(57)【要約】【課題】露光により発生した酸の拡散制御性に優れた樹脂組成物層を形成でき、露光量が少ない場合であっても基板上に多種類の高分子を高密度、かつ安定して正確に形成できるバイオチップの製造に適した樹脂組成物及びこれを用いたバイオチップの製造方法を提供する。【解決手段】（Ａ）重合体と、（Ｂ）光の作用によりスルホニルアニオンが発生する感放射線性酸発生剤であって、該スルホニルアニオンが光学純度１０％ｅｅ以上のビシクロ化合物である感放射線性酸発生剤とを含有するバイオチップ製造用樹脂組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）重合体と、
（Ｂ）光の作用によりスルホニルアニオンが発生する感放射線性酸発生剤であって、該スルホニルアニオンが光学純度１０％ｅｅ以上のビシクロ化合物である感放射線性酸発生剤とを含有する樹脂組成物。
【請求項２】
前記感放射線性酸発生剤がイミノスルホネート系酸発生剤である請求項１に記載の樹脂組成物。
【請求項３】
前記感放射線性酸発生剤のスルホニルアニオンが、光学純度１００％のＤ体のビシクロ化合物である請求項１又は２に記載の樹脂組成物。
【請求項４】
前記（Ｂ）成分の含有量が、（Ａ）成分１００質量部に対して１０〜２００質量部である請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂組成物。
【請求項５】
前記重合体（Ａ）が、含窒素基を有する重合体である請求項１〜４のいずれか１項に記載の樹脂組成物。
【請求項６】
前記含窒素基を有する重合体が、下記式（２）に示される構造単位を有する重合体である請求項５に記載の樹脂組成物。
【化１】
2011006556.tif 000016
（式中、Ｒ3は水素原子又はメチル基を示す。Ｒ4及びＲ5はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数１〜１０の直鎖状又は分枝状の炭化水素基、炭素数３〜１０の環状の炭化水素基を示すか、あるいはＲ4及びＲ5は互いに結合して、隣接する窒素原子以外に更に窒素原子、酸素原子、硫黄原子又はセレン原子を有していてもよい３〜１０員環の単環式ヘテロ環を形成してもよい。）
【請求項７】
前記重合体（Ａ）が、水酸基を有さない重合体である請求項１〜６のいずれか１項に記載の樹脂組成物。
【請求項８】
前記重合体（Ａ）が、酸の作用により解離する基を有さない重合体である請求項１〜７のいずれか１項に記載の樹脂組成物。
【請求項９】
前記樹脂組成物が、酸転写用である請求項１〜８のいずれか１項に記載の樹脂組成物。
【請求項１０】
前記樹脂組成物が、バイオチップ製造用である請求項９に記載の樹脂組成物。
【請求項１１】
（ａ）酸に不安定な保護基を有する第１化合物を固体基板上に結合させる段階、
（ｂ）前記第１分子上に請求項１０に記載の樹脂組成物の層をコーティングする段階、
（ｃ）前記樹脂組成物の層を露光させ、熱処理して、露光された部分に対応する前記第１分子から酸に不安定な保護基を除去する段階、
（ｄ）前記露光部分及び未露光部分から樹脂組成物を洗浄、除去する段階、及び
（ｆ）露出された前記第１分子に第２分子を結合させる段階
を含む、バイオチップの製造方法。
【請求項１２】
前記固体基板はシリコン、二酸化ケイ素、ガラス、表面改質ガラス、ポリプロピレン又は活性化されたアクリルアミドからなるものである請求項１１に記載のバイオチップの製造方法。
【請求項１３】
前記第２分子が、核酸又はアミノ酸である請求項１１又は１２に記載のバイオチップの製造方法。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のバイオチップの製造方法により形成されるバイオチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂組成物及びこれを用いたバイオチップの製造方法及びバイオチップに関する。更に詳しくは、基板上でＤＮＡ、ＲＮＡ、ＰＮＡ及びＬＡＮなどの各種高分子を合成するために用いるバイオチップの製造に適した樹脂組成物及びこれを用いたバイオチップの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、基板上で生体高分子などの高分子を合成する方法が注目され、特にヌクレオチド等をモノマーとして用いて異なる配列及び長さを有するプローブを１つの基板上にアレイ化して配列したチップ及びこれを製造する方法が広く検討されている。
基板上で高分子を合成する方法として、光に対して不安定な保護基を有するヌクレオチドモノマー等を配列し、マスクを介した露光により特定部分からこの保護基を解離させた後に、他のヌクレオチドモノマーを結合させる操作を繰り返す方法が特許文献１〜２に開示されている。
一方、半導体製造分野において、フォトリソグラフ法を用いた微細パターン形成に際して利用される光酸発生剤やこれが含まれたレジストを高分子の合成に利用しようとする技術が特許文献３〜５に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５４４５９３４号明細書
【特許文献２】米国特許第５７４４３０５号明細書
【特許文献３】米国特許第５６５８７３４号明細書
【特許文献４】特開２００５−０９９００５号公報
【特許文献５】特表２００３−５０１６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１〜５の方法によれば、基板上で高分子を種々合成することができるものの、バイオチップを用いた遺伝子やタンパク質の検出は、より多量の検体をより高速度でより正確に行うことが求められており、従ってバイオチップにもより多くの種類の高分子をより高密度で正確に、かつ安定して基板上に形成できる技術が求められている。
従って、本発明の課題は、露光により発生した酸の拡散制御性に優れた樹脂組成物層を形成でき、露光量が少ない場合であっても基板上に多種類の高分子を高密度、かつ安定して正確に形成できるバイオチップの製造に適した樹脂組成物及びこれを用いたバイオチップの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで本発明者は、樹脂組成物を貯蔵した後であっても、露光により発生した酸の拡散を抑制すべく種々検討したところ、重合体に加えて、光の作用により発生するスルホニルアニオンが光学純度１０％ｅｅ以上のビシクロ化合物である、感放射線性酸発生剤を用いれば、樹脂組成物の貯蔵安定性が向上し、安定して、露光により発生した酸が樹脂層には拡散せず、露光量が少ない場合でも目的とする第１分子に選択的に作用させることができることを見出し、本発明を完成した。
【０００６】
すなわち、本発明は、（Ａ）重合体と、
（Ｂ）光の作用によりスルホニルアニオンが発生する感放射線性酸発生剤であって、該スルホニルアニオンが光学純度１０％ｅｅ以上のビシクロ化合物である感放射線性酸発生剤とを含有する樹脂組成物を提供するものである。
【０００７】
また、本発明は、（ａ）酸に不安定な保護基を有する第１分子の層を固体基板上に結合させる段階、
（ｂ）前記第１分子の層上に上記の樹脂組成物の層をコーティングする段階、
（ｃ）前記樹脂組成物の層を露光させ、熱処理して、露光された部分に対応する前記第１分子から酸に不安定な保護基を除去する段階、
（ｄ）前記露光部分及び未露光部分から樹脂組成物層を洗浄、除去する段階、及び
（ｆ）露出された前記第１分子に第２分子を結合させる段階
を含む、バイオチップの製造方法を提供するものである。
【０００８】
更に本発明は、上記の製造方法により形成されるバイオチップを提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の樹脂組成物によれば、少ない露光量でも、露光により発生された酸の不必要な拡散を抑えて優れた制御性と選択性を発揮できる樹脂組成物層を、安定して形成できる。このため、この樹脂組成物を用いることで、従来に比べて、プローブをより正確で精密に、かつ安定して形成することができると共にプローブの集積率を向上させたバイオチップを得ることができる。
本発明の樹脂組成物は、酸に対して不安定な保護基を有する第１分子を配列し、マスクを介した露光により特定部分からこの保護基を解離させた後に他の第２分子を結合させる操作を繰り返すことにより基板上に高分子を合成するバイオチップの製造に特に有用である。
本発明のバイオチップの製造方法によれば、少ない露光量でも、露光により発生した酸の不必要な拡散を抑えて優れた制御性を発揮できる前記樹脂組成物を用いるために、プローブをより正確且つ精密に形成したバイオチップを安定して得ることができる。加えて、プローブの集積率を従来に比べてより向上させたバイオチップを安定して得ることができる。
