KR102014103B1 - 자기조립 패턴 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
자기조립 패턴 제조 방법이 제공된다. 상기 자기조립 패턴 제조 방법은, 가이드 패턴이 형성된 기판을 준비하는 단계, 상기 기판 상에 블록공중합체를 포함하는 소스 용액을 제공하는 단계, 및 상기 소스 용액이 제공된 상기 기판을 열처리하는 단계를 포함하되, 상기 소스 용액이 열처리되어, 상기 가이드 패턴 사이의 상기 기판 상에 자기조립 패턴이 제공되는 것을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 자기조립 패턴 및 그 제조 방법에 관련된 것으로서, 블록고분자의 자기조립 특성을 이용한 자기조립 패턴 및 그 제조 방법에 관련된 것이다.
두 가지 이상의 화학적으로 구별되는 고분자 사슬들이 공유결합에 의해 연결된 블록공중합체(block copolymer)는 그들의 자기조립특성(self-assembly) 때문에 규칙적인 미세상(microphase)으로 분리된다. 이러한 블록공중합체의 미세상 분리 현상은 일반적으로 구성 성분간의 부피분율(f), 분자량(N), 그리고 상호인력계수(Flory-Huggins interaction parameter) 등에 따라 설명되며, 약 10~ 100 nm의 크기를 갖는 구(sphere), 실린더(cylinder), 자이로이드(gyroid), 그리고 라멜라(lamellae) 등의 다양한 나노 구조체(혹은 도메인)들을 형성 한다.
특히, 추가적인 복잡한 제조 공정이 필요 없이 자발적으로 균일한 나노 구조체를 형성하는 블록공중합체의 미세상 분리 현상은 벌크 및 용액 상태 혹은 박막 상태 등에서 현재까지 실험과 이론적으로 많은 연구가 진행되었다.
이에 따라, 블록공중합체의 자기조립특성을 이용한 다양한 기술들이 개발되고 있다. 예를 들어, 대한 민국 특허 공개 공보 10-2016-0121672(출원번호: 10-2015-0050433, 출원인: 연세대학교 산학협력단)에는, 공정간 안정한 나노구조의 유 지시간을 조절하여, 생산성 및 신뢰성이 향상되며, 편광판, 편광자 및 존플레이트 등의 광학분야로 응용 가능한 고분자량 블록공중합체 박막의 나노구조체 제조방법을 제공한다.
이 밖에도 블록공중합체의 자기조립특성을 이용한 다양한 기술들이 지속적으로 연구 개발되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 기능성 물질을 포함하는 패턴 사이에 패턴이 더 형성되는 자기조립 패턴 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 기판의 서로 다른 영역 상에, 서로 다른 특성을 갖는 기능성 물질들을 동시에 전사하는 자기조립 패턴 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 용이하게 패턴의 형상 제어가 가능한 자기조립 패턴 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상술된 기술적 과제들을 해결하기 위하여 본 발명은 자기조립 패턴 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 자기조립 패턴 제조 방법은, 가이드 패턴이 형성된 기판을 준비하는 단계, 상기 기판 상에 블록공중합체를 포함하는 소스 용액을 제공하는 단계, 및 상기 소스 용액이 제공된 상기 기판을 열처리하는 단계를 포함하되, 상기 소스 용액이 열처리되어, 상기 가이드 패턴 사이의 상기 기판 상에 자기조립 패턴이 제공되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 자기조립 패턴 제조 방법은, 상기 블록공중합체의 종류에 따라, 상기 자기조립 패턴의 형상이 제어되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 가이드 패턴이 형성된 기판을 준비하는 단계는, 베이스 패턴이 형성된 베이스 기판을 준비하는 단계, 상기 베이스 패턴 상에 기능성 물질을 제공하는 단계, 및 상기 기능성 물질이 제공된 상기 베이스 패턴을 상기 기판과 접촉시켜, 상기 기판으로 상기 기능성 물질을 전사하는 방법으로, 상기 가이드 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 가이드 패턴의 형상은, 상기 베이스 패턴의 형상과 동일한 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 가이드 패턴은, 상기 기능성 물질을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기능성 물질은, 제1 기능성 물질 및 상기 제1 기능성 물질과 다른 특성을 갖는 제2 기능성 물질을 포함하되, 상기 제1 및 제2 기능성 물질은, 상기 베이스 패턴 상에 순차적으로 제공되는 것을 포함할 수 있다.
상술된 기술적 과제들을 해결하기 위하여 본 발명은 자기조립 패턴을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 자기조립 패턴은, 가이드 패턴이 형성된 기판, 및
상기 가이드 패턴 사이의 상기 기판 상에 배치되는 자기조립 패턴을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 자기조립 패턴의 형상은, line 형상, cylinder 형상, hole 형상, dot 형상, 및 ring 형상 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 가이드 패턴은 기능성 물질을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기능성 물질은, 제1 기능성 물질 및 상기 제1 기능성 물질과 서로 다른 특성을 갖는 제2 기능성 물질을 포함하되, 상기 가이드 패턴은, 상기 제1 및 제2 기능성 물질은 적층된(stacked) 형태를 포함할 수 있다.
상술된 기술적 과제들을 해결하기 위하여 본 발명은 메모리 어레이를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 메모리 어레이는, 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치된 상기 실시 예들에 따른 상기 가이드 패턴, 상기 가이드 패턴 사이의 상기 제1 전극 상에 배치되는 상기 실시 예들에 따른 상기 자기조립 패턴, 및 상기 자기조립 패턴 및 상기 가이드 패턴 상에 배치되고, 상기 자기조립 패턴 및 상기 가이드 패턴 중 어느 하나와 접촉되도록 이동 가능한 제2 전극을 포함하되, 상기 가이드 패턴은 상변화 물질을 포함하여, 상기 제1 전극, 상기 가이드 패턴, 및 상기 제2 전극은 PRAM을 구성하고, 상기 자기조립 패턴은 저항 변화 물질을 포함하여, 상기 제1 전극, 상기 자기조립 패턴 및 상기 제2 전극은 RRAM을 구성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 PRAM 및 상기 RRAM은 하나의 기판 상에 동시에 제공되는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 자기조립 패턴 제조 방법은, 가이드 패턴이 형성된 상기 기판을 준비하는 단계, 상기 기판 상에 블록공중합체를 포함하는 상기 소스 용액을 제공하는 단계, 및 상기 소스 용액이 제공된 상기 기판을 열처리하는 단계를 포함하되, 상기 소스 용액이 열처리되어, 상기 가이드 패턴 사이의 상기 기판 상에 자기조립 패턴이 제공되는 것을 포함할 수 있다. 또한, 상기 가이드 패턴은 기능성 물질을 포함할 수 있다. 이에 따라, 간단한 공정으로, 기능성 물질을 포함하는 패턴 사이에, 패턴이 더 형성되는 자기조립 패턴 제조 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 방법을 설명하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 공정 중 기판 상에 소스 용액을 제공하는 단계를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴이 포함하는 가이드 패턴을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴이 포함하는 기판을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 공정 중 자기조립 패턴이 형성되는 공정을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 다양한 형상을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 공정 중 고분자 막의 제거를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 정면도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 공정 중 가이드 패턴을 포함하는 기판을 준비하는 단계를 나타내는 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 가이드 패턴을 포함하는 기판 준비 방법 중 서로 다른 쉐도우 마스크가 사용된 경우를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 가이드 패턴을 포함하는 기판 준비 방법 중 서로 같은 쉐도우 마스크가 사용된 경우를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 서로 다른 기능성 물질을 포함하는 베이스 기판이 타겟 기판으로 전사되는 공정을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 서로 다른 기능성 물질을 포함하는 자기조립 패턴을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 정면도이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 공정 중 가이드 패턴을 포함하는 기판을 준비하는 단계를 나타내는 도면이다.
