(57)【要約】  ナノ粒子を形成するためのナノインプリントリソグラフィ法は、多層基板上に犠牲材料をパターン形成すること含む。幾つか場合では、多層基板のリムーバブル層に又は層内にパターンを転写し、機能材料を、多層基板のリムーバブル層に配置して凝固させる。その後、機能材料の少なくとも１つの部分を除去して、リムーバブル層の凸部を露出させ、機能材料の柱をリムーバブル層から剥離させて、ナノ粒子を得る。他の場合では、多層基板は機能材料を含み、多層基板のリムーバブル層に又は層内にパターンを転写する。犠牲層を除去し、機能材料の柱をリムーバブル層から剥離させて、ナノ粒子を得る。【選択図】図８Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リムーバブル層を有する多層基板上にパターン層を形成する工程と、
前記パターン層、及び前記リムーバブル層を含む前記多層基板のいくつかの部分をエッチングして、特徴を前記パターン層から前記リムーバブル層に転写すると共に、前記エッチングされたリムーバブル層上に、露出された凸部及び凹部を形成する工程と、
前記エッチングされたリムーバブル層上に重合可能な材料を配置して、前記エッチングされたリムーバブル層の前記凹部を満たし、前記凸部を被覆する工程と、
前記重合可能な材料を凝固させて、前記リムーバブル層の凹部に前記重合材料の柱状部を形成し、前記リムーバブル層にわたって前記重合材料の層を形成する工程と、
前記重合材料の部分を除去して、前記エッチングされたリムーバブル層の凸部を露出させる工程及び
前記リムーバブル層から前記柱を剥離させて、前記重合材料を含むナノ粒子を形成する工程から成ることを特徴とする、ナノインプリントリソグラフィ法。
【請求項２】
前記多層基板上に前記パターン層を形成する工程は、
前記多層基板上に第２の重合可能な材料を配置し、
前記第２の重合可能な材料をナノインプリントリソグラフィテンプレートと接触させ、そして
前記第２の重合可能な材料を凝固させて、前記多層基板上に前記パターン層を形成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記重合可能な材料を凝固させて、前記リムーバブル層の前記凹部に、前記重合材料の柱を形成し、前記リムーバブル層にわたって前記重合材料の層を形成することは、前記重合可能な材料をナノインプリントリソグラフィテンプレートと接触させること、及び前記重合可能な材料を、前記ナノインプリントリソグラフィテンプレートを通して紫外線に曝露することを含む、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記リムーバブル層は、無毒水溶性ポリマーを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記リムーバブル層は、カルボキシル基、窒素含有基、エポキシド基、ヒドロキシル基、及びポリエチレンオキシド基からなる群から選択される官能基を有するポリマーを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記エッチングされたリムーバブル層に配置された前記重合可能な材料は、機能材料である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記機能材料は、生体適合性である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ナノ粒子は、円形、三角形、及び矩形からなる群から選択される断面形状を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記リムーバブル層から前記柱を剥離させて、前記重合材料を含む前記ナノ粒子を形成することは、前記リムーバブル層を溶解することを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ナノ粒子の寸法は、１００ｎｍ未満である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法により形成されたナノ粒子。
【請求項１２】
除去可能な材料を含むリムーバブル層と機能材料を含む機能層を有する多層基板上にパターン層を形成する工程と、
前記パターン層の部分及び前記多層基板の部分をエッチングして、前記リムーバブル層の少なくとも１つの部分を露出させ、前記エッチングされた多層基板に前記パターン層の部分で被覆された多層凸部を形成する工程と、
前記多層凸部から前記パターン層の部分を除去して、前記機能材料を含む柱を露出させる工程と
前記リムーバブル層から前記柱を剥離させて、前記機能材料を含むナノ粒子を形成する工程を含むことを特徴とするナノインプリントリソグラフィ法。
【請求項１３】
前記多層基板上に前記パターン層を形成する工程は、
前記多層基板上に重合可能な材料を配置し、
前記重合可能な材料をナノインプリントリソグラフィテンプレートと接触させ、
前記重合可能な材料を凝固させて、前記多層基板上に前記パターン層を形成する工程である請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記リムーバブル層は、無毒水溶性ポリマーを含む、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記リムーバブル層は、カルボキシル基、窒素含有基、エポキシド基、ヒドロキシル基、及びポリエチレンオキシド基からなる群から選択される官能基を有するポリマーを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記機能材料は、生体適合性である、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記ナノ粒子は、円形、三角形、及び矩形からなる群から選択される断面形状を有する、請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記リムーバブル層から前記柱を剥離させて、前記機能材料を含むナノ粒子を形成することは、前記リムーバブル層を溶解することを含む、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記ナノ粒子の寸法は、１００ｎｍ未満である、請求項１２〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
