JP2018088865A

JP2018088865A - マイクロ電極体及びマイクロ電極体の製造方法

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Publication number: JP2018088865A
Application number: JP2016234957A
Authority: JP
Inventors: 晋田畑; Shin Tabata; 高橋　邦充; Kunimitsu Takahashi; 邦充高橋; 尚樹村澤; Naoki Murasawa
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2016-12-02
Publication date: 2018-06-14
Anticipated expiration: 2036-12-02
Also published as: JP6870968B2

Abstract

【課題】細胞又は微生物の電気特性の検出又はコントロールに支障を来すことがないマイクロ電極体を提供する。【解決手段】電気特性を検出するマイクロ電極体２は、上面に複数の開口６が形成された絶縁性基板４と、複数の開口６のそれぞれに配設された電極パッド１０とを備える。電極パッド１０には突起電極１２が形成されている。突起電極１２は、絶縁性基板４に形成された開口６から電極パッド１０にレーザー光線を照射して溶融と熱膨張とによって水滴の跳ね返りの如く形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、細胞又は微生物の電気特性の検出又はコントロールに支障を来すことがないマイクロ電極体及びこのマイクロ電極体の製造方法に関する。

細胞又は微生物の電気特性を検出して例えばゾウリムシをマイクロマシーンの如くコントロールできないか等の研究がなされている。

細胞又は微生物の電気特性を検出するマイクロ電極体は、上面に複数の開口が形成された絶縁性基板と、複数の開口のそれぞれに配設された電極パッドとから構成されていて、複数の電極から延びるリード線に流れた電流を検出して微生物の行動、機能を知ることができると共に、選択されたリード線に電気を流すことによって微生物の動きをコントールできる（たとえば特許文献１参照。）。

特表２００５−５１４０１９号公報

しかし、上記特許文献１に開示されたマイクロ電極体では、電極パッドが平坦であることに加え開口の底面に電極パッドが配設されていることから、電極パッドと細胞又は微生物との接触が不十分となり細胞又は微生物の電気特性の検出又はコントロールに支障を来すという問題がある。

上記事実に鑑みてなされた本発明の第一の課題は、細胞又は微生物の電気特性の検出又はコントロールに支障を来すことがないマイクロ電極体を提供することである。

本発明の第二の課題は、上述したとおりのマイクロ電極体の製造方法を提供することである。

上記第一の課題を解決するために本発明の第一の局面が提供するのは、以下のマイクロ電極体である。すなわち、電気特性を検出するマイクロ電極体であって、上面に複数の開口が形成された絶縁性基板と、該複数の開口のそれぞれに配設された電極パッドと、を備え、該電極パッドには突起電極が形成され、該突起電極は、該絶縁性基板に形成された該開口から該電極パッドにレーザー光線を照射して溶融と熱膨張とによって水滴の跳ね返りの如く形成されるマイクロ電極体である。

上記第二の課題を解決するために本発明の第二の局面が提供するのは、以下のマイクロ電極体の製造方法である。すなわち、マイクロ電極体の製造方法であって、上面に複数の開口が形成され、かつ該複数の開口のそれぞれに電極パッドが配設された絶縁性基板を準備する準備工程と、該絶縁性基板に形成された該開口から該電極パッドにレーザー光線を照射して溶融と熱膨張とによって水滴の跳ね返りの如く突起電極を形成する突起電極形成工程と、から少なくとも構成されるマイクロ電極体の製造方法である。

本発明の第一の局面が提供するマイクロ電極体は、上面に複数の開口が形成された絶縁性基板と、該複数の開口のそれぞれに配設された電極パッドと、を備え、該電極パッドには突起電極が形成され、該突起電極は、該絶縁性基板に形成された該開口から該電極パッドにレーザー光線を照射して溶融と熱膨張とによって水滴の跳ね返りの如く形成されるように構成されているので、突起電極と細胞又は微生物との接触が良好となり細胞又は微生物の電気特性の検出又はコントロールに支障を来すことがない。

