JP2010060291A - マイクロアレイ作製用基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表面側に配向させたアミノ基の密度や配向が制御可能であり、さらに基板上の単分子膜の剥がれを生じさせないマイクロアレイ作製用基板の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 マイクロアレイ作製用基板の製造方法であって、少なくとも、表面側にオキシラニル基が配向した単分子膜を基板上に形成する工程と、該オキシラニル基にジアミン化合物を含む溶液を作用させて表面側にアミノ基が配向した単分子膜を基板上に形成する工程とを含むことを特徴とするマイクロアレイ作製用基板の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、生体分子を用いた検査技術、特にＤＮＡ配列解析、遺伝子診断など、遺伝子の配列に係る検査技術や、固定化されたタンパク（酵素）を利用した基質の分解に係る検査技術に関し、それらの分析に用いる分析用素子作製用基板の製造方法に関するものである。

ヒトゲノム解析をはじめとする遺伝子のＤＮＡ配列の解析は近年急速に発展し、それらの情報を基に、遺伝子の機能の研究や、遺伝子による疾病の診断等への展開を見せている。また、これら遺伝子の解析、機能研究を大規模かつ短時間で行なうための技術として、いわゆるＤＮＡチップ、ＤＮＡマイクロアレイの研究が数多く行なわれている。

ＤＮＡマイクロアレイは、微小空間に特定配列のＤＮＡを固定化し、サンプル中の相補的配列を持つＤＮＡ鎖を検出するものである。ＤＮＡの固定化方法としては、ピンによるスタンピング、バブルジェット方式（登録商標）、また、光リソグラフィー技術を用いた方法が知られている。

このような生体分子の固定化に用いられる基板は、基板上にアミノ基があることにより、核酸、アミノ酸、タンパク質の固定が可能になることから、主にポリリシンやアミノシランを基板上に作用させることにより、その表面にアミノ基を導入する方法が一般的である。

しかしながら、このようなポリリシンやアミノシランを基板上に作用させる方法では、ポリリシンやアミノシランの膜厚や、アミノ基の密度や向きを制御することが難しく、生体分子の固定において、基板間のばらつきや、生体分子の固定スポット間の固定量にばらつきを生じるといった問題がある。加工方法によっては、それらの膜が剥がれる場合もある。このようなばらつきは、そのまま検出結果のばらつきを生じ、検出の有無を判断する上で大きな問題となる。

従って、核酸、アミノ酸、タンパク質などの生体分子の検出感度の向上、検出方法の確立のためにも、生体分子の固定において、基板間のばらつきや固定スポット間の固定量のばらつきを生じさせずに、生体分子の固定が面内均一になるような制御可能な方法で、表面側にアミノ基が配向したマイクロアレイ作製用基板の製造方法が求められていた。

特開平４−２２１６３０号公報 特開平４−１８２４９１号公報 杉村 博之，高井 治：表面科学２２，３６４（２００１））

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、表面側にオキシラニル基が配向した単分子膜を基板上に形成し、該オキシラニル基にジアミン化合物を含む溶液を作用させて表面側にアミノ基が配向した単分子膜を基板上に形成することにより、剥がれを生じず、アミノ基の密度や配向が制御可能なマイクロアレイ作製用基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明では、マイクロアレイ作製用基板の製造方法であって、少なくとも、表面側にオキシラニル基が配向した単分子膜を基板上に形成する工程と、該オキシラニル基にジアミン化合物を含む溶液を作用させて表面側にアミノ基が配向した単分子膜を基板上に形成する工程とを含むことを特徴とするマイクロアレイ作製用基板の製造方法を提供する（請求項１）。

このように、表面側にオキシラニル基が配向した単分子膜に、ジアミン化合物を含む溶液を作用させて表面側にアミノ基が配向した単分子膜を基板上に形成することによって、アミノ基の密度や配向が制御可能なため、後の生体分子の固定が面内均一条件にて行うことができる。また、この方法で作製された基板は、剥離に対して十分に耐性がある。

また、前記ジアミン化合物が、下記一般式（１）
ＮＨ_２−Ｚ−ＮＨ_２（１）
（式中、Ｚは、炭素数１〜２０の直鎖状、分枝状、環状の２価のアルキレン基であり、基中の水素原子がハロゲン原子、水酸基、シアノ基で置換されていても良く、基中のメチレン基が酸素原子（−Ｏ−）又はカルボニルオキシ基（−Ｏ−ＣＯ−）で置換されていても良く、また、二重結合（Ｃ＝Ｃ）又は三重結合（Ｃ≡Ｃ）を含んでも良い。）
で示されるジアミン化合物とすることができる（請求項２）。
このように、前記ジアミン化合物の具体例としては、前記下記一般式（１）で表されるジアミン化合物が挙げられる。

また、前記一般式（１）中、Ｚで表される２つのアミノ基間の構造が、直鎖状、分枝状であるものについては炭素鎖数が８以上１６以下のアルキレン基（炭素鎖中に二重結合を一つもしくは複数含んでも良い。）を、環状であるものについてはアリール基を有するものが好ましい（請求項３）。

このように、ジアミン化合物の２つのアミノ基間の構造が、直鎖、分枝状である場合には、炭素鎖数が８以上１６以下のアルキレン基を有するジアミン化合物、もしくは環状であれば、アリール基を有するジアミン化合物を用いることで、分子間の相互作用、すなわち自己組織化によって単分子の膜を形成することが可能となり、これにより安定して表面側にアミノ基が配向した単分子膜を形成することが可能になり、後に続く基板加工操作の際でも、耐性を持ち、剥がれに強いマイクロアレイ作製用基板を形成することができる。

また、前記ジアミン化合物を含む溶液中に、更に、含有するジアミン化合物と前記一般式（１）中のＺが同一であり、このＺに結合する２つのアミノ基のうち１つのアミノ基がメチル基であるアミン化合物を含むようにすることができる（請求項４）。

これにより、表面の濡れ性を操作することが可能であり、製造上有意な場合がある。

また、前記表面側にオキシラニル基が配向した単分子膜を基板上に形成する工程を、基板を、オキシラニル基を有するシラン化合物を含む溶液中に浸漬することで行うことができる（請求項５）。

このように、表面側にオキシラニル基が配向した単分子膜を基板上に形成する工程において、オキシラニル基を有するシラン化合物を用いることにより、安価で、より容易に単分子膜を形成することができる。

また、前記オキシラニル基を有するシラン化合物が、下記一般式（２）、
Ｙ_３Ｓｉ−（ＣＨ_２）_ｍ−Ｘ （２）
（式中、ｍは３以上１６以下の整数を表し、Ｘはオキシラニル基を示す。Ｙは独立してハロゲン原子又は炭素数１から４のアルコキシ基を示す。）
で表されるシラン化合物であることが好ましい（請求項６）。

このように、前記一般式（２）で表されるシラン化合物を用いることによって、固定化する分子の自己組織化を利用して単分子形成させることが可能なため、緻密で向きの揃った単分子膜が形成されるため、好ましい。

また、前記一般式（２）で表されるオキシラニル基を有するシラン化合物を用いて表面側にオキシラニル基が配向した単分子膜を基板上に形成する工程において、該シラン化合物に下記一般式（３）および（４）
Ｙ’_３Ｓｉ−（ＣＨ_２）_ｎ−ＣＨ_３ （３）
Ｙ’_３Ｓｉ−（ＣＨ_２）_ｎ−ＯＣＨ_３ （４）
（式中、ｎは０以上ｍ以下の整数を表す。ｍは前記一般式（２）中の値である。Ｙ’はハロゲン原子又は炭素数１から４のアルコキシ基を示す。）
で表されるシラン化合物のうち、少なくとも一種類を混合し、該混合物を用いて前記単分子膜を形成することができる（請求項７）。

