WO2011129165A1

WO2011129165A1 - マイクロｔａｓ用基板の表面処理方法および装置並びにマイクロｔａｓ用基板の表面処理用マスク

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Publication number: WO2011129165A1
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Inventors: 信二鈴木; 匡平関; 英樹藤次
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Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2011-10-20
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Abstract

　マイクロチップ用基板に紫外光を照射し、検査体を変質させることなく、基板の表面を良好に改質することを可能とすること。　検査体３１を載置した基板（ワーク）３０をワークステージ４０上に保持させ、その上にマスク２０を載せて、光照射ユニット１０から紫外光を照射して基板表面を活性化させる。マスク２０には、凹部が形成されその内面に遮光手段２０ｃが設けられ、この凹部と基板３０で閉空間が形成され、検査体３１が閉空間の中に配置される。このため、検査体３１に紫外光が照射されることがなく、また、紫外光をワーク３０に照射する際に発生するオゾンや酸素原子に上記検査体３１は暴露されることがない。このため、検査体３１に変質といった不具合が発生することがない。

Description

マイクロＴＡＳ用基板の表面処理方法および装置並びにマイクロＴＡＳ用基板の表面処理用マスク

　この発明は表面処理方法および表面処理装置及び表面処理用のマスクに関し、特に、マイクロＴＡＳ基板に光を照射して表面処理を行う方法および装置並びにマイクロＴＡＳの表面処理に用いられるマスクに関するものである。

　近年、例えばシリコン、シリコーン、ガラスなどよりなる小さな基板上に、半導体微細加工の技術によってマイクロスケールの分析用チャネルなどを形成したマイクロチップよりなるマイクロリアクタを用いて微量の試薬の分離、合成、抽出、分析などを行う手法が注目されている。
　このようなマイクロリアクタを用いた反応分析システムは、マイクロ・トータル・アナリシス・システム（以下、「マイクロＴＡＳ」あるいは「μＴＡＳ」という。）と称されており、μＴＡＳによれば、試薬の体積に対する表面積の比が大きくなることなどから高速かつ高精度の反応分析を行うことが可能となり、また、コンパクトで自動化されたシステムを実現することが可能となる。

　マイクロＴＡＳ用チップ（以下マイクロチップという）では、マイクロチャンネルとも呼ばれる流路に、試薬が配置された反応領域など、各種機能を有する領域を設けることにより、様々な用途に適したチップを構成できる。マイクロチップの用途としては、遺伝子解析、臨床診断、薬物スクリーニングなどの化学、生化学、薬学、医学、獣医学の分野における分析、あるいは、化合物の合成、環境計測などが代表的である。
　マイクロチップは、典型的には一対の基板が対向して接着された構造を有し、少なくとも１つの上記基板の表面に微細な流路（例えば、幅１０～数１００μｍ、深さ１０～数１０μｍ程度）が形成されている。これまでマイクロチップには、製造が容易であり、光学的な検出も可能であることから、主にガラス基板が用いられている。また、最近では、軽量でありながらガラス基板に比べて破損しにくく、かつ、安価な、樹脂基板を用いたマイクロチップの開発が進められている。

　マイクロチップ用基板を貼り合わせる方法としては、接着剤を使用する方法、熱融着による方法が考えられる。しかしながら、両者は以下の理由により好ましくない。
　接着剤を使用する場合、接着剤が微小流路に染みだして流路が閉塞したり、微小流路の一部が狭くなって流路が不均一となったり、また流路壁面の均質な特性を乱れの発生といった問題が発生する。
　また、熱融着の場合、加熱溶融温度以上で融着すると加熱段階で流路がつぶれてしまうとか、流路が所定の断面形状に保持できないなどの問題が生じ、熱融着による接着では、マイクロチップの高機能化が困難となる。
　そこで、近年は、紫外光を基板表面に照射させて、基板表面を活性化させた後に、貼り合わせる方法が採用されつつある。
　例えば、特許文献１においては、マイクロチップ用基板の貼り合わせに際し、ポリジメチルシロキサン（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ：ＰＤＭＳ）などのシリコーンからなる基板に波長１７２ｎｍに輝線を有するエキシマランプからの光を照射して当該表面に改質処理（酸化処理）を施し、表面に水酸基が存在する基板（例えば、ガラス基板）を上記シリコーン基板の被改質処理表面に密着させて、両基板を接合する方法が提案されている。
　また、マイクロチップ用基板として樹脂基板とガラス基板とを使用する場合、２枚の樹脂基板を使用する場合においても、少なくとも一方の基板表面に例えば波長１７２ｎｍに輝線を有するエキシマランプからの光を照射した後、両基板を接合する方法が知られている。
　例えば、樹脂基板と樹脂基板とを貼り合わせる際は、樹脂表面に波長３００ｎｍ以下（例えば波長１７２ｎｍ）の光を照射することにより、樹脂表面の高分子主鎖を切断してラジカルを生成したり、表面に反応性の高い官能基の生成することにより、樹脂表面自体を化学反応を起こし易い状態にして２枚の樹脂を積層する。この状態で加圧したり加熱したりすることにより、詳細なメカニズムは必ずしも明らかではないが、上記官能基を介する何らかの結合が各樹脂の照射面間に生じ接合される。
　なお、大気中にて樹脂基板に波長１７２ｎｍの光のような波長２００ｎｍ以下の真空紫外光を照射する場合、大気中の酸素から酸素原子が生じ、また、樹脂表面に存在する有機物等の汚染物質の化学的結合が切断される。そして、このような汚染物質と酸素原子とが結合することにより、汚染物質は樹脂基板上から除去される。すなわち、樹脂基板のクリーニングがなされ、その後、樹脂表面の酸化や官能基の生成等がなされる。

