(57)【要約】【課題】光検出強度が改善されたマイクロアレイおよびその製造方法を提供する。【解決手段】マイクロアレイは基板、基板上に配置された複数の微細パーティクルとして、各微細パーティクルが一定間隔で離隔され配列されている複数の微細パーティクル、および各微細パーティクルにカップリングされたプローブを含む。【選択図】図２
2008197104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に配置された複数の微細パーティクルであって、前記各微細パーティクルが一定間隔で離隔され配列されている複数の微細パーティクル、および
前記各微細パーティクルにカップリングされた複数のプローブを含むマイクロアレイ。
【請求項２】
前記各微細パーティクルは前記基板上に単層（ｓｉｎｇｌｅ  ｌａｙｅｒ）で配列されている請求項１に記載のマイクロアレイ。
【請求項３】
前記各微細パーティクルはフォトニック結晶構造を成す請求項２に記載のマイクロアレイ。
【請求項４】
前記隣接する微細パーティクルの中心間距離は１５０ないし２０，０００ｎｍである請求項３に記載のマイクロアレイ。
【請求項５】
前記各微細パーティクルは直径が５０ｎｍないし１０，０００ｎｍの球形、または長径が５０ｎｍないし１０，０００ｎｍである楕円体の形状を含む請求項１に記載のマイクロアレイ。
【請求項６】
前記微細パーティクルはメチルメタクリレート、スチレン、ジメチルシロキサン、ビニルアルコール、ヒドロキシメタクリレート、これらの重合体、これらの共重合体、シリコン酸化物、チタン酸化物およびこれらの組合せから成る群から選択された請求項１に記載のマイクロアレイ。
【請求項７】
前記基板は複数のプローブセル領域および前記プローブセル領域を区分するプローブセル分離領域を含み、
前記複数の微細パーティクルは前記プローブセル領域上に配置される請求項１に記載のマイクロアレイ。
【請求項８】
前記プローブセル分離領域上に形成された複数のマスクパターンをさらに含む請求項７に記載のマイクロアレイ。
【請求項９】
前記基板は基板表面からリセスされたリセスパターンを含む請求項１に記載のマイクロアレイ。
【請求項１０】
基板を提供し、
前記基板上に複数の微細パーティクルであって、前記各微細パーティクルが一定間隔で離隔され配列されている複数の微細パーティクルを配置し、
前記各微細パーティクルにプローブをカップリングすることを含むマイクロアレイの製造方法。
【請求項１１】
前記基板上に前記複数の微細パーティクルを配置するのは、
前記基板上に複数の微細パーティクル前駆体を配置し、
前記複数の微細パーティクル前駆体をダウンサイジングして前記一定間隔で離隔され配列されている前記複数の微細パーティクルを形成することを含む請求項１０に記載のマイクロアレイの製造方法。
【請求項１２】
前記複数の微細パーティクル前駆体を配置するのは、
前記複数の微細パーティクル前駆体を溶媒に分散させた分散液を準備し、
前記分散液を前記基板上にスリットコーティングまたはスピンコーティングすることを含む請求項１１に記載のマイクロアレイの製造方法。
【請求項１３】
前記複数の微細パーティクル前駆体を配置した後に、
前記複数の微細パーティクル前駆体を凝集させることをさらに含む請求項１１に記載のマイクロアレイの製造方法。
【請求項１４】
前記複数の微細パーティクル前駆体を凝集させることは、前記複数の微細パーティクル前駆体をアニーリングすることを含む請求項１３に記載のマイクロアレイの製造方法。
【請求項１５】
前記複数の微細パーティクル前駆体をダウンサイジングすることは
前記複数の微細パーティクル前駆体を等方性エッチングすることを含む請求項１１に記載のマイクロアレイの製造方法。
【請求項１６】
前記各微細パーティクルに前記プローブをカップリングする前に、
前記各微細パーティクルの表面を活性化して、前記プローブとカップリングできる官能基を露出することをさらに含む請求項１０に記載のマイクロアレイの製造方法。
【請求項１７】
前記基板は、複数のプローブセル領域および前記プローブセル領域を区分するプローブセル分離領域を含み、
前記複数の微細パーティクルは前記プローブセル領域上に配置される請求項１０に記載のマイクロアレイの製造方法。
【請求項１８】
前記基板の前記プローブセル分離領域上にマスクパターンを形成することをさらに含み、
前記複数の微細パーティクルは、前記基板の前記マスクパターンによって定義された領域内に配置される請求項１７に記載のマイクロアレイの製造方法。
【請求項１９】
前記各微細パーティクルは、前記基板上に単層（ｓｉｎｇｌｅ  ｌａｙｅｒ）で配列される請求項１０に記載のマイクロアレイの製造方法。
【請求項２０】
前記各微細パーティクルは、フォトニック結晶構造を成す請求項１９に記載のマイクロアレイの製造方法。
【請求項２１】
前記隣接する微細パーティクルの中心間距離は１５０ないし２０，０００ｎｍの請求項２０に記載のマイクロアレイの製造方法。
【請求項２２】
前記各微細パーティクルは、直径が５０ｎｍないし１０，０００ｎｍの球形、または長径が５０ｎｍないし１０，０００ｎｍである楕円体の形状を含む請求項１０に記載のマイクロアレイの製造方法。
【請求項２３】
前記微細パーティクルは、メチルメタクリレート、スチレン、ジメチルシロキサン、ビニルアルコール、ヒドロキシメタクリレート、これらの重合体、これらの共重合体、シリコン酸化物、およびチタン酸化物およびこれらの組合から成る群から選択された請求項１０に記載のマイクロアレイの製造方法。
