(57)【要約】      （修正有）【課題】物質を一分子単位の高感度で且つ短時間で検出することができ、更に、多種類の物質を識別できる分析装置に使用することができる基材を提供する。【解決手段】基板２、及び一端が前記基板上に形成され他端が上方に開放している中空の筒体３を含み、前記中空の筒体３には、筒体の内側と外側を貫通する貫通孔３１が少なくとも１以上形成され、前記基板２には、前記中空の筒体３の中空部３２と前記基板の反対側を連通するための貫通孔２１が形成されていることを特徴とする基材。【選択図】図２
2016065805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、及び一端が前記基板上に形成され他端が上方に開放している中空の筒体を含み、
前記中空の筒体には、筒体の内側と外側を貫通する貫通孔が少なくとも１以上形成され、
前記基板には、前記中空の筒体の中空部と前記基板の反対側を連通するための貫通孔が形成されていることを特徴とする基材。
【請求項２】
基板、及び一端が前記基板上に形成され他端が上方に開放している中空の筒体を含み、
前記中空の筒体には、高さの異なる位置に、筒体の内側と外側を貫通する貫通孔が少なくとも２以上形成されていることを特徴とする基材。
【請求項３】
前記中空の筒体から離れた位置に、前記中空の筒体を覆うように外郭部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の基材。
【請求項４】
前記中空の筒体と外郭部の高さが異なることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の基材。
【請求項５】
前記中空の筒体に蓋が形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の基材。
【請求項６】
基板上に積層した中空の筒体又は中空の筒体及び外郭部を形成するための材料の中に充填材を閉じ込める工程、
前記材料の表面に、中空の筒体又は中空の筒体及び外郭部に相当する部分にフォトレジストを形成する工程、
前記フォトレジストが形成されていない部分の前記材料を、前記基板までエッチングする工程、
前記材料の中に閉じ込まれた充填材、及び前記材料の表面のフォトレジストを除去する工程、
を含むことを特徴とする貫通孔を有する中空の筒体を基板上に形成した基材の製造方法。
【請求項７】
前記基板上に積層した中空の筒体又は中空の筒体及び外郭部を形成するための材料の中に充填材を閉じ込める工程が、
前記基板上に中空の筒体又は中空の筒体及び外郭部を形成する材料を積層する工程、
前記材料をエッチングして形成した孔に充填材を充填する工程、及び、
前記充填材を充填した後に、中空の筒体又は中空の筒体及び外郭部を形成する材料を積層する工程、
を少なくとも１回以上含む、
ことを特徴とする請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
基板上に、中空の筒体を形成するための材料を堆積して中空の筒体を形成する工程、
前記中空の筒体に貫通孔を形成する工程、
を含むことを特徴とする貫通孔を有する中空の筒体を基板上に形成した基材の製造方法。
【請求項９】
前記中空の筒体に貫通孔を形成する工程の後に、
前記中空の筒体から離れた位置に前記中空の筒体を覆うように外郭部を形成する工程、
を含むことを特徴とする請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
基板上に、中空の筒体を形成するための材料を堆積して中空の筒体を形成する工程、
前記中空の筒体から離れた位置に前記中空の筒体を覆うように外郭部を形成する工程、
前記中空の筒体に貫通孔を形成する工程、
を含むことを特徴とする貫通孔を有する中空の筒体を基板上に形成した基材の製造方法。
【請求項１１】
