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特許6121507サンプル収集デバイス及びその製造方法及びサンプル収集デバイスアレイ
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6121507
(24)【登録日】2017年4月7日
(45)【発行日】2017年4月26日
(54)【発明の名称】サンプル収集デバイス及びその製造方法及びサンプル収集デバイスアレイ
(51)【国際特許分類】
G01N 1/28 20060101AFI20170417BHJP
【ＦＩ】
G01N1/28 N
G01N1/28 F
【請求項の数】29
【全頁数】21
(21)【出願番号】特願2015-220724(P2015-220724)
(22)【出願日】2015年11月10日
(65)【公開番号】特開2017-15682(P2017-15682A)
(43)【公開日】2017年1月19日
【審査請求日】2015年11月10日
(31)【優先権主張番号】104120757
(32)【優先日】2015年6月26日
(33)【優先権主張国】TW
(73)【特許権者】
【識別番号】515312818
【氏名又は名称】閤康生物科技股▲ふん▼有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＢＩＯ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＡＮＡＬＹＳＩＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＣ．
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】100179947
【弁理士】
【氏名又は名称】坂本 晃太郎
(74)【代理人】
【識別番号】100097238
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 治
(72)【発明者】
【氏名】張 ▲平▼
(72)【発明者】
【氏名】陳 弘仁
【審査官】
渡邊 吉喜
(56)【参考文献】
【文献】
国際公開第２０１４／０１１５６３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
特開２０１４−１５３２８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
実開昭６２−１０２１４７（ＪＰ，Ｕ）
【文献】
実開平０２−０２７１１１（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０１Ｎ１／００−１／４４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第一表面及び第二表面をそれぞれ備え、且つ前記２つの第一表面は向かい合わせて設置される２つの基板と、
前記２つの基板の間にサンプル収容空間を形成するよう、前記２つの基板を連接し固定するために、前記２つの第一表面の間に設置されるスペーサと、
を備え、
各前記基板は、前記サンプル収容空間の周辺に位置し、且つ前記第一表面に露出される第一弱化構造を有するサンプル収集デバイス。
前記２つの基板の間にサンプル収容空間を形成するよう、前記２つの基板を連接し固定するために、前記２つの第一表面の間に設置されるスペーサと、
を備え、
各前記基板は、前記サンプル収容空間の周辺に位置し、且つ前記第一表面に露出される第一弱化構造を有するサンプル収集デバイス。
【請求項2】
前記第一弱化構造は、前記第一表面の凹みを有することを特徴とする請求項１に記載のサンプル収集デバイス。
【請求項3】
前記第一弱化構造は、前記基板に局所的な改質を行い形成した改質材料を有することを特徴とする請求項１に記載のサンプル収集デバイス。
【請求項4】
前記第一弱化構造は、向かい合う２つのストライプ状の構造又は向かい合う２つのストライプ状の径路に沿って分布する複数のブロック状の構造を有することを特徴とする請求項１に記載のサンプル収集デバイス。
【請求項5】
各前記基板は、前記第二表面に露出され、且つ前記第一弱化構造と前記基板の厚度方向に相互に揃えられる第二弱化構造をさらに有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のサンプル収集デバイス。
【請求項6】
前記第二弱化構造は前記第二表面の凹みを有することを特徴とする請求項５に記載のサンプル収集デバイス。
【請求項7】
前記第二弱化構造は、向かい合う２つのストライプ状の構造又は向かい合う２つのストライプ状の径路に沿って分布する複数のブロック状の構造を有することを特徴とする請求項５に記載のサンプル収集デバイス。
【請求項8】
前記第一弱化構造の底部及び前記第二弱化構造の底部の距離である第一距離は、各前記基板の厚度の３分の２以下であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載のサンプル収集デバイス。
【請求項9】
各前記基板は、前記第一表面に位置し、且つ前記サンプル収容空間に位置する窪みをさらに有し、前記第一弱化構造は前記窪みの外に位置することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のサンプル収集デバイス。
【請求項10】
各前記基板は、前記第二表面に位置し、且つ前記サンプル収容空間に対応している観測窓をさらに有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のサンプル収集デバイス。
【請求項11】
各前記複数のサンプル収集デバイスはアレイ配列を呈し、相互に連接し、且つ複数のスペーシングで定義される複数の請求項１〜１０のいずれか１項が記載するサンプル収集デバイスを有するサンプル収集デバイスアレイ。
【請求項12】
各前記基板は、前記複数のスペーシングに位置し、且つ前記第一表面に露出される第三弱化構造をさらに有することを特徴とする請求項１１に記載のサンプル収集デバイスアレイ。
【請求項13】
前記第三弱化構造は、前記第一表面の凹みを有することを特徴とする請求項１２に記載のサンプル収集デバイスアレイ。
【請求項14】
前記第三弱化構造は、前記基板に局所的な改質を行い形成した改質材料を有することを特徴とする請求項１２に記載のサンプル収集デバイスアレイ。
【請求項15】
前記第三弱化構造は、格子状の構造又は前記複数のスペーシングに沿って分布する複数のブロック状の構造を有することを特徴とする請求項１２に記載のサンプル収集デバイスアレイ。
【請求項16】
各前記基板は、前記複数のスペーシングに位置し、且つ前記第二表面に露出される第四弱化構造をさらに有することを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれかに記載のサンプル収集デバイスアレイ。
【請求項17】
前記第四弱化構造は、前記第二表面の凹みを有することを特徴とする請求項１６に記載のサンプル収集デバイスアレイ。
【請求項18】
前記第四弱化構造は、格子状の構造又は前記複数のスペーシングに沿って分布する複数のブロック状の構造を有することを特徴とする請求項１６に記載のサンプル収集デバイスアレイ。
【請求項19】
