JP2002512124A - エラストマ・マスク、およびピクセル化されたエレクトロルミネセンス・ディスプレイを含む装置の製造における使用 - Google Patents

エラストマ・マスク、およびピクセル化されたエレクトロルミネセンス・ディスプレイを含む装置の製造における使用

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    • H10K59/35—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising red-green-blue [RGB] subpixels

Abstract

(57)【要約】 マスク開口を介して様々な材料の付着を可能にする、エラストマ・マスクを提供する。マスクは基板表面に対して効果的に封止し、液相、気相などからの簡単な付着や、気体または流体の食刻剤を使用した材料の除去を可能にする。次に、マスクは基板の表面から単に剥がすことができ、パターニングされた材料を後に残す。上側のマスクの開口が、下側のマスクの選択された開口が遮蔽されないままであることを許容し、下側のマスクの他の開口は遮蔽されている、多層化されたマスク技術を説明する。異なったセットの下側のマスクの開口を露出するために、上側のマスクの再方向付けが続く第１の付着工程は、異なった材料の、下側のマスクの異なった開口での選択的付着を可能にする。ピクセル化された有機エレクトロルミネセンス・デバイスを、ここで説明する技術を介して提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】発明の分野 本発明は一般的に表面修正に関し、特に、エラストマ・マスクの開口を介して
表面に材料を付着することに関する。
【０００２】 ［発明の背景］ 超小型電子デバイス、センサおよび光学素子が関係する分野においては、現状
技術に比べて小さく、制御可能で、比較的低い破損率で、都合よく比較的安価に
再生されるデバイスの開発が重要である。
【０００３】 現在、エレクトロルミネセンスを表示する有機材料に基づいた光学デバイスの
製造に大きな関心が持たれている（Burrows, et al., Current Opinion in Soli
d State and Materials Science, 1997. 2. 236; Baigent, et al., Synth. Met
h., 1994. 67, 3）。これらのデバイスは、フラット・パネル・光学ディスプレ
イを含む、多様な設定で応用することができる。場合によっては有機エレクトロ
ルミネセンス材料を含むこともある、エレクトロルミネセンスは、Yamの「Plast
ics Get Wired」、Scientific American、１９９５年７月、８３〜８７ページ、
Kijima, et al.の「RGB Luminescence from Passive-Matrix Organic LED's」、
IEEE Transactions on Electron Devices, 44. 8、１９９７年８月、Shen, et a
l.の「Three-Color, Tunable Organic Light-Emitting Devices」、Science, 27
6、１９９７年６月２７日、およびBurrows et al.の「Achieving Full-Color Or
ganic Light-Emitting Devices for Lightweight, Flat-Panel Displays」、IEE
E Transactions on Electron Devices, 44. 8、１９９７年８月によって説明さ
れている。エレクトロルミネセンス材料を含む様々な材料が、レーザ研磨、フォ
トリソグラフィ、シャドーマスクの使用、およびその他の技術を含む様々な技術
を用いて、小さいフィーチャ・サイズで表面に付着されている。
【０００４】 Burger, et al.は、「High-Resolution Shadow Mask Patterning in Deep Hol
es and its Application to an Electrical Wafer Feed-Through」、Sensors an
d Actuators, A 54 (1996) ６６９〜６７３ページにおいて、シャドーマスクを
介した金属の電子ビーム蒸着を説明している。
【０００５】 Wang, et al.は、１９９８年３月１３日づけの「identification of a blue p
hotoluminescent composite material from a combinatorial library」、Scien
ce, 279、１７１２〜１７１４ページにおいて、組織的に多様な薄膜蛍光体ライ
ブラリを生成するために、フォトリソグラフィと共に使用する四元組み合わせマ
スキング手法を説明している。
【０００６】 Noach, et al.は、１９９６年１２月９日づけの「Microfabrication of an El
ectroluminescent Polymer Light Emitting Diode Pixel Array」、Ａppl. Phys
. Lett., 69 (24)において、適切な電極の間に挟まれた共役エレクトロルミネセ
ンス重合体に基づく、発光ダイオードアレイの製造技術を説明している。この方
法は、エキシマ・レーザでの直接的な光研磨に基づいている。
【０００７】 Renak, et al.は、１９９７年９月５日づけの「Microlithographic Process f
or Patterning Conjugated Emissive Polymers」、Adv. Mater., ３９２〜３９
４ページにおいて、エレクトロルミネセンス・ポリ（ｐ−ファニレンビニレン）
（ＰＰＶ）をパターニングするマイクロリソグラフィック工程を説明しており、
この技術によって作製されるピクセル状ＬＥＤアレイからの暫定的結果を示して
いる。フォトアシッド・ジェネレータ、すなわち光分解時に酸を生成する分子が
使用される。ＰＰＶ前駆物質と混合されたフォトアシッド・ジェネレータは、こ
の技術に従って、基板上にスピンキャストされ、次にトリフリック酸の形成を促
進するためにマスクを介して照射され、逆にＰＰＶを生成する。クロロフォルム
の発生は、反応していない前駆物質を洗い去り、パターニングされたＰＰＶを残
す。
【０００８】 Granstrom, et al.は、１９９５年３月１０日づけの「Micrometer - and Nano
meter-Sized Polymeric Light-Emitting Diodes」、Science, 267において、市
販の微小濾過膜の任意に分散された小孔おける、ドープされた導電性の重合体を
電気化学的に重合することによる、発光ダイオードの製造用の技術を説明してい
る。ポリカーボネート膜が使用される。エレクトロルミネセンス重合体は、微小
濾過膜接触構造の頂部で、キシレン溶液からスピンコートされている。
【０００９】 上記技術および他の技術は多くの状況において有利なこともあるが、比較的優
れていて高価な装置を必要とする場合、および／または多すぎる工程数や潜在的
に破壊的な化学技術を必要とする場合が多い。たとえば、レーザ研磨は比較的遅
く、比較的複雑な装置を必要とする。また、ピクセルは、エレクトロルミネセン
ス材料自体ではなく、カソード材料をパターニングすることにより画定されると
いう意味で限定されており、したがって、この技術は多色ディスプレイの製作に
はそれほど適していない。フォトリソグラフィはレーザ研磨よりも概して速く、
したがって、有用なデバイスの大量生産用にはより大きな潜在力を有している。
しかし、フォトリソグラフィを使用してピクセルを画定するにはウェット・化学
エッチングが一般的に必要であり、これはエレクトロルミネセンスの効率に有害
な影響を及ぼす。Lidzey, et al. （Synth. Meth., 1996, 82, 141）は、エレク
トロルミネセンス・デバイスの効率は、１つのフォトリソグラフィック工程にウ
ェット・化学エッチングが関係すると、６０％低下したことを報告している。デ
バイスはまた、大気中の水や酸素に曝されることにより質が低下することもある
が、これはフォトリソグラフィ中には避けられないことである。フォトリソグラ
フィ中の質の低下を避けるために、カプセル化が技術として使用されてきた（Ti
an, et al., Appl. Phys. Lett., 1997. 71. 3197）。しかし、カプセル化がデ
バイスの短縮につながり得ると報告しているTian, et al.によれば、カプセル化
には問題が多い。カプセル化は、製造工程に余分な工程も付加する。既知である
シャドーマスク技術は、通常は切削金属のマスクの使用を含み、その場合に、ピ
クセルのサイズは高解像度のディスプレイ用には大きすぎると一般的に考えられ
ている。上記技術の多くにおいては、平坦でない表面にディスプレイを製造する
ことは可能ではない。
【００１０】 Hebner, et al.は、「Ink-Jet Printing of Doped Polymers for Organic Lig
ht Emitting Devices」、Appl. Phys. Let. 72, 5、１９９８年２月２日におい
て、インクジェット印刷を用いてルミネセンス・ドープされた重合体フィルムを
パターニングすることを説明している。
【００１１】 Kim et al.の「Method of Forming Articles and Patterning Surfaces Via C
apillary Micromolding」という名称の国際特許出願公開第ＷＯ９７／３３７３
７号（国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ９７／０４００５号）は、所定のパターンに
従って多様な薬品を表面に塗布する技術を説明している。突起の外方に向いた表
面が基板表面に接触するように、複数の突起とその間の切れ込みとを含む段状の
表面を有するエラストマ製品が基板表面に対向して置かれる。このようにして、
複数のチャネルが形成され、それぞれが、切れ込みの表面と、切り込みと重なり
合った基板表面の部分とによって画定されている。流体キャリアまたは前駆物質
がチャネルに導入され、チャネルに対応する基板表面の領域にエージェントが付
着されて、エラストマ製品は表面から除去される。パターニングされた化学反応
、沈殿、重合などが、このようにして基板表面で発生し得る。代替的に、エージ
ェントは、切り込みと、修正される表面と接触させられる段状の表面に置くこと
ができる。Kim et al.には、表面上で材料の付着をパターニングするのに使用さ
れる、柔軟な重合マスクも説明されている。
【００１２】 Rogers, et al.、（Ａppl. Phys. Lett. 7, 70, 1997）は、光ファイバの外側
表面にフォトマスクを形成する技術を説明している。突起のパターンに従って、
光ファイバの外側表面に薬品を塗布するために、突起とその間の切り込みとを含
む段状の表面を有するエラストマ製品が使用される。特に、光ファイバの芯は、
突起に対して垂直に配置され、突起を横断して巻かれており、このようにして、
薬品のリングは突起からファイバの外部表面へと移動される。薬品は、金属付着
触媒としての役割を果たすことにより、フォトマスクの生成を促進する。特殊な
物質と表面の特定の部分に塗布するために、物理的なマスク技術がいくつか知ら
れている。
【００１３】 柔軟なマスクは、マスクのパターンに対応するパターンのフォトレジストの、
選択的露出に使用されることで知られている。米国特許第４，７３５，８９０号
（Nakane）は、フォトレジストフィルムのフォトリソグラフィックな微細パター
ニング用のフォトマスクを説明している。弾性を有する重合材料の薄膜が、フォ
トレジスト・フィルムと密接に接触させられる。フォトマスクを介したフォトレ
ジストの選択的露出は、フォトレジストの所望のパターニングを許容する。マス
クとフォトレジスト被覆基板との間の接触を含む、他の「接触フォトリソグラフ
ィ」技術は、米国特許第５，１４７，７６３号（Kamitakahara）、第５，１６０
，９５９号（Everett）および第４，８１０，６２１号）Akkapeddi）において説
明されている。
【００１４】 米国特許第５，２５９，９２６号（Kuwabara）は、薄膜パターニングの技術を
説明している。薄膜は基板上に設けられ、所望のパターンを有するマスクは、薄
膜上に有機樹脂の層を形成し、機械的形成部材によって所望のパターンで有機樹
脂層を形成することにより、薄膜上に形成される。そして、薄膜の露出された部
分は、エッチングによって除去される。
【００１５】 米国特許第４，５１８，６３６号（Richards）は、構成要素の選択的金属めっ
きの技術を説明している。構成要素の上下の面が上下のマスクと接触させられる
ので、下部マスクは、めっきされる構成要素の部分を露出する。その部分は、め
っきタンクの上に配置され、選択的めっきが行われる。上部マスクは変形可能な
弾性重合材料にすることができ、下部マスクはより固いゴムか可塑性材料である
。
【００１６】 米国特許第５，４８０，５３０号（Zejda）は、被覆工程の間に、円盤状の基
板表面の外側の境界領域を被覆するエラストマ・マスクを説明している。基板は
コンパクト・ディスクにすることができ、マスクは、コンパクト・ディスクが置
かれる円形の開口を備えた環状である。コンパクト・ディスクの中央の孔に挿入
される、内側の基板ホルダも、エラストマ材料で作られている。
【００１７】 米国特許第５，６９１，０１８号（Kelly）は、熱噴射被覆を施される製作品
を載置するのに用いられる装置を保護するための、柔軟なエラストマ・マスクを
説明している。
【００１８】 米国特許第５，７０５，０４３号（Zwerner）は、継続的に移動する導電性製
作品の画定された領域を、選択的に電気分解めっきする装置を説明している。め
っきされる製作品の領域を画定する開口を含む、エラストマ封止プレートが設け
られている。
【００１９】 上記は、多くの場合に複雑で高価な、エレクトロルミネセンス材料を含む様々
な材料の製造に関するいくつかの技術である。また、上記は、その多くが、非常
に高解像度の技術である非常に小さいフィーチャへの適用を認識しない、いくつ
かのマスキング技術である。したがって、本発明の１つの目的は、多色にするこ
とができ、エレクトロルミネセンスを表示できる、高解像度の光デバイスを提供
することである。本発明のもう１つの目的は、かかるディスプレイを形成する装
置および技術を提供することである。本発明の更にもう１つの目的は、高解像度
で、多様な表面に多様な材料の多様なパターンを形成する改良装置および技術を
提供することである。
【００２０】発明の概要 本発明は、表面をパターニングする一連の方法と、表面のパターンを含む製品
を提供することである。
【００２１】 一態様において、本発明は一連の方法を提供する。１つの方法は、製品の表面
と正角に接触している粘着性マスクを含むマスキング・システムで、製品の表面
の第１の部分を遮蔽することを含む。次に、エージェントが、第１の部分への塗
布を防止されながら、マスキング・システムのチャネルを介して、製品の表面の
第２の部分に塗布されることを許容される。チャネルは１ミリメートル未満の寸
法である。
【００２２】 もう１つの実施形態においては、製品の表面の第２の部分をマスクによって遮
蔽されないままにしながら、製品の表面の第１の部分をマスクで遮蔽することを
含む方法を提供する。第１の部分は１ミリメートル未満の寸法であり、表面の第
