JP2011084068A - Method for manufacturing fine pattern duplicate, and duplicate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種機能デバイス、DNAチップなどの製造工程での分子レベルのパターン拓成を可能とする微細パターン複製物の作製方法及び複製物に関する。 The present invention relates to a method for producing a fine pattern replica and a replica capable of developing a pattern at a molecular level in a manufacturing process of various functional devices, DNA chips and the like.
分子化学の分野において、1982年にF. L. Carterによって分子素子という概念が提案され、それ以来、企業、大学、研究機関等においてこの分野の研究開発が活発に行われている。例えば、有機分子の1個1個に機能を与え、それらの有機分子の集合体を形成すれば、これまでの集積度とは比べものにならない程の超高密度の半導体素子の形成が可能となる。また、近年、DNAのゲノム解析等が盛んに研究されており、いわゆるバイオチップが注目を集めているが、これの開発にも応用が考えられる。 In the field of molecular chemistry, F. L. Carter proposed the concept of a molecular device in 1982, and since then, research, development in this field has been actively conducted by companies, universities, research institutions, and the like. For example, if a function is given to each organic molecule and an aggregate of these organic molecules is formed, it is possible to form an ultra-high density semiconductor device that is not comparable to the degree of integration so far. . In recent years, DNA genome analysis and the like have been actively researched, and so-called biochips have attracted attention, but their application is also conceivable.
一方、微細パターンの複製方法として従来より行われているフォトリソグラフィーは、1枚毎に数工程を踏んで所望パターンの基板を複製する関係上、大量の複製品を単時間に製造するという面では限界があった。また、フォトリソグラフィーでは、露光、現像、エッチング等の複雑な工程を行うことから、細胞、DNA、酵素等の、耐熱性、機械耐性等に弱い材料を扱うには適していなかった。また、印刷法は大量の複製物の作製を可能とするが、これまで数百μm 程度のパターンの複製が限界であり、微細パターン複製物の作製には向いていなかった。 On the other hand, photolithography, which has been conventionally performed as a method for replicating a fine pattern, involves the steps of replicating a substrate with a desired pattern by taking several steps for each sheet. There was a limit. In addition, since photolithography involves complicated processes such as exposure, development, and etching, it is not suitable for handling materials such as cells, DNA, enzymes, etc. that are weak in heat resistance, mechanical resistance, and the like. In addition, the printing method makes it possible to produce a large number of replicas, but until now, it has been limited to replicating patterns of about several hundred μm, and it has not been suitable for the production of fine pattern replicas.
本発明者は、如上の問題を鑑みて、先に、所定極性の分子を分散させてなる分子インクを基板上にパターニングして第一の転写層を形成し、前記極性と一致又は不一致の分子を分散させてなる分子インクで第二の転写層を形成することからなる微細パターンの複製方法を発明した(特願2000−151157)。 In view of the above problems, the inventor first forms a first transfer layer by patterning a molecular ink in which molecules of a predetermined polarity are dispersed on a substrate, and molecules that match or do not match the polarity. Invented a method for replicating a fine pattern comprising forming a second transfer layer with a molecular ink in which is dispersed (Japanese Patent Application No. 2000-151157).
しかしながら、上記の方法においては解像力を上げるために使用するインクの濃度を薄くしており、濃度の薄いインクで転写するため、第一の転写層の膜が欠陥を有し、第一の転写層の領域を完全に被覆していないため第二の転写層形成時に第二の転写層用のインクが既に形成した第一の転写層に入り込み汚染し、その結果第一層と第二層のコントラストが低下するという問題があった。 However , in the above method, since the density of the ink used for increasing the resolving power is reduced and the transfer is performed with the low density ink, the film of the first transfer layer has a defect, and the first transfer layer Since the second transfer layer is not completely covered, the ink for the second transfer layer enters and contaminates the already formed first transfer layer, resulting in the contrast between the first and second layers. There was a problem that decreased.
また、第一の転写層形成時に欠陥を無くすようにインク濃度を高くすると、インクのにじみ、拡散がおこり解像力が低下するという問題があった。 Further , if the ink density is increased so as to eliminate defects during the formation of the first transfer layer, there is a problem that the ink bleeds and diffuses and the resolving power decreases.
本発明の目的は、コントラストのある分子レベルの微細な複製物を簡単に作製することができる微細パターン複製物の作製方法及び複製物を提供することである。 An object of the present invention is to provide a method for producing a fine pattern replica and a replica capable of easily producing a fine replica at a molecular level with contrast.
