(57)【要約】【課題】  容易に微細な金属配線をポリマー基板上に作製可能な方法を提供すること。【解決手段】  例えば、（１）．シリコン基材上において前記所望パターン以外の部分に第二高分子層（フッ化アルキルシラン）をフォトリソグラフィ法により形成し、次いで所望のパターン部分には第一高分子層（オクタデシルトリメトキシシラン）を選択的に形成する。（２）．さらに、金属（ニッケル）メッキ処理を行うことにより、前記第一高分子層上に選択的に前記金属から成るメッキ層を形成し、転写用モールドを得る。（３）．該転写用モールドをポリマー基板（ポリメチルメタクリレート、分子量約２５０００、ガラス転移点１０５℃）に１８０℃、１０ＭＰａにて圧接し、該ポリマー基板に前記金属メッキ層から成る配線を転写する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属が付着可能な基板表面に所望のパターンの金属配線を作製する方法であって：
金属配線転写用モールド本体を構成する基材上に前記パターンの第一高分子層を形成し、前記基材上の該パターン以外の部分には第二高分子層を形成する工程、ここで第一高分子層は所定のメッキ処理条件下において前記金属から成るメッキ層が析出し得る第一の高分子物質から形成する一方、第二高分子層は該条件下において前記金属から成るメッキ層が実質的に析出しない第二の高分子物質から形成する；
前記所定条件下でメッキ処理を行うことにより、前記第一高分子層上に選択的に前記金属から成るメッキ層を形成し、前記転写用モールドを得る工程；及び
該転写用モールドを金属が付着可能な基板に圧接し、該基板に前記金属メッキ層から成る配線を転写する工程；
を含む、金属配線作製方法。
【請求項２】
前記第一高分子層及び前記第二高分子層を形成する工程は、
前記基材上に前記第二高分子層を形成すること、
その第二高分子層のうちの前記パターンに対応する部分を除去すること、及び
その第二高分子層が除去された前記パターンに対応する部分に選択的に前記第一高分子層を形成すること、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第二高分子層からの前記パターンに対応する部分の除去は、該部分への光又は電磁波照射によって行われる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第二高分子層は、一部又は全部がフッ素置換されたアルキル基、アルケニル基又はアルキニル基を備えた有機化合物から形成される、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記第一高分子層は、前記フッ素含有有機化合物よりも長い炭素鎖であり一部が置換された又は置換されていないアルキル基、アルケニル基又はアルキニル基を備えた有機化合物から形成される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記基材は表面に反応性基を有するシリコンで実質的に構成されており、
前記第二高分子層は、該反応性基と反応し得る官能基と、一部又は全部がフッ素置換されたアルキル基、アルケニル基又はアルキニル基とを備えた有機ケイ素化合物から形成され、
前記第一高分子層は、該反応性基と反応し得る官能基と、前記フッ素含有有機ケイ素化合物よりも長い炭素鎖であり一部が置換された又は置換されていないアルキル基、アルケニル基又はアルキニル基とを備えた有機ケイ素化合物から形成される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第一高分子層及び／又は第二高分子層は単分子層によって構成されている、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記基板としてガラス転移を示すポリマーから成る基板又は金属配線を形成する表面部分が該ポリマーによって形成されている基板を使用し、前記転写工程は、該ポリマーのガラス転移点以上の温度であって該基板のポリマー形成部分の形態が保ち得る温度範囲内で行われる、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の方法によって作製された金属配線を有する構造物。
【請求項１０】
金属が付着可能な基板表面に対して所望のパターンの金属配線を転写するためのモールドを製造する方法であって：
金属配線転写用モールド本体を構成する基材上に前記パターンの第一高分子層を形成し、前記基材上の該パターン以外の部分には第二高分子層を形成する工程、ここで第一高分子層は所定のメッキ処理条件下において前記金属から成るメッキ層が析出し得る第一の高分子物質から形成する一方、第二高分子層は該条件下において前記金属から成るメッキ層が実質的に析出しない第二の高分子物質から形成する；及び
前記所定条件下でメッキ処理を行うことにより、前記第一高分子層上に選択的に前記金属から成るメッキ層を形成する工程；
を含む、金属配線転写用モールド製造方法。
【請求項１１】
金属が付着可能な基板表面に対して所望のパターンの金属配線を転写するためのモールドであって、
モールド本体を構成する基材と、
