KR101803759B1 - Method for forming a pattern using light source - Google Patents
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Abstract
본 발명은 빛의 조사를 통하여 기판에 분자자기조립을 인가하여 패턴을 형성하는 패턴 제조방법에 관한 것으로서, 매우 높은 열구배를 가질 수 있고, 원하는 부분 및 국소 부분에 배향을 임의로 조절할 수 있으며, 배향조절도를 향상시킬 수 있다. 따라서 사전 포토레지스트 패턴이나, 화학적 패턴 없이, 단순 드레깅을 통해 다양한 회로패턴 구현이 가능하며, 평탄한 기판 외에도 휘어지는 기판과 같은 3차원적인 구조의 기판에서도 구현 가능하고, 특별한 환경의 제약 없이 공정이 가능하다.The present invention relates to a pattern manufacturing method for forming a pattern by applying molecular self-assembly to a substrate through irradiation of light, which can have a very high thermal gradient, can arbitrarily adjust the orientation to a desired portion and a local portion, The degree of adjustment can be improved. Therefore, it is possible to realize various circuit patterns through simple dragging without pre-photoresist pattern or chemical pattern, and it can be realized in a substrate with a three-dimensional structure such as a bent substrate in addition to a flat substrate. Do.
Description
본 발명은 빛의 조사를 통하여 기판에 분자자기조립을 인가하는 방법이다.
The present invention is a method of applying molecular self-assembly to a substrate through irradiation of light.
일반적으로 어닐링을 통해 충분한 에너지를 가하면 이차적인 분자간의 약한 힘에 의해 분자들이 자기조립을 이루게 된다. 이러한 원리를 바탕으로, 실제 반도체소자나, 편광판 등 다양한 소자 제조 이용이 가능하다.Generally, when sufficient energy is applied through annealing, molecules are self-assembled by the weak force between the secondary molecules. Based on such a principle, it is possible to use various semiconductor devices, polarizers, and other devices.
때문에 기판에 분자자기조립을 인가하기 위해서는 분자가 어느 정도 움직일 수 있도록 분자에 에너지를 주어야 한다. 이렇게 에너지를 주는 것을 어닐링이라고 하는데, 이러한 자기분자조립을 위한 어닐링방법으로는 열적 어닐링 또는 용매 어닐링 등이 있다. 하지만 이러한 방법은 기판 전체에 등방향적으로 에너지를 가하기 때문에, 분자자기조립이 방향성 없이 기판 모든 곳에서 발생하게 된다. 따라서 기판의 선택적인 영역에 분자조립을 인가할 수 없는 문제점이 따른다.Therefore, in order to apply molecular self-assembly to a substrate, the molecule must be energized to some extent to move the molecule. This energy is called annealing, and thermal annealing or solvent annealing is an example of an annealing method for assembling magnetic molecules. However, since this method applies isotropic energy to the entire substrate, molecular self-assembly occurs all over the substrate without orientation. Therefore, there arises a problem that the molecular assembly can not be applied to the selective region of the substrate.
때문에 이를 해결하고자, 고체의 정제나 단결정(單結晶) 제작을 위한 존 어닐링(Zone annealing) 방법을 분자자기조립에도 적용한 연구들이 몇몇 보고되었다. 존 어닐링 방법은 존 용융법(Zone melting) 혹은 대역정재법(帶域融解法)이라고도 하며, 폭이 좁은 고리 모양의 가열히터를 사용하여 봉 모양의 고체(금속·반도체 등)를 가열·용해시킴으로써 부분적인 용해가 좁은 폭으로 일어나도록 하고 히터를 이동시켜 용해부분을 봉상 시료의 한쪽 끝에서 다른 끝으로 서서히 이동시키는 방법이다.In order to solve this problem, several studies have been reported on the application of the zone annealing method to solid self-assembly and molecular self-assembly for single crystal fabrication. The zone annealing method is also referred to as zone melting or band zone melting method and can be performed by heating and melting rod-like solids (metals, semiconductors, etc.) using a narrow annular heating heater The partial melting is caused to occur with a narrow width and the heater is moved to slowly move the molten portion from one end of the rod-shaped sample to the other end.
예컨대 미국 NIST의 Alamgir Karim Group에서 존 어닐링 방법을 적용하여 블록공중합체 시편에 분자자기조립을 인가한 연구가 있다. 일반적으로 블록공중합체는 어닐링을 통해 충분한 에너지를 가하면 이차적인 분자간의 약한 힘에 의해 분자들이 자기조립을 이루게 된다. 상기 연구에서는 cm 크기의 히팅 블록(Heating block)을 이용하여 열구배를 만든 다음, 이를 선형모터를 이용해 블록공중합체 시편에 열구배를 통과시켜, 한 방향으로 정렬된 블록공중합체 실린더를 얻었다.(열구배란 온도를 특정 방향으로 1차 미분한 값으로, 한 지점에서 다른 지점까지 온도가 변화하는 비율을 의미하며, 두 지점의 온도차를 거리로 나눈 값이다.)For example, Alamgir Karim Group, NIST, USA, applied molecular self-assembly to a block copolymer specimen by applying a zone annealing method. In general, when a block copolymer is subjected to sufficient energy through annealing, molecules are self-assembled by the weak force between the secondary molecules. In the above study, a thermal gradient was made using a heating block of cm size, and then a thermal gradient was applied to the block copolymer specimen using a linear motor to obtain a block copolymer cylinder aligned in one direction. It is a value obtained by first differentiating the temperature of the thermal ovulation temperature in a specific direction and means the rate of temperature change from one point to another point. The temperature difference between two points is divided by the distance.)
하지만 상기 히팅 블록으로는 17℃/mm의 정도의 매우 낮은 정도의 열적구배 밖에 구현하지 못했다. 따라서 분자자기조립을 인가하기에는 정렬도가 매우 낮은 문제점이 있고, 특히 선택적인 영역에 분자자기조립을 인가하는 것은 더욱 어려우며, 하물며 3차원의 기판에 적용하는 것은 더더욱 어려운 문제점이 있다.
However, the heating block has only a very low thermal gradient of about 17 ° C / mm. Therefore, there is a problem that the degree of alignment is very low to apply the molecular self-assembly. In particular, it is more difficult to apply molecular self-assembly to the selective region, and it is further difficult to apply to the three-dimensional substrate.
본 발명의 목적은 빛의 조사를 통해 매우 높은 열구배를 가질 수 있고, 분자의 배향을 임의로 조절할 수 있으며, 배향조절도를 향상시킬 수 있는 패턴 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method of producing a pattern which can have a very high thermal gradient through irradiation of light, can arbitrarily control the orientation of molecules, and can improve the degree of orientation control.
본 발명의 다른 목적은 원하는 부분 및 국소 부분에 선택적으로 분자자기조립을 인가할 수 있는 패턴 제조방법을 제공하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide a method of producing a pattern capable of selectively applying molecular self-assembly to a desired portion and a local portion.
본 발명은 빛의 조사를 통해 자기조립물질의 온도를 상승시킴으로써 패턴을 형성하는 것인 패턴 제조방법에 관한 것이다. 이러한 방법은 종래의 기판 전체에 등방향적으로 분자자기조립을 인가할 수밖에 없는 방법과는 차원이 다른 것으로서, 국소적인 부분에 선택적으로 분자자기조립을 인가할 수 있고, 특히 선택적인 배향 조절이 가능하며, 배향조절도 또한 향상된 특징을 갖는 새로운 패턴 제조방법이다. 또한 특별한 환경을 요구하지 않아, 예컨대 상온, 일반적인 공기 분위기에서도 적용 가능하여 공정제어가 까다롭지 않기 때문에 복잡한 공정의 필요 없이 보다 안정적인 패턴 형성이 가능하다. 이는 기판의 종류, 빛의 파장, 포커싱된 영역 크기, 에너지밀도, 및 빛의 이동속도 등의 조건을 조절하여 세팅하면, 매우 안정적이고 동일한 품질의 패턴 형성이 가능하다.The present invention relates to a method of producing a pattern wherein the pattern is formed by raising the temperature of the self-assembled material through irradiation of light. This method differs from the conventional method in which molecular self-assembly is to be applied in an isotropic manner throughout the conventional substrate. It is possible to selectively apply molecular self-assembly to a localized portion, , Orientation control is also a new pattern manufacturing method with improved features. In addition, since no special environment is required, it can be applied at ordinary temperature and general air atmosphere, and process control is not complicated, so that stable pattern formation is possible without complicated process. This can be achieved by setting the conditions such as the type of the substrate, the wavelength of the light, the size of the focused area, the energy density, and the speed of light movement to form a very stable and uniform quality pattern.
