(57)【要約】【課題】細胞の移動の程度を指標として細胞の活性度等の状態を高精度に評価可能なデバイスとして用いられ得る微細凹凸構造体を提供する。【解決手段】微細凹凸構造体は、水平面及び立設面を含む複数の段部をそれぞれ有する第１及び第２階段状構造部を備え、第１及び第２階段状構造部の昇降方向が互いに実質的に平行であり、第１階段状構造部は、昇降方向の交差方向における水平面の両端部及び立設面の両端部のそれぞれに連続する２つの側壁部を有し、第２階段状構造部の段部は、第１階段状構造部の２つの側壁部のそれぞれから昇降方向の交差方向に向かって延設されており、微細凹凸構造体の平面視において、第１階段状構造部の昇降方向の交差方向における長さが、第２階段状構造部の昇降方向の交差方向の長さよりも小さく、第１階段状構造部の最上段の段部の水平面が、第２階段状構造部の最上段の段部の水平面よりも上方に位置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平面及び立設面を含む段部を複数有する第１階段状構造部と、水平面及び立設面を含む段部を複数有する第２階段状構造部とを備え、前記第１階段状構造部及び前記第２階段状構造部のそれぞれの昇降方向が互いに実質的に平行である微細凹凸構造体であって、
前記第１階段状構造部は、前記昇降方向に交差する方向における前記水平面の両端部及び前記立設面の両端部のそれぞれに連続する２つの側壁部を有し、
前記第２階段状構造部の前記段部は、前記第１階段状構造部の前記２つの側壁部のそれぞれから前記昇降方向に交差する方向に向かって延設されており、
前記微細凹凸構造体の平面視において、前記第１階段状構造部の昇降方向に交差する方向における長さが、前記第２階段状構造部の昇降方向に交差する方向の長さよりも小さく、
前記第１階段状構造部の最上段の段部の水平面が、前記第２階段状構造部の最上段の段部の水平面よりも上方に位置する
微細凹凸構造体。
【請求項２】
前記第１階段状構造部の最下段の段部の水平面が、前記第２階段状構造部の最上段の段部の水平面よりも上方に位置する
請求項１に記載の微細凹凸構造体。
【請求項３】
前記第１階段状構造部の昇降方向に交差する方向における長さが、１０ｎｍ〜１０μｍである
請求項１又は２に記載の微細凹凸構造体。
【請求項４】
前記第２階段状構造部の前記昇降方向に直交する方向に沿って、複数の前記第１階段状構造部が所定の間隔をあけて並列している
請求項１〜３のいずれかに記載の微細凹凸構造体。
【請求項５】
前記第１階段状構造部及び前記第２階段状構造部のそれぞれは、前記第１階段状構造部及び前記第２階段状構造部のそれぞれの最上段に位置する段部から前記昇降方向に沿った一方向側にのみ、前記複数の段部を有する
請求項１〜４のいずれかに記載の微細凹凸構造体。
【請求項６】
前記第１階段状構造部及び前記第２階段状構造部のそれぞれは、前記第１階段状構造部及び前記第２階段状構造部のそれぞれの最上段に位置する段部から前記昇降方向に沿った一方側及び他方側のそれぞれに前記複数の段部を有する
請求項１〜４のいずれかに記載の微細凹凸構造体。
【請求項７】
前記一方側に位置する前記段部の数と前記他方側に位置する前記段部の数とが、同一である
請求項６に記載の微細凹凸構造体。
【請求項８】
前記一方側に位置する前記段部の数と前記他方側に位置する前記段部の数とが、異なる
請求項６に記載の微細凹凸構造体。
【請求項９】
前記第２階段状構造部の複数の段部が、互いに同一又は異なる高さを有する
請求項１〜８のいずれかに記載の微細凹凸構造体。
【請求項１０】
前記第２階段状構造部の複数の段部の前記水平面の前記昇降方向に沿った長さが、互いに同一又は異なる
請求項１〜９のいずれかに記載の微細凹凸構造体。
【請求項１１】
少なくとも１つの前記側壁部が、鉛直方向に対して傾斜している
請求項１〜１０のいずれかに記載の微細凹凸構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、微細凹凸構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
