JP2010521325A - ビューポートを用いたナノリソグラフィ - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる2007年3月13日に出願された米国仮出願第60/894,657号の優先権を主張する。
鋭利なチップおよびナノスケールのチップは高分解能パターニングのために使用することができ、インクまたはパターニング化合物をチップから固体表面へと移動させることができる。例えば、チップは、カンチレバーの一端に取り付けられる原子間力顕微鏡(AFM)チップであってもよい。この直接書き込みナノリソグラフィ法は、高いレジストレーションおよびリーズナブルなコストを含む、競合するナノリソグラフィが提供しない利点を与える。カンチレバーは、例えば:(i)単一カンチレバー、(ii)カンチレバーの直線アレイ、および(iii)カンチレバーの2次元アレイ、例えばカンチレバーの直線アレイの複数の列、などを含む、幾つかの態様において使用することができる。例えば、Mirkinら、WO 00/41213(特許文献1)、WO 01/91855(特許文献2)、Small,2005,10,940-945(非特許文献1)を参照されたい。また、NanoInkの米国特許第7,005,378号(特許文献3);第7,034,854号(特許文献4);第7,060,977号(特許文献5);第7,098,056号(特許文献6);および第7,102,656号(特許文献7)も参照されたい。
第1の側および反対の第2の側を備える少なくとも一つの支持構造体と、第2の側で支持構造体によって支持されるカンチレバーの2次元アレイとを備え、支持構造体が、第1の側からのカンチレバーの観察を可能にするように適合される少なくとも一つのビューポートを備える、
物品を提供する。
序論
本明細書において挙げられる全ての引用文献は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み入れられる。
支持構造体はカンチレバーを支持できるように適合され得る。例えば、図6は、レジスト層および金蒸着を伴うボトムサイドエッチングを使用して支持構造体がSiウエハから形成される一つの態様を示す。他の例において、図7は、カンチレバーを支持するように適合される支持構造体を示す。また、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる2006年4月19日に出願されたMirkinらの米国仮出願第60/792,950号は支持構造体について記載している。
カンチレバーの2Dアレイは当技術分野において公知である。例えば、図4、5、6および11はカンチレバーの2Dアレイを示す。また、例えば、2007年3月27日に出願されたMirkinらの米国特許出願第11/690,738号は、カンチレバーの二次元アレイについて記載している。
図6、7および12は、ビューポートまたは開口により支持構造体を通じて下側にあるカンチレバーを観察することができるビューポートまたは開口における概念を示す。
更なる態様は形成方法を含む。例えば、一つの態様は:(i)第1の側および反対の第2の側を備える支持構造体を備える第1の構造体を設ける工程と、(ii)カンチレバーの2次元アレイを備える第2の構造体を設ける工程と、(iii)第1の構造体および第2の構造体を組み合わせる工程であって、第2の構造体が第1の構造体の第2の側に結合される工程と、(iv)少なくとも一つのビューポートを支持構造体に形成することにより、支持構造体の第1の側からビューポートを通じてカンチレバーを観察することができる工程とを提供する。
本明細書において記載されるデバイスおよび物品は、ナノリソグラフィで使用できるとともに、ナノスケール、或いは、マイクロスケールで構造体を構築するためのナノリソグラフィ用の機器で使用できる。例えば、材料をチップから基板表面へと移動させることができる。その際、一つまたは複数の平面化工程、較正工程、および位置合わせ工程を実行することができる。
