(57)【要約】  マイクロスケール物体のアセンブリの方法は、基板の表面上に第１の機能性部位のパターンを形成するステップと、基板の表面を、第１のマイクロスケール原材料要素の第１の部分上で、第１の機能性部位に相補的である第２の機能性部位により機能性を付与され、第１のマイクロスケール原材料要素の第２の部分上で第３の機能性部位により機能性を付与されている第１のマイクロスケール原材料要素を含む第１の液体懸濁液と接触させるステップと、第１のマイクロスケール原材料要素の第１の部分を基板の表面とアラインメントさせるステップと、第２の機能性部位を第１の機能性部位に結合して基板の表面上に第１のマイクロスケール原材料要素の第１の微細構造パターンを形成することを円滑にするステップとを含む。
2017534474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロスケール物体のアセンブリの方法であって、
基板の表面上に第１の機能性部位のパターンを形成するステップと、
前記基板の前記表面を、第１のマイクロスケール原材料要素の第１の部分上で、前記第１の機能性部位に相補的である第２の機能性部位により機能性を付与された前記第１のマイクロスケール原材料要素を含む第１の液体懸濁液と接触させるステップと、
前記第１の液体懸濁液中の前記第１のマイクロスケール原材料要素の前記第１の部分を前記基板の前記表面とアラインメントさせるステップと、
前記第２の機能性部位を前記第１の機能性部位に結合して前記基板の前記表面上に前記第１のマイクロスケール原材料要素の第１の微細構造パターンを形成することを円滑にするステップとを含む方法。
【請求項２】
前記第１のマイクロスケール原材料要素の第２の部分は、第３の機能性部位により機能性を付与され、前記方法は、
前記基板の前記表面上の前記第１のマイクロスケール原材料要素の前記第１の微細構造パターンを、第２のマイクロスケール原材料要素の第１の部分上で、前記第３の機能性部位に相補的である第４の機能性部位により機能性を付与された前記第２のマイクロスケール原材料要素を含む第２の液体懸濁液と接触させるステップと、
前記第２の液体懸濁液中の前記第２のマイクロスケール原材料要素の前記第１の部分を前記第１のマイクロスケール原材料要素の前記第２の部分とアラインメントさせるステップと、
前記第４の機能性部位を前記第３の機能性部位に結合して前記基板の前記表面上にマイクロスケール物体の前記アセンブリを形成することを円滑にするステップとをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
マイクロスケール物体の前記アセンブリを第３のマイクロスケール原材料要素を含む第３の液体懸濁液と接触させるステップと、
前記第３の液体懸濁液中の前記第３のマイクロスケール原材料要素の第１の部分を前記第２のマイクロスケール原材料要素の第２の部分とアラインメントさせ位置決めするステップと、
相補的クリック化学基により第３のマイクロスケール原材料要素の前記第１の部分を前記第２のマイクロスケール原材料要素の前記第２の部分に結合することを円滑にするステップとをさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
第３のマイクロスケール原材料要素の第１の部分を前記第２のマイクロスケール原材料要素の第２の部分とアラインメントさせ位置決めするステップは、誘電泳動場により第３のマイクロスケール原材料要素の第１の部分を前記第２のマイクロスケール原材料要素の第２の部分とアラインメントさせ位置決めするステップを含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
マイクロスケール物体の前記アセンブリをカーボンナノチューブ、ナノロッド、およびナノ粒子のうちの１つまたは複数を含む第４の液体懸濁液と接触させるステップと、
前記第４の液体懸濁液中のカーボンナノチューブ、ナノロッド、およびナノ粒子のうちの前記１つまたは複数の第１の部分を前記第３のマイクロスケール原材料要素の第２の部分とアラインメントさせ位置決めするステップと、
相補的クリック化学基によりカーボンナノチューブ、ナノロッド、およびナノ粒子のうちの前記１つまたは複数を前記第３のマイクロスケール原材料要素の前記第２の部分に結合するステップとをさらに含む請求項３に記載の方法。
【請求項６】
カーボンナノチューブ、ナノロッド、およびナノ粒子のうちの前記１つまたは複数の前記第１の部分を前記第３のマイクロスケール原材料要素の前記第２の部分とアラインメントさせ位置決めするステップは、誘電泳動場によりカーボンナノチューブ、ナノロッド、およびナノ粒子のうちの前記１つまたは複数の前記第１の部分を前記第３のマイクロスケール原材料要素の前記第２の部分とアラインメントさせ位置決めするステップを含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ｉ）前記第１のマイクロスケール原材料要素の前記第１の部分を前記基板に結合するステップ、ｉｉ）前記第１のマイクロスケール原材料要素の前記第２の部分を前記第２のマイクロスケール原材料要素の前記第１の部分に結合するステップ、ｉｉｉ）前記第３のマイクロスケール原材料要素の前記第１の部分を前記第２のマイクロスケール原材料要素の前記第２の部分に結合するステップ、ならびにｉｖ）カーボンナノチューブ、ナノロッド、およびナノ粒子のうちの前記１つまたは複数を前記第３のマイクロスケール原材料要素の前記第２の部分に結合するステップのうちの少なくとも２つのステップを同時実行するステップを含む請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記基板への電気的および光学的経路のうちの１つを、前記第１のマイクロスケール原材料要素、前記第２のマイクロスケール原材料要素、前記第３のマイクロスケール原材料要素、ならびにカーボンナノチューブ、ナノロッド、およびナノ粒子のうちの前記１つまたは複数のうちの１つを通じて形成するステップを含む請求項５から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第３の機能性部位は、前記第１の機能性部位と同じである請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記第４の機能性部位は、前記第２の機能性部位と同じである請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第３の機能性部位は、前記第２の機能性部位と同じである請求項２に記載の方法。
【請求項１２】
前記第４の機能性部位は、前記第１の機能性部位と同じである請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２の機能性部位を前記第１の機能性部位に結合することを円滑にするステップは、前記第２の機能性部位と前記第１の機能性部位との間の結合を、前記第２の機能性部位および／または前記第１の機能性部位への熱エネルギーの印加、前記第２の機能性部位および／または前記第１の機能性部位への放射線の照射のうちの１つによって開始するステップと、前記第２の機能性部位および／または前記第１の機能性部位を化学触媒に曝すステップとを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
リンカー分子を有する前記第１の機能性部位を、前記基板の前記表面に結合されている金属接着要素に結合して、前記基板の前記表面上に前記第１の機能性部位の前記パターンを形成するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
リンカー分子を有する前記第２の機能性部位を前記第１のマイクロスケール原材料要素の前記第１の部分に結合されている金属接着要素に結合するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
複数の前記第２のマイクロスケール原材料要素を前記第１のマイクロスケール原材料要素の前記第２の部分の各々に結合することを円滑にするステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２の機能性部位を前記第１の機能性部位に結合することを円滑にするステップは、第１のクリック化学基を相補的クリック化学基に結合することを円滑にするステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２の機能性部位を前記第１の機能性部位に結合することを円滑にするステップは、第１のＤＮＡ鎖を相補的ＤＮＡ鎖に結合することを円滑にするステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
追加の結合メカニズムにより前記第１のマイクロスケール原材料要素を前記基板の前記表面に結合するステップをさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
結果として合成ヤモリ粘着剤が形成される請求項１から１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
マイクロスケール物体のアセンブリであって、
クリック化学結合により繰り返しパターンで基板の表面に結合されている第１の部分を有する複数の第１のマイクロスケール原材料要素と、
前記複数の第１のマイクロスケール原材料要素の第２の部分に結合されている第１の部分を有する複数の第２のマイクロスケール原材料要素とを備えるマイクロスケール物体のアセンブリ。
【請求項２２】
前記第１のマイクロスケール原材料要素および前記第２のマイクロスケール原材料要素のうちの１つの少なくとも一部は、少なくとも約２０：１の長さ：幅アスペクト比を有する請求項２１に記載のアセンブリ。
【請求項２３】
各第１のマイクロスケール原材料要素に結合されている複数の前記第２のマイクロスケール原材料要素をさらに備える請求項２１に記載のアセンブリ。
【請求項２４】
クリック化学結合により前記複数の第２のマイクロスケール原材料要素の第２の部分に結合されている第１の部分を有する複数の第３のマイクロスケール原材料要素をさらに備える請求項２１に記載のアセンブリ。