基板の少なくとも表面がシリコン、二酸化ケイ素、ガラス、ポリプロピレン又はアクリルアミドからなる場合は、プローブをより正確且つ精密に形成したバイオチップを安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のバイオチップの製造方法を模式的に説明する説明図である。
【図２】本発明のバイオチップの製造方法を模式的に説明する説明図である。
【図３】本発明のバイオチップの製造方法を模式的に説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。尚、本明細書において、「（メタ）アクリル」とは、アクリル及びメタクリルを意味し、「（メタ）アクリレート」とは、アクリレート及びメタクリレートを意味する。
【００１２】
［１］樹脂組成物
本発明の樹脂組成物は、前記（Ａ）成分と、（Ｂ）成分とを含有する。
【００１３】
（１）（Ａ）重合体（以下、単に重合体（Ａ）ともいう）
前記重合体（Ａ）は、膜形成性を有する重合体であれば特に限定されないが、含窒素基を有する重合体（Ａ）が露光により発生した酸の不必要な拡散を防止する点からより好ましい。すなわち、後述する感放射線性酸発生剤（Ｂ）を含むと共に、重合体（Ａ）が含窒素基を有することで、酸転写樹脂組成物から得られる層（以下、「酸転写樹脂層」ともいう、尚、この層は酸発生剤含有層ともいえる）内で発生された酸の不要な拡散を防止することができる。このため、酸転写樹脂層内及び層下への意図しない酸拡散及び酸転写を防止して、得られるパターンの解像度を向上させることができる。このパターンとは、例えば、バイオチップにおける各プローブの形成領域のパターンである。従って、これらの解像度が向上されることで、プローブを正確且つ精密に形成でき、更には、基板上に形成するプローブの集積率を向上させることができるために、バイオチップの更なる小型化及び限られた面積での更なる高機能化を行うことができる。
【００１４】
上記のように重合体（Ａ）は、酸拡散防止作用、酸転写防止作用を有することが望ましい点から、実質的に酸解離性基を有さない重合体であるのが好ましい。また重合体（Ａ）は、実質的に酸の作用によって架橋する架橋基を有さない重合体であるのが好ましい。
【００１５】
重合体（Ａ）は、含窒素基を有し且つ発生した酸の拡散を抑制できる重合体が好ましく、アミド基、イミド基、ウレア基、ウレタン基、ピリジン基等を有している重合体が挙げられる。これらの含窒素基は、主鎖及び側鎖のいずれに有していてもよいが、側鎖に含窒素基を有する重合体が好ましい。
【００１６】
側鎖に含窒素基を有する重合体としては、下記一般式（１）で表される構造単位を有する重合体が好ましい。
【００１７】
【化１】
2011006556.tif 000002
【００１８】
（式中、Ａは炭素−炭素不飽和結合に由来する基を示し；Ｂは単結合又は２価の有機基を示し；Ｒ1及びＲ2は、それぞれ独立して、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい脂環式炭化水素基又はｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル基を示すか、あるいはＲ1及びＲ2は互いに結合して、隣接する窒素原子以外に、更に窒素原子、硫黄原子又はセレン原子を有していてもよい３〜１０員環の単環式ヘテロ環を形成してもよい。
【００１９】
式（１）中のＡで示される炭素−炭素不飽和結合に由来する基としては、ビニル基、（メタ）アクリル基等に由来する基が挙げられる。
【００２０】
式（１）中のＢで示される２価の有機基としては、２価の炭化水素基が挙げられ、特に炭素数１〜１０の直鎖又は分岐鎖アルキレン基が好ましい。またＢとしては単結合が好ましい。
【００２１】
Ｒ1及びＲ2で示される置換基を有していてもよいアルキル基としては、シアノ基、ハロゲン原子等が１〜３個が置換していてもよい炭素数１〜１２の直鎖状又は分枝状のアルキル基が挙げられる。当該アルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基等が挙げられる。
【００２２】
置換基を有していてもよいアリール基としては、炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基、例えばフェニル基、トリル基、キシリル基、メジチル基、クメニル基、ベンジル基、フェネチル基、ナフチル基等が挙げられる。これらのアリール基にはハロゲン原子、シアノ基等が１〜３個置換していてもよい。
【００２３】
置換基を有していてもよい脂環式炭化水素基としては、炭素数３〜１２の単環状又は架橋脂環式炭化水素基、例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基、ボルニル基、イソボルニル基等が挙げられる。これらの脂環式基には、炭素数１〜４のアルキル基、シアノ基、ハロゲン原子等が１〜３個置換していてもよい。
【００２４】
Ｒ1及びＲ2が結合して形成する単環式ヘテロ環としては、ピロリジン、ヒペリジン、ピペラジン、モルホリン、チオモルホリン等が挙げられる。
【００２５】
重合体（Ａ）の主鎖としては、炭素−炭素不飽和結合に基づく繰り返し単位であればよく、例えば（メタ）アクリル基、ビニル基に由来する基が挙げられ、このうち（メタ）アクリル基に由来する基が特に好ましい。
【００２６】
重合体（Ａ）の好ましい例としては、側鎖に一級アミノ基、二級アミノ基、三級アミノ基又は第４級アンモニウム基を有する（メタ）アクリルアミド又は（メタ）アクリレートを有する重合体が挙げられる。
【００２７】
重合体（Ａ）のより好ましい例としては、下記式（２）で示される構造単位を有する重合体が挙げられる。
【００２８】
【化２】
2011006556.tif 000003
【００２９】
（式中、Ｒ3は水素原子又はメチル基を示す。Ｒ4及びＲ5はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数１〜１０の直鎖状又は分枝状の炭化水素基、炭素数３〜１０の環状の炭化水素基を示すか、あるいはＲ4及びＲ5は互いに結合して、隣接する窒素原子以外に更に窒素原子、酸素原子、硫黄原子又はセレン原子を有していてもよい３〜１０員環の単環式ヘテロ環を形成してもよい。）
この構造単位（２）は、下記式（３）で示される単量体（Ａｍ１）由来の構造単位である。
【００３０】
【化３】
2011006556.tif 000004
【００３１】
（式（３）中、Ｒ3、Ｒ4及びＲ5は前記と同じ）
【００３２】
前記式（２）及び（３）におけるＲ4及びＲ5で示される炭素数１〜１０の直鎖状又は分枝状の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、２−メチルプロピル基、１−メチルプロピル基、ｔ−ブチル基などのアルキル基が挙げられる。
すなわち、前記式（３）においてＲ4及びＲ5が炭素数１〜１０の直鎖状又は分枝状の炭化水素基となる単量体（Ａｍ１）としては、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−イソプロピル（メタ）アクリルアミド等が挙げられる。
【００３３】
また、前記式（２）及び（３）におけるＲ4及びＲ5で示される炭素数３〜１０の環状の炭化水素基としては、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基などの脂環式炭化水素基；フェニル基、ｏ−トリル基、ｍ−トリル基、ｐ−トリル基、４−ｔ−ブチルフェニル基、１−ナフチル基、ベンジル基などの芳香族基が挙げられる。
【００３４】
更に、前記式（２）及び（３）におけるＲ4及びＲ5が結合して形成されるヘテロ環としては、ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、モルホリン、チオモルホリン等が挙げられる。
【００３５】
単量体（Ａｍ１）としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメタクリルアミド、アクリロイルモルホリン、メタクリロイルモルホリンが好ましい。これらの好ましい単量体を用いて得られた重合体（Ａ）を配合した本発明樹脂組成物は特に優れた酸拡散制御性を奏する。なかでも、特にＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド及び／又はアクリロイルモルホリンが好ましい。すなわち、重合体（Ａ）に含まれる式（２）で示される構造単位が、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアクリルアミド由来の構造単位、又はアクリロイルモルホリン由来の構造単位である場合には、発生された酸の拡散をより良くコントロールでき、特に優れた酸の拡散制御性を発揮する。