細胞は、その状態に応じて細胞の移動の程度に変化を生じさせることが知られている。そのため、細胞の移動の程度を指標として細胞の活性度（細胞が活性化されている程度）を評価することができる。例えば、特定の薬剤に関するがん細胞の活性度を当該がん細胞の移動の程度を指標として評価することで、創薬のスクリーニングに利用することができる。
【０００３】
このような細胞の移動に関し、細胞が特定の方向に向かって移動するように細胞の移動方向を制御することで、例えば、細胞がどの程度移動したかを測定し、これにより細胞の状態（例えば細胞の活性度）を評価することが可能となる。
【０００４】
細胞を特定の方向へ移動させる方法としては、マイクロチャンネル内の試薬の濃度勾配を利用する方法が知られている。しかしながら、適切な評価が可能な濃度勾配を人工的に作製することは難しいという問題がある。また、細胞の種類によっては試薬の濃度勾配を作製することができないおそれがある。
【０００５】
近年、試薬の濃度勾配を利用する方法に代えて、非対称に形成された微細な構造体を有するデバイスを用い、その構造体に沿って細胞を特定の方向に移動させる技術が知られている（特許文献１参照）。このデバイスにおいては、非対称の構造体が逆止弁のような効果を奏することで、細胞が一度構造体を通過すると、逆方向には戻れなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−５２０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載されている凸状構造体は、面内の所定の一方向（Ｘ方向）及びＸ方向に直交する方向（Ｙ方向）に所定の間隔で配置された複数の突起を備える。各突起は、複数の段部から構成される階段部を備えており、階段部は、各突起のＸ方向マイナス側、Ｙ方向プラス側及びＹ方向マイナス側の三方向側に形成され、各突起のＸ方向プラス側には垂直面が形成されている。そして、細胞がＸ方向マイナス側からＸ方向プラス側に向けてＸ方向に沿って階段部に沿って移動し、階段部を乗り越えると、垂直面によって細胞の逆方向への移動が阻害される。階段部を備える突起を乗り越えるようにして移動することができるか否かは、細胞の活性度に応じて決定されるため、このような凸状構造体を用いて細胞の移動距離を測定することで、細胞の活性度を評価することができる。
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載されている凸状構造体において、Ｙ方向において隣接する突起の間をＸ方向に沿って細胞が移動してしまうと、細胞の移動距離を指標として細胞の活性度の評価精度が低下してしまうおそれがある。そのため、細胞の活性度をより高精度に評価可能な構造体の提案が求められている。
【０００９】
上記課題に鑑みて、本開示は、細胞の移動の程度を指標として細胞の活性度等の状態を高精度に評価可能なデバイスとして用いられ得る微細凹凸構造体を提供することを一目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本開示の一実施形態として、水平面及び立設面を含む段部を複数有する第１階段状構造部と、水平面及び立設面を含む段部を複数有する第２階段状構造部とを備え、前記第１階段状構造部及び前記第２階段状構造部のそれぞれの昇降方向が互いに実質的に平行である微細凹凸構造体であって、前記第１階段状構造部は、前記昇降方向に交差する方向における前記水平面の両端部及び前記立設面の両端部のそれぞれに連続する２つの側壁部を有し、前記第２階段状構造部の前記段部は、前記第１階段状構造部の前記２つの側壁部のそれぞれから前記昇降方向に交差する方向に向かって延設されており、前記微細凹凸構造体の平面視において、前記第１階段状構造部の昇降方向に交差する方向における長さが、前記第２階段状構造部の昇降方向に交差する方向の長さよりも小さく、前記第１階段状構造部の最上段の段部の水平面が、前記第２階段状構造部の最上段の段部の水平面よりも上方に位置する微細凹凸構造体が提供される。
