JP2003228172A - パターン形成体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもの
で、パターン形成体の製造に際して、高精度にパターン
を形成することが可能であり、かつコスト負荷および環
境負荷が小さいパターン形成体の製造方法を提供するこ
とを主目的とするものである。 【解決手段】 本発明は、基体と、前記基体上に形成さ
れ、光触媒の作用により分解除去され、かつ膜自体に機
能性を有する機能性薄膜とを有するパターン形成体用基
板を調製するパターン形成体用基板調製工程と、光触媒
を含有する光触媒含有層および基体を有する光触媒含有
層側基板における前記光触媒含有層と前記機能性薄膜と
を、２００μｍ以下となるように間隙をおいて配置した
後、所定の方向からエネルギーを照射することにより、
前記機能性薄膜がパターン状に分解除去されたパターン
を形成するパターン形成工程とを有することを特徴とす
るパターン形成体の製造方法の製造方法を提供すること
により上記課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レジスト材等に用
いることが可能な、機能性薄膜がパターン状に形成され
たパターン形成体の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、機能性を有する薄膜をパター
ニングすることにより、種々の機能を有する機能性素子
を形成する方法が知られている。

【０００３】例えば、金属配線形成においては、レジス
ト材を金属薄膜を有する基材上に形成し、このレジスト
材をフォトリソグラフィー法等によりパターニング・現
像し、露出した金属薄膜をエッチングすることにより形
成されている。しかしながら、この方法においては、レ
ジスト材に感光性を付与する必要があること、現像の際
に使用されるアルカリ溶液が大量であることや、複雑な
工程が必要であり、コストや環境面等からも、問題があ
った。

【０００４】なお、本発明に関する先行技術文献は発見
されていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたもので、パターン形成体の製造に際し
て、高精度にパターンを形成することが可能であり、か
つコスト負荷および環境負荷が小さいパターン形成体の
製造方法を提供することを主目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は請求項１において、基体と、上記基体上に
形成され、光触媒の作用により分解除去され、かつ膜自
体に機能性を有する機能性薄膜とを有するパターン形成
体用基板を調製するパターン形成体用基板調製工程と、
光触媒を含有する光触媒含有層および基体を有する光触
媒含有層側基板における上記光触媒含有層と上記機能性
薄膜とを、２００μｍ以下となるように間隙をおいて配
置した後、所定の方向からエネルギーを照射することに
より、上記機能性薄膜がパターン状に分解除去されたパ
ターンを形成するパターン形成工程とを有することを特
徴とするパターン形成体の製造方法を提供する。

【０００７】本発明によれば、上記機能性薄膜はエネル
ギー照射に伴う光触媒の作用により分解除去されること
から、エネルギー照射されていない領域のみに、特に露
光後の後処理も必要無く、膜自体に機能性を有する機能
性薄膜を劣化させることなく、パターン状に形成するこ
とが可能であり、種々の用途展開を図ることが可能とな
る。

【０００８】また、光触媒含有層と機能性薄膜との間隔
が、上述した範囲内であるので、効率よくかつ精度が良
好に機能性薄膜がパターン状に形成されたパターン形成
体を得ることができる。

【０００９】上記請求項１に記載された発明において
は、請求項２に記載するように、上記光触媒含有層側基
板が、基材と、上記基材上にパターン状に形成された光
触媒含有層とからなることが好ましい。このように、光
触媒含有層をパターン状に形成することにより、フォト
マスクを用いることなくパターン形成体上に、機能性薄
膜が分解除去されたパターンを形成することが可能とな
るからである。また、光触媒含有層に対応する面のみの
機能性薄膜が分解除されるものであるので、照射するエ
ネルギーは特に平行なエネルギーに限られるものではな
く、また、エネルギーの照射方向も特に限定されるもの
ではないことから、エネルギー源の種類および配置の自
由度が大幅に増加するという利点を有するからである。

【００１０】上記請求項１に記載された発明において
は、請求項３に記載するように、上記光触媒含有層側基
板が、基材と、上記基材上に形成された光触媒含有層
と、パターン状に形成された光触媒含有層側遮光部とか
らなり、上記パターン形成工程におけるエネルギーの照
射が、光触媒含有層側基板から行なわれるものであるこ
とが好ましい。

【００１１】このように光触媒含有層側基板に光触媒含
有層側遮光部を有することにより、露光に際してフォト
マスク等を用いる必要がないことから、フォトマスクと
位置合わせ等が不要となり、工程を簡略化することが可
能となるからである。

【００１２】上記請求項３に記載された発明において
は、請求項４に記載するように、上記光触媒含有層側基
板において、上記光触媒含有層側遮光部が上記基材上に
パターン状に形成され、さらにその上に上記光触媒含有
層が形成されているものであってもよく、また請求項５
に記載するように上記光触媒含有層側基板において、上
記基材上に光触媒含有層が形成され、上記光触媒含有層
上に上記光触媒含有層側遮光部がパターン状に形成され
ているものであってもよい。

【００１３】光触媒含有層側遮光部は、機能性薄膜と近
い位置に配置されることが、得られる分解除去されたパ
ターンの精度上好ましいものであるといえる。したがっ
て、上述した位置に光触媒含有層側遮光部を配置するこ
とが好ましいのである。また、光触媒含有層上に光触媒
含有層側遮光部を形成した場合は、上記パターン形成工
程における光触媒含有層と機能性薄膜との配置に際して
のスペーサとして用いることができるという利点を有す
るものである。

【００１４】上記請求項１から請求項５までのいずれか
の請求項に記載された発明においては、請求項６に記載
するように、上記光触媒含有層が、光触媒からなる層で
あることが好ましい。光触媒含有層が光触媒のみからな
る層であれば、機能性薄膜を分解除去する効率を向上さ
せることが可能であり、効率的にパターン形成体を製造
することができるからである。

【００１５】上記請求項６に記載された発明において
は、請求項７に記載するように、上記光触媒含有層が、
光触媒を真空製膜法により基材上に製膜してなる層であ
ることが好ましい。このように真空製膜法により光触媒
含有層を形成することにより、表面の凹凸が少なく均一
な膜厚の均質な光触媒含有層とすることが可能であり、
機能性薄膜表面へのパターンの形成を均一にかつ高効率
で行うことができるからである。

【００１６】一方、請求項１から請求項５までのいずれ
かの請求項に記載された発明においては、請求項８に記
載するように、上記光触媒処含有層が、光触媒とバイン
ダとを有する層であってもよい。このようにバインダを
用いることにより、比較的容易に光触媒含有層を形成す
ることが可能となり、結果的に低コストでパターン形成
体の製造を行うことができるからである。

【００１７】上記請求項１から請求項８までのいずれか
の請求項に記載された発明においては、請求項９に記載
するように、上記光触媒が、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、
酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、チタン酸
ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ _３）、酸化タングステン
（ＷＯ_３）、酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）、および酸化
鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）から選択される１種または２種以上の
物質であることが好ましく、中でも請求項１０に記載す
るように、上記光触媒が酸化チタン（ＴｉＯ_２）である
ことが好ましい。これは、二酸化チタンのバンドギャッ
プエネルギーが高いため光触媒として有効であり、かつ
化学的にも安定で毒性もなく、入手も容易だからであ
る。

【００１８】請求項１から請求項１０までのいずれかの
請求項に記載された発明においては、請求項１１に記載
するように、上記機能性薄膜の膜厚が、０．５ｎｍ〜３
００ｎｍの範囲内であることが好ましい。照射されるエ
ネルギー量や機能性薄膜の材質等にもよるが、機能性薄
膜の膜厚を上記範囲内とすることにより、問題無くパタ
ーニングが可能であると共に、機能を発揮するのに十分
な膜厚とすることができる。

【００１９】上記請求項１から請求項１１までのいずれ
かの請求項に記載の発明においては、請求項１２に記載
するように、上記機能性薄膜が、自己組織化単分子膜、
ラングミュア−ブロジェット膜、吸着膜、もしくは交互
吸着膜のいずれかであることが好ましい、このような製
法で得られた膜は、種々の機能性薄膜として好適に用い
ることができるからである。