２の部分に隣接するマスクの部分の質を低下させることなく、表面と正角な接触
でマスクを配置することにより遮蔽される。次に、エージェントが、製品の表面
の第２の部分に塗布される。
【００２３】 もう１つの方法においては、製品の平坦でない表面の第１の部分は、マスクの
表面が製品の平坦でない表面と正角な接触をするようにさせることにより、マス
クで遮蔽され、次にエージェントは、マスク内のチャネルを通過して、マスクで
第１の部分に塗布されることを防止されながら、製品の表面の第２の部分に塗布
されることを許容される。チャネルは１ミリメートル未満の寸法を有する。もう
１つの方法は、マスキング・システムの表面に製品の表面と正角な接触を行わせ
ることにより、マスキング・システムで製品の表面の第１の部分を遮蔽すること
を含む。エージェントは、マスキング・システムで製品の表面の第１の部分に塗
布されることを防止されながら、製品の表面の遮蔽されていない第２の部分に塗
布されることを許容される。次に、マスキング・システムは置き直されて、エー
ジェントは、製品の表面の第１の部分の少なくとも一部に塗布される。
【００２４】 もう１つの方法においては、製品の表面の第１の部分はマスクで遮蔽される。
流体は、マスクの第１の部分に塗布されることを防止されながら、表面の第２の
部分に塗布されることを許容される。表面の第２の部分は１ミリ未満の寸法を有
する。材料は流体から硬化することを許容され、製品を表面の第２の部分に接着
したままにしながら、マスクは表面から除去される。
【００２５】 もう１つの方法は、製品の表面の第２の部分をマスクによって遮蔽されないま
まにしながら、マスクの表面に製品の表面と正角な接触をさせることにより、製
品の表面の第１の部分をマスクで遮蔽することを含む。遮蔽される第１の部分は
、１ミリメートル未満の寸法を有する。次に、エージェントは表面の第２の部分
に塗布され、マスクを露出して品質が低下した状態にすることなく、マスクは表
面から除去されて、それによって表面の第２の部分にエージェントを残したまま
にして、第１の部分にはエージェントがないようにする。
【００２６】 本発明は、マスクを使用して、製品の表面の特定の部分にエージェントを塗布
することを含み、第２のステップを介して塗布されたエージェントが、第１のマ
スキング工程を介して塗布されたエージェントの少なくとも一部に接触するよう
に、同じか異なったマスクが関係する第２のマスキング・ステップを介して、表
面の一部に同じか他のエージェントを塗布することがそれに続く、上記の方法の
何れかによる方法をも提供する。この方法は、表面上でのエージェントの相互接
続されたパターンにつながることがあり、そこでは、表面は、電気回路などを画
定することができる、エージェントのない領域も含む。この技術は、接触するだ
けでなく交差もするエージェント付着部分を生成するために、多数の置き換え工
程と共に使用できる。たとえば、パターンは、交差する配線などにつながる、多
数の付着または塗布を実施するために使用できる。
【００２７】 本発明のもう１つの方法は、製品の表面の領域を、分子が基本的にない別個の
分離された領域の間に残したままにしながら、製品の表面の別個の分離された複
数の領域のそれぞれで、平均約１ｘ１０5未満で固定することを含む。
【００２８】 もう１つの態様において、本発明は、本明細書中で説明している方法にまたは
他の目的に使用することができる製品を提供する。一実施形態において、製品は
、第１の表面と対向する第２の表面、ならびに製品を通過し第１の表面を第２の
表面と接続する複数のチャネルを含む、エラストマ製品である。複数のチャネル
の少なくとも１つは、１ミリメートル未満の断面の寸法を有する。
【００２９】 本発明のもう１つの態様は、マスクをマスキングすることを含む。一般的に、
この方法は、マスターを提供して、好適にはマスクの流体前駆物質がマスターに
対して少なくとも部分的に硬化することを許容することにより、マスターの表面
上にマスクを形成することを含む。流体前駆物質は、流体重合体または前重合体
であってもよく、これはマスターの表面に対して重合化、交差結合または硬化す
ることを許容されてもよい。マスターは微小切削またはリソグラフィック技術に
よって製造することができ、マスクの流体前駆物質は、ポアリング、スプレディ
ング、スピンコーティングなどの技術によって、マスター表面に塗布することが
できる。マスターはフォトリソグラフィによって製造され、エラストマ材料の前
駆物質はマスターの表面上でスピンコートされて硬化することを許容され、エラ
ストマ・マスクを画定するために除去されるのが最も好ましい。製造技術は、い
くつかの層を含むマスクを形成するために、流体前駆物質の異なった層を塗布す
ることを含むことができる。
【００３０】 本発明の他の利点、新しい特徴および目的は、付属の図面を参照しながら検討
すれば、本発明の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。図面は概略的な
ものであり、実寸で描くことを意図したものではない。図面において、様々な図
面に示された同一またはほぼ同一の構成要素のそれぞれは、単一の数字によって
表す。明確化を目的として、あらゆる図においてあらゆる構成要素に符号を付し
ているわけではなく、また、当業者が本発明を理解することを可能にするために
図示が必要でない場合には、図示した発明の各実施形態のあらゆる構成要素に符
号を付しているわけではない。
【００３１】 ［発明の詳細な説明］ 次の文書を、参照することにより本明細書に含める。Roger, et al.、Appl. P
hys. Lett. 7, 70. (1997)、 Kim, et al.、 Nature, 376, August 17, 1997,
５８１〜５８４ページ、Jackman, et al.、Langmuir, 15:8, ２９７３〜２９８
４ページ、１９９８年１月８日に出願された、「Method of forming Articles I
ncluding Waveguides Via Capillary Micromolding and Microtransfer Molding
」という名称の、Kim, et al.の米国特許出願第０９／００４，５８３号、Kumar
, et al.の米国特許第５，５１２，１３１号（１９９６年４月３０日）、国際特
許出願第ＰＣＴ／ＵＳ９６／０３０７３（公開第ＷＯ９６／２９６２９号、１９
９６年６月２６日）、国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ９７／０４２３７（公開第Ｗ
Ｏ９７／３４０２５号）、および国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ９７／０４００５
号（公開第ＷＯ９７／３３７３７号、１９９７年９月１８日）。
【００３２】 本発明は、マスクと、他の部分を遮蔽しないで、表面の選択された部分を遮蔽
することと、付着、化学反応などを介して、遮蔽されていない部分にエージェン
トを塗布することを可能にすることを含むマスクの使用技術とを提供する。マス
クは、それらの部分と接触させられることにより、表面の選択された部分を遮蔽
することができ、好適な実施形態においては、マスクは、マスクが表面と同じ形
状になることを許容する柔軟な表面を有する。マスク全体を柔軟にすることがで
き、したがって、平坦でない表面と同じ形状にすることができる。特に好適な実
施形態においては、マスクは基板表面に対して封止を形成することができる重合
エラストマである。基板表面の方向にマスクに対して力を加えるのに使用される
クランプ装置または他の装置が何もない場合に、本発明のマスクが、基板表面に
対して封止を形成することができることとが、本発明の特徴である。エラストマ
表面が使用されており、エラストマ表面およびマスクされる基板表面が汚れてい
ない場合には、大きな力を加えることなく、接触時にほぼ瞬間的に封止が生じ得
て、圧力を全く維持することなく封止を維持することができる。この封止は反転
可能、すなわち、剥がすことによりマスクを基板表面から取り外すことができ、
同じまたは異なった基板表面で再使用することができる。特定のマスクの再使用
性は、マスクの厚さに伴って高まる。
【００３３】 マスクは様々なアプリケーションに用いることができ、その１つが、基板上での
有機エレクトロルミネセンス材料のピクセルの配列の製造である。多色のピクセ
ル化された配列は、製造中に溶液の使用を回避し、形成工程間でピクセルのカプ
セル化を必要としない技術を介して、本発明の好適なマスクを使用して作製する
ことができる。マスクは、たとえば、約１ミリメートル未満から１．５ミクロン
未満の穴の配列である、非常に小さいパターンを含むことができる。マスクが基
板と同じ形状になりそれを封止すると、レーザ研磨、フォトリソグラフィおよび
シャドー・マスクの手順に関係する工程や装置を必要とすることなく、穴を通し
て基板に対して材料をパターニングすることができ、マスクは除去されて、ピク
セルの配列が残る。ここで図１〜３を参照すると、本発明に従ってマスクを製造
する１つの例示的技術が概略的に図示されている。図１は、本発明のエラストマ
・マスクを製造するマスター２０を示す。マスター２０は基板２２を含み、その
頂部表面２４には、たとえばフォトリソグラフィを介して、ほぼ円筒形のポスト
２６の配列が製作されている。図２を参照すると、前重合層２８の厚さがポスト
２６の高さ未満になるように、前重合材料２８がマスター２０上（表面２４上で
ポスト２６の周囲）にスピンキャストされる。次にポスト２６は、前重合材料２
８の層のやや上に突出する。前重合体は、養生の後に、マスター２０から剥がさ
れて、図３に示したように膜性マスク３０を発生させる。マスク３０は、マスタ
ー２０のポスト２６に対応する複数の穴、またはチャネル３２を含む。
【００３４】 マスク３０のチャネル３２のパターンは、例示を目的としているだけである。
たとえば、単一のチャネル、あるいは円形、楕円形、正方形、長方形などであり
、グリッド状の配列（図示したように）または非配列（たとえば任意のパターン
）で配置されてもよい多数のチャンネルによって画定されるパターンなど、あら
ゆるパターンを使用できる。パターンは英数字を含むことができる。マスクおよ
びチャネルは様々な寸法にすることができる。好適な実施形態においては、マス
クは約１ミリメートル以下の厚さ（チャネルの長さを定める）を有する。マスク
の厚さは約５００ミクロン以下であることが好ましく、約２００ミクロン以下で
あることが更に好ましく、約１００ミクロン以下であることが更に好ましく、約
２５ミクロン以下であることが更に好ましく、いくつかの実施形態においては、
約３０ミクロン以下の厚さにすることができる。チャネルは、チャネルの長さ対
直径の比が約５対１以下になるように、マスクの厚さに対応する好適な断面の寸
法を有する。チャネルは２対１以下の長さ対直径の比を有していることが好まし
い。
【００３５】 マスクは、高解像度のエレクトロルミネセンス・ディスプレイ、または高解像
度および多数の小さいフィーチャを必要とする他の装置の製作に特に適しており
、したがって、好適な実施形態においては、少なくとも１００個のチャネル３２
を含む。この実施形態におけるチャネルの少なくとも約５０％は、約２００ミク
ロン未満の断面の寸法を有する。チャネルは様々な断面形状にすることができ、
図示したように、断面は基本的に円形である。チャネルが、たとえば卵形または
細長い長方形など非円形である場合には、「断面の寸法」とは、チャネルの断面
を横断する最短距離を定めることを意味する。この文脈中の「最大の断面寸法」
とは、チャネルの断面を横断する最長距離を意味する。
【００３６】 チャネル２６の少なくとも約９８％は、約２００ミクロン未満の断面の寸法を
有することが好ましく、マスクは、断面の寸法がそれぞれ２００ミクロン未満で
ある、少なくとも約５００個のチャネルを含み、各チャネルは隣接するチャネル
から約４００ミクロン以下しか間隔が空いていないことが更に好ましい。この近
い間隔は、チャネル３２と通じて製作される各構成要素が、隣接する構成要素と
電気的に連通しているべきではない超小型電子装置の製作において、特に重要で
ある。本発明のマスクは、互いに近接はしているが接触はしていない構成要素の
製作を可能にする、驚異的に高解像度の付着を容易にする（マスクとマスクされ
た表面との間の漏洩が回避される）。
【００３７】 更に好適な実施形態においては、マスクは少なくとも約１０００個、１５００
個のチャネル、または２０００個以上のチャネルさえも含むことができ、チャネ
ルの少なくとも約５０％、更に好ましくはチャネルの約９８％、あるいはチャネ
ルのほぼ全てが、約１００ミクロン未満の断面の寸法を有し、各チャネルは隣接
するチャネルから約２００ミクロン以下しか離れていない。更に好適なチャネル
寸法は、約５０ミクロン未満、約２５ミクロン未満、約１０ミクロン未満、約５
ミクロン未満、約３ミクロン未満、約１．５ミクロン未満であり、チャネル間の
間隔は、各チャネルの断面の約２倍以下である。上記実施形態の全てにおいて、
断面は最大の断面チャネル寸法とすることができる。
【００３８】 本発明のマスク３０の使用に関する１つの技術を、図４を参照して説明する。
図４は、ピクセル化されたエレクトロルミネセンス・デバイスの製造を示してい
る。基板３４（たとえば、ガラス）が設けられ、穴伝達材料（たとえば、ポリ（
Ｎ−ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ））３６は、基板３４の頂部表面４０に付着
された酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）基板３８にスピンコートされる。本発明の
マスク３０（断面で示した）は、穴伝達材料３６の頂部表面４２と一致して接触
させられる。マスク３０は表面４２と同じ形状にすることができ、それと密接で
反転可能な封止を形成することができる。密封したマスク３０は、エミッタ４４
（たとえば、８−ハイドロキシキノリン・アルミニウム）の複数のピクセルを形
成する熱蒸発を介して、エミッタ４４の、そのチャネル３２を通しての選択的付
着を可能にする。図４または他の図には示してないが、マスキング・システムが
表面の部分を遮蔽するために使用され、遮蔽された部分以外の部分で付着が発生
したときには、マスキング・システムの頂部の露出した表面でも付着が生ずる。
次に、マスク３０は穴伝達材料３６の表面から除去されることにより置き換えら
れて、エミッタのピクセル４４をもとのまま表面４２に接着された状態で残す。
本明細書中で使用されているように、「置き換え」とは、付着工程におけるステ
ップ間で、あらゆる方法でマスクを移動することを定義することを意図している
。置き換えは、表面からマスクを完全に除去すること、またはマスクを表面で再
方向付けすること、すなわち、マスクを除去して同じ表面で異なった位置にマス
クを置き換えることと定義できる。マスクは粘着性を持ち、単一のユニットとし
て表面から外して再使用できる、すなわち、マスクは「乾燥リフトオフ」手順を
容易にすることが、本発明の特徴である。マスクは、マスクを一体に保持するマ
スク内の吸引力が、マスクを表面から剥がすのに通常必要な力よりも強いという
意味で、粘着性を持っている。すなわち、マスクは、付着工程の間に表面を封止
するのに使用することができ、次に、マスクの一部を持ち上げることによって剥
がすことができ、これによってマスク全体が表面から引き剥がされて、マスクは
再使用可能となる。これは、フォトレジスト・マスクなどのリソグラフィックに
製作されたマスクとは区別されるものである。本発明の粘着性マスクの使用は、
