(57)【要約】本発明は、ポリマーのアレイと、固体支持体上に一つ以上の誘電コーティングを含む第１の層および第１の層の上に配置された複数のポリマーを含む第２の層を有する基板を用意することによりポリマーのアレイを形成する方法を提供する。本発明は、固体支持体上に一つ以上の誘電コーティングを含む第１の層を有する基板を用意することにより光を照射する合成を用いて基板上にポリマーのアレイを形成する方法も提供し、すなわち、シラン化剤と第１の層を接触させることにより第１の層、およびこの第１の層の上に配置された第２の層を誘導し、第２の層には感光性の保護基で保護された官能基が含まれるものとする形成方法を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面にポリマーのアレイを形成する方法であって、この方法は、
固体支持体の上に第１の層を有する基板であって、該第１の層に一つ以上の誘電コーティングを含み；第２の層に該第１の層の上に配置された複数のポリマーを含む基板を提供する工程；および
前記基板の選択された種々の領域においてモノマーを逐次的に活性化し、そして結合して、該基板の表面にある既知の種々の位置に複数の種々のポリマー配列を形成する工程を包含し、ここで該活性化工程が該基板の表面に活性化照射を向ける工程を包含する、方法。
【請求項２】
前記誘電コーティングが二色性非反射コーティングである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ポリマーのアレイがオリゴヌクレオチドのアレイである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の層の最も外側のコーティングがＳｉＯ２である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の層の最も外側のコーティングがヒドロキシル、カルボキシル、アミノ、チオール、ハロアルキル、１，２−ジオール、アルデヒド、アクリロイル、マレイミジルまたはＮ−スクシンイミジルカルボキシレート基を含む表面である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記基板の表面にある形状が約２０μｍより小さい、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記基板の表面にある形状が約１０μｍより小さい、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の層をシラン化剤と接触させることにより該第１の層が誘導される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記シラン化剤がビス−ヒドロキシエチル−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ，Ｎ−ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミンおよびビス（トリメトキシシリル）−エタンからなる群から選択される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記シラン化剤が、Ｎ（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ，Ｎ−ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミンである、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記シラン化剤が、ビス−ヒドロキシエチル−３−アミノプロピルトリエトキシシランとビス（トリメトキシシリル）−エタンとの混合物である、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の層が、感光性保護基で保護された官能基で誘導され、コーティングされる、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記感光性保護基がＭｅＮＰＯＣである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
基板の表面にポリマーのアレイを形成する方法であって、
固体支持体上に第１の層を有する基板を提供する工程であって、前記第１の層が一つ以上の誘電コーティングを含み；該第１の層をシラン化剤と接触させることにより該第１の層を誘導する工程；
該第１の層の上に配置される第２の層であって、該第２の層には感光性保護基で保護された官能基を含む、第２の層を提供する工程；
選択された第１の領域にある官能基から該保護基を除去することにより該基板の該表面にある該選択された第１の領域を活性化する工程；
該選択された第１の領域にある官能基に第１のモノマーを結合し；選択された第２の領域にある該官能基から該保護基を除去することにより該基板の該表面にある該選択された第２の領域を活性化する工程；
該選択された第２の領域にある該官能基に第２のモノマーを結合する工程；
該活性化および結合の工程を反復して複数の種々のポリマー配列を形成し、該種々のポリマー配列の各々は種々の公知の位置において該基板の該表面に結合させるものとする工程を包含する、方法。
【請求項１５】
前記結合工程で結合された前記第１のモノマーおよび前記第２のモノマーが活性なホスホルアミダイト基を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１のモノマーおよび前記第２のモノマーがヌクレオシドまたはヌクレオチドを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記シラン化剤がビス−ヒドロキシエチル−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ，Ｎ−ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミンおよびビス（トリメトキシシリル）−エタンからなる群から選択される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記シラン化剤がＮ（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ，Ｎ−ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミンである、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記シラン化剤が、ビス−ヒドロキシエチル−３−アミノプロピルトリエトキシシランとビス（トリメトキシシリル）−エタンとの混合物である、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記誘導工程において、前記基板の前記表面のシラン化剤との前記接触が、該表面における該シラン化剤の制御された蒸気析出により行われる、請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記複数の種々のポリマー配列が、複数の種々のオリゴヌクレオチド配列を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
基板の表面にあるポリマーのアレイであって、固体支持体上に第１の層を含み、該第１の層には該固体支持体上に一つ以上の誘電コーティングを含み、第２の層には該第１の層上に配置された複数のポリマーを含む、アレイ。
【請求項２３】
前記誘電コーティングが二色性非反射コーティングである、請求項２２に記載のアレイ。
【請求項２４】
前記複数のポリマーが複数のオリゴヌクレオチドを含む、請求項２２に記載のアレイ。
【請求項２５】
前記第１の層の最も外側のコーティングがＳｉＯ２である、請求項２２に記載のアレイ。
【請求項２６】
前記第１の層の最も外側のコーティングがヒドロキシル、カルボキシル、アミノ、チオール、ハロアルキル、１，２−ジオール、アルデヒド、アクリロイル、マレイミジルまたはＮ−スクシンイミジルカルボキシレート基を含む表面である、請求項２２に記載のアレイ。
【請求項２７】
前記基板の表面にある形状が約２０μｍより小さい、請求項２２に記載のアレイ。
【請求項２８】
前記基板の表面にある形状が約１０μｍより小さい、請求項２２に記載のアレイ。
【請求項２９】
前記第１の層を、シラン化剤と接触させることにより該第１の層が誘導される、請求項２２に記載のアレイ。
【請求項３０】
前記シラン化剤が、ビス−ヒドロキシエチル−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ，Ｎ−ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミンおよびビス（トリメトキシシリル）−エタンからなる群から選択される、請求項２９に記載のアレイ。
【請求項３１】
前記シラン化剤が、Ｎ（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ，Ｎ−ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミンである、請求項２９に記載のアレイ。
【請求項３２】
前記シラン化剤が、ビス−ヒドロキシエチル−３−アミノプロピルトリエトキシシランとビス（トリメトキシシリル）−エタンとの混合物である、請求項２９に記載のアレイ。
【請求項３３】
前記第１の層が、感光性保護基で保護された官能基で誘導され、そしてコーティングされる、請求項２２に記載のアレイ。
【請求項３４】
前記感光性保護基が、ＭｅＮＰＯＣである、請求項３３に記載のアレイ。
【請求項３５】
前記複数のポリマーが複数のポリペプチドを含む、請求項２２に記載のアレイ。
【請求項３６】
基板の表面にポリマーのアレイを形成する方法であって、
固体支持体上に第１の層を有する基板を提供する工程であって、該第１の層が一つ以上の誘電コーティングを含み；第２の層は該第１の層の上に配置された複数のポリマーを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、２００２年６月２０日に出願された米国特許出願第１０／１７７，１６９号の継続出願である。この出願の教示全体は参考として本明細書中に援用される。
【背景技術】
【０００２】
（本発明の背景）
本発明は、オリゴヌクレオチドアレイの高分解能フォトリソグラフィ合成の改良法に関する。この改良方法は、さらに高いフォトリソグラフィコントラスト分解能を提供する改良基板コーティングおよびシラン化プロセスに関する方法で、これらの方法によりアレイの品質およびアレイ上の情報密度が改良される。
【０００３】
固体基板上でポリマー配列の大きなアレイを作る方法が開発されている。これらのポリマー配列の大きなアレイには、広範な用途があり、製薬、バイオテクノロジーおよび医療産業にとって重要である。例えば、これらのアレイは、生物活性、すなわち、受容体結合能力について多数の分子をスクリーニングするのに使われ得る。一方、オリゴヌクレオチドプローブのアレイは、既知の配列における突然変異の識別、並びに標的核酸の配列を新たに決定する場合に使用することができる。