【００３６】
また、この重合体（Ａ）は、前記含窒素基を有する構造単位に加えて、下記式（４）で示される構造単位を有することが好ましい。
【００３７】
【化４】
2011006556.tif 000005
【００３８】
〔式（４）中、Ｒ6は水素原子又はメチル基を示す。Ｒ7は酸解離性基以外の１価の有機基を示す。〕
【００３９】
この式（４）に示す構造単位は、どのように重合体（Ａ）内に含まれたものであってもよいが、例えば、下記式（５）で表される単量体（Ａｍ２）を用いることにより、前記式（４）に示す構造単位を含む重合体（Ａ）を得ることができる。
【００４０】
【化５】
2011006556.tif 000006
【００４１】
〔式（５）中、Ｒ6及びＲ7は前記と同じ。〕
【００４２】
前記式（４）及び（５）における前記Ｒ7の酸解離性基を有さない１価の有機基としては、窒素原子含有基（シアノ基、１級、２級、３級アミノ基等）、酸素原子含有基（水酸基、ケトン基等）、硫黄原子含有基（メルカプト基等）、ハロゲン原子等の置換基を有していてもよい炭化水素基が挙げられる。これらの有機基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、２−メチルプロピル基、１−メチルプロピル基、ｔ−ブチル基等の炭素原子数１〜１２の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基；
【００４３】
フェニル基、ｏ−トリル基、ｍ−トリル基、ｐ−トリル基、２，４−キシリル基、２，６−キシリル基、３，５−キシリル基、メシチル基、ｏ−クメニル基、ｍ−クメニル基、ｐ−クメニル基、ベンジル基、フェネチル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基等の芳香族炭化水素基（特に炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基）；
【００４４】
ヒドロキシメチル基、１−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシエチル基、１−ヒドロキシプロピル基、２−ヒドロキシプロピル基、３−ヒドロキシプロピル基、１−ヒドロキシブチル基、２−ヒドロキシブチル基、３−ヒドロキシブチル基、４−ヒドロキシブチル基、３−ヒドロキシシクロペンチル基、４−ヒドロキシシクロヘキシル基等のヒドロキシアルキル基（特に炭素数１〜８のヒドロキシアルキル基）；
【００４５】
シアノ基；シアノメチル基、１−シアノエチル基、２−シアノエチル基、１−シアノプロピル基、２−シアノプロピル基、３−シアノプロピル基、１−シアノブチル基、２−シアノブチル基、３−シアノブチル基、４−シアノブチル基、３−シアノシクロペンチル基、４−シアノシクロヘキシル基等のシアノアルキル基；などの窒素原子含有有機基（特に炭素数２〜９の窒素原子含有有機基）；シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの環状炭化水素基；ボルニル基、イソボルニル基などの橋かけ環式炭化水素基；などの脂環式炭化水素基が挙げられる。
【００４６】
単量体（Ａｍ２）としては、（メタ）アクリレート化合物が好ましく、具体的には、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、グリセロールモノ（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、トリシクロデカニル（メタ）アクリレートなどが挙げられる。これらの（メタ）アクリレート化合物は１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
これらの（メタ）アクリレート化合物のなかでは、メチルメタクリレートが特に好ましい。
【００４７】
重合体（Ａ）中に占める前記含窒素基含有構造単位の割合、及び、重合体（Ａ）中に占める前記式（４）で表される構造単位の割合は、各々特に限定されないが、重合体（Ａ）の全構造単位を１００モル％とした場合に、前記含窒素基含有構造単位は、１〜５０モル％であることが好ましく、３〜４０モル％であることがより好ましく、５〜３０モル％であることが特に好ましい。また、前記式（４）で表される構造単位を含む場合、この構造単位は、５〜９９モル％であることが好ましく、１０〜９７モル％であることがより好ましく、１５〜９５モル％であることが特に好ましい。重合体（Ａ）に占める前記含窒素基含有構造単位及び前記式（４）で表される構造単位の割合が各々前記範囲内では、不必要な酸の拡散を抑制する効果が特に優れている。
【００４８】
前記重合体（Ａ）は、前記含窒素基含有構造単位及び前記式（４）で表される構造単位以外に、更に他の構造単位を含むことができる。他の構造単位としては、ｏ−ヒドロキシスチレン、ｍ−ヒドロキシスチレン、ｐ−ヒドロキシスチレン、ｐ−イソプロペニルフェノール、スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−メトキシスチレンなどの芳香族ビニル化合物；アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのシアノ基含有ビニル化合物；１，３−ブタジエン、イソプレンなどの共役ジオレフィン類；アクリル酸、メタクリル酸などのカルボキシル基含有ビニル化合物等の等の単量体に由来する構造単位が挙げられる。これらの構造単位は１種のみでもよく２種以上が併用されてもよい。
【００４９】
前記他の構造単位が含まれる場合、その割合は特に限定されないが、重合体（Ａ）の全構造単位を１００モル％とした場合に、前記含窒素基含有構造単位の割合は１〜５０モル％が好ましく、３〜４０モル％がより好ましく、５〜３０モル％が特に好ましく、前記式（４）で表される構造単位の割合は５〜９８モル％が好ましく、１０〜９６モル％がより好ましく、１５〜９４モル％が特に好ましく、他の構造単位の割合は、１〜５０モル％が好ましく、１〜３０モル％がより好ましく、１〜２０モル％が特に好ましい。
【００５０】
この重合体（Ａ）の分子量については特に限定はなく、適宜選定することができるが、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定したポリスチレン換算重量分子量（以下、「Ｍｗ」という）は、通常、１，０００〜５００，０００、好ましくは２，０００〜４００，０００、更に好ましくは３，０００〜３００，０００である。
また、重合体（Ａ）のＭｗとＧＰＣで測定したポリスチレン換算数分子量（以下、「Ｍｎ」という。）との比（Ｍｗ／Ｍｎ）についても特に限定はなく、適宜選定することができるが、通常、１〜１０、好ましくは１〜８、更に好ましくは１〜５である。
（２）（Ｂ）光の作用によりスルホニルアニオンが発生する感放射線性酸発生剤であって、該スルホニルアニオンが光学純度１０％ｅｅ以上のビシクロ化合物である感放射線性酸発生剤（成分（Ｂ））
【００５１】
前記「感放射性酸発生剤」（以下、単に「酸発生剤（Ｂ）」ともいう）は、露光により酸を発生する成分である。この酸発生剤（Ｂ）から酸を発生させる際に用いる放射線の種類は特に限定されず、紫外線、遠紫外線（ＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザー、Ｆ2エキシマレーザー等を含む）、Ｘ線、電子線、γ線、分子線、イオンビーム等
から適切に選択される。
本発明に用いられる感放射線性酸発生剤（Ｂ）は、該スルホニルアニオンが光学純度１０％ｅｅ以上のビシクロ化合物であるスルホニルアニオンを発生するが、露光により生じたこのスルホニルアニオンの拡散制御性に優れるとともに、貯蔵安定性が向上するため、基板上に多種類の高分子を高密度かつ正確で欠陥無く安定して形成できる。
光学純度（％ｅｅ）とは、Ｄ体のスルホアニオンの含有量（モル）を［Ｄ］、Ｌ体のスルホアニオンの含有量（モル）を［Ｌ］とするとき、下記計算式で算出できる値のことである。
【００５２】
【数１】
2011006556.tif 000007
【００５３】
（式中、｜｜は絶対値を示す。）
【００５４】
本発明においては、光学純度が１０％ｅｅ以上であれば特に限定されないが、好ましくは５０％ｅｅ以上、より好ましくは９５％ｅｅ以上、更に好ましくは１００％ｅｅである。１０％ｅｅ以上であれば、露光により生じたスルホアニオンの拡散制御性に優れるとともに、貯蔵安定性が向上するため、基板上に多数の高分子を高密度かつ正確で欠陥無く安定して形成できる。
【００５５】
