KR100878028B1 - 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성 방법 - Google Patents

자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 포토 리소그래피 공정을 사용하지 않고, 정밀한 패턴을 형성할 수 있는 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법은, 기판 상에 소수성을 가지는 소수성 자기조립단분자막 패턴을 형성하는 단계; 상기 기판 중 상기 소수성 자기조립단분자막 패턴이 형성된 영역 이외의 영역에 친수성을 가지는 친수성 자기조립단분자막 패턴을 형성하는 단계; 상기 소수성 자기조립단분자막 패턴 및 친수성 자기조립단분자막 패턴이 형성된 기판 상에 촉매제막을 형성하는 단계; 상기 자기조립단분자막 상에 전도성 폴리머막을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성 방법{METHOD FOR FORMING PATTERN}
도 1 내지 도 8은 본 발명에 따른 전도성 폴리머 패턴 형성 방법의 각 공정을 설명하는 단면도들이다.
도 9는 본 발명에서 사용하는 OTS 기반 자기조립단분자의 개념도이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 금속막 패턴 형성 방법의 각 공정을 설명하는 단면도들이다.
도 13은 실시예 1에 의하여 형성된 기판 표면을 원자력 현미경(AFM : Atomic Force Microscope)로 패터팅한 이미지이다.
도 14는 실시예 1에 의하여 형성된 기판의 광학 현미경 사진이다.
도 15는 본 실시예에 따른 기판 표면을 AFM으로 구성한 이미지이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 기판 20 : 산화막
30 : 소수성 자기조립단분자막 패턴
40 : 스템프 50 : 친수성 자기조립단분자막 패턴
60 : 촉매제막 70 : 전도성 폴리머막
80 : 금속막 W : 웨이퍼
P : 포토 레지스트 R : 레진
본 발명은 포토 리소그래피 공정을 사용하지 않고, 정밀한 패턴을 형성할 수 있는 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
전도성 고분자를 포함한 유기 바도체는 반도체로서의 특성과 유기재료의 장점을 동시에 가지고 있는 반도체 재료로서, 최근 활발히 연구되고 있다. 이러한 유기 반도체는 유기발광다이오드, 유기태양전지, 비선형광학소자, 메모리소자, 바이오센서 등에 응용할 수 있다.
그 중에서 유기박막트랜지스터(OTFT)는 제조 온도가 낮아서 유연한 플라스틱 기판을 사용할 수 있고, 무기 반도체의 복잡한 제조 공정 대신에 진공증착, 스핀 코팅, 또는 잉크젯 프린팅 등의 매우 단순한 제조 방법으로 제작이 가능한 장점을 가진다. 따라서 유기박막트랜지스터는 무기 반도체에 비하여 제조 비용이 저렴하고, 대면적화가 가능하다.
그런데 종래에는 진공 증착이나 스핀코팅 방법을 사용하므로 선택성이 높은 패턴 형성이 어려운 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 저비용으로 선택성이 높은 패턴을 형성할 수 있는 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법은, 기판 상에 소수성을 가지는 소수성 자기조립단분자막 패턴을 형성하는 단계; 상기 기판 중 상기 소수성 자기조립단분자막 패턴이 형성된 영역 이외의 영역에 친수성을 가지는 친수성 자기조립단분자막 패턴을 형성하는 단계; 상기 소수성 자기조립단분자막 패턴 및 친수성 자기조립단분자막 패턴이 형성된 기판 상에 촉매제막을 형성하는 단계; 상기 자기조립단분자막 상에 전도성 폴리머막을 형성하는 단계를 포함한다.
한편 본 발명의 다른 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법은, 기판 상에 소수성을 가지는 소수성 자기조립단분자막 패턴을 형성하는 단계; 상기 기판 중 상기 소수성 자기조립단분자막 패턴이 형성된 영역 이외의 영역에 친수성을 가지는 친수성 자기조립단분자막 패턴을 형성하는 단계; 상기 자기조립단분자막 상에 금속막을 형성하는 단계를 포함한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 구성, 작용 및 실시예를 상세하게 설명한다. 이하에서는 본 발명의 패턴 형성 방법을 이용하여 전도성 폴리머 패턴을 형성하는 경우와 금속 박막 패턴을 형성하는 경우로 나누어 설명한다.
