1種或2種以上。
關于由前述成形方法得到的樹脂模制品進一步說明如下。
關于樹脂模制品的各種尺寸、精度最好根據實際使用中需要的數值，通過前述各工序進行適宜的調整。
模制品上的流路、混合部、容器等各種尺寸最好在下列范圍之內。
模制品流路寬度的最小值取決于掩模的加工精度，從工業技術上說，通過使用X射線、激光等波長短的光可實現更微細化的加工，但本發明的目的在于向醫療領域、工業領域、生物技術領域廣泛提供精密、廉價的模制品，所以從易于在工業生產上實現的角度考慮，寬度在5μm以上為好。
又，即使用于未規格化的多品種小批量的模制品生產，從提供精密、廉價的容器的角度考慮，寬度在5μm以上為好。
流路寬度的最大值無特別限定，但為了通過微細化縮短診斷時間、實現多項處理并使裝置具有便攜性，以在300μm以下為好。
模制品流路深度的最小值，為保證作為流路的功能，在5μm以上為好。
流路深度的最大值無特別限定，但在用于化學分析、DNA診斷等時，為了不失去通過流路寬度的微細化縮短診斷時間、實現多項處理并使裝置具有便攜性的優點，以在300μm以下為好。
模制品流路長度的最小值，在用于化學分析、DNA診斷等時，為保證具有試料導入、分離(解析)的功能，以在5mm以上為好。
流路長度的最大值無特別限定，但在用于化學分析、DNA診斷等時，為了不失去通過縮短流路長度縮短診斷時間、實現多項處理并使裝置具有便攜性的優點，以在300mm以下為好。
模制品容器間隔的最小值取決于掩模的加工精度，從工業技術上說，通過使用X射線、激光等波長短的光無疑可實現更微細化的加工。但本發明的目的在于向醫療領域、工業領域、生物技術領域廣泛提供精密、廉價的模制品，所以從易于實現工業生產的角度考慮，容器間隔在5μm以上為好。
又，容器間隔的最小值，例如，也有可根據血液檢查裝置的定位精度而定的，所以最好根據裝置的規格進行適宜的選擇。
又，即使用于未規格化的多品種小批量的生產，從提供精密、廉價的容器的角度考慮，在5μm以上為好。
容器的最大值無特別限定，但為通過容器的小型化實現多項處理并使裝置具有便攜性，以在10,000μm以下為好。
根據上述理由，模制品的容器寬度(或直徑)也同樣，最小值在5μm以上、最大值在10,000μm以下為好。
模制品容器深度的最小值無特別限定，但為保證具有容器的功能，以在10μm以上為好。
容器深度的最大值，例如，為了進行多次抗蝕劑層涂布、得到充分的焦點深度，通過使用曝光光源為X射線等的激光等無疑可以得到更深的造型。但本發明的目的在于向醫療領域、工業領域、生物技術領域廣泛提供精密、廉價的容器，所以從易于實現工業生產的角度考慮，深度在1000μm以下為好。
模制品平面度的最小值，從易于實現工業生產的角度考慮，在1μm以上為好。
模制品平面度的最大值例如從不影響將該模制品與其他基板貼合使用的角度考慮，以在200μm以下為好。
模制品流路的寬度或深度的尺寸精度，從易于實現工業生產的角度考慮，以在±0.5～10％的范圍內為好。
模制品容器間隔、容器寬度(或直徑)、深度的尺寸精度，從易于實現工業生產的角度考慮，以在±0.5～10％的范圍內為好。
模制品度的尺寸精度，從易于實現工業生產的角度考慮，以在±0.5～10％的范圍內為好。
