マイクロアレイ作製方法
第１のプロファイルを有する離散的な第１のマイクロフィーチャを備えた基板を提供するステップと、第１のマイクロフィーチャ上に蒸着コーティング材料を堆積することにより、第１のプロファイルとは実質的に異なる第２のプロファイルを有する第２のマイクロフィーチャを形成するステップと、を含む、マイクロアレイの作製方法を提供する。また、蒸着コーティングしたマイクロフィーチャに複製材料を付加して型を形成する方法も提供する。この方法により作製したマイクロアレイは、表面増強ラマン分光法（ＳＥＲＳ）用の基材として用いることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００７年１１月１４日出願の米国特許仮出願第６０／９８７，９０２号の優先権を主張するものである。
【０００２】
（発明の分野）
【背景技術】
【０００３】
物品及び装置の大きさを縮小するための商業的応用及び産業的応用に関心が寄せられている。このことは、デバイスがより一層小型に作製されてきた電子工学の分野において、特に当てはまる。マイクロ構造化及びナノ構造化デバイスは、例えばフラットパネルディスプレイ、化学センサ、及び生体吸収基材のような物品で使用することができる。マイクロ構造化物品（マイクロフィーチャを有する）は、例えばエレクトロルミネセンスデバイス、ディスプレイデバイス用の電界放出陰極、マイクロ流体フィルム、並びに、パターン化電子部品及び回路に商業用途を見出してきた。高い関心を呼んでいるマイクロ構造化物品としては、基材物質用のマイクロスフィア又はマイクロレンズのアレイが挙げられる。これらは、例えばレンズ、標識上のバーチャル画像、又は例えば表面増強ラマン分光法による検出のように表面プラズモン共鳴を用いる分析技術のための基材を形成するのに用いることができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
低コストの加工技術を用いたマイクロフィーチャのアレイの作製が求められている。低コストの加工技術としては、マスター型の複製を可能にする技術が挙げられる。更なるコスト削減と速度向上のためには、複製をロールツーロール加工ライン上で行うことができる。提供する方法は、離散的なマイクロフィーチャのアレイ上にコーティングを施して元のマイクロフィーチャとは異なるマイクロフィーチャのアレイを形成するステップを含む。この異なるマイクロフィーチャとしては、例えば球状、回転楕円体状、及び円筒状のプロファイルを挙げることができる。
【０００５】
一態様では、その第１のマイクロフィーチャのそれぞれが第１のプロファイルを有する、複数の離散的なマイクロフィーチャを基材上に提供するステップと、第１のマイクロフィーチャ上に材料を堆積することにより、その第２のマイクロフィーチャの少なくとも１つは実質的に平面的な表面を含まない、第１のプロファイルとは実質的に異なる第２のプロファイルを有する第２のマイクロフィーチャを形成するステップと、を含む、アレイを作製する方法を提供する。
【０００６】
別の態様では、その第１のマイクロフィーチャのそれぞれが第１のプロファイルを有する、複数の離散的な第１のマイクロフィーチャを基材上に提供するステップと、第１のマイクロフィーチャ上に材料を堆積することにより、その第２のマイクロフィーチャの少なくとも１つは実質的に平面的な表面を含まない、第１のプロファイルとは実質的に異なる第２のプロファイルを有する第２のマイクロフィーチャを形成するステップと、第２のプロファイルを有する第２のマイクロフィーチャに第１の複製材料を付与するステップと、第２のマイクロフィーチャから第１の複製材料を分離して型を形成するステップと、を含む、アレイを作製する方法を提供する。
【０００７】
更に別の態様では、その第１のマイクロフィーチャのそれぞれが第１のプロファイルを有する、基材上の複数の離散的な第１のマイクロフィーチャと、各第１のマイクロフィーチャの第１のプロファイル上にあって、その第２のマイクロフィーチャの少なくとも１つは実質的に平面的な表面を含まない、第１のプロファイルとは実質的に異なる第２のプロファイルを有する第２のマイクロフィーチャを形成する材料と、を含む型が提供される。
【０００８】
本書では、冠詞「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、「ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ」と同じ意味で使用し、説明されている要素の１つ以上を意味する。
【０００９】
「マイクロ構造」とは、最長寸法が約０．１マイクロメートル〜約１０００マイクロメートルの範囲である構造を指す。本出願においては、ナノフィーチャ及びマイクロ構造の範囲は重複する。
【００１０】
「ナノフィーチャ」とは、最長寸法が約１ナノメートル〜約１０００ナノメートルの範囲であるフィーチャを指す。本出願のいずれの物品のナノフィーチャも、同物品上に作製されたマイクロ構造より小さい。
【００１１】
「パターン」は、フィーチャ若しくは構造の規則的なアレイ若しくは無規則なアレイ又は両者の組み合わせを包含し得る構成を指す。
【００１２】
「プロファイル」は、マイクロフィーチャなどの物体の輪郭を指し、主として物体を側方から見たときの描写である。
【００１３】
「レジスト」は、基材上に定置され、パターン化方式でエッチング剤を選択的に通過させる材料の層を指す。
【００１４】
「回転楕円体」又は「回転楕円体状」は、球体のようではあるが完全に丸くはなく、円又は楕円の弧状のプロファイルを有し得る形体を指す。
【００１５】
ロールツーロール加工ラインのような低コストの加工技術を用いて達成可能な、マイクロフィーチャを有するアレイを作製する方法が提供される。同方法は、球体状、回転楕円体状、及び円筒状のフィーチャを有するマイクロフィーチャを含むアレイを提供することができる。提供される方法により作製したアレイは、例えば光学用途のマイクロレンズアレイとして、（表面増強ラマン分光法（ＳＥＲＳ）、表面増強蛍光、その他の表面増強光学技術のような）分光表面プラズモン効果に依存する分析のための基材として、また生物学的用途のためのマイクロ流体アレイを製造するために使用可能である。本開示で提供する方法は、型を形成するステップと、型を使用して複数の複製を形成するステップと、を含む。提供される複製は、元のアレイと同様の用途に用いることができる。
【００１６】
１つ以上の実施形態の詳細は、以下の添付図面及び明細書に記載される。他の特徴、目的及び利点は、明細書及び図面により、並びに請求の範囲により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】複数の離散的なマイクロフィーチャを含む基材の実施形態の図。
【図１Ｂ】複数の離散的なマイクロフィーチャを含む基材の実施形態の図。
【図２Ａ】マイクロポストのアレイを有する基材の図。
【図２Ｂ】材料を堆積したマイクロポストのアレイの図。
【図２Ｃ】マイクロポスト上に第１の複製材料を有する、図２Ｂのアレイの図。
【図２Ｄ】型の図。
【図２Ｅ】図２Ｄの型に接触した第２の複製材料の図。
【図２Ｆ】図２Ｅからの複製の図。
【図３Ａ】提供される方法で作製された異なる実施形態のアレイの顕微鏡写真。
【図３Ｂ】提供される方法で作製された異なる実施形態のアレイの顕微鏡写真。
【図４Ａ】実施例１として作製されたマイクロアレイの顕微鏡写真。
【図４Ｂ】実施例１として作製されたマイクロアレイの顕微鏡写真。
【図５Ａ】実施例４のポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）複製の顕微鏡写真。
【図５Ｂ】実施例４のポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）複製の顕微鏡写真。
【図６】実施例５の基材を用いた、ビピリジンのＳＥＲＳスペクトル。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
数の範囲の記述には、その範囲内に包含されるすべての数が含まれる（例えば、１〜５には１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５が含まれる）。本明細書のすべての数値は、「約」という用語により修飾されるとみなされる。
【００１９】
本開示は、その第１のマイクロフィーチャのそれぞれが第１のプロファイルを有する、複数の離散的な第１のマイクロフィーチャを含む基材を提供するステップを含む、アレイを作製する方法を提供する。基材は、種々の材料から選択し得る。これらの材料には、例えばポリイミド若しくはポリメチレンメタクリレートなどの高分子フィルム、又は、ガラス、シリコンウエハ、及びコーティングを施したシリコンウエハなどの無機材料が挙げられる。コーティングを施したシリコンウエハとしては、例えばポリイミド又はウレタンアクリレートなどの高分子フィルムコーティングを有するウェハを挙げることができ、また、例えばＳｉＯ２コーティングなどの無機コーティングを挙げることができる。加えて、基材は、「Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｐｏｒｏｕｓ Ｖｙｃｏｒ Ｇｌａｓｓ」と題されたＷｉｌｔｚｉｕｓ ｅｔ ａｌ．のＰｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ａ、３６（６）、２９９１、（１９８７）に開示されている多孔質ガラス、「Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｓｐｉｎｏｄａｌ Ｄｅｗｅｔｔｉｎｇ Ａｓ ａ Ｒｏｕｔｅ ｔｏ Ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｙ ｏｆ Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅｓ」と題されたＨｉｇｇｅｎｓ ｅｔ ａｌ．のＮａｔｕｒｅ、４０４、４７６（２０００）に記載されているような、薄い高分子フィルムでディウェッティングされた高分子表面、「Ｎａｎｏｓｃａｌｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ Ｉｏｎｉｃ Ｃｒｙｓｔａｌｓ ｂｙ Ｓｐｉｎｏｄａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ」と題されたＲｉｎｇｅ ｅｔ ａｌ．によるＳｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｉｏｎｉｃｓ、１７７、２４７３（２００６）に記載されているようなイオン混晶、又は光電性の基材が挙げられる。光電性の基材には、感光性ポリマー、セラミックス、又はガラスを挙げることができる。
【００２０】
基材は複数の離散的な第１のマイクロフィーチャを含み得る。離散的な第１のマイクロフィーチャは、パターン状であり得る。パターンはアレイを形成し得る。本開示において用語「マクロフィーチャ」は、マイクロメートルオーダー（約１μｍ〜約１０００μｍ又は更に大きい）であり得るフィーチャ及び更にナノメートルオーダー（約１ｎｍ〜約１０００ｎｍ）であり得るフィーチャを含むものと理解すべきである。この寸法はそのアレイ内のフィーチャの平均最小寸法であり、例えば円柱状のフィーチャであれば直径であり得る。本開示の第１のマイクロフィーチャは１０００μｍ未満、５００μｍ未満、１００μｍ未満、１０μｍ未満、１μｍ未満、０．１μｍ（１００ｎｍ）未満、又は更に小さい最大幅（平均最小寸法）を有し得る。アレイはマイクロフィーチャの規則的な（繰り返し）配列、マイクロフィーチャの無規則な配列、マイクロフィーチャの異なる規則的又は無規則な配列の組み合わせ、又はマイクロフィーチャのいかなる配列をも含み得る。アレイは単一のマイクロフィーチャを含み得る。マイクロフィーチャは離散的、又は分離したフィーチャであり得る。マイクロフィーチャを含むパターンは基材中に直接、又は付加層中にに形成し得る。加えて、パターンは基材の一部として形成することもできる。
【００２１】
離散的な第１のマイクロフィーチャはマイクロポスト及びマイクロリッジを含み得る。代表的マイクロポストは本開示で高さと称する、実質的に基材に垂直な１次元（ｚ次元）と、これよりはるかに小さい２つの次元（ｘ次元及びｙ次元）を有し得る。小さなほうのｘ次元及びｙ次元は、本開示ではマイクロフィーチャの幅と称する。例えば、ｘ次元及びｙ次元が等しければ、マイクロポストの横断面（又は底面）は円形であり得る。横断面が円形でｚ次元に沿って変化しなければ、マイクロポストは円筒状である。また、ｘ次元及びｙ次元が互いに等しいがｚ方向に沿って変化することもあり得る。この場合、マイクロポストは円錐状である。他の実施例では、マイクロポストの横断面は楕円であり得る。また、例えばマイクロポスが三角形、正方形、五角形などの多角形の横断面を有し得ることも考えられる。マイクロポストの横断面がｚ方向に沿って変化しなければ、マイクロポストはプリズムの形状を有し得る。要するに、マイクロポストが長い寸法を１つ有する限り、いずれの形状のマイクロポストも本開示の意図するところである。
【００２２】
マイクロフィーチャのパターンは基材中に直接形成することもできる。パターンは、陽極酸化、光複製、レーザーアブレーション、電子ビームリソグラフィ、ナノインプリントリソグラフィ、光学接触リソグラフィ、投影リソグラフィ、光学干渉リソグラフィ、及び傾斜リソグラフィなどのパターニング技術を利用して形成し得る。次いで、パターンは、必要に応じて、ウェットエッチング又はドライエッチングなどのサブトラクティブ技術を利用して既存の基材材料を除去することによって、基材中に転写することができる。パターンは、レジストパターンのウェットエッチング又はドライエッチングによって、基材中に転写し得る。レジストパターンは、当業者に知られている方法を利用して、ポジ型フォトレジスト及びネガ型フォトレジストを含めた様々なレジスト材料から作製できる。ウェットエッチングには、例えば、酸浴槽を使用して酸感受性層をエッチングすること、又は現像液を使用して露光、若しくは未露光フォトレジストを除去することが挙げられる。ドライエッチングには、例えば、反応性イオンエッチング、又は、例えば高エネルギーレーザー若しくはイオンビームなどの高エネルギービームを使用したアブレーションを挙げることができる。
