KR20050022363A - 유기 물질 또는 유기 및 무기 물질의 조합의 패터닝 방법 - Google Patents

유기 물질 또는 유기 및 무기 물질의 조합의 패터닝 방법 Download PDF

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KR20050022363A
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Abstract

본 출원은
(1) 수용성 물질 "A"를 기판 표면 상에 패터닝하여, 기판/물질 "A" 표면을 형성하는 단계;
(2) 유기 또는 유기/무기 물질 "B"를 기판/물질 "A" 표면 상에 증착시키는 단계; 및
(3) 수용액에서 물질 "A"를 리프트-오프하는 단계를 포함하며,
여기서 단계 (1)은
(1a) 포토레지스트 물질을 기판 표면 상에 패터닝하여, 기판/포토레지스트 물질 표면을 형성하는 단계;
(1b) 수용성 물질 "A"를 기판/포토레지스트 물질 표면 상에 증착시키는 단계;
(1c) 유기 용매에서 포토레지스트 물질을 리프트-오프하는 단계를 포함하거나,
또는 다르게는 단계 (1)은
(1a') 수용성 물질 "A"를 기판 표면 상에 증착하여, 기판/물질 "A" 표면을 형성하는 단계;
(1b') 포토레지스트 물질을 기판/물질 "A" 표면 상에 패터닝하는 단계;
(1c') 수용액에서 노출된 물질 "A"를 에칭하는 단계;
(1d') 유기 용매에서 포토레지스트 물질을 리프트-오프하는 단계를 포함하는,
유기 물질 또는 유기/무기 물질을 기판 상에 패터닝하는 방법에 관한 것이다.
본 출원은 또한 상기 방법의 용도, 상기 방법에 의하여 제조된 유기 물질 또는 유기/무기 물질의 패턴 및 상기 패턴을 갖는 기판에 관한 것이다. 본 출원은 또한 패터닝된 나노입자 필름의 용도에 관한 것이다.

Description

유기 물질 또는 유기 및 무기 물질의 조합의 패터닝 방법{METHOD FOR PATTERNING ORGANIC MATERIALS OR COMBINATIONS OF ORGANIC AND INORGANIC MATERIALS}
본 출원은 유기 물질 또는 유기/무기 물질을 기판 상에 패터닝하는 방법에 관한 것이고, 또한 상기 방법의 용도에 관한 것이다. 본 출원은 추가로 본 출원의 방법에 의하여 제조된 유기 또는 유기/무기 물질의 패턴 및 상기 패턴을 갖는 기판에 관한 것이다. 본 출원은 또한 패터닝된 나노입자 필름의 용도에 관한 것이다.
유기 장치 및 유기/무기 복합 물질에 기초한 장치를 개발하는 기본 요건은 유기 물질과 용매-친화적인 패터닝 기술의 존재이다. 각종 포토레지스트 시스템이 무기 물질을 패터닝하는데 널리 사용된다. 그러나, 유기 물질의 패터닝에 있어서, 포토레지스트는 그것이 또한 유기 용매에 의존한다는 단점이 있다. 포토레지스트 시스템의 용매가 유기 물질과 접촉하면, 그후 유기 물질의 혼합 및 리프팅이 있어나고, 유기 물질을 제거하거나 그것의 특성을 변화시키는 포토레지스트가 일어날 수 있다.
다른 접근은 수용성 물질을 사용하는 것일 수 있다. 문헌 [Roas (1991, Appl Phys Lett 59: 2594)]은 YBa2Cu3Ox 절연체 다층을 패터닝하기 위하여 수용성 CaO 마스크를 적용하는 것을 기술하였다. 첫째로, 포토레지스트 패턴은 기판 상단 상에 형성되었다. 그후, CaO 및 지르코늄 (Zr)을 이 구조 상에 증착하고, 아세톤에서 리프트-오프하였다. 그후, YBa2Cu3Ox, SrTiO3 또는 LaAlO 3를 약 800 ℃의 온도에서 CaO/Zr 구조 상에 증착하였다. CaO의 고온 안정성은 세라믹 박막 패터닝에 사용되는 본 방법의 중요한 장점이다. 그러나, 유기 물질은 상기 온도에서 안정하지 않고, 유기 또는 유기/무기 물질을 패터닝하기 위하여 수용성 CaO 마스크를 사용하는 가능성은 시도되거나 기재된 바 없다.
주위 습도 하에서 편향된 AFM 팁 (biased AFM tip)을 사용한 국소 산화에 의하여 몰리브덴 (Mo)을 패터닝하는 것은 문헌 [Rolandi 등 (2002, Adv Mater 14: 191)]에서 기재되었다. CaO와 유사하게, 몰리브덴 옥시드 (MoO)는 물에 용해될 수 있다. Mo 이외에, Ge 또는 Cr가 또한 마스크 물질의 후보물질로서 언급되었다. 이 공정은 나노미터 세밀도를 갖는 무기, 금속 구조의 윤곽을 잡는데 주로 사용되었다. 이 기술의 주요 단점은 순차 쓰기 (비-평행 공정)로 인한 저속이다.
최근, 산성 또는 염기성 조건 하에서 용해되는 마스크 물질로서 알루미늄을 사용하는데 기초한 나노입자 층 패터닝 방법이 보고되었다 (Hua et al. 2002, Nano Lett 2: 1219; Hua 2002, J Nanoscience Techno 3/4: 357). 기재된 경로 중 하나는 알루미늄 마스크를 통한 산소 플라즈마 에칭에 의해 폴리스티렌 나노입자를 패터닝하는 것이다. 또한 상이한 종류의 나노입자 층이 염기성 알루미늄 에칭 용액 (예를 들어, 포토레지스트 현상제)을 사용한 리프트-오프 단계와 조합된 산소 플라즈마 에칭 방법을 사용하여 동일 웨이퍼 상에서 패터닝될 수 있다고 나타났다. 이 접근의 단점 중 하나는 알루미늄 에칭 용액이 상대적으로 높거나 낮은 pH 값을 갖는 점이다. 상기 조건은 많은 물질 시스템에서 적합하지 않다. 또한, 무기/유기 복합체의 산소 플라즈마 에칭은 웨이퍼 표면 상에 잔여 무기 물질을 야기할 수 있다. 추가의 단점은 다음과 같다: (a) 첫째로 전체 기판은 나노입자 성분으로 비선택적으로 코팅되어야 한다; (b) 커버되지 않은 부분 상의 입자를 제거하는데 거친 에칭 조건을 적용하여야 한다; (c) 이 해로운 기술은, 이미 기판 상에 부착되어 있는 칩 상의 회로 소자 및 다른 물질에 적합할 수 없다. 다른 차이점은, 그것의 패터닝 방법이 수용성 나노입자에 대하여 사용되고, 유기 용액에서 증착된 입자에는 확대되지 않는다는 것이다.
나노입자층과 결합되어 널리 보고된 다른 패터닝 기술은, 미세접촉 프린팅 (Xia and Whitesides 1998, Angew Chem 110: 568; Zeng et al., 2002, Adv Mater 14: 569) 및 딥-펜 나노리소그래피 (dip-pen nanolithography) (Piner et al. 1999, Science 283: 661; Hong et al. 1999, Science 286: 523; Porter et al. 2002, Nano Lett 2: 1369; Demers et al. 2001, Angew Chem Int Ed 2001, 40: 3071)이다. 전자의 경우, 스탬프를 사용하여 나노입자 층이 부착될 수 있는 표면에 분자 결합 부위를 도입한다. 세밀도는 스탬프의 정확성에 의하여 제한된다. 또한, 본 방법은 결합 분자가 도입되지 않은 영역으로의 나노입자의 비-특이적 결합이라는 단점을 갖는다.
딥-펜 방법은 표면 상에 얇은 선의 분자 층을 "쓰기" 위하여 또는 물질의 이전에 증착된 층에서 특정 점을 파괴하기 위하여 예를 들어, 규소의 팁을 사용한다. 이 방법의 주요 단점은 공정이 순차적이기 때문에 패터닝 속도가 제한되는 것이다.
첨단 패터닝 방법의 주요 문제는 고도의 비-특이적 결합이다. 이는 유기 용액으로부터의 자기-조립에 의존하는 그러한 기술들, 특히 충분한 필름 두께를 얻기 위하여 그 조립 단계가 반복되어야 하는 경우에 해당한다. 이는 문헌 [Bethell 등 (1996, Eletroanal Chem 406: 137)]에 기재되고 당업자에게 잘 알려진 바와 같이 금속 나노입자 필름의 층간 증착에 의하여 예시된다.
문헌 [Vossmeyer 등 (1998, J Appl Phys 84: 3664)]은, 나노입자 층이 자기-조립된 분자 층을 UV 광으로 변형시킴으로써 효율적으로 패터닝될 수 있다는 것을 나타내었다. 그러나 이 공정의 주요 단점은 제한된 선택성 및 바람직하게는 습윤 웨이퍼 표면을 요구하는 노출 단계이다.
상기한 바와 같이, 제한된 선택성은 나노입자가 기판 표면 상에 반복적으로 (층간) 증착되었을 때 주로 나타난다. (아-)단분자층 조립체에 있어서, 포토리소그래피 방법은 실제로 매우 선택적이다 (Vossmeyer et al. 1998, J Appl Phys 84: 3664; Fodor et al. 1991, Science 251: 767). 그러나, 주요 단점은 전체 기판이 첫째로 감광성 자기-조립 단일층 (SAM)으로 커버되어야 하는 것이다.
Parker 등 (1999, App Phys Lett 74: 2833)은 유기 레지스트를 사용하여 유기 나노입자를 패터닝하였으나, 그들은 이것이 "레지스트/클러스터 아말감을 남긴다는 것"을 확인하였다. 또한, 레지스트의 사용은 침지-코팅 대신에 드롭-코팅으로 제한되므로, 이는 층간 기술에 적합하지 않다.
