JP4850855B2

JP4850855B2 - マイクロアレイ作製用基板の製造方法

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Publication number: JP4850855B2
Application number: JP2008009708A
Authority: JP
Inventors: 渉草木; 剛金生; 俊信石原
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2008-01-18
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2028-01-18
Also published as: US20080233292A1; JP2008268180A; KR101402402B1; KR20080086387A

Description

本発明は、生物機能分子、特にＤＮＡ配列解析、遺伝子診断など、遺伝子の配列に係わる検査技術に関し、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が、大規模、かつ高速処理可能であるＤＮＡマイクロアレイ作成の方法論として、非特許文献１では半導体の作成方法である光リソグラフィーを用いて、ＤＮＡ配列の位置選択的な合成を多段階に渡って行ない、多種類のＤＮＡで修飾されたマイクロアレイを驚くほど少ない工程で作成する方法を提案している。これによれば、系統的に位置選択的に異なるヌクレオチドを１５回結合させることを繰り返すことで、１０億種類を超えるＤＮＡ配列を一度に検査するためのマイクロアレイを作成することができる可能性が示された。

一方、上記相補的配列を持つＤＮＡ鎖の検出を電気的に行なうことができれば高速、かつ簡便な方法で分析が可能となる。このような電気的な検出を目的とした半導体装置を用いてＤＮＡマイクロアレイを作成する試みとして、特許文献１、２等がすでに知られている。これらの半導体装置は、従来より知られてきた電界効果型トランジスタによるセンサーの応用として、微細チップ上で相補的ＤＮＡ鎖の有無を検出するというものである。

ところで、上記のような、大規模かつ高速に分析を可能とするＤＮＡマイクロアレイを作成するためには、マイクロアレイ作成用基板上のＤＮＡ鎖の固定が、微小空間に対して位置選択的に、かつ剥がれ等の問題を起こさないように行なう必要がある。ＤＮＡをはじめとする生物機能分子の分析のため、それらを金属上に２次元的に固定化する方法は、金表面上でのイオウ原子の特異的吸着を使用する方法が知られており、例えば特許文献１にも記載されている。一方、固定化された分子が剥がれを起こさずに、かつ確実に酵素を半導体上に固定されるように、基板上に酸化ケイ素鎖を持つ単分子膜を形成し、ケイ素原子から伸びるアルキル鎖に酵素を固定する方法はかなり以前より知られており、特許文献３で開示されている。また、この方法は上記特許文献２でも適用可能であることが言及されている。

ＤＮＡアレイの高性能化を考えた場合、非特許文献１に示されたようなマイクロリソグラフィー法を適用した位置選択的固定化が必要になる。しかし、非特許文献１で議論されているように、微細化工を行なう上では、レジスト膜が基板から剥離してしまうことを防止する必要があり、非特許文献１では、レジスト下層膜を別途成膜することでこの問題を解決している。しかし、このようにレジスト下層膜を別途成膜することは工程数の増加につながり、煩雑であった。

同様に、非特許文献２に示されたように、ＤＮＡ固定の前にアミノ基を表面に並べ、その後、リンカーとなる物質をそのアミノ基に化学的に付加した後、目的とするＤＮＡ、オリゴヌクレオチドを伸張させることは、工程が長くなる上に、基板上の電界効果型トランジスタとプローブとなるオリゴヌクレオチド間の距離が長くなり、センシング感度の点で障害であった。

このように、レジスト膜が基板から剥離する問題を簡単に解決し、また化学増幅型レジストを用いて高精度な加工を行なうことができる簡便な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。

再公表特許ＷＯ２００３／０８７７９８号公報特開２００５−７７２１０号公報特開昭６２−５０６５７号公報ＣＨＥＭＴＥＣＨＦｅｂ．１９９７ｐｐ．２２Ｓｃｉｅｎｃｅ２５１，７６７−７７３（１９９１）