該基材上に形成された前記パターンの第一高分子層であって、所定のメッキ処理条件下において前記金属から成るメッキ層が析出し得る高分子物質により形成された第一高分子層と、
前記基材上の前記パターン以外の部分に形成された第二高分子層であって、前記メッキ処理条件下において前記金属から成るメッキ層が実質的に析出しない高分子物質により形成された第二高分子層と、
前記第一高分子層上に選択的に形成された前記金属から成るメッキ層と、
を有する金属配線転写用モールド。
【請求項１２】
金属が付着可能な基板表面に対して所望のパターンの金属配線を転写するモールドを製造するためのテンプレートであって、
モールド本体を構成する基材と、
該基材上に形成された前記パターンの第一高分子層であって、所定のメッキ処理条件下において前記金属から成るメッキ層が析出し得る高分子物質により形成された第一高分子層と、
前記基材上の前記パターン以外の部分に形成された第二高分子層であって、前記メッキ処理条件下において前記金属から成るメッキ層が実質的に析出しない高分子物質により形成された第二高分子層と、
を有するテンプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板表面に微細な金属配線を作製する技術に関する。詳しくは、金属が付着可能な基板上に金属を転写して金属配線を作製する方法、並びにその作製に用いられる金属転写用モールド等の器具及びそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂等のポリマーで作製された基板（以下「ポリマー基板」という。）は、ポリマーの有する高熱膨張係数等の性質により、一般的な無機材質の基板と同様の方法によって金属配線を形成（パターニング）することが困難である。このため、ポリマー基板に微細な金属配線を効率よく形成し得る方法の開発が従来よりなされている。
例えば、特許文献１には、予め無機基板上に金属膜を蒸着し、それをフォトリソグラフィ法によってパターニングして所望の金属パターン（配線）を形成しておき、その金属パターンが形成された無機基板を転写用モールドとして使用し、プラスティック基板上に当該金属パターンを転写することによって、目的のプラスチック基板の表面に金属パターンを形成する方法が開示されている。
しかしながら、かかる特許文献１に開示の方法では、転写用モールドを形成するため、煩雑な二つの工程即ち金属蒸着工程及びその後のフォトリソグラフィ工程（レジスト塗布、フォトマスク露光、現像、エッチング、レジスト除去等の複数の処理を包含する。）を経ねばならず、製造効率がよいとはいえない。また、蒸着された金属材料の大部分がフォトリソグラフィ工程におけるエッチング処理により除去（廃棄）されるため、製造コストの観点からも好ましくない。また、１０μｍライン及びスペース又はそれよりも微細な間隔の高密度パターンを形成することが困難であった。
【０００３】
一方、非特許文献１に示されるナノインプリント法は、次世代の微細なナノレベルのリソグラフィ技術として、現在世界的に実用化研究が進められている。かかるナノインプリント法を直接的に適用して、基板上に塗布されたポリマー薄膜或いはポリマー基板上に、微細な凹凸構造を形成したモールドを押し付け、圧縮成形することで、ポリマー上にパターンを転写することができる。しかしながら、ナノインプリント法では、ポリマー上への形状の転写のみを考えており、金属から成るパターンを形成する場合には、パターン形成したポリマー膜又はポリマー基板をレジストとしてエッチングやリフトオフによって金属を微細加工する必要がある。即ち、インプリント法で直接金属パターンを形成することはできない。
従って、従来技術とは異なる、容易に微細な金属配線（パターン）をポリマー基板上に作製可能な新たな方法が求められている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−７８２３５号公報
【非特許文献１】「アプライド．フィジックス．レターズ（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．）」、第７１巻、第１３号、ｐ．１８８１〜１８８３、１９９７年９月２９日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、かかる従来の課題を解決すべく開発されたものであり、容易に微細な金属配線をポリマー基板上に作製可能な方法を提供することを目的とする。また、その作製に好適に用いられる金属転写用モールド等の器具及びその製造方法を提供することを目的とする。また、ここで開示された方法によって金属配線が形成された基板その他の構造物を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明により提供される方法の一つは、金属が付着可能な基板表面に所望のパターンの金属配線を作製する方法である。この方法は、金属配線転写用モールド本体を構成する基材上に前記パターンの第一高分子層を形成し、前記基材上の該パターン以外の部分には第二高分子層を形成する工程と、前記所定条件下でメッキ処理を行うことにより、前記第一高分子層上に選択的に前記金属から成るメッキ層を形成し、前記転写用モールドを得る工程と、該転写用モールドを金属が付着可能な基板に圧接し、該基板に前記金属メッキ層から成る配線を転写する工程とを含む。そして、第一高分子層は所定のメッキ処理条件下において前記金属から成るメッキ層が析出し得る第一の高分子物質から形成する一方、第二高分子層は該条件下において前記金属から成るメッキ層が実質的に析出しない第二の高分子物質から形成することを特徴とする。