【００２０】上記請求項１から請求項１２までのいずれ
かの請求項に記載された発明においては、請求項１３に
記載するように、上記機能性薄膜が、レジスト材として
の機能を有することが好ましい。このように上記機能性
薄膜をレジスト材として用いれば、レジスト材に感光性
等の従来要求されていた特性が不要となるため、極めて
多様な材料をレジスト材として用いることができる。こ
れによりエッチング剤の選択の幅も広がることから、種
々の材料のパターン化に用いることが可能となる。

【００２１】本発明においては、請求項１４に記載する
ように、請求項１３記載のパターン形成体の製造方法に
おいて得られるパターン形成体の基体が、基板と基板上
に形成された導電性層とからなるものであり、上記レジ
スト材としての機能を有する機能性薄膜をレジスト材と
して用い、上記導電性層をエッチングする工程を有する
ことを特徴とする導電性パターン形成体の製造方法を提
供する。本発明によれば、レジスト材の現像のための現
像液を用いる必要もなく、かつレジスト材を剥離する必
要がある場合でも、再度光触媒を作用させることにお
り、容易にレジスト材の剥離を行うことができる。

【００２２】本発明は、さらに請求項１５に記載するよ
うに、請求項１から請求項１２までのいずれかの請求項
に記載のパターン形成体の製造方法において得られるパ
ターン形成体の機能性薄膜が、生体物質と付着性を有す
ることを特徴とするバイオチップ用基材の製造方法を提
供する。生体物質との付着性を有する機能性薄膜を全面
に形成し、これをパターニングすることにより、極めて
容易にバイオチップ用基材を得ることができるからであ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】まず、本発明のパターン形成体の
製造方法について説明する。本発明のパターン形成体の
製造方法は、基体と、上記基体上に形成され、光触媒の
作用により分解除去され、かつ膜自体に機能性を有する
機能性薄膜とを有するパターン形成体用基板を調製する
パターン形成体用基板調製工程と、光触媒を含有する光
触媒含有層および基体を有する光触媒含有層側基板にお
ける上記光触媒含有層と上記機能性薄膜とを、２００μ
ｍ以下となるように間隙をおいて配置した後、所定の方
向からエネルギーを照射することにより、上記機能性薄
膜がパターン状に分解除去されたパターンを形成するパ
ターン形成工程とを有することを特徴とするものであ
る。

【００２４】また、本発明においては、光触媒を含有す
る光触媒含有層および基材を有する光触媒含有層側基板
を調整する光触媒含有層側基板調整工程を有していても
よく、この場合、光触媒を含有する光触媒含有層および
基材を有する光触媒含有層側基板を調整する光触媒含有
層側基板調整工程と、上記光触媒含有層中の光触媒の作
用により表面の特性が変化する特性変化層を有するパタ
ーン形成体用基板を調製するパターン形成体用基板調製
工程と、上記光触媒含有層および前記特性変化層を、２
００μｍ以下となるように間隙をおいて配置した後、所
定の方向からエネルギーを照射することにより、上記特
性変化層表面に特性の変化したパターンを形成するパタ
ーン形成工程とを有することを特徴とするパターン形成
体の製造方法であって、上記パターン形成体用基板調製
工程が、基体上に特性変化層としての機能性薄膜を形成
する工程であり、上記パターン形成工程が、上記特性変
化層である機能性薄膜をパターン状に分解除去する工程
であるものである。

【００２５】このように、本発明のパターン形成体の製
造方法においては、光触媒含有層および機能性薄膜を所
定の間隙を有するように配置した後、所定の方向からエ
ネルギー照射することにより、光触媒含有層中の光触媒
の作用により、露光された部分の機能性薄膜がパターン
状に分解除去され、機能性薄膜のパターンが基体上に形
成される。したがって、パターン形成に際して露光後の
現像・洗浄等の後処理が不要となるので、従来より少な
い工程で、かつ安価に、パターン状に形成された機能性
薄膜の劣化等の問題がないパターン形成体とすることが
できる。さらに、この膜自体が機能性を有する機能性薄
膜の材料を選択することにより、様々な用途に用いるこ
とができるパターン形成体とすることができる。

【００２６】また、本発明においては、機能性薄膜を光
触媒含有層中の光触媒の作用により分解除去した後、光
触媒含有層側基板を取り外してパターン形成体側基板を
パターン形成体としたものであるので、得られるパター
ン形成体には必ずしも光触媒が含有されている必要がな
い。したがって、得られるパターン形成体が光触媒の作
用により経時的に劣化するといった不具合を防止するこ
とができる。

【００２７】このような、本発明のパターン形成体の製
造方法について、図面を用いて具体的に説明する。図１
は、本発明のパターン形成体の製造方法の一例を示すも
のである。

【００２８】この例においては、まず、基材１上に光触
媒含有層２が形成されてなる光触媒含有層側基板３と、
基体４上に機能性薄膜５が形成されてなるパターン形成
体用基板６とを調整する（図１（ａ））。

【００２９】次に、図１（ｂ）に示すように、上記光触
媒含有層側基板３とパターン形成体用基板６とを、それ
ぞれの光触媒含有層２および機能性薄膜５が所定の間隔
を有するように配置した後、必要とされるパターンが描
かれたフォトマスク７を用い、これを介して紫外光８を
光触媒含有層側基板３側から照射する。これにより、図
１（ｃ）に示すように、機能性薄膜５が分解除去された
パターン９が形成される（パターン形成工程）。

【００３０】なお、この際、光触媒含有層２と機能性薄
膜５とは、図１では所定の間隔をおいて配置されている
が、本発明においては、必要であれば物理的に密着状態
で接触するようにしてもよい。

【００３１】また、上記紫外線の照射は、上記例ではフ
ォトマスク７を介したものであるが、後述するように光
触媒含有層がパターン状に形成されたものや、光触媒含
有層側基板内に遮光部（光触媒含有層側遮光部）が形成
されたものを用いてもよく、この場合は、フォトマスク
７等を用いることなく、全面に露光することになる。

【００３２】そして、上記パターン形成体用基板６上か
ら光触媒含有層側基板を外す工程が行われ（図１
（ｄ））、表面に機能薄膜をパターン状に有するパター
ン形成体６を得ることができる。

【００３３】このような本発明のパターン形成体の製造
方法について、各工程毎に詳細に説明する。

【００３４】１．パターン形成体用基板調製工程 まず、本発明におけるパターン形成体用基板調整工程に
ついて説明する。本発明おけるパターン形成体用基板調
製工程とは基体と、上記基体上に形成され、光触媒の作
用により分解除去され、かつ膜自体に機能性を有する機
能性薄膜とを有するパターン形成体用基板を調製するパ
ターン形成体用基板調製工程を調製する工程である。

【００３５】本発明におけるパターン形成体用基板は、
後述するパターン形成工程において、光触媒の作用によ
り基体上に形成された機能性薄膜が除去されて、膜自体
が機能性を有する機能性薄膜のパターンが基体上に形成
される点に特徴を有する。これにより、パターン状に残
存している機能性薄膜の機能性を利用して、様々な用途
に利用することが可能なパターン形成体を製造すること
が可能となるのである。

【００３６】本発明においては、機能性薄膜の膜厚は光
触媒の作用により除去される程度の膜厚である必要があ
る。このような膜厚としては、用いる材料や照射するエ
ネルギー、さらには光触媒の種類等によって大きく異な
るものではあるが、０．５ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内、
特に１．５ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲内とすることが好ま
しい。上記範囲より膜厚が厚い場合は、パターン形成工
程における機能性薄膜の除去が困難であることから好ま
しくなく、上記範囲より膜厚が薄い場合は、機能性薄膜
としての機能を発揮できない可能性があることから好ま
しくない。

