生命科学関連特許情報
| タイトル： | 公開特許公報(A)_ガラス基板への微細孔の形成方法 |
| 出願番号： | 2002193211 |
| 年次： | 2004 |
| IPC分類： | 7,C03C15/00,B24C1/00,C03C19/00,G01N33/53,G01N37/00 |
特許情報キャッシュ
青木 剛 東儀 俊秀 森川 博史 JP 2004035306 公開特許公報(A) 20040205 2002193211 20020702 ガラス基板への微細孔の形成方法 凸版印刷株式会社 000003193 青木 剛 東儀 俊秀 森川 博史 7 C03C15/00 B24C1/00 C03C19/00 G01N33/53 G01N37/00 JP C03C15/00 Z B24C1/00 Z C03C19/00 A G01N33/53 M G01N37/00 102 2 4 ＯＬ 8 4G059 4G059AA01 4G059AB01 4G059AB11 4G059AB19 4G059AC01 4G059BB04 【０００１】【発明の属する技術分野】本発明は、ＤＮＡチップの作製に用いられるスライドガラスに関するものであり、特に、各ＤＮＡのスポットの蛍光強度を十分に精度よく検出することのできる、ＤＮＡのスポット用孔を有するスライドガラスへの微細孔の形成方法に関する。【０００２】【従来の技術】大量の遺伝子情報を一度に処理、解析するために、ＤＮＡ（ｄｅｏｘｙｒｉｂｏｎｕｃｌｅｉｃ ａｃｉｄ、デオキシリボ核酸）チップが開発された。ＤＮＡチップは、例えば、スライドガラス上にＤＮＡのスポットを多数個、高密度に形成したものであり、ＤＮＡの機能を定量的或いは定性的に解析するために用いられる。【０００３】図１は、ＤＮＡチップの作製に用いられるスライドガラスの一例を示す説明図である。図１（イ）は、スライドガラスの一例の平面図である。また、図１（ロ）は、図１（イ）に示す平面図におけるＸ−Ｘ’線の断面を表す断面図である。図１（イ）及び（ロ）に示すように、このスライドガラス（１０）は、破線で示すＤＮＡのスポット形成領域（１１）と、その周囲の余白部（１２）で構成され、外形寸法は、長さ（Ｌ）略７６ｍｍ、巾（Ｗ）略２６ｍｍ、厚さ（Ｄ）略１．０ｍｍ程度の平坦なガラス基板である。スライドガラス（１０）の材料には、例えば、ソーダーライムガラスが用いられる。スライドガラス（１０）表面のスポット形成領域（１１）に、ＤＮＡのスポットが多数個、高密度に形成されＤＮＡチップとなる。【０００４】図２（イ）は、スライドガラス（１０）表面のスポット形成領域（１１）にＤＮＡのスポットが形成されたＤＮＡチップの一例の一部分を拡大して模式的に示す平面図である。また、図２（ロ）は、図２（イ）に示す平面図におけるＸ−Ｘ’線の断面を表す断面図である。図２（イ）及び（ロ）に示すように、ＤＮＡのスポット（２０）は、スポッティング装置によってスポット形成領域（１１）にＤＮＡがスポッティングされ、固相化されたものである。スポット形成領域（１１）の全面に数万個のＤＮＡのスポット（２０）が形成されている。【０００５】ＤＮＡのスポット（２０）の平面形状は、直径（Ａ）略２００μｍ程度の円形である。ＤＮＡのスポットの密度が高くなり、ＤＮＡのスポットのピッチ（Ｃ）が、例えば、２５０μｍ程度となると、ＤＮＡのスポットの間隔（Ｂ）は５０μｍ程度のものとなり、スポッティング時にＤＮＡのスポット同士が接触し、連なったスポットとなってしまうことがある。ＤＮＡのスポット（２０）同士が接触し、連なったスポットとなることは、ＤＮＡの機能を解析する際に支障をきたすので好ましいものではない。【０００６】スポッティング装置によるスポッティング時にＤＮＡのスポット（２０）同士が接触し、連なったスポットとなることを回避する技術として、表面が平坦なスライドガラスに代わり、例えば、プラスチック製の表面が平坦なシートに、直径略２００μｍ、深さ略４００μｍ程度の微細孔を形成した、スポット用孔を有するプラスチックシートが開示されている。