【請求項２５】
各第２のマイクロスケール原材料要素に結合されている複数の前記第３のマイクロスケール原材料要素をさらに備える請求項２４に記載のアセンブリ。
【請求項２６】
前記第３のマイクロスケール原材料要素の各々に結合されている複数のカーボンナノチューブをさらに備える請求項２５に記載のアセンブリ。
【請求項２７】
前記第１のマイクロスケール原材料要素は、前記第２のマイクロスケール原材料要素および前記第３のマイクロスケール原材料要素のうちの各々よりも大きい断面積を有する請求項２４に記載のアセンブリ。
【請求項２８】
前記第２のマイクロスケール原材料要素は、前記第３のマイクロスケール原材料要素よりも大きい断面積を有する請求項２７に記載のアセンブリ。
【請求項２９】
前記第１のマイクロスケール原材料要素は、約８０μｍ２未満の断面積を有する請求項２１に記載のアセンブリ。
【請求項３０】
１ｍｍ２当たり少なくとも約０．０９Ｎの力の粘着強度を有するファンデルワールス力を介してガラス表面に付着するように構成される請求項２１から２９のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項３１】
合成ヤモリ粘着剤を備える請求項２１から３０のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれている、２０１４年１１月１１日に出願した米国仮出願第６２／０７７，９６５号、名称「ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＡＳＳＥＭＢＬＩＮＧ  ＮＡＮＯＳＣＡＬＥ  ＡＮＤ  ＭＩＣＲＯＳＣＡＬＥ  ＯＢＪＥＣＴ  ＩＮ  ＴＷＯ−  ＡＮＤ  ＴＨＲＥＥ−ＤＩＭＥＮＳＩＯＮＡＬ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ  ＡＮＤ  Ａ  ＳＹＮＴＨＥＴＩＣ  ＧＥＣＫＯ  ＡＤＨＥＳＩＶＥ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ  ＭＡＤＥ  ＵＳＩＮＧ  ＴＨＥ  ＭＥＴＨＯＤ」の米国特許法第１１９条（ｅ）項に基づく優先権を主張するものである。
【背景技術】
【０００２】
現代の材料科学の目標の１つは、ミクロンまたはナノメートルのオーダーの寸法を有するマイクロスケール要素（ｍｉｃｒｏ−ｓｃａｌｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ）からマクロスケール構造物（ｍａｃｒｏ−ｓｃａｌｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を生産することを伴う。そのような構造物は、従来の製造技術を使用したのでは得られない新規性のある機械的、電気的、および光学的特性を有するように調整され得る。たとえば、半導体産業で使用されているような、従来のマイクロスケール製造プロセスは、マクロスケール構造物をマイクロスケール要素から生産することはできない。たとえば、従来の半導体製造機器およびプロセスは、約５０：１または約１００：１をかなり上回るアスペクト比を有するマイクロスケール要素を生産することはできない。従来の付加製造機器およびプロセス（「３Ｄプリンティング」と称されることも多い）は、ミクロンまたはナノメートルのオーダーの寸法を有する物体を生産することはできず、またマイクロスケール要素からマクロスケール構造物を素早く生産することはできない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一態様によれば、マイクロスケール物体（ｍｉｃｒｏ−ｓｃａｌｅ  ｏｂｊｅｃｔ）のアセンブリ方法が提供される。この方法は、基板の表面上に第１の機能性部位（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｍｏｉｅｔｙ）のパターンを形成するステップと、基板の表面を、第１のマイクロスケール原材料要素（ｍｉｃｒｏ−ｓｃａｌｅ  ｆｅｅｄｓｔｏｃｋ  ｅｌｅｍｅｎｔ）の第１の部分上で、第１の機能性部位に相補的である第２の機能性部位により機能性を付与された（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ  ｗｉｔｈ）第１のマイクロスケール原材料要素を含む第１の液体懸濁液と接触させるステップと、第１の液体懸濁液中の第１のマイクロスケール原材料要素の第１の部分を基板の表面とアラインメントさせるステップと、第２の機能性部位を第１の機能性部位に結合して基板の表面上に第１のマイクロスケール原材料要素の第１の微細構造パターンを形成することを円滑にするステップとを含む。
【０００４】
いくつかの実施形態において、第１のマイクロスケール原材料要素の第２の部分は、第３の機能性部位により機能性を付与され、この方法は、基板の表面上の第１のマイクロスケール原材料要素の第１の微細構造パターンを、第２のマイクロスケール原材料要素の第１の部分上で、第３の機能性部位に相補的である第４の機能性部位により機能性を付与された第２のマイクロスケール原材料要素を含む第２の液体懸濁液と接触させるステップと、第２の液体懸濁液中の第２のマイクロスケール原材料要素の第１の部分を第１のマイクロスケール原材料要素の第２の部分とアラインメントさせるステップと、第４の機能性部位を第３の機能性部位に結合して基板の表面上にマイクロスケール物体のアセンブリを形成することを円滑にするステップとをさらに含む。
【０００５】
いくつかの実施形態において、第３の機能性部位は、第１（または第２）の機能性部位と同じである。いくつかの実施形態において、第４の機能性部位は、第２（または第１）の機能性部位と同じである。
【０００６】
いくつかの実施形態において、第２の機能性部位を第１の機能性部位に結合することを円滑にするステップは、第２の機能性部位と第１の機能性部位との間の結合を、第２の機能性部位および／または第１の機能性部位への熱エネルギーの印加、第２の機能性部位および／または第１の機能性部位への放射線の照射のうちの１つによって開始するステップと、第２の機能性部位および／または第１の機能性部位を化学触媒に曝すステップとを含む。
【０００７】
いくつかの実施形態において、方法は、リンカー分子を有する第１の機能性部位を、基板の表面に結合されている金属接着要素に結合して、基板の表面上に第１の機能性部位のパターンを形成するステップをさらに含む。
【０００８】
いくつかの実施形態において、方法は、リンカー分子を有する第２の機能性部位を第１のマイクロスケール原材料要素の第１の部分に結合されている金属接着要素に結合するステップをさらに含む。
【０００９】
いくつかの実施形態において、方法は、複数の第２のマイクロスケール原材料要素を第１のマイクロスケール原材料要素の第２の部分の各々に結合することを円滑にするステップをさらに含む。
【００１０】
いくつかの実施形態において、方法は、マイクロスケール物体のアセンブリを第３のマイクロスケール原材料要素を含む第３の液体懸濁液と接触させるステップと、第３の液体懸濁液中の第３のマイクロスケール原材料要素の第１の部分を第２のマイクロスケール原材料要素の第２の部分とアラインメントさせ位置決めするステップと、相補的クリック化学基（ｃｏｍｐｌｉｍｅｎｔａｒｙ  ｃｌｉｃｋ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｇｒｏｕｐ）により第３のマイクロスケール原材料要素の第１の部分を第２のマイクロスケール原材料要素の第２の部分に結合することを円滑にするステップをさらに含む。
【００１１】
いくつかの実施形態において、第３のマイクロスケール原材料要素の第１の部分を第２のマイクロスケール原材料要素の第２の部分とアラインメントさせ位置決めするステップは、誘電泳動場により第３のマイクロスケール原材料要素の第１の部分を第２のマイクロスケール原材料要素の第２の部分とアラインメントさせ位置決めするステップを含む。
【００１２】
いくつかの実施形態において、方法は、マイクロスケール物体のアセンブリをカーボンナノチューブ、ナノロッド、およびナノ粒子のうちの１つまたは複数を含む第４の液体懸濁液と接触させるステップと、第４の液体懸濁液中のカーボンナノチューブ、ナノロッド、およびナノ粒子のうちの１つまたは複数の第１の部分を第３のマイクロスケール原材料要素の第２の部分とアラインメントさせ位置決めするステップと、相補的クリック化学基によりカーボンナノチューブ、ナノロッド、およびナノ粒子のうちの１つまたは複数を第３のマイクロスケール原材料要素の第２の部分に結合するステップとをさらに含む。
【００１３】
いくつかの実施形態において、カーボンナノチューブ、ナノロッド、およびナノ粒子のうちの１つまたは複数の第１の部分を第３のマイクロスケール原材料要素の第２の部分とアラインメントさせ位置決めするステップは、誘電泳動場によりカーボンナノチューブ、ナノロッド、およびナノ粒子のうちの１つまたは複数の第１の部分を第３のマイクロスケール原材料要素の第２の部分とアラインメントさせ位置決めするステップを含む。
【００１４】
いくつかの実施形態において、方法は、ｉ）第１のマイクロスケール原材料要素の第１の部分を基板に結合するステップ、ｉｉ）第１のマイクロスケール原材料要素の第２の部分を第２のマイクロスケール原材料要素の第１の部分に結合するステップ、ｉｉｉ）第３のマイクロスケール原材料要素の第１の部分を第２のマイクロスケール原材料要素の第２の部分に結合するステップ、ならびにｉｖ）カーボンナノチューブ、ナノロッド、およびナノ粒子のうちの１つまたは複数を第３のマイクロスケール原材料要素の第２の部分に結合するステップのうちの少なくとも２つのステップを同時実行するステップを含む。
【００１５】
いくつかの実施形態において、第２の機能性部位を第１の機能性部位に結合することを円滑にするステップは、第１のクリック化学基を相補的クリック化学基に結合することを円滑にするステップを含む。
【００１６】
いくつかの実施形態において、第２の機能性部位を第１の機能性部位に結合することを円滑にするステップは、第１のＤＮＡ鎖を相補的ＤＮＡ鎖に結合することを円滑にするステップを含む。
