JP2007101532A - パターン化された有機薄膜とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ミクロンからナノメータースケールの微細開口を有するマスクをもとに、基板上に形成された有機物薄膜をドライエッチングプロセスまたは真空紫外光照射により直接パターニングを行なうことを特徴とする有機薄膜の製造方法とそれによる有機薄膜。有機物薄膜上に設置されるマスク材料としては、微細な開口を有する金属、金属酸化物、金属窒化物、有機物等を用いることができる。
【選択図】図3
Description
J. P. Renault ほか, J. Phys. Chem. B, vol.107, pp.703-711 (2003) R. D. Piner ほか, Science, vol.283, pp.661-663 (1999)
図1は、本発明においてマスクとして用いる多孔質体の一例を示しており、マスク1は多数の微細開口2を有している。図2は、基板4上に形成された有機分子薄膜3を示しており、基板4上に有機物を単層、あるいは、多層に形成した様子を示している。また、基板4と強い相互作用を有する官能基を有する有機物分子を用いることで均一性、密着性に優れた有機物薄膜3を得ることが可能となる。
実施例1
蛍光色素Cy3を導入した6-amino-1-hexanethiolを10mM添加したエタノール中にAu基板を24時間浸漬することにより、Au基板表面にチオール単分子膜の固定を行った。単分子膜固定後、周期12.5μm、孔径7.5μm、膜厚4μmのTEM(透過型電子顕微鏡)用グリッドをマスクとし、Au基板表面に固定後、マスクの垂直方向からArイオンビーム(6kV、30μA)を3分間照射することによりチオール単分子膜のパターニングを行った。得られたAu基板の蛍光顕微鏡観察を行った結果、マスクパターンと同様のホールアレー状のチオール単分子膜パターンが観察された。
純度99.99%のAl板を0.3Mリン酸を電解液とし、化成電圧195Vとし16時間一段階目の陽極酸化を行った。陽極酸化後、クロムリン酸混合溶液に浸漬することによりアルミナ部分を選択的に溶解した。その後、アルミナ部分を溶解したAl板を再度0.3Mリン酸を電解液とし、化成電圧195Vとし10分間陽極酸化を行った。陽極酸化後、10重量%リン酸30℃中に130分間浸漬し孔径拡大処理を施した。作製した陽極酸化ポーラスアルミナのAl地金部分を飽和塩化第2水銀水溶液中に浸漬することにより剥離し、バリア層部分をArイオンミリングを用いてエッチングすることにより、周期500nm 、細孔径350nm 、孔深さ700nm の陽極酸化ポーラスアルミナマスクを得た。5’末端部分に蛍光色素Cy2、3 ’末端部分にチオール基を導入した22塩基single stranded DNAを10μM添加した10 mM HCl-Tris緩衝溶液中に平滑なAu基板を室温で24時間浸漬することによりDNAの固定を行った。DNAの固定後、実施例1と同様の方法で DNAのパターニングを行った。得られたAu基板の蛍光顕微鏡観察を行った結果、アルミナマスクパターンと同様の周期500nm の六方配列ホールアレー状のDNAパターンが観察された。
純度99.99%のAl板に周期500nmの突起配列を有するモールドを押し付けることにより、Al表面に突起に対応した窪み配列を得た。その後、0.1Mリン酸を電解液とし、化成電圧200Vとし、5分間陽極酸化を行った。陽極酸化後、実施例2と同様の方法で周期500nm 、細孔径350nm 、孔深さ700nm の陽極酸化ポーラスアルミナマスクを得た。実施例2と同様の条件でDNAのパターニングを行った結果、アルミナマスクパターンと同様の周期500nm の六方配列ホールアレー状のDNAパターンが観察された。5’末端部分にチオール基を導入したプローブDNAを固定したAu基板に、アルミナマスクを用いてArイオンビームを照射することによりホールアレー状のプローブDNAパターンを得た。その後、プローブDNAと相補的な塩基対を有する5’末端部分に蛍光色素Cy3を導入したターゲットDNAを10μM添加した10 mM HCl-Tris緩衝溶液中に浸漬し、ハイブリダイゼーション反応を行った。得られたAu基板の蛍光顕微鏡観察を行った結果、アルミナマスクパターンと同様の周期500 nmの六方配列ホールアレー状のDNAパターンが観察された。
