(57)【要約】【課題】ナノポアを用いた遺伝子の解析に用いられるのに好適な遺伝子解析用配線基板の製造方法を提供すること。【解決手段】第１の絶縁層２上に検出用電極９を形成し、次に第１の絶縁層２上および検出用電極９上に、検出用電極９の上面中央部を露出させる第１の開口部１１ａを有する第２の絶縁層３ａを形成し、次に第１の開口部１１ａ内をめっき金属１４で充填し、次に第１の絶縁層３ａ上およびめっき金属１４上に、第１の開口部１１ａよりも小さな径を有する第２の開口部１１ｂを有する第３の絶縁層３ｂを、第３の絶縁層３ｂにおける第２の開口部１１ｂの周辺部が第１の開口部１１ａ上に突き出るようにして形成し、最後に第１の開口部１１ａ内のめっき金属１４を選択的にエッチング除去することにより第１の開口部１１ａおよび第２の開口部１１ｂから成る検出用凹部Ｃを検出用電極９上に形成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の絶縁層上に検出用電極を形成する工程と、前記第１の絶縁層上および検出用電極上に、該検出用電極の上面中央部を露出させる第１の開口部を有する第２の絶縁層を形成する工程と、前記第１の開口部内をめっき金属で充填する工程と、前記第１の絶縁層上および前記めっき金属上に、前記第１の開口部よりも小さな径を有する第２の開口部を有する第３の絶縁層を、該第３の絶縁層における前記第２の開口部の周辺部が前記第１の開口部上に突き出るようにして形成する工程と、前記第１の開口部内の前記めっき金属を選択的にエッチング除去することにより前記第１の開口部および第２の開口部から成る検出用凹部を前記検出用電極上に形成する工程と、を行なうことを特徴とする遺伝子解析用配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遺伝子を解析するために用いられる遺伝子解析用配線基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、遺伝子を解析する技術は、急速な進歩を遂げている。このような遺伝子を解析する技術の中で、ナノポアを用いた遺伝子の解析方法が注目されている。このナノポアを用いた遺伝子の解析方法は、遺伝子の分子よりも僅かに大きなサイズの細孔であるナノポアを遺伝子が通過する際の電流の変化を検出して遺伝子の塩基配列を読み取るものである。
【０００３】
このような遺伝子の解析に用いられる遺伝子解析用配線基板の例を図５に示す。図５に示すように、従来の遺伝子解析用配線基板２００は、コア用の絶縁板２１の上下面にビルドアップ用の絶縁層２２，２３が順次積層されている。絶縁板２１には、複数のスルーホール２４が形成されており、絶縁基板２１の上下面およびスルーホール２４内には、コア用の導体層２５が被着されている。絶縁層２２には、複数のビアホール２６が形成されており、絶縁層２２の表面およびビアホール２６内には、ビルドアップ用の導体層２７が被着されている。上面側の導体層２７の一部は、検出用電極２８を形成している。検出用電極２８は、遺伝子の塩基配列に対応して発生する電流を検出するためのものである。また、導体層２７の別の一部は、外部接続端子２９を形成している。外部接続端子２９は、検出用電極２８を外部の解析装置に電気的に接続するためのものである。上面側の絶縁層２３は、検出用電極２８の上面中央部を露出させる開口部３０を有している。この開口部３０の内面と検出用電極２８の上面とで検出用凹部Ｃが形成されている。さらに絶縁層２３は、外部接続端子２９を露出させる開口部３１を有している。
【０００４】
そして、図６に示すように、検出用凹部Ｃを覆うようにしてナノポアＰを有する薄い膜Ｍを被着するとともに遺伝子ＧがナノポアＰを通過する際にその塩基配列に応じて発生する電流を検出用電極２８で検出し、その電流を外部の解析装置で解析することによって遺伝子Ｇの塩基配列を特定することができる。
【０００５】
しかしながら、このような遺伝子解析用配線基板２００においては、検出用凹部Ｃを覆う膜Ｍは、薄いため破損しやすい。また、遺伝子ＧがナノポアＰを通過する際にその塩基配列に応じて発生する電流の検出感度を高めるためには、膜Ｍによる静電容量が小さいことが要求される。