다수의 보고는 생물학적 주형 (S-층) (Mertig et al. 1999, Eur Phys J D9: 45) 또는 DNA 분자와 같은 생물학적 결합 분자 (Taton et al. 2000, Chem Soc 122: 6305)를 사용하여 나노입자 구조를 패터닝하는 것을 기재한다. 다른 보고는 나노입자가 단백질에 결합하여 나노구조를 형성하는 방법을 기재한다 (Mann et al. 2000, Adv Mater 12: 147). 이러한 방법은 공통적으로, 형성된 구조가 공간적으로 한정되지 못하고 처리된 전체 표면 영역을 차지한다.
유기 리간드에 의하여 안정화된 금 나노클러스터의 전자 빔 유도된 패터닝은 린 (Lin) 등 (2001, Appl Phys Lett 78: 1915) 및 베드슨 (Bedson) 등 (2001, Appl Phys Lett 78: 1921)에 의하여 보고되었다. 두 경우에, 표면 상에서의 나노입자의 고정은 전자 빔의 보조로 유기 리간드를 나노입자로부터 벗기는 것에 의하여 야기되었다. 처리되지 않은 나노입자는 유기 용매에서 세척 제거될 수 있다. 이 방법은 나노입자 주변의 유기 매트릭스를 변형 (파괴)시킨다는 것을 주지하여야 한다; 그러므로 그것의 적용 범위는 제한된다.
최근 보고된 리뷰 논문은 또한 폴리머-결합, 정전-결합 및 공유-결합과 같은 방법으로 나노입자로부터 구조, 즉 분자 복합체를 형성하는 것을 언급하였다 (Shipway et al. 2000, ChemPhysChem 1: 18).
다른 문제는, 일부 첨단 방법에 있어서 다수의 상이한, 부분적으로 유해한 화학물질을 요구하는 복잡한 화학 반응을 수행하여야 하는 것이다. 극소수의 바람직하게는 무독성 화학물질에 의존하는 간단한 방법이 바람직할 것이다.
그러므로, 이하에서 주로 "유기 또는 유기/무기 물질"로 지칭되는 유기 물질 또는 유기 및 무기 물질의 조합을 패터닝하는 기술을 제공할 필요가 있다. 특히, 예를 들어 포토레지스트 시스템의 용매와 접촉하지 않는 채 유기 용매 또는 유기 분자 층에서 증착되는 폴리머 또는 나노입자 필름과 같은, 유기 또는 유기/무기 물질의 복합체가 필요하다.
바람직하게는, 본 방법은 표준 리소그래피 (사진, 전자 빔, 날인 리소그래피 등)에 충분히 적합하여야 한다. 또한, 본 방법은 화학적으로 및 물리적으로 (예를 들어, 온도에 대하여) 패터닝된 필름 물질에 적합하여야 한다. 추가로, 본 방법은 필름 물질을 복잡한 회로 및 마이크로칩으로 집적하기에 적합하여야 한다.
본 발명의 목적은 이하의 단계를 포함하는, 유기 또는 유기/무기 물질을 기판으로 패터닝하는 방법을 제공하는 것이다:
(1) 수용성 물질 "A"를 기판 표면 상에 패터닝하여, 기판/물질 "A" 표면을 형성하는 단계;
(2) 유기 또는 유기/무기 물질 "B"를 기판/물질 "A" 표면 상에 증착시키는 단계; 및
(3) 수용액에서 물질 "A"를 리프트-오프하는 단계.
한 실시태양에서, 상기 단계 (1)의 수용성 물질 "A"의 패터닝은 이하의 단계를 포함한다:
(1a) 포토레지스트 물질을 기판 표면 상에 패터닝하여, 기판/포토레지스트 물질 표면을 형성하는 단계;
(1b) 수용성 물질 "A"를 기판/포토레지스트 물질 표면 상에 증착시키는 단계; 및
(1c) 유기 용매에서 포토레지스트 물질을 리프트-오프하는 단계.
다른 실시태양에서, 상기 단계 (1)의 수용성 물질 "A"의 패터닝은 이하의 단계를 포함한다:
(1a') 수용성 물질 "A"를 기판 표면 상에 증착하여, 기판/물질 "A" 표면을 형성하는 단계;
(1b') 포토레지스트 물질을 기판/물질 "A" 표면 상에 패터닝하는 단계;
(1c') 수용액에서 노출된 물질 "A"를 에칭하는 단계; 및
(1d') 유기 용매에서 포토레지스트 물질을 리프트-오프하는 단계.
한 실시태양에서, 기판 표면은 경질이거나 연질이다.
본 발명의 바람직한 실시태양에서, 기판은 웨이퍼이다.
한 실시태양에서, 수용성 물질 "A"는 박층을 형성할 수 있는, 금속 옥시드 및 세라믹과 같은 무기 물질, 및 유기 폴리머 및 유기 모노머와 같은 유기 물질을 포함하는 군에서 선택된다.
한 실시태양에서, 수용성 물질 "A"는 Ca, CaO 또는 Ca(OH)2 및 그것의 임의의 조합을 포함한다.
한 실시태양에서, 머캅토실란 층을 수용성 물질 "A" 및 수용성 물질 "A"에 의하여 커버되지 않는 영역 또한 포함하는 전체 기판 상에 증착한다.
한 실시태양에서, 유기 또는 유기/무기 물질 "B"는 나노입자 및 유기 성분을 포함한다.
한 실시태양에서, 나노입자는 반도체 나노입자, 절연체 나노입자, 금속 나노입자, 카본 블랙 입자 및 그것의 임의의 조합을 포함하는 군에서 선택된다.
한 실시태양에서, 반도체 또는 절연체 나노입자는 금속 옥시드, 금속 술피드, 금속 셀레나이드, 금속 텔루라이드, 금속 포스파이드, 금속 포스페이트, II/VI 반도체, 및 III/V 반도체 및 그것의 임의의 조합을 포함하는 군에서 선택된다.
한 실시태양에서, 반도체 나노입자는 코어-쉘 입자이고, 바람직하게는 작은 밴드 갭 (band gap)을 갖는 반도체 물질의 코어를 둘러싸는 큰 밴드 갭 반도체 물질을 갖는다.
한 실시태양에서, 금속 나노입자는 Ag, Au, Pt, Pd, Pt/Co 및 Co, 및 그것의 임의의 조합을 포함하는 군에서 선택된다.
바람직한 실시태양에서, 유기 성분은 유기 링커 분자 및(또는) 유기 리간드 분자를 포함한다.
한 실시태양에서, 유기 링커 분자는 기판 표면 및 나노입자 표면에 부착되어, 나노입자를 기판 표면으로 결합시킨다.
한 실시태양에서, 유기 링커 분자는 나노입자를 상호결합시키는 역할을 한다.
한 실시태양에서, 유기 링커 분자를 통한 나노입자 간의 결합의 유형은 공유 결합, 금속 이온의 착화, 수소 결합, 이온성 상호작용, 및 그것의 임의의 조합을 포함하는 군에서 선택된다.
바람직한 실시태양에서, 유기 링커 분자는 적합한 작용기에 의하여 나노입자에 부착된 유기 리간드에 결합된다.
한 실시태양에서, 유기 성분은 폴리머, 덴드리머, DNA 분자, RNA 분자, 단백질 분자, 이- 또는 다작용성 유기 티올, 이- 또는 다작용성 유기 디술피드, 이- 또는 다작용성 유기 아민, 이- 또는 다작용성 카르복시산, 이- 또는 다작용성 유기 포스핀, 이- 또는 다작용성 유기 포스핀옥시드 및 이- 또는 다작용성 유기 이소시아니드, 또는 그것의 임의의 조합을 포함하는 군에서 선택된다.
바람직한 실시태양에서, 유기 또는 유기/무기 물질 "B"는 나노입자/유기 성분 복합 필름이다.
한 실시태양에서, 나노입자/유기 성분 복합 필름은 카본-블랙 입자/폴리머 복합 필름이다.
한 실시태양에서, 수용성 물질 "A"의 증착은 열 증착, 전자-총 증착, 플라즈마 증착, 스퍼터링 (sputtering), 및 스핀 코팅을 포함하는 군에서 선택되는 기술에 의하여 수행된다.
한 실시태양에서, 유기 또는 유기/무기 물질 "B"의 증착은 스핀-코팅, 스프레이-코팅, 기체-상 증착, 열 증착, 침지-코팅, 드롭-캐스팅, 용매 증착, 에어-브러쉬 증착 및 제트-인쇄를 포함하는 기술의 군에서 선택되는 기술에 의하여 수행된다.
한 실시태양에서, 유기 또는 유기/무기 물질 "B"는 기판/물질 "A" 표면 상으로 증착되기에 앞서 유기 용액에 용해되었다.
바람직한 실시태양에서, 기판/물질 "A" 표면 상으로 나노입자/유기 물질을 증착하는 것은 유기 용액으로부터 나노입자를 층간 증착하는 것을 포함하는 자기-조립에 의하여 수행된다.
한 실시태양에서, 수용성 물질 "A"를 리프트-오프하는 수용액은 1 내지 14, 바람직하게는 5 내지 9 범위의 pH 값을 갖는다.
한 실시태양에서, 수용성 물질 "A"를 리프트-오프하는 수용액은 옥살레이트, EDTA (에틸렌디아민-N,N,N',N'-테트라아세트산), 카르복시산 및 기타 디- 또는 폴리카르복시산과 같은 킬레이트화제 또는 착화제를 함유한다.
한 실시태양에서, 포토레지스트 물질의 패터닝은 포토리소그래피, 전자 빔 리소그래피, 인쇄, 및 기타 첨단 리소그래피 기술을 포함하는 군에서 선택되는 기술에 의하여 수행된다.
본 발명의 목적은 또한 본 발명의 방법에 따라서 기판 상으로 유기 또는 유기/무기 물질을 패터닝하는 방법의 사용에 의하여 해결된다.