　このように、マイクロチップ用基板表面に紫外光を照射することにより、マイクロチップ用基板表面を他のマイクロチップ用基板と接合可能な状態に活性化（例えば、クリーニング、酸化、高分子主鎖の切断、官能基の生成等）させることができる。
　また、マイクロチップは一対の基板を貼り合わせて構成するが、用途によっては、検査体（例えば、唾液、血液、（がん）細胞、抗体など）を、マイクロチップ用基板を貼り合わせる前に一方の基板に予め設置される場合がある。
　例えば特許文献２には、基板に細胞固定用の疎水性樹脂パターンを形成して細胞を固定する技術が開示されている。

特開２００６－１８７７３０号公報特許第４２４７７３７号公報

　以上のように、２枚のマイクロチップ用基板を貼り合わせる場合、両基板のうちの少なくとも一方の基板の表面に、当該表面を活性化させる光である紫外光を照射し、その後、両者を積層して貼り合わせるという方法が有効となる。
　ここで、２枚のマイクロチップ用基板のうち、一方の基板に検査体（例えば、抗体や細胞）を予め設置している場合に、当該基板に対しても紫外光を照射し活性化させる場合がある。
　この場合は、検査体に紫外光が照射されると、検査体が変質してしまい、検査体に関する所望の分析が困難となる。例えば、抗体に紫外光が照射されると、抗体が不活性化（失活）し、抗原を含む検体が抗体に到達したとしても抗原との結合反応を起こさない。

　このような不具合を解消するために、例えば、マイクロチップ用基板に設置されている検査体に紫外光が照射されないように遮光することが考えられる。すなわち、図８に示すように、紫外光を放出する光源と検査体が載置されているマイクロチップ用基板との間にマスクを配置することが考えられる。
　図８では、例として、マイクロチップ用基板１００（ワーク）の表面の一部に金めっき１０１が施され、当該金めっき部分に抗体１０３が配置されている場合を示している。マスク１０４は、検査体（この場合は抗体１０３）のマイクロチップ用基板１００における設置パターンに対応して、検査体に紫外光が照射されないようにパターニングされている。すなわち、紫外光はマスク１０４の遮光手段１０５により、マイクロチップ用基板１００上の抗体１０３を照射することなく、抗体が存在しない基板表面に照射され、その結果当該基板表面は活性化される。

　しかしながら、大気中に設置されたマイクロチップ用基板上に対して紫外光を照射すると、大気中の酸素と紫外光とが反応して、オゾンや（励起一重項）酸素原子が発生する。すなわち、マスクの遮光部分以外を透過した紫外光と空気中の酸素とが反応して、オゾンや酸素原子が発生するわけである。この現象は紫外光として波長２００ｎｍ以下の真空紫外光を使った場合は顕著に発生する。
　オゾンや酸素原子は反応性が高く、マイクロチップ用基板上に設置された検査体とも反応する。検査体が抗体や細胞であるとき、オゾンや酸素原子と抗体や細胞が接触すると、当該抗体や細胞は変質してしまう。
　そのため、検査体である抗体や細胞に関する所望の分析が困難となる。これらの不具合は、ライフタイムの短い酸素原子よりもオゾンによる影響が特に大きい。例えば、抗体とオゾンや酸素原子とが反応すると、抗体が失活し、抗原を含む検体が抗体に到達したとしても抗原との結合反応を起こさない。
　このようなオゾンや酸素原子による不具合を防ぐためには、マイクロチップ用基板を酸素が存在しない雰囲気に設置して紫外光を照射すればよいが、このような雰囲気を実現するためには、マイクロチップ用基板を、内部に酸素が存在しない専用のチャンバ内に設置する必要があり大掛かりとなる。