前記第三弱化構造の底部及び前記第四弱化構造の底部の距離である第二距離は、各前記基板の厚度の２分の１以下であることを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれかに記載のサンプル収集デバイスアレイ。
【請求項20】
前記第一弱化構造の深度は前記第三弱化構造の深度に実質的に等しいことを特徴とする請求項１２乃至１９のいずれかに記載のサンプル収集デバイスアレイ。
【請求項21】
（１）半導体基板の向かい合う第一表面及び第二表面に絶縁層をそれぞれ形成するステップと、
（２）前記第一表面の周辺の前記絶縁層を除去し、且つ露出された前記第一表面に接合層を形成するステップと、
（３）前記第一表面及び前記第二表面の前記絶縁層をパターン化し、前記第一表面の前記絶縁層は前記第一表面の局所領域を露出し、前記第二表面の前記絶縁層は前記第二表面の局所領域を露出するステップと、
（４）前記第一表面の前記絶縁層によって露出された局所領域に第一弱化構造を形成するステップと、
（５）もう一方の半導体基板に上記のステップ（１）〜（４）を繰り返し、
（６）前記２つの半導体基板を各自の接合層により向かい合わせて接合させ、前記２つの半導体基板を連接し固定するために、前記２つの接合層はスペーサを形成し、且つ、前記２つの半導体基板と前記スペーサの間にサンプル収容空間を形成するステップと、を有するサンプル収集デバイスの製造方法。
（２）前記第一表面の周辺の前記絶縁層を除去し、且つ露出された前記第一表面に接合層を形成するステップと、
（３）前記第一表面及び前記第二表面の前記絶縁層をパターン化し、前記第一表面の前記絶縁層は前記第一表面の局所領域を露出し、前記第二表面の前記絶縁層は前記第二表面の局所領域を露出するステップと、
（４）前記第一表面の前記絶縁層によって露出された局所領域に第一弱化構造を形成するステップと、
（５）もう一方の半導体基板に上記のステップ（１）〜（４）を繰り返し、
（６）前記２つの半導体基板を各自の接合層により向かい合わせて接合させ、前記２つの半導体基板を連接し固定するために、前記２つの接合層はスペーサを形成し、且つ、前記２つの半導体基板と前記スペーサの間にサンプル収容空間を形成するステップと、を有するサンプル収集デバイスの製造方法。
【請求項22】
各前記半導体基板の前記第二表面が前記絶縁層によって露出された局所領域、且つ前記第一弱化構造の位置に対応している位置に第二弱化構造を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載のサンプル収集デバイスの製造方法。
【請求項23】
各前記半導体基板に前記第二弱化構造を形成する方法は、ウェットエッチングを含むことを特徴とする請求項２２に記載のサンプル収集デバイスの製造方法。
【請求項24】
各前記半導体基板の前記第二表面が前記絶縁層によって露出された局所領域に、前記半導体基板を貫き、前記第一表面の絶縁層を露出させる観測窓を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれかに記載のサンプル収集デバイスの製造方法。
【請求項25】
前記半導体基板に前記絶縁層を形成する方法は、化学気相堆積法を含むことを特徴とする請求項２１乃至２４のいずれかに記載のサンプル収集デバイスの製造方法。
【請求項26】
前記半導体基板に前記接合層を形成する方法は、堆積法又は酸化製造工程を含むことを特徴とする請求項２１乃至２５のいずれかに記載のサンプル収集デバイスの製造方法。
【請求項27】
前記第一弱化構造を形成する方法は、前記第一表面の前記絶縁層又は前記絶縁層にフォトレジストを塗布してパターンを定義し、これをマスクとして前記半導体基板をエッチングするステップを含むことを特徴とする請求項２１乃至２６のいずれかに記載のサンプル収集デバイスの製造方法。
【請求項28】
前記半導体基板をエッチングする方法は、ドライエッチングを含むことを特徴とする請求項２７に記載のサンプル収集デバイスの製造方法。
【請求項29】
前記２つの半導体基板を接合させる方法は、陽極接合又は高温拡散接合を含むことを特徴とする請求項２１乃至２８のいずれかに記載のサンプル収集デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はサンプル収集デバイスに関するものであり、特に顕微鏡観察のためのサンプル収集デバイスに関するものである。
【背景技術】
【0002】
顕微鏡観察技術の発展に伴い、例えば、光学顕微鏡（ＯＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等、各種類の顕微鏡が生み出されてきた。さらに、異なる種類の顕微鏡は、例えば液体サンプル試験片、乾燥サンプル試験片等、異なる種類のサンプル試験片を必要とする。
【0003】
しかしながら、既知の技術では懸濁粒子を含む液体サンプルを乾燥サンプルとして準備する時、液体サンプルは表面張力の影響を受けて、懸濁粒子が受ける外部作用は非平衡となり、懸濁粒子は乾燥過程において、流動して集中し、乾燥後には集中体を形成する。この集中現象は顕微鏡を使用して乾燥サンプル試験片を観察する時の判断結果に影響する。
【0004】
さらに、アメリカの特許公開番号ＵＳ２００４/０００７７０９ Ａ１は液体サンプル乾燥デバイス及びその方法について開示しているが、それが開示する液体サンプル乾燥デバイスは容易に開くことができない上下２つの基板を有するので、観測者は計器を基板の表面に近づけさせることができない。したがって、上記液体サンプル乾燥デバイスは例えば電子顕微鏡などの特定の顕微鏡に応用しかできず、例えば、原子間力顕微鏡では、プローブを乾燥サンプルにナノメートル（ｎｍ）単位で近づけさせる必要があることから、この液体サンプル乾燥デバイスを使用することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明はサンプル収集デバイスを提供し、均一的な乾燥サンプル試験片を提供するよう、液体表面張力による集中現象を効率的に排除できる。
【0006】
本発明は、容易に開くことができるサンプル収集デバイスを提供し、剥き出しの乾燥サンプル試験片を提供するよう、乾燥後のサンプルを試験片表面に露出させることができ、試験片の適用分析の観測範囲を大幅に増加する。
【0007】
本発明は前記サンプル収集デバイスの製造する製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明はサンプル収集デバイスアレイを提供し、サンプル収集デバイスは２つの基板とスペーサを備える。各基板は第一表面及び第二表面を備え、且つ２つの基板の第一表面は向かい合わせて設置される。スペーサは、２つの基板の間にサンプル収容空間を形成するよう、２つの基板を連接し固定するために、２つの第一表面の間に設置される。さらに、各基板は、第一弱化構造を有し、第一弱化構造はサンプル収容空間の周辺に位置し、且つ第一表面に露出される。
【0009】
本発明の実施形態において、前記第一弱化構造は第一表面の凹みを有する。
【0010】
本発明の実施形態において、前記第一弱化構造は基板に局所的な改質を行い形成した改質材料を有する。
【0011】
本発明の実施形態において、前記第一弱化構造は、向かい合う２つのストライプ状の構造又は向かい合う２つのストライプ状の径路に沿って分布する複数のブロック状の構造を有する。
【0012】