前記基板に貫通孔を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項６〜１０の何れか一項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材及び該基材の製造方法に関し、特に、ＰＭ２．５、ウィルス、花粉、菌、毒素等の身の回りの有害・危険物質を短時間で測定することができ、且つ装置を小型化・モバイル化するための分析用チップの作製に用いることができる基材及び該基材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大気中又は水中に浮遊するＰＭ２．５、ウィルス、花粉、菌、毒素等の有害・危険物質は、ヒトなどの生体の健康状態に影響を与える可能性が指摘されている。そのため、ヒトが安全で快適な生活を送るために、大気中又は水中のこれら有害・危険物質を正確に分析する必要がある。
【０００３】
ＰＭ２．５を分析する装置・方法としては、例えば、フィルタに捕集したＰＭ２．５をＸ線蛍光分析法により測定する方法が知られている（特許文献１参照）。しかしながら、市販されている装置は、大きい、高額である、定性定量同時計測が困難である、という問題点がある。
【０００４】
また、他の有害・危険物質についても、夫々の物質に応じた分析方法が知られており、分析装置も市販されている。しかしながら、市販されている各種装置は次のような問題がある。
（１）細菌検出装置及びウィルス検出装置は、大型で装置の可搬性が低く、分析に２０〜８０分程度時間がかかり迅速な分析ができない。また、分析には４×１０3個程度の細菌又はウィルスが必要で感度が低く、更に、装置の価格も高い。
（２）有害分子検出装置は、測定時間が１０〜２０時間と長く、分析には１０-12Ｍの分子が必要で感度が低い。
（３）花粉検出装置は、大型で装置の可搬性が低く、装置の価格も高い。また、定性定量同時計測が困難である。
【０００５】
ところで、昆虫の触覚は一分子単位で物質を検出することができる。分析装置においても、昆虫のように物質を一分子単位の高感度で且つ短時間で検出することができ、更に、多種類の物質を識別できることが望まれている。しかしながら、現状では、そのような分析ができる分析装置は知られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２６１７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされた発明であり、鋭意研究を行ったところ、電子線リソグラフィ、フォトリソグラフィ、集束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ；ＦＩＢ）等の微細加工技術を駆使することで、有害・危険物質を１分子単位で通過できる貫通孔を有した中空の筒体が基板上に形成された基材を作製できることを新たに見出した。そして、前記基材をベースとし、貫通孔の周囲に電極、中空の筒体の内部に金属蒸着層及び／又はナノワイヤ等を形成することで分析用チップを作製することができ、身の回りの有害・危険物質を捕捉、識別、検出できる可能性があることを見出した。
【０００８】
すなわち、本発明の目的は、有害・危険物質を一分子単位の高感度で且つ短時間で検出することができ、更に、多種類の物質を識別するための有害・危険物質の分析用チップを作製するための、ベースとなる基材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、以下に示す、基材及び該基材の製造方法に関する。
【００１０】
（１）基板、及び一端が前記基板上に形成され他端が上方に開放している中空の筒体を含み、
前記中空の筒体には、筒体の内側と外側を貫通する貫通孔が少なくとも１以上形成され、
前記基板には、前記中空の筒体の中空部と前記基板の反対側を連通するための貫通孔が形成されていることを特徴とする基材。
（２）基板、及び一端が前記基板上に形成され他端が上方に開放している中空の筒体を含み、
前記中空の筒体には、高さの異なる位置に、筒体の内側と外側を貫通する貫通孔が少なくとも２以上形成されていることを特徴とする基材。
