(57)【要約】並行なラインの着色ナノリソグラフィパターン又は十文字パターンラインの着色ナノリソグラフィパターンを、ガラス基板又はプラスチック基板に作製するプロセスにおいて、前記プロセスが、コンパクトディスクから得られたポリカーボネート鋳型又はアルミニウム鋳型を、変色しないマーカーインキで描かれたガラス表面又はプラスチック表面に１回以上押しつけ、並行な着色ラインのリソグラフィパターン又は十文字パターンラインのリソグラフィパターンを作成する段階を含み、また、本発明は、並行なラインの着色ナノリソグラフィパターン又は十文字パターンラインの着色ナノリソグラフィパターンを、乾燥したインキを有するガラス基板又はプラスチック基板に作製する方法を提供するのであり、前記プロセスは、前記乾燥したインキを有するプラスチック基板又はガラス基板を、エタノール又はトルエンを含有するチャンバーの中に約１０秒間入れた状態にしたのち、コンパクトディスクから得られた前記ポリカーボネート鋳型又はアルミニウム鋳型を前記ガラス表面又はプラスチック表面に押しつけて前記パターンを作製することを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
並行なラインの着色ナノリソグラフィパターン又は十文字パターンラインの着色ナノリソグラフィパターンを、ガラス基板又はプラスチック基板に作製するプロセスであって、コンパクトディスクから得られたポリカーボネート鋳型又はアルミニウム鋳型を、変色しないマーカーインキで描かれたガラス表面又はプラスチック表面に１回以上押しつけ、並行な着色ラインのリソグラフィパターン又は十文字パターンラインのリソグラフィパターンを作成する段階を含むことを特徴とする作製プロセス。
【請求項２】
前記ポリカーボネート鋳型又はアルミニウム鋳型が、予め定められた角度で押しつけられ、前記ガラス基板又はプラスチック基板に十文字パターンラインを作成することを特徴とする請求項１に記載の作製プロセス。
【請求項３】
前記基板が、変色しないマーカーインキを使って描かれることを特徴とする請求項１に記載の作製プロセス。
【請求項４】
前記インキで描かれた表面が約１分間空気中で乾燥したのち、前記ポリカーボネート鋳型又はアルミニウム鋳型が、インキで描かれた表面に押しつけられることを特徴とする請求項１に記載の作製プロセス。
【請求項５】
前記ポリカーボネート鋳型又はアルミニウム鋳型が、手作業で又はプレス機を使うのどちらかにより、前記ガラス基板又はプラスチック基板に押しつけられることを特徴とする請求項１に記載の作製プロセス。
【請求項６】
前記ポリカーボネート鋳型又はアルミニウム鋳型が、少なくとも５秒間前記ガラス基板又はプラスチック基板に押しつけられ、並行なラインのパターン又は十文字パターンラインのパターンを作成することを特徴とする請求項１に記載の作製プロセス。
【請求項７】
前記プラスチック基板が、オーバーヘッドプロジェクタ（ＯＨＰ）シートであることを特徴とする請求項１に記載の作製プロセス。
【請求項８】
並行なラインの着色ナノリソグラフィパターン又は十文字パターンラインの着色ナノリソグラフィパターンを、ガラス基板又はプラスチック基板に作製するプロセスであって：（ａ）変色しないマーカーインキを使って前記ガラス基板又はプラスチック基板にインキで描く段階；（ｂ）前記基板を約３０〜９０秒間空気中に置いた状態にすることによってインキを半乾きにさせる段階；（ｃ）コンパクトディスクから得られたポリカーボネート鋳型又はアルミニウム鋳型を、前記半乾きのインキで描かれたガラス基板又はプラスチック基板に１回以上押しつける段階、（ｄ）前記ガラス基板又はプラスチック基板を乾燥する段階、を含むことを特徴とする作製プロセス。
【請求項９】
