(57)【要約】【課題】凹凸の周期や振幅が異なる少なくとも２つの微細凹凸パターンを複合させ、簡便な方法により目的に応じた微細凹凸パターンの利用を可能にする基板、該複合微細凹凸パターンを形成する方法、該基板を製造する方法、複合微細凹凸パターンを変化させる方法及び該基板を用いる分離手段を提供すること。【解決手段】第１の微細凹凸パターン及び第２の微細凹凸パターンを含む複合微細凹凸パターンを表面に有する伸縮可能な基板であって、前記第１の微細凹凸パターンと前記第２の微細凹凸パターンとは相互に重なり合い、前記第１の微細凹凸パターンは、前記第２の微細凹凸パターンよりも凹凸の振幅及び／又は周期が小さいものである、基板。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の微細凹凸パターン及び第２の微細凹凸パターンを含む複合微細凹凸パターンを表面に有する伸縮可能な基板であって、
前記第１の微細凹凸パターンと前記第２の微細凹凸パターンとは相互に重なり合い、
前記第１の微細凹凸パターンは、前記第２の微細凹凸パターンよりも凹凸の振幅及び／又は周期が小さいものである、基板。
【請求項２】
前記第１の微細凹凸パターンを構成する第１の微細凹凸構造と、前記第２の微細凹凸パターンを構成する第２の微細凹凸構造とが平行又は直交して重なり合う、請求項１記載の基板。
【請求項３】
前記第２の微細凹凸構造において凹状構造に前記第１の微細凹凸構造が在する、請求項１又は２記載の基板。
【請求項４】
第１の微細凹凸パターンを表面に有する伸縮可能な基板の前記第１の微細凹凸パターンが在する面に、オゾンの存在下に紫外線照射を行う紫外線照射工程と、
前記紫外線照射を行った前記面に側方応力を加えることにより、前記面に第２の微細凹凸パターンを形成する第２の微細凹凸パターン形成工程と、
を含む、複合微細凹凸パターンを形成する方法。
【請求項５】
第１の微細凹凸パターンを表面に有する伸縮可能な基板の前記第１の微細凹凸パターンが在する面に、オゾンの存在下に紫外線照射を行う紫外線照射工程と、
前記紫外線照射を行った前記面に側方応力を加えることにより、前記面に第２の微細凹凸パターンを形成する第２の微細凹凸パターン形成工程と、
を含む、複合微細凹凸パターンを有する基板を製造する方法。
【請求項６】
前記側方応力は、前記第１の微細凹凸パターンを構成する第１の微細凹凸構造に平行又は直交する方向から加える、請求項４又は５記載の方法。
【請求項７】
前記第１の微細凹凸パターンは、前記第２の微細凹凸パターンよりも凹凸の振幅及び／又は周期が小さいものである、請求項４〜６の何れか１項記載の方法。
【請求項８】
請求項１〜３の何れか１項記載の基板に対する側方圧力の有無により、前記基板の第１の微細凹凸パターンを非機能性態様及び／又は機能性態様に変化させることを含む、複合微細凹凸パターンを変化させる方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法により、複合微細凹凸パターンを構成する微細凹凸構造からなる流路を変化させる方法。
【請求項１０】
請求項１〜３の何れか１項記載の基板を含む、液体及び／又は前記液体に含まれる物質の分離手段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合微細凹凸パターンを表面に有する伸縮可能な基板、複合微細凹凸パターンを形成する方法、該基板を製造する方法、複合微細凹凸パターンを変化させる方法及び分離手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、サブミクロンからミクロンサイズの周期的微細凹凸構造を製造する方法として、表面座屈現象を利用した方法が知られている。例えば特許文献１では、一軸方向に延伸した基板の上に、該基板よりも大きな弾性率を有する表層を形成し、次いで基板の延伸状態を解除することで、ストライプ状の周期的な微細凹凸構造を形成する方法が提案されている。この方法によれば、基板や表層の材料、延伸の程度を制御することにより、所定の周期、振幅（アスペクト比）を有する微細凹凸パターンを得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−９６０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
微細凹凸パターンの周期や振幅によって表面の濡れ性や液滴吸着性等の性質が変化するため、凹凸の周期や振幅が小さい微細凹凸パターンと凹凸の周期や振幅が大きい微細凹凸パターンとを１つの基板上に有していることが望まれる。しかも、これら２種の微細凹凸パターンを複合させ、目的に応じて所望の微細凹凸パターンを容易に利用することができれば、なおよい。しかし、このような技術はこれまで提案されていないのが現状であった。
【０００５】