【００３７】このような機能性薄膜の形成方法は特に限
定されるものではなく、フッ素系や炭化水素系の撥液性
を有する樹脂を溶媒に溶解させ、例としてスピンコート
法等の一般的な成膜方法により形成することが可能であ
るが、機能性を有する薄膜を形成するうえで好適であ
り、欠陥のない膜を形成することが可能であることか
ら、機能性薄膜、すなわち、自己組織化単分子膜、ラン
グミュア−ブロジェット膜、吸着膜、および交互吸着膜
等を用いることがより好ましいといえる。

【００３８】本発明に用いられる機能性薄膜の材料とし
ては、後述するパターン形成工程において、パターン化
された際に機能を有するような機能性材料であれば特に
限定されるものではない。ここで、本発明の機能性薄膜
の機能とは、例えば化学的機能、電子・電気的機能、ま
たは生態的機能等が挙げられる。

【００３９】ここで、化学的機能とは、具体的には吸着
性、耐レジストエッチング剤性等が挙げられる。

【００４０】上記機能性薄膜が吸着性を有する場合に
は、例えば例えばガスセンサー、湿度センサー、ＤＮＡ
マイクロアレイ、たんぱく質マイクロアレイ、細胞培養
基板等に応用することができ、材料としてはポリエチレ
ンイミン、ポリアリルアミン、ポリリジン、キトサン、
ポリアクリル酸、ポリスチレン、アミノプロピルトリエ
トキシシラン等が挙げられる。

【００４１】また、上記機能性薄膜が耐エッチング剤性
を有する場合には、例えばレジスト材等とすることがで
き、材料としてはポリメチルメタクリレート、ノボラッ
ク樹脂、カリックスアレーン等が挙げられる。

【００４２】電子・電気的機能とは、具体的には導電
性、圧電性、焦電性、光電変換性、半導体性等が挙げら
れる。

【００４３】上記機能性薄膜が導電性を有する場合に
は、例えばフレキシブルな電気配線等とすることがで
き、材料としてはポリアセチレン、ポリビロール、ポリ
エチレンオキサイド−リチウムトリフレート錯体、ポリ
ビスメトキシエトキシドホスファセン（ＭＥＥＰ）、ポ
リチオフェン、ポリフルオレン等が挙げられる。

【００４４】上記機能性薄膜が圧電性を有する場合に
は、例えばアクチュエータ、圧力センサー、歪みセンサ
ー等とすることができ、材料としてはポリアセチレン・
ポリパラフェニレン、ポリフッ化ビニリデン等が挙げら
れる。

【００４５】上記機能性薄膜が焦電性を有する場合に
は、例えば温度センサー等とすることができ、材料とし
てはトリグリシンサルフェート、フッ化ビニリデン−ト
リフルオロエチレン共重合等が挙げられる。

【００４６】上記機能性薄膜が光電変換性を有する場合
には、例えば有機ＥＬ素子、光電変換素子等とすること
ができ、材料としてはフタロシアニンポリビニルアセテ
ート、ポリメタクリル酸４−Ｎ，Ｎジフェニルアミノフ
ェニル、フタロシアニン、ポルフィリン等が挙げられ
る。

【００４７】上記機能性薄膜が半導体性を有する場合に
は、例えば有機トランジスタ等とすることができ、材料
としてはポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、チアビリ
リューム誘導体／トリフェニルメタン、クロルジャンブ
ルー誘導体／ピラゾリン、オリゴチオフェン、ペンタセ
ン、フタロシアニン等が挙げられる。

【００４８】上記機能性薄膜が液晶配向性を有する場合
には、例えば液晶配向膜等とすることができ、材料とし
てはポリイミド、ポリビニルアルコール等が挙げられ
る。

【００４９】生態的機能とは、生体適合性等が挙げられ
る。

【００５０】上記機能性薄膜が生体適合性を有する場合
には、例えば選択的細胞培養基材等とすることができ、
材料としてはポリテトラフルオロエチレン、セグメント
化ポリウレタン、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、
ポリスルフォン、セグメント化ポリウレタン、多孔質ポ
リプロピレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリア
ミノ酸、キチン、シリコン、ポリメタクリル酸２ヒドロ
キシエチル、ポリビニルピロリドン、シリコン、ポリテ
トラフルオロエチレン、ポリ−αシアノアクリル酸エス
テル等が挙げられる。

【００５１】また、本発明においては、機能性薄膜は基
体上に形成される。このような機能性薄膜が形成される
基体としては、シリコンウェハ、金属、クオーツ、ガラ
ス、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬ
Ｃ）、アルミナ、高分子材料などを用いることができ、
これらは後述する用途に応じて適宜選択されて用いられ
るものである。

【００５２】また、用いられる基体の形状としては、特
に制限されるものではなく、これも後述する用途に応じ
て好適な形状とすることが可能であり、具体的には、用
途がバイオチップ等の場合は板状のものが好適に用いら
れる。

【００５３】本発明においては、パターン形成体用基板
にパターン形成体用基板側遮光部をパターン状に形成し
たものを用いることが可能である。

【００５４】この場合は、後述するパターン形成工程に
おけるエネルギー照射を、パターン形成体用基板側から
行う必要が生じることから、パターン形成体用基板が透
明であることが必要である。

【００５５】このようなパターン形成体用基板側遮光部
の形成方法としては、上述した光触媒含有層側遮光部と
同様であるので、ここでの説明は省略する。

【００５６】このようパターン形成体用基板側遮光部の
形成方法は、特に限定されるものではなく、パターン形
成体用基板側遮光部の形成面の特性や、必要とするエネ
ルギーに対する遮蔽性等に応じて適宜選択されて用いら
れる。

【００５７】例えば、スパッタリング法、真空蒸着法等
により厚み１０００〜２０００Å程度のクロム等の金属
薄膜を形成し、この薄膜をパターニングすることにより
形成されてもよい。このパターニングの方法としては、
スパッタ等の通常のパターニング方法を用いることがで
きる。

【００５８】また、樹脂バインダ中にカーボン微粒子、
金属酸化物、無機顔料、有機顔料等の遮光性粒子を含有
させた層をパターン状に形成する方法であってもよい。
用いられる樹脂バインダとしては、ポリイミド樹脂、ア
クリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリルアミド、ポリ
ビニルアルコール、ゼラチン、カゼイン、セルロース等
の樹脂を１種または２種以上混合したものや、感光性樹
脂、さらにはＯ／Ｗエマルジョン型の樹脂組成物、例え
ば、反応性シリコーンをエマルジョン化したもの等を用
いることができる。このような樹脂製遮光部の厚みとし
ては、０．５〜１０μｍの範囲内で設定することができ
る。このよう樹脂製遮光部のパターニングの方法は、フ
ォトリソ法、印刷法等一般的に用いられている方法を用
いることができる。

【００５９】２．パターン形成工程 次に、本発明におけるパターン形成工程について説明す
る。本発明のパターン形成工程は、光触媒を含有する光
触媒含有層および基体を有する光触媒含有層側基板にお
ける上記光触媒含有層と上記機能性薄膜とを、所定の間
隙をおいて配置した後、所定の方向からエネルギーを照
射することにより、上記機能性薄膜をパターン状に分解
除去する工程である。

【００６０】以下、本工程の各構成について説明する。

【００６１】（光触媒含有層側基板）まず、本発明に用
いられる光触媒含有層側基板について説明する。本発明
に用いられる光触媒含有層側基板とは、光触媒を含有す
る光触媒含有層および基材を有するものである。本発明
において用いられる光触媒含有層側基板は、このよう
に、少なくとも光触媒含有層と基材とを有するものであ
り、通常は基材上に所定の方法で形成された薄膜状の光
触媒含有層が形成されてなるものである。また、この光
触媒含有層側基板には、パターン状に形成された光触媒
含有層側遮光部が形成されたものも用いることができ
る。以下、光触媒含有層側基板の各構成について説明す
る。

