基板構造とオリゴマープローブアレイおよびその製造方法
【課題】基板構造およびオリゴマープローブアレイを提供する。
【解決手段】基板構造は基板および基板上に形成された化学式1で表される化学構造を含む中間膜を含む。
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、R2はアルキル基、アリール基であり、Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる。)
【解決手段】基板構造は基板および基板上に形成された化学式1で表される化学構造を含む中間膜を含む。
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、R2はアルキル基、アリール基であり、Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる。)
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は基板構造、オリゴマープローブおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
最近、ゲノムプロジェクトが発展し、多様な有機体のゲノムヌクレオチド序列が明らかになることによって、バイオポリマーマイクロチップ、その中でもオリゴマープローブアレイに関する関心が増加している。オリゴマープローブアレイは、遺伝子発現分析、遺伝子型分析、SNPのような突然変異および多形の検出、蛋白質およびペプチド分析、潜在的な薬のスクリーニング、新薬開発と製造などに広く使用されている。
【0003】
このようなオリゴマープローブアレイを開発するためには生体物質とシリコンのような半導体の間の分子インターフェースを効率的に実現させ、生体物質の固有機能を最大に活用可能にすることが重要である。このためにオリゴマープローブの基板への結合を容易にしたり、オリゴマープローブとターゲットサンプルの間の混成のための空間的マージンを提供する物質として活用し得る化合物が開発されている。
【0004】
また、オリゴマープローブ、特にDNAチップや蛋白質チップなどの生体物質を、マイクロメータースケールの制限された領域に固定化させるのが何より重要である。オリゴマープローブアレイを用いて分析しようとする遺伝情報の形態が遺伝子からDNAの最小構成単位であるヌクレオチド水準まで多様化することによって、プローブセルのデザインルールが数十μmから数μm以下に減少している。したがって、オリゴマープローブアレイは反応収率が向上する方向に高集積化されることが要求され、これに応えるための新しい方法が摸索されている。
【特許文献1】特開2001−178472号公報(図1)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、反応収率の向上した基板構造を提供することにある。
【0006】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、前記オリゴマープローブアレイ用基板を用いて形成されたオリゴマープローブアレイを提供することにある。
【0007】
また、本発明が解決しようとするさらなる技術的課題は、このような基板構造およびオリゴマープローブアレイを製造する方法を提供することにある。
【0008】
本発明の技術的課題は、以上に言及した技術的課題に制限されず、言及していない他の技術的課題は下記によって当業者に明確に理解できるものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記技術的課題を達成するための本発明の一実施形態による基板構造は、基板および基板上に形成された下記化学式1で表される化学構造を含む中間膜を含む。
【0010】
【化1】
【0011】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基(alkoxy)、ニトリル基(nitrile)、エステル基(ester)、フェニル基(phenyl)、ヒドロキシル基(hydroxyl)、脂肪族ラクトン(aliphatic lactone)、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる。)
前記他の技術的課題を達成するための本発明の一実施形態によるオリゴマープローブアレイは、基板、基板上のオリゴマープローブおよび基板とオリゴマープローブの間に介在する中間膜であって下記化学式2で表される化学構造を含む。
【0012】
【化2】
【0013】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Yでリンカー、スペーサまたはオリゴマープローブがカップリングされ、
Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる。)
前記他の技術的課題を達成するための本発明の他の実施形態によるオリゴマープローブアレイは、オリゴマープローブ、オリゴマープローブがカップリングする活性化領域とオリゴマープローブがカップリングしない非活性化領域を含む基板および基板上に形成された中間膜であって活性化領域上に下記化学式2で表される化学構造を含み、非活性化領域上に下記化学式1で表される化学構造を含む。
【0014】
【化3】
【0015】
【化4】
【0016】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Yでリンカー、スペーサまたはオリゴマープローブがカップリングされ、
Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる。)
前記さらなる技術的課題を達成するための本発明の一実施形態による基板構造の製造方法は、基板を準備し、基板上に形成された下記化学式1で表される化学構造を含む中間膜を形成することを含む。
【0017】
【化5】
【0018】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる。)
前記さらなる技術的課題を達成するための本発明の一実施形態によるオリゴマープローブアレイの製造方法は、基板を準備し、基板に下記化学式1で表される化学構造を含む中間膜を形成し、中間膜の少なくとも一部を露光し、露光した中間膜の少なくとも一部にオリゴマープローブをカップリングすることを含む。
【0019】
【化6】
【0020】
(但し、式中、R1はアルキル基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、アリール基、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる。)
その他、実施形態の具体的な事項は詳細な説明および図面に含まれている。
【発明の効果】
【0021】
前述のように、本発明による基板構造とオリゴマープローブアレイおよびその製造方法によればオリゴマープローブアレイの集積度と反応収率の向上をもたらす。基板構造およびオリゴマープローブアレイに含まれる中間膜によってリンカーまたはスペーサの機能をし、オリゴマープローブとの選択的反応領域を提供することができるためである。前記中間膜は絡み現象が少なく、カルボキシル基で反応基を露出させるものが248nmなどでも使用可能であるため分解能に優れるという利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付する図面とともに詳細に後述する実施形態を参照すれば明確になる。しかし、本発明は以下に開示される実施形態に限定されず、相異なる多様な形態によって具現でき、単に本実施形態は本発明の開示を完全なものにし、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供するものであって、本発明は請求項の範疇によってのみ定義される。
【0023】
したがって、いくつかの実施形態において、公知の工程ステップ、構造および技術は本発明が不明瞭に解釈されるのを避けるために、具体的に説明しない。
【0024】
本明細書で使用する用語は、実施形態を説明するためであって、本発明を制限するためではない。本明細書において、単数型は特に言及しない限り複数型も含む。明細書で使用する「含む(comprises)」および/または「含む(comprising)」は言及する構成要素、ステップ、動作および/または素子以外の1つ以上の他の構成要素、ステップ、動作および/または素子の存在または追加を排除しない意味として使用する。そして、「および/または」は言及するアイテムの各々および1つ以上のすべての組合わせを含む。また、以下の明細書全体にわたって同じ参照符号は同じ構成要素を示す。説明の便宜上、各実施形態の図面に示す各部材は同じ機能を有する部材は同じ符号で示し、その説明は省略する。
【0025】
また、本明細書で記述する実施形態は、本発明の理想的な例示図である断面図および/または概略図を参照して説明する。したがって、製造技術および/または許容誤差などによって例示図の形態が変化し得る。したがって、本発明の実施形態は、図示される特定形態に制限されず、製造工程によって生成される形態の変化も含む。また、本発明に示される各図面において各構成要素は説明の便宜上、多少の拡大あるいは縮小して示すこともある。
【0026】
以下、添付図面を参考にして本発明の実施形態による基板構造について説明する。
【0027】
図1Aないし図1Dは本発明の実施形態による基板構造の断面図である。図1Aを参考すれば、本発明の第1実施形態による基板構造100は、基板110および基板110上に形成された下記化学式1で表される化学構造を含む中間膜130を含む。
【0028】
【化7】
【0029】
(但し、式中、R1はヒドロキシル基、アルキル基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、アリール基、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされ、
前記R1または前記R2は、
【0030】
【化8】
【0031】
で表される化合物から成る群から選択される化合物と、
【0032】
【化9】
【0033】
で表される化合物から成る群から選択される化合物をディールス・アルダー反応で反応させて形成するものであり得る。)
基板110は、混成化過程中に所望しない非特異的結合を最小化、さらには実質的に0にすることができ、可視光および/またはUVなどの光源に透明な物質からなり得る。基板110は、可撓性または剛性基板であり得る。可撓性基板は、ナイロン、ニトロセルロースなどのメンブレインまたはプラスチックフィルムなどであり得る。剛性基板は、シリコン基板、ガラスまたは石英のような透明ガラス基板などであり得る。シリコン基板または透明ガラス基板の場合には、混成化過程中に非特異的結合がほとんど行われないという長所がある。また、透明ガラス基板の場合には、可視光および/またはUVなどの光源に透明で蛍光マーカーを利用した検出に有利である。シリコン基板または透明ガラス基板は、半導体素子の製造工程またはLCDパネルの製造工程で適用される多様な薄膜の製造工程および写真エッチング工程などをそのまま適用できるという長所がある。
【0034】
中間膜130は、前記化学式1の前記Xで基板110と直接カップリングして形成されるものであり得る。カップリングとは、化学結合を意味し、例えば共有結合であり得る。
【0035】
基板110に形成された中間膜130は、前記化学式1で表される化学構造を含む。前記化学式1で表される化学構造は、ジアゾケト基を含む。ジアゾケト基を含む中間膜130に248nmまたは193nmなどの波長を有する光線を照射すると、ジアゾ基が離脱して下記反応式1のような一連の反応を経てカルボン酸が形成できる。図1に示す中間膜130は、カルボン酸が形成される前のジアゾケト基を含む。
【0036】
【化10】
【0037】
その結果、ジアゾケト基を含む中間膜130は、以後ジアゾ基が離脱して、中間膜130の作用基としてカルボキシル基が形成され、カルボキシル基と反応可能な作用基とカップリングすることができる。カルボキシル基と結合できる作用基としては、アミン基、ヒドロキシル基などがあるが、これに制限されない。したがって、基板構造100は、以後カルボキシル基とカップリングできる作用基を含むオリゴマープローブ、リンカー、スペーサ、マイクロまたはナノ粒子などとカップリングしてオリゴマープローブアレイとして使用される。中間膜130がオリゴマープローブとカップリングすると、中間膜130がリンカーまたはスペーサの機能を担うことができる。すなわち、中間膜130は、オリゴマープローブアレイのリンカーまたはスペーサとしてオリゴマープローブがターゲットサンプルと自在に相互作用、例えば混成化を生じるようにできる。
【0038】
また、図では中間膜130が基板110の全面に塗布された場合を例示しているが、目的によって基板110上の所定の領域に部分的に形成され得る。中間膜130は例えば、基板110上に四角形の形状で所定のピッチを有するマトリクス形態で形成され得る。四角形形状は一つの例示に過ぎず、円形のような形態も可能であり、これに限定されないことはもちろんである。以下でも同一に適用され得る。
【0039】
以下、図1Bを参考にして、本発明の第2実施形態による基板構造101について説明する。図1Bは本発明の第2実施形態による基板構造の断面図である。本実施形態の基板構造101は、図1Aに示すように、第1実施形態の基板構造100と以下を除いては基本的に同じ構造を有する。以下の実施形態において、前述した構成要素の構造材料などと重複する場合、その説明を省略したり簡略化したりする。
【0040】
第2実施形態による基板構造101は、基板110、基板110上に形成された固定層120および固定層120に形成された前記化学式1で表される化学構造を含む中間膜130を含む。基板構造101は、中間膜130が固定層120を媒介にして基板110とカップリングしている。
【0041】
固定層120は、例えばシロキサン樹脂からなるシロキサン樹脂層であり得る。より具体的には、前記化学式1において前記固定層は−Si(OR)3であり得る(但し、式中、Rはアルキル基である。)。固定層120が存在して基板110に中間膜130がより容易にカップリングできるため、中間膜130のリンカーまたはスペーサとしての機能がより向上し、究極的にはターゲットサンプルとの反応収率も向上し得る。このとき、固定層120は中間膜130がより容易にカップリングされ得るためのものであるため、省略可能であることはもちろんである。
【0042】
また、固定層120もやはり図では基板110の全面に塗布された場合を例示しているが、その目的によって基板110上の所定領域に部分的に形成され得る。その形態は中間膜130の場合は実質的に同一であり得、以下でも同一に適用され得る。
【0043】
図1Cを参考にして、本発明の第3実施形態による基板構造102について説明する。図1Cは第3実施形態による基板構造の断面図である。本実施形態の基板構造102は、図1Cに示すように、第2実施形態の基板構造101と以下を除いては基本的に同じ構造を有する。
【0044】
第3実施形態による基板構造102は、3次元の表面を含む基板111、基板111上に形成された固定層121および前記化学式1で表される化学構造を含む中間膜131を含む。第3実施形態による基板構造102は基板111上または基板111内に3次元の表面を含み、中間膜131は基板111の3次元の表面上に形成される。基板111、固定層121および中間膜131は3次元の表面を有するようになるという点から、本発明の第1実施形態による基板構造100の基板110、固定層120および中間膜130と違う図面符号を使用したが、前記のような差異点以外には実質的に同一であるためその説明を省略する。
【0045】
基板111の表面が3次元の場合、基板構造102にオリゴマープローブがより高密度で集積でき、これはデザインルールの減少および反応収率の増加効果がある。
【0046】
また、図1Dに示すように、いくつかの実施形態によるオリゴマープローブアレイ用基板103は基板112内で3次元表面を含み得る。さらに、図に例示されるように基板の3次元表面の側断面が四角形で鋸歯の形状を成しているが、3次元構造を含む表面で形成することで十分であり得る。例えば、表面は円形などの曲面を含み得る。
【0047】
次に、添付図面を参考にして、本発明の実施形態によるオリゴマープローブアレイについて説明する。
【0048】
図2Aないし図2Eおよび図3Aないし図3Eは本発明の実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。
【0049】
図2Aを参考にすると、本発明の第1実施形態によるオリゴマープローブアレイ200は、基板110、基板110上のオリゴマープローブ160および基板110とオリゴマープローブ160の間に介在する中間膜230であって下記化学式2で表される化学構造を含む。
【0050】
【化11】
【0051】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Yでリンカー、スペーサまたはオリゴマープローブがカップリングされ、
Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる。)
基板110は、第1実施形態による基板構造101の基板110と実質的に同一であるためその説明は省略する。
【0052】
中間膜230は、前記化学式2で表される化学構造を含む。第1実施形態の基板構造100の場合、基板110上に形成された中間膜130がジアゾケト基を含む前記化学式1で表される化学構造を含む。しかし、ジアゾケト基を含む化学式1で表される化学構造は露光によってカルボキシル基に変化し、このカルボキシル基が露出された後にオリゴマープローブ160がカップリングする。第1実施形態によるオリゴマープローブアレイ200は、第1実施形態による基板構造100と違って、オリゴマープローブ160とカップリングしているため化学式2で表される化学構造を含むようになる。それは、前記反応式1で説明したようなメカニズムを経るためである。中間膜230は、基板110とオリゴマープローブ160を媒介するリンカーまたは以後ターゲットサンプルとの混成化に必要な空間的マージンを提供するスペーサの役割を担うことができる。例えば、中間膜230はオリゴマープローブとカップリングして以後のターゲットサンプルとの混成化に必要な空間的マージンを提供することができる。
【0053】
オリゴマープローブ160は、共有結合した2つ以上のモノマーからなるポリマーを指称することができる。また、オリゴマーは、約2ないし500個のモノマー、好ましくは5ないし300個のモノマー、さらに好ましくは5ないし100個のモノマーを含み得る。モノマーはプローブの種類によってヌクレオシド、ヌクレオチド、アミノ酸、ペプチドなどになり得る。
【0054】
ヌクレオシドおよびヌクレオチドは、公知のプリンおよびピリミジン塩基を含むだけでなく、メチル化されたプリンまたはピリミジン、アシル化されたプリンまたはピリミジンなどを含むことができる。また、ヌクレオシドおよびヌクレオチドは、従来のリボース糖およびジオキシリボース糖を含むだけでなく、1つ以上のヒドロキシル基がハロゲン原子または脂肪族で置換されたり、エーテル、アミンなどの作用基が結合して変形されたりした糖を含むことができる。
【0055】
アミノ酸は、自然で発見されるアミノ酸のL−、D−、および非キラル形アミノ酸だけでなく、変形アミノ酸、またはアミノ酸類似体などであり得る。
【0056】
ペプチドは、アミノ酸のカルボキシル基と他のアミノ酸のアミノ基の間のアミド結合によって生成された化合物をいう。
【0057】
オリゴマープローブ160は、2つ以上のヌクレオシド、ヌクレオチド、アミノ酸、ペプチドなどを含み得る。
【0058】
中間膜230とオリゴマープローブ160が直接カップリングするようになるため、オリゴマープローブ160は、中間膜230のカルボキシル基とカップリングできる作用基を含まれなければならない。カルボキシル基とカップリングできる作用基としては、アミン基、ヒドロキシル基などが挙げられるが、これに限定されない。カップリングは、化学結合のうち共有結合を含み得る。
【0059】
以下、図2Bを参考にして、本発明の第2実施形態によるオリゴマープローブアレイ201について説明する。図2Bは第2実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。第2実施形態のオリゴマープローブアレイ201は、第1実施形態によるオリゴマープローブアレイ200と以下を除いては基本的に同じ構造を有する。
【0060】