【０００４】
米国特許第５，１４３，８５４号（Ｐｉｒｒｕｎｇ  ｅｔ  ａｌ．）およびＰＣＴ出願番号第９２／１００９２号に記載されている先駆的研究は特に重要であり、これらは光を照射する方法を用いた分子合成の改良された方法を開示する。これらの方法によると、基板の選択された領域から保護基を除去するために基板の選択された領域に光を照射する。その後、選択された分子が基板に結合され、次いで、追加の照射と結合工程が行われる。基板の選択された領域を活性化し、選択されたモノマーを正確な順番で結合し、あらゆる数の異なる配列を有する分子のアレイを合成することができる。ここで、各種配列は基板表面の異なる既知の位置にある。これらのアレイは、明らかに、一般的にはポリマー分子、具体的にはポリペプチドおよびオリゴヌクレオチドの固相合成における次なる工程を具体化するものである。
【０００５】
米国特許第５，９５９，０９８号により、ポリマー配列のアレイを有効かつ大規模に製造するプロセスが得られる。各アレイには、既知のモノマー配列を有する位置が異なる種々のポリマー配列が複数含まれている。一つの実施態様では、感光性保護基で保護された官能基でコーティングされた第１の表面、および屈折率整合化合物、光吸収化合物および非反射的化合物を一つ以上含む層を有する裏側にある第２の表面を有する基板が得られる。露出工程の間に、２つの物質の屈折率のミスマッチにより、基板を通過する特定量の光が、なお、ガラスとポリマーとの界面から基板の表（合成）側に反射して戻される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（発明の概要）
本発明により、ポリマー配列のアレイを有効に調製する新規なプロセスが一般に得られる。ここで各アレイには、既知のモノマー配列を有する位置が異なる種々のポリマー配列が複数含まれている。一つの実施態様では、本発明により固体支持体上の第１の層および第１の層の上に配置された第２の層を有する基板を提供することにより、ポリマーのアレイを形成する方法が提供される。第１の層には、非反射特性、屈折率が整合している特性および／または光吸収特性を有する誘電物質の積層からなる誘電コーティングが含まれている。第２の層には、第１の層の上に配置された複数のポリマーが含まれている。次いで、この方法により、基板表面の選択された種々の領域におけるモノマーの逐次的活性化および結合が得られ、基板表面に活性化放射線を照射することにより、基板表面の既知の種々の位置に種々のポリマー配列が複数形成される。もう一つの実施態様では、本発明により固体支持体上に一つ以上の誘電コーティングを含む第１の層を有する基板を提供することにより光を照射する合成を用いて基板上にポリマーのアレイを形成する方法を提供する。すなわち、シラン化剤と第１の層を接触させることにより第１の層、およびこの第１の層の上に配置された第２の層を誘導し、ここで第２の層には感光性保護基で保護された官能基が含まれている。次いで、この方法は、選択された第１の領域における官能基から保護基を除去することにより基板表面で選択された第１の領域の活性化；選択された第１の領域における官能基への第１のモノマーの結合；選択された第２の領域における官能基から保護基を除去することにより基板表面で選択された第２の領域の活性化；選択された第２の領域における官能基への第２モノマーの結合；ならびにこれらの活性化および結合の工程を反復して複数の種々のポリマー配列を形成する工程を提供し、種々のポリマー配列の各々は種々の既知の位置において基板表面に結合される。
【０００７】
本発明はまた、固体支持体上に第１の層を含む基板表面にポリマーのアレイを提供し、第１の層には固体支持体上に誘電物質からなる一つ以上の積層が含まれ、第２の層には第１の層の上に配置された複数のポリマーが含まれている。
【０００８】
本発明の前述およびその他の目的、特徴および利点は、添付の図面で例示されているように、次に述べる本発明の好適な実施態様のより詳細な説明から明らかになるであろう。添付の図面では、同じ参照符号は種々の観点にわたって同じ部分を指している。添付の図面は、そこから量を見積もったりする必要はなく、本発明の原理を説明するために載せたものであることを強調する。
【０００９】
（本発明の詳細な説明）
本発明には多数の好適な実施態様があり、そして、本発明は当業者には細部まで既知の多数の特許、出願およびその他の参考文献をよりどころにしている。したがって、特許、出願およびその他の参考文献が引用されたり、または下で繰り返し述べられる場合は、すべての目的並びに詳述される陳述について、これらの特許等は全体が参考として援用されていることが理解されるべきである。
【００１０】
本出願で用いられている単数形、「一つの（ａ）」および「この（ｔｈｅ）」には文脈で特に明確な指示がない限り、複数の形が含まれる。例えば、「薬剤（ａｎ  ａｇｅｎｔ）」という用語には複数の薬剤とそれらの混合物が含まれる。
【００１１】
個体は人間に限定されず、哺乳動物、植物、バクテリア、またはこれらのいずれかから導かれた細胞を含むが、これらに限定されないその他の生物でもよい。
【００１２】
この開示をとおして、本発明の種々の態様が範囲形式で提示され得る。範囲形式における記載は、単に便宜的で、簡潔な表現にするためのものであり、発明の範囲については変えられない限定として解釈すべきではない。したがって、範囲の記載は、可能なすべての下位区分の範囲並びにその範囲の中の個々の数値を具体的に開示していると考えるべきである。例えば、１から６までなどの範囲の説明は、１から３まで、１から４まで、１から５まで、２から４まで、２から６まで、３から６まで、などの下位の範囲、並びにその範囲内の個々の数値（例えば、１、２、３、４、５および６）を具体的に開示したと考慮すべきである。これは、範囲の広さとは関係なく適用できる。
【００１３】
（Ｉ．ＤＮＡアレイの合成）
多様な型のポリマーを固相合成する一般的な方法についてはすでに述べた。単一基板上でオリゴヌクレオチドおよびペプチドを含む多数のポリマー配列のアレイを合成する方法も記載されている。米国特許第５，１４３，８５４号および第５，３８４，２６１号および公開されたＰＣＴ出願番号第９２／１００９２号を参照のこと。これらの特許の各々は、すべての目的について、全体を本明細書中で参考として援用される。
【００１４】
すでに述べたように、基板表面上におけるオリゴヌクレオチドの合成は、例えば、米国特許第５，１４３，８５４号および第５，３８４，２６１号および公開されたＰＣＴ出願国際公開番号第ＷＯ９２／１００９２号で述べられたように光を照射する方法、または第５，３８４，２６１号、第６，０４０，１９３号および公開されたＰＣＴ出願国際公開番号第９３／０９６６８号に記載されている機械的合成方法を用いて行われ得る。これらの特許の各々は本明細書の参考として援用される。好適には、合成は光を照射する合成方法を用いて行われる。特に、これら光を照射する合成方法またはフォトリソグラフィ合成方法には、光分解工程と化学工程が含まれている。本明細書で述べた方法で作られた基板表面には、基板表面上に官能基が含まれている。これらの官能基は、感光性保護基により保護されている（「光保護された」）。光分解工程の間に、基板表面の一部が光またはその他の活性剤に露出され、露出された部分内にある官能基を活性化する、すなわち光保護基を除去する。次いで、この基板は化学工程にかけられ、化学工程では少なくとも一つの官能基において光保護されている化学モノマーが基板表面と接触させられる。これらのモノマーは、保護されていない官能基を介して基板の活性化された部分に結合する。
【００１５】
引き続き行われる活性化および結合の各工程で、モノマーをその他の予備選択された領域に結合する。この領域は、第１の領域のすべてまたは一部と重なっても良い。基板上の各領域における配列の活性化および結合が、基板上に合成されたポリマーの配列を決定する。特に、露出するように設計されかつ選択されているフォトリソグラフィマスクを介して光が通され、この光により基板の特に予備選択された第１の部分を活性化する。次いで、基板のこの部分のすべてまたは一部に、モノマーが結合される。使用するマスクおよび各工程で結合させるモノマーは、ある範囲の望ましい配列を有するポリマーのアレイを作製するように選択することができる。各配列は基板上の異なる空間的位置に結合されており、この空間的位置によってもポリマーの配列が決まる。光分解工程および化学工程は、基板の表面上に望ましい配列が合成されるまで反復される。
【００１６】
基本的なフォトリソグラフィ方法は、米国特許第５，１４３，８５４号、米国特許第５，４８９，６７８号および公開されたＰＣＴ出願国際公開番号第ＷＯ９４／１０１２８号にも記載されている。これらの特許の各々は、すべての目的について、全体が本明細書に参考として援用される。感光性保護基で修飾された基板の表面は、フォトリソグラフィマスクを介して照射され、照射された領域に反応性ヒドロキシル基を生じる。通常３’−Ｏ−ホスホルアミダイトにより活性化されたデオキシヌクレオシド（感光性保護基を有する５’ヒドロキシルで保護された）の形をしている、選択されたヌクレオチドは、次いで、表面に送られ、光に露出された部位で結合が起きる。キャッピングおよび酸化の後、基板は洗浄され、結合する追加のヒドロキシル基を露出するために、表面は第２のマスクを介して照射される。選択された第２のヌクレオチド（例えば、５’−位を保護され、３’−Ｏ−ホスホルアミダイトにより活性化されたデオキシヌクレオシド）が表面に送られる。選択的な保護基の除去および結合が、望ましい生成物群が得られるまで反復される。Ｐｅａｓｅ  ｅｔ  ａｌ．，Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．（１９９４）９１：５０２２−５０２６。フォトリソグラフィが使われているので、このプロセスは容易に小型化できて、オリゴヌクレオチドプローブの高密度アレイを作ることができる。さらに、各部位のオリゴヌクレオチドの配列は既知である。
【００１７】
一つの好適な実施態様において、ポリマーのアレイは、光を照射する合成を用いて基板上に合成され、この第１の層には誘電物質の一つ以上の積層が含まれ、固体支持体上に第１の層を有する基板を提供することによりこの第１の層をシラン化剤と接触させてこの第１の層を誘導し、第２の層をこの第１の層の上に配置し、この第２の層は感光性保護基で保護された官能基を含む。次いで、この方法により、選択された第１の領域におけるこれらの官能基からこれらの保護基を除去することによりこの基板の表面にある選択された第１の領域が活性化する工程；選択された第１の領域におけるこれらの官能基に第１のモノマーが結合される工程；選択された第２の領域におけるこれらの官能基からこれらの保護基を除去することによりこの基板の表面にある選択された第２の領域を活性化する工程；選択された第２の領域におけるこれらの官能基に第２のモノマーが結合される工程；この活性化および結合の両工程を反復して複数の種々のポリマー配列が形成される工程を提供し、この種々のポリマー配列の各々は既知の種々の位置におけるこの基板の表面に結合されている。
