(57)【要約】本発明は、コンタクト印刷およびペーストを使用して表面をパターニングするための方法、そのプロセスで使用するペースト、および、その結果として形成される生成物を対象とする。本発明は、基板上に特徴を形成するために、ペーストと、インクとしての他の組成と用いる、コンタクト印刷技術を使用して、基板をパターニングすることを含む。本発明の方法によって形成される表面特徴は、１００μｍ未満の横方向寸法を有し、費用対効果が高く、効率的で、かつ再現性のある方法で、多種多様の表面のパターニングを可能にする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に特徴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つの凹部をそこに含む、表面を有するスタンプを提供するステップであって、該凹部は、該スタンプの該表面のパターンに隣接し、かつ該スタンプの該表面のパターンを画定する、ステップと、
（ｂ）コーティングされたスタンプを提供するために、該スタンプの該表面にペーストを塗布するステップと、
（ｃ）該ペーストを該基板のある範囲に接着させるために、該コーティングされたスタンプの該表面を、基板と接触させるステップと、
（ｄ）該基板上に特徴を生成するために、該基板の該範囲に接着された該ペーストを反応させるステップと、
を包含し、
該スタンプの該表面上の該パターンは、該表面特徴の横方向寸法を画定し、
該表面特徴の該横方向寸法は、約４０ｎｍから約１００μｍまでである、
方法。
【請求項２】
前記ペーストが接着される前記表面の前記範囲は、前記スタンプの前記表面と接触する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ペーストが接着される前記基板の前記範囲は、前記スタンプの前記表面の前記少なくとも１つの凹部と接触する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ペーストを反応させるステップの前に、前記基板から前記スタンプを除去するステップをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ペーストを反応させるステップの後に、前記基板から前記スタンプを除去するステップをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
洗浄、酸化、還元、誘導体化、官能化、反応性ガスへの暴露、プラズマへの暴露、熱エネルギーへの暴露、電磁放射への暴露、およびそれらの組み合わせ、のうちから選択されるプロセスで、前記スタンプと前記基板とのうちの少なくとも１つを、前処理するステップをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記表面特徴は、サブトラクティブ非浸透表面特徴である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
基板上に特徴を形成するための方法であって、該方法は、
（ａ）コーティングされた基板を形成するために、ペーストを基板に均一に塗布するステップと、
（ｂ）少なくとも１つの凹部をそこに含む、表面を有するスタンプを提供するステップであって、該凹部は、該スタンプの該表面のパターンに隣接し、かつ該スタンプの該表面のパターンを画定する、ステップと、
（ｃ）該スタンプの該表面の該パターンによって画定される、該基板上のペーストのパターンを生成するために、該スタンプの該表面を該コーティングされた基板のある範囲と接触させるステップと、
（ｄ）該基板上に特徴を生成するために、該ペーストを反応させるステップと、
を包含し、
該スタンプの該表面の該パターンは、該表面特徴の横方向寸法を画定し、
該表面特徴の該横方向寸法は、約４０ｎｍから約１００μｍまでである、
方法。
【請求項９】
前記ペーストを反応させるステップの前に、前記基板から前記スタンプを除去するステップをさらに包含する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ペーストを反応させるステップの後に、前記基板から前記スタンプを除去するステップをさらに包含する、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
洗浄、酸化、還元、誘導体化、官能化、反応性ガスへの暴露、プラズマへの暴露、熱エネルギーへの暴露、電磁放射への暴露、およびそれらの組み合わせ、のうちから選択されるプロセスで、前記スタンプと前記基板とのうちの少なくとも１つを、前処理するステップをさらに包含する、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記表面特徴は、サブトラクティブ非浸透表面特徴である、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
基板上に特徴を形成するための方法であって、該方法は、
（ａ）開口部をそこに含む、表面を有する弾性ステンシルを提供するステップと、
（ｂ）該弾性ステンシルの該表面を、基板と接触させるステップであって、該弾性ステンシルの該開口部は、該基板のある範囲を暴露する、ステップと、
（ｃ）該基板の該暴露された範囲に、ペーストを塗布するステップと、
（ｄ）該基板上に特徴を生成するために、該基板の該暴露された範囲に塗布された該ペーストを反応させるステップと、
を包含し、
該弾性ステンシルの該開口部の横方向寸法が、該ペーストを反応させることによって生成される該表面特徴の横方向寸法を画定し、
該表面特徴の該横方向寸法は、約４０ｎｍから約１００μｍまでである、
方法。
【請求項１４】
洗浄、酸化、還元、誘導体化、官能化、反応性ガスへの暴露、プラズマへの暴露、熱エネルギーへの暴露、電磁放射への暴露、およびそれらの組み合わせ、のうちから選択されるプロセスで、前記スタンプおよび前記基板のうちの少なくとも１つを、前処理するステップをさらに包含する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ペーストを反応させるステップの前に、前記基板から前記弾性ステンシルを除去するステップをさらに包含する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記ペーストを反応させるステップの後に、前記基板から前記弾性ステンシルを除去するステップをさらに包含する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記接触させるステップは、前記弾性ステンシルの前記表面の少なくとも１つの範囲を、前記基板の少なくとも１つの範囲とコンフォーマルに接触するように、配置するステップを包含する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
基板上に特徴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つの凹部をそこに含む、表面を有する弾性スタンプを提供するステップであって、該凹部は、該弾性スタンプの該表面のパターンに隣接し、かつ該弾性スタンプの該表面のパターンを画定する、ステップと、
（ｂ）コーティングされた弾性スタンプを形成するために、該弾性スタンプの該表面にインクを塗布するステップと、
（ｃ）該弾性スタンプの該表面の該パターンによって画定されるパターンで、該インクを該弾性スタンプの該表面から基板のある範囲へと転写するのに十分な時間のあいだ、該コーティングされた弾性スタンプの該表面を基板と接触させるステップと、
（ｃ）該基板から該弾性スタンプを除去するステップと、
（ｄ）インクの該パターンによってコーティングされない該基板の範囲に、ペーストを塗布するステップと、
（ｅ）該基板の上に特徴を生成するために、該ペーストを、インクの該パターンによってコーティングされない該基板の該範囲と、反応させるステップと、
を包含し、
該インクの該パターンは、該表面特徴の横方向寸法を画定し、
該表面特徴の該横方向寸法は、約４０ｎｍから約１００μｍまでである、
方法。
【請求項１９】
前記接触させるステップは、前記弾性スタンプの前記表面の少なくとも１つの範囲を、前記基板の少なくとも１つの範囲とコンフォーマルに接触するように、配置するステップを包含する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記表面特徴は、サブトラクティブ非浸透表面特徴である、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スタンプまたは弾性ステンシルおよびペーストを用いるコンタクト印刷プロセスを使用して、表面をパターニングするための方法を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
表面をパターニングする方法は、周知であり、フォトリソグラフィ技術、ならびに「マイクロコンタクト印刷」のような、最近開発されたソフトコンタクト印刷技術（例えば、特許文献１を参照）を含む。
【０００３】
従来のフォトリソグラフィ法は、形成される表面特徴（ｓｕｒｆａｃｅ  ｆｅａｔｕｒｅ）のアーキテクチャおよび組成に対する汎用性を有するが、高価でもあり、かつ専用の設備を必要とする。さらに、フォトリソグラフィ法では、非常に大型な表面および／または、例えば、織物、紙、プラスチック、などの非剛体表面のパターニングは困難である。
【０００４】
ソフトリソグラフィ技術は、費用対効果が高く、再現性のある方法で、４０ｎｍ以下の小さい横方向寸法を有する表面特徴を生成する能力を実証している。しかしながら、これらの技術を使用して形成され得る表面特徴の範囲は、何がしか制限される。
【０００５】
当該技術分野において、複雑なアーキテクチャを有する多種多様の表面特徴を形成するために、ペーストが使用されている。一般的には、ペーストは、スクリーン印刷、スプレイ法、インクジェット印刷、またはシリンジ堆積法によって表面に塗布される。しかしながら、これらの方法によって生成される表面特徴の横方向寸法は、何がしか制限される。
【０００６】
１００μｍ未満の横方向寸法を達成し得る、コンタクト印刷技術が必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，５１２，１３１号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、基板上に特徴を形成するために、ペーストと、インクとしての他の組成と用いる、コンタクト印刷技術を使用して、基板をパターニングすることを対象とする。本発明の方法によって形成される表面特徴は、１００μｍ未満の横方向寸法を有し、費用対効果が高く、効率的で、かつ再現性のある方法で、多種多様の表面のパターニングを可能にする。
【０００９】
本発明は、基板上に特徴を形成するための方法を対象とし、該方法は、
（ａ）少なくとも１つの凹部をそこに含む、表面を有するスタンプを提供するステップであって、凹部はスタンプの表面のパターンに隣接し、かつスタンプの表面のパターンを画定する、ステップと、
（ｂ）コーティングされたスタンプを提供するために、スタンプの表面にペーストを塗布するステップと、
（ｃ）ペーストを基板のある範囲に接着するために、コーティングされたスタンプの表面を基板と接触させるステップと、
（ｄ）基板上に特徴を生成するために、基板のある範囲に接着されたペーストを反応させるステップと、
を含み、スタンプの表面上のパターンは表面特徴の横方向寸法を画定し、表面特徴の横方向寸法は約４０ｎｍから約１００μｍまでである。
【００１０】
本発明は、基板上に特徴を形成するための方法を対象とし、該方法は、
（ａ）少なくとも１つの凹部をそこに含む、表面を有する弾性スタンプを提供するステップであって、凹部はスタンプの表面のパターンに隣接し、かつスタンプの表面のパターンを画定する、ステップと、