そこで、本発明は、凹凸の周期や振幅が異なる少なくとも２つの微細凹凸パターンを複合させ、簡便な方法により目的に応じた微細凹凸パターンの利用を可能にする基板、該複合微細凹凸パターンを形成する方法、該基板を製造する方法、複合微細凹凸パターンを変化させる方法及び該基板を用いる分離手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、凹凸の周期や振幅が小さい微細凹凸パターンと凹凸の周期や振幅が大きい微細凹凸パターンとを相互に重なり合うように基板の表面に形成する方法を見出し、しかも、かかる基板に対する側方圧力の有無により、凹凸の周期や振幅が小さい微細凹凸パターンの表出を事実上なくしたり表出させたりできることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
【０００７】
（１）第１の微細凹凸パターン及び第２の微細凹凸パターンを含む複合微細凹凸パターンを表面に有する伸縮可能な基板であって、
上記第１の微細凹凸パターンと上記第２の微細凹凸パターンとは相互に重なり合い、
上記第１の微細凹凸パターンは、上記第２の微細凹凸パターンよりも凹凸の振幅及び／又は周期が小さいものである、基板。
（２）上記第１の微細凹凸パターンを構成する第１の微細凹凸構造と、上記第２の微細凹凸パターンを構成する第２の微細凹凸構造とが平行又は直交して重なり合う、（１）記載の基板。
（３）上記第２の微細凹凸構造において凹状構造に上記第１の微細凹凸構造が在する、（１）又は（２）記載の基板。
【０００８】
（４）第１の微細凹凸パターンを表面に有する伸縮可能な基板の上記第１の微細凹凸パターンが在する面に、オゾンの存在下に紫外線照射を行う紫外線照射工程と、
上記紫外線照射を行った上記面に側方応力を加えることにより、上記面に第２の微細凹凸パターンを形成する第２の微細凹凸パターン形成工程と、
を含む、複合微細凹凸パターンを形成する方法。
【０００９】
（５）第１の微細凹凸パターンを表面に有する伸縮可能な基板の上記第１の微細凹凸パターンが在する面に、オゾンの存在下に紫外線照射を行う紫外線照射工程と、
上記紫外線照射を行った上記面に側方応力を加えることにより、上記面に第２の微細凹凸パターンを形成する第２の微細凹凸パターン形成工程と、
を含む、複合微細凹凸パターンを有する基板を製造する方法。
【００１０】
（６）上記側方応力は、上記第１の微細凹凸パターンを構成する第１の微細凹凸構造に平行又は直交する方向から加える、（４）又は（５）記載の方法。
（７）上記第１の微細凹凸パターンは、上記第２の微細凹凸パターンよりも凹凸の振幅及び／又は周期が小さいものである、（４）〜（６）の何れか１項記載の方法。
【００１１】
（８）上記（１）〜（３）の何れか１項記載の基板に対する側方圧力の有無により、上記基板の第１の微細凹凸パターンを非機能性態様及び／又は機能性態様に変化させることを含む、複合微細凹凸パターンを変化させる方法。
【００１２】
（９）上記（８）記載の方法により、複合微細凹凸パターンを構成する微細凹凸構造からなる流路を変化させる方法。
【００１３】
（１０）上記（１）〜（３）の何れか１項記載の基板を含む、液体及び／又は上記液体に含まれる物質の分離手段。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、凹凸の周期や振幅が小さい微細凹凸パターンと凹凸の周期や振幅が大きい微細凹凸パターンとが相互に重なり合う複合微細凹凸パターンを表面に有する基板、該複合微細凹凸パターンを形成する方法、該基板を製造する方法、複合微細凹凸パターンを変化させる方法及び該基板を用いる分離手段を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の平行型複合微細凹凸パターンの断面斜視図である。
【図２】本発明の平行型複合微細凹凸パターンの顕微鏡写真である。
【図３】本発明の直交型複合微細凹凸パターンの断面斜視図である。
【図４】本発明の直交型複合微細凹凸パターンの顕微鏡写真である。
【図５】本発明の複合微細凹凸パターンを表面に有する基板の製造方法の典型例を示す図である。
【図６】本発明の複合微細凹凸パターンを表面に有する基板の製造方法の一例を示す図である。
【図７】本発明の複合微細凹凸パターンを可逆的に変化する方法の一例を示す図である。
【図８】圧縮率と、得られる微細凹凸パターンの凹凸の波長との関係を示すグラフである。
【図９】液体を載せて変化させた本発明の直交型複合微細凹凸パターンの顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜複合微細凹凸パターンを表面に有する基板＞
本発明の基板は、第１の微細凹凸パターン及び第２の微細凹凸パターンを含む複合微細凹凸パターンを表面に有する伸縮可能な基板であって、上記第１の微細凹凸パターンと上記第２の微細凹凸パターンとは相互に重なり合い、上記第１の微細凹凸パターンは、上記第２の微細凹凸パターンよりも凹凸の振幅及び／又は周期が小さいものである。
以下、詳細に説明する。
【００１７】
微細凹凸パターンは、周期的な凹凸の振幅及び／又は周期を有することが好ましい。凹凸の振幅及び／又は周期は、各微細凹凸パターンによって固有の値である。
【００１８】