本明細書において「金属配線」とは、所定の形態（パターン）で種々の基板上に形成された金属線をいう。例えば回路基板に形成された電子回路を構成する特定パターンの導線（導体）はここでいう金属配線の典型例であるがこれに限定されない。
また、本明細書において「基板」とは、かかる金属配線を形成する基材（支持材料）をいい、所定の材質や形状に限定されない。電子回路が形成され得る薄板状或いはチップ状の基材は、ここでいう基板に包含される典型例である。
【０００７】
かかる構成の方法では、実質的に、使用する転写用モールド（基材）の第一高分子層上にのみ選択的に金属パターン（金属層）を形成することができる。従って、精度の高い金属パターンを有する転写用モールドを製造し、それを用いて金属パターンを転写することによって、微細な金属配線を容易に基板上に作製することができる。かかる転写は、該モールドと基板とを圧接することによって容易に実現される。
また、本方法では、メッキ処理（典型的には無電解メッキ処理）によって第一高分子層上に金属配線パターン（金属メッキ層）を形成するため、効率的に金属配線パターンを形成することができる。このため、本発明によって提供されるモールドの使用により、高い製造効率で金属配線を基板上に作製することができる。
【０００８】
好ましくは、前記第一高分子層及び前記第二高分子層を形成する工程は、前記基材上に前記第二高分子層を形成すること、その第二高分子層のうちの前記パターンに対応する部分を除去すること、及び、その第二高分子層が除去された前記パターンに対応する部分に選択的に前記第一高分子層を形成することを含む。
この態様によると、基材上における所望パターンに対応する部分のみ精度よく第一高分子層を形成することができる。従って、後のメッキ処理によって、より高精度の金属配線パターン（メッキ層）を形成することができる。延いては、この態様で製造したモールドを使用することによって、より高精度の金属配線を基板上に形成することができる。
【０００９】
前記態様において、特に好ましくは、前記第二高分子層からの前記パターンに対応する部分の除去は、該部分への光又は電磁波照射によって行われることを特徴とする。かかる光又は電磁波（好ましくは真空紫外光）の照射は、好ましくは、所望するパターンに対応する透過部（開口部）を有するフォトマスクを介して行われる（即ちフォトパターニング技法の採用）。或いは、高エネルギー波である光又は電磁波のビームを用いて所定のパターン形成し得るように走査（即ち、ビーム自体を走査するビームスキャン及び／又は照射対象物をビームに対して走査するメカニカルスキャン）してもよい。
この態様によると、光又は電磁波（好ましくは真空紫外光）の照射部分のみについて第二高分子層を除去することができる。従って、周囲にある第二高分子層との境界が明瞭な第一高分子層からなるパターニング（即ちメッキ層形成部位）を形成することができる。
【００１０】
また、好ましくは、転写用モールド製造において、前記第二高分子層は、一部又は全部がフッ素置換されたアルキル基、アルケニル基又はアルキニル基を備えた有機化合物から形成されることを特徴とする。
かかるフッ素置換した炭素鎖を有する化合物から第二高分子層を形成することにより、当該第二高分子層表面の反応性を低下させ（換言すれば安定性を高め）、当該部分への金属メッキ層の形成を阻止することができる。また、当該化合物の使用によって、第二高分子層の粘着性、摩擦抵抗性等を低く抑えることができる。これにより、転写（圧接）工程時における転写用モールドと対象基板との好ましくない接着を抑止し得、金属パターン転写後の剥離が容易となる。
【００１１】
さらに好ましくは、転写用モールド製造において、前記第一高分子層は、前記フッ素含有有機化合物よりも長い炭素鎖であり一部が置換された又は置換されていないアルキル基、アルケニル基又はアルキニル基とを備えた有機化合物から形成されることを特徴とする。
かかる長鎖を有する化合物から第一高分子層を形成することにより、所望するパターンに対応するメッキ層の形成とその転写を行うことができる。
特に好ましい一態様は、転写用モールド製造において、前記基材は表面に反応性基（例えばシラノール基その他の親水基）を有するシリコンで実質的に構成されており、前記第二高分子層は該反応性基と反応し得る官能基（例えばアルコキシ基）と一部又は全部がフッ素置換されたアルキル基、アルケニル基又はアルキニル基とを備えた有機ケイ素化合物から形成され、他方、前記第一高分子層は該反応性基と反応し得る官能基と前記フッ素含有有機ケイ素化合物よりも長い炭素鎖であり一部が置換された又は置換されていないアルキル基、アルケニル基又はアルキニル基とを備えた有機ケイ素化合物から形成される。
かかるシリコン基板と有機ケイ素化合物（例えば、シラノール基と反応し得る官能基としてメトキシ基等のアルコキシ基を１つ、２つ又は３つ有するモノ、ジ又はトリアルコキシシラン）とを使用することによって、高精度の金属配線パターンを形成するモールドを製造し、それを使用して高精度の金属配線パターンを転写により基板上に作製することができる。