このように、上記一般式（３）および（４）で表されるシラン化合物のうち、少なくとも一種類を混合し、該混合物を用いて前記単分子膜を形成することによって、オキシラニル基の開環に伴う隣り合ったオキシラニル基間の反応が、アミノ基との反応を阻害するのを防止できる。

また、前記一般式（２）で表されるオキシラニル基を有するシラン化合物を用いて表面側にオキシラニル基が配向した単分子膜を基板上に形成する工程において、該シラン化合物とともに混合する触媒が含窒素有機塩基であるものとすることができる（請求項８）。

このように、シラン化合物とともに触媒として含窒素有機塩基を混合することにより、単分子膜形成がより容易となるため好ましい。

この場合、前記含窒素有機塩基がピロリジン誘導体またはピペリジン誘導体とすることができる（請求項９）。

このように、前記含窒素有機塩基としてピロリジン誘導体またはピペリジン誘導体を用いれば、単分子膜形成がさらに容易となるため好ましい。

また、前記シラン化合物と前記含窒素有機塩基との濃度の比を、シラン化合物１に対して含窒素有機塩基が０．１から１００のモル比とすることができる（請求項１０）。

このように、前記シラン化合物と、前記含窒素有機塩基との濃度の比を、シラン化合物１に対して含窒素有機塩基が０．１から１００のモル比とすれば、単分子膜形成がさらに容易となるため好ましい。

また、前記マイクロアレイが、生体分子の検査に用いられるものとすることができる（請求項１１）。
このように前記マイクロアレイは、生体分子に係る検査に用いることができる。

また、前記生体分子が、核酸またはタンパク質であるものとすることができる（請求項１２）。
このように前記マイクロアレイは、生体分子、特に核酸またはタンパク質にかかわる検査に用いることができる。

以上説明したように、本発明のマイクロアレイ作製用基板の製造方法を用いることにより、表面側にアミノ基が配向したマイクロアレイ作製用基板の製造が可能であり、後の生体物質の固定においても面内均一条件にて行うことが可能となった。また、本方法によって作製された単分子膜は、その後の基板加工操作の際も剥離に対して十分な耐性を有するため、より微細な加工を精度よく行うことができるマイクロアレイ作製用基板が、容易かつ簡便に得られる。

以下、本発明についてより具体的に説明する。
前述したように、従来、生体分子の固定化に用いられる基板は、基板上にアミノ基があることにより、核酸、アミノ酸、タンパク質の固定が可能になることから、主にポリリシンやアミノシランを基板上に作用させることにより、その表面にアミノ基を導入する方法が一般的であった。しかしながら、ポリリシンやアミノシランの膜厚や、アミノ基の密度や配向を制御することが難しく、生体分子の固定において、基板間のばらつきや、生体分子の固定スポット間の固定量にばらつきを生じると言った問題が生じ、加工方法によっては、それら膜が剥がれる場合もある。このようなばらつきは、そのまま検出結果のばらつきを生じ、検出の有無を判断する上で大きな問題となる。

そこで本発明者は、アミノ基が表面側に配向しており、後の生体物質の固定においても面内均一条件にて行うことができ、剥離に対しても十分に耐性があるマイクロアレイ作製用基板の製造方法の開発に着手した。その結果、マイクロアレイ作製用基板の製造方法であって、少なくとも、表面側にオキシラニル基が配向した単分子膜を基板上に形成する工程と、該オキシラニル基にジアミン化合物を含む溶液を作用させて表面側にアミノ基が配向した単分子膜を基板上に形成する工程とを含むことで、表面側にアミノ基が配向し、単分子膜として制御可能な膜を付与した基板の作製方法を見出した。この方法によって作製された基板は、アミノ基の密度や配向を制御できるため、続く生体物質の固定においても面内均一条件にて行うことが可能となった。合わせて、本方法によって作製された基板上の単分子膜は、その後の加工の際も剥離に対して十分に耐性を有し、より微細な加工を精度よく行うことができる。

すなわち、本発明は、マイクロアレイ作製用基板の製造方法であって、少なくとも、表面側にオキシラニル基が配向した単分子膜を基板上に形成する工程と、該オキシラニル基にジアミン化合物を含む溶液を作用させて表面側にアミノ基が配向した単分子膜を基板上に形成する工程とを含むことを特徴とするマイクロアレイ作製用基板の製造方法を提供する。

本発明のマイクロアレイ作製用基板により製造されるマイクロアレイは、ピンによるスタンピング、バブルジェット方式（登録商標）、また、光リソグラフィー技術を用いた方法によって、作製することが出来る。

本発明の方法を使用する際、固定化を行なうための基板の最表面が金属酸化膜である場合には、表面の水酸基が十分あり、直接後述のシラン化合物で表面処理をしてやることで、酸化ケイ素鎖を持つ単分子膜を形成することができる。また、最表層が金属膜である場合には、最表層の自然酸化膜を使用しても良いし、表層付近のみをオゾン、過酸化水素水、水、酸素プラズマ等の方法で酸化することにより適用できる。また、電気的方法によらない検出方法では、樹脂基板上に適用するケースも考えられるが、そのような場合には、表面を酸素雰囲気中で電子線やイオンビームで処理することで、酸化ケイ素鎖を持つ単分子膜を形成できることが特許文献１に開示されている。

単分子膜は、基板全面に形成しても良いが、必要な部位のみに形成することが一般的であり、レジスト膜を使用して位置選択的に単分子膜を形成することができる。この操作については良く知られたものであり、ここで使用するレジストとしては、特に制限を設ける必要はないが、より微細な位置に選択的に処理を行うためには化学増幅型レジストを使用することが好ましい。

また、オキシラニル基を有するシラン化合物による単分子膜を必要な部位のみに形成する為の方法として、不必要な部分に紫外線照射することによってシラン化合物を除去できることが、非特許文献１に開示されている。

表面側にオキシラニル基が配向した単分子膜を基板上に形成する工程については、上記に挙げた方法により認識用材料を固定化する場所以外の面を保護するレジストパターンを形成した基板を、もしくは固定化後に紫外線照射によって単分子膜の形成後に不必要な部分を除去した基板を、または全面に処理をしても良い場合にはレジストパターンを特に設けない非被膜基板を、例えば下記一般式（２）
Ｙ_３Ｓｉ−（ＣＨ_２）_ｍ−Ｘ （２）
（但し、ｍは３以上１６以下の整数を表し、Ｘはオキシラニル基を示す。Ｙは独立してハロゲン原子又は炭素数１から４のアルコキシ基を示す。）
で示されるシラン化合物を含む溶液中に浸漬することで表面側にオキシラニル基を配向した単分子膜を基板上に形成する。
上記一般式中ｍが３以上であれば、単分子膜を形成することができるが、後述するように、固定化する材料の空間を作る方法を適用する場合には、ｍは５以上が好ましく、より好ましくは８以上である。