한 실시태양에서, 본 방법은 층간 자기 조립된 나노입자/유기 성분 복합 필름을 패터닝하는데 사용된다.
한 실시태양에서, 본 방법은 유기 또는 나노입자/유기 성분 복합 필름 전자 장치, 센서 장치, 예를 들어 화학적 센서, 화학적 기체 센서, 또는 상기 장치의 배열을 패터닝하는데 사용된다.
한 실시태양에서, 본 방법은 유기 또는 나노입자/유기 성분 복합 필름 전자 장치, 광학 장치, 예를 들어 유기 광 방출 장치 (예를 들어, 다이오드), 유기 광 검출 장치 (예를 들어, 다이오드), 또는 상기 장치의 배열을 패터닝하는데 사용된다.
한 실시태양에서, 본 방법은 실란 층, 티올 층 또는 임의의 기타 링커 분자 (여기서, 바람직하게는 실란 층은 특히 DNA 분자, 단백질, RNA 및 세포와 같은 생체분자를 고정한다)를 패터닝하는데 사용된다.
한 실시태양에서, 본 방법은 나노입자 조립체를 집적 전자 회로로 패터닝하는데 사용된다.
한 실시태양에서, 본 방법은 다-채널 광학, 전자, 광-전자 장치, 특히 다-채널 화학적 센서 장치 또는 화학적 센서의 배열을 제조하기 위하여 동일한 기판 상으로 상이한 나노입자 조립체를 패터닝하는데 사용된다.
본 발명의 목적은 추가로 본 발명에 따른 방법에 의하여 제조된 유기 또는 유기/무기 물질의 패턴에 의하여 해결된다.
한 실시태양에서, 본 패턴은 하나 이상의 나노입자/유기 복합 필름(들)을 포함한다.
본 발명의 목적은 추가로 본 발명에 따른 방법에 의하여 제조된 유기 물질 또는 유기/무기 물질의 하나 이상의 패턴(들)을 갖는 기판에 의하여 해결된다.
한 실시태양에서, 하나 이상의 패턴은 상이한 패턴이다.
본 발명의 목적은 또한 본 발명에 따른 방법에 의하여 제조된 패터닝된 나노입자 필름을 전자, 광학, 광-전자 및 화학적 센서 장치를 포함하는 군에서 선택되는 장치로서 사용함으로써 해결된다.
한 실시태양에서, 화학적 센서 장치는 다-채널 화학적 센서 장치 또는 화학적 센서의 배열이다.
또한 본 발명에 의한 추가의 실시태양이 있다:
한 실시태양에서, 반도체 또는 절연체 나노입자는 란탄족 또는 전이 금속으로 도핑되어 있다.
한 실시태양에서, 코어-쉘 입자는 CdSe 코어 (작은 밴드 갭) 및 ZnS 또는 CdS 쉘 (작은 밴드 갭)를 갖는 반도체 입자를 포함하는 군에서 선택된다.
한 실시태양에서, 금속 나노입자는 다른 금속, 반도체 또는 절연체 (예를 들어, Au가 SiO2의 쉘로 끼워넣어진 코어를 형성하는 Au/SiO2)를 갖는 코어-쉘 구조를 형성한다.
한 실시태양에서, 나노입자는 나노시트의 형상 (즉, 100 nm 미만, 바람직하게는 30 nm 미만, 가장 바람직하게는 20 nm 미만으로 한정되는 일차원)을 갖는다.
한 실시태양에서, 나노입자는 나노섬유 또는 나노튜브의 형상 (즉, 100 nm 미만, 바람직하게는 30 nm 미만, 가장 바람직하게는 20 nm 미만으로 한정되는 이차원)을 갖는다.
한 실시태양에서, 나노입자는 나노로드의 형상 (즉, 100 nm 미만, 바람직하게는 30 nm 미만, 가장 바람직하게는 0.6 내지 20 nm의 이차원 및 500 nm 미만, 바람직하게는 100 nm 미만, 가장 바람직하게는 50 nm 미만의 삼차원)을 갖는다.
한 실시태양에서, 나노입자는 바람직하게는 대략 구형 형상 (즉, 모두 100 nm 미만, 바람직하게는 30 nm 미만, 가장 바람직하게는 20 nm 미만으로 한정되는 삼차원)을 갖는다.
한 실시태양에서, 나노입자/유기 물질은 상기 나노입자의 임의의 조합을 함유한다.
한 실시태양에서, 나노입자/유기 성분 복합 필름에서, 복합 필름 물질의 적어도 일부 나노입자가 기판 표면 및 나노입자 표면 또는 나노입자 표면에 부착된 리간드에 부착된 링커 분자를 통하여 기판 표면에 결합된다.
한 실시태양에서, 유기 링커 분자는 나노입자 표면에 부착된 작용기를 갖는다.
한 실시태양에서, 리간드는 유기 티올, 포스핀, 포스핀옥시드, 아민 및 이소시아니드를 포함하는 군에서 선택된다.
한 실시태양에서, 나노입자가 기판 표면에 결합되는 결합은 공유 결합, 수소 결합, 이온성 상호작용, 금속 이온의 착화 및 소수성 상호작용을 포함하는 군에서 선택된다.
한 실시태양에서, 나노입자 및 기판 표면 간의 결합은 실란, 아미노 실란, 머캅토실란, 카르복시산, ω-작용성 카르복시산, 유기 티올, ω-작용성 유기 티올, 유기 디술피드, ω-작용성 유기 디술피드, 유기 아민, ω-작용성 유기 아민, 유기 이소시아니드, ω-작용성 유기 이소시아니드를 포함하는 군에서 선택되는 결합에 의한다.
한 실시태양에서, 나노입자/유기 복합 필름의 유기 성분은, 용액 상에서와 동일할 수 있지만 또한 상이할 수 있는 적합한 작용기에 의하여 나노입자 표면에 부착된 리간드에 의하여 형성된다.
한 실시태양에서, 유기 또는 유기/무기 물질 "B"는 기판/물질 "A" 표면으로 증착되기 전에 유기 용액에 용해되는데, 여기서 바람직하게 사용된 용매는 지방족 또는 방향족 탄화수소 (예를 들면, 헥산 또는 톨루엔), 할로겐화 탄화수소 (예를 들면, 디클로로메틸렌), 수산기 용매 (예를 들면, 에탄올, 메탄올 등), 아민 (예를 들면, 부틸아민), 피리딘, 케톤 (예를 들면, 아세톤), 알데히드 (예를 들면, 포름알데히드), 에스테르 (예를 들면, 아세트산 에틸에스테르), 에테르 (예를 들면, 디에틸 에테르), 디메틸포름아미드 (DMF), 디메틸술폭시드 (DMSO), 또는 그것의 임의의 조합이다.
한 실시태양에서, 증착 속도는 1Å/초 미만 내지 100 nm/초 초과의 범위이다.
한 실시태양에서, 포토레지스트 물질이 리프트-오프되는 유기 용매는 아세톤 및 포토레지스트를 용해시키는 임의의 다른 적합한 용매를 포함하는 군에서 선택된다.
한 실시태양에서, 물질 "B"를 증착하기 전에 세척 단계를 수행하는데, 세척 단계는 짧은 산소 플라즈마 처리를 포함하는 군에서 선택되는 기술로 수행한다.
한 실시태양에서, 본 방법은 건조-에칭 및 Ar-에칭과 같은 에칭 방법과 조합한다.
한 실시태양에서, 상이한 패턴이 교대로 배열한다.
바람직한 실시태양에서, 패터닝된 나노입자 필름이 화학적 기체 센서 장치로서 사용된다.
본원에 사용된 용어 "유기 성분"은 하나 이상의 공유 탄소-수소 (C-H) 결합, 또는 하나 이상의 공유 탄소-할로겐 (C-X; 여기서 X=F, Cl, Br, 또는 I) 결합을 함유하는 분자 구조로 이루어진 성분을 지칭한다. 탄소 및 수소 또는 할로겐 이외에, 본 구조는 또한 헤테로 원자, 예를 들어 N, O, S 또는 P를 함유할 수 있다. 본 구조 또는 구조의 부분은 탄소-탄소 단일 결합 (C-C), 이중 결합 (C=C) 또는 삼중 결합 (C≡C)을 함유하는 방향족 또는 지방족 탄화수소 구조로 이루어질 수 있다. 구조는 또한 비편재화 콘쥬게이션된 π-전자 시스템을 함유할 수 있다. 탄소 및 수소, 또는 할로겐 원자 및 가능한 헤테로 원자 이외에, 분자 구조는 하나 이상의 금속 원자를 또한 함유할 수 있어서, 금속-유기 화합물을 형성한다.
본원에 사용된 용어 "무기 성분"은 상기 유기 성분과 상이한 물질로 이루어지는 성분을 지칭한다. 통상의 예는 이하와 같다: 카본 블랙 (입자), 금속 및 금속 합금 (예를 들면, Au, Ag, Pt, Pd, Co, PtCo 등), 금속 또는 반도체 칼코겐 화합물, 예를 들어 옥시드, 술피드, 셀레나이드, 텔루라이드 (예를 들면, CdS, CdSe, CdTe, ZnO, SnO, TiO2 등), 금속 또는 반도체 질화물, 금속 또는 반도체 비소화물, 금속 또는 반도체 포스파이드, 금속 포스페이트, 금속 술페이트, 금속 할로겐화물.
"유기" 및 "무기 성분"은 공유 또는 임의의 비-공유 결합을 통하여 서로 결합될 수 있다는 것을 주지하여야 한다.
본원에 사용된 용어 "패터닝"은 물질의 패턴이 기판 또는 기판/물질 표면 상으로 제조되는 것을 의미한다. 패턴은 잘 규정되거나 물질이 불규칙적으로 분산될 수 있다.
