KR101249981B1 - ３차원 나노구조체 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3차원 나노구조체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 패턴화된 고분자 구조체의 외주면에 물리적 이온 식각공정을 통한 이온 봄바드먼트(ion bombardment) 현상을 적용하여 목적물질을 부착시킨 목적물질-고분자 복합구조체를 형성시킨 다음, 상기 목적물질-고분자 복합구조체의 고분자를 제거하여 나노구조체를 제조함으로써, 대면적으로 고 종횡비와 균일성을 가지는 다양한 형상의 3차원 나노 구조체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 3차원 나노구조체의 제조방법은 물리적 이온 식각을 통한 이온 봄바드먼트 현상을 적용하여 제조됨으로써 간단한 공정과 저렴한 비용으로 높은 종횡비와 균일성을 가지는 3차원 나노구조체를 제조할 수 있고, 고분자 구조체의 패턴 및 형상을 조절함으로써 다양한 형상의 구조체 제조가 용이한 동시에 대면적으로 두께가 10nm 이하인 균일한 미세 나노구조를 형성할 수 있어 나노전자소자, 광학소자, 바이오소자, 에너지소자 등과 같은 미래의 나노소자의 높은 성능을 구현할 수 있는 효과가 있다.

Description

３차원 나노구조체 및 그 제조방법{Three Dimensional Nanostructure and Method for Preparing the Same}
본 발명은 3차원 나노구조체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 패턴화된 고분자 구조체의 외주면에 물리적 이온 식각공정을 통한 이온 봄바드먼트(ion bombardment) 현상을 적용하여 목적물질을 부착시킨 목적물질-고분자 복합구조체를 형성시킨 다음, 상기 목적물질-고분자 복합구조체의 고분자를 제거하여 나노구조체를 제조하는 대면적으로 고 종횡비와 균일성을 가지는 다양한 형상의 3차원 나노 구조체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 전자소자의 집적화, 소형화 추세에 따라 나노구조 물질 및 그 제작 방법에 대한 연구가 매우 활발히 진행되고 있다.
특히, 나노 사이즈의 고분해능과 높은 종횡비(aspect ratio)를 가지는 대면적의 나노 패터닝 기술은 나노전자소자, 광학소자, 바이오소자, 에너지소자 등과 같은 미래의 나노소자의 높은 성능을 구현하기 위해 필연적인 것으로 생각되고 있고, 지금까지 나노 임프린트(nanoimprint)/전자빔(e-beam)/딥-펜(dip-pen)/블록공중합체(blockcopolymer)/소프트 리소그래피(soft lithography) 등이 고성능의 나노소자를 구현하기 위해 연구되고 있다.
최근 가장 고분해능을 나타낼 수 있는 딥-펜(dip-pen), 전자빔(e-beam), 주사탐침현미경(scanning probe microscope, SPM) 리소그래피의 경우 10nm대의 고분해능의 패턴을 제작할 수 있는 장점이 있지만, 팁(tip)에 의한 스캔 방식이기 때문에 처리속도가 굉장히 느리다는 단점이 있고, 고가의 장비를 보유하여야 하기 때문에 실제로 연구 및 생산에 사용되기에는 분명한 한계가 있다.
또한, 대면적에 비교적 빠른 공정 시간 동안에 나노패턴 구현이 가능한 나노임프린트와 소프트 리소그래피 방법은 모체가 되는 마스크 몰드의 크기의 패턴을 원하는 기판에 대면적에 반복적으로 전사할 수 있다는 장점이 있지만, 모체가 되는 마스크 몰드 이하의 크기는 제작이 불가능하고, 100nm 미만의 마스크 제작시에 들어가는 비용이 크기 때문에 한계를 지니고 있으며, 스탬프 방식이거나 식각하여 만드는 방식이기 때문에 마스크 몰드의 2차원적인 형상만을 그대로 전사하여 3차원적인 패턴구현은 불가능할 뿐 아니라, 다른 크기나 모양의 나노 구조 패턴을 제작하려면 다른 마스크 몰드를 제작해야하는 한계를 지닌다.
이에, 본 발명자들은 상기 종래기술의 문제점을 해결하고자 예의 노력한 결과, 패턴화된 고분자 구조체의 외주면에 물리적 이온 식각공정을 통한 이온 봄바드먼트(ion bombardment) 현상을 적용하여 목적물질을 부착시킨 목적물질-고분자 복합구조체를 형성시킨 다음, 상기 목적물질-고분자 복합구조체의 고분자를 제거하여 나노구조체를 제조할 경우, 높은 종횡비와 균일성을 가지는 다양한 형상의 3차원 나노구조체를 제조할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 주된 목적은 다양한 형상으로 대면적의 고 종횡비와 균일성을 가지는 3차원 나노구조체 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 기판상에 목적물질 층과 고분자 층을 순차적으로 형성하는 단계; (b) 상기 고분자 층에 리소그래피 공정을 수행하여 패턴화된 고분자 구조체를 형성하는 단계; (c) 상기 목적물질 층을 이온 식각하여, 상기 고분자 구조체 외주면에 이온 식각된 목적 물질이 부착된 목적물질-고분자 복합구조체를 형성하는 단계; 및 (d) 상기 목적물질-고분자 복합구조체의 고분자를 제거하여 3차원 나노구조체를 제조하는 단계를 포함하는, 3차원 나노구조체의 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조되고, 원기둥 형상, 역원뿔 형상, 직육면체 형상, 선 형상, 'ㄷ'자 형상, 컵 형상 및 팽이 형상으로 구성된 군에서 선택되는 형상을 가지는 3차원 나노구조체를 제공한다.