請求項1に記載の発明は、表面に凸状パターンを有する版に樹脂をコーティングし、その樹脂を前記版から剥離することにより前記樹脂からなる判子を作製し、疎水性分子を分散させてなる疎水性分子インクを前記判子に付着させ、その分子インクの付着した判子を用いて基板上に疎水性分子の層からなる微細パターンを形成し、前記微細パターンの周囲の基板面に親水性分子を分散させてなる親水性分子インクに浸漬することにより化学修飾を施す微細パターン複製物の作製方法において、前記微細パターンの形成後に、基板上に微細パターンを形成したものを水中に浸漬し、微細パターンを構成する疎水性分子同士を疎水結合させて疎水性分子同士を集合せしめてから、水中で微細パターンの周囲の基板面に前記親水性分子インクによる化学修飾を施すことを特徴とする。この発明に係る微細パターンの複写物の作製方法によれば、疎水性の分子を分散させてなる分子インクを用いて基板上にパターニングしてなる疎水性分子の層からなる微細パターンの形成後、水溶液中で疎水性分子どおし疎水結合させた状態で微細パターンの周囲の基板面に前記親水性分子インクで化学修飾を行うので疎水性分子の層内に親水性分子が入り込む確率は低く、結果として微細パターン部分の疎水性は損なわれることはなく、親水性分子により化学修飾された微細パターンの周囲の基板面領域との高いコントラストが得られる。
The invention according to
請求項1に記載の発明において、微細パターンの周囲の基板面に水中で親水性分子インクによる化学修飾を施した後、アルコール溶液中で微細パターン上に疎水性分子インクによりさらに高密度に化学修飾してもよい。この第二の過程で微細パターンの欠陥部分が完全に修復される。
In the invention of
請求項3に記載の発明は、表面に凸状パターンを有する版に樹脂をコーティングし、その樹脂を前記版から剥離することにより前記樹脂からなる判子を作製し、親水性分子を分散させてなる親水性分子インクを前記判子に付着させ、その分子インクの付着した判子を用いて基板上に親水性分子の層からなる微細パターンを形成し、前記微細パターンの周囲の基板面に疎水性分子を分散させてなる疎水性分子インクに浸漬することにより化学修飾を施す微細パターン複製物の作製方法において、前記微細パターンの形成後に、基板上に微細パターンを形成したものを有機溶液中に浸漬し、微細パターンを構成する親水性分子同士を水素結合させて親水性分子同士を集合せしめてから、有機溶液中で微細パターンの周囲の基板面に前記疎水性分子インクによる化学修飾を施すことを特徴とする。この発明に係る微細パターン複製物の作製方法によれば、親水性の分子を分散させてなる分子インクを用いて基板上にパターニングしてなる親水性分子の層からなる微細パターンの形成後に、有機溶液中で微細パターンの周囲の基板面に疎水性分子インクの塗布を行うので親水性分子の層内に疎水性分子が入り込む確率は低く、結果として微細パターンの周囲の基板面領域との高いコントラストが得られる。 According to a third aspect of the invention, by coating a resin plate having a convex pattern on the front surface and the resin to produce a stamp made of the resin by peeling from the plate, by dispersing hydrophilic molecules A hydrophilic molecule ink is attached to the disc, and a fine pattern composed of a layer of hydrophilic molecules is formed on the substrate using the discriminator to which the molecular ink is attached, and hydrophobic molecules are formed on the substrate surface around the fine pattern. In the method for producing a fine pattern replica, which is chemically modified by immersing in a hydrophobic molecular ink in which water is dispersed, after forming the fine pattern, the fine pattern formed on the substrate is immersed in an organic solution. the hydrophobic molecule hydrophilic molecules that constitute the fine pattern after allowed set hydrophilic molecules each other by hydrogen bonding, to the substrate surface around the fine pattern in organic solution And characterized by applying chemical modification by links. According to the method for producing a micropattern replica according to the present invention, after forming a micropattern consisting of a layer of hydrophilic molecules formed by patterning on a substrate using a molecular ink in which hydrophilic molecules are dispersed, Since the hydrophobic molecular ink is applied to the substrate surface around the fine pattern in the solution, the probability of the hydrophobic molecule entering the hydrophilic molecule layer is low, resulting in high contrast with the substrate surface region around the fine pattern. Is obtained.
