KR100953297B1 - Fabrication method of nano-dots array using Atomic Layer Deposition - Google Patents

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KR100953297B1
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고려대학교 산학협력단
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    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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Abstract

본 발명은 나노점 어레이 제조 방법 및 이에 의해 제조된 나노점 어레이를 포함하는 센서에 관한 것이다. 본 발명은 (a) 다공성 나노 템플레이트가 배치된 기판을 반응 챔버 내부에 제공하는 단계-상기 다공성 나노 템플레이트는 삼블록 공중합체를 이용하여 형성된 실린더 형태의 기공을 포함함-; (b) 제1 전구체를 포함하는 제1 버블러를 미리 설정된 온도 범위로 유지하는 단계; (c) 제2 전구체를 포함하는 제2 버블러를 미리 설정된 온도 범위로 유지하는 단계; 및 (d) 상기 제1 전구체 및 제2 전구체를 순차적으로 상기 반응 챔버로 공급하여 상기 기공 내부에 노출된 기판 표면상에서 상기 제1 전구체 및 상기 제2 전구체를 순차적으로 반응시켜 나노점 어레이를 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면 삼블록 공중합체를 이용한 나노 템플레이트 및 원자층 증착기를 이용하여 다양하게 활용될 수 있는 나노점 어레이를 제조할 수 있는 장점이 있다. The present invention relates to a method for manufacturing a nano dot array and a sensor comprising the nano dot array produced thereby. The present invention provides a method of preparing a substrate comprising: (a) providing a substrate on which a porous nano template is disposed in a reaction chamber, wherein the porous nano template includes pores in the form of a cylinder formed using a triblock copolymer; (b) maintaining a first bubbler comprising a first precursor in a preset temperature range; (c) maintaining a second bubbler comprising a second precursor within a preset temperature range; And (d) sequentially supplying the first precursor and the second precursor to the reaction chamber to sequentially react the first precursor and the second precursor on the surface of the substrate exposed inside the pores to form a nano dot array. Steps. According to the present invention, there is an advantage in that a nano-dot array that can be variously utilized by using a nano template and an atomic layer deposition machine using a triblock copolymer.

나노점, 삼블록 공중합체, 원자층 증착기, TiO2, 버블러, 템플레이트 Nano dots, triblock copolymers, atomic layer evaporators, TiO2, bubblers, templates

Description

원자층 증착기를 이용한 나노점 어레이 제조 방법{Fabrication method of nano-dots array using Atomic Layer Deposition}Fabrication method of nano-dots array using Atomic Layer Deposition

본 발명은 원자층 증착기를 이용한 나노점 어레이 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 삼블록 공중합체를 이용하여 원하는 두께의 나노점 어레이를 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a nano-dot array using an atomic layer evaporator, and more particularly to a method for producing a nano-dot array of a desired thickness using a triblock copolymer.

블록 공중합체 박막 내의 도메인과 같은 나노 구조의 공간적 배열은 블록 공중합체 리소그라피에서 촉매, 솔라셀에 이르기까지 넓은 응용범위를 갖고 있어 최근에 많은 연구가 진행되고 있다. The spatial arrangement of nanostructures, such as domains in block copolymer thin films, has a wide application range from block copolymer lithography to catalysts and solar cells.

종래에는 블록 공중합체를 이용하여 실린더 형태의 기공을 갖는 나노 템플레이트를 제조하고 이를 통해 나노점 어레이를 제조하였다. In the related art, a nano-platelet having pores in the form of cylinders is prepared by using a block copolymer, and thus a nano dot array is manufactured.

나노 템플레이트 제조에 있어 블록 공중합체로서 주로 이용되는 PS-b-PMMA(스티렌-메타크릴산메틸 블록 공중합체) 계의 배향을 제어하기 위한 일반적인 접근은 기판과 고분자 공중합체간의 계면에너지를 중성으로 만들기 위하여 랜덤형 고분자 공중합체를 이용하여 열 어닐링(thermal annealing)을 통해 패턴을 형성하는 것이다. A general approach to controlling the orientation of the PS- b- PMMA (styrene-methyl methacrylate block copolymer) system, which is mainly used as a block copolymer in the manufacture of nano-templates, makes the interfacial energy between the substrate and the polymer copolymer neutral. In order to form a pattern through thermal annealing (thermal annealing) using a random polymer copolymer.