본 발명의 일 예에 있어서, 자기조립물질은 2차원 또는 3차원 기판 상에 위치한 것일 수 있다. 기판에 3차원적으로 블록 공중합체를 열처리하여 패턴을 형성하려는 기존 연구가 있었으나, 3차원적인 구조적 변수에 의하여 중력 방향으로 상기 블록 공중합체가 흘러내리는 문제점이 있었다. 하지만 본 발명의 패턴 제조방법을 이용하면, 3차원적 구조를 가지는 경우에도, 빛이 국부적으로 기판의 온도를 상승시킴으로써 자기조립이 되기 때문에 이러한 문제가 원천적으로 제거되고, 동시에 패턴의 붕괴 없이 바로 패턴 형성이 가능하다.In one example of the present invention, the self-assembled material may be located on a two-dimensional or three-dimensional substrate. There has been a conventional research to form a pattern by thermally treating a block copolymer three-dimensionally on a substrate, but there is a problem that the block copolymer flows in a gravitational direction due to a three-dimensional structural parameter. However, when the pattern manufacturing method according to the present invention is used, even when the pattern forming method of the present invention has a three-dimensional structure, since the light locally raises the temperature of the substrate, Lt; / RTI >
본 발명의 일 실시예에 있어서, 기판은 유리, 실리콘, 세라믹, 금속, 폴리이미드(Polyimide; PI), 폴리카보네이트(Polycarbonate; PC), 폴리에테르술폰(Polyethersulfone; PES), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate; PET), 폴리에틸렌나플탈레이트(Polyethylenenaphthalate; PEN), 폴리아릴레이트(Polyarylate; PAR), 시클로올레핀(Cyclo Olefin; COC)을 포함할 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 일반적으로 사용되는 기판은 물론, 플렉서블(flexible)한 기판 및 3차원 기판까지도 사용 가능하다.In an embodiment of the present invention, the substrate may be made of glass, silicon, ceramic, metal, polyimide (PI), polycarbonate (PC), polyethersulfone (PES), polyethylene terephthalate Polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyarylate (PAR), and cycloolefin (COC). However, the present invention is not limited thereto, and flexible substrates and three-dimensional substrates can be used as well as commonly used substrates.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 기판은 광흡수 층을 구비하는 것을 포함할 수 있다. 상기 광흡수 층을 구비한 기판은 빛의 조사에 의해 보다 효율적으로 에너지를 인가받을 수 있기 때문에 국소적인 영역에 선택적으로 자기조립을 인가할 수 있다. 상세하게, 광흡수 층에 의해 조사된 빛이 열로 전환되는 효율이 비약적으로 상승하기 때문에 이러한 열에 의하여 선택적으로 국소적인 영역에 자기 조립을 인가할 수 있다. 상기 빛은 자외선 영역대의 파장이 아닌 가시광선 영역대 또는 적외선 영역대의 파장을 가져야 한다.In one embodiment of the present invention, the substrate may comprise a light absorbing layer. Since the substrate having the light absorbing layer can receive energy more efficiently by irradiation of light, self-assembly can be selectively applied to a local region. In detail, since the efficiency of light converted into heat by the light absorbing layer dramatically increases, self-assembly can be selectively applied to the local region by this heat. The light should have a wavelength of the visible light region band or the infrared region band instead of the wavelength of the ultraviolet region band.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 광흡수 층의 광흡수율은 5 내지 99.99%일 수 있다. 빛을 조사를 이용하여 기판에 자기분자조립을 인가하는 방법이므로, 광흡수율이 높은 기판을 사용하는 것이 효율적이다. 일반적으로 5 내지 99.99%의 광흡수율을 가진 것이 좋으며, 바람직하게는 10 내지 99.99%, 더욱 바람직하게는 20 내지 99.99%의 광흡수율을 가진 기판을 예시할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the light absorptivity of the light absorbing layer may be 5 to 99.99%. It is effective to use a substrate having a high light absorptivity because it is a method of applying magnetic molecular assembly to a substrate using light irradiation. In general, it is preferable to have a light absorptance of 5 to 99.99%, preferably 10 to 99.99%, and more preferably 20 to 99.99%.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 광흡수 층의 평균 입도는 5 내지 500 nm일 수 있다. 상기 범위에서, 빛-열 전환 효율이 최대일 수 있다. 상기 '평균 입도'는 "광흡수 층 입도의 평균값"을 의미한다.In one embodiment of the present invention, the average particle size of the light absorbing layer may be 5 to 500 nm. Within this range, the light-to-heat conversion efficiency can be maximum. The " average particle size " means "average value of the particle size of the light absorbing layer ".
본 발명의 일 예에 있어서, 광흡수 층은 염료(예를 들어, 가시광선 염료, 자외선 염료, 적외선 염료, 형광염료, 및 방사선 편광 염료 등), 안료, 금속, 금속 화합물, 금속필름, 카본블랙, 그래핀 화합물, 금속 산화물, 및 금속 황화물 등이 사용될 수 있으며, 보다 바람직하게는 그래핀 화합물 및 카본블랙이 사용될 수 있다. 또한 자외선 경화형 수지, 다관능 모노머, 개시제, 용제, 첨가제, 또는 이들의 혼합물 등이 함께 혼합되어 사용될 수 있다.In one example of the present invention, the light absorbing layer is formed of a dye (for example, a visible ray dye, an ultraviolet ray dye, an infrared ray dye, a fluorescent dye, and a polarizing dye), a pigment, a metal, , Graphene compounds, metal oxides, and metal sulfides, and more preferably graphene compounds and carbon black may be used. Further, an ultraviolet curable resin, a polyfunctional monomer, an initiator, a solvent, an additive, a mixture thereof, or the like may be mixed and used together.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 염료 및 안료는 빛 조사 시 흡수한 빛 에너지를 열 에너지로 전환할 수 있는 것이라면 제한되지 않는다. 예컨대, 염료, 또는 안료의 종류로는 디임모늄계 염료, 금속-착물계 염료, 나프탈로시아닌계 염료, 프탈로시아닌계 염료, 폴리메틴계 염료, 안트라퀴논계 염료, 포르피린계 염료, 금속-착물 형태를 갖는 시아닌계 염료, 카본블랙 안료, 금속 산화물 안료, 금속 황화물 안료, 흑연 안료, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the dye and the pigment are not limited as long as they can convert light energy absorbed in light irradiation into heat energy. Examples of the dye or pigment include diimmonium dyes, metal-complex dyes, naphthalocyanine dyes, phthalocyanine dyes, polymethine dyes, anthraquinone dyes, porphyrin dyes, Cyanine dyes, carbon black pigments, metal oxide pigments, metal sulfide pigments, graphite pigments, and mixtures thereof.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 광흡수 층은 그래핀 화합물을 포함할 수 있다. 특히 그래핀 산화물이 좋으며, 더욱 바람직하게는 환원된 그래핀 산화물이 좋다. 상기 환원된 그래핀 산화물의 경우는 매우 얇으면서도 빛을 잘 흡수하며, 화학 기상 증착법(Chemical vapor deposition, CVD)을 이용한 그래핀과는 달리 열전도도가 낮기 때문에, 빛-열 변환 효율이 매우 높다. 하지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 이 외에도 다양한 광흡수 층을 이용한 복합기판 또는 기판을 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the light absorbing layer may comprise a graphene compound. Particularly, graphene oxide is preferable, and a reduced graphene oxide is more preferable. In the case of the reduced graphene oxide, the light-to-heat conversion efficiency is very high because it is very thin and absorbs light well and has low thermal conductivity unlike graphene by chemical vapor deposition (CVD). However, the present invention is not limited thereto, and a composite substrate or a substrate using various light absorbing layers may be used.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 온도의 상승은 열적 어닐링을 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the increase in temperature may include thermal annealing.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 빛은 레이저를 포함할 수 있다. 레이저의 종류로는 고출력용 고체 레이저, 기체 레이저, 및 높은 안정 동작의 기체 레이저 등을 예시할 수 있다. 하지만 이에 한정 되는 것은 아니며, 본 발명을 실시할 수 있는 레이저라면 크게 제한되지 않는다.In one embodiment of the invention, the light may comprise a laser. Examples of the laser include a solid laser for high output, a gas laser, and a gas laser with high stability. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to a laser.
본 발명의 일 예에 있어서, 빛은 광원의 3차원 이동방향을 통해 자기조립물질에 조사되는 것일 수 있다. 따라서 2차원적인 구조를 가지는 기판 외에도 3차원적인 구조를 가지는 기판에도 적용 가능하며, 예컨대 휘어지는 기판, 구(球)형 기판, 또는 육면체 기판, 복잡한 3차원 구조의 반도체 기판 등을 예시할 수 있다.In one example of the present invention, the light may be irradiated to the self-assembled material through the three-dimensional movement direction of the light source. Therefore, the present invention can be applied to a substrate having a three-dimensional structure in addition to a substrate having a two-dimensional structure. For example, a bent substrate, a spherical substrate, or a hexahedral substrate or a semiconductor substrate having a complicated three-dimensional structure can be exemplified.
본 발명의 일 예에 있어서, 기판은 3차원 이동방향을 가질 수 있다. 일반적으로 조사되는 빛을 이동시켜 분자자기조립을 인가하는 패턴 제조방법이 사용되지만, 목적 또는 특성에 따라 기판 또한 3차원 이동방향을 가질 수 있어, 기판을 이동시켜 분자자기조립을 인가하는 패턴 제조방법이 사용될 수 있다.In one example of the present invention, the substrate may have a three-dimensional moving direction. Generally, a pattern manufacturing method is employed in which light is irradiated to apply molecular self-assembly, but the substrate can also have a three-dimensional moving direction according to purposes or characteristics, Can be used.
본 발명의 일 예에 있어서, 3차원 이동방향을 가진 레이저를 포함하는 스테이지를 이용하면, 마치 그림을 그리듯 매우 작은 부분에 선택적으로 분자자기조립을 인가할 수 있다. 이렇듯 선택적으로 원하는 영역에 분자자기조립을 인가할 수 있다는 것은 그 의미가 매우 크며, 이외의 다양한 방법들과도 호환성이 높아, 다양한 형태로서 그 응용성이 매우 높은 기술이라 할 수 있다.In one example of the present invention, by using a stage including a laser having a three-dimensional moving direction, it is possible to selectively apply molecular self-assembly to a very small portion as if drawing a picture. Thus, it is very meaningful to selectively apply molecular self-assembly to a desired region, and it is highly compatible with various other methods and can be said to be a highly applicable technology in various forms.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 빛은 국부적으로 조사되고 이동되어 패턴을 형성하는 것일 수 있다. 빛을 이용하여 패턴을 형성하는 방법으로, 기판에 국부적으로 빛을 조사할 수 있기 때문에 선택적인 배향 조절이 가능하며, 배향조절도 또한 향상된 특징을 갖는다.In one embodiment of the present invention, the light may be locally illuminated and moved to form a pattern. A method of forming a pattern using light, which can locally irradiate light onto a substrate, allows selective alignment adjustment, and also has improved alignment control.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 자기조립물질은 중합체; 분자량 2000 이하의 방향족 기를 포함하는 유기 화합물; 액정 형성 화합물, 유기반도체 화합물 및 유기광전자 화합물 군에서 선택된 화합물 및 액정 형성 중합체, 유기 반도체 중합체 및 유기 광전자 중합체 군에서 선택된 중합체를 혼합한 고분자 복합체; 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 상기 중합체의 중량평균분자량은 2000 내지 1,000,000, 바람직하게는 5000 내지 500000, 더욱 바람직하게는 5000 내지 100000을 예시할 수 있다.In one embodiment of the invention, the self-assembled material comprises a polymer; An organic compound containing an aromatic group having a molecular weight of 2000 or less; A polymer composite in which a liquid crystal forming compound, a compound selected from the group of an organic semiconductor compound and an organic photoelectron compound, and a polymer selected from the group consisting of a liquid crystal forming polymer, an organic semiconductor polymer, and an organic photoelectron polymer group are mixed; And the like. The polymer may have a weight average molecular weight of 2000 to 1,000,000, preferably 5000 to 500000, more preferably 5000 to 100000.