【０００６】
そこで、検出用凹部Ｃの下部の内径はそのままにしておくとともに、検出用凹部Ｃの上部の開口径を小さくすることにより膜Ｍの破損の危険性を低減するとともに膜Ｍによる静電容量を小さいものとすることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国公開公報２０１１／０１２０８９０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、ナノポアを用いた遺伝子の解析方法に用いられるのに好適な遺伝子解析用配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の遺伝子解析用配線基板の製造方法は、第１の絶縁層上に検出用電極を形成する工程と、前記第１の絶縁層上および検出用電極上に、該検出用電極の上面中央部を露出させる第１の開口部を有する第２の絶縁層を形成する工程と、前記第１の開口部内をめっき金属で充填する工程と、前記第１の絶縁層上および前記めっき金属上に、前記第１の開口部よりも小さな径を有する第２の開口部を有する第３の絶縁層を、該第３の絶縁層における前記第２の開口部の周辺部が前記第１の開口部上に突き出るようにして形成する工程と、前記第１の開口部内の前記めっき金属を選択的にエッチング除去することにより前記第１の開口部および第２の開口部から成る検出用凹部を前記検出用電極上に形成する工程と、を行なうことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の遺伝子解析用配線基板の製造方法によれば、第１の絶縁層の上面に検出用電極の上面中央部を露出させる第１の開口部を有する第２の絶縁層を形成した後、第１の開口部内をめっき金属で充填し、次に第１の絶縁層上および第１の開口部内のめっき金属上に、第１の開口部よりも小さな径を有する第２の開口部を有する第３の絶縁層を、第２の開口部の周辺部が第１の開口部上に突き出るようにして形成し、最後に第１の開口部内のめっき金属を選択的にエッチング除去することにより検出用電極の上に検出用凹部を形成することから、開口部が小さく内部が広い形状の検出用凹部を検出用電極の上に良好に形成することができる。その結果、検出用凹部上に配置されるナノポアを有する膜における破損の危険性が低いとともに膜による静電容量を小さいものとすることができ、それによりナノポアを用いた遺伝子の解析方法に用いられるのに好適な遺伝子解析用配線基板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明により製造される遺伝子解析用配線基板の一例を示す概略断面図である。
【図２】図２は、図１に示す遺伝子解析用配線基板の上面図である。
【図３】図３は、図１に示す遺伝子解析用配線基板の要部拡大断面模式図である。
【図４】図４は、本発明を説明するための工程毎の概略断面図である。
【図５】図５は、従来の遺伝子解析用配線基板を示す概略断面図である。
【図６】図６は、図５に示す遺伝子解析用配線基板の要部拡大断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明を図１〜図４を基にして説明する。図１は、本発明により製造される遺伝子解析用配線基板１００を示す。遺伝子解析用配線基板１００は、コア用の絶縁板１の上下面に絶縁層２および絶縁層３を順次積層して成る。
【００１３】
絶縁板１は、例えばガラス繊維束を縦横に織ったガラスクロスにビスマレイミドトリアジン樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた電気絶縁材料から成る。絶縁板１の厚みは１００〜１０００μｍ程度である。また、絶縁板１の上面から下面にかけては直径が１００〜３００μｍ程度のスルーホール４が形成されている。
【００１４】
絶縁板１の上下面およびスルーホール４の内壁にはコア用の導体層５が被着されている。導体層５は、例えば厚みが５〜２５μｍ程度の銅箔や銅めっき層等の良導電性の金属材料から成る。さらに、導体層５が被着されたスルーホール４の内部はエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂から成る孔埋め樹脂６により充填されている。
