(57)【要約】本発明は、取り外し可能なバッキングを有するゴム弾性ステンシルを使用して、基板をパターン化するための方法、およびステンシルを調製する方法に関する。この方法によって形成される表面特徴は、５０μｍ未満の少なくとも１つの横寸法を有し、費用効果的、効率的、かつ再現可能な方法で、ありとあらゆる種類の基板がパターン化されることを可能にする。いくつかの実施形態では、除去するステップは、バッキング層を溶媒に曝露させるステップをさらに含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に表面特徴を形成するための方法であって、該方法は、
（ａ）自身を通る開口部を含む前面と背面とを有するゴム弾性材料であって、該開口部は、該ゴム弾性材料の該表面内にパターンを画定し、該開口部は、約５０μｍ以下の最小横寸法を有し、該ゴム弾性材料は、該最小横寸法の１０倍以下の厚さを有する、ゴム弾性材料と、
該ゴム弾性材料の該背面に接着される、取り外し可能なバッキング層と
を有する、ゴム弾性ステンシルを提供することと、
（ｂ）該ゴム弾性ステンシルの該前面を基板と共形的に接触させることと、
（ｃ）該ゴム弾性ステンシルから該バッキング層を除去することと、
（ｄ）該ゴム弾性ステンシルの該開口部に反応性組成物を塗布することと、
（ｅ）該基板上に表面特徴を生成するように、該反応性組成物を該基板と反応させることであって、該ゴム弾性ステンシルの該開口部の該横寸法は、該反応させることによって生成される該表面特徴の横寸法を画定する、ことと、
（ｆ）該パターン化基板から該ゴム弾性ステンシルの該前面を分離することと
を含む、方法。
【請求項２】
前記除去することは、前記バッキング層を溶媒に曝露させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ゴム弾性材料の前記前面は、約５００ｍｍ２以上の表面積を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記共形的に接触させることは、前記ゴム弾性ステンシルの前記背部に圧力を印加すること、該ゴム弾性ステンシルと前記基板との間の空間に真空を印加すること、該ゴム弾性ステンシルおよび該基板の前記表面のうちの一方または両方を湿潤させること、該ゴム弾性ステンシルおよび該基板のうちの一方または両方に接着剤を塗布すること、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つによって促進される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ゴム弾性材料は、実質的に均質である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
請求項１の方法によって調製される製品。
【請求項７】
ゴム弾性ステンシルを形成するための方法であって、該方法は、
（ａ）少なくとも１つの約５０μｍ以下の横寸法を有する突起を自身の上に有する、マスターを提供することと、
（ｂ）該マスター上にゴム弾性材料を提供することであって、該ゴム弾性材料は、該マスターと接触している前面と、背面とを含み、該ゴム弾性材料は、該少なくとも１つの突起の高度未満の厚さを有する、ことと、
（ｃ）該ゴム弾性材料および該少なくとも１つの突起の両方を実質的に覆うように、該ゴム弾性材料上にバッキング層を配置することであって、該バッキング層および該ゴム弾性材料は、可逆的に接合される、ことと、
（ｄ）該基板から該ゴム弾性材料およびバッキング層を分離し、それによって該ゴム弾性ステンシルを提供することであって、該ゴム弾性材料は、それらを通る開口部を含む前面と背面とを有し、該開口部は、該エラストマーの該表面内にパターンを画定し、該開口部は、該突起によって画定される横寸法を有し、該ゴム弾性材料は、該最小横寸法の１０倍以下の厚さを有する、ことと
を含む、方法。
【請求項８】
ゴム弾性材料を提供する前記ことは、前記マスター上にゴム弾性前駆体層を配置することであって、該前駆体層は、前記少なくとも１つの突起の前記高度未満の厚さを有する、ことと、前記エラストマーを提供するように、該ゴム弾性前駆体層を反応させることとを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記配置することの後に、前記バッキング層を硬化させることをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記硬化させることは、熱エネルギーに曝露させること、紫外線に曝露させること、電流に曝露させること、赤外線に曝露させること、プラズマに曝露させること、酸化剤に曝露させること、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記バッキング層は、剛性または半剛性支持体を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記配置することの後に、剛性または半剛性支持層を前記バッキング層の外面に接着させることをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記ゴム弾性材料の前記前面は、約５００ｍｍ２以上の表面積を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
基板をパターン化するためのキットであって、該キットは、
自身を通る開口部を含む前面と背面とを有するゴム弾性材料であって、該開口部は、該ゴム弾性材料の該表面内にパターンを画定し、該開口部は、約５０μｍ以下の最小横寸法を有し、該ゴム弾性材料は、該最小横寸法の１０倍以下の厚さを有する、ゴム弾性材料と、
該ゴム弾性材料の該前面に接着される、剥離可能な保護層と、
該ゴム弾性材料の該背面に接着される、取り外し可能なバッキング層と
を含む、ゴム弾性ステンシルと、
該ゴム弾性ステンシルを使用して基板のパターン化を指示する、使用説明書と
を含む、キット。
【請求項１５】
前記ゴム弾性材料の前記前面は、約５００ｍｍ２以上の面積を有する、請求項１４に記載のキット。
【請求項１６】
前記取り外し可能なバッキング層は、剛性または半剛性支持体を含む、請求項１４に記載のキット。
【請求項１７】
前記取り外し可能なバッキング層の外面に接着される、剛性または半剛性支持層をさらに含む、請求項１４に記載のキット。
【請求項１８】
前記ゴム弾性材料の外縁部を包囲する、非浸透性シールをさらに含む、請求項１４に記載のキット。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの開口部を充填する、反応性組成物をさらに含む、請求項１４に記載のキット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（本発明の分野）
本発明は、取り外し可能なバッキングを有するゴム弾性ステンシルを採用する、コンタクトプリンティング法を使用して基板をパターン化するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（背景）
基板をパターン化する方法はよく知られており、フォトリソグラフィー技術、および「マイクロコンタクトプリンティング」等のごく最近開発されたソフトコンタクトプリンティング技術を含む（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
伝統的なフォトリソグラフィー法は、形成され得る表面特徴の構造および組成が多岐にわたる一方で、高価でもあり、かつ特殊な設備も必要とする。さらに、フォトリソグラフィー技術は、非常に大きい基板、非平面基板、および／または例えば、織物、紙、プラスチック等の非剛性基板をパターン化することが困難である。
【０００４】
ステンシル印刷は、大きい表面積を有する基板をパターン化するために頻繁に使用される、一般的な技術である。ステンシルは、製造が安価であり、幅広い種類のペーストおよびインク組成物が、多くの異なる種類の表面特徴の形成を可能にする。しかしながら、ステンシル印刷によって形成される表面特徴の横寸法は、通常は、高アスペクト比を伴う開口部を有するステンシルの調製および使用が困難なために、制限される。より薄いステンシルの製造によって、基板上のステンシルの取り扱い、適用、および整合は困難になり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，５１２，１３１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
標準的なペーストおよびインク組成物を使用して、５０μｍ未満の横寸法を達成することができるステンシル、およびステンシルを使用する方法が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（本発明の簡潔な概要）
本発明は、取り外し可能なバッキングを有するステンシルを採用する、ステンシル印刷技術を使用して基板をパターン化するための方法に関する。この方法によって形成される表面特徴は、５０μｍ未満の少なくとも１つの横寸法を有し、費用効果的、効率的、かつ再現可能な方法で、ありとあらゆる種類の基板がパターン化されることを可能にする。
【０００８】
本発明は、基板上に表面特徴を形成するための方法に関し、方法は、
（ａ）それらを通る開口部を含む前面と背面とを有するゴム弾性材料であって、開口部は、ゴム弾性材料の表面内にパターンを画定し、開口部は、約５０μｍ以下の少なくとも１つの横寸法を有し、ゴム弾性材料は、最小横寸法の１０倍以下の厚さを有する、ゴム弾性材料と、
ゴム弾性材料の背面に接着される、取り外し可能なバッキング層と、
を有する、ゴム弾性ステンシルを提供するステップと、
（ｂ）ゴム弾性ステンシルの前面を基板と共形的に接触させるステップと、
（ｃ）ゴム弾性ステンシルからバッキング層を除去するステップと、
（ｄ）ゴム弾性ステンシルの開口部に反応性組成物を塗布するステップと、
（ｅ）その上に表面特徴を生成するように、反応性組成物を基板と反応させるステップであって、ゴム弾性ステンシルの開口部の横寸法は、反応させるステップによって生成される表面特徴の横寸法を画定する、ステップと、
（ｆ）パターン化基板からゴム弾性ステンシルの前面を分離するステップと
を含む。
【０００９】
いくつかの実施形態では、除去するステップは、バッキング層を溶媒に曝露させるステップをさらに含む。
【００１０】
いくつかの実施形態では、共形的に接触させるステップは、ゴム弾性ステンシルの背部に圧力を印加すること、ゴム弾性ステンシルと基板との間の接触面に真空を印加すること、ゴム弾性ステンシルおよび基板の表面のうちの一方または両方を湿潤させること、ゴム弾性ステンシルおよび基板のうちの一方または両方に接着剤を塗布すること、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つによって促進される。
【００１１】
本発明はまた、上記の方法のいずれかによって調製される製品に関する。
【００１２】
本発明はまた、ゴム弾性ステンシルを形成するための方法に関し、方法は、
（ａ）約５０μｍ以下の少なくとも１つの横寸法を有する突起をその上に有する、マスターを提供するステップと、
（ｂ）マスター上にゴム弾性材料を提供するステップであって、ゴム弾性材料は、マスターと接触している前面と、背面とを含み、ゴム弾性材料は、少なくとも１つの突起の高度未満の厚さを有する、ステップと、
（ｃ）ゴム弾性材料および少なくとも１つの突起の両方を実質的に覆うように、ゴム弾性材料上にバッキング層を配置するステップであって、バッキング層およびゴム弾性材料は、可逆的に接合される、ステップと、
（ｄ）マスターからゴム弾性材料およびバッキング層を分離し、それによってゴム弾性ステンシルを提供するステップであって、ゴム弾性材料は、それらを通る少なくとも１つの開口部を含む前面と背面とを有し、開口部は、ゴム弾性材料の表面内にパターンを画定し、開口部は、突起によって画定される横寸法を有し、ゴム弾性材料は、最小横寸法の１０倍以下の厚さを有する、ステップと
を含む。
【００１３】
