JP2005187316A

JP2005187316A - 選択付着性基板およびその製造方法

Info

Publication number: JP2005187316A
Application number: JP2004312346A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Nakamura; 浩一郎中村; Kazutomo Ikeuchi; 一智池内; Yasutomo Arima; 靖智有馬; Kenichi Nakama; 健一仲間
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2003-12-05
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2005-07-14

Abstract

【課題】微量の特定物質を微少領域に付着、保持するため基板を提供する。とくに微量の液体を基板上の複数箇所に高密度に保持することができ、その量のばらつきが小さく、また繰り返し再現性が良好な選択付着性基板を提供する。
【解決手段】平板状基板１０の表面に所定の規則で配列された凹部２０を形成する。この凹部表面と凹部と凹部の間の平坦部３０の表面における濡れ性に差異をつける。とくに水性の液体を対象とする場合には、平坦部３０に撥水性被膜４０を形成することにより、液体を凹部２０に安定に保持でき、隣接凹部への漏れ出しも防止することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、生体関連分野あるいはマイクロエレクトロニクス分野で使用される微少領域に選択的に特定物質を付着または保持する機能を有する選択付着性基板に関し、とくに濡れ性が制御された表面を有する選択付着性基板に関する。

有機材料あるいは生体関連材料の電子工学分野への応用においては、分子エレクトロニクス、分子メモリー、ナノバイオテクノロジー等の技術を応用した製品の実用化への期待が高まっている。このため基板（チップ）上への機能素子の高密度集積化が要求されるだけでなく、基板表面の所定箇所に特定物質を選択的に付着させたり保持させたりする機能の高度化が求められている。

さらに、生命科学の分野では、マイクロ化学反応器、ゲノム解析用チップ、プロテイン解析用チップなどを用いた超微少量、超高感度分析のため、機能素子の高集積化、高密度アレイ化が進み、これらに用いられる基板についても、選択付着性が要求されている。これらの基板では、微少量の生体関連物質溶液等の液体試料を選択的に所定箇所に保持し、分析や反応に供することができる。

このような機能は基板表面に特定の物質の分子と結合する機能を有する箇所（機能性結合サイト）を高密度に形成することによって実現できる。これらの技術については、例えば特許文献１〜５などに開示されている。
特表平９−５００５６８号公報特開２００２−１３１３２７号公報特開２００２−３０７８０１号公報特開２００２−２８３５３０号公報特開２００３−１２１４４２号公報

しかしながら、上記特許文献に開示されている方法は、いずれも基板の平坦な表面上へのパターンを形成する方法であり、機能性結合サイトが平坦部にあるため、微量の液体試料を、基板表面の複数箇所に保持する際に、保持量のばらつきが大きく、また繰り返し再現性が悪いという問題があった。また結合部位を高密度化すると、近接する結合部位同士の距離が近くなり、隣接する液体試料が混入するという問題があった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、微量の特定物質を微少領域に高密度に再現性よく付着、保持できる選択付着性基板を提供することを目的とする。

本発明の選択付着性基板はその表面に所定の規則で配列された凹部を有する。この凹部表面の所定部分とその部分を除く基板表面における濡れ性を異なるようにする。この手段により、特定物質を、基板の凹凸と濡れ性の差異の効果により、基板の所定の部位に安定に付着させ、または保持させることができる。
上記凹部は、均質な基板を加工して形成した窪みとすることが望ましい。ガラス基板等の表面に窪みを直接加工することにより、所定の配列規則に基づいた凹部を容易に形成することができる。

上記凹部表面の所定部分を除く部分が撥水性であることが望ましい。これにより水性の液体は基板の凹部に保持されやすくなる。

また上記凹部と、この凹部間に平坦部を有する選択付着性基板の場合には、凹部表面全部と平坦部表面における濡れ性が異なるようにする。とくにこの平坦部の表面を撥水性とすることが望ましい。これにより水性の液体は基板の凹部に保持されやすくなる。

上記凹部が稠密に配列された選択付着性基板の場合には、凹部表面の所定部分とその部分を除く部分における濡れ性が異なるようにする。とくに凹部の所定底部表面を除く部分の表面が撥水性であることが望ましい。これにより凹部間が接近した場合にも液体は凹部に保持されやすく、高密度に液体試料等を保持することが可能となる。

上記凹部表面の所定部分とその部分を除く基板表面における水に対する接触角の差を、２０度より大きくすることが望ましい。基板表面の凹凸の効果により、より小さい接触角の差によっても水性の液体を基板の所定の部位に安定に保持することができる。
この接触角の差を、５０度より大きくすればより好ましく、８０度より大きくすればさらに好ましい。

上記の撥水性の表面を、アルキル基を含有するシラン化合物またはフルオロアルキル基を含有するシラン化合物から選ばれた少なくとも１種類の化合物によって被覆することが望ましい。

また上記の凹部は、下地基板表面を覆うように設けた所定厚みの被覆層の所定箇所を除去して開口部を形成するとともにこの下地基板の表面を露出させて形成することも好ましい。この場合、被覆層の開口部側壁面と露出した下地基板表面とによって凹部表面が構成される。下地基板上の被覆層の一部を除去加工することによっても、所定の配列規則に基づいた凹部を容易に形成することができる。