【００１７】
いくつかの実施形態において、方法は、追加の結合メカニズムにより第１のマイクロスケール原材料要素を基板の表面に結合するステップをさらに含む。
【００１８】
いくつかの実施形態において、方法は、基板への電気的および光学的経路のうちの１つを、第１のマイクロスケール原材料要素、第２のマイクロスケール原材料要素、第３のマイクロスケール原材料要素、ならびにカーボンナノチューブ、ナノロッド、およびナノ粒子のうちの１つまたは複数のうちの１つを通じて形成するステップをさらに含む。
【００１９】
いくつかの実施形態において、この方法の結果、合成ヤモリ粘着剤（ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｇｅｃｋｏ  ａｄｈｅｓｉｖｅ）が形成される。
【００２０】
別の態様によれば、クリック化学結合により繰り返しパターンで基板の表面に結合されている第１の部分を有する複数の第１のマイクロスケール原材料要素と、複数の第１のマイクロスケール原材料要素の第２の部分に結合されている第１の部分を有する複数の第２のマイクロスケール原材料要素とを備えるマイクロスケール物体のアセンブリが提供される。
【００２１】
いくつかの実施形態において、第１のマイクロスケール原材料要素および第２のマイクロスケール原材料要素のうちの１つの少なくとも一部は、少なくとも約２０：１の長さ：幅アスペクト比を有する。
【００２２】
いくつかの実施形態において、アセンブリは、各第１のマイクロスケール原材料要素に結合されている複数の第２のマイクロスケール原材料要素をさらに備える。
【００２３】
いくつかの実施形態において、アセンブリは、クリック化学結合により複数の第２のマイクロスケール原材料要素の第２の部分に結合されている第１の部分を有する複数の第３のマイクロスケール原材料要素をさらに備える。
【００２４】
いくつかの実施形態において、アセンブリは、各第２のマイクロスケール原材料要素に結合されている複数の第３のマイクロスケール原材料要素をさらに備える。
【００２５】
いくつかの実施形態において、アセンブリは、第３のマイクロスケール原材料要素の各々に結合されている複数のカーボンナノチューブをさらに備える。
【００２６】
いくつかの実施形態において、第１のマイクロスケール原材料要素は、第２のマイクロスケール原材料要素および第３のマイクロスケール原材料要素のうちの各々よりも大きい断面積を有する。
【００２７】
いくつかの実施形態において、第２のマイクロスケール原材料要素は、第３のマイクロスケール原材料要素よりも大きい断面積を有する。
【００２８】
いくつかの実施形態において、第１のマイクロスケール原材料要素は、約８０μｍ２未満の断面積を有する。
【００２９】
いくつかの実施形態において、アセンブリは、１ｍｍ２当たり少なくとも約０．０９Ｎの力の粘着強度を有するファンデルワールス力を介してガラス表面に付着するように構成される。
【００３０】
いくつかの実施形態において、アセンブリは、合成ヤモリ粘着剤を含む。
【００３１】
添付図面は、縮尺通りを意図していない。図面中、様々な図に例示されている各同一の、またはほぼ同一のコンポーネントは、類似の番号によって表される。わかりやすくするために、すべての図面においてすべてのコンポーネントにラベルを付けてはいない。図面の説明を以下に示す。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１Ａ】クリック化学基のうちの第１の基でパターン形成された基板を例示する図である。
【図１Ｂ】基板上にパターン形成されたクリック化学基に相補的なクリック化学基により機能性を付与された第１の複数のマイクロスケール原材料要素を含む溶液および溶液と接触している基板を例示する図である。
【図１Ｃ】第１の複数のマイクロスケール原材料要素がクリック化学基により基板に結合されることを例示する図である。
【図１Ｄ】結合された第１の複数のマイクロスケール原材料要素とともに基板に施される第２の複数のマイクロスケール原材料要素を含む溶液を例示する図である。
【図１Ｅ】第２の複数のマイクロスケール原材料要素がクリック化学基により第１の複数のマイクロスケール原材料要素に結合されることを例示する図である。
【図１Ｆ】基板、第１の複数のマイクロスケール原材料要素、第２の複数のマイクロスケール原材料要素、および第２の複数のマイクロスケール原材料要素に結合されている第３の複数のマイクロスケール原材料要素から形成される構造物を例示する図である。
【図２】図１Ｆの構造物を形成する方法の一実施形態のフローチャートである。
【図３Ａ】複数のマイクロスケール原材料要素を形成する方法の実施中に形成される構造物を例示する図である。
【図３Ｂ】複数のマイクロスケール原材料要素を形成する方法の実施中に形成される別の構造物を例示する図である。
【図３Ｃ】複数のマイクロスケール原材料要素を形成する方法の実施中に形成される別の構造物を例示する図である。
【図３Ｄ】複数のマイクロスケール原材料要素を形成する方法の実施中に形成される別の構造物を例示する図である。  ［図３Ｄ’］複数のマイクロスケール原材料要素を形成する方法の実施中に形成される別の構造物を例示する図である。
【図３Ｅ】複数のマイクロスケール原材料要素を形成する方法の実施中に形成される別の構造物を例示する図である。
【図３Ｆ】複数のマイクロスケール原材料要素を形成する方法の実施中に形成される別の構造物を例示する図である。
【図３Ｇ】複数のマイクロスケール原材料要素を形成する方法の実施中に形成される別の構造物を例示する図である。
【図３Ｈ】複数のマイクロスケール原材料要素を形成する方法の実施中に形成される別の構造物を例示する図である。
【図３Ｉ】複数のマイクロスケール原材料要素を形成する方法の実施中に形成される別の構造物を例示する図である。
【図４】複数のマイクロスケール原材料要素を形成するための方法の一実施形態のフローチャートである。
【図５Ａ】複数のマイクロスケール原材料要素を形成するための鋳型を形成するために使用される構造物の立面図である。  ［図５Ａ’］図５Ａの構造物の平面図である。
【図５Ｂ】複数のマイクロスケール原材料要素を形成するための鋳型を形成するために使用される別の構造物の立面図である。  ［図５Ｂ’］図５Ｂの構造物の平面図である。
【図５Ｃ】複数のマイクロスケール原材料要素を形成する方法の実施中に形成される構造物を例示する図である。
【図５Ｄ】複数のマイクロスケール原材料要素を形成する方法の実施中に形成される別の構造物を例示する図である。
【図５Ｅ】複数のマイクロスケール原材料要素を形成する方法の実施中に形成される別の構造物を例示する図である。
【図５Ｆ】複数のマイクロスケール原材料要素を形成する方法の実施中に形成される別の構造物を例示する図である。
【図５Ｇ】複数のマイクロスケール原材料要素を形成する方法の実施中に形成される別の構造物を例示する図である。
【図５Ｈ】複数のマイクロスケール原材料要素を形成する方法の実施中に形成される別の構造物を例示する図である。
【図６】複数のマイクロスケール原材料要素を形成するための方法の一実施形態のフローチャートである。
【図７】相補的ＤＮＡにより機能性を付与された基板と接触している溶液中のＤＮＡ機能性付与されたマイクロスケール原材料要素の溶液を例示している。
【図８】合成ヤモリ粘着毛（ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｇｅｃｋｏ  ａｄｈｅｓｉｏｎ  ｈａｉｒ）を例示する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本明細書で開示されている態様および実施形態は、以下の説明で述べられているか、または図面に例示されているコンポーネントの製作の詳細およびコンポーネントの配置構成への適用に限定されない。本明細書で開示されている態様および実施形態は、様々な仕方で実施されるか、または実行され得る。また、本明細書で使用される語法および術語は、説明を目的としたものであり、限定するものとしてみなされるべきではない。本明細書における「含む、備える（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「からなる、備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「収容する、含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「伴う（ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」、およびそれらの変形の使用は、それ以降に記載される項目および同等の項目、さらには追加項目を包含することを意味する。
【００３４】
本明細書で開示されている態様および実施形態は、一般的に、ミクロンまたはナノメートルのオーダーの寸法を有するマイクロスケール要素からの新規性のあるマクロスケール構造物の形成に向けられている。開示されているマクロスケール構造物は、従来の製造技術を使用したのでは得られない機械的、電気的、熱的、および／または光学的特性を有する。本明細書で開示されている態様および実施形態は、誘導流体アセンブリ（ｄｉｒｅｃｔｅｄ  ｆｌｕｉｄｉｃ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）と「クリック」ケミストリーおよび／またはＤＮＡ選択性アセンブリ（ＤＮＡ  ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）技術との組合せを使用するマイクロスケール要素からのマクロスケール物体の形成を含む。本明細書では「マイクロスケール要素」という用語が使用されているけれども、本明細書で説明されている原材料要素または他の構造物は、ミクロンまたはそれ以上の寸法を有することに限定されないことは理解されるべきである。「マイクロスケール要素」という用語は、また、１ミクロンよりも小さい、たとえば、約１ナノメートル未満と小さい、特徴的寸法（長さ、幅など）を有する原材料要素または他の構造物も包含する。
【００３５】
誘導流体アセンブリ（ＤＦＡ）