본 발명은 또한, (a) 기판상에 고분자 층을 형성한 다음, 리소그래피 공정을 통하여 패턴화된 고분자 구조체를 형성하는 단계; (b) 상기 패턴화된 고분자 구조체가 형성된 기판상에 목적물질 층을 형성하는 단계; (c) 상기 목적물질 층을 이온 식각하여, 상기 고분자 구조체 외주면에 이온 식각된 목적물질이 부착된 목적물질-고분자 복합구조체를 형성하는 단계; 및 (d) 상기 목적물질-고분자 복합구조체의 고분자를 제거하여 3차원 나노구조체를 제조하는 단계를 포함하는, 3차원 나노구조체의 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조되고, 원기둥 형상, 역원뿔 형상, 직육면체 형상, 선 형상, 'ㄷ'자 형상 및 팽이 형상으로 구성된 군에서 선택되는 형상을 가지는 3차원 나노구조체를 제공한다.
본 발명에 따른 3차원 나노구조체의 제조방법은 물리적 이온 식각을 통한 이온 봄바드먼트 현상을 적용하여 제조됨으로써 간단한 공정과 저렴한 비용으로 높은 종횡비와 균일성을 가지는 3차원 나노구조체를 제조할 수 있고, 고분자 구조체의 패턴 및 형상을 조절함으로써 다양한 형상의 구조체 제조가 용이한 동시에 대면적으로 두께가 10nm 이하인 균일한 미세 나노구조를 형성할 수 있어 나노전자소자, 광학소자, 바이오소자, 에너지소자 등과 같은 미래의 나노소자의 높은 성능을 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 나노구조체의 제조공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예로 제조된 3차원 나노구조체의 주사전자현미경 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 이온 식각공정의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 나노구조체의 제조공정도이다.
도 5는 본 발명에 따른 직육면체 형상의 3차원 나노구조체의 제조공정도이다.
도 6은 본 발명에 따른 직육면체 형상의 3차원 나노구조체의 주사전자현미경 사진이다(a: 3차원 금 나노구조체, b: 3차원 백금 나노구조체, c: 3차원 징크옥사이드 나노구조체, d: 3차원 알루미늄 나노구조체).
도 7은 본 발명에 따른 팽이 형상의 3차원 나노구조체의 제조공정도(a) 및 3차원 나노구조체의 주사전자현미경 사진(b)이다.
도 8은 본 발명에 따른 원뿔 형상의 3차원 나노구조체의 제조공정도(a) 및 3차원 나노구조체의 주사전자현미경 사진(b)이다.
도 9는 본 발명에 따른 컵 형상의 3차원 나노구조체의 제조공정도이다(a: 폴리스타일렌 구조체의 주사전자현미경 사진, b: 폴리스타일렌 층의 두께가 얇은 경우의 반응성 이온식각과정, c: 폴리스타일렌 층의 두께가 두꺼운 경우의 반응성 이온식각과정, c: 금-폴리스타일렌 복합구조체에서 폴리스타일렌을 제거시키는 과정)이다.
도 10은 본 발명에 따른 컵 형상의 3차원 나노구조체의 주사전자현미경 사진이다.
도 11은 본 발명에 따른 또 다른 실시예로 제조된 3차원 나노구조체의 주사전자현미경 사진이다(a: 높이가 520nm인 폴리스타일렌 구조체(PS), b: 높이가 500nm인 3차원 금 나노구조체, c: 높이가 120nm인 폴리스타일렌(PS) 구조체, d: 높이가 100nm인 3차원 금 나노구조체).
본 발명은 일 관점에서, (a) 기판상에 목적물질 층과 고분자 층을 순차적으로 형성하는 단계; (b) 상기 고분자 층에 리소그래피 공정을 수행하여 패턴화된 고분자 구조체를 형성하는 단계; (c) 상기 목적물질 층을 이온 식각하여, 상기 고분자 구조체 외주면에 이온 식각된 목적 물질이 부착된 목적물질-고분자 복합구조체를 형성하는 단계; 및 (d) 상기 목적물질-고분자 복합구조체의 고분자를 제거하여 3차원 나노구조체를 제조하는 단계를 포함하는, 3차원 나노구조체의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 핵심 사상은 물리적으로 충격받은 목적물질의 입자들이 사방으로 이탈되어 튕겨져 나가는 이온 봄바드먼트(ion bombardment) 현상을 이용하고, 목적물질 층으로부터 튕겨진 목적물질의 입자들을 외주면에 부착시킬 수 있는 패턴화된 고분자 구조체를 구비한 다음, 이온 봄바드먼트(ion bombardment) 현상으로 이탈된 목적물질의 입자들이 부착되어 형성된 목적물질-고분자 복합 구조체에서 고분자만을 제거하여 대면적으로 고 종횡비와 균일성을 가지는 3차원 나노구조체를 제조하는 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 3차원 나노구조체의 제조방법은 도 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 기판(110)상에 목적물질과 고분자를 순차적으로 도포하여 기판(110)상에 목적물질 층(120)과 고분자층(130)을 형성시킨다(도 1a).