（３）前記中空の筒体から離れた位置に、前記中空の筒体を覆うように外郭部が形成されていることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の基材。
（４）前記中空の筒体と外郭部の高さが異なることを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか一に記載の基材。
（５）前記中空の筒体に蓋が形成されていることを特徴とする上記（１）〜（４）の何れか一に記載の基材。
（６）基板上に積層した中空の筒体又は中空の筒体及び外郭部を形成するための材料の中に充填材を閉じ込める工程、
前記材料の表面に、中空の筒体又は中空の筒体及び外郭部に相当する部分にフォトレジストを形成する工程、
前記フォトレジストが形成されていない部分の前記材料を、前記基板までエッチングする工程、
前記材料の中に閉じ込まれた充填材、及び前記材料の表面のフォトレジストを除去する工程、
を含むことを特徴とする貫通孔を有する中空の筒体を基板上に形成した基材の製造方法。
（７）前記基板上に積層した中空の筒体又は中空の筒体及び外郭部を形成するための材料の中に充填材を閉じ込める工程が、
前記基板上に中空の筒体又は中空の筒体及び外郭部を形成する材料を積層する工程、
前記材料をエッチングして形成した孔に充填材を充填する工程、及び、
前記充填材を充填した後に、中空の筒体又は中空の筒体及び外郭部を形成する材料を積層する工程、
を少なくとも１回以上含む、
ことを特徴とする上記（６）に記載の製造方法。
（８）基板上に、中空の筒体を形成するための材料を堆積して中空の筒体を形成する工程、
前記中空の筒体に貫通孔を形成する工程、
を含むことを特徴とする貫通孔を有する中空の筒体を基板上に形成した基材の製造方法。
（９）前記中空の筒体に貫通孔を形成する工程の後に、
前記中空の筒体から離れた位置に前記中空の筒体を覆うように外郭部を形成する工程、
を含むことを特徴とする上記（８）に記載の製造方法。
（１０）基板上に、中空の筒体を形成するための材料を堆積して中空の筒体を形成する工程、
前記中空の筒体から離れた位置に前記中空の筒体を覆うように外郭部を形成する工程、
前記中空の筒体に貫通孔を形成する工程、
を含むことを特徴とする貫通孔を有する中空の筒体を基板上に形成した基材の製造方法。
（１１）前記基板に貫通孔を形成する工程を更に含むことを特徴とする上記（６）〜（１０）の何れか一に記載の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の基材は、電子線リソグラフィ、フォトリソグラフィ、集束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ；ＦＩＢ）等の微細加工技術を駆使することで、任意の大きさ、個数及び位置に貫通孔を有し、内径の大きさも任意である中空の筒体を基板上に形成することができる。そして、貫通孔を通過する有害・危険物質を測定することで有害・危険物質のサイズを測定し、中空の筒体の内側に形成した金属蒸着層やナノワイヤで有害・危険物質を濃縮・識別できる可能性がある。したがって、本発明の基材をベースとすることで、有害・危険物質を一分子単位の高感度で且つ短時間で検出することができ、更に、多種類の物質を識別できる分析用チップの提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の基材１の第１実施形態を示す図である。
【図２】図２は、図１に示す基材１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】図３は、本発明の基材１の第２実施形態を示す図である。
【図４】図４は、本発明の基材１の第３実施形態を示す図である。
【図５】図５は、基材１の製造工程の一例を示す図である。
【図６】図６は、図６は、筒体３及び外郭部６を作製する他の製造工程を示す図である。
【図７】図７は、図６に示す製造工程を一部変更した例を示している。
【図８】図８は、図面代用写真で、（１）は実施例１で作製した基材１の電子顕微鏡写真で、（２）は（１）を拡大した写真である。