【００１１】
前記微細凹凸構造体において、前記第１階段状構造部の最下段の段部の水平面が、前記第２階段状構造部の最上段の段部の水平面よりも上方に位置していてもよく、前記第１階段状構造部の昇降方向に交差する方向における長さを、１０ｎｍ〜１０μｍとすることができ、前記第２階段状構造部の前記昇降方向に直交する方向に沿って、複数の前記第１階段状構造部が所定の間隔をあけて並列していてもよい。
【００１２】
前記微細凹凸構造体において、前記第１階段状構造部及び前記第２階段状構造部のそれぞれは、前記第１階段状構造部及び前記第２階段状構造部のそれぞれの最上段に位置する段部から前記昇降方向に沿った一方向側にのみ、前記複数の段部を有していてもよいし、前記第１階段状構造部及び前記第２階段状構造部のそれぞれの最上段に位置する段部から前記昇降方向に沿った一方側及び他方側のそれぞれに前記複数の段部を有していてもよい。
【００１３】
前記微細凹凸構造体において、前記一方側に位置する前記段部の数と前記他方側に位置する前記段部の数とが、同一であってもよいし、異なっていてもよく、前記第１階段状構造部の複数の段部が、互いに同一又は異なる高さを有していてもよく、前記第１階段状構造部の複数の段部の前記水平面の前記昇降方向に沿った長さが、互いに同一又は異なっていてもよく、少なくとも１つの前記側壁部が、鉛直方向に対して傾斜していてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本開示によれば、細胞の移動の程度を指標として細胞の活性度等の状態を高精度に評価可能なデバイスとして用いられ得る微細凹凸構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本開示の一実施形態に係る微細凹凸構造体の一態様の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、本開示の一実施形態に係る微細凹凸構造体の一態様の概略構成を示す正面図である。
【図３】図３は、本開示の一実施形態に係る微細凹凸構造体の他の態様（その１）の概略構成を示す斜視図である。
【図４】図４は、本開示の一実施形態に係る微細凹凸構造体の他の態様（その２）の概略構成を示す斜視図である。
【図５】図５（Ａ）〜（Ｃ）は、本開示の一実施形態に係る微細凹凸構造体の製造方法の各工程を斜視図にて示す工程フロー図である。
【図６】図６は、本開示の他の実施形態に係る微細凹凸構造体の概略構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本開示の一実施形態に係る微細凹凸構造体の一態様の概略構成を示す斜視図であり、図２は、本開示の一実施形態に係る微細凹凸構造体の一態様の概略構成を示す正面図であり、図３及び図４は、本開示の一実施形態に係る微細凹凸構造体の他の態様の概略構成を示す斜視図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態に係る微細凹凸構造体１は、第１面１１Ａ及び第２面１１Ｂを有する基部１１と、基部１１の第１面１１Ａ上に設けられてなる第１階段状構造部２及び第２階段状構造部３とを備える。第１階段状構造部２及び第２階段状構造部３は、それぞれ、複数の段部２１，３１を有する。第１階段状構造部２の昇降方向ＤRFと、第２階段状構造部３の昇降方向ＤRFとは、互いに実質的に平行である。なお、本実施形態において「実質的に平行」とは、第１階段状構造部２の昇降方向ＤRF及び第２階段状構造部３の昇降方向ＤRFの交差角度が、微細凹凸構造体１の平面視において±１５°以下であることを意味し、好ましくは当該交差角度が、微細凹凸構造体１の平面視において±５°である。第１階段状構造部２の昇降方向ＤRFとは、微細凹凸構造体１の上面視において、水平面２１Ａ及び立設面２１Ｂの連続部を構成する辺に直交する方向を意味するものとする。第２階段状構造部３の昇降方向ＤRFも同様に、微細凹凸構造体１の上面視において、水平面３１Ａ及び立設面３１Ｂの連続部を構成する辺に直交する方向を意味するものとする。本実施形態に係る微細凹凸構造体１は、所定の細胞を、第２階段状構造部３上を昇降方向ＤRFに沿って移動させ、その移動距離を指標として当該細胞の活性度を評価するためのデバイスとして用いられるものである。