いくつかの実施形態では、方法は、配置するステップの後に、バッキング層を硬化させるステップをさらに含む。いくつかの実施形態では、硬化させるステップは、熱エネルギーに曝露させるステップ、紫外線に曝露させるステップ、電流に曝露させるステップ、赤外線に曝露させるステップ、プラズマに曝露させるステップ、酸化剤に曝露させるステップ、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む。
【００１４】
いくつかの実施形態では、方法は、配置するステップの後に、剛性または半剛性支持層をバッキング層の外面に接着させるステップをさらに含む。
【００１５】
本発明はまた、基板をパターン化するためのキットに関し、キットは、
（ａ）ゴム弾性ステンシルであって、
それらを通る少なくとも１つの開口部を含む前面と背面とを有するゴム弾性材料であって、開口部は、ゴム弾性材料の表面内にパターンを画定し、開口部は、約５０μｍ以下の少なくとも１つの横寸法を有し、ゴム弾性材料は、最小横寸法の１０倍以下の厚さを有する、ゴム弾性材料と、
ゴム弾性材料の前面に接着される、剥離可能な保護層と、
ゴム弾性材料の背面に接着される、取り外し可能なバッキング層と、
を含む、ゴム弾性ステンシルと、
（ｂ）ゴム弾性ステンシルを使用して基板のパターン化を指示する、使用説明書と
を含む。
【００１６】
いくつかの実施形態では、キットは、少なくとも１つの開口部を充填する反応性組成物をさらに含む。
【００１７】
いくつかの実施形態では、ゴム弾性材料は、実質的に均質である。いくつかの実施形態では、ゴム弾性材料の前面は、約５００ｍｍ２以上の表面積を有する。
【００１８】
いくつかの実施形態では、ステンシルは、取り外し可能なバッキング層の外面に接着される、剛性または半剛性支持層をさらに含む。いくつかの実施形態では、ステンシルは、ゴム弾性材料の外縁部を包囲する、非浸透性シールをさらに含む。
【００１９】
本発明のさらなる実施形態、特徴、および利点、ならびに本発明の種々の実施形態の構造および動作は、添付の図面を参照して以下に詳細に記載される。
【００２０】
本明細書に援用され、かつ本明細書の一部を成す添付の図面は、本発明の１つ以上の実施形態を図示し、さらに、明細書と合わせて、本発明の原理を説明し、かつ関連技術の当業者が本発明を製造および使用することを可能にする働きをする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明で用いるのに好適なマスターの三次元概略図を提供する。
【図２Ａ】図２Ａ、２Ｂおよび２Ｃおよび図２Ｄ、２Ｅおよび２Ｆは、ステンシルを製造し、ステンシルを基板に適用するための本発明の方法の三次元概略図を提供する。
【図２Ｂ】図２Ａ、２Ｂおよび２Ｃおよび図２Ｄ、２Ｅおよび２Ｆは、ステンシルを製造し、ステンシルを基板に適用するための本発明の方法の三次元概略図を提供する。
【図２Ｃ】図２Ａ、２Ｂおよび２Ｃおよび図２Ｄ、２Ｅおよび２Ｆは、ステンシルを製造し、ステンシルを基板に適用するための本発明の方法の三次元概略図を提供する。
【図２Ｄ】図２Ａ、２Ｂおよび２Ｃおよび図２Ｄ、２Ｅおよび２Ｆは、ステンシルを製造し、ステンシルを基板に適用するための本発明の方法の三次元概略図を提供する。
【図２Ｅ】図２Ａ、２Ｂおよび２Ｃおよび図２Ｄ、２Ｅおよび２Ｆは、ステンシルを製造し、ステンシルを基板に適用するための本発明の方法の三次元概略図を提供する。
【図２Ｆ】図２Ａ、２Ｂおよび２Ｃおよび図２Ｄ、２Ｅおよび２Ｆは、ステンシルを製造し、ステンシルを基板に適用するための本発明の方法の三次元概略図を提供する。
【図３】図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、３Ｆおよび３Ｇは、取り外し可能なバッキングを有するステンシルを調製し、ステンシルを基板に適用し、その上にパターンを形成するために好適な、本発明の方法の概略断面図を提供する。
【図４】図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆおよび４Ｇは、本発明の方法によって調製され得る、自身の上に表面特徴を有する基板の概略断面図を提供する。
【図５】図５は、本発明の方法によって生成され得る、表面特徴を含む湾曲基板の概略断面図を提供する。
【図６】図６および図７は、本発明の方法を使用してパターン化される、金被覆された基板の写真画像を提供する。
【図７】図６および図７は、本発明の方法を使用してパターン化される、金被覆された基板の写真画像を提供する。
【図８】図８および図９は、本発明の方法を使用してパターン化される、金被覆された基板の透過モードの光学顕微鏡画像を提供する。
【図９】図８および図９は、本発明の方法を使用してパターン化される、金被覆された基板の透過モードの光学顕微鏡画像を提供する。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
ここで、本発明の１つ以上の実施形態を添付の図面を参照して説明する。図面中、同様の参照番号は、同一または機能的に同様の要素を示し得る。加えて、参照番号の最左桁は、参照番号が最初に現れる図面を識別することができる。
【００２３】
（本発明の詳細な説明）
本明細書は、本発明の特徴を組み込む１つ以上の実施形態を開示する。開示された実施形態は、単に本発明を例示するだけである。本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。本発明は、本明細書に添付される特許請求の範囲によって規定される。
【００２４】
記載される実施形態、および本明細書における「一実施形態（ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「実施形態（ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「例示的な実施形態（ａｎ  ｅｘａｍｐｌｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」等への言及は、記載される実施形態が、特定の特徴、構造、または特性を含むことができるが、全ての実施形態が必ずしも特定の特徴、構造、または特性を含むとは限らない可能性があることを示す。さらに、そのようなフレーズは、必ずしも同一の実施形態に言及しているとは限らない。さらに、特定の特徴、構造、または特性が、一実施形態に関連して記載される場合、明確に記載されているかどうかにかかわらず、他の実施形態に関連するそのような特徴、構造、または特性が有効であることは、当業者の知識内であることが理解される。
【００２５】
（ステンシル）
いくつかの実施形態では、本発明は、
（ａ）それらを通る開口部を含む前面と背面とを有するゴム弾性材料であって、開口部は、ゴム弾性材料の表面内にパターンを画定し、開口部は、約５０μｍ以下の最小横寸法を有し、ゴム弾性材料は、最小横寸法の１０倍以下の厚さを有する、ゴム弾性材料と、
（ｂ）取り外し可能なバッキング層と、
を含む、ゴム弾性ステンシルに関する。
【００２６】
本明細書で使用する「ステンシル」は、物体の２つの向かい合う面を貫通し、物体の表面内に開口部を形成する、少なくとも１つの開口部を有する成形三次元物体を指し、開口部は、物体の表面内にパターンを画定する。開口部は、インクまたはペースト等であるがこれらに限定されない、固体、液体、または気体状の反応性物質が、ステンシルの背面に塗布され、ゴム弾性材料の開口部のパターンに従ったパターンで、基板と接触することを可能にする。本発明で用いるステンシルは、形状によって特に限定されず、平坦、湾曲、平滑、粗面、波状、およびそれらの組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、ステンシルは、基板と共形的に接触するのに好適な三次元形状を有することができる。
【００２７】
本発明で用いるステンシルは、ポリジメチルシロキサン、ポリシルセスキオキサン、ポリイソプレン、ポリブタジエン、ポリクロロプレン、テフロン（登録商標）、ポリカーボネート樹脂、架橋エポキシ樹脂、アクリルオキシペルフルオロポリエーテル、アルキルアクリルオキシペルフルオロポリエーテル等、およびそれらの組み合わせ、ならびにポリマー技術の当業者に既知の任意の他のゴム弾性材料等のゴム弾性材料から調製することができる。本発明で用いるのに好適なゴム弾性ステンシルを調製するための他の材料および方法は、米国特許第５，５１２，１３１号、第５，９００，１６０号、第６，１８０，２３９号、第６，７７６，０９４号、および第７，３４２，４９４に開示され、その全体が本明細書に参考として援用される。いくつかの実施形態では、ゴム弾性材料の組成は、実質的に均質である。いくつかの実施形態では、ゴム弾性材料の組成は、勾配または多積層構造を有する。
【００２８】
本発明のステンシルは、少なくとも約５０μｍ以下の横寸法を有する、少なくとも１つの開口部を含む。いくつかの実施形態では、本発明のステンシルは、少なくとも約４０μｍ以下、約３０μｍ以下、約２０μｍ以下、約１０μｍ以下、約５μｍ以下、約１μｍ以下、または約０．５μｍ以下の横寸法を有する、少なくとも１つの開口部を含む。いくつかの実施形態では、本発明のステンシルは、約０．１μｍ〜約５０μｍ、約０．１μｍ〜約４０μｍ、約０．１μｍ〜約３０μｍ、約０．１μｍ〜約２０μｍ、約０．１μｍ〜約１０μｍ、約０．１μｍ〜約１μｍ、約０．５μｍ〜約５０μｍ、約０．５μｍ〜約４０μｍ、約０．５μｍ〜約３０μｍ、約０．５μｍ〜約２０μｍ、約０．５μｍ〜約１０μｍ、約０．５μｍ〜約１μｍ、約１μｍ〜約５０μｍ、約１μｍ〜約４０μｍ、約１μｍ〜約３０μｍ、約１μｍ〜約２０μｍ、または約１μｍ〜約１０μｍ、約５μｍ〜約５０μｍ、約５μｍ〜約２５μｍ、約１０μｍ〜約５０μｍ、または約１０μｍ〜約２５μｍの横寸法を有する、少なくとも１つの開口部を含む。
【００２９】
本発明のステンシルは、約１００ｎｍ〜約５００μｍの厚さを有することができる。いくつかの実施形態では、本発明のステンシルは、約１００ｎｍ〜約４００μｍ、約１５０ｎｍ〜約３００μｍ、約２００ｎｍ〜約２５０μｍ、約２５０ｎｍ〜約２００μｍ、約３００ｎｍ〜約１５０μｍ、約４００ｎｍ〜約１００μｍ、約５００ｎｍ〜約８０μｍ、約６００ｎｍ〜約６０μｍ、約７００ｎｍ〜約５０μｍ、約８００ｎｍ〜約４０μｍ、約９００ｎｍ〜約３５μｍ、約１μｍ〜約３０μｍ、約１．５μｍ〜約３０μｍ、約２μｍ〜約３０μｍ、約２．５μｍ〜約３０μｍ、約３μｍ〜約３０μｍ、約５μｍ〜約３０μｍ、約１０μｍ〜約３０μｍ、約１５μｍ〜約５０μｍ、約２０μｍ〜約５０μｍ、または約２５μｍ〜約５０μｍの厚さを有する。
【００３０】
いくつかの実施形態では、本発明のステンシルは、少なくとも１つの開口部の最小横寸法の約１０倍以下の厚さを有する。いくつかの実施形態では、本発明のステンシルは、少なくとも１つの開口部の最小横寸法の約８倍、約５倍、約４倍、約３倍、約２倍、約１．５倍、ほぼ同じ、約０．９倍、約０．８倍、約０．７倍、約０．５倍、約０．３倍、約０．２倍、約０．１倍、約０．０５倍、または約０．０１倍以下の厚さを有する。
【００３１】
いくつかの実施形態では、ステンシルの前面（すなわち、ゴム弾性材料の前面）は、約５００ｍｍ２以上の表面積を有する。いくつかの実施形態では、ステンシルの前面は、約１，０００ｍｍ２以上、約５，０００ｍｍ２以上、約１０，０００ｍｍ２以上、約２０，０００ｍｍ２以上、約５０，０００ｍｍ２、約７５，０００ｍｍ２以上、約１００，０００ｍｍ２以上、または約１５０，０００ｍｍ２以上の表面積を有する。
【００３２】
ステンシルは、ゴム弾性材料の背面に接着される、取り外し可能なバッキング層をさらに含む。取り外し可能なバッキング層は、ステンシルが容易に取り扱われ、整合され、かつ基板に適用されることを可能にする。いくつかの実施形態では、取り外し可能なバッキング層は、ゴム弾性材料の側面にわたって延在する追加の材料を含む（すなわち、取り外し可能なバッキング層の表面積は、ゴム弾性材料の背面の表面積よりも大きい）。これは、ステンシルが、ゴム弾性材料の前面に当たる、または接触することなく、持ち上げられ、位置付けられ、かつ基板に適用されることを可能にする。
【００３３】