第2実施形態によるオリゴマープローブアレイ201は、基板110、基板110上に形成された固定層120および前記固定層上に形成された前記化学式2で表される化学構造を含む中間膜230および中間膜230にカップリングしたオリゴマープローブ160を含む。オリゴマープローブアレイ210は、中間膜230が固定層120を媒介にして基板110とカップリングしている。固定層120は、例えばシロキサン樹脂からなるシロキサン樹脂層であり得る。より具体的には、前記化学式1において前記固定層は−Si(OR)3であり得る(但し、Rはアルキル基である。)。固定層120が存在して基板110に中間膜230がより容易にカップリングできるため、中間膜230のリンカーまたはスペーサとしての機能がより向上し、究極的にはターゲットサンプルとの反応収率も向上できる。
【0061】
以下、図2Cを参考にして、本発明の第3実施形態によるオリゴマープローブアレイ202について説明する。図2Cは本発明の第3実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。第3実施形態のオリゴマープローブアレイ202は、第2実施形態によるオリゴマープローブアレイ201と以下を除いては基本的に同じ構造を有する。
【0062】
第3実施形態によるオリゴマープローブアレイ202は、3次元の表面を含む基板111、基板111上に形成された固定層121および前記固定層上に形成された前記化学式2で表される化学構造を含む中間膜231および中間膜231にカップリングしたオリゴマープローブ160を含む。基板111、固定層121および中間膜231は3次元の表面を有するようになるという点から、本発明の第1実施形態によるオリゴマープローブアレイ200の基板110、固定層120および中間膜230と違う図面符号を使用したが、前記のような差異点以外には実質的に同一であるためその説明を省略する。
【0063】
基板111の表面が3次元の場合、オリゴマープローブアレイ202にオリゴマープローブ160がより高密度で集積でき、これはデザインルールの減少および反応収率の増加効果がある。
【0064】
以下、図2Dを参考にして、本発明の第4実施形態によるオリゴマープローブアレイ203について説明する。図2Dは本発明の第4実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。第4実施形態のオリゴマープローブアレイ203、は第3実施形態によるオリゴマープローブアレイ202と以下を除いては基本的に同じ構造を有する。
【0065】
第4実施形態によるオリゴマープローブアレイ203は、3次元の表面を含む基板111、基板111上に形成された固定層121および前記固定層121上に形成された前記化学式2で表される化学構造を含む中間膜231、中間膜231にカップリングしたリンカー140およびリンカー140にカップリングしたオリゴマープローブ160を含む。
【0066】
また、図2Eに示すように、いくつかの実施形態によるオリゴマープローブアレイ204は基板112内に3次元表面を含み得る。また、3次元表面は3次元構造を含む表面を形成することで十分であり、例えば、円形などの曲面が形成された表面を含み得る。
【0067】
図2Dおよび図2Eにはリンカー140が示されているが、これに制限されず、スペーサ、マイクロまたはナノ粒子などが中間膜231とオリゴマープローブ160を媒介することができる。リンカー140やスペーサ、マイクロまたはナノ粒子などは基板またはオリゴマープローブ160とカップリングできる作用基を有し、オリゴマープローブが基板などとカップリングするのを容易にしたり、ターゲットサンプルとの混成化のための空間的マージンを提供したりすることができる。前述したように、中間膜231はそれ自体がリンカー140、スペーサ、マイクロまたはおよびナノ粒子が行う役割をするが、他のリンカー140、スペーサ、マイクロまたはナノ粒子とカップリングできる。中間膜231自体がリンカーとしての機能をするが、他のリンカーがさらに介在してより向上した反応収率を有するオリゴマープローブアレイを提供することができる。リンカー140は、中間膜231のカルボキシル基と結合できる作用基を含まなければならない。オリゴマープローブ160は、中間膜231と結合するようになるため必ずしもカルボキシル基と結合できる作用基を含まなければならないわけではない。
【0068】
以下、図3Aを参考にして、本発明の第5実施形態によるオリゴマープローブアレイ300について説明する。本発明の第5実施形態によるオリゴマープローブアレイ300は、第1実施形態によるオリゴマープローブアレイ200と以下を除いては基本的に同じ構造を有する。
【0069】
図3Aを参考にすると、本発明の第5実施形態によるオリゴマープローブアレイ300は、オリゴマープローブ160、オリゴマープローブ160がカップリングする活性化領域Aとオリゴマープローブ160がカップリングしない非活性化領域Bを含む基板310および前記活性化領域上Aに下記化学式2で表される化学構造を含み、前記非活性化領域B上に下記化学式1で表される化学構造を含む中間膜330を含む。
【0070】
【化12】
【0071】
【化13】
【0072】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Yでリンカー、スペーサまたはオリゴマープローブがカップリングされ、
Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる。)
すなわち、第5実施形態によるオリゴマープローブアレイ300の基板310は、オリゴマープローブ160がカップリングする活性化領域Aとオリゴマープローブ160がカップリングしない非活性化領域Bを含むことができる。基板310上に形成される中間膜330は、活性化領域A上で形成された前記化学式2で表される化学構造を含む領域330aと非活性化領域B上で形成された前記化学式1で表される化学構造を含む領域330bを含むことができる。活性化領域A上に形成された中間膜330aは、オリゴマープローブ160がカップリングしている。非活性化領域B上に形成された化学式1で表される化学構造を含む領域の中間膜330bは、オリゴマープローブ160とカップリングしていない。オリゴマープローブ160が中間膜330の全面にカップリングするのではなく、特定領域330aにカップリングすることによって選択的活性化領域を提供することができる。これはより、精巧に多様なオリゴマープローブ160をターゲットサンプルと反応させることを可能にする。中間膜330は、基板310とオリゴマープローブ160を媒介するリンカーまたは以後ターゲットサンプルとの混成化に必要な空間的マージンを提供するスペーサの役割を同時にすることができるのはもちろんである。
【0073】
第5実施形態によるオリゴマープローブアレイ300の基板310、中間膜330は、第1実施形態によるオリゴマープローブアレイ200の基板110、中間膜230と前記のような差異点があるため違う図面符号を使用しているが、前記のような差異点以外は実質的に同一であるためその説明を省略する。
【0074】
以下、図3Bを参考にして、本発明の第6実施形態によるオリゴマープローブアレイ301について説明する。本発明の第6実施形態によるオリゴマープローブアレイ301は、第5実施形態によるオリゴマープローブアレイ300と以下を除いては基本的に同じ構造を有する。
【0075】
図3Bを参考にすると、オリゴマープローブアレイ301は、オリゴマープローブ160、オリゴマープローブ160がカップリングする活性化領域Aとオリゴマープローブ160がカップリングしない非活性化領域Bを含む基板310、基板310上に形成された固定化層120および固定化層120に形成され活性化領域上Aに下記化学式2で表される化学構造を含む領域330aと非活性化領域B上に下記化学式1で表される化学構造を含む領域330bで形成された中間膜330を含む。すなわち、第6実施形態によるオリゴマープローブアレイ301は、中間膜330が固定層120を媒介にして基板310とカップリングしている。固定層120は、例えばシロキサン樹脂からなるシロキサン樹脂層であり得る。より具体的には、前記化学式1において前記固定層は−Si(OR)3であり得る(但し、式中、Rはアルキル基である。)。固定層120が存在して基板110に中間膜130がより容易にカップリングできるため、中間膜130のリンカーまたはスペーサとしての機能がより向上し、究極的にはターゲットサンプルとの反応収率も向上できる。
【0076】
以下、図3Cを参考にして、本発明の第7実施形態によるオリゴマープローブアレイ302について説明する。本発明の第7実施形態によるオリゴマープローブアレイ302は、第6実施形態によるオリゴマープローブアレイ301と以下を除いては基本的に同じ構造を有する。
【0077】
図3Cを参考にすると、第7実施形態のオリゴマープローブアレイ302は、第6実施形態のオリゴマープローブアレイ301と、基板311が3次元の表面を有するという点が違う。基板311の表面が3次元であるため、基板311の表面に形成された固定層121も3次元の表面を有し、固定層121に形成される中間膜331も3次元の表面を有する。中間膜331は3次元の表面を有するようになるという点から、本発明の第6実施形態によるオリゴマープローブアレイ301の中間膜330と違う図面符号を使用したが、前記のような差異点以外には実質的に同一である。
【0078】
基板311の表面が3次元の場合、オリゴマープローブアレイ302にオリゴマープローブ160がより高密度で集積でき、これはデザインルールの減少および反応収率の増加効果がある。
【0079】
以下、図3Dを参考にして、本発明の第8実施形態によるオリゴマープローブアレイ303について説明する。本発明の第8実施形態によるオリゴマープローブアレイ303は、第7実施形態によるオリゴマープローブアレイ302と以下を除いては基本的に同じ構造を有する。
【0080】
図3Dを参考にすると、第8実施形態のオリゴマープローブアレイ303は、第7実施形態のオリゴマープローブアレイ302と、オリゴマープローブ160がリンカー140を媒介にして中間膜331とカップリングするという点が違う。図3Dにはリンカー140が示されているが、これに制限されず、スペーサ、マイクロまたはナノ粒子などが中間膜331とオリゴマープローブ160を媒介することができる。リンカー140やスペーサ、マイクロまたはナノ粒子などは基板またはオリゴマープローブ160とカップリングできる作用基を有し、オリゴマープローブが基板などとのカップリングを容易にしたり、ターゲットサンプルとの混成化のための空間的マージンを提供したりすることができる。前述したように、中間膜331はそれ自体がリンカー140、スペーサ、マイクロまたはおよびナノ粒子が行う役割をするが、他のリンカー140、スペーサ、マイクロまたはナノ粒子とカップリングしてより向上した反応収率を有するオリゴマープローブアレイを提供することができる。
【0081】
さらに、図3Eに示されるように、また他のいくつかの実施形態によるオリゴマープローブアレイ304は基板312内に3次元表面が形成され得る。また3次元表面は曲面で形成され得、3次元構造を含む表面であれば十分であることは前述した通りである。
【0082】
以下、添付図面全体を参照して本発明の第8実施形態によるオリゴマープローブアレイの製造方法について説明する。より具体的には、図4および図5Aないし図5Hを参照して説明する。
【0083】
図4は本発明の一実施形態によるオリゴマープローブアレイの製造方法を説明するためのフローチャートであり、図5Aないし図5Hは本発明の第8実施形態による基板構造の製造方法を順次示す断面図である。
【0084】
図4に示すように、本発明の一実施形態によるオリゴマープローブアレイ303の製造方法は、基板310を準備し(S10)、基板310の表面を再形成し(S20)、3次元に形成された基板311上に固定層121を形成し(S30)、固定層121に中間膜を331を形成し(S40)、中間膜の少なくとも一部を露光し(S50)、露光された中間膜331a上にリンカー140をカップリングさせ(S60)、カップリングしたリンカー140とオリゴマープローブ160をカップリングさせる(S70)ことを含む。
【0085】
まず、図5Aに示すように、基板310を準備する(S10)。
【0086】
基板310は、混成化過程中に所望しない非特異的結合を最小化、さらには実質的に0にすることができ、可視光および/またはUVなどの光源に透明な物質からなり得る。基板は、可撓性または剛性基板であり得る。可撓性基板は、ナイロン、ニトロセルロースなどのメンブレインまたはプラスチックフィルムなどであり得る。剛性基板は、シリコン基板、ガラスまたは石英のような透明ガラス基板などであり得る。シリコン基板または透明ガラス基板の場合には、混成化過程中に非特異的結合がほとんど行われないという長所がある。また、透明ガラス基板の場合には、可視光および/またはUVなどの光源に透明で蛍光マーカーを利用した検出に有利である。シリコン基板または透明ガラス基板は、半導体素子の製造工程またはLCDパネルの製造工程で適用される多様な薄膜の製造工程および写真エッチング工程などをそのまま適用できるという長所がある。
【0087】
次に、図5Bのように、準備された基板310の表面を3次元に形成する311(S20)。
【0088】
図示していないが、準備された基板310上に、3次元の表面を形成するためのポリマー層を形成することができる。3次元の表面を形成するためのポリマー層としては、例えばPE−TEOS膜、HDP酸化膜またはP−SiH4酸化膜、熱酸化膜などのシリコン酸化膜、ハフニウムシリケート、ジルコニウムシリケートなどのシリケート、シリコン窒化膜、ジルコニウム酸窒化膜などの金属酸窒化膜、チタニウム酸化膜、タンタル酸化膜、アルミニウム酸化膜、ハフニウム酸化膜、ジルコニウム酸化膜、ITOなどの金属酸化膜、ポリイミド、ポリアミン、金、銀、銅、パラジウムなどの金属、またはポリスチレン、ポリアクリル酸、ポリビニルなどが挙げられる。3次元の表面を形成するためのポリマー層半導体製造工程またはLCD製造工程で安定的に適用されている蒸着方法、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)、SACVD(Sub−Atmospheric CVD)、LPCVD(Low Pressure CVD)、PECVD(Plasma Enhanced CVD)、スパッタリング、スピンコーティングなどの方法を適用することができ、基板310上に安定的に形成できる物質が好ましい。以後、フォトレジスト膜を形成した後、3次元パターンを形成するようにマスクを用いる投影露光機でフォトレジスト膜を露光して基板表面が3次元に形成できる。例えば、基板表面に形成される3次元パターンは碁盤状であり得る。
【0089】
以後、図5Cに示すように、3次元の表面を有する基板311上に固定層121を形成する(S30)。
【0090】
固定層121は、例えばシロキサン樹脂からなるシロキサン樹脂層、特にSi(OR)3を含む層であり得る(但し、式中、Rはアルキル基である。)。固定層121が介在することによって、以後の中間膜331がより容易に基板311にカップリングできるため固定層121が介在しない場合よりターゲットサンプルとの反応収率が高くなり得る。基板311の表面が例えばヒドロキシル基の場合、固定層121のSiO(OR)3がカップリングして基板311表面に固定層121が形成し得る。
【0091】
例えば、固定化121層としてシロキサン樹脂層、特に−Si(OR)3を含むシロキサン樹脂層を用いる場合の製造方法について説明する。シロキサン樹脂層は、例えばスリットコーティングまたはスピンコーティングの方法で形成できる。ここで、スリットコーティングまたはスピンコーティングは、酸化工程や化学気相蒸着などに比べて簡便であり、工程時間が短いため工程効率を改良することができる。このように形成されたシロキサン樹脂層をベークする。ベーク温度は、約100℃ないし400℃、好ましくは200℃ないし300℃の範囲であり得る。ベーク時間は、約30秒ないし1時間であり得る。ベークの結果、シロキサン樹脂間に互いにクロスリンクされてシロキサン樹脂層が堅固になり得る。
【0092】
以後、図5Dに示すように、形成された固定層121上に化学式1で表される化学構造を含む中間膜331を形成する(S40)。
【0093】
化学式1で表される化学構造を含む中間膜331の形成用化学物質は、例えば次の方法で形成できる。
【0094】
【化14】
【0095】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Xは直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる位置である。)
化学式1で表される化学構造を含む中間膜331の形成用化学物質は、ジアゾケト基を含むため、まずジアゾケト基を含む化合物を形成する方法について説明する。
【0096】
ジアゾケト基は、例えばジエノフィル化合物と共役ジエン(conjugated diene)化合物をディールス・アルダー反応で反応させて環化してジケト構造を含むジケトンを合成し、これをp−カルボキシベンゼンスルホニルアジド、p−トルエンスルホニルアジド、p−ドデシルベンゼンスルホニルアジドなどのジアゾトランスファー試薬と0℃、大気圧で30ないし60分間反応させて形成することができる。
【0097】
ディールス・アルダー反応は、二重結合または三重結合を有しているジエノフィルを共役ジエンに1,4−添加反応によって六員環(six−membered ring)化合物を製造し得る反応である(Diels, O., Alder, K. (1928) “Synthesen in der hydroaromatischen Reihe”Liebings Annalen der Chemie 460 (1), 98−122)。ディールス・アルダー反応のメカニズムはまだ明らかになっていないが、反応自体は非常に速く、触媒が必要な場合もあるが、一般的に触媒が必須でない場合もある。多くの場合、単にジエノフィルとジエンを混ぜるだけで反応が完了することもある。
【0098】
例えば、中間膜331に含まれるジアゾケト基を形成するとき、ディールス・アルダー反応によって
【0099】
【化15】
【0100】
で表される化合物から成る群から選択される化合物と、
【0101】
【化16】
【0102】
で表される化合物から成る群から選択される化合物を反応させて六員環化合物を形成することができる。このとき、一方がジエンである場合、他方がジエノフィルでなければならない。
【0103】
例えば、下記反応式2のように、メチルビニルケトン溶液にシクロペンタジエンを加え、ディールス・アルダー反応によって2−アセチル−5−ノルボルネンを製造する。ジメチルカーボネートと反応させてメチル(5−ノルボルネニル)−3−オキソ−プロピオネートを製造することができる。
【0104】
【化17】
【0105】
続いて、下記反応式3のように、アセトニトリルにメチル(5−ノルボルネニル)−3−オキソ−プロピオネート(methyl (5−norbornenyl)−3−oxo−propionate)を入れて冷却させた後、トリエチルアミン(Triethylamine)およびジアゾ移転試薬(diazo transfer reagent)であるp−カルボキシベンゼンスルホニル(p−carboxybenzenesulfonyl azide)を利用してメチル(5−ノルボルネニル)−2−ジアゾ−3−オキソ−プロピオネートを製造することができる。
【0106】
【化18】
【0107】
次に、ジアゾケト基を含む化合物で形成された中間膜331を、基板311上に存在する固定層121とカップリングさせる。
【0108】
カップリングは、化学結合のうち共有結合であり得る。固定層121と中間膜331表面の多様な作用基間の反応によって中間膜331と固定層121をカップリングすることができる。例えば、中間膜331と固定層121がジエノフィルとジエンでディールス・アルダー反応によってカップリングできる。
【0109】
例えば、下記化学式3で表される化学構造を参照すると、基板311上に固定層121で形成されたトリエトキシ(10−ウンデシニル)−シランの作用基であるアルケンはジエン基である。ジアゾケト基を含む中間膜331の2−(13−ヒドロキシ−2−オキサトリデカニル)−フランなどはジエノフィル基である。これら固定層121のジエン基と中間膜331のジエノフィル基をディールス・アルダー反応によってカップリングさせることができる。
【0110】
【化19】
【0111】
ディールス・アルダー反応以外にも、固定層121と中間膜331は多様な作用基によってカップリングできる。固定層121または中間膜331のうちいずれか1つはアミン、カルボキシル基、ヒドロキシル基などの作用基を有し、残り1つはこのような作用基と反応する化合物である場合にも、固定層121と中間膜331はカップリングさせることができる。
【0112】
図4および図5Cないし図5Dでは固定層121を先に形成した後、中間膜331を形成する方法について示しているが、これに制限されず、固定層121と中間膜331を別途の工程で先に形成した後、これを基板311上に結合させることもできる。すなわち、中間膜331と固定層121を先にカップリングして下記化学式4で表される化合物を先に形成した後、形成された化合物を基板311にカップリングさせることができる。