表面のマスクの形成物を、チャネル３２を画定する部分の質を表面で低下させる
ことなく（リソグラフィックに製作されたマスクの製作時に質が低下するように
）、マスクすることを可能にする。次に、カソード４６（たとえば、アルミニウ
ム）は、ピクセル４４ならびにピクセル４４によって被覆されていない穴伝達材
料３６の頂部表面４２の被覆部分を被覆して囲むように、デバイスの頂部で蒸発
させられる。電気回路４８（カソード４６とアノード３８との電気的連通におけ
る電源５０を含む）を介して、カソード４６とアノード３８との間に電位を掛け
ることは、ピクセル４４から発するエレクトロルミネセンス５２を作り出すこと
になる。
【００３９】 図５を参照すると、本発明に従って使用できる、多層ピクセル化エレクトロル
ミネセンス構造を形成する１つの技術が概略的に示されている。この技術に使用
される図示したマスクは、表面をパターニングするのに使用できる１つのパター
ンだけを表している。異なった大きさ、形状、およびチャネル間の間隔を含む他
のパターンを使用することができる。この技術は、表面の一部をマスクで遮蔽し
、遮蔽されていない部分にエージェントを塗布することを含む、本発明の方法を
利用している。第１のマスク３０は、穴伝達材料３６の頂部表面４２と同じ形状
になるように接触させられる。次に、第２のマスク３００がマスク３０の上に置
かれ、第１および第２のマスクがマスキング・システムを画定する。マスク３０
０は、マスク３０のチャネル３２よりも大きい複数のチャネル３０２を含む。マ
スク３００は、マスク３０のチャネル３２のいくつかがマスク３００によって遮
蔽され、一方、チャネル３２の残りは遮蔽されないままであるように、マスク３
０の上に置かれる。特に、マスク３００は、チャネル３２の他の直線配列を遮蔽
しながら、マスク３０のチャネル３２の直線配列が露出されることを可能にする
、一連の直線チャネル３０２（ページ内におよびページから外に延伸するエロン
ゲート・チャネル）を含む。図示したように、マスク３００は、マスク３０のチ
ャネル３２の線３本おきに整列されている。それと共に、マスク３０および３０
０によって画定されたマスキング・システムは、表面４２の第１の部分を遮蔽す
る。次に、表面４２の第２の部分にピクセルの直線配列を製作するために、エミ
ッタ４４は、遮蔽されないままであるチャネル３２を介して蒸発させられる。マ
スク３０は次に置き換えられ、すなわち、表面に対して再方向付けされて、異な
ったセットのチャネル３２を遮蔽する。特に、マスク３００は、チャネル３２の
隣接する直線配列を遮蔽しながら、前記の工程で遮蔽されないままになったチャ
ネル３２を遮蔽するように、除去され、再整列され、再封止される。第２のエミ
ッタ４５の第２の蒸発工程は、表面４２の第１の部分（元々遮蔽されていた）の
一部で、異なった色のエミッタのピクセルの線を作製する。この工程は反復でき
、チャネル３２の残りの直線アレイを第３のエミッタ４７に露出する。最後に、
マスク３００と３０の両方が置き換えられて（除去されて）、ピクセル４４の直
線配列、ピクセル４４の配列の次のピクセル４５の直線配列、および直線配列４
４と４５との間のピクセル４７の直線配列を残す。エミッタ・ピクセル４５が赤
い光を発し、エミッタ・ピクセル４４が緑の光を発し、エミッタ・ピクセル４７
が青い光を発する場合には、電気回路４８を介して、カソード４６（ピクセル４
４、４５および４７の上に付着）とアノード３８との間に電位が掛けられたとき
に、赤、緑、および青の光がそれぞれ放射される。
【００４０】 図６は、図５の技術を平面図で示している。図６のマスク３０は、図５の異な
ったピクセル配列４４、４５および４７に対応する、チャネル（穴）３２の直線
配列５２、５４および５６を含む。マスク３００は、長い開口（チャネル）３０
２を含むスリット・マスクであり、チャネル３０２が、チャネル３２の直線配列
５２および５６を遮蔽しながら、マスク３０のチャネル３２の直線配列５６を遮
蔽されないままにするように、マスク３０の上に配置されている。マスク３０は
穴伝達材料３６（図示せず）の頂部表面４２に対して封止され、マスク３００は
配列５４のチャネル３２における第１のエミッタ材料４４の付着後に、マスク３
０に対して封止する。次に、マスク３００は、アレイ５２および５４を遮蔽する
ようにマスク３０に対して封止しながら、チャネル３２の配列５４を露出するよ
うに置き換えられる。次に、第２のエミッタ材料４５は配列５６のチャネルに付
着され、マスク３００は、配列５４および５６を遮蔽しながら配列５２を露出す
るように置き換えられ、第３のエミッタ材料４７は配列５２のチャネル３２に付
着される。次に、両方のマスクが置き換えられる（除去される）。図５および図
６に示した技術は、約２００ミクロンの解像度ではステレオスコープの下で手で
実行することができ、更に高い解像度では、容易に入手可能であって、当業者に
よって使用可能な種類の回転・整列段階装置を使用して実行できる。
【００４１】 図７は、図５および図６に示した技術に類似した技術を示しており、多数のマ
スクを含むマスキング・システムが使用され、個々のマスクは基板表面に対して
再方向付けされることによってではなく、付着工程間で除去されることによって
置き換えられている。図７の配置は、基板７２の表面７０の上での、様々な材料
の選択的付着を含む。マスク３０、３００および３１０が、表面７０上にこの順
番で積み重ねられている。マスク３０は、複数のチャネル３２を含み、マスク３
００は複数のチャネル３０２を含み、マスク３１０は複数のチャネル３１２を含
む。これらのマスクは、ある場合には、３つ全てのマスクのチャネルが互いに通
じ、他の場合には、２つのマスクのみのチャネルが互いに通じ、他の場合には、
１つのマスクのチャネルが他の何れのマスクのチャネルとも通じなくなるように
、互いに通じている。図示したように、これは、マスク３０の３つおきのチャネ
ル３２がチャネル３０２および３１２と通じ、３つおきのチャネル３２が３０２
のみと通じ、３つおきのチャネル３２が他のどのチャネルとも通じていない配置
につながる。表面７０の第１の部分を遮蔽するために、表面７０でこのようにマ
スクを配置することに続いて、表面は、表面７０の第２の部分で第１のエージェ
ント３１４の付着を可能にする条件下に露出される。エージェント３１４は、マ
スク３０、３００および３１０それぞれのチャネル３２、３０２および３１２が
整列している領域でのみ付着される。最上部のマスク３１０の除去に続いて、表
面７０の第１の部分の一部、すなわち、チャネル３２および３０２が整列してい
たが、マスク３１０のあらゆるチャネル３１２とは整列していなかった領域が、
ここで更なる付着のために露出される。適切な条件下への表面の露出は、エージ
ェント３１４の上へのエージェント３１６の付着（エージェント３１６がエージ
ェント３１４の上に付着できるという条件の下で）、ならびに、チャネル３０２
および３２が整列していたがマスク３１０によって遮蔽されていた領域での付着
につながる。マスク３００の除去に続いて、マスク３００または３１０の何れか
のチャネルと通じていた、マスク３０のチャネル３２と通じている表面７０の第
１の部分の付加的な領域は、適当な条件下への露出の下でエージェント３１８の
付着を施されれる。エージェント３１８もエージェント３１４および３１６の上
に付着され、そこでこれらのエージェントは、かかる付着のために適切な条件下
で露出される。この技術は、異なったエージェント３１４、３１６および３１８
を上向きに露出することが望ましい場合には、用途があり得る。これが望ましい
場合には、図７または図５および図６の何れかに図示された技術を使用すること
ができる。また、図７の技術は、当業者には明らかになるように、電子的または
他の目的で多層構造を有することが望ましい場合に有用である。
【００４２】 マスク３０は、チャネル３２と通じていない表面の部分を、エージェントから
遮蔽するために使用される。本明細書中で説明している実施形態の全てにおいて
、マスク３０を表面（材料３６の表面４２など）に近接して置くことにより、遮
蔽が達成できる。この文脈における「近接して」という語は接触を定義すること
ができるか、エージェントのソースとエージェントがパターニングされる表面と
の間でのマスクの配置を定義することができる。マスク３０は、望ましくパター
ニングされた表面と接触させられることが好ましく、パターニングされる製品の
表面と一致して接触させられ得るように、パターニングされる製品の表面と接触
させられるマスク３０の表面が柔軟であることが本発明の特徴である。この文脈
における「一致して接触」とは、チャネル３２以外のマスク３０の部分と、パタ
ーニングされる製品の表面との間のほぼ連続的な接触を定義することを意味して
いる。これは、たとえば、それぞれがマスクされる表面と接触できるが、一致し
て表面に接触するには十分に柔軟ではない、金属スクリーンまたは固体重合体な
どからは区別されることになる。特に好適な実施形態においては、マスク３０の
表面は、パターニングされる製品の表面に対して封止する。この文脈における「
封止」とは、マスクが表面と封止的に係合しており、流体がマスクされた表面に
塗布されているときに、流体がパターニングされるマスクまたは表面の質を低下
（この場合に、流体はマスクおよび／または表面の質の低下のために、マスクの
下を通過できる）させない限りは、流体が、マスクのチャネル３２と通じている
マスクされた表面の部分のみと接触することを許容されおり、流体はマスクの下
を通らず、マスクの固体部分によって覆われた製品表面の遮蔽された部分に接触
しないことを意味する。この文脈における「スケーリング」は、表面と形状を同
じにして接触させられることがあるが、表面に対して封止できない他の固いか柔
軟なマスクの走査からは区別されることになる。
【００４３】 マスクされる表面と接触させられるマスク３０の表面は、柔軟で重合体的であ
ることが好ましく、マスク３０全体は、柔軟で重合体的であることが好ましい。
特に好適な実施形態においては、製品の表面をマスクするのに使用されるマスク
３０の表面はエラストマ状であり、これは、マスクが、マスクされる製品を容易
に封止することを可能にし、また、特に好適な実施形態においては、マスク３０
全体がエラストマ状である。本明細書中で使用されているように、「エラストマ
状」とは、弾性重合体を定義している。マスク３０が全体的に柔軟かエラストマ
状であるときには、平坦でない表面のマスキングは促進される。「平坦でない」
とは、湾曲した平面を含む。本発明のマスクは、比較的小さい半径の湾曲を有す
る表面と、容易に同じ形状を取ることができる。たとえば、本発明のマスクは、
凹面および凸面の両方などの、正負両方の半径の湾曲を有する表面上でエージェ
ントをパターニングするのに使用することができる。本発明のマスクは、円筒形
の基板の内部および外部でエージェントをパターニングするのに使用されてきた
。
【００４４】 製品３０は、本願と同時係属中の、Kumar, et al.によって共に所有する、
「Formation of Microstamped Patterns on Surfaces and Derivative Article
s」という名称の、１９９６年４月３０日発行の、米国特許第５，５１２，１３
１号において説明され、１９９６年６月２６日に公開された、「Mcrocontact Pr
inting on Surfaces and Derivative Articles」という名称の、Whitesides, et
al.の国際特許出願第ＷＯ９６／２９６２９号において説明されているエラスト
マから製造できる。これらの特許および特許出願は、参照することにより本明細
書に含めた。製品３０を製造するための１つの有用な技術は、Kumar et al.によ
って説明されているように、パターン上にエラストマ前駆物質を単に注ぐことに
よるのではなく、マスターにエラストマをスピンコートする（図１を参照して上
記で説明したように）ことを含む。これは、マスクにチャネルを製作する、マス
ターの表面のフィーチャの高さよりも薄い画定された厚さの層の塗布さえも可能
にする。
【００４５】 本発明のエラストマ状の表面およびマスクは、所望の場合にエラストマが封止
を提供することができる限り、好ましくは約３０から約７０のショアＡの堅さ有
するべきである。例示的エラストマは、参照することにより本明細書に含めた、
米国特許第５，９６１，０１８号（Kelly et al.、１９９５年１２月１５日出願
）に開示されている。
【００４６】 本発明のマスク３０を使用してマスクしパターニングできる基板は、重合体、
金属、セラミック、酸化物などを含む基本的にあらゆる材料にすることができる
。シリコンおよび二酸化シリコンは、マスク３０を使用してパターニングするこ
とができる。
【００４７】 非常に多様なエージェントの何れも、マスク３０によって遮蔽されずに残され
た（チャネル３２と通じて）表面の製品の部分に塗布できる。これらの多くは、
「ドライな」工程であり、その他は「ウェットな」化学工程を含む。エージェン
トは、化学蒸着製品の前駆物質にすることができる。すなわち、製品はマスク３
０を使用してマスクすることができ、エージェントを画定する製品が、チャネル
３２と通じている遮蔽されていない部分に付着される化学蒸着条件下に露出する
ことができる。他の「ドライな」工程は、金属、金属酸化物およびセラミックの
、反応性イオンエッチング、熱または電子ビーム蒸着、またはスパッタリングを
含む。「ウェットな」電気化学付着または無電解付着などの金属付着は、電気化
学または無電解めっき槽を画定する流体前駆物質から実行することができる。遮
蔽されていない部分で熱硬化性重合体を形成するように反応できる流体含有種、
あるいは光分解、伝達性または放射性熱、遊離基重合化などを介して、遮蔽され
ていない部分で重合化できる流体前駆物質などの、前重合体流体前駆物資を使用
できる。また、遮蔽されていない部分を固体化ことを許容されている、比較的低
融点の溶融した状態の重合体を塗布でき、それにマスクの除去が続く。重合化の
これらの形態および他の形態は、当業者には知られており、不要な実験なしに本
発明の技術を適用できる。陽イオン性、陰イオン性、共重合化、連鎖共重合化、
交差結合などを含む全ての種類の重合化を採用でき、流体前駆物質から形成可能
な基本的にあらゆる種類の重合体または共重合体を、本発明に従ってパターニン
グできる。適している例示的で非限定的な重合体のリストは、ポリウレタン、ポ
リアミド、ポリカーボネート、ポリアセチレンおよびポリジアセチレン、ポリフ
ォスファゼン、ポリシロキサン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリエーテル
、ポリ（エーテル・ケトン）、ポリ（酸化アルキレン）、ポリ（エチレン・テレ
フタレート）、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリスチレン、および派生物な
らびにブロック、任意、放射状、線形、またはテレブロック共重合体、蛋白質含
有物質および／または上記の混合物などの交差結合可能な材料を含む。基板表面
からのマスク３０の除去時に、構造的一体性を維持するのに十分、寸法的に安定
している場合には、ゲルが適している。また、単量体アルキルアクリル塩酸、ア
クリルメタクリル塩酸、アルファ−メタルスチレン、塩化ビニールおよび他のハ
ロゲン含有単量体、マレイン無水物、アクリル酸、アクリロニトリル、特に、メ
チルメタクリル塩酸、イミド、カーボネート、六価フッ素イソプロピルメタクリ
ル塩酸、アクリロニトリル、ブロモフェニルアクリル塩酸またはブロモフェニル
メタクリル塩酸などから形成される、重合体も適している。単量体は単独で使用