請求項１２に記載の方法により形成されたナノ粒子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノ粒子を形成するためのナノインプリントリソグラフィプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノファブリケーションは、１００ナノメートル以下程度の非常に小さな構造を製作することを含む。集積回路製造において、ナノファブリケーションの応用は大きな影響を及ぼしている。半導体製造産業は、より高い製造歩留りを目指し続けている一方、基板上に形成される単位面積当たりの回路を増加させているため、ナノファブリケーションはますます重要になっている。ナノファブリケーションは、より広範なプロセス制御を提供する一方、形成された構造の最小特徴寸法の継続的な縮減を可能にする。ナノファブリケーションが使用されている他の開発分野には、バイオテクノロジー、光学技術、及び機械系等が含まれる。
【０００３】
現在使用されている例示的なナノファブリケーション技術は、一般的にインプリントリソグラフィと呼ばれている。例示的なインプリントリソグラフィプロセスは、多数の文献の中で、例えば特許文献１、特許文献２、及び特許文献３などに紹介されている。
【０００４】
前述の米国特許出願公開及び特許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（重合可能な）層にレリーフパターンを形成すること、及びレリーフパターンに対応するパターンをその下にある基板に転写することを含む。基板は、所望の位置決めが得られるように可動ステージに固定して、パターン形成プロセスを容易にすることができる。パターン形成プロセスには、基板から離間されているテンプレート、及びテンプレートと基板との間に施される成形可能な液体が使用される。形成可能な液体を凝固させて、形成可能な液体と接触するテンプレートの表面の形状と一致するパターンを有する層を形成する。凝固させた後、テンプレートを層から分離することにより、テンプレート及び基板は離間される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／００６５９７６号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４／００６５２５２号
【特許文献３】米国特許第６９３６１９４号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ナノインプリントリソグラフィ法を使用してナノ粒子を形成する。１つの態様では、ナノインプリントリソグラフィ法は、リムーバブル層を有する多層基板上にパターン層を形成することと、パターン層及びリムーバブル層を含む多層基板の部分をエッチングして、特徴をパターン層からリムーバブル層へと転写することとを含む。エッチングされたリムーバブル層は、露出した凸部及び凹部を含む。エッチングされたリムーバブル層に重合可能な材料を配置して、エッチングされたリムーバブル層の凹部を満たし、凸部を被覆する。重合可能な材料を凝固させて、リムーバブル層の凹部に重合材料の柱を形成し、リムーバブル層上に重合材料の層を形成する。重合材料の部分を除去して、エッチングされたリムーバブル層の凸部を露出させ、リムーバブル層から柱を剥離させて、重合材料を含むナノ粒子を形成する。
【０００７】
幾つかの実施では、多層基板上にパターン層を形成することは、多層基板上に第２の重合可能な材料を配置すること、第２の重合可能な材料をナノインプリントリソグラフィテンプレートと接触させること、及び第２の重合可能な材料を凝固させて多層基板上にパターン層を形成することを含む。ある実施では、重合可能な材料を凝固させて、リムーバブル層の凹部に重合材料の柱を形成し、リムーバブル層上に重合材料の層を形成することは、重合可能な材料をナノインプリントリソグラフィテンプレートと接触させること、及び重合可能な材料をナノインプリントリソグラフィテンプレートを通して紫外線に曝露させることを含む。
【０００８】
別の態様では、パターン層は、除去可能な材料を含むリムーバブル層及び機能材料を含む機能層を有する多層基板上に形成される。本明細書で使用される場合、「機能材料」は、一般的に、主にその機械特性のためではなく、物理特性又は化学特性等の他の特性のために使用される材料を指す。機能材料は、バイオ分野、太陽電池産業、バッテリー産業、及び他分野で使用される場合がある。例えば、機能材料には、これらに限定されないが、１つ又は複数の生体適合性ポリマー、太陽電池材料、重合可能な材料等が含まれる。太陽電池材料には、例えば、ｎ型材料及びｐ型材料が含まれる。パターン層及び多層基板の部分は、リムーバブル層の少なくとも１つの部分を露出させるようにエッチングされる。エッチングされた多層基板は、パターン層の部分で覆われた多層凸部を含む。パターン層の部分を多層凸部から除去して、機能材料を含む柱を露出させ、その柱をリムーバブル層から剥離させて、機能材料を含むナノ粒子を形成する。
【０００９】
幾つかの実施では、多層基板上にパターン層を形成することは、多層基板上に重合可能な材料を配置すること、重合可能な材料をナノインプリントリソグラフィテンプレートと接触させること、及び重合可能な材料を凝固させて多層基板上にパターン層を形成することを含む。
【００１０】
ある実施例では、リムーバブル層は、無毒水溶性ポリマーを含む。リムーバブル層は、カルボキシル基、窒素含有基、エポキシド基、ヒドロキシル基、及びポリエチレンオキシド基からなる群から選択される官能基を有するポリマーを含んでいてもよい。幾つかの場合では、エッチングされたリムーバブル層に配置される重合可能な材料は、機能材料である。機能材料は、生体適合性であってもよい。
【００１１】
ナノ粒子は、円形の、三角形の、又は矩形の断面形状を有してもよい。幾つかの場合では、リムーバブル層を溶解することにより、リムーバブル層から柱が剥離され、重合材料又は機能材料を含むナノ粒子が形成される。ナノ粒子の寸法は、１００ｎｍ未満であってもよい。ある実施は、上述のように形成されたナノ粒子を含む。