しかし、この技術で用いられているプラスチックシートは、材料がプラスチックであるために、ＤＮＡの解析に用いる試薬の選択を制約するものとなる。【０００７】また、従来のガラス製のスライドガラスを用い、スライドガラスの表面にＤＮＡのスポット（２０）を形成するための微細孔を形成した、スポット用孔を有するスライドガラスを製造する技術が種々開発されている。例えば、レーザー加工法、切削加工法、印刷加工法、湿式エッチング加工法などが挙げられるが、その各々が異なった問題を包含しており実用には至っていない。【０００８】スポット用孔を有するスライドガラスを製造する、別な技術としてサンドブラスト＆湿式エッチング加工法が開発されている。この方法は、スライドガラス上に、スポット用孔となる部位を開口部とする耐磨耗性レジストパターンを形成し、先ず、サンドブラストによってスポット用の微細孔を形成し、次に、湿式エッチングによって微細孔の壁部及び底部の荒い粗面を細かい粗面に形成する方法である。【０００９】図３は、サンドブラストによって形成されたスポット用孔の状態を拡大して模式的に説明する断面図である。図３に示すように、サンドブラストによると、直径（Ａ）略２００μｍ程度、ピッチ（Ｃ）略２５０μｍ程度、間隔（Ｂ）略５０μｍ程度のスポット用孔（３０）において、スポット用孔（３０）の壁部はスロープ状で、スライドガラス表面と壁部の上部部分の境界は鋭い状態で、スポット用孔全体の断面形状はＶ字形、深さ（Ｅ）は略３５０μｍ程度のものが得られる。【００１０】すなわち、スポット用孔（３０）の直径（Ａ）略２００μｍ程度に対し、深さ（Ｅ）略３５０μｍ程度、アスペクト比（深さ（Ｅ）／直径（Ａ））が略１．７５といった比較的アスペクト比の高い微細孔をＶ字形に精度が良好な状態でスライドガラスに形成することができる。しかし、形成されたスポット用孔（３０）の壁部及び底部においては荒い粗面（３１）の状態となってしまう。【００１１】図３は、斜線で示すＤＮＡのスポット（２０）がスポッティングされた状態を示すものであるが、スポット用孔（３０）の内側、特に、底部が荒い粗面（３１）であると、ＤＮＡを解析する際にＤＮＡのスポット（２０）からの蛍光強度を検出する精度が劣化してしまうといった問題が発生する。すなわち、図３において、白太矢印（ａ）は、蛍光色素を用いて標識したＤＮＡからの蛍光強度を検出する際の照射光、白細矢印（ｂ）は、照射光によって発光した発光光、矢印（ｃ）は、照射光及び発光光が荒い粗面（３１）によって散乱した散乱光であるが、スポット用孔（３０）の内側、特に、底部が荒い粗面（３１）であると、該当するＤＮＡのスポット（２０）の蛍光強度が変動し、また、荒い粗面（３１）によって散乱した散乱光（ｃ）が隣接するＤＮＡのスポットへ悪影響を及ぼし、各ＤＮＡのスポット（２０）の蛍光強度を検出する精度が劣化したものとなる。【００１２】このような荒い粗面（３１）による散乱光の発生を低減させるために、サンドブラスト＆湿式エッチング加工法においては、サンドブラストによって形成されたスポット用孔（３０）に湿式エッチングを行い、壁部及び底部の荒い粗面を細かい粗面（３２）に形成する。湿式エッチングとしては、例えば、エッチング液を満たしたエッチング槽中にサンドブラスト後のスライドガラスを浸漬し、液中でエッチング液をスライドガラス面に向けて噴射し、エッチングする方法によって行われる。【００１３】図４は、サンドブラスト後のスポット用孔（３０）に湿式エッチングを行った後の状態を模式的に示す断面図であるが、図４に示すように、湿式エッチングを行った後のスポット用孔の壁部及び底部の荒い粗面は、細かい粗面となり、散乱光は大幅に低減されたものとなる。従って、サンドブラスト＆湿式エッチング加工法によれば、ＤＮＡのスポット（２０）からの蛍光強度を検出する精度を劣化させることなく、比較的アスペクト比の高い微細孔を精度よく形成することができる。