KR20210040614A - Diblock copolymer containing gradient random-copolymer block and method for forming fine pattern using diblock copolymer - Google Patents

Diblock copolymer containing gradient random-copolymer block and method for forming fine pattern using diblock copolymer Download PDF

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Abstract

Disclosed are a diblock copolymer including a block having a concentration gradient and a method of forming a fine pattern using the same. The block copolymer according to an embodiment of the present invention includes: a first block; and a second block comprising a random copolymer having a concentration gradient, wherein the first block may include polymethyl methacrylate (PMMA), and the second block may include a random copolymer having a concentration gradient of styrene (S) and pentafluorostyrene (PFS).

Description

농도 구배를 가지는 블록을 포함한 이중 블록 공중합체 및 이를 이용한 미세 패턴 형성 방법 {Diblock copolymer containing gradient random-copolymer block and method for forming fine pattern using diblock copolymer}Diblock copolymer containing gradient random-copolymer block and method for forming fine pattern using diblock copolymer}

본 발명은 이중 블록 공중합체에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 농도 구배를 가지는 블록을 포함함으로써, 바닥에 중성 브러시 고분자 처리를 하지 않고도 패턴 정렬성을 향상시키고, 높은 해상도를 가지는 미세 패턴을 형성할 수 있는 이중 블록 공중합체 및 이를 이용한 미세 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a double block copolymer, and more specifically, by including a block having a concentration gradient, it is possible to improve pattern alignment without performing a neutral brush polymer treatment on the floor, and to form a fine pattern with high resolution. The present invention relates to a double block copolymer and a method for forming a fine pattern using the same.

무어의 법칙을 만족하기 위하여 반도체 집적회로의 밀도를 증가시키고자, 소자의 크기 감소가 지속적으로 이루어지고 있으나, 현재 광학 리소그래피 (lithography) 공정으로 도달할 수 없는 크기에 이르러 새로운 리소그래피 방법들이 연구 중에 있다. 그 중 블록 공중합체를 이용한 유도성 자기 조립(directed self-assembly, DSA) 기술은 차세대 리소그래피 공정으로 기대되고 있다. (대한민국 공개특허공보 제10-2016-0073408호).In order to increase the density of semiconductor integrated circuits in order to satisfy Moore's Law, the size of the device has been continuously reduced, but the size of the device has reached a size that cannot be reached by the optical lithography process, and new lithography methods are being studied. . Among them, directed self-assembly (DSA) technology using block copolymers is expected as a next-generation lithography process. (Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0073408).

DSA 기술은 공정 과정이 단순하며, 다른 광학 기반 리소그래피 보다 비용적인 측면에서 유리하다는 장점을 가지고 있다. 블록 공중합체의 구조 차이에 따라 실린더, 라멜라(lamellar), 자이로이드(gyroid), 구형 구조 등 다양한 구조를 형성할 수 있다는 장점 또한 가지고 있다.DSA technology has the advantage of simpler process and cost advantage over other optical-based lithography. It also has the advantage of being able to form various structures such as cylinders, lamellars, gyroids, and spherical structures according to the difference in structure of the block copolymer.

그러나, 지금까지 제안된 블록 공중합체는 패턴의 선폭을 10 nm 이하로 줄이는 것이 어려우며, 수직 배향 라멜라(lamella) 구조를 만들기 위하여 표면에 적합한 조성을 가지는 중성 브러시 고분자(neutral brush polymer) 처리를 해야 하는 등의 어려움을 가지고 있다. 또한 중성 브러시 고분자의 조성이 맞지 않으면 수직 배향 라멜라 구조가 형성되지 않으며, 이에 따라 중성 브러시 고분자가 패턴의 결함에 영향을 끼치게 된다.However, the block copolymer proposed so far is difficult to reduce the line width of the pattern to less than 10 nm, and to make a vertically oriented lamella structure, a neutral brush polymer having a composition suitable for the surface needs to be treated. Has difficulty. In addition, if the composition of the neutral brush polymer does not match, a vertically oriented lamellar structure is not formed, and accordingly, the neutral brush polymer affects defects in the pattern.

이에 따라, 10 nm 이하의 패턴 크기를 가지면서, 브러시 고분자 없이 수직 배향 라멜라 패턴을 형성할 수 있는 블록 공중합체의 개발이 필요한 실정이다.Accordingly, there is a need to develop a block copolymer having a pattern size of 10 nm or less and capable of forming a vertically oriented lamella pattern without a brush polymer.

본 발명의 실시예들은, 농도 구배를 가지는 블록을 포함함으로써, 바닥에 중성 브러시 고분자 처리를 하지 않고도 패턴 정렬성을 향상시키고, 높은 해상도를 가지는 미세 패턴을 형성할 수 있는 이중 블록 공중합체 및 이를 이용한 미세 패턴 형성 방법을 제공한다.The embodiments of the present invention include a block having a concentration gradient, thereby improving pattern alignment without performing a neutral brush polymer treatment on the floor, and forming a fine pattern having a high resolution, and a double block copolymer using the same. It provides a method of forming a fine pattern.

본 발명의 일 실시예에 따른 블록 공중합체는 제1 블록; 및 농도 구배(gradient)를 가지는 랜덤 공중합체(random copolymer)를 포함하는 제2 블록을 포함한다.The block copolymer according to an embodiment of the present invention comprises a first block; And a second block including a random copolymer having a gradient of concentration.

상기 제1 블록은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 포함하고, 상기 제2 블록은 스타이렌(S)과 펜타플루오로스티렌(PFS) 농도 구배를 가지는 랜덤 공중합체를 포함할 수 있다.The first block may include polymethyl methacrylate (PMMA), and the second block may include a random copolymer having a styrene (S) and pentafluorostyrene (PFS) concentration gradient.