도 18 및 도 19는 본 발명의 제2 실시 예의 변형 예에 따른 자기조립 패턴을 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 자기조립 패턴이 적용된 어플리케이션을 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 22는 도 21의 B 영역에 형성된 자기조립 패턴을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 공정 중 기판 상에 소스 용액을 제공하는 단계를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴이 포함하는 가이드 패턴을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴이 포함하는 기판을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 공정 중 자기조립 패턴이 형성되는 공정을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 다양한 형상을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 공정 중 고분자 막의 제거를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 정면도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 공정 중 가이드 패턴을 포함하는 기판을 준비하는 단계를 나타내는 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 가이드 패턴을 포함하는 기판 준비 방법 중 서로 다른 쉐도우 마스크가 사용된 경우를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 가이드 패턴을 포함하는 기판 준비 방법 중 서로 같은 쉐도우 마스크가 사용된 경우를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 서로 다른 기능성 물질을 포함하는 베이스 기판이 타겟 기판으로 전사되는 공정을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 서로 다른 기능성 물질을 포함하는 자기조립 패턴을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 정면도이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 공정 중 가이드 패턴을 포함하는 기판을 준비하는 단계를 나타내는 도면이다.
도 18 및 도 19는 본 발명의 제2 실시 예의 변형 예에 따른 자기조립 패턴을 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 자기조립 패턴이 적용된 어플리케이션을 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 22는 도 21의 B 영역에 형성된 자기조립 패턴을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 또한, 어느 한 실시 예에서 제1 구성요소 및 제2 구성요소로 기재된 것은 실질적으로 서로 동일한 구성요소일 수도 있다.
여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 방법을 설명하는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 공정 중 기판 상에 소스 용액을 제공하는 단계를 설명하는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 가이드 패턴(110)이 형성된 기판(100)이 준비될 수 있다(S100). 일 실시 예에 따르면, 상기 기판(100)은 hard 기판, flexible 기판, 투명 기판 등일 수 있다. 예를 들어, 상기 hard 기판은 Si, Si/SiO2, wafer, metal plate, quartz, glass, ceramic 기판 등일 수 있다. 예를 들어, 상기 flexible 기판은 PI(polyimide) film, Teflon, Metal foil, Oxidized metal moil 등일 수 있다. 예를 들어, 상기 투명 기판은 ITO(Indium Tin Oxide), Poly(ethylene terephthalate) film, Polyethylene naphthalate(PEN) film 등일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기판(100)은 제1 기판(102) 및 제2 기판(104)이 적층된(stacked) 형태일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 기판(102)은 Si/SiO2일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 기판(104)은 금속을 포함하는 전극일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 가이드 패턴(110)은 기능성 물질(functional material)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기능성 물질은 백금(Pt), 은(Ag), 니켈(Ni), SiOx, WOx, SnOx, 규소(Si), 등을 포함할 수 있다. (x>0) 다른 예를 들어, 상기 기능성 물질은 저항메모리 소재, 가스감지 소재, 전극 소재 등 물리적, 화학적, 그리고 전기적 특성 변화를 일으키는 소재 등을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴이 포함하는 가이드 패턴을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴이 포함하는 기판을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 가이드 패턴(110)의 선폭은 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 가이드 패턴(110)의 선폭은 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 mm scale일 수 있다. 또한, 상기 가이드 패턴(110)의 선폭은 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 um scale일 수 있다. 또한, 상기 가이드 패턴(110)의 선폭은 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 nm scale일 수 있다. 도 4의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 선폭이 제어된 상기 가이드 패턴(110)은 flexible 기판 상에 적용될 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 기판(100) 상에 소스 용액(200)이 제공될 수 있다(S200). 상기 소스 용액(200)은 블록공중합체(block copolymer)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 블록공중합체는 PS-b-PDMS, PS-P2VP 등일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 소스 용액(200)은 상기 기판(100) 상에 spin-coating 방법으로 제공될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 공정 중 자기조립 패턴이 형성되는 공정을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 다양한 형상을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 상기 소스 용액(200)이 제공된 상기 기판(100)이 열처리될 수 있다(S300). 일 실시 예에 따르면, 상기 소스 용액(200)이 제공된 상기 기판(100)은 solvent annealing 방법으로 열처리될 수 있다. 예를 들어, 상기 solvent annealing에 사용되는 solvent는, 톨루엔(toluene), 아세톤(acetone)등일 수 있다.
상기 소스 용액(200)은 열처리되어, 자기조립 패턴(210) 및 고분자 막(220)을 형성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 자기조립 패턴(210)은 상기 가이드 패턴(110) 사이의 상기 기판(100) 상에 제공될 수 있다. 상기 고분자 막(220)은, 상기 자리조립 패턴(210)을 덮을 수 있다. 또한, 상기 고분자 막(220)은 상기 가이드 패턴(110) 상에 제공될 수 있다.
구체적으로, 상기 자기조립 패턴(210)은, 상기 소스 용액(200)이 포함하는 상기 블록공중합체의 블록들이 자기조립(self-assembly)되어 형성될 수 있다. 상기 고분자 막(220)은, 상기 소스 용액(200)이 포함하는 상기 블록공중합체의 물질들이 열처리되어 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 블록공중합체가 PS-b-PDMS(polystyrene-block-poly(dimethylsiloxane))인 경우, 상기 자기조립 패턴(210)은 PDMS 블록이 자기조립되어 형성될 수 있다. 상기 고분자 막(220)은 PS 블록이 열처리되어 형성될 수 있다.
