JP2013503057A

JP2013503057A - 機能ナノ粒子

Info

Publication number: JP2013503057A
Application number: JP2012526710A
Authority: JP
Inventors: スリーニヴァサン，シドルガータ，ブイ; ヤン，シュキアン; シュ，フランク・ワイ; シング，ヴィクラムジト
Original assignee: University of Texas System
Current assignee: University of Texas System
Priority date: 2009-08-26
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2013-01-31
Also published as: WO2011025522A1; US20110049096A1; TW201111158A; EP2470956B1; CN102648438A; EP3293573A1; TWI548507B; US8961800B2; EP2470956A1

Abstract

【課題】ナノリソグラフィステップを用いて機能ナノ粒子を形成する方法を提供すること。
【解決手段】機能ナノ粒子は、少なくとも１つのナノリソグラフィステップを使用して形成される。一実施例において、犠牲材料は、インプリントリソグラフィシステムを使用して多層基板上にパターン化される。このパターンは、この多層基板に更にエッチングされる。
機能材料は、次に、多層基板に蒸着され、凝固される。機能材料の少なくとも、一部は、次に、柱を晒すクラウン表面を提供するために除去される。
柱は、機能ナノ粒子を形成する多層基板から除去される。
【選択図】図５Ｂ

Description

関連出願

本願は、２００９年８月２６日に出願の米国仮出願番号第６１／２３６，９５７号の特許法第１１９（ｅ）（１）の優先権を請求する。そして、この米国仮出願は完全に参照により本願明細書に組み込まれる。

ナノファブリケーションは、１００ナノメートル、又は、それより小さなオーダーのフィーチャ（ｆｅａｔｕｒｅ）を有する非常に小さな構造の加工生産（ファブリケーション）を含む。ナノファブリケーション技術は、集積回路産業で周知であるが、バイオ領域、太陽電池産業、電池産業及び／又は他の産業において適用することができる。例えば、米国特許公開番号第２００７／００３１５０５号、米国特許第６，９１８，９４６号、米国特許公開番号第２００８／０１２１２７９号、ＫｅｌｌｙＪ．及びＤｅＳｉｍｏｎｅＪ．のタンパク質粒子の形状に特有の単分散ナノ成形（Ｓｈａｐｅ−ｓｐｅｃｉｆｉｃｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅｎａｎｏ−ｍｏｌｄｉｎｇｏｆｐｒｏｔｅｉｎｐａｒｔｉｃｌｅｓ）、Ｊ．Ａｍ．化学協会２００８、第１３０巻、頁５４３７−５４３９、そして、Ｃａｎｅｌａｓ，Ｄ．，Ｈｅｒｌｉｈｙ，Ｋ，ａｎｄＤｅＳｉｍｏｎｅ，Ｊ．のトップ−ダウン粒子ファブリケーション：画像診断及び薬物供給のためのサイズと形状の制御、ＷＩＲＥｓナノ医学およびナノ生物工学（Ｔｏｐ−ｄｏｗｎｐａｒｔｉｃｌｅｓｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：ｃｏｎｔｒｏｌｏｆｓｉｚｅａｎｄｓｈａｐｅｆｏｒｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｉｍａｇｉｎｇａｎｄｄｒｕｇｄｅｌｉｖｅｒｙ）、ＷＩＲＥｓＮａｎｏｍｅｄｉｃｉｎｅａｎｄＮａｎｏｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、２００９、第１巻、頁３９１−４０４を参照下さい。

インプリントリソグラフィ技術は、基板に配置される成形可能な層（ｆｏｒｍａｂｌｅｌａｙｅｒ）におけるリリーフパターンの形成を含む。この基板は、パターニング・プロセスを容易にすべく所望の位置決めを得るために、モーションステージに結合される。このパターニング・プロセスは、この基板から離して置かれるテンプレートとこのテンプレートと基板間に供給される成形可能な液体（ｆｏｒｍａｂｌｅｌｉｑｕｉｄ）を使用する。
この成形可能な液体は、凝固し、基板上にフィーチャを形成する。そして、そのフィーチャは、この成形可能な液体と接触するテンプレートの形状に合致している。凝固の後、このテンプレートはフィーチャから分離され、そして、基板は機能ナノ粒子（例えば薬物供給装置、電池、等）を形成するために追加的な処理にさらされる。

本発明を更に詳細に理解するように、本発明の実施例の説明は添付の図面に示す実施例を参照してなされる。しかしながら、この添付の図面は、ただ本発明の典型的な実施例だけを例示するもので、従って、本発明の範囲を制限するものと解してはならない。