상기 블록 공중합체는 하기 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 반복단위를 가지는 상기 제1 블록과 하기 화학식 3 내지 화학식 5로 표시되는 반복단위를 가지는 상기 제2 블록을 포함할 수 있다.The block copolymer may include the first block having a repeating unit represented by Formulas 1 to 2 below, and the second block having a repeating unit represented by Formulas 3 to 5 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00003
Figure pat00003

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00004
Figure pat00004

[화학식 5][Formula 5]

Figure pat00005
Figure pat00005

(여기서, 상기 화학식 1 내지 상기 화학식 5에서, R1 및 R2는 -CH3, -C2H5, -C3H7를 포함하는 탄소수 1 내지 6의 알킬기와 탄소수 6 내지 20의 아릴기이며, X1 내지 X5는 서로 독립적으로, -H, -F, F가 하나 이상 치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, F가 하나 이상 치환된 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기, 또는 F가 하나 이상 치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이되, 모두 -H는 아니며, grad는 구배(gradient)를 의미하는 것으로, 랜덤 블록 공중합체의 조성이 농도 구배를 가짐을 의미하며, 농도 구배는 0에서 1까지이다.)(Wherein, in Formulas 1 to 5, R 1 and R 2 are an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms including -CH3, -C2H5, and -C3H7, and an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and X 1 to X 5 Is independently of each other, -H, -F, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms in which at least one F is substituted, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms in which at least one F is substituted, or a C 6 to 20 carbon atom in which at least one F is substituted It is an aryl group, but not all -H, and grad means a gradient, which means that the composition of the random block copolymer has a concentration gradient, and the concentration gradient ranges from 0 to 1.)

상기 블록 공중합체는 25

Figure pat00006
에서의 프로리 허긴스 파라미터(Flory-Huggins parameter, χ) 값이 0.01 내지 0.26일 수 있다.The block copolymer is 25
Figure pat00006
The Flory-Huggins parameter (χ) value of may be 0.01 to 0.26.

상기 블록 공중합체는 수직 배향된 라멜라 패턴을 형성할 수 있다.The block copolymer may form a vertically oriented lamellar pattern.

상기 라멜라 패턴은 5nm 내지 30nm의 패턴 크기로 형성될 수 있다.The lamellar pattern may be formed in a pattern size of 5 nm to 30 nm.

본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법은 농도 구배(gradient)를 가지는 랜덤 공중합체(random copolymer)를 포함하는 블록 공중합체를 형성하는 단계; 및 상기 형성된 블록 공중합체를 이용하여 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.A method for forming a fine pattern according to an embodiment of the present invention includes forming a block copolymer including a random copolymer having a concentration gradient; And forming a pattern using the formed block copolymer.

상기 블록 공중합체는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 포함하는 제1 블록; 및 스타이렌(S)과 펜타플루오로스티렌(PFS) 농도 구배를 가지는 랜덤 공중합체를 포함하는 제2 블록을 포함할 수 있다.The block copolymer includes a first block containing polymethyl methacrylate (PMMA); And a second block including a random copolymer having a concentration gradient of styrene (S) and pentafluorostyrene (PFS).

상기 블록 공중합체는 하기 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 반복단위를 가지는 제1 블록과 하기 화학식 3 내지 화학식 5로 표시되는 반복단위를 가지는 제2 블록을 포함할 수 있다.The block copolymer may include a first block having a repeating unit represented by Formulas 1 to 2 below and a second block having a repeating unit represented by Formulas 3 to 5 below.

[화학식 1] [Formula 1]

Figure pat00007
Figure pat00007

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00008
Figure pat00008

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00009
Figure pat00009

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00010
Figure pat00010

[화학식 5][Formula 5]

Figure pat00011
Figure pat00011

(여기서, 상기 화학식 1 내지 상기 화학식 5에서, R1 및 R2는 -CH3, -C2H5, -C3H7를 포함하는 탄소수 1 내지 6의 알킬기와 탄소수 6 내지 20의 아릴기이며, X1 내지 X5는 서로 독립적으로, -H, -F, F가 하나 이상 치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, F가 하나 이상 치환된 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기, 또는 F가 하나 이상 치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이되, 모두 -H는 아니며, grad는 구배(gradient)를 의미하는 것으로, 랜덤 블록 공중합체의 조성이 농도 구배를 가짐을 의미하며, 농도 구배는 0에서 1까지이다.)(Wherein, in Formulas 1 to 5, R 1 and R 2 are an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms including -CH3, -C2H5, and -C3H7, and an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and X 1 to X 5 Is independently of each other, -H, -F, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms in which at least one F is substituted, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms in which at least one F is substituted, or a C 6 to 20 carbon atom in which at least one F is substituted It is an aryl group, but not all -H, and grad means a gradient, which means that the composition of the random block copolymer has a concentration gradient, and the concentration gradient ranges from 0 to 1.)

상기 블록 공중합체는 25

Figure pat00012
에서의 프로리 허긴스 파라미터(Flory-Huggins parameter, χ) 값이 0.01 내지 0.26일 수 있다.The block copolymer is 25
Figure pat00012
The Flory-Huggins parameter (χ) value of may be 0.01 to 0.26.

상기 블록 공중합체는 수직 배향된 라멜라 패턴을 형성할 수 있다.The block copolymer may form a vertically oriented lamellar pattern.

상기 라멜라 패턴은 5nm 내지 30nm의 패턴 크기로 형성될 수 있다.The lamellar pattern may be formed in a pattern size of 5 nm to 30 nm.

본 발명의 실시예들에 따르면, 농도 구배를 가지는 블록을 포함함으로써, 바닥에 중성 브러시 고분자 처리를 하지 않고도 패턴 정렬성을 향상시키고, 높은 해상도를 가지는 미세 패턴을 형성할 수 있다.According to embodiments of the present invention, by including a block having a concentration gradient, pattern alignment can be improved and a fine pattern having high resolution can be formed without performing a neutral brush polymer treatment on the floor.

본 발명의 실시예들에 따르면, 농도 구배를 가지는 랜덤 조성의 블록을 포함하는 블록 공중합체 예를 들어, 이중 블록 공중합체를 이용하여 표면의 조성에 상관 없이 넓은 범위의 두께 조건에서 10 nm 이하 급의 수직 배향 라멜라 패턴을 형성할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, a block copolymer including a block of a random composition having a concentration gradient, for example, a double block copolymer, is used in a range of 10 nm or less under a wide range of thickness conditions regardless of the composition of the surface. It is possible to form a vertically oriented lamellar pattern.

