JP5867970B2 - ディップペンナノリソグラフィにおけるデポジションの熱的制御 - Google Patents
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Description
本発明は、ディップペンナノリソグラフィ即ちDPN(Dip−Pen Nanolithography及びDPNはNanoink社の登録商標)におけるデポジションを熱的に制御する装置及び方法に関するものである。
オクタデシルホスホン酸である少なくとも一つのパターニング配合物でコーティングした走査プローブ顕微鏡チップを片持ちばりの末端部に設けること、
パターニング配合物を基板と接触させること、及び
パターニング配合物を不動と可動との間で遷移させるように片持ちばりと一体の抵抗素子、圧電抵抗素子又は冷却素子を用いてパターニング配合物の温度を変えること、
を含み、
パターニング配合物の温度をチップの周囲の平均温度より高く変え、そして
所望量の可動パターニング配合物を所望のパターンで基板に転写できること
を特徴とするデポジション制御方法が提供される。
この方法は、融解温度の高いパターニング配合物を利用できる。融解温度の高いパターニング配合物は一般に、蒸気圧が低く、融解温度の低いパターニング配合物よりゆっくりと拡散していく。この特性は、ブリードの量を制限するのに役立ち、真空包囲体内で方法を実施できるようにする。
上述のようにしてOPAでコーティングしたAFMチップは、マイカ基板における四つの500nm平方の領域において2Hz及び128ライン/走査で即ち総走査時間256秒でラスターした。各平方領域について、片持ちばりの温度を上げ、最終的にはOPAの溶解温度を越えた。チップの温度がOPAのTm以下に保って、25℃か又は57℃では、パターン形成した平方領域は観察されなかった。チップの温度をOPAのTmに近い98℃まで上げると、弱いデポジションが得られた。この領域の平均高さは、全単分子層の高さの僅かに半分未満である1.1nmであった。片持ちばりの温度を122℃まで上昇させた時に、図3に示すように全単分子層を表す強いデポジションが最終的に見られ、高さ2.5nmの方形パターンが得られた。図4に示す相応した摩擦像(friction image)はOPAデポジションを裏付けている。OPAのマイカへの結合はメチル末端基を現し、裸のマイカ表面に対する摩擦を低減している。比較的低い片持ちばり温度では摩擦の変化は観察されなかった。98℃での弱いデポジションは期待した通り僅かに摩擦を低減し、そして122℃でデポジションした全単分子層は更に大幅に摩擦を低減した。
電極間に導電性重合体をデポジションするためにサーマルDPNを使用した。重合体は、ポリ(3−ドデシルチオフェン)(PDDT)、有機FETに有効な半導電性重合体である。チップは窒素雰囲気内(酸化を避けるために)で〜200℃に加熱した。その後、チップは一方の電極から他方の電極へ2分間走査した。デポジションした線は厚さ20nm、幅150nmであり、800nmの広い間隔をあけた。
ナノスケールの回路又は最新の回路を構成するに用いたフォトマスクを修理するために、小さな導電性ワイヤを書き込みできることは重要である。サーマルDPNはインジウム、融点の低い金属及び普通の半田のパターン形成するのに用いた。図7には3μm/秒のチップ速度で書込んだ一連の3μm線を示している。各線はデポジションチップによって64回(即ち往復で32トレース)横断した。95℃及び135℃で書き込んだ頂部の二本の線は示されていないが、底部左方の弱い線は、インジウムの溶解温度、156.6℃に近い156℃で書込まれた。底部右方の線は、インジウムの溶解温度より十分に高い196℃で書込まれ、この温度で強いデポジションが示されている。
Claims (12)
- 少なくとも一つのパターニング配合物でコーティングされた走査プローブ顕微鏡チップと、該チップに作動的に接続した温度制御装置とを有し、パターニング配合物が、オクタデシルホスホン酸であり、チップが片持ちばりの末端部に形成され、また温度制御装置が片持ちばりと一体の抵抗素子、圧電抵抗素子又は冷却素子であり、パターニング配合物の温度をチップの周囲の平均温度より高く変えるように構成したことを特徴とする熱制御装置。
- 温度制御装置がパターニング配合物を不動と可動との間で遷移させることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- チップがガスを充填したチャンバ内にあり、また
温度制御装置が、パターニング配合物の温度をチャンバ内のガスの平均温度より高く変えることを特徴とする請求項1に記載の装置。 - チップが周囲雰囲気に晒され、また
温度制御装置が、パターニング配合物の温度を周囲雰囲気の平均温度より高く変えることを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 温度制御装置が、パターニング配合物と接触する基板の温度を変えることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 温度制御装置が、パターニング配合物の温度を、パターニング配合物のデポジションされる基板の温度より高く変えることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 基板を設けること、
オクタデシルホスホン酸である少なくとも一つのパターニング配合物でコーティングした走査プローブ顕微鏡チップを片持ちばりの末端部に設けること、
パターニング配合物を基板と接触させること、及び
パターニング配合物を不動と可動との間で遷移させるように片持ちばりと一体の抵抗素子、圧電抵抗素子又は冷却素子を用いてパターニング配合物の温度を変えること、
を含み、
パターニング配合物の温度をチップの周囲の平均温度より高く変え、そして
所望量の可動パターニング配合物を所望のパターンで基板に転写できること
を特徴とするデポジション制御方法。 - 基板がマイカであり、パターニング配合物がオクタデシルホスフィン酸であることを特徴とする請求項7記載の方法。
- パターニング配合物を基板と接触させること、パターニング配合物の温度を変えること、及び所望量のパターニング配合物を基板に転写することが真空包囲体内で行われることを特徴とする請求項7に記載の方法。
- パターニング配合物を基板と接触させること、パターニング配合物の温度を変えること、及び所望量のパターニング配合物を基板に転写することがガス充填包囲体内で行われることを特徴とする請求項7に記載の方法。
- パターニング配合物の温度を変えることが、圧電抵抗素子、抵抗素子、 電磁エネルギー源及び冷却素子から成る群から選択した素子を用いることから成ることを特徴とする請求項7に記載の方法。
- さらに、パターニング配合物を基板上に所望の厚さで形成させることを含むことを特徴とする請求項7に記載の方法。
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