(57)【要約】ナノ構造を形成する方法は、パターニングされた基板上に核酸構造の誘導自己集合を形成することを含む。パターニングされた基板は複数の領域を含む。パターニングされた基板の各領域は、誘導自己集合における特定の核酸構造の吸着に特に適している。【選択図】図１
2018510635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノ構造を形成する方法であって、
複数の領域を含むパターニングされた基板上に核酸構造の誘導自己集合を形成することを含み、前記複数の領域の各々は、前記核酸構造の誘導自己集合における特定の核酸構造の吸着に特に適している、
方法。
【請求項２】
パターニングされた基板上に核酸構造の誘導自己集合を形成することは、前記パターニングされた基板上にＤＮＡ構造の誘導自己集合を形成することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ＤＮＡ構造を形成することをさらに含み、前記ＤＮＡ構造は、寸法が１０ｎｍ未満の複数のＤＮＡサブユニットから形成される、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
複数の領域を含むパターニングされた基板上に核酸構造の誘導自己集合を形成することは、
基板をパターニングして前記複数の領域を作成することを含み、各領域は、前記複数の核酸構造の誘導自己集合における１つの核酸構造に対して位相特異性を示す、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
複数の領域を含むパターニングされた基板上に核酸構造の誘導自己集合を形成することは、
基板をパターニングして前記複数の領域を作成することを含み、各領域は、前記複数の核酸構造の誘導自己集合における１つの核酸構造に対して化学的特異性を示す、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
パターニングされた基板上に核酸構造の誘導自己集合を形成することは、基板上に官能化スペーサを形成することを含み、前記官能化スペーサは、前記核酸構造の官能基と化学的に相互作用するように構成された官能基を備える、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記パターニングされた基板上に前記核酸構造の誘導自己集合を形成することの前に、前記核酸構造を官能化して、前記核酸構造に前記官能基を設けることをさらに含む、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記基板上に官能化スペーサを形成することは、
犠牲パターン材料およびスペーサを前記基板上に形成すること、
前記犠牲パターン材料を前記基板から取り除くこと、及び
前記基板から突き出している前記スペーサを官能化することを含む、
請求項６に記載の方法。
【請求項９】
パターニングされた基板上に核酸構造の誘導自己集合を形成することは、向きの制御および順序の制御のうち少なくとも一方を行い、前記パターニングされた基板上に前記核酸構造の誘導自己集合を形成することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記パターニングされた基板上の前記核酸構造の誘導自己集合を用いて、サブリソグラフィフィーチャを形成することをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
パターニングされた基板上に核酸構造の誘導自己集合を含むナノ構造であって、
前記パターニングされた基板は領域を含み、前記領域の各々は、前記核酸構造の誘導自己集合における前記核酸構造のうちの１つを選択的に吸着するように構成される、
ナノ構造。
【請求項１２】
前記核酸構造は、寸法が１０ｎｍ未満の複数のＤＮＡサブユニットを含むＤＮＡ構造を含む、
請求項１１に記載のナノ構造。
【請求項１３】
前記ＤＮＡ構造は、寸法が１００ｎｍ〜２００ｎｍのＤＮＡ折り紙構造を含む、
請求項１２に記載のナノ構造。
【請求項１４】
前記核酸構造は、前記核酸構造内に等方性を有するパターンまたはサブ構造を含む、
請求項１１に記載のナノ構造。
【請求項１５】
前記核酸構造は、前記核酸構造内に異方性を有するパターンまたはサブ構造を含む、
請求項１１に記載のナノ構造。
【請求項１６】
前記パターニングされた基板は、基板上に複数のスペーサを含み、前記スペーサの各々は、前記誘導自己集合における前記核酸構造のうちの１つと化学的に相互作用するように構成された官能基を備える、
請求項１１に記載のナノ構造。
【請求項１７】
前記核酸構造は、前記パターニングされた基板の前記スペーサにおける前記官能基と化学的に相互作用するように構成された官能基を備える
請求項１１に記載のナノ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［優先権の主張］
本願は、「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＯＦ  ＦＯＲＭＩＮＧ  ＮＡＮＯＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ  ＵＳＩＮＧ  ＳＥＬＦ−ＡＳＳＭＢＬＥＤ  ＮＵＣＬＥＩＣ  ＡＣＩＤＳ，ＡＮＤ  ＮＡＮＯＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ  ＴＨＥＲＥＯＦ」について、２０１５年４月２日に出願された米国特許出願第１４／６７７，４４５号の出願日の利益を主張するものである。