본 발명의 일 예에 있어서, 중합체는 블록공중합체 또는 그래프트 공중합체를 포함할 수 있다. 상기 블록공중합체는 폴리우레탄, 에폭시 수지, 폴리아릴렌, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리설폰, 폴리실록산, 폴리실라잔, 폴리에테르, 폴리우레아, 폴리올레핀, 비닐계 부가 중합체, 아크릴계 중합체, 엘라스토머 중에서 선택된 2 이상의 블록을 포함할 수 있다.(단 연결된 블록이 서로 동일한 경우 제외한다.)In one example of the present invention, the polymer may comprise a block copolymer or a graft copolymer. The block copolymer may be at least one selected from the group consisting of polyurethane, epoxy resin, polyarylene, polyamide, polyester, polycarbonate, polyimide, polysulfone, polysiloxane, polysilazane, polyether, polyurea, polyolefin, A polymer, and an elastomer (except when the connected blocks are the same as each other).
상세하게는, 블록공중합체 또는 그래프트 공중합체가 서로 자기조립할 수 있도록 각각의 물성이 서로 상이한 블록을 가지는 것이 유리하며, 이러한 물성의 예로는 친수성/소수성, 극성/비극성, 이온성/비이온성, 수용성/비수용성 등을 예로 들 수 있으나 공중합체가 자기조립할 수 있도록 각각의 블록간의 물성이 상이할 수만 있다면 이에 한정되지 않는다.Specifically, it is advantageous to have blocks having different physical properties from each other so that the block copolymer or graft copolymer can self-assemble with each other. Examples of such physical properties include hydrophilic / hydrophobic, polar / non-polar, ionic / non- / Water-insoluble, and the like, but the present invention is not limited thereto as long as the properties of the respective blocks may be different so that the copolymer can self-assemble.
보다 구체적으로, 친수성 아크릴계 블록 및 소수성 아크릴계 블록; 친수성 알킬렌옥사이드 블록 및 소수성 알킬렌옥사이드 블록; 비닐계 방향족 블록 및 헤테로원자 치환된 비닐계 방향족 블록; 헤테로원자 치환 또는 비치환 비닐계 방향족 블록 및 아크릴계 블록; 헤테로원자 치환 또는 비치환 비닐계 방향족 블록 및 알킬렌옥사이드 블록; 및 폴리에스테르계 블록 및 아크릴계 블록; 폴리실록산 블록 및 폴리설폰 블록; 폴리실록산 블록 및 알킬렌옥사이드 블록; 폴리실록산 블록 및 아크릴계 블록; 폴리실록산 블록 및 폴리이미드계 블록; 폴리카보네이트 블록 및 폴리실록산 블록; 폴리에스테르 블록 및 폴리에테르 블록; 폴리아미드 블록 및 폴리에테르 블록; 등을 포함하는 블록 또는 그래프트 공중합체일 수 있으나 이에 한정되지 아니하며 서로 화학적 성질 및/또는 물리적 성질을 달리하는 블록이라면 자기조립을 위한 공중합체로서 사용할 수 있다.More specifically, a hydrophilic acrylic block and a hydrophobic acrylic block; Hydrophilic alkylene oxide blocks and hydrophobic alkylene oxide blocks; Vinyl aromatic block and heteroatom-substituted vinyl aromatic block; Heteroatom-substituted or unsubstituted vinyl-based aromatic blocks and acrylic blocks; Heteroatom-substituted or unsubstituted vinyl-based aromatic blocks and alkylene oxide blocks; And polyester-based blocks and acrylic-based blocks; Polysiloxane blocks and polysulfone blocks; Polysiloxane blocks and alkylene oxide blocks; Polysiloxane blocks and acrylic blocks; Polysiloxane blocks and polyimide blocks; Polycarbonate blocks and polysiloxane blocks; Polyester blocks and polyether blocks; Polyamide blocks and polyether blocks; And the like, but not limited thereto, and may be used as a copolymer for self-assembly, provided that the block has chemical properties and / or physical properties mutually different from each other.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 블록공중합체는 폴리스티렌-블록-폴리에틸렌 (PS-b-PE), 폴리스티렌-블록-폴리메틸메타크릴레이트 (PS-b-PMMA), 폴리스티렌-블록-에틸렌옥사이드 (PS-b-PEO), 폴리스티렌-블록-폴리(4-비닐피리딘) (PS-b-P4VP), 폴리스티렌-블록-폴리(2-비닐피리딘) (PS-b-P2VP), 폴리스티렌-블록-폴리아크릴로나이트릴 (PS-b-PAN), 폴리아크릴로나이트릴-블록-폴리(n-부틸 아크릴레이트) (PAN-b-PBA), 폴리아크릴로나이트릴-블록-폴리(ε-카프로락톤) (PAN-b-PCL), 폴리에틸렌옥사이드-블록-프로필렌옥사이드-블록-에틸렌옥사이드) (Pluronic PEO-PPO-PEO), 폴리디메틸실록산-블록-폴리메틸메타크릴레이트 (PDMS-b-PMMA), 폴리디메틸실록산-블록-폴리설폰 (PDMS-b-PS), 폴리디메틸실록산-블록-폴리에틸렌옥사이드 (PDMS-b-PEO), 폴리디메틸실록산-블록-폴리스티렌 (PDMS-b-PS), 폴리메틸메타크릴레이트-블록-폴리(2-하이드록시에틸메타크릴레이트) (PMMA-b-PHEMA), 폴리페닐렌-블록-폴리스티렌 (PPh-b-PS), 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택된 것을 포함할 수 있으며, 이 외에도 분자자기조립이 가능한 중합체라면 제한되지 않고, 사용 목적 또는 요구 특성에 따라서 선택될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the block copolymer is selected from the group consisting of polystyrene block-polyethylene (PS-b-PE), polystyrene-block-polymethyl methacrylate (PS-b-PMMA), polystyrene block- (PS-b-PEO), polystyrene-block-poly (4-vinylpyridine) (PS-b-P4VP), polystyrene- Poly (acrylonitrile-block-poly-acrylonitrile), polyacrylonitrile (PS-b-PAN), polyacrylonitrile- (PDMS-b-PMMA), polydimethylsiloxane-block-polymethylmethacrylate (PDMS-b-PMMA), poly (ethylene oxide) (PDMS-b-PS), polydimethylsiloxane-block-polystyrene (PDMS-b-PS), polydimethylsiloxane-block-polystyrene (PPh-b-PS), and combinations thereof, from the group consisting of poly (methyl methacrylate) block-poly (2-hydroxyethyl methacrylate) (PMMA-b-PHEMA), polyphenylene-block-polystyrene And any other polymer capable of self-assembling can be used, and it can be selected according to the purpose of use or the required properties.
또한 본 발명의 일 예에 있어서, 분자량 2000 이하의 방향족 기를 포함하는 유기 화합물은 액정 형성 화합물, 유기반도체 화합물, 유기광전자 화합물에 해당하는 화합물을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the organic compound having an aromatic group having a molecular weight of 2000 or less may include a compound corresponding to a liquid crystal forming compound, an organic semiconductor compound, or an organic photoelectron compound.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유기 화합물은 (6,6)-페닐-C61부틸릭산메틸에스터 ((6,6)-phenyl-C61-butyric acid methyl ester; PCBM); 펜타센 (pentacene); 팁스-펜타센 (6,13-bis(triisopropylsilylethynyl)pentacene, TIPS-pentacene); 테트라센 (tetracene); Hexathiapentacene (HTP); 1-Cyano-trans-1,2-bis-(3′,5′-bis-trifluoromethyl-biphenyl)ethylene (CNTFMBE), 안트라센 (anthracene); 나프탈렌 디이미드 (naphthalene diimide); 페릴렌 (perylene); 루브렌 (rubrene); 코로넨 (coronene); 페릴렌테트라카르복실릭디이미드 (perylenetetracarboxylic diimide); 페릴렌테트라카르복실릭디안하이드라이드 (perylene tetracarboxylicdianhydride); 티오펜 또는 이의 올리고머; 벤조티아졸 또는 이의 올리고머; 플루오렌; 나프탈렌의 올리고아센; 금속을 함유하거나 함유하지 않은 프탈로시아닌; 파이로멜리틱 디안하이드라이드; 파이로멜리틱 디이미드; 4-시아노-4‘-펜틸비페닐 (4-Cyano-4’-pentylbipheny; 5CB); 4-시아노-4‘-헥실비페닐 (4-Cyano-4’-hexylbipheny; 6CB); 4-시아노-4‘-헵틸비페닐 (4-Cyano-4’-heptylbipheny; 7CB); 4-시아노-4‘-옥틸비페닐 (4-Cyano-4’-octylbipheny; 8CB); 헥사키스(펜틸옥시)-트리페닐렌 ( Hexakis[pentyloxy]-triphenylene; HAT-5); 4'-옥틸옥시-비페닐-4-카복실산 4-(1-메틸-헵틸옥시카보닐)-페닐 에스터 ((S)-4’-Octyloxy-biphenyl-4-carboxylic acid 4-(1-methyl-heptyloxycarbonyl)-phenyl ester; (S)-MHPOBC); N,N’-비스(2-페닐에틸)-페릴렌-3,4:9,10-테트라카르복실릭디이미드 (N,N’-Bis(2-phenylethyl) -perylene-3,4:9,10-tetracarboxylic diimide; BPE-PTCDI); 1,5-Diaminoanthraquinone(DAAQ); 5,10,15,20- Tetra(4-pyridyl) -porphyrin (H2TPyP); N,N′-디옥틸-3,4,9,10-페릴렌디카르복시이미드 (N,N′-Dioctyl- 3,4,9,10 -perylenedicarboximide); 및 상기 화합물들의 유도체 등 다양한 물질을 예시할 수 있으며, 분자자기조립의 인가가 가능한 유기 화합물이라면 크게 제한되지 않고, 사용 목적 또는 요구 특성에 따라서 선택될 수 있다.Specifically, in one embodiment of the present invention, the organic compound is (6,6) -phenyl-C61-butyric acid methyl ester ((6,6) -phenyl-C61-butyric acid methyl ester; PCBM); Pentacene; Bis (triisopropylsilylethynyl) pentacene, TIPS-pentacene); Tetracene; Hexathiapentacene (HTP); 1-Cyano-trans-1,2-bis- (3 ', 5'-bis-trifluoromethyl-biphenyl) ethylene (CNTFMBE), anthracene; Naphthalene diimide; Perylene; Rubrene; Coronene; Perylenetetracarboxylic diimide; Perylene tetracarboxylic dianhydride; perylene tetracarboxylic dianhydride; Thiophene or oligomers thereof; Benzothiazole or oligomers thereof; Fluorene; Oligoacene of naphthalene; Phthalocyanine containing or not containing a metal; Pyromellitic dianhydride; Pyromellitic diimide; 4-Cyano-4'-pentylbipheny; 5CB); 4-Cyano-4'-hexylbipheny (6CB); 4-Cyano-4'-heptylbipheny; 7CB); 4-Cyano-4'-octylbipheny (8CB); Hexakis (pentyloxy) -triphenylene (HAT-5); 4'-octyloxy-biphenyl-4-carboxylic acid 4- (1-methyl-heptyloxycarbonyl) -phenyl ester heptyloxycarbonyl) -phenyl ester; (S) -MHPOBC); N, N'-bis (2-phenylethyl) -perylene-3,4: 9 (2-phenylethyl) -perylene-3,4: 9,10-tetracarboxylic diimide , 10-tetracarboxylic diimide; BPE-PTCDI); 1,5-Diaminoanthraquinone (DAAQ); 5,10,15,20-Tetra (4-pyridyl) -porphyrin (H2TPyP); N, N'-dioctyl-3,4,9,10-perylenedicarboximide (N, N'-Dioctyl-3,4,9,10-perylenedicarboximide); And derivatives of the above compounds can be exemplified. The organic compound is not limited as long as it is an organic compound to which molecular self-assembly can be applied, and can be selected according to the purpose of use or required characteristics.