【0113】
【化20】
【0114】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R3はアルキル基である。)
基板311が例えばヒドロキシル基である場合、前記中間膜331と固定層121がカップリングした前記化学式4で表される化合物のSi(OR3)3を基板のヒドロキシル基とカップリングさせることができる。
【0115】
形成された中間膜331は、リンカーまたはスペーサとしてオリゴマープローブアレイでオリゴマープローブがターゲットサンプルと自在に相互作用、例えば混成化が生じるようにできる。
【0116】
次いで、図5Eおよび図5Fに示すように、形成された中間膜331の少なくとも一部を露光して、カルボキシル基が露出した領域の中間膜331aと前記化学式1の化学構造を含む中間膜331bを形成する。(S50)
図3Dに示すように、第8実施形態によるオリゴマープローブアレイ303を製造するためには形成された中間膜331の一部に露光する。形成された中間膜331の一部に露光する場合は、中間膜331の特定領域のみに選択的にオリゴマープローブをカップリングさせることができるようになる。一部露光した領域は中間膜331の中でもオリゴマープローブ160とカップリングできる活性化領域Aに対応する中間膜331aの部分となり、露光していない領域はオリゴマープローブ160がカップリングしていない非活性化領域Bに対応する中間膜331bの部分となる。
【0117】
前記中間膜331の少なくとも一部を露光することは、190nmないし450nmの波長の光で可能になる。これは、以後オリゴマープローブのカップリングに用いられる光分解性保護基などの露光が340nm以上でなければならないことと異なる。S50ステップにおいて、光分解性保護基の使用時に用いられる光とは別に、248nmなどの光も用いることができるため分解能が高くなり得る。これはオリゴマープローブアレイの高集積化を補助し得る。この時、中間膜331を露光する波長の領域は光分解性保護基を脱保護する波長の領域と差異をおいて、光分解性保護基の脱保護過程で中間膜331の損傷が発生しないようにすることもできる。しかし、オリゴマープローブアレイの製作方法および工程過程によってそのとおりではないこともある。
【0118】
前記化学式1で表される化学構造は、ジアゾケト基を含む。ジアゾケト基を含む中間膜331に約248nmまたは193nmなどの波長を有する光線を照射すると、ジアゾ基が離脱して下記反応式1のような一連の反応を経てカルボキシル基が形成される。
【0119】
【化21】
【0120】
中間膜331を一部露光した場合、中間膜331は露光されてカルボキシル基が露出した中間膜331aと、露光されず依然として化学式1で表される化学構造を含む中間膜331bに分けられる。カルボキシル基を含む中間膜331aは基板311の活性化領域Aに対応し、化学式1で表される化学構造を含む中間膜331bは基板311の非活性化領域Bに対応する。
【0121】
参考として、図示していないが、中間膜331aのカルボキシル基には保護基が付着し得る。保護基は付着している位置が化学反応に参加するのを遮断する基を指し示し、脱保護は保護基が付着位置から分離して、前記位置が化学反応に参加できるようにするのを指し示す。例えば、中間膜331に結合しているカルボキシル基に酸分解性または光分解性保護基が付着して作用基を保護し、以後リンカーやオリゴマープローブのインシチュフォトリソグラフィ合成のためのモノマーのカップリングまたは合成オリゴマープローブ160のカップリング前に除去して作用基を露出させることができる。
【0122】
以後、図5Gに示すように、活性化領域Aに対応する中間膜331aにリンカー140をカップリングさせる。(S60)。
【0123】
カルボキシル基を含む中間膜331aとカップリングされるリンカー140は、カルボキシル基と反応できる作用基を有しなければならない。
【0124】
リンカーが中間膜331aのカルボキシル基とカップリングすることによって基板311の活性化領域Aに対応する中間膜331aは、下記化学式2で表される化学構造を含む。
【0125】
【化22】
【0126】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Yはリンカーがカップリングされる位置であり、
Xは直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる位置である。)
図5Gにはリンカー140が示されているが、これに制限されず、スペーサ、マイクロまたはナノ粒子などが中間膜331と以後のオリゴマープローブ160を媒介することができる。リンカー140やスペーサ、マイクロまたはナノ粒子などは、基板またはオリゴマープローブ160とカップリングできる作用基を有して、オリゴマープローブが基板などとカップリングするのを容易にしたり、ターゲットサンプルとの混成化のための空間的マージンを提供したりすることができる。前述したように、中間膜331はそれ自体がリンカー140、スペーサおよびマイクロまたはナノ粒子が行う役割を担うが、他のリンカー140、スペーサマイクロまたはナノ粒子とカップリングしてより向上した反応収率を有するオリゴマープローブアレイを提供することができる。但し、このときのリンカー140は、活性化領域Aに対応する中間膜331aのカルボキシル基とカップリングできる作用基を含んでいなければならない。
【0127】
参考として、図示していないが、リンカー140にも効果的なカップリングのための保護基が付着し得る。保護基は前述したように、付着している位置が化学反応に参加するのを遮断する基を指し示し、脱保護は保護基が付着位置から分離されて、前記位置が化学反応に参加できるようにするのを指し示す。
【0128】
次に、図5Hに示すように、リンカー140にオリゴマープローブ160をカップリングさせる(S70)。
【0129】
オリゴマープローブ160は、図2Aを参考にして説明した本発明の第1実施形態によるオリゴマープローブアレイ100と同様であるためその説明は省略する。
【0130】
オリゴマープローブ160はリンカー140とカップリングでき、このときのカップリングは化学結合のうち共有結合を意味する。オリゴマープローブ160をリンカー140にカップリングさせることは、インシチュ合成でオリゴマープローブ160のモノマーを合成することを意味する。参考として、図示していないが、オリゴマープローブ160の合成のためのオリゴマープローブのモノマーにも効果的なカップリングのための保護基が付着し得る。保護基は、前述したように、付着している位置が化学反応に参加するのを遮断する基を指し示し、脱保護は保護基が付着位置から分離して、前記位置が化学反応に参加できるようにするのを指し示す。
【0131】
オリゴマープローブ160の具体的な例として、インシチュフォトリソグラフィによってオリゴヌクレオチドプローブを合成することを詳細に説明する。リンカー140の作用基を露出させた後、露出した作用基に光分解性保護基が結合したヌクレオチドホスホロアミダイトモノマーをカップリングさせ、カップリングに参加していない作用基を非活性キャッピングし、ホスホロアミダイトと5’−ヒドロキシ基の間の結合によって生成したホスファイトトリエステル(phosphite triester)構造を酸化させホスフェート構造に変換させる。このように、所望する活性化領域A上のリンカー140を脱保護して所望する序列のモノマーをカップリングさせ、カップリングに参加していない作用基を非活性キャッピングし、酸化工程を遂行してホスフェート構造に変換させる工程を順次繰り返し進行して、所望する序列のオリゴヌクレオチドプローブ160を各活性化領域A上に合成することができる。
【0132】
前記第8実施形態によるオリゴマープローブアレイ303で説明したことに基づき、図1Aないし図3Dを参照して、本発明の実施形態による基板構造およびオリゴマープローブアレイの製造方法を説明する。各実施形態の図面に示す各部材と同じ機能を有する部材は同じ符号で示し、その説明は省略する。
【0133】
本発明の実施形態による基板構造の製造方法および本発明の第1ないし第7実施形態によるオリゴマープローブの製造方法は、前記第8実施形態によるオリゴマープローブの製造方法のうち少なくとも1ステップ以上を省略することを含む。各々を説明するが、第8実施形態によるオリゴマープローブアレイ303の説明と共通する部分は説明を省略する。
【0134】
図1Aに示すように、第1実施形態による基板構造100の製造方法は、基板110を準備し(S10)、形成された基板110上に前記化学式1で表される化学構造を含む中間膜130を形成すること(S40)を含む。
【0135】
図1Bに示すように、第2実施形態による基板構造101の製造方法は、基板110を準備し(S10)、準備した基板110上に固定層120を形成し(S30)、形成された固定層120に化学式1で表される化学構造を含む中間膜130を形成すること(S40)を含む。
【0136】
図1Cに示すように、第3実施形態による基板構造102の製造方法は、基板110を準備し(S10)、準備した基板110の表面を3次元に形成し(S20)、3次元に形成された基板111上に固定層121を形成し(S30)、形成された固定層121に化学式1で表される化学構造を含む中間膜131を形成すること(S40)を含む。
【0137】
図2Aに示すように、第1実施形態によるオリゴマープローブアレイ200の製造方法は、基板110を準備し(S10)、形成された基板110上に前記化学式1で表される化学構造を含む中間膜形成用の化学物質を基板110上に形成し(S40)、中間膜形成用の化学物質を全面露光してカルボキシル基を露出させ(S50)、中間膜230の露出したカルボキシル基とオリゴマープローブ160をカップリングさせること(S70)を含む。中間膜230は全面が露光され、オリゴマープローブ160は中間膜のカルボキシル基とカップリングできる作用基を含まなければならない。その結果、オリゴマープローブアレイ200の中間膜230は、下記化学式2で表される構造を含む。
【0138】
【化23】
【0139】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基基、ニトリル基、エステル、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Yはオリゴマープローブがカップリングされる位置であり、
Xは直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる位置である。)
このときの中間膜230は、オリゴマープローブ160のカップリングおよびターゲットサンプルとの混成化を容易にするリンカーまたはスペーサの役割を担う。
【0140】
図2Bに示すように、第2実施形態による基板構造201の製造方法は、基板110を準備し(S10)、準備した基板110上に固定層120を形成し(S30)、形成された固定層120に化学式1で表される化学構造を含む中間膜230を形成し(S40)、中間膜230の全面を露光してカルボキシル基を露出させ(S50)、露光した中間膜230とオリゴマープローブ160をカップリングさせること(S70)を含む。
【0141】
図2Cに示すように、第3実施形態による基板構造202の製造方法は、基板110を準備し(S10)、準備した基板110の表面を3次元に形成し(S20)、3次元に形成された基板111上に固定層121を形成し(S30)、形成された固定層121に化学式1で表される化学構造を含む中間膜231を形成し(S40)、中間膜231を全面露光してカルボキシル基を露出させ(S50)、露出したカルボキシル基とオリゴマープローブ160をカップリングさせるステップ(S70)を含む。
【0142】
図2Dに示すように、第4実施形態による基板構造203の製造方法は、基板110を準備し(S10)、準備した基板110の表面を3次元に形成し(S20)、3次元に形成された基板111上に固定層121を形成し(S30)、形成された固定層121に化学式1で表される化学構造を含む中間膜231を形成し(S40)、中間膜231を全面露光してカルボキシル基を露出させ(S50)、露出したカルボキシル基とリンカー140をカップリングさせ(S60)、リンカー140とオリゴマープローブ160をカップリングさせること(S70)を含む。リンカーが中間膜231のカルボキシル基が反応できる作用基を含まなければならない。
【0143】
図3Aに示すように、第5実施形態によるオリゴマープローブアレイ300の製造方法は、基板310を準備し(S10)、形成された基板310上に前記化学式1で表される化学構造を含む中間膜形成用の化学物質を基板310上に形成し(S40)、中間膜形成用の化学物質を一部露光してカルボキシル基が露出された中間膜330aと、依然として前記化学式1で表される化学構造を含む中間膜330bを区分し(S50)、カルボキシル基が露出した中間膜330aとオリゴマープローブ160をカップリングさせること(S70)を含む。中間膜230は一部が露光され、オリゴマープローブ160は中間膜のカルボキシル基とカップリングできる作用基を含まなければならない。一部露光でオリゴマープローブ160が中間膜330全面にカップリングするのではなく、特定領域330aにカップリングすることによって選択的活性化領域を提供することができる。これはより、精巧に多様なオリゴマープローブ160をターゲットサンプルと反応させることを可能にする。中間膜330が基板310とオリゴマープローブ160を媒介するリンカーまたは以後ターゲットサンプルとの混成化に必要な空間的マージンを提供するスペーサの役割を同時にすることができることはもちろんである。
【0144】
図3Bに示すように、第6実施形態による基板構造301の製造方法は、基板310を準備し(S10)、準備した基板310上に固定層120を形成し(S30)、形成された固定層120に化学式1で表される化学構造を含む中間膜形成用の化学物質を形成し(S40)、中間膜形成用の化学物質を一部露光してカルボキシル基が露出した中間膜330aと、依然として前記化学式1で表される化学構造を含む中間膜330bを区分し(S50)、カルボキシル基が露出した中間膜330aとオリゴマープローブ160をカップリングさせること(S70)を含む。
【0145】
図3Cに示すように、第7実施形態による基板構造302の製造方法は、基板310を準備し(S10)、準備した基板310の表面を3次元に形成し(S20)、3次元に形成された基板311上に固定層121を形成し(S30)、形成された固定層121に化学式1で表される化学構造を含む中間膜形成用の化学物質を形成し(S40)、中間膜形成用の化学物質を一部露光してカルボキシル基が露出した中間膜331aと、依然として前記化学式1で表される化学構造を含む中間膜331bを区分し(S50)、カルボキシル基が露出した中間膜331aとオリゴマープローブ160をカップリングさせること(S70)を含む。
【0146】
本発明に関するより詳細な内容は次の具体的な実施例によって説明し、ここに記載していない内容はこの技術分野において通常の知識を有する者に十分に技術的に類推できるものであるためその説明を省略する。
【0147】
本発明では、本発明の基板構造とオリゴマープローブアレイおよびその製造方法によれば、3次元基板構造およびオリゴマープローブが形成できる表面が増加するため、オリゴマープローブアレイの集積度と反応収率の向上をもたらす。このことは、次の理由に基づくものである、安定な中間膜が提供され、それは、固定層と中間膜との間を1:1の反応によってオリゴマープローブをラミネートでき、固定層と中間膜との間の反応によって形成されたリング構造によって形成された空間は、基板とオリゴマープローブとの間の反応の円滑な生成を助ける。
【実施例】
【0148】
(実施例1)
基板の表面が3次元の基板構造の製作
シリコン基板上にシロキサンの一種であるXP4739(Rohm&Haas Electronic Materials)をスピンコーティングで90nmを形成した後、60分間250℃でハードベークした。基板上にI7010 1.2mmを2000rpmでスピンコーティングし、100℃で60秒間ベークした後、11mmの開口サイズを有する碁盤状のダークトーンマスクを用いASML PAS5500 100D設備で365nm波長の光を投射、露光し、2.38% TMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)水溶液で現像して縦横に交差する直線領域を開口した。基板をCF4条件下でプラズマエッチングを進行してフォトレジストのうち現像されている部分のシロキサンを除去した後、薄膜除去によって残っていたフォトレジストマスクを除去した。硫酸処理をしてヒドロキシル基を活性化させた後、基板にTELマーク8アクトトラック(TEL Mark 8 Act track)を用いアミノトリエトキシルプロピルシランの0.1%トルエン溶液を50rpmで60秒間スピンカップリングした後、14分間乾燥させて120℃で40分間ベークした後、流れる純水液(DI water)に10分間洗浄、ソニケート(sonicator)で15分間洗浄し、流れる純水液で10分間洗浄した。その後、TELマーク8アクトトラックでアセトニトリルを用い60秒間洗浄した。[N−(3−トリエトキシルプロピル)−4−ヒドロキシブチラミンの0.1% EtOH溶液を50rpmで60秒間スピンカップリングした後、IPAで洗浄して110℃で10分間キュアリング(curing)した。TELマーク8アクトトラックを用い、ニトロフェニルプロピルオキシカルボニル−テトラエチレングリコール−シアノエチルホスホロアミダイトとテトラゾールが各々1mMと5mMに溶けているアセトニトリル溶液10mlを基板に加え、常温で5分間放置した後、1000rpm回転と共にアセトニトリルを処理して反応が進行していない物質を除去した後、2500rpmでスピン乾燥して残っている溶媒を除去した。
(実施例2)
固定層形成
シリコン基板上にPAD−Oxide 1000Å(thermal oxide having a thickness of 1000Å)を成長させた。基板上にBC70 KrF Negative photoresistを2000rpmでスピンコーティングして100℃で60秒間ベークした後、11mmの開口サイズを有する碁盤状のダークトーンマスクを用いKrF光源を備える露光機ASML設備で248nm波長の光を投射、露光し、2.38% TMAH水溶液で現像して縦横に交差する直線領域を開口した。基板をCF4条件下でプラズマエッチングを進行させてフォトレジストが現像されている部分を除去した後、薄膜除去によって残っているフォトレジストマスクを除去してパターン形成されたPAD−Oxide領域を開口した。アレイが形成されるPAD−Oxide領域のヒドロキシ基を120℃で1時間ほどピラニア(piranha、硫酸:過酸化水素=70:30)処理して活性化させた。ジアゾケト基を有するシラン化合物をシリコン基板のヒドロキシ基と反応させて単一膜を形成した。シラン化合物をトルエンに溶解させた後、シリコン表面に浸して(immersing)100℃で24−48時間反応させた。
(実施例3)
ジアゾケト基を有する中間膜用化合物の合成
(1)メチル(5−ノルボルネニル)−3−オキソ−プロピオネートの合成
下記反応式2を参照して、エチルエーテルに溶かしたメチルビニルケトン溶液に、シクロペンタジエンを添加して12時間ほど室温で反応させた後、溶媒を除去して真空蒸留によって純粋な2−アセチル−5−ノルボルネンを得た。窒素充填されたTHFが入っているフラスコにジメチルカーボネートを加えた後、水素化ナトリウム(sodium hydride)を加えた。攪拌しながら2−アセチル−5−ノルボルネンを徐々に滴下した。80℃で24時間ほど反応させた後、酢酸を利用して酸性化した。溶媒を除去した後、水とエチルエーテルを利用して抽出した。抽出した有機層を塩化ナトリウム(sodium chloride)溶液で洗浄してMgSO4で乾燥して溶媒を除去した後、真空蒸留によって純粋なメチル(5−ノルボルネニル)−3−オキソ−プロピオネートを得た。
【0149】
【化24】
【0150】
1H NMR
(CDCl3,ppm):5.82−6.14(2H,endo−olefinic proton,exo−olefinic proton),3.7(3H,−OCH3),3.15−3.53(2H,α−hydrogens),2.9−3.0(2H),1.24−1.9(5H).13C NMR(CDCl3,ppm):204(−C=O,ketone),167(−COO−,ester),131−138(C=C),27.62−52.27(aliphatic carbons).FT−IR(NaCl plate,cm−1):1755(C=O,ketone),1712(−COO−,ester),1625(C=C,vinyl).