【０００２】
［技術分野］
本開示は、様々な実施形態において、全体として、核酸の自己集合を用いてナノ構造を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
集積回路の製造における目標は、相変わらず、集積回路の寸法を小さくすることである。集積回路の寸法は、構成要素であるフィーチャまたは構造の寸法および間隔を小さくすることによって、小さくすることができる。例えば、記憶装置の半導体フィーチャ（例えば、ストレージコンデンサ、アクセストランジスタ、アクセス線）の寸法および間隔を小さくすることによって、記憶装置のストレージ容量を維持または大きくしながら、記憶装置の全体的な寸法を小さくすることができる。
【０００４】
半導体装置のフィーチャの寸法および間隔が小さくなるにつれ、半導体装置のフィーチャを形成するための従来のリソグラフィ工程の実施は、ますます難しくなり、かつ、ますますコストがかかるようになる。したがって、ナノ構造、特に、従来のフォトリソグラフィ技術の解像限界（現在のところ約４０ｎｍ）未満のフィーチャ寸法（例えば、限界寸法）を有する構造を製造する際に、大きな問題に直面する。コストのかかるピッチ分割技術またはダブルパターニング技術を用いて、そのようなフィーチャ寸法を有する半導体構造を製造することが可能である。しかし、露光ツールは非常にコストがかかる、または非常に速度が遅いという理由から、そのような工程の適用は限られており、さらに、そのような工程を適用すると、寸法が２０ｎｍ未満の構造を形成できない場合もある。
【０００５】
より容易に、より安価に、かつ、より高い汎用性を有するように小型の装置を製造するために、新たな工程を考え出し、そのような工程に有用な材料を開発する重要性が高まっている。従来のリソグラフィ技術の欠点のうちのいくつかに対応する、小型の装置を製造する方法の一例として、相分離ブロック共重合体の誘導自己集合（ＤＳＡ）が挙げられる。
【０００６】
ＤＳＡブロック共重合体は、寸法が４０ｎｍ未満の半導体構造の製造には有用であるが、自己集合ブロック共重合体材料は、一般に周期パターンに制限され、自己集合ブロック共重合体材料からは、欠陥の程度が十分に低いナノ構造が作成されない場合がある。
【０００７】
半導体装置を形成するために、自己集合核酸の研究が行われてきた。核酸の相補的塩基対の特異性から、自己集合核酸のリソグラフィ工程に用いることができる自己集合核酸が得られる。
【０００８】
米国特許第８，５０１，９２３号には、自己集合ＤＮＡ折り紙構造が開示されている。ＤＮＡ折り紙構造が構造ユニットから形成されており、各構造ユニットは、一本鎖ポリヌクレオチド骨格および複数のヘルパー鎖／ステープル鎖を含む。ヘルパー鎖／ステープル鎖が一本鎖ポリヌクレオチド骨格で自己アニールして構造ユニットになるように、ヘルパー鎖／ステープル鎖は、一本鎖ポリヌクレオチド骨格に対して少なくとも部分的に相補的であるように考案されている。ＤＮＡ折り紙構造は、寸法１００〜２００ｎｍ、解像度６ｎｍであり得る。
【０００９】
Ｗｅｉらの「Ｃｏｍｐｌｅｘ  ｓｈａｐｅｓ  ｓｅｌｆ  ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  ｆｒｏｍ  ｓｉｎｇｌｅ  ｓｔｒａｎｄｅｄ  ＤＮＡ  ｔｉｌｅｓ」（Ｎａｔｕｒｅ４８５（２０１２），６２３−６２７）には、自己集合核酸の任意の二次元（２Ｄ）パターンについての報告がなされている。任意の２Ｄパターンは、ＤＮＡサブユニットから形成される自己集合ＤＮＡ分子背景を用いて作成される。ＤＮＡサブユニットの寸法は１０ｎｍ未満である。ＤＮＡサブユニットは、寸法３ｎｍの一本鎖ＤＮＡであってもよい。自己集合ＤＮＡ分子背景の寸法は２００ｎｍであってもよい。
【００１０】
Ｓｕｒｗａｄｅらによって、自己集合ＤＮＡナノ構造テンプレートを用いることによってカスタム形状の無機酸化物ナノ構造を形成する方法が開示されている（ Ｓｕｒｗａｄｅ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｎａｎｏｓｃａｌｅ  Ｇｒｏｗｔｈ  ａｎｄ  Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ  ｏｆ  Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｏｘｉｄｅｓ  Ｕｓｉｎｇ  ＤＮＡ  Ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  Ｔｅｍｐｌａｔｅｓ，”  Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１３５（２０１３），６７７８−６７８１）。自己集合ＤＮＡナノ構造は、記載のない基板に載せ置かれ、それから無機酸化物材料を選択的に載せ置くためのテンプレートとして用いられて、無機酸化物ナノ構造を生じる。無機酸化物ナノ構造は、基板のエッチングのためのハードマスクとして用いられてもよい。
【００１１】