【００１２】
本明細書に記載のものと類似した又は同等の方法及び材料は、本実施形態の実施又は試験において使用することができるが、好適な方法及び材料を下記に記述する。本明細書で言及された特許出願や他の文献は、本発明を理解する上で有用である。矛盾が生じた場合には、本明細書は、定義を含めて優先されることになる。材料、方法、及び例は、例示に過ぎず、限定することを意図していない。開示された概念及び特定の実施形態は、本明細書に記載されているものと同じ目的を実行するために改変又は他の構造を設計する基礎として容易に利用できることは、当業者に理解されるべきである。また、そのような均等構成は、添付の特許請求の範囲に示されている趣旨及び範囲から逸脱しないことは、当業者に理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】リソグラフィシステムの簡略化された側面図を示す図である。
【図２】パターン層がその上に配置された、図１に示されている基板の簡略化された側面図を示す図である。
【図３】複数の凸部がその上に形成された、図２に示されている基板の簡略化された側面図を示す図である。
【図４】図３の凸部を剥離させることにより形成された柱の簡略化された側面図を示す図である。
【図５Ａ】インプリントリソグラフィによる柱形成の簡略化された側面図を示す図である。
【図５Ｂ】インプリントリソグラフィによる柱形成の簡略化された側面図を示す図である。
【図５Ｃ】インプリントリソグラフィによる柱形成の簡略化された側面図を示す図である。
【図５Ｄ】インプリントリソグラフィによる柱形成の簡略化された側面図を示す図である。
【図５Ｅ】インプリントリソグラフィによる柱形成の簡略化された側面図を示す図である。
【図５Ｆ】インプリントリソグラフィによる柱形成の簡略化された側面図を示す図である。
【図６Ａ】例示的な柱の透視図を示す図である。
【図６Ｂ】例示的な柱の透視図を示す図である。
【図６Ｃ】例示的な柱の透視図を示す図である。
【図７】インプリントリソグラフィを使用して柱を形成する方法のステップを示すフローチャートである。
【図８Ａ】インプリントリソグラフィによる柱形成の簡略化された側面図を例示する図である。
【図８Ｂ】インプリントリソグラフィによる柱形成の簡略化された側面図を例示する図である。
【図８Ｃ】インプリントリソグラフィによる柱形成の簡略化された側面図を例示する図である。
【図８Ｄ】インプリントリソグラフィによる柱形成の簡略化された側面図を例示する図である。
【図８Ｅ】インプリントリソグラフィによる柱形成の簡略化された側面図を例示する図である。
【図９】インプリントリソグラフィを使用して柱を形成する方法のステップを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図、特に図１及び２を参照すると、そこでは、機能性ナノ粒子及び／又はマイクロ粒子を基板１２に形成するために使用されるリソグラフィシステム１０が例示されている。基板１２は、基板チャック１４に固定されていてもよい。例示されているように、基板チャック１４は、真空チャックである。しかしながら、基板チャック１４は、これらに限定されないが、真空、ピン型、溝型、静電気、及び／又は電磁気等を含む任意のチャックであってもよい。例示的なチャックは、米国特許第６８７３０８７号、米国特許第７６３５４４５号、米国特許出願公開第２００６／０１７２０３１号、米国特許第７６３６９９９号、及び米国特許第７６３５２６３号に記載されており、これら文献は全て本発明を理解する上で参考になる。
【００１５】
基板１２及び基板チャック１４は、ステージ１６により更に支持されてもよい。ステージ１６は、回転運動、並びに／又はｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸に関する並進運動を提供することができる。また、ステージ１６、基板１２、及び基板チャック１４は、基材上（非表示）に配置されていてもよい。テンプレート１８は、基板１２から離間されている。テンプレート１８は、そこから基板１２に向かって伸長するメサ２０を含んでいてもよく、メサ２０は、その上にパターン形成表面２２を有する。更にメサ２０は、型２０と呼ばれる場合がある。或いはテンプレート１８は、メサ２０を用いずに形成されていてもよい。
【００１６】
テンプレート１８及び／又は型２０は、これらに限定されないが、溶融石英、石英、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、フッ化炭素ポリマー、金属、及び／又は硬化サファイア等を含む材料で形成されてもよい。例示されているように、パターン形成表面２２は、複数の離間された凹部２４及び／又は凸部２６により規定される特徴を含むが、実施形態はそのような構成に限定されない。例えば、パターン形成表面２２は、実質的に平坦であってもよい。一般的に、パターン形成表面２２は、基板１２上に形成されるパターンの基礎を形成する任意の本来のパターンと規定することができる。加えて、テンプレート１８は、抗接着剤（例えば、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｉｍｐｒｉｎｔｓ，Ｉｎｃ．社、オースティン、テキサス州から販売されているＲＥＬＭＡＴ又は（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリクロロシラン（ＦＯＴＳ））で処理されてもよい。例示的な抗接着剤には、これらに限定されないが、米国特許第６６９６２２０号に記載の抗接着剤を使用してもよい。
【００１７】
テンプレート１８は、チャック２８に固定されてもよい。チャック２８は、これらに限定されないが、真空、ピン型、溝型、静電気、電磁気、及び／又は他の類似チャックタイプとして構成されてもよい。例示的なチャックは、米国特許第６８７３０８７号に更に記載されており、本発明ではこの種のチャックを使用してもよい。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の運動を容易にするように構成できるように、インプリントヘッド３０に固定されていてもよい。加えて、チャック２８は、インプリント前に、インプリント中に、及び／又はインプリント後に（例えば、分離中に）、テンプレート１８の構造を調整及び／又は変更するように構成されていてもよい。
