KR102176230B1 - 고분자 막의 분석 방법 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 고분자 막의 분석 방법에 관한 것으로, 노이즈를 효과적으로 제거하여 고분자 막의 구조 분석의 정확성을 향상시킬 수 있으며, 분석 시간을 단축할 수 있다.

Description

고분자 막의 분석 방법{METHOD FOR ANALYZING POLYMER LAYER}
본 출원은 고분자 막의 분석 방법에 관한 것이다.
2개 이상의 화학적으로 구별되는 고분자 사슬들이 공유 결합에 의해 연결되어 있는 블록 공중합체는 그들의 자기 조립(self assembly) 특성 때문에 규칙적인 미세상(microphase)으로 분리될 수 있다. 이러한 블록 공중합체의 미세상분리 현상은 일반적으로 구성 성분간의 부피 분율, 분자량 및 상호인력계수(Flory-Huggins interaction parameter) 등에 의해 설명되고 있고, 나노스케일의 스피어(sphere), 실린더(cylinder), 자이로이드(gyroid) 또는 라멜라(lamella) 등과 다양한 구조를 형성할 수 있다.
블록 공중합체가 형성하는 다양한 나노 구조의 실제 응용에서 중요한 이슈는 블록 공중합체의 미세상의 배향을 조절하는 것이다. 구형 블록 공중합체 나노 구조체가 특별한 배향의 방향을 가지지 않는 0차원의 구조체라면, 실린더형이나 라멜라형 나노구조체는 각각 1차원 및 2차원 구조체로서 배향성을 지니고 있다. 블록 공중합체의 대표적인 배향성으로 나노구조체의 배향이 기판 방향과 평행(parallel)한 평행 배향과 상기 나노구조체의 배향이 기판 방향과 수직(vertical)한 수직 배향을 들 수 있는데, 이 중에서 수직 배향이 수평 배향에 비해 더 큰 중요성을 가지는 경우가 많다.
통상적으로 블록 공중합체의 막에서 나노구조체의 배향은 블록 공중합체의 블록 중 어느 한 블록이 표면 혹은 공기중에 노출되는 가에 의해 결정될 수 있다. 즉, 해당 블록의 선택적인 웨팅(wetting)에 의하여 나노구조체의 배향이 결정될 수 있는데, 일반적으로 다수의 기판이 극성이고, 공기는 비극성이기 때문에 블록 공중합체에서 더 큰 극성을 가지는 블록은 기판에 웨팅(wetting)하고, 더 작은 극성을 가지는 블록은 공기와의 계면에서 (웨팅)wetting하게 되어, 평행 배향이 유도된다.
블록 공중합체의 자기 조립 구조를 효율적으로 활용하기 위하여는, 우선 블록 공중합체가 이루고 있는 구조를 정확하게 분석할 수 있어야 한다. 하지만, 블록 공중합체의 구조를 이미징(imaginig)하여 분석하는 경우 노이즈 등으로 인한 오차가 발생하는 경우가 있다. 특히, 그라포 에피택시(graphoepitaxy)를 이용하여 트렌치 내에 블록 공중합체가 정렬되어 있는 경우에는, 상기 트렌치와 블록 공중합체의 라인 구조가 같은 방향으로 정렬되어 있기 때문에 블록 공중합체 구조의 이미지 분석에 많은 오차가 발생하는 문제점이 있다.
본 명세서에서 용어 「이미지」는 인간의 시각에 의해 인식 가능한 2차원 또는 3차원의 화면에 재생 및 표시된 시각 정보를 의미할 수 있으며, 정지 화상, 동영상 등의 다양한 시각적 정보를 의미할 수 있다. 상기 정지 화상 또는 동영상은 반도체 소자인 전하 결합 소자(CCD) 등의 광학 센서를 사용하여 대상으로부터 센서에 들어오는 영상을 디지털 방식으로 획득한 것일 수 있으며, 전자 현미경이나 기타 계측 장비를 이용하여 측정한 결과값을 시작적으로 변환한 화상 등을 포함할 수 있다. 또한 「원본 이미지」란, 상기 센서 등으로부터 수득한 이미지 자체를 의미할 수 있으며, 별도의 후처리가 수행되지 않은 이미지를 의미할 수 있다.
