[go: up one dir, main page]

KR101477350B1 - 비대칭 라인 나노 패턴 및 그 제조 방법 - Google Patents

비대칭 라인 나노 패턴 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101477350B1
KR101477350B1 KR1020120118056A KR20120118056A KR101477350B1 KR 101477350 B1 KR101477350 B1 KR 101477350B1 KR 1020120118056 A KR1020120118056 A KR 1020120118056A KR 20120118056 A KR20120118056 A KR 20120118056A KR 101477350 B1 KR101477350 B1 KR 101477350B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
block
block copolymer
delete delete
asymmetric
pattern
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1020120118056A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140052242A (ko
Inventor
김진곤
한성현
김성남
배두식
곽종헌
Original Assignee
포항공과대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 포항공과대학교 산학협력단 filed Critical 포항공과대학교 산학협력단
Priority to KR1020120118056A priority Critical patent/KR101477350B1/ko
Publication of KR20140052242A publication Critical patent/KR20140052242A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101477350B1 publication Critical patent/KR101477350B1/ko
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L53/00Compositions of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L53/005Modified block copolymers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82BNANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • B82B3/0009Forming specific nanostructures
    • B82B3/0014Array or network of similar nanostructural elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82BNANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • B82B3/0009Forming specific nanostructures
    • B82B3/0019Forming specific nanostructures without movable or flexible elements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/005Processes for mixing polymers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

본 발명은 비대칭 라인 나노 패턴 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 블록 공중합체 블렌드를 이용하여 비대칭 라멜라 (lamellar) 마이크로도메인 (microdomain)을 형성시키고, 이를 이용하여 차세대 리소그라피로의 응용이 가능한 비대칭 라인 나노 패턴 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
이러한 나노 패턴을 형성하기 위해서, 본 발명은 하나의 블록 공중합체의 적어도 하나의 블록이 다른 블록 공중합체의 적어도 하나의 블록과 2차 결합을 이루는 2 이상의 블록 공중합체 혼합물을 이용하여 비대칭성 라멜라 패턴을 형성하는 방법을 제시한다.