【請求項２４】
前記基板は基板表面からリセスされたリセスパターンを含む請求項１０に記載のマイクロアレイの製造方法。
【請求項２５】
前記各プローブは、リンカーを通して前記微細パーティクルとカップリングされた請求項１に記載のマイクロアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロアレイに関するもので、より詳細には光検出強度が改善されたマイクロアレイおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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シーケンスが明らかになることによってマイクロアレイに対する関心が増加している。マイクロアレイは遺伝子発現分析（ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ）、遺伝子型分析（ｇｅｎｏｔｙｐｉｎｇ）、ＳＮＰのような突然変異（ｍｕｔａｔｉｏｎ）および多形（ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ）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る。
【０００３】
マイクロアレイは基板上に固定された多数個のプローブを含む。プローブはスポッティング（ｓｐｏｔｔｉｎｇ）によって直接固定されたり、フォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）を利用して、インサイチュ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）合成され固定される。プローブはターゲット物質とハイブリダイゼーションされ得る物質が使用される。蛍光放出物質を含むターゲット物質がプローブとハイブリダイゼーションされれば、マイクロアレイに蛍光放出物質が残留するようになり、これを励起させ発光させることによって、ハイブリダイゼーションの可否および程度が判読される。
【０００４】
他のミクロ電子工学分野と同様にこのようなマイクロアレイに対する最近の関心はより小さい面積の基板からさらに多くの情報を判読し得ることである。このためには単位面積当たりさらに多い量のプローブが固定されることと、同一なハイブリダイゼーション量に対して高い検出強度を具現することが要求される。したがって、このために多様な方法が摸索されているが、現在まで前記条件をあまねく満足させる現実性のある提案は提示されないという状況である。
【特許文献１】大韓民国特許登録  ２００６−０８３１１２
【特許文献２】日本公開特許２００４−３１７３１４公報
【特許文献３】大韓民国特許登録０５３２８１２
【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集積化されたプローブ密度および補強された光検出強度を有するマイクロアレイを提供しようとするものである。
【０００６】
本発明が解決しようとする他の課題は集積化されたプローブ密度および補強された光検出強度を有するマイクロアレイの製造方法を提供しようとするものである。
【０００７】
本発明の課題は以上で言及した課題に制限されず、言及されていないまた他の課題は次の記載から当業者に明確に理解できるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を達成するための本発明による一実施形態によるマイクロアレイは、基板、前記基板上に配置された複数の微細パーティクルであって、前記各微細パーティクルが一定間隔で離隔され配列されている複数の微細パーティクル、および前記各微細パーティクルにカップリングされたプローブを含む。
【０００９】
前記他の技術的課題を達成するための本発明による一実施形態にともなうマイクロアレイの製造方法は、基板を提供し、前記基板上に複数の微細パーティクルであって、前記各微細パーティクルが一定間隔で離隔され配列されている複数の微細パーティクルを配置し、前記各微細パーティクルにプローブをカップリングすることを含む。
【００１０】
その他実施形態の具体的な事項は詳細な説明および図に含まれている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施形態によるマイクロアレイによれば、球形または楕円体形状の微細パーティクルの表面にプローブをカップリングさせるため、単位面積当たりさらに多くの数のプローブをカップリングさせることができる。また、微細パーティクルはフォトニック結晶構造を成すため、同一なハイブリダイゼーション強度にともない検出される光の強度が増加する。したがって、相対的に少ない量のプローブを集積したとしてもハイブリダイゼーションの可否の検出が容易であるという長所がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は添付される図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば明確になるであろう。しかし本発明は以下で開示される実施形態に限定されるものではなく互いに異なる多様な形態で具現され得るものであり、単に本実施形態は本発明の開示が完全なようにし、本発明が属する技術分野で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されるものであり、本発明は請求項の範囲によってのみ定義される。