그러나 종래기술에 따르면, 고분자 공중합체의 분자량이 100 kg/mol이 넘을 경우 패턴이 잘 형성되지 않는 단점이 있다. (Ting Xu, Ho-Cheol Kim, Jason DeRouchey, Chevery Seney, Catherine Levesque, Paul Martin, C. M. Stafford, T. P. Russell, Polymer 42, 9091, 2001) However, according to the prior art, when the molecular weight of the polymer copolymer exceeds 100 kg / mol has a disadvantage that the pattern is not formed well. (Ting Xu, Ho-Cheol Kim, Jason DeRouchey, Chevery Seney, Catherine Levesque, Paul Martin, C. M. Stafford, T. P. Russell, Polymer 42, 9091, 2001)

또한, 기판과 패턴 사이에 6nm 두께의 랜덤형 고분자 공중합체가 존재하기 때문에 기판과 직접적인 접촉을 요구하는 소자의 경우에는 식각 공정이 필수적이어서 공정이 복잡해지고 어려워지는 단점이 있다. In addition, since a 6 nm-thick random polymer copolymer is present between the substrate and the pattern, an element requiring direct contact with the substrate requires an etching process, thereby making the process complicated and difficult.

나아가 종래기술에 따른 패턴 형성 방법은 패턴의 도메인이 500 nm 이하여서 대면적의 패턴을 요구할 때 적절치 못하였다. Furthermore, the pattern formation method according to the prior art was not suitable when a large area pattern was required because the domain of the pattern was 500 nm or less.

또한 PS-b-PEO에서, PEO가 실린더형 도메인의 중심에 위치하고 PS가 그 주변에 위치하는데 PEO와 PS 사이의 강한 결합력으로 인하여 UV 및 아세트산 처리를 하여도 PEO가 잘 제거되지 않아 균일한 사이즈의 기공을 갖는 나노 템플레이트를 제조하는데 어려움이 있었다. In addition, in PS- b- PEO, PEO is located in the center of the cylindrical domain and PS is located around it. Due to the strong bonding force between PEO and PS, the PEO is hardly removed even after UV and acetic acid treatment. There was a difficulty in preparing nano templates with pores.

한편, 나노 템플레이트를 통해 나노점 어레이를 제조하기 위해 종래에는 주로 화학기상증착이 주로 이용되었으나, 화학기상증착은 얇은 두께의 나노점 어레이를 제조하기가 어려울 뿐만 아니라 제어가 용이하지 않은 문제점이 있다. Meanwhile, conventional chemical vapor deposition is mainly used to manufacture nano dot arrays through nano-templates, but chemical vapor deposition is not only difficult to manufacture thin nano dot arrays but also has difficulty in controlling.

본 발명에서는 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 대면적의 나노점 어레이를 균일하게 형성할 수 있는 원자층 증착기를 이용한 나노점 어레이 제조 방법을 제안하고자 한다. In the present invention, to solve the problems of the prior art as described above, it is proposed a method for manufacturing a nano-dot array using an atomic layer evaporator capable of uniformly forming a large area nano-dot array.

본 발명의 다른 목적은 나노점의 다양한 화학적, 물리적, 전기적, 자기적 성질을 응용하여 센서의 소형화 및 민감도를 향상시킬 수 있는 원자층 증착기를 이용한 나노점 어레이 제조 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a nano dot array using an atomic layer deposition machine that can improve the miniaturization and sensitivity of the sensor by applying various chemical, physical, electrical and magnetic properties of the nano dot.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 원자층 증착기를 이용하여 나노점 어레이를 제조하는 방법으로서, (a) 다공성 나노 템플레이트가 배치된 기판을 반응 챔버 내부에 제공하는 단계-상기 다공성 나노 템플레이트는 삼블록 공중합체를 이용하여 형성된 실린더 형태의 기공을 포함함-; (b) 제1 전구체를 포함하는 제1 버블러를 미리 설정된 온도 범위로 유지하는 단계; (c) 제2 전구체를 포함하는 제2 버블러를 미리 설정된 온도 범위로 유지하는 단계; 및 (d) 상기 제1 전구체 및 제2 전구체를 순차적으로 상기 반응 챔버로 공급하여 상기 기공 내부에 노출된 기판 표면상에서 상기 제1 전구체 및 상기 제2 전구체를 순차적으로 반응시켜 나노점 어레이를 형성하는 단계를 포함하는 나노점 어레이 제조 방법이 제공된다. According to a preferred embodiment of the present invention to achieve the above object, a method of manufacturing a nano-dot array using an atomic layer deposition machine, the method comprising the steps of: (a) providing a substrate having a porous nano-template disposed inside the reaction chamber The porous nano template comprises pores in the form of cylinders formed using triblock copolymers; (b) maintaining a first bubbler comprising a first precursor in a preset temperature range; (c) maintaining a second bubbler comprising a second precursor within a preset temperature range; And (d) sequentially supplying the first precursor and the second precursor to the reaction chamber to sequentially react the first precursor and the second precursor on the surface of the substrate exposed inside the pores to form a nano dot array. Provided is a method of manufacturing a nanodot array comprising the steps.

