KR20040038806A

KR20040038806A - 기둥형 미소 돌기군을 구비한 기능성 기판과 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20040038806A
Application number: KR1020030076124A
Authority: KR
Inventors: 미야우찌아끼히로; 구와하라고오스께; 오기노마사히꼬; 요시다히로시; 안도다까시
Original assignee: 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
Priority date: 2002-10-30
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2004-05-08
Also published as: JP4897192B2; JP2004170935A; KR101054110B1

Abstract

본 발명의 과제는 위치, 바닥 면적, 높이를 제어할 수 있는 유기 폴리머제의 기둥형 미소 돌기군을 구비한 기능성 기판을 제공하는 것이다.

유기 폴리머제의 제1 베이스 부재와, 상기 베이스 부재로부터 신장된 유기 폴리머제의 기둥형 미소 돌기군을 갖고, 상기 기둥형 미소 돌기군의 상당치 직경이 10 ㎚ 내지 500 ㎛, 높이 50 ㎚ 내지 5000 ㎛이며, 상기 기둥형 미소 돌기군의 높이(H)에 대한 상당치 직경(D)의 비(H/D)가 4 이상인 것을 특징으로 하는 기둥형 미소 돌기군을 구비한 기능성 기판이다.

본 발명은 또한, 상기 미소 돌기군을 갖는 구조체를 사용한 광디바이스, 마이크로 바이오칩, 배양막, 반사 방지층을 개시한다.

Description

기둥형 미소 돌기군을 구비한 기능성 기판과 그 제조 방법 {FUNCTIONAL SUBSTRATE HAVING COLUMNAR MICROVILLUS GROUP AND METHOD FOR MAKING THE SAME}

본 발명은 유기 폴리머의 미소 돌기군을 구비한 기능성 기판 또는 기능성 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 또한 그것을 이용한 마이크로 바이오칩이나 광디바이스 등에 관한 것이다.

비특허문헌 1에는 철, 금, 은 등의 금속 클러스터를 플라즈마 엣칭 마스크의 자기 형성핵으로서 이용하여 실리콘의 나노 원주군을 형성하고, 특정한 원주의 열을 제거하여 포토닉 결정(광디바이스)을 형성하는 것이 개시되어 있다. 실리콘 기판의 표면에 형성되는 실리콘 나노 원주의 직경은 50 ㎚, 높이 1 ㎛이고, 클러스터의 주기(피치)는 500 ㎚이다.

이와 같은 나노 원주 주기의 약 두배의 파장의 빛은 포토닉 밴드 갭에 의해 원주 사이를 통과할 수 없지만, 원주의 1열을 제거한 부분(선형 결함)에서는 빛은 선형 결함(간극)을 통과할 수 있다. 상기 선형 결함을 통해 입사광이 진행하게 되어 이 선형 결함을 적절하게 레이아웃함으로써, 매우 좁은 공간에서 광신호를 합성하거나(ADD), 분할하거나(DROP), 혹은 진행 방향을 바꿀 수 있다. 신호를 DROP시키는 경우에는 그레이팅을 이용하는 것이 좋다. 따라서, 이 선형 결함부를 형성함으로써 매우 소형의 광도파로를 얻을 수 있다.

또한, 비특허문헌 2에는 수지제의 돌기물의 형성에 관한 기술이 개시되어 있다. 실리콘 기판의 표면에 분자량 2000, 두께 95 ㎚의 PMMA(polymethylmethacrylate)막을 도포한다. 다음에, 실리콘 기판제의 마스크를 스페이서를 거쳐서 PMMA막 상에 설치한다. PMMA막과 마스크와의 거리는, 예를 들어 0.3 ㎛이다. 다음에, 시료를 130 ℃, 5분 내지 80분간 가열하면 PMMA막에 돌기물이 형성된다. 마지막으로 마스크와 스페이서를 시료로부터 제거한다. 돌기물의 직경은 수㎛, 높이는 스페이서에서 결정되지만 0.28 ㎛ 내지 0.43 ㎛의 돌기군을 제작할 수 있는 것이 기재되어 있다.

[비특허문헌 1]

응용 물리, 제71권, 제10호, 1251 페이지 내지 1255 페이지, 2002년

[비특허문헌 2]

저널 오브 바큠 사이언스 앤드 테크놀로지 B, 17권, 6호, 3197 페이지 내지 3202 페이지, 1999년[Journal of Vacuum Science and Technology B, 17(6), 3197 내지 3202(1999)]

상기한 비특허문헌 1에 기재된 기술은 드라이 엣칭법에 의해 ㎚ 레벨의 미소 돌기물군을 형성하고 있다. 나노 원주의 재질은 엣칭 가스와 반응하여 휘발성의가스로서 제거될 필요가 있다. 그래서, 금속, 산화실리콘(SiO₂), 질화실리콘(Si₃N₄), 실리콘(Si) 등의 무기 재료로 한정되고, 그 제조법은 상기한 바와 같이 ECR 플라즈마 엣칭법 등의 드라이 엣칭법에 따를 수밖에 없다.

상기 문헌에 따르면, 클러스터 사이즈에 관계없이 얻을 수 있는 나노 원주의 직경은 항상 15 내지 20 ㎚이고(상기 비특허문헌 1의 도5 참조), 따라서 이 방법에 의해 얻을 수 있는 광디바이스에서 이용되는 빛의 파장은 특정한 범위로 한정된다.

상기 종래 기술 중, 비특허문헌 2에 기재된 PMMA제 돌기물의 형성에서는 드라이 엣칭법을 이용하지 않으므로 유기 재료(PMMA)제의 돌기물 구조가 형성 가능하다. 그러나, PMMA막의 자기 조직화가 돌기물 형성의 구동력이므로 돌기물의 위치, 직경, 높이를 자유자재로 제어하는 것은 곤란하였다.

본 발명은 다양한 용도로 이용 가능하고, 미소 돌기군의 치수, 어스펙트비를 용이하게 제어할 수 있는 유기 재료제의 기둥형 미소 돌기군을 구비한 기능성 기판 또는 기능성 소자를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은 간편하고 저렴한 기능성 기판 또는 기능성 소자의 제조법에 의한 기둥형 미소 돌기군을 제공하는 것이다.

도1은 실시예에서 제작한 기능성 기판의 사시도.

도2는 실시예에서 제작한 기능성 기판의 구조를 도시하는 측면도.

도3은 실시예에서 제작한 미소 돌기물군의 구조예를 나타내는 측면도.

도4는 본 발명에 의한 기능성 기판의 제조 공정을 도시하는 흐름도.

도5는 본 발명의 실시예에 의한 광회로의 구성을 도시하는 개략 평면도.

도6은 도5에 있어서의 광도파로 발진부의 구조를 도시하는 개략 평면도.

도7은 본 발명에 의한 마이크로 바이오칩의 구성을 도시하는 분해 사시도.

도8은 도7에 있어서의 분자 필터의 구성을 도시하는 분해 사시도.

도9는 본 발명에 의한 세포 배양 시트의 구조를 도시하는 평면도.

도10은 도9에 있어서의 세포 배양을 설명하는 배양 시트의 측면도.

도11은 본 발명에 의한 발수 및 발유 시트의 구성과 작용을 설명하는 측면도.

도12는 본 발명에 의한 무염색 발색 시트의 작용을 설명하는 측면도.

도13은 본 발명에 의한 반사 방지층의 작용을 설명하는 개략 측면도.

도14는 본 발명에 의한 다른 예에 의한 반사 방지층의 작용을 설명하는 개략측면도.

도15는 본 발명에 의한 또 다른 예에 의한 반사 방지층의 작용을 설명하는 개략 측면도.

도16은 본 발명에 의한 기둥형 미소 돌기물 표면에 니켈 박막층을 형성하는 공정을 도시하는 흐름도.

도17은 본 발명의 다른 실시예에 의한 기능성 기판의 제조법을 설명하는 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

200 : 광디바이스

201 : 스페이서

202 : 박막

203 : 제1 기판

204 : 돌기물

205 : 광로

206 : 제2 기판

401 : 실리콘 기판

402 : 질화 실리콘막

404 : 제1 수지막

405 : 몰드

408 : 제2 수지막

500 : 광회로

501 : AlN 기판

502 : 발신 유닛

503 : 광도파로

504 : 광커넥터

본 발명의 미소 돌기군을 구비한 기능성 기판 또는 기능성 소자는 유기 폴리머제의 제1 베이스 부재와, 상기 베이스 부재로부터 신장된 유기 폴리머제의 기둥형 미소 돌기군을 갖고, 상기 돌기군의 돌기물의 상당 직경이 10 ㎚ 내지 500 ㎛, 높이가 50 ㎚ 내지 5000 ㎛인 것을 특징으로 한다. 본 발명은 특히 ㎚ 레벨의 미소 돌기물군을 갖는 기능성 기판에 적용하는 데 적합하고, 따라서 상기 돌기물의 상당 직경은 50 ㎚ 이상, 1 ㎛ 미만, 높이는 100 ㎚ 이상, 10 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 기능성 기판 또는 기능성 소자는 필름이나 시트도 포함하는 것이다. 본 발명에 있어서, 유기 폴리머는 특별히 제한이 없는 한, 유기 폴리머만을 의미하는 것 외에, 이것에 무기 필러를 첨가하거나, 유기 폴리머에 화학 수식하거나 하여 물성을 변화시킨 것도 포함한다.

상기 돌기물의 높이(H)에 대한 상당 직경(D)의 비(H/D, 어스펙트비)가 4 이상인 것이 바람직하다. 어스펙트비가 어느 정도 큰 쪽이 기능성 기판 또는 기능성 소자으로서의 임의의 특성을 설계할 수 있고, 그만큼 용도가 확장되기 때문이다.

본 발명에 있어서, 기둥형 미소 돌기의 상당 직경이라 함은, 돌기의 중간 위치에 있어서의 상당 직경이다. 또한, 상당 직경이라는 단어를 이용한 것은 돌기의 단면이 반드시 원형이 아닌, 타원, 다각형, 비대칭형 등의 경우가 있으므로, 본 발명에서는 이를 모두 포함하기 위해 상당 직경을 이용하고 있다. 어스펙트비(H/D)로서는 4 이상이 바람직하고, 8 내지 30이 보다 바람직하다. 그러나, 구조적인 강도의 점으로부터 100 이하가 바람직하다.

