(57)【要約】基板および基板上に位置する単相ポリマー層を含む層構造物からテンプレートを形成する。ポリマー層は、テクスチャ表面を含み、テクスチャリングはポリマー層に応力を引き起こすことに起因する。テンプレートは、ナノメートルスケールで構造物を製造する用途を見出し、テンプレートを提供する工程およびテンプレート上に材料をモールドする工程を含み、続いて、テンプレートからモールドされた材料を取り除いて、アレイ、グリッド、光学素子または電子素子等の構造物をナノメートルスケールで提供する。テンプレートは、基板上に単相ポリマーの層を堆積させる工程、生じた構造物を単相ポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）よりも低い温度でベークする工程、ポリマー層に応力を引き起こすことによりポリマー層の表面をテクスチャリングする工程、および得られた構造物をアニールしてテンプレートを提供する工程を含む方法によって製造される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板および該基板上に位置する単相ポリマー層を含む層構造物から形成されるテンプレートであって、該ポリマー層はテクスチャ表面を含み、そのテクスチャリングはポリマー層に応力を引き起こすことに起因するテンプレート。
【請求項２】
ポリマー層上に位置する半導体層を更に含む、請求項１に記載のテンプレート。
【請求項３】
単相ポリマーを、ポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）およびフォトレジストＡＺ５２１４Ｅから選択する、請求項１または２に記載のテンプレート。
【請求項４】
半導体はゲルマニウムである、請求項２または３に記載のテンプレート。
【請求項５】
基板はシリコンを含む、請求項１〜４のいずれかに記載のテンプレート。
【請求項６】
テクスチャ表面は平行溝を含む、請求項１〜５のいずれかに記載のテンプレート。
【請求項７】
単相ポリマー層の厚さは５０−３００ｎｍである、請求項１〜６のいずれかに記載のテンプレート。
【請求項８】
半導体層の厚さは約１０ｎｍである、請求項２〜６のいずれかに記載のテンプレート。
【請求項９】
ナノメートルスケールで構造物を製造する方法であって：
請求項１〜８のいずれかに記載のテンプレートを提供する工程、
テンプレートに材料をモールドする工程、および
テンプレートからモールドした材料を取り除いて、ナノメートルスケールで構造物を提供する工程
を含んで成る方法。
【請求項１０】
構造物は、アレイ、グリッド、光学素子または電子素子である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
光学素子は偏光子である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
アレイは磁性ワイヤーアレイである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
磁性ワイヤーアレイはパーマロイでできている、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
テンプレートの製造方法であって：
基板に単相ポリマーの層を堆積させる工程、
堆積工程より得られた構造物を、単相ポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）よりも低い温度でベークする工程、
ポリマー層に応力を引き起こすことにより、ポリマー層の表面にテクスチャを与える工程、および
応力を引き起こす工程から得られた構造物をアニールしてテンプレートを提供する工程
を含んで成る方法。
【請求項１５】
ポリマー層上に半導体層を堆積させる工程を更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
ベーク工程で用いる温度は１２０−２００℃の範囲である、請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
