特許 5982386 非凸形ナノ構造のパターン形成

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5982386

(24)【登録日】2016年8月5日

(45)【発行日】2016年8月31日

(54)【発明の名称】非凸形ナノ構造のパターン形成

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20160818BHJP

   B29C 59/02 20060101ALI20160818BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/30 502D

   B29C59/02 BZNM

【請求項の数】10

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2013-537910(P2013-537910)

(86)(22)【出願日】2011年11月7日

(65)【公表番号】特表2014-502418(P2014-502418A)

(43)【公表日】2014年1月30日

(86)【国際出願番号】US2011059604

(87)【国際公開番号】WO2012061816

(87)【国際公開日】20120510

【審査請求日】2014年11月6日

(31)【優先権主張番号】61/410,592

(32)【優先日】2010年11月5日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】503193362

【氏名又は名称】モレキュラー・インプリンツ・インコーポレーテッド

(73)【特許権者】

【識別番号】500039463

【氏名又は名称】ボード・オブ・リージエンツ，ザ・ユニバーシテイ・オブ・テキサス・システム

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】スリーニヴァサン，シドルガータ・ブイ

(72)【発明者】

【氏名】シング，ヴィクラムジット

(72)【発明者】

【氏名】シュ，フランク・ワイ

(72)【発明者】

【氏名】チョイ，ビュン−ジン

【審査官】 松岡 智也

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００３２５０８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／００７８８５４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１２０２５１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−２０６０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第６７５３１３０（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｂ２９Ｃ ４７／００−４７／９６、

５３／００−５３／８４、５７／００−５９／１８

Ｇ０３Ｆ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

非凸断面を有する特徴部を有するインプリントリソグラフィテンプレートを形成する方法であって、
基板上に第１の材料層を形成する段階と、
凸幾何学断面を有する特徴部のパターン形成表面を有する第１のインプリントリソグラフィテンプレートを用いて、前記第１の材料層の上に形成可能材料の第１のパターン付き層を形成する段階と、
前記第１のパターン付き層及び前記第１の材料層の一部を除去して、該第１の材料層に凸幾何学断面を有する陥没部を形成する段階と、
凸幾何学断面を有する特徴部のパターン形成表面を有する第２のインプリントリソグラフィテンプレートを用いて、前記第１の材料層の上に形成可能材料の第２のパターン付き層を形成する段階であって、前記第２のインプリントリソグラフィテンプレートの前記特徴部が、前記第１の材料層に形成された相応する前記陥没部に対して変位される段階と、
前記第２のパターン付き層及び前記第１の材料層の一部を除去して、該第１の材料層に非凸幾何学断面を有する陥没部を形成する段階と、
前記基板をエッチングして、該基板に非凸幾何学断面を有する陥没部を形成する段階と、
前記第２のパターン付き層の残りの部分を除去する段階と、
前記第１の材料層の残りの部分を除去する段階と、
を含む方法。

【請求項2】

前記相応する陥没部に対する前記特徴部の前記変位は、回転変位である、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記相応する陥没部に対する前記特徴部の前記変位は、側方変位である、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

非凸断面を有する特徴部を有するインプリントリソグラフィテンプレートを形成する方法であって、
基板上に第１の材料層を形成する段階と、
第１の凸幾何学断面を有する特徴部のパターン形成表面を有する第１のインプリントリソグラフィテンプレートを用いて、前記第１の材料層の上に形成可能材料の第１のパターン付き層を形成する段階と、
前記第１のパターン付き層及び前記第１の材料層の一部を除去して、該第１の材料層に第１の凸幾何学断面を有する陥没部を形成する段階と、
第２の凸幾何学断面を有する特徴部のパターン形成表面を有する第２のインプリントリソグラフィテンプレートを用いて、前記第１の材料層の上に形成可能材料の第２のパターン付き層を形成する段階であって、前記第２のインプリントリソグラフィテンプレートの前記特徴部の少なくとも１部が、前記第１の材料層内に形成された、第１の凸幾何学断面を有する相応する前記陥没部と所定の偏りを有して整列される段階と、
前記第２のパターン付き層及び前記第１の材料層の一部を除去して、該第１の材料層に非凸幾何学断面を有する陥没部を形成する段階と、
前記基板をエッチングして、該基板に非凸幾何学断面を有する陥没部を形成する段階と、
前記第２のパターン付き層の残りの部分を除去する段階と、
前記第１の材料層の残りの部分を除去する段階と、
を含む方法。

【請求項5】

前記幾何学断面は、多角形である、請求項１から４のいずれかに記載の方法。

【請求項6】

前記第１および／または第２のインプリントリソグラフィテンプレートの前記特徴部は、隆起部である、請求項１から５のいずれかに記載の方法。

【請求項7】

前記第１および／または第２のインプリントリソグラフィテンプレートの前記特徴部は、陥没部である、請求項１から５のいずれかに記載の方法。

【請求項8】

前記第１の材料層及び前記形成可能材料は、異なるエッチング特性を有する、請求項１から５のいずれかに記載の方法。

【請求項9】

前記第１の材料層は、金属を含む、請求項１から８のいずれかに記載の方法。

【請求項10】

前記第１の材料層は、クロムを含む、請求項１から８のいずれかに記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願への相互参照）
本出願は、２０１０年１１月５日に出願された米国仮出願第６１／４１０，５９２号についての優先権を主張し、その開示内容は、本明細書の内容である。

【背景技術】

【0002】

ナノ加工は、例えば約１００ナノメートル又はそれ以下の特徴部を有する非常に小さい構造の加工を含む。ナノ加工が影響を及ぼす１つの技術分野は、集積回路の加工である。半導体加工産業は、基板上に形成される単位面積当たりの回路を増やしながら、より高い生産歩留りを得るよう努力し続けているので、ナノ加工は益々重要になってきている。ナノ加工は、形成される構造の最小特徴部のサイズの高い縮小を可能にしながら、高度なプロセス制御を可能にする。ナノ加工が用いられる他の開発分野は、バイオ技術、光学技術、エネルギーシステム、及び同様のものを含む。

【0003】

例示的なナノ加工技術は、インプリントリソグラフィに関する。例示的なインプリントリソグラフィプロセスは、全てが本発明の譲受人に譲渡されている米国特許公開第２００４／００６５９７６号、米国特許公開第２００４／００６５２５２号、及び米国特許第６，９３６，１９４号等の数多くの公報に詳細に説明されている。

【0004】

前述の米国特許公開公報及び米国特許公報の各々に開示されているインプリントリソグラフィ技術は、形成可能な液体（重合性層）中でのレリーフパターンの形成、及びレリーフパターンに相応するパターンの下層基板への転写を含む。基板は、基板のパターン形成を容易にする所望の位置を得るために、移動台上に位置決めすることができる。この目的のために、基板から離隔したテンプレートが用いられ、テンプレートと基板との間に形成可能な液体が置かれる。この液体は凝固して、液体と接触状態にあるテンプレートの表面の形状と共形のパターンが内部に記録された凝固層が形成される。続いてテンプレートは、テンプレートと基板とが離隔するように、凝固層から分離される。その後、基板及び凝固層には、凝固層内のパターンに相応するレリーフ像を基板内に転写するプロセスが施される。

【0005】

多くのナノパターン形成用途では、ナノスケール特徴部のサイズ及び均一な形状を利用して所望の結果を得るようになっている。ナノパターンを作成する上で用いられる多くのプロセスは、化学作用に基づいて特定の種類及びサイズのナノパターンを成長させるボトムアップ「成長」プロセスを用いる。残念ながら、これらの種類のプロセスは低速であり、所望の性能コストを効果的に生じるにはサイズ及び形状が十分に制御されていないナノパターンを生成する傾向がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】米国特許公開第２００４／００６５９７６号公報