뿐만 아니라 상기 액정 형성 화합물, 상기 유기반도체 화합물 및 상기 유기광전자 화합물에서 선택된 화합물; 및 액정 형성 중합체, 유기 반도체 중합체 및 유기 광전자 중합체에서 선택된 중합체를 혼합한 고분자 복합체의 경우에도 열적 어닐링을 통해 분자자기조립 및 도메인의 형성이 필요한 경우 바람직하게 사용될 수 있다. 또한 분자자기조립 및 도메인의 형성에 따라 광전 특성, 발광 특성, 전기적 특성, 또는 디바이스 안정성 등이 개선될 수 있다.A compound selected from the liquid crystal forming compound, the organic semiconductor compound and the organic optoelectronic compound; And a polymer complex in which a polymer selected from a liquid crystal forming polymer, an organic semiconductor polymer and an organic photoelectron polymer are mixed can be preferably used when molecular self-assembly and domain formation are required through thermal annealing. In addition, photoelectric characteristics, luminescent characteristics, electrical characteristics, or device stability and the like can be improved by molecular self-assembly and formation of domains.
상기 액정 형성 중합체, 유기 반도체 중합체, 또는 유기 광전자 중합체로는 퀴놀린 (quinoline), 퀴녹살린 (quinoxaline), 페닐렌 (Phenylene), 페닐렌비닐렌 (Phenylenevinylene), 페닐렌설파이드 (Phenylenesulfide), 플루오렌 (Fluorene), 피리딘 (Pyridine), 피리딜비닐렌 (Pyridalvinylene), 피롤 (Pyrrole), 아닐린 (Aniline), 티오펜 (Thiophene), 알킬티오펜 (Alkylthiophene), 티오펜비닐린 (Thiophenevinylene), 퓨란 (Furan), 아세틸렌 (Acetylene), 퀴논 (Quinone), 카바졸 (Carbazole), 아줄렌 (Azulene), 인돌 (Indole) 및 상기 화합물의 유도체로부터 유도된 반복단위를 하나 또는 둘 이상 포함하는 공액 고분자일 수 있다.Examples of the liquid crystal forming polymer, the organic semiconductor polymer, and the organic photoelectric polymer include quinoline, quinoxaline, phenylene, phenylenevinylene, phenylenesulfide, fluorene, Fluorene, Pyridine, Pyridalvinylene, Pyrrole, Aniline, Thiophene, Alkylthiophene, Thiophenevinylene, Furan, ), A conjugated polymer containing one or more repeating units derived from acetylene, quinone, carbazole, azulene, indole and derivatives of the above compounds .
구체적으로 폴리퀴놀린 (polyquinoline), 폴리퀴녹살린 (polyquinoxaline), 폴리페닐렌 (polyphenylene), 폴리페닐렌비닐렌 (polyphenylenevinylene), 폴리페닐렌설파이드 (polyphenylenesulfide), 폴리플루오렌 (polyfluorene), 폴리피리딘 (polypyridine), 폴리피리딜비닐렌 (polypyridalvinylene), 폴리피롤 (polypyrrole), 폴리아닐린 (polyaniline), 폴리티오펜 (polythiophene), 폴리알킬티오펜 (polyalkylthiophene), 폴리티오펜비닐린 (polythiophenevinylene), 폴리퓨란 (polyfuran), 폴리아세틸렌 (polyacetylene), 폴리퀴논 (polyquinone), 폴리카바졸 (polycarbazole), 폴리아줄렌 (polyazulene), 폴리인돌 (polyindole) , Specifically, it is possible to use polyquinoline, polyquinoxaline, polyphenylene, polyphenylenevinylene, polyphenylenesulfide, polyfluorene, polypyridine Polypyridalvinylene, polypyrrole, polyaniline, polythiophene, polyalkylthiophene, polythiophenevinylene, polyfuran, polyether sulfone, polyether sulfone, , Polyacetylene, polyquinone, polycarbazole, polyazulene, polyindole,
폴리[(9,9-디옥틸플루오레닐-2,7-디일)-co-비티오펜] (Poly[(9,9- dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-bithiophene]; F8T2), 폴리[비스(4-페닐)(2,4,6-트리메틸페닐)아민] (Poly[bis (4-phenyl) (2,4,6 -trimethylphenyl)amine]; PTAA), 폴리(2,5-비스(3-헥사데실티오펜-2-일)티오노[3,2-b]티오펜) (Poly(2,5-bis(3-hexadecylthiophen-2-yl) thieno[3,2-b]thiophene); pBTTT), 폴리스티렌-블록-폴리(페닐렌 비스이미드 아크릴레이트) (Polystyrene-b- Poly(perylene bisimide acrylate); PS-b-PPerAcr), 폴리(비스(4-메톡시페닐)-4‘-비닐페닐아민)-블록-폴리(페닐렌 비스이미드 아크릴레이트) (Poly(bis (4-methoxyphenyl)- 4'-vinylphenylamine)-b-Poly(perylene bisimide acrylate); PS-b-PPerAcr), 폴리(비닐 트리페닐아민) (Poly(vinyl triphenylamine)), 이들의 유도체, 및 이들 군에서 선택된 둘 이상을 포함하는 중합체를 예시할 수 있다.Poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -co-bithiophene] (F9T2) Bis (4-phenyl) (2,4,6-trimethylphenyl) amine]; PTAA), poly (2,5- Bis (3-hexadecylthiophen-2-yl) thieno [3,2-b] thiophene) thiophene; pBTTT), polystyrene-block-poly (perylene bisimide acrylate), PS-b-PPerAcr), poly (bis (4-methoxyphenyl) Bis (4-methoxyphenyl) -4-vinylphenylamine-b-poly (perylene bisimide acrylate), PS-b-PPerAcr) Poly (vinyl triphenylamine) (poly (vinyl triphenylamine)), derivatives thereof, and polymers containing two or more selected from these groups.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 빛이 조사되는 초점 폭은 10 nm 내지 10 cm일 수 있다. 선택적인 부분에 분자자기조립을 인가하는 것은 물론, 매우 미세한 부분 또한 분자자기조립을 인가할 수 있다. 이는 빛이 조사되는 초점을 조절할 수 있기 때문인데, 10 nm에서부터 수 cm까지 초점의 폭을 조절할 수 있다. 바람직하게는 50 nm 내지 1 cm를 예시할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 100 nm 내지 0.5 cm를 예시할 수 있다. 예컨대 필요에 따라서 정교한 영역에 분자자기조립을 인가하고자할 경우 매우 작은 초점의 폭으로 적용할 수 있으며, 그렇지 않은 경우 폭을 크게 하여 공정 시간을 단축시킬 수 있다. 따라서 이러한 기술은 평탄하지 않은 기판에서도 분자자기조립의 인가가 가능하며, 이 외에도 3차원적인 구조를 가지는 기판에 적용이 가능하다. 하지만 상기 초점 폭의 범위로 본 발명이 제한되는 것은 아니며, 빛을 조사하는 장치의 성능에 따라 더욱 미세한 영역에 분자자기조립을 인가할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the focal width at which the light is irradiated may be 10 nm to 10 cm. In addition to applying molecular self-assembly to selective parts, very fine parts can also be applied to molecular self-assembly. This is because the light can control the focus at which it is irradiated. The focus width can be adjusted from 10 nm to several cm. Preferably 50 nm to 1 cm, and more preferably 100 nm to 0.5 cm. For example, if it is desired to apply molecular self-assembly to a sophisticated region as required, it can be applied with a very small focal length, and if not, the width can be increased to shorten the processing time. Therefore, this technique can apply molecular self-assembly even on uneven substrates, and can be applied to substrates having a three-dimensional structure. However, the present invention is not limited to the range of the focal length, and molecular self-assembly can be applied to a finer region according to the performance of a device for irradiating light.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 빛의 파장은 380 nm 내지 106 nm일 수 있다. 바람직하게는 380 nm 내지 105 nm일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 380 nm 내지 104 nm일 수 있다. 예컨대 자기조립분자와 선택적인 반응이 없는 영역대의 파장을 가지는 빛이라면 문제없이 사용이 가능하다. 예컨대 블록공중합체의 경우 자외선 영역대 파장의 빛이 조사 될 경우 사슬 간 가교(Crosslinking) 반응이 일어나 분자자기조립을 인가 할 수 없게 된다. 따라서 자외선 영역대의 파장이 아닌 가시광선 영역대 또는 근적외선 영역대의 파장은 문제없이 사용 가능하다.In one embodiment of the present invention, the wavelength of light may be 380 nm to 106 nm. Preferably it may be 380 nm to 10 5 nm, may be more preferably 380 nm to 10 4 nm. For example, if the light has a wavelength in the region where there is no selective reaction with the self-assembled molecule, it can be used without any problem. For example, in the case of a block copolymer, cross-linking reaction occurs in the case of irradiating light in the ultraviolet region versus wavelength, and molecular self-assembly can not be applied. Therefore, the wavelength of the visible light region band or the near-infrared region band other than the wavelength of the ultraviolet region band can be used without any problem.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 빛의 에너지밀도는 0.001 내지 500 W/mm2일 수 있다. 상기 에너지 밀도를 조절함으로써, 포커싱된 영역의 온도를 조절하여 분자자기조립을 인가할 수 있다. 자기조립분자의 경우는 일반적으로 100 내지 300℃ 정도의 비교적 높지 않은 온도를 요구하는데, 이에 따라 기판의 종류, 빛의 파장 또는 포커싱된 영역 크기 등의 조건에 맞춰 적절히 에너지 밀도를 조절하여 효율적으로 기판에 분자자기조립을 인가할 수 있다. 