（Ｂ）成分としては、式（６）又は式（７）でされるスルホニル化合物が好ましい。
【００５６】
【化６】
2011006556.tif 000008
【００５７】
（式（６）中、Ｒ8は有機基を示し、Ｒ10は有機カチオン性基を示し、Ｒ9及びＲ11はそれぞれ独立して、Ｄ体又はＬ体のビシクロ構造を有する基を示す。）
【００５８】
Ｒ8で示される有機基としては、置換基を有していてもよい炭化水素基、置換イミノ基、置換イミド基等が挙げられる。置換基を有していてもよい炭化水素基としては、ハロゲン原子、アルコキシ基等が置換していてもよい炭素数１〜２４のアルキル基、炭素数２〜２４のアルケニル基、炭素数３〜２４の脂環式基、炭素数５〜２４の芳香族炭化水素基、複素環式基が挙げられる。置換イミノ基としては、置換基を有していてもよい炭化水素−イミノ基が挙げられ、当該置換基を有していてもよい炭化水素基としては前述のものが挙げられる。置換イミド基としては、コハク酸イミド基、マレイン酸イミド等の脂肪族ジカルボン酸イミド基、シクロヘキサンジカルボキシイミド、ビシクロ（２．２．１）ヘプタン−２，３−ジカルボキシイミド等の脂環式ジカルボン酸イミド、フタルイミド、ナフタレンジカルボキシイミド等の芳香族ジカルボン酸イミド等が挙げられる。これらのイミド基には、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、オキソ基、水酸基等が置換していてもよい。
【００５９】
Ｒ9及びＲ11で表される、光学純度１０％ｅｅ以上のビシクロ構造を有する基としては、１〜６個の置換基を有していてもよいビシクロ［２．２．１］ヘプタン、ビシクロ［２．２．１］ヘプテン、ビシクロ［２．２．２］オクタン、ビシクロ［２．２．２］オクテン等が挙げられる。ここでビシクロ環に置換し得る基としては、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のアルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子、オキソ基等が挙げられる。
【００６０】
Ｒ9及びＲ11で表される基の好ましい例としては、ｄ−カンファニル基、ｄ−カンフェニル基、ｌ−カンファニル基、ｌ−カンフェニル基等が挙げられる。
【００６１】
Ｒ10で表される有機カチオン性基としては、下記式（８）で表される基が挙げられる。
【００６２】
【化７】
2011006556.tif 000009
【００６３】
一般式（８）において、Ｒ12は水素原子、フッ素原子、水酸基、炭素原子数１〜１０の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１〜１０の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシ基、炭素原子数２〜１１の直鎖状若しくは分岐状のアルコキシカルボニル基を示す。また、Ｒ13は炭素原子数１〜１０の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、アルコキシル基若しくは炭素原子数１〜１０の直鎖状、分岐状、環状のアルカンスルホニル基を示す。更に、Ｒ14は独立に炭素原子数１〜１０の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換されていてもよいフェニル基又は置換基されていてもよいナフチル基を示すか、或いは２個のＲ14が互いに結合して炭素原子数２〜１０の２価の基を形成しており、この２価の基は置換されていてもよく、ｋは０〜２の整数であり、ｒは０〜１０の整数である。）
【００６４】
前記式（６）及び（７）で表される化合物の好ましい例としては、カンファースルホニル又はカンフェニルスルホニル基が光学純度１０％ｅｅ以上であるＮ−１０−カンファースルホニルオキシノナフタレン−１，８−ジカルボキシイミド、Ｎ−１０−カンフェニルスルホニルオキシナフタレン−１，８−ジカルボキシイミド等が挙げられる。より具体的にはＮ−１０−ｄ−カンファースルホニルオキシナフタレン−１，８−ジカルボキシイミド、Ｎ−１０−ｌ−カンファースルホニルオキシナフタレン−１，８−ジカルボキシイミド、Ｎ−１０−ｄ−カンフェニルスルホニルオキシナフタレン−１，８−ジカルボキシイミド、Ｎ−１０−ｌ−カンフェニルスルホニルオキシナフタレン−１，８−ジカルボキシイミドが挙げられる。
【００６５】
酸発生剤（Ｂ）の含有量は特に限定されないが、酸転写樹脂膜としての酸転写性を十分に確保する観点、酸拡散防止性及び安定性の点から、通常、前記重合体（Ａ）１００質量部に対して、１０〜２００質量部が含有される。更に、重合体（Ａ）と酸発生剤（Ｂ）との組合せによる優れた酸転写の制御性（特に、第１分子層内での横方向への酸拡散の抑制）が得られる点から、この含有量は１０〜１５０質量部であることが好ましく、１０〜１００質量部であることがより好ましい。
【００６６】
（３）溶媒（Ｃ）
本発明の樹脂組成物は、溶剤を含有させることにより、樹脂組成物全体の状態を自在に制御することができ、特に任意の粘度を有する液状の樹脂組成物とすることができる。そのような有機溶媒としては、
アセトン、メチルエチルケトン、メチルｉ−ブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、３−メチルシクロペンタノン、２，６−ジメチルヘキサノン等のケトン系有機溶媒；
酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソアミル、ガンマブチロラクトン等のエステル系溶媒；
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のグリコールモノエーテルモノエステル類；
プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ブチルメチルエーテル、ブチルエチルエーテル、ブチルプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジイソブチルエーテル、ｔｅｒｔ−ブチル−メチルエーテル、ｔｅｒｔ−ブチルエチルエーテル、ｔｅｒｔ−ブチルプロピルエーテル、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルエーテル、ジペンチルエーテル、ジイソアミルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、シクロヘキシルメチルエーテル、シクロペンチルエチルエーテル、シクロヘキシルエチルエーテル、シクロペンチルプロピルエーテル、シクロペンチル−２−プロピルエーテル、シクロヘキシルプロピルエーテル、シクロヘキシル−２−プロピルエーテル、シクロペンチルブチルエーテル、シクロペンチル−ｔｅｒｔ−ブチルエーテル、シクロヘキシルブチルエーテル、シクロヘキシル−ｔｅｒｔ−ブチルエーテル等のアルキルエーテル類；
【００６７】
１−プロパノール、ｎ−ブタノール、２−ブタノール、１−ペンタノール、２−ペンタノール、３−ペンタノール、２−メチル−１−プロパノール、ネオペンチルアルコール、ｔｅｒｔ−アミルアルコール、イソアミルアルコール、３−メチル−２−ブタノール、２−メチル−１−ブタノール、２−エチル−１−ブタノール、２−メチル−１−ペンタノール、４−メチル−２−ペンタノール等のアルキルアルコール類；
デカン、ドデカン、ウンデカン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素類等が挙げられる。
【００６８】
これらの有機溶媒のうち、ケトン系有機溶媒、グリコールモノエーテルモノエステル類を使用するのが、基板上で合成するＤＮＡ、ＲＮＡ、ＰＮＡ及びＬＡＮなどへのダメージや酸拡散抑制効果の点で特に好ましい。更にアルキルエーテル類やエステル系溶媒を併用してもよい。
【００６９】
この溶媒（Ｃ）は、本発明の樹脂組成物において、前記重合体（Ａ）を１００質量部とした場合に、通常、１０〜１００００質量部含有され、２０〜８０００質量部が好ましく、３０〜６０００質量部がより好ましく、４０〜４０００質量部が更に好ましい。
更に、溶剤を含む場合の本樹脂組成物全体の粘度は特に限定されず、酸転写樹脂層を形成する各種方法に適宜の粘度とすればよいが、例えば、温度２５℃おける粘度を１〜１００ｍＰａ・ｓとすることができる。この粘度は２〜８０ｍＰａ・ｓが好ましく、３〜５０ｍＰａ・ｓがより好ましい。
【００７０】
本発明の樹脂組成物には、光に対する感度を向上させ、少ない露光量であってもパターンの解像度に優れ、かつ酸拡散防止性を付与する点から、増感剤（Ｄ）を含有させるのが好ましい。当該増感剤（Ｄ）としては、アントラセン化合物、ナフタレン化合物等が挙げられる。