Ｋｅｒｓｈｎｅｒらによって、リソグラフィによりパターニングされた基板上の個別の自己集合ＤＮＡ構造の配置および向きについての開示がなされている（ Ｋｅｒｓｈｎｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ａｎｄ  ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ  ＤＮＡ  ｓｈａｐｅｓ  ｏｎ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃａｌｌｙ  ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  ｓｕｒｆａｃｅｓ，”Ｎａｔｕｒｅ  Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ４（２００９），５５７−５６１）。長い一本鎖ＤＮＡを、より短い「ステープル鎖」を用いて折り曲げて、ある形状にしたＤＮＡ折り紙が、自己集合ＤＮＡ構造として用いられる。電子ビームリソグラフィおよびドライ酸化エッチングを用いて、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）やダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）などの材料上にＤＮＡ折り紙形状の結合部位を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の一実施形態に係る、パターニングされた基板上に複数のＤＮＡ構造の誘導自己集合を形成する段階を上から見た図である。
【図２】本開示の一実施形態に係る、複数の等方性ＤＮＡ構造の誘導自己集合を示す。
【図３】本開示の一実施形態に係る、複数の異方性ＤＮＡ構造の誘導自己集合を示す。
【図４】本開示の別の実施形態に係る、複数の異方性ＤＮＡ構造の誘導自己集合を示す。
【図５ａ】官能化ＤＮＡ構造の上面図である。
【図５ｂ】官能化ＤＮＡ構造の断面図である。
【図６】基板と、犠牲パターン材料と、スペーサとを含む半導体構造を示す。
【図７】基板と官能化スペーサとを含むパターニングされた基板を示す。
【図８】基板と、官能化スペーサと、官能化ＤＮＡ構造とを含む半導体構造を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本開示の実施形態について詳細に説明するために、材料タイプ、材料厚さ、および処理条件などの具体的な詳細について以下に説明する。しかし、それらの具体的な詳細を適用することなく本開示の実施形態を実践することができる、ということを当業者は理解するであろう。実際に、本開示の実施形態は、業界で適用される従来の製造技術と併せて実践することができる。
【００１４】
さらに、本明細書でなされる説明によってでは、ナノ構造を形成するための完全な処理フローは得られない。本開示の実施形態を理解するために必要な処理動作および構造のみを、以下で詳細に説明する。完全なナノ構造を形成するための追加の動作を、従来の製造技術によって実施してもよい。また、本願の添付図面は、もっぱら例示を目的としており、したがって正確な縮尺率であるとは限らない。異なる図面において共通の構成要素については同じ参照番号を付与する場合がある。さらに、本明細書で説明され、図示される材料は層として形成されてもよいが、材料はそれらに限定されず、他の三次元構成で形成されてもよい。
【００１５】
本明細書で用いる場合、文脈上特に明確な指定がない限り、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、複数形も含むことを意図する。
【００１６】
本明細書で用いる場合、用語「基板（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）」は、ベース材料またはベース構造体を意味し、かつ、含み、その上には追加の材料が形成される。基板は、例えば、半導体基板、支持構造上のベース半導体材料、金属電極、または、１つ以上の材料、構造、もしくは領域が上に形成されている半導体基板であってもよい。基板は、従来のシリコン基板、または、半導電性材料層を含む他のバルク基板であってもよい。本明細書で用いる場合、用語「バルク基板（ｂｕｌｋ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）」はシリコンウエハのみならず、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）基板（シリコン・オン・サファイア（ＳＯＳ）基板やシリコン・オン・グラス（ＳＯＧ）基板など）、ベース半導体基礎部の上のエピタキシャルシリコン層、または、他の半導体材料もしくは光電子材料（特に、シリコンゲルマニウム（例えばｘがモル分率０．２〜０．８である、Ｓｉ１−ｘＧｅｘ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、もしくは、リン化インジウム（ＩｎＰ）など）も意味し、かつ、含む。さらに、以下の説明で「基板」と言及した場合、先の処理動作が実施されて、ベース半導体構造またはベース半導体基礎部に、材料、領域、または接合部が形成されている可能性がある。一実施形態において、基板はシリコン基板などのシリコン含有材料である。基板はドープされていてもよく、ドープされていなくてもよい。
【００１７】