なくとも3×1010μm2/時間で複合的特徴形態をパターニングすることができる。一般に、リン脂質は生体膜の重要な成分であり、そられのアレイを細胞表面モデルとして使用できる。そのため、高分解能DPNパターニングは、生体膜の構造的複雑さを真似ることができるモデル系を形成する。(DOPC)は、最小で100nmまでの方位分解能を伴って、シリコン、ガラス、チタン、および疎水性ポリスチレンを含む様々な基板に対する非共有パターニングのための万能インクとして使用できる。
2Dアレイはしばしば、基板に対して不完全に平行(すなわち、平面)であるため、重要な問題は、サンプル引っかき傷、パターン歪み、およびリソグラフィ中の配列の左右振れに繋がる、アレイの角部のサンプル中への押し込みを伴うことなく、全てのチップが均一に接触することをどのように達成し、かつ検証するかということである。基板に対する2Dアレイの「平面(levelness)」(または「平面性(planarity)」)は、異なるビューポートを介してz軸モーターにより測定されるアレイ上の三つの異なるポイントの相対z位置に関して説明することができ、または、ゴニオメータによって測定される二つの相対角度差分測定値(すなわち、φ、θ)として説明することができる。平面化法の説明は、例えば2008年2月7日に出願されたHaaheimの米国仮出願第61/026,196号において見出すことができる。
Claims (110)
- 第1の側および反対の第2の側を備える少なくとも一つの支持構造体と、
第2の側で支持構造体によって支持されるカンチレバーの2次元アレイと、
を備え、
支持構造体は、第1の側からのカンチレバーの観察を可能にするように適合される少なくとも一つのビューポートを備える、物品。 - 支持構造体がシリコンを備える、請求項1記載の物品。
- 支持構造体がシリコン支持構造体である、請求項1記載の物品。
- 支持構造体の第1の側が、約2平方センチメートル以下の表面積を有する表面を備える、請求項1記載の物品。
- 支持構造体が少なくとも一つのエッジスタンドオフスペーサー(edge standoff spacer)を備える、請求項1記載の物品。
- 支持構造体が、カンチレバーを支持する複数のベース列を第2の表面上に備える、請求項1記載の物品。
- 支持構造体が、カンチレバーの2次元アレイを支持構造体に対して支持するように適合される金を備える、請求項1記載の物品。
- ビューポートが、第1の側からのカンチレバーの顕微鏡観察を可能にするように適合される、請求項1記載の物品。
- 支持構造体が、観察を可能にするように適合される少なくとも三つのビューポートを備える、請求項1記載の物品。
- 支持構造体が、観察を可能にするように適合される少なくとも六つのビューポートを備える、請求項1記載の物品。
- 支持構造体が、C3対称性をもって配置される少なくとも六つのビューポートを備える、請求項1記載の物品。
- ビューポートが傾斜壁を備える、請求項1記載の物品。
- ビューポートが、結晶シリコンをエッチングすることにより決定される角度を有する傾斜壁を備える、請求項1記載の物品。
- ビューポートがピラミッド形状を備える、請求項1記載の物品。
- カンチレバーがチップを備え、該チップは、チップから基板表面へと材料を移動するように適合される、請求項1記載の物品。
- カンチレバーが、AFM測定に適合されるチップを備える、請求項1記載の物品。
- カンチレバーの2次元アレイが少なくとも250個のカンチレバーを備える、請求項1記載の物品。
- カンチレバーの2次元アレイが少なくとも55,000個のカンチレバーを備える、請求項1記載の物品。
- 支持構造体がシリコン支持構造体であり、カンチレバーの2次元アレイがカンチレバー端部にチップを備え、該支持構造体が少なくとも三つのビューポートを備える、請求項1記載の物品。
- 支持構造体がシリコン支持構造体であり、カンチレバーの2次元アレイは、カンチレバー端部にチップを備える少なくとも55,000個のカンチレバーを備え、該支持構造体は、第1の側からのカンチレバーの顕微鏡観察を可能にするように適合される少なくとも三つのビューポートを備える、請求項1記載の物品。
- 複数のカンチレバーの2次元アレイを備え、該アレイが複数のベース列を備え、各ベース列が該ベース列から延びる複数のカンチレバーを備え、各カンチレバーが、該ベース列から離れるカンチレバー端部にチップを備え、
該アレイが、チップが実質的に平面と接触するときに、アレイの非チップ構成部分が実質的に接触することを防止するように適合され;