對模制品的厚度無特別限定，但考慮到注射成形方法的取出時的破損、加工時的破損、變形、應變，以在0.2～10mm的范圍內為好。
模制品的尺寸無特別限定，但在以平板印刷法形成抗蝕劑圖案的場合，例如在以旋轉涂層法形成抗蝕劑層時，最好根據可從直徑400mm的范圍內拿取的需要進行適宜的選擇。
作為通過本發明得到的樹脂模制品的用途，無特別限定，例如有化學分析用；DNA診斷用；檢體容器、抗體容器、試劑容器等醫療用；微粒子排列等工業用；細胞處理等生物技術用；反應容器等自動化學分析等用。
醫療領域，尤其在用于需要抗血栓性(抗血小板附著)及細胞毒性試驗中的所謂“有害性排除”的活體適合性時，以使用已知的具有抗血栓性作用的材料及實施了表面處理的為好。
作為通過表面處理提高活體適合性的方法，可采用在以注射模制形成模制品后，通過濺射使SiO2膜堆積后、再通過熱氧化生成SiO2膜、使其具有活體適合性的方法。
樹脂模制品形成之后，在醫療領域、尤其在臨床檢查領域中用于生化分析、DNA診斷領域的場合，有時需要在樹脂模制品上進行加溫、反應、信號檢測等處理。
作為在樹脂模制品上進行加溫或反應處理的方法，可采用通過濺射形成電極圖案、由裝置進行電壓加載的方法及配置加熱器的方法。又，當進行加溫或反應處理時，有時需要溫度控制，可考慮配置溫度傳感器。在進行信號檢測時，可考慮配置光電二極管。
在醫療領域、尤其在臨床檢查領域中用于生化分析、DNA診斷領域的場合，需要一種能通過流路的微細化縮短診斷所需時間的模制品，而通過使用由本發明得到的樹脂模制品即可滿足要求。
由本發明得到的樹脂模制品的特點是精密、廉價，在用于生化分析、DNA診斷領域等、尤其通過用于手術室、床邊、家庭、或街道診所等，可在產業上大量使用方面功效顯著。
在工業領域，正在進行為通過提高道路標識等使用的循環反射板的反射功效，使目視性提高；或為通過提高電視、電腦等顯示畫面的亮度，實現鮮明的圖像的研究開發。
作為解決這一要求的方式之一，可從顯示板或顯示畫面上10μm～100μm的范圍中將選擇了預定尺寸的聚合體粒子排成一列。若使聚合體粒子以一列且其彼此相接的密度進行排列的話，對于從正面或斜方向的入射光，通過利用聚合體粒子與間隔的空氣的折射率，能使橫向散亂的光向正面方向循環反射，從而使正面亮度增強、目視性提高。
現有技術對實現容器的微細化存在限度，生產率低，因而存在著無法將選擇了預定尺寸的聚合體粒子以一列且其彼此相接的密度進行排列的缺欠，而通過使用本發明的樹脂模制品就能實現。
例如，在使粒子徑為40μm的聚合體粒子以一列且其彼此相接的密度進行排列的場合，可通過例如容器間隔10μm、容器直徑45μm、深度25μm、平面度10μm以內、尺寸精度±5％之內的樹脂模制品來實現。
當預先在粒子徑40μm±5％之內將聚合體粒子進行分級后，一旦將該聚合體粒子涂在上述容器上，該聚合體粒子便以1個容器中存放1個聚合體粒子的形式形成均勻分散于模制品整體的狀態。
將此狀態的樹脂模制品容器，例如通過貼合在表面涂了粘接劑的循環反射板用基板等上，能使聚合體粒子以一層且其彼此相接的密度進行排列。在將樹脂模制品剛剛貼合在循環反射板用基板等上之后，粒子保持在容器間隔10μm的距離，而通過粘接劑硬化前的表面張力作用，粒子將呈彼此逐漸相接的狀態。