ポリマーに引き起こされる応力は、０．５−１ＭＰａの範囲である、請求項１４〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
テクスチャが与えられる表面と係合する、少なくとも１の接触面を含む荷重伝達部材を用いてポリマー層に応力を引き起こす、請求項１４〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
荷重伝達部材は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）でできている、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
荷重伝達部材の接触面にテクスチャが与えられている、請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
単相ポリマーを、ＰＭＧＩ、ＰＭＭＡおよびフォトレジストＡＺ５２１４Ｅから選択する、請求項１４〜２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
半導体はゲルマニウムである、請求項１５〜２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
基板はシリコンを含む、請求項１４〜２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
ポリマー層で応力を引き起こすことにより、ポリマー層の表面に平行溝の形成をもたらす、請求項１４〜２３に記載の方法。
【請求項２５】
ポリマー層の厚さは５０−３００ｎｍである、請求項１４〜２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
半導体層の厚さは約１０ｎｍである、請求項１５〜２５のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ナノメートルスケールで構造物を製造するのに用いるテンプレート（または鋳型：ｔｅｍｐｌａｔｅ）に関する。
【０００２】
ナノメートルスケールで構造物を製造するのに用いるテンプレートを提供すること、特に、非常に微細な、且つ、複雑にパターン形成された構造物を製造するためのテンプレートを提供することは、非常に困難である。
【０００３】
本発明により、基板および該基板上に位置する単相ポリマー層を含む層構造物から形成されるテンプレートを提供する。該ポリマー層はテクスチャ表面を含み、テクスチャリングはポリマー層に応力を引き起こすことに起因する。
【０００４】
本発明によれば、ナノメートルスケールで構造物を製造する方法は、上述のテンプレートを提供する工程、テンプレートに材料をモールドする工程、およびモールドした材料をテンプレートから取り除いて所望の構造物を提供する工程を含んで成る。
【０００５】
本発明によれば、テンプレートの製造方法は、基板上に単相ポリマーの層を堆積させる工程、堆積工程により得られた構造物を単相ポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）よりも低い温度でベーク（または焼成）する工程、ポリマー層に応力を引き起こすことによりポリマー層の表面にテクスチャを与える工程、および、応力を引き起こす工程から得られた構造物をアニールしてテンプレートを提供する工程を含んで成る。
【０００６】
従って、本発明は、驚くべきことに、単相ポリマー膜における形態学的な不安定によって生じる微細構造物を利用し、それにより、ナノメートルスケールで、非常に複雑かつ組織化された構造物（いわゆる「ナノ構造物」）の製造を可能にする。
【０００７】
本発明によるテンプレートの製造方法は、簡単で、迅速で、かつ有効なテンプレートの製造方法を提供し、そのような方法は、様々な用途に用いるナノ構造物の製造に用いられ得る。テンプレートのパターニングは、製造パラメータ、例えば用いられる温度またはポリマー膜の厚さを最適化することによりコントロールすることができる。