본 명세서에서, 「푸리에 변환」은 이미지의 픽셀 값들을 주파수 영역의 값으로 변환하는 것을 의미한다. 상기 푸리에 변환은 신호처리에서 널리 사용되는 기법으로, 하나의 신호가 여러 개의 정현파 신호의 합성으로 표현될 수 있다는 개념을 바탕으로 하며, 이미지 내에 존재하는 저주파와 고주파 성분을 분석할 수 있다.
본 명세서에서 「변환」은 지정된 알고리즘에 따라 데이터의 형식을 바꾸는 것을 의미할 수 있다. 상기 변환은 어떤 대상을 다른 위치로 이동하거나 확대 또는 축소, 회전하거나 한 종류의 좌표계에서 다른 종류의 좌표계로 바꾸어 표현함으로써 위치, 크기 또는 성질을 변경시키는 것을 의미할 수 있으며, 예를 들어 푸리에 변환, 이미지 블러링 등을 포함하는 개념일 수 있다.
상기 이미지, 변환, 푸리에 변환 등은 공지된 수치해석 프로그램 또는 영상처리 프로그램 등을 사용하여 수행할 수 있으며, 예를들어 화상 해석 소프트웨어(미국 국립 위생 연구소 [NIH] 오픈 소스, 「Image J」또는 MathWorks 사, 「MATLAB」) 등을 이용하여 이미지에 후처리를 수행할 수 있다.
본 출원은 고분자 막의 분석 방법에 관한 것이다. 본 출원의 분석 방법은, 일정 간격으로 배치된 트렌치 내에 형성되어 있고 자기 조립된 블록 공중합체를 가지는 고분자 막의 원본 이미지를 블러링하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 고분자 막의 이미지를 수득하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 광학 센서를 이용하여 고분자 막의 영상을 디지털 방식으로 획득하거나 또는 전자 현미경이나 기타 계측 장비를 이용하여 측정한 결과값을 시작적으로 변환하여 획득할 수 있고, 예를들어 주사전자현미경 (SEM), 원자간력현미경 (AFM) 또는 투과전자현미경 (TEM)을 통해 이미지를 수득할 수 있다.
상기 수득한 이미지를 블러링하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 공지의 방법에 의해 수행될 수 있다. 상기 블러링(Blurring)처리는 디지털 영상의 고주파 성분(픽셀 값의 변화율이 큰 것)을 제거하거나 픽셀 값 중에서 극단적인 값을 제거하고 이웃 픽셀들과 평균화한 결과값을 할당하여 디지털 영상의 윤곽이 되는 부분을 흐리게 만드는 방법을 의미할 수 있다. 상기 블러링 처리는 이미지에 흐림 효과를 줄 수 있는 것이라면, 공지된 다양한 블러 방법을 제한없이 사용할 수 있으며, 예를들어 로우패스 필터링, 가우시안 블러, 모션 블러 또는 래디얼 블러 등의 방법을 사용할 수 있다. 상기 고분자 막의 이미지에 블러링 처리를 수행하여, 고분자 막의 원본 이미지에서 트렌치에 해당하는 영역과 자기 조립된 블록 공중합체에 해당하는 영역을 분리함으로써 고분자 막의 이미지에 대한 정확한 분석이 가능할 수 있다. 상기 이미지를 블러링하는 방법으로, 공지된 영상처리 프로그램 등을 사용할 수 있으며, 예를들어 화상 해석 소프트웨어(미국 국립 위생 연구소 [NIH] 오픈 소스, 「Image J」또는 MathWorks 사, 「MATLAB」) 등을 이용하여 수득한 이미지에 푸리에 변환을 수행할 수 있다.