該アレイのための支持体を備え、該支持体は、該支持体を通じたカンチレバーの観察を可能にするように適合される少なくとも一つのビューポートを備える、物品。 - チップが、少なくとも4ミクロンのカンチレバーに対する頂点高さを有する、請求項21記載の物品。
- チップが、少なくとも7ミクロンのカンチレバーに対する頂点高さを有する、請求項21記載の物品。
- カンチレバーが支持体から離れる角度で曲げられる、請求項21記載の物品。
- カンチレバーが少なくとも5度、支持体から離れる角度で曲げられる、請求項21記載の物品。
- チップが、少なくとも4ミクロンのカンチレバーに対する頂点高さを有し、カンチレバーが支持体から離れる角度で曲げられる、請求項21記載の物品。
- チップが、少なくとも7ミクロンのカンチレバーに対する頂点高さを有し、カンチレバーが少なくとも10度、支持体から離れる角度で曲げられる、請求項21記載の物品。
- アレイが、2次元アレイの第1の寸法における300ミクロン未満のチップ間隔および2次元アレイの第2の寸法における300ミクロン未満のチップ間隔によって特徴付けられる、請求項21記載の物品。
- アレイが、2次元アレイの第1の寸法における200ミクロン未満のチップ間隔および2次元アレイの第2の寸法における50ミクロン未満のチップ間隔によって特徴付けられる、請求項21記載の物品。
- アレイが、2次元アレイの少なくとも一つの寸法における100ミクロン以下のチップ間隔によって特徴付けられる、請求項21記載の物品。
- カンチレバーの数が250個よりも多い、請求項21記載の物品。
- カンチレバーの数が10,000個よりも多い、請求項21記載の物品。
- カンチレバーの数が55,000個よりも多い、請求項21記載の物品。
- 各チップが、チップ端部から支持体へと及ぶ距離Dによって特徴付けられ、チップアレイが、チップ端部から支持体までの平均距離D'によって特徴付けられ、チップの少なくとも90%において、Dが、D'の50ミクロン以内である、請求項21記載の物品。
- 各チップが、チップ端部から支持体へと及ぶ距離Dによって特徴付けられ、チップアレイが、チップ端部から支持体までの平均距離D'によって特徴付けられ、チップの少なくとも90%においてDがD'の10ミクロン内である、請求項21記載の物品。
- ベース列が少なくとも約1mmの平均長さを有する、請求項21記載の物品。
- カンチレバーが、カンチレバーの曲げに適合される複数の層を備える、請求項21記載の物品。
- カンチレバーがバイモルフカンチレバーである、請求項21記載の物品。
- カンチレバーがフィードバックに適合されない、請求項21記載の物品。
- カンチレバーの少なくとも一つがフィードバックに適合される、請求項21記載の物品。
- カンチレバーの実質的に全てがフィードバックに適合される、請求項21記載の物品。
- ベース列が、少なくとも約5ミクロンの支持体に対する高さを有する、請求項21記載の物品。
- チップが100nm未満の平均曲率半径を有する、請求項21記載の物品。
- チップが約10nm〜約50nmの平均曲率半径を有する、請求項21記載の物品。
- カンチレバーが約0.001N/m〜約10N/mの平均力定数を有する、請求項21記載の物品。
- カンチレバーが約0.05N/m〜約1N/mの平均力定数を有する、請求項21記載の物品。
- アレイ支持体が、約2平方センチメートル以下の表面積を備える、カンチレバーチップから離れた向こう側の表面によって特徴付けられる、請求項21記載の物品。
- アレイが少なくとも95%のカンチレバー歩留まりによって特徴付けられる、請求項21記載の物品。
- アレイが少なくとも98%のカンチレバー歩留まりによって特徴付けられる、請求項21記載の物品。
- カンチレバーが非接着結合によってベースに結合される、請求項21記載の物品。
- チップがパターニング化合物でコーティングされる、請求項21記載の物品。
- カンチレバーが平均して約10ミクロン〜約50ミクロン曲げられる、請求項21記載の物品。
- チップが、少なくとも4ミクロンのカンチレバーに対する頂点高さを有し、該カンチレバーが支持体から離れる角度で曲げられ、アレイが、2次元アレイの第1の寸法における300ミクロン未満のチップ間隔および2次元アレイの第2の寸法における300ミクロン未満のチップ間隔によって特徴付けられる、請求項21記載の物品。