上記被覆層の表面が撥水性であることが望ましい。これにより水性の液体は基板の凹部に保持されやすくなる。

被覆層の厚みは１０μｍ以上１００μｍ以下であることが望ましい。１０μｍ未満であると凹部として液体を保持する機能が十分発揮されない。また１００μｍを越えると精度良く加工することが難しくなる。

上記の下地基板表面と被覆層表面の水に対する接触角の差を、２０度より大きくすることが望ましい。基板表面の凹凸の効果により、より小さい接触角の差によっても水性の液体を基板の所定の部位に安定に保持することができる。
この接触角の差を、５０度より大きくすればより好ましく、８０度より大きくすればさらに好ましい。

また上記の下地基板の光透過率を、被覆層の光透過率より２倍以上大きくすることが好ましい。凹部以外の部分の光透過率を低くすることにより、凹部に保持される物質を光学的手法で分析、観察する場合に、迷光を防ぎ、コントラストを高めることにより、検出感度を高めることができる。

被覆層は黒色塗料からなる層を含むことが望ましい。この材料により撥水性と低光透過率をともに実現することができる・

また、表面に所定の規則で配列された凹部を有し、この凹部間の基板表面に平坦部を有する選択付着性基板においては、凹部の表面と平坦部の表面における表面張力が異なるようにする。とくに凹部の表面張力を、平坦部の表面張力より大きくする。これによって液体は安定に凹部に保持される。

表面に所定の規則で配列された凹部を有し、この凹部間の前記基板表面に平坦部を有し、前記平坦部表面が撥水性である選択付着性基板は、撥水性もしくは親水性を付与する化合物を含有する溶液をスタンパに塗布し、このスタンパから、平坦部に溶液を転写して製造することが望ましい。

また、他の製造方法として、基板表面に撥水性を付与する化合物を含有する撥水性被膜を成膜するステップと、この撥水性被膜上に被覆層を成膜するステップと、被覆層を部分的に除去して開口を設け撥水性被膜表面を露出させるステップと、被覆層をマスクとし開口を通して撥水性被膜をエッチング除去するステップと、被覆層を除去するステップとを含む方法を用いることもできる。

さらに、上記と異なる他の製造方法として、基板表面に撥水性を有する化合物を含有する被覆層を成膜し、この被覆層を部分的に除去して開口を設け、基板表面を露出させる方法もある。

これらの方法により、平坦部のみに選択的に溶液を付着させることが容易に行え、部分的に撥水性膜または親水性膜を形成することができる。

本発明の選択付着性基板は、表面に凹部を所定の規則にしたがって配列し、凹部とそれ以外の部分の濡れ性または表面張力を異なるものとすることにより、凹部に微量の特定物質を安定に付着または保持させることができ、隣接した凹部へ混入することを防止できる。また付着物質の量のばらつきが低減され、繰り返し再現性も向上させることができ、優れた付着、保持機能を有する選択付着性基板を提供することができる。

以下に本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明の基板に用いる材料としては、ガラス、セラミックス、半導体、金属、樹脂等をあげることができる。利用できるガラスの種類としては、石英ガラス（線膨張係数α＝０．５ｐｐｍ／Ｋ）、無アルカリガラス、ソーダライムガラスなどを例示できる。さらに、ゼロデュア（登録商標、例えばショット社の製品で、α＝−２ｐｐｍ／Ｋ）、ネオセラム（登録商標、例えば日本電気硝子社の製品で、α＝０．１５ｐｐｍ／Ｋ）などのような低膨張結晶化ガラス、パイレックス（登録商標）（例えばコーニング社の製品で、α＝３．２５ｐｐｍ／Ｋ）、ＢＫ７（ショット社の製品、α＝７．１ｐｐｍ／Ｋ）などが挙げられる。

またウェハ形態で提供されているシリコン、ＩｎＰ、ＧａＡｓなどの半導体材料も使用可能である。樹脂材料については、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素系樹脂などを挙げることができる。これらの中でも、耐熱性、透明性、化学的安定性に優れたガラスを用いることがもっとも好ましい。

本発明の選択付着性基板の一例を図１に示す。平板状基板１０の表面に、生体関連物質溶液等の液体材料を保持するための複数の凹部２０が形成されている。この例では隣接する凹部と凹部の間はもとの平板状基板表面である平坦部３０が存在する。そしてこの凹部表面と、それ以外の基板の平坦部表面とに、液体に対する濡れ性の差異を与える処理を施すことにより、凹部２０における液体試料の保持性能を向上させることができる。

図２は凹部２０を有する平板状基板１０の断面図である。凹部間の平坦部表面に被膜４０が形成されているが、この被膜４０の材質の保持する液体に対する濡れ性を基板表面（この場合、凹部表面）のそれと異なるものを選択することにより、濡れ性に差異をつけることができる。

基板表面の凹凸とそれに対応した部分的に異なる濡れ性を表面に付与することにより、マイクロエレクトロニクス分野や生体関連技術分野に用いられる機能素子を搭載する基板として優れた特性を提供できる。本発明の基板の凹部表面と平坦部表面の濡れ性の大きさの関係については、必要な機能によって、凹部表面の濡れ性が平坦部表面の濡れ性よりも大きいことが望ましい場合もあるし、逆に凹部表面の濡れ性が平坦部表面の濡れ性よりも小さいことが望ましい場合もある。特に基板と機能的相互作用を行う物質の組合せによって、これらの濡れ性の関係は決定される。