【特許文献2】米国特許公開第２００４／００６５２５２号公報

【特許文献3】米国特許第６，９３６，１９４号公報

【特許文献4】米国特許第６，８７３，０８７号公報

【特許文献5】米国特許第７，１５７，０３６号公報

【特許文献6】米国特許公開第２００５／０１８７３３９号公報

【特許文献7】米国特許第６，９３２，９３４号公報

【特許文献8】米国特許第７，０７７，９９２号公報

【特許文献9】米国特許第６，９００，８８１号公報

【特許文献10】米国特許公開第２００４／０１２４５６６号公報

【特許文献11】米国特許公開第２００４／０１８８３８１号公報

【特許文献12】米国特許公開第２００４／０２１１７５４号公報

【特許文献13】米国特許第５，７７２，９０５号公報

【特許文献14】米国特許公開第２００７／０２１２４９４号公報

【特許文献15】米国特許第７，１８６，６５６号公報

【特許文献16】米国特許第７，２５２，７７７号公報

【特許文献17】米国特許第７，２６１，８３１号公報

【特許文献18】米国特許公開第２０１１／００４９０９６号公報

【特許文献19】米国特許出願番号１３／２８９，６０１

【特許文献20】米国特許公開２００９／０１４８６１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

従って、ナノスケール構造の処理されるサイズ及び形状のより良好な制御をもたらすプロセスに対するニーズが依然としてある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、前述の及び他のニーズを満たすものであり、電子ビームリソグラフィ、フォトリソグラフィ、又はインプリントリソグラフィ等のトップダウンパターン形成プロセスを用いて幾何学断面を有するナノスケール構造の作成に関する。この断面幾何学形状は凸又は非凸とすることができる。特に、非凸断面形のナノ構造は、断面積に対する表面周辺長の非常に大きな比を与えることができるので、形成されるナノ構造の体積に対する表面積の非常に大きな比を与えることができ、非常に有用なものとすることができる。本発明の態様は、慎重に整列されたトップダウンパターン形成プロセスの２つ又はそれ以上の段階を必要とするインプリントリソグラフィのためのテンプレートを作成する段階を含み、その後、インプリントリソグラフィプロセスでこれらのテンプレートを使用して、非凸形状を含む幾何学形状を機能性レジスト又は犠牲レジストへ転写して、例えば機能性ナノ粒子を形成する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本明細書の実施形態による、基板上にレリーフパターンを形成するのに適するシステムを示す。

【図2A】本明細書の実施形態による処理後の材料層を示す断面図である。

【図2B】本明細書の実施形態による処理後の材料層を示す断面図である。

【図2C】本明細書の実施形態による処理後の材料層を示す断面図である。

【図3A】本明細書の実施形態による更なる処理後の材料層を示す断面図である。

【図3B】本明細書の実施形態による更なる処理後の材料層を示す断面図である。

【図3C】本明細書の実施形態による更なる処理後の材料層を示す断面図である。

【図4A】本明細書の実施形態による基板にエッチングされたトレンチを示す断面図である。

【図4B】図４Ａのトレンチの上面図である。

【図5A】第１のパターンと第２のパターンとによって形成されたトレンチをエッチングすることによって形成された隆起凸ナノ構造を有する例示的なパターン化表面の上面図である。

【図5B】第１のパターンと追加の重ね合わせパターンとによって形成されたトレンチをエッチングすることによって形成された隆起凸ナノ構造を有する別の例示的なパターン化表面の上面図である。

【図6】本明細書の実施形態による、基板上に隆起凸ナノ構造を形成するための例示的なプロセスのフローチャートである。

【図7】本明細書の実施形態による、基板上に陥没非凸ナノ構造を形成するための例示的なプロセスのフローチャートである。

【図8】本明細書の実施形態による、図７の基板から非凸ナノ粒子を作成するための例示的なプロセスのフローチャートである。

【図9】上部に金属層が堆積された基板の断面図である。

【図10A】隆起凸幾何学形ナノ構造を有するインプリントモールドを用いた、形成可能材料への例示的な陥没凸幾何学形ナノ構造のインプリント、及び金属層に転写されるエッチングパターンを示す断面図である。

【図10B】隆起凸幾何学形ナノ構造を有するインプリントモールドを用いた、形成可能材料への例示的な陥没凸幾何学形ナノ構造のインプリント、及び金属層に転写されるエッチングパターンを示す断面図である。

【図11A】隆起凸幾何学形ナノ構造を有するインプリントモールドを用いた、形成可能材料への例示的な陥没凸幾何学形ナノ構造のインプリント、及び金属層に転写されるエッチングパターンを示す断面図である。

【図11B】隆起凸幾何学形ナノ構造を有するインプリントモールドを用いた、形成可能材料への例示的な陥没凸幾何学形ナノ構造のインプリント、及び金属層に転写されるエッチングパターンを示す断面図である。

【図12A】隆起凸幾何学形ナノ構造を有するインプリントモールドを用いた、形成可能材料への例示的な陥没凸幾何学形ナノ構造のインプリント、及び金属層に転写されるエッチングパターンを示す断面図である。

【図12B】隆起凸幾何学形ナノ構造を有するインプリントモールドを用いた、形成可能材料への例示的な陥没凸幾何学形ナノ構造のインプリント、及び金属層に転写されるエッチングパターンを示す断面図である。

【図13A】隆起凸幾何学形ナノ構造を含む新しい又は回転されたインプリントモールドを用いた、形成可能材料への例示的な陥没凸幾何学形ナノ構造の第２のインプリント、及び金属層に転写されるエッチングパターンを示す断面図である。

【図13B】隆起凸幾何学形ナノ構造を含む新しい又は回転されたインプリントモールドを用いた、形成可能材料への例示的な陥没凸幾何学形ナノ構造の第２のインプリント、及び金属層に転写されるエッチングパターンを示す断面図である。

【図14A】隆起凸幾何学形ナノ構造を含む新しい又は回転されたインプリントモールドを用いた、形成可能材料への例示的な陥没凸幾何学形ナノ構造の第２のインプリント、及び金属層に転写されるエッチングパターンを示す断面図である。

【図14B】隆起凸幾何学形ナノ構造を含む新しい又は回転されたインプリントモールドを用いた、形成可能材料への例示的な陥没凸幾何学形ナノ構造の第２のインプリント、及び金属層に転写されるエッチングパターンを示す断面図である。

【図15A】隆起凸幾何学形ナノ構造を含む新しい又は回転されたインプリントモールドを用いた、形成可能材料への例示的な陥没凸幾何学形ナノ構造の第２のインプリント、及び金属層に転写されるエッチングパターンを示す断面図である。

【図15B】隆起凸幾何学形ナノ構造を含む新しい又は回転されたインプリントモールドを用いた、形成可能材料への例示的な陥没凸幾何学形ナノ構造の第２のインプリント、及び金属層に転写されるエッチングパターンを示す断面図である。

【図16A】基板に陥没非凸幾何学形ナノ構造を形成するための基板内へのエッチングパターン転写を示す断面図である。

【図16B】基板に陥没非凸幾何学形ナノ構造を形成するための基板内へのエッチングパターン転写を示す上面図である。

【図17A】基板に陥没非凸幾何学形ナノ構造を形成するための基板内へのエッチングパターン転写を示す断面図である。

【図17B】基板に陥没非凸幾何学形ナノ構造を形成するための基板内へのエッチングパターン転写を示す上面図である。

【図17C】図１７Ｂの陥没非凸幾何学形ナノ構造の拡大図である。

【図17D】基板の陥没非凸幾何学形ナノ構造の斜視等角図である。

【図18A】本明細書の実施形態による、基板に作成された追加の例示的な陥没非凸ナノ構造を示す。

【図18B】本明細書の実施形態による、基板に作成された追加の例示的な陥没非凸ナノ構造を示す。

【図18C】本明細書の実施形態による、基板に作成された追加の例示的な陥没非凸ナノ構造を示す。

【図18D】本明細書の実施形態による、基板に作成された追加の例示的な陥没非凸ナノ構造を示す。

【図18E】本明細書の実施形態による、基板に作成された追加の例示的な陥没非凸ナノ構造を示す。

【図19】上部に金属層が堆積された基板を示す断面図である。

【図20A】陥没非凸幾何学形ナノ構造を有するインプリントモールドを用いた形成可能材料への例示的な隆起非凸幾何学形ナノ構造のインプリント、及び金属層へのエッチングパターン転写を示す断面図である。

【図20B】陥没非凸幾何学形ナノ構造を有するインプリントモールドを用いた形成可能材料への例示的な隆起非凸幾何学形ナノ構造のインプリント、及び金属層へのエッチングパターン転写を示す上面図である。

【図21A】陥没非凸幾何学形ナノ構造を有するインプリントモールドを用いた形成可能材料への例示的な隆起非凸幾何学形ナノ構造のインプリント、及び金属層へのエッチングパターン転写を示す断面図である。

【図21B】陥没非凸幾何学形ナノ構造を有するインプリントモールドを用いた形成可能材料への例示的な隆起非凸幾何学形ナノ構造のインプリント、及び金属層へのエッチングパターン転写を示す上面図である。

【図22A】陥没非凸幾何学形ナノ構造を有するインプリントモールドを用いた形成可能材料への例示的な隆起非凸幾何学形ナノ構造のインプリント、及び金属層へのエッチングパターン転写を示す断面図である。

【図22B】陥没非凸幾何学形ナノ構造を有するインプリントモールドを用いた形成可能材料への例示的な隆起非凸幾何学形ナノ構造のインプリント、及び金属層へのエッチングパターン転写を示す上面図である。