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본 발명에 따르면 삼블록 공중합체를 통해 형성된 다공성 나노 템플레이트를 이용하기 때문에 균일하게 나노점 어레이를 제조할 수 있는 장점이 있다. According to the present invention, since the porous nano template formed through the triblock copolymer is used, there is an advantage of uniformly manufacturing the nano dot array.

또한 본 발명에 따르면 미세한 사이즈의 나노점 어레이를 제조할 수 있어 소형화가 가능하면 민감도가 개선된 센서에 활용할 수 있는 장점이 있다. In addition, according to the present invention, it is possible to manufacture a nano-point array of a fine size, if the miniaturization is possible there is an advantage that can be utilized in the sensor with improved sensitivity.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징 들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate a thorough understanding of the present invention, the same reference numerals are used for the same means regardless of the number of the drawings.

도 1은 본 발명에 이용되는 원자층 증착기의 구성을 도시한 도면이다. 1 is a diagram showing the configuration of an atomic layer deposition machine used in the present invention.

원자층 증착기는 반도체와 같은 소자의 제조 공정 중 기판 표면상에 단원자층이 형성되는 원리를 이용한 나노 박막 증착기로서, 기판 표면에서 분자의 흡착과 치환을 번갈아 진행함으로써 원자층 두께의 초미세 층간 증착이 가능하다. 이러한 원자층 증착기는 낮은 온도에서도 박막을 형성할 수 있다. Atomic layer evaporator is a nano thin film evaporator using the principle that monoatomic layer is formed on the surface of the substrate during the manufacturing process of devices such as semiconductors. It is possible. Such atomic layer evaporators can form thin films even at low temperatures.

도 1에 도시된 바와 같이, 원자층 증착기는 반응 챔버(100) 및 하나 이상의 버블러(102)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 1, an atomic layer depositor may include a reaction chamber 100 and one or more bubblers 102.

본 발명에 따르면, 다공성 나노 템플레이트가 배치된 기판을 반응 챔버(100) 내부에 제공하고, 버블러(102)를 통해 전구체(precursor)를 주입함으로써 다공성 나노 템플레이트의 기공을 통해 노출된 기판 표면상에 원하는 원자층 두께의 나노점 어레이를 형성하게 된다. According to the present invention, a substrate on which a porous nano-template is disposed is provided on the inside of the reaction chamber 100 and a precursor is injected through the bubbler 102 on the surface of the substrate exposed through the pores of the porous nano-template. This results in an array of nanodots of desired atomic layer thickness.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 나노점 어레이 제조 과정의 순서도이고, 도 3은 본 발명에 따른 나노점 어레이 제조 과정의 모식도이다. 2 is a flow chart of a nano dot array manufacturing process according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 3 is a schematic diagram of a nano dot array manufacturing process according to the present invention.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 우선 반응 챔버 내부에 다공성 나노 템플레이트(300)가 배치된 기판(302)을 제공한다(단계 200).2 to 3, first, a substrate 302 having a porous nano template 300 disposed inside a reaction chamber is provided (step 200).

본 발명에서 반응 챔버의 압력은 10-3 torr, 온도는 100℃로 유지된다. In the present invention, the pressure of the reaction chamber is maintained at 10 −3 torr and the temperature at 100 ° C.

상기한 바와 같이, 본 발명에 적용되는 다공성 나노 템플레이트(300)는 삼블록 공중합체를 이용하여 형성되며, 바람직하게는 PS-b-PMMA-b-PEO(poly(styrene-b-methyl methacrylate-b-ethylene oxide))가 이용된다. As described above, the porous nano-template 300 applied to the present invention is formed using a triblock copolymer, preferably PS- b- PMMA- b- PEO (poly (styrene- b- methyl methacrylate- b) -ethylene oxide)) is used.