本発明の選択付着性基板は、その表面状態を制御することにより、選択付着する対象物質も広範に選択できる。生体関連物質溶液その他の化学物質溶液のほか、これらに細胞など生体組織が混在している試料などにも適用できる。また電子工学分野等における金属のメッキやエッチングなど液相工程で用いる溶液、ハンダ等の溶融金属など、あるいは真空成膜物質等にも適用できる。

本発明の基板の濡れ性を制御する方法として、基板の凹部または平坦部の表面に、保持する特定に対して濡れ性の高い、もしくは低い化合物を、単独でもしくは複合して被覆する方法が望ましい。

まず、本発明の基板と機能的相互作用を行う物質が、水系、水溶性物質、水溶液系である場合について説明する。
平坦部表面の濡れ性が凹部表面の濡れ性よりも小さい選択付着性基板を提供する場合については、平坦部表面に撥水性を付与する化合物を被覆するか、または凹部に親水性を付与する化合物を被覆する。もしくは平坦部表面に撥水性を付与する化合物を被覆し、同時に凹部に親水性を付与する化合物を被覆してもよい。

逆に平坦部表面の濡れ性が、凹部表面の濡れ性よりも大きい選択付着性基板を提供する場合については、平坦部表面に親水性を付与する化合物を被覆するか、または凹部に撥水性を付与する化合物を被覆する。もしくは平坦部表面に親水性を付与する化合物を被覆し、同時に凹部に撥水性を付与する化合物を被覆してもよい。

本発明の基板の凹部または平坦部の表面の濡れ性を変えるための、撥水性を与える材料としては、撥水性基を有するテトラフルオロエチレン、環状パーフルオロポリマー、フルオロアルキルシラン、アルキルシラン、シリコーン、ポリシランなどを例示することができる。これらの材料によって基板の平坦部または凹部の表面を被覆することにより、凹部と平坦部で水に対する濡れ性が異なる選択付着性基板を提供することができる。

撥水性基を有する化合物としては撥水性基を有するシラン化合物が好ましく使用される。その例として、１個または２個以上の撥水性基、例えばアルキル基、フルオロアルキル基などを分子内に有するシラン化合物を挙げることができる。

アルキル基を有するシラン化合物としては、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₃₀ＳｉＣｌ₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₂₀ＳｉＣｌ₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₈ＳｉＣｌ₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₆ＳｉＣｌ₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₄ＳｉＣｌ₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₂ＳｉＣｌ₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₀ＳｉＣｌ₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₉ＳｉＣｌ₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₈ＳｉＣｌ₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₇ＳｉＣｌ₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₆ＳｉＣｌ₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₅ＳｉＣｌ₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₄ＳｉＣｌ₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₃ＳｉＣｌ₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₂ＳｉＣｌ₃、ＣＨ₃ＣＨ₂ＳｉＣｌ₃、
（ＣＨ₃ＣＨ₂）₂ＳｉＣｌ₂、（ＣＨ₃ＣＨ₂）₃ＳｉＣｌ、
ＣＨ₃ＳｉＣｌ₃、（ＣＨ₃）₂ＳｉＣｌ₂、（ＣＨ₃）₃ＳｉＣｌ、
のようなアルキル基含有クロロシラン、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₃₀Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₂₀Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₈Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₆Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₄Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₀Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₉Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₈Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₇Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₆Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₅Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₄Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₃Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、ＣＨ₃ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、
（ＣＨ₃ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₂、（ＣＨ₃ＣＨ₂）₃ＳｉＯＣＨ₃、
ＣＨ₃Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、（ＣＨ₃）₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₂、（ＣＨ₃）₃ＳｉＯＣＨ₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₃₀Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₂₀Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₈Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₆Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₄Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₂Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₀Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₉Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₈Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₇Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₆Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₅Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₄Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₃Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、ＣＨ₃ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、
（ＣＨ₃ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₂、（ＣＨ₃ＣＨ₂）₃ＳｉＯＣ₂Ｈ₅、
ＣＨ₃Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、（ＣＨ₃）₂Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₂、（ＣＨ₃）₃ＳｉＯＣ₂Ｈ₅
のようなアルキル基含有アルコキシシラン、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₃₀Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₂₀Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₈Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₆Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₄Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₂Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₀Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₉Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₈Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₇Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₆Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₅Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₄Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₃Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、ＣＨ₃ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、
（ＣＨ₃ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₂、（ＣＨ₃ＣＨ₂）₃ＳｉＯＣＯＣＨ₃、
ＣＨ₃Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、（ＣＨ₃）₂Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₂、
（ＣＨ₃）₃ＳｉＯＣＯＣＨ₃ 、
のようなアルキル基含有アシロキシシラン、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₃₀Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₂₀Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₈Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₆Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₄Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₂Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₀Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₉Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₈Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₇Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₆Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₅Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₄Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₃Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、
ＣＨ₃（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、ＣＨ₃ＣＨ₂Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、
（ＣＨ₃ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＮＣＯ）₂、（ＣＨ₃ＣＨ₂）₃ＳｉＮＣＯ、
ＣＨ₃Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、（ＣＨ₃）₂Ｓｉ（ＮＣＯ）₂、
（ＣＨ₃）₃ＳｉＮＣＯ、
のようなアルキル基含有イソシアネートシランを例示することができる。