(2)メチル(5−ノルボルネニル)−2−ジアゾ−3−オキソ−プロピオネートの合成
反応式3を参照して、フラスコにアセトニトリルを加えてメチル(5−ノルボルネニル)−3−オキソ−プロピオネートを添加した後、0℃の氷水に浸して冷やした。トリエチルアミンを徐々に滴下してジアゾ転移試薬(diazo transfer reagent)のp−カルボキシベンゼンスルホニルアジドを加えた。0℃で15分ほど維持させた後、室温で2時間反応させた。溶媒を除去した後、水と石油エーテルを利用して抽出した。抽出した石油エーテル層をガラスフィルタで濾過して溶媒を除去した後、真空で乾燥させてメチル(5−ノルボルネニル)−2−ジアゾ−3−オキソ−プロピオネートを得た。
【0151】
【化25】
【0152】
1H NMR(CDCl3,ppm):5.82−6.20(2H,endo−olefinic proton,exo−olefinic proton),3.7(3H,−OCH3),2.9−3.0(2H),1.24−1.9(5H).13C NMR(CDCl3,ppm):194(−C=O,ketone),161(−COO−,ester),131−138(C=C),27.62−52.27(aliphatic carbons).FT−IR(NaCl plate,cm−1):2139(−N2,diazo),1722(C=O,ketone),1651(−COO−,ester).
(実施例4)
中間膜を固定層に形成
基板上に、固定層としてトリエトキシ10−ウンデシニル−シランを形成した。2−(13−ヒドロキシ−2−オキサトリデカニル)−フランのヒドロキシ基とジアゾケト基を含む2−ジアゾ−3−オキソ−ヘキサノリック酸エチルエステルと反応させて中間膜を形成した。固定層のアルケンをジエン基にし、2−(13−ヒドロキシ−2−オキサトリデカニル)−フランをジエノフィルにしてディールス・アルダー反応で反応させて、次のように中間膜を固定層に形成した。
【0153】
【化26】
【0154】
(実施例5)
スペーサ形成
実施例4によって形成された中間膜を選択的にASML PAS5500 100Dステッパーを利用して露光を進行した後、露光されてカルボキシル基が露出した中間膜にスペーサを形成した。スペーサの長さを伸長する方法としてTELマーク8アクトトラックを用い、ニトロフェニルプロピルオキシカルボニルテトラエチレングリコールシアノエチルホスホロアミダイトとテトラゾールが各々1mMと5mMで溶けているアセトニトリル溶液10mlを加えて常温で5分間放置した後、1000rpmの速度で回転させて反応が進行していない物質を除去した後、2500rpmでスピン乾燥して残っている溶媒を除去し、アセトニトリルが基板を濡らすように洗浄した。
(実施例6)
プローブの成長
核酸反応が進行する領域に248nmまたは365nmの波長を有するASML PAS5500 100Dステッパーを利用して光反応を進行させた後、後続反応を進行させた。基板に、TELマーク8アクトトラックを用い、アデニン/チミン/グアニン/シトシンの糖−ホスホロアミダイトとテトラゾールが各々1mMと5mMで溶けているアセトニトリル溶液10mlを加えて常温で5分間放置後、1000rpm回転と共にアセトニトリルを処理して反応が進行していない物質を除去した後、2500rpmでスピン乾燥して残っている溶媒を除去した。基板にTELマーク8アクトトラックを用いAc2O/py(pyridine)/メチルイミダゾール1:1:1のTHF溶液および0.02MのヨードTHF溶液を処理して、カップリングしていない核酸のキャッピングおよび酸化を進行させた。以後、光活性化による核酸合成が進行した。ASML PAS5500 100Dステッパーで365nm波長を用い11umの開口サイズを有する碁盤状のクロムオンクォーツマスク(chrome on quartz mask)を活用して、5000mJのエネルギーで露光してニトロアロマティク保護基を除去した。引き続き、アデニン/チミン/グアニン/シトシンの糖−ホスホロアミダイトを用いカップリング、キャッピング、酸化、および光分解を繰り返して、所望する序列の核酸を合成した。
【0155】
以上、添付する図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須的な特徴を変更せずに他の具体的な形態によって実施できることを理解することができる。したがって前述した実施形態はすべての面で例示的なものであって、限定的なものではないことを理解しなければならない。
【産業上の利用可能性】
【0156】
本発明が適用される基板構造、オリゴマープローブは、遺伝子発現分析、遺伝子型分析、SNPのような突然変異および多形の検出、蛋白質およびペプチド分析、潜在的な薬のスクリーニング、新薬開発と製造などに係わる技術分野に適用し得る。
【図面の簡単な説明】
【0157】
【図1A】本発明の実施形態による基板構造の断面図である。
【図1B】本発明の実施形態による基板構造の断面図である。
【図1C】本発明の実施形態による基板構造の断面図である。
【図1D】本発明の実施形態による基板構造の断面図である。
【図2A】本発明の実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。
【図2B】本発明の実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。
【図2C】本発明の実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。
【図2D】本発明の実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。
【図2E】本発明の実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。
【図3A】本発明の実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。
【図3B】本発明の実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。
【図3C】本発明の実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。
【図3D】本発明の実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。
【図3E】本発明の実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。
【図4】本発明の実施形態によるオリゴマープローブアレイの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図5A】本発明の一実施形態による基板構造の製造方法を順次に示す断面図である。
【図5B】本発明の一実施形態による基板構造の製造方法を順次に示す断面図である。
【図5C】本発明の一実施形態による基板構造の製造方法を順次に示す断面図である。
【図5D】本発明の一実施形態による基板構造の製造方法を順次に示す断面図である。
【図5E】本発明の一実施形態による基板構造の製造方法を順次に示す断面図である。
【図5F】本発明の一実施形態による基板構造の製造方法を順次に示す断面図である。
【図5G】本発明の一実施形態による基板構造の製造方法を順次に示す断面図である。
【図5H】本発明の一実施形態による基板構造の製造方法を順次に示す断面図である。
【符号の説明】
【0158】
100, 101, 102, 103, 200, 201, 202, 203, 204, 300, 301, 302, 303, 304 基板構造
110, 111, 112, 310, 311, 312 基板
120、121 固定層
130、131 中間膜
140 リンカー
150 スペーサ
160 オリゴマープローブ
350 レチクル
A 活性化領域
B 非活性化領域。
【技術分野】
【0001】
本発明は基板構造、オリゴマープローブおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
最近、ゲノムプロジェクトが発展し、多様な有機体のゲノムヌクレオチド序列が明らかになることによって、バイオポリマーマイクロチップ、その中でもオリゴマープローブアレイに関する関心が増加している。オリゴマープローブアレイは、遺伝子発現分析、遺伝子型分析、SNPのような突然変異および多形の検出、蛋白質およびペプチド分析、潜在的な薬のスクリーニング、新薬開発と製造などに広く使用されている。
【0003】
このようなオリゴマープローブアレイを開発するためには生体物質とシリコンのような半導体の間の分子インターフェースを効率的に実現させ、生体物質の固有機能を最大に活用可能にすることが重要である。このためにオリゴマープローブの基板への結合を容易にしたり、オリゴマープローブとターゲットサンプルの間の混成のための空間的マージンを提供する物質として活用し得る化合物が開発されている。
【0004】
また、オリゴマープローブ、特にDNAチップや蛋白質チップなどの生体物質を、マイクロメータースケールの制限された領域に固定化させるのが何より重要である。オリゴマープローブアレイを用いて分析しようとする遺伝情報の形態が遺伝子からDNAの最小構成単位であるヌクレオチド水準まで多様化することによって、プローブセルのデザインルールが数十μmから数μm以下に減少している。したがって、オリゴマープローブアレイは反応収率が向上する方向に高集積化されることが要求され、これに応えるための新しい方法が摸索されている。
【特許文献1】特開2001−178472号公報(図1)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、反応収率の向上した基板構造を提供することにある。
【0006】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、前記オリゴマープローブアレイ用基板を用いて形成されたオリゴマープローブアレイを提供することにある。
【0007】
また、本発明が解決しようとするさらなる技術的課題は、このような基板構造およびオリゴマープローブアレイを製造する方法を提供することにある。
【0008】
本発明の技術的課題は、以上に言及した技術的課題に制限されず、言及していない他の技術的課題は下記によって当業者に明確に理解できるものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記技術的課題を達成するための本発明の一実施形態による基板構造は、基板および基板上に形成された下記化学式1で表される化学構造を含む中間膜を含む。
【0010】
【化1】
【0011】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基(alkoxy)、ニトリル基(nitrile)、エステル基(ester)、フェニル基(phenyl)、ヒドロキシル基(hydroxyl)、脂肪族ラクトン(aliphatic lactone)、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる。)
前記他の技術的課題を達成するための本発明の一実施形態によるオリゴマープローブアレイは、基板、基板上のオリゴマープローブおよび基板とオリゴマープローブの間に介在する中間膜であって下記化学式2で表される化学構造を含む。
【0012】
【化2】
【0013】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Yでリンカー、スペーサまたはオリゴマープローブがカップリングされ、
Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる。)
前記他の技術的課題を達成するための本発明の他の実施形態によるオリゴマープローブアレイは、オリゴマープローブ、オリゴマープローブがカップリングする活性化領域とオリゴマープローブがカップリングしない非活性化領域を含む基板および基板上に形成された中間膜であって活性化領域上に下記化学式2で表される化学構造を含み、非活性化領域上に下記化学式1で表される化学構造を含む。
【0014】
【化3】
【0015】
【化4】
【0016】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Yでリンカー、スペーサまたはオリゴマープローブがカップリングされ、
Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる。)
前記さらなる技術的課題を達成するための本発明の一実施形態による基板構造の製造方法は、基板を準備し、基板上に形成された下記化学式1で表される化学構造を含む中間膜を形成することを含む。
【0017】
【化5】
【0018】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる。)
前記さらなる技術的課題を達成するための本発明の一実施形態によるオリゴマープローブアレイの製造方法は、基板を準備し、基板に下記化学式1で表される化学構造を含む中間膜を形成し、中間膜の少なくとも一部を露光し、露光した中間膜の少なくとも一部にオリゴマープローブをカップリングすることを含む。
【0019】
【化6】
【0020】
(但し、式中、R1はアルキル基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、アリール基、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる。)
その他、実施形態の具体的な事項は詳細な説明および図面に含まれている。
【発明の効果】
【0021】
前述のように、本発明による基板構造とオリゴマープローブアレイおよびその製造方法によればオリゴマープローブアレイの集積度と反応収率の向上をもたらす。基板構造およびオリゴマープローブアレイに含まれる中間膜によってリンカーまたはスペーサの機能をし、オリゴマープローブとの選択的反応領域を提供することができるためである。前記中間膜は絡み現象が少なく、カルボキシル基で反応基を露出させるものが248nmなどでも使用可能であるため分解能に優れるという利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付する図面とともに詳細に後述する実施形態を参照すれば明確になる。しかし、本発明は以下に開示される実施形態に限定されず、相異なる多様な形態によって具現でき、単に本実施形態は本発明の開示を完全なものにし、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供するものであって、本発明は請求項の範疇によってのみ定義される。
【0023】
したがって、いくつかの実施形態において、公知の工程ステップ、構造および技術は本発明が不明瞭に解釈されるのを避けるために、具体的に説明しない。
【0024】
本明細書で使用する用語は、実施形態を説明するためであって、本発明を制限するためではない。本明細書において、単数型は特に言及しない限り複数型も含む。明細書で使用する「含む(comprises)」および/または「含む(comprising)」は言及する構成要素、ステップ、動作および/または素子以外の1つ以上の他の構成要素、ステップ、動作および/または素子の存在または追加を排除しない意味として使用する。そして、「および/または」は言及するアイテムの各々および1つ以上のすべての組合わせを含む。また、以下の明細書全体にわたって同じ参照符号は同じ構成要素を示す。説明の便宜上、各実施形態の図面に示す各部材は同じ機能を有する部材は同じ符号で示し、その説明は省略する。
【0025】
また、本明細書で記述する実施形態は、本発明の理想的な例示図である断面図および/または概略図を参照して説明する。したがって、製造技術および/または許容誤差などによって例示図の形態が変化し得る。したがって、本発明の実施形態は、図示される特定形態に制限されず、製造工程によって生成される形態の変化も含む。また、本発明に示される各図面において各構成要素は説明の便宜上、多少の拡大あるいは縮小して示すこともある。
【0026】
以下、添付図面を参考にして本発明の実施形態による基板構造について説明する。
【0027】
図1Aないし図1Dは本発明の実施形態による基板構造の断面図である。図1Aを参考すれば、本発明の第1実施形態による基板構造100は、基板110および基板110上に形成された下記化学式1で表される化学構造を含む中間膜130を含む。
【0028】
【化7】
【0029】
(但し、式中、R1はヒドロキシル基、アルキル基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、アリール基、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされ、
前記R1または前記R2は、
【0030】
【化8】
【0031】
で表される化合物から成る群から選択される化合物と、
【0032】
【化9】
【0033】
で表される化合物から成る群から選択される化合物をディールス・アルダー反応で反応させて形成するものであり得る。)
基板110は、混成化過程中に所望しない非特異的結合を最小化、さらには実質的に0にすることができ、可視光および/またはUVなどの光源に透明な物質からなり得る。基板110は、可撓性または剛性基板であり得る。可撓性基板は、ナイロン、ニトロセルロースなどのメンブレインまたはプラスチックフィルムなどであり得る。剛性基板は、シリコン基板、ガラスまたは石英のような透明ガラス基板などであり得る。シリコン基板または透明ガラス基板の場合には、混成化過程中に非特異的結合がほとんど行われないという長所がある。また、透明ガラス基板の場合には、可視光および/またはUVなどの光源に透明で蛍光マーカーを利用した検出に有利である。シリコン基板または透明ガラス基板は、半導体素子の製造工程またはLCDパネルの製造工程で適用される多様な薄膜の製造工程および写真エッチング工程などをそのまま適用できるという長所がある。