【００１８】
システム１０は、流体分注システム３２を更に含んでいてもよい。流体分注システム３２を使用して、基板１２上に機能材料３４ａを配置することができる。機能材料３４ａは、生体適合性材料（例えば、ポリエチレングリコール）、太陽電池（例えば、ｎ型材料、ｐ型材料）又はバッテリーに使用される材料、及びナノ粒子形態で望ましい特性を示す他の材料を含む。
【００１９】
機能材料３４ａは、液滴分注、スピンコーティング、ディップコーティング、スプレーコーティング、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、薄膜蒸着、及び／又は厚膜蒸着等の技術を使用して、基板１２に配置することができる。基板１２上での機能材料３４の位置決めは、廃棄物の量を制限するように構成されていてもよいことは留意されるべきである。例えば、基板１２上での機能材料３４の位置決めに液滴分注を使用することにより、スピンコーティング等と比較して、機能性ナノ粒子の形成中に使用できない液体の量を制限することができる。
【００２０】
基板１２は、リムーバブル層５０を含んでいてもよい。リムーバブル層５０は、本明細書に記載のように、凝固した機能材料３４ａの基板１２からの分離を容易にすることができる。リムーバブル層５０に使用される材料の例には、これらに限定されないが、ＰＶＡ及びＰＭＭＡが含まれる。
【００２１】
図１及び２を参照すると、システム１０は、接続された凝固化源３８（例えば、エネルギー源）を更に含んでいてもよく、凝固化源３８は、媒体４０（例えば、エネルギー）を経路４２に沿うように導いて、機能材料３４ａを凝固させる。インプリントヘッド３０及びステージ１６は、テンプレート１８及び／又は基板１２が、経路４２と重なり合って位置決めされるように構成されてもよい。システム１０は、ステージ１６、インプリントヘッド３０、流体分注システム３２、及び／又は源３８と伝達するプロセッサ５４により制御されてもよく、メモリ５６に格納されたコンピューター読取可能なプログラムに基づき作動してもよい。
【００２２】
インプリントヘッド３０、ステージ１６、又はその両方は、機能材料３４ａにより充填される所望の容積を規定する、型２０と基板１２との間の距離を変化させることができる。例えば、インプリントヘッド３０は、型２０が機能材料３４ａと接触するようにテンプレート１８に力を加えることができる。機能材料３４ａが所望の容積を充填した後、源３８は、媒体４０、例えば紫外線を発生させ、基板１２の表面４４及びパターン形成表面２２の形状に一致するよう機能材料３４ａの凝固及び／又は架橋を引き起こし、基板１２上にパターン層４６を規定することができる。パターン層４６は、残留層４８及び／又は特徴（例えば、凸部４７及び凹部４９）を含んでもよい。凸部４７は、厚さｔ1を有してもよく、残留層４８は、厚さｔ2を有してもよい。
【００２３】
図２及び３を参照すると、凝固後、パターン層４６に更なる処理を施して、パターン層４６を洗浄してもよく、及び／又は更に凸部４７を分離させて柱又はナノ粒子５２を形成してもよい。例えば、パターン層４６に、酸素プラズマエッチングを施してもよい。エッチングは、残留層４８の少なくとも１つの部分（例えば、幾つか又は実質的に全て）を除去することができる。図３は、実質的に全ての残留層４８を除去した後の、リムーバブル層５０上の凸部４７を示す。
【００２４】
図３及び４を参照すると、基板１２から凸部４７を剥離することにより、柱５２を形成することができる。例えば、基板１２を、これらに限定されないが、水（例えば、脱イオン水）、有機溶媒、無機酸（例えば、希ＨＦ）、及び／又は塩基性溶液等を含む溶液に曝してもよい。この溶液により、基板１２から凸部４７が剥離して、厚さｔ3を有する柱５２が形成される。
【００２５】
機能材料３４ａを凝固させた後で凸部４７をエッチングすることにより、凸部４７の構成が歪められる場合があり、そのため凸部４７の厚さｔ1は、その結果生じる柱５２の厚さｔ3と実質的に異なる。形状の劣化の程度によっては、柱５２を形成する際に、寸法の正確性及び／又は精密性が制限される場合がある。そのような歪みは、柱５２の設計要件次第では、欠点となる可能性がある。例えば、柱５２が、薬物送達デバイスとして使用される機能性ナノ粒子である場合には、体内（例えば、ヒト、及び／又は動物等）での柱５２の送達先の地理的標的化が、形状の変化及び／又は歪みにより、誤って指示される可能性がある。
【００２６】
パターン層４６からテンプレート１８を分離することも、柱５２の分離欠陥を引き起こす場合がある。ＦＯＴＳ又はＲＥＬＭＡＴ等の剥離層を、基板１２、テンプレート１８、又はその両方に設けてもよいが、テンプレート１８に結合されているパターン層４６の分離前の表面積が、基板１２に結合されているパターン層４６の表面積を超える場合がある。剥離層及び／又は機能材料３４の物質的性質は、表面積の流動性と併せて、柱５２の分離欠陥をもたらす場合がある。
【００２７】
図５Ａ〜５Ｅには、劣化及び分離による歪みを最小限に抑えるように選択されたプロセスにおける柱５２ａの形成の模式的な側面図が例示されている。劣化及び分離による歪みを最小限に抑えることにより、機能性ナノ粒子（つまり、柱５２ａ）の形成中に、柱形成の正確性及び／又は精密性を制御することができる。柱５２ａは、機能材料３４ａから形成される。
【００２８】
図５Ａ〜５Ｅには、ナノ粒子の劣化及び分離による歪みを抑制しつつ、機能性ナノ粒子を形成するための、インプリントリソグラフィ技術の使用が例示されている。劣化及び分離による歪みの影響を低減させることは、インプリントリソグラフィ材料（例えば、犠牲材料及び接着剤等）の特性、機能材料の特性、及び／又はテンプレート１８ａ及び１８ｂの剥離特性等に従ってプロセスを設計することにより達成される。
【００２９】