フロオロアルキル基を有するシラン化合物としては、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₁₁（ＣＨ₂）₂ＳｉＣｌ₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₁₀（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（Ｃｌ）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₉（ＣＨ₂）₂ＳｉＣｌ₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₈（ＣＨ₂）₂ＳｉＣｌ₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇（ＣＨ₂）₂ＳｉＣｌ₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₆（ＣＨ₂）₂ＳｉＣｌ₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₅（ＣＨ₂）₂ＳｉＣｌ₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₄（ＣＨ₂）₂ＳｉＣｌ₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₃（ＣＨ₂）₂ＳｉＣｌ₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₂（ＣＨ₂）₂ＳｉＣｌ₃、
ＣＦ₃ＣＦ₂（ＣＨ₂）₂ＳｉＣｌ₃、
ＣＦ₃（ＣＨ₂）₂ＳｉＣｌ_3、
のようなフロオロアルキル基含有トリクロロシラン、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₁₁（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₁₀（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₉（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₈（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₆（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₅（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₄（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₃（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₂（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、
ＣＦ₃ＣＦ₂（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、
ＣＦ₃（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₁₁（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₁₀（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₉（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₈（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₆（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₅（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₄（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₃（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₂（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、
ＣＦ₃ＣＦ₂（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、
ＣＦ₃（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃
のようなフロオロアルキル基含有トリアルコキシシラン、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₁₁（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₁₀（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₉（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₈（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₆（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₅（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₄（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₃（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₂（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、
ＣＦ₃ＣＦ₂（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）₃、
ＣＦ₃（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ₃）_{3 、}
のようなフロオロアルキル基含有トリアシロキシシラン、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₁₁（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₁₀（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₉（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₈（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₆（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₅（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₄（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₃（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₂（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、
ＣＦ₃ＣＦ₂（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＮＣＯ）₃、
ＣＦ₃（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＮＣＯ）_3、
ようなフロオロアルキル基含有トリイソシアネートシランを例示することができる。

これらの中でフロオロアルキル基含有トリアルコキシシラン、特にフッ素原子の数が１３〜２２のフロオロアルキルトリメトキシシラン、フロオロアルキルトリエトキシシランが好ましく用いられる。

ここに例示した化合物を用いて、本発明の選択付着性基板の凹部、または平坦部の表面を単独もしくは異なる物質を凹部表面および平坦部の表面と同時に被覆することで、前記パターン化された濡れ性の異なる部分の水に対する接触角の差を付与することができる。

本発明の選択付着性基板は、上記特許文献１〜５などが開示されている基板とは異なり、あらかじめ基板表面に凹部を有しており、この凹部自身がとくに液体を保持する機能をもつ。この液体の保持機能は固体基板表面における液体の接触角で評価できる。接触角θは図３に示すように固体基板１２表面に滴下した液滴１００が基板表面と接触する角度で定義される。

本発明においては、凹部と平坦部の接触角の差を、２０度より大きくすることで、定量性、再現性に優れ、高密度な結合部位を有する選択付着性基板を提供することができる。凹部のない平坦な基板表面においては、より大きな接触角の差が必要であり、本発明により撥水性材料の選択範囲が広くなる。接触角の差は、さらに好ましくは、５０度より大きく、より好ましくは、８０度より大きくする。これによりさらに選択的に優れた、選択付着性基板を提供することができる。

なお、接触角の最大値は１８０度である。この場合、液体は基板をまったく濡らさず、球状の液滴となる。本発明の選択付着性基板においても撥水性を付与した部分では理想的な接触角は１８０度である。

また本発明の選択付着性基板は凹部表面と平坦部表面の表面張力が異なることを特徴とする。このように、表面張力の差異を付与する方法としては、つぎのような方法がある。

例えば、ガラスの臨界表面張力は、約１００ｍＮ／ｍであるので、撥水基を有する化合物で、平坦部を被覆することで達成できる。撥水性基の具体例としては、エチレン基（臨界表面張力：３１ｍＮ／ｍ）、メチル基（２０ｍＮ／ｍ）、トリフルオロメチル基（６ｍＮ／ｍ）などが例示できる。このような化合物で被覆することにより、基板表面の表面張力を、好ましくは２０ｍＮ／ｍより大きく、より好ましくは４０ｍＮ／ｍより大きく、最も好ましくは６０ｍＮ／ｍより大きくすることにより、液体材料を選択的に保持する基板を提供できる。ガラスに対して、表面張力を小さくする化合物としては、前記、撥水性基を有する化合物を例示することができる。

以上では本発明の基板と機能的相互作用を行う物質が、水系、水溶性物質、水溶液系である場合について説明したが、これに限られない。本発明は基板と機能的相互作用を行う物質が油系、非水溶性物質、非水溶液系である場合についても適用できる。平坦部表面の濡れ性が凹部表面の濡れ性よりも小さい基板を提供する場合については、平坦部表面に撥油性を付与する化合物を被覆してもよいし、凹部に親油性を付与する化合物を被覆しても良い。平坦部表面に撥油性を付与する化合物を被覆して、同時に凹部に親油性を付与する化合物を被覆してもよい。

油系、非水溶液系について平坦部表面の濡れ性が、凹部表面の濡れ性よりも大きい基板を提供する場合については、平坦部表面に親油性を付与する化合物を被覆してもよいし、凹部に撥油性を付与する化合物を被覆しても良い。また、平坦部表面に親油性を付与する化合物を被覆して、同時に凹部に撥油性を付与する化合物を被覆してもよい。