【0034】
中間膜130は、前記化学式1の前記Xで基板110と直接カップリングして形成されるものであり得る。カップリングとは、化学結合を意味し、例えば共有結合であり得る。
【0035】
基板110に形成された中間膜130は、前記化学式1で表される化学構造を含む。前記化学式1で表される化学構造は、ジアゾケト基を含む。ジアゾケト基を含む中間膜130に248nmまたは193nmなどの波長を有する光線を照射すると、ジアゾ基が離脱して下記反応式1のような一連の反応を経てカルボン酸が形成できる。図1に示す中間膜130は、カルボン酸が形成される前のジアゾケト基を含む。
【0036】
【化10】
【0037】
その結果、ジアゾケト基を含む中間膜130は、以後ジアゾ基が離脱して、中間膜130の作用基としてカルボキシル基が形成され、カルボキシル基と反応可能な作用基とカップリングすることができる。カルボキシル基と結合できる作用基としては、アミン基、ヒドロキシル基などがあるが、これに制限されない。したがって、基板構造100は、以後カルボキシル基とカップリングできる作用基を含むオリゴマープローブ、リンカー、スペーサ、マイクロまたはナノ粒子などとカップリングしてオリゴマープローブアレイとして使用される。中間膜130がオリゴマープローブとカップリングすると、中間膜130がリンカーまたはスペーサの機能を担うことができる。すなわち、中間膜130は、オリゴマープローブアレイのリンカーまたはスペーサとしてオリゴマープローブがターゲットサンプルと自在に相互作用、例えば混成化を生じるようにできる。
【0038】
また、図では中間膜130が基板110の全面に塗布された場合を例示しているが、目的によって基板110上の所定の領域に部分的に形成され得る。中間膜130は例えば、基板110上に四角形の形状で所定のピッチを有するマトリクス形態で形成され得る。四角形形状は一つの例示に過ぎず、円形のような形態も可能であり、これに限定されないことはもちろんである。以下でも同一に適用され得る。
【0039】
以下、図1Bを参考にして、本発明の第2実施形態による基板構造101について説明する。図1Bは本発明の第2実施形態による基板構造の断面図である。本実施形態の基板構造101は、図1Aに示すように、第1実施形態の基板構造100と以下を除いては基本的に同じ構造を有する。以下の実施形態において、前述した構成要素の構造材料などと重複する場合、その説明を省略したり簡略化したりする。
【0040】
第2実施形態による基板構造101は、基板110、基板110上に形成された固定層120および固定層120に形成された前記化学式1で表される化学構造を含む中間膜130を含む。基板構造101は、中間膜130が固定層120を媒介にして基板110とカップリングしている。
【0041】
固定層120は、例えばシロキサン樹脂からなるシロキサン樹脂層であり得る。より具体的には、前記化学式1において前記固定層は−Si(OR)3であり得る(但し、式中、Rはアルキル基である。)。固定層120が存在して基板110に中間膜130がより容易にカップリングできるため、中間膜130のリンカーまたはスペーサとしての機能がより向上し、究極的にはターゲットサンプルとの反応収率も向上し得る。このとき、固定層120は中間膜130がより容易にカップリングされ得るためのものであるため、省略可能であることはもちろんである。
【0042】
また、固定層120もやはり図では基板110の全面に塗布された場合を例示しているが、その目的によって基板110上の所定領域に部分的に形成され得る。その形態は中間膜130の場合は実質的に同一であり得、以下でも同一に適用され得る。
【0043】
図1Cを参考にして、本発明の第3実施形態による基板構造102について説明する。図1Cは第3実施形態による基板構造の断面図である。本実施形態の基板構造102は、図1Cに示すように、第2実施形態の基板構造101と以下を除いては基本的に同じ構造を有する。
【0044】
第3実施形態による基板構造102は、3次元の表面を含む基板111、基板111上に形成された固定層121および前記化学式1で表される化学構造を含む中間膜131を含む。第3実施形態による基板構造102は基板111上または基板111内に3次元の表面を含み、中間膜131は基板111の3次元の表面上に形成される。基板111、固定層121および中間膜131は3次元の表面を有するようになるという点から、本発明の第1実施形態による基板構造100の基板110、固定層120および中間膜130と違う図面符号を使用したが、前記のような差異点以外には実質的に同一であるためその説明を省略する。
【0045】
基板111の表面が3次元の場合、基板構造102にオリゴマープローブがより高密度で集積でき、これはデザインルールの減少および反応収率の増加効果がある。
【0046】
また、図1Dに示すように、いくつかの実施形態によるオリゴマープローブアレイ用基板103は基板112内で3次元表面を含み得る。さらに、図に例示されるように基板の3次元表面の側断面が四角形で鋸歯の形状を成しているが、3次元構造を含む表面で形成することで十分であり得る。例えば、表面は円形などの曲面を含み得る。
【0047】
次に、添付図面を参考にして、本発明の実施形態によるオリゴマープローブアレイについて説明する。
【0048】
図2Aないし図2Eおよび図3Aないし図3Eは本発明の実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。
【0049】
図2Aを参考にすると、本発明の第1実施形態によるオリゴマープローブアレイ200は、基板110、基板110上のオリゴマープローブ160および基板110とオリゴマープローブ160の間に介在する中間膜230であって下記化学式2で表される化学構造を含む。
【0050】
【化11】
【0051】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Yでリンカー、スペーサまたはオリゴマープローブがカップリングされ、
Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる。)
基板110は、第1実施形態による基板構造101の基板110と実質的に同一であるためその説明は省略する。
【0052】
中間膜230は、前記化学式2で表される化学構造を含む。第1実施形態の基板構造100の場合、基板110上に形成された中間膜130がジアゾケト基を含む前記化学式1で表される化学構造を含む。しかし、ジアゾケト基を含む化学式1で表される化学構造は露光によってカルボキシル基に変化し、このカルボキシル基が露出された後にオリゴマープローブ160がカップリングする。第1実施形態によるオリゴマープローブアレイ200は、第1実施形態による基板構造100と違って、オリゴマープローブ160とカップリングしているため化学式2で表される化学構造を含むようになる。それは、前記反応式1で説明したようなメカニズムを経るためである。中間膜230は、基板110とオリゴマープローブ160を媒介するリンカーまたは以後ターゲットサンプルとの混成化に必要な空間的マージンを提供するスペーサの役割を担うことができる。例えば、中間膜230はオリゴマープローブとカップリングして以後のターゲットサンプルとの混成化に必要な空間的マージンを提供することができる。
【0053】
オリゴマープローブ160は、共有結合した2つ以上のモノマーからなるポリマーを指称することができる。また、オリゴマーは、約2ないし500個のモノマー、好ましくは5ないし300個のモノマー、さらに好ましくは5ないし100個のモノマーを含み得る。モノマーはプローブの種類によってヌクレオシド、ヌクレオチド、アミノ酸、ペプチドなどになり得る。
【0054】
ヌクレオシドおよびヌクレオチドは、公知のプリンおよびピリミジン塩基を含むだけでなく、メチル化されたプリンまたはピリミジン、アシル化されたプリンまたはピリミジンなどを含むことができる。また、ヌクレオシドおよびヌクレオチドは、従来のリボース糖およびジオキシリボース糖を含むだけでなく、1つ以上のヒドロキシル基がハロゲン原子または脂肪族で置換されたり、エーテル、アミンなどの作用基が結合して変形されたりした糖を含むことができる。
【0055】
アミノ酸は、自然で発見されるアミノ酸のL−、D−、および非キラル形アミノ酸だけでなく、変形アミノ酸、またはアミノ酸類似体などであり得る。
【0056】
ペプチドは、アミノ酸のカルボキシル基と他のアミノ酸のアミノ基の間のアミド結合によって生成された化合物をいう。
【0057】
オリゴマープローブ160は、2つ以上のヌクレオシド、ヌクレオチド、アミノ酸、ペプチドなどを含み得る。
【0058】
中間膜230とオリゴマープローブ160が直接カップリングするようになるため、オリゴマープローブ160は、中間膜230のカルボキシル基とカップリングできる作用基を含まれなければならない。カルボキシル基とカップリングできる作用基としては、アミン基、ヒドロキシル基などが挙げられるが、これに限定されない。カップリングは、化学結合のうち共有結合を含み得る。
【0059】
以下、図2Bを参考にして、本発明の第2実施形態によるオリゴマープローブアレイ201について説明する。図2Bは第2実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。第2実施形態のオリゴマープローブアレイ201は、第1実施形態によるオリゴマープローブアレイ200と以下を除いては基本的に同じ構造を有する。
【0060】
第2実施形態によるオリゴマープローブアレイ201は、基板110、基板110上に形成された固定層120および前記固定層上に形成された前記化学式2で表される化学構造を含む中間膜230および中間膜230にカップリングしたオリゴマープローブ160を含む。オリゴマープローブアレイ210は、中間膜230が固定層120を媒介にして基板110とカップリングしている。固定層120は、例えばシロキサン樹脂からなるシロキサン樹脂層であり得る。より具体的には、前記化学式1において前記固定層は−Si(OR)3であり得る(但し、Rはアルキル基である。)。固定層120が存在して基板110に中間膜230がより容易にカップリングできるため、中間膜230のリンカーまたはスペーサとしての機能がより向上し、究極的にはターゲットサンプルとの反応収率も向上できる。
【0061】
以下、図2Cを参考にして、本発明の第3実施形態によるオリゴマープローブアレイ202について説明する。図2Cは本発明の第3実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。第3実施形態のオリゴマープローブアレイ202は、第2実施形態によるオリゴマープローブアレイ201と以下を除いては基本的に同じ構造を有する。
【0062】
第3実施形態によるオリゴマープローブアレイ202は、3次元の表面を含む基板111、基板111上に形成された固定層121および前記固定層上に形成された前記化学式2で表される化学構造を含む中間膜231および中間膜231にカップリングしたオリゴマープローブ160を含む。基板111、固定層121および中間膜231は3次元の表面を有するようになるという点から、本発明の第1実施形態によるオリゴマープローブアレイ200の基板110、固定層120および中間膜230と違う図面符号を使用したが、前記のような差異点以外には実質的に同一であるためその説明を省略する。
【0063】
基板111の表面が3次元の場合、オリゴマープローブアレイ202にオリゴマープローブ160がより高密度で集積でき、これはデザインルールの減少および反応収率の増加効果がある。
【0064】
以下、図2Dを参考にして、本発明の第4実施形態によるオリゴマープローブアレイ203について説明する。図2Dは本発明の第4実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。第4実施形態のオリゴマープローブアレイ203、は第3実施形態によるオリゴマープローブアレイ202と以下を除いては基本的に同じ構造を有する。
【0065】
第4実施形態によるオリゴマープローブアレイ203は、3次元の表面を含む基板111、基板111上に形成された固定層121および前記固定層121上に形成された前記化学式2で表される化学構造を含む中間膜231、中間膜231にカップリングしたリンカー140およびリンカー140にカップリングしたオリゴマープローブ160を含む。
【0066】
また、図2Eに示すように、いくつかの実施形態によるオリゴマープローブアレイ204は基板112内に3次元表面を含み得る。また、3次元表面は3次元構造を含む表面を形成することで十分であり、例えば、円形などの曲面が形成された表面を含み得る。
【0067】
図2Dおよび図2Eにはリンカー140が示されているが、これに制限されず、スペーサ、マイクロまたはナノ粒子などが中間膜231とオリゴマープローブ160を媒介することができる。リンカー140やスペーサ、マイクロまたはナノ粒子などは基板またはオリゴマープローブ160とカップリングできる作用基を有し、オリゴマープローブが基板などとカップリングするのを容易にしたり、ターゲットサンプルとの混成化のための空間的マージンを提供したりすることができる。前述したように、中間膜231はそれ自体がリンカー140、スペーサ、マイクロまたはおよびナノ粒子が行う役割をするが、他のリンカー140、スペーサ、マイクロまたはナノ粒子とカップリングできる。中間膜231自体がリンカーとしての機能をするが、他のリンカーがさらに介在してより向上した反応収率を有するオリゴマープローブアレイを提供することができる。リンカー140は、中間膜231のカルボキシル基と結合できる作用基を含まなければならない。オリゴマープローブ160は、中間膜231と結合するようになるため必ずしもカルボキシル基と結合できる作用基を含まなければならないわけではない。
【0068】
以下、図3Aを参考にして、本発明の第5実施形態によるオリゴマープローブアレイ300について説明する。本発明の第5実施形態によるオリゴマープローブアレイ300は、第1実施形態によるオリゴマープローブアレイ200と以下を除いては基本的に同じ構造を有する。
【0069】
図3Aを参考にすると、本発明の第5実施形態によるオリゴマープローブアレイ300は、オリゴマープローブ160、オリゴマープローブ160がカップリングする活性化領域Aとオリゴマープローブ160がカップリングしない非活性化領域Bを含む基板310および前記活性化領域上Aに下記化学式2で表される化学構造を含み、前記非活性化領域B上に下記化学式1で表される化学構造を含む中間膜330を含む。
【0070】
【化12】
【0071】
【化13】
【0072】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Yでリンカー、スペーサまたはオリゴマープローブがカップリングされ、
Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる。)
すなわち、第5実施形態によるオリゴマープローブアレイ300の基板310は、オリゴマープローブ160がカップリングする活性化領域Aとオリゴマープローブ160がカップリングしない非活性化領域Bを含むことができる。基板310上に形成される中間膜330は、活性化領域A上で形成された前記化学式2で表される化学構造を含む領域330aと非活性化領域B上で形成された前記化学式1で表される化学構造を含む領域330bを含むことができる。活性化領域A上に形成された中間膜330aは、オリゴマープローブ160がカップリングしている。非活性化領域B上に形成された化学式1で表される化学構造を含む領域の中間膜330bは、オリゴマープローブ160とカップリングしていない。オリゴマープローブ160が中間膜330の全面にカップリングするのではなく、特定領域330aにカップリングすることによって選択的活性化領域を提供することができる。これはより、精巧に多様なオリゴマープローブ160をターゲットサンプルと反応させることを可能にする。中間膜330は、基板310とオリゴマープローブ160を媒介するリンカーまたは以後ターゲットサンプルとの混成化に必要な空間的マージンを提供するスペーサの役割を同時にすることができるのはもちろんである。
【0073】
第5実施形態によるオリゴマープローブアレイ300の基板310、中間膜330は、第1実施形態によるオリゴマープローブアレイ200の基板110、中間膜230と前記のような差異点があるため違う図面符号を使用しているが、前記のような差異点以外は実質的に同一であるためその説明を省略する。
【0074】
以下、図3Bを参考にして、本発明の第6実施形態によるオリゴマープローブアレイ301について説明する。本発明の第6実施形態によるオリゴマープローブアレイ301は、第5実施形態によるオリゴマープローブアレイ300と以下を除いては基本的に同じ構造を有する。
【0075】
図3Bを参考にすると、オリゴマープローブアレイ301は、オリゴマープローブ160、オリゴマープローブ160がカップリングする活性化領域Aとオリゴマープローブ160がカップリングしない非活性化領域Bを含む基板310、基板310上に形成された固定化層120および固定化層120に形成され活性化領域上Aに下記化学式2で表される化学構造を含む領域330aと非活性化領域B上に下記化学式1で表される化学構造を含む領域330bで形成された中間膜330を含む。すなわち、第6実施形態によるオリゴマープローブアレイ301は、中間膜330が固定層120を媒介にして基板310とカップリングしている。固定層120は、例えばシロキサン樹脂からなるシロキサン樹脂層であり得る。より具体的には、前記化学式1において前記固定層は−Si(OR)3であり得る(但し、式中、Rはアルキル基である。)。固定層120が存在して基板110に中間膜130がより容易にカップリングできるため、中間膜130のリンカーまたはスペーサとしての機能がより向上し、究極的にはターゲットサンプルとの反応収率も向上できる。