本明細書で用いる場合、用語「核酸（ｎｕｃｌｅｉｃ  ａｃｉｄ）」は、プリン塩基およびピリミジン塩基、または、化学的もしくは生化学的に修飾されたプリン塩基およびピリミジン塩基を含む、あらゆる長さのヌクレオチド（例えば、ポリヌクレオチドやオリゴヌクレオチド）の多量体型を意味し、かつ、含む。核酸は、一本鎖シーケンス、二本鎖シーケンス、または、二本鎖シーケンスと一本鎖シーケンスの両方の一部分を含んでもよい。非限定的な例として、核酸はリボ核酸（ＲＮＡ）、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）、ペプチド核酸（ＰＮＡ）、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。ポリヌクレオチドの主鎖は、一般にＲＮＡもしくはＤＮＡにみられるような糖類およびリン酸基、または、修飾糖類および／もしくは修飾リン酸基を含んでもよい。さらに、ポリヌクレオチドはメチル化ヌクレオチドやヌクレオチド類似体などの修飾ヌクレオチドを含んでもよい。
【００１８】
開示された実施形態は、全体として、パターニングされた基板上に核酸構造の誘導自己集合を含むナノ構造、及びナノ構造を形成する方法に関する。実施形態によっては、核酸構造はＤＮＡ構造であってもよい。そのようなＤＮＡ構造の非限定的な例には、上述のＷｅｉらの文献に記載されたＤＮＡ構造、または米国特許第８，５０１，９２３号に開示されたＤＮＡ折り紙構造が含まれてもよい。パターニングされた基板は複数の領域を含む。核酸構造をパターニングされた基板に接触させると、核酸構造は、核酸構造とパターニングされた基板との間の相互作用によって誘導されて、パターニングされた基板の特定の領域に吸着し、パターニングされた基板上に核酸構造の誘導自己集合を生じる。
【００１９】
よって、ナノ構造はパターニングされた基板上に核酸構造の誘導自己集合を含む。パターニングされた基板は領域を含み、各領域は誘導自己集合に含まれる核酸構造のうちの１つを選択的に吸着するように構成される。
【００２０】
本明細書で用いる場合、用語「複数のＤＮＡ構造の誘導自己集合（ｄｉｒｅｃｔｅｄ  ｓｅｌｆ-ａｓｓｅｍｂｌｙ  ｏｆ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ＤＮＡ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）」または「複数のＤＮＡ構造のＤＳＡ（ＤＳＡ  ｏｆ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ＤＮＡ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）」は、パターニングされた基板上の複数のＤＮＡ構造の自己集合を指し、当該自己集合は、ＤＮＡ構造とパターニングされた基板との間の相互作用によって誘導され、パターニングされた基板の特定の領域に特定のＤＮＡ構造を選択的に吸着することを可能とする。
【００２１】
図１に示すように、ＤＮＡ構造１００は、例えばＤＮＡ構造Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｌ、Ｍ、Ｎなど、異なる構成を有してもよい。実施形態によっては、ＤＮＡ構造１００は、寸法が１０ｎｍ未満のＤＮＡサブユニットで構成された、上述のＷｅｉらの文献に記載されたＤＮＡ構造であってもよい。実施形態によっては、ＤＮＡ構造１００は、寸法が１００〜２００ｎｍの、米国特許第８，５０１，９２３号に開示されたＤＮＡ折り紙を含んでもよい。
【００２２】
図１に示すように、パターニングされた基板３００は、例えばパターニングされた領域Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′、Ｅ′、Ｆ′、Ｇ′、Ｈ′、Ｉ′、Ｌ′、Ｍ′、Ｎ′など、異なる構成のパターニングされた領域３１０を含む。基板を選択的にパターニングすることでパターニングされた基板３００が作成されて、複数領域３１０が作成され、各領域３１０は特定のＤＮＡ構造に対するものである。実施形態によっては、そして、以下に詳細に説明するように、基板がパターニングされて、ＤＮＡ構造に対して化学的特異性を示す領域が作成される。例えば、パターニングされた基板の領域は、例えば、ファンデルワールス相互作用、イオン相互作用、および／または、静電相互作用によってＤＮＡ構造を吸着するための化学的特異性を含む。実施形態によっては、基板がパターニングされて、ＤＮＡ構造に対して位相特異性を有する領域が作成される。例えば、パターニングされた基板の領域は、ＤＮＡ構造のサイズおよび／または形態に対応するサイズおよび／または形態を有する。実施形態によっては、基板がパターニングされて、ＤＮＡ構造に対して、化学的特異性および位相特異性の両方を示す領域が作成される。図１に示すように、パターニングされた基板３００の領域Ａ′は、サイズおよび／または形態について、ＤＮＡ構造Ａのサイズおよび／または形態に対応し、領域Ｂ′は、サイズおよび／または形態について、ＤＮＡ構造Ｂのサイズおよび／または形態に対応する。いかなる従来技術を用いて基板のパターニングを行ってもよい。
【００２３】
よって、ナノ構造を形成する方法は、パターニングされた基板上に核酸構造の誘導自己集合を形成することを含む。パターニングされた基板は複数の領域を含む。パターニングされた基板の各領域は、核酸構造の誘導自己集合における特定の核酸構造の吸着に、特に適している。
【００２４】
