KR20070062981A - 딥펜 나노리소그래피에서의 증착 열제어 - Google Patents

딥펜 나노리소그래피에서의 증착 열제어 Download PDF

Info

Publication number
KR20070062981A
KR20070062981A KR1020077005953A KR20077005953A KR20070062981A KR 20070062981 A KR20070062981 A KR 20070062981A KR 1020077005953 A KR1020077005953 A KR 1020077005953A KR 20077005953 A KR20077005953 A KR 20077005953A KR 20070062981 A KR20070062981 A KR 20070062981A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
patterning compound
temperature
tip
substrate
patterning
Prior art date
Application number
KR1020077005953A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101291671B1 (ko
Inventor
폴 이 시핸
윌리엄 제이. 리오예드
윌리엄 피 킹
Original Assignee
미합중국 (관리부서 : 미합중국 해군성)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미합중국 (관리부서 : 미합중국 해군성) filed Critical 미합중국 (관리부서 : 미합중국 해군성)
Publication of KR20070062981A publication Critical patent/KR20070062981A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101291671B1 publication Critical patent/KR101291671B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0002—Lithographic processes using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70883—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of optical system
    • G03F7/70891—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q80/00—Applications, other than SPM, of scanning-probe techniques
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
    • Y10S977/849—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
    • Y10S977/849—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
    • Y10S977/85—Scanning probe control process
    • Y10S977/851—Particular movement or positioning of scanning tip
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
    • Y10S977/849—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
    • Y10S977/855—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe for manufacture of nanostructure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
    • Y10S977/849—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
    • Y10S977/855—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe for manufacture of nanostructure
    • Y10S977/857—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe for manufacture of nanostructure including coating

Abstract

본 발명은 나노리소그래피용 장치, 및 원자력현미경의 팁으로부터 기판으로고체 유기성 "잉크"의 증착을 열적으로 제어하는 프로세스를 개시하며, 이는 잉크의 온도를 잉크의 용융온도 이상으로 상승시키거나 또는 그 이하의 온도로 낮춤으로써 상기 기판에 상기 잉크의 증착을 진행 또는 중단시키기 위해 사용되며, 이 프로세스는 잉크 증착을 진행 또는 중단시키고 또한 증착 속도를 상기 팁과 기판의 접촉상태를 깨지않고 변경할 때 유용하며, 동일 팁은 오염의 위험 없이 이미징 하는 목적들에 유용할 수 있으며, 진공실 내에서 잉크를 증착시킬 수 있으며, 또한 사용되는 잉크들이 다른 나노리소그래피법에서 사용되는 것들보다 냉각되는 즉시 더 낮은 표면 이동성을 가질 때 더 큰 공간 해상도가 허용될 수 있다.
나노리소그래피, 증착, 잉크, 열 제어, 원자력현미경 팁, 기판, 용융온도