1. 전도성 폴리머 패턴을 형성하는 경우
먼저 도 1 내지 8을 참조하여 전도성 폴리머 패턴을 형성하는 방법을 설명한다. 도 1 내지 도 8은 본 발명에 따른 전도성 폴리머 패턴 형성 방법의 각 공정을 설명하는 단면도들이다.
먼저 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(10)을 준비하고, 이 기판(10) 위에 도 2에 도시된 바와 같이, 산화막(20)을 형성한다. 본 발명에서는 기판(10)으로 실리콘 웨이퍼를 사용할 수 있다.
그리고 산화막(20)으로는 SiO2, TiO2, ZrO2, HfO2로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다. 특히 SiO2는 실리콘(Si) 웨이퍼를 가열하여 형성할 수 있어서 바람직하다. 즉, 도 2에 상기 기판(10)을 가열하여 산화 실리콘막(20)을 형성하는 것이다. 본 발명에서는 이 산화 실리콘 막(20)의 두께가 800 ~ 1200Å가 되도록 한다.
다음으로 산화막(20)이 형성된 기판(10)을 세척하는 단계가 진행된다. 이렇게 기판(10)을 세척하는 것은 기판(10) 및 산화막(20) 상에 존재하는 유기물을 제거하기 위한 것이다. 산화막(20) 상에 유기물이 존재하는 경우에는 후속되는 자기조립단분자막 형성 공정에서 균일한 자기조립단분자막을 얻을 수 없는 문제가 있다.
본 발명에서는 산화막(20)이 형성된 기판(10)을 세제에 일정 시간 동안 담그 고 난 후, 기판(10)을 린싱(linsing)하는 순서로 유기물을 제거한다. 이때 사용하는 세제는 황산(H2SO4)과 과산화수소(H2O2)를 4:1 비율로 혼합하여 제조한다. 그리고 이 세제에 기판을 담그는 시간은 8 ~ 12분인 것이 바람직하다. 기판을 세제에 담그는 시간이 8분 미만인 경우에는 유기물이 제거되지 않는 문제가 있으며, 12분을 초과하는 경우에는 기판 상에 형성되어 있는 산화막이 영향을 받을 수 있어서 문제가 있다.
그리고 상기 기판(10)을 린싱하는 단계에서는 기판의 재오염을 막기 위하여 DI(Deionized) water를 사용하여 기판 표면을 씻는 것이 바람직하다.
그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 산화막(20)이 형성된 기판(10) 상에 소수성을 가지는 소수성 자기조립단분자막 패턴(30)을 형성한다.
이 소수성 자기조립단분자막 패턴(30)을 형성하는 단계를 도 4a 내지 도 4b를 참조하여 자세하게 설명한다. 도 4a 내지 도 4b는 소수성 자기조립단분자막 패턴 형성 단계를 세부 단계를 설명하는 단면도이다.
본 발명에서는 소수성 자기조립단분자막 패턴(30)을 소프트 리소그래피(soft lithography) 방법을 이용하여 형성한다. 따라서 소수성 자기조립단분자막 패턴의 원본인 스템프(40)를 먼저 제조한다. 이 스템프(40)는 돌출되어 있는 양각 부분(42)과 함몰되어 있는 음각 부분(44)을 가진다. 양각 부분(42)이 기판(10)에 소수성 자기조립단분자막 패턴을 전사하는 부분이다.
이 스템프(40)의 표면에 도 4a에 도시된 바와 같이, 소수성 자기조립단분자 막(32)을 형성한다. 구체적으로 소수성 자기조립단분자 용액을 스핀 코팅 방법으로 스템프 표면에 코팅한다.
그리고 나서 도 4b에 도시된 바와 같이, 이 스템프(40)와 기판(10)을 접촉시킨다. 이렇게 스템프(40)와 기판(10)을 접촉시키면 스템프(40)의 양각 부분(42)에 형성된 소수성 자기조립단분자는 기판(10) 표면과 접촉하여 기판의 산화막(20)과 결합한다. 한편 스템프(40)의 음각 부분(44)에 형성된 소수성 자기조립단분자는 기판(10) 표면과 접촉하지 못한다. 따라서 양각 부분(42)에 형성된 소수성 자기조립단분자만 기판(10)으로 전사되는 것이다. 물론 스템프(40)를 기판과 접촉시키는 과정에서 양각 부분(42)에 형성되어 있는 소수성 자기조립단분자막(32)과 기판(10)의 접촉을 확실하게 하기 위하여 스템프(40)를 기판(10) 방향으로 약한 힘을 가하여 가압할 수도 있다.