【図９】図９は、図面代用写真で、実施例２で作製した基材１の電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の基材及び該基材の製造方法について詳しく説明する。
【００１４】
図１は、本発明の基材１の第１実施形態を示している。本発明の基材１は、基板２、基板２上に形成された中空の筒体（以下、「筒体」と記載することがある。）３を含んでいる。筒体３の一端は基板２上に形成され他端は上方に開放しており、筒体３には筒体の内側と外側を貫通する貫通孔３１が少なくとも１以上形成されている。１枚の基板２上に形成する筒体３の数は特に制限はない。間隔を詰め過ぎると、分析用チップとする場合の回路配線が複雑となり、間隔をあけすぎると分析効率が低くなるので、分析目的に応じて適宜調整すればよい。
【００１５】
本発明の基材１は、後述する微細加工技術を用いた製造工程で製造することから、基板２、筒体３は、半導体製造技術の分野で一般的に用いられている絶縁性の材料であれば特に制限は無い。基材２の材料としては、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＮ、ＩｎＳｂ、ＩｎＰ等が挙げられる。また、筒体３の材料としては、例えば、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＢＰＳＧ、ＳｉＯＮ等が挙げられる。
【００１６】
図２は、図１に示す基材１のＡ−Ａ’断面図であって、基板２と筒体３の構造、及び基材１をベースに分析用チップを作製した場合の使用形態を示している。基板２には、筒体３の内側の中空部３２と基板２の反対側を連通するための貫通孔２１が形成されている。そのため、中空部３２に入ったサンプル液５を基材１の外部に排出することができ、中空部３２内には、下流方向へのサンプル液５の流れができる。したがって、図２に示すように、上方からサンプル液５を投入すると、サンプル液５中の物質４を筒体３の外側から貫通孔３１を通過させることができ、貫通孔３１を流れるイオン電流を計測することで、物質４のサイズを識別することができる。なお、図２では、サンプル液５を上方から投入する例を示しているが、サンプル液５は、基板２上に堆積するよう投入してもよく、筒体３を形成する間隔により適宜調整すればよい。また、中空部３２に直接侵入する物質４を少なくし、貫通孔３１を通過する物質４を多くするため、必要に応じて、中空部３２の上方の開口部分に蓋をしてもよい。当該蓋は、例えば、シリコン等で作製したシートを載せればよい。勿論、蓋は前記の例に限定されず、樹脂を充填する等、中空部３２の開口部分に蓋をすることができれば特に制限は無い。なお、本発明において、「蓋」は、中空部３２の開口部分を完全に塞いで密封状態にするのみでなく、開口部分の一部を塞ぐことも含む意味である。
【００１７】
筒体３の内部には、例えば、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｇ／ＡｇＣｌ等の金属蒸着層３３を形成してイオン電流を検出することで物質４を検出することができる。また、ナノワイヤ３４を形成することで、物質４を捕捉・濃縮することができ、物質４が生体細胞の場合は、破砕したりすることもできる。
【００１８】
ナノワイヤは、金、プラチナ、アルミ、銅、鉄、コバルト、銀、錫、インジウム、亜鉛、ガリウム等の触媒を筒体３の内面に蒸着し、ＳｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ、ＴｉＯ2、Ｍｎ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、Ｇａ2Ｏ3、ＳｒＯ、Ｉｎ2Ｏ3、ＳｎＯ2、Ｓｍ2Ｏ3、ＥｕＯ等の材料を用い、パルスレーザーデポジション、ＶＬＳ（Ｖａｐｏｒ−Ｌｉｑｕｉｄ−Ｓｏｌｉｄ）法等の物理蒸着法でナノワイヤを形成すればよい。また、必要に応じて、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2等を用い、スパッタリング、ＥＢ蒸着、ＰＶＤ、ＡＬＤ等の一般的な蒸着法により、形成したナノワイヤの周囲に被覆層を形成してもよい。