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、基板上で酸化ケイ素鎖を有する単分子膜を用いて標的分子を固定化する際に、高精度な加工を行ないつつも、工程をより簡便にするため、化学増幅型レジストを直接基板上に適用しても、解像性劣化や剥がれという問題を生じず、更に従来行なわれてきた工程よりも簡便に固定化用の基板が得られる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。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、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、基板上に下記一般式（１）
Ｙ_３Ｓｉ−（ＣＨ_２）_ｍ−Ｘ（１）
（式中、ｍは３以上２０以下の整数を表し、Ｘは水酸基前駆体官能基を示す。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用いて単分子膜を形成する工程と、前記Ｘで示される水酸基前駆体官能基を水酸基に変換する工程、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。

このように、上記２工程を行うだけで標的分子を固定化する水酸基を有する単分子膜を基板上に形成することができる。該単分子膜は水酸基によりある程度の極性を有し、レジスト膜の剥がれ問題が防止可能できる。また、単分子膜の官能基が水酸基であるため、処理基板上で化学増幅型レジストを使用する際に、官能基が酸と反応して解像性劣化や剥がれを引き起こすという問題を生じにくい。したがって、化学増幅型レジストを用いてより微細な加工を精度よく行うことができる。

前記水酸基前駆体官能基を水酸基に変換する工程を、酸による処理で前記水酸基前駆体官能基を水酸基に変換することで行うことが好ましい。
このように酸処理で水酸基に変換することで、得られた基板上で直接化学増幅型レジストを使用した際に、より好ましい形状のパターンが得られる。

前記Ｘで示される水酸基前駆体官能基が、アルコキシ基部分の炭素数が１〜６のアルコキシメトキシ基および/またはオキシラニル基とすることができる。
前記水酸基前駆体官能基の具体例としては、アルコキシ基部分の炭素数が１〜６のアルコキシメトキシ基および/またはオキシラニル基が挙げられる。

前記一般式（１）で表されるシラン化合物を用いて単分子膜を形成する工程において、該シラン化合物に下記一般式（２）および（３）
Ｙ’_３Ｓｉ−（ＣＨ_２）_ｎ−ＣＨ_３（２）
Ｙ’_３Ｓｉ−（ＣＨ_２）_ｎ−ＯＣＨ_３（３）
（式中、ｎは０以上（ｍ−２）以下の整数を表す。ｍは前記一般式（１）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。）
で示されるシラン化合物の内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好ましい。

一般式（２）および（３）で表されるシラン化合物の内少なくとも一種類を、一般式（１）で表されるシラン化合物と混合し、該混合物を用いて前記単分子膜を形成することで、単分子膜が形成する平均表面より固定化のための水酸基を外に配置することができ、固定化される部位周辺の空間を確保することができる。これにより固定化操作が確実に行なえると共に、結果として固定化された材料の周辺に空いた空間が確保され、実際の分析に使用する際、固定化された材料によって試験サンプルの認識を確実に行なうことができる。
また、一般式（３）で表されるシラン化合物を、一般式（２）で表されるシラン化合物と合わせて用いれば、接触角の上昇を伴うことなく、一般式（１）表されるシラン化合物との混合を行うことが可能となり、特に単分子膜形成後にレジストと言った薬液を塗布する場合のように、表面接触角の上昇が好ましく無い場合において好適なものとなる。

また、前記マイクロアレイは、生体分子の検査に用いることができる。

このように前記マイクロアレイは、生物機能分子、特にＤＮＡ配列解析、遺伝子診断など、遺伝子の配列に係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、固定された材料の剥がれ問題が防止され、基板とプローブとの距離も短く、かつ加工の際、化学増幅型レジストを用いて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、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
レジスト膜の密着性を確保するためには、基板上のＤＮＡ固定化部位がある程度の極性を持っている必要がある。また、加工の際、化学増幅型レジストを用いる場合、得られた基板の表面にアミノ基のような水素イオンを補足してしまうような官能基が存在しないことが好ましいため、本発明者らは、スペーサーの官能基としては水酸基が適当であると考えた。

一方、スペーサーの官能基として水酸基を使用する方法は、特許文献２にも開示されているが、水酸基を得るために複数の工程を必要としており、位置によっては官能基の存在の偏りが生じる危険がある。