【００１３】
空間的に相対的な用語の「の下（ｂｅｌｏｗ）」、「の下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下部（ｌｏｗｅｒ）」、「上（ａｂｏｖｅ）」、「上部（ｕｐｐｅｒ）」等は図面に図示されているように一つの素子または構成要素と異なる素子または構成要素との相関関係を容易に記述するために使用され得る。空間的に相対的な用語は図面に図示されている方向に加えて、使用時または動作時に素子の互いに異なる方向を含む用語であると理解しなければならない。明細書全体にかけて同一参照符号は同一構成要素を指称する。
【００１４】
以下、添付された図面を参考として、本発明の実施形態に対して説明する。
【００１５】
図１は本発明による一実施形態にともなうマイクロアレイの平面図である。図２は図１のＩＩ−ＩＩ’線に沿って切断した断面図である。図３は本発明の種々の実施形態によるナノパーティクルを拡大した拡大図である。図４は本発明の他の実施形態によるマイクロアレイの平面図である。
【００１６】
図１ないし図３を参照すれば、本発明の一実施形態にともなうマイクロアレイ１００は基板１１０、基板上に配置された複数の微細パーティクル１２０、および微細パーティクル１２０にカップリングされた多数のプローブ１３０を含む。
【００１７】
基板１１０は例えば、可撓性（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）または剛性（ｒｉｇｉｄ）基板であり得る。適用される可撓性基板の例としてはナイロン、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を挙げることができる。剛性基板ではシリコン基板、ソーダ石灰ガラスから成る透明ガラス基板などが例示され得る。シリコン基板または透明ガラス基板の場合にはハイブリダイゼーション過程の間、非特異的結合がほとんど起きない。また、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パネルの製造工程などで適用されてい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がそのまま適用され得るという長所がある。
【００１８】
基板１１０はプローブセル領域（ＣＲ）およびプローブセル分離領域（ＣＩＲ）を含み得る。基板１１０のプローブセル領域（ＣＲ）とプローブセル分離領域（ＣＩＲ）はそれ自体で、物理的に区分されないこともあるが、プローブ１３０の配置の可否によって区分され得る。言い換えれば、プローブセル領域（ＣＲ）にはプローブ１３０が配置され、プローブセル分離領域（ＣＩＲ）にはプローブ１３０が配置されない。そして、プローブセル領域（ＣＲ）はプローブセル分離領域（ＣＩＲ）により多数個に区分され得る。すなわち、プローブセル領域（ＣＲ）はプローブセル分離領域（ＣＩＲ）によって囲まれ定義される。
【００１９】
基板１１０上のプローブセル領域（ＣＲ）には複数の微細パーティクル１２０が配置されている。微細パーティクル１２０は実質的な球形または楕円体形状を有し得る。
【００２０】
微細パーティクル１２０が概ね球形の形状を有する場合、微細パーティクル１２０は直径（２ｒ）が５０ｎｍないし１０，０００ｎｍのナノパーティクルまたはマイクロパーティクルであり得る。微細パーティクル１２０が概ね楕円体形状を有する場合、微細パーティクル１２０は長径が５０ｎｍないし１０，０００ｎｍのナノパーティクルまたはマイクロパーティクルであり得る。好ましくは各微細パーティクル１２０はすべて同一の直径（２ｒ）または長径を有し得る。このような微細パーティクル１２０は例をあげれば、シリコン酸化物（例えば、ＳｉＯ２）や、チタン酸化物（ＴｉＯ２）等の無機物、メチルメタクリレート（ｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、スチレン（ｓｔｙｒｅｎｅ）、ジメチルシロキサン（ｄｉｍｅｔｈｙｌ  ｓｉｌｏｘａｎｅ）、ビニルアルコール（ｖｉｎｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ）、ヒドロキシメタクリレート（ｈｙｄｒｏｘｙｌｙ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）またはこれらの重合体や共重合体でなされ得る。また、微細パーティクル１２０は以上で列挙された物質を２以上含み成され得る。
【００２１】
各微細パーティクル１２０は例えば、これに制限されるものではないが、単層（ｓｉｎｇｌｅ  ｌａｙｅｒ）で配列され得る。また各微細パーティクル１２０は一定間隔（Ｌ）で配列されている。ここで、前記間隔（Ｌ）とは、隣接する微細パーティクル１２０の中心間距離を意味する。前記観点から具体的に少なくとも一方向に隣接する微細パーティクル１２０間の間隔（Ｌ）は一定であるように配列される。例えば、図１に図示されたように、正四角形構造を単位構造として、これら構造が規則的に反復される碁盤形状で配列され得る。この場合、横および縦方向に隣接する微細パーティクル１２０間の間隔（Ｌ）が一定である。
【００２２】