【００１２】
また、好ましくは、前記第一高分子層及び／又は第二高分子層は単分子層によって構成されていることを特徴とする。かかる高分子層が単分子層であることにより、当該高分子層の厚さをほぼ一定とすることができる。このため、より精度の高い微細な金属パターンの転写を実現することができる。
【００１３】
ここで開示される方法は、ポリマー基板表面に金属配線を作製するのに好適な方法である。好ましくは、前記基板としてガラス転移を示すポリマーから成る基板又は金属配線を形成する表面部分が該ポリマーによって形成されている基板（以下「ポリマー被覆基板」という。）を使用し、前記転写工程は、該ポリマーのガラス転移点以上の温度であって該基板のポリマー形成部分の形態が保ち得る温度範囲内で行われることを特徴とする。
この温度範囲で転写することによって、ポリマー基板（又はポリマー被覆基板）と金属メッキ層の密着性を向上させることができる。
【００１４】
本発明は他の側面として、ここで開示したいずれかの方法によって作製された金属配線を有する基板その他の構造物を提供する。本発明の方法によれば、金属パターンを精度よく形成可能であるため、特に微細な金属配線を有する電子材料、生化学材料等の構造物を得ることができる。
【００１５】
また、本発明は他の側面として、ここで開示した金属配線作製方法に使用されるモールド及びその製造方法を提供する。即ち、ここで開示されるモールド製造方法の一つは、金属が付着可能な基板表面に対して所望のパターンの金属配線を転写するためのモールドを製造する方法であって、金属配線転写用モールド本体を構成する基材上に前記パターンの第一高分子層を形成し、前記基材上の該パターン以外の部分には第二高分子層を形成する工程と、前記所定条件下でメッキ処理を行うことにより、前記第一高分子層上に選択的に前記金属から成るメッキ層を形成する工程とを含む。そして、第一高分子層は所定のメッキ処理条件下において前記金属から成るメッキ層が析出し得る第一の高分子物質から形成する一方、第二高分子層は該条件下において前記金属から成るメッキ層が実質的に析出しない第二の高分子物質から形成することを特徴とする。
そして、典型的には、かかる方法によって、モールド本体を構成する基材と、該基材上に形成された前記パターンの第一高分子層であって、所定のメッキ処理条件下において前記金属から成るメッキ層が析出し得る高分子物質により形成された第一高分子層と、前記基材上の前記パターン以外の部分に形成された第二高分子層であって前記メッキ処理条件下において前記金属から成るメッキ層が実質的に析出しない高分子物質により形成された第二高分子層と、前記第一高分子層上に選択的に形成された前記金属から成るメッキ層とを有する金属配線転写用モールドが提供される。好ましくは、上述したいずれかの態様の金属配線作製方法に記載される特徴を有するモールド及びその製造方法が提供される。
【００１６】
また、本発明は他の側面として、金属が付着可能な基板表面に対して所望のパターンの金属配線を転写するモールドを製造するためのテンプレート（即ち金属メッキ層が形成される前のモールド）を提供する。典型的には、モールド本体を構成する基材と、該基材上に形成された前記パターンの第一高分子層であって所定のメッキ処理条件下において前記金属から成るメッキ層が析出し得る高分子物質により形成された第一高分子層と、前記基材上の前記パターン以外の部分に形成された第二高分子層であって、前記メッキ処理条件下において前記金属から成るメッキ層が実質的に析出しない高分子物質により形成された第二高分子層とを有するテンプレートが提供される。好ましくは、上述したいずれかの態様の金属配線作製方法に記載される特徴を有するモールドのテンプレートが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項（例えば、所定の基材上に第一高分子層、第二高分子層及び金属メッキ層を形成する手段）以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
【００１８】
先ず、ここで開示される技術内容の理解に資するべく、金属転写用モールド及びその製造方法の具体例を図面を参照しつつ模式的に説明する。図１に金属転写用モールドの製造に用いられる金属配線作製用テンプレート１を模式的に示す。この金属配線作製用テンプレート１は、基材３と、上記のように定義づけられた第一高分子層５と、第二高分子層７とから構成される。
【００１９】
基材３は、高分子層を形成可能な表面を有するものであればいずれの基材でも特に制限なく用いることができる。特に機械的強度、熱安定性等が高い無機質、例えばシリコン、ガラス、セラミック（シリカ、アルミナ、ジルコニア等の酸化物、窒化ケイ素、炭化ケイ素等の非酸化物）等から成る基材が好ましい。特にシリコンやシリカは表面に高分子を結合させ得る反応性基（典型的にはシラノール基のような親水基）を容易に導入し得、高分子層の形成が容易であるために好適である。例えば、表面酸化層（シリカ層）を備えたシリコン基材に種々の親水化処理を施すことによって、その表面にシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）を導入することができる。