이때, 상기 기판(110)은 평판으로 리소그래피 공정의 온도와 압력에 의해 물리적 변형이 발생되지 않는 재질이면 사용 가능하고, 바람직하게는 실리콘, 실리콘 산화물, 석영, 유리, 고분자 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된다.
상기 목적물질은 최종 제조물인 3차원 나노구조체를 이루는 물질을 의미하는 것으로, 후술되는 물리적 이온 식각을 통한 이온 봄바드먼트(ion bombardment) 현상을 적용하기 위해 여러 방향으로 이탈될 수 있는 다결정 물질이고, 바람직하게는 금, 백금, 은, 구리, 알루미늄, 징크옥사이드, 크롬, 실리콘 디옥사이드, 인듐틴옥사이드 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된다.
상기 고분자는 리소그래피 공정에 이용할 수 있는 고분자면 사용 가능하고, 바람직하게는 폴리스타일렌, 키토산, 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA) 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된다.
본 발명에 있어서, 기판(110)상에 목적물질 층(120)과 고분자 층(130)을 순차적으로 형성하는 방법 중, 목적물질 층(120)을 형성시키는 방법은 일반적으로 화학기상증착법(CVD), 원자층 증착법(atomic layer deposition), 스퍼터링법(sputterring), 레이저어블레이션법(laser ablation), 전기방전법(arc-discharge), 플라즈마증착법, 열화학 기상증착법 및 전자빔 기상증착법으로 구성된 군에서 선택되는 방법으로 수행되고, 고분자 층(130)을 형성시키는 방법은 스핀코팅 또는 스프레이 코팅하여 형성시킨다.
또한, 본 발명에 있어서, 목적물질 층(120)은 최종 결과물인 3차원 나노구조체의 사용목적, 용도 등에 따라 다층으로 형성될 수 있다.
전술된 바와 같이, 목적물질 층(120) 상부에 형성된 고분자층(130)은 나노임프린트용 몰드(140) 등의 리소그래피 공정(도 1b)을 이용하여 패턴화된 고분자 구조체(135)를 형성시킨다(도 1c, 도 2a). 이때 형성된 고분자 구조체(135)의 형상은 3차 나노구조체의 형상을 결정짓기 때문에 다양한 리소그래피 공정으로 상기 고분자 구조체(135)의 형상을 조절하여 다양한 형상의 3차원 나노구조체(200)를 용이하게 제조할 수 있다.
상기 리소그래피 공정으로는 통상적인 리소그래피 공정을 사용할 수 있고, 바람직하게는 나노 임프린트, 소프트 리소그래피, 블록공중합체 리소그래피, 광 리소그래피 및 캐필러리 리소그래피로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 방법으로 수행된다.
특히, 리소그래피 공정을 이용하여 패턴화된 고분자 구조체는 추가로 반응성 이온식각(RIE) 조건과 패턴화된 고분자 구조체 주변의 고분자층에 따라 다양한 형상과 크기로 조절될 수 있다. 예를 들면, 0.001~0.01 Torr의 고진공하에서의 반응성 이온식각은 이방성 즉, 하부의 식각만 가능하지만, 0.1~0.6 Torr 저진공하에서의 반응성 이온식각은 등방성 즉, 사방에서 식각이 진행되기 때문에 패턴화된 고분자 구조체를 추가적으로 저진공하에서 이온식각하면, 패턴화된 고분자 구조체의 전체적인 높이와 지름의 크기가 줄어들게 된다. 이에, 패턴화된 고분자 구조체 주변의 고분자층이 모두 제거되고 패턴화된 고분자 구조체만 남은 상태에서 반응성 이온식각을 추가로 수행하면 패턴화된 고분자 구조체 밑부분이 상대적으로 더 많이 식각되어 고분자 구조체 밑부분이 들어가 있는 3차원 컵 형상의 고분자 구조체 패턴을 형성하게 되고, 이러한 이온식각 시간이 길수록 밑부분이 움푹 들어가 있는 고분자 구조체 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 패턴화된 고분자 구조체의 크기조절은 기판상에 코팅된 고분자 층의 두께로 조절할 수 있다. 만약 고분자층의 두께가 얇은 경우 짧은 반응성 이온식각 시간 동안 고분자층이 없어지고 패턴화된 고분자 구조체만 남아 짧은 시간에 컵 형상의 고분자 구조체 패턴이 형성되지만, 두꺼운 두께의 고분자층인 경우에는 오랜 시간 동안 반응성 이온식각을 수행함으로써, 고분자 구조체가 전체적으로 식각되어 고분자 구조체 패턴의 전체적인 크기도 줄어들게 됨에 따라 고분자 구조체의 지름이 작은 패턴이 제작되게 된다.
본 발명에 있어서, 목적물질-고분자 복합구조체(150)는 목적물질의 물리적 이온 식각을 통한 이온 봄바드먼트 현상(ion bombardment)을 적용하여 전술된 바이 같이 형성된 고분자(135) 구조체의 외주면에 목적물질(125) 입자를 부착시켜 형성한다(도 1d, 도 2b).