【００１５】
このような絶縁板１および導体層５は、以下のようにして形成される。先ず、ガラスクロスに熱硬化性樹脂を含浸させた樹脂板の上下両面に厚みが５〜３５μｍ程度の銅箔が被着された両面銅張板を準備する。次に、両面銅張板にドリル加工やレーザ加工によりスルーホール４を穿孔する。次に、スルーホール４内をデスミア処理した後、スルーホール４内および上下の銅箔表面に無電解銅めっき層および電解銅めっき層を順次被着させる。無電解銅めっき層の厚みは０．１〜１μｍ程度、電解銅めっき層の厚みは５〜２５μｍ程度とする。次に、電解銅めっき層が施されたスルーホール４の内部に孔埋め樹脂６を充填する。孔埋め樹脂６の充填は、ペースト状の熱硬化性樹脂をスクリーン印刷法によりスルーホール４内に充填した後、それを熱硬化させることにより行なう。充填された孔埋め樹脂６は、その上下端を上下面の銅めっき層とともに研磨することにより平坦化する。次に、平坦化された孔埋め樹脂６の上下端面および上下面の銅めっき層上に無電解銅めっき層および電解銅めっき層を順次被着する。無電解銅めっき層の厚みは０．１〜１μｍ程度、電解銅めっき層の厚みは５〜２５μｍ程度とする。最後に、銅箔およびその上の銅めっき層を周知のサブトラクティブ法によりパターン加工して導体層５を形成する。
【００１６】
絶縁層２は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含む絶縁材料から成る。絶縁層２の厚みは３０〜５０μｍ程度であり、絶縁層２の上面から下面にかけては直径が５０〜１００μｍ程度のビアホール７が形成されている。このような絶縁層２は、例えば以下のようにして形成される。まず、導体層５が被着形成された絶縁板１の上下面に熱硬化性の樹脂フィルムを積層する。積層には真空プレス機を用いる。樹脂フィルムは、未硬化の熱硬化性樹脂成分と無機絶縁フィラーとを含んでいる。最後に、樹脂フィルムを熱硬化させた後、その表面からレーザ加工を施してビアホール７を穿孔することにより絶縁層２が形成される。なお、ビアホール７を穿孔した後は、必要に応じてデスミア処理やソフトエッチング処理を施す。
【００１７】
絶縁層２の表面およびビアホール７内には導体層８が被着されている。導体層８は、厚みが５〜２５μｍ程度の銅めっき層から成る。導体層８の一部は、上面側の絶縁層２の表面において遺伝子の塩基配列に応じた電流を検出するための検出用電極９を形成している。検出用電極９は直径が５０〜２００μｍ程度の円形であり、図２に示すように、マトリックス状に配設されている。検出用電極９の配列ピッチは、１００〜３００μｍ程度である。また、導体層８の一部は、上下両方の絶縁層２の表面において外部の解析装置に接続される外部接続端子１０を形成している。これらの検出用電極９と外部接続端子１０とは、所定のもの同士が導体層５や８を介して互いに電気的に接続されている。
【００１８】
このような導体層８は、以下のようにして形成される。まず、絶縁層２の表面およびビアホール７内に、無電解銅めっき層を被着させる。無電解銅めっき層の厚みは０．１〜１μｍ程度とする。次に、無電解銅めっき層の上に、導体層８のパターンに対応した開口部を有するめっきレジスト層を被着する。めっきレジスト層は感光性を有するレジスト用の樹脂フィルムを無電解銅めっき層上に貼着するとともに周知のフォトリソグラフィ技術を採用して所定のパターンに露光および現像することにより形成する。次にめっきレジスト層の開口内に露出する無電解銅めっき層の上に電解銅めっき層を被着する。電解銅めっき層の厚みは、５〜２５μｍ程度とする。最後に、めっきレジスト層を剥離除去した後、電解銅めっき層から露出する無電解銅めっき層をエッチング除去することにより導体層８が形成される。
【００１９】
絶縁層３は、絶縁層２と同じ電気絶縁材料あるいは異なる絶縁材料から成る。絶縁層３の厚みは、検出用電極９上において２０〜１４０μｍ程度である。絶縁層３には、検出用電極９の上面中央部上に開口部１１が形成されている。この開口部１１の内面と検出用電極９の上面とで検出用凹部Ｃが形成されている。さらに絶縁層３には、外部接続端子１０を露出させる窓部１２が形成されている。窓部１２は外部接続端子１０を露出させるのに十分な大きさに形成されている。