본 출원의 일례에서, 수득한 원본 이미지 및 블러링 처리된 이미지를 푸리에 변환하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 수득한 원본 이미지 및 블러링 처리된 이미지에 푸리에 변환을 수행하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 공지의 방법에 의해 수행될 수 있다. 이미지를 푸리에 변환하는 방법으로, 공지된 영상처리 프로그램 등을 사용할 수 있으며, 예를들어 화상 해석 소프트웨어(미국 국립 위생 연구소 [NIH] 오픈 소스, 「Image J」또는 MathWorks 사, 「MATLAB」) 등을 이용하여 수득한 이미지에 푸리에 변환을 수행할 수 있다.
수득한 이미지에 푸리에 변환이 수행되면, 푸리에 변환 이미지를 얻을 수 있다. 푸리에 변환 이미지는 영상의 픽셀 값들이 주파수 영역의 값으로 변환된 결과를 보여준다. 일반적으로 푸리에 변환 이미지의 저주파 영역은 영상의 전체적인 밝기에 대한 정보를 나타내며 고주파 영역은 영상의 엣지(Edge)나 노이즈(Noise)에 대한 정보를 나타낸다. 상기 푸리에 변환을 통해, 고분자 막의 이미지에 포함되는 노이즈 성분에 대한 정보 만을 분리하여 제거할 수 있고, 이에 따라 고분자 막의 분석시 오차를 줄일 수 있다. 상기 블러링 처리된 이미지에 푸리에 변환함으로써, 기판 상에 고분자 막이 형성된 부분과 고분자 막이 형성되지 않은 부분의 차이를 명확히 할 수 있어, 고분자 막의 분석이 고분자 막이 형성된 부분 만의 분석이 가능할 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원에 따른 고분자 막의 분석 방법은 푸리에 변환에 의해 생성된 이미지에서 노이즈를 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 푸리에 변환된 이미지로부터 노이즈를 제거하여, 고분자 막의 분석 시 오차를 줄일 수 있다. 상기 노이즈를 제거하는 단계는, 원본 이미지의 푸리에 변환 결과 및 블러링 처리된 이미지의 푸리에 변환 결과의 중첩되는 범위를 제거하는 단계일 수 있다. 원본 이미지를 푸리에 변환한 결과에서 블러링 처리 후 푸리에 변환이 수행된 이미지를 푸리에 변환한 결과와 중첩되는 범위를 제거하여, 고분자 막이 아닌 노이즈에 해당하는 영역 만을 제거하여, 고분자 막의 정보에 대한 영역 만을 획득할 수 있다. 상기 원본 이미지를 푸리에 변환한 결과에서 블러링 처리 후 푸리에 변환이 수행된 이미지를 푸리에 변환한 결과와 중첩되는 범위를 제거하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를들어 공지된 화상 해석 소프트웨어 등을 이용하여 수행할 수 있다.
본 출원의 고분자 막의 분석 방법은, 노이즈가 제거된 원본 이미지의 푸리에 변환된 결과로부터 고분자 막의 표면에 형성된 패턴의 피치를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 패턴은 후술하는 블록 공중합체의 자기 조립 구조로 인해 형성되는 모양을 의미할 수 있으며, 2 이상의 라인을 포함하는 패턴을 의미할 수 있다. 푸리에 변환된 이미지로부터 패턴의 피치를 측정하여, 고분자 막의 자기 조립 구조의 정확한 구조 분석이 가능할 수 있다.
