JP2001328338A - 微細パターン複製方法 - Google Patents

微細パターン複製方法

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JP2001328338A
JP2001328338A JP2000151157A JP2000151157A JP2001328338A JP 2001328338 A JP2001328338 A JP 2001328338A JP 2000151157 A JP2000151157 A JP 2000151157A JP 2000151157 A JP2000151157 A JP 2000151157A JP 2001328338 A JP2001328338 A JP 2001328338A
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JP
Japan
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molecular ink
single molecule
molecular
ink
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JP2000151157A
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English (en)
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Masamichi Fujihira
正道 藤平
Masaaki Kurihara
栗原  正彰
Yoichi Takahashi
洋一 高橋
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Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 分子レベルの微細な複製物を簡単に作製でき
るようにすること。 【解決手段】 所定極性の単分子を分散させてなる分子
インク4を基板5上にパターニングして第1の転写層6
を形成し、該極性と一致(親和性)または不一致(非親
和性)の単分子を分散させてなる分子インクで第2の転
写層7を形成することにより、基板5上に両者が並んだ
複製パターンを形成し、次いでこの基板5の表面に被転
写体を押し当てて複製パターンを転写する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】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
ーン複製を可能とする微細パターン複製方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】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、それ依頼、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個に機能を与えてその集合体を形成すれ
ば、これまでの集積度とは比べ物にならない程の超高密
度の半導体素子が形成できる。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。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】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
ィー法は、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、大量の複製品を短時間に製造すると
いう面では限界があった。また、フォトリソグラフィー
法では、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、短時間で大量複製を可能とするが、これまでは数百
μm程度のパターン複製が限界であり、微細パターンの
複製には向いていなかった。
【0004】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものでり、その目的とするところは、分子レベルの微
細な複製物を簡単に作製できるようにした微細パターン
複製方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の微細パターン複製方法は、所定極性の単分
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1の転写層を形成し、該極性と一致(親和性)ま
たは不一致(非親和性)の単分子を分散させてなる分子
インクで第2の転写層を形成することにより、基板上に
両者が並んだ複製パターンを形成し、次いでこの基板の
表面に被転写体を押し当てて複製パターンを転写するこ
とを特徴としている。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。
【0007】図1は基板上に第1の転写層と第2の転写
層の両者が並んだ複製パターンを形成する手順を示す工
程図である。
【0008】まず、図1(a)に示すように、表面に所
望の段差を有する版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あるいは
金属酸化物を積層したものが用いられる。そして、その
上にフォトリソグラフィー法でパターニングしたレジス
ト1aにより段差を形成する。段差は0.1〜5μm程
度が望ましい。
【0009】次ぎに、図1(b)に示すように、版1に
おける段差のある表面に樹脂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
に該樹脂2からなる判子3を作製する。判子3となる樹
脂2としては、ポリチジメチルシロキサン(PDMS)
樹脂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。
【0010】次いで、図1(d)に示すように、単分子
を分散させてなる分子インク4をその判子3に付着さ
せ、その分子インク4の付着した判子3を基板5に押し
当てることで、図1(e)に示すように、基板5上に第
1の転写層6を形成する。判子3に付着させる分子イン
ク4は、特に限定されないが、末端にSH基を有する単
分子、リン酸基を有する単分子、シランカップリング剤
等を分散させたインクが用いられる。
【0011】ここで、末端にSH基を有する単分子を分
散させた分子インクを使用した場合、基板の表面層を金
とすれば、自己組織化作用により解像力が向上する。ま
た、リン酸基を有する単分子またはシランカップリング
剤等を分散させた分子インクを使用した場合、基板の表
面層をシリコン酸化物または金属酸化物とすることによ
り同様な作用がある。
【0012】判子3に対する分子インク4の付着法とし
ては、図2に示すような2種類の方法がある。図2
(a)に示す方法は、判子3の上にインク4を載せて全
面にインクを付けるウェットインキング法であり、図2
(b)に示す方法は、判子3の先だけにインク4に付け
るコンタクトインキング法である。ウェットインキング
法よりコンタクトインキング法の方が、インクの拡散を
低減できるので解像力においては優れている。
【0013】基板5上に第1の転写層6を形成した後、
図1(f)に示すように、第1の転写層6に用いた分子
インク中の単分子の極性と一致または不一致の単分子を
分散させてなるインクで第2の転写層7を形成すること
により、基板5上に両者が並んだ複製パターンを形成す
る。例えば、別の性質を有する分子インク印刷し、表面
性質の異なる複製パターンを形成する。
【0014】表面性質の異なる組合せの代表例に疎水基
と親水基とがあり、この疎水基としてはメチル基、ベン
ジル基、フルオロカーボン等があり、親水基としてはカ
ルボン酸、スルホン酸、アンモニウム、リン酸等があ
る。
【0015】この基板5上の複製パターンは、原子間力
顕微鏡(AFM )の深針をメチル基修飾した化学力顕微
鏡(CFM )により観察することができる。
【0016】基板5上に複製パターンを形成した後、そ
の基板5の複製パターンのある面に被転写体を押し当て
て複製パターンを転写する。
【0017】そして、この表面性質の異なる組合せを使
用し、特定の分子を結合させたり、酵素、細胞、DNA
を固定化したり、別の基板に転写するための原版として
用いることができる。
【0018】なお、図1では複製パターンが第1と第2
の2つの転写層からなる場合について説明したが、必要
に応じて、第1の転写層を形成する手順を複数回繰り返
すことで、第1の転写層を、異なる分子インクからなる
2種類以上の転写層で構成することもできる。このよう
にすることで、複製パターンが3種類以上の転写層を組
み合わせたものとなり、印刷における多色刷りと同様な
考え方で複製パターンの転写を行うことができる。
【0019】
【実施例】まず、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、その石英板におけるクロム薄膜の上
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、この版における段差
のある表面にPDMS樹脂をスピンコートし、65℃で
4時間の加熱処理を行った後で型を取って判子を作製し
た。次いで、その判子にCH3 (CH2 11SHのエタ
ノール溶液からなる分子インクをコンタクトインキング
法で付着させた。
【0020】一方、シリコン板に蒸着にて金の表面層を
形成してなる基板を準備しておき、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で、分子イ
ンクを移行させて第1の転写層を形成した。
【0021】次ぎに、第1の転写層の付着した基板をH
OOC(CH2 11SHのエタノール溶液にさらして第
2の転写層を形成し、親水面と疎水面からなる複製パタ
ーンを形成した。
【0022】図3にこの複製パターンを化学力顕微鏡で
観察した像を示す。同図でAとBはそれぞれ親水性(C
OOH−)の部分と疎水性(CH3 −)の部分であり、
矢印aの長さが1μmを表している。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、所定極
性の単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1の転写層を形成し、該極性と一致また
は不一致の単分子を分散させてなる分子インクで第2の
転写層を形成することにより、基板上に両者が並んだ複
製パターンを形成し、次いでこの基板の表面に被転写体
を押し当てて複製パターンを転写するように構成したの
で、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】基板上に第1の転写層と第2の転写層の両者が
並んだ複製パターンを形成する手順を示す工程図であ
る。
【図2】判子に対する分子インクの付着法の説明図であ
る。
【図3】実施例で形成した複製パターンを化学力顕微鏡
で観察した像を示す説明図である。
【符号の説明】
1 版 1a レジスト 2 樹脂 3 判子 4 分子インク 5 基板 6 第1の転写層 7 第2の転写層
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B41N 1/12 B41N 1/12 B82B 3/00 B82B 3/00 (72)発明者 高橋 洋一 東京都新宿区市谷加賀町一丁目1番1号 大日本印刷株式会社内 Fターム(参考) 2H084 AA30 AA40 BB04 CC01 CC03 2H113 AA01 AA02 AA03 BA01 BA03 BC00 CA17 DA04 DA07 DA14 DA38 DA64 FA05 FA10 2H114 AA01 AA02 BA01 DA04 DA08 DA14 DA38 DA62 EA01 EA02 EA04 EA08 GA01