【００１８】
微細凹凸構造体１を構成する材料としては、例えば、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料；石英ガラス、ソーダガラス、蛍石、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、バリウムホウケイ酸ガラス、アミノホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス等の無アルカリガラス等のガラス材料；ニッケル、チタン、アルミニウム等の金属材料；シリコン、窒化ガリウム等の半導体材料；これらのうちから任意に選択された２以上の材料が積層されてなる積層材料等であればよい。
【００１９】
第１階段状構造部２が有する各段部２１は、水平面２１Ａ及び立設面２１Ｂと、水平面２１Ａ及び立設面２１Ｂの、昇降方向ＤRFに交差する方向ＤCにおける一端部及び他端部に連続する第１側壁部２Ａ及び第２側壁部２Ｂとを有する。第１階段状構造部２の昇降方向ＤRFは、それに交差する方向ＤCに対して直交していてもよいし（図１及び図２参照）、傾斜していてもよい。当該昇降方向ＤRFがそれの交差方向ＤCに対して傾斜している場合、それらの交差角度は、７０°〜１１０°程度であるのが好ましい。
【００２０】
第２階段状構造部３は、第１階段状構造部２の第１側壁部２Ａ及び第２側壁部２Ｂのそれぞれに連続し、第１階段状構造部２及び第２階段状構造部３の交差方向ＤCに向かって延設されている。後述するように、第１階段状構造部２の各段部２１の幅Ｗ21（交差方向ＤCに沿った長さ）は、第２階段状構造部３の幅Ｗ3（交差方向ＤCに沿った長さ）に比して小さい。具体的に、第１階段状構造部２の各段部２１の幅Ｗ21は、本実施形態に係る微細凹凸構造体１の用途に応じて適宜設定され得るものであるが、例えば、１０ｎｍ〜１０μｍ程度であればよく、５０ｎｍ〜５μｍ程度であるのが好ましい。このような幅Ｗ21を有する第１階段状構造部２は、外部からの応力、特に交差方向ＤCから応力が印加されると破損したり、倒壊したりしやすい。しかしながら、第１階段状構造部２の第１側壁部２Ａ及び第２側壁部２Ｂのそれぞれに連続するようにして第２階段状構造部３が交差方向ＤCに向かって延設されていることで、第１階段状構造部２に応力が印加されても破損等が生じ難くなる。
【００２１】
図１及び図２に示すように、第１階段状構造部２の最上段に位置する段部２１の水平面２１Ａは、第２階段状構造部３の最上段に位置する段部３１の水平面３１Ａよりも上方に位置する。第１階段状構造部２の最上段に位置する段部２１の水平面２１Ａが第２階段状構造部３の最上段に位置する段部３１の水平面３１Ａよりも上方に位置することで、昇降方向ＤRFに沿って移動する細胞の、交差方向ＤCへの移動が第１階段状構造部２により制限されるため、細胞の活性度等の状態を高精度に、かつ効率良く評価することができる。
【００２２】
本実施形態において、図１及び図２に示すように、第１階段状構造部２の最下段に位置する段部２１の水平面２１Ａは、第２階段状構造部３の最上段に位置する段部３１の水平面３１Ａよりも上方に位置するが、この態様に限定されるものではない。第１階段状構造部２の当該水平面２１Ａは、第２階段状構造部３の当該水平面３１Ａと同一平面上に位置していてもよいし、当該水平面３１Ａよりも下方に位置していてもよい。
【００２３】
第１階段状構造部２の高さＴ2（第２階段状構造部３の各段部３１の水平面３１Ａから第１階段状構造部２の各段部２１の水平面２１Ａまでの、基部１１の鉛直方向に沿った長さ）は、特に限定されるものではないが、評価対象である細胞が第１階段状構造部２を乗り越えて第２階段状構造部３の交差方向ＤCに沿って移動不可能な程度の高さであればよい。例えば、当該高さＴ2は、１μｍ〜５μｍ程度であればよい。