柱又はナノ粒子５２ａは、１つ又は複数のインプリントリソグラフィプロセスを使用して形成してもよい。図５Ａ及び５Ｂに示されているように、犠牲材料３４ｂを使用して、図１及び２に関して記述されているプロセス及びシステムによりテンプレート１８ａを使用して、凸部４７ａ及び凹部４９ａを形成することができる。例えば、犠牲材料３４ｂ（例えば、重合可能な組成物）を多層基板５８上に凝固させて、第１の組の凸部４７ａ及び凹部４９ａを有するパターン層４６ａを形成してもよい。図５Ｃに示されているように、凸部４７ａ及び凹部４９ａにより形成されるパターンを使用して、リムーバブル層５０ａに凸部４７ｂ及び凹部４９ｂを形成することができる。その後、図５Ｄ及び５Ｅに示されているように、機能材料３４ａを、リムーバブル層５０ａの凹部４９ｂに配置して、柱５２ａを形成することができる。幾つかの場合には、機能材料３４ａをリムーバブル層５０ａに配置し、図１及び２に関して記述されているプロセス及びシステムを使用して、第２のテンプレート１８ｂによりパターン化して、リムーバブル層５０ａに柱５２ａを形成してもよい。その後、柱５２ａをリムーバブル層５０ａから剥離させて、ナノ粒子を得ることができる。
【００３０】
図５Ａを参照すると、犠牲材料３４ｂを、多層基板５８上に配置してもよい。犠牲材料３４ｂは、これらに限定されないが、米国特許第７１５７０３６号及び／又は米国特許出願公開第２００５／０１８７３３９号に記載の単量体混合物を含む重合可能な液体を含む材料で形成されていてもよく、これら両方の文献は本発明を理解する上で有用である。
【００３１】
多層基板５８は、基層１２ａ、リムーバブル層５０ａ、保護層６０、及び接着層６２を含んでいてもよい。基層１２ａは、図１に関して記述されている基板１２に類似していてもよい。基層１２ａは、これらに限定されないが、溶融石英、石英、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、フッ化炭素ポリマー、金属、及び／又は硬化サファイア等を含む材料で形成されてもよい。
【００３２】
リムーバブル層５０ａは、基層１２ａに隣接して配置されていてもよい。リムーバブル層５０ａは、図３に関して記述されているリムーバブル層５０に類似していてもよい。例えば、リムーバブル層５０ａを、これらに限定されないが、水（例えば、脱イオン水）、有機溶媒、無機酸（例えば、希ＨＦ）、及び／又は塩基性溶液等を含む溶液に曝すと、柱５２ａを剥離させることができる。
【００３３】
幾つかの場合では、リムーバブル層５０ａは、生体適合性であってもよい。例えば、機能材料３４ａが、薬物送達デバイス等のバイオ粒子を形成するために使用される生体適合性材料である場合、リムーバブル層５０ａ等の、機能材料３４ａに接触する材料は、水溶性及び無毒性であってもよい。リムーバブル層５０ａに使用することができる無毒水溶性の物質には、以下のものが含まれていてもよい。例えば、カルボキシル基を有するポリマー（例えば、ポリ（アクリル酸）（ＰＡＡ）、ポリ（メタクリル酸）（ＰＭＡ）等）、ポリマーの側鎖及び／又は主鎖の一部に窒素を有するポリマー（例えば、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリ［２−メタクリロイルオキシ）エチルホスホリルコリン］（ＰＭＰＣ）、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（ＰＮＩＰＡＡｍ）、及びポリ［Ｎ−（２−ヒドロキシプロピル）メタクリルアミド］（ＰＨＰＭＡ）等）、ポリマーの側鎖及び／又は主鎖の一部にカルボキシル基及び窒素を有するポリマー（例えば、ポリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド−コ−アクリル酸）（ＰＤＡｍ−コ−ＰＡＡ）等）、及びヒドロキシルとポリエチレンオキシド基を有するポリマー（例えば、ポリ（ビニルアルコール）（ＰＶＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等）である。
【００３４】
無毒水溶性ポリマーのカルボキシル基は、ポリマーと水との間の極性相互作用を可能にし、それによりポリマーの水溶解度を上昇させる。そのため、有利には、水を使用してリムーバブル層５０ａを溶解し、その結果生じる機能性ナノ粒子を洗浄してもよい。また、カルボキシル基は、機能材料３４ａと相互作用し、それにより機能性ナノ粒子の処理中に機能材料とリムーバブル層との間の接着性が向上する。例えば、生体適合性機能材料３４ａは、活性物質用の結合剤として、１つ又は複数の極性官能基を有するアクリラート及びメタクリラート（例えば、ＰＥＧアクリラート）等の水適合性ポリマー材料を含んでいてもよい。また、生体適合性機能材料３４ａは、生体適合性粒子を重合及び結合させて、リムーバブル層５０ａに円柱５２ａを形成することができる、アクリル酸、メタクリル酸、エポキシ、ビニルエーテル、及び／又はチオール基等を有する化合物等の他の極性成分を含んでいてもよい。また、機能材料中の重合可能な材料は、機能材料３４ａの重合中に、リムーバブル層５０ａの表面に露出した官能基と相互作用を形成し、それによりリムーバブル層５０ａに対する機能材料３４ａの接着性を向上させることができる。また、リムーバブル層５０ａのカルボキシル基は、水性機能材料３４ａによるリムーバブル層（例えば、凹部４７ｂを含む）の湿潤性を向上させ、凹部４７ｂに機能材料３４ａをより効率的に充填することを可能にする。
【００３５】
図５Ａ及び５ｂに示されているように、保護層６０を、リムーバブル層５０ａに隣接して配置してもよい。保護層６０の組成は、インプリント及び／又はエッチング中のリムーバブル層５０ａの損傷及び／又は歪みを最小限に抑えるように選択することができる。例えば、保護層６０は、プラズマＣＶＤ酸化ケイ素等の材料で形成されていてもよい。
【００３６】
接着層６２を、保護層６０に隣接して配置してもよい。また、接着層６２は、米国特許第７７５９４０７号に記載の組成物で形成されていてもよい。パターン層４６ａの処理中、接着層６２は、パターン層４６ａからテンプレート１８を分離する間に、パターン層４６ａを多層基板５８に接着させることにより、分離による歪みを最小限に抑えることを支援することができる。
【００３７】