【００１９】
また、基板２に形成した貫通孔２１を挟むように電極を形成することで、物質４が通過する際のイオン電流やトンネル電流を計測することができ、分子サイズや分子構造を識別することができる。
【００２０】
図２に示す実施形態の場合、物質４は上方から筒体３の中空部３２に入り、基板２の貫通孔２１から流出する。そのため、金属蒸着層３３やナノワイヤ３４等の分析手段を筒体３の内面に形成するためには、貫通孔３１と貫通孔２１の距離が長い方が好ましい。したがって、貫通孔３１は、筒体３の中間部より上方（基板２と離れる方向）に形成することが好ましく、１／４より上方に形成することがより好ましく、破損しない強度を維持できる範囲内で筒体３の上方端部近傍に形成することが特に好ましい。なお、一つの筒体３に形成する貫通孔３１は、一つでも複数であってもよい。複数形成する場合は、基板２からの距離が同じ位置に貫通孔３１を形成してもよいし、基板２からの距離が異なる位置に貫通孔３１を形成してもよい。また、貫通孔３１の大きさは、同じであっても異なっていてもよい。更に、各々の筒体３に形成する貫通孔３１の大きさ、個数及び位置は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００２１】
貫通孔３１の大きさは、物質４が通過することで物質４のサイズの分析ができれば特に制限は無いが、イオン電流は物質４が通過する際の貫通孔３１内の溶液の体積変化を測定することから、分析対象物質４が通過できる大きさで、可能な限り小さくすることが好ましい。例えば、空気中のＰＭ２．５の直径は約２．５μｍであるので、貫通孔３１の直径は３μｍ程度の大きさであればよい。また、スギ花粉の直径は約２０〜４０μｍ、ヒノキ花粉の直径は２８μｍ〜４５μｍ程度と言われているので、貫通孔３１の直径は約５０μｍ程度であればよい。勿論、上記の数値は目安であって、物質４がさらに大きな場合は、貫通孔３１の直径を１００μ、１５０μｍ、２００μｍ等、物質４のサイズに応じて大きくしてもよい。貫通孔３１の直径は、後述する製造工程において、筒体３を形成する材料をエッチングする深さで調整することができる。一方、貫通孔３１の直径の下限は、エッチングした箇所に充填する充填材の分子レベルの大きさまで小さくすることができるが、貫通孔３１の直径が小さすぎると、高圧をかけないとサンプル溶液５が貫通孔３１及び貫通孔２１を通過せず、基材１が電気的に破壊される恐れがある。そのため、分析対象である物質４のサイズよりは大きく、且つ、１００ｎｍ以上が好ましく、５００ｎｍ以上がより好ましく、１μｍ以上が特に好ましい。また、筒体３の厚さに関しても、厚さが薄いほど貫通孔３１の体積が少なくなり、検出感度が向上することから、強度を考慮しながら可能な限り薄くすることが望ましい。
【００２２】
筒体３の高さは、上記の金属蒸着層３３、ナノワイヤ３４等の分析手段を、貫通孔３１と基板２の間に形成できる長さがあれば特に制限は無いが、長すぎると破損し易くなることから、分析手段を形成できる範囲内で可能な限り短くすることが好ましい。
【００２３】
基板２に形成する貫通孔２１の直径は、筒体３の貫通孔３１と同じでよい。また、基板２の厚さも、筒体３の厚さと同様に薄い方が好ましいことから、製造が可能で強度が維持できる範囲内の厚さとすればよい。
【００２４】
中空部３２の直径は、貫通孔３１を通過した物質４が通過することから、少なくとも、貫通孔３１の直径以上である必要がある。一方、貫通孔３１の直径に対する中空部３２の直径が大きくなり過ぎると、サンプル液５を上方から投入する場合、貫通孔３１を通過せず直接直中空部３２に入る物質４が多くなることから、中空部３２の直径は、貫通孔３１の１０倍程度が好ましく、５倍程度がより好ましく、２倍程度が特に好ましい。
【００２５】