　本発明は上記したような事情を鑑みなされたものであって、その課題は、マイクロチップ用基板を貼り合わせるため、大気中において表面に検査体が載置されたマイクロチップ用基板に紫外光を照射する場合において、検査体を変質させることなく、マイクロチップ用基板の表面を良好に改質することが可能な方法及び装置を提供することである。

　上記課題を解決するため、本発明においては、血液、細胞、組織などの生体由来の検査体や抗生物質、農薬などの検査体など、紫外光やオゾンにより変質（例えば失活、分解、死亡）する検査体が載置されたマイクロチップ用基板（マイクロＴＡＳ用基板）を表面処理するに際し、上記検査体を紫外光照射により生ずるオゾンなどに曝されない閉空間内に載置し、且つ、上記検査体に紫外光が照射されないように遮光して、上記基板表面を活性化する。
　このため、紫外光を照射する光照射ユニットと上記検査体との間に、少なくとも一部に遮光部を有するマスクを配置し、該マスクと検査体が載置された基板とにより上記検査体が収納される閉空間を形成し、上記遮光部により、または上記遮光部と上記基板とにより検査体に紫外光が照射されないように遮光して基板に紫外光を照射する。
　これにより、検査体を変質させることなく、マイクロチップ用基板の表面を活性化することができる。
　すなわち、本発明においては、次のようにして前記課題を解決する。
（１）紫外光又はオゾンにより変質する検査体が載置されたマイクロチップ用基板の表面処理方法であって、記検査体が閉空間の中に配置されるようにマスクを上記基板に被せ、
上記検査体が載置された閉空間内を遮光しつつ、当該基板表面を光照射により活性化させる。
（２）上記（１）において、マスクに凹部を形成し、かつ、凹部の内表面に遮光膜を形成する。
（３）上記（１）において、上記光を波長２００ｎｍ以下の真空紫外光とする。
（４）紫外光又はオゾンにより変質する検査体が載置されたマイクロチップ用基板の表面処理装置において、上記検査体が載置された基板を保持するステージと、基板表面を活性化させるための光を照射する光照射ユニットと、少なくとも一部に遮光部材が形成されたマスクと、このマスクを上記基板上に搬送させるとともに、当該検査体が閉空間の中に配置されるように設定するためのマスク搬送機構とから、マイクロチップ用基板の表面処理装置を構成する。
（５）上記（４）において、上記マスクに凹部を形成し、かつ、凹部の内表面に遮光膜を形成する。
（６）上記（４）において、上記光を波長２００ｎｍ以下の真空紫外光とする。
（７）紫外光又はオゾンにより変質する検査体が載置され、光照射される基板に対して被されるように設置されるマイクロチップ用基板の表面処理用マスクにおいて、該マスクを、少なくとも一部に凹部を有し、当該マスクが上記基板に対して設置されたときに、マスクの凹部と基板とにより閉空間が構成され、この凹部の内表面に遮光手段が形成されるように構成する。
（８）上記（７）において、マスクの凹部を、平板状部材から突起した壁部により構成する。

　本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）マスクと検査体が載置された基板とにより上記検査体が収納される閉空間を形成し、マスクに形成された遮光部により、または該遮光部と基板とにより検査体に真空紫外光等の紫外光が照射されないように遮光しているので、検査体には真空紫外光は照射されることがなく、また、ワークを大気中に保持していても、真空紫外光をワークに照射する際に発生するオゾンや酸素原子に上記検査体は暴露されることがない。このため、ワークに設置された検査体は、真空紫外光が照射されることやオゾンや酸素原子に暴露されることに起因する変質といった不具合が発生することがない。
（２）ワークを大気中に保持しており、検査体が内包される閉空間外の領域では、真空紫外光の照射により発生するオゾンや酸素原子が発生する。このため、ワークの閉空間外の領域のクリーニングを行うことができ、また、ワーク表面における閉空間外の領域の活性化（表面改質）をすることができる。

本発明の実施形態である光処理装置の構成例を示す図である。図１においてワークとマスクを拡大して示した図である。マイクロチップ用基板を貼り合わせて形成したマイクロチップの一例を示す図である。ワークを表面処理する際の装置の動作例を示す図である。本発明の第１の実施例のワークの貼り合わせ工程を説明する図である。本発明の第２の実施例のワークの貼り合わせ工程を説明する図である。検査体が載置されたマイクロチップ用基板（ワーク）側に凹部を設けた場合を示す図である。紫外光を放出する光源と検査体が載置されているマイクロチップ用基板との間にマスクを配置した場合の問題点を説明する図である。