図５Ｂを参照すると、システム１０に関して記述されている第１のテンプレート１８ａ並びに図１及び２に記述されているプロセスを使用して、パターン層４６ａの特徴（例えば、４７ａ及び４９ａ）を多層基板５８上に形成することができる。これらに限定されないが、光リソグラフィ、Ｘ線リソグラフィ、極端紫外線リソグラフィ、走査プローブリソグラフィ、原子間力顕微ナノリソグラフィ、及び／又は磁気リソグラフィ等を含む他のナノリソグラフィ技術により、パターン層４６ａを形成してもよいことに留意するべきである。
【００３８】
図５Ｃ及び５Ｄを参照すると、多層基板５８上にパターン層４６ａを形成した後、パターン層４６ａにある特徴（例えば、４７ａ及び４９ａ）は、リムーバブル層５０ａに特徴（例えば、４７ｂ及び４９ｂ）を形成することを支援することができる。例えば、特徴（例えば、４７ａ及び４９ａ）を多層基板５８にエッチングして、リムーバブル層５０ａに特徴（例えば、４７ｂ及び４９ｂ）を形成してもよい。例示的な技術には、これらに限定されないが、米国特許第７１７９３９６号及び米国特許第７３９６４７５号に記載の技術を使用することも可能である。
【００３９】
図５Ｄ及び５Ｅを参照すると、機能材料３４ａ（例えば、生体適合性材料）を、パターンが形成されたリムーバブル層５０ａに配置してもよい。機能材料３４ａは、設計要件に応じて、液滴分注、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使用して配置することができる。例えば、液滴分注技術を使用して機能材料３４ａを配置することにより、リムーバブル層５０ａに配置される機能材料３４ａの量を一定に保つことができる。
【００４０】
機能材料３４ａをリムーバブル層５０ａの凹部４９ｂに充填して、柱５２ａを形成することができる。１つの実施形態では、リムーバブル層５０ａに配置された機能材料３４ａの部分を除去して、柱５２ａを形成することができる。機能材料３４ａの部分を除去することにより、柱５２ａを露出させるクラウン層６６（例えば、実質的に平坦な層）がもたらされる。機能材料３４ａの部分は、これらに限定されないが、ブランケットエッチング、化学的機械的平坦化、及び／又は類似の方法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が金属で形成されている場合、クラウン層６６は、これらに限定されないが、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、及び／又は他の塩素含有エッチング液等を含む金属エッチング液により形成されてもよい。金属エッチング液は、塩素含有エッチング液に限定されないことに留意すべきである。例えば、タングステン等の幾つかの金属は、フッ素含有エッチング液を使用してエッチングしてもよい。クラウン層６６は、インプリントレジストをマスクとして使用してエッチングすることにより、又はパターン転写用の硬質マスクを使用することにより形成することができる。例えば、クラウン層６６は、これらに限定されないが、Ｃｒ、酸化ケイ素、及び／又は窒化ケイ素等を含む材料で形成された硬質マスクを使用することにより形成することができる。幾つかの場合では、機能材料３４ａがシリコン含有材料で形成されている場合、クラウン層６６は、これらに限定されないが、ＣＦ4、ＣＨＦ3、ＳＦ6、Ｃｌ2、ＨＢｒ、及び／又は他のフッ素、塩素、及び臭素含有エッチング液等を含む一般的なシリコンエッチング液を使用してエッチングすることができる。ある場合では、クラウン層６６は、インプリントレジストを、マスク、パターン転写用の硬質マスク等として使用してエッチングすることができる。例えば、クラウン層６６は、これらに限定されないが、Ｃｒ、酸化ケイ素、及び／又は窒化ケイ素等を含む材料で形成された硬質マスクを使用してエッチングすることができる。
【００４１】
幾つかの実施形態では、第２のテンプレート１８ｂを使用して、リムーバブル層５０ａに配置された機能材料３４ａから柱５２ａを形成することができる。テンプレート１８ｂは、リムーバブル層５０ａ上の機能材料３４ａと重なり合うように配置してもよい。テンプレート１８ｂを、機能材料３４ａと接触させることができ、機能材料３４ａを凝固させることができる。その後、テンプレート１８ｂを、凝固した機能材料３４ａから分離することができる。任意選択で、テンプレート１８ｂは、本明細書に記載のように、凝固した機能材料３４ａからのテンプレート１８ｂの分離を支援するコーティング（例えば、ＦＯＴＳ等の剥離コーティング）を含んでいてもよい。
【００４２】
テンプレート１８ｂは、凝固した機能材料３４ａ上に実質的に平坦な表面又は縁部を形成することができる。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とリムーバブル層５０ａとの間の表面積より小さくなるように選択することができる。例えば、テンプレート１８ｂは、実質的に平坦であってもよい。凝固した機能材料３４ａ及びリムーバブル層５０ａの表面積と比較して、凝固した機能材料３４ａ及びテンプレート１８ｂの表面積を削減することにより、凝固した機能材料３４ａの分離欠陥を低減することができる。
【００４３】
図５Ｅを参照すると、凝固した機能材料３４ａ及び／又はリムーバブル層５０ａを除去して、クラウン層６６を設けることができる。例えば、凝固した機能材料３４ａ及び／又はリムーバブル層５０ａを、ブランケットエッチング、ＣＭＰ研磨、及び／又は類似の方法により除去して、クラウン層６６（例えば、平坦化された層）を設けることができる。柱５２ａを、リムーバブル層５０ａの凹部４９ｂに配置してもよい。
【００４４】
図を５Ｅ及び５Ｆを参照すると、柱５２ａを、リムーバブル層５０ａから剥離することができる。例えば、リムーバブル層５０ａを、例えば、水（例えば、脱イオン水）、有機溶媒、無機酸（例えば、希ＨＦ）、及び／又は塩基性溶液等を含む溶液に曝して、リムーバブル層から柱５２ａを剥離させてもよい。
【００４５】
凝固した機能材料３４ａを被覆することによりもたらされる寸法、及びリムーバブル層５０ａによりもたらされる寸法は、柱５２ａの表面又は縁部、したがって柱５２ａの容積を規定することができる。これら寸法を調整することにより、様々な形状及びサイズを有する柱５２ａを構築することができる。例えば、図６Ａ〜６Ｃに例示されているように、柱５２ｂ、５２ｃ、及び５２ｄを、これらに限定されないが、円形、三角形、矩形、奇抜な形、等のような形を含む形状として構築することができる。リムーバブル層５０ａの寸法及び凝固した機能材料３４ａの平坦化を制御することにより、柱５２ａの形状、形成の正確性及び精密性も制御することができる。更に、柱５２ａは、米国特許出願公開第２０１０／０１２０２５１号に記載の例示的な技術を使用して形成することができる。