請求項3に記載の発明において、微細パターンの周囲の基板面に有機溶液中で疎水性分子インクによる化学修飾を施した後、アルコール溶液中で微細パターン上に親水性分子インクによりさらに高密度に化学修飾してもよい。この第二の過程で微細パターンの欠陥部分が完全に修復される。
In the invention according to
請求項1乃至4の何れか一項に記載の発明において、版として、シリコン、石英或いはそれらの上に金属或いは金属酸化物を積層してなる積層体の表面にフォトリソグラフィー、電子ビームリソグラフィー等の電離放射線リソグラフィーまたはAFMリソグラフィーにより凸状パターンを形成した版を適用できる。
In the invention of any one of
請求項1乃至4の何れか一項に記載の発明において、判子となる樹脂にポリジメチルシロキサンを用いるのが望ましい。
In the invention according to any one of
請求項1乃至4の何れか一項に記載の発明において、疎水性分子を分散させてなる疎水性分子インクとして、末端にSH基を有する分子、シランカップリング剤またはカルボン酸、スルホン酸、ホスホン酸、燐酸あるいはこれらの酸塩化物の何れかを分散させたインクを用いることができる。
The invention according to any one of
請求項1乃至4の何れか一項に記載の発明において、疎水性分子を分散させてなる疎水性分子インクとして下記の構造式の何れかで表される部分を有するX1 −(CH2)n −(下記の構造式の何れかで表される部分)−(CH2)m −Y(前記式中m,n≧0)で表される構造式を有し、その一方の端に位置するX1 は疎水性基であり、もう一方の端に位置するYは基板と結合できる−SH,−COOH,−SO3 H,−PO3 H,−PO3 H2 , −COCl,−SO2 Cl,−PO2 Cl,−PO2 Cl等の基を有する分子をエタノール、トルエン、塩化メチレン等の有機溶媒中に分散させたインクを使用することができる。
5. The invention according to
請求項1乃至4の何れか一項に記載の発明において、親水性分子を分散させてなる親水性分子インクとして、基板結合基と反対側に燐酸基を有する分子、ホスホン酸基を有する分子、カルボン酸基を有する分子、アミノ基を有する分子、水酸基を有する分子の何れかを分散させたインクを用いることができる。
In the invention according to any one of
請求項1乃至4の何れか一項に記載の発明において、親水性分子を分散させてなる親水性分子インクとして下記の構造式の何れかで表される部分を有するX2 −(CH2)n −(下記の構造式の何れかで表される部分)−(CH2)m −Y(前記式中m,n≧0)で表される構造式を有し、その一方の端に位置するX2 は親水性基であり、もう一方の端に位置するYは基板と結合できる−SH,−COOH,−SO3 H,−PO3 H,−PO3 H2 , −COCl,−SO2 Cl,−PO2 Cl,−PO2 Cl等の基である分子をエタノール、トルエン、塩化メチレン等の有機溶媒中に分散させたインクを使用することことができる。
The invention according to any one of
請求項1乃至4の何れか一項に記載の発明において、疎水性分子を分散させてなる疎水性分子インクの分子が末端にSH基を有する分子であるとき、微細パターンが形成される基板の表面に金、銀、又は銅を製膜した基板を用いるのが望ましい。金銀又は銅を表面にコートした基板を用いると、自己組織化作用により解像力が向上する。
In the invention according to any one of
請求項1乃至4の何れか一項に記載の発明において、親水性分子を分散させてなる親水性分子インクの分子が末端にSH基を有する分子であるとき、微細パターンが形成される基板の表面に金、銀、又は銅を製膜した基板を用いるのが望ましい。金銀又は銅を表面にコートした基板を用いると、自己組織化作用により解像力が向上する。
In the invention according to any one of
請求項1乃至4の何れか一項に記載の発明において、疎水性分子を分散させてなる疎水性分子インクの疎水性分子がシランカップリング剤、またはカルボン酸、スルホン酸、ホスホン酸、燐酸あるいはこれらの酸の酸塩化物を含むときは、微細パターンが形成される基板の表面にシリコン酸化物又は金属酸化物をコートした基板を用いるのが望ましい。この場合、同様に自己組織化作用により解像度が向上する。
In the invention according to any one of
請求項1乃至4の何れか一項に記載の発明において、親水性分子を分散させてなる親水性分子インクの親水性分子がシランカップリング剤、またはカルボン酸、スルホン酸、ホスホン酸、燐酸あるいはこれらの酸の酸塩化物を含むときは、微細パターンが形成される基板の表面に、シリコン酸化物又は金属酸化物をコートした基板を用いるのが望ましい。この場合、同様に自己組織化作用により解像度が向上する。
In the invention according to any one of
請求項1乃至4の何れか一項に記載の発明において、親水性分子を分散させてなる親水性分子インクの親水性分子が基板結合基と反対側に、燐酸基、ホスホン酸基、スルホン酸基、カルボン酸基、アミノ基、水酸基の何れかを有する分子のとき、微細パターンが形成される基板の表面にシリコン酸化物又は金属酸化物をコートした基板を用いるのが望ましい。同様に自己組織化作用により解像度が向上する。
In the invention of any one of
請求項1乃至4の何れか一項に記載の発明において、ウエットインキング法で判子に分子インクを付着させるのが望ましい。
In the invention according to any one of
請求項1乃至4の何れか一項に記載の発明において、コンタクトインキング法で判子に分子インクを付着させるのが望ましい。
In the invention according to any one of
請求項1乃至4の何れか一項に記載の発明において、微細パターンを異なる分子を含む分子インクを用いて2種類以上の転写層の積層で構成してもよい。
In the invention according to any one of
請求項1又は2に記載の方法により作製される微細パターン複製物は、疎水性分子を分散させてなる疎水性分子インクを用いて基板上にパターニングしてなる疎水性分子の層からなる微細パターンを備え、前記微細パターンの周囲の基板面に親水性分子の層を備えており、微細パターンの疎水性分子が水中で疎水結合により凝集した状態になっていることを特徴とする。
A fine pattern replica produced by the method according to
請求項3又は4に記載の方法により作製される微細パターン複製物は、親水性分子を分散させてなる親水性分子インクを用いて基板上にパターニングしてなる親水性分子の層からなる微細パターンを備え、前記微細パターンの周囲の基板面に疎水性分子の層を備えており、微細パターンの親水性分子が有機溶液中で水素結合により凝集した状態になっていることを特徴とする。
The fine pattern replica produced by the method according to
これらの複製物は、微細パターンを異なる分子を含む分子インクを用いて2回以上転写することにより形成したものでもよい。 These duplicates may be formed by transferring a fine pattern twice or more using molecular inks containing different molecules.