並行なラインの着色ナノリソグラフィパターン又は十文字パターンラインの着色ナノリソグラフィパターンを、乾燥したインキを含有するガラス基板又はプラスチック基板に作製するプロセスであって、前記乾燥したインキを有するプラスチック基板又はガラス基板を、エタノール又はトルエンを含有するチャンバーの中に約１０秒間入れた状態にし、前記インキを湿らせる段階、及びコンパクトディスクから得られたポリカーボネート鋳型又はアルミニウム鋳型を、前記湿らせたインキで描かれたガラス表面又はプラスチック表面に１回以上押しつけ、並行な着色ラインのリソグラフィパターン又は十文字パターンラインのリソグラフィパターンを作成する段階、を含むことを特徴とする作製プロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板及びプラスチック基板での着色ナノリソグラフィに関する。詳しくは、本発明は、オーバーヘッドプロジェクタペーパー（ＯＨＰ）及びガラスのような種々の表面にサブミクロンスケールのカラーパターンを作製する、簡単で汎用性があり且つ安価な方法に関する。更に詳しくは、本発明は、相互にサブミクロンスケールの間隔の着色した並行なライン、及び予め定められた角度と間隔で配置されたインクスポットの微小配列体（ｍｉｃｒｏａｒｒａｙ）の作製方法に関する。本発明の方法は、情報保存において、秘密情報の保存において、債券類において、センサーにおいて、及び表示装置が必要な所謂、“電子ペーパー（Ｅ−ｐａｐｅｒ）”において、非常に大きな潜在用途を有する。ＯＨＰペーパーのような軟質プラスチック材料を使用すると、折り畳み可能な基材の中に設計物を保存する実現性が高まる。
【背景技術】
【０００２】
固体表面に、迅速な、簡単な、安価な、そして高解像度の二次元及び三次元のパターン化構造体を作製することは、フォトリソグラフィに加えて、パターンをインプリント（ｉｍｐｒｉｎｔ）するための多くの方法の発見に繋がる挑戦であった。これらのなかで有力なのは、ソフトリソグラフィ及びミクロペン（ｍｉｃｒｏｐｅｎ）リソグラフィである。ソフトリソグラフィでは、種々のミクロ成形技術を使い、種々の基材及びインプリント材料を使って、多倍長スケールと寸法の構造体を作製する。分子の自己集合は、更に構造体の解像度を改善するのを促進してきた。これらの方法は全て、マイクロスケール及びナノスケールのマイクロリアクター、センサー、微小電子機械システム、電子デバイスのような適用によって先導される。
【０００３】
ソフトリソグラフィ法が考察された、シャジャー・ワイ（Ｘｉａ，Ｙ），ホワイトサイズ・ジー・エム（Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓ，Ｇ．Ｍ．）、“アンゲバンテ・ヘミー・インターナショナル・エディション（Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．）”、１９９８年、第３７巻、ｐ．５５０、を参考にすることができる。ミクロペン（ｍｉｃｒｏｐｅｎ）リソグラフィの参考文献は、ファン・エッチ（Ｆａｎ，Ｈ．）；リュー・ワイ（Ｌｕ，Ｙ．）；スタンプ・エイ（Ｓｔｕｍｐ，Ａ．）；リード・エス・ティ（Ｒｅｅｄ，Ｓ．Ｔ．）；ベーア・ティ（Ｂａｅｒ，Ｔ．）；シャンク・アール（Ｓｃｈｕｎｋ，Ｒ，）；ペレッツ−ルナ・ヴィ（Ｐｅｒｅｚ−Ｌｕｎａ，Ｖ．）：ロペツ・ジー・ピー（Ｌｏｐｅｚ，Ｇ．Ｐ．）；ブリンカー・シー・ジェイ（Ｂｒｉｎｋｅｒ，Ｃ，Ｊ．）、“ネイチャー（Ｎａｔｕｒｅ）”、２０００年、第４０５巻、ｐ．５６、の中に見ることができる。しかしながら、情報保存において、センサーにおいて、表示装置が必要な所謂、“電子ペーパー（Ｅ−ｐａｐｅｒ）”において、非常に大きい潜在用途を有する着色パターンの作製を、前記の方法はいずれも強調してこなかった。“真の（ｔｒｕｅ）”カラーの中に情報を保存することは、情報の検索の処理時間を大幅に短縮することが期待される。