なお、上記のとおり、サンプル液５を基板２から堆積するように投入する場合は、貫通孔３１は中空部３２の先端より基板２側に形成されているので、貫通孔３１を通って中空部３２に入る物質４が多くなる。その場合、中空部３２の直径は、貫通孔３１の直径とは関係なく設定すればよく、上記の貫通孔３１の１０倍より更に大きくてもよい。また、中空部３２の開口部分に蓋をする場合も、同様に、中空部３２の直径は貫通孔３１の１０倍より更に大きくてもよい。
【００２６】
貫通孔３１及び貫通孔２１に形成する電極は、基材１を作製後、フォトリソグラフィ等の手段により形成すればよい。または、プリンター等により形成してもよい。
【００２７】
図３は、本発明の基材１の第２実施形態を示す図である。図３に示す第２実施形態では、基板２に貫通孔を形成せず、筒体３の基板２に近い部分にサンプル液５の排出用の貫通孔３５を形成している。サンプル液５を上方から投入する場合、サンプル液５を中空部３２中で下流方向に流すことができればよいことから、基板２の貫通孔２１に代え、筒体３の基板２に近い部分に貫通孔３５を形成することで、同等の機能を達成することができる。貫通孔３１と貫通孔３５の間に、金属の蒸着層３３やナノワイヤ３４等の分析手段を形成することから、貫通孔３５と貫通孔３１は可能な限り、離して形成することが望ましい。第２実施形態の場合は、貫通孔３５は後述する製造工程中の充填材の塗布の位置を調整することで簡単に作製することができ、貫通孔２１を別途作製する手順が不要である。第２実施形態は、貫通孔２１に代え貫通孔３５を形成した以外は、第１実施形態と同様でよい。
【００２８】
図４は、本発明の基材１の第３実施形態を示す図である。図４に示す第３実施形態では、第１実施形態又は第２実施形態の基材１の筒体３から離れた位置に、筒体３を覆うように外郭部６が形成されている。外郭部６は後述する製造工程で、フォトレジストの形状を変え、筒体３の周りをエッチングすることで中空部３２と同時に形成することができる。外郭部６を形成することで、分析手段が形成されている筒体３を保護することができる。また、フォトレジストの形状を変え、エッチングの手順を変えることで、筒体３の高さと比較して、外郭部６の高さを低くすることも、高くすることもできる。筒体３の外側と外郭部６の内側の距離は、物質４が入る大きさ以上であれば特に制限は無い。
【００２９】
図５は、基材１の製造工程の一例を示す図であって、筒体３の基板２に近い部分に貫通孔３５を２か所、上端に近い部分に貫通孔３１を２か所、及び外郭部６を形成する例を示している。
（１）基板２の上に、筒体３及び外郭部６を形成する材料７を化学蒸着で塗布する。
（２）ポジ型フォトレジスト８をスピンコータで塗布する。
（３）貫通孔３５を形成する個所に光が照射するように、フォトマスクを用いて露光・現像処理し、貫通孔３５を形成する部分のポジ型フォトレジスト８を除去する。
（４）貫通孔３５の直径に相当する深さとなるようにエッチングする。
（５）エッチングした箇所に充填材８１を充填する。
（６）材料７を化学蒸着で塗布して、貫通孔３５を形成する部分の充填材８１を材料７中に閉じ込める。
（７）上記（２）〜（６）の手順を繰り返し、貫通孔を形成したい箇所に充填材８１を閉じ込める。次いで、材料７の表面にポジ型フォトレジスト８を塗布し、露光・現像処理により、筒体３及び外郭部６に相当する部分はポジ型フォトレジスト８を残し、それ以外のポジ型フォトレジスト８を除去する。
（８）ポジ型フォトレジスト８が形成されていない部分を基板２に到達するまでエッチングする。
（９）ポジ型フォトレジスト８及び充填材８１を除去することで貫通孔３１及び貫通孔３５を形成した筒体３及び外郭部６を形成する。
【００３０】
なお、図４に示す第３実施形態の基材１を製造する場合は、貫通孔３５に相当する充填材８１を材料７に閉じ込める工程を省略し、上記工程（９）の後に、基板２の反対側から貫通孔２１を形成すればよい。貫通孔２１は、以下に示すウエットエッチングで形成することができる。
（ｉ）基板２の裏面に、貫通孔２１の大きさに応じた開口部を持ったメタルマスクを用いて、クロム蒸着を行う。
（ｉｉ）ＲＩＥ−１０ＮＲ−ＮＰを用いて、裏面の酸化膜をエッチングする。
（ｉｉｉ）裏面のみをＫＯＨ溶液に漬けて、ウエットエッチングを行う。
