KR100508699B1

KR100508699B1 - Ａｆｍ 리소그래피용 아조 화합물 레지스트

Info

Publication number: KR100508699B1
Application number: KR10-2002-0027428A
Authority: KR
Inventors: 이해원; 박혜영
Original assignee: 학교법인 한양학원
Priority date: 2001-08-09
Filing date: 2002-05-17
Publication date: 2005-08-17
Also published as: US6716563B2; KR20030014337A; KR100501844B1; US20030045122A1; KR20050043810A

Abstract

본 발명은 AFM 리소그래피용 아조계 화합물 레지스트에 관한 것으로서, 분자 내에 전자를 잘 주는 그룹과 잘 받는 그룹이 함께 존재하고 또한 p-콘쥬게이션으로 이루어져 있어 AFM에 의하여 금속기판 위에 수 ㎚ 수준의 미세 패턴을 형성하게 되는 AFM 리소그래피용 아조계 화합물 레지스트에 관한 것이다.

Description

ＡＦＭ 리소그래피용 아조 화합물 레지스트{Azo dyes and azo-metal complexes for atomic force microscope lithography}

본 발명은 AFM 리소그래피용 아조계 화합물 레지스트에 관한 것으로서, 분자내에 전자를 잘 주는 그룹과 잘 받는 그룹이 함께 존재하고 또한 p-콘쥬게이션으로 이루어져 있어 AFM에 의하여 금속기판 위에 수 ㎚ 수준의 미세 패턴을 형성하게 되는 AFM 리소그래피용 아조계 화합물 레지스트에 관한 것이다.

전자공학 분야에 있어서의 소형화 추세는 급속도로 진행되어 왔고, 이러한 현상은 정보 처리, 통신, 다양한 가전제품 등에서 쉽게 확인할 수 있다. 정보처리산업을 기준으로 볼 때 이미 미세기술(micro-technology) 시대를 지나 초미세기술(submicro technology) 시대로 바뀌었다고 할 수 있다. 이러한 소형화 추세에 힘입어 마이크로일렉트로닉스의 광학 미세가공 기술은 70년대 중반 경에 4K DRAM을 출현시킨 이래 발전을 거듭하여, 1996년에는 선폭 0.1 ㎛ 까지의 고집적화를 가능케 하였다.

1 ㎛ 이하의 해상력을 가능케 하는 미세가공 기술은 i선, 엑시머레이저, X선, 전자선, 집속 이온빔 기술 등이 될 것으로 전망되는 바, 선진 각국은 전략적으로 차세대용 미세가공기술을 개발하고 있다. 소형기술 시대에서 미세기술 시대로의 전이는 기술상 큰 무리 없이 성공적으로 이루어졌다. 이러한 자연스러운 전이는 중요한 과학적인 지식, 방법, 그리고 기술 등이 일찍부터 뒷받침이 되었기 때문에 가능하였다는 것은 자명한 사실이다.

전자선 미세가공 기술은 앞으로 0.1 ㎛ 이하의 극소형 소자 공정에 매우 유력한 기술로 대두됨에 따라 기존의 스핀 도포식 포토레지스트의 한계를 극복할 수 있는 새로운 형태의 이상적인 분자막 레지스트를 필요로 하게 되었다. 전자선 레지스트는 현재 미세가공용 마스크 제작에 널리 사용되고 있으나, 반도체 소자 가공에는 직접 사용되고 있지 않는 형편이다. 그러나 초미세 가공 장비의 발전과 더불어 레지스트의 성능이 대폭 개선됨에 따라서 전자선 레지스트를 이용한 소자공정 가능성은 더욱 증가되고 있다. 그래서 최근에 새로운 미세가공 기술로 각광을 받고 있는 AFM을 이용한 극미세 패턴 형성을 위한 기초 연구를 수행하였다.

일반적으로 AFM(Atomic Force Microscope; 원자힘 현미경)은 시료의 손상 없이 시료의 표면을 형상화하는데 이용된다. 시료의 표면이 손상되어지는 만큼의 힘을 탐침에 가하여 탐침으로 시료 표면의 원자나 분자 배열을 조작하는 기술을 나노 리소그래피(nano lithography)라 한다. 이러한 기술을 이용하여 인위적인 나노 구조물을 제작함으로써, 나노 차원에서 물질들을 제어할 수 있다. 10 ㎚ 이하의 영역의 경우, e-선(beam) 리소그래피와 같은 기존의 기술로서는 아직 쉽게 접근하지 못하는 분야로, 이 영역에서는 AFM만이 거의 독보적이라 할 수 있다.

