JPWO2007080761A1 - プローブアレイ基体及びその製造方法、プローブアレイの製造方法 - Google Patents

Abstract

固体基材(１００)上に溝(１０５)を有するプローブ保持部(１０２)を一定周期で配列したプローブアレイ基体をシリコン単結晶基板の異方性エッチングにより作成し、一定のシリンダ周期を有する複数のタンクアレイからプローブ溶液をプローブ保持部に毛管現象を用いて供給する。これにより、例えばＤＮＡチップや抗原チップとして用いられる、集積密度が高く、一定量で且つ十分な量のプローブ分子を保持できるプローブアレイを作成する。

Description

本発明は、化学及び生物化学分野で用いるプローブアレイ基体及びその製造方法、前記プローブアレイ基体のそれぞれのプローブ保持部にプローブ溶液を保持させたプローブアレイの製造方法に関する。

遺伝子診断を同時に多項目に関して行う場合、あるいは多種類のｍＲＮＡの有無を同時に調査する場合、またあるいは多項目のＳＮＰｓ（single nucleotide polymorphism；一塩基多型）の調査を同時に行う場合等のツールとして、ＤＮＡチップが注目されている。ＤＮＡチップは、標的とするＤＮＡ分子やＲＮＡ分子とハイブリダイゼーションを起こす既知のＤＮＡをプローブとし、周期的に配列されたプローブ保持部に複数種類のプローブを保持させたプローブアレイである。

また、多種類の抗体や抗原に関してその有無を同時に調査する場合のツールとして、抗原チップや抗体チップが注目を集めている。

抗原チップは、標的とする抗体分子と結合する既知の抗原をプローブとし、周期的に配列されたプローブ保持部に複数種類のプローブを保持させたプローブアレイである。また、抗体チップは、標的とする抗原と結合する既知の抗体分子をプローブとし、周期的に配列されたプローブ保持部に複数種類のプローブを保持させたプローブアレイである。

プローブアレイを製造する際の一般的な方法としてスライドグラスなどの基体上にプローブの溶液をドット状に付着させてプローブのスポットを配列していくものが知られている。このような方法をスポッティング法と呼ぶ。図１５はスポッティング法によるプローブアレイを示す図であり、スライドグラス４００上にプローブ溶液のスポット４０１が配列されている。最終的にはスポッティングされた溶液が乾燥しプローブ分子がスライドグラス４００上に吸着された状態となりプローブアレイとなる。溶液スポッティング法の具体的な方法としては、注射針、マイクロピペット、インクジェットノズルでプローブ溶液を基体上に吐出する方法や、針先に付着させたプローブ溶液を基体上に接触させ付着させる方法が知られている。

スポッティング法を用いる場合、微少体積の液滴を高密度に整列させるために使用されるマイクロピペットが特許文献１に開示されている。また、マイクロピペットから供給される液滴を効率よくアレイ基板上に配列し、液滴の混入を防ぐような構造を有するアレイ基板の製造方法が特許文献２に開示されている。
特開２００４−０４５０５５ 特開２００４−００４０７６

プローブアレイにおいては、規定の面積内になるべく多種類のプローブ（異なった種類のプローブ分子を保持したプローブまたはプローブそのもの）を配列できることが望ましい。従ってプローブアレイは単位面積あたりに配列されているプローブの数が多いほうが望ましい。

しかしながら、スポッティング法においてはスポッティングしたあとのプローブ溶液が基体上で濡れ広がってスポットの面積が大きくなってしまうため集積度の十分大きなプローブアレイを製造できないという問題があった。

これを解決する方法として基体上にスポットの濡れ広がりをせき止めるための枠を形成しておく方法や、基体に疎水性のパターンを形成しておくことによって、スポットの濡れ広がりを抑制する方法などが提案されているものの、これらの方法を使用してもスポット同士の間隔を１５０μｍ程度にするのが限界であった。

またプローブには十分な量のプローブ分子が保持されている必要がある。プローブに十分な量のプローブ分子が保持されていないと、プローブにおける標的分子の結合量やハイブリダイゼーション量が不足するため標的分子の検出が困難となる。しかしながらスポッティング法による集積度の高いプローブアレイにおいては、スポットの面積が小さくなるためスポット中のプローブ分子が不足し易く標的分子の検出感度が低下しがちであった。