본 출원의 일례에서, 고분자 막의 표면에 형성된 패턴의 피치는 푸리에 변환으로 형성된 이차원 스펙트럼 이미지를 반경 방향 적분 (radial integration)을 통하여 일차원 그래프로 전환하여 측정할 수 있다. 푸리에 변환된 이차원 이미지를 0°내지 360°의 범위에서 반경 방향 적분하면, 주파수의 밀집도를 표현하는 일차원 그래프를 얻을 수 있으며, 상기 주파수 영역 그래프 상의 첫 번째 피크의 X 좌표 값은 고분자 막의 표면에 형성된 패턴의 실제 영역의 피치를 의미할 수 있다. 상기 피크 값을 이용하여 고분자 막의 표면에 형성된 패턴의 피치를 측정함으로써 고분자 막의 정확한 구조 분석이 가능할 수 있다.
본 출원의 고분자 막은 트렌치가 형성되어 있는 기판 상에 형성되어 있을 수 있다. 본 출원의 방법에 적용되는 기판의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 기판으로는, 예를 들면, 상기 기술한 각 용도로의 적용을 위해 표면에 패턴의 형성이 필요한 다양한 종류의 기판이 모두 사용될 수 있다. 이러한 종류의 기판으로는, 예를 들면, 실리콘 기판, 실리콘 게르마늄(silicon germanium) 기판, GaAs 기판, 산화 규소 기판 등과 같은 반도체 기판을 들 수 있다. 기판으로는 예를 들면, finFETs(fin field effect transistor) 또는 다이오드, 트랜지스터 또는 커패시터 등과 같은 기타 다른 전자 디바이스의 형성에 적용되는 기판이 사용될 수 있다. 또한, 용도에 따라서 세라믹 등의 다른 재료도 상기 기판으로 사용될 수 있으며, 본 출원에서 적용될 수 있는 기판의 종류는 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 방법에 적용되는 기판의 표면에는 서로 간격을 두고 메사(mesa) 구조가 형성되어 있을 수 있으며, 상기 메사 구조에 의해 트렌치가 형성되어 있을 수 있다. 예를 들면, 상기 메사 구조는 각각 라인 형태일 수 있다. 이러한 메사 구조는, 서로 일정 간격으로 이격되어 기판 표면에 배치될 수 있다. 메사 구조는 실질적으로 서로 평행하게 기판의 표면에 배치되어 있을 수 있다. 메사 구조는 기판의 표면에 적어도 2개 이상 형성되어 있을 수 있다. 즉, 기판의 표면에 상기 메사 구조에 의해 형성되는 트렌치의 수는 1개 이상일 수 있다. 상기 메사 구조 및 트렌치의 개수는 특별히 제한되지 않으며, 용도에 따라 조절될 수 있다.
상기 트렌치를 형성하도록 이격 배치되어 있는 메사 구조의 간격(D)과 상기 메사 구조의 높이(H)의 비율(D/H)은 특별히 제한되지 않으며, 예를들어 0.1 이상일 수 있고, 10 이하일 수 있다. 또한, 상기 메사 구조간의 간격(D)과 메사 구조의 폭(W)의 비율(D/W)은 특별히 제한되지 않으며, 0.5 이상일 수 있고, 10 이하일 수 있다. 상기 비율(D/H 또는 D/W)은, 목적하는 용도에 따라서 변경될 수 있다. 본 명세서에서 용어 메사 구조의 간격(D)은, 이격 배치되어 있는 인접 메사 구조간의 최단 거리를 의미하고, 상기 간격(D)은, 예를 들면, 5 nm 이상일 수 있으며, 500 nm 이하일 수 있다. 본 명세서에서 용어 메사 구조의 높이(H)는, 기판의 표면을 기준으로 상기 기판 표면의 법선 방향을 따라 상부 방향으로 측정되는 메사 구조의 치수이고, 예를 들면, 1 nm 이상일 수 있으며, 100 nm 이하일 수 있다. 본 명세서에서 용어 메사 구조의 폭(W)은, 상기 기판 표면의 법선 방향과 수직하는 방향을 따라 측정되는 메사 구조의 치수이고, 예를 들면, 5 nm 이상일 수 있으며, 500 nm 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 유도 자기 조립 재료로서 블록 공중합체가 적용되고, 상기 블록 공중합체의 라멜라 패턴을 형성하는 경우에 상기 메사 구조의 간격은 약 1L 내지 20L의 범위 내일 수 있다. 상기에서 L은 상기 블록 공중합체에 의해 형성되는 라멜라 패턴의 피치를 의미할 수 있으며, 본 명세서에서 용어 라멜라 구조의 피치(L)는, 수직 배향된 라멜라 구조의 패턴의 길이를 의미할 수 있다. 이러한 경우에 상기 블록 공중합체를 포함하는 막, 즉 상기 트렌치 내에 형성되는 막의 두께는 약 0.1L 내지 10L 또는 1L 내지 8L의 범위 내일 수 있다. 상기 메사 구조의 치수 등은 본 출원의 하나의 예시이며, 이는 구체적인 태양에 따라서 변경될 수 있다.