【0076】
以下、図3Cを参考にして、本発明の第7実施形態によるオリゴマープローブアレイ302について説明する。本発明の第7実施形態によるオリゴマープローブアレイ302は、第6実施形態によるオリゴマープローブアレイ301と以下を除いては基本的に同じ構造を有する。
【0077】
図3Cを参考にすると、第7実施形態のオリゴマープローブアレイ302は、第6実施形態のオリゴマープローブアレイ301と、基板311が3次元の表面を有するという点が違う。基板311の表面が3次元であるため、基板311の表面に形成された固定層121も3次元の表面を有し、固定層121に形成される中間膜331も3次元の表面を有する。中間膜331は3次元の表面を有するようになるという点から、本発明の第6実施形態によるオリゴマープローブアレイ301の中間膜330と違う図面符号を使用したが、前記のような差異点以外には実質的に同一である。
【0078】
基板311の表面が3次元の場合、オリゴマープローブアレイ302にオリゴマープローブ160がより高密度で集積でき、これはデザインルールの減少および反応収率の増加効果がある。
【0079】
以下、図3Dを参考にして、本発明の第8実施形態によるオリゴマープローブアレイ303について説明する。本発明の第8実施形態によるオリゴマープローブアレイ303は、第7実施形態によるオリゴマープローブアレイ302と以下を除いては基本的に同じ構造を有する。
【0080】
図3Dを参考にすると、第8実施形態のオリゴマープローブアレイ303は、第7実施形態のオリゴマープローブアレイ302と、オリゴマープローブ160がリンカー140を媒介にして中間膜331とカップリングするという点が違う。図3Dにはリンカー140が示されているが、これに制限されず、スペーサ、マイクロまたはナノ粒子などが中間膜331とオリゴマープローブ160を媒介することができる。リンカー140やスペーサ、マイクロまたはナノ粒子などは基板またはオリゴマープローブ160とカップリングできる作用基を有し、オリゴマープローブが基板などとのカップリングを容易にしたり、ターゲットサンプルとの混成化のための空間的マージンを提供したりすることができる。前述したように、中間膜331はそれ自体がリンカー140、スペーサ、マイクロまたはおよびナノ粒子が行う役割をするが、他のリンカー140、スペーサ、マイクロまたはナノ粒子とカップリングしてより向上した反応収率を有するオリゴマープローブアレイを提供することができる。
【0081】
さらに、図3Eに示されるように、また他のいくつかの実施形態によるオリゴマープローブアレイ304は基板312内に3次元表面が形成され得る。また3次元表面は曲面で形成され得、3次元構造を含む表面であれば十分であることは前述した通りである。
【0082】
以下、添付図面全体を参照して本発明の第8実施形態によるオリゴマープローブアレイの製造方法について説明する。より具体的には、図4および図5Aないし図5Hを参照して説明する。
【0083】
図4は本発明の一実施形態によるオリゴマープローブアレイの製造方法を説明するためのフローチャートであり、図5Aないし図5Hは本発明の第8実施形態による基板構造の製造方法を順次示す断面図である。
【0084】
図4に示すように、本発明の一実施形態によるオリゴマープローブアレイ303の製造方法は、基板310を準備し(S10)、基板310の表面を再形成し(S20)、3次元に形成された基板311上に固定層121を形成し(S30)、固定層121に中間膜を331を形成し(S40)、中間膜の少なくとも一部を露光し(S50)、露光された中間膜331a上にリンカー140をカップリングさせ(S60)、カップリングしたリンカー140とオリゴマープローブ160をカップリングさせる(S70)ことを含む。
【0085】
まず、図5Aに示すように、基板310を準備する(S10)。
【0086】
基板310は、混成化過程中に所望しない非特異的結合を最小化、さらには実質的に0にすることができ、可視光および/またはUVなどの光源に透明な物質からなり得る。基板は、可撓性または剛性基板であり得る。可撓性基板は、ナイロン、ニトロセルロースなどのメンブレインまたはプラスチックフィルムなどであり得る。剛性基板は、シリコン基板、ガラスまたは石英のような透明ガラス基板などであり得る。シリコン基板または透明ガラス基板の場合には、混成化過程中に非特異的結合がほとんど行われないという長所がある。また、透明ガラス基板の場合には、可視光および/またはUVなどの光源に透明で蛍光マーカーを利用した検出に有利である。シリコン基板または透明ガラス基板は、半導体素子の製造工程またはLCDパネルの製造工程で適用される多様な薄膜の製造工程および写真エッチング工程などをそのまま適用できるという長所がある。
【0087】
次に、図5Bのように、準備された基板310の表面を3次元に形成する311(S20)。
【0088】
図示していないが、準備された基板310上に、3次元の表面を形成するためのポリマー層を形成することができる。3次元の表面を形成するためのポリマー層としては、例えばPE−TEOS膜、HDP酸化膜またはP−SiH4酸化膜、熱酸化膜などのシリコン酸化膜、ハフニウムシリケート、ジルコニウムシリケートなどのシリケート、シリコン窒化膜、ジルコニウム酸窒化膜などの金属酸窒化膜、チタニウム酸化膜、タンタル酸化膜、アルミニウム酸化膜、ハフニウム酸化膜、ジルコニウム酸化膜、ITOなどの金属酸化膜、ポリイミド、ポリアミン、金、銀、銅、パラジウムなどの金属、またはポリスチレン、ポリアクリル酸、ポリビニルなどが挙げられる。3次元の表面を形成するためのポリマー層半導体製造工程またはLCD製造工程で安定的に適用されている蒸着方法、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)、SACVD(Sub−Atmospheric CVD)、LPCVD(Low Pressure CVD)、PECVD(Plasma Enhanced CVD)、スパッタリング、スピンコーティングなどの方法を適用することができ、基板310上に安定的に形成できる物質が好ましい。以後、フォトレジスト膜を形成した後、3次元パターンを形成するようにマスクを用いる投影露光機でフォトレジスト膜を露光して基板表面が3次元に形成できる。例えば、基板表面に形成される3次元パターンは碁盤状であり得る。
【0089】
以後、図5Cに示すように、3次元の表面を有する基板311上に固定層121を形成する(S30)。
【0090】
固定層121は、例えばシロキサン樹脂からなるシロキサン樹脂層、特にSi(OR)3を含む層であり得る(但し、式中、Rはアルキル基である。)。固定層121が介在することによって、以後の中間膜331がより容易に基板311にカップリングできるため固定層121が介在しない場合よりターゲットサンプルとの反応収率が高くなり得る。基板311の表面が例えばヒドロキシル基の場合、固定層121のSiO(OR)3がカップリングして基板311表面に固定層121が形成し得る。
【0091】
例えば、固定化121層としてシロキサン樹脂層、特に−Si(OR)3を含むシロキサン樹脂層を用いる場合の製造方法について説明する。シロキサン樹脂層は、例えばスリットコーティングまたはスピンコーティングの方法で形成できる。ここで、スリットコーティングまたはスピンコーティングは、酸化工程や化学気相蒸着などに比べて簡便であり、工程時間が短いため工程効率を改良することができる。このように形成されたシロキサン樹脂層をベークする。ベーク温度は、約100℃ないし400℃、好ましくは200℃ないし300℃の範囲であり得る。ベーク時間は、約30秒ないし1時間であり得る。ベークの結果、シロキサン樹脂間に互いにクロスリンクされてシロキサン樹脂層が堅固になり得る。
【0092】
以後、図5Dに示すように、形成された固定層121上に化学式1で表される化学構造を含む中間膜331を形成する(S40)。
【0093】
化学式1で表される化学構造を含む中間膜331の形成用化学物質は、例えば次の方法で形成できる。
【0094】
【化14】
【0095】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Xは直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる位置である。)
化学式1で表される化学構造を含む中間膜331の形成用化学物質は、ジアゾケト基を含むため、まずジアゾケト基を含む化合物を形成する方法について説明する。
【0096】
ジアゾケト基は、例えばジエノフィル化合物と共役ジエン(conjugated diene)化合物をディールス・アルダー反応で反応させて環化してジケト構造を含むジケトンを合成し、これをp−カルボキシベンゼンスルホニルアジド、p−トルエンスルホニルアジド、p−ドデシルベンゼンスルホニルアジドなどのジアゾトランスファー試薬と0℃、大気圧で30ないし60分間反応させて形成することができる。
【0097】
ディールス・アルダー反応は、二重結合または三重結合を有しているジエノフィルを共役ジエンに1,4−添加反応によって六員環(six−membered ring)化合物を製造し得る反応である(Diels, O., Alder, K. (1928) “Synthesen in der hydroaromatischen Reihe”Liebings Annalen der Chemie 460 (1), 98−122)。ディールス・アルダー反応のメカニズムはまだ明らかになっていないが、反応自体は非常に速く、触媒が必要な場合もあるが、一般的に触媒が必須でない場合もある。多くの場合、単にジエノフィルとジエンを混ぜるだけで反応が完了することもある。
【0098】
例えば、中間膜331に含まれるジアゾケト基を形成するとき、ディールス・アルダー反応によって
【0099】
【化15】
【0100】
で表される化合物から成る群から選択される化合物と、
【0101】
【化16】
【0102】
で表される化合物から成る群から選択される化合物を反応させて六員環化合物を形成することができる。このとき、一方がジエンである場合、他方がジエノフィルでなければならない。
【0103】
例えば、下記反応式2のように、メチルビニルケトン溶液にシクロペンタジエンを加え、ディールス・アルダー反応によって2−アセチル−5−ノルボルネンを製造する。ジメチルカーボネートと反応させてメチル(5−ノルボルネニル)−3−オキソ−プロピオネートを製造することができる。
【0104】
【化17】
【0105】
続いて、下記反応式3のように、アセトニトリルにメチル(5−ノルボルネニル)−3−オキソ−プロピオネート(methyl (5−norbornenyl)−3−oxo−propionate)を入れて冷却させた後、トリエチルアミン(Triethylamine)およびジアゾ移転試薬(diazo transfer reagent)であるp−カルボキシベンゼンスルホニル(p−carboxybenzenesulfonyl azide)を利用してメチル(5−ノルボルネニル)−2−ジアゾ−3−オキソ−プロピオネートを製造することができる。
【0106】
【化18】
【0107】
次に、ジアゾケト基を含む化合物で形成された中間膜331を、基板311上に存在する固定層121とカップリングさせる。
【0108】
カップリングは、化学結合のうち共有結合であり得る。固定層121と中間膜331表面の多様な作用基間の反応によって中間膜331と固定層121をカップリングすることができる。例えば、中間膜331と固定層121がジエノフィルとジエンでディールス・アルダー反応によってカップリングできる。
【0109】
例えば、下記化学式3で表される化学構造を参照すると、基板311上に固定層121で形成されたトリエトキシ(10−ウンデシニル)−シランの作用基であるアルケンはジエン基である。ジアゾケト基を含む中間膜331の2−(13−ヒドロキシ−2−オキサトリデカニル)−フランなどはジエノフィル基である。これら固定層121のジエン基と中間膜331のジエノフィル基をディールス・アルダー反応によってカップリングさせることができる。
【0110】
【化19】
【0111】
ディールス・アルダー反応以外にも、固定層121と中間膜331は多様な作用基によってカップリングできる。固定層121または中間膜331のうちいずれか1つはアミン、カルボキシル基、ヒドロキシル基などの作用基を有し、残り1つはこのような作用基と反応する化合物である場合にも、固定層121と中間膜331はカップリングさせることができる。
【0112】
図4および図5Cないし図5Dでは固定層121を先に形成した後、中間膜331を形成する方法について示しているが、これに制限されず、固定層121と中間膜331を別途の工程で先に形成した後、これを基板311上に結合させることもできる。すなわち、中間膜331と固定層121を先にカップリングして下記化学式4で表される化合物を先に形成した後、形成された化合物を基板311にカップリングさせることができる。
【0113】
【化20】
【0114】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R3はアルキル基である。)
基板311が例えばヒドロキシル基である場合、前記中間膜331と固定層121がカップリングした前記化学式4で表される化合物のSi(OR3)3を基板のヒドロキシル基とカップリングさせることができる。
【0115】
形成された中間膜331は、リンカーまたはスペーサとしてオリゴマープローブアレイでオリゴマープローブがターゲットサンプルと自在に相互作用、例えば混成化が生じるようにできる。
【0116】
次いで、図5Eおよび図5Fに示すように、形成された中間膜331の少なくとも一部を露光して、カルボキシル基が露出した領域の中間膜331aと前記化学式1の化学構造を含む中間膜331bを形成する。(S50)
図3Dに示すように、第8実施形態によるオリゴマープローブアレイ303を製造するためには形成された中間膜331の一部に露光する。形成された中間膜331の一部に露光する場合は、中間膜331の特定領域のみに選択的にオリゴマープローブをカップリングさせることができるようになる。一部露光した領域は中間膜331の中でもオリゴマープローブ160とカップリングできる活性化領域Aに対応する中間膜331aの部分となり、露光していない領域はオリゴマープローブ160がカップリングしていない非活性化領域Bに対応する中間膜331bの部分となる。
【0117】
前記中間膜331の少なくとも一部を露光することは、190nmないし450nmの波長の光で可能になる。これは、以後オリゴマープローブのカップリングに用いられる光分解性保護基などの露光が340nm以上でなければならないことと異なる。S50ステップにおいて、光分解性保護基の使用時に用いられる光とは別に、248nmなどの光も用いることができるため分解能が高くなり得る。これはオリゴマープローブアレイの高集積化を補助し得る。この時、中間膜331を露光する波長の領域は光分解性保護基を脱保護する波長の領域と差異をおいて、光分解性保護基の脱保護過程で中間膜331の損傷が発生しないようにすることもできる。しかし、オリゴマープローブアレイの製作方法および工程過程によってそのとおりではないこともある。
【0118】
前記化学式1で表される化学構造は、ジアゾケト基を含む。ジアゾケト基を含む中間膜331に約248nmまたは193nmなどの波長を有する光線を照射すると、ジアゾ基が離脱して下記反応式1のような一連の反応を経てカルボキシル基が形成される。
【0119】
【化21】
【0120】
中間膜331を一部露光した場合、中間膜331は露光されてカルボキシル基が露出した中間膜331aと、露光されず依然として化学式1で表される化学構造を含む中間膜331bに分けられる。カルボキシル基を含む中間膜331aは基板311の活性化領域Aに対応し、化学式1で表される化学構造を含む中間膜331bは基板311の非活性化領域Bに対応する。
【0121】
参考として、図示していないが、中間膜331aのカルボキシル基には保護基が付着し得る。保護基は付着している位置が化学反応に参加するのを遮断する基を指し示し、脱保護は保護基が付着位置から分離して、前記位置が化学反応に参加できるようにするのを指し示す。例えば、中間膜331に結合しているカルボキシル基に酸分解性または光分解性保護基が付着して作用基を保護し、以後リンカーやオリゴマープローブのインシチュフォトリソグラフィ合成のためのモノマーのカップリングまたは合成オリゴマープローブ160のカップリング前に除去して作用基を露出させることができる。
【0122】
以後、図5Gに示すように、活性化領域Aに対応する中間膜331aにリンカー140をカップリングさせる。(S60)。
【0123】
カルボキシル基を含む中間膜331aとカップリングされるリンカー140は、カルボキシル基と反応できる作用基を有しなければならない。
【0124】
リンカーが中間膜331aのカルボキシル基とカップリングすることによって基板311の活性化領域Aに対応する中間膜331aは、下記化学式2で表される化学構造を含む。
【0125】
【化22】
【0126】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Yはリンカーがカップリングされる位置であり、
Xは直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる位置である。)