本発明の第二の局面が提供するマイクロ電極体の製造方法では、突起電極形成工程において絶縁性基板に形成された開口から電極パッドにレーザー光線を照射して溶融と熱膨張とによって水滴の跳ね返りの如く突起電極を形成するので、比較的容易に突起電極を形成することができる。

本発明に従って構成されたマイクロ電極体の第一の実施形態を示す斜視図。図１に示すマイクロ電極体の平面図。図１に示すマイクロ電極体の部分断面図。配線基板を示す平面図。本発明に従って構成されたマイクロ電極体の第二の実施形態を示す部分断面図。図４に示すマイクロ電極体の平面図。開口形成ステップが実施されている状態を示す斜視図。開口が形成された絶縁性基板の斜視図。貫通孔が形成された絶縁性基板の部分端面図。柱状電極が差し込まれた絶縁性基板の部分断面図。金属膜被覆工程が実施されている状態を示す斜視図（ａ）、金属膜が被覆された絶縁性基板の斜視図（ｂ）及び部分断面図（ｃ）。電極パッド形成ステップが実施されている状態を示す斜視図。電極パッドが形成された絶縁性基板の部分断面図。突起電極形成工程が実施されている状態を示す斜視図。

まず、本発明に従って構成されたマイクロ電極体の第一の実施形態について図１ないし図４を参照しつつ説明する。

図１及び図２に示すマイクロ電極体２は、水晶（ＳｉＯ_２）等の適宜の絶縁材料から形成され得る絶縁性基板４を備える。図示の実施形態では平面視正方形である絶縁性基板４の一辺の寸法は、たとえば１００μｍ程度であり、絶縁性基板４の厚みは、たとえば２０μｍ程度である。絶縁性基板４の上面には複数の開口６が形成されている。図示の実施形態では平面視正方形の開口６が８列８行の計６４個形成されている。各開口６は互いに間隔をおいて形成され格子状の仕切壁８によって区画されている。平面視において開口６の一辺の寸法はたとえば８μｍ程度であり、開口６の深さはたとえば２μｍ程度である。各開口６の底面には、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）又は銅（Ｃｕ）等の適宜の導電材料から形成され得る電極パッド１０が配設されている。図示の実施形態では、各電極パッド１０の形状は、開口６の底面形状に対応して平面視正方形である。各電極パッド１０の厚みは、たとえば０．１μｍ程度である。図１及び図３に示すとおり、各電極パッド１０の上面には、電極パッド１０の上面からの突出量がたとえば２μｍ程度である突起電極１２が形成されている。電極パッド１０と同一の導電材料から形成され得る突起電極１２は、電極パッド１０にパルスレーザー光線を１パルス照射して溶融と熱膨張とによって水面に滴下された水滴の水面からの跳ね返りの如く形成される。また、図示の実施形態では図３に示すとおり、各開口６の底面から絶縁性基板４を貫通する貫通孔１４が形成されている。平面視において貫通孔１４は開口６よりも小さい。各貫通孔１４の内部には、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）又は銅（Ｃｕ）等の適宜の導電材料から形成され得る柱状電極１６が配設されている。各柱状電極１６は貫通孔１４の上端から下端まで延びており、各柱状電極１６の上部は電極パッド１０に接続されている。

図４に示す配線基板１８は、水晶（ＳｉＯ_２）等の適宜の絶縁材料から形成され得る基板本体２０と、マイクロ電極体２の各柱状電極１６の位置に対応して基板本体２０の上面に配置された複数の電極片２２と、基板本体２０の上面において各電極片２２から外方に延びるリード線２４とを備える。各電極片２２及び各リード線２４は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）又は銅（Ｃｕ）等の適宜の導電材料から形成され得る。各リード線２４は制御装置（図示していない。）に接続され、この制御装置は、細胞又は微生物からの検出信号を処理する検出信号処理手段と、細胞又は微生物への刺激信号を出力する刺激信号出力手段とを含む。