本明細書において、凹凸の「振幅」は、周期的な凹凸の振幅及び／又は周期を有する凹凸構造について、その凹凸がわかる断面において最も高い箇所と最も低い箇所との差を意味する。該最も高い箇所は、後述する凸状構造における最も高い箇所（以下、「凸」ということがある。）に相当し、最も低い箇所は、後述する凹状構造における最も高い箇所（以下、「凹」ということがある。）に相当する。
【００１９】
本明細書において、凹凸の「周期」は、周期的な凹凸の振幅及び／又は周期を有する凹凸構造について、相互に隣接する２つの凸の間の長さ（λ）を意味する。図１に示す一例では、相互に隣接する凸状構造２ａにおける凸と、凸状構造２ｂにおける凸との間の距離が凹凸の周期λに相当し、図３においても同様である。
本発明において、凹凸の「振幅」及び「周期」は、基板に側方応力を加えない状態におけるものをいう。
【００２０】
本発明において、複合微細凹凸パターンは、第１の微細凹凸パターン及び第２の微細凹凸パターンを含むものである。
【００２１】
第１の微細凹凸パターンは、具体的には、第１の微細凹凸構造により構成されており、第２の微細凹凸パターンは、具体的には、第２の微細凹凸構造により構成されている。本明細書において、「微細凹凸構造」とは、微細凹凸パターンを物体上に具象化した構造である。本発明において、微細凹凸構造は、凸状構造と凹状構造とから構成される微細な構造であり、通常、それぞれ長手方向の１つの凸状構造と１つの凹状構造とが交互に平行することにより全体として凹凸構造を形成する、換言すると、１つの凸状構造と１つの凹状構造とからなる組合せが複数平行してなるものである。
【００２２】
「凹状構造」は、微細凹凸構造において２つの凸状構造の間に形成される構造であるが、本明細書において、具体的には、相互に隣接する２つの凸の間の部分をいう。従って、本明細書において、２以上の凸状構造が平行している場合、各凸状構造同士の間に凹状構造が形成されている。
【００２３】
微細凹凸構造を形成する凸状構造及び凹状構造の形状は、特に限定されず、その凹凸がわかる断面において、例えば、凹凸が矩形又は台形の一部を構成する形状であってもよいし、円形又は楕円形の一部を構成する形状であってもよいが、凹凸が円形又は楕円形の一部を構成する形状であるものが好ましい。
【００２４】
本発明における複合微細凹凸パターンは、第１の微細凹凸パターンと第２の微細凹凸パターンとが相互に重なり合って構成されている。複合微細凹凸パターンは、具体的には、第１の微細凹凸構造と第２の微細凹凸構造とが相互に重なり合うように形成されている。重なり合う形態としては特に限定されないが、第１の微細凹凸構造と第２の微細凹凸構造とが平行して複合的に重なり合う形態（以下、「平行型複合微細凹凸パターン」ということがある。）、又は、第１の微細凹凸構造と第２の微細凹凸構造とが直交して重なり合う形態（以下、「直交型複合微細凹凸パターン」ということがある。）が好ましい。
【００２５】
平行型複合微細凹凸パターンは、具体的には、第１の微細凹凸構造を構成する凸状構造（以下、「凸状構造Ａ」ということがある。）と、第２の微細凹凸構造を構成する凸状構造（以下、「凸状構造Ｂ」ということがある。）とが平行している形態であり、好ましくは、第２の微細凹凸構造において凹状構造（以下、「凹状構造Ｂ」ということがある。）、即ち、相互に隣接する凸状構造Ｂの間、具体的には、相互に隣接する２つの凸状構造Ｂそれぞれの凸同士の間に形成される１つの凹状構造Ｂに、第１の微細凹凸構造が在する形態である。かかる平行型複合微細凹凸パターンとしては、第２の微細凹凸構造における１つの凹状構造Ｂに、１を超える凸状構造Ａが在するものであればよい。
【００２６】
平行型複合微細凹凸パターンの一例を図１の模式図に示す。図１において、２ａ及び２ｂで示すような凸状構造Ｂにより第２の微細凹凸構造が構成されており、相互に隣接する凸状構造Ｂ  ２ａと凸状構造Ｂ  ２ｂとの間に形成される凹状構造Ｂに、第１の微細凹凸構造を構成する凸状構造Ａ  １ａが凸状構造Ｂ  ２ａ、凸状構造Ｂ  ２ｂ等の凸状構造Ｂと平行して形成されている。図１に示す一例では、１つの凹状構造Ｂに凸状構造Ａ  １ａが複数個形成されている。このように凸状構造Ａと凸状構造Ｂとが平行し、第１の微細凹凸構造と第２の微細凹凸構造とが平行して複合的に重なり合う構造が図１に示すように周期的に形成される。
【００２７】
平行型複合微細凹凸パターンの一例の顕微鏡写真を図２に示す。図２において、第２の微細凹凸パターンの凹凸の周期（λ）は７０μｍであり、第２の微細凹凸パターンを構成する凸状構造Ｂ同士の間に、その拡大写真に示すように、第１の微細凹凸パターンを構成する第１の微細凹凸構造が凸状構造Ｂと平行してその長手方向が図中の矢印の方向に延びるように形成されている。第１の微細凹凸パターンの凹凸の周期（λ）は１μｍである。
【００２８】
直交型複合微細凹凸パターンは、具体的には、第１の微細凹凸構造を構成する凸状構造Ａと、第２の微細凹凸構造を構成する凸状構造Ｂとが直交している形態である。
【００２９】