바람직하게는 0.01 내지 350 W/mm2일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 150 W/mm2일 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 기판의 종류, 빛의 파장, 포커싱된 영역 크기 또는 이동속도 등의 조건에 따라 에너지 밀도는 조절될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the energy density of light may be 0.001 to 500 W / mm 2 . By controlling the energy density, the temperature of the focused region can be adjusted to apply molecular self-assembly. In the case of self-assembled molecules, it is generally required to have a relatively high temperature of about 100 to 300 ° C. Accordingly, the energy density can be appropriately adjusted according to the type of the substrate, the wavelength of light or the size of the focused area, Molecular self-assembly can be applied. Preferably from 0.01 to 350 W / mm 2 , and more preferably from 0.1 to 150 W / mm 2 . However, the present invention is not limited thereto, and the energy density can be controlled according to conditions such as the type of the substrate, the wavelength of light, the size of the focused area, or the moving speed.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 빛의 이동 속도는 0.1 nm/s 내지 30 cm/s일 수 있다. 이동속도는 이동방향과는 관계가 없으며, 일반적으로 같은 조건하에 빛의 이동속도가 증가할 경우, 포커싱된 영역의 열구배 및 온도는 감소될 수 있다. 또한 에너지 밀도가 높을수록 이동 속도는 상기의 범위보다 더욱 높아질 수 있다. 따라서 이를 적절히 계산하여 상기의 조건들에 맞춰 빛의 이동 속도를 조절하여 효율적으로 기판에 분자자기조립을 인가할 수 있다. 하지만 본 발명이 상기 이동 속도 범위로 한정되는 것은 아니며, 기판의 종류, 빛의 파장, 포커싱된 영역 크기 또는 에너지밀도 등의 조건에 따라 상기 이동속도 범위 이상으로 조절될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the traveling speed of light may be from 0.1 nm / s to 30 cm / s. The moving speed is not related to the moving direction, and generally, when the moving speed of light increases under the same conditions, the thermal gradient and the temperature of the focused area can be reduced. Further, the higher the energy density, the higher the moving speed may be. Therefore, the molecular self-assembly can be efficiently applied to the substrate by appropriately calculating it and adjusting the moving speed of the light according to the above conditions. However, the present invention is not limited to the moving speed range, but may be adjusted to a moving speed range or more according to conditions such as the type of substrate, wavelength of light, focused area size or energy density.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 패턴 제조 방법은 20 내지 1200 ℃/mm의 열구배를 가질 수 있다. 바람직하게는 100 내지 1200 ℃/mm일 수 있고, 더욱 바람직하게는 200 내지 1200 ℃/mm일 수 있다. 본 발명의 한 일 예로, 별도의 히팅 블록 없이 빛을 조사하여 1100 ℃/mm 이상의 매우 높은 열구배를 구현할 수 있다. 미세하게 빛의 초점 폭을 조절할 경우, 매우 국부적인 영역에서만 온도가 상승하게 되어, 매우 높은 열구배를 구현할 수 있다. 따라서 미세한 영역을 선택적으로 분자자기조립을 인가할 수 있으며, 이는 3차원 구조의 기판 또한 적용 가능함을 의미한다. 하지만 상기 열구배 범위로서 본 발명이 한정되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the pattern manufacturing method may have a thermal gradient of 20 to 1200 DEG C / mm. Preferably 100 to 1200 DEG C / mm, and more preferably 200 to 1200 DEG C / mm. In one example of the present invention, a very high thermal gradient of 1100 DEG C / mm or more can be realized by irradiating light without a separate heating block. When the focal width of the light is finely adjusted, the temperature rises only in a very local area, and a very high thermal gradient can be realized. Therefore, it is possible to selectively apply molecular self-assembly to a fine region, which means that a three-dimensional structure substrate is also applicable. However, the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 빛이 조사 될 때의 상기 기판 층 온도는 50 내지 500℃일 수 있다. 기판의 종류, 빛의 파장, 포커싱된 영역 크기, 에너지밀도 또는 이동속도 등의 조건을 조절하여, 빛의 조사 시 상기 기판 층의 온도를 제어할 수 있기 때문에 효율적인 분자자기조립 인가가 가능하다.In one embodiment of the present invention, the temperature of the substrate layer when light is irradiated may be 50 to 500 캜. It is possible to control the temperature of the substrate layer upon irradiation with light by controlling conditions such as the type of the substrate, the wavelength of light, the size of the focused region, the energy density or the moving speed, so that efficient molecular self-assembly is possible.
본 발명의 패턴 제조방법으로 패턴을 형성할 수 있고, 상기 패턴을 포함하는 반도체 소자를 제조할 수 있다.The pattern can be formed by the pattern production method of the present invention, and a semiconductor device including the pattern can be produced.
본 발명의 패턴 제조방법을 이용하여 2차 전지, 편광판 또는 반도체 소자 등을 제조할 수 있으며, 이의 종류로는 PN접합 소자, 다이오드, 양극성 트랜지스터, 전계효과 트랜지스터, 사이리스터, 및 광전소자를 예시할 수 있다. 이 외에도 적층 구조의 소자 및 로직 소자를 예시할 수 있고, CMOS 트랜지스터, AMOLED 소자, TFT LCD 소자 등의 디스플레이 소자 등 다양한 것이 있으며, 유기발광소자(OLED), 유기태양전지, 유기 감광체(OPC) 등 또한 예시할 수 있다. 하지만 이러한 반도체 소자 등에만 제한되는 것이 아니며, 패턴을 형성하는 데에 사용될 수 있는 분야라면 제한되지 않고, 통상적인 적용 및 응용에 있어 매우 자유롭다.
A secondary battery, a polarizing plate, a semiconductor element, or the like can be manufactured using the pattern manufacturing method of the present invention. Examples of the PN junction element, the diode, the bipolar transistor, the field effect transistor, the thyristor, and the photoelectric element have. (OLED), an organic solar cell, an organic photoconductor (OPC), and the like can be exemplified as a light emitting device, a light emitting device, a light emitting device, It can also be illustrated. However, the present invention is not limited to these semiconductor devices and the like, and is not limited as long as it can be used to form a pattern, and is very free in ordinary applications and applications.
본 발명의 빛의 조사를 통한 패턴 제조방법은 빛의 조사를 통해 매우 높은 열구배를 가질 수 있고, 배향을 임의로 조절할 수 있으며, 배향조절도를 보다 향상시킬 수 있는 장점이 있다.The method of producing a pattern through light irradiation of the present invention has an advantage that it can have a very high thermal gradient through irradiation of light, can arbitrarily control the orientation, and can further improve the alignment control.
또한 본 발명의 빛의 조사를 통한 패턴 제조방법은 원하는 부분 및 국소 부분에 선택적으로 분자자기조립을 인가할 수 있는 장점이 있다.Also, the method of producing a pattern through light irradiation of the present invention has an advantage that molecular self-assembly can be selectively applied to a desired portion and a local portion.
또한 본 발명의 빛의 조사를 통한 패턴 제조방법은 사전 포토레지스트 패턴이나 화학적 패턴 없이, 단순 조사되는 빛의 드레깅을 통해 다양한 회로패턴 구현이 가능한 장점이 있다.In addition, the method of manufacturing a pattern through light irradiation of the present invention has the advantage that various circuit patterns can be realized by simply draining light irradiated without a prior photoresist pattern or a chemical pattern.
또한 본 발명의 빛의 조사를 통한 패턴 제조방법은 평탄한 기판 외에도 휘어지는 기판 또는 구(球)형 기판 등과 같은 3차원적인 구조의 기판에서도 분자자기조립 인가가 가능하다.In addition, the method of producing a pattern through light irradiation of the present invention can apply molecular self-assembly even in a substrate having a three-dimensional structure such as a bent substrate or a spherical substrate in addition to a flat substrate.
또한 본 발명의 빛의 조사를 통한 패턴 제조방법은 특별한 환경이 필요하지 않아, 제조공정이 까다롭지 않기 때문에 보다 안정적인 분자자기조립 인가가 가능하다.
In addition, the method of producing a pattern through light irradiation of the present invention does not require a special environment, and a manufacturing process is not complicated, so that a more stable molecular self-assembly is possible.
도 1은 광흡수 층이 형성된 기판 층 상에 빛의 조사를 통해 분자자기조립을 인가하는 패턴 제조방법을 모식화한 도면이다.
도 2는 실시예 1에 따른 기판의 빛의 에너지밀도에 따른 빛이 조사될 때의 기판의 온도를 나타낸 그래프이다.
도 3는 실시예 1에 따른 기판을 주사전자현미경(Scanning electron microscope)으로 관찰한 이미지이다.
도 4는 실시예 1 및 실시예 2에 따른 기판의 빛의 이동속도에 따른 분자자기조립의 정렬 정도를 나타낸 이미지이다.
도 5는 실시예 1, 실시예 3, 및 실시예 4에 따른 기판을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이다.