기판상에 상기와 같은 메사 구조를 형성하는 방식은 특별히 제한되지 않고, 공지의 방식이 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 메사 구조는, 기판을 적절한 방식으로 에칭하거나, 혹은 기판상에 적절한 재료를 증착시켜 형성할 수 있다.
상기에서 메사 구조 형성 재료의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 재료는 에칭(etching) 공정에 의해 에칭되어 메사 구조를 형성 가능한 재료가 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 재료로는, SiO2, ACL(Amorphous carbon layer), SOG(Pin-on-glass), SOC(Spin-on-carbon) 또는 질화 규소(silicon nitride) 등이 적용될 수 있다. 이러한 재료의 층은, 예를 들면, 스핀 코팅 등의 방식에 의해 코팅되거나, CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 증착 방식으로 형성될 수 있다. 상기 재료의 층이 형성 시에 그 두께 등은 특별히 제한되지 않고, 목적하는 메사 구조의 높이(H)를 고려하여 적정 두께로 형성될 수 있다.
본 출원의 일례에서, 고분자 막은 블록 공중합체를 포함할 수 있다. 블록 공중합체는 제 1 블록 및 상기 제 1 블록과는 화학적으로 구별되는 제 2 블록을 가지는 블록 공중합체일 수 있다. 상기 블록 공중합체는 서로 다른 화학적 구조를 가지는 고분자 블록들이 공유 결합을 통해 연결되어 있는 분자 구조를 의미할 수 있다.
상기 블록 공중합체는 자기 조립 구조를 형성하고 있을 수 있다. 자기 조립 구조는 블록 공중합체에 포함되는 각 블록 간의 상호 작용에 의해 특정한 구조체를 이루고 있는 것을 의미할 수 있다. 상기 블록 공중합체의 자기 조립 구조는 스피어(sphere), 실린더(cylinder) 또는 라멜라(lamella) 구조 일 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 구조들 중 스피어 또는 라멜라의 경우에 상기 블록 공중합체는, 수직 배향된 상태로 존재할 수 있다. 예를 들면, 블록 공중합체에서 제 1 또는 제 2 블록 또는 그와 공유 결합된 다른 블록의 세그먼트 내에서 다른 세그먼트가 라멜라 형태 또는 실린더 형태 등과 같은 규칙적인 구조를 형성하면서 수직 배향되어 있을 수 있다. 본 출원의 고분자막에 포함될 수 있는 블록 공중합체는 특별히 제한되지 않는다.
본 출원의 블록 공중합체는 전술한 제 1 블록 및 제 2 블록을 포함하는 디블록 공중합체이거나, 상기 제 1 블록 및 제 2 블록 중 하나 이상을 2개 이상 포함하거나, 혹은 다른 종류의 제 3 블록을 포함하는 멀티블록 공중합체일 수 있다.