さらに、プローブに保持されているプローブ分子の量は一定していることが望ましい。これは試験溶液中の標的分子の濃度が同じであってもプローブに保持されているプローブ分子の量がばらついているとプローブに結合もしくはハイブリダイゼーションする標的分子の量がばらついてしまうためである。プローブに結合もしくはハイブリダイゼーションする標的分子の量がばらつくと、シグナルの強さがばらつき試験溶液中の標的分子の濃度を正確に判定することができなくなる。しかしながら、スポッティング法では基体にスポッティングされるプローブ溶液の量がばらつき易いという問題があった。即ちプローブ溶液が乾燥した後の吸着されたプローブ分子の量がばらつき易いという問題点があった。特に集積度の高いプローブアレイを製造する場合、スポッティングするプローブ溶液が非常に少量となるため、プローブ全体におけるプローブ溶液の量のばらつき、プローブ分子の量のばらつきが顕著になるという問題点があった。

本発明の目的は、各プローブ保持部に十分な量のプローブ分子がばらつくことなく保持され、且つプローブ同士の間隔が１００μｍ以下の集積度の高いプローブアレイ及びその製造方法を提供することである。

上記問題点を解決するために本願の各発明は以下のように構成する。

請求項１に係る発明のプローブアレイ基体は、主面を有する固体基材と、前記固体基材主面上に突出して配列されたプローブ保持部とからなり、前記各プローブ保持部は溝を有していることを特徴とする。

請求項２に係る発明のプローブアレイ基体は、請求項１に記載されたプローブアレイ基体において、各前記プローブ保持部は前記固体基材の主面から略垂直に突出し、前記溝は前記プローブ保持部の突出方向に対して略平行に設けられていることを特徴とする。

請求項３に係る発明のプローブアレイ基体は、請求項２に記載されたプローブアレイ基体において、前記溝により前記プローブ保持部に生じた隙間の寸法をＷとし、前記プローブの前記固体基材の主面からの突出方向の寸法をＤとしたとき、１μｍ≦Ｗ≦１００μｍ、且つＤ≧２Ｗであることを特徴とする。

請求項４に係る発明のプローブアレイ基体は、主面を有する固体基材と、前記固体基材主面に配列された孔からなるプローブ保持部とからなり、前記各プローブ保持部は仕切りを有していることを特徴とする。

請求項５に係る発明のプローブアレイ基体は、請求項４に記載されたプローブアレイ基体において、前記仕切りは前記孔の内壁と連続していない部分を有することを特徴とする。

請求項６に係る発明のプローブアレイ基体は、請求項４または請求項５に記載されたプローブアレイ基体において、前記仕切りは前記固体基材の主面から突出していることを特徴とする。

請求項７に係る発明のプローブアレイ基体は、請求項１〜６のいずれか１項に記載のプローブアレイ基体において、前記固体基材と各前記プローブ保持部は同一材料で一体形成されていることを特徴とする。

請求項８に係る発明のプローブアレイ基体は、請求項１〜７のいずれか１項に記載のプローブアレイ基体において、前記固体基材及び前記プローブ保持部は単結晶シリコンであり、前記固体基材の前記主面のシリコン結晶の結晶方位面が［１１０］面であり、各前記プローブ保持部の前記主面に連続する面の結晶方位面が［１１１］面であることを特徴とする。

請求項９に係る発明のプローブアレイは、請求項１〜８に記載されたプローブアレイ基体の前記プローブ保持部に毛管現象によりプローブ溶液を供給したことを特徴とする。

請求項１０に係る発明のプローブアレイの製造方法は、請求項１〜８に記載されたプローブアレイ基体の前記プローブ保持部に毛管現象によりプローブ溶液を供給することを特徴とする。

請求項１１に係る発明のプローブアレイ基体の製造方法は、 請求項８に記載のプローブアレイ基体の製造方法であって、シリコン単結晶板に酸化膜を形成する工程と、前記酸化膜をパターニングする工程と、パターニングされた前記酸化膜をマスクとして前記シリコン単結晶板をアルカリ溶液によりエッチングする工程と、前記酸化膜を取り除く工程と、を含むことを特徴とする。

請求項１２に係る発明のプローブアレイの製造方法は、各々独立したプローブ溶液タンクが所定の間隔で配列された第１〜第ｎのｎ個のプローブ溶液タンクアレイ（但しｎは２以上の整数）を用いた、請求項１０に記載されたプローブアレイの製造方法であって、前記プローブ保持部のうち、前記第１のタンクアレイの配列と一致する位置にあるプローブ保持部にプローブ溶液が供給される第１の手順と、前記プローブ保持部のうち、第１〜第ｉ−１の工程（但しｉは２以上ｎ以下の整数）でプローブ溶液が供給されておらず且つ前記第ｉのタンクアレイの配列と一致する位置にあるプローブ保持部にプローブ溶液が供給される第ｉの手順とを含み、前記手順は第１〜第ｎに亘って行われることを特徴とする。