【００１４】しかし、スポット用孔としては、蛍光強度の検出精度を更に向上させるために、スポット用孔の容積を更に大きくしたものが要望されている。すなわち、図４に破線で示すように、スポット用孔の深さは更に深く、アスペクト比（深さ（Ｆ）／直径（Ａ））が２．０以上であって、断面形状が矩形、或いは矩形に近いＵ字形のスポット用孔が要望されている。また、スポット用孔（３０）の壁部及び底部の荒い粗面を細かい粗面とする湿式エッチングにおいては、エッチングが進行し、スポット用孔の深さが深くなるに従い、底部でのフッ酸の置換が悪くなり滞留しはじめ、また、エッチングによる生成物が底部に付着しはじめ、次第にエッチングの速度が低下してしまい効率よくエッチングが行われないといった問題がある。【００１５】【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ＤＮＡチップの作製に用いられる、ＤＮＡのスポット用孔を有するスライドガラスに該スポット用孔を形成する際に、直径略２００μｍ程度、深さ略４００μｍ程度でアスペクト比が高く、断面形状がＵ字形で、細かい粗面を有するスポット用孔を、その形状及び精度を良好に、且つ、効率よく廉価に形成することのできるガラス基板への微細孔の形成方法を提供することを課題とするものである。すなわち、ＤＮＡチップの作製に用いた場合、各ＤＮＡのスポットの蛍光強度を十分に精度よく検出することのできる、ＤＮＡのスポット用孔を有するスライドガラスを廉価に製造するガラス基板への微細孔の形成方法を提供することを課題とする。【００１６】【課題を解決するための手段】本発明は、サンドブラストによってガラス基板表面に微細孔を形成し、湿式エッチングによって該微細孔の壁部及び底部の荒い粗面を細かい粗面に形成してガラス基板へ微細孔を形成する方法において、湿式エッチングを行う際に、エッチング液中でガラス基板を機械的に振動させ、断面形状がＵ字形の微細孔を効率よく形成することを特徴とするガラス基板への微細孔の形成方法である。【００１７】また、本発明は、サンドブラストによってガラス基板表面に微細孔を形成し、湿式エッチングによって該微細孔の壁部及び底部の荒い粗面を細かい粗面に形成してガラス基板へ微細孔を形成する方法において、湿式エッチングを行う際に、該微細孔の表面近傍のエッチング液を超音波によって振動させ、断面形状がＵ字形の微細孔を効率よく形成することを特徴とするガラス基板への微細孔の形成方法である。【００１８】【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につき説明する。図５（イ）〜（ハ）は、本発明によるガラス基板への微細孔の形成方法を断面で示す説明図である。図５（イ）〜（ハ）は、スライドガラス表面のスポット形成領域にＤＮＡのスポット用孔を形成する際の一部分を拡大して模式的に示したものである。図５（イ）に示すように、先ず、スライドガラス（１０）表面のスポット形成領域（１１）に、微細孔となる部位を開口部とする耐磨耗性レジストパターン（４０）を形成する。開口部の平面形状は円形であり、大きさは、例えば、直径（Ａ）略２００μｍ程度、ピッチ（Ｃ）略２５０μｍ程度、間隔（Ｂ）略５０μｍ程度のものである。【００１９】この耐磨耗性レジストパターン（４０）の材料としては、研磨材の吹き付けに耐えうる、また、フッ酸に耐えうる、例えば、ゴム等の弾性材料を用い、スライドガラス（１０）表面上に略１００μｍ程度の厚さにゴム等の塗膜を形成する。この塗膜上に、例えば、ポジ型のフォトレジストを塗布し、微細孔となる部位を開口部とするフォトマスクを介して露光し、現像処理を行って、上記ゴム等の塗膜上に微細孔となる部位を開口部とするレジスト膜を形成する。【００２０】次に、上記ゴム等の塗膜をエッチングによって、微細孔となる部位の塗膜を除去し、上記レジスト膜を剥離し、図５（イ）に示す耐磨耗性レジストパターン（４０）を得る。