상기 이온 봄바드먼트 현상(ion bombardment)은 도 3에 나타난 바와 같이, 아르곤 이온과 같은 이온을 전압차로 가속화시켜 목적물질 층(120)에 물리적 충격을 가하면 충격을 받은 목적물질(125)의 입자들은 높은 에너지의 충격으로 인해 결정방향으로 뜯겨져 나가게 되는 현상을 일컫는다.
본 발명에 있어서, 이온 봄바드먼트(ion bombardment) 현상을 발생시키기 위한 물적 이온 식각방법으로는 이온밀링으로 수행된다.
상기 이온밀링은 경이온에 고 에너지를 가해주어 이온 봄바드먼트 현상을 수행할 경우에는 다결정 방향의 넓은 각 분포를 줄여주어 이탈되어 튕겨져나가는 각도가 작아 패턴화된 고분자(135) 구조체 외주면에 목적물질(125) 입자의 부착이 어려우므로, 바람직하게는 0.1mTorr ~ 10mTorr의 공정압력하에서 아르곤 가스 등의 중 기체를 이용하여 플라즈마를 형성한 다음, 상기 플라즈마를 200eV ~ 1,000eV로 가속화하여 물리적 이온 식각공정을 수행한다.
만약, 물리적 이온 식각공정에 있어서, 1,000eV를 초과하는 플라즈마로 가속화하여 이온식각을 수행하는 경우 목적물질 층으로 목적물질이 이탈되어 튕겨져 나가는 각도가 이온을 입사한 방향과 같은 수직으로 튕겨져 고분자 구조체 외주면에 부착되는 양이 적고, 200eV 미만으로 플라즈마로 가속화하여 이온 식각을 수행하는 경우에는 목적물질 층의 식각 속도가 늦어 작업 효율이 떨어진다는 문제점이 발생된다.
본 발명에 있어서, 중 기체는 아르곤, 헬륨, 질소, 수소, 산소 및 이들의 혼합 기체로 구성된 군에서 선택되고, 바람직하게는 아르곤이다.
전술된 바와 같이 형성된 목적물질-고분자 복합구조체(150)는 건식 또는 습식 식각으로 고분자(135)를 제거하여 3차원 나노구조체(200)를 제조한다(도 1e, 도 2c). 상기 건식 또는 습식 식간은 고분자를 제거할 수 있는 통상적인 식각 방법으로 수행된다.
또한, 본 발명에 따른 3차원 나노구조체의 제조방법은 상기 3차원 나노구조체(200)를 제조한 다음, 상기 제조된 3차원 나노구조체(200)의 불필요한 목적물질 부분을 이온 식각하여 원하는 패턴화된 3차원 나노구조체만을 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 3차원 나노구조체의 제조방법의 제조방법은 물리적 이온식각을 통한 이온 봄바드먼트 현상을 이용하여 제조됨으로써 간단한 공정과 저렴한 비용으로 대면적으로 높은 종횡비와 균일성을 가지는 3차원 나노구조체를 제조할 수 있고, 고분자 구조체의 패턴을 조절함으로써 다양한 구조체의 제조가 용이한 동시에 대면적으로 두께가 10nm 이하인 균일한 미세 나노구조를 형성할 수 있다.
본 발명은 다른 관점에서, 상기 방법에 의해 제조되고, 원기둥 형상, 역원뿔 형상, 선 형상, 'ㄷ'자 형상, 직육면체 형상, 팽이 형상 및 컵 형상으로 구성된 군에서 선택되는 형상을 가지는 3차원 나노구조체에 관한 것으로, 상기 3차원 나노구조체는 이온 봄바드먼트 현상이 잘 이루어지는 다결정 물질을 함유하고, 종횡비가 50 이하인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 3차원 나노구조체는 20nm ~ 30nm 범위의 작은 두께의 목적물질 층을 이온 식각하여 500nm 이상의 높은 높이를 가지는 3차원 나노구조체를 대면적으로 균일하게 제조할 수 있어 표면적 증가는 물론 추가적인 식각을 통하여 높이의 조절이 용이함으로써 표면적 증가 또한 조절할 수 있고, 종횡비가 크므로 종횡비가 큰 패턴에 대한 광학적 연구범위가 폭넓게 사용할 수 있다.
본 발명은 또 다른 관점에서, (a) 기판상에 고분자 층을 형성한 다음, 리소그래피 공정을 통하여 패턴화된 고분자 구조체를 형성하는 단계; (b) 상기 패턴화된 고분자 구조체가 형성된 기판상에 목적물질 층을 형성하는 단계; (c) 상기 목적물질 층을 이온 식각하여, 상기 고분자 구조체 외주면에 이온 식각된 목적물질이 부착된 목적물질-고분자 복합구조체를 형성하는 단계; 및 (d) 상기 목적물질-고분자 복합구조체의 고분자를 제거하여 3차원 나노구조체를 제조하는 단계를 포함하는, 3차원 나노구조체의 제조방법에 관한 것이다.
