KR20100110839A - 자기 정렬 - Google Patents

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KR20100110839A
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nanoscale
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찰스 티 블랙
티모시 제이 돌턴
브루스 비 도리스
칼 라덴스
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인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
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Abstract

일실시예에서, 대규모 영역을 포함하는 육각형 타일들이 3개의 그룹으로 분할되고, 각 그룹은 서로 분리된 모든 육각형 타일들 중 1/3을 포함한다. 각 그룹(01, 02, 03)에서의 육각형의 타일에 대한 개구가 템플릿층(20A, 20B, 20C)에 형성되고, 자기 조립 블록 공중합체의 세트가 각 개구에 도포되어 패터닝된다. 이러한 프로세스는 3개의 그룹 모두를 커버하도록 3회 반복되고 그 결과 자기 정렬된 패턴이 광범위한 영역에 걸쳐 연장한다. 제 2 실시예에서, 대규모 영역은 2개의 겹치지 않는 상보형 그룹의 직사각형 타일로 분할된다. 각 직사각형 영역은 자기 조립 블록 공중합체의 오더(order) 범위보다 작은 폭을 가진다. 자기 조립 자기 정렬 라인 및 공간 구조물(40A, 50A, 40B, 50B, 40C, 50C)은 각 그룹 내에 순차적인 방식으로 형성되어, 라인 및 공간 패턴이 상기 오더 범위를 넘어 연장하는 대규모 영역에 걸쳐 형성된다.

Description

자기 정렬{PATTERN FORMATION EMPLOYING SELF-ASSEMBLED MATERIAL}
본 발명은 일반적으로 나노스케일의 구조물에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 규칙적인 주기적 어레이의 자기 조립형(self-assembled) 서브리소그래피 나노스케일의 구조물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 산업에서 반도체 제조에 보텀 업(상향식 : bottom-up) 방식을 사용하는 것에 대한 관심이 증가하고 있다. 이러한 방식 중 하나는 서브리소그래피 그라운드 룰의 나노미터 스케일의 패턴을 생성하기 위해 자기 조립 블록 공중합체(self-assembling block copolymers)를 이용한다.
나노미터 스케일의 패턴으로 자기 조직화할 수 있는 자기 조립 공중합체 물질이 템플릿층의 오목 영역 내에 도포되어 나노스케일의 구조물을 형성할 수 있다. 적절한 조건하에서, 비혼합되지 않는(immiscible) 2 이상의 폴리머 블록 성분이 나노미터 스케일의 2 이상의 상이한 페이즈(phase)로 분리됨으로써, 분리된 나노스케일 구조물 유닛으로 이루어진 순서화된 패턴을 형성한다. 자기 조립 블록 공중합체에 의해 형성되는 분리된 나노스케일 구조물 유닛의 이러한 순서화된 패턴은, 반도체, 광학, 및 자기 소자에서 나노스케일의 구조물 유닛을 제조하는데 사용될 수 있다. 전형적으로, 그렇게 형성된 구조물 유닛의 면적은 5 내지 40 nm의 범위이며, 이는 서브리소그래피(즉, 리소그래피 툴의 해상도 이하)이다.
자기 조립 블록 공중합체는 적절한 용매계로 먼저 용해되어 블록 공중합체 용액을 형성하고, 그 다음, 하부층의 표면에 도포되어 블록 공중합체 층을 형성한다. 자기 조립 블록 공중합체는 고온에서 어닐링되어 2개의 상이한 폴리머의 블록 성분을 포함하는 2 세트의 폴리머 블록 구조물을 형성한다. 폴리머 블록 구조물은 선 또는 원통일 수 있다. 1 세트의 폴리머 블록 구조물은 다른 1세트의 폴리머 블록 구조물 내에 매립되거나, 상이한 세트들에 속하는 폴리머 블록 구조물이 교번적으로 형성될 수 있다. 자기 조립 블록 공중합체는 비감광성의 레지스트이며, 이들 레지스트의 패터닝은, 광자, 즉, 광학적 방사선에 의해 실행되는 것이 아니라, 어닐링 등의 적절한 조건 하에서의 자기 조립에 의해 실행된다.
어닐링에 의한 2세트의 폴리머 블록 구조물의 자기 조립은 자기 조립 블록 공중합체의 고유한 화학적 특성이며, 2세트의 폴리머 블록 구조물의 자기 정렬은 자기 조립 블록 공중합체의 물리적인 제한 환경과의 상호 작용을 필요로 한다. 환언하면, 2세트의 폴리머 블록 구조물의 자기 정렬은 외부 구조물이 자기 정렬의 구조물을 등록하는 것을 필요로 한다. 이러한 외부 구조물은, 제 1 폴리머 블록 성분 및 제 2 폴리머 블록 성분을 분리하는 어닐링 동안에, 자기 정렬의 구조물의 등록을 위한 템플릿으로서 작용한다.