本発明の実施例によるリソグラフィ・システムの簡略化した側面図を示す。パターン化された層が基板上に配置されてなる図１に示す基板の簡略化した側面図を示す。複数の凸部が基板上に形成されてなる図２に示す基板の簡略化した側面図を示す。図３のこの凸部のリリースによって形成される柱（ｐｉｌｌａｒ）の簡略化した側面図を示す。本発明の実施例による柱の形成の簡略化した側面図を示す。例示的な柱の斜視図を示す。インプリントリソグラフィを使用して柱５２ａを形成する例示的な方法１００のフローチャートを示す。本発明の実施例による柱の形成の簡略化した側面図を示す。

図面、特に図１と図２を参照すると、そこに示されているのは、基板１２上に機能ナノ粒子及び／又は機能ミクロ粒子を形成するために使用されるリソグラフィ・システム１０である。基板１２は、基板チャック１４に結合される。図示の基板チャック１４は、真空チャックである。基板チャック１４は、しかしながら、真空、ピン−タイプ、溝−タイプ、静電的、電磁気的及び／又はそのようなもの（これらに限定するものではない）を含む任意のチャックでよい。例示的なチャックは、米国特許第６，８７３，０８７号、米国特許出願番号第１１／１０８，２０８号、米国特許出願番号第１１／０４７４２８号、米国特許出願番号第１１／０４７４９９号と米国特許出願番号第１１／６９０，４８０号に記述されている。

基板１２と基板チャック１４は、ステージ１６によって更に支持される。ステージ１６は、ｘ、ｙ、ｚ軸に関して回転及び／又は並進運動を行うことができる。ステージ１６と基板１２と基板チャック１４は、ベース（図示せず）に配置することもできる。

テンプレート１８は、基板１２から離して置かれている。テンプレート１８は、そこから基板１２の方へ延びているメサ２０を含み、メサ２０は、その上にパターニング表面２２を有する。更に、メサ２０は、型２０と呼ぶことができる。代わりに、テンプレート１８は、メサ２０なしで形成することができる。

テンプレート１８及び／又は型２０は、溶融シリカ、クォーツ、シリコン、有機ポリマー、シロキサン・ポリマー、ホウケイ酸ガラス、フルオロカーボンポリマー、金属、硬化したサファイヤ及び／又はこのような材料（これらに限定するものではない）を含む材料から形成することができる。図示のように、パターニング表面２２は、複数の間隔を置いた凹部（ｒｅｃｅｓｓ）２４及び／又は凸部（ｐｒｏｔｒｕｓｉｏｎ）２６によって規定されるフィーチャを含むが、本発明の実施例はこの種の構成に限定されるものではない。例えば、パターニング表面２２は、実質的に平坦であってもよい。通常、パターニング表面２２は、基板１２上に形成されるパターンのベースを形成する任意のオリジナルパターンとして定義することができる。加えて、テンプレート１８は、抗接着剤（例えばＲｅｌｍａｔ、ＦＴＯＳ）で処理される。例示的な抗接着剤は、米国特許出願番号第０９／９７６６８１号に記述されているものを含むが、これらに限定するものではない。そして、この米国特許出願は本願発明にとって参考となる。

テンプレート１８は、チャック２８に結合することができる。チャック２８は、真空、ピン−タイプ、溝−タイプ、静電的、電磁気的及び／又は他の類似したチャック・タイプ（これらに限定するものではない）として構成することができる。例示的なチャックは米国特許第６，８７３，０８７号に更に記述されている。更に、チャック２８は、チャック２８及び／又はインプリントヘッド３０が、テンプレート１８の移動を容易にするように構成することができるように、インプリントヘッド３０に結合される。加えて、チャック２８は、インプリンティングの前に、インプリンティング中に、及び／又はインプリンティングに続いて（例えば分離中に）テンプレート１８の構造を調整及び／又は変えることができるように構成される。

システム１０は、更に流体ディスペンスシステム（ｆｌｕｉｄｄｉｓｐｅｎｓｅｓｙｓｔｅｍ）３２を含む。流体ディスペンスシステム３２は、基板１２上に機能材料３４ａを蒸着するために用いられる。機能材料３４ａは、機能ナノ粒子を必要としているバイオ領域、太陽電池産業、電池産業及び他の産業で使用することができる。例えば、機能材料３４ａは、生体適合物質（例えばＰＥＧ）、太陽電池材料（例えばＮ型材料、Ｐ型材料）、重合可能な材料及び／又はそのようなもの（これらに限定されるものではない）を含むことができる。

機能材料３４ａは、ドロップディスペンス（ｄｒｏｐｄｉｓｐｅｎｓｅ）、スピンコーティング、ディップコーティング、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、薄膜蒸着、厚膜蒸着、及び／又はそのような技術を用いて基板１２に配置することができる。基板１２上への機能材料３４の位置決めは、無駄量を制限するように構成することができる点に留意する必要がある。例えば、基板１２上に機能材料３４を位置決めする際のドロップディスペンスの使用は、スピンコーティング等と比較して、機能ナノ粒子の形成中の不使用流体の量を制限することができる。