また、軟質プラスチック材料にパターンをインプリントすることによって、材料の利用の汎用性を高めることが可能である。インクジェット印刷を使うと、ドーピングされたポリマーの有機発光素子が得られるけれども、サブミクロンスケールでカラーのパターンを作製する報告が出されたことはない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スタンプを使用することによるナノリソグラフィの現在の方法の欠点は、種々の基材には、着色していないスタンピングの材料しか使用しないことである。従って、別にソフトリソグラフィとして知られるスタンピングの形態の着色ナノリソグラフィの例は文献には存在しない。現在の方法の基本的欠点は、この方法で着色情報（画像）を保存する範囲が存在しないことである。着色情報（絵画等）の保存及び検索は不可能でもあり、全く記載もされていない。実際、着色情報、センサー、促進作用のあるもの（ｃａｔａｌｙｓｔ）を保存するのに有用である着色ナノリソグラフィの新規の作製方法に対するニーズが存在する。更に、プラスチック基板上でナノメートルの解像度を持つスタンピングの例は存在しない。これは、プラスチック基板で作られた電子材料の形態で情報が保存され得るので、重要である。プラスチック基板及びガラス基板上に着色ナノリソグラフィパターンを持つニーズが存在する。
【０００５】
本発明の主要な目的は、前述の欠点を取り除いた着色ナノリソグラフィをガラス基板及びプラスチック基板上に提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ソフトリソグラフィの原理を使って、着色ナノリソグラフィの方法を初めて提供する。本発明の方法の証拠となるものとして、本発明者は、“インキ”として、変色しない種々の色のマーカーペンインキ、及び情報を保存するための鋳型（スタンプ）として市販のコンパクトディスクの構成要素を使用した。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
従って、本発明は、並行なラインの着色ナノリソグラフィパターン又は十文字パターンラインの着色ナノリソグラフィパターンを、ガラス基板又はプラスチック基板に作製するプロセスを提供するのであって、前記プロセスは、コンパクトディスクから得られたポリカーボネート鋳型又はアルミニウム鋳型を、予めインキで描かれた（ｉｎｋｅｄ）ガラス表面又はプラスチック表面に１回以上押しつけ、並行な着色ラインのナノリソグラフィパターン又は十文字パターンラインのナノリソグラフィパターンを作成する段階から成る。
【０００８】
更に詳しくは、本発明は、並行なラインの着色ナノリソグラフィパターン又は十文字パターンラインの着色ナノリソグラフィパターンを、ガラス基板又はプラスチック基板に作製するプロセスを提供するのであって、前記プロセスは：（ａ）変色しないマーカーインキを使ってガラス基板又はプラスチック基板にインキで描く段階；（ｂ）前記基板を約３０〜９０秒間空気中に置いた状態にすることによってインキを半乾きにさせる段階；（ｃ）コンパクトディスクから得られたポリカーボネート鋳型又はアルミニウム鋳型を、前記半乾きのインキで描かれたガラス基板又はプラスチック基板に１回以上押しつける段階、及び（ｄ）前記ガラス基板又はプラスチック基板を乾燥する段階、の諸段階から成る。
【０００９】
本発明の１つの実施態様では、ポリカーボネート鋳型又はアルミニウム鋳型が、予め定められた角度で押しつけられ、ガラス基板又はプラスチック基板に十文字パターンラインを作成する。
【００１０】
本発明のもう１つの実施態様では、変色しないマーカーインキを使って描かれる。
【００１１】
本発明のさらにもう１つの実施態様では、インキで描かれた表面が約１分間空気中で乾燥されたのち、ポリカーボネート鋳型又はアルミニウム鋳型が、前記インキで描かれた表面に押しつけられる。
【００１２】