この際に使用するフォトマスクのパターンは、ＤＮＡのスポット用孔の仕様に合わせたものとなるが、直径、ピッチ、間隔、孔数などのＣＡＤデータは得意先からの移送にもとずいて容易に変更できる。【００２１】次に、図５（ロ）に示すように、サンドブラストによって、耐磨耗性レジストパターン（４０）が形成されたスライドガラス（１０）表面の上方より研磨材を吹き付け（４１）、耐磨耗性レジストパターン（４０）の開口部から露出したスライドガラス（１０）表面にスポット用孔（４２）を形成する。研磨材としては、例えば、粒径＃ ６００（３０μφ）のカーボランダム（ＳｉＣ）を用い、圧力０．１ＭＰａ、流量１５０ｇ／分、１０分間程度の吹き付けを行い、深さ（Ｅ）略３５０μｍ程度のＤＮＡのスポット用孔（４２）を得る。このＤＮＡのスポット用孔（４２）の内側の壁部（４３）及び底部（４４）は荒い粗面となっている。【００２２】尚、ＤＮＡのスポット用孔（４２）の深さは、例えば、サンドブラストの吹き付け時間を適宜に設定することによって制御するが、直径（Ａ）が２００μｍ程度では、深さ（Ｅ）は３５０μｍ程度が限度であり、これ以上の吹き付けを行うと耐磨耗性レジストパターン（４０）の下方の間隔（Ｂ）が狭くなり形状が悪化する。【００２３】次に、図５（ハ）に示すように、湿式エッチングによって、スポット用孔の壁部及び底部の荒い粗面を細かい粗面とし、且つ深さ（Ｆ）が深く、断面形状がＵ字形のスポット用孔（４６）を形成する。エッチング液としては、例えば、フッ酸とフッ化アンモン水溶液の混合液を用い、浸漬処理（４５）によりエッチングを行う。浸漬処理によるエッチングは、エッチング槽中の、例えば、載置台上にスライドガラスを置いて行う。この際に、載置台に機械的な、例えば、上下振動、或いは左右振動を与え、スライドガラスを振動させる。【００２４】この振動による攪拌作用で、載置台上のスライドガラスのスポット用孔内のエッチング液の置換が促進され、また、エッチングによる生成物が底部に付着することなくエッチング液中に分散され、エッチングの速度は低下せずに効率よくエッチングが進行する。従って、形成されたスポット用孔（４６）の深さ（Ｆ）は、図４に示すように、サンドブラストによって得られたスポット用孔の深さ（Ｅ）の略３５０μｍ程度に対し、略４００μｍ程度のものとなり、また、スポット用孔（４６）の形状はＵ字形のものとなる。尚、エッチングによる生成物は、下記のＳｉＦ４ と推量される。ＳｉＯ２ ＋（２ＨＦ２−）＋（２Ｈ３ Ｏ＋ ）＝ＳｉＦ４ ＋４Ｈ２ Ｏ【００２５】また、本発明においては、湿式エッチングを行う際に、微細孔の表面近傍のエッチング液を超音波によって振動させることを特徴とするものである。スライドガラスを浸漬したエッチング槽中のエッチング液に超音波を照射し、キャビテーションによる局部的な高温高圧と、振動による攪拌作用の相乗で、スライドガラスのスポット用孔内のエッチング液の置換が促進され、また、エッチングによる生成物が底部に付着することなくエッチング液中に分散され、エッチングの速度は低下せずに効率よくエッチングが進行する。【００２６】従って、前記同様、形成されたスポット用孔（４６）の深さ（Ｆ）は、略４００μｍ程度のものとなり、その断面形状はＵ字形で、壁部及び底部は細かい粗面のものとなる。また、本発明によるガラス基板への微細孔の形成方法においては、エッチングによる生成物がスポット用孔の底部に付着することなくエッチング液中に分散されるので、エッチング後の洗浄は容易なものとなり、洗浄工程を簡略にすることができる。【００２７】尚、耐磨耗性レジストパターンの材料として、フッ酸に溶けない材料を選定すれば、上記のようにサンドブラストと湿式エッチングに同一のレジストパターンを用い、ＤＮＡのスポット用孔（４２）の形成と、その内側に細かい粗面を形成することができる。