【００６２】ａ．光触媒含有層 本発明に用いられる光触媒含有層は、光触媒含有層中の
光触媒が、対象とする機能性薄膜を分解除去するような
構成であれば、特に限定されるものではなく、光触媒と
バインダとから構成されているものであってもよいし、
光触媒単体で製膜されたものであってもよい。また、そ
の表面の濡れ性は特に親液性であっても撥液性であって
もよい。

【００６３】本発明において用いられる光触媒含有層
は、例えば上記図１（ａ）等に示すように、基材１上に
全面に形成されたものであってもよいが、例えば図２に
示すように、基材１上に光触媒含有層２がパターン上に
形成されたものであってもよい。

【００６４】このように光触媒含有層をパターン状に形
成することにより、後述するパターン形成工程において
説明するように、光触媒含有層を機能性薄膜と所定の間
隔をおいて配置させてエネルギーを照射する際に、フォ
トマスク等を用いるパターン照射をする必要がなく、全
面に照射することにより、機能性薄膜が分解除去された
パターンを形成することができる。

【００６５】この光触媒処理層のパターニング方法は、
特に限定されるものではないが、例えばフォトリソグラ
フィー法等により行うことが可能である。

【００６６】また、実際に光触媒含有層に面する機能性
薄膜のみが分解除去され、分解除去されるものであるの
で、エネルギーの照射方向は上記光触媒含有層と機能性
薄膜とが面する部分にエネルギーが照射されるものであ
れば、いかなる方向から照射されてもよく、さらには、
照射されるエネルギーも特に平行光等の平行なものに限
定されないという利点を有するものとなる。

【００６７】このような光触媒含有層における、後述す
るような二酸化チタンに代表される光触媒の作用機構
は、必ずしも明確なものではないが、光の照射によって
生成したキャリアが、近傍の化合物との直接反応、ある
いは、酸素、水の存在下で生じた活性酸素種によって、
有機物の化学構造に変化を及ぼすものと考えられてい
る。本発明においては、このキャリアが光触媒含有層近
傍に配置される機能性薄膜中の化合物に作用を及ぼすも
のであると思われる。

【００６８】本発明で使用する光触媒としては、光半導
体として知られる例えば二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸
化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、チタン酸ス
トロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）、酸化タングステン（Ｗ
Ｏ_３）、酸化ビスマス（Ｂｉ _２Ｏ_３）、および酸化鉄
（Ｆｅ_２Ｏ_３）を挙げることができ、これらから選択し
て１種または２種以上を混合して用いることができる。

【００６９】本発明においては、特に二酸化チタンが、
バンドギャップエネルギーが高く、化学的に安定で毒性
もなく、入手も容易であることから好適に使用される。
二酸化チタンには、アナターゼ型とルチル型があり本発
明ではいずれも使用することができるが、アナターゼ型
の二酸化チタンが好ましい。アナターゼ型二酸化チタン
は励起波長が３８０ｎｍ以下にある。

【００７０】このようなアナターゼ型二酸化チタンとし
ては、例えば、塩酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル
（石原産業（株）製ＳＴＳ−０２（平均粒径７ｎｍ）、
石原産業（株）製ＳＴ−Ｋ０１）、硝酸解膠型のアナタ
ーゼ型チタニアゾル（日産化学（株）製ＴＡ−１５（平
均粒径１２ｎｍ））等を挙げることができる。

【００７１】光触媒の粒径は小さいほど光触媒反応が効
果的に起こるので好ましく、平均粒径か５０ｎｍ以下が
好ましく、２０ｎｍ以下の光触媒を使用するのが特に好
ましい。

【００７２】本発明における光触媒含有層は、上述した
ように光触媒単独で形成されたものであってもよく、ま
たバインダと混合して形成されたものであってもよい。

【００７３】光触媒のみからなる光触媒含有層の場合
は、機能性薄膜の分解除去に対する効率が向上し、処理
時間の短縮化等のコスト面で有利である。一方、光触媒
とバインダとからなる光触媒含有層の場合は、光触媒含
有層の形成が容易であるという利点を有する。

【００７４】光触媒のみからなる光触媒含有層の形成方
法としては、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法、真
空蒸着法等の真空製膜法を用いる方法を挙げることがで
きる。真空製膜法により光触媒含有層を形成することに
より、均一な膜でかつ光触媒のみを含有する光触媒含有
層とすることが可能であり、これにより機能性薄膜の分
解除去を均一に行うことが可能であり、かつ光触媒のみ
からなることから、バインダを用いる場合と比較して効
率的に機能性薄膜上の分解除去を行うことが可能とな
る。

【００７５】また、光触媒のみからなる光触媒含有層の
形成方法としては、例えば光触媒が二酸化チタンの場合
は、基材上に無定形チタニアを形成し、次いで焼成によ
り結晶性チタニアに相変化させる方法等が挙げられる。
ここで用いられる無定形チタニアとしては、例えば四塩
化チタン、硫酸チタン等のチタンの無機塩の加水分解、
脱水縮合、テトラエトキシチタン、テトライソプロポキ
シチタン、テトラ−ｎ−プロポキシチタン、テトラブト
キシチタン、テトラメトキシチタン等の有機チタン化合
物を酸存在下において加水分解、脱水縮合によって得る
ことができる。次いで、４００℃〜５００℃における焼
成によってアナターゼ型チタニアに変性し、６００℃〜
７００℃の焼成によってルチル型チタニアに変性するこ
とができる。

【００７６】また、バインダを用いる場合は、バインダ
の主骨格が上記の光触媒の光励起により分解されないよ
うな高い結合エネルギーを有するものが好ましく、例え
ばオルガノポリシロキサン等を挙げることができる。

【００７７】このようにオルガノポリシロキサンをバイ
ンダとして用いた場合は、上記光触媒含有層は、光触媒
とバインダであるオルガノポリシロキサンとを必要に応
じて他の添加剤とともに溶剤中に分散して塗布液を調製
し、この塗布液を基材上に塗布することにより形成する
ことができる。使用する溶剤としては、エタノール、イ
ソプロパノール等のアルコール系の有機溶剤が好まし
い。塗布はスピンコート、スプレーコート、ディップコ
ート、ロールコート、ビードコート等の公知の塗布方法
により行うことができる。バインダとして紫外線硬化型
の成分を含有している場合、紫外線を照射して硬化処理
を行うことにより光触媒含有層を形成することができ
る。

【００７８】また、バインダとして無定形シリカ前駆体
を用いることができる。この無定形シリカ前駆体は、一
般式ＳｉＸ_４で表され、Ｘはハロゲン、メトキシ基、エ
トキシ基、またはアセチル基等であるケイ素化合物、そ
れらの加水分解物であるシラノール、または平均分子量
３０００以下のポリシロキサンが好ましい。

【００７９】具体的には、テトラエトキシシラン、テト
ライソプロポキシシラン、テトラ−ｎ−プロポキシシラ
ン、テトラブトキシシラン、テトラメトキシシラン等が
挙げられる。また、この場合には、無定形シリカの前駆
体と光触媒の粒子とを非水性溶媒中に均一に分散させ、
基材上に空気中の水分により加水分解させてシラノール
を形成させた後、常温で脱水縮重合することにより光触
媒含有層を形成できる。シラノールの脱水縮重合を１０
０℃以上で行えば、シラノールの重合度が増し、膜表面
の強度を向上できる。また、これらの結着剤は、単独あ
るいは２種以上を混合して用いることができる。

【００８０】バインダを用いた場合の光触媒含有層中の
光触媒の含有量は、５〜６０重量％、好ましくは２０〜
４０重量％の範囲で設定することができる。また、光触
媒含有層の厚みは、０．０５〜１０μｍの範囲内が好ま
しい。