도 6 및 도 7은 실시예 10에 따른 기판을 원자간력현미경(Atomic force microscope ; AFM)으로 관찰한 것으로, 도 6은 2차원 이미지이며, 도 7은 3차원 이미지이다. 도 6 및 도 7의 좌측 이미지는 레이저 조사를 하기 전의 P3HT/PCBM 혼합 박막 기판의 이미지이며, 우측 이미지는 레이저 조사를 통하여 분자자기조립을 인가한 P3HT/PCBM 혼합 박막의 이미지이다.
도 8은 실시예 8에 따라 폴리스티렌-블록-폴리2비닐피리딘을 분자자기조립 정렬을 인가한 것을 관찰한 주사전자현미경 이미지이다.
도 9는 실시예 9에 따라 폴리스티렌-블록-폴리디메틸실록산을 분자자기조립 정렬을 인가한 것을 관찰한 주사전자현미경 이미지이다.
도 10은 실시예 1에 따라 기판에 미세한 부분을 포함하는 선택적인 영역에 분자자기조립을 인가한 기판을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이다.
도 11은 실시예 1 및 비교예 1에 따른 기판을 주사전자현미경으로 관찰한 도면으로, ㄱ)은 비교예 1에 따라 일반적인 열적 어닐링을 가한 도면이고, ㄴ)은 실시예 1에 따라 빛의 조사를 통해 분자자기조립을 인가한 기판의 이미지이다.
도 12는 실시예 1에 따라 기판에 빛을 조사하여 분자자기조립을 인가할 때의 거리(mm)에 따른 온도(℃) 및 열구배를 나타낸 그래프이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a pattern manufacturing method of applying molecular self-assembly through irradiation of light onto a substrate layer having a light absorbing layer formed thereon.
FIG. 2 is a graph showing the temperature of the substrate when light is irradiated according to the energy density of light of the substrate according to Example 1. FIG.
3 is an image of the substrate according to Example 1 observed with a scanning electron microscope.
4 is an image showing the degree of alignment of molecular self-assembly according to the light traveling speed of the substrate according to Example 1 and Example 2. FIG.
5 is an image of the substrate according to Example 1, Example 3, and Example 4 observed with a scanning electron microscope.
6 and 7 are views of a substrate according to Example 10 with an atomic force microscope (AFM), wherein FIG. 6 is a two-dimensional image and FIG. 7 is a three-dimensional image. 6 and 7 are images of a P3HT / PCBM mixed thin film substrate before laser irradiation, and the right image is an image of a P3HT / PCBM mixed thin film subjected to molecular self-assembly through laser irradiation.
8 is a scanning electron microscope image of a polystyrene-block-poly-2-vinylpyridine according to Example 8 observed by applying molecular self-assembly alignment.
FIG. 9 is a scanning electron microscope image of a polystyrene-block-polydimethylsiloxane according to Example 9 observed by applying molecular self-assembly alignment. FIG.
10 is an image obtained by observing a substrate subjected to molecular self-assembly in a selective region including a fine portion on a substrate according to Example 1 with a scanning electron microscope.
11 is a view of a substrate according to Example 1 and Comparative Example 1 observed by a scanning electron microscope. Fig. 11 is a view showing a general thermal annealing according to Comparative Example 1, and Fig. 11 Lt; RTI ID = 0.0 > self-assembly. ≪ / RTI >
12 is a graph showing a temperature (° C) and a thermal gradient according to the distance (mm) when the substrate is irradiated with light and molecular self-assembly is applied according to the first embodiment.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 빛을 이용한 분자자기조립 방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
Hereinafter, a method for self-assembling molecules using light according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following drawings are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the following drawings, but may be embodied in other forms, and the drawings presented below may be exaggerated in order to clarify the spirit of the present invention. Hereinafter, the technical and scientific terms used herein will be understood by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily blurred are omitted.
(실시예 1)(Example 1)
평평한 유기기판 상에 환원된 그래핀 산화물을 광흡수 층으로 적용한 후, 폴리스티렌-블록-폴리메틸메타크릴레이트 (PS-b-PMMA) 블록공중합체(Polymer source, 분자량 : 51kg/mol, 캐나다)를 스핀코팅 방법을 이용해서 100 nm 두께로 도포하여 광흡수 층을 포함하는 기판을 제조하였다.(PS-b-PMMA) block copolymer (molecular weight: 51 kg / mol, Canada) was applied onto a flat organic substrate after applying reduced graphene oxide to the light absorbing layer Was applied to a thickness of 100 nm using a spin coating method to prepare a substrate including a light absorbing layer.
선형스테이지(XMS100, Newport사)를 X축으로, 또 다른 선형스테이지(PRO165LM, Aerotech사)를 Y축으로 하여, 2차원 이동 방향을 가진 레이저 조사용 스테이지를 설치하였다. 각각의 축은 10 nm/s에서 30 cm/s까지 속도 조절이 가능하고, X축 및 Y축 스테이지를 통해 자유로운 2차원적인 움직임이 가능한 장치이다.A laser-assisted stage having a two-dimensional moving direction was provided with a linear stage (XMS100, Newport) as the X axis and another linear stage (PRO165LM, Aerotech) as the Y axis. Each axis is adjustable in speed from 10 nm / s to 30 cm / s and is capable of two-dimensional motion freely through the X and Y axis stages.
상기의 스테이지에 상기 기판을 고정하고, 1064 nm 영역대의 파장의 근적외선 Laser를 Lens를 이용하여 장축 300 um 및 단축 100 um의 타원형 빔으로 포커싱하여 2 W/mm2의 에너지밀도 및 100 nm/s의 이동속도로 조사하였다.The substrate was fixed on the stage, and a near-infrared laser having a wavelength of 1064 nm was focused on the elliptical beam having a long axis of 300 占 퐉 and a short axis of 100 占 퐉 using a lens to obtain an energy density of 2 W / mm 2 and an energy density of 100 nm / The moving speed was investigated.
(실시예 2)(Example 2)
레이저 에너지밀도를 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 및 4.5 W/mm2로 조사한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하였다.The procedure of Example 1 was repeated except that the laser energy density was irradiated at 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, and 4.5 W / mm 2 .
(실시예 3)(Example 3)
1100 ℃/mm의 열구배로 조절한 것과, 각각 100 nm/s, 250 nm/s, 500 nm/s, 1000 nm/s, 및 50 μm/s의 이동속도로 레이저를 조사한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하였다.Except that the laser was irradiated at a heating rate of 1100 DEG C / mm and at a traveling speed of 100 nm / s, 250 nm / s, 500 nm / s, 1000 nm / s and 50 μm / s, 1.
(실시예 4)(Example 4)
평평한 유리기판 대신 휘어지는 폴리머 기판인 폴리이미드 기판(미쓰비시 가스 화학, 일본)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하였다.Except that a polyimide substrate (Mitsubishi Gas Chemical, Japan), which is a polymer substrate bent instead of a flat glass substrate, was used.
(실시예 5)(Example 5)
평평한 유리기판 대신 마이크로 크기의 산과 계곡 형상으로 이루어진 3차원적인 구조의 기판을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하였다.Except that a substrate having a three-dimensional structure consisting of micro-sized mountains and valleys instead of a flat glass substrate was used.
(실시예 6)(Example 6)
평평한 유기기판 상에 환원된 그래핀 산화물을 광흡수 층으로 적용한 후, 진공 및 205 도의 온도조건을 갖춘 챔버 내에 분자량이 278.36 g/mol인 펜타센을 유기분자 빔 증착법(Organic molecular-beam deposition)을 이용해서 0.02 nm/s의 증착속도로 증착하였다. 상기 증착을 통해 50 nm 두께로 도포하여 광흡수 층을 포함하는 기판을 제조한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하였다.After applying reduced graphene oxide to a flat organic substrate as a light absorbing layer, pentacene having a molecular weight of 278.36 g / mol was subjected to organic molecular-beam deposition in a chamber having a vacuum and a temperature condition of 205 degrees 0.0 > nm / s. ≪ / RTI > Except that a substrate having a light absorbing layer was prepared by coating the substrate with a thickness of 50 nm through the above vapor deposition.
(실시예 7)(Example 7)
환원된 그래핀 산화물 대신 카본블랙을 광흡수 층으로 적용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하였다.The procedure of Example 1 was repeated except that carbon black instead of reduced graphene oxide was used as the light absorbing layer.
(실시예 8)(Example 8)
PS-b-PMMA 블록공중합체 대신 폴리스티렌-블록-폴리2비닐피리딘 (PS-b-P2VP) (분자량 : 38.5 kg/mol)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하였다.Except that polystyrene-block-
(실시예 9)(Example 9)
PS-b-PMMA 블록공중합체 대신 폴리스티렌-블록-폴리디메틸실록산 (PS-b-PDMS) (분자량 : 16 kg/mol)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하였다.The procedure of Example 1 was repeated except that polystyrene-block-polydimethylsiloxane (PS-b-PDMS) (molecular weight: 16 kg / mol) was used instead of PS-b-PMMA block copolymer.
(실시예 10)(Example 10)
PS-b-PMMA 블록공중합체 대신 P3HT/PCBM 혼합 박막((폴리(3-헥실티오펜) (Poly(3-hexylthiophene; P3HT)/(6,6)-페닐-C61부틸릭산메틸에스터((6,6)-phenyl-C61-butyric acid methyl ester; PCBM))을 사용한 것과 22.2 W/mm2의 에너지밀도로 10 분간 레이저 조사를 한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하였다.P3HT / PCBM mixed poly (3-hexylthiophene; P3HT) / (6,6) -phenyl-C61butylic acid methyl ester ((6 , 6) -phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM)) and laser irradiation at an energy density of 22.2 W / mm 2 for 10 minutes.
(비교예 1)(Comparative Example 1)
실시예 1에 따른 기판을 레이저 조사가 아닌 종래의 열적 어닐링 방법을 이용하여 분자자기조립을 인가하였다.The substrate according to Example 1 was subjected to molecular self-assembly using a conventional thermal annealing method rather than laser irradiation.
(비교예 2)(Comparative Example 2)
실시예 4에 따른 기판을 레이저 조사가 아닌 종래의 열적 어닐링 방법을 이용하여 분자자기조립을 인가하였다.The substrate according to Example 4 was subjected to molecular self-assembly using a conventional thermal annealing method, not laser irradiation.
(비교예 3)(Comparative Example 3)
실시예 5에 따른 기판을 레이저 조사가 아닌 종래의 열적 어닐링 방법을 이용하여 분자자기조립을 인가하였다.
