近年来，作为以疾病的诊断或预防、药物研发等为目的的基因解析的 新手段，DNA芯片、DNA微阵列(以下称为“DNA芯片”)在广泛地被实用 化。作为DNA芯片，一般有：在玻璃基板上将含有已知基因序列的DNA探 针的DNA溶液的液滴点印到用于固定试料(sample)的液滴的面(以下根 据需要称为“试料载置面”)上，以高密度固定多种DNA探针的DNA芯片； 通过在玻璃基板上(玻璃基板的试料载置面上)合成DNA而将DNA探针固 定的DNA芯片等。
该DNA芯片希望能够实现对于多项目(多种类、不同组成)且多个试 料的同时分析、或者对于同一项目(同一种类、同一组成)且多个试料的 同时分析。此外，希望使该DNA芯片的分析效率提高，使分析成本降低， 而且实现分析装置的小型化。因此，为了进一步推进试料载置面上的反应 场(试料溶液的液滴)的微细化、高密度化，进行了各种研究。
DNA芯片，例如，通过将从由检测对象采取的mRNA逆转录的互补DNA (cDNA)加到将DNA探针固定化的分析部，检测cDNA和基板上的DNA探 针之间的杂化体形成，可以检测有无目的基因的表达。此外，采用该DNA 芯片，例如，即使用少量的试料也可以分析。此外，采用该DNA芯片，可 以将多种的DNA探针固定到一个基板上，因此在一个DNA芯片中可以对于 同一检测体进行多项目的分析。
当检测上述的杂化体形成等时，一般利用荧光标记等。例如，当采用 PCR(polymerase chain reaction)法将检测对象的基因增幅时，用荧光 物质对增幅产物进行标记。由此，通过荧光可以检测标记化的增幅产物 (labeled amplified product)和固定化的DNA探针之间的杂化体形成。
作为用于检测上述发光(或发色)的检测单元，为了一次获得大量信 息，以DNA芯片中发光状态(或发色状态)为二维图像(map)进行识别， 一般使用CCD(Charge Coupled Device：电荷结合元件)。将CCD作为发 光检测单元的以往的检查装置，在作为暗室的装置内部配置有CCD。当使 用时，将进行了检测对象基因和固定化探针之间的杂化体形成的DNA微芯 片配置在装置内部，检测该发光(例如，现有技术1：松永是(监修)、基 因组工程研究会《DNA芯片应用技术》、株式会社CMC、2000年7月31日、 p.45～p.49)。
此外，以提高检测灵敏度为目的，提出了使用光电二极管作为发光检 测单元，在该光电二极管上形成成为荧光反应的反应场的荧光反应槽的构 成的荧光检查装置(例如，现有技术2：日本专利公开公报2002-350346 号)。
此外，提出了如下的反应场阵列，即，通过在基板上(基板的试料载 置面上)形成金属或塑料聚合物制的矩阵图形，设置对于试料等液体溶剂 显示非亲和性的凸部，从而将相邻反应场之间隔离的构成(例如，现有技 术3：日本专利公开公报平成11-99000号)。该反应场阵列目的在于：通 过形成上述凸部，当使基板上的反应场(试料溶液的液滴)微细化并且在 基板上多个集成化配置时，防止基板上的试料溶液的液滴的扩散而产生的 邻接反应场之间的混合(污染)的发生。
此外，作为用于低价、简便地进行基因检查的装置，存在包括如下部 件的装置：将收容活体试料的多个反应槽以一维或二维排列的试料板；形 成将形成光传感器的多个象素以一维或二维排列的光传感器阵列和形成 选择读出信号的上述象素的象素选择电路的光传感器阵列基板；使上述反 应槽和上述象素在垂直方向以一对一相对应地固定试料板和上述光传感 器阵列基板的部件。该装置在与选择的上述象素对应的上述反应槽内，通 过选择的上述象素的上述光传感器，接受上述活体试料和试剂反应产生的 光。该装置可以从选择的上述象素读出信号(例如，现有技术4：日本专 利公开公报2003-329681号)。该装置的目的在于：为了低价、简便地进 行基因检查，实现以小型化、高灵敏度化、低成本化为目标的构成。
然而，针对以上述技术为代表的现有技术来说，存在进一步使滴到DNA 芯片的试料载置面上的液滴的体积微量化以及进一步增加其数目之要求。 但是，当进一步进行反应场的微细化、高密度化，同时实现分析效率的进 一步提高、分析成本的进一步降低、分析装置的进一步小型化时，则容易 产生分析精度的降低，其实现极其困难。
更具体地说，当使分析试料的液滴的体积(反应场)为1000pL以下 并且使配置试料液滴的分析试料的液体的体积(反应场)的密度(在试料 载置面的每单位面积上配置的液滴的数目)为1万个/cm2以上时，则容易 产生液滴之间的污染，容易产生分析精度的降低。
特别是，要达到优选条件：使液滴的体积为35pL以下(更优选为1.2pL 以下)并且使反应场的密度为10万个/cm2以上(更优选为100万个/cm2 以上)，是很困难的。当在这样以往实现起来极其困难的高水平下尝试在 试料载置面上的反应场的微细化、高密度化时，正确且迅速并且以小分析 空间一次对多种、多个且极微量的分析试料进行分析是极其困难的。
例如，在现有技术1中记载的DNA芯片和检查装置中，该DNA芯片具 有由亲水性的材料(例如玻璃等)构成的试料载置面。因此，对于滴到试 料载置面上的液滴，充分防止在该面上的扩散的进行存在限度。因此，当 以上述极高的水平为目标，尝试在试料载置面上的反应场的微细化、高密 度化时，充分防止滴到试料载置面上的液滴中邻接液滴之间的相互混合， 即所谓“污染”的发生极其困难，确保足够的分析精度极其困难。
此外，在现有技术1中记载的DNA芯片和检查装置中，对于高精度地 对配置在DNA芯片的试料载置面上方的CCD，进行位置确定是困难的，因 此要实现分析精度的进一步提高存在限度。更具体地说，正确地使CCD相 对于滴到试料载置面上的各个液滴的距离为一定极其困难，消除基于试料 载置面上的液滴的滴下位置(固定位置)的不同而产生的各个液滴与CCD 间距离的波动极其困难。
还有，在使用该DNA芯片和检查装置的情况下，如果发光或发色的信 号微弱的话，则通过CCD接受信号变得困难，存在分析灵敏度降低的问题。 再有，当与DAN芯片的大小比较时，必须将装置的暗室设计得极大，因此 在实现该装置的小型化时也存在限度。
又，现有技术2中记载的检查装置具有荧光反应槽，该荧光反应槽是， 使透明基板上立设的由透明材料构成的容器、或者使将表面透明基板的表 面加工形成的凹部而构成的。因此，当以上述水平进行反应场(液滴)的 微细化、高密度化，同时实现分析效率的进一步提高，分析成本的进一步 降低，分析装置的进一步小型化时存在限度。即，以高密度在透明基板上 形成可以收容1000pL以下(优选35pL以下、更优选1.2pL以下)的体积 的液滴的微小规模的凹部是不容易的。而且，此时充分降低各凹部的容积 的波动也是不容易的。当不能充分降低各凹部的容积的波动时，要确保足 够的分析精度则变得困难。
再说，在现有技术3中记载的反应场阵列中，当试料的液滴为水系时， 则在基板表面上形成的凸状矩阵图形(第2区域)必须为疏水性。具体地 说，由感光性树脂等树脂材料形成(例如现有技术3的段落序号0029、段 落序号0035～0038)。在基板上形成的由感光性树脂等树脂材料构成的凸 状矩阵图形，容易从基板上剥离，难于获得足够的可靠性。充分防止凸状 矩阵图形从基板上全部或部分剥离是特别困难的。因此，当长期反复使用 时或长期保存时难于获得足够的可靠性。对于该凸状矩阵图形容易从基板 上剥离的理由尚不明确。本发明人认为，凸状矩阵图形以物理吸附、分子 间力或氢键等弱键固定在基板表面上是主要原因之一。
此外，在现有技术3中记载的反应场阵列中，使基板表面上形成的凸 状矩阵图形为通过使用蒸镀法的成膜技术形成的金属制的凸状矩阵图形。 但是，该图形也难于充分防止上述的剥离，当长期反复使用时或长期保存 时难于获得足够的可靠性。而且，当为金属制的凸状矩阵图形时，该凸状 矩阵图形表面容易形成金属氧化物构成的亲水性的膜。因此，如果使用水 系的试料的液滴，则容易产生污染。
另外，在现有技术3中记载的反应场阵列中，在基板上形成由感光性 树脂等树脂材料构成的凸状矩阵图形。但是，在该方法中，由树脂材料构 成的膜的厚度设定、以及膜厚均一化的实现极其困难。例如，在基板上形 成由树脂材料构成的膜，通过蚀刻等技术将其一部分除去而图形化，形成 凸状矩阵图形。当除去该膜的一部分时，容易显著产生膜厚不均。如果膜 厚不均变得显著，则在反应场的体积上产生波动，难于获得足够的分析精 度。
还有，在现有技术3中记载的反应场阵列中，凸状矩阵图形的高度大， 使反应场的密度为1万个/cm2以上极其困难。例如，在现有技术3中，有 通过采用使凸状矩阵图形的高度为1μm以上的构成，可以防止污染的发 生之记载(例如，现有技术3的权利要求24和段落序号0044)。但认为， 该方法即使能够使反应场的体积为1000pL以下(例如为800pL)也好，使 反应场的密度为1万个/cm2以上是极其困难的。
又，现有技术4中记载的活体试料检查装置的反应槽的容积大(例如， 反应槽的尺寸为直径2mm、深度2mm，现有技术4的段落序号0016)。与之 相比，基因、固定化DNA等分析对象为纳米级。这样，相对于分析对象的 基因、固定化DNA的尺寸，反应场极大，因此对于1个反应槽需要大量的 试料溶液。此外，如果试料不足，无法高效地形成杂化体，检测精度有可 能降低。
此外，上述问题并不只是在使用DNA芯片的分析所涉及的技术领域中 存在，当以上述的高水平尝试在试料载置面上的反应场的精细化、高密度 化时，也同样会存在。例如，包括对液相中含有的物质进行定性或定量分 析的技术领域、进行与以液相为反应场的化学反应或生物化学反应相关的 反应开发、其反应解析的技术领域。

本发明是鉴于以上问题而做出的，其目的在于提供试料检查装置及其 制造方法，该试料检查装置即使使反应场微细化、高密度化时(特别是使 反应场的体积为1000pL以下，并且使反应场的密度为1万个/cm2以上)， 也能确保足够的分析精度。此外，小型化容易，可以反复使用。
本发明人为了达成上述目的反复进行了锐意研究，其结果发现：通过 使含有成为分析对象的应分析测定对象物的液滴是含有水或水溶性的溶 剂中至少一种的溶剂的液滴，在滴下该液滴的基板的面(试料载置面)上 使用以有机分子为原料的疏水性的单分子膜形成多个凹部，在该凹部收容 上述液滴，由此在达成上述目的方面极其有效，从而完成了本发明。 为解决上述问题，本发明所提供的试料检查装置，其特征在于包括，
具有试料载置面的基板，其中：
所述试料载置面设置有用于各自独立收容含有应分析测定对象物的 多个液滴的多个凹部；
所述试料载置面至少被划分为第1区域和多个第2区域，
所述第1区域被疏水性单分子膜被覆，
所述多个第2区域，各个内部没有被所述单分子膜被覆而各个全 外周部分被所述第1区域包围；
所述凹部的底面由所述第2区域形成；
所述凹部的包含全部内侧面的外周部分由被覆所述第1区域的所述 单分子膜形成；
所述基板的内部具有多个光电转换部，所述光电转换部能够将从收容 在所述多个凹部的各个所述液滴分别放出的光各自独立地进行光电转换；
所述多个光电转换部相对于所述多个凹部，以一对一相对应地被设 置；
所述单分子膜使用有机分子形成，并且通过共价键被固定在所述试料 载置面上。
在本发明中，所谓“液滴”是指含有成为被检测体的物质、水和水溶 性溶剂中的至少1种的溶剂的液滴。如果能够保持上述特性的范围的话， 则根据分析的目的等，该液滴可以含有其他溶质、溶剂。
此外，在本发明中，所谓“多个光电转换部相对于所述多个凹部，以 一对一相对应地被设置”的状态，是指以下状态。即，相对于在试料载置 面上形成的α个凹部{凹部1，凹部2，…，凹部i，…，凹部α}(其中， i＝1，2，…，α；1≤α，其中i表示凹部的序号。)，在基板中设置同等 数目的α个光电转换部{光电转换部1，光电转换部2，…，光电转换部 i，…，光电转换部α}(其中，i＝1，2，…，α；1≤α，其中i表 示多个光电转换部各自的序号，光电转换部i的i表示与凹部i的i相同 的序号。)。此外，表示对于1个凹部(凹部i)，配置1个只专用于对固 定在该凹部(凹部i)的液滴进行分析的光电转换部(光电转换部i)的 状态。
此外，基板中的光电转换部的形成位置(对应于凹部i的光电转换部 i的形成位置)，如果能检测出从固定于对应的凹部(凹部i)的液滴发 出的光，则并无特别限定。但是，从使由凹部到光电转换部(由凹部i到 光电转换部i)的实效光路充分缩短而充分确保分析灵敏度的观点、和从 实现装置的小型化的观点出发，优选光电转换部配置在与其对应的凹部的 大致正下方。
此外，在本发明中，1个光电转换部可以具有1个光电转换元件(例 如光电二极管)，或者1个光电转换部可以具有多个光电转换元件。从充 分实现试料检查装置的小型化的观点出发，优选1个光电转换部具有1个 光电转换元件。从容易且确实确保装置的分析灵敏度的观点出发，优选1 个光电转换部具有多个光电转换元件。
此外，在本发明中，所谓“单分子膜”，是指以有机分子为原料形成 的，并且在试料载置面上通过共价键被固定的膜。此外，单分子膜如果能 够同时达成上述凹部的容积和上述凹部的密度的话，则可以由单一的膜(1 层)构成，也可以由多个单一的膜层叠的层叠体构成。再说，当形成第1 层的单分子膜后要形成第2层的单分子膜时，有时在该单分子膜的表面上 没结合第1特性基团。在这种情况下，可以通过表面处理使第1特性基团 结合。此外，单分子膜可以是由上述单一的膜构成的部分和由上述的层叠 体构成的部分混合存在的膜。该膜可以在如下情况等中使用：需要将试料 载置面上的多个凹部分为多个组，而对于各组凹部作出容积上的差异之情 况。
在上述的本发明的试料检查装置中，在试料载置面上形成的单分子 膜，因为使用有机分子形成，所以其膜厚极薄。因此，可以使在试料载置 面上形成的凹部的容积极小，可以容易地收容1000pL以下体积的微小的 液滴。所谓被“收容”的状态，不仅是指液滴全部进入在凹部中的状态， 当液滴固定在凹部时，则还包括液滴的一部分从凹部的开口部溢出的状 态。