直交型複合微細凹凸パターンの一例を図３の模式図に示す。図３において、２ａ及び２ｂで示すような凸状構造Ｂにより第２の微細凹凸構造が構成されており、凸状構造Ｂ  ２ａ、２ｂ等と直交して、第１の微細凹凸構造を構成する凸状構造Ａ  １ｂが形成されている。このように凸状構造Ａと凸状構造Ｂとが直交し、第１の微細凹凸構造と第２の微細凹凸構造とが直交して重なり合う構造が図３に示すように周期的に形成される。
【００３０】
直交型複合微細凹凸パターンの一例の顕微鏡写真を図４に示す。図４において、第２の微細凹凸パターンの凹凸の周期（λ）は７０μｍであり、その拡大写真に示すように、第１の微細凹凸パターンを構成する第１の微細凹凸構造が、第２の微細凹凸パターンを構成する凸状構造Ｂと直交して第１の微細凹凸構造の長手方向が図中の矢印の方向に延びるように形成されている。第１の微細凹凸パターンの凹凸の周期（λ）は１μｍである。
【００３１】
本発明において、第１の微細凹凸パターンは、第２の微細凹凸パターンよりも凹凸の振幅及び／又は周期が小さいものである。かかる形態は、平行型複合微細凹凸パターンの場合、上述の、相互に隣接する凸状構造Ｂの間に、１を超える数の凸状構造Ａが在するものに相当する。第１の微細凹凸パターンの凹凸の振幅及び／又は周期に対する、第２の微細凹凸パターンの凹凸の振幅及び／又は周期としては、１を超えるものであれば特に限定されないが、下限値として２が好ましく、４０がより好ましく、５０が更に好ましく、１００が更により好ましく、上限値として１００００が好ましく、４００がより好ましく、３００が更に好ましく、２００が更により好ましい。
【００３２】
第１の微細凹凸パターンの凹凸の振幅及び／又は周期としては、特に限定されないが、凹凸の周期の下限値として０．０５μｍが好ましく、０．１μｍがより好ましく、０．２μｍが更に好ましく、上限値として１０μｍが好ましく、５μｍがより好ましく、１μｍが更に好ましい。
第２の微細凹凸パターンの凹凸の振幅及び／又は周期としては、特に限定されないが、凹凸の周期の下限値として２０μｍが好ましく、３０μｍがより好ましく、４０μｍが更に好ましく、上限値として５００μｍが好ましく、２００μｍがより好ましく、１００μｍが更に好ましい。
【００３３】
第１の微細凹凸パターンとしては、ストライプ状、ジグザグ状、ラビリンス状、ドット状、ピラー状等が挙げられる。第１の微細凹凸パターンには、凹凸の振幅及び／又は周期が異なる複数の領域が存在していてもよい。凹凸の振幅及び／又は周期によって表面の濡れ性や液滴吸着性等の性質が変化するため、このような第１の微細凹凸パターンに重なり合うように第２の微細凹凸パターンを形成することにより、得られる複合微細凹凸パターンにおける濡れ性や液滴吸着性等を変化させることができる。
【００３４】
本発明において、複合微細凹凸パターンは、上述のように、少なくとも第１の微細凹凸パターン及び第２の微細凹凸パターンを含むものであれば特に限定されず、第１の微細凹凸パターン及び第２の微細凹凸パターンのみを含むものであってよいが、更に、第３の微細凹凸パターン、第４の微細凹凸パターン等をも含むものであってもよい。
【００３５】
本発明の基板は、複合微細凹凸パターンを表面に有する。本発明の基板は、その少なくとも１つの表面又はその一部に複合微細凹凸パターンを有するものであればよく、１つの表面又はその一部に複合微細凹凸パターンを有するものであることが好ましい。本発明の基板は、例えば、直方体である場合、６つの面を有するが、そのうちの１つの面又はその一部に複合微細凹凸パターンを有するものであることが好ましい。
【００３６】
本発明の基板は、伸縮可能な基板である。伸縮可能な基板は、延伸率（延伸時の延伸方向の長さ／非延伸時の延伸方向の長さ）が１．０１〜１０程度（好ましくは１．２〜１０程度）の延伸状態が可能なものである。このような基板の材料としては、例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ジフェニルシロキサン、ポリメチルハイドロゲンシロキサン等のポリシロキサン化合物からなるポリシロキサン樹脂又はポリシロキサンゴム；シリコーン樹脂、シリコーンゴム；天然ゴム又は合成ゴム；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）；ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）；ポリカーボネート；ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン；ポリウレタン；ポリスチレン；ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素化ポリマー；ポリ塩化ビニル；等が挙げられ、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ジフェニルシロキサン、ポリメチルハイドロゲンシロキサン等のポリシロキサン化合物からなるポリシロキサン樹脂又はポリシロキサンゴムからなるものが好ましく、ポリシロキサンゴムがより好ましい。