ジアミン化合物を含む溶液を作用させて表面側にアミノ基が配向した単分子膜を基板上に形成する際、オキシラニル基の開環に伴う隣り合ったオキシラニル基間の反応が、ジアミン化合物のアミノ基との反応を阻害する場合が考えられ、それを防止する観点からも、上記一般式（２）で表されるシラン化合物と共に、全鎖長のやや短いアルキル鎖を持つ下記一般式（３）および（４）
Ｙ’_３Ｓｉ−（ＣＨ_２）_ｎ−ＣＨ_３ （３）
Ｙ’_３Ｓｉ−（ＣＨ_２）_ｎ−ＯＣＨ_３ （４）
（但し、ｎは０以上ｍ以下の整数を表す。ｍは上記一般式（２）中の値である。Ｙ’は独立してハロゲン原子又は炭素数１から４のアルコキシ基を示す。）
で表されるシラン化合物のうち、少なくとも一種類を混合して使用することが好ましい。また、一般式（２）で表されるシラン化合物に対して一般式（３）または（４）で表される化合物は１倍モル以上使用されることが好ましく、より好ましくは４倍モル以上である。また、固定化量を確保するためには、５０倍モル以下であることが好ましく、より好ましくは２０倍モル以下である。

本発明によるオキシラニル基が配向した単分子膜を基板上に形成する工程において、シラン化合物とともに触媒として混合する含窒素有機塩基の例としては、第一級、第二級、第三級の脂肪族アミン類、混成アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキシ基を有する含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒素化合物、水酸基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物、アミド類、イミド類、カーバメート類等が挙げられる。

具体的には、第一級の脂肪族アミン類として、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン、イソプロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、イソブチルアミン、ｓｅｃ−ブチルアミン、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、ペンチルアミン、ｔｅｒｔ−アミルアミン、シクロペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、セチルアミン、メチレンジアミン、エチレンジアミン、テトラエチレンペンタミン等が例示され、第二級の脂肪族アミン類として、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−ｓｅｃ−ブチルアミン、ジペンチルアミン、ジシクロペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシルアミン、ジドデシルアミン、ジセチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルテトラエチレンペンタミン等が例示され、第三級の脂肪族アミン類として、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリ−ｓｅｃ−ブチルアミン、トリペンチルアミン、トリシクロペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデシルアミン、トリドデシルアミン、トリセチルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルテトラエチレンペンタミン等が例示される。

また、混成アミン類としては、例えばジメチルエチルアミン、メチルエチルプロピルアミン、ベンジルアミン、フェネチルアミン、ベンジルジメチルアミン等が例示される。芳香族アミン類及び複素環アミン類の具体例としては、アニリン誘導体（例えばアニリン、Ｎ−メチルアニリン、Ｎ−エチルアニリン、Ｎ−プロピルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、２−メチルアニリン、３−メチルアニリン、４−メチルアニリン、エチルアニリン、プロピルアニリン、トリメチルアニリン、２−ニトロアニリン、３−ニトロアニリン、４−ニトロアニリン、２，４−ジニトロアニリン、２，６−ジニトロアニリン、３，５−ジニトロアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルトルイジン等）、ジフェニル（ｐ−トリル）アミン、メチルジフェニルアミン、トリフェニルアミン、フェニレンジアミン、ナフチルアミン、ジアミノナフタレン、ピロール誘導体（例えばピロール、２Ｈ−ピロール、１−メチルピロール、２，４−ジメチルピロール、２，５−ジメチルピロール、Ｎ−メチルピロール等）、オキサゾール誘導体（例えばオキサゾール、イソオキサゾール等）、チアゾール誘導体（例えばチアゾール、イソチアゾール等）、イミダゾール誘導体（例えばイミダゾール、４−メチルイミダゾール、４−メチル−２−フェニルイミダゾール等）、ピラゾール誘導体、フラザン誘導体、ピロリン誘導体（例えばピロリン、２−メチル−１−ピロリン等）、ピロリジン誘導体（例えばピロリジン、Ｎ−メチルピロリジン、ピロリジノン、Ｎ−メチルピロリドン等）、イミダゾリン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ピリジン誘導体（例えばピリジン、メチルピリジン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルピリジン、４−（１−ブチルペンチル）ピリジン、ジメチルピリジン、トリメチルピリジン、トリエチルピリジン、フェニルピリジン、３−メチル−２−フェニルピリジン、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン、ジフェニルピリジン、ベンジルピリジン、メトキシピリジン、ブトキシピリジン、ジメトキシピリジン、４−ピロリジノピリジン、２−（１−エチルプロピル）ピリジン、アミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等）、ピリダジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ピペリジン誘導体、ピペラジン誘導体、モルホリン誘導体、インドール誘導体、イソインドール誘導体、１Ｈ−インダゾール誘導体、インドリン誘導体、キノリン誘導体（例えばキノリン、３−キノリンカルボニトリル等）、イソキノリン誘導体、シンノリン誘導体、キナゾリン誘導体、キノキサリン誘導体、フタラジン誘導体、プリン誘導体、プテリジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントリジン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、１，１０−フェナントロリン誘導体、アデニン誘導体、アデノシン誘導体、グアニン誘導体、グアノシン誘導体、ウラシル誘導体、ウリジン誘導体等が例示される。

更に、カルボキシ基を有する含窒素化合物としては、例えばアミノ安息香酸、インドールカルボン酸、アミノ酸誘導体（例えばニコチン酸、アラニン、アルギニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、グリシルロイシン、ロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、リジン、３−アミノピラジン−２−カルボン酸、メトキシアラニン）等が例示され、スルホニル基を有する含窒素化合物として３−ピリジンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸ピリジニウム等が例示され、水酸基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物としては、２−ヒドロキシピリジン、アミノクレゾール、２，４−キノリンジオール、３−インドールメタノールヒドレート、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、Ｎ−エチルジエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、２，２’−イミノジエタノール、２−アミノエタノ−ル、３−アミノ−１−プロパノール、４−アミノ−１−ブタノール、４−（２−ヒドロキシエチル）モルホリン、２−（２−ヒドロキシエチル）ピリジン、１−（２−ヒドロキシエチル）ピペラジン、１−［２−（２−ヒドロキシエトキシ）エチル］ピペラジン、ピペリジンエタノール、１−（２−ヒドロキシエチル）ピロリジン、１−（２−ヒドロキシエチル）−２−ピロリジノン、３−ピペリジノ−１，２−プロパンジオール、３−ピロリジノ−１，２−プロパンジオール、８−ヒドロキシユロリジン、３−クイヌクリジノール、３−トロパノール、１−メチル−２−ピロリジンエタノール、１−アジリジンエタノール、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）フタルイミド、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）イソニコチンアミド等が例示される。アミド類としては、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド、１−シクロヘキシルピロリドン等が例示される。イミド類としては、フタルイミド、サクシンイミド、マレイミド等が例示される。カーバメート類としては、Ｎ−ｔ−ブトキシカルボニル−Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシルアミン、Ｎ−ｔ−ブトキシカルボニルベンズイミダゾール、オキサゾリジノン等が例示される。

更に下記一般式（ａ）−１で示される含窒素有機塩基が例示される。
Ｎ（Ｘ）_ｎ’（Ｙ）_３−ｎ’ （ａ）−１
（式中、ｎ’＝１、２又は３である。側鎖Ｘは同一でも異なっていてもよく、下記一般式（Ｘ１）〜（Ｘ３）で表すことができる。側鎖Ｙは、同一又は異種の、水素原子もしくは直鎖状、分岐状又は環状の炭素数１〜２０のアルキル基を示し、エーテル基もしくはヒドロキシル基を含んでもよい。また、Ｘ同士が結合して環を形成してもよい。）
−Ｒ^１−Ｏ−Ｒ^２ （Ｘ１）
−Ｒ^３−Ｏ−Ｒ^４−ＣＯ−Ｒ^５（Ｘ２）
−Ｒ^６−ＣＯＯ−Ｒ^７ （Ｘ３）
上記一般式（Ｘ１）〜（Ｘ３）中、Ｒ^１、Ｒ^３、Ｒ^６は炭素数１〜４の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、Ｒ^２、Ｒ^５は水素原子、又は炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、ヒドロキシ基、エーテル基、エステル基、ラクトン環を１あるいは複数含んでいてもよい。Ｒ^４は単結合、又は炭素数１〜４の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、Ｒ^７は炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、ヒドロキシ基、エーテル基、エステル基、ラクトン環を１あるいは複数含んでいてもよい。