（ｂ）コーティングされた弾性スタンプを形成するために、弾性スタンプの表面にインクを塗布するステップと、
（ｃ）弾性スタンプの表面のパターンによって画定されるパターンで、インクを弾性スタンプの表面から基板のある範囲へと転写するのに十分な時間のあいだ、コーティングされた弾性スタンプの表面を基板と接触させるステップと、
（ｃ）基板から弾性スタンプを除去するステップと、
（ｄ）インクのパターンによって塗膜されていない基板の範囲に、ペーストを塗布するステップと、
（ｅ）基板上に特徴を生成するために、ペーストを、インクのパターンによって塗膜されていない基板の範囲と反応させるステップと、
を含み、インクのパターンは表面特徴の横方向寸法を画定し、表面特徴の横方向寸法は、約４０ｎｍから約１００μｍまでである。
【００１１】
本発明は、基板上に特徴を形成するための方法を対象とし、該方法は、
（ａ）コーティングされた基板を形成するために、ペーストを基板に塗布するステップと、
（ｂ）少なくとも１つの凹部をそこに含む、表面を有するスタンプを提供するステップであって、凹部はスタンプの表面のパターンに隣接し、かつスタンプの表面のパターンを画定する、ステップと、
（ｃ）基板上にスタンプの表面のパターンによって画定されるペーストのパターンを生成するために、スタンプの表面をコーティングされた基板のある範囲と接触させるステップと、
（ｄ）基板上に特徴を生成するために、ペーストを反応させるステップと、
を含み、スタンプの表面のパターンは表面特徴の横方向寸法を画定し、表面特徴の横方向寸法は約４０ｎｍから約１００μｍまでである。
【００１２】
本発明は、基板上に特徴を形成するための方法を対象とし、該方法は、
（ａ）開口部をそこに含む、表面を有する弾性ステンシルを提供するステップと、
（ｂ）弾性ステンシルの表面を基板と接触させるステップであって、弾性ステンシルの開口部は基板のある範囲を暴露する、ステップと、
（ｃ）基板の暴露された範囲にペーストを塗布するステップと、
（ｄ）基板上に特徴を生成するために、基板の暴露された範囲に塗布されたペーストを反応させるステップと、
を含み、弾性ステンシルの開口部の横方向寸法は、ペーストを反応させることによって生成される表面特徴の横方向寸法を画定し、表面特徴の横方向寸法は約４０ｎｍから約１００μｍまでである。
【００１３】
一部の実施形態において、ペーストが接着される基板の範囲は、スタンプの表面と接触する。一部の実施形態において、ペーストが接着される基板の範囲は、スタンプの表面とコンフォーマルに接触する。一部の実施形態において、ペーストが接着される基板の範囲は、スタンプの表面の少なくとも１つの凹部と接触する。一部の実施形態において、インクのパターンが接着される基板の範囲は、弾性スタンプの表面と接触していた。一部の実施形態において、インクのパターンが接着する基板の範囲は、弾性スタンプの表面とコンフォーマルに接触する。
【００１４】
一部の実施形態において、本方法は、洗浄、酸化、還元、誘導体化、官能化、反応性ガスへの暴露、プラズマへの暴露、熱エネルギーへの暴露、電磁放射への暴露、およびそれらの組み合わせ、のうちから選択されるプロセスで、スタンプおよび基板のうちの少なくとも１つを前処理するステップを、さらに含む。
【００１５】
一部の実施形態において、スタンプは、弾性ポリマーを含む。
【００１６】
一部の実施形態において、接触させるステップは、スタンプ、弾性スタンプ、または弾性ステンシルの表面の少なくとも１つの範囲を、基板の少なくとも１つの範囲とコンフォーマルに接触するように配置するステップを含む。
【００１７】
一部の実施形態において、接触させるステップは、圧力または真空を、基板の裏面、弾性スタンプの裏面、弾性ステンシルの裏面、およびそれらの組み合わせに印加するステップをさらに含む。
【００１８】
一部の実施形態において、接触させるステップは、圧力または真空を、スタンプの裏面、基板の裏面、およびステンシルの裏面のうちの少なくとも１つに印加するステップをさらに含み、圧力または真空は、スタンプの表面と基板との間に存在する任意のペーストを、スタンプの端部、スタンプの表面の凹部、ステンシルの端部、ステンシルの開口部、およびそれらの組み合わせのうちのいずれかに、移動させるのに十分である。
【００１９】
一部の実施形態において、接触させるステップは、圧力または真空を、弾性ステンシルの裏面または基板の裏面のうちの少なくとも１つに印加するステップをさらに含み、圧力または真空は、弾性スタンプの表面と基板との間の空間に任意のペーストが入ることを防ぐのに十分である。
【００２０】
一部の実施形態において、本方法は、ペーストを反応させるステップの前に、基板からスタンプまたはステンシルを除去するステップをさらに含む。
【００２１】
一部の実施形態において、本方法は、ペーストを反応させるステップの後に、基板からスタンプまたはステンシルを除去するステップをさらに含む。
【００２２】
一部の実施形態において、塗布するステップは、ペーストの粘度を上昇させるステップをさらに含む。一部の実施形態において、反応させるステップは、ペーストの粘度を低下させるステップをさらに含む。
【００２３】
一部の実施形態において、反応させるステップは、所定の時間のあいだ、ペーストを基板に接着したままにするステップを含む。一部の実施形態において、反応させるステップは、ペーストの成分を基板の中に浸透または拡散するステップと、ペーストから溶媒を除去するステップと、ペーストの中の１つ以上の成分を架橋結合するステップと、ペーストの中の金属粒子を焼結するステップと、それらの組み合わせとを含む。
【００２４】
一部の実施形態において、反応させるステップは、熱エネルギー、放射、音波、プラズマ、電子ビーム、化学量論的化学試薬、触媒化学試薬、反応性ガス、ｐＨの上昇または低下、圧力の上昇または低下、電流、撹拌、摩擦、およびそれらの組み合わせ、のうちから選択される反応発動因子に、ペーストを暴露することをさらに含む。
【００２５】
本発明の方法によって生成される表面特徴は、アディティブ（ａｄｄｉｔｉｖｅ）非浸透（ｎｏｎ−ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ）表面特徴、アディティブ浸透（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ）表面特徴、コンフォーマル非浸透表面特徴、コンフォーマル浸透表面特徴、サブトラクティブ（ｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅ）非浸透表面特徴、およびサブトラクティブ浸透表面特徴を含むが、これらに限定されない。一部の実施形態において、表面特徴は、サブトラクティブ非浸透表面特徴である。
【００２６】
一部の実施形態において、基板上の特徴は、基板に拡散される反応種（ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｓｐｅｃｉｅｓ）を含む。
【００２７】
一部の実施形態において、本発明の方法は、ペーストを反応させるステップの後に、ペーストが接着されない表面の範囲をエッチングするステップをさらに含む。
【００２８】
一部の実施形態において、本発明の方法は、ペーストを反応させるステップの後に、表面からペーストを除去するステップをさらに含む、
一部の実施形態において、表面特徴は、構造的特徴、マスク特徴、導電性特徴、または絶縁特徴のうちの少なくとも１つを含む。
【００２９】
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説明される。
【００３０】
本明細書に組み込まれ、かつ本明細書の一部を形成する添付の図面は、本発明の１つ以上の実施形態を示し、また、説明と合わせて、本発明の原理を説明しかつ当業者が本発明を実施および使用できるようにするために役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の方法によって調整される表面特徴の該略断面図を提供する。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の方法によって調整される表面特徴の該略断面図を提供する。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明の方法によって調整される表面特徴の該略断面図を提供する。
【図１Ｄ】図１Ｄは、本発明の方法によって調整される表面特徴の該略断面図を提供する。
【図１Ｅ】図１Ｅは、本発明の方法によって調整される表面特徴の該略断面図を提供する。
【図１Ｆ】図１Ｆは、本発明の方法によって調整される表面特徴の該略断面図を提供する。
【図１Ｇ】図１Ｇは、本発明の方法によって調整される表面特徴の該略断面図を提供する。
【図２】図２は、本発明の方法によって調整される、その上に特徴を有する湾曲形状基板の該略断面図を提供する。
【図３】図３は、実施例４の中で説明する、本発明の方法によって生成される、サブトラクティブ非浸透表面特徴を有するガラス（ＳｉＯ２）基板上のインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ、厚さ＝３０ｎｍ）の、画像を提供する。
【図４】図４は、図３に示す、スライドガラス上のサブトラクティブ非浸透特徴の、高度（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）プロファイルのグラフ表示を提供する。
【図５】図５は、図３に示す、光学的プロフィロメトリーによって決定される、ガラス基板上のＩＴＯの上のサブトラクティブ非浸透特徴の、横方向プロファイルのラフ表示を提供する。
【図６】図６は、実施例８の中で説明する、本発明の方法によって生成される、サブトラクティブ非浸透表面特徴をその上に有するガラス（ＳｉＯ２）基板の、画像を提供する。
【図７】図７は、図６に示す、スライドガラス上のサブトラクティブ非浸透特徴の、高度プロファイルのグラフ表示を提供する。
【図８】図８は、図６に示す、光学的プロフィロメトリーによって決定される、スライドガラス上のサブトラクティブ非浸透特徴の、横方向プロファイルのグラフ表示を提供する。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
ここで、本発明の１つ以上の実施形態が、添付の図面を参照して説明される。図面において、同一の参照番号は、同一の要素または機能的に同じ要素を示し得る。さらに、参照番号の一番左の桁（単数または複数）は、参照番号が最初に出現する図面の番号と一致し得る。
【００３３】
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。開示される実施形態（単数または複数）は、本発明を単に例示するにすぎない。本発明の範囲は、開示される実施形態（単数または複数）に限定されない。本発明は、本明細書に添付される請求項によって定義される。
【００３４】
記載される実施形態（単数または複数）、ならびに、本明細書における「一実施形態」、「ある実施形態」、および「例示的実施形態」などの参照は、記載の実施形態（単数または複数）が、特定の特徴、構造、または特性を含み得るが、しかし、それぞれの実施形態が、必ずしも特定の特徴、構造、または特性を含まなくてもよいことを示す。さらに、このような語句は、必ずしも同一の実施形態を参照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、ある実施形態に関連して説明されるときに、明示的に説明されるか否かにかかわらず、その特徴、構造、または特性を他の実施形態と関連付けることは、当業者の知識の範囲内であることが理解されるべきである。
【００３５】
（表面特徴）