此外，在试料载置面上形成的疏水性的单分子膜，因为在原料的有机 分子的末端以共价键结合到试料载置面上的状态下被固定，所以极其牢固 地固定在试料载置面上。因此，即使使试料载置面上相邻凹部间的距离(被 单分子膜被覆的第1区域的面积)非常小，隔着相邻凹部间的单分子膜牢 固地结合在试料载置面上，可以充分防止其剥离。而且，由于各凹部的底 面(第2区域)具有亲水性，因此凹部内收容的液滴通过氢键确实地被固 定到该凹部的底面上。而且，一旦收容则可以充分防止从凹部向其外部区 域扩散。
根据上述构成，即使使相邻凹部间的距离非常小，并且使反应场(凹 部中收容的液滴)的密度为1万个/cm2以上，也可以充分地防止凹部内收 容的液滴之间的混合(确实防止污染的发生)。因此，本发明的试料检查 装置也可以确保足够的分析精度。
此外，在试料载置面上形成的疏水性的单分子膜，由于容易以均匀的 厚度形成，因此可以充分降低各凹部的容积的波动，容易使各反应场(各 凹部中收容的液滴)的体积保持一定。故此，本发明的试料检查装置可以 确保足够的分析精度。
此外，在本发明中，因为根据基板内部设置的光电转换部的微细的二 维配置图形能够适当进行试料载置面的第1区域和第2区域的划分，所以 可以容易地选择性地只在第1区域上形成单分子膜。因此，在试料载置面 上可以容易地以极其微细的图形二维地形成凹部。故此，可以高效地在光 电转换部检测收容于各凹部的液滴中产生的发光反应。
因此，根据本发明的试料检查装置，以极高密度在试料载置面上形成 容积极小的凹部。又，可以容易且确实地实现反应场的微细化、高密度化 (特别是使反应场的体积为1000pL以下、并且使反应场的密度为1万个 /cm2以上)。此外，采用本发明的试料检查装置，还可以确保足够的分析 精度。此外，采用本发明的试料检查装置，可以以极少量的试料进行分析， 也可以使分析成本降低。此外，由于可以以高密度形成凹部，因此本发明 的试料检查装置还可以高效地一次进行多个试料、多项目的分析、同一项 目的多个分析等。
此外，本发明的试料检查装置具有如上所述能够容易且确实实现反应 场的微细化、高密度化的构成，因此可以容易地实现小型化。
此外，如上所述，在本发明的试料检查装置中，单分子膜通过共价键 被固定在试料载置面的第1区域上。因此，即使长期反复使用试料检查装 置或长期保存时，也可以充分防止单分子膜的剥离，由此本发明的试料检 查装置可以确保足够的可靠性。
此外，凹部以具有亲水性的底面(第2区域)、和由疏水性的单分子 膜形成的全部内侧面构成(用单分子膜被覆第1区域的构成)。这样，滴 到凹部的底面上的液滴，在呈近似球状或顶端部为近似球状的大致柱状的 形状的状态下被固定。因此，与凹部的几何容积相比，可以使实际上收容 于凹部的液滴(固定在凹部的底面上的液滴)的体积非常大。由此，即使 形成几何容积小的凹部，也可以使用足以获得足够分析灵敏度的量的液 滴。而且，滴到凹部的底面上的液滴在呈近似球状或顶端部为近似球状的 大致柱状的形状的状态下被固定。因此，固定在凹部的底面上的液滴呈现 有利于集光的形状。从该观点出发也好，本发明的试料分析装置可以获得 足够的分析灵敏度。
例如，当凹部的底面(第2区域)近似圆形时，在凹部的底面上可以 保持具有与其半径r大致匹敌的高度(从凹部的底面到液滴的顶点的距离) 大小的液滴。例如，本发明人确认，在凹部(凹部的底面(第2区域)) 上可以固定单分子的膜厚的1000倍以上的高度的液滴。例如，本发明人 确认，在后述的实施例中在凹部(凹部的底面(第2区域))上可以固定 约1万倍的高度的液滴。这样，当采用前面所述的现有技术时，则在极小 的区域上固定如上所述足够量的液滴是极难实现的。
例如，在上述的现有技术3中记载：通过使凸状矩阵图形的高度为 1μm以上，可以抑制污染的发生(例如：现有技术3的权利要求24以及 段落序号0044)。但是，在本发明中，发明人确认即使单分子膜的厚度在 相当于上述凸状矩阵图形高度的50nm以下也好，可以充分防止污染。
本发明的试料检查装置在例如医疗或药物研发、分析等各种领域中， 作为DNA芯片、DNA微阵列等的分析装置和其制造方法非常有用。
此外，在本发明中，如上所述单分子膜通过采用其分子结构、构成元 素等的各种分析方法可以确认其存在。例如，如后述的实施例中说明的那 样，通过使用从红外光谱分析仪、核磁共振装置、有机质量分析仪、二次 离子质谱仪、X射线光电子能谱仪、X射线反射率测定装置和透射电子显 微镜中的至少1个分析装置进行分析，可以确认其存在。
在本发明的试料检查装置中，从实现反应场(收容在凹部的液滴)的 微细化、高密度化的观点，优选使反应场的体积为1000pL以下并且使反 应场的密度为1万个/cm2以上的观点出发，优选以下形态。凹部中收容的 液滴的体积优选为0.01pL～1000pL，更优选为0.01pL～35pL，进一步优 选为0.01pL～1.2pL。如果凹部中收容的液滴的体积不足0.01pL，则获得 足够的分析灵敏度变得困难的倾向增大。
又，如果凹部中收容的液滴的体积超过1000pL，则实现反应场的微细 化、高密度化变得困难的倾向增大。此外，如果凹部中收容的液滴的体积 为0.01pL～35pL，则可以容易地使反应场的密度为10万个/cm2以上。再 有，如果凹部中收容的液滴的体积为0.01pL～1.2pL，则可以容易地使反 应场的密度为100万个/cm2以上。
如前面所述，在本发明的试料检查装置中，与凹部中收容的液滴的体 积相比，可以使凹部的容积(几何容积)足够小。因此，在本发明中，当 凹部中收容的液滴的体积为0.01pL～1000pL时，则可以使凹部的容积比 其足够小。具体地说，在这种情况下，凹部的容积优选为2×10-6pL～1pL。
从与上述同样的观点出发，当使凹部中收容的液滴的体积为0.01pL～ 35pL时，则凹部的容积优选为2×10-6pL～1×10-1pL。再说，从与上述同 样的观点出发，当使凹部中收容的液滴的体积为0.01pL～1.2pL时，则凹 部的容积优选为2×10-6pL～2×10-3pL，更优选为2×10-6pL～7×10-4pL。
还有，在本发明的试料检查装置中，从实现反应场(凹部中收容的液 滴)的微细化、高密度化的观点，优选以下形态。从优选使反应场的体积 为1000pL以下并且使反应场的密度为1万个/cm2以上的观点出发，在试 料载置面的每单位面积上形成的凹部的数目优选为1万个/cm2以上。
在本发明中，所谓确定“在试料载置面的每单位面积上形成的凹部的 数目”时的“试料载置面的单位面积”，是指由试料载置面中第1区域的 面积和第2区域的面积的总和算出的值。因此，当试料载置面中含有第1 区域和第2区域以外的其他区域时，则“试料载置面的单位面积”是从试 料载置面中除去该其他区域面积之后的第1区域面积和第2区域面积的总 和算出的。在本说明书中，有时将“在试料载置面的每单位面积上形成的 凹部的数目”也称为“试料载置面的凹部的密度”。
此外，在本发明中，从使反应场的密度为10万个/cm2以上的观点出 发，更优选在试料载置面的每单位面积上形成的凹部的数目为10万个/cm2 以上。再有，从使反应场的密度为100万个/cm2以上的观点出发，更优选 在试料载置面的每单位面积上形成的凹部的数目为100万个/cm2～800万 个/cm2。
在这里，如果在试料载置面的每单位面积上形成的凹部的数目超过 800万个/cm2，则与各凹部对应的光电转换部减小其尺寸，光电转换部的 分析灵敏度降低的倾向就增大。这样，如果光电转换部减小其尺寸的话， 在光电转换部产生的暗电流的比例增多的倾向就会增大。而且，在这种情 况下，凹部中收容的液滴的体积也存在减小的倾向。荧光的发光量也会减 少，从而分析灵敏度就降低。为了补偿该降低部分，存在需要使受光时间 (分析时间)延长，使取样次数增多等应对的倾向。
在本发明中，单分子膜的厚度优选可以实现反应场的微细化、高密度 化的厚度。特别是，如果能够使试料载置面的凹部的容积为0.01pL～1pL 的范围并且使在试料载置面上形成的凹部的密度为1万个/cm2以上的厚 度，则并无特别限定。例如，可以与共价键结合在试料载置面上的1个有 机分子(单分子)的大小(长度)相等。此外，可以具有超过1个有机分 子大小的厚度。但是，从更确实地获得本发明的效果的观点出发，单分子 膜的厚度优选0.5nm～50nm，更优选为0.5nm～10nm，进一步优选为 0.5nm～5nm。
更具体地说，当使凹部中收容的液滴的体积为0.01pL～1000pL并且 使在试料载置面上形成的凹部的密度为1万个/cm2以上时，优选使凹部的 容积为2×10-6pL～1pL，优选使凹部的底面(第2区域)的面积为4μm2～ 17500μm2。该单分子膜的厚度优选调节为能够实现上述凹部的容积的大小 和面积的大小。
此外，当使凹部中收容的液滴的体积为0.01pL～35pL并且使在试料 载置面上形成的凹部的密度为10万个/cm2以上时，优选使凹部的容积为2 ×10-6pL～1×10-1pL，优选使凹部的底面(第2区域)的面积为4μm2～ 1600μm2。该单分子膜的厚度优选为0.5nm～50nm。
此外，当使凹部中收容的液滴的体积为0.01pL～1.2pL并且使在试料 载置面上形成的凹部的密度为100万个/cm2以上时，优选使凹部的容积为 2×10-6pL～2×10-3pL，优选使凹部的底面(第2区域)的面积为4μm2～ 155μm2。该单分子膜的厚度优选为0.5nm～10nm。此外，在这种情况下， 优选进一步使凹部的容积减小，为2×10-6pL～7×10-4pL。此外，使凹部的 底面(第2区域)的面积与上述为同一范围，单分子膜的厚度优选为 0.5nm～5nm。
此外，在本发明中，从容易且确实形成满足上述凹部中收容的液滴的 体积、在试料载置面上形成的凹部的密度、凹部的容积、凹部的底面的面 积和单分子膜的厚度的各条件的试料检查装置，更确实地获得本发明的效 果的观点出发，本发明的试料检查装置优选以下形态。即，所述基板的所 述试料载置面，在与所述有机分子结合的末端部分具有从-OH、-NH2、＝N-H和-SH中选取的至少1种的亲水性的第1特性基团；
所述有机分子，在其分子链的一端具有能够与所述第1特性基团缩合 反应的第2特性基团，并且在所述分子链的另一端具有疏水性的第3特性 基团；
所述单分子膜经单分子膜形成工序而形成，所述单分子膜形成工序具 有使所述有机分子与所述试料载置面接触、使所述第1特性基团和所述第 2特性基团进行缩合反应的工序。
本发明人反复进行锐意研究，其结果发现：通过使用具有上述构成的 基板和具有上述构成的有机分子，对于容易且确实地形成极薄且具有均匀 厚度的单分子膜是有效的。通过经该单分子膜形成工序形成单分子膜，如 前面所述，可以容易且确实地在试料载置面上以高密度形成极微小的反应 场。在这里，基板如果为在试料载置面上具有能够结合第1特性基团的构 成，则可以不预先使试料载置面上具有第1特性基团。例如，可以为在单 分子膜形成工序中通过表面修饰处理使第1特性基团结合到试料载置面上 的基板。
此外，在单分子膜形成工序包含使有机分子含有液与基板的试料载置 面接触、使缩合反应进行的第1工序，所述有机分子含有液通过在容器中 将有机分子添加到非质子性溶剂中而制备。在该第1工序中，与有机分子 含有液接触的气相中的水分量，当换算为22℃下的相对湿度值时，优选进 行调节使该相对湿度值为35％以下。
本发明人发现通过以上述的第1工序的条件为基础形成单分子膜，具 有以下的优点。发现上述与具有第1特性基团的试料载置面缩合反应的有 机分子，反应性非常高，即使使用容易聚合的有机分子，也可以容易且确 实地形成极薄且具有均匀厚度的单分子膜。在这里，所谓在第1工序中用 于有机分子含有液的“非质子性溶剂”，是指在非质子性溶剂中可以溶解 或可以分散有机分子的溶剂。但是，从容易且确实地获得厚度均匀的单分 子膜的观点出发，在第1工序中使用的非质子性溶剂优选为可以溶解有机 分子的溶剂。
此外，在第1工序中，与有机分子含有液接触的气相中的水分量换算 为22℃下的相对湿度值表示时，如果该相对湿度超过35％的话，则在制造 中，与试料载置面和有机分子的缩合反应相比，有机分子之间的聚合反应 更容易进行。因此，以有机分子为原料的聚合物构成块，该块容易生长到 微米级，难于得到极薄且具有均匀厚度的单分子膜的倾向增大。从更为确 实地获得极薄且具有均匀厚度的单分子膜的观点出发，气相中的水分量换 算为22℃下的相对湿度值表示时更优选为25％以下，进一步优选为5％以 下。
此外，作为在第1工序中使用的容器，优选手套式操作箱(glove box， 以下有时简称为“手套箱”)。在第1工序中，作为构成将水分量调节到上 述范围的气相的构成成分气体，优选为从惰性气体和氮气中选取的至少一 种的气体。但是，在第1工序中，如果是在能够充分抑制有机分子或非质 子性溶剂的氧化反应的进行、单分子膜的基于氧化而产生的劣化的进行的 条件下，则可以使用空气。例如，也可以通过调整进行第1工序时的气相 温度、有机分子含有液的温度、有机分子的浓度、有机分子和试料载置面 的接触时间等而使用空气。
此外，本发明所提供的制造方法，其特征在于包括：
基板形成工序，形成在内部以二维排列的状态具有多个光电转换部、 并且在相对的2个主面中的至少1个面上结合有从-OH、-NH2、＝N-H和-SH中选取的至少1种结构的亲水性的第1特性基团的基板；
单分子膜形成工序，其中，
以所述基板的结合了第1特性基团一侧的主面为试料载置面，用 于各自独立地固定含有应分析测定对象物的多个液滴，
所述试料载置面至少被划分为第1区域和多个第2区域，
所述第1区域被疏水性单分子膜被覆，
所述多个第2区域，各个内部没有被所述单分子膜被覆而各个全 外周部分被所述第1区域包围，
通过选择性地只在所述第1区域形成所述单分子膜，
与所述多个光电转换部以一对一相对应地形成用于各自独立地 收容所述多个液滴的多个凹部；
其中，所述单分子膜是由以下步骤形成的：
使在分子链的一端具有能够与所述第1特性基团缩合反应的第2特性 基团、并且在所述分子链的另一端具有疏水性的第3特性基团的有机分子 与所述试料载置面接触；