この発明によれば、プローブ保持部に設けられた溝に、もしくはプローブ保持部が孔である場合には孔に、毛管現象によりプローブ溶液が供給される。プローブ保持部に保持されるプローブ溶液の量はプローブ保持部とプローブ溶液の濡れ性、及び溝もしくは孔の寸法、及びプローブ溶液の粘性により決定される。各プローブ保持部において、ばらつき無く所定の大きさで溝または孔が形成されていれば、各プローブ保持部には所定量のプローブ溶液が保持され、またその量のばらつきも非常に小さいものとなる。結果的にプローブ分子の量もばらつきが非常に小さいものとなるので、精度の高いプローブアレイが形成できる。

また、プローブ溶液が固体基材の主面上に塗れ広がることが無いためプローブの集積度を高めることが可能となる。

またこの発明によれば、プローブアレイ基体の材料をシリコン単結晶とすることにより、半導体分野で用いられる微細加工技術、例えばＲＩＥなどのドライエッチングや、薬液を用いたウェットエッチングを用いることが出来る。これらの方法によれば１μｍ内外のサイズの溝を形成することが可能であるため、プローブ間隔が１００μｍ以下であるような高集積度のプローブアレイを製造することができる。

本発明の第１の実施例を説明するプローブアレイ基体の斜視図である。 本発明のプローブ保持部にプローブ溶液を保持させた状態を説明する拡大斜視図である。 本発明の第２の実施例を説明するプローブ保持部の拡大斜視図である。 本発明の第３の実施例を説明するプローブ保持部の拡大斜視図である。 本発明の第４の実施例を説明するプローブアレイ基体の斜視図である。 本発明の第４の実施例を説明するプローブ保持部の拡大斜視図である。 本発明の第５の実施例を説明するプローブ保持部の拡大斜視図である。 本発明の第６の実施例を説明するプローブ保持部の拡大斜視図である。 本発明のプローブアレイ基体の製造方法を説明する説明図である。 本発明のプローブアレイ基体にプローブ溶液を供給するタンクアレイの断面図である。 本発明のプローブアレイ基体にプローブ溶液を供給するタンクアレイの断面拡大図及びプローブ保持部にプローブ溶液を供給する説明図である。 本発明のプローブアレイ基体に異なった種類のプローブ溶液をタンクアレイから供給する方法を説明する説明図である。 本発明の実施例４および実施例５の形態のプローブアレイ基体にプローブ溶液を供給する方法を説明する説明図である。 本発明の実施例６の形態のプローブアレイ基体にプローブ溶液を供給する方法を説明する説明図である。 従来のスポッティング法により作成されたプローブアレイを示す図である。

符号の説明

１００ プローブアレイ基体
１０１ 固体基材
１０２ プローブ保持部
１４０ プローブアレイ基体
１４１ 固体基材
１４２ プローブ保持部
２００ シリコン単結晶基板
２０１ シリコン酸化膜
２０２ フォトレジスト
２１０ プローブ保持部柱
２１１ プローブ保持部柱
２１５ 溝
３００ タンクアレイ
３０１ タンク基材
３０２ 供給口基材
３０５ タンク部
３１０ プローブ溶液
３２０ タンクアレイ
３２１Ａ〜３２１Ｄ シリンダ
３３０ タンクアレイ
３３１Ａ〜３３１Ｄ シリンダ
３４０ タンクアレイ
３４１Ａ〜３４１Ｄ シリンダ
４００ スライドグラス
４０１ プローブ溶液スポット

<実施例>
以下に本発明の実施例を図を用いて説明する。図１に本発明の第１の実施例であるプローブアレイ基体１００の斜視図を示す。固体基材１０１上にプローブ保持部１０２が等間隔に配列されている。プローブ保持部１０２は固体基材１０１の主面と略垂直となるように設けられている。尚略垂直とは直角を含むものとする。プローブ保持部１０２には溝１０５が設けられている。プローブ保持部１０２は固体基材１０１と別体で作成された後、固体基材１０１に接着などの方法で固定されていてもよいが一体とされていることが望ましい。図１に示したプローブアレイ基体１００には２×４のプローブ保持部１０２が配列されているが、これは図示の都合上プローブアレイ基体の一部を図示したに過ぎない。プローブアレイがＤＮＡチップや抗体チップとして用いられる場合には数百〜数万のオーダーでプローブ保持部１０２を固体基材１０１上に配列する。