본 발명의 미소 돌기군을 구비한 필름 또는 기판은 특정한 배열을 갖는 오목부군(이하, 피트군이라 칭함)을 형성한 미소 성형형(정밀 금형)을 이용하여 열가소성 수지 또는 미경화의 열경화성 수지의 박막으로 압박하여 상기 피트군의 형에 따라서 패턴을 형성한다.

상기 성형형은, 예를 들어 석영으로 만들어진다. 상기 성형형을 상기 박막으로부터 떼어내었을 때에 상기 피트에 인입한 열가소성 수지 또는 미경화의 광경화성 수지 혹은 열경화성 수지가 늘어나게 되어 원하는 미소 돌기군이 생긴다. 특히 몰드(성형형)의 요철군(피트군)의 어스펙트비에 의해 돌기물의 높이 조정이 가능해져 몰드에 형성하는 오목부의 위치와 개구 면적에 의해 돌기물의 위치와 바닥 면적을 조정할 수 있다. 이 제조법에 대해서는 후에 상세하게 설명한다.

상기 미소 돌기군은 자기 지지성인 것이 바람직하고, 상기 제1 베이스 부재로부터 자립할 수 있는 형태인 것이 바람직하다. 또한, 상기 미소 돌기군의 각 미소 돌기물의 선단부 또는 전체면을 화학 도금 등에 의해 화학 수식하여 미소 돌기물의 측면 반사율을 제어해도 좋다.

상기 기둥형 미소 돌기군을 구성하는 돌기물은 선단부의 상당 직경보다도 바닥면부의 상당 직경이 약간 크다. 이에 의해, 수지제의 미소 돌기물의 자립성, 자기 지지성을 확보하는 데 있어서 유리하고, 또한 미소 돌기물은 상기 제1 베이스 부재와 접촉한 근원으로부터 선단부를 향해 가늘어지는 부분을 갖고 있다. 또한, 상기 기둥형 미소 돌기군과 상기 제1 베이스 부재의 재료가 동일한 것이 바람직하다. 특히, 상기 돌기물과 상기 돌기물이 접속되어 있는 기판이 일체로 되어 있는 것이 바람직하다. 본 발명의 미소 돌기 집합체는 미소 돌기물이 밀집한 구조로 할 수 있으므로, 이에 의해 개개의 미소 돌기물이 찌부러지기 어려워 베이스 부재로부터 떨어지기 어려운 성질로 하는 것이 가능하다.

상기한 구조는 베이스 부재와 그 베이스 부재 상에 형성한 미소 돌기군을 일체화하여 사용하는 경우의 구조이지만, 성형형을 사용하여 형성한 소돌기군을 다른 베이스 부재에 전사하여 사용할 수도 있다. 또한, 미소 돌기군을 다층에 적층한 구조체로 할 수도 있다. 예를 들어, 본 발명에 의한 기능성 기판을 반사 방지막 등에 이용할 때에는, 미소 돌기군의 상당 직경은 광디바이스나 마이크로 바이오칩의 경우보다도 커서 좋고, 또한 미소 돌기군을 전사법에 의해 형성할 수 있다. 전사법에 의한 때에는 미소 돌기군의 선단부가 베이스 부재면에 접착제 또는 열압착 등에 의해 고정된다. 전사법에 의한 경우에는, 미소 돌기군은 베이스 부재 또는 수지막과 분리되므로 독립된 돌기가 된다.

따라서 본 발명은 유기 폴리머로 이루어지고, 어스펙트비가 4 이상의 미소 돌기군이 특정한 배열로 베이스 부재에 일체화되고, 상기 미소 돌기의 상당 직경이 1 ㎛ 이하이고 높이가 100 미크론 이하이며, 상기 미소 돌기군은 자기 지지성이 있는 것을 특징으로 하는 기능성 기판을 제공한다. 또한, 상기 미소 돌기군의 돌기의 일단부의 상당 직경이 타단부의 상당 직경보다도 작고, 상당 직경이 작은 미소 돌기군의 선단부가 다른 베이스 부재에 접속되어 있는 기능성 기판을 제공한다. 또한, 상기 미소 돌기군이 복수층 형성되고, 각 층 사이에 베이스 부재가 설치되고, 또한 베이스 부재와 미소 돌기군이 일체화되어 있는 기능성 기판을 제공한다.

상기 미소 돌기물군의 제조 공정상, 상기 유기 재료가 열가소성 고분자 재료 또는 미경화의 광경화성 수지 혹은 열경화성 수지라도 좋다. 상기 유기 재료가 열가소성의 광경화성 고분자 재료를 이용해도 좋다. 예를 들어, 기둥형 미소 돌기군의 주성분이 시클로올레핀폴리머, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스틸렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리젖산, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐알코올, ABS 수지, AS 수지, 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리브틸렌테레프탈레이트, 유리 강화 폴리에틸렌테레프탈레이트, 변성 폴리페닐렌에테르, 폴리염화비닐, 폴리페닐렌술피드, 폴리에테르에테르케튼, 액정성 폴리머, 불소 수지, 폴리아레이트, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드, 열가소성 폴리이미드 등의 열가소성 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 요소 수지, 엑폭시, 불포화폴리에스테르 수지, 실리콘 수지, 디어릴프탈레이트 수지, 폴리아미드비스머레이미드, 폴리비스아미드트리아졸 등의 열경화성 수지, 이들을 2종 이상 혼합한 재료, 혹은 감광성 물질을 첨가한 광경화성의 재료 등이 있다. 또한, 이들 재료에 산화 방지제, 난열제 들을 첨가해도 좋다.

열가소성 수지의 박막에 전술한 성형형을 압박하여 이를 박리할 때에 비트 내에 압입된 수지가 늘어나게 되고, 돌기의 상당 직경이 피트의 내경보다도 약간 작은, 그러나 피트 깊이보다도 긴 미소 돌기물군이 형성된다. 어느 정도의 상당 직경이고, 어느 정도의 길이의 미소 돌기가 될지는 이용하는 수지의 종류, 물성(분자량 등), 성형 조건(피트 깊이, 온도, 성형 압력 등)에 따라서 변하므로, 미리 다양한 실험에 의해 확인해 두는 것이 좋다.

상기 열경화성 수지의 박막이 미경화의 상태에 있을 때에 소정의 배열을 가진 피트를 형성한 정밀 금형을 압박하여 떼어냄으로써 원하는 형상을 가진 미소 돌기물군이 형성된다. 다음에 이를 열경화, 광경화 등에 의해 경화시킴으로써 기계적 강도가 높은 기능성 기판을 얻을 수 있다. 열경화성 수지의 경화에 있어서는수지가 용융하여 흐르거나, 변형되거나 하지 않는 조건을 선택하기 위해, 경화 온도나 가열 프로필을 검토한다. 또한, 열경화성 수지에 경화제나 경화 촉진제를 첨가해도 좋은 것은 당연하다.

(제1 실시예)

도1은 본 실시예에서 제작한 돌기물군(104)을 구비한 기능성 기판(100)의 개략 사시도이다. 돌기물군(104)의 재질은 PMMA이고, 분자량은 20000 내지 60만이다. 미소 돌기물군(104)과 동일한 유기 폴리머로 이루어지는 베이스 부재(102)는 돌기물군과 연속하고 있고 돌기물군을 확실하게 고정하고 있다. 도1에 있어서는, 돌기물군(104)은 동일한 형상이고, 종, 횡방향으로 정렬되어 있지만, 랜덤하게 형성되어 있어도 좋다. 또한, 돌기물군의 높이 치수, 어스펙트비가, 돌기물이 형성되어 있는 위치에 따라서 변화되고 있어도 좋다. 이와 같은 변화는 본 발명의 제조법에 의해 이룰 수 있는 특징이다.

게다가 또한, 돌기물군의 일부를 결손하여 특정한 기능을 부여할 수도 있다. 본 발명의 방법에 따르면, 미리 금형에 돌기물군의 결손 부분을 형성해 둠으로써, 1 공정에서 결손 부분을 갖는 기능성 베이스 부재를 용이하게 형성할 수 있다.

(제2 실시예)

도2는 다른 실시예에 의한 기능성 기판(200)의 구조를 도시하는 사시도이고, 도3은 미소 돌기물(204)의 측면 구조를 도시하는 도면이다. 도4는 도2, 도3에 도시하는 기능성 기판의 제조 공정을 도시하는 흐름도이다.

도2 및 도3에 있어서, 기둥형 미소 돌기물(204)의 높이는 3 ㎛이고, 상당 직경은 근원에서 330 ㎚, 중간 높이 위치에서 300 ㎚이다. 기둥형 미소 돌기물(204)은, 상부 약 1 ㎛의 부분은 평활한 표면 상태이고, 근원으로부터 약 2 ㎛의 부분의 표면은, 도3에 도시한 바와 같이 횡방향의 줄무늬 모양(209)을 갖는다.

기둥형 미소 돌기물군(204)은 일정한 피치(P)에서 형성되어 바닥면의 상당 직경이 330 ㎚이고, 높이가 3 ㎛이므로, 바닥면에 있어서의 어스펙트비는 9이다. 또한, 돌기물(204)의 중간 높이 위치의 상당 직경은 300 ㎚이므로, 중간 높이 위치의 어스펙트비는 10이고, 4 이상의 충분히 큰 어스펙트비이다. 또한, 본 발명에서 단순히 어스펙트비라 하는 경우에는, 특별히 제한이 없는 경우에는 미소 돌기물의 중간 높이 위치에 있어서의 값이다.

또한, 기둥형 미소 돌기물(204)은 선단부가 바닥면부보다 작아져 있고, 플레어형인 것을 알 수 있다. 본 실시예에서는, 기둥형 미소 돌기물의 형상은 근본으로부터 선단부에 걸쳐서 가늘어지는 형상이지만, 예를 들어 근본으로부터 선단부에 걸쳐서 가늘어져 선단부가 팽창된 형상이라도 좋다. 본 발명의 기둥형 미소 돌기물은 근본으로부터 선단부에 걸쳐서 가늘어지는 부분을 갖는 것이 특징 중 하나이다. 돌기물의 선단부가 돌기물의 바닥면부보다 작고 플레어형이므로 돌기물이 기판으로부터 떨어지기 어렵다. 또한, 돌기물이 기초의 재료와 동일하므로 돌기물이 기초로부터 떨어지기 어렵다.