Description

딥펜 나노리소그래피에서의 증착 열제어{THERMAL CONTROL OF DEPOSITION IN DIP PEN NANOLITHOGRAPHY}
본 출원은 2004년 8월 18일자에 출원된 미국가출원 제60/603,508호 및 2004년 9월 29일자에 출원된 미국비가출원 제10/956,596호의 이점을 청구한다.
본 발명 열 제어 장치, 증착 제어 방법, 및 다중 패턴닝 화합물 증착 방법에 관한 것이다.
지금까지 더 작은 구조와 패턴을 생성할 수 있는 능력이 보다 소형이며 보다 고속의 전자장치들을 제조하는 열쇠이다. 최근의 기술들 중 어떤 것은 나노미터 또는 10-9 미터 스케일의 구조물의 생성을 허용한다. 이들 기술 중 하나가DPN인데, 이는 미국특허 제6,635,311호에 개시되어 있다. DPN은 원자력현미경(AFM)의 팁으로 표면 위에 분자를 증착하는 방법이다. 이 방법은 잉크병 속으로 펜을 담근 다음, 그것을 사용하여 훨씬 더 작은 스케일로 DPN을 제외한 기입 즉, 라이팅(writing)하 는 것과 아주 흡사하다. DPN에서는 AFM 팁이나 또는 "펜"을 원하는 분자 또는 "잉크"로 적시거나 피복한 다음, 분자가 확산하는 표면과 접촉상태가 되게 한다. 종이 위에 펜을 이동시키는 것과 흡사한 방식으로 표면 위에서 팁을 이동시킴으로써 라인들 또는 패턴들을 생성할 수 있다.
그러나, 이러한 기술로는 한계가 있었다. 종이 위에서 펜으로 기입할 때, 기입을 정지하기 위해 펜을 들어 올려야한다. DPN의 경우도 마찬가지로, 증착을 정지하기 위해 AFM 팁을 표면과의 접촉을 깨야한다. 불행하게도 이렇게 하면 팁과 표면 간에 등록이 종종 손실된다. DPN의 다른 단점은 피복된 팁이 오염, 즉, 원하지 않는 잉크가 증착되지 않고, 접촉 모드에 있는 동안 이미징하는 목적들을 위해 사용될 수 없다는 것이다. 그러므로 팁이 표면과 접촉을 유지하는 동안 증착을 진행 또는 중단시킬 수 있는 장치의 필요성이 존재한다.
DPN은 잉크, 팁 또는 팁의 속도를 변경하는 외에 팁 위에 분자가 피복되었을 때 증착 속도를 거의 제어하지 못한다는 점에서 한계가 있다. DPN에서 사용되는 전형적인 잉크 분자들은 대기조건하에서 AFM 팁으로부터 표면까지 이동하도록 충분히 유동성이어야 한다. 이러한 대기 온도 유동성 요건은 DPN에서 사용될 수 있는 잉크의 종류를 제한하므로, 잉크가 표면 위로 일단 증착되면, "흘러내리(bleeding)"거나 "확산 또는 펼쳐지(spreading)"게 되어, DPN으로 생성될 수 있는 구조의 정밀성을 제한한다. DPN에서 사용되는 패턴닝 화합물의 필수적인 휘발성 때문에, 프로세스가 진공 중에서 수행될 수 없다. 즉, 잉크가 너무나 급속히 증발하여 시스템을 오염시킨다. 진공 중에서 수행될 수 있고 더 다양한 잉크의 사용을 허용할 수 있는 더 좋은 방법이 존재할 필요성이 있었다. 더 좋은 방법은 또한 증착 속도를 제어하여, 증착 후 표면 위에 분자의 과잉 확산을 제한할 필요가 있었다.
이 문제점들을 제시하는 것과 관련된 정보는 미국특허 제6,737,646호 및 제6,642,129호에서 입수할 수 있다. 그러나, 이러한 참조문헌들 각각은 하기와 같은 하나 이상의 단점들, 즉, 오염 없이 접촉 모드에서 이미징할 수 있는 능력이 없고, 증착을 진행 또는 중단시킬 수 있는 능력이 없고, 또한 일단 증착되었을 때 잉크의 과잉 확산을 제어할 수 있는 능력이 없다. 전술한 이유 때문에 팁과 표면 간의 접촉을 깨지 않고 DPN에서 잉크 증착을 진행 또는 중단하는 프로세스가 필요하였다. 마찬가지로 잉크 증착 속도를 제어할 수 있고 또한 표면 위의 과잉 잉크 확산 또는 오염의 양을 제한할 수 있는 장치가 필요하였다.
본 발명의 특징들을 갖는 열 제어 장치는 주사탐침현미경팁에 작동가능하게 연결된 온도제어기를 포함한다. 팁은 적어도 하나의 패턴닝 화합물 또는 잉크로 피복될 수 있고, 온도제어기는 패턴닝 화합물의 온도를 팁 주위환경의 온도 이상으로 변경한다.
본 발명의 다른 양상에 의하면, 적어도 하나의 패턴닝 화합물로 피복된 주사탐침현미경팁 및 표면 또는 기판을 제공하는 것을 포함하는 증착 제어 방법이 제공된다. 패턴닝 화합물이 기판과 접촉 상태에 있을 때, 패턴닝 화합물이 유동 또는 부동하도록 패턴닝 화합물의 온도가 변경된다. 유동성인 경우, 화합물은 원하는 패턴으로 기판에 증착될 수 있다. 패턴닝 화합물의 온도는 팁 주위환경의 평균 온도 이상으로 변경된다.
본 발명의 또 다른 양상에 의하면, 다중 패턴닝 화합물을 증착하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 적어도 두 개의 패턴닝 화합물을 상이한 용융온도의 순으로, 예를 들어, 팁을 최고의 용융온도를 갖는 화합물을 최초에 피복하는 식으로 피복된 주사탐침현미경팁 및 기판을 제공하는 것을 포함한다. 부동성-유동성 온도가 도달되었거나 초과된 패턴닝 화합물들만이 기판 위에서 패턴닝 화합물과 접촉상태로 증착이 허용되도록 패턴닝 화합물의 온도가 변경될 수 있다.
본 발명의 좀더 완전한 이해를 위해 하기 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다.
도1은 본 발명의 장치를 개략적으로 나타낸 도면.
도2는 OPA의 AFM 팁 상에의 증착에 관한 엘립소메트리 데이터(ellipsometry data)를 나타내는 도면.
도3은 tDPN을 상이한 온도에서 사용하여 마이카(mica) 위에 기입된 OPA의 현미경사진을 나타내는 도면.
도4는 도3에 도시된 샘플의 마찰 이미지를 나타내는 도면.
도5는 tDPN에 의해 기판 3 라인들을 나타내며, 그 중 2 라인은 가열이 차단된 후 만들어진 것을 나타내는 도면.
도6은 tDPN에 의해 기판 PDDT의 한 라인의 현미경사진을 나타내는 도면.
도7은 tDPN에 의해 기판 인듐의 라인들의 현미경사진을 나타내는 도면.
발명을 실행하는 모드
비록 DPN이 AFM 팁으로부터 표면으로 잉크를 전사하도록 워터 메니스커스(water meniscus)를 필요로 하는 것으로 널리 추정되었지만, 전사는 건성 조건, 소위 "건식 증착법" 하에서 발생할 수 있는 것으로 나타났었다. 최근의 건식 증착에 관한 연구들에 의해 DPN이 어떻게 "습식" 잉크를 너머서 확장될 수 있는지에 대한 수많은 고찰들이 나왔다. 예를 들어, 증착은 고온(즉, 물의 비등점 이상)에서 가능해야하며, 따라서 증착을 제어하기 위해 온도를 사용할 수 있었다.