本発明の実施形態において、各基板は第二弱化構造をさらに有する。第二弱化構造は第二表面に露出され、且つ第一弱化構造と基板の厚度方向に相互に揃えられる。
【0013】
本発明の実施形態において、前記第二弱化構造は第二表面の凹みを有する。
【0014】
本発明の実施形態において、前記第二弱化構造は、向かい合う２つのストライプ状の構造又は向かい合う２つのストライプ状の径路に沿って分布する複数のブロック状の構造を有する。
【0015】
本発明の実施形態において、第一弱化構造の底部及び第二弱化構造の底部の距離である第一距離は、各前記基板の厚度の３分の２以下である。
【0016】
本発明の実施形態において、各基板は窪みをさらに有する。前記窪みは第一表面に位置し、且つサンプル収容空間に位置する。第一弱化構造は前記窪みの外に位置する。
【0017】
本発明の実施形態において、各基板は観測窓をさらに有する。観測窓は第二表面に位置し、且つサンプル収容空間に対応している。
【0018】
本発明はサンプル収集デバイスアレイを提供し、分離されて複数の前記サンプル収集デバイスとなることができる。
【0019】
サンプル収集デバイスアレイは複数の前記サンプル収集デバイスを有し、前記複数のサンプル収集デバイスはアレイ配列を呈し、相互に連接し、且つ複数のスペーシングで定義される。換言すると、スペーシングに沿ってサンプル収集デバイスアレイを切断すると、相互に分離した前記複数のサンプル収集デバイスが得られる。
【0020】
本発明の実施形態において、各基板は第三弱化構造をさらに有する。第三弱化構造はスペーシングに位置し、且つ第一表面に露出される。
【0021】
本発明の実施形態において、前記第三弱化構造は第一表面の凹みを有する。
【0022】
本発明の実施形態において、前記第三弱化構造は、基板に局所的な改質を行い形成した改質材料を有する。
【0023】
本発明の実施形態において、前記第三弱化構造は格子状の構造又はスペーシングに沿って分布する複数のブロック状の構造を有する。
【0024】
本発明の実施形態において、各基板は第四弱化構造をさらに有する。第四弱化構造はスペーシングに位置し、且つ第二表面に露出される。
【0025】
本発明の実施形態において、前記第四弱化構造は第二表面の凹みを有する。
【0026】
本発明の実施形態において、前記第四弱化構造は格子状の構造又はスペーシングに沿って分布する複数のブロック状の構造を有する。
【0027】
本発明の実施形態において、第三弱化構造の底部及び第四弱化構造の底部の距離である第二距離は、各前記基板の厚度の２分の１以下である。
【0028】
本発明の実施形態において、第一弱化構造の深度は第三弱化構造の深度に実質的に等しい。
【0029】
本発明はサンプル収集デバイスの製造方法をさらに提供する。まず、半導体基板の向かい合う第一表面及び第二表面に絶縁層をそれぞれ形成する。それから、第一表面の周辺の絶縁層を除去し、且つ露出された前記第一表面に接合層を形成する。それから、第一表面及び第二表面の絶縁層をパターン化し、第一表面の絶縁層は第一表面の局所領域を露出し、前記第二表面の前記絶縁層は前記第二表面の局所領域を露出する。それから、第一表面の絶縁層によって露出された局所領域に第一弱化構造を形成する。それから、もう一方の半導体基板に上記のステップを繰り返す。且つ、前記２つの半導体基板を各自の接合層により向かい合わせて接合させ、前記２つの半導体基板を連接し固定するために、前記２つの接合層はスペーサを形成し、且つ、前記２つの半導体基板とスペーサの間にサンプル収容空間を形成する。
【0030】
本発明の実施形態において、前記サンプル収集デバイスの製造方法は、各半導体基板の前記第二表面が前記絶縁層によって露出された局所領域、且つ前記第一弱化構造の位置に対応している位置に第二弱化構造を形成するステップをさらに含む。
【0031】
本発明の実施形態において、前記第二弱化構造を形成する方法は、ウェットエッチングを含む。
【0032】
本発明の実施形態において、前記サンプル収集デバイスの製造方法は、各半導体基板の前記第二表面が前記絶縁層によって露出された局所領域に、前記半導体基板を貫き、前記第一表面の絶縁層を露出させる観測窓を形成するステップをさらに含む。
【0033】
本発明の実施形態において、半導体基板に絶縁層を形成する方法は、化学気相堆積法を含む。
【0034】
本発明の実施形態において、半導体基板に接合層を形成する方法は、堆積法又は酸化製造工程を含む。
【0035】
本発明の実施形態において、第一弱化構造を形成する方法は、第一表面の絶縁層又は絶縁層にフォトレジストを塗布してパターンを定義し、これをマスクとして半導体基板をエッチングするステップを含む。
【0036】
本発明の実施形態において、半導体基板をエッチングする方法は、ドライエッチングを含む。
【0037】
本発明の実施形態において、２つの半導体基板を接合させる方法は、陽極接合又は高温拡散接合を含む。
【発明の効果】
【0038】
本発明のサンプル収集デバイスはスペーサによって２つの基板を固定し、２つの基板の間は適切な高度を提供し、液体サンプルを例えば毛細現象などの吸着作用によりサンプル収容空間内に留まらせ、且つ均一な厚度を維持する。このように、液体サンプルの乾燥過程における流動を効率的に抑制し、懸濁粒子の集中現象を避け、懸濁粒子は乾燥過程において元の分布と特性を概ね保たせる。さらに、本発明はサンプル収容空間周辺に対応し、且つスペーサの外に対応する位置に弱化構造を形成し、特に、液体サンプルが乾燥後、弱化構造に力を加えるなどの方法で弱化構造両側の基板の異なる部分を分離するよう、基板の第一表面に露出される弱化構造であり、サンプル収集デバイスを開き、乾燥サンプルが露出する試験片を形成する。この剥き出しの乾燥サンプル試験片は広い応用範囲を有し、各種顕微鏡観測技術に適用でき、電子顕微鏡以外に、原子間力顕微鏡、マトリックス支援レーザー脱離イオン化 飛行時間型質量分析装置（ＭＡＬＤＩ-ＴＯＦ-ＭＳ）、さらには、電気測定のプローブ接触等の分析方法にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【0039】
本発明の上述した特徴と利点を更に明確化するために、以下、幾つかの実施形態を挙げて図面と共に詳細な内容を説明する。【図1A】本発明の実施形態におけるサンプル収集デバイスの立体図である。
【図2A】サンプル収集デバイスの製造工程を図示している。
【図2B】サンプル収集デバイスの製造工程を図示している。
【図2C】サンプル収集デバイスの製造工程を図示している。
【図2D】サンプル収集デバイスの製造工程を図示している。
【図2E】サンプル収集デバイスの製造工程を図示している。
【図3A】本発明の実施形態に基づく乾燥サンプル試料片の準備工程を図示している。
【図3B】本発明の実施形態に基づく乾燥サンプル試料片の準備工程を図示している。
【図3C】本発明の実施形態に基づく乾燥サンプル試料片の準備工程を図示している。
【図4A】本発明の別の実施形態に基づくサンプル収集デバイスを図示している。
【図5】本発明のその他の実施形態におけるサンプル収集デバイスを図示している。
【図6】本発明のその他の実施形態におけるサンプル収集デバイスを図示している。
【図7】本発明のその他の実施形態におけるサンプル収集デバイスを図示している。
【図8】本発明のその他の実施形態におけるサンプル収集デバイスを図示している。
【図9】本発明のその他の実施形態におけるサンプル収集デバイスを図示している。