외부 구조물에 의해 생성되고, 어닐링 동안에 자기 정렬 블록 공중합체의 자기 정렬을 실행할 정도(order)의 유효 범위는 유한적이다. 환언하면, 외부 구조물이 템플릿으로서 존재하는 효과의 공간적 치수는 제한적이며, 무한으로 전파하지 않는다. 자기 조립 블록 공중합체와 외부 구조물 사이의 거리가 유효 범위를 초과하면 어느 정도의 일관성이 상실된다. 이 경우에, 2세트의 폴리머 블록 구조물은 외부 구조물을 더 이상 등록하지 않는다. 자기 조립 자기 정렬 나노스케일의 구조물의 치수는, 제 1 폴리머 블록 성분과 제 2 폴리머 블록 성분의 100회 미만의 교번을 일반적으로 포함하는 제한된 범위에서 자기 조립 블록 공중합체의 조성에 따라 변경될 수 있다. 그러므로, 대략 1 미크론을 초과하는 면적을 가진 자기 조립 자기 정렬 나노스케일의 구조물을 형성하는 것이 어렵다.
그러나, 개선된 반도체 소자 및 나노스케일의 소자에 대해서는 반복 패턴의 큰 구조물이 상당히 바람직하다. 그러므로, 자기 조립 블록 공중합체의 고유의 유효 범위에 의해 제한되지 않는 치수를 가지며 대규모 영역에 걸쳐 연장하는 나노스케일의 자기 조립 자기 정렬 구조물 및 이러한 나노스케일의 자기 조립 자기 정렬 구조물을 형성하는 방법이 필요하다.
본 발명은, 외부 구조물에 의해 형성된 자기 조립 블록 공중합체의 어느 정도의 범위를 초과하는 영역에 걸쳐 연장하는 연속적인 나노스케일의 자기 조립 자기 정렬 구조물 및 그 제조 방법을 제공함으로써, 상술한 필요성에 중점을 두고 다룬다.
일실시예에서, 자기 정렬에서의 코히어런시 오더(order) 범위를 넘는 큰 영역은 리소그래피 면적을 가진 육각형의 타일로 분할된다. 육각형의 타일은 3개의 그룹으로 분할되며, 각 그룹은 서로가 분리된 모든 육각형의 타일 중 1/3을 포함한다. 각 그룹 내의 육각형 타일은 육각형 어레이 내에 있다. 각 그룹에서의 육각형의 타일에 대한 개구가 템플릿층에 형성되고, 1 세트의 자기 조립 블록 공중합체가 각 개구에 도포되어 패터닝된다. 이러한 프로세스는 3개의 그룹 모두를 커버하도록 3회 반복되며, 그 결과 자기 정렬된 패턴이 광범위한 영역에 걸쳐 존재한다. 제 2 실시예에서, 대규모 영역은 2개의 겹치지 않는 상보형의 그룹의 직사각형 타일로 분할된다. 각 직사각형 영역은 자기 조립 블록 공중합체의 오더 범위보다 적은 폭을 가진다. 자기 조립 자기 정렬형 라인(line) 및 공간(space) 구조물은 각 그룹 내에 순차적인 방식으로 형성되어, 라인 및 공간 패턴이 오더 범위를 넘는 대규모 영역에 걸쳐 형성된다. 직사각형, 사각형, 및 삼각형의 타일 등과 같이 본 명세서에서는 육각형의 타일의 변형예가 또한 고려된다.
본 발명의 일측면에 따르면, 기판 상에 나노스케일 패턴을 형성하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 기판 상에 사전 정의된 영역을 포함하는 제 1 템플릿층을 형성하는 단계와, 제 1 템플릿층에, 각각 정육각형 형상을 갖고, 제 1 육각형 어레이로 배열되는 복수의 제 1 개구를 패터닝하는 단계와, 상기 복수의 제 1 개구에 복수의 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물을 형성하는 단계와, 상기 복수의 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물 상에 상기 사전 정의된 영역을 포함하는 제 2 템플릿층을 형성하는 단계와, 제 2 템플릿층에, 각각 정육각형 형상을 갖고, 제 2 육각형 어레이로 배열되는 복수의 제 2 개구를 패터닝하는 단계와, 상기 복수의 제 2 개구에 복수의 제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물을 형성하는 단계와, 제 1 및 제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물 상에 상기 사전 정의된 영역을 포함하는 제 3 템플릿층을 형성하는 단계와, 제 3 템플릿층에, 각각 정육각형 형상을 갖고, 제 3 육각형 어레이로 배열되는 복수의 제 3 개구를 패터닝하는 단계와, 상기 복수의 제 3 개구에 복수의 제 3 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물을 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 각각의 제 1 개구, 제 2 개구, 제 3 개구는 다른 제 1 개구, 제 2 개구, 및 제 3 개구 어느 것과도 겹치지 않는다.