基板１２は、除去可能層５０の使用を含むことができる。除去可能層５０は、本願明細書に記述されている基板１２から凝固した機能材料３４ａの分離を容易にする。除去可能層５０に用いられる材料の例は、ＰＶＡ又はＰＭＭＡを含むが、これらに限定されない。

図１と図２を参照して説明すると、システム１０は、更に、機能材料３４ａを凝固させるために経路４２に沿って媒体４０（例えばエネルギー）を導くように結合する凝固ソース３８（例えばエネルギー源）を含むことができる。インプリントヘッド３０とステージ１６は、経路４２と重ね合せて、テンプレート１８及び／又は基板１２を位置決めするように構成することができる。システム１０は、ステージ１６、インプリントヘッド３０、流体ディスペンスシステム３２及び／又はソース３８と通信するプロセッサ５４によって制御され、メモリ５６に格納された計算機可読のプログラムで動作することができる。

インプリントヘッド３０、ステージ１６又はその両方のいずれかは、型２０と基板１２間の距離を変えることによって、機能材料３４ａで満たされるその間の所望の体積を規定することができる。例えば、型２０が機能材料３４ａと接触するように、インプリントヘッド３０は力をテンプレート１８に加えることができる。所望の体積が機能材料３４ａで満たされた後、ソース３８は媒体４０（例えば、紫外線）を作り出すことができ、これにより、機能材料３４ａは凝固することができ、及び／又は、基板１２の表面４４とパターニング表面２２の形状に合致するクロス・リンクを作り出すことができ、基板１２上にパターン化された層４６を規定することができる。パターン化された層４６は、残留物層４８及び／又はフィーチャ（例えば凸部４７及び凹部４９）を含むことができる。凸部４７は厚みｔ１を有することができ、残留物層４８は厚みｔ２を有することができる。

図２と図３を参照して説明すると、凝固後、パターン化された層４６は、パターン化された層４６を清掃するために及び／又は柱５２を形成すべく更に凸部４７を分離するために更なる処理に晒される。例えば、パターン化された層４６を、酸素プラズマエッチングに晒すことができる。エッチングは、図３に示すように、残留物層４８の部分で、取り除くことができる。

図３と図４を参照して説明すると、基板１２からの凸部４７のリリースにより、柱５２を形成することができる。例えば、基板１２は、水（例えばイオン除去水）、有機溶剤（例えば希釈されたＨＦ）、マイルドな基本コンポーネント及び／又はそのようなものを含む溶液（これらに限定されるものではない）に晒すことができる。この溶液は、厚みｔ３を有する柱５２を形成するために基板１２から凸部４７をリリースすることができる。

機能材料３４ａの凝固に続く凸部４７のエッチングは、凸部４７の厚みｔ２が結果としての柱５２の厚みｔ３と実質的に異なるように、凸部４７の構成を歪める。形状の変質量は、柱５２を形成するとき、寸法の正確さ及び／又は精度を制限する。この種のひずみは、この柱５２への設計酌量に応じて有害である。例えば、柱５２が薬物供給装置として使用する機能ナノ粒子であるとき、あるボディー（例えば、人間、動物及び／又はこの同類）内の柱５２のための行き先のジオターゲット（ｇｅｏ−ｔａｒｇｅｔｉｎｇ）は、形状の変更及び／又はひずみによって誤った方向に向けられる。

パターン化された層４６からのテンプレート１８の分離によって、柱５２における分離障害も起こる。リリース層（例えば、ＦＯＴＳ、Ｒｅｌｍａｔ等）は、基板１２、テンプレート１８又は両方に設けられ得るが、基板１２に結合するパターン化された層４６の表面積は、分離の前にテンプレート１８に結合するパターン化された層４６の表面積より少ないことがあり得る。リリース層及び／又は機能材料３４のマテリアリティ（ｍａｔｅｒｉａｌｉｔｙ）は、この表面積のダイナミクス（ｄｙｎａｍｉｃｓ）と組み合わさって柱５２に分離障害を提供する可能性がある。

図５Ａ〜５Ｅは、変質（ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）及び分離ひずみを最小化する柱（ｐｉｌｌａｒ）５２ａの形成の模式的な側面図を例示する。変質及び分離ひずみを最小化することによって、機能ナノ粒子（即ち柱５２ａ）を形成する際、柱形成の正確さ及び／又は精度を制御することができる。

柱５２ａは、機能材料３４ａで形成される。機能材料３４ａは、バイオ領域、太陽電池産業、電池産業等（これらに限定するものではない）を含む産業で使用する材料を含む。機能材料３４ａは、機能ナノ粒子を必要とする、バイオ領域、太陽電池産業、電池産業及び他の産業で使用することができる。例えば、機能材料３４ａは、生体適合物質（例えば、ＰＥＧ）、太陽電池材料（例えば、Ｎ型材料、Ｐ型材料）、重合可能な材料及び／又はそのようなものを含むが、これらに限定するものではない。