【００７１】
本発明においては、上記の成分（Ｄ）に加えて、増感助剤を使用することにより、更にパターン解像度の向上、感度向上及び酸拡散抑制効果を向上させることができる。
【００７２】
また、本発明の樹脂組成物には、上記成分以外にも他の成分を含有できる。他の成分としては、界面活性剤（Ｅ）が挙げられる。界面活性剤（Ｅ）としては、例えば、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ポリアルキレンオキシド系界面活性剤、含フッ素界面活性剤等が挙げられる。
【００７３】
具体的には、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンｎ−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンｎ−ノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等の他、ＮＢＸ−７、ＮＢＸ−８、ＮＢＸ−１５（商品名、ネオス社製）、ＳＨ８４００  ＦＬＵＩＤ（商品名、Ｔｏｒａｙ  Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｓｉｌｉｃｏｎｅ  Ｃｏ．製）、ＫＰ３４１（商品名、信越化学工業株式会社製）、ポリフローＮｏ．７５，同Ｎｏ．９５（商品名、共栄社化学株式会社製）、エフトップＥＦ３０１、同ＥＦ３０３、同ＥＦ３５２（商品名、トーケムプロダクツ株式会社製）、メガファックスＦ１７１、Ｆ１７２、Ｆ１７３、Ｆ４７１、Ｒ−０７、Ｒ−０８（商品名、大日本インキ化学工業株式会社製）、フロラードＦＣ４３０、ＦＣ４３１（商品名、住友スリーエム株式会社製）、アサヒガードＡＧ７１０、サーフロンＳ−３８２、ＳＣ−１０１、ＳＣ−１０２、ＳＣ−１０３、ＳＣ−１０４、ＳＣ−１０５、ＳＣ−１０６（商品名、旭硝子株式会社製）等を挙げることができる。尚、これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
界面活性剤（Ｅ）を用いる場合、その量は特に限定されないが、通常、前記重合体（Ａ）１００質量部に対して０．０１〜０．５質量部であり、好ましくは０．０２〜０．１質量部である。
更に、その他、本発明の樹脂組成物には、酸増殖剤、架橋剤、ハレーション防止剤、保存安定化剤、着色剤、可塑剤、消泡剤等を適宜配合することができる。
【００７４】
［２］バイオチップの製造方法
本発明のバイオチップの製造方法は、
（ａ）酸に不安定な保護基を有する第１分子からなる第１分子層を基板上に直接的又は間接的に結合させる第１分子層形成工程、
（ｂ）前記第１分子層上に本発明の樹脂組成物をコーティングして樹脂組成物層を形成する樹脂組成物層形成工程、
（ｃ）前記樹脂組成物層を露光及び熱処理して、露光された部分に対応する前記第１分子層を構成する前記第１分子から前記保護基を除去する保護基除去工程、
（ｄ）前記樹脂組成物層を除去する樹脂組成物層除去工程、及び、
（ｆ）前記保護基が除去された第１分子に第２分子を結合させる第２分子結合工程、を含む。
【００７５】
前記「（ａ）第１分子層形成工程」は、図１に例示されるように、酸に不安定な保護基Ｐを有する第１分子からなる第１分子層２０を基板１０上に直接的又は間接的に結合させる工程ＰＲ１である。
【００７６】
前記「第１分子」は、酸に不安定な保護基を有する分子である。この第１分子は前記保護基を有する分子であればよく、その種類及び大きさなどは特に限定されない。
この第１分子としては、例えば、（１）基板表面と第２分子とを直接結合させるためのカップリング分子（保護基とシリル基とを有する化合物など）、（２）カップリング剤の末端に保護基を導入するための保護基導入分子｛シリル基とアミノ基とを有するカップリング剤によって表面処理された基板表面のアミノ基と第２分子とを結合させるための分子（アミノ基にペプチド結合できる基と保護基とを有する化合物）など｝、（３）基板と第２分子との間を離間させるためのスペーサ分子｛シリル基とアミノ基とを有するカップリング剤によって表面処理された基板表面のアミノ基と第２分子とを離間させて結合させるための分子（アミノ基にペプチド結合できる基とアルキル鎖と保護基とを有する化合物）など｝等が挙げられる。
【００７７】
これらのうち、前記（１）のカップリング分子を第１分子として用いる場合には、第１分子は基板表面に対して直接結合させることができる。また、前記（２）の保護基導入分子や前記（３）のスペーサ分子を第１分子として用いる場合には、第１分子は基板表面に対して間接的に結合させることとなり、通常、この第１分子と基板との間に他のカップリング剤を要する。
前記のうち（２）の保護基導入分子としては、保護基として有するオメガ−アミノカプロン酸系化合物のようなアミノアルキルカルボン酸等が挙げられる。このような化合物としては、６−Ｎ−ｔ−ブトキシカルボニルアミノカプロン酸、４−Ｎ−ｔ−ブトキシカルボニルアミノブタン酸、５−Ｎ−ｔ−ブトキシカルボニルアミノペンタン酸、７−Ｎ−ｔ−ブトキシカルボニルアミノヘプタン酸等のｔ−ブトキシカルボニル基を保護基として有するカルボン酸誘導体類等が挙げられる。
また、前記（２）の保護基導入分子を用いる際に基板と第１分子（保護基導入分子）とを接続するカップンリグ剤としては、アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノ基及びケイ素含有基を有するカップリング剤や、ヒドロキシル基とケイ素含有基とを有するカップリング剤が挙げられる。
【００７８】
その他、第１分子としては、後述する第２分子として挙げた各種化合物のうちの保護基を有する化合物や、後述する第２分子として挙げた各種化合物に保護基が導入された誘導体などを用いることもできる。
【００７９】
前記「酸に不安定な保護基」は、酸の作用により解離する基である。この保護基としては、ｔ−ブトキシカルボニル基、ジメトキシトリチル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、（チオテトラヒドロピラニルスルファニル）メチル基、（チオテトラヒドロフラニルスルファニル）メチル基、アルコキシ置換メチル基、アルキルスルファニル置換メチル基、アセタール基、ヘミアセタール基、下記式（９）で表される基等を挙げることができる。
【００８０】
【化８】
2011006556.tif 000010
【００８１】
〔式（９）中、Ｒ15、Ｒ16及びＲ17は相互に独立に炭素数１〜１４の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基又は炭素数３〜２０の非有橋式若しくは有橋式の１価の脂環式炭化水素基を示すか、あるいはＲ15〜Ｒ17のうちの２つが相互に結合して、それぞれが結合している炭素原子と共に、炭素数３〜２０の非有橋式若しくは有橋式の２価の脂環式炭化水素基を形成し、残りが炭素数１〜１４の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基又は炭素数３〜２０の非有橋式若しくは有橋式の１価の脂環式炭化水素基を示し、これらの各基は置換されていてもよい。〕
【００８２】
前記「基板」の種類は特に限定されず、無機材料からなってもよく、有機材料からなってもよく、これらの複合材料からなってもよい。また、基板は、その表面側と他面側とが異なる材料からなってもよい。この基板材料としては、例えば、少なくとも表面は、シリコン、二酸化ケイ素及びガラス（ホウケイ酸ガラス、表面改質ガラス、石英ガラス等を含む）等のケイ素を主成分とする無機材料が挙げられる。また、ポリプロピレン及びアクリルアミド（活性化されたアクリルアミドを含む）等の有機材料が挙げられる。この他、不安定な保護基を有する分子の層を固定化するのに適した反応性部位を有する表面を有する当該分野において既知の他の基板を適宜用いることができる。
【００８３】
前記第１分子層は、どのようにして基板上に結合させてもよいが、通常、第１分子を含む液体を基板（表面処理されていない基板及び表面処理された基板を含む）表面に塗布して、第１分子と基板表面とを反応させて結合させる。この際の塗布方法等は特に限定されず、従来公知の回転塗布、流延塗布、ロール塗布及び印刷等の種々の方法を用いることができる。
【００８４】
前記「（ｂ）樹脂組成物層形成工程」は、図１に例示されるように、第１分子層２０上に前記本発明の樹脂組成物（即ち、酸転写樹脂組成物）をコーティングして樹脂組成物層（即ち、酸転写樹脂層）３０を形成する工程ＰＲ２である。
【００８５】
この酸転写樹脂組成物のコーティング手段は、特に限定されないが、例えば、回転塗布、流延塗布、ロール塗布及び印刷等の適宜の塗布手段が挙げられる。
