マイクロ・トータル・アナリシス・システム
【課題】 微量な物質の分析を微細なデバイスで行うマイクロ・トータル・アナリシス・システム（μＴＡＳ）において、従来のシリコンウェハーやガラス、石英などの基板を備えたμＴＡＳと比較して、製作が容易かつ安価で大量生産に適した実用的なμＴＡＳを提供する。
【解決手段】 微量な物質の試料およびもしくは各試薬が輸送される溝状の流路１ｊが表面に形成されたプラスチック基板１と、少なくともこのプラスチック基板１の表面の各流路１ｊをコーティングする薄膜部３とを備え、この薄膜部３は、少なくとも無機化合物、有機化合物、金属のいずれかを、誘導結合プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ・ｖｅｐｏｒ・ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により蒸着したものである。
【解決手段】 微量な物質の試料およびもしくは各試薬が輸送される溝状の流路１ｊが表面に形成されたプラスチック基板１と、少なくともこのプラスチック基板１の表面の各流路１ｊをコーティングする薄膜部３とを備え、この薄膜部３は、少なくとも無機化合物、有機化合物、金属のいずれかを、誘導結合プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ・ｖｅｐｏｒ・ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により蒸着したものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微量な物質の分析を微細なデバイスで行うマイクロ・トータル・アナリシス・システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、微量な物質の分析を微細なデバイスで行うさまざまなマイクロ・トータル・アナリシス・システム（Ｍｉｃｒｏ・Ｔｏｔａｌ・Ａｎａｌｙｓｉｓ・Ｓｙｓｔｅｍ、以下μＴＡＳと称する）が開発されている。
【０００３】
このμＴＡＳは、シリコンやガラスなどの基板上に、高精度な微細加工を施し、化学合成や、化学分析の単位操作である混合、反応、検出や分離回収といったさまざまな要素をマイクロ化して基板上に集積化したものである。このμＴＡＳの応用例として、遺伝子の分析に用いられるＤＮＡチップや、微量の血液を分析するヘルスケアチップなどが提案されている。
【０００４】
また、μＴＡＳの一例として、特許文献１には、試料流体が流入する試料流入部と、試料流体が流出する試料流出部と、試料流入部と試料流出部とを接続する試料流路とからなる複数のフロースルーセルが配設された帯状シートからなるラボオンチップの技術が開示されている。
【０００５】
このようなμＴＡＳの場合、従来は、化学的に安定な基板として、シリコンウェハーやガラス、石英などが用いられることが多かったが、これらの材料からμＴＡＳの基板を形成するには、硬い表面を高精度に切削加工しなければならず、製作が容易でなかった。
【０００６】
一方で、遺伝子の分析に用いられるＤＮＡチップなどでは、使い捨てであることが要求されるものもあり、大量生産することができる安価なμＴＡＳの実現が望まれている。
【０００７】
そこで、特許文献１に開示のラボオンチップでは、上述のような加工上の理由から、基板としては、製造の容易な樹脂が好ましいとの記載がある。また、フロースルーセル内部に有機溶媒が使用される場合は、無機系の材料あるいは有機系の材料の架橋されたものを使用する事が好ましいとの記載がある。さらに、親油性あるいは親水性を付与したい部分については、プラズマ処理、コロナ処理あるいはイオン処理により表面にヒドロキシ基やカルボキシル基を形成する方法、蒸着、スパッタ、ＣＶＤ等の方法により金属あるいは金属酸化物層を形成する方法、アミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシ基等の親水基を持つポリマー、オリゴマーを塗布する方法、メッキにより金属を形成する方法、シラン、チタンをジルコニア等の前駆体をセルに塗布した後に加水分解する事によりヒドロキシ基を含む金属酸化物を表面に形成する方法等が採用可能であるとの記載がある。
【特許文献１】特開２００４−１５６９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の特許文献１に提示された薄膜の形成方法のうち、基板の表面に塗料や塗布剤を塗布する方法、メッキにより金属を形成する方法、イオン処理等は、微細なμＴＡＳの場合、基板の微細な溝構造を埋めないようにして緻密な薄膜を一定の厚みで均一に形成するのには限界があると言わざるを得ない。
【０００９】
また、プラズマ処理、コロナ処理、蒸着、スパッタ、ＣＶＤ等の方法は、微細構造に対する薄膜の製作に適していると考えられるが、大量生産が可能なものとしてプラスチック基板を採用しようとすると、これらの技術では一般的に蒸着基板の表面が高温になるため、プラスチック基板の損傷が大きく、実際上、実用的なμＴＡＳが得られないという問題があった。
【００１０】
本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、従来のシリコンウェハーやガラス、石英などの基板を備えたμＴＡＳと比較して、製作が容易かつ安価で大量生産に適した実用的なμＴＡＳを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための本発明は、微量な物質の分析を微細なデバイスで行うマイクロ・トータル・アナリシス・システム（Ｍｉｃｒｏ・Ｔｏｔａｌ・Ａｎａｌｙｓｉｓ・Ｓｙｓｔｅｍ以下μＴＡＳと称する）であって、微量な物質の試料およびもしくは各試薬が輸送される溝状の流路が表面に形成されたプラスチック基板と、少なくともこのプラスチック基板の表面の各流路をコーティングする薄膜部とを備え、この薄膜部は、少なくとも無機化合物、有機化合物、金属のいずれかを、誘導結合プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ・ｖｅｐｏｒ・ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により蒸着したものであることを特徴とするμＴＡＳである。
【００１２】
本発明によれば、プラスチック基板は、型押し加工や、射出成形により簡単に形成できるなど、製作が容易であるので、プラスチック基板を備えたμＴＡＳは、従来のシリコンウェハーやガラス、石英などの基板を備えたμＴＡＳと比較して、安価に大量生産することができる。
【００１３】
また、薄膜部が、誘導結合プラズマＣＶＤ法により形成されたものであるので、同じプラズマ密度を得るのに比較的ガスの供給量が少なくてすむ。その結果、基板と衝突する高温のガス分子の数が少なくなり、蒸着中も基板を比較的低温に維持することができるようになる。例えば平行平板プラズマＣＶＤと比較すると、誘導コイルを用いた誘導結合プラズマＣＶＤ法は、イオン電流密度およびプラズマ密度が１００倍ほど高くなるため、加速された電子がガス分子と衝突する確率が２桁高い。このように誘導結合プラズマＣＶＤ法によりガス分子の励起、分解、イオン化の確率を高くすることにより、ガスの乖離が促進され、必要なプラズマ密度を得るのにガスの供給を少なくすることができる結果、基板と衝突する高温のガス分子の数を少なくし、蒸着中の基板の温度を低く維持することができるようになる。その結果、プラスチック基板が溶融したり変形したり、あるいは硬化して割れるなどの損傷を防止することができ、歩留まりの良好な大量生産に適したμＴＡＳとすることができる。
【００１４】
ここで、上記薄膜部は、プラズマ圧力が、０．１Ｐａ以下の雰囲気の条件で形成されたものであることが好ましい。
【００１５】
このようにすれば、プラズマ圧力が、０．１Ｐａ以下の雰囲気の条件で、薄膜部が形成されるので、基板と衝突する高温のガス分子の数をさらに少なくすることができる結果、基板の温度上昇をより少なくすることができる。
【００１６】
また、上記薄膜部は、プラスチック基板をプラズマ源から２００ｍｍ以上の距離を隔てるという条件で積層されたものであることが好ましい。
【００１７】
このようにすれば、プラスチック基板をプラズマ源から２００ｍｍ以上の距離を隔てて、薄膜部が形成されているので、プラズマ源からの輻射熱の流入が少ない結果、基板を常温に維持することができるようになる。
【００１８】
また、基板と衝突する高温のガス分子の数をさらに少なくすることができるので、蒸着過程で薄膜部をエッチングする要素を低減して、高密度で、均一な薄膜部をより速く形成することができるようになる。特に、溝状の各流路の壁面に対しても、途切れることなく高密度で、均一な膜を形成することができるようになる。
【００１９】
さらに、上記μＴＡＳは、微量のＤＮＡ試料の分析を行うＤＮＡチップであって、上記薄膜部は、上記プラスチック基板において、ＤＮＡ試料およびもしくは各試薬の流路を保護する保護膜を形成するものであることが好ましい。
【００２０】
このようにすれば、薄膜部が、ＤＮＡ試料や各試薬液からプラスチック基板を保護する保護膜を形成するものであるので、ＤＮＡ試料や各試薬液がプラスチック基板に浸透したり、プラスチック基板を溶解したり、プラスチック基板と反応したりすることを防止することができる。また、ＤＮＡや蛋白質がプラスチック基板に吸着されることも防止することができる。
【００２１】
また、プラスチック基板であれば、石英やガラスなどの基板を備えた従来のＤＮＡチップのように基板の切削加工を必要とせず、型押し加工や、射出成形により基板を簡単に製作できるので、ＤＮＡチップを安価に大量に生産することができるようになる。
【００２２】
そして、上記薄膜部は、窒化シリコン、窒酸化シリコンおよび酸化シリコンのいずれかもしくはこれらを組み合わせた無機膜で構成されていることが好ましい。
【００２３】
このようにすれば、これら窒化シリコン、窒酸化シリコンおよび酸化シリコンなどの化合物は、光の透過率が非常に良いので、光学特性に優れたＤＮＡチップを製作することができるようになる。
【００２４】
また、これらの化合物を組み合わせて薄膜部の組成を制御することにより、薄膜部の、成長速度、物性、性状をコントロールすることができるようになる。すなわち、一方の窒化シリコンは、窒酸化シリコンおよび酸化シリコンと比較して成長速度が遅いが、バリアー性に優れているので、ＤＮＡ試料や各試薬液がプラスチック基板に浸透したり反応したり、プラスチック基板を溶解したりすることをより良く防止することができるなどの特性がある。また、ＤＮＡや蛋白質などの有機物がプラスチック基板に吸着されることもより良く防止することができるという特性がある。さらに、水蒸気の透過率も少ない。
【００２５】
他方、窒酸化シリコンおよび酸化シリコンは、窒化シリコンと比較して膜の成長速度が速く、薄膜部の厚みを大きくすることができるという特性がある。また、窒化シリコンと比較してより柔軟性がある。それ故、これらの化合物のいずれかもしくはこれらを組み合わせて薄膜部の組成を制御することにより、薄膜部の成長速度と、バリアー性、柔軟性などの物性と、厚みなどの性状とをコントロールすることができるようになる。
【００２６】
また、上記薄膜部の原料ガスの主要成分は、窒化シリコンの無機膜においては、シラン系ガスおよび窒素ガスであり、窒酸化シリコンの無機膜においては、シラン系ガス、窒素ガスおよび酸素ガスであり、酸化シリコンの無機膜においては、シラン系ガスおよび酸素ガスであることが好ましい。
【００２７】
このようにすれば、蒸着過程で薄膜部をエッチングする要素を低減して、高密度で、均一な薄膜部をより速く形成することができるようになる。
【００２８】
特に、窒化シリコン、窒酸化シリコンの無機膜においては、従来のプラズマＣＶＤ法では、シラン系ガスと窒素ガスとに加えてアンモニアガスが主要成分であったが、本発明のように、シラン系ガスと窒素ガスとを主要成分とすることで、蒸着過程で薄膜部をエッチングする要素となる水素成分を低減することができるようになる。その結果、薄膜部の成長を阻害することなく、高密度で、均一な薄膜部をより速く形成することができるようになる。
【００２９】
さらに、上記プラスチック基板は、ＰＤＭＳ（ＰｏｌｙＤｉＭｅｔｈｙｌＳｉｌｏｘａｎｅ）で構成することも可能である。
【００３０】
このようにすれば、プラスチック基板が、ＰＤＭＳで構成されるので、エンボス成形加工などによりサブミクロンオーダーの構造をプラスチック基板にパターン転写することができ、プラスチック基板同士の接合も容易である結果、さらにより安価に大量にμＴＡＳやＤＮＡチップを生産することができるようになる。
【００３１】
また、上記プラスチック基板は、ＰＭＭＡ（ＰｏｌｙＭｅｔｈｙｌＭｅｔｈＡｃｒｙｌａｔｅ）からなることが好ましい。
【００３２】