以制备的所述凹部的底面由所述第2区域形成地、并且以所述凹部的 包含全部内侧面的外周部分由被覆所述第1区域的所述单分子膜形成地， 将所述第1特性基团和所述第2特性基团进行缩合反应，在通过共价键固 定在所述试料载置面上的状态下形成所述单分子膜。
根据上述的制造方法，可以容易并且确实地制得上述的本发明的试料 检查装置。
采用以上详述的本发明的试料检查装置，在试料载置面上以极高密度 形成容积极小的凹部。因此，可以容易且确实地实现反应场的微细化、高 密度化(特别是使反应场的体积为1000pL以下并且使反应场的密度为1 万个/cm2以上)。
此外，本发明的试料检查装置具有的凹部，是包含全部内侧面在内的 外周部分(第1区域)被单分子膜被覆的结构，因此即使使相邻的凹部间 的距离非常小，也能够确实防止收容在凹部内的液滴之间的混合。此时， 由于凹部的底面(第2区域)具有亲水性，因此可以确实地通过氢键将收 容在凹部内的液滴固定到该凹部的底面上。即，本发明的试料检查装置即 使使相邻的凹部间的距离非常小，也能够确实防止污染的发生。其结果： 采用本发明的试料检查装置即使如上所述在实现反应场的微细化、高密度 化的情况下，也可以确保足够的分析精度。
此外，本发明的试料检查装置由于具有如上所述能够容易且确实实现 反应场的微细化、高密度化的构成，因此可以容易地实现小型化。此外， 在本发明的试料检查装置中，单分子膜通过共价键固定到试料载置面的第 1区域上。因此，可以充分地防止单分子膜从基板上的全部或部分剥离。 因此，本发明的试料检查装置，即使长期反复使用或长期保存时，也可以 获得足够的可靠性。
此外，采用本发明的试料检查装置的制造方法，可以容易且确实地制 造上述本发明的试料检查装置。
附图说明
图1为表示本发明的试料检查装置的第一实施方式的立体图。
图2为简要地表示图1所示试料检查装置的基本构成的部分截面图。
图3为表示本发明的试料检查装置的第二实施方式的立体图。
图4的(a)为简要地表示图3所示试料检查装置101的液滴供给部 40中具备的喷嘴的基本构成的立体图，(b)和(c)为用于说明试料检 查装置101中液滴供给部40相对于凹部3的位置配合方法的说明图。
图5的(a)和(b)为用于说明试料检查装置101中液滴供给部40 相对于凹部3的位置配合的另一方法的说明图。
图6的(a)为简要地表示图3所示试料检查装置101的液滴供给部 40中具备的喷嘴的另一基本构成的立体图，(b)为用于说明试料检查装 置101中液滴供给部40相对于凹部3的位置配合的另一方法的说明图。
图7为表示本发明的试料检查装置的其他实施方式的立体图。
图8的(a)为模式地表示在制造实施例1的试料分析装置时的单分 子膜形成工序中，在基板的主面(成为试料载置面的面)上形成的抗蚀图 形的一例的截面图，(b)表示从基板的主面的法线方向观察(a)所示 的抗蚀图形时的显微镜照片。
图9的(a)为模式地表示在制造实施例1的试料分析装置时的单分 子膜形成工序中，在基板上形成的抗蚀图形和单分子膜的一例的截面图， (b)表示从基板的主面的法线方向观察(a)所示的抗蚀图形时的显微 镜照片。
图10为模式地表示在制造实施例1的试料分析装置时的单分子膜形 成工序中，在基板上形成的单分子膜的一例的截面图。
图11的(a)为模式地表示在实施例1的试料分析装置的基板上形 成的凹部中收容氯化钠水溶液的液滴的状态的截面图，(b)表示从该基 板的主面的法线方向观察(a)所示的基板表面时的显微镜照片。
图12为通过红外光谱分析得到的单分子膜的谱图。
图13为通过1H-核磁共振分析得到的单分子膜的谱图。
图14为通过19F-核磁共振分析得到的单分子膜的谱图。
图15为通过有机质量分析(正离子分析)得到的单分子膜的谱图。
图16为通过有机质量分析(负离子分析)得到的单分子膜的谱图。
图17为通过X射线光电子分光分析得到的单分子膜的谱图。
图18为通过透射电子显微镜得到的断面照片。

以下参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。在以下的说明中， 同一或相当部分标注同一符号，不再重复说明。
[第一实施方式]
图1为表示本发明的试料检查装置的第一实施方式的立体图。图2为 概略地表示图1所示试料检查装置的基本构成的部分截面图。如图1和图 2所示，试料检查装置100包括板状的基板1(半导体集成电路基板)，板 状的基板1具有试料载置面F1，试料载置面F1上设置有用于各自独立地 收容含有应分析测定对象物的多个液滴的多个凹部3。此外，试料检查装 置100还包括在基板1的侧面设置为一体的CPU4、存储部5和数据输入输 出部6。
如图2所示，试料载置面F1至少划分为被疏水性的单分子膜2被覆 的第1区域F11、和内部没有被单分子膜2被覆并且具有亲水性的多个第 2区域F12。此外，各凹部3的底面由上述第2区域F12形成，各凹部3 的包含全体内侧面的全体外周部分由被覆上述第1区域F11的单分子膜2 形成。此外，在本实施方式的试料检查装置100中，试料载置面F1中的 第2区域F12以外的区域全部为第1区域F11，该第1区域F11全部被单 分子膜2被覆。此外，上述单分子膜2使用有机分子形成，并且通过共价 键固定在料载置面F1上。
还有，在基板1的内部设置有，能够独立地将由各凹部3中各自收容 的液滴分别放出的光进行光电转换的光电转换部70，该光电转换部70是 相对于多个各个凹部3以一对一相对应地被设置的。此外，在该试料检查 装置100中，每个光电转换部70都由1个光电二极管(光电转换元件) 构成。
又，在该试料检查装置100中，基板1由至少具有保护层12(最上部 的层)和半导体层7的层叠体构成，保护层12具有试料载置面F1，对于 从液滴放出的光具有光透过性，半导体层7配置在保护层12的下方，包 含上述光电转换部70。
更具体地说，如图2所示，在该试料检查装置100中，当从半导体层 7一侧向保护层12一侧看时，基板1在保护层12和半导体层7之间顺次 层叠地主要具有：无机氧化物层8、层间绝缘膜9、绝缘膜10。另外，在 绝缘膜10和保护层12之间、并在各凹部3的正下方的区域(光电转换部 的正上方的区域)还配置有滤色器11。此外，在层间绝缘膜9和绝缘膜 10之间、并在各凹部3正下方区域以外的区域(光电转换部正上方区域以 外的区域)还配置有遮光膜15。又，在无机氧化物层8中埋设有第1电极 13，在无机氧化物层8和层间绝缘膜9之间、并在第1电极13的附近区 域配置有第2电极14。
无机氧化物层8是为了形成第1电极13和第2电极14而设置的层。 该无机氧化物层8是在半导体层7的上面以一体化的状态配置的层，对于 从收容在凹部3中的液滴发出的光具有光透过性。有时在该无机氧化物层 8的第1电极13的下部区域形成由氮化硅构成的区域。作为构成无机氧化 物层8的无机氧化物，如果对于从收容在凹部3中的液滴发出的光具有光 透过性，则无特别限定。可以列举例如SiO2。
层间绝缘膜9是为了防止遮光膜15和第2电极14之间电接触而设置 的层。作为构成层间绝缘膜9的绝缘体材料，如果对于从收容在凹部3中 的液滴发出的光具有光透过性，则无特别限定。可以列举例如SiO2。
绝缘膜10是为了不使滤色器11和遮光膜15相接触而用于分离的层。 作为构成绝缘膜10的绝缘体材料，如果对于从收容在凹部3中的液滴发 出的光具有光透过性，则无特别限定。
保护层12(最上部的层)是具有试料载置面F1，形成有凹部3的层。 当设置上述滤色器11时，该保护层12是用于确保设置空间并且保护滤色 器11而设置的层。作为该保护层12的构成材料，如果对于从收容在凹部 3中的液滴发出的光具有光透过性，则无特别限定。可以列举例如SiO2。
遮光膜15是用于防止从收容在凹部3中的液滴发出的光入射到光电 转换部70的pn结合面以外的半导体层7的区域中而设置的膜。作为构成 该保护层12的构成材料，如果对于从收容在凹部3中的液滴发出的光具 有能够遮蔽的光不透过性，则无特别限定。可以列举例如金属制薄膜(铝、 铬等的金属制薄膜)。
滤色器11是用于只使从收容在凹部3中的液滴发出的光中具有特定 波长的光选择性地入射到光电转换部70中的滤光器。滤色器11从收容在 凹部3中的液滴发出的光中对于应检测的特定波长的光具有光透过性。因 此，其构成材料也应根据上述特定波长的光可以适当选择。
第1电极13为与光电转换部70以一对一相对应设置的电极。又，第 1电极13用于独立地控制光电转换部70的pn结合面的电位。此外，为了 独立地控制光电转换部70的pn结合面的电位，电阻器(未图示)与第1 电极13电连接。电阻器埋设在基板1中。再说，通过被电阻器控制的第1 电极13，光电二极管的pn结合面的电位发生变化。这样，可以使在光电 二极管中生成的电子移动到p-分离区域76，进而移动到垂直传输部n型区 域78。
另外，第2电极14也为与光电转换部70以一对一相对应设置的电极。 第2电极14是用于使垂直传输部n型区域78的电荷移动的电极。该第2 电极14不是必须的构成部件，例如，第1电极13可以兼有第2电极的功 能。
半导体层7具有：n型硅基板71、和在n型硅基板71上配置的第1 的p阱72。此外，在第1的p阱72的上面中位于凹部3的大致正下方的 区域设置有n型半导体区域74。由该n型半导体区域74和第1的p阱72 构成的光电二极管(光电转换元件)作为具有pn结合面的光电转换部70 发挥作用。
又，在第1的p阱72的上面中与光电转换部70邻接的区域上设置有 p-分离区域76。在第1的p阱72的上面中与p-分离区域76邻接的区域的 上方设置有垂直传输部n型区域78。而且，在第1的p阱72和垂直传输 部n型区域78之间设置第2的p阱77。此外，在第1的p阱72的上面的 区域中，并且在由光电转换部70、p-分离区域76、垂直传输部n型区域 78以及第2的p阱77构成的组之间的区域中，设置有隔开该组之间的p+ 分离区域73。
第1的p阱72和第2的p阱77中导入杂质的浓度，例如，使第1的 p阱72为相对的低浓度，使第2的p阱77为相对的高浓度。该第2的p 阱77通常与n型半导体区域74的小型化相伴，是为了补偿电荷传输效率 的降低而设置的。此外，p+分离区域73和p-分离区域76通常为用于将光 电二极管和垂直传输部n型区域78分离的区域。p-分离区域76在通过第 1电极13进行电位读出时，用于进行从光电转换部向垂直传输部n型区域 78的电荷移动。n型半导体区域74上的p+型区域75是，在产生紫外线入 射时，并且在该紫外线的入射不合适的情况下，用于防止紫外线向光电转 换部入射而设置的。
垂直传输部n型区域78为与以β行×γ列进行二维排列的光电转换 部70(在图1的试料检查装置100中为5行×7列的二维排列)的列方向 平行配置的柱状的区域，每1列设置1个。所谓“以β行×γ列进行二维 排列的状态”，表示在平面上的行方向上γ个光电转换部70以等间隔排列 成直线状，并且在与上述平面为同一平面的列方向(与行方向大致正交的 方向)上β个光电转换部70以等间隔排列成直线状的状态。通过第1电 极13和第2电极14对pn结合面的电位控制，在光电转换部70产生的电 荷不混合或不分散的情况下，可以使该电荷在该垂直传输部n型区域78 中沿垂直方向(列方向)移动。在试料载置面F1上，与光电转换部70相 对应的凹部3是以β行×γ列的二维排列的。
此外，在该基板1中，在与半导体层7的γ个垂直传输部n型区域78 的同一平面的外缘部设置有1个柱状的水平传输部n型区域(未图示)， 该柱状的水平传输部n型区域的配置使其与该γ个垂直传输部n型区域78 正交。在垂直传输部n型区域78中沿垂直方向移动的电荷通过向该水平 传输部n型区域移动，从而能够沿水平方向(行方向)移动。
再说，垂直传输部操作信号输入端子(未图示)与γ个垂直传输部n 型区域78的每个连接。该垂直传输部操作信号输入端子的另一端与前述 的电阻器(未图示)电连接。通过使用垂直传输部操作信号输入端子向第 1电极13外加电压，使在光电转换部70的pn结合面产生的电荷向垂直传 输部n型区域78移动。接着，通过向第2电极14外加电压，可以使该电 荷在垂直传输部n型区域78中沿垂直方向移动。通过顺次地向第1电极、 第2电极进行该外加电压，可以使在光电转换部70的pn结合面产生的电 荷在垂直传输部n型区域78中沿垂直方向移动。
还有，水平传输部操作信号输入端子(未图示)与水平传输部n型区 域连接。该水平传输部操作信号输入端子的另一端与前述的电阻器(未图 示)电连接。通过使用该水平传输部操作信号输入端子顺次向第1电极13、 第2电极14进行外加电压，可以使在光电转换部70的pn结合面产生的 电荷在水平传输部n型区域中沿水平方向移动。
此外，在该基板1中，还设置有用于将受光信息放大而输出的输出放 大器(未图示)和信号输出端子(未图示)。
又，在试料检查装置100中设置有：用于将在光电二极管被光电转换 的电荷信号放大的放大晶体管、读出电荷信号之后将光电二极管的电荷复 位的复位晶体管以及附属于它们的金属配线、电源线(均未图示)。
存储部5顺次蓄积由光电转换部70得到的分析信息(由发光反应得 到的光的信息(波长、颜色、强度或光量等))。此外，在存储部5中存储 有分析基准数据，该分析基准数据是根据由光电转换部70得到的分析信 息，用于进行凹部中存在的应分析的测定对象物的定性或定量等分析的。 例如，在使用探针基因进行基因解析时，该分析基准数据是试料载置面F1 上的多个凹部3中哪个位置的凹部3中预先配置哪种探针基因等的信息。 另外，例如，还存储有在哪个凹部3检测发光等用于确定各凹部3的位置 的数据。再有，当使用滤色器11时，还存储有用于确定波长或颜色的基 准数据。再说，在存储部5中可以存储用于正确进行对于液滴喷出单元(例 如，在后述的第2实施方式中，试料检查装置101具备的液滴供给部40) 的凹部3的位置确定的基准数据，该液滴喷出单元用于将液滴滴到凹部3。 例如，其为凹部3间的距离、凹部3的底面的面积等用于使液滴喷出单元 相对于基板1相对移动的基准数据。又，在存储部5中可以存储以上述基 础数据为基础用于CPU4进行演算处理(分析的演算处理或用于位置确定 的演算处理)的程序。此外，存储部5可以具备存储CPU4中进行的结果 的功能。存储部5还可以存储用于与外部进行数据、信息的交换的必要的 程序、数据。