그리고 나서 스템프(40)를 기판으로부터 분리하면 도 3에 도시된 바와 같이, 스템프의 양각 부분(42)에 형성되어 있던 소수성 자기조립단분자막(32)이 기판(10)으로 전사된다.
본 발명에서는 이 자기조립단분자막(Self-Assembly Monolayer, 32)을 OTS(Octadecyltrichlorosilane) 기반 자기조립단분자로 형성한다. 이 OTS 기반 자기조립단분자는 산화막(20) 상에 단분자막을 용이하게 형성할 수 있는 장점이 있다.
도 9는 본 발명에서 사용하는 OTS 기반 자기조립단분자의 개념도이다. 본 발명에서 사용하는 자기조립단분자(34)는 분자의 개략적인 형상이 도 9에 도시된 바 와 같이, 소수성 표면부(34a), 체인부(34b) 및 반응부(34c)의 3 부분으로 이루어진다. 소수성 표면부(34a)는 CH3 기가 노출되어 소수성(hydrophobicity)을 가지며, 자기조립단부자막(32) 형성시에 표면에 노출되는 부분이다. 그리고 체인부(34b)는 소수성 표면부(34a)와 반응부(34c)를 연결하는 부분이며, CH2 체인으로 이루어진다. 이 체인부(34b)와 기판 사이 또는 자기조립단분자 상호간에는 반데발스(Van der Waals) 인력이 발생한다. 따라서 이 체인부(34b)에 의하여 자기조립단분자막(32)이 형태를 유지하는 것이다. 그리고 반응부(34c)는 산화막(20)과 반응하여 결합하는 부분이다.
본 발명에 따른 스템프 형성방법을 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 설명한다. 도 5a 내지도 5c는 본 발명에 따른 스템프 형성방법의 공정을 도시하는 공정도들이다.
먼저 도 5a에 도시된 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(W) 위에 포토 레지스트막(P)을 형성한다. 그리고 나서 자외선 조사를 이용한 포토 리소그래피 공정을 이용하여 도 5b에 도시된 바와 같이, 포토 레지스트막(P)을 패터닝한다. 이때 포토레지시트 패턴(P')의 형상은 스템프(40)에 형성되는 패턴과 반대되는 형상을 가진다. 즉, 스템프(40) 상에서 음각 부분(44)과 대응되는 부분은 돌출되어 있는 양각 부분으로 형성되고, 스템프 상에서 양각 부분(42)과 대응되는 부분은 제거되어 있는 음각 부분을 형성된다.
그리고 나서 도 5c에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴(P')이 형성된 실 리콘 웨이퍼(W) 상에 PDMS(Poly DiMethyl Siloxane) 혼합물질(R)을 도포한다. 이때 PDMS 혼합물질(R)은 도 5c에 도시된 바와 같이, 기판 상에 형성되어 있는 포토레지스트 패턴(P')을 완전히 덮을 수 있는 정도의 두께로 형성된다.
그리고 본 발명에서 사용하는 PDMS 혼합물질(R)은 실가드(sylgard)와 경화제를 10 : 1의 중량비로 혼합한 것이다.
다음으로 도포된 PDMS 혼합물질(R)을 경화한다. 경화하는 방법은 여러가지가 가능하나, 본 발명에서는 열 경화 방법을 이용한다. 예를 들어 PDMS 혼합물질이 도포된 기판을 오븐에 투입하고, 68℃의 온도에서 1시간 동안 경화시킬 수 있다.
이렇게 해서 경화된 PDMS 혼합물질(R)은 단단한 구조를 가지며, 스템프(40)가 되는 것이다. 이 스템프(40)를 웨이퍼(W)로부터 분리하면 스템프(40)가 완성된다.