このようにすれば、プラスチック基板が、ＰＭＭＡで構成されるので、フォトリソグラフィーで容易にプラスチック基板の表面に高精度にパターンを形成することができる結果、より安価に大量にμＴＡＳやＤＮＡチップを生産することができるようになる。
【００３３】
また、上記薄膜部は、１００℃以下の温度のプラスチック基板に対して成膜されるものであることが好ましい。
【００３４】
このようにすれば、プラスチック基板の温度が１００℃以下の温度で、プラスチック基板に対して薄膜部が成膜されるので、プラスチック基板が溶融したり変形したり、あるいは硬化して割れるなどの損傷を確実に防止することができるようになる結果、より信頼性が高く、歩留まりの良好な大量生産に適したμＴＡＳとすることができる。
【発明の効果】
【００３５】
以上説明したように、本発明によれば、従来のシリコンウェハーやガラス、石英などの基板を備えたμＴＡＳと比較して、製作が容易かつ安価で大量生産に適した実用的なμＴＡＳを提供することができるという顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。図１は、本発明の実施の形態に係るμＴＡＳ１０の構成を示す斜視図であり、図２は、図１におけるプラスチック基板１のＡ−Ａ断面図である。また、図３は、図１におけるプラスチック基板１のＢ−Ｂ断面図である。
【００３７】
図１〜図３を参照して、図示の本発明の実施の形態に係るμＴＡＳ（マイクロ・トータル・アナリシス・システム）１０は、微量な物質の分析を微細なデバイスで行うものであって、微量な物質の試料および各試薬が輸送される溝状の流路１ｊが表面（図１〜図３においてプラスチック基板１の下側の表面）に形成されたプラスチック基板１と、主にこのμＴＡＳ１０の電気系統のデバイスを担持するシリコン基板２と、プラスチック基板１の表面をコーティングする薄膜部３とを備えている。
【００３８】
本実施形態では、このμＴＡＳ１０は、微量な物質として微量な血液試料を受け入れ、この血液試料の中に含まれるＤＮＡの分析を行うＤＮＡチップとして構成されている。そして、表面を薄膜部３でコーティングされたプラスチック基板１と、シリコン基板２とは、樹脂系の接着剤で接合されて図２、図３に示すように一体に形成される。
【００３９】
上記プラスチック基板１は、プラスチック素材の上に高精度な微細加工を施し、化学合成や、化学分析の単位操作である混合、反応、検出といったさまざまな要素をマイクロ化して基板上に集積化したものであり、本実施形態では、ＰＤＭＳ（ＰｏｌｙＤｉＭｅｔｈｙｌＳｉｌｏｘａｎｅ）からなるプラスチック基板１の下側の表面に、溝状の流路１ｊとして、血液試料の受け入れ部１ａと、三種類の試薬の受け入れ部１ｂとが、下方に開口する溝状に形成されている（図２）。また、プラスチック基板１の同じ下側の面に、溝状の流路１ｊとして、これら血液試料と三種類の試薬とを混合して反応させる反応部１ｃと、反応後の試料を４種類の分析のために４つの流路１ｊに分岐させるマニホールド１ｄと、反応後の試料をμＴＡＳ１０の外に流出させる前に一時貯蔵するためのリザーバ部１ｅと、これら微量な物質の試料および各試薬と反応後の試料とが輸送される連絡通路１ｆ（図３）とが、同様に下方に開口する溝状に形成されている。
【００４０】
また、後述するシリコン基板２には、電気系統に対して電力の供給や信号の授受を行う電極部２ｄが設けられているが、この電極部２ｄを外部の図略のリード線と接続するために開けられた１４個の電極孔１ｇがプラスチック基板１の上面から下面を貫通する状態で形成されている。
【００４１】
これら、下側から見て溝状の部分が形成された部分では、溝状の部分の底部にも十分な基板の厚みを維持するために、プラスチック基板１の上面においてそれぞれの部分に対応する箇所がやや盛り上がった状態に形成加工されている。
【００４２】
図４は、このプラスチック基板１の製作方法であるエンボス成形加工の手順を示す概略図であり、図４（ａ）は、エンボス成形加工前のプラスチック基板１と、下側のモールド４ｂとの状態を示している。また、図４（ｂ）は、エンボス成形加工中のプラスチック基板１と、上下モールド４ａ、４ｂとの状態を示しており、加熱されて可塑性を呈したプラスチック基板１が、上下のモールド４ａ、４ｂに型押しされた状態を示している。また、図４（ｃ）は、冷却されて硬化した成形加工後のプラスチック基板１が下側モールド４ｂから離型して溝状の流路１ｊが形成された状態を示している。
【００４３】
このように、プラスチック基板１は、エンボス成形加工により微細な溝状の構造がプラスチック基板１にパターン転写されたものである。
【００４４】
上記シリコン基板２は、図１に示すように、主にμＴＡＳ１０の電気系統のデバイスを担持する基板であり、シリコンウェハーから構成されている。このシリコン基板２は、基板２の上のリード線の詳細な回路は図示しないが、プラスチック基板１の反応部１ｃを加熱するヒーター部２ａと、試料の中のＤＮＡ情報を４通りに検出する検出部２ｂと、μＴＡＳ１０の電気系統を制御する集積回路部２ｃと、電気系統に外部から電力を受け入れたり、信号を授受する電極部２ｄとを備えている。
【００４５】
また、シリコン基板２は、プラスチック基板１の受け入れ部１ａ、１ｂに下側から血液試料や試薬を供給するためのそれぞれの貫通孔２ｅ、２ｆと、リザーバ部１ｅから検出後の試料をμＴＡＳ１０の外に流出させるための貫通孔２ｇとを備えている。
【００４６】
このように、本発明の実施の形態に係るμＴＡＳ１０は、血液試料と４種類の試薬とをそれぞれ貫通孔２ｅ、２ｆを通して、それぞれ受け入れ部１ａ、１ｂに受け入れた後、反応部１ｃで混合し、ヒーター部２ａにより加熱してこれらを反応させる。また、反応後の試料の中のＤＮＡ情報を４通りの検出部２ｂで検出し、その後、検出後の試料をリザーバ部１ｅからμＴＡＳ１０の外に貫通孔２ｇを通して流出させるように構成されている。
【００４７】
また、集積回路部２ｃが、電極部２ｄを介して外部から電力を受け入れたり、信号を授受しながら、反応部１ｃを加熱するヒーター部２ａと、ＤＮＡ情報を検出する検出部２ｂなどの電気系統を制御している。
【００４８】
上記薄膜部３は、図２、図３に示すように、プラスチック基板１の下側の表面において、ＤＮＡ試料および各試薬と接触する受け入れ部１ａ、１ｂなどの流路１ｊの部分を保護するために形成された保護膜である。この薄膜部３は、本実施形態では、バリア性の高い、窒化シリコン、窒酸化シリコンおよび酸化シリコンのいずれかもしくはこれらを組み合わせた無機化合物が、誘導結合プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ・ｖｅｐｏｒ・ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によりプラスチック基板１に蒸着されることにより形成されている。
【００４９】
そして、これらの化合物を組み合わせて薄膜部３の組成を制御することにより、薄膜部３の成長速度、物性、性状をコントロールすることができるようになっている。すなわち、一方の窒化シリコンは、窒酸化シリコンおよび酸化シリコンと比較してＣＶＤ法による成長速度が遅いが、バリアー性に優れているので、ＤＮＡ試料や各試薬液がプラスチック基板１に浸透したり反応したり、プラスチック基板１を溶解したりすることをより良く防止することができるなどの特性がある。また、ＤＮＡや蛋白質などの有機物がプラスチック基板１に吸着されることもより良く防止することができるという特性がある。さらに、水蒸気の透過率も少ない。
【００５０】
他方、窒酸化シリコンおよび酸化シリコンは、窒化シリコンと比較して膜の成長速度が速く、薄膜部の厚みを大きくすることができるという特性がある。また、窒化シリコンと比較してより柔軟性がある。それ故、これらの化合物のいずれかもしくはこれらを組み合わせて薄膜部３の組成を制御することにより、薄膜部３の成長速度と、バリアー性、柔軟性などの物性と、厚みなどの性状とをコントロールすることができるようになる。
【００５１】
これら薄膜部３の原料ガスの主要成分は、窒化シリコンの無機膜においては、シラン系ガスおよび窒素ガスが用いられ、窒酸化シリコンの無機膜においては、シラン系ガス、窒素ガスおよび酸素ガスが用いられ、酸化シリコンの無機膜においては、シラン系ガスおよび酸素ガスが用いられる。
【００５２】
ここで、図５〜図９を参照して、プラスチック基板１に、薄膜部３を形成する誘導結合型プラズマＣＶＤ装置１５と、この装置１５を用いた誘導結合型プラズマＣＶＤ法の詳細について説明する。図５は、本実施形態に係る誘導結合型プラズマＣＶＤ装置１５の概略を示す正面断面図であり、図６は、後述する処理容器１６の蓋体６２を開放した状態の平面図である。また、図７は、同ＣＶＤ装置１５の部分拡大断面図であり、図８は、同ＣＶＤ装置１５の昇降装置を示す説明図である。そして、図９は、同ＣＶＤ装置１５の誘導コイル１８を示す概略斜視図である。
【００５３】
上記誘導結合型プラズマＣＶＤ装置１５は、内部を略真空にした状態でプラズマを発生させ、内部でプラスチック基板１に対して薄膜部３の形成処理を施すものであり、図５〜図６に示すように、プラスチック基板１を収容する処理容器１６と、この処理容器１６内に配設されプラスチック基板１等を設置させる基板設置部１７と、処理容器１６の上方に配設され処理容器１６内に磁場を発生させる平板型の誘導コイル１８と、処理容器１６内に配設されガス供給源３０〜３２から容器１６内に所定の原料ガスを供給するガス供給部１９と、処理容器１６内を所定気圧の高真空状態にする真空ポンプ２０とを備えている。そして、ガス供給部１９が基板設置部１７に設置されたプラスチック基板１に対して均一に原料ガスを供給するように構成されている。
【００５４】
また、基板設置部１７に設置されたプラスチック基板１の下方側には、真空ポンプ２０によって排気されるガスを整流する整流板２１が設けられている。そして、この誘導結合型プラズマＣＶＤ装置１５は、ガス供給部１９から処理容器１６内に原料ガスを導入し、この原料ガスを誘導コイル１８によってプラズマ化して、プラスチック基板１上に薄膜部３を形成してＤＮＡチップを製造する。
【００５５】
上記処理容器１６は、内部にプラスチック基板１を収容可能な大きさに形成された上方に開口する容器本体６１と、この上方開口部を閉塞する蓋体６２とを有し、全体として直方体状の箱体をなしている。
【００５６】
容器本体６１は、その底壁部の略中央に排気口６１ａが設けられ、排気管２２を通じて真空ポンプ２０に接続されている。この底壁部の周縁から立設された周壁部のうちの一つには、横長のプラスチック基板挿通口６１ｂが設けられ、このプラスチック基板挿通口６１ｂを通じてＣＶＤ装置１５がこれに並設されたプラスチック基板セット装置２３に接続されるとともに、プラスチック基板挿通口６１ｂにはこの挿通口６１ｂを気密に閉塞可能な開閉蓋体６３が配設されている。
【００５７】
そして、プラスチック基板１が基板セット装置２３から基板挿通口６１ｂを通じて基板設置部１７にセットされ、開閉蓋６３が閉められた状態で、プラズマＣＶＤ処理が実行され、プラスチック基板１が製造される。
【００５８】
その後、再び開閉蓋６３が開放されることにより、プラスチック基板１が、基板挿通口６１ｂを通じて基板セット装置２３に搬送されるように構成されている。
【００５９】
蓋体６２は、その中央領域に貫通孔が形成され、この貫通孔内に透過窓６２ａが気密状態に嵌め込まれている。この透過窓６２ａの上面には誘導コイル１８が配置され、この誘導コイル１８によって発生した磁場は透過窓６２ａを通じて処理容器１６内に生じるようになっている。
【００６０】
上記基板設置部１７は、設置本体部１７１と、この本体部１７０から上方に突出する複数本の設置突出部１７２と、下面がこの設置突出部１７２の先端に支持された板状の設置板部１７３（図７）とを有し、この設置板部１７３上にプラスチック基板１を載置するものとなされている。この設置本体部１７１と、設置板部１７３との間には、整流板２１が配置されている。整流板２１は、真空ポンプ２０によって排気されるガスを整流するためのものであり、所定のパターンで多数の貫通孔２１０が配置された偏平体をなしている（図７）。本実施形態では特に、整流板２１は、プラスチック基板１を収容可能な偏平皿状体を構成し、プラズマＣＶＤ処理の際に、設置板部１７３とともにプラスチック基板１を収容してプラスチック基板１の回りを囲むことにより原料ガスがプラスチック基板１回りに対流し易いように構成されている。なお、整流板２１は、後述するように、基板設置部１７に対して相対移動するように構成されているが、この相対移動時も含めて基板設置部１７の設置突出部１７２が整流板２１と干渉しないように干渉回避孔２１１が設けられている（図６）。
【００６１】
上記基板設置部１７および整流板２１は、次に説明する昇降機構２４により上下昇降可能に構成されている。すなわち昇降機構２４は、図８に示すように、長手方向両端部が容器本体６１の所定箇所に軸支された左右一対の駆動軸２４１と、この駆動軸２４１を正逆方向に回転駆動させる駆動モータ（図示せず）と、下端部がこの駆動軸２４１に固定され駆動軸２４１の正逆回転に伴い揺動する一対の揺動部材２４２とを備え、各揺動部材２４２の途中部分に基板設置部１７が枢支されるとともに、揺動部材２４２の先端（上端）部分に整流板２１が枢支されている。