　図１（ａ）は本発明の実施形態である光処理装置の構成例を示す図である。
　ワーク３０はマイクロチップ用の基板であり、例えば、ＣＯＣ樹脂からなる。このワーク３０には検査体３１が予め載置されており、同図では略されているが、もう一方のワークが貼り合わされてマイクロチップが形成される。
　光照射ユニット１０は、ワーク３０の表面に、波長３００ｎｍ以下の紫外光（ＵＶ光）を照射して、ワーク３０の表面を改質するためのものである。光照射ユニット１０は、少なくとも１本以上のランプ１１ａと、ランプ１１ａから放出される紫外光をワーク３０側（図１では下方向）に反射する反射ミラー１１ｂと、これらを内包するランプハウス１０ａとからなる。
　ランプ１１ａは、紫外光のうち、特に、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光（ＶＵＶ光）を放射するものが好ましく、例えば、波長１７２ｎｍの単色光を放出するキセノンエキシマランプが採用される。光照射ユニット１０の各ランプ１１ａの点灯制御は、ランプ点灯装置１２により行われる。すなわち、ランプ点灯装置１２はランプの点灯・消灯を制御したり、ランプ１１ａへの供給電力の値を調整することにより、ランプ１１ａから放出される１７２ｎｍ光の強度を調整する機能等を有する。

　ワークステージ４０にはワーク３０（マイクロチップ用基板）が載置される。
　なお、装置が大気中に設置される場合、光照射ユニット１０からワーク３０に照射される紫外光、特に真空紫外光は大気中で著しく減衰してしまう。よって、大気中においては、光照射ユニット１０とワーク３０表面とはある程度接近している必要がある。
　ワークステージ４０にはワーク３０の位置を決める位置決め機構（不図示）が設けられる。また、ワークステージ４０は上下方向だけでなく、水平方向や回転方向に移動可能な機構も有する。
　マスク２０はマスク搬送機構２１によりワーク３０上に搬送される。マスク搬送機構２１は公知のものであり、例えば、真空チャック部２２によりマスク２０を保持して搬送し、ワーク３０上にマスク２０を設置後、真空チャック部２２の真空チャックを解除して紫外光の照射エリアから退避する。このようなマスク搬送機構２０は、マスク搬送機構駆動部２３によって移動可能、かつ、真空チャック部２２に真空を供給可能であるように構成される。マスク搬送機構駆動部２３の駆動は、マスク搬送機構駆動制御部２４によって制御される。
　また、ワーク３０をワークステージ４０に搬入、設置、搬出を行う場合、周知のワーク搬送機構（不図示）を用いる。ここで、周知のワーク搬送機構は、ワークを捕捉後、ワークを反転させる機能、反転させたワークを搬送し、所定の位置にワークを載置する機能を有するものとする。

　図２はワークステージ４０上のワーク３０とマスク２０を拡大して示した図である。
　図２（ａ）に示すようにマスク２０は、ワーク３０（以下ではマイクロチップ用基板３０ともいう）に設置された検査体３１を包囲可能な凹部を有する。具体的には、平板部分２０ｂの紫外光を受光する面の裏面（ワーク３０と対向する面）に突起構造の壁部２０ａを設けたものであり、このマスク２０は、検査体３１が載置されたワーク３０と上記壁部２０ａとが接触するように設置される。
　この状態において、マスク２０とワーク３０との間には、マスク２０の平板部分２０ｂ、マスク２０の壁部２０ａ、ワーク３０とからなる閉空間が構成される。この閉空間内にワーク３０に設置された検査体３１が全て内包される。マスク２０は紫外光を透過するものであって、検査体３１と反応することなく、かつ、遮光手段を施しやすいものが適用される。例えば、石英ガラスが使われる。

　閉空間を構成するマスク２０の凹部（平板部分２０ｂ、壁部２０ａで囲まれる部分）には、紫外光の遮光手段２０ｃが構成される。具体的には、例えば、クロムなどの遮光膜が上記閉空間を構成するマスク２０の上記凹部（平板部分、壁部）に施される。
　なお、上記遮光手段２０ｃは必ずしも上記閉空間を形成するマスク凹部内の全面に設ける必要はなく、要するに上記閉空間に紫外光が到達しないように遮光すればよい。
　上記構成により、ワーク３０に載置された検査体３１を内包する閉空間には、紫外光が到達することはない。このため、抗体や細胞などの検査体３１にも当然のことながら紫外光は照射されない。さらに、閉空間に紫外光が到達しないので、閉空間内に大気が存在したとしてもオゾンや酸素原子が発生することはない。さらに、検査体３１は閉空間に配置されているので、閉空間外からオゾンや酸素原子が進入することもない。そして、検査体３１が載置された部分以外のワークの表面は良好に光照射することができ、当該表面を活性化できる。
　図２（ｂ）は同図（ａ）のＡ－Ａ断面図である。ワーク３０（マイクロチップ用基板）上には、例えば金めっき３２が施され、その上に検査体３１（抗体）が載置される。マスク２０には、上記検査体３１が載置される金めっき３２が形成された領域を囲むように例えばＵ字状に壁部２０ａが形成されており、この壁部２０ａの内面には遮光手段２０ｃが設けられる。なお、図２（ｂ）には示されていないが、マスク２０の光照射ユニット１０に対向する面にも遮光手段が設けられる。