또한, 후술하지만, 기둥형 미소 돌기물(204)은 기초막(박막)(202)과 동일한 PMMA에서 생긴다. 또한, 기둥형 미소 돌기물(204)은 기초막(202)에 접속되어 있고, 일체화되어 있다. 미소 돌기물군의 특정열을 제거함으로써 특정 폭(d)의 부분을 형성한다. 이에 의해, 특정한 기능을 부여할 수 있다. 제1 베이스 부재(203)와 제2 베이스 부재(207) 사이에는 스페이서(201)가 형성되어 돌기물군을 보호한다. 또한, 돌기물군의 선단부의 보호와 제2 베이스 부재(207)와의 밀착성을 확보하기 위해 수지막(206)을 형성한다.

도2는 도4의 제조법으로 제작한 빛의 도파로를 실현하기 위한 광디바이스(200)의 사시도이다. 광디바이스(200)는 높이 3 ㎛의 질화실리콘제의 스페이서(201), 두께 0.5 ㎛의 박막(202)(산화 방지제, 난연제를 첨가한 PMMA), 두께 550 ㎛이고 폭 1 ㎜의 실리콘제 제1 기판(203), 폴리카보네이트제의 제2 기판(206) 및 PMMA를 주성분으로 하는 상당 직경 300 ㎚의 기둥형 미소 돌기물(204)로 이루어진다.

또한, 본 실시예에서는 기둥형 미소 돌기물(204)과 기초막(202)의 재료로서 PMMA를 이용하였다. 그러나, 시클로올레핀폴리머, 폴리스틸렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리젖산, 폴리프로필렌 등, 혹은 전술한 다른 재료를 이용해도 좋다.

기능성 기판의 주요부의 제조법을 도17에 나타내었다. 기판(401)에는 결정 방향<100>을 갖고, 직경 150 ㎜의 실리콘 웨이퍼를 이용하였다. 기판(401)의 표면에 스핀 코트법으로 분자량 12000의 PMMA의 박막(404)을 도포하였다. 박막(404)의 두께는 1.5 ㎛이다. 다음에, 표면에 피트를 형성한 몰드(405)를 박막(404)에 프레스하였다. 몰드(405)는 기판(401)과 동일한 결정 방향<100>을 갖고, 직경 150 ㎜의 실리콘 웨이퍼이다. 몰드(405)를 수직으로 인상하여 기둥형 미소 돌기물(406)을 형성하였다. 도17에 도시한 바와 같이, 기둥형 미소 돌기물(406)의 어스펙트비는 몰드(405)의 피트의 어스펙트비(약 1)의 약 4배이다. 어스펙트비가 큰 ㎚ 레벨의 피트를 몰드(405)에 형성하는 것은 일반적으로 곤란하지만, 본 실시예의 수법을 이용하면 어스펙트비가 큰 기둥형 미소 돌기물(406)을 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 결정 방향이 <100>이고 직경 150 ㎜의 실리콘 웨이퍼를 기판(401)으로서 이용하였지만, 기판(401)은 실리콘 웨이퍼에 한정되지 않는다. 예를 들어 유리 등의 무기물, 폴리카보네이트 등의 유기물, 혹은 이들 적층 구조체를 이용해도 좋다.

또한, 본 실시예에서는 기판(401)의 표면에 PMMA제의 박막(404)을 형성하였지만, 박막(404)은 PMMA 외에, 예를 들어 시클로올레핀폴리머, 폴리스틸렌, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌 등의 유기 폴리머 등을 이용할 수 있다. 또한 이들 폴리머에 실리카 등의 무기물을 첨가해도 좋다.

또한, 본 실시예에서는 몰드(405)에 결정 방향이 <100>이고 직경 150 ㎜의 실리콘 웨이퍼를 이용하였지만, 니켈 등의 금속 박막이나 PDMS(열경화성 또는 광경화성 폴리디메틸실록산) 등의 유기물이라도 좋다.

또한, 몰드(405)의 오목부(피트)의 깊이나 박막(404)의 두께나 점도를 조정함으로써 기둥형 미소 돌기물(406)의 직경이나 높이를 제어할 수 있다. 몰드(405)의 오목부의 개구 면적을 크게 함으로써 기둥형 미소 돌기물(406)의 바닥부의 크기를 제어할 수 있다. 또한, 몰드(405)의 피트의 위치를 제어함으로써 기둥형 미소 돌기물(406)을 형성하는 위치를 제어할 수 있다.

또한, 기둥형 미소 돌기물(406)의 재료를 열가소성 수지로 함으로써, 기둥형 미소 돌기물(406) 형성시의 온도를 조정하여 기둥형 미소 돌기물(406)의 형상을 용이하게 제어할 수 있다. 또한, 기둥형 미소 돌기물(406)을 광경화성 재료로 함으로써, 기둥형 미소 돌기물(406)의 형성시에 광조사하여 기둥형 미소 돌기물(406)의 형상을 용이하게 제어할 수 있다.

다음에, 광디바이스(200)의 제조 방법에 대해 상세하게 설명한다. 도4는 도2, 도3에 나타낸 본 실시예에 의한 광디바이스(200)의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다. 처음에, 도4의 (a)에 도시하는 실리콘제의 제1 기판(401)에 도4의 (b)와 같이 플라즈마 CVD법으로 두께 3 ㎛의 질화실리콘막(402)을 퇴적하였다.

다음에 폴리리소그래피법에 의해, 도4의 (c)에 도시한 바와 같이 질화실리콘막(402)을 패터닝하여 스페이서(403)를 형성하였다. 다음에 입경 2 ㎚의 실리카 초미립자를 5 중량 ％ 첨가한 PMMA(용매 ; 에틸셀로솔프)를 스핀 코트하여 도4의 (d)에 도시한 바와 같이, 스페이서(403) 및 제1 기판(401) 상에 제1 수지막(404)을 형성하였다.

다음에, 표면에 깊이 1 ㎛, 직경 500 ㎚의 피트를 피치 1 ㎛에서 형성한 도4의 (e)에 도시하는 몰드(정밀 금형)(405)를 제1 수지막(404)에 프레스하여 수지막의 일부를 피트 내에 압입한 후, 몰드(405)를 박리하였다. 이에 의해, 도4의 (f)에 도시한 바와 같이, 기둥형 미소 돌기군(406)을 형성하였다. 또한, 몰드(405)의 배면에 지지체(409)를 설치하여 수지막에의 압박력이 일정해지도록 하고, 또한 수지막과 몰드면이 평행하게 유지되도록 한다.

기둥형 미소 돌기군의 형상은, 도2에 도시한 바와 같이 기둥형 미소 돌기물(204)은 높이 3 ㎛에서 1 ㎛의 주기(피치, P)로 배열하고 있다. 기둥형 돌기의 높이 방향의 중간 위치에 있어서의 상당 직경은 300 ㎚이고, 근원에서 330 ㎚이다. 기둥형 미소 돌기물(204)은, 상부 약 1 ㎛의 부분은 도3에 도시한 바와 같이 평활한 표면 상태이고, 근원으로부터 약 2 ㎛ 부분의 표면은 줄무늬 모양(209) 또는 팽대부를 갖는 경우가 있다.

또한, 기둥형 미소 돌기물(204)의 중간 높이의 상당 직경이 300 ㎚이고, 높이가 3 ㎛이므로, 높이와 1변의 비(어스펙트비)는 10이 되어 4보다 충분히 큰 것을 알 수 있다. 또한, 기둥형 미소 돌기물(204)의 선단부의 단면적이 바닥면부의 단면적보다 작고, 플레어형인 것을 알 수 있다. 또한, 기둥형 미소 돌기물(204)은 박막(202)과 동일한 PMMA에서 생긴다. 또한, 기둥형 미소 돌기물(204)은 박막(202)에 접속되어 있고, 일체화되어 있다.

이유는 아직 해명되어 있지 않지만, 몰드를 수지막으로부터 떼어낸 경우에, 미소 돌기물의 선단부에 그 직경 방향으로 확대한 부분이 형성되는 일이 있다. 이 팽대부가 있어도 미소 돌기물군의 기능이 손상되는 일은 없다. 본 발명은 이와 같은 구조도 포함한다.

다음에 수지막(404)과 동일한 성분의 제2 수지막(408)을 도4의 (g)에 도시한 바와 같이 폴리카보네이트제의 제2 기판(407)에 스핀 코트법으로 형성하였다. 다음에, 제2 기판(407)을 도4의 (h)에 도시한 바와 같이 포개었다. 다음에 제1 기판(401)과 제2 기판(407)을 압력 10 ㎫를 가하면서 150 ℃에서 2분간 가열하여도4의 (i)에 도시하는 광디바이스(200)를 얻었다. 또한, 도4의 (h)의 공정에 있어서, 수지막(404)과 수지막(408)은 접합되어 일체가 되어 있다.

도2에 도시한 바와 같이 기둥형 미소 돌기물(204)은 박막(202)과 일체가 되어 있다. 또한, 돌기물(204)은 포토닉 밴드 갭이 출현하도록 1 ㎛의 주기(피치, P)로 배치되어 있다. 또한, 빛을 통과시키는 경로(205)에는 기둥형 미소 돌기물(204)은 설치되어 있지 않고, 폭(d)의 간극(광로)(205)이 형성되어 있다.

본 발명에 있어서의 기둥형 미소 돌기가 도2에 도시하는 형상이어야만 하는 것은 아니지만, 이하에 설명하는 열가소성 수지막의 프레스 몰드법으로 기둥형 미소 돌기군을 만들 때에는 도2 및 도3과 같이 이루어지는 것이 일반적이다. 즉, 돌기(204)의 상단부는 하단부보다도 단면적이 작고, 도3에 도시한 바와 같이 돌기의 상부는 평활하지만, 하부는 횡방향에 몇 개의 선(209)이 들어가는 경우가 있다. 이 선이 생성되는 이유는 해명되어 있지 않지만, 이것이 프레스 몰드법에 의한 기둥형 미소 돌기의 형상적 특징 중 하나이다.