でき、異なった単量体の混合物も、同重合体および共重合体を形成するために使
用できる。非線形および強誘重合体が有利になり得る。選択した特定の重合体、
共重合体、混合、またはゲルは本発明に必須のものではなく、当業者は、特定の
材料を、非常に多様なアプリケーションの何れかに合わせて適合できる。
【００４８】 それぞれ参照することにより本明細書に含めた、以下の記事において説明され
たものを含む、多様な有機エレクトロルミネセンス材料を使用できる。Renak, e
t al.、「Microlithographic Process for Patterning Conjugated Emissive Pl
oymers」、Adv. Mater.、１９９７年９月５日、３９２〜３９４ページ、Yam、「
Plastics Get Wired」、Scientific American、１９９５年７月、８３〜８７ペ
ージ、Kijima et al.、「RGB Luminescence from Pasive-Matrix Organic LED's
」、IEEE Transactions on Electron Devices,44,8、１９９７年８月、Shen, et
al.、「Three-Color Tunable, Organic Light-Emitting Devices」、Science 6
、１９９７年６月２７日、Burrows, et al.、「Achieving Full-Color Organic
Light-Emitting Devices for Lightweight Flat-Panel Displays」、IEEE Trans
actions on Electron Devices, 44. 8、１９９２年８月。
【００４９】 一実施形態によれば、蛋白質などの混合された生物学的に活性なエージェント
を含む、重合化可能または交差結合可能な種（任意選択的に、流体キャリアにお
いて）は、説明した技術によって基板表面上にパターンを形成ようにすることが
できる。たとえば、カルボキシル化されたＤｅｘｔｒａｎTMは、混合蛋白質を含
み、チャネル３２に導入され、硬化され得る。ＤｅｘｔｒａｎTMが混合された生
物学的に活性なエージェントを含む場合には、製品は、生化学エージェントの生
物学的結合パートナー、およびたとえば回折を介して、または以下で更に完全に
説明している導波路核の間における連結の変化を介して検出された、あらゆる生
化学的結合または他の相互作用を含むと疑われる媒体に露出することができる。
もう１つの実施形態によれば、重合化可能か交差結合可能な種などの種は、完全
に表面を被覆することができ、マスク３０は表面に隣接して置くことができ、生
物学的エージェントは、チャネル３２に導入して、重合化可能または交差結合可
能な種との混合することを許容することができ、マスク３０の除去以前またはそ
れに続いて、表面の上の種を重合化または交差結合できる。このようにして、中
で複合化した生物学的エージェントのパターンを有する表面が生成されて、表面
の光の屈折または回折の変化を介して、生物学的エージェントの生物学的結合パ
ートナー用のセンサとしての役割を果たすことができる。
【００５０】 本発明の一実施形態によれば、パターニングされた製品は、チャネル３２に導
入される流体前駆物質を形成するために、流体キャリアににおいて分解または分
散されるマスク３０を使用して製作され、流体キャリアまたは溶液はそこで分散
する（たとえば、金型チャネルからの蒸発および／または基板またはマスク２０
への吸収を介して除去される）。更にもう１つの実施形態によれば、選択したパ
ターニングされた構造は、塩またはセラミックなどの無機構造である。流体前駆
物質に溶解する塩は、チャネル３２内に導入される流体前駆物質を定める溶液と
して作製することができ、蒸発、吸収、あるいは周辺環境に対する他の物理的ま
たは化学的変化を介した溶液の除去によって、パターニングされた塩構造として
沈殿させることができる。無機塩またはセラミックは、流体キャリアにおいて懸
濁として搬送し、チャネル３２に流れ込ませ、沈殿または付着させることができ
る。厚膜シルクスクリーン技術に従ってペーストから一般的に付着される金属な
どの金属は、ペーストが十分に流体である場合には、チャネル３２によって画定
された基板表面の領域に塗布することができ、あるいは、ペーストおよび／また
は金属は、流体前駆物質内の懸濁またはゾルとして流体内で搬送することができ
る。当業者は、本発明の技術に従って非常に多様な不導電性、半導電性および導
電性の構造を、基板表面付近でパターニングできることを認識するであろう。材
料を沈殿させることができる溶液や、流体キャリアを分散や蒸発によって除去す
ることができる懸濁などの無機材料の流体前駆物質は、ＴｉＯ2、ＴｉＯ2／Ｓｉ
Ｏ2、ＺｎＯ、Ｎｂ2Ｏ5、Ｓｉ3Ｎ4、Ｔａ2Ｏ5、ＨｆＯ2、ＺｒＯ2などの材料か
ら、導波路などの構造を形成するのに使用できる。それぞれ参照することにより
本明細書に含めた、米国特許第５，００９，４８３号、第５，３６９，７７２号
および第５，００９，４８３号は、多数の適した前駆物質や導波路材料を説明し
ている。ダイ・ドープされた流体前駆物質を使用することができ、多くの状況に
おいて有利である。
【００５１】 もう１つの流体前駆物質はゾル・ゲル前駆物質にすることができ、当業者に知
られているゾル・ゲル技術は、本発明に従って、パターン内に固体構造を製作す
るのに使用できる。多様な種を形成するための、強誘電体材料および電光材料、
ならびに多様な前駆物質のゾル・ゲル処理は当業者によく知られており、本発明
によって適用し利用することができる。たとえば、ＰｂＳｃＴａＯ3、（Ｐｂ、
Ｌａ）ＴｉＯ3（ＰＬＴ）、ＬｉＮｂＯ3、ＫＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3、二リン酸塩
カリウム、酸リン酸塩カリウム、ＰｂＭｏＯ4、ＴｅＯ2、Ｔａ2Ｏ5ＢａＴｉＯ3
、ＢＢＯクリスタル、Ｂａ1-NＳｒNＮＴｉＯ3、Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3、ＳｒＴ
ｉＯ5、ビスマスストロンチウムタンタル酸塩などの材料である。本発明の流体
前駆物質を定めることができるゾル・ゲル前駆物質の他の例は、アルミニウム、
ホウ素、リン、チタニウム、ジルコニウム、ナトリウムなどの酸化物を含有する
ケイ酸塩ガラスまたはセラミックなどの、少なくとも１つの酸化物を含有する多
構成要素ガラスまたはセラミックの前駆物質を含む。使用に適した他のゾル・ゲ
ル前駆物質は、シリコン酸化カーバイドまたはＯＲＭＯＣＥＲの前駆物質などの
、混合材料または有機的に変更されたセラミックの前駆物質である。使用に適し
た他のゾル・ゲル前駆物質は、それぞれ参照することにより本明細書に含めた、
Brinke and Scherer、 Sol-Gel Science、 Academic Press, San Diego、１９９
０年、Dislich、Transformation of Organometallics into Common and Exotic
Materials、Nijhof, Dordrecht、１９９８年、１４１巻、Pani, et al.、J.Ａm.
Ceram. Assoc.、１９９４年、77. 1242、Ramamurthi, et al.、Mat. Res. Soc.
Symp. Proc.、１９９２年、271, 351、Peiying, et al.、Sensors and Actuato
rs、１９９５年、A49, 187、Rao、J. Electrochem. Soc.、１９９６年、143, 18
9、Li, et al.、Solar Energy Materials and Solar Cells、１９９５年、39, 1
79において説明されている。ゾル・ゲル前駆物質が使用されている場合には、加
水分解またはポリコンデンセーションの反応が生じ、これは２段階の反応である
ことが好ましい。本明細書で説明している実施例は、この反応によって形成され
るグラス内の主たる構成要素としてテトラメチルオソリシリケートを使用してい
る。他のアルコキシドも同様に反応する。ゾル・ゲル前駆物質は、ガラスの混合
物または化合物の混合物であるガラスを含む。これらの構造は、チャネル３２に
よって画定されるパターンに対応するあらゆるパターンに付着することができ、
本明細書中で説明しているように、広い範囲を通る寸法を含むことができる。更
にもう１つの実施形態によれば、生物学的に活性なエージェントは、流体前駆物
質として流体キャリアにおいて分解されるか懸濁されることがあり、マスク３０
でマスクされた表面の部分に隣接するチャネル３２導入され、マスクの除去前あ
るいはそれに続いて、チャネル３２と通ずる基板表面の領域に近接する生化学相
互作用に関与することを許容される。たとえば、生化学エージェントは、基板表
面が固定されたアビジンを含む間に、ビオチン・リンカを含むことができ、この
ようにして、生化学相互作用は、チャネル３２と通ずる基板表面の領域で発生す
ることを許容されて、それらの領域で基板表面に生化学エージェントを結合する
。生化学エージェントは、他の技術によって基板表面の固定された近接領域であ
ってもよい。たとえば、基板表面が疎水機能性を示している場合には、蛋白質な
どの生物学的エージェントは、チャネル３２と通ずる基板表面の領域で非共有原
子的に固定することができる。疎水性相互作用を介して、基板表面で固定された
蛋白質または他の生化学エージェントの方向づけを制御するために、疎水性薬品
の半族を、その活性な場所から離れたエージェントの領域で、生化学エージェン
トに結合することができる。このようにして、エージェントは疎水的に表面に結
合することができ、表面から離れてその生化学的に活性な領域の露出を維持する
ことができる。当業者は、生化学エージェントが本明細書において説明している
技術と共に使用することに適しているかどうかを判断するために、簡単な試験を
行うことができる。対象の種に用いる生化学エージェントの候補の結合定数は、
標準のＥＬＩＳＡ技術を使用して決定することができる。次に、候補の生化学エ
ージェントは、多様な表面で疎水的に固定することができ（または、本明細書で
説明している他のあらゆる方法で、または、たとえば、キレート化エージェント
によって表面に固定された金属イオンに結合されたポリアミノ酸タグを介するな
ど、当業者に知られている方法で固定化され、次に、エージェントが対象の種に
生物学的に結合する能力を保持指定いるか、または変成されていて結合できない
か同化を判断するために試験を行うことができる（この例示的試験は、本来の形
態のみで、対象の種を結合するが、変成されたときには対象の種を結合しない生
化学エージェントに関連して、特に有用である）。
【００５２】 生化学的な認識は、基板表面に望ましくパターニングされた特定の生化学エー
ジェントの固定において利用できる。たとえば、第１のエージェントは、基板表
面（チャネル３２と通じている）の領域で固定することができ（たとえば、疎水
性結合を使用して）、第２のエージェント（第１のエージェントの生物学的な結
合パートナーである）は、それらの領域以外の領域で固定することができる（た
とえば、図５〜図７に示した技術を介して）。パートナーが関係する生化学的認
識は、マスク３０を介して、それらの領域で固定された他の生化学エージェント
を使用して、基板表面の領域で生物学的エージェントを捉えるために利用できる
。抗体／抗原、抗体／付着体、酵素／基質、酵素／反応抑制剤、酵素／共同因子
、ビオチン／アビジン、結合蛋白質／基質、キャリア蛋白質／基質、レクチン／
炭水化物、受容器官／ホルモン、受容器官／実効器、核酸の補足的糸条体、抑圧
体／誘導体などのパートナーが関係する生化学的認識は、この技術と関連して利
用できる。当業者は、たとえば、共に上記で参照した、同時係属中で、共通の権
利者の、Kumar, et al.の米国特許第５，５１２，１３１号および国際特許出願
公開第ＷＯ９６／２９６２９において開示されているように、パターンの基板表
面の所定の部分での、かかる生化学的に活性なエージェントの配置に関して、様
々な用途を認識するであろう。
【００５３】 更にもう１つの実施形態によれば、遮蔽されておらず、チャネル３２と通じて
いない表面の部分でエージェントを形成するために、マスク３０のチャネル３２
を介して表面に塗布される流体前駆物質は、共に参照することにより本明細書に
含めた、「Microcontact Printing of Catalytic Colloids」という名称の、Hid
ber, et al.の、同時継続中で共通の権利者の米国特許出願第０８／６１６，６
９２号、およびそれに対応する国際特許出願公開第ＷＯ９７／３４０２５号にお
いて説明されているように、活性化エージェントである、懸濁されているか溶解
されている化学的に活性なエージェントを含む。流体キャリアがこの実施形態お
よび他の実施形態に使用されると、基板表面に近接して固定された種または製品
の一部を形成することができるか、たとえば、蒸発または吸収を介してマスクま
たは基板表面に分散することができ、その種を表面に固定された流体キャリアに
含まれたままにする。本発明に従って表面にパターニングできる、化学的に活性
なエージェントの非限定的なリストは、また、基板表面を金属めっきを受け易く
することができる、Ｌａndo（米国特許第３，８７３，３５９号、第３，８７３
，３６０号、第３，９００，６１４号）によって説明されたエージェントと、細
かく分散された金属粒子などの触媒活性化エージェントと、有機化学、無機化学
および電気化学などにおける貴重な同質および異質な触媒としてよく知られてい
る、従来の金属粉、基板固定金属クラスタまたは多金属クラスタなどのクラスタ
とを含む。Hidber, et al.の出願を参照すると、かかるエージェントは、化学反
応（金属付着反応）を有効にできる形態で、本発明のマスクのチャネルを介して
表面の遮蔽されていない部分に塗布することができ、所望の化学反応に加わるの
に十分な接着度と時間で表面に固定することができるエージェントを含む。一実
施形態においては、化学的に活性なエージェントは、マスクを表面の位置におい
て、所望の化学反応に加わることができる。もう１つの実施形態においては、化
学的な活性化を、マスクを使用して所望の領域の表面に付着することができ、そ
れに続いて、マスクの除去を行い、続いて化学的に活性なエージェントが関係す
る第２のステップを行う。たとえば、触媒はマスク３０を使用して所望の領域に
付着することができ、マスク３０は除去でき、表面の触媒的に活性な領域（チャ
ネル３２があった場所）は、選択的に、それらの領域で金属付着を促進すること
ができる。このように、本発明の一実施形態に従って提供される１つの分類の活
性化エージェントは、本発明の活性化エージェントが、表面に移動されるときに
金属めっきまたは触媒作用などの反応を有効にするのに適した形態であるという
点で、たとえば、Lando（米国特許出願第３，８７３，３５９号、第３，８７３
，３６０号、第３，９００，６１４号）によって開示されてるような、スタンプ
などのアプリケータで塗布される先行技術のエージェントとは区別される。好適
な実施形態によれば、参照した先行技術の方法において必要とされた、前駆物質
を適切なエージェントに変換するための表面での更なる化学反応は必要ではない
。意図している金属付着反応は、付着に関係する電気化学ポテンシャルの低下に
より部分的に促進される、金属を生成するための金属陽イオンの削減が一般的に
関係する、電気化学付着および無電解付着を含む。
【００５４】 基板固定金属クラスタまたは多金属クラスタを含む、従来の金属粉などの、細