本発明の基板は規則的に配列された凹部を有することが特徴である。凹部の形状、高さ、幅、密度は、本発明の基板が用いられる機能デバイスに応じて必要な形態をとればよい。凹部の形状としては、球面窪み状、円錐状、三角錐状、四角錐状、溝状、円柱状、線状、Ｙ分岐線状などが挙げられる。配列された凹部が球面窪み状、円錐状、三角錐状、四角錐状、溝状、円柱状などである場合については、１ｃｍ²当り４個以上、好ましくは、１００個以上、さらに好ましくは、１０，０００個以上とする。また、線状凹部の場合は線幅を３，０００マイクロメートル以下、好ましくは、１０マイクロメートル以下とする。これにより、高密度の微細パターン構造を有する基板を得ることができる。

また、本発明の選択付着性基板の構造は図１に示す例には限られない。図４に示すように基板１０表面に凸部５０を形成した構造の基板であってもよい。例えば、基板表面に適当な厚みの層を堆積し、この層を部分的に除去することにより、このような構造を形成することができる。このような構造の場合についても同様に、凸部表面５２と底部または斜面部５４の濡れ性を異なるものとすることにより、本発明の基板として用いることができる。

また、本発明の基板の凹部の一部が撥水性であってもよい。例えば図５は基板表面部分の拡大断面図であるが、図５（ａ）に図示するように平坦部３０だけでなく凹部２０内の上部まで撥水性膜４２を設けてもよい。

以上の例では基板表面に平坦部が存在したが、図５（ｂ）のように凹部２０を稠密に設けた場合、平坦部はないが、尖った頂部３２の部分に撥水性膜４６を設けることもできる。このように基板表面の凹部が接近して高密度化され、撥水性を有する部分の面積が相対的に小さくなった場合にも、定量性、再現性に優れた結合部位を有する選択付着性基板を提供することができる。

次に本発明の選択付着性基板の製造方法について説明する。第１の方法としては、基板表面の凹部を予め加工し、その後に凹部あるいは平坦部に濡れ性を変える物質を被覆する。第２の方法としては、平板状基板表面を予め濡れ性を変える物質で被覆し、その後、凹部を加工する。いずれの方法によっても濡れ性の異なる部分をもった基板を得ることができる。規則的に配列された凹部を有する基板の製造方法としては、フォトリソグラフィ、電子線リソグラフィー、陽子線リソグラフィー、X線リソグラフィーなどによるマスクパターンの形成とレーザアブレージョン法、ウェットエッチング法などによる凹部形成を組み合わせた方法を例示できる。

濡れ性を変える物質を基板に被覆する方法としては、湿式法と乾式法（真空法）を例示できる。湿式法については、スピンコート法、ディップコート法、スプレーコート法、フローコート法、メニスカスコート法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、ナノインプリンティング法、ソフトリソグラフィー法、マイクロコンタクトプリンティング法などを例示できる。とくにソフトリソグラフィー法は凹部を有する基板表面の平坦部にのみ選択的に溶液を付着させる方法として、簡便で低コストな方法である。

乾式法（真空法）については、蒸着法、スパッタ法、イオンビーム法、CVD法、MOCVD法などがあげられる。これらの方法を組み合わせることにより、濡れ性の異なる部分がパターニングされた凹部、もしくは凸部を有する基板を得ることができる。
以下に具体的な実施例について説明する。

（撥水層コーティング液の調製）
撥水膜被覆用コーティング液は、エタノール（９７．６８重量部）、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン（０．０２重量部）、テトラエトキシシラン（０．３重量部）、濃塩酸（２．０重量部）を混合し、３０分間室温で攪拌することにより作成した（以下この液を液Ａという）。

（基板の作製）
石英ガラス基板（厚み２ｍｍ、寸法５０ｍｍ×５０ｍｍ）上に、スピンコート法で、液Ａを塗布した。室温で２４時間乾燥して、Ｃｒ膜とＡｕ膜をスパッタリング法により成膜し、さらにフォトレジストをスピンコート法により塗布した。つぎにこのフォトレジスト膜を、縦方向に５０個、横方向に５０個、合計２５００個の開口部が碁盤の目状に配列したパターンをマスクとして露光し、露光部分のフォトレジストを現像、除去した。このフォトレジスト膜をマスクとしてＡｕ膜とＣｒ膜をエッチングし、開口を形成した。

このマスク付きガラス基板を、超純水（比抵抗値：１８ＭΩ・ｃｍ）で洗浄した後、４９％フッ化水素酸を用いてエッチングを行った。この後、超純水で後洗浄した後、ＮａＯＨ水溶液によりフォトレジスト膜を剥離した。さらに、ヨウ素／ヨウ化アンモニウム水溶液を用いて、Ａｕマスクを剥離除去した後、硝酸２アンモニウムセリウム水溶液を用いて、Ｃｒマスクを剥離除去した。

得られた選択付着性基板は概略図１に示すような形状であり、断面形状は模式的に図２で示される。球状凹部の直径は５０μｍであり、密度は１００個／ｃｍ²であった（以下これを基板Ａという）。
比較のため、液Ａを用いた撥水膜のコーティングを行わないほかは、上記と同様に基板作製を行い、基板Ｂを得た。