【図10】本発明のその他の実施形態におけるサンプル収集デバイスを図示している。
【図11】本発明のその他の実施形態におけるサンプル収集デバイスを図示している。
【図12A】本発明の実施形態に基づくサンプル収集デバイスアレイを図示している。
【図14】本発明のその他の実施形態におけるサンプル収集デバイスアレイを図示している。
【図15】本発明のその他の実施形態におけるサンプル収集デバイスアレイを図示している。
【図16】本発明のその他の実施形態におけるサンプル収集デバイスアレイを図示している。
【発明を実施するための形態】
【0040】
以下の複数の実施形態は同じ符号は同じ又は類似の機能を有する構成要素又は装置であり、図式に示す形状、サイズ、比率などを示しているにすぎず、本発明の実施形態に制限されるものではない。さらに、以下に説明する内容のいずれか一つの実施形態は同時に複数の技術特徴を開示しているが、上記いずれか一つの実施形態が有する技術特徴を同時に実施しなければならないことを現していない。
【0041】
図１Ａは本発明の実施形態におけるサンプル収集デバイスの立体図である。図１Ｂは図１Ａのサンプル収集デバイスのＡ-Ａ’に沿った断面図である。本実施形態におけるサンプル収集デバイス２００は基板２１０、２２０及びスペーサ２３０を備え、基板２１０は第一表面２１２及び第二表面２１４を有し、基板２２０は第一表面２２２及び第二表面２２４を有し、基板２１０の第一表面２１２及び基板２２０の第一表面２２２は向かい合わせて設置する。基板２１０と基板２２０の間にサンプル収容空間２４０を形成するよう、基板２１０および基板２２０を連接し固定するために、スペーサ２３０は第一表面２１２と第一表面２２２の間に配置される。ここでは、スペーサ２３０が定義するサンプル収容空間２４０は例えば前後両端に開口を有するランナーである。液体サンプルは前後両端の開口を通過してサンプル収容空間２４０に入り、サンプル収容空間２４０内に保たれる。
【0042】
本実施形態において、基板２１０は薄膜２１６及び基底部２１８を備え、基板２２０は薄膜２２６及び基底部２２８を備える。薄膜２１６及び２２６は基底部２１８及び２２８にそれぞれ堆積され、且つ薄膜２１６及び２２６の表面は、サンプル収容空間２４０を維持するための第一表面２１２及び２２２である。本実施形態は基底部２１８及び２２８に薄膜２１６及び２２６を形成するための方法は、化学気相堆積法、酸洗い、表面材料堆積法、ポリマー沈着などを含み、化学気相堆積法は例えばプラズマＣＶＤ法（ＰＥＣＶＤ ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によるものである。上記製造方法は現有する半導体製造工程又はＭＥＭＳ製造工程技術を参酌でき、ここでは説明しない。
【0043】
薄膜２１６及び２２６の材料は、シリコン、窒化シリコン、酸化シリコン、二酸化シリコン、酸窒化シリコン、カーボン、ダイヤモンドフィルム、グラフェン、炭化珪素、酸化アルミニウム、窒化チタン、酸化チタン、窒化炭素又はその組合せのグループから選ぶことができる。さらに、透過型電子顕微鏡の観測要求の応用を考慮すると、薄膜２１６及び２２６は、透過型電子顕微鏡の電子束を透過させることができ、高い電子透過率を有する材料を選ぶことができる。さらに、本実施形態における薄膜２１６及び２２６の厚度は設計や実際の要求に応じて変更できる。例えば、透過型電子顕微鏡の観測のために、本実施形態における薄膜２１６及び２２６の厚度は約２〜２００ナノメートル（ｎｍ）である。上記はシリコンウェハの製造工程を例としているが、本発明はその他の基板材料に応用することを類推でき、薄膜の機械強度、緻密性、透光性、電子透過率、薄膜と基板の製造工程の整合性、残留応力、表面特性を考慮する必要がある。
【0044】
続いて、本実施形態における薄膜２１６及び２２６は液体サンプルと接触する第一表面２１２及び２２２を提供するために、親水性材料又は疎水性材料であることができる。親水性材料を選択した場合、極性の液体サンプルを吸着する吸着力を増加でき、疎水性材料を選択した場合、非極性の液体サンプルを吸着する吸着力を増加できる。薄膜２１６及び２２６の表面特性は、例えば紫外線オゾン改質又はプラズマ改質などの物理的改質又は、例えば酸洗い、エッチング、陽極処理、官能基付加のような化学的改質などの方法によって調整できる。
【0045】
基底部２１８及び２２８の材料は例えば半導体材料又は金属酸化物材料である。半導体材料は例えば両面研磨又は片面研磨の単結晶シリコンである。金属酸化物は例えば酸化アルミニウムである。基底部２１８及び２２８の厚度は設計や実際の要求に応じて変更でき、例えば透過型電子顕微鏡に応用する場合、約０．２〜０．８ミリメートル（ｍｍ）に設計できる。
【0046】
本実施形態におけるスペーサ２３０は基板２１０及び２２０の間隔を維持すること及び２つの基板２１０及び２２０を固定する機能を兼ねている。スペーサ２３０の高度は毛細現象に似た吸着力が発生するのに十分な高度に設計されている。本実施形態において、スペーサ２３０の高度は約０．１〜２０マイクロメートル（μｍ）の間にあり、さらには、０．１〜１０マイクロメートル（μｍ）の間にある。換言すると、２つの基板２１０及び２２０の間隔、即ちサンプル収容空間２４０の高度は約０．１〜２０マイクロメートル（μｍ）の間にあり、さらには、０．１〜１０マイクロメートル（μｍ）の間にある。その利点は、部分的に液体サンプル中の１０マイクロメートル（μｍ）より大きい懸濁粒子をサンプル収容空間２４０の外へ排除できることであり、例えば血液中の血球や血漿の分離観察に応用できる。
【0047】
基板２１０及び２２０の材料、製造工程、そのほか考えられる要因を考慮すると、スペーサ２３０自体は粘着材料であることができ、例えばエポキシ樹脂、紫外線硬化樹脂又は、シリコーン材料である。又は、スペーサ２３０自体は非粘着材料であることができ、例えば、酸化シリコン、シリコン等であり、且つ、基板２１０及び２２０を接合して固定するよう、例えばシリコン及び酸化シリコンの間の陽極接合（ａｎｏｄｉｃｂｏｎｄｉｎｇ）を用いる。スペーサ２３０はスクリーン印刷や封止等のような塗布方法により基板２１０及び２２０の第一表面２１２及び２２２に形成される。又は、化学気相堆積法により基板２１０及び２２０の第一表面２１２及び２２２にスペーサ２３０を形成することができる。
【0048】
一方、本実施形態は基板２１０の第一表面２１２及び基板２２０の第一表面２２２に第一弱化構造２５０をそれぞれ形成し、それはサンプル収容空間２４０の周辺に位置し、且つ基板２１０の第二表面２１４及び基板２２０の第二表面２２４は対応する第二弱化構造２６０をさらに備えることができる。ここで示す第一弱化構造２５０及び第二弱化構造２６０は構造強度が基板２１０及び２２０のそのほか部分に対して低くなっている構造である。実際には、除去部分の基板２１０及び２２０に凹みを形成する、又は基板２１０及び２２０の局所領域の改質によって実現する。第一弱化構造２５０及び第二弱化構造２６０の考えられる形態は、例えばサンプル収容空間２４０に位置する向かい合う両側の２つのストライプ状の構造又は向かい合う２つのストライプ状の径路に沿って分布する複数のブロック状の構造である。
【0049】