본원에 사용된 용어 "리프트-오프"는 기판 또는 기판/물질 표면 상에 증착된 마스크 물질이 적절한 용매에 의하여 용해되고 세척되거나 헹구어지거나 배수 제거되는 것을 의미한다. 이 단계에 의하여, 이전에 마스크 물질 상으로 증착된 임의의 다른 물질이 또한 리프트-오프될 것이다.
본원에 사용된 일반적인 용어 "나노입자"의 정의는 0.5-500 nm, 바람직하게는 100 nm 미만, 더욱 바람직하게는 50 nm 미만 범위의 크기를 갖는 입자를 나타낸다. 특히, 나노시트, 나노섬유, 나노튜브, 나노로드, 및 구형 형상의 나노입자를 나타내는 것을 의미한다.
"반도체 나노입자"를 예를 들어, 문헌 [Murray 등 (1993, J Am Chem Soc 115: 8706)]에 따라 합성할 수 있다. 이러한 및 다른 합성 경로는 당업자에게 잘 알려져 있다.
"유기 성분은 유기 링커 분자 및(또는) 유기 리간드 분자를 포함한다"는 실시태양의 개시내용은 유기 성분이 유기 링커 분자 또는 유기 리간드 분자 또는 유기 링커 및 리간드 분자의 조합을 포함할 수 있다고 이해되어야 한다. 후자의 경우에, 링커는 나노입자에 직접 부착될 수 있고, 여기서 리간드는 또한 나노입자에 직접 부착되거나, 다르게는 링커가 리간드에 화학적으로 결합되어 나노입자에 결합되는데, 즉 링커가 리간드에 의하여 나노입자에 간접적으로 결합되는 것이다.
나노입자 및 유기 링커 분자의 "층간 증착"은 문헌 [Bethel 등 (1996, J Elektroanal Chem 406: 137)]에 따라서 수행된다.
기술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명자들은 이하의 방법을 구상하였다: 제1 단계는 경질 또는 연질인 기판 상의 한정된 영역을 커버하는 수용성 물질 "A"로부터 액체 또는 고체 형태로 증착된 유기 물질 "B" 상으로 예를 들어, 스핀-코팅, 열 증착, 또는 기체 상으로부터 증발, 또는 유기 용액으로부터 물질의 임의의 종류의 증착에 의하여, 박막 마스크를 제조하는 것이다. 이는 특히 필름의 증착, 또는 SAM을 비롯한 유기 용액으로부터의 자기 조립, 및 유기 용매로부터의 금속 또는 반도체 나노입자로부터의 자기 조립에 의한 코팅을 포함한다. 임의적으로, 수용성 물질 "A"의 증착은 포토레지스트 물질의 패터닝과 조합된다. 한 실시태양에서, 수용성 물질 "A"은 포토레지스트 물질 층 상으로 증착되고, 다른 실시태양에서, 포토레지스트 물질은 수용성 물질 "A"의 층 상으로 패터닝된다. 이어서 pH 값이 약 7인 물에 침지하면 마스크 물질 "A" (및 임의적으로 포토레지스트 물질), 및 따라서 물질 "A"로 커버된 기판의 영역에서 물질 "B" 또한 리프트-오프가 일어난다. "A" 및 "B"의 수직의 용해성은 리프트-오프 기술에 의한 표면 패터닝의 가능성을 제공한다. 물은 이전에 노출된 영역 상에 있는 물질 "B"의 특성에 영향을 미치면 안된다. 수용성 희생 마스크의 사용으로 인하여, 본 방법은 특히 고도로 선택적인 나노구조의 필름 (예를 들어 나노입자의 필름)의 층간 자기-조립에 적합하다.
본 발명은 이제 특정 실시예 및 도면과 관련하여 추가로 설명한다.
실시예
실시예 1: 유기 또는 유기/무기 물질의 패터닝 - 경로 A
단계 1: 포토레지스트 마스크를 경질 또는 연질인 기판 상으로 포토리소그래피, 전자 빔 리소그래피, 또는 인쇄에 의하여 패터닝하였다 (도 1의 단계 1 참조).
마스크 물질 "A"의 두께는 1 nm 미만 내지 2 ㎛ 초과의 범위로 크기에서 다양할 수 있다. 바람직하게는, 마스크 두께는 성공적인 리프트-오프를 제공하기 위하여 증착된 물질 "B" (이하 참조)의 두께보다 커야 한다.
또한, 알루미늄, ZrO2, 또는 박층을 형성할 수 있는 기타 물질과 같은 불용성 물질의 박층에 의하여 수용성 마스크를 커버하는 것이 바람직할 수 있다. 이는 공정 단계 중의 수용성 마스크를 (예를 들어, 습도에 대하여) 안정화시킬 것이다.
단계 2: 수용성 물질 (물질 "A")의 1 내지 20,000 nm (바람직하게는 20 내지 1,000 nm)를 열 증착 (e-총 포함) 또는 스퍼터링에 의하여 증착하거나, 이 포토마스크 상으로 스핀-코팅하였다 (도 1의 단계 2 참조). 증착 속도는 1 Å/초 미만 내지 100 nm/초 초과까지의 범위일 수 있다. 수용성 옥시드로 변화해야 하는 금속성 물질이 증착된 경우, 챔버를 부분적으로 (스퍼터링) 또는 완전히 산소, 산소 플라즈마 또는 주위 대기로 (바람직하게는 증착 후에) 채울 수 있다. 물질 "A"는 박층을 형성할 수 있는 금속 옥시드, 세라믹, 폴리머, 유기 모노머 또는 무기 물질의 군에서의 임의의 유형의 수용성 물질일 수 있다.
단계 3: 아세톤과 같은 유기 용매 중의 리프트-오프를 수행하였다 (도 1의 단계 3). 이 공정 단계 후에, 수용성 물질 "A"의 패턴은 기판 표면 상에 남아 있다.
단계 4: 임의의 잔여 레지스트 및 기타 유기 오염으로부터 기판 표면을 세척하기 위하여 짧은 산소 플라즈마 처리 또는 동등한 세척 단계를 적용하였다.
단계 5: 유기 용매에 용해성인 유기 또는 유기/무기 물질 "B"를 기판 표면 상으로 증착하는데, 여기서 사용되는 바람직한 용매는 지방족 또는 방향족 탄화수소 (예를 들면, 헥산 또는 톨루엔), 할로겐화 탄화수소 (예를 들면, 디클로로메틸렌), 수산기 용매 (예를 들면, 에탄올, 메탄올 등), 아민 (예를 들면, 부틸아민), 피리딘, 케톤 (예를 들면, 아세톤), 알데히드 (예를 들면, 포름알데히드), 에스테르 (예를 들면, 아세트산 에틸에스테르), 에테르 (예를 들면, 디에틸 에테르), 디메틸포름아미드 (DMF), 디메틸술폭시드 (DMSO) 또는 그것의 임의의 조합이다. 이는 스핀-코팅, 기체-상 증착, 열 증착, 용액 내의 침지에 의하여 또는 유기 용액으로부터 물질의 임의의 유형의 증착에 의하여 수행될 수 있다. 유기 물질은 마스크 물질 "A"에 의하여 커버되지 않은 영역에서 기판 표면과 직접 접촉하게 된다 (도 1의 단계 4).
단계 6: 수용성 물질 "A"을 1 내지 14 범위, 바람직하게는 5 내지 9 범위의 pH 값을 갖는 물로 주로 이루어진 에칭 용액 내에 샘플을 침지하여 용해시켰다. 물질 "B"는 물질 "A"가 존재하는 위치에서 리프트되었다. 물질 "B"의 기계적 특성 및 그것의 기판 표면에의 결합 강도에 따라서, 초음파를 적용하여 리프트 공정을 가속할 수 있다. 최종적으로, 물질 "B"는 물질 "A"에 의하여 이전에 커버되지 않은 영역에 남아있게 되었다 (도 1의 단계 5 참조).
다르게는, 단계 6을 특정 적용, 예를 들어 박막 (물질 "B")과 기판 간의 접촉 영역을 한정해야 하는 경우에 있어서 생략할 수 있다. 이 경우, 상단에 물질 "B"를 갖는 마스크 물질 "A"가 기판 표면에 남을 수 있다.
실시예 2: 유기 또는 유기/무기 물질의 패터닝 - 경로 B
경로 "A"의 상기 공정 단계는 약간 다른 순서로 배열할 수도 있다. 이 경우, 첫째로 수용성 물질 "A"를 경질 또는 연질인 기판 상으로 증착하고, 그후 구조를 수용성 마스크의 상단의 리소그래피 단계를 통하여 도입하고 이어서 물-에칭하였다.
단계 1: 통상적으로 100 내지 200 nm의 수용성 물질 (물질 "A")을 열 증착 (e-총 포함), 또는 스퍼터링에 의하여 증착하거나 경질 또는 연질인 기판 상으로 스핀-코팅하였다 (도 2의 단계 1 참조). 증착 속도는 1Å/초 미만 내지 100 nm/초 초과까지의 범위일 수 있다. 수용성 옥시드로 변화해야 하는 금속성 물질이 증착된 경우, 챔버를 부분적으로 (스퍼터링) 또는 완전히 산소, 산소 플라즈마 또는 주위 대기로 (바람직하게는 증착 후에) 채울 수 있다. 물질 "A"는 박층을 형성할 수 있는 금속 옥시드, 세라믹, 폴리머, 유기 모노머 및 무기 물질의 군에서의 임의의 유형의 수용성 물질일 수 있다.
마스크 물질 "A"의 두께는 1 nm 미만 내지 2 ㎛ 초과의 넓은 범위에서 다양할 수 있다. 바람직하게는, 마스크 두께는 성공적인 리프트-오프를 제공하기 위하여 증착된 물질 "B" (이하 참조)의 두께보다 커야 한다.
또한, 알루미늄, ZrO2, 또는 박층을 형성할 수 있는 기타 물질과 같은 불용성 물질의 박층에 의하여 수용성 마스크를 커버하는 것이 바람직할 수 있다. 이는 공정 단계 중의 수용성 마스크를 안정화시킬 것이다.