そこで、本発明者らは１段階の反応で確実に水酸基に変換可能な水酸基前駆体を官能基として持つ酸化ケイ素鎖を有する単分子膜を経由することで、上記課題を解決することができることを見出し、本発明をなすに至った。

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、基板上に下記一般式（１）
Ｙ_３Ｓｉ−（ＣＨ_２）_ｍ−Ｘ（１）
（式中、ｍは３以上２０以下の整数を表し、Ｘは水酸基前駆体官能基を示す。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用いて単分子膜を形成する工程と、前記Ｘで示される水酸基前駆体官能基を水酸基に変換する工程、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成用基板より製造されるマイクロアレイは、データ取得方法の原理として、蛍光法、電気的方法等、その方法を限定するものではないが、半導体装置上で本発明の方法を適用してマイクロアレイ作成用基板とする際に、特に好ましく適用される。

半導体装置を用い、電気的方法で分析を行う場合、半導体装置としては、特許文献１に示された様に、キャパシタ上に固定を行なう方法や、特許文献２に示されたようにゲート電極あるいはゲート電極に接続されたフローティング電極表面に固定を行なう方法等が知られている。

本発明の方法を使用する際、固定化を行なうための材料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、直接後述のケイ素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開平４−２２１６３０号公報に開示されている。

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。

ここで使用する化学増幅型レジストとしては、単分子膜を形成する工程で、レジスト膜上には単分子膜が形成されてしまわないことが好ましく、レジスト材料に使用する樹脂には重合単位として、水酸基を含むものが５モル％以下であることが好ましく、より好ましくは水酸基を持つユニットが含まれないことが好ましい。そこで、この意味でもレジストのタイプとしては、メカニズム上水酸基の存在が必須であるノボラック系のレジストや、通常水酸基に基づく架橋により溶解性変化を起こすネガ型レジストよりも、化学増幅型ポジ型レジストを選択することが好ましい。

上記のような、原理上水酸基の存在を必須としないポジ型レジストに使用する樹脂としては、酸分解性保護基で保護された酸性官能基を持つユニットとＡｒＦエキシマレーザー用に開発された所謂密着性基とが組合された重合体を用いることが好ましい。

酸分解性保護基で保護された酸性官能基を持つユニットとしては、第３級アルキル基、第３級アルコキシカルボニル基、アセタール基等で保護されたフェノール性水酸基を持つユニット、より具体的には保護されたビニルフェノールや、同様に保護されたカルボキシル基を持つユニット、より具体的には保護されたビニル安息香酸、（メタ）アクリル酸等が使用できる。これらのものは既に多数が公知である（例えば特開２００６−２２５４７６号公報、特開２００６−３２８２５９号公報）。

また、ＡｒＦエキシマレーザー用に開発された所謂密着性基としては、ユニット中に環状エーテル構造、ラクトン構造を持つユニットであり、特にラクトン構造を持つものが効果が大きい。これらについても既に多数が公知である（例えば特開２００６−３２８２５９号公報）。

上記の２種のユニットの重合比は、酸分解性保護基で保護された酸性官能基を持つユニットが２０モル％より大きければ解像性が低くなる恐れが少なく、また、密着性基を持つユニットが２０モル％より大きければ剥がれ問題を生じる恐れが少ない。

レジスト膜形成用組成物には更に酸発生剤や、必要に応じ、塩基性物質、界面活性剤等が加えられるが、これらについては多数が公知であり（例えば特開２００６−２２５４７６号公報、特開２００６−３２８２５９号公報）、基本的には何れのものも使用することができる。また、レジストパターンを形成する方法もすでに公知であり、それらを適用することで、マスクが必要な部位のみをマスクすることができる。

次に、単分子膜を形成する工程について説明する。
酸化ケイ素鎖を持つ単分子膜を形成するための工程では、たとえば上記の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、あるい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、下記一般式（１）
Ｙ_３Ｓｉ−（ＣＨ_２）_ｍ−Ｘ（１）
（式中、ｍは３以上２０以下の整数を表し、Ｘは水酸基前駆体官能基を示す。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処理液で処理して、基板上に単分子膜を形成する。