Description

비대칭 라인 나노 패턴 및 그 제조 방법{ASYMMETRIC LINE NANOPATTERNS AND MANUFACTURING METHODS THEREOF}
본 발명은 비대칭 라인 나노 패턴 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 블록 공중합체 블렌드를 이용하여 비대칭 라멜라 (lamellar) 마이크로도메인 (microdomain)을 형성시키고, 이를 이용하여 차세대 리소그라피로의 응용이 가능한 비대칭 라인 나노 패턴 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
블록 공중합체 리소그라피는 차세대 저장소재와 직접회로의 대량생산에 요구되는 20nm 이하의 크기를 가지는 패턴 제조에 적합한 것으로 알려져 있다. 물리적, 화학적으로 나노 패턴 된 기판 위에서 블록 공중합체의 에피탁시 (epitaxial) 성장은 리소그라피 패턴을 얻기 위한 방법으로 제시되어 왔다. 특히 라인 패턴의 형성에 있어서, 이러한 목적에 쓰이는 블록 공중합체의 마이크로 도메인은 주기적인 라멜라 마이크로도메인에 기반을 두고 있다.
삼성전자에게 허여된 대한민국 특허 제1148208호에서는 유기물 포토레지스트 패턴을 형성한 후 블록공중합체의 자기조립 나노구조를 유도하는 방법에 의해 제조되는, 패턴화된 구조를 가지는 블록공중합체의 나노구조체 및 그 제조 방법을 개시하고 있다.
엠파이어 테크놀로지 디벨롭먼트 엘엘씨가 출원한 특허 공개 제2011-0013163에서는 자기 조립형 블록 공중합체 반응들을 수행하여 큰 자기 조립형 나노 구조물들을 생성하는 방법을 개시하고 있다.
그러나 종래 블록 공중합체를 이용한 라멜라 마이크로도메인들은 보통 두 개의 블록 사이에 거의 같은 부피를 가지는, 좁은 범위의 조성에서만 가능하다. 이러한 이유로 라멜라 형태의 블록 공중합체를 이용한 리소그라피는 대칭적인 너비를 가지는 라인 패턴에만 제한된다.
하지만, 차세대 리소그라피에서 요구되는 나노 패턴을 위해서는 탑-다운 (top-down) 방식의 포토 (photo) 또는 이빔 (e-beam) 리소그라피에서 가능한 것과 같이 비대칭성을 가지는 라인 나노 패턴으로 그 범위가 넓어져야 하고, 수 나노미터 이하의 패턴을 형성할 수 있어야 한다.
그러나 블록 공중합체에 있어 한 쪽 부피 분율이 다른 쪽에 비해 매우 작아질 경우, 라멜라 마이크로도메인 대신에 구형 (spherical) 혹은 실린더 (cylinderical) 형태의 마이크로도메인을 가지게 되는 본질적인 한계가 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 조절이 가능한 수 나노미터 (10nm) 이하의 비대칭 라인 나노 패턴을 대면적의 기판에 구현하는 것이다.
본 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 비대칭 라멜라 마이크로 도메인을 얻고 솔벤트 어닐링(solvent annealing)을 통해 기판 위에서도 수직으로 배향된 라인 패턴을 구현하는 것이다.
본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 실린더형이나 구형의 마이크로도메인을 이루는 비대칭 블록 공중합체 블렌드를 이용하여 라인 간격 조절이 가능한 수 나노미터 (10nm) 이하의 비대칭 라인 나노 패턴을 구현하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 하나의 블록 공중합체의 적어도 하나의 블록이 다른 블록 공중합체의 적어도 하나의 블록과 2차 결합을 이루는 2 이상의 블록 공중합체 혼합물을 이용하여 비대칭성 라멜라 패턴을 형성하는 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 각각의 블록 공중합체는 2개 또는 3개의 블록을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 공정의 단순화를 위해서 2개의 블록으로 이루어진 공중합체를 사용하는 것이 좋다.