由本發明得到的樹脂模制品的特點是精密、廉價。在用于循環反射板等的聚合體粒子排列時，可以重復使用，即使在樹脂模制品表面發生污染、變形等缺陷時廢棄掉換用新品，也能大大抑制高成本，因此，在能廣泛應用于道路標識的循環反射板或電腦的顯示畫面等工業生產上來說，功效顯著。
另一方面，在生物技術領域，為將多量細胞的融合同時進行，使在大小、細胞膜的厚度及活性度的不同等方面具有固體差異的細胞完全地確實地融合并非易事，存在著需要為分選未融合細胞與融合細胞而投入人力的問題。
作為解決這一需要的方式之一，以匹配1對(2個)細胞，使多個細胞有效地融合的模制品，使用本發明的樹脂模制品即可實現。
當處理細胞的大小在20μm～100μm的場合，首先，以上述制造方法制出例如容器間隔800μm、容器寬度250μm、深度250μm、平面度50μm之內、尺寸精度±5％之內的基板。然后，為了對每個容器設置獨立的電極，例如通過濺射，在按電極的圖案進行掩模后，實現使電極材料(如Pt+W/Cr)、電極氧化膜(如SiO2)依次堆積的樹脂模制品。
在液體中將預定的細胞定位在上述容器的各個上，通過由設于各容器上的一對電極和其上所加的電壓得到的電氣信息，能按每個容器進行檢測。
由本發明得到的樹脂模制品的特點是精密、廉價。該模制品可重復使用，即使在基板表面發生污染、變形等缺陷時廢棄掉換用新品，也能大大抑制高成本，在以節省勞力、縮短處理時間的工作效率為重要方面的功效顯著。
由本發明得到的樹脂模制品的特點是精密、廉價。在醫療領域、工業領域、生物技術領域之外，還有望廣泛應用于所謂組合化學的自動化學分析領域。尤其能在檢體量采樣微量化的同時大幅度減少廢棄時的廢棄液，從環保的角度看也有顯著作用。
在由本發明的制造方法制出金屬結構體及樹脂模制品后，在金屬結構體及樹脂模制品的壁面的全部或部分地方，雖會存在多個抗蝕劑層的邊界痕跡形成與基板平行的線狀痕的現象，但在實用上無任何問題。
實施例關于按照本發明形成樹脂模制品的方法參照

如下。
圖1(a)中，首先在基板1上進行以有機材料(クラリァントジャパン制「AZP4400」)為底的第1次抗蝕劑涂布，在形成抗蝕劑層2后，用按預期容器的掩模圖案加工成的掩模3，通過UV曝光裝置(ゥシォュ-テック制「UPE-500S」波長365nm、照度20mV/cm2)，對前述抗蝕劑層2進行UV光的第1次曝光。
接著如圖1(b)所示，在抗蝕劑層2上進行以有機材料為底的第2次抗蝕劑涂布、形成抗蝕劑層2。之后，進行掩模位置呈與第1次曝光時的掩模圖案相同位置狀的對位，再用掩模3通過UV曝光裝置對前述抗蝕劑層2進行UV光的第2次曝光。為得到預期的抗蝕劑厚度，根據需要多次重復前述工序。
接著如圖1(c)所示，將具有前述抗蝕劑層2的基板1進行顯像，在基板1上形成抗蝕劑圖案4(顯像液クラリァントジャパン制「AZ400K顯像劑」)。
然后，如圖1(d)所示，對具有前述抗蝕劑圖案4的基板1表面進行蒸鍍或濺射，使抗蝕劑圖案的表面堆積由銀形成的導電膜。此工序中，也可堆積其他如白金、金、銅等。
接著如圖1(e)所示，將具有前述抗蝕劑圖案4的基板1浸入電鍍液中進行電鍍，使抗蝕劑圖案的谷間堆積Ni結構體6。此工序中，也可堆積其他如銅、金等。接著，如圖1(f)所示，去除基板1和抗蝕劑圖案4，得到Ni結構體6。
如圖1(g)所示，將得到的Ni結構體6作為金屬模具，以注射成形將塑料材料填充在Ni結構體6中，得到塑料模制體7。