更に、この酸転写樹脂組成物を塗布した後、必要に応じて、プレベーク（ＰＢ）することによって塗膜中の溶剤を揮発させることで酸転写樹脂層を形成してもよい。このプレベークの加熱条件は、酸転写樹脂組成物の配合組成によって適宜選択されるが、加熱温度は、通常、３０〜１５０℃程度、好ましくは５０〜１３０℃である。更に、加熱時間は、通常、３０〜３００秒間、好ましくは６０〜１８０秒間である。
また、酸転写樹脂層の厚みは特に限定されないが、通常、１〜１００００ｎｍとすることが好ましく、５〜８００ｎｍとすることがより好ましく、１０〜５００ｎｍとすることが更に好ましい。
【００８６】
前記「（ｃ）保護基除去工程」は、図１及び図２に例示されるように、酸転写樹脂層３０を露光及び熱処理して、露光された部分に対応する第１分子層３０を構成する第１分子から保護基Ｐを除去する工程ＰＲ３及びＰＲ４である。この保護基除去工程には、通常、酸転写樹脂層３０に対して放射線を露光する露光工程ＰＲ３と、露光により酸転写樹脂層３０内に生じた酸を第１分子層２０へと転写（拡散）する転写工程ＰＲ４とを備える。
【００８７】
このうち露光工程ＰＲ３は、マスク５０を介して酸転写樹脂層３０に露光し、酸転写樹脂層３０内で酸を発生させる工程である。これにより図１に例示するように、酸転写樹脂層３０の露光された部位が酸発生部位３１となる。
露光に使用される放射線の種類は特に限定されず、酸転写樹脂層３０に含まれる酸発生剤（Ｂ）の種類に応じて、紫外線、遠紫外線（ＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザー、Ｆ2エキシマレーザー等を含む）、Ｘ線、電子線、γ線、分子線、イオンビーム等から適切に選択される。更に、露光量等も酸転写樹脂層３０に含まれる酸発生剤（Ｂ）の種類に応じて適宜選択される。
【００８８】
また、酸転写工程ＰＲ４は、酸転写樹脂層３０に発生した酸を第１分子層２０へ転写する工程である。これにより図２に例示するように、酸発生部位３１に対応した第１分子層２０の一部が酸転写部位２１（保護基が解離された第１分子の残基からなる部位）となる。
この酸を転写する方法は特に限定されないが、具体的には、（１）加熱により転写する方法、（２）常温において放置することによって転写する方法、（３）浸透圧を利用して転写する方法などが挙げられる。これらの方法は１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよいが、これらの中でも（１）加熱により転写する方法が転写効率に優れるため好ましい。
加熱により転写を行う場合の加熱条件は、特に限定されないが、加熱温度は、５０〜２００℃が好ましく、７０〜１５０℃が更に好ましい。更に、加熱時間は、３０〜３００秒間が好ましく、６０〜１８０秒間が更に好ましい。
また、加熱により転写を行う場合は、上記加熱条件により１回の加熱で完了してもよいが、結果的に上記加熱条件と同様の結果となるように、２回以上の加熱を行うこともできる。
【００８９】
尚、前記（２）常温において放置することによって転写する方法とは、加熱を行わず、通常、温度２０〜３０℃の常温の環境に放置することで、酸転写樹脂層３０内に発生された酸を自然に第１分子層２０へと拡散させて転写する方法である。
更に、前記（３）浸透圧を利用して転写する方法とは、酸の濃度差を利用することによって、酸転写樹脂層３０と第１分子層２０との間に酸成分の浸透圧差を生じさせることで、自然拡散よりも高い拡散速度で酸転写樹脂層３０内の酸を第１分子層２０へと拡散させる転写する方法である。
【００９０】
前記「（ｄ）樹脂組成物層除去工程」は、図２に例示されるように樹脂組成物層３０を除去する工程ＰＲ５である。即ち、酸転写樹脂層３０を除去すると共に、その層下に酸が転写された第１分子層２０を露出させる工程である。
酸転写樹脂層３０の除去はどのような方法で行ってもよいが、通常、酸転写樹脂層３０を有機溶剤により溶解させて行う。この有機溶剤は、酸転写樹脂層３０を溶解させるものの、酸が転写された第１分子層２０を溶解させないものである。
【００９１】
このような有機溶剤は、酸転写樹脂層３０及び第１分子層２０の各樹脂組成によって適宜選択することが好ましく、第１分子層２０が溶解されず且つ酸転写樹脂層３０が溶解される有機溶剤であれば限定されないが、具体的には、アセトニトリル、アセトン、テトラヒドロフラン及びピリジン等が挙げられる。これらの有機溶剤は１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
【００９２】
前記「（ｆ）第２分子結合工程」は、図２に例示されるように、保護基Ｐが除去された第１分子（基板１０に結合されており且つ保護基Ｐが除去された第１分子の残基）に第２分子を結合させる工程ＰＲ６である。すなわち、第１分子層２０のうち酸転写されて第１分子の保護基Ｐが解離された部位２１上に、第２分子からなる部位４１を積層する工程である。
【００９３】
前記「第２分子」の種類は特に限定されず種々の分子を用いることができる。この第２分子としては、例えば、（１）ヌクレオチド｛ヌクレオチド、デオキシヌクレオチド及びこれらを除く類似体（合成ヌクレオチド類似体、合成デオキシヌクレオチド類似体など）を含む｝、（２）アミノ酸、（３）単糖類、又は（４）これらヌクレオチド、アミノ酸及び単糖類から選択される２以上の分子が結合された結合体、（５）ペプチド核酸（ＰＮＡ）を合成するためのペプチド核酸形成用分子（ペプチド核酸モノマー）、（６）各種の端部形成用分子等が挙げられる。これらの第２分子は保護基及び活性基を有していてもよい。また、これらの第２分子は１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
【００９４】
前記（１）ヌクレオチドとしては、ヌクレオチド、デオキシヌクレオチド、合成ヌクレオチド類似体が挙げられる。
このうちヌクレオチドとしては、アデノシンホスフェート、グアノシンホスフェート、シチジンホスフェート、ウリジンホスフェート等が挙げられる。
また、デオキシヌクレオチドとしては、デオキシアデノシンホスフェート、デオキシグアノシンホスフェート、デオキシチジンホスフェート及びデオキシチミジンホスフェート等が挙げられる。
更に、合成ヌクレオチド類似体としては、２'−４'架橋ヌクレオチド類似体、３'−４'架橋ヌクレオチド類似体、５'−アミノ−３'，５'架橋ヌクレオチド類似体等の架橋型ヌクレオチド類似体等が挙げられる。
【００９５】
前記（２）アミノ酸（Ｌ体及びＤ体を含む）としては、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、セリン、トレオニン、システイン、メチオニン、アスパラギン、グルタミン、プロリンフェニルアラニン、チロシン、トリプトファン等が挙げられる。
前記（３）単糖類としては、グルコース、ガラクトース、マンノース、フコース、キシロース、Ｎ−アセチルグルコサミン、Ｎ−アセチルガラクトサミン等が挙げられる。
前記（４）の結合体としては、ヌクレオチド同士の結合体であるオリゴヌクレオチド、アミノ酸同士の結合体であるペプチド及び蛋白質等が挙げられる。
【００９６】
前記ペプチド核酸形成用分子としては、Ｎ−（２−ｔ−ブチルオキシカルボニル−アミノエチル）−Ｎ−チミン−１−イルアセチル）グリシン、Ｎ−（Ｎ−４−（ベンジルオキシカルボニル）シトシン−１−イル）アセチル−Ｎ−（２−ｔ−ブチルオキシカルボニル−アミノエチル）グリシン、Ｎ−（Ｎ−６−（ベンジルオキシカルボニル）アデニン−９−イル）アセチル−Ｎ−（２−ｔ−ブチルオキシカルボニル−アミノエチル）グリシン及びＮ−（Ｎ−４−（ベンジルオキシカルボニル）グアニン−１−イル）アセチル−Ｎ−（２−ｔ−ブチルオキシカルボニル−アミノエチル）グリシン等が挙げられる。
【００９７】
前記（５）端部形成用分子としては、分子鎖末端を形成する分子であり、各種保護基を有する保護基形成用分子、各種キャッピング用分子及び標識用分子等が含まれる。このうち標識用分子としては、各種蛍光標識用化合物（フロレシンイソチオシアネート等のフルオレセイン誘導体など）及び放射性同位体標識用化合物が含まれる。
【００９８】
更に、前記第２分子が有することができる保護基としては、前記第１分子における酸に不安定な保護基がそのまま適用できる他、光に不安定な保護基を用いることもできる。
【００９９】
また、前記第２分子が有することができる活性基としては、ホスホルアミダイト基、Ｈ−ホスホネート、ホスホジエステル、ホスホトリエステル及びリン酸トリエステル等の遊離の水酸基と反応し得るリン含有基が挙げられる。即ち、例えば、活性化されたヌクレオチドとしては、ホスホルアミダイトヌクレオチド分子が挙げられる。その他、光化学的活性基及び熱化学的活性基としては、アミノ基、チオール基、マレイミド基、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミジルエステル基、ホルミル基、カルボキシル基、アクリルアミド基、エポキシ基等が挙げられる。