본 발명에 있어서, 상기 2차 결합은 서로 다른 블록 공중합체의 블록간 결합을 의미한다. 상기 블록간 결합은 서로 다른 블록 공중합체의 블록사이에 포함된 원자들간의 결합일 수 있으며, 예를 들어 수소 결합일 수 있다. 또한, 상기 블록간 결합은 금속과 같은 매개물질에 의해서 서로 다른 블록 사이에 형성되는 결합, 예를 들어 금속원자에 의한 배위결합일 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 수소 결합은 블록공중합체의 O, N, F와 같이 전기음성도가 큰 원자에 결합되어 있는 수소가 이웃하는 다른 블록공중합체의 O, N, F 원자의 비공유전쌍과의 작용으로 생기는 결합으로 의도된다.
본 발명의 다른 실시에 있어서, 상기 배위 결합은 블록 공중합체에서 비공유 전자쌍을 가지는 원자들이 혼합물에 포함된 금속원자에 의해서 배위 결합되는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서, 각각의 블록 공중합체에서 이차결합을 이루는 블록의 부피 분율은 비대칭적인 라인 패턴을 형성할 수 있도록 40 vol% 이하, 보다 바람직하게는 30 부피%이하, 보다 더 바람직하게는 20 부피% 이하이다.
본 발명의 실시에 있어서, 서로 다른 블록 공중합체 사이에서 이차 결합, 바람직하게는 수소 결합이나 배위결합을 이루는 두 블록간의 중량비는 10:90~90:10의 범위에서 조절될 수 있으며, 예를 들어 20:80, 50;50, 80:20 등이다.
본 발명에 있어서, 상기 서로 다른 블록 공중합체에서 이차 결합을 이루지 않는 나머지 블록들은 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 상기 나머지 블록들 중에서 적어도 어느 하나는 선택적으로 제거될 수 있으며, 예를 들어, 폴리(메틸메타아크릴레이트)블록, 폴리(락틱엑시드)블록, 폴리이소프렌블록, 폴리부타디엔블록일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 나머지 블록들은 서로 섞이지 않고 다른 도메인을 유지하는 것도 가능하다.
본 발명에 있어서, 상기 비대칭성 라멜라 패턴은 제1라인의 폭이 제2라인의 폭보다 2~10배, 바람직하게는 3~9배, 더 바람직하게는 4~8배 정도 더 넓을 수 있다. 여기서, 상기 제1 라인은 상기 나머지 블록들이며, 제2 라인은 상호간에 수소결합이나 배위결합을 이루는 블록들이다.
본 발명에 있어서, 수소 결합이나 배위결합을 이루는 블록들로 이루어진 협소한 폭의 제 2라인은 폭이 20 ㎚ 이하, 바람직하게는 10 ㎚이하일 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 2차 결합을 이루는 블록 공중합체는 서로 다른 블록 공중합체들 사이에서 수소 결합이나 배위결합을 이룰 수 있는 한 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 수소 결합은 제1 블록은 -OH기를 포함하고, 제2 블록은 N를 포함할 수 있으며, 배위 결합은 금속에 의해서 배위 결합되는 비공유 전자쌍을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시에 있어서, 상기 블록 공중합체 혼합물은 폴리스티렌-폴리(2-비닐피리딘) 블록 공중합체와 폴리스티렌-폴리하이드록시스티렌 블록 공중합체의 혼합물일 수 있다. 또한 폴리(메틸메타아크릴레이트)-폴리(4-비닐피리딘) 블록 공중합체와 폴리(메틸메타아크릴레이트)-폴리카르복실산스티렌 블록 공중합체의 혼합물, 폴리이소프렌-폴리비닐알콜 블록 공중합체와 폴리이소프렌-폴리(메틸아크릴릭산) 블록 공중합체의 혼합물이다.
본 발명은 바람직한 다른 실시에 있어서, 상기 블록공중합체 혼합물은 폴리(락틱엑시드)-폴리(4-비닐피리딘) 블록 공중합체와 폴리(락틱엑시드)-폴리(2-비닐피리딘) 블록 공중합체 혼합물일 수 있으며, 폴리(4-비닐피리딘) 블록과 폴리(2-비닐피리딘) 블록이 CaCl2와 같은 금속매개물을 통해서 2차 결합이 형성된다.
본 발명에 있어서, 상기 수소 결합을 이루는 블록의 분자량을 조절함으로써, 비대칭성 라멜라 패턴의 폭을 조절하는 것이 가능하다.