【００４６】
図７には、インプリントリソグラフィシステムを使用して、柱又はナノ粒子５２ａを形成するための方法６８のフローチャートが例示されている。柱５２ａの形成は、１つ又は複数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）を含んでいてもよい。ステップ７０では、犠牲材料３４ｂを多層基板５８上にパターン形成してもよい。例えば、犠牲材料３４ｂは、第１のテンプレート１８ａを使用した第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形成し、特徴４７ａ及び４９ａを有するパターン層４６ａを提供することができる。ステップ７２では、特徴４７ａ及び４９ａを使用して、リムーバブル層５０ａに特徴４７ｂ及び４９ｂを形成することができる。例えば、特徴４７ａ及び４９ｂを多層基板５８にエッチングして、リムーバブル層５０ａに特徴４７ｂ及び４９ｂを形成することができる。ステップ７４では、機能材料３４ａ（例えば、生体適合性材料）を、リムーバブル層５０ａに配置して凝固させることができる。ステップ７６では、機能材料３４ａの部分をパターン形成及び／又は除去して、柱５２ａを露出させるクラウン表面６６を提供することができる。ステップ７８では、柱５２ａを多層基板５８から剥離させることができる。
【００４７】
図８Ａ〜８Ｅには、柱又はナノ粒子５２ｂを形成するための実施形態の簡便化された側面図が例示されている。柱５２ｂの形成は、１つ又は複数のリソグラフィステップを含んでいてもよい。
【００４８】
図８Ａを参照すると、犠牲材料３４ｂを、多層基板５８ｂ上に配置してもよい。犠牲材料３４ｂは、これらに限定されないが、米国特許第７１５７０３６号及び米国特許出願公開第２００５／０１８７３３９号に記載の単量体混合物を含む重合可能な液体を含む材料で形成されてもよく、この公報に開示した材料を使用してもよい。
【００４９】
多層基板５８ｂは、基層１２ｂ、リムーバブル層５０ｂ、機能層３４ａ、及び接着層６２ｂを含んでいてもよい。基層１２ｂは、図１に関して記述されている基板１２に類似していてもよい。例えば、基層１２ｂは、これらに限定されないが、溶融石英、石英、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、フッ化炭素ポリマー、金属、及び／又は硬化サファイア等を含む材料で形成されてもよい。リムーバブル層５０ｂ、機能層３４ａ、及び接着層６２ｂは、図５Ａ〜５Ｅに関して記述されているものと類似した材料で形成されていてもよい。
【００５０】
リムーバブル層５０ｂは、基層１２ｂに隣接して配置されていてもよい。リムーバブル層５０ｂは、図３に関して記述されているリムーバブル層５０の特性に類似した特性を有していてもよい。例えば、リムーバブル層５０ｂは、これらに限定されないが、水（例えば、脱イオン水）、有機溶媒、無機酸（例えば、希ＨＦ）、及び／又は塩基性溶液等を含む溶液に曝されると、柱５２ａを剥離することができる。
【００５１】
機能材料３４ａ（例えば、シリコン）を、リムーバブル層５０ｂに隣接して配置してもよい。接着層６２ｂを、機能材料３４ａに隣接して配置してもよい。パターン層４６ｂ（図８Ｂに示されている）の処理中、接着層６２ｂは、パターン層４６ｂからテンプレート１８を分離する間に、パターン層４６ｂを多層基板５８ｂに接着させることにより、分離による歪みを最小限に抑えることを支援することができる。
【００５２】
図８Ｂを参照すると、システム１０に関して記述されているテンプレート１８並びに図１及び２に記述されているプロセスを使用して、パターン層４６ｂの特徴（例えば、４７ｃ及び４９ｃ）を多層基板５８ｂに形成することができる。幾つかの場合では、これらに限定されないが、光リソグラフィ、Ｘ線リソグラフィ、極端紫外線リソグラフィ、走査プローブリソグラフィ、原子間力顕微ナノリソグラフィ、及び／又は磁気リソグラフィ等を含む他のナノリソグラフィ技術により、パターン層４６ｂを形成してもよい。
【００５３】
図８Ｃを参照すると、特徴（例えば、図８Ｂに示されている４７ｃ及び４９ｃ）を、多層基板５８ｂにエッチングして、リムーバブル層５０ｂに特徴（例えば、４７ｄ及び４９ｄ）を形成してもよい。例示的な技術には、これらに限定されないが、米国特許第７１７９３９６号及び米国特許第７３９６４７５号に記載の発明を本発明に利用することができる。例えば、部分は、これらに限定されないが、ブランケットエッチング、化学的機械的平坦化、及び／又は類似の方法を含む技術を使用して除去することができる。例えば、これらに限定されないが、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、及び／又は他の塩素含有エッチング液等を含む金属エッチング液を使用してもよい。金属エッチング液は、塩素含有エッチング液に限定されないことに留意すべきである。例えば、タングステン等の幾つかの金属は、フッ素含有エッチング液を使用してエッチングしてもよい。加えて、特徴（例えば、４７ｄ及び４９ｄ）は、インプリントレジストをマスクとして使用してエッチングすることにより、又はパターン転写用の硬質マスクを使用することにより形成してもよい。例えば、特徴（例えば、４７ｄ及び４９ｄ）は、これらに限定されないが、Ｃｒ、酸化ケイ素、及び／又は窒化ケイ素等を含む材料で形成された硬質マスクを使用することにより形成することができる。或いは、これらに限定されないが、ＣＦ4、ＣＨＦ3、ＳＦ6、Ｃｌ2、ＨＢｒ、並びに他のフッ素、塩素、及び／又は臭素含有エッチング液等を含むシリコンエッチング液を使用してもよい。加えて、特徴（例えば、４７ｄ及び４９ｄ）は、インプリントレジストを、マスク、パターン転写用の硬質マスク等として使用してエッチングすることができる。例えば、特徴（例えば、４７ｄ及び４９ｄ）は、これらに限定されないが、Ｃｒ、酸化ケイ素、及び／又は窒化ケイ素等を含む材料で形成された硬質マスクを使用してエッチングすることができる。