本発明は、基板中または基板上に特徴を形成するための方法を提供する。本発明の使用に適切な基板は、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、湾曲状、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のパターニングに適する。さらに、基板の組成は、均一または不均一であり得る。本方法はまた、表面粗度または表面波形によって限定されず、平滑表面、粗表面、および波状表面と、不均一表面形態を呈する基板（すなわち、様々な程度の平滑度、粗度、および／または波形を有する基板）とに、同等に適用され得る。
【００３６】
本明細書で使用するとき、「特徴」とは、特徴を囲む基板の範囲に隣接し、かつ、その範囲から区別され得る、基板の範囲を言う。例えば、特徴は、特徴のトポグラフィ、特徴の組成、または、特徴を囲む基板の範囲とは異なる表面特徴の別の特性に基づいて、特徴を囲む基板の範囲から区別され得る。
【００３７】
特徴は、その物理的寸法によって画定される。全ての特徴は、少なくとも１つの横方向寸法を有する。本明細書で使用するとき、「横方向寸法」とは、表面の面内に存在する特徴の寸法を言う。特徴の１つ以上の横方向寸法は、特徴が占める基板の表面範囲を画定し、または、それを画定するために使用され得る。特徴の一般的な横方向寸法は、長さ、幅、半径、直径、およびそれらの組み合わせを含むが、これに限定されない。
【００３８】
全ての特徴は、表面の面外に存在するベクトルによって記述され得る、少なくとも１つの寸法を有する。本明細書で使用するとき、「高度」とは、表面の平面と、表面特徴上の最高点または最低点との間の、最大垂直距離を言う。より一般的には、アディティブ表面特徴の高度は、基板の平面に対するその最高点を言い、サブトラクティブ表面特徴の高度は、基板の平面に対するその最低点を言い、コンフォーマル表面特徴は、ゼロの高度を有する（すなわち、基板平面と同じ高さである）。
【００３９】
本発明の方法によって生成される表面特徴は、概して、基板の表面に対する表面特徴の高度に基づいて、アディティブ特徴、コンフォーマル特徴、またはサブトラクティブ特徴に分類され得る。
【００４０】
本発明の方法によって生成される表面特徴は、表面特徴の基部が、表面特徴がその上に形成される基板の平面の下に浸透するか否かに基づいて、浸透表面特徴または非浸透表面特徴に、さらに分類され得る。本明細書で使用するとき、「浸透距離」とは、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言う。より一般的には、表面特徴の浸透距離は、基板の平面に対する表面特徴の最低点を言う。したがって、特徴の最低点が、特徴がその上に位置する基板の平面の下に位置するときには、特徴は、「浸透」と言われ、また、特徴の最低点が、特徴がその上に位置する基板の平面内または平面の上に位置するときには、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われ得る。
【００４１】
本明細書で使用するとき、「アディティブ特徴」とは、基板の平面の上に存在する高度を有する表面特徴を言う。したがって、アディティブ特徴の高度は、周囲の基板の高度よりも大きい。図１Ａは、「アディティブ非浸透」表面特徴１０１を有する基板１００の該略断面図を示す。表面特徴１０１は、横方向寸法１０４、高度１０５、およびゼロの浸透距離を有する。図１Ｂは、「アディティブ浸透」表面特徴１１１を有する基板１１０の該略断面図を示す。表面特徴１１１は、横方向寸法１１４、高度１１５、および浸透距離１１６を有する。
【００４２】
本明細書で使用するとき、「コンフォーマル特徴」とは、特徴がその上に位置する基板の平面と、同じ高さの高度を有する表面特徴を言う。したがって、コンフォーマル特徴は、周囲の基板と実質的に同じトポグラフィを有する。本明細書で使用するとき、「コンフォーマル非浸透」表面特徴とは、単に基板の表面上にあるだけの表面特徴を言う。例えば、基板の酸化、還元、または官能化によって、例えば、基板の暴露された官能基と反応するペーストは、コンフォーマル非浸透表面特徴を形成する。図１Ｃは、「コンフォーマル非浸透」表面特徴１２１を有する基板１２０の該略断面図を示す。表面特徴１２１は、横方向寸法１２４を有し、また、ゼロの高度およびゼロの浸透距離を有する。図１Ｄは、「コンフォーマル浸透」表面特徴１３１を有する基板１３０の該略断面図を示す。表面特徴１３１は、横方向寸法１３４、ゼロの高度、および浸透距離１３６を有する。図１Ｅは、「コンフォーマル浸透」表面特徴１４１を有する基板１４０の該略断面図を示す。表面特徴１４１は、横方向寸法１４４、ゼロの高度、および浸透距離１４６を有する。
【００４３】
本明細書で使用するとき、「サブトラクティブ特徴」とは、表面の平面の下に存在する高度を有する表面特徴を言う。図１Ｆは、「サブトラクティブ非浸透」表面特徴１５１を有する基板１５０の該略断面図を示す。表面特徴１５１は、横方向寸法１５４、高度１５５、およびゼロの浸透距離を有する。図１Ｇは、「サブトラクティブ浸透」表面特徴１６１を有する基板１６０の該略断面図を示す。表面特徴１６１は、横方向寸法１６４、高度１６５、および浸透距離１６６を有する。
【００４４】
表面特徴は、その組成および効用に基づいてさらに区別され得る。例えば、本発明の方法によって生成される表面特徴は、構造的表面特徴、導電性表面特徴、半導電性表面特徴、絶縁表面特徴、およびマスク表面特徴を含む。
【００４５】
本明細書で使用するとき、「構造的特徴」とは、表面特徴がその上に位置する基板の組成と類似または同一の組成を有する表面特徴を言う。
【００４６】
本明細書で使用するとき、「導電性特徴」とは、電気的に導電性であるか、または電気的に半導電性である組成を有する表面特徴を言う。電気的に半導電性の特徴は、電場、磁場、温度変化、圧力変化、放射暴露、およびそれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない、外部刺激に基づいて電気的導電性が変化し得る表面特徴を含む。
【００４７】
本明細書で使用するとき、「絶縁特徴」とは、電気的に絶縁する組成を有する表面特徴を言う。
【００４８】
本明細書で使用するとき、「マスク特徴」とは、表面特徴に隣接する基板および表面特徴を囲む基板の範囲と反応する試薬に対して、反応しない組成を有する表面特徴を言う。したがって、マスク特徴は、エッチング、堆積、注入、および表面処理のステップのような、しかしこれらに限定されない、後続プロセスのステップ中で基板の範囲を保護するために使用され得る。一部の実施形態において、マスク特徴は、後続プロセスのステップ中またはその後に、除去される。
【００４９】
（特徴のサイズおよび測定）
本発明の方法によって生成される表面特徴は、横方向寸法および垂直方向寸法を有し、この寸法は、一般的には、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）、などの長さの単位で定義される。
【００５０】
その上の特徴を囲む基板の表面の範囲が平面であるときには、表面特徴の横方向寸法は、表面特徴の両側に位置する２つの点の間のベクトルの大きさによって決定され得、ここで、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。一部の実施形態において、対称形表面特徴の横方向寸法の決定に使用される２つの点はまた、対称形特徴の鏡面上に存在する。一部の実施形態において、非対称形表面特徴の横方向寸法は、表面特徴の少なくとも１つのエッジに直角にベクトルを整列することによって、決定され得る。
【００５１】
例えば、図１Ａ〜図１Ｇで、基板の平面内に存在し、かつ表面特徴１０１、１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、および１６１の両側に存在する点は、破線矢印１０２および１０３、１１２および１１３、１２２および１２３、１３２および１３３、１４２および１４３、１５２および１５３、ならびに、１６２および１６３によって、それぞれ示される。これらの表面特徴の横方向寸法は、ベクトル１０４、１１４、１２４、１３４、１４４、１５４、および１６４の大きさによって、それぞれ示される。
【００５２】
基板表面の曲率半径が、基板の表面の１００μｍ以上の距離において、または基板の表面の１ｍｍ以上の距離において、非ゼロであるときには、基板の表面は、「湾曲状」である。湾曲状基板に対して、横方向寸法は、表面特徴の両側の２つの点を結ぶ円の、円弧の大きさとして定義され、ここで、円は、基板の曲率半径と同じ半径を有する。複数のまたは起伏のある湾曲、あるいは波形を有する、湾曲状表面を有する基板の横方向寸法は、複数の円からの弧の大きさを合計することによって、決定され得る。
【００５３】
図２は、アディティブ非浸透表面特徴２１１、およびコンフォーマル浸透表面特徴２２１を有する、湾曲状表面を有する基板２００の該略断面図を示す。アディティブ非浸透表面特徴２１１の横方向寸法は、点２１２および２１３を結び得る線分２１４の長さに等しい。同様に、コンフォーマル浸透表面特徴２２１の横方向寸法は、点２２２および点２２３を結ぶ線分２２４の長さに等しい。
【００５４】
一部の実施形態において、本発明の方法によって生成される表面特徴は、約４０ｎｍから約１００μｍまでの少なくとも１つの横方向寸法を有する。一部の実施形態において、本発明の方法によって生成される表面特徴は、約４０ｎｍ、約５０ｎｍ、約６０ｎｍ、約７０ｎｍ、約８０ｎｍ、約１００ｎｍ、約１５０ｎｍ、約２００ｎｍ、約２５０ｎｍ、約３００ｎｍ、約４００ｎｍ、約５００ｎｍ、約６００ｎｍ、約７００ｎｍ、約８００ｎｍ、約９００ｎｍ、約１μｍ、約２μｍ、約３μｍ、約４μｍ、約５μｍ、約１０μｍ、約１５μｍ、または約２０μｍの最小サイズを有する、少なくとも１つの横方向寸法を有する。一部の実施形態において、本発明の方法によって生成される表面特徴は、約１００μｍ、約９０μｍ、約８０μｍ、約７０μｍ、約６０μｍ、約５０μｍ、約４０μｍ、約３５μｍ、約３０μｍ、約２５μｍ、約２０μｍ、約１５μｍ、約１０μｍ、約５μｍ、約２μｍ、または約１μｍの最大サイズを有する、少なくとも１つの横方向寸法を有する。
【００５５】
一部の実施形態において、本発明の方法によって生成される特徴は、約３Åから約１００μｍまでの高度または浸透距離を有する。一部の実施形態において、本発明の方法によって生成される表面特徴は、表面の平面の上または下に、約３Å、約５Å、約８Å、約１ｎｍ、約２ｎｍ、約５ｎｍ、約１０ｎｍ、約１５ｎｍ、約２０ｎｍ、約３０ｎｍ、約５０ｎｍ、約１００ｎｍ、約５００ｎｍ、約１μｍ、約２μｍ、約５μｍ、約１０μｍ、または約２０μｍの、最小高度または最小浸透距離を有する。一部の実施形態において、本発明の方法によって生成される表面特徴は、表面の上または下に、約１００μｍ、約９０μｍ、約８０μｍ、約７０μｍ、約６０μｍ、約５０μｍ、約４０μｍ、約３０μｍ、約２０μｍ、約１０μｍ、または約５μｍの、最大高度または最大浸透距離を有する。
【００５６】
一部の実施形態において、本発明の方法によって生成される表面特徴は、約１，０００：１から約１：１００，０００まで、約１００：１から約１：１００まで、約８０：１から約１：８０まで、約５０：１から約１：５０まで、約２０：１から約１：２０まで、約１５：１から約１：１５まで、約１０：１から約１：１０まで、約８：１から約１：８まで、約５：１から約１：５まで、約２：１から約１：２まで、または約１：１の、のアスペクト比（すなわち、横方向寸法に対する高度および／または浸透距離のうちの片方または両方の比）を有する。
【００５７】