此外，CPU4与存储部5和数据输入输出部6连接。该CPU4将从光电 转换部70得到的分析信息和在存储部5中存储的基准数据进行比较，以 用于进行这些演算处理的程序为基础进行演算处理。这样，求出与应分析 的测定对象物的定性或定量等分析有关的分析结果。又，CPU4可以具有以 演算处理结果为基础，对其妥当性进行判断，统计性地处理各凹部3的分 析结果，对测定对象物的成分组成的推定等进行判断的构成。CPU4还可以 具有以在存储部5中存储的用于确定位置的基准数据为基础，控制用于将 液滴滴入凹部3的液滴喷出单元，正确进行对于凹部3的位置确定的构成。 CPU4另外还可以具有校正从光电转换部70得到的数据的构成。CPU4又还 可以具备使人认识从分析结果、采用统计方法等得到的解析结果、以及从 这些结果得到的推定、判断的演算功能。此外，CPU4可以具备：用于感知 与计测、分析等有关的异常，进行适当回避的功能；以及将其警告给外部 的功能。
数据输入输出部6与显示器等信息输出机器、电子计算机等信息输入 输出机器电连接。该输出部6进行分析数据的输出、向用于进行分析的存 储部5输入基准数据等的数据交换。此外，数据输入输出部6根据需要可 以兼有供给电力的功能。
基板1中光电转换部70的形成位置，如果能够检测从固定在对应的 凹部3的液滴发出的光，则并无特别限定。但是，从使由凹部3到光电转 换部70的实效光路足够短，充分确保分析灵敏度的观点以及实现试料检 查装置100的小型化的观点出发，如图2所示，光电转换部70优选配置 在与其对应的凹部3的大致正下方。
在试料载置面F1上形成的各凹部3用于收容液滴。如上所述，凹部3 使用膜厚极薄的单分子膜2而形成。因此，凹部3成为可以容易地收容 1000pL以下的体积微小液滴的极小的容积。
在各凹部3的底面(第2区域F12)上结合有后述的亲水性的第1特 性基团。因此，在凹部3内收容的液滴通过氢键确实地固定在该凹部3的 底面上。这样，该液滴一旦被收容，可以充分防止从凹部3向其外部扩散。 此外，在形成单分子膜2之前的试料载置面F1的第1区域F11上也结合 有上述亲水性的第1特性基团。在第1区域F11上形成单分子膜2时，通 过原料的有机分子和亲水性的第1特性基团之间的缩合反应而制备的单分 子膜2，以与试料载置面F1共价键结合的状态被固定。
在试料载置面F1上结合的亲水性的第1特性基团，优选具有能够与 有机分子缩合反应的活性氢。作为具有能够与有机分子缩合反应的活性氢 的第1特性基团，更优选在通过上述的缩合反应与有机分子结合一侧的末 端部分具有从-OH、-NH2、＝N-H和-SH中选取的至少1种的结构。在上述以 外的第1特性基团中，作为具有能够与有机分子缩合反应的活性氢的第1 特性基团，更优选具有从-SO3H、-SO2H、-PO3H、-PO3H2和-CO2H中选取的至 少1种。
具有能够与有机分子缩合反应的活性氢的第1特性基团，并不限于该 基团全体从试料载置面F1露出的状态。可以是只有活性氢或含有活性氢 的-OH、-SH、＝N-H或-NH2的部分从试料载置面F1露出的状态，也可以是 活性氢以外的部分包含在基板1的内部的状态。例如，当活性氢以外的部 分包含在基板1的内部时，则活性氢以外的部分可以与基板1的构成元素 结合。更具体地说，例如，当基板1的试料载置面F1附近由具有光透过 性的金属氧化物构成、并且第1特性基团为-PO3H时，则-PO3H全体可以从 试料载置面F1露出，也可以只是-PO3H中的-OH露出而-PO2-部分包含在基 板内部。基板内部含有的-PO2-部分可以为原来的-PO2-的状态。或者，与P结合的氧可以与金属氧化物部分中的金属原子(或金属离子)M结合，例 如，成为具有-P-O-M-这样结构的状态。
通过上述第1特性基团和后述的有机分子的第2特性基团的缩合反 应，在基板1的第1区域F11和单分子膜2之间形成的共价键，因试料载 置面F1上结合的亲水性的第1特性基团的结构、成为单分子膜原料的有 机分子的种类而异。从制造容易的观点出发，优选为从-Si-O-、-Si-N-和 -Si-S-中选取的至少1种的键。
这样，单分子膜2非常牢固地固定在试料载置面F1上。因此，即使 使在试料载置面F1上相邻的凹部3间的距离(被单分子膜被覆的第1区 域的面积)非常变小也好，相隔相邻凹部间的单分子膜2仍然牢固地结合 在试料载置面F1上，可以充分防止其剥离。
因此，即使相邻凹部3间的距离非常小、而反应场(在凹部中收容的 液滴)的密度为1万个/cm2以上也好，可以充分防止邻接的凹部3内收容 的液滴之间的混合(确实防止污染的发生)。故此，试料检查装置100也 可以确保足够的分析精度。
再说，各凹部3的大小(容积)、形状、配置位置和配置间隔可以通 过单分子膜2的图形化的方法容易地调节。从更确实地获得本发明效果的 观点出发，可以如下所述进行设定。
即，在试料检查装置100中，从实现反应场(在凹部中收容的液滴) 的微细化、高密度化的观点，优选使反应场的体积为1000pL以下并且使 反应场的密度为1万个/cm2以上的观点出发，在凹部3中收容的液滴的体 积优选为0.01pL～1000pL，更优选为0.01pL～35pL，进一步优选为 0.01pL～1.2pL。
此外，如前面所述，通过使凹部3的构成为上述构成，被滴到凹部的 底面上的液滴以呈近似半球状或呈顶端部为近似半球状的大致柱状的形 状的状态而被固定。因此，与凹部3的几何容积相比，实际上可以使在凹 部3中收容的液滴(在凹部3的底面上固定的液滴)的体积非常大。故此， 即使形成容积小的凹部3，也可以使用足以获得充分的分析灵敏度的量的 液滴。而且，滴到凹部3的底面上的液滴以呈近似半球状或呈顶端部为近 似半球状的大致柱状的形状的状态而被固定。由此，在凹部3的底面上固 定的液滴呈现对于集光有利的形状。从该观点出发，试料分析装置100也 可以容易地获得足够的分析灵敏度。
因此，如果使在凹部中收容的液滴的体积为0.01pL～1000pL，则可以 使在凹部3的容积比其足够小。具体地说，在这种情况下，凹部3的容积 优选为2×10-6pL～1pL。
从与上述同样的观点出发，如果在凹部中收容的液滴的体积为 0.01pL～35pL，则凹部3的容积优选为2×10-6pL～1×10-1pL。还有，从与 上述同样的观点出发，如果在凹部中收容的液滴的体积为0.01pL～1.2pL， 则凹部的容积优选为2×10-6pL～2×10-3pL，更优选为2×10-6pL～7× 10-4pL。
从实现反应场(在凹部中收容的液滴)的微细化、高密度化的观点， 优选使反应场的体积为1000pL以下并且使反应场的密度为1万个/cm2以 上的观点出发，在试料载置面F1的每单位面积上形成的凹部3的数目优 选为1万个/cm2以上。还有，从使反应场的密度为10万个/cm2以上的观点 出发，在试料载置面F1的每单位面积上形成的凹部3的数目更优选为10 万个/cm2以上。又，从使反应场的密度为100万个/cm2以上的观点出发， 在试料载置面F1的每单位面积上形成的凹部的数目更优选为100万个 /cm2～800万个/cm2。
为了充分地防止污染的发生，优选单分子膜2具有足够的疏水性。因 此，从该观点出发，优选单分子膜2具有以下的特性。即，在20℃下将 5.3μL的水滴滴到单分子膜2的表面上时，水滴相对于该表面的接触角优 选为80～180°，更优选为90～180°，进一步优选为100～160°。此外， 单分子膜的临界表面能在20℃下为72mN/m以下，优选在8～72mN/m的范 围，更优选在8～25mN/m的范围。其中，接触角可以采用例如日本工业规 格(JIS)R3257：1999中规定的测定方法进行测定。
单分子膜2的厚度如果为使反应场的微细化、高密度化成为可能的厚 度，则并无限制。特别是如果为可以使试料载置面的凹部的容积为 0.01pL～1pL的范围，并且使在试料载置面F1上形成的凹部的密度为1 万个/cm2以上的厚度，则并无特别限定。例如，可以与在试料载置面F1 上共价键结合后的1个有机分子(单分子)的尺寸(长度)相等，或者还 可以具有超过1个有机分子的尺寸的厚度。但是，从更确实地获得本发明 的效果的观点出发，单分子膜2的厚度优选为0.5nm～50nm，更优选为 0.5nm～10nm，进一步优选为0.5nm～5nm。
更具体地说，在凹部3中收容的液滴的体积为0.01pL～1000pL且凹 部3的密度为1万个/cm2以上的形态下，凹部3的容积优选为2×10-6pL～ 1pL，凹部的底面(第2区域F12)的面积优选为4μm2～17500μm2。此外， 优选对单分子膜3的厚度进行调节以实现上述凹部3的容积的大小和面积 的大小。
还有，在凹部3中收容的液滴的体积为0.01pL～35pL且在试料载置 面F1上形成的凹部的密度为10万个/cm2以上的形态下，凹部3的容积优 选为2×10-6pL～1×10-1pL，凹部3的底面(第2区域F12)的面积优选为 4μm2～1600μm2，单分子膜2的厚度优选为0.5nm～50nm。
又，在凹部3中收容的液滴的体积为0.01pL～1.2pL且在试料载置面 F1上形成的凹部的密度为100万个/cm2以上的形态下，凹部3的容积优选 为2×10-6pL～2×10-3pL，凹部3的底面(第2区域F12)的面积优选为 4μm2～155μm2，单分子膜2的厚度优选为0.5nm～10nm。再说，在这种情 况下，优选使凹部3的容积更小，为2×10-6pL～7×10-4pL。又，优选使凹 部3的底面(第2区域)的面积与上述为同一范围，并且单分子膜2的厚 度为0.5nm～5nm。
此外，从更确实地防止污染的观点出发，在相邻的凹部3间形成的单 分子膜2的宽度优选为0.1μm以上，更优选为1～100μm。即使为上述的 单分子膜2的宽度，也能够容易地使凹部3的容积为0.01pL～1pL且使凹 部3的密度为1万个/cm2以上。将相邻凹部3之间隔开的部件只为单分子 膜2时，相邻凹部3之间的间隔与上述单分子膜2的宽度相当。在这种情 况下，相邻凹部3之间的间隔优选为0.1μm以上，更优选为1～100μm。
作为有机分子，优选为在分子链的一端具有能够与结合在试料载置面 F1上的第1特性基团缩合反应的第2特性基团，并且在分子链的另一端具 有疏水性的第3特性基团。通过该第2特性基团与结合在试料载置面F1 上的第1特性基团的缩合反应的进行，单分子膜2通过共价键被牢固地固 定在试料载置面F1上。
从更确实获得0.5～50nm厚的单分子膜的观点出发，有机分子优选具 有以下(i)～(iii)中任何一种的结构。
即，(i)有机分子具有能够与第1特性基团缩合反应的下述通式(1) 所示的特性基团作为第2特性基团。又，作为第3特性基团，具有从甲基、 卤代甲基、乙烯基、碳数为2～4的环状醚基、苯基、卤代苯基和氰基中 选取的特性基团。还有，优选在第2特性基团和第3特性基团之间具有结 合了下述通式(2)所示的2价有机基团的结构。

                     -CbE2b-...(2)
通式(1)中，Z1表示从F、Cl、Br、I、-OH、-SCN、-NCO和碳数为1～ 5的烷氧基中选取的至少1种的原子或原子团。Z2表示从H和碳数为1～5 的烷基中选取的至少1种的原子或原子团。a表示1～3的整数。通式(2) 中，E表示从H和F中选取的至少1种的原子。b表示2～22的整数。
(ii)有机分子优选具有在上述通式(2)所示的2价有机基团的碳 骨架的碳之间还结合了从下述通式(3)所示特性基团、-O-、-COO-和-C6H4-中选取的至少1种的2价特性基团。在下述通式(3)中，g和h各自独立 地表示1～3的整数。

(iii)有机分子具有能够与第1特性基团缩合反应的下述通式(1) 所示的特性基团作为第2特性基团。又，作为第3特性基团，具有2个从 甲基、卤代甲基、乙烯基、碳数为2～4的环状醚基、苯基、卤代苯基和 氰基中选取的1价基团。还有，优选在第2特性基团和第3特性基团之间 具有结合了下述通式(4)所示的3价有机基团。

通式(1)中，Z1表示从F、Cl、Br、I、-OH、-SCN、-NCO和碳数为1～ 5的烷氧基中选取的至少1种的原子或原子团。Z2表示从H和碳数为1～5 的烷基中选取的至少1种的原子或原子团。a表示1～3的整数。通式(4) 中，CjL2j为与第2特性基团结合的特性基团。CmG2m和CnJ2n为与第3特性基 团结合的特性基团。G、J和L各自可以相同、也可以不同，各自表示从H和F中选取的至少1种的原子。j表示1～18的整数。m和n各自独立地 表示0～7的整数。
在具有(i)～(iii)中任何一个结构的有机分子中，作为通式(1) 所表示的第2特性基团，可以列举例如：卤代甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基、 异氰酸酯基甲硅烷基(isocyanatesilyl groups)等的各种取代甲硅烷基。 特别优选a＝3的基团，可以列举三卤代甲硅烷基、三烷氧基甲硅烷基、三 异氰酸酯基甲硅烷基(triisocyanatesilyl groups)。
作为上述三卤代甲硅烷基中含有的卤素，可以列举F、Cl、Br、I。在 三卤代甲硅烷基中，优选三氯代甲硅烷基。此外，上述三烷氧基甲硅烷基 中的烷氧基，特别优选其碳数为1～3。具体地说，可以列举甲氧基甲硅烷 基、乙氧基甲硅烷基、丁氧基甲硅烷基。
如果为末端具有这样的各种取代甲硅烷基的有机分子，则可以如上所 述与基板表面共价键结合。从而，形成的单分子膜2通过该共价键牢固地 结合在第1区域F11上。因此，单分子膜2的耐久性优异。具体地说，如 果为具有卤代甲硅烷基的有机分子，在第1区域F11与第1特性基团含有 的活性氢之间发生脱卤化氢反应。如果为具有烷氧基甲硅烷基的有机分 子，与第1特性基团含有的活性氢之间发生脱醇反应。如果为异氰酸酯基 甲硅烷基，与第1特性基团含有的活性氢之间发生脱异氰酸酯反应。这样， 各有机分子与基板之间通过硅氧烷键(-Si-O-)共价键结合。