他の実施形態によるマイクロアレイ１０１では図４に図示されたように、正三角形構造を単位構造とし、これら構造が規則的に反復される形状で配列されもする。この場合、横方向および横方向に±６０°の角度を有する方向で隣接する微細パーティクル１２０間の間隔（Ｌ）は一定である。
【００２３】
さらに、前記した各微細パーティクル１２０は一定間隔（Ｌ）で離隔され配列され得る。ここで、離隔され配列されるというのは、隣接する各微細パーティクル１２０が互いに接触せず、これらの間にスペースが提供されていることを意味する。したがって、図１および図４に図示されたように隣接する微細パーティクル１２０間の間隔（Ｌ）は隣接する微細パーティクル１２０の半径（ｒ）の和より大きくなる。
【００２４】
上記のように一定間隔（Ｌ）で互いに離隔され配列された微細パーティクル１２０はフォトニック結晶構造を成し得る。すなわち、図１または図４に図示されている、一定の屈折率を有する微細パーティクル１２０およびスペース１２２の反復構造はこれらを通過する光の強度を増幅させるフォトニック結晶構造と関係され得る。ここで、スペース１２２は微細パーティクル１２０と屈折率が他のものが好ましく、例えば真空であり得る。他の例として、スペース１２２は空気によって、占有され得る。スペース１２２の最小幅、言い換えれば隣接する微細パーティクル１２０間の最短距離は１０、０００ｎｍ以下であり得る。
【００２５】
フォトニック結晶構造を成す微細パーティクル１２０配列は例えば約１５０ないし２０，０００ｎｍの微細パーティクル１２０の中心間距離（Ｌ）を有し得る。より具体的にフォトニック結晶構造を有する隣接する微細パーティクル１２０の中心間距離（Ｌ）は例えば、次の式で表示され得る。
【数１】
2008197104.tif 000003
【００２６】
ただし、前記式でＬは隣接する微細パーティクルの中心間距離であり、λは蛍光検出された光の波長であり、ｎは自然数である。
【００２７】
前記式を満足する場合、検出された光の波長が十分に増幅される。したがって、微細パーティクル１２０の中心間距離（Ｌ）は蛍光検出される光の波長（λ）によって異なるように決定され得る。蛍光検出される光の波長（λ）は例えば３００ｎｍないし６００ｎｍであり得るが、これに制限されない。一方、微細パーティクル１２０の中心間距離（Ｌ）が前記式に厳密に制限されるものではなく、前記式はそれに近似する場合増幅される程度が優秀であり得ることを例示するだけである。
【００２８】
前記したような各微細パーティクル１２０は表面にプローブ１３０とカップリングし得る官能基（未図示）を含むことができ、前記官能基を通して多数のプローブ１３０と直接、またはリンカー１４０を介在してカップリングされる。
【００２９】
プローブ１３０は例えば、オリゴマープローブであり得る。ここで、オリゴマーとは、共有結合された２つ以上のモノマー（ｍｏｎｏｍｅｒ）から成るポリマー（ｐｏｌｙｍｅｒ）を指称することができる。オリゴマーは例えば、約２ないし５００個のモノマーを含み得る。より具体的な例として、オリゴマーは約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。しかし、本発明で言及されるオリゴマーは前記例示された数値に制限されず、当業界でオリゴマーと指称されるものをすべて含む。
【００３０】
オリゴマープローブのモノマーは例をあげれば、ヌクレオシド、ヌクレオチド、アミノ酸、またはペプチドであり得る。
【００３１】
前記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み得る。前記塩基としてはアデニン（Ａ）、グアニン（Ｇ）、チミン（Ｔ）、シトシン（Ｃ）や、ウラシル（Ｕ）等が例示され得る。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およびデオキシリボース糖を含むだけでなく、一つ以上のヒドロキシル基がハロゲン原子または脂肪族に置換されたりエーテル、アミン等の官能基が結合した修飾された糖を含み得る。
【００３２】
前記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（ｎｏｎｃｈｉｒａｌ）型アミノ酸だけでなく、修飾アミノ酸（ｍｏｄｉｆｉｅｄ  ａｍｉｎｏ  ａｃｉｄ）、またはアミノ酸類似体（ａｎａｌｏｇ）等であり得る。
【００３３】
前記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指称する。
【００３４】
したがって、前記プローブ（オリゴマープローブ）１３０は２つ以上のヌクレオシド、ヌクレオチド、アミノ酸、ペプチド等でなされ得る。
【００３５】
微細パーティクル１２０とプローブ１３０の間のカップリングをリンカー１４０が媒介する場合、リンカー１４０は微細パーティクル１２０とカップリングされ得る官能基およびプローブ１３０とカップリングされ得る官能基を同時に含む物質でなされ得る。リンカー１４０はハイブリダイゼーションのための空間的マージンを提供する機能をすることができ、これのためにリンカー１４０の長さは例えば、６ないし５０ａｔｏｍｓであり得る。しかし、以上の例示に制限されるものではない。
【００３６】
一方、図面に図示されなかったが、本発明の種々の実施形態は基板上のプローブセル分離領域（ＣＩＲ）に微細パーティクル１２０が残留するのを含む。しかし、この場合でもプローブセル分離領域（ＣＩＲ）上の微細パーティクル１２０には前記したプローブ１３０がカップリングされないことが好ましい。