AFM을 이용한 나노 리소그래피의 연구분야에서는 레지스트 물질을 이용하여 초미세 패턴을 형성시키는 방법, 수소 표면안정화 Si-웨이퍼 또는 폴리-Si 등의 표면 위에 AFM 팁의 전계에 의한 산화막 형성 패턴을 얻는 방법 등 다양한 방법들이 진행되고 있다. 또한 EFM(electrostatic force microscopy), SCM(scanning capacitance microscopy)와 결합되어 차세대 정보 저장에로의 응용이 가능하다.

기존의 AFM 리소그래피의 경우는 유기물 레지스트를 이용하여 자기조립 단분자막을 제조하여 패턴을 형성하는 경우가 대부분이었다[Jpn. J. Appl. Phys., 37, 7148, 1998, Kim J. C., J. Kor. Phys. Soc., 35, 1013, 1999, Kim, J. C., Adv. Mater., 12, 6, 424, 2000, Rivka M.]. 그러나, 실제 공정상 기판과 박막간의 화학적 결합이 너무 강해서 패턴 후, 박막을 완전히 제거하는데 상당한 어려움이 있었다. 본 발명은 금속 기판 위에 전자를 잘 전달하는 유기물질을 화학결합이 아닌 스핀코팅 방법에 의해서 박막을 형성하므로, 얇고 균일한 박막을 형성함과 동시에 패턴 후 박막 제거 단계가 매우 수월하다.

또한, AFM 리소그래피에서 중요하게 작용하는 요소는 인가되는 전압과 흐르는 전류, 주사속도, 습도와 고성능 레지스트 등이다[Vac. Sci. Technol., 1223, 1996, Sugimura, A., J. Vac. Sci. Technol., 2912, 1997, Birkelund K., J. Appl. Phys. Lett., 285, 1997, Avouris P.].

따라서 최적 조건이 아닌 상태에서 리소그래피를 진행하면 선 폭이 일정하지 않고 선이 끊기는 패턴이 형성됨을 알 수 있다. 보다 좋은 패턴 형성을 위해서는 우선 고성능 레지스트의 개발이 필요하고, 또 인가되는 전압과 주사속도와 습도 등을 최적 조건으로 잘 조절하는 것이 필요하다.

본 발명에서는 스핀 코터를 이용하여 쉽게 대면적 기판 위에 두께가 수 ㎚ 이하의 초박막을 레지스트를 제조하고, 이를 이용하여 35 ㎚ 이하의 최소 선 폭을 가지는 패턴 공정을 개발하였다. 본 레지스트 물질을 이용하여 최적 공정조건을 개선하면 수 ㎚ 수준의 극미세 패턴형성이 가능하며, 이와 관련된 기술은 테라비트급 반도체 기억 소자와 초박막패턴 기술을 응용하는 매스미디어 분야의 중요한 원천요소기술이 될 수 있다.

본 발명은 전자를 잘 주는 그룹과 잘 받는 그룹이 함께 존재하고 p-콘쥬게이션으로 이루어진 유기물질을 화학결합이 아닌 스핀코팅 방법에 의해서 금속 기판 위에 박막을 형성하므로, 얇고 균일한 박막을 형성함과 동시에 패턴 후 박막 제거가 매우 수월한 장점을 갖는다. 또한, 본 발명에 따른 레지스트 물질을 AFM 리소그래피에 이용하여 최적 공정조건으로 조절하여 줌으로써, 수 ㎚ 수준의 극미세 패턴형성이 가능하다. 이와 관련된 기술은 테라비트급 반도체 기억 소자와 초박막패턴 기술을 응용하는 매스미디어 분야의 중요한 원천 요소기술이 될 수 있다.

본 발명은 AFM 리소그래피에 유용한 다음 화학식 1과 화학식 2로 표시되는 아조계 화합물 또는 이의 금속 착화합물을 그 특징으로 한다.