열적 DPN(tDPN)은 종래의 DPN을 여러 가지 면에서 개선하였다. 첫째, 기입을 위한 섬세한 제어가 허용되었다. 증착을 진행 또는 중단시킬 수도 있고 증착 속도를 표면과의 접촉을 파괴하지 않고 변경할 수도 있다. 둘째, 사용된 잉크는 냉각시 낮은 표면 이동성을 가지며, 따라서 더 높은 공간 해상력을 달성할 수 있다. 셋째, 냉각 팁으로 이미징하면 표면을 오염시키지 않을 수 있다. 이에 의해, 오염의 걱정 없이 증착된 패턴의 상피(in situ)를 확인할 수 있다. 마지막으로, tDPN은 사용가능 잉크의 범위를 확장시켜준다.
이 방법은 고 용융온도를 갖는 패턴닝 화합물을 사용할 수도 있다. 고용융온도를 갖는 패턴닝 화합물은 일반적으로 낮은 증기압을 가지며, 저 용융온도를 갖는 패턴닝 화합물보다 더 서서히 확산한다. 이러한 특징은 흘러내리는 양을 제한하는 데 도움을 주며 또한 진공 용기 내에서 이 방법을 수행하는 것을 가능하게 한다.
본 발명은 무엇보다 주사탐침현미경팁 위에 피복된 패턴닝 화합물의 기판 위의 증착을 열적으로 제어하는 것에 관한 것이다. 열 제어는 시간과 무관하게 증착히고 또한 증착을 정지시키는 것을 허용한다. 본 발명은 원자력현미경(AFM) 팁, 근계(near field) 주사광학현미경 팁, 주사턴넬링현미경 팁, 및 패턴닝 화합물로 피복될 수 있으며, 기판에 관하여 3차원으로 제어될 수 있는 팁을 갖는 기타 유사한 장치들과 같은 원자스케일 이미징에서 사용되는 주사탐침현미경팁을 사용할 수도 있다. 본 발명은 또한 패턴닝 화합물이 부동성에서 유동성으로 충분히 전이하도록 팁 상의 패턴닝 화합물의 온도를 변경하기 위한 수단을 갖는다. 일단 유동성이되면 패턴닝 화합물은 팁으로부터 기판과의 접촉영역으로 자유롭게 전이한다. 부동성인 경우에는 화합물이 증착되지 않는다. 이 방법에서 취해진 단계들의 정확한 순서는 기판 위에 패턴닝 화합물이 증착될 수만 있으면 그다지 중요하지 않다. 예를 들어, 패턴닝 화합물은 그의 온도를 변경하기 전과 후에 기판에 접촉될 수도 있다. 팁에 관하여 기판을 이동시킴으로써 원하는 패턴을 생성할 수도 있다. tDPN에서 단일 팁을 사용할 수도 있고 또는 원하는 패턴닝 화합물로 각각 피복된 복수의 평행한 팁을 사용할 수도 있다. 만일 복수의 팁을 사용할 경우, 하나 이상의 팁들이 상이한 패턴닝 화합물로 피복될 수도 있다.
패턴닝 화합물의 온도는 주위환경온도 이상으로 변경된다. 이에 의해, 나노미터 스케일로 섬세한 패턴 또는 구성들을 생성할 수 있다. 팁의 "주위환경"이라 함은 팁 주변의 더 많은 용적의 가스 또는 액체를 말하지만, 단순히 가스 또는 액 체에 바로 인접해 있지않은 것을 말한다. 예컨대, 만일 팁이 가스가 충전된 밀폐된 챔버 내에 있을 경우, 그 주위환경이라 함은 챔버 내의 가스의 전체 용적을 말한다. 만일 팁이 대기 중에 노출되면 주위환경이라 함은 대기를 말한다. 팁이 진공 중에 있을 때 주위환경의 평균온도까지 변경되지 않을 것으로 생각된다. 패턴닝 화합물의 온도는 주위환경의 온도 이상으로 변경되어 패턴닝 화합물의 신속한 냉각에 의해 기입이 정지되는 것을 허용한다.
본 발명의 이러한 버젼은 팁 상의 잉크 온도를 변경하는 것에 의해 팁이 표면과의 접촉을 깨지않고서도 잉크 증착을 시작 또는 정지시키도록 사용될 수 있다. 팁에 대한 일 실시예는 25 ℃ 또는 일반적으로 그 이하의 저 용융온도를 갖는 화합물보다 더 서서히 확산하는, 25 ℃ 이상의 고 용융온도를 갖는 패턴닝 화합물을 사용한다. 낮은 표면확산도는 기판 위에서 퍼지는 것 또는 흘러내리는 것을 제한한다. 확산도가 낮을수록 tDPN으로 생성되는 패턴이 더욱 조밀(tight)해질 것이다. 열 제어 없는 기본적인 딥펜 나노리소그래피에서, 낮은 표면확산도는 바람직하지 못하다, 왜냐하면, 그것은 팁 상에서의 더 낮은 확산도를 잘 의미하는 것으로, 패턴닝 화합물이 흘러내리는 것을 방지한다. tDPN에서 팁 상에서의 확산도가 패턴닝 화합물을 가열함으로써 제어되므로, 흘러내리지 않는 양호한 흐름이 얻어질 수 있다. 만일 공기의 전체 용적이 가열되어 팁 상의 패턴닝 화합물이 가열될 경우, 공기가 기판도 가열하므로 패턴닝 화합물이 기판 위로 흘러내리는 원인이 된다. 따라서, 패턴닝 화합물의 온도는 기판의 온도 이상으로 변경될 수도 있다. 전체 공기 용적을 가열하면, 또한 팁 상의 잉크의 냉각이 더 느려지므로 기입의 중단이 느려 지게 된다.
그러나, 만일 기판 위에서 패턴닝 화합물의 표면 이동성이 더 큰 것이 필요할 경우, 하기와 같은 실시예는 그것을 허용한다. tDPN의 실시형태에 대한 이 실시예는 온도를 제어하는 수단으로서 기판을 가열 또는 냉각시키기 위해 제공되며, 그러므로, 팁이 기판과 접촉상태에 있을 때 패턴닝 화합물을 증착시키기 위해 제공된다.
통상적으로, 주사탐침현미경팁은 외팔보의 말단부에 형성된다. 패턴닝 화합물은 외팔보 팁, 외팔보 비임 또는 양자 상에 있을 때 가열될 수 있다. 패턴닝 화합물이 그의 용융온도(Tm)까지 또는 그 이상까지 가열될 때 용융된 패턴닝 화합물은 기판 위로 자유롭게 흐른다. 이 방법은 실온 또는 25 ℃에서 유동하지 않는 분자의 증착을 허용할 뿐 아니라 그들이 증착되는 속도의 제어도 허용한다. 온도가 Tm 이상으로 클수록 증착 속도가 더 빨라진다. 패턴닝 화합물이 Tm 이하의 온도까지 가열되지 않거나 가열될 때는 증착이 발생하지 않는다.
tDPN의 일 실시형태에서는 저항성 히터가 통합 내장된 AFM 외팔보를 사용하여 25 ℃에서 잉크를 고화 증착한다. 외팔보는 플라스틱, 금속, 세라믹 또는 이들의 조합과 같은 다양한 재료로 제조될 수 있다. 만일 저항성 가열이 팁으로부터 먼곳에서 이루어질 경우, 충분한 열이 팁 상의 패턴닝 화합물로 흘러들어가 증착이 이루어지도록 외팔보가 설계될 수도 있다. 외팔보 팁은 일정한 가열력으로 또는 시간을 변화시키는 가열력으로, 또는 단펄스의 가열력으로 가열될 수 있다. 외팔보 팁의 가열 상수 및 냉각 상수의 원하는 변경은 외팔보의 설계를 변경함으로써 변경 될 수 있다. tDPN장치의 한 버젼에서는 IBM Zurich Research Lab에 의해 열기계 데이터 저장을 위해 제조된 실리콘 AFM 외팔보를 사용한다. 이 외팔보는 표준 실리콘-온-옥사이드 외팔보 제조 프로세스로 제조되었으며, 약 100 나노미터의 곡률반경을 갖는 말단부 상에 팁을 갖는다. 외팔보는 단펄스에서 700 ℃까지 근접할 수 있으며, 저항성 가열소자가 온도센서이기 때문에 외팔보 온도의 측정이 1 ℃까지 가능하다.
도1은 본 발명의 장치를 개략적으로 나타낸다. 팁(10)은 피복(20)을 포함하며, 기판(30)과 접촉상태로 위치한다. 이 실시형태에서 팁(10)은 외팔보(40) 상에 형성된다. 도면은 비례 축소한 것은 아니며, 팁은 실제에서는 묘사된 것보다 외팔보에 상대적으로 훨씬 더 작다. 가열소자(50)는 저항소자(60)에 의해 팁(10)을 가열하기 위한 외팔보(40)에 부착된다. 화살표는 외팔보(40)와 팁(10)을 통하여 전류가 흘러서, 팁(10)을 가열하고, 기판 상에 패턴닝 화합물을 증착시키는 전류를 나타낸다.