一般式（ａ）−１で表される化合物として具体的には、トリス（２−メトキシメトキシエチル）アミン、トリス｛２−（２−メトキシエトキシ）エチル｝アミン、トリス｛２−（２−メトキシエトキシメトキシ）エチル｝アミン、トリス｛２−（１−メトキシエトキシ）エチル｝アミン、トリス｛２−（１−エトキシエトキシ）エチル｝アミン、トリス｛２−（１−エトキシプロポキシ）エチル｝アミン、トリス［２−｛２−（２−ヒドロキシエトキシ）エトキシ｝エチル］アミン、４，７，１３，１６，２１，２４−ヘキサオキサ−１，１０−ジアザビシクロ［８．８．８］ヘキサコサン、４，７，１３，１８−テトラオキサ−１，１０−ジアザビシクロ［８．５．５］エイコサン、１，４，１０，１３−テトラオキサ−７，１６−ジアザビシクロオクタデカン、１−アザ−１２−クラウン−４、１−アザ−１５−クラウン−５、１−アザ−１８−クラウン−６、トリス（２−ホルミルオキシエチル）アミン、トリス（２−アセトキシエチル）アミン、トリス（２−プロピオニルオキシエチル）アミン、トリス（２−ブチリルオキシエチル）アミン、トリス（２−イソブチリルオキシエチル）アミン、トリス（２−バレリルオキシエチル）アミン、トリス（２−ピバロイルオキシエチル）アミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（アセトキシアセトキシ）エチルアミン、トリス（２−メトキシカルボニルオキシエチル）アミン、トリス（２−ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシエチル）アミン、トリス［２−（２−オキソプロポキシ）エチル］アミン、トリス［２−（メトキシカルボニルメチル）オキシエチル］アミン、トリス［２−（ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシ）エチル］アミン、トリス［２−（シクロヘキシルオキシカルボニルメチルオキシ）エチル］アミン、トリス（２−メトキシカルボニルエチル）アミン、トリス（２−エトキシカルボニルエチル）アミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（メトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（メトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（エトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（エトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（２−メトキシエトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（２−メトキシエトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（２−ヒドロキシエトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（２−アセトキシエトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−［（メトキシカルボニル）メトキシカルボニル］エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−［（メトキシカルボニル）メトキシカルボニル］エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（２−オキソプロポキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（２−オキソプロポキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（テトラヒドロフルフリルオキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−（テトラヒドロフルフリルオキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−［（２−オキソテトラヒドロフラン−３−イル）オキシカルボニル］エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）２−［（２−オキソテトラヒドロフラン−３−イル）オキシカルボニル］エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−（４−ヒドロキシブトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ホルミルオキシエチル）２−（４−ホルミルオキシブトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ホルミルオキシエチル）２−（２−ホルミルオキシエトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−メトキシエチル）２−（メトキシカルボニル）エチルアミン、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）ビス［２−（メトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−（２−アセトキシエチル）ビス［２−（メトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）ビス［２−（エトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−（２−アセトキシエチル）ビス［２−（エトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−（３−ヒドロキシ−１−プロピル）ビス［２−（メトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−（３−アセトキシ−１−プロピル）ビス［２−（メトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−（２−メトキシエチル）ビス［２−（メトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−ブチルビス［２−（メトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−ブチルビス［２−（２−メトキシエトキシカルボニル）エチル］アミン、Ｎ−メチルビス（２−アセトキシエチル）アミン、Ｎ−エチルビス（２−アセトキシエチル）アミン、Ｎ−メチルビス（２−ピバロイルオキシエチル）アミン、Ｎ−エチルビス［２−（メトキシカルボニルオキシ）エチル］アミン、Ｎ−エチルビス［２−（ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシ）エチル］アミン、トリス（メトキシカルボニルメチル）アミン、トリス（エトキシカルボニルメチル）アミン、Ｎ−ブチルビス（メトキシカルボニルメチル）アミン、Ｎ−ヘキシルビス（メトキシカルボニルメチル）アミン、β−（ジエチルアミノ）−δ−バレロラクトンが例示される。

更に下記一般式（ａ）−２に示される環状構造を持つ含窒素有機塩基が例示される。

（式中、Ｘは前述の通り、Ｒ^８は炭素数２〜２０の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、カルボニル基、エーテル基、エステル基、スルフィド基を１個あるいは複数個含んでいてもよい。）
式（ａ）−２として具体的には、１−［２−（メトキシメトキシ）エチル］ピロリジン、１−［２−（メトキシメトキシ）エチル］ピペリジン、４−［２−（メトキシメトキシ）エチル］モルホリン、１−［２−［（２−メトキシエトキシ）メトキシ］エチル］ピロリジン、１−［２−［（２−メトキシエトキシ）メトキシ］エチル］ピペリジン、４−［２−［（２−メトキシエトキシ）メトキシ］エチル］モルホリン、酢酸２−（１−ピロリジニル）エチル、酢酸２−ピペリジノエチル、酢酸２−モルホリノエチル、ギ酸２−（１−ピロリジニル）エチル、プロピオン酸２−ピペリジノエチル、アセトキシ酢酸２−モルホリノエチル、メトキシ酢酸２−（１−ピロリジニル）エチル、４−［２−（メトキシカルボニルオキシ）エチル］モルホリン、１−［２−（ｔ−ブトキシカルボニルオキシ）エチル］ピペリジン、４−［２−（２−メトキシエトキシカルボニルオキシ）エチル］モルホリン、３−（１−ピロリジニル）プロピオン酸メチル、３−ピペリジノプロピオン酸メチル、３−モルホリノプロピオン酸メチル、３−（チオモルホリノ）プロピオン酸メチル、２−メチル−３−（１−ピロリジニル）プロピオン酸メチル、３−モルホリノプロピオン酸エチル、３−ピペリジノプロピオン酸メトキシカルボニルメチル、３−（１−ピロリジニル）プロピオン酸２−ヒドロキシエチル、３−モルホリノプロピオン酸２−アセトキシエチル、３−（１−ピロリジニル）プロピオン酸２−オキソテトラヒドロフラン−３−イル、３−モルホリノプロピオン酸テトラヒドロフルフリル、３−ピペリジノプロピオン酸グリシジル、３−モルホリノプロピオン酸２−メトキシエチル、３−（１−ピロリジニル）プロピオン酸２−（２−メトキシエトキシ）エチル、３−モルホリノプロピオン酸ブチル、３−ピペリジノプロピオン酸シクロヘキシル、α−（１−ピロリジニル）メチル−γ−ブチロラクトン、β−ピペリジノ−γ−ブチロラクトン、β−モルホリノ−δ−バレロラクトン、１−ピロリジニル酢酸メチル、ピペリジノ酢酸メチル、モルホリノ酢酸メチル、チオモルホリノ酢酸メチル、１−ピロリジニル酢酸エチル、モルホリノ酢酸２−メトキシエチル、２−メトキシ酢酸２−モルホリノエチル、２−（２−メトキシエトキシ）酢酸２−モルホリノエチル、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］酢酸２−モルホリノエチル、ヘキサン酸２−モルホリノエチル、オクタン酸２−モルホリノエチル、デカン酸２−モルホリノエチル、ラウリン酸２−モルホリノエチル、ミリスチン酸２−モルホリノエチル、パルミチン酸２−モルホリノエチル、ステアリン酸２−モルホリノエチルが例示される。