アディティブ表面特徴またはサブトラクティブ表面特徴の横方向寸法および／または垂直方向寸法は、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ーのような、表面トポグラフィを測定し得る分析的方法を使用して決定され得る。コンフォーマル表面特徴は、一般的には、プロフィロメトリー方法によって検出され得ない。しかしながら、コンフォーマル表面特徴の表面が、周囲の表面範囲とは違う極性の官能基で終端しているときには、表面特徴の横方向寸法は、例えば、タッピングモードＡＦＭ、官能化ＡＦＭ、または走査型プローブ顕微鏡法を使用して決定され得る。
【００５８】
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、導電性、抵抗、密度、透過性、多孔性、硬度、およびそれらの組み合わせのような、これらに限定されない、特性に基づいて識別され得る。
【００５９】
一部の実施形態において、表面特徴は、例えば、走査型電子顕微鏡法または透過型電子顕微鏡法を使用して、周囲の表面範囲から区別され得る。
【００６０】
一部の実施形態において、表面特徴は、周囲の表面範囲と比較して、異なる組成または形態を有する。したがって、表面分析的方法が、表面特徴の組成と表面特徴の横方向寸法との両方を決定するために利用され得る。表面特徴の組成ならびに横方向寸法および垂直方向寸法の決定に適した分析的方法は、オージェ（Ａｕｇｅｒ）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線分析法、ラマン（Ｒａｍａｎ）分光法、Ｘ線回折、蛍光Ｘ線、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／水素前方散乱分析法、２次イオン質量分析法、飛行時間型２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を含むが、これらに限定されない。
【００６１】
（ペーストの組成）
本明細書で使用するとき、「ペースト」とは、約１センチポアズ（ｃＰ）から約１０，０００ｃＰまでの粘度を有する、不均一組成を言う。「不均一組成」とは、複数の賦形剤または成分を有する組成を言う。本明細書で使用するとき、「ペースト」はまた、ゲル、クリーム、糊、および接着剤、ならびに任意の他の粘性液体または半固体を参照し得る。一部の実施形態において、本発明で使用するペーストは、調整可能な粘度、および／または１つ以上の外的条件によって制御され得る粘度を有する。
【００６２】
一部の実施形態において、本発明で使用するペーストは、約１ｃＰから約１０，０００ｃＰまでの粘度を有する。一部の実施形態において、本発明で使用するペーストは、約１ｃＰ、約２ｃＰ、約５ｃＰ、約１０ｃＰ、約１５ｃＰ、約２０ｃＰ、約２５ｃＰ、約３０ｃＰ、約４０ｃＰ、約５０ｃＰ、約６０ｃＰ、約７５ｃＰ、約１００ｃＰ、約１２５ｃＰ、約１５０ｃＰ、約１７５ｃＰ、約２００ｃＰ、約２５０ｃＰ、約３００ｃＰ、約４００ｃＰ、約５００ｃＰ、約７５０ｃＰ、約１，０００ｃＰ、約１，２５０ｃＰ、約１，５００ｃＰ、または約２，０００ｃＰの、最小粘度を有する。一部の実施形態において、本発明で使用するペーストは、約１０，０００ｃＰ、約９，５００ｃＰ、約９，０００ｃＰ、約８，５００ｃＰ、約８，０００ｃＰ、約７，５００ｃＰ、約７，０００ｃＰ、約６，５００ｃＰ、約６，０００ｃＰ、約５，５００ｃＰ、約５，０００ｃＰ、約４，０００ｃＰ、約３，０００ｃＰ、約２，０００ｃＰ、約１，０００ｃＰ、約５００ｃＰ、約２５０ｃＰ、約１００ｃＰ、または約５０ｃＰの、最大粘度を有する。
【００６３】
一部の実施形態において、ペーストの粘度は制御され得る。ペーストの粘度を制御し得るパラメータは、平均長さ、分子量、および／またはコポリマーの架橋結合度、ならびに、溶媒の存在および溶媒の濃度、増粘剤（すなわち、粘度修正成分）の存在および増粘剤の濃度、ペースト中に存在する成分の粒径、ペースト中に存在する成分の自由体積（すなわち、多孔性）、ペースト中に存在する成分の膨潤性、ペースト中に存在する反対電荷の種および／または部分電荷の種の間のイオン相互作用（例えば、溶媒と増粘剤との相互作用）、ならびにそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。
【００６４】
一部の実施形態において、本発明の使用に適したペーストは、溶媒および増粘剤を含む。一部の実施形態において、溶媒および贈粘剤の組み合わせは、ペーストの粘度を調整するために選択され得る。任意の特定の理論に束縛されるものではないが、ペーストの粘度は、横方向寸法が約４０ｎｍから約１００μｍまでの表面特徴を生成するための、重要なパラメータであり得る。
【００６５】
本発明のペーストで使用するのに適した贈粘剤は、カルボキシアルキルセルロース誘導体（例えば、カルボキシメチルセルロースナトリウム）の金属塩、アルキルセルロース誘導体（例えば、メチルセルロースおよびエチルセルロース）、部分的に酸化されたアルキルセルロース誘導体（例えば、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、およびヒドロキシプロピルメチルセルロース）、でんぷん、ポリアクリルアミドゲル、ポリ−Ｎ−ビニルピロリドンのホモポリマー、ポリ（アルキルエーテル）（例えば、ポリエチレンオキシドおよびポリプロピレンオキシド）、寒天、アガロース、キサンタンゴム、ゼラチン、デンドリマー、コロイド状二酸化ケイ素、およびそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。一部の実施形態において、増粘剤は、ペーストの重量の約０．１％から約５０％まで、約０．５％から約２５％まで、約１％から約２０％まで、または約５％から約１５％までの濃度で、ペースト中に存在する。
【００６６】
一部の実施形態において、所望の表面特徴の横方向寸法が減少するにつれて、ペースト中の成分の粒径または物理的長さを減少することが必要となり得る。例えば、約１００ｎｍ以下の横方向寸法を有する表面特徴では、ペースト組成からポリマー成分を低減または排除することが必要となり得る。
【００６７】
一部の実施形態において、ペーストは溶媒をさらに含む。本発明のペーストに使用するのに適した溶媒は、水、Ｃ１−Ｃ８アルコール（例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、およびブタノール）、Ｃ６−Ｃ１２直鎖、分岐および環状炭化水素（例えば、ヘキサンおよびシクロヘキサン）、Ｃ６−Ｃ１４アリールおよびアラルキル炭化水素（例えば、ベンゼンおよびトルエン）、Ｃ３−Ｃ１０アルキルケトン（例えば、アセトン）、Ｃ３−Ｃ１０エステル（例えば、酢酸エチル）、Ｃ４−Ｃ１０アルキルエーテル、ならびにそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。一部の実施形態において、溶媒は、重量で約１０％から約９９％までの濃度で、ペースト中に存在する。一部の実施形態において、溶媒は、ペーストの重量の約９９％、約９８％、約９７％、約９５％、約９０％、約８０％、約７０％、約６０％、約５０％、約４０％、または約３０％の最大濃度で、ペースト中に存在する。一部の実施形態において、溶媒は、ペーストの重量の約１５％、約２０％、約２５％、約３０％、約４０％、約５０％、約６０％、約７０％、または約８０％の最小濃度で、ペースト中に存在する。
【００６８】
一部の実施形態において、ペーストは界面活性剤をさらに含む。ペースト中に存在する界面活性剤は、ペーストが塗布されるスタンプおよび／または基板の表面エネルギーを変更し得、それ故に、ペーストによる表面の湿潤を改善する。本発明での使用に適した界面活性剤は、脂肪族フッ化炭素基を含むフッ化炭素界面活性剤（例えば、デラウェア州、ウィルミントンのＥ．Ｉ．Ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏ．のＺＯＮＹＬ（登録商標）  ＦＳＡおよびＦＳＮフルオロ界面活性剤）、フッ素化アルキルアルコキシレート（例えば、ミネソタ州、セントポールのＭｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏ．のＦＬＵＯＲＡＤ（登録商標）  界面活性剤）、脂肪族基を有する炭化水素界面活性剤（例えば、オクチルフェノールエトキシレートのような、約６から約１２までの炭素原子を有するアルキル基を含むアルキルフェノールエトキシレートであり、コネチカット州、ダンブリーのＵｎｉｏｎ  ＣａｒｂｉｄｅのＴＲＩＴＯＮ（登録商標）  Ｘ−１００として市販されている）、シランおよびシロキサンのようなシリコーン界面活性剤（例えば、ミシガン州、ミッドランドのＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｃｏｒｐ．のＤＯＷ  ＣＯＲＮＩＮＧ（登録商標）  Ｑ２−５２１１およびＱ２−５２１２のような、ポリオキシエチレン変性ポリジメチルシロキサン）、フッ素化シリコーン界面活性剤（例えば、マサチューセッツ州、ウォータータウンのＥｃｏｌｏｇｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．のＬＥＶＥＬＥＮＥ（登録商標）  １００のような、フッ素化ポリシラン）、ならびにそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。
【００６９】
一部の実施形態において、本発明のペーストは、エッチング剤をさらに含む。本明細書で使用するとき、「エッチング剤」とは、基板と反応して基板の一部を除去し得る成分を言う。したがって、エッチング剤は、サブトラクティブ特徴を形成するために使用され、基板と反応して、基板から拡散して除かれ得る揮発性材料、または、例えば、すすぎプロセスまたは洗浄プロセスによって、基板から除去され得る残留物、微粒子、または断片のうちの、少なくとも１つを形成する。一部の実施形態において、エッチング剤は、ペーストの重量の約２％から約８０％まで、約５％から約７５％まで、または約１０％から約７５％までの濃度で、ペースト中に存在する。
【００７０】
エッチング剤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。エッチング剤の基板との反応によって形成されるサブトラクティブ特徴もまた、エッチング剤と反応する材料が結果として生成されるサブトラクティブ表面特徴から除去され得る限りにおいて、特に限定されない。任意の特定の理論に束縛されるものではないが、エッチング剤は、基板との反応によって表面から材料を除去し、例えばすすぎプロセス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、残留物、微粒子、または断片を形成し得る。例えば、一部の実施形態において、エッチング剤は、金属または金属酸化物表面と反応して、揮発性フッ素化金属種を形成し得る。一部の実施形態において、エッチング剤は、基板と反応して、水溶性のイオン種を形成し得る。エッチング剤と表面との反応によって形成される残留物または微粒子の除去に適した追加のプロセスは、米国特許第５，８９４，８５３号に記載されており、該特許は、その全体が本明細書において参考として援用される。
【００７１】
本発明での使用に適したエッチング剤は、酸性エッチング剤、塩基性エッチング剤、フッ化物ベースのエッチング剤、およびそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。本発明での使用に適した酸性エッチング剤は、硫酸、トリフルオロメタンスルホン酸、フルオロスルホン酸、トリフルオロ酢酸、フッ化水素酸、塩酸、カルボラン酸、およびそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。
【００７２】
本発明での使用に適した塩基性エッチング剤は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、テトラアルキルアンモニウム水酸化アンモニウム、エタノールアミン、エチレンジアミン、およびそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。