【００２３】
あるいは、基材の上部にコーティングされたナノ粒子の層が、ナノ粒子が存在するところでは基材が放射又はエッチングに暴露されるのを防止するが、ナノ粒子に直面していない領域内ではレジストが暴露されるようにすることによって、レジストパターンとして働くことができる。この方法は、例えば本出願人による同時継続出願、米国特許出願第１１／７６６，５６１号及び同第１１／７６６，４１２号（ともにＺｈａｎｇ ｅｔ ａｌ．）に開示されている。
【００２４】
また、第１のマイクロフィーチャのパターンは、例えば金、銀、アルミニウム、クロム、ニッケル、チタン、又は銅などの金属で基材をコーティングし、この金属を焼きなまして金属の島を形成し、次いでこれらの金属の島を基材自体のエッチマスクとして使用することによって、基材上に形成し得ると考えられる。基材のエッチングは、本願で先に述べられたエッチング技術のいずれかを用いて達成し得る。また、例えば米国特許公開第２００７／０１７２５８２ Ａ１号に開示されるようにクロモニックスを用い、エッチマスクとして第１のマイクロフィーチャのパターンを形成することもまた、本開示の範囲内である。
【００２５】
また、第１のマイクロフィーチャのパターンは、いかなる材料をも付加することなく、基材を直接修飾することによって形成し得る。例えば、レーザーアブレーションにより、基材の選択された領域を除去して第１のマイクロフィーチャを形成し得る。基材が感光性である場合、感光性基材を光学投影又は光学接触リソグラフィによって暴露し、次いで現像することによって、第１のマイクロフィーチャのパターンを形成することが可能である。あるいは、干渉フォトリソグラフィを用いて感光材料中に第１のマイクロフィーチャを形成することもできる。
【００２６】
第１のマイクロフィーチャのパターンは、高エネルギービームを用いて基材を削磨することにより基材中に直接形成することもできる。パターンは、ビームをラスタ処理することによって、又はエッチマスクを使用して基材の各部を保護することによって画定し得る。エッチマスクは例えばエッチレジストで形成し得る。この手法は、例えばポリイミドなどのある種の高分子基材内に減法的に第１のマイクロフィーチャのパターンを形成するのに特に有用であり得る。
【００２７】
第１のマイクロフィーチャのパターンはまた、基材に材料を付加することによっても形成し得る。この材料は基材に付加されたときに第１のマイクロフィーチャのパターンを含むこともできるし、あるいは、材料を基材に付加した後で、その材料中に第１のマイクロフィーチャのパターンを形成することもできる。第１のマイクロフィーチャのパターンは、材料を基材に付加する前に材料中に形成することもできる。第１のマイクロフィーチャのパターンは、本開示中の方法を用いて減法的に材料中に付加することもできる。第１のマイクロフィーチャのパターンはまた、付加材料中に成形することもできる。例えば、第１のマイクロフィーチャのパターンの雌型レリーフ物品を備えた複製を用い、第１のマイクロフィーチャのパターンを材料中に形成することができる。この場合、材料は、高温で流動し次いで室温で又は使用温度で固形状となる熱可塑性材料となり得る。あるいは、材料は熱硬化性になり得て、その化学的性質に応じて触媒、熱、又は露光を利用して硬化されることができる。材料を基材に追加する際、材料は固体として追加できる。材料は、積層によって又は薄い接着材料を加えることによって、基材に追加できる。この目的に使用され得る材料には、高温では流動するが室温などの低温では流動しない熱可塑性ポリマーが挙げられる。使用できる熱硬化性ポリマーの例には、アクリル類、ポリオレフィン類、ポリエチレンアクリル酸などのエチレンコポリマー類、ポリテトラフルオロエチレンとポリフッ化ビニリデンなどのフルオロポリマー類、ポリ塩化ビニル、アイオノマー類、ポリエーテルエーテルケトンなどのケトン類、ポリアミド類、ポリカーボネート類、ポリエステル類、スチレン−イソプレン−スチレンなどのスチレンブロックコポリマー類、スチレンブタジエン−スチレン、スチレンアクリロニトリル、及び当業者に既知の他のものが挙げられる。第１のマイクロフィーチャを備えた基材の形成において有用な他の材料には、例えば、ポリジメチルシロキサン類、ウレタンアクリレート類、及びエポキシ類などの熱硬化性樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂の一例は、硬化時にマイクロフィーチャを備えた高分子基材を形成する、光硬化性のウレタンアクリレートなどの光架橋可能な系であり得る。
【００２８】
基材に材料を付加することによって第１のマイクロフィーチャのパターンを製作する場合、多くの材料が使用できる。例えば、フォトレジスト（ネガ型又はポジ型）が基材に追加できる。フォトレジストは、フォトマスクを通過した光又はレンズ系を通じて投射された光に暴露されることにより、第１のマイクロフィーチャを製作することができる。加えて、干渉リソグラフィを用いて第１のマイクロフィーチャのパターンを製作することもできる。干渉リソグラフィについては、例えば、Ｓ．Ｒ．Ｊ．Ｂｒｕｅｃｋ「Ｏｐｔｉｃａｌ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ−Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｅｎａｂｌｅｒｓ」（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ、Ｖｏｌ．９３（１０）、２００５年１０月）において議論されている。次いで、暴露された（ポジ型フォトレジスト）又は暴露されない（ネガ型フォトレジスト）領域は、現像液を使用して不要なフォトレジストを溶解することによって、除去することができる。次いで、レジストは、後の工程で使用するために物理的又は化学的な手段によって硬化され得る。フォトレジストは、当該技術分野において既知であるように、ラスタ処理又はデジタル的にパルス化したレーザービームを用いた直接描画によって露光できることもまた、考えられる。次いで、現像されたフォトレジストは、本明細書で説明されているように、硬化され使用され得る。有用なフォトレジストには、ＵＶＮ ３０（Ｍａｒｌｂｏｒｏｕｇｈ，ＭＡのＲｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能）及びＦＵＴＵＲＲＥＸネガ型フォトレジスト（Ｆｒａｎｋｌｉｎ，ＮＪのＦｕｔｕｒｒｅｘから入手可能）などのネガ型フォトレジスト、並びに、ＵＶ５（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能）及びＳｈｉｐｌｅｙ １８１３フォトレジスト（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能）などのポジ型フォトレジストが挙げられる。他のフォトポリマーを使用してマイクロフィーチャを形成することもできる。放射線（ＵＶ、ＩＲ、又は可視線）への暴露時にマイクロフィーチャを形成するのに使用し得る、当業者に既知であるいずれのフォトポリマー系をも使用できる。
【００２９】
また、フォトレジスト材料の暴露及び現像によって製作されたレジストパターンは、フォトレジストをレジストパターンとして使用してドライエッチングすることにより、不要な材料を直接除去することによって基材に転写できる。例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を使用して、基材又は基材に付加された材料の各部を、マイクロフィーチャを形成するような方式で除去することができる。反応性イオンエッチングでは、ＣＦ４又はＳＦ６などの反応性の気体種が反応室に加えられる。プラズマが、印加された高周波（ＲＦ）のポテンシャルによって生成される。これによってガス分子の一部がイオン化される。これらのイオン化された粒子は、様々な電極物品に向かって加速されることができ、エッチングするか、又は、それらのイオン化された粒子が衝突する物品から分子を除去できる。典型的には、反応性イオンエッチングは、エッチマスクによって、又は、ラスタ処理された若しくはデジタル制御されたビームを直接使用して行われる。
【００３０】
あるいは、基材の上に薄い金属層を堆積することができ、その金属上にフォトレジストを堆積することができ、このフォトレジストをパターニングすることができ、次いで、レジストパターンをウェットエッチングによって金属の中に転写することができる。このようにして、基材のドライエッチング用のレジストパターンとして働くことができる金属パターンを創成生成し得る。結果的に、（金属）レジストパターンと基材との間の高いエッチング速度が達成され得る。
【００３１】
第１のマイクロフィーチャのそれぞれが第１のプロファイルを有する。実施形態によっては、プロファイルは実質的に線形であり得る。別の実施形態では、線形プロファイルは基材に実質的に平行であり、基材の表面上に平坦な輪郭を構成し得る。更に別の実施形態では、第１のプロファイルの側面もまた線形であり、場合によっては、平坦な輪郭に実質的に直角であり得る。あるいは、第１のプロファイルの側面は曲面状であり得る。多くの実施形態において、第１のプロファイルは鋭角を有する。
【００３２】
第１のマイクロフィーチャは離散的である。例えば、第１のマイクロフィーチャは図１Ａに描写したもののようなマイクロポストの形をとってもよく、図１Ｂに描写したもののようなマイクロリッジの形をとってもよく、又はパターンを形成する他のいずれの配列であってもよい。第１のマイクロフィーチャのそれぞれは、必ずではないが通常は実質的に平面的である基材から、離れる次元又は同基材に垂直な次元に突出する。実質的に平面的とは、基材がほぼ平坦であり、通常は平面を確定することを意味する。
【００３３】
アレイを作製する方法はまた、第１のマイクロフィーチャ上に材料を堆積することにより、第１のプロファイルと実質的に異なる第２のプロファイルを有するマイクロフィーチャを形成するステップを含む。当業者に周知の方法によって、蒸着コーティング材料を第１のマイクロフィーチャ上に堆積することができる。このような方法としては、例えば蒸発、スパッタリング、化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）などが挙げられる。本開示によって代表的な蒸着コーティング材料として考えられるものには、金属、金属酸化物、及び有機導体などの導体、絶縁体（誘電体）、半導体、並びにポリマーが挙げられる。導電性の材料又は金属酸化物材料としては、銀、金、アルミニウム、銅、インジウムスズ酸化物、及び／又はその他の材料が挙げられる。有機導体としては、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）及びポリアニリンなどの材料が挙げられるが、これらに限定はされない絶縁体にはＳｉＯ２、ＳｉＮ、及びＡｌ２Ｏ３が挙げられる。半導体は、例えば電子機器の活性層の形成に使用される有機半導体のように、有機半導体であってもよい。例えば、ペンタセン含有化合物、テトラセン含有化合物、アントラセン含有化合物、ビス（アセニル）アセチレン化合物及びアセン−チオフェン化合物のような小分子により例示される縮合芳香族環化合物を含む、さまざまな有機半導体を用い得る。ポリ（３−アルキルチオフェン）により例示されるレジオレギュラーポリチオフェン及び縮合チオフェン単位又はビス−チオフェン単位を有するポリマーのような、いくつかの高分子材料も検討されてきた。この用途に有用であり得る有機半導体の追加的な開示としては、米国特許第７，１０９，５１０号及び同第６，９９８，０６８号（いずれもＧｅｒｌａｃｈ）、米国特許第７，２１１，６７９号及び同７，３１５，０４２号（Ｇｅｒｌａｃｈら）、並びに米国特許公開第２００７／０２３２７８１号及び同２００７／０２４９８１２（いずれもＺｈｕら）に開示された材料が挙げられる。
【００３４】
提供されるアレイは、コーティングされた、第１のプロファイルとは実質的に異なる第２のプロファイルを有する第２のマイクロフィーチャを含む。実質的に異なるとは、コーティングされた第２のマイクロ構造（第２のプロファイル）が、第１のプロファイルと一致しないことを意味する。加えて、第２のプロファイルは第１のプロファイルとは基本的に同じ形状を有しないか、又は基本的に同じ形状を有するものとはみなされない。実施形態によっては、第２のプロファイルは曲面状であるか、第１のプロファイルより大きい曲率半径を有する。例えば、第１のプロファイルは矩形のフィーチャを有し第２のプロファイルは曲面状（円形、楕円形、その他）のフィーチャを有し得る。別の実施形態では、曲面は円形又は楕円形であり、第１のプロファイル上に材料を堆積する前には第１のプロファイルの平坦部が位置していた場所に、配置される。曲線状のプロファイルは凸面、又は凹面であり得る。凸曲面プロファイルの例には球面及び回転楕円面（楕円体状）が挙げられる。第１のマイクロフィーチャの少なくとも１つは、同フィーチャの最小寸法の少なくとも５パーセント、少なくとも８パーセント、少なくとも１０パーセント、少なくとも１５パーセント、又は更に少なくとも２０パーセントの長い寸法を有し得る。
【００３５】
第２のマイクロフィーチャの少なくとも１つは実質的に平面的な表面を含まない。例えば、第２のマイクロフィーチャの少なくとも１つは球体状又は回転楕円体状の表面を有し得る。多くの実施形態では、第２のマイクロフィーチャの全てではないにしても、ほとんどは、実質的に平面的な表面を含まない。球面及び回転楕円面の表面は、化学線に対して透明であればレンズエレメントとして用い得る。すなわち、提供する方法はマイクロレンズアレイの作製に用い得る。提供する方法は第２のマイクロフィーチャが少なくとも１つの凸曲面を有することができ、同凸面が、少なくとも１つの横断方向に曲率を有し、基材側に局部的曲率中心（焦点）を有する構造として画される、第２のマイクロフィーチャのアレイの作製に用い得る。実施形態によっては、本発明のフィーチャのアレイはまた、凹面である曲面状の表面を少なくとも１つ含むことができる。例えば、同表面は、少なくとも１つの横断方向に曲率を有し、基材とは反対側に局部的曲率中心を有し得る。これらのアレイは、マイクロスフェロイド（例えばマイクロスフィアを含む）のアレイであり得る。別の実施形態では、アレイは、回転楕円体状の頭部を備えたマイクロリッジのアレイであり得る。マイクロスフィア上の曲面が凸面であって可視光に透明な材料からなる場合には、アレイはマイクロレンズのアレイとなり得る。曲面がコーティングされて放射線を反射する場合には、マイクロスフェロイドのアレイは、放射線を集束させ（凹面）又は散乱させ（凸面）るマイクロレンズのアレイとなり得る。マイクロフィーチャの第１のプロファイル及び／又は堆積プロセスの条件（時間、温度、方法）を変化させることにより、第２のプロファイルの寸法及び形状を制御できることが見出されている。