誘導流体アセンブリ（ＤＦＡ）は、異なる方法によって作られる構造物を一緒にアセンブリすることを可能にするアセンブリ方法である。これは、平面マイクロ／ナノファブリケーション（ｐｌａｎａｒ  ｍｉｃｒｏ／ｎａｎｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）、マイクロマシニング、３Ｄプリンティング、および他のファブリケーションモダリティ（ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｍｏｄａｌｉｔｙ）と組み合わされ得る。ＤＦＡは、位置および配向を制御しつつ均質または不均質な原材料を基板上に、または他の原材料要素に高速に配置することを可能にする。ＤＦＡの利点は、個別のマイクロ／ナノコンポーネントを加工し、それらを永久結合された機能性の機械的、電気的、熱的、流体的、および／または熱システムにアセンブリするために最適な方法を使用することができるという点にある。いくつかの実装において、ＤＦＡアセンブリは高速である、すなわち、アセンブリ時間が２分間の場合の１００ｍｍのウェハ上の５μｍの原材料間隔は、１秒間に２５０万個の物体が結合される速度に対応する。原材料は小さければ小さいほど、アセンブリ速度はなおいっそう上がる。
【００３６】
本明細書で開示されている態様および実施形態は、サブミクロンから数十ミクロンスケールの物体（原材料）をミリメートルスケール以上の構造物（マクロスケール構造物）にアセンブリする誘導流体アセンブリのためにＤＦＡ技術を利用する。いくつかの実施形態において、同じもしくは異なる長さのスケールの高アスペクト比マイクロ／ナノファブリケーションで加工される構造物は、基板の平面内で加工され、離型され、次いで、ＤＦＡによって基板に垂直である高アスペクト比を有するマルチスケール構造物に組み合わされる。いくつかの実施形態において、原材料要素への、および原材料要素間の結合は、永久的であり、アセンブリされたシステムによって必要に応じて電気伝導、熱伝導、および／または光透過をもたらす。
【００３７】
いくつかの実施形態において、マイクロスケール要素をより大きい複合構造物にアセンブリするためのＤＦＡ技術は、加工時にマイクロスケール要素を配向し位置決めするための誘電泳動、電気泳動、流動、対流、毛管力、および磁界、拡散、またはこれらの組合せなどの方法を含む。粒子ならびに他のマイクロおよびナノビルディングブロックを伝導性もしくは絶縁性の表面もしくは構造物上にアセンブリするために多くのアプローチが使用されてきた。アセンブリの制御および速度は、多くのパラメータ、たとえば、粒子サイズ、濃度、電荷、流速、流れの方向、電圧、周波数、誘電率などに依存する。流体の力、毛管力、または他の力に依存するアセンブリメカニズムを使用したときに、アセンブリ力は、制御されるけれども、誘電泳動（ＤＥＰ）または電気泳動（ＥＰ）ベースのアセンブリのように、（要求に応じて）オンオフすることができない。電気泳動は、高速アセンブリのための誘導アセンブリ方法であるが、電荷を帯びさせるために加工プロセスにおいてマイクロスケール要素を配向することを必要とする。ＤＥＰアセンブリ力は、粒子または原材料の誘電率にのみ依存し、したがって、非荷電原材料をアセンブリするために使用するのにより適している。ＤＥＰアセンブリは、ナノおよびマイクロスケール粒子、および／またはナノチューブ束を所望の配置で正確なアラインメントをしつつ広い面積にわたって数秒で２次元または３次元構造物にアセンブリするために使用され得る。原材料溶液の希釈度および印加される電界の強度に基づき、アセンブリの速度を制御することができる。ＤＥＰ力は原材料を分極するので、原材料のアラインメントを引き起こし、アセンブリ時に原材料を配向する。アセンブリ時のナノ材料さらにはナノスケール原材料の方向性は、印加される電界の向きの線／勾配を制御することによって効果的に制御され得る。ＤＥＰアセンブリ力は、ナノまたはマイクロスケールで効果的に印加され得る。
【００３８】
マイクロスケール要素の２つの層から物体の配列を加工するためのＤＦＡプロセス２００の一実施形態は、図１Ａ〜図１Ｅに概略が示されており、図２のフローチャートに表されている。図１Ａに表されている、図２の工程２０５において、基板材料１０、たとえば、シリコンウェハは、「クリックケミカル」とも本明細書において称されている、機能性部位Ａの第１のセットでパターン形成される。基板１０は、機能性部位Ａが基板１０の表面１５上の領域内に存在するようにパターン形成され、そこでは、マイクロスケール原材料要素を基板１０に接続することが望ましい。たとえば、基板１０は、電子線リソグラフィーおよびリフトオフ、または当技術分野で知られている他のパターン形成方法を介して、金（Ａｕ）でパターン形成され得る。一端がチオールで、他端がアジド（クリック反応のＡ側）である二官能性分子が、基板とともに溶液中に入れられ得る。次いで、チオールは、パターン形成された金表面に結合し、その後のステップでアルキン（クリック反応のＡ’側）機能性付与された原材料へのその後のアセンブリのために露出されているアジドを残す。
【００３９】
図１Ｂに表されている、図２の工程２１０において、パターン形成された基板１０は、基板１０の表面１５上に存在するクリックケミカルＡに相補的なクリックケミカルＡ’により機能性を付与されているマイクロスケール原材料要素Ｌ１を含む、流体２０、たとえば、水、緩衝液、イオン液体、または有機溶剤中に入れられる。たとえば、マイクロスケール原材料要素Ｌ１は、ロッドまたはシリンダーの一端または両端に存在するクリックケミカルＡ’を有するマイクロスケールロッドまたはシリンダーの形態をとり得る。一例において、原材料要素Ｌ１（または以下で参照されている、要素Ｌ２またはＬ３）は、２次元配列で並んでいる表面（たとえば、シリコンウェハ）上に置いて加工される。ウェハは、すべての原材料要素の一端が、蒸着金属（たとえば、金）に曝され、金属の薄膜が、それらの端部にのみ堆積されるように方向性蒸発源に対して急角度で電子ビーム蒸発器内に配置され得る。次いで、ウェハは１８０度回転させられ、金属（場合によっては金、場合によっては別の金属もしくは誘電体）が他方の端面に堆積される。次いで、原材料要素は、下位層をエッチングして取り去ることによって基板から離型される。原材料要素は、一端がチオールで、他端がアルキン（クリック反応のＡ’側）である二官能性分子とともに溶液中に入れられる。チオールは金に結合し、次の原材料要素上のアジドへのその後のアセンブリのために露出されたアルキンを残す。
【００４０】
図１Ｂは、マイクロスケール原材料要素Ｌ１の均質集団を例示しているが、他の実施形態では、流体２０は、異なるサイズおよび／または形状のマイクロスケール原材料要素の不均質集団を含み得る。いくつかの実施形態において、異なるクリックケミカルは、基板１０の異なる領域上にパターン形成され得る。流体２０中の異なるサイズおよび／または形状のマイクロスケール原材料要素は、異なるサイズおよび／または形状のマイクロスケール原材料要素が単一のプロセスで基板１０の異なる領域に結合されるように基板１０上にパターン形成された異なるクリックケミカルに相補的な異なるクリックケミカルを付与され得る。
【００４１】
図１Ｃに表されている、図２の工程２１５において、マイクロスケール原材料要素Ｌ１は、基板１０の表面１５上に配向され、位置決めされる。異なる実施形態において、誘電泳動、電気泳動、流動、対流、毛管力、および磁界、拡散、またはそれらの組合せのうちの１つまたは複数が、原材料を基板上に配向し位置決めするために使用される。マイクロスケール原材料要素Ｌ１が適所に置かれた後、クリックケミストリーは、クリックケミカルＡとＡ’との間に共有結合を形成することによってマイクロスケール原材料要素Ｌ１を適所にロックする。いくつかの実施形態において、クリックケミカルＡとＡ’との間の共有結合は、エネルギーを加える、たとえば、熱もしくは紫外線を照射する、および／または化学的開始剤を添加することによって開始される（図２の工程２２０）。
【００４２】
図１Ｄに表されている、図２の工程２２５において、マイクロスケール原材料要素Ｌ１が結合されている基板１０は、マイクロスケール原材料要素Ｌ２の第２の層を含む第２の液体３０と接触させられる。マイクロスケール原材料要素Ｌ１の自由端２５は、マイクロスケール原材料要素Ｌ２の端部上に存在するクリックケミカルに相補的である別のクリックケミカルにより機能性を付与される。いくつかの実施形態において、マイクロスケール原材料要素Ｌ１の自由端２５は、基板に結合されている端部が含んでいた同じクリックケミカルＡ’により機能性を付与され、マイクロスケール原材料要素Ｌ２は、基板の表面１５上にパターン形成されたクリックケミカルＡにより機能性を付与される。他の実施形態において、異なるクリックケミカル対Ｂ−Ｂ’は、マイクロスケール原材料要素Ｌ１、Ｌ２の第１および第２の層を結合するために使用される。いくつかの実施形態において、液体３０は、液体２５と同じ液体であり、基板１０へのマイクロスケール原材料要素Ｌ１の結合は、マイクロスケール原材料要素Ｌ１へのマイクロスケール原材料要素Ｌ２の結合と同時に生じ得る。いくつかの実施形態において、異なるトリガー、たとえば、異なるタイプもしくはレベルのエネルギーまたは異なる化学的開始剤は、基板１０へのマイクロスケール原材料要素Ｌ１の結合およびマイクロスケール原材料要素Ｌ１へのマイクロスケール原材料要素Ｌ２の結合を開始するために使用される。
【００４３】
図１Ｅに表されている、図２の工程２３０において、マイクロスケール原材料要素Ｌ２は、マイクロスケール原材料要素Ｌ１上に、たとえば、端と端とを接した構成で配向され、位置決めされる。異なる実施形態において、ＤＥＰ、拡散、および／または対流のうちの１つまたは複数は、マイクロスケール原材料要素Ｌ１上にマイクロスケール原材料要素Ｌ２を配向し位置決めするために使用される。マイクロスケール原材料要素Ｌ２が適所に置かれた後、クリックケミストリーは、クリックケミカルＡとＡ’との間に共有結合を形成することによってマイクロスケール原材料要素Ｌ２をマイクロスケール原材料要素Ｌ１上で適所にロックする。いくつかの実施形態において、クリックケミカルＡとＡ’との間の共有結合は、エネルギーを加える、たとえば、熱もしくは紫外線を照射する、および／または化学的開始剤を添加することによって開始される（図２の工程２３５）。