상기 화학식 1에서, R₁, R₂, R₃, R₄ 및 R₅은 각각 수소원자, 할로겐원자, C₁∼C₆의 알킬기, C₁∼C₆의 알콕시기, 카르복실산기, 나이트로기, 하이드록시기, 시아노기, 페닐기, 술폰산기를 나타내고, R₄ 및 R₅은 서로 결합하여 벤젠 고리, 나프탈렌 고리 또는 안트라센 고리를 형성할 수 있다.

상기 화학식 2에서, Z₁ 및 Z₂는 각각 S, N, O를 나타내고, R₆, R₇, R₈ 및 R₉는 각각 수소원자, 할로겐원자, C₁∼C₆의 알킬기, C₁∼C₆의 알콕시기, 카르복실산기, 나이트로기, 하이드록시기, 시아노기, 페닐기 또는 술폰산기를 나타낸다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 AFM 리소그래피용 아조계 화합물에 관한 것으로, 상기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 아조계 화합물 또는 이의 금속 착화합물은 전자를 잘 주는 그룹과 잘 받는 그룹이 함께 존재하고 또 p-콘쥬게이션으로 이루어져 있어서 균일하고 좁은 선 폭을 구현 할 수가 있고, 그 열 안정성이 뛰어나므로 안정한 레지스트의 역할을 할 수가 있다. 또한, 상기한 아조계 화합물을 포함하는 레지스트 조성물을 금속 기판 위에 도포함에 있어 화학결합이 아닌 스핀코팅 방법에 의해서도 금속 기판 위에 얇고 균일한 초박막을 형성함은 물론 수 ㎚ 수준의 미세 패턴을 형성하고 패턴 후에는 박막 제거가 용이하다.

본 발명에 따른 아조계 화합물 또는 이의 금속 착화합물은 본 발명자들에 의해 최초로 합성된 신규 물질로서, 대한민국특허출원 제2001-6879호 및 제2001-6880호로 특허출원중에 있으며, 구체적으로는 다음 화학식으로 표시될 수 있다.

상기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 아조계 화합물과 결합하여 착화합물을 형성하는 금속(M)은 Ni, Zn, Co, Cu, Fe, Pt, Pb 및 Ag 중에서 선택되며, 그 중 바람직하기로는 Ni 금속과 착물을 형성하는 것이다.

상기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 아조계 화합물 또는 이의 금속 착화합물을 AFM 리소그래피에 적용하는 방법에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기한 아조계 화합물을 용매에 용해한 후, 통상적으로 레지스트 조성물 제조시에 사용되는 임의의 성분을 함유시켜 레지스트 조성물을 제조한다. 이때, 레지스트 조성물 중에 포함되는 아조계 화합물의 함량은 조성물 총량에 대하여 통상 약 2 ∼ 20 중량% 범위 바람직하게는 5 ∼ 15 중량%이다. 용매로는 케톤류, 할로겐화 탄화수소류, 방향족 탄화수소류, 지방족 알콜류, 할로겐화 지방족 알콜류, 지방족 에스테르류, 글리콜 에테르류 등 중에서 선택된 단독 또는 2종 이상의 혼합용매를 사용하도록 한다. 상기 레지스트 조성물 중에 포함되는 용매의 함량은 조성물 총량에 대하여 통상 약 50 ∼ 90 중량% 범위 바람직하게는 60 ∼ 80 중량%이다. 그리고, 레지스트 조성물에 포함되는 임의의 성분은 계면활성제, 색소, 균염제, 가속화제, 접착촉진제 등이며, 이들은 필요에 따라 적량 선택 사용한다.

한편, 상기한 레지스트 조성물을 사용하여 박막을 형성할 기판은 황산과 과산화수소를 3:1의 비율로 만든 용액에 30 분 동안 담근 후, 탈 이온수로 수회 씻어주었다. 기판은 Si, GaAs, Cr, Ti, Mn 등 통상의 기판 소재를 사용하도록 하며, 그 중 바람직하기로는 실리콘(Si) 기판을 사용하는 것이다.