　図３は上記マイクロチップ用基板（第１のワーク３０）に第２のマイクロチップ用基板（第２のワーク５０）を貼り合わせて、マイクロチップ６０を構成した状態を示す図である。
　同図に示すように、第１のワーク３０（マイクロチップ用基板）は、例えば、ガラス基板である。上図に示す例では、４箇所の領域を有する金めっき３２のパターンが施されている。金めっき３２のパターン上に検査体３１として例えば抗体３１ａが設置される。
　第２のワーク（第１のワーク３０に貼り合わせる第２のマイクロチップ用基板）５０は、例えば、ＣＯＣ樹脂からなる樹脂基板である。第２のワーク５０の一方の面には、例えば、幅１０～数１００μｍ、深さ１０～１００μｍ程度の微細な溝部５１から構成される流路が形成されている。
　図３に示すように、第１のワーク３０の検査体３１が設置されている面と、第２のワーク５０の溝部５１が形成されている面とを貼り合わせることにより、内部に抗体３１ａが配置された微細な流路を有するマイクロチップ６０が形成される。

　第２のワーク（第２のマイクロチップ用基板）５０の流路が施されている面と反対側の面には、検体（または試薬）流入口５２と検体（または試薬）流出口５３が設けられている。上記流入口５２、流出口５３は溝部５１と連通している。
　上図に示す例では、流路はＵ字型となるように形成されており、上記流入口５２、流出口５３は、Ｕ字型流路５１の端部にそれぞれ連通している。
　流入口５２から流入する検体は、流路５１を通り、金めっき上に載置された４つの抗体３１ａと接触後、流出口５３から排出される。
　抗体３１ａが載置された上記第１のワーク３０（マイクロチップ用基板）上に、上記のようにマスク２０を被せて、その表面に紫外光を照射することにより、マイクロチップ用基板３０の表面を接合可能な状態に活性化することができ、これに上記第２のワーク５０（第２のマイクロチップ用基板）を被せることで、抗体３１ａが設置された状態で、第１のワーク３０と第２のワーク５０を貼り合わせることでき、マイクロチップ６０を形成することができる。

　以下、第１のワーク３０に対して光処理を施し、第２のワーク５０を貼り合わせる本発明の実施例について説明する。
１．第１の実施例
　以下、表面プラズモン共鳴分析用ワークの貼り合せ工程の例について、図４、図５により本発明の第１の実施例を説明する。図４は図１に示した装置の動作を説明する図、図５は本実施例の貼り合わせ工程を説明する図である。
（１）図５（ａ）に示すように、第１のワーク３０に金めっきパターン３２を形成する。
（２）図５（ｂ）に示すように、金めっきパターン３２が形成された第１のワーク３０を抗体溶液にディッピングする。金めっき３２上には、抗体３１ａ（抗原受容体）が固定される。
（３）図５（ｃ）に示すように、抗体３１ａが固定された第１のワーク３０にマスク２０を載置する。マスク２０は、第１のワーク３０に設置した際、マスク２０の平板部分２０ｂ、マスクの壁部２０ａ、第１のワーク３０によって閉空間が構成されるような構造をしている。
　マスク２０は、第１のワーク３０に設置された抗体３１ａが上記閉空間内に全て内包されるように位置合わせを行ったうえで第１のワーク３０の上に被せられる。
　すなわち、図４（ａ）に示すように、光照射ユニット駆動制御部１４により光照射ユニット駆動部１３を駆動して光照射ユニット１０を退避させ、マスク搬送機構２１の真空チャック部２２でマスク２０を保持して、ワークステージ４０上に載置された第１のワーク３０上に搬送する。そして、ワークステージ４０を移動させて(又はマスク搬送機構２１によりマスクを移動させて)、マスク２０と第１のワーク３０の位置合わせを行ない、図４（ｂ）に示すように、マスク２０を第１のワーク３０の上に載せる。