다른 일 측면에 있어서, 본 발명은 기판에 하나의 블록 공중합체의 적어도 하나의 블록이 다른 블록 공중합체의 적어도 하나의 블록과 2차 결합을 이루는 2 이상의 블록 공중합체 혼합물을 이용하여 비대칭성 라멜라 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 패턴을 어닐링하는 단계를 포함하는 비대칭성 라인 패턴 형성 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 비대칭 라인 나노 패턴은 상기 기판에 수직으로 배향된 나노 패턴이며, 바람직하게는 40 ㎚, 보다 더 바람직하게는 50 ㎚ 이상 수직으로 배향된 나노 패턴이다.
본 발명에 있어서, 상기 어닐링은 솔벤트 어닐링, 써멀 어닐링, 온도구배 어닐닝 중 하나 이상의 어닐닝 방식을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 일정한 고온에서 솔벤트 어닐닝을 실시한 후, 온도를 낮추면서 어닐닝하는 온도 구배 어닐닝을 혼합하여 사용하는 것이 좋다.
본 발명에 있어서, 상기 블록 공중합체의 혼합물들은 블록 공중합체 혼합물 용액으로 코팅된 후 건조되면서 라멜라 형태로 자기 조립이 이루어지며, 상기 2차 결합을 이루진 않는 블록 중 적어도 하나는 제거 가능하며, 2차 결합을 이루진 않는 다른 블록들과 상분리되는 블록으로서, 리소그래피를 위해 추후 상기 나머지 블록의 적어도 하나가 선택적으로 제거될 수 있다.
또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명은 기판; 및 상기 기판상에 블록 공중합체로 이루어진 비대칭성 라멜라 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 리소그라피용 부재를 제공한다.
본 발명의 라멜라 구조는, 이론적으로 한정된 것은 아니지만, 하기와 같이 수정된 Strong stretching theory로 설명될 수 있다. 모든 블록들의 segment들이 같은 부피를 가지며, A-B (S2VP)와 A-C (SHS) 블록 공중합체 사이의 무게 비율을 a로 정의하였다. 그리고 블렌드에서의 A-C 블록 공중합체의 부피 분율을 F로 표시하고, 블록들 사이의 엔탈피 (enthalpic) 상호작용은 AC=5 AB>0과 BC<0으로 가정하였다. 도 5a는 비대칭 블록 공중합체 블렌드의 (A-B/A-C) 예상되는 상도해를 보여준다. A-B 혹은 A-C 블록 공중합체만이 존재할 경우, 상당히 비대칭인 부피분율 때문에 구형의 마이크로도메인을 보여준다. 또한, B와 C 도메인 사이에 상대적으로 약한 엔탈피 상호작용이 존재하더라도 A-C 블록 공중합체의 양에 상관없이 블렌드는 구형의 마이크로도메인을 유지한다. 하지만, B와 C 도메인 사이에 약간의 인력이 있게 되면, 블렌드에서 A-C 블록 공중합체의 양이 늘어남에 따라 구형에서 실린더로의 상변화가 관찰된다. 더구나, 수소결합과 같은 강한 인력이 존재하게 되면 두 개의 구형을 가진 블록 공중합체의 블렌드일 지라도 A-C 블록 공중합체의 양이 늘어남에 따라 비대칭인 라멜라로 상변화가 일어난다. 즉, 블록 공중합체의 계면에서 B와 C 사이에 수소결합이 존재하게 되면, B와 C segment들이 서로 섞이게 되어 C chain들은 팽창되고, 반면에 B chain들은 수축이 된다. 이러한 경향은 non-concave 구조에서 더 쉽게 이루어질 수 있으므로 concave인 구형 마이크로 도메인은 결과적으로 non-concave인 라멜라 마이크로도메인으로 상변화가 일어나게 된다. 도 5b는 상대적으로 분자량이 서로 다른 A-C-L (SHS-L)과 A-C-H (SHS-H)에 따른 블록 공중합체 블렌드의 상도해를 보여준다. 전체적으로 모두 A-C 블록 공중합체 양의 넓은 범위에 걸쳐 블렌드는 라멜라 마이크로 도메인을 보여준다. 또한, 상대적으로 분자량이 큰 A-C-H의 블렌드인 경우, A-C-L에 비해 더 넓은 범위에서 비대칭 라멜라 마이크로 도메인을 나타낸다. 결론적으로 이러한 이론적인 예측과 분석은 태생적으로 concave 구조를 가진 블록 공중합체의 블렌드에 있어 수소결합을 이용하게 되면, 그들 사이의 블렌드 조성, 분자량 비, 온도의 상당히 넓은 범위에 걸쳐 비대칭 라멜라 마이크로도메인이 형성된다는 것을 보여준다. 아울러, 이는 비대칭 라멜라 마이크로 도메인의 너비와 주기도 사용되는 블록 공중합체의 분자량과 부피 분율에 따라 조절이 가능함을 시사한다.