更に、一般式（ａ）−３〜（ａ）−６で表されるシアノ基を含む含窒素有機塩基が例示される。

（式中、Ｘ、Ｒ^８、ｎ’は前述の通り、Ｒ^９、Ｒ^１０は同一又は異種の炭素数１〜４の直鎖状又は分岐状のアルキレン基である。）
上記式（ａ）−３〜（ａ）−６で表されるシアノ基を含む含窒素有機塩基として具体的には３−（ジエチルアミノ）プロピオノニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ホルミルオキシエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−メトキシエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス［２−（メトキシメトキシ）エチル］−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−メトキシエチル）−３−アミノプロピオン酸メチル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−３−アミノプロピオン酸メチル、Ｎ−（２−アセトキシエチル）−Ｎ−（２−シアノエチル）−３−アミノプロピオン酸メチル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−エチル−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−アセトキシエチル）−Ｎ−（２−シアノエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−ホルミルオキシエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−メトキシエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−［２−（メトキシメトキシ）エチル］−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（３−ヒドロキシ−１−プロピル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（３−アセトキシ−１−プロピル）−Ｎ−（２−シアノエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（３−ホルミルオキシ−１−プロピル）−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−テトラヒドロフルフリル−３−アミノプロピオノニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−シアノエチル）−３−アミノプロピオノニトリル、ジエチルアミノアセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）アミノアセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）アミノアセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ホルミルオキシエチル）アミノアセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−メトキシエチル）アミノアセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス［２−（メトキシメトキシ）エチル］アミノアセトニトリル、Ｎ−シアノメチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）−３−アミノプロピオン酸メチル、Ｎ−シアノメチル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−３−アミノプロピオン酸メチル、Ｎ−（２−アセトキシエチル）−Ｎ−シアノメチル−３−アミノプロピオン酸メチル、Ｎ−シアノメチル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）アミノアセトニトリル、Ｎ−（２−アセトキシエチル）−Ｎ−（シアノメチル）アミノアセトニトリル、Ｎ−シアノメチル−Ｎ−（２−ホルミルオキシエチル）アミノアセトニトリル、Ｎ−シアノメチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）アミノアセトニトリル、Ｎ−シアノメチル−Ｎ−［２−（メトキシメトキシ）エチル］アミノアセトニトリル、Ｎ−（シアノメチル）−Ｎ−（３−ヒドロキシ−１−プロピル）アミノアセトニトリル、Ｎ−（３−アセトキシ−１−プロピル）−Ｎ−（シアノメチル）アミノアセトニトリル、Ｎ−シアノメチル−Ｎ−（３−ホルミルオキシ−１−プロピル）アミノアセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ビス（シアノメチル）アミノアセトニトリル、１−ピロリジンプロピオノニトリル、１−ピペリジンプロピオノニトリル、４−モルホリンプロピオノニトリル、１−ピロリジンアセトニトリル、１−ピペリジンアセトニトリル、４−モルホリンアセトニトリル、３−ジエチルアミノプロピオン酸シアノメチル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）−３−アミノプロピオン酸シアノメチル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）−３−アミノプロピオン酸シアノメチル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ホルミルオキシエチル）−３−アミノプロピオン酸シアノメチル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−メトキシエチル）−３−アミノプロピオン酸シアノメチル、Ｎ，Ｎ−ビス［２−（メトキシメトキシ）エチル］−３−アミノプロピオン酸シアノメチル、３−ジエチルアミノプロピオン酸（２−シアノエチル）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）−３−アミノプロピオン酸（２−シアノエチル）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−アセトキシエチル）−３−アミノプロピオン酸（２−シアノエチル）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ホルミルオキシエチル）−３−アミノプロピオン酸（２−シアノエチル）、Ｎ，Ｎ−ビス（２−メトキシエチル）−３−アミノプロピオン酸（２−シアノエチル）、Ｎ，Ｎ−ビス［２−（メトキシメトキシ）エチル］−３−アミノプロピオン酸（２−シアノエチル）、１−ピロリジンプロピオン酸シアノメチル、１−ピペリジンプロピオン酸シアノメチル、４−モルホリンプロピオン酸シアノメチル、１−ピロリジンプロピオン酸（２−シアノエチル）、１−ピペリジンプロピオン酸（２−シアノエチル）、４−モルホリンプロピオン酸（２−シアノエチル）が例示される。

更に、下記一般式（ａ）−７で表されるイミダゾール骨格及び極性官能基を有する含窒素有機塩基が例示される。

（式中、Ｒ^１１は炭素数２〜２０の直鎖状、分岐状又は環状の極性官能基を有するアルキル基であり、極性官能基としては水酸基、カルボニル基、エステル基、エーテル基、スルフィド基、カーボネート基、シアノ基、アセタール基のいずれかを１個あるいは複数個含む。Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４は水素原子、炭素数１〜１０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アリール基又はアラルキル基である。）

更に、下記一般式（ａ）−８で示されるベンズイミダゾール骨格及び極性官能基を有する含窒素有機塩基が例示される。

（式中、Ｒ^１５は水素原子、炭素数１〜１０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アリール基、又はアラルキル基である。Ｒ^１６は炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状又は環状の極性官能基を有するアルキル基であり、極性官能基としてエステル基、アセタール基、シアノ基のいずれかを一つ以上含み、その他に水酸基、カルボニル基、エーテル基、スルフィド基、カーボネート基のいずれかを一つ以上含んでいてもよい。）

更に、下記一般式（ａ）−９及び（ａ）−１０で示される極性官能基を有する含窒素複素環化合物が例示される。

（式中、Ａは窒素原子又は≡Ｃ−Ｒ^２３である。Ｂは窒素原子又は≡Ｃ−Ｒ^２４である。Ｒ^１７は炭素数２〜２０の直鎖状、分岐状又は環状の極性官能基を有するアルキル基であり、極性官能基としては水酸基、カルボニル基、エステル基、エーテル基、スルフィド基、カーボネート基、シアノ基又はアセタール基を一つ以上含む。Ｒ^１８、Ｒ^１９、Ｒ^２０、Ｒ^２１は水素原子、炭素数１〜１０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、又はアリール基であるか、又はＲ^１８とＲ^１９、Ｒ^２０とＲ^２１はそれぞれ結合してベンゼン環、ナフタレン環あるいはピリジン環を形成してもよい。Ｒ^２２は水素原子、炭素数１〜１０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、又はアリール基である。Ｒ^２３、Ｒ^２４は水素原子、炭素数１〜１０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、又はアリール基である。Ｒ^２２とＲ^２４は結合してベンゼン環又はナフタレン環を形成してもよい。）