상기 준비된 기판 위에 레지스트 조성물을 피막하며, 당해 기술 분야에서 공지된 코팅법이라면 어느 것이나 적용이 가능하다. 공지 코팅법의 예로는 스핀 코팅법, 분사 코팅법, 침지 코팅법, 로울러 코팅법 등이 포함되며, 그 중 바람직하기로는 스핀 코팅법을 수행하는 것이다. 스핀 코팅법에 의해 피막을 형성하는 경우, 스핀코터를 이용하여 준비된 레지스트 조성물을 2000 ∼ 3000 rpm으로 20 ∼ 40 초 동안 스핀하여 기판 위에 얇은 박막을 형성한다. 박막이 형성되면 70 ∼ 80 ℃ 온도에서 1 ∼ 2 분동안 열처리하여 박막내에 존재하는 용매를 제거함과 동시에 기판에 대한 레지스트의 접착력을 증진시킨다. 제조된 박막 두께는 약 1 ∼ 2 ㎚ 이었고, 박막 표면을 AFM으로 보면 표면의 평균 거칠기는 0.5 ∼ 1.0 Å/9 ㎛²이었다.

상기 방법에 의해 상기 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3으로 표시되는 아조계 화합물이 도포된 기판은 AFM 리소그래피를 하였다. 이때, AFM 팁에 인가되는 전압과 주사속도, 습도 등의 조절은 보다 작은 선 폭을 형성하기 위해 중요한 요소로 작용을 한다. 본 발명에서는 AFM 팁에 가해준 전압은 7 ∼ 15 V이고, 습도는 40 ∼ 70 %, 스피드는 1 ∼ 100 ㎛/s로 5 ×5 ㎛의 표면에 1 ㎛/s 간격으로 선을 그려주었다. 그 결과, 35 ∼ 75 ㎚의 선 폭을 가지는 패턴을 만들 수 있었다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 다음의 제조예 및 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

제조예 1 : 4-[(4-디에틸아미노-하이드록시페닐)-1-디아제닐]-벤조산 (BA-A)

아미노벤조산 2.74 g(0.02 mol)을 0 ℃에서 황산 17 mL에 녹인 후 온도를 -20 ℃ 까지 냉각 시켰다. 3.8 g의 HO₃SONO을 위의 용액에 천천히 가한 후, 2 시간 동안 교반하였다. 노랑색 고체가 생성되면, 화학식 4로 표시되는 다이에틸아미노페놀 3.30 g (0.02 mol)을 상기 교반물에 가하여 커플링시켰다. 20 분간 교반 한 후, 얼음물 10 mL를 가하였다. 이 용액을 30 분간 교반한 후, 이 혼합믈을 pH 6으로 중화하였다. 붉은 갈색의 고체가 생성되면 흡인여과하고 알콜류를 사용하여 재침전시킨 후 50 ℃에서 진공 건조시켜 제조하였다.

최대흡수파장(λmax): 427 nm; 열 안정 온도: 240 ℃; ¹H NMR(CDCl₃, ppm) δ1.17(t, 3H), 3.35∼3.59(m, 2H), 5.98(s, 1H), 6.4(d, 1H), 7.4(d, 1H), 7.85(d, 1H), 8.15(d, 1H)

제조예 2 : 4-((E)-2-아미노-6-메톡시벤조티아졸)-아조 (MBA-A)

상기 화학식 6으로 표시되는 아미노메톡시벤조싸이아졸 2.3 g(0.01 mol)을 0 ℃에서 황산 8.82 g에 녹인 후 온도를 -20 ℃까지 냉각시켰다. 소량의 물에 아질산나트륨 0.83 g(0.012 mol)을 녹인 용액을 천천히 가하고 20 분간 교반시켰다. 노랑색 고체가 생성되면, 화학식 4로 표시되는 다이에틸아미노페놀 1.65 g(0.01 mol)을 메탄올에 녹인 후 상기 교반물에 가하여 커플링시켰다. 30 분간 교반 한 후, 얼음물 10 mL를 가하였다. 이 용액을 30 분간 교반 한 후, 이 혼합믈을 pH 7 으로 중화하였다. 붉은 갈색의 고체가 생성되면 흡인여과하고 알콜류를 사용하여 재침전 시킨 후 50 ℃에서 진공 건조시켜 제조하였다.