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。

水酸基前駆体官能基Ｘは、いわゆる保護基で保護された水酸基、あるいはビジナルジオールである。そのような保護基としては、多数のものが公知であり、代表的なものとしては、アシル基、オキシラニル基、アセタール基等を挙げることができる。これらの前駆体官能基のうち、後工程において、得られた単分子膜上の特定部位にのみ認識用材料を固定するためにはレジストを使用して単分子膜の特定部位をマスクするが、ここで化学増幅型レジストを使用する場合には、単分子膜が塩基性物質で汚染されていないことが好ましく、酸性処理で脱保護できるものが好ましい。酸性条件で脱保護できるものとしては、上記例の中ではオキシラニル基やアセタール基を挙げることができる。より具体的には、アルコキシ基部分の炭素数が１〜６のアルコキシメトキシ基および/またはオキシラニル基が挙げられる。また、アセタール基のうち、Ｘがメトキシメトキシ基であるものや、オキシラニル基であるものは、立体的に小さいため、単分子膜の形成が容易である。

認識用材料を固定化するための官能基である水酸基の周囲の空間が密でない方が固定化し易いことは容易に想像できるが、そのような状態を作るためには、上記一般式（１）で表されるシラン化合物を、鎖長のやや短いアルキル鎖を持つ下記一般式（２）および（３）
Ｙ’_３Ｓｉ−（ＣＨ_２）_ｎ−ＣＨ_３（２）
Ｙ’_３Ｓｉ−（ＣＨ_２）_ｎ−ＯＣＨ_３（３）
（式中、ｎは０以上（ｍ−２）以下の整数を表す。ｍは前記一般式（１）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を少なくとも一種類混合して使用することが好ましい。

また、一般式（１）で表されるシラン化合物に対して一般式（２）および（３）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、２００倍モル以下であることが好ましく、より好ましくは１００倍モル以下である。

上記のシラン化合物による酸化ケイ素鎖を持つ単分子膜の形成方法については特許文献３で開示されている方法で行なうことができる。即ち単分子膜を形成するためには、例えば、極性の非常に低い溶剤を用い、上記一般式（１）で表されるシラン化合物または一般式（２）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、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、例えばトリクロロシランの場合、２〜３分間、例えばトリメトキシシランの場合、２時間浸漬する。

上記処理後、水酸基前駆体Ｘを脱保護処理することにより、水酸基を固定化のための官能基として持つ酸化ケイ素鎖を持つ単分子膜で被膜されたマイクロアレイ用基板が得られる。上記脱保護は、使用した保護基の一般的脱保護方法を使用すれば良いが、例えばオキシラニル基やアセタール基は水を含む酸性雰囲気で処理してやることにより、水酸基とすることができる。

上記処理後、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、マイクロアレイ用基板が完成する。上記で得られた基板は、表面に極性を有する水酸基が多数存在することから、直接ポジ型レジストを適用した際にも、レジスト膜との密着性が確保できる。また、必要に応じ、末端の水酸基は過ヨウ素酸を用いることでフォルミル基に変換することができ、固定化方法を変更することも可能である。

以下、実施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。

（製造例１）１０−（メトキシメトキシ）デシルトリメトキシシランの製造
窒素雰囲気下、８０℃で、１０−（メトキシメトキシ）−１−デセン１００ｇと触媒量の塩化白金酸テトラヒドロフラン溶液の混合物にトリメトキシシラン６４ｇと酢酸０．５７ｇの混合物を滴下した。８０℃で３時間かき混ぜた後、反応混合物を減圧蒸留して目的物１３１ｇを得た。