【図23A】基板に隆起非凸幾何学形ナノ構造を形成するための基板へのエッチングパターン転写を示す断面図である。

【図23B】基板に隆起非凸幾何学形ナノ構造を形成するための基板へのエッチングパターン転写を示す上面図である。

【図24A】基板に隆起非凸幾何学形ナノ構造を形成するための基板へのエッチングパターン転写を示す断面図である。

【図24B】基板に隆起非凸幾何学形ナノ構造を形成するための基板へのエッチングパターン転写を示す上面図である。

【図24C】基板の隆起非凸幾何学形ナノ構造を示す、図２４Ａ〜図２４Ｂの斜視等角図である。

【図25A】例示的な第１のパターンの上面図である。

【図25B】例示的な第２のパターンの上面図である。

【図25C】第１のパターンと第２のパターンとによって形成された例示的なパターン化表面の上面図である。

【図26A】例示的なパターン及びパターンによって形成された例示的なナノ構造の上面図である。

【図26B】例示的なパターン及びパターンによって形成された例示的なナノ構造の上面図である。

【図27】特徴部の意図的なオフセットを用いてナノ構造を形成するための例示的な方法を示す。

【図28】特徴部の意図的なオフセットを用いてナノ構造を形成するための例示的な方法を示す。

【図29】特徴部の意図的なオフセットを用いてナノ構造を形成するための例示的な方法を示す。

【図30】特徴部の意図的なオフセットを用いてナノ構造を形成するための例示的な方法を示す。

【図31】特徴部の意図的なオフセットを用いてナノ構造を形成するための例示的な方法を示す。

【図32A】基板の上方に位置決めされたナノパターンモールドの簡略化した断面図である。

【図32B】図３２Ａのナノパターンモールドの陥没部の拡大上面図である。

【図33A】基板の上方の第１の高さに位置決めされたナノパターンモールドの簡略化した略断面図である。

【図33B】基板の上方の第２の高さに位置決めされたナノパターンモールドの簡略化した断面図である。

【図33B】基板上に形成されたナノパターン構造の簡略化した斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１を参照すると、基板１２上にレリーフパターンを形成するシステム１０が示されている。基板１２は、基板チャック１４に結合することができる。図示の基板チャック１４は真空チャックであるが、米国特許第６，８７３，０８７号「インプリントリソグラフィプロセスのための高精度配向整列及び間隙制御ステージ」に説明されているように、限定されるものではないが、基板チャック１４は、真空式、ピン式、溝式、又は電磁式を含む何らかのチャックとすることができ、その開示内容は、本明細書に組み込まれている。基板１２及び基板チャック１４は、ステージ１６上に支持することができる。更に、ステージ１６、基板１２、及び基板チャック１４は、基台（図示せず）上に位置決めすることができる。ステージ１６は、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸に沿った動くことができる。

【0011】

基板１２から離隔して、マスターパターン形成デバイス１７がある。マスターパターン形成デバイス１７はテンプレート２８を備え、該テンプレート２８から上部にパターン形成表面を有する基板１２に向かってメサ２０が延びる。更に、メサ２０はモールド２０と呼ぶ場合もある。メサ２０はナノインプリントモールド２０と呼ぶ場合もある。別の実施形態では、テンプレート２８からモールド２０を実質的になくすことができる。別の実施形態では、モールド２０は、テンプレート２８と一体的に形成することができる。テンプレート２８及び／又はモールド２０は、限定されるものではないが、溶融シリカ、石英、シリコーン、有機ポリマー、シロキサンポリマー、ホウケイ酸塩ガラス、フッ化炭素ポリマー、金属、及び硬化サファイアを含む材料から形成することができる。図示のように、パターン形成表面２２は、複数の離隔した陥没部２４及び突出部２６によって規定される特徴部を備える。しかしながら、別の実施形態では、パターン形成表面２２は、実質的に平滑及び／又は平坦とすることができる。パターン形成表面２２は、基板１２上に形成すべきパターンの基礎を形成する原パターンを規定することができる。マスターパターン形成デバイス１７は、電子ビーム（ｅビーム）リソグラフィを用いて形成することができる。

【0012】

マスターパターン形成デバイス１７は、チャック２８に結合することができ、チャック２８は、米国特許第６，８７３，０８７号「インプリントリソグラフィプロセスのための高精度配向整列及び間隙制御ステージ」に説明されているように、限定されるものではないが、基板チャック１４は、真空式、ピン式、溝式、又は電磁式を含む何らかのチャックとすることができる。更に、チャック２８は、マスターパターン形成デバイス１７の移動を容易にするインプリントヘッド３０に結合することができる。

【0013】

更にシステム１０は、流体分配システム３２を備える。流体分配システム３２は、基板１２上にポリマー化材料３４を堆積させるために、基板１２と流体連通状態にすることができる。システム１０は、任意数の流体デイスペンサを備えることができ、流体分配システム３２は、内部に複数の分配ユニットを備えることができる。重合性材料３４は、何らかの公知の技術、例えば、液滴分配、スピンコーティング、浸漬コーティング、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、薄膜堆積、厚膜堆積、及び同様のものを用いて基板１２上に配置することができる。一般的に重合性材料３４は、モールド２０と基板１２との間に所望の容積が形成される前に基板１２上に配置される。しかしながら、重合性材料３４は、所望の容積を得た後にこの容積を満たすことができる。

【0014】

重合性材料３４は、溶剤系のモノマー又は回転塗布材料を含むことができる。更に、重合性材料３４は、米国特許第７，１５７，０３６号「共形性領域とモールドパターンとの間の接着を軽減する方法」、及び米国特許公開第２００５／０１８７３３９号「インプリントリソグラフィのための材料」に説明されているモノマー混合物を含むことができ、これらの開示内容は、本明細書に組み込まれている。

【0015】

更にシステム１０は、経路４２に沿ってエネルギー４０を導くように結合されたエネルギー４０の供給源３８を備える。インプリントヘッド３０及びステージ１６は、マスターパターン形成デバイス１７及び基板１２をそれぞれ重ね合わせて経路４２内に配置するように構成される。システム１０は、ステージ１６、インプリントヘッド３０、流体分配システム３２、及び供給源３８とデータ通信状態にあり、メモリ５６に記憶されたコンピュータ可読プログラムに基づいて動作するプロセッサ５４によって調整することができる。

【0016】

更に上述のシステム及びプロセスは、米国特許第６，９３２，９３４号、米国特許第７，０７７，９９２号、米国特許第６，９００，８８１号、米国特許公開第２００４／０１２４５６６号、米国特許公開第２００４／０１８８３８１号、及び米国特許公開第２００４／０２１１７５４号に開示されるインプリントリソグラフィプロセス及びシステムで用いることができ、これらの開示内容は本明細書に組み込まれている。更なる実施形態では、上述のレリーフパターンは、何らかの公知の技術、例えば、フォトリソグラフィ（Ｇ線、Ｉ線、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、及び１３．２〜１３．４ｎｍを含む様々な波長）、コンタクトリソグラフィ、ｅビームリソグラフィ、ｘ線リソグラフィ、イオンビームリソグラフィ、及び原子ビームリソグラフィによって作成することができる。例えば、上述のレリーフパターンは、米国特許第５，７７２，９０５号に説明されている技術を用いて作成することができ、この開示内容は本明細書に組み込まれている。

【0017】

本明細書に説明する技術を用いて、様々な幾何学断面を有するナノ構造を加工することができる。一般的にこのプロセスは、２つの段階を含むことができる。フェーズ１では、凸幾何学形断面を有するインプリントテンプレート（本明細書ではナノ成形テンプレートとも呼ぶ）を作成するために、複数のリソグラフィ段階の組み合わせを用いることができる。これらの複数のリソグラフィ段階は、電子ビームリソグラフィ、インプリントリソグラフィ、又はフォトリソグラフィ等の１つ又はそれ以上の種類のリソグラフィプロセスを用いることができる。このナノ成形テンプレートは、凸ナノ構造を加工するのに直接役立つ。もしくは、フェーズ２において、後に非凸ナノ構造を加工するために用いることができる、非凸幾何学断面を有するインプリントテンプレートを作成するために、ナノ成形テンプレートをインプリントリソグラフィプロセスと一緒に用いることができる。

【0018】

フェーズ１：ナノ成形凸テンプレートの形成
一般的にフェーズ１は、複数のプロセス段階を含むことができる。説明の簡素化のために、本明細書ではインプリントリソグラフィを用いたナノ成形テンプレートの形成を説明する。しかしながら、パターン形成段階は、フォトリソグラフィ、電子ビームリソグラフィ、及び同様のものを用いることができることに留意されたい。