図２では、誘導自己集合４２０が、パターニングされた基板（図示せず）上の９つのＤＮＡ構造１２０から形成されている。図２に示すように、各ＤＮＡ構造１２０は、同じ長さと幅で、ＤＮＡ構造１２０の中央に開口部１２２を有する、といった同じ構成を有する。開口部１２２の寸法はサブリソグラフィ規模である。図１について説明された実施形態と同様に、パターニングされた基板は、サイズおよび／または形態について、ＤＮＡ構造１２０のサイズおよび／または形態に対応する領域を含んでもよい。ＤＮＡ構造１２０は等方性を有する（つまり、ＤＮＡ構造は、測定方向とは関係なく同じ物理的性質を有する）。ＤＮＡ構造１２０が等方性を有するため、ＤＮＡ構造のＤＳＡ４２０は、向きまたは順序に関する配置の誤りの影響は受けない。したがって、９つのＤＮＡ構造１２０の各々は、パターニングされた基板のどの領域に吸着してもよく、ＤＳＡ４２０を形成するためには、向きの制御も順序の制御も不要である。さらに、パターニングされた基板は、ＤＮＡ構造１２０のアレイのサイズおよび／または形状について、対応する領域を含んでもよい。
【００２５】
非限定的な例として、実施形態によっては、９つの等方性ＤＮＡ構造１２０は、パターニングされた基板上に３×３配列のＤＳＡを形成してもよい。各ＤＮＡ構造１２０が開口部１２２を含むため、ＤＮＡ構造１２０のＤＳＡ４２０を用いて、コンタクトホールパターンを半導体装置に作成してもよく、当該ホールはサブリソグラフィ寸法を有する。他の幾つかの実施形態において、各ＤＮＡ構造１２０は、サブリソグラフィピッチで複数の開口部を含む。ＤＮＡ構造１２０のＤＳＡ４２０は、サブリソグラフィピッチでの、大きなサブリソグラフィフィーチャアレイまたはサブリソグラフィピラーアレイを可能にする。
【００２６】
図３では、誘導自己集合が、パターニングされた基板（図示せず）上に、３×３配列の集合として、９つの異方性ＤＮＡ構造１３０から形成されている。ＤＮＡ構造１３０上の矢印記号は、サブリソグラフィパターンを含む構造の、要求される向きを示す。図１について説明された実施形態と同様に、パターニングされた基板は、サイズおよび／または形態について、ＤＮＡ構造１３０のサイズおよび／または形態に対応する領域を含んでもよい。ＤＮＡ構造１３０は異方性を有する（つまり、ＤＮＡ構造は、測定方向によって異なる物理的性質を有する）。ＤＮＡ構造１３０が異方性を有するため、パターニングされた基板への異方性ＤＮＡ構造１３０の吸着中に向きの制御が行われない限り、ＤＮＡ構造１３０のＤＳＡから必ずしも望ましいＤＳＡが得られるとは限らない。向きの制御を行わなければ、異方性ＤＮＡ構造１３０は集合して望ましくないＤＳＡ４３０Ａになる場合があり、異なる方向を指す矢印は、向きに関する誤りを示す。向きの制御を行うと、異方性ＤＮＡ構造１３０は集合して望ましいＤＳＡ４３０Ｂになる場合があり、同じ方向を指す矢印は、向きに関する誤りがないことを示す。非限定的な例として、９つの異方性ＤＮＡ構造１３０は、パターニングされた基板上に３×３配列のＤＳＡを形成してもよい。ＤＳＡ４３０Ｂを用いて、サブリソグラフィ論理ゲートまたは相互接続パターンを半導体装置に作成してもよく、この場合、順序は重要ではない。
【００２７】
図４では、誘導自己集合が、パターニングされた基板（図示せず）上に、３×３配列の集合として、９つの異方性ＤＮＡ構造１４０から形成されている。ＤＮＡ構造１４０上の文字記号は、基板に転写されるサブリソグラフィフィーチャには、特定の向きおよび順序の制御が必要であることを示す。サブリソグラフィフィーチャは、稠密配列のフィーチャもしくは周辺ルーティング、論理、相互接続部分、または接触部分に対応する、規則正しく周期的なパターン、または不規則なパターン、つまり、疎性パターンを含んでもよい。図１について説明された実施形態と同様に、パターニングされた基板は、サイズおよび／または形態について、ＤＮＡ構造１４０のサイズおよび／または形態に対応する領域を含んでもよい。ＤＮＡ構造１４０が異方性を有するため、向きおよび順序の制御が行われない限り、ＤＮＡ構造１４０のＤＳＡから必ずしも望ましいＤＳＡが得られるとは限らない。向きの制御は行われるが順序の制御は行われない場合、異方性ＤＮＡ構造１４０は集合して望ましくないＤＳＡ４４０Ａになる場合がある。図示されるように、ＤＳＡ４４０Ａの全ての文字は望ましい上向きの状態だが、ＤＳＡ４４０Ａは理解できるメッセージを表さない。順序の制御は行われるが向きの制御は行われない場合、異方性ＤＮＡ構造１４０は集合して望ましくないＤＳＡ４４０Ｂになる場合がある。示されるように、ＤＳＡ４４０Ｂの全ての文字は望ましい順序の状態である。しかし、いくつかの文字が望ましい上向きの状態ではないため、ＤＳＡ４４０Ｂは理解できるメッセージを表さない。向きの制御および順序の制御の両方が行われると、異方性ＤＮＡ構造１４０は集合して望ましいＤＳＡ４４０Ｃになる場合があり、その結果、メッセージ（例えば、「ＤＮＡ  ＤＳＡ  ＷＩＮ」）を読むことができる。したがって、図４に示される実施形態では、ＤＮＡ構造１４０の集合がなされる間、向きの制御および順序の制御の両方が行われて、向きおよび順序に関する誤りが最も少ない、複数のＤＮＡ構造の誘導自己集合４４０Ｃを生じる。
【００２８】
よって、ナノ構造はパターニングされた基板上にＤＮＡ構造の誘導自己集合を含む。パターニングされた基板は領域を含み、各領域はＤＮＡ構造の誘導自己集合において特定のＤＮＡ構造を選択的に吸着するように構成される。
【００２９】
実施形態によっては、向きの制御を行って、ＤＮＡ構造の誘導自己集合をパターニングされた基板上に形成する。実施形態によっては、順序の制御を行って、ＤＮＡ構造の誘導自己集合をパターニングされた基板上に形成する。実施形態によっては、向きの制御および順序の制御の両方を行って、ＤＮＡ構造の誘導自己集合をパターニングされた基板上に形成する。
【００３０】