【００１８】
上で述べた方法を用いると、所定の長さのポリマー配列をすべて有するアレイを調製することができ、これらのポリマー配列は基本的な一群のモノマーから構成されている。オリゴヌクレオチドのこの種のアレイは、アレイの表面に、例えば、４ｎまでのオリゴヌクレオチドを含む４つのヌクレオチドからなる基本的な一群から形成されている。ここでｎはオリゴヌクレオチドプローブの望ましい長さである。８量体または１０量体オリゴヌクレオチドのアレイの場合、この種のアレイには、それぞれ、約６５，５３６個以上および１，０４８，５７６個以上の異なるオリゴヌクレオチドを有し得る。一般に、長さｎの可能なポリマーをすべて有するアレイを作製することが望ましい場合は、米国特許第５，１４３，８５４号に記載されている単純な二元マスキング計画が使える。
【００１９】
代わりのマスキング計画は、ポリマー配列のサブセット、すなわち、モノマーの所定の部分配列を有するポリマーを含むが、各位置において基本となるモノマーのセットの各メンバーで系統的に置換されている、プローブのアレイを作製することができる。オリゴヌクレオチドプローブの場合、これら代わりの合成方法は、所定の既知の核酸セグメントの長さに相補的でかつこの長さに及ぶプローブの範囲を規定したり、または「タイル貼りする」のに使える。このタイル貼りの計画は、各々のプローブグループの配列内で一つ以上の個々の位置を基本となるヌクレオチドのセットの各メンバーによる置換も含む。これらの位置は「インテロゲーションポジション」と呼ばれる。標的核酸のハイブリダイゼーションパターンを読み取ることにより、何らかの突然変異が配列内にあるか否かや、配列内のどこにあるかを決定し得、そしてまた、インテロゲーションポジション内に含まれる塩基を識別することにより何が特異的な突然変異であるかを決めることができる。タイル貼り方法と計画は、米国特許第６，０２７，８８０号に非常に詳細に述べられている。なお、この特許は、すべての目的について、全体が本明細書の参考として援用される。
【００２０】
タイル貼りアレイは、既知のオリゴヌクレオチド配列または「標的」内の突然変異の識別などの種々の適用に使える。具体的には、アレイ上のプローブには、既知の核酸配列には相補的である部分配列を有するが、その配列において少なくとも一つの位置はその他の３つのヌクレオチドにより系統的に置換されている。
【００２１】
（ＩＩ．基板の調製）
「基板」という用語は、例えば、その上にポリマーが、置かれたり、取り付けられたりまたは結合される、硬質または半硬質の表面を有する物質を指している。モノマーまたは基礎単位は、一群の比較的小さな分子のメンバーであり、これらの分子は一体化して比較的大きな分子またはポリマーを形成することができる。一群のモノマーには、例えば、一群の普通のＬ−アミノ酸、一群のＤ−アミノ酸、一群の天然または合成アミノ酸、一群のヌクレオチド（リボヌクレオチドとデオキシリボヌクレオチドの両方、天然と非天然）および一群のペントースおよびヘキソースが挙げられるが、これらに限定されない。本明細書で使われているように、モノマーは比較的大きな分子を合成するための基本となるセットの任意のメンバーを指している。選択されたモノマーのセットは、基本となるモノマーのセットを形成する。例えば、基本となるヌクレオチドのセットには、Ａ、Ｔ（またはＵ）、ＧおよびＣがある。もう一つの例では、２０種の天然に存在するＬ−アミノ酸のダイマーが、ポリペプチドを合成する４００個のモノマーからなる基本となるセットを形成する。種々の基本となるモノマーのセットは、ポリマーを合成する逐次工程のいずれかの工程で使われ得る。さらに、各セットには合成後修飾される保護されたメンバーを含み得る。
【００２２】
多くの実施態様では、基板の少なくとも一つの表面はほぼ平ら（ｆｌａｔ）または平坦（ｐｌａｎａｒ）であるが、一部の実施態様では、例えば、穴、隆起した領域、エッチングされた深い溝などを用いて異なるポリマーの合成領域を物理的に分離するのが望ましくあり得る。その他の実施態様に従って、表面に小さなビードを備え得、このビードは合成が完了すると外され得る。好適な基板には、一般に、シリカベースの基板（例えば、ガラス、石英など）などの平らで結晶性の基板、または珪素、砒化ガリウムなどのような、例えば、半導体産業およびマイクロプロセッサー産業で使われる結晶性基板がある。これらの基板は、一般に、これらがさらされる種々の合成および分析条件に対して抵抗力がある。特に好適な基板は、いずれの方向からも基板をフォトリソグラフィに露出できるように透明である。その他の基板については、米国特許第５，１４３，８５４号を参照のこと。
【００２３】
シリカエアロゲルも基板として使われ得る。エアロゲル基板は、独立した基板として、または別の硬質基板の表面コーティングとして使われ得る。エアロゲル基板には、ポリマー合成用の、例えば、４００〜１０００ｍ２／ｇｍという大きな表面積、または１ｃｍ２のエアロゲル基板部片について１００〜１０００ｃｍ２の全有用表面積を有する利点を提供する。この種のエアロゲル基板は、一般に、当該分野で公知の方法、例えば、エタノール／水の溶液中室温で（ＭｅＯ）４Ｓｉまたは（ＥｔＯ）４Ｓｉの塩基触媒重合により調製され得る。間隙率は、当該分野で既知の方法により反応条件を変えることにより調節することができる。
【００２４】
個々の平坦な基板は、一般に、寸法の変更が可能なウエーハとして存在する。「ウエーハ」という用語は、一般に、ほぼ平らな基板のサンプルを指しており、このサンプルから複数の個別のアレイやチップを作ることができる。「アレイ」または「チップ」という用語は、基板の表面に結合した種々の位置的に異なる複数のポリマー配列を有するポリマー配列の個々のアレイの最終生成物を指すのに使われる。基板ウエーハのサイズは、一般に、ウエーハから作られるアレイの数および特性により規定される。例えば、より複雑なアレイ、例えば、一群の基本的なモノマーから作られた可能なすべてのポリマー配列と所定の長さを有するアレイは、一般に、比較的大きな面積を利用し、従って比較的大きな基板を用い、一方、比較的単純なアレイは、比較的小さな表面積、従って比較的小さな基板を用い得る。
【００２５】
代表的に、基板ウエーハは、サイズは約１インチ×１インチから約１２インチ×１２インチまでの範囲にあり、厚さは約０．５ｍｍ〜約５ｍｍの範囲にある。個々のアレイまたは一部の場合ではアレイの望ましいコレクションを含む個々の基板セグメントは、代表的に、ウエーハよりはるかに小さく、測定すると約０．２ｃｍ×０．２ｃｍから約５ｃｍ×５ｃｍまでの範囲にある。特に好適な態様では、基板ウエーハは約５インチ×５インチであるが、基板セグメントはおよそ１．２８ｃｍ×１．２８ｃｍである。ウエーハは単一の大きな基板セグメントを作るのに使用できるが、代表的に、多数の基板セグメントが単一ウエーハから調製される。例えば、５インチ×５インチのウエーハは、４９個以上のそれぞれが１．２８ｃｍ×１．２８ｃｍの基板セグメントを作製するのに使用し得る。単一ウエーハから調製されたセグメントの数は、一般に、アレイの複雑さおよび望ましい形状に依存して変わる。
【００２６】
（ＩＩＩ．非反射性コーティング）
（Ａ．裏側コーティング）
上で述べたように、フォトリソグラフィ方法は、基板表面の選択された領域の活性化に使われる。具体的には、基板表面上の官能基、すなわち、基板表面の成長中のポリマーに存在する官能基は、感光性保護基で保護されている。基板の選択された領域の活性化は、基板表面の選択された領域を活性化放射線、例えば、有効波長範囲内の光に露出することにより行われる。選択的露出は、代表的に、フォトリソグラフィマスクを介して光源を輝かせることにより行われる。
【００２７】
形状は基板表面上の選択された領域として規定され、この領域に所定のポリマー配列が含まれるように設計される。したがって、何らかのアレイ、例えば、単一基板上に１００，０００種の位置的に異なるポリマー配列が含まれる場合は、１００，０００種の形状がある。エッジは、基板表面の２つの形状の間の境界として規定される。このエッジの鮮明さは、一つの形状から別の形状へ越えるブリードの低減の見地から見て、２つの形状の分解能、すなわち、「コントラスト」と呼ばれる。本明細書で述べられたプロセスにより調製された基板表面にある個々の形状のサイズは、代表的に、一つの側で１−１０μｍという小さな範囲にわたり得るために、基板表面で回折したり、反射したりまたは散乱した光の影響はこのサイズの形状の露出および活性化の能力に対して大きな影響を有し得る。光分解光源の回折、屈折および散乱の潜在的に有害な影響を低減する一つの方法は、基板の裏側、すなわち、基板の非合成表面にコーティング層を塗布する方法である。コーティング層は、代表的に、基板製造プロセスの後、誘導化の前に適用される。このコーティングは、代表的に、次の機能の一つ以上を行うように選択される：（１）光分解を妨害し得る基板／コーティングの界面における光分解を妨害する光の反射を防止するために基板の屈折率の整合をとること；ならびに（２）光分解をまた妨害し得るコーティング／空気または取り付け器具の界面における逆反射を防止するために光分解の間に使われた光の波長の光を吸収すること。
【００２８】
代表的に、適切なコーティング物質は、多数の適切な物質から選択され得、この物質は、基板とほぼ等しい屈折率を持っており、そして／または適切な波長で光を吸収する。特に、屈折率が整合しているコーティングは、代表的に、基板の屈折率の約２５％内にあり、より好適には基板の屈折率の約１０％内に、そしてより好適には約５％内にある屈折率を持つように選択される。同様に、光吸収コーティングは、代表的に、光分解波長において光が吸収されるように選択される。この光は、好適な態様では、紫外領域（例えば、２８０ｎｍと４００ｎｍの間）の光である。光吸収コーティングと屈折率が整合しているコーティングを組み合わせると、屈折と反射に対して組み合わされた保護を提供し得、または望ましい特性を両方とも有する単一コーティング物質が選択され得る。
【００２９】
好適なポリマーは、代表的に、合成プロセスの間に遭遇する種々の反応条件（例えば、合成プロセスをとおして、合成試薬に不溶性であるとか、合成試薬と反応しないとか、基板の取り扱いおよび操作に含まれる機械的力に対して抵抗力があるなど）に適合するように選択される。さらに、好適なコーティング物質は、合成プロセスの終了時、例えば、最後の保護基を除去する工程または最後のコーティングを取り外す工程において、容易に取り外し可能である。
【００３０】
適切なコーティング物質の例には、望ましい波長領域で光を吸収する当該分野で周知でありかつ一般に商業的に利用できる非反射性コーティング（例えば、フッ化マグネシウム化合物）ガラス基板と同等である屈折率を有するポリメチルメタクリレートコーティング（ＰＭＭＡ）、および望ましい波長領域で光吸収性でありかつガラス基板の屈折率に近い屈折率を有するポリイミドコーティングがある。追加の例については、Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃｓ，Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ，Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ａｎｄ  Ｄｅｓｉｇｎ，Ｓｅｃｏｎｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｂａｓｓ（Ｅｄｉｔｏｒ  ｉｎ  Ｃｈｉｅｆ），ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，Ｉｎｃ．（１９９５）を参照のこと。