외팔보는 마이카 상에 단층으로 자기 조립되는 휘발성 분자인 옥타데실포스포닌산(OPA), 스테인리스 스틸 및 알루미늄과 같은 금속, 및 TiO2 및 Al2O3와 같은 금속 산화물로 피복될 수 있다. 약 99 ℃의 OPA의 온도 Tm은 Tm이 25 ℃ 이상일 때와 내장된 저항성 히터의 열적 범위 내에 있을 때 tDPN에 대하여 아주 잘 적용된다. 팁에 OPA를 피복하는 한 방법은 증발법에 의한다. 이에 의해 110 ℃에 설정된 열판 상에서 OPA 약 60 mg을 함유하는 신틸레이션 바이알(scintillation vial)을 우선 가열함으로써 달성될 수 있다. 그 다음, 신틸레이션 바이알의 뚜껑을 약 30분 동안 약 35 ℃에 유지되는 팁 홀더로 교체한다. 도2에 나타낸 엘립소메트리 데이터로부터 이 절차에 의해 팁 상에 OPA의 2 완성 단층들의 등가 열소자적 질량이 증착된다는 것을 알 수 있다.
다른 적합한 패턴닝 화합물로는 나노스케일 솔더링(nanoscale soldering)을 위해 사용될 수 있는 인듐이 있다. 이 방법에 의해 기능적 유기 분자들을 패턴할 수 있으므로 직접 기입 제조도 또한 허용된다. 증착된 화합물은 나노구조의 성장을 지시하거나 또는 응집시키기 위한 템프리트(template)를 형성할 수 있다.
tDPN에는 폴리머, 무기 폴리머, 저 Tm 금속 공융 혼합물 또는 유기 분자와 같은 퇴화 이전에 녹는 다양한 패턴닝 화합물들이 사용될 수도 있다. 비록 Tm에 대한 의존성이 위에서 주지되었지만, 온도의 함수로서 유동에서 부동으로 전이하는 분자라면 어느 것이든 사용될 수 있다. 예를 들어, 고체에서 액체로 또는 액체 결정으로의 전이가 증착을 위해 충분하며, 또는 고점성 액체 또는 유리에서 덜 점성인 액체로의 전이가 충분하다. 기판은 안정한 표면 구성을 제공하도록 패턴닝 화합물에 의해 수정될 수 있는 것이면, 어떠한 사이즈, 형상, 또는 재료이어도 좋다. tDPN의 실시형태의 한 실시예는 기판으로서 새롭게 떼어낸 마이카를 사용한다.
내장된 저항성 히터들 이외에도 패턴닝 화합물이 부동성에서 유동성으로 전이하는 것을 허용하도록 팁 상의 패턴닝 화합물의 온도를 충분히 변경할 수 있는 수단이면 어떠한 것이라도 tDPN용으로 사용될 수 있다. 한 예를 들면 충분히 높은 전압으로 바이어스될 경우, 가열될 내부 전기저항소자를 갖는 상업적으로 구입가능 한 또는 주문형으로 제조된 피에조 저항성 외팔보일 수 있다. 다른 예를 들면 화합물 팁 상에 피복되는 패턴닝 화합물의 흡수 밴드에 동조될 수 있는 원격 전자기적 에너지원 또는 팁 상의 패턴닝 화합물로 접수되는 전자기적 에너지를 전달할 수 있는 흡수체일 수 있다. 위에서 예로 든 흡수체는 외팔보 상의 마이크로부터 제조된 안테나이거나 팁 또는 외팔보 내에 내장된 어떠한 흡수 재료일 수 있다. 또한 25 ℃이하의 용융온도를 갖는 패턴닝 화합물과 관련하여 사용되는 냉각소자들은 패턴닝 화합물의 온도를 변경시키기 위해 사용될 수도 있다. 냉각소자는 기판 상에 원하는 증착이 이루어질 때까지 패턴닝 화합물을 냉각 또는 부동성을 유지할 것이다. 그러한 냉각소자는 열이온의 냉각기일 수 있으며 또는 펠티에 효과를 이용할 수도 있다. 이러한 냉각소자들은 기본 DPN으로 증착할 정도로 지나치게 휘발성인 패턴닝 화합물을 증착시키기 위해 외팔보에 직접 통합될 수도 있다. 냉각기를 사용하면, 휘발성 패턴닝 화합물은 증착이 이루어질 때까지 팁 상에 부동화 상태로 있을 수 있다. 패턴닝 화합물의 온도가 Tm에 달하거나 초과하면, 증착이 발생하고 기판과의 반응이 패턴닝 화합물의 추후 증발을 방지한다.
tDPN의 실시형태의 한 실시예는 3차원 구조를 생성하도록 이용될 수 있다. tDPN이 패턴닝 화합물의 유동성이 외팔보 및 팁 상에서 최상으로 개선되도록 하기 때문에 패턴닝 화합물은 기판과 접촉시 고형화하도록 사용될 수 있다. 따라서 구조물이 동일 영역 위에 수회에 걸쳐 주사 및 증착함으로써, 또는 샘플의 평면에 팁을 고정으로 유지한 다음 패턴닝 화합물이 증착될 때 서서히 상승시킴으로써 원하는 두께까지 서서히 증설될 수 있다.
tDPN의 실시형태의 또 다른 실시예는 진공실 내에서 패턴닝 화합물을 증착시키기 위해 제공된다. 기본 DPN에서 사용되는 패턴닝 화합물의 필수적인 휘발성 때문에, 피복된 외팔보를 초고진공(UHV) 중에 피복된 외팔보를 위치시키는 것이 가능하지 않다. 패턴닝 화합물은 너무 급속히 증발하여 시스템을 오염시킬 수 있다. tDPN의 실시형태는 이 문제를 저증기압을 갖는 고 Tm 패턴닝 화합물을 사용함으로써 방지할 수 있다. 저증기압이라 함은 패턴닝 화합물이 표면 상에 패턴될 정도로 충분히 오래 팁 상에 남아있는 것을 의미한다. 그러므로, 진공실 내에서는 증착을 제어하기 위해 패턴닝 화합물의 온도를 램핑 제어할 수 있다. 그외에도, tDPN에서 사용될 수 있는 패턴닝 화합물의 넓은 범위로 인하여, 액체충전실 또는 가스충전실 내에서 tDPN를 수행하는 것도 가능하다.
tDPN의 실시형태의 또 다른 실시예는 동일 팁으로부터 복수의 패턴닝 화합물을 증착하는 것을 허용한다. 예컨대, 만일 3 패턴닝 화합물(A,B, & C)이 팁 상에 그들의 용융온도의 순으로 피복하되, C를 제1 피복으로 형성하고, Tm(A)<Tm(B)<Tm(C)으로할 경우, Tm(B) 이하로 작업온도를 유지함으로써 바로 A가 증착될 수 있다. 마찬가지로 패턴닝 화합물 A 및 B는 Tm(C) 이하의 작업온도에서 증착될 수 있다. 셋 모두가 Tm(C) 이상의 온도에서 증착될 수도 있다. 패턴닝 화합물은 그들의 용융온도를 더 낮게 할 수 있는 용매효과를 피하도록 또한 동시 증착을 용이하게 하도록 조심스럽게 선택되어야 한다. 이 동일한 실시형태는 팁들의 어레이와 함께 사용될 수 있다. 여기서, 어레이 중 하나 이상의 팁들이 여러 상이한 패턴닝 화합물로 피복될 수 있다.
tDPN의 개발은 DPN 모재의 나노제조를 위한 여러 기회들을 개방한다. 히터 외팔보의 대형 어레이는 106 이상의 픽셀들을 기입할 수 있도록 제조될 수 있으며, 그에 따라 웨이퍼-스케일 영역 위에 상당한 기입 횟수가 달성될 수 있다. 열 제어에 의해 DPN에 사전에 억세스할 수 없는 아주 다양한 고체 잉크가 증착될 수 있어야 한다. 예컨대, 적당한 용융온도의 금속들이 이 기술로 패턴될 수 있으므로, 나노미터 스케일의 "솔더링 아이언(soldering iron)"을 생성할 수 있다. 마지막으로, tDPN 내의 분자들은 25 ℃에서 고형화될 수 있기 때문에, 실제의 3차원 나노구조물을 생성하도록 다층 복수의 구성소자 패턴들을 증설하는 것이 가능해야한다.
