JP5405574B2 - テンプレート、およびリソグラフィ用高アスペクト比テンプレートを製造する方法、ならびにナノスケールで基板を穿孔するためのテンプレートの使用 - Google Patents
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Description
基板選択:スタンプを作製するために使用される典型的なベース基板は、軟質および脆性材料であるが、繰り返される処理工程により破損、損傷および摩耗を受けやすいシリコンである(Leeら、米国特許第7080596号)。したがって、スタンプの寿命を向上させるために、Leeら(米国特許第7080596号)により、高弾性率のより強い材料、SiCを使用することによってスタンプ特性が改善されている。しかしながら、材料の選択は依然として、等方性材料特性を有する三次元バルク材料である。他の材料の選択肢は、酸化ケイ素、窒化ケイ素または金属であるが、これらもまた基本的に、不十分な等方性の弾性率特性を示す。さらに、SiC材料に関連する問題は、スタンプを形成するための処理に固有の困難さおよび関連する処理の複雑さ、ならびに出発基板材料として購入するには非常に高価な基板である。Jun−ho Jeongらにより、米国特許第6943117号における別の異なる手法が導入され、その米国特許にはインプリントリソグラフィと共に紫外線放射(UV)について記載されている。目的は、標準的なナノインプリント中のポリマー層との接触による圧力および問題を回避することである。この方法においては、透明基板が使用され、高圧の実施が回避される。しかしながら、この方法には、UV透明基板に対してのみ有効であるという制限があり、紫外線依存性がある。さらに、この方法には、透明基板上にテンプレートを取り付けることが必要であり、より高度な処理、接着および剥離を伴う。本発明においては、再利用可能で再加工可能なテンプレートを可能とし、基板の選択と無関係で、放射に依存しないテンプレート作製用異方性材料を利用することによって、スタンプ特性の改良に第三次元を加える。しかしながら、本発明によるスタンプと共に、放射を追加の機能として使用することができる。
本発明により、異なる用途向けの普遍的テンプレートを作製するための方法が開示される。リソグラフィ、インプリンティング、エンボス加工、再生利用可能/再加工可能インプリンティングスタンプにこのテンプレートを使用することができる。コンデンサまたはメモリ素子用のトレンチを作製するための高アスペクト構造。ハニカム構造、フォトニック結晶、センサ、検出器、太陽電池用途、触媒/触媒化学、ラボチップ、X線、イオン化源、自動車、電気通信機器、携帯電話、電子機器、マイクロプロセッサ、電子パッケージング、生物学的センサ、膜、有孔材料の作製用。数ある中でも、標準的なナノインプリント、マイクロエレクトロニクス、フォトニクスと同じ用途に本革新を使用することができる。
本発明によれば、まずは、穿孔する必要がある材料の層上のテンプレートのインプリントまたはエンボス加工によって、有孔または半有孔材料を製造することができる。その後、材料の層からテンプレートを切り離す。その後、生物学的用途全般におけるフィルタ、生体分子用分子フィルタ、ナノ流体用途ラボチップ、垂直整列によるコンパクトディスク(CD)またはDVDディスクの製造用として、フィルタを使用することができる。
本革新を実証するために、炭素ナノ繊維を有するスタンプを作製した。このスタンプの走査型電子顕微鏡(SEM)写真が図7に示される。このスタンプをポリマー層にインプリントし、その結果は図8に示される。インプリントしたポリマー層上に堆積させることによって金属層をパターニングし、その結果は図8に示される。
102 スタンプ上の突起
103 レジスト層
104 酸化物層
105 ウエハ
106 インプリント後のレジスト層
107 スタンプ上の突起の複製
108 プラズマ灰化後のレジスト層
109 エッチング後の酸化物層
201 スタンプ基板
202 林立する成長ナノ構造
203 密度が制御された成長ナノ構造のアレイ
204 個々に成長したナノ構造
205 レジスト層
206 パターン転写用基板
207 成長ナノ構造のアレイからのパターンの複製
208 林立状成長ナノ構造からのパターンの複製
209 個々に成長したナノ構造からのパターンの複製
301 基板上の層
302 基板
303 下地層(随意)
304 パターン化触媒
305 成長ナノ構造
306 下地層除去後
307 基板上の層の除去後
401 成長円錐ナノ構造
402 触媒層
403 基板
500 支持層の堆積
510 触媒の堆積およびパターニング
520 ナノ構造の成長
530 支持層(随意)の選択的除去
600 マスタースタンプ
610 異なる特性を有する第2世代のスタンプ
620 異なる特性を有する第3世代のスタンプ
Claims (9)
- ベース基板と、
前記ベース基板上に堆積されている触媒層と、
リソグラフィプロファイルを画定する前記触媒層から非周期的パターンで成長した複数のナノ構造と、を備えるテンプレートであって、
前記ナノ構造のアスペクト比が、ナノ構造の成長によって制御され、前記ナノ構造の少なくとも1つが、垂直圧下で前記ナノ構造の前記リソグラフィプロファイルを維持するような硬度を有し、前記テンプレートが、ナノインプリントリソグラフィに使用されるとき、前記テンプレートと共に連続したくぼみを生じさせる成長したナノ構造のフォレストを備えるテンプレート。 - 前記触媒層が、前記非周期的パターンでパターニングされている、請求項1に記載のテンプレート。
- 個々に垂直方向に整列している複数のナノ構造と、
垂直方向に整列しているナノ構造の少なくとも1つのアレイと、
を更に備えるテンプレートであって、
前記テンプレートがナノインプリントリソグラフィに使用されるとき、前記垂直方向に整列しているナノ構造のそれぞれが、単一のくぼみを生じさせる、請求項1又は2記載のテンプレート。 - 前記ベース基板が、シリコンウエハ、酸化した/コーティングしたシリコンウエハ、金属コーティングしたシリコンウエハ、窒化物コーティングしたシリコンウエハ、炭化ケイ素ウエハ、ガラス基板、セラミック、ポリマー、ITO、金属および金属合金からなる群より選択される材料から製造される、請求項1〜3のいずれかに記載のテンプレート。
- 前記少なくとも1つのナノ構造が、ナノチューブ、ナノワイヤ、ナノ繊維、ナノコーン、ナノウイスカ、およびナノホーンからなる群より選択される材料から製造される、請求項1〜4のいずれかに記載のテンプレート。
- 前記ナノ構造のそれぞれが、ポリマー、金属、半導体および絶縁体からなる群より選択される薄膜の形の材料で被覆されている、請求項1〜5のいずれかに記載のテンプレート。
- 前記垂直圧が1バール〜200バールを超える垂直圧に達し、好ましくは1バール〜60バールの垂直圧に達する、請求項1〜6のいずれかに記載のテンプレート。
- 前記ベース基板が紫外線透過材料製である場合、前記テンプレートがさらに、前記ベース基板と前記触媒層の間に配置された支持層を備える、請求項1〜7のいずれかに記載のテンプレート。
- テンプレートを形成する方法であって、
基板を提供するステップと、
請求項1〜8のいずれかに記載のテンプレートを用いてインプリンティングによって前記基板にテンプレートパターンを転写するステップと、
前記基板上に複数のナノ構造を成長させるステップと、
を含む方法。
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