（基板の濡れ性の評価）
基板Ａについて、水の接触角（図３参照）を測定すると、平坦部の表面では７０度であり、凹部の表面は１０度であり、凹部と平坦部の水に対する接触角の差が６０度であった。基板Ａの球状凹部に、マイクロシリンジで超純水を滴下すると、水は球面凹部内に保持された。球面凹部の容積よりも大きい量の水を滴下しても、球状窪み状凹部表面よりも、平坦部表面の表面張力が大きいため、水は凸状に膨らみ、平坦部にこぼれることなく保持された。一方、基板Ｂの平坦部の接触角は５度であった。球状凹部に、マイクロシリンジで超純水を滴下すると、水は平坦部へ漏れ出てしまい、球面凹部内には保持されなかった。

石英ガラス基板（厚み２ｍｍ、寸法５０ｍｍ×５０ｍｍ）上に、Ｃｒ膜とＡｕ膜をスパッタリング法により成膜し、さらにフォトレジストをスピンコート法により塗布した。つぎにこのフォトレジスト膜を、縦方向に５０個、横方向に５０個、合計２５００個の開口部が碁盤の目状に配列したパターンをマスクとして露光し、露光部分のフォトレジストを現像、除去した。このフォトレジスト膜をマスクとしてＡｕ膜とＣｒ膜をエッチングし、開口を形成した。

得られた球状凹部は直径が５０μｍであり、密度は１００個／ｃｍ²であった（基板Ｃ）。この平坦部に、つぎに示すようなソフトリソグラフィー法により、基板Ｃの平坦部に撥水層を形成した。

表面が平坦で厚さ約１ｍｍの板状ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）をスタンパとして用いる。液Ａを平皿状の容器に入れ、スタンパの一方の表面をこの液に接触させる。次に、スタンパを基板Ｃの表面に接触させてスタンパ表面の液Ａを、基板Ｃの表面に転写した。引き続き室温で、２４時間乾燥して平坦部が撥水性の基板Ｄを得た。得られた選択付着性基板は実施例１と同様の構造（図１、図２）を有する。

この基板Ｄ表面の水の接触角を測定すると、平坦部の表面では１０５度であり、凹部の表面は５度であり、凹部と平坦部の水に対する接触角の差が、１００度であった。基板Ｄの球状凹部に、マイクロシリンジで超純水を滴下すると、水は球面凹部内に保持された。球面凹部の容積よりも大きい量の水を滴下しても、球状凹部表面よりも、平坦部表面の表面張力が大きいため、水は凸状に膨らみ、平坦部にこぼれることなく保持された。

本実施例においては、図６に示すようにシリコン基板１６に断面がＶ字状の溝７０（以下、Ｖ溝という）形成した場合について説明する。シリコン基板（厚み２ｍｍ、寸法２５ｍｍ×２５ｍｍ）表面にスリット状開口部をもつフォトレジストマスクを形成し、等方性ウェットエッチング法によってＶ溝を約１，０００個を基板表面に形成した。Ｖ溝側面の傾斜面７４はシリコン結晶の（１１１）面に一致し、溝の深さが２０．１５μｍ、幅が１４．３μｍであり、隣接する溝の間隔は約２４．７μｍ、Ｖ溝間の「峰」の頂上平坦部分７２（エッチングされずに残った幅）は約５．０μｍであった（基板Ａ２）。

この平坦部に、親水性付与剤として、ポリアルキレンオキシド変性シリコーンのアルコール溶液を、実施例１と同様にＰＤＭＳをスタンパとしたソフトリソグラフィー法により成膜した（基板Ｂ２）。成膜後、室温で、２４時間乾燥して本発明の基板を得た。親水性膜４８が形成された選択付着性基板の断面模式図を図７に示す。

この基板の水の接触角を測定すると、親水性付与部である平坦部の表面では５度であり、凹部の表面は６０度で、凹部と平坦部の水に対する接触角の差が、５５度であった（基板Ｂ２）。基板Ｂ２に、マイクロシリンジで超純水を滴下すると、水は溝間平坦部の表面に広がって保持され、凹部には付着しなかった。

本実施例においては、凹部以外の部分を遮光する例を説明する。
本実施例では撥水性を有する黒色塗料を用いる。使用した黒色塗料はカーボンブラック、熱可塑性樹脂、顔料、溶媒等からなる。表１に４種類（Ｃ１〜Ｃ４）の組成例を示す。

（表１）
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
組成（重量％）
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
黒色塗料熱可塑性パラフィン顔料カーボンシリカ高沸点
樹脂ブラック溶媒
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
Ｃ１４０５０１−１０５３０
Ｃ２４０５１０５５３０
Ｃ３２０５０５２０
Ｃ４３０５４０５２０
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

洗浄済みの無アルカリガラス基板（ＮＡ３２、ＮＨテクノグラス社製、厚み０．７ｍｍ、寸法２５ｍｍ×７５ｍｍ）上に、上記黒色塗料をスクリーン印刷法で塗布した。また、スクリーン上には、直径２．５ｍｍ、ピッチ４ｍｍの円形パターンを５行×１０列＝５０個形成した。図８に示すように得られた黒色塗料８２が塗布された基板１８には、直径２．５ｍｍ、ピッチ４ｍｍの円形の非塗布部８０が、５０個形成されていた。この基板を、１００℃に加熱した熱風循環炉で３０分間乾燥した。基板は、エタノール中で超音波処理５分、０．１モルのＫＯＨ水溶液中で５分超音波処理を行い、さらに超純水中で超音波処理を５分間行った。