다시 말해, 상기 기판(100)은, 상기 가이드 패턴(110)에 의해 상기 가이드 패턴(110) 사이의 오목부들 및 상기 기판(100)으로부터 상기 가이드 패턴(110)의 높이만큼 돌출된 볼록부들을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 기판(100) 상에 상기 소스 용액(200)이 제공되는 경우, 상기 소스 용액(200)은, 상기 볼록부들 보다 상기 오목부들 사이에 더 많이 제공될 수 있다. 계속해서, 상기 소스 용액(200)이 제공된 상기 기판(100)이 열처리되면 상기 오목부들 즉, 상기 가이드 패턴(110) 사이에는 많은 양의 상기 소스 용액(200)이 제공됨에 따라 상기 자기조립 패턴(210)이 용이하게 형성될 수 있다. 반면, 상기 볼록부들은, 적은 양의 상기 소스 용액(200)이 제공됨에 따라 상기 자기조립 패턴(210)이 형성되지 않을 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 블록공중합체의 종류에 따라, 상기 자기조립 패턴(210)의 형상이 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 자기조립 패턴(210)의 형상은, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 line 형상, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 vertical cylinder 형상, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 ring 형상, 도 6의 (d)에 도시된 바와 같이 dot in hole 형상, 도 6의 (e)에 도시된 바와 같이 hole 형상, 도 6의 (f)에 도시된 바와 같이 dot 형상 등일 수 있다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 공정 중 고분자 막의 제거를 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 정면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 기판(100) 상의 상기 고분자 막(220)은 제거될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 고분자 막(220)은 reactive ion etching, plasma etching 등의 방법으로 제거될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴은, 상기 가이드 패턴(110)이 형성된 상기 기판(100) 및 상기 가이드 패턴(110) 사이의 상기 기판(100) 상에 배치되는 상기 자기조립 패턴(210)을 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 공정 중 가이드 패턴을 포함하는 기판을 준비하는 단계를 나타내는 도면이다.
도 9의 (a)를 참조하면, 마스터 패턴(310)을 포함하는 마스터 기판(300)이 준비될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 마스터 패턴(310)은, 오목부 및 볼록부를 갖는 요철형태일 수 있다. 상기 마스터 패턴(310)의 형태는 제한되지 않는다. 일 실시 예에 따르면, 상기 마스터 기판(300)은, 실리콘 기판, 반도체 화합물 기판, 플라스틱 기판, 유리 기판 등이 사용될 수 잇다.
도 9의 (b)를 참조하면, 상기 마스터 기판(300)은 세정될 수 있다. 예를 들어, 상기 마스터 기판(300)은 Piranha 세정 공정으로 세정될 수 있다.
도 9의 (c)를 참조하면, 상기 마스터 기판(300) 상에 연성 물질이 제공될 수 있다. 상기 연성 물질은 상기 마스터 기판(300) 상에 코팅 후, 그 자체로 베이스 기판(400)으로 사용될 수 있다.
도 9의 (d) 및 (e)를 참조하면, 상기 마스터 기판(300)으로부터 상기 베이스 기판(400)이 분리될 수 있다. 이에 따라, 상기 베이스 기판(400)은 상기 마스터 기판(300)의 역상을 갖는 베이스 패턴(410)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 기판(400)은 접착 필름(420)을 통해 상기 마스터 기판(300)으로부터 분리될 수 있다.
계속해서 도 9의 (f)를 참조하면, 상기 베이스 패턴(410) 상에 상기 기능성 물질(500)이 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 기능성 물질(500)은 도 2를 참조하여 상술된 상기 기능성 물질과 같을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기능성 물질(500)은 물리적 증착, 코팅 방법 등으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 기능성 물질(500)은 sputter, e-beam evaporation, thermal evaporation 방법 등으로 제공될 수 있다.
도 9의 (g) 및 (h)를 참조하면, 타겟 기판(600) 상에 상기 기능성 물질(500)이 접촉되어 전사될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 타겟 기판(600)은 도 2를 참조하여 상술된 상기 기판(100)과 같을 수 있다. 이에 따라, 상기 기판(100) 상에 상기 가이드 패턴이 형성될 수 있다. 즉, 상기 가이드 패턴은, 상기 기능성 물질이 제공된 상기 베이스 패턴(410)을 상기 기판(100)과 접촉시켜, 상기 기판(100)으로 상기 기능성 물질을 전사하는 방법으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 가이드 패턴은, 상기 베이스 패턴(410)의 형상과 동일 할 수 있다. 또한, 상기 가이드 패턴은, 상기 기능성 물질을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기능성 물질(500)이 전사되기 전, 상기 기판(100) 상에 활성 물질(미도시)이 제공될 수 있다. 상기 활성 물질은, 상기 블록공중합체가 자기조립되어, 상기 자기조립 패턴(210)이 용이하게 형성되도록 할 수 있다. 상기 활성 물질은, OH-기를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 활성 물질은, terminated PS(polystyrene)일 수 있다.
구체적으로, 상기 기판(100) 상에 상기 활성 물질이 제공된 경우, 상기 활성 물질을 포함하는 상기 기판(100) 상에 상기 기능성 물질(500)이 전사되어 상기 가이드 패턴(110)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 가이드 패턴(110) 사이의 상기 기판(100) 상에는 상기 활성 물질이 제공되지만, 상기 가이드 패턴(110)의 상부면에는, 상기 활성 물질이 제공되지 않을 수 있다. 이에 따라, 상기 가이드 패턴(110)을 포함하는 상기 기판(100) 상에 상기 소스 용액(200)이 제공되고 열처리되는 경우, 상기 활성 물질이 제공된 상기 가이드 패턴(110) 사이의 상기 기판(100) 상에 상기 자기조립 패턴(210)이 용이하게 형성될 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 기능성 물질(500)이 전사되기 전, 상기 기판(100) 상에 상기 소스 용액(200)이 제공될 수 있다. 이후, 상기 소스 용액(200)이 제공된 상기 기판(100) 상에 상기 기능성 물질(500)이 전사되어, 상기 가이드 패턴(110)이 형성될 수 있다.