【００３１】
コーティング物質の塗布は、例えば、蒸気析出、スプレイ塗布などを含む多様な方法により行うことができる。好適な態様では、コーティング溶液はスピンコーティング法を用いて基板に塗布される。代表的に、この方法では、コーティングされる基板表面にコーティング溶液を析出させる間に基板を回転させる。基板を回転させると、コーティング溶液は基板表面で外側に放射状に散布される。その他のコーティング方法は、例えば、Ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｔｅｒｓ，Ｔｈｉｒｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｈ．Ａｎｇｕｓ  Ｍａｃｌｅｏｄ，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ（２００１）に見出され得る。この種の方法は当該分野では既知である。例えば、Ｌａｓｅｒ  Ｆｏｃｕｓ  Ｗｏｒｌｄ，２００２  Ｂｕｙｅｒｓ  Ｇｕｉｄｅ，Ｖｏｌ３８  Ｉｓｓｕｅ  １，Ｓｅｃｔｉｏｎ  ７：Ｆｉｎｉｓｈｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ，ｐｐ  ４４５−５８２を参照のこと。
【００３２】
スピンコーティングプロセスを用いたコーティング物質の塗布は、通常、基板の二段回転速度を用いる。基板表面へのコーティング物質の塗布およびコーティング溶液の最初の散布は、通常、低い回転速度にて比較的短期間行われる。例えば、重量／容量の比で固体を１２％含むポリマーコーティング溶液を１ｍｌ、４．３インチ×４．３インチ基板へ塗布するために、最初の散布は５００ｒｐｍにて１０秒間行われる。過剰のポリマー溶液の除去およびポリマー層の平均化は、比較的高い回転速度にてかなり長い間行われる。例えば、上で述べた塗布では、第２の回転工程は約３０００ｒｐｍにて３０秒行われる。スピンコーティングに関する上で述べたパラメータは本発明の範囲内で変更できることは、当業者には理解できる。例えば、比較的高濃度（重量／容量）のポリマー溶液が使われる場合は、一つまたは両方の回転速度を上げ、並びに所定の速度における時間を延ばすのが望ましくあり得る。同様に、ポリマー溶液中のポリマー濃度が低い場合は、より低い速度とより短い回転時間が使われる。
【００３３】
適用後、ポリマーコーティングは基板表面で硬化させることができる。硬化は、代表的に、コーティングされた基板を加熱して行われる。好適なプロセスでは、硬化プロセスには二段階加熱プロセスを含む。第１工程には、最初にポリマーコーティングを硬化させるためにコーティングされた基板の「ソフトベーキング」加熱が含まれている。このソフトベーキング工程は、代表的に、比較的低温にて比較的短期間、すなわち、８５℃で５分行われる。硬化プロセスの第２工程は、ポリマーコーティングの最終硬化である。最終硬化は、代表的に、より高温でより長時間、すなわち、２２０〜３６０℃で約６０分行われる。好適な態様では、基板の裏側に塗布されたポリマーコーティングは厚さが約１μｍ〜約５０μｍ、より好適には約５μｍ〜約２０μｍの厚さであり、約５μｍの厚さが最も好ましい。コーティング後、米国特許第５，９５９，０９８号に記載されているように、この基板は次いで、誘導化、洗浄およびベーキングをうける。なお、この特許は、すべての目的について、全体が本明細書に参考として援用される。
【００３４】
（Ｂ．表側のコーティング）
光分解工程の間に使われたフォトリソグラフィマスクには、代表的に、所定の光分解工程の間に基板の選択された部分のみが露出するように、透明な領域と不透明な領域がある。代表的に、マスクは、光を反射するか、吸収する物質、例えば、クロム層でコーティングされているガラスから作られる。光を反射するか吸収する層をエッチングすると、マスクの透明な領域が得られる。これらの透明な領域は、光がマスクに照射された時に基板表面で露出される領域に対応する。
【００３５】
一般に、比較的小さな形状を有するアレイを作ることが望ましい。形状が小さいと、比較的多量の情報を比較的小さな基板面積に組み込むことができ、比較的大きなサンプルのインテロゲーション、すなわち、インテロゲーションからのより明確な結果を可能にし、かつ小型化の可能性をより大きなものにする。一方、形状を小さくすることにより、単一基板ウエーハから、各々が所定数の形状を有する多数のアレイが得られる。結果的には、所定のプロセスについて比較的高い製品収率が得られる。
【００３６】
形状を小さくするためには、所定の光分解工程の間に光に露出される基板の領域と暗いままであるかまたは露出されない領域との間のコントラストを最大にすることが重要である。一つの形状から別の形状へブリードオーバーの低減の点から、このエッジの鮮明さが、２つの形状間の「コントラスト」と呼ばれる。
【００３７】
コントラストが低減する理由の一つは、特定の光分解工程の間の露出された領域から非露出領域への「ブリードオーバー」である。光ブリーディングの根本的な原因は、光の視準が良くないことである。裏側にポリイミドコーティングを用いると、図１に示されたように、溶融シリカと裏側コーティングの間の屈折率の整合がとれていないために、光の約１．３％がコーティングの界面から反射される。表側にコーティングすると、ウエーハの裏側の光の反射は、例えば、０．０５％未満、０．０１％未満、０．００５％未満またはそれ以下に低下する。したがって、表側にコーティングすると、反射を低下させ、かつ比較的小さな形状を有するアレイの製作を可能にする範囲でフォトリソグラフィコントラストが改良される。一つの実施態様では、誘電性化合物を有する表側のコーティングを用いることにより、約２０μｍより小さいサイズの形状を有するポリマーのアレイを作ることができる。別の実施態様では、約１０、５、４、２、１または０．５μｍより小さいサイズの形状を有するポリマーのアレイを作ることができる。
【００３８】
光学用の誘電コーティングは、一般に、適切なガラス、セラミック、または金属基板材料への真空蒸発、スパタリング、または低温溶液からの析出により形成される。この種の誘電コーティングには、非反射性特性、屈折率が整合している特性および／または光吸収特性を有する物質が含まれ得る。特定の光学的機能および光学的コーティングに用いる波長により、コーティング設計が決められる。本明細書でコーティング設計という用語は、析出される個別の物質層の数、これらの層の厚さ、これらの層が作られる物質を指している。個別の層を形成する物質の間の屈折率の差は、コーティング設計と共に、コーティングに独特の機能を与える物理特性である。例えば、コーティングは、反射器、非反射器、偏光子、およびその他の光学的要素として機能するように設計することができる。一つの実施態様では、誘電コーティングは低反射性の紫外線吸収誘電コーティングである。別の実施態様では、コーティングは二色性非反射コーティングである。二色性非反射コーティングには、非反射性で二色性という２つの特性があり、すなわち一部の波長を吸収し、その他を透過する。
【００３９】
非反射性コーティングは、一つの波長のみにおいて事実上反射率ゼロである単純な単一層から数オクターブの範囲にわたり事実上反射率ゼロである１ダースを超えた層からなる多層システムまでに及び得る。任意の特定の用途に使われる型は、基板材料、波長領域、必要な性能および費用を含む多数の要因に依存する。一部の場合では、コーティングの一つ以上の層で金属を使うことが望ましくあり得る。
【００４０】
非常に有望な設計では、コンピュータにより精緻なものに改良することができる。非反射性コーティングの最も単純な形は、限られた数の調節可能なパラメータを有する単一層である。薄膜として使用するのに適した物質は、数に限りがあり、設計者は利用できるものを使用しなければならない。代わりの実施態様は、スタートの時にすべての層について得られる屈折率を指定してより多くの層を使い、厚さを変えることにより屈折率ゼロを達成することである。この設計作業の大部分は、自動的な方法により行われる。自動的な設計技術は、良好なスタート時の設計が与えられる場合、より効率的に機能する。当業者は、望ましい仕様に従ってコーティングを設計しかつ行うことができる。
【００４１】
非反射性層の基本的な仕様は、フォトリソグラフィへの露出の間に化学線の後方散乱した光の全ての源の強度がクロムマスクを直接透過した光の強度よりも大きくないことである。後方散乱した光には、ウエーハコーティングから、そしてウエーハが露出ツールに取り付けられる金属器具からの全ての鏡面反射性および散乱性の反射を含む。器具のＵＶ反射率は１００％に近づき得る。
【００４２】
一つの好適な実施態様では、名目上の光分解波長は３６５ｎｍである。しかし、感光性ＭｅＮＰＯＣ保護基の吸収スペクトルも、光分解ランプの放射も単色光ではない。４０７ｎｍのＨｇ放射ラインは、適度に化学線的であり、作用スペクトルの全面積の約７％が４００ｎｍより上にある。したがって、コーティングの吸光度と反射率は、３６５ｎｍと４０６ｎｍの水銀放射波長の両方で規定され得る。４０６ｎｍラインの化学線力が約１０倍低いと仮定すると、減衰と反射率の仕様は、３６５ｎｍの仕様よりも比例的に低いと設定できる。また、その他のフォトグループおよび／またはフォトレジストプロセスは、３６５ｎｍよりも長い波長で応答する。
【００４３】
別の好適な実施態様では、写真マスク上のクロム層の光学濃度は、近紫外にわたって約３．５である。迷光のすべての光源をクロムの透過強度以下に保持するために、表側非反射性コーティングの１回通過の光学濃度および内部反射率を、それぞれ、３６５ｎｍ波長の場合は１．７５以上と０．０００３以下および４０６ｎｍ波長の場合は１．２５以上と０．００３以下と規定され得る。
【００４４】
別の好適な実施態様では、表側コーティングの一般的仕様は、「光反応性」ＵＶ波長領域では約７５％より大きな吸収、可視波長領域では約４０％未満の吸光度および「光反応性」ＵＶ波長領域では約１０％未満の反射率と設定される。ＵＶ吸収が高いほど、合成表面に到達する後方反射光は少なく、かつコントラストは高くなる。
【００４５】
さらに好適な実施態様では、コーティングはＳｉＯ２からなる最も外側の層を有し得、この層によりアレイ製造中に遭遇する過酷な化学的条件に対してコーティングを安定化する保護層が得られ、そしてまた、未処理溶融シリカ基板に化学的に類似している表面を提供する。このＳｉＯ２層は、したがって、表面を、シラン化剤との化学的機能化にとって適切なものにする。ＳｉＯ２の厚さは、好適には、５０−１０００ｎｍの間にある。さらに別の好適な実施態様では、コーティングは、ＳｉＯｘからなる最も外側の層も有し、ここでｘは０と２の間の数または少数の数である。