【０００８】
本発明のテンプレートは、例えばアレイ、グリッドおよび電子または光学素子（例えば偏光子等）等の様々なナノ構造物の製造に用いることができる。そのような構造物は、オプティックスやエレクトロニクスの分野においてだけでなく、例えば分子分離技術（例えばＤＮＡの分離）においても多くの用途がある。また、パターン形成された基板の使用を伴う方法とは違って、本発明の製造方法は、リソグラフィーを使用せず、従って、ナノ構造物の製作に関して新たな道を提供する。
【０００９】
本発明のテンプレートに含まれる基板は、好ましくは無機物であり、より好ましくはシリコンを含む。基板の厚さは、典型的には約０．５ｍｍである。
【００１０】
本発明のテンプレートに、いずれの単相ポリマーが含まれていてもよいが、該単相ポリマーは、好ましくは、ポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、およびフォトレジスト（ＡＺ５２１４Ｅ等）から選択される。ＡＺ５２１４Ｅは、Ｃｌａｒｌａｎｄ  ＧｍｂＨ製であって、その主成分として２−メトキシ−１−メチルエチルアセテートを含む。より好ましくは、単相ポリマーはＰＭＧＩである。単相ポリマー層の厚さは、テンプレートの所望のテクスチャリングまたはパターニングの複雑さに依存するが、典型的には５０−３００ｎｍの範囲である。
【００１１】
テンプレートは、例えば、半導体または金属を含んで成る、薄い、リジッドな層を更に有して成ってもよい。この層は、単相ポリマー層上に位置し、典型的には約１０ｎｍの厚さを有する。テンプレートが半導体層を含むとき、半導体は好ましくはゲルマニウムであり、更なるパターン変化に有利である。
【００１２】
本発明のテンプレートの製造方法において、単相ポリマーの層を、例えばコーティング（塗布）、塗装または噴霧等のいずれの常套の方法によって基板上に堆積させてもよい。次いで、得られた構造物を、ある程度の不安定さがポリマーに残存して、堅いが可撓性の膜（またはフィルム）を基板上に形成するように、単相ポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）よりも低い温度でベークする。ポリマーのＴｇよりも高いベーク温度を用いると、ポリマーに不安定さが残存しない。従って、単相ポリマーが約２００℃のＴｇを有するＰＭＧＩであるとき、典型的には２００℃より低い温度を用いる。好ましくは、このベーク工程の温度は１２０−２００℃の範囲である。
【００１３】
また、単相ポリマー層上に半導体層を堆積させてもよい。本発明の方法のこの態様において、半導体層を、スパッタリング等のいずれの常套の方法によって単相ポリマー層上に堆積させてもよい。ポリマーのＴｇよりも低い温度でのベーク工程に既に付されているのが好ましい単相ポリマー層でコーティングされた基板を含む構造物に、半導体層を好ましくは適用する。そのような構造物のポリマー層上に半導体層を堆積させた後で、得られた三層構造物をポリマー層のＴｇよりも低い温度で再び追加のベーク工程に付す。
【００１４】
ポリマー層内に応力を引き起こすことにより、ポリマー層の表面にテクスチャを与える。ポリマーに引き起こされる応力は、典型的には０．５−１ＭＰａの範囲である。
【００１５】
そのようにして形成されるテクスチャまたはパターンの性質は作用する応力に大きく依存し、非常に組織化された、かつ、複雑なパターンを得るように応力が作用し得る。例えば、引張り、または圧縮力を作用すると、応力の方向に線状のパターンがポリマー層の表面に生ずる。好ましくは、ポリマー層に応力を引き起こすことにより、ポリマー層の表面に平行溝が形成される。応力の下、応力方向にベクトルを有する波の形成がエネルギー的に好ましくなくなり、周期的で規則的な構造物がポリマー層の表面に形成されるので、これらの平行溝が形成される。この考え方は、皺の寄ったテーブルクロスを反対方向に引っ張ることに似ている。従って、ポリマー層における不安定さをスピノーダル・デウェッティング（ｓｐｉｎｏｄａｌ  ｄｅｗｅｔｔｉｎｇ）によってコントロールすると、ポリマー膜は特性波長（λ）の均一の縞模様パターンをもたらし、即ち、デウェッティングによる波形構造物が単一波長によって特徴づけられる。
