KR101039630B1 - 기판 상에 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 방법 및 이에 의해 형성된 나노구조체를 포함하는 나노-분자 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선택적인 나노선을 제조하는 방법에 관한 것으로, 본 발명에 의한 기판 상에 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 방법은, 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성한 후 패턴의 선폭을 나노단위로 제어하여 나노단위 포토레지스트 층을 형성하는 제1단계; 나노단위 포토레지스트 층이 형성된 기판 상의 패턴 미형성 영역에 나노물질 흡착방지용 보호층을 형성하는 제2단계; 기판 상에 형성된 포토레지스트 층을 제거하는 제3단계; 포토레지스트 층이 제거된 영역에 양 또는 음으로 대전된 흡착층을 형성하는 제4단계; 및 흡착층이 형성된 기판에 흡착층과는 반대 전하로 대전된 나노물질 포함 용액을 적용하는 제5단계; 를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따르면, 정전기적 인력을 이용함으로써 손쉽게 나노구조체를 선택적으로 정렬 및 위치시킬 수 있는 효과 및 새로운 나노구조체를 형성할 수 있는 효과가 있으며, 또한 본 발명에 의해 형성된 나노구조체 또는 복합나노구조체는 나노-분자소자에 적용할 수 있는 효과가 있다.
나노선, 나노패턴, 선택적 나노구조체 형성, 나노구조체

Description

기판 상에 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 방법 및 이에 의해 형성된 나노구조체를 포함하는 나노-분자 소자{METHOD TO ASSEMBLE NANO-STRUCTURE ON A SUBSTRATE AND NANO-MOLECULE DEVICE COMPRISING NANO-STRUCTURE FORMED THEREBY}
본 발명은 선택적인 나노선을 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 기판의 표면에 나노구조체를 선택적으로 정렬 및 위치시키는 방법에 관한 것이다.
최근 반도체 기술의 발달과 함께 전자부품 소자들의 크기가 나노 크기로 소형화되고 고집적화되고 있다. 특히 CMOS 등의 소자는 초집적회로 분야에서 널리 사용되고 있는데, 집적도가 높아짐에 따라서 소자들의 선 폭이 매우 줄어들고 있는 추세이다. 이와 같이, 소자들의 크기가 작아지는 추세에 따라서 나노소자의 구현을 위한 새로운 연구가 활발히 진행되고 있다. 나노구조체를 이용하여 회로를 만들기 위해서는, 나노단위의 선을 기판 표면의 특정위치에 특정한 방향으로 정렬시키는 공정이 필요하다. 그러나 나노구조체의 크기가 작기 때문에 이들을 제어하는 것은 매우 어려운 일이다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 기술로는 플로 셀 방법(flow cell method)과 링커(linker) 분자를 이용하는 방법, 미끄러운 분자막을 이용하는 방법이 알려져 있다.
Harvard 대학의 C. M. Lieber 그룹에 따른 플로 셀 방법은 나노선을 고체 표면 위의 특정한 위치에 흡착시킨 후에 그 방향을 조절하기 위해서 유체를 흘려줌으로써 나노선이 그 흐름 방향으로 정렬하는 것을 유도하는 방식이다. 이 경우 대면적에서 많은 나노선을 모두 같은 방향으로 정렬할 수는 있으나 국소 영역에서 나노선의 방향을 마음대로 조정하는 것은 매우 어려운 문제점이 있다.
한편, 링커 분자막을 이용하여 탄소 나노튜브를 고체 표면에 정렬하는 방식은 고체 표면에 두 종류의 서로 다른 분자막을 패터닝하고, 각 분자막 표면에서의 나노선에 대한 서로 다른 흡착 정도를 이용하여, 나노선을 특정한 위치에 흡착시키는 방식으로서, 결과적으로는 분자막이 패턴 된 방향으로 정렬된다. 이 공정에서는 나노선 정렬을 위해 플로 셀을 전혀 사용하지 않고, 나노선이 국소적인 분자막 패턴 된 방향으로 정렬되므로, 국소적으로 나노선의 방향 및 위치를 원하는 대로 조정할 수 있는 특징이 있다. 그러나 이 방법의 경우, 항상 링커로 화학적 기를 가진 분자를 이용하여 흡착시키기 때문에, 나노선이나 샘플을 오염시킬 수 있는 문제점이 있다.