取り外し可能なバッキング層は、ステンシルを基板と接触させた後に、それがゴム弾性材料から容易に除去され得るような材料を含む。いくつかの実施形態では、バッキング層は、ステンシルの背面からバッキング層を剥離することによって、ゴム弾性ステンシルから除去される。いくつかの実施形態では、バッキング層は、バッキング層を溶解させるのに好適な溶媒、ステンシルとバッキング層との間の共有結合を破壊することが可能な気体試薬等、およびそれらの組み合わせ等であるがこれらに限定されない化学的手段によって、ゴム弾性ステンシルから除去される。いくつかの実施形態では、バッキング層は、バッキング層に印加される磁力（すなわち、常磁性バッキング層に対して）、バッキング層とゴム弾性ステンシルとの間の接着相互作用を崩壊させることが可能な電磁パルス（例えば、紫外線放射、プラズマ等）、静電荷の散逸または崩壊、およびそれらの組み合わせ等であるがこれらに限定されない電磁的手段によって、ゴム弾性ステンシルから除去される。
【００３４】
いくつかの実施形態では、バッキング層は、ゴム弾性材料が実質的に不溶性である溶媒（例えば、ゴム弾性材料が、重量で約２０％以下、約１５％以下、約１０％以下、約５％以下、約２％以下、または約１％以下の溶解度を有する溶媒）（例えば、水、エタノール、アセトン等）に、バッキング層を溶解させることによって除去される。ゴム弾性材料を溶解させることができないことに加えて、好ましい溶媒はまた、例えば、特徴サイズの損失、反応性組成物のゴム弾性ステンシルへの浸透、パターン化中の基板への適切な接着の失敗、またはパターン化後の基板からの容易な除去の失敗、およびそれらの組み合わせをもたらし得る、ゴム弾性材料の実質的な膨張を誘発しない。特徴サイズの損失および／またはステンシルパターンの変形は、例えば、「ｉ」または「ｊ」の文字の形状のステンシル等、相互から物理的に分離された部分を含む「フローティング」ステンシルに対して、特に問題がある。いくつかの実施形態では、本発明は、その上に取り外し可能なバッキング層を有する、フローティングステンシルに関し、取り外し可能なバッキング層は、フローティングステンシルの特徴サイズまたはパターンを変形させることなく、除去することができる。
【００３５】
いくつかの実施形態では、バッキング層は、約１５％以下、約１０％以下、約５％以下、約２％以下、または約１％以下のステンシルの最小横寸法の増加を誘発する溶媒を使用して、ゴム弾性ステンシルから除去される。いくつかの実施形態では、バッキング層は、約１５％以下、約１０％以下、約５％以下、約２％以下、または約１％以下のゴム弾性ステンシルの体積の増加を誘発する溶媒を使用して、ゴム弾性ステンシルから除去される。いくつかの実施形態では、バッキング層は、化学物質の組み合わせを使用して、ゴム弾性ステンシルから除去される。
【００３６】
いくつかの実施形態では、取り外し可能なバッキング層は、水溶性接着剤（例えば、ポリ（ビニルアセテート）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（ビニルピロリドン）、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリアミド、ビニルピロリドン−ビニルアセテート共重合体等をベースにした接着剤）、感圧接着剤、およびそれらの組み合わせ等であるがこれらに限定されない、接着剤を含む。いくつかの実施形態では、取り外し可能なバッキング層は、巻き、屈曲、湾曲、折り畳み等の面外変形を受け得るが、バッキング層の長さ、幅、高さ、または深さのゴム弾性および／または塑性変形等の面内変形に対して抵抗性がある材料を含む。
【００３７】
概して、取り外し可能なバッキング層は、ゴム弾性ステンシルの可撓性を減少させず、それによって、ゴム弾性ステンシルの損傷なく、ステンシルが剥離される、折り畳まれる、延伸される等を可能にする。いくつかの実施形態では、取り外し可能なバッキング層は、可撓性はあるが伸張性はなくてもよく、それによって、ステンシルの表面内のパターンを変形させることなく、ステンシルが巻かれる、屈曲させられる、湾曲させられる、折り畳まれる等を可能にする。
【００３８】
いくつかの実施形態では、バッキング層は、光学的に透明または光学的に半透明であり、それによって、基板上のステンシルの光学的整合を可能にする。例えば、いくつかの実施形態では、取り外し可能なバッキング層は、電磁スペクトルの赤外線放射、可視または紫外線領域における１つ以上の波長に対して、少なくとも２５％、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、または少なくとも約９９％、光学的に透過性を有する。
【００３９】
いくつかの実施形態では、バッキング層は、パターン化後に、バッキング層がステンシルに再塗布されるように再利用および／または再生することができる。例えば、いくつかの実施形態では、接着剤を使用してステンシルに接着されるバッキング層は、追加の接着剤、感圧接着剤等を使用して、ステンシルに再塗布することができる。いくつかの実施形態では、磁力または静電荷によってステンシルに接着されるバッキング層は、同一の磁力を使用して、または正電荷の誘導によって再塗布することができる。いくつかの実施形態では、化学結合によってステンシルに接着されるバッキング層は、ステンシルの表面との相互作用に好適な反応性化学基等で、再機能化することができる。いくつかの実施形態では、溶媒中に溶解させることによってステンシルから除去されるバッキング層は、少なくとも部分的に蒸発させ、ステンシルに再塗布し、かつ乾燥することができる。
【００４０】
いくつかの実施形態では、ゴム弾性ステンシルは、剛性または半剛性支持層をさらに含む。剛性または半剛性支持層は、取り外し可能なバッキング層の外側に取り付けるか、または取り外し可能なバッキング層に組み込むことができる。本明細書で使用する、剛性または半剛性支持体は、取り外し可能なバッキング層の背面に塗布するか、または取り外し可能なバッキング層に組み込むことができる要素を指し、ステンシルの構造的支持を与える。いくつかの実施形態では、剛性または半剛性支持体は、ゴム弾性材料および取り外し可能なバッキング層よりも高いゴム弾性を有する。いくつかの実施形態では、剛性または半剛性支持体は、ゴム弾性材料および取り外し可能なバッキング層のどちらかよりも大きい厚さを有する。本発明の剛性または半剛性支持体として用いるのに好適な材料としては、金属、セラミック、繊維材料（例えば、布、木材、メッシュ等）、ポリマー材料（例えば、ポリ塩化ビニル、マイラー、ポリカーボネート、ポリウレタン等）、およびそれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。
【００４１】
いくつかの実施形態では、ゴム弾性ステンシルは、エラストマーの前部に接着される、取り外し可能な保護シートをさらに含む。例えば、取り外し可能な保護シートは、感圧または水溶性接着剤を使用して、ゴム弾性ステンシルの前部に接着される、薄型プラスチックシートを含むことができる。保護シートは、ステンシルが保管中に損傷を受けることを防止することができ、またゴム弾性材料の前面の劣化（例えば、酸化）またはゴム弾性材料の開口部内に含有される反応性物質の劣化も防止することができる。概して、保護シートは、ステンシルを基板に共形的に接触させる前に除去される。しかしながら、ステンシルを基板に共形的に接触させる前に、保護シートがステンシルから除去されず、代わりに溶媒を使用して溶解されるか、または別様に、ステンシルの開口部を通して基板に塗布される反応性組成物によって溶解される、反応される、消費される、破壊される等もまた、本発明の範囲内である。
【００４２】
（ステンシルの調製方法）
本発明は、ゴム弾性ステンシルを形成するための方法に関し、方法は、
（ａ）約５０μｍ以下の最小横寸法を有する突起をその上に有する、マスターを提供するステップと、
（ｂ）マスター上にゴム弾性材料を提供するステップであって、ゴム弾性材料は、マスターと接触している前面と、背面とを含み、ゴム弾性材料は、少なくとも１つの突起の高度未満の厚さを有する、ステップと、
（ｃ）ゴム弾性材料および少なくとも１つの突起の両方を実質的に覆うように、ゴム弾性材料上に取り外し可能なバッキング層を配置するステップであって、取り外し可能なバッキング層およびゴム弾性材料は、可逆的に接合される、ステップと、
（ｄ）マスターからゴム弾性材料および取り外し可能なバッキング層を分離し、それによってゴム弾性ステンシルを提供するステップであって、ゴム弾性材料は、それらを通る少なくとも１つの開口部を含む前面と背面とを有し、開口部は、ゴム弾性材料の表面内にパターンを画定し、開口部は、突起によって画定される横寸法を有し、ゴム弾性材料は、最小横寸法の１０倍以下の厚さを有する、ステップと、
を含む。
【００４３】
本明細書で使用する「マスター」は、ゴム弾性ステンシルを製造するのに好適なテンプレートを指す。本発明で用いるマスターは、その上に少なくとも１つの突起を有する表面を含む。本発明で用いるマスターは、形状によって特に限定されず、平坦、湾曲、平滑、粗面、波状、およびそれらの組み合わせであってもよい。マスターは、組成によって特に限定されない。通常は、本発明で用いるマスターは、無孔性固体である。しかしながら、多孔性固体、可撓性固体（例えば、エラストマー）、変形可能固体等を本発明でのマスターとして使用することができる。マスターとしての使用に好適な材料は、ゴム弾性材料またはゴム弾性前駆体との結合を形成しない任意の材料を含む（すなわち、マスターからのゴム弾性ステンシルの除去が可能でなければならない）。マスターとしての使用に好適な材料としては、金属、合金、複合体、結晶質材料、非晶質材料、導体、半導体、ガラス、セラミック、プラスチック、ラミネート、ポリマー、鉱物、およびそれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。いくつかの実施形態では、マスターとしての使用に好適な材料は、その物理的特徴、電気的特徴、光学的特徴、熱的特徴、およびそれらの組み合わせのうちの１つ以上に基づいて選択することができる。マスターは、伝統的なリソグラフィープロセス、イオンビームエッチングプロセス等を使用して調製することができる。
【００４４】
図１は、本発明で用いるのに好適なマスター１００の三次元概略図を提供する。図１を参照すると、マスター１００は、その上に少なくとも１つの突起１０３を有する表面１０２を有する、材料１０１を含む。少なくとも１つの突起１０３は、対称および非対称形状、直線および湾曲形状、ならびにそれらの組み合わせを含む、任意の形状（上から見た場合）を有することができる。いくつかの実施形態では、パターンは、マスターの表面にわたって少なくとも１つの突起を繰り返すことによって形成することができる。少なくとも１つの突起１０３は、平坦、凸面（図１に示すような）、または凹面であってもよい上面１０４を有する。突起は、マスターと同一の材料または異なる材料で製造することができる。
【００４５】
本発明で用いるマスター上の突起は、約５０μｍ以下の最小横寸法を有する。本明細書で使用する「横寸法」は、マスターの平面内で（平坦な表面を有するマスターに対して）、またはマスターの表面の湾曲に沿って（非平面マスターに対して）測定される、突起の寸法を指す。突起の１つ以上の横寸法は、ゴム弾性材料内に形成される開口部のサイズおよび形状を画定するか、または画定するために使用することができる。突起の通常の横寸法としては、長さ、幅、半径、直径、およびそれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。平面のマスター上の直線形状を有する突起の横寸法は、突起の反対側に位置する点をそれぞれ接続する、マスターの平面内に位置する１つ以上のベクトル１０５および１０６の大きさによって決定することができる。突起の横寸法のうちの少なくとも１つは、約５０μｍ以下である。２つ以上の突起を有するマスターに対して、突起のうちの少なくとも１つの横寸法のうちの少なくとも１つは、約５０μｍ以下の横寸法を有する（すなわち、２つ以上の突起を有するマスターに対して、全ての突起が、約５０μｍ以下の少なくとも１つの横寸法を有しなければならないとは限らない）。
【００４６】
図１を参照すると、突起１０３は、高度（すなわち、高さ）１０７を有し、それは、突起の底部と突起上の最高点とを接続するマスターの表面に対して直角なベクトルの大きさによって決定することができる。突起の高さ１０７は、ゴム弾性材料の厚さ、またはマスターに塗布されるゴム弾性前駆体の深さよりも大きい。