단계 2: 포토레지스트 마스크를 물질 "A"로의 포토리소그래피, 전자 빔 리소그래피 또는 인쇄에 의하여 패터닝하였다 (도 2의 단계 2 참조).
단계 3: 수용성 물질 "A"을 1 내지 14 범위, 바람직하게는 5 내지 9 범위의 pH 값을 갖는 물로 주로 이루어진 에칭 용액 내에 샘플을 침지하여 용해시켰다. 약간의 초음파를 적용하여 용해를 가속할 수 있다. 최종적으로, 물질 "A"는 레지스트 마스크에 의하여 커버된 영역에 남아있다 (도 2의 단계 3 참조). 다른 패터닝 방법은 건조 에칭, 예를 들어 아르곤 에칭으로 마스크 물질을 에칭할 것이다. 이 경우, 마스크 물질 "A" 상단의 포토레지스트 이외에 경질 금속성 마스크를 사용할 수 있다.
단계 4: 레지스트를 아세톤과 같은 유기 용매에 용해시켰다. 이 공정 단계 후에, 수용성 물질 "A"의 패턴은 기판 표면 상에 남아 있었다 (도 2의 단계 4 참조).
단계 5: 임의의 잔여 레지스트 및 기타 유기 오염으로부터 기판 표면을 세척하기 위하여 짧은 산소 플라즈마 처리 또는 동등한 세척 단계를 적용하였다.
단계 6: 유기 물질 "B"를 기판 표면 상으로 증착하였다. 이는 스핀-코팅, 기체-상 증착, 열 증착, 용액 내의 침지에 의하여 또는 유기 용액으로부터 물질의 임의의 유형의 증착에 의하여 수행될 수 있다. 유기 물질은 마스크 물질 "A"에 의하여 커버되지 않은 영역에서 기판 표면과 직접 접촉하게 된다 (도 2의 단계 5 참조).
단계 7: 수용성 물질 "A"을 1 내지 14 범위, 바람직하게는 5 내지 9 범위의 pH 값을 갖는 물로 주로 이루어진 에칭 용액 내에 샘플을 침지하여 용해 (리프트)시켰다. 물질 "B"의 기계적 특성 및 그것의 기판 표면에의 결합 강도에 따라서, 초음파를 적용하여 리프트 공정을 지지할 수 있다. 최종적으로, 물질 "B"는 물질 "A"에 의하여 이전에 커버되지 않은 영역에 남아있게 되었다 (도 2의 단계 6 참조).
다르게는, 단계 7은 특정 적용, 예를 들어 박막 (물질 "B")과 기판 간의 접촉 영역을 한정해야 하는 경우에 있어서 생략할 수 있다. 이 경우, 상단에 물질 "B"를 갖는 마스크 물질 "A"가 기판 표면에 남을 수 있다.
실시예 3a: 금 나노입자 및 유기 링커 분자를 포함하는 무기/유기 복합 필름의 패터닝 (경로 A)
본 실시예에서는, Ca/CaO/Ca(OH)2 층을 수용성 마스크 물질 "A"로서 사용하여 금 나노입자 및 유기 링커 분자로부터 복합 필름을 패터닝하는 것을 나타내었다.
단계 1: 기준 Ti35E 또는 Az5214 포토레지스트를 규소 웨이퍼 또는 유리 웨이퍼 상으로 4,000 rpm으로 최종 두께가 약 3 ㎛가 되도록 스핀-코팅하였다. 2 분 동안 90 ℃에서 베이킹한 후에, 레지스트를 10 초 동안 365 nm에서 접촉 정렬기를 사용하여 노출하였다. 그후, 레지스트를 MIF826 현상제 중에서 1 내지 2 분 동안 현상하였고 물로 헹구었다.
다르게는, UV6.06 전자 빔 레지스트를 4,000 rpm으로 스핀-코팅하였고 130 ℃에서 60 초동안 베이킹하였다. 그후, 레지스트를 약 15 μC/cm2의 선량을 사용하여 10 kV에서 노출하였다. 도 3은 현상 후의 전자 빔 레지스트 구조의 광학 현미경 사진을 나타낸다.
단계 2: 금속 칼슘 (Ca) 25 내지 200 nm를 열 증착에 의하여 준비된 기판 상으로 증착하였다. 증착 속도는 0.5-5 Å/초 범위였다. Ca 증착 후에, 챔버를 주위 대기로 채우면, 이는 Ca 박막의 산화를 야기하였다. 그후에 Ca/CaO/Ca(OH)2 층을 보호하기 위하여 5-10 nm 알루미늄 박층을 Ca/CaO/Ca(OH)2 상으로 증착할 수 있다. 도 4는 증착된 Ca/CaO/Ca(OH)2 층이 더해진 전자 빔 레지스트 구조의 광학 현미경 사진을 나타낸다.
도 3: 레지스트 층의 리프트-오프는 아세톤 중에서 수행하였다. 이 공정 단계 후에, Ca/CaO/Ca(OH)2 층의 패턴은 물 표면 상에 남아있었다. 도 5는 레지스트 리프트-오프 후의 기판 표면 상의 Ca/CaO/Ca(OH)2 구조의 광학 현미경 사진을 나타낸다.
단계 4: 임의의 잔여 레지스트 및 기타 유기 오염으로부터 기판 표면을 세척하기 위하여 짧은 산소 플라즈마 처리를 적용하였다.
단계 5: 기판 표면을 60 ℃에서 톨루엔 중의 아미노실란 용액 중에서 30 분동안 기판을 침지하여 실란 처리하였다. 실란은 Ca/CaO/Ca(OH)2에 의하여 커버되지 않은 SiO2 영역에 결합한다.
여기서 사용된 나노입자는 이하와 같이 제조된 아민-안정화된 금 나노입자였다. 20 mL 탈이온수 중의 160 mg (0.53 mmol) AuCl3의 급속 교반 용액에 20 mL 톨루엔 중의 639 mg (1.17 mmol) 테트라옥틸암모늄브로마이드 용액을 첨가하였다. 수상이 무색으로 변하고, 유기상이 오렌지-적색으로 변할 때까지 교반하였다. 혼합물에, 1178 mg (6.37 mmol) 도데실아민 및 30 mL 톨루엔을 첨가하였다. 격렬한 교반 하에서, 15 mL 물 중의 228 mg (6.03 mmol) NaBH4 의 갓 제조한 용액을 첨가하였다. 용액의 색은 진한 보라색으로 즉시 변화하였다. 밤새 교반 후에, 유기상을 분리하였고 40 mL 에탄올을 첨가하였다. 그후, 혼합물을 -18 ℃에서 밤새 냉동기 내에 보관하였다. 나일론 막 (0.45 ㎛ 포어 크기)을 통한 여과에 의하여 침전물을 용액으로부터 분리하였다. 용액에 추가로 이하의 3 단계를 반복하는 분별 침전을 하였다: 1. 에탄올의 첨가 (약 40 mL), 2. 냉동기 내에서 밤새 냉각 (-18 ℃), 3. 여과에 의한 침전물의 분리, 및 톨루엔 수 ml 내에서 침전물의 재용해. 사용된 링커는 1,9-노난디티올 (Aldrich (알드리치)로부터 얻음)이었다.
이후에, 금속 나노입자 및 유기 링커의 복합 필름을 물질의 자기-조립 특성을 사용하여 증착하였다. 증착은 층간 기술을 사용하여 수행하였다. 첫째로 기판을 금속 입자 용액으로 처리하여 금속 나노입자 층을 형성하였다. 그후 이를 세척하고 유기 링커 용액에 노출하였다. 이러한 2 단계를 필요한 두께의 필름이 얻어질 때까지 반복하였다. 도 6은 실란 처리 후 및 수개의 필름의 증착을 반복한 후의 Ca/CaO/Ca(OH)2 구조의 광학 현미경 사진을 나타낸다.
단계 6: H2SO4를 첨가하여 5 내지 6의 pH에 도달한 약산성으로 제조한 에칭 수용액에 샘플을 침지하여 Ca/CaO/Ca(OH)2 층을 용해하였다. Ca/CaO/Ca(OH)2의 에칭 속도는 pH 값이 감소함에 따라서 증가하였다. 표 1은 상이한 pH 값에서의 에칭 속도를 제시한다.
나노입자 층은 물질 Ca/CaO/Ca(OH)2이 용해된 위치에서 리프트되었다. 리프트 공정을 지지하기 위해 몇 초 동안 약한 초음파를 적용할 수 있다. 최종적으로, 금 나노입자 층은 이전에 Ca/CaO/Ca(OH)2에 의하여 커버되지 않은 영역에 남아있다. 도 7은 Ca/CaO/Ca(OH)2 리프트-오프 후의 나노입자 층 구조의 광학 현미경 사진을 나타낸다.
실시예 3b: 금 나노입자 및 유기 링커 분자를 포함하는 무기/유기 복합 필름의 패터닝 (경로 B)
이제 경로 "B"는 Ca/CaO/Ca(OH)2 층을 사용하여 수용성 마스크 물질 "A"로서 금 나노입자 및 유기 링커 분자로부터 필름의 패터닝에 대하여 기재한다.
단계 1: 금속 칼슘 (Ca) 25 내지 200 nm를 열 증착에 의하여 규소옥시드 또는 유리 상으로 증착하였다. 증착 속도는 0.5-5 Å/초 범위였다. Ca 증착 후에, 챔버를 주위 대기로 채웠고, 이는 Ca 박막의 산화를 야기하였다. 그후에 Ca/CaO/Ca(OH)2 층을 보호하기 위하여 5-10 nm 알루미늄 박층을 Ca/CaO/Ca(OH)2 상으로 증착할 수 있다.