【００４６】
一つの好適な実施態様では、コーティングには、反応性官能基（例えば、ヒドロキシル、カルボキシル、アミノ、チオール、ハロアルキル、１，２−ジオール、アルデヒド、アクリロイル、マレイミジル、Ｎ−スクシンイミジルカルボキシレート基など）を具備した表面からなる最も外側の層を有し、これらの官能基にポリマー配列中で第１のモノマーが結合され得る。官能基を有するこの表面により、その表面で種々のポリマー配列を合成する部位が得られる。米国特許第５，９５９，０９８号を参照のこと。
【００４７】
裏側のコーティングとは対照的に、表側のコーティングはウエーハ上に永久に残される。なぜならば、裏側のコーティングとは違って、走査や検出に使われた可視波長では非常に均一かつ主として透明であるように意図されているからである。
【００４８】
コントラストの改良に加えて、表側のコーティングにより、「粒子のない」プロセスが得られ、製造操作の品質を維持する信頼性を高める。
【００４９】
（ＩＶ．シラン化）
基板表面のコーティング後、表面は誘導されてその表面で種々のポリマー配列を合成する基板表面に部位や官能基が得られる。特に、誘導化により、反応性官能基（例えば、ヒドロキシル、カルボキシル、アミノ基など）が得られ、これらの官能基にポリマー配列中の第１モノマーが結合され得る。一つの好適な態様では、基板表面は、水かエタノール中でシランを用いて誘導される。別の好適な態様では、コーティングされた表面とシラン化剤の溶液とを接触させることにより誘導される。さらに好適な態様では、シラン化剤と基板表面の接触は、表面におけるシラン化剤の制御された蒸気析出により行われる。
【００５０】
シラン化剤は、当該分野で開発されており、この薬剤はシリカ表面などの表面と反応し、そして表面をコーティングする。例えば、高性能クロマトグラフィの充填剤として使われたシリカの修飾に使用するシラン化剤が開発されている。一官能性シラン化剤は、単層表面コーティングを形成するのに使われ、二および三官能性シラン化剤は、シリカ表面で重合コーティングの形成に使われている。しかし、多くのシラン化剤は、加水分解に対して不安定な特性、残留酸性シラノールを含み得るシリカ表面をマスクするのに不十分な能力を含む望ましくない特性を有するコーティングを生じる。米国特許第６，２６２，２１６号および米国特許出願第２００１／００２１５０６Ａ１を参照のこと。
【００５１】
シラン化剤は、ガラス基板などの固体基板をシリル化するために開発された。これらの基板には、さらに、共有結合反応により誘導され得る官能基を含む。シラン化剤は、ガラスなどの基板の表面に固定され、固定された高密度のオリゴヌクレオチドプローブアレイの調製に使われる。例えば、Ｎ−（３−（トリエトキシシリル）−プロピル）−４−ヒドロキシブチルアミド（ＰＣＲ  Ｉｎｃ．，Ｇａｉｎｅｓｖｉｌｌｅ，ＦＬおよびＧｅｌｅｓｔ，Ｔｕｌｌｙｔｏｗｎ，ＰＡ）が基板上のオリゴヌクレオチドのアレイの光化学合成の前にガラス基板のシリル化に使われた。このことは、ＭｃＧａｌｌ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１１９：５０８１−５０９０（１９９７）に記載されており、その開示は本明細書中に参考として援用される。
【００５２】
ヒドロキシアルキルシリル化合物は、ガラス基板などのヒドロキシアルキル化物質の調製に使われている。Ｎ，Ｎ−ビス（ヒドロキシエチル）アミノプロピルトリエトキシシランが高密度オリゴヌクレオチドアレイの合成を可能にするガラス基板の処理に使われている。ＭｃＧａｌｌ  ｅｔ  ａｌ．，Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．，９３：１３５５５−１３５６０（１９９６）およびＰｅａｓｅ  ｅｔ  ａｌ．，Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．，９１：５０２２−５０２６（１９９４）。この文献の開示は、本明細書に援用される。アセトキシプロピル−トリエトキシシランは、ＰＣＴ国際公開番号第ＷＯ９７／３９１５１号に記載されているように、ガラス基板を処理し、オリゴヌクレオチドアレイの合成のためにこれらの基板を調製するのに使われている。この特許の開示は本明細書において援用される。３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランは、ガラス基板を処理し、オリゴヌクレオチド合成用の結合剤を得るのに使われている。欧州特許出願公開第８９  １２０６９６．３号。
【００５３】
表面に結合した珪素化合物を安定化する方法が当該分野で開発されている。立体障害のあるシラン化剤の使用が、Ｋｉｒｋｌａｎｄ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．６１：２−１１（１９８９）；およびＳｃｈｎｅｉｄｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，１０２７−１０３１（１９９０）に記載されている。しかし、これらの表面結合したシラン化剤は、代表的に、立体障害があるために基板との反応性が低いので、ガラスとの結合を実現するためには非常に強制的な条件を必要とするので、これらのシラン化剤を使用することは不利である。
【００５４】
さらに、シラン類は、ヒドロキシル基を保護したり、「マスク」したものが調製され得、その上、シラン類は揮発性がかなり高い。そこで、これらのシラン類は、例えば、蒸留により容易に精製することができ、シラン化基板表面の気相析出法で容易に使うことができる。基板の表面にこれらのシラン類をコーティング後、ヒドロキシル基は、簡単な化学処理、例えば、基板とシランの間の結合を攻撃しない薄い酸や塩基で保護基を外すことができ、その結果、この基板は、次いで、ポリマー合成に使用することができる。この種のシラン類の例には、アセトキシエチルトリクロロシラン、アセトキシプロピルトリメトキシシランなどのアセトキシアルキルシラン類がある。これらのシラン類は、例えば、蒸気相アンモニアおよびメチルアミンまたは液相水性またはエタノール性アンモニアおよびアルキルアミン類を用いて塗布後保護基を外すことができる。グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのエポキシアルキルシラン類も使用することができ、これらのシラン類は、例えば、蒸気相でＨＣｌ、トリフロロ酢酸など、または液相で希薄なＨＣｌを用いて保護基を外すことができる。
【００５５】
基板をシラン化する物理的操作には、一般に、シラン溶液に基板を短時間かある程度の時間浸漬する方法がある。浸漬後、この基板は、基板剥離プロセスで述べたように、一般に、すなわち横方向に回転させ、基板表面を横断してシラン溶液を均一に分布させる。これにより、基板表面上の反応性官能基の分布がより一様になる。シラン層の塗布後、シラン化された基板はベーキングされて基板表面上でシラン類を重合させ、シラン試薬と基板表面の間の反応を改良する。ベーキングは、代表的に、９０℃〜１２０℃の範囲の温度（最も好適には１１０℃）と約１分〜約１０分の間で（好適には５分で）行われる。
【００５６】
代わりの態様では、上で記述されたように、制御された蒸気析出法またはスプレイ法を用いて、シランは基板表面と接触させられ得る。これらの方法には、シラン溶液の気相またはスプレイ内への蒸発または噴霧化、それに続く、普通は、気相またはスプレイへの基板表面の周辺環境における露出による気相またはスプレイから基板表面への析出が含まれる。代表的に、蒸気析出により、単純に基板を溶液に浸漬するよりも、誘導化溶液のより均一な適用が得られる。
【００５７】
誘導化プロセスの効能、例えば、基板表面上の官能基の密度および均一性は、一般に、反応性基と結合するフッ素運搬体、例えば、Ｐｈａｒｍａｃｉａ，Ｃｏｒｐ．からのＦｌｕｏｒｅｐｒｉｍｅＴＭ、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ，Ｃｏｒｐ．からのＦｌｕｏｒｅｄｉｔｅＴＭまたはＡＢＩからのＦＡＭＴＭなどの蛍光ホスホルアミダイトを添加し、基板表面を通って相対的な蛍光を検査することにより評価され得る。
【００５８】
一つの好適な実施態様では、ビス−ヒドロキシエチル−３−アミノプロピルトリエトキシシラン（Ｂｉｓ）がシラン化剤として使われる。別の好適な実施態様では、Ｎ（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ，Ｎ−ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミン（Ｂｉｓ−Ｂ）がシラン化剤として使われる。ＢｉｓシランとＢｉｓ−Ｂシランは、図２に概略的に示したように、溶融シリカに結合される。Ｂｉｓ−Ｂはその化学構造の結果としてＢｉｓよりも安定である。すなわち、Ｂｉｓは溶融シリカに結合するための１つのＳｉ部位を提供するのに比べて、Ｂｉｓ−Ｂでは、溶融シリカに結合するための２つのＳｉ部位が提供される。
【００５９】
ＢＴＭＳＥ（ビス（トリメトキシシリル）−エタン）は、Ｂｉｓシランコーティングを架橋して表面結合を強化するのに使われ得る。さらに別の好適な実施態様では、Ｂｉｓ／ＢＴＭＳＥ混合物がいろいろな比率でＢｉｓシランとＢＴＭＳＥを混合して調製される。ここで、Ｂｉｓシランのモルパーセンテージは、好適には５０％〜９５％、より好適には７５％〜９５％、最も好適には８０％〜９０％である。
【００６０】
一つの実施態様では、シラン化剤は共有結合で固体基板の表面に結合され、基板上に誘導可能な官能基を含むコーティングが得られる。したがって、固定されたオリゴマーのアレイは、反応性官能基との共有結合反応を介して基板に共有結合することができる。ポリペプチドや核酸などの固定されたオリゴマーは、生物学的結合アッセイを含む種々の結合アッセイで使用することができる。別の実施態様では、固定された核酸プローブの高密度アレイが基板上に形成され得、かつ種々の標的配列を含む一つ以上の標的核酸が、潜在的に異なる相補的プローブ配列の多様さを含む核酸プローブの高密度アレイに結合するためにスクリーニングされ得る。例えば、ガラス基板上のＤＮＡアレイの光を照射する合成方法は、ＭｃＧａｌｌ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１１９：５０８１−５０９０（１９９７）に記載されている。この文献の開示は、本明細書において援用される。
【００６１】
（Ｖ．光分解工程）
光分解工程の間に使われるフォトリソグラフィマスクには、代表的に、所定の光分解工程の間に基板の選択された部分のみを露出するために透明な領域と不透明な領域とがある。代表的に、マスクは、光を反射するか吸収する物質（例えば、クロム層）でコーティングされているガラスから作製されている。光を反射するか吸収する層をエッチングして、マスクの透明な領域が得られる。これらの透明な領域は、マスクをとおして光が照射される場合に基板表面で露出される領域に相当する。
【００６２】