미끄러운 분자막을 이용하는 방법은 고체표면을 미끄러운 분자막으로 패터닝한 후, 흡착시키고자 하는 나노구조가 미끄러운 분자막에서 고체표면으로 슬라이딩 되면서, 고체표면에 직접 흡착을 유도하는 방식이다. 이 경우 원하는 나노구조를 고체 표면에 선택적으로 위치 및 정렬시킬 수 있지만, 단일 나노구조의 선택적 정렬 및 제어가 매우 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 정전기적 인력을 이용하여 나노구조체를 선택적으로 정렬 및 위치시키는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 기판 상에 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 방법은, 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성한 후 패턴의 선폭을 나노단위로 제어하여 나노단위 포토레지스트 층을 형성하는 제1단계; 나노단위 포토레지스트 층이 형성된 기판 상의 패턴 미형성 영역에 나노물질 흡착방지용 보호층을 형성하는 제2단계; 기판 상에 형성된 포토레지스트 층을 제거하는 제3단계; 포토레지스트 층이 제거된 영역에 양 또는 음으로 대전된 흡착층을 형성하는 제4단계; 및 흡착층이 형성된 기판에 흡착층과는 반대 전하로 대전된 나노물질 포함 용액을 적용하는 제5단계; 를 포함하여 이루어진다.
본 발명은 흡착층의 표면 퍼텐셜을 제어함으로써, 흡착층에 흡착되는 물질이 나노구조체를 형성하도록 조절한다. 이러한 흡착층의 표면 퍼텐셜은 흡착층의 선폭을 조절하는 방법으로 제어할 수 있으며, 흡착층의 선폭은 포토레지스트 패턴의 선폭을 조절하는 방법으로 쉽게 제어할 수 있다.
이때, 제1단계의 나노 단위 제어방법은 애싱공정을 이용하는 것이 좋고, 제2단계의 보호층은 OTS(octadecyltrichlorosilane) 또는 DLC(diamond-like carbon)을 사용할 수 있다.
제4단계에서 양으로 대전된 흡착층은 APS(aminopropyltriethoxysilane)을 사용하고 음으로 대전된 흡착층은 MHA(16-mercaptohexadecanonic acid)를 사용하는 것이 좋다.
그리고 제5단계에서 나노물질 포함 용액을 적용하는 방법은 한쪽으로 기울인 흡착층이 형성된 기판의 표면에 나노구조체 포함 용액을 흘려주는 방법을 사용하거나, 나노물질 포함 용액에 흡착층이 형성된 기판을 담그고 한쪽 방향으로 끌어당기는 방법을 사용할 수 있으며, 제5단계에서 음 또는 양으로 대전된 나노구조체가 선택적으로 위치된 기판에 나노구조체와는 반대로 대전된 제2나노물질 포함 용액을 적용하는 제6단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 기판 상에 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 다른 방법은, 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 제1단계; 포토레지스트 층이 형성된 기판 상의 패턴 미형성 영역에 양 또는 음으로 대전된 제1흡착층을 형성하는 제2단계; 기판 상에 형성된 포토레지스트 층을 제거하는 제3단계; 포토레지스트 층이 제거된 영역에 제1흡착층과는 반대 전하로 대전된 제2흡착층을 형성하는 제4단계; 및 흡착층이 형성된 기판에 양으로 대전된 제1나노물질 포함 용액 및 음으로 대전된 제2나노물질 포함 용액을 적용하는 제5단계; 를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 다른 방법은 다른 전하로 대전된 흡착층을 하나의 기판에 형성함으로써, 정전기적 인력과 척력의 상호작용에 의해서 흡착층의 선폭을 나노단위로 제어하지 않아도 두 종류의 나노구조체를 기판 상에 형성할 수 있다.
이때, 양으로 대전된 흡착층은 APS(aminopropyltriethoxysilane)을 사용하고 음으로 대전된 흡착층은 MHA(16-mercaptohexadecanonic acid)를 사용하는 것이 좋다.
제5단계에서는 제1나노물질 포함 용액과 제2나노물질 포함 용액을 차례로 적용하거나 제1나노물질과 제2나노물질을 함께 포함하는 용액을 적용할 수 있다.