図５Ａ〜５Ｅは、機能材料３４ａで満たされる凹部４９ａと凸部４７ａを形成するために犠牲材料３４ｂとインプリントリソグラフィ技術を用いて、（１）機能材料３４ａと（２）インプリントリソグラフィ材料（例えば、犠牲材料３４ａ、ＢＴ２０、テンプレート１８ａと１８ｂのリリース特性及び／又はそのようなもの）の特性の使用を考慮する。機能材料３４ａの特性とインプリントリソグラフィ材料の特性の両方を考慮しないと、変質及び分離ひずみが増加する。

通常、柱５２ａは、１つ以上のインプリントリソグラフィプロセスを使用して形成することができる。例えば、犠牲材料３４ａは、図１と図２に関して説明したプロセス及びシステムによって第１のテンプレート１８ａを使用して凸部４７ａと凹部４９ａを形成することができる。例えば、犠牲材料３４ａ（例えばモノマー混合物）は、凸部４７ａと凹部４９ａの第１のセットを有するパターン化された層４６ａを形成するために多層基板７０上に凝固することができる。凸部４７ａと凹部４９ａによって形成されたパターンは、除去可能層において凸部４７ｂと凹部４９ｂの第２のセットを形成するために使うことができる。機能材料３４ａ（例えば生体適合物質）は、柱５２ａを形成するために除去可能層５０ａにおける凹部４９ｂに蒸着することができる。代わりに、除去可能層５０ａにおいて柱５２を形成するために図１と図２に関して説明したプロセス及びシステムを使用することによって、機能材料３４ａは、除去可能層５０ａに蒸着することができ、第２のテンプレート１８ｂによってパターン化できる。柱５２ａは、それから多層基板７０からリリースすることができる。

図５Ａを参照して説明すると、犠牲材料３４ｂは、多層基板７０上に蒸着することができる。犠牲材料３４ｂは、米国特許第７，１５７，０３６号と米国特許公開番号第２００５／０１８７３３９号に記載されている、モノマー混合物から成る重合可能な流体を含む材料（これに限定するものではない）から形成することができる。そして、上記米国特許の両方は完全に本願明細書に参照により組み込まれる。

多層基板７０は、基層１２ａ、除去可能層５０ａ、保護層６０及び接着層６２を含むことができる。基層１２ａは、図１に関して説明した基板１２と類似したものでよい。基層１２ａは、溶融シリカ、クォーツ、シリコン、有機ポリマー、シロキサン・ポリマー、ホウケイ酸ガラス、フルオロカーボンポリマー、金属、硬化したサファイヤ及び／又はそのようなもの（これらに限定するものではない）を含む材料で形成することができる。

除去可能層５０ａは、基層１２ａに隣接して配置することができる。除去可能層５０ａは、図３に関して説明した除去可能層５０と類似したものでよい。例えば、除去可能層５０ａは、水（例えば、イオン除去水）、有機溶剤（例えば、希釈されたＨＦ）、マイルドな基本コンポーネント及び／又はこのようなもの（これらに限定するものではない）を含む溶液に晒されたときに、柱５２ａをリリースできる。

保護層６０は、除去可能層５０ａに隣接して配置することができる。保護層６０の重要性は、インプリンティング及び／又はエッチング中、除去可能層５０ａのダメージ及び／又はひずみを最小化することができる。例えば、保護層６０は、例えば、ＰＥＣＶＤシリコン酸化物等の材料で形成することができる。

接着層６２（例えばＢＴ２０）は、保護層６０に隣接して配置することができる。パターン化された層４６ａの処理中、接着層６２は、パターン化された層４６ａからテンプレート１８を分離している間、多層基板７０にパターン化された層４６ａを接着することによって分離ひずみを最小化することができる。

図５Ｂを参照して説明すると、パターン化された層４６ａのフィーチャ（例えば、４７ａと４９ａ）は、システム１０に関連して説明した第１のテンプレート１８ａと図１と図２で説明したプロセスを使用して多層基板７０上に形成することができる。パターン化された層４６ａは、光学リソグラフィ、Ｘ線リソグラフィ、極めて波長の短い超紫外線リソグラフィ、スキャン・プローブリソグラフィ、原子顕微鏡的なナノリソグラフィ、マグネトリソグラフィ及び／又はこのようなもの（これらに限定するものではない）を含む他のナノリソグラフィ技術によって形成されることができる点に留意する必要がある。

図５Ｃ〜５Ｄを参照して説明すると、多層基板７０上にパターン化された層４６ａを形成することに続いて、フィーチャ（例えば、４７ａと４９ａ）は、除去可能層５０ａにフィーチャ（例えば４７ｂ及び４９ｂ）を形成する際に助けとなる。例えば、フィーチャ（例えば、４７ａと４９ｂ）は、除去可能層５０ａにフィーチャ（例えば、４７ｂと４９ｂ）を形成する多層基板７０においてエッチングされる。例示的な技術としては、限定するものではないが、米国特許出願番号第１０／３９６，６１５号と米国特許出願番号第１０／４２３，６４２号に記述されている技術が挙げられる。