基板の弾性率は、例えば０．５〜１０ＭＰａ程度である。この弾性率は、ＪＩＳ  Ｋ７１７１、ＡＳＴＭ  Ｄ７９０に準拠した方法で測定できる。また、基板の厚さは、例えば０．２ｍｍ〜１０ｃｍであってよく、０．１〜７ｃｍが好ましく、０．５〜２ｃｍがより好ましい。
【００３７】
＜複合微細凹凸パターンを表面に有する基板を製造する方法＞
本発明の上記基板を製造する方法（以下、「本発明の基板製造方法」ということがある。）は、第１の微細凹凸パターンを表面に有する伸縮可能な基板の上記第１の微細凹凸パターンが在する面に、オゾンの存在下に紫外線照射を行う紫外線照射工程と、上記紫外線照射を行った上記面に側方応力を加えることにより、上記面に第２の微細凹凸パターンを形成する第２の微細凹凸パターン形成工程と、を含む。
【００３８】
［基板］
本発明の基板製造方法において、第１の微細凹凸パターンを表面に有する伸縮可能な基板を用いる。伸縮可能な基板は、上記と同様でよい。
基板に第１の微細凹凸パターンを表面に有する方法としては、特に限定されないが、伸縮可能な基板に対して微細凹凸構造を有するモールドを押圧することにより、該モールドの微細凹凸パターンを上記基板に転写する方法（転写工程）が好ましい。
【００３９】
（モールド）
モールドとしては、特に限定されず、公知の方法によって得られたものを使用可能である。一例としては、表面座屈現象を利用して得られたものが挙げられる。例えば、伸縮可能な基板を延伸し、延伸状態を維持したまま、該基板よりも大きな弾性率を有する表層を形成させ、次いで基板の延伸状態を解除することにより、微細凹凸構造を有するモールドを得ることができる。
【００４０】
延伸は、基板面に対して平行に一軸方向に延伸してもよく、基板面に対して略垂直方向に延伸してもよい。また、基板面に対して垂直方向に延伸する場合、例えば棒状部材の端面（短手方向の面）を基板に押し当てて延伸してもよく、棒状部材の側面（長手方向の面）を基板に押し当てて延伸してもよい。
【００４１】
表層としては、例えば金属膜、セラミック膜、樹脂膜等が挙げられ、蒸着、塗布等により形成することができる。
上記基板の材料がポリシロキサン樹脂の場合、酸素プラズマ処理を施すことにより、表層としての硬シリカ層を形成することができる。
なお、基板の材料がポリシロキサン樹脂の場合、酸素プラズマ処理を施すことにより、表層としての硬シリカ層を形成することができるが、その際、酸素プラズマ処理の処理時間を複数の領域で異ならせてもよい。酸素プラズマ処理の処理時間が長い程、延伸を解除したときに現れる微細凹凸パターンの振幅が大きく、かつ周期が長くなる。一方、酸素プラズマ処理の処理時間が短い程、延伸を解除したときに現れる微細凹凸パターンの振幅が小さく、かつ周期が短くなる。従って、酸素プラズマ処理の処理時間を複数の領域で異ならせることにより、凹凸の振幅や周期が異なる複数の領域が存在したモールドを得ることができる。
【００４２】
表層を形成する際には、微細凹凸パターンの全面に亘って表層を形成してもよく、その一部にのみ表層を形成してもよい。
表層の弾性率は、例えば０．５〜１００ＧＰａ程度である。また、表層の厚さは、例えば１〜５００００ｎｍ程度である。
【００４３】
上記のように表層を形成することにより、上述の第１の微細凹凸パターンを表面に有するモールドを製造することができる。
【００４４】
（転写工程）
モールドが有する微細凹凸パターンは、上述した第１の微細凹凸パターンである。
押圧の圧力は、特に限定されないが、例えば０．１〜５０００ｋＰａ程度である。
【００４５】
（第１の微細凹凸パターンを形成する他の方法）
基板に第１の微細凹凸パターンを表面に有する方法としては、上記の転写工程によることが好ましいが、他の方法として、例えば、フォトリソグラフィ技術を用いる方法であってもよい。フォトリソグラフィ技術を用いる方法としては特に限定されず、例えば、公知の方法等を用いることができる。フォトリソグラフィ技術を用いる方法は、特に、第１の微細凹凸パターンの凹凸が上述のように矩形又は台形の一部を構成する形状である場合に好適に用いることができる。
【００４６】
［紫外線照射工程］
紫外線照射工程は、上記のようにして得られる第１の微細凹凸パターンを表面に有する伸縮可能な基板の、第１の微細凹凸パターンが在する面に、オゾンの存在下に紫外線照射を行う工程である。
【００４７】
照射する紫外線としては特に限定されず、例えば、波長が１００ｎｍ〜４００ｎｍ、出力が０．１ｍＷ〜１ｋＷである紫外線を用いることができる。
【００４８】
オゾンの存在下に行う紫外線照射に対し、基板として上記ポリシロキサン化合物からなるものを用いることが好適であり、ポリシロキサン化合物からなる基板の表面が変化して、変化する前の基板又は表層直下の基板よりも硬い硬シリカ層を表層として形成することができる。かかる硬化した表層は、基板が有する弾性率よりも大きな弾性率を有することが好ましい。
上記の基板の表面が変化することにより形成される表層は、当然のことながら、当初の基板の一部である。
【００４９】
［第２の微細凹凸パターン形成工程］