【００４７】
図１を参照すると、突起の底部は、マスター１０２の表面と角度１０８を形成する。いくつかの実施形態では、角度１０８は、約９０°である（すなわち、基板１０１に対して直角である）。いくつかの実施形態では、突起の底部とマスターの表面との間に形成される角度は、約４５°〜約１３５°、約６０°〜約１２０°、または約７５°〜約１０５°である。
【００４８】
図２Ａ〜２Ｃおよび図２Ｄ〜２Ｆは、本発明のゴム弾性ステンシルを調製し、取り外し可能なバッキングを有するステンシルを基板に適用し、その上にパターンを形成するための方法の三次元概略図を提供する。図２Ａを参照すると、その上に少なくとも１つの突起２０２を有する材料２０１を含む、マスター２００が提供される。突起は、上面２０３、ベクトル２０４および２０５のそれぞれの大きさによって示される横寸法、およびベクトル２０６の大きさによって示される高度を有する。
【００４９】
ゴム弾性材料またはゴム弾性前駆体が、マスターに塗布される（２１０）。ゴム弾性材料またはゴム弾性前駆体をマスターに塗布するための好適な方法としては、スピンコーティング、吹き付け、インクジェット堆積、噴霧、化学的気相蒸着、およびそれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。本発明はまた、コンフォーマル蒸着プロセス（例えば、プラズマ化学気相堆積、熱線化学気相蒸着、熱蒸着、およびそれらの組み合わせ）の利用、続いて突起の上面からのゴム弾性材料またはゴム弾性前駆体の除去も考慮する。
【００５０】
図２Ｂを参照すると、ゴム弾性材料またはゴム弾性前駆体２１４が、マスター２１１上に提供される。いくつかの実施形態では、ゴム弾性前駆体は蒸着され、次いでエラストマーを提供するために硬化または架橋される。あるいは、ゴム弾性材料は、例えば、化学的気相蒸着によって直接提供することができる。ゴム弾性材料は、突起２１２の高度未満である厚さ２１５を有する。したがって、突起の表面２１３は、高さ２１６で、ゴム弾性材料よりも上に突出する。
【００５１】
次いで、取り外し可能なバッキング層が、ゴム弾性材料およびマスターの突起に塗布される（２２０）。いくつかの実施形態では、取り外し可能なバッキング層は、前駆体として蒸着され、次いで硬化、乾燥、および／または重合させられる。取り外し可能なバッキング層を塗布するための好適な方法としては、スピンコーティング、吹き付け、インクジェット堆積、噴霧、化学的気相蒸着、接着（例えば、接着剤を塗布し、続いて予形成されたバッキング層を表面上で回転させる、または表面上に塗布する）、およびそれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。
【００５２】
図２Ｃを参照すると、取り外し可能なバッキング層２２４が、マスター２２１、エラストマー２２２、および突起２２３上に蒸着される。取り外し可能なバッキング層の厚さ２２５は、突起を完全に覆うのに十分である。本明細書で使用する「取り外し可能なバッキング層」は、突起およびゴム弾性材料の両方に取り付けられ得る材料を指す。取り外し可能なバッキング層は、エラストマーの表面よりも、マスターの突起からより容易に除去されるべきである。いくつかの実施形態では、突起の表面は、突起からのバッキング層の除去を容易にするために、前処理することができる。
【００５３】
いくつかの実施形態では、本発明の方法は、バッキング層を配置した後に、バッキング層を硬化させるステップをさらに含む。バッキング層を硬化させるのに好適な方法としては、熱エネルギー、電磁放射（例えば、紫外線、赤外線等）、電流、プラズマ、酸化条件および／または酸化剤、ならびにそれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。
【００５４】
いくつかの実施形態では、取り外し可能なバッキング層は、剛性または半剛性支持体をさらに含む。いくつかの実施形態では、剛性または半剛性支持体は、取り外し可能なバッキング層の背面に塗布することができる（２３０）。図２Ｄを参照すると、剛性または半剛性支持体２３５が、取り外し可能なバッキング層２３４上に蒸着される。ゴム弾性材料２３２およびマスター２３１は、剛性または半剛性支持体と接触していない。次いで、ステンシル（エラストマー２３２、取り外し可能なバッキング層２３３、および剛性または半剛性支持体２３４を含む）が、マスターから除去される（２４０）。
【００５５】
図２Ｅを参照すると、自身を通る少なくとも１つの開口部２４３を有するエラストマー２４２、取り外し可能なバッキング層２４４、および剛性または半剛性支持体２４５を含む、本発明のステンシル２４１は、基板２４７と共形的に接触させられる（２４６）。いくつかの実施形態では、ステンシルおよび基板の共形接触は、ステンシルの背面に圧力を印加すること、ステンシルと基板との間の界面領域に真空を印加すること、ステンシルおよび基板の表面のうちのいずれか一方または両方を、湿潤剤（例えば、基板およびステンシルのうちの一方または両方の表面エネルギーを変更することが可能な薬剤）で湿潤させること、ステンシルおよび基板の表面のうちの一方または両方に接着剤を塗布すること、ならびにそれらの組み合わせによって促進することができる。ステンシルが基板と共形的に接触させられた後、剛性または半剛性支持体２４５および取り外し可能なバッキング層２４４は、ゴム弾性材料２４２から除去される（２５０）。
【００５６】
図２Ｆを参照すると、本発明のゴム弾性ステンシル２５２は、基板２５１と共形的に接触させられている。ステンシルは、ベクトル２５４および２５５のそれぞれの大きさによって示される横寸法を有する、そこを通る開口部２５３を含む。ステンシルの開口部の少なくとも１つの横寸法は、約５０μｍ以下である。
【００５７】
本発明のステンシルを製造し、ステンシルを基板に適用し、その上にパターンを形成するための方法の第２の概略断面図が、図３Ａ〜３Ｇに提供される。図３Ａを参照すると、その上に少なくとも１つの突起３０２を有する材料３０１を含む、マスター３００が、例えば、フォトリソグラフィーパターン化、機械加工等の既知の方法によって提供される。
【００５８】
次いで、ゴム弾性材料またはゴム弾性前駆体がマスターに塗布される（３１０）。図３Ｂを参照すると、材料３１１を被覆するゴム弾性材料またはゴム弾性前駆体３１３が提供されるが、それは、突起３１２を完全に覆わず、それによって突起３１２がゴム弾性材料３１３を通して延在することを可能にする。
【００５９】
次いで、取り外し可能なバッキング層が、ゴム弾性材料およびマスターに塗布される（３２０）。図３Ｃを参照すると、取り外し可能なバッキング層３２４は、エラストマー３２３および突起３２２の両方を覆うように蒸着される。いくつかの実施形態では、取り外し可能なバッキング層はまた、マスター３２１の表面と接触し、かつそれを覆うことができる。いくつかの実施形態では、取り外し可能なバッキング層は、剛性または半剛性支持体をさらに含む。
【００６０】
次いで、ゴム弾性ステンシルおよびバッキング層がマスターから除去される（３３０）。図３Ｄを参照されたい。いくつかの実施形態では、ゴム弾性ステンシル３３３は、ゴム弾性ステンシルを剥離することによって、マスター３３１から除去される。ゴム弾性ステンシルの形状を保持する任意の好適な方法が、ゴム弾性ステンシルをマスターから除去するために使用され得る。いくつかの実施形態では、溶媒、吸引、加圧ガス、プラズマ、およびそれらの組み合わせが、ゴム弾性ステンシルをマスターから除去するのに有用であり得る。
【００６１】
それによって、取り外し可能なバッキング層を有するゴム弾性ステンシルが提供される（３４０）。図３Ｅを参照すると、本発明のゴム弾性ステンシル３４１は、そこを通る少なくとも１つの開口部３４５を有するエラストマー３４３、取り外し可能なバッキング層３４４、および任意の剛性または半剛性支持体（図示せず）を含む。
【００６２】
次いで、ゴム弾性ステンシルが、基板と共形的に接触させられる（３５０）。図３Ｆを参照すると、基板３５６は、ゴム弾性ステンシルの表面３５３と共形的に接触させられる。取り外し可能なバッキング層３５４もまた、基板と接触することができる。
【００６３】
次いで、取り外し可能なバッキング層がゴム弾性ステンシルから除去される（３６０）。図３Ｇを参照すると、ゴム弾性ステンシル３６３は、基板３６６と共形的に接触している。ステンシルは、そこを通る開口部３６５を含む。ステンシルの開口部の少なくとも１つの横寸法は、約５０μｍ以下である。
【００６４】
（キット）
いくつかの実施形態では、本発明は、基板をパターン化するためのキットに関し、キットは、
（ａ）ゴム弾性ステンシルであって、
それらを通る少なくとも１つの開口部を含む前面と背面とを有するゴム弾性材料であって、開口部は、ゴム弾性材料の表面内にパターンを画定し、開口部は、約５０μｍ以下の最小横寸法を有し、ゴム弾性材料は、最小横寸法の１０倍以下の厚さを有する、ゴム弾性材料と、
ゴム弾性材料の前面に接着される、剥離可能な保護層と、
ゴム弾性材料の背面に接着される、取り外し可能なバッキング層と、
を含む、ゴム弾性ステンシルと、
（ｂ）ゴム弾性ステンシルを使用して基板のパターン化を指示する、使用説明書と、
を含む。
【００６５】
いくつかの実施形態では、キットは、少なくとも１つの開口部を充填する反応性組成物をさらに含む。反応性組成物は、剥離可能な保護層および取り外し可能なバッキング層によって、少なくとも開口部内に保持することができる。少なくとも１つの開口部内に反応性組成物を含むキットは、ステンシルと基板との共形接触後に、ステンシルの背面に追加の反応性成分を塗布する必要なく、基板の直接パターン化を可能にする。いくつかの実施形態では、反応性組成物を含むキットは、周囲の保管条件下で安定しており、あるいは、キットは、使用時まで制御環境内で保管される。
【００６６】
いくつかの実施形態では、キットは、ゴム弾性材料の外縁部を包囲する非浸透性シールを含む。非浸透性シールは、例えば、周囲の蒸気および気体がゴム弾性材料に浸透することを防止し、かつキットの保管期間を増加させることができる。加えて、非浸透性シールは、反応性組成物が保管中にキットから漏れ出ることを防止し、かつ反応性組成物の安定性を改善することができる。
【００６７】
キットは、基板上にパターンを形成するためにキットを使用する方法に関する使用説明書を含む。いくつかの実施形態では、使用説明書は、ラベルまたは他の印刷物を含むことができる。「印刷物」は、例えば、本、ブックレット、パンフレット、または小冊子のうちの１つであってもよい。考えられる形式としては、箇条書きリスト、よくある質問とその回答（ＦＡＱ）のリスト、またはチャートが挙げられるがこれらに限定されない。加えて、与えられる情報は、写真、グラフィック、または他の記号を使用して非テキスト表現で図示することができる。例えば、印刷物は、化学試薬の製造、使用、または販売を規制する行政機関によって規定される形態であってもよく（例えば、材料安全データシート（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓａｆｅｔｙ  Ｄａｔａ  Ｓｈｅｅｔ））、その通知は、キット内に含まれる任意の化学物質の分類を示す。印刷物はまた、キットの使用に関連する危険に関する情報も含有することができる。いくつかの実施形態では、印刷物に、事前記録媒体装置が添付されてもよい。
【００６８】
「事前記録媒体装置」は、例えば、ビデオテープカセット、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）、スライド、３５ｍｍムービー、または任意の他の視覚媒体装置等の視覚媒体装置であってもよい。代わりに、事前記録媒体装置は、ＣＤ−ＲＯＭ（コンパクトディスクリードオンリーメモリ）またはフロッピー（登録商標）ディスク等の双方向ソフトウェアアプリケーションであってもよい。代わりに、事前記録媒体装置は、レコード、オーディオカセット、またはオーディオコンパクトディスク等の聴覚媒体装置であってもよい。事前記録媒体装置上に含有される情報は、基板をパターン化するための本発明のキットの使用を説明することができる。