【００３７】
前記したように微細パーティクル１２０は例えば、球形や楕円体から成り、プローブ１３０は微細パーティクル１２０の表面に位置する官能基とカップリングされるため、プローブ１３０は基板１１０面を除外した微細パーティクル１２０のすべての方向でカップリングされる。すなわち、図３に図示されたように、基板１１０の上側方向にだけカップリングされるのではなく、基板の水平方向とその間の方向でもカップリングされる。すなわち、球形や楕円体の立体微細パーティクル１２０は２次元的構造より表面積が広いため、単位面積当たりカップリングされるプローブ１３０の数も増加する。したがって、プローブ１３０の集積度が向上し得ることを理解し得るものである。
【００３８】
さらに、前記したように、微細パーティクル１２０はフォトニック結晶構造を成すため、同一なハイブリダイゼーション強度によって検出される光の強度が増加する。したがって、相対的に少ない量のプローブ１３０を集積してもハイブリダイゼーションの可否検出が容易であるという長所がある。
【００３９】
以下、本発明の他の実施形態によるマイクロアレイについて説明する。以下の実施形態で、前記した図１ないし図３の実施形態と同一な構造や構成要素に対しては重複説明を省略・簡略化するものとし、差異点を中心に説明する。図５ないし図９は本発明の他の実施形態によるマイクロアレイの断面図である。
【００４０】
まず、図５に例示されているマイクロアレイ１０２は基板１１０上のプローブセル分離領域（ＣＩＲ）に第１マスクパターン２１０が形成されている点が図２のマイクロアレイ１００と異なる。すなわち、基板１１０自体の形状でプローブセル領域（ＣＲ）とプローブセル分離領域（ＣＩＲ）が明確に区分されるものではないが、プローブセル分離領域（ＣＩＲ）に第１マスクパターン２１０が形成されることによって、プローブセル領域（ＣＲ）を物理的に限定する。第１マスクパターン２１０はプローブセル分離領域（ＣＩＲ）をすべて覆い得るが、プローブセル分離領域（ＣＩＲ）の一部面だけを覆い得る。すなわち、種々の実施形態による第１マスクパターン２１０は基板のプローブセル分離領域（ＣＩＲ）の一部分を露出する。
【００４１】
第１マスクパターン２１０は例をあげれば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜などから成り得て、後続工程時に相互作用（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）問題がないならばフォトレジスト膜から成され得る。しかし、以上の例示に制限されるものではない。
【００４２】
本発明の種々の実施形態によるマイクロアレイは基板が基板表面からリセスされたリセスパターンを含む。例示的に、図６に図示されたようにマイクロアレイ１０３内に含まれたリセスパターン（Ｒ）はプローブセル領域（ＣＲ）内に配置され得る。リセスパターン（Ｒ）から相対的に突出した基板１１２の表面（ｓ）はプローブセル分離領域（ＣＩＲ）に配置される。このような構造から進めて、プローブセル領域（ＣＲ）とプローブセル分離領域（ＣＩＲ）は物理的なパターンに区分され得るようになる。しかし、本実施形態がプローブセル領域（ＣＲ）がリセスパターン（Ｒ）と一対一で対応され、プローブセル分離領域（ＣＩＲ）が相対的に突出した基板１１２の表面（ｓ）と一対一で対応される場合にだけ限定されるものではない。すなわち、前記した図５の実施形態と類似するように、突出した基板１１２の表面（ｓ）はプローブセル分離領域（ＣＩＲ）の一部分だけを占有し、プローブセル分離領域（ＣＩＲ）の他の一部分はリセスパターン（Ｒ）から成り得る。
【００４３】
図７の実施形態によるマイクロアレイ１０４は基板１１４が基板１１４表面（ｓ）からリセスされたリセスパターン（Ｒ）を含むことは図６の実施形態と同一であるが、リセスパターン（Ｒ）は図６の実施形態とは反対にプローブセル分離領域（ＣＩＲ）に配置され、相対的に突出した基板１１４の表面（ｓ）がプローブセル領域（ＣＲ）に配置される。したがって、リセスパターン（Ｒ）を含むプローブセル分離領域（ＣＩＲ）は物理的にプローブセル領域（ＣＲ）を区分する。
【００４４】
図８および図９の実施形態は図７の実施形態から進めて、プローブセル分離領域（ＣＩＲ）に位置するリセスパターン（Ｒ）を埋める分離膜２２０、２３０を含む場合を例示する。すなわち、本発明の種々の実施形態によるマイクロアレイ１０５は図８に図示されたようにリセスパターン（Ｒ）を埋めると同時に基板１１４の表面（ｓ）から上側に突出した分離膜２２０を含み得る。前記分離膜２２０はＬＯＣＯＳ膜であり得る。本発明の他の種々の実施形態によるマイクロアレイ１０６は図９に図示されたようにリセスパターン（Ｒ）を埋め、上面が基板１１４の表面（ｓ）と同一なレベルで平坦化されている分離膜２３０を含み得る。前記分離膜２３０はＳＴＩ膜であり得る。しかし、前記分離膜２２０、２３０が以上で列挙された例示的な膜から、いかなる制限も受けないことは自明である。
【００４５】
以下、前記したようなマイクロアレイを製造する方法に対して説明する。
【００４６】
まず、図２に図示されたマイクロアレイを製造する方法に対して説明する。図１０ないし図１５は図２に図示されたマイクロアレイの製造方法を説明するための工程段階別断面図である。
【００４７】