도 4는 본 발명에 적용되는 삼블록 공중합체를 통해 다공성 나노 템플레이트를 제조하는 공정을 개략적으로 도시한 도면이다. 4 is a view schematically showing a process for producing a porous nano-template through the triblock copolymer applied to the present invention.

도 4를 참조하면, PS-b-PMMA-b-PEO(400)를 기판에 코팅하고 소정 온도 및 벤젠 증기 조건하에서 용매 어닐링 하여 기판 상에 실린더 형태의 도메인을 수직 배향한다. Referring to FIG. 4, PS- b- PMMA- b- PEO 400 is coated on a substrate and solvent annealed under predetermined temperature and benzene vapor conditions to vertically align the cylindrical domains on the substrate.

이때, 실린더형 도메인에서 중심에는 PEO(310)가 배열되며, 그 주변에 PMMA(312) 그리고 틀에 해당하는 영역에 PS(314)가 배열된다. At this time, the PEO 310 is arranged at the center of the cylindrical domain, and the PSMA 314 is arranged at the periphery of the PMMA 312 and the frame.

이후, UV 조사 및 아세트산 처리를 통해 수직 배향된 PEO 도메인 및 PMMA를 제거하여 다공성 나노 템플레이트(300)를 형성한다(도 3 내지 도 4 참조). 삼블록 공중합체를 통해 나노 템플레이트를 형성하는 경우, PEO와 PS 사이에 PMMA가 배치되어 PEO 도메인의 제거가 용이하게 이루어진다. Thereafter, the vertically oriented PEO domain and PMMA are removed through UV irradiation and acetic acid treatment to form the porous nano template 300 (see FIGS. 3-4). When forming the nano template through the triblock copolymer, PMMA is disposed between PEO and PS to facilitate removal of the PEO domain.

삼블록 공중합체를 이용한 다공성 나노 템플레이트의 제조는 Joona Bang. et al. Defect-Free Nanoporous Thin Films from ABC Triblock Copolymers(J. AM. CHEM. SOC. 9 VOL. 128, NO. 23, 2006)에 상세하게 개시되어 있다. Preparation of porous nano templates using triblock copolymers is described in Joona Bang. et al. Defect-Free Nanoporous Thin Films from ABC Triblock Copolymers (J. AM. CHEM. SOC. 9 VOL. 128, NO. 23, 2006).

본 발명에 따르면 반응 챔버(100)에 제1 전구체를 주입하는 제1 버블러(102-1) 및 제2 버블러(102-2)가 제공될 수 있다.According to the present invention, a first bubbler 102-1 and a second bubbler 102-2 for injecting a first precursor into the reaction chamber 100 may be provided.

상기와 같이 삼블록 공중합체를 통해 형성된 다공성 나노 템플레이트(300)가 배치된 기판(302)을 반응 챔버(100)에 위치시키는 한편, 제1 전구체를 포함하는 제1 버블러(102-1)를 미리 설정된 온도 범위로 유지하고(단계 202), 제2 전구체를 포함하는 제2 버블러(102-2)를 미리 설정된 온도 범위로 유지한다(단계 204). While placing the substrate 302 on which the porous nano template 300 formed through the triblock copolymer is disposed in the reaction chamber 100 as described above, the first bubbler 102-1 including the first precursor is The temperature is maintained at the preset temperature range (step 202), and the second bubbler 102-2 including the second precursor is maintained at the preset temperature range (step 204).

본 발명에 따르면, 제1 전구체는 H2O이고, 제2 전구체는 Ti 소스이며, 바람직하게, Ti 소스는 Ti(OCH(CH3)2)4(Titanium(IV) isopropoxide)일 수 있다. 이에 의해 기판 상에 TiO2 층으로 이루어진 나노점 어레이를 제조할 수 있다.According to the invention, the first precursor is H 2 O, the second precursor is a Ti source, preferably, the Ti source may be Ti (OCH (CH 3 ) 2 ) 4 (Titanium (IV) isopropoxide). This makes it possible to produce a nano-dot array consisting of a TiO 2 layer on the substrate.

하기에서는 전구체가 각각 H2O 및 Ti 소스인 경우를 중심으로 설명한다. In the following, the case where the precursors are H 2 O and Ti sources will be described.