즉, 상기 기판(100) 상에 상기 소스 용액(200)이 제공된 경우, 상기 소스 용액(200)을 포함하는 상기 기판(100) 상에 상기 기능성 물질(500)이 전사되어 상기 가이드 패턴(110)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 가이드 패턴(110) 사이의 상기 기판(100) 상에는 상기 소스 용액(200)이 제공되지만, 상기 가이드 패턴(110)의 상부면에는, 상기 소스 용액(200)이 제공되지 않을 수 있다. 이에 따라, 상기 가이드 패턴(110)을 포함하는 상기 기판(100)이 열처리되는 경우, 상기 소스 용액(200)이 제공된 상기 가이드 패턴(110) 사이의 상기 기판(100) 상에 상기 자기조립 패턴(210)이 용이하게 형성될 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 상기 기능성 물질(500)이 제공된 상기 베이스 패턴(410)을 포함하는 상기 베이스 기판(400) 상에 상기 소스 용액(200)이 제공될 수 있다. 이후, 상기 소스 용액(200) 및 상기 기능성 물질(500)이 상기 기판(100) 상에 전사될 수 있다. 이에 따라, 상기 기판(100) 상에 상기 소스 용액(200)이 제공된 상태에서 상기 가이드 패턴(110)이 형성될 수 있다.
즉, 상기 가이드 패턴(110) 사이의 상기 기판(100) 상에는 상기 소스 용액(200)이 제공되지만, 상기 가이드 패턴(110) 상부면에는 상기 소스 용액(200)이 제공되지 않을 수 있다. 계속해서, 상기 소스 용액(200)이 제공된 상기 기판(100)이 열처리될 수 있다. 이에 따라, 상기 가이드 패턴(110) 사이의 상기 기판(100) 상에 상기 자기조립 패턴(210)이 용이하게 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 자기조립 패턴 제조 방법은, 상기 가이드 패턴(110)이 형성된 상기 기판(100)을 준비하는 단계, 상기 기판(100) 상에 블록공중합체를 포함하는 상기 소스 용액(200)을 제공하는 단계, 및 상기 소스 용액(200)이 제공된 상기 기판(100)을 열처리하는 단계를 포함하되, 상기 소스 용액(200)이 열처리되어, 상기 가이드 패턴(110) 사이의 상기 기판(100) 상에 상기 자기조립 패턴(210)이 제공되는 것을 포함할 수 있다. 또한, 상기 가이드 패턴(110)은 기능성 물질을 포함할 수 있다. 이에 따라, 간단한 공정으로, 기능성 물질을 포함하는 패턴 사이에, 패턴이 더 형성되는 자기조립 패턴 제조 방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 자기조립 패턴은, 상기 가이드 패턴(110)이 PRAM 특성을 갖는 활성층으로 사용되고, 상기 자기조립 패턴(210)이 RRAM 특성을 갖는 활성층으로 사용되어 반도체 소자에 적용될 수 있다. 이에 따라, 상기 실시 예에 따른 자기조립 패턴은, 단일 소자 내에서 PRAM 및 RRAM의 특성을 동시에 평가 가능한 소자로서 사용될 수 있다.
이하, 도 9를 참조하여 상술된 상기 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 공정 중 가이드 패턴을 포함하는 기판을 준비하는 단계에서, 상기 기판(100) 상의 서로 다른 영역 상에 서로 다른 특성을 갖는 기능성 물질들이 제공되는 방법에 대해 도 10 내지 도 14를 참조하여 설명된다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 가이드 패턴을 포함하는 기판 준비 방법 중 서로 다른 쉐도우 마스크가 사용된 경우를 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 도 9를 참조하여 설명된 방법에 따라, 상기 베이스 패턴(410)을 포함하는 상기 베이스 기판(400)이 준비된다.
상기 베이스 기판(400) 상에 제1 쉐도우 마스크(shadow mask, 710)가 배치될 수 있다. 상기 제1 쉐도우 마스크(710)는 개구부를 포함할 수 있다. 상기 제1 쉐도우 마스크(710)의 상기 개구부는, 제1 영역(O1) 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 쉐도우 마스크(710)는 상기 베이스 패턴(410)의 상기 제1 영역(O1)을 노출시킬 수 있다. 또한, 상기 제1 쉐도우 마스크(710)는 상기 제1 영역(O1)을 제외한 나머지 영역을 덮을 수 있다. 즉, 상기 베이스 패턴(410)은, 상기 제1 쉐도우 마스크(710)가 덮어짐에 따라, 상기 제1 영역(O1)은 외부에 노출되고, 상기 제1 영역(O1)을 제외한 영역은 상기 제1 쉐도우 마스크(710)로 가려질 수 있다.
노출된 상기 제1 영역(O1) 상에 상기 제1 기능성 물질(M1)이 제공될 수 있다. 노출된 상기 제1 영역(O1) 상에 상기 제1 기능성 물질(M1)이 제공된 후, 상기 베이스 기판(400)으로부터 상기 제1 쉐도우 마스크(710)가 제거될 수 있다.
계속해서, 상기 베이스 기판(400)으로부터 상기 제1 쉐도우 마스크(710)가 제거된 후, 상기 베이스 기판(400) 상에 제2 쉐도우 마스크(720)가 배치될 수 있다. 상기 제2 쉐도우 마스크(720)는 개구부를 포함할 수 있다. 상기 제2 쉐도우 마스크(720)의 상기 개구부는, 제2 영역(O2) 상에 배치될 수 있다.
이에 따라, 상기 제2 쉐도우 마스크(720)는 상기 베이스 패턴(410)의 상기 제2 영역(O2)을 노출시킬 수 있다. 또한, 상기 제2 쉐도우 마스크(720)는 상기 제2 영역(O2)을 제외한 나머지 영역을 덮을 수 있다. 노출된 상기 제2 영역(O2) 상에 제2 기능성 물질(M2)이 제공될 수 있다.
노출된 상기 제2 영역(O2) 상에 상기 제2 기능성 물질(M2)이 제공된 후, 상기 베이스 기판(400)으로부터 상기 제2 쉐도우 마스크(720)가 제거될 수 있다. 상기 베이스 기판(400)으로부터 상기 제2 쉐도우 마스크(720)가 제거된 후, 상기 베이스 기판(400) 상에 제3 쉐도우 마스크(730)가 배치될 수 있다. 상기 제3 쉐도우 마스크(730)는 개구부를 포함할 수 있다. 상기 제3 쉐도우 마스크(730)의 상기 개구부는, 제3 영역(O3) 상에 배치될 수 있다.