【００８１】また、光触媒含有層には上記の光触媒、バ
インダの他に、界面活性剤を含有させることができる。
具体的には、日光ケミカルズ（株）製ＮＩＫＫＯＬ Ｂ
Ｌ、ＢＣ、ＢＯ、ＢＢの各シリーズ等の炭化水素系、デ
ュポン社製ＺＯＮＹＬ ＦＳＮ、ＦＳＯ、旭硝子（株）
製サーフロンＳ−１４１、１４５、大日本インキ化学工
業（株）製メガファックＦ−１４１、１４４、ネオス
（株）製フタージェントＦ−２００、Ｆ２５１、ダイキ
ン工業（株）製ユニダインＤＳ−４０１、４０２、スリ
ーエム（株）製フロラードＦＣ−１７０、１７６等のフ
ッ素系あるいはシリコーン系の非イオン界面活性剤を挙
げることができ、また、カチオン系界面活性剤、アニオ
ン系界面活性剤、両性界面活性剤を用いることもでき
る。

【００８２】さらに、光触媒含有層には上記の界面活性
剤の他にも、ポリビニルアルコール、不飽和ポリエステ
ル、アクリル樹脂、ポリエチレン、ジアリルフタレー
ト、エチレンプロピレンジエンモノマー、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、ポ
リカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイ
ミド、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ポ
リプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ酢酸
ビニル、ポリエステル、ポリブタジエン、ポリベンズイ
ミダゾール、ポリアクリルニトリル、エピクロルヒドリ
ン、ポリサルファイド、ポリイソプレン等のオリゴマ
ー、ポリマー等を含有させることができる。

【００８３】ｂ．基材 本発明においては、図１（ａ）に示すように、光触媒含
有層側基板３は、少なくとも基材１とこの基材１上に形
成された光触媒含有層２とを有するものである。

【００８４】この際、用いられる基材を構成する材料
は、後述するパターン形成工程におけるエネルギーの照
射方向や、得られるパターン形成体が透明性を必要とす
るか等により適宜選択される。

【００８５】すなわち、例えばパターン形成体が不透明
なものを基体として用いる場合においては、エネルギー
照射方向は必然的に光触媒含有層側基板側からとなり、
図１（ｂ）に示すように、フォトマスク７を光触媒含有
層側基板３側に配置して、エネルギー照射をする必要が
ある。また、後述するように光触媒含有層側基板に光触
媒含有層側遮光部を予め所定のパターンで形成してお
き、この光触媒含有層側遮光部を用いてパターンを形成
する場合においても、光触媒含有層側基板側からエネル
ギーを照射する必要がある。このような場合、基材は透
明性を有するものであることが必要となる。

【００８６】一方、パターン形成体が透明である場合で
あれば、パターン形成体用基板側にフォトマスクを配置
してエネルギーを照射することも可能である。また、後
述するようにこのパターン形成体用基板内にパターン形
成体側遮光部を形成する場合は、パターン形成体用基板
側からエネルギーを照射する必要がある。このような場
合においては、基材の透明性は特に必要とされない。

【００８７】また本発明に用いられる基材は、可撓性を
有するもの、例えば樹脂製フィルム等であってもよい
し、可撓性を有さないもの、例えばガラス基板等であっ
てもよい。これは、後述するパターン形成工程における
エネルギー照射方法により適宜選択されるものである。

【００８８】このように、本発明における光触媒含有層
側基板に用いられる基材は特にその材料を限定されるも
のではないが、本発明においては、この光触媒含有層側
基板は、繰り返し用いられるものであることから、所定
の強度を有し、かつその表面が光触媒含有層との密着性
が良好である材料が好適に用いられる。

【００８９】具体的には、ガラス、セラミック、金属、
プラスチック等を挙げることができる。

【００９０】なお、基材表面と光触媒含有層との密着性
を向上させるために、基材上にアンカー層を形成するよ
うにしてもよい。このようなアンカー層としては、例え
ば、シラン系、チタン系のカップリング剤等を挙げるこ
とができる。

【００９１】ｃ．光触媒含有層側遮光部 本発明に用いられる光触媒含有層側基板には、パターン
状に形成された光触媒含有層側遮光部が形成されたもの
を用いても良い。このように光触媒含有層側遮光部を有
する光触媒含有層側基板を用いることにより、露光に際
して、フォトマスクを用いたり、レーザ光による描画照
射を行う必要がない。したがって、光触媒含有層側基板
とフォトマスクとの位置合わせが不要であることから、
簡便な工程とすることが可能であり、また描画照射に必
要な高価な装置も不必要であることから、コスト的に有
利となるという利点を有する。

【００９２】このような光触媒含有層側遮光部を有する
光触媒含有層側基板は、光触媒含有層側遮光部の形成位
置により、下記の二つの実施態様とすることができる。

【００９３】一つが、例えば図３に示すように、基材１
上に光触媒含有層側遮光部１２を形成し、この光触媒含
有層側遮光部１２上に光触媒含有層２を形成して、光触
媒含有層側基板３とする実施態様である。もう一つは、
例えば図４に示すように、基材１上に光触媒含有層２を
形成し、その上に光触媒含有層側遮光部１２を形成して
光触媒含有層側基板３とする実施態様である。

【００９４】いずれの実施態様においても、フォトマス
クを用いる場合と比較すると、光触媒含有層側遮光部
が、上記光触媒含有層と機能性薄膜とが間隙をもって位
置する部分の近傍に配置されることになるので、基材内
等におけるエネルギーの散乱の影響を少なくすることが
できることから、エネルギーのパターン照射を極めて正
確に行うことが可能となる。

【００９５】さらに、上記光触媒含有層上に光触媒含有
層側遮光部を形成する実施態様においては、光触媒含有
層と機能性薄膜とを所定の間隙をおいて配置する際に、
この光触媒含有層側遮光部の膜厚をこの間隙の幅と一致
させておくことにより、上記光触媒含有層側遮光部を上
記間隙を一定のものとするためのスペーサとしても用い
ることができるという利点を有する。

【００９６】すなわち、所定の間隙をおいて上記光触媒
含有層と機能性薄膜とを接触させた状態で配置する際
に、上記光触媒含有層側遮光部と機能性薄膜とを密着さ
せた状態で配置することにより、上記所定の間隙を正確
とすることが可能となり、そしてこの状態で光触媒含有
層側基板からエネルギーを照射することにより、機能性
薄膜上にパターンを精度良く形成することが可能となる
のである。

【００９７】本発明に用いられる光触媒含有層側遮光部
の形成方法については、上述したパターン形成体用基板
におけるパターン形成体用基板側遮光部の形成方法と同
様であるので、ここでの説明は省略する。

【００９８】なお、上記説明においては、光触媒含有層
側遮光部の形成位置として、基材と光触媒含有層との
間、および光触媒含有層表面の二つの場合について説明
したが、その他、基材の光触媒含有層が形成されていな
い側の表面に光触媒含有層側遮光部を形成する態様も採
ることが可能である。この態様においては、例えばフォ
トマスクをこの表面に着脱可能な程度に密着させる場合
等が考えられ、パターン形成体を小ロットで変更するよ
うな場合に好適に用いることができる。

【００９９】ｄ．プライマー層 次に、本発明の光触媒含有層側基板に用いられるプライ
マー層について説明する。本発明において、上述したよ
うに基材上に光触媒含有層側遮光部をパターン状に形成
して、その上に光触媒含有層を形成して光触媒含有層側
基板とする場合においては、上記光触媒含有層側遮光部
と光触媒含有層との間にプライマー層を形成してもよ
い。

【０１００】このプライマー層の作用・機能は必ずしも
明確なものではないが、光触媒含有層側遮光部と光触媒
含有層との間にプライマー層を形成することにより、プ
ライマー層は光触媒の作用による機能性薄膜の分解除去
を阻害する要因となる光触媒含有層側遮光部および光触
媒含有層側遮光部間に存在する開口部からの不純物、特
に、光触媒含有層側遮光部をパターニングする際に生じ
る残渣や、金属、金属イオン等の不純物の拡散を防止す
る機能を示すものと考えられる。したがって、プライマ
ー層を形成することにより、高感度で分解除去の処理が
進行し、その結果、高解像度のパターンを得ることが可
能となるのである。