円形の非塗布部８０とその周囲の塗布部の段差を触針式膜厚計で測定すると、黒色塗料８２の膜厚は２０μｍであった。表２に示すように各基板Ｄ１〜Ｄ４の黒色塗料塗布部の水に対する接触角は、１１０度以上、非塗布部のガラス面の接触角は、１０度未満であり、８０度以上の接触角差が確認された。また黒色塗料を塗布した部分の光透過率は測定できず、非塗布部は約９０％であった。

以上のように、撥水性の材料で親水性の下地基板表面を覆い、その一部を除去して開口を設けるとともに親水性の下地基板を露出させることによっても選択付着性基板を作製することができる。この場合、被覆層の開口部側壁面と露出した下地基板表面とによって凹部表面が構成される。したがってこの場合、凹部間の平坦部と凹部の側壁面が撥水性となり、凹部の底面のみ親水性となる。

またさらに黒色塗料を用いることにより、撥水部の光透過率を実質的にゼロとすることができるので、親水部に付着する物質を蛍光光度法、発光分光法、吸光度法などの光学的手法で分析、観察する場合に、迷光を防ぐとともにコントラストを高めることができ、検出感度を高めることができる。

（表２）
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
接触角（°）透過率（％）
基板黒色塗料 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
塗布部非塗布部塗布部非塗布部
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
Ｄ１Ｃ１１１０＜１００９０
Ｄ２Ｃ２１１２＜１００９０
Ｄ３Ｃ３１１４＜１００９０
Ｄ４Ｃ４１１２＜１００９０
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

実施例４で得られた構造の凹部の底面はとくに加工を施さない下地基板の表面であったが、本実施例では凹部底面部分をさらに加工して窪み状とする。
実施例４で得られた黒色塗料による遮光層を設けた選択付着性基板（基板Ｄ１〜Ｄ４）を、超純水（比抵抗値：１８ＭΩ・ｃｍ）で洗浄した後、フッ化水素酸２０重量％、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）２重量％、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．５重量％の混合液（液Ｆ）により黒色塗料層をマスクとして５分間エッチングを行った。この後、超純水で後洗浄し基板Ｅ１〜Ｅ４を得た。ガラス基板平坦部とエッチング部の段差を触針式膜厚計で測定すると５０μｍであった。

（表３）
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
接触角（°）透過率（％）
基板黒色塗料 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
塗布基板塗布部非塗布部塗布部非塗布部
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
Ｅ１Ｄ１１１０＜１００９０
Ｅ２Ｄ２１１２＜１００９０
Ｅ３Ｄ３１１４＜１００９０
Ｅ４Ｄ４１１２＜１００９０
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

本実施例は実施例１または２と同様の選択付着性基板に関するものであるが、異なる製造方法を用いる。
撥水性被膜用コーティング液は、エタノール（９７．６８重量部）、ヘプタデカフルオロデシルトリクロロシラン（０．０２重量部）を混合し、３０分間室温で攪拌することにより作製した（液Ｇ）。無アルカリガラス基板（厚み０．７ｍｍ、寸法２５ｍｍ×７５ｍｍ）上に、ディップコート法で液Ｆを塗布し、この基板を１５０℃に加熱した熱風循環炉で３０分間乾燥した。基板はエタノール中で超音波処理５分、０．１モルのＫＯＨ水溶液中で５分超音波処理を行い、さらに超純水中で超音波処理５分を行い洗浄した（基板Ｈ）。接触角は、１２０度であった。

この基板Ｈ上に、黒色塗料（Ｃ２、表１参照）をスクリーン印刷法で塗布した。また、スクリーン上には、直径２．５ｍｍ、ピッチ４ｍｍの円形パターンを５行×１０列＝５０個形成した。得られた黒色塗料が塗布された基板には、直径２．５ｍｍ、ピッチ４ｍｍの円形の非塗布部が、５０個形成されていた。この基板を、１００℃に加熱した熱風循環炉で３０分間乾燥した。

この基板を、超純水（比抵抗値：１８ＭΩ・ｃｍ）で洗浄した後、液Ｆ（実施例５参照）をエッチング液として５分間エッチングを行った。この後、超純水で後洗浄した（基板Ｉ）。
基板Ｉ表面の平坦部とエッチング部の段差を触針式膜厚計で測定すると５０μｍであった。

基板Ｉを黒色塗料剥離液で洗浄して黒色塗料を除去し、平坦部が透明撥水コートされ、５０μｍの凹部が親水性のガラス基板を得た。撥水コート部の水に対する接触角は、１１０度以上、凹部のガラス面の接触角は、１０度未満であり、８０度以上の接触角差が確認された。透過率は、撥水部、凹部ともに９０％以上であった。

本実施例で用いた黒色塗料は一例であってこれに限られない。この被覆層は最終的に除去されるので、液Ｆに侵されず、パターン形成およびエッチング終了後の除去が容易であればよい。

上記の実施例では液体を対象に特定物質を微少領域に高密度に付着、保持する基板について主として説明した。これらは微量の生体関連物質の反応や計測に利用できる。しかし本発明のこのような応用に限られない。生体関連物質や有機物質をエレクトロニクス分野に応用して特殊な機能を備えた機能素子を提供するのに利用することもできる。また、金属等の無機物質の選択的な付着、例えばメッキ技術等にも利用が可能である。