（４）ついで、図４（ｃ）に示すように、真空チャック部２２によるマスク２０の真空チャックを解除して、マスク搬送機構２１の真空チャック部２２を退避させ、光照射ユニット駆動制御部１４により光照射ユニット駆動部１３を駆動して光照射ユニット１０をマスク２０上に移動させる。
　そして、図５（ｄ）に示すように、光照射ユニット１０から放出される紫外光、特に真空紫外光がマスクを介して第１のワーク３０に照射される。
　閉空間を構成するマスク部分（平板部分２０ｂ、壁部２０ａ）には、真空紫外光を遮光する遮光手段２０ｃ（例えば、クロムなどの遮光膜）が施されているので、閉空間に内包された検査体（抗体３１ａ）には、当該真空紫外光が照射されず、閉空間内に大気が存在してもオゾンや酸素原子が発生しない。更には、大気中にて真空紫外光を第１のワーク３０に照射することにより、マスク２０と第１のワーク３０との間で発生するオゾンや酸素原子は、上記閉空間内には進入できないので、閉空間内の抗体３１ａはオゾンや酸素原子に暴露されない。

（５）一方、第１のワーク３０における閉空間外の領域には、真空紫外光が照射される。第１のワーク３０が大気中に設置されている場合、真空紫外光が照射される領域にはオゾンや酸素原子が発生し、このオゾンや酸素原子と第１のワーク３０における閉空間外の領域上の汚染物質とが反応して、当該汚染物質が除去される。例えば、上記した抗体溶液にディッピング後に残留した抗体の残渣等も取り除かれる。
　すなわち、本発明のマスクを用いて第１のワーク３０に真空紫外光を照射すると、検査体（抗体３１ａ）には真空紫外光は照射されず、また、第１のワーク３０を大気中に保持していても、真空紫外光を第１のワーク３０に照射する際に発生するオゾンや酸素原子に上記検査体は暴露されない。よって、第１のワーク３０に設置された検査体（抗体３１ａ）は、真空紫外光が照射されることやオゾンや酸素原子に暴露されることに起因する変質といった不具合が発生しない。
　一方、第１のワーク３０を大気中に保持する場合、検査体が内包される閉空間外の領域では、真空紫外光の照射により発生するオゾンや酸素原子が発生する。そして、第１のワーク３０における閉空間外の領域のクリーニングが行われる。
　更に、クリーニングが終了後も真空紫外光を照射することにより、第１のワーク３０の表面における閉空間外の領域の活性化（表面改質）が行われる。

（６）ここで、上記した光照射ユニットから放出される真空紫外光を第１のワーク３０に照射する工程は、具体的には以下のように行われる。
　すなわち、第１のワーク３０上にマスク２０を設置後、ランプ点灯装置１２により光照射ユニット１０のランプ１１ａが点灯され、波長１７２ｎｍの真空紫外光がマスク２０を介して第１のワーク３０に照射される。ここで、ランプ点灯装置１２は、第１のワーク３０の表面の光照射領域（閉空間以外の領域）における放射照度が所定の値（上記光照射領域をクリーニングし、活性化するのに十分な値）となるように、ランプ１１ａへの供給電力を制御する。そして所定の照射時間経過後、ランプ点灯装置１２はエキシマランプ１１ａを消灯する。ここでランプ点灯装置１２はランプ点灯時間の設定も行うことができるものとする。なお上記した所定の照射時間とは、エキシマランプ１１ａが点灯して上記した第１のワーク３０表面の光照射領域に真空紫外光が照射されてから当該光照射領域が酸素原子によりクリーニングされ、その後、活性化するまでの時間である。
　以上で第１のワーク３０に対する光処理は終わる。

（７）第１のワーク３０に対する光処理が終わったら、図５（ｅ）に示すように、マイクロチップを構成するもう一方の基板（第２のワーク５０）にも、光照射を行い、当該ワーク５０の表面を活性化させる。なお、この工程は抗体３１ａを設置した第１のワーク３０に対する光照射よりも先に行ってもよいし、光照射ユニット１０を増設させて両基板を同時に照射させてもよい。
（８）次に、図５（ｆ）に示すように、第１のワーク３０からマスク２０を退避させる。なお、マスク２０の退避は、第１のワーク３０への光照射が終了後、第２のワーク５０への光照射の前に実施することもできる。この場合は、第１のワーク３０への光照射終了後の残留オゾンや酸素原子の検査体への影響や、第２のワーク５０への光照射時に発生するオゾンや酸素原子の検査体への影響を十分に考慮する必要がある。なお、光照射により生成される酸素原子の影響は、当該酸素原子のライフタイムが短いため、オゾンと比較すると小さい。
（９）次に、図５（ｇ）に示すように、第１のワーク３０と第２のワーク５０とを積層し、加圧によってこれらを接合してマイクロチップを形成する。第２のワーク５０に構成されている溝部５１（流路）は、貼り合わせた際、第１のワーク３０に設置された抗体３１ａを内包するように予め設計されている。よって、両ワーク３０，５０を積層する場合、流路と抗体との位置がずれないように位置合わせが必要となる。