再说，有机分子与基板的共价键因第1特性基团的种类而异，例如， 当第1特性基团为-NH时，则作为共价键形成-Si-N-键，当为-SH时，则 作为共价键形成-Si-S-键。
在具有(i)～(iii)中任何一个结构的有机分子的第3特性基团中， 作为卤代甲基，从更确实地得到具有充分疏水性的单分子膜2的观点出发， 优选CF3-、CH2Br-、CH2Cl-，更优选CF3-。第3特性基团为CF3-的有机分 子，其取向性高，当形成单分子膜2时，则在试料载置面F1上排列时的 有机分子的分子密度存在升高的倾向。因此，可以更确实地得到具有疏水 性的单分子膜2。
又，在具有(i)～(iii)中任何一个结构的有机分子的第3特性基 团中，作为碳数2～4的环状醚基，优选C2H3O-。当第3特性基团为C2H3O-时，利用其环氧基的开环(加成)反应，可以容易地使单分子膜2的厚度 增大。此时也可以容易地充分确保膜厚的均一性。
例如，当第3特性基团为C2H3O-时，则首先对一旦形成的单分子膜2 进一步接触于醇，而使环氧基的开环(加成)反应进行。然后，使醇的-OH以外的部位(烃基)结合到第3特性基团的顶端，可以使单分子膜2的厚 度增大。当形成膜厚比较大的单分子膜2时，如果使用与其膜厚大致同等 大小的有机分子，则存在难于充分确保膜厚的均一性的倾向。因此，上述 方法对于使用比较小的有机分子(第3特性基团为C2H4O-的有机分子)，可 以容易地形成膜厚比较大且膜厚均一性高的单分子膜2，在这点上是有用 的。
此外，在具有(i)～(iii)中任何一个结构的有机分子的第3特性 基团中，从更确实地得到具有充分疏水性的单分子膜2的观点出发，作为 卤代苯基，优选C6F5-。第3特性基团为C6F5-的有机分子，其取向性高， 当形成单分子膜2时，则在试料载置面F1上排列时的有机分子的分子密 度存在升高的倾向。因此，可以更确实地得到具有疏水性的单分子膜2。
具有(i)的结构的有机分子优选具有下述通式(20)～(29)中任 何一个表示的结构。

在通式(20)～(29)中，Z与通式(1)中的Z同义，a与通式(1) 中的a同义，q表示2～22的整数。m和n各自表示同时满足下述数式(I)～ (III)所示条件的整数：
0≤m≤14            ...(I)
0≤n≤15       ...(II)
2≤(m+n)≤22   ...(III)。
具有(ii)的结构的有机分子优选具有下述通式(30)～(39)中任 何一个表示的结构。

在通式(30)～(39)中，Z与通式(1)中的Z同义，a与通式(1) 中的a同义，A表示从通式(3)所示的特性基团、-O-、-COO-和-C6H4-中 选取的至少1种的2价的特性基团。t表示1～10的整数。p表示1～18 的整数。r和s各自表示同时满足下述数式(IV)～(VI)所示条件的整 数：
0≤r≤14           ...(IV)
0≤s≤15           ...(V)
2≤(r+s)≤22       ...(VI)。
具有(iii)的结构的有机分子优选具有下述通式(40)～(49)中 任何一个表示的结构。

在通式(40)～(49)中，Z与通式(1)中的Z同义，a与通式(1) 中的a同义。t表示1～10的整数。p表示1～18的整数。r和s各自表示 同时满足下述数式(IV)～(VI)所示条件的整数：
0≤r≤14      ...(IV)
0≤s≤15      ...(V)
2≤(r+s)≤22  ...(VI)。
在通式(20)～(29)所示的有机分子中，从充分确保单分子膜2的 均一性的观点以及在形成单分子膜2时充分确保在试料载置面F1上排列 的有机分子的分子密度的观点出发，优选通式(20)和通式(21)所示的 有机分子。
在通式(20)所示的有机分子中，从与上述相同的观点出发，优选下 述通式(201)所示的有机分子。
CF3(CF2)7(CH2)2SiCl3---(201)
另外，在通式(21)所示的有机分子中，从与上述相同的观点出发， 优选下述通式(202)所示的有机分子。
CH3(CH2)7(CH2)2SiCl3---(202)
在上述通式(201)和通式(202)所示的有机分子中，从获得充分的 疏水性的观点出发，优选通式(201)所示的有机分子。
还有，在通式(30)～(39)所示的有机分子中，从充分确保单分子 膜2的均一性的观点以及在形成单分子膜2时充分确保在试料载置面F1 上排列的有机分子的分子密度的观点出发，优选通式(30)和通式(31) 所示的有机分子。
在通式(30)所示的有机分子中，从与上述相同的观点出发，优选下 述通式(301)～(306)所示的有机分子。
CF3(CF2)3(CH2)2O(CH2)15SiCl3---(301)
CF3COO(CH2)15SiCl3---(302)
CF3(CF2)3(CH2)2Si(CH3)2(CH2)9SiCl3---(303)
CF3(CF2)7Si(CH3)2(CH2)9SiCl3---(304)
CF3(CH2)2Si(CH3)2(CH2)15SiCl3---(305)
CF3CH2O(CH2)15SiCl3---(306)
另外，在通式(31)所示的有机分子中，从与上述相同的观点出发， 优选下述通式(307)～(312)所示的有机分子。
CH3(CH2)5O(CH2)15SiCl3---(307)
CH3COO(CH2)15SiCl3---(308)
CH3(CH2)5Si(CH3)2(CH2)9SiCl3---(309)
CH3(CH2)7Si(CH3)2(CH2)9SiCl3---(310)
CH3(CH2)2Si(CH3)2(CH2)15SiCl3---(311)
CH3CH2O(CH2)15SiCl3---(312)
再说，在上述通式(201)、(202)和(301)～(312)所示的有机分 子中，从充分确保单分子膜2的均一性的观点、在形成单分子膜2时充分 确保在试料载置面F1上排列的有机分子的分子密度的观点以及获得充分 的疏水性的观点出发，最优选通式(201)所示的有机分子。
使用上述优选的有机分子，在结合有上述优选的第1特性基团的试料 载置面F1上形成的单分子膜2，由于更容易地以均一的厚度形成，因此可 以充分降低各凹部3的容积的波动，并且可以容易使各反应场(在各凹部 中收容的液滴)的体积为一定。故此，从该观点出发也好，试料检查装置 100可以确保充分的分析精度。
作为上述有机分子之外的有机分子，在能够获得本发明效果的范围 内，可以使用日本专利公开公报平成4-132637号、平成4-256466号、平 成10-180179号和平成4-359031号中记载的有机分子。
板状的基板1的大小，根据例如凹部3的数目、光电转换部70(或高 电磁转换元件)的数目、要一次分析的分析试料(液滴)的数目、分析项 目的数目等条件，可以适当决定。但是，从充分实现试料检查装置100的 小型化的观点出发，包含试料载置面F1的主面的面积优选为0.05～8× 10-6mm2。此外，从充分实现试料检查装置100的小型化的观点出发，基板 1的厚度优选为0.05～1.5mm，更优选为0.1～1.0mm。
还有，如前所述，各凹部3的大小(容积)、形状、配置位置和配置 间隔可以通过单分子膜2的图形化的方法进行调节。这样，根据设置在基 板1内部的光电转换部70的微细的二维配置图形，试料载置面F1的第1 区域F11和第2区域F12的区分可以适当配置。又，可以容易地选择性地 只在第1区域F11上形成单分子膜2。因此，可以容易地以极其微细的图 形将凹部3二维地形成于试料载置面F1上。故此，光电转换部70可以高 效地检测在各凹部3中收容的液滴中发生的发光反应。
因此，试料检查装置100在试料载置面F1上以极高密度形成容积极 小的凹部3。从而，可以容易且确实地实现反应场的微细化、高密度化(特 别是使反应场的体积为1000pL以下，并且使反应场的密度为1万个/cm2 以上)。此外，试料检查装置100还可以确保足够的分析精度。又，通过 采用试料检查装置100可以以极少量的试料进行分析，也可以使分析成本 降低。还有，由于可以以高密度形成凹部3，因此试料检查装置100也可 以高效地一次进行多个试料、多项目的分析或者同一项目的多个分析等。
如上所述，试料检查装置100具有能够容易且确实实现反应场的微细 化、高密度化的构成。因此，可以容易地实现小型化。此外，在试料检查 装置100中，单分子膜2通过共价键被固定在试料载置面F1的第1区域 F11上。故此，即使长期反复使用试料检查装置100，或者长期保存时， 也能够充分防止单分子膜2的剥离。因此，试料检查装置100可以获得充 分的可靠性。
又，采用试料检查装置100，可以对液滴含有的测定对象物的有无、 其含量进行分析。当进行生物学上的分析时，在液滴中还可以含有与应分 析测定对象物反应的探针。再有，可以预先将上述探针固定在凹部3中。 通过光电转换部70可以检测该探针和测定对象物的反应。由于在凹部3 的周围形成有疏水性的单分子膜2，因此当将探针固定在凹部3中时，也 可以防止含有探针的溶液的扩散。
在本发明中，所谓“探针”表示JIS K3600 2392中规定的探针。即， 表示在重组DNA实验中用于探测出目的基因的核酸片段。例如，表示以由 目的基因的mRNA制作的cDNA或蛋白质的氨基酸序列为基础进行设计、合 成的。
上述探针优选与测定对象物形成杂化体的物质。作为这样的探针，可 以列举例如寡核苷酸或多核苷酸、cDNA、基因组DNA、单链DNA、RNA、将 它们标记了的物质、抗原、抗体、寡肽、多聚肽。
其中，探针优选为从多核苷酸和标记化的多核苷酸中选取的至少1种。 作为从多核苷酸和标记化的多核苷酸中选取的至少1种的探针，可以为采 用纯化学方法合成的高分子，也可以为采用生物化学方法合成的高分子。 更具体地说，作为从多核苷酸和标记化的多核苷酸中选取的至少1种的探 针，优选是以从脱氧核苷酸和核苷酸中选取的至少一种为原料合成的聚合 物。即，优选是含有从以脱氧核苷酸为基础的重复单元和以核苷酸为基础 的重复单元中选取的至少1种的具有重复单元的结构的聚合物。
作为上述其他的探针，例如，当检测对象项目为酶时，则可以为与其 相对的基质，当检测对象项目为基质时，则可以为以其为基质的酶。作为 测定对象物的种类并无特别限制，可以列举例如：DNA、RNA等的核酸；蛋 白质；脂质等等，还有，作为应分析测定对象物，可以列举例如：血浆或 细胞等的生物体检测体；核酸或蛋白质等的合成检测体等等。
再说，在试料检查装置100中，光的检测回路例如如下所示进行动作。 首先，根据入射到各光电转换部70的光电二极管的光的光量，通过在pn 结合面的光电转换产生的电荷(电子)被蓄积于n型区域74。在各光电转 换部70中的光电二极管以规定的时间进行受光。然后，对第1电极13外 加电压，在p-分离区域76形成耗尽层(未图示)，使蓄积于n型区域74 的电荷转移到垂直传输部n型区域78。在图2中，只在垂直传输部n型区 域78的上方区域图示了第1电极13，但是第1电极13在p-分离区域76 上也形成一部分，上述操作在该区域也被实施。该操作在各光电转换部70 的光电二极管中同时进行。第1电极13和第2电极14是以通过电阻器对 其外加电压而被设计的。电阻器是以使以一定的时间间隔对第1电极13 和第2电极14外加电压而被设计的。
还有，第1电极13和第2电极14是以使其沿垂直传输部n型区域78 交互地排列而被设计的。如图2所示，第1电极13和第2电极14是以电 极的一部分相互重叠而被设计的情况多。通过对第1电极13外加电压， 在光电二极管中产生的电荷被蓄积于垂直传输部n型区域78的第1电极 13的下部区域。然后，对第2电极14外加电压，解除对第1电极13外加 的电压。这样，存在于垂直传输部n型区域78的第1电极13的区域的电 荷被转移到第2电极14的下部的垂直传输部n型区域78的区域中。然后， 对第1电极13外加电压，解除对第2电极14外加的电压。通过该解除， 存在于垂直传输部n型区域78的第2电极14的区域的电荷被传输到不是 位于先前的第1电极13的下部的垂直传输部n型区域78的区域，而是位 于下一个第1电极13的下部的垂直传输部n型区域78的区域。再说，为 了电荷不回到上述先前的第1电极13的下部的垂直传输部n型区域78的 区域，往往采用在垂直传输部n型区域78的区域的第1电极13和第2电 极14各自下部的一部分中改变杂质浓度的方法。
通过顺次反复进行上述操作，将转移到垂直传输部n型区域78的区 域的电荷可以往垂直方向顺次进行传输。电荷到达垂直传输部n型区域78 的端部之后，被转移到水平传输部(未图示)。操作与在前面的垂直传输 部n型区域78的区域的操作中说明的方法相同，由光电二极管的列转移 的电荷通过水平传输部以每个光电二极管为单位被进行传输。经过输出放 大器将电荷信息提供给外部。再说，与进行垂直传输的电阻器的速度相比， 进行水平传输的电阻器的速度快是很明显的。
此外，在电荷传输操作中，在光电二极管中可以进行以下的受光操作。 在图2中，表示了具有第1电极13和第2电极14的两个电极的情况，根 据电荷的传输处理，有时增加到3个或4个。通过该增加，可以顺利地进 行电荷的传输。通过将电极增加到3个或4个，还可以在前面所示的第1 电极13和第2电极14的下部的垂直传输部n型区域78的一部分区域中 取消杂质浓度不同的区域。再有，当发光量少时，通过增加受光时间，可 以获得适当的电荷。
又，为了消除各凹部3中产生的暗电流对分析结果的影响，在将含有 测定对象物的液滴收容到各凹部3之前，事先进行空白试验，该空白试验 是进行上述驱动，可以将该空白试验的结果反映到所得的分析结果中。该 空白试验，选择在试料载置面F1上的至少1个凹部3作为代表凹部3全 体，可以只对选择的凹部3进行。此外，从进一步提高分析精度的观点出 发，该空白试验可以对于各个凹部3分别进行。