上で述べたように、フォトリソグラフィ法は、基板表面の選択された領域を活性化するために使われる。具体的には、基板表面の官能基または基板表面の成長中のポリマーに存在する官能基は、感光性保護基で保護されている。基板の選択された領域の活性化は、活性化放射線（例えば、前に述べたように、有効な波長範囲内の光）に、基板表面の選択された領域を露出することにより行われる。選択的露出は、代表的に、フォトリソグラフィマスクをとおして光源を輝かせることにより行われる。一つの実施態様では、基板の第１の層は、感光性保護基で保護された官能基で誘導され、かつコーティングされる。好適な実施態様では、感光性保護基はＭｅＮＰＯＣである。
【００６３】
本明細書に記載されたプロセスに従って調製された基板表面の個々の形状は、代表的に、一つの側でわずか１〜１０μｍの範囲にあり得るので、基板表面で反射または屈折した光の影響は、このサイズの形状を露出しかつ活性化する能力に対して大きな影響を有し得る。
【００６４】
光分解に使われた光源は、使われた特定の保護基に対して光分解作用があるが、形成しているポリマー配列を壊さないような波長の光を提供するように選択される。代表的に、スペクトルのＵＶ領域の光を生じる光源が使われる。例えば、オリゴヌクレオチドの合成では、光源は、代表的に、形成しているオリゴヌクレオチドを壊さずに感光性保護基の光分解を行う３４０ｎｍより上の波長を有する光が得られる。この光源は、一般に、３４０ｎｍ遮断フィルター（すなわち、３４０〜３５０ｎｍより大きな波長を有する光を通す）を用いた水銀アークランプにより得られる。光分解のための露出は、代表的に、使われた保護基の露出半減期の約６倍〜約１０倍で行われ、半減期の８〜１０倍が好ましい。例えば、好適な感光性保護基であるＭｅＮＰＯＣは約６秒の露出半減期を有し、これを露出時間に言い換えると、約３６〜６０秒になる。
【００６５】
（ＶＩ．化学工程）
各光分解工程の後、モノマー基礎単位が導入されるか、またはこの成分が基板の合成表面と接触する。代表的に、添加したモノマーには、単一の活性官能基、例えば、オリゴヌクレオチド合成の場合には、３’−ヒドロキシル基を含む。ポリマー配列の中のモノマーの結合に関与する残りの官能基（例えば、ヌクレオチドの５’−ヒドロキシル基）は、一般に光から保護されている。次いで、モノマーは、基板表面の反応性部分と結合し、先行光分解工程の間またはリンカー分子または基板上で合成されているポリマーの末端で活性化される。
【００６６】
代表的に、化学工程には、当該分野で周知の固相ポリマー合成方法が含まれる。例えば、ホスホルアミダイト、ホスファイトトリエステル、ホスホトリエステルおよびＨ−ホスホネートの化学によるオリゴヌクレオチドの固相合成に関する操作の詳細な説明は、広く利用されている。例えば、Ｉｔａｋｕｒａ，米国特許第４，４０１，７９６号；Ｃａｒｕｔｈｅｒｓ  ｅｔ  ａｌ．，米国特許第４，４５８，０６６号および第４，５００，７０７号；Ｂｅａｕｃａｇｅ  ｅｔ  ａｌ．，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔ．，２２：１８５９−１８６２（１９８１）；Ｍａｔｔｅｕｃｃｉ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１０３：３１８５−３１９１（１９８１）；Ｃａｒｕｔｈｅｒｓ  ｅｔ  ａｌ．，Ｇｅｎｅｔｉｃ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，４：１−１７（１９８２）；Ｊｏｎｅｓ，ｃｈａｐｔｅｒ  ２，Ａｔｋｉｎｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．，ｃｈａｐｔｅｒ  ３，ａｎｄ  Ｓｐｒｏａｔ  ｅｔ  ａｌ．，ｃｈａｐｔｅｒ  ４，ｉｎ  Ｇａｉｔ，ｅｄ．Ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ：Ａ  Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ａｐｐｒｏａｃｈ，ＩＲＬ  Ｐｒｅｓｓ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ  Ｄ．Ｃ．（１９８４）；Ｆｒｏｅｈｌｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔ．，２７：４６９−４７２（１９８６）；Ｆｒｏｅｈｌｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄｓ  Ｒｅｓ．，１４：５３９９−５４０７（１９８６）；Ｓｉｎｈａ  ｅｔ  ａｌ．，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔ．，２４：５８４３−５８４６（１９８３）；ならびにＳｉｎｈａ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎｕｃｌ．Ａｃｉｄｓ  Ｒｅｓ．，１２：４５３９−４５５７（１９８４）を参照のこと。
【００６７】
基板ウエーハ上で所望のポリマーを全合成した後、恒久的保護基（例えば、各合成工程の間に外されない保護基）は、代表的に、合成オリゴヌクレオチドの核酸塩基とホスフェート骨格に留まる。これらの保護基の除去は、通常、水酸化アンモニウムの濃縮水溶液を用いて行われる。この方法は、保護基の除去については有効であるが、これらの条件は、支持体に結合されているオリゴとシラン誘導体との間のエステル結合を加水分解により支持体から合成オリゴマーを切り離すこともできる。オリゴヌクレオチドアレイでは、最終的に保護基を外す工程の後、オリゴヌクレオチドをガラスに接続する結合を維持することが望ましい。シラン化剤Ｂｉｓ、Ｂｉｓ−ＢおよびＢｉｓ／ＢＴＭＳＥにより、オリゴヌクレオチドをガラスに接続する安定な結合が得られる。
【００６８】
（ＶＩＩ．用途）
本明細書で開示された方法と組成物は、多様な用途に使える。非反射性物質を有する一つ以上の誘電コーティングを含む固体支持体上の第１の層、および第１の層の上に配置されたバイオポリマーを含む第２の層を有する基板が作られる。いくつかの実施態様では、基板はほぼ平坦である。いくつかの実施態様では、基板は、例えば、深い溝（ｔｒｅｎｃｈ）、溝（ｇｒｏｏｖｅ）、穴などを有する領域に物理的に分けられ得る。基板の例には、スライド、ビードおよび固体チップがある。固体基板には、例えば、生物学的、非生物学的、有機的、無機的、またはこれらの組み合わせがあり、かつ意図される用途により、粒子、ストランド、ゲル、シート、チューブ、球、容器、毛細管、パッド、スライス、フィルム、板、およびスライドを含む形態がある。一つの実施態様では、固定された核酸プローブの高密度アレイが基板上に形成され得、次いで、種々の標的配列を含む一つ以上の標的核酸が、種々の潜在的に相補的なプローブ配列の多様さを含む核酸プローブの高密度アレイに結合するようにスクリーニングされ得る。例えば、ガラス基板上に光を当ててＤＮＡ配列を合成する方法は、ＭｃＧａｌｌ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１１９：５０８１−５０９０（１９９７）に記載されている。この文献の開示は、本明細書で援用される。
【００６９】
固体基板に固定された核酸などのポリマーのアレイへ特異的に結合する標的分子をスクリーニングする方法は、例えば、米国特許第５，５１０，２７０号で開示されている。この特許の開示は本明細書で援用される。固体基板上で核酸などのポリマーのアレイの製作、および種々のアッセイにおけるアレイの使用方法は、米国特許第５，７７４，１０１号、第５，６７７，１９５号、第５，６２４，７１１号、第５，５９９，６９５号、第５，４４５，９３４号、第５，４５１，６８３号、第５，４２４，１８６号、第５，４１２，０８７号、第５，４０５，７８３号、第５，３８４，２６１号、第５，２５２，７４３号、第５，１４３，８５４号、ＰＣＴ国際公開番号第ＷＯ９２／１００９２号にも記載されている。これらの特許各々の開示は、本明細書で援用される。高密度ＤＮＡアレイを用いた遺伝子情報へのアクセスは、Ｃｈｅｅ，Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２７４：６１０−６１４（１９９６）に詳細に記載されている。この文献の開示は、本明細書の参考として援用される。フォトリソグラフィ法と製作法を組み合わせると、各プローブ配列は支持体上で非常に小さな部位を占めるようになる。この部位はわずか数ミクロン程度であり得、小さな分子と同等である。この種のプローブアレイは、米国特許第５，６３１，７３４号に記載されているように、非常に大規模な固定されたポリマー合成（ＶＬＳＩＰＳ（登録商標））アレイとして知られた型のアレイであり得る。この特許の開示は、本明細書で援用される。
【００７０】
この実施態様において、核酸のアレイは表面に固定され、核酸配列の数は用途毎に選択され得、例えば、約１００以上、または例えばいくつかの実施態様では１０５または１０８を超え得る。一つの実施態様では、表面には、少なくとも１００個のプローブ核酸が含まれ、各々は好適には異なる配列を持ち、各プローブは約０．１ｃｍ２未満、または、例えば、約１μｍ２と１０，０００μｍ２の間の領域に含まれ、各プローブ核酸は表面に規定された配列および位置を有する。一つの実施態様では、少なくとも１，０００種類の核酸が表面に具備され、例えば、米国特許第５，５１０，２７０号に記載されているように各核酸は約１０−３ｃｍ２未満の領域内に含まれる。この特許の開示は、本明細書で援用される。
【００７１】
遺伝子発現のモニタリングに使用する核酸のアレイは、ＰＣＴ国際公開番号第ＷＯ９７／１０３６５号に記載されている。この特許の開示は、本明細書で援用される。一つの実施態様では、核酸プローブのアレイは表面に固定され、このアレイには１００種類を超えた核酸が含まれ、各々異なる核酸は表面の所定の領域に集中し、種々の核酸の密度は、１ｃｍ２あたり約６０種類を超えた数の核酸がある。  
【００７２】