블록 공중합체를 사용하여 상기와 같은 고분자 막을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 고분자 막의 형성 방법은 상기 블록 공중합체 또는 그를 적정한 용매에 희석한 코팅액의 층을 도포 등에 의해 중성층 상에 형성하고, 필요하다면, 상기 층을 숙성하거나 열처리하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 숙성 또는 열처리는, 예를 들면, 블록 공중합체의 상전이온도 또는 유리전이온도를 기준으로 수행될 수 있고, 예를 들면, 상기 유리 전이 온도 또는 상전이 온도 이상의 온도에서 수행될 수 있다. 이러한 열처리가 수행되는 시간은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 약 1분 내지 72시간의 범위 내에서 수행될 수 있지만, 이는 필요에 따라서 변경될 수 있다. 또한, 고분자 박막의 열처리 온도는, 예를 들면, 100℃ 내지 250℃ 정도일 수 있으나, 이는 사용되는 블록 공중합체를 고려하여 변경될 수 있다. 상기 형성된 층은, 다른 예시에서는 상온의 비극성 용매 및/또는 극성 용매 내에서, 약 1분 내지 72 시간 동안 용매 숙성될 수도 있다.
본 출원의 고분자 막의 분석 방법은, 노이즈를 효과적으로 제거하여 고분자 막의 구조 분석의 정확성을 향상시킬 수 있으며, 분석 시간을 단축할 수 있다.
도 1은 트렌치 내에 형성된 블록 공중합체를 포함하는 고분자막의 SEM 사진이다.
도 2는 도 1의 이미지를 푸리에 변환한 이미지이다.
도 3은 도 1의 이미지에 블러링 처리를 수행한 이미지이다.
도 4는 도 3의 이미지를 푸리에 변환한 이미지이다.
도 5는 도 2에서 도 4와 중첩되는 영역을 제거한 이미지이다.
도 6은 도 5의 이미지를 적분한 결과이다.
도 7은 도 2의 이미지를 적분한 결과이다.
도 8은 트렌치 내에 형성된 블록 공중합체를 포함하는 고분자막의 SEM 사진이다.
도 9는 도8의 이미지를 푸리에 변환한 이미지이다.
도 10은 도 8의 이미지에 블러링 처리를 수행한 이미지이다.
도 11은 도 10의 이미지를 푸리에 변환한 이미지이다.
도 12는 도 9에서 도 11과 중첩되는 영역을 제거한 이미지이다.
도 13은 도 12의 이미지를 적분한 결과이다.
도 14는 도 9의의 이미지를 적분한 결과이다.
이하 본 출원에 따르는 실시예 및 비교예를 통하여 본 출원을 보다 상세히 설명하나, 본 출원의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
트랜치 기판은 하기의 방식으로 제조하였다. 기판으로는 실리콘 웨이퍼가 적용되었다. 상기 기판 상에 공지의 증착 방식으로 SiO의 층을 약 200nm 정도의 두께로 형성하였다. 이어서 상기의 SiO의 층상에 BARC(bottom anti reflective coating)을 약 60nm 정도의 두께로 코팅하고, 다시 그 상부에 PR(photoresist, KrF용, positive-tone resist)층을 약 400nm 정도의 두께로 코팅하였다. 이어서 상기 PR층을 KrF 스텝퍼(stepper) 노광 방식으로 패턴화하였다. 이어서 RIE(re active ion etching) 방식으로 상기 패턴화된 PR층을 마스크로 하여, 그 하부의 BARC층과 SiO층을 에칭하고, 잔여물을 제거함으로써 트렌치 구조를 형성하였다.