【００２４】
本実施形態において、図１及び図２に示すように、第１階段状構造部２及び第２階段状構造部３のそれぞれは、第１階段状構造部２及び第２階段状構造部３のそれぞれの最上段に位置する段部２１，３１から昇降方向ＤRFに沿って一方側に複数の段部２１，３１を有するが、他方側には段部２１，３１を有さない。すなわち、第１階段状構造部２及び第２階段状構造部３のそれぞれの他方側は、垂直面（基部１１の第１面１１Ａに対して略垂直な面）により構成される。これにより、第２階段状構造部３の昇降方向ＤRFに沿って一方側から第２階段状構造部３を昇るように移動した細胞が、第２階段状構造部３を乗り越えると、垂直面が逆止弁としての機能を果たすため、一方側から乗り越えた第２階段状構造部３の一方側に向けて逆方向に細胞が移動するのを抑止することができる。なお、上記態様に限定されずに、図３に示すように、当該昇降方向ＤRFに沿って一方側に複数の段部２１，３１を有し、他方側に一又は複数の段部２１，３１を有していてもよい。この場合において、他方側に位置する段部２１，３１の段数は、一方側に位置する段部２１，３１の段数よりも少ないのが好ましい（図３参照）。これにより、一方側から乗り越えた第２階段状構造部３の一方側に向けて逆方向に細胞が移動するのを抑制することができる。なお、第１階段状構造部２の最上段に位置する段部２１から昇降方向ＤRFに沿って一方側及び他方側のそれぞれに設けられている段部２１の段数は同一であってもよい。また、第２階段状構造部３の最上段に位置する段部３１から昇降方向ＤRFに沿って一方側及び他方側のそれぞれに設けられている段部３１の段数は、一方側から乗り越えた第２階段状構造部３の一方側に向けて逆方向に細胞が移動するのを抑制可能である限りにおいて、同一であってもよい。
【００２５】
第１階段状構造部２及び第２階段状構造部３の昇降方向ＤRFにおける一方側の段部２１，３１の数は、本実施形態に係る微細凹凸構造体１を用いて活性度を評価する対象である細胞の種類等に応じて適宜設定され得るが、例えば、２段以上であればよく、好ましくは４段〜３０段であればよい。
【００２６】
第１階段状構造部２及び第２階段状構造部３の各段部２１，３１の水平面２１Ａ，３１Ａの昇降方向ＤRFに沿った長さＬ21，Ｌ31は、すべての段部２１，３１において同一であってもよいし（図１及び図２参照）、各段部２１，３１において異なっていてもよい。各段部２１，３１の長さＬ21，Ｌ31が異なる場合において、最下段の段部２１，３１から最上段の段部２１，３１に向けて当該長さＬ21，Ｌ31が徐々に長くなっていてもよいし、徐々に短くなっていてもよい。当該長さＬ21，Ｌ31は、例えば、１０ｎｍ〜１０μｍ程度の範囲内で適宜設定され得る。
【００２７】
第１階段状構造部２及び第２階段状構造部３の各段部２１，３１の高さＨ21，Ｈ31は、すべての段部２１，３１において同一であってもよいし（図１及び図２参照）、各段部２１，３１において異なっていてもよい。各段部２１，３１の高さＨ21，Ｈ31が異なる場合において、最下段の段部２１，３１から最上段の段部２１，３１に向けて当該高さＨ21，Ｈ31が徐々に高くなっていてもよいし、徐々に低くなっていてもよい。当該高さＨ21，Ｈ31は、例えば、１０ｎｍ〜５μｍ程度の範囲内で適宜設定され得る。
【００２８】
第２階段状構造部３の傾斜角は、例えば、３０°〜７０°程度であればよく、好適には４０°〜６０°程度であればよい。第２階段状構造部３の傾斜角が上記範囲内であれば、細胞の活性度に応じた円滑な移動を阻害することなく、細胞の活性度を高精度に評価することができる。なお、第１階段状構造部２の傾斜角は、第２階段状構造部３の傾斜角と同一であってもよいし、異なっていてもよい。第１階段状構造部２の傾斜角及び第２階段状構造部３の傾斜角は、第１階段状構造部２及び第２階段状構造部３の各段部２１，３１の水平面２１Ａ，３１Ａと立設面２１Ｂ，３１Ｂとの連続部（角部）を結ぶ線分（昇降方向ＤRFに平行な線分）の第１面１１Ａに対するなす角度により定義される。