도2에서는 간략화하여 돌기물(204)을 1열에 7개밖에 기입하고 있지 않지만, 실제로 시작한 광디바이스(200)에서는, 돌기물(204)은 1열에 80개 형성되어 있다. 길이 30 ㎝의 광디바이스(200)의 단부로부터 레이저광을 입사시켜 투과광의 스펙트럼을 조사한 결과, 파장 1.8 ㎛의 빛이 투과하는 것을 알 수 있었다. 투과율은 80 ％였다.

본 실시예에서는, 돌기물(204, 406)이나 박막(404, 408)의 주성분은 PMMA였다. 그러나, 다른 열가소성 수지, 예를 들어 시클로올레핀폴리머, 폴리스틸렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리젖산 또는 폴리프로필렌을 포함하는 고분자 재료라도 좋다. 또한, 고분자 재료에 실리카나 금 등의 초미립자를 첨가함으로써 굴절률을 변화시켜도 좋다. 또한, 형성된 기둥형 미소 돌기물의 표면에 다른 모노머를 결합시키거나, 도금하거나 하여 화학 수식할 수 있다. 투과광의 파장은 기둥형 미소 돌기물(204)의 상당 직경 및 주기로 조정 가능하고, 조정 가능한 점이 상기 비특허문헌 1에 기재된 기술과 기본적으로 다른 점이다.

통신 파장에 맞추어 미소 돌기물(204)의 상당 직경 및 주기를 조정함으로써, 다양한 통신 파장에 대응한 통신 장치에 이용할 수 있다. 또한 광경화성의 수지를 이용해도 좋지만, 그 때에는 프레스 성형 중 내지는 성형 후에 기둥형 미소 돌기물을 경화시킨다.

이상과 같이, 광디바이스(200)의 기둥형 미소 돌기물(204)은 프레스 성형으로 형성되어 있고, 종래의 광디바이스와 같이 반도체 프로세스와 같은 드라이 엣칭이나 포토 리소그래피를 필요로 하지 않고, 저비용으로 광디바이스(200)를 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한, 종래의 실리콘계 재료로 만든 기둥형 미소 돌기물에서는 도4의 (h)에 도시하는 제2 기판(407)과 제1 기판(401)을 맞추어 가압할 때에 돌기물이 파손되는 것이 관찰되었다. 그러나, 본 실시예와 같이 돌기물(204)의 주성분을 고분자 재료로 함으로써 기둥형 미소 돌기물(406)은 제2 수지막(408)과 접촉해도 파손되는 일이 없어졌다. 즉, 기둥형 미소 돌기물(204)을 파손시키는 일 없이 제2 수지막(408)과 밀착 및 고정하는 것이 가능해져 입사광이 기둥형 미소 돌기물(204)과 제2 수지막(408)과의 간극으로부터 누설되는 일이 없어졌다. 이 밀착성의 향상에 의해 출력광의 백그라운드 소음을 낮출 수 있었다.

광디바이스에서는 포토닉 밴드 갭이 발현하도록 돌기물을 주기적으로 형성할 필요가 있다. 포토닉 밴드 갭은 굴절률이 다른 영역을 빛의 파장의 약 절반의 주기로 형성함으로써 얻을 수 있다. 따라서, 기둥형 미소 돌기물과 기둥형 미소 돌기물의 간격(피치)을 조정함으로써 투과하는 빛의 파장을 제어할 수 있다. 따라서, 단파장의 빛을 선택적으로 투과시키기 위해서는 기둥형 미소 돌기물의 간격을 좁게 하고, 기둥형 미소 돌기물의 상당 직경 혹은 1변을 작게 할 필요가 있다.

기둥형 미소 돌기물의 높이는 광디바이스에 있어서 이용되는 입사광을 넣은 구경에 관계되므로, 적어도 수㎛의 높이가 바람직하다. 본 실시예의 돌기물의 제법에서는 기둥형 미소 돌기물의 어스펙트비를 크게 할 수 있으므로, 입사광 강도를 충분히 확보할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 실시예에서는 기둥형 미소 돌기물의 선단부가 기둥형 미소 돌기물의 바닥면부보다 작고 플레어형이므로 기둥형 미소 돌기군이 기판으로부터 떨어지기 어렵다. 또한, 기둥형 미소 돌기군이 기초의 재료와 동일하므로 기둥형 미소 돌기군이 기초로부터 떨어지기 어렵다. 또한, 돌기물이 베이스 부재와 일체화되어 있으므로 광디바이스를 취급하기 쉽다.

(제3 실시예)

본 실시예에서는 입사광의 진행 방향이 변하는 광디바이스(200)를 광정보 처리 장치에 적용한 일예를 서술한다. 도5는 본 발명에 의해 제작한 광회로(500)의개략 구성도이다. 광회로(500)는 세로(l) 30 ㎜, 가로(w) 5 ㎜, 두께 1 ㎜의 질화알루미늄제의 기판(501) 상에 형성하였다. 광회로(500)는 인듐인계의 반도체 레이저와 드라이버 회로로 이루어지는 10개의 발신 유닛(502), 광도파로(503, 503'), 광커넥터(504, 504')로 구성되어 있다.

또한, 10개의 반도체 레이저의 각각의 발신 파장을 2 내지 50 ㎚씩 다르게 하였다. 광회로(500)는 광다중 통신계 장치의 기본 부품이다. 본 발명은 도파로(503, 503')의 부분에 적용된다. 이 도파로(503)는 발신 유닛(502)으로부터 입력된 광신호를 접속부 발진부(503')에 의해 수신하고, 이를 보조 도파로(506), 메인 도파로(505)를 차례로 경유하여 접속부(504')로부터 광커넥터(504)로 이송한다. 이 경우 입력 광신호는 보조 도파로의 각각으로부터 합파된다.

발진부(503')의 구조는 도6에 도시한 바와 같이 되어 있고, 접속부(504')의 구조는 도6의 좌우를 반대로 한 구조로 되어 있다. 접속부(504')의 기둥형 미소 돌기군은 도6과는 역방향에 배치되어 있다.

도6은 광도파로(503) 내부에서의 기둥형 미소 돌기물(508)의 개략 레이아웃도이다. 발신 유닛(502)과 광도파로(503)의 얼라이먼트 오차를 허용할 수 있도록 광도파로(503')의 입력부의 폭은 20 ㎛이고, 평단면은 래퍼형으로 되어 있다. 그리고, 스트레이트 부분의 중앙부에는 기둥형 미소 돌기군이 1열만큼만 제거되어 포토닉 밴드 갭이 없는 영역을 형성하고, 이에 의해 신호광이 폭 1 ㎛의 영역(w1)으로 유도되는 구조로 되어 있다. 또한, 기둥형 미소 돌기물 돌기(508) 사이의 간격(피치)은 0.5 ㎛이다. 도6에서는 간략화하여 실제의 개수보다도 기둥형 돌기군(508)을 적게 나타내고 있다.

광회로(500)에서는 10종류의 다른 파장의 신호광을 포개어 출력할 수 있지만, 빛의 진행 방향을 변경할 수 있으므로 광회로(500)의 횡폭을 5 ㎜로 매우 짧게 할 수 있고, 광통신용 장치를 소형화할 수 있다. 또한, 몰드의 프레스에 의해 기둥형 미소 돌기물(508)을 형성할 수 있으므로 제조 비용이 낮아진다. 본 실시예에서는 입력광을 포개는 장치였지만, 빛의 경로를 제어하는 모든 광디바이스에 광도파로(503)가 유용한 것은 명백하다.

이상의 실시예에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 기둥형 미소 돌기군을 구비한 필름을 적용함으로써, 광신호로서 이용하는 빛의 파장을 임의로 선택할 수 있는 광디바이스를 제공할 수 있다. 본 실시예에서는 나노 기둥형 돌기군을 유기 폴리머 또는 그것을 주체로 하는 재료로 성형함으로써, 포토닉 밴드 갭 및 마이크로 사이즈 또는 나노 사이즈의 광로를 용이하게 형성할 수 있다.

본 발명의 광디바이스는 유기 폴리머를 주성분으로 하는 기둥형 미소 돌기군이 소정의 배열법에 따라서 배열되어, 포토닉 밴드 갭에 따라서 광로를 구성하여 광신호를 입출력시키는 것을 특징으로 하는 것이다. 또한, 대향하는 2매의 기판과, 상기 기판에 협지된 공간에 유기 폴리머로 이루어지는 미소 돌기물군이 소정의 배열법에 따라서 배열되어 포토닉 밴드 갭에 의한 광로를 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 광디바이스이다. 상기 돌기물이 상기 기판의 표면에 형성된 박막과 접속되어 있는 것이 바람직하고, 특히 기판 표면에 형성되어 있는 박막의 재료가 돌기물과 동일한 것이 바람직하다. 상기 유기 폴리머에 산화물, 질화물 및 금속의미립자로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종류를 첨가하여 소정의 굴절률을 부여할 수 있다. 또한, 대향하는 2매의 기판과, 상기 기판을 이격하는 스페이서를 설치하여 미소 돌기물군을 지지하는 것이 바람직하다.

여기서, 미소 돌기물의 상당 직경(직경 혹은 1변)의 크기는 반도체 레이저 등에 이용하는 광원의 파장과의 관계로부터 10 ㎚ 내지 10 ㎛ 사이에서 임의로 조정할 수 있다. 또한, 미소 돌기물의 높이는 50 ㎚ 내지 10 ㎛가 바람직하다. 미소 돌기물간의 거리(피치)는 이용되는 신호 파장의 약 절반이 된다.

(제4 실시예)

본 실시예에서는 제1 실시예에서 나타낸 돌기물 집합체(100)를 마이크로 바이오칩(900)에 적용하였다. 도7은 바이오칩(900)의 개략 평면도이다. 유리로 된 기판(901)에는 깊이 3 ㎛, 폭 20 ㎛의 유로(902)가 형성되어 있고, DNA(디옥시리보핵산), 혈액, 단백질 등이 포함되는 검체를 도입 구멍(903)으로부터 도입하여 유로(902)를 흐르게 한 후, 배출 구멍(904)으로 흐르게 하는 구조로 되어 있다.