다른 실시예에서, 사전 정의된 영역은 복수의 제 1 개구를 결합한 영역, 복수의 제 2 개구를 결합한 영역, 복수의 제 3 개구를 결합한 영역의 합과 같다.
다른 실시예에서, 제 2 육각형 어레이는 제 1 육각형 어레이로부터 1개의 정육각형만큼 오프셋되어 있고, 제 3 육각형 어레이는 제 1 육각형 어레이로부터 1개의 정육각형만큼 오프셋되어 있고, 제 3 육각형 어레이는 제 2 육각형 어레이로부터 1개의 정육각형만큼 오프셋되어 있다.
다른 실시예에서, 제 1, 제 2, 제 3 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물 각각은 다른 제 1, 제 2, 제 3 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물과 합동(congruent)이다.
다른 실시예에서, 이 방법은 복수의 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물을 형성하기 이전에 복수의 제 1 개구 각각에 제 1 폴리머 블록 성분과 제 2 폴리머 블록 성분을 포함하는 비감광성 폴리머 레지스트를 도포하는 단계와, 복수의 제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물을 형성하기 이전에 복수의 제 2 개구 각각에 비감광성 폴리머 레지스트를 도포하는 단계와, 복수의 제 3 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물을 형성하기 이전에 복수의 제 3 개구 각각에 비감광성 폴리머 레지스트를 도포하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 복수의 제 1, 제 2, 제 3 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물 각각은 제 1 폴리머 블록 성분을 포함하는 적어도 하나의 원형 실린더, 및 제 2 폴리머 블록 성분을 포함하고 상기 적어도 하나의 원형 실린더에 횡방향으로(laterally) 접한 폴리머 매트릭스를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 복수의 제 1, 제 2, 제 3 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물 각각은 원형 실린더의 1/3에 해당하는 6개의 인스턴스를 더 포함하고, 각각의 인스턴스는 적어도 하나의 원형 실린더의 전체 부피의 1/3의 부피를 갖고, 릿지부(ridge)에서 120°의 각도를 갖는다.
또 다른 실시예에서, 6개의 인스턴스와 폴리머 매트릭스는 제 1, 제 2, 제 3 개구 중 한 개구의 경계와 횡방향으로 접한다.
다른 실시예에서, 복수의 제 1, 제 2, 제 3 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물 각각은 제 1 폴리머 블록 성분을 포함한 복수의 원형 실린더와, 제 2 폴리머 블록 성분을 포함하고 적어도 하나의 원형 실린더와 횡방향으로 접하는 폴리머 매트릭스를 포함하고, 복수의 원형 실린더 각각은 제 1, 제 2, 제 3 개구의 경계로부터 이격되어 있다.
다른 실시예에서, 이 방법은 원형 실린더 세트와 폴리머 매트릭스의 세트 중 하나를 다른 원형 실린더 세트 및 폴리머 매트릭스 세트에 대해 선택적으로 에칭하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 이 방법은 원형 실린더와 폴리머 매트릭스의 남은 부분을 에칭 마스크로 이용하여 기판에 서브리소그래피 치수를 갖는 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판 상에 나노스케일 패턴을 형성하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 기판 상의 사전 정의된 영역을 포함하는 복수의 제 1 템플릿층을 형성하는 단계와, 복수의 제 1 템플릿층에, 사각형 형상이고 리소그래피 폭을 각각 갖는 복수의 제 1 개구를 패터닝하는 단계와, 복수의 제 1 개구 내에 복수의 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물을 형성하는 단계와, 복수의 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물 상에 직접 제 2 템플릿층을 형성하는 단계와, 제 1 템플릿층에, 사각형 형상이고 리소그래피 폭을 각각 갖고 사전 정의된 영역 내의 제 1 개구의 상보형인 복수의 제 2 개구를 패터닝하는 단계와, 복수의 제 1 개구 내에 복수의 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물을 형성하는 단계를 포함한다.
일실시예에서, 이 방법은, 복수의 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물을 형성하기 이전에 복수의 제 1 개구 각각에 제 1 폴리머 블록 성분 및 제 2 폴리머 블록 성분을 포함하는 비감광성 폴리머 레지스트를 도포하는 단계와, 복수의 제 2 나노스케일 자기 조립 자가 정렬 구조물을 형성하기 이전에 복수의 제 2 개구 각각에 비감광성 폴리머 레지스트를 도포하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 복수의 제 1, 제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물 각각은 제 1 폴리머 성분을 각기 포함하는 적어도 1개의 공칭(nominal) 폭 라인과 2개의 에지 라인을 포함하고, 2개의 에지 라인 각각은 복수의 제 1 개구 중 하나의 개구의 경계에 인접하고, 적어도 하나의 공칭 폭 라인은 2개의 에지 라인과 이격되어 있으며, 적어도 하나의 공칭 폭 라인은 공칭 라인 폭을 갖고, 2개의 에지 라인은 에지 라인 폭을 가지며, 공칭 라인 폭은 서브리소그래피 치수로서 에지 라인 폭보다 크다.