第２の微細凹凸パターン形成工程は、上記紫外線照射を行った上記面に、側方応力を加えることにより、上記面に第２の微細凹凸パターンを形成する工程である。
「上記紫外線照射を行った上記面」は、第１の微細凹凸パターンが在する面であって上記紫外線照射を行った面（本明細書において、「表層」ということがある。）であり、例えば、紫外線照射により形成された上述の硬シリカ層等が該当する。
【００５０】
表層に側方応力を加える方法としては、特に限定されないが、例えば、表面座屈現象を利用する方法等が挙げられ、具体的には、（ｉ）基板を延伸し、延伸状態を維持したまま、上記紫外線照射を行って上記表層を形成した後、上記延伸状態を解除することにより行う方法、また、（ｉｉ）上記表層を形成した後に上記基板及び表層を圧縮することにより行う方法等が挙げられ、上記（ｉｉ）の方法が好ましい。
【００５１】
上記（ｉ）の方法において、延伸は、基板面に対して平行に一軸方向に延伸してもよく、基板面に対して略垂直方向に延伸してもよい。また、基板面に対して垂直方向に延伸する場合、例えば棒状部材の端面（短手方向の面）を基板に押し当てて延伸してもよく、棒状部材の側面（長手方向の面）を基板に押し当てて延伸してもよい。
上記（ｉｉ）の方法において、圧縮は、基板面に対して平行に一軸方向に行うことが好ましいが、目的とする第２の微細凹凸パターンに応じて、二軸方向に行ってもよい。
【００５２】
側方応力は、上記第１の微細凹凸パターンを構成する第１の微細凹凸構造に平行する方向から加えることにより、平行型複合微細凹凸パターンを得ることができ、第１の微細凹凸構造に直交する方向から加えることにより、直交型複合微細凹凸パターンを得ることができる。
【００５３】
本発明の基板製造方法の典型的な一例を図５に示す。
まず、図５（ａ）に示す第１の微細凹凸パターンを表面に有する伸縮可能な基板を用意し、図５（ｂ）に示すように、該基板の第１の微細凹凸パターンが在する面に、オゾンの存在下に紫外線照射を行って（ＵＶＯ）表面を硬化させ、次いで、図５（ｃ）に示すように、図中の矢印の方向から一軸方向の側方応力を加えることにより、紫外線照射により硬化した表面に第２の微細凹凸パターンを形成することができる。
【００５４】
本発明の基板製造方法の具体的な一例を図６に示す。
まず、図６（１）に示すモールド用の伸縮可能な基板を用意し、一軸方向に延伸した状態で、図６（２）に示すようにプラズマ処理、好ましくは酸素プラズマ処理を行ったのち、延伸を解除して該プラズマ処理を行った面を延伸状態から解放することにより、図６（３）に示すように基板においてプラズマ処理を施した表面に第１の微細凹凸パターンを形成して、転写用のモールドを作製する。図６（３）に示す一例において、第１の微細凹凸パターンは、凹凸の周期が１μｍであるストライプパターンである。
【００５５】
得られたモールド上の第１の微細凹凸パターンを、別途用意する伸縮可能な基板に転写することにより、図６（４）に示すように、第１の微細凹凸パターンを表面に有する基板を用意し、次いで、図６（５）に示すように、第１の微細凹凸パターンが在する面に、オゾンの存在下に紫外線照射を行って該面が硬化してなる表層を形成したのち、図６（６）に示すように、紫外線照射を行った面（表層）に側方応力を加えて該面（表層）を圧縮することにより、第２の微細凹凸パターンを形成することができる。
【００５６】
図６（６）に示すように、第１の微細凹凸パターン（図の例ではストライプパターン）を構成する第１の微細凹凸構造（図の例ではストライプパターンを構成する長手方向の凸状構造）に直交する方向から（図中の一転鎖線）側方応力を加えることにより、図６（７）に示すような直交型複合微細凹凸パターンを得ることができ、第１の微細凹凸構造に平行する方向から（図中の点線）側方応力を加えることにより、図６（８）に示すような平行型複合微細凹凸パターンを得ることができる。図６（７）に示す直交型複合微細凹凸パターンの拡大写真を図６（７ａ）に示し、図６（８）に示す平行型複合微細凹凸パターンの拡大写真を図６（８ａ）に示す。
【００５７】
本発明の複合微細凹凸パターンを形成する方法は、上述の本発明の基板製造方法と同様の方法により、複合微細凹凸パターンを形成することができる。
【００５８】
＜複合微細凹凸パターンの使用＞
複合微細凹凸パターンは、上述のように、第１の微細凹凸パターンと第２の微細凹凸パターンとが相互に重なり合い、第１の微細凹凸パターンが第２の微細凹凸パターンよりも凹凸の振幅及び／又は周期が小さいものである。従って、第１の微細凹凸パターン及び／又は第２の微細凹凸パターンの表出の程度、表出の仕方等を変化させることにより、これらのパターンを目的に応じて利用することができる。複合微細凹凸パターンを上述の伸縮可能な基板上に形成することにより、第１の微細凹凸パターン及び／又は第２の微細凹凸パターンの表出の程度、表出の仕方等を容易に変化させることができる。
【００５９】
例えば、複合微細凹凸パターンを表面に有する伸縮可能な基板に対する側方圧力の有無により、該基板の第１の微細凹凸パターンを非機能性態様及び／又は機能性態様に変化させることを含む、複合微細凹凸パターンを変化させる方法もまた、本発明の一つである。