図１０を参照すれば、基板１１０を提供して、基板１１０上に第１マスクパターン２１０を形成する。第１マスクパターン２１０はプローブセル分離領域（ＣＩＲ）を覆い、プローブセル領域（ＣＲ）を露出するように形成される。第１マスクパターン２１０は例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜またはフォトレジスト膜などから成され得る。
【００４８】
図１１を参照すれば、基板１１０上に微細パーティクル前駆体１２０ａを提供する。微細パーティクル前駆体１２０ａは例をあげれば、シリコン酸化物（例えば、ＳｉＯ２）でも、チタン酸化物（ＴｉＯ２）等の無機物、メチルメタクリレート（ｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、スチレン（ｓｔｙｒｅｎｅ）、ジメチルシロキサン（ｄｉｍｅｔｈｙｌ  ｓｉｌｏｘａｎｅ）、ビニルアルコール（ｖｉｎｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ）、ヒドロキシメタクリレート（ｈｙｄｒｏｘｙｌｙ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）またはこれらの重合体や共重合体から成され得る。また、微細パーティクル前駆体１２０ａは以上で列挙された物質を２以上含み成され得る。
【００４９】
微細パーティクル前駆体１２０ａは球形の形状を有すものの、すべて同一な直径を有すことが好ましい。例えば、約１５０ないし２０，０００ｎｍの直径を有し得る。しかし、本実施形態は微細パーティクル前駆体１２０ａが楕円体の形状を有すことを排除しない。
【００５０】
微細パーティクル前駆体１２０ａは例えば、微細パーティクル前駆体１２０ａをアルコールなどのような溶媒に分散させた分散液の形態で提供され得る。分散濃度は例えば０．１％ないし１０％であり得る。分散液の形態で提供されている場合、スピンコーティングまたはスリットコーティングの方法が利用され得る。スピンコーティングの場合、約２００ないし１，０００ｒｐｍの速度でコーティングされ得る。
【００５１】
分散液の提供は微細パーティクル前駆体１２０ａが単層（ｓｉｎｇｌｅ  ｌａｙｅｒ）に配置される条件で遂行されるのが好ましい。前記のようなスピンコーティングは、微細パーティクル前駆体１２０ａの単層配置を調節するのに有利な場合がある。
【００５２】
続いて、微細パーティクル前駆体１２０ａを凝集するために提供された微細パーティクル前駆体１２０ａをアニーリングする。アニーリング温度は例えば、約３００ないし１，０００℃であり得る。アニーリング時間は例えば、約５ないし２４時間であり得る。アニーリング温度および時間に対する本発明による一実施形態は各々５００℃および１２時間の場合を含む。
【００５３】
図１２を参照すれば、微細パーティクル前駆体１２０ａのアニーリングによって、微細パーティクル前駆体１２０ａは凝集し、各微細パーティクル前駆体１２０ａが互いに離隔されておらず密着し接触するようになる。本発明の種々の実施形態で、微細パーティクル前駆体１２０ａの凝集によって隣接する微細パーティクル前駆体１２０ａの中心間距離は微細パーティクル前駆体１２０ａの半径の２倍となる。したがって、微細パーティクル前駆体１２０ａのサイズが同じ場合、隣接するファインパーテクル前駆体１２０ａの中心間距離は一定になる。
【００５４】
好ましい実施形態ではプローブセル領域（ＣＲ）の微細パーティクル前駆体１２０ａは第１マスクパターン２１０の間でプローブセル領域（ＣＲ）の中央部に向かって凝集する。したがって、第１マスクパターン２１０の周辺部には微細パーティクル前駆体１２０ａが位置しないこともあり得る。前記したように、プローブセル領域（ＣＲ）とプローブセル分離領域（ＣＩＲ）を微細パーティクルにカップリングされたプローブの有無で区別する時、第１マスクパターン２１０の周辺部は微細パーティクル前駆体１２０ａが存在しなければ、前記領域はプローブセル分離領域（ＣＩＲ）に分類される。すなわち、プローブセル分離領域（ＣＩＲ）は第１マスクパターン２１０によって覆われていない露出した領域を含み得る。
【００５５】
図１３を参照すれば、選択的に第１マスクパターン２１０を除去する。第１マスクパターン２１０の除去は第１マスクパターン２１０を成す物質によって相異し得る。例えば、第１マスクパターン２１０がシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜などで成された場合、湿式エッチングなどの方法で除去され得る。第１マスクパターン２１０がフォトレジスト膜から成された場合、アッシングやストリップ工程によって第１マスクパターン２１０が除去され得る。第１マスクパターン２１０の除去はプローブセル領域（ＣＲ）に位置する微細パーティクル前駆体１２０ａをアタックしない条件で遂行されるのが好ましい。したがって、種々の実施形態では第１マスクパターン２１０をフォトレジスト膜で形成し、アッシングやストリップ工程によって除去されることが推薦される。このような第１マスクパターン２１０の除去は図１１の段階で第１マスクパターン２１０上に配置され得る微細パーティクル前駆体１２０ａを共に除去することを随伴し得る。
【００５６】
一方、図５のマイクロアレイ１０２と共に、最終構造物に第１マスクパターン２１０が残留するようにするためには前記した第１マスクパターン２１０除去の段階は省略され得るはもちろんである。
【００５７】