【０１０１】なお、本発明においてプライマー層は、光
触媒含有層側遮光部のみならず光触媒含有層側遮光部間
に形成された開口部に存在する不純物が光触媒の作用に
影響することを防止するものであるので、プライマー層
は開口部を含めた光触媒含有層側遮光部全面にわたって
形成されていることが好ましい。

【０１０２】本発明におけるプライマー層は、光触媒含
有層側基板の光触媒含有層側遮光部と光触媒含有層とが
接触しないようにプライマー層が形成された構造であれ
ば特に限定されるものではない。

【０１０３】このプライマー層を構成する材料として
は、特に限定されるものではないが、光触媒の作用によ
り分解されにくい無機材料が好ましい。具体的には無定
形シリカを挙げることができる。このような無定形シリ
カを用いる場合には、この無定形シリカの前駆体は、一
般式ＳｉＸ_４で示され、Ｘはハロゲン、メトキシ基、エ
トキシ基、またはアセチル基等であるケイ素化合物であ
り、それらの加水分解物であるシラノール、または平均
分子量３０００以下のポリシロキサンが好ましい。

【０１０４】また、プライマー層の膜厚は、０．００１
μｍから１μｍの範囲内であることが好ましく、特に
０．００１μｍから０．１μｍの範囲内であることが好
ましい。

【０１０５】（パターンの形成）次に、本発明のパター
ンの形成について説明する。本発明のパターン形成工程
においては、上述した光触媒含有層および機能性薄膜を
２００μｍ以下となるように間隙をおいて配置した後、
所定の方向からエネルギーを照射し、上記機能性薄膜を
パターン状に分解除去し、機能性薄膜がパターン状に形
成されたパターン形成体とする。

【０１０６】本発明において上記間隙は、パターン精度
および機能性薄膜の分解除去の効率の面を考慮して、１
００μ以下、特に０．２μｍ〜１０μｍの範囲内とする
ことが好ましい。

【０１０７】このように光触媒含有層と機能性薄膜表面
とを所定の間隔で離して配置することにより、酸素と水
および光触媒作用により生じた活性酸素種が脱着しやす
くなる。すなわち、上記範囲より光触媒含有層と機能性
薄膜との間隔を狭くした場合は、上記活性酸素種の脱着
がしにくくなり、結果的に機能性薄膜の分解除去の速度
を遅くしてしまう可能性があることから好ましくなく、
上記範囲より間隔を離して配置した場合は、生じた活性
酸素種が機能性薄膜に届き難くなり、この場合も機能性
薄膜の分解除去の速度を遅くしてしまう可能性があるこ
とから好ましくないのである。

【０１０８】本発明においては、このような間隙をおい
た配置状態は、少なくとも露光の間だけ維持されればよ
い。

【０１０９】このような極めて狭い間隙を均一に形成し
て光触媒含有層と機能性薄膜とを配置する方法として
は、例えばスペーサを用いる方法を挙げることができ
る。そして、このようにスペーサを用いることにより、
均一な間隙を形成することができると共に、このスペー
サが接触する部分は、光触媒の作用が機能性薄膜表面に
及ばないことから、このスペーサを上述したパターンと
同様のパターンを有するものとすることにより、機能性
薄膜上に所定のパターンを形成することが可能となる。

【０１１０】本発明においては、このようなスペーサを
一つの部材として形成してもよいが、工程の簡略化等の
ため、上記光触媒含有層側基板調整工程の欄で説明した
ように、光触媒含有層側基板の光触媒含有層表面に形成
することが好ましい。なお、上記光触媒含有層側基板調
製工程における説明においては、光触媒含有層側遮光部
として説明したが、本発明においては、このようなスペ
ーサは機能性薄膜表面に光触媒の作用が及ばないように
表面を保護する作用を有すればよいものであることか
ら、特に照射されるエネルギーを遮蔽する機能を有さな
い材料で形成されたものであってもよい。

【０１１１】次に、上述したような接触状態を維持した
状態で、接触する部分へのエネルギー照射が行われる。
なお、本発明でいうエネルギー照射（露光）とは、光触
媒含有層による機能性薄膜表面を分解除去させることが
可能ないかなるエネルギー線の照射をも含む概念であ
り、可視光の照射に限定されるものではない。

【０１１２】通常このような露光に用いる光の波長は、
４００ｎｍ以下の範囲、好ましくは３８０ｎｍ以下の範
囲から設定される。これは、上述したように光触媒含有
層に用いられる好ましい光触媒が二酸化チタンであり、
この二酸化チタンにより光触媒作用を活性化させるエネ
ルギーとして、上述した波長の光が好ましいからであ
る。

【０１１３】このような露光に用いることができる光源
としては、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノ
ンランプ、エキシマランプ、その他種々の光源を挙げる
ことができる。

【０１１４】上述したような光源を用い、フォトマスク
を介したパターン照射により行う方法の他、エキシマ、
ＹＡＧ等のレーザを用いてパターン状に描画照射する方
法を用いることも可能である。

【０１１５】また、露光に際してのエネルギーの照射量
は、機能性薄膜表面が光触媒含有層中の光触媒の作用に
より機能性薄膜の分解除去が行われるのに必要な照射量
とする。

【０１１６】この際、光触媒含有層を加熱しながら露光
することにより、感度を上昇させることが可能となり、
効率的な分解除去を行うことができる点で好ましい。具
体的には３０℃〜８０℃の範囲内で加熱することが好ま
しい。

【０１１７】本発明における露光方向は、光触媒含有層
側遮光部もしくはパターン形成体用基板側遮光部が形成
されているか否か等のパターンの形成方法や、光触媒含
有層側基板もしくはパターン形成体用基板が透明である
か否かにより決定される。

【０１１８】すなわち、光触媒含有層側遮光部が形成さ
れている場合は、光触媒含有層側基板側から露光が行な
われる必要があり、かつこの場合は光触媒含有層側基板
が照射されるエネルギーに対して透明である必要があ
る。なお、この場合、光触媒含有層上に光触媒含有層側
遮光部が形成され、かつこの光触媒含有層側遮光部を上
述したようなスペーサとしての機能を有するように用い
た場合においては、露光方向は光触媒含有層側基板側か
らでもパターン形成体用基板側からであってもよい。

【０１１９】一方、パターン形成体用基板側遮光部が形
成されている場合は、パターン形成体用基板側から露光
が行われる必要があり、かつこの場合は、パターン形成
体用基板が照射されるエネルギーに対して透明である必
要がある。なお、この場合も、機能性薄膜上にパターン
形成体用基板側遮光部が形成され、このパターン形成体
用基板側遮光部が上述したようなスペーサとしての機能
を有するように用いられた場合、露光方向は光触媒含有
層側基板側からでもパターン形成体用基板側からであっ
てもよい。

【０１２０】また、光触媒含有層がパターン状に形成さ
れている場合における露光方向は、上述したように、光
触媒含有層と機能性薄膜とが接触する部分にエネルギー
が照射されるのであればいかなる方向から照射されても
よい。

【０１２１】同様に、上述したスペーサを用いる場合
も、接触する部分にエネルギーが照射されるのであれば
いかなる方向から照射されてもよい。

【０１２２】フォトマスクを用いる場合は、フォトマス
クが配置された側からエネルギーが照射される。この場
合は、フォトマスクが配置された側の基板、すなわち光
触媒含有層側基板もしくはパターン形成体用基板のいず
れかが透明である必要がある。

【０１２３】上述したようなエネルギー照射が終了する
と、光触媒含有層側基板が機能性薄膜との接触位置から
離され、これにより図１（ｄ）に示すようにで機能性薄
膜がパターン状に分解除去されたパターン９が機能性薄
膜５上に形成される。

【０１２４】本発明においては、基体上に形成された機
能性薄膜を、エネルギー照射に伴う光触媒の作用によ
り、エネルギーが照射された部分のみを除去し、これに
より、劣化等の問題がない機能性薄膜からなるパターン
を形成することができるのである。