なお、本発明の目的を達成し得る限りにおいてポリマー（例えば熱硬化性樹脂）から成る基材であってもよい。
【００２０】
第一高分子層５は、目的とする金属配線パターンと同じパターンに形成される。第一高分子層５は、所定のメッキ処理条件下において所定の金属からなるメッキ層が析出し得る第一の高分子物質から形成される。例えば、基材に結合可能な官能基と、金属との反応性を増大させ得るべく一部が置換された（例えば末端官能基としてアミノ基等の親水性基の導入）又は置換されていない比較的長い炭素鎖（好ましくは炭素鎖を構成するＣの数が１０以上、例えば１０〜３０）のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基等とを有する高分子物質が好適に用いられる。
このような比較的長いアルキル（或いはアルケニル又はアルキニル）鎖を有する化合物は、基材表面に結合させた際に、それら鎖間のファンデルワールス力により、容易に高密度及び高配向の単分子層（即ち自己組織化単分子層；self-assembled monolayer)を形成し得るため好ましい。また、長鎖アルキル基のように比較的疎水性の高い基（鎖）に形成された金属メッキ層は剥離しやすく、基板への金属配線パターン転写に好ましい。
例えば、モールド本体を構成する基材がシラノール基を表面に備えたシリコンである場合、第一の高分子物質としては、比較的鎖長の長い主鎖又は側鎖を有し、メトキシ基のような基材に結合可能な官能基（好ましくは基材表面に存在する反応性基と結合する）を有する有機ケイ素化合物が好適である。例えば一般式：ＣｎＨ２ｎ＋１Ｓｉ（ＯＣｍＨ２ｍ＋１）3で示されるアルキルトリアルコキシシラン（好ましくはｎが１０〜３０から選択される何れかの自然数であり、ｍが１又は２である。）が第一の高分子物質の好適例として挙げられる。
【００２１】
他方、第二高分子層７は、所望の金属配線パターンに対応する部分以外の部分、即ち、図１に示すように、基材３上の第一高分子層５が形成されていない部分に形成されている。そして、かかる第二高分子層７は、所定のメッキ処理条件下において実質的に金属からなるメッキ層が析出しない第二の高分子物質から形成される。例えば、第二の高分子物質としては、金属との反応性が著しく低い高分子物質が好ましい。好ましい例として、基材に結合可能な官能基と、一部又は全部がフッ素置換されたアルキル基、アルケニル基又はアルキニル基等を備えた有機化合物が挙げられる。比較的長いアルキル（或いはアルケニル又はアルキニル）鎖を有する化合物は、単分子層を容易に形成し得るため好ましい。
フッ素の置換率は特に限定されないが、アルキル鎖を構成する水素原子の過半数（例えば７０個数％以上の水素原子）又は実質的にほぼ全ての水素原子がフッ素原子で置換されているものが好ましい。例えば、前記一般式で示されるアルキルトリアルコキシシランにおいて、アルキル鎖を構成する水素原子の７０個数％以上の水素原子がフッ素に置換されたもの（後述の実施例参照）が好適である。
【００２２】
図示されるように、第一高分子層と第二高分子層の厚み（膜厚）については、第一高分子層のほうが第二高分子層よりも厚いことが好ましい。例えば、特に限定しないが、第一高分子層及び第二高分子層をそれぞれ前記のような炭素鎖（主鎖又は側鎖）を有する化合物から成る単分子層で構成する場合には、第二高分子層を形成するのに使用する化合物よりも長い炭素鎖を有する化合物を使用して第一高分子層を形成することが好ましい。このことにより、ポリマー基板との圧接時に第一高分子層上に形成された金属メッキ層がポリマー基板と接触し易く、金属メッキ層の正確な転写に寄与し得る。
【００２３】
図２に金属転写用モールド１１を模式的に示す。この金属転写用モールド１１は、基材３と、第一高分子層５と、第二高分子層７と、金属メッキ層１３とから構成される。即ち、金属配線作製用テンプレート１における第一高分子層５上に金属メッキ層１３が形成された構成である。
金属メッキ層１３を構成する金属には特に制限がなく、種々のメッキ処理により析出可能ないずれの金属種であってもよい。好適な金属種として無電解メッキ処理で容易にメッキ層を形成可能なニッケル及び金が挙げられるが、これらに限られず、銀、銅、錫、亜鉛、鉄、コバルト、クロム、白金、パラジウムその他の白金族元素等が挙げられる。
なお、金属メッキ層は一層に限られず二層以上形成してもよい。例えば、第一高分子層上に先ず無電解メッキ処理によりニッケル層（下地メッキ層）を形成し、その後、無電解メッキ処理或いは電気メッキ処理により別のメッキ層（例えば金メッキ層）を積層してもよい。
【００２４】
次に、金属配線作製用テンプレート１及び金属転写用モールド１１の製造プロセスを含む金属配線作製方法の好適な一例について図面を参照しつつ説明する。
図３に示すように、適当な基材３（ここではシリコン基材）を用意して、第二の高分子物質により第二高分子層７を形成する（図３の（１））。第二高分子層７の形成手段としては、従来公知の方法を特に制限なく適用することができる。