【００１６】
ポリマー層に応力を引き起こし得る１つの方法は、テクスチャが与えられる表面と係合する少なくとも１の接触面を含む荷重伝達部材（または荷重支持部材）を用いることによる。本発明の方法のこの態様において用いる荷重伝達部材は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）でできていてよく、典型的には切頭角柱の形を有する。荷重伝達部材の接触面は、滑らかであってよく、また、自身がテクスチャを与えられていてもよい。
【００１７】
本発明のテンプレートは、典型的には金属、合金、セラミックおよびポリマー等の材料から作られる構造物を、ナノメートルスケールで製造するのに用いられる。
【００１８】
そのようにして製造された構造物には、例えば、アレイ、グリッド、電子素子および光学素子（例えば偏光子等）が含まれ得る。特に重要であるのは、磁性ワイヤーアレイ、例えば、デバイス用途に用いることができるパーマロイ（Ｎｉ８０Ｆｅ２０）から作られるものである。
【００１９】
ここで、本発明を、以下の実施例および添付の図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明のテンプレートの製造方法の、応力を引き起こす工程を示す側方斜視図であり、本発明のテンプレートのテクスチャ表面の拡大詳細図を含む。
【００２１】
図２は、（Ａ）１６０℃でベークした後の、厚さ１５０ｎｍのＰＭＧＩ膜から得られるランダムなテクスチャ表面の原子間力顕微鏡（ＡＳＭ）画像、および（Ｂ）１６０℃でベークした後の、厚さ２５０ｎｍのＰＭＧＩ膜において応力を引き起こすことにより生じた規則表面の原子力顕微鏡（ＡＳＭ）画像を示す。
【００２２】
図３は、局部的な応力によって引き起こされた表面パターンおよびその分析を示す。（Ａ）は、２０μｍ四方のアンチドット・パターンを有する、パターン形成されたＰＤＭＳ荷重伝達部材を用いてサンプル表面を押すことにより得られた表面構造物を示す；（Ｂ）は、サンプルＡにおける部分的な応力分布の略図であり、簡単のために、重要な応力成分のみをτで示す；（Ｃ）は、欠陥により生じた構造物の規則化（または秩序化）を示す；（Ｄ）は、欠陥付近の波長の距離依存性を示す。
【００２３】
図４は、以下のように、表面波干渉により得られた変調ワイヤーパターンを示す：（Ａ）１６０℃において整列された均一パターン（Φ１）；（Ｂ）２０５℃で１０分間、（Ａ）に示された構造物を含むサンプルを加熱した後に観察されたダブルラインパターン；および（Ｃ）１９０℃で１０分間、（Ａ）に示されたサンプルを加熱した後に得られた、シングル／ダブルラインの変調パターンである。
【００２４】
図５は、以下のように、製造された構造物の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像、および超合金ワイヤーの磁化反転の測定値を示す：（Ａ）および（Ｂ）は、シリコン基板にナノチャネルをエッチングするシーケンシャル・プラズマエッチングにより規定された、２つのＰＭＧＩポリマー構造物（それぞれ、ランダムなもの、整列されたもの）である；（Ｃ）は、リフトオフにより得られたパーマロイ・ワイヤーアレイを示す；（Ｄ）は、幅４００ｎｍおよび厚さ３０ｎｍのパーマロイ・ワイヤーアレイで測定した磁気ヒステリシスループを示し、ループ１はパターン形成されていない膜から得られ、ループ２および３は、それぞれ磁場をワイヤー軸に沿って加えたとき、および垂直に加えたときに得られた。
【実施例１】
【００２５】
滑らかな接触面を有する荷重部材を用いたテンプレートの製造
２５０ｎｍおよび１５０ｎｍの厚さのＰＭＧＩ（マイクロ・ケム・コーポレーション：Ｍｉｃｒｏ  Ｃｈｅｍ  Ｃｏｒｐ．，ＰＭＧＩ  ＳＦ６）層を各シリコン基板上にスピンコートし、１７０℃で３０分間ベークした。次いで、１０ｎｍ−厚のゲルマニウムをＰＭＧＩ層上にスパッタリングにより堆積させた。純粋なＰＭＧＩのＴg（約２００℃）を十分に下回る、１３０℃より高い温度でサンプルを加熱すると、ランダム波のパターンが観察された。