【００６０】
本発明において、上記「非機能性態様」とは、第１の微細凹凸パターンが事実上機能しない態様をいい、例えば、第１の微細凹凸パターンを構成する凹状構造に液体を入れる流路等を目的とする場合、該凹状構造の表出を事実上なくすこと又は該凹状構造を含む第１の微細凹凸構造を全体として凸状に表出させることにより、該凹状構造に液体を入れることができなくなる点で、第１の微細凹凸パターンが事実上機能しない態様となる。
【００６１】
本発明において、上記「機能性態様」とは、第１の微細凹凸パターンが事実上機能する態様をいい、例えば、第１の微細凹凸パターンを上記流路等の目的に用いる場合、第１の微細凹凸パターンを構成する凹状構造を表出させること又は該凹状構造を含む第１の微細凹凸構造を全体として平坦化することにより、該凹状構造に液体を入れることが可能になる点で、第１の微細凹凸パターンが事実上機能する態様となる。
【００６２】
複合微細凹凸パターンを表面に有する伸縮可能な基板に側方圧力を加えること及び／又は加えないことにより、上記基板の第１の微細凹凸パターンを非機能性態様及び／又は機能性態様に変化させて複合微細凹凸パターンを変化させることができる。
【００６３】
上記の複合微細凹凸パターンを変化させる方法により、側方圧力の有無によって複合微細凹凸パターンを可逆的にスイッチングすることもできる。
例えば、複合微細凹凸パターンを表面に有する伸縮可能な基板に側方圧力を加えることにより、上記基板の第１の微細凹凸パターンを非機能性態様に変化させ、その後、側方圧力を除去することにより、第１の微細凹凸パターンを機能性態様に変化させることができ、このような側方圧力の負荷及び除去を繰り返すことができる。
【００６４】
かかる態様の変化は、例えば、第１の微細凹凸パターンの表出の程度を変化させること、具体的には、上述のように第１の微細凹凸パターンを構成する凹状構造を表出させることにより、行うことができ、平行型複合微細凹凸パターンの場合に好適である。
かかる態様の変化は、また、例えば、第１の微細凹凸パターンの表出の仕方を変化させること、具体的には、上述のように第１の微細凹凸パターンを構成する凹状構造を含む第１の微細凹凸構造を全体として凸状に表出させること、例えば、第１の微細凹凸構造に直交する方向に凹凸を付与することにより、行うことができ、直交型複合微細凹凸パターンの場合に好適である。
【００６５】
平行型複合微細凹凸パターンの場合、例えば、該パターンを表面に有する伸縮可能な基板に側方圧力を加えることにより、上記基板の第１の微細凹凸パターンを非機能性態様に変化させることができるが、具体的には、第１の微細凹凸パターンを圧縮することにより、第１の微細凹凸パターンを構成する凸状構造の少なくとも凸部分が相互に近接又は密着すること等により、第１の微細凹凸パターン、具体的にはその凹状構造に液体等が流れにくい又は流れない状態にすることができる。従って、例えば、第２の微細凹凸パターンに液体等を流す場合、第２の微細凹凸パターンを構成する凹状構造に液体等が流れるが、該凹状構造に存在する第１の微細凹凸パターンを構成する凹状構造には液体等が流れにくい又は流れないようにすることができる。
【００６６】
そして、平行型複合微細凹凸パターンを表面に有する伸縮可能な基板に側方圧力を加えないことにより、上記基板の第１の微細凹凸パターンを機能性態様に変化させることができるが、具体的には、第１の微細凹凸パターンを上記圧縮から解放することにより、第１の微細凹凸パターンを構成する凸状構造の凸部分が相互に十分離れた状態となり、第１の微細凹凸パターンを構成する凹状構造が表出し、該凹状構造を含む第１の微細凹凸パターンに液体等が流れやすい状態にすることができる。従って、例えば、上述の基板に側方圧力を加えた状態で第２の微細凹凸パターン、具体的には第２の微細凹凸パターンを構成する凹状構造に流した液体等は、該側方圧力を加えない状態に変化することにより、第１の微細凹凸パターンを構成する凹状構造にも液体等が流れやすいこととなる。
平行型複合微細凹凸パターンは、例えば、上述の基板に加える側方圧力を調節することにより、上述のように第１の微細凹凸パターンを構成する凹状構造の表出の程度を変えることができ、それによって、第２の微細凹凸パターンを構成する凹状構造に流した液体等の流速をコントロールすることができる。
【００６７】
直交型複合微細凹凸パターンを変化させる方法の一例を図７に示す。
直交型複合微細凹凸パターンの場合、例えば、該パターンを表面に有する伸縮可能な基板に側方圧力を加えることにより、上記基板の第１の微細凹凸パターンを非機能性態様に変化させることができるが、具体的には、図７（ａ）に示すように、第１の微細凹凸パターンを構成する第１の微細凹凸構造に直交する方向に第２の微細凹凸パターンを構成する凸状構造及び凹状構造が表出するように側方圧力を付与することにより、第１の微細凹凸パターンに例えば液体等が流れない状態にすることができる。