【００２９】
第１階段状構造部２の第１側壁部２Ａ及び第２側壁部２Ｂは、基部１１の第１面１１Ａに対して直交していてもよいし（図１及び図２参照）、傾斜していてもよい。第１側壁部２Ａ及び第２側壁部２Ｂが基部１１の第１面１１Ａに対して傾斜している場合、第１側壁部２Ａ及び第２側壁部２Ｂの第１面１１Ａに対するなす角度が７０°〜１１０°程度であればよい。
【００３０】
本実施形態に係る微細凹凸構造体１は、第２階段状構造部３の交差方向ＤCに沿って１つの第１階段状構造部２を備えていてもよいし（図１等参照）、所定の間隔をあけて並列する複数の第１階段状構造部２を備えていてもよい（図４参照）。また、所定の間隔をあけて昇降方向ＤRFに沿って並列する複数の第２階段状構造部３を備えていてもよいし（図１参照）、１つの第２階段状構造部３のみを備えていてもよい。所定の間隔をあけて複数の第１階段状構造部２が備えられている場合（図４参照）、交差方向ＤCにおいて隣接する第１階段状構造部２の間隔（交差方向ＤCに沿った長さ）は、隣接する第１階段状構造部２の間を細胞が移動可能な程度の間隔であればよく、例えば、５００ｎｍ〜１０μｍ程度であればよく、好ましくは１μｍ〜５μｍ程度であればよい。図４に示す態様において、１つの第２階段状構造部３の交差方向ＤCに沿って備えられる第１階段状構造部２の数は、特に限定されるものではなく、適宜設定され得る。
【００３１】
本実施形態に係る微細凹凸構造体１を、細胞の移動の程度を指標として細胞の活性度を評価するための細胞移動制御デバイスとして用いる場合、当該細胞移動制御デバイスは、微細凹凸構造体１の第１階段状構造部２の最上段の段部２１の水平面２１Ａに、平板を対向させた構成を有していればよい。そして、昇降方向ＤRFに沿って細胞移動制御デバイスに細胞を導入すると、当該昇降方向ＤRFに沿って細胞が移動する。このとき、ランダムな自由運動により細胞が遊動するが、交差方向ＤCに所定の間隔で複数の第１階段状構造部２が設けられていることで、それによる整流効果が奏されるため、細胞の遊動が起こったとしても、細胞の移動がそれに影響されることを抑制することができる。また、本実施形態に係る微細凹凸構造体１は、交差方向ＤCの全域に亘って第１階段状構造部２及び第２階段状構造部３を備えるため、昇降方向ＤRFに沿って移動する細胞は、すべて第２階段状構造部３を乗り越える方向に移動する。すなわち、評価対象となるすべての細胞において、細胞の移動方向における構造的条件が均一化されている。したがって、細胞の活性度が、細胞の移動距離にリニアにリンクすることとなる。よって、細胞の移動距離を指標として、細胞の活性度を高精度に評価することができる。また、移動距離を指標とすることで、活性度に応じて細胞を分離することもできる。
【００３２】
なお、上述したような構造を有する微細凹凸構造体１は、細胞移動制御デバイスとして用いる以外に、例えば、医薬品評価用デバイス、生物組織や化学物質の分離分析用デバイス、マイクロ流路、光学素子、ディスプレイパネル、配線回路、記録デバイス、半導体デバイス等として、また、細胞移動制御デバイス、医薬品評価用デバイス、生物組織や化学物質の分離分析用デバイス、マイクロ流路、光学素子、ディスプレイパネル、配線回路、記録デバイス、半導体デバイス等を製造するためのインプリントモールド等として用いられてもよい。本実施形態に係る微細凹凸構造体１をインプリントモールドとして用い、第１階段状構造部２をレジスト材料等に転写する場合、第１階段状構造部２の当該水平面２１Ａが第２階段状構造部３の当該水平面３１Ａよりも上方に位置することで、レジスト材料と微細凹凸構造体１との接触面積を相対的に小さくすることができるため、レジスト材料に第１階段状構造部２を転写した後、当該微細凹凸構造体１をレジスト材料から剥離しやすくなる。
【００３３】