パターニングされた基板の各領域は、複数のＤＮＡ構造のＤＳＡに含まれる１つのＤＮＡ構造に対応する。複数のＤＮＡ構造の、結果として得られるＤＳＡのエネルギー最小化によって、パターニングされた基板の特定の領域への、特定のＤＮＡ構造の選択的な吸着が、熱力学的に引き起こされる。以下でさらに詳細に説明するように、特定のＤＮＡ構造は、エネルギーが最も低い構成を達成することで、パターニングされた基板の対応する領域に吸着してもよい。特定のＤＮＡ構造と、パターニングされた基板のそれに対応する領域との吸着は、エネルギー的に好ましい場合があるが、特定のＤＮＡ構造と、パターニングされた基板のその他の領域との吸着は、エネルギー的に好ましくない場合がある。
【００３１】
実施形態によっては、そして、以下により詳細に説明するように、パターニングされた基板の領域は、例えば、ファンデルワールス相互作用、イオン相互作用、および／または、静電相互作用によってＤＮＡ構造を吸着するための化学的特異性を含む。実施形態によっては、パターニングされた基板の領域は、ＤＮＡ構造に対する位相特異性を含む。実施形態によっては、パターニングされた基板の領域は、ＤＮＡ構造に対する位相特異性および化学的特異性の両方を含む。
【００３２】
図５ａ、図５ｂ、及び図６〜図８は、本開示のいくつかの実施形態に係る、ナノ構造の様々な作成段階を示す。
【００３３】
図５ａと図５ｂは、それぞれ、官能化ＤＮＡ構造１５０の上面図と断面図である。示されるように、官能化ＤＮＡ構造１５０は、ＤＮＡ構造１０００、及びＤＮＡ構造１０００に設けられている複数の官能基「Ａ」を含む。官能基「Ａ」は、限定はされないが、リン酸塩結合、相補的ＲＮＡ鎖、短いＤＮＡ鎖、または他の反応基を含んでもよい。ＤＮＡ構造１０００は、上述されたような、ＤＮＡ構造１００、ＤＮＡ構造１２０、ＤＮＡ構造１３０、またはＤＮＡ構造１４０のいずれかを含んでもよい。
【００３４】
図６は、基板３６０、基板３６０上の犠牲パターン材料６１０、およびスペーサ６２０を含む半導体構造６００を示す。犠牲パターン材料６１０およびスペーサ６２０は、いかなる従来方法によって基板３６０上に形成されてもよい。
【００３５】
犠牲パターン材料６１０を半導体構造６００から取り除いた後、基板３６０上のスペーサ６２０は、誘導体化されて官能基「Ｂ」を含んでもよい。官能基「Ｂ」は、図５ａまたは図５ｂの官能化ＤＮＡ構造１５０の官能基「Ａ」に対して化学的特異性を有する。
【００３６】
図７に示すように、パターニングされた基板７００は、基板３６０、及び基板３６０から突き出している官能化スペーサ６７０を含む。各官能化スペーサ６７０は、スペーサ６２０、及びスペーサ６２０における複数の官能基「Ｂ」を含む。
【００３７】
官能化ＤＮＡ構造１５０をパターニングされた基板７００に接触させると、官能化ＤＮＡ構造１５０の官能基「Ａ」と、パターニングされた基板７００の官能化スペーサ６７０における官能基「Ｂ」との間の化学的特異性によって、パターニングされた基板７００の特定の領域への、官能化ＤＮＡ構造１５０の選択的な吸着が引き起こされ、図８に示すような半導体構造８００を生じる。Ａ官能基とＢ官能基との間の好ましい相互作用によって、官能化ＤＮＡ構造１５０が、パターニングされた基板７００の特定の領域に選択的に吸着することが可能となる場合がある。
【００３８】
よって、ナノ構造を形成する方法は、基板をパターニングしてパターニングされた基板を作成することと、パターニングされた基板をＤＮＡ構造に接触させることとを含む。パターニングされた基板は領域を含む。方法は、パターニングされた基板の特定の領域に、ＤＮＡ構造を選択的に吸着させて、パターニングされた基板上にＤＮＡ構造の自己集合を形成することをさらに含む。
【００３９】
本開示のナノ構造は、様々な半導体構造および半導体装置を製造するために用いられてもよい。非限定的な例として、図１〜図４に記載されているＤＳＡ４００、ＤＳＡ４２０、ＤＳＡ４３０Ｂ、またはＤＳＡ４４０Ｃなどのナノ構造を用いて、例えば、サブリソグラフィフィーチャの装置、接触部分、コンタクトホール、相互接続部分などを製造するために、ＤＮＡ構造１００、ＤＮＡ構造１２０、ＤＮＡ構造１３０、またはＤＮＡ構造１４０のサブリソグラフィフィーチャを基板に転写してもよい。実施形態によっては、ＤＮＡ構造のＤＳＡは、半導体構造および半導体装置の製造のさらなる処理動作を実施する間、取り除かれてもよい。実施形態によっては、ＤＮＡ構造のＤＳＡは、当該製造のさらなる処理動作が実施される間、残ったままでもよい。
【００４０】
開示されたナノ構造の形成方法では、複数のＤＮＡ構造の誘導自己集合が用いられており、欠陥の程度が低い、寸法が４０ｎｍ未満のナノ構造を生じることができる。さらに、ナノ構造は、ＤＮＡ構造の設計に応じて、いかなる任意の構造を有してもよい。
【００４１】
ＤＮＡ構造の誘導自己集合は、本明細書においては発明の実例を示すために用いられている、ということも理解される。本開示において、他の核酸構造の誘導自己集合、例えば、ＲＮＡ構造の誘導自己集合やＰＮＡ構造の誘導自己集合などが用いられてもよい。
【００４２】
本開示は様々な変形や代替形態が可能であるが、特定の実施形態を、図面において例として示し、本明細書において詳細に説明した。しかし、本開示は、開示された特定の形態に限定されることを意図するものではない。むしろ、本開示は、以下に添付の特許請求の範囲およびその適法な均等物により規定される本開示の範囲内にある、全ての変形、均等物、及び代替物を対象とするものである。
【図１】
2018510635.tif 000003
【図２】
2018510635.tif 000004
【図３】
2018510635.tif 000005
【図４】
2018510635.tif 000006
【図５ａ】