【0019】

１つの実施形態では、ポリマー、誘電体、金属等を含む第１の材料（例えば、湿潤剥離不能材料）の薄層を、ナノ構造材料で作られた所望の基板上に堆積させることができる。第１の材料の上には第２のレジスト（例えば、湿潤剥離可能材料）の層を堆積させることができる。第２のレジストは、第１の材料を実質的に無傷に保ったまま選択的に湿潤剥離することができる。第２のレジスト材料の上には形成可能なインプリントリソグラフィ材料を堆積させることができ、レリーフパターンを形成するために、リソグラフィ材料をインプリント処理することができる。インプリント処理を用いてレリーフパターンを作成するために用いられるモールドは、ｅビームプロセスから形成可能な単純な幾何学形状（例えば、線、点、孔、及び同様のもの）で構成することができる。下層の基板への形成可能材料の付着を容易するために、第２のレジスト材料と第３の形成可能材料との間に、随意選択的な接着材料を堆積させることができる。接着層は、米国特許公開第２００７／０２１２４９４号にさらに説明されている接着材料で形成することができ、この開示内容は本明細書に組み込まれている。形成可能層のレリーフパターンは、形成可能材料の隆起パターンを生成するために、随意選択的にエッチングすることができ、隆起パターンは、エッチングの前のサイズと比較して小さいサイズを有する。

【0020】

エッチングされた形成可能層上には、オーバーコート材料を堆積させることができる。オーバーコート材料は、細い隆起線の頂面を露出させるために、ブランケットエッチングすることができる。露出された形成可能材料は、下方に湿潤剥離不能な第１のレジスト材料を通って延びるトレンチを形成するために、エッチングすることができる。湿潤剥離不能レジストは、ドライエッチングすることができ、基板に達した時に停止される。トレンチが下方に基板に達するまで延びる湿潤剥離不能材料を残して、形成可能層材料及び湿潤剥離可能材料を剥離することができる。基板は、表面内のパターンが最終的なものである場合には、下方に所望の深さに達するまでエッチングすることができる。最後に、インプリントモールドの形状及び／又は向きを修正することができ、表面内のパターンが最終的なものではない場合には、プロセスは段階２から繰り返される。

【0021】

図２Ａ〜図４Ｂは、ナノパターン付き構造を有するナノ成形テンプレートの例示的な形成を示す。図２Ａは、レジスト層２０２（例えば、湿潤剥離不能）を備える基板２０１、及び層２０２の上に配置されたレジスト層２０３（例えば、湿潤剥離可能）の断面図を示す。等間隔とすることができる間隙２０８を有する例示的な特徴部（例えば線）２０５を形成するために、図１に関連して説明したシステム及び方法を用いて、２つのレジスト層の上に形成可能材料２０４を堆積させて、インプリント処理することができる。

【0022】

図２Ｂは、形成可能材料２０４がエッチングされ、結果的に特徴部２０５が薄肉化されて、高さ対幅の大きなアスペクト比を有する特徴部が形成された後の図２Ａの多層構造の断面図を示す。この図では、基板２０１、レジスト層２０２、及びレジスト層２０３も見ることができる。

【0023】

図２Ｃは、表面にオーバーコート層２０６が特徴部２０５の上方のある高さまで付加された後の図２Ｂの多層構造の断面図を示す。このオーバーコート層は、米国特許第７，１８６，６５６号の開示内容と同様のシリコーン含有ポリマーとすることができ、この開示内容は本明細書に組み込まれている。この図では、図２Ｂと同様に基板２０１、レジスト層２０２、及びレジスト層２０３を見ることができる。

【0024】

図３Ａは、特徴部２０５の頂部を表面２０７の上方に露出させるために、オーバーコート層２０６が平面化された後の図２Ｃの構造の断面図を示す。この図では、基板２０１、レジスト層２０２，レジスト層２０３、及びオーバーコート層２０６を見ることができる。

【0025】

図３Ｂは、レジスト層２０３を通って形成可能材料２０４がエッチングされた後の図３Ａの構造の断面図を示す。更に非ウェットエッチング（例えば、Ｏ₂を用いた）は、トレンチ内のレジスト層２０２を除去し、基板２０１で停止する。この図では、基板２０１、レジスト層２０２、レジスト層２０３、形成可能層２０４、及びオーバーコート層２０６を見ることができる。特徴部２０５がエッチングされる際にチャネル３０１を形成することができる。更に、チャネル３０１の層２０２〜２０４の除去は、チャネル深さ３０２を基板２０１の表面に達するまで延ばすことができる。

【0026】

図３Ｃは、オーバーコート層２０６、形成可能材料２０４、及びレジスト層２０３が剥離され、基板２０１に達する溝３０４を有するレジスト層２０２だけが残った後の図３Ｂの構造の断面図を示す。特定の形状のナノパターン又は表面特徴部を形成する段階は、所望のナノ構造に相応する所望の表面パターンが得られるまで、図２Ａ〜図３Ｃのプロセス段階を繰り返すことによって実現することができる。

【0027】

図４Ａは、溝４０１を形成する特定の深さに達するまでエッチングされた、図３Ｃの例示的なパターンの断面図を示す。この図では、基板２０１及びレジスト層２０２を見ることができる。図４Ｂは、基板２０１の溝４０１の上面図を示す。

【0028】

図５Ａは、図２Ａ〜図４Ｂのプロセス段階を用いて、第１のパターン５０１で処理した後の基板２０１の上面図を示す。このプロセスシーケンスを用いて、斜方形表面パターン５０２を形成することができる。トレンチ及び表面パターン５０２は、構造体５００の表面積を増大させるために用いることができる。

【0029】

図５Ｂは、図２Ａ〜図４Ｂのプロセス段階を用いて、追加の重ね合わせパターン５０３で処理した後の基板２０１の上面図を示す。このプロセスシーケンスを用いて、三角形表面パターン５０４を形成することができる。トレンチ及び表面パターン５０４は、構造体５１０の表面積を増大させるために用いることができる。別の実施形態では、トレンチは貫通するまでエッチングされ、結果的に三角形断面及び基板厚に相応する長さを有する均一なナノ成形パターンが生成される。構造体５００及び５１０の表面パターンは、インプリントテンプレートのパターン形成表面を形成することができ、特徴部は、図示のように凸断面区域を有する。

【0030】

図６は、図５Ａ及び図５Ｂに示すようなナノ成形構造を有する例示的なナノ成形テンプレートの形成のためのプロセス段階のフローチャートである。段階６０１では、基板上に第１のレジストの薄層を堆積させることができる。段階６０２では、第２のレジストのオーバーレイを堆積させることができる。例えば、第２のレジストは、湿潤剥離可能材料、可溶性材料、例えばＰＭＧＩ（ポリメチルグルタルイミド）、及び／又同様のものを含むことができる。ＰＭＧＩは、Ｓｈｉｐｌｅｙ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌ．Ｌ．Ｃ．（現在はＲｏｈｍ Ｈａａｓ）から商品名ＣＤ２６０の下に入手することができる水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）によって湿潤剥離することができる。もしくは、第２のレジストは、任意の負のフォトレジスト、例えば、ポリヒドロキシルスチレンとすることができる。各レジスト層は、米国特許公開第２００７／０２１２４９４号に開示されている材料等の接着目的の中間層を含むことができる。段階６０３では、隆起パターンが間隙としての陥没部によって分離されたレリーフパターンを有する第３のレジスト層を形成するために、形成可能材料の層を堆積させ、インプリントモールドを用いてインプリント処理することができる。１つの実施形態では、隆起パターンの幅と間隙の幅とは等しい。段階６０４では、レリーフパターンをエッチングすることができ、大きな高さ対幅比を有する小さな隆起パターンが形成される。段階６０５では、隆起線を覆うために、シリコーン含有の有機材料のオーバーコートを付加することができる。１つの実施形態では、オーバーコート層は、米国特許第７，１８６，６５６号の開示内容と同様のシリコーン含有ポリマーとすることができる。段階６０６では、ブランケットエッチングは、隆起線の頂面を露出させることができる。段階６０７では、下方に、異なるエッチング化学作用に反応する第１のレジスト材料に達するトレンチを形成するために、形成可能材料をエッチングすることができる。段階６０８では、第１のレジスト材料をドライエッチングすることができ（例えば、酸素を用いて）、基板で停止する。段階６０９では、トレンチを残しながら、第１のレジストを通って基板まで形成可能材料及び第２のレジストを剥離することができる。段階６１０では、基板表面に形成されるパターンが最終パターンであるか否かを判定することができる。判定が「ＮＯ」の場合には、段階６１１において、重ね合わせパターン、現在のパターンへの変更、及び／又は既存のパターンの回転のいずれかによってインプリントモールドを修正することができる。例えば、分岐を段階６０２に戻すことができ、プロセス段階のうちの幾つかを繰り返すことができ、基板の第１のパターンの上に重なり合う第２のパターンが形成される。段階６１０での判定が「ＹＥＳ」の場合には、段階６１２において、基板を、パターン付きの第１のレジスト層を通って所望の深さに達するまでエッチングすることができ、結果的に基板上に成形されたナノ構造が形成される。段階６１３では、第１のレジスト材料を剥離することができる。