本発明の選択付着性基板の一例を示す斜視図である。選択付着性基板の一例の断面模式図である。液滴の接触角を説明する図である。選択付着性基板の他の例を示す斜視図である。凹部の撥水性膜による被覆状態を示す図である。選択付着性基板の他の例を示す斜視図である。選択付着性基板の他の例の断面模式図である。選択付着性基板の他の例の平面および断面模式図である。

符号の説明

１０、１２、１４、１６、１８基板
２０凹部
３０平坦部
４０被膜
４２、４６撥水性膜
４８親水性膜
５０凸部
７０Ｖ溝
８０非塗布部
８２黒色塗料
１００液滴

Claims

表面に所定の規則で配列された凹部を有する選択付着性基板において、前記凹部表面の所定部分とその部分を除く基板表面とにおける濡れ性が異なることを特徴とする選択付着性基板。
前記凹部は、均質な基板を加工して形成した窪みであることを特徴とする請求項１に記載の選択付着性基板。
前記凹部表面の所定部分を除く部分が撥水性であることを特徴とする請求項２に記載の選択付着性基板。
隣り合う前記凹部間に平坦部を有し、前記凹部表面全部と前記平坦部表面における濡れ性が異なることを特徴とする請求項３に記載の選択付着性基板。
前記平坦部の表面が撥水性であることを特徴とする請求項４に記載の選択付着性基板。
前記凹部が稠密に配列され、前記凹部表面の所定部分とその部分を除く部分における濡れ性が異なることを特徴とする請求項２に記載の選択付着性基板。
前記凹部の所定部分表面を除く部分の表面が撥水性であることを特徴とする請求項６に記載の選択付着性基板。
前記凹部表面の所定部分とその部分を除く基板表面の水に対する接触角の差が、２０度より大きいことを特徴とする請求項３、５、７のいずれか一項に記載の選択付着性基板。
前記接触角の差が、５０度より大きいことを特徴とする請求項８に記載の選択付着性基板。
前記接触角の差が、８０度より大きいことを特徴とする請求項９に記載の選択付着性基板。
前記撥水性の表面が、アルキル基を含有するシラン化合物またはフルオロアルキル基を含有するシラン化合物から選ばれた少なくとも1種類の化合物によって被覆されていることを特徴とする請求項３、５または７に記載の選択付着性基板。
前記凹部は、下地基板表面を覆うように設けた所定厚みの被覆層の所定箇所を除去して開口部を形成するとともに前記下地基板の表面を露出させて形成され、前記被覆層の開口部側壁面と露出した前記下地基板表面とによって前記凹部表面が構成されることを特徴とする請求項１に記載の選択付着性基板。
前記被覆層表面が撥水性であることを特徴とする請求項１２に記載の選択付着性基板。
前記被覆層の厚みが１０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の選択付着性基板。
前記下地基板表面と前記被覆層表面の水に対する接触角の差が、２０度より大きいことを特徴とする請求項１２に記載の選択付着性基板。
前記接触角の差が、５０度より大きいことを特徴とする請求項１５に記載の選択付着性基板。
前記接触角の差が、８０度より大きいことを特徴とする請求項１６に記載の選択付着性基板。
前記下地基板の光透過率が、前記被覆層の光透過率より２倍以上大きいことを特徴とする請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の選択付着性基板。
前記被覆層は黒色塗料からなる層を含むことを特徴とする請求項１８に記載の選択付着性基板。
表面に所定の規則で配列された凹部を有する選択付着性基板において、隣り合う該凹部間に平坦部を有し、前記凹部の表面と前記平坦部の表面における表面張力が異なることを特徴とする選択付着性基板。
前記凹部の表面張力が、平坦部の表面張力より大きいことを特徴とする請求項２０に記載の選択付着性基板。
表面に所定の規則で配列された凹部を有し、該凹部間の前記基板表面に平坦部を有し、前記平坦部表面が撥水性である選択付着性基板の製造方法であって、前記撥水性を付与する化合物を含有する溶液をスタンパに塗布し、前記スタンパから、前記平坦部に転写することを特徴とする選択付着性基板の製造方法。
表面に所定の規則で配列された凹部を有し、該凹部間の前記基板表面に平坦部を有し、前記平坦部表面が撥水性である選択付着性基板の製造方法であって、前記基板表面に撥水性を付与する化合物を含有する撥水性被膜を成膜するステップと、前記撥水性被膜上に被覆層を成膜するステップと、前記被覆層を部分的に除去して開口を設け前記撥水性被膜表面を露出させるステップと、前記被覆層をマスクとし前記開口を通して前記撥水性被膜をエッチング除去するステップと、前記被覆層を除去するステップとを含むことを特徴とする選択付着性基板の製造方法。
表面に所定の規則で配列された凹部を有し、該凹部間の前記基板表面に平坦部を有し、前記平坦部表面が撥水性である選択付着性基板の製造方法であって、前記基板表面に撥水性を有する化合物を含有する被覆層を成膜し、該被覆層を部分的に除去して開口を設け、前記基板表面を露出させることを特徴とする選択付着性基板の製造方法。
露出した前記基板表面をエッチングして窪みを形成したことを特徴とする請求項２４に記載の選択付着性基板の製造方法。