任意のステップにおいて、一部の除去可能層５０ａ又は全ての除去可能層５０ａは、ＵＶオゾン及び／又はＯ₂プラズマに晒すことができる。ＵＶオゾン及び／又はＯ₂プラズマに晒すことにより、所与の材料に対する除去可能層５０ａの一部の湿潤特性を変えることができる。湿潤特性の変更により、深さ及び／又は縦横比を増加させ、及び／又は、充填時間と充填欠陥を減らすことができる。

図５Ｄと図５Ｅを参照して説明すると、機能材料３４ａ（例えば生体適合物質）は、パターン化された除去可能層５０ａに蒸着することができる。機能材料３４ａは、設計上の酌量に応じて、ドロップディスペンス、スピンコーティング、ディップコーティング、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、薄膜蒸着、厚膜蒸着、及び／又はこのような技術を用いて蒸着することができる。例えば、ドロップディスペンス技術を使用して機能材料３４ａを蒸着させることによって、除去可能層５０ａに蒸着する機能材料３４ａの量は節約することができる。

機能材料３４ａは、柱５２ａを形成する除去可能層５０ａの凹部４９ｂを満たすことができる。一実施例において、除去可能層５０ａに蒸着した機能材料３４ａの部分は、柱５２ａを形成するために除去することができる。機能材料３４ａの部分の除去は、柱５２ａを露出させるクラウン層６６（例えば、実質的に平面層）を提供する。機能材料３４ａの部分は、ブランケットエッチング、ＣＭＰポリッシング及び／又は類似の方法（これらに限定するものではない）を含む技術を使用して除去することができる。
例えば、機能材料３４ａが金属で形成されるならば、クラウン層６６は、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、他の塩素ベースの腐食液及び／又はこのようなもの（これらに限定するものではない）を含む金属腐食液によって形成することができる。この金属腐食液は塩素ベースの腐食液に限定されない点に留意する必要がある。
例えば、幾つかの金属（例えば、タングステン）は、弗素ベースの腐食液を使用してエッチングすることができる。クラウン層６６は、マスクとしてインプリンティングレジストを使用するエッチングによって形成したり、又は、パターン転写のためのハードマスク（ｈａｒｄｍａｓｋ）を用いて形成することができる。例えば、クラウン層６６は、クロミウム（Ｃｒ）、酸化シリコン（ＳｉｌｉｃｏｎＯｘｉｄｅ）、窒化シリコン（ＳｉｌｉｃｏｎＮｉｔｒｉｄｅ）及び／又はそのようなもの（これらに限定するものではない）を含む材料で形成されるハードマスクを用いて形成することができる。
代わりに、機能材料３４ａがシリコンベースの材料で形成されるならば、クラウン層６６は、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＳＦ６、Ｃｌ２、ＨＢｒ、他の弗素、塩素及び臭素ベースの腐食液及び／又はそのようなもの（これらに限定するものではない）を含む一般によくあるシリコン腐食液を使用してシリコンをエッチングすることによって形成することができる。加えて、クラウン層６６は、マスクとしてインプリントレジストやパターン転写のためのハードマスク又はそのようなものを用いてエッチングすることができる。例えば、クラウン層６６は、Ｃｒ、ＳｉｌｉｃｏｎＯｘｉｄｅ、ＳｉｌｉｃｏｎＮｉｔｒｉｄｅ及び／又はそのようなもの（これらに限定するものではない）を含む材料で形成されるハードマスクを使用してエッチングすることができる。

他の実施形態では、第２のテンプレート１８ｂを、除去可能層５０ａに蒸着する機能材料３４ａから、柱５２ａを形成するために使うことができる。テンプレート１８ｂは、除去可能層５０ａ上の機能材料３４ａとスーパーインポーズして配置することができる。テンプレート１８ｂは機能材料３４ａと接触することができ、機能材料３４ａは凝固することができる。テンプレート１８ｂは、次に分離することができる。テンプレート１８ｂは、本願明細書で説明したように、凝固した機能材料３４ａからテンプレート１８ｂを分離する際に手助けとなるコーティング（例えばＦＯＴＳ）をオプションとして含むことができる点に留意する必要がある。

テンプレート１８ｂの使用は、凝固した機能材料３４ａに実質的に平面なエッジを提供することができる。凝固した機能材料３４ａとテンプレート１８ｂとの間の表面積は、凝固した機能材料３４ａと除去可能層５０ａとの間の表面積より少ないように、選択することができる。例えば、テンプレート１８ｂは、実質的に平らでよい。凝固した機能材料３４ａと除去可能層５０ａの表面積と比較して、凝固した機能材料３４ａとテンプレート１８ｂの表面積を減らすことによって、凝固した機能材料３４ａの分離欠陥を減らすことができる。