2重量%(3-aminopropyl)triethoxysilane水溶液中に24時間SiO2基板を浸漬し、超純水で洗浄後、架橋剤である1重量%glutaraldehyde水溶液中に一時間浸漬し、超純水で洗浄を行った、その後、5’末端部分にアミノ基を導入した22塩基single stranded DNAを10μM添加した10 mM HCl-Tris緩衝溶液中にSiO2基板を室温で24時間浸漬することによりDNAの固定を行った。DNAを固定したSiO2基板を実施例2と同様の方法でDNAのパターニングを行った結果、アルミナマスクパターンと同様の周期500nm の六方配列ホールアレー状のDNAパターンが観察された。
周期500nm の四方配列した突起を有するモールドAlに押し付け、0.1Mリン酸を用い200Vの化成電圧で30分陽極酸化を行った。その後、実施例2と同様の方法で四方配列陽極酸化ポーラスアルミナマスクを得た。実施例3と同様の方法でDNAをパターニングし、ハイブリダイゼーション反応を行い、蛍光顕微鏡観察を行った結果、アルミナマスクパターンと同様の周期500nm の四方配列ホールアレー状のDNAパターンが観察された。
純度99.99%のAl板に周期500nmの突起配列を有するモールドを押し付けることにより、Al表面に突起に対応した窪み配列を得た。その後、0.1Mリン酸を電解液とし、化成電圧200Vとし、5分間陽極酸化を行った。陽極酸化後、実施例2と同様の方法で周期500nm 、細孔径350nm 、孔深さ700nm の陽極酸化ポーラスアルミナマスクを得た。蛍光色素Cy2を導入した8-amino-1-octanethiolを10mM添加したエタノール中にAu基板を24時間浸漬することにより、Au基板表面にチオール単分子膜の固定を行った。単分子膜固定後、アルミナマスクをAu基板表面に固定後、マスクの垂直方向から真空紫外光を低圧水銀ランプを用いて3分間照射することによりチオール単分子膜のパターニングを行った。得られたAu基板の蛍光顕微鏡観察を行った結果、マスクパターンと同様のホールアレー状のチオール単分子膜パターンが観察された。
5’末端部分に蛍光色素Cy2、3 ’末端部分にチオール基を導入した22塩基single stranded DNAを10μM添加した10 mM HCl-Tris緩衝溶液中に平滑なAu基板を室温で24時間浸漬することによりDNAの固定を行った。DNAの固定後、アルミナマスクをAu基板表面に固定後、マスクの垂直方向から真空紫外光をエキシマランプを用いて3分間照射することによりsingle strand DNAのパターニングを行った。得られたAu基板の蛍光顕微鏡観察を行った結果、アルミナマスクパターンと同様の周期500nm の六方配列ホールアレー状のDNAパターンが観察された。
5’末端部分にチオール基を導入したプローブDNAを固定したAu基板に、アルミナマスクを用いて実施例7と同様の条件でパターニングを行うことによりホールアレー状のプローブDNAパターンを得た。その後、プローブDNAと相補的な塩基対を有する5’末端部分に蛍光色素Cy3を導入したターゲットDNAを10μM添加した10 mM HCl-Tris緩衝溶液中に浸漬し、ハイブリダイゼーション反応を行った。得られたAu基板の蛍光顕微鏡観察を行った結果、アルミナマスクパターンと同様の周期500 nmの六方配列ホールアレー状のDNAパターンが観察された。