【００２０】
このような絶縁層３は、以下のようにして形成される。先ず、導体層８が被着された絶縁層２の表面に感光性を有する熱硬化性の樹脂層を積層する。積層には樹脂ペーストを塗布した後に乾燥させる方法と、樹脂フィルムを真空プレス機を用いて貼着する方法とがある。次に、積層された感光性の樹脂層にフォトリソグラフィ技術を採用して開口部１１および窓部１２を有するように露光および現像処理を施し、最後に、樹脂層を熱硬化させることにより絶縁層３が形成される。あるいは、絶縁層２の表面に熱硬化性の樹脂フィルムを貼着して熱硬化させた後、その表面からレーザ加工を施して開口部１１や窓部１２を形成してもよい。なお、開口部１１を形成する方法については、後で詳細に説明する。
【００２１】
ところで、本発明による遺伝子解析用配線基板１００においては、図３に要部拡大断面模式図で示すように、検出用凹部Ｃを形成するための絶縁層３は、下面側の絶縁層３ａと上面側の絶縁層３ｂとの２層構造をしている。そして検出用凹部Ｃは、検出用電極９側の大径部１１ａと絶縁層３の表面側の小径部１１ｂとを備えている。絶縁層３ａの厚みは検出用電極９の上で１０〜７０μｍ程度であり、絶縁層３ｂの厚みは１０〜７０μｍ程度である。また大径部１１ａは、直径が５０〜１５０μｍ程度の略円筒形状であり、小径部１１ｂは、直径が５〜１００μｍ程度の略円筒形状である。なお、大径部１１ａの直径は、小径部１１ｂの直径よりも２０〜１００μｍ程度大きくなっている。そして、この検出用凹部Ｃを覆うようにして絶縁層３上に脂質二重膜から成る膜Ｍが被着される。膜Ｍには、ナノポアＰが形成されている。ナノポアＰは、遺伝子Ｇが一本通過できる程度の微細な径の孔である。このナノポアＰを遺伝子Ｇが通過する際に、遺伝子Ｇの塩基配列に応じて発生する電流を検出用電極９で検出し、その電流を外部接続端子１０に接続された外部の解析装置で解析することによって遺伝子Ｇの塩基配列を特定することができる。外部接続端子１０と外部の解析装置との接続は、外部解析装置に外部接続端子１０に対応したソケットを設けておき、そのソケットに外部接続端子１０が形成された端部を挿入することによって行なわれる。
【００２２】
このように、本発明による遺伝子解析用配線基板１００によれば、検出用凹部Ｃが検出用電極９側の大径部１１ａと絶縁層３の表面側の小径部１１ｂとを備えており、この小径部１１ｂを形成する絶縁層３ｂ上に膜Ｍが被着されることから、検出用凹部Ｃの開口を覆う膜Ｍの面積が小さいものとなるので膜Ｍにおける破損の危険性を低減できるとともに、膜Ｍによる静電容量を小さいものとすることができる。
【００２３】
なお、本例の遺伝子解析用配線基板においては、検出用電極９の表面にめっき金属層１３が被着されている。このめっき金属層１３は、例えば厚みが２〜１０μｍのニッケルめっき層と厚みが０．０２〜０．１μｍの金めっき層とを順次被着させた複合めっき層から成り、例えば無電解めっき法により形成されている。このようなめっき金属層１３を有することによって、検出用凹部Ｃ内に検出用電極９から銅イオンが溶出することを有効に防止している。検出用凹部Ｃ内に銅イオンが溶出すると、遺伝子ＧがナノポアＰを通過する際にその塩基配列に応じて発生する電流を正確に検出することが困難となる。
【００２４】
次に、本発明の遺伝子解析用配線基板の製造方法を説明する。先ず、図４（ａ）に示すように、絶縁層２の上面に検出用電極９を形成する。検出用電極９の表面にはニッケルめっき層および金めっき層から成るめっき金属層１３を被着させておく。
【００２５】
次に、図４（ｂ）に示すように、絶縁層２上および検出用電極９上に、検出用電極９の上面中央部を露出させる開口部１１ａを有する絶縁層３ａを形成する。開口部１１ａの直径は、上述したように、５０〜１５０μｍ程度である。また、絶縁層３ａの厚みは、上述したように、検出用電極９上で１０〜７０μｍ程度である。このような絶縁層３ａは、例えば、感光性を有する熱硬化性樹脂のペーストまたはフィルムを、検出用電極９が形成された絶縁層２の上面に被着し、次にそのペーストやフィルムをフォトリソグラフィ技術により開口部１１ａを有するパターンに露光および現像した後、熱硬化させることによる形成される。あるいは、感光性を有しない熱硬化性樹脂のペーストまたはフィルムを、検出用電極９が形成された絶縁層２の上面に被着するとともに熱硬化し、次にその熱硬化したペーストやフィルムにレーザ加工を施して開口部１１ａを穿孔することにより形成される。