図5Gにはリンカー140が示されているが、これに制限されず、スペーサ、マイクロまたはナノ粒子などが中間膜331と以後のオリゴマープローブ160を媒介することができる。リンカー140やスペーサ、マイクロまたはナノ粒子などは、基板またはオリゴマープローブ160とカップリングできる作用基を有して、オリゴマープローブが基板などとカップリングするのを容易にしたり、ターゲットサンプルとの混成化のための空間的マージンを提供したりすることができる。前述したように、中間膜331はそれ自体がリンカー140、スペーサおよびマイクロまたはナノ粒子が行う役割を担うが、他のリンカー140、スペーサマイクロまたはナノ粒子とカップリングしてより向上した反応収率を有するオリゴマープローブアレイを提供することができる。但し、このときのリンカー140は、活性化領域Aに対応する中間膜331aのカルボキシル基とカップリングできる作用基を含んでいなければならない。
【0127】
参考として、図示していないが、リンカー140にも効果的なカップリングのための保護基が付着し得る。保護基は前述したように、付着している位置が化学反応に参加するのを遮断する基を指し示し、脱保護は保護基が付着位置から分離されて、前記位置が化学反応に参加できるようにするのを指し示す。
【0128】
次に、図5Hに示すように、リンカー140にオリゴマープローブ160をカップリングさせる(S70)。
【0129】
オリゴマープローブ160は、図2Aを参考にして説明した本発明の第1実施形態によるオリゴマープローブアレイ100と同様であるためその説明は省略する。
【0130】
オリゴマープローブ160はリンカー140とカップリングでき、このときのカップリングは化学結合のうち共有結合を意味する。オリゴマープローブ160をリンカー140にカップリングさせることは、インシチュ合成でオリゴマープローブ160のモノマーを合成することを意味する。参考として、図示していないが、オリゴマープローブ160の合成のためのオリゴマープローブのモノマーにも効果的なカップリングのための保護基が付着し得る。保護基は、前述したように、付着している位置が化学反応に参加するのを遮断する基を指し示し、脱保護は保護基が付着位置から分離して、前記位置が化学反応に参加できるようにするのを指し示す。
【0131】
オリゴマープローブ160の具体的な例として、インシチュフォトリソグラフィによってオリゴヌクレオチドプローブを合成することを詳細に説明する。リンカー140の作用基を露出させた後、露出した作用基に光分解性保護基が結合したヌクレオチドホスホロアミダイトモノマーをカップリングさせ、カップリングに参加していない作用基を非活性キャッピングし、ホスホロアミダイトと5’−ヒドロキシ基の間の結合によって生成したホスファイトトリエステル(phosphite triester)構造を酸化させホスフェート構造に変換させる。このように、所望する活性化領域A上のリンカー140を脱保護して所望する序列のモノマーをカップリングさせ、カップリングに参加していない作用基を非活性キャッピングし、酸化工程を遂行してホスフェート構造に変換させる工程を順次繰り返し進行して、所望する序列のオリゴヌクレオチドプローブ160を各活性化領域A上に合成することができる。
【0132】
前記第8実施形態によるオリゴマープローブアレイ303で説明したことに基づき、図1Aないし図3Dを参照して、本発明の実施形態による基板構造およびオリゴマープローブアレイの製造方法を説明する。各実施形態の図面に示す各部材と同じ機能を有する部材は同じ符号で示し、その説明は省略する。
【0133】
本発明の実施形態による基板構造の製造方法および本発明の第1ないし第7実施形態によるオリゴマープローブの製造方法は、前記第8実施形態によるオリゴマープローブの製造方法のうち少なくとも1ステップ以上を省略することを含む。各々を説明するが、第8実施形態によるオリゴマープローブアレイ303の説明と共通する部分は説明を省略する。
【0134】
図1Aに示すように、第1実施形態による基板構造100の製造方法は、基板110を準備し(S10)、形成された基板110上に前記化学式1で表される化学構造を含む中間膜130を形成すること(S40)を含む。
【0135】
図1Bに示すように、第2実施形態による基板構造101の製造方法は、基板110を準備し(S10)、準備した基板110上に固定層120を形成し(S30)、形成された固定層120に化学式1で表される化学構造を含む中間膜130を形成すること(S40)を含む。
【0136】
図1Cに示すように、第3実施形態による基板構造102の製造方法は、基板110を準備し(S10)、準備した基板110の表面を3次元に形成し(S20)、3次元に形成された基板111上に固定層121を形成し(S30)、形成された固定層121に化学式1で表される化学構造を含む中間膜131を形成すること(S40)を含む。
【0137】
図2Aに示すように、第1実施形態によるオリゴマープローブアレイ200の製造方法は、基板110を準備し(S10)、形成された基板110上に前記化学式1で表される化学構造を含む中間膜形成用の化学物質を基板110上に形成し(S40)、中間膜形成用の化学物質を全面露光してカルボキシル基を露出させ(S50)、中間膜230の露出したカルボキシル基とオリゴマープローブ160をカップリングさせること(S70)を含む。中間膜230は全面が露光され、オリゴマープローブ160は中間膜のカルボキシル基とカップリングできる作用基を含まなければならない。その結果、オリゴマープローブアレイ200の中間膜230は、下記化学式2で表される構造を含む。
【0138】
【化23】
【0139】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基基、ニトリル基、エステル、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Yはオリゴマープローブがカップリングされる位置であり、
Xは直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる位置である。)
このときの中間膜230は、オリゴマープローブ160のカップリングおよびターゲットサンプルとの混成化を容易にするリンカーまたはスペーサの役割を担う。
【0140】
図2Bに示すように、第2実施形態による基板構造201の製造方法は、基板110を準備し(S10)、準備した基板110上に固定層120を形成し(S30)、形成された固定層120に化学式1で表される化学構造を含む中間膜230を形成し(S40)、中間膜230の全面を露光してカルボキシル基を露出させ(S50)、露光した中間膜230とオリゴマープローブ160をカップリングさせること(S70)を含む。
【0141】
図2Cに示すように、第3実施形態による基板構造202の製造方法は、基板110を準備し(S10)、準備した基板110の表面を3次元に形成し(S20)、3次元に形成された基板111上に固定層121を形成し(S30)、形成された固定層121に化学式1で表される化学構造を含む中間膜231を形成し(S40)、中間膜231を全面露光してカルボキシル基を露出させ(S50)、露出したカルボキシル基とオリゴマープローブ160をカップリングさせるステップ(S70)を含む。
【0142】
図2Dに示すように、第4実施形態による基板構造203の製造方法は、基板110を準備し(S10)、準備した基板110の表面を3次元に形成し(S20)、3次元に形成された基板111上に固定層121を形成し(S30)、形成された固定層121に化学式1で表される化学構造を含む中間膜231を形成し(S40)、中間膜231を全面露光してカルボキシル基を露出させ(S50)、露出したカルボキシル基とリンカー140をカップリングさせ(S60)、リンカー140とオリゴマープローブ160をカップリングさせること(S70)を含む。リンカーが中間膜231のカルボキシル基が反応できる作用基を含まなければならない。
【0143】
図3Aに示すように、第5実施形態によるオリゴマープローブアレイ300の製造方法は、基板310を準備し(S10)、形成された基板310上に前記化学式1で表される化学構造を含む中間膜形成用の化学物質を基板310上に形成し(S40)、中間膜形成用の化学物質を一部露光してカルボキシル基が露出された中間膜330aと、依然として前記化学式1で表される化学構造を含む中間膜330bを区分し(S50)、カルボキシル基が露出した中間膜330aとオリゴマープローブ160をカップリングさせること(S70)を含む。中間膜230は一部が露光され、オリゴマープローブ160は中間膜のカルボキシル基とカップリングできる作用基を含まなければならない。一部露光でオリゴマープローブ160が中間膜330全面にカップリングするのではなく、特定領域330aにカップリングすることによって選択的活性化領域を提供することができる。これはより、精巧に多様なオリゴマープローブ160をターゲットサンプルと反応させることを可能にする。中間膜330が基板310とオリゴマープローブ160を媒介するリンカーまたは以後ターゲットサンプルとの混成化に必要な空間的マージンを提供するスペーサの役割を同時にすることができることはもちろんである。
【0144】
図3Bに示すように、第6実施形態による基板構造301の製造方法は、基板310を準備し(S10)、準備した基板310上に固定層120を形成し(S30)、形成された固定層120に化学式1で表される化学構造を含む中間膜形成用の化学物質を形成し(S40)、中間膜形成用の化学物質を一部露光してカルボキシル基が露出した中間膜330aと、依然として前記化学式1で表される化学構造を含む中間膜330bを区分し(S50)、カルボキシル基が露出した中間膜330aとオリゴマープローブ160をカップリングさせること(S70)を含む。
【0145】
図3Cに示すように、第7実施形態による基板構造302の製造方法は、基板310を準備し(S10)、準備した基板310の表面を3次元に形成し(S20)、3次元に形成された基板311上に固定層121を形成し(S30)、形成された固定層121に化学式1で表される化学構造を含む中間膜形成用の化学物質を形成し(S40)、中間膜形成用の化学物質を一部露光してカルボキシル基が露出した中間膜331aと、依然として前記化学式1で表される化学構造を含む中間膜331bを区分し(S50)、カルボキシル基が露出した中間膜331aとオリゴマープローブ160をカップリングさせること(S70)を含む。
【0146】
本発明に関するより詳細な内容は次の具体的な実施例によって説明し、ここに記載していない内容はこの技術分野において通常の知識を有する者に十分に技術的に類推できるものであるためその説明を省略する。
【0147】
本発明では、本発明の基板構造とオリゴマープローブアレイおよびその製造方法によれば、3次元基板構造およびオリゴマープローブが形成できる表面が増加するため、オリゴマープローブアレイの集積度と反応収率の向上をもたらす。このことは、次の理由に基づくものである、安定な中間膜が提供され、それは、固定層と中間膜との間を1:1の反応によってオリゴマープローブをラミネートでき、固定層と中間膜との間の反応によって形成されたリング構造によって形成された空間は、基板とオリゴマープローブとの間の反応の円滑な生成を助ける。
【実施例】
【0148】
(実施例1)
基板の表面が3次元の基板構造の製作
シリコン基板上にシロキサンの一種であるXP4739(Rohm&Haas Electronic Materials)をスピンコーティングで90nmを形成した後、60分間250℃でハードベークした。基板上にI7010 1.2mmを2000rpmでスピンコーティングし、100℃で60秒間ベークした後、11mmの開口サイズを有する碁盤状のダークトーンマスクを用いASML PAS5500 100D設備で365nm波長の光を投射、露光し、2.38% TMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)水溶液で現像して縦横に交差する直線領域を開口した。基板をCF4条件下でプラズマエッチングを進行してフォトレジストのうち現像されている部分のシロキサンを除去した後、薄膜除去によって残っていたフォトレジストマスクを除去した。硫酸処理をしてヒドロキシル基を活性化させた後、基板にTELマーク8アクトトラック(TEL Mark 8 Act track)を用いアミノトリエトキシルプロピルシランの0.1%トルエン溶液を50rpmで60秒間スピンカップリングした後、14分間乾燥させて120℃で40分間ベークした後、流れる純水液(DI water)に10分間洗浄、ソニケート(sonicator)で15分間洗浄し、流れる純水液で10分間洗浄した。その後、TELマーク8アクトトラックでアセトニトリルを用い60秒間洗浄した。[N−(3−トリエトキシルプロピル)−4−ヒドロキシブチラミンの0.1% EtOH溶液を50rpmで60秒間スピンカップリングした後、IPAで洗浄して110℃で10分間キュアリング(curing)した。TELマーク8アクトトラックを用い、ニトロフェニルプロピルオキシカルボニル−テトラエチレングリコール−シアノエチルホスホロアミダイトとテトラゾールが各々1mMと5mMに溶けているアセトニトリル溶液10mlを基板に加え、常温で5分間放置した後、1000rpm回転と共にアセトニトリルを処理して反応が進行していない物質を除去した後、2500rpmでスピン乾燥して残っている溶媒を除去した。
(実施例2)
固定層形成
シリコン基板上にPAD−Oxide 1000Å(thermal oxide having a thickness of 1000Å)を成長させた。基板上にBC70 KrF Negative photoresistを2000rpmでスピンコーティングして100℃で60秒間ベークした後、11mmの開口サイズを有する碁盤状のダークトーンマスクを用いKrF光源を備える露光機ASML設備で248nm波長の光を投射、露光し、2.38% TMAH水溶液で現像して縦横に交差する直線領域を開口した。基板をCF4条件下でプラズマエッチングを進行させてフォトレジストが現像されている部分を除去した後、薄膜除去によって残っているフォトレジストマスクを除去してパターン形成されたPAD−Oxide領域を開口した。アレイが形成されるPAD−Oxide領域のヒドロキシ基を120℃で1時間ほどピラニア(piranha、硫酸:過酸化水素=70:30)処理して活性化させた。ジアゾケト基を有するシラン化合物をシリコン基板のヒドロキシ基と反応させて単一膜を形成した。シラン化合物をトルエンに溶解させた後、シリコン表面に浸して(immersing)100℃で24−48時間反応させた。
(実施例3)
ジアゾケト基を有する中間膜用化合物の合成
(1)メチル(5−ノルボルネニル)−3−オキソ−プロピオネートの合成
下記反応式2を参照して、エチルエーテルに溶かしたメチルビニルケトン溶液に、シクロペンタジエンを添加して12時間ほど室温で反応させた後、溶媒を除去して真空蒸留によって純粋な2−アセチル−5−ノルボルネンを得た。窒素充填されたTHFが入っているフラスコにジメチルカーボネートを加えた後、水素化ナトリウム(sodium hydride)を加えた。攪拌しながら2−アセチル−5−ノルボルネンを徐々に滴下した。80℃で24時間ほど反応させた後、酢酸を利用して酸性化した。溶媒を除去した後、水とエチルエーテルを利用して抽出した。抽出した有機層を塩化ナトリウム(sodium chloride)溶液で洗浄してMgSO4で乾燥して溶媒を除去した後、真空蒸留によって純粋なメチル(5−ノルボルネニル)−3−オキソ−プロピオネートを得た。
【0149】
【化24】
【0150】
1H NMR
(CDCl3,ppm):5.82−6.14(2H,endo−olefinic proton,exo−olefinic proton),3.7(3H,−OCH3),3.15−3.53(2H,α−hydrogens),2.9−3.0(2H),1.24−1.9(5H).13C NMR(CDCl3,ppm):204(−C=O,ketone),167(−COO−,ester),131−138(C=C),27.62−52.27(aliphatic carbons).FT−IR(NaCl plate,cm−1):1755(C=O,ketone),1712(−COO−,ester),1625(C=C,vinyl).
(2)メチル(5−ノルボルネニル)−2−ジアゾ−3−オキソ−プロピオネートの合成
反応式3を参照して、フラスコにアセトニトリルを加えてメチル(5−ノルボルネニル)−3−オキソ−プロピオネートを添加した後、0℃の氷水に浸して冷やした。トリエチルアミンを徐々に滴下してジアゾ転移試薬(diazo transfer reagent)のp−カルボキシベンゼンスルホニルアジドを加えた。0℃で15分ほど維持させた後、室温で2時間反応させた。溶媒を除去した後、水と石油エーテルを利用して抽出した。抽出した石油エーテル層をガラスフィルタで濾過して溶媒を除去した後、真空で乾燥させてメチル(5−ノルボルネニル)−2−ジアゾ−3−オキソ−プロピオネートを得た。
【0151】
【化25】
【0152】
1H NMR(CDCl3,ppm):5.82−6.20(2H,endo−olefinic proton,exo−olefinic proton),3.7(3H,−OCH3),2.9−3.0(2H),1.24−1.9(5H).13C NMR(CDCl3,ppm):194(−C=O,ketone),161(−COO−,ester),131−138(C=C),27.62−52.27(aliphatic carbons).FT−IR(NaCl plate,cm−1):2139(−N2,diazo),1722(C=O,ketone),1651(−COO−,ester).