이에 따라, 상기 제3 쉐도우 마스크(730)는 상기 베이스 패턴(410)의 상기 제3 영역(O3)을 노출시킬 수 있다. 또한, 상기 제3 쉐도우 마스크(730)는 상기 제3 영역(O3)을 제외한 나머지 영역을 덮을 수 있다. 노출된 상기 제3 영역(O3) 상에 제3 기능성 물질(M3)이 제공될 수 있다.
노출된 상기 제3 영역(O3) 상에 상기 제3 기능성 물질(M3)이 제공된 후, 상기 베이스 기판(400)으로부터 상기 제3 쉐도우 마스크(730)가 제거될 수 있다. 상기 베이스 기판(400)으로부터 상기 제3 쉐도우 마스크(730)가 제거된 후, 상기 베이스 기판(400) 상에 제4 쉐도우 마스크(740)가 배치될 수 있다. 상기 제4 쉐도우 마스크(740)는 개구부를 포함할 수 있다. 상기 제4 쉐도우 마스크(740)의 상기 개구부는, 제4 영역(O4) 상에 배치될 수 있다.
이에 따라, 상기 제4 쉐도우 마스크(740)는 상기 베이스 패턴(410)의 상기 제4 영역(O4)을 노출시킬 수 있다. 또한, 상기 제4 쉐도우 마스크(740)는 상기 제4 영역(O4)을 제외한 나머지 영역을 덮을 수 있다. 노출된 상기 제4 영역(O4) 상에 제4 기능성 물질(M4)이 제공될 수 있다.
노출된 상기 제4 영역(O4) 상에 상기 제4 기능성 물질(M4)이 제공된 후, 상기 베이스 기판(400)으로부터 상기 제4 쉐도우 마스크(740)가 제거될 수 있다. 이에 따라, 상기 베이스 패턴(410) 상에 상기 제1 내지 제4 기능성 물질(M1, M2, M3, M4)이 제공된 상기 베이스 기판(400)이 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 기능성 물질(M1)이 제공된 상기 베이스 패턴(410)의 상기 제1 내지 제4 영역(O1, O2, O3, O4) 상에 상기 제1 내지 제4 기능성 물질(M1, M2, M3, M4)이 각각 제공된 상기 베이스 기판(400)이 제조될 수 있다.
도 11의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상기 제2 쉐도우 마스크(720)는 제1 부분 및 제2 부분을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 부분은 상기 제1 영역(O1)을 덮는 부분일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 부분은 상기 제1 영역(O1)을 제외한 영역을 덮는 부분일 수 있다. 상기 제2 부분의 두께(d2)는 상기 제1 부분의 두께(d1)보다 두꺼울 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 부분의 두께(d1)와 상기 제2 부분의 두께(d2) 차이는, 상기 제1 기능성 물질(M1)의 두께와 같을 수 있다. 상기 제1 기능성 물질(M1)의 두께는, 상기 베이스 기판(400)의 상부면으로부터 상기 제1 영역(O1)의 돌출부 상에 제공된 상기 제1 기능성 물질(M1)까지의 높이(h1) 및 상기 제1 영역(O1)의 돌출부의 높이(h2)의 차이와 같을 수 있다. 즉, 상기 제2 쉐도우 마스크(720)는, 상기 제1 영역(O1)을 제외한 영역과 마주보는 부분이 상기 제1 영역(O1)과 마주보는 부분보다 더 두꺼울 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 쉐도우 마스크(720)는, 상기 제1 기능성 물질(M1)을 훼손하지 않고, 상기 베이스 기판(400) 상에 용이하게 배치될 수 있다. 이 뿐만 아니라, 상기 제2 부분의 두께(d2)가 상기 제1 부분의 두께(d1)보다 두꺼움에 따라, 상기 제2 쉐도우 마스크(720)는, 상기 베이스 기판(400) 상에 평평하게 제공될 수 있다.
또한, 상기 제3 쉐도우 마스크(730)는, 상기 제2 영역(O2)과 마주보는 부분의 두께와 상기 제2 영역(O2)을 제외한 영역과 마주보는 부분의 두께가 서로 다를 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 영역(O2)과 마주보는 상기 제3 쉐도우 마스크(730)의 부분의 두께 및 상기 제2 영역(O2)을 제외한 영역과 마주보는 상기 제3 쉐도우 마스크(730)의 부분의 두께의 차이는, 상기 제2 기능성 물질(M2)의 두께와 같을 수 있다.
또한, 상기 제4 쉐도우 마스크(740)는, 상기 제3 영역(O3)과 마주보는 부분의 두께와 상기 제3 영역(O3)을 제외한 영역과 마주보는 부분의 두께가 서로 다를 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제3 영역(O3)과 마주보는 상기 제4 쉐도우 마스크(740)의 부분의 두께 및 상기 제3 영역(O3)을 제외한 영역과 마주보는 상기 제4 쉐도우 마스크(740)의 부분의 두께의 차이는, 상기 제3 기능성 물질(M3)의 두께와 같을 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 쉐도우 마스크(730) 및 상기 제4 쉐도우 마스크(740)는, 각각 상기 제2 내지 제4 기능성 물질(M2, M3, M4)을 훼손하지 않고, 상기 베이스 기판(200) 상에 용이하게 배치될 수 있다. 이 뿐만 아니라, 상기 제3 쉐도우 마스크(730) 및 상기 제4 쉐도우 마스크(740)는, 각각 부분별로 두께가 차이남에 따라, 상기 베이스 기판(400) 상에 평평하게 제공될 수 있다.
도 12는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 가이드 패턴을 포함하는 기판 준비 방법 중 서로 같은 쉐도우 마스크가 사용된 경우를 나타내는 도면이다.
도 12를 참조하면, 도 10 및 도 11을 참조하여 설명된 방법에 따라, 상기 베이스 패턴(410)의 상기 제1 내지 제4 영역(O1, O2, O3, O4) 상에 상기 제1 내지 제4 기능성 물질(M1, M2, M3, M4)을 각각 제공하되, 상기 제1 내지 제4 쉐도우 마스크(710, 720, 730, 740)가 서로 동일할 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 내지 제4 기능성 물질이(M1, M2, M3, M4)이 제공된 상기 베이스 기판(400)은, 하나의 쉐도우 마스크(700)를 사용하여 제조될 수 있다.
구체적으로, 상기 베이스 패턴(410) 상에, 상기 베이스 패턴(410)의 제1 영역(O1)을 노출시키고, 상기 제1 영역(O1)을 제외한 나머지 영역을 덮는 상기 쉐도우 마스크(700)가 제공될 수 있다. 이후, 상기 제1 영역(O1) 상에 상기 제1 기능성 물질(M1)이 제공되고, 상기 쉐도우 마스크(700)는 상기 베이스 패턴(410)으로부터 제거될 수 있다.