본 발명에서 개발된 기술은 차세대 저장 소재와 집적 회로의 대량생산을 위한 블록 공중합체 리소그라피에 사용할 수 있다. 지금까지 10-20nm 정도의 나노 패턴을 형성할 수 있는 블록 공중합체를 이용한 bottom-up 방식을 실제적으로 적용하기 위해 수많은 물리적, 화학적 접근들이 있어왔지만, 라인 패턴의 경우 좁은 부피 분율에서만 가능한 블록 공중합체의 라멜라 마이크로도메인으로 인해 단지 대칭인 라인 나노 패턴만이 가능했다.
하지만 본 발명에서 개발된 2차 결합으로 수소결합을 이용한 비대칭 라인 나노 패턴은 사용되는 블록 공중합체의 분자량과 부피 분율에 따라 라인의 너비와 그 주기도 쉽게 조절이 가능할 뿐만 아니라, 상당한 범위의 블렌드 조성, 분자량 비에서 쉽게 제조할 수 있어 차세대 블록 공중합체 리소그라피에서 요구되는 다양한 비대칭 라인 나노 패턴의 구현이 가능하며, 또한 이 전략을 이용하여 에칭 (etching)이 가능한 블록인 Poly(methyl methacrylate) (PMMA) 혹은 Poly(lactic acid) (PLA)를 도입할 경우, 기존의 블록 공중합체에서는 구현될 수 없는 다양한 나노 패턴을 바로 기판에 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 템플레이트를 가지는 나노 소재로도 쓰일 수 있다.
도 1은 사용한 PS-b-P2VP와 PS-b-PHS 블록 공중합체들의 (a) 수평균분자량, (b) 다분산성, 그리고 (c)PS와 (d)P2VP 혹은 PHS의 부피분율.
도 2는 B와 C 도메인 사이에 수소결합이 있는 비대칭 블록 공중합체 블렌드에서 (A-B/A-C) 가능한 마이크로도메인들.
도 3은 다양한 무게분율을 가지는 블록 공중합체 블렌드의 TEM images와 SAXS profiles. (a), (d) 80/20 (wt/wt) S2VP/SHS-L; (b), (e) 50/50 (wt/wt) S2VP/SHS-H; 20/80 (wt/wt) S2VP/SHS-H.
도 4는 세 가지의 블렌드에 있어서 조절 가능한 PS 부피 분율을 가진 Ideal two-phase lamellar model을 이용한 Curve-fitted SAXS profiles: 80/20 (wt/wt) S2VP/SHS-L (□), 50/50 (wt/wt) S2VP/SHS-H (○), 20/80 (wt/wt) S2VP/SHS-H ( △).
도 5는 (a) A-B/A-C 블렌드에서의 예측되는 상도해. (b) 서로 다른 a에 따른 (0.22 for A-C-L, 0.40 for A-C-H) A-B/A-C 블렌드의 상도해.
도 6은 사용한 솔벤트 어닐링 장치의 이미지
도 7은 새로운 솔벤트 어닐링 방법으로 준비된 80/20 (wt/wt) S2VP/SHS-L 블렌드의 약 50nm 정도의 두께를 가지는 필름의 AFM phase와 TEM image (inset).
이하, 실시예를 통해서 본 발명을 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위를 통해서 정하여짐을 유의하여야 한다.
실시예
실시예 1. 수소결합을 할 수 있는 블록 공중합체 블렌드를 이용한 비대칭 라인 나노 패턴의 형성.
모두 같은 부피분율(V PS = 80%)을 가지며, P2VP (poly(2-vinylpyridine))의 nitrogen과 PHS (poly(4-hydroxystyrene))의 hydroxyl 사이에 수소결합이 가능하다. 큰 분자량의 S2VP (Polystyrene-block-P2VP)과 작은 분자량의 SHS (PS-block-PHS) 블렌드로 실험을 수행하였다. 또한 분자량에 따른 구조 변화에 대한 영향을 보고자 SHS의 경우, 상대적으로 작은 분자량인 SHS-L과 큰 분자량인 SHS-H로 준비하였다 (도 1). 