【００６２】
従って、基板設置部１７および整流板２１は、この昇降機構２４における揺動部材２４２の揺動に伴って、相対高さを変更しつつ、双方とも上下昇降動するものとなされている。言い換えると、昇降機構２４は、揺動部材２４２を倒伏させて設置板部１７３および整流板２１の相対位置を離間させることにより、プラスチック基板１を容易にセットおよび取出可能にするセット姿勢（図８で実線で示す）と、このセット姿勢から揺動部材２４２を駆動軸２４１回りに引き起こして設置板部１７３と整流板２１との相対位置を近接させるとともに整流板２１の上端縁をガス供給部１９の下面に当接させることによりプラスチック基板１回りにガスを対流させやすくした処理姿勢（図８で二点鎖線で示す）との間で切換可能に構成されている。
【００６３】
この昇降機構２４のセット姿勢においては、基板設置部１７および整流板２１はともに容器本体６１の基板挿通口６１ｂよりも下方に位置する下限位置にあり、設置板部１７３に対するプラスチック基板１の載置、および設置板部１７３からプラスチック基板１の取出が容易に実行できるようになっている。一方、処理姿勢においては、基板設置部１７、言い換えるとこの設置板部１７３に載置されたプラスチック基板１が、ガス供給部１９に略対向する位置にあるとともに、高さ方向において透過窓６２ａの下面から比較的離間した位置（例えば２００ｍｍ程度の位置）にあるように設定されている。すなわち、従来の装置では、透過窓６２ａからプラスチック基板１までの距離が５０ｍｍ程度と比較的近接した位置に設けられていたが、本実施形態に係る装置では上記のように比較的離間した位置に設けられる。そのため、プラスチック基板１の温度上昇を抑制することができ、これにより温度上昇に伴うプラスチック基板１の損傷を効果的に防止することができるようになっている。また、整流板２１によりガス供給部１９から供給された原料ガスがプラスチック基板１回りに対流するので、均一な膜厚の薄膜部３を形成することができ、ピンホールの発生を効果的に防止することができるとともに、プラスチック基板１の全体にわたる膜厚調整が容易になる。このように、薄膜部３は、プラスチック基板１をプラズマ源（本実施形態では透過窓６２ａの下面を基準とする）から２００ｍｍ以上の距離を隔てるという条件で積層されたものである。また、薄膜部３は、１００℃以下の温度のプラスチック基板１に対して成膜される。本実施形態では、略５０℃以下（例えば４０℃）の常温雰囲気下でプラズマＣＶＤ法が行われるようになっている。
【００６４】
上記誘導コイル１８は、図９に示すように、インピーダンス整合器２５を介して高周波電源２６に接続されている。この誘導コイル１８は、金属等の導電性線材が略同一平面内に巻回された平板型のコイルである。特に、本実施形態では、この巻回し部１８０が略矩形状に形成されるとともに、この巻回し部１８０が略同一平面内に密集した状態で並設されている。すなわち、誘導コイル１８は、導線が略矩形状に一回り（回り方向は特に限定するものではないが図示例では左回り）して形成された巻回し部１８０と、この巻回し部１８０から延びる導線を集合させてインピーダンス整合器２５に接続される分岐部１８１とを有し、基板設置部１７に設置されたプラスチック基板１よりも広い領域において磁場を発生可能に構成されている。巻回し部１８０の配設パターンは特に限定するものではないが、ここでは、矩形状の巻回し部１８０がその短辺方向に所定間隔置きに配設されている。
【００６５】
このように、誘導コイル１８に複数の巻回し部１８０を設けるとともに各巻回し部１８０が略矩形状に形成され、この巻回し部１８０が同一平面内に並設されているので、処理容器１６内において磁場を比較的均一に発生させることができるとともに、磁場強度のピークを近接して設けることができ、これによりこの磁場によってプラズマをコイル配設領域の全域に亘って満遍なく発生させ、プラスチック基板１においてプラズマによって均一な膜厚で形成することができる。
【００６６】
上記ガス供給部１９は、供給するガスの種類によって複数設けられている。本実施形態では、３種類のガスが２つのガス経路を通って処理容器１６内に供給可能に構成されており、従って、ガス供給部１９（１９ａ、１９ｂ）が上下２つ重ねた状態で蓋体６２に取り付けられている。なお、これらの２種類のガス供給部１９ａ，１９ｂは、導入されるガスの種類や後述するガス噴出チューブ１９２（図７）の本数等を除き、その構成が略同様であるので、ここでは下方に配設されたガス供給部１９ｂを中心に説明する。
【００６７】
本実施形態に係るガス供給部１９（１９ｂ）は、図７に示すように、基板設置部１７に設置されたプラスチック基板１に略対向した状態で設けられるとともに、ガス噴出孔１９５が散点的に設けられている。
【００６８】
このガス供給部１９は、例えば石英、或いはアルミナ等のセラミックスなどの化学的に安定な材料で形成されている。そして、このガス供給部１９は、図６および図７に示すように、左右方向に延びる前後一対のヘッダ１９１と、両端部がこのヘッダ１９１に連通接続された複数本のガス噴出チューブ１９２と、一対のヘッダ１９１の長手方向両端部を連結する連結部材１９３とを備え、平面視略方形状の枠状体をなしている。
【００６９】
ヘッダ１９１は、図７に示すように、長手方向に沿って内部にガス流通路１９１ａが形成され、このガス流通路１９１ａとガス噴出チューブ１９２とが連通する状態でガス噴出チューブ１９２の端部を気密保持している。このガス流通路１９１ａは、蓋体６２に設けられたガス流通路６２ｂを介して、ガス供給源３１〜３２（図５）に連通接続されている。
【００７０】
そして、この蓋体６２に設けられたガス流通路６２ｂには、処理容器１６内に開口する排気口６２ｃが設けられ、ガス流通路６２ｂを排気口６２ｃ側とガス供給部１９側との間で切り換える切換弁６２１が配設されている。この排気口６２ｃは、プラズマＣＶＤ処理後にガス供給部１９やガス流通路６２ｂに残存するガスを早期に排出するために設けられたものであり、プラズマ処理後に切換弁６２１を切り換えて開口（図７に実線で示す状態）されるように構成されている。なお、切換弁６２１はプラズマＣＶＤ処理時には、図７に二点鎖線で示すように、排気口６２ｃを閉塞するように構成され、ガス供給源３１〜３２から供給されるガスはこの切換弁６２１の周囲を通ってガス供給部１９に供給される。
【００７１】
ガス噴出チューブ１９２は、その長手方向に沿って所定間隔置きに原料ガスを処理容器１６内に噴出するガス噴出孔１９５が均一に設けられている。このガス噴出孔１９５は、水平方向に開口するものとなされている。また、ガス噴出孔１９５の配設位置は、ここでは他方のガス供給部１９における噴出口１９５に対して千鳥配置となるように設けられている。
【００７２】
ここで、これらのガス供給部１９ａ，１９ｂに導入される原料ガスについて説明する。この誘導結合型プラズマＣＶＤ装置１５において薄膜部３を形成するには、ガス供給源３０〜３２のそれぞれにシランガス（ＳｉＨ４）、窒素ガス（Ｎ２）、酸素ガス（Ｏ２）が封入されている。そして、窒化シリコンの無機膜を形成するにあたって、ガス供給源３０，３１からガス供給部１９ａにシランガスおよび窒素ガスが導入され、ガス噴出孔１９５を通じて処理容器１６内に供給されるように構成されている。この状態で窒酸化シリコンの無機膜を形成する場合には、ガス供給部１９ａからシランガスおよび窒素ガスが導入されるのに加えて、ガス供給源３２からガス供給部１９ｂに酸素ガスが導入されるように構成されている。また、酸化シリコンの無機膜を形成する場合には、ガス供給部１９ａからシランガスが導入されるのに加えて、ガス供給源３２からガス供給部１９ｂに酸素ガスが導入されるように構成されている。
【００７３】
なお、これらのガス供給量や供給タイミング等、この装置１５における種々の制御は、ＣＰＵ、ＲＯＭ等からなる図示しない制御手段によって行われており、同じく図示しない入力手段からの設定条件に基づいて、制御手段が種々の制御を実行するように構成されている。
【００７４】
ここで、この装置１５では、窒化シリコン膜を形成するにあたって、アンモニアガス（ＮＨ３）や水素ガス（Ｈ２）を導入するのではなく、窒素ガス（Ｎ２）を導入するように構成されている。これは、原料ガスとして水素原子を用いた場合、励起させやすい反面、水素原子の量が多くなりすぎると、雰囲気温度が上昇してプラスチック基板１に悪影響を与えるためである。従って、原料ガスとして窒素ガスを用いることにより温度上昇を抑制して、この温度上昇に伴うプラスチック基板１の損傷を効果的に防止することができる。
【００７５】
上記真空ポンプ２０は、排気管２２を通じて処理容器１６に接続されている。真空ポンプ２０には、高出力ポンプが用いられ、原料ガスが注入されている状態で０．１Ｐａ以下の圧力に設定可能に構成されている。このように、薄膜部３は、プラズマ圧力が、０．１Ｐａ以下の雰囲気の条件で形成されたものである。
【００７６】
排気管２２には、処理容器１６内の真空度合を調節するためのバルブ２８が設けられている。なお、バルブ２８も処理容器１６内に設けられた気圧センサ（図示せず）に基づき、制御手段によって制御される。この真空ポンプ２０は、図示しない排気管に接続されている。
【００７７】
次に、図５を参照して、上記構成の誘導結合型プラズマＣＶＤ装置１５を用いて薄膜部３を形成する手順について説明する。
【００７８】
まず、プラスチック基板１を基板セット装置２３によって基板挿通口６１ｂを通じて基板設置部１７に設置する。このとき、昇降機構２４は、揺動部材２４２が倒伏したセット姿勢にある。次に、開閉蓋体６３が気密状態に閉塞されるとともに、駆動軸２４１が反時計回りに回転駆動し、これにより揺動部材２４２が駆動軸２４１回りに回動して引き起こされる。この揺動部材２４２の引き起こし動作に伴って、基板設置部１７および整流板２１がガス供給部１９に近接する方向に上昇し、整流板２１の周壁部上端縁がガス供給部１９のヘッダ１９１（図７）に当接して昇降機構２４が処理姿勢に移行する。このとき、設置板部１７３に載置されたプラスチック基板１と整流板２１の底壁部とが近接する方向に相対移動し、これによりプラスチック基板１が整流板２１内に完全に収容された状態となっている。そして、真空ポンプ２０を駆動するとともにバルブ２８を調整することにより、処理容器１６内を０．１Ｐａ以下の高真空状態として形成準備工程が完了する。
【００７９】
この形成準備工程が完了すると、次に形成工程に入る。具体的には、誘導コイル１８にバイアス電位を印加して誘導磁場を生成するとともに、ガス供給源３０，３１の上流側に設けられた図示しない開閉弁を開放してガス供給部１９にシランガス、窒素ガス、酸素ガスのいずれかもしくはこれらの組み合わせでガスを供給し、このガス供給部１９からガス噴出孔１９５を通して処理容器１６内に原料ガスを所定の時間、量、供給する。
【００８０】
処理容器１６内では、原料ガスがプラズマ化し、整流板２１によってこの原料ガスのプラズマがプラスチック基板１回りに集まった状態となっている。そして、時間の経過とともに、プラスチック基板１の表面上にそれぞれの無機膜を形成する。この無機膜は、プラスチック基板１がある部分ではこのプラスチック基板１の形状に沿って形成され、従ってプラスチック基板１の溝部の壁面部にまで窒化シリコンが堆積し薄膜部３が形成される。
【００８１】
なお、原料ガスは整流板２１の貫通孔２１０を通って排気管２２に導出され真空ポンプ２０によって排気される。この整流板２１によって、ガスがプラスチック基板１上を均一に流れ、均一な膜厚を形成することができるようになっている。
【００８２】
この時、窒酸化シリコンの無機膜の形成速度は、窒化シリコン膜の形成速度よりも速く、従って膜厚が窒化シリコンの無機膜よりも厚い場合であっても迅速に形成することができる。それ故、窒酸化シリコンの無機膜を厚くすることにより、プラスチック基板１に微細なゴミが付着している場合でも、このゴミを封入することができる結果、微細なゴミに起因するピンホールの発生を効果的に防止することができるようになる。
【００８３】
そして、この形成工程の終了後に、誘導コイル１８に電圧の供給を停止するとともに、真空ポンプ２０を停止して、昇降機構２４の揺動部材２４２を倒伏させて処理姿勢からセット姿勢に移行させる。次に、開閉蓋体６３を開放してセット姿勢にある設置板１７３からプラスチック基板１を基板挿通口６１ｂを通じて基板セット装置２３へと取り出す。
【００８４】
以上説明したように、本発明の実施の形態に係るμＴＡＳ１０によれば、プラスチック基板１は、型押し加工や、射出成形により簡単に形成できるなど、製作が容易であるので、プラスチック基板１を備えたμＴＡＳ１０は、従来のシリコンウェハーやガラス、石英などの基板を備えたμＴＡＳ１０と比較して、安価に大量生産することができる。
【００８５】