그리고 제5단계에서 나노물질 포함 용액을 적용하는 방법은 한쪽으로 기울인 흡착층이 형성된 기판의 표면에 나노구조체 포함 용액을 흘려주는 방법을 사용하거나, 나노물질 포함 용액에 흡착층이 형성된 기판을 담그고 한쪽 방향으로 끌어당기는 방법을 사용할 수 있으며, 제5단계에서 음 또는 양으로 대전된 나노구조체가 선택적으로 위치된 기판에 나노구조체와는 반대로 대전된 나노물질 포함 용액을 적용하는 제6단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 나노-분자 소자는, 상기한 방법에 의해 형성된 나노구조체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 정전기적 인력을 이용함으로써 손쉽게 나노구조체를 선택적으로 정렬 및 위치시킬 수 있는 효과 및 새로운 나노구조체를 형성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의해 형성된 나노구조체 또는 복합나노구조체는 나노-분자소자에 적용할 수 있는 효과가 있다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 상에 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 과정을 나타내는 모식도이다.
도 1(a)는 기판의 위에 마이크로미터 단위의 선폭을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성한 모습을 나타낸다.
기판(10)은 Si 웨이퍼 및 SiO2가 증착된 웨이퍼, 유리기판 및 투명 전도성 산화막이 코팅된 유리기판, 폴리미디 등 플렉시블한 유기기판 등을 모두 사용할 수 있으며, 포토리소그래피 공정을 통하여 마이크로미터 단위의 선폭을 갖는 포토레지스트 패턴(20)을 기판 상에 형성한다. 이때, 포토레지스트 패턴은 단일의 직선형상이 아닌 교차형 또는 격자모양으로 형성할 수도 있다.
도 1(b)는 나노미터 단위의 선폭을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성한 모습을 나타낸다.
포토레지스트 패턴(20)의 선폭을 마이크로미터 단위에서 나노미터 단위로 제어하는 방법은 애싱(ashing)공정을 통하여 이루어진다. 이러한 애싱공정은 공정의 시간 또는 파워를 조절하여 포토레지스트 패턴(20)의 선폭을 나노미터 단위로 제어할 수 있으며, 특히 교차형 또는 격자모양으로 형성된 포토레지스트 패턴에 대하여도 그 선폭을 나노단위로 제어할 수 있다. 이렇게 제어된 포토레지스트 패턴의 선폭은 100nm이하로 제어된다.
도 1(c)는 보호층을 형성한 모습을 나타낸다.
포토레지스트 패턴(20)이 형성되지 않은 기판 상의 영역에 나노물질이 흡착되는 것을 방지하는 보호층(30)을 형성한다. 이러한 보호층에 사용되는 물질로는 OTS(octadecyltrichlorosilane) 또는 DLC(diamond like carbon)이 대표적이다. OTS는 액상코팅방법으로 코팅을 하는 것이 일반적이며, DLC는 플라즈마 화학 기상증착법(PECVD)을 이용하는 것이 일반적이다.
도 1(d)는 포토레지스트 패턴을 제거한 영역에 흡착층을 형성한 모습을 나타낸다.
보호층(30)의 사이에 위치하는 포토레지스트 패턴을 제거한 영역에 양 또는 음으로 대전된 흡착층(40)을 형성한다. 따라서 흡착층(40)의 선폭은 선폭이 제어된 포토레지스트 패턴의 선폭과 동일하다. 이러한 흡착층(40)에 사용되는 물질로는 APS(aminopropyltriethoxysilane) 또는 MHA(16-mercaptohexadecanonic acid)를 사용할 수 있다. APS는 양의 전하로 대전되고, MHA는 음의 전하로 대전되는 것을 특징으로 한다. 흡착층에 사용되는 물질은 기판 상에 위치시키고자하는 나노물질의 정전기적 특성에 따라서 결정된다.
도 1(e)는 흡착층위에 나노구조체를 선택적으로 위치시킨 모습을 나타낸다.
흡착층(40)의 위에 위치시키고자 하는 나노물질이 포함된 용액을 이용하여, 흡착층(40) 위에 나노구조체(50)를 선택적으로 형성할 수 있다. 나노물질은 탄소나노튜브, 나노선, 금속성 나노입자, 반도체성 나노입자, 자성체성 나노입자, 바이오 나노입자, DNA 등의 나노물질 및 이들의 조합에 의해 형성되는 새로운 나노물질을 모두 포함한다. 이러한 나노물질은 양 또는 음으로 대전되며, 정전기적 인력을 통해 반대 전하로 대전된 흡착층(40)에 흡착된다.