【００３６】
提供する方法及びそれによって作製されるアレイの重要な態様は、第１のマイクロフィーチャ上に材料を直接堆積させることで、第１のプロファイルとは実質的に異なる第２のプロファイルを有する第２のマイクロフィーチャを形成することにより、アレイを作製することである。第２のマイクロフィーチャのプロファイル内のいずれの曲率も、材料の堆積、例えば蒸着によって付与される。提供する方法では、第２のマイクロフィーチャのいかなるリフロー又は焼きなましも必要としない。このため、ガラスなどのリフロー材料で通常用いられる温度よりも低温で実施でき、例えばポリメチルメタクリレート、ＰＥＴ、フォトレジストなどのポリマーのような、温度に敏感な基材にも適応できる方法が可能になる。
【００３７】
提供する方法の別の実施形態は、第２のプロファイルを有する第２のマイクロフィーチャへの、平滑化層の付加を含む。平滑化層は、マイクロフィーチャの表面の粗さの程度を軽減するために第２のマイクロフィーチャに付加し得る。平滑化層として好適な材料には金属が挙げられる。金属としては、例えばアルミニウム、スズ、ニッケル、金、又は銀から選択される金属が挙げられる。平滑化層の厚みは、第２のマイクロフィーチャの表面の粗さを平滑化するのに十分ではあるが、第２のプロファイルを実質的に変化させるほど厚くはない。平滑化層は通常５００ｎｍ以下である。
【００３８】
別の態様では、その第１のマイクロフィーチャのそれぞれが第１のプロファイルを有する、複数の離散的な第１のマイクロフィーチャを含む基材を提供するステップと、第１のマイクロフィーチャ上に材料を堆積することにより、第１のプロファイルとは実質的に異なる第２のプロファイルを有する第２のマイクロフィーチャを形成するステップと、第２のプロファイルを有する第２のマイクロフィーチャに第１の複製材料を付与するステップと、第２のマイクロフィーチャのアレイから第１の複製材料を分離して型を形成するステップと、を含む、アレイを作製する方法が提供される。第１の複製材料として有用なポリマーには、当業者に既知の熱可塑性ポリマー及び熱硬化性ポリマーが挙げられる。熱硬化性ポリマーは、室温を超える温度では軟化又は溶融するが、室温以下の温度では硬質であり構造を保持することができる材料を含むことができる。複製を製作するのに有用となり得るいくつかの熱可塑性ポリマーには、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリスルホン（ＰＳＵ、非常にもろいポリマー）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、及びポリオキシメチレン（ＰＯＭ、非常に柔軟で弾力性のあるポリマー）が挙げられる。
【００３９】
熱硬化性ポリマーもまた、第１の複製材料として有用であり得る。有用な熱硬化性ポリマーには、ポリシロキサン類（ポリジメチルジシロキサン（ＰＤＭＳ）など）、ポリイミド類（ポリアミン酸の硬化により作製）、及びウレタンアクリレート類が挙げられる。ナノ機構及びマイクロ構造の複製に関し、複製の形成に使用されるポリマーは、低い粘度を有し得る。低粘度ポリマーはマイクロフィーチャの内部及び周囲に入り込むことができる。物品とポリマーとの間の空気の閉じ込めが最小となるように、ポリマーを減圧下で物品に加えることが、有用となり得る。
【００４０】
型に第１の複製材料を付与する前に、アレイに剥離剤コーティングを施すことが有利であり得る。複数の離散的な第１のマイクロフィーチャがＳｉＯ２、ＳｉＮ、又は他の無機若しくはポリマー材料からなる場合は、型に、例えば、米国特許第５，８５１，６７４号（Ｐｅｌｌｅｒｉｔｅら）に開示されるもののような、トリメチルクロロシラン又はフッ素化シロキサンなどのフルオロシラン剥離剤をコーティングすることができる。この目的に有用なものとしてはまた、米国特許第７，１７３，７７８号（Ｊｉｎｇら）に開示されたもののようなヘキサフルオロポリプロピレンオキシド（hexafluoropolyprolylene oxide）（ＨＦＰＯ）誘導体がある。
【００４１】
あるいは、第２のマイクロフィーチャのアレイは、例えば蒸着又は無電解めっきにより堆積したニッケルの薄層で金属化することもできる。物品を金属化する場合、複製を形成するポリマーの離型を容易にするため、金属化した物品上に剥離剤を付与することがまた、有利であり得る。例えば、米国特許第６，８２４，８８２号（Ｂｏａｒｄｍａｎら）に開示されたフッ素化ホスホン酸又は米国特許公開第２００５／００４８２８８号（Ｆｌｙｎｎら）に開示されたもののようなペルフルオロポリエーテルアミド結合ホスホン酸塩などの剥離剤を、マイクロポストのアレイにコーティングすることができる。例えば米国特許第６，６９６，１５７号（Ｄａｖｉｄら）に開示されるようなダイヤモンド様ガラスをコーティングすることで、マイクロポストのアレイを保護し得ることもまた、考えられる。剥離層として用い得るその他の材料は出願人の同時継続出願、米国特許出願第１１／７６６，４７７号（Ｚｈａｎｇら）に記述されている。
【００４２】
第１の複製材料は型又は剥離層に接触するように配置し、熱、水分、又は放射線を含む多様な手段の任意のもので硬化させた後、物品から分離することによってアレイの雌型レリーフイメージ（複製）を作製することができる。この複製を用いて、元のマイクロポストのアレイの２次型又は娘型を作製することができる。
【００４３】
それぞれ第１のプロファイルを有する、複数の離散的な第１のマイクロフィーチャと、第１のマイクロフィーチャ上に蒸着されて第１のプロファイルとは実質的に異なる第２のプロファイルを有する第２のマイクロフィーチャを形成する材料と、を含む基材を備えた型が供給される。この型は提供される方法により作製することができ、上述したような複製を作製するのに使用し得る。
【００４４】
複製には、第１の複製材料として用いられる任意の材料であり得る第２の複製材料を充填することができる。この第２の複製材料を硬化させ、複製を分離することで、２次型又は娘型を形成することができる。複製から娘型を分離する能力を高めるため、複製上に剥離層を付加することが、有利であり得る。この方法により、１つの種型から多数の娘型を作製することができる。複製がＰＤＭＳから作製される場合に複製からの娘型の分離を容易にする剥離層としては、成形型に用いる剥離材料及び米国特許出願第１１／８４５，４６５号（Ｚｈａｎｇら）に開示したペルフルオロエーテルシラン剥離剤などが挙げられる。
【００４５】
ここに開示する実施形態のいくつかは、図を参照することによって、よりよく理解され得る。図１Ａ及び１Ｂは複数の離散的なマイクロフィーチャを含む基材の２つの実施形態の図である。図１Ａは基材上の微小なマイクロポストの矩形アレイを示す。図１Ｂはマイクロリッジのアレイを示す。図２Ａ〜２Ｆは本開示の方法の一実施形態を例示する。図２Ａは基材２０１上のマイクロポスト２０２のアレイである。先に述べたように、多くの材料が、基材２０１又はマイクロポスト２０２のいずれかに有用であり得る。マイクロポスト２０２のアレイのプロファイルは矩形である。図２Ｂは、図２Ａに示したマイクロポスト２０２上に材料２０３を堆積し、第１のプロファイルとは異なる第２のプロファイルを有するマイクロポストのアレイマイクロポストのアレイを形成した図である。図２Ｂでは、表面のプロファイルは球面部を含む。図２Ｃはマイクロスフィアアレイ上に第１の複製材料２０４を備えた、図２Ｂの少なくとも１表面を含む、マイクロポストのアレイの図である。第１の複製材料は次いで硬化され、アレイから分離されて、図２Ｄに示すように型２０４を形成し得る。次いで図２Ｅに示すように型２０４に第２の複製材料２０６を充填することにより、第２の複製材料を硬化させた後、複製２０６が形成できる。この複製２０６を図２Ｆに示す。図３Ａ及び３Ｂは、型の２つの実施形態の顕微鏡写真であり、提供される方法を用いて複合回転楕円体形状を作製し得ることを示している。
【００４６】
提供される方法を用いることにより、多様なアレイが作製できる。例えば、本開示で示した方法により、多様なパターンのマイクロスフィアのアレイを構成、成形、及び複製することができる。光学的に透明な材料を用いることで、本開示の方法によりマイクロレンズアレイが得られる。光学的に透明な材料としては可視光透過性の熱硬化性ポリマー、例えばアクリルポリマー、ポリカーボネート、ウレタンアクリレート、エポキシなどを挙げることができる。光学的に透過性の熱可塑性性材料もまた、マイクロレンズアレイの形成に用い得る。これらの材料としては例えば、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリオレフィン、ポリエチレン、アクリル酸ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルフルオライド、アイオノマー、ポリエーテルエーテルケトンたなどのケトン、ポリアミド、ポリエステル、スチレンブロックコポリマー、その他、当業者に周知のものを挙げることができる。アレイのマイクロレンズは、上述したように球状又は回転楕円体状であり得る。マイクロレンズのアレイは、例えばバーチャル画像、その他の光学用途に有用であり得る。反射性マイクロスフィアアレイは、例えば表面増強ラマン分光法（ＳＥＲＳ）その他の、分光表面プラズモン効果を用いる分析技術に有用であり得る。このような分析技術には、提供される方法によって作製された、金属層を含む反射性アレイを提供するステップと、少なくとも上記金属層の一部分にごく近接させて被分析物を提供するステップと、この被分析物について表面増強ラマン分光法を適用するステップと、を含む方法が挙げられる。アレイは、元のアレイ又は複製をはじめ、提供される方法のいずれによって作製したアレイであってもよい。アレイが複製であって非金属からなる場合は、複製を金属層でコーティングしてから、少なくとも金属層の一部分にごく近接させて被分析物を提供することができる。被分析物は、ＳＥＲＳにより分析可能ないずれの材料又は材料の混合物であってもよい。これには、例えば有機化合物、有機化合物の混合物、無機化合物、ポリマー、ポリマー／モノマー混合物、金属、合金、有機金属、及び生体分子をはじめとする多様な材料が挙げられる。
【００４７】
本発明の範囲及び趣旨から逸脱しない本発明の様々な変更や改変は、当業者には明らかとなるであろう。本発明は、本明細書で述べる例示的な実施形態及び実施例によって不当に限定されるものではないこと、また、こうした実施例及び実施形態は、本明細書において以下に記述する特許請求の範囲によってのみ限定されると意図する本発明の範囲に関する例示のためにのみ提示されることを理解すべきである。
【実施例】
【００４８】
実施例１−ナノポストのアレイをオーバーコーティングすることによるマイクロスフィアのアレイ
Ｓｉウェハ、ガラス、及びプラスチック基材上で、出力３００ｍＷの２４４ｎｍ周波数二倍化アルゴンレーザー（Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，ＣＡのＣｏｈｅｒｅｎｔ Ｉｎｃ．より入手可能なＳａｂｒｅ ＦｒｅＤレーザー）を用いた干渉リソグラフィによって、ポジ型フォトレジスト（Ｍａｒｌｂｏｒｏｕｇｈ，ＭＡのＲｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．から入手可能なＳｈｉｐｌｅｙ ＵＶ５ レジスト）中にフォトレジスト（ＰＲ）ポスト構造を作製した。直径２４０ｎｍ、ピッチ４８０ｎｍのポスト構造を有するアレイが得られた。このポスト構造のアレイにスパッタリングにより堆積した１１０ｎｍのインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、蒸着により堆積した３９０ｎｍの有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、及び
同じく蒸着により堆積した２５０ｎｍのＡｌを含む７５０ｎｍの材料を被覆した。コーティング後、きわめて密集したマイクロスフィア構造が形成された。図４Ａは実施例１のマイクロスフィアアレイの顕微鏡写真である。図４Ｂはこのマイクロスフィアアレイの一部を拡大した画像である。図示のように、きわめて密集したマイクロスフィア構造が形成された。マイクロスフィアの寸法と形状ははじめのポストの寸法、高さ、密度、又はオーバーコーティング工程におけるパラメータを変化させることにより制御することができる（実施例２及び３を参照）。
【００４９】
実施例２−ナノポスト構造上にＰＥＣＶＤ及びＳｉ３Ｎ４のオーバーコーティングにより形成したマイクロスフィアのアレイ
Ｓｉウェハ、ガラス、及びプラスチック基材上に、実施例１に述べたような干渉リソグラフィによってフォトレジスト（ＰＲ）ポスト構造を作製した。直径９００ｎｍ、ピッチ１．６μｍのＰＲポスト構造が得られた。プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）により、このＰＲポスト構造上に厚さ７５０ｎｍの窒化ケイ素層をコーティングした。Ｙａｔｔｏｎ，ＵＫのＯｘｆｏｒｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓより入手可能なＭｏｄｅｌ ＰｌａｓｍａＬａｂ Ｓｙｓｔｅｍ １００により、表１に記述した以下のパラメータを用いた。
【００５０】
【表１】
【００５１】