更に、下記一般式（ａ）−１１、１２、１３及び１４で示される芳香族カルボン酸エステル構造を有する含窒素有機塩基が例示される。

（式中、Ｒ^２５は炭素数６〜２０のアリール基又は炭素数４〜２０のヘテロ芳香族基であって、水素原子の一部又は全部が、ハロゲン原子、炭素数１〜２０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、炭素数６〜２０のアリール基、炭素数７〜２０のアラルキル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基、炭素数１〜１０のアシルオキシ基、又は、炭素数１〜１０のアルキルチオ基で置換されていてもよい。Ｒ^２６はＣＯ_２Ｒ^２７、ＯＲ^２８又はシアノ基である。Ｒ^２７は一部のメチレン基が酸素原子で置換されていてもよい炭素数１〜１０のアルキル基である。Ｒ^２８は一部のメチレン基が酸素原子で置換されていてもよい炭素数１〜１０のアルキル基又はアシル基である。Ｒ^２９は単結合、メチレン基、エチレン基、硫黄原子又は−Ｏ（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）ｎ−基である。ｎ＝０，１，２，３又は４である。Ｒ^３０は水素原子、メチル基、エチル基又はフェニル基である。Ｘは窒素原子又はＣＲ^３１である。Ｙは窒素原子又はＣＲ^３２である。Ｚは窒素原子又はＣＲ^３３である。Ｒ^３１、Ｒ^３２、Ｒ^３３はそれぞれ独立に水素原子、メチル基又はフェニル基であるか、あるいはＲ^３１とＲ^３２又はＲ^３２とＲ^３３が結合して、炭素数６〜２０の芳香環又は炭素数２〜２０のヘテロ芳香環を形成してもよい。）

更に、下記一般式（ａ）−１５で示される７−オキサノルボルナン−２−カルボン酸エステル構造を有する含窒素有機塩基が例示される。

（式中、Ｒ^３４は水素、又は炭素数１〜１０の直鎖状、分枝状又は環状のアルキル基である。Ｒ^３５及びＲ^３６はそれぞれ独立に、エーテル、カルボニル、エステル、アルコール、チオ基、ニトリル、アミン、イミン、アミドなどの極性官能基を一つ又は複数含んでいてもよい炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数６〜２０のアリール基、又は炭素数７〜２０のアラルキル基であって、水素原子の一部がハロゲン原子で置換されていてもよい。Ｒ^３５とＲ^３６は互いに結合して、炭素数２〜２０のヘテロ環又はヘテロ芳香環を形成してもよい。）

触媒としてシラン化合物とともに混合する含窒素有機塩基としては、上記含窒素有機塩基中でも、好ましくは、下記構造式（ａ）−１６

（式中、Ｒ^３７は炭素数２〜２０の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、カルボニル基、エーテル基、エステル基、スルフィド基を１個あるいは複数個含んでいてもよい。Ｒ^３８は水素、直鎖および分岐状のアルキレン基であり、その内にヒドロキシル基、カルボニル基、エーテル基、エステル基、ラクトン環を１個あるいは複数個含んでいてもよい。）
を含む含窒素有機塩基である。

シラン化合物の縮合に関しては、特に水溶液中において塩基性にすることにより、その縮合をより早く進めることが出来ることが知られている。しかしながら、有機溶媒中での塩基の作用に関してはあまり知られていない。本発明の検討により、上記環状の構造を成す含窒素有機塩基を用いれば、単分子膜形成がより容易となることがわかった。

更なる検討により、前記含窒素有機塩基としてピロリジン誘導体またはピペリジン誘導体を用いれば、単分子膜形成がさらに容易となることがわかった。

すなわち、含窒素有機塩基としてより好ましくは、ピロリジン誘導体、ピペリジン誘導体であり、さらにより好ましくは、ピロリジン、Ｎ−メチルピロリジン、ピペリジン、Ｎ−メチルピペリジンが例示される。しかし、含窒素有機塩基はこれらに限定されるものではない。

本発明による表面側にオキシラニル基を配向した単分子膜形成の際に用いる溶媒の例としては、シクロヘキサノン、メチル−２−ｎ−アミルケトン等のケトン類、３−メトキシブタノール、３−メチル−３−メトキシブタノール、１−メトキシ−２−プロパノール、１−エトキシ−２−プロパノール等のアルコール類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、３−メトキシプロピオン酸メチル、３−エトキシプロピオン酸エチル、酢酸ｔｅｒｔ−ブチル、プロピオン酸ｔｅｒｔ−ブチル、プロピレングリコールモノｔｅｒｔ−ブチルエーテルアセテート等のエステル類、γ−ブチロラクトン等のラクトン類、ｎ−ヘキサンやｎ−ノナン等の炭化水素類、ベンゼンやトルエン、クロロホルム等の芳香族類が挙げられ、これらの１種を単独で又は２種以上を混合して使用することができるが、これらに限定されるものではない。

上記のオキシラニル基を有するシラン化合物により、表面側にオキシラニル基を配向した単分子を形成するために、例えば、極性の非常に低い溶剤を用い、上記一般式（２）で表されるシラン化合物または一般式（３）または（４）式で表されるシラン化合物との混合物を２．０ｘ１０^−２〜５．０ｘ１０^−２モル／ｌと比較的希薄な溶液として、さらに、含窒素有機塩基を例えば、２．０ｘ１０^−２〜５．０ｘ１０^−２モル／ｌに調整し、それに被膜したくない部分をレジストで保護してあっても良い被膜基板を、例えばトリエトキシシラン化合物を用いた場合、２４時間程度浸漬する。

本発明では、とくに、シラン化合物と含窒素有機塩基との濃度の比を、シラン化合物１に対して含窒素有機塩基が０．１から１００のモル比とすることが、単分子膜を容易に形成するために好ましい。

上記処理後、レジスト膜による位置選択的な単分子膜形成を行った場合、レジスト膜を溶解することができる有機溶剤、例えばプロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチル等、レジスト液を調製する際に一般的に使用される溶剤でレジストパターンを除去してやることで、オキシラニル基が表面側に配向した基板が得られる。

上記処理後、オキシラニル基が表面側に配向した基板を、ジアミンの化合物溶液中に浸漬することにより、アミノ基が表面に配置された基板が得られる。本発明のジアミン化合物は、下記一般式（１）
ＮＨ_２−Ｚ−ＮＨ_２（１）
（式中、Ｚは、炭素数１〜２０の直鎖状、分枝状、環状の２価のアルキレン基であり、基中の水素原子がハロゲン原子、水酸基、シアノ基で置換されていても良く、基中のメチレン基が酸素原子（−Ｏ−）又はカルボニルオキシ基（−Ｏ−ＣＯ−）で置換されていても良く、また、二重結合（Ｃ＝Ｃ）又は三重結合（Ｃ≡Ｃ）を含んでも良い。）
であるものが好ましい。

本発明の方法を使用する際、用いるジアミン化合物は、２つのアミノ基間の構造が、直鎖状、分岐状であるものについては炭素鎖数が８以上１６以下のもの（炭素鎖中に二重結合を一つ、もしくは複数含んでも良い）、もしくは環状であれば、アリール基を有するものがより好ましい。これにより、分子間の相互作用、すなわち自己組織化によって単分子の膜を形成することが可能となり、後に続く基板加工操作時でも、耐性を持ち、剥がれに強く、安定してアミノ基を基板表面に配することが出来る。また、それら化合物は、メチル基やエチル基、ハロゲン原子、水酸基、ニトリル基によってその側鎖が置換されていても良い。

また、前記ジアミン化合物を含む溶液中に、更に、含有するジアミン化合物と前記一般式（１）中のＺが同一であり、このＺに結合する２つのアミノ基のうち１つのアミノ基がメチル基であるアミン化合物を含んでも良い。これにより、表面の濡れ性を操作することが可能であり、製造上有意な場合がある。