한편, 나노구조체를 이용하여 회로를 만들기 위해서는 나노물질을 특정의 위치에 선택적으로 위치시킴과 동시에 특정한 방향으로 정렬시켜야 한다. 본 발명에서는 나노구조체를 정렬시키는 방법으로 두 가지를 이용한다. 먼저, 흡착시키고자하는 나노구조체를 포함하는 용액을 흡착층이 형성된 기판의 표면에 도포한 뒤에, 기판을 특정한 방향으로 기울여 용액이 기판 위를 흐르도록 함으로써 나노구조체가 일정한 방향으로 정렬되도록 하는 방법을 사용할 수 있다. 다음으로, 흡착시키고자하는 나노구조체를 포함하는 용액에 흡착층이 형성된 기판을 담근 뒤에, 기판을 특정한 방향으로 당겨 기판 표면의 용액이 일정한 흐름을 갖도록 함으로써 나노구조체가 일정한 방향으로 정렬되도록 하는 방법을 사용할 수 있다. 나아가 단순한 선형이 아닌 교차형 또는 격자모양의 패턴에 나노구조체를 흡착시키는 경우, 90도 회전된 다른 방향으로 기울이는 과정을 추가하거나 90도 회전된 다른 방향으로 당기는 과정을 추가할 수 있다.
흡착층(40)의 외의 부분에 흡착된 나노구조물을 제거하기 위해 세척하는 과정을 추가할 수 있다.
도 1(f)는 나노구조체 위에 다른 나노물질을 고착시켜 복합나노구조체를 형성한 모습을 나타낸다.
선택적으로 위치 및 정렬된 나노구조체(50)는 앞서 설명한 것과 같이 양 또는 음으로 대전되어 있기 때문에, 반대의 전하로 대전된 다른 제2나노물질(60)을 위에 고착하여 복합나노구조체(70)를 형성할 수 있다. 이러한 복합나노구조체(70) 는 정전기적 인력을 이용하여 다양하게 제작될 수 있는 나노단위의 구조체이며, 신호 증폭을 통한 센서의 개발 등 다양한 용도로 개발될 수 있을 것이다.
상기와 같은 과정으로 이루어지는 본 발명의 기판 상에 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 방법은 정전기적 인력을 이용하여 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 것으로, 정전기적 인력을 조절하기 위하여 흡착층(40)의 선폭을 조절하는 방법을 이용한 것이다. 다음의 도면을 통해서 본 발명의 효과를 확인할 수 있다.
도 2는 APS흡착층에 DNA나노구조체가 선택적으로 위치된 모습을 나타내는 도면이다. (a)~(d)는 각각 APS흡착층의 선폭이 4㎛, 2㎛, 0.5㎛, 및 100㎚인 경우를 나타내며, 흡착층(40)의 선폭이 좁아질수록 나노구조체(50)가 얇게 형성되는 것을 알 수가 있다. 특히 나노구조체(50)는 흡착층(40)의 전체가 아닌 선폭의 중심을 따라서 배열되기 때문에, 흡착층(40)이 100㎚ 정도의 선폭을 갖는 경우에도 적절한 정도의 나노선이 형성되는 것을 확인할 수 있다.
도 3은 APS흡착층의 선폭에 따른 퍼텐셜에너지를 나타내는 도면이다. 이에 따르면, 흡착층(40)의 선폭이 감소할수록 표면의 퍼텐셜에너지가 감소함을 알 수 있으며, 이를 이용하여 나노구조체의 흡착 량을 조절할 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라서 복합나노구조체를 형성한 모습을 나타내는 도면이다. 도 4(a)는 나노미터 단위의 APS흡착층을 형성한 모습이고, 도 4(b)는 APS흡착층 위에 DNA나노구조체를 형성한 모습이며, 도 4(c)는 DNA나노구조체 위에 금 나노입자(AuNPs, gold nanoparticles)를 고착하여 복합나노구조체를 형성한 모습이다.