典型的には、先ず、基材３の表面に対して、化学処理、プラズマ処理、紫外光照射処理等の活性化処理を施し、第一の高分子物質および第二の高分子物質を基材表面に化学的に結合させるための種々の反応性基（表面官能基）を基材表面に導入する。例えば、シリコン基材３の場合では、好ましくは真空紫外光を照射して基材３表面を親水化（具体的にはシラノール基即ち水酸基を導入）し得る。同時に、当該紫外光照射により雰囲気酸素から発生したオゾンによって基材表面に残存する有機含有物を除去することができる。
【００２５】
次いで、活性化された基材を第二の高分子物質の気相中において処理し、第二高分子層を成長させることができる（後述の実施例参照）。
好適には第二高分子層として、第二の高分子物質が所定方向に配向する単分子層に形成する。単分子層とすることにより、層の厚さを一定とし、より微細なパターンが形成可能である。第二高分子層７が単分子層よりも成長した場合には、所望により、過剰に吸着した分子を除去して単分子層に形成することができる。この単分子層形成手段としては、特に限定されず、使用した物質に応じて酸処理、アルカリ処理、水洗処理等を適宜組み合わせて行うことができる。
【００２６】
次に、所望の金属配線パターンと同じパターンが形成されるように、第二高分子層７の当該パターンに対応する部分を除去する（図３の（２））。これには、フォトリソグラフィ法の適用が好ましい。例えば、所望のパターンと同じ透過部（光透過可能な開口部）が形成されたフォトマスク８を用意し、フォトマスク８越しに所定の光源１０（例えばエキシマランプ）から高エネルギー光（例えば真空紫外光）を照射する。このことによって、後述する実施例に記載のように、光照射部分即ち前記パターン部分の第二高分子層７のみを選択的に分解・除去することができる（図３の（３））。
【００２７】
次いで、基板３に対して第一の高分子物質を付与し、第二高分子層７が除去された部分即ち所望のパターン部分に第一高分子層５を形成する。ここで第一の高分子物質として、第二の高分子物質と反応性が低いものを選択することにより、第二高分子層７が形成された部分には第一の高分子物質が反応せず、第二高分子層７が形成されていない（除去された）部分にのみ第一の高分子物質を選択的に結合させることができる（図３の（４））。第一高分子層形成手段は、前記第二高分子層の形成と同様、第一の高分子物質の気相反応によって行うことができる。これによって、金属配線作製用テンプレート１が完成する。
【００２８】
次に、この金属配線作製用テンプレート１を用いて、金属転写用モールド１１を製造する。即ち、金属配線作製用テンプレート１に種々の金属メッキ処理を施すことによって、第一高分子層５上に選択的に金属メッキ層１３を形成する（図３の（５））。
金属メッキ処理としては、従来公知のメッキ処理方法、例えば、無電解メッキ、真空メッキ（ＰＶＤ、ＣＶＤ）、電気メッキが挙げられる。好適には、所定の金属メッキ液中に浸漬し、還元反応を利用して対象物の表面にメッキ金属を析出させる無電解メッキが好ましい。無電解メッキは膜厚精度がきわめて高く、第一高分子層５の全体に亘ってほぼ均一な膜厚のメッキ層１３が得られ得る。
【００２９】
メッキ処理条件としては、第一高分子層上にメッキ層が形成されるとともに、第二高分子層上にメッキ層が実質的に形成されない条件を適宜選択することができる。例えば、第一高分子層及び／又は第二高分子層表面の処理、メッキ液の種類や濃度、メッキ温度或いは処理時間等を適宜決定すればよい。
必要に応じて或いは所望により、好適なメッキ処理を行うために、第一高分子層５に予め表面処理を行ってもよい。この前処理には、例えば無電解メッキ処理の場合、種々の活性化処理、反応促進処理及び表面洗浄処理等が包含される。これらメッキ処理に伴う前処理は、従来公知の処理であればよく、本発明を特徴付けるものではないため、詳細な説明は省略する。
【００３０】
このようにして製造した金属転写用モールド１１を用いて種々の基板の表面に金属配線を作製する。具体的には、図４（１）に示すように、好ましくは加熱条件下、金属転写用モールド１１を基板２１（ここでは所定のガラス転移点を有する熱可塑性樹脂から成るポリマー基板２１）に圧接する。これにより、基板２１表面上に金属メッキ層１３を所定のパターンで転写・形成することができる。そして、金属メッキ層１３が基板２１に転写された後、モールド１１を基板２１から離す。これにより、図５に示すように、基板２１の表面に所望のパターンの金属配線２３が形成された構造物３１（例えば回路基板）が得られ得る。
【００３１】
本発明の方法は、種々の材質及び形状の基板（基材）に対して適用可能であるが、ポリマー基板に対して好適に実施することができる。
ポリマー基板２１としては、金属配線が形成され得る基板である限り、特に制限なく適用することができる。特に金属メッキ層１３が転写され易く、熱可塑性で成形性の高いもの或いは粘着性を有するポリマーから成るポリマー基板或いはそのようなポリマーで構成された表面部分を有するポリマー被覆基板が好ましい。１００℃前後（例えば７０〜１５０℃程度）にガラス転移温度を有する熱可塑性樹脂が好適である。具体的には、ポリメチルアクリレート等のアクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート等のメタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレンが挙げられる。