図５Ｅを参照して説明すると、凝固した機能材料３４ａ及び／又は除去可能層５０ａは、クラウン層６６を形成するために除去することができる。例えば、凝固した機能材料３４ａ及び／又は除去可能層５０ａは、クラウン層６６（例えば平坦化された層）を形成するために、ブランケットエッチング、ＣＭＰポリッシング及び／又は類似の方法によって除去することができる。柱５２ａは、除去可能層５０ａの凹部４９ｂに配置することができる。

図５Ｅと図５Ｆを参照して説明すると、柱５２ａは、除去可能層５０ａからリリースすることができる。例えば、除去可能層（５０ａ）は、水（例えば、イオン除去水）、有機溶剤、無機酸（例えば、希釈されたＨＦ）、マイルドな基本コンポーネント及び／又はこのようなもの（これらに限定するものではない）を含む溶液に晒すことができ、これにより、柱５２ａを多層基板７０からリリースすることができる。

この凝固した機能材料３４ａのクラウンニングによって設けられる寸法と除去可能層５０ａによって設けられる寸法は、柱５２ａの端を規定し、以て、柱５２ａの量を規定することができる。これらの寸法を調整することによって、形状とサイズが変わる柱５２ａを構成することができる。例えば、図６Ａ〜６Ｃに示すように、柱５２ａは、円形、三角形、矩形、風変わりな形等（これらに限定するものではない）を含む形状で構成される。除去可能層５０ａの寸法と凝固した機能材料３４ａの平坦化を制御することによって、柱５２ａの形成の形状、正確さ及び精度は、制御することもできる。更に、柱５２ａは米国特許出願番号第１２／６１６，８９６号に記述されている例示的な技術を使用して形成することができる。

図７は、インプリントリソグラフィシステムを使用して柱５２ａを形成する例示的な方法１００のフローチャートを示す。柱５２ａの形成は、１つ以上のリソグラフィステップ（例えばナノインプリントリソグラフィ）を含む。ステップ１０２において、犠牲材料３４ｂは、多層基板７０上にパターン化される。例えば、犠牲材料３４ｂは、フィーチャ４７ａと４９ａを有するパターン化された層４６ａを提供するために第１のテンプレート１８ａを用いる第１のインプリントリソグラフィプロセスを使用してパターン化することができる。ステップ１０４において、フィーチャ４７ａと４９ａは、除去可能層５０ａにフィーチャ４７ｂと４９ｂを形成するために使われる。例えば、フィーチャ４７ａと４９ａは、除去可能層５０ａにフィーチャ４７ｂと４９ｂを提供するために、多層基板７０にエッチングされる。

任意のステップにおいて、除去可能層５０ａは、ＵＶオゾン及び／又はＯ₂プラズマに晒すことができる。ステップ１０６において、機能材料３４ａ（例えば生体適合物質）を除去可能層５０ａに蒸着し、凝固することができる。ステップ１０８において、一部の機能材料３４ａを、パターン化し及び／又は除去して、柱５２ａを露出させるクラウン表面６６を提供する。ステップ１１０において、柱５２ａは、多層基板７０からリリースされる。

図８Ａ〜８Ｅは、柱５２ｂを形成するための別の実施例の簡略化された側面図を例示する。通常、柱５２ｂの形成は、１つ以上のインプリントリソグラフィステップを含む。

図８Ａを参照して説明すると、犠牲材料３４ｂを、多層基板７０ｂに蒸着する。犠牲材料３４ｂは米国特許第７，１５７，０３６号と米国特許公開番号第２００５／０１８７３３９号に記載されているように、モノマー混合物から成る重合可能な流体を含む材料（限定するものではない）で形成することができる。そして、この両方の特許は完全に参照により本願明細書に組み込まれる。

多層基板７０ｂは、基層１２ｂ（例えばＳｉ）、除去可能層５０ｂ（例えばＳｉＯ₂）及び接着層６２ｂ（例えばＢＴ２０）を含む。基層１２ｂは、図１に関して記述した基板１２と類似のものでよい。基層１２ｂは、溶融シリカ、クォーツ、シリコン、有機ポリマー、シロキサン・ポリマー、ホウケイ酸ガラス、フルオロカーボンポリマー、金属、硬化したサファイヤ及び／又はそのようなもの（これらに限定するものではない）を含む材料で形成することができる。

除去可能層５０ｂは、基層１２ｂに隣接して配置することができる。除去可能層５０ｂは、図３に関して説明した除去可能層５０と類似のものでよい。例えば、除去可能層５０ｂは、水（例えば、イオン除去水）、有機溶剤（例えば、希釈されたＨＦ）、マイルドな基本コンポーネント及び／又はこのようなもの（これらに限定するものではない）を含む溶液に晒されたときに、柱５２ａをリリースできる。