(実施例4)
中間膜を固定層に形成
基板上に、固定層としてトリエトキシ10−ウンデシニル−シランを形成した。2−(13−ヒドロキシ−2−オキサトリデカニル)−フランのヒドロキシ基とジアゾケト基を含む2−ジアゾ−3−オキソ−ヘキサノリック酸エチルエステルと反応させて中間膜を形成した。固定層のアルケンをジエン基にし、2−(13−ヒドロキシ−2−オキサトリデカニル)−フランをジエノフィルにしてディールス・アルダー反応で反応させて、次のように中間膜を固定層に形成した。
【0153】
【化26】
【0154】
(実施例5)
スペーサ形成
実施例4によって形成された中間膜を選択的にASML PAS5500 100Dステッパーを利用して露光を進行した後、露光されてカルボキシル基が露出した中間膜にスペーサを形成した。スペーサの長さを伸長する方法としてTELマーク8アクトトラックを用い、ニトロフェニルプロピルオキシカルボニルテトラエチレングリコールシアノエチルホスホロアミダイトとテトラゾールが各々1mMと5mMで溶けているアセトニトリル溶液10mlを加えて常温で5分間放置した後、1000rpmの速度で回転させて反応が進行していない物質を除去した後、2500rpmでスピン乾燥して残っている溶媒を除去し、アセトニトリルが基板を濡らすように洗浄した。
(実施例6)
プローブの成長
核酸反応が進行する領域に248nmまたは365nmの波長を有するASML PAS5500 100Dステッパーを利用して光反応を進行させた後、後続反応を進行させた。基板に、TELマーク8アクトトラックを用い、アデニン/チミン/グアニン/シトシンの糖−ホスホロアミダイトとテトラゾールが各々1mMと5mMで溶けているアセトニトリル溶液10mlを加えて常温で5分間放置後、1000rpm回転と共にアセトニトリルを処理して反応が進行していない物質を除去した後、2500rpmでスピン乾燥して残っている溶媒を除去した。基板にTELマーク8アクトトラックを用いAc2O/py(pyridine)/メチルイミダゾール1:1:1のTHF溶液および0.02MのヨードTHF溶液を処理して、カップリングしていない核酸のキャッピングおよび酸化を進行させた。以後、光活性化による核酸合成が進行した。ASML PAS5500 100Dステッパーで365nm波長を用い11umの開口サイズを有する碁盤状のクロムオンクォーツマスク(chrome on quartz mask)を活用して、5000mJのエネルギーで露光してニトロアロマティク保護基を除去した。引き続き、アデニン/チミン/グアニン/シトシンの糖−ホスホロアミダイトを用いカップリング、キャッピング、酸化、および光分解を繰り返して、所望する序列の核酸を合成した。
【0155】
以上、添付する図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須的な特徴を変更せずに他の具体的な形態によって実施できることを理解することができる。したがって前述した実施形態はすべての面で例示的なものであって、限定的なものではないことを理解しなければならない。
【産業上の利用可能性】
【0156】
本発明が適用される基板構造、オリゴマープローブは、遺伝子発現分析、遺伝子型分析、SNPのような突然変異および多形の検出、蛋白質およびペプチド分析、潜在的な薬のスクリーニング、新薬開発と製造などに係わる技術分野に適用し得る。
【図面の簡単な説明】
【0157】
【図1A】本発明の実施形態による基板構造の断面図である。
【図1B】本発明の実施形態による基板構造の断面図である。
【図1C】本発明の実施形態による基板構造の断面図である。
【図1D】本発明の実施形態による基板構造の断面図である。
【図2A】本発明の実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。
【図2B】本発明の実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。
【図2C】本発明の実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。
【図2D】本発明の実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。
【図2E】本発明の実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。
【図3A】本発明の実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。
【図3B】本発明の実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。
【図3C】本発明の実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。
【図3D】本発明の実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。
【図3E】本発明の実施形態によるオリゴマープローブアレイの断面図である。
【図4】本発明の実施形態によるオリゴマープローブアレイの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図5A】本発明の一実施形態による基板構造の製造方法を順次に示す断面図である。
【図5B】本発明の一実施形態による基板構造の製造方法を順次に示す断面図である。
【図5C】本発明の一実施形態による基板構造の製造方法を順次に示す断面図である。
【図5D】本発明の一実施形態による基板構造の製造方法を順次に示す断面図である。
【図5E】本発明の一実施形態による基板構造の製造方法を順次に示す断面図である。
【図5F】本発明の一実施形態による基板構造の製造方法を順次に示す断面図である。
【図5G】本発明の一実施形態による基板構造の製造方法を順次に示す断面図である。
【図5H】本発明の一実施形態による基板構造の製造方法を順次に示す断面図である。
【符号の説明】
【0158】
100, 101, 102, 103, 200, 201, 202, 203, 204, 300, 301, 302, 303, 304 基板構造
110, 111, 112, 310, 311, 312 基板
120、121 固定層
130、131 中間膜
140 リンカー
150 スペーサ
160 オリゴマープローブ
350 レチクル
A 活性化領域
B 非活性化領域。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
前記基板上に形成された下記化学式1で表される化学構造によって形成された中間膜とを含む基板構造。
【化1】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる。)
【請求項2】
前記固定層は、−Si(OR)3を含む請求項1に記載の基板構造。
(但し、式中、Rはアルキル基である。)
【請求項3】
前記R1または前記R2は、
【化2】
で表される化合物から成る群から選択される化合物と、
【化3】
で表される化合物からなる群から選択される化合物をディールス・アルダー反応で反応させて形成されてなる請求項1に記載の基板構造。
【請求項4】
前記基板は前記基板上または前記基板内に3次元の表面を含み、
前記中間膜は前記3次元の表面上に形成されてなる請求項1に記載の基板構造。
【請求項5】
基板と、
前記基板上のオリゴマープローブと、
前記基板と前記オリゴマープローブとの間に介在され、下記化学式2で表される化学構造によって形成された中間膜を含むオリゴマープローブアレイ。
【化4】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Yでリンカー、スペーサまたはオリゴマープローブがカップリングされ、
Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる。)
【請求項6】
前記固定層は、−Si(OR)3を含む請求項5に記載のオリゴマープローブアレイ。
(但し、式中、Rはアルキル基である。)
【請求項7】
前記R1または前記R2は、
【化5】
で表される化合物から成る群から選択される化合物と、
【化6】
で表される化合物から成る群から選択される化合物をディールス・アルダー反応で反応させて形成されてなる請求項5に記載のオリゴマープローブアレイ。
【請求項8】
前記基板は前記基板上または前記基板内に3次元の表面を含み、
前記中間膜は前記3次元の表面上に形成されてなる請求項5に記載のオリゴマープローブアレイ。
【請求項9】
前記中間膜と前記オリゴマープローブとの間に、リンカーまたはスペーサをさらに含む請求項5に記載のオリゴマープローブアレイ。
【請求項10】
前記基板は前記オリゴマープローブがカップリングする活性化領域と前記オリゴマープローブがカップリングしない非活性領域とを含み
前記中間膜は前記活性化領域上に下記化学式2で表される化学構造を含み、前記非活性化領域上で下記化学式1に表される化学構造によって形成された中間膜とを含む請求項5に記載のオリゴマープローブアレイ。
【化7】
【化8】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Yでリンカー、スペーサまたはオリゴマープローブがカップリングされ、
Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる。)
【請求項11】
前記活性化領域上の前記中間膜と前記オリゴマープローブとの間に、リンカーまたはスペーサをさらに含む請求項10に記載のオリゴマープローブアレイ。
【請求項12】
基板を準備し、
前記基板上に形成された下記化学式1で表される化学構造によって形成された中間膜を形成することを含む基板構造の製造方法。
【化9】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる。)
【請求項13】
前記固定層は、−Si(OR)3を含む請求項12に記載の基板構造の製造方法。
(但し、式中、Rはアルキル基である。)
【請求項14】
前記R1または前記R2は、
【化10】
で表される化合物から成る群から選択される化合物と、
【化11】
で表される化合物から成る群から選択される化合物をディールス・アルダー反応で反応させて形成することを含む請求項12に記載の基板構造の製造方法。
【請求項15】
前記基板は前記基板上または前記基板内に3次元の表面を含み、
前記中間膜は前記3次元の表面上に形成される請求項12に記載の基板構造の製造方法。
【請求項16】
前記化学式1で表される化学構造は、
【化12】
で表される化合物から成る群から選択された化合物と、
【化13】
で表される化合物から成る群から選択された化合物をディールス・アルダー反応で反応させて環化してジケト構造を含むジケトンを合成し、
前記ジケト構造を含むジケトンをジアゾトランスファー試薬と反応させてジアゾケト基を形成することによって製造される請求項12に記載の基板構造の製造方法。
【請求項17】
前記ジアゾトランスファー試薬は、p−カルボキシベンゼンスルホニルアジド、p−トルエンスルホニルアジド、またはp−ドデシルベンゼンスルホニルアジドである請求項16に記載の基板構造の製造方法。
【請求項18】
基板を準備し、
前記基板に下記化学式1で表される化学構造によって形成された中間膜を形成し、
前記中間膜の少なくとも一部を露光し、
前記露光した中間膜の少なくとも一部にオリゴマープローブをカップリングすることを含むオリゴマープローブアレイの製造方法。
【化14】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる。)
【請求項19】
前記中間膜の少なくとも一部を露光することは、190nmないし450nmの波長の光で露光することである請求項18に記載のオリゴマープローブアレイの製造方法。
【請求項20】
前記固定層は、−Si(OR)3を含む請求項18に記載のオリゴマープローブアレイの製造方法。
(但し、式中、Rはアルキル基である。)
【請求項21】
前記R1または前記R2は、
【化15】
で表される化合物から成る群から選択される化合物と、
【化16】
で表される化合物から成る群から選択される化合物をディールス・アルダー反応で反応させて形成することを含む請求項18に記載のオリゴマープローブアレイの製造方法。
【請求項22】
前記基板は前記基板上または前記基板内に3次元の表面を含み、
前記中間膜は前記3次元の表面上に形成される請求項18に記載のオリゴマープローブアレイの製造方法。
【請求項23】
前記化学式1で表される化学構造は、
【化17】
で表される化合物から成る群から選択された化合物と、
【化18】
で表される化合物から成る群から選択された化合物をディールス・アルダー反応で反応させて環化してジケト構造を含むジケトンを合成し、
前記ジケト構造を含むジケトンをジアゾトランスファー試薬と反応させてジアゾケト基を形成することによって製造される請求項18に記載のオリゴマープローブアレイの製造方法。
【請求項24】
前記ジアゾトランスファー試薬は、p−カルボキシベンゼンスルホニルアジド、p−トルエンスルホニルアジド、またはp−ドデシルベンゼンスルホニルアジドである請求項23に記載のオリゴマープローブアレイの製造方法。
【請求項25】
前記露光した中間膜の少なくとも一部にオリゴマープローブをカップリングすることは、リンカーまたはスペーサを媒介にしてカップリングすることである請求項18に記載のオリゴマープローブアレイの製造方法。
【請求項1】
基板と、
前記基板上に形成された下記化学式1で表される化学構造によって形成された中間膜とを含む基板構造。
【化1】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる。)
【請求項2】
前記固定層は、−Si(OR)3を含む請求項1に記載の基板構造。
(但し、式中、Rはアルキル基である。)
【請求項3】
前記R1または前記R2は、
【化2】
で表される化合物から成る群から選択される化合物と、
【化3】
で表される化合物からなる群から選択される化合物をディールス・アルダー反応で反応させて形成されてなる請求項1に記載の基板構造。
【請求項4】
前記基板は前記基板上または前記基板内に3次元の表面を含み、
前記中間膜は前記3次元の表面上に形成されてなる請求項1に記載の基板構造。
【請求項5】
基板と、
前記基板上のオリゴマープローブと、
前記基板と前記オリゴマープローブとの間に介在され、下記化学式2で表される化学構造によって形成された中間膜を含むオリゴマープローブアレイ。
【化4】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Yでリンカー、スペーサまたはオリゴマープローブがカップリングされ、
Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる。)
【請求項6】
前記固定層は、−Si(OR)3を含む請求項5に記載のオリゴマープローブアレイ。
(但し、式中、Rはアルキル基である。)
【請求項7】
前記R1または前記R2は、
【化5】
で表される化合物から成る群から選択される化合物と、
【化6】
で表される化合物から成る群から選択される化合物をディールス・アルダー反応で反応させて形成されてなる請求項5に記載のオリゴマープローブアレイ。
【請求項8】
前記基板は前記基板上または前記基板内に3次元の表面を含み、
前記中間膜は前記3次元の表面上に形成されてなる請求項5に記載のオリゴマープローブアレイ。
【請求項9】
前記中間膜と前記オリゴマープローブとの間に、リンカーまたはスペーサをさらに含む請求項5に記載のオリゴマープローブアレイ。
【請求項10】
前記基板は前記オリゴマープローブがカップリングする活性化領域と前記オリゴマープローブがカップリングしない非活性領域とを含み
前記中間膜は前記活性化領域上に下記化学式2で表される化学構造を含み、前記非活性化領域上で下記化学式1に表される化学構造によって形成された中間膜とを含む請求項5に記載のオリゴマープローブアレイ。
【化7】
【化8】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Yでリンカー、スペーサまたはオリゴマープローブがカップリングされ、
Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる。)
【請求項11】
前記活性化領域上の前記中間膜と前記オリゴマープローブとの間に、リンカーまたはスペーサをさらに含む請求項10に記載のオリゴマープローブアレイ。
【請求項12】
基板を準備し、
前記基板上に形成された下記化学式1で表される化学構造によって形成された中間膜を形成することを含む基板構造の製造方法。
【化9】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる。)
【請求項13】
前記固定層は、−Si(OR)3を含む請求項12に記載の基板構造の製造方法。
(但し、式中、Rはアルキル基である。)
【請求項14】
前記R1または前記R2は、
【化10】
で表される化合物から成る群から選択される化合物と、
【化11】
で表される化合物から成る群から選択される化合物をディールス・アルダー反応で反応させて形成することを含む請求項12に記載の基板構造の製造方法。
【請求項15】
前記基板は前記基板上または前記基板内に3次元の表面を含み、
前記中間膜は前記3次元の表面上に形成される請求項12に記載の基板構造の製造方法。
【請求項16】
前記化学式1で表される化学構造は、
【化12】
で表される化合物から成る群から選択された化合物と、
【化13】
で表される化合物から成る群から選択された化合物をディールス・アルダー反応で反応させて環化してジケト構造を含むジケトンを合成し、
前記ジケト構造を含むジケトンをジアゾトランスファー試薬と反応させてジアゾケト基を形成することによって製造される請求項12に記載の基板構造の製造方法。
【請求項17】
前記ジアゾトランスファー試薬は、p−カルボキシベンゼンスルホニルアジド、p−トルエンスルホニルアジド、またはp−ドデシルベンゼンスルホニルアジドである請求項16に記載の基板構造の製造方法。
【請求項18】
基板を準備し、
前記基板に下記化学式1で表される化学構造によって形成された中間膜を形成し、
前記中間膜の少なくとも一部を露光し、
前記露光した中間膜の少なくとも一部にオリゴマープローブをカップリングすることを含むオリゴマープローブアレイの製造方法。
【化14】
(但し、式中、R1はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
R2はアルキル基、アリール基、アルコキシル基、ニトリル基、エステル基、フェニル基、ヒドロキシル基、脂肪族ラクトン、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基であり、
Xで直接または固定層を媒介にして前記基板とカップリングされる。)
【請求項19】
前記中間膜の少なくとも一部を露光することは、190nmないし450nmの波長の光で露光することである請求項18に記載のオリゴマープローブアレイの製造方法。
【請求項20】
前記固定層は、−Si(OR)3を含む請求項18に記載のオリゴマープローブアレイの製造方法。
(但し、式中、Rはアルキル基である。)
【請求項21】
前記R1または前記R2は、
【化15】
で表される化合物から成る群から選択される化合物と、
【化16】
で表される化合物から成る群から選択される化合物をディールス・アルダー反応で反応させて形成することを含む請求項18に記載のオリゴマープローブアレイの製造方法。
【請求項22】
前記基板は前記基板上または前記基板内に3次元の表面を含み、
前記中間膜は前記3次元の表面上に形成される請求項18に記載のオリゴマープローブアレイの製造方法。
【請求項23】
前記化学式1で表される化学構造は、
【化17】
で表される化合物から成る群から選択された化合物と、
【化18】
で表される化合物から成る群から選択された化合物をディールス・アルダー反応で反応させて環化してジケト構造を含むジケトンを合成し、
前記ジケト構造を含むジケトンをジアゾトランスファー試薬と反応させてジアゾケト基を形成することによって製造される請求項18に記載のオリゴマープローブアレイの製造方法。
【請求項24】
前記ジアゾトランスファー試薬は、p−カルボキシベンゼンスルホニルアジド、p−トルエンスルホニルアジド、またはp−ドデシルベンゼンスルホニルアジドである請求項23に記載のオリゴマープローブアレイの製造方法。
【請求項25】
前記露光した中間膜の少なくとも一部にオリゴマープローブをカップリングすることは、リンカーまたはスペーサを媒介にしてカップリングすることである請求項18に記載のオリゴマープローブアレイの製造方法。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図5G】
【図5H】
【図4】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図5G】
【図5H】
【図4】
【公開番号】特開2008−209409(P2008−209409A)
【公開日】平成20年9月11日(2008.9.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−30702(P2008−30702)
【出願日】平成20年2月12日(2008.2.12)
【出願人】(390019839)三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】SAMSUNG ELECTRONICS CO.,LTD.
【住所又は居所原語表記】416,Maetan−dong,Yeongtong−gu,Suwon−si,Gyeonggi−do 442−742(KR)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年9月11日(2008.9.11)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年2月12日(2008.2.12)
【出願人】(390019839)三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】SAMSUNG ELECTRONICS CO.,LTD.
【住所又は居所原語表記】416,Maetan−dong,Yeongtong−gu,Suwon−si,Gyeonggi−do 442−742(KR)
【Fターム(参考)】
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