１０−（メトキシメトキシ）デシルトリメトキシシラン
沸点１４２度／６６Ｐａ
ＩＲ（液膜）νｍａｘ：２９２７、２８５４、２８４０、１４６５、１１９１、１１４３、１０８９、１０４９ｃｍ^−１．
^１３Ｃ−ＮＭＲ（１５０ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）δ：９．１０、２２．５５、２６．１８、２９．１９、２９．３９、２９．５６、２９．７１、３３．０９、５０．４４、５５．０３、６７．８４、９６．３４ｐｐｍ
^１Ｈ−ＮＭＲ（６００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）δ：０．５９−０．６２（２Ｈ、ｍ）、１．２１−１．３９（１４Ｈ、ｍ）、１．５２−１．５７（２Ｈ、ｑｕｉｎｔｅｔ様）、３．３２（３Ｈ、ｓ）、３．４８（２Ｈ、ｔ、Ｊ＝７Ｈｚ）、３．５３（９Ｈ、ｓ）、４．５８（２Ｈ、ｓ）ｐｐｍ．

（製造例２）１１，１２−エポキシドデシルトリメトキシシランの製造
特開平４−１８２４９１の方法に従い製造した。

１１，１２−エポキシドデシルトリメトキシシラン
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．

（製造例３）レジスト用ポリマーの製造
ｔ−ブトキシスチレン：１−エチルシクロペンチルメタクリレート：β−メタクリロイロキシ−γ−ブチロラクトン＝３０：１０：６０
ｔ−ブトキシスチレン１７．６ｇ、１−エチルシクロペンチルメタクリレート１８．２ｇ、β−メタクリロイロキシ−γ−ブチロラクトン１７．０ｇをメチルイソブチルケトン１１００ｇに溶解し、ＡＩＢＮ１．３ｇを加えて８０℃８時間加熱した。これを大量のヘキサンに注いで沈殿をさせ、さらに沈殿を少量のメチルイソブチルケトンに溶解した後、大量のヘキサンで再沈殿を行なった。この操作により質量平均分子量が約８０００、分散度２．０の上記組成の共重合体を得た。

（製造例４）レジスト組成物の調製
（ｔ−ブトキシスチレン：１−エチルシクロペンチルメタクリレート：β−メタクリロイロキシ−γ−ブチロラクトン＝３０：１０：６０）８０質量部、トリフェニルスルホニウムｐ−トルエンスルホネート６質量部、トリブチルアミン０．５質量部をＰＧＭＥＡ７２０部に溶解し、フィルターろ過してレジスト組成物とした。

（実施例１）
被加工基板１ａ上に上記製造例４で調製したレジスト組成物の溶液をスピンコートし、１００℃９０秒間プリベークを行なって膜厚０．３μｍのレジスト膜１ｂを得た（図１（１））。

次にこのレジスト膜１ｂに対し、単分子膜を形成する部位に、マスクパターン２ｃを用いて、ＫｒＦエキシマレーザー光２ｄを照射した（図１（２））。露光後、１１０℃９０秒間ポストベークを行い、２．３８％のＴＭＡＨ水溶液で現像することにより、単分子膜を形成する部位に開口部を持つレジストパターンを得た（図１（３））。

次に、製造例１で得た１０−（メトキシメトキシ）デシルトリメトキシシラン２．１ｇとヘキシルトリメトキシシラン５．９ｇの４％ジクロロメタン−ヘキサン１リットル溶液を調製して、単分子膜形成材料溶液を得た。この単分子膜形成材料溶液４ｅに先の基板１ａを２時間浸漬して（図１（４））、単分子膜５ｆを形成した（図１（５））。
上記浸漬処理を行った基板１ａに対し、濃塩酸が０．８質量パーセント濃度となるよう調製したメタノール溶液６ｇで６０℃３０分処理し（図１（６））、単分子膜６ｆのメトキシメトキシ基を脱保護して水酸基とした単分子膜７ｈを得た（図１（７））。

さらに上記処理基板１ａをプロピレングリコールモノメチルエーテルに浸漬してレジスト膜７ｂを除去すると、認識材料を固定化する位置に水酸基を固定用の官能基として持つ酸化ケイ素鎖を持つ単分子膜８ｈが形成されたマイクロアレイ作製用基板８ａが得られた（図１（８））。