지금까지 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 구체적인 응용들을 설명하기 위해 하기와 같은 실시예들을 제시한다. 이러한 구체 실시예들은 본 출원서에 개시된 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
실시예 1
OPA 의 증착 - 상술한 방식으로 OPA로 피복된 AFM 팁을 마이카 기판 상의 4개의 400 나노미터 사각 영역 위에 스캔 당 128라인 및 2 Hz로 또는 총 256 주사횟수로 래스터(raster) 하였다. 각 사각 영역마다, 외팔보의 온도를 증가시켜, 결국 OPA의 용융온도를 초과하였다. 팁의 온도가 OPA의 Tm 이하, 25 ℃ 또는 57 ℃에 유지되었을 때, 패턴된 사각들이 관측되지 않았다. 팁 온도를 OPA의 Tm 부근인 98 ℃ 까지 상승하면 가벼운 증착이 이루어진다. 이 영역의 평균 높이는 1.1 nm로서, 전체 단층의 높이의 약간 절반 이하이다. 강건한 증착은 외팔보 온도가 122 ℃까지 상승하였을 때 결국 나타났으며, 2.5 nm의 높이를 갖는 사각 패턴이 생성될 수 있었다. 이는 도3에서 전체 단층을 나타낸다. 도4에 나타낸 대응하는 마찰 이미지는 OPA 증착을 확인한다. OPA의 마이카와의 결합은 메틸 말단기를 노출시켜서, 드러난 마이카 표면에 상대하는 마찰을 감소시킨다. 더 낮은 외팔보 온도의 경우, 마찰의 변동이 관측되지 않았다. 98 ℃에서의 가벼운 증착은 기대한 바와 같이 마찰을 약간 감소시켰으며, 122 ℃에서 증착된 전체 단층은 마찰을 훨신 더 감소시켰다.
비록 가열시 순간적으로 증착이 시작되었지만, 증착은 가열 전류가 정지된 후 일정 시간 동안 계속되었다. 도5는 tDPN에 의해 기입된 3 라인들을 나타내며, 여기서 팁은 1분 단위 동안 3 수직 라인들을 순차로 추적한다. 외팔보를 제1상좌측 라인에 대해서만 가열되었다. 따라서 증착은 외팔보 가열이 정지된 후 대략 2분 동안 계속되었다. 데이터 저장 응용을 위해 실리콘 표면 상의 초박막 폴리머층들에 대한 수정은 팁 부근에 크게 국소화되고 또한 1-10 마이크로초의 범위 내에서 완전히 완료하는 것으로 나타났다. (2002년 11월 6일 잡지 "microelectomechanical System" 11권에서 King 등이 발표한 "Design of Atomic Force Microscope Cantilevers for Combined Thermomechanical Writing and Thermal Reading in Array Operation" 참조) 본 시스템은 팁이 패턴닝 화합물로 피복된 그리고 마이카 기판이 Si보다 훨씬 더 낮은 전도율을 갖는 King 등이 제시한 시스템과 다르다. 본 실험들은, 비록 냉각 시간 상수의 간단히 스케일링(scaling)이, 외팔보에 대하여 ∼10 마이크로초, 팁에 대하여 ∼100 나노초, 잉크에 대하여 ∼10 나노초, 및 기판의 가열된 영역에 대하여 ∼10 나노초의 수율을 달성하지만, 잉크가 팁 상에서 뜨거운 상태로 있는지 또는 기판이 팁에 의해 차별적으로 가열되는지를 나타내지 않는다. 따라서 기판 내의 잔열이 기입하는 동안 지속되는 가능성이 있고, 또한 Si 또는 금속과 같은 더 큰 열 전도율을 갖는 기판들 상에서 증착이 급속히 중단할 가능성이 있다. 기판 재료의 조심스러운 선택과 기입 속도의 교묘한 처리에 의해 tDPN 기입시간을 데이터 저장 응용시에 실행되는 100 kHz 범위로 감소시킬 수 있다.
도5의 2 특징적 구성은 이 리소그래피법을 크게 개선하기 위한 근본이 된다.첫째, 이 비최적화 시스템에서 라인 폭(횡단면 최대 1/2의 전폭)은 사용되는 팁의 곡률반경 ∼100 나노미터(SEM으로부터)에 비교할 수 있는 폭으로서, 단지 가열소자로질러 98 나노미터이다. 20 나노미터보다 더 섬세한 팁을 갖는 가열된 외팔보들이 제조될 수 있데, 이는 23 nm정도로 작은 폴리머 내에 표식들(marks)을 만들 수 있다. 그러므로, 팁 구성에서의 개선들에 의해 크기 순으로 라인 폭의 감소가 허용되어야 한다. 둘째, 비록 잉크는 각각의 차기 라인과 더불어 냉각제인 것으로 추측되지만, 라인 폭에서 감지될 만한 변화가 없다. 라인 폭의 온도 의존성에 의해 폭이 팁의 선명성(sharpness)에 의해 주로 결정되지만, 증착에 후속하여 OPA 분자들이 확산하지 않는다는 것이 제시되었다. tDPN의 이러한 양상은 종래의 DPN에 대조적인 것으로, 전체적인 온도가 증가하면 표면 확산에 의해 원인이 되는 패턴의 증착 속도와 후속 퍼짐(spreading)을 모두 증가시킨다. 그에 의해 전체적으로 가열하면 아 마도 오염의 흔적(halos)이 더 큰 패턴이 더 크게 형성된다. 따라서, 가열하는 동안 국소적으로 제어함으로써 신속한 증착 속도가 가능하고 또한 섬세한 구성이 가능할 것이다. 외팔보, 팁 및 기판의 조심스러운 처리에 의해 tDPN이 10 나노미터 정도로 작은 구성들을 기입할 수 있어야 한다. 본 발명에서 피복된 팁들로 반복되는 이미징에 후속하여 증착된 구성들 또는 "충전" 패턴들 주변의 흔적들과 같은 오염의 특징들이 관측되지 않았다.
실시예 2
PDDT 의 증착 - tDPN를 사용하여 전극들 간에 전도성 폴리머를 증착하였다. 폴리머는 폴리(3-도데실티오펜)(PDDT), 즉, 유기 FET들에 유용한 반전도성 폴리머이었다. 팁을 (산화를 피하기 위해) 질소하에서 ∼200 ℃로 가열하였다. 그 다음, 팁을 2분 동안 한 전극에서 다른 전극으로 주사하였다. 증착된 라인은 20 nm 두께 및 150 nm 너비였으며, 경간이 800 nm 너비 갭이었다.
실시예 3
인듐의 증착 - 나노스케일 회로들의 수선 또는 모던한 회로를 제조하기 위해 사용되는 포토마스크들의 수선을 위해, 작은 전도성 와이어들을 기입가능하게 하는 것이 중요하다. tDPN을 사용하여 인듐, 저융점 금속 및 일반 용접재를 패턴닝하였다. 도7은 3 ㎛/s의 팁 속도로 기입된 3 ㎛ 라인들의 시리즈를 나타낸다. 각 라인을 증착하는 팁에 의해 64회(즉, 32 트레이스/리트레이스(retrace) 트레버스 측량 하였다. 95 ℃와 135 ℃로 기입된 상부 두 라인들은 도시하지 않았고, 하부 좌측의 라인은 156 ℃에서 기입되었는데, 이 온도는 인듐의 용융온도 156.6 ℃에 가까운 온도이다. 하부 우측의 라인은 196 ℃에서 기입되었는데, 이 온도는 인듐의 용융온도보다 훨씬 높은 온도이며, 이 온도에서 튼튼한 증착이 실현될 수 있다.
지금까지의 설명에 비추어 본 발명의 여러 다른 수정 변경이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 청구된 발명은 지금까지 구체적으로 설명된 것과 다르게 실시될 수도 있을 것이다.