本発明の更にもう１つの実施態様では、手作業で又はプレス機を使うのどちらかにより、ポリカーボネート鋳型又はアルミニウム鋳型がガラス基板又はプラスチック基板に押しつけられる。
【００１３】
本発明の更に、もう１つの実施態様では、ポリカーボネート鋳型又はアルミニウム鋳型が、ガラス基板又はプラスチック基板に少なくとも５秒間押しつけられ、並行なラインのパターン又は十文字パターンラインのパターンが得られる。
【００１４】
本発明のもう１つの実施態様では、プラスチック基板はオーバーヘッドプロジェクタ（ＯＨＰ）シートである。
【００１５】
本発明は、種々の表面にサブミクロンスケールのカラーパターンを作製する、簡単な、汎用性がある、安価な方法を導入する。オーバーヘッドプロジェクタ（ＯＨＰ）ペーパーに書くために、種々の色の変色しないマーカーペンを使用する。使用される鋳型は、通常のコンパクトディスク（ＣＤ）の中のポリカーボネートディスクのラインパターン及びアルミニウム箔のラインパターンであった。ＯＨＰペンを利用してＯＨＰペーパーにラインマークを作り、次いで、約１分後にこのラインマーク上に鋳型を置き、インキが完全に乾燥する前に、指で押しつけた。種々の色のパターンを作製するために、本発明者は種々の色のインキを含むマーカーペンを使用した。同様の手順は、ガラススライドにパターンを作製するのに使用された。
【００１６】
コンパクトディスクは、一般に、厚さが約１．２ｍｍのポリカーボネートプラスチックで作られる。パターンは、ポリカーボネートディスク上に単一のらせん軌道の形状に穿孔される。これによって、ポリカーボネートディスク上に微視的突起部が生じる。薄い反射性アルミニウム層をポリカーボネートディスク上にスパッターして、この突起部を被覆する。次いで、薄いアクリル層をアルミニウム上にスプレーしてアルミニウムを保護する。ポリカーボネートディスク上のらせん軌道の各ラインの典型的な幅と深さは、各々、０．８μｍと０．５μｍであり、このような２本のラインの間の離隔距離は約６μｍである（図１）。典型的なＣＤの直径は２本のライン間の離隔距離より大幅に大きいので、光学顕微鏡では、ラインは、ほぼ無限半径の曲率で並行に見える。ポリカーボネート薄膜上のアルミニウム皮膜も光学顕微鏡では並行なラインとして見える構造パターンを有する。ポリカーボネートディスク及びアルミニウム箔は分離され、別々に、二次元パターンを作製するための鋳型として使用される。実験に当って、本発明者は、アルミニウム箔もポリカーボネートディスクも一部を使用してパターンをインプリントした。ＣＤの中のポリカーボネートディスク及びアルミニウム箔の中に見られる光学顕微鏡写真は図２に示されている。ＣＤが取り外された後でさえ、当初のラインは無傷のままなので、鋳型として使用できることはこの光学顕微鏡写真から明らかである。市場には、普通、２種類の購入可能なＣＤがあることをここで触れてもよいかも知れない。最初のＣＤは不揮発性ＣＤであり、図１に示すパターンを有する。一方、第２番目のＣＤは追記型ＣＤであり、突起部を含まないが、図２に示している連続状ラインを有する。本発明者は、本発明の実施例で追記型ＣＤを使用した。しかしながら、普通の当業者も、図１に示しているような、パターンを有する事前記録型（ｐｒｅ−ｒｅｃｏｒｄｅｄ）ＣＤを使ってプラスチック基板又はガラス基板にパターンを作製できる。
【００１７】