プローブ保持部１０２には保持するプローブ溶液に対して濡れ性のよい材料を使用することが望ましい。プローブ保持部１０２に供給されたプローブ溶液は溝１０５内に付着力によって保持される。プローブ溶液は溝１０５内でブリッジ状となって保持される。この様子をプローブ保持部１０２を拡大図示した図２に示す。プローブ溶液１１０はプローブ保持部１０２の溝１０５にブリッジ状に保持される。このときプローブ溶液１１０が水性であるときプローブ保持部１０２は撥水性とされており、溝１０５が形成された面のみが親水性となっていればより好ましい。

プローブ溶液１１０の供給は、プローブ溶液１１０が溜められた液面にプローブ保持部１０２の先端を接触することにより行うことが出来る。この場合、溝１０５の幅が十分に小さければプローブ溶液１１０は毛管現象により溝１０５に吸い込まれる。毛管現象によるプローブ溶液の吸入は付着力によって決定されるため、必ず一定量のプローブ溶液１１０が溝１０５に保持されることとなる。このようにしてプローブ溶液１１０を供給することにより各々のプローブ保持部１０２に同量のプローブ溶液を保持させることが出来る。

毛管現象を起こさせるためには図２に示した溝幅Ｗは小さいことが望ましく、１００μｍ以下であることが好ましい。また、この条件でより多くの量のプローブ溶液を保持するために溝の深さＤは溝幅Ｗの２倍以上であることが好ましい。尚、プローブ保持部柱１０３及び１０４は必ずしも同じ高さになっていなくとも良い。

もちろん毛管現象によらず強制的にプローブ溶液１１０を注入することによっても溝１０５にプローブ溶液は保持される、この場合は強制的に注入する量を一定にしなければならない。

溝の形状は図２に示したものに限らない、この変形例を以下の実施例に示す。図３は本発明の第２の実施例を示すプローブ保持部１２０の拡大斜視図である。プローブ保持部１２０は第１の実施例と同様に、固体基材１０１上にプローブ保持部１０２と同様に配列されるものである。プローブ保持部１２０に形成された溝１２５はプローブ保持部の高さと等しくなっていない。第１の実施例で述べたように、溝の深さＤが、Ｄ≧２Ｗを満たしていれば、図３に示すように溝１２５を形成しても良い。

図４は本発明の第３の実施例を示すプローブ保持部１３０の拡大斜視図である。プローブ保持部１３０は第１の実施例と同様に、固体基材１０１上にプローブ保持部１０２と同様に配列されるものである。プローブ保持部１３０には、上面視したときに十字型となる溝１３５が設けられている。このような構造にすることによりプローブ保持部１３０に保持されるプローブ溶液の量を増加させることが出来る。

次に本発明の第４の実施例であるプローブアレイ基体１４０の斜視図を図５に示す。固体基材１４１の主面にプローブ保持部１４２が配列されている。プローブ保持部１４２は固体基材１４１の主面に設けられた孔からなり、孔内には仕切り１４３が設けられている。仕切り１４３は孔の内面と連続しており、本実施例では孔を完全に分断した状態となっている。仕切り１４３は固体基材１４１と別の部材で形成されていてもよいし、一体的に形成されていてもよい。図６は図５の部分拡大透視図を示している。プローブ保持部１４２を形成する孔は固体基材１４１の底面にまで達しており貫通孔とされている。貫通孔とされている理由は、プローブ溶液をプローブ保持部１４２に充填するときに空気の抜けを良くするためである。尤も、前記孔は必ずしも貫通孔となっている必要はない。仕切り１４３は毛管現象を用いてプローブ溶液をプローブ保持部１４２に供給するときに必要となるものであるが、この作用については後述する。

プローブ保持部１４２を形成する孔の断面形状は第４の実施例のように必ずしも方形である必要はなく、円形、楕円形、長円形、その他様々な形状をとりうることができる。また仕切り１４３についても必ずしも第４の実施例に示されるような形状でなくともよい、この変形例を以下の実施例に示す。図７は図６と同様の部分拡大図を示しており、仕切り１４３の形状が第４の実施例とは異なる第５の実施例を示す図である。仕切り１４４の一部は孔の内面と連続していない不連続部１４５を有する。孔が完全に仕切られた場合、孔内には実質２つの独立した小孔が設けられることになり、２つの小孔に保持されるプローブ溶液の量が異なってしまう場合がある。大きな問題とはなり得ないが、プローブ保持部１４２には一様にプローブ分子が保持されることがより好ましい。不連続部１４５を有することにより２つの小孔に保持されるプローブ溶液の量が異なることは発生しない。第５の実施例においては不連続部１４５が１カ所である例を示したが、２カ所であっても構わない。また不連続部１４５は必ずしも孔の深さと同様である必要はない。