かく分散された金属粒子およびクラスタである活性化エージェントが、本発明に
従った活性化エージェントとしての使用に適しており、有機、無機および電気化
学における貴重な異質および同質な触媒としてよく知られている。例示的な活性
化エージェントは、同期表群Ｉｂ、ＩＩｂ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩ、ＶＩＩｂ
、ＶＩＩＩ、ランタンド元素、およびアクチンド元素の１つまたは複数の金属、
好適には、銅および銅よりも貴なあらゆる金属、特にＰｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔお
よびＣｕを含む。基板固定ルテニウム活性化エージェントまたはバイメタルの活
性エージェント（たとえば、Ｒｕ／Ｓｎ）を有する、シクロヘキサンを形成する
ためのベンゼンの部分的水素添加におけるような、たとえば、水素添加オレフィ
ンまたは芳香族において有効な触媒などの、水素添加触媒を意図している。ジル
コニウムおよびチタニウム触媒は、とりわけ、エチレンなどのオレフィンの重合
化などの、重合化を触媒する本発明における使用に適しており、これらが本発明
の一部を形成することを意図している。触媒活性化エージェントの他の例は、た
とえば、スチルベンを形成するための、ブロモベンゼンおよびスチレンのＰｄ触
媒反応におけるような、Ｈｅｃｋ反応において使用される触媒を含む。異質な触
媒である活性化エージェントは、燃料電池（特に、基板固定ＰｔおよびＰｔ／Ｒ
ｕクラスタにおける）電気触媒としても有用である。本発明によって生成される
活性化エージェントは、たとえばＨ2Ｏに溶解可能なベタイン安定Ｐｄクラスタ
などの、二相システム（たとえば、Ｈ2Ｏ／トルエン）において使用される触媒
のような、同質な触媒にすることができる。重合体に埋め込まれた活性化エージ
ェントは、電子、光学、および磁気アプリケーション用の材料を作製するのに使
用することができる。適切な埋め込み重合体は、ポリ−ｐ−フェニレン−ビニレ
ン、ポリメチルメタクリル酸塩、ポリシランおよびポリスチレンなどの有機重合
体、またはゼオライト、ケイ酸塩および金属酸化物などの無機重合体を含む。よ
く知られたゾル・ゲル工程は、金属クラスタを活性エージェントとして、アモル
ファス金属酸化材料（たとえば、ＳｉＯ2）に組み込むのに使用できる。
【００５５】 活性化エージェントである溶解可能な金属クラスタは、たとえばＨＯＰＧ（高
度に指向性の高温加熱グラファイト）などの、光学および電子光学におけるアプ
リケーション用の貴な材料を生成するために表面付着することもできる。
【００５６】 本発明のこの実施形態に従った活性化エージェントとして特に好適なのは、コ
ロイド性の活性化エージェントである。適切なコロイド形成種およびコロイドは
、上記で参照したHidber, et al.、および、参照することにより本明細書に含め
た、１９９５年９月２０日公開の、Reetz, et al.による欧州特許公開第６７２
７６５号において説明されている。
【００５７】 本発明の更にもう１つの実施形態によれば、上記のように、流体キャリアにお
ける個々の微粒子からなる種の懸濁を、チャネル３２に導入することができ、続
いて、分散を介して流体キャリアの除去を行う。個々の微粒子からなる種は、た
とえば、細かく研磨した重合体材料、セラミック材料、または結晶体からなる材
料などの、上記の有機材料、無機材料または重合材料とすることができ、あるい
は、マイクロスフィアの形状にすることができる。基板表面に所定のパターンで
マイクロスフィアを塗布することは、いくつかの刊行物に記載された現状技術に
照らして、本発明の開示を読めば、当業者には明らかになる様々な目的に役立ち
得る。参照することにより本明細書に含めた、「Thin-Film Micropatterning Us
ing Polymer Microspheres」と題する、Chem. Mater., 6,156-159 (1994)掲載の
Lenzmann, et al.による記事は、ガラス基板に付着された単分散ポリスチレン・
マイクロスフィアを密に詰めた単層の形成を説明している。このマイクロスフィ
アは、真空での熱蒸発により、薄膜としての基板上の硫化亜鉛付着のためのマス
クとしての役割を果たす。マスク（マイクロスフィア）は、蒸着の後に基板表面
から除去されて、表面を硫化亜鉛のフィーチャが、密に詰められたスフィアの隙
間にある空間に入った状態にする。直径２ミクロンのスフィアについては、結果
として得られるパターンの格子間隔は、個々の三角錐の頂点を有して、約９００
ナノメートルである。本発明によれば、流体キャリアにおける重合体マイクロス
フィアの特定の集積は、チャネル３２に導入され流体キャリアの蒸発が続くとき
に、チャネル３２と通ずる基板表面の領域で選択的にパターニングされたマイク
ロスフィアに帰結する、不要な実験なしに選択できる。
【００５８】 本発明のマスクを定める材料は、付着の間にマスクが悪影響を受けないように
、表面のマスクされていない部分に塗布されるエージェント、またはエージェン
トの流体キャリアと共に選択すべきである。たとえば、ほとんどの実施形態にお
いて、マスクのチャネルのサイズは付着の間に変化しないことが望ましい。この
場合に、マスクの材料を隆起させない付着材料または流体キャリアを選択するこ
とが有利である。
【００５９】 次に、本発明のマスクのチャネルと通ずる製品の表面の露出された領域への、
エージェントの塗布を容易にできる技術を説明する。この技術は、マスクのチャ
ネルが非常に小さい状態など、工程が非常に困難か不可能である場合や、表面の
領域で、チャネルへの注入が困難である流体からチャネルで通じている領域に、
エージェントを塗布することが望ましい場合に、工程を実現可能にする。たとえ
ば、単一の分子、または非常に少ない数の分子を調査するために、少量の流体を
分離して操作することが望ましい場合に、この技術は有用である。この技術は、
マスクのチャネルと通ずる基板表面の個別の分離した領域に、平均（チャネルご
との分子の平均数）約１ｘ１０5個未満の分子、あるいは約１ｘ１０4個未満また
は１０００個未満の分子、あるいは１００個の分子を、あるいは１０個の分子、
あるいは領域当たり平均１個の分子でさえ、置くことに使用できる。マスクのチ
ャネルによって画定された「マイクロウェル」の容積と、製品の表面でチャネル
と通ずる部分とが容易に決定でき、かかるチャネル内に導入される流体内の分子
の集積を知ることができるので、これは容易に達成できる。たとえば、１ナノモ
ル濃度の溶液で満たされた１フェムトリットルの容器は、平均１個の分子を含む
ことが知られている。化学反応における少量の材料の使用は、それらの危険と環
境への影響を制限し、本発明は、基板表面の所望の領域に少量の分子を置くこと
を容易にする。
【００６０】 本発明は、特に良好なエッジ解像度で、マスキング・システムの１つまたは複
数のチャネルと通ずる領域の表面での、エージェントまたはエージェントの製品
の形成を選択的に可能にする。以下に挙げた好適なエッジ解像度は、たとえば、
フィーチャ・サイズ（チャネル・サイズ）、チャネル間隔などの、本発明の他の
態様と組み合わせて達成できる。特に、５００ナノメートルよりもよいエッジ解
像度を達成でき、更に好適には３００ナノメートルよりもよく、更に好適には２
００ナノメートルよりもよく、また更に好適には１００ナノメートルよりもよい
エッジ解像度を達成できる。この文脈における「エッジ解像度」とは、本発明の
マスキング・システムを使用して表面に形成され、続いてマスキング・システム
の除去を行うエージェントのエッジであって、エージェントはチャネルの形状に
おいて表面に残るエージェントのエッジが、エージェントを生成するのに使用さ
れるチャネルのエッジから、約５００ナノメートルまたは更に好適な値だけ逸れ
ることを意味する。すなわち、製品の表面でエージェントを形成するために、正
方形のチャネルを使用する場合に、正方形のエージェントの辺は、約５００ナノ
メートル以下または更に好適な範囲だけ完全な線から逸れる。マスキング・シス
テムにおいて完全に円形のチャネルを使用する場合には、その結果得られる円形
のエージェントは、エージェントの円の周囲は、約５００ナノメートルまたは更
に好適な範囲だけ完全な円から逸れている基板の表面に付着される。もちろん、
全てのチャネルが完全に正方形、円形、または他の特別な幾何形状になる訳では
なく、様々な目的のために様々な形状となるであろう。かかるチャネルを用いて
生成されるエージェントのエッジ解像度は、チャネルによって画定された形状か
らの逸脱を定める。
【００６１】 チャネルを満たす１つの工程は、チャネルと基板表面との界面自由エネルギー
の相違と、それによって画定されるマイクロウェルを好適に満たす流体（Jackma
n, et al., Anal. Chem. 1998, 70, 2280-7）を利用する「不連続的な水分除去
」を含む。この技術においては、流体は、重力により、または大量の溶液からマ
イクロウェルの配列を引くことにより、マスク・チャネルおよび基板表面によっ
て画定されたマイクロウェルの配列から排出することが可能になる。適切な流体
／マスク／基板表面の組み合わせを選択すると、流体が材料の表面の水分を除去
するときに、ほぼ等しい量の流体で満たされたままになる。図８は、不連続的な
水分除去の略図である。この技術においては、マスク３０のチャネル３２の内部
表面と、チャネルと通ずる基板８２の表面の部分とによってそれぞれ画定される
マイクロウェル８０は、基板／マスク・アセンブリが、流体８４を含む容器から
垂直方向に、上方に引かれるときに、流体８４で満たされる。図８に概略的に示
した技術は、３つの基準が満たされたときに成功する。第１に、マイクロウェル
を満たす流体は、マスクを画定する材料（多数の非極性有機流体、たとえば、付
着体、トルエン、塩化メチレン、アセトン、および他の膨張ＰＤＭＳ）を膨張さ
せるべきではない。第２に、流体は、妥当な時間の長さで表面の水分を除去し始
めるように、低い粘度（好適には約５００ｃｐ未満）を有するべきである。第３
に、流体は、適当な範囲に入る基板（チャネル３２の内部表面、およびそれと通
ずる基板８２の表面の領域８０）上で、次第に小さくなる接触角度を有していな
ければならない。特に、ＰＤＭＳスタンプを使用し、基板８２の表面が同様の疎
水性または親水性を有する場合には、約１６°および約８１°の間に入る次第に
小さくなる接触角度を有する流体は、不連続的な水分除去によってマイクロウェ
ルを容易に満たすであろう。約８１°の接触角度を有する流体は、基板（ＰＤＭ
Ｓ）上で玉になる傾向にあり、拡散してマイクロウェルを満たしはしない。ＰＤ
ＭＳマスクを使用する場合の、マスクによって画定されたマイクロウェルを比較
的容易に満たす流体のセットを、それらの界面自由エネルギーおよびＰＤＭＳ上
の接触角度と共に、表１に示してある。
【表１】 表１ γ θa θr (dyn/cm) (°±５°) （°±５°) 水 ７３．０ １０８ ８１ グリセロール ６３．４ １０４ ７０ エチレングリセロール ４８．０ ９２ ５４ トリ（エチレングリセロール） ４５．６ ７６ ５９ ジメチルサルフォキサイド ４３．５ ８８ ４０ ジメチルフォルマミド ３７．０ ６３ ３５ ブタノール ２４．６ ３６a １６a エタノール ２２．４ ３１a ２０a ペルフルオロデカリン １８．３ ３６a ２７a
【００６２】 マイクロウェルを満たすために揮発性の流体を使用する場合には、蒸発に対応
する方策をとらない限り、流体の急速な蒸発に関連する問題が生ずる。かかる方
策は、高イオン強度の、緩衝液処理した、水溶液（たとえば、生物学的実験には
水溶液が望ましい）、および密閉され湿度制御された環境の使用を含むことがで
きる。蒸発の問題は、揮発性が低い溶剤または共溶剤（たとえば、トリエチレン
グリコール）を使用することにより、完全に回避できる。
【００６３】 個々のマイクロウェルも、流体の滴を保持して、それをマイクロウェルの配列
を横断して引っ張っていき、マイクロウェルの単一の線を選択的に満たすのに使
用された鋭ガラス・プローブ（直径約１５ミクロン）を使用して、異なった流体
で対応することができる。１つのプローブは、光ファイバ（直径１２５ミクロン
）を４８％ＨＦに約１０分間浸すことにより作ることができる。個々のマイクロ
ウェルには、プローブをＸＹＺ段階で設けることにより、このようにして選択的
に対応できる。
【００６４】 上記で説明したのは、マスキング・システムが製品の表面に隣接して配置され
、エージェントがマスキング・システムのチャネルを介して製品の表面に塗布さ
れ、マスキング・システムが置き換えられて、それにエージェントの製品表面へ
の塗布が続く技術である。説明したように、これは、マスク内のチャネルが、表
面の異なった部分と整列するように、マスクを表面上に移動させたり再方向付け
することや、マスク内のチャネルを介したエージェントの再塗布、または新たな
エージェントの塗布を含むことができる。これは、非連続的または未接続のチャ
ネルを有するマスクを使用して、表面上に連続的または接続済みのパターンを作
製するのに使用することができ、また、これは超小型電子技術産業において特定
の用途を有することができる。実施例８においては、第１のステップにおいて分
離されたフィーチャのパターニングされた配列を指導し、表面で同じパターンを
生成するために、表面でマスクを再方向付けするが横方向に移動することが続き
、第２のパターンは、全体的接続パターンを形成するために、第１のパターンに
よって画定される分離された領域を接続するために、２つのステップで単一のマ
スクを使用する技術を説明している。その結果得られるパターンは、図１８に示
したように、マスクに一連の接続を断たれた正方形を含むことを要求するので、
単一のマスク付着ステップを使用して生成することは不可能であったグリッド・
パターンである。
【００６５】 本発明のこれらの実施形態および他の実施形態の機能および利点は、以下の実
施例から更に完全に理解されるであろう。以下の実施例は、本発明の利点を図示
することを意図しているが、本発明の全ての態様を例示してはいない。
【００６６】 実施例１：マスクの製造 ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）マスクを製造した。
【００６７】 シリコン・ウェハ上のフォトレジスト・ポストの配列を含むマスタ（図１）を
、フォトリソグラフィによって製作した。マスタは、シリコン・ウェハ上に製作
されたフォトレジストのフィーチャの配列からなっていた。これは、「高速フォ
トタイピング」（フィーチャ・サイズ＞５０μｍ）により−フォトリソグラフィ
用のフォトマスクとして高解像度の透過性を使用することによる、または、クロ
ーム・マスク（フィーチャ・サイズ＜５０μｍ）で標準的なフォトリソグラフィ
を行うことにより製作した。フォトリソグラフィを行うためのフォトマスクは、
固いクローム・マスク（Advanced Reproductions, North Andover, MA、フィー
チャ＜５０μｍ）または透過性（Herkules PRO image setter, 3387 dpi, Linot
ype-Hell co., Hauppauge, NYを使用して、デスクトップ・パブリッシング・カ
ンパニーであるPageworks, Cambridge St., Cambridge, MAによって製造、フィ
ーチャ＞５０μｍ）の何れかであった。標準的フォトリソグラフィ技術において
は、ＳＵ−８ ５０（ｓｕ−８ ５）レジスト（Microlithography Chemical Co
rp., Newton, MAから受領したもの）を使用した。レジストを４０秒間５０００