【0031】

別の実施形態において、図６は、金属膜（クロム等の）を用いる段階を含むことができる。例えば、金属膜は、段階６０１に含めることができる。段階６０２は省くことができる。段階６０４〜６０８は、図６におけるものと同じものとすることができる。しかしながら、段階６０９は、金属膜にエッチングされたパターンを残しながら、全ての有機材料を除去するために、ハロゲン及びＯ₂プラズマ灰化プロセスで置き換えることができる。このプロセスは、ナノ形状を作成するのに必要とされる回数だけ繰り返すことができる。更に、段階６０３におけるインプリント処理段階の直前に、随意選択的な接着層（先に説明した）を用いることができる。

【0032】

図６のプロセスの別の実施形態において、段階６０４〜６０６を省くことができ、段階６０３の形成可能なインプリント処理される材料を、先行段階で配置された材料（それが湿潤剥離可能な第２の材料及び湿潤剥離不能な第１の材料であるか、又は湿潤剥離可能材料なしで用いられるクロム等の金属膜であるかに関わらず）内まで直接エッチングすることができる。この実施形態は、図６のプロセス段階６０３〜６０６で得られるパターンとは反対のトーン（ｔｏｎｅ）を有するパターンを生じる。

【0033】

図６のプロセスの別の実施形態では、段階６０１及び６０２を省くことができ、金属膜（例えばクロム）を基板上に堆積させることができる。段階６０３の形成可能材料をインプリント処理及びエッチングすることができるが、パターンは、基板内に直接エッチングすることができる。段階６０５〜６０８を省くことができ、金属膜及び基板内にトレンチを残しながら、形成可能材料が剥離される。続いてこのプロセスを、所望のナノ形状を作成するのに必要とされる回数だけ繰り返すことができる。

【0034】

上記に説明したプロセス及び本明細書に更に説明するプロセスは、バイオ分野を含む多くの用途で非常に有用な、成形ナノ構造を有する基板をもたらすことができる。例えば、材料形成ナノ構造は、適量の薬物及び／又は治療効果を与える材料で形成することができ、及び／又はナノ構造は、設計要件に依存して、薬物及び／又は治療効果を内在する材料で形成することができる。本明細書に説明する方法によるナノ構造の形成は、サイズ及び形状の高精度制御を可能にする。この精度は、照準を定めた送達及び／又は剥離の製剤形態を制御方式で提供することができる。

【0035】

本明細書に説明する方法によって、説明したもの以外のナノ構造を生成することができ、これらのナノ構造は、本発明の範囲内にあると想定される。更に、米国特許第７，１８６，６５６号、米国特許第７，２５２，７７７号、及び米国特許第７，２６１，８３１号に開示されているプロセスシステム及び方法の要素は、ナノ構造の形成を助けるために用いることができ、これらの開示内容全体は本明細書に組み込まれている。

【0036】

上記の詳細な説明は、最終製品のためのナノパターン又はインプリントモールドを加工するためのナノパターンを実現することができるプロセスを説明する。特定のナノパターンでは、一般的なｅビームプロセスを用いてモールドを直接作成することが実際的ではない可能性がある。この場合、本明細書に更に詳述するように、所望の鋭い隅部又は縁部を有する凸パターンを含む所望のナノパターンを有する第１のインプリントモールドを作成するために、開示するプロセスを用いることができる。続いてこの第１のインプリントモールドを、前と同様に所望の鋭い隅部又は縁部を有する非凸パターンを含むより複雑なナノパターンを作成するために、新しい基板にパターンを繰り返し形成するために用いることができる。新しい基板上で所望の複雑なナノパターンが得られると、更にこの基板は、今度は非凸断面形状を含む所望の形状複雑性を有するナノ構造を生成することができる大きい面積のインプリントモールドを加工するステップアンドリピートプロセスにおいて用いることができる。

【0037】

フェーズ２：ナノ形状非凸テンプレートの形成
図７は、例示的な陥没非凸幾何学形ナノ構造の形成のためのプロセス段階のフローチャートである。図９〜図１７は、この例示的なプロセスを更に示す。段階７０１では、金属層の薄層２０００が、図９に示す基板２００１上に堆積される。例えば、金属層はクロムを含有することができ、基板は石英で構成することができる。層２０００において、硬質マスク特性を有する他の適切な材料を、同じ又は他の適切な材料と組み合わせて用いることができる。段階７０２では、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、非常に薄い残存層を有する形成可能材料２００２に陥没凸幾何学形ナノ構造２００３を形成するために、形成可能（重合性）材料２００２の第１の層を堆積させて、隆起凸幾何学形ナノ構造（図５Ａ及び図５Ｂに示すもの等の）を有するインプリントテンプレートを用いてインプリント処理することができる。段階７０３では、金属層２０００を露出させるために、形成可能層２００２が、形成された陥没部２００３から、例えばドライエッチング（例えば、酸素ガス又は酸素ガスプラズマを伴うアルゴン）を用いて除去され、金属層２０００は、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、金属層２０００に陥没凸幾何学形ナノ構造２００４を形成するために、第２のエッチング段階（例えば、塩素ガス又は酸素ガスプラズマと混合する塩素）を用いて選択的にエッチングされる。形成可能層２００２及び金属層２０００をエッチングして、金属層２０００に陥没部２００４を形成するために、単一のエッチング段階を用いることができる。段階７０４では、残りの形成可能層２００２を、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、プラズマ灰化段階（例えば、酸素ガスプラズマを用いた）を用いて除去することができる。

【0038】

段階７０５では、同じであるが相応する形成済み陥没部２００４に対して変位される（回転又は平行移動のどちらかで）、又は異なる形状である凸特徴部を有するモールドを用いて、新しいインプリント処理段階が実施される。以前のインプリントモールドが回転され、整列された例を、図２９〜図３１に示す。いずれの場合にも、所望の結果は、組み合わせられた場合に、本明細書に更に説明する陥没非凸形状を生成する凸形状のオーバーレイを生成することである。段階７０６では、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、形成可能層２００７に新しい又は回転された陥没凸幾何学形ナノ構造２００８を形成するために、第２の形成可能層２００７が堆積され、インプリント処理される。段階７０７では、金属層２０００を露出させるために、形成可能層２００７の陥没部２００８をドライエッチング（例えば、酸素ガス又は酸素ガスプラズマと混合するアルゴン）することができ、その後、露出した金属層２０００は、図１４Ａ、図１４Ｂ、図１５Ａ、及び図１５Ｂに示すように、形成可能層２００７に陥没凸幾何学形ナノ構造２０１１を形成し、金属層２０００に陥没非凸幾何学形ナノ構造２０１２を形成するために、第２のドライエッチング段階（例えば、クロムをエッチングするために、塩素ガス又は酸素ガスプラズマと混合する塩素を選択的に用いることができる）を用いて選択的にエッチングすることができる。形成可能層２００７及び金属層２００をエッチングして、形成可能層２０１０に陥没凸幾何学形ナノ構造２０１１を形成し、金属層２００９に非凸幾何学形ナノ構造２０１２を形成するために、単一のエッチング段階を用いることができる。段階７０８では、金属層に更なるパターン付き陥没部を形成する必要がある場合に、段階７０４、７０５、７０６、及び７０７が繰り返される。段階７０９では、金属層２０００で最終的な所望の陥没非凸幾何学形ナノ構造パターンが得られると、図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、プラズマ灰化（例えば、酸素ガスプラズマを用いた）によって、残りの形成可能層２００７を除去することができる。段階７１０では、図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、基板２００１に陥没非凸幾何学形ナノ構造２０１４を作成するために、金属層をエッチングすることなく、基板２００１が、所望の深さに達するまで選択的にドライエッチング（例えば、フッ素ガスプラズマ、ＣＦ₄、ＣＨＦ₃等）される（例えば、クロムは、フッ素ガスプラズマエッチング段階を用いて、著しくエッチングされることはないであろう）。段階７１１では、図１７Ａ、図１７Ｂ、及び図１７Ｄに示すように、基板２００１にパターン形成された最終的な陥没非凸幾何学形ナノ構造２０１４を暴露させるために、金属層が剥離され、基板から除去される。金属層は、ドライエッチング（例えば、クロムをエッチングするためには、塩素ガス又は酸素ガスプラズマと混合する塩素を選択的に用いることができる）又はウェットエッチング（例えば、Ｃｙａｎｔｅｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販で入手可能なＣＲ−７ｓを用いて、クロムを選択的に除去することができる）によって除去することができる。前述のプロセス実施形態を用いて、非凸幾何学形ナノ構造２０１４ａ、２０１４ｂ、２０１４ｃ、２０１４ｄ、及び２０１４ｅを有する他の基板２００１ａ、２００１ｂ、２００１ｃ、２００１ｄ、及び２００１ｅを作成することができ、これらは、図１８Ａ、図１８Ｂ、図１８Ｃ、図１８Ｄ、及び図１８Ｅに示されている。