Claims (34)

  1. 열 제어 장치에 있어서,
    적어도 하나의 패턴닝 화합물로 피복될 수 있는 주사탐침현미경팁; 및
    상기 주사탐침현미경팁에 작동가능하게 연결되며, 상기 패턴닝 화합물의 온도를 상기 팁의 주위환경의 평균온도 이상으로 변경하는 온도제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도제어기는 상기 패턴닝 화합물을 부동성과 유동성 간에서의 전이를 유발하는 것을 특징으로 하는 열 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 팁은 가스가 충전된 챔버 내에 있으며;
    상기 온도제어기는 상기 패턴닝 화합물의 온도를 상기 챔버 내의 상기 가스의 평균온도 이상으로 변경하는 것을 특징으로 하는 열 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 팁은 대기에 노출되며;
    상기 온도제어기는 상기 패턴닝 화합물의 온도를 상기 대기의 평균온도 이상 으로 변경하는 것을 특징으로 하는 열 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 온도제어기는 상기 패턴닝 화합물의 온도를 상기 패턴닝 화합물이 증착되는 기판의 온도 이상으로 변경하는 것을 특징으로 하는 열 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 온도제어기는 상기 패턴닝 화합물과 접촉상태에 있는 기판의 온도를 변경하는 것을 특징으로 하는 열 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 패턴닝 화합물은 옥타데실포스핀산인 것을 특징으로 하는 열 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 패턴닝 화합물은 10-운데세닐 트리클로로실란인 것을 특징으로 하는 열 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 팁은 외팔보의 말단부에 형성되며, 상기 온도제어기는 상기 외팔보 내 에 내장된 압전소자인 것을 특징으로 하는 열 제어 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 팁은 외팔보의 말단부에 형성되며, 상기 온도제어기는 상기 외팔보 내에 내장된 저항소자인 것을 특징으로 하는 열 제어 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 온도제어기는 원격 전자기 에너지원인 것을 특징으로 하는 열 제어 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 원격 전자기 에너지원은 상기 패턴닝 화합물의 흡수대역(absorption band)에 동조되는 것을 특징으로 하는 열 제어 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 원격 전자기 에너지원은 상기 팁의 흡수대역에 동조되는 것을 특징으로 하는 열 제어 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 원격 전자기 에너지원은 상기 팁에 작동가능하게 연결된 흡수 체(absorber)의 흡수대역에 동조되는 것을 특징으로 하는 열 제어 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 팁은 외팔보의 말단부에 형성되며, 상기 온도제어기는 상기 외팔보 내에 내장된 냉각소자인 것을 특징으로 하는 열 제어 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 냉각소자는 펠티에 효과를 이용하는 것을 특징으로 하는 열 제어 장치.
  17. 상기 냉각소자는 열이온성 냉각기인 것을 특징으로 하는 열 제어 장치.
  18. 증착 제어 방법에 있어서,
    기판을 마련하는 단계;
    적어도 하나의 패턴닝 화합물로 피복된 주사탐침현미경팁을 마련하는 단계;
    상기 기판과 상기 패턴닝 화합물을 접촉시키는 단계;
    상기 패턴닝 화합물이 부동성과 유동성 사이에서 전이하도록 허용하고, 상기 패턴닝 화합물의 온도가 상기 팁의 주위환경의 평균온도 이상으로 되도록 상기 패턴닝 화합물의 온도를 변경하는 단계; 및
    상기 유동성 패턴닝 화합물의 원하는 양을 기판에 원하는 패턴으로 전사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 제어 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 기판은 마이카이고, 상기 패턴닝 화합물은 옥타데실포스핀산인 것을 특징으로 하는 증착 제어 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 패턴닝 화합물은 10-운데세닐 트리클로로실란인 것을 특징으로 하는 증착 제어 방법.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 패턴닝 화합물을 상기 기판과 접촉시키는 단계, 상기 패턴닝 화합물의 온도를 변경하는 단계 및 패턴닝 화합물의 원하는 양을 기판으로 전사하는 단계가 진공실 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 증착 제어 방법.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 패턴닝 화합물을 상기 기판과 접촉시키는 단계, 상기 패턴닝 화합물의 온도를 변경하는 단계 및 패턴닝 화합물의 원하는 양을 기판으로 전사하는 단계가 액체충전실 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 증착 제어 방법.
  23. 제18항에 있어서,
    상기 패턴닝 화합물을 상기 기판과 접촉시키는 단계, 상기 패턴닝 화합물의 온도를 변경하는 단계 및 패턴닝 화합물의 원하는 양을 기판으로 전사하는 단계가 가스충전실 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 증착 제어 방법.
  24. 제18항에 있어서,
    상기 패턴닝 화합물은 약 25 ℃ 이상의 용융온도를 갖는 것을 특징으로 하는 증착 제어 방법.
  25. 제18항에 있어서,
    상기 패턴닝 화합물은 약 25 ℃ 이하의 용융온도를 갖는 것을 특징으로 하는 증착 제어 방법.
  26. 제18항에 있어서,
    상기 패턴닝 화합물의 온도를 변경하는 단계는 그것이 상기 패턴닝 화합물과 접촉상태에 있는 동안 기판의 온도를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 제어 방법.
  27. 제18항에 있어서,
    상기 패턴닝 화합물의 온도를 변경하는 단계는 피에조 저항소자, 저항소자, 전자기 에너지원 및 냉각소자로 구성되는 그룹으로부터 선택된 소자를 사용하는 것 을 특징으로 하는 증착 제어 방법.
  28. 제18항에 있어서,
    상기 패턴닝 화합물을 원하는 두께로 상기 기판 상에 증설하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증착 제어 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 패턴닝 화합물을 상기 기판 상에 원하는 두께로 증설하는 단계는 상기 기판의 동일 영역을 반복적으로 주사하는 것에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 증착 제어 방법.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 패턴닝 화합물을 상기 기판 상에 원하는 두께로 증설하는 단계는 상기 패턴닝 화합물이 증착되고 있을 때 상기 팁과 상기 기판 간의 거리를 증가시키면서, 상기 기판의 평면에서 상기 팁을 고정으로 유지시키는 것에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 증착 제어 방법.
  31. 제18항에 있어서,
    상기 주사탐침현미경팁을 마련하는 단계는 상기 패턴닝 화합물로 피복된 복수의 팁들을 마련하는 것을 특징으로 하는 증착 제어 방법.
  32. 제18항에 있어서,
    상기 주사탐침현미경팁을 마련하는 단계는 적어도 하나의 팁이 상이한 패턴닝 화합물로 피복된 복수의 팁들을 마련하는 것을 특징으로 하는 증착 제어 방법.
  33. 복수의 패턴닝 화합물 증착 방법에 있어서,
    기판을 마련하는 단계;
    상이한 용융온도를 갖는 적어도 2개의 패턴닝 화합물로 피복된 주사탐침현미경팁을 마련하는 단계로서, 상기 패턴닝 화합물들은 그들의 용융온도의 순으로 피복들을 형성하며, 제1 피복은 최고의 용융온도를 갖는 패턴닝 화합물로 형성되는 단계;
    상기 기판과 상기 패턴닝 화합물을 접촉시키는 단계;
    상기 패턴닝 화합물이 부동성과 유동성 사이에서 전이하도록 상기 패턴닝 화합물의 온도를 변경하는 단계; 및
    상기 유동성 패턴닝 화합물의 원하는 양을 상기 기판에 원하는 패턴으로 전사하는 단계를 포함하며,
    전이 온도에 도달되거나 전이 온도를 초과한 패턴닝 화합물들만이 증착되는 것을 특징으로 하는 복수의 패턴닝 화합물 증착 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 주사탐침현미경팁을 마련하는 단계는 적어도 2개의 원하는 패턴닝 화합물로 피복된 복수의 팁들을 마련하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 패턴닝 화합물 증착 방법.
KR1020077005953A 2004-08-18 2005-05-10 딥펜 나노리소그래피에서의 증착 열제어 KR101291671B1 (ko)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US60350804P 2004-08-18 2004-08-18
US60/603,508 2004-08-18
US60/603,518 2004-08-18
US10/956,596 2004-09-29
US10/956,596 US7541062B2 (en) 2004-08-18 2004-09-29 Thermal control of deposition in dip pen nanolithography
PCT/US2005/015966 WO2006036217A2 (en) 2004-08-18 2005-05-10 Thermal control of deposition in dip pen nanolithography