단계 2: 기준 Ti35E 또는 Az5214 포토레지스트를 준비된 샘플 상으로 4,000 rpm으로 최종 두께가 약 3 ㎛가 되도록 스핀-코팅하였다. 2 분 동안 90 ℃에서 베이킹한 후에, 레지스트를 10 초 동안 365 nm에서 접촉 정렬기를 사용하여 노출하였다. 그후, 레지스트를 MIF826 현상제 중에서 1 내지 2 분 동안 현상하였다.
다르게는, UV6.06 전자 빔 레지스트를 4,000 rpm으로 스핀-코팅하였고 130 ℃에서 60 초 동안 베이킹하였다. 그후, 레지스트를 약 15 μC/cm2의 선량을 사용하여 10 kV에서 노출하였다.
단계 3: H2SO4를 첨가하여 5 내지 6의 pH에 도달한 약산성으로 제조한 에칭 수용액에 샘플을 침지하여 Ca/CaO/Ca(OH)2 층을 용해하였다. Ca/CaO/Ca(OH)2의 에칭 속도는 pH 값이 감소함에 따라서 증가하였다. 표 1은 상이한 pH 값에서의 에칭 속도를 제시한다. 현상 단계 후의 물 침지 때문에 Ca/CaO/Ca(OH)2 층은 실제로 이미 부분적으로 에칭될 수 있다 (단계 2). 도 8은 에칭 후의 Ca/CaO/Ca(OH)2 층의 광학 현미경 사진을 나타낸다.
단계 4: 레지스트 층의 리프트-오프는 아세톤 중에서 수행하였다. 이 공정 단계 후에, 수용성 물질 "A"의 패턴은 기판 표면 상에 남아있었다.
단계 5: 임의의 잔여 레지스트 및 기타 유기 오염으로부터 Ca/CaO/Ca(OH)2 표면을 세척하기 위하여 짧은 산소 플라즈마 처리를 적용하였다.
단계 6: 기판 표면을 기판을 30 분 동안 60 ℃에서 톨루엔 중의 아미노실란 용액에 침지하여 실란 처리하였다. 실란은 바람직하게는 Ca/CaO/Ca(OH)2에 의하여 커버되지 않은 SiO2 영역에 결합한다.
이후에, 금속 나노입자 및 유기 링커의 복합 필름을 물질의 자기-조립 특성을 이용하여 증착하였다. 증착을 층간 기술을 사용하여 수행하였다. 첫째로, 금속 입자 용액으로 기판을 처리하여 금속 나노입자 층을 형성하였다. 그후 이를 세척하고 유기 링커 용액에 노출하였다. 필요한 두께의 필름이 얻어질 때까지 이 두 단계를 반복하였다. 도 9는 실란 처리 및 나노입자의 7 층의 증착 후의 Ca/CaO/Ca(OH)2 구조의 광학 현미경 사진을 나타낸다.
단계 7: H2SO4를 첨가하여 5 내지 6의 pH에 도달한 약산성으로 제조한 에칭 수용액에 샘플을 침지하여 Ca/CaO/Ca(OH)2 층을 용해하였다. Ca/CaO/Ca(OH)2의 에칭 속도는 pH 값이 감소함에 따라서 증가하였다. 표 1은 상이한 pH 값에서의 에칭 속도를 제시한다.
Ca/CaO/Ca(OH)2가 용해된 위치에서 나노입자 층을 리프트하였다. 리프트 공정을 지지하기 위해 몇 초 동안 약한 초음파를 적용할 수 있다. 최종적으로, 금 나노입자 층은 이전에 Ca/CaO/Ca(OH)2에 의하여 커버되지 않은 영역에 남아있다. 도 10은 Ca/CaO/Ca(OH)2 리프트-오프 후의 나노입자 층 구조의 광학 현미경 사진을 나타낸다. 도 11은 유사한 샘플을 나타낸다 (나노입자의 14 회의 증착 사이클; Ca/CaO/Ca(OH)2 리프트-오프를 지지하기 위하여 20 초 동안 약한 초음파를 적용하였다). 도 12는 7 회의 증착 사이클에 의하여 제조된 샘플의 전자 주사 현미경 사진을 나타낸다. 비-선택적인 결합을 발견할 수 없다.
실시예 4: 무기/유기 복합 필름 센서 장치의 패터닝
실시예 3a 및 3b에서 언급한 필름은 화학적 센서 적용에 사용될 수 있다 (Joseph et al. 2003, J Phys Chem B 107: 7406). 분석물의 흡착은 무기/유기 필름의 저항을 변화시킨다 (Kastreva et al. 2002, Nano Lett. 2: 551). 본 방법은 감지 영역을 패터닝하고 상이한 유형의 센서 (상이한 유형의 분자-나노입자 복합체)를 동일한 기판으로 통합하는데 사용할 수 있다 (실시예 5 참조).
무기/유기 복합 필름에 기초한 화학적 센서, 특히 도데실아민으로 안정화되고 노난디티올에 결합된 4 nm 금 나노입자의 층을, 서로 맞물린 금 전극을 갖는 기판 상으로 증착시켰다 (도데실아민 안정화제는 필름 형성 후에는 존재하지 않는다).
기판은 BK7 유리 또는 산화 규소 웨이퍼로부터 얻었다. 전자 및 증기 감지 특성을 조사하기 위하여, 유리 기판에 서로 맞물린 금 전극 구조를 장착하였다 (50 핑거 페어 (finger pairs), 10 ㎛ 폭 및 5 nm 티타늄 부착 층를 포함하는 100 nm 높이, 10 ㎛간격, 1,800 ㎛ 중첩).
마스크 물질로서 Ca/CaO/Ca(OH)2를 사용한 경로 A 또는 경로 B에 따라서 필름을 패터닝하였다. 도 13은 결과 센서 필름의 사진을 나타낸다. 도 14는 경로 A 및 B 각각의 경우에 400 ppm 톨루엔에 대한 패터닝된 필름의 센서 반응을 표시한다. 패터닝된 센서는 비-패터닝된 필름과 유사한 방식으로 분석물에 민감하였다. 이러한 데이타는 Ca/CaO/Ca(OH)2 패터닝 공정이 센서 특성을 소실시키지 않는다는 것을 확인한다.
실시예 5: 동일한 기판 상에 금 나노입자 및 유기 링커 분자를 포함하는 상이한 유형의 무기/유기 복합 필름의 패터닝
본 실시예는 동일한 기판 상에 금 나노입자 및 유기 링커 분자를 포함하는 상이한 유형의 무기/유기 복합 필름의 제조를 기재한다. 이는 특히 동일한 기판 상에 상이한 유형의 박막 센서의 통합, 예를 들어 다-채널 센서 배열에 특징적이다.
첫째로, 경로 "A" 또는 경로 "B"를 적용하여 경질 또는 연질인 기판 표면 상에 무기/유기 복합 필름 "X"를 패터닝하였다. 그후, 경로 "B"를 무기/유기 복합 필름 "Y"에 적용하였다. 경로 "B"의 개략도를 이 특정 적용에 대하여 도 15에 나타내었다. 수용성 마스크 물질은 바람직하게는 Ca/CaO/Ca(OH)2이다. 그러나, 마스크 물질은 또한 박층을 형성할 수 있는 금속 옥시드, 세라믹, 폴리머, 유기 모노머 및 무기 물질과 같은 다른 수용성 물질로부터 제조될 수 있다.
추가의 가능한 패터닝 경로는 첫째로 상기와 같이 "X"를 패터닝하고, 그후 수용성 물질 "Z" 또한 무기/유기 물질 "X" (예를 들어, 상호 연결된 나노입자)를 손상시키지 않는 유기 용매 내에서 레지스트를 리프트-오프함으로써 유기 레지스트 시스템을 사용하여 수용성 물질 "Z"를 패터닝하는 것이다.
실시예 6: DNA 분자의 특이적 고정을 위한 실란 층의 패터닝
본 실시예는 본 출원의 방법이 분자, 생체분자, 나노와이어 및 나노입자의 결합 부위로서 작용하는 실란 층을 패터닝하는데 사용될 수 있다는 것을 나타낸다. 이 실시예는 특히 패터닝된 머캅토실란 층으로 DNA 분자의 결합을 나타낸다. 수용성 물질은 이 실시예에서 다시 Ca/CaO/Ca(OH)2이다.
경로 "A" 또는 경로 "B"가 적용될 수 있다. 경로 "A"는 단계 4에 적용된다. 이후의 단계는 다음과 같다:
단계 5: 기판 표면을 기판을 90 분 동안 머캅토실란 용액 내에 침지하여 실란처리하였다. 실란은 바람직하게는 Ca/CaO/Ca(OH)2으로 커버되지 않는 SiO2 영역에 결합하였다. 이어서 120 ℃에서 1 시간 동안 베이킹하였다.
단계 6: H2SO4를 첨가하여 5 내지 6의 pH에 도달한 약산성으로 제조한 에칭 수용액에 샘플을 침지하여 Ca/CaO/Ca(OH)2 층을 용해하였다. Ca/CaO/Ca(OH)2의 에칭 속도는 pH 값이 감소함에 따라서 증가하였다. 표 1은 상이한 pH 값에서의 에칭 속도를 제시한다. 실란 층은 이전에 Ca/CaO/Ca(OH)2로 커버되지 않은 영역에 남아있다.
단계 7: 티올화 DNA 1 방울을 전처리된 기판에 30 분 동안 적용하였다. 이 시간 동안, DNA는 기판 표면의 실란화 패턴에 부착하였다. 부착된 DNA는 (a) 단일 가닥 또는 (b) 이중 가닥일 수 있다. 단일 가닥 DNA (a)는 표지되거나 표지되지 않을 수 있는 상보적 부분과 혼성화될 수 있다. 후자의 경우, 표지를 혼성화된 DNA에 적용할 수 있다. 이중 가닥 DNA (b)는 실란에 결합하기 전 또는 후에 표지될 수 있다.
이 실시예에서, 고정된 DNA는 단일 가닥이었다. 그것의 말단에 Cy3-형광 마커 (여기: 550 nm, 방출: 570 nm)를 함유하는 상보적 부분은 고정된 DNA와 혼성화되었다.