유로(902)에는 분자 필터(905)가 설치되어 있다. 분자 필터(905)에는 직경 250 ㎚ 내지 300 ㎚, 높이 3 ㎛의 돌기물군(1000)(도8)이 형성되어 있다. 도8은 분자 필터(905)의 사시도이다. 기판(901)에는 유로(902)가 형성되어 있고, 유로(902)의 일부에는 돌기물군(1000)이 형성되어 있다.

기판(901)은 상부 기판(1001)에 의해 덮개가 씌워지고, 검체는 유로(902)의 내부를 이동하게 된다. 예를 들어 DNA의 사슬 길이 해석의 경우, DNA를 포함하는 검체가 전기 영동에 의해 유로(902)에 있는 분자 필터(905)를 통과할 때에 DNA의쇄장에 따라서 분리된다. 즉, 쇄장이 짧은 DNA는 쇄장이 긴 DNA보다도 분자 필터를 통과하는 것이 빠르므로, 쇄장에 따른 DNA의 분리를 할 수 있다.

분자 필터(905)를 통과한 검체에 대해 기판(901)의 표면에 실장된 반도체 레이저(906)로부터 레이저광이 조사된다. DNA가 통과할 때에 광검출기(907)에의 입사광은 약 4 ％ 저하되므로, 광검출기(907)로부터의 출력 신호에 의해 검체 속의 DNA의 쇄장을 해석할 수 있다.

광검출기(907)에서 검출된 신호는 신호 배선(908)을 거쳐서 신호 처리칩(909)에 입력된다. 신호 처리칩(909)에는 신호 배선(910)이 결선되어 있고, 신호 배선(910)은 출력 패드(911)에 결선되어 외부로부터의 단자에 접속된다. 또한, 전원은 기판(901)의 표면에 설치된 전원 패드(912)로부터 각 부품으로 공급하였다.

본 실시예의 분자 필터(905)는 오목부를 갖는 기판(901)과, 기판(901)의 오목부에 형성된 다수의 돌기물(1000)과, 기판의 오목부를 덮도록 형성된 상부 기판(1001)으로 구성되어 있다. 여기서, 돌기물의 선단부는 상부 기판과 접촉하도록 형성되어 있다.

돌기물군(1000)의 주성분은 유기 폴리머이므로 변형되는 것이 가능하고, 따라서 상부 기판(1001)을 유로(902)에 씌울 때에 돌기물군(1000)이 파손되는 일은 없다. 따라서, 상부 기판(1001)과 돌기물군(1000)을 밀착시키는 것이 가능해진다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 검체가 돌기물군(1000)과 상부 기판(1001)의 간극으로부터 누설되는 일 없이 고감도인 분석이 가능해진다.

실제로 DNA의 쇄장 해석을 실시한 결과, 유리로 된 돌기물군에서는 염기쌍의 분해 능력이 절반치 폭에서 10 염기쌍이었던 데 반해, 유기 폴리머제의 돌기물 집합체(1000)에서는 염기쌍의 분해 능력이 절반치 폭에서 3 염기쌍으로 개선할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 본 실시예의 분자 필터에서는 돌기물군과 상부 기판이 직접 접촉하는 구조이지만, 예를 들어 상부 기판에 돌기물군과 동일한 재료의 막을 형성하여 돌기물군과 이 막이 접촉하는 구조로 하면 밀착성의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 유로(902)는 1개였지만, 다른 크기의 돌기물을 설치한 복수의 유로(902)를 배치함으로써 동시에 복수의 분석을 행하는 것도 가능하다. 또한, 본 실시예에서는 검체로서 DNA를 조사하였지만, 돌기물군(1000)의 표면에 당쇄(糖鎖), 단백질 또는 항원과 반응하는 분자를 미리 수식함으로써, 특정한 당쇄, 단백질, 항원을 분석할 수 있다. 이와 같이, 돌기물의 표면에 항체를 수식시킴으로써 면역 분석의 감도를 향상시킬 수 있다.

본 실시예에 따르면, 직경이 나노 스케일의 유기 폴리머제의 분석용 돌기물군을 간편하게 형성할 수 있다. 또한, 몰드 표면의 요철이나 유기 재료 박막의 점도 등을 제어함으로써 유기 재료제 돌기물의 위치, 직경, 높이, 어스펙트비 등을 제어할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 고감도의 분석용 마이크로 바이오칩를 제공할 수 있다.

본 실시예의 마이크로 바이오칩은 검체의 검출부에 복수의 돌기물이 존재하고, 상기 돌기물의 재질이 유기 폴리머이고, 상기 돌기물의 직경이 10 ㎚ 내지 100㎛, 높이가 0.5 ㎛ 내지 500 ㎛인 것이 바람직하다. 돌기물의 직경 혹은 1변은 생체 고분자나 세포와 동등한 사이즈인 10 ㎚ 내지 100 ㎛로 하는 것이 바람직하다. 또한, 돌기물의 높이는 마이크로칩의 유로의 높이에 맞추어 조정되어 있다. 마이크로칩의 검출부에 다수의 돌기물을 설치하여 반응 표면적을 증가시킴으로써, 생체 분자(특히 생체 고분자)나 세포와의 상호 작용에 의해 고감도의 분석용 마이크로칩으로 할 수 있다.

또한, 본 실시예의 돌기물에서는 돌기물의 높이와 직경 혹은 1변의 비가 1보다 충분히 크기 때문에, 깊이 수㎛ 이상의 마이크로 유로 내에 미소 돌기물군을 설치할 수 있다.

(제5 실시예)(세포 배양 시트)

도9는 세포 배양 시트(600)의 평면도이다. 세포 배양 시트(600)는 두께 0.5 ㎛의 PMMA를 주성분으로 한 박막(시트)(602), 박막으로부터 신장된 PMMA를 주성분으로 하는 상당 직경 2 ㎛의 기둥형 미소 돌기군(604)으로 이루어진다.

기둥형 미소 돌기물군의 일부를 제거하여 간극(605)을 형성한다. 이 세포 배양 시트(600)를, 유리 샬레 등의 용기에 세포 배양 시트를 넣고, 용기 내에 배양액을 침지하여 배양을 행한다. 도10과 같이, 세포 배양 시트(600)의 기둥형 미소 돌기군(604) 상에, 예를 들어 피부, 뼈, 혈액 등의 세포(조직) 및 배지, 영양소 등의 배양액(603)을 얹음으로써 세포 등의 배양을 행한다.

기둥형 미소 돌기군에는 그 일부를 제거한 일정한 간극(605)을 마련하여 배치하는 것이 바람직하고, 본 실시예에서는 도9에 도시한 바와 같이 열십자 형상으로 간극을 마련하고 있다. 이와 같이 간극을 형성함으로써 배양액이 흐르기 쉬워져 세포에 대해 효율적으로 영양소를 공급할 수 있다. 또한, 세포 배양시의 세포의 노폐물을 효율적으로 배출할 수 있다.

본 세포 배양 시트를 사용함으로써, 통상의 유리 샬레를 사용할 때에 생겼던 샬레로부터의 박리에 의한 시트형 표피 세포에의 손상을 대폭으로 경감할 수 있고, 시트형 표피 세포를 피부에 이식할 때의 정착률을 높일 수 있다. 또한, 세포 배양 시트 상의 기둥형 미소 돌기물에 의해 형성되는 시트형 표피 세포의 하부에 생기는 간극을 통해 시트형 표피 세포 전체에 배양액이 흐르기 쉬워진다. 그 결과, 세포에의 영양소의 공급이나 세포의 노폐물 배출을 효율적으로 행할 수 있고, 종래에 생겼던 세포 배양 중 표피 세포의 사멸을 억제할 수 있다.

다음에, 세포 배양 시트의 제조 방법에 대해 서술한다. 프레스 장치의 스테이지의 몰드측에 PMMA(용매 ; 에틸셀로솔브)를 도포하여 수지막을 형성하였다. 다음에, 표면에 깊이 1 ㎛, 직경 500 ㎚의 피트를 1 ㎛의 피치로 직경 2 ㎝의 영역에 형성한 몰드를 수지막으로 프레스하여 수지막의 일부를 피트 내에 압입한 후, 몰드를 수지막으로부터 박리한다. 이에 의해 기둥형 미소 돌기군을 형성하여 박막 상에 기둥형 미소 돌기군이 형성된 세포 배양 시트를 얻었다. 또한, 본 실시예에서는 직접 스테이지 상에 수지막을 도포하였지만, 실리콘 등의 기판 상에 수지막을 도포하여 세포 배양 시트를 형성하는 것도 가능하다.

기둥형 미소 돌기군의 형상은 높이 3 ㎛이고, 1 ㎛의 주기(피치)로 배열하고 있다. 기둥형 미소 돌기물의 높이 방향의 중간 위치에 있어서의 상당 직경은 300㎚이고, 근원에서 330 ㎚이다. 따라서 미소 돌기물의 어스펙트비는 10이다. 기둥형 미소 돌기물의 상부 약 1 ㎛의 부분은, 도3에 도시한 바와 같이 평활한 표면 상태이고, 근원으로부터 약 2 ㎛의 부분의 표면은 줄무늬 모양(209)을 갖는다. 또한, 기둥형 미소 돌기물의 선단부의 단면적이 바닥면부의 단면적보다 작고, 플레어형이다.

본 실시예에서 형성한 세포 배양 시트를 유리 샬레에 배양액을 침지한 상태로 넣고, 세포 배양 시트 상에 있어서 상법에 의해 정상 인간 표피 각화 세포를 배양하였다[사용 배지 : Hu Media-KB2(쿠라보오가부시끼가이샤제), 37 ℃, 5 ％ CO₂유하에서 배양]. 그 결과, 세포 배양 시트 상에 있어서 표피 각화 세포는 정상적으로 부착되어 시트 형상으로 증식하였다.

배양 개시의 14일 후, 배양한 세포 상에 직경 2 ㎝의 폴리비닐리덴디플올라이드(PVDF)막을 씌워 배지를 흡입함으로써, 나노필러 시트 상에 성장한 시트형 표피 각화 세포를 PVDF막과 함께 세포 배양 시트로부터 박리하였다. 이 시트형 표피 각화 세포를 씌운 PVDF막으로부터 용이하게 박리할 수 있었다. 세포 배양 시트로부터의 박리에 의한 이 시트형 표피 각화 세포에의 손상은 통상의 유리 샬레 등을 사용한 경우에 비해 대폭으로 경감할 수 있었다.