상기 트렌치 내부에 화합물(DPM-C12)과 펜타플루오르스티렌 랜덤공중합체를 코팅하여 160°C 에서 24 시간 동안 열적 숙성(thermal annealing) 과정을 통해 실리콘 웨이퍼에 고정시켰으며, 미반응물을 제거하기 위해 플루오르벤젠(fluorobenzene) 용액 상에서 초음파분산 (sonication) 과정을 10 분간 처리하였다. 상기 트렌치 내부에 하기 화학식 A의 화합물(DPM-C12)과 펜타플루오로스티렌의 블록 공중합체를 톨루엔 (toluene)에 1.5 중량%의 고형분 농도로 희석시켜 제조한 코팅액을 스핀 코팅하고, 상온에서 약 1시간 동안 건조시킨 후에 다시 약 160~250℃의 온도에서 약 1시간 동안 열적 숙성(thermal annealing)하여 자기 조립된 막을 형성하였다.
[화학식 A]
Figure 112017067784497-pat00001
화학식 A에서 R은 탄소수 12의 직쇄 알킬기이다.
도 1는 상기 방식으로 형성된 고분자 막에 대한 SEM 사진이다. 상기 도 1의 이미지를 화상 해석 소프트웨어(미국 국립 위생 연구소 [NIH] 오픈 소스, 「Image J」)를 이용하여 푸리에 변환하였다. 도 2는 상기 푸리에 변환된 고분자 막의 이미지이다.
또한, 도 3은, 도 1의 이미지를 화상 해석 소프트웨어(미국 국립 위생 연구소 [NIH] 오픈 소스, 「Image J」)를 이용하여 블러링 처리한 이미지이며, 도 4는 상기 블러링 처리된 도 3을 같은 프로그램을 이용하여 푸리에 변환한 이미지이다.
상기 도 2의 이미지에서, 도 4와 중첩되는 영역을 제거하였으며, 도 5는 도 4와 중첩되는 영역을 제거한 후의 도 2의 이미지이다.
상기 도 5의 이미지를 화상 해석 소프트웨어(미국 국립 위생 연구소 [NIH] 오픈 소스, 「Image J」)를 이용하여 0°에서 360°의 범위에서 반경 방향 적분을 수행하였다. 도 6은 적분 결과를 나타내며, 도 6의 주파수 영역에 형성된 첫 번째 메인 피크의 X좌표를 Image J로 측정한 결과, 실제 영역 피치 26.4㎚가 측정되었다. 이는 트렌치 내부에 형성된 고분자 막의 자기 조립 구조가 형성하고 있는 수직 배향된 라멜라 구조의 피치를 의미한다.
실시예 2.
실시예 1 에 언급된 방법으로 제작된 트랜치 내부에 화합물(DPMC12) 과 펜타플루오로스티렌의 블록 공중합체를 톨루엔 (toluene)에 1.5 중량%의 고형분 농도로 희석시켜 제조한 코팅액을 스핀 코팅하고, 상온에서 약 1 시간 동안 건조시킨 후에 다시 약 160~250℃의 온도에서 약 1 시간 동안 열적 숙성(thermal annealing)하여 자기 조립된 막을 형성하였다.
도 8 은 상기 방식으로 형성된 고분자 막에 대한 SEM 사진이다. 상기 도 8 의 이미지를 화상 해석 소프트웨어(미국 국립 위생 연구소 [NIH] 오픈 소스, 「Image J」)를 이용하여 푸리에 변환하였다. 도 9 는 상기 푸리에 변환된 고분자 막의 이미지이다.
또한, 도 10 은, 도 8 의 이미지를 화상 해석 소프트웨어(미국 국립 위생 연구소 [NIH] 오픈 소스, 「Image J」)를 이용하여 블러링 처리한 이미지이며, 도 11 은 상기 블러링 처리된 도 10 을 같은 프로그램을 이용하여 푸리에 변환한 이미지이다.
상기 도 9 의 이미지에서, 도 11 과 중첩되는 영역을 제거하였으며, 도 12 는 도 11 과 중첩되는 영역을 제거한 후의 도 9 의 이미지이다.