【００２６】
図１に示すように、それぞれのサンプル表面上に、滑らかな接触面を有する、ＰＤＭＳ弾性切頭角柱を押し付けた。この図は、ＰＤＭＳ角柱に圧力を加えると、ＰＤＭＳ角柱の所望の横方向への伸張が膜平面に沿って応力を発生させ、そして、組み合わされた（ａｓｓｅｍｂｌｅｄ）表面構造物を規則化させること（パネルＯ）、一方で、サンプルの自由表面においてはランダム波のパターンが形成される（パネルＲ）ことを示す。
【００２７】
図２に、１６０℃で２５分間加熱した後の２つのサンプル表面の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）像を示す。図２Ａは、自由表面を有する厚さ１５０ｎｍの膜を示し、ランダム波を含み、一方で、厚さ２５０ｎｍの膜に荷重を適用する場合には、図２Ｂに示すように波は十分に規則化される。規則構造物の領域は、ＰＤＭＳ角柱の不均一な変形により生じたミリメートルサイズのドメインを有するサンプル全体（センチメートルスケール）に広がり得る。
【００２８】
本実施例において、加えた荷重は０．５−１ＭＰａであった。ＰＤＭＳの高いポアソン比のため、サンプル表面内で横方向の伸張応力の同様の整列が期待される。波を形成するメカニズムは、含まれるポリマー膜の応力助長デウェッティング（ｓｔｒｅｓｓ  ａｓｓｉｓｔｅｄ  ｄｅｗｅｔｔｉｎｇ）に基づいており、これは、表面のしわを生じさせる機械的圧縮等の、他の観察される波的構造物の形成メカニズムとは基本的に異なる。加えた荷重を除去した後、サンプルを１６０℃で１０時間アニールし、規則構造物は安定したままであった。
【実施例２】
【００２９】
パターン形成された接触面を有する荷重部材を用いたテンプレートの製造
パターン形成された接触面を含む荷重部材は、パターン形成された厚さ１．５μｍのフォトレジスト層にＰＤＭＳをキャスティングすることにより形成した。結果として生じたＰＤＭＳ構造物を短形に切断し、２０μｍ四方のアンチドット・パターンを有する、パターン形成されたＰＤＭＳ荷重部材を提供した。
【００３０】
この部材を、１６０℃で２５分間、ゲルマニウム−キャップされたＰＭＧＩ膜に押し付けた。ＰＭＧＩ膜は弾性体であり、図３Ａに文字Ｐで示すように、サンプル表面上にプリントされたＰＤＭＳパターンのはっきりとした跡が存在した。これらのパターンに加えて、元のＰＤＭＳパターンのコピーとして現れる、これらのパターンに加えて、新しい一連の正方形のパターン（Ｐ’で示す）が形成された。
【００３１】
この追加的に形成されたパターニングを、次のように説明することができる。ＰＤＭＳをサンプル表面上に押し付けたとき、ホールの間の領域は図３Ｂに示すように拡大し始めた。５つの典型的な拡大部分（図示するように、中心および十字形の４つの腕）が、正方形のフレームの領域で圧縮ひずみを発生させることにより、パターンをフレームに沿って整列させた。リップル（波紋）の整列の非対称は、図３Ｂにおいて開矢印で示すように、水平方向に沿って張力を生ずる、ＰＤＭＳに適用されるオフ−ノーマルな力の存在に起因すると考えられる。
【００３２】
一般に、適用される応力の値は、膜の不安定さに影響を与える、膜の内部応力よりもはるかに小さいと考えられている。外部応力は、単に、熱変動によりもたらされる構造物上の不規則を抑制するため、および、波状のパターンを整列させるために用いる。膜の不安定さを引き起こす内部応力は、アニールの間の温度上昇に起因して蓄積され、以下のように表され得る：
【数１】
2006508825.tif 000002
式中、Ｔ０およびＴは、それぞれ、応力フリーの温度および膜が加熱される温度であり、Ｅｃはゲルマニウム膜のヤング率、Ｖｃはゲルマニウム膜のポアソン比であり、そして、αｃ（αＰ）はポリマー膜の熱膨張係数である。ゲルマニウムキャッピング層の無いＰＭＧＩ膜に関しては、不安定さが見られず、それゆえ、基板効果を無視することができる。αＰの値は温度に強く依存し、また、ポリマー層とキャッピング（ゲルマニウム）層との間の界面に更なる重合層を形成し得るため、σ０の値を正確に計算するのは困難である。しかしながら、合理性のある概算によって、Ｅｃ／（１−Ｖｃ）〜１０１１Ｐａおよび（αＰ−αｃ）（Ｔ−Ｔ０）〜１０−３に基づいて、約１００ＭＰａのσ０を与える。これは、適用される応力よりも約２桁高い。従って、適用される応力は、単に、等方性の内部応力σ０に対してわずかな摂動として作用し、構造物を規則化させる異方性を導入する。