機能材料３４ａ（例えばＳｉ）は、除去可能層５０ｂに隣接して配置することができる。接着層６２ｂ（例えばＢＴ２０）は、機能材料３４ａに隣接して配置されることができる。パターン化された層４６ｂ（図８Ｂに示す）の処理中、接着層６２ｂは、パターン化された層４６ｂからテンプレート１８を分離している間、多層基板７０ｂにパターン化された層４６ｂを接着することによって分離ひずみを最小化することができる。一実施例において、機能材料３４ａは、ＵＶオゾン及び／又はＯ₂プラズマに晒すことができる。ＵＶオゾン及び／又はＯ₂プラズマに機能材料３４ａを晒すことにより、接着層６２ｂを不要にすることができ、パターン化された層４６ｂは、接着層６２ｂを用いずに、直接機能材料３４ａ上に形成することができる。

図８Ｂを参照して説明すると、パターン化された層４６ｂのフィーチャ（例えば、４７ｃと４９ｃ）は、このシステム１０に関連して説明したテンプレート１８と図１と図２で説明したプロセスを使用して多層基板７０ｂ上に形成することができる。パターン化された層４６ａは、光学リソグラフィ、Ｘ線リソグラフィ、極めて波長の短い超紫外線リソグラフィ、スキャン・プローブリソグラフィ、原子顕微鏡的なナノリソグラフィ、マグネトリソグラフィ及び／又はこのようなもの（これらに限定するものではない）を含む他のナノリソグラフィ技術によって形成されることができる点に留意する必要がある。

図８Ｃを参照して説明すると、フィーチャ（例えば、４７ｃと４９ｃ）は、多層基板７０ｂにおいてエッチングされ、除去可能層５０ｂにフィーチャ（例えば、４７ｄと４９ｄ）を形成する。例示的な技術としては、限定するものではないが、米国特許出願番号第１０／３９６，６１５号と米国特許出願番号第１０／４２３，６４２号（両者とも完全に本願明細書に参照により組み込まれる）に記述されている技術が挙げられる。
例えば、機能材料３４ａの部分は、ブランケットエッチング、ＣＭＰポリッシング及び／又は類似した方法（これらに限定するものではない）を含む技術を使用して除去することができる。
例えば、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、他の塩素ベースの腐食液及び／又はこのようなもの（これらに限定するものではない）を含む金属腐食液を用いることができる。
この金属腐食液は塩素ベースの腐食液に限定されない点に留意する必要がある。
例えば、幾つかの金属（例えば、タングステン）は、弗素ベースの腐食液を使用してエッチングすることができる。
加えて、フィーチャ（例えば、４７ｄと４９ｄ）は、マスクとして、インプリンティングレジストを使用するエッチングによって形成したり、又は、パターン転写のためのハードマスク（ｈａｒｄｍａｓｋ）を用いて形成することができる。
例えば、フィーチャ（例えば、４７ｄと４９ｄ）は、クロミウム（Ｃｒ）、酸化シリコン（ＳｉｌｉｃｏｎＯｘｉｄｅ）、窒化シリコン（ＳｉｌｉｃｏｎＮｉｔｒｉｄｅ）及び／又はそのようなもの（これらに限定するものではない）を含む材料で形成されるハードマスクを用いて形成することができる。
代わりに、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＳＦ６、Ｃｌ２、ＨＢｒ、他の弗素、塩素及び臭素ベースの腐食液及び／又はそのようなもの（これらに限定するものではない）を含むシリコン腐食液を、使用することができる。
加えて、フィーチャ（例えば、４７ｄと４９ｄ）は、マスクとしてインプリントレジストやパターン転写のためのハードマスク又はそのようなものを用いてエッチングすることができる。
例えば、フィーチャ（例えば、４７ｄと４９ｄ）は、Ｃｒ、ＳｉｌｉｃｏｎＯｘｉｄｅ、ＳｉｌｉｃｏｎＮｉｔｒｉｄｅ及び／又はそのようなもの（これらに限定するものではない）を含む材料で形成されるハードマスクを使用してエッチングすることができる。

図８Ｃ〜８Ｅを参照して説明すると、犠牲材料３４ｂと接着層６２ｂ（必要に応じて）は、機能材料３４ａからはぎとられる。除去可能層５０ｂは、化学プロセス（例えば、ＨＦディップ）に晒され、機能材料３４ａは、多層基板７０から除去され、１つ以上の柱５２ｂ（即ち機能ナノ粒子）を形成する。

１０リソグラフィ・システム
１２基板
１２ａ基層
１４基板チャック
１６ステージ
１８テンプレート
２０メサ
２２パターンニング表面
２４凹部
２６凸部
２８チャック
３０インプリントヘッド
３２流体ディスペンスシステム
３４ａ機能材料
３４ｂ犠牲材料
３８ソース
４０媒体
４２経路
４４基板１２の表面
４６パターン化された層
４７凸部
４９凹部
４８残留物層
５０除去可能層
５２柱
５４プロセッサ
５６メモリ
６０保護層
６２接着層
６６クラウン層
７０多層基板
７０ｂ多層基板