【０１２５】本発明においては、このような機能性薄膜
のパターンを容易に形成することができることから、こ
の機能性薄膜の特性を利用して、後述するようにレジス
ト材としての用途、バイオチップとしての用途等に用い
ることが可能である。

【０１２６】３．用途 上述したような本発明のパターン形成体の製造方法によ
り得られるパターン形成体は、その機能性薄膜の変化に
よる種々のパターンを容易に形成することが可能であ
る。例えば、機能性薄膜表面に凹部を有するパターンを
形成することが可能であり、これにより例えば後述する
マイクロ流体チップ用基板の凹部を形成することも可能
となる。このように、本発明で得られるパターン形成体
は種々の用途に用いることが可能である。

【０１２７】本発明における用途は、機能性薄膜の種類
やパターンの形成方法により、上記表中にも記載したよ
うに種々のものを挙げることができる。その中の一例と
して、レジスト材およびバイオチップ用基材を挙げて説
明する。

【０１２８】（ａ）レジスト材 本発明においては、上記機能性薄膜が、レジスト材とし
て機能するものを用いることにより、レジストワークを
極めて簡便化することができる。

【０１２９】すなわち、本発明においては、機能性薄膜
としての機能性薄膜が、何らかのエッチング剤に対して
耐性を有するレジスト材としての機能を有しており、基
体が基板上に被処理層が形成されている点に特徴を有す
るものである。

【０１３０】このように機能性薄膜がレジスト材として
の機能を有するものであれば、上記パターン形成工程に
おいて、エネルギー照射時の光触媒の作用により、機能
性薄膜、すなわちレジスト材をパターン状に除去するこ
とが可能となる。この後、上記被処理層をエッチングす
ることができるエッチング剤を用いて現像することによ
り、被処理層のパターニングを容易に行なうことが可能
となる。そして、必要に応じて行われるレジスト材の剥
離は、同様に光触媒の存在下における露光、すなわち上
記パターン形成工程において行われる方法を用いること
により容易に剥離することができる。

【０１３１】本発明によれば、レジスト材の現像が単に
光触媒の存在下におけるエネルギー照射により行うこと
が可能となる。したがって、レジスト材に対して光照射
による現像性の変化に関する材料設計をする必要がない
ことから、レジスト材の選択の自由度が極めて高いもの
となる。また、レジスト材の現像工程は基本的に必要が
なく、従って現像液を使う必要もない。よって、現像液
の処理等において問題が生じることはない。

【０１３２】本発明においては、このようなレジスト材
を用いた導電性パターン形成体を得ることも可能であ
る。すなわち、上記基体を基板と基板上に形成された導
電性層とから形成し、上記レジスト材として機能する機
能性薄膜を用い、上記導電性層をエッチングする工程を
行うことにより、導電性パターン形成体を得ることがで
きるのである。

【０１３３】このような導電性パターン形成体の用途と
しては、例えば、プリント配線基板、電気的検出法用Ｄ
ＮＡチップ、電気的検出法用タンパク質チップ、電気的
検出法用細胞チップ等の電気的検出法用バイオチップ用
機能性基板、電気泳動工程等の電力の入力を必要とする
化学チップ（Lab-on-a-Chip）、分析チップ等のマイク
ロ流体チップ用機能性基板等に用いることが可能とな
る。

【０１３４】なお、自己組織化単分子膜（SAM膜）をレ
ジスト材として用い、下地の金属薄膜をエッチングする
技術に関する参考文献としては、例えばアルカンチオレ
ート膜／Auの組み合わせとしては、J. L. Wilbur et a
l., Advanced Materials, vol. 6, 600-604 (1994) を
挙げることができる。また。アルカンチオレート類／Ag
の組み合わせとしては、Younan Xie et al., Journal o
f the ElectrochemicalSociety, vol. 143, 1070-1079
(1996)を挙げることができる。さらに、アルカンカンチ
オレート膜／Cuの組み合わせとしては、Younan Xie et
al., Chemistryof Materials, vol. 8, 601-603 (1996)
を挙げることができる。

【０１３５】（ｂ）バイオチップ 本発明においては、上記機能性薄膜を生体物質を固定化
することができる固定化膜とすることにより、容易にバ
イオチップ用基材を製造することができる。すなわち、
機能性薄膜として生体物質と付着性（生体物質の固定化
性）を有する固定化膜を用い、これを基体上の全面に付
着させる。次いで、パターン形成工程において、必要な
部分を残してこの固定化膜を分解除去する。これによ
り、高精細なパターンを有するバイオチップ用基材を得
ることができるのである。

【０１３６】このようなバイオチップ用基材上に、生体
物質を固定化させることにより、バイオチップを得るこ
とができる。このようなバイオチップ表面では、上記機
能性薄膜が固定化層として働き、ここにDNAやタンパク
質等の生体物質が固定化されて種々の用途に用いられる
のである。

【０１３７】このような生体物質の固定化技術は、酵素
を不溶性担体に固定化したバイオリアクターの研究開発
において盛んに研究された固定化技術を応用することが
できる。その技術内容については、例えば、千畑一郎
編、“固定化酵素”、講談社サイエンティフィック、19
75及び、その参考文献に詳しい。

【０１３８】固定化方式としては、共有結合による固定
化、イオン結合（静電的相互作用）による固定化、物理
的吸着による固定化の３種に大別することができる。本
発明に関する生体物質の固定化においては、一般的に基
板上に生体物質を一層固定化する。そのため、生体物質
の脱着があってはならず、この点で物理的吸着による固
定化技術は不適である。よって、本発明に関する生体物
質の固定化法としては、共有結合による固定化及びイオ
ン結合（静電的相互作用）による固定化が適していると
いえる。

【０１３９】共有結合による固定化においては、例えば
機能性薄膜がカルボニル基（アルデヒド基）を有する場
合は、生体物質のアミノ基と直接反応させていわゆる
“シッフ塩基”を形成し固定化することができる。ま
た、機能性薄膜がアミノ基を有する場合は、生体物質と
共に系中にグルタルアルデヒドなどの架橋剤を共存させ
て直接“シッフ塩基”を形成し固定化することができ
る。しかし、機能性薄膜あるいは生体物質の官能基のい
ずれかを活性化させた後に固定化反応させる技術の方が
参考にできる多様な報告例がある。この時、生体物質が
タンパク質の場合は、活性化処理中に構造が損なわれる
など悪影響が生じる可能性があるので、一般に機能性薄
膜を活性化させることが好ましい。

【０１４０】活性化法としては機能性薄膜がアミノ基を
有する場合はジアゾ化により活性化する方法、機能性薄
膜が有する官能基がカルボキシル基の場合はアジド化、
クロリド化、イミド化、イソシアナート化などにより活
性化する方法、水酸基の場合は臭化シアンで活性化する
方法、エチルクロロフォルメートで活性化する方法など
が挙げられる。

【０１４１】なお、バイオチップには、電気的読み取り
法を用いる場合があり、このような場合は上記バイオチ
ップ用基材表面に電極を形成する必要がある。この際に
は、上述したレジスト材の欄で説明した方法により電極
を形成してもよく、また一般的なフォトレジスト法等に
より形成するようにしてもよい。

【０１４２】また、本発明においては、上記基体上に固
定化膜を全面に付着させ、この上に全面にわたって生体
材料を固定化させておき、その後上記パターン形成工程
により、生体材料のみ、もしくは生体材料および固定化
膜を分解除去することによりバイオチップを得るように
してもよい。

【０１４３】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【０１４４】

【実施例】[実施例１]石英クロムマスク（開光部パター
ン：φ２００μｍ、ピッチ５００μｍ）表面に、テイカ
（株）製の光触媒用酸化チタンコーティング剤ＴＫＣ３
０１をコーティングし、３５０℃で３時間乾燥させ、光
触媒含有層側基板を調整した。