한편 기판(10) 상에 소수성 자기조립단분자막 패턴(30)을 형성한 후에는, 도 6에 도시된 바와 같이, 친수성 자기조립단분자막 패턴(50)을 형성한다. 친수성 자기조립단분자막(50)은 상기 기판(10) 상면 중 소수성 자기조립단분자막 패턴(30)이 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에 형성된다. 결국 기판(10) 상면은 소수성 자기조립단분자막 패턴(30)과 친수성 자기조립단분자막 패턴(50)으로 완전히 덮히게 된다.
구체적으로 친수성 자기조립단분자 용액을 제조하고, 이 친수성 자기조립단분자 용액에 기판을 침지하여 친수성 자기조립단분자막 패턴을 형성한다. 기판(10) 표면에는 소수성 자기조립단분자막 패턴(30)이 형성되어 있으므로, 소수성 자기조 립단분자막 패턴(30)이 형성되지 아니한 부분에만 친수성 자기조립단분자막 패턴(50)이 형성된다.
본 발명에서는 친수성 자기조립단분자 물질을 용매에 용해하여 친수성 자기조립단분자 용액을 제조한다. 이때 용매로는 에탄올(Ethanol)을 사용할 수 있다. 그리고 친수성 자기조립단분자 물질로는 아민(amine)기를 가지는 친수성 자기조립단분자 물질이 사용되는 것이 바람직하며, 구체적으로 APS((3-Aminopropyl)trimethoxysilane), DET((3-Trimethoxysilylpropyl)Diethylenetriamine) 또는 EDA(N-[2-Aminoethyl]-3-aminopropyltrimethoxysilane) 등이 사용될 수 있다.
이러한 친수성 자기조립단분자 물질은 반응기가 Si(OCH3)3로 이루어져 있어서, 산화막에 흡착될 수 있으며, 알칸 체인기, 아민기의 표면기로 이루어진다.
다음으로 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 소수성 자기조립단분자막 패턴(30) 및 친수성 자기조립단분자막 패턴(50)이 형성된 기판(10) 상에 촉매제막(60)을 형성한다. 구체적으로 소수성 자기조립단분자막(30) 패턴 및 친수성 자기조립단분자막 패턴(50)이 형성된 기판(10) 상에 스핀 코팅 방법을 이용하여 촉매제를 도포하고 경화하여 촉매제막(60)을 형성한다.
본 발명에서 촉매제로는 산화제인 FeCl3를 사용하며, 자기조립단분자막 상에 전도성 폴리머막을 형성시키는 반응을 촉진한다. 그리고 산화제 용액을 제조하는 용매로는 메탄올과 2-부틸알콜을 사용할 수 있다. 이 촉매제는 친수성을 가지므로 도 7에 도시된 바와 같이, 소수성 자기조립단분자막 패턴(30) 상에는 형성되지 않 고, 친수성 자기조립단분자막 패턴(50) 상에만 선택적으로 형성된다.
다음으로는 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 친수성 자기조립단분자막 패턴(50) 상에 전도성 폴리머막(70)을 형성한다. 본 발명에서는 전도성 폴리머막(70)을 기상증착(vapor deposition) 방식을 이용하여 형성한다. 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저 증발 용기에 적당량의 EDOT(3,4-Ethylenedioxythiophene) 또는 3-HT(3-HexylThiophene)을 채운 후, 이를 가열하여 EDOT 또는 3-HT를 기화시킨다. 그리고 기화된 EDOT 분자 또는 3-HT 분자를 기판(10)에 증착한다. 그러면 EDOT 분자들 또는 3-HT 분자들이 기판에 증착되면서 서로 결합하여 PEDOT 막 또는 P3-HT막(70)을 형성한다. 여기에서 PEDOT의 구조는 아래의 화학식 1과 같고, P3HT의 구조는 아래의 화학식 2와 같다.