고분자 재료에 플라즈마 처리 등에 의해 친수화 처리를 실시해도 좋다. 또한, 고분자 재료는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 배양하는 세포(조직)에 대해 영향이 적은 재료를 선택하는 것이 바람직하고, 예를 들어 폴리스틸렌, PMMA, 폴리젖산 등이 바람직하다.

또한, 본 실시예에서는 기둥형 미소 돌기물의 선단부가 기둥형 미소 돌기물의 바닥면부보다 작고 플레어형이므로, 기둥형 미소 돌기군이 기판으로부터 떨어지기 어렵다. 또한, 기둥형 미소 돌기군이 기초의 재료와 동일하므로, 기둥형 미소 돌기군이 기초로부터 떨어지기 어렵다. 실리콘 등의 기판 상에 세포 배양 시트를 형성하면, 세포 배양 시트가 취급하기 쉬워진다.

(제6 실시예)(발수 표면)

본 실시예에서는, 표면에 기둥형 미소 돌기군을 형성한 박막(시트)을 발수막으로서 적용한 예를 설명한다. 본 실시예의 발수막은, 도11에 도시한 바와 같이 시트(606) 상에 기둥형 미소 돌기군(607)이 형성된 구성을 갖는다. 본 실시예의 기둥형 미소 돌기물은 돌기물간의 피치(간격)를 20 ㎚ 내지 10 ㎛, 높이를 수㎛ 내지 수십㎛, 돌기물 선단부의 상당 직경을 50 ㎚ 내지 500 ㎚로 하는 것이 바람직하다. 또한, 기둥형 미소 돌기물의 재료로서는 특별히 한정되지는 않지만, PMMA 등의 발수성을 갖는 재료로 하는 것이 바람직하다. 혹은, 미소 돌기물군의 표면을 발수 또는 발유제로 처리할 수 있다.

본 실시예의 발수막에서는, 도11에 도시한 바와 같이 발수성의 시트(606) 단일 부재에 비해 표면에 기둥형 미소 돌기군(607)을 형성함으로써 물방울(609)의 접촉각을 크게 할 수 있다. 따라서, 재질이 갖는 발수성을 기둥형 미소 돌기군(607) 형성에 의해 얻을 수 있는 연잎 효과에 의해 증폭시키는 것이 가능하다. 또한, 본 실시예의 발수막의 기둥형 미소 돌기군은 ㎚ 사이즈의 간격으로 밀집한 구조로 할수 있으므로 찌부러지기 어렵고, 떨어지기 어려운 성질이 있어 발수 및 발유 효과의 지속성에도 우수하다.

본 실시예의 발수 및 발유막은, 예를 들어 우산, 의류, 벽 등의 표면에 적용하는 것이 가능하다. 이 경우, 발수막의 형성 방법으로서는, 제5 실시예와 같은 방법에 의해 미소 돌기군을 형성한 시트를 제작하여 그것을 점착재로 부착하는 방법이나, 우산, 의류, 벽 등의 발수 및 발유막을 형성하고 싶은 기재의 표면에 직접 전사하는 방법을 들 수 있다.

본 실시예의 발수막에 따르면, 종래 일반적으로 이용되고 있는 발수 코트 처리 등이 필요가 없고, 재료 표면 그 자체의 개질을 1 전사로 간편하게 행할 수 있다.

(제7 실시예)(무염색 발색 시트)

본 실시예에서는 시트 상에 형성한 기둥형 미소 돌기군을 무염색 발색 시트로서 적용한 예를 설명한다. 본 실시예의 무염색 발색 시트의 발색 원리를 도12에 나타낸다. 기둥형 미소 돌기물로 입사된 가시광은 기둥형 미소 돌기군에 있어서 간섭을 일으키면서 반사되어, 마치 시트 표면이 발색된 것처럼 보일 수 있다. 도12에 도시한 바와 같이, 돌기물의 간격(피치)(P1, P2)을 바꿈으로써 가시광의 간섭도가 변화되어, 보이는 색조를 바꾸는 것이 가능하다.

예를 들어, 파장(λ1, λ2, …)의 성분을 포함하는 백색광을 시트(700)의 미소 돌기군(704)에 입사하면, 작은 피치(P1)로부터의 반사광은 λ1(청색)의 빛이 되고, 큰 피치(P2)로부터의 반사광은 λ2(황색)가 된다.

돌기물의 간격을 넓게 함에 따라서, 장파장색의 간섭이 강해져 청색, 녹색, 황색, 적색의 순으로 색을 변화시킬 수 있다. 이와 같이, 돌기물의 간격을 조정함으로써 염료나 안료를 사용하지 않고도 시트를 채색한 것처럼 보일 수 있다. 또한, 장소마다 색채를 변화시키는 것도 가능하다. 또한, 본 실시예의 무염색 착색 시트에서는 간섭광을 이용하고 있으므로, 보는 각도에 따라서 색조를 변화시킬 수 있다.

또한, 돌기물의 직경, 높이를 변화시키는 것이라도 마찬가지로 가시광의 간섭도를 변화시킬 수 있고, 돌기물의 직경이나 높이를 조정함으로써도 시트의 색채를 변화시키는 것이 가능하다.

본 실시예의 무염색 착색 시트에서는, 가시광의 간섭이 일어나도록 이용하는 기둥형 미소 돌기물의 직경은 100 ㎚ 내지 2000 ㎚, 돌기물의 간격은 100 ㎚ 내지 2000 ㎚, 돌기물의 높이는 1 ㎛ 내지 5 ㎛가 바람직하다.

본 실시예의 무염색 무착색 시트는 의복, 차재 시트, 악세서리, 벽지나 홀로그래피 등에 적용하는 것이 가능하다.

(제8 실시예)(반사 방지층)

본 실시예에서는 기둥형 미소 돌기군을 반사 방지층으로서 적용한 예를 설명한다. 본 실시예의 반사 방지층(705)은, 도13에 도시한 바와 같이 두께 0.1 ㎛ 이하의 PMMA를 주성분으로 한 박막(시트)(707), 박막(707)으로부터 신장된 PMMA를 주성분으로 하는 상당 직경 1 ㎛ 이하의 기둥형 미소 돌기군(708)으로 구성된다. 이 반사 방지막은 디스플레이의 커버 유리나 광통신용 광학 기판의 표면에 형성되어반사 방지층으로서 이용된다. 또한, 시트(707)와 전사법에 의해 형성된 미소 돌기군(708)은 접착제에 의해, 혹은 열압착법 등에 의해 일체화된다.

디스플레이의 커버 유리나 광통신용 광학 기판 등에의 반사 방지층의 형성 방법으로서는, 예를 들어 이하의 방법이 있다. 즉, 박막 상에 기둥형 미소 돌기군이 형성된 시트를 점착재로 부착하는 방법, 커버 유리나 광학 기판 등의 기판 상에 직접 수지를 도포하고, 전사에 의해 기둥형 미소 돌기물을 형성하여 반사 방지층으로 하는 방법이다. 시트를 점착재로 부착하는 방법의 경우에는, 점착재로서는 아크릴계 점착재와 같이 광학적 투명성이 우수한 재료를 이용하는 것이 바람직하다.

본 실시예의 반사 방지층에 있어서는, 돌기물의 직경, 간격, 높이, 혹은 단면 형상을 조정하여 돌기군으로 구성되는 층 내의 돌기부의 유전체 영역과 돌기부가 존재하지 않는 공기 영역의 비율을 바꿀 수 있다. 그로 인해, 돌기군으로 구성되는 층 내의 실효적인 굴절률(이하, 굴절률이라 칭함)을 임의로 조정할 수 있어 기판 표면에서의 반사광을 억제할 수 있다.

본 반사 방지층에 있어서의 굴절률(nAR) 및 두께(tAR)의 이상 조건은 이하의 식으로 나타낼 수 있다.

굴절률 : nAR ＝ (nsubㆍnair)1/2

두께 : tAR ＝ λ/(4nAR)

nsub : 기판의 굴절률, nair : 공기의 굴절률, λ : 설계 파장

예를 들어, 베이스 부재(유리를 상정)의 굴절률이 1.5, λ가 1550 ㎚인 경우에는, 상기 식으로부터 반사 방지층의 굴절률은 1.22, 두께는 약 320 ㎚가 된다.이와 같이, 반사 방지층으로서 필요해지는 변수를 산출하여 돌기부의 형상, 배치를 조정함으로써, 디스플레이의 커버 유리나 광통신용 광학 기판 등의 반사 방지층으로 할 수 있다.

도13에 도시하는 반사 방지층의 구조 및 작용을 설명한다. 기판(706)측에 발광 소자가 배치되어 있다. 반사 방지층(705)은 기판(706)측으로부터 입사된 빛이 기판(706)과 공기의 경계에서 생기는 반사광을 억제하기 위해 부착되어 있다. 반사 방지층(705)의 동작 원리를 설명한다. 우선, 기판(706)과 반사 방지층(705)의 경계에서는 굴절률차가 있으므로, 기판(706)측으로 복귀되는 반사광(#1)이 생긴다. 또한, 반사 방지층(705)과 공기의 경계에서도 반사광이 생기고, 그 반사광은 반사 방지층(705) 내에서의 다중 반사 및 반사 방지층(705)으로부터의 투과를 반복한 후, 기판(706)으로 복귀되는 반사광(#2)을 형성한다. 이 때, 반사광(#1)과 반사광(#2)의 진폭이 같은 진폭이면서 역위상 관계가 될 때, 2개의 반사광이 상쇄하므로 베이스 부재(706)측으로 복귀되는 반사광이 없어진다.

공기측에의 투과광에 관해서는, 반사 방지층(705)을 직접 통과한 투과광(#1)과, 반사 방지층(705) 내에서의 다중 반사 및 반사 방지층(705)으로부터의 투과를 반복한 후 형성되는 투과광(#2)이 동일 위상 관계가 될 때 100 ％의 투과율을 얻을 수 있다.

상기한 무반사 조건(전체 투과 조건)을 만족시키는 반사 방지층의 조건이 전술한 식으로 나타내어진다. 또한, 빛이 공기측으로부터 입사된 경우에, 기판(706)측으로부터 입사된 경우와 동일한 반사 방지 효과를 얻을 수 있다. 도13의 구조는빛의 위상 간섭을 이용한 반사 방지층이므로, 설계 파장으로부터 어긋난 입사광으로는 반사 방지 효과가 약해진다.