図１４を参照すれば、微細パーティクル前駆体１２０ａをダウンサイジングし、微細パーティクル１２０を形成する。微細パーティクル前駆体１２０ａのダウンサイジングは例えば、等方性エッチングでなされ得る。前記等方性エッチングではＨＦを利用した湿式エッチングが例示される。このような等方性エッチングで微細パーティクル前駆体１２０ａはすべての方向でダウンサイジングされるが、その形状の観点では微細パーティクル前駆体１２０ａの形状が概ね維持されると言える。すなわち、微細パーティクル前駆体１２０ａが球形形状を有する場合、微細パーティクル１２０の場合にも球形で形成され、微細パーティクル前駆体１２０ａが楕円体形状を有する場合、微細パーティクル１２０も楕円体形状を有し得る。しかし、等方性エッチングの細部的な工程条件によっては微細パーティクル前駆体１２０ａから微細パーティクル１２０への転換がその形状の差異を誘発し得る。例をあげれば、球形の微細パーティクル前駆体１２０ａを等方性エッチングすることによって、楕円体の微細パーティクル１２０が形成され得る。好ましくは微細パーティクル１２０の形状が球形であると仮定する時、前記等方性エッチングから変形される形状の差異を勘案し、微細パーティクル前駆体１２０ａの形状を設定することが考慮され得る。
【００５８】
微細パーティクル前駆体１２０ａのダウンサイジングで形成された微細パーティクル１２０は例をあげれば、５０ｎｍないし１０，０００ｎｍの直径または長径を有する球形または楕円体であり得る。この時、好ましくは各微細パーティクル１２０のサイズは同一である。このようにダウンサイジングされた微細パーティクル１２０はこれ以上隣接する微細パーティクル１２０と密着され接触せず、互いに離隔される。前記したように隣接する微細パーティクル前駆体１２０ａの中心間距離が一定の場合、ダウンサイジングされた微細パーティクル１２０でも中心間距離は変わりないため、各微細パーティクル１２０は一定間隔で離隔され配列される。前記の観点で、隣接する微細パーティクル１２０の中心間距離（Ｌ）は微細パーティクル前駆体１２０ａの直径と実質的に同一であり得る。すなわち、隣接する微細パーティクルの中心間距離（Ｌ）は約１５０ないし２０，０００ｎｍであり得る。
【００５９】
この時、離隔されたスペースは微細パーティクル１２０とは屈折率が異なる空気によって占有される。このような微細パーティクル１２０およびスペース構造は前記したように光検出強度を増幅させるフォトニック結晶構造を成すようになる。スペースの最小幅、言い換えれば隣接する微細パーティクル間の最短距離は１０，０００ｎｍ以下であり得る。一方、本段階や後続段階で、選択的に前記基板１１０上に微細パーティクル前駆体１２０ａの分散液から由来する溶媒が残留する場合、スピンドライなどを利用して残留溶媒を除去することをさらに含み得る。
【００６０】
図１５を参照すれば、微細パーティクル１２０の表面を活性化し、微細パーティクル１２０の表面にプローブとカップリングし得る官能基１２５を露出する。表面活性化の方法では例えば、微細パーティクル１２０を硫酸（Ｈ２ＳＯ４）で約１時間クリーニング処理することを挙げることができる。例えば微細パーティクル１２０がシリコン酸化物から成る場合、前記のような硫酸クリーニングによって、微細パーティクル１２０の表面にシラノール（−ＳｉＯＨ）基が露出され得る。
【００６１】
改めて図２を参照すれば、引続き、官能基１２５が露出された微細パーティクル１２０にプローブ１３０をカップリングする。プローブ１３０はプローブ用モノマーのインサイチュ合成によってカップリングされ得る。また、プローブのカップリングはリンカーによって媒介され得る。プローブの合成およびカップリングに対するより具体的な方法は当業界に広く公知されている方法から容易に類推され得るものであるため、その説明は省略するものとする。前記したプローブのカップリングの結果、図２に図示されたようなマイクロアレイが完成される。
【００６２】
図１６は図６に図示されたマイクロアレイの製造方法を説明するための工程段階別の断面図である。
【００６３】
本実施形態は基板上に第１マスクパターン２１０を形成する段階までは図１０と実質的に同一である。続いて、図１６を参照すれば、第１マスクパターン２１０をエッチングマスクとして利用し、露出した基板１１０の表面をエッチングする。前記エッチングによって基板１１２のプローブセル領域（ＣＲ）には基板１１２の表面（ｓ）からリセスされたリセスパターン（Ｒ）が形成される。後続工程は基板１１０がプローブセル領域（ＣＲ）にリセスパターン（Ｒ）を具備することを除外しては図１１ないし図１５を参照し、説明した実施形態と実質的に同一なため、その説明は省略する。
【００６４】
図１７ないし図１９は図７に図示されているマイクロアレイの製造方法を説明するための工程段階別の断面図である。
【００６５】
図１７を参照すれば、まず、基板１１０を提供する。次に、基板１１０上に第２マスクパターン２４０を形成する。第２マスクパターン２４０は基板１１０上のプローブセル領域（ＣＲ）を覆い、プローブセル分離領域（ＣＩＲ）を露出するように形成される。その以外のことは前記した第１マスクパターン２１０と実質的に同一である。
【００６６】
図１８を参照すれば、第２マスクパターン２４０をエッチングマスクとして利用し、露出した基板の表面をエッチングする。前記エッチングによって基板１１４のプローブセル分離領域（ＣＩＲ）には基板１１４の表面（ｓ）からリセスされたリセスパターン（Ｒ）が形成される。次に、第２マスクパターン２４０を除去する。続いて、図１１ないし図１５を参照して説明したことと実質的に同一な方法で後続工程を行い、図７に図示されたマイクロアレイを完成する。