マイクロ電極体２を用いて細胞又は微生物の電気特性の検出又はコントロールを行う際は、突起電極１２側を上に向けて、配線基板１８の各電極片２２の位置とマイクロ電極体２の各柱状電極１６の位置とを整合させた状態で配線基板１８の上面にマイクロ電極体２を載せ、配線基板１８の各電極片２２とマイクロ電極体２の各柱状電極１６とを接続させる。次いで、マイクロ電極体２の上面に細胞又は微生物を載せる。そして、マイクロ電極体２の突起電極１２と細胞又は微生物とが接触すると、細胞又は微生物が接触した突起電極１２から電極パッド１０、柱状電極１６、配線基板１８の電極片２２及びリード線２４を通じて制御装置に検出信号が入力される。また、突起電極１２に制御装置から刺激信号を出力することにより細胞又は微生物の動きをコントロールすることができる。

以上のとおりマイクロ電極体２は、上面に複数の開口６が形成された絶縁性基板４と、複数の開口６のそれぞれに配設された電極パッド１０と、を備え、電極パッド１０には突起電極１２が形成され、突起電極１２は、絶縁性基板４に形成された開口６から電極パッド１０にパルスレーザー光線を照射して溶融と熱膨張とによって水面に滴下された水滴の水面からの跳ね返りの如く形成されるように構成されているので、突起電極１２と細胞又は微生物との接触が良好となり細胞又は微生物の電気特性の検出又はコントロールに支障を来すことがない。

次に、本発明に従って構成されたマイクロ電極体の第二の実施形態について図５及び図６を参照しつつ説明する。

図５を参照して説明すると、マイクロ電極体３０は絶縁性基板３２を備え、この絶縁性基板３２は、水晶（ＳｉＯ_２）等の適宜の絶縁材料から形成され得る基板本体３４と、基板本体３４と同一の材質又は感光性樹脂等の適宜の絶縁材料から形成され得る絶縁性マスク３６とを含む。図５及び図６に示すとおり、基板本体３４の上面に敷設された格子状の絶縁性マスク３６には複数の開口３８が形成されている。図示の実施形態では、平面視において一辺の寸法がたとえば２００μｍ程度の正方形領域に、平面視正方形の開口３８が８列８行の計６４個形成されている。平面視において開口３８の一辺の寸法はたとえば８μｍ程度であり、開口３８の深さ（すなわち絶縁性マスク３６の厚み）はたとえば２μｍ程度である。各開口３８の底面（基板本体３４の上面）には、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）又は銅（Ｃｕ）等の適宜の導電材料から形成され得る電極パッド４０が配設されている。電極パッド４０の厚みは、たとえば０．１μｍ程度である。図５に示すとおり、各電極パッド４０の上面には、電極パッド４０の上面からの突出量がたとえば２μｍ程度である突起電極４２が形成されている。電極パッド４０と同一の導電材料から形成され得る突起電極４２は、電極パッド４０にパルスレーザー光線を１パルス照射して溶融と熱膨張とによって水面に滴下された水滴の水面からの跳ね返りの如く形成される。また、基板本体３４と絶縁性マスク３６との間には、図６に示すとおり、各電極パッド４０から外方に延びる複数のリード線４４が配設されている。金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）又は銅（Ｃｕ）等の適宜の導電材料から形成され得る各リード線４４は、は制御装置（図示していない。）に接続され、この制御装置は、細胞又は微生物からの検出信号を処理する検出信号処理手段と、細胞又は微生物への刺激信号を出力する刺激信号出力手段とを含む。

マイクロ電極体３０を用いて細胞又は微生物の電気特性の検出又はコントロールを行う際は、複数の突起電極４２が形成された領域に細胞又は微生物を載せる。そして、マイクロ電極体３０の突起電極４２と細胞又は微生物とが接触すると、細胞又は微生物が接触した突起電極４２から電極パッド４０及びリード線４４を通じて制御装置に検出信号が入力される。また、突起電極４２に制御装置から刺激信号を出力することにより細胞又は微生物の動きをコントロールすることができる。