以上詳細に説明したように、請求項1に記載の発明に係る微細パターン複製物の作製方法によれば、疎水性の分子を分散させてなる分子インクを用いて基板上にパターニングしてなる疎水性分子の層からなる微細パターンの形成後に、基板上に微細パターンを形成したものを水中に浸漬し、微細パターンを構成する疎水性分子同士を疎水結合させて疎水性分子同士を集合せしめてから、水溶液中で疎水性分子同士を疎水結合させた状態で微細パターンの周囲の基板面に前記親水性分子インクで化学修飾を行うので、疎水性分子の層内に親水性分子が入り込む確率は低く、結果として微細パターン部分の疎水性は損なわれることなく、親水性分子により化学修飾された微細パターンの周囲の基板面領域とのコントラストが得られた。 As described above in detail, according to the method for producing a fine pattern replica according to the first aspect of the present invention, a hydrophobic pattern formed by patterning on a substrate using a molecular ink in which hydrophobic molecules are dispersed. After the formation of a fine pattern consisting of layers of functional molecules, the fine pattern formed on the substrate is immersed in water, and the hydrophobic molecules constituting the fine pattern are bonded to each other by hydrophobic bonding. Since the hydrophilic molecule ink is chemically modified on the substrate surface around the fine pattern in a state where the hydrophobic molecules are hydrophobically bonded to each other in an aqueous solution, the probability that the hydrophilic molecules enter the hydrophobic molecule layer is low. As a result, the contrast with the substrate surface area around the fine pattern chemically modified with hydrophilic molecules was obtained without impairing the hydrophobicity of the fine pattern portion.
また、請求項3に記載の発明に係る微細パターン複製物の作製方法によれば、親水性の分子を分散させてなる分子インクを用いて基板上にパターニングしてなる親水性分子の層からなる微細パターンの形成後に、基板上に微細パターンを形成したものを有機溶液中に浸漬し、微細パターンを構成する親水性分子同士を水素結合させて親水性分子同士を集合せしめてから、有機溶液中で親水性分子同士を水素結合させた状態で微細パターンの周囲の基板面に疎水性分子インクで化学修飾を行うので、親水性分子の層内に疎水性分子が入り込む確率は低く、結果として微細パターン部分の親水性は損なわれることなく、疎水性分子により化学修飾された微細パターンの周囲の基板面領域との高いコントラストが得られた。
In addition , according to the method for producing a fine pattern replica according to the invention of
本発明の複製物はその表面性質の異なる組み合わせを利用して、特定の分子を結合させたり、酵素、細胞、DNAの固定化等の用途に利用できる。 The replica of the present invention can be used for applications such as binding of specific molecules or immobilization of enzymes, cells, DNA, etc., using combinations of different surface properties.
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は請求項1に記載の微細パターン複製物の作製方法の工程図である。
FIG. 1 is a process diagram of a method for producing a fine pattern replica according to
先ず、図1(a)に示すように、表面に所望の段差のある凸状パターン1aを有する版1を作製する。版1の材料としては、シリコン、石英、或いはそれらの上に金属或いは金属酸化物を積層したものが用いられる。そして、その上にリソグラフィーによりパターニングしたシリコン、石英、金属またはそれらの酸化物により凸状パターン1aを形成する。この凸状パターン1aの形成する段差は0.1から5μm 程度が望ましい。
First, as shown in FIG. 1A, a
次に、図1(b)に示したように、版1の凸状パターン1aのある表面に樹脂2をコーティングした後、その樹脂2を剥がすことにより、図1(c)に示すように樹脂製判子3を作製する。判子3となる樹脂としては、ポリジメチルシロキサン樹脂(PDMS)を用いるのが好ましく、このPDMS樹脂をスピンコートし、加熱処理して型を取ることで判子3を作製する。
Next, as shown in FIG. 1B, after the
次いで、図1(d)に示すように、疎水性分子を分散させてなる分子インク4を判子3に付着させ、その判子3を用いて、図1(e)に示すように、ガラス板等の表面に金をコートしてなる基板5の上に疎水性分子からなる微細パターン6を形成する。
Next, as shown in FIG. 1 (d), a
疎水性分子インクとしては、末端にSH基を有する分子、シランカップリング剤またはカルボン酸、スルホン酸、ホスホン酸、燐酸あるいはこれらの酸塩化物の何れかを分散させたインクを用いることができる。ここで基板として金を表面にコートした基板を用いると、インク中に含まれる自己組織化作用により解像度が向上する。 The hydrophobic molecule ink may be molecules having an SH group in end end, a silane coupling agent or a carboxylic acid, sulfonic acid, phosphonic acid, an ink prepared by dispersing either phosphoric acid or their acid chlorides . Here, when using a substrate coated with gold on the surface as the base plate, the resolution is improved by self-organizing action contained in the ink.