최대흡수파장(λ_max): 516 nm; 열 안정 온도: 243 ℃; ¹H NMR(CDCl₃, ppm) δ1.17(t, 3H), 3.35∼3.59(m, 2H), 6.15(s, 1H), 6.42(d, 1H), 7.1(d, 1H), 7.5(d, 1H), 7.82(d, 1H), 8.28(s, 1H).

제조예 3 : 4-((E)-2-아미노-6-메톡시벤조티아졸)-아조 니켈 착화합물 (MBT-A-Ni)

상기 제조예 2에서 제조한 MBA-A 1.1 g을 메탄올 15 mL에 녹인 후, 메탄올 4 mL에 1.49 g의 니켈아세테이트 4수화물을 녹인 용액을 천천히 가하였다. 3시간 동안 교반시킨후 20 mL의 물을 첨가하였다. 고체가 생성되면 흡인여과하고 70 ℃에서 진공 건조시켜 제조하였다.

최대흡수파장 (λmax): 541 nm; 열 안정 온도: 292 ℃.

실시예 1

상기 제조예 1에서 제조한 BA-A 0.05 g을 테트라플루오르프로판올 40 g에 용해시켰다. 박막을 형성할 기판은 실리콘 기판을 사용하며, 황산과 과산화수소를 3:1의 비율로 만든 용액에 30 분 동안 담근 후, 탈 이온수로 수회 씻어주었다. 스핀 코터를 이용하여 준비된 용액을 2000 rpm으로 30 초 동안 스핀 하여 크리닝된 실리콘 기판 위에 얇은 박막을 제조하였다. 박막을 제조한 후, 80 ℃ 온도에서 1 분동안 열처리하였다. 제조된 박막은 엘립소 미터기(ellipsometer)를 사용하여 두께를 측정하였으며, 이때 두께는 1 ㎚ 이었다. 이때의 표면을 AFM으로 보면 표면의 평균 거칠기는 0.54 Å/9 ㎛²이었다. 준비된 박막을 이용하여 AFM 리소그래피를 하였다. AFM 팁에 가해준 전압은 10 V 이고, 습도는 50 %, 스피드는 10 ㎛/s로 5 ×5 ㎛의 표면에 1 ㎛/s 간격으로 선을 그려주었다. 이와 같이 하면, 전압을 가해준 AFM팁이 박막의 표면에 선을 그리면서 BA-A 층이 파괴되면서 SiO_x가 튀어나와서 다음 반응식 1에 나타낸 바와 같은 메커니즘에 의해서 균일한 선을 형성하게 된다.

[반응식 1] AFM 팁(cathode reaction) : 2nH₂O + 2ne^- → nH₂ + 2nOH^-

샘플(anode reaction) : Si + nH₂O → SiO_n + 2nH⁺ + 2ne^-

첨부도면 도 2는 본 발명에서 논하는 AFM 리소그래피의 모식도이다. AFM팁을 이용해서 균일하고 얇은 박막에 전압을 가하면, 전압이 인가된 표면이 파괴되고 Si가 공기중의 수분과 반응하여 SiO_x가 형성되어 일정한 선을 만들게 되는 것이다[J. Vac. Sci. Technol. A 14, 3, 1996, 1223, Hiroyuki, S.]. 리소그래피의 결과 튀어나온 SiO_x의 선 폭은 35 ㎚이고, 높이는 10 Å 이었다.

실시예 2

상기 제조예 2에서 제조한 MBT-A 0.01 g을 테트라플루오르프로판올 50 g에 용해시켰다. 박막을 형성할 기판은 실리콘 기판을 사용하며, 황산과 과산화수소를 3:1의 비율로 만든 용액에 30 분 동안 담근 후, 탈 이온수로 수회 씻어주었다. 스핀 코터를 이용하여 준비된 용액을 2000 rpm으로 30 초 동안 스핀하여 크리닝된 실리콘 기판 위에 얇은 박막을 제조하였다. 박막을 제조한 후, 80 ℃ 온도에서 1 분동안 열처리하였다. 제조된 박막은 엘립소 미터기(ellipsometer)를 사용하여 두께를 측정하였으며, 이때 두께는 1 ㎚이었다. 이때의 표면을 AFM으로 보면 표면의 평균 거칠기는 0.62 Å/9 ㎛²이었다. 준비된 박막을 이용하여 AFM 리소그래피를 하였다. AFM 팁에 가해준 전압은 10 V 이고, 습도는 50 %, 스피드는 10 ㎛/s로 5 ×5 ㎛의 표면에 1 ㎛/s 간격으로 선을 그려주었다. 이와 같이하면, 전압을 가해준 AFM팁이 박막의 표면에 선을 그리면서 MBT-A 층이 파괴되면서 SiO_x가 튀어나와서 상기 반응식 1에 나타낸 바와 같은 메커니즘에 의해서 균일한 선을 형성하게 된다.