以上のとおりマイクロ電極体３０は、上面に複数の開口３８が形成された絶縁性基板３２と、複数の開口３８のそれぞれに配設された電極パッド４０と、を備え、電極パッド４０には突起電極４２が形成され、突起電極４２は、絶縁性基板３２に形成された開口３８から電極パッド４０にパルスレーザー光線を照射して溶融と熱膨張とによって水面に滴下された水滴の水面からの跳ね返りの如く形成されるように構成されているので、突起電極４２と細胞又は微生物との接触が良好となり細胞又は微生物の電気特性の検出又はコントロールに支障を来すことがない。

次に、上述の第一の実施形態に係るマイクロ電極体２についての製造方法の実施形態について図７ないし図１４を参照しつつ説明する。なお、本実施形態では、第一の実施形態に係るマイクロ電極体２と同一の構成要素に同一の符号を付しその説明を省略する。

本発明のマイクロ電極体２の製造方法では、まず、上面に複数の開口６が形成され、かつ複数の開口６のそれぞれに電極パッド１０が配設された絶縁性基板を準備する準備工程を実施する。本実施形態における準備工程は、絶縁性基板の上面に複数の開口６を形成する開口形成ステップと、複数の開口６の底面のそれぞれから絶縁性基板を貫通する貫通孔１４を形成する貫通孔形成ステップと、各貫通孔１４に柱状電極１６を差し込む柱状電極差し込みステップと、開口６側からスパッターにより絶縁性基板の上面に金属膜を被覆する金属膜被覆ステップと、各開口６を除く絶縁性基板の上面に被覆された金属膜を除去し各開口６の底面に電極パッド１０を形成する電極パッド形成ステップとを含む。

本実施形態では、図７に示す水晶（ＳｉＯ_２）等の適宜の絶縁材料から形成され得る円盤状の絶縁性基板５０を用いることができる。絶縁性基板５０の直径はたとえば１５０ｍｍ程度であり、絶縁性基板５０の厚みはたとえば２０μｍ程度である。そして、本実施形態の準備工程では、まず、絶縁性基板５０の上面に複数の開口６を形成する開口形成ステップを実施する。開口形成ステップは、図７にその一部を示すレーザー加工装置５２を用いて実施することができる。レーザー加工装置５２は、チャックテーブル５４及び集光器５６を備える。上面において被加工物を吸着するように構成されているチャックテーブル５４は、回転手段によって上下方向に延びる軸線を中心として回転されると共に、Ｘ方向移動手段によってＸ方向に進退され、Ｙ方向移動手段によってＹ方向に進退される（いずれも図示していない。）。集光器５６は、レーザー加工装置５２のパルスレーザー光線発振器から発振されたパルスレーザー光線ＬＢを集光して被加工物に照射するための集光レンズ（いずれも図示していない。）を含む。なお、Ｘ方向は図７に矢印Ｘで示す方向であり、Ｙ方向は図７に矢印Ｙで示す方向であってＸ方向に直交する方向である。Ｘ方向及びＹ方向が規定する平面は実質上水平である。

準備工程の開口形成ステップでは、まず、レーザー加工装置５２のチャックテーブル５４の上面に絶縁性基板５０を吸着させる。次いで、Ｘ方向移動手段及びＹ方向移動手段によってチャックテーブル５４を移動させ、絶縁性基板５０と集光器５６とのＸＹ平面における位置を調整し、絶縁性基板５０の正方形領域６０のＸ方向一端部にパルスレーザー光線ＬＢの集光点を位置づける。次いで、絶縁性基板５０にパルスレーザー光線ＬＢを照射して、絶縁性基板５０の上面に開口６を形成する。そして、パルスレーザー光線ＬＢの照射と、Ｘ方向移動手段によってチャックテーブル５４をＸ方向に所定距離（たとえば１２μｍ）だけ移動させる加工送りとを交互に繰り返す開口形成加工により開口６を順次形成する。加工送りの送り量は、Ｘ方向において隣接する正方形領域６０を区画するための図８に示す分割予定ライン５８を形成するため、所定個数（図示の実施形態では８個）の開口６を形成するごとに上記所定距離よりも長い距離（たとえば数十μｍ）とする。Ｘ方向他端部に開口６を形成した後は、Ｙ方向移動手段によってチャックテーブル５４をＹ方向に所定距離（たとえば１２μｍ）だけインデックス送りする。インデックス送りの送り量も、加工送りの送り量と同様に、Ｙ方向において隣接する正方形領域６０を区画するための分割予定ライン５８を形成するため、Ｙ方向に沿って所定個数（図示の実施形態では８個）の開口６を形成するごとに上記所定距離よりも長い距離（たとえば数十μｍ）とする。そして、開口形成加工とインデックス送りと交互に繰り返して開口６を順次形成する。このようにして開口形成工程を実施することによって、図８に示すとおり、絶縁性基板５０の上面を格子状の分割予定ライン５８で複数の正方形領域６０（一辺の寸法がたとえば１００μｍ程度）に区画することができると共に、各正方形領域６０に格子状の仕切壁８によって区画された複数の開口６（図示の実施形態では８列８行の計６４個の開口６）を形成することができる。なお、開口形成ステップはエッチングによっても実施することができる。