< 화학식 1 >
Figure 112007022112133-pat00001
< 화학식 2 >
Figure 112007022112133-pat00002
다음으로는 상기 전도성 폴리머막(70)을 형성한 후에 상기 기판(10)에 남아 있는 촉매제를 제거하는 단계가 진행된다. 이 단계에서는 촉매제 제거 용액으로 기판 표면을 씻는 방식으로 촉매제를 제거한다. 촉매제가 기판(10)에 남아 있는 경우에는 전도성 폴리머막을 트랜지스터의 전극 등으로 사용할 때 그 특성을 저하시키는 원인이 될 수 있기 때문에 깨끗하게 제거하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 촉매제 제거 용액으로 메탄올을 사용한다. 따라서 전도성 폴리머막 증착 공정이 완료된 기판을 메탄올 용액에 담궈서 깨끗하게 씻는 것이다.
2. 금속 박막 패턴의 경우
먼저 도 10에 도시된 바와 같이, 기판(10) 상에 소수성을 가지는 소수성 자기조립단분자막 패턴(30)을 형성한다. 물론 소수성 자기조립단분자막 형성 전에 기판 표면에 산화막(20)을 더 형성하고, 산화막(20)이 형성된 기판(10) 표면을 세척할 수도 있다.
이때 산화막 형성 공정과, 세척 공정 및 소수성 자기조립단분자막 패턴 형성 공정은 전술한 전도성 폴리머막 형성 방법의 그것과 실질적으로 동일하므로 여기에서 반복하여 설명하지 않는다.
다음으로 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 기판(10) 중 상기 소수성 자기조립단분자막 패턴(30)이 형성된 영역 이외의 영역에 친수성을 가지는 친수성 자기조립단분자막 패턴(50)을 형성한다. 친수성 자기조립단분자막은 상기 기판 상면 중 소수성 자기조립단분자막 패턴(30)이 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에 형성된다. 결국 기판(10) 상면은 소수성 자기조립단분자막 패턴(30)과 친수성 자기조립단분자막 패턴(50)으로 완전히 덮힌다.
구체적으로 친수성 자기조립단분자 용액을 제조하고, 이 친수성 자기조립단분자 용액에 기판(10)을 침지하여 친수성 자기조립단분자막 패턴(50)을 형성한다. 기판 표면에는 소수성 자기조립단분자막 패턴(30)이 형성되어 있으므로, 소수성 자기조립단분자막 패턴(30)이 형성되지 아니한 부분에만 친수성 자기조립단분자막 패턴(50)이 형성된다.
본 발명에서는 친수성 자기조립단분자 물질을 용매에 용해하여 친수성 자기조립단분자 용액을 제조한다. 이때 용매로는 에탄올(Ethanol)과 아세트산을 사용할 수 있다. 그리고 친수성 자기조립단분자 물질로는 싸이올(thiol)기를 가지는 친수성 자기조립단분자 물질이 사용되는 것이 바람직하며, 구체적으로 MPTMS(3-mercaptoprolyl-trimethoxysilane)가 사용될 수 있다.
다음으로 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 친수성 자기조립단분자막(50) 상 에 금속막을 형성한다. 구체적으로 유기금속 화학기상 증착 방법을 이용하여 금속막(80)을 형성한다. 본 발명에서는 금속막(80)으로 구리(Cu), 금(Au) 또는 백금(Pt) 중에서 어느 하나를 사용한다. 그리고 화학기상 증착 방법의 전구체로는 (hfac)Cu(DMB)를 사용한다.
< 실시예 1 >
실시예 1은 전도성 폴리머막 패턴 형성 방법에 관한 것이다. PDMS 스템프를 사용하여 산화막이 형성되어 있는 실리콘 웨이퍼 상에 OTS 패턴을 형성한다. 그리고 나서 APS 용액에 패턴이 형성된 웨이퍼를 디핑(dipping)하는 방법으로 아민기를 가지는 친수성 자기조립단분자막 패턴을 형성한다. 그리고 나서 산화제인 FeCl3를 스핀코팅 방법으로 기판 상에 도포한다. 이때 산화제는 메탄올과 2-부틸알콜을 용매로 사용한다.
다음으로 EDOT을 오븐에서 80℃로 3분간 가열하는 기상증착방법으로 산화제인 FeCl3가 선택적으로 도포된 웨이퍼 위에 PEDOT 박막을 형성한다. 이때 산화제가 선택적으로 도포되어 있으므로, EDOT은 산화제와 반응하여 선택적으로 PEDOT이 증착된다. 이는 도 13, 14를 통하여 알 수 있다. 도 13은 실시예 1에 의하여 형성된 기판 표면을 원자력 현미경(AFM : Atomic Force Microscope)로 패터팅한 이미지이며, 도 14는 실시예 1에 의하여 형성된 기판의 광학 현미경 사진이다. 도 13, 14에 의하면 5.3㎛의 폭을 가지는 매우 직진성이 우수한 PEDOT 라인이 형성되어 있는 것을 알 수 있다.