Ｓｉ３Ｎ４をコーティング後、ＰＥＣＶＤによるＳｉ３Ｎ４のポスト構造上への堆積によりマイクロレンズ様の構造が形成されているのが観察された。堆積条件を変えることで異なった形状のマイクロスフェロイドが形成された。
【００５２】
実施例３−ＰＥＣＶＤを用いたポスト上へのＳｉＯ２の急速成長
実施例３はマイクロスフィア表面に意図的に形成したナノ構造（又は粗さ）を示す。実施例１のような干渉リソグラフィにより、フォトレジスト（ＰＲ）ポストパターンをＳｉウェハ上に作製した。プラズマ化学気相成長（ＲＰＥＣＶＤ）により、厚さ７５０ｎｍの二酸化ケイ素層をＰＲポスト構造上にコーティングしたが、ここではマイクロスフィア表面を粗くするために堆積速度を速めた。堆積条件は表２に記載した通りである。
【００５３】
【表２】
【００５４】
ＰＥＤＶＤプロセスによるＳｉＯ２堆積速度を高めたことにより、マイクロスフィア表面にナノスケールの粗さが形成されたことが観察された。マイクロスフィア上のナノフィーチャの寸法０〜１００ｎｍであった。
【００５５】
実施例４−ＰＤＭＳ型から作製したマイクロスフィアＰＤＭＳ複製
光リソグラフィにより、シリコンウエハ上にフォトレジスト（ＰＲ）パターンを作製した。実施例２におけると同様のプロセスパラメータを用いたＰＥＣＶＤにより、ポスト構造上に厚さ１５００ｎｍの二酸化ケイ素層を、マイクロスフィア上に粗さを形成するために堆積速度を速めてコーティングした。
【００５６】
ポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）（Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩのＤｏｗ ＣｏｒｎｉｎｇからＳＹＬＧＡＲＤ １８４シリコーンエラストマーキットとして入手可能）及びその硬化剤（Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩのＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇから入手可能）を、１０：１の重量比で十分混合した。混合物中に捕捉された気泡を、低真空で３０分間脱気することにより取り除いた。脱気した混合物を、ＰＲパターンをオーバーコーティングしたＳｉＯ２上に注ぎ、更に３０分間脱気した後、ホットプレート上において、８０℃で１時間硬化させた。硬化後、ＳｉＯ２をオーバーコーティングしたＰＲマスターからＰＤＭＳ複製を剥ぎ取ることにより、雌構造を備えた所望のＰＤＭＳ型を得た。
【００５７】
ＰＤＭＳ型のＰＥＭＳ複製を作製するため、型を剥離剤で処理した。ＨＲＰＯ−シラン剥離剤をＰＤＭＳ型にコーティングする前に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）システムを用いて、型に酸素プラズマ処理を施した。ＲＩＥは、Ｙａｔｔｏｎ，ＵＫのＯｘｆｏｒｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓより入手可能なＭｏｄｅｌ ＰＬＡＳＭＡ ＬＡＢ Ｓｙｓｔｅｍ １００を用いて行った。ＲＩＥ処理により、ＨＦＰＯ剥離剤が型の表面に化学的に結合し、自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）が型上の抗接着層として働くようになる。型のＯ２プラズマ処理に用いたパラメータを表３に示す。
【００５８】
【表３】
【００５９】
プラズマ処理に引き続き、型をメトキシノナフルオロイソブタン（methoxynonafluoroisobutane）とメトキシノナフルオロブタン（methoxynonafluorobutane）（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮの３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＨＲＥ７１００）との混合物中の０．１ｗｔ％ＨＦＰＯ溶液に浸漬し、かつ処理した型を炉内において１２０℃で１時間熱処理することにより、型にＨＦＰＯ処理を施した。型を室温まで冷却した後、新たなＨＲＤ７１００によって１分間洗浄した。
【００６０】
脱気した、上述のＳｙｌｇａｒｄ １８７ ＰＤＭＳ混合物をＰＤＭＳ型上に注ぎ、更に３０分間脱気してから、ホットプレート上において、８０℃で１時間硬化させた。硬化後、ＰＤＭＳ複製はＰＤＭＳ型から容易に剥離した。型の高品質マイクロスフィア複製が作製された。図５Ａ及び５Ｂは、実施例４のＰＥＭＳ複製の顕微鏡写真であり、そのうち図５Ａは６０度の視角での斜視図、図５Ｂは同じアレイの平面図である。
【００６１】
実施例５−表面増強ラマン分光法（ＳＥＲＳ）のためのナノスフィアアレイ
実施例１の型から複製プロセスにより作製し、金コーティングを施したナノスフィアのアレイ上でビピリジン（ＢＰＹ）の表面増強ラマンスペクトルを得た。ＢＰＹはＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）から入手した。ＢＰＹをメタノール溶液中に０．１３ｍＭの濃度で溶解した。次いで、この溶液を１滴、アレイの表面に付与した。余分な溶液をスピンによって除去した後、ＢＰＹの薄いコーティングがアレイの表面上に残った。ＤｅｌｔａＮｕ（Ｌａｒａｍｉｅ，ＷＹ）によって作製された「Ｉｎｓｐｅｃｔｏｒ Ｒａｍａｎ」を用いて、ラマン散乱を記録した。レーザー波長は７８５ｎｍであった。捕捉時間は１０秒間であった。レーザー出力は約２．３ｍＷであった。収集したスペクトル（図６条の６０１）では、金コーティングを施した密集したナノフフィアからなる基板上のＢＰＹのＳＥＲＳピークが１００１、１２９１、及び１６０４ｃｍ−１で観察された。比較のため、金コーティングを施した、ＢＰＹを含まない試料を対照として測定し、そのＳＥＲＳスペクトルを同じく図６上に６０２として示す。この対照試料では、３つの主要なＳＥＲＳピークは見られない。
【００６２】
本発明の範囲及び趣旨から逸脱しない本発明の様々な変更や改変は、当業者には明らかとなるであろう。本発明は、本明細書で述べる例示的な実施形態及び実施例によって不当に限定されるものではないこと、また、こうした実施例及び実施形態は、本明細書において以下に記述する特許請求の範囲によってのみ限定されると意図する本発明の範囲に関する例示のためにのみ提示されることを理解すべきである。
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００７年１１月１４日出願の米国特許仮出願第６０／９８７，９０２号の優先権を主張するものである。
【０００２】
（発明の分野）
【背景技術】
【０００３】
物品及び装置の大きさを縮小するための商業的応用及び産業的応用に関心が寄せられている。このことは、デバイスがより一層小型に作製されてきた電子工学の分野において、特に当てはまる。マイクロ構造化及びナノ構造化デバイスは、例えばフラットパネルディスプレイ、化学センサ、及び生体吸収基材のような物品で使用することができる。マイクロ構造化物品（マイクロフィーチャを有する）は、例えばエレクトロルミネセンスデバイス、ディスプレイデバイス用の電界放出陰極、マイクロ流体フィルム、並びに、パターン化電子部品及び回路に商業用途を見出してきた。高い関心を呼んでいるマイクロ構造化物品としては、基材物質用のマイクロスフィア又はマイクロレンズのアレイが挙げられる。これらは、例えばレンズ、標識上のバーチャル画像、又は例えば表面増強ラマン分光法による検出のように表面プラズモン共鳴を用いる分析技術のための基材を形成するのに用いることができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
低コストの加工技術を用いたマイクロフィーチャのアレイの作製が求められている。低コストの加工技術としては、マスター型の複製を可能にする技術が挙げられる。更なるコスト削減と速度向上のためには、複製をロールツーロール加工ライン上で行うことができる。提供する方法は、離散的なマイクロフィーチャのアレイ上にコーティングを施して元のマイクロフィーチャとは異なるマイクロフィーチャのアレイを形成するステップを含む。この異なるマイクロフィーチャとしては、例えば球状、回転楕円体状、及び円筒状のプロファイルを挙げることができる。
【０００５】
一態様では、その第１のマイクロフィーチャのそれぞれが第１のプロファイルを有する、複数の離散的なマイクロフィーチャを基材上に提供するステップと、第１のマイクロフィーチャ上に材料を堆積することにより、その第２のマイクロフィーチャの少なくとも１つは実質的に平面的な表面を含まない、第１のプロファイルとは実質的に異なる第２のプロファイルを有する第２のマイクロフィーチャを形成するステップと、を含む、アレイを作製する方法を提供する。
【０００６】
別の態様では、その第１のマイクロフィーチャのそれぞれが第１のプロファイルを有する、複数の離散的な第１のマイクロフィーチャを基材上に提供するステップと、第１のマイクロフィーチャ上に材料を堆積することにより、その第２のマイクロフィーチャの少なくとも１つは実質的に平面的な表面を含まない、第１のプロファイルとは実質的に異なる第２のプロファイルを有する第２のマイクロフィーチャを形成するステップと、第２のプロファイルを有する第２のマイクロフィーチャに第１の複製材料を付与するステップと、第２のマイクロフィーチャから第１の複製材料を分離して型を形成するステップと、を含む、アレイを作製する方法を提供する。
【０００７】
更に別の態様では、その第１のマイクロフィーチャのそれぞれが第１のプロファイルを有する、基材上の複数の離散的な第１のマイクロフィーチャと、各第１のマイクロフィーチャの第１のプロファイル上にあって、その第２のマイクロフィーチャの少なくとも１つは実質的に平面的な表面を含まない、第１のプロファイルとは実質的に異なる第２のプロファイルを有する第２のマイクロフィーチャを形成する材料と、を含む型が提供される。
【０００８】
本書では、冠詞「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、「ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ」と同じ意味で使用し、説明されている要素の１つ以上を意味する。
【０００９】
「マイクロ構造」とは、最長寸法が約０．１マイクロメートル〜約１０００マイクロメートルの範囲である構造を指す。本出願においては、ナノフィーチャ及びマイクロ構造の範囲は重複する。
【００１０】
「ナノフィーチャ」とは、最長寸法が約１ナノメートル〜約１０００ナノメートルの範囲であるフィーチャを指す。本出願のいずれの物品のナノフィーチャも、同物品上に作製されたマイクロ構造より小さい。
【００１１】
「パターン」は、フィーチャ若しくは構造の規則的なアレイ若しくは無規則なアレイ又は両者の組み合わせを包含し得る構成を指す。
【００１２】
「プロファイル」は、マイクロフィーチャなどの物体の輪郭を指し、主として物体を側方から見たときの描写である。
【００１３】
「レジスト」は、基材上に定置され、パターン化方式でエッチング剤を選択的に通過させる材料の層を指す。
【００１４】
「回転楕円体」又は「回転楕円体状」は、球体のようではあるが完全に丸くはなく、円又は楕円の弧状のプロファイルを有し得る形体を指す。
【００１５】
ロールツーロール加工ラインのような低コストの加工技術を用いて達成可能な、マイクロフィーチャを有するアレイを作製する方法が提供される。同方法は、球体状、回転楕円体状、及び円筒状のフィーチャを有するマイクロフィーチャを含むアレイを提供することができる。提供される方法により作製したアレイは、例えば光学用途のマイクロレンズアレイとして、（表面増強ラマン分光法（ＳＥＲＳ）、表面増強蛍光、その他の表面増強光学技術のような）分光表面プラズモン効果に依存する分析のための基材として、また生物学的用途のためのマイクロ流体アレイを製造するために使用可能である。本開示で提供する方法は、型を形成するステップと、型を使用して複数の複製を形成するステップと、を含む。提供される複製は、元のアレイと同様の用途に用いることができる。
【００１６】
１つ以上の実施形態の詳細は、以下の添付図面及び明細書に記載される。他の特徴、目的及び利点は、明細書及び図面により、並びに請求の範囲により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】複数の離散的なマイクロフィーチャを含む基材の実施形態の図。
【図１Ｂ】複数の離散的なマイクロフィーチャを含む基材の実施形態の図。
【図２Ａ】マイクロポストのアレイを有する基材の図。
【図２Ｂ】材料を堆積したマイクロポストのアレイの図。
【図２Ｃ】マイクロポスト上に第１の複製材料を有する、図２Ｂのアレイの図。
【図２Ｄ】型の図。
【図２Ｅ】図２Ｄの型に接触した第２の複製材料の図。
【図２Ｆ】図２Ｅからの複製の図。
【図３Ａ】提供される方法で作製された異なる実施形態のアレイの顕微鏡写真。
【図３Ｂ】提供される方法で作製された異なる実施形態のアレイの顕微鏡写真。
【図４Ａ】実施例１として作製されたマイクロアレイの顕微鏡写真。
【図４Ｂ】実施例１として作製されたマイクロアレイの顕微鏡写真。
【図５Ａ】実施例４のポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）複製の顕微鏡写真。
【図５Ｂ】実施例４のポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）複製の顕微鏡写真。
【図６】実施例５の基材を用いた、ビピリジンのＳＥＲＳスペクトル。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
数の範囲の記述には、その範囲内に包含されるすべての数が含まれる（例えば、１〜５には１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５が含まれる）。本明細書のすべての数値は、「約」という用語により修飾されるとみなされる。
【００１９】