【００５４】
図８Ｃ〜８Ｅを参照すると、パターン層４６ｂ及び接着層６２ｂを形成するために使用した犠牲材料３４ｂは、機能材料３４ａから剥がすことができる。機能材料３４ａが多層基板５８から取り外され、１つ又は複数の柱又はナノ粒子５２ｂ（つまり機能性ナノ粒子）が形成されるように、リムーバブル層５０ｂを化学的プロセス（例えば、ＨＦディップ）にかけてもよい。
【００５５】
図９には、インプリントリソグラフィシステムを使用して、柱又はナノ粒子５２ａを形成するための方法８２のフローチャートが例示されている。柱５２ａの形成は、１つ又は複数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）を含んでいてもよい。ステップ８４では、犠牲材料３４ｂを多層基板５８ｂ上に配置してもよい。例えば、犠牲材料３４ｂは、ナノインプリントリソグラフィテンプレートを使用した第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形成し、特徴４７ｃ及び４９ｃを有するパターン層４６ｂを提供することができる。ステップ８６では、特徴４７ｃ及び４９ｃを使用して、リムーバブル層５０ｂに至る又はリムーバブル層５０ｂを含む多層基板に特徴４７ｄ及び４９ｄを形成することができる。ステップ８８では、機能材料３４ｂを特徴４７ｄから除去し、リムーバブル層５０ｂから伸長する機能材料３４ａの凸部を後に残すことができる。ステップ９０では、例えば、リムーバブル層５０ｂを溶解することにより、柱５２ｂを多層基板５８ｂから剥離させる。
【００５６】
種々の態様の更なる改変及び代替的実施形態は、当業者であれば、本記載を考慮すると明白であろう。したがって、本記載は、例示的に過ぎないと解釈されるべきである。本明細書に表示及び記述された形態は、実施形態の例として受け取られるものとして理解されるべきである。要素及び材料は、本明細書に例示及び記述されたものから置き換えられてもよく、部品及びプロセスは、逆にしてもよく、ある特徴は、独立して利用してもよく、全ては、当業者であれば本記載の利益を得た後で明白となるであろう。本明細書に記載されている要素における変更は、以下の特許請求の範囲に記載の趣旨及び範囲から逸脱せずに行うことができる。
【図１】
2013517943.tif 000003
【図２】
2013517943.tif 000004
【図３】
2013517943.tif 000005
【図４】
2013517943.tif 000006
【図５Ａ】
2013517943.tif 000007
【図５Ｂ】
2013517943.tif 000008
【図５Ｃ】
2013517943.tif 000009
【図５Ｄ】
2013517943.tif 000010
【図５Ｅ】
2013517943.tif 000011
【図５Ｆ】
2013517943.tif 000012
【図６Ａ】
2013517943.tif 000013
【図６Ｂ】
2013517943.tif 000014
【図６Ｃ】
2013517943.tif 000015
【図７】
2013517943.tif 000016
【図８Ａ】
2013517943.tif 000017
【図８Ｂ】
2013517943.tif 000018
【図８Ｃ】
2013517943.tif 000019
【図８Ｄ】
2013517943.tif 000020
【図８Ｅ】
2013517943.tif 000021
【図９】
2013517943.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月2日(2012.10.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
除去可能な材料を含むリムーバブル層と機能材料を含む機能層を有する多層基板上にパターン層を形成する工程と、
前記パターン層の部分及び前記多層基板の部分をエッチングして、前記リムーバブル層の少なくとも１つの部分を露出させ、前記エッチングされた多層基板に前記パターン層の部分で被覆された多層凸部を形成する工程と、
前記多層凸部から前記パターン層の部分を除去して、前記機能材料を含む柱を露出させる工程と
前記リムーバブル層から前記柱を剥離させて、前記機能材料を含むナノ粒子を形成する工程を含むことを特徴とするナノインプリントリソグラフィ法。
【請求項２】
前記多層基板上に前記パターン層を形成する工程は、
前記多層基板上に重合可能な材料を配置し、
前記重合可能な材料をナノインプリントリソグラフィテンプレートと接触させ、
前記重合可能な材料を凝固させて、前記多層基板上に前記パターン層を形成する工程である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記リムーバブル層は、無毒水溶性ポリマーを含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記リムーバブル層は、カルボキシル基、窒素含有基、エポキシド基、ヒドロキシル基、及びポリエチレンオキシド基からなる群から選択される官能基を有するポリマーを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記機能材料は、生体適合性である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記ナノ粒子は、円形、三角形、及び矩形からなる群から選択される断面形状を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記リムーバブル層から前記柱を剥離させて、前記機能材料を含むナノ粒子を形成することは、前記リムーバブル層を溶解することを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記ナノ粒子の寸法は、１００ｎｍ未満である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法により形成されたナノ粒子。
【国際調査報告】
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