【００４４】
プロセス２００によれば、原材料の追加の層が、所望のマクロスケール物体を形成するために所望の数の層に達するまですでに結合されているマイクロスケール原材料要素に加えられ得る（図２の工程２４０）。たとえば、基板１０ならびにマイクロスケール原材料要素Ｌ１、Ｌ２、およびＬ３の３つの層を含む構造物４０が、図１Ｆに例示されている。いくつかの実施形態において、マイクロスケール原材料要素Ｌ１、Ｌ２、およびＬ３のうちの１つもしくは複数、または要素Ｌ３に直接的にまたは間接的に接続されている追加のマイクロスケール原材料要素は、基板１０に対して実質的に垂直に、または基板に関して０度から約４５度までの範囲内の角度で接続され得る。いくつかの実施形態において、マイクロスケール原材料要素Ｌ１、Ｌ２、およびＬ３のうちの１つもしくは複数、または要素Ｌ３に直接的にまたは間接的に接続されている追加のマイクロスケール原材料要素は、原材料要素のうちの１つまたは複数の他の要素に対して実質的に同一直線上にあるように、または原材料要素のうちの１つまたは複数の他の要素に関して０度から約４５度までの範囲内の角度で接続され得る。いくつかの実施形態において、マイクロスケール原材料要素Ｌ１は、約１００マイクロメートル（μｍ）×約５μｍの寸法を有するロッドまたはシリンダーであるものとしてよく、マイクロスケール原材料要素Ｌ２は、約１０μｍ×約０．５μｍの寸法を有するロッドまたはシリンダーであるものとしてよく、マイクロスケール原材料要素Ｌ３は、約１μｍ×約０．１μｍの寸法を有するロッドまたはシリンダーであるものとしてよい。これらの寸法は、例にすぎず、本開示を限定しない。方法２００は、マイクロスケール原材料要素の３つのみの層に限定されず、類似のまたは異なる形状およびサイズを有するマイクロスケール原材料要素の任意の数の層が、本明細書で開示されているようにマクロ構造物を形成するために接続され得る。いくつかの実施形態において、ミクロン未満の長さおよび／または幅を有する、単層もしくは多層カーボンナノチューブもしくはナノロッドまたは金属、ポリマー、もしくは誘電体のナノ粒子を含む、またはこれらからなるマイクロスケール原材料要素が利用され得る。
【００４５】
クリックケミカルにより原材料の基板および面または端部にパターン形成することによって、２Ｄおよび３Ｄ構造物が形成され得る。原材料の面または端部上の特定の位置にクリックケミカルをパターン形成することによって、原材料要素の異なる層が、互いに関して所望の任意の向きに配向され得る。ＤＦＡは、平行性を有しているため高速でスケーラブルな製造技術である。しかしながら、いくつかの遅いピックアンドプレース製造技術に比べて、ＤＦＡは欠陥の影響を受ける可能性があるので、欠陥耐性を有する用途に最適であるものとしてよい。欠陥耐性の低い構造物については、ＤＦＡはエラーチェックおよび／またはピックアンドプレース是正技術と組み合わされ、それにより、高い加工率で低い欠陥レベルを達成することが可能である。
【００４６】
マイクロスケール要素の加工
本明細書で開示されている２Ｄおよび３Ｄ構造物を形成する際に利用されるマイクロスケール原材料要素は、たとえば、ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ＳＵ−８フォトレジストもしくは他の無機もしくは有機ポリマー、生物由来の材料、たとえば、キトサン、またはたとえば、所望の機械的、熱的、光学的、電気的、磁気的、および／または化学的特性に基づき選択された他の材料を含む材料から形成され得る。
【００４７】
本明細書で開示されている２Ｄおよび３Ｄ構造物を形成する際に利用されるマイクロスケール原材料要素は、半導体産業における電子デバイスおよび／または微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスの加工で使用されるものに類似するプロセスを使用して形成され得る。本明細書で開示されている２Ｄおよび３Ｄ構造物を形成する際に利用されるマイクロスケール原材料要素を形成するための方法４００の一例は、図４のフローチャートおよび図３Ａ〜図３Ｉの概略図において説明されている。
【００４８】
工程４０５において、基板、たとえば、シリコンウェハ３０５（または代替的に、サファイア、ガラスウェハ、圧電性材料、石英もしくは別の絶縁材、または特定の実装に望ましい別の基板材料）が用意され、誘電体３１０の犠牲層、たとえば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）または窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４（ＳｉＯ２から原材料要素を形成するときに利用され得る））が、半導体加工技術において知られているような拡散炉内の化学気相成長（ＣＶＤ）もしくは拡散プロセスを使用してシリコンウェハ３０５の面上に成長させられる（縮尺通りでない、ウェハ３０５および誘電体３１０の層の一部を例示する図３Ａ参照）。誘電体３１０の層は、厚さが約１００ｎｍから約５０μｍまでの範囲内であってよいけれども、この範囲は、一例にすぎず、限定することを意図していない。以下で説明されているように、いくつかの実施形態において、犠牲ポリマー層、たとえば、フォトレジストまたはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）が、誘電体３１０の代わりに使用されてもよい。
【００４９】
工程４１０（図３Ｂ）において、次いで、所望の原材料の層３１５が誘電体３１０の層上に堆積される。堆積の方法は、原材料の種類に依存する。たとえば、原材料が、Ｓｉ、ＳｉＯ２、またはＳｉ３Ｎ４である場合、原材料は、ＣＶＤプロセス、スピンオンガラスプロセスを介して堆積されるか、または拡散炉内で成長させられるものとしてよい。原材料が金属である場合、これはスパッタリングまたは蒸発堆積などの電気メッキプロセスまたは物理的気相成長プロセスを使用して堆積され得る。フォトレジストまたは他のポリマーは、スピンオンプロセスを使用して誘電体３１０の層上に堆積され、その後、適宜、ベークプロセスを実行してフォトレジストまたは他のポリマーから揮発性溶剤を取り除くものとしてよい。ウェハ上の誘電体３１０の層上に様々な材料を堆積するためのこれらおよび他のプロセスは、半導体加工技術分野においてよく知られており、本明細書では詳細には説明しない。原材料の層３１５は、厚さが約０．１μｍから約１００μｍまでの範囲内であってよいけれども、この範囲は、一例にすぎず、限定することを意図していない。
【００５０】
工程４１５において、原材料の層３１５はパターン形成される。原材料の層３１５のパターン形成は、半導体ウェハ上に特徴をパターン形成する知られている方法を使用して達成され得る。たとえば、フォトレジスト３２０の層は、スピンコーティングによって原材料の層３１５上に等角的に堆積され、過剰なフォトレジスト溶剤を追い出すために事前ベークされ得る（図３Ｃ）。次いで、フォトレジスト３２０の層は、マイクロスケール原材料要素に望ましい寸法を有するフォトレジスト３２０の架橋された層内にパターンを画成するために、フォトマスクを通して、架橋放射線（ネガフォトレジストのために）、たとえば、紫外線に露光され、架橋放射線の相殺的および建設的干渉パターンによって引き起こされる定在波現象を低減するのを補助する後露光ベークを適宜受ける。次いで、非架橋フォトレジストは、現像液化学薬品、たとえば、水酸化テトラメチルアンモニウムなどの現像液に曝すことによって現像プロセスにおいて除去され、適宜、残っているフォトレジストを固化させるハードベークを受ける。非架橋フォトレジストを除去して、原材料の層３１５の一部を露出させ（図３Ｄはウェハの一部の拡大平面図を例示しており、層３１５の一部のアスペクト比は残っているフォトレジスト３２０によって覆われるが、縮尺通りでない）、次いで、層は所望の寸法を有する層３１５からマイクロスケール原材料要素３２５を形成するために原材料の種類に依存する乾式および／または湿式エッチングプロセスを使用してエッチングされる。次いで、残っている架橋フォトレジスト３２０は、化学的レジストストリッピングおよび／またはアッシングプロセスにおける熱分解によって除去され、ウェハ３０５は、たとえば、半導体加工技術分野において知られているような硫酸／過酸化水素溶液中でクリーニングされ得る。たとえば、いくつかの実施形態において、図３Ｄ’に例示されているように（また図１Ｆの原材料要素Ｌ１にも示されている）、マイクロスケール原材料要素３２５の一端または両端３２５Ａ、３２５Ｂは、原材料要素３２５の縦方向軸Ｌに関してある角度（たとえば、０から約４５度までの角度）でパターン形成され、原材料要素３２５を基板または他の原材料要素にある角度で付着させるのを円滑にし得る。
【００５１】
次いで、工程４２０において、フォトレジスト３３０の第２の層は、マイクロスケール原材料要素３２５上に堆積され、機能性を付与されるのが望ましい原材料要素３２５の一部のみが露出されるようにパターン形成される（図３Ｅ）。いくつかの実施形態において、フォトレジスト３３０の第２の層をパターン形成した後に、露出した原材料要素３２５の端部分は、マイクロスケール原材料要素３２５の端面３３５のみが露出されるようにエッチングして取り去る。
【００５２】
工程４２５において、クリック化学基および関連する結合剤分子が後から結合されるべき粘着材料３４０が、原材料要素３２５の露出部分に堆積される（図３Ｆ）。いくつかの実施形態において、結合剤分子は、露出している原材料に直接付着し、原材料の残りは、フォトレジストの下で保護される。いくつかの実施形態において、材料３４０は、金属または半導体、たとえば、金、ケイ素、鉄もしくは酸化鉄、ニッケル、または有機ポリマーを含む、またはこれらからなる。いくつかの実施形態において、材料３４０は、ＣＶＤまたは蒸発堆積プロセスによって等角的に堆積される。他の実施形態において、原材料要素３２５の露出部分が上側表面で露出されている場合、またはウェハ３０５がスパッタリング材料ターゲットに向かう方向でマイクロスケール原材料要素３２５の露出部分を露出させるようにスパッタリング装置の堆積室内で配向され得る場合に、材料３４０を堆積するためにスパッタリングプロセスが利用され得る。次いで、フォトレジスト３３０の第２の層は、たとえば、フォトレジスト上にスパッタリングされている材料も取り除き、スパッタリングされた材料でコーティングされているロッドの端部を残す湿式化学エッチングによって取り除かれる。いくつかの実施形態において、工程４２５は、マイクロスケール原材料要素３２５の異なる部分上に異なる材料３４０を、たとえば、原材料要素３２５の異なる端部３２５Ａ、３２５Ｂのところに異なる材料を堆積するために繰り返される。いくつかの実施形態において、図３Ｆに例示されているように、材料３４０は、原材料要素３２５の露出部分上に選択的に堆積する。代替的実施形態において、クリック化学基および関連する結合剤分子が後から結合するのを防止されるマイクロスケール原材料要素３２５の領域を画成するために粘着材料３４０の代わりにマスキング材料が使用される。