첨부도면 도 3은 본 발명에서 논하는 AFM 리소그래피의 모식도이다. AFM팁을 이용해서 균일하고 얇은 박막에 전압을 가하면, 전압이 인가된 표면이 파괴되고 Si가 공기중의 수분과 반응하여 SiO_x가 형성되어 일정한 선을 만들게 되는 것이다[J. Vac. Sci. Technol. A 14, 3, 1996, 1223, Hiroyuki, S.]. 리소그래피의 결과 튀어나온 SiO_x의 선 폭은 73 ㎚이고, 높이는 12 Å 이었다.

실시예 3

상기 제조예 3에서 제조한 MBT-A-Ni 0.01 g을 테트라플루오르프로판올 50 g에 용해시켰다. 박막을 형성할 기판은 실리콘 기판을 사용하며, 황산과 과산화수소를 3:1의 비율로 만든 용액에 30 분 동안 담근 후, 탈 이온수로 수회 씻어주었다. 스핀 코터를 이용하여 준비된 용액을 2000 rpm으로 30 초 동안 스핀하여 크리닝된 실리콘 기판 위에 얇은 박막을 제조하였다. 박막을 제조한 후, 80 ℃ 온도에서 1 분동안 열처리하였다. 제조된 박막은 엘립소 미터기(ellipsometer)를 사용하여 두께를 측정하였으며, 이때 두께는 1 ㎚이었다. 이때의 표면을 AFM으로 보면 표면의 평균 거칠기는 0.67 Å/9 ㎛² 이었다. 준비된 박막을 이용하여 AFM 리소그래피를 하였다. AFM 팁에 가해준 전압은 10 V 이고, 습도는 50 %, 스피드는 10 ㎛/s로 5 ×5 ㎛의 표면에 1 ㎛/s 간격으로 선을 그려주었다. 이와 같이하면, 전압을 가해준 AFM팁이 박막의 표면에 선을 그리면서 MBT-A-Ni 층이 파괴되면서 SiO_x가 튀어나와서 상기 반응식 1에 나타낸 바와 같은 메커니즘에 의해서 균일한 선을 형성하게 된다.

첨부도면 도 4는 본 발명에서 논하는 AFM 리소그래피의 모식도이다. AFM팁을 이용해서 균일하고 얇은 박막에 전압을 가하면, 전압이 인가된 표면이 파괴되고 Si가 공기중의 수분과 반응하여 SiO_x가 형성되어 일정한 선을 만들게 되는 것이다[J. Vac. Sci. Technol. A 14, 3, 1996, 1223, Hiroyuki, S.]. 리소그래피의 결과 튀어나온 SiO_x의 선 폭은 75 ㎚이고, 높이는 10 Å 이었다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 분자내에 전자를 잘 주는 그룹과 잘 받는 그룹이 함께 존재하고 또한 p-콘쥬게이션으로 이루어져 있는 상기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 아조계 화합물 또는 이의 금속 착화합물을 사용하여 금속기판 위에 수 ㎚ 수준의 미세 패턴을 형성할 수 있었다. 따라서, 본 발명은 테라비트급 반도체 기억 소자와 초박막패턴 응용분야에 활용될 수 있는 매스미디어 분야에 응용될 수 있는 중요한 원천요소기술이 될 수 있다.

도 1은 본 발명에서 설명되는 AFM 리소그래피의 모식도이다. (a)는 AFM의 팁으로 음극 반응이 일어나고, (b)는 BA-A 혹은 MBT-A-Ni과 같은 박막 층이고, (c)는 양극 반응이 일어나는 반도체 또는 금속의 기판이다.