また、薄膜部３が、誘導結合プラズマＣＶＤ法により形成されたものであるので、同じプラズマ密度を得るのに比較的ガスの供給量が少なくてすむ。その結果、基板と衝突する高温のガス分子の数が少なくなり、蒸着中も基板１を比較的低温に維持することができるようになる。その結果、プラスチック基板１が溶融したり変形したり、あるいは硬化して割れるなどの損傷を防止することができ、歩留まりの良好な大量生産に適したμＴＡＳ１０とすることができる。
【００８６】
また、本発明の実施の形態に係るμＴＡＳ１０によれば、ＤＮＡチップとして、薄膜部３が、ＤＮＡ試料や各試薬液からプラスチック基板１を保護する保護膜を形成するものであるので、ＤＮＡ試料や各試薬液がプラスチック基板１に浸透したり、プラスチック基板１を溶解したり、プラスチック基板１と反応したりすることを防止することができる。また、ＤＮＡや蛋白質がプラスチック基板１に吸着されることも防止することができる。
【００８７】
また、プラスチック基板１であれば、石英やガラスなどの基板を備えた従来のＤＮＡチップのように基板１の切削加工を必要とせず、型押し加工や、射出成形により基板を簡単に製作できるので、ＤＮＡチップを安価に大量に生産することができるようになる。
【００８８】
また、本発明の実施の形態に係るμＴＡＳ１０によれば、プラズマ圧力が、０．１Ｐａ以下の雰囲気の条件で、薄膜部３が形成されるので、基板１と衝突する高温のガス分子の数をさらに少なくすることができる結果、基板の温度上昇をより少なくすることができる。
【００８９】
また、プラスチック基板１をプラズマ源から２００ｍｍ以上の距離を隔てて、薄膜部３が形成されているので、プラズマ源からの輻射熱の流入が少ない結果、基板１を常温に維持することができるようになる。また、基板１と衝突する高温のガス分子の数をさらに少なくすることができるので、蒸着過程で薄膜部３をエッチングする要素を低減して、高密度で、均一な薄膜部３をより速く形成することができるようになる。特に、溝状の各流路１ｊの壁面に対しても、途切れることなく高密度で、均一な膜を形成することができるようになる。
【００９０】
本発明の実施の形態に係るμＴＡＳ１０によれば、窒化シリコン、窒酸化シリコンおよび酸化シリコンなどの化合物は、光の透過率が非常に良いので、光学特性に優れたＤＮＡチップを製作することができるようになる。
【００９１】
また、これらの化合物を組み合わせて薄膜部３の組成を制御することにより、薄膜部３の成長速度と、バリアー性、柔軟性などの物性と、厚みなどの性状とをコントロールすることができるようになる。
【００９２】
また、本発明の実施の形態に係るμＴＡＳ１０によれば、蒸着過程で薄膜部３をエッチングする要素を低減して、高密度で、均一な薄膜部３をより速く形成することができるようになる。
【００９３】
特に、窒化シリコン、窒酸化シリコンの無機膜においては、シラン系ガスと窒素ガスとを主要成分とすることで、蒸着過程で薄膜部３をエッチングする要素となる水素成分を低減することができるようになる。その結果、薄膜部３の成長を阻害することなく、高密度で、均一な薄膜部３をより速く形成することができるようになる。
【００９４】
また、本発明の実施の形態に係るμＴＡＳ１０によれば、プラスチック基板１が、ＰＤＭＳで構成されるので、エンボス成形加工などによりサブミクロンオーダーの構造をプラスチック基板１にパターン転写することができ、プラスチック基板１同士の接合も容易である結果、さらにより安価に大量にμＴＡＳ１０やＤＮＡチップを生産することができるようになる。
【００９５】
上述した実施の形態は本発明の好ましい具体例を例示したものに過ぎず、本発明は上述した実施の形態に限定されない。
【００９６】
（１）例えば、μＴＡＳ１０は、必ずしも血液試料と、三種類の試薬とを受け入れてＤＮＡを分析するＤＮＡチップに限定されない。微量な物質の分析を微細なデバイスで行うものであって、基板上に、高精度な微細加工を施し、化学合成や、化学分析の単位操作である混合、反応、検出や分離回収といったさまざまな要素をマイクロ化して基板上に集積化したものであれば、その他のＤＮＡチップや、微量の血液を分析するヘルスケアチップなど、広く一般のμＴＡＳに適用可能である。
【００９７】
（２）また、プラスチック基板１の成形加工も必ずしもエンボス成形加工に限定されない。微細な溝状の構造をプラスチック基板１にパターン転写することが可能な方法であれば、例えば、図１０に示すインジェクション成形加工や、図１１に示すキャスティング成形加工も採用可能である。
【００９８】
図１０は、インジェクション成形加工の手順を示す概略図であり、図１０（ａ）は、溶融した合成樹脂４ｅがインジェクション孔４ｃから供給されている成形加工中の上下モールド４ａ、４ｂの状態を示している。また、図１０（ｂ）は、溶融した合成樹脂４ｅのインジェクション孔４ｃからの供給が停止した状態を示しており、図１０（ｃ）は、冷却されて硬化した成形加工後のプラスチック基板１が上下モールド４ａ、４ｂから離型した状態を示している。
【００９９】
また、図１１は、キャスティング成形加工の手順を示す概略図であり、図１１（ａ）は、溶融した合成樹脂４ｅがキャスティング口４ｄから供給されている状態を示している。また、図１１（ｂ）は、溶融した合成樹脂４ｅのキャスティング口４ｄからの供給が停止した状態を示しており、図１１（ｃ）は、冷却されて硬化した成形加工後のプラスチック基板１が下側モールド４ｂから離型した状態を示している。
【０１００】
（３）プラスチック基板１は、本実施形態では、ＰＤＭＳ（ＰｏｌｙＤｉＭｅｔｈｙｌＳｉｌｏｘａｎｅ）から構成されているが、必ずしもＰＤＭＳに限定されない。種々の合成樹脂が採用可能であり、例えばＰＭＭＡ（ＰｏｌｙＭｅｔｈｙｌＭｅｔｈＡｃｒｙｌａｔｅ）で構成すれば、フォトリソグラフィーで容易にプラスチック基板１の表面に高精度にパターンを形成することができる結果、より安価に大量にμＴＡＳ１０やＤＮＡチップを生産することができるようになる。
【０１０１】
（４）シリコン基板２は、必ずしも必須ではく、ヒーター部２ａ、検出部２ｂ、集積回路部２ｃなど、電気系統のないμＴＡＳも採用可能である。
【０１０２】
（５）薄膜部３は、本実施形態では、ＤＮＡ試料およびもしくは各試薬の流路１ｊを保護する保護膜としてバリア性の高い、窒化シリコン、窒酸化シリコンおよび酸化シリコンのいずれかもしくはこれらを組み合わせた無機化合物で構成されているが、必ずしもこれらの材料に限定されない。誘導結合プラズマＣＶＤ法により蒸着可能であり、μＴＡＳの用途に応じてプラスチック基板１と流体とに適したものであれば、その他の無機化合物、有機化合物、金属など、いずれも薄膜部３を構成する材料として採用可能である。
【０１０３】
（６）上記実施形態における誘導結合型プラズマＣＶＤ装置１５において、誘導コイル１８の形状は特に限定されるものではなく、例えば従来装置において採用されている渦巻き型コイルであってもよい。
【０１０４】
図１２は、同誘導コイルの変形例を示す概略斜視図である。図１２に示すように、誘導コイル１８ａは、一本の導線を蛇行状に湾曲形成することにより巻回し部１８０ａを形成するものであってもよい。
【０１０５】
さらに、巻回し部１８０の巻回し方向について同一方向である必要はなく、交互に逆方向に巻回されるものであってもよい。ただし、均一な磁場を形成することにより膜圧も均一にすることができることから、平板型コイル１８の巻回し部１８０は、略矩形状に形成されるとともにこの巻回し部１８０が略同一平面内に並設されているのが好ましい。
【０１０６】
（７）誘導結合型プラズマＣＶＤ装置１５のガス噴出孔１９５の開口方向や、配設位置、並びに大きさ、形状等は特に限定するものではなく、噴出する原料ガスが満遍なく処理容器１６内に充満するように適宜設計可能である。例えば、ガス噴出孔１９５は、プラスチック基板１に対向する領域の略中央部分において密に設け、外周部分で粗に設けるものであってもよい。
【０１０７】
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の設計変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の実施の形態に係るμＴＡＳの構成を示す斜視図である。
【図２】図１におけるプラスチック基板１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１におけるプラスチック基板１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】エンボス成形加工の手順を示す概略図であり、（ａ）は、エンボス成形加工前のプラスチック基板と下側のモールドの状態を、（ｂ）は、エンボス成形加工中のプラスチック基板と上下モールドの状態を、（ｃ）は、冷却されて硬化した成形加工後のプラスチック基板が下側モールドから離型して溝状の流路が形成された状態を、それぞれ示している。
【図５】本実施形態に係る誘導結合型プラズマＣＶＤ装置の概略を示す正面断面図である。
【図６】同ＣＶＤ装置において処理容器の蓋体を開放した状態の平面図である。
【図７】同ＣＶＤ装置の部分拡大断面図である。
【図８】同ＣＶＤ装置の昇降装置を示す説明図である。
【図９】同ＣＶＤ装置の誘導コイルを示す概略斜視図である。
【図１０】インジェクション成形加工の手順を示す概略図であり、（ａ）は、成形加工中のプラスチック基板と上下モールドの状態を、（ｂ）は、溶融した合成樹脂のインジェクション孔からの供給が停止した状態を、（ｃ）は、冷却されて硬化した成形加工後のプラスチック基板が上下モールドから離型した状態を、それぞれ示している。
【図１１】キャスティング成形加工の手順を示す概略図であり、（ａ）は、溶融した合成樹脂がキャスティング口から供給されている状態を、（ｂ）は、溶融した合成樹脂のキャスティング口からの供給が停止した状態を、（ｃ）は、冷却されて硬化した成形加工後のプラスチック基板が下側モールドから離型した状態を、それぞれ示している。
【図１２】同誘導コイルの変形例を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１ プラスチック基板
１ｊ 流路
３ 薄膜部
１０ マイクロ・トータル・アナリシス・システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微量な物質の分析を微細なデバイスで行うマイクロ・トータル・アナリシス・システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、微量な物質の分析を微細なデバイスで行うさまざまなマイクロ・トータル・アナリシス・システム（Ｍｉｃｒｏ・Ｔｏｔａｌ・Ａｎａｌｙｓｉｓ・Ｓｙｓｔｅｍ、以下μＴＡＳと称する）が開発されている。
【０００３】
このμＴＡＳは、シリコンやガラスなどの基板上に、高精度な微細加工を施し、化学合成や、化学分析の単位操作である混合、反応、検出や分離回収といったさまざまな要素をマイクロ化して基板上に集積化したものである。このμＴＡＳの応用例として、遺伝子の分析に用いられるＤＮＡチップや、微量の血液を分析するヘルスケアチップなどが提案されている。
【０００４】
また、μＴＡＳの一例として、特許文献１には、試料流体が流入する試料流入部と、試料流体が流出する試料流出部と、試料流入部と試料流出部とを接続する試料流路とからなる複数のフロースルーセルが配設された帯状シートからなるラボオンチップの技術が開示されている。
【０００５】
このようなμＴＡＳの場合、従来は、化学的に安定な基板として、シリコンウェハーやガラス、石英などが用いられることが多かったが、これらの材料からμＴＡＳの基板を形成するには、硬い表面を高精度に切削加工しなければならず、製作が容易でなかった。
【０００６】
一方で、遺伝子の分析に用いられるＤＮＡチップなどでは、使い捨てであることが要求されるものもあり、大量生産することができる安価なμＴＡＳの実現が望まれている。
【０００７】
そこで、特許文献１に開示のラボオンチップでは、上述のような加工上の理由から、基板としては、製造の容易な樹脂が好ましいとの記載がある。また、フロースルーセル内部に有機溶媒が使用される場合は、無機系の材料あるいは有機系の材料の架橋されたものを使用する事が好ましいとの記載がある。さらに、親油性あるいは親水性を付与したい部分については、プラズマ処理、コロナ処理あるいはイオン処理により表面にヒドロキシ基やカルボキシル基を形成する方法、蒸着、スパッタ、ＣＶＤ等の方法により金属あるいは金属酸化物層を形成する方法、アミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシ基等の親水基を持つポリマー、オリゴマーを塗布する方法、メッキにより金属を形成する方法、シラン、チタンをジルコニア等の前駆体をセルに塗布した後に加水分解する事によりヒドロキシ基を含む金属酸化物を表面に形成する方法等が採用可能であるとの記載がある。