본 발명에 의해 형성된 나노구조체 또는 복합나노구조체는 전자소자에 적용하는 것이 가능하다. 도 5는 본 발명에 의한 복합나노구조체를 나노소자로 이용한 모습을 나타내는 도면이다. 이에 따르면 전자소자에 형성된 전극(80)의 사이를 본 발명에 의한 복합나노구조체(70)가 정확하게 연결하고 있는 것을 알 수 있으며, 이는 본 발명에 의하여 선택적으로 위치된 나노구조체 또는 복합나노구조체를 이용하여 나노-분자 소자를 제조할 수 있음을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라서 격자모양의 복합나노구조체를 형성한 모습을 나타내는 도면이다. 도 6(a)는 격자모양의 패턴을 나타내고, 도 6(b)는 APS흡착층 위에 DNA나노구조체가 흡착된 모습이며, 도 6(c)는 DNA나노구조체 위에 금 나노입자를 고착하여 복합나노구조체를 형성한 모습이다.
한편, 정전기적 인력을 이용하여 나노구조체를 선택적으로 흡착시키는 본 발명은 흡착층의 선폭을 조절하여 나노구조체의 특성을 조절할 수 있는 외에, 다른 극으로 대전된 흡착층을 이용하여 다른 극으로 대전된 나노구조체를 각각 형성할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 상에 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 과정을 나타내는 모식도이다.
도 7(a)는 기판의 위에 마이크로 단위의 선폭을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성한 모습을 나타낸다.
기판(10)은 Si 웨이퍼 및 SiO2가 증착된 웨이퍼, 유리기판 및 투명 전도성 산화막이 코팅된 유리기판, 폴리미디 등 플렉시블한 유기기판 등을 모두 사용할 수 있으며, 포토리소그래피 공정을 통하여 마이크로미터 단위의 선폭을 갖는 포토레지스트 패턴(20)을 기판 상에 형성한다. 이때, 포토레지스트 패턴(20)의 선폭 및 포토레지스트 패턴(20) 사이의 간격이 2㎛ 이하인 것이 좋다. 이는 도 2(b)에서 나타난 것과 같이 흡착층의 선폭이 2㎛ 정도인 경우에 나노구조체가 적절하게 흡착되기 때문이며, 이는 도 3(d)에서 나타난 것과 같이 흡착층의 중심부분의 표면 퍼텐셜에너지가 가장 강하기 때문에 그 부분에 흡착되는 결과로 판단된다.
도 7(b)는 기판 상의 포토레지스트 패턴이 미 형성된 영역에 제1흡착층을 형성한 모습을 나타낸다.
포토레지스트 패턴(20)이 형성되지 않은 부분에 양 또는 음으로 대전된 제1흡착층(42)을 형성한다. 이러한 제1흡착층(41)에 사용되는 물질로는 APS(aminopropyltriethoxysilane) 또는 MHA(16-mercaptohexadecanonic acid)를 사용할 수 있다. APS는 양의 전하로 대전되고, MHA는 음의 전하로 대전되는 것을 특징으로 한다. 제1흡착층(41)에 사용되는 물질은 기판 상에 위치시키고자하는 나노물질의 정전기적 특성에 따라서 결정된다.
도 7(c)는 포토레지스트 패턴을 제거한 모습을 나타낸다. 제1흡착층(41)의 사이에는 기판(10)의 표면이 노출된 공간이 형성된다.
도 7(d)는 제2흡착층을 형성한 모습을 나타낸다.
포토레지스트 패턴이 제거된 자리에 제1흡착층과는 반대 전하로 대전된 제2흡착층(42)을 형성한다. 이로써 서로 다른 전하로 대전된 두 개의 흡착층이 각각 형성된다.
도 7(e)는 제1흡착층 위에 제1나노구조체를 선택적으로 위치시킨 모습을 나타낸다.
제1흡착층(41)의 위에 위치시키고자 하는 제1나노물질이 포함된 용액을 이용하여, 제1흡착층(41) 위에 제1나노구조체(51)를 선택적으로 형성할 수 있다. 나노물질은 탄소나노튜브, 나노선, 금속성 나노입자, 반도체성 나노입자, 자성체성 나노입자, 바이오 나노입자, DNA 등의 나노물질 및 이들의 조합에 의해 형성되는 새로운 나노물질을 모두 포함한다. 이러한 나노물질은 양 또는 음으로 대전되며, 정전기적 인력을 통해 반대 전하로 대전된 제1흡착층(41)에 흡착된다.
도 7(f)는 제2흡착층 위에 제2나노구조체를 선택적으로 위치시킨 모습을 나타낸다.