이러한 본 발명은 자기 조립 패턴을 이용하여 리소그래피 분야에 응용할 수 있다.The present invention can be applied to a lithography field using a self-assembled pattern.

도 1은 블록 공중합체 조성에 따른 수직 배향이 가능한 두께 범위의 변화 및 중성 브러시 조성의 변화에 대한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 2는 랜덤 조성(실시 예 1)과 농도 구배 조성(실시 예 2)에서의 수직 배향 라멜라 패턴과 수평 배향 라멜라 패턴의 표면 에너지 차를 비교한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 3은 다양한 표면에서 농도 구배를 가지는 블록 공중합체를 가열 공정 어닐링 후 건식 에칭한 것에 대한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
1 shows an exemplary view of a change in a thickness range in which vertical orientation is possible and a change in a neutral brush composition according to a block copolymer composition.
FIG. 2 shows an exemplary diagram comparing the difference in surface energy between a vertically oriented lamella pattern and a horizontal oriented lamella pattern in a random composition (Example 1) and a concentration gradient composition (Example 2).
FIG. 3 shows an exemplary view of dry etching a block copolymer having a concentration gradient on various surfaces after annealing in a heating process.
4 is a flowchart illustrating an operation of a method for forming a fine pattern according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have, and the invention is only defined by the scope of the claims.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terms used in the present specification are for describing exemplary embodiments, and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase. As used herein, "comprises" and/or "comprising" refers to the presence of one or more other components, steps, actions and/or elements in which the recited component, step, operation and/or element is Or does not preclude additions.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used with meanings that can be commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not interpreted ideally or excessively unless explicitly defined specifically.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same elements in the drawings, and duplicate descriptions for the same elements are omitted.

본 발명에 기재된 "알킬기"는 직쇄 또는 분쇄 형태를 모두 포함하는 1가 유기 라디칼을 의미한다. "아릴기"는 하나의 수소 제거에 의해서 방향족 탄화수소로부터 유도된 1가 유기 라디칼로, 각 고리에 적절하게는 4 내지 7개, 바람직하게는 5 또는 6개의 고리원자를 포함하는 단일 또는 융합고리계를 포함하며, 다수개의 아릴이 단일결합으로 연결되어 있는 형태까지 포함한다. 상기 아릴기의 구체적인 예로서는 페닐, 나프틸, 비페닐, 인데닐(indenyl), 플루오레닐, 페난트레닐, 안트라세닐, 트라이페닐레닐, 피레닐, 크라이세닐, 나프타세닐과 같은 방향족 그룹을 포함한다.The "alkyl group" described in the present invention means a monovalent organic radical including both straight chain or branched form. "Aryl group" is a monovalent organic radical derived from an aromatic hydrocarbon by the removal of one hydrogen, and a single or fused ring system containing 4 to 7, preferably 5 or 6 ring atoms suitably in each ring It includes, and includes a form in which a plurality of aryls are connected by a single bond. Specific examples of the aryl group include aromatic groups such as phenyl, naphthyl, biphenyl, indenyl, fluorenyl, phenanthrenyl, anthracenyl, triphenylenyl, pyrenyl, chrysenyl, and naphthacenyl. .

DSA 기술을 위한 블록 공중합체 물질로 가장 많이 사용된 물질은 폴리스티렌-b-폴리메틸메타크릴레이트 블록 공중합체(PS-b-PMMA) 이다. PS-b-PMMA는 패턴 종횡비가 우수하며, 수직 배향 특성이 우수하다는 장점을 가진다. 하지만, PS-b-PMMA는 10 nm 이하 급의 패턴을 형성하지 못하며 바닥에 중성 브러시 층을 도포해야만 수직 배향이 가능하다는 단점을 가지고 있다.The material most frequently used as a block copolymer material for DSA technology is polystyrene-b-polymethylmethacrylate block copolymer (PS-b-PMMA). PS-b-PMMA has the advantage of excellent pattern aspect ratio and excellent vertical orientation characteristics. However, PS-b-PMMA has a disadvantage in that it cannot form a pattern of 10 nm or less, and vertical orientation is possible only by applying a neutral brush layer on the bottom.

이는 PS-b-PMMA가 낮은 프로리 허긴스 파라미터(Flory-Huggins parameter, χ) 값을 가지기 때문인데, χ값은 블록 공중합체의 패턴 형성과 직접적인 연관관계를 가지고 있다. 즉, 고분자 반복 단위의 개수(N)와 χ값의 곱인 χN 값이 10.5를 넘어야지만 자기 조립된 패턴을 얻을 수 있는데, 패턴의 크기는 N에 비례하기 때문에 10 nm 이하 급의 패턴을 형성하기 위하여 N 값을 줄이게 될 경우 χN 값이 10.5 보다 작아지게 되어 자기 조립된 패턴을 얻을 수 없다.This is because PS-b-PMMA has a low Flory-Huggins parameter (χ) value, which has a direct relationship with the pattern formation of the block copolymer. That is, although the χN value, which is the product of the number of polymer repeating units (N) and the χ value, must exceed 10.5, a self-assembled pattern can be obtained. If the value of N is decreased, the value of χN becomes smaller than 10.5, and a self-assembled pattern cannot be obtained.

또한, 본 출원인에 의해 이미 출원된 특허를 통해, 블록 공중합체가 특정 범위의 χ값(middle-χ)을 가질 경우 목표한 선폭의 수직 배향 라멜라 패턴을 형성할 수 있고, F가 하나 이상 치환된 스티렌기를 적정 함량으로 사용할 경우 특정 범위의 χ값을 가지는 블록 공중합체를 형성할 수 있다(대한민국 공개특허번호 제10-2018-0033084호).In addition, through a patent already filed by the present applicant, when the block copolymer has a χ value (middle-χ) in a specific range, it is possible to form a vertically oriented lamella pattern of a target line width, and F is substituted by one or more. When a styrene group is used in an appropriate amount, a block copolymer having a χ value in a specific range can be formed (Korean Patent Laid-Open No. 10-2018-0033084).