【００６９】
いくつかの実施形態では、使用説明書は、英語テキスト、外国語テキスト、視覚映像、チャート、電話録音、ウェブサイト、生の顧客サービス代表者へのアクセス、および当業者に明らかであり得るような任意の他の形式から選択される形式で示される。いくつかの実施形態では、使用説明書は、使用法、対象年齢、警告、電話番号、またはウェブサイトアドレスを含む。
【００７０】
（基板）
本発明は、基板内または上に特徴を形成するための方法を提供する。本発明の方法によるパターン化に好適な基板は、サイズ、組成、または形状によって特に限定されず、ステンシルと接触させられることが可能な表面を有する、任意の材料を含む。例えば、本発明は、平面（すなわち、平坦）、非平面（すなわち、４面体、球体等の湾曲または複合基板）、対称、および非対称の物体および表面、ならびにそれらの任意の組み合わせをパターン化するのに好適である。基板は、組成が均一または不均一であってもよい。さらに、方法は、表面粗さまたは表面波形によって限定されず、平滑、粗面、および波状基板、ならびに不均一な表面形態を示す基板（例えば、異なる程度の平滑さ、粗さ、および波形を有する基板）に同様に適用可能である。
【００７１】
本発明の方法によるパターン化に好適な基板としては、金属、合金、複合体、結晶質材料、非晶質材料、導体、半導体、光学素子、ファイバ、ガラス、セラミック、ゼオライト、フィルム、薄膜、ラミネート、フォイル、プラスチック、ポリマー、鉱物、生体材料、生体組織、骨、およびそれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。いくつかの実施形態では、材料は、上記の材料のうちのいずれかの多孔質変化形から選択される。
【００７２】
いくつかの実施形態では、本発明の方法によってパターン化される材料は、結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコン、ｐ−ドープシリコン、ｎ−ドープシリコン、酸化シリコン、シリコンゲルマニウム、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、ガリウムヒ素リン、インジウムスズ酸化物、非ドープシリカガラス（ＳｉＯ２）、フッ素化シリカガラス、ホウケイ酸塩ガラス、ホウリンケイ酸塩ガラス、有機ケイ酸塩ガラス、多孔質有機ケイ酸塩ガラス、炭化ケイ素、水素化炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸炭化ケイ素、およびそれらの組み合わせ等であるがこれらに限定されない、半導体、ガラス、またはセラミックを含む。
【００７３】
いくつかの実施形態では、本発明の方法によってパターン化される材料は、プラスチック、複合体、ラミネート、薄膜、金属フォイル、およびそれらの組み合わせ等であるがこれらに限定されない、可撓性材料を含む。いくつかの実施形態では、可撓性材料は、オープンリール式で、本発明の方法によってパターン化することができる。
【００７４】
本発明は、相互に適合する反応性組成物および基板を選択することによって、方法のステップの性能、効率、費用、および速度を最適化することを考慮する。例えば、いくつかの実施形態では、基板は、その光学的特徴、物理的特徴、熱的特徴、電気的特徴、およびそれらの組み合わせに基づいて選択することができる。
【００７５】
いくつかの実施形態では、基板は、基板上での反応性組成物の反応を起こすのに好適な、少なくとも１つの種類の放射線に対して透明である。例えば、紫外線に対して透明な基板は、反応が紫外線によって起こされ得る反応性組成物と一緒に使用することができ、それは、基板の前面上の反応性組成物の反応が、基板の背面に紫外線を当てることによって起こされることを可能にする。
【００７６】
（表面特徴の形成）
本発明は、基板上に表面特徴を形成するための方法に関し、方法は、
（ａ）それらを通る開口部を含む前面と背面とを有するゴム弾性材料であって、開口部は、ゴム弾性材料の表面内にパターンを画定し、開口部は、約５０μｍ以下の少なくとも１つの横寸法を有し、ゴム弾性材料は、最小横寸法の１０倍以下の厚さを有する、ゴム弾性材料と、
ゴム弾性材料の背面に接着される、取り外し可能なバッキング層と、
を有する、ゴム弾性ステンシルを提供するステップと、
（ｂ）ゴム弾性ステンシルの前面を基板と共形的に接触させるステップと、
（ｃ）ゴム弾性ステンシルからバッキング層を除去するステップと、
（ｄ）ゴム弾性ステンシルの開口部に反応性組成物を塗布するステップと、
（ｅ）その上に表面特徴を生成するように、反応性組成物を基板と反応させるステップであって、ゴム弾性ステンシルの開口部の横寸法は、反応させるステップによって生成される表面特徴の横寸法を画定する、ステップと、
（ｆ）パターン化基板からゴム弾性ステンシルの前面を分離するステップと
を含む。
【００７７】
反応性組成物は、スクリーン印刷、インクジェット印刷、シリンジ堆積、吹き付け、スピンコーティング、ブラッシング、気相蒸着、プラズマ蒸着、および蒸気源、光源、プラズマ源への曝露、ならびにそれらの組み合わせ等であるがこれらに限定されない、当技術分野において既知の方法によって、ステンシルの開口部に塗布することができる。いくつかの実施形態では、反応性組成物は、ステンシルの背面上に注がれ、次いで、ブレードがステンシルの表面にわたって横方向に動かされ、ステンシルの開口部が完全かつ均一に充填されていることを確実にする。ブレードはまた、ステンシルの表面から余分な反応性組成物を除去することもできる。反応性組成物をステンシルの表面に塗布するステップは、約１００回毎分（ｒｐｍ）〜約５，０００ｒｐｍ、または約１，０００ｒｐｍ〜約３，０００ｒｐｍで、ステンシルを回転させると同時に、回転ステンシル上に反応性組成物を注ぐ、または吹き付けるステップを含むことができる。
【００７８】
反応性組成物をステンシルに塗布するステップは、ステンシルの表面内の少なくとも１つの開口部を完全かつ均一に充填する。任意の特定の理論によって束縛されないが、ステンシルの開口部の横寸法が小さくなると、ステンシルの開口部のパターンが均一に充填されることを確実にするために、反応性組成物の粘度を減少させるべきである、および／またはステンシルの厚さを減少させるべきである。不均一に反応性組成物をステンシルに塗布すると、所望の横寸法を有する表面特徴を正確かつ再現可能に生成することができなくなる可能性がある。
【００７９】
いくつかの実施形態では、反応性組成物は、その粘度を制御するように配合することができる。いくつかの実施形態では、反応性組成物は、約０．１ｃＰ〜約１０，０００ｃＰ、約１ｃＰ〜約５００ｃＰ、約１ｃＰ〜約２００ｃＰ、または約１ｃＰ〜約１００ｃＰの粘度を有する。いくつかの実施形態では、反応性組成物の粘度は、塗布するステップ、接触させるステップ、反応させるステップ、およびそれらの組み合わせのうちの１つ以上の間に変更される。
【００８０】
ステンシルの開口部から基板への反応性組成物の移動は、反応性組成物の基板への接着を促進する、反応性組成物とステンシルの表面との間、反応性組成物と基板との間、ステンシルの表面と基板との間、およびそれらの組み合わせにおける１つ以上の相互作用によって促進することができる。任意の特定の理論によって束縛されないが、反応性組成物の基板への接着は、重力、ファンデルワールス相互作用、共有結合、イオン相互作用、水素結合、親水性相互作用、疎水性相互作用、磁気相互作用、およびそれらの組み合わせによって促進することができる。反対に、反応性組成物とステンシルの表面との間のこれらの相互作用の最小化は、ステンシルの表面から基板への反応性組成物の移動を容易にすることができる。
【００８１】
いくつかの実施形態では、本発明は、ステンシルおよび基板のいずれかまたは両方の背面に、圧力および／または真空を印加するステップをさらに含む。いくつかの実施形態では、圧力または真空の印加は、反応性組成物が、ステンシルおよび基板の表面の間から実質的に除去されていることを確実にすることができる。いくつかの実施形態では、圧力または真空の印加は、ステンシルおよび基板の表面の間に共形接触があることを確実にすることができる。いくつかの実施形態では、圧力または真空の印加は、ステンシルおよび基板の表面の間にある気泡、または反応性組成物中にある気泡の存在を最小限に抑えることができる。任意の特定の理論によって束縛されないが、気泡の除去は、５０μｍ以下の横寸法を有する表面特徴の再現可能な形成を容易にすることができる。さらに、ステンシルおよび基板のいずれかまたは両方の背面に、圧力および／または真空を印加するステップは、ステンシルと基板との間の共形接触を容易にすることができる。
【００８２】
いくつかの実施形態では、本発明は、基板、ステンシルの表面、またはそれらの組み合わせを前処理するステップをさらに含む。本明細書で使用する「前処理すること」は、反応性組成物を塗布する、または反応させる前に、表面を化学的または物理的に変更することを指す。前処理は、選択的なパターン化、機能化、誘導体化、テクスチャリング等を含むことができる。前処理はさらに、洗浄、酸化、還元、誘導体化、機能化、反応性ガス、プラズマ、熱エネルギー、紫外線放射への基板の曝露、およびそれらの組み合わせを含むことができるが、これらに限定されない。任意の特定の理論によって束縛されないが、基板を前処理するステップは、反応性組成物と基板との間の接着相互作用を増加または減少させ、かつ約５０μｍ以下の横寸法を有する表面特徴の形成を容易にすることができる。
【００８３】
例えば、極性官能基で基板を誘導体化するステップ（例えば、基板を酸化するステップ）は、親水性反応性組成物によって基板の湿潤を促進し、かつ疎水性反応性組成物による表面の湿潤を防止することができる。さらに、疎水性および／または親水性相互作用は、反応性組成物がステンシルの本体に浸透することを防止するために使用することができる。例えば、フッ化炭素官能基でステンシルの表面を誘導体化するステップは、ステンシルの膨張なしで、ステンシルの開口部から基板への反応性組成物の移動を容易にすることができる。
【００８４】
本発明の方法は、反応性組成物を基板と反応させることによって、表面特徴を生成する。本明細書で使用する「反応させること」は、反応性組成物中に存在する１つ以上の構成成分を相互に反応させること、反応性組成物の１つ以上の構成成分を基板と反応させること、反応性組成物の１つ以上の構成成分を基板の表面下領域と反応させること、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、化学反応を起こすことを指す。
【００８５】
いくつかの実施形態では、反応させるステップは、反応性組成物を基板に塗布するステップを含む（すなわち、反応は、反応性組成物と基板との間の接触によって起こる）。
【００８６】
いくつかの実施形態では、反応性組成物を反応させるステップは、反応性組成物と基板上の官能基との間の化学反応、または反応性組成物と基板下の官能基との間の化学反応を含む。したがって、本発明の方法は、反応性組成物を基板とだけでなく、基板とその表面下で反応させるステップを含み、それによって基板上に差し込まれた特徴またははめ込まれた特徴を形成する。任意の特定の理論によって束縛されないが、反応性組成物の構成成分は、基板の表面上で反応することによって、または基板内に浸透する、および／もしくは拡散することによって、基板と反応することができる。いくつかの実施形態では、反応性組成物の基板への浸透は、ステンシルの背面または基板への物理的圧力または真空の印加によって容易にすることができる。
【００８７】
反応性組成物と基板との間の反応は、基板の１つ以上の特徴を変更することができ、特徴の変化は、反応性組成物と反応する基板の一部に限局される。例えば、反応性金属粒子は、基板に浸透し、かつ反応によって、反応が起こる領域内および／または体積中の基板の伝導率を変更することができる。いくつかの実施形態では、反応性組成物は、基板の表面に浸透し、かつ反応が起こる体積中の基板の多孔率を増加させるように選択的に反応することができる。いくつかの実施形態では、反応性組成物は、結晶質材料と選択的に反応し、その体積を増加もしくは減少させるか、または結晶格子の格子間間隔を変化させることができる。
【００８８】