本開示は、その第１のマイクロフィーチャのそれぞれが第１のプロファイルを有する、複数の離散的な第１のマイクロフィーチャを含む基材を提供するステップを含む、アレイを作製する方法を提供する。基材は、種々の材料から選択し得る。これらの材料には、例えばポリイミド若しくはポリメチレンメタクリレートなどの高分子フィルム、又は、ガラス、シリコンウエハ、及びコーティングを施したシリコンウエハなどの無機材料が挙げられる。コーティングを施したシリコンウエハとしては、例えばポリイミド又はウレタンアクリレートなどの高分子フィルムコーティングを有するウェハを挙げることができ、また、例えばＳｉＯ２コーティングなどの無機コーティングを挙げることができる。加えて、基材は、「Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｐｏｒｏｕｓ Ｖｙｃｏｒ Ｇｌａｓｓ」と題されたＷｉｌｔｚｉｕｓ ｅｔ ａｌ．のＰｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ａ、３６（６）、２９９１、（１９８７）に開示されている多孔質ガラス、「Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｓｐｉｎｏｄａｌ Ｄｅｗｅｔｔｉｎｇ Ａｓ ａ Ｒｏｕｔｅ ｔｏ Ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｙ ｏｆ Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅｓ」と題されたＨｉｇｇｅｎｓ ｅｔ ａｌ．のＮａｔｕｒｅ、４０４、４７６（２０００）に記載されているような、薄い高分子フィルムでディウェッティングされた高分子表面、「Ｎａｎｏｓｃａｌｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ Ｉｏｎｉｃ Ｃｒｙｓｔａｌｓ ｂｙ Ｓｐｉｎｏｄａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ」と題されたＲｉｎｇｅ ｅｔ ａｌ．によるＳｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｉｏｎｉｃｓ、１７７、２４７３（２００６）に記載されているようなイオン混晶、又は光電性の基材が挙げられる。光電性の基材には、感光性ポリマー、セラミックス、又はガラスを挙げることができる。
【００２０】
基材は複数の離散的な第１のマイクロフィーチャを含み得る。離散的な第１のマイクロフィーチャは、パターン状であり得る。パターンはアレイを形成し得る。本開示において用語「マクロフィーチャ」は、マイクロメートルオーダー（約１μｍ〜約１０００μｍ又は更に大きい）であり得るフィーチャ及び更にナノメートルオーダー（約１ｎｍ〜約１０００ｎｍ）であり得るフィーチャを含むものと理解すべきである。この寸法はそのアレイ内のフィーチャの平均最小寸法であり、例えば円柱状のフィーチャであれば直径であり得る。本開示の第１のマイクロフィーチャは１０００μｍ未満、５００μｍ未満、１００μｍ未満、１０μｍ未満、１μｍ未満、０．１μｍ（１００ｎｍ）未満、又は更に小さい最大幅（平均最小寸法）を有し得る。アレイはマイクロフィーチャの規則的な（繰り返し）配列、マイクロフィーチャの無規則な配列、マイクロフィーチャの異なる規則的又は無規則な配列の組み合わせ、又はマイクロフィーチャのいかなる配列をも含み得る。アレイは単一のマイクロフィーチャを含み得る。マイクロフィーチャは離散的、又は分離したフィーチャであり得る。マイクロフィーチャを含むパターンは基材中に直接、又は付加層中にに形成し得る。加えて、パターンは基材の一部として形成することもできる。
【００２１】
離散的な第１のマイクロフィーチャはマイクロポスト及びマイクロリッジを含み得る。代表的マイクロポストは本開示で高さと称する、実質的に基材に垂直な１次元（ｚ次元）と、これよりはるかに小さい２つの次元（ｘ次元及びｙ次元）を有し得る。小さなほうのｘ次元及びｙ次元は、本開示ではマイクロフィーチャの幅と称する。例えば、ｘ次元及びｙ次元が等しければ、マイクロポストの横断面（又は底面）は円形であり得る。横断面が円形でｚ次元に沿って変化しなければ、マイクロポストは円筒状である。また、ｘ次元及びｙ次元が互いに等しいがｚ方向に沿って変化することもあり得る。この場合、マイクロポストは円錐状である。他の実施例では、マイクロポストの横断面は楕円であり得る。また、例えばマイクロポスが三角形、正方形、五角形などの多角形の横断面を有し得ることも考えられる。マイクロポストの横断面がｚ方向に沿って変化しなければ、マイクロポストはプリズムの形状を有し得る。要するに、マイクロポストが長い寸法を１つ有する限り、いずれの形状のマイクロポストも本開示の意図するところである。
【００２２】
マイクロフィーチャのパターンは基材中に直接形成することもできる。パターンは、陽極酸化、光複製、レーザーアブレーション、電子ビームリソグラフィ、ナノインプリントリソグラフィ、光学接触リソグラフィ、投影リソグラフィ、光学干渉リソグラフィ、及び傾斜リソグラフィなどのパターニング技術を利用して形成し得る。次いで、パターンは、必要に応じて、ウェットエッチング又はドライエッチングなどのサブトラクティブ技術を利用して既存の基材材料を除去することによって、基材中に転写することができる。パターンは、レジストパターンのウェットエッチング又はドライエッチングによって、基材中に転写し得る。レジストパターンは、当業者に知られている方法を利用して、ポジ型フォトレジスト及びネガ型フォトレジストを含めた様々なレジスト材料から作製できる。ウェットエッチングには、例えば、酸浴槽を使用して酸感受性層をエッチングすること、又は現像液を使用して露光、若しくは未露光フォトレジストを除去することが挙げられる。ドライエッチングには、例えば、反応性イオンエッチング、又は、例えば高エネルギーレーザー若しくはイオンビームなどの高エネルギービームを使用したアブレーションを挙げることができる。
【００２３】
あるいは、基材の上部にコーティングされたナノ粒子の層が、ナノ粒子が存在するところでは基材が放射又はエッチングに暴露されるのを防止するが、ナノ粒子に直面していない領域内ではレジストが暴露されるようにすることによって、レジストパターンとして働くことができる。この方法は、例えば本出願人による同時継続出願、米国特許出願第１１／７６６，５６１号及び同第１１／７６６，４１２号（ともにＺｈａｎｇ ｅｔ ａｌ．）に開示されている。
【００２４】
また、第１のマイクロフィーチャのパターンは、例えば金、銀、アルミニウム、クロム、ニッケル、チタン、又は銅などの金属で基材をコーティングし、この金属を焼きなまして金属の島を形成し、次いでこれらの金属の島を基材自体のエッチマスクとして使用することによって、基材上に形成し得ると考えられる。基材のエッチングは、本願で先に述べられたエッチング技術のいずれかを用いて達成し得る。また、例えば米国特許公開第２００７／０１７２５８２ Ａ１号に開示されるようにクロモニックスを用い、エッチマスクとして第１のマイクロフィーチャのパターンを形成することもまた、本開示の範囲内である。
【００２５】
また、第１のマイクロフィーチャのパターンは、いかなる材料をも付加することなく、基材を直接修飾することによって形成し得る。例えば、レーザーアブレーションにより、基材の選択された領域を除去して第１のマイクロフィーチャを形成し得る。基材が感光性である場合、感光性基材を光学投影又は光学接触リソグラフィによって暴露し、次いで現像することによって、第１のマイクロフィーチャのパターンを形成することが可能である。あるいは、干渉フォトリソグラフィを用いて感光材料中に第１のマイクロフィーチャを形成することもできる。
【００２６】
第１のマイクロフィーチャのパターンは、高エネルギービームを用いて基材を削磨することにより基材中に直接形成することもできる。パターンは、ビームをラスタ処理することによって、又はエッチマスクを使用して基材の各部を保護することによって画定し得る。エッチマスクは例えばエッチレジストで形成し得る。この手法は、例えばポリイミドなどのある種の高分子基材内に減法的に第１のマイクロフィーチャのパターンを形成するのに特に有用であり得る。
【００２７】
第１のマイクロフィーチャのパターンはまた、基材に材料を付加することによっても形成し得る。この材料は基材に付加されたときに第１のマイクロフィーチャのパターンを含むこともできるし、あるいは、材料を基材に付加した後で、その材料中に第１のマイクロフィーチャのパターンを形成することもできる。第１のマイクロフィーチャのパターンは、材料を基材に付加する前に材料中に形成することもできる。第１のマイクロフィーチャのパターンは、本開示中の方法を用いて減法的に材料中に付加することもできる。第１のマイクロフィーチャのパターンはまた、付加材料中に成形することもできる。例えば、第１のマイクロフィーチャのパターンの雌型レリーフ物品を備えた複製を用い、第１のマイクロフィーチャのパターンを材料中に形成することができる。この場合、材料は、高温で流動し次いで室温で又は使用温度で固形状となる熱可塑性材料となり得る。あるいは、材料は熱硬化性になり得て、その化学的性質に応じて触媒、熱、又は露光を利用して硬化されることができる。材料を基材に追加する際、材料は固体として追加できる。材料は、積層によって又は薄い接着材料を加えることによって、基材に追加できる。この目的に使用され得る材料には、高温では流動するが室温などの低温では流動しない熱可塑性ポリマーが挙げられる。使用できる熱硬化性ポリマーの例には、アクリル類、ポリオレフィン類、ポリエチレンアクリル酸などのエチレンコポリマー類、ポリテトラフルオロエチレンとポリフッ化ビニリデンなどのフルオロポリマー類、ポリ塩化ビニル、アイオノマー類、ポリエーテルエーテルケトンなどのケトン類、ポリアミド類、ポリカーボネート類、ポリエステル類、スチレン−イソプレン−スチレンなどのスチレンブロックコポリマー類、スチレンブタジエン−スチレン、スチレンアクリロニトリル、及び当業者に既知の他のものが挙げられる。第１のマイクロフィーチャを備えた基材の形成において有用な他の材料には、例えば、ポリジメチルシロキサン類、ウレタンアクリレート類、及びエポキシ類などの熱硬化性樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂の一例は、硬化時にマイクロフィーチャを備えた高分子基材を形成する、光硬化性のウレタンアクリレートなどの光架橋可能な系であり得る。
【００２８】
基材に材料を付加することによって第１のマイクロフィーチャのパターンを製作する場合、多くの材料が使用できる。例えば、フォトレジスト（ネガ型又はポジ型）が基材に追加できる。フォトレジストは、フォトマスクを通過した光又はレンズ系を通じて投射された光に暴露されることにより、第１のマイクロフィーチャを製作することができる。加えて、干渉リソグラフィを用いて第１のマイクロフィーチャのパターンを製作することもできる。干渉リソグラフィについては、例えば、Ｓ．Ｒ．Ｊ．Ｂｒｕｅｃｋ「Ｏｐｔｉｃａｌ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ−Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｅｎａｂｌｅｒｓ」（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ、Ｖｏｌ．９３（１０）、２００５年１０月）において議論されている。次いで、暴露された（ポジ型フォトレジスト）又は暴露されない（ネガ型フォトレジスト）領域は、現像液を使用して不要なフォトレジストを溶解することによって、除去することができる。次いで、レジストは、後の工程で使用するために物理的又は化学的な手段によって硬化され得る。フォトレジストは、当該技術分野において既知であるように、ラスタ処理又はデジタル的にパルス化したレーザービームを用いた直接描画によって露光できることもまた、考えられる。次いで、現像されたフォトレジストは、本明細書で説明されているように、硬化され使用され得る。有用なフォトレジストには、ＵＶＮ ３０（Ｍａｒｌｂｏｒｏｕｇｈ，ＭＡのＲｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能）及びＦＵＴＵＲＲＥＸネガ型フォトレジスト（Ｆｒａｎｋｌｉｎ，ＮＪのＦｕｔｕｒｒｅｘから入手可能）などのネガ型フォトレジスト、並びに、ＵＶ５（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能）及びＳｈｉｐｌｅｙ １８１３フォトレジスト（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能）などのポジ型フォトレジストが挙げられる。他のフォトポリマーを使用してマイクロフィーチャを形成することもできる。放射線（ＵＶ、ＩＲ、又は可視線）への暴露時にマイクロフィーチャを形成するのに使用し得る、当業者に既知であるいずれのフォトポリマー系をも使用できる。
【００２９】
また、フォトレジスト材料の暴露及び現像によって製作されたレジストパターンは、フォトレジストをレジストパターンとして使用してドライエッチングすることにより、不要な材料を直接除去することによって基材に転写できる。例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を使用して、基材又は基材に付加された材料の各部を、マイクロフィーチャを形成するような方式で除去することができる。反応性イオンエッチングでは、ＣＦ４又はＳＦ６などの反応性の気体種が反応室に加えられる。プラズマが、印加された高周波（ＲＦ）のポテンシャルによって生成される。これによってガス分子の一部がイオン化される。これらのイオン化された粒子は、様々な電極物品に向かって加速されることができ、エッチングするか、又は、それらのイオン化された粒子が衝突する物品から分子を除去できる。典型的には、反応性イオンエッチングは、エッチマスクによって、又は、ラスタ処理された若しくはデジタル制御されたビームを直接使用して行われる。
【００３０】