제2흡착층(42)의 위에 위치시키고자 하는 제2나노물질이 포함된 용액을 이용하여, 제2흡착층(42) 위에 제2나노구조체(52)를 선택적으로 형성할 수 있다. 나노물질은 탄소나노튜브, 나노선, 금속성 나노입자, 반도체성 나노입자, 자성체성 나노입자, 바이오 나노입자, DNA 등의 나노물질 및 이들의 조합에 의해 형성되는 새로운 나노물질을 모두 포함한다. 이러한 나노물질은 양 또는 음으로 대전되며, 정전기적 인력을 통해 반대 전하로 대전된 제2흡착층(42)에 흡착된다.
본 실시예에서 제1나노구조체(51)와 제2나노구조체(52)를 형성하는 과정은 두 가지 방법이 가능하다. 먼저, 제1나노물질 포함 용액과 제2나노물질 포함 용액을 각각 순차적으로 흡착층이 형성된 기판에 적용하는 방법으로, 정전기적 인력과 척력에 의하여 제1나노구조체(51)와 제2나노구조체(52)가 각각 형성된다. 다음으로, 제1나노물질과 제2나노물질을 함께 포함하는 용액을 흡착층이 형성된 기판에 적용하는 방법으로, 정전기적 인력과 척력에 의하여 원하는 위치에 특정한 나노구조체를 형성할 수 있다. 그리고 흡착층의 선폭을 나노미터 단위로 조절하지 않아도 적절한 나노선이 형성되는 것은, 다른 전하로 대전된 두 개의 흡착층의 정전기적인 힘이 서로 영향을 미치기 때문인 것으로 여겨진다.
한편, 나노구조체를 이용하여 회로를 만들기 위해서는 나노물질을 특정의 위치에 선택적으로 위치시킴과 동시에 특정한 방향으로 정렬시켜야 한다. 본 발명에서는 나노구조체를 정렬시키는 방법으로 두 가지를 이용한다. 먼저, 흡착시키고자하는 나노구조체를 포함하는 용액을 흡착층이 형성된 기판의 표면에 도포한 뒤에, 기판을 특정한 방향으로 기울여 용액이 기판 위를 흐르도록 함으로써 나노구조체가 일정한 방향으로 정렬되도록 하는 방법을 사용할 수 있다. 다음으로, 흡착시키고자하는 나노구조체를 포함하는 용액에 흡착층이 형성된 기판을 담근 뒤에, 기판을 특정한 방향으로 당겨 기판 표면의 용액이 일정한 흐름을 갖도록 함으로써 나노구조체가 일정한 방향으로 정렬되도록 하는 방법을 사용할 수 있다. 나아가 제1나노구조체(51)와 제2나노구조체(52)를 순차적으로 형성하면서, 제1나노구조체(51)를 형성할 때와 제2나노구조체(52)를 형성할 때에 기판을 기울이거나 당기는 방향을 각각 다르게 하면, 각각 다른 방향으로 정렬된 두 개의 나노구조체를 선택적으로 형성할 수 있다.
도 7에는 도시되지 않았지만, 나노구조체 위에 다른 나노물질을 고착시켜 복합나노구조체를 형성하는 것도 가능하다. 선택적으로 위치 및 정렬된 나노구조체(51,52)는 앞서 설명한 것과 같이 양 또는 음으로 대전되어 있기 때문에, 반대의 전하로 대전된 다른 나노물질을 위에 고착하여 복합나노구조체를 형성할 수 있다. 이러한 복합나노구조체는 정전기적 인력을 이용하여 다양하게 제작될 수 있는 나노단위의 구조체이며, 신호 증폭을 통한 센서의 개발 등 다양한 용도로 개발될 수 있을 것이다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에만 국한되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위는 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 첨부된 특허청구범위에 의해 정해지는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 상에 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 과정을 나타내는 모식도이다.
도 2는 APS흡착층에 DNA나노구조체가 흡착된 모습을 나타내는 도면이다.