도14, 도15의 구조를 설명한다. 도13의 구조와는 동작 원리가 이하와 같이 다르다. 반사 방지층 내에서의 굴절률을 베이스 부재(706)의 굴절률로부터 공기의 굴절률로 완만하게 변화시킴으로써 굴절률 차에 의한 불연속면을 없앨 수 있고, 반사를 억제하는 것이 가능해진다. 또한 빛의 위상 간섭을 이용하지 않으므로, 반사율의 파장 의존성도 완화된다.

본 실시예에 따르면, 돌기군으로 구성되는 층 내의 공기 영역을 확대함으로써, 유리 기판의 반사 방지층에 이용되는 MgF₂의 연속막으로 구성되는 반사 방지층에서는 곤란한 굴절률 1.3 이하의 저굴절률층을 실현할 수 있다. 따라서, 예를 들어 굴절률이 1.5 정도인 유리 기판 표면으로부터의 반사광을 억제하는 반사 방지층을 단층으로 구성할 수 있다. 구체적으로는, 종래의 MgF₂연속막에서는 굴절률은 작아도 1.3 정도이지만, 본 실시예의 반사 방지층에서는 돌기물의 직경이나 간격을 최적화함으로써 굴절률을 이상 조건에 가까운 1.2 정도로 조정할 수 있다.

다음에 본 실시예에 의한 다른 반사 방지층의 예를 도14를 이용하여 설명한다. 본 예에서는 기둥형 미소 돌기군(708)의 돌기물의 형상을 근본으로부터 선단부를 향해 가늘어지는 테이퍼 형상으로 하였다. 이와 같은 형상으로 함으로써, 파장 300 ㎚ 내지 700 ㎛의 영역에 있어서 반사율을 반사 방지층이 없는 경우에 비해, 1/50 이하로 억제할 수 있었다. 이와 같이, 돌기물의 형상을 테이퍼형으로 함으로써, 층 내의 굴절률을 두께 방향으로 변화시킬 수 있고, 광파장 띠영역에서의 반사 방지 효과를 얻을 수 있다.

다른 반사 방지층의 형태를 도15를 이용하여 설명한다. 본 예는, 기판 상에 굴절률이 다른 기둥형 미소 돌기군(708)이 형성된 시트(705)를 적층한 예이다. 여기서, 시트(705)의 적층 방법으로서는, 단층으로 형성한 시트를 점착재를 이용하여 적층하는 방법, 단층으로 형성한 시트를 압착(예를 들어, 300 ㎏/㎠ 하중, 100 ℃ 가열)하는 방법에 의해 적층하는 것이 가능하다.

본 예와 같이, 실효적인 굴절률이 다른 시트를 포갬으로써, 도14의 테이퍼 구조와 마찬가지로 두께 방향의 굴절률을 변화시킬 수 있고, 광파장 띠영역에서의 반사 방지 효과를 얻을 수 있다.

또한, 이상 설명한 형태 이외에도 기판 상의 특정한 영역마다 돌기물의 직경이나 간격을 바꿈으로써 동일 기판 상에 다른 파장 특성을 갖는 반사 방지층을 단층 또는 복층으로 임의의 영역에 배치하는 것도 가능하다.

(제9 실시예)(고감도 전극 기판)

본 실시예에서는 기둥형 미소 돌기물 표면에 무전해 도금법에 의해 니켈 박막층을 형성하여 미량 금속 이온의 분석 수법인 애노드 스트릿핑법의 고감도 전극으로서 적용한 예를 도16을 이용하여 설명한다.

우선, 제1 실시예에 개시한 방법과 같은 방법에 의해, 세로 30 ㎜, 가로 30 ㎜, 두께 1 ㎜의 유리 기판 상에 폴리스틸렌 수지층(801)을 제막하였다. 그 후, 정밀 금형(803)을 이용하여 폴리스틸렌 수지층(801) 표면에 폴리스틸렌 수지의 기둥형 미소 돌기물(804)을 형성하고, 기둥형 미소 돌기물(804)을 표면에 갖는 기판을 제작하였다. 여기서, 형성된 기둥형 미소 돌기물(804)의 형상은 바닥부 직경 240 ㎚, 상부 직경 200 ㎚, 높이 1 ㎛이고, 기둥형 미소 돌기물(804)의 중심 사이의 피치는 500 ㎚였다.

다음에, 폴리스틸렌 수지 기둥형 미소 돌기물을 표면에 갖는 기판의 표면을 무전해 도금법에 의해 두께 20 ㎚의 니켈층으로 피복하였다. 이하, 본 실시예에서 적용한 무전해 도금법에 대해 상세하게 서술한다. 우선, 폴리스틸렌 수지 기둥형 미소 돌기물을 표면에 갖는 기판의 표면에 무전해 도금 석출의 핵이 되는 파라듐을 아트테크쟈판샤제의 네오간트 처리액을 이용하여 부착하였다. 이 과정은 일반적으로 촉매 부여 활성화 프로세스라 불리우는 것이다. 다음에, 얻게 된 기판을 오꾸노세이야꾸샤제의 톱케미알로이(66) 무전해 닛켈 도금액에 3분간 침궤하여 기둥형 미소 돌기물을 표면에 갖는 기판 표면에 니켈층을 형성하였다. 이렇게 얻게 된 기판 표면은 금속 광택을 가졌다. 또한, 주사형 전자 현미경에 의해 관찰한 결과, 미소 돌기물의 상부 직경은 240 ㎚, 하부 직경은 280 ㎚가 되고, 기둥형 미소 돌기물 표면에 균일하게 20 ㎚의 니켈층이 형성되어 있는 것이 확인되었다.

상기 방법에 의해 작성한 니켈층으로 피복한 기둥형 미소 돌기물을 표면에 갖는 기판을 전극으로 하여 수용액 속에 포함되는 미량 동 이온을 애노드 스트릿핑법에 의해 분석하는 방법을 이하에 나타낸다. 애노드 스트릿핑법은 전극 상에 용액 속에 포함되는 금속 이온을 환원 농축하고, 다음에 전극을 애노드 분극하여 산화 용출시켜 그 때의 전위나 흐르는 전기량으로부터 용액 속의 이온을 동정하는 방법이다. 우선, 동 이온 농도가 1 × 10 － 8 ㏖/ℓ, 1 × 10 － 9 ㏖/ℓ, 1 × 10 － 10 ㏖/ℓ, 1 × 10 － 11 ㏖/ℓ의 4종류의 황산동 수용액을 초순수(超純水)를 이용하여 조제하였다.

다음에, 각각의 황산동 수용액에 대해 니켈층으로 피복한 기둥형 미소 돌기물을 표면에 갖는 기판과, 비교예 기판을 비교하였다. 비교예 기판은, 미소 돌기물을 형성하는 프로세스 이외에는 상기 방법과 상기 수법에 의해 제작하여 니켈층으로 피복한 기둥형 미소 돌기물을 표면에 갖지 않는 기판이다. 이들을 전극으로서 이용하여 애노드 스트릿핑법에 의한 측정을 행하였다. 측정에는 유리제의 비커를 이용하고, 전극의 크기는 5 ㎜각으로 하였다. 또한, 대극에는 백금 전극, 참조 전극에는 포화 카로멜 전극을 이용하였다. 비커에 황산동 수용액을 30 ㏄ 도입하여 전극, 대극 및 참조 전극을 침궤한 후, 아르곤 가스로 퍼지하였다.

다음에, 전극에 －0.4 Vvs.SCE의 전위를 15분간 인가하여 전극 표면에 동을 석출시킨 후, 전극의 전위를 －0.1 Vvs.SCE로부터 ＋1.0 Vvs.SCE까지 0.1 V/분으로 소인하였다. 이에 의해 전극 표면에 석출된 동을 용해하여 그 때의 전위, 전류를 기록하였다. 이렇게 얻게 된 결과를 표 1에 나타낸다. 본 발명에 의한 고감도 전극 기판(미소 돌기물을 갖는 전극)의 동 용해 전하량에 대한 평판 전극(미소 돌기물을 갖지 않는 전극)의 동 용해 전하량의 비는 동 이온 농도에 상관없이 10 내지 15가 되었다. 미소 돌기물을 갖는 전극을 이용한 경우, 미소 돌기물을 갖지 않는 전극을 이용한 경우와 비교하여 고정밀도 및 고감도로 측정을 행할 수 있는 것이 판명되었다.

이 원인으로서는 전극 표면에 미소 돌기물을 형성함으로써, 본 발명의 고감도 전극 기판의 표면적이 평활 전극(전극 표면에 미소 돌기물을 갖지 않는 것)과 비교하여 비약적으로 증대되어 전극 표면에 석출되는 동의 양이 증대되었기 때문이라 생각된다. 표 1은 애노드 스트릿핑 측정 결과를 나타낸다.

동 이온 농도	본 발명의 고감도 전극 기판의 동 용해 전하량(Q1)/평활 전극의 동 용해 전하량(Q2)
1 × 10 － 8 ㏖/ℓ	10.5
1 × 10 － 9 ㏖/ℓ	11.0
1 × 10 － 10 ㏖/ℓ	13.5
1 × 10 － 11 ㏖/ℓ	14.8

이하에 본 발명의 구체적 실시 태양을 나타낸다.

(1) 유기물 폴리머로 이루어지는 미소 돌기군의 돌기의 선단부가 다른 베이스 부재면에 고정되어 있는 기능성 기판.

(2) 유기 폴리머로 이루어지는 미소 돌기군이 복수층 형성되어 베이스 부재에 고정되어 있는 기능성 기판.

(3) 유기물을 주성분으로 하는 기둥형 미소 돌기군이 소정의 배열법에 따라서 배열되고, 포토닉 밴드 갭 및 광로를 구성하여 광신호를 입출력하는 것을 특징으로 하는 청구항 중 어느 한 항에 기재된 광디바이스.

(4) 대향하는 2매의 기판과, 상기 기판에 협지된 공간에 유기 폴리머로 이루어지는 기둥형 미소 돌기군이 소정의 배열법에 따라서 배열되어 있다. 이에 의해 포토닉 밴드 갭 및 상기 미소 기둥형 돌기군이 존재하지 않는 특정 영역을 형성하여 광로를 구성하는 것을 특징으로 하는 청구항 중 어느 한 항에 기재된 광디바이스.