《實施例1》[具有流路的模制品的制造]按照圖1所示的形成模制品的方法將抗蝕劑層形成步驟重復3次，便在如圖2所示的橫60mm×豎50mm、厚1.5mm的基板上制造出具有寬100μm、深度100μm的流路的模制品。
《實施例2》[具有流路及混合部的模制品的制造]按照圖1所示的形成模制品的方法將抗蝕劑層形成步驟重復3次，便在如圖3所示的橫50mm×豎70mm、厚1.5mm的基板上制造出具有寬100μm、深度100μm的流路及混合部的模制品。
《實施例3》[具有容器的模制品的制造]按照圖1所示的形成模制品的方法將抗蝕劑層形成步驟重復7次，便在如圖4所示的橫60mm×豎40mm、厚1.5mm的基板上制造出具有寬200μm、深度250μm的容器的模制品。
由本發明得到的模制品同現有的模制品相比，可實現高的尺寸精度等。又因這種模制品在實現精密的同時能夠廉價地制造，所以在能夠發揚努力控制制造成本的優點而大量應用于生產方面功效顯著。
工業上的可利用性如上所述，本發明的方法作為醫療領域、工業領域、生物技術領域等的診斷、反應、分離、計量時使用的樹脂模制品的制造方法極其有效。由本發明得到的模制品、尤其在醫療領域使用的樹脂模制品，通過其微細的結構，可縮短測定時間、減少采樣、并行處理，因此能有效地應用于醫院的臨床檢查科、病床邊、手術室、街道診所、家庭等的診斷方面。
權利要求
1.一種樹脂模制品的制造方法，具有在基板上形成抗蝕劑層、用掩模進行曝光、顯像的抗蝕劑圖案形成步驟；按照在所述基板上形成的所述抗蝕劑圖案，經電鍍使金屬結構體堆積的金屬結構體形成步驟；以所述金屬結構體為模具、形成樹脂模制品的模制品形成步驟，其特征是，所述抗蝕劑圖案形成步驟具有在所述基板上形成第1抗蝕劑層并對該第1抗蝕劑層進行曝光的第1抗蝕劑圖案形成步驟，在所述第1抗蝕劑層上形成第2抗蝕劑層并對該第2抗蝕劑層進行曝光或者曝光、顯像的第2抗蝕劑圖案形成步驟。
2.根據權利要求1所述的樹脂模制品的制造方法，其特征是，在所述抗蝕劑圖案形成步驟中，重復進行多次抗蝕劑圖案形成步驟，直到抗蝕劑層形成預期的厚度。
3.根據權利要求1所述的樹脂模制品的制造方法，其特征是，進一步具有對位步驟，使在所述第2抗蝕劑圖案形成步驟中用于曝光的掩模圖案的位置對準成與在所述第1抗蝕劑圖案形成步驟中用于曝光的掩模圖案的位置呈相同位置。
4.根據權利要求1所述的樹脂模制品的制造方法，其特征是，第1抗蝕劑層和第2抗蝕劑層使用不同感光度的抗蝕劑。
5.根據權利要求1所述的樹脂模制品的制造方法，其特征是，在所述抗蝕劑圖案形成步驟中用于曝光的光源為紫外線燈或激光。
6.根據權利要求1所述的樹脂模制品的制造方法，其特征是，由所述模制品形成步驟形成的樹脂模制品的凹部深度為20至500μm。
7.根據權利要求1所述的樹脂模制品的制造方法，其特征是，由所述模制品形成步驟形成的樹脂模制品的凹部深度為50至300μm。
8.根據權利要求1～7中任何一項所述的制造方法得到的樹脂模制品。
9.根據權利要求8所述的樹脂模制品，其特征是，具有流路圖案、混合部圖案、容器圖案中至少一種圖案。
10.根據權利要求8或9所述的樹脂模制品，其特征是，具有電極、加熱器、溫度傳感器中至少一種圖案。