다른 실시예에서, 복수의 제 1 및 제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물 각각은 제 2 폴리머 성분을 포함하는 상보형(complementary) 라인을 포함하고, 각각의 상보형 라인은 적어도 하나의 공칭 폭 라인과 2개의 에지 라인 중 2개 라인과 횡방향으로 인접하고, 서브리소그래피 치수로서 다른 폭을 갖는다.
다른 실시예에서, 이 방법은, 제 1 폴리머 성분과 제 2 폴리머 성분 중 한 성분을 다른 성분에 대해 선택적으로 에칭하는 단계와, 기판에 서브리소그래피 치수를 갖는 패턴을 형성하는 단계를 포함하고, 이 패턴은 제 1 서브리소그래피 치수를 갖는 적어도 하나의 제 1 라인과 제 2 서브리소그래피 치수를 갖는 제 2 라인이 주기적으로 반복되고, 적어도 하나의 제 1 라인과 제 2 라인의 인접하는 각 쌍은 동일한 서브리소그래피 간격만큼 이격되어 있다.
본 발명의 다른 측면에서, 기판을 포함하는 구조물이 제공되는데, 이 기판은 실질적으로 평탄한 표면으로부터 돌출부(protrusion) 또는 함몰부(recess)의 패턴을 갖고, 이 패턴은 단위 패턴의 육각형 어레이를 포함하고, 육각형 어레이는 리소그래피 치수의 최소 주기성을 갖고, 단위 패턴은 정육각형의 형상을 갖고 동일한 직경의 원을 포함하며, 2개의 인접하는 단위 패턴의 원의 집합은 육각형의 주기성을 갖지 않는다.
일 실시예에서, 동일 직경은 서브리소그래피 치수이다.
다른 실시예에서, 이 패턴은 릿지부의 패턴으로서, 이 구조물은 동일한 직경을 갖고, 비감광성 폴리머 레지스터의 폴리머 성분을 포함하고 각각의 돌출부 패턴 바로 위에 위치하는 복수의 실린더를 더 포함하고, 원의 에지는 복수의 실린더의 실린더 표면과 일치한다.
다른 실시예에서, 이 패턴은 함몰부의 패턴으로서, 이 구조물은 비감광성 폴리머 레지스트의 폴리머 성분의 매트릭스를 포함하고, 매트릭스는 실린더형 개구를 포함하고, 원의 에지는 실린더형 개구의 실린더 표면에 일치한다.
본 발명의 다른 측면에서 기판을 포함하는 구조물이 제공되되, 기판은 단위 패턴이 일차원으로 주기적으로 반복되고, 단위 패턴은 실질적으로 평탄한 표면 상에 적어도 하나의 제 1 라인과 제 2 라인의 돌출부 또는 함몰부를 포함하고, 적어도 하나의 제 1 라인 각각은 제 1 서브리소그래피 폭을 갖고, 제 2 라인은 제 2 서브리소그래피 폭을 갖고, 적어도 하나의 제 1 라인 과 제 2 라인의 이웃하는 각 쌍은 동일한 서브리소그래피 간격만큼 이격되어 있다.
일 실시예에서, 제 1 서브리소그래피 폭과 제 2 서브리소그래피 폭은 다르다.
다른 실시예에서, 이 패턴은 릿지부의 패턴으로서, 이 구조물은 비감광성 폴리머 레지스트의 폴리머 성분을 포함하고 적어도 하나의 제 1 라인과 제 2 라인 각각의 바로 위에 위치하는 복수의 폴리머 라인을 더 구비하고, 폴리머 라인의 각 에지는 적어도 하나의 제 1 라인 또는 제 2 라인의 에지와 수직적으로 일치한다.
다른 실시예에서, 이 패턴은 함몰부의 패턴으로서, 이 구조물은 비감광성 폴리머 레지스트의 폴리머 성분을 포함하고 실질적으로 평탄한 표면 바로 위에 위치하는 복수의 폴리머 라인을 더 구비하고, 폴리머 라인의 각 에지는 적어도 하나의 제 1 라인 또는 제 2 라인의 에지와 수직적으로 일치한다.
본 발명에 의하면, 자기 조립 블록 공중합체의 고유의 유효 범위에 의해 제한되지 않는 치수를 가지며 대규모 영역에 걸쳐 연장하는 나노스케일의 자기 조립 자기 정렬 구조물 및 이러한 나노스케일의 자기 조립 자기 정렬 구조물을 형성할 수 있다.
동일한 번호를 갖는 도면은 동일한 제조 단계에 대응한다. 접미사 (a)를 갖는 도면은 위에서 내려다본 것이다. 접미사 "(b)" 또는 "(c)"를 갖는 도면은 각각 같은 도면 번호를 갖고 접미사 "(a)"인 대응하는 도면의 평면 B-B' 또는 C-C'를 따라 본 수직 단면도이다.