도 16 및 17은 기재된 공정에 따라 패터닝된 규소 웨이퍼 상의 영역의 형광 이미지를 나타내었다. 밝은 영역은 고정된 DNA의 Cy3-마커로부터의 적색 형광 방출을 나타낸다. 본 사진은 결합이 고도로 선택적임을 나타낸다.
실시예 7: 건조 에칭 방법을 사용하여 구조로 유기/무기 물질을 통합하는 수용성 마스크 공정
이 실시예는 수용성 마스크의 사용 방법이 건조 및 반응성 에칭 방법과 조합할 수 있어 트렌치를 목적 장치 구조에 통합시키는 방법을 기재한다.
경로 A 또는 경로 B는, 반응성 이온 (RIE) 또는 이온 빔 에칭에 의하여 에칭될 수 있는 임의의 유형의 기판 물질 상의 수용성 마스크를 패터닝하는데 사용하였다. 바람직한 기판 물질은 절연체, 예를 들어 SiO2, 유리, 페로브스카이트, 및 전도성 물질, 예를 들어 금, 은, 알루미늄, 및 팔라듐이다 (도 18, 단계 1-3, 경로 B).
패터닝된 수용성 마스크 물질은 RIE 또는 이온 빔 에칭 단계의 마스크로서 작용한다. 이 단계는 트렌치 구조를 기판 물질로 도입한다 (도 18, 단계 4). 수용성 마스크 물질을 이 에칭 단계에 대하여 보다 안정하게 만들기 위하여, 얇은 경질 마스크 (예를 들어, 낮은 이온-에칭 속도를 나타내는 Ti, Cr 또는 기타 마스크 물질)가 수용성 마스크의 상단에 도입될 수 있다.
그후, 유기 물질 "B"를 수용성 마스크 상으로 또한 트렌치 구조 내로 증착시켰다 (도 18, 단계 6). 최종적으로 수용성 마스크의 리프트-오프를 수행하여, 물질 "B"가 트렌치 구조 내부에 있도록 하였다.
실시예 8: 수용성 마스크를 사용하여 유기/무기 물질의 상단에 전극 구조의 제조
이 실시예는 상부 전극이 본 출원의 방법을 사용하여 나노구조의 상단에 제조될 수 있는 방법을 기재한다. 이 방법을 사용하는 장점은 나노물체가 유기 용매와 접촉하지 않고 단지 특정 pH 값을 갖는 물과 접촉하는 점이다.
도 19는 공정 단계를 나타낸다. 단계 1에서, 수용성 물질, 특히 Ca/CaO/ Ca(OH)2는 유기 또는 무기 또는 섬유, 로드, 와이어, 시트, 표면 상의 입자의 배열의 조합과 같은 나노물체를 함유하는 기판 상으로 증착된다. 이러한 나노물체는 특히 탄소 나노튜브, 반도체 물체, 예를 들어, ZnO 로드 또는 V2O5 섬유, 또는 금속성 물체, 예를 들어 금속화된 DNA 와이어, 및 폴리머 또는 생물학적 물질로부터의 절연 물체일 수 있다.
단계 2에서, 레지스트를 수용성 물질의 상단에 패터닝하였다.
단계 3에서, 수용성 물질을 레지스트에 의하여 커버되지 않는 영역에서 물에 의하여 에칭하였다.
그후, 전극을 제조하기 위하여 갭을 증착 금속 (특히, 부착 층으로서 Cr, Al, Ti; 주 전극 물질로서 Au, Pt, Ag, Al, Pd, PdAu)에 의하여 채웠다 (단계 4).
최종적으로, 물 중의 리프트-오프를 레지스트 및 과잉의 금속을 리프트하기 위하여 수행할 수 있다 (단계 5a).
다르게는, 첫째로 레지스트를 용해시키는 아세톤 또는 기타 용매에서의 리프트-오프를 적용하고 (단계 5b1), 수용성 마스크를 제거하기 위하여 물 중에서 리프트-오프 단계를 수행하였다 (단계 5b2).
실시예 9: 층간 증착 과정
층간 증착은 이하의 단계에 의하여 수행하였다:
단계 1: 바람직하게는 이하에서 선택되는 적합한 유기 화합물로 기판 표면을 작용성화하였다: 실란, 아미노 실란, 머캅토실란, 카르복시산, ω-작용성 카르복시산, 유기 티올, ω-작용성 유기 티올, 유기 디술피드, ω-작용성 유기 디술피드, 유기 아민, ω-작용성 유기 아민, 유기 이소시아니드, ω-작용성 유기 이소시아니드. 기판의 작용성화는 용액 중에서 또는 증기 상에서 상기 화합물로 기판을 처리하여 수행하였다.
단계 2: 기판을 용매로 세척한 후, 나노입자의 용액 또는 분산액을 (바람직하게는 상기 나열한 유기 용매 중의) 기판 표면에 적용하여 나노입자를 작용성화된 기판 표면으로 증착하였다. 기판에 대한 나노입자의 결합은, 입자 표면과 기판 표면의 작용기 사이에서 직접적으로, 또는 리간드 사이에서 있을 수 있는데, 이는 용액 중의 나노 입자와 표면 결합된 작용기를 안정화한다.
적용된 나노입자는 부분적으로 또는 완전히 교환될 수 있거나 증착 공정 중에 화학적으로 변화될 수 있는 유기 리간드 분자에 의하여 용액 중에서 안정화된다.
리간드 분자는 수용성 마스크를 분해하지 않는 적합한 유기 용매 중의 나노입자의 수용성을 증진할 수 있다.
단계 3: 부착된 나노입자가 있는 기판을 용매로 세척한 후, 기판-결합된 나노입자에 결합하는 링커 분자의 용액을 적용하였다. 링커 분자는 나노입자 표면에 직접 결합하거나 나노입자에 여전히 부착된 리간드에 결합할 수 있다.
단계 4: 나노입자 및 링커 분자의 증착을 원하는 필름 두께가 얻어질 때까지 반복하였다.
주로 "유기 또는 유기/무기 물질"로 지칭되는 유기 물질 또는 유기 및 무기 물질의 조합을 패터닝하는 기술을 제공할 필요가 있다. 특히, 예를 들어 포토레지스트 시스템의 용매와 접촉하지 않는 채 유기 용매 또는 유기 분자 층에서 증착되는 폴리머 또는 나노입자 필름과 같은 유기 또는 유기/무기 물질의 복합체에 대한 수요가 있다.
바람직하게는, 본 방법은 표준 리소그래피 (사진, 전자 빔, 날인 리소그래피 등)에 충분히 적합하다. 또한, 본 방법은 화학적으로 및 물리적으로 (예를 들어, 온도에 대하여) 패터닝된 필름 물질에 적합하다. 추가로, 본 방법은 필름 물질을 복잡한 회로 및 마이크로칩으로 집적하기에 적합하다.
표 1은 Ca, CaO 및(또는) Ca(OH)2 및 그것의 임의의 조합 (이하에서 "Ca/CaO/Ca(OH)2"로 지칭)을 포함하는 물질의 에칭 속도를 나타낸다.
도 1은 경로 A에 따라서 유기 또는 유기/무기 물질을 패터닝하는 공정 단계 개략도.
도 2는 경로 B에 따라서 유기 또는 유기/무기 물질을 패터닝하는 공정 단계개략도.
도 3은 현상 후의 전자 빔 레지스트 구조의 광학 현미경 사진 (경로 A).
도 4는 증착된 Ca/CaO/Ca(OH)2 층이 더해진 전자 빔 레지스트 구조의 광학 현미경 사진 (경로 A).
도 5는 레지스트 리프트-오프 후의 웨이퍼 표면 상의 Ca/CaO/Ca(OH)2 구조의 광학 현미경 사진 (경로 A).
도 6은 실란 처리 및 나노입자의 7 층의 증착 후의 Ca/CaO/Ca(OH)2 구조의 광학 현미경 사진 (경로 A).
도 7은 Ca/CaO/Ca(OH)2 리프트-오프 후의 나노입자 층 구조의 광학 현미경 사진 (경로 A).
도 8은 에칭 후의 Ca/CaO/Ca(OH)2 층의 광학 현미경 사진 (경로 B).
도 9는 실란 처리 및 나노입자의 7 회의 증착 사이클 후의 Ca/CaO/Ca(OH)2 구조의 광학 현미경 사진 (경로 B).
도 10은 Ca/CaO/Ca(OH)2 리프트-오프 후의 도 9에서 나타낸 샘플의 광학 현미경 사진 (경로 B).
도 11은 Ca/CaO/Ca(OH)2 리프트-오프 후의 14 회의 증착 사이클을 한 샘플의 광학 현미경 사진 (경로 B).
도 12는 마스크 물질을 제거한 후 Ca/CaO/Ca(OH)2 마스크를 사용하여 패터닝한 도 9에 나타낸 샘플의 SEM 사진.
도 13은 서로 맞물린 금 전극 상의 Ca/CaO/Ca(OH)2-패터닝된 금 나노입자 필름 (흰색)의 광학 현미경 사진. 이 구조는 화학레지스터 유형 기체 센서를 나타낸다.
도 14는 금 나노입자/노난디티올 센서의 센서 반응 (ΔR/Rin/%)을 나타내는 그래프. 기체는 건조 공기와 건조 공기 중의 400 ppm 톨루엔 사이에서 전환된다 (3 회). 모든 경우에, 톨루엔에 노출되면 저항은 증가하였다. 경로 A (비어있는 원) 및 경로 B (채워진 사각형)에 따라 준비된 센서의 반응을 도시하였다.
도 15는 상이한 유기 물질로 영역을 패터닝하는 공정 개략도.
도 16은 표지된 DNA가 존재하는 기재된 공정에 따라 패터닝된 규소 웨이퍼 상의 영역의 형광 이미지를 나타내는 사진.