제1 전구체가 H2O이고, 제2 전구체가 Ti 소스인 경우, 제1 버블러 및 제2 버블러는 50 내지 70℃ 범위로 유지될 수 있으며, 바람직하게 제1 버블러는 60℃, 제 2 버블러는 63℃로 유지될 수 있다. When the first precursor is H 2 O and the second precursor is a Ti source, the first bubbler and the second bubbler may be maintained in the range of 50 to 70 ° C., preferably the first bubbler is 60 ° C., The 2 bubbler can be maintained at 63 ° C.

제1 버블러(102-1)의 H2O를 반응 챔버(100)로 공급하여 상기한 기공 내부에 노출된 기판과 기체 상태로 반응시켜 도 5b와 같이 말단기(OH)를 형성한다(단계 206).H 2 O of the first bubbler 102-1 is supplied to the reaction chamber 100 to react with the substrate exposed inside the pores in a gaseous state to form an end group (OH) as shown in FIG. 206).

이후, 반응 챔버(100)에 고농도 질소(N2, 99.999%)를 주입하여 반응 잔류물을 제거한다(단계 208).Thereafter, high concentration nitrogen (N 2 , 99.999%) is injected into the reaction chamber 100 to remove the reaction residue (step 208).

잔류물 제거 후, 제2 버블러(102-2)에 질소를 주입하고(단계 210), 제2 버블러(102-2)에서 혼합된 질소 및 Ti 소스를 반응 챔버(100)로 공급한다(단계 212).After removing the residue, nitrogen is injected into the second bubbler 102-2 (step 210), and the mixed nitrogen and Ti source in the second bubbler 102-2 is supplied to the reaction chamber 100 ( Step 212).

단계 212에서 질소 및 Ti 소스는 기체 상태로 상기 기판 상에 형성된 말단기와 반응하여 도 5c와 같은 층을 형성하며, 반응 챔버(100)에 질소를 주입하여 반응 잔류물을 제거한다(단계 214). In step 212, the nitrogen and Ti sources react with end groups formed on the substrate in a gaseous state to form a layer as shown in FIG. 5C, and nitrogen is injected into the reaction chamber 100 to remove reaction residues (step 214). .

이후, 다시 제1 버블러(102-1)를 통해 H2O를 반응 챔버(100)로 공급하여 기판(302) 상에 TiO2 층을 형성한다(단계 216, 도 5d 참조).Thereafter, H 2 O is again supplied to the reaction chamber 100 through the first bubbler 102-1 to form TiO 2 on the substrate 302. Form a layer (step 216, see FIG. 5D).

상기 과정을 통해 단원자층의 TiO2층이 형성되며, 상기한 단계 206 내지 216을 반복함으로써 원하는 두께의 나노점 어레이(304)를 형성한다(단계 218).Through the above process, the TiO 2 layer of the monoatomic layer is formed, and the nanopoint array 304 having the desired thickness is formed by repeating the above steps 206 to 216 (step 218).

본 실험에서는 단계 206 내지 216을 4차례 반복하여 20nm의 TiO2층을 증착하였다. In this experiment, steps 206-216 were repeated four times to deposit a 20 nm TiO 2 layer.

다음으로 반응 챔버(100)에서 기판을 꺼낸 후 다공성 나노 템플레이트를 제 거한다(단계 220, 도 5d 참조).Next, after removing the substrate from the reaction chamber 100 to remove the porous nano-template (step 220, see Figure 5d).

단계 220에서, 다공성 나노 템플레이트를 제거하기 위해, 나노점 어레이가 형성된 기판을 톨루엔 용액에 소정 시간 동안, 바람직하게는 10분 동안 담그고, 초음파 진동 장치를 이용하여 진동을 준다. In step 220, in order to remove the porous nano-template, the substrate on which the nano-dot array is formed is immersed in a toluene solution for a predetermined time, preferably for 10 minutes, and vibrated using an ultrasonic vibration device.

상기에서는 2개의 전구체를 이용하여 나노점 어레이를 제조하는 것으로 설명하였으나 이에 한정되지 않으며 원하는 금속 나노점의 성분에 따라 전구체의 수는 다양하게 적용될 수 있다는 점을 당업자는 이해하여야 할 것이다. In the above description, the nanopoint array is manufactured by using two precursors. However, the present invention is not limited thereto, and the number of precursors may be variously applied according to components of a desired metal nanopoint.