　以上の工程で作られたマイクロチップは、内部の流路に、細菌、ウイルスや微生物に感染した細胞等の検体が注入される。抗体は、検体を抗原として認識し結合する。抗体の特性分析としては、例えば、このような結合特性が評価される。この評価には、例えば、表面プラズモン共鳴法が用いられる。すなわち、金めっき３２が施された側のマイクロチップ表面（金めっきが施されたワーク３０の裏面）より、金めっき３２に対して電磁波を照射する。そして、電磁波が全反射するときに発生するエバネッセント波（近接場）と、表面プラズモンとによる表面プラズモン共鳴を発生させ、共鳴条件（電磁波の入射角）を観測し、観測データをもとに上記した結合特性を評価する。

２．第２実施例
　次に、本発明の光処理方法の第２の実施例を説明する。具体的には、細胞固定用の疎水性樹脂パターンが形成されるワークの貼り合せ工程を例として本発明を説明する。
（１）図６（ａ）に示すように、マイクロチップ用基板（第１のワーク３０）には細胞固定用の疎水性樹脂パターン３０ａが形成される。第１のワーク３０はポリスチレンなどの疎水性樹脂を採用し、この疎水性樹脂にアクリルアミドなどの単量体よりなる親水性重合材料を塗布し、親水性樹脂層３０ｂを形成する。
　その後、親水性重合材料をパターニングして、疎水性樹脂の一部を露出させ、疎水性樹脂パターン３０ａを形成する。この形成方法は例えば前記特許文献２に開示される。
（２）図６（ｂ）に示すように、この疎水性樹脂パターン３０ａに滴下等の方法により細胞３１ｂを固定する。以上のような工程で、検査体３１（細胞３１ｂ）が載置された第１のワーク３０が用意される。
（３）次に、前記図４（ａ）（ｂ）に示したように、本発明のマスク２０を第１のワーク３０上に載置する。この状態で、図６（ｃ）に示すように、第１のワーク３０に固定された細胞３１ｂは、マスク２０と第１のワーク３０とが作る閉空間内に内包される。

（４）前記図４（ｃ）に示すように、光照射ユニット１０をマスク２０上に移動させ、図６（ｄ）に示すように、光照射ユニット１０のランプを点灯する。これにより、例えば波長１７２ｎｍの真空紫外光がマスク２０を介して第１のワーク３０に照射される。
　ここで、ランプ点灯装置１２は、第１のワーク３０の表面の光照射領域（閉空間以外の領域）における放射照度が所定の値（上記光照射領域を活性化するのに十分な値）となるように、ランプへの供給電力を制御する。そして所定の照射時間経過後、ランプ点灯装置１２はランプを消灯する。なお上記した所定の照射時間とは、ランプが点灯して上記した第１のワーク３０の表面の光照射領域に真空紫外光が照射されてから当該光照射領域が活性化するまでの時間である。なお、細胞検査用第１のワーク３０の貼り合わせの場合、細胞体は滴下にて第１のワーク３０に固定されるので、細胞固定前に第１のワーク３０が洗浄されている場合は、第１のワーク３０への真空紫外光照射による第１のワーク３０のクリーニングは必要としない。

（５）次に、図６（ｅ）に示すように光照射ユニット１０により第２のワーク５０に真空紫外光を照射し、第２のワークの表面を活性化（表面改質）させる。
（６）次に、図６（ｆ）に示すように、マスク２０を第１のワーク３０から取り外す。
（７）そして、図６（ｇ）に示すように、第１のワーク３０上に、第２のワーク５０を積層させて加圧により両者を貼り合わせる。これにより両者の貼り合せが完了してマイクロチップが完成する。
　このようにして作られたマイクロチップの内部の溝部５１（流路）に試薬が注入される。試薬は、例えば蛍光染色剤である。そして、蛍光分析等の手法により、染色された細胞の状態が分析される。

　上記実施例では、光源として真空紫外光を放射するキセノンエキシマランプを使っていたが、真空紫外光を放射するランプとして、その他のランプ、例えば低圧水銀ランプなどを使ってもよい。また、高圧水銀ランプやメタルハライドランプのように紫外光を放射するランプを使うこともできる。
　また、上記実施例では、マスクに凹部を形成する実施例について説明したが、検査体が載置されたマイクロチップ用基板（ワーク）側に凹部を形成することもできる。この場合、マスクは平板形状であって、当該マスクを凹部が形成されたワークに被せることで、検査体が載置された領域を閉空間とすることができる。さらに、この場合は、閉空間を形成するマスクとワークの内表面に遮光手段を設けることとなる。
　図７に上記のように検査体が載置されたマイクロチップ用基板（ワーク）側に凹部を設け、マスクと組み合わせることで閉空間が形成されるように構成した実施例を示す。同図（ａ）はマスクとワークとを組み合わせる前の状態を示し、（ｂ）は両者を組み合わせた状態を示す。
　同図に示すように、ワーク３００に凹部３０１が形成され、この凹部３０１の底面に金めっき３２が施され、その上に抗体３１ａが設置される。マスク２００は平板状であり、凹部３０１の全域を覆うように遮光手段２０ｃが設けられる。