あるいは、基材の上に薄い金属層を堆積することができ、その金属上にフォトレジストを堆積することができ、このフォトレジストをパターニングすることができ、次いで、レジストパターンをウェットエッチングによって金属の中に転写することができる。このようにして、基材のドライエッチング用のレジストパターンとして働くことができる金属パターンを創成生成し得る。結果的に、（金属）レジストパターンと基材との間の高いエッチング速度が達成され得る。
【００３１】
第１のマイクロフィーチャのそれぞれが第１のプロファイルを有する。実施形態によっては、プロファイルは実質的に線形であり得る。別の実施形態では、線形プロファイルは基材に実質的に平行であり、基材の表面上に平坦な輪郭を構成し得る。更に別の実施形態では、第１のプロファイルの側面もまた線形であり、場合によっては、平坦な輪郭に実質的に直角であり得る。あるいは、第１のプロファイルの側面は曲面状であり得る。多くの実施形態において、第１のプロファイルは鋭角を有する。
【００３２】
第１のマイクロフィーチャは離散的である。例えば、第１のマイクロフィーチャは図１Ａに描写したもののようなマイクロポストの形をとってもよく、図１Ｂに描写したもののようなマイクロリッジの形をとってもよく、又はパターンを形成する他のいずれの配列であってもよい。第１のマイクロフィーチャのそれぞれは、必ずではないが通常は実質的に平面的である基材から、離れる次元又は同基材に垂直な次元に突出する。実質的に平面的とは、基材がほぼ平坦であり、通常は平面を確定することを意味する。
【００３３】
アレイを作製する方法はまた、第１のマイクロフィーチャ上に材料を堆積することにより、第１のプロファイルと実質的に異なる第２のプロファイルを有するマイクロフィーチャを形成するステップを含む。当業者に周知の方法によって、蒸着コーティング材料を第１のマイクロフィーチャ上に堆積することができる。このような方法としては、例えば蒸発、スパッタリング、化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）などが挙げられる。本開示によって代表的な蒸着コーティング材料として考えられるものには、金属、金属酸化物、及び有機導体などの導体、絶縁体（誘電体）、半導体、並びにポリマーが挙げられる。導電性の材料又は金属酸化物材料としては、銀、金、アルミニウム、銅、インジウムスズ酸化物、及び／又はその他の材料が挙げられる。有機導体としては、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）及びポリアニリンなどの材料が挙げられるが、これらに限定はされない絶縁体にはＳｉＯ２、ＳｉＮ、及びＡｌ２Ｏ３が挙げられる。半導体は、例えば電子機器の活性層の形成に使用される有機半導体のように、有機半導体であってもよい。例えば、ペンタセン含有化合物、テトラセン含有化合物、アントラセン含有化合物、ビス（アセニル）アセチレン化合物及びアセン−チオフェン化合物のような小分子により例示される縮合芳香族環化合物を含む、さまざまな有機半導体を用い得る。ポリ（３−アルキルチオフェン）により例示されるレジオレギュラーポリチオフェン及び縮合チオフェン単位又はビス−チオフェン単位を有するポリマーのような、いくつかの高分子材料も検討されてきた。この用途に有用であり得る有機半導体の追加的な開示としては、米国特許第７，１０９，５１０号及び同第６，９９８，０６８号（いずれもＧｅｒｌａｃｈ）、米国特許第７，２１１，６７９号及び同７，３１５，０４２号（Ｇｅｒｌａｃｈら）、並びに米国特許公開第２００７／０２３２７８１号及び同２００７／０２４９８１２（いずれもＺｈｕら）に開示された材料が挙げられる。
【００３４】
提供されるアレイは、コーティングされた、第１のプロファイルとは実質的に異なる第２のプロファイルを有する第２のマイクロフィーチャを含む。実質的に異なるとは、コーティングされた第２のマイクロ構造（第２のプロファイル）が、第１のプロファイルと一致しないことを意味する。加えて、第２のプロファイルは第１のプロファイルとは基本的に同じ形状を有しないか、又は基本的に同じ形状を有するものとはみなされない。実施形態によっては、第２のプロファイルは曲面状であるか、第１のプロファイルより大きい曲率半径を有する。例えば、第１のプロファイルは矩形のフィーチャを有し第２のプロファイルは曲面状（円形、楕円形、その他）のフィーチャを有し得る。別の実施形態では、曲面は円形又は楕円形であり、第１のプロファイル上に材料を堆積する前には第１のプロファイルの平坦部が位置していた場所に、配置される。曲線状のプロファイルは凸面、又は凹面であり得る。凸曲面プロファイルの例には球面及び回転楕円面（楕円体状）が挙げられる。第１のマイクロフィーチャの少なくとも１つは、同フィーチャの最小寸法の少なくとも５パーセント、少なくとも８パーセント、少なくとも１０パーセント、少なくとも１５パーセント、又は更に少なくとも２０パーセントの長い寸法を有し得る。
【００３５】
第２のマイクロフィーチャの少なくとも１つは実質的に平面的な表面を含まない。例えば、第２のマイクロフィーチャの少なくとも１つは球体状又は回転楕円体状の表面を有し得る。多くの実施形態では、第２のマイクロフィーチャの全てではないにしても、ほとんどは、実質的に平面的な表面を含まない。球面及び回転楕円面の表面は、化学線に対して透明であればレンズエレメントとして用い得る。すなわち、提供する方法はマイクロレンズアレイの作製に用い得る。提供する方法は第２のマイクロフィーチャが少なくとも１つの凸曲面を有することができ、同凸面が、少なくとも１つの横断方向に曲率を有し、基材側に局部的曲率中心（焦点）を有する構造として画される、第２のマイクロフィーチャのアレイの作製に用い得る。実施形態によっては、本発明のフィーチャのアレイはまた、凹面である曲面状の表面を少なくとも１つ含むことができる。例えば、同表面は、少なくとも１つの横断方向に曲率を有し、基材とは反対側に局部的曲率中心を有し得る。これらのアレイは、マイクロスフェロイド（例えばマイクロスフィアを含む）のアレイであり得る。別の実施形態では、アレイは、回転楕円体状の頭部を備えたマイクロリッジのアレイであり得る。マイクロスフィア上の曲面が凸面であって可視光に透明な材料からなる場合には、アレイはマイクロレンズのアレイとなり得る。曲面がコーティングされて放射線を反射する場合には、マイクロスフェロイドのアレイは、放射線を集束させ（凹面）又は散乱させ（凸面）るマイクロレンズのアレイとなり得る。マイクロフィーチャの第１のプロファイル及び／又は堆積プロセスの条件（時間、温度、方法）を変化させることにより、第２のプロファイルの寸法及び形状を制御できることが見出されている。
【００３６】
提供する方法及びそれによって作製されるアレイの重要な態様は、第１のマイクロフィーチャ上に材料を直接堆積させることで、第１のプロファイルとは実質的に異なる第２のプロファイルを有する第２のマイクロフィーチャを形成することにより、アレイを作製することである。第２のマイクロフィーチャのプロファイル内のいずれの曲率も、材料の堆積、例えば蒸着によって付与される。提供する方法では、第２のマイクロフィーチャのいかなるリフロー又は焼きなましも必要としない。このため、ガラスなどのリフロー材料で通常用いられる温度よりも低温で実施でき、例えばポリメチルメタクリレート、ＰＥＴ、フォトレジストなどのポリマーのような、温度に敏感な基材にも適応できる方法が可能になる。
【００３７】
提供する方法の別の実施形態は、第２のプロファイルを有する第２のマイクロフィーチャへの、平滑化層の付加を含む。平滑化層は、マイクロフィーチャの表面の粗さの程度を軽減するために第２のマイクロフィーチャに付加し得る。平滑化層として好適な材料には金属が挙げられる。金属としては、例えばアルミニウム、スズ、ニッケル、金、又は銀から選択される金属が挙げられる。平滑化層の厚みは、第２のマイクロフィーチャの表面の粗さを平滑化するのに十分ではあるが、第２のプロファイルを実質的に変化させるほど厚くはない。平滑化層は通常５００ｎｍ以下である。
【００３８】
別の態様では、その第１のマイクロフィーチャのそれぞれが第１のプロファイルを有する、複数の離散的な第１のマイクロフィーチャを含む基材を提供するステップと、第１のマイクロフィーチャ上に材料を堆積することにより、第１のプロファイルとは実質的に異なる第２のプロファイルを有する第２のマイクロフィーチャを形成するステップと、第２のプロファイルを有する第２のマイクロフィーチャに第１の複製材料を付与するステップと、第２のマイクロフィーチャのアレイから第１の複製材料を分離して型を形成するステップと、を含む、アレイを作製する方法が提供される。第１の複製材料として有用なポリマーには、当業者に既知の熱可塑性ポリマー及び熱硬化性ポリマーが挙げられる。熱硬化性ポリマーは、室温を超える温度では軟化又は溶融するが、室温以下の温度では硬質であり構造を保持することができる材料を含むことができる。複製を製作するのに有用となり得るいくつかの熱可塑性ポリマーには、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリスルホン（ＰＳＵ、非常にもろいポリマー）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、及びポリオキシメチレン（ＰＯＭ、非常に柔軟で弾力性のあるポリマー）が挙げられる。
【００３９】
熱硬化性ポリマーもまた、第１の複製材料として有用であり得る。有用な熱硬化性ポリマーには、ポリシロキサン類（ポリジメチルジシロキサン（ＰＤＭＳ）など）、ポリイミド類（ポリアミン酸の硬化により作製）、及びウレタンアクリレート類が挙げられる。ナノ機構及びマイクロ構造の複製に関し、複製の形成に使用されるポリマーは、低い粘度を有し得る。低粘度ポリマーはマイクロフィーチャの内部及び周囲に入り込むことができる。物品とポリマーとの間の空気の閉じ込めが最小となるように、ポリマーを減圧下で物品に加えることが、有用となり得る。
【００４０】
型に第１の複製材料を付与する前に、アレイに剥離剤コーティングを施すことが有利であり得る。複数の離散的な第１のマイクロフィーチャがＳｉＯ２、ＳｉＮ、又は他の無機若しくはポリマー材料からなる場合は、型に、例えば、米国特許第５，８５１，６７４号（Ｐｅｌｌｅｒｉｔｅら）に開示されるもののような、トリメチルクロロシラン又はフッ素化シロキサンなどのフルオロシラン剥離剤をコーティングすることができる。この目的に有用なものとしてはまた、米国特許第７，１７３，７７８号（Ｊｉｎｇら）に開示されたもののようなヘキサフルオロポリプロピレンオキシド（hexafluoropolyprolylene oxide）（ＨＦＰＯ）誘導体がある。
【００４１】
あるいは、第２のマイクロフィーチャのアレイは、例えば蒸着又は無電解めっきにより堆積したニッケルの薄層で金属化することもできる。物品を金属化する場合、複製を形成するポリマーの離型を容易にするため、金属化した物品上に剥離剤を付与することがまた、有利であり得る。例えば、米国特許第６，８２４，８８２号（Ｂｏａｒｄｍａｎら）に開示されたフッ素化ホスホン酸又は米国特許公開第２００５／００４８２８８号（Ｆｌｙｎｎら）に開示されたもののようなペルフルオロポリエーテルアミド結合ホスホン酸塩などの剥離剤を、マイクロポストのアレイにコーティングすることができる。例えば米国特許第６，６９６，１５７号（Ｄａｖｉｄら）に開示されるようなダイヤモンド様ガラスをコーティングすることで、マイクロポストのアレイを保護し得ることもまた、考えられる。剥離層として用い得るその他の材料は出願人の同時継続出願、米国特許出願第１１／７６６，４７７号（Ｚｈａｎｇら）に記述されている。
【００４２】
第１の複製材料は型又は剥離層に接触するように配置し、熱、水分、又は放射線を含む多様な手段の任意のもので硬化させた後、物品から分離することによってアレイの雌型レリーフイメージ（複製）を作製することができる。この複製を用いて、元のマイクロポストのアレイの２次型又は娘型を作製することができる。
【００４３】
それぞれ第１のプロファイルを有する、複数の離散的な第１のマイクロフィーチャと、第１のマイクロフィーチャ上に蒸着されて第１のプロファイルとは実質的に異なる第２のプロファイルを有する第２のマイクロフィーチャを形成する材料と、を含む基材を備えた型が供給される。この型は提供される方法により作製することができ、上述したような複製を作製するのに使用し得る。
【００４４】
複製には、第１の複製材料として用いられる任意の材料であり得る第２の複製材料を充填することができる。この第２の複製材料を硬化させ、複製を分離することで、２次型又は娘型を形成することができる。複製から娘型を分離する能力を高めるため、複製上に剥離層を付加することが、有利であり得る。この方法により、１つの種型から多数の娘型を作製することができる。複製がＰＤＭＳから作製される場合に複製からの娘型の分離を容易にする剥離層としては、成形型に用いる剥離材料及び米国特許出願第１１／８４５，４６５号（Ｚｈａｎｇら）に開示したペルフルオロエーテルシラン剥離剤などが挙げられる。
【００４５】
ここに開示する実施形態のいくつかは、図を参照することによって、よりよく理解され得る。図１Ａ及び１Ｂは複数の離散的なマイクロフィーチャを含む基材の２つの実施形態の図である。図１Ａは基材上の微小なマイクロポストの矩形アレイを示す。図１Ｂはマイクロリッジのアレイを示す。図２Ａ〜２Ｆは本開示の方法の一実施形態を例示する。図２Ａは基材２０１上のマイクロポスト２０２のアレイである。先に述べたように、多くの材料が、基材２０１又はマイクロポスト２０２のいずれかに有用であり得る。マイクロポスト２０２のアレイのプロファイルは矩形である。図２Ｂは、図２Ａに示したマイクロポスト２０２上に材料２０３を堆積し、第１のプロファイルとは異なる第２のプロファイルを有するマイクロポストのアレイマイクロポストのアレイを形成した図である。図２Ｂでは、表面のプロファイルは球面部を含む。図２Ｃはマイクロスフィアアレイ上に第１の複製材料２０４を備えた、図２Ｂの少なくとも１表面を含む、マイクロポストのアレイの図である。第１の複製材料は次いで硬化され、アレイから分離されて、図２Ｄに示すように型２０４を形成し得る。次いで図２Ｅに示すように型２０４に第２の複製材料２０６を充填することにより、第２の複製材料を硬化させた後、複製２０６が形成できる。この複製２０６を図２Ｆに示す。図３Ａ及び３Ｂは、型の２つの実施形態の顕微鏡写真であり、提供される方法を用いて複合回転楕円体形状を作製し得ることを示している。