ｒｐｍで（４０秒間２５００ｒｐｍで）スピンコートすることで、厚さ約５０μ
ｍのフィルムを製造した。レジストを１５分間（５分間）１０５°Ｃで焼いた後
、Ｋａｒｌ Ｓｕｓｓマスク整列器を使用して、マスクを介して１分間（１０秒
）紫外線に露出させた。ウェハを１５分間（５分間）１０５°Ｃで焼いた後、プ
ロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）に〜５分間（１分
間）でフィーチャが形成された。
【００６８】 過フッ化−Ｉ、２．２−テトラハイドロオクチルトリクロロシラン（United C
hemical Technology, Bristol, PA）に真空乾燥装置内で露出することによる、
シリコン・ウェハの表面処理が、次のステップの間に、エラストマがウェハに接
着することを防止した。５０から５００ミクロンの間の直径を有するポストは、
厚さ５０ミクロンであり、より小さい（直径１．５〜５０ミクロン）のポストに
ついては、フォトレジストの厚さは、ポストの直径にほぼ等しかった。
【００６９】 サイルガード１８４シリコン・エラストマ、部品ＡおよびＢ（重量で１０：１
、Dow Corning）を容器内で混合し、閉じ込められた空気を真空下で除去した。
重合体の層の厚さがフォトレジストのポストの高さ未満になるように、ＰＤＭＳ
をマスタ上でスピンコートした。厚さ５０ミクロンのポストについては、３０ミ
クロンの重合体の層を作るために、エラストマ混合物を４０秒間３０００ｒｐｍ
でスピンコートし、より薄いポストについては、エラストマ混合物をトルエンで
希釈し、６０秒間３０００ｒｐｍでスピンコートした。ＰＤＭＳは６５°Ｃで１
時間養生した。特に、より薄いマスク（厚さ５０ミクロン未満）の場合には、厚
さ１ｍｍのエラストマ混合物の層をパターンの周囲で塗布して養生した。直径１
．５〜５００ミクロンの穴の配列を含む、柔軟なエラストマ膜マスクを作るため
に、ＰＤＭＳのより厚い周囲を支持（より薄いマスクの場合）として使用して、
重合体をマスタから剥がした。
【００７０】 スピンコーティングの速度および継続時間、マスタ上のフィーチャの横方向の
寸法および間隔など、前重合体の特性（時間関数として変化する）、いくつかの
要因が、この技術によって形成されるエラストマ・マスクの厚さを決定した。所
与のマスタ（直径５０ミクロンの円、間隔５０ミクロン）、所与のスピン速度（
３０００ｒｐｍ）、およびスピンコーティングの前に、約２０分間真空で混合し
てガス除去したＰＤＭＳについては、スピンコーティングの異なった時間で、マ
スクの厚さは２６〜５３ミクロン（最低で。たとえば、４つの穴のセットの間で
。各フィーチャにすぐに隣接する領域においては４５〜５５ミクロンの間）の間
で変化した。５０秒未満の時間でスピンコーティングしたときには、マスクの厚
さは、マスタ上のフォトレジストのフィーチャの高さよりも大きく、ＰＤＭＳの
フィルムには穴がなかった。スピンコーティングを１６０秒を超えて行うと、フ
ィーチャよりもはるかに大きい破損がマスクに生じた。５０〜１６０秒の間の時
間については、マスクは自らを支持し、開いた穴を含んでいた。通常は、取り扱
いを容易にするために、この範囲の厚い方の末端でマスクを使用した。
【００７１】 状況によっては、本発明のマスクを使用するときに、マスクがそれ自体に貼り
付く傾向を少なくするために、基板と接触させた後に、２−プロパノールまたは
エタノールなどの液体の滴（ＰＤＭＳマスクの場合）をマスクに置くことが役に
立つ。代替的に、自己接着を減らすために、たとえば、マスタから除去する前に
、エポキシ樹脂の層をＰＤＭＳに付加するなど、非エラストマ重合体の第２の層
をスピンコーティングによりエラストマ・マスクに付加できるであろう。複合物
マスクはそれ自体には貼り付かなかったが、平坦な表面および平坦でない表面の
両方に対して封止する能力を依然として維持していた。
【００７２】 ２層マスク（ＰＤＭＳおよびエポキシ樹脂層を有する）を作るために、フィー
チャの周囲のＰＤＭＳの支持境界は形成せず、その代わりに、ＰＤＭＳを養生し
た後に、プラズマ・クリーナ（Harrick, PDC-23G）を使用してその表面を３０秒
間酸化し、次に、エポキシ樹脂の層（厚さ〜１０μｍ、Eporek UVO114, Epoxy T
echnology, Billerica, MA）を、ウェハ上にスピンコートした（３５秒間８００
ｒｐｍで）。エポキシ樹脂の層は、〜１０分間紫外線に露出して養生した。フィ
ーチャの周囲に支持枠を形成するために、シリンジからエポキシ樹脂を分配する
ことにより、これらのマスクの周囲に固い境界が生成された。更に〜１０分間紫
外線へ露出させると、エポキシ樹脂の第２の層が硬化した。
【００７３】 マスクを解除するために、外科小刀で境界の周囲に切り込みを入れて、次に、
ピンセットを使用して、マスクをゆっくりとマスタから剥がした。マスクは、ピ
ンセットを使用して、パターニングされる基板と接触させた。基板との接点で、
マスクは表面を湿らせて、表面との反転可能な封止を形成した。マスクが始めに
基板上で平たく置かれない場合には、マスクはピンセットで剥がされて、表面に
置き直され、再封止することを可能にされた。溶剤を用いることが問題でない場
合には、２−プロパノールの滴を、基板と接しているマスク上に置くことが多か
った。この手順によって、マスクが基板上に平たく置かれていることを確実にす
ることが容易になった。既存のパターンにマスクが通じていることが必要な場合
には、一連の変形段階および回転段階（Newport Corp., Irvine, CA）を使用し
て、ステレオスコープ（Wild M26stereoscope, Leica, Heideberg, Germany）の
下で封止ステップを行った。
【００７４】 実施例２：「ドライ」リフトオフ方法：（Ａ）マスクのチャネルを介したエー
ジェントの付着と、それに続くマスクの除去 基板に接着されたパターニングされた構造を形成するために、実施例１のマス
クのチャネルを介してエージェントを塗布した。実施例１のマスクの表面は、シ
リコン基板表面に当てて削ぎ落とした。マスクされた表面を、金電子ビーム付着
の条件下に露出させ、マスクのチャネルと通ずるシリコン基板の表面に金が付着
した。マスクされた基板上への、電子ビーム蒸着（基礎圧力〜５ｘ１０-7トール
）による、チタニウムの薄層（５ｎｍ〜０．１ｎｍ／ｓ）の付着およびそれに続
く金の層（５０ｎｍ〜０．３ｎｍ／ｓ）の付着により、基板およびマスクの両方
に金属が付着した。従来のリフトオフにおけるように、フォトレジストの「マス
ク」を除去するのに溶剤で処理する代わりに、表面からマスクを単に剥がして、
チャネル３２と通ずる領域のシリコン表面に金が接着したままであることを許容
することにより、本発明の「ドライ」リフトオフ技術を実行した。図９は、その
結果得られた、この実施例によりシリコン基板上にパターニングされた、金の５
０ミクロンの円のＳＥＭ画像を示している。金のフィーチャの優れたエッジ解像
度が観察される。
【００７５】 実施例３：「ドライ」リフトオフ方法：（Ｂ）エラストマ・マスクを介したエ
ッチングと、それに続くマスクの除去 実施例２におけるように、マスクを介してエージェントを送り出した。この実
施例においては、エージェントは食刻剤であった。７ミクロン離して置かれた直
径３ミクロンの円形チャネルを含むＰＤＭＳマスクを、シリコン基板に一致して
封止接触させてた。マスクされた表面を、次に反応性イオン・エッチング（ＲＩ
Ｅ）、すなわち、８分間プラズマ放電におけるＳＦ６ガスに露出させた。次に、
ＰＤＭＳマスクと通ずるシリコン内に食刻された「ウェル」を露にするために、
マスクを表面から除去した。ＲＩＥによるパターニングは、マスクを製作して続
いてウェット・リフトオフを行うために、通常、フォトリソグラフィを必要とす
る。エラストマ・マスクを使用することにより、これら２つのステップを迂回す
る。図１０は、シリコン内の直径３ミクロンのウェルのＳＥＭ画像である。かか
る構造は、非常に少量のサンプルの化学的分析用の、ナノバイアルとして使用す
ることができる。
【００７６】 実施例４：単色および多色エレクトロルミネセンス・ピクセルの製造 ５００ミクロン離された、直径５００ミクロンの円形チャネルを含むＰＤＭＳ
マスクを、ガラス基板上にパターニングされた酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）に
、一致して封止接着させる。代替手順において、円形の穴（３μｍの間隔を空け
られた、３μｍの穴）の配列か、英数字パターン（最小寸法〜１００μｍ）の何
れかを含むＰＤＭＳマスクが、シリコン基板と接触させたときに、シリコン基板
に対して一致して封止した。エレクトロルミネセンス材料、トリ（８−ハイドロ
エキシキノリン）−アルミニウム（Ａｌｑ3、５０ｎｍ）を、熱蒸発によってマ
スクおよび基板上に付着した（付着速度〜０．５ｎｍ／ｓ、基礎圧力〜５ｘ１０ 7 トール）。基板からエラストマ・マスクを剥がすと、円形または英数字にパタ
ーニングされた表面上のＡｌｑ3のフィーチャが残った。次に、アルミニウム・
カソードを、装置の頂部で蒸発させて、電位をアルミニウム・カソードとＩＴＯ
アノードとの間に掛けた。図１１は、直径５００ミクロンのピクセルからのエレ
クトロルミネセンスの画像を示している。図１２および図１３は、シリコン基板
上にパターニングされた、直径５０ミクロンおよび３ミクロンのＡｌｑ3ピクセ
ルのフォトルミネセンス画像を、それぞれ示している。
【００７７】 有機エレクトロルミネセンス分子に基づく多色ピクセルは、２つのＰＤＭＳマ
スクを使用して容易に製作することができる。１００ミクロン離された、直径１
００ミクロンの円形のチャネルを含むＰＤＭＳマスクを、基板に一致して封止接
触させた。３００ミクロン離された、長さ１ｍｍで幅１５０ミクロンの矩形のチ
ャネルを含む第２のマスクを、上側のマスクの開口部が下側のマスクのチャネル
の線３本おきに整列されるように、第１のマスクに対して封止した。ピクセルの
第１の線をパターニングするために、青エレクトロルミネセンスおよびナイル・
レッド・ダイを生じさせる１、１、４、４−テトラフェニル−１、３−ブタジエ
ン（ＴＰＢ）の混合し、マスクを介して熱蒸発させた。次に、移動して以前に露
出されたピクセルに隣接するピクセルの円と再整列させることにより、上側のマ
スクを置き換えた。次に、ピクセルの第２の線をパターニングするために、ナイ
ル・レッド・ダイをマスクを介して蒸発させた。次に、上側のマスクを除去して
、パターニングしてないピクセルの残りの線と整列させた。次に、Ａｌｑ3をマ
スクを介して蒸発させた。赤、緑、青のエレクトロルミネセンスを表示する分子
のピクセルの線は、上側および下側のマスクの両方を除去したときに、露になっ
た。２つのＰＤＭＳマスクを使用して作成した、１００ミクロン離した、直径１
００ミクロンの、赤、緑および青のピクセルのフォトルミネセンス画像が観察さ
れた。このような方法での２つのＰＤＭＳマスクの使用は、パターン多色表示に
通常は必要である、フォトリソグラフィとカプセル化のいくつかのステップを省
略する。
【００７８】 実施例５：流体段階からのエージェントの塗布：エラストマ・マスクを介した
電気めっき 従来のシャドーマスクとは異なり、パターニングされる基板とのＰＤＭＳマス
クの形状を同じくした封止は、たとえば電気めっきにより、流体段階から材料を
付着することを可能にしている。側面はマスクのチャネルによって画定され、底
部は金の表面によって画定される「ウェル」を製作するために、５０ミクロン離
した、直径５０ミクロンの円形チャネルを含むＰＤＭＳマスクを、金の基板に一
致して封止接着させた。めっき溶液が湿らせるように、ＰＤＭＳの表面を親水性
にするために、ＰＤＭＳマスクの表面は、プラズマ・クリーナ（Harrick, PDC-2
3C）を使用して３０秒間酸化した。次に、ウェルを満たすために、トリエチレン
グリコールの滴をマスクの頂部に置いた。ウェルに閉じ込められた空気は真空に
より除去した。次に、基板とマスクとを銀電気めっき溶液に入れて、導電性基板
上のＰＤＭＳ製造された金属微小構造におけるチャネルと通ずる金表面の領域に
、メッキ槽（Technic Silver E2, Techic, Providence, RI、電流密度−２０ｍ
Ａ／ｃｍ2）からの銀を電気メッキした。マスクの除去後に、これらの構造が表
面に残った。図１４は、金に電気メッキされた銀の直径５０ミクロンの円の光画
像である。
【００７９】 実施例６：流体段階からのエージェントの塗布、およびそれに続く固体化：ゾ
ル・ゲル化学およびエラストマ・マスクを使用したガラス状フィーチャのパター
ニング ５０ミクロン離された、直径５０ミクロンの円形チャネルを含むＰＤＭＳマス
クを、シリコン基板に一致して摩擦接触させて、６．５ｇのテトラメチルオルト
珪酸塩（ＴＭＯＳ）および１．５ｇ、０．１Ｍのシュウ酸を１分間混合して１時
間放置し、この混合物の滴をＰＤＭＳマスクの頂部に置き、流体で満たされたウ
ェル（実施例５で説明）から空気を除去するために真空にした。シリコン基板お
よびマスクを、表面から流体を放出するように傾斜させ、次に、１８時間にわた
って水酸化アンモニウムの滴と共に密閉容器内に放置した。ガラス状材料を製作
するために、酸性化されたＴＭＯＳ溶液を、基本状態の下で加水分解およびポリ
コンデンセーションによってゲル化して、ＰＤＭＳマスクがシリコン基板から除
去されたときに、マスクのチャネルに通ずるガラス状構造が露になった。図１５
は、この方法を使用して製作されたシリコン上の固体ガラスの円の光画像である
。
【００８０】 実施例７：流体段階からの生物学的エージェントの塗布：エラストマ・マスク
を介した蛋白質のパターニング ７ミクロン離された、直径３ミクロンの円形チャネルを含むＰＤＭＳマスクを
、ヘキサデカンチオールの単層で被覆した金表面に、一致して摩擦接触させた。
フルオレセインイソチオシアン塩基で蛍光ラベル付けした、プロテイン、ウシ属
の炭化アンヒドラーゼを２ｍｇ／ｍｌ含む緩衝溶液（１００ｍＭトリ。２０ｍＭ
ホウ素酸）を調合した。マスクのチャネルと疎水性の金表面とによって画定され
たウェルを満たすために、蛋白質の溶液の滴をＰＤＭＳマスクに置き、閉じ込め
られた空気を真空により除去した。マスクのチャネルと通ずる金の範囲のみを、
蛋白質溶液に曝し、形状な同じ封止によって、流体が金の他の領域に侵出しない
ことが確実になった。２時間後に、基板およびマスクを緩衝液で洗って乾燥させ
た。次に、ＰＤＭＳマスクを除去した。蛍光画像（図１６）は、マスクのチャネ
ルと通ずる疎水性の金表面のみに蛋白質が吸収されたことを明らかにしている。
【００８１】 実施例８：マスキング・システムの置き換えによる相互接続パターンの形成 接着促進剤（Ｔｉ．５ｎｍ）、次いで金（５０ｎｍ）を、互い違いの十字の配
列（図１７）を含むマスクを介して蒸発させた。ドライ・リフトオフを１回行い
、次にマスクを変形させ、材料を再び付着させ、正方形のグリッド（図１８）を
形成するために第２のリフトオフ・ステップを行った。
【００８２】 実施例９：マスクを介したハイドロゲル・パターンの塗布 ピラニア溶液（濃縮Ｈ2ＳＯ4／３０％Ｈ2Ｏ2（３：１）：注意ピラニア溶液は
有機材料と激しく反応することがあり、注意して取り扱うべきである）で汚れを
落としたガラス側面上でＰＤＭＳマスク（５０μｍの間隔を空けた５０μｍの円
）を封止し、次に、プラズマ・クリーナ内で６０秒間酸化させた。このステップ
は、マスクおよび基板を親水性にして、溶液によって容易に濡れるようにした。
次に、マスクが溶液で完全に被覆されるように、ゼラチン（KNOX, Nabisco, Inc
., East Hanover, ＮJ）の溶液の滴をサンプル上で６０°Ｃのオーブンに入れた