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070062981A true KR20070062981A (ko) 2007-06-18
KR101291671B1 KR101291671B1 (ko) 2013-08-01

Family

ID=35909933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020077005953A KR101291671B1 (ko) 2004-08-18 2005-05-10 딥펜 나노리소그래피에서의 증착 열제어

Country Status (5)

Country Link
US (2) US7541062B2 (ko)
EP (1) EP1850972B1 (ko)
JP (1) JP2008511451A (ko)
KR (1) KR101291671B1 (ko)
WO (1) WO2006036217A2 (ko)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7541062B2 (en) * 2004-08-18 2009-06-02 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Thermal control of deposition in dip pen nanolithography
US20070240757A1 (en) * 2004-10-15 2007-10-18 The Trustees Of Boston College Solar cells using arrays of optical rectennas
EP1917557A4 (en) 2005-08-24 2015-07-22 Trustees Boston College APPARATUS AND METHODS FOR SOLAR ENERGY CONVERSION IMPLEMENTING COMPOSITE METAL STRUCTURES OF NANOMETRIC SCALE
WO2007086903A2 (en) * 2005-08-24 2007-08-02 The Trustees Of Boston College Apparatus and methods for solar energy conversion using nanocoax structures
US7589880B2 (en) * 2005-08-24 2009-09-15 The Trustees Of Boston College Apparatus and methods for manipulating light using nanoscale cometal structures
US7623746B2 (en) * 2005-08-24 2009-11-24 The Trustees Of Boston College Nanoscale optical microscope
WO2007025023A2 (en) * 2005-08-24 2007-03-01 The Trustees Of Boston College Apparatus and methods for optical switching using nanoscale optics
WO2007027757A2 (en) * 2005-08-30 2007-03-08 Georgia Tech Research Corporation Direct write nanolithography using heated tip
KR100913997B1 (ko) * 2006-04-06 2009-08-26 재단법인서울대학교산학협력재단 표면유체 원리를 이용한 잉크의 형성방법 및 이를 이용하여패터닝하는 방법
WO2008017663A2 (en) * 2006-08-08 2008-02-14 Essilor International (Compagnie Generale D'optique) Surface modification of nanoparticles by phosphorus-containing compounds in the vapor phase
JP4825697B2 (ja) * 2007-01-25 2011-11-30 株式会社ミツトヨ デジタル式変位測定器
CN101627479B (zh) * 2007-01-30 2011-06-15 索拉斯特公司 光电池及其制造方法
WO2008143721A2 (en) * 2007-02-12 2008-11-27 Solasta, Inc. Photovoltaic cell with reduced hot-carrier cooling
US7680553B2 (en) * 2007-03-08 2010-03-16 Smp Logic Systems Llc Methods of interfacing nanomaterials for the monitoring and execution of pharmaceutical manufacturing processes
US20090023607A1 (en) * 2007-05-09 2009-01-22 Nanolnk, Inc. Compact nanofabrication apparatus
US20090004231A1 (en) * 2007-06-30 2009-01-01 Popp Shane M Pharmaceutical dosage forms fabricated with nanomaterials for quality monitoring
EP2168170A2 (en) * 2007-07-03 2010-03-31 Solasta, Inc. Distributed coax photovoltaic device
US7928343B2 (en) * 2007-12-04 2011-04-19 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Microcantilever heater-thermometer with integrated temperature-compensated strain sensor
US8719960B2 (en) * 2008-01-31 2014-05-06 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Temperature-dependent nanoscale contact potential measurement technique and device
US8068328B2 (en) * 2008-03-12 2011-11-29 Intel Corporation Nanolithographic method of manufacturing an embedded passive device for a microelectronic application, and microelectronic device containing same
US7452570B1 (en) * 2008-04-09 2008-11-18 International Business Machines Corporation Probe-based lithography utilizing thermomechanically activated polymers
WO2009140439A1 (en) * 2008-05-13 2009-11-19 Nanoink, Inc. Nanomanufacturing devices and methods
US8931950B2 (en) 2008-08-20 2015-01-13 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Device for calorimetric measurement
KR20100043542A (ko) * 2008-10-20 2010-04-29 삼성전자주식회사 딥펜 나노리소그래피 공정을 이용하여 패터닝하는 장치 및 방법
AU2010206595A1 (en) * 2009-01-26 2011-07-28 Nanoink, Inc. Large area, homogeneous array fabrication including substrate temperature control
AU2010236563A1 (en) * 2009-04-14 2011-09-22 Nanoink, Inc. Conducting lines, nanoparticles, inks, and patterning
US8387443B2 (en) * 2009-09-11 2013-03-05 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Microcantilever with reduced second harmonic while in contact with a surface and nano scale infrared spectrometer
US8178429B1 (en) * 2009-09-29 2012-05-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Nanofabrication using dip pen nanolithography and metal oxide chemical vapor deposition
US8914911B2 (en) 2011-08-15 2014-12-16 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Magnetic actuation and thermal cantilevers for temperature and frequency dependent atomic force microscopy
US8533861B2 (en) 2011-08-15 2013-09-10 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Magnetic actuation and thermal cantilevers for temperature and frequency dependent atomic force microscopy
WO2013059670A2 (en) 2011-10-21 2013-04-25 Nanoink, Inc. Octahedral and pyramid-on-post tips for microscopy and lithography
US20150309073A1 (en) * 2012-07-13 2015-10-29 Northwestern University Multifunctional graphene coated scanning tips
CN110467150A (zh) * 2019-01-10 2019-11-19 温州大学 一种基于可纺性材料的微纳结构直写方法