使われ得る表面に固定された核酸のアレイはまた、米国特許第５，７４４，３０５号に詳細に記載されている。この特許の開示は、本明細書で援用される。この特許で開示されたように、基板において、種々の配列を有する核酸は、各々が、表面の所定の領域に固定されている。例えば、１０、５０、６０、１００、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、または１０８種類のモノマー配列が基板上に具備され得る。特定の配列の核酸は、例えば、約１ｃｍ２〜１０−１０ｃｍ２の表面積を有する基板の所定の領域内に具備されている。いくつかの実施態様では、これらの領域には、１０−１、１０−２、１０−３、１０−４、１０−５、１０−６、１０−７、１０−８、１０−９、または１０−１０ｃｍ２未満の面積がある。例えば、一つの実施態様では、平坦で、非多孔性の、少なくとも第１の表面を有する支持体が具備され、かつ１ｃｍ２あたり約４００種類を超えた核酸がある密度にて複数の種々の核酸がこの第１表面に結合し、種々の核酸の各々は所定の種々の領域において固体支持体の表面に結合し、これらの核酸の各々には種々の決定可能な配列を有し、かつ、例えば、少なくともヌクレオチド４個分の長さがある。核酸の長さは、例えば、ヌクレオチド約４〜２０個の長さであり得る。種々の核酸の数は、例えば、１０００以上である。公知の化学配列のポリヌクレオチドが、基板上の公知の位置で合成され、相補的ヌクレオチドの結合が検出され、かつ蛍光標識が検出される実施態様では、検出は基板上の比較的小さく、正確に知られた位置に光を照射することにより実行される。例えば、基板は結合が生じる位置を識別する顕微鏡検出装置に置かれる。顕微鏡検出装置としては、基板に光を照射する単色または多色の光源、基板からの蛍光を検出する手段、および蛍光の位置を決める手段が挙げられる。基板上で蛍光を発した光を検出する手段としては、いくつかの実施態様では、光子計数器が挙げられ得る。蛍光を発光した光の位置を決める手段には、基板のｘ／ｙ転換表が含まれ得る。基板とデータコレクションの転換は、米国特許第５，５１０，２７０号に記載されているように、適切にプログラムされたデジタルコンピュータにより記録されかつ取り扱われる。この特許の開示は、本明細書で援用される。
【００７３】
米国特許第５，５４５，５３１号に記載されているように、多重生物学的チップアッセイを同時に処理する装置が使われ得る。この特許の開示は、本明細書で援用される。固体支持体上のサンプルに標識をつけられたマーカーを検出する方法およびシステムは、米国特許第５，５７８，８３２号で開示され、この特許の開示は、本明細書で援用される。この方法およびシステムでは、標識をつけられた物質が励起波長とは異なる波長で放射線を放出し、この放射線はコレクション光学装置で集められ、サンプルの画像を作る検出器で画像化される。これらの方法により、感受性および分解能の高い画像が高速で得られるようになる。蛍光で標識をつけられた物質を検出する方法および装置は、米国特許第５，６３１，７３４号と第５，３２４，６３３号に詳細にさらに記載されている。これらの特許の開示は、本明細書で援用される。
【００７４】
本明細書に記載された方法および組成物は、生物医学および遺伝学の研究および臨床診断を含む用途の範囲で使われ得る。核酸などのポリマーのアレイは、相補的ヌクレオチドなどの標的への特異的結合について、例えば、結合親和力の測定に関するスクリーニング試験と診断アッセイにおいてスクリーニングされ得る。一つの実施態様では、米国特許第５，５４７，８３９号で開示されているように、ポリヌクレオチドの配列決定が行われ得る。この特許の開示は、本明細書で援用される。米国特許出願第０８／１４３，３１２号で開示されているように、核酸アレイは、嚢胞性繊維症、糖尿病、および癌などの後天性疾患などの遺伝子疾患の検出を含むその他多くの用途で使われ得る。この特許出願の開示は、本明細書で援用される。遺伝子の突然変異は、ハイブリッド化により配列を決めることにより検出できる。一つの実施態様では、米国特許第５，７１０，０００号で開示されているようにＩＩｓ型制限エンドヌクレアーゼを用いて遺伝子マーカーの配列が決定され、遺伝学的地図の上で位置を決めることができる。この特許の開示は、本明細書で援用される。
【００７５】
その他の用途には、１９９７年２月７日に出願された米国特許出願第０８／７９７，８１２号および１９９６年４月８日に出願された米国特許出願第０８／６２９，０３１号に記載されているように、チップをベースにした遺伝子型、種の識別、および表現型のキャラクタリゼーションがあり、この特許出願の開示は、本明細書で援用される。
【００７６】
遺伝子発現は、Ｌｏｃｋｈａｒｔ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１４：１６７５−１６８０（１９９６）で開示されているように、例えば、イーストなどの微生物の細胞における核酸の高密度アレイを並行して用いた多数のｍＲＮＡをハイブリダイゼーションすることによりモニタリングすることができる。この文献の開示は、本明細書で援用される。全ＲＮＡの核酸アレイへのハイブリダイゼーションによるバクテリア転写物の画像化は、Ｓａｉｚｉｅｕ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１６：４５−４８（１９９８）に記載されているように行われ得る。この文献の開示は、本明細書で援用される。
【００７７】
本明細書で引用されたすべての刊行物は、全体が本明細書中で参考として援用される。
【００７８】
以下に説明する非限定的な実施例により、本発明はさらに理解される。
【００７９】
（ＶＩＩＩ．実施例）
（実施例１）
（コントラスト実験）
１枚の裏側を非反射性コーティングで被覆した（ＡＲＣ）ウエーハおよび１枚の表側ＡＲＣウエーハを比較して、それらのフォトリソグラフィコントラストを評価した。新しい一組のマスク、すなわち、Ｄｅｖ−Ｖａｌを用いてオリゴヌクレオチドを合成した。オリゴヌクレオチドには、チップ内で種々の形状においてミニチップがある。これらのチップはＳｙｂｒ  Ｇｒｅｅｎで染め、分析した。図３（ａ）には、３ミクロンのスポットサイズを有する１．５ミクロンのピクセルサイズにおいて走査された１２ミクロンの形状ミニチップの拡大された切片を示す。図３（ｂ）は図３（ａ）の左下部分を拡大した図である。これらＳｙｂｒ  Ｇｒｅｅｎで染めた画像には、表側を非反射性コーティングで被覆した（ＡＲＣ）ウエーハは、裏側を非反射性コーティングで被覆した（ＡＲＣ）ウエーハに比べて、バックグラウンドが比較的低く、コントラストと分解能が改良されていることを示している。
【００８０】
（実施例２）
（フォアグラウンドとバックグラウンドのコントラスト）
Ｓｙｂｒ  Ｇｒｅｅｎ染色は、すべてのＤＮＡ塩基を染め、合成が意図されない領域（バックグラウンド）と意図した合成（フォアグラウンド）の間の比較を可能にするので、コントラストの評価に使われる。１．５ミクロンのピクセルサイズ、すなわち、Ｄｅｖ−Ｖａｌマスクにおいて走査された１２ミクロンの形状ミニチップのＳｙｂｒ  Ｇｒｅｅｎで染めた画像のフォアグラウンドとバックグラウンドのコントラスト比を図４に示す。結果は、表側ＡＲＣウエーハ（ｗａｖｅｒ）のコントラストは、裏側のＡＲＣウエーハのコントラストよりも２．５倍高いことを示している。
【００８１】
（実施例３）
（表側ＡＲＣ対裏側ＡＲＣウエーハ）
図５には、裏側対表側ＡＲＣチップを有する２０ミクロンの形状の画像が示されている。左の図には、裏側のＡＲＣウエーハの上で合成された２ミクロンおよび１ミクロンのミニチップの画像がある。右の図では、表側のＡＲＣウエーハを用いて同じ画像が処理されている。ミニチップは、合成された２５量体プローブのブロックである。ミニチップの周りの後光効果またはくもりは、光の「ノイズ」またはエッジ効果を示している。反射光は、プローブのエッジの近くの領域を露出し、望ましくないプローブの部分合成を生じている。表側のＡＲＣチップは、活性な領域から不活性な領域への鮮明でくっきりした転移を示し、改良されたコントラストを示している。
【００８２】
（実施例４）
（表側ＡＲＣの仕様）
いくつかの波長における表側ＡＲＣチップの光学的特性は、非反射性コーティングは表側に恒久的にあるので、製品全体の性能に影響を及ぼす。ＭｅｎＰＯＣ化学は、３６５ｎｍと４０５ｎｍで活性化する。チップをパッケージするのに使われる接着剤は３６５ｎｍと４３６ｎｍで硬化する。水銀ランプに由来する相対的な光の量は、エネルギーの約１／３は３６５ｎｍで、２／３は４３６ｎｍで生じる。
【００８３】
４８８ｎｍ、５３０ｎｍおよび５７０ｎｍにおける可視波長の光学的特性は、これらの波長はスキャナーがチップを読み取る波長であるので重要である。スキャナーのアルゴンイオンレーザー励起波長は４８８ｎｍである。フルオレセイン、すなわち、Ｓｙｂｒ  Ｇｒｅｅｎの検出波長は５３０ｎｍであり、フィコエリスリンの検出波長は５７０ｎｍである。表側のＡＲＣウエーハの場合、これらの可視波長は減衰し、したがって、蛍光信号は、走査される前に非反射性コーティングが除去される裏側のＡＲＣウエーハに比べて低下する。表側ＡＲＣウエーハの望ましい光学的特性の１例を、以下の表に列挙する。
【００８４】
【表１】
2005530180.tif 000002
（実施例５）
（表面蛍光アッセイ）
表面蛍光アッセイを用いて、強度の向上が、アッセイ緩衝液におけるシランコーティングの加水分解安定性の向上と相関関係にあることが証明された。表面蛍光のパターンと強度は、共焦点の走査レーザー蛍光顕微鏡で画像化され、この顕微鏡は基板表面で２ミクロンのスポットサイズに集光された４８８ｎｍのアルゴンイオンレーザービームによる励起を用いた。放射された光は、５３０（±１５ｎｍ）の帯域フィルターを有する共焦点の光学装置をとおして集め、光子計数電子装置を備えたＰＭＴを用いて検出された。出力強度値（光子カウント／秒）は、表面結合したフルオレセインの量に比例するので、基板の種々の領域内のフリーなヒドロキシル基の相対的収率は、観察された表面蛍光強度を直接比較して決められ得る。すべての強度値は、基板の非照射領域内の表面蛍光としてとられた非特異的バックグラウンド蛍光について補正した。
【００８５】
相対的な表面反応性部位密度を測定した。テストされた各珪素化合物の場合、単位面積につき得られた利用できる表面合成部位の数は、エタノール性ジアミノエタン中で保護基を外した直後の種々の基板の観察された初期表面蛍光強度の比較により推定した。
【００８６】
部位密度（相対的％）＝強度（テストされた珪素化合物）×１００／強度（基準珪素化合物）
珪素化合物コーティングの相対的安定性を決めるために、５ｘＳＳＰＥ水性緩衝液（ＢｉｏＷｈｉｔｔａｃｋｅｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｗａｌｋｅｒｓｖｉｌｌｅ，ＭＤ）中４５℃、ｐＨ７．３において回転振とう機を用いて基板をゆっくり動かした。周期的に、これらの基板は緩衝液から取り出され、再度走査され表面に結合したまま残っているフルオレセインの量を測定した。
【００８７】
Ｂｉｓ−Ｂでは、表面蛍光アッセイにより証明されたＢｉｓシランに比べて同等または改良された製品性能が得られることが判明した。
【００８８】
本発明は、本発明の好適な実施態様を参考にして個別に示され、説明されたが、当業者には、形態や細部のいろいろな変化が、添付した特許請求の範囲により包括的に含まれた本発明の範囲から逸脱することなくなされ得ることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】図１は、溶融シリカ基板上の裏側非反射性コーティング（ＡＲＣ）と表側ＡＲＣを示す概略図である。
【図２】図２は、溶融シリカへのＢｉｓとＢｉｓ−Ｂの結合を示す概略図である。
【図３Ａ】図３Ａは、フォトリソグラフィコントラストを評価するために裏側ＡＲＣウエーハと表側ＡＲＣウエーハを比較した。図３（ａ）には、１２ミクロンの形状を１．５ミクロンのピクセルサイズ、すなわち、Ｓｙｂｒ  Ｇｒｅｅｎで染めた画像、Ｄｅｖ−Ｖａｌマスクセットにて走査した裏側ＡＲＣ対表側ＡＲＣのウエーハを示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、フォトリソグラフィコントラストを評価するために裏側ＡＲＣウエーハと表側ＡＲＣウエーハを比較した。図３（ｂ）には、図３（ａ）の拡大された左下部分図を示す。