種々の表面にパターンをインプリントする本発明の方法の略図を図３に示している。ＯＨＰペーパー又はガラス表面に、青色、緑色及び赤色の変色しないマーカーペンを使って描かれた普通のライン、及び鋳型からのパターンをインプリントした後の各ラインの光学顕微鏡写真を図４（Ａ−Ｃ）に示している。顕微鏡写真の色は、インプリントの本当の色である。図面から明らかなように、コンパクトディスクをインキに少しだけ押しつけると、サブミクロンスケールの明確な並行なラインを描くことができた。同じような手順は、アルミニウム箔を鋳型として使用した時にも採り入れることできる。十文字パターンもポリカーボネート鋳型によってガラス上に作製できる。各々の場合、先ず、変色しないマーカーペンでガラススライド上に１本のラインを引いた。次いで、ポリカーボネート鋳型を前記ライン上に押しつけて、前と同じような並行な微細なラインを作った。次いで、最初の位置とは異なる角度で前記ラインの上に鋳型を置いたのち、押しつけた。この結果は、鋳型の相対的配置角度によって決まる角度で配置されるインキ・ドットの微小配列体が生成したことであった。図４（Ｄ）に示している配列体（ａｒｒａｙ）は、最初のインプリントに対して垂直に鋳型を配置することにより作製した。
【００１８】
本発明者は、既に乾燥したインキで描かれた表面にパターンを作製することにも成功した。前記表面をエタノールチャンバーの中に入れた状態にしてインキを湿らさせることにより同じことが達成された。一晩乾燥した変色しないインキの標識（例えば、ライン）を含む基板を、約１０秒間エタノールチャンバー又はトルエンチャンバーの中に保持した。エタノールチャンバーは、使用前の約２時間、普通の濾紙に吸収された約５ｍｌのエタノールを含むキャップ付きのビーカーで作った。約１０秒ののち、前記基板をエタノールチャンバー又はトルエンチャンバーから取り出し、ポリカーボネート鋳型又はアルミニウム鋳型を前記インキで描いた表面に押しつけるとナノリソグラフィパターンが得られた。この表面を乾燥すると着色ナノリソグラフィ画像が得られた。図５は、前述の手順に従って得られた光学顕微鏡写真を示している。
【００１９】
より高い解像度のライン及びパターンを持つ鋳型を使用すると、パターン化ラインの解像度を高めることができた。同じ原理は、プラスチック基板及びガラス基板上の種々の材料の設計された配列体を、それらの用途に従ってインプリントするために使用できた。
【００２０】
本発明の主な長所は次の通りである。（１）ソフトリソグラフィの原理を使い、着色ナノリソグラフィの概念を導入すること。（２）ＯＨＰペーパーのような軟質プラスチック材料を使用すると、折り畳み可能な基板の中での設計物の保存の可能性が高まる。（３）“真の（ｔｒｕｅ）”着色した情報の保存は、情報の検索の処理時間の大幅な短縮に役立てることが可能である。（４）センサー、表示装置等での用途に合う着色材料の配列体の製造。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】市販のコンパクトディスク上の２本のラインの間のらせん軌道及び離隔距離を示す図である。
【図２】（Ａ）は、ポリカーボネートディスクの光学顕微鏡写真であり、（Ｂ）は、本発明で鋳型として使用されるコンパクトディスクのアルミニウム箔の光学顕微鏡写真である。
【図３】プラスチック基板又はガラス基板上でのサブミクロンスケールのカラーパターンの作製方法を示す略図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、種々の変色しないマーカー染料を使い、ガラス及びＯＨＰ上で鋳型としてポリカーボネート又はアルミニウム箔を使って得られた並行なパターンの光学顕微鏡写真であり、（Ｄ）は、鋳型を最初のインプリントに垂直に押しつけることにより作製された十文字パターンの光学顕微鏡写真である。
【図５】インキをエタノールチャンバーの中に入れた状態にしてインキを湿らせて作製されたパターンの光学顕微鏡写真である。
【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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【国際調査報告】
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