上述した本実施形態に係る微細凹凸構造体１は、例えば、以下のようにして製造され得る。図５は、本実施形態に係る微細凹凸構造体１の製造方法の一例を示す工程フロー図である。なお、図５に示す工程フロー図においては、最上段から最下段までの５つの段部２１，３１を有する第１階段状構造部２及び第２階段状構造部３を備える微細凹凸構造体１の製造方法を例に挙げて説明するが、第１階段状構造部２及び第２階段状構造部３に含まれる段部２１，３１の段数は、これに限定されるものではない。
【００３４】
まず、第１面１００Ａ及びそれに対向する第２面１００Ｂと、第１面１００Ａ上から突出する階段状パターン１１０とを有する基材１００を準備する（図５（Ａ）参照）。この階段状パターン１１０が、第１階段状構造部２及び第２階段状構造部３の基礎となる。したがって、階段状パターン１１０の各段部の水平面の昇降方向ＤRFに沿った長さ、各段部の高さ等は、本実施形態に係る微細凹凸構造体１の第１階段状構造部２及び第２階段状構造部３の各段部２１，３１の水平面２１Ａ，３１Ａの昇降方向ＤRFに沿った長さＬ21，Ｌ31や、各段部２１，３１の高さＴ21，Ｔ31に応じて適宜設定され得る。当該基材１００は、例えば、第１面及びそれに対向する第２面を有する基板の第１面上に、従来公知のフォトリソグラフィー法等を利用して階段状パターン１１０を形成することにより作製され得る。
【００３５】
基材１００を構成する材料としては、例えば、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料；石英ガラス、ソーダガラス、蛍石、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、バリウムホウケイ酸ガラス、アミノホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス等の無アルカリガラス等のガラス材料；ニッケル、チタン、アルミニウム等の金属材料；シリコン、窒化ガリウム等の半導体材料；これらのうちから任意に選択された２種以上の材料が積層されてなる積層材料等を用いればよい。
【００３６】
次に、基材１００の第１面１００Ａ上にハードマスク層（図示省略）を形成し、ハードマスク層をエッチングして第１階段状構造部２に対応するハードマスクパターン１２０（図５（Ｂ）参照）を形成する。第１階段状構造部２に対応するハードマスクパターン１２０は、例えば、ダブルパターニング等の手法を利用することで形成され得る。ダブルパターニングとは、リソグラフィ及びエッチングの一連の工程を２回繰り返してパターンを形成する手法であって、パターンの短手方向の両端部を、２回の一連の工程のそれぞれにより別個に形成する手法である。そして、当該ハードマスクパターン１２０をエッチングマスクとして用いて基材１００の第１面１００Ａ側をエッチングすることで、第１階段状構造部２及び第２階段状構造部３が形成される（図５（Ｃ）参照）。このようにして、本実施形態に係る微細凹凸構造体１（図１参照）を製造することができる。なお、基材１００のエッチング時に用いられるエッチングマスクを構成する材料は、ハードマスクパターンに限定されるものではない。基材１００のエッチング処理においてエッチング耐性を有するものである限りにおいて、エッチングマスクを構成する材料に制限はない。
【００３７】
［インプリント方法］
上述した構成を有する微細凹凸構造体１をインプリントモールドとして用いたインプリント方法について説明する。なお、本実施形態におけるインプリント方法は、例えば、細胞移動制御デバイス、医薬品評価用デバイス、生物組織や化学物質の分離分析用デバイス、マイクロ流路、光学素子、ディスプレイパネル、配線回路、記録デバイス、半導体デバイス等の製造過程において実施され得るものであり、それらに求められる第１階段状構造部２が微細凹凸構造体１に備えられている。
【００３８】