【００７３】
本発明での使用に適したフッ化物ベースのエッチング剤は、フッ化アンモニウム、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化ルビジウム、フッ化セシウム、フッ化フランシウム、フッ化アンチモン、フッ化カルシウム、テトラフルオロホウ酸アンモニウム、テトラフルオロホウ酸カリウム、およびそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。
【００７４】
本発明での使用に適したエッチング剤を含有する追加のペースト組成は、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号に開示されており、これらは、全体として本明細書において参考として援用される。
【００７５】
一部の実施形態において、ペーストは反応性成分をさらに含む。本明細書で使用するとき、「反応性成分」とは、基板との化学的相互作用を有する化合物または種を言う。一部の実施形態において、反応性化合物は、基板の表面から基板内に浸透または拡散する。一部の実施形態において、反応性成分は、基板の表面上の暴露された官能基に対して、転換、結合、または結合を促進する。反応性成分は、イオン、遊離基、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含み得るが、これらに限定されない。一部の実施形態において、反応性成分は、ペーストの重量で約１％から約１００％までの濃度で、ペースト中に存在する。
【００７６】
一部の実施形態において、ペーストは導電性成分をさらに含む。本明細書で使用するとき、「導電性成分」とは、電荷を移送または移動し得る化合物または種を言う。本発明での使用に適した導電性成分は、金属、ナノ粒子、ポリマー、クリームハンダ、樹脂、およびそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。一部の実施形態において、導電性成分は、重量で約１％から約９０％までの濃度で、ペースト中に存在する。
【００７７】
本発明での使用に適した金属は、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を含むが、これらに限定されない。一部の実施形態において、金属は、ナノ粒子（すなわち、１００ｎｍ以下、または約０．５ｎｍから約１００ｎｍまでの直径を有する粒子）として存在する。本発明での使用に適したナノ粒子は、均一、多層、官能性、およびそれらの組み合わせであり得る。
【００７８】
本発明での使用に適した導電性ポリマーは、アリー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、およびそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。
【００７９】
本発明での使用に適した導電性成分を含有するペーストは、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号においてさらに開示されており、これらは、全体として本明細書において参考として援用される。
【００８０】
一部の実施形態において、ペーストは絶縁成分をさらに含む。本明細書で使用するとき、「絶縁成分」とは、電荷の移動または移送に抵抗する化合物または種を言う。一部の実施形態において、絶縁成分は、約１．５から約８まで、約１．７から約５まで、約１．８から約４まで、約１．９から約３まで、約２から約２．７まで、約２．１から約２．５まで、約８から約９０まで、約１５から約８５まで、約２０から約８０まで、約２５から約７５まで、または約３０から約７０までの、誘電率を有する。本発明での使用に適した絶縁成分は、ポリマー、金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物、それらのモノマー前駆体、それらの粒子、およびそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。適切なポリマーは、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を含むが、これらに限定されない。一部の実施形態において、絶縁成分は、重量で約１％から約８０％までの濃度で、ペースト中に存在する。
【００８１】
一部の実施形態において、ペーストはマスク成分をさらに含む。本明細書で使用するとき、「マスク成分」とは、反応時に、周囲の基板と反応可能な種に対して、耐性を有する表面特徴を形成する化合物または種を言う。本発明での使用に適したマスク成分は、従来のフォトリソグラフィ方法で「レジスト」（例えば、フォトレジスト）として一般的に用いられる材料を含む。本発明での使用に適したマスク成分は、架橋芳香族および脂肪族ポリマー、非共役芳香族ポリマーおよびコポリマー、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コポリマー、パラリンのコポリマー、およびそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。一部の実施形態において、マスク成分は、ペーストの重量の約５％から約９８％までの濃度で、ペースト中に存在する。
【００８２】
一部の実施形態において、ペーストは、導電性成分および反応性成分を含む。例えば、ペースト中に存在する反応性成分は、導電性成分の基板への浸透、導電性成分と基板との間の反応、導電性特徴と基板との間の接着、導電性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つを促進し得る。このペースト組成を反応させることによって形成される表面特徴は、アディティブ非浸透表面特徴、アディティブ浸透表面特徴、サブトラクティブ浸透表面特徴、およびコンフォーマル浸透表面特徴のうちから選択される、導電性特徴を含む。
【００８３】
一部の実施形態において、ペーストは、エッチング剤および導電性成分を含み、例えば、このペーストは、導電性特徴がその中に埋め込まれるサブトラクティブ表面特徴を生成するために、使用され得る。
【００８４】
一部の実施形態において、ペーストは、絶縁成分および反応性成分を含む。例えば、ペースト中に存在する反応性成分は、絶縁成分の基板への浸透、絶縁成分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つを促進し得る。このペースト組成を反応させることによって形成される表面特徴は、アディティブ非浸透表面特徴、アディティブ浸透表面特徴、サブトラクティブ浸透表面特徴、およびコンフォーマル浸透表面特徴のうちから選択される、絶縁特徴を含む。
【００８５】
一部の実施形態において、ペーストは、エッチング剤および絶縁成分を含み、例えば、このペーストは、絶縁特徴がその中に埋め込まれるサブトラクティブ表面特徴を生成するために、使用され得る。
【００８６】
一部の実施形態において、ペーストは、導電性成分およびマスク成分を含み、例えば、このペーストは、電気的に導電性のマスク特徴を基板上に生成するために、使用され得る。
【００８７】
（基板）
本発明の方法によってパターニングするために適した基板は、特に限定されず、スタンプと接触可能な表面を有する任意の材料を含む。本発明の方法によってパターニングするために適した基板は、金属、合金、複合材、結晶質材料、非結晶質材料、導体、半導体、光学部品、繊維、ガラス、セラミックス、ゼオライト、プラスチックス、膜、薄膜、積層、箔、プラスチックス、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を含むが、これらに限定されない。一部の実施形態において、基板は、任意の上記材料の多孔質変形体から選択される。
【００８８】
一部の実施形態において、本発明の方法によってパターニングされる基板は、結晶シリコン、ポリ結晶シリコン、非晶質シリコン、ｐドープトシリコン、ｎドープトシリコン、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、リン化ガリウムヒ素、インジウムスズ酸化物、およびそれらの組み合わせ、などの半導体を含むが、これらに限定されない。
【００８９】
一部の実施形態において、本発明の方法によってパターニングされる基板は、非ドープトシリカガラス（ＳｉＯ２）、フッ素化シリカガラス、ホウケイ酸ガラス、ホウリンシリケートガラス、有機ケイ酸塩ガラス、多孔質有機ケイ酸塩ガラス、およびそれらの組み合わせ、などのガラスを含むが、これらに限定されない。
【００９０】
一部の実施形態において、本発明の方法によってパターニングされる基板は、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、などのセラミックを含むが、これらに限定されない。
【００９１】
一部の実施形態において、本発明の方法によってパターニングされる基板は、プラスチック、複合材、積層、薄膜、金属箔、およびそれらの組み合わせ、などの可撓性基板を含むが、これらに限定されない。一部の実施形態において、可撓性材料は、リールツーリール方式で本発明の方法によってパターニングされ得る。
【００９２】
本発明は、相互に適合するペーストと基板とを選択することによって、処理ステップの性能、効率、費用、速度を最適化することを考慮する。例えば、一部の実施形態において、基板は、その光透過性、熱伝導性、導電性、およびそれらの組み合わせに基づいて選択され得る。
【００９３】
一部の実施形態において、基板は、基板上のペーストの反応を開始するのに適切した少なくとも１つの種類の放射に対して、透明である。例えば、紫外線に対して透明な基板は、紫外線によって反応を開始し得るペーストとともに使用され得、これによって、基板の前面上のペーストの反応が、基板の裏面を紫外線で照射することによって開始される。
（スタンプおよびステンシル）
本明細書で使用するとき、「スタンプ」とは、スタンプの少なくとも１つの表面上に、パターンを画定する凹部を有する、３次元物体を言う。本発明で使用するスタンプは、形状によって特に限定されず、平坦、湾曲状、平滑、粗面、波状、およびそれらの組み合わせであり得る。一部の実施形態において、スタンプは、基板とコンフォーマルに接触するのに適した３次元形状を有し得る。一部の実施形態において、スタンプは、同一または異なるパターンを含む多数のパターニングされた表面を含み得る。一部の実施形態において、スタンプは円筒を含み、この場合、円筒の湾曲面における１つ以上の凹部がパターンを画定する。円筒状スタンプが表面上を回転するときに、パターンが繰り返される。円筒状スタンプが回転するときに、ペーストまたはインクが円筒状スタンプに塗布され得る。多数のパターニングされた表面を有するスタンプでは、洗浄ステップ、塗布ステップ、接触ステップ、除去ステップ、および反応ステップが、同一のスタンプの異なる表面で同時に起こり得る。
【００９４】
本発明で使用するスタンプは、材料によって特に限定されず、ガラス（例えば、石英、サファイア、ホウケイ酸ガラス）、セラミックス（例えば、金属炭化物、金属窒化物、金属酸化物）、プラスチックス、金属、およびそれらの組み合わせのような、しかしこれらに限定されない、材料から調製され得る。一部の実施形態において、本発明で使用するスタンプは、弾性ポリマーを含む。
【００９５】