본 발명에 따르면, 삼블록 공중합체를 이용하여 배향된 다공성 나노 템플레이트가 높은 균일도를 가지고 있으므로 이를 통해 제조된 나노점 어레이 역시 우수한 균일도를 가질 수 있다. According to the present invention, since the porous nano-template oriented using the triblock copolymer has a high uniformity, the nano dot array manufactured through the triblock copolymer may also have excellent uniformity.

그리고 PS-b-PMMA-b-PEO 삼블록 공중합체의 성분의 각각의 양을 조절하면 기공 사이즈를 조절할 수 있다.And by adjusting the amount of each of the components of the PS- b -PMMA- b -PEO triblock copolymer it is possible to control the pore size.

일반적으로, TiO2는 태양광이나 형광등의 자외선을 받으면 전자(e-)와 정공(h+)이 형성되며, 정공(h+)은 특히 강력한 산화작용을 하는 수산화물(OH Radical)을 형성하여 살균용 염소나 차아염소산 오존보다도 강력한 산화력을 가진다. 또한 전자는 광촉매에 흡착되어 있는 산소를 산소이온으로 생성시키는데 이 산소이온은 산화반응의 중간체와 과산화물을 생성하든가 과산화수소를 통하여 물의 반응 등을 생성한다. 위의 반응에 따라 TiO2는 오염방지 효과, 공기 정화 효과, 수질 정화 효과, 살균 효과, 냄새 제거 효과 등을 나타내게 된다. In general, TiO 2 forms electrons (e-) and holes (h +) when exposed to ultraviolet rays such as sunlight or fluorescent light, and holes (h +) form hydroxides (OH Radicals) that have particularly strong oxidation effects. It has stronger oxidizing power than ozone hypochlorite. In addition, electrons generate oxygen ions adsorbed on the photocatalyst into oxygen ions, which produce intermediates and peroxides in the oxidation reaction or water reaction through hydrogen peroxide. According to the above reaction, TiO 2 has an antifouling effect, an air purification effect, a water purification effect, a bactericidal effect, and an odor removing effect.

따라서 본 발명에 따른 나노점 어레이를 다양한 기능기로 표면 처리하여 센서를 제조할 수 있다. Therefore, the sensor may be manufactured by surface-treating the nanopoint array according to the present invention with various functionalities.

이러한 나노점의 다양한 화학적, 물리적, 전기적, 자기적 성질을 이용하여 CO, NOx, SOx, O3 그리고 Dioxin 등 많은 유독한 가스를 감지하는 전기화학센서로 이용할 수 있을 것이다. 본 발명으로 센서의 소형화와 민감도를 향상시킬 수 있을 것으로 예상되며, 또한, 특정 바이오물질이나 엔자임에 반응하는 물질로 표면처리가 가능하다면 바이오촉매로도 개발이 가능할 것으로 예상된다. The various chemical, physical, electrical and magnetic properties of these nanodots can be used as electrochemical sensors that detect many toxic gases such as CO, NO x , SO x , O 3 and Dioxin. The present invention is expected to improve the miniaturization and sensitivity of the sensor, it is also expected to be developed as a bio-catalyst if the surface treatment is possible with a material that reacts to a specific bio-material or enzyme.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for purposes of illustration, and those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention. Additions should be considered to be within the scope of the following claims.

도 1은 본 발명에 이용되는 원자층 증착기의 구성을 도시한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a diagram showing the configuration of an atomic layer evaporator used in the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 나노점 어레이 제조 과정의 순서도.2 is a flow chart of a nano dot array manufacturing process according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 나노점 어레이 제조 과정의 모식도.Figure 3 is a schematic diagram of a nano dot array manufacturing process according to the present invention.

도 4는 본 발명에 적용되는 삼블록 공중합체를 통해 다공성 나노 템플레이트를 제조하는 공정을 개략적으로 도시한 도면.Figure 4 schematically shows a process for producing a porous nano-template through the triblock copolymer applied to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 기판 표면상에서의 반응 과정을 도시한 도면. 5 shows a reaction process on the surface of a substrate according to the invention.