2018510635.tif 000007
【図５ｂ】
2018510635.tif 000008
【図６】
2018510635.tif 000009
【図７】
2018510635.tif 000010
【図８】
2018510635.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月15日(2017.11.15)
【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】
ナノ構造を形成する方法であって、
複数の領域を含むパターニングされた基板を形成することであって、前記パターニングされた基板の前記領域の各々は、特定の核酸構造を吸着することに適している、ことと、
前記パターニングされた基板を形成することの後に、前記特定の核酸構造を含む複数の核酸構造に前記パターニングされた基板を接触させることと、
前記複数の核酸構造に前記パターニングされた基板を接触させることの後に、前記複数の核酸構造のうちの特定の核酸構造を前記パターニングされた基板の各領域に吸着させて、前記パターニングされた基板上に核酸構造の誘導自己集合を形成することと、を含む、
方法。
【請求項２】
前記複数の核酸構造のうちの特定の核酸構造を前記パターニングされた基板の各領域に吸着させることは、前記パターニングされた基板上にＤＮＡ構造の誘導自己集合を形成することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パターニングされた基板上にＤＮＡ構造の誘導自己集合を形成することは、寸法が１０ｎｍ未満の複数のＤＮＡサブユニットから、前記パターニングされた基板上に前記ＤＮＡ構造を形成することを含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記パターニングされた基板上にＤＮＡ構造の誘導自己集合を形成することは、前記パターニングされた基板上に、寸法が１００〜２００ｎｍのＤＮＡ折り紙構造を形成することを含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項５】
パターニングされた基板を形成することは、
前記基板をパターニングして前記複数の領域を作成することを含み、前記領域の各々は、前記複数の核酸構造のうちの特定の核酸構造に対して位相特異性を示す、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
パターニングされた基板を形成することは、
前記基板をパターニングして前記複数の領域を作成することを含み、前記領域の各々は、前記複数の核酸構造のうちの特定の核酸構造に対して化学的特異性を示す、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
パターニングされた基板を形成することは、
前記パターニングされた基板上に官能化スペーサを形成することを含み、前記官能化スペーサは、前記複数の核酸構造の官能基と化学的に相互作用するように構成された官能基を備える、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記パターニングされた基板上に前記核酸構造の誘導自己集合を形成することの前に、前記複数の核酸構造を官能化して、前記複数の核酸構造に前記官能基を設けることをさらに含む、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記パターニングされた基板上に官能化スペーサを形成することは、
犠牲パターン材料およびスペーサを前記パターニングされた基板上に形成すること、
前記犠牲パターン材料を前記パターニングされた基板から取り除くこと、及び
前記パターニングされた基板から突き出している前記スペーサを官能化することを含む、
請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数の核酸構造のうちの特定の核酸構造を前記パターニングされた基板の各領域に吸着させることは、向きの制御および順序の制御のうち少なくとも一方を行い、前記パターニングされた基板上に前記核酸構造の誘導自己集合を形成することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記パターニングされた基板上の前記核酸構造の誘導自己集合を用いて、コンタクトホールパターンを形成することをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数の核酸構造のうちの特定の核酸構造を前記パターニングされた基板の各領域に吸着させることは、前記パターニングされた基板上に、サブリソグラフィピッチで複数の開口部を含む核酸構造の誘導自己集合を形成することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記パターニングされた基板上の前記核酸構造の誘導自己集合を用いて、サブリソグラフィピッチでサブリソグラフィフィーチャアレイまたはサブリソグラフィピラーアレイを形成することをさらに含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記パターニングされた基板上の前記核酸構造の誘導自己集合を用いて、サブリソグラフィフィーチャを形成することをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記パターニングされた基板上にサブリソグラフィフィーチャを形成することは、前記パターニングされた基板上に、規則正しく周期的なパターンまたは不規則なパターンを含む前記サブリソグラフィフィーチャを形成することを含む、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記パターニングされた基板上に、前記規則正しく周期的なパターンまたは不規則なパターンを形成することは、前記パターニングされた基板上に、稠密配列のフィーチャもしくは周辺ルーティング、論理、相互接続部分、または接触部分に対応するパターンを形成することを含む、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