本発明によるジアミン化合物の例としては、具体的には次のものが挙げられる。

ＮＨ_２（ＣＨ_２）_１５ＮＨ_２
ＮＨ_２（ＣＨ_２）_１６ＮＨ_２

本発明による表面側にアミノ基が配向した単分子膜形成の際に用いる溶媒の例としては、水、シクロヘキサノン、メチル−２−ｎ−アミルケトン等のケトン類、メタノール、エタノール、３−メトキシブタノール、３−メチル−３−メトキシブタノール、１−メトキシ−２−プロパノール、１−エトキシ−２−プロパノール等のアルコール類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、３−メトキシプロピオン酸メチル、３−エトキシプロピオン酸エチル、酢酸ｔｅｒｔ−ブチル、プロピオン酸ｔｅｒｔ−ブチル、プロピレングリコールモノｔｅｒｔ−ブチルエーテルアセテート等のエステル類、γ−ブチロラクトン等のラクトン類、ｎ−ヘキサンやｎ−ノナン等の炭化水素類、ベンゼンやトルエン、クロロホルム等の芳香族類が挙げられ、これらの１種を単独で又は２種以上を混合して使用することができるが、これらに限定されるものではない。

また、上記アミノ基が配向した単分子膜形成の際のジアミンの濃度は０．０２モル／ｌ以下が望ましい。これは、溶媒である水、もしくは溶媒に含まれる水分とジアミンが作用して生じる水酸化物イオンによる、酸化物エッチングの作用によって、基板そのもののエッチングを予防する観点から好ましい。
上記処理後、表面側にアミノ基が配向した単分子膜を有するマイクロアレイ作製用基板が完成する。

以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例等に制限されるものではない。尚、図１は以下の実施例で用いた本発明のマイクロアレイ作製用基板の製造方法である。

（製造例１）１１，１２−エポキシドデシルトリメトキシシランの製造
特許文献２の方法に従い製造した。
製造した１１，１２−エポキシドデシルトリメトキシシランのＩＲ（液膜）、^１３Ｃ−ＮＭＲ、^１Ｈ−ＮＭＲの測定結果を以下に示す。
ＩＲ（液膜）νｍａｘ：３０４１、２９２５、２８５４、２８４０、１７２７、１４６５、１９１１、１０８９、９１６ｃｍ^−１．
^１３Ｃ−ＮＭＲ（１５０ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）δ：９．１０、２２．５４、２５．９２、２９．１８、２９．３９、２９．４０、２９．４２、２９．４８、３２．４５、３３．０８、４７．０７、５０．４２、５２．３５ｐｐｍ．
^１Ｈ−ＮＭＲ（６００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）δ：０．５９−０．６２（２Ｈ、ｍ）、１．２０−１．５１（２０Ｈ、ｍ）、２．４２１（１Ｈ、ｄｄ、Ｊ＝３．５Ｈｚ）、２．７０（１Ｈ、ｔ一様、Ｊ＝５Ｈｚ）、２．８５−２．８８（１Ｈ、ｍ）ｐｐｍ．

（実施例１）
表面にシリコン酸化膜を有する基板１ａをクロロホルム、続けてアセトン中に浸漬、超音波洗浄を行った後、ピラニア溶液中１５分、水中１時間浸漬し、続けて、上記で作製した１１，１２−エポキシドデシルトリメトキシシラン０．０２モル／ｌ、ピペリジン０．０２モル／ｌのトルエン溶液中に１２時間浸漬し、表面側にオキシラニル基を配した単分子膜２ｂを基板上に形成した（図１（１））。その基板をクロロホルム中、続けてアセトン、水中に浸漬してそれぞれ５分間、超音波洗浄を行った。
上記処理を行った基板１ａを１，８−ジアミノオクタン０．０１モル／ｌメタノール溶液に８時間浸漬し、表面側にアミノ基が配向した単分子膜３ｃを基板上に形成した（図１（２））。その基板をクロロホルム中、続けてアセトン、水中に浸漬してそれぞれ５分間、超音波洗浄を行った。
さらに、上記処理を行った基板１ａを、無水マレイン酸０．０２５モル／ｌ水溶液中に２０分間浸漬し、マレイン酸層４ｄを形成した（図１（３））。その基板を水、メタノールで洗浄後、ドライエアで乾燥させた。

（実施例２）
表面にシリコン酸化膜を有する基板をクロロホルム、続けてアセトン中に浸漬、超音波洗浄を行った後、ピラニア溶液中１５分、水中１時間浸漬し、続けて、上記１１，１２−エポキシドデシルトリメトキシシラン０．０２モル／ｌ、ピペリジン０．０２モル／ｌのトルエン溶液中に１２時間浸漬し、表面側にオキシラニル基が配向した単分子膜を基板上に形成した。その基板をクロロホルム中、続けてアセトン、水中に浸漬してそれぞれ５分間、超音波洗浄を行った。
上記処理を行った基板を２，５−ジアミノトルエン０．０１モル／ｌメタノール溶液に８時間浸漬し、表面側にアミノ基が配向した単分子膜を基板上に形成した。その基板をクロロホルム中、続けてアセトン、水中に浸漬してそれぞれ５分間、超音波洗浄を行った。
さらに、上記処理を行った基板を、無水マレイン酸０．０２５モル／ｌ水溶液中に２０分間浸漬し、水、メタノールで洗浄後、ドライエアで乾燥させた。

（実施例３）
表面にシリコン酸化膜を有する基板をクロロホルム、続けてアセトン中に浸漬、超音波洗浄を行った後、ピラニア溶液中１５分、水中１時間浸漬し、続けて、上記１１，１２−エポキシドデシルトリメトキシシラン０．０２モル／ｌ、デシルトリメトキシシラン０．０２モル／ｌ、ピペリジン０．０２モル／ｌのトルエン溶液中に１２時間浸漬し、表面側にオキシラニル基が配向した単分子膜を基板上に形成した。その基板をクロロホルム中、続けてアセトン、水中に浸漬してそれぞれ５分間、超音波洗浄を行った。
上記処理を行った基板を２，５−ジアミノフェノール０．０１モル／ｌメタノール溶液に８時間浸漬し、表面側にアミノ基が配向した単分子膜を基板上に形成した。その基板をクロロホルム中、続けてアセトン、水中に浸漬してそれぞれ５分間、超音波洗浄を行った。
さらに、上記処理を行った基板を、無水マレイン酸０．０２５モル／ｌ水溶液中に２０分間浸漬し、水、メタノールで洗浄後、ドライエアで乾燥させた。

（実施例４）
表面にシリコン酸化膜を有する基板をクロロホルム、続けてアセトン中に浸漬、超音波洗浄を行った後、ピラニア溶液中１５分、水中１時間浸漬し、続けて、上記１１，１２−エポキシドデシルトリメトキシシラン０．０２モル／ｌ、ピペリジン０．０２モル／ｌのトルエン溶液中に１２時間浸漬し、表面側にオキシラニル基が配向した単分子膜を基板上に形成した。その基板をクロロホルム中、続けてアセトン、水中に浸漬してそれぞれ５分間、超音波洗浄を行った。
上記処理を行った基板をエチレンジアミン０．０１モル／ｌメタノール溶液に８時間浸漬し、表面側にアミノ基が配向した単分子膜を基板上に形成した。その基板をクロロホルム中、続けてアセトン、水中に浸漬してそれぞれ５分間、超音波洗浄を行った。
さらに、上記処理を行った基板１ａを、無水マレイン酸０．０２５モル／ｌ水溶液中に２０分間浸漬し、水、メタノールで洗浄後、ドライエアで乾燥させた。