도 3은 APS흡착층의 선폭에 따른 퍼텐셜에너지를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라서 복합나노구조체를 형성한 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 의한 복합나노구조체를 나노소자로 이용한 모습을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라서 격자모양의 복합나노구조체를 형성한 모습을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 상에 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 과정을 나타내는 모식도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 기판 20 : 포토레지스트 패턴
30 : 보호층 40 : 흡착층
41 : 제1흡착층 42 : 제2흡착층
50 : 나노구조체 51 : 제1나노구조체
52 : 제2나노구조체 60 : 제2나노물질
70 : 복합나노구조체 80 : 전극

Claims (18)

  1. 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성한 후 애싱공정에 의해 패턴의 선폭을 나노단위로 제어하여 나노단위 포토레지스트 층을 형성하는 제1단계;
    나노단위 포토레지스트 층이 형성된 기판 상의 패턴 미형성 영역에 나노물질 흡착방지용 보호층을 형성하는 제2단계;
    기판 상에 형성된 포토레지스트 층을 제거하는 제3단계;
    포토레지스트 층이 제거된 영역에 양 또는 음으로 대전된 흡착층을 형성하는 제4단계; 및
    흡착층이 형성된 기판에 흡착층과는 반대 전하로 대전된 나노물질 포함 용액을 적용하는 제5단계;
    를 포함하여 이루어진 기판 상에 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    제2단계의 보호층은 OTS(octadecyltrichlorosilane)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 상에 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    제2단계의 보호층은 DLC(diamond-like carbon)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 상에 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    제4단계의 양으로 대전된 흡착층은 APS(aminopropyltriethoxysilane)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 상에 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    제4단계의 음으로 대전된 흡착층은 MHA(16-mercaptohexadecanonic acid)로 이루지는 것을 특징으로 하는 기판 상에 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    제5단계에서 나노물질 포함 용액을 적용하는 방법은 한쪽으로 기울인 흡착층이 형성된 기판의 표면에 나노구조체 포함 용액을 흘려주는 것임을 특징으로 하는 기판 상에 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    제5단계에서 나노물질 포함 용액을 적용하는 방법은 나노물질 포함 용액에 흡착층이 형성된 기판을 담그고 한쪽 방향으로 끌어당기는 것임을 특징으로 하는 기판 상에 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    제5단계에서 음 또는 양으로 대전된 나노구조체가 선택적으로 위치된 기판에 나노구조체와는 반대로 대전된 제2나노물질 포함 용액을 적용하는 제6단계를 더 포함하는 기판 상에 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 방법.
  10. 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 제1단계;
    포토레지스트 층이 형성된 기판 상의 패턴 미형성 영역에 양 또는 음으로 대전된 제1흡착층을 형성하는 제2단계;
    기판 상에 형성된 포토레지스트 층을 제거하는 제3단계;
    포토레지스트 층이 제거된 영역에 제1흡착층과는 반대 전하로 대전된 제2흡착층을 형성하는 제4단계; 및
    흡착층이 형성된 기판에 양으로 대전된 제1나노물질 포함 용액 및 음으로 대전된 제2나노물질 포함 용액을 적용하는 제5단계;
    를 포함하여 이루어진 기판 상에 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    양으로 대전된 흡착층은 APS(aminopropyltriethoxysilane)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 상에 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    음으로 대전된 흡착층은 MHA(16-mercaptohexadecanonic acid)로 이루지는 것을 특징으로 하는 기판 상에 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    제5단계에서 제1나노물질 포함 용액과 제2나노물질 포함 용액을 차례로 적용하는 것을 특징으로 하는 기판 상에 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    제5단계에서 제1나노물질과 제2나노물질을 함께 포함하는 용액을 적용하는 것을 특징으로 하는 기판 상에 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 방법.
  15. 청구항 10에 있어서,
    제5단계에서 나노물질 포함 용액을 적용하는 방법은 한쪽으로 기울인 흡착층이 형성된 기판의 표면에 나노구조체 포함 용액을 흘려주는 것임을 특징으로 하는 기판 상에 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 방법.
  16. 청구항 10에 있어서,
    제5단계에서 나노물질 포함 용액을 적용하는 방법은 나노물질 포함 용액에 흡착층이 형성된 기판을 담그고 한쪽 방향으로 끌어당기는 것임을 특징으로 하는 기판 상에 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 방법.
  17. 청구항 10에 있어서,
    제5단계에서 양 또는 음으로 대전된 나노구조체가 선택적으로 위치된 기판에 나노구조체와는 반대로 대전된 나노물질 포함 용액을 적용하는 제6단계를 더 포함하는 기판 상에 나노구조체를 선택적으로 위치시키는 방법.
  18. 청구항 1, 청구항 3 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 형성된 나노구조체를 포함하는 나노-분자 소자.
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