【特許文献１】特開２００４−１５６９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の特許文献１に提示された薄膜の形成方法のうち、基板の表面に塗料や塗布剤を塗布する方法、メッキにより金属を形成する方法、イオン処理等は、微細なμＴＡＳの場合、基板の微細な溝構造を埋めないようにして緻密な薄膜を一定の厚みで均一に形成するのには限界があると言わざるを得ない。
【０００９】
また、プラズマ処理、コロナ処理、蒸着、スパッタ、ＣＶＤ等の方法は、微細構造に対する薄膜の製作に適していると考えられるが、大量生産が可能なものとしてプラスチック基板を採用しようとすると、これらの技術では一般的に蒸着基板の表面が高温になるため、プラスチック基板の損傷が大きく、実際上、実用的なμＴＡＳが得られないという問題があった。
【００１０】
本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、従来のシリコンウェハーやガラス、石英などの基板を備えたμＴＡＳと比較して、製作が容易かつ安価で大量生産に適した実用的なμＴＡＳを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための本発明は、微量な物質の分析を微細なデバイスで行うマイクロ・トータル・アナリシス・システム（Ｍｉｃｒｏ・Ｔｏｔａｌ・Ａｎａｌｙｓｉｓ・Ｓｙｓｔｅｍ以下μＴＡＳと称する）であって、微量な物質の試料およびもしくは各試薬が輸送される溝状の流路が表面に形成されたプラスチック基板と、少なくともこのプラスチック基板の表面の各流路をコーティングする薄膜部とを備え、この薄膜部は、少なくとも無機化合物、有機化合物、金属のいずれかを、誘導結合プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ・ｖｅｐｏｒ・ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により蒸着したものであることを特徴とするμＴＡＳである。
【００１２】
本発明によれば、プラスチック基板は、型押し加工や、射出成形により簡単に形成できるなど、製作が容易であるので、プラスチック基板を備えたμＴＡＳは、従来のシリコンウェハーやガラス、石英などの基板を備えたμＴＡＳと比較して、安価に大量生産することができる。
【００１３】
また、薄膜部が、誘導結合プラズマＣＶＤ法により形成されたものであるので、同じプラズマ密度を得るのに比較的ガスの供給量が少なくてすむ。その結果、基板と衝突する高温のガス分子の数が少なくなり、蒸着中も基板を比較的低温に維持することができるようになる。例えば平行平板プラズマＣＶＤと比較すると、誘導コイルを用いた誘導結合プラズマＣＶＤ法は、イオン電流密度およびプラズマ密度が１００倍ほど高くなるため、加速された電子がガス分子と衝突する確率が２桁高い。このように誘導結合プラズマＣＶＤ法によりガス分子の励起、分解、イオン化の確率を高くすることにより、ガスの乖離が促進され、必要なプラズマ密度を得るのにガスの供給を少なくすることができる結果、基板と衝突する高温のガス分子の数を少なくし、蒸着中の基板の温度を低く維持することができるようになる。その結果、プラスチック基板が溶融したり変形したり、あるいは硬化して割れるなどの損傷を防止することができ、歩留まりの良好な大量生産に適したμＴＡＳとすることができる。
【００１４】
ここで、上記薄膜部は、プラズマ圧力が、０．１Ｐａ以下の雰囲気の条件で形成されたものであることが好ましい。
【００１５】
このようにすれば、プラズマ圧力が、０．１Ｐａ以下の雰囲気の条件で、薄膜部が形成されるので、基板と衝突する高温のガス分子の数をさらに少なくすることができる結果、基板の温度上昇をより少なくすることができる。
【００１６】
また、上記薄膜部は、プラスチック基板をプラズマ源から２００ｍｍ以上の距離を隔てるという条件で積層されたものであることが好ましい。
【００１７】
このようにすれば、プラスチック基板をプラズマ源から２００ｍｍ以上の距離を隔てて、薄膜部が形成されているので、プラズマ源からの輻射熱の流入が少ない結果、基板を常温に維持することができるようになる。
【００１８】
また、基板と衝突する高温のガス分子の数をさらに少なくすることができるので、蒸着過程で薄膜部をエッチングする要素を低減して、高密度で、均一な薄膜部をより速く形成することができるようになる。特に、溝状の各流路の壁面に対しても、途切れることなく高密度で、均一な膜を形成することができるようになる。
【００１９】
さらに、上記μＴＡＳは、微量のＤＮＡ試料の分析を行うＤＮＡチップであって、上記薄膜部は、上記プラスチック基板において、ＤＮＡ試料およびもしくは各試薬の流路を保護する保護膜を形成するものであることが好ましい。
【００２０】
このようにすれば、薄膜部が、ＤＮＡ試料や各試薬液からプラスチック基板を保護する保護膜を形成するものであるので、ＤＮＡ試料や各試薬液がプラスチック基板に浸透したり、プラスチック基板を溶解したり、プラスチック基板と反応したりすることを防止することができる。また、ＤＮＡや蛋白質がプラスチック基板に吸着されることも防止することができる。
【００２１】
また、プラスチック基板であれば、石英やガラスなどの基板を備えた従来のＤＮＡチップのように基板の切削加工を必要とせず、型押し加工や、射出成形により基板を簡単に製作できるので、ＤＮＡチップを安価に大量に生産することができるようになる。
【００２２】
そして、上記薄膜部は、窒化シリコン、窒酸化シリコンおよび酸化シリコンのいずれかもしくはこれらを組み合わせた無機膜で構成されていることが好ましい。
【００２３】
このようにすれば、これら窒化シリコン、窒酸化シリコンおよび酸化シリコンなどの化合物は、光の透過率が非常に良いので、光学特性に優れたＤＮＡチップを製作することができるようになる。
【００２４】
また、これらの化合物を組み合わせて薄膜部の組成を制御することにより、薄膜部の、成長速度、物性、性状をコントロールすることができるようになる。すなわち、一方の窒化シリコンは、窒酸化シリコンおよび酸化シリコンと比較して成長速度が遅いが、バリアー性に優れているので、ＤＮＡ試料や各試薬液がプラスチック基板に浸透したり反応したり、プラスチック基板を溶解したりすることをより良く防止することができるなどの特性がある。また、ＤＮＡや蛋白質などの有機物がプラスチック基板に吸着されることもより良く防止することができるという特性がある。さらに、水蒸気の透過率も少ない。
【００２５】
他方、窒酸化シリコンおよび酸化シリコンは、窒化シリコンと比較して膜の成長速度が速く、薄膜部の厚みを大きくすることができるという特性がある。また、窒化シリコンと比較してより柔軟性がある。それ故、これらの化合物のいずれかもしくはこれらを組み合わせて薄膜部の組成を制御することにより、薄膜部の成長速度と、バリアー性、柔軟性などの物性と、厚みなどの性状とをコントロールすることができるようになる。
【００２６】
また、上記薄膜部の原料ガスの主要成分は、窒化シリコンの無機膜においては、シラン系ガスおよび窒素ガスであり、窒酸化シリコンの無機膜においては、シラン系ガス、窒素ガスおよび酸素ガスであり、酸化シリコンの無機膜においては、シラン系ガスおよび酸素ガスであることが好ましい。
【００２７】
このようにすれば、蒸着過程で薄膜部をエッチングする要素を低減して、高密度で、均一な薄膜部をより速く形成することができるようになる。
【００２８】
特に、窒化シリコン、窒酸化シリコンの無機膜においては、従来のプラズマＣＶＤ法では、シラン系ガスと窒素ガスとに加えてアンモニアガスが主要成分であったが、本発明のように、シラン系ガスと窒素ガスとを主要成分とすることで、蒸着過程で薄膜部をエッチングする要素となる水素成分を低減することができるようになる。その結果、薄膜部の成長を阻害することなく、高密度で、均一な薄膜部をより速く形成することができるようになる。
【００２９】
さらに、上記プラスチック基板は、ＰＤＭＳ（ＰｏｌｙＤｉＭｅｔｈｙｌＳｉｌｏｘａｎｅ）で構成することも可能である。
【００３０】
このようにすれば、プラスチック基板が、ＰＤＭＳで構成されるので、エンボス成形加工などによりサブミクロンオーダーの構造をプラスチック基板にパターン転写することができ、プラスチック基板同士の接合も容易である結果、さらにより安価に大量にμＴＡＳやＤＮＡチップを生産することができるようになる。
【００３１】
また、上記プラスチック基板は、ＰＭＭＡ（ＰｏｌｙＭｅｔｈｙｌＭｅｔｈＡｃｒｙｌａｔｅ）からなることが好ましい。
【００３２】
このようにすれば、プラスチック基板が、ＰＭＭＡで構成されるので、フォトリソグラフィーで容易にプラスチック基板の表面に高精度にパターンを形成することができる結果、より安価に大量にμＴＡＳやＤＮＡチップを生産することができるようになる。
【００３３】
また、上記薄膜部は、１００℃以下の温度のプラスチック基板に対して成膜されるものであることが好ましい。
【００３４】
このようにすれば、プラスチック基板の温度が１００℃以下の温度で、プラスチック基板に対して薄膜部が成膜されるので、プラスチック基板が溶融したり変形したり、あるいは硬化して割れるなどの損傷を確実に防止することができるようになる結果、より信頼性が高く、歩留まりの良好な大量生産に適したμＴＡＳとすることができる。
【発明の効果】
【００３５】
以上説明したように、本発明によれば、従来のシリコンウェハーやガラス、石英などの基板を備えたμＴＡＳと比較して、製作が容易かつ安価で大量生産に適した実用的なμＴＡＳを提供することができるという顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。図１は、本発明の実施の形態に係るμＴＡＳ１０の構成を示す斜視図であり、図２は、図１におけるプラスチック基板１のＡ−Ａ断面図である。また、図３は、図１におけるプラスチック基板１のＢ−Ｂ断面図である。
【００３７】
図１〜図３を参照して、図示の本発明の実施の形態に係るμＴＡＳ（マイクロ・トータル・アナリシス・システム）１０は、微量な物質の分析を微細なデバイスで行うものであって、微量な物質の試料および各試薬が輸送される溝状の流路１ｊが表面（図１〜図３においてプラスチック基板１の下側の表面）に形成されたプラスチック基板１と、主にこのμＴＡＳ１０の電気系統のデバイスを担持するシリコン基板２と、プラスチック基板１の表面をコーティングする薄膜部３とを備えている。
【００３８】
本実施形態では、このμＴＡＳ１０は、微量な物質として微量な血液試料を受け入れ、この血液試料の中に含まれるＤＮＡの分析を行うＤＮＡチップとして構成されている。そして、表面を薄膜部３でコーティングされたプラスチック基板１と、シリコン基板２とは、樹脂系の接着剤で接合されて図２、図３に示すように一体に形成される。
【００３９】
上記プラスチック基板１は、プラスチック素材の上に高精度な微細加工を施し、化学合成や、化学分析の単位操作である混合、反応、検出といったさまざまな要素をマイクロ化して基板上に集積化したものであり、本実施形態では、ＰＤＭＳ（ＰｏｌｙＤｉＭｅｔｈｙｌＳｉｌｏｘａｎｅ）からなるプラスチック基板１の下側の表面に、溝状の流路１ｊとして、血液試料の受け入れ部１ａと、三種類の試薬の受け入れ部１ｂとが、下方に開口する溝状に形成されている（図２）。また、プラスチック基板１の同じ下側の面に、溝状の流路１ｊとして、これら血液試料と三種類の試薬とを混合して反応させる反応部１ｃと、反応後の試料を４種類の分析のために４つの流路１ｊに分岐させるマニホールド１ｄと、反応後の試料をμＴＡＳ１０の外に流出させる前に一時貯蔵するためのリザーバ部１ｅと、これら微量な物質の試料および各試薬と反応後の試料とが輸送される連絡通路１ｆ（図３）とが、同様に下方に開口する溝状に形成されている。
【００４０】
また、後述するシリコン基板２には、電気系統に対して電力の供給や信号の授受を行う電極部２ｄが設けられているが、この電極部２ｄを外部の図略のリード線と接続するために開けられた１４個の電極孔１ｇがプラスチック基板１の上面から下面を貫通する状態で形成されている。
【００４１】
これら、下側から見て溝状の部分が形成された部分では、溝状の部分の底部にも十分な基板の厚みを維持するために、プラスチック基板１の上面においてそれぞれの部分に対応する箇所がやや盛り上がった状態に形成加工されている。
【００４２】
図４は、このプラスチック基板１の製作方法であるエンボス成形加工の手順を示す概略図であり、図４（ａ）は、エンボス成形加工前のプラスチック基板１と、下側のモールド４ｂとの状態を示している。また、図４（ｂ）は、エンボス成形加工中のプラスチック基板１と、上下モールド４ａ、４ｂとの状態を示しており、加熱されて可塑性を呈したプラスチック基板１が、上下のモールド４ａ、４ｂに型押しされた状態を示している。また、図４（ｃ）は、冷却されて硬化した成形加工後のプラスチック基板１が下側モールド４ｂから離型して溝状の流路１ｊが形成された状態を示している。