도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 나노구조체의 제조방법은 기판(110)상에 고분자 층(130)을 도포한 다음(도 4a), 리소그래피 공정을 통하여 패턴화된 고분자(135) 구조체를 형성한다(도 4b). 상기 패턴화된 고분자(135) 구조체가 형성된 기판상에 목적물질 층(120)을 형성시키고(도 4c), 상기 형성된 목적물질 층(120)을 물리적으로 이온 식각하여 봄바드먼트 현상으로 목적물질 입자가 고분자(135) 구조체 외주면에 부착되어 목적물질-고분자 구조체(150)를 형성한다(도 4d). 이렇게 형성된 상기 목적물질-고분자 구조체(150)중 고분자(135)만을 제거하여 3차원 나노구조체를 제조한다(도 4e).
상기와 같은 제조방법으로 제조할 경우에는 3차원 나노구조체(200)를 제조한 다음, 3차원 나노구조체(200) 이외의 목적물질(125)을 제거하는 단계를 추가하지 않아도 되는 장점이 있다.
본 발명은 또 다른 관점에서, 상기 방법에 의해 제조되고, 고분자 구조체 외주면의 형상에 따라 구조체 형상이 조절되며 종횡비가 25 이하인 다결정 물질을 함유하는 3차원 나노구조체에 관한 것이다.
본 발명에 따른 3차원 나노구조체는 물리적으로 충격받은 목적물질의 입자들이 사방으로 이탈되어 튕겨져 나가는 이온 봄바드먼트 현상(ion bombardment)을 이용하고, 이온 봄바드먼트 현상으로 튕겨진 목적물질의 입자들을 부착시킬 수 있는 패턴화된 고분자 구조체를 구비한 다음, 이탈된 목적물질의 입자들이 부착된 고분자를 제거하여 제조됨으로써, 고분자 구조체의 외주면 형상에 따라 나노구조체의 형상을 용이하게 조절가능하고, 대면적으로 고 종횡비와 형상 균일성을 가진다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
실시예 1: 원기둥 형상의 3차원 나노구조체의 제조방법
1-1: 고분자 구조체 형성
유리기판상에 금을 전자-빔 증착법을 이용하여 15nm 두께로 증착한 다음, 폴리스타일렌(3wt%)/톨루엔 혼합물을 스핀코팅한 다음, 톨루엔을 증발시켜 135nm 두께의 폴리스타일렌 층을 형성하였다. 상기 형성된 폴리스타일렌 층을 원기둥 형상이 음각된 나노임프린트용 몰드를 이용하여 135℃로 모세관 힘(capillary force)을 이용하여 1시간 동안 진공상태에서 외경이 500nm이고, 높이가 550nm이며, 고분자 구조체의 간격이 900nm인 폴리스타일렌 원기둥 형상의 패턴을 7mm×7mm 면적에 형성한 다음, 상기 나노임프린트용 몰드를 떼어내고 식혀 패턴화된 폴리스타일렌 구조체를 형성하였다. 이렇게 형성된 폴리스타일렌 구조체 이외의 폴리스타일렌 층은 산소와 테트라플루오로메탄(tetrafluoromethane)을 40:60으로 주입한 반응성 이온식각을 통하여 제거시킨 다음, 유리기판상에 외경이 400nm이고, 높이가 500nm이며, 간격이 1000nm인 폴리스타일렌 구조체만을 형성시켰다(도 2a).
1-2: 목적물질-고분자 복합구조체 형성
상기 실시예 1-1의 패턴화된 폴리스타일렌 구조체가 형성된 금에 이온밀링장치(ion milling system, VTS사, 한국)를 이용하여 0.1mTorr 압력하에서 아르곤 기체를 이용하여 플라즈마를 형성하여 500eV로 이온 식각하여 폴리스타일렌 구조체 외주면에 금입자가 부착된 금-폴리스타일렌 복합구조체를 형성하였다(도 2b).
1-3: 3차원 나노구조체 제조
상기 실시예 1-2에서 제조된 금-폴리스타일렌 복합구조체를 산소분위기하에서 반응성 이온식각(reactive ion etching)한 다음, 디클로로메세인 용액에 넣고 소니케이션하여 폴리스타일렌을 구조체에서 제거하여 외경이 400nm이고, 내경이 385nm이며, 두께가 15nm이고, 높이가 500nm인 내부가 비어 있는 원기둥 형상의 3차원 금 나노구조체를 제조하였다(도 2c).
실시예 2: 직육면체 형상/ 선 형상의 3차원 나노구조체의 제조방법
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 도 5에 나타난 바와 같이 직육면체 형상으로 음각이 형성된 나노임프린트용 몰드를 사용하고, 목적물질이 금, 백금, 징크옥사이드 및 알루미늄을 사용하여 90°로 좌회전된 'ㄷ'자 형상의 5mm(길이)×250nm(높이)×500nm(너비)이고, 두께가 15nm인 3차원 금 나노구조체(도 6a)와 5mm(길이)×150nm(높이)×500nm(너비)이고, 두께가 15nm인 백금 나노구조체(도 6b)를 제조하였고, 5mm(길이)×85nm(높이)×500nm(너비)이고, 두께가 15nm인 3차원 징크옥사이드 나노구조체 및 5mm(길이)×100nm(높이)×500nm(너비)이고, 두께가 15nm인 3차원 알루미늄 나노구조체를 각각 제조하였고, 상기 3차원 징크옥사이드 나노구조체와 3차원 알루미늄 나노구조체는 추가적으로 이온밀링을 가해 5mm(길이)×85nm(높이)×500nm(너비)이고, 두께가 15nm인 선 형상의 3차원 징크옥사이드 나노구조체(도 6c), 5mm(길이)×100nm(높이)×500nm(너비)이고, 두께가 15nm인 선 형상의 3차원 알루미늄 나노구조체(도 6d)를 각각 제조하였다.