そして、直交型複合微細凹凸パターンを表面に有する伸縮可能な基板に側方圧力を加えないことにより、上記基板の第１の微細凹凸パターンを機能性態様に変化させることができるが、具体的には、図７（ｂ）に示すように、第２の微細凹凸パターンを構成する凹凸状構造及び凹状構造をなくして第２の微細凹凸パターンを平坦化することにより、第１の微細凹凸パターンに例えば液体等が流れる状態にすることができる。
【００６８】
複合微細凹凸パターンとしては、特に限定されないが、例えば、流路等に利用することができ、主にその凹状構造に液体を流すこと等ができ、更に、例えば、液体及び／又は液体に含まれる物質の分離手段として用いることが期待される。かかる分離手段としては、例えば、粒子ふるい等が挙げられ、例えば、赤血球等の血液成分を分離又は精製すること等が挙げられる。
【００６９】
上記の複合微細凹凸パターンを変化させる方法により、複合微細凹凸パターンを構成する微細凹凸構造からなる流路を変化させることができ、かかる方法もまた、本発明の一つである。かかる流路は、例えば、上述の複合微細凹凸パターンを変化させる方法により、液体等が流れない状態にしたり、液体等が流れる状態にしたりすることができる。
【００７０】
上述の複合微細凹凸パターンを表面に有する伸縮可能な基板を含む、液体及び／又は前記液体に含まれる物質の分離手段もまた、本発明の一つである。
【実施例】
【００７１】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００７２】
［実施例１］
図６に示す手順に従い、３ｃｍ×１ｃｍ、厚さ１ｃｍのＰＤＭＳ基板に第１の微細凹凸パターン（凹凸の波長１μｍ；ストライプパターン）を転写し、第１の微細凹凸パターンが在する面に対し、該面から５ｍｍ離れた水銀ランプ（４．５Ｗ）を用いて、オゾン存在下に紫外線（１８５ｎｍ、２５４ｎｍ；ランプ１本当りの出力５．２ｍＷ／ｃｍ２）を７０分間照射した。基板の紫外線を照射した面において硬化した表層が得られた。
【００７３】
表層を形成した基板を、第１の微細凹凸パターンを構成する第１の微細凹凸構造に平行する方向に１５％圧縮し、第２の微細凹凸パターン（凹凸の波長７０μｍ；ストライプパターン）を形成した。圧縮率は、圧縮時の圧縮方向の長さ／非圧縮時の圧縮方向の長さの百分率で表す。得られた平行型複合微細凹凸パターンのＳＥＭ像を図２に示す。
【００７４】
また、別途上記と同様にして表層を形成した基板を、第１の微細凹凸構造に直交する方向に１５％圧縮し、第２の微細凹凸パターン（凹凸の波長７０μｍ；ストライプパターン）を形成した。得られた直交型複合微細凹凸パターンのＳＥＭ像を図４に示す。
図２及び図４から分かるように、ストライプ状の第２の微細凹凸パターンを構成する凹状構造に第１の微細凹凸パターンが在する複合微細凹凸パターンが得られた。
【００７５】
なお、側方応力を加える際の圧縮率を変えることにより、形成される微細凹凸パターンの凹凸の波長を調べた。結果を図８のグラフに示す。図８から、圧縮率が高いほど、短い凹凸の波長とすることができる傾向がわかった。従って、圧縮率を調整することにより、所望の凹凸の波長を有する微細凹凸パターンを形成することができる。
【００７６】
液体としてヘキサデカンを直交型複合微細凹凸パターンに載せ、側方応力の有無による複合微細凹凸パターンの変化を観察した。ＳＥＭ像を図９に示す。図９から、第１の微細凹凸パターンを非機能性態様（図９（ａ１））から、機能性態様（図９（ｂ３））に変化して第１の微細凹凸パターンを構成する凹状構造Ａ（写真における横向きの微細な凹状構造）に液体が流れ出し、再び側方応力を加えることにより第１の微細凹凸パターンを非機能性態様（図９（ａ２））に戻して凹状構造Ａに液体が流れないようにすることができることを確認した。即ち、図９（ａ１）に示すように、側方圧力を加えた状態において第２の微細凹凸パターンを構成する凹状構造Ｂに液体が入っているが（写真における縦の流路）、図９（ｂ１）に示すように、側方圧力を解除し始めると、凹状構造Ａ（写真における横向きの微細な凹状構造）が表出し始め、凹状構造Ｂに在していた液体が凹状構造Ａに流れ出し、図中の黒矢印の方向に形成される新たな流路となる。そして、凹状構造Ａに流れ出した液体は、図９（ｂ２）に示すように、側方圧力の解除に応じて図中の黒矢印の方向に凹状構造Ａを進み、図９（ｂ３）に示すように、隣接する凹状構造Ｂに到達する。
【符号の説明】
【００７７】
１ａ  第１の微細凹凸パターンを構成する凸状構造
１ｂ  第１の微細凹凸パターンを構成する凸状構造
２ａ  第２の微細凹凸パターンを構成する凸状構造
２ｂ  第２の微細凹凸パターンを構成する凸状構造
【図１】
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【図３】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
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【図９】
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