【００５３】
他の実施形態において、材料３４０は、フォトレジスト３３０の第２の層、原材料要素３２５の露出部分、および誘電体層３１０の露出表面上に等角的に堆積し、その場合、材料３４０が堆積された原材料要素３２５の一部分を覆い、材料３４０がたとえば湿式エッチングにより堆積された誘電体層３１０の表面から材料３４０がエッチングで除去されるように材料３４０が堆積された誘電体層３１０の表面を露出させるためにさらなるフォトレジスト層が堆積され得る。次いで、フォトレジストのさらなる層は取り除かれる。代替的に、またはそれに加えて、誘電体層３１０の露出表面上に堆積されている材料３４０は、材料３４０が堆積された原材料要素３２５の端部を保護するためにフォトレジストの層を設けることで、または設けずに、異方性乾式エッチング（たとえば、アルゴンプラズマエッチング）により除去され得る（原材料要素および隣接する構造物のうちの１つの一部を通して概略断面図を例示している図３Ｇ参照）。
【００５４】
工程４３０において、フォトレジスト３３０の第２の層は、たとえば、熱分解および／または化学溶解によって取り除かれる。フォトレジスト３３０の第２の層に粘着している材料３４０の一部分も、この工程で取り除かれるものとしてよく、その結果、原材料要素層３１５が誘電体３１０の層内に残っている原材料要素に付着する（図３Ｈ参照）。
【００５５】
工程４３５において、マイクロスケール原材料要素３２５は、湿式エッチング剤３４５、たとえば、誘電体層３１０がＳｉＯ２である場合にはフッ酸、誘電体層３１０がＳｉ３Ｎ４である場合にはリン酸、または誘電体層３１０の材料に応じて選択された他の好適なエッジング剤に曝すことによって誘電体層３１０を溶解するか、またはエッチングして取り去ることによってウェハ３０５から離型される。工程４３５において、離型されたマイクロスケール原材料要素３２５は、たとえば、それらを離型するために使用されるエッチング剤３４５を濾過することによって回収され、適宜エッチング剤を中和するため洗浄される。
【００５６】
上記プロセスに対して、様々な修正が加えられ得る。たとえば、誘電体３１０の層がシリコンウェハ３０５上に堆積され、その後、化学エッチングによって取り除かれる代わりに、ポリマー、たとえば、フォトレジスト、ポリイミド、または別のポリマーの層は、半導体加工技術分野において知られているようにシリコンウェハ３０５上に堆積され、その後、たとえば、溶剤（エチレングリコール、ガンマブチロラクトン、シクロペンタノン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、または他の知られている溶剤）に曝すことによって、および／または熱分解によって取り除かれ、形成されているマイクロスケール原材料要素を離型し得る。代替的に、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）は、水溶性であるが、層３１０として使用され、その後、工程４３５で水に曝すことによって取り除かれ得る。フォトレジスト３２０は、フォトマスクを通して放射線に曝されたときに溶解性を有し、したがってマイクロスケール原材料要素３２５に対して所望の形状を有するものと異なる領域内に露出されるポジフォトレジストであってよい。いくつかの実施形態において、原材料要素３２５が形成される際にもとになる層３１５は、それ自体、フォトイメージング可能なポリマー、たとえば、ＳＵ−８であってよく、その場合、第１のフォトレジスト層２２０は必要でなくてよく、層３１５は、パターン形成放射線に曝され、現像液中で現像されることによって直接パターン形成され得る。いくつかの実施形態において、異なるサイズおよび／または形状を有するマイクロスケール原材料要素は、同じウェハ上に同時に形成され得るが、他の実施形態では、同じ寸法を有するマイクロスケール原材料要素のみが単一のウェハ上に形成される。
【００５７】
マイクロスケール原材料要素３２５を形成するためのプロセス６００の別の実施形態は、図５Ａ〜図５Ｅ、および図６のフローチャートを参照しつつ説明される。工程６０５において、形成される所望のマイクロスケール原材料要素３２５に実質的に類似する寸法を有する構造物５１０の配列を示すために、材料、たとえは、半導体ウェハ５０５がパターン形成される。いくつかの実施形態において、図５Ａおよび図５Ａ’に例示されているように、構造物は、半導体ウェハ５０５の表面５１５に垂直に配向され得る。他の実施形態において、図５Ｂおよび図５Ｂ’に例示されているように、構造物は、半導体ウェハ５０５の表面５１５に平行に配向され、配設され得る。構造物５１０は、実質的に円筒形である、実質的に矩形の断面を有する、またはマイクロスケール原材料要素３２５に望ましい他の形状および寸法を有するものとしてよい。
【００５８】
工程６１０において、鋳型材料、たとえば、ワックス、シリコーン、エポキシ系材料、または当技術分野で知られている別の鋳型材料が、構造物の配列上に堆積され、硬化して鋳型５２０を形成する（図５Ｃ）。いくつかの実施形態において、鋳型材料の堆積の前に構造物の配列上に離型剤が堆積される。離型剤の例は、たとえば、蒸着ポリテトラフルオロエチレン、またはＧＥ  Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ  Ｌｉｆｅ  ＳｃｉｅｎｃｅｓからＰｌｕｓＯｎｅ  Ｒｅｐｅｌ−Ｓｉｌａｎｅ  ＥＳとして入手可能な蒸着ジメチルジクロロシランを含む。
【００５９】
工程６１５において、硬化した鋳型５２０は、半導体ウェハ５０５および構造物５１０の配列から取り外される（図５Ｄ）。
【００６０】
工程６２０において、液体またはスラリー形態の所望の材料５２５が、構造物５１０の配列によって形成されて鋳型５２０内のインプレッション５３０内に堆積され、たとえば鋳型の表面５４０からの過剰な材料５２５が取り除かれる（図５Ｅ）。材料５２５は、固化または硬化させられる。熱および／または放射線、たとえば、ＵＶ光、化学線、または他の形態の放射線が、材料５２５に照射され、それにより、固化または硬化を促進し、および／または加速することができる。
【００６１】
工程６２５において、粘着材料３４０の層、たとえば、上で説明されている粘着材料３４０のうちの１つまたは複数が、固化された材料５２５の所望の部分上に、たとえば、鋳型５２０のインプレッション５３０内に露出されている端部分５４５上に堆積される（図５Ｆ）。いくつかの実施形態において、粘着材料３４０のうちの１つまたは複数は、物理的堆積方法、たとえば、スパッタリングまたは蒸発堆積によって堆積される。他の実施形態において、粘着材料３４０のうちの１つまたは複数は、スクリーン印刷または他の堆積方法によって堆積される。
【００６２】
固化した材料５２５の追加の部分に粘着材料３４０のうちの１つまたは複数を堆積することが望まれるいくつかの実施形態において、鋳型５２０は、固化した材料５２５の追加の部分、たとえば、他の端部分５５０を露出させるように切断され得る（図５Ｇ、適宜工程６３０）。次いで、粘着材料３４０のうちの１つまたは複数は、粘着材料３４０のうちの１つまたは複数が第１の所望の部分に堆積されたときと同様の方法を使用して追加の部分上に堆積され得る（図５Ｈ、適宜工程６３５）。
【００６３】
工程６４０において、粘着材料３４０が堆積されている固化した材料５２５は、鋳型５２０から、たとえば、鋳型材料を溶融すること、溶剤に鋳型の材料を溶解させること、鋳型から固化した材料５２５を切断すること、または当技術分野で知られている他の方法によって取り除かれ、その結果、複数の遊離したマイクロスケール原材料要素３２５が得られ、次いで、後で使用できるように回収される。
【００６４】
本明細書で開示されているいくつかの実施形態において、マイクロスケール原材料要素としてカーボンナノチューブを含む構造物が形成される。カーボンナノチューブの直径は、数ナノメートルと小さいものとしてよい。カーボンナノチューブは、カーボンナノチューブが金属触媒粒子、たとえば、ニッケル、コバルト、鉄、またはこれらの組合せの粒子上に形成するＣＶＤプロセスによって形成され得る。触媒粒子は、成長の際に成長するナノチューブの先端部に留まるか、または成長の際にナノチューブ基部のところに残るものとしてよい。触媒粒子は、様々なサプライヤーから入手可能なカーボンナノチューブから取り出されることが多い。しかしながら、いくつかの実施形態において、触媒粒子は、カーボンナノチューブ上に保持され、粘着材料３４０として使用され、クリックケミカルおよび関連する結合剤分子が粘着し、他のマイクロスケール原材料要素へのカーボンナノチューブの付着を促進することができる。
【００６５】
「クリック」ケミストリー
「クリックケミストリー」は、小さな単位を一緒に接合することによって物質を素早く確実に生成するために使用される化学合成の種類に対する用語である。クリックケミストリーは、本質的に例に従う生成物を生成する一方法を記述するものであり、これはまた小さなモジュール単位を接合することによって物質を生成する。この用語は、１９９８年にＫ．  Ｂａｒｒｙ  Ｓｈａｒｐｌｅｓｓによって作り出され、２００１年にＴｈｅ  Ｓｃｒｉｐｐｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ＩｎｓｔｉｔｕｔｅのＳｈａｒｐｌｅｓｓ、Ｈａｒｔｍｕｔｈ  Ｋｏｌｂ、およびＭ．Ｇ．  Ｆｉｎｎによって初めて完全に記述された。