Claims

除去可能層およびこの除去可能層に結合するある犠牲材料層を含む多層基板を形成するステップと、
残留物層と複数の凸部と複数の凹部のパターンを有するパターン化された層を設けるために、第１のインプリントリソグラフィテンプレートを用いて、前記犠牲材料をパターン化するステップと、
前記除去可能層に複数の凸部と凹部のパターンを転写するステップと、
前記除去可能層の凹部内に機能材料を蒸着させるステップと、
前記除去可能層に複数の柱を有するパターン化された機能材料層を形成するためにこの機能材料をパターン化するステップと、
前記多層基板から前記複数の柱をリリースするステップとを含むインプリントリソグラフィ方法。
前記機能材料は、生体適合物質であることを特徴とする、請求項１に記載のインプリントリソグラフィ方法。
前記複数の柱をリリースするステップは、前記除去可能層を、水、有機溶剤およびマイルドな基本コンポーネントを含む溶液に晒すことを含むことを特徴とする、請求項１〜２のいずれか一項に記載のインプリントリソグラフィ方法。
前記犠牲材料層は、モノマー混合物を含む重合可能な流体から形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のインプリントリソグラフィ方法。
更に、前記多層基板は、前記除去可能層に結合する基層を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のインプリントリソグラフィ方法。
更に、前記多層基板は、前記除去可能層に結合する保護層を含み、この保護層は、前記除去可能層に凸部と凹部のパターンを転写する間、前記除去可能層のダメージとひずみを最小化する材料から形成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のインプリントリソグラフィ方法。
更に、前記多層基板は、前記保護層に結合する接着層を含み、この接着層は、第２のインプリントリソグラフィテンプレートを用いて前記機能材料をパターン化している間に、前記パターン化された層を前記多層基板に接着することを特徴とする、請求項６に記載のインプリントリソグラフィ方法。
更に、前記除去可能層の少なくとも一部をこの除去可能層の湿潤特性を変えるＵＶオゾンに晒すステップを含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のインプリントリソグラフィ方法。
機能材料層の機能材料は、ドロップディスペンスによって前記パターン化された層の上に蒸着されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のインプリントリソグラフィ方法。
前記機能材料をパターン化するステップは、第２のインプリントリソグラフィテンプレートを用いてインプリンティングすることを含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のインプリントリソグラフィ方法。
前記第２のインプリントリソグラフィテンプレートは、実質的に平らであることを特徴とする、請求項１０に記載のインプリントリソグラフィ方法。
パターン化された機能材料層と前記第２のテンプレート間の表面積は、パターン化された機能材料層と前記除去可能層間の表面積より少ないことを特徴とする、請求項１０〜１１のいずれか一項に記載のインプリントリソグラフィ方法。
前記機能材料をパターン化するステップは、マスクとしてインプリンティングレジストを用いてエッチングすることによってクラウン層を形成することを含むことを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のインプリントリソグラフィ方法。
少なくとも１つの柱の形状は、円形、三角形及び矩形からなるグループから選択されることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のインプリントリソグラフィ方法。
基層とこの基層に結合する除去可能層とこの除去可能層に結合する犠牲材料層とを有する多層基板の犠牲材料層に複数のフィーチャを形成するステップと、
複数の凸部と複数の凹部を形成する前記除去可能層に前記犠牲材料層のフィーチャを転写するステップと、
前記除去可能層の凹部に機能材料を蒸着させるステップと、
前記除去可能層の凹部に形成される機能材料からなる各柱の端を提供するクラウン表面が形成されるように、前記除去可能層の凹部の外に配置される機能材料を除去するステップと、
機能材料からなる複数の柱を前記除去可能層からリリースするステップとを含むインプリントリソグラフィ方法。
機能材料の蒸着の前に除去可能層をＵＶオゾンに晒すステップを更に含むことを特徴とする、請求項１５に記載のインプリントリソグラフィ方法。
機能材料は生体適合物質であり、そして、犠牲材料層はモノマー混合物を含む重合可能な材料で形成されることを特徴とする、請求項１５〜１６のいずれか一項に記載のインプリントリソグラフィ方法。
前記複数の柱をリリースするステップは、前記除去可能層を、水、有機溶剤およびマイルドな基本コンポーネントを含む溶液に晒すことを含むことを特徴とする、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載のインプリントリソグラフィ方法。
更に、前記多層基板は、前記除去可能層に結合する保護層を含み、この保護層は、前記除去可能層に凸部と凹部のパターンを転写する間、前記除去可能層のダメージとひずみを最小化する材料から形成されることを特徴とする、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載のインプリントリソグラフィ方法。