【0039】

図７で説明したプロセスの別の実施形態では、金属層２０００を、第１のレジストの薄層（図２Ａに示したレジスト２０２等の）に第２のレジストのオーバーレイ（図２Ａに示したレジスト２０３等の）が続く複合材で置き換えることができる。例えば、第２のレジストは、湿潤剥離可能材料、可溶性材料、例えばＰＭＧＩ（ポリメチルグルタルイミド）、及び／又は同様のものを含むことができる。ＰＭＧＩは、Ｓｈｉｐｌｅｙ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌ．Ｌ．Ｃ．（現在はＲｏｈｍ Ｈａａｓ）から商品名ＣＤ２６０で入手することができる水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）によって湿潤剥離することができる。もしくは、第２のレジストは、何らかの負のフォトレジスト、例えば、ポリヒドロキシルスチレンとすることができる。各レジスト層は、米国特許公開第２００７／０２１２４９４号に開示されている材料等の接着目的の中間層を含むことができる。段階６０３（図６）と同様に、パターン付き陥没凸幾何学形ナノ構造を有する第３のレジスト層を形成するために、形成可能材料の層２００２を堆積させて、隆起凸幾何学形ナノ構造を含むインプリントモールドを用いてインプリント処理することができる。図６の段階６０７及び６０８と同様に、形成可能レジスト層、第２のレジスト材料層、及び第１のレジスト材料層２０２を選択的にドライエッチングすることができ（例えば、アルゴン及び／又は酸素ガスプラズマの異なる組み合わせを用いて）、基板で停止する。段階６０９と同様に、陥没凸幾何学形ナノ構造を残しながら、第１のレジストを通って基板まで形成可能レジスト層及び第２のレジスト層を剥離することができる。段階７０５（図７）と同様に、続いてインプリントモールドを変更、及び／又は回転、及び整列させることができる（図２９〜図３１を参照されたい）。段階６０２（図６）と同様に、第２のレジストのオーバーレイを堆積させることができる。６０３（図６）と同様に、パターン付き陥没凸幾何学形ナノ構造を有する第３のレジスト層を形成するために、形成可能材料の層（図７）を堆積させて、隆起凸幾何学形ナノ構造を含むインプリントモールドを用いてインプリント処理することができる。段階６０７及び６０８（図６）と同様に、形成可能レジスト層、第２のレジスト材料層、及び第１のレジスト材料層を選択的にドライエッチングすることができ（例えば、アルゴンと酸素ガスプラズマとの異なる組み合わせを用いて）、基板で停止する。この時点で第１の材料層は、陥没非凸幾何学形ナノ構造パターンを含むことになる。段階６０９（図６）と同様に、陥没非凸幾何学形ナノ構造を残しながら、第１のレジストを通って基板まで形成可能レジスト層及び／又は第２のレジスト層を剥離することができる。陥没非凸幾何学形ナノ構造パターンが最終的なものである場合には、所望の深さに達するまで基板まで選択的にエッチングを行い、基板に陥没非凸幾何学形ナノ構造パターンを形成するために、段階６１２（図６）と同様の段階を用いることができる。パターンが所望の最終パターンではない場合には、上記の段階を繰り返すことができる。最後に、第１の材料層を除去して、図１７Ａ、図１７Ｂ、及び図１７Ｄに示すもの等の僅かに陥没した非凸幾何学形ナノ構造パターンを有する最終基板を形成するために、段階６１３と同様の段階を用いることができる。更に、基板に非凸陥没部を形成する前記のプロセスは、隆起特徴部を有するインプリントテンプレートを用いて説明したが、リバーストーンプロセスを用いて非凸陥没部を形成するために、陥没特徴部を有するテンプレートを用いることもできることを理解されたい。

【0040】

機能性非凸幾何学形ナノ構造を作成するために、陥没非凸幾何学形ナノ構造パターンを有するインプリントモールドを用いることができる。図８に示す、基板で必要とされる隆起又は陥没した非凸幾何学形ナノ構造パターンのインプリント要件に応じて、２つのプロセス経路を辿ることができる。段階８０１（図８）では、段階７１１（図７）で作成されたインプリントモールドが、インプリントモールドの所望の非凸陥没幾何学形ナノ構造パターンに対して選択される。段階８０２（図８）では、機能性ナノ粒子（例えば、ナノ医療における薬剤送達及び診断のためのバイオ機能性ナノ粒子）を作成する異なるプロセスに続くために、隆起又は陥没のうちのどちらの非凸幾何学形ナノ構造が必要とされるかが判定される。例えば、隆起非凸幾何学形ナノ構造は、米国特許公開第２０１１／００４９０９６号、及び２０１１年１１月４日出願の米国特許出願番号１３／２８９，６０１「二重剥離層を用いた機能性ナノ粒子のナノインプリントリソグラフィ形成」に説明されており、これらの開示内容全体は、本明細書に組み込まれている。機能性ナノ粒子を形成するためのプロセスにおいて、陥没非凸幾何学形ナノ構造が有用である実施例は、米国特許公開第２０１１／００４９０９６号に説明されており、この開示内容全体は本明細書に組み込まれている。インプリントにおいて隆起非凸幾何学形状が必要とされる場合には、段階８０３（図８）に進む。段階８０３では、形成可能材料は基板上に堆積され、陥没非凸幾何学形ナノ構造２０１４（図１７Ａ、図１７Ｂ、及び図１７Ｄ）を有するインプリントモールド２０１３（図１７Ａ、図１７Ｂ、及び図１７Ｄ）を用いてインプリント処理され、薄い残存層を有する隆起非凸幾何学形状のナノ構造を形成可能レジストに形成するようになっている。段階８０４（図８）では、非凸幾何学形状を有する機能性ナノ粒子を作成するために、基板上の隆起非凸幾何学形ナノ構造のパターンを更に処理することができる。要求が、インプリントレジストに陥没非凸幾何学形ナノ構造を作成する場合には、段階８０５（図８）に進む。段階８０５（図８）では、図１９に示すように、基板２０１８（例えば、石英）上に金属層２０１７（例えば、クロム）を堆積させる。段階８０６では、形成可能レジスト層２０１９に薄い残存層を有する隆起非凸幾何学形ナノ構造パターン２０２０を形成するために、形成可能レジスト層２０１９を堆積させ、段階７１１（図７）及び／又は８０１（例えば、図８）からのインプリントモールド（例えば、図１７Ａ、図１７Ｂ、及び図１７Ｄ）を用いてインプリント処理する。段階８０７では、金属層２０１７を露出させるために、ドライエッチング段階（例えば、酸素ガス又は酸素ガスプラズマに混合したアルゴン）を用いて陥没部から形成可能層が除去され、金属層２０１７は、図２１Ａ及び図２１Ｂに示すように、金属層２０１９に隆起特徴部２０２１を形成するために、第２のエッチング段階（例えば、塩素ガス又は酸素ガスプラズマと混合する塩素）を用いて選択的にエッチングされる。形成可能層２０１９及び金属層２０１７をエッチングして、金属層２０１７に隆起非凸幾何学形ナノ構造２０２１を形成するために、単一のエッチング段階を用いることができる。段階８０８では、図２２Ａ及び図２２Ｂに示すように、残りの形成可能層を、プラズマ灰化段階（例えば酸素ガスプラズマを用いた）を用いて除去することができる。段階８０９では、図２３Ａ及び図２３Ｂに示すように、基板２０１８に隆起非凸幾何学形ナノ構造２０２３を作成するために、金属層をエッチングすることなく、基板２０１８が、所望の深さに達するまで選択的にドライエッチング（例えば、フッ素ガスプラズマ、ＣＦ₄、ＣＨＦ₃等）される（例えばクロムは、フッ素ガスプラズマエッチング段階を用いる際に著しくエッチングされることはない）。段階８１０では、図２４Ａ、図２４Ｂ、及び図２４Ｃに示すように、基板２０１８にパターン形成された最終隆起非凸幾何学形ナノ構造２０２３を暴露させるために、金属層２０２１が剥離され、基板２０１８から除去される。残りの金属層２０１９は、ドライエッチング（例えば、クロムをエッチングするためには、塩素ガス又は酸素ガスプラズマと混合した塩素を選択的に用いることができる）又はウェットエッチング（例えば、Ｃｙａｎｔｅｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販で入手可能なＣＲ−７ｓを用いて、クロムを選択的に除去することができる）によって除去することができる。基板上に陥没非凸幾何学形ナノ構造のパターンを作成するために、段階８１０から作成されたインプリントモールドを用いて、段階８１１において、形成可能レジスト材料が基板上に堆積され、インプリント処理される。段階８１２では、例えば、前述のプロセスを用いて、機能性非凸幾何学形ナノ粒子を作成するために、その後、基板上の形成可能レジストのこのようなインプリントパターンを用いる。