도 1a 내지 도 16b는 본 발명의 실시예 1에 따른 제 1 예시적 나노스케일 구조물의 순차도,
도 17a 내지 도 18b는 본 발명의 실시예 1에 따른 제 1 예시적 나노스케일 구조물의 변형예의 순차도,
도 19a 내지 도 23b는 본 발명의 실시예 2에 따른 제 2 예시적 나노스케일 구조물의 변형예의 순차도,
도 24a 내지 도 24b는 본 발명의 실시예 2에 따른 제 2 예시적 나노스케일 구조물의 변형예의 순차도,
도 25a 내지 도 33b는 본 발명의 실시예 3에 따른 제 3 예시적 나노스케일 구조물의 변형예의 순차도이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 규칙적인 주기적 어레이의 자기 조립형 서브리소그래피(sublithographic) 나노스케일 구조 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 이하에 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명할 것이다. 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 참조 번호로 나타냄을 유의한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 제 1 예시적 나노스케일 구조는 기판(10)에 형성된 제 1 템플릿층(20A)을 포함한다. 제 1 템플릿층(20A) 및 기판(10)의 측면 치수는 후속하여 사용될 비감광성 폴리머 레지스트(non-photosensitive polymeric resist)의 측면 오더(order) 범위를 초과할 수 있다. 기판(10)은 반도체 기판, 절연체 기판, 금속 기판 또는 그 조합일 수 있다. 반도체 기판은 실리콘 기판, 다른 4족 원소의 반도체 기판 또는 화합물 반도체 기판일 수 있다. 또한, 반도체 기판은 벌크(bulk) 기판, 절연체 상의 반도체(Semiconductor-on-insulator, SOI) 기판 또는 벌크 부분 및 SOI 부분을 갖는 하이브리드 기판일 수 있다. 제 1 템플릿층(20A)은 반도체 재료 또는 절연체 재료를 포함할 수 있다. 예시적인 반도체 재료는 폴리실리콘, 비정질(amorphous) 실리콘, 게르마늄 또는 탄소를 포함하는 합금 함유의 다결정 실리콘(polycrystalline silicon), 또는 게르마늄 또는 실리콘을 포함하는 합금 함유의 비정질 실리콘을 포함한다. 예시적인 절연체 재료는 유전체 산화물, 유전체 산질화물, 유전체 질화물, 다공성 또는 비다공성의 (산화 실리콘의 유전율, 즉 3.9 미만의 유전율을 갖는) 저유전율 절연체 재료를 포함한다. 또한, 제 1 템플릿층(20)은 수소가 없는 비정질 탄소, 수소가 없는 4면체의 비정질 탄소, 수소가 없는 금속함유 비정질 탄소, 수소화된 비정질 탄소, 수소화된 4면체의 비정질 탄소, 수소화된 금속함유 비정질 탄소, 변형된 수소화 비정질 탄소 등의 비정질 탄소 또는 다이아몬드형 카본(diamond-like carbon)을 포함할 수 있다.
제 1 템플릿층(20A)은 우선 기판(10)의 상면 전체를 덮는 블랭킷층(blanket layer)으로서 형성되고, 이어서 포토레지스트(도시하지 않음)의 도포를 이용하는 리소그래피 방법, 포토레지스트의 패터닝, 포토레지스트의 패턴을 제 1 템플릿층(20A)으로 전사하는 이방성 에칭에 의해 패터닝된다. 패턴은 기판(10)의 상면을 노출시키는 제 1 개구(O1)를 제 1 템플릿층(20A)에 포함한다. 각각의 제 1 개구(O1)는 동일한 치수의 정육각형의 형상을 갖는다. 제 1 개구(O1)가 리소그래피 방법에 의해 형성되기 때문에, 특성(characteristic)의 치수, 예컨대, 정육각형의 한변의 길이는 리소그래피 치수이다.
치수가 리소그래피 치수인지 서브리소그래피(sublithographic)의 치수인지는 해당 치수가 리소그래피 패터닝 방법에 의해 형성될 수 있는지에 따라 달라진다. 여기서 리소그래피 패터닝 방법에 의해 형성될 수 있는 최소 치수는 "리소그래피 최소 치수" 또는 "임계 치수"라고 불린다. 리소그래피 최소 치수는 주어진 리소그래피 툴에 관해서만 정의되고 통상 반도체 기술 대대로 변화하지만, 리소그래피 최소 치수 및 서브리소그래피 치수는 반도체 제조시에 이용 가능한 리소그래피 툴의 최상의 성능과 관련하여 정의되어야 하는 것이 이해된다. 2007년 현재, 리소그래피 최소 치수는 대략 45nm이고 장래에는 더 줄어들 것으로 예상된다. 리소그래피 최소 치수 미만의 치수는 서브리소그래피 치수이고, 리소그래피 최소 치수 이상의 치수는 리소그래피 치수이다.