本実施形態の準備工程では開口形成ステップを実施した後、複数の開口６の底面のそれぞれから絶縁性基板５０を貫通する貫通孔１４を形成する貫通孔形成ステップを実施する。貫通孔形成ステップは、たとえば上述のレーザー加工装置５２を用いて実施することができる。貫通孔形成ステップは、開口形成ステップにおけるパルスレーザー光線ＬＢの条件（たとえば、集光点の直径や集光点でのエネルギー密度等）とは異なる条件で実施する。貫通孔形成ステップでは、まず、レーザー加工装置５２のチャックテーブル５４の上面に絶縁性基板５０を吸着させる。次いで、回転手段、Ｘ方向移動手段及びＹ方向移動手段によってチャックテーブル５４を回転及び移動させ、絶縁性基板５０と集光器５６とのＸＹ平面における位置を調整し、正方形領域６０のＸ方向一端部に位置する開口６にパルスレーザー光線ＬＢの集光点を位置づける。次いで、絶縁性基板５０にパルスレーザー光線ＬＢを照射して、図９に示すとおり、開口６の底面から絶縁性基板５０を貫通する貫通孔１４を形成する。そして、開口形成ステップの開口形成加工と同様に、パルスレーザー光線ＬＢの照射と、Ｘ方向移動手段によってチャックテーブル５４をＸ方向に所定距離（たとえば１２μｍ）だけ移動させる加工送りとを交互に繰り返す貫通孔形成加工により貫通孔１４を順次形成する。また、加工送りの送り量も、開口形成ステップの開口形成加工と同様に、所定個数（図示の実施形態では８個）の貫通孔１４を形成するごとに上記所定距離よりも長い距離（たとえば数十μｍ）とする。Ｘ方向他端部の開口６の底面から絶縁性基板５０を貫通する貫通孔１４を形成した後は、開口形成ステップと同様に、Ｙ方向移動手段によってチャックテーブル５４をＹ方向に所定距離（たとえば１２μｍ）だけインデックス送りする。インデックス送りの送り量も、開口形成ステップと同様に、Ｙ方向に沿って所定個数（図示の実施形態では８個）の貫通孔１４を形成するごとに上記所定距離よりも長い距離（たとえば数十μｍ）とする。そして、貫通孔形成加工とインデックス送りと交互に繰り返して貫通孔１４を順次形成する。このようにして貫通孔形成ステップを実施することによって、各開口６の底面から絶縁性基板５０を貫通する貫通孔１４を形成することができる。なお、貫通孔形成ステップは開口形成ステップの前に実施してもよい。また、貫通孔形成ステップはエッチングによっても実施することができる。

本実施形態の準備工程では貫通孔形成ステップを実施した後、図１０に示すとおり貫通孔１４に対応する柱状電極１６を各貫通孔１４に差し込む柱状電極差し込みステップを実施する。なお、柱状電極差し込みステップは、準備工程の金属膜被覆ステップ又は電極パッド形成ステップの後に実施してもよく、あるいは後述の突起電極形成工程の後に実施してもよい。