図８は第５の実施例の変形例である第６の実施例を示す部分拡大図である。仕切り１４６は固体基材１４１の主面から突出して設けられており、プローブ保持部１４２を形成する孔の内面とは連続しない不連続部１４７を有している。仕切り１４６が固体基材１４１の主面から突出している場合、プローブ溶液をプローブ保持部１４２に供給する際のガイドとして機能しプローブ溶液の供給性が向上する。この作用については後述する。

次にこれらのプローブ保持部を微細且つ高い集積度で製造する製造方法について図９を用いて説明する。まずシリコン単結晶基板２００を準備する、このシリコン単結晶基板２００の厚みは０．５〜１ｍｍ程度であり、主面（上面及び下面）の結晶面方位は［１１０］である。このシリコン単結晶基板２００の主面を水蒸気酸化法等の方法により酸化して厚み１μｍ程度のシリコン酸化膜２０１を形成する。この状態を図９（ａ）に示す。図９（ａ）はシリコン単結晶基板２００の両主面にシリコン酸化膜２０１を形成した状態の断面図を示すものである。以下この製造方法を示す図９（ｂ）〜（ｅ）も図９（ａ）と同じ断面を示す図である。尚、図に示す各部の寸法関係は図を見易くするために実際の物とは異なっている。

続いて図９（ｂ）に示すようにシリコン酸化膜２０１上にフォトレジスト層２０２をパターニングする。このフォトレジスト層２０２は最終的にシリコン単結晶基板２００のエッチング後の形状を決定するために付けられる層であるため、シリコン単結晶基板２００の主面に対して垂直に存在する結晶面方位が［１１１］となる２平面が側面として形成されるようにパターニングされている。

続いてシリコン酸化膜２０１のエッチングを行い、フォトレジスト層２０２がパターニングされていない部分のシリコン酸化膜２０１を取り除く。この状態を図９（ｃ）に示す。シリコン酸化膜２０１のエッチングは、フッ化水素酸水溶液やフッ化水素酸水溶液にアンモニアを加えた緩衝液を使用したウェットエッチング、またはＣＦ4等のフッ素系のガスを使ったドライエッチング等の方法により行うことができる。前述したウェットエッチング法を用いる場合は両主面がエッチング液に暴露されるため、両主面にフォトレジスト層をパターニングする。この場合、エッチングを行わない面側には全面にフォトレジスト層を形成する。

続いてフォトレジスト層を有機溶剤などにより除去した後、パターン化されたシリコン酸化膜２０１をマスクパターンとしてシリコン単結晶基板２００のエッチングを約５０μｍ行う。この状態を図９（ｄ）に示す。シリコン単結晶基板２００のエッチングには水酸化カリウム水溶液などのアルカリ水溶液を用いればよい。このエッチングにより、プローブ保持部柱２１０、２１１が対となって形成され、プローブ保持部柱２１０と２１１の間には溝２１５が形成されプローブ保持部となる。エッチングされずに残ったプローブ保持部柱以外のシリコン単結晶基板２００は固体基材２２０となる。

アルカリ溶液を用いた場合、シリコン単結晶基板２００の結晶方位が［１１１］である面（以下［１１１］面）は結晶方位が［１１０］である面（以下［１１０］面）に対してエッチングレートが極端に遅い。従って、深さ５０μｍ程度の溝の形成ならば［１１１］面がほとんど侵されることなく溝幅のばらつきがほとんどないプローブ保持部をエッチングにより形成できる。

最後にフッ化水素酸水溶液によりシリコン酸化膜２０１を除去し洗浄を行うことによりプローブアレイ基体２３０が完成する。この状態を図９（ｅ）に示す。図９（ｅ）における固体基材２２０は図１に示した第１の実施例の固体基材１０１に相当する。同様にプローブ保持部柱２１０はプローブ保持部柱１０３に、プローブ保持部柱２１１はプローブ保持部柱１０４に、溝２１５は溝１０５に相当する。

この方法により形成されたプローブアレイ基体の一例は、プローブ保持部柱１０３、１０４の上面寸法が１０×５μｍ（１０μｍの幅を持つ面が対向する位置に溝１０５が形成される）で高さが５０μｍ、溝１０５の幅は５μｍで深さが５０μｍ、プローブ保持部１０２の形成ピッチは８０μｍとなり、非常に高い集積度密度で寸法精度の優れたプローブアレイ基体が実現できる。もちろん寸法はここに示した数値に限られるものではなく、フォトレジストパターンの寸法やエッチングレートを変えることにより様々な寸法のプローブアレイ基体が実現できる。

プローブアレイ基体２３０をＤＮＡチップとして用いる場合、まず、できあがったプローブアレイ基体２３０を熱酸化して表面に１００ｎｍ程度の酸化被膜を形成する。続いて表面をシランカップリング剤と反応させ、次に二価性試薬であるＥＭＣＳ試薬｛Ｎ−(６−Maleimidocaproyloxy)succinimide｝を反応させることによりマレイミド基を形成する。プローブ溶液にはチオール基を導入したＤＮＡ溶液を用いることで、両者が化学的に結合しプローブ保持部にプローブ分子であるＤＮＡが保着される。

尚、ここでは主に第１〜第３の実施例として示したプローブアレイ基体の製造方法を示したが、第４、第５の実施例として示したプローブアレイ基体についても同様のプロセスを用いることにより実現することができる。この場合、必要に応じてフォトレジストパターンやエッチング時間を変えることは言うまでもない。

次に、上述した第１〜第３の実施例に示す集積密度の高いプローブアレイ基体１００のそれぞれのプローブ保持部１０２に異なるプローブ溶液を保持させる方法について図１０〜図１２を用いて説明する。

図１０はプローブアレイ基体１００にプローブ溶液を供給する供給器であるタンクアレイ３００のタンク部３０５の断面図を示す図である。タンクアレイ基材３０１と供給口基材３０２は元々別体として作成され、各々が接合されてタンクアレイ３００をなす。タンクアレイ基材３０１にはタンク部３０５が周期的に配列されている、また供給口基材３０２にはタンク部３０５に溜められた液を取り出すための供給口３０６が周期的に配列されている。

このようなタンクアレイはプローブアレイ基体の製造方法と同様の方法を用いて製造することが出来る。特に図９の説明において述べたように、単結晶シリコンを用いてエッチングにより形成すれば、寸法精度が高く集積度の高いタンクアレイが形成できる。タンクアレイ基材３０１と供給口基材３０２は別体として形成し、その後に接合してタンクアレイとする方が簡便で安価にタンクアレイを製造できるが一体で形成することも可能である。

タンク部３０５にはそれぞれ異なった性質のプローブ溶液が溜められ、供給口３０６からプローブアレイ基体のプローブ保持部にプローブ溶液を供給する。図１１は図１０に示したタンクアレイの一部を拡大し、タンク部３０５にプローブ溶液３１０を溜めた状態を示した図である。タンク部３０５及び供給口３０６は寸法が十分に小さいために、タンク部３０５に溜められた液は供給口３０６から流れ落ちることはなく、プローブ溶液の表面張力により供給口３０６における液面３１１は図１１に示すような形状となる。

プローブ保持部１０２の上端を図１１の様に挿入し液面３１１に接触させれば、プローブ保持部１０２に設けられた溝にプローブ溶液３１０が付着保持されて最終的にプローブとなる。プローブ溶液３１０がプローブ保持部１０２に保持される様子は既に図２に示した。プローブ保持部１０２の上端が液面３１１に触れるだけで毛管現象によりプローブ溶液３１０はプローブ保持部１０２の溝１０５に一定量が吸い込まれる。

タンク部３０５及び供給口３０６の配列間隔がプローブアレイ基体のプローブ保持部の配列間隔と一致している場合には、一度の操作でプローブ保持部全てにプローブ溶液を供給することが出来る。しかしながら、タンクアレイの配列間隔を集積密度の高いプローブアレイ基体の配列間隔に合わせることは非常に困難である。通常はタンク部３０５及び供給口３０６の配列間隔をＹとし、プローブアレイ基体１００のプローブ保持部１０２の配列間隔をＸとしたときに、Ｙ＝ｎＸ（ｎは２以上の整数）を満たすようにタンクアレイ３００を形成し、同様の配列間隔Ｙを持つタンクアレイ３００を複数用意し、プローブアレイ基体にプローブ溶液を順次供給する、この様子を以下に説明する。

図１２は複数のタンクアレイを用いてプローブアレイ基体にプローブ溶液を供給する工程を示す概念図である。図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すタンクアレイ３２０、３３０、３４０はそれぞれ異なったものであり、それぞれのタンクアレイに設けられている供給口に連接されるそれぞれのタンクには各々全て異なる性質のプローブ分子を含むプローブ溶液が貯留されている。供給口はシリンダ３２１Ａ〜３２１Ｄ、３３１Ａ〜３３１Ｄ、３４１Ａ〜３４１Ｄに図１０の如く設けられている。

シリンダ３２１Ａ〜３２１Ｄ、３３１Ａ〜３３１Ｄ、３４１Ａ〜３４１Ｄは全て同じ間隔Ｙで配列されており、プローブアレイ基体１００のプローブ保持部１０２ａ〜１０２ｎの配列間隔をＸとすればＹ＝３Ｘとされている。ここでは、３つのタンクアレイを用いる場合について説明するが、用いるタンクアレイの数、及びタンクの配列間隔は適宜決定すればよい。例えばＮ個のタンクアレイを用いる場合はＹ＝ＮＸとすればよい。

図１２（ａ）はプローブ溶液供給工程の第１の工程を示す図である。タンクアレイ３２０のシリンダ３２１Ａ〜３２１Ｄに同時にプローブアレイ基体１００のプローブ保持部１０２ａ、１０２ｅ、１０２ｈ、１０２ｋを差し込み、これらのプローブ保持部にプローブ溶液を供給する。プローブ保持部を差し込む量は図１１に関する説明において説明したとおり、供給口内の液面にプローブ保持部の上面が触れる程度で構わない。これは以下に説明する工程においても同様である。

図１２（ｂ）はプローブ溶液供給工程の第２の工程を示す図である。タンクアレイ３３０のシリンダ３３１Ａ〜３３１Ｄに同時にプローブアレイ基体１００のプローブ保持部１０２ｂ、１０２ｆ、１０２ｉ、１０２ｍを差し込み、これらのプローブ保持部にプローブ溶液を供給する。

図１２（ｃ）はプローブ溶液供給工程の第３の工程を示す図である。タンクアレイ３４０のシリンダ３４１Ａ〜３４１Ｄに同時にプローブアレイ基体１００のプローブ保持部１０２ｃ、１０２ｇ、１０２ｊ、１０２ｎを差し込み、これらのプローブ保持部にプローブ溶液を供給する。

このようにして全てのプローブ保持部に異なる種類のプローブ溶液が供給されプローブアレイが完成する。ここでは分かり易く解説するために一列のプローブ保持部に関する説明を行ったが、プローブ保持部が固体基材上に２次元的に配列されている場合にも適用できることは言うまでもない。また、それぞれのタンクアレイのそれぞれのタンクには全て異なった種類のプローブ溶液を貯留しているとして説明を行ったが、必要に応じて同じ種類のプローブ溶液を複数のタンクに貯留したり、プローブ溶液を貯留していないタンクを設けても良い。

プローブアレイにおけるプローブ溶液の配列が同じものを作成する場合には、予め分割されたプローブアレイ基体を複数準備し同様の工程を繰り返せばよい。また、プローブアレイ基体を分割せずに、同じタンクアレイを用いてプローブ保持部の複数グループにプローブ溶液を供給し、次に異なったタンクアレイを用いて前記複数のグループ内におけるプローブ溶液が未供給のプローブ保持部に対してプローブ溶液を供給する、この工程を繰り返して、同一の固体基材上に形成されたプローブ保持部に対し、同一のプローブ配列（プローブの種類が同一）であるグループを複数作成した後、固体基材を分割してプローブアレイとしても良い。

次に第４、第５の実施例において示したプローブアレイ基体にプローブ溶液を供給する方法を説明する。図１３はプローブアレイ基体にプローブ溶液を供給する工程を示す概念図である。図１３（ａ）（ｂ）に示すプローブアレイ基体１４０は図５に示したプローブアレイ基体１４０の断面図を示している。プローブ保持部１４２ａ〜１４２ｃは図５に示したプローブ保持部１４２のいずれかに対応している。プローブ保持部１４２ａ〜１４２ｃにはそれぞれ仕切り１４３ａ〜１４３ｃが設けられている。同様に断面図として示したタンク３５０にはタンク部３５１と供給対３５３が設けられており、タンク部３５１にはプローブ溶液３５２が溜められている。タンク部３５１及び供給対３５３は寸法が十分に小さいために、タンク部３５１に溜められた液は供給対３５３から流れ落ちることはない。供給対３５３の先端形状はプローブアレイ基体１００のプローブ保持部１０２の様な形状とされており、プローブ保持部１４２の孔に差し込まれる形状とされている。

供給対３５３をプローブ保持部１４２ｂの孔に差し込んだ状態を図１３（ｂ）に示す。供給対３５３の先端に保持されているプローブ溶液３５２は、仕切り１４３ｂをガイドとして毛管現象によりプローブ保持部１４２ｂの孔に吸い込まれる。ここでは説明のために単一のタンク３５０を示したが、図１０の様にタンクアレイとし、図１２に示した工程の如く複数のプローブ保持部１４２に対して、一斉に異なった種類のプローブ溶液を供給することも可能である。

次に第６の実施例において示したプローブアレイ基体にプローブ溶液を供給する方法を説明する。図１４はプローブアレイ基体にプローブ溶液を供給する工程を示す概念図である。図１４（ａ）（ｂ）に示すプローブアレイ基体１４０は図８に示したプローブアレイ基体１４０の断面図を示している。プローブ保持部１４２ａ〜１４２ｃは図８に示したプローブ保持部１４２のいずれかに対応している。プローブ保持部１４２ａ〜１４２ｃにはそれぞれ仕切り１４６ａ〜１４６ｃが設けられており、仕切り１４６ａ〜１４６ｃは固体基材１４１の主面から突出している。同様に断面図として示したタンク３６０にはタンク部３６１と供給口３６３が設けられており、タンク部３６１にはプローブ溶液３６２が溜められている。タンク部３６１及び供給口３６３は寸法が十分に小さいために、タンク部３６１に溜められた液は供給口３６３から流れ落ちることはない。供給口３６３は図１３において示したタンク３５０の供給対３５３の様な形状でもよいが、単なる孔でも構わない。このような形状にすることによりタンク３６０の形状はより簡単なものとなる。

供給口３６３に仕切り１４６ｂの突出部が差し込まれた状態を図１４（ｂ）に示す。供給口３６３の先端に保持されているプローブ溶液３６２は、仕切り１４６ｂをガイドとして毛管現象によりプローブ保持部１４２ｂの孔に吸い込まれる。ここでも説明のために単一のタンク３６０を示したが、図１０の様にタンクアレイとし、図１２に示した工程の如く複数のプローブ保持部１４２に対して、一斉に異なった種類のプローブ溶液を供給することも可能である。

Claims (12)

1. 主面を有する固体基材と、
   前記固体基材主面上に突出して配列されたプローブ保持部とからなり、
   前記各プローブ保持部は溝を有していることを特徴とするプローブアレイ基体。
2. 各前記プローブ保持部は前記固体基材の主面から略垂直に突出し、
   前記溝は前記プローブ保持部の突出方向に対して略平行に設けられていることを特徴とする請求項１記載のプローブアレイ基体。
3. 前記溝により前記プローブ保持部に生じた隙間の寸法をＷとし、
   前記プローブの前記固体基材の主面からの突出方向の寸法をＤとしたとき、
   １μｍ≦Ｗ≦１００μｍ、且つＤ≧２Ｗであることを特徴とする請求項２記載のプローブアレイ基体。
4. 主面を有する固体基材と、
   前記固体基材主面に配列された孔からなるプローブ保持部とからなり、
   前記各プローブ保持部は仕切りを有していることを特徴とするプローブアレイ基体。
5. 前記仕切りは前記孔の内壁と連続していない部分を有することを特徴とする請求項４記載のプローブアレイ基体。
6. 前記仕切りは前記固体基材の主面から突出していることを特徴とする請求項４または請求項５に記載されたプローブ基体アレイ。
7. 前記固体基材と各前記プローブ保持部は同一材料で一体形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のプローブアレイ基体。
8. 前記固体基材及び前記プローブ保持部は単結晶シリコンであり、
   前記固体基材の前記主面のシリコン結晶の結晶方位面が［１１０］面であり、
   各前記プローブ保持部の前記主面に連続する面の結晶方位面が［１１１］面であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のプローブアレイ基体。
9. 請求項１〜８に記載されたプローブアレイ基体の前記プローブ保持部に毛管現象によりプローブ溶液を供給したことを特徴とするプローブアレイ。
10. 請求項１〜８に記載されたプローブアレイ基体の前記プローブ保持部に毛管現象によりプローブ溶液を供給することを特徴とするプローブアレイの製造方法。
11. 請求項８に記載のプローブアレイ基体の製造方法であって、
    シリコン単結晶板に酸化膜を形成する工程と、
    前記酸化膜をパターニングする工程と、
    パターニングされた前記酸化膜をマスクとして前記シリコン単結晶板をアルカリ溶液によりエッチングする工程と、
    前記酸化膜を取り除く工程と、を含むことを特徴とするプローブアレイ基体の製造方法。
12. 各々独立したプローブ溶液タンクが所定の間隔で配列された第１〜第ｎのｎ個のプローブ溶液タンクアレイ（但しｎは２以上の整数）を用いた、請求項１０に記載されたプローブアレイの製造方法であって、
    前記プローブ保持部のうち、前記第１のタンクアレイの配列と一致する位置にあるプローブ保持部にプローブ溶液が供給される第１の手順と、
    前記プローブ保持部のうち、第１〜第ｉ−１の工程（但しｉは２以上ｎ以下の整数）でプローブ溶液が供給されておらず且つ前記第ｉのタンクアレイの配列と一致する位置にあるプローブ保持部にプローブ溶液が供給される第ｉの手順とを含み、
    前記手順は第１〜第ｎに亘って行われることを特徴とするプローブアレイの製造方法。

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