The substrate according to Example 5 was subjected to molecular self-assembly using a conventional thermal annealing method, not laser irradiation.
도 1은 광흡수 층을 포함하는 기판 상에 레이저 조사를 통해 어닐링하여 패턴을 형성하는 패턴 제조방법을 모식화하여 나타낸 것으로, 기판 상에 3차원의 이동방향을 가진 빛을 포커싱 및 이동시켜 패턴을 형성하는 것이 특징이다. 따라서 국소적인 부분을 선택적으로 분자자기조립을 인가할 수 있고, 특히 선택적인 배향 조절이 가능하며, 배향조절도 또한 향상된 특징을 갖는 패턴 제조방법이다.FIG. 1 schematically shows a pattern manufacturing method for forming a pattern by annealing through a laser irradiation on a substrate including a light absorbing layer. FIG. 1 illustrates a method of focusing a light having a three- . Therefore, it is a pattern production method which can selectively apply molecular self-assembly to a localized portion, particularly, selective orientation control is possible, and orientation control is also improved.
도 2는 실시예 2에 따른 기판의 레이저의 에너지밀도에 따른 레이저가 조사될 때의 기판의 온도를 나타낸 그래프이다. 기판의 종류, 레이저의 파장 또는 포커싱된 영역 크기 등의 조건에 따라 달라지지만, 레이저의 에너지밀도를 조절하여 레이저 조사 시의 상기 기판의 온도를 제어할 수 있다. 따라서 적정 온도를 조절하여 효율적으로 기판에 분자자기조립을 인가할 수 있다.2 is a graph showing the temperature of the substrate when the laser is irradiated according to the energy density of the laser of the substrate according to the second embodiment. Depending on the type of substrate, the wavelength of the laser or the size of the focused area, the temperature of the substrate during laser irradiation can be controlled by controlling the energy density of the laser. Therefore, molecular self-assembly can be efficiently applied to the substrate by adjusting the proper temperature.
도 3는 실시예 1 및 실시예 2에 따른 기판을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이다. 레이저의 에너지밀도가 2 W/mm2 일 때 실린더와 라멜라 형태로서, 분자자기조립 정렬이 잘 된 것을 확인하였다.3 is an image of the substrate according to Example 1 and Example 2 observed with a scanning electron microscope. When the energy density of the laser was 2 W / mm 2 , it was confirmed that the molecular self-assembly alignment was good as a cylinder and a lamella form.
도 4는 실시예 1 및 실시예 3에 따른 기판의 레이저의 이동속도에 따른 분자자기조립의 정렬 정도를 나타낸 도면이다. 250 nm/s 미만까지는 기판에 분자자기조립의 정렬이 매우 잘 인가되었으며, 250 내지 500 nm/s까지는 어느 정도 정렬이 되었으나 부분적으로 정렬되지 않은 부분들이 관찰되었다.4 is a view showing the alignment degree of molecular self-assembly according to the moving speed of the laser of the substrate according to the first and third embodiments. Until 250 nm / s, the alignment of the molecular self-assembly was very well performed on the substrate, and the alignment was somewhat in the range of 250 to 500 nm / s, but the partially unaligned portions were observed.
도 5는 실시예 1, 실시예 4, 및 실시예 5에 따른 기판을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이다. 본 발명의 분자자기조립 인가 방법은 평평하지 않은 기판에서도 사용 가능하기 때문에, 3차원적인 구조를 가지는 기판이나, 휘어지는 기판의 경우에도 적용가능하다. 예컨대 곡면을 가지는 유리피펫, 휘어지는 폴리머 기판인 폴리이미드 기판(미쓰비시 가스 화학, 일본) 또는 마이크로 크기의 산과 계곡 형상의 3차원적 구조의 기판 위에서도 레이저 조사를 통하여 미세한 부분을 포함하는 선택적인 영역에 분자자기조립을 인가할 수 있다.5 is an image of the substrate according to Example 1, Example 4, and Example 5 observed with a scanning electron microscope. The molecular self-assembly method of the present invention can be applied to a substrate having a three-dimensional structure or a bent substrate because the method can be used even on a non-flat substrate. For example, a glass pipette having a curved surface, a polyimide substrate (Mitsubishi Gas Chemical, Japan) which is a bending polymer substrate, or a substrate having a three-dimensional structure of a micro-sized acid and valley, Self-assembly can be applied.
도 6 및 도 7은 실시예 10에 따라 P3HT/PCBM 혼합 박막을 레이저 조사를 통하여 분자자기조립을 인가한 것을 원자간력현미경(Atomic force microscope ; AFM)으로 관찰한 것으로, 도 6은 2차원 이미지이며, 도 7은 3차원 이미지이다. 도 6 및 도 7의 좌측 이미지는 레이저 조사를 하기 전의 P3HT/PCBM 혼합 박막 기판의 이미지이며, 우측 이미지는 레이저 조사를 통하여 분자자기조립을 인가한 P3HT/PCBM 혼합 박막의 이미지이다. 도 6 및 도 7의 우측 이미지인 분자자기조립을 인가한 P3HT/PCBM 혼합 박막 이미지에서 알 수 있듯이, 실시예 1 내지 5의 PS-b-PMMA 블록공중합체처럼 완벽한 정렬이 인가되진 않았으나, 어느 정도 부분적인 정렬이 인가되었음을 확인할 수 있었다.(레이저 조사를 이용한 것이 아닌 열적 어닐링을 이용하여 전체적인 영역에 상기 P3HT 박막의 자기조립 인가를 위한 실험에서도 부분적인 정렬이 됨이 보고되었다.(JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 2005, Vol. 98, 043704 2005))FIGS. 6 and 7 show molecular micrographs of P3HT / PCBM mixed thin films deposited by laser irradiation according to Example 10. The results are shown in FIG. 6 using an atomic force microscope (AFM) And Fig. 7 is a three-dimensional image. 6 and 7 are images of a P3HT / PCBM mixed thin film substrate before laser irradiation, and the right image is an image of a P3HT / PCBM mixed thin film subjected to molecular self-assembly through laser irradiation. As can be seen from the P3HT / PCBM mixed thin film image with molecular self-assembly, which is the right image of FIGS. 6 and 7, the PS-b-PMMA block copolymers of Examples 1 to 5 were not perfectly aligned, Partial alignment was confirmed (partial annealing was also reported in the experiment for self-assembly of the P3HT thin film in the whole region using thermal annealing instead of laser irradiation). (JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 2005, Vol. 98, 043704 2005))
도 8은 실시예 8에 따라 폴리스티렌-블록-폴리2비닐피리딘을 분자자기조립 정렬을 인가한 것을 관찰한 주사전자현미경 이미지이며, 도 9는 실시예 9에 따라 폴리스티렌-블록-폴리디메틸실록산을 분자자기조립 정렬을 인가한 것을 관찰한 주사전자현미경 이미지이다. 상기 이미지지를 보면 알 수 있듯이, PS-b-PMMA 블록공중합체 외에 다양한 블록공중합체에도 본 발명이 적용될 수 있음을 확인하였다.FIG. 8 is a scanning electron microscope image of a polystyrene-block-
도 10은 실시예 1에 따라 기판에 미세한 부분을 포함하는 선택적인 영역에 분자자기조립을 인가한 것을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이다. 이렇듯 다양한 스테이지와의 결합을 통해 분자자기조립 영역을 그림을 그리듯 인가할 수 있다. 스테이지의 움직임을 통해서 레이저를 포함하는 빛이 조사되는 영역을 이동해 가면서 마치 글씨를 쓰듯이, 그 부분에만 선택적인 자기조립을 인가 할 수 있다. 이를 3차원 스테이지에 적용하면, 부분적으로 분자자기조립이 인가가 잘 되지 않는 부분의 발생을 억제하여 균일한 분자자기조립 인가가 가능하여, 기판의 종류에 관계없이, 형태학적인 구조상의 문제없이 보다 매우 정교한 분자자기조립 인가가 가능하다.FIG. 10 is an image obtained by scanning electron microscopy of applying molecular self-assembly to a selective region including a fine portion on a substrate according to Example 1. FIG. By combining these various stages, the molecular self-assembled region can be imaged as a picture. Through the movement of the stage, selective self-assembly can be applied only to the portion, as if writing the text, while moving through the region irradiated with the light including the laser. By applying this method to a three-dimensional stage, molecular self-assembly can be suppressed from occurring at portions where molecular self-assembly can not be applied, and homogeneous molecular self-assembly can be performed. Therefore, regardless of the type of substrate, Sophisticated molecular self-assembly is possible.
도 11은 실시예 1 및 비교예 1에 따른 기판을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이다. ㄱ)은 비교예 1에 따라 일반적인 열적 어닐링을 가한 도면이고, ㄴ)은 실시예 1에 따라 레이저 조사를 통해 분자자기조립을 인가한 도면이다. ㄱ)은 오직 그래포에피탁시(Graphoepitaxy) 방식으로만 정렬을 인가하였다. 때문에 가운데 부분은 정렬이 잘 되지 않음을 관찰 할 수 있다. 하지만 ㄴ)의 경우는 본 발명을 통하여 분자의 배향을 조절했으며, 이를 통해서 자기조립분자의 정렬도가 매우 향상된 것을 알 수 있다. 이러한 방법은 다양한 방법들과 함께 기존의 분자의 배향을 조절하는 방법과 매우 호환성이 좋으며, 이를 통해 매우 강한 시너지 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.11 is an image of a substrate according to Example 1 and Comparative Example 1 observed with a scanning electron microscope. (A) is a diagram showing a general thermal annealing according to Comparative Example 1, and (b) is a diagram showing molecular self-assembly applied by laser irradiation according to Example 1. A) only applies alignment in the Graphoepitaxy mode. Therefore, we can observe that the alignment in the middle part is not good. However, in the case of b), the orientation of the molecules was controlled through the present invention, and it was found that the degree of alignment of self-assembled molecules was greatly improved. This method is very compatible with various methods and a method of controlling the orientation of existing molecules, and it can be seen that very strong synergistic effect can be obtained.