　ここで、遮光部材２０ｃは、マスク２００とワーク３００の両方に設けることも可能ではあるが、通常、ワーク３００に遮光手段を設けることは製造上の困難を伴う。そこで、図７に示すように、マスク２００に、凹部３０１から構成される閉空間よりも大きい遮光手段２０ｃを設けて、斜めに入射する光が閉空間内に到達しないようにすることができる。この場合、ワーク３００は、石英ガラスのように真空紫外光を透過する材料ではなく、硼珪酸ガラスのように真空紫外光を吸収する材料を用いることが望ましい。
　なお、マスク２００とワーク３００の両方に凹部を設けて、両者の凹部同士を重ねることで閉空間を形成することも可能である。

　以上の説明では、凹部がＵ字状の場合について説明したが、本発明において、凹部の形状や寸法は特に限定されるものではない。ただし、検査体が載置された領域以外については、ワーク表面を活性化させることが必要となるため、閉空間の大きさが検査体と同一もしくは僅かに大きい程度になることが望ましい。
　また、上記実施例では、遮光手段としてクロムによる遮光膜を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、黒色樹脂、モリブデン、タングステンなどを適用することもできる。

　１０　　光照射ユニット
　１０ａ　ランプハウス
　１１ａ　ＵＶランプ
　１１ｂ　反射ミラー
　１２　　ランプ点灯装置
　１３　　光照射ユニット駆動部
　１４　　光照射ユニット駆動制御部
　２０，２００　マスク
　２０ａ　壁部
　２０ｂ　平板部分
　２０ｃ　遮光手段
　２１　　マスク搬送機構
　２２　　真空チャック部
　２３　　マスク搬送機構駆動部
　２４　　マスク搬送機構駆動制御部
　３０，３００　第１のワーク（マイクロチップ用基板）
　３１　　検査体
　３１ａ　抗体
　３２　　金めっき
　５０　　第２のワーク（マイクロチップ用基板）

Claims

　紫外光又はオゾンにより変質する検査体が載置されたマイクロＴＡＳ用基板の表面処理方法であって、
　上記検査体が閉空間の中に配置されるようにマスクを上記基板に被せ、
　上記検査体が載置された閉空間内を遮光しつつ、当該基板表面を光照射により活性化させることを特徴とするマイクロＴＡＳ用基板の表面処理方法。
　前記マスクには凹部が形成され、かつ、凹部の内表面に遮光膜が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ＴＡＳ用基板の表面処理方法。
　前記光は波長２００ｎｍ以下の真空紫外光であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロＴＡＳ用基板の表面処理方法。
　紫外光又はオゾンにより変質する検査体が載置されたマイクロＴＡＳ用基板の表面処理装置であって、
　上記検査体が載置された基板を保持するステージと、
　基板表面を活性化させるための光を照射する光照射ユニットと、
　少なくとも一部に遮光部材が形成されたマスクと、
　このマスクを上記基板上に搬送させるとともに、当該検査体が閉空間の中に配置されるように設定するためのマスク搬送機構と、
から構成されたことを特徴とするマイクロＴＡＳ用基板の表面処理装置。
　前記マスクには凹部が形成され、かつ、凹部の内表面に遮光膜が形成されたことを特徴とする請求項４に記載のマイクロＴＡＳ用基板の表面処理装置。
　前記光は波長２００ｎｍ以下の真空紫外光であることを特徴とする請求項４に記載のマイクロＴＡＳ用基板の表面処理装置。
　紫外光又はオゾンにより変質する検査体が載置され、光照射される基板に対して被されるように設置されるマイクロＴＡＳ用基板の表面処理用マスクであって、
　少なくとも一部に凹部を有し、当該マスクが上記基板に対して設置されたときに、マスクの凹部と基板とにより閉空間が構成されるとともに、この凹部の内表面に遮光手段が形成されることを特徴とするマイクロＴＡＳ用基板の表面処理用マスク。
　前記マスクの凹部は、平板状部材から突起した壁部により構成されることを特徴とする請求項７のマイクロＴＡＳ用基板の表面処理用マスク。