。基板と接するマスクによって形成されたウェルに閉じ込められた空気を除去す
るために、サンプルを真空下でガス抜きした後に（１０〜２０秒間）、サンプル
を６０°Ｃのオーブンに戻して、溶液が基板から水分を除去することを可能にし
、溶液をウェル内に残した。次に、溶液をセットすることを可能にするために、
サンプルを室温で放置し、次にマスクを除去し、基板上のパターニングしたゼラ
チンの配列を残した（直径約５０ミクロンの円）。ポリアクリラミド・ゲルも、
同様の技術を用いてパターニングした。これらのパターニングされたゲルは、た
とえば、回折ベースの生物学的センサにおける構成要素として、あるいは、写真
材料の個別の小さいフィーチャの通常の配列を作製するために、潜在的なアプリ
ケーションを有する。
【００８３】 実施例１０：マスクを介した蒸発による有機金属化合物の塗布 トリ（８−ハイドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ3）などの小さい有
機金属分子は、シャドーマスクまたはパターニングされたフォトレジストを通し
て蒸発させることができるが、光ディスプレイにおいて有用な場合があるので、
リフトオフに使用される溶剤に通常は融解する。ドライ・リフトオフが続く、エ
ラストマ・マスクを介しＡｌｑ３（５００Ａ）の熱蒸発は、材料の円形部分を生
成した。これらのパターンは、電気的に扱った場合には、フォトルミネセンスお
よびエレクトロルミネセンスである。パターンは、直径約５ミクロンの円である
。
【００８４】 実施例１１：マスクを介した化学蒸着（ＣＶＤ）による伝導性重合体前駆物質
の塗布 マスク（５０μｍの間隔を空けた、５０μｍの穴）を、基板（Ｓｉまたは酸化
インジウムスズ）と接触させ、ＣＶＤシステム（基礎圧力〜０．０３トール）に
それを入れた。ポリエチレンのＣＶＤに類似の方法で、ジクロロ−ｐ−キシレン
開始単量体からＰＰＶを生成した。単量体（α、α'−ジクロロ−ｐ−キシレン
）は６０°Ｃで加熱し、クロロ−ｐ−キシレンを形成するために、６７５°Ｃで
熱分解される炉に入れた。この材料はＡｒキャリア・ガスによって付着領域に低
圧（〜０．１トール）で搬送し（フロー・レート〜８ｓｃｃｍ）、そこで２５°
Ｃで基板上で濃縮して、ＰＰＶ前駆物質（塩素処理されたポリ（１．４−キシリ
レン））を形成するために重合化した。前駆物質を部分的に変換するために、基
板を１５０°Ｃで〜１時間加熱した後に、ドライ・リフトオフを行った。更に２
５０°Ｃまで加熱すると、ＰＰＶの前駆物質を完全に変換した。
【００８５】 当業者は、本明細書中で挙げた全てのパラメータは例示的であることを出願人
は意図しており、実際のパラメータは、本発明の方法および装置が使用される特
定のアプリケーションに左右されることを容易に理解するであろう。したがって
、前記の実施形態は例示によって提示しただけであって、特許請求の範囲および
その均等物の範囲内において、本発明を明確に記載した以外の方法で実施できる
ことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のエラストマ・マスキング・システムの製作用の、フォト
リソグラフィックに作製したテンプレートの略図である。
【図２】 図１のテンプレートに形成された、重合エラストマ・マスキング
・システムの略図である。
【図３】 テンプレートからの取り外し後の、図１および図２に示したよう
に形成されたマスキング・システムの略図である。
【図４】 図３のマスキング・システムを使用した、表面上の有機エレクト
ロルミネセンス・ピクセルの配列の形成の略図である。
【図５】 多数のマスクのマスキング・システムを使用した、多色有機エレ
クトロルミネセンス配列の形成の略図である。
【図６】 図５の手順に使用する、マスキング・システムの平面図である。
【図７】 多数のマスクを使用した、表面上における異なった材料の配列の
形成の略図である。
【図８】 図３〜図７に示したマスキング・システムのチャネルと通ずる基
板表面の領域に流体を塗布する技術の略図である。
【図９】 本発明のマスキング技術を用いて基板表面上に製作した金ドット
の走査電子マイクログラフ（ＳＥＭ）画像の写真複写である。
【図１０】 本発明のマスキング・システムを用いて、シリコンにウェル・
エッチングしたＳＥＭ画像の写真複写である。
【図１１】 本発明のマスキング・システムを用いて表面上に製作したエレ
クトロルミネセンス・ピクセルからのエレクトロルミネセンスの画像の写真複写
である。
【図１２】 本発明のマスキング技術を用いて基板表面上に製作した、フォ
トルミネセンス材料の光マイクログラフ画像の写真複写である。
【図１３】 本発明のマスキング技術を用いて基板表面上に製作した、フォ
トルミネセンス・ピクセルのフォトルミネセンスを示す画像の写真複写である。
【図１４】 本発明のマスキング技術を用いて金に電気めっきした、銀円の
光画像の写真複写である。
【図１５】 本発明のマスキング技術を用いてシリコン上に製作した、ガラ
ス円の光画像の写真複写である。
【図１６】 本発明のマスキング技術を用いて表面の明確に区分された領域
に固定された、蛍光ラベル付けしたプロテインの蛍光画像の写真複写である。
【図１７】 下記の実施例８に使用されている、十字の互い違いの配列を画
定するエラストマ・マスクの写真複写である。
【図１８】 ２つの付着工程（実施例８参照）において、図１７のマスクを
用いて形成した、金グリッドの光マイクログラフの写真複写である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年７月２４日（２０００．７．２４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 マサチューセッツ・インスティチュート・ オブ・テクノロジー ＭＡＳＳＡＣＨＵＳＥＴＴＳ ＩＮＳＴＩ ＴＵＴＥ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ アメリカ合衆国マサチューセッツ州02139， ケンブリッジ，マサチューセッツ・アベ ニュー 77 (72)発明者 ジャックマン，レベッカ・ジェイ アメリカ合衆国マサチューセッツ州02114， ボストン，グローヴ・ストリート 38，ナ ンバー ２ (72)発明者 ダフィー，デーヴィッド・シー アメリカ合衆国マサチューセッツ州02140， ケンブリッジ，フォレスト・ストリート 18，ナンバー ４ (72)発明者 ホワイトサイズ，ジョージ・エム アメリカ合衆国マサチューセッツ州02158， ニュートン，グラスミア・ストリート 124 (72)発明者 ヴェース，キャスリーン・エム アメリカ合衆国マサチューセッツ州02139， ケンブリッジ，メモリアル・ドライブ 550，アパートメント 12シー２ (72)発明者 ジェンセン，クラヴス・エフ アメリカ合衆国マサチューセッツ州02421， レキシントン，アウトルック・ドライブ 103 Ｆターム(参考） 2H084 AA30 AA40 BB04 BB13 CC20 CF06 2H095 BA12 BB06 BB15 3K007 AB04 AB18 BA06 CA01 CB01 DA01 DB03 EB00 FA01 4D075 AD06 AD08 AE02 AE03 BB66Z BB85Z BB87Z CA22 CA23 CB01 CB08 CB36 DA06 DB01 DB13 DB14 DB31 DC19 DC21 DC24 EA10 EA12 EA14 EB01 EB05 EB07 EB13 EB14 EB15 EB20 EB22 EB24 EB35 EB37 EB38 EB39 EB43 EB47

Claims (90)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 製品の表面の第１の部分を、前記製品の前記表面と一致して
    接触する粘着性マスクを含むマスキング・システムで遮蔽するステップと、 前記マスキング・システムで前記第１の部分にエージェントを塗布することを
    防止しながら、前記マスキング・システム内で、１ミリメートル未満の寸法を有
    するチャネルを介して、エージェントが、前記製品の前記表面の第２の部分に塗
    布されることを許容するステップとを含む方法。
  2. 【請求項２】 前記遮蔽するステップは、前記マスクの柔軟な表面で前記製
    品表面の少なくとも前記第１の部分を封止することを含む、請求項１に記載の方
    法。
  3. 【請求項３】 前記マスクは、第１の表面と、対向する第２の表面と、前記
    マスクを通過し、前記第１の表面と前記第２の表面とを接続する複数のチャネル
    とを含む柔軟なマスクである、請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記マスクは柔軟な表面を有し、前記遮蔽するステップは、
    前記製品表面の第１の部分を前記マスクの前記柔軟な表面に接続することを含む
    、請求項２に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記マスクの前記柔軟な表面を前記製品表面と一致して接触
    させることにより、前記表面の前記第１の部分を遮蔽するステップを含む、請求
    項２に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記製品表面は平坦ではない請求項４に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記マスクは全体的に柔軟である請求項２に記載の方法。
  8. 【請求項８】 重合体表面を有するマスクで、前記製品表面の前記第１の部
    分を遮蔽するステップを含む、請求項２に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記マスクのエラストマ表面を、前記第１の部分の少なくと
    も一部と一致して接触させることにより、前記製品表面の前記第１の部分を遮蔽
    するステップを含む、請求項２に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記製品表面の前記第１の部分は平坦ではない請求項９に
    記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記エージェントまたは前記エージェントの製品が、前記
    製品の前記表面の前記第２の部分に残ることを許容しながら、前記製品の前記表
    面の前記第１の部分の少なくとも１部から、マスクを除去するステップを含む、
    請求項９に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 マスクを前記製品の前記表面に対して置き換えるステップ
    と、エージェントを前記製品の前記表面の前記第１の部分の少なくとも一部に塗
    布するステップとを含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記置き換えるステップは、マスクを前記製品の前記表面
    に対して再方向付けするステップを含む、請求項１２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記置き換えるステップは、前記製品の前記表面から前記
    マスクを除去するステップと、前記マスクの前記表面を遮蔽することなく、エー
    ジェントを前記表面の前記第１の部分の少なくとも一部に塗布するステップとを
    含む、請求項１２に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 マスクを前記製品の前記表面に対して置き換えるステップ
    と、エージェントを前記製品の前記表面の前記第１の部分の少なくとも一部に塗
    布するステップとを含む、請求項２に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記マスキング・システムのマスクは、チャネル長を画定
    する、約５００ミクロン以下の厚さを有する、請求項２に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記マスキング・システムのマスクは、その内部に複数の
    チャネルを含み、前記製品の前記表面の前記第２の遮蔽されていない部分は、前
    記マスクのチャネルと通ずる複数の部分を含み、前記許容するステップは、前記
    エージェントを、前記複数のチャネルを介して、前記第２の遮蔽されていない部
    分を画定する表面の部分に塗布するステップを含む、請求項２に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記マスクは少なくとも１００個のチャネルを含み、前記
    チャネルの少なくとも５０パーセントは、約２００ミクロン未満の断面寸法を有
    する、請求項１７に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記チャネルの少なくとも約９８パーセントは、約２００
    ミクロン未満の断面寸法を有する、請求項１８に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記チャネルの少なくとも約９８パーセントは、約２００
    ミクロン未満の最大断面寸法を有する、請求項１９に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記マスクは柔軟な重合体製品である請求項２０に記載の
    方法。
  22. 【請求項２２】 前記マスクはエラストマ状である請求項２１に記載の方法
    。
  23. 【請求項２３】 前記マスクは、少なくとも約５００個の、基本的にまっす
    ぐな、円形断面のチャネルであって、各チャネルの断面は約２００ミクロン未満
    であり、各チャネルは隣接するチャネルから約４００ミクロン未満間隔が空いて
    いる、請求項１８に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記複数のチャネルは、グリッド・パターンで配置されて
    いる、請求項２３に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 前記チャネルは、約５対１以下の長さ対直径の比を有する
    、請求項２３に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 前記チャネルは、約２対１以下の長さ対直径比を有する、
    請求項２３に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記マスクは少なくとも約１０００チャネルを含み、断面
    のそれぞれは約１００ミクロン未満であり、各チャネルは隣接するチャネルから
    約２００ミクロン以下の間隔を空けられている、請求項２３に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記チャネルのそれぞれは、約５０ミクロン以下の断面寸
    法を有し、各チャネルは隣接するチャネルから約１００ミクロン以下の間隔を空
    けられている、請求項２７に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 前記チャネルのそれぞれは、約２５ミクロン以下の断面寸
    法を有し、各チャネルは隣接するチャネルから約５０ミクロン未満の間隔を空け