다양한 무게분율로 이루어진 블렌드는 dimethylformamide를 용매(솔벤트, solvent)로 이용하여 만들어졌으며, 약한 진공으로 120℃에서 솔벤트를 증발시킨 이후, 180℃, 진공 하에서 5일 동안 어닐링 하였다. 보통 구형을 가지는 두 개의 비대칭 블록 공중합체의 블렌드인 경우, (A-B / A-C 블록 공중합체 블렌드) 일반적으로 두 가지의 경우를 예상할 수 있다 (도 2). 즉, B와 C 도메인을 공유하는 구형 도메인을 형성하거나 (도 2a), 두 개의 블록 공중합체가 섞이지 않는 macrophase 상분리를 보일 수 있다 (도 2b). 하지만, 본 발명에서와 같이 B와 C 사이에 강한 수소결합이 존재하는 경우에는 매우 비대칭적인 라멜라 마이크로 도메인이 형성됨을 발견하였다 (도 2c). 도 3은 무게 비 80/20 (wt/wt) S2VP/SHS-L, 50/50 (wt/wt) S2VP/SHS-H, 그리고 20/80 (wt/wt) S2VP/SHS-H 블렌드의 투과 전자 현미경 (TEM, transmission electron microscopy) 이미지와 SAXS (small-angle X-ray scattering) profiles를 보여준다. 모든 블렌드의 SAXS profile은 TEM 결과와 같이 라멜라 마이크로 도메인을 보이는 1:2:3:4의 위치에서 peak position을 나타내었다 (도3 a-c). TEM 이미지에서 어둡게 보이는 부분은 Iodine을 이용해 P2VP/PHS 도메인을 선택적으로 염색한 부분이고, 밝은 부분은 PS 도메인이다. 이를 통해, PS 도메인의 너비가 P2VP/PHS 도메인에 비해 거의 4배 정도 더 큰 비대칭적 구조를 가짐을 확인하였고 (도3 d-f), 더욱 명확한 구조분석을 위해 Ideal two-phase lamellar model을 이용하여 이론적 분석도 수행하였다 (도 4). 그 결과, 실험적으로 얻은 결과와 동일하게 PS의 도메인이 거의 4.5배 정도 큰 넓이를 보임을 확인하였다.
실시예 2
비대칭 라멜라 마이크로 도메인을 리소그라피에 적용하기 위해서는 형성되는 나노 구조가 기판에 대해 수직으로 배향 되어야 한다. 또한, 40nm 이상에서 수직으로 배향된 비대칭 라인 나노 패턴을 얻기 위해서는 기존의 솔벤트 어닐링 방법으로는 불가능하므로 새로운 방법을 개발하였다.
우선, 무게분율 80/20 (wt/wt) S2VP/SHS-L 블렌드의 1.5wt%의 toluene(용매) 용액을 이용하여 60s 동안 2000 rpm의 속도로 실리콘 기판 위에 spin-coating하여 약 50nm 정도의 두께를 가지는 고분자 필름을 준비하였다. 그리고 5ml의 tetrahydrofuran이 포함된 1000 ㎤ 정도의 유리병 내의 Petri dish 위에 준비한 필름을 놓았다 (도 6). 유리병은 고무마개 및 vacuum grease를 이용하여 뚜껑을 덮어 밀폐하였으며, 매우 낮은 상대습도가 유지되는 (RH < 30%) chamber 안에 놓았다. 샘플은 충분히 swelling 될 수 있도록 25℃에서 4시간 동안 어닐링한 후, 2℃/h의 속도로 17℃까지 낮추었다. 이 과정을 두 번 정도 반복하였다. 어닐링 후 샘플 내에 남아있는 tetrahydrofuran을 제거하기 위해 상온에서 진공 하에 건조하였다. 도 6은 위와 같은 과정으로 얻어진 50nm 정도의 두께를 가지는 80/20 (wt/wt) S2VP/SHS-L 블렌드의 원자힘 현미경 (AFM, atomic force microscopy)의 phase 이미지와 cross-sectional TEM image이고, 이를 통해 기판 위에 수직으로 배향된 비대칭 라인 나노 패턴을 확인할 수 있었다. AFM image의 경우, 밝은 부분은 P2VP/PHS 도메인을, 어두운 부분은 PS 도메인을 나타낸다. 반면에, TEM image에서는 Iodine에 의해 염색된 P2VP/PHS 도메인이 어둡게 보인다. P2VP/PHS 마이크로 도메인은 약 7 nm 정도의 너비를 가지며, PS의 경우에는 P2VP/PHS 영역에 비해 4배 정도인 24nm인 것으로 관찰되었다. 이는 비대칭 라인 나노 패턴을 형성하여 리소그라피에 이용할 수 있는 가능성을 보여준다.