상기 도 12 의 이미지를 화상 해석 소프트웨어(미국 국립 위생연구소 [NIH] 오픈 소스, 「Image J」)를 이용하여 0°에서 360°의 범위에서 반경 방향 적분을 수행하였다. 도 13 은 적분 결과를 나타내며, 도 13 의 주파수 영역에 형성된 첫 번째 메인 피크 X 좌표를 Image J 로 측정한 결과 실제 영역 피치 27.8 ㎚가 측정되었다. 이는 트렌치 내부에 형성된 고분자 막의 자기 조립 구조가 형성하고 있는 수직 배향된 라멜라 구조의 피치를 의미한다.
비교예 1
상기 도 1의 이미지에 블러링 처리를 하지 않고, 푸리에 변환된 도 2의 이미지에 대한 적분을 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 실험을 수행하였다. 도 7은 도 2의 이미지를 화상 해석 소프트웨어(미국 국립 위생 연구소 [NIH] 오픈 소스, 「Image J」)를 이용하여 0°에서 360°의 범위에서 반경 방향 적분을 수행한 결과를 나타낸다. 도 7에서 볼 수 있듯이, 블러링 처리를 하지 않은 이미지를 변환한 결과, 피크가 형성되지 않았다. 이는 기판 상에 형성된 트렌치 구조와 블록 공중합체의 자기 조립 구조가 형성하고 있는 수직 배향된 라멜라 구조가 같은 방향으로 정렬되어 있기 때문에 발생하는 노이즈로 인한 것으로, 수직 배향된 라멜라 구조의 피치를 계산할 수 없는 결과를 보여준다.
비교예 2
상기 도 8 의 이미지에 블러링 처리를 하지 않고, 푸리에 변환된 도 9 의 이미지에 대한 적분을 수행한 것을 제외하고는 실시예 2 와 동일한 조건으로 실험을 수행하였다. 도 14 는 도 9 의 이미지를 화상 해석 소프트웨어(미국 국립 위생 연구소 [NIH] 오픈 소스, 「Image J」)를 이용하여 0°에서 360°의 범위에서 반경 방향 적분을 수행한 결과를 나타낸다. 도 14 에서 볼 수 있듯이, 블러링 처리를 하지 않은 이미지를 변환한 결과, 피크가 형성되지 않았다. 이는 기판 상에 형성된 트렌치 구조와 블록 공중합체의 자기 조립 구조가 형성하고 있는 수직 배향된 라멜라 구조가 같은 방향으로 정렬되어 있기 때문에 발생하는 노이즈로 인한 것으로, 수직 배향된 라멜라 구조의 피치를 계산할 수 없는 결과를 보여준다.

Claims (8)

  1. 일정 간격으로 배치된 트렌치 내에 형성되어 있고 자기 조립된 블록 공중합체를 가지는 고분자 막의 원본 이미지를 블러링하는 단계;
    상기 원본 이미지 및 블러링 처리된 이미지를 푸리에 변환하는 단계; 및
    상기 푸리에 변환에 의해 생성된 이미지에서 노이즈를 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 노이즈를 제거하는 단계는, 원본 이미지의 푸리에 변환 결과 및 블러링 처리된 이미지의 푸리에 변환 결과의 중첩되는 범위를 제거하는 단계인 고분자 막의 분석 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 노이즈가 제거된 원본 이미지의 푸리에 변환된 결과로부터 고분자 막의 표면에 형성된 패턴의 피치를 측정하는 단계를 추가로 포함하는 고분자 막의 분석 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 피치를 측정하는 단계는, 푸리에 변환된 고분자 막의 이미지를 0°내지 360°의 범위에서 반경 방향 적분하여 형성된 피크를 측정하는 단계인 고분자 막의 분석 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 블록 공중합체의 자기 조립 구조는 실린더, 스피어 또는 라멜라 구조인 고분자 막의 분석 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 고분자 막의 원본 이미지는주사전자현미경 (SEM), 원자간력현미경 (AFM) 또는 투과전자현미경 (TEM)을 통해 수득된 이미지인 고분자 막의 분석 방법.

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