本明細書で使用するとき、「弾性スタンプ」とは、弾性ポリマーを含む成形された３次元物体であって、スタンプの少なくとも１つの表面上に、パターンを画定する凹部を有する、物体を言う。より一般的に、弾性ポリマーを含むスタンプは、弾性スタンプと呼ばれる。本明細書で使用するとき、「弾性ステンシル」とは、弾性ポリマーを含む成形された３次元物体であって、ステンシルの２つの対向表面を貫通して３次元物体の表面に開口部を形成する少なくとも１つの開口部を有する、物体を言う。弾性スタンプまたはステンシルは、剛性材料、可撓性材料、多孔質材料、または織布で裏当てされた材料、あるいは、本明細書で記載のプロセス中に使用されるときに、スタンプまたはステンシルの変形を防止する任意の他の手段を、さらに含み得る。スタンプと同様に、本発明で使用する弾性ステンシルは、形状によって特に限定されず、平坦、湾曲状、平滑、波状、およびそれらの組み合わせであり得る。
【００９６】
本発明での使用に適した弾性ポリマーは、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）、およびそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。本発明での使用に適した弾性スタンプを調製するための他の適切な材料および方法は、米国特許第５，５１２，１３１号、第５，９００，１６０号、第６，１８０，２３９号、および第６，７７６，０９４号、ならびに、係属中の米国特許出願第１０／７６６，４２７号に開示されており、これらの全ては、その全体が本明細書において参考として援用される。
（ペーストの塗布および反応）
ペーストは、スクリーン印刷、インクジェット印刷、シリンジ堆積法、スプレイ法、スピンコーティング、ブラッシング、およびそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない、当技術分野において公知の方法、ならびに、表面コーティングの当業者にとって公知の他の塗布方法によって、スタンプの表面または基板の表面に塗布され得る。一部の実施形態において、ペーストが、スタンプの表面上に注がれ、次いで、ブレードが表面上を横切って移動し、スタンプの凹部が完全かつ均一にペーストで充填されるようにする。ブレードはまた、スタンプの表面から余分なペーストを除去し得る。基板またはスタンプの表面にペーストを塗布するステップは、回転表面にペーストを注入またはスプレイするステップの間に、毎分約１００回転（ｒｐｍ）から約５，０００ｒｐｍまで、または約１，０００ｒｐｍから約３，０００ｒｐｍまでで、表面を回転するステップを含み得る。
【００９７】
好適にも、ペーストは、スタンプの表面の少なくとも１つの凹部を完全かつ均一に充填するように、スタンプに塗布される。任意の特定の理論に束縛されるものではないが、スタンプの凹部の横方向寸法が小さくなればなるほど、スタンプのパターンが塗布するステップ中に均一に充填されるように、ペーストの粘度は下げられるべきである。スタンプにペーストを不均一に塗布することは、所望の横方向寸法を有する表面特徴を正確かつ再現性よく生成できないという結果をもたらし得る。
【００９８】
一部の実施形態において、ペーストの組成は、その粘度を制御するように調合され得る。ペースト粘度を制御し得るパラメータは、溶媒の組成、溶媒の濃度、増粘剤の組成、増粘剤の濃度、成分の粒径、ポリマー成分の分子量、ポリマー成分の架橋結合度、成分の自由体積（すなわち、多孔性）、成分の膨潤性、ペースト成分の間のイオン相互作用（例えば、溶媒と増粘剤との相互作用）、およびそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。
【００９９】
一部の実施形態において、ペーストの粘度は、塗布するステップ、接触するステップ、反応するステップ、またはそれらの組み合わせのうちの１つ以上の間に修正される。例えば、ペーストをスタンプの表面に塗布するステップの間に、ペーストの粘度を下げて、スタンプの表面の凹部を完全かつ均一に充填し得る。塗布されたスタンプを基板に接触させるステップの後に、ペーストの粘度を上げて、スタンプの凹部の横方向寸法が、基板上に形成される表面特徴の横方向寸法に確実に転写され得る。
【０１００】
任意の特定の理論に束縛されるものではないが、ペーストの粘度は、温度、圧力、ｐＨ、反応種の有無、電流、磁場、およびそれらの組み合わせのような、外部刺激によって制御され得る。例えば、ペーストの温度が上昇すると、一般的には、その粘度が低下し、ペーストに印加される圧力が増加すると、一般的には、その粘度は増加する。
【０１０１】
ペーストのｐＨは、ペースト中の１つ以上の成分の特性に依存して、ｐＨの関数としての成分混合物の溶解度全体に依存して、ペーストの粘度を上昇または低下させる。例えば、弱酸性ポリマーを含有する水溶性ペーストでは、一般的には、ポリマーの溶解度がそのｐＫａ未満で増加するために、ポリマーのｐＫａ未満で粘性が低下する。しかしながら、ポリマーのプロトン化が、ポリマーとペースト中の別の成分との間のイオン相互作用をもたらし、それがポリマーの溶解度を低下させる場合には、ペーストの粘度は上昇し得る。ペースト成分の注意深い選択が、幅広いｐＨ値にわたるペースト粘度の制御を可能にする。
【０１０２】
スタンプの表面から基板へのペーストの転写は、ペーストとスタンプの表面との間、ペーストと基板との間、スタンプの表面と基板との間、およびそれらの組み合わせの、ペーストの基板の範囲への接着を促進する、１つ以上の相互作用によって促進され得る。任意の特定の理論に束縛されるものではないが、ペーストの基板への接着は、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、促進され得る。反対に、ペーストとスタンプの表面との間のこれらの相互作用を最小化することは、スタンプの表面から基板へのペーストの転写を助長し得る。
【０１０３】
一部の実施形態において、スタンプまたは弾性ステンシルを材料の表面と接触させるステップは、スタンプ、ステンシルと表面とのいずれかまたは両方の裏面に圧力または真空を印加することによって、助長され得る。一部の実施形態において、圧力または真空の印加は、スタンプまたはステンシルの表面と材料との間から、確実に、ペーストが実質的に除去されるようにする。一部の実施形態において、圧力または真空の印加は、確実に、表面の間のコンフォーマルな接触が存在するようにする。一部の実施形態において、圧力または真空の印加は、スタンプと基板との表面の間に存在する気泡、またはスタンプの表面の凹部に存在する気泡、またはペーストの反応前にペーストに存在する気泡の存在を、最小化し得る。任意の特定の理論に束縛されるものではないが、気泡の除去は、１００μｍ以下の横方向寸法を有する表面特徴の、再現性のある形成を助長し得る。
【０１０４】
一部の実施形態において、基板の表面および／またはスタンプの表面は、選択的にパターニング、官能化、誘導体化、テクスチャ化、または他の前処理を施され得る。本明細書で使用するとき、「前処理するステップ」とは、ペーストの塗布または反応前に、表面を化学的または物理的に修正するステップを言う。前処理するステップは、洗浄するステップ、酸化するステップ、還元するステップ、誘導体化するステップ、官能化するステップ、反応性ガスへ暴露するステップ、プラズマへ暴露するステップ、熱エネルギー（例えば、対流熱エネルギー、放射熱エネルギー、伝導熱エネルギー、およびそれらの組み合わせ）へ暴露するステップ、電磁放射（例えば、Ｘ線、紫外線、可視光、赤外光、およびそれらの組み合わせ）へ暴露するステップ、ならびにそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。任意の特定の理論に束縛されるものではないが、スタンプおよび／または基板の表面を前処理するステップは、ペーストと表面との間の接着相互作用を増加または減少させ得、また、横方向寸法が約１００μｍ以下の表面特徴の形成を助長し得る。
【０１０５】
例えば、スタンプおよび／または基板の表面を、極性官能基で誘導体化するステップ（例えば、表面を酸化するステップ）は、親水性ペーストによる表面の湿潤を促進し、かつ、疎水性ペーストによる表面湿潤を阻止し得る。さらに、疎水性相互作用よび／または親水性相互作用が、スタンプの本体へのペーストの浸透を防止するために使用され得る。例えば、スタンプの表面をフッ化炭素官能基で誘導体化するステップは、スタンプから材料の表面へのペーストの転写を助長し得る。
【０１０６】
本発明の方法は、ペーストと基板の範囲とを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とき、「反応させるステップ」とは、ペースト中に存在する１つ以上の成分を相互に反応させるステップ、ペーストの１つ以上の成分を基板の表面と反応させるステップ、ペーストの１つ以上の成分を基板のサブ表面領域と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、少なくとも１つを含む化学反応を開始させるステップを言う。
【０１０７】
一部の実施形態において、反応させるステップは、ペーストを基板に塗布するステップを含む（すなわち、反応は、ペーストと基板の表面との間の接触とともに開始する）。
【０１０８】
一部の実施形態において、ペーストを反応させるステップは、ペーストと基板上の官能基との間の化学反応、またはペーストと基板の表面下の官能基との化学反応を含む。したがって、本発明の方法は、ペーストまたはペーストの成分を、基板の表面とだけでなく、基板の表面の下の基板領域とも反応させることによって、基板に埋め込み特徴またははめ込み特徴を形成するステップを含む。任意の特定の理論に束縛されるものではないが、ペーストの成分は、基板の表面上で反応することによって、または基板に浸透および／または拡散することによって、基板と反応し得る。一部の実施形態において、基板の表面へのペーストの浸透は、物理的圧力または真空をスタンプ、ステンシル、基板、またはそれらの組み合わせの裏面に印加することによって、助長され得る。
【０１０９】
ペーストと基板との間の反応は、基板の１つ以上の特性を修正し得、この場合、特性の変化は、ペーストと反応する基板の部分に局所化される。例えば、反応性金属粒子が基板の表面に浸透し得、基板と反応することで、基板の導電性を修正し得る。一部の実施形態において、反応性成分が基板の表面に浸透し得、反応が生じる範囲（体積）で基板の多孔性を増加させるように、選択的に反応し得る。一部の実施形態において、反応性成分は、結晶基板と選択的に反応して、その体積を増加または減少させる、すなわち、結晶格子の格子空間を変化させ得る。
【０１１０】
一部の実施形態において、ペーストを反応させるステップは、基板の表面上の官能基をペーストの成分と化学的に反応させるステップを含む。任意の特定の理論に束縛されるものではないが、反応性成分を含有するペーストはまた、基板の表面のみと反応し得る（すなわち、基板への浸透および反応は、その表面下で発生しない）。一部の実施形態において、基板の表面のみが変化するパターニング方法は、後続の自己整合堆積反応に対して有用であり得る。
【０１１１】
一部の実施形態において、ペーストを基板と反応させるステップは、基板の平面の内部（すなわち、本体）に伝播する反応、ならびに基板の表面の横方向平面における反応を、含み得る。例えば、エッチング剤と基板との間の反応は、表面特徴の最低点の横方向寸法が、基板の表面における特徴の寸法とほぼ等しくなるように、エッチング剤が基板の表面に浸透するステップ（すなわち、表面に対して直角の浸透）を含み得る。
【０１１２】
一部の実施形態において、エッチング反応はまた、表面特徴の底部の横方向寸法が、表面の平面における特徴の横方向寸法よりも狭くなるように、ペーストと基板との間で横方向に生じる。本明細書で使用するとき、「アンダーカット」とは、表面特徴の横方向寸法が、表面特徴を形成するためにペーストを塗布するために使用されるスタンプの横方向寸法よりも大きい状況を言う。一般的には、アンダーカットは、エッチング剤または反応種と表面との横方向寸法における反応によって引き起こされ、サブトラクティブ特徴にベベルエッジの形成をもたらし得る。