【００２８】【発明の効果】本発明は、サンドブラストによってガラス基板表面に微細孔を形成し、湿式エッチングによって微細孔の壁部及び底部の荒い粗面を細かい粗面に形成してガラス基板へ微細孔を形成する方法において、湿式エッチングを行う際に、エッチング液中でガラス基板を機械的に振動させるので、深さ略４００μｍ程度でアスペクト比が高く、断面形状がＵ字形で、細かい粗面を有するスポット用孔を、その形状及び精度を良好に、且つ、効率よく廉価に形成することのできるガラス基板への微細孔の形成方法となる。【００２９】また、本発明は、湿式エッチングを行う際に、微細孔の表面近傍のエッチング液を超音波によって振動させるので、上記と同様に、深さ略４００μｍ程度でアスペクト比が高く、断面形状がＵ字形で、細かい粗面を有するスポット用孔を、その形状及び精度を良好に、且つ、効率よく廉価に形成することのできるガラス基板への微細孔の形成方法となる。すなわち、ＤＮＡチップの作製に用いた場合、各ＤＮＡのスポットの蛍光強度を十分に精度よく検出することのできる、ＤＮＡのスポット用孔を有するスライドガラスを廉価に製造するガラス基板への微細孔の形成方法となる。【図面の簡単な説明】【図１】（イ）は、ＤＮＡチップの作製に用いられるスライドガラスの一例を示す平面図である。（ロ）は、図１（イ）に示す平面図におけるＸ−Ｘ’線の断面を表す断面図である。【図２】（イ）は、スライドガラス表面のスポット形成領域にＤＮＡのスポットが形成されたＤＮＡチップの一例の一部分を拡大して模式的に示す平面図である。（ロ）は、図２（イ）に示す平面図におけるＸ−Ｘ’線の断面を表す断面図である。【図３】サンドブラストによって形成されたスポット用孔の状態を拡大して模式的に説明する断面図である。【図４】サンドブラスト後のスポット用孔に湿式エッチングを行った後の状態を模式的に示す断面図である。【図５】（イ）〜（ハ）は、本発明によるガラス基板への微細孔の形成方法を断面で示す説明図である。【符号の説明】１０・・・スライドガラス１１・・・ＤＮＡのスポット形成領域１２・・・余白部２０・・・ＤＮＡのスポット３０・・・スポット用孔３１・・・スポット用孔の底部の荒い粗面３２・・・スポット用孔の底部の細かい粗面４０・・・耐磨耗性レジストパターン４１・・・研磨材の吹き付け４２・・・スポット用孔４３・・・スポット用孔の内側の荒い粗面の壁部４４・・・スポット用孔の内側の荒い粗面の底部４５・・・浸漬処理４６・・・本発明におけるスポット用孔Ａ・・・ＤＮＡのスポットの直径Ｂ・・・ＤＮＡのスポットの間隔Ｃ・・・ＤＮＡのスポットのピッチＥ・・・スポット用孔の深さＦ・・・本発明におけるスポット用孔の深さａ・・・蛍光強度を検出する際の照射光ｂ・・・照射光によって発光した発光光ｃ・・・荒い粗面によって散乱した散乱光 サンドブラストによってガラス基板表面に微細孔を形成し、湿式エッチングによって該微細孔の壁部及び底部の荒い粗面を細かい粗面に形成してガラス基板へ微細孔を形成する方法において、湿式エッチングを行う際に、エッチング液中でガラス基板を機械的に振動させ、断面形状がＵ字形の微細孔を効率よく形成することを特徴とするガラス基板への微細孔の形成方法。 サンドブラストによってガラス基板表面に微細孔を形成し、湿式エッチングによって該微細孔の壁部及び底部の荒い粗面を細かい粗面に形成してガラス基板へ微細孔を形成する方法において、湿式エッチングを行う際に、該微細孔の表面近傍のエッチング液を超音波によって振動させ、断面形状がＵ字形の微細孔を効率よく形成することを特徴とするガラス基板への微細孔の形成方法。 【課題】ＤＮＡチップの作製に用いられるスライドガラスにスポット用孔を形成する際に、直径略２００μｍ程度、深さ略４００μｍ程度でアスペクト比が高く、断面形状がＵ字形で、細かい粗面を有するスポット用孔を、その形状及び精度を良好に、且つ、効率よく廉価に形成することのできるガラス基板への微細孔の形成方法を提供すること。【解決手段】サンドブラスト＆湿式エッチングによって微細孔の壁部及び底部を細かい粗面に形成する方法において、湿式エッチングを行う際に、エッチング液中でガラス基板を機械的に振動させること。微細孔の表面近傍のエッチング液を超音波によって振動させること。【選択図】図４