【００４３】
このように、プラスチック基板１は、エンボス成形加工により微細な溝状の構造がプラスチック基板１にパターン転写されたものである。
【００４４】
上記シリコン基板２は、図１に示すように、主にμＴＡＳ１０の電気系統のデバイスを担持する基板であり、シリコンウェハーから構成されている。このシリコン基板２は、基板２の上のリード線の詳細な回路は図示しないが、プラスチック基板１の反応部１ｃを加熱するヒーター部２ａと、試料の中のＤＮＡ情報を４通りに検出する検出部２ｂと、μＴＡＳ１０の電気系統を制御する集積回路部２ｃと、電気系統に外部から電力を受け入れたり、信号を授受する電極部２ｄとを備えている。
【００４５】
また、シリコン基板２は、プラスチック基板１の受け入れ部１ａ、１ｂに下側から血液試料や試薬を供給するためのそれぞれの貫通孔２ｅ、２ｆと、リザーバ部１ｅから検出後の試料をμＴＡＳ１０の外に流出させるための貫通孔２ｇとを備えている。
【００４６】
このように、本発明の実施の形態に係るμＴＡＳ１０は、血液試料と４種類の試薬とをそれぞれ貫通孔２ｅ、２ｆを通して、それぞれ受け入れ部１ａ、１ｂに受け入れた後、反応部１ｃで混合し、ヒーター部２ａにより加熱してこれらを反応させる。また、反応後の試料の中のＤＮＡ情報を４通りの検出部２ｂで検出し、その後、検出後の試料をリザーバ部１ｅからμＴＡＳ１０の外に貫通孔２ｇを通して流出させるように構成されている。
【００４７】
また、集積回路部２ｃが、電極部２ｄを介して外部から電力を受け入れたり、信号を授受しながら、反応部１ｃを加熱するヒーター部２ａと、ＤＮＡ情報を検出する検出部２ｂなどの電気系統を制御している。
【００４８】
上記薄膜部３は、図２、図３に示すように、プラスチック基板１の下側の表面において、ＤＮＡ試料および各試薬と接触する受け入れ部１ａ、１ｂなどの流路１ｊの部分を保護するために形成された保護膜である。この薄膜部３は、本実施形態では、バリア性の高い、窒化シリコン、窒酸化シリコンおよび酸化シリコンのいずれかもしくはこれらを組み合わせた無機化合物が、誘導結合プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ・ｖｅｐｏｒ・ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によりプラスチック基板１に蒸着されることにより形成されている。
【００４９】
そして、これらの化合物を組み合わせて薄膜部３の組成を制御することにより、薄膜部３の成長速度、物性、性状をコントロールすることができるようになっている。すなわち、一方の窒化シリコンは、窒酸化シリコンおよび酸化シリコンと比較してＣＶＤ法による成長速度が遅いが、バリアー性に優れているので、ＤＮＡ試料や各試薬液がプラスチック基板１に浸透したり反応したり、プラスチック基板１を溶解したりすることをより良く防止することができるなどの特性がある。また、ＤＮＡや蛋白質などの有機物がプラスチック基板１に吸着されることもより良く防止することができるという特性がある。さらに、水蒸気の透過率も少ない。
【００５０】
他方、窒酸化シリコンおよび酸化シリコンは、窒化シリコンと比較して膜の成長速度が速く、薄膜部の厚みを大きくすることができるという特性がある。また、窒化シリコンと比較してより柔軟性がある。それ故、これらの化合物のいずれかもしくはこれらを組み合わせて薄膜部３の組成を制御することにより、薄膜部３の成長速度と、バリアー性、柔軟性などの物性と、厚みなどの性状とをコントロールすることができるようになる。
【００５１】
これら薄膜部３の原料ガスの主要成分は、窒化シリコンの無機膜においては、シラン系ガスおよび窒素ガスが用いられ、窒酸化シリコンの無機膜においては、シラン系ガス、窒素ガスおよび酸素ガスが用いられ、酸化シリコンの無機膜においては、シラン系ガスおよび酸素ガスが用いられる。
【００５２】
ここで、図５〜図９を参照して、プラスチック基板１に、薄膜部３を形成する誘導結合型プラズマＣＶＤ装置１５と、この装置１５を用いた誘導結合型プラズマＣＶＤ法の詳細について説明する。図５は、本実施形態に係る誘導結合型プラズマＣＶＤ装置１５の概略を示す正面断面図であり、図６は、後述する処理容器１６の蓋体６２を開放した状態の平面図である。また、図７は、同ＣＶＤ装置１５の部分拡大断面図であり、図８は、同ＣＶＤ装置１５の昇降装置を示す説明図である。そして、図９は、同ＣＶＤ装置１５の誘導コイル１８を示す概略斜視図である。
【００５３】
上記誘導結合型プラズマＣＶＤ装置１５は、内部を略真空にした状態でプラズマを発生させ、内部でプラスチック基板１に対して薄膜部３の形成処理を施すものであり、図５〜図６に示すように、プラスチック基板１を収容する処理容器１６と、この処理容器１６内に配設されプラスチック基板１等を設置させる基板設置部１７と、処理容器１６の上方に配設され処理容器１６内に磁場を発生させる平板型の誘導コイル１８と、処理容器１６内に配設されガス供給源３０〜３２から容器１６内に所定の原料ガスを供給するガス供給部１９と、処理容器１６内を所定気圧の高真空状態にする真空ポンプ２０とを備えている。そして、ガス供給部１９が基板設置部１７に設置されたプラスチック基板１に対して均一に原料ガスを供給するように構成されている。
【００５４】
また、基板設置部１７に設置されたプラスチック基板１の下方側には、真空ポンプ２０によって排気されるガスを整流する整流板２１が設けられている。そして、この誘導結合型プラズマＣＶＤ装置１５は、ガス供給部１９から処理容器１６内に原料ガスを導入し、この原料ガスを誘導コイル１８によってプラズマ化して、プラスチック基板１上に薄膜部３を形成してＤＮＡチップを製造する。
【００５５】
上記処理容器１６は、内部にプラスチック基板１を収容可能な大きさに形成された上方に開口する容器本体６１と、この上方開口部を閉塞する蓋体６２とを有し、全体として直方体状の箱体をなしている。
【００５６】
容器本体６１は、その底壁部の略中央に排気口６１ａが設けられ、排気管２２を通じて真空ポンプ２０に接続されている。この底壁部の周縁から立設された周壁部のうちの一つには、横長のプラスチック基板挿通口６１ｂが設けられ、このプラスチック基板挿通口６１ｂを通じてＣＶＤ装置１５がこれに並設されたプラスチック基板セット装置２３に接続されるとともに、プラスチック基板挿通口６１ｂにはこの挿通口６１ｂを気密に閉塞可能な開閉蓋体６３が配設されている。
【００５７】
そして、プラスチック基板１が基板セット装置２３から基板挿通口６１ｂを通じて基板設置部１７にセットされ、開閉蓋６３が閉められた状態で、プラズマＣＶＤ処理が実行され、プラスチック基板１が製造される。
【００５８】
その後、再び開閉蓋６３が開放されることにより、プラスチック基板１が、基板挿通口６１ｂを通じて基板セット装置２３に搬送されるように構成されている。
【００５９】
蓋体６２は、その中央領域に貫通孔が形成され、この貫通孔内に透過窓６２ａが気密状態に嵌め込まれている。この透過窓６２ａの上面には誘導コイル１８が配置され、この誘導コイル１８によって発生した磁場は透過窓６２ａを通じて処理容器１６内に生じるようになっている。
【００６０】
上記基板設置部１７は、設置本体部１７１と、この本体部１７０から上方に突出する複数本の設置突出部１７２と、下面がこの設置突出部１７２の先端に支持された板状の設置板部１７３（図７）とを有し、この設置板部１７３上にプラスチック基板１を載置するものとなされている。この設置本体部１７１と、設置板部１７３との間には、整流板２１が配置されている。整流板２１は、真空ポンプ２０によって排気されるガスを整流するためのものであり、所定のパターンで多数の貫通孔２１０が配置された偏平体をなしている（図７）。本実施形態では特に、整流板２１は、プラスチック基板１を収容可能な偏平皿状体を構成し、プラズマＣＶＤ処理の際に、設置板部１７３とともにプラスチック基板１を収容してプラスチック基板１の回りを囲むことにより原料ガスがプラスチック基板１回りに対流し易いように構成されている。なお、整流板２１は、後述するように、基板設置部１７に対して相対移動するように構成されているが、この相対移動時も含めて基板設置部１７の設置突出部１７２が整流板２１と干渉しないように干渉回避孔２１１が設けられている（図６）。
【００６１】
上記基板設置部１７および整流板２１は、次に説明する昇降機構２４により上下昇降可能に構成されている。すなわち昇降機構２４は、図８に示すように、長手方向両端部が容器本体６１の所定箇所に軸支された左右一対の駆動軸２４１と、この駆動軸２４１を正逆方向に回転駆動させる駆動モータ（図示せず）と、下端部がこの駆動軸２４１に固定され駆動軸２４１の正逆回転に伴い揺動する一対の揺動部材２４２とを備え、各揺動部材２４２の途中部分に基板設置部１７が枢支されるとともに、揺動部材２４２の先端（上端）部分に整流板２１が枢支されている。
【００６２】
従って、基板設置部１７および整流板２１は、この昇降機構２４における揺動部材２４２の揺動に伴って、相対高さを変更しつつ、双方とも上下昇降動するものとなされている。言い換えると、昇降機構２４は、揺動部材２４２を倒伏させて設置板部１７３および整流板２１の相対位置を離間させることにより、プラスチック基板１を容易にセットおよび取出可能にするセット姿勢（図８で実線で示す）と、このセット姿勢から揺動部材２４２を駆動軸２４１回りに引き起こして設置板部１７３と整流板２１との相対位置を近接させるとともに整流板２１の上端縁をガス供給部１９の下面に当接させることによりプラスチック基板１回りにガスを対流させやすくした処理姿勢（図８で二点鎖線で示す）との間で切換可能に構成されている。
【００６３】
この昇降機構２４のセット姿勢においては、基板設置部１７および整流板２１はともに容器本体６１の基板挿通口６１ｂよりも下方に位置する下限位置にあり、設置板部１７３に対するプラスチック基板１の載置、および設置板部１７３からプラスチック基板１の取出が容易に実行できるようになっている。一方、処理姿勢においては、基板設置部１７、言い換えるとこの設置板部１７３に載置されたプラスチック基板１が、ガス供給部１９に略対向する位置にあるとともに、高さ方向において透過窓６２ａの下面から比較的離間した位置（例えば２００ｍｍ程度の位置）にあるように設定されている。すなわち、従来の装置では、透過窓６２ａからプラスチック基板１までの距離が５０ｍｍ程度と比較的近接した位置に設けられていたが、本実施形態に係る装置では上記のように比較的離間した位置に設けられる。そのため、プラスチック基板１の温度上昇を抑制することができ、これにより温度上昇に伴うプラスチック基板１の損傷を効果的に防止することができるようになっている。また、整流板２１によりガス供給部１９から供給された原料ガスがプラスチック基板１回りに対流するので、均一な膜厚の薄膜部３を形成することができ、ピンホールの発生を効果的に防止することができるとともに、プラスチック基板１の全体にわたる膜厚調整が容易になる。このように、薄膜部３は、プラスチック基板１をプラズマ源（本実施形態では透過窓６２ａの下面を基準とする）から２００ｍｍ以上の距離を隔てるという条件で積層されたものである。また、薄膜部３は、１００℃以下の温度のプラスチック基板１に対して成膜される。本実施形態では、略５０℃以下（例えば４０℃）の常温雰囲気下でプラズマＣＶＤ法が行われるようになっている。
【００６４】
上記誘導コイル１８は、図９に示すように、インピーダンス整合器２５を介して高周波電源２６に接続されている。この誘導コイル１８は、金属等の導電性線材が略同一平面内に巻回された平板型のコイルである。特に、本実施形態では、この巻回し部１８０が略矩形状に形成されるとともに、この巻回し部１８０が略同一平面内に密集した状態で並設されている。すなわち、誘導コイル１８は、導線が略矩形状に一回り（回り方向は特に限定するものではないが図示例では左回り）して形成された巻回し部１８０と、この巻回し部１８０から延びる導線を集合させてインピーダンス整合器２５に接続される分岐部１８１とを有し、基板設置部１７に設置されたプラスチック基板１よりも広い領域において磁場を発生可能に構成されている。巻回し部１８０の配設パターンは特に限定するものではないが、ここでは、矩形状の巻回し部１８０がその短辺方向に所定間隔置きに配設されている。
【００６５】
このように、誘導コイル１８に複数の巻回し部１８０を設けるとともに各巻回し部１８０が略矩形状に形成され、この巻回し部１８０が同一平面内に並設されているので、処理容器１６内において磁場を比較的均一に発生させることができるとともに、磁場強度のピークを近接して設けることができ、これによりこの磁場によってプラズマをコイル配設領域の全域に亘って満遍なく発生させ、プラスチック基板１においてプラズマによって均一な膜厚で形成することができる。
【００６６】