【図４】図４は、フォアグラウンドとバックグラウンドのコントラスト。１．５ミクロンのピクセルサイズ、すなわち、Ｄｅｖ−Ｖａｌマスクにて走査した１２ミクロンの形状ミニチップのＳｙｂｒ  Ｇｒｅｅｎで染めた画像のフォアグラウンドとバックグラウンドのコントラスト比である。
【図５】図５は、Ｓｙｂｒ−Ｇｒｅｅｎで染めた画像：フォアグラウンドとバックグラウンドのコントラスト。
【図６】図６は、裏側ＡＲＣ対表側ＡＲＣチップの２０ミクロンの形状プローブの画像である。
【図１】
2005530180.tif 000003
【図２】
2005530180.tif 000004
【図３Ａ】
2005530180.tif 000005
【図３Ｂ】
2005530180.tif 000006
【図４】
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【図５】
2005530180.tif 000008
【図６】
2005530180.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成17年2月24日(2005.2.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面にポリマーのアレイを形成する方法であって、この方法は、
表面を有する固体支持体を含む基板であって、該表面が、内側部分および最も外側の部分を有する第１の層を含み；該第１の層に一つ以上の誘電コーティングを含み；第２の層に該第１の層の上に配置された複数の感光性保護基により保護された官能基を含み、ここで該表面が複数の形状を有し、該形状の各々が、所定の寸法を有する、基板を提供する工程；および
予め選択された形状において該基板を光分解し、１つ以上の該感光性保護基を除去し、該官能基を露出させる工程；
モノマーを該露出した官能基と結合させる工程であって、該モノマーの各々が、感光性保護基により保護された官能基を含む、工程；ならびに
該光分解および結合の工程を繰り返して、該基板の該表面上の予め選択された形状において複数の種々のポリマー配列を形成する、工程
を包含する、方法。
【請求項２】
前記誘電コーティングが二色性非反射コーティングである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ポリマーのアレイがオリゴヌクレオチドのアレイである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の層が、該第１の層の最も外側の部分でさらにＳｉＯ２を含み、シラン化剤を用いて化学的機能化のために適切な表面を作製する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の層の最も外側の部分がヒドロキシル、カルボキシル、アミノ、チオール、ハロアルキル、１，２−ジオール、アルデヒド、アクリロイル、マレイミジルまたはＮ−スクシンイミジルカルボキシレート基を含む表面である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記基板の表面にある形状が約２０μｍより小さい、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記基板の表面にある形状が約１０μｍより小さい、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の層をシラン化剤で誘導する工程をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記シラン化剤がビス−ヒドロキシエチル−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ，Ｎ−ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミンおよびビス（トリメトキシシリル）−エタンからなる群から選択される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記シラン化剤が、Ｎ（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ，Ｎ−ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミンである、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記シラン化剤が、ビス−ヒドロキシエチル−３−アミノプロピルトリエトキシシランとビス（トリメトキシシリル）−エタンとの混合物である、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記感光性保護基がＭｅＮＰＯＣである、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
基板の表面にポリマーのアレイを形成する方法であって、
固体支持体上に第１の層を有する基板を提供する工程であって、前記第１の層が一つ以上の誘電コーティングを含み；該第１の層をシラン化剤と接触させることにより該第１の層を誘導する工程；
該第１の層の上に配置される第２の層であって、該第２の層には感光性保護基で保護された官能基を含む、第２の層を提供する工程；
選択された第１の領域にある官能基から該保護基を除去することにより該基板の該表面にある該選択された第１の領域を活性化する工程；
該選択された第１の領域にある官能基に第１のモノマーを結合し；選択された第２の領域にある該官能基から該保護基を除去することにより該基板の該表面にある該選択された第２の領域を活性化する工程；
該選択された第２の領域にある該官能基に第２のモノマーを結合する工程；
該活性化および結合の工程を反復して複数の種々のポリマー配列を形成し、該種々のポリマー配列の各々は種々の公知の位置において該基板の該表面に結合させるものとする工程を包含する、方法。
【請求項１４】
前記結合工程で結合された前記第１のモノマーおよび前記第２のモノマーが活性なホスホルアミダイト基を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１のモノマーおよび前記第２のモノマーがヌクレオシドまたはヌクレオチドを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記シラン化剤がビス−ヒドロキシエチル−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ，Ｎ−ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミンおよびビス（トリメトキシシリル）−エタンからなる群から選択される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記シラン化剤がＮ（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ，Ｎ−ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミンである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記シラン化剤が、ビス−ヒドロキシエチル−３−アミノプロピルトリエトキシシランとビス（トリメトキシシリル）−エタンとの混合物である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記誘導工程において、前記基板の前記表面のシラン化剤との前記接触が、該表面における該シラン化剤の制御された蒸気析出により行われる、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数の種々のポリマー配列が、複数の種々のオリゴヌクレオチド配列を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
基板の表面にあるポリマーのアレイであって、固体支持体上に第１の層を含み、該第１の層には該固体支持体上に一つ以上の誘電コーティングを含み、第２の層には該第１の層上に配置された複数のポリマーを含む、アレイ。
【請求項２２】
前記誘電コーティングが二色性非反射コーティングである、請求項２１に記載のアレイ。
【請求項２３】
前記複数のポリマーが複数のオリゴヌクレオチドを含む、請求項２１に記載のアレイ。
【請求項２４】
前記第１の層の最も外側のコーティングがＳｉＯ２である、請求項２１に記載のアレイ。
【請求項２５】
前記第１の層の最も外側のコーティングがヒドロキシル、カルボキシル、アミノ、チオール、ハロアルキル、１，２−ジオール、アルデヒド、アクリロイル、マレイミジルまたはＮ−スクシンイミジルカルボキシレート基を含む表面である、請求項２１に記載のアレイ。
【請求項２６】
前記基板の表面にある形状が約２０μｍより小さい、請求項２１に記載のアレイ。
【請求項２７】
前記基板の表面にある形状が約１０μｍより小さい、請求項２１に記載のアレイ。
【請求項２８】
前記第１の層を、シラン化剤と接触させることにより該第１の層が誘導される、請求項２１に記載のアレイ。
【請求項２９】
前記シラン化剤が、ビス−ヒドロキシエチル−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ，Ｎ−ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミンおよびビス（トリメトキシシリル）−エタンからなる群から選択される、請求項２８に記載のアレイ。
【請求項３０】
前記シラン化剤が、Ｎ（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ，Ｎ−ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミンである、請求項２８に記載のアレイ。
【請求項３１】
前記シラン化剤が、ビス−ヒドロキシエチル−３−アミノプロピルトリエトキシシランとビス（トリメトキシシリル）−エタンとの混合物である、請求項２８に記載のアレイ。
【請求項３２】
前記第１の層が、感光性保護基で保護された官能基で誘導され、そしてコーティングされる、請求項２１に記載のアレイ。
【請求項３３】
前記感光性保護基が、ＭｅＮＰＯＣである、請求項３２に記載のアレイ。
【請求項３４】
前記複数のポリマーが複数のポリペプチドを含む、請求項２１に記載のアレイ。
【請求項３５】
基板の表面にポリマーのアレイを形成する方法であって、
固体支持体上に第１の層を有する基板を提供する工程であって、該第１の層が一つ以上の誘電コーティングを含み；第２の層は該第１の層の上に配置された複数のポリマーを含む、方法。
【国際調査報告】
2005530180.tif 000010
2005530180.tif 000011