제 1 개구(O1)의 위치는, 제 1 템플릿층(20A)을 포함하고 어떠한 패턴도 포함하지 않는 재료의 블랭킷 증착 또는 블랭킷 도포에 의해 형성된, 제 1 템플릿층(20A)의 상면을 정육각형의 가상의 육각형 어레이로 충전(filling)함으로써 결정된다. 정육각형은 육각형 타일이 미리 정해진 영역을 충전하는데 이용되는 것과 동일한 방식으로 제 1 템플릿층(20A)의 상면을 충전한다. 정육각형의 경계는 도 1a의 점선으로 표시된다. 정육각형의 3분의 1로 이루어진 세트는, 해당 세트의 각 정육각형이 동일한 세트의 다른 정육각형으로부터 분리되도록 제 1 개구(O1)를 포함하며, 단위 육각형이 도 1a의 이중점선(double-dotted line)에 의해 도시된다. 제 1 개구(O1)의 이러한 육각형 어레이는 여기서 "제 1 육각형 어레이"라고 칭한다. 따라서, 패터닝 이전에 제 1 개구(O1)의 면적은 제 1 템플릿층(20A)의 상면의 전체 면적의 대략 3분의 1이다.
정육각형의 한변의 길이는 리소그래피 치수, 예컨대, 45nm보다 클 수 있다. 2007년에 실행 가능한 정육각형의 한 변의 길이의 전형적인 범위는 대략 45nm 내지 1000nm이며, 더 일반적으로는 대략 45nm 내지 100nm이다.
도 2a, 2b를 참조하면, 제 1 비감광성 폴리머 레지스트가 각각의 제 1 개구(O1) 내에, 제 1 비감광성 폴리머 레지스트 부분(30A)을 형성하는 스핀 코팅(spin coating) 등의 종래 공지된 방법에 의해 도포된다. 바람직하게는, 제 1 비감광성 폴리머 레지스트 부분(30A)의 상면이 제 1 템플릿층(20A)의 상면과 동일한 평면이거나 제 1 템플릿층(20A)의 상면 아래로 함몰되어 있다. 제 1 비감광성 폴리머 레지스트는 나노미터스케일의 패턴으로 자기 조직화(self-organizing)할 수 있는 자기 조립 블럭 공중합체(self-assembling block copolymers)를 포함한다.
제 1 비감광성 폴리머 레지스트는 서로 혼합되지 않는 제 1 폴리머 블럭 성분과 제 2 폴리머 블럭 성분을 포함한다. 비감광성 폴리머 레지스트는 스스로 평탄화(self-planarizing)될 수 있다. 이와 달리, 비감광성 폴리머 레지스트는 화학 기계적 평탄화, 리세스(recess) 에칭, 또는 그 조합에 의해 평탄화될 수 있다.
제 1 폴리머 블럭 성분과 제 2 폴리머 블럭 성분에 대한 예시적인 재료는 2006년 6월 19일에 출원되어 계류중인 미국 특허출원 제11/424,963호에 설명되고, 그 내용은 참조로서 본 명세서에 포함된다. 본 발명의 구조 단위를 형성하기 위해 사용될 수 있는 비감광성 폴리머 레지스트에 대한 자기 조립 블럭 공중합체의 특정 예는, 폴리스타일렌-블럭-폴리메틸메타크릴레이트(PS-b-PMMA), 폴리스타일렌-블럭-폴리아이소프렌(PS-b-PI), 폴리스타일렌-블럭-폴리뷰타다이엔(PS-b-PBD), 폴리스타일렌-블럭-폴리바이닐피리딘(PS-b-PVP), 폴리스타일렌-블럭-폴리에틸렌옥사이드(PS-b-PEO), 폴리스타일렌-블럭-폴리에틸렌(PS-b-PE), 폴리스타일렌-b-폴리오가노실리케이트(PS-b-POS), 폴리스타일렌-블럭-폴리페로세닐다이메틸실레인(PS-b-PES), 폴리에틸렌옥사이드-블럭-폴리아이소프렌(PEO-b-PI), 폴리에틸렌옥사이드-블럭-폴리뷰타다이엔(PEO-b-PBD), 폴리에틸렌옥사이드-블럭-폴리메틸메타크릴레이트(PEO-b-PMMA), 폴리에틸렌옥사이드-블럭-폴리에틸에틸렌(PEO-b-PEE), 폴리뷰타다이엔-블럭-폴리바이닐피리딘(PBD-b-PVP), 폴리아이소프렌-블럭-폴리메틸메타크릴레이트(PI-b-PMMA)를 포함할 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 자기 조립 블럭 공중합체는 우선 적당한 용매계에 용해되어 블럭 공중합체 용액을 형성하고, 그 후 제 1 예시적 구조의 표면에 도포되어 비감광성 폴리머 레지스트가 형성된다. 블럭 공중합체를 용해하고 블럭 공중합체 용액을 형성하는 데 사용된 용매계는 임의의 적당한 용매를 포함할 수 있는데, 톨루엔, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에터 아세테이트(PGMEA), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에터(PGME) 및 아세톤을 포함할 수 있지만 이것에 한정되지 않는다. 비감광성 폴리머 레지스트는 자외광 또는 가시광으로의 노출에 대해 현상될 수 있는 종래의 포토레지스트가 아니다. 또한, 비감광성 폴리머 레지스트는 종래의 저유전율 유전체(low-k dielectric) 재료가 아니다.
