1．はじめに

メディカル・バイオ分野におけるゲノム解析、環境分野における化学物質検出などで使用されるμTAS（Micro Total Analysis System）チップは、数mmから数cmの基板上に、多様な微細流路と電極を集積することによって、１枚のプレート上で評価を効率的に行なうためのチップである。

μTAS接着装置「SUS504A」は、研究開発機関向けに開発し、μTASチップ装着における「洗浄」、「表面活性」、「貼り合わせ」、「加圧」の４工程を１台で可能にしたものである。

本稿では、その「SUS504A」を紹介する。

2．開発背景

昨今、新事業として、μTAS製造を検討する企業・団体・個人が増加傾向にあるが、μTASチップ製造工程には、「洗浄」、「表面活性」、「貼り合わせ」、「加圧」という各工程に専用の装置が必要なため、初期研究開発においてコスト面、スペース面が大きな課題となっている。

また、表面活性化工程において、薬品やプラズマを使うことにより、材料にダメージが発生しやすいという課題がある。

SUS504A（写真1）は、独自の機構（特許出願中）により、従来別々の装置によって行なわれてきた「洗浄」、「表面活性」、「貼り合わせ」、「加圧」の４工程を、デスクトップタイプの小型装置1台で可能にし、工程ごとに必要であった専用装置を不要にした。

また、従来薬品やプラズマで行なわれてきた「洗浄」、「表面活性」を真空紫外線で行なうことにで、材料へのダメージや欠陥要因を軽減することを可能にした。（表1）

3．装置の用途と特徴

用途

• ・ シリコーンゴム（PDMS）μTASチップの接合
  （シリコーンゴム同士、またはシリコーンゴムとガラス、またはシリコーンゴムとSi基板など異種基板との接合）
• ・ 各種基板の接合前処理および接合実験センサチップ、光学部品、デバイス試作
• ・ μTASチップの表面処理（洗浄・改質／172nm Xeエキシマ光を用いた精密ドライ洗浄）

特徴

• ・ 低温処理
  （172nm Xeエキシマ光を用いて、加熱レス、接着剤レスでμTASチップの製作が可能→他用途のように数百度まで加熱しないので、被照射物に対してダメージレス（少ない）となり、被照射物の可能性が広がる）
• ・ オールインワン／イージーオペレーション
  （加圧装置を標準搭載したオールインワン設計。写真2のように基板をセットしたら、洗浄／改質から接合まで、基板に触れずにμTASチップの製作が可能）
• ・ 省スペース
  （大型設備を伴わない省スペース設計。デスクトップサイズ）

4．要素技術

本装置にはランプハウスが内蔵され、172nm Xeエキシマランプが採用されている（表2）。以下に、172nmXeエキシマ光とその応用事例について説明する。

172nm Xeエキシマランプの特徴

従来、紫外線を用いた洗浄／改質には低圧水銀ランプが使用されてきた。現在では、185nmと254nmに主なスペクトルのピークを持つ低圧水銀ランプよりも、より短波長の172nm Xeエキシマ光が広く使用されるようになってきた。172nm Xeエキシマ光を発光するエキシマランプの特徴を以下に示す。

• ①従来のランプにはない短波長紫外線の発光が可能。
• ②線スペクトルに近い単一波長を持ち（図1参照）、低温処理が可能であり、エネルギー変換効率が高く、低電力でも高い光エネルギーを発生する。
• ③水銀を使用しておらず、環境にやさしい。

・省スペース

（大型設備を伴わない省スペース設計。デスクトップサイズ）

LCD製造での導入事例

現在、172nm Xeエキシマ光を用いた精密ドライ洗浄／改質は、いろいろなプロセスで採用されている。中でもLCD製造においては、基板の大型化およびプロセスの高速化の需要から、早くに採用されてきた。LCD製造プロセス例を図3に示す。

LCD製造では、TFT／カラーフィルタ製造プロセスの基板投入前、成膜、エッチング前後といった各プロセスで導入されている。またセル製造では、配光膜塗布前、実装前の洗浄にも導入されている。

濡れ性効果

洗浄効果の簡易的評価法の１つとして、純水の接触角が用いられている。図4に、LCD製造に使用される基板（無アルカリガラス）の洗浄効果を表したグラフを示す。

LCD製造では、基板洗浄の目標値として、純水接触角10°以下が一般的な目標値となることが多い「。高出力タイプ」では、図4に記す条件下において、照射時間5秒以下で純水接触角10°以下を実現できる。図5に、純水の接触角変化を示す。

5．今後について

接着技術の確立は、μTASチップ製造だけでなく、MEMS／ナノテク、バイオ分野にとっても、大きな課題である。今後、デバイスの高機能化、多様化が進み、本技術の用途は、新たな分野やプロセスに拡大していくことが予想される。

現在、当社はPDMSやガラスに限らず、他材種の接着や接合に、光の応用の可能性を追求している。今後も、光技術により、市場ニーズに応えることができるよう開発を進めていく。