【００３１】
基材１の微細な貫通孔２１、３５や中空部３２等にサンプル液５が流れやすくするために、作製した基材１は親水化処理をしてもよい。親水化処理方法としては、プラズマ処理、界面活性剤処理、ＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）処理、光触媒等が挙げられ、例えば、基材１の表面を１０〜３０秒間プラズマ処理することで、表面に水酸基を導入することができる。
【００３２】
また、材料７、ポジ型フォトレジスト８の塗布・積層方法も上記の例に限定されず、半導体製造分野で一般的に用いられている方法であれば特に制限は無い。また、充填材８１としては、最終的に閉じ込めた場所から溶剤等を用いて除去できるものであれば特に制限は無い。例えば、樹脂や金属等が挙げられるが、充填材８１としてポジ型フォトレジスト８を用いると、工程（９）で表面に残留しているポジ型フォトレジスト８の除去と同じ工程で充填材８１を除去できるので、製造工程の簡略化の観点から望ましい。
【００３３】
ポジ型フォトレジスト８としては、ＴＳＭＲ  Ｖ５０、ＰＭＥＲ等、半導体製造分野で一般的に使用されているものであれば特に制限はない。また、ポジ型に代え、ネガティブ型のフォトレジストを用いてもよく、ＳＵ−８、ＫＭＰＲ等、半導体製造分野で一般的に使用されているものであれば特に制限はない。フォトレジストの除去液は、ジメチルホルムアミドとアセトン等、半導体分野で一般的な除去液であれば特に制限はない。
【００３４】
図５に示した基材１の製造工程は、微細加工技術を利用してエッチング及び塗布を繰り返し、基板２上に多数の筒体３、外郭部６を同時に形成する方法であるが、基板２上に筒体３、外郭部６を堆積し、筒体３の任意の箇所に貫通孔を形成することで基材を製造することもできる。
【００３５】
図６は、筒体３及び外郭部６を作製する他の製造工程を示す図である。図６に示す製造工程では、
（１）オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）、タングステン、カーボン、白金等の材料を、ガスインジェクション装置、液体金属イオン源等９を用いて基板２上に堆積して筒体３を形成する。
（２）ヘリウムイオン顕微鏡、ガリウムイオン等の集束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ；ＦＩＢ）１０を用いて、筒体３の任意の箇所に貫通孔３１を形成する。
（３）前記（１）と同様の材料及び手順で外郭部６を堆積する。なお、筒体３には既に貫通孔３１が形成されているので、外郭部６の高さは筒体３より高くしてもよい。
【００３６】
図７は、図６に示す製造工程を一部変更した例を示している。図７に示す製造工程では、図６の工程の（２）と（３）の順番を変えている。なお、図７に示す製造工程の場合、工程（３）で筒体３に貫通孔３１を形成するため、工程（２）において、外郭部６は筒体３より低くすることが好ましい。
【００３７】
図５に示す製造工程では、貫通孔３１（３５）を形成する位置及び大きさが同じである筒体３を一度に大量に製造する場合に有用である。一方、図６及び７に示す製造方法は、貫通孔３１（３５）の位置及び大きさを、筒体３毎に任意の場所に形成することができる。したがって、一つの基板２上の筒体３毎に異なる微粒子を検出する場合に有用である。
【００３８】
以下に実施例を掲げ、本発明を具体的に説明するが、この実施例は単に本発明の説明のため、その具体的な態様の参考のために提供されているものである。これらの例示は本発明の特定の具体的な態様を説明するためのものであるが、本願で開示する発明の範囲を限定したり、あるいは制限することを表すものではない。
【実施例】
【００３９】
＜実施例１＞
以下の手順により、基材１を作製した。
先ず、基板２の前処理として、厚さ３００μｍのＢｅａｒ−Ｓｉを、ＵＶ−１（Ｓａｍｃｏ社製）を用い、オゾン洗浄（３００℃、１５分）を行った。
（１）次に、ＰＤ−２００ＳＴＰ（Ｓａｍｃｏ社製）を用い、ＴＥＯＳ  １２ｓｃｃｍ、Ｏ２  ４００ｓｃｃｍ、１５０Ｗ、４０Ｐａ、２００℃の条件で、ＳｉＯ2を約２．４μｍ積層した。