いくつかの実施形態では、反応性組成物を反応させるステップは、基板上の官能基を反応性組成物の構成成分と化学反応させるステップを含む。任意の特定の理論によって束縛されないが、反応性組成物はまた、基板の表面のみと反応することができる（すなわち、表面下では浸透および基板との反応は起こらない）。いくつかの実施形態では、基板の表面のみが変化させられるパターン化法が、後続の自己整合堆積反応に有用であり得る。
【００８９】
いくつかの実施形態では、反応性組成物を基板と反応させるステップは、基板の平面に伝播する反応、および基板の横平面内の反応を含むことができる。例えば、エッチャントと基板との間の反応は、表面特徴の最低点の横寸法が、基板の平面における特徴の寸法とほぼ等しくなるように、垂直方向（すなわち、基板の表面に対して直角）に、基板の表面に浸透するエッチャントを含むことができる。
【００９０】
いくつかの実施形態では、エッチング反応はまた、表面特徴の底部における横寸法が、基板の平面における特徴の横寸法よりも狭くなるように、反応性組成物と基板との間で横方向にも起こる。本明細書で使用する「アンダーカット」は、表面特徴の横寸法が、反応性組成物を基板に塗布するために使用するステンシルの開口部の横寸法よりも大きい状態を指す。通常は、アンダーカットは、横寸法における反応性組成物と基板との反応によって引き起こされ、サブトラクティブな特徴上の傾斜縁部の形成をもたらし得る。
【００９１】
いくつかの実施形態では、反応時間は、最小のアンダーカットを有するサブトラクティブな表面特徴の形成、および反応性組成物を基板に塗布するために使用するスタンプまたはゴム弾性ステンシルの横寸法と同一の横寸法を可能にするように選択することができる。
【００９２】
いくつかの実施形態では、本発明で用いる反応性組成物は、基板の横寸法における反応を最小限に抑えるように（すなわち、アンダーカットを最小限に抑えるように）調合される。例えば、反応性組成物は、紫外線に対して透明な基板に塗布することができ、基板の背面を通る反応性組成物の照射は、反応性組成物と基板との間の反応を起こす。いくつかの実施形態では、反応開始剤は、ステンシルの背面を通して反応性組成物を活性化することができる。
【００９３】
いくつかの実施形態では、反応性組成物を反応させるステップは、反応性組成物から溶媒を除去するステップを含む。任意の特定の理論によって束縛されないが、反応性組成物からの溶媒の除去は、反応性組成物を凝固させるか、または反応性組成物の構成成分間の架橋反応を触媒することができる。いくつかの実施形態では、溶媒は、加熱なしで反応性組成物から除去することができる。溶媒除去はまた、基板、反応性組成物、ステンシル、およびそれらの組み合わせを加熱することによって達成することもできる。架橋反応は、分子内または分子間であってもよく、構成成分と基板の表面との間でも起こり得る。
【００９４】
いくつかの実施形態では、反応性組成物を反応させるステップは、反応性組成物中に存在する金属粒子を焼結するステップを含む。任意の特定の理論によって束縛されないが、焼結は、融解なしで、金属粒子が表面特徴内で連続構造を形成するように結合するプロセスである。焼結は、均一および不均一の両方の金属表面特徴を形成するために使用される。
【００９５】
いくつかの実施形態では、反応するステップは、反応性組成物を反応開始剤に曝露させるステップを含む。本発明で用いるのに好適な反応開始剤としては、熱エネルギー、電磁放射、音波、酸化または還元プラズマ、電子ビーム、化学量論的化学試薬、触媒的化学試薬、酸化または還元反応性ガス、酸または塩基（例えば、ｐＨの減少または増加）、圧力の増加または減少、交流または直流電流、撹拌、超音波処理、摩擦、およびそれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。いくつかの実施形態では、反応するステップは、反応性組成物を複数の反応開始剤に曝露させるステップを含む。
【００９６】
反応開始剤としての使用に好適な電磁放射としては、マイクロ波光、赤外線、可視光、紫外線、Ｘ線、高周波、およびそれらの組み合わせが挙げられ得るがこれらに限定されない。
【００９７】
いくつかの実施形態では、ステンシルは、反応性組成物を反応させる前に除去される。いくつかの実施形態では、ステンシルは、反応性組成物を反応させた後に除去される。任意の特定の理論によって束縛されないが、反応させるステップ中にステンシルを定位置に残すことは、再現可能な表面特徴が所望の横寸法を有して形成されることを確実にすることができる。例えば、反応させた後にステンシルを除去することは、反応性組成物が、反応させるステップ前またはステップ中に基板にわたって広がらないことを確実にすることができる。
【００９８】
いくつかの実施形態では、本発明の方法は、表面特徴に隣接する基板の領域を、隣接する表面積と反応する反応性組成物に曝露させるステップをさらに含むが、それは、表面特徴に対しては非反応性である。例えば、遮蔽構成成分を含む表面特徴を生成した後に、残りの基板は、気体エッチャント、液体エッチャント、およびそれらの組み合わせ等のエッチャントに曝露させることができる。
【００９９】
いくつかの実施形態では、取り外し可能なバッキング層を有するゴム弾性ステンシルを基板と共形的に接触させる前に、基板は、マイクロコンタクトプリンティング法によってパターン化される。例えば、インクは、被覆されたゴム弾性スタンプを形成するために、ゴム弾性スタンプの表面内に少なくとも１つの凹みを有するゴム弾性スタンプに塗布することができ、被覆されたスタンプは、基板と共形接触して配置される。インクは、基板と共形接触している被覆されたゴム弾性スタンプの表面から移されるが、ゴム弾性スタンプ内の少なくとも１つの凹みと「接触している」基板は、インクをそこに移さない。インクは基板に接着し、薄膜、単層、二層、自己組織化単層、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを形成することができる。いくつかの実施形態では、インクは、基板と反応することができる。次いで、ゴム弾性ステンシルによって決定されるパターンで、反応性組成物を基板に塗布することができ、反応性組成物は、露出した基板またはインクによって被覆された基板のうちのいずれか一方に対して反応性を有する。得られたパターン化基板は、インクを基板に塗布するために使用されるゴム弾性スタンプ内のパターン、およびゴム弾性ステンシルのパターンによって決定される横寸法を有するパターンを含む。
【０１００】
いくつかの実施形態では、本発明は、反応させた後に、バッキング層をステンシルに塗布するステップをさらに含む。バッキング層は、除去するステップ中にステンシルから除去されたバッキング層と同一または異なるバッキング層であってもよい。
【０１０１】
（表面特徴）
本発明は、基板内または基板上に特徴を形成するための方法を提供する。本発明で用いるのに好適な基板は、サイズ、組成、または形状によって特に限定されない。例えば、本発明は、平面、湾曲、対称、および非対称物体および基板、ならびにそれらの任意の組み合わせをパターン化するのに好適である。加えて、基板は、組成が均一または不均一であってもよい。方法はまた、表面粗さまたは表面波形によって限定されず、平滑、粗面、および波状表面、ならびに不均一な表面形態を示す基板（すなわち、異なる程度の平滑さ、粗さ、および／または波形を有する表面）に同様に適用可能である。
【０１０２】
本明細書で使用する「表面特徴」は、特徴を包囲する基板の領域と隣接しており、かつそこと区別することができる基板の領域を指す。「表面特徴」という用語は、その上にパターンを有する基板（すなわち、パターン化基板）を示し、したがって、「表面特徴」および「パターン」という用語は、同じ意味で使用することができる。いくつかの実施形態では、表面特徴は、表面特徴のトポグラフィ、表面特徴の組成、または周囲の基板とは異なる表面特徴の別の特性に基づいて、特徴を包囲する基板の領域と区別することができる。同様に、いくつかの実施形態では、基板のパターン化された領域は、トポグラフィ、組成、または基板のパターン化されていない領域とは異なるパターンの別の特性に基づいて、基板のパターン化されていない領域と区別することができる。
【０１０３】
表面特徴は、それらの物理的寸法によって画定することができる。全ての表面特徴は、少なくとも１つの横寸法を有する。本明細書で使用する「横寸法」は、基板の平面内に位置する表面特徴の寸法を指す。表面特徴の１つ以上の横寸法は、表面特徴が占める表面積を画定するか、または画定するために使用することができる。表面特徴の通常の横寸法としては、長さ、幅、半径、直径、およびそれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。
【０１０４】
全ての表面特徴はまた、基板の平面外に位置するベクトルによって示され得る、少なくとも１つの寸法を有する。本明細書で使用する「高度」は、基板の平面と表面特徴上の最高点または最低点との間の最大垂直距離を指す。より一般的に、アディティブな表面特徴の高度は、基板の平面に対するその最高点を指し、サブトラクティブな表面特徴の高度は、基板の平面に対するその最低点を指し、共形的表面特徴は、ゼロの高度を有する（すなわち、基板の平面と同一の高さにある）。
【０１０５】
本発明の方法によって生成される表面特徴は、概して、基板の平面に対する表面特徴の高度に基づいて、アディティブな特徴、共形的特徴、およびサブトラクティブな特徴の３つのグループに分類することができる。
【０１０６】
本発明の方法によって生成される表面特徴は、表面特徴の底部が、基板の平面よりも下に浸透しているかどうかに基づいて、浸透および非浸透の２つのサブグループにさらに分類することができる。本明細書で使用する「浸透距離」は、表面特徴の最低点と表面特徴に隣接する基板の高さとの間の距離を指す。より一般的に、表面特徴の浸透距離は、基板の平面に対するその最低点を指す。したがって、その最低点が、特徴が位置する基板の平面よりも下に位置する場合、特徴は「浸透」と言われ、特徴の最低点が基板の平面内およびそれよりも上に位置する場合、特徴は「非浸透」と言われる。非浸透表面特徴は、ゼロの浸透距離を有すると言うことができる。
【０１０７】
本明細書で使用する「アディティブな特徴」は、基板の平面よりも上の高度を有する表面特徴を指す。したがって、アディティブな特徴の高度は、周囲の基板の高度よりも大きい。図４Ａは、「アディティブな非浸透」表面特徴４０１を有する、基板４００の断面概略図を提供する。表面特徴４０１は、横寸法４０４、高度４０５、およびゼロの浸透距離を有する。図４Ｂは、「アディティブな浸透」表面特徴４１１を有する、基板４１０の断面概略図を提供する。表面特徴４１１は、横寸法４１４、高度４１５、および浸透距離４１６を有する。
【０１０８】
本明細書で使用する「共形的特徴」は、基板の平面と等しい高度を有する表面特徴を指す。したがって、共形的特徴は、周囲の基板と実質的に同一のトポグラフィを有する。本明細書で使用する「共形的非浸透」表面特徴は、純粋に基板上にある表面特徴を指す。例えば、基を酸化、還元、または機能化することによって、基板の露出した官能基と反応する反応性組成物は、共形的非浸透表面特徴を形成し得る。図４Ｃは、「共形的非浸透」表面特徴４２１を有する、基板４２０の断面概略図を提供する。表面特徴４２１は、横寸法４２４を有し、ゼロの高度およびゼロの浸透距離を有する。図４Ｄは、「共形的浸透」表面特徴３３１を有する、基板４３０の断面概略図を提供する。表面特徴４３１は、横寸法４３４を有し、ゼロの高度および浸透距離４３６を有する。図４Ｅは、「共形的浸透」表面特徴４４１を有する、基板４４０の断面概略図を提供する。表面特徴４４１は、横寸法４４４を有し、ゼロの高度および浸透距離４４６を有する。
【０１０９】
本明細書で使用する「サブトラクティブな特徴」は、基板の平面よりも下の高度を有する表面特徴を指す。図４Ｆは、「サブトラクティブな非浸透」表面特徴４５１を有する、基板４５０の断面概略図を提供する。表面特徴４５１は、横寸法４５４、高度４５５、およびゼロの浸透距離を有する。図４Ｇは、「サブトラクティブな浸透」表面特徴４６１を有する、基板４６０の断面概略図を提供する。表面特徴４６１は、横寸法４６４、高度４６５、および浸透距離４６６を有する。