이 때, 사용한 물질인 폴리(스트렌-랜덤-펜타플루오로스티렌)-b-폴리메틸메타크릴레이트(P(S-co-PFS)-b-PMMA)의 경우, PFS의 조성이 증가함에 따라서 수직배향 되는 두께의 범위가 감소하고, 중성 브러시 조성을 맞추기가 어렵다는 단점을 가지게 된다.At this time, in the case of the material used, poly(strene-random-pentafluorostyrene)-b-polymethylmethacrylate (P(S-co-PFS)-b-PMMA), as the composition of PFS increases, It has a disadvantage in that the range of the vertically oriented thickness is reduced, and it is difficult to match the neutral brush composition.

본 발명의 실시예들은, 농도 구배를 가지는 블록을 포함함으로써, 바닥에 중성 브러시 고분자 처리를 하지 않고도 패턴 정렬성을 향상시키고, 높은 해상도를 가지는 미세 패턴을 형성고자 하는 것을 그 요지로 한다.Embodiments of the present invention, by including a block having a concentration gradient, to improve pattern alignment without performing a neutral brush polymer treatment on the floor, and to form a fine pattern having a high resolution is the gist.

즉, 본 발명은 이중 블록 공중합체 중 한 개의 블록에 농도 구배를 가지는 랜덤 조성을 첨가하여 블록 공중합체의 특성을 개선시키고자 하는 것이며, 나아가 이러한 블록 공중합체를 이용하여 생성된 필름(film) 형태와 미세 패턴을 형성할 수 있다.That is, the present invention is to improve the properties of the block copolymer by adding a random composition having a concentration gradient to one block of the double block copolymer, and furthermore, the form of a film produced using such a block copolymer and Fine patterns can be formed.

도 1은 블록 공중합체 조성에 따른 수직 배향이 가능한 두께 범위의 변화 및 중성 브러시 조성의 변화에 대한 일 예시도를 나타낸 것이다.1 shows an exemplary view of a change in a thickness range in which vertical orientation is possible and a change in a neutral brush composition according to a block copolymer composition.

도 1에 도시된 바와 같이, 중성 브러시를 사용하는 경우 수직 배향 두께 범위가 좁은 반면, 본 발명에 의해 만들어진 블록 공중합체의 경우 중성 브러시 층이 필요하지 않으며, 수직 배향이 가능한 두께 조건 역시 넓어짐을 확인할 수 있는 것을 알 수 있고, 이를 통해 농도 구배를 가지는 블록 공중합체의 효과를 확인할 수 있다.As shown in FIG. 1, when a neutral brush is used, the vertical alignment thickness range is narrow, whereas the block copolymer made by the present invention does not require a neutral brush layer, and the thickness condition for vertical alignment is also widened. It can be seen that, through this, the effect of the block copolymer having a concentration gradient can be confirmed.

이와 같은 현상이 일어나는 이유는 농도 구배를 가지는 블록 공중합체를 이용하여 자기 조립을 시도할 경우, 도 2의 실시예 1에 도시된 바와 같이 랜덤 조성일 때 수평 배향 라멜라가 선호 됨과 달리, 도 2의 실시예 2에 도시된 바와 같이 농도 구배를 가지는 조건에서는 수직 배향 라멜라 패턴의 표면 에너지가 수평 배향 라멜라보다 감소하여 수직 배향성이 선호 됨을 알 수 있다.The reason for this phenomenon is that when self-assembly is attempted using a block copolymer having a concentration gradient, unlike in the case of a random composition, as shown in Example 1 of FIG. 2, a horizontally oriented lamella is preferred. As shown in Example 2, it can be seen that in the condition having a concentration gradient, the surface energy of the vertically oriented lamella pattern decreases compared to the horizontal oriented lamella, so that the vertical orientation is preferred.

상세하게, 본 발명에 따른 블록 공중합체는 하기 화학식 1, 2로 표시되는 반복단위를 가지는 제1 블록과 화학식 3, 4, 5로 표시되는 반복단위를 가지는 제2 블록을 가지는 이중 블록 공중합체일 수 있다.Specifically, the block copolymer according to the present invention is a double block copolymer having a first block having a repeating unit represented by the following Formulas 1 and 2 and a second block having a repeating unit represented by Formulas 3, 4, and 5. I can.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00013
Figure pat00013

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00014
Figure pat00014

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00015
Figure pat00015

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00016
Figure pat00016

[화학식 5][Formula 5]

Figure pat00017
Figure pat00017

상기 화학식 1 내지 5에서, R1 및 R2는 -CH3, -C2H5, -C3H7 등을 포함하는 탄소수 1 내지 6의 알킬기와 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다. X1 내지 X5는 서로 독립적으로, -H, -F, F가 하나 이상 치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, F가 하나 이상 치환된 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기, 또는 F가 하나 이상 치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이되, 모두 -H는 아니다. grad는 구배(gradient)의 줄임말로, 랜덤 블록 공중합체의 조성이 농도 구배를 가짐을 의미한다. 이 때 농도 구배는 0에서 1까지일 수도 있으며, 1에서 0까지일 수도 있고, 그 사이의 농도 구배 조건 역시 가능하다. 농도 구배를 가지는 랜덤 공중합체의 평균적인 농도 분율은 바뀔 수 있다.In Formulas 1 to 5, R 1 and R 2 are an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and an aryl group having 6 to 20 carbon atoms including -CH3, -C2H5, -C3H7, and the like. X 1 to X 5 are independently of each other, -H, -F, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms in which one or more F is substituted, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms in which one or more F is substituted, or one or more F is substituted It is an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, but not all -H. grad is an abbreviation for gradient, meaning that the composition of the random block copolymer has a concentration gradient. In this case, the concentration gradient may be from 0 to 1, may be from 1 to 0, and a concentration gradient condition between them is also possible. The average concentration fraction of the random copolymer having a concentration gradient can be varied.