（比較例）
表面にシリコン酸化膜を有する基板をクロロホルム、続けてアセトン中に浸漬、超音波洗浄を行った後、ピラニア溶液中１５分、水中１時間浸漬し、続けて、３−アミノプロピルトリエトキシシラン５重量パーセント、トリエチルアミン２重量パーセントのアセトン溶液中に浸漬した。その後、数回アセトンにて基板を洗浄し、１１０℃で２０分間加熱を行った。
さらに、上記処理を行った基板を、無水マレイン酸０．０２５モル／ｌ水溶液中に２０分間浸漬し、水、メタノールで洗浄後、ドライエアで乾燥させた。

（ホスホアミダイト試薬によるチミジン付加）
窒素置換したグローブボックス中にて、脱水アセトニトリルに、５‘−Ｏ−（４，４’−ジメトキシトリチル）チミジン−Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルホスホアミダイト０．１モル／ｌ、５−ベンジルチオ−１Ｈ−テトラゾール０．３モル／ｌの濃度で溶解し、実施例１〜４および比較例で作製した各基板を１分間浸漬し、末端がジメトキシトリチル基で置換されたチミジン５ｅを付加した（図１（４））。続けて、ＴＨＦおよびアセトンにて基板を洗浄し、ヨウ素水溶液（０．１モル／ｌ）に浸漬し、水、メタノールで基板を洗浄した。
得られた各基板を３％トリクロロ酢酸ジクロロメタン溶液中に浸漬し、そのジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトルを測定した。５０４ｎｍの赤色の吸収ピークは、酸によって脱離したジメトキシトリチルカチオンの発色であり、上記工程でチミジンが基板上に固定されていれば、吸収が観測される。また、吸光度が高いほど、固定されたチミジンの密度が高いことがわかる。
同じ基板にて、同様のチミジン付加操作を合計３回行い、それぞれのジクロロメタン溶液について、吸光度を測定した結果を表１に示す。

この結果から、実施例１〜３について、付加収率に伴う吸光度の低下が見られたが、差の無い良い結果が得られた。実施例４では、吸光度は低いものの、繰り返しによる吸光度の低下は、付加収率に伴う低下の程度とほぼ見合っていた。一方で、比較例では、吸光度が低く、また、繰り返しにおける吸光度の低下が著しい結果となった。
各基板の、基板上にある膜の厚みをエリプソメトリーによって測定した結果を表２に示す。

この結果から、実施例１〜３については、チミジンを積層したことに伴う膜厚の上昇が観察された。実施例４では、膜厚の減少が見られないものの、チミジンの積層に伴う膜厚の上昇は小さく、紫外可視吸収スペクトルの測定結果に見合う結果となった。比較例では、繰り返しに伴う膜厚の減少が見られ、膜そのものが剥がれていったことがわかる。結果として、本発明による方法にて作製された基板は、剥がれも小さく、生体分子の一種類であるチミジンの付加についても良い結果を示している。

尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

本発明に係るマイクロアレイ作製用基板の製造方法の一例を示す概略図である。

符号の説明

１ａ…基板、 ２ｂ…表面側にオキシラニル基が配した単分子膜、 ３ｃ…表面側にアミノ基が配した単分子膜、 ４ｄ…マレイン酸層、 ５ｅ…チミジン。

Claims (12)

1. マイクロアレイ作製用基板の製造方法であって、少なくとも、表面側にオキシラニル基が配向した単分子膜を基板上に形成する工程と、該オキシラニル基にジアミン化合物を含む溶液を作用させて表面側にアミノ基が配向した単分子膜を基板上に形成する工程とを含むことを特徴とするマイクロアレイ作製用基板の製造方法。
2. 前記ジアミン化合物が、下記一般式（１）
   ＮＨ_２−Ｚ−ＮＨ_２（１）
   （式中、Ｚは、炭素数１〜２０の直鎖状、分枝状、環状の２価のアルキレン基であり、基中の水素原子がハロゲン原子、水酸基、シアノ基で置換されていても良く、基中のメチレン基が酸素原子（−Ｏ−）又はカルボニルオキシ基（−Ｏ−ＣＯ−）で置換されていても良く、また、二重結合（Ｃ＝Ｃ）又は三重結合（Ｃ≡Ｃ）を含んでも良い。）
   で示されるジアミン化合物であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロアレイ作製用基板の製造方法。
3. 前記一般式（１）中、Ｚで表される２つのアミノ基間の構造が、直鎖状、分枝状であるものについては炭素鎖数が８以上１６以下のアルキレン基（炭素鎖中に二重結合を一つもしくは複数含んでも良い。）を、環状であるものについてはアリール基を有することを特徴とする請求項２に記載のマイクロアレイ作製用基板の製造方法。
4. 前記ジアミン化合物を含む溶液中に、更に、含有するジアミン化合物と前記一般式（１）中のＺが同一であり、このＺに結合する２つのアミノ基のうち１つのアミノ基がメチル基であるアミン化合物を含むことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のマイクロアレイ作製用基板の製造方法。
5. 前記表面側にオキシラニル基が配向した単分子膜を基板上に形成する工程を、基板を、オキシラニル基を有するシラン化合物を含む溶液中に浸漬することで行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のマイクロアレイ作製用基板の製造方法。
6. 前記オキシラニル基を有するシラン化合物が、下記一般式（２）、
   Ｙ_３Ｓｉ−（ＣＨ_２）_ｍ−Ｘ （２）
   （式中、ｍは３以上１６以下の整数を表し、Ｘはオキシラニル基を示す。Ｙは独立してハロゲン原子又は炭素数１から４のアルコキシ基を示す。）
   で表されるシラン化合物であることを特徴とする請求項５に記載のマイクロアレイ作製用基板の製造方法。
7. 前記一般式（２）で表されるオキシラニル基を有するシラン化合物を用いて表面側にオキシラニル基が配向した単分子膜を基板上に形成する工程において、該シラン化合物に下記一般式（３）および（４）
   Ｙ’_３Ｓｉ−（ＣＨ_２）_ｎ−ＣＨ_３ （３）
   Ｙ’_３Ｓｉ−（ＣＨ_２）_ｎ−ＯＣＨ_３ （４）
   （式中、ｎは０以上ｍ以下の整数を表す。ｍは前記一般式（２）中の値である。Ｙ’はハロゲン原子又は炭素数１から４のアルコキシ基を示す。）
   で表されるシラン化合物のうち、少なくとも一種類を混合し、該混合物を用いて前記単分子膜を形成することを特徴とする請求項６に記載のマイクロアレイ作製用基板の製造方法。
8. 前記一般式（２）で表されるオキシラニル基を有するシラン化合物を用いて表面側にオキシラニル基が配向した単分子膜を基板上に形成する工程において、該シラン化合物とともに混合する触媒が含窒素有機塩基であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のマイクロアレイ作製用基板の製造方法。
9. 前記含窒素有機塩基がピロリジン誘導体またはピペリジン誘導体であることを特徴とする請求項８に記載のマイクロアレイ作製用基板の製造方法。
10. 前記シラン化合物と前記含窒素有機塩基との濃度の比を、シラン化合物１に対して含窒素有機塩基が０．１から１００のモル比とすることを特徴とする請求項８または請求項９に記載のマイクロアレイ作製用基板の製造方法。
11. 前記マイクロアレイが、生体分子の検査に用いられることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載のマイクロアレイ作製用基板の製造方法。
12. 前記生体分子が、核酸またはタンパク質であることを特徴とする請求項１１に記載のマイクロアレイ作製用基板の製造方法。
    

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