도 12는 실시예 1에 따라 마이크로 크기로 포커싱된 레이저를 기판에 조사하여 분자자기조립을 인가할 때의 거리(mm)에 따른 온도(℃)를 나타낸 그래프로, 1100 ℃/mm의 매우 높은 열구배를 나타냈다. 상기의 높은 열구배를 이용하여, 앞서 언급한 선형스테이지를 통해 매우 미세한 부분을 포함하는 선택적인 영역에 자기조립분자의 정렬을 인가 할 수 있다. 열화상카메라(T400, Flir사)를 사용하여 측정하였다.
FIG. 12 is a graph showing a temperature (° C.) according to distance (mm) when molecular self-assembly is applied by irradiating a substrate with a laser focused on a micro-sized substrate according to Example 1, wherein a very high heat of 1100 ° C./mm Lt; / RTI > Using this high thermal gradient, the alignment of the self-assembled molecules can be applied to a selective region that includes a very fine portion through the aforementioned linear stage. And measured using an infrared camera (T400, Flir).
하기 표 1은 실시예 1 내지 실시예 5, 및 비교예 1 내지 비교예 3에 따른 상기의 결과들을 하나의 표로 정리하여 나타낸 것이다.The following Table 1 summarizes the above results according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 in a single table.
이와 같이 레이저빔 조사를 통해 매우 높은 열구배를 얻을 수 있었으며, 이를 이용하여 매우 미세한 부분을 포함하는 선택적인 영역에 자기분자조립의 배향을 임의로 조절 할 수 있었다.As a result, a very high thermal gradient was obtained by laser beam irradiation, and it was possible to arbitrarily control the orientation of the magnetic molecular assembly in a selective region including very minute portions.
이러한 선택적 영역에서의 자기조립 및 배향조절을 리소그래피(lithography) 기술 등으로서 블록공중합체에 적용 할 경우, 정렬된 다양한 패턴을 선택적인 영역에만 인가 할 수 있다. 또한 이렇게 만들어진 블록공중합체 패턴을 패턴전사에 적용할 수 있다. 이를 통해 기존 반도체공정의 한계였던 10 nm 미만 패턴공정에 적용 가능 할 것으로 예상된다. 이 경우 사전 포토레지스트 패턴이나 화학적 패턴 없이 단순 빛의 드레깅(dragging)을 통해 다양한 회로패턴 구현이 가능할 것으로 기대된다.When the self-assembly and orientation control in this selective region is applied to a block copolymer such as a lithography technique, various aligned patterns can be applied only to selective regions. In addition, the block copolymer pattern thus formed can be applied to pattern transfer. As a result, it is expected to be applicable to pattern processing of less than 10 nm, which was the limit of existing semiconductor processes. In this case, it is expected that various circuit patterns can be realized by dragging simple light without a prior photoresist pattern or a chemical pattern.
따라서 본 발명의 패턴 제조방법은 첨단산업의 전반에 걸쳐 매우 유용한 기술로서, 기존의 광학리소스그래피 기술을 대체할 중요 차세대 기술이라 할 수 있다.
Therefore, the pattern manufacturing method of the present invention is a very useful technology throughout the high-tech industry, and it is an important next generation technology to replace the existing optical resource technology.
본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
1 : 비자기조립 분자
2 : 자기조립 분자
3 : 광흡수 층
4 : 기판
5 : 빛1: non self assembled molecule
2: self-assembling molecule
3: light absorbing layer
4: substrate
5: Light
Claims (21)
상기 자기조립물질은 중합체인 패턴 제조방법.As the temperature of the self-assembled material is raised by irradiation of light, the molecular orientation of the self-assembled material is selectively aligned,
Wherein the self-assembled material is a polymer.
상기 자기조립물질은 2차원 기판 또는 3차원 기판 상에 위치된 것인 패턴 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the self-assembled material is located on a two-dimensional substrate or a three-dimensional substrate.
상기 기판은 유리, 실리콘, 세라믹, 금속, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리에테르술폰, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리아릴레이트, 시클로올레핀 중에서 선택되는 것인 패턴 제조방법.3. The method of claim 2,
Wherein the substrate is selected from the group consisting of glass, silicon, ceramic, metal, polyimide, polycarbonate, polyethersulfone, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyarylate, and cycloolefin.
상기 기판은 광흡수 층이 구비된 것인 패턴 제조방법.3. The method of claim 2,
Wherein the substrate is provided with a light absorbing layer.
상기 온도의 상승은 열적 어닐링을 포함하는 패턴 제조방법.5. The method of claim 4,
Wherein the elevation of the temperature includes thermal annealing.
상기 빛은 레이저인 패턴 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the light is a laser.
상기 빛은 광원의 3차원 이동방향을 통해 상기 자기조립물질에 조사되는 것인 패턴 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the light is irradiated onto the self-assembled material through a three-dimensional movement direction of the light source.
상기 빛은 국부적으로 조사되고 이동되어 패턴을 형성하는 것인 패턴 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the light is locally illuminated and moved to form a pattern.
상기 자기조립물질은 액정 형성 화합물, 유기반도체 화합물 및 유기광전자 화합물 군에서 선택되는 화합물과, 액정 형성 중합체, 유기 반도체 중합체 및 유기 광전자 중합체 군에서 선택되는 중합체를 혼합한 고분자 복합체를 더 포함하는 패턴 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the self-assembled material further comprises a polymer composite comprising a compound selected from the group consisting of a liquid crystal forming compound, an organic semiconductor compound and an organic photoelectron compound, and a polymer selected from the group consisting of a liquid crystal forming polymer, an organic semiconductor polymer, and an organic photoelectron polymer group Way.
상기 중합체는 블록공중합체를 포함하는 패턴 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the polymer comprises a block copolymer.
상기 블록공중합체는 폴리우레탄, 에폭시 중합체, 폴리아릴렌, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리설폰, 폴리실록산, 폴리실라잔, 폴리에테르, 폴리우레아, 폴리올레핀, 비닐계 부가 중합체, 아크릴계 중합체, 엘라스토머 중에서 선택되는 둘 이상의 블록을 포함하는 패턴 제조방법.11. The method of claim 10,
Wherein the block copolymer is selected from the group consisting of polyurethane, epoxy polymer, polyarylene, polyamide, polyester, polycarbonate, polyimide, polysulfone, polysiloxane, polysilazane, polyether, polyurea, polyolefin, A method for producing a pattern comprising two or more blocks selected from a polymer, an elastomer.
상기 블록 공중합체는 폴리스티렌-블록-폴리에틸렌, 폴리스티렌-블록-폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌-블록-에틸렌옥사이드, 폴리스티렌-블록-폴리(4-비닐피리딘), 폴리스티렌-블록-폴리(2-비닐피리딘), 폴리스티렌-블록-폴리아크릴로나이트릴, 폴리아크릴로나이트릴-블록-폴리(n-부틸 아크릴레이트), 폴리아크릴로나이트릴-블록-폴리(ε-카프로락톤), 폴리에틸렌옥사이드-블록-프로필렌옥사이드-블록-에틸렌옥사이드, 폴리디메틸실록산-블록-폴리메틸메타크릴레이트, 폴리디메틸실록산-블록-폴리설폰, 폴리디메틸실록산-블록-폴리에틸렌옥사이드, 폴리디메틸실록산-블록-폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트-블록-폴리(2-하이드록시에틸메타크릴레이트), 폴리페닐렌-블록-폴리스티렌 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 하나 또는 둘 이상 선택된 것을 포함하는 패턴 제조방법.11. The method of claim 10,
The block copolymer may be selected from the group consisting of polystyrene-block-polyethylene, polystyrene-block-polymethylmethacrylate, polystyrene-block-ethylene oxide, polystyrene-block-poly (4-vinylpyridine), polystyrene- Block-polyacrylonitrile-block-poly (n-butyl acrylate), polyacrylonitrile-block-poly (epsilon -caprolactone), polyethylene oxide- Block-polystyrene, block-polystyrene, polymethylmethacrylate, polydimethylsiloxane-block-polystyrene, polystyrene oxide-block-ethylene oxide, polydimethylsiloxane-block-polymethylmethacrylate, polydimethylsiloxane- One or more than one from the group consisting of poly (meth) acrylate, poly (meth) acrylate, poly ≪ / RTI >
상기 액정 형성 중합체, 상기 유기 반도체 중합체 및 상기 유기 광전자 중합체는 퀴놀린, 퀴녹살린, 페닐렌, 페닐렌비닐렌, 페닐렌설파이드, 플루오렌, 피리딘, 피리딜비닐렌, 피롤, 아닐린), 티오펜, 알킬티오펜, 티오펜비닐린), 퓨란, 아세틸렌, 퀴논, 카바졸, 아줄렌, 인돌 및 상기 화합물의 유도체로부터 유도된 반복단위를 하나 또는 둘 이상 포함하는 공액 고분자에서 선택되는 것인 패턴 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein the liquid crystal forming polymer, the organic semiconductor polymer and the organic photoelectric polymer are selected from the group consisting of quinoline, quinoxaline, phenylene, phenylenevinylene, phenylene sulfide, fluorene, pyridine, pyridylvinylene, pyrrole, aniline) Wherein the conjugated polymer is selected from conjugated polymers comprising one or more repeating units derived from furan, acetylene, quinone, carbazole, azulene, indole, and derivatives of the above compounds, .
상기 광흡수 층은 그래핀 산화물 및 카본블랙 중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 포함하는 패턴 제조방법.5. The method of claim 4,
Wherein the light absorbing layer comprises at least one selected from graphene oxide and carbon black.
상기 빛이 조사되는 초점 폭은 10 nm 내지 10 cm이며, 상기 빛의 파장은 380 nm 내지 106 nm인 패턴 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the focal width of the light is 10 nm to 10 cm, and the wavelength of the light is 380 nm to 10 6 nm.
상기 빛의 에너지밀도는 0.001 내지 500 W/mm2이며, 조사되는 빛의 이동 속도는 0.1 nm/s 내지 30 cm/s인 패턴 제조방법.The method according to claim 1,
The energy density of the light is 0.001 to 500 W / mm 2 , and the moving speed of the irradiated light is 0.1 nm / s to 30 cm / s.
상기 빛 조사 시 열구배는 20 내지 1,200 ℃/mm인 패턴 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the thermal gradient during the light irradiation is 20 to 1,200 DEG C / mm.
빛이 조사되는 부분의 기판 온도는 50 내지 500℃인 패턴 제조방법.3. The method of claim 2,
Wherein the substrate temperature of the portion irradiated with the light is 50 to 500 占 폚.
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