도 17은 표지된 DNA가 존재하는 기재된 공정에 따라 패터닝된 규소 웨이퍼 상의 영역의 형광 이미지를 나타내는 사진.
도 18은 트렌치 (trench) 구조로 유기 물질을 패터닝하는 공정 단계 개략도.
도 19는 유기 또는 무기 물질 또는 그것의 조합 상에 전극을 패터닝하는 공정 단계 개략도.

Claims (41)

  1. (1) 수용성 물질 "A"를 기판 표면 상에 패터닝하여, 기판/물질 "A" 표면을 형성하는 단계;
    (2) 유기 또는 유기/무기 물질 "B"를 기판/물질 "A" 표면 상에 증착시키는 단계; 및
    (3) 수용액에서 물질 "A"를 리프트-오프하는 단계
    를 포함하는, 유기 또는 유기/무기 물질을 기판 상에 패터닝하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 수용성 물질 "A"을 기판 상에 패터닝하는 단계 (1)이
    (1a) 포토레지스트 물질을 기판 표면 상에 패터닝하여, 기판/포토레지스트 물질 표면을 형성하는 단계;
    (1b) 수용성 물질 "A"를 기판/포토레지스트 물질 표면 상에 증착시키는 단계;
    (1c) 유기 용매에서 포토레지스트 물질을 리프트-오프하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 수용성 물질 "A"을 기판 상에 패터닝하는 단계 (1)이
    (1a') 수용성 물질 "A"를 기판 표면 상에 증착하여, 기판/물질 "A" 표면을 형성하는 단계;
    (1b') 포토레지스트 물질을 기판/물질 "A" 표면 상에 패터닝하는 단계;
    (1c') 수용액에서 노출된 물질 "A"를 에칭하는 단계; 및
    (1d') 유기 용매에서 포토레지스트 물질을 리프트-오프하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 기판 표면이 경질 또는 연질인 방법.
  5. 제1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 기판이 웨이퍼인 방법.
  6. 제1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 수용성 물질 "A"가 무기 물질, 예를 들어 금속 옥시드 및 세라믹, 및 유기 물질, 예를 들어 유기 폴리머 및 유기 모노머를 포함하는 군에서 선택되는 방법.
  7. 제1항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서, 수용성 물질 "A"가 Ca, CaO 및(또는) Ca(OH)2, 및 그것의 임의의 조합을 포함하는 방법.
  8. 제1항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서, 머캅토실란 층이 수용성 물질 "A" 및 수용성 물질 "A"로 커버되지 않는 영역을 포함하는 전체 기판 상으로 증착되는 방법.
  9. 제1항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 또는 유기/무기 물질 "B"가 나노입자 및 유기 성분을 포함하는 방법.
  10. 제1항 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서, 나노입자가 반도체 나노입자, 절연체 나노입자, 금속 나노입자, 카본 블랙 입자, 및 그것의 임의의 조합을 포함하는 군에서 선택되는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 반도체 또는 절연체 나노입자가 금속 옥시드, 금속 술피드, 금속 셀레나이드, 금속 텔루라이드, 금속 포스파이드, 금속 포스페이트, II/VI 반도체, 및 III/V 반도체, 및 그것의 임의의 조합을 포함하는 군에서 선택되는 방법.
  12. 제10항 또는 11항에 있어서, 반도체 나노입자가 바람직하게는 작은 밴드 갭을 갖는 반도체 물질의 코어를 둘러싸는 큰 밴드 갭 반도체 물질을 갖는 코어-쉘 입자인 방법.
  13. 제10항에 있어서, 금속 나노입자가 Ag, Au, Pt, Pd, Pt/Co 및 Co, 및 그것의 임의의 조합을 포함하는 군에서 선택되는 방법.
  14. 제9항에 있어서, 유기 성분이 유기 링커 분자 및(또는) 유기 리간드 분자를 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 유기 링커 분자가 기판 표면 및 나노입자 표면에 부착하여, 나노입자를 기판 표면에 결합시키는 방법.
  16. 제14항 또는 15항에 있어서, 유기 링커 분자가 나노입자를 상호 결합시키는 역할을 하는 방법.
  17. 제14항 내지 16항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 링커 분자를 통한 나노입자 간의 결합의 유형이 공유 결합, 금속 이온의 착화, 수소 결합, 이온성 상호작용, 및 그것의 임의의 조합을 포함하는 군에서 선택되는 방법.
  18. 제14항 내지 17항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 링커 분자가 적합한 작용기에 의하여 나노입자에 부착된 유기 리간드에 결합되는 방법.
  19. 제9항 및 14항 내지 18항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 성분이 폴리머, 덴드리머, DNA 분자, RNA 분자, 단백질 분자, 이- 또는 다작용성 유기 티올, 이- 또는 다작용성 유기 디술피드, 이- 또는 다작용성 유기 아민, 이- 또는 다작용성 카르복시산, 이- 또는 다작용성 유기 포스핀, 이- 또는 다작용성 유기 포스핀옥시드 및 이- 또는 다작용성 유기 이소시아니드, 또는 그것의 임의의 조합을 포함하는 군에서 선택되는 방법.
  20. 제1항 내지 19항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 또는 유기/무기 성분 "B"가 나노입자/유기 성분 복합 필름인 방법.
  21. 제9항, 10항 및 14항 내지 20항 중 어느 한 항에 있어서, 나노입자/유기 성분 복합 필름이 카본-블랙 입자/폴리머 복합 필름인 방법.
  22. 제1항 내지 21항 중 어느 한 항에 있어서, 수용성 물질 "A"의 증착이 열 증착, 전자-총 증착, 플라즈마 증착, 스퍼터링, 및 스핀 코팅을 포함하는 군에서 선택되는 기술에 의하여 수행되는 방법.
  23. 제1항 내지 22항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 또는 유기/무기 물질 "B"의 증착이 스핀-코팅, 스프레이-코팅, 기체-상 증착, 열 증착, 침지-코팅, 드롭-캐스팅, 용매 증착, 에어-브러쉬 증착 및 제트-인쇄를 포함하는 군에서 선택되는 기술에 의하여 수행되는 방법.
  24. 제1항 내지 23항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 또는 유기/무기 물질 "B"가 기판/물질 "A" 표면 상으로 증착되기 전에 유기 용액에 용해되는 방법.
  25. 제24항에 있어서, 기판/물질 "A" 표면 상으로의 나노입자/유기 물질의 증착이 유기 용액으로부터의 나노입자 및 유기 링커 분자의 층간 증착을 포함하는 자기-조립에 의하여 수행되는 방법.
  26. 제1항 내지 25항 중 어느 한 항에 있어서, 수용성 물질 "A"를 리프트-오프하는 수용액이 1 내지 14 범위, 바람직하게는 5 내지 9 범위의 pH 값을 갖는 방법.
  27. 제1항 내지 26항 중 어느 한 항에 있어서, 수용성 물질 "A"를 리프트-오프하는 수용액이 옥살레이트, EDTA (에틸렌디아민-N,N,N',N'-테트라아세트산), 카르복시산 및 기타 디- 또는 폴리카르복시산과 같은 킬레이트화제 또는 착화제를 함유하는 방법.
  28. 제1항 내지 27항 중 어느 한 항에 있어서, 포토레지스트 물질의 패터닝이 포토리소그래피, 전자 빔 리소그래피, 인쇄, 및 기타 첨단 리소그래피 기술을 포함하는 군에서 선택되는 기술로 수행되는 방법.
  29. 제1항 내지 28항 중 어느 한 항에 따른 기판 상에 유기 또는 유기/무기 물질을 패터닝하는 방법의 용도.
  30. 제29항에 있어서, 상기 방법이 층간 자기 조립된 나노입자/유기 성분 복합 필름을 패터닝하는데 사용되는 용도.
  31. 제29항 또는 30항에 있어서, 상기 방법이 유기 또는 나노입자/유기 성분 복합 필름 전자 장치, 센서 장치, 예를 들어 화학적 센서, 화학적 기체 센서 장치, 또는 상기 장치의 배열을 패터닝하는데 사용되는 용도.
  32. 제29항 또는 30항에 있어서, 상기 방법이 유기 또는 나노입자/유기 성분 복합 필름 전자 장치, 광학 장치, 예를 들어 유기 광 방출 장치, 유기 광 검출 장치, 또는 상기 장치의 배열을 패터닝하는데 사용되는 용도.
  33. 제29항 내지 32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법이 실란 층, 티올 층 또는 임의의 기타 링커 분자를 패터닝하는데 사용되고, 여기서 바람직하게는 실란 층이 생체 분자, 예를 들어 DNA 분자, 단백질, RNA, 및 세포를 특이적으로 고정하는 용도.
  34. 제29항 내지 33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법이 나노입자 조립체를 집적 전자 회로 내에 패터닝하는데 사용되는 용도.
  35. 제29항 내지 34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법이 다-채널 광학, 전자, 광-전자 장치, 특히 다-채널 화학적 센서 장치 또는 화학적 센서의 배열을 제조하기 위해 상이한 나노입자 조립체를 동일한 기판 상에 패터닝하는데 사용되는 용도.
  36. 제1항 내지 28항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의하여 제조된 유기 또는 유기/무기 물질의 패턴.
  37. 제36항에 있어서, 1 종 이상의 나노입자/유기 복합 필름(들)을 포함하는 패턴.
  38. 제1항 내지 28항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의하여 제조된 유기 물질 또는 유기/무기 물질의 1 종 이상의 패턴(들)을 갖는 기판.
  39. 제38항에 있어서, 1 종 이상의 패턴이 상이한 패턴인 기판.
  40. 전자, 광학, 광-전자, 및 화학적 센서 장치를 포함하는 군에서 선택되는 장치로서 제1항 내지 28항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의하여 제조된 패터닝된 나노입자 필름의 용도.
  41. 제40항에 있어서, 화학적 센서 장치가 다-채널 화학적 센서 장치 또는 화학적 센서의 배열인 용도.
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