以上的操作为CCD(电荷结合元件)方式中的操作。当然在MOS(Metal on silicon)方式的受光设备中操作方法不同。虽然，在MOS方式中驱动 方法与上述不同，但是在读取各光电二极管中的受光信息方面没有差异， 可以满足构成本发明的必要条件。
以下，对试料检查装置100的制造方法的优选一例(本发明的试料检 查装置的制造方法的优选实施方式)进行说明。
首先，在基板形成工序中形成基板1。如上所述，基板1在内部以二 维排列的状态含有多个光电转换部。还有，基板1在相对的2个主面中的 至少一个面上具有亲水性的第1特性基团，该第1特性基团具有从-OH、 -NH2、＝N-H和-SH中选取的至少1种的结构。
基板1为半导体集成电路基板，其制造方法并无特别限定，可以使用 公知的薄膜制造技术进行制造。例如，基板1可以使用在由硅基板制造IC (集成电路)的MOS(金属-氧化膜-半导体)工艺中采用的制造技术进行 制造。
但是，针对成为最上部层的层(在该基板1中，指保护层12)来说， 可以将第1特性基团预先结合到其表面(成为试料载置面一侧的表面)的 层而形成最上部的层(在该基板1中，指保护层12)。或者，可以先形成 在最上部的层不含有第1特性基团的基板之后，通过对其表面(成为试料 载置面的面)进行表面处理，使具有对于与前面所述的第2特性基团可进 行缩合反应的活性氢的第1特性基团结合。
下面，对于通过上述表面处理，在最上部的层的表面(成为试料载置 面一侧的表面)上结合第1特性基团的情况进行说明，该第1特性基团具 有与第2特性基团进行缩合反应的活性氢。
对于在试料载置面F1上设置第1特性基团的方法，可以使用公知的 表面处理技术。可以列举例如：对最上部的层的表面进行化学方面的氧化 处理的方法、在氧存在下进行等离子处理的方法、进行臭氧处理的方法。 此外，还可以列举对最上部的层的表面(成为试料载置面一侧的表面)用 例如：SiCl4、HSiCl3、SiCl3O-(SiCl2O)η-SiCl3(其中，η为0～6的整数)、 Si(OH)4、HSi(OH)3、Si(OH)3O-(Si(OH)2O)η-Si(OH)3(其中，η为0～6的 整数)等进行亲水化处理的方法。
对于最上部的层的表面的氧化处理进行更为具体的说明。例如，最上 部的层的表面的氧化处理，可以在氧和氢原子供给物质的存在下通过对最 上部的层的表面进行紫外线照射而进行。紫外线照射使气相中的氧分解而 生成臭氧，该臭氧与氢原子供给物质反应，生成具有活性氢的活性种。此 外，如果对最上部的层的表面照射紫外线，构成最上部的层的表面附近的 材料的原子间的共价键被切断，形成未结合处。含有活性氢的活性种作用 于该未结合处，便得到结合了第1特性基团的最上部的层的表面。
作为氢原子供给物质，例如，从获得容易性、处理容易性的观点出发， 优选使用水、氨等。例如，当使用水作为氢原子供给物质时，则在最上部 的层的表面中，可以使第1特性基团以至少含有-OH所示结构的特性基团 为存在。又，当使用氨时，则可以使第1特性基团以至少含有-NH所示结 构的特性基团为存在。也可以代替紫外线照射处理而采用电晕处理、等离 子处理等。
当采用如基板1的半导体集成电路基板时，从以下的观点出发，作为 最上部的层(在基板1中，指保护层12)的构成材料优选使用硅材料。由 于硅具有容易被氧化的性质，因此含有硅材料的层在其表面上具有预先结 合了羟基、硅烷醇基的结构。即，含有硅材料的层成为富于含有上述活性 氢的第1特性基团的层。因此，如果使最上部的层成为含有硅材料的层， 则有利于与有机分子的第2特性基团的缩合反应，因此优选。此外，当采 用如基板1的半导体集成电路基板时，从以下的观点出发，优选形成由无 机氧化物构成的无机氧化物层作为最上部的层(在基板1中，指保护层 12)。无机氧化物层在其表面具有羟基等，成为富于含有活性氢的第1特 性基团的层。因此，如果使最上部的层成为无机氧化物层，则有利于与有 机分子的第2特性基团的缩合反应，因此优选。作为无机氧化物层，可以 列举SiO2。
作为基板1的制造方法，并不限于以上说明的在基板1的最上部的层 (在基板1中，指保护层12)上形成单分子膜2的方法。例如，可以采用 如下方法：另外准备成为最上部的层的基板，预先在该基板的表面上形成 单分子膜2，将该基板与形成了光电转换部70等的基板贴合。在这种情况 下，作为用于预先形成单分子膜的基板(成为最上部的层的基板)，如果 该基板预先已具有第1特性基团、或具有通过表面处理可以结合第1特性 基团的表面，并且对于单分子形成工序中的处理具有物理耐久性和化学耐 久性，而且对于从在凹部用于液滴发出的光具有光透过性的话，则并无特 别限制。
可以使用例如：玻璃基板；石英基板；合成石英基板；硅基板；丙烯 酸树脂制基板、聚苯乙烯制基板、氯乙烯制基板、环氧树脂制基板、硅酮 树脂(聚二甲基硅酮)制基板、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)制基板、聚碳 酸酯制基板等各种聚合物制基板；陶瓷制基板；金属制基板等以往公知的 基板。其中，玻璃基板、石英基板由于其表面具有大量具有羟基的结构， 因此优选。当使用这些基板作为最上部的层时，也可以采用表面处理使第 1特性基团结合到基板表面上。此外，如果可以设置第1特性基团并且透 明的话，可以为片状(sheet)的基板。
其次，在单分子膜形成工序中，在基板1的试料载置面F1上形成单 分子膜2。即，在试料载置面F1上形成凹部3。
单分子膜形成工序以基板1的结合了第1特性基团一侧的主面为试料 载置面F1，将该试料载置面F1至少划分为第1区域F11和多个第2区域 F12，选择性地只在第1区域F11上形成单分子膜2。此外，与多个光电转 换部以一对一相对应地设置用于各自独立地收容多个液滴的多个凹部3的 工序。
再有，在单分子膜形成工序中，使用在分子链的一端具有能够与试料 载置面F1的第1特性基团缩合反应的第2特性基团、并且在该分子链的 另一端具有疏水性的第3特性基团的有机分子作为单分子膜的原料。此外， 使有机分子与试料载置面F1接触，以使得到的凹部3的底面由第2区域 F12形成，凹部3的包含全部内侧面的外周部分由被覆第1区域F11的单 分子膜2形成。还有，使第1特性基团和第2特性基团的缩合反应进行， 在通过共价键将单分子膜固定在试料载置面上的状态下形成。
在这里，从单分子膜2的膜厚的均匀性的观点和在制造中的操作的容 易性的观点出发，在单分子膜形成工序中优选含有第1工序，在第1工序 中，使在容器中将有机分子添加到非质子性溶剂中得到的有机分子含有液 与基板的试料载置面接触，使缩合反应进行。此外，如上所述，在该第1 工序中，当换算为22℃的相对湿度值表示时，将与有机分子含有液接触的 气相中的水分量调节为该相对湿度值35％以下，优选25％以下，更优选为 5％。
对该第1工序中可以采用的优选方法的一例(本发明的试料检查装置 的制造方法的第1实施方式)进行说明。
首先，形成用于被覆应成为试料载置面F1的第2区域F12的区域的 抗蚀图形，使试料载置面的没有形成抗蚀图形的区域作为第1区域。该抗 蚀图形的形成可以采用半导体薄膜制造技术容易地进行。其次，通过使有 机分子与形成抗蚀图形后的试料载置面F1接触，选择性地只在第1区域 F11上被覆单分子膜。然后，除去抗蚀图形，形成多个凹部3。在这里， 抗蚀图形可以为正型的抗蚀图形，也可以为负型的抗蚀图形。
在上述第1工序中，作为使有机分子与试料载置面F1接触的方法， 优选以下的方法。即，首先在非质子性溶剂中添加有机分子，调制有机分 子含有液。其次，将有机分子含有液和形成抗蚀图形后的基板，放入到手 套箱等的能够容易地将内部气相中的水分量控制在上述范围的容器之中， 进行上述的缩合反应。
在这里，用于调制有机分子含有液的非质子性溶剂如果为不使抗蚀图 形溶解的溶剂，则根据有机分子的种类可以适当决定。从容易且确实获得 膜厚薄(0.5nm～50nm)且膜厚均匀性优异的单分子膜2的观点出发，优 选为氟系溶剂。作为氟系溶剂，优选住友3M株式会社制造的全氟碳性液 体(perfluorocarbon liquid)或氢氟醚性液体(hydrofluoroether liquid)。具体地说，从具有与实施第1工序的温度条件相适合的沸点等 诸物性的观点出发，优选住友3M株式会社制造的“HFE-7200”、商品名 “PF-5080”或“FC-77”(各为商品名)。有机分子含有液中有机分子的浓 度并无特别限制，例如为3×10-2～1×10-1M左右。试料载置面F1与有机 分子含有液的接触时间并无特别限制，例如为数秒～10小时，优选为1 分钟～1小时，此外，有机分子含有液的温度例如为10～80℃，优选为20～ 30℃。
作为构成将水分量调节到上述范围的气相的构成成分气体，优选为从 惰性气体和氮气中选取的至少1种气体。但是，如果在第1工序中，为在 能够充分抑制有机分子或非质子性溶剂的氧化反应的进行、和单分子膜的 基于氧化而产生的劣化的进行的条件下，可以使用空气。
还有，形成单分子膜后的抗蚀图形的去除可以通过例如使用丙酮进 行。这样可以形成多个凹部3。
在上述方法(本发明的试料检查装置的制造方法的第1实施方式)中， 在形成抗蚀图形后的试料载置面F1上形成单分子膜的方法并不特别限定 于上述方法。例如，还可以采用印刷法、转印法、丝网印刷法、喷液法、 喷墨法、打印法等方法。
以下，对于在第1工序中可以采用的其他优选方法的一例(本发明的 试料检查装置的制造方法的第2实施方式)进行说明。
首先，在试料载置面F1上形成单分子膜。此时的单分子膜的形成方 法，除了在试料载置面F1全面形成单分子膜的条件以外，其他条件优选 与上述第1工序相同的条件下进行。即，优选含有第1工序，该第1工序 是在手套箱等容器中，使在非质子性溶剂中添加有机分子制备的有机分子 含有液与基板的试料载置面接触，使缩合反应进行。还有，如上所述，当 换算为22℃的相对湿度值表示时，将与有机分子含有液接触的气相中的水 分量调节为该相对湿度值35％以下，优选25％以下，更优选为5％。
在该制造方法中，由于不使用抗蚀图形，因此用于调制有机分子含有 液的非质子性溶剂可以根据有机分子的种类适当决定。从容易且确实获得 膜厚薄(0.5nm～50nm)且膜厚均匀性优异的单分子膜2的观点出发，优 选为能够充分溶解该有机分子的溶剂。例如，可以使用十六烷、氯仿、四 氯化碳、硅油、己烷、甲苯等的有机溶剂。这些溶剂可以单独使用，也可 以将两种以上混合使用。
其中，优选含有十六烷、氯仿和四氯化碳的混合溶剂作为非质子性溶 剂。如果这样使用有机溶剂，例如，可以充分防止借助于水分引起的有机 分子的聚合(聚合物化)。因此，可以高效地进行有机分子的第2特性基 团和试料载置面F1的第1特性基团的缩合反应。这样，有机分子通过共 价键(例如硅氧烷键(-Si-O-))结合到试料载置面F1上，形成单分子膜 2。在有机分子含有液中的有机分子的浓度并无特别限制，例如为3×10-2～ 1×10-1M左右。试料载置面F1与有机分子含有液的接触时间并无特别限 制，例如为数秒～10小时，优选为1分钟～1小时，此外，有机分子含有 液的温度例如为10～80℃，优选为20～30℃。
其次，准备用于选择性保护单分子膜2不受紫外线(紫外线照射)的 光掩膜，该单分子膜2被覆应成为试料载置面F1的第1区域F11的区域。 该光掩膜是配置在紫外线的光源和形成单分子膜的试料载置面F1之间， 可以选择性地只使紫外线照射被覆应成为试料载置面的第2区域的区域的 单分子膜。然后，在配置有该光掩膜的情况下，通过该光掩膜将紫外线照 射在形成单分子膜2后的试料载置面F1上。通过照射，选择性地只将被 覆应成为试料载置面F1的第2区域F12的区域的单分子膜除去。这样形 成多个凹部。
作为紫外线照射单元，当使用例如准分子激光等激光时，也可以采用 在不使用光掩膜的情况下，对单分子膜的特定区域定点照射紫外线的方 法。此外，可以采用代替进行紫外线照射，而通过电子射线照射处理、电 晕处理、等离子处理等选择性地只将被覆应成为试料载置面F1的第2区 域F12的区域的单分子膜除去的方法。再说，这些处理优选在氧存在下实 施。这样，通过氧化可以将被覆应成为试料载置面F1的第2区域F12的 区域的单分子膜除去。
其次，当在除去了单分子膜2后的试料载置面F1的第2区域F12上 结合有第1特性基团时，基板1就完成。另外，当第2区域F12上没有结 合第1特性基团时，例如，通过选择性地只对第2区域F12实施上述的表 面处理，使第1特性基团结合到第2区域F12上。
在该方法(本发明的试料检查装置的制造方法的第2实施方式)中， 在试料载置面F1全面形成单分子膜的方法并不特别限定于上述方法。例 如，还可以采用印刷法、转印法、丝网印刷法、喷液法、喷墨法、打印法 等方法。
此外，当以单一的膜多个层叠的层叠体构成的膜形成单分子膜2时， 可以使用例如下述的方法。当如上所述在试料载置面F1上形成第1层的 单分子膜之后、要形成第2层的单分子膜时，如果在该单分子膜的表面上 没有结合第1特性基团的话，则可以首先通过上述的表面处理使第1特性 基团结合。
更具体地说，当在形成于试料载置面F1的第1层的单分子膜的表面 结合有含有乙烯基等具有不饱和键的基团的特性基团时，则在存在水分的 气氛中，对该单分子膜的表面照射电子射线、X射线等的能量射线。这样， 可以使具有不饱和键的基团的部分变化，导入至少具有-OH结构的第1特 性基团。还有，当结合有含有乙烯基等具有不饱和键的基团的特性基团时， 例如，通过浸渍于高锰酸钾水溶液中，可以使具有不饱和键的基团的部分 变化，导入至少具有-COOH结构的第1特性基团。
单分子膜2的厚度可以通过有机分子的种类(长度)的选择、成为上 述层叠体等来适当设定。例如，还可以采用在构成单分子膜的有机分子的 第3特性基团的顶端再结合显示非亲和性的分子的方法进行调整。以下说 明具体例。