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定極性の単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1の転写層を形成
    し、該極性と一致または不一致の単分子を分散させてな
    る分子インクで第2の転写層を形成することにより、基
    板上に両者が並んだ複製パターンを形成し、次いでこの
    基板の表面に被転写体を押し当てて複製パターンを転写
    することを特徴とする微細パターン複製方法。
  2. 【請求項2】 表面に段差を有する版に樹脂をコーティ
    ングし、その樹脂を剥がすことにより該樹脂からなる判
    子を作製した後、単分子を分散させてなる分子インクを
    その判子に付着させ、その分子インクの付着した判子を
    基板に押し当てることにより、基板上に第1の転写層を
    形成することを特徴とする請求項1に記載の微細パター
    ン複製方法。
  3. 【請求項3】 版が、シリコン、石英或いはそれらの上
    に金属あるいは金属酸化物で段差を形成したものである
    ことを特徴とする請求項2に記載の微細パターン複製方
    法。
  4. 【請求項4】 判子となる樹脂にPDMS樹脂を用いた
    ことを特徴とする請求項2に記載の微細パターン複製方
    法。
  5. 【請求項5】 分子インクとして、末端にSH基を有す
    る単分子、リン酸基を有する単分子、シランカップリン
    グ剤のいずれかを分散させたインクを用いた請求項2に
    記載の微細パターン複製方法。
  6. 【請求項6】 分子インクの単分子が末端にSH基を有
    する分子で、基板の表面層が金であることを特徴とする
    請求項2〜4のいずれかに記載の微細パターン複製方
    法。
  7. 【請求項7】 分子インクの単分子がリン酸基を有する
    分子で、基板の表面層がシリコン酸化物または金属酸化
    物であることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記
    載の微細パターン複製方法。
  8. 【請求項8】 分子インクの単分子がシランカップリン
    グ剤で、基板の表面層がシリコン酸化物または金属酸化
    物であることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記
    載の微細パターン複製方法。
  9. 【請求項9】 ウェットインキング法で判子に分子イン
    クを付着させることを特徴とする請求項2〜8のいずれ
    かに記載の微細パターン複製方法。
  10. 【請求項10】 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ことを特徴とする請求項2〜8のい
    ずれかに記載の微細パターン複製方法。
  11. 【請求項11】 第1の転写層が異なる分子インクから
    なる2種類以上の転写層からなることを特徴とする請求
    項1〜10のいずれかに記載の微細パターン複製方法。
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