本実施形態からすると、第一弱化構造２５０はサンプル収容空間２４０に位置する向かい合う両側の２つのストライプ状凹み２５２及び２５４を有する。さらに、第二弱化構造２６０は２つのストライプ状の径路に沿って分布する複数のブロック状凹み２６２及び２６４を有する。当然、第一弱化構造２５０及び第二弱化構造２６０の考えられる形態はこれに限らない。例を挙げると、第一弱化構造２５０は複数のブロック状凹みにより構成することもでき、第二弱化構造２６０は２つのストライプ状凹みであることができる。又は、第一弱化構造２５０及び第二弱化構造２６０はいかなる構造弱化効果を有する設計であることができ、ここでは逐一説明しない。
【0050】
本実施形態における基板２１０及び２２０は観測窓２１９及び２２９をそれぞれさらに備えることができ、第二表面２１４及び２２４にそれぞれ位置し、且つサンプル収容空間２４０に対応し、局所的な薄膜２１６及び２２６をそれぞれ露出させる。
【0051】
さらに具体的には、上記観測窓２１９及び２２９の底部面積は約１平方マイクロメートル（μｍ２）から１平方ミリメートル（ｍｍ２）である。本実施形態において、観測窓２１９及び２２９を得るよう、基板２１０の第二表面２１４及び基板２２０の第二表面２２４におい基底部２１８及び２２８にリソグラフィ及びエッチング製造工程を行うことができる。
【0052】
以下に、本発明のサンプル収集デバイスの考えられる製造方法のさらなる例を挙げる。図２Ａ〜２Ｅはサンプル収集デバイス２００の製造工程を順に図示している。
【0053】
まず、図２Ａに示すように、半導体基板２０２を提供し、例えばシリコン基板であり、且つ半導体基板２０２の第一表面２０２ａ及び第二表面２０２ｂに絶縁層２０４をそれぞれ形成する。ここでは、例えば厚度約１００ナノメートル（ｎｍ）の窒化シリコン層を形成するために、化学気相堆積法を行う。且つ、部分的に第一表面２０２ａを露出させるよう、第一表面２０２ａ周辺の絶縁層２０４を除去し、それから、露出された第一表面２０２ａに例えば堆積又は酸化等の方法で接合層２０６を形成する。ここでは、接合層２０６は例えば厚度が約３００〜４００ナノメートル（ｎｍ）の酸化シリコン層である。
【0054】
それから、図２Ｂに示すように、第一表面２０２ａ及び第二表面２０２ｂの絶縁層２０４をパターン化し、以降形成される第一弱化構造２５０、第二弱化構造２６０及び観測窓２１９及び２２９等部材の位置を定義する。
【0055】
それから、図２Ｃに示すように、第一弱化構造２５０を形成するために、第一表面２０２ａの絶縁層２０４又はフォトレジストを塗布してパターンを定義し、これをマスクとして半導体基板２０２をエッチングする。ここでのエッチング工程は例えばプラズマエッチング等のドライエッチング技術により高アスペクト比を有する第一弱化構造２５０を形成する。当然、その他の実施形態において、アメリカ特許ＵＳ６９９２０２６のステルスダイシング技術又は局所イオン注入及び熱処理等の関連する改質方法はここでのエッチング工程に取って代わることができる。詳細は後に説明する。ここでは、第一弱化構造２５０の深度は約１５０マイクロメートル（μｍ）である。これまでのところ、第二弱化構造２６０及び観測窓２１９以外は、基板２１０を有する雛形の基板構造が概ね完成する。
【0057】
それから、図２Ｄに示すように、図２Ｃが形成した２つの基板結合の接合層２０６を例えば陽極接合又は高温拡散接合で結合させ、結合後の２つの接合層２０６をスペーサ２３０とし、２つの基板構造の半導体基板２０２の間にサンプル収容空間２４０を形成する。
【0058】
それから、図２Ｅに示すように、２つの基板構造の外側の絶縁層２０４をマスクとして、例えばウェットエッチング技術により部分的に半導体基板２０２を除去し、第二弱化構造２６０及び観測窓２１９及び２２９を形成する。さらに具体的には、例えば水酸化ガリウムエッチング溶液により半導体基板２０２を第一薄膜２１６まで異方性エッチングを行い、第二弱化構造２６０と観測窓２１９及び２２９を得る。異方性エッチングはエッチングする開口幅を設計することでエッチング深度を調整できるので、形成された第二弱化構造２６０の深度はマスクとする絶縁層２０４の開口幅により決定できる。同様の理由で、絶縁層２０４の観測窓２１９及び２２９に対応する開口幅を設計することで、形成された観測窓２１９及び２２９に半導体基板２０２の反対側に位置する局所的な絶縁層２０４を露出させ、上記薄膜２１６及び２２６とすることができる。
【0059】
当然、上記製造工程はサンプル収集デバイス２００の考えられる製造方法を列挙したにすぎない。実際には、当業者が上記実施形態を参照した後、出願時の技術に基づき、部分的に製造工程を変更、置換、調整できる。例を挙げると、半導体エッチング工程は、ドライエッチング又はウェットエッチングがあり、又は、機械的方法は、カッターホイール切断又は研磨除去がある。又は、例えばアメリカ特許ＵＳ６９９２０２６により発展されたステルスダイシング技術により、半導体基板２０２内部の局所領域に適切な弱化を施すことができる。
【0060】
ここまで、サンプル収集デバイス２００の製造が概ね完成する。
【0061】
図１Ｂを再び参照すると、本実施形態における第一弱化構造２５０及び第二弱化構造２６０はスペーサ２３０以外の領域に位置するので、第一弱化構造２５０及び第二弱化構造２６０は外力を受けて壊される時、サンプル収容空間２４０を開くよう、第一弱化構造２５０及び第二弱化構造２６０の両側に位置する基板２１０及び２２０の異なる部分が相互に分離する。さらに、基板２１０及び２２０の異なる部分を効率的に分離するために、第一弱化構造２５０の底部及び第二弱化構造２６０の底部に対する第一距離Ｌ１を設計できる。例えば、上記第一距離Ｌ１を基板２１０及び２２０の厚度の３分の２以下にさせることができる。例えば、基板２１０及び２２０の厚度が４００マイクロメートル（μｍ）であるならば、第一距離Ｌ１は１００マイクロメートル（μｍ）と設計する。
【0062】
サンプル収集デバイス２００により乾燥サンプル試験片を準備する方法を以下にさらに説明する。図３Ａ〜３Ｃは本発明の実施形態に基づく乾燥サンプル試料片の準備工程を順に図示している。
【0063】
まず、図３Ａに示すように、液体サンプル３１０をサンプル収集デバイス２００又はそのほか考えられる変化の態様のサンプル収容空間２４０に積込み、懸濁粒子３１２を含む液体サンプル３１０は基板２１０と２２０の間のスペーサ２３０の形成する毛細現象を受けてサンプル収容空間２４０内に吸着する。さらに、本実施形態は、液体サンプル３１０を円滑にサンプル収容空間２４０に入らせるよう、液体サンプル３１０を積込む過程においてパージ吸引又は加圧注入等の方法により補助することもできる。
【0064】
且つ、液体サンプル３１０は、懸濁粒子３１２を薄膜２１６及び２２６に吸着させるよう、その乾燥方法は、自然蒸発散、真空乾燥、低湿環境乾燥、加熱乾燥、低温乾燥、窒素環境乾燥又は希ガス環境乾燥であることができる。乾燥の目的は、液体サンプル３１０の蒸気圧が比較的高い成分（例えば水分）を除去し、且つ、以降２つの基板２１０及び２２０の分離を行うために、薄膜２１６及び２２６表面に吸着した液体サンプル３１０のそのほか成分（懸濁粒子３１２）の流動性を失わせることである。ここでの蒸気圧が指しているのは一定の温度（例えば室温）下における飽和蒸気圧である。当然、乾燥後の液体サンプル３１０は部分的に液体成分又は性質を保有する可能性があり、例えば蒸気圧が比較的低い大分子の成分、又は残留粒子物質に吸着、結合、被覆する水分等である。
【0065】