    られている、請求項２７に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 各チャネルは、約１０ミクロン以下の断面寸法を有する請
    求項２７に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 各チャネルは、約５ミクロン以下の断面寸法を有する請求
    項２７に記載の方法。
  32. 【請求項３２】 各チャネルは、約３ミクロン以下の断面寸法を有する請求
    項２７に記載の方法。
  33. 【請求項３３】 各チャネルは、約１．５ミクロン以下の断面寸法を有する
    、請求項２７に記載の方法。
  34. 【請求項３４】 前記エージェントは、有機エレクトロルミネセンス材料ま
    たはその前駆物質である、請求項２に記載の方法。
  35. 【請求項３５】 有機エレクトロルミネセンス材料が、前記表面の前記第２
    の部分で前記エージェントから形成することを許容するステップと、前記有機エ
    レクトロルミネセンス材料と電気回路との間で電気的連通を確立するステップと
    を含む、請求項３４に記載の方法。
  36. 【請求項３６】 前記エージェントは、流体であるか流体に含まれている請
    求項２に記載の方法。
  37. 【請求項３７】 前記エージェントは、薬品蒸着の製品である請求項２に記
    載の方法。
  38. 【請求項３８】 前記エージェントは、気相からの付着の製品である請求項
    ２に記載の方法。
  39. 【請求項３９】 前記エージェントは、電子ビーム付着、蒸発、またはスパ
    ッタリングの製品である請求項３８に記載の方法。
  40. 【請求項４０】 前記エージェントは、電気化学付着の製品である請求項２
    に記載の方法。
  41. 【請求項４１】 前記エージェントは、無電解付着の製品である請求項２に
    記載の方法。
  42. 【請求項４２】 前記エージェントは、前記チャネルを介して流体前駆物質
    から塗布される、請求項２に記載の方法。
  43. 【請求項４３】 前記流体前駆物質は、無機化合物の溶液または懸濁を含み
    、前記許容するステップは、前記無機化合物が前記製品表面の前記第２の部分で
    硬化することを許容するステップを含む、請求項４２に記載の方法。
  44. 【請求項４４】 前記流体前駆物質は、流体キャリアにおける粒子の懸濁を
    含み、前記許容するステップは、前記流体キャリアが、分散することにより、前
    記基板表面の前記第１の領域で前記粒子を付着するステップを許容することを含
    む、請求項４２に記載の方法。
  45. 【請求項４５】 前記流体前駆物質は、流体キャリアにおいて化学的に活性
    なエージェントを含み、前記許容するステップは、前記流体キャリアが、分散す
    ることにより、前記基板表面の前記第１の領域に前記化学的に活性なエージェン
    トを付着することを許容するステップを含む、請求項４２に記載の方法。
  46. 【請求項４６】 前記化学的に活性なエージェントは、前重合体種であり、
    前記許容するステップは、前重合体種から重合体製品を形成するステップを含む
    、請求項４５に記載の方法。
  47. 【請求項４７】 前記化学的に活性なエージェントは、材料の付着を促進す
    ることができるエージェントである、請求項４５に記載の方法。
  48. 【請求項４８】 前記エージェントは食刻剤であり、前記方法は、前記製品
    の前記表面の前記第２の部分が食刻されることを許容するステップを含む、請求
    項４２に記載の方法。
  49. 【請求項４９】 前記エージェントは食刻剤であり、前記方法は、前記製品
    の前記表面の前記第２の部分が食刻されることを許容するステップを含む、請求
    項２に記載の方法。
  50. 【請求項５０】 前記エージェントを前記製品表面の前記第２の部分に接着
    したままにしながら、前記マスキング・システムのマスクの前記柔軟な表面を、
    前記製品表面の前記第１の部分から除去するステップを含む、請求項２に記載の
    方法。
  51. 【請求項５１】 製品の表面の第２の部分に隣接するマスクの部分の質を低
    下させることなく、前記マスクを前記表面と一致して接触した配置することによ
    り、前記製品の前記表面の前記第２の部分を前記マスクによって遮蔽されないま
    まにしながら、１ミリメートル未満の寸法を有する、前記製品の前記表面の第１
    の部分をマスクで遮蔽するステップと、 エージェントを前記製品の前記表面の前記第２の部分に塗布するステップとを
    含む方法。
  52. 【請求項５２】 マスクの表面を製品の平坦でない表面と一致して接触させ
    ることにより、前記製品の前記平坦でない表面の第１の部分を遮蔽するステップ
    と、 前記マスクの前記第１の部分へのエージェントの塗布を防止しながら、前記エ
    ージェントが、１ミリメートル未満の寸法を有する前記マスク内のチャネルを通
    過して、前記製品の前記表面の第２の部分に塗布されることを許容するステップ
    とを含む方法。
  53. 【請求項５３】 マスキング・システムの表面を、製品の表面と一致して接
    触させることにより、前記製品の前記表面の第１の部分を前記マスキング・シス
    テムで遮蔽するステップと、 エージェントの、前記製品の前記表面の前記第１の部分への塗布を、前記マス
    キング・システムで防止しながら、前記エージェントが、前記製品の前記表面の
    第２の遮蔽されていない部分に塗布されることを許容するステップと、 前記マスキング・システムを置き換えるステップと、 エージェントを、前記製品の前記表面の前記第１の部分の少なくとも一部に塗
    布するステップとを含む方法。
  54. 【請求項５４】 前記遮蔽するステップは、前記製品の前記表面の前記第１
    の部分を、マスクの一部と接触させるステップを含み、前記置き換えるステップ
    は、前記マスクを前記表面から除去するステップと、前記マスクで前記製品の前
    記表面を遮蔽することなく、前記エージェントを前記第１の部分に塗布すること
    とを含む、請求項５３に記載の方法。
  55. 【請求項５５】 前記置き換えるステップは、前記製品の前記表面に対して
    、前記マスキング・システムのマスクを再方向付けして再封止するステップを含
    む、請求項５３に記載の方法。
  56. 【請求項５６】 前記マスキング・システムは、前記エージェントのソース
    と第１のマスクとの間に配置された第２のマスクを含み、前記第１のマスクは前
    記第２のマスクと前記製品の前記表面との間に配置されている、請求項５３に記
    載の方法。
  57. 【請求項５７】 前記第１のマスクは前記製品の前記表面に対して封止し、
    前記第２のマスクは前記第１のマスクに対して封止する、請求項５６に記載の方
    法。
  58. 【請求項５８】 前記第１および第２のマスクは、柔軟な重合体製品である
    、請求項５７に記載の方法。
  59. 【請求項５９】 前記第１および第２のマスクは、エラストマ状である、請
    求項５８に記載の方法。
  60. 【請求項６０】 前記エージェントを前記表面の前記第２の部分に塗布する
    ステップと、前記第１のマスクが前記表面の前記第１の部分の他の部分を遮蔽す
    ることを許容しながら、前記第２のマスクを前記第１のマスクから除去すること
    により前記マスキング・システムを置き換えて、それによって前記表面の前記第
    １の部分の少なくとも一部を露出させるステップと、前記表面の前記第１の部分
    の他の部分を前記第１のマスクで遮蔽しながら、エージェントを前記表面の前記
    第１の部分の少なくとも一部に塗布するステップとを含む、請求項５９に記載の
    方法。
  61. 【請求項６１】 第１のエージェントを前記表面の前記第２の部分に塗布す
    るステップと、前記第１のマスクが前記表面の前記第１の部分の他の部分を遮蔽
    することを許容しながら、前記第２のマスクを前記第１のマスクから除去するこ
    とにより前記マスクを置き換えて、それによって前記表面の前記第１の部分の少
    なくとも一部を露出させるステップと、前記表面の前記第１の部分の他の部分を
    前記第１のマスクで遮蔽しながら、第２の異なったエージェントを前記表面の前
    記第１の部分の少なくとも一部に塗布するステップとを含む、請求項５９に記載
    の方法。
  62. 【請求項６２】 第１のエージェントを前記表面の前記第２の部分に塗布す
    すステップと、前記第１のマスクが前記表面の前記第１の部分の他の部分を遮蔽
    することを許容しながら、前記第２のマスクを前記第１のマスクから除去するこ
    とにより前記マスクを置き換えて、それによって前記表面の前記第１の部分の少
    なくとも一部を露出させるステップと、前記表面の前記第１の部分の他の部分を
    前記第１のマスクで遮蔽しながら、第２の異なったエージェントを前記表面の前
    記第１の部分の少なくとも１部に塗布するステップとを含む、請求項５３に記載
    の方法。
  63. 【請求項６３】 前記第１および第２のエージェントのそれぞれは、異なっ
    た有機エレクトロルミネセンス材料の前駆物質である、請求項６２に記載の方法
    。
  64. 【請求項６４】 製品の表面の第１の部分をマスクで遮蔽するステップと、 流体の前記マスクの前記第１の部分への塗布を防止しながら、前記流体を、１
    ミリメートル未満の寸法を有する前記表面の第２の部分に塗布することを許容す
    るステップと、 材料が前記流体から硬化することを許容するステップと、 前記製品を前記表面の前記第２の部分に接着したままにしながら、前記マスク
    を前記表面から除去するステップとを含む方法。
  65. 【請求項６５】 前記マスクを置き換えて、流体が前記製品の前記表面の前
    記第１の部分の少なくとも一部に塗布されることを許容し、材料が前記第１の部
    分で前記流体から硬化することを許容するステップと、前記材料が前記製品の前
    記第１の部分に接着することを許容しながら、前記マスクを除去するステップと
    を含む、請求項６４に記載の方法。
  66. 【請求項６６】 製品の表面の第２の部分がマスクによって遮蔽されたまま
    にしながら、１ミリメートル未満の寸法を有する、前記製品の前記表面の第１の
    部分を、前記マスクの表面を前記製品の前記表面と一致してで接触させることに
    より遮蔽するステップと、 エージェントを前記表面の前記第２の部分に塗布するステップと、 前記マスクを品質低下の条件下に露出することなく、前記マスクを前記表面か
    ら除去することにより、前記エージェントを前記表面の前記第２の部分に残し、
    前記表面の前記第１の部分を前記エージェントがないままにするステップとを含
    む方法。
  67. 【請求項６７】 第１の表面と、対向する第２の表面とを含むエラストマ製
    品であって、前記製品を通過し、前記第１の表面と前記第２の表面を接続する複
    数のチャネルを含み、前記複数のチャネルの少なくとも１つは、１ミリメートル
    未満の断面寸法を有する製品。
  68. 【請求項６８】 前記第１の表面はエラストマ状である請求項６７に記載の
    製品。
  69. 【請求項６９】 前記製品はエラストマ状である請求項６７に記載の製品。
  70. 【請求項７０】 少なくとも約１００個のチャネルを含む請求項６９に記載
    の製品。
  71. 【請求項７１】 前記チャネルの少なくとも約５０％は、約２００ミクロン
    未満の断面寸法を有する、請求項７０に記載の製品。
  72. 【請求項７２】 前記チャネルの少なくとも約９８％は、約２００ミクロン
    未満の断面寸法を有する、請求項７１に記載の製品。
  73. 【請求項７３】 前記マスクは少なくとも約５００個の、基本的にまっすぐ
    で円形断面のチャネルを含み、各チャネルの断面は約２００ミクロン未満であり
    、各チャネルは隣接するチャネルから約４００ミクロン以下の間隔を空けられて
    いる、請求項７２に記載の製品。
  74. 【請求項７４】 前記チャネルは約５対１以下の長さ対直径の比を有する請
    求項７３に記載の製品。
  75. 【請求項７５】 前記チャネルは約２対１以下の長さ対直径の比を有する請
    求項７３に記載の製品。
  76. 【請求項７６】 前記マスクは少なくとも約１０００個のチャネルを含み、
    断面のそれぞれは約１００ミクロン未満であって、各チャネルは隣接するチャネ
    ルから約２００ミクロン以下の間隔を空けられている、請求項７５に記載の製品
    。
  77. 【請求項７７】 前記チャネルのそれぞれは約５０ミクロン以下の断面寸法
    を有し、各チャネルは隣接するチャネルから約１００ミクロン以下の間隔を空け
    られている、請求項７６に記載の製品
  78. 【請求項７８】 前記チャネルのそれぞれは約２５ミクロン以下の断面寸法
    を有し、各チャネルは隣接するチャネルから約５０ミクロン未満の間隔を空けら
    れている、請求項７６に記載の製品。
  79. 【請求項７９】 各チャネルは約１０ミクロン以下の断面寸法を有する請求
    項７６に記載の製品。
  80. 【請求項８０】 各チャネルは約５ミクロン以下の断面寸法を有する請求項
    ７６に記載の製品。
  81. 【請求項８１】 各チャネルは約３ミクロン以下の断面寸法を有する請求項
    ７６に記載の製品。
  82. 【請求項８２】 各チャネルは約１．５ミクロン以下の断面寸法を有する請
    求項７６に記載の製品。
  83. 【請求項８３】 製品の表面の領域が、基本的に分子のない複数の別個の分
    離した領域の間に入ったままにしながら、前記製品の前記表面の前記複数の別個
    の分離した領域のそれぞれで、平均約１ｘ１０5個未満の分子を固定するステッ
    プを含む方法。
  84. 【請求項８４】 前記分子を、マスク内のチャネルを介して前記別個の分離
    した領域のそれぞれに塗布するステップを含む、請求項８３に記載の方法。
  85. 【請求項８５】 マスクの表面を前記製品の表面に封止して、前記マスクの
    チャネルと通ずる前記製品の前記表面の露出した領域を創出するステップと、前
    記分子を前記チャネルと通ずる前記製品の前記表面の領域に塗布するステップと
    を含む、請求項８４に記載の方法。
  86. 【請求項８６】 前記塗布するステップは、前記分子を含む流体を、前記マ
    スクのチャネルと通ずる前記製品の前記表面の領域に塗布するステップを含む、
    請求項８５に記載の方法。
  87. 【請求項８７】 平均約１ｘ１０4個未満の分子を、前記別個の分離した領
    域のそれぞれに塗布するステップを含む、請求項８３に記載の方法。
  88. 【請求項８８】 平均約１ｘ１０3個未満の分子を、前記別個の分離した領
    域のそれぞれに塗布するステップを含む、請求項８３に記載の方法。
  89. 【請求項８９】 平均約１ｘ１０2個未満の分子を、前記別個の分離した領
    域のそれぞれに塗布するステップを含む、請求項８３に記載の方法。
  90. 【請求項９０】 平均約１ｘ１０個未満の分子を、前記別個の分離した領域
    のそれぞれに塗布するステップを含む、請求項８３に記載の方法。
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