ガラス転移点（温度）を有するポリマー基板又はポリマー被覆基板を使用する場合、ポリマー基板２１のガラス転移点温度以上であって該ポリマー基板２１の形態（即ちポリマー形成部分の形態）が保ち得る温度範囲に基板２１及びモールド１１を加熱しつつ適当な圧力で圧接を行うことが好適である。これにより、図４（２）に示すように、金属メッキ層１３（金属配線）は圧接時の圧力に応じてポリマー基板２１中に埋め込まれた状態で当該基板に転写される。これにより、密着性に優れた金属配線２３をポリマー基板２１に作製することができる（図５）。
なお、かかる温度範囲は用いるポリマー基板２１の材質に応じて適宜異なり得る。例えば、ポリメチルメタクリレート製基板の場合、１０５〜２５０℃、特に１５０〜２００℃である。また、圧接の際の圧力も用いるポリマー基板２１の材質及び処理温度に応じて適宜異なり得るが、３〜３０ＭＰａ、特に５〜１５ＭＰａ程度が好適である。
【００３２】
上述のようにして、所望するパターンの金属配線２３が形成された構造物３１を製造することができる。ここで開示された方法によると、種々の形状の基板（基材）上に所望するパターンの金属配線を作製し得る。従って、本発明によって提供される構造物は、特定の産業分野の特定の形状・用途に限定されないことが当業者には理解される。
例えば、本発明によって提供される構造物には、高密度実装用プリント配線基板その他の電子機器、電子部品、生化学分野で使用され得る種々の分析チップ（ＤＮＡチップ等）、分析装置や医療用診断装置その他の計測装置に適用され得るセンサー類、種々の目的のマイクロマシンに装備される微小部品が包含される。
【００３３】
以下に説明する実施例によって、本発明を更に詳細に説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。
【００３４】
＜実施例１＞
（１）基板の処理：
下記文献に記載の方法に従い、基板表面を洗浄及び親水化処理するとともに、表面に第二高分子層を形成した。
「サーフェイス．アンド．インターフェイス．アナラシス（Ｓｕｒｆａｃｅ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）」第３４巻、第１号、第５５０〜５５４頁、２００２年。
即ち、まず、ｎ−型Ｓｉ（１００）ウェハー（信越半導体株式会社製品）を所定のサイズに切断した基材を用意した。これをエキシマランプ（ウシオ電気株式会社、型式ＵＥＲ２０−１７２Ｖ、波長λ＝１７２で出力１０ｍＷｃｍ−２の仕事密度）から生じる真空紫外線光（ＵＶＵ）によって約１０分間暴露した。本実施例では、ランプから基材までの空気中における距離は１０ｍｍとした。このＵＶＵ照射によって、雰囲気空気中に存在する酸素分子は光励起して酸素原子及びオゾン分子（以下「活性酸素種」という。）を発生させた。一方、基材表面に存在する不純物としての有機分子は、その炭素−炭素及び炭素−水素結合が解離的に励起するとともに、発生した活性酸素種による酸化によって、分解された。従って、基材表面の有機分子の光化学的脱離によって、光照射された基材表面は洗浄された。
以上の処理により、シリコン基材表面は２ｎｍ以内の薄いシリカ層で覆われ、その表面に水酸基（シラノール基）を導入することができた。
【００３５】
（２）第二高分子層の形成：
第二の高分子物質、ここではフルオロアルキルシラン、具体的にはＦ３Ｃ（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３で示される、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロ−デシル−１−トリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製）を用意した。
而して、前記表面処理されたＳｉO２／Ｓｉ基材を０．２ｃｍ３の第二の高分子物質液で満たされたガラスカップとともに６５ｃｍ３容積のＴｅｆｌｏｎ（登録商標）容器中に配置し、該容器をシールした後、１５０℃に保持した炉中に入れ、そこで３時間保持した。
この処理によって、基材表面上の末端水酸基とヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロ−デシル−１−トリメトキシシランのメトキシ基、さらにこのメトキシ基間において脱離反応（脱アルコール反応）が起り、図６に示すように、基材３表面にフッ素置換されたアルキル基を側鎖とするポリシロキサン膜が形成された。
図示されるように、この膜の側鎖は一軸方向に延びる単分子層を形成しており、この単分子層が本実施例に係る第二高分子層に相当する。
【００３６】
（３）第二高分子層のパターニング（除去処理）：
一般的なフォトリソグラフィ技術によって、第二高分子層を微細加工した。即ち、波長１７２ｎｍのエキシマランプ光を所望のパターン以外の部分に形成されたフォトマスク越しに照射し、その光エネルギーに因って所望のパターンに対応する部分の第二高分子層を分解・除去した。
【００３７】
（４）第一高分子層の形成：
第一の高分子物質、ここではアルキルトリアルコキシシラン、具体的にはＨ３Ｃ（ＣＨ２）１７Ｓｉ（ＯＣＨ３）３で示されるｎ−オクタデシルトリメトキシシラン（東京化成工業株式会社製）を用意した。