如通式(22)所示，当构成单分子膜的有机分子在第3特性基团的顶 端具有双键或三键时，在形成单分子膜后，例如可以进一步使格利雅试剂 (RMgX)与单分子膜接触。通过该接触，可以使第3特性基团与RMgX进 行加成反应，使RMgX的烃基(R-)结合到第3特性基团的顶端。RMgX中 R可以为从碳数1～23的烷基、卤代烷基、链烯基(alkenyl group)、卤 代链烯基(halogenated alkenyl group)中的任何一个，X为卤素(F、 Cl、Br或I)。
还有，如通式(26)所示，当构成单分子膜的有机分子在第3特性基 团中具有环氧基时，在形成单分子膜2后，可以进一步使醇(ROH)与单 分子膜2接触。通过该接触，可以使环氧基的开环(加成)反应进行，使 醇(ROH)的“R基”结合到第3特性基团上。ROH中R可以为从碳数1～ 23的烷基、卤代烷基、链烯基、卤代链烯基中的任何一个，X为卤素(F、 Cl、Br或I)。
此外，在单分子膜形成工序中，优选采用CMP(化学机械研磨技术) 等表面研磨处理预先使保护层12等成为基板1的最上部层的层的表面平 坦化。
下面例举说明，使用试料检查装置100，将与检测对象基因互补序列 的单链DNA(探针)预先固定到各凹部3的底面上，而进行检测的方法。
首先，将单链DNA固定到各凹部3的底面(第2区域F12)上。该固 定方法并无特别限制，可以使用在DNA分析中使用的公知的技术。可以列 举例如：在凹部3的底面上直接合成DNA(寡核苷酸)的方法(例如 Affimetrix法)；预先将连结子(linker)结合到底面上，使单链DNA与 该连结子结合的方法；将用于在表面固定的官能团结合到单链DNA的末端， 将用于该固定化的官能团结合到表面上的方法等。作为连结子，并无特别 限制，可以列举氨基、羧基等。连结子或固定化官能团可以采用以往公知 的方法结合到探针或表面上。
其次，将含有应分析测定对象物的液滴加入到凹部3。在这种情况下， 可以用Cy3等将液滴中含有的目标DNA(target DNA)本身进行荧光标记， 也可以在液滴或凹部3中添加SYBR-Green等荧光嵌入剂。然后，向凹部3 中照射激发光。此时，当固定在凹部3的底面的单链DNA和目标DNA杂交 而形成双链时，通过其中装入的荧光嵌入剂或目标DNA的荧光标记而产生 荧光。
例如，当使用SYBR-Green时，可以照射波长473nm的SHG激光。产 生的荧光在光电转换部70(在该试料检查装置100中，指光电二极管)被 检测。在试料检查装置100中，如果在与各光电转换部70相对应的凹部 固定不同的单链DNA，可以用一次的荧光检测进行多个项目的检查。此外， 如果在各光电转换部70固定相同的单链DNA，则可以获得测定精度高(可 靠性高)的数据。如前面所述，试料检查装置100可以以极高密度形成凹 部3。因此，即使与以往的试料检查装置同样的大小也好，在试料载置面 F1中可以使能够1次分析的试料(样品)数明显提高。
作为固定在凹部3的探针，例举了与检测对象基因互补的序列的单链 核酸。但并限于此，还可以列举前面所述的物质。例如，如果使赋予了通 过抗原抗体反应发出荧光功能的抗原(或抗体)作为探针，则可以使样品 试料中的与抗体(或抗原)的反应敏感。此外，也可以列举寡核苷酸或多 核苷酸、RNA、DNA、将它们标记化的物质、抗原、抗体、寡肽 (oligopeptides)、氨基酸序列、多肽、蛋白质、酶、蛋白质核酸(PNA) 和含有上述名称物质的物质等。
作为将含有应分析测定对象物的液滴供给到试料检查装置101的凹部 3的方法，从微量液滴的供给的容易性、液滴供给量的精度和液滴的供给 速度的观点出发，优选使用喷墨法(例如，使用压电元件的方法或利用加 热产生气体膨胀的方法)。例如，即使是使用喷墨法，当处理分析如用于 DNA基因解析或蛋白质解析的、高价而稀少的测定对象物时，有时需要充 分地降低含有测定对象物的液体的使用量。在这种情况下，可以在喷墨单 元中不设置液体贮存部。即，也可以采用如下方法：每次进行分析时将喷 墨单元的喷嘴的顶端插入含有对象物的液体中，只将必要量的含有测定对 象物的液体吸入喷嘴的顶端部分，从喷嘴将液滴滴入凹部3中。此外，还 可以采用使用微型给料器(microdispenser)或微型移液管 (micropipette)的方法。
[第二实施方式]
以下对本发明的试料检查装置的第二实施方式进行说明。该第二实施 方式的试料检查装置101具有如下结构，如图1和图2所示，在第一实施 方式的试料检查装置100中还具有液滴供给部40(喷墨头)，该液滴供给 部40具有面向凹部3将含有应分析测定对象物的液滴喷出的喷嘴。液滴 供给部40以外的结构与第一实施方式的试料检查装置100相同。该CPU4 成为通过使液滴供给部40的喷嘴移动、对喷嘴相对于凹部3的位置进行 调节的控制部。即，在液滴供给部40中具有通过CPU4的控制而使其相对 于试料载置面F1的相对位置任意变化的驱动机构。
以下对液滴供给部40进行说明。图3为表示本发明的试料检查装置 的第二实施方式的立体图。
如图3所示，试料检查装置101的液滴供给部40具有在试料载置面 F1上以β行×γ列(在该液滴供给部40的情况下，具体地说，为5行× 7列)二维排列的凹部3中，对于属于同一列的凹部3可以同时滴下液滴 的结构。即，在该液滴供给部40中5个喷嘴以平行于凹部3的列配置为 直线状。5个喷嘴的中心轴的间隔，使其与属于同一列的5个凹部3的底 面的中心的间隔相同地，已被调节好。这样，从5个喷嘴各自的喷出孔(未 图示)喷出的液滴滴到属于同一列的5个凹部3的底面的中央。
还有，CPU4与液滴供给部40电连接。CPU4根据存储在存储部5中的 用于确定位置的基准数据，对液滴供给部40的喷嘴相对于凹部3的位置 进行调节。又，控制部调节从各喷嘴喷出的液滴的液量。具体地说，控制 部使液滴供给部40的位置(各喷嘴的位置)调到与应滴下液滴的一个列 相适合的位置。然后，使液滴从各喷嘴的喷出孔喷出到对应列的各凹部3 (朝图3中所示的箭头A的方向)。然后，控制部使液滴供给部40的位置 (各喷嘴的位置)移动到应滴下液滴的另一列(例如，使其沿图3中所示 的箭头B方向移动)。然后将液滴喷出到对应列的凹部3中。
此外，在图3所示的试料检查装置101的情况下，为了充分确保从液 滴供给部40的各喷嘴滴下的液滴的滴下位置的精度，具有使用图4～图6 进行说明的以下结构。
图4(a)为简要表示图3所示试料检查装置101的液滴供给部40中 具备的喷嘴的基本构成的立体图。还有，图4(b)和图4(c)为用于说 明图4(a)中所示的液滴供给部40相对于试料检查装置101中凹部3的 位置配合方法的说明图。
如图4(a)所示，液滴供给部40中具备的喷嘴50呈圆筒状的形状。 喷嘴50的顶端部分具有近似圆形状的平滑的面。在该喷嘴50的顶端的中 心部分设置有用于喷出液滴的喷出孔501。此外，在喷嘴50的顶端设置有 位置配合用的发光部502(例如发光二极管)。该发光部502的断面(在喷 嘴50的顶端露出的表面)呈环状的形状。在该断面环状的发光部502的 中心(同心圆的中心)配置有喷出孔501。该发光部的断面形状并不限于 上述环状的形状。
如图4(b)所示，在基板1的试料载置面F1的端部设置有用于接受 从喷嘴50的顶端的发光部502发出的光的受光部51。该受光部51具备在 基板1的内部设置的光电转换元件(例如光电二极管)。
以下对CPU4控制的液滴供给部40的动作的一例进行说明。
开始滴下液滴时，如图4(b)所示，CPU4根据存储于存储部5的用 于确定位置的基准数据，首先使液滴供给部40移动以使多个喷嘴50中的 一个顶端到达基板1的受光部51的正上方。该基准数据，例如，为预先 设定的滴下液滴前的液滴供给部40相对于试料载置面F1的相对位置的信 息(试料载置面F1和喷嘴50顶端之间的距离、在平行于试料载置面F1 的平面上的喷嘴50顶端的坐标位置等)。
此时，试料检查装置101可以具有CPU4向液滴供给部40的驱动机构 发出停止的指令的结构。如图4(c)所示，当用受光部51检测发光部502 发出的发光时，根据该结构，则可以决定液滴供给部40的停止位置。在 这种情况下，在受光部51接受来自发光部502的发光的时刻，液滴供给 部40停止移动，液滴滴下前的液滴供给部40的位置配合就结束。
其次，将从受光部51到开始供给液滴的凹部3的距离的数据、各凹 部3间的距离数据存储于液滴供给部40。然后，以这些数据为基础，通过 移动液滴供给部40，对其位置进行控制，可以开始滴下液滴。这样，可以 以高精度进行液滴供给部40的位置确定。此时，试料检查装置101还可 以具有CPU4向喷嘴50发出喷出液滴的指令的结构。当在各凹部3的上方、 用凹部3的光电转换部70检测来自喷嘴50的发光部502的发光时，根据 该结构，则可以决定液滴喷出的位置。这样，可以确实地决定各喷嘴50 相对于各凹部3的位置。
再有，通过预先设定凹部3的数目，该凹部3能够检测从1个喷嘴50 的发光部502发出的光(通过预先设定光的强度的阈值，该阈值成为在凹 部3的光电转换部70检测光或不检测光的判断基准)，在进行液滴的滴下 时，就可以更为正确地调节试料载置面F1和液滴供给部40的喷嘴50顶 端之间的距离。例如，如图5(a)所示，在使液滴供给部40相对于试料 载置面F1沿垂直方向和平行方向移动时，根据检测到来自发光部502的 光的凹部3的数目，可以决定液滴供给部40的喷嘴50顶端的高度。即， 当喷嘴50顶端与试料载置面F1之间的距离充分长时，能够检测发光的凹 部3的数目就会多(在图5(a)中，用斜线表示受光的凹部3)。反之， 随着喷嘴50顶端靠近试料载置面F1，能够检测发光的凹部3的数目就逐 渐地减少。最终，如图5(b)所示，其数目减少到只用1个受光部才可以 接受光。此时，可以决定高度。但是，决定表面与喷嘴50顶端之间的距 离的方法并不限于只用1个受光部接受光的形态。通过预先设定凹部3能 够检测从1个喷嘴50发出的光的数目，将该数据存储到存储部5中，这 样可以任意设定决定上述距离的条件。
另外，如果采用使凹部3的光电转换部70能够检测出从喷嘴50的发 光部502发出的不同强度的光的构成，则根据各凹部3检测的发光强度， 可以决定喷嘴50顶端的高度。例如，喷嘴50顶端位于适当位置的时候， 将凹部3设定为能够检测出发光强度的水平。当检测的发光强度比该设定 强度弱时，则将喷嘴50顶端靠近试料载置面F1。反之，当比设定强度强 时，则使喷嘴50顶端离开试料载置面F1。还有，当与设定强度同等时， 则可以将液滴供给部40的位置固定。这样进行控制高度也可以。
此外，液滴供给部40的其他构成例示于图6(a)。如图6(a)所示， 液滴供给部40的喷嘴50A在具有喷出孔701的其顶端表面上，具有位置 配合用的发光部702以及接受来自发光部702的发光的受光部703。还有， 如图6(b)的立体图所示，基板1在试料载置面F1的至少一处具有可以 将从发光部702发出的光反射的铝板等的反射板71。
以下对该液滴供给部40的动作例进行说明。当喷嘴50A顶端来到与 反射板71对应的位置时，则来自发光部702的光被反射板71反射。然后， 喷嘴50A顶端的受光部703检测到该反射光。这样，在液滴供给开始前可 以进行液滴供给部40的位置配合。再有，如果预先设定从反射板71到开 始供给液滴的凹部3的距离和凹部3间的距离，则根据这些数据，移动液 滴供给部40，对其位置可以进行控制。这样，可以以高精度进行液滴供给 部40相对于滴下液滴的凹部3的位置确定。
以上对本发明的实施方式进行了详细说明，但本发明并不限于上述实 施方式。
例如，在上述实施方式中记载的试料检查装置100、101和102的情 况下，对于1个光电转换部70由1个光电转换元件(光电二极管)构成 的情况进行了说明，但本发明并不限于该实施方式。即，在本发明中，1 个光电转换部可以由1个光电转换元件构成，或者也可以由多个光电转换 元件构成。
又，在上述实施方式中记载的试料检查装置100、101和102的情况 下，作为光电转换部70具备的光电转换元件，对于采用光电二极管的情 况进行了说明，但本发明并不限于该实施方式。即，在本发明中，构成光 电转换部的光电转换元件，如果具有接受从固定在凹部的液滴发出的光， 对该光进行光电转换产生电子的结构(例如具有pn结合、pin结合)，则 并无特别限定。例如，光电转换元件除了光电二极管以外，可以为光电晶 体管、雪崩光电二极管、CdS电池、光电IC。此外，光电转换元件也可以 为太阳能电池(还包括色素增感型太阳能电池)。
再有，作为由多个光电转换元件构成上述1个光电转换部的情况的例 子，可以列举使多个上述光电转换元件二维排列的结构。作为具有该结构 的例子，可以列举图像传感器。更具体地说，作为图像传感器，可以列举 CCD(Charge Coupled Device)传感器、MOS(Metal Oxide Semiconductor) 传感器。它们是根据读出方法的不同而被分类的。
进一步具体地说，可以列举IT-CCD(Inter Transfer-Charge Coupled Device)传感器、FT-CCD(Flame Transfer-Charge Coupled Device)传 感器、FIT-CCD(Flame Inter Transfer-Charge Coupled Device)传感 器、CMOS(Complementary-Charge Coupled Device)传感器、NMOS (N-Channel-Charge Coupled Device)传感器、PMOS(P-Channel-Charge Coupled Device)传感器。此外，也可以由多个图像传感器构成1个光电 转换部。另外，从防止暗电流产生的观点、更确实地将微小的发光检测出 的观点出发，可以采用对上述传感器进行冷却的结构。
此外，本发明的试料检查装置，如图7所示的试料检查装置102那样， 其结构可以采用：没有一体地将搭载在图1所示的试料检查装置100上的 CPU4、存储部5和数据输入输出部6设置在基板1上的。也可以采用将从 CPU4、存储部5和数据输入输出部6中的至少1个要素(部件)一体地设 置在基板1上的结构。