パターニングされた基板上にＤＮＡ構造の誘導自己集合を含むナノ構造であって、前記パターニングされた基板は、領域と、前記パターニングされた基板の前記領域の各々に選択的に吸着させられる、前記ＤＮＡ構造の誘導自己集合の特定のＤＮＡ構造と、を含み、前記領域の各々は、サイズまたは形態のうち少なくとも１つについて、前記特定のＤＮＡ構造のサイズまたは形態のうち少なくとも１つに対応する、
ナノ構造。
【請求項１８】
前記ＤＮＡ構造は、寸法が１０ｎｍ未満の複数のＤＮＡサブユニットを含む、
請求項１７に記載のナノ構造。
【請求項１９】
前記ＤＮＡ構造は、寸法が１００ｎｍ〜２００ｎｍのＤＮＡ折り紙構造を含む、
請求項１７に記載のナノ構造。
【請求項２０】
前記パターニングされた基板の前記領域の各々は、前記ＤＮＡ構造の誘導自己集合の前記ＤＮＡ構造のうちの１つに対して、化学的特異性と位相特異性のうち少なくとも１つを示す、
請求項１７に記載のナノ構造。
【請求項２１】
領域を含むパターニングされた基板上に、核酸構造の誘導自己集合を含むナノ構造であって、前記核酸構造の誘導自己集合における核酸構造の各々は、前記パターニングされた基板の前記領域のうちの１つに選択的に吸着させられ、前記領域の各々は、サイズまたは形態のうち少なくとも１つについて、前記核酸構造各々のサイズまたは形態のうち少なくとも１つに対応する、
ナノ構造。
【請求項２２】
前記核酸構造は、前記核酸構造内に等方性を有するパターンまたはサブ構造を含む、
請求項２１に記載のナノ構造。
【請求項２３】
前記核酸構造は、前記核酸構造内に異方性を有するパターンまたはサブ構造を含む、
請求項２１に記載のナノ構造。
【請求項２４】
前記パターニングされた基板は複数のスペーサを含み、前記スペーサの各々は、前記核酸構造の誘導自己集合における前記核酸構造のうちの１つと化学的に相互作用するように構成された官能基を備える、
請求項２１に記載のナノ構造。
【請求項２５】
前記核酸構造は、前記パターニングされた基板の前記スペーサにおける前記官能基と化学的に相互作用するように構成された官能基を備える、
請求項２４に記載のナノ構造。
【請求項２６】
ナノ構造を形成する方法であって、
領域を含むパターニングされた基板を形成することであって、前記領域は、核酸構造に対する化学的特異性と位相特異性のうち少なくとも１つを有する、ことと、
前記パターニングされた基板を形成することの後に、前記パターニングされた基板の対応する領域に、核酸構造を選択的に吸着させて、前記パターニングされた基板上に核酸構造の誘導自己集合を形成することと、を含む、
方法。
【請求項２７】
前記パターニングされた基板の対応する領域に、核酸構造を選択的に吸着させることは、前記パターニングされた基板の特定の領域に、特定の核酸構造を選択的に吸着させることを含む、
請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記パターニングされた基板の特定の領域に、特定の核酸構造を選択的に吸着させることは、エネルギーが最も低い構成として、前記パターニングされた基板の前記領域に、前記特定の核酸構造を吸着させることを含む、
請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記パターニングされた基板の対応する領域に、核酸構造を選択的に吸着させることは、位相特異性を有する、前記パターニングされた基板の前記対応する領域に、前記核酸構造を吸着させることを含む、
請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
位相特異性を有する、前記パターニングされた基板の前記対応する領域に、前記核酸構造を吸着させることは、前記核酸構造のサイズまたは形態のうち少なくとも１つに対応するサイズまたは形態のうち少なくとも１つを有する、前記パターニングされた基板の前記対応する領域に、前記核酸構造を吸着させるステップを含む、
請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記パターニングされた基板の対応する領域に、核酸構造を選択的に吸着させることは、前記核酸構造に対して化学的特異性を有する、前記パターニングされた基板の前記対応する領域に、前記核酸構造を吸着させることを含む、
請求項２６に記載の方法。
【請求項３２】
前記核酸構造に対して化学的特異性を有する、前記パターニングされた基板の前記対応する領域に、前記核酸構造を吸着させることは、ファンデルワールス相互作用、イオン相互作用、または静電相互作用のうち少なくとも１つによって、前記パターニングされた基板の前記対応する領域に前記核酸構造を吸着させることを含む、
請求項３１に記載の方法。
【国際調査報告】
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