【0041】

前述のように、非凸ナノ構造を形成するための別の実施形態では、第１のパターンの上に重なり合う第２のパターンは、第１のパターンとは実質的に異なるものとすることができる。例えば、図２５Ａは第１のパターン１１００を示し、図２５Ｂは第２のパターン１１０２を示す。図２５Ｃに示すように、第１のパターン１１０と第２のパターン１１０２との重なりは、少なくとも１つの鋭い縁部１１０８を有する複数の非凸ナノ形状１１０６を有する表面パターン１１０４を提供することができる。

【0042】

図２６Ａ及び図２６Ｂは、複数の鋭い縁部１３０２を有する非凸ナノ形状１３００及び１３１０の別の例示的な形成を示す。中心Ｃ₁と共に３つの頂点１３０６を有する第１のナノ形状１３００を形成するために、凸テンプレートパターン１３０４（例えば、三角形パターン）を用いることができる。パターン１３０４は、その後、本明細書に先に説明したように、パターン１３０４を約１８０度回転させ、ナノ形状１３００上に直接パターン形成することによって、６つの頂点１３０６を有する非凸ナノ形状１３００ａを形成するために用いることができる。例えば、３つの頂点１３０６を有するナノ形状１３００の中心は、パターン１３０４を約１８０度回転させた状態で該パターン１３０４の中心と整列させてインプリント処理することができる。

【0043】

もしくは、図２６Ｂに示すように、３つの頂点１３０６を有する第１のナノ形状１３００を形成するために、凸パターン１３０４（例えば、三角形パターン）を用いることができる。その後、パターン１３０５は、約１８０度回転させて、パターン付き層１３０６上のナノ形状１３００の頂点１３０６と整列させることができ、４つの頂点１３０６を有する非凸「蝶ネクタイ」形ナノ形状１３１０が形成される。

【0044】

ナノ形状１３００と１３１０との整列は、ｘ方向及びｙ方向に影響を受けるが、Θに関しては、整列問題は比較的少ないか又は全くない場合がある。例えば、図２６Ａに関しては、６つの頂点を有するナノ形状１３００を形成する段階において、中心Ｃの整列に関して、Θの変化は、形成に対して僅かに影響するか又は全く影響しない。

【0045】

一般的に、それぞれのプリント領域内の層は実質的に等しく複製され、各プリント領域内に実質的に等しいデバイスが生じる。システムの整列又は重ね合わせ試験限界等の設計公差を考慮する場合、特徴部の意図的なオフセットによって、その後に必要に応じて複製できる、少なくとも１つの実現可能なナノ構造を与えることができる。

【0046】

図２７〜図３１は、特徴部の意図的なオフセットを用いて非凸ナノ構造を形成し、その後に必要に応じて複製することができる、少なくとも１つの実現可能なナノ構造を与えるための方法を示す。

【0047】

図２７を参照すると、基板１４１６は、領域１４１８を含むことができる。領域１４１８は、複数のプリント領域１４２０を含むことができる。プリント領域１４２０は、一般的にリソグラフィシステムの最大領域と同じ大きさである。例えば、プリント領域は、リソグラフィシステムが同時にインプリント処理を行うことができる（例えば１回の照射の範囲で）最大区域である。

【0048】

図２８を参照すると、プリント領域１４２０は、複数の部分領域１４２２を含むことができる。部分領域１４２２は、プリント領域１４２０の周辺から所定距離だけ離隔して示されるが、部分領域１４２２は、プリント領域１４２０の周辺に配置することができる。更に、部分領域１４２２は、相互に離隔して示されるが、部分領域１４２２は、その間に距離を有さずに隣接して配置することができる（例えば、部分領域１４２２は、相互に接することができる）。各部分領域１４２２は、１つ又はそれ以上の機能性デバイス（例えば、薬剤送達システム）を収容することができる。

【0049】

各部分領域１４２２内に、第１の幾何学形状を作成することができる。例えば、第１の幾何学形状は、凸特徴部（例えば、三角形特徴部）を含むことができる。特徴部は、約１００ｎｍ又はそれ以下の範囲の最小特徴部サイズを有することができる。各第１の幾何学形状は、特徴部がそれぞれの部分領域１４２２内に完全に配置されるように構成することができる。

【0050】

図示の実施形態では、第１の層の幾何学形状（例えば、三角形）は、部分領域１４２２の最も中心の点と実質的に一致する真ん中の点Ｃ₁を有する。従って、ある実施形態では、各第１の幾何学形状を、その相応する部分領域１４２２に同様に配置することができる。この配置は、本明細書に説明する第２の幾何学形状とは対照的なものとすることができる。

【0051】

図２９は、第１の幾何学形状の上にインプリント処理された第２の幾何学形状１４２４を有するプリント領域１４２０を示す。各第２の幾何学形状は、凸特徴部を含む第２の特徴部を含むことができ、少なくとも１つの第２の特徴部は、整列すべき相手である相応する第１の特徴部を有する。例えば、図２６Ａに示すように、中心Ｃ₁はＣ₂と整列させることができ、ナノ形状１３００ａが形成される。別の実施例では、図２６Ｂに示すように、１つの幾何学形状の頂点を、第２の幾何学形状の頂点と整列させることができ（すなわち、幾何学形状中心が変位又はオフセットされて）、非凸ナノ形状１３１０が形成される。

【0052】

再度図２９を参照すると、少なくとも１つの機能的に整列されたデバイスを実現するために、それぞれの部分領域１４２２内には２つの第２の幾何学形状を同じように配置することができない。例えば、真ん中の部分領域１４２２は、整列した第１の幾何学形状の中心Ｃ₁と第２の幾何学形状の中心Ｃ₂とを有することができる。しかしながら、他の各部分領域は、第１の幾何学形状から意図的にオフセットされた第２の幾何学形状を含むことができる。部分領域１４２２及び／又は第１の幾何学形状の真ん中の点に関する各オフセット移動は、設定された偏りとすることができる。この偏りは、設定された距離の倍数とすることができる。例えば、偏りは、約２ｎｍの倍数とすることができる。偏りは、リソグラフィテンプレート作成プロセス、システム、及び／又は装置の性能の関数とすることができる。従って、テンプレートの製造が改善されると、それに応じて偏りを小さくすることができる。

【0053】

図３０は、（ｘ，ｙ）軸を用いて第１の幾何学形状及び第２の幾何学形状の配置を示す。第２の層の幾何学形状１４２６の中心Ｃ₂は、その真ん中の点を、軸原点（０，０）と実質的に一致できるように配置することができる。部分領域は、Ｊ個の行とＫ個の列とを有するアレイで配置することができる。この場合、Ｊ＝Ｋ＝５である。しかしながら、Ｊ＝Ｋである必要はない。各列は幅「ｗ」を有し、各行は高さ「ｈ」を有する。この実施形態では、第１の幾何学形状は、部分領域と一致して離隔させることができる。従って、第１の幾何学形状は、それぞれの部分領域に対してオフセットされないものとすることができる。従って、第１の幾何学形状の中心Ｃ₁は、任意の真横の第１の幾何学形状からｗの水平距離、又はｈの垂直距離にある。図示の実施形態では、ｗはｈと等しく、第１の幾何学形状の中心は、互いから実質的に等しく離隔する。

【0054】

図３１を参照すると、第２の幾何学形状１４２６の中心Ｃ₂も等しく離隔する。しかしながら、第２の幾何学形状の間隔は、第１の幾何学形状の間隔に等しくない。第２の幾何学形状の列は幅ｗ＋Δｗを有し、行は高さｈ＋Δｈを有する。偏り（Δｗ及びΔｈ）は、任意の非ゼロ数とすることができることに留意されたい。例えば、図３１に示す偏りは、負とすることができる。ある実施形態では、真ん中の部分領域１４２２は、真ん中の部分領域に対してオフセットしない幾何学形状を用いてインプリントすることができ、残りの部分領域上にインプリント処理される幾何学形状は、それぞれの偏り（Δｗ及びΔｈ）と、真ん中の部分領域からの行及び列の数との積に等しい（ｘ、ｙ）オフセットを有する。実施例として、第２の幾何学形状は、真ん中の中心部分領域から１列ゼロ行とすることができる。従って、この第２の幾何学形状のオフセットは（Δｗ、０）となる。