判子3に対する分子インク4の付着法としては、図3に示すように2種類の方法がある。図3(a)に示す方法は、判子3の上にインクを載せて全面にインク4を付けるウエットインキング法であり、図3(b)に示す方法は、インクを化学修飾させたフラットなPDMS樹脂8を判子3に押し付けて判子3の先だけインク4を付けるコンタクトインキング法である。ウエットインキング法よりもコンタクトインキング法のほうがインクの拡散を低減できるので解像力に関して優れている。
There are two methods for attaching the
次に、図2(a)に示すように、基板5上に微細パターン6を形成したものを水9中に浸漬する。微細パターン6を構成する疎水性分子同士が疎水結合して疎水性分子同士が集合せしめられ、それによって欠陥部分の少ない微細パターンが形成される。
Next , as shown in FIG. 2A, the
次いで、前記疎水結合処理をした微細パターン6を形成した基板5の微細パターンで被覆されていない基板面に、水中にHS(CH2)Y −COOHを分散させた溶液又はKOHを含む水溶液中にHS(CH2)Y −COOHを分散させた溶液を使用して前記基板面に化学修飾を施す。これによって疎水性の微細パターン形成領域の疎水性を損なうことなくその周囲に親水性領域を形成し、パターンの周囲に対しコントラストの高い微細パターンを形成することができる。
Then, the substrate surface which is not covered with a fine pattern on the
図4は疎水結合を利用した本発明の微細パターン複製物の作製方法の効果を説明する図である。図4(a)は形成した微細パターン6を水中に浸漬して微細パターンを構成する疎水性分子同士を疎水結合させて集合させた状態を模式的に示す。これから分かるように疎水結合処理によって微細パターン6の領域は集合した疎水性分子で被覆され、欠陥の少ない微細パターン6′が形成される。即ち、金属下地表面を露出させていない微細パターンの膜が形成される。
FIG. 4 is a diagram for explaining the effect of the method for producing a fine pattern replica of the present invention using a hydrophobic bond. FIG. 4 (a) shows a state like that were assembled hydrophobic molecules that constitute a fine pattern by immersing the
次いで、微細パターン6′の周囲の基板面に、水中にHS(CH2)Y −COOHを分散させた溶液又はKOHを含む水溶液中にHS(CH2)Y −COOHを分散させた溶液に浸漬することによる化学修飾を施すと図4(b)に示すように微細パターンの疎水性を損なうことなく微細パターン6′の周囲に親水性分子の領域7を形成し、周囲の領域に対して高いコントラストを有する微細パターン6′が形成される。
Then, the substrate surface around the fine pattern 6 ', immersed in a solution containing dispersed HS (CH 2) Y -COOH in an aqueous solution containing water in HS (CH 2) a solution or KOH is dispersed Y -COOH the
更に上記の発明において、微細パターンの周囲の基板面に親水性分子の化学修飾を行った後、疎水性インキのアルコール溶液中で微細パターン上に疎水性分子をさらに高密度に化学修飾するか、再度疎水性インキを付着させた判子を用いて微細パターン上に疎水性分子を転写してもよい。この第二の過程で微細パターンの欠陥部分が完全に修復される。 Further in the above invention, fine after chemical modification of hydrophilic molecules to the substrate surface around the pattern, hydrophobicity ink higher density or chemical modification of hydrophobic molecules on the fine pattern in an alcohol solution of, Hydrophobic molecules may be transferred onto the fine pattern by using a seal with hydrophobic ink attached again. In this second process, the defective portion of the fine pattern is completely repaired.
上記のようにして形成された微細パターン複製物の微細パターンは、化学修飾されたAFM(原子間力顕微鏡)チップ(金コートしたAFMチップの表面に1mKの1−エイコサンチオールで化学修飾したもの)を用いて化学力顕微鏡により観察することができる。 The fine pattern of the fine pattern replica formed as described above is a chemically modified AFM (Atomic Force Microscope) chip (the surface of a gold-coated AFM chip chemically modified with 1 mK of 1-eicosanethiol. ) Using a chemical force microscope.