이처럼, 화학식 1, 2를 만족하는 제1 블록 및 화학식 3, 4, 5를 만족하는 제2 블록을 포함하는 이중 블록 공중합체는 수직 배향 특성이 매우 우수하여 매우 짧은 시간의 자기조립 공정에 의해 수직 배향된 라멜라 패턴을 형성할 수 있으며, 대면적의 기판에도 거의 완벽하게 정렬된 나노 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 표면 물질에 상관없이 수직 배향이 가능하다는 장점을 가진다. 이 때, 자기조립 공정은 블록 공중합체를 자발적으로 자기조립 시키기 위하여 당업계에서 통상적으로 사용하는 방법이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 일 구체예로, 열적 어닐링, 용매 어닐링 또는 이들의 혼합 방법으로 수행될 수 있다.As described above, the double block copolymer including the first block satisfying Formulas 1 and 2 and the second block satisfying Formulas 3, 4, and 5 has excellent vertical orientation characteristics, and is thus vertical by a very short self-assembly process. Oriented lamellar patterns can be formed, and nano-patterns that are almost perfectly aligned on a large-area substrate can be formed. In addition, it has the advantage that vertical orientation is possible regardless of the surface material. In this case, the self-assembly process may be used without particular limitation as long as it is a method commonly used in the art to spontaneously self-assemble the block copolymer, and as an example, thermal annealing, solvent annealing, or a mixture thereof Can be done.

본 발명의 일 예에 따른 이중 블록 공중합체의 수평균분자량은 비한정적인 일예로 3,000 내지 500,000 g/mol, 바람직하게는 5,000 내지 300,000 g/mol일 수 있다. 블록 공중합체의 다분산 지수(PDI: polydispersity index, = Mw/Mn)는 비한정적인 일예로 1.5 이하, 바람직하게 1.0 내지 1.2일 수 있다. 상기 다분산 지수는 중량평균분자량을 수평균분자량으로 나눈 값을 의미하며, 통상 크기배제 크로마토그래피(Size Exclusion Chromatography: SEC 또는 GPC)에 의해 측정될 수 있으며, 당업계에 공지된 측정조건을 통해 산출될 수 있다.The number average molecular weight of the double block copolymer according to an example of the present invention may be 3,000 to 500,000 g/mol, preferably 5,000 to 300,000 g/mol, as a non-limiting example. The polydispersity index (PDI, = Mw/Mn) of the block copolymer may be 1.5 or less, preferably 1.0 to 1.2, as a non-limiting example. The polydispersity index means a value obtained by dividing the weight average molecular weight by the number average molecular weight, and can be usually measured by size exclusion chromatography (SEC or GPC), and calculated through measurement conditions known in the art. Can be.

상기 수평균분자량 및 다분산 지수를 만족할 때 대면적 기판에서도 결점이 없이 수직 배향된 라멜라 패턴을 얻을 수 있는 점에서 바람직할 수 있으나, 본 발명이 상기 수치범위에 제한받지는 않는다.When the number average molecular weight and the polydispersity index are satisfied, it may be preferable in that a vertically oriented lamella pattern can be obtained even on a large-area substrate, but the present invention is not limited to the numerical range.

또한 본 발명의 상세한 설명에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.In addition, the unit of the additive not specifically described in the detailed description of the present invention may be a weight %.

[실시예 1][Example 1]

Figure pat00018
Figure pat00018

본 발명의 블록 공중 합체를 합성하는 일 실시예의 과정에 대해 설명하면, AIBN(Azobisisobutyronitrile), RAFT 시약(cyanoisopropyl dithiobenzoate) 및 메틸메타크릴레이트를 2:1:10000의 몰비로 벤젠에 용해(총농도: 50 중량%) 시키고 질소 분위기에서 80℃로 1시간 반응시켜 거대 개시제(수평균분자량: 11,500, 분자량 분포: 1.13)를 합성한다. 이후 거대 개시제, ACHN(1,1'-Azobis(cycolohexanecarbonitrile)), 스타이렌(S), 펜타플루오로스티렌(PFS)을 1:0.2:900:100의 몰비로 클로로벤젠에 용해(총농도: 50 중량%)시키고, 질소 분위기에서 100℃로 1시간 반응을 시켜 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 포함하는 제1 블록 및 스타이렌과 펜타플루오로스티렌 농도 구배를 가지는 랜덤 공중합체를 포함하는 제2 블록으로 이루어진 이중 블록 공중합체(수평균분자량: 42,100 분자량 분포: 1.18)를 합성한다.Referring to the process of an embodiment of synthesizing the block copolymer of the present invention, AIBN (Azobisisobutyronitrile), RAFT reagent (cyanoisopropyl dithiobenzoate), and methyl methacrylate are dissolved in benzene in a molar ratio of 2:1:10000 (total concentration: 50% by weight) and reacted at 80° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere to synthesize a large initiator (number average molecular weight: 11,500, molecular weight distribution: 1.13). Then, a giant initiator, ACHN (1,1'-Azobis (cycolohexanecarbonitrile)), styrene (S), and pentafluorostyrene (PFS) were dissolved in chlorobenzene at a molar ratio of 1:0.2:900:100 (total concentration: 50 Wt%), and reacting at 100° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere to a first block containing polymethyl methacrylate (PMMA) and a second including a random copolymer having a styrene and pentafluorostyrene concentration gradient A double block copolymer consisting of blocks (number average molecular weight: 42,100 molecular weight distribution: 1.18) was synthesized.

이 때, 본 발명에서 합성되는 블록 공중합체는 25℃에서의 프로리 허긴스 파라미터(Flory-Huggins parameter, χ) 값이 0.01 내지 0.26일 수 있다.At this time, the block copolymer synthesized in the present invention may have a Flory-Huggins parameter (χ) value of 0.01 to 0.26 at 25°C.