이를 통하여 본 발명의 자기조립단분자를 이용한 패턴 형성 방법으로 전도성 폴리머막 패턴을 매우 정밀하게 형성할 수 있음을 확인할 수 있다.
< 실시예 2 >
실시예 2는 금속 박막 패턴 형성 방법에 관한 것이다. 실시예 1과 마찬가지 방법으로 기판 상에 OTS 패턴을 형성한다. 그리고나서 싸이올기를 가지는 MPTMS 용액에 기판을 디핑하여 친수성 자기조립단분자막 패턴을 형성한다. MPTMS 용액에서는 에탄올과 아세트산을 용매로 사용한다.
이러한 상태에서 MOCVD 방법으로 구리를 증착한다. 이때 공정 조건은 공정압력 0.2torr, 공정 온도 110℃, 공정 전압 50V, 공정 시간 5분으로 한다. OTS 패턴을 표면이 소수성을 띄므로 구리가 증착되지 않고, MPTMS 패턴은 표면에 존재하는 싸이올기의 황(S)이 구리를 흡착한다. 따라서 구리는 MPTMS 패턴 상에만 선택적으로 증착된다.
도 15를 통하여 금속 박막 패턴을 매우 정밀하게 형성할 수 있음을 알 수 있다. 도 15는 본 실시예에 따른 기판 표면을 AFM으로 구성한 이미지이다. 도 15를 참조하면 MPTMS 표면에만 선택적으로 구리가 증착되어 높이가 570Å이고, 폭이 5㎛인 구리 패턴이 형성되는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따르면 포토 리소그래피 공정과 포토 레지스트를 사용하지 않고, 소프트 리소그래피 방식을 사용하므로, 저비용으로 대면적 공정을 실현할 수 있는 장점이 있다. 그리고 박막 트랜지스터에서 절연막으로 사용되고 있는 산화막 등에서 접착력이 우수하고, 전도도가 높은 전도성 고분자를 패터닝할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 촉매제를 이용한 기상 증착 방법으로 증착 가능한 모든 전도성 고분자에 적용할 수 있는 장점이 있다. 따라서 포토 리소그래피 공정, 습식식각 및 건식 식각 공정 없이 전도성 고분자 및 금속 패턴을 형성할 수 있는 효과가 있다.

Claims (30)

  1. 기판 상에 소수성을 가지는 소수성 자기조립단분자막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 기판 중 상기 소수성 자기조립단분자막 패턴이 형성된 영역 이외의 영역에 친수성을 가지는 친수성 자기조립단분자막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 소수성 자기조립단분자막 패턴 및 친수성 자기조립단분자막 패턴이 형성된 기판 상에 촉매제막을 형성하는 단계;
    상기 자기조립단분자막 상에 전도성 폴리머막을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 친수성 자기조립단분자막 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 친수성 자기조립단분자 물질을 용매에 용해하여 친수성 자기조립단분자 용액을 제조하는 단계;
    상기 기판을 상기 친수성 자기조립단분자 용액에 담그는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
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  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 용매는 에탄올(Ethanol)인 것을 특징으로 하는 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 친수성 자기조립단분자막은 아민(amine)기를 가지는 자기조립단분자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 친수성 자기조립단분자막은 APS((3-Aminopropyl)trimethoxysilane), DET((3-Trimethoxysilylpropyl)Diethylenetriamine) 또는 EDA(N-[2-Aminoethyl]-3-aminopropyltrimethoxysilane) 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 촉매제막을 형성하는 단계는,
    스핀 코팅 방식을 사용하여 촉매제막을 형성하는 것을 특징으로 하는 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 촉매제는 산화제인 것을 특징으로 하는 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 산화제는 FeCl3인 것을 특징으로 하는 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 폴리머막을 형성하는 단계는,
    기상 증착 방식을 사용하여 전도성 폴리머막을 형성하는 것을 특징으로 하는 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 전도성 폴리머막을 형성하는 단계는,
    전도성 모노머 물질을 가열하여 기화시키는 단계;
    기화된 전도성 모노머 물질을 기판에 증착하여 전도성 폴리머막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 전도성 모노머 물질은,
    EDOT(3,4-Ethylenedioxythiophene) 또는 3-HT(3-HexylThiophene) 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법.