11.根據權利要求1～7中任何一項所述的制造方法得到的用于臨床檢查的涂片。
12.根據權利要求11所述的用于臨床檢查的涂片，其特征是，具有流路圖案、混合部圖案、容器圖案中至少一種圖案。
13.根據權利要求11或12所述的用于臨床檢查的涂片，其特征是，具有電極、加熱器、溫度傳感器中至少一種圖案。
14.根據權利要求11、12或13所述的用于臨床檢查的涂片，其特征是，是血液檢查用涂片、尿檢查用涂片或生化檢查用涂片的任意一種。
15.根據權利要求1～7中任何一項所述的制造方法得到的用于組合化學的涂片。
16.根據權利要求15所述的用于組合化學的涂片，其特征是，具有流路圖案、混合部圖案、容器圖案中至少一種圖案。
17.根據權利要求15或16所述的用于組合化學的涂片，其特征是，具有電極、加熱器、溫度傳感器中至少一種圖案。
18.根據權利要求15、16或17所述的用于組合化學的涂片，其特征是，是醫藥開發涂片或化學合成、分析用涂片。
19.根據權利要求1～7中任何一項所述的制造方法得到的用于遺傳基因相關的涂片。
20.根據權利要求19所述的用于遺傳基因相關的涂片，其特征是，具有流路圖案、混合部圖案、容器圖案中至少一種圖案。
21.根據權利要求19或20所述的用于遺傳基因相關的涂片，其特征是，具有電極、加熱器、溫度傳感器中至少一種圖案。
22.根據權利要求19、20或21所述的用于遺傳基因相關的涂片，其特征是，是遺傳基因放大用涂片。
23.一種金屬模的制造方法，具有包括在基板上形成抗蝕劑層、用掩模進行曝光、顯像的抗蝕劑圖案形成步驟；按照在所述基板上形成的所述抗蝕劑圖案，經電鍍使金屬結構體堆積并形成金屬模的金屬形成步驟；其特征是，所述抗蝕劑圖案形成步驟具有在所述基板上形成第1抗蝕劑層并對該第1抗蝕劑層進行曝光的第1抗蝕劑圖案形成步驟，在所述第1抗蝕劑層上形成第2抗蝕劑層并對該第2抗蝕劑層進行曝光或曝光、顯像的第2抗蝕劑圖案形成步驟。
24.根據權利要求23所述的金屬模的制造方法，其特征是，在所述抗蝕劑圖案形成步驟中，重復進行多次抗蝕劑圖案形成步驟，直到抗蝕劑層形成預期的厚度。
25.根據權利要求23所述的金屬模的制造方法，其特征是，進一步具有對位步驟，使在所述第2抗蝕劑圖案形成步驟中用于曝光的掩模圖案的位置對準成與在所述第1抗蝕劑圖案形成步驟中用于曝光的掩模圖案的位置呈相同位置。
26.根據權利要求23所述的金屬模的制造方法，其特征是，第1抗蝕劑層和第2抗蝕劑層使用不同感光度的抗蝕劑。
全文摘要
本發明的樹脂模制品通過下列步驟制造，即在進行(a)基板上形成第1抗蝕劑層；(b)用掩模對第1抗蝕劑層進行曝光；(c)形成第2抗蝕劑層；(d)掩模的對位；(e)對第2抗蝕劑層進行曝光并在重復進行多次(c)～(e)的工序，直到形成預期的抗蝕劑厚度之后，經顯像工序形成預期的抗蝕劑圖案的抗蝕劑圖案形成步驟；按照前述抗蝕劑圖案，經電鍍使金屬結構體堆積在前述基板上的金屬結構體形成步驟；以前述金屬結構體為模具、形成樹脂模制品的模制品形成步驟。由此提供一種精密、廉價的樹脂模制品及其制造方法。
文檔編號B29C33/38GK1599659SQ0281896
公開日2005年3月23日 申請日期2002年9月26日 優先權日2001年9月28日
發明者河原茂, 西泰治, 柳川幸弘 申請人:可樂麗股份有限公司