【０１００】
そして、図３に例示されるように、前述の第１分子から保護基を解離させる操作と同様の操作（樹脂組成物層形成工程ＰＲ７、露光工程ＰＲ８、酸転写工程ＰＲ９、樹脂組成物層除去工程ＰＲ１０）を施すことにより、残存された（第２分子が結合されていない）第１分子から保護基を解離させ、その後、第３分子結合工程ＰＲ１１を施すことによって、第１分子の残基に対して第３分子を結合させて、第３分子の残基からなる部位４２を形成することができる。
【０１０１】
更に、図２の最下図に例示するように、前記第２分子が酸に不安定な保護基Ｐを有する場合には、前記と同様の操作を施すことで、第２分子の残基からなる部位４１上に他の分子（第４分子、第５分子など）を結合させることができる。このように同様の操作を繰り返すことによって、基板上で高い自由度をもって高分子を合成できる。
尚、第２分子に関する説明は、前記第３分子、前記第４分子及び前記第５分子にそのまま適用できる。また、第１分子、第２分子、第３分子、第４分子及び第５分子等は各々同じであってもよく異なっていてもよい。
【０１０２】
本発明の製造方法によれば、バイオチップ基板上で高い自由度で高分子を設計することができる。この方法により合成される高分子は特に限定されないが、生体高分子及び擬似生体高分子の合成に特に好適である。このような高分子としては、核酸及び蛋白質が挙げられる。核酸としては、ＤＮＡ、ＲＮＡ及びＰＮＡ（Ｐｅｐｔｉｄｅ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄ）の他、架橋型ヌクレオチド類似体を一部又は全部に用いて合成された人工核酸〔ＬＮＡ｛Ｌｏｃｋｅｄ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄ（Ｐｒｏｌｉｇｏ  ＬＬＣ社商標）｝及びＢＮＡなど〕が挙げられる。このうちＰＮＡは、ＤＮＡ及びＲＮＡがリン酸結合骨格を有するのに対して、ペプチド結合骨格を有する擬似生体高分子である。このＰＮＡは、通常、アミノエチルグリシン誘導体を単量体とする高分子である。
【実施例】
【０１０３】
以下、実施例を挙げて、本発明の実施の形態を更に具体的に説明する。但し、本発明は、この実施例に何ら制約されるものではない。尚、実施例の記載における「部」及び「％」は、特記しない限り質量基準である。
【０１０４】
［１］樹脂組成物の調製（Ａ１〜Ａ２）
（１）重合体（Ａ）の合成
〔合成例１〕＜重合体Ａ１の合成＞
本合成例１は、前記式（２）で表される構造単位を導入するための単量体（Ａｍ１）として下記式（１０）で表されるＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミドを用い、前記式（４）で表される構造単位を導入するための単量体（Ａｍ２）としてメチルメタクリレートを用いた例である。
【０１０５】
【化９】
2011006556.tif 000011
【０１０６】
５００ｍＬビーカー中にＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド（単量体Ａｍ１、株式会社興人製）１０ｇ（Ａｍ１とＡｍ２との合計を１００モル％とした場合に１０モル％）、メチルメタクリレート（単量体Ａｍ２、三菱マテリアル株式会社製）９０ｇ（Ａｍ１とＡｍ２との合計を１００モル％とした場合に９０モル％）、２，２'−アゾビスイソブチロニトリル（重合開始剤）３．０ｇを仕込み、重合開始剤が溶解するまで攪拌し均一な溶液を得た。別途、窒素置換したドライアイス／メタノール還流器の付いたフラスコ中に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）１５０ｇを仕込み、ゆるやかに攪拌を開始し８０℃まで昇温した。その後、８０℃にて、上記溶液を２時間かけて少量ずつ連続滴下した。滴下後、更に８０℃にて３時間重合を行い、その後、１００℃に昇温して１時間攪拌を行って重合を終了した。その後、得られた反応溶液を多量のシクロヘキサン中に滴下して生成物を凝固させた。次いで、得られた凝固物を水洗後、凝固物と同質量のテトラヒドロフランに再溶解し、多量のシクロヘキサンに滴下して再度凝固させた。この再溶解及び凝固を行うサイクルを計３回行った後、得られた凝固物を４０℃で４８時間真空乾燥して重合体Ａ１を得た。
得られた重合体Ａ１の収率は９０％であり、Ｍｗは１１，０００であり、Ｍｗ／Ｍｎは２．３であった。重合体Ａ１は前記式（２）に示す構造単位及び前記式（４）に示す構造単位の両方を有するモル（１０：９０）重合体である。
【０１０７】
［合成例２］＜重合体Ａ２の合成＞
本合成例２は、前記合成例１におけるＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド（単量体Ａｍ１、株式会社興人製）を２０ｇ（Ａｍ１とＡｍ２との合計を１００モル％とした場合に２０モル％）、メチルメタクリレート（単量体Ａｍ２、三菱マテリアル株式会社製）８０ｇ（Ａｍ１とＡｍ２との合計を１００モル％とした場合に８０モル％）、として前記合成例１と同様にして重合体Ａ２を得た。
得られた重合体Ａ２のＭｗは９，０００であった。重合体Ａ２は前記式（２）に示す構造単位及び前記式（４）に示す構造単位の両方を有する重合体である。
【０１０８】
【表１】
2011006556.tif 000012
【０１０９】
（２）各成分の混合
前記重合体Ａ（Ａ１〜Ａ２）と下記成分を下記表２に示す配合となるように、重合体Ａ（１００質量部）、酸発生剤（Ｂ）（２０質量部）、溶媒（Ｃ）を混合し、攪拌して均一な溶液（表２に示す各固形分濃度）とした。この溶液を孔径０．５μｍのカプセルフィルターでろ過して４種類の各樹脂組成物（実施例１〜２及び比較例１〜２）を得た。
【０１１０】
Ａ１〜Ａ２：表２記載の重合体
Ｂ１：下記式（１１）；光学純度＝１００％ｅｅ
【０１１１】
【化１０】
2011006556.tif 000013
【０１１２】
ＢＲ１：上記式（１１）のラセミ体、光学純度＝０％ｅｅ
【０１１３】
Ｃ１：シクロヘキサノン
【０１１４】
Ｃ２：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＥＭＡ）
Ｃ３：γ−ブチロラクトン
【０１１５】
【表２】
2011006556.tif 000014
【０１１６】
［２］樹脂組成物の評価
前記［１］で得られた各樹脂組成物の特性を評価するために各々の樹脂組成物を用いて第１分子層が有する保護基を選択的に除去した後、蛍光標識を行い、各スポットの形状評価を行った。
【０１１７】
（１）第１分子層形成工程
ガラス基板を洗浄溶液（９５％のエタノール水溶液１Ｌ、水１２ｍＬ、水酸化ナトリウム１２０ｇ）に１２時間浸漬した後、数回水洗して空気中で乾燥させた。次いで、このガラス基板にアミノ基を固定するための表面処理を施した。即ち、ガラス基板を０．１体積％のアミノプロピルトリエトキシシランのエタノール溶液に浸漬し、常温で５分間撹拌した。その後、エタノールで３回洗浄し、真空オーブンを用いて１２０℃で２０分間乾燥し、更に、アルゴンガス雰囲気中で１２時間放置した後、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（以下、単に「ＤＭＦ」という）に浸漬し、更に、ジクロロメタンで洗浄して前記表面処理を行った。
【０１１８】
その後、表面処理されたガラス基板を、３０ｍＭの６−Ｎ−ｔ−ブトキシカルボニルアミノカプロン酸（本実施例における第１分子）、及び、３ｇのジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）を、含むＤＭＦ溶液０．５ｍＬに浸漬し、８０℃で１時間撹拌しながら反応させた。その後、未反応のアミノ基をアセチル基により保護するために、無水酢酸とピリジンとの混合溶液（無水酢酸１体積部＋ピリジン３体積部）内で１時間撹拌しながら反応させた。その結果、アミノ基が酸に不安定な保護基（アセチル基）で保護された第１分子からなる第１分子層（リンカー層）が、ガラス基板上に形成された。
【０１１９】
（２）樹脂組成物層形成工程
前記［１］で得られた各樹脂組成物（実施例１〜２及び比較例１）を、前記［２］（１）で得られた第１分子層が形成されたガラス基板上にスピンコーターを用いてコーティングした後、ホットプレート上にて１１０℃で１分間加熱して、厚さ１５０ｎｍの各樹脂組成物層を形成した。
【０１２０】
（３）保護基除去工程