2重量%(3-aminopropyl)triethoxysilane水溶液中に24時間SiO2基板を浸漬し、超純水で洗浄後、架橋剤である1重量%glutaraldehyde水溶液中に一時間浸漬し、超純水で洗浄を行った、その後、蛍光色素Cy3を導入した代表的な機能性タンパク質であるグルコースオキシダーゼを10μM添加した10 mM PBS緩衝溶液中にSiO2基板を室温で24時間浸漬することにより機能性たんぱく質の固定を行った。機能性たんぱく質を固定したSiO2基板を実施例7と同様の方法でグルコースオキシダーゼのパターニングを行った結果、アルミナマスクパターンと同様の周期500nm の六方配列ホールアレー状のグルコースオキシダーゼパターンが観察された。
2 微細開口
3 有機物薄膜
4 基板
5 イオンビーム
6 スペーサー
7 陽極酸化ポーラスアルミナ
8 アルミニウム地金
11 試料台
12 サンプル
13 光源ランプ
14 基板
15 アルミナマスク
DUV 真空紫外光
Claims (34)
- 基板上に形成された有機物薄膜を、微細開口を有するマスクを用いてドライエッチングを施すことによりパターン化することを特徴とする、パターン化された有機薄膜の製造方法。
- 前記有機物薄膜と前記マスクとの間に間隙を設けてドライエッチングを施すことを特徴とする、請求項1に記載のパターン化された有機薄膜の製造方法。
- 基板上に形成された有機物薄膜を、微細開口を有するマスクを用いて真空紫外光を照射することによりパターン化することを特徴とする、パターン化された有機薄膜の製造方法。
- 前記有機物が機能性タンパク質であることを特徴とする、請求項3に記載のパターン化された有機薄膜の製造方法。
- 真空紫外光の光源として低圧水銀ランプを用いることを特徴とする、請求項3または4に記載のパターン化された有機薄膜の製造方法。
- 真空紫外光の光源としてエキシマランプを用いることを特徴とする、請求項3または4に記載のパターン化された有機薄膜の製造方法。
- 前記有機物薄膜の有機物分子の末端あるいは分子内に、前記基板に対し化学吸着特性を有する官能基、あるいは、共有結合を形成可能な官能基を有することを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載のパターン化された有機薄膜の製造方法。
- 前記基板の表面が金であり、前記有機物薄膜の有機物分子がその末端あるいは分子内にチオール基を有することを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載のパターン化された有機薄膜の製造方法。
- 前記基板の表面が金属酸化物であり、前記有機物薄膜の有機物分子がその末端あるいは分子内にアミノ基を有することを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載のパターン化された有機薄膜の製造方法。
- 前記有機物がDNAであることを特徴とする、請求項1〜9のいずれかに記載のパターン化された有機薄膜の製造方法。
- 前記マスクとして、陽極酸化ポーラスアルミナを用いることを特徴とする、請求項1〜10のいずれかに記載のパターン化された有機薄膜の製造方法。
- 硫酸を電解液として用い、化成電圧10V〜70Vにおいて作製された前記陽極酸化ポーラスアルミナを用いることを特徴とする、請求項11に記載のパターン化された有機薄膜の製造方法。
- シュウ酸を電解液として用い、化成電圧35V〜60Vにおいて作製された前記陽極酸化ポーラスアルミナを用いることを特徴とする、請求項11に記載のパターン化された有機薄膜の製造方法。
- リン酸を電解液として用い、化成電圧180V〜200Vにおいて作製された前記陽極酸化ポーラスアルミナを用いることを特徴とする、請求項11に記載のパターン化された有機薄膜の製造方法。
- 定電圧で長時間陽極酸化を施した後、一旦酸化皮膜を溶解除去し、再び同一条件下で陽極酸化を施すことで作製された前記陽極酸化ポーラスアルミナを用いることを特徴とする、請求項11〜14のいずれかに記載のパターン化された有機薄膜の製造方法。