次に、図5を用いて請求項3に記載の発明に係る微細パターン複製物の作製方法について説明する。先ず、図5(a)に示すように、表面に所望の段差のある凸状パターン1aを有する版1を作製する。版1の材料としては、シリコン、石英、或いはそれらの上に金属或いは金属酸化物を積層したものが用いられる。そして、その上にリソグラフィーによりパターニングしたシリコン、石英、金属またはそれらの酸化物により凸状パターン1aを形成する。この凸状パターン1aの形成する段差は0.1〜5μm 程度が望ましい。
Next , a method for producing a fine pattern replica according to the third aspect of the present invention will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 5A, a
次に、図5(b)に示すように、樹脂2を凸状パターン1aのある版1の表面にコーティングした後、その樹脂2を剥がすことにより、図5(c)に示すように樹脂製判子3を作製する。判子3となる樹脂としては、ポリジメチルシロキサン樹脂(PDMS)を用いるのが好ましく、このPDMS樹脂をスピンコートし、加熱処理して型を取ることで判子3を作製する。
Next, as shown in FIG. 5 (b), the
次いで、図5(d)に示すように、親水性分子を分散させてなる分子インク14を判子3に付着させ、その判子3を用いて、図5(e)に示すように、ガラス板等の表面に金をコートしてなる基板5の上に親水性分子からなる微細パターン16を形成する。
Next, as shown in FIG. 5 (d), a
親水性分子インクとしては、基板結合基と反対側に燐酸基を有する分子、ホスホン酸基を有する分子、カルボン酸基を有する分子、アミノ基を有する分子、水酸基を有する分子の何れかを分散させたインクの何れかを分散させたインクを用いることができる。ここで基板としてシリコン酸化物又は金属酸化物を表面にコートした基板を用いると、自己組織化作用により解像度が向上する。 As hydrophilic molecule ink, a molecule having a phosphate group, a molecule having a phosphonic acid group, a molecule having a carboxylic acid group, a molecule having an amino group, or a molecule having a hydroxyl group is dispersed on the side opposite to the substrate binding group. Ink dispersed in any of the above inks can be used. Here, when a substrate coated with silicon oxide or metal oxide is used as the substrate, the resolution is improved by a self-organizing action.
判子3に対する分子インク14の付着法としては、先に図3により説明したようにウエットインキング法とコンタクトインキング法がある。ウエットインキング法によりコンタクトインキング法のほうがインクの拡散を低減できるので解像力に関して優れている。
As the adhesion method of the
次に、図6(a)に示すように、基板5上に微細パターン16を形成したものを有機溶液17中に浸漬する。有機溶液17内では微細パターン16を構成する親水性分子には有機溶液は混合しにくく親水性分子同士が水素結合により凝集しているため、微細パターン16の周囲の基板面に疎水性分子を含む溶液で化学修飾を施す過程で疎水性分子が微細パターン中に付着する確率は低い。これによって図6(b)に示すように、親水性の微細パターン形成領域の親水性を損なうことなくその周囲に疎水性分子で化学修飾された領域7を形成し、パターンの周囲に対してコントラストの高い微細パターンを形成することができる。
Next , as shown in FIG. 6A, the
上記の発明において、微細パターンの周囲の基板面に有機溶剤中で疎水性分子インクの化学修飾を行った後、親水性分子インキのアルコール溶液中で微細パターン上に親水性分子をさらに高密度に化学修飾するか、再度親水性インキを付着させた判子を用いて微細パターン上に親水性分子を転写してもよい。この第二の過程で微細パターンの欠陥部分が完全に修復される。 In the above invention, after the chemical modification of the hydrophobic molecule ink in an organic solvent to the substrate surface around the fine pattern, a hydrophilic molecule further high density on a fine pattern in alcoholic solution of the parent water molecules ink Hydrophilic molecules may be transferred onto the fine pattern by chemical modification or by using a seal with hydrophilic ink attached again. In this second process, the defective portion of the fine pattern is completely repaired.
上記のようにして形成された微細パターン複製物の微細パターンは、化学修飾されたAFM(原子間力顕微鏡)チップ(金コートしたAFMチップの表面に1mMの1−エイコサンチオールで化学修飾したもの)を用いて化学力顕微鏡により観察することができる。 The fine pattern of the fine pattern replica formed as described above is a chemically modified AFM (Atomic Force Microscope) chip (the surface of a gold-coated AFM chip chemically modified with 1 mM 1-eicosanethiol). ) Using a chemical force microscope.
上記の発明においては、表面に凸状パターンを有する版に樹脂をコーティングし、その樹脂を前記版から剥離することにより前記樹脂からなる判子を作製し、疎水性分子を分散させてなる疎水性分子インクを前記判子に付着させ、その分子インクの付着した判子を用いて基板上に疎水性分子の層からなる微細パターンを形成し、前記微細パターンの周囲の基板面に親水性分子を分散させてなる親水性分子インクに浸漬することにより化学修飾を施す微細パターン複製物の作製方法において、前記微細パターンの形成後に、基板上に微細パターンを形成したものを水中に浸漬し、微細パターンを構成する疎水性分子同士を疎水結合させて疎水性分子同士を集合せしめてから、水中で微細パターンの周囲の基板面に前記親水性分子インクで化学修飾を施している。その場合において、微細パターンの周囲の基板面に水中で親水性分子インクによる化学修飾を施した後、アルコール溶液中で微細パターン上に疎水性分子インクによりさらに高密度に化学修飾するか、再度親水性インキを付着させた判子を用いて微細パターン上に親水性分子を転写してもよい。この第二の過程で微細パターンの欠陥部分が完全に修復される。 Although the foregoing invention your information, by coating a resin plate having a convex pattern on the surface and the resin to produce a stamp element composed of the resin by removing the plate or al, is dispersed hydrophobic molecules comprising a hydrophobic molecule ink deposited on the-size children, to form a fine pattern comprising a layer of hydrophobic molecules on a substrate using the adhered determine terminal of the molecule ink, the substrate surface around the fine pattern those in the method for manufacturing a fine pattern replication was subjected to chemical modification by hydrophilic molecules dispersed is immersed in a hydrophilic molecule ink comprising, after formation of the fine pattern to form a fine pattern on a substrate was immersed in water, the hydrophobic molecules that constitute the fine pattern after allowed set hydrophobic molecules each other by hydrophobic bonding in the hydrophilic molecule ink to the substrate surface around the fine pattern in water chemistry Osamu It is subjected to. In such a case, the substrate surface around the fine pattern is chemically modified with hydrophilic molecular ink in water, and then chemically modified with a hydrophobic molecular ink on the fine pattern in an alcohol solution to a higher density or again hydrophilic. Hydrophilic molecules may be transferred onto the fine pattern using a sample with a hydrophilic ink attached. In this second process, the defective portion of the fine pattern is completely repaired.