本実施形態の準備工程では柱状電極差し込みステップを実施した後、図１１（ａ）に示すとおり、開口６側からスパッターにより絶縁性基板５０の上面に金属膜６２を被覆する金属膜被覆ステップを実施する。これによって、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）に示すとおり、絶縁性基板５０の上面側において開口６の底面と仕切壁８の上部とに金属膜６２を被覆することができる。また、各開口６の底面に被覆された金属膜６２は柱状電極１６に接続される。金属膜６２は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）又は銅（Ｃｕ）等の適宜の導電材料でよい。

本実施形態の準備工程では金属膜被覆ステップを実施した後、各開口６を除く絶縁性基板５０の上面に被覆された金属膜６２を除去し、各開口６の底面に電極パッド１０を形成する電極パッド形成ステップを実施する。電極パッド形成ステップは、たとえば図１２にその一部を示す研削装置６４を用いて実施することができる。研削装置６４は、チャックテーブル６６及び研削手段６８を備える。上面において被加工物を吸着するように構成されているチャックテーブル６６は、回転手段（図示していない。）によって上下方向に延びる軸線を中心として回転される。研削手段６８は、モータ（図示していない。）に連結され、かつ上下方向に延びる円柱状のスピンドル７０と、スピンドル７０の下端に固定された円盤状のホイールマウント７２とを含む。ホイールマウント７２の下面にはボルト７４によって環状の研削ホイール７６が固定されている。研削ホイール７６の下面の外周縁部には、周方向に間隔をおいて環状に配置された複数の研削砥石７８が固定されている。図１１に示すとおり、研削砥石７８がチャックテーブル６６の回転中心を通るように、研削ホイール７６の回転中心はチャックテーブル６６の回転中心に対して変位している。このため、チャックテーブル６６と研削ホイール７６とが相互に回転しながら、チャックテーブル６６の上面に保持された被加工物の上面と研削砥石７８とが接触した場合に、被加工物の上面全体が研削砥石７８によって研削される。

準備工程の電極パッド形成ステップでは、まず、金属膜６２を被覆した開口６側を上に向けて、研削装置６４のチャックテーブル６６の上面に絶縁性基板５０を吸着させる。次いで、上方からみて反時計回りに所定の回転速度でチャックテーブル６６を回転手段によって回転させる。また、上方からみて反時計回りに所定の回転速度でスピンドル７０をモータによって回転させる。次いで、研削装置６４の昇降手段（図示していない。）によってスピンドル７０を下降させ、金属膜６２が被覆された絶縁性基板５０の上面に研削砥石７８を接触させる。絶縁性基板５０の上面に研削砥石７８を接触させた後は所定の研削送り速度でスピンドル７０を下降させる。これによって、図１３に示すとおり、各開口６を除く絶縁性基板５０の上面に被覆された金属膜６２を除去し、各開口６の底面に被覆された金属膜６２を電極パッド１０として形成することができる。以上のとおりの準備工程を実施することにより、上面に複数の開口６が形成され、かつ複数の開口６の底面のそれぞれに電極パッド１０が配設された絶縁性基板５０を準備することができる。