【００６７】
図１８の段階後に、選択的に図１９に図示されたように、第３マスクパターン２５０を形成することをさらに含み得る。第３マスクパターン２５０は前記した第１マスクパターン２１０と実質的に同一であるものの、図１８の段階で形成されたリセスパターン（Ｒ）を埋めることでもあり得る。図７のマイクロアレイ１０４を製造するためには第３マスクパターン２５０は後続工程で除去される。一方、後続工程で第３マスクパターン２５０が除去されず分離膜（図８の２２０）として残留するようになれば、図８のマイクロアレイ１０５と実質的に同一な構造が形成され得て、第３マスクパターン２５０を平坦化し分離膜（図９の２３０）として部分残留させるようになれば、図９のマイクロアレイ１０６と実質的に同一な構造が完成され得る。
【００６８】
一方、図面で図示しなかったが、図８のマイクロアレイ１０５はまた、ＬＯＣＯＳ工程を利用して形成され得る。また、図９のマイクロアレイ１０６はＳＴＩ工程を利用して形成され得る。以上の工程は本技術分野で広く知られているため、具体的な説明は省略する。
【００６９】
以上、添付された図面を参照して、本発明の実施形態を説明したが、本発明が属する技術分野で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の特徴を変更せず、他の具体的な形態で実施されるということを理解し得るであろう。そのため以上で記述した実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的ではないものと理解しなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施形態によるマイクロアレイの平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ’線に沿って切断した断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態によるマイクロアレイの平面図である。
【図４】本発明の種々の実施形態によるナノパーティクルを拡大した拡大図である。
【図５】本発明の他の実施形態によるマイクロアレイの断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態によるマイクロアレイの断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態によるマイクロアレイの断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態によるマイクロアレイの断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態によるマイクロアレイの断面図である。
【図１０】図２に図示されたマイクロアレイの製造方法を説明するための工程段階別断面図である。
【図１１】図２に図示されたマイクロアレイの製造方法を説明するための工程段階別断面図である。
【図１２】図２に図示されたマイクロアレイの製造方法を説明するための工程段階別断面図である。
【図１３】図２に図示されたマイクロアレイの製造方法を説明するための工程段階別断面図である。
【図１４】図２に図示されたマイクロアレイの製造方法を説明するための工程段階別断面図である。
【図１５】図２に図示されたマイクロアレイの製造方法を説明するための工程段階別断面図である。
【図１６】図６に図示されたマイクロアレイの製造方法を説明するための工程段階別断面図である。
【図１７】図７に図示されているマイクロアレイの製造方法を説明するための工程段階別断面図である。
【図１８】図７に図示されているマイクロアレイの製造方法を説明するための工程段階別断面図である。
【図１９】図７に図示されているマイクロアレイの製造方法を説明するための工程段階別断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１００  マイクロアレイ
１１０  基板
１２０  微細パーティクル
１３０  プローブ
１４０  リンカー
【図１】
2008197104.tif 000004
【図２】
2008197104.tif 000005
【図３】
2008197104.tif 000006
【図４】
2008197104.tif 000007
【図５】
2008197104.tif 000008
【図６】
2008197104.tif 000009
【図７】
2008197104.tif 000010
【図８】
2008197104.tif 000011
【図９】
2008197104.tif 000012
【図１０】
2008197104.tif 000013
【図１１】
2008197104.tif 000014
【図１２】
2008197104.tif 000015
【図１３】
2008197104.tif 000016
【図１４】
2008197104.tif 000017
【図１５】
2008197104.tif 000018
【図１６】
2008197104.tif 000019
【図１７】
2008197104.tif 000020
【図１８】
2008197104.tif 000021
【図１９】
2008197104.tif 000022