このようにする代わりに、表面に凸状パターンを有する版に樹脂をコーティングし、その樹脂を前記版から剥離することにより前記樹脂からなる判子を作製し、親水性分子を分散させてなる親水性分子インクを前記判子に付着させ、その分子インクの付着した判子を用いて基板上に親水性分子の層からなる微細パターンを形成し、前記微細パターンの周囲の基板面に疎水性分子を分散させてなる疎水性分子インクに浸漬することにより化学修飾を施す微細パターン複製物の作製方法において、前記微細パターンの形成後に、基板上に微細パターンを形成したものを有機溶液中に浸漬し、微細パターンを構成する親水性分子同士を水素結合させて親水性分子同士を集合せしめてから、有機溶液中で微細パターンの周囲の基板面に前記疎水性分子インクによる化学修飾を施すことによっても微細パターン複製物を作製することができる。その場合において、微細パターンの周囲の基板面に有機溶液中で疎水性分子インクによる化学修飾を施した後、アルコール溶液中で微細パターン上に親水性分子インクによりさらに高密度に化学修飾するか、再度親水性インキを付着させた判子を用いて微細パターン上に親水性分子を転写してもよい。この第二の過程で微細パターンの欠陥部分が完全に修復される。 Instead of doing so, hydrophilic is formed by coating a resin on a plate having a convex pattern on the surface, and peeling the resin from the plate to produce a stamp made of the resin and dispersing hydrophilic molecules. A molecular ink is attached to the disc, a fine pattern composed of a hydrophilic molecule layer is formed on the substrate using the disc to which the molecular ink is attached, and hydrophobic molecules are dispersed on the substrate surface around the fine pattern. In the method for producing a fine pattern replica that is chemically modified by immersing in a hydrophobic molecular ink, the fine pattern formed on the substrate is immersed in an organic solution after the formation of the fine pattern. the hydrophilic molecules that constitute from brought set hydrophilic molecules each other by hydrogen bonds and the hydrophobic molecule to the substrate surface around the fine pattern in organic solution It can also be made of fine pattern replica by performing chemical modification by links. In that case, after performing chemical modification with a hydrophobic molecular ink in an organic solution on the substrate surface around the fine pattern, it is further chemically modified with a hydrophilic molecular ink on the fine pattern in an alcohol solution. The hydrophilic molecule may be transferred onto the fine pattern by using a sizer to which the hydrophilic ink is attached again. In this second process, the defective portion of the fine pattern is completely repaired.
疎水性分子を分散させてなる疎水性分子インクとして上記したもの以外に段落0015に記載の疎水性分子インクを使用することができる。 In addition to the above-described hydrophobic molecular ink obtained by dispersing hydrophobic molecules, the hydrophobic molecular ink described in paragraph 0015 can be used.
また、親水性分子を分散させてなる親水性分子インクとして上記したもの以外に段落0024に記載の親水性インクを使用することができる。 In addition to the above-described hydrophilic molecular ink obtained by dispersing hydrophilic molecules, the hydrophilic ink described in paragraph 0024 can be used.
(実施例1)
先ず、石英板の表面にスパッタリングでクロムの薄膜を形成し、その石英板に被着したクロム薄膜の上に厚さ4000Åのレジストパターンを形成し、表面に段差のある版を作製した。そしてこの版のレジストパターンを設けた面にPDMS樹脂をスピンコートし、65℃で4時間加熱処理を行った後、硬化したPDMS樹脂から版を引き剥がして判子を作った。次いでその判子にCH3(CH2)19SHのエタノール溶液からなるインクをコンタクトインキング法で付着させた。
Example 1
First, a chromium thin film was formed on the surface of the quartz plate by sputtering, a resist pattern having a thickness of 4000 mm was formed on the chromium thin film deposited on the quartz plate, and a plate having a step on the surface was produced. Then, PDMS resin was spin-coated on the surface provided with the resist pattern of this plate, heat-treated at 65 ° C. for 4 hours, and then the plate was peeled off from the cured PDMS resin to form a stamp. Next, an ink made of an ethanol solution of CH 3 (CH 2 ) 19 SH was attached to the disc by the contact inking method.