【００３３】
このことは、欠陥中心により発生する局所的な構造物を整える試験を通して更に理解することができる。図３Ｃは、荷重の無いサンプルの欠陥付近における典型的な構造物を示す。例えばダスト粒子またはピンホール等の欠陥が、キャッピング（ゲルマニウム）層により拘束されたポリマー膜に存在するとき、膜の連続性の中断によって膜の内部における応力の再配分をもたらす。欠陥の周りの応力の半径方向および横方向の成分を各々σrおよびσtと表すことにより、これを与える：
【数２】
2006508825.tif 000003
式中、ｒは、欠陥のエッジから計算された半径であり、ξは、応力分布の特性長である。ゴム状のポリマー膜における、応力に助長される不安定さに関して、表面波長と応力との関係は、λ＝Ｋ／σ２であり、式中、Ｋは一定である。波状の構造物を形成する間の材料の再分配が、波のベクトル方向に沿った内部応力に起因すると考えると、次のようになる：
【数３】
2006508825.tif 000004
式中、λ０は欠陥中心から遠く離れた構造物の波長である。例えばＶｃ＝０．４とすると、特性長ξは、図３Ｄに示す実験結果を用いたフィッティング式（３）により約１０μｍであることがわかった。規則化された全領域の半径を２０μｍとすると（図３Ｃ参照）、サンプルにおいて構造物を規則化するために必要な応力異方性の値を、式（２）から次のようにして得ることができる：
【数４】
2006508825.tif 000005
この結果によって、応力における小さい摂動が、構造形態を劇的に変更することができることが確かめられる。
【実施例３】
【００３４】
実験条件の変更による複雑なパターニングの提供
本実施例は、テンプレートを製造する別の方法、いわゆる「表面波干渉」を提供し、より複雑なパターンを作り出す。表面パターンの波長は、通常は系において最も急速に成長する波モードによって決定され、実験パラメータに強く依存する。波パターン
【数５】
2006508825.tif 000006
が、所定の実験条件における特性モードであると、サンプル状態の迅速な変化が新しい特性波
【数６】
2006508825.tif 000007
を作り出す。時間周期で減衰波Φ１および発生波Φ２が共存する間、これらの干渉によって新しいパターンが観察される。
【００３５】
図４Ａは、１６０℃において作り出された整列された波Φ１を示し、図４Ｂは、荷重の適用無しに、２０５℃で１０分間サンプルを更に加熱した後に得られたダブルラインパターンを示す。この例は、２０５℃での膜の主な表面波長が、ポリマーのガラス転移点付近での強力な軟化に起因して、１６０℃における場合（ｑ１〜ｑ２／２）の約２倍であることを示す。図４Ｂは、定常状態に到達していない膜において形成されたパターンを示す。これを、
【数７】
2006508825.tif 000008
として表すことができる。位相シフトφの値は、パターン対称に必要とされる。同様に、１９０℃において得られる波長は、１６０℃において得られる波長の約１．７倍である。波Φ１を含むサンプルを１０分間１９０℃に加熱した後に、図４Ｃに示すように、シングル／ダブルラインの変調された構造物を見出すことができ、これは、
【数８】
2006508825.tif 000009
と一致する。
【００３６】
そのような干渉効果を利用して複雑なパターンを作り出す目的で、Φ１およびΦ２の両方の波長を所望のように選択できるのが理想的である。含まれ得る波の数に制限は無く、得られる波（Φ１＋Φ２）は更に別の波Φ３と干渉してよく、より複雑なパターニング、例えばΦ＝｛（Φ１＋Φ２）＋Φ３｝＋・・・を作り出す。バーコードの外観を有した多くのライン配置を示す所望の構造が可能である。そのような観察された干渉パターンおよびこれらの展開プロセスは、ポリマーの拡散およびクリープの動的プロセスならびに膜の不安定さに起因した波モード選択の基礎研究の役に立つ。