【0055】

偏りはいずれの幾何学形状にも導入することができ、第２の幾何学形状に限定されないことに留意されたい。例えば、第１の幾何学形状が偏り、第２の幾何学形状が偏らないものとすることができる。

【0056】

本明細書に説明するプロセスに従って形成され、隆起又は陥没した非凸幾何学形ナノ構造パターンを有する結果として得られるテンプレートは、（ｉ）著しく鋭い隅部であって、少なくとも１つの隅部が、本明細書に説明する加工プロセスによって作成された生成インプリントモールドの幾何学形ナノ構造の非凸陥没部（図１７Ａ、図１７Ｂ、及び図１７Ｄの陥没部２０１４を参照されたい）及び／又は隆起非凸特徴部（図２４Ａ、図２４Ｂ、及び図２４Ｃの隆起特徴部２０２３を参照されたい）に、２５ｎｍよりも小さい、２０ｎｍよりも小さい、１０ｎｍよりも小さい、又は５ｎｍよりも小さい寸法の曲率半径（図１７Ｃの曲率半径２０１６を参照されたい）を有する隅部、及び／又は（ｉｉ）本明細書の加工プロセス実施形態によって作成された生成インプリントモールドの幾何学形ナノ構造の非凸陥没部２０１４（図１７Ａ、１７Ｂ、及び図１７Ｄ）及び非凸隆起特徴部（図２４Ａ、２４Ｂ、及び図２４Ｃを参照されたい）の少なくとも１つの凹隅部（図１７Ｃを参照されたい）、という特徴部を含むことができる。

【0057】

非凸形状の利用は、大きな表面積対体積比を有するバイオ機能性ナノ粒子、ハードディスクドライブの薄膜ヘッドＧＭＲセンサのナノスケール構造、及び図２６Ｂの「蝶ネクタイ」（１３１０）等の近視野光学開口部の加工を含む。

【0058】

フェーズ３：ナノパターン構造の複製
図３２Ａ〜図３３Ｃは、ナノパターン構造７０２の例示的な形成の側面図を示す。このナノパターン構造は、前述のように、凸又は非凸の断面区域を有することができる。一般的に、図１に関連して本明細書に説明したインプリントリソグラフィプロセスを用いてナノパターン構造７０２を形成するために、基板７０８の表面７０６上には重合性材料３４を堆積させ、ナノパターンモールド７００と接触させることができる。ナノパターン構造７０２は、残存層７１２と、少なくとも１つの鋭い縁部を有する特徴部（例えば、突出部７２０及び／又は陥没部７２２）を含むことができる。残存層７１２は、厚さｔ_Rを有することができる。薄い残存層７１２は、ナノパターン構造７０２の後続の処理中に、非凸断面形特徴部に存在する側縁部を含む鈍頭特徴部（例えば、突出部７２０）の発生を低減することができる。例えば、残存層７１２は、丸みを帯びた特徴部の発生を低減するために、１〜２５ｎｍの厚さｔ_Rを有することができる。

【0059】

残存層の厚ｔ_Rは、重合性材料３４の体積、表面エネルギー、及び／又は同様のものによって制御することができる。残存層の厚ｔ_Rを制御するための方法は、その開示内容全体が本明細書に組み込まれている、米国特許公開第ＵＳ２００９／０１４８６１９号に説明されているものを含む。この方法は、丸みを帯びた特徴部の発生を低減及び／又は排除し、インプリントリソグラフィプロセスの間に鋭い縁部を提供することができ、このことは、本明細書に説明するように形成されたテンプレートによってインプリント処理されるパターン特徴部の忠実性を維持する上で重要なことである。特に本明細書に説明するように形成されたテンプレートを用いて非凸特徴部をパターン形成する段階に関しては、残余は１５ｎｍよりも小さく、いくつかの例では１０ｎｍよりも小さく、又は更には５ｎｍよりも小さいことが好都合である。残存層の厚さを最小化することによって、例えば、非凸幾何学形状の鋭い縁部を後続のパターン転写段階を通じて保持することができる。

【0060】

図３２Ａ及び図３２Ｂは、上部に重合性材料３４が堆積された基板７０８の上方に位置決めされたナノパターンモールド７００を示している。ナノパターンモールド７００は、特徴部（例えば、陥没部７１４及び／又は突出部７１６）を有する。陥没部７１４及び／又は突出部７１６は、本明細書に説明するプロセスを用いて鋭い縁部を有するように形成することができる。例えば、ナノパターンモールド７００は、図３２Ｂに示すように、三角形状の陥没部７１４を有するように形成することができる。三角形状が示されているが、限定されるものではないが、矩形、六角形、又は任意の他の奇抜な形状を含む、鋭い縁部及び特徴部を有する任意の形状に形成できることに留意されたい。

【0061】

図３３Ａ〜図３３Ｂは、高さｈ₁（図３３Ａ）に位置決めされたナノパターンモールド７００が、高さｈ₂（図３３Ｂ）に移動する際に拡散する重合性材料３４を示す。ナノパターンモールド７００は、厚さｔ_Nを有することができる。例えば、ナノパターンモールド７００は、０．５ｍｍから１０ｍｍの厚さを有することができる。

【0062】

ナノパターンモールド７００の高さｈ₁から高さｈ₂への移動時の重合性材料３４の拡散は、一般的に何らかの付加的に加えられる力によって毛管駆動される。例えば、ナノパターンモールド７００を基板７０８の上方の高さｈに位置決めするために、インプリントヘッド３８（図１に示す）によってナノパターンモールド７００に対して力の量Ｆを与えることができる。しかしながら、力Ｆは、最小のものとすることができる（例えば０〜１０Ｎ）。更に、チャック２８（図１に示す）は、圧力Ｐを加えることができる。また、圧力Ｐは、実質的に撓むことなく又は他の実質的に変形することなく、ナノパターンモールド７００の適切な位置決めを可能にするのに過不足のないものとすることができる。例えば、圧力Ｐは、約０〜０．１ａｔｍとすることができる。加えられる最小の力（例えば、力Ｆ及び圧力Ｐ）は、残存層７１２の変形を軽減することができる。更に、ナノパターン構造７０２の形成時及び分離時の残存層７１２の変形を軽減するために、チャック１４は、基板１２に最小限の力のみを与えることに留意されたい。

【0063】

図３３Ｃは、厚さｔ_Rを有する残存層７１２及び鋭い縁部を有する突出部７２０を有する形成ナノパターン構造０２を示す。この薄い残存層を用いて、接着層を１ｎｍ厚とすることができるという事実と併せて、基板エッチングで始まりデスカム処理のないパターン転写が可能であることに留意されたい。この目的のために、インプリントパターン転写製造プロセスは、接着層の蒸気被覆（１ｎｍ厚）、ドロップオンデマンドのレジスト分配（分配パターン及びモノマー体積がテンプレート体積計算に基づく）、＜５ｎｍＲＬＴのインプリントパターン形成（必要に応じたダミー充填）、基板のみのエッチング（デスカム処理なし）、基板の剥離及び洗浄を含むことができる。デスカムエッチングが必要な場合には、このエッチングは薄い残存膜を除去するためのものとすることができ、従って、成形されたナノ構造の形状に実質的に影響を与えないことができることに留意されたい。これにより、モールド存在するナノ形状を保持しながら、基板のエッチングを可能にすることができる。このことは、接着層の蒸気被覆（１ｎｍ厚）、インプリント材料のスピンコーティング、＞５ｎｍＲＬＴのインプリントパターン形成、実質的なインプリントレジストデスカム処理（Ｏ₂プラズマによる）、基板エッチング、基板の剥離及び洗浄という段階がとられる従来のインプリントリソグラフィとは対照的である。

【0064】

前述の本発明の実施形態は例示的なものである。前述の開示内容には、本発明の範囲で多くの変更及び修正を加えることができる。従って、本発明の範囲は、前記の説明によって限定すべきではなく、任意の請求の範囲及び全ての均等物の範囲を参照して決める必要がある。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11A】

【図11B】

【図12A】

【図12B】

【図13A】

【図13B】

【図14A】

【図14B】

【図15A】

【図15B】

【図16A】

【図16B】

【図17A】

【図17B-17C】

【図17D】

【図18A】

【図18B】

【図18C】

【図18D】

【図18E】

【図19】

【図20A】

【図20B】

【図21A】

【図21B】

【図22A】

【図22B】

【図23A】

【図23B】

【図24A】

【図24B】

【図24C】

【図25A】

【図25B】

【図25C】

【図26A】

【図26B】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32A-32B】

【図33A】

【図33B】

【図33C】