又，在图2所示的基板1的各部件(构成要素)中，可以采用：将属 于p型半导体的全部件由属于n型半导体的部件，而属于n型半导体的全 部件由属于p型半导体的部件构成的结构。
此外，在本发明中，具有试料载置面的基板，如果为如下构成，则并 无特别限定，即：具有试料载置面，在该试料载置面上形成有由单分子膜 形成的多个凹部，具有与各凹部以一对一相对应设置的光电转换部，具有 分析信息输出机构，该机构以设置在光电转换部的光电转换元件中生成的 电荷为基础的电信号作为分析信息，输出该信息。并不限于在上述实施方 式中记载的试料检查装置100、101和102中采用的半导体集成电路基板1 的构成。
例如，在试料检查装置100、101和102中采用的半导体集成电路基 板1，作为具有上述分析信息输出机构，对于采用了具有信号检测晶体管 电路的情况进行了说明，该信号检测晶体管电路将光电二极管中通过光的 光电转换生成的电子(电荷)可以转换为电压的信息，但在本发明中，基 板的构成并不限定于具有适合于该光电二极管、MOS传感器等的信号检测 晶体管电路的构成。
此外，本发明的试料检查装置可以如下构成：在图2所示的基板1的 各部件中，基板1没具有从遮光膜15、层间绝缘膜9和滤色器11中的至 少1个部件。再说，当基板1没具有滤色器11时，则可以不具有保护层 12。在这种情况下，最上部的层不是保护层12，而是配置在基板1的最上 部的层(例如，绝缘膜10、层间绝缘膜9或无机氧化物层8)。
还有，本发明的试料检查装置可以如下构成：凹部的底面另外被由光 透过性材料构成的第2膜被覆。在这种情况下，在第2膜的表面上结合有 与液滴中含有的溶剂至少能够氢键结合的亲水性的第4特性基团。液滴通 过与第4特性基团氢键结合，选择性地被支承(结合)在第2单分子膜的 表面上，因此即使在这种情况下，也能够获得本发明的效果。但是，在这 种情况下，第2膜的厚度为被覆第1区域的单分子膜的厚度以下。
作为构成第2膜的材料，如果对于从收容于凹部3的液滴发出的光具 有光透过性，具有对于液滴可以氢键结合的第4特性基团，并且具有通过 与基板1的试料载置面F1的第1特性基团的缩合反应可以形成共价键的 特性，则并无特别限定。
从更确实地获得本发明的效果的观点出发，作为上述第4特性基团， 优选具有从-OH、-NH2、＝N-H、-SH、-SO3H、-SO2H、-PO3H、-PO3H2、-CHO、 和-CO2H中选取的至少1种的结构。
第4特性基团除了上述结构外，可以具有金属原子(金属离子)M被 氧交联的结构(M-O-M)、氧代金属的结构(M＝O)或羟基配位金属的结构 (M-O-H)。此外，在该第2膜的表面可以固定前面所述的探针。
作为构成第2膜的材料，优选具有以下结构的有机分子：在分子链的 一端具有上述的第4特性基团，在该分子链的另一端具有前面所述的第2 特性基团(能够与第1特性基团缩合反应的特性基团)，并且在第4特性 基团和第2特性基团之间结合有前面所述的通式(2)所示的2价有机基 团。
此外，作为构成第2膜的材料，优选在上述第4特性基团和第2特性 基团之间结合有前面所述的通式(2)所示的2价有机基团。还有，优选 具有以下结构的有机分子：在通式(2)所示的2价有机基团的碳骨架的 碳间还结合有从前面所述通式(3)所示的特性基团、-O-、-COO-和-C6H4-中选取的至少1种的2价特性基团。
此外，作为构成第2膜的材料，优选具有以下结构的有机分子：作为 上述第2特性基团具有能够与第1特性基团缩合反应的通式(1)所示的 特性基团，作为第4特性基团，具有2个从甲基、卤代甲基、乙烯基、碳 数为2～4的环状醚基、苯基、卤代苯基和氰基中选取的1价基团，并且 在第2特性基团和第4特性基团之间结合有前面所述通式(4)所示的3 价有机基团。
以下列举实施例对本发明进行更为详细的说明，但本发明并不限于这 些实施例。
(确认单分子膜的预备实验)
使用与实施例1中使用的有机分子相同的CF3(CF2)7(CH2)2SiCl3(信越 化学工业株式会社制造)，对于在基板上形成的单分子膜进行了确认实验。 红外分光分析用试料使用被覆了蒸镀铝的玻璃基板，这以外的分析用试料 使用玻璃基板。
将CF3(CF2)7(CH2)2SiCl3溶解于氢氟醚(住友3M株式会社制造，商品 名HFE-7200)中，调制2质量％的有机分子含有液。然后，将各基板在该 溶液中浸渍15分钟。浸渍后，立即使用氢氟醚对从溶液中取出的基板进 行洗涤，将附着在基板表面上的多余的CF3(CF2)7(CH2)2SiCl3等除去。之后， 使各基板自然干燥，将附着在基板表面的洗涤用氢氟醚除去。从有机分子 含有液的调制到基板的干燥的操作在导入了干燥氮气作为干燥气氛的手 套箱中进行。当换算为22℃下的相对湿度值表示时，将手套箱内的气相(氮 气气氛)的水分量调节为该相对湿度值达到5％以下。
通过以上的操作，在有机分子含有液中，使各基板的主面的羟基和硅 烷醇基、与存在于CF3(CF2)7(CH2)2SiCl3(有机分子)末端的三氯甲硅烷基 (-SiCl3)的缩合反应(脱氯化氢反应)进行。
形成的单分子膜使用以下的红外光谱分析仪、核磁共振装置、有机质 量分析仪、二次离子质谱仪、X射线光电子能谱仪、X射线反射率测定装 置和透射电子显微镜进行分析。
[红外分光分析]
红外分光分析使用傅立叶红外光谱分析仪(Thermo Electron Corporation制造，Magna550)，采用高感度反射测定法进行测定。如图 12所示，在波数2930cm-1观察到亚甲基的反对称伸缩振动。此外，在波数 2888cm-1观察到亚甲基的对称伸缩振动。以此可以确认存在单分子膜的 CH2基。
[1H-核磁共振分析]
核磁共振分析使用能够用纳米探针进行微量分析的核磁共振装置 (Varian，INC.制造，UNITY INOVA600)，进行了1H-核的测定。测定试料 的调制如下：用氧化铝研磨剂研磨形成有单分子膜的上述基板，在削取的 粉体中加入氘代甲醇和氢氧化钠，加热溶液以将单分子膜成分从基板上脱 出。如图13所示，在0.72ppm和2.35ppm处观察到各积分强度为2H的信 号。这些分别归属于Si邻接的CH2、CF2基邻接的CH2。由此可以确认存在 单分子膜的-CH2CH2-。
[19F-核磁共振分析]
与上述同样地使用能够用纳米探针进行微量分析的核磁共振装置 (Varian，INC.制造，UNITY INOVA600)，进行19F-核的测定。测定试料 使用与1H-核的测定同样调制的试料。如图14所示，在-126.5ppm处观察 到积分强度为2F的信号，在-123.5ppm、-123.0ppm和-121.9ppm分别观察 到积分强度均为2F的信号，以及在-122.2ppm处观察到积分强度为4F的信 号，在-116.2ppm处观察到积分强度为2F的信号，在-81.6ppm处观察到积 分强度为3F的信号。这些分别归属于CF3基邻接的CF2、CF2CF2CF2CF2CF2，CH2邻接的CF2、CF3。由此可以确认存在单分子膜的CF3(CF2)7CH2-。
[有机质量分析]
有机质量分析使用飞行时间型二次离子质谱仪(PHI-CEA公司制造， TRIFT-II型飞行时间型二次离子质谱仪)，对形成了单分子膜的基板表面 进行分析。其结果，在图15所示的正离子分析中，观察到质量数31、69、 119、169。这些质量数分别归属于CF+、CF3+、C2F5+、C3F7+。此外，在图 16所示的负离子分析中，观察到质量数19、38、69、119、169。这些质 量数分别归属于F-、F2-、CF3-、C2F5-、C3F7-。由此可以确认单分子膜的 CF3CF2CF2-。
[X射线光电子分光分析]
使用X射线光电子能谱仪(SSI公司制造，SSX-100型)，观测单分子 膜的C1s键能。如图17所示，观察到285.8eV、287.3eV、289.2eV、291.1eV、 292.5eV、294.9eV。可判断各能量值分别对应于CHx(+SiCHx)、CF2CH2、CF、 CF2CH2、CF2CF2、CF3。由此可判断这些是有机分子CF3(CF2)7(CH2)2SiCl3的各碎片。
[膜厚分析]
使用X射线反射率测定装置(Rigaku Corporation制造)，测定在基 板上形成的单分子膜的膜厚。其结果膜厚为2.26nm。
此外，使用透射电子显微镜(株式会社日立制作所制造，H-9000UHR)， 将环氧树脂被覆到形成了单分子膜的基板上，进行断面的观察。如图18 所示，通过得到的图像测定在基板上形成的单分子膜的膜厚。其结果膜厚 为2～2.5nm。
由这些分析结果可以确认，在基板上形成的膜呈互补地以大约1分子 长在基板上排列的单分子膜的形状。
(实施例1)
以下，根据使用图8～图10进行说明的顺序，制作具有与图7所示试 料检查装置102相同构成的试料检查装置。
准备通过半导体薄膜制造技术制备的具有与图2所示基板1相同构成 的基板81(半导体集成电路基板，主面的大小：15mm×25mm、厚度：0.8mm， 以等间隔二维排列的光电二极管的数目：120000个，以等间隔二维排列的 光电二极管的密度：37000/cm2)。
然后，根据本发明中所涉及的单分子膜形成工序，按照以下的顺序在 基板81的主面(成为试料载置面一侧的表面)上形成了单分子膜83。
首先，用超纯水对基板81的主面进行洗涤，采用温风将表面附着的 超纯水的液滴除去。然后，使用旋涂机在洗涤后的基板81的主面上涂布 正型抗蚀剂(东京应化工业株式会社制造，商品名OFPR5000)，在该涂布 面上配置掩膜图形(具有与基板81中光电二极管的配置条件对应的图形)。
其次，使用投影曝光装置(projection exposure equipment)对涂 布面进行紫外线曝光，接着进行显影和洗涤，在图8(a)和图8(b)所 示的基板81的主面上形成以掩膜图形为基础的抗蚀图形。图8(a)为模 式地表示上述抗蚀图形的截面图，图8(b)表示从基板81的主面的法线 方向观察图8(a)所示的抗蚀图形时的显微镜照片。
在图8(b)中，多个长方形为抗蚀图形82，其大小为长60μm×宽 20μm。在基板81的主面中没有形成抗蚀图形82的区域是成为第1区域 (形成单分子膜的区域)的区域，形成了抗蚀图形82的区域是成为第2 区域(凹部的底面)的区域。
另一方面，将作为有机分子的CF3(CF2)7(CH2)2SiCl3(信越化学工业株 式会社制造)溶解于氢氟醚(住友3M株式会社制造，商品名HFE-7200) 中，调制2质量％的有机分子含有液。然后，将形成了抗蚀图形82的基板 81在该溶液中浸渍15分钟。浸渍后，立即使用氢氟醚对从溶液中取出的 基板81进行洗涤，将附着在基板81表面上的多余的CF3(CF2)7(CH2)2SiCl3等除去。然后，使基板81自然干燥，将附着在基板81表面的洗涤用氢氟 醚除去。从有机分子含有液的调制到基板的干燥的操作在导入了干燥氮气 作为干燥气氛的手套箱中进行。此时，当换算为22℃下的相对湿度值表示 时，将与有机分子含有液接触的手套箱内的气相(氮气气氛)的水分量调 节为该相对湿度值达到5％以下。
通过以上的操作，在有机分子含有液中，使基板81的主面的羟基和 硅烷醇基、与存在于CF3(CF2)7(CH2)2SiCl3(有机分子)末端的三氯甲硅烷 基(-SiCl3)的缩合反应(脱氯化氢反应)进行。其结果如图9(a)所示， 在基板81的主面没有形成抗蚀图形82的区域上形成被硅氧烷键(-Si-O-) 牢固地固定的单分子膜83。
其次，从手套箱中将形成了单分子膜83的基板81取出，对基板81 的主面进行显微镜观察。如图9(b)的显微镜照片所示，可以确认在没有 形成抗蚀图形82的区域上形成单分子膜83。还有，通过该显微镜观察可 以确认抗蚀图形82在没有产生剥离、部分缺欠、溶胀等的情况下保持与 刚形成后同样的状态。
又，将基板1浸渍于丙酮(关东化学株式会社制造)，将基板81的主 面的抗蚀图形82完全溶解除去(参照图10)。然后，用超纯水将基板1 洗涤，之后进行干燥。其次，用显微镜对干燥后的基板81的主面进行观 察。显微镜观察的结果可以确认：从基板81的表面上将抗蚀图形82完全 除去。即，可以确认得到形成了抗蚀图形82的区域的表面露出，在其他 区域的表面上形成了单分子膜83的基板81。
还有，显微镜观察的结果确认，在基板81的主面上形成的各凹部的 底面的大小为约20μm×约60μm，可以形成合计120000个。即，确认可 以形成基板81的主面的每单位面积(1cm2)37000个的凹部(容积：1.2 ×10-3pL)。
再有，将液体滴到这样制作的基板81上，确认是否可以充分防止收 容在各凹部中的液滴之间的污染的发生。
首先，在形成了单分子膜83的基板81的主面全体上涂布2质量％的 氯化钠水溶液，使氯化钠水溶液84构成的液滴(9pL、高：约10μm)收 容于各凹部(参照图11(a))。然后，将该基板81干燥后，对基板81的 主面进行显微镜观察。该显微镜照片的结果示于图11(b)。如图11(b) 所示，可以确认只在基板81的凹部选择性地形成了柱状的氯化钠结晶85 (底面的大小：约20μm×约60μm)。可以确认全部的氯化钠结晶85只 选择性地形成于凹部的位置。
此外，代替氯化钠水溶液而使用含有SYBR-Green的DNA水溶液进行 同样的确认试验。作为DNA水溶液，使用DNA探针(长：40bp)的水溶液。 其结果确认：在使由该DNA水溶液构成的微小液滴不污染的情况下，能够 规则地只配置在基板1的露出部分。DNA探针可以以37000个/cm2的密度 设置。
在上述实施例中，使用CF3(CF2)7(CH2)2SiCl3作为有机分子，但本说明 书中列举的其他有机分子也同样可以在基板上形成疏水性的单分子膜。
本发明的试料检查装置作为在下述领域中的分析装置有用：要求一次 进行改变反应条件、成分组成条件等条件的庞大数量的样品分析的技术领 域，例如在进行医药品开发中的药品筛选(drug screening)、基因解析、 蛋白质解析、单碱基多态型检测等的技术领域。
本说明书中的“以上、以下”都包括端点，“多于、少于、超过、超 出、未满以及不足”都不包括端点。