【実施例４】
【００３７】
ナノ構造物の製造
上述のゲルマニウム−キャップされたＰＭＧＩテンプレートにおいて得られたラインパターンの波長は、ミクロンからサブミクロンの範囲にあり、これらの振幅は約２０ｎｍであった。
【００３８】
４０ｎｍの厚さのＰＭＭＡ（マイクロ・ケム・コーポレーション（Ｍｉｃｒｏ  Ｃｈｅｍ  Ｃｏｒｐ．）、９５０ＰＭＭＡ  Ａ２）レジスト層をテンプレート表面上にスピンコートし、得られた構造物を、１６０℃で５分間ベークし、その後、室温まで冷却した。ＰＭＭＡ層の表面の平坦性は、ガラスウェハーを用いて保護した。ＰＭＭＡ層を酸素（Ｏ２）プラズマエッチングにより部分的に除去した後に、テンプレートのトレンチ（溝）に残存するＰＭＭＡを、六フッ化硫黄（ＳＦ６）によるゲルマニウム薄層のエッチングの間のマスクとして用いた。次いで、パターン形成されたゲルマニウム層を、Ｏ２プラズマによってＰＭＧＩをエッチングする間の別のマスクとして用いた。最後に、金属等の機能材料の層を構造物の上に堆積させ、残りのＰＭＧＩポリマーをリフトオフすることにより所望のナノ構造物を得た。
【００３９】
ＰＭＭＡ層のエッチングに用いるパラメータを変化させることにより、エッチングされるＰＭＧＩのライン幅をコントロールすることができた。図５Ａおよび図５Ｂは、それぞれ、最終の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）の後の、シリコン基板上のランダムなポリマー構造物および規則化されたポリマー構造物の典型的なＳＥＭ像を示す。得られたチャネル幅は約１５０ｎｍであり、全てのパターンは広範囲において均一かつ欠陥フリーであった。
【００４０】
図５Ｃは、このような方法で得られた３０ｎｍ厚のパーマロイ（Ｎｉ８０Ｆｅ２０）の磁性ワイヤーアレイを示す。近年、そのような微細パターンを有する磁性ワイヤーは、特にデバイス用途に大きな科学的関心を引きつけている。製造されたパーマロイワイヤー（またはパーマロイ細線）の磁化反転を、磁気光学的カー効果技術によって調べた結果を図５Ｄに示す。パターン形成されていない膜（ループ１）と比較して、ワイヤーに沿った磁場によって得られる保磁力の大幅な増加（ループ２）は、例えば、いわゆる「バッキング効果（ｂｕｃｋｉｎｇ  ｅｆｆｅｃｔ）」等の磁化反転の形状異方性によって誘起される複雑化に起因すると考えられる。磁場をワイヤーに垂直に適用するとき、飽和磁場の著しい増加が観察された（ループ３）。このことは、ワイヤーエッジに沿って生じる「磁気量」によって説明することができ、結果として、ワイヤーに対して垂直方向には磁気的に帯磁しにくい性質をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、本発明のテンプレートの製造方法の、応力を引き起こす工程を示す側方斜視図であり、本発明のテンプレートのテクスチャ表面の拡大詳細図を含む。
【図２】図２は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）画像を示す。
【図３】図３は、部分的な応力によって引き起こされた表面パターンおよびその分析を示す。
【図４】図４は、表面波干渉により得られた変調ワイヤーパターンである。
【図５】図５は、製造した構造物の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の画像、および超合金ワイヤーの磁化反転の測定値を示す。
【図１】
2006508825.tif 000010
【図２】
2006508825.tif 000011
【図３】
2006508825.tif 000012
【図４】
2006508825.tif 000013
【図５】
2006508825.tif 000014
【国際調査報告】
2006508825.tif 000015
2006508825.tif 000016
2006508825.tif 000017