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH643397A5 (de) * 1979-09-20 1984-05-30 Ibm Raster-tunnelmikroskop.
US4539061A (en) * 1983-09-07 1985-09-03 Yeda Research And Development Co., Ltd. Process for the production of built-up films by the stepwise adsorption of individual monolayers
US4954704A (en) * 1989-12-04 1990-09-04 Digital Instruments, Inc. Method to increase the speed of a scanning probe microscope
US5043578A (en) * 1990-04-05 1991-08-27 International Business Machines Corporation Writing atomic scale features with fine tip as source of deposited atoms
JP3320472B2 (ja) * 1992-02-03 2002-09-03 株式会社東芝 走査型探針装置
US5441343A (en) * 1993-09-27 1995-08-15 Topometrix Corporation Thermal sensing scanning probe microscope and method for measurement of thermal parameters of a specimen
US5955772A (en) * 1996-12-17 1999-09-21 The Regents Of The University Of California Heterostructure thermionic coolers
WO2000033354A2 (en) * 1998-11-20 2000-06-08 The Regents Of The University Of California High-efficiency heterostructure thermionic coolers
US6827979B2 (en) * 1999-01-07 2004-12-07 Northwestern University Methods utilizing scanning probe microscope tips and products therefor or produced thereby
US20020122873A1 (en) * 2000-01-05 2002-09-05 Mirkin Chad A. Nanolithography methods and products therefor and produced thereby
US6635311B1 (en) * 1999-01-07 2003-10-21 Northwestern University Methods utilizing scanning probe microscope tips and products therefor or products thereby
JP3785018B2 (ja) * 2000-03-13 2006-06-14 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 マイクロプローブおよびそれを用いた走査型プローブ装置
JP3925610B2 (ja) * 2001-02-13 2007-06-06 喜萬 中山 発熱プローブ及び発熱プローブ装置
US6692700B2 (en) * 2001-02-14 2004-02-17 Handylab, Inc. Heat-reduction methods and systems related to microfluidic devices
US6674074B2 (en) * 2001-03-02 2004-01-06 Northwestern University Enhanced scanning probe microscope
AU2002258702A1 (en) * 2001-04-02 2002-10-15 Prolinx Incorporated Systems and apparatus for the analysis of molecular interactions
CA2443691A1 (en) * 2001-04-09 2002-10-17 Research Triangle Institute Thermoelectric device for dna genomic and proteonic chips and thermo-optical switching circuits
US6737646B2 (en) 2001-06-04 2004-05-18 Northwestern University Enhanced scanning probe microscope and nanolithographic methods using the same
US20030000645A1 (en) * 2001-06-27 2003-01-02 Dornfest Charles N. Apparatus and method for reducing leakage in a capacitor stack
US6642129B2 (en) * 2001-07-26 2003-11-04 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Parallel, individually addressable probes for nanolithography
US6628002B2 (en) * 2001-10-02 2003-09-30 Margolin Development Heat transfer system with supracritical fluid
US7998528B2 (en) * 2002-02-14 2011-08-16 Massachusetts Institute Of Technology Method for direct fabrication of nanostructures
JP3828030B2 (ja) * 2002-03-25 2006-09-27 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 温度測定プローブおよび温度測定装置
US6648443B1 (en) * 2002-06-18 2003-11-18 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Thermal inkjet print head with a temperature regulation system and methods of making and using the same
US8071168B2 (en) * 2002-08-26 2011-12-06 Nanoink, Inc. Micrometric direct-write methods for patterning conductive material and applications to flat panel display repair
US7005378B2 (en) * 2002-08-26 2006-02-28 Nanoink, Inc. Processes for fabricating conductive patterns using nanolithography as a patterning tool
US7034854B2 (en) * 2002-11-12 2006-04-25 Nanoink, Inc. Methods and apparatus for ink delivery to nanolithographic probe systems
US7759924B2 (en) * 2003-11-25 2010-07-20 Northwestern University Cascaded MOSFET embedded multi-input microcantilever
US7211795B2 (en) * 2004-02-06 2007-05-01 California Institute Of Technology Method for manufacturing single wall carbon nanotube tips
JP2005254589A (ja) * 2004-03-11 2005-09-22 Fuji Photo Film Co Ltd インクジェット記録装置およびインクジェット記録装置の制御方法
US20050218398A1 (en) * 2004-04-06 2005-10-06 Availableip.Com NANO-electronics
US20050218397A1 (en) * 2004-04-06 2005-10-06 Availableip.Com NANO-electronics for programmable array IC
GB0409877D0 (en) * 2004-04-30 2004-06-09 Univ Manchester Preparation of nanoparticle materials
US7541062B2 (en) * 2004-08-18 2009-06-02 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Thermal control of deposition in dip pen nanolithography
US7497613B2 (en) * 2005-04-18 2009-03-03 Anasys Instruments Probe with embedded heater for nanoscale analysis
WO2007027757A2 (en) * 2005-08-30 2007-03-08 Georgia Tech Research Corporation Direct write nanolithography using heated tip
US7892610B2 (en) * 2007-05-07 2011-02-22 Nanosys, Inc. Method and system for printing aligned nanowires and other electrical devices
US7928343B2 (en) * 2007-12-04 2011-04-19 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Microcantilever heater-thermometer with integrated temperature-compensated strain sensor
US8719960B2 (en) * 2008-01-31 2014-05-06 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Temperature-dependent nanoscale contact potential measurement technique and device
KR20100043542A (ko) * 2008-10-20 2010-04-29 삼성전자주식회사 딥펜 나노리소그래피 공정을 이용하여 패터닝하는 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008511451A (ja) 2008-04-17
EP1850972A4 (en) 2008-02-27
EP1850972B1 (en) 2010-10-20
KR101291671B1 (ko) 2013-08-01
US20090255465A1 (en) 2009-10-15
US20060040057A1 (en) 2006-02-23
WO2006036217A3 (en) 2006-12-21
EP1850972A2 (en) 2007-11-07
WO2006036217A2 (en) 2006-04-06
US7541062B2 (en) 2009-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101291671B1 (ko) 딥펜 나노리소그래피에서의 증착 열제어
US7439501B2 (en) Direct write nanolithography using heated tip
Pan et al. High‐throughput near‐field optical nanoprocessing of solution‐deposited nanoparticles
US20100227063A1 (en) Large area, homogeneous array fabrication including substrate temperature control
US8214916B2 (en) Large area, homogeneous array fabrication including leveling with use of bright spots
US20100229264A1 (en) Large area, homogeneous array fabrication including controlled tip loading vapor deposition
US20100221505A1 (en) Large area, homogeneous array fabrication including homogeneous substrates
JP5867970B2 (ja) ディップペンナノリソグラフィにおけるデポジションの熱的制御
CN101035629A (zh) 蘸礁笔纳米平板印刷术的沉积作用中的热控制
Li et al. MWCNTs patterning by thermally enhanced and confined evaporation for transparent and conductive thin film
Haferl et al. Employing scanning force microscopy to investigate the free surface of liquid microstructures and their wetting behavior on smooth surfaces: Gathered experiences
Checco Droplet Morphology at Nanometer Scale
Hong et al. Dip‐Pen Nanolithography
Sheehan et al. Direct deposition of electronic materials with thermal DPN
Hong et al. Saleem G. Rao, andJoonkyungJang
Sun Deposition-patterning of lead zirconate titanate (PZT) using electrohydrodynamic atomization

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160712

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee