WO2007080761A1

WO2007080761A1 - 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

Info

Publication number: WO2007080761A1
Application number: PCT/JP2006/325518
Authority: WO
Inventors: Teruhisa Shibahara
Original assignee: Murata Manufacturing Co., Ltd.
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2007-07-19
Also published as: EP2392403A2; US8728988B2; US20080261830A1; EP2392403A3; JP4760834B2; EP1972937A4; JPWO2007080761A1; EP1972937A1; US20120238474A1

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

明細書

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技術分野

[0001] 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。

背景技術

[0002] 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 polymorphis m；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分子とハイブリダィゼーシヨンを起こす既知の 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。

[0003] 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 ^^めて、る。

[0004] 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。

[0005] 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!、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！/ヽる。

[0006] 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。

特許文献 1 :特開 2004— 045055

特許文献 2：特開 2004 - 004076

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] プローブアレイにおいては、規定の面積内になるベ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、。従ってプローブアレイは単位面積あたりに配列されて、るプローブの数が多いほうが望ましい。

[0008] しかしながら、スポッティング法にお!ヽ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つ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、と、う問題があった。

[0009] 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 150 m程度にするのが限界であつた。

[0010] 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、な、と、プローブにおける標的分子の結合量やハイブリダィゼーシヨ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。

[0011] 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ィゼーシヨ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ィゼーシヨ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一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つた o

[0012] 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 100 μ m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。

課題を解決するための手段

[0013] 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。

[0014] 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、ることを特徴とする。

[0015] 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ァレィ基体において、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。

[0016] 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ァレィ基体において、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、 1 μ m≤W ≤ 100 μ m、且つ D≥2Wであることを特徴とする。

[0017] 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カも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。

[0018] 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ァレィ基体にお、て、前記仕切りは前記孔の内壁と連続して、な、部分を有することを特徴とする。

[0019] 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。

[0020] 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ぉ、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!、ることを特徴とする。

[0021] 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ぉ、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。

[0022] 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。

[0023] 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。

[0024] 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ィ匕膜を形成する工程と、前記酸ィ匕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ィ匕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。

[0025] 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つて、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に亘つて行われることを特徴とする。

発明の効果

[0026] 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、プローブアレイが形成できる。

[0027] 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。

[0028] 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、薬液を用いたウエ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 1 μ m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 100 μ m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。

図面の簡単な説明

[0029] [図 1]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。

[図 2]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。圆 3]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。

圆 4]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。

圆 5]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。

圆 6]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。

圆 7]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。

圆 8]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。

圆 9]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。

[図 10]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。

[図 11]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。

[図 12]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。

[図 13]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。

[図 14]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。

[図 15]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 シリコン酸ィ匕膜

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 供給ロ基材

305 タンク §

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

発明を実施するための最良の形態

く実施例〉

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、てもよ、がー体とされてヽることが望まし、。図 1に示したプローブアレイ基体 100には 2 X 4のプローブ保持部 102が配列されている力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、。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。 [0032] 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ょヽ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ヽればより好ま、。

[0033] 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。

[0034] 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ぐ 100 ^ m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。

[0035] 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つても溝 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。

[0036] 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つていない。第 1の実施例で述べたように、溝の深さ Dが、 D≥2W を満たしてヽれば、図 3に示すように溝 125を形成しても良ヽ。

[0037] 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。

[0038] 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カもなり、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!/ヽ。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力この作用については後述する。

[0039] 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ぐ円形、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力所である例を示した力 2力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。 [0040] 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の主面力も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、不連続部 147を有して、る。仕切り 146が固体基材 1 41の主面力も突出している場合、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。この作用につヽては後述する。

[0041] 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〜： Lmm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の主面を水蒸気酸ィ匕法等の方法により酸化して厚み 1 μ m程度のシリコン酸ィ匕膜 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ィ匕膜 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。

[0042] 続いて図 9 (b)に示すようにシリコン酸ィ匕膜 201上にフォトレジスト層 202をパター- 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ユングされて、る。

[0043] 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ィ匕膜 201を取り除く。この状態を図 9 (c)に示す。シリコン酸ィ匕膜 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-ァを加えた緩衝液を使用したウエットエッチング、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。前述したウエ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ユングする。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。 [0044] 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、パターンィ匕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 50 m 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ィ匕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。

[0045] 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 50 m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。

[0046] 最後にフッ化水素酸水溶液によりシリコン酸ィ匕膜 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。同様にプロ一ブ保持部柱 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。

[0047] 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 X 5 ^ mdO ^ m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 50 μ m、溝 105の幅は 5 μ mで深さが 50 μ m、プローブ保持部 1 02の形成ピッチは 80 m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ぐ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。

[0048] 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を熱酸ィ匕して表面に lOOnm程度の酸ィ匕被膜を形成する。続ヽ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。

[0049] 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。

[0050] 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 10 0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。

[0051] 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ァレィ 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と供給ロ基材 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。タンクァレイ基材 301にはタンク部 305が周期的に配列されて、る、また供給ロ基材 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。

[0052] 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と供給ロ基材 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ー体で形成することも可能である。

[0053] 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ぐ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。

[0054] 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、プロ一ブ保持部 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。

[0055] 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!/ヽる場合には、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。し力しながら、タンクアレイの配列間隔を集積密度の高 V、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 Υ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。

[0056] 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一ブ溶液が貯留されている。供給ロはシリンダ 321A〜321D、 331A〜331D、 341A 〜341Dに図 10の如く設けられている。

[0057] 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力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 Ν個のタンクアレイを用いる場合は Υ=ΝΧとすればよい。

[0058] 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、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。

[0059] 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。

[0060] 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、 102η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。

[0061] 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。ここでは分力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、な、タンクを設けても良、。

[0062] 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ダ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。

[0063] 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〜14 2c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にはプロ一ブ溶液 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。

[0064] 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を示した力図 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ち可會である。

[0065] 次に第 6の実施例にぉ、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!、ずれかに対応して!/、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 14 1の主面力も突出している。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。

[0066] 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を示した力図 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

請求の範囲

[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、 1 μ m≤W≤ 100 μ m、且つ D≥2Wであることを特徴とする請求項 2記載のプロ一ブアレイ基体。

[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カも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、な、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のいずれ力 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、

前記酸ィ匕膜をパターニングする工程と、

ノターニングされた前記酸ィ匕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、

前記酸ィヒ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に亘つ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。