パターンマスク（５０μｍ×５０μｍのスクエアーパターン）を介して、前記（２）までに得られたガラス基板の樹脂組成物層の表面に、超高圧水銀灯（ＯＳＲＡＭ社製、形式「ＨＢＯ」、出力１，０００Ｗ）を用いて１００〜１０００ｍＪ／ｃｍ2の紫外光を照射し、樹脂組成物層内で酸を発生させた。尚、露光量は、照度計〔株式会社オーク製作所製、形式「ＵＶ−Ｍ１０」（照度計）に、形式「プローブＵＶ−３５」（受光器）をつないだ装置〕により確認した。
次いで、前記露光後のガラス基板を、再度、ホットプレート上にて１１０℃で１分間加熱して、樹脂組成物層内に発生された酸を第１分子層へ転写した。
【０１２１】
（４）樹脂組成物層除去工程
前記（３）までに得られたガラス基板をアセトニトリルに３０秒間浸漬して、前記樹脂組成物層を除去した。
【０１２２】
（５）第２分子結合工程
前記（３）の工程で第１分子から保護基が解離されて形成されると共に、前記（４）の工程でガラス基板表面に露出されアミノ基（遊離アミノ基）に、１ｍＭのフロレシンイソチオシアネート（Ａｌｄｒｉｃｈ社製、本実施例における第２分子）を含むＤＭＦ溶液中において、常温で１時間反応させて蛍光標識を形成した。その後、エタノール、水及びエタノールの順に洗浄した後、乾燥させて暗室に保管した。
【０１２３】
（６）微小欠陥評価
樹脂組成物を−１５℃で一週間保管した後、２３℃まで戻した組成物を用いる以外は、前記『［２］樹脂組成物』と同様の手法にて第２分子を結合した基板を作成した。得られた基板を、走査型電子顕微鏡「Ｓ４２００」（日立製作所製）を用いて倍率１５００倍で観察し、正方形パターン内に１μｍ以下の微細な欠陥の有無について、正方形パターン内に存在しない場合を「○」、存在する場合を「×」として評価した。
【０１２４】
（感度の評価方法）
［１］感度評価用第１樹脂膜形成用組成物の調製
酸解離性基含有樹脂を形成する単量体として、酸解離性基を有する単量体にビス−（４−メトキシフェニル）−ベンジルアクリレート、フェノール性水酸基を有する単量体にｐ−イソプロペニルフェノール、その他の単量体にｐ−ヒドロキシフェニルメタクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリレート及びフェノキシポリエチレングリコールアクリレートを用いた。
そして、各単量体のビス−（４−メトキシフェニル）−ベンジルアクリレート２０ｇ、ｐ−イソプロペニルフェノール３０ｇ、ｐ−ヒドロキシフェニルメタクリルアミド２０ｇ、ヒドロキシエチルアクリレート２０ｇ、及びフェノキシポリエチレングリコールアクリレート１０ｇ、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート１ｇと、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）１２０ｇと、を混合して攪拌し、均一な溶液に調製した。その後、得られた溶液を３０分間窒素ガスによりバブリングした。次いで、重合開始剤として２，２'−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）４ｇ添加し、窒素ガスによるバブリングを継続しながら、反応温度を７０℃に維持して３時間重合を行った。次いで、更にＡＩＢＮ１ｇを添加して３時間反応した後、１００℃で１時間反応させて、重合を終了した。その後、得られた反応溶液と多量のヘキサンと混合し、反応溶液内の生成物を凝固させた。次いで、凝固された生成物をテトラヒドロフランに再溶解した後、再度ヘキサンにより凝固させる操作を数回繰り返して未反応モノマーを除去し、減圧下５０℃で乾燥して酸解離性基含有樹脂を得た。
得られた酸解離性基含有樹脂の収率は９５％であり、Ｍｗは１０，００００であり、Ｍｗ／Ｍｎは９．０であった。
その後、得られた酸解離性基含有樹脂（１００質量部）、界面活性剤としてＮＢＸ−１５〔ネオス社製〕（０．０５質量部）、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（２０００質量部）を混合し、攪拌により均一な溶液とした後、この溶液を孔径０．５μｍのカプセルフィルターでろ過して第１樹脂膜形成用組成物を得た。
尚、上記合成における測定及び評価は下記の要領で行った。更に、後述する各合成においても同様である。
東ソー（株）製ＧＰＣカラム（Ｇ２０００ＨＸＬ２本、Ｇ３０００ＨＸＬ１本、４０００ＨＸＬ１本）を用い、流量１．０ミリリットル／分、溶出溶媒テトラヒドロフラン、カラム温度４０℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）により測定した。また、分散度Ｍｗ／Ｍｎは測定結果より算出した。
【０１２５】
［２］感度評価
（１）第１樹脂膜形成工程
シリコン基板の表面にスピンコーターを用いて、前記［１］で得られた感度評価用第１樹脂膜形成用組成物を塗布した。その後、ホットプレート上で１１０℃で１分間加熱して、厚さ２００ｎｍの第１樹脂膜を形成した。
（２）酸転写膜形成工程（Ｉ）
前記（１）で得られた第１樹脂膜の表面にスピンコーターを用いて、各樹脂組成物（実施例及び比較例）を塗布した。その後、ホットプレート上で１１０℃で１分間加熱して、厚さ１５０ｎｍの酸転写膜を形成した。
（３）露光工程（ＩＩ）
パターンマスクを介して、前記（２）で得られた酸転写膜の表面に、超高圧水銀灯（ＯＳＲＡＭ社製、形式「ＨＢＯ」、出力１，０００Ｗ）を用いて１００〜１０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外光を照射した。露光量は、照度計〔株式会社オーク製作所製、形式「ＵＶ−Ｍ１０」（照度計）に、形式「プローブＵＶ−３５」（受光器）をつないだ装置〕により確認した。
（４）酸転写工程（ＩＩＩ）
前記（３）までに得られた積層体をホットプレート上にて、１１０℃で１分間加熱処理を行った。
（５）酸転写膜除去工程（ＩＶ）
前記（４）までに得られた積層体をアセトニトリルに３０秒間浸漬して、酸転写樹脂膜のみを除去した。
（６）現像工程（Ｖ）
前記（５）までに得られた積層体を、２．３８質量％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に室温で１分間浸漬して現像を行った。その後、流水洗浄し、窒素ブローを行ってパターンを得た。
尚、以下、このパターンが形成された基板を「パターニング基板」という。
（７）感度評価
前記パターニング基板を光学顕微鏡で観察し、感度評価を行った。ここで、感度とはライン／スペース＝５０／５０μｍのパターンが残渣なく解像する最小露光量を指し、その露光量を「最適露光量」とした。
（８）寸法評価
前記最適露光量で処理したパターニング基板を走査型電子顕微鏡で観察し、ライン／スペース＝５０／５０μｍのパターンの寸法を測定した。ここで、寸法評価とは、測定寸法のマスク寸法からのズレで評価され、０〜５μｍを「○」、５μｍ以上を「×」として評価した。その結果を表３に示した。
【０１２６】
（９）酸転写樹脂膜の除去性評価
前記（５）酸転写膜除去工程（ＩＶ）を終えた積層体であって、第２樹脂膜（酸転写樹脂膜）が除去された後の第１樹脂膜の表面を光学顕微鏡を用い５０倍に拡大した上で、無作為に選択した異なる５ヶ所の視野について目視観察し、第１樹脂膜表面の第２樹脂膜の残存の有無を観察した。その結果、いずれの視野においても全く残渣が認めらなかったものを「○」、１ヶ所以上の視野において残渣が認められたものを「×」として評価した。
【０１２７】
【表３】
2011006556.tif 000015
【０１２８】
尚、本発明においては、上記の具体的実施例に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。
【符号の説明】
【０１２９】
１０；基板、
２０；第１分子層、２１；保護基が解離された部位、Ｐ；保護基、
３０；樹脂組成物層（酸転写樹脂層）、３１；酸発生部位、
４１；第２分子の残基からなる部位、４２；第３分子（他の第２分子）の残基からなる部位、
５０；マスク、
ＰＲ１；第１分子層形成工程、ＰＲ２；樹脂組成物層（酸転写樹脂層）形成工程、ＰＲ３；露光工程（保護基除去工程の一部）、ＰＲ４；酸転写工程（保護基除去工程の一部）、ＰＲ５；樹脂組成物層（酸転写樹脂層）除去工程、ＰＲ６；第２分子結合工程、
ＰＲ７；樹脂組成物層（酸転写樹脂層）形成工程、ＰＲ８；露光工程、ＰＲ９；酸転写工程、ＰＲ１０；樹脂組成物層（酸転写樹脂層）除去工程、ＰＲ１１；第３分子結合工程。
【図１】
2011006556.tif 000017
【図２】
2011006556.tif 000018
【図３】
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