Claims (23)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 기판에 하나의 블록 공중합체의 적어도 하나의 블록이 다른 블록 공중합체의 적어도 하나의 블록과 2차 결합을 이루는 2 이상의 블록 공중합체 혼합물을 이용하여 비대칭성 라멜라 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 패턴을 어닐링하는 단계를 포함하고,
    여기서 상기 어닐링은 솔벤트 어닐링과 온도 구배 어닐링의 조합인 것을 특징으로 하는 비대칭성 라인 패턴 형성 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 비대칭성 라멜라 패턴은 상기 기판에 수직으로 배향된 나노 패턴인 것을 특징으로 하는 비대칭성 라인 패턴 형성 방법.
  15. 삭제
  16. 제13항에 있어서, 상기 비대칭성 라멜라 패턴은 2개의 블록으로 이루어진 2 개의 블록 공중합체 혼합물 용액을 코팅 후 건조하여 형성되는 것을 특징으로 하는 비대칭성 라인 패턴 형성 방법.
  17. 제13항 또는 제16항에 있어서, 상기 2차 결합을 이루진 않는 블록 중 적어도 하나는 제거 가능하며, 2차 결합을 이루진 않는 다른 블록들과 상분리되는 블록인 것을 특징으로 하는 비대칭성 라인 패턴 형성 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제거 가능한 블록은 폴리(메틸메타아크릴레이트)블록, 폴리(락틱엑시드)블록, 폴리이소프렌블록, 또는 폴리부타디엔블록인 것을 특징으로 하는 비대칭성 라인 패턴 형성 방법.
  19. 제13항에 있어서, 상기 비대칭성 라멜라 패턴은 40 nm 이상 수직으로 배향된 것을 특징으로 하는 비대칭성 라인 패턴 형성 방법.
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
KR1020120118056A 2012-10-23 2012-10-23 비대칭 라인 나노 패턴 및 그 제조 방법 Expired - Fee Related KR101477350B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120118056A KR101477350B1 (ko) 2012-10-23 2012-10-23 비대칭 라인 나노 패턴 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120118056A KR101477350B1 (ko) 2012-10-23 2012-10-23 비대칭 라인 나노 패턴 및 그 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140052242A KR20140052242A (ko) 2014-05-07
KR101477350B1 true KR101477350B1 (ko) 2014-12-30