【０１１０】
表面特徴は、それらの組成および有用性に基づいて、さらに区別することができる。例えば、本発明の方法によって生成される表面特徴は、構造表面特徴、伝導表面特徴、半伝導表面特徴、絶縁表面特徴、および遮蔽表面特徴を含む。
【０１１１】
本明細書で使用する「構造特徴」は、表面特徴が生成される基板の組成と同様または同一の組成を有する表面特徴を指す。
【０１１２】
本明細書で使用する「伝導特徴」は、導電性または半導電性である組成を有する表面特徴を指す。半導電特徴は、導電率が電場、磁場、温度変化、圧力変化、放射線への曝露、およびそれらの組み合わせ等であるがこれらに限定されない、外部刺激に基づいて変更され得る、表面特徴を含む。
【０１１３】
本明細書で使用する「絶縁特徴」は、電気的に絶縁する組成を有する、表面特徴を指す。
【０１１４】
本明細書で使用する「遮蔽特徴」は、表面特徴に隣接し、かつ表面特徴を包囲する基板の領域に対して反応性を有する試薬との反応に不活性である組成を有する、表面特徴を指す。したがって、遮蔽特徴は、エッチング、蒸着、埋め込み、および表面処理ステップ等であるがこれらに限定されない後続のステップ中、基板または基板の選択された領域を保護するために使用することができる。いくつかの実施形態では、遮蔽特徴は、後続のステップ中または後に除去される。
【０１１５】
（特徴サイズおよび測定）
本発明の方法によって生成される表面特徴は、通常は、オングストローム（Å）、ナノメートル（ｎｍ）、ミクロン（μｍ）、ミリメートル（ｍｍ）、センチメートル（ｃｍ）等の長さの単位で画定される、横および縦寸法を有する。
【０１１６】
基板が平面である場合、表面特徴の横寸法は、表面特徴の反対側に位置する２つの点の間のベクトルの大きさであり、２つの点は、基板の平面内にあり、ベクトルは、基板の平面に平行である。いくつかの実施形態では、対称表面の横寸法を決定するために使用される２つの点はまた、対称特徴の鏡面上に位置する。いくつかの実施形態では、非対称表面特徴の横寸法は、表面特徴のうちの少なくとも１つの縁部に直角にベクトルを整合することによって、決定することができる。
【０１１７】
例えば、図４Ａ〜４Ｇ中、基板の平面内ならびに表面特徴４０１、４１１、４２１、４３１、４４１、４５１、および４６１の反対側に位置する点はそれぞれ、破線矢印４０２および４０３、４１２および４１３、４２２および４２３、４３２および４３３、４４２および４４３、４５２および４５３、ならびに４６２および４６３によって示される。これらの表面特徴の横寸法はそれぞれ、ベクトル４０４、４１４、４２４、４３４、４４４、４５４、および４６４の大きさによって示される。
【０１１８】
基板は、基板が１００μｍ以上の距離にわたって、または１ｍｍ以上の距離にわたって非ゼロである湾曲の半径を有する場合、「湾曲」している。湾曲基板に対して、横寸法は、表面特徴の反対側の２つの点を接続する円の外周の線分の大きさとして画定され、円は、基板の湾曲の半径に等しい半径を有する。複数の、もしくは起伏のある湾曲、または波形を有する湾曲基板の横寸法は、複数の円からの線分の大きさを合計することによって決定することができる。
【０１１９】
図５は、アディティブな非浸透表面特徴５１１および共形的浸透表面特徴５２１を有する、湾曲基板５００の断面概略図を示す。アディティブな非浸透表面特徴５１１の横寸法は、線分５１４の長さと等しく、点５１２および５１３を接続することができる。同様に、共形的浸透表面特徴５２１の横寸法は、線分５２４の長さと等しく、点５２２および５２３を接続することができる。
【０１２０】
いくつかの実施形態では、本発明の方法によって生成される表面特徴は、約４０ｎｍ〜約５０μｍ、約４０ｎｍ〜約４０μｍ、約４０ｎｍ〜約３０μｍ、約４０ｎｍ〜約２０μｍ、約４０ｎｍ〜約１０μｍ、約４０ｎｍ〜約５μｍ、約４０ｎｍ〜約１μｍ、約１００ｎｍ〜約５０μｍ、約１００ｎｍ〜約４０μｍ、約１００ｎｍ〜約３０μｍ、約１００ｎｍ〜約２０μｍ、約１００ｎｍ〜約１０μｍ、約１００ｎｍ〜約５μｍ、約１００ｎｍ〜約１μｍ、約５００ｎｍ〜約５０μｍ、約５００ｎｍ〜約４０μｍ、約５００ｎｍ〜約３０μｍ、約５００ｎｍ〜約２０μｍ、約５００ｎｍ〜約１０μｍ、約５００ｎｍ〜約５μｍ、約５００ｎｍ〜約１μｍ、約１μｍ〜約５０μｍ、約１μｍ〜約４０μｍ、約１μｍ〜約３０μｍ、約１μｍ〜約２０μｍ、約１μｍ〜約１０μｍ、約１μｍ〜約５μｍ、または約１μｍの少なくとも１つの横寸法を有する。
【０１２１】
本発明の方法によって生成される表面特徴の横寸法は、ゴム弾性ステンシルの開口部の横寸法によって画定される。本明細書で使用する、ゴム弾性ステンシルの開口部の横寸法は、ステンシルの表面の開口部、またはフローティングステンシルに対しては、ステンシルの領域（例えば、平行線、および相互から物理的に分離された任意の他のステンシル特徴）間の距離のいずれかを指すことができる。
【０１２２】
いくつかの実施形態では、本発明の方法によって生成される特徴は、基板の平面よりも上または下に約３Å〜約１００μｍ、約３Å〜約５０μｍ、約３Å〜約１０μｍ、約３Å〜約１μｍ、約３Å〜約５００ｎｍ、約３Å〜約１００ｎｍ、約３Å〜約５０ｎｍ、約３Å〜約１０ｎｍ、約３Å〜約１ｎｍ、約１ｎｍ〜約１００μｍ、約１ｎｍ〜約５０μｍ、約１ｎｍ〜約１０μｍ、約１ｎｍ〜約１μｍ、約１ｎｍ〜約５００ｎｍ、約１ｎｍ〜約１００ｎｍ、約１ｎｍ〜約５０ｎｍ、約１ｎｍ〜約１０ｎｍ、約１０ｎｍ〜約１００μｍ、約１０ｎｍ〜約５０μｍ、約１０ｎｍ〜約１０μｍ、約１０ｎｍ〜約１μｍ、約１０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約１０ｎｍ〜約１００ｎｍ、約１０ｎｍ〜約５０ｎｍ、約５０ｎｍ〜約１００μｍ、約５０ｎｍ〜約５０μｍ、約５０ｎｍ〜約１０μｍ、約５０ｎｍ〜約１μｍ、約５０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約５０ｎｍ〜約１００ｎｍ、約１００ｎｍ〜約１００μｍ、約１００ｎｍ〜約５０μｍ、約１００ｎｍ〜約１０μｍ、約１００ｎｍ〜約１μｍ、または約１００ｎｍ〜約５００ｎｍの高度または浸透距離を有する。
【０１２３】
いくつかの実施形態では、本発明の方法によって生成される表面特徴は、約１０：１〜約１：１０、約８：１〜約１：８、約５：１〜約１：５、約２：１〜約１：２、または約１：１のアスペクト比（すなわち、横寸法に対する高度および／または浸透距離のうちのいずれか一方または両方の割合）を有する。
【０１２４】
アディティブなまたはサブトラクティブな表面特徴の横および／または縦寸法は、例えば、走査モード原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）またはプロフィロメトリ（表面粗さ計測）等、基板トポグラフィを測定することができる分析方法を使用して、決定することができる。共形的表面特徴は、通常は、プロフィロメトリによって検出することができない。しかしながら、共形的表面特徴の表面が、周囲の表面積の極性とは異なる極性を有する官能基で終端する場合、表面特徴の横寸法は、例えば、タッピングモードＡＦＭ、機能化ＡＦＭ、または走査型プローブ顕微鏡法を使用して決定することができる。
【０１２５】
表面特徴はまた、例えば、走査型プローブ顕微鏡法を使用して、伝導率、抵抗率、密度、浸透率、多孔率、硬度、およびそれらの組み合わせ等であるがこれらに限定されない特性に基づいて識別することができる。
【０１２６】
いくつかの実施形態では、表面特徴は、例えば、走査電子顕微鏡法または透過電子顕微鏡法によって、基板と区別することができる。
【０１２７】
本発明の好ましい実施形態では、表面特徴は、周囲の基板と比較して異なる組成または形態を有する。したがって、表面特徴の組成および表面特徴の横寸法の両方を決定するために、表面分析法を採用することができる。表面特徴の組成ならびに横および縦寸法を決定するのに好適な分析法としては、オージェ電子分光法、エネルギー分散Ｘ線分光法、マイクロフーリエ変換赤外分光法、荷電粒子励起Ｘ線分析、ラマン分光法、Ｘ線回折、Ｘ線蛍光、レーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析法、ラザフォード後方散乱分光法／水素前方散乱分析、二次イオン質量分析法、飛行時間型二次イオン質量分析法、Ｘ線光電子分光法、およびそれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。
【０１２８】
（反応性組成物）
本明細書で使用する「反応性組成物」は、基板と反応するのに好適な組成物を指す。いくつかの実施形態では、反応性組成物は、２つ以上の構成成分を含み、２つ以上の添加物または構成成分を有する「不均一組成物」である。本明細書で使用する「反応性組成物」は、液体、蒸気、ガス、プラズマ、固体、ペースト、インク、ゲル、クリーム、のり、接着剤、およびそれらの組み合わせを指すことができる。いくつかの実施形態では、本発明で用いる反応性組成物は、温度、圧力、電流等の１つ以上の外部条件によって制御され得る物理的特性、電気的特性、化学的特性、およびそれらの組み合わせを有する。
【０１２９】
本明細書で使用する「反応」は、例えば、基板のある領域においてエッチングするため、基板のある領域において材料を蒸着するため、基板のある領域において官能基を修飾するため、種を基板のある領域と反応させるため、およびそれらの組み合わせのために、基板と相互作用する反応性組成物を提供することを指す。
【０１３０】
いくつかの実施形態では、本発明で用いるのに好適な反応性組成物は、溶媒および増粘剤を含む。いくつかの実施形態では、溶媒および増粘剤の組み合わせは、反応性組成物の粘度を調整するように選択することができる。いくつかの実施形態では、本発明で用いる反応性組成物は、約０．１ｃＰ〜約１０，０００ｃＰに調整され得る粘度を有する。
【０１３１】
本発明の反応性組成物での使用に好適な溶媒としては、有機溶媒、無機溶媒（例えば、水）、可溶化剤、溶融金属、およびそれらの組み合わせが挙げられる。
【０１３２】
本発明の反応性組成物で用いるのに好適な増粘剤としては、イオン性側基を有する重合体の金属塩、デンドリマー、コロイド、およびそれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。
【０１３３】
いくつかの実施形態では、所望の表面特徴の横寸法が減少するにつれて、反応性組成物中の構成成分の粒径または物理長を減少させる必要がある。例えば、約１００ｎｍ以下の横寸法を有する表面特徴に対して、反応性組成物から高分子成分を低減または排除する必要があり得る。
【０１３４】
いくつかの実施形態では、本発明で用いるのに好適な反応性組成物は、エッチャントを含む。本明細書で使用する「エッチャント」は、基板の一部を除去するために、基板と反応することができる構成成分を指す。したがって、エッチャントは、サブトラクティブな特徴を形成し、基板との反応中に、基板から拡散し得る揮発性材料、または例えば、すすぎまたは洗浄プロセスによって基板から除去され得る残渣、微粒子、もしくは断片のうちの少なくとも１つを形成するために、使用することができる。
【０１３５】
エッチャントと反応し得る基板の組成および／または形態は、特に限定されない。エッチャントを基板と反応させることによって形成されるサブトラクティブな特徴もまた、エッチャントと反応する材料が、得られたサブトラクティブな表面特徴から除去され得る限り、特に限定されない。任意の特定の理論によって束縛されないが、エッチャントは、例えば、すすぎまたは洗浄プロセスによって基板から除去され得る、揮発性生成物、残渣、微粒子、または断片を形成するために、基板と反応することによって、基板から材料を除去することができる。例えば、いくつかの実施形態では、エッチャントは、揮発性フッ素化金属種を形成するために、金属または金属酸化物基板と反応することができる。いくつかの実施形態では、エッチャントは、水溶性であるイオン種を形成するために、基板と反応することができる。エッチャントと基板との反応によって形成される残渣または微粒子を除去するのに好適なさらなる方法は、米国特許第５，８９４，８５３号に開示され、その全体が本明細書に参考として援用される。
【０１３６】