（実施例２）
実施例１と同様に、単分子膜を形成する部位に開口部を持つレジストパターンを得た。
次に、製造例２で得た１１，１２−エポキシドデシルトリメトキシシラン２．０ｇとオクチルトリメトキシシラン５．９ｇの４％ジクロロメタン−ヘキサン１リットル溶液を調製して単分子膜形成材料溶液を得た。この単分子膜形成材料溶液に、上記レジストパターンを形成した基板を２時間浸漬して単分子膜を形成した。

上記浸漬処理を行った基板に対し、濃塩酸が０．８質量パーセント濃度となるよう調製したメタノール溶液で６０℃３０分処理し、単分子膜のオキシラニル基を脱保護して水酸基とした。

さらに上記処理基板をプロピレングリコールモノメチルエーテルに浸漬してレジスト膜を除去すると、認識材料を固定化する位置に水酸基を固定用の官能基として持つ酸化ケイ素鎖を持つ単分子膜が形成されたマイクロアレイ作製用基板が得られた。

（実施例３）
シリコンウエーハをアセトン中３０分間、超音波洗浄を行った。次に製造例１で得た１０−（メトキシメトキシ）デシルトリメトキシシラン（シラン化合物１）と、オクチルトリメトキシシラン（シラン化合物２）、および１０−メトキシデシルトリメトキシシラン（シラン化合物３）を表１に示されるように組み合わせて合計０．０３Ｍの４％ジクロロメタン−ヘキサン１リットル溶液を調製した。

それぞれの反応液を用いて先のシリコンウエーハに単分子膜を形成し、水による接触角測定と、製造例４で得たレジストとの塗布性を確認した。結果を表２に示した。

表２に示すレジスト塗布性の結果において、○、△、×の記号はそれぞれ、スピンコート時、○はストリエーションなし、△はストリエーションが出ることがある、×は必ずストリエーションが出ることを示す。
この結果から、表面接触角の制御性と、単分子膜の後修飾時のポリマー層形成への効果が確認できた。

上記実施例１、２、３で得られたマイクロアレイ作製用基板を用いて、化学増幅型レジストを直接基板上に適用して標的分子の固定化を行ったが、解像性劣化や剥がれの問題を生じることなく、微細な加工を精度よく行うことができた。

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、１ｂ…レジスト膜、２ｃ…マスクパターン、
２ｄ…エキシマレーザー光、４ｅ…単分子膜形成材料溶液、
５ｆ…単分子膜、６ｇ…酸溶液、６ｆ…単分子膜、
７ｂ…レジスト膜、７ｈ…水酸基を有する単分子膜、
８ａ…マイクロアレイ作製用基板、８ｈ…単分子膜。

Claims

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、基板上に下記一般式（１）
Ｙ_３Ｓｉ−（ＣＨ_２）_ｍ−Ｘ（１）
（式中、ｍは３以上２０以下の整数を表し、Ｘは水酸基前駆体官能基を示す。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用いて単分子膜を形成する工程と、前記Ｘで示される水酸基前駆体官能基を水酸基に変換する工程、を含み、
前記一般式（１）で表されるシラン化合物を用いて単分子膜を形成する工程において、前記一般式（１）で表されるシラン化合物に、該シラン化合物よりも鎖長の短いアルキル鎖を持つ下記一般式（２）および（３）
Ｙ’ _３Ｓｉ−（ＣＨ _２） _ｎ −ＣＨ _３（２）
Ｙ’ _３Ｓｉ−（ＣＨ _２） _ｎ −ＯＣＨ _３（３）
（式中、ｎは０以上（ｍ−２）以下の整数を表す。ｍは前記一般式（１）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。）
で示されるシラン化合物の内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マイクロアレイ作製用基板の製造方法。
前記水酸基前駆体官能基を水酸基に変換する工程を、酸による処理で前記水酸基前駆体官能基を水酸基に変換することで行う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。
前記Ｘで示される水酸基前駆体官能基が、アルコキシ基部分の炭素数が１〜６のアルコキシメトキシ基および/またはオキシラニル基である請求項２に記載のマイクロアレイ作製用基板の製造方法。
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３のいずれか１項に記載のマイクロアレイ作製用基板の製造方法。