【００６６】
いくつかの実施形態において、「クリックケミストリー」反応は、マイクロスケール原材料要素を基板および／または他のマイクロスケール原材料要素に接合して本明細書で開示されている構造物の実施形態を形成するために使用される。接合される原材料面（および／または接合される原材料面および基板の領域）は、共有結合の永久的なクリック反応と一緒にそれらを結合するＡ−Ａ’対として本明細書で称される、相補的化学基によりパターン形成される。そのような共有結合は、溶液条件、温度、および水の除去における変動に対して安定しており、階層的構造物アセンブリに対する高度にロバストなアプローチとなっている。
【００６７】
様々な異なる「クリック」反応が、本明細書で開示されているアセンブリ方法および構造物の実施形態において利用され得る。一例において、アルキン（またはシクロオクタン）およびアジド官能基は、１つのそのようなＡ−Ａ’対を表し、最も効率的な、選択的な、および多目的に使え知られているクリック反応、ヒュスゲン双極子環化付加の１つを示している。他の例では、アルケン（すなわち、マレイミド）へのチオールのマイケル付加が、代替的なＡ−Ａ’対として使用され得る。オキシムを形成するアルデヒドとアルコキシアミンとの反応は、直交反応性である第３のＡ−Ａ’対をもたらす。さらに、アニシジン誘導体への置換フェノールの酸化カップリングは、第４のＡ−Ａ’カップリングを形成するために使用され得る。
【００６８】
クリックアクティブ（ｃｌｉｃｋ−ａｃｔｉｖｅ）機能性部位の高反応性は、大半の従来のリソグラフィパターン形成方式（ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ  ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ  ｓｃｈｅｍｅ）に適合しない。この制限を克服するために、いくつかの実施形態は、クリック化学基および／またはリンカー分子およびクリック化学基を基板またはマイクロスケール原材料要素に結合するために使用される基板またはマイクロスケール原材料要素の一部に中間材料を結合する従来の微細加工技術を伴う。いくつかの実施形態において、基板の表面は、クリックケミストリーに結合する前駆体が選択的に機能性を付与する材料によりパターン形成される（たとえば、チオールが結合する金表面、シランが結合するケイ素表面、またはカルボキシル基が結合する酸化鉄および他の金属）。マイクロスケール原材料要素が、上で説明されているようにテンプレートまたは鋳型内に加工される場合（たとえば、鋳型内の電気メッキされたピラー）、機能性付与は、鋳型から取り出される前に露出面上に生じる可能性がある。
【００６９】
他の実施形態において、約１１０ｎｍの分解能までの「クリック可能性」および直接的電子ビーム「パターン形成可能性」の二重機能は、開始化学気相成長（ｉＣＶＤ）の高速、ワンステップ、合成プロセスによって達成され得る。一実施形態において、ｉＣＶＤポリ（プロパルギルメタクリレート）（ＰＰＭＡ）表面は、アルキン官能基を示し、電子ビーム露光により直接的にパターン形成し、従来のフォトレジスト層を堆積し、パターン形成する必要性をなくすことができる。ｉＣＶＤにより可能な表面グラフティングは、高分解能パターン形成に必要な化学的および機械的安定性を達成する。グラフティングは、反応部位を直接的に形成するために表面から原子を抽出すること、または表面官能基とリンカー分子との反応のいずれかによって達成され得る。数十の異なる有機官能基を示す極薄の粘着する等角的ｉＣＶＤポリマーが実証されており、ｉＣＶＤのライブラリは、必要ならば、クリックケミストリー反応方式およびパターン生成の要求条件を満たすようにさらに拡大され得る。
【００７０】
ｉＣＶＤ機能性付与方法は、クリックアクティブアルキン基Ａの表面領域が表面アミン基を示す領域によって分離される二重機能パターン形成表面の加工に利用され得る。アミン基は、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドＮとのカルボジイミド化学反応によって機能性を付与され得る。クリック反応およびアミン機能性付与は両方とも、よく理解されており、室温の水相内で高い選択性、高い収率、および高速な反応速度を有する。さらに、クリックおよびＮＨＳ反応は、非特異不動化を最小にするために互いに高度に直交する。染料の混合物に曝されたときに、Ａによって機能性を付与された表面領域は、染料のみを共役官能基（Ａ−Ａ’）に付着する。同様に、Ｎ−Ｎ’カップリングのみが、他の領域上に生じ、その結果、染料は表面上の事前設計されたパターンに従ってソート（ｓｏｒｔｅｄ）される。機能性を付与された原材料を染料の代わりに使用することによって、この技術は、パターン形成されたアセンブリされた原材料をリンクするために使用され得る。
【００７１】
ｉＣＶＤプロセスの全乾燥の性質は、多ステップ加工方式を設計する際に利点となる。加工の容易さおよび利用される反応性官能基の多目的性および直交性、ならびに薄膜堆積方法の一般性を考慮すると、ｉＣＶＤプラットフォームが適切な共役機能性を有する基板および原材料の自己ソートされるアセンブリに拡張されることが実証される。ｉＣＶＤの等角性は、基板および／または原材料の表面全体をコーティングすることへの順応性をもたらす。ｉＣＶＤをテンプレートまたは鋳型とを組み合わせて原材料要素を鋳造することは、他の表面を未コーティングのままにしながら原材料要素の１つまたは複数の表面の選択的コーティングを可能にする。
【００７２】
ビルディングブロックの微細加工および化学的に異なる表面による機能性付与の後に、関連する「クリック」前駆体基は基板および／または原材料の表面にグラフトされ、所望の機能性を有する表面を生成する。クリック反応の特異性は、潜在的に、複数の反応を同時に実行させ、アセンブリ最終粒子アセンブリプロセスの設計における最大の多目的性を実現することを可能にする。いくつかの実施形態において、すべての「クリック」反応は、それらが自発的である条件下で実行されるものとしてよく、それにより、２つの表面が接触したときに瞬時に反応して強い、永久的な結合を形成する。他の実施形態において、たとえば、反応速度が速くて欠陥のレベルが許容できないくらい高くなる場合、反応は、活性化された条件の下で実行されるものとしてよく、触媒の添加（アジド−アルキンではＣｕ、チオール−マレイミドではチオール還元剤、オキシム化学反応ではアニリン、またはフェノール酸化カップリングでは酸化剤）は、粒子が正しい構成にアニールされた後にのみ共有結合をトリガーするために使用される。この場合、水素結合供与体／受容体または静電相互作用などの弱い非共有結合相互作用は、共有結合形成の前に基板または他の原材料上の原材料の適切な配向を促進するために使用され得る。
【００７３】
いくつかの実施形態において、リンカーは、クリック化学基を基板上の金属パターンに、および／または原材料要素に接合するために使用され得る。リンカーは、表面機能性付与（すなわち、チオール）とクリックケミストリーとの間のスペーサであると考えてよい。リンカーの例は、アルキル、アリール、またはヘテロ原子置換アルキル鎖を含む（溶解性、間隔、および／または機械的剛性の調節性を実現できる）。
【００７４】
いくつかの実施形態において、完全には平面状でない基板および／または原材料要素上の表面を接合することを促進するために、接合される表面は、下にある基板および／または原材料よりも剛性の低いコンプライアント材料、たとえば、ｉ−ＣＶＤ堆積ポリマーの薄層を、またはヘテロ原子置換アルキル鎖などのより長い、軟らかいリンカー分子を含んでもよい。
【００７５】
ＤＮＡ選択性アセンブリ
医療診断分野において、１つまたは複数の病原体に特異的なＤＮＡ鎖の存在を感知することによって液状試料中の１つまたは複数の病原体（たとえば、ウイルスもしくは細菌）の存在を検出することを可能にするＤＮＡ選択性センサーが開発されている。様々なＤＮＡ選択性センサーは、注目している病原体のＤＮＡに相補的なＤＮＡ鎖の一部が付着しているセンサー要素、たとえば、細い金線または他のナノ構造物を含む。センサー要素に付着するＤＮＡ鎖に相補的な順序の塩基単位（Ａ、Ｃ、Ｇ、Ｔ）を有する病原体のＤＮＡ鎖がセンサー要素に付着しているＤＮＡ鎖と接触したときに、２本のＤＮＡ鎖は結合して一緒になり、検出され得るセンサー要素上の機械的または電気的変化を発生し、病原体の存在の指示を提供する。
【００７６】
いくつかの実施形態において、相補的ＤＮＡ鎖が互いに選択的に結合する能力は、本明細書で開示されているようにマイクロスケール原材料要素を接合する方法を提供するために利用され得る。たとえば、いくつかの実施形態において、第１のＤＮＡ鎖は、第１のマイクロスケール原材料要素を付着させるのが望ましい基板の場所に結合される。第１のＤＮＡ鎖に相補的なＤＮＡ鎖は、基板に結合されるのが望ましい第１のマイクロスケール原材料要素の領域に結合される。図７に例示されているように、第１のマイクロスケール原材料要素Ｌ１は、溶液７１０内に置かれ、基板７０５は、溶液７１０に曝される。次いで、第１のマイクロスケール原材料要素Ｌ１は、たとえば、上で説明されているような誘電泳動を使用してＤＦＡプロセスを介して基板７０５とアラインメントされ基板７０５に位置決めされる。第１のマイクロスケール原材料要素Ｌ１のうちの１つ上のＤＮＡ鎖７１５が基板７０５上の相補的ＤＮＡ鎖７２０に接近したときに、２本のＤＮＡ鎖は引き寄せられ、第１のマイクロスケール原材料要素Ｌ１を基板７０５に接合する。
【００７７】
いくつかの実施形態において、相補的ＤＮＡ鎖による基板７０５への第１のマイクロスケール原材料要素Ｌ１の結合を可能にすることに加えて、追加の結合メカニズム７２５が実現される。たとえば、相補的ＤＮＡ鎖に加えて、基板７０５および第１のマイクロスケール原材料要素Ｌ１のうちの一方または両方は、所望の結合場所で追加の結合メカニズム７２５を備える。追加の結合メカニズム７２５は、たとえば、限定はしないが、熱（ワックス、ホットメルト接着剤など）または１つまたは複数の形態の放射線（ＵＶ光、化学線など）および／またはハンダ材料（たとえば、インジウム／金もしくは鉛／スズ共晶合金）に曝すことによって活性化され得る粘着剤を含み得る。第１のマイクロスケール原材料要素Ｌ１が相補的ＤＮＡ鎖を介して基板７０５に結合された後、追加の結合メカニズムは、熱または放射線の印加によって活性化され、第１のマイクロスケール原材料要素Ｌ１と基板７０５との間に結合を形成し得るが、この結合は、相補的ＤＮＡ鎖の間の結合よりも強い場合があり、また相補的ＤＮＡ鎖の間の結合よりも乾燥環境においてロバストであり得る。