- 陽極酸化に先立ち、アルミニウムの表面に微細な窪みを形成し、これを陽極酸化時の細孔発生の開始点として作製された前記陽極酸化ポーラスアルミナを用いることを特徴とする、請求項11〜15のいずれかに記載のパターン化された有機薄膜の製造方法。
- 陽極酸化ポーラスアルミナを鋳型として作製したポーラス体を前記マスクとして用いることを特徴とする、請求項1〜16のいずれかに記載のパターン化された有機薄膜の製造方法。
- 基板上に形成された有機物薄膜を、微細開口を有するマスクを用いてドライエッチングを施すことによりパターン化して作製されたことを特徴とする、パターン化された有機薄膜。
- 前記有機物薄膜と前記マスクとの間に間隙を設けてドライエッチングを施すことにより作製されたことを特徴とする、請求項18に記載のパターン化された有機薄膜。
- 基板上に形成された有機物薄膜を、微細開口を有するマスクを用いて真空紫外光を照射することによりパターン化して作製されたことを特徴とする、パターン化された有機薄膜。
- 前記有機物が機能性タンパク質であることを特徴とする、請求項20に記載のパターン化された有機薄膜。
- 真空紫外光の光源として低圧水銀ランプを用いて作製されたことを特徴とする、請求項20または21に記載のパターン化された有機薄膜。
- 真空紫外光の光源としてエキシマランプを用いて作製されたことを特徴とする、請求項20または21に記載のパターン化された有機薄膜。
- 前記有機物薄膜の有機物分子の末端あるいは分子内に、前記基板に対し化学吸着特性を有する官能基、あるいは、共有結合を形成可能な官能基を有することを特徴とする、請求項18〜23のいずれかに記載のパターン化された有機薄膜。
- 前記基板の表面が金であり、前記有機物薄膜の有機物分子がその末端あるいは分子内にチオール基を有することを特徴とする、請求項18〜24のいずれかに記載のパターン化された有機薄膜。
- 前記基板の表面が金属酸化物であり、前記有機物薄膜の有機物分子がその末端あるいは分子内にアミノ基を有することを特徴とする、請求項18〜24のいずれかに記載のパターン化された有機薄膜。
- 前記有機物がDNAであることを特徴とする、請求項18〜26のいずれかに記載のパターン化された有機薄膜。
- 前記マスクとして、陽極酸化ポーラスアルミナを用いることを特徴とする、請求項18〜27のいずれかに記載のパターン化された有機薄膜。
- 硫酸を電解液として用い、化成電圧10V〜70Vにおいて作製された前記陽極酸化ポーラスアルミナを用いることを特徴とする、請求項28に記載のパターン化された有機薄膜。
- シュウ酸を電解液として用い、化成電圧35V〜60Vにおいて作製された前記陽極酸化ポーラスアルミナを用いることを特徴とする、請求項28に記載のパターン化された有機薄膜。
- リン酸を電解液として用い、化成電圧180V〜200Vにおいて作製された前記陽極酸化ポーラスアルミナを用いることを特徴とする、請求項28に記載のパターン化された有機薄膜。
- 定電圧で長時間陽極酸化を施した後、一旦酸化皮膜を溶解除去し、再び同一条件下で陽極酸化を施すことで作製された前記陽極酸化ポーラスアルミナを用いることを特徴とする、請求項28〜31のいずれかに記載のパターン化された有機薄膜。
- 陽極酸化に先立ち、アルミニウムの表面に微細な窪みを形成し、これを陽極酸化時の細孔発生の開始点として作製された前記陽極酸化ポーラスアルミナを用いることを特徴とする、請求項28〜32のいずれかに記載のパターン化された有機薄膜。
- 陽極酸化ポーラスアルミナを鋳型として作製したポーラス体を前記マスクとして用いることを特徴とする、請求項18〜33のいずれかに記載のパターン化された有機薄膜。
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