(5) 상기 기둥형 미소 돌기군이 상기 기판의 표면에 형성된 박막과 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 중 어느 한 항에 기재된 광디바이스.

(6) 상기 유기 폴리머가 산화물, 질화물 및 금속의 미립자로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종류를 포함하는 것을 특징으로 하는 청구항 중 어느 한 항에 기재된 광디바이스.

(7) 광신호 입력 장치와 수광 장치를 구비한 청구항 중 어느 한 항에 기재된 광신호 처리 장치.

(8) 상기 돌기물과 상기 돌기물이 접속되어 있는 기판이 일체로 되어 있는 것을 특징으로 하는 기둥형 미소 돌기군을 구비한 청구항 중 어느 한 항에 기재된 기능성 기판.

(9) 상기 유기 재료가 열가소성 고분자 재료를 주체로 한 재료인 것을 특징으로 하는 기둥형 미소 돌기군을 구비한 청구항 중 어느 한 항에 기재된 기능성 기판.

(10) 상기 유기 재료가 광경화성 고분자 재료인 것을 특징으로 하는 기둥형 미소 돌기군을 구비한 청구항 중 어느 한 항에 기재된 기능성 기판.

(11) 상기 기둥형 돌기군의 주성분이 시클로올레핀폴리머, 포리메틸메타크릴레이트, 폴리스틸렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리 젖산 및 폴리프로필렌 중 1종류 이상이다.

(12) 상기 제1 기체 상에 스페이서를 거쳐서 제2 베이스를 갖는 것을 특징으로 하는 기둥형 미소 돌기군을 구비한 청구항 중 어느 한 항에 기재된 기능성 기판.

(13) 광커넥터와, 상기 커넥터와 광학적으로 접속된 복수의 광출력 유닛이 하나의 기판에 탑재되고, 상기 광커넥터 및 광출력 유닛 중 적어도 한 쪽이 유기 재료로 된 제1 베이스 부재와, 상기 베이스 부재로부터 신장된 유기 재료로 된 기둥형 미소 돌기군을 갖는다. 그리고, 상기 미소 돌기군의 선단부는 제2 베이스 부재에 접촉하고 있고, 상기 돌기물의 상당 직경이 10 ㎚ 내지 10 ㎛, 높이가 50 ㎚ 내지 10 ㎛이고, 상기 미소 돌기의 어스펙트비는 4 이상이다. 상기 미소 돌기군은 적어도 하나의 광로를 구성하도록 배치되어 하나 이상의 입광부와 하나 이상의 출광부를 갖는 광디바이스인 것을 특징으로 하는 광회로.

(14) 제1 유기 폴리머면과, 상기 제1 유기 폴리머면으로부터 신장된 유기 폴리머제의 기둥형 미소 돌기군을 갖고, 상기 기둥형 미소 돌기군의 선단부는 제2 유기 폴리머면에 접촉하고 있고, 상기 돌기물의 상당 직경이 10 ㎚ 내지 10 ㎛, 높이가 50 ㎚ 내지 10 ㎛이다. 또한 상기 기둥형 미소 돌기의 어스펙트비는 4 이상이고, 상기 기둥형 미소 돌기군은 적어도 하나의 광로를 구성하도록 배치되어 하나 이상의 입광부와 하나 이상의 출광부를 갖는 광디바이스를 2개 이상 광학적으로 결합한 광신호 처리 장치.

본 발명에 따르면, 치수, 어스펙트비 등을 자유자재로 제어할 수 있는 유기폴리머제의 미소 돌기물군을 구비한 기능성 기판을 제공할 수 있다. 또한, 기둥형 미소 돌기군을 제조하는 데 유기 폴리머를 사용하므로, 프레스라는 간편한 제조 기술로 형성할 수 있어 저렴한 기능성 기판을 제공할 수 있다.

어스펙트비가 작은 미소 돌기물을 만드는 것은 용이하지만, ㎚ 단위의 미소 돌기만으로도 그와 같이 어스펙트비가 4 이상으로 큰 것을 간단한 방법으로 형성할 수 있다. 따라서 다양한 용도로 전개할 수 있는 ㎚ 오더의 기능성 기판을 얻을 수 있다. 또한, 돌기물의 중심 위치간의 거리(피치, P)를 위치에 따라서 바꾸어 변화시킨 기능을 부여하는 것도 가능하다.

Claims

유기 폴리머제의 제1 베이스 부재와, 상기 베이스 부재로부터 신장된 유기 폴리머제의 기둥형 미소 돌기군을 갖고, 상기 기둥형 미소 돌기군의 상당 직경이 10 ㎚ 내지 500 ㎛, 높이가 50 ㎚ 내지 5000 ㎛이고, 상기 기둥형 미소 돌기군의 높이(H)에 대한 상당 직경(D)의 비(H/D)가 4 이상인 것을 특징으로 하는 기둥형 미소 돌기군을 구비한 기능성 기판.
제1항에 있어서, 상기 기둥형 미소 돌기군은 자기 지지성인 것을 특징으로 하는 기둥형 미소 돌기군을 구비한 기능성 기판.
제1항에 있어서, 상기 기둥형 미소 돌기군의 높이(H)에 대한 상당 직경(D)의 비(H/D)가 8 내지 30인 것을 특징으로 하는 기둥형 미소 돌기군을 구비한 기능성 기판.
제1항에 있어서, 상기 기둥형 미소 돌기군의 선단부의 상당 직경이 기둥형 돌기군의 바닥면부의 상당 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 기둥형 미소 돌기군을 구비한 기능성 기판.
제1항에 있어서, 상기 기둥형 미소 돌기군의 선단부에 반경 방향으로 팽창된부분을 갖는 것을 특징으로 하는 기둥형 미소 돌기군을 구비한 기능성 기판.
제1항에 있어서, 상기 기둥형 미소 돌기군은 상기 제1 베이스 부재와 접촉한 근원으로부터 선단부를 향해 가늘어지는 부분을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 기둥형 미소 돌기군을 구비한 기능성 기판.
제1항에 있어서, 상기 미소 돌기군 중 적어도 표면이 발수성 및/또는 발유성의 유기 폴리머를 주체로 하는 물질인 것을 특징으로 하는 기둥형 미소 돌기군을 구비한 기능성 기판.
제1항에 있어서, 상기 미소 돌기군의 표면 중 적어도 일부에 금속 도금이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 기둥형 미소 돌기군을 구비한 기능성 기판.
유기 폴리머제의 제1 베이스 부재와, 상기 베이스 부재로부터 신장된 유기 폴리머제의 기둥형 미소 돌기군을 갖고, 상기 미소 돌기군의 선단부는 제2 베이스 부재에 접촉하고 있고, 상기 기둥형 미소 돌기군의 상당 직경이 10 ㎚ 내지 10 ㎛, 높이가 50 ㎚ 내지 10 ㎛이고, 상기 기둥형 미소 돌기군의 미소 돌기의 어스펙트비는 4 이상이고, 상기 기둥형 미소 돌기군은 적어도 하나의 광로를 구성하도록 배치되어 하나 이상의 입광부와 하나 이상의 출광부를 갖는 것을 특징으로 하는 광디바이스.
제9항에 있어서, 상기 기둥형 미소 돌기군의 일부가 제거되어 소정의 간격의 간극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광디바이스.
유기물 폴리머의 베이스 부재면에 유기물 폴리머를 포함하는 돌기물군이 형성되고, 상기 돌기물군의 상당 직경이 10 ㎚ 내지 100 ㎛, 높이가 0.5 ㎛ 내지 500 ㎛이고, 미소 돌기물의 어스펙트비가 4 이상인 것을 특징으로 하는 마이크로 바이오칩.
제11항에 있어서, 돌기물의 표면이 수식되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 바이오칩.
제12항에 있어서, 돌기물의 표면이 적어도 항체, 당쇄 및 염기 중 적어도 하나에 의해 수식되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 바이오칩.
제11항에 있어서, 검체를 흐르게 하기 위한 유로 내에 복수의 유기 폴리머제의 돌기물군을 갖고, 상기 돌기물의 선단부가 유로를 구성하는 상부 기판과 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 바이오칩.
유기 폴리머를 주체로 하는 재료의 베이스 부재에 소정의 패턴을 구성하도록배열되어 상당 직경 10 미크론 이하의 다수의 피트를 갖고, 상기 재료보다도 경도가 높은 재료로 이루어지는 성형형을 압박하고, 상기 재료의 일부를 상기 피트 내로 압입하고, 계속해서 상기 성형형을 상기 재료로부터 떼어내어, 상기 피트 내의 재료가 늘어나게 된 기둥형 미소 돌기군을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기둥형 미소 돌기군을 구비한 기능성 기판의 제조 방법.
제15항에 있어서, 제1 기판면에 무기 재료로 이루어지는 스페이서를 형성하고, 상기 스페이서를 포함하는 면 상에 재료막을 형성하고, 상기 재료막에 상기 성형형을 압박하고, 상기 성형형을 떼어낸 후, 제2 베이스 부재를, 상기 스페이서를 거쳐서 상기 기둥형 미소 돌기군의 선단부에 접촉 및 고정하는 것을 특징으로 하는 기둥형 미소 돌기군을 구비한 기능성 기판의 제조 방법.
유기 폴리머로 이루어지고, 어스펙트비가 4 이상인 미소 돌기군이 특정한 배열로 베이스 부재에 일체화되고, 상기 미소 돌기의 상당 직경이 1 ㎛ 이하이고 높이가 100 미크론 이하이며, 상기 미소 돌기군은 자기 지지성인 것을 특징으로 하는 기능성 기판.
제17항에 있어서, 상기 미소 돌기군의 돌기의 일단부의 상당 직경이 타단부의 상당 직경보다도 작고, 상당 직경이 작은 미소 돌기군의 선단부가 다른 베이스 부재에 접속하고 있는 것을 특징으로 하는 기능성 기판.
제17항에 있어서, 상기 미소 돌기군이 복수층 형성되고, 각 층 사이에 베이스 부재가 설치되고, 또한 베이스 부재와 미소 돌기군이 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 기능성 기판.