상기 베이스 패턴(410)으로부터 제거된 상기 쉐도우 마스크(700)는, 상기 쉐도우 마스크(700)의 상부면의 법선을 회전축으로 회전시켜, 상기 베이스 패턴(410) 상에 다시 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 쉐도우 마스크(700)는, 상기 쉐도우 마스크(700)의 상부면의 법선을 회전축으로 시계방향으로 90°의 각도로 회전될 수 있다. 이에 따라, 상기 베이스 패턴(410)의 상기 제2 영역(O2)은 노출되고, 상기 제2 영역(O2)을 제외한 나머지 영역은 상기 쉐도우 마스크(700)에 의해 덮어질 수 있다. 상기 제2 영역(O2) 상에는 상기 제2 기능성 물질(M2)이 제공될 수 있다.
이후, 상기 베이스 패턴(410)으로부터 상기 쉐도우 마스크(700)를 제거하는 단계, 상기 쉐도우 마스크(700)를 회전시켜 상기 베이스 패턴(410) 상에 다시 제공하여 상기 제3 영역(O3)을 노출시키는 단계, 상기 제3 영역(O3) 상에 상기 제3 기능성 물질(M3)을 제공하는 단계, 상기 베이스 패턴(410)으로부터 상기 쉐도우 마스크(700)를 제거하는 단계, 상기 쉐도우 마스크(700)를 회전시켜 상기 베이스 패턴(410) 상에 다시 제공하여 상기 제4 영역(O4)을 노출시키는 단계, 상기 제4 영역(O4) 상에 상기 제4 기능성 물질(M4)을 제공하는 단계, 및 상기 베이스 패턴(410)으로부터 상기 쉐도우 마스크를(700) 제거하는 단계가 순차적으로 수행될 수 있다.
이에 따라, 상기 베이스 패턴(410) 상에 상기 제1 내지 제4 기능성 물질(M1, M2, M3, M4)이 제공된 상기 베이스 기판(400)이 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기 베이스 패턴(410)의 상기 제1 내지 제4 영역(O1, O2, O3, O4) 상에 상기 제1 내지 제4 기능성 물질(M1, M2, M3, M4)이 각각 제공된 상기 베이스 기판(400)이 제조될 수 있다.
도 13은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 서로 다른 기능성 물질을 포함하는 베이스 기판이 타겟 기판으로 전사되는 공정을 나타내는 도면이고, 도 14는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 서로 다른 기능성 물질을 포함하는 자기조립 패턴을 나타내는 도면이다.
도 13을 참조하면, 도 10 내지 도 13을 참조하여 설명된 방법으로 제조된 제1 내지 제4 기능성 물질(M1, M2, M3, M4)을 포함하는 상기 베이스 기판(400)은, 상기 타겟 기판(600)과 접촉될 수 있다. 이에 따라, 상기 타겟 기판(600)의 제1 내지 제4 영역(O1, O2, O3, O4) 상에 각각 상기 제1 내지 제4 기능성 물질(M1, M2, M3, M4)이 전사될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 타겟 기판(600)은 도 2를 참조하여 설명된 상기 기판(100)과 동일할 수 있다. 이에 따라, 상기 기판(100) 상에 상기 가이드 패턴(110)이 형성되되, 상기 가이드 패턴(110)은, 제1 내지 제4 영역(O1, O2, O3, O4) 상에 각각 상기 제1 내지 제4 기능성 물질(M1, M2, M3, M4)을 포함할 수 있다.
도 14를 참조하면, 상기 제1 내지 제4 영역(O1, O2, O3, O4) 상에 각각 상기 제1 내지 제4 기능성 물질(M1, M2, M3, M4)을 포함하는 상기 가이드 패턴(110)을 갖는 상기 기판(100) 상에, 도 5를 참조하여 설명된 바와 같이, 상기 소스 용액(200)이 제공되고 열처리될 수 있다. 이에 따라, 상기 가이드 패턴(110) 사이의 상기 기판(100) 상에 상기 자기조립 패턴(210)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 영역(O1)에서는, 상기 제1 기능성 물질(M1)을 포함하는 상기 가이드 패턴(110) 사이에 상기 자기조립 패턴(210)이 형성될 수 있다. 상기 제2 영역(O2)에서는, 상기 제2 기능성 물질(M2)을 포함하는 상기 가이드 패턴(110) 사이에 상기 자기조립 패턴(210)이 형성될 수 있다. 상기 제3 영역(O3)에서는, 상기 제3 기능성 물질(M3)을 포함하는 상기 가이드 패턴(110) 사이에 상기 자기조립 패턴(210)이 형성될 수 있다. 상기 제4 영역(O4)에서는, 상기 제4 기능성 물질(M4)을 포함하는 상기 가이드 패턴(110) 사이에 상기 자기조립 패턴(210)이 형성될 수 있다.
이하, 상기 가이드 패턴이 서로 다른 특성을 갖는 제1 기능성 물질 및 제2 기능성 물질을 포함하는 제2 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 방법이 도 15 내지 도 17을 참조하여 설명된다.
도 15는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 공정을 나타내는 도면이고, 도 16은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 정면도이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 상기 제2 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 방법은, 도 1 내지 도 8을 참조하여 상술된 상기 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 방법과 같을 수 있다. 다만, 상기 기능성 물질은 제1 기능성 물질 및 제2 기능성 물질을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 기능성 물질은, 상기 제1 기능성 물질과 다른 특성을 가질 수 있다.
또한, 상기 가이드 패턴(110)은 제1 가이드 패턴(111) 및 제2 가이드 패턴(112)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 가이드 패턴(111)은 상기 제1 기능성 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 가이드 패턴(112)은 상기 제2 기능성 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 가이드 패턴(111) 및 상기 제2 가이드 패턴(112)은 상기 기판(100) 상에 순차적으로 적층된 형태일 수 있다.
이에 따라, 상기 제2 실시 예에 따른 자기조립 패턴은, 상기 제1 가이드 패턴(111) 및 상기 제2 가이드 패턴(112)이 적층된 형태를 갖는 패턴 사이의 상기 기판(100) 상에 상기 자기조립 패턴(210)이 제공된 형태를 가질 수 있다.
도 17은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 공정 중 가이드 패턴을 포함하는 기판을 준비하는 단계를 나타내는 도면이다.