도 2는 제조예 1에서 합성한 4-[(4-디에틸아미노-2-하이드록시페닐)-1-디아제닐]-벤조산 (BA-A)을 사용하여 실리콘 기판 위에 박막을 형성한 후에, AFM 리소그래피로 형성된 패턴에 대한 AFM 이미지이다. (a)는 튀어나온 SiO_x의 2차원적인 그림이고, (b)는 (a)에 대한 3차원적인 그림이고, (c)는 (a)의 패턴에 대한 선폭을 나타내는 그림으로 그 선 폭이 35 ㎚이고, (d)는 (a)의 패턴에 대한 높이를 나타내는 그림으로 그 높이가 10 Å이다.

도 3은 제조예 2에서 합성한 4-((E)-2-아미노-6-메톡시벤조티아졸)-아조 (MBA-A)를 사용하여 실리콘 기판 위에 박막을 형성한 후에, AFM 리소그래피로 형성된 패턴에 대한 AFM 이미지이다. (a)는 튀어나온 SiO_x의 2차원적인 그림이고, (b)는 (a)에 대한 3차원적인 그림이고, (c)는 (a)의 패턴에 대한 선폭을 나타내는 그림으로 그 선폭이 73 ㎚이고, (d)는 (a)의 패턴에 대한 높이를 나타내는 그림으로 그 높이가 12 Å이다.

도 4는 제조예 3에서 합성한 4-((E)-2-아미노-6-메톡시벤조티아졸)-아조 니켈 착화합물 (MBT-A-Ni)을 사용하여 실리콘 기판 위에 박막을 형성한 후, AFM 리소그래피로 형성된 패턴에 대한 AFM 이미지이다. (a)는 튀어나온 SiO_x의 2차원적인 그림이고, (b)는 (a)에 대한 3차원적인 그림이고, (c)는 (a)의 패턴에 대한 선폭을 나타내는 그림으로 그 크기가 75 ㎚이고, (d)는 (a)의 패턴에 대한 높이를 나타내는 그림으로 그 크기가 10 Å이다.

Claims

AFM 리소그래피에 사용하는 다음 화학식 1로 표시되는 아조계 화합물 또는 이의 금속 착화합물 :

[화학식 1]

상기 화학식 1에서, R₁, R₂, R₃, R₄ 및 R₅은 각각 수소원자, 할로겐원자, C₁∼C₆의 알킬기, C₁∼C₆의 알콕시기, 카르복실산기, 나이트로기, 하이드록시기, 시아노기, 페닐기, 술폰산기를 나타내고, R₄ 및 R₅은 서로 결합하여 벤젠 고리, 나프탈렌 고리 또는 안트라센 고리를 형성할 수 있다.
제 1 항에 있어서, 상기 금속 착화합물에 사용될 수 있는 금속은 Ni, Zn, Co, Cu, Fe, Pt, Pb 및 Ag 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 AFM 리소그래피 아조계 화합물.
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다음 화학식 1로 표시되는 아조계 화합물 또는 이의 금속 착화합물이 포함된 레지스트 조성물을, 금속 기판 표면에 스핀 코팅한 후에 7 ∼ 15 V의 전압, 40 ∼ 70 %의 습도, 1 ∼ 100 ㎛/s 스피드로 AFM 리소그래피하는 방법 :

[화학식 1]

상기 화학식 1에서, R₁, R₂, R₃, R₄ 및 R₅은 각각 수소원자, 할로겐원자, C₁∼C₆의 알킬기, C₁∼C₆의 알콕시기, 카르복실산기, 나이트로기, 하이드록시기, 시아노기, 페닐기, 술폰산기를 나타내고, R₄ 및 R₅은 서로 결합하여 벤젠 고리, 나프탈렌 고리 또는 안트라센 고리를 형성할 수 있다.
제 5 항에 있어서, 상기 금속 착화합물에 사용될 수 있는 금속은 Ni, Zn, Co, Cu, Fe, Pt, Pb 및 Ag 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 AFM 리소그래피 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 금속 기판은 Si, GaAs, Cr, Ti, Mn 소재의 기판인 것을 특징으로 하는 AFM 리소그래피 방법.