본 발명의 이중 블록 공중합체를 합성하는 방법은 상술한 방법으로 한정되지 않으며, 연쇄 중합법(Chaingrowth polymerization), 단계 중합법(Step-growth polymerization)을 포괄하는 다양한 방식으로 합성 가능할 수 있다. 여기서, 연쇄 중합법으로는 RAFT(Reversible addition-fragmentation chain transfer), NMP(Nitroxide-mediated polymerization), ATRP(Atomic transfer radical polymerization), 양이온(Cationic polymerization) 및 음이온 중합법(Anionic polymerization), 라디칼 중합(Radical polymerization) 등이 있을 수 있으며, 단계 중합법으로는 탈수 축합 반응(Condensation)이 있을 수 있다.The method of synthesizing the double block copolymer of the present invention is not limited to the above-described method, and may be synthesized in a variety of ways including chaingrowth polymerization and step-growth polymerization. Here, as the chain polymerization method, RAFT (Reversible addition-fragmentation chain transfer), NMP (Nitroxide-mediated polymerization), ATRP (Atomic transfer radical polymerization), cation (Cationic polymerization) and anionic polymerization method (Anionic polymerization), radical polymerization ( Radical polymerization) and the like, and dehydration condensation reaction (Condensation) may be used as a step polymerization method.

이렇게 만들어진 이중블록 공중합체는 NMR을 이용한 분석을 통하여 각 반복단위의 몰분율을 확인하였다. 이렇게 만들어진 블록 공중합체를 블록 공중합이 진행 되는 동안 B와 C의 몰비율을 NMR 분석을 통하여 추적하면 아래 <표 1> 및 <표 2>와 같을 수 있으며, 표 1은 평균 PFS 몰 분율이 41%인 농도 구배 블록 공중합체에 대한 것이고, 표 2는 평균 PFS 몰 분율이 67%인 농도 구배 블록 공중합체에 대한 것이다.The resulting diblock copolymer was analyzed using NMR to confirm the mole fraction of each repeating unit. If the molar ratio of B and C is tracked through NMR analysis during block copolymerization of the block copolymer thus made, it can be as shown in <Table 1> and <Table 2>, and Table 1 shows that the average PFS mole fraction is 41%. For the phosphorus gradient block copolymer, Table 2 is for the gradient block copolymer with an average PFS mole fraction of 67%.

표준화된 체인 길이Standardized chain length PFS의 몰 분율Molar fraction of PFS 0.2160.216 62.562.5 0.3540.354 56.356.3 0.8010.801 47.247.2 1One 40.540.5

표준화된 체인 길이Standardized chain length PFS의 몰 분율Molar fraction of PFS 0.4290.429 82.882.8 0.8070.807 74.274.2 1One 67.167.1

상기 표 1과 표 2에서 PFS의 몰 분율은 펜타플루오로스티렌기(PFS) 반복단위의 몰분율로서, 상세하게는 PFS 몰수 / (ST 몰수 + PFS 몰수)를 의미한다. In Tables 1 and 2, the mole fraction of PFS is a mole fraction of a pentafluorostyrene group (PFS) repeating unit, and specifically, means PFS mole number / (ST mole number + PFS mole number).

상기 표 1에 기재된 바와 같이, 본 발명에 따라 농도 구배를 가지는 랜덤 공중합체를 도입한 블록 공중합체를 합성하고, 각 반복단위의 몰분율을 조절하여 이중블록 공중합체를 제조한 결과, 도 3에 도시된 바와 같이 블록 공중합체가 실리콘 웨이퍼 상에 형성되거나 폴리 스타이렌 브러시 상에 형성되거나 폴리 메틸메타크릴레이트 브러시 상에 형성되거나 라멜라 구조의 패턴이 바닥의 조성과 상관 없이 형성됨을 알 수 있다. 여기서, 도 3은 다양한 표면에서 농도 구배를 가지는 블록 공중합체를 가열 공정 어닐링 후 건식 에칭한 것으로, 수직 배향 라멜라 패턴이 모든 표면에서 형성 됨을 알 수 있다. 이 때, 라멜라 패턴은 5nm 내지 30nm의 패턴 크기로 형성될 수 있다.As shown in Table 1 above, a block copolymer in which a random copolymer having a concentration gradient was introduced according to the present invention was synthesized, and a diblock copolymer was prepared by adjusting the molar fraction of each repeating unit, as shown in FIG. 3. As described above, it can be seen that the block copolymer is formed on a silicon wafer, on a polystyrene brush, on a polymethyl methacrylate brush, or a pattern of a lamellar structure is formed regardless of the composition of the bottom. Here, FIG. 3 shows that a block copolymer having a concentration gradient on various surfaces is dry-etched after annealing by a heating process, and it can be seen that a vertically oriented lamella pattern is formed on all surfaces. In this case, the lamella pattern may be formed in a pattern size of 5 nm to 30 nm.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 블록 공중합체는 농도 구배를 가지는 블록을 포함함으로써, 바닥에 중성 브러시 고분자 처리를 하지 않고도 패턴 정렬성을 향상시키고, 높은 해상도를 가지는 미세 패턴을 형성할 수 있다.As described above, since the block copolymer according to the embodiment of the present invention includes blocks having a concentration gradient, pattern alignment can be improved and fine patterns having high resolution can be formed without performing a neutral brush polymer treatment on the floor. .

또한, 본 발명의 실시예에 따른 블록 공중합체는 농도 구배를 가지는 랜덤 조성의 블록을 포함하는 블록 공중합체 예를 들어, 이중 블록 공중합체를 이용하여 표면의 조성에 상관 없이 넓은 범위의 두께 조건에서 10 nm 이하 급의 수직 배향 라멜라 패턴을 형성할 수 있다.In addition, the block copolymer according to the embodiment of the present invention is a block copolymer including a block of a random composition having a concentration gradient, for example, a double block copolymer, in a wide range of thickness conditions regardless of the composition of the surface. Vertically oriented lamellar patterns of 10 nm or less can be formed.

나아가, 본 발명에 따른 블록 공중합체는 상술한 이중 블록 공중합체로 한정하지 않으며, 삼중 블록 공중합체로 합성될 수도 있다.Further, the block copolymer according to the present invention is not limited to the above-described double block copolymer, and may be synthesized as a triple block copolymer.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.4 is a flowchart illustrating an operation of a method for forming a fine pattern according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법은 농도 구배를 가지는 랜덤 공중합체를 포함하는 블록 공중합체 형성한다(S410).Referring to FIG. 4, in the method of forming a fine pattern according to an embodiment of the present invention, a block copolymer including a random copolymer having a concentration gradient is formed (S410).