  19. 기판 상에 소수성을 가지는 소수성 자기조립단분자막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 기판 중 상기 소수성 자기조립단분자막 패턴이 형성된 영역 이외의 영역에 친수성을 가지는 친수성 자기조립단분자막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 자기조립단분자막 상에 금속막을 형성하는 단계를 포함하는 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 기판과 소수성 자기조립단분자막 사이에 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 절연막은 산화막인 것을 특징으로 하는 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 소수성 자기조립단분자막 패턴을 형성하는 단계는,
    음각 형상의 스템프를 형성하는 단계;
    상기 스템프의 표면에 소수성 자기조립단분자막을 형성하는 단계;
    상기 소수성 자기조립단분자막이 형성되어 있는 스템프를 상기 기판 상에 가압하여 소수성 자기조립단분자막 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 음각 형상의 스템프를 형성하는 단계는,
    양각 형상의 포토레지스트 패턴을 가지는 실리콘 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 상에 PDMS(Poly DiMethyl Siloxane) 혼합물질을 도포하는 단계;
    상기 PDMS 혼합물질을 경화하는 단계;
    경화된 PDMS 혼합물질을 기판으로부터 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 소수성 자기조립단분자막은 OTS(Octadecyltrichlorosilane) 기반 자기조립단분자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법.
  25. 제19항에 있어서,
    상기 친수성 자기조립단분자막 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 친수성 자기조립단분자를 용매에 용해하여 친수성 자기조립단분자 용액을 제조하는 단계;
    상기 기판을 상기 친수성 자기조립단분자 용액에 담그는 단계;를 포함하는 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 친수성 자기조립단분자막은 싸이올(thiol)기를 가지는 자기조립단분자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 친수성 자기조립단분자막은 MPTMS(3-mercaptoprolyl-trimethoxysilane)인 것을 특징으로 하는 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법.
  28. 제19항에 있어서,
    상기 금속막은 구리(Cu), 금(Au) 또는 백금(Pt) 중에서 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법.
  29. 제19항에 있어서,
    상기 금속막을 형성하는 단계는,
    유기금속 화학기상 증착 방법을 이용하여 금속막을 사용하는 것을 특징으로하는 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 금속막을 형성하는 단계에서는,
    (hfac)Cu(DMB)를 전구체(precursor)로 사용하는 것을 특징으로 하는 자기조립단분자막을 이용한 패턴 형성방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101104681B1 (ko) * 2010-01-08 2012-01-16 서울대학교산학협력단 비전도성 기판 상에 하전 입자를 부착하는 방법
KR101268458B1 (ko) * 2011-09-19 2013-06-04 국민대학교산학협력단 반도체소자 및 그 형성 방법
CN105474359B (zh) * 2013-06-27 2019-04-12 英特尔公司 以非光刻方式图案化的定向自组装对准促进层

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050080961A (ko) * 2004-02-11 2005-08-18 조규진 블록 전도성 고분자를 이용한 나노 크기에서 마이크로크기 패턴닝.
KR20070027083A (ko) * 2005-08-29 2007-03-09 엘지전자 주식회사 선 격자 편광자 제조 방법
KR20070029762A (ko) * 2004-06-30 2007-03-14 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 화학적으로 패터닝된 표면을 구비한 소프트 리소그라피스탬프

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050080961A (ko) * 2004-02-11 2005-08-18 조규진 블록 전도성 고분자를 이용한 나노 크기에서 마이크로크기 패턴닝.
KR20070029762A (ko) * 2004-06-30 2007-03-14 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 화학적으로 패터닝된 표면을 구비한 소프트 리소그라피스탬프
KR20070027083A (ko) * 2005-08-29 2007-03-09 엘지전자 주식회사 선 격자 편광자 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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