本発明で用いるのに好適なエッチャントとしては、酸性エッチャント、塩基性エッチャント、フッ化物エッチャント、およびそれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。本発明で用いるのに好適なエッチャントを含有する反応性組成物は、例えば、米国特許第５，６８８，３６６号および第６，３８８，１８７号、ならびに米国特許出願公開第２００３／０１６００２６号、第２００４／００６３３２６号、第２００４／０１１０３９３号、および第２００５／０２４７６７４に開示され、その全体が本明細書に参考として援用される。
【０１３７】
いくつかの実施形態では、反応性組成物は、基板との化学的相互作用を有する種をさらに含む。いくつかの実施形態では、反応性組成物は、基板の本体内に浸透または拡散する。いくつかの実施形態では、反応性組成物は、基板の表面上の露出した官能基を変換する、官能基と結合する、または官能基との結合を促進する。本発明で用いるのに好適な反応性組成物は、イオン、フリーラジカル、金属、酸、塩基、金属塩、有機試薬、およびそれらの組み合わせをさらに含む。
【０１３８】
いくつかの実施形態では、反応性組成物は、導体をさらに含む。本明細書で使用する「導体」は、電荷を移行または移動させることができる化合物または種を指し、半導体等も含む。本発明で用いるのに好適な導体としては、金属、ナノ粒子、重合体、クリームはんだ、樹脂、およびそれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。本発明で用いるのに好適な半導体としては、有機半導体、無機半導体、およびそれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。
【０１３９】
本発明で用いるのに好適な金属としては、遷移金属、アルミニウム、シリコン、リン、ガリウム、ゲルマニウム、インジウム、スズ、アンチモン、鉛、ビスマス、それらの合金、およびそれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。いくつかの実施形態では、金属は、ナノ粒子（すなわち、１００ｎｍ以下、または約０．５ｎｍ〜約１００ｎｍの直径を有する粒子）として存在する。本発明で用いるのに好適なナノ粒子は、均一ナノ粒子、多層ナノ粒子、機能化ナノ粒子、およびそれらの組み合わせであってもよい。
【０１４０】
本発明で用いるのに好適な有機半導体としては、アリレンビニレンポリマー、ポリフェニレンビニレン、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリイミダゾール、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、ペリレン、テリレン、クオテリレン、コロネン、およびそれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。
【０１４１】
本発明で用いるのに好適な導体を含む反応性組成物は、米国特許第５，５０４，０１５号、第５，２９６，０４３号、および第６，７０３，２９５号、ならびに米国特許出願公開第２００５／０１１５６０４号にさらに開示され、その全体が本明細書に参考として援用される。
【０１４２】
いくつかの実施形態では、反応性組成物は、絶縁体をさらに含む。本明細書で使用する「絶縁体」は、電荷の移動または移行に抵抗性を有する化合物または種を指す。いくつかの実施形態では、絶縁体は、約１．５〜約８、約１．７〜約５、約１．８〜約４、約１．９〜約３、約２〜約２．７、約２．１〜約２．５、約８〜約９０、約１５〜約８５、約２０〜約８０、約２５〜約７５、または約３０〜約７０の誘電率を有する。本発明で用いるのに好適な絶縁体としては、重合体、金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物、それらの単肢前駆体、それらの粒子、およびそれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。好適な重合体としては、ポリジメチルシロキサン、シルセスキオキサン、ポリエチレン、ポリプロピレン、およびそれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。いくつかの実施形態では、絶縁体は、反応性組成物の約１重量％〜約８０重量％の濃度で、反応性組成物中に存在する。
【０１４３】
いくつかの実施形態では、反応性組成物は、遮蔽構成成分をさらに含む。本明細書で使用する「遮蔽構成成分」は、反応によって、周囲の基板と反応することが可能な種に対して抵抗性を有する表面特徴を形成する、化合物または種を指す。本発明で用いるのに好適な遮蔽構成成分は、「レジスト」（例えば、フォトレジスト）として伝統的なフォトリソグラフィー法に一般的に採用される材料を含む。本発明で用いるのに好適な遮蔽構成成分としては、架橋芳香族および脂肪族重合体、非共役芳香族重合体および共重合体、ポリエーテル、ポリエステル、Ｃ１−Ｃ８メタクリル酸アルキルおよびアクリル酸の共重合体、パラリンの共重合体、ならびにそれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。いくつかの実施形態では、遮蔽構成成分は、反応性組成物の約５重量％〜約９８重量％の濃度で、反応性組成物中に存在する。
【０１４４】
いくつかの実施形態では、反応性組成物は、導体および反応性組成物を含む。例えば、反応性組成物中に存在する反応性組成物は、導体の基板への浸透、導体と基板との間の反応、伝導特徴と基板との間の接着、伝導特徴と基板との間の電気接触の促進、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを促進することができる。本方法によって形成される表面特徴は、アディティブな非浸透、アディティブな浸透、サブトラクティブな浸透、および共形的浸透表面特徴を含む。
【０１４５】
いくつかの実施形態では、反応性組成物は、例えば、その中に差し込まれる伝導特徴を有するサブトラクティブな表面特徴を生成するために使用され得る、エッチャントおよび導体を含む。
【０１４６】
いくつかの実施形態では、反応性組成物は、絶縁体および反応性組成物を含む。例えば、反応性組成物は、絶縁体の基板への浸透、絶縁体と基板との間の反応、絶縁特徴と基板との間の接着、絶縁特徴と基板との間の電気接触の促進、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを促進することができる。本方法によって形成される表面特徴は、アディティブな非浸透、アディティブな浸透、サブトラクティブな浸透、および共形的浸透表面特徴を含む。
【０１４７】
いくつかの実施形態では、反応性組成物は、例えば、その中に差し込まれる絶縁特徴を有するサブトラクティブな表面特徴を生成するために使用され得る、エッチャントおよび絶縁体を含む。
【０１４８】
いくつかの実施形態では、反応性組成物は、例えば、基板上に導電性遮蔽特徴を生成するために使用され得る、導体および遮蔽構成成分を含む。
【０１４９】
（実施例）
（実施例１）
取り外し可能なバッキングを有するゴム弾性ステンシルを以下のように調製した。フォトイメージ可能な重合体ＮＡＮＯ（登録商標）ＳＵ−８（Ｍｉｃｒｏｃｈｅｍ  Ｃｏｒｐ．，Ｎｅｗｔｏｎ，ＭＡ）を１００μｍのシリコンウエハーにスピンコートし、３６５ｎｍの光を使用して投影される画像に露出し、現像した。次いで、得られたパターンを、空気雰囲気下で１５分間９０℃に加熱することによって架橋されたポリ（ジメチルシロキサン）前駆体で充填した。得られたエラストマーは、３０μｍの厚さを有した。次いで、硬化エラストマーおよびマスターを、ポリ（ビニルアセテート）溶液で被覆し、９０℃で２０分間乾燥させた。次いで、取り外し可能なバッキングを有する得られたゴム弾性ステンシルを、マスターから剥離し、金被覆されたマイラーフィルム（７５ｍｍ）と共形的に接触させた。次いで、取り外し可能なバッキング層を溶解させるために、ゴム弾性ステンシルの背面に水を塗布した。次いで、ＫＩ／Ｉ２エッチング槽を使用して、基板をウェットエッチングした。得られた基板を図６に示す。パターン化される領域６０２、およびゴム弾性ステンシル６０１によってエッチング槽から保護された基板の領域の両方を提供するために、単一のエッチングステップによって、パターン化基板６００をパターン化した。次いで、ゴム弾性ステンシルをパターン化基板から剥離することによって除去した。
【０１５０】
（実施例２）
エラストマーが１５μｍの厚さを有したことを除いて、実施例１（上記）に概説された方法によって、ゴム弾性ステンシルを調製した。実施例２のスタンプを使用してパターン化される得られた基板を、図７に示す。パターン化される領域７０２、およびゴム弾性ステンシル７０１によってエッチング槽から保護された基板の領域の両方を提供するために、単一のエッチングステップによって、パターン化基板７００をパターン化した。次いで、ゴム弾性ステンシルをパターン化基板から剥離することによって除去した。
【０１５１】
実施例１においてパターン化される基板の光学顕微鏡画像を図８および９に示す。図８は、金被覆８０１の中でエッチングされた、２５μｍ幅の線８０２を有する基板８００の領域を示す。図９は、金被覆９０１の中でエッチングされた、１１μｍ幅の線９０２を有する基板９００の領域を示す。
【０１５２】
（実施例３）
ゴム弾性ステンシルを実施例１（上記）に記載するように調製した。次いで、硬化エラストマーおよびマスターをポリ（ビニルアルコール）溶液で被覆し、９０℃で２０分間乾燥させた。次いで、取り外し可能なバッキングを有する得られたゴム弾性ステンシルを、マスターから剥離し、金被覆されたマイラーフィルム（７５ｍｍ）と共形的に接触させた。次いで、取り外し可能なバッキング層を溶解させるために、ゴム弾性ステンシルの背面に水を塗布した。次いで、ＫＩ／Ｉ２溶液への暴露によって、基板をパターン化（ウェットエッチング）した。パターン化後、次いで、ゴム弾性ステンシルをパターン化基板から剥離することによって除去した。
【０１５３】
（結論）
これらの実施例は、本発明の考えられる実施形態を例示する。本発明の種々の実施形態が上記に記載される一方で、それらが限定ではなく例示目的のみに示されていることを理解されたい。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形態および詳細の種々の変更が行われ得ることは、関連技術の当業者に明らかとなるであろう。したがって、本発明の広さおよび範囲は、上記の例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、以下の「特許請求の範囲」およびそれらの均等物に従ってのみ規定されるべきである。
【０１５４】
「発明の概要」および「要約」の項ではなく、「発明を実施するための形態」の項が、「特許請求の範囲」を解釈するために使用されるよう意図されることを理解されたい。「発明の概要」および「要約」の項は、本発明者らによって考慮されるように、本発明の例示的な実施形態の全てではないが、１つ以上を説明することができ、したがって、本発明および添付の「特許請求の範囲」をいかなる方法によって限定することも意図していない。
【０１５５】
学術論文もしくは抄録雑誌、公開済みもしくは対応米国または外国特許出願、発行済みもしくは外国特許、または任意の他の文書を含む、本明細書に挙げられる全ての文書はそれぞれ、挙げられる文書内に示される全てのデータ、表、図、およびテキストを含む全体が、本明細書に参考として援用される。
【図１】
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【図２Ａ−２Ｃ】
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【図２Ｄ−２Ｆ】
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【図３Ａ−３Ｇ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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