【０１１３】
図５および図８に示される表面特徴は、アンダーカットの証拠を示す。図５を参照すると、線５０１と線５０２との間、および線５０３と線５０４との間の基板の部分は、それぞれ、基板内で横方向に反応するエッチング剤の反応によって除去された。図５および図８の両方における表面特徴は、５０μｍの開口部を有する弾性ステンシルを使用して調製された。図３〜図５に示される表面特徴は、１００μｍ以下の横方向寸法を有する表面特徴の形成に対する、本発明の方法の適用性を実証している。
【０１１４】
図５の特徴のアンダーカットを図８のものと比較すると、図８の表面特徴は、より大きなアンダーカットを有する（約５０μｍ、図５の特徴では約１０μｍ）ことがわかる。しかしながら、図３〜図５に示す表面特徴は、約３０ｎｍの深度を有し、その一方で、図６〜図８の表面特徴は、約６．８μｍ（約６，８００ｎｍ）の深度を有する。したがって、これらの特徴を生成するために使用されたエッチングペースト／表面材料の組み合わせに対する、アンダーカットに関するさらに正確な比較（実施例５および実施例８、それぞれを参照）は、横方向と垂直方向とのエッチング速度を比較することである。図３〜図５の表面特徴は、材料を約３０ｎｍエッチングした後に発生した約１０μｍのアンダーカットを示し、３ｎｍの垂直方向エッチングごとに１μｍのアンダーカットの速度を与える。図６〜図８の表面特徴は、材料を約６．８μｍエッチングした後に発生した約５０μｍのアンダーカットを示し、１３６ｎｍの垂直方向エッチングごとに１μｍのアンダーカットの速度を与える。したがって、図６〜図８に示すアンダーカットの量の方が多いにもかかわらず、垂直方向寸法対横方向寸法におけるエッチングペーストの選択は、図３〜図５に示す表面特徴を生成した選択よりも大幅に優れている。それゆえに、実施例８で使用したエッチングおよび表面材料の組み合わせは、１３６ｎｍの深度を有するサブトラクティブ表面特徴が、１μｍだけのアンダーカットを有するように形成されることを可能にする。かくして、反応時間は、最小のアンダーカットと、表面にペーストを塗布するために使用されるスタンプまたは弾性ステンシルの横方向寸法と同一の横方向寸法とを有する、サブトラクティブ表面特徴の形成を可能にするために選択され得るパラメータである。
【０１１５】
一部の実施形態において、本発明で使用するペーストの組成は、表面の横方向寸法におけるペーストの反応を最小化する（すなわち、アンダーカットを最小化する）ように調合される。任意の特定の理論に束縛されるものではないが、アンダーカットは、光活性ペースト（すなわち、放射への暴露時に表面と反応するペースト）を用いることによって最小化され得る。例えば、エッチングペーストが、ＵＶ光に対して透明なガラス表面に塗布される。ガラス表面の裏面からペーストへの照射が、ペーストと表面との間の反応を開始させる。表面と垂直方向に反応するペーストの表面のみを光が照射するために、サブトラクティブ表面特徴の側壁に沿ったペーストは、紫外線に暴露されず、それゆえに、表面の横方向エッチングを最小化する。本手法は、表面に指向され得る任意の反応発動因子に対して、一般的に適用可能である。一部の実施形態において、反応発動因子は、スタンプまたは弾性ステンシルの裏面を介してペーストを活性化し得る。
【０１１６】
アンダーカットはまた、横方向寸法のエッチングよりも垂直方向のエッチングを優先して選ぶような、異方性組成または構造を有する基板の使用によって最小化され得る。一部の材料は天然異方性を有するが、異方性はまた、化学物質または放射およびそれらの組み合わせで、基板を前処理することによって導入され得る。
【０１１７】
一部の実施形態において、ペーストを反応させるステップは、ペースト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束縛されるものではないが、ペーストからの溶媒の除去は、ペーストを固化し得、または、ペーストの成分間の架橋結合反応に対する触媒として作用し得る。低い沸点（例えば、沸点＜６０℃）の溶媒を含有するペーストでは、溶媒は、表面を加熱せずに除去され得る。溶媒除去はまた、表面、ペースト、またはそれらの組み合わせを加熱することによって達成され得る。
【０１１８】
一部の実施形態において、ペーストを反応させるステップは、ペースト中の成分を架橋結合するステップを含む。架橋結合反応は、分子内または分子間であり得、また、成分と基板との間でも起こり得る。
【０１１９】
一部の実施形態において、ペーストを反応させるステップは、ペースト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束縛されるものではないが、焼結するステップは、金属粒子が溶解することなく結合して、表面特徴内に連続構造を形成するプロセスである。焼結するステップは、均一および非均一の両方の、金属表面特徴を形成するために使用され得る。
【０１２０】
一部の実施形態において、反応させるステップは、ペーストを反応発動因子に暴露するステップを含む。本発明での使用に適した反応発動因子は、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，触媒化学試薬、酸化または還元性の反応ガス、酸または塩基（例えば、ｐＨの低下または上昇）、圧力の上昇または低下、交流電流または直流電流、撹拌、超音波処理、摩擦、およびそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。一部の実施形態において、反応させるステップは、ペーストを複数の反応発動因子に暴露するステップを含む。
【０１２１】
反応発動因子としての使用に適した電磁放射は、マイクロ波光、赤外光、可視光、紫外線、Ｘ線、無線周波数、およびそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。
【０１２２】
一部の実施形態において、スタンプまたは弾性ステンシルは、ペーストの反応前に基板から除去される。一部の実施形態において、スタンプまたは弾性ステンシルは、ペーストの反応後に基板から除去される。
【０１２３】
一部の実施形態において、本発明の方法は、表面特徴に隣接する基板の領域を、その隣接する表面範囲とは反応するが表面特徴に対しては非反応性である、反応性成分に暴露するステップをさらに含む。例えば、マスク成分を含む表面特徴を生成した後に、基板は、気体エッチング剤、液体エッチング剤、およびそれらの組み合わせのような、エッチング剤に暴露され得る。
【０１２４】
一部の実施形態において、ペーストを基板に塗布する前に、基板は、マイクロコンタクト印刷方法を使用してパターニングされる。例えば、パターンを画定する少なくとも１つの凹部を弾性スタンプの表面に有する弾性スタンプに、インクが塗布されて、コーティングされた弾性スタンプを形成し得、コーティングされたスタンプは、基板に接触させられる。インクは、弾性スタンプの表面のパターンによって画定される基板上のパターンで、コーティングされた弾性スタンプの表面から基板に転写される。インクは表面に接着し、薄膜、単分子層、２重層、自己組織化単分子層、およびそれらの組み合わせのうちの、少なくとも１つを形成し得る。一部の実施形態において、インクは基板と反応し得る。次いで、ペーストが基板に塗布され、ここで、ペーストは、基板の暴露された範囲、または、インクパターン、スクリーン印刷、インクジェット印刷、シリンジ堆積法、スプレイ法、スピンコーティング、ブラッシング、およびそれらの組み合わせ、ならびに、表面塗装の当業者にとって公知の他の塗布方法によって被膜された基板の範囲の、いずれかに対して反応性を有する。ペーストの反応後、基板上の任意の残留ペーストおよび／またはインクが、除去され得る。その結果として得られるパターニングされた基板は、インクを基板に塗布するために使用された弾性スタンプの表面のパターン、ならびに、ペースト堆積プロセス中に基板に転写された任意のパターンによって決定される、横方向寸法を有するパターンを備える。
【実施例】
【０１２５】
（実施例１）
増粘剤（カルボキシメチルセルロースナトリウム、１ｇ）を、Ｈ３ＰＯ４の８５％水溶液（１０ｍＬ）に添加し、激しく撹拌する（〜４００ｒｐｍ）ことによって、エッチングペーストを調製し、その結果として得られて混合液を、さらに２０〜３０分間激しく撹拌した。
【０１２６】
弾性スタンプの表面のパターンを画定する凹部を有する弾性スタンプ上に、ペーストを注入した。スタンプの表面をドクターブレードして、凹部をペーストで均一に充填し、かつ弾性スタンプの表面から余分なペーストを除去した。次に、弾性スタンプをアルミニウム表面と接触させ、室温で５分間、ペーストを表面と反応させた。次に、スタンプをアルミニウム表面から除去し、表面を脱イオン水ですすぎ、乾燥させた。サブトラクティブ非浸透特徴が表面上に形成され、横方向寸法は、弾性スタンプの表面のパターンによって画定された。
【０１２７】
（実施例２）
実施例１で調製したエッチングペーストを、スピンコーティング（約１００ｒｐｍから約５，０００ｒｐｍまで）によって、パターンを画定する凹部を有するスタンプに塗布する。次に、コーティングされたスタンプをアルミニウム表面と接触させ、室温で５分間、ペーストを反応させる。次に、スタンプをアルミニウム表面から除去し、表面を脱イオン水ですすぎ、乾燥させる。サブトラクティブ非浸透特徴がアルミニウム表面上に形成され、横方向寸法は、スタンプの表面のパターンによって画定される。
【０１２８】
（実施例３）
パターンを画定する開口部を有する弾性ステンシルを、アルミニウム表面とコンフォーマルに接触させる。実施例１で調製したエッチングペーストを、弾性ステンシルの開口部に塗布し、室温で５分間、アルミニウム表面と反応させる。次に、弾性ステンシルをアルミニウム表面から除去し、表面を脱イオン水ですすぎ、乾燥させる。サブトラクティブ非浸透表面特徴がアルミニウム表面上に形成され、横方向寸法は、弾性ステンシルの開口部の横方向寸法によって画定される。
【０１２９】
（実施例４）
５０μｍの横方向寸法を有する開口部を有する弾性ステンシルを、ガラス上ＩＴＯ表面（ＩＴＯ厚さ＝３０ｎｍ）にコンフォーマルに接触させた。実施例１で調製したエッチングペーストを、弾性ステンシルの開口部に塗布した。ペーストを、室温で５分間、ＩＴＯと反応させた。次に、弾性ステンシルをガラス上ＩＴＯ表面から除去し、表面を脱イオン水ですすぎ、乾燥させた。サブトラクティブ非浸透表面特徴が、ＩＴＯに形成され、図３、図４、および図５に示されている。
【０１３０】
図３を参照すると、ガラス上ＩＴＯ基板３０１の可視顕微鏡画像３００が提供され、ガラス上ＩＴＯ基板は、その上に特徴のパターン３０２を有する。表面特徴３０２は、約８０μｍ×約１．５ｍｍの横方向寸法を有し、かつ約３０ｎｍの深度を有する、長方形のトレンチである。図３の上側半分の暗画像３０２は、プロフィルメータのプローブであり、その反射３０３が図３の下側半分に現れる。
【０１３１】
図４を参照すると、図３に示された、スライドガラス上のサブトラクティブ非浸透特徴の、高度プロファイルのグラフ表示が提供される。高度プロファイルは、プロフィロメトリーを走査することによって測定された。画像は、線４０１と線４０２との間の距離が、約３０ｎｍであることを示す。
【０１３２】
図５を参照すると、図３に示された、ガラス上ＩＴＯ基板の上のサブトラクティブ非浸透特徴の、光学的プロフィロメトリーによって決定された横方向プロファイルのグラフ表示５００が提供される。横方向プロファイルは、表面特徴の横方向寸法（線５０１と線５０４との間の距離によって決定される）が、約８０μｍであることを示す。ペーストを基板に塗布するために使用された弾性スタンプの凹部は、約５０μｍの横方向寸法を有する凹部を含んでいた。基板内の最も深い浸透個所における表面特徴の横方向寸法（線５０２と線５０３との間の距離によって決定される）は、約６０μｍである。線５０１と線５０２との間、および線５０３と線５０４との間の表面特徴の部分は、それぞれ表面特徴のアンダーカットを示し、それは約１０μｍである。