準備工程を実施した後、各電極パッド１０に突起電極１２を形成する突起電極形成工程を実施する。突起電極形成工程は、たとえば上述のレーザー加工装置５２を用いて実施することができる。突起電極形成工程では、まず、電極パッド１０を形成した開口６側を上に向けてレーザー加工装置５２のチャックテーブル５４の上面に絶縁性基板５０を吸着させる。次いで、回転手段、Ｘ方向移動手段及びＹ方向移動手段によってチャックテーブル５４を回転及び移動させ、絶縁性基板５０と集光器５６とのＸＹ平面における位置を調整し、正方形領域６０のＸ方向一端部に位置する電極パッド１０にパルスレーザー光線ＬＢの集光点を位置づける。次いで、絶縁性基板５０に形成された開口６側から、Ｘ方向一端部に位置する電極パッド１０にパルスレーザー光線ＬＢを１パルス照射する。そうすると電極パッド１０には、図３及び図１４に示すとおり、パルスレーザー光線ＬＢの照射による溶融と熱膨張とによって、水面に滴下された水滴の水面からの跳ね返りの如く突起電極１２が形成される。そして、電極パッド１０へのパルスレーザー光線ＬＢの１パルス照射と、Ｘ方向において隣接する開口６の中心間距離の分だけＸ方向移動手段によってチャックテーブル５４をＸ方向へ移動させる加工送りとを交互に繰り返す突起電極形成加工により電極パッド１０に突起電極１２を順次形成する。Ｘ方向他端部の電極パッド１０に突起電極１２を形成した後は、Ｙ方向において隣接する開口６の中心間距離の分だけＹ方向移動手段によってチャックテーブル５４をＹ方向にインデックス送りする。そして、突起電極形成加工とインデックス送りとを交互に繰り返すことにより全ての電極パッド１０に突起電極１２を形成することができる。突起電極形成工程におけるパルスレーザー光線ＬＢの条件は、たとえば、波長が３５５ｎｍであり、かつ１パルス当たりのエネルギーが１２０〜１７０ｎＪであるのが好ましい。１パルス当たりのエネルギーは１４５ｎＪがより好ましい。

突起電極形成工程を実施した後、適宜のダイシング装置やレーザー加工装置によって分割予定ライン５８に沿って絶縁性基板５０を分割することにより個々のマイクロ電極体２を得ることができる。

以上のとおり本発明のマイクロ電極体２の製造方法では、突起電極形成工程において絶縁性基板５０に形成された開口６から電極パッド１０にパルスレーザー光線ＬＢを１パルス照射して溶融と熱膨張とによって水面に滴下された水滴の水面からの跳ね返りの如く突起電極１２を形成するので、比較的容易に突起電極１２を形成することができる。

次に、上述の第二の実施形態に係るマイクロ電極体３０についての製造方法の実施形態について図５及び図６を参照しつつ説明する。なお、本実施形態では、第二の実施形態に係るマイクロ電極体３０と同一の構成要素に同一の符号を付しその説明を省略する。

本発明のマイクロ電極体３０の製造方法では、まず、上面に複数の開口３８が形成され、かつ複数の開口３８のそれぞれに電極パッド４０が配設された絶縁性基板３２を準備する準備工程を実施する。本実施形態における準備工程は、複数の電極パッド４０及び各電極パッド４０から延びるリード線４４を絶縁性基板３２の基板本体３４の上面に配設する電極配設ステップと、各電極パッド４０に対応する開口３８を有する絶縁性マスク３６を基板本体３４の上面に敷設する絶縁性マスク敷設ステップとを含む。

本実施形態の準備工程では、まず、電極配設ステップを実施する。電極配設ステップでは、たとえばスパッターにより基板本体３４の上面全体に導電材料を被覆し、次いでエッチング又はリフトオフ加工により導電材料のパターニングを行う。これによって、複数の電極パッド４０と、各電極パッド４０から延びる所定パターンのリード線４４を基板本体３４の上面に配設することができる。

本実施形態の準備工程では、電極配設ステップを実施した後、絶縁性マスク敷設ステップを実施する。絶縁性マスク敷設ステップにおいて絶縁性マスク３６として水晶（ＳｉＯ_２）を用いる場合には、たとえば、プラズマＣＶＤ法により基板本体３４の上面全体に水晶（ＳｉＯ_２）を被覆し、次いで水晶（ＳｉＯ_２）膜上にフォトレジスト等の感光性樹脂を塗布し、フォトリソグラフィにより感光性樹脂のパターニングを行い、そしてパターニングした感光性樹脂をマスクとしてエッチングを行う。これによって図６に示すとおり、各電極パッド４０に対応する開口３８を有する絶縁性マスク３６を基板本体３４の上面に敷設することができる。また、絶縁性マスク敷設ステップにおいて絶縁性マスク３６として感光性樹脂を用いる場合には、フォトリソグラフィにより感光性樹脂のパターニングを行うことによって、各電極パッド４０に対応する開口３８を有する絶縁性マスク３６を基板本体３４の上面に敷設することができる。以上のとおりの準備工程を実施することにより、上面に複数の開口３８が形成され、かつ複数の開口３８の底面のそれぞれに電極パッド４０が配設された絶縁性基板３２を準備することができる。