Family

ID=50885505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120118056A Expired - Fee Related KR101477350B1 (ko) 2012-10-23 2012-10-23 비대칭 라인 나노 패턴 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101477350B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016122009A1 (ko) * 2015-01-26 2016-08-04 (주)메타바이오메드 폴리락트산계 봉합사 앵커 및 이의 제조방법
WO2018101731A1 (ko) * 2016-11-30 2018-06-07 주식회사 엘지화학 고분자 조성물
KR101932334B1 (ko) * 2017-03-22 2019-03-20 한국과학기술원 트렌치를 이용한 나선형 나노구조체 및 그의 제조 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090083091A (ko) * 2008-01-29 2009-08-03 삼성전자주식회사 블록 공중합체를 이용한 미세 패턴 형성 방법
KR20100079948A (ko) * 2008-12-31 2010-07-08 삼성전자주식회사 블록 공중합체를 이용한 미세 패턴 형성 방법
KR101097557B1 (ko) * 2007-01-24 2011-12-22 마이크론 테크놀로지, 인크. 블록 공중합체 자기 조립에 의하여 형성되는 서브 리소그라피 지름을 갖는 2차원 홀 어레이

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101097557B1 (ko) * 2007-01-24 2011-12-22 마이크론 테크놀로지, 인크. 블록 공중합체 자기 조립에 의하여 형성되는 서브 리소그라피 지름을 갖는 2차원 홀 어레이
KR20090083091A (ko) * 2008-01-29 2009-08-03 삼성전자주식회사 블록 공중합체를 이용한 미세 패턴 형성 방법
KR20100079948A (ko) * 2008-12-31 2010-07-08 삼성전자주식회사 블록 공중합체를 이용한 미세 패턴 형성 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140052242A (ko) 2014-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8450418B2 (en) Methods of forming block copolymers, and block copolymer compositions
Chen et al. Directed self-assembly of block copolymers for sub-10 nm fabrication
KR101740276B1 (ko) 블럭 코폴리머 특성을 제어하는 방법 및 이로부터 제조된 제품
van Zoelen et al. Thin films of complexed block copolymers
TWI645254B (zh) 具經控制之總成及提升排序之含矽嵌段共聚物之組合物
SG178758A1 (en) Methods using block copolymer self-assembly for sub-lithographic patterning
EP2845887B1 (en) Process for controlling the period of a nanostructured assemblage comprising a blend of block copolymers
KR101477350B1 (ko) 비대칭 라인 나노 패턴 및 그 제조 방법
CN105713189A (zh) 嵌段共聚物以及形成微相分离的垂直相畴结构的方法和应用
KR20140087904A (ko) 블록 코폴리머 층의 패턴 형성 방법
Oria et al. Polystyrene as a brush layer for directed self-assembly of block co-polymers
WO2009151834A2 (en) Supramolecular block copolymer compositions for sub-micron lithography
EP2845888A1 (en) Process for producing thick nanostructured films obtained from a block copolymer composition
KR102255546B1 (ko) 상분리 구조를 포함하는 구조체의 제조 방법
Wan et al. Directed self-assembly of solvent-vapor-induced non-bulk block copolymer morphologies on nanopatterned substrates
KR102118692B1 (ko) 블록 코폴리머 층의 패턴 형성 방법 및 패턴화된 폴리머 구조물
CN104370274B (zh) 纳米结构的引导组装方法
KR101093204B1 (ko) 유기물 포토레지스트 교차패턴을 이용하여 배향이 제어된 블록공중합체의 나노구조체 및 그 제조방법
KR102412137B1 (ko) 블록 공중합체를 이용한 미세 패턴의 형성 방법
Bai et al. In situ GISAXS study of a Si-containing block copolymer under solvent vapor annealing: effects of molecular weight and solvent vapor composition
US9181403B2 (en) Quasi-block copolymer melts, processes for their preparation and uses thereof
US20140263175A1 (en) Crosslinked random copolymer films for block copolymer domain orientation
Rodríguez-Hernández Micro-/nanostructured polymer blends containing block copolymers
CN106687862B (zh) 用于控制在由嵌段共聚物和聚合物的混合物获得的膜中的缺陷率的方法
KR20140027807A (ko) 리소그라피용 블록 코폴리머

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

D13-X000 Search requested

St.27 status event code: A-1-2-D10-D13-srh-X000

D14-X000 Search report completed

St.27 status event code: A-1-2-D10-D14-srh-X000

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-3-3-R10-R13-asn-PN2301

St.27 status event code: A-3-3-R10-R11-asn-PN2301

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R18-oth-X000

T11-X000 Administrative time limit extension requested

St.27 status event code: U-3-3-T10-T11-oth-X000

E13-X000 Pre-grant limitation requested

St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002

Fee payment year number: 1

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

LAPS Lapse due to unpaid annual fee
PC1903 Unpaid annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U13-oth-PC1903

Not in force date: 20171223

Payment event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE

PC1903 Unpaid annual fee

St.27 status event code: N-4-6-H10-H13-oth-PC1903

Ip right cessation event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE

Not in force date: 20171223

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301

St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301

St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000