실시예 3: 팽이 형상의 3차원 나노구조체의 제조방법
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 도 2에 나타난 바와 같이 원기둥 형상으로 음각이 형성된 나노임프린트용 몰드를 사용하여 패턴화된 폴리스타일렌 구조체를 형성하고, 상기 패턴화된 폴리스타일렌 구조체 밑단을 0.1Torr의 저진공하에서 산소와 테트라플루오로메탄(tetrafluoromethane)을 40:60으로 주입한 반응성 이온식각으로 과식각하여 팽이형상의 폴리스타일렌 구조체를 형성한 다음, 팽이형상의 3차원 금 나노구조체를 제조하였다(도 7a).
그 결과, 도 7b에 나타난 바와 같이, 최대 외경이 300nm이고, 최소 외경이 250nm이며, 높이가 200nm인 내부가 비어 있는 팽이형상의 3차원 금 나노구조체가 제조됨을 확인할 수 있었다.
실시예 4: 역원뿔 형상의 3차원 나노구조체의 제조방법
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 역원뿔 형상으로 음각이 형성된 나노임플린트용 몰드를 사용하여 패턴화된 폴리스타일렌 구조체를 형성한 다음, 내부가 비어 있는 역원뿔형상의 3차원 금 나노구조체를 제조하였다(도 8a).
그 결과, 도 8b에 나타난 바와 같이, 외경이 250nm이고, 높이가 150nm이며, 내부가 비어 있는 원뿔형상의 3차원 금 나노구조체가 제조됨을 확인할 수 있었다.
실시예 5: 컵 형상의 3차원 나노구조체의 제조방법
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 폴리스타일렌 농도를 각각 2wt%, 4wt% 및 6wt%로 조절하여 유리기판상에 폴리스타일렌 층을 형성하고, 원기둥 형상으로 음각이 형성된 나노임프린트용 몰드를 사용하여 원기둥 형상의 패턴화된 폴리스타일렌 구조체를 형성하였다(도 9a). 상기 패턴화된 폴리스타일렌 구조체 밑단을 0.6Torr의 저진공하에서 산소와 테트라플루오로메탄(tetrafluoromethane)을 40:60으로 주입한 반응성 이온식각으로 다양한 시간으로 과식각하여 패턴화된 폴리스타일렌 구조체 이외의 폴리스타일렌 층을 모두 제거시키고, 추가로 반응성 이온식각을 수행하여 패턴화된 폴리스타일렌 구조체 밑부분이 들어가 있는 컵 형상의 폴리스타일렌 구조체를 형성(도 9b 및 9c)한 다음, 실시예 1과 동일한 방법으로 컵 형상의 3차원 금 나노구조체를 제조하였다(도 9d).
그 결과, 도 10에 나타난 바와 같이, 반응성 이온식각 수행시간이 길수록 3차원 금 나노구조체 밑 부분이 많이 들어가 있으면서 전체적인 높이와 지름이 작아진 3차원 금 나노구조체가 제조됨을 확인할 수 있었고, 폴리스타일렌의 농도가 높을수록 3차원 금 나노구조체의 크기가 작아짐을 확인할 수 있어 고분자의 농도와 반응성 이온식각을 통하여 용이하게 금 나노구조체의 크기와 모양을 조절할 수 있음을 알 수 있었다.
실시예 5: 다른 실시예에 따른 나노구조체의 제조방법
2-1: 고분자 구조체 형성
유리기판상에 폴리스타일렌/톨루엔 혼합물을 스핀코팅한 다음, 톨루엔을 증발시켜 135nm 두께의 폴리스타일렌 층을 형성하였다. 상기 형성된 폴리스타일렌 층을 원기둥 형상이 음각된 나노임프린트용 몰드를 이용하여 135℃로 모세관 힘(capillary force)을 이용하여 1시간 동안 진공상태에서 폴리스타일렌 패턴을 형성한 다음, 상기 나노임프린트용 몰드를 떼어내고 식혀 패턴화된 폴리스타일렌 구조체를 형성하였다.
2-2: 목적물질-고분자 복합구조체 형성
상기 실시예 2-1의 폴리스타일렌 구조체가 형성된 유리기판상에 금을 전자-빔 증착법을 이용하여 15nm 두께로 증착하여 금 층을 상기 폴리스타일렌 구조체상에 형성시켰다. 상기 금 층에 이온밀링장치(ion milling system, VTS사, 미국)를 이용하여 0.1mTorr 압력하에서 아르곤 기체를 이용하여 플라즈마를 형성하여 500eV로 이온 식각하여 폴리스타일렌 구조체 외주면에 금입자가 부착된 금-폴리스타일렌 복합구조체를 형성하였다.