【０１４５】次に、バイオチップ作製用ポリリジンコー
ト済みスライドガラス（松浪ガラス製）を被露光基板と
して用い、上記光触媒含有層側基板を該露光基板上にソ
フトコンタクトさせ、常温・常圧下で紫外線露光した。
その結果、露光部のポリリジンがエッチングされ親水性
表面となり、直径約２００μｍのポリリジンパターンが
規則的に配置された、パターン化ポリリジン付き基板を
作製することができた。

【０１４６】[実施例２]オクタデシルトリクロロシラン
の化学蒸着により自然酸化膜付きシリコンウェハ表面を
疎水化した。これを被露光基板とし、実施例１と同様の
光触媒含有層側基板（遮光部パターン：φ２００μｍ、
ピッチ５００μｍ）を該基板上にギャップ１０μｍでセ
ットし、紫外線露光した。その結果、露光部のオクタデ
シル基がエッチングされ基板表面のシラノ−ル基が露出
した。この基板をグリシジルプロピルトリメトキシシラ
ンの１％イソプロパノール溶液に２４時間浸漬した。そ
の後、基板をイソプロパノール、エタノール、水の順で
洗浄し、表面にパターン状にグリシジルプロピル基を有
し周囲をオクタデシル基でマスクされたシリコンウェハ
を得た。

【０１４７】[実施例３]所定の位置に幅２００μｍ、長
さ５ｃｍ、深さ５０μｍの溝とアライメントマークが形
成された１０ｃｍ角のポリスチレン板をＵＶ／オゾン処
理した後、ポリジアリルジメチルアンモニウム（ＰＤＤ
Ａ）の０．４％溶液に２分間浸漬、イオン交換水で３分
間洗浄した。次いでポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）
の０．４％溶液に２分間浸漬、イオン交換水で３分間洗
浄した。次いでＰＤＤＡ溶液に２分間浸漬、イオン交換
水で３分間洗浄した。この処理により、溝付きポリスチ
レン板の全面にＰＤＤＡ／ＰＳＳ／ＰＤＤＡ複合吸着膜
を形成した。

【０１４８】次に、この基板に対応する石英クロムマス
ク（遮光部パターン：幅２１０μｍ、長さ５ｃｍ）を用
いて実施例１と同様に光触媒含有層側基板を形成し、該
ポリスチレン板の上にアライメントし、ソフトコンタク
トさせて紫外線照射した。その結果、溝の底面および側
面以外のＰＤＤＡ／ＰＳＳ／ＰＤＤＡ複合吸着膜がエッ
チングされたポリスチレン板を得た。

【０１４９】

【発明の効果】本発明によれば、上記機能性薄膜はエネ
ルギー照射に伴う光触媒の作用により分解除去されるこ
とから、エネルギー照射されていない領域のみに、特に
露光後の後処理も必要無く膜自体に機能性を有する機能
性薄膜がパターン状に形成されたパターンを劣化させる
ことなく容易に形成することが可能であり、種々の用途
展開を図ることが可能となる。

【０１５０】また、光触媒含有層と機能性薄膜との間隔
が、上述した範囲内であるので、効率よくかつ精度が良
好に機能性薄膜がパターン状に形成されたパターン形成
体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のパターン形成体の製造方法の一例を示
す工程図である。

【図２】本発明に用いられる光触媒含有層側基板の一例
を示す概略断面図である。

【図３】本発明に用いられる光触媒含有層側基板の他の
例を示す概略断面図である。

【図４】本発明に用いられる光触媒含有層側基板の他の
例を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１ … 基材 ２ … 光触媒含有層 ３ … 光触媒含有層側基板 ４ … 基体 ５ … 機能性薄膜 ６ … パターン形成体用基板 ９ … 分解除去領域

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H097 GA45 LA09 LA20 4F100 AG00 AK01 AR00C AT00A BA02 BA03 BA10A BA10B BA42 EJ012 EJ152 EJ522 EJ542 GB43 HB40B JC00B JD14B JG01C JL00 JL08 JM03B YY00B

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体と、前記基体上に形成され、光触媒
   の作用により分解除去され、かつ膜自体に機能性を有す
   る機能性薄膜とを有するパターン形成体用基板を調製す
   るパターン形成体用基板調製工程と、 光触媒を含有する光触媒含有層および基体を有する光触
   媒含有層側基板における前記光触媒含有層と前記機能性
   薄膜とを、２００μｍ以下となるように間隙をおいて配
   置した後、所定の方向からエネルギーを照射することに
   より、前記機能性薄膜がパターン状に分解除去されたパ
   ターンを形成するパターン形成工程とを有することを特
   徴とするパターン形成体の製造方法。
2. 【請求項２】 前記光触媒含有層側基板が、基材と、前
   記基材上にパターン状に形成された光触媒含有層とから
   なることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成体
   の製造方法。
3. 【請求項３】 前記光触媒含有層側基板が、基材と、前
   記基材上に形成された光触媒含有層と、パターン状に形
   成された光触媒含有層側遮光部とからなり、 前記パターン形成工程におけるエネルギーの照射が、光
   触媒含有層側基板から行なわれることを特徴とする請求
   項１に記載のパターン形成体の製造方法。
4. 【請求項４】 前記光触媒含有層側基板において、前記
   光触媒含有層側遮光部が前記基材上にパターン状に形成
   され、さらにその上に前記光触媒含有層が形成されてい
   ることを特徴とする請求項３に記載のパターン形成体の
   製造方法。
5. 【請求項５】 前記光触媒含有層側基板において、前記
   基材上に光触媒含有層が形成され、前記光触媒含有層上
   に前記光触媒含有層側遮光部がパターン状に形成されて
   いることを特徴とする請求項３に記載のパターン形成体
   の製造方法。
6. 【請求項６】前記光触媒含有層が、光触媒からなる層で
   あることを特徴とする請求項１から請求項５までのいず
   れかの請求項に記載のパターン形成体の製造方法。
7. 【請求項７】 前記光触媒含有層が、光触媒を真空製膜
   法により基材上に製膜してなる層であることを特徴とす
   る請求項６に記載のパターン形成体の製造方法。
8. 【請求項８】 前記光触媒含有層が、光触媒とバインダ
   とを有する層であることを特徴とする請求項１から請求
   項５までのいずれかの請求項に記載のパターン形成体の
   製造方法。
9. 【請求項９】 前記光触媒が、酸化チタン（Ｔｉ
   Ｏ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、
   チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）、酸化タング
   ステン（ＷＯ_３）、酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）、およ
   び酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）から選択される１種または２種
   以上の物質であることを特徴とする請求項１から請求項
   ８までのいずれかの請求項に記載のパターン形成体の製
   造方法。
10. 【請求項１０】 前記光触媒が酸化チタン（ＴｉＯ_２）
    であることを特徴とする請求項９記載のパターン形成体
    の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記機能性薄膜の膜厚が、０．５ｎｍ
    〜３００ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１
    から請求項１０に記載のパターン形成体の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記機能性薄膜が、自己組織化単分子
    膜、吸着膜、ラングミュア−ブロジェット膜、もしくは
    交互吸着膜のいずれかであることを特徴とする請求項１
    から請求項１１までのいずれかの請求項に記載のパター
    ン形成体の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記機能性薄膜が、レジスト材として
    の機能を有することを特徴とする請求項１から請求項１
    ２までのいずれかの請求項に記載のパターン形成体の製
    造方法。
14. 【請求項１４】 請求項１３記載のパターン形成体の製
    造方法において得られるパターン形成体の基体が、基板
    と基板上に形成された導電性層とからなるものであり、
    前記レジスト材としての機能を有する機能性薄膜をレジ
    スト材として用い、前記導電性層をエッチングする工程
    を有することを特徴とする導電性パターン形成体の製造
    方法。
15. 【請求項１５】 請求項１から請求項１２までのいずれ
    かの請求項に記載のパターン形成体の製造方法において
    得られるパターン形成体の機能性薄膜が、生体物質と付
    着性を有することを特徴とするバイオチップ用基材の製
    造方法。