- チップが、少なくとも7ミクロンのカンチレバーに対する頂点高さを有し、該カンチレバーが少なくとも10度、支持体から離れる角度で曲げられ、アレイが、2次元アレイの第1の寸法における300ミクロン未満のチップ間隔および2次元アレイの第2の寸法における300ミクロン未満のチップ間隔によって特徴付けられる、請求項21記載の物品。
- チップが、少なくとも7ミクロンのカンチレバーに対する頂点高さを有し、該カンチレバーが少なくとも10度、支持体から離れる角度で曲げられ、アレイが、2次元アレイの第1の寸法における200ミクロン未満のチップ間隔および2次元アレイの第2の寸法における50ミクロン未満のチップ間隔によって特徴付けられる、請求項21記載の物品。
- カンチレバーの数が250個よりも多い、請求項21記載の物品。
- カンチレバーの数が10,000個よりも多い、請求項21記載の物品。
- カンチレバーが、カンチレバーの曲げに適合される複数の層を備える、請求項21記載の物品。
- カンチレバーが非接着結合によってベースに結合される、請求項21記載の物品。
- 支持構造体が少なくとも三つのビューポートを備える、請求項21記載の物品。
- カンチレバーがカンチレバー端部にチップを備え、アレイが、チップが実質的に平面と接触するときに、アレイの非チップ構成部分が実質的に接触することを防止するように適合され、該アレイが、カンチレバーを観察するための少なくとも一つのビューポートを備える支持構造体によって支持される、複数のカンチレバーの2次元アレイ。
- ビューポートがカンチレバーの顕微鏡観察を可能にするように適合される、請求項61記載のアレイ。
- 支持構造体が、観察を可能にするように適合される少なくとも三つのビューポートを備える、請求項61記載のアレイ。
- 支持構造体が、観察を可能にするように適合される少なくとも六つのビューポートを備える、請求項61記載のアレイ。
- 支持構造体が、C3対称性をもって配置される少なくとも六つのビューポートを備える、請求項61記載のアレイ。
- ビューポートが傾斜壁を備える、請求項61記載のアレイ。
- ビューポートが、結晶シリコンをエッチングすることにより決定される角度を有する傾斜壁を備える、請求項61記載のアレイ。
- ビューポートがピラミッド形状を備える、請求項61記載のアレイ。
- ビューポートが、観察を可能にするように十分大きいが、カンチレバーの支持体に干渉するほど大きくない、請求項61記載のアレイ。
- アレイが、アレイを位置決めするための少なくとも三つのモーターを備える機器と組み合わされる、求項61記載のアレイ。
- (i)第1の側および反対の第2の側を備える支持構造体を備える第1の構造体を設ける工程;
(ii)カンチレバーの2次元アレイを備える第2の構造体を設ける工程;
(iii)第2の構造体が第1の構造体の第2の側に結合される、第1の構造体および第2の構造体を組み合わせる工程;および
(iv)支持構造体の第1の側からビューポートを通じてカンチレバーを観察することができるように、少なくとも一つのビューポートを支持構造体に形成する工程
を含む方法。 - 結合が熱圧着結合である、請求項71記載の方法。
- 第1の構造体が金を備え、第2の構造体が金を備え、第1および第2の構造体が金-金結合によって結合される、請求項71記載の方法。
- 形成する工程がエッチング工程である、請求項71記載の方法。
- ビューポートを形成する工程が、シリコンをエッチングすることを含み、かつ、シリコン酸化膜をエッチングすることを更に含む、請求項71記載の方法。
- 支持構造体がシリコン支持構造体である、請求項71記載の方法。
- 第2の構造体が少なくとも1,000個のカンチレバーを備える、請求項71記載の方法。
- ビューポートがピラミッド形状である、請求項71記載の方法。
- 支持構造体がシリコンを備え、結合が熱圧着結合であり、形成する工程がエッチング工程である、請求項71記載の方法。
- 第2の構造体が少なくとも55,000個のカンチレバーを備える、請求項79記載の方法。