도 3a 및 3b를 참조하면, 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(self-assembled self-aligned structure)은, 어닐링을 거쳐 자기 조립 블럭 공중합체의 교차결합(cross-linking)을 일으키는 것에 의해 각각의 제 1 개구(O1) 내에 형성된다. 특히, 제 1 비감광성 폴리머 레지스트는 자외선 처리 또는 고온에서의 열 어닐링에 의해 어닐링되어, 제 1 폴리머 블럭 성분을 포함하는 제 1 원주형 폴리머 구조물(40A) 및 제 2 폴리머 블럭 성분과 제 1 원주형 폴리머 구조물(40A)의 측벽에 횡방향으로 인접하는 제 1 폴리머 매트릭스(50A)를 형성한다.
두 세트의 폴리머 블럭을 형성하기 위해 블럭 공중합체층의 자기 조립 블럭 공중합체를 어닐링하는 예시적 처리는 Nealey 등의 Digital Object Identifier 10.1109/IEDM2005.1609349의 IEDM Technical Digest의 2005년 12월호의 "Self-assembling resists for nanolithography"에 설명되고, 그 내용은 참조로서 여기에 포함된다. '963 출원에 설명된 어닐링 방법이 채용될 수 있다. 어닐링은, 예컨대, 대략 1시간 미만 내지 대략 100시간 동안 대략 200℃ 내지 대략 300℃의 온도에서 실행될 수 있다.
제 1 원주형 폴리머 구조물(40A)은 적어도 하나의 원형 실린더 및 각각이 적어도 하나의 원형 실린더의 3분의 1에 대응하고 실질적으로 120° 또는 2π/3과 동일한 각도에 상당하는 호(arc)를 포함하는 6개의 부분(fractional) 원형 실린더를 포함한다. 즉, 6개의 부분 원형 실린더의 각각은 적어도 하나의 원형 실린더를 3개의 반직경 절단에 의해 3개의 동일한 부분으로 분할하여 얻어질 수 있고, 각각이 120°로 분리되고 하나의 원형 실린더의 중심축으로부터 비롯된다. 따라서, 6개의 부분 원형 실린더의 각각은 120°의 각도의 리지(ridge)에서 만나는 두 개의 직사각형 표면을 갖는다. 부분 원형 실린더의 리지는 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A)의 하나를 이루는 정육각형의 코너에 위치한다. 6개의 부분 원형 실린더의 형성은 제 1 폴리머 블럭 성분이 표면 장력에 의해 제 1 템플릿층(20A)의 벽을 "적시도록(wet)", 제 1 템플릿층(20A) 및 제 1, 제 2 폴리머 블럭 성분을 위한 재료를 선택함으로써 실시되어, 예컨대, 제 1 폴리머 블럭 성분의 조성 및 평균 분자량은 제 1 폴리머 블럭 성분이 제 1 템플릿층(20A)에 대해 선택된 재료의 표면을 더 적시거나 또는 덜 적시게 하기 위해 조정될 수 있다.
제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A)은 "자기 조립"된다. 제 1 비감광성 폴리머 레지스트의 화학적 조성은, 제 1 및 제 2 폴리머 블럭 성분의 비혼합성이 제 1 폴리머 블럭 성분의 제 1 원주형 폴리머 구조물(40A), 즉, 적어도 하나의 원형 실린더 및 6개의 부분 원형 실린더으로의 자기 조립을 가능하도록 하게 한다. 제 2 폴리머 블럭 성분은 제 1 폴리머 블럭 매트릭스(50A)로 조립한다.
제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(the first nanoscale self-assembled self-aligned structures)(40A, 50A)은 제 1 개구(O1)를 규정하는 제 1 템플릿층(20A)의 벽에 "자기 정렬"된다. 특히, 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A,50A)은 제 1 개구(O1) 중 하나에 대응하는 정육각형의 영역 내에 국한된다(도 1 참조). 또한, 자기 조립 및 습윤(wetting) 특성으로 인해, 적어도 하나의 원형 실린더 및 6개의 부분 원형 실린더의 각각은 정육각형에 대해 자기 정렬된다. 적어도 하나의 실린더는 제 1 개구(O1) 각각 내에서의 육각형 실린더 어레이의 형성과 비교될 수 있는 단일 실린더, 7개 실린더 또는 임의의 복수의 실린더를 포함할 수 있다. 각각의 제 1 개구(O1)에서 적어도 하나의 원형 실린더의 전체 개수가 7개를 초과하는 경우, 각각이 적어도 하나의 원형 실린더의 절반에 상당하고, 제 1 폴리머 블록(the first polymetric block)을 구비하는 절반 실린더(half cylinder)(도시하지 않음)는 적어도 하나의 원형 실린더, 6개의 부분 원형 실린더, 및 절반 실린더에 의해 육각형의 주기성이 만족하도록 각각의 제 1 개구(O1) 각각 내에 형성될 수 있다.