여기서, 단계 S410은 기판 상 또는 중성 브러시 상에 농도 구배를 가지는 랜덤 공중합체를 포함하는 블록 공중합체 형성할 수 있다. 기판은 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 기판은 웨이퍼 또는 필름(film)의 형상일 수 있으며, 물성적으로, 기판은 리지드 기판 또는 플렉시블 기판일 수 있다. 결정학적으로, 기판은 단결정체, 다결정체 또는 비정질체이거나, 결정상과 비정질상이 혼재된 혼합상일 수 있다. 기판이 둘 이상의 층이 적층된 적층기판일 경우, 각 층은 서로 독립적으로 단결정체, 다결정체, 비정질체 또는 혼합상일 수 있다. 물질적으로, 기판은 무기 기판일 수 있다. 비 한정적인 일 예로, 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 또는 실리콘게르마늄(SiGe)을 포함하는 4족 반도체; 갈륨비소(GaAs), 인듐인(InP) 또는 갈륨인(GaP)을 포함하는 3-5족 반도체; 황화카드뮴(CdS) 또는 텔루르화아연(ZnTe)을 포함하는 2-6족 반도체; 황화납(PbS)을 포함하는 4-6족 반도체; 및 이들의 산화물에서 선택된 둘 이상의 물질이 각 층을 이루며 적층된 적층기판을 들 수 있으며, 바람직하게는, Si 기판일 수 있다.Here, in step S410, a block copolymer including a random copolymer having a concentration gradient may be formed on a substrate or on a neutral brush. The substrate may be used without particular limitation as long as it is commonly used in the art, and the substrate may be in the shape of a wafer or film, and physical properties, the substrate may be a rigid substrate or a flexible substrate. Crystallographically, the substrate may be monocrystalline, polycrystalline, or amorphous, or may be a mixed phase in which a crystalline and amorphous phase are mixed. When the substrate is a laminated substrate in which two or more layers are stacked, each of the layers may be monocrystalline, polycrystalline, amorphous or mixed independently of each other. Materially, the substrate can be an inorganic substrate. As a non-limiting example, a group 4 semiconductor including silicon (Si), germanium (Ge), or silicon germanium (SiGe); Group 3-5 semiconductors including gallium arsenide (GaAs), indium phosphorus (InP), or gallium phosphorus (GaP); Group 2-6 semiconductors including cadmium sulfide (CdS) or zinc telluride (ZnTe); Group 4-6 semiconductor including lead sulfide (PbS); And a laminated substrate in which two or more materials selected from these oxides form each layer, and may be preferably a Si substrate.

일 예로, 단계 S410에서 합성되는 블록 공중합체는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 포함하는 제1 블록과 스타이렌(S)과 펜타플루오로스티렌(PFS) 농도 구배를 가지는 랜덤 공중합체를 포함하는 제2 블록을 포함할 수 있다.For example, the block copolymer synthesized in step S410 includes a first block containing polymethyl methacrylate (PMMA) and a random copolymer having a styrene (S) and pentafluorostyrene (PFS) concentration gradient. It may include a second block.

다른 일 예로, 단계 S410에서 합성되는 블록 공중합체는 상기 화학식 1과 2로 표시되는 반복단위를 가지는 제1 블록과 상기 화학식 3, 4, 5로 표시되는 반복단위를 가지는 제2 블록을 포함하는 이중 블록 공중합체일 수 있다.As another example, the block copolymer synthesized in step S410 is a double comprising a first block having a repeating unit represented by Formulas 1 and 2 and a second block having a repeating unit represented by Formulas 3, 4, and 5. It may be a block copolymer.

단계 S410에 의해 합성되는 블록 공중합체는 25℃에서의 프로리 허긴스 파라미터(Flory-Huggins parameter, χ) 값이 0.01 내지 0.26일 수 있으며, 수직 배향된 라멜라 패턴을 형성할 수 있고, 라멜라 패턴은 5nm 내지 30nm의 패턴 크기로 형성될 수 있다.The block copolymer synthesized by step S410 may have a Flory-Huggins parameter (χ) value at 25° C. of 0.01 to 0.26, may form a vertically oriented lamella pattern, and the lamella pattern may be It can be formed in a pattern size of 5nm to 30nm.

단계 S410에 의해 농도 구배를 갖지는 블록 공중합체가 형성되면 농도 구배를 갖지는 블록 공중합체를 이용하여 미세 패턴을 형성한다(S420).When the block copolymer having the concentration gradient is formed in step S410, a fine pattern is formed using the block copolymer having the concentration gradient (S420).

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.  예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description to those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or components such as systems, structures, devices, circuits, etc. described are combined or combined in a form different from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by an equivalent, an appropriate result can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and those equivalent to the claims also fall within the scope of the claims to be described later.

Claims (12)

제1 블록; 및
농도 구배(gradient)를 가지는 랜덤 공중합체(random copolymer)를 포함하는 제2 블록
을 포함하는 블록 공중합체.
First block; And
A second block containing a random copolymer having a gradient of concentration
Block copolymer comprising a.
제1항에 있어서,
상기 제1 블록은
폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 포함하고,
상기 제2 블록은
스타이렌(S)과 펜타플루오로스티렌(PFS) 농도 구배를 가지는 랜덤 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록 공중합체.
The method of claim 1,
The first block is
Including polymethyl methacrylate (PMMA),
The second block is
A block copolymer comprising a random copolymer having a concentration gradient of styrene (S) and pentafluorostyrene (PFS).
제1항에 있어서,
상기 블록 공중합체는
하기 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 반복단위를 가지는 상기 제1 블록과 하기 화학식 3 내지 화학식 5로 표시되는 반복단위를 가지는 상기 제2 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 블록 공중합체.
[화학식 1]
Figure pat00019