도 17의 (a) 내지 (d)를 참조하면, 도 9의 (a) 내지 (e)를 참조하여 설명된 바와 같이, 베이스 패턴(410)을 포함하는 베이스 기판(400)이 준비될 수 있다.
도 17의 (e) 및 (f)를 참조하면, 상기 베이스 패턴(410) 상에 제1 기능성 물질(510) 및 제2 기능성 물질(520)이 순차적으로 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 기능성 물질(510, 520)은 서로 다른 특성을 가질 수 있다.
도 17의 (g) 및 (h)를 참조하면, 타겟 기판(600) 상에 상기 제1 기능성 물질(510) 및 상기 제2 기능성 물질(520) 전사될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 타겟 기판(600)은 도 2를 참조하여 상술된 상기 기판(100)과 같을 수 있다. 이에 따라, 상기 기판(100) 상에 제1 가이드 패턴 및 제2 가이드 패턴이 형성될 수 있다.
즉, 상기 가이드 패턴은, 상기 제1 및 제2 기능성 물질(510, 520)이 제공된 상기 베이스 패턴(410)을 상기 기판(100)과 접촉시켜, 상기 기판(100)으로 상기 제1 및 제2 기능성 물질(510, 520)을 전사하는 방법으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 및 제2 가이드 패턴이 적층된 형태를 갖는 패턴은, 상기 베이스 패턴(410)의 형상과 동일 할 수 있다. 또한, 상기 제1 가이드 패턴은, 상기 제1 기능성 물질(510)을 포함할 수 있다. 상기 제2 가이드 패턴은, 상기 제2 기능성 물질(520)을 포함할 수 있다.
도 18 및 도 19는 본 발명의 제2 실시 예의 변형 예에 따른 자기조립 패턴을 나타내는 도면이다.
도 18 및 도 19를 참조하면, 상기 제2 실시 예의 변형 예에 따른 자기조립 패턴은, 기판(100) 상의 서로 다른 영역에, 각각 상기 제2 실시 예에 따른 자기조립 패턴이 제공될 수 있다.
구체적으로, 상기 기판(100)은 제1 내지 제4 영역(A1, A2, A3, A4)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제4 영역(A1, A2, A3, A4)은 상기 기판(100) 상의 서로 다른 영역일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 기판(100)은 도 19에 도시된 바와 같이 flexible 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(100)은 ITO/PET 기판일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 영역(A1)에는, 제1 및 제2 가이드 패턴(111, 112)이 적층된 형태를 갖는 패턴 사이의 상기 기판(100) 상에 제1 자기조립 패턴(210a)이 제공될 수 있다. 상기 제2 영역(A2)에는, 제3 및 제4 가이드 패턴(113, 114)이 적층된 형태를 갖는 패턴 사이의 상기 기판(100) 상에 제2 자기조립 패턴(210b)이 제공될 수 있다. 상기 제3 영역(A3)에는, 제5 및 제6 가이드 패턴(115, 116)이 적층된 형태를 갖는 패턴 사이의 상기 기판(100) 상에 제3 자기조립 패턴(210c)이 제공될 수 있다. 상기 제4 영역(A4)에는, 제7 및 제8 가이드 패턴(117, 118)이 적층된 형태를 갖는 패턴 사이의 상기 기판(100) 상에 제4 자기조립 패턴(210d)이 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 내지 제8 가이드 패턴(111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118)은, 각각 제1 내지 제8 기능성 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제8 기능성 물질은, 서로 다른 특성을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 내지 제4 자기조립 패턴(210a, 210b, 210c, 210d)는 서로 다른 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 자기조립 패턴(210a)은 line 형상일 수 있다. 상기 제2 자기조립 패턴(210b)은 dot 형상일 수 있다. 상기 제3 자기조립 패턴(210c)은 ring 형상일 수 있다. 상기 제4 자기조립 패턴(210d)은 hole 형상일 수 있다.
도 20은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 자기조립 패턴이 적용된 어플리케이션을 나타내는 도면이다.
도 20을 참조하면, 상기 제2 실시 예에 따른 자기조립 패턴은, PRAM 및 RRAM의 특성을 평가하는 소자로 사용될 수 있다. 이를 위해, 상기 제2 실시 예에 따른 자기조립 패턴 및 금속이 코팅된 AFM-TIP이 준비될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 금속이 코팅된 AFM-TIP은, PRAM 및 RRAM의 특성을 평가하는 소자에서 상부 전극으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속은 백금(Pt)일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 실시 예에 따른 자기조립 패턴이 포함하는 상기 기판(100)은, Si/SiO2 기판 상에 Ti/Pt 전극이 적층된 구조일 수 있다. 상기 Ti/Pt 전극은, PRAM 및 RRAM의 특성을 평가하는 소자에서 하부 전극으로 사용될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 실시 예에 따른 자기조립 패턴이 포함하는 제1 가이드 패턴(112)은 TiN이고, 제2 가이드 패턴(114)은 GexSbyTez일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 가이드 패턴(112) 및 상기 제2 가이드 패턴(114)은 PRAM 특성을 나타내는 활성층(active layer)로 사용될 수 있다. 상기 제2 실시 예에 따른 자기조립 패턴이 포함하는 상기 자기조립 패턴(210)은, RRAM 특성을 나타내는 활성층으로 사용될 수 있다.
이하, 상술된 제1 및 제2 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 방법과 달리, 상기 가이드 패턴이 리소그래피 공정으로 형성된 제3 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 방법이 도 21 및 도 22를 참조하여 설명된다.
도 21은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 공정을 나타내는 도면이고, 도 22는 도 21의 B 영역에 형성된 자기조립 패턴을 나타내는 도면이다.