まず、シリコンウェハ、石英ガラスウエハ、無アルカリガラス等のガラス基板等の被転写基板と、本実施形態に係る微細凹凸構造体１とを準備する。そして、被転写基板上にインプリント樹脂を例えばスピンコート法等により塗布し、微細凹凸構造体１の第１階段状構造部２をインプリント樹脂に押し込む。このとき、微細凹凸構造体１の第２階段状構造部３の最上段に位置する段部３１の水平面３１Ａをインプリント樹脂に接触させてもよいし、接触させなくてもよいが、第２階段状構造部３がインプリント樹脂に押し込まれないようにする。インプリント樹脂としては、例えば、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等が挙げられるが、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化性樹脂を用いるのが好ましい。
【００３９】
被転写基板上のインプリント樹脂に微細凹凸構造体１の第１階段状構造部２を押し込んだ状態で、インプリント樹脂を硬化させる。インプリント樹脂を硬化させる方法としては、インプリント樹脂を構成する樹脂材料の硬化特性に応じて適宜選択すればよく、例えば、インプリント樹脂が紫外線硬化性樹脂により構成される場合、インプリント樹脂に微細凹凸構造体１の第１階段状構造部２を押し込んだ状態で紫外線を照射することで、当該インプリント樹脂を硬化させることができる。
【００４０】
硬化したインプリント樹脂から微細凹凸構造体１を剥離する。これにより、微細凹凸構造体１の第１階段状構造部２に対応する凹状パターンがインプリント樹脂に形成される。インプリントモールドとして用いられる本実施形態に係る微細凹凸構造体１において、第１階段状構造部２をインプリント樹脂に転写する際に、第２階段状構造部３の一部のみをインプリント樹脂に接触させればよい。特に、第１階段状構造部２の最下段の段部２１の水平面２１Ａが第２階段状構造部３の最上段の段部３１の水平面３１Ａよりも上方に位置する場合、第２階段状構造部３の最上段の段部３１の水平面３１Ａをインプリント樹脂に当接させるだけで、第１階段状構造部２をインプリント樹脂に転写させることができる。したがって、微細凹凸構造体１とインプリント樹脂との接触面積を小さくすることができ、硬化したインプリント樹脂から微細凹凸構造体１を剥離する際の応力を小さくすることができる。その結果として、インプリント樹脂に形成される凹状パターンに欠陥が生じたり、微細凹凸構造体１の第１階段状構造部２に破損等が生じたりするのを防止することができる。
【００４１】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００４２】
上記実施形態においては、第１階段状構造部２及び第２階段状構造部３がともに凸状構造部である態様を例に挙げて説明したが、このような態様に限定されるものではない。例えば、図６に示すように、第１階段状構造部２及び第２階段状構造部３がともに凹状構造部であってもよい。
【００４３】
上記実施形態における微細凹凸構造体１は、第１面及びそれに対向する第２面を有する基板の当該第１面上に設けられていてもよいし、当該第１面から突出する凸構造部（メサ構造部）をさらに備える基板の当該凸構造部（メサ構造部）上に設けられていてもよい。このような基板としては、石英ガラス基板、ソーダガラス基板、蛍石基板、フッ化カルシウム基板、フッ化マグネシウム基板、バリウムホウケイ酸ガラス基板、アミノホウケイ酸ガラス基板、アルミノケイ酸ガラス基板等の無アルカリガラス基板等のガラス基板；ポリカーボネート基板、ポリプロピレン基板、ポリエチレン基板、ポリメチルメタクリレート基板、ポリエチレンテレフタレート基板等の樹脂基板；これらのうちから任意に選択された２以上の基板が積層されてなる積層基板等の透明基板；ニッケル基板、チタン基板、アルミニウム基板等の金属基板；シリコン基板、窒化ガリウム基板等の半導体基板等が挙げられる。
【符号の説明】
【００４４】
１…微細凹凸構造体
２…第１階段状構造部
２Ａ…第１側壁部
２Ｂ…第２側壁部
２１…段部
２１Ａ…水平面
２１Ｂ…立設面
３…第２階段状構造部
３１…段部
３１Ａ…水平面
３１Ｂ…立設面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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