3-3: 3차원 나노구조체 제조
상기 실시예 2-2에서 제조된 금-폴리스타일렌 복합구조체를 산소분위기하에서 반응성 이온식각(reactive ion etching)한 다음, 디클로로메세인 용액에 넣고 소니케이션하여 폴리스타일렌을 구조체에서 제거하여 내부가 비어있는 외/내경이 400nm/385nm이고, 높이가 500nm인 원기둥 형상의 3차원 금 나노구조체를 제조하였다.
실시예 6: 다른 실시예에 따른 나노구조체의 제조방법
실시예 1과 동일한 방법으로 제조된 높이가 500nm인 원기둥 형상의 패턴화된 폴리스타일렌 구조체(도 11a)를 제조하고, 이를 실시예 1과 동일한 방법으로 높이가 500nm인 3차원 금나노구조체(도 11b)를 제조하였다.
또한, 상기 높이가 500nm인 원기둥 형상의 패턴화된 폴리스타일렌 구조체(도 9a)를 고진공(0.001 Torr)하에서 산소와 테트라플루오로메탄(tertrafluoromethane)을 40:60으로 주입한 반응성 이온식각으로 2분 동안 식각하여 높이가 100nm인 원기둥 형상의 패턴화된 폴리스타일렌 구조체(도 11c)를 형성시킨 다음, 실시예 1과 동일한 방법으로 높이가 100nm인 3차원 금 나노구조체(도 11d)를 제조하였다.
그 결과, 고분자 구조체의 높이를 조절해서 목적물질의 패턴 높이를 조절할 수 있음을 알 수 있었다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
110: 기판 120: 목적물질 층
125: 목적물질 130: 고분자 층
135: 고분자 140: 나노임프린트용 몰드
150: 목적물질-고분자 복합구조체 200: 3차원 나노구조체

Claims (24)

  1. 다음 단계를 포함하는, 3차원 나노구조체의 제조방법:
    (a) 기판상에 목적물질 층과 고분자 층을 순차적으로 형성하는 단계;
    (b) 상기 고분자 층에 리소그래피 공정을 수행하여 패턴화된 고분자 구조체를 형성하는 단계;
    (c) 상기 목적물질 층을 이온 식각하여, 상기 고분자 구조체 외주면에 이온 식각된 목적 물질이 부착된 목적물질-고분자 복합구조체를 형성하는 단계; 및
    (d) 상기 목적물질-고분자 복합구조체의 고분자를 제거하여 3차원 나노구조체를 제조하는 단계.
  2. 제1항에 있어서, 상기 목적물질은 다결정 물질인 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 목적물질은 금, 백금, 은, 구리, 알루미늄, 징크옥사이드, 크롬, 실리콘 디옥사이드, 인듐틴옥사이드 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기판은 실리콘, 실리콘 산화물, 석영, 유리, 고분자 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 고분자는 폴리스타일렌, 키토산, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리비닐알코올 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 리소그래피 공정은 나노임프린트, 소프트리소그래피, 광리소그래피, 블록공중합체 리소그래피 및 캐필러리 리소그래피로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계의 이온 식각은 이온밀링으로 수행되는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 이온밀링은 0.1mTorr ~ 10mTorr의 공정압력하에서 기체를 이용하여 플라즈마를 형성한 다음, 상기 플라즈마를 200eV ~ 1,000eV로 가속화하여 수행되는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 기체는 아르곤, 헬륨, 질소, 산소 및 이들의 혼합기체로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계의 고분자 제거는 건식식각 또는 습식식각을 통해 제거하는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체의 제조방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 의해 제조되고, 원기둥 형상, 역원뿔 형상, 직육면체 형상, 팽이 형상, 선 형상, 컵 형상 및 'ㄷ'자 형상으로 구성된 군에서 선택되는 형상을 가지는 3차원 나노구조체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 3차원 나노구조체는 다결정 물질을 함유하고, 종횡비가 50 이하인 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체.
  13. 다음 단계를 포함하는, 3차원 나노구조체의 제조방법:
    (a) 기판상에 고분자 층을 형성한 다음, 리소그래피 공정을 통하여 패턴화된 고분자 구조체를 형성하는 단계;
    (b) 상기 패턴화된 고분자 구조체가 형성된 기판상에 목적물질 층을 형성하는 단계;
    (c) 상기 목적물질 층을 이온 식각하여, 상기 고분자 구조체 외주면에 이온 식각된 목적물질이 부착된 목적물질-고분자 복합구조체를 형성하는 단계; 및
    (d) 상기 목적물질-고분자 복합구조체의 고분자를 제거하여 3차원 나노구조체를 제조하는 단계.
  14. 제13항에 있어서, 상기 목적물질은 다결정 물질인 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 목적물질은 금, 백금, 은, 구리, 알루미늄, 징크 옥사이드, 크롬, 실리콘 디옥사이드, 인듐틴옥사이드 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체의 제조방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 기판은 실리콘, 실리콘 산화물, 석영, 유리, 고분자 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체의 제조방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 고분자는 폴리스타일렌, 키토산, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리비닐알코올 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체의 제조방법.
  18. 제13항에 있어서, 상기 (a) 단계의 리소그래피 공정은 나노임프린트, 소프트리소그래피, 광리소그래피, 블록공중합체 리소그래피 및 캐필러리 리소그래피로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체의 제조방법.