上記ガス供給部１９は、供給するガスの種類によって複数設けられている。本実施形態では、３種類のガスが２つのガス経路を通って処理容器１６内に供給可能に構成されており、従って、ガス供給部１９（１９ａ、１９ｂ）が上下２つ重ねた状態で蓋体６２に取り付けられている。なお、これらの２種類のガス供給部１９ａ，１９ｂは、導入されるガスの種類や後述するガス噴出チューブ１９２（図７）の本数等を除き、その構成が略同様であるので、ここでは下方に配設されたガス供給部１９ｂを中心に説明する。
【００６７】
本実施形態に係るガス供給部１９（１９ｂ）は、図７に示すように、基板設置部１７に設置されたプラスチック基板１に略対向した状態で設けられるとともに、ガス噴出孔１９５が散点的に設けられている。
【００６８】
このガス供給部１９は、例えば石英、或いはアルミナ等のセラミックスなどの化学的に安定な材料で形成されている。そして、このガス供給部１９は、図６および図７に示すように、左右方向に延びる前後一対のヘッダ１９１と、両端部がこのヘッダ１９１に連通接続された複数本のガス噴出チューブ１９２と、一対のヘッダ１９１の長手方向両端部を連結する連結部材１９３とを備え、平面視略方形状の枠状体をなしている。
【００６９】
ヘッダ１９１は、図７に示すように、長手方向に沿って内部にガス流通路１９１ａが形成され、このガス流通路１９１ａとガス噴出チューブ１９２とが連通する状態でガス噴出チューブ１９２の端部を気密保持している。このガス流通路１９１ａは、蓋体６２に設けられたガス流通路６２ｂを介して、ガス供給源３１〜３２（図５）に連通接続されている。
【００７０】
そして、この蓋体６２に設けられたガス流通路６２ｂには、処理容器１６内に開口する排気口６２ｃが設けられ、ガス流通路６２ｂを排気口６２ｃ側とガス供給部１９側との間で切り換える切換弁６２１が配設されている。この排気口６２ｃは、プラズマＣＶＤ処理後にガス供給部１９やガス流通路６２ｂに残存するガスを早期に排出するために設けられたものであり、プラズマ処理後に切換弁６２１を切り換えて開口（図７に実線で示す状態）されるように構成されている。なお、切換弁６２１はプラズマＣＶＤ処理時には、図７に二点鎖線で示すように、排気口６２ｃを閉塞するように構成され、ガス供給源３１〜３２から供給されるガスはこの切換弁６２１の周囲を通ってガス供給部１９に供給される。
【００７１】
ガス噴出チューブ１９２は、その長手方向に沿って所定間隔置きに原料ガスを処理容器１６内に噴出するガス噴出孔１９５が均一に設けられている。このガス噴出孔１９５は、水平方向に開口するものとなされている。また、ガス噴出孔１９５の配設位置は、ここでは他方のガス供給部１９における噴出口１９５に対して千鳥配置となるように設けられている。
【００７２】
ここで、これらのガス供給部１９ａ，１９ｂに導入される原料ガスについて説明する。この誘導結合型プラズマＣＶＤ装置１５において薄膜部３を形成するには、ガス供給源３０〜３２のそれぞれにシランガス（ＳｉＨ４）、窒素ガス（Ｎ２）、酸素ガス（Ｏ２）が封入されている。そして、窒化シリコンの無機膜を形成するにあたって、ガス供給源３０，３１からガス供給部１９ａにシランガスおよび窒素ガスが導入され、ガス噴出孔１９５を通じて処理容器１６内に供給されるように構成されている。この状態で窒酸化シリコンの無機膜を形成する場合には、ガス供給部１９ａからシランガスおよび窒素ガスが導入されるのに加えて、ガス供給源３２からガス供給部１９ｂに酸素ガスが導入されるように構成されている。また、酸化シリコンの無機膜を形成する場合には、ガス供給部１９ａからシランガスが導入されるのに加えて、ガス供給源３２からガス供給部１９ｂに酸素ガスが導入されるように構成されている。
【００７３】
なお、これらのガス供給量や供給タイミング等、この装置１５における種々の制御は、ＣＰＵ、ＲＯＭ等からなる図示しない制御手段によって行われており、同じく図示しない入力手段からの設定条件に基づいて、制御手段が種々の制御を実行するように構成されている。
【００７４】
ここで、この装置１５では、窒化シリコン膜を形成するにあたって、アンモニアガス（ＮＨ３）や水素ガス（Ｈ２）を導入するのではなく、窒素ガス（Ｎ２）を導入するように構成されている。これは、原料ガスとして水素原子を用いた場合、励起させやすい反面、水素原子の量が多くなりすぎると、雰囲気温度が上昇してプラスチック基板１に悪影響を与えるためである。従って、原料ガスとして窒素ガスを用いることにより温度上昇を抑制して、この温度上昇に伴うプラスチック基板１の損傷を効果的に防止することができる。
【００７５】
上記真空ポンプ２０は、排気管２２を通じて処理容器１６に接続されている。真空ポンプ２０には、高出力ポンプが用いられ、原料ガスが注入されている状態で０．１Ｐａ以下の圧力に設定可能に構成されている。このように、薄膜部３は、プラズマ圧力が、０．１Ｐａ以下の雰囲気の条件で形成されたものである。
【００７６】
排気管２２には、処理容器１６内の真空度合を調節するためのバルブ２８が設けられている。なお、バルブ２８も処理容器１６内に設けられた気圧センサ（図示せず）に基づき、制御手段によって制御される。この真空ポンプ２０は、図示しない排気管に接続されている。
【００７７】
次に、図５を参照して、上記構成の誘導結合型プラズマＣＶＤ装置１５を用いて薄膜部３を形成する手順について説明する。
【００７８】
まず、プラスチック基板１を基板セット装置２３によって基板挿通口６１ｂを通じて基板設置部１７に設置する。このとき、昇降機構２４は、揺動部材２４２が倒伏したセット姿勢にある。次に、開閉蓋体６３が気密状態に閉塞されるとともに、駆動軸２４１が反時計回りに回転駆動し、これにより揺動部材２４２が駆動軸２４１回りに回動して引き起こされる。この揺動部材２４２の引き起こし動作に伴って、基板設置部１７および整流板２１がガス供給部１９に近接する方向に上昇し、整流板２１の周壁部上端縁がガス供給部１９のヘッダ１９１（図７）に当接して昇降機構２４が処理姿勢に移行する。このとき、設置板部１７３に載置されたプラスチック基板１と整流板２１の底壁部とが近接する方向に相対移動し、これによりプラスチック基板１が整流板２１内に完全に収容された状態となっている。そして、真空ポンプ２０を駆動するとともにバルブ２８を調整することにより、処理容器１６内を０．１Ｐａ以下の高真空状態として形成準備工程が完了する。
【００７９】
この形成準備工程が完了すると、次に形成工程に入る。具体的には、誘導コイル１８にバイアス電位を印加して誘導磁場を生成するとともに、ガス供給源３０，３１の上流側に設けられた図示しない開閉弁を開放してガス供給部１９にシランガス、窒素ガス、酸素ガスのいずれかもしくはこれらの組み合わせでガスを供給し、このガス供給部１９からガス噴出孔１９５を通して処理容器１６内に原料ガスを所定の時間、量、供給する。
【００８０】
処理容器１６内では、原料ガスがプラズマ化し、整流板２１によってこの原料ガスのプラズマがプラスチック基板１回りに集まった状態となっている。そして、時間の経過とともに、プラスチック基板１の表面上にそれぞれの無機膜を形成する。この無機膜は、プラスチック基板１がある部分ではこのプラスチック基板１の形状に沿って形成され、従ってプラスチック基板１の溝部の壁面部にまで窒化シリコンが堆積し薄膜部３が形成される。
【００８１】
なお、原料ガスは整流板２１の貫通孔２１０を通って排気管２２に導出され真空ポンプ２０によって排気される。この整流板２１によって、ガスがプラスチック基板１上を均一に流れ、均一な膜厚を形成することができるようになっている。
【００８２】
この時、窒酸化シリコンの無機膜の形成速度は、窒化シリコン膜の形成速度よりも速く、従って膜厚が窒化シリコンの無機膜よりも厚い場合であっても迅速に形成することができる。それ故、窒酸化シリコンの無機膜を厚くすることにより、プラスチック基板１に微細なゴミが付着している場合でも、このゴミを封入することができる結果、微細なゴミに起因するピンホールの発生を効果的に防止することができるようになる。
【００８３】
そして、この形成工程の終了後に、誘導コイル１８に電圧の供給を停止するとともに、真空ポンプ２０を停止して、昇降機構２４の揺動部材２４２を倒伏させて処理姿勢からセット姿勢に移行させる。次に、開閉蓋体６３を開放してセット姿勢にある設置板１７３からプラスチック基板１を基板挿通口６１ｂを通じて基板セット装置２３へと取り出す。
【００８４】
以上説明したように、本発明の実施の形態に係るμＴＡＳ１０によれば、プラスチック基板１は、型押し加工や、射出成形により簡単に形成できるなど、製作が容易であるので、プラスチック基板１を備えたμＴＡＳ１０は、従来のシリコンウェハーやガラス、石英などの基板を備えたμＴＡＳ１０と比較して、安価に大量生産することができる。
【００８５】
また、薄膜部３が、誘導結合プラズマＣＶＤ法により形成されたものであるので、同じプラズマ密度を得るのに比較的ガスの供給量が少なくてすむ。その結果、基板と衝突する高温のガス分子の数が少なくなり、蒸着中も基板１を比較的低温に維持することができるようになる。その結果、プラスチック基板１が溶融したり変形したり、あるいは硬化して割れるなどの損傷を防止することができ、歩留まりの良好な大量生産に適したμＴＡＳ１０とすることができる。
【００８６】
また、本発明の実施の形態に係るμＴＡＳ１０によれば、ＤＮＡチップとして、薄膜部３が、ＤＮＡ試料や各試薬液からプラスチック基板１を保護する保護膜を形成するものであるので、ＤＮＡ試料や各試薬液がプラスチック基板１に浸透したり、プラスチック基板１を溶解したり、プラスチック基板１と反応したりすることを防止することができる。また、ＤＮＡや蛋白質がプラスチック基板１に吸着されることも防止することができる。
【００８７】
また、プラスチック基板１であれば、石英やガラスなどの基板を備えた従来のＤＮＡチップのように基板１の切削加工を必要とせず、型押し加工や、射出成形により基板を簡単に製作できるので、ＤＮＡチップを安価に大量に生産することができるようになる。
【００８８】
また、本発明の実施の形態に係るμＴＡＳ１０によれば、プラズマ圧力が、０．１Ｐａ以下の雰囲気の条件で、薄膜部３が形成されるので、基板１と衝突する高温のガス分子の数をさらに少なくすることができる結果、基板の温度上昇をより少なくすることができる。
【００８９】
また、プラスチック基板１をプラズマ源から２００ｍｍ以上の距離を隔てて、薄膜部３が形成されているので、プラズマ源からの輻射熱の流入が少ない結果、基板１を常温に維持することができるようになる。また、基板１と衝突する高温のガス分子の数をさらに少なくすることができるので、蒸着過程で薄膜部３をエッチングする要素を低減して、高密度で、均一な薄膜部３をより速く形成することができるようになる。特に、溝状の各流路１ｊの壁面に対しても、途切れることなく高密度で、均一な膜を形成することができるようになる。
【００９０】
本発明の実施の形態に係るμＴＡＳ１０によれば、窒化シリコン、窒酸化シリコンおよび酸化シリコンなどの化合物は、光の透過率が非常に良いので、光学特性に優れたＤＮＡチップを製作することができるようになる。
【００９１】
また、これらの化合物を組み合わせて薄膜部３の組成を制御することにより、薄膜部３の成長速度と、バリアー性、柔軟性などの物性と、厚みなどの性状とをコントロールすることができるようになる。
【００９２】
また、本発明の実施の形態に係るμＴＡＳ１０によれば、蒸着過程で薄膜部３をエッチングする要素を低減して、高密度で、均一な薄膜部３をより速く形成することができるようになる。
【００９３】
特に、窒化シリコン、窒酸化シリコンの無機膜においては、シラン系ガスと窒素ガスとを主要成分とすることで、蒸着過程で薄膜部３をエッチングする要素となる水素成分を低減することができるようになる。その結果、薄膜部３の成長を阻害することなく、高密度で、均一な薄膜部３をより速く形成することができるようになる。
【００９４】
また、本発明の実施の形態に係るμＴＡＳ１０によれば、プラスチック基板１が、ＰＤＭＳで構成されるので、エンボス成形加工などによりサブミクロンオーダーの構造をプラスチック基板１にパターン転写することができ、プラスチック基板１同士の接合も容易である結果、さらにより安価に大量にμＴＡＳ１０やＤＮＡチップを生産することができるようになる。
【００９５】
上述した実施の形態は本発明の好ましい具体例を例示したものに過ぎず、本発明は上述した実施の形態に限定されない。
【００９６】
（１）例えば、μＴＡＳ１０は、必ずしも血液試料と、三種類の試薬とを受け入れてＤＮＡを分析するＤＮＡチップに限定されない。微量な物質の分析を微細なデバイスで行うものであって、基板上に、高精度な微細加工を施し、化学合成や、化学分析の単位操作である混合、反応、検出や分離回収といったさまざまな要素をマイクロ化して基板上に集積化したものであれば、その他のＤＮＡチップや、微量の血液を分析するヘルスケアチップなど、広く一般のμＴＡＳに適用可能である。
【００９７】