[화학식 2]
Figure pat00020

[화학식 3]
Figure pat00021

[화학식 4]
Figure pat00022

[화학식 5]
Figure pat00023

(여기서, 상기 화학식 1 내지 상기 화학식 5에서,
R1 및 R2는 -CH3, -C2H5, -C3H7를 포함하는 탄소수 1 내지 6의 알킬기와 탄소수 6 내지 20의 아릴기이며,
X1 내지 X5는 서로 독립적으로, -H, -F, F가 하나 이상 치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, F가 하나 이상 치환된 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기, 또는 F가 하나 이상 치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이되, 모두 -H는 아니며,
grad는 구배(gradient)를 의미하는 것으로, 랜덤 블록 공중합체의 조성이 농도 구배를 가짐을 의미하며, 농도 구배는 0에서 1까지이다.)
The method of claim 1,
The block copolymer is
A block copolymer comprising the first block having a repeating unit represented by Formulas 1 to 2 below and the second block having a repeating unit represented by Formulas 3 to 5 below.
[Formula 1]
Figure pat00019

[Formula 2]
Figure pat00020

[Formula 3]
Figure pat00021

[Formula 4]
Figure pat00022

[Formula 5]
Figure pat00023

(Wherein, in Chemical Formulas 1 to 5,
R 1 and R 2 are an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms including -CH3, -C2H5, and -C3H7, and an aryl group having 6 to 20 carbon atoms,
X 1 to X 5 are independently of each other, -H, -F, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms in which one or more F is substituted, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms in which one or more F is substituted, or one or more F is substituted It is an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, but not all -H,
grad means a gradient, which means that the composition of the random block copolymer has a concentration gradient, and the concentration gradient ranges from 0 to 1.)
제1항에 있어서,
상기 블록 공중합체는
25
Figure pat00024
에서의 프로리 허긴스 파라미터(Flory-Huggins parameter, χ) 값이 0.01 내지 0.26인 것을 특징으로 하는 블록 공중합체.
The method of claim 1,
The block copolymer is
25
Figure pat00024
A block copolymer, characterized in that the value of the Flory-Huggins parameter (χ) in is 0.01 to 0.26.
제1항에 있어서,
상기 블록 공중합체는
수직 배향된 라멜라 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 블록 공중합체.
The method of claim 1,
The block copolymer is
Block copolymer, characterized in that to form a vertically oriented lamellar pattern.
제5항에 있어서,
상기 라멜라 패턴은
5nm 내지 30nm의 패턴 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 블록 공중합체.
The method of claim 5,
The lamella pattern is
Block copolymer, characterized in that formed in a pattern size of 5nm to 30nm.
농도 구배(gradient)를 가지는 랜덤 공중합체(random copolymer)를 포함하는 블록 공중합체를 형성하는 단계; 및
상기 형성된 블록 공중합체를 이용하여 패턴을 형성하는 단계
를 포함하는 미세 패턴 형성 방법.
Forming a block copolymer including a random copolymer having a gradient of concentration; And
Forming a pattern using the formed block copolymer
Fine pattern forming method comprising a.
제7항에 있어서,
상기 블록 공중합체는
폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 포함하는 제1 블록; 및
스타이렌(S)과 펜타플루오로스티렌(PFS) 농도 구배를 가지는 랜덤 공중합체를 포함하는 제2 블록
을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성 방법.
The method of claim 7,
The block copolymer is
A first block comprising polymethyl methacrylate (PMMA); And
A second block comprising a random copolymer having a styrene (S) and pentafluorostyrene (PFS) concentration gradient
Fine pattern forming method comprising a.
제7항에 있어서,
상기 블록 공중합체는
하기 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 반복단위를 가지는 제1 블록과 하기 화학식 3 내지 화학식 5로 표시되는 반복단위를 가지는 제2 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성 방법.
[화학식 1]
Figure pat00025

[화학식 2]
Figure pat00026

[화학식 3]
Figure pat00027

[화학식 4]
Figure pat00028

[화학식 5]
Figure pat00029

(여기서, 상기 화학식 1 내지 상기 화학식 5에서,
R1 및 R2는 -CH3, -C2H5, -C3H7를 포함하는 탄소수 1 내지 6의 알킬기와 탄소수 6 내지 20의 아릴기이며,
X1 내지 X5는 서로 독립적으로, -H, -F, F가 하나 이상 치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, F가 하나 이상 치환된 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기, 또는 F가 하나 이상 치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이되, 모두 -H는 아니며,
grad는 구배(gradient)를 의미하는 것으로, 랜덤 블록 공중합체의 조성이 농도 구배를 가짐을 의미하며, 농도 구배는 0에서 1까지이다.)
The method of claim 7,
The block copolymer is
A method for forming a fine pattern, comprising: a first block having a repeating unit represented by the following Formulas 1 to 2 and a second block having a repeating unit represented by the following Formulas 3 to 5.
[Formula 1]
Figure pat00025

[Formula 2]
Figure pat00026

[Formula 3]
Figure pat00027

[Formula 4]
Figure pat00028

[Formula 5]
Figure pat00029

(Wherein, in Chemical Formulas 1 to 5,
R 1 and R 2 are an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms including -CH3, -C2H5, and -C3H7, and an aryl group having 6 to 20 carbon atoms,
X 1 to X 5 are independently of each other, -H, -F, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms in which one or more F is substituted, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms in which one or more F is substituted, or one or more F is substituted It is an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, but not all -H,
grad means a gradient, which means that the composition of the random block copolymer has a concentration gradient, and the concentration gradient ranges from 0 to 1.)
제7항에 있어서,
상기 블록 공중합체는
25
Figure pat00030
에서의 프로리 허긴스 파라미터(Flory-Huggins parameter, χ) 값이 0.01 내지 0.26인 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성 방법.
The method of claim 7,
The block copolymer is
25
Figure pat00030
The method of forming a fine pattern, characterized in that the value of the Flory-Huggins parameter (χ) in is 0.01 to 0.26.
제7항에 있어서,
상기 블록 공중합체는
수직 배향된 라멜라 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성 방법.
The method of claim 7,
The block copolymer is
A method of forming a fine pattern, characterized in that forming a vertically oriented lamellar pattern.
제11항에 있어서,
상기 라멜라 패턴은
5nm 내지 30nm의 패턴 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성 방법.
The method of claim 11,
The lamella pattern is
A method of forming a fine pattern, characterized in that formed in a pattern size of 5nm to 30nm.
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