一方、ガラス板に蒸着により金の蒸着層を形成してなる基板を準備し、この基板の表面層に分子インクの付着した判子を押し当てることにより分子インクを基板上に移行させることで微細パターンを形成した。 On the other hand, a fine pattern is prepared by preparing a substrate on which a gold vapor deposition layer is formed by vapor deposition on a glass plate, and transferring the molecular ink onto the substrate by pressing the surface layer of the molecular ink on the surface layer of the substrate. Formed.
次に、微小パターンを有する基板を水中に浸漬しCH3(CH2)19SHを疎水結合させ凝集させた。そしてこの状態で微細パターンの周囲の基板面にHOOC(CH2)10SHの水溶液を用いて化学修飾を施し、微細パターンとその周囲の基板面のコントラストの高い複製物を作製した。 Next, the substrate having a minute pattern was immersed in water, and CH 3 (CH 2 ) 19 SH was hydrophobically bonded and aggregated. In this state, the substrate surface around the fine pattern was chemically modified using an aqueous solution of HOOC (CH 2 ) 10 SH to produce a replica having a high contrast between the fine pattern and the surrounding substrate surface.
(実施例2)
実施例1によって複製物を作製した後に、再度疎水性インキを付着させた判子を用いて微細パターン上に疎水性分子の化学修飾を施した。この第二の過程で微細パターンの欠陥部分が完全に修復され、更にコントラストの高い複製物を得ることができた。
(Example 2)
After a replica was produced according to Example 1, the hydrophobic molecule was chemically modified on the fine pattern by using a stamper to which the hydrophobic ink was attached again. In this second process, the defective portion of the fine pattern was completely repaired, and a copy with a higher contrast could be obtained.
(実施例3)
実施例2によって、微細パターンの周囲の基板面に水中で親水性分子の化学修飾後、再度アルコール溶液中で微細パターン上に疎水性分子をさらに高密度に化学修飾した。この過程で微細パターンの欠陥部分が完全に修復され、更にコントラストの高い複製物を得ることができた。
(Example 3)
According to Example 2, after hydrophilic modification of the hydrophilic molecule in water on the substrate surface around the fine pattern, the hydrophobic molecule was chemically modified on the fine pattern again in higher density in an alcohol solution. In this process, the defective portion of the fine pattern was completely repaired, and a replicate with a higher contrast could be obtained.
(実施例4)
実施例1と同様にして但し基材として表面にシリコン酸化物を被着した基板を用い、又、分子インクとしてOH(CH2)10COOHのエタノール溶液を用いて基板上に親水性分子からなる微細パターンを形成した。
Example 4
In the same manner as in Example 1, except that a substrate having a silicon oxide deposited on the surface is used as a base material, and an ethanol solution of OH (CH 2 ) 10 COOH is used as a molecular ink, and the substrate is composed of hydrophilic molecules. A fine pattern was formed.
次に、微細パターンを有する基板をCH3(CH2)10COOHのベンゼン溶液中に浸漬し、その状態で微小パターンの周囲の基板面にCH3(CH2)19COOHの化学修飾を施し、微細パターンとその周囲の基板面領域のコントラストの高い複製物を作製した。 Next, the substrate having a fine pattern is immersed in a benzene solution of CH 3 (CH 2 ) 10 COOH, and in that state, chemical modification of CH 3 (CH 2 ) 19 COOH is applied to the substrate surface around the fine pattern, A replica having a high contrast between the fine pattern and the surrounding substrate surface area was produced.
(実施例5)
実施例3によって複製作製後に、再度親水性インキを付着させた判子を用いて微細パターン上に親水性分子の化学修飾を施した。この第二の過程で微細パターンの欠陥部分が完全に修復され、更にコントラストの高い複製物を得ることができた。
(Example 5)
After producing the replica according to Example 3, the hydrophilic molecule was chemically modified on the fine pattern using a sealer to which hydrophilic ink was attached again. In this second process, the defective portion of the fine pattern was completely repaired, and a copy with a higher contrast could be obtained.
(実施例6)
実施例4によって、微細パターンの周囲の基板面に水中で親水性分子の化学修飾後、再度アルコール溶液中で微細パターン上に親水性分子をさらに高密度に化学修飾した。この過程で微細パターンの欠陥部分が完全に修復され、更にコントラストの高い複製物を得ることができた。
(Example 6)
According to Example 4, after hydrophilic modification of the hydrophilic molecules in water on the substrate surface around the fine pattern, the hydrophilic molecules were further chemically modified on the fine pattern in an alcohol solution at a higher density. In this process, the defective portion of the fine pattern was completely repaired, and a replicate with a higher contrast could be obtained.
1 版
1a 凸状パターン
2 樹脂
3 判子
4 分子インク
5 基板
6 微細パターン
6′ 微細パターン
7 領域
8 PDMS樹脂
9 水
14 分子インク
16 微細パターン
17 有機溶液
1
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