【００７８】
追加のマイクロスケール原材料要素は、第１のマイクロスケール原材料要素Ｌ１上の所望の領域に結合されている他のＤＮＡ鎖に相補的なＤＮＡ鎖により機能性を付与され、これにより、追加のマイクロスケール原材料要素が第１のマイクロスケール原材料要素Ｌ１に、第１のマイクロスケール原材料要素Ｌ１が基板７０５に結合されるのと同様の仕方で結合されるようにできる。このＤＮＡ支援結合プロセスは、複数のレベルのマイクロスケール原材料要素を所望の構造物内に接合するように拡張され得る。
【００７９】
仮想例−ヤモリ粘着剤
本明細書で開示されているようなＤＦＡ／クリックケミストリーアセンブリプロセスは、大きい（ウェハスケール以上の）合成生体模倣ヤモリ粘着剤構造物（ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｂｉｏｍｉｍｅｔｉｃ  ｇｅｃｋｏ  ａｄｈｅｓｉｖｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）（剛毛）をアセンブリするために利用され得る。
【００８０】
ヤモリの足の粘着能力は、足の表面から伸びている多数の直径〜１００ｎｍのベータケラチンナノファイバーまたはスパチュラのファンデルワールス力に依存する。ヤモリは、広範な材料特性を有し、マイクロメートルからセンチメートルの可変長スケールの、階層的な剛毛茎状部（ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ  ｓｅｔａｌ  ｓｔａｌｋ）、薄板（ｌａｍｅｌｌａｅ）、枝分かれした趾腱（ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｅｎｄｏｎ）、血液で満たされている洞空洞（ｂｌｏｏｄ−ｆｉｌｌｅｄ  ｓｉｎｕｓ  ｃａｖｉｔｙ）、および爪先とともにナノスケールのスパチュラ（ｎａｎｏｓｃａｌｅ  ｓｐａｔｕｌａｅ）を備える粘着システムを有する。ヤモリは、生物学的なマルチスケールの複雑さを使用して、ナノテクノロジーをマクロスケールにスケーリングする。かなりの数の匹敵する特徴を組み合わせた現在知られている合成粘着システムはなく、またヤモリの粘着システムの多目的性に近づくものもない。
【００８１】
合成ヤモリ粘着構造物は、上の図２を参照しつつ説明されている方法に従って加工され得る。そのような合成ヤモリ粘着剤は、安価で、再利用可能な粘着剤であり、用途は軍事、医療、および消費者製品に渡っている。本明細書で開示されている方法に従って形成され得る１つの合成ヤモリ毛の形態は図８に例示されている。たとえば、約１００ｍｍの直径を有する基板は、基板の表面に実質的に垂直に、または基板の表面によって画成される平面に関してゼロから約４５度までの範囲の角度で配向されているＬ１マイクロ要素により形成される最大２億５０００万本以上の合成ヤモリ毛により本明細書で開示されているようにＤＦＡ／クリックケミストリープロセスを利用して形成され得る。ヤモリの足の小毛は、図８のＬ１マイクロ要素によって複製され、これは約５μｍ×約１００μｍの寸法および少なくとも約２０：１のアスペクト比を有する。天然ヤモリの足のヤモリ小毛から枝分かれする、ヤモリのナノヘアは、約０．５μｍ×約１０μｍの寸法（少なくとも約２０：１のアスペクト比）を有する、図８のＬ２マイクロ要素、約０．１μｍ×約１μｍの寸法（少なくとも約１０：１のアスペクト比）を有するＬ３マイクロ要素、および約１ナノメートルから約３０ナノメートルの範囲の直径（少なくとも約１０：１のアスペクト比）を有するカーボンナノチューブによって複製される。ベータケラチンを含む、天然ヤモリ毛の機械的特性を模倣するために、Ｌ１、Ｌ２、およびＬ３マイクロ要素は、たとえば、ＳＵ−８ポリマーまたはキトサンから形成され得る。Ｌ１、Ｌ２、およびＬ３マイクロ要素は、上で説明されているように半導体産業において使用されているような従来のマイクロ／ナノファブリケーション技術を使用して形成され得る。
【００８２】
ＤＦＡが他の加工アプローチに比べて高いアスペクト比および広いサイズスケール範囲を可能にするので、合成ヤモリ粘着剤は、これまでに加工された中で生物模倣が最も高いヤモリ粘着構造となるであろう。そのようなものとして、開示されている合成ヤモリ粘着剤は、ヤモリをより精密に模倣し、粗い、湿った、汚れている表面への著しく改善された粘着性、および他の合成粘着剤に比べて良好な面積粘着拡張性を示すであろう。
【００８３】
合成ヤモリ粘着剤は、たとえば、Ｌ３マイクロ要素および／またはカーボンナノチューブの長さおよび直径の選択により調整することができ、それにより、天然ヤモリの足の表面粘着強度に類似する、またはそれ以上の表面粘着強度を示し得ることが期待される。たとえば、合成ヤモリ粘着剤は、合成ヤモリ粘着剤が粘着する表面に平行な、施される粘着基板面積１ｍｍ２当たり最大約０．０９Ｎまたはそれ以上の力、個別の合成毛１本当たり最大約２００μＮまたはそれ以上の力に耐えることができると期待される。
【００８４】
本発明の少なくとも１つの実施形態のいくつかの態様についてこうして説明してきたが、様々な変更形態、修正形態、および改善を、当業者が容易に思い付くことであろうことは理解されるであろう。そのような変更形態、修正形態、および改善は、本開示の一部であることが意図されており、また本発明の精神および範囲のうちにあることが意図されている。したがって、前述の説明および図面は、例にすぎない。
【符号の説明】
【００８５】
１０  基板材料
１５  表面
２０  流体
２５  自由端
３０  第２の液体
４０  構造物
２００  ＤＦＡプロセス
２２０  第１のフォトレジスト層
３０５  シリコンウェハ
３１０  誘電体
３１５  層
３２０  フォトレジスト
３２５  マイクロスケール原材料要素
３２５Ａ、３２５Ｂ  端部
３３０  フォトレジスト
３３５  端面
３４０  粘着材料
３４５  エッチング剤
５０５  半導体ウェハ
５１０  構造物
５１５  表面
５２０  鋳型
５２５  材料
５３０  インプレッション
５４０  表面
５４５  端部分
５５０  端部分
６００  プロセス
７０５  基板
７１０  溶液
７１５、７２０  ＤＮＡ鎖
７２５  結合メカニズム
【図１Ａ】
2017534474.tif 000003
【図１Ｂ】
2017534474.tif 000004
【図１Ｃ】
2017534474.tif 000005
【図１Ｄ】
2017534474.tif 000006
【図１Ｅ】
2017534474.tif 000007
【図１Ｆ】
2017534474.tif 000008
【図２】
2017534474.tif 000009
【図３Ａ】
2017534474.tif 000010
【図３Ｂ】
2017534474.tif 000011
【図３Ｃ】
2017534474.tif 000012
【図３Ｄ】
2017534474.tif 000013
【図３Ｄ−１】
2017534474.tif 000014
【図３Ｅ】
2017534474.tif 000015
【図３Ｆ】
2017534474.tif 000016
【図３Ｇ】
2017534474.tif 000017
【図３Ｈ】
2017534474.tif 000018
【図３Ｉ】
2017534474.tif 000019
【図４】
2017534474.tif 000020
【図５Ａ】
2017534474.tif 000021
【図５Ａ−１】
2017534474.tif 000022
【図５Ｂ】
2017534474.tif 000023
【図５Ｂ−１】
2017534474.tif 000024
【図５Ｃ】
2017534474.tif 000025
【図５Ｄ】
2017534474.tif 000026
【図５Ｅ】
2017534474.tif 000027
【図５Ｆ】
2017534474.tif 000028
【図５Ｇ】
2017534474.tif 000029
【図５Ｈ】
2017534474.tif 000030
【図６】
2017534474.tif 000031
【図７】
2017534474.tif 000032
【図８】
2017534474.tif 000033
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月9日(2016.9.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれている、２０１４年１１月１１日に出願した米国仮出願第６２／０７７，９６５号、名称「ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＡＳＳＥＭＢＬＩＮＧ  ＮＡＮＯＳＣＡＬＥ  ＡＮＤ  ＭＩＣＲＯＳＣＡＬＥ  ＯＢＪＥＣＴ  ＩＮ  ＴＷＯ−  ＡＮＤ  ＴＨＲＥＥ−ＤＩＭＥＮＳＩＯＮＡＬ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ  ＡＮＤ  Ａ  ＳＹＮＴＨＥＴＩＣ  ＧＥＣＫＯ  ＡＤＨＥＳＩＶＥ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ  ＭＡＤＥ  ＵＳＩＮＧ  ＴＨＥ  ＭＥＴＨＯＤ」の米国特許法第１１９条（ｅ）項に基づく優先権を主張するものである。
本発明は、国防高等研究計画局（Ｄｅｆｅｎｓｅ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｐｒｏｊｅｃｔｓ  Ａｇｅｎｃｙ）によって授与されたＮ６６００１−１１−Ｃ−４１０１の下での政府支援によってなされた。政府は本発明において一定の権利を有している。
【国際調査報告】
2017534474.tif 000034
2017534474.tif 000035
2017534474.tif 000036