而して、前記第二高分子層が形成され、更にパターニングされた基板を０．２ｃｍ３の第一の高分子物質液で満たされたガラスカップとともに６５ｃｍ３容積のＴｅｆｌｏｎ（登録商標）容器中に配置し、該容器をシールした後、１５０℃に保持した炉中に入れ、そこで３時間保持した。
この処理によって、基材表面上の末端水酸基とｎ−オクタデシルトリメトキシシランのメトキシ基、さらにこのメトキシ基間において脱離反応（脱アルコール反応）が起り、図７に示すように、基材３表面の前記フォトパターニングによって第二高分子層が除去された部分に、炭素数１８の長鎖アルキル基を側鎖とするポリシロキサン膜が形成された。
図示されるように、この膜の側鎖は一軸方向に延びる単分子層を形成しており、この単分子層が本実施例に係る第一高分子層に相当する。
なお、第二高分子層はその末端が全てフッ素により置換されたアルキル基であり、反応性が極めて低いため、第一の高分子物質は当該第二高分子層部分とは反応せず、第二高分子層が形成されていない所望のパターン部分の基材表面のみに選択的に反応した。
以上の工程により、金属配線を転写するモールドを製造するためのテンプレートが得られた。
【００３８】
（５）メッキ処理：
次いで、以下のように浸漬及び洗浄工程を順に行うことにより、Ｎｉメッキ層を形成した。即ち、活性化溶液（商品名Ａｃｔｉｖａｔｏｒ  ｆｏｒ  Ｐｌａｔｉｎｇ，Ｐ−１、高純度化学株式会社製）５０ｍｌ、反応促進溶液（商品名Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ  ｆｏｒ  Ｐｌａｔｉｎｇ（反応促進）剤、高純度化学株式会社製）５０ｍｌ、Ｎｉ無電解メッキ液（商品名Ｎｉ−７０１ＡＬ、Ｎｉ−Ｐ（Ｐ５％含有）、高純度化学株式会社製）５０ｍｌ、及び超純水各５０ｍｌずつを入れたメッキ用槽をそれぞれ用意した。
まず、活性化溶液を入れたメッキ用槽中に前記で得られた基材を２５℃で１０分間浸漬して活性化処理を行った。次に、基材をこの溶液から取り出し、第一の超純水を入れたメッキ用槽（以下、超純水槽という）中に浸漬して洗浄した。続いて、基材を取り出し、反応促進溶液を入れたメッキ用槽中に２５℃で３分間浸漬した。さらに、基材をこの溶液から取り出し、第二の超純水槽中に浸漬して洗浄した。そして、洗浄液から取り出し、Ｎｉ無電解メッキ液を入れたメッキ用槽中に浸漬し、８０℃で３秒間処理した。これを取り出し、再び第三の超純水槽中に浸漬し、洗浄を行った。以上の工程によって、ニッケルが第一高分子層上に選択的に析出し、金属転写用モールドを完成した。この１００倍のＳＥＭ写真を図８に示す（図中のスケールが１００μｍ）。
【００３９】
（６）金属メッキ層の転写
転写するポリマー基板として、ポリメチルメタクリレート（分子量約２５０００、ガラス転移点１０５℃）を用意した。
前記にて得られたモールドをプレス機（理研精機株式会社製、型式Ｐ−１６Ｂ）によって、温度１８０℃、プレス圧力１０ＭＰａの条件下に前記ポリマー基板に圧接した。
次いで、モールドをポリマー基板から離した。ここでモールドは剥離性に優れ、ポリマー基板には金属メッキ層が転写され、金属配線が形成された。図８と同倍率で撮影したＳＥＭ写真を図９に示す。図９から明らかなように、微細な金属配線が精度良く形成されていることが判る。
また、転写された金属配線は、ポリマー基板中に埋め込まれ、金属配線とポリマー基板との密着性に優れるものであった。さらに、転写後のモールドには、ポリマー基板が付着していなかった。従って、再び前記（５）メッキ処理工程と同様に金属メッキ層を形成することにより、再利用が可能である。
【００４０】
以上、本発明の好適な実施態様を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した態様を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】一実施形態に係る金属配線作製用テンプレートの構成を模式的に示す説明図。
【図２】一実施形態に係る金属転写用モールドの構成を模式的に示す説明図。
【図３】一実施形態に係る金属配線作製用テンプレート及び金属転写用モールドの製造工程を模式的に示す説明図。
【図４】一実施形態に係る金属配線の転写工程を模式的に示す説明図。
【図５】一実施形態に係る金属配線が形成された構造物を模式的に示す説明図。
【図６】一実施例における第二高分子層の単分子膜の化学構造を示す説明図。。
【図７】一実施例における第一高分子層の単分子膜の化学構造を示す説明図。
【図８】一実施例における金属転写用モールドのＳＥＭ写真。
【図９】一実施例における金属配線が形成された構造物のＳＥＭ写真。
【符号の説明】
【００４２】
１……金属配線作製用テンプレート
３……基材
５……第一高分子層
７……第二高分子層
１１…金属転写用モールド
１３…金属メッキ層
２１…ポリマー基板
２３…金属配線
３１…金属配線が形成された構造物（基板）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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