- (i)カンチレバーがチップを備え、支持構造体が第1の側からのカンチレバーの観察を可能にするように適合される少なくとも一つのビューポートを備える、第1の側および反対の第2の側を備える少なくとも一つの支持構造体と;第2の側で支持構造体によって支持されるカンチレバーの2次元アレイとを備える機器を設ける工程と;
(ii)カンチレバーチップの少なくとも一部にインク組成物を与える工程と;
(iii)インク組成物をチップから基板表面へと移動させる工程と;
を含む方法。 - インク組成物が生体分子を含む、請求項81記載の方法。
- インク組成物が核酸繰り返し単位、もしくはアミノ酸繰り返し単位、またはそれらの組み合わせを含む、請求項81記載の方法。
- インク組成物がチオールを含む、請求項81記載の方法。
- インクの移動後に、基板が更にエッチングされる、請求項81記載の方法。
- カンチレバーがインク組成物のためのチップを備える、請求項81記載の方法。
- カンチレバーが、インクを流通させるためのチャンネルを有するチップを備える、請求項81記載の方法。
- カンチレバーが中実チップを備える、請求項81記載の方法。
- カンチレバーがAFMチップを備える、請求項81記載の方法。
- カンチレバーを基板と同じ高さにするために少なくとも一つの平面化工程がビューポートの使用を伴って行なわれる、請求項81記載の方法。
- カンチレバーがチップを備え、カンチレバーチップを基板と同じ高さにするために少なくとも一つの平面化工程がビューポートの使用を伴って行なわれる、請求項81記載の方法。
- 請求項1記載の物品を備える機器。
- 請求項21記載の物品を備える機器。
- (i)支持構造体が第1の側からのカンチレバーの観察を可能にするように適合される少なくとも一つのビューポートを備える、第1の側および反対の第2の側を備える少なくとも一つの支持構造体と;第2の側で支持構造体によって支持されるカンチレバーの2次元アレイとを備える機器を設ける工程;
(ii)撮像されるべき構造体を設ける工程;および
(iii)撮像されるべき構造体を該機器を用いて撮像する工程
を含む方法。 - 少なくとも一つの支持構造体によって支持されるカンチレバーの少なくとも一つのアレイを設ける工程;
基板を設ける工程;
複数のビューポートを支持構造体に設ける工程;および
複数のビューポートを用いてカンチレバーの少なくとも一つのアレイを基板に対して平面化する工程
を含み、
該複数のビューポートが該カンチレバーの観察をもたらす、
方法。 - 少なくとも一つのアレイが1次元アレイまたは2次元アレイである、請求項95記載の方法。
- カンチレバーの少なくとも一つが金でコーティングされる、請求項95記載の方法。
- カンチレバーの少なくとも一つが窒化ケイ素でコーティングされる、請求項95記載の方法。
- カンチレバーがチップレスである、請求項95記載の方法。
- カンチレバーがチップを備える、請求項95記載の方法。
- カンチレバーが酸化物鋭利チップ(oxide sharpened tips)を備える、請求項95記載の方法。
- カンチレバーが、静止摩擦を減少させるために表面積を減少させたリッジを有する酸化物鋭利チップを備え、チップ半径が30nm未満である、請求項95記載の方法。
- 基板が平坦である、請求項95記載の方法。
- 基板が平坦ではない、請求項95記載の方法。
- カンチレバーのアレイの少なくとも一つが窒化ケイ素でコーティングされる、請求項1記載の物品。
- カンチレバーのアレイの少なくとも一つが窒化ケイ素でコーティングされる、請求項21記載の物品。
- カンチレバーの2次元アレイが少なくとも1列のカンチレバーを備え、支持構造体が、カンチレバーの列内でのカンチレバーの観察を可能にするビューポートを少なくとも二つ備える、請求項1記載の物品。
- ビューポートが、カンチレバーの側壁反射を可能にするように適合される、請求項1記載の物品。
- ビューポートが少なくとも120ミクロン幅である、請求項1記載の物品。
- 支持構造体が、カンチレバー静止摩擦を減少させ、かつ、カンチレバー移動自由度を高めるために、溝深化工程(trench deeping step)に晒される複数の溝を第2の側に備える、請求項1記載の物品。
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