Claims (11)

원자층 증착기를 이용하여 나노점 어레이를 제조하는 방법으로서, A method of manufacturing a nanopoint array using an atomic layer deposition machine, (a) 다공성 나노 템플레이트가 배치된 기판을 반응 챔버 내부에 제공하는 단계-상기 다공성 나노 템플레이트는 삼블록 공중합체를 이용하여 형성된 실린더 형태의 기공을 포함함-;(a) providing a substrate having a porous nano template disposed therein into the reaction chamber, wherein the porous nano template comprises pores in the form of cylinders formed using a triblock copolymer; (b) 제1 전구체를 포함하는 제1 버블러를 미리 설정된 온도 범위로 유지하는 단계;(b) maintaining a first bubbler comprising a first precursor in a preset temperature range; (c) 제2 전구체를 포함하는 제2 버블러를 미리 설정된 온도 범위로 유지하는 단계; (c) maintaining a second bubbler comprising a second precursor within a preset temperature range; (d) 상기 제1 전구체 및 제2 전구체를 순차적으로 상기 반응 챔버로 공급하여 상기 기공 내부에 노출된 기판 표면상에서 상기 제1 전구체를 반응시켜 말단기를 형성한 후, 상기 말단기와 상기 제2 전구체를 반응시켜 상기 노출된 기판 표면에 나노점 어레이를 형성하는 단계; 및(d) sequentially supplying the first precursor and the second precursor to the reaction chamber to react the first precursor on the surface of the substrate exposed inside the pores to form terminal groups, and then the terminal group and the second precursor. Reacting a precursor to form an array of nanodots on the exposed substrate surface; And (e) 초음파 진동 장치를 이용하여 상기 다공성 나노 템플레이트를 제거하는 단계를 포함하는 나노점 어레이 제조 방법. (e) removing the porous nano template using an ultrasonic vibration device. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 다공성 나노 템플레이트는 PS-b-PMMA-b-PEO 삼블록 공중합체를 이용하여 형성되는 나노점 어레이 제조 방법. The porous nano template is a nano dot array manufacturing method formed using a PS- b -PMMA- b -PEO triblock copolymer. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 (b) 및 (c) 단계의 온도는 50 내지 70℃ 범위 내인 나노점 어레이 제조 방법. The method of (b) and (c) step is a nano dot array manufacturing method in the range of 50 to 70 ℃. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1 전구체는 H2O이고, 제2 전구체는 Ti 소스이며, 상기 (d) 단계에 의해 상기 기판 상에 TiO2 층이 형성되는 나노점 어레이 제조 방법.Wherein the first precursor is H 2 O, the second precursor is a Ti source, and the step (d) forms a layer of TiO 2 on the substrate. 제4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 Ti 소스는 Ti(OCH(CH3)2)4인 나노점 어레이 제조 방법.The Ti source is Ti (OCH (CH 3 ) 2 ) 4 Nano dot array manufacturing method. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 (d) 단계는, In step (d), 상기 제1 버블러의 H2O를 상기 반응 챔버로 공급하여 상기 기공 내부에 노출된 기판과 기체 상태로 반응시켜 말단기(-OH)를 형성하는 단계; Supplying H 2 O of the first bubbler to the reaction chamber to react with the substrate exposed in the pores in a gaseous state to form an end group (-OH); 상기 제2 버블러의 Ti 소스를 상기 반응 챔버로 공급하여 상기 말단기와 반응시켜 상기 기판 상에 TiO2 층을 형성하는 단계를 포함하는 나노점 어레이 제조 방법.Supplying a Ti source of the second bubbler to the reaction chamber to react with the end group to form a TiO 2 layer on the substrate. 삭제delete 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 제2 버블러에는 질소가 공급되며, 상기 제2 버블러의 상기 질소 및 Ti 소스가 상기 반응 챔버로 공급되는 나노점 어레이 제조 방법.And supplying nitrogen to the second bubbler, and supplying the nitrogen and Ti sources of the second bubbler to the reaction chamber. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 (d) 단계는 원하는 두께의 TiO2 층을 형성하기 위해 미리 설정된 횟수 이상 반복되는 나노점 어레이 제조 방법.Step (d) is TiO 2 of the desired thickness A method of making a nanodot array, repeated over a predetermined number of times to form a layer. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 (e) 단계는 상기 기판을 톨루엔 용액에 넣은 상태에서 수행되는 나노점 어레이 제조 방법. Wherein (e) step is carried out in the state in which the substrate is placed in a toluene solution. 삭제delete
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