【００４６】
提供される方法を用いることにより、多様なアレイが作製できる。例えば、本開示で示した方法により、多様なパターンのマイクロスフィアのアレイを構成、成形、及び複製することができる。光学的に透明な材料を用いることで、本開示の方法によりマイクロレンズアレイが得られる。光学的に透明な材料としては可視光透過性の熱硬化性ポリマー、例えばアクリルポリマー、ポリカーボネート、ウレタンアクリレート、エポキシなどを挙げることができる。光学的に透過性の熱可塑性性材料もまた、マイクロレンズアレイの形成に用い得る。これらの材料としては例えば、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリオレフィン、ポリエチレン、アクリル酸ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルフルオライド、アイオノマー、ポリエーテルエーテルケトンたなどのケトン、ポリアミド、ポリエステル、スチレンブロックコポリマー、その他、当業者に周知のものを挙げることができる。アレイのマイクロレンズは、上述したように球状又は回転楕円体状であり得る。マイクロレンズのアレイは、例えばバーチャル画像、その他の光学用途に有用であり得る。反射性マイクロスフィアアレイは、例えば表面増強ラマン分光法（ＳＥＲＳ）その他の、分光表面プラズモン効果を用いる分析技術に有用であり得る。このような分析技術には、提供される方法によって作製された、金属層を含む反射性アレイを提供するステップと、少なくとも上記金属層の一部分にごく近接させて被分析物を提供するステップと、この被分析物について表面増強ラマン分光法を適用するステップと、を含む方法が挙げられる。アレイは、元のアレイ又は複製をはじめ、提供される方法のいずれによって作製したアレイであってもよい。アレイが複製であって非金属からなる場合は、複製を金属層でコーティングしてから、少なくとも金属層の一部分にごく近接させて被分析物を提供することができる。被分析物は、ＳＥＲＳにより分析可能ないずれの材料又は材料の混合物であってもよい。これには、例えば有機化合物、有機化合物の混合物、無機化合物、ポリマー、ポリマー／モノマー混合物、金属、合金、有機金属、及び生体分子をはじめとする多様な材料が挙げられる。
【００４７】
本発明の範囲及び趣旨から逸脱しない本発明の様々な変更や改変は、当業者には明らかとなるであろう。本発明は、本明細書で述べる例示的な実施形態及び実施例によって不当に限定されるものではないこと、また、こうした実施例及び実施形態は、本明細書において以下に記述する特許請求の範囲によってのみ限定されると意図する本発明の範囲に関する例示のためにのみ提示されることを理解すべきである。
【実施例】
【００４８】
実施例１−ナノポストのアレイをオーバーコーティングすることによるマイクロスフィアのアレイ
Ｓｉウェハ、ガラス、及びプラスチック基材上で、出力３００ｍＷの２４４ｎｍ周波数二倍化アルゴンレーザー（Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，ＣＡのＣｏｈｅｒｅｎｔ Ｉｎｃ．より入手可能なＳａｂｒｅ ＦｒｅＤレーザー）を用いた干渉リソグラフィによって、ポジ型フォトレジスト（Ｍａｒｌｂｏｒｏｕｇｈ，ＭＡのＲｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．から入手可能なＳｈｉｐｌｅｙ ＵＶ５ レジスト）中にフォトレジスト（ＰＲ）ポスト構造を作製した。直径２４０ｎｍ、ピッチ４８０ｎｍのポスト構造を有するアレイが得られた。このポスト構造のアレイにスパッタリングにより堆積した１１０ｎｍのインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、蒸着により堆積した３９０ｎｍの有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、及び
同じく蒸着により堆積した２５０ｎｍのＡｌを含む７５０ｎｍの材料を被覆した。コーティング後、きわめて密集したマイクロスフィア構造が形成された。図４Ａは実施例１のマイクロスフィアアレイの顕微鏡写真である。図４Ｂはこのマイクロスフィアアレイの一部を拡大した画像である。図示のように、きわめて密集したマイクロスフィア構造が形成された。マイクロスフィアの寸法と形状ははじめのポストの寸法、高さ、密度、又はオーバーコーティング工程におけるパラメータを変化させることにより制御することができる（実施例２及び３を参照）。
【００４９】
実施例２−ナノポスト構造上にＰＥＣＶＤ及びＳｉ３Ｎ４のオーバーコーティングにより形成したマイクロスフィアのアレイ
Ｓｉウェハ、ガラス、及びプラスチック基材上に、実施例１に述べたような干渉リソグラフィによってフォトレジスト（ＰＲ）ポスト構造を作製した。直径９００ｎｍ、ピッチ１．６μｍのＰＲポスト構造が得られた。プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）により、このＰＲポスト構造上に厚さ７５０ｎｍの窒化ケイ素層をコーティングした。Ｙａｔｔｏｎ，ＵＫのＯｘｆｏｒｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓより入手可能なＭｏｄｅｌ ＰｌａｓｍａＬａｂ Ｓｙｓｔｅｍ １００により、表１に記述した以下のパラメータを用いた。
【００５０】
【表１】
【００５１】
Ｓｉ３Ｎ４をコーティング後、ＰＥＣＶＤによるＳｉ３Ｎ４のポスト構造上への堆積によりマイクロレンズ様の構造が形成されているのが観察された。堆積条件を変えることで異なった形状のマイクロスフェロイドが形成された。
【００５２】
実施例３−ＰＥＣＶＤを用いたポスト上へのＳｉＯ２の急速成長
実施例３はマイクロスフィア表面に意図的に形成したナノ構造（又は粗さ）を示す。実施例１のような干渉リソグラフィにより、フォトレジスト（ＰＲ）ポストパターンをＳｉウェハ上に作製した。プラズマ化学気相成長（ＲＰＥＣＶＤ）により、厚さ７５０ｎｍの二酸化ケイ素層をＰＲポスト構造上にコーティングしたが、ここではマイクロスフィア表面を粗くするために堆積速度を速めた。堆積条件は表２に記載した通りである。
【００５３】
【表２】
【００５４】
ＰＥＤＶＤプロセスによるＳｉＯ２堆積速度を高めたことにより、マイクロスフィア表面にナノスケールの粗さが形成されたことが観察された。マイクロスフィア上のナノフィーチャの寸法０〜１００ｎｍであった。
【００５５】
実施例４−ＰＤＭＳ型から作製したマイクロスフィアＰＤＭＳ複製
光リソグラフィにより、シリコンウエハ上にフォトレジスト（ＰＲ）パターンを作製した。実施例２におけると同様のプロセスパラメータを用いたＰＥＣＶＤにより、ポスト構造上に厚さ１５００ｎｍの二酸化ケイ素層を、マイクロスフィア上に粗さを形成するために堆積速度を速めてコーティングした。
【００５６】
ポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）（Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩのＤｏｗ ＣｏｒｎｉｎｇからＳＹＬＧＡＲＤ １８４シリコーンエラストマーキットとして入手可能）及びその硬化剤（Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩのＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇから入手可能）を、１０：１の重量比で十分混合した。混合物中に捕捉された気泡を、低真空で３０分間脱気することにより取り除いた。脱気した混合物を、ＰＲパターンをオーバーコーティングしたＳｉＯ２上に注ぎ、更に３０分間脱気した後、ホットプレート上において、８０℃で１時間硬化させた。硬化後、ＳｉＯ２をオーバーコーティングしたＰＲマスターからＰＤＭＳ複製を剥ぎ取ることにより、雌構造を備えた所望のＰＤＭＳ型を得た。
【００５７】
ＰＤＭＳ型のＰＥＭＳ複製を作製するため、型を剥離剤で処理した。ＨＲＰＯ−シラン剥離剤をＰＤＭＳ型にコーティングする前に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）システムを用いて、型に酸素プラズマ処理を施した。ＲＩＥは、Ｙａｔｔｏｎ，ＵＫのＯｘｆｏｒｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓより入手可能なＭｏｄｅｌ ＰＬＡＳＭＡ ＬＡＢ Ｓｙｓｔｅｍ １００を用いて行った。ＲＩＥ処理により、ＨＦＰＯ剥離剤が型の表面に化学的に結合し、自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）が型上の抗接着層として働くようになる。型のＯ２プラズマ処理に用いたパラメータを表３に示す。
【００５８】
【表３】
【００５９】
プラズマ処理に引き続き、型をメトキシノナフルオロイソブタン（methoxynonafluoroisobutane）とメトキシノナフルオロブタン（methoxynonafluorobutane）（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮの３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＨＲＥ７１００）との混合物中の０．１ｗｔ％ＨＦＰＯ溶液に浸漬し、かつ処理した型を炉内において１２０℃で１時間熱処理することにより、型にＨＦＰＯ処理を施した。型を室温まで冷却した後、新たなＨＲＤ７１００によって１分間洗浄した。
【００６０】
脱気した、上述のＳｙｌｇａｒｄ １８７ ＰＤＭＳ混合物をＰＤＭＳ型上に注ぎ、更に３０分間脱気してから、ホットプレート上において、８０℃で１時間硬化させた。硬化後、ＰＤＭＳ複製はＰＤＭＳ型から容易に剥離した。型の高品質マイクロスフィア複製が作製された。図５Ａ及び５Ｂは、実施例４のＰＥＭＳ複製の顕微鏡写真であり、そのうち図５Ａは６０度の視角での斜視図、図５Ｂは同じアレイの平面図である。
【００６１】
実施例５−表面増強ラマン分光法（ＳＥＲＳ）のためのナノスフィアアレイ
実施例１の型から複製プロセスにより作製し、金コーティングを施したナノスフィアのアレイ上でビピリジン（ＢＰＹ）の表面増強ラマンスペクトルを得た。ＢＰＹはＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）から入手した。ＢＰＹをメタノール溶液中に０．１３ｍＭの濃度で溶解した。次いで、この溶液を１滴、アレイの表面に付与した。余分な溶液をスピンによって除去した後、ＢＰＹの薄いコーティングがアレイの表面上に残った。ＤｅｌｔａＮｕ（Ｌａｒａｍｉｅ，ＷＹ）によって作製された「Ｉｎｓｐｅｃｔｏｒ Ｒａｍａｎ」を用いて、ラマン散乱を記録した。レーザー波長は７８５ｎｍであった。捕捉時間は１０秒間であった。レーザー出力は約２．３ｍＷであった。収集したスペクトル（図６条の６０１）では、金コーティングを施した密集したナノフフィアからなる基板上のＢＰＹのＳＥＲＳピークが１００１、１２９１、及び１６０４ｃｍ−１で観察された。比較のため、金コーティングを施した、ＢＰＹを含まない試料を対照として測定し、そのＳＥＲＳスペクトルを同じく図６上に６０２として示す。この対照試料では、３つの主要なＳＥＲＳピークは見られない。
【００６２】
本発明の範囲及び趣旨から逸脱しない本発明の様々な変更や改変は、当業者には明らかとなるであろう。本発明は、本明細書で述べる例示的な実施形態及び実施例によって不当に限定されるものではないこと、また、こうした実施例及び実施形態は、本明細書において以下に記述する特許請求の範囲によってのみ限定されると意図する本発明の範囲に関する例示のためにのみ提示されることを理解すべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイの作製方法であって、
複数の離散的な第１のマイクロフィーチャであってそれぞれが第１のプロファイルを有する第１のマイクロフィーチャを基材上に提供するステップと、
前記第１のマイクロフィーチャ上に材料を堆積することにより、前記第１のプロファイルとは実質的に異なる第２のプロファイルを有する第２のマイクロフィーチャであって該第２のマイクロフィーチャの少なくとも１つが実質的に平面的な表面を含まない、第２のマイクロフィーチャを形成するステップと、を含む、アレイの作製方法。
【請求項２】