도 21 및 도 22를 참조하면, 가이드 패턴(110)이 형성된 기판(100)이 준비된다. 일 실시 예에 따르면, 상기 가이드 패턴(110)은, 상기 기판(100)의 리소그래피 공정으로 인하여 형성될 수 있다. 이후, 도 1 내지 도 8을 참조하여 상술된 제1 실시 예에 따른 자기조립 패턴의 제조 방법과 같이, 상기 가이드 패턴(110)이 형성된 상기 기판(100)상에 블록공중합체를 포함하는 소스 용액(200)이 제공될 수 있다. 계속해서, 상기 소스 용액(200)이 제공된 상기 기판(100)은 solvent를 포함하는 챔버(C) 내에서 열처리되어, 상기 가이드 패턴(110) 사이의 상기 기판(100) 상에 자기조립 패턴(210) 및 고분자 막(220)이 형성될 수 있다. 상기 고분자 막(220)은 제거될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100, 102, 104: 기판, 제1 기판, 제2 기판
110: 가이드 패턴
111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118: 제1 내지 제8 가이드 패턴
200: 소스 용액
210: 자기조립 패턴
220: 고분자 막
300, 310: 마스터 기판, 마스터 패턴
400, 410: 베이스 기판, 베이스 패턴
420: 접착 물질
500: 기능성 물질
600: 타겟 기판
700: 쉐도우 기판
710, 720, 730, 740: 제1 내지 제4 쉐도우 기판
110: 가이드 패턴
111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118: 제1 내지 제8 가이드 패턴
200: 소스 용액
210: 자기조립 패턴
220: 고분자 막
300, 310: 마스터 기판, 마스터 패턴
400, 410: 베이스 기판, 베이스 패턴
420: 접착 물질
500: 기능성 물질
600: 타겟 기판
700: 쉐도우 기판
710, 720, 730, 740: 제1 내지 제4 쉐도우 기판
Claims (12)
- 기판 상에 OH-기를 갖는 활성 물질을 제공하는 단게;
상기 활성 물질이 제공된 상기 기판 상에 가이드 패턴을 형성하는 단계;
상기 가이드 패턴을 갖는 상기 기판 상에 블록공중합체를 포함하는 소스 용액을 제공하는 단계; 및
상기 소스 용액이 제공된 상기 기판을 열처리하는 단계를 포함하되,
상기 소스 용액이 열처리되어, 상기 가이드 패턴 사이의 상기 기판 상의 상기 활성 물질 상에 자기조립 패턴이 제공되는 것을 포함하는 자기조립 패턴의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 블록공중합체의 종류에 따라, 상기 자기조립 패턴의 형상이 제어되는 것을 포함하는 자기조립 패턴의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 가이드 패턴이 형성된 기판을 준비하는 단계는,
베이스 패턴이 형성된 베이스 기판을 준비하는 단계;
상기 베이스 패턴 상에 기능성 물질을 제공하는 단계; 및
상기 기능성 물질이 제공된 상기 베이스 패턴을 상기 기판과 접촉시켜, 상기 기판으로 상기 기능성 물질을 전사하는 방법으로, 상기 가이드 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 자기조립 패턴의 제조 방법.
- 제3 항에 있어서,
상기 가이드 패턴의 형상은, 상기 베이스 패턴의 형상과 동일한 것을 포함하는 자기조립 패턴의 제조 방법.
- 제3 항에 있어서,
상기 가이드 패턴은, 상기 기능성 물질을 포함하는 자기조립 패턴의 제조 방법.
- 제5 항에 있어서,
상기 기능성 물질은, 제1 기능성 물질 및 상기 제1 기능성 물질과 다른 특성을 갖는 제2 기능성 물질을 포함하되,
상기 제1 및 제2 기능성 물질은, 상기 베이스 패턴 상에 순차적으로 제공되는 것을 포함하는 자기조립 패턴의 제조 방법.
- 가이드 패턴을 갖는 기판을 준비하는 단계;
상기 가이드 패턴을 갖는 상기 기판 상에 블록공중합체를 포함하는 소스 용액을 제공하는 단계; 및
상기 소스 용액이 제공된 상기 기판을 열처리하여, 상기 가이드 패턴 사이의 상기 기판 상에 자기조립 패턴을 형성하는 단계를 포함하되,
상기 가이드 패턴을 갖는 상기 기판을 준비하는 단계는,
베이스 패턴을 갖는 베이스 기판을 준비하는 단계;
상기 베이스 패턴의 제1 영역을 노출시키고, 상기 제1 영역을 제외한 나머지 영역을 덮는 제1 쉐도우 마스크를 상기 베이스 기판 상에 배치하는 단계;
노출된 상기 제1 영역 상에 제1 기능성 물질을 형성하는 단계;
상기 제1 쉐도우 마스크를 제거하는 단계;
상기 제1 영역과 다른 상기 베이스 패턴의 제2 영역을 노출시키고, 상기 제2 영역을 제외한 나머지 영역을 덮는 제2 쉐도우 마스크를 상기 베이스 기판 상에 배치하는 단계;
노출된 상기 제2 영역 상에 제2 기능성 물질을 형성하는 단계; 및
상기 제1 기능성 물질 및 상기 제2 기능성 물질을 상기 기판 상에 전사하여, 제1 기능성 물질 및 제2 기능성 물질을 갖는 상기 가이드 패턴을 상기 기판 상에 형성하는 단계를 포함하는 자기조립 패턴의 제조 방법.
- 제7 항에 있어서,
상기 자기조립 패턴의 형상은, line 형상, cylinder 형상, hole 형상, dot 형상, 및 ring 형상 중 적어도 어느 하나를 포함하는 자기조립 패턴의 제조 방법.
- 제7 항에 있어서,
상기 제2 쉐도우 마스크는, 두께가 서로 다른 제1 부분, 및 제2 부분을 포함하는 자기조립 패턴의 제조 방법.
- 제9 항에 있어서,
상기 제1 부분은 상기 제1 영역을 덮고,
상기 제2 부분은 상기 제1 영역을 제외한 나머지 부분을 덮고,
상기 제1 부분의 두께는 상기 제2 부분의 두께보다 얇은 것을 포함하는 자기조립 패턴의 제조 방법.
- 제1 항 또는 제 7항 중 어느 한 항에 따른 자기조립 패턴의 제조 방법에 따라, 상기 자기조립 패턴을 상기 가이드 패턴 사이의 상기 기판 상에 형성하는 단계; 및
상기 자기조립 패턴 및 상기 가이드 패턴 상에 배치되고, 상기 자기조립 패턴 및 상기 가이드 패턴 중 어느 하나와 접촉되도록 이동 가능한 제2 전극을 제공하는 단계를 포함하되,
상기 기판이 제1 전극으로 정의되고,
상기 가이드 패턴은 상변화 물질을 포함하여, 상기 제1 전극, 상기 가이드 패턴, 및 상기 제2 전극은 PRAM을 구성하고,
상기 자기조립 패턴은 저항 변화 물질을 포함하여, 상기 제1 전극, 상기 자기조립 패턴 및 상기 제2 전극은 RRAM을 구성하는 이종의 메모리 소자가 집적된 메모리 어레이의 제조 방법.
- 제11 항에 있어서,
상기 PRAM 및 상기 RRAM은 하나의 상기 기판 상에 동시에 제공되는 것을 포함하는 메모리 어레이의 제조 방법.
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| KR1020170175759A KR102014103B1 (ko) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | 자기조립 패턴 및 그 제조 방법 |
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