（２）ポジ型フォトレジスト８（ＺＥＰ−５２０Ａ：Ａ７＝１：１）を、スピンコータ（５０００ｒｐｍ、９０秒）により塗布した。塗布後は、ホットプレートで１８０℃、３分、ベークした。
（３）ＥＬＴ−１００Ｔ（Ｅｌｉｏｎｉｘｓ社製）を用い、貫通孔３１を形成する個所に光が照射するように、フォトマスクを用いて露光した。露光後は、ＺＥＤ−Ｎ５０を用いて室温で９０秒現像した。次いで、ＳＶＣ−７００ＬＲＦ（サンユー電子製）を用い、５０Ｗ、０．２Ｐａ、Ａｒ  ８ｓｃｃｍの条件でＣｒの金属マスクを行い、ＤＭＦを用いてリフトオフを行った。
（４）ＲＩＥ−１０ＮＲ−ＮＰを用いて、ＣＦ４  １５ｓｃｃｍ、２００Ｗ，１０Ｐａの条件で、深さが約２μｍとなるようにＳｉＯ2をエッチングした。
（５）エッチングした部分に、スピンコータ―（３０００ｒｐｍ、６０秒）を用いて、ＴＳＭＲ−Ｖ５０ＥＬを充填した。充填後、ホットプレートで、１１０℃、３分、ベークした。次いで、反応性イオンエッチング装置（ＲＩＥ−１０ＮＲ−ＮＰ）を用いて、Ｏ2  １６ｓｃｃｍ、２０Ｐａ、５０Ｗ、３分の条件で、材料表面のＴＳＭＲ−Ｖ５０ＥＬを除去した。
（６）上記（１）と同様の手順で、ＳｉＯ2を約２．４μｍ塗布した。
（７）上記（２）〜（６）の手順を２回以上繰り返した。次いで、ポジ型フォトレジストとしてＺＥＰ−５２０原液を用いた以外は、上記（２）と同様の手順でレジストの塗布を行った。次いで、上記（３）と同様の手順で、筒体３及び外郭部６以外の部分のレジストを除去した。
（８）上記（４）と同様の手順で、基板２に到達するまでＳｉＯ2のエッチングを行った。
（９）アセトンを用いて、ＳｉＯ2表面及びＳｉＯ2中のポジ型フォトレジストを除去し、純水で洗浄した。
【００４０】
図８（１）は実施例１で作製した基材１の電子顕微鏡写真で、図６（２）は図６（１）を拡大した写真である。作製した基材１の筒体３の外径は約５μｍ、内径は２．５μｍであった。外郭部６の外径は１０μｍ、内径は約７．５μｍであった。また、隣接する筒体３の中心間距離は、約４０μｍであった。筒体３及び外郭部６の高さは約５０μｍであった。なお、写真からは明らかではないが、貫通孔３１の直径は約２．４μｍであった。
【００４１】
＜実施例２＞
実施例１とは異なる以下の手順で基材１を作製した。
（１）ＴＥＯＳを、ガスインジェクション装置（Ｏｘｆｏｒｄ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．；ネオンガスを使用）を用い基板２上に塗布することで、基板２上にＳｉＯ2で作製された筒体３及び外郭部６を形成した。なお、外郭部６の高さは、筒体３より低くなるように形成した。
（２）ヘリウムイオン顕微鏡（ＯＲＩＯＮ  ＮａｎｏＦａｂ；Ｃａｒｌ  ＺｅｉｓｓＭｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，Ｉｎｃ．）を用い、上記（１）で作製した筒体３に貫通孔３１を形成した。
【００４２】
図９は実施例２で作製した基材１の電子顕微鏡写真で、貫通孔３１の直径は約１３ｎｍであった。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の基材１は、任意の大きさ、個数及び位置に貫通孔を形成し、内径の大きさも任意である中空の筒体を、基板上に複数形成することができる。そして、貫通孔を通過する微粒子を測定することで微粒子のサイズを測定し、中空の筒体の内側に形成した金属蒸着層やナノワイヤで微粒子を濃縮・識別できる可能性がある。したがって、本発明の基材１を用いて有害・危険物質を分析するチップを作製することで、身の回りの有害・危険物質をスマホ等の身近な機器に組み込める可能性があるので、安全・安心社会を実現するための機器の開発に有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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