前記第２のマイクロフィーチャの少なくとも１つが、少なくともその幅の１０パーセントである高さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のマイクロフィーチャが、マイクロポスト、マイクロリッジ、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記複数の第１のマイクロフィーチャがフォトレジスト、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、及びこれらの組み合わせから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のマイクロフィーチャがフォトレジストを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第２のプロファイルが、球面、回転楕円面、及びこれらの組み合わせから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のマイクロフィーチャが約５００μｍ未満の最大幅を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のマイクロフィーチャが約１μｍ未満の最大幅を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記堆積するステップが真空蒸着を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記真空蒸着が化学気相成長及びプラズマ化学気相成長から選択される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記材料が、導電体、絶縁体、半導体、ポリマー、及びこれらの組み合わせから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記導電体が、金属、金属酸化物、及びこれらの組み合わせから選択される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記金属が、銀、金、アルミニウム、銅、及びこれらの組み合わせから選択される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記金属酸化物がインジウムスズ酸化物を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記絶縁体が、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、及びＡｌ２Ｏ３から選択される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記半導体が有機導体を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記材料を堆積するステップの後に、平滑化層を付加するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記平滑化層が金属を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記金属が、アルミニウム、スズ、ニッケル、金、銀、及びこれらの組み合わせから選択される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
アレイの作製方法であって、
複数の離散的な第１のナノフィーチャであってそれぞれが第１のプロファイルを有する第１のナノフィーチャを基材上に提供するステップと、
前記第１のナノフィーチャ上に材料を堆積することにより、前記第１のプロファイルとは実質的に異なる第２のプロファイルを有する第２のナノフィーチャであって該第２のナノフィーチャの少なくとも１つが実質的に平面的な表面を含まない、第２のナノフィーチャを形成するステップと、を含む、アレイの作製方法。
【請求項２１】
前記第１のナノフィーチャが１００ｎｍ未満の最大幅を有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
アレイの作製方法であって、
複数の離散的な第１のマイクロフィーチャであってそれぞれが第１のプロファイルを有する第１のマイクロフィーチャを基材上に提供するステップと、
前記第１のマイクロフィーチャ上に材料を堆積することにより、前記第１のプロファイルとは実質的に異なる第２のプロファイルを有する第２のマイクロフィーチャであって該第２のマイクロフィーチャの少なくとも１つが実質的に平面的な表面を含まない、第２のマイクロフィーチャを形成するステップと、
前記第２のプロファイルを有する前記第２のマイクロフィーチャに第１の複製材料を付加するステップと、
前記第１の複製材料を前記第２のマイクロフィーチャから分離して型を形成するステップと、を含む、アレイの作製方法。
【請求項２３】
前記第１の複製材料を付加する前に、前記第２のプロファイルを含む前記マイクロフィーチャに平滑化層を付加するステップを更に含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
請求項２２に記載の方法に従って作製した型。
【請求項２５】
前記型に第２の複製材料を付加するステップと、
前記型から前記第２の複製材料を分離して複製を形成するステップと、を更に含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法に従って作製した複製。
【請求項２７】
前記複製がマイクロレンズアレイを含む、請求項２６に記載の複製。
【請求項２８】
複数の離散的な第１のマイクロフィーチャであってそれぞれが第１のプロファイルを有する、基材上の第１のマイクロフィーチャと、
前記第１のプロファイルとは実質的に異なる第２のプロファイルを有しかつ第２のマイクロフィーチャの少なくとも１つが実質的に平面的な表面を含まない第２のマイクロフィーチャを形成する、前記各第１のマイクロフィーチャ上の材料と、を含む型。
【請求項２９】
請求項１又は２０に記載の方法に従って、前記材料が金属を含む、アレイを提供するステップと、
前記アレイの少なくとも一部分にごく近接させて被分析物を提供するステップと、
前記被分析物について表面増強ラマン分光法を適用するステップと、を含む分析方法。
【請求項３０】
請求項２５に記載の方法に従って複製を提供するステップと、
前記複製に金属の層をコーティングして金属化したアレイを形成するステップと、
前記金属化したアレイの少なくとも一部分にごく近接させて被分析物を提供するステップと、
前記被分析物について表面増強ラマン分光法を適用するステップと、を含む分析方法。
【請求項１】
アレイの作製方法であって、
複数の離散的な第１のマイクロフィーチャであってそれぞれが第１のプロファイルを有する第１のマイクロフィーチャを基材上に提供するステップと、
前記第１のマイクロフィーチャ上に材料を堆積することにより、前記第１のプロファイルとは実質的に異なる第２のプロファイルを有する第２のマイクロフィーチャであって該第２のマイクロフィーチャの少なくとも１つが実質的に平面的な表面を含まない、第２のマイクロフィーチャを形成するステップと、を含む、アレイの作製方法。
【請求項２】
前記第２のマイクロフィーチャの少なくとも１つが、少なくともその幅の１０パーセントである高さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のマイクロフィーチャが、マイクロポスト、マイクロリッジ、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記複数の第１のマイクロフィーチャがフォトレジスト、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、及びこれらの組み合わせから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のマイクロフィーチャがフォトレジストを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第２のプロファイルが、球面、回転楕円面、及びこれらの組み合わせから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のマイクロフィーチャが約５００μｍ未満の最大幅を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のマイクロフィーチャが約１μｍ未満の最大幅を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記堆積するステップが真空蒸着を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記真空蒸着が化学気相成長及びプラズマ化学気相成長から選択される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記材料が、導電体、絶縁体、半導体、ポリマー、及びこれらの組み合わせから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記導電体が、金属、金属酸化物、及びこれらの組み合わせから選択される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記金属が、銀、金、アルミニウム、銅、及びこれらの組み合わせから選択される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記金属酸化物がインジウムスズ酸化物を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記絶縁体が、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、及びＡｌ２Ｏ３から選択される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記半導体が有機導体を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記材料を堆積するステップの後に、平滑化層を付加するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記平滑化層が金属を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記金属が、アルミニウム、スズ、ニッケル、金、銀、及びこれらの組み合わせから選択される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
アレイの作製方法であって、
複数の離散的な第１のナノフィーチャであってそれぞれが第１のプロファイルを有する第１のナノフィーチャを基材上に提供するステップと、
前記第１のナノフィーチャ上に材料を堆積することにより、前記第１のプロファイルとは実質的に異なる第２のプロファイルを有する第２のナノフィーチャであって該第２のナノフィーチャの少なくとも１つが実質的に平面的な表面を含まない、第２のナノフィーチャを形成するステップと、を含む、アレイの作製方法。
【請求項２１】
前記第１のナノフィーチャが１００ｎｍ未満の最大幅を有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
アレイの作製方法であって、
複数の離散的な第１のマイクロフィーチャであってそれぞれが第１のプロファイルを有する第１のマイクロフィーチャを基材上に提供するステップと、
前記第１のマイクロフィーチャ上に材料を堆積することにより、前記第１のプロファイルとは実質的に異なる第２のプロファイルを有する第２のマイクロフィーチャであって該第２のマイクロフィーチャの少なくとも１つが実質的に平面的な表面を含まない、第２のマイクロフィーチャを形成するステップと、
前記第２のプロファイルを有する前記第２のマイクロフィーチャに第１の複製材料を付加するステップと、
前記第１の複製材料を前記第２のマイクロフィーチャから分離して型を形成するステップと、を含む、アレイの作製方法。
【請求項２３】
前記第１の複製材料を付加する前に、前記第２のプロファイルを含む前記マイクロフィーチャに平滑化層を付加するステップを更に含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
請求項２２に記載の方法に従って作製した型。
【請求項２５】
前記型に第２の複製材料を付加するステップと、
前記型から前記第２の複製材料を分離して複製を形成するステップと、を更に含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法に従って作製した複製。
【請求項２７】
前記複製がマイクロレンズアレイを含む、請求項２６に記載の複製。
【請求項２８】
複数の離散的な第１のマイクロフィーチャであってそれぞれが第１のプロファイルを有する、基材上の第１のマイクロフィーチャと、
前記第１のプロファイルとは実質的に異なる第２のプロファイルを有しかつ第２のマイクロフィーチャの少なくとも１つが実質的に平面的な表面を含まない第２のマイクロフィーチャを形成する、前記各第１のマイクロフィーチャ上の材料と、を含む型。
【請求項２９】
請求項１又は２０に記載の方法に従って、前記材料が金属を含む、アレイを提供するステップと、
前記アレイの少なくとも一部分にごく近接させて被分析物を提供するステップと、
前記被分析物について表面増強ラマン分光法を適用するステップと、を含む分析方法。
【請求項３０】
請求項２５に記載の方法に従って複製を提供するステップと、
前記複製に金属の層をコーティングして金属化したアレイを形成するステップと、
前記金属化したアレイの少なくとも一部分にごく近接させて被分析物を提供するステップと、
前記被分析物について表面増強ラマン分光法を適用するステップと、を含む分析方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図２Ｆ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図２Ｆ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【公表番号】特表２０１１−５０６９１６（Ｐ２０１１−５０６９１６Ａ）
【公表日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３４０７６（Ｐ２０１０−５３４０７６）
【出願日】平成２０年１０月１４日（２００８．１０．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７９７８６
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０６４５６５
【国際公開日】平成２１年５月２２日（２００９．５．２２）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１４日（２００８．１０．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７９７８６
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０６４５６５
【国際公開日】平成２１年５月２２日（２００９．５．２２）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
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