（２）また、プラスチック基板１の成形加工も必ずしもエンボス成形加工に限定されない。微細な溝状の構造をプラスチック基板１にパターン転写することが可能な方法であれば、例えば、図１０に示すインジェクション成形加工や、図１１に示すキャスティング成形加工も採用可能である。
【００９８】
図１０は、インジェクション成形加工の手順を示す概略図であり、図１０（ａ）は、溶融した合成樹脂４ｅがインジェクション孔４ｃから供給されている成形加工中の上下モールド４ａ、４ｂの状態を示している。また、図１０（ｂ）は、溶融した合成樹脂４ｅのインジェクション孔４ｃからの供給が停止した状態を示しており、図１０（ｃ）は、冷却されて硬化した成形加工後のプラスチック基板１が上下モールド４ａ、４ｂから離型した状態を示している。
【００９９】
また、図１１は、キャスティング成形加工の手順を示す概略図であり、図１１（ａ）は、溶融した合成樹脂４ｅがキャスティング口４ｄから供給されている状態を示している。また、図１１（ｂ）は、溶融した合成樹脂４ｅのキャスティング口４ｄからの供給が停止した状態を示しており、図１１（ｃ）は、冷却されて硬化した成形加工後のプラスチック基板１が下側モールド４ｂから離型した状態を示している。
【０１００】
（３）プラスチック基板１は、本実施形態では、ＰＤＭＳ（ＰｏｌｙＤｉＭｅｔｈｙｌＳｉｌｏｘａｎｅ）から構成されているが、必ずしもＰＤＭＳに限定されない。種々の合成樹脂が採用可能であり、例えばＰＭＭＡ（ＰｏｌｙＭｅｔｈｙｌＭｅｔｈＡｃｒｙｌａｔｅ）で構成すれば、フォトリソグラフィーで容易にプラスチック基板１の表面に高精度にパターンを形成することができる結果、より安価に大量にμＴＡＳ１０やＤＮＡチップを生産することができるようになる。
【０１０１】
（４）シリコン基板２は、必ずしも必須ではく、ヒーター部２ａ、検出部２ｂ、集積回路部２ｃなど、電気系統のないμＴＡＳも採用可能である。
【０１０２】
（５）薄膜部３は、本実施形態では、ＤＮＡ試料およびもしくは各試薬の流路１ｊを保護する保護膜としてバリア性の高い、窒化シリコン、窒酸化シリコンおよび酸化シリコンのいずれかもしくはこれらを組み合わせた無機化合物で構成されているが、必ずしもこれらの材料に限定されない。誘導結合プラズマＣＶＤ法により蒸着可能であり、μＴＡＳの用途に応じてプラスチック基板１と流体とに適したものであれば、その他の無機化合物、有機化合物、金属など、いずれも薄膜部３を構成する材料として採用可能である。
【０１０３】
（６）上記実施形態における誘導結合型プラズマＣＶＤ装置１５において、誘導コイル１８の形状は特に限定されるものではなく、例えば従来装置において採用されている渦巻き型コイルであってもよい。
【０１０４】
図１２は、同誘導コイルの変形例を示す概略斜視図である。図１２に示すように、誘導コイル１８ａは、一本の導線を蛇行状に湾曲形成することにより巻回し部１８０ａを形成するものであってもよい。
【０１０５】
さらに、巻回し部１８０の巻回し方向について同一方向である必要はなく、交互に逆方向に巻回されるものであってもよい。ただし、均一な磁場を形成することにより膜圧も均一にすることができることから、平板型コイル１８の巻回し部１８０は、略矩形状に形成されるとともにこの巻回し部１８０が略同一平面内に並設されているのが好ましい。
【０１０６】
（７）誘導結合型プラズマＣＶＤ装置１５のガス噴出孔１９５の開口方向や、配設位置、並びに大きさ、形状等は特に限定するものではなく、噴出する原料ガスが満遍なく処理容器１６内に充満するように適宜設計可能である。例えば、ガス噴出孔１９５は、プラスチック基板１に対向する領域の略中央部分において密に設け、外周部分で粗に設けるものであってもよい。
【０１０７】
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の設計変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の実施の形態に係るμＴＡＳの構成を示す斜視図である。
【図２】図１におけるプラスチック基板１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１におけるプラスチック基板１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】エンボス成形加工の手順を示す概略図であり、（ａ）は、エンボス成形加工前のプラスチック基板と下側のモールドの状態を、（ｂ）は、エンボス成形加工中のプラスチック基板と上下モールドの状態を、（ｃ）は、冷却されて硬化した成形加工後のプラスチック基板が下側モールドから離型して溝状の流路が形成された状態を、それぞれ示している。
【図５】本実施形態に係る誘導結合型プラズマＣＶＤ装置の概略を示す正面断面図である。
【図６】同ＣＶＤ装置において処理容器の蓋体を開放した状態の平面図である。
【図７】同ＣＶＤ装置の部分拡大断面図である。
【図８】同ＣＶＤ装置の昇降装置を示す説明図である。
【図９】同ＣＶＤ装置の誘導コイルを示す概略斜視図である。
【図１０】インジェクション成形加工の手順を示す概略図であり、（ａ）は、成形加工中のプラスチック基板と上下モールドの状態を、（ｂ）は、溶融した合成樹脂のインジェクション孔からの供給が停止した状態を、（ｃ）は、冷却されて硬化した成形加工後のプラスチック基板が上下モールドから離型した状態を、それぞれ示している。
【図１１】キャスティング成形加工の手順を示す概略図であり、（ａ）は、溶融した合成樹脂がキャスティング口から供給されている状態を、（ｂ）は、溶融した合成樹脂のキャスティング口からの供給が停止した状態を、（ｃ）は、冷却されて硬化した成形加工後のプラスチック基板が下側モールドから離型した状態を、それぞれ示している。
【図１２】同誘導コイルの変形例を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１ プラスチック基板
１ｊ 流路
３ 薄膜部
１０ マイクロ・トータル・アナリシス・システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微量な物質の分析を微細なデバイスで行うマイクロ・トータル・アナリシス・システムであって、
微量な物質の試料およびもしくは各試薬が輸送される溝状の流路が表面に形成されたプラスチック基板と、
少なくともこのプラスチック基板の表面の各流路をコーティングする薄膜部とを備え、
この薄膜部は、少なくとも無機化合物、有機化合物、金属のいずれかを、誘導結合プラズマＣＶＤ法により蒸着したものであることを特徴とするマイクロ・トータル・アナリシス・システム。
【請求項２】
上記薄膜部は、プラズマ圧力が、０．１Ｐａ以下の雰囲気の条件で形成されたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ・トータル・アナリシス・システム。
【請求項３】
上記薄膜部は、プラスチック基板をプラズマ源から２００ｍｍ以上の距離を隔てるという条件で積層されたものであることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のマイクロ・トータル・アナリシス・システム。
【請求項４】
上記マイクロ・トータル・アナリシス・システムは、微量のＤＮＡ試料の分析を行うＤＮＡチップであって、
上記薄膜部は、上記プラスチック基板において、ＤＮＡ試料およびもしくは各試薬の流路を保護する保護膜を形成するものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のマイクロ・トータル・アナリシス・システム。
【請求項５】
上記薄膜部は、窒化シリコン、窒酸化シリコンおよび酸化シリコンのいずれかもしくはこれらを組み合わせた無機膜で構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のマイクロ・トータル・アナリシス・システム。
【請求項６】
上記薄膜部の原料ガスの主要成分は、窒化シリコンの無機膜においては、シラン系ガスおよび窒素ガスであり、窒酸化シリコンの無機膜においては、シラン系ガス、窒素ガスおよび酸素ガスであり、酸化シリコンの無機膜においては、シラン系ガスおよび酸素ガスであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のマイクロ・トータル・アナリシス・システム。
【請求項７】
上記プラスチック基板は、ＰＤＭＳからなることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のマイクロ・トータル・アナリシス・システム。
【請求項８】
上記プラスチック基板は、ＰＭＭＡからなることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のマイクロ・トータル・アナリシス・システム。
【請求項９】
上記薄膜部は、１００℃以下の温度のプラスチック基板に対して成膜されるものであることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のマイクロ・トータル・アナリシス・システム。
【請求項１】
微量な物質の分析を微細なデバイスで行うマイクロ・トータル・アナリシス・システムであって、
微量な物質の試料およびもしくは各試薬が輸送される溝状の流路が表面に形成されたプラスチック基板と、
少なくともこのプラスチック基板の表面の各流路をコーティングする薄膜部とを備え、
この薄膜部は、少なくとも無機化合物、有機化合物、金属のいずれかを、誘導結合プラズマＣＶＤ法により蒸着したものであることを特徴とするマイクロ・トータル・アナリシス・システム。
【請求項２】
上記薄膜部は、プラズマ圧力が、０．１Ｐａ以下の雰囲気の条件で形成されたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ・トータル・アナリシス・システム。
【請求項３】
上記薄膜部は、プラスチック基板をプラズマ源から２００ｍｍ以上の距離を隔てるという条件で積層されたものであることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のマイクロ・トータル・アナリシス・システム。
【請求項４】
上記マイクロ・トータル・アナリシス・システムは、微量のＤＮＡ試料の分析を行うＤＮＡチップであって、
上記薄膜部は、上記プラスチック基板において、ＤＮＡ試料およびもしくは各試薬の流路を保護する保護膜を形成するものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のマイクロ・トータル・アナリシス・システム。
【請求項５】
上記薄膜部は、窒化シリコン、窒酸化シリコンおよび酸化シリコンのいずれかもしくはこれらを組み合わせた無機膜で構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のマイクロ・トータル・アナリシス・システム。
【請求項６】
上記薄膜部の原料ガスの主要成分は、窒化シリコンの無機膜においては、シラン系ガスおよび窒素ガスであり、窒酸化シリコンの無機膜においては、シラン系ガス、窒素ガスおよび酸素ガスであり、酸化シリコンの無機膜においては、シラン系ガスおよび酸素ガスであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のマイクロ・トータル・アナリシス・システム。
【請求項７】
上記プラスチック基板は、ＰＤＭＳからなることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のマイクロ・トータル・アナリシス・システム。
【請求項８】
上記プラスチック基板は、ＰＭＭＡからなることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のマイクロ・トータル・アナリシス・システム。
【請求項９】
上記薄膜部は、１００℃以下の温度のプラスチック基板に対して成膜されるものであることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のマイクロ・トータル・アナリシス・システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−１５３８２３（Ｐ２００６−１５３８２３Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３４９０６４（Ｐ２００４−３４９０６４）
【出願日】平成１６年１２月１日（２００４．１２．１）
【出願人】（３０１０７１４１３）株式会社 セルバック (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１日（２００４．１２．１）
【出願人】（３０１０７１４１３）株式会社 セルバック (9)
【Ｆターム（参考）】
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