  19. 제13항에 있어서, 상기 (c) 단계의 이온 식각은 이온밀링으로 수행되는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체의 제조방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 이온밀링은 0.1mTorr ~ 10mTorr의 공정압력하에서 기체를 이용하여 플라즈마를 형성한 다음, 상기 플라즈마를 200eV ~ 1,000eV로 가속화하여 수행되는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체의 제조방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 기체는 아르곤, 헬륨, 질소, 산소 및 이들의 혼합기체로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체의 제조방법.
  22. 제13항에 있어서, 상기 (d) 단계의 고분자 제거는 건식식각 또는 습식식각을 통해 제거하는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체의 제조방법.
  23. 제13항 내지 제22항 중 어느 한 항에 의해 제조되고, 원기둥 형상, 역원뿔 형상, 직육면체 형상, 선 형상, 'ㄷ'자 형상, 컵 형상 및 팽이 형상으로 구성된 군에서 선택되는 형상을 가지는 3차원 나노구조체.
  24. 제23항에 있어서, 상기 3차원 나노구조체는 다결정 물질을 함유하고, 종횡비가 50 이하인 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160089723A1 (en) * 2010-06-29 2016-03-31 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Method of fabricating nanostructures using macro pre-patterns
KR101284274B1 (ko) * 2011-12-12 2013-07-08 한국과학기술원 나노채널 구조체를 구비하는 센서 및 그 제조방법
KR101509529B1 (ko) * 2013-07-31 2015-04-07 아주대학교산학협력단 3차원 형태의 구리 나노구조물 및 그 형성 방법
WO2015144174A1 (en) * 2014-03-24 2015-10-01 Inmold A/S Method and apparatus for producing a high aspect ratio nanostructured foil by extrusion coating or extrusion casting
KR102288729B1 (ko) * 2015-11-11 2021-08-10 동우 화인켐 주식회사 스마트 윈도우 및 이의 제조 방법
US11099145B2 (en) 2016-01-12 2021-08-24 Rutgers, The State University Of New Jersey Multiplexed assays
FR3080372B1 (fr) 2018-04-18 2021-11-12 Centre Nat Rech Scient Procede de bio-fonctionnalisation de surface.
CN108767113B (zh) * 2018-05-07 2022-04-12 苏州大学 一种TiO2纳米柱-Au纳米粒子复合阵列、制备方法及其应用
KR102203640B1 (ko) * 2018-08-28 2021-01-15 한국과학기술원 이산화탄소 환원을 위한 3차원 나노 구조 금속 촉매 및 이의 제조방법
KR102162761B1 (ko) * 2018-10-24 2020-10-07 한국과학기술연구원 정렬된 금속 나노선의 제조방법 및 이를 이용한 수전해용 3차원 나노 구조 금속 촉매의 제조방법
RU2738112C1 (ru) * 2019-11-15 2020-12-08 Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования «Сколковский институт науки и технологий» Применение соединения полисахарида в литографии
CN112158798B (zh) * 2020-09-18 2022-05-17 中国科学技术大学 利用双层材料制备有序自组织纳米结构的方法
KR20240055511A (ko) 2022-10-20 2024-04-29 한국과학기술연구원 세포접촉용 3차원 미세패턴 제조 방법 및 이의 응용

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004103893A1 (ja) 2003-05-22 2004-12-02 Dept Corporation 微細構造体及びその製造方法
JP2004351608A (ja) 2003-05-07 2004-12-16 Institute Of Physical & Chemical Research ナノ材料の製造方法およびナノ材料
KR20070056035A (ko) * 2004-06-08 2007-05-31 도꾸리쯔교세이호징 리가가쿠 겐큐소 나노 구조체의 제조 방법 및 나노 구조체
KR100769588B1 (ko) 2006-08-28 2007-10-23 (주)울텍 실리콘 나노 구조체의 형성 방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7115305B2 (en) * 2002-02-01 2006-10-03 California Institute Of Technology Method of producing regular arrays of nano-scale objects using nano-structured block-copolymeric materials
US7923075B2 (en) * 2006-07-17 2011-04-12 The Hong Kong University Of Science And Technology Methods for preparing nanotextured surfaces and applications thereof
JP5403862B2 (ja) * 2006-11-28 2014-01-29 チェイル インダストリーズ インコーポレイテッド 微細金属パターンの製造方法
US20130045416A1 (en) * 2011-08-15 2013-02-21 The Governing Council Of The University Of Toronto Gold micro- and nanotubes, their synthesis and use
BR112014009713A2 (pt) * 2011-10-27 2017-04-18 Kimberly Clark Co administração transdérmica de agentes bioativos de alta viscosidade
US20150098984A1 (en) * 2013-10-09 2015-04-09 North Carolina State University Nanolithography using light scattering from particles and its applications in controlled material release

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004351608A (ja) 2003-05-07 2004-12-16 Institute Of Physical & Chemical Research ナノ材料の製造方法およびナノ材料
WO2004103893A1 (ja) 2003-05-22 2004-12-02 Dept Corporation 微細構造体及びその製造方法
KR20070056035A (ko) * 2004-06-08 2007-05-31 도꾸리쯔교세이호징 리가가쿠 겐큐소 나노 구조체의 제조 방법 및 나노 구조체
KR100769588B1 (ko) 2006-08-28 2007-10-23 (주)울텍 실리콘 나노 구조체의 형성 방법

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