本実施形態において、基板２１０及び２２０は対応する観測窓２１９及び２２９をそれぞれ備え、且つ、観測窓２１９及び２２９は基底部２１８及び２２８をそれぞれ貫き、対応する薄膜２１６及び２２６を露出する。したがって、このステップにおいて予め透過型電子顕微鏡２９０によりサンプル収容空間２４０内の液体サンプル３１０を観察できる。
【0066】
それから、図３Ｂに示すように、外力により第一弱化構造２５０及び第二弱化構造２６０を壊し、第一弱化構造２５０及び第二弱化構造２６０の両側に位置する基板２１０及び２２０の異なる部分を相互に分離させる。第一弱化構造２５０及び第二弱化構造２６０はスペーサ２３０の外の位置に対応するので、サンプル収集デバイス２００の両側のスペーサ２３０の部分が取り除かれた後、残された２つの基板２１０及び２２０の中央部分は相互に分離でき、スペーサ２３０は基板２１０及び２２０の中央部分に残留することはない。
【0067】
このように、基板２１０及び２２０は図３Ｂが示す分離ステップを経た後、図３Ｃが示すような剥き出しの乾燥サンプル試験片２００ａをそれぞれ形成できる。基板２１０が形成する乾燥サンプル試験片２００ａを例とすると、薄膜２１６、基底部２１８、観測窓２１９、薄膜２１６に位置する乾燥後の液体サンプル３１０を有する。乾燥後の液体サンプル３１０は懸濁粒子３１２を含み、薄膜２１６の表面に吸着する。液体サンプル３１０の厚度はサンプル収容空間２４０の高度の制限を受け、懸濁粒子３１２は乾燥過程において移動は容易ではなく、したがって乾燥過程における集中現象を避けることができ、元の液体サンプル３１０の懸濁粒子３１２の分布状態を維持できる。
【0068】
さらに、剥き出しの乾燥サンプル試験片２００ａ全体の厚度は極小であり、且つ、乾燥サンプル試験片２００ａに観測窓２１９を形成する。したがって、乾燥サンプル試験片２００ａは光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡等のようなサンプル試験片の厚度制限が比較的緩い顕微鏡観察に応用できる以外に、図３Ｃに示すように、乾燥サンプル試験片２００ａを透過型電子顕微鏡２９０に配置し、電子束を乾燥サンプル試験片２００ａに透過させ、透過型電子顕微鏡２９０により乾燥サンプル試験片２００ａを観察することもできる。
【0069】
これにより、図３Ａ〜３Ｃに示す準備工程において、ユ−ザーは同じサンプル収集デバイス２００によって乾燥前の液体サンプル３１０を観察することができ、観察方法は台湾特許Ｉ３３０３８０号の開示内容のようであってもよく、乾燥後にサンプル収集デバイス２００を開いて、剥き出しで均一的な乾燥サンプル試験片２００ａの観察がさらにできる。
【0070】
上記実施形態は構造が同じ基板２１０及び２２０を開示し、図３Ａ〜３Ｃに示す準備工程を経た後に乾燥サンプル試験片２００ａを形成できる。しかしながら、本発明はこれに限らない。
【0071】
図４Ａは本発明の別の実施形態に基づくサンプル収集デバイス４００を図示している。本実施形態におけるサンプル収集デバイス４００は上記実施形態におけるサンプル収集デバイス２００と概ね同じであり、同じ又は理解できる技術内容は繰り返し説明しない。本実施形態におけるサンプル収集デバイス４００と上記実施形態におけるサンプル収集デバイス２００との差異は、本実施形態における基板４２０は観測窓を有さないことである。換言すると、図２Ｂに示すパターン化の工程において、第二表面２０２ｂの絶縁層２０４に観測窓に対応する開口を定義しないことを選択することである。
【0072】
そのようにして、図３Ａ〜３Ｃに示す準備工程を経た後、基板４２０は図４Ｂに示すような乾燥サンプル試験片４００ａを形成できる。本実施形態における乾燥サンプル試験片４００ａと上記実施形態における乾燥サンプル試験片２００ａとの差異は観測窓を有さないことにある。したがって、乾燥サンプル試験片４００ａは光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡等のようなサンプル試験片の厚度制限が比較的緩い顕微鏡観察に応用できる以外に、原子力間顕微鏡４９０により直接観察することもできる。
【0073】
本発明において上記複数の実施形態は、乾燥サンプル試験片２００ａ及び乾燥サンプル試験片４００ａのような分離していて、且つ剥き出しの乾燥サンプル試験片を提供する。既知の被覆されたサンプル試験片に比べると、本発明の乾燥サンプル試験片は吸収及び散乱の問題を減少することがさらにでき、顕微鏡観察の精度の向上に貢献する。
【0074】
以下にさらに例を挙げて本発明で存在すると考えられるその他の種類のサンプル収集デバイスを説明する。図５〜７は本発明のその他の実施形態における複数のサンプル収集デバイスをそれぞれ図示している。
【0075】
図５に図示するサンプル収集デバイス５００は上記実施形態におけるサンプル収集デバイス２００と概ね同じであり、同じ又は理解できる技術内容は繰り返し説明しない。本実施形態におけるサンプル収集デバイス５００と上記実施形態におけるサンプル収集デバイス２００との差異は、本実施形態における第一弱化構造５５０は例えば基板５１０及び５２０に局所改質して形成した改質材料である。さらに具体的には、アメリカ特許ＵＳ６９９２０２６のステルスダイシング技術又は局所イオン注入及び熱処理等の関連する改質方法により図２Ｃに示す半導体基板２０２をエッチングする工程に取って代わり、半導体基板２０２の局所領域を改質して、本実施形態に示す材料を形成し、例えば多結晶シリコン化且つ高密度の格子転位を有する構造の第一弱化構造５５０である。
【0076】
図６に図示するサンプル収集デバイス６００は上記実施形態におけるサンプル収集デバイス２００と概ね同じであり、同じ又は理解できる技術内容は繰り返し説明しない。本実施形態におけるサンプル収集デバイス６００と上記実施形態におけるサンプル収集デバイス２００との差異は、本実施形態におけるサンプル収集デバイス６００の基板６１０及び６２０の外側は第二弱化構造を有さないことである。換言すると、基板６１０及び６２０の分離を実現できる前提で、本発明は基板６１０及び６２０の内側に第一弱化構造６５０を形成することを選び、外側の第二弱化構造を省くことができる。本実施形態における第一弱化構造６５０は図１に示すように、例えばストライプ状凹みである。
【0077】
図７に図示するサンプル収集デバイス７００は上記実施形態におけるサンプル収集デバイス５００と概ね同じであり、同じ又は理解できる技術内容は繰り返し説明しない。本実施形態におけるサンプル収集デバイス７００と上記実施形態におけるサンプル収集デバイス５００との差異は、本実施形態におけるサンプル収集デバイス７００の基板７１０及び７２０の外側は第二弱化構造を有さないことである。換言すると、基板７１０及び７２０の分離を実現できる前提で、本発明は基板７１０及び７２０の内側に第一弱化構造７５０を形成することを選び、外側の第二弱化構造を省くことができる。本実施形態における第一弱化構造７５０は例えば基板７１０及び７２０に局所改質して形成した改質材料である。
【0078】
図８〜１１は本発明のその他の実施形態における複数のサンプル収集デバイスをそれぞれ図示している。図８〜１１に図示するサンプル収集デバイス８００、９００、１０００、１１００は上記実施形態におけるサンプル収集デバイス２００、５００、６００、７００とそれぞれ概ね同じであり、同じ又は理解できる技術内容は繰り返し説明しない。図８〜１１に図示するサンプル収集デバイス８００、９００、１０００、１１００と上記複数の実施形態におけるサンプル収集デバイス２００、５００、６００、７００との差異は、図８〜１１に図示するサンプル収集デバイス８００、９００、１０００、１１００は基板のサンプル収容空間の内側に対応する表面に窪みをさらにそれぞれ形成することであり、そうすることで、サンプル収容空間の収容できる液体サンプルの量を調整する。形成される第一弱化構造は例えば窪みの外に位置する。
【0079】
さらに具体的には、図８のサンプル収集デバイス８００は基板８１０及び８２０の第一表面８１２及び８２２に窪み８１１及び８２１をそれぞれ形成する。窪み８１１及び８２１はサンプル収容空間８４０内に位置し、且つ第一弱化構造８５０及び第二弱化構造８６０は窪み８１１及び８２１の外に位置する。製造工程上、例えば、厚度約１００ナノメートル（ｎｍ）の絶縁層２０４を形成するために、ます図２Ａに示す半導体基板２０２の第一表面２０２ａにエッチングして窪みを形成し、それから、以降の化学気相堆積法を行う。このように、絶縁層２０４は窪み底部を覆い、以降の製造工程において図８に示すような薄膜８１６及び８２６を形成する。
【0080】
同様に、図９のサンプル収集デバイス９００は基板９１０及び９２０の第一表面９１２及び９２２に窪み９１１及び９２１をそれぞれ形成する。窪み９１１及び９２１はサンプル収容空間９４０内に位置し、且つ第一弱化構造９５０及び第二弱化構造９６０は窪み９１１及び９２１の外に位置する。窪み９１１及び９２１の製造方法は上記窪み８１１及び８２１と同様であり、ここで繰り返し説明しない。さらに、図９の第一弱化構造９５０は図５の第一弱化構造５５０と同様であり、基板９１０及び９２０に局所改質して形成した改質材料である。
【0081】
図１０のサンプル収集デバイス１０００は基板１０１０及び１０２０の第一表面１０１２及び１０２２に窪み１０１１及び１０２１をそれぞれ形成する。窪み１０１１及び１０２１はサンプル収容空間１０４０内に位置し、且つ第一弱化構造１０５０は窪み１０１１及び１０２１の外に位置する。窪み１０１１及び１０２１の製造方法は上記窪み８１１及び８２１と同様であり、ここで繰り返し説明しない。さらに、図１０のサンプル収集デバイス１０００は図６のサンプル収集デバイス６００と同様であり、基板１０１０及び１０２０の外側は第二弱化構造を有さない。
【0082】
同様に、図１１のサンプル収集デバイス１１００は基板１１１０及び１１２０の第一表面１１１２及び１１２２に窪み１１１１及び１１２１をそれぞれ形成する。窪み１１１１及び１１２１はサンプル収容空間１１４０内に位置し、且つ第一弱化構造１１５０は窪み１１１１及び１１２１の外に位置する。窪み１１１１及び１１２１の製造方法は上記窪み８１１及び８２１と同様であり、ここで繰り返し説明しない。さらに、図１１の第一弱化構造１１５０は図７の第一弱化構造７５０と同様であり、基板１１１０及び１１２０に局所改質して形成した改質材料である。
【0083】
注意すべきことは、上記複数の実施形態は数通りの本発明において考えられるサンプル収集デバイスの態様を列挙したにすぎないことである。実際には、当業者が上記複数の実施形態の開示内容を基礎にして、必要に応じて考えられる範囲内で部分的な特徴は調整、置換できる。例えば、図５〜１１のサンプル収集デバイス５００〜１１００の単一の基板にのみ観測窓を形成する。又は、図８〜１１のサンプル収集デバイス８００〜１１００の単一の基板にのみ窪みを形成する。
【0084】
本発明が提供するサンプル収集デバイスはウェハー級の製造工程に統合でき、且つ現有する半導体製造工程及び／又はＭＥＭＳ製造工程技術を結合してバッチ製造を実現でき、生産効率を向上できる。
【0085】
図１２Ａは本発明の実施形態に基づくサンプル収集デバイスアレイを図示している。図１２Ｂは図１２Ａのサンプル収集デバイスアレイ１２００のＢ-Ｂ’に沿った断面図である。本実施形態におけるサンプル収集デバイスアレイ１２００は例えばシリコンウェハ又はその他母材に図２Ａ〜２Ｅに示す製造工程を経て製造されるものである。関連する製造工程のステップは同様であるので、ここで繰り返し説明しない。
【0086】
図１２Ａ及び１２Ｂに示すように、形成されるサンプル収集デバイスアレイ１２００は複数のサンプル収集デバイス１２０２を備え、例えば上記複数の実施形態におけるサンプル収集デバイス２００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、又はその他の考えられる変化である。上記複数のサンプル収集デバイス１２０２は製造完成後にアレイ配列を呈し、相互に連接し、且つサンプル収集デバイスアレイ１２００の複数のスペーシング１２０４で定義される。換言すると、スペーシング１２０４に沿ってサンプル収集デバイスアレイ１２００を切断すると、相互に分離した上記複数のサンプル収集デバイス１２０２が得られる。
【0087】
サンプル収集デバイス１２０２が上記複数の実施形態におけるサンプル収集デバイス２００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００又は１１００を引用できる部分的な内容に関しては、ここで繰り返し説明しない。図１２Ｂに示すように、点鎖線枠Ｓが囲う領域内の構造は図１Ｂ、４Ａ、５、６、７、８、９、１０、１１に示すサンプル収集デバイス２００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００又は１１００に合理的に置換できる。
【0088】
本実施形態はレーザーダイシング、カッターホイール切断又は研磨除去等の方法によって、スペーシング１２０４に沿ってサンプル収集デバイス１２０２に分離できる。さらに、本実施形態はスペーシング１２０４の位置に弱化構造を形成して上記スペーシングに沿って分離するステップを補助することができる。
【0089】
本実施形態は基板１２１０の第一表面１２１２及び基板１２２０の第一表面１２２２に第三弱化構造１２７０をそれぞれ形成し、且つ基板１２１０の第二表面１２１４及び基板１２２０の第二表面１２２４に対応する第四弱化構造１２８０をする。ここで示す第三弱化構造１２７０及び第四弱化構造１２８０は構造強度が基板１２１０及び１２２０のそのほか部分に対して低くなっている構造である。実際には、上記実施形態における第一弱化構造及び第二弱化構造に同様に、除去部分の基板１２１０及び１２２０に凹みを形成する、又は基板１２１０及び１２２０の局所領域の改質によって実現する。
【0090】
本実施形態における第三弱化構造１２７０及び第四弱化構造１２８０はスペーシング１２０４に位置し、その考えられるパターンは例えばスペーシング１２０４は同じレイアウトを有する格子状の構造であり、又はスペーシング１２０４に沿って分布する複数のブロック状の構造である。
【0091】
図１３は図１２Ａ及び図１２Ｂのサンプル収集デバイスアレイ１２００を単体化分離した図である。本実施形態はスペーシング１２０４に第三弱化構造１２７０及び第四弱化構造１２８０を形成するので、したがって第三弱化構造１２７０及び第四弱化構造１２８０は外力によって壊される時、第三弱化構造１２７０及び第四弱化構造１２８０の両側に位置する基板１２１０及び１２２０の異なる部分が相互に分離する。換言すると、２つの隣接するサンプル収集デバイス１２０２の基板１２１０及び１２２０をこの動作で相互に分離させる。考えられる情況において、レーザーダイシング、カッターホイール切断又は研磨除去等の方法によってサンプル収集デバイスアレイ１２００を切断する必要がなくてもよく、直接人の手又は工具の補助によってサンプル収集デバイスアレイ１２００に力を加えて、複数のサンプル収集デバイス１２０２に分離できる。
【0092】
さらに、図１２Ｂに示すように、２つの隣接するサンプル収集デバイス１２０２を効率的に分離するために、第三弱化構造１２７０の底部及び第四弱化構造１２８０の底部に対する第二距離Ｌ２を設計できる。例えば、上記第二距離Ｌ２を基板の厚度の２分の１以下にさせることができる。例えば、基板１２１０又は１２２０の厚度が４００マイクロメートル（μｍ）であるならば、第二距離Ｌ２は５０マイクロメートル（μｍ）と設計する。その他、上記第一弱化構造２５０の底部及び第二弱化構造２６０の底部の第一距離Ｌ１に比べると、上記第二距離Ｌ２は上記第一距離Ｌ１より小さく設計されることができる。このように、スペーシングに沿って２つの隣接するサンプル収集デバイス１２０２を分離するのを避ける時、基板１２１０及び１２２０は第一弱化構造２５０の底部及び第二弱化構造２６０の底部に沿って断裂する。
【0093】
換言すると、上記設計により、いかなるレーザー又は機械切断設備を使用しない情況において、サンプル収集デバイスアレイ１２００を分離して複数のサンプル収集デバイス１２０２を完成して、且つサンプル収集デバイス１２０２を図３Ｃに示すような乾燥サンプル試験片２００ａとして準備できる。具体的には、サンプル収集デバイスアレイ１２００の製造を完成した後、複数のサンプル収集デバイス１２０２を分離するよう、まずスペーシング１２０４に沿って第三弱化構造１２７０及び第四弱化構造１２８０に力を加える。それから、図３Ａ〜３Ｃに示すステップに進み、液体サンプル３１０を満たし、液体サンプル３１０を乾燥し、且つ、図３Ｃに示すような乾燥サンプル試験片２００ａを形成するよう、力を加えて第一弱化構造２５０及び第三弱化構造１２７０を壊す。
【0094】
本実施形態において、第三弱化構造１２７０は例えば第一弱化構造２５０とともに図２Ｃに示す同じステップで形成される。さらに具体的には、第三弱化構造１２７０の位置を定義するよう、図２Ｂに示す第一表面２０２ａの絶縁層２０４をパターン化する以外に、類似のエッチング技術によって接合層２０６をパターン化する。このように、以降の図２Ｃに示す半導体基板をエッチングするステップにおいて、第一弱化構造２５０及び第三弱化構造１２７０を同時に形成できる。この場合、プラズマエッチング等のドライエッチングを用いて第一弱化構造２５０及び第三弱化構造１２７０を形成するなら、図１２Ｂに示すように、形成される第一弱化構造２５０の深度Ｄ１は形成される第三弱化構造１２７０の深度Ｄ２に実質的に等しい。
【0095】
以下にさらに例を挙げて本発明の第三弱化構造及び第四弱化構造の考えられる変化を説明する。図１４〜１６は本発明のその他の実施形態における複数のサンプル収集デバイスアレイをそれぞれ図示している。
【0096】
図１４に図示するサンプル収集デバイスアレイ１４００は上記実施形態におけるサンプル収集デバイスアレイ１２００と概ね同じであり、同じ又は理解できる技術内容は繰り返し説明しない。本実施形態におけるサンプル収集デバイスアレイ１４００と上記実施形態におけるサンプル収集デバイスアレイ１２００との差異は、本実施形態における第三弱化構造１４７０は例えば基板１４１０及び１４２０に局所改質して形成した改質材料である。さらに具体的には、アメリカ特許ＵＳ６９９２０２６のステルスダイシング技術又は局所イオン注入及び熱処理等の改質方法によりエッチングするステップに取って代わり、基板１４１０及び１４２０の局所領域を改質して、本実施形態に示す材料を形成し、例えば多結晶シリコン化且つ高密度の格子転位を有する構造の第三弱化構造１４７０である。
【0097】
図１５に図示するサンプル収集デバイスアレイ１５００は上記実施形態におけるサンプル収集デバイスアレイ１２００と概ね同じであり、同じ又は理解できる技術内容は繰り返し説明しない。本実施形態におけるサンプル収集デバイスアレイ１５００と上記実施形態におけるサンプル収集デバイスアレイ１２００との差異は、本実施形態におけるサンプル収集デバイスアレイ１５００の基板１５１０及び１５２０の外側は第四弱化構造を有さないことである。換言すると、基板１５１０及び１５２０のスペーシングに沿った分離を実現できる前提で、本発明は基板１５１０及び１５２０の内側に第三弱化構造１５７０を形成することを選び、外側の第四弱化構造を省くことができる。
【0098】
図１６に図示するサンプル収集デバイスアレイ１６００は上記実施形態におけるサンプル収集デバイスアレイ１４００と概ね同じであり、同じ又は理解できる技術内容は繰り返し説明しない。本実施形態におけるサンプル収集デバイスアレイ１６００と上記実施形態におけるサンプル収集デバイスアレイ１４００との差異は、本実施形態におけるサンプル収集デバイスアレイ１６００の基板１６１０及び１６２０の外側は第四弱化構造を有さないことである。換言すると、基板１６１０及び１６２０のスペーシングに沿った分離を実現できる前提で、本発明は基板１６１０及び１６２０の内側に第三弱化構造１６７０を形成することを選び、外側の第四弱化構造を省くことができる。
【0099】
本発明は以上の実施形態のように示したが、本発明は、これに限られるものではなく、当業者が本発明の精神の範囲から逸脱しない範囲において、変更又は修正することが可能であるが故に本発明の保護範囲は均等の範囲にまで及ぶものとする。
【符号の説明】
【0100】
２００：サンプル収集デバイス２００Ａ：乾燥サンプル試験片
２０２：半導体基板
２０２ａ：第一表面
２０２ｂ：第二表面
２０４：絶縁層
２０６：接合層
２１０、２２０：基板
２１２、２２２：第一表面
２１４、２２４：第二表面
２１６、２２６：薄膜
２１８、２２８：基底部
２１９、２２９：観測窓
２３０：スペーサ
２４０：サンプル収容空間
２５０：第一弱化構造
２５２、２５４：ストライプ状凹み
２６０：第二弱化構造
２６２、２６４：ブロック状凹み
２９０：透過型電子顕微鏡
３１０：液体サンプル
３１２：懸濁粒子
４００：サンプル収集デバイス
４００ａ：乾燥サンプル試験片
４２０：基板
４９０：原子間力顕微鏡
５００、６００、７００：サンプル収集デバイス
５１０、５２０、６１０、６２０、７１０、７２０：基板
５５０、６５０、７５０：第一弱化構造
８００、９００、１０００、１１００：サンプル収集デバイス
８１０、８２０、９１０、９２０、１０１０、１０２０、１１１０、１１２０：基板
８１１、８２１、９１１、９２１、１０１１、１０２１、１１１１、１１２１：窪み
８１２、８２２、９１２、９２２、１０１２、１０２２、１１１２、１１２２：第一表面
８１６、８２６：薄膜
８４０、９４０、１０４０、１１４０：サンプル収容空間
８５０、９５０、１０５０、１１５０：第一弱化構造
８６０、９６０：第二弱化構造
１２００：サンプル収集デバイスアレイ
１２０２：サンプル収集デバイス
１２０４：スペーシング
１２１０、１２２０：基板
１２１２、１２２２：第一表面
１２１４、１２２４：第二表面
１２７０：第三弱化構造
１２８０：第四弱化構造
１４００、１５００、１６００：サンプル収集デバイスアレイ
１４１０、１４２０、１５１０、１５２０、１６１０、１６２０：基板
１４７０、１５７０、１６７０：第三弱化構造
Ｄ１、Ｄ２：深度
Ｌ１：第一距離
Ｌ２：第二距離
Ｓ：領域