【００２６】
次に、図４（ｃ）に示すように、絶縁層３ａにおける開口部１１ａ内を銅から成るめっき金属１４により充填する。めっき金属１４による充填は、例えば、開口部１１ａ内および絶縁層３ａの露出表面に無電解銅めっき層を０．１〜１μｍの厚みに被着させた後、その無電解銅めっき層上に電解銅めっき層を絶縁層３ａの上面よりも１〜１０μｍ程度高くなる厚みに被着し、最後に開口部１１ａ内のめっき金属１４の上面が絶縁層３ｂの上面と同じ高さになるまで銅めっき層を化学的エッチングあるいは機械的研磨することにより行なわれる。
【００２７】
次に、図４（ｄ）に示すように、絶縁層３ａ上およびめっき金属１４上に、めっき金属層１４の上面中央部を露出する開口部１１ｂを有する絶縁層３ｂを形成する。このとき、絶縁層３ｂにおける開口部１１ｂの周辺部が開口部１１ａ上に突き出るようにして形成する。開口部１１ｂの直径は、上述したように、５〜１０μｍ程度である。また、絶縁層３ｂの厚みは、上述したように、１０〜７０μｍ程度である。このような絶縁層３ｂは、例えば、感光性を有する熱硬化性樹脂のペーストまたはフィルムを、絶縁層３ａ上およびめっき金属１４上に被着し、次にそのペーストやフィルムをフォトリソグラフィ技術により開口部１１ｂを有するパターンに露光および現像した後、熱硬化させることにより形成される。あるいは、感光性を有しない熱硬化性樹脂のペーストまたはフィルムを、絶縁層３ａ上およびめっき金属１４上に被着するとともに熱硬化し、次にその熱硬化したペーストやフィルムにレーザ加工を施して開口部１１ｂを穿孔することにより形成される。
【００２８】
次に、図４（ｅ）に示すように、開口部１１ａ内のめっき金属１４を選択的にエッチング除去することにより本発明による遺伝子解析用配線基板１００が完成する。なお、このとき検出用電極９の表面は、ニッケルめっきおよび金めっきから成るめっき金属層１３で被覆されているので、銅をエッチング可能で、かつ金をエッチングしないエッチング液を用いれば、開口部１１ａ内のめっき金属１４のみを選択的にエッチング除去することができる。
【００２９】
かくして、本発明によれば、開口部が小さく内部が広い形状の検出用凹部を検出用電極の上に良好に形成することができる。その結果、検出用凹部上に配置されるナノポアを有する膜における破損の危険性が低いとともに膜による静電容量を小さいものとすることができ、それによりナノポアを用いた遺伝子の解析方法に用いられるのに好適な遺伝子解析用配線基板の製造方法を提供することができる。なお、本発明は上述の実施形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変更は可能であり、例えば上述した一例では、めっき金属層１３をニッケルめっき層および金めっき層を順次被着させたもので形成したが、めっき金属層１３は、ニッケルめっき層およびパラジウムめっき層および金めっき層を順次被着させたものであっもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の遺伝子解析用配線基板は、遺伝子以外の物質の解析についても利用可能である。
【符号の説明】
【００３１】
２        第１の絶縁層
３ａ      第２の絶縁層
３ｂ      第３の絶縁層
９        検出用電極
１１ａ    第１の開口部
１１ｂ    第２の開口部
１４      めっき金属
Ｃ        検出用凹部
【図１】
2013167473.tif 000003
【図２】
2013167473.tif 000004
【図３】
2013167473.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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