準備工程を実施した後、各電極パッド４０に突起電極４２を形成する突起電極形成工程を実施する。突起電極形成工程は、たとえば上述のレーザー加工装置５２を用いて実施することができる。突起電極形成工程では、まず、電極パッド４０を形成した開口３８側を上に向けてレーザー加工装置５２のチャックテーブル５４の上面に絶縁性基板３２を吸着させる。次いで、回転手段、Ｘ方向移動手段及びＹ方向移動手段によってチャックテーブル５４を回転及び移動させ、絶縁性基板３２と集光器５６とのＸＹ平面における位置を調整し、絶縁性基板３２のＸ方向一端部に位置する電極パッド４０にパルスレーザー光線ＬＢの集光点を位置づける。次いで、絶縁性基板３２に形成された開口３８側から、Ｘ方向一端部に位置する電極パッド４０にパルスレーザー光線ＬＢを１パルス照射する。そうすると電極パッド４０には、図５に示すとおり、パルスレーザー光線ＬＢの照射による溶融と熱膨張とによって、水面に滴下された水滴の水面からの跳ね返りの如く突起電極４２が形成される。そして、電極パッド４０へのパルスレーザー光線ＬＢの１パルス照射と、Ｘ方向において隣接する開口３８の中心間距離の分だけＸ方向移動手段によってチャックテーブル５４をＸ方向へ移動させる加工送りとを交互に繰り返す突起電極形成加工により電極パッド４０に突起電極４２を順次形成する。Ｘ方向他端部の電極パッド４０に突起電極４２を形成した後は、Ｙ方向において隣接する開口３８の中心間距離の分だけＹ方向移動手段によってチャックテーブル５４をＹ方向にインデックス送りする。そして、突起電極形成加工とインデックス送りとを交互に繰り返すことにより全ての電極パッド４０に突起電極４２を形成することができ、この結果、マイクロ電極体３０を得ることができる。突起電極形成工程におけるパルスレーザー光線ＬＢの条件は、たとえば、波長が３５５ｎｍであり、かつ１パルス当たりのエネルギーが１２０〜１７０ｎＪであるのが好ましい。１パルス当たりのエネルギーは１４５ｎＪがより好ましい。

以上のとおり本発明のマイクロ電極体３０の製造方法では、突起電極形成工程において絶縁性基板３２に形成された開口３８から電極パッド４０にパルスレーザー光線ＬＢを１パルス照射して溶融と熱膨張とによって水面に滴下された水滴の水面からの跳ね返りの如く突起電極４２を形成するので、比較的容易に突起電極４２を形成することができる。

２：マイクロ電極体（第一の実施形態）
４：絶縁性基板
６：開口
１０：電極パッド
１２：突起電極
３０：マイクロ電極体（第二の実施形態）
３２：絶縁性基板
３８：開口
４０：電極パッド
４２：突起電極

Claims

電気特性を検出するマイクロ電極体であって、
上面に複数の開口が形成された絶縁性基板と、該複数の開口のそれぞれに配設された電極パッドと、を備え、
該電極パッドには突起電極が形成され、
該突起電極は、該絶縁性基板に形成された該開口から該電極パッドにレーザー光線を照射して溶融と熱膨張とによって水滴の跳ね返りの如く形成されるマイクロ電極体。
マイクロ電極体の製造方法であって、
上面に複数の開口が形成され、かつ該複数の開口のそれぞれに電極パッドが配設された絶縁性基板を準備する準備工程と、
該絶縁性基板に形成された該開口から該電極パッドにレーザー光線を照射して溶融と熱膨張とによって水滴の跳ね返りの如く突起電極を形成する突起電極形成工程と、から少なくとも構成されるマイクロ電極体の製造方法。