【０１３３】
（実施例５）
脱イオン水（２５ｍＬ）の中に水酸化カリウム（８ｇ）を溶解することによって、エッチングペーストを調製した。増粘剤（カルボキシメチルセルロースナトリウム、２ｇ）を添加し、激しく撹拌して（〜４００ｒｐｍ）、その結果として得られた混合液を、さらに２０〜３０分間撹拌した。
【０１３４】
スタンプの表面のパターンを画定する凹部を有する弾性スタンプの上に、ペーストを注入した。スタンプの表面をドクターブレードして、凹部をペーストで均一に充填し、かつ弾性スタンプの表面から余分なペーストを除去した。次に、弾性スタンプをシリコン表面と接触させ、高温（１００℃）で１５分間、ペーストを表面と反応させた。次に、スタンプをシリコン表面から除去し、表面を脱イオン水ですすぎ、乾燥させた。サブトラクティブ非浸透特徴が表面上に形成され、横方向寸法は、弾性スタンプの表面のパターンによって画定された。
【０１３５】
（実施例６）
実施例５で調製したエッチングペーストを、スピンコーティング（約１００ｒｐｍから約５，０００ｒｐｍまで）によって、パターンを画定する凹部を有するスタンプに塗布する。次に、コーティングされたスタンプをシリコン表面と接触させ、室温で５分間、ペーストを反応させる。次に、スタンプをシリコン表面から除去し、表面を脱イオン水ですすぎ、乾燥させる。サブトラクティブ非浸透特徴が、シリコン表面上に形成され、横方向寸法は、弾性スタンプの表面のパターンによって画定される。
【０１３６】
（実施例７）
パターンを画定する開口部を有する弾性ステンシルを、シリコン表面にコンフォーマルに接触させる。実施例５で調製したエッチングペーストを、弾性ステンシルの開口部に塗布し、室温で５分間、シリコン表面と反応させる。次に、弾性ステンシルをシリコン表面から除去し、表面を脱イオン水ですすぎ、乾燥させる。サブトラクティブ非浸透表面特徴がシリコン表面に形成され、横方向寸法は、弾性ステンシルの開口部の横方向寸法によって画定される。
【０１３７】
（実施例８）
５０μｍの横方向寸法を有する開口部を有する弾性ステンシルを、空気プラズマ（約７８％Ｎ２、２１％Ｏ２、および１％Ａｒ）に３０秒間暴露（ニューヨーク州、イサカのＨａｒｒｉｃｋ  Ｐｌａｓｍａ社のＰＤＣ−３２Ｇテーブルトッププラズマクリーナー）することによって前処理し、これによって、スタンプの表面を親水性にした。前処理された弾性ステンシルを、顕微鏡用スライドガラスの表面とコンフォーマルに接触させた。エッチングペースト（アリゾナ州、ピオリアのＢ＆Ｂ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｉｎｃ．のＥＴＣＨＡＬＬ（登録商標））を脱イオン水で希釈し（体積比１：１）、弾性ステンシルの開口部に塗布した。室温で１分間、ペーストをガラス表面と反応させた。次に、弾性ステンシルをガラス表面から除去し、表面を脱イオン水ですすぎ、乾燥させた。サブトラクティブ非浸透表面特徴が、ガラス表面に形成され、図６、図７、および図８に示されている。
【０１３８】
図６を参照すると、本発明の方法によって生成されたサブトラクティブ非浸透表面特徴６０２をその上に有する、ガラス（ＳｉＯ２）基板６０１の画像６００が提供される。表面特徴は、約１５０μｍ×約０．５ｍｍの横方向寸法を有し、かつ約６．８μｍの深度を有する、長方形のトレンチである。図６の上側部分の暗画像６０３は、プロフィルメータのプローブであり、基板からのその反射６０４が、画像の下側部分に見られる。
【０１３９】
図７を参照すると、図６に示された、ガラス（ＳｉＯ２）基板の上のサブトラクティブ非浸透特徴の、高度プロファイルのグラフ表示７００が提供される。高度プロファイルは、プロフィロメトリーを走査することによって測定された。画像７００は、基板の表面７０１と表面特徴の底部７０２との間の浸透距離が、約６．８μｍであることを示す。
【０１４０】
図８を参照すると、図６に示された、スライドガラスの上のサブトラクティブ非浸透特徴の、光学的プロフィロメトリーによって決定された、横方向プロファイルのグラフ表示８００が提供される。横方向プロファイルは、表面特徴の横方向寸法（線８０１と線８０４との間の距離によって決定される）が、約１５０μｍであることを示す。ペーストを表面に塗布するために使用された弾性スタンプの凹部は、約５０μｍの横方向寸法を有する凹部を有していた。表面特徴の基部の横方向寸法（線８０２と線８０３との間の距離によって決定される）は、約５０μｍである。線８０１と線８０２との間、および線８０３と線８０４との間の表面特徴の部分は、それぞれ、表面特徴のアンダーカットであり、それは約５０μｍである。
【０１４１】
（実施例９）
銀粒子（４０重量％）と増粘剤（ポリエチレンオキシド、５重量％）とを水中で激しく混合して、導電性ペーストを調製する。
【０１４２】
パターンを画定する開口部を有する弾性ステンシルを、ガラス（ＳｉＯ２）表面にコンフォーマルに接触させる。導電性ペーストを、弾性ステンシルの開口部に塗布し、高温（３００℃）で２分間、ガラス表面と反応させる。次に、弾性ステンシルをガラス表面から除去し、表面を脱イオン水ですすぎ、乾燥させる。銀を含むアディティブ非浸透導電性表面特徴がガラス表面上に形成され、横方向寸法は、弾性ステンシルの開口部の横方向寸法によって画定される。
【０１４３】
（実施例１０）
シリカガラス粒子（ＳｉＯ２、１５重量％）、リン酸（１０重量％）、増粘剤（ポリビニルピロリドン、５重量％）、および水を含む反応性ペーストを、成分を激しく混合することによって調製する。
【０１４４】
反応性ペーストをシリコン表面（シリコンウエハ）にスピンコーティングする。スタンプの表面にパターンを画定する凹部を有する弾性スタンプを、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラハイドロオクチルトリクロロシランに暴露することによって前処理し、スタンプの表面をフッ素化炭素基で官能化する。弾性スタンプのこの表面を、シリコン表面と接触させ、十分な圧力または真空を表面とスタンプとの裏面に印加して、相互に接触しているスタンプ表面とシリコン表面との間からペーストを除去する。ペーストは、スタンプの凹部に存在する。次に、基板を１０分間加熱（１００℃）することによってペーストを乾燥させる。次に、弾性スタンプをシリコン表面から除去し、シリコン表面を２０分間加熱（９５０℃）することによって、ペーストを反応させる。表面を冷却し、水および超音波処理でペーストを表面から洗い流す。コンフォーマル浸透半導性特徴（リンでｎドープ化されたシリコン）がシリコン表面上に形成され、横方向寸法は、弾性スタンプのパターンによって画定される。
【０１４５】
（実施例１１）
ＰＤＭＳ弾性スタンプを、空気プラズマ（約７８％Ｎ２、２１％Ｏ２、および１％Ａｒ）に暴露し、スタンプの表面を親水性にする。硝酸銀（１．７ｇ）、カルボキシルメチルセルロースナトリウム（８ｇ）、および脱イオン水（１００ｍＬ）を含む反応性ペーストを弾性スタンプ上に注入し、次に、ドクターブレードして、スタンプの表面のパターンを画定する凹部を均一に充填し、かつ、弾性スタンプの表面から余分なペーストを除去する。次に、弾性スタンプの表面を、室温で１０分間、銅でコーティングされた表面と接触させる。次に、スタンプを除去し、基板を脱イオン水で洗い、乾燥させる。コンフォーマル浸透銀特徴が、弾性スタンプの凹部のパターンと同じパターンで、銅表面上に形成される。
【０１４６】
（実施例１２）
その表面のパターンを画定する凹部を有する、ＰＤＭＳ弾性スタンプを、空気プラズマ（約７８％Ｎ２、２１％Ｏ２、および１％Ａｒ）に暴露し、弾性スタンプの表面を親水性にする。二酸化ケイ素粒子（１０重量％）および増粘剤（ポリ乳酸、５重量％）を水中に含むペーストを、弾性スタンプの表面上に注入し、次に、ドクターブレードして、凹部を均一に充填し、かつ、弾性スタンプの表面から任意の余分なペーストを除去する。次に、弾性スタンプの表面を、金属表面と接触させる。金属表面を５分間加熱（〜１００℃）し、次に、スタンプを金属表面から除去する。金属表面上に生成されたＳｉＯ２特徴は、弾性スタンプの表面の凹部の寸法と同等の横方向寸法を有する。表面特徴は、金属表面をエッチングするためのマスクとして、および／または金属表面上の絶縁パターンとして、機能し得る。
【０１４７】
（実施例１３）
金の表面にサブトラクティブ特徴を生成するのに適した第１のエッチングペーストを、４ｇのＫＩ、１ｇのＩ２、および４０ｍＬのＨ２Ｏを、１ｇの増粘剤と混合し、２０〜３０分間激しく混合することによって調製する。金の表面にサブトラクティブ特徴を生成するのに適した第２のエッチングペーストを、Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６、（４Ｍ）、ＫＣＮ（０．２Ｍ）、およびＫＯＨ（０．１Ｍ）を含有する１００ｍＬの水溶液を、増粘剤（１ｇ）と混合することによって調製する。溶液を、２０〜３０分間激しく混合する。
【０１４８】
インク（ヘキサデカンチオール）を、その表面のパターンを画定する凹部を有する弾性スタンプの表面にコーティングする。インクを乾燥させ、コーティングされたスタンプを、金の表面にコンフォーマルに接触させる。スタンプを金の表面から除去し、弾性スタンプとコンフォーマルに接触する表面の範囲に、ヘキサデカンチオールの自己組織化単分子層を生成する。上で調製した第１または第２のエッチングペーストのいずれかを、金の表面に塗布し、室温で１０分間反応させる。次に、表面をすすぎ、表面からペーストを除去する。サブトラクティブ非浸透特徴が、自己組織化単分子層によって被覆されない表面の範囲に生成される。
【０１４９】
（結論）
これらの実施例は、本発明の可能な実施形態を示す。本発明の種々の実施形態が、上記で説明されてきたが、それらは単なる例示として提示されており、制限として提示されていないことが、理解されるべきである。本発明の精神および範囲を逸脱することなく、形式および詳細の種々の変更が加えられ得ることが、当業者には明らかである。したがって、本発明の範囲は、上述の例示的な実施形態のいずれかによって限定されるべきではなく、以下の請求項およびその均等物に従ってのみ定義されるべきである。
【０１５０】
発明を実施するための形態の節は、請求項を解釈するために使用されることを意図しているが、発明を解決するための手段の節、および要約書は、そのように意図されていないことが理解されるべきである。発明を解決するための手段の節、および要約書は、本発明者（単数または複数）によって想定される本発明の例示的実施形態のうちの、１つ以上を記載することは可能であるが、全てを記載することは不可能であり、それゆえに、本発明および添付の請求項を限定することを決して意図しない。
【０１５１】
論文または抄録、公開されたまたは対応する米国または外国の特許出願、発行された特許または外国特許、あるいは任意の他の文献を含む、本明細書において引用された全ての文献は、それぞれが、引用された文献に存在する全てのデータ、表、図面、およびテキストを含む全体として、本明細書において参考として援用される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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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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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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