일 예시적 경우에서는, "벌집(honeycomb)" 구조가 폴리(PMMA-b-S)(methylmethacrylate b-styrene) 블록 공중합체 내에 형성된다. 실린더형 페이즈 다이블록(cylinderical phase diblock)의 경우, PMMA-b-S 블록은 열 어닐링(thermal annealing)에 따라 폴리스틸렌 블록의 매트릭스 내에서 수직 배향 실린더(vertically oriented cylinders)를 형성하도록 분리될 수 있다.
도 4A 및 도 4B를 참조하면, 제 1 템플릿층(20A)은 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A) 및 기판(10)에 대해 선택적으로 제거된다. 습식 에칭 또는 건식 에칭이 사용될 수 있다. 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A)의 집합은 육각형 어레이를 구성하고, 단위 셀은 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A)의 하나의 인스턴스(instant), 및 어떠한 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A)도 포함하지 않고 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A)의 2개의 인스턴스와 동일한 부피를 갖지 않는 공간을 포함하고 있다.
도 5A 및 도 5B를 참조하면, 제 2 템플릿층(20B)이 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A) 및 기판(10)에 걸쳐 형성된다. 제 2 템플릿층(20B)은 제 1 템플릿층(20A)으로 이용될 수 있는 물질 중에서 선택될 수 있다. 제 2 템플릿층(20B)은 제 1 템플릿층(20A)과 동일하거나 다른 물질을 포함할 수 있다. 제 2 템플릿층(20B)은 블랭킷층(blanket layer)으로서 형성되고, 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A)의 상면(top surfaces)을 덮는다.
도 6A 및 도 6B를 참조하면, 제 2 템플릿층(20B)은 후속하여 포토레지스트(도시하지 않음)의 도포, 포토레지스트의 패터닝, 포토레지스트의 패턴을 제 2 템플릿층(20B)으로 전사하는 이방성 에칭을 이용하는 리소그래피 방법에 의해 패터닝된다. 이 패턴은 기판(10)의 상면을 노출시키는 제 2 개구(O2)를 제 2 템플릿층(20B) 내에 포함하고 있다. 제 2 개구(O2) 각각은 제 1 개구(O1)의 형상인 정육각형의 형상을 갖는다(도 1 참조). 제 2 개구(O2)가 리소그래피 방법에 의해 형성되므로, 특성 치수(characteristic dimensions), 예컨대 정육각형의 한 변의 길이는 리소그래피 치수이다.
제 2 개구(O2) 각각의 크기 및 배향은 제 1 개구(O1) 각각의 크기와 동일하다. 제 2 개구(O2)의 위치는 제 1 개구(O1) 중 하나 개구의 크기의 하나의 정육각형만큼 제 1 개구(O1)의 패턴을 정육각형의 어느 한변에 수직인 방향으로 시프트함으로써 얻어진다. 따라서, 제 2 개구(O2)의 각 인스턴스는 어떠한 제 1 개구(O1) 또는 제 2 개구(O2)의 어떠한 다른 인스턴스와 중첩되지 않는다. 도 1에서의 정육각형들의 1/3로 이루어지는 세트는 이 세트 내의 정육각형 각각이 동일한 세트 내의 다른 정육각형과 분리되는 제 2 개구(O2)를 포함하고 있다. 제 2 개구(O2)는 다른 육각형 어레이를 형성하며, 이 어레이의 단위 육각형은 도 6A에서 이점쇄선으로 도시되어 있다. 여기서는 이 육각형 어레이를 "제 2 육각형 어레이"로서 기재하고 있다. 제 2 육각형 어레이는 정육각형의 인스턴스만틈 제 1 육각형 어레이로부터 오프셋된다. 제 2 개구(O2)의 영역은 패터닝 이전의 제 2 템플릿층(20B)의 상면의 전체 영역의 대략 1/3이다.
도 7A 및 도 7B를 참조하면, 제 2 비감광성 폴리머 레지스트 부분(30B)을 형성하기 위해서, 스핀 코팅과 같은 당해 분야에서 잘 알려진 방법에 의해 제 2 개구(O2) 각각 내에 제 2 비감광성 폴리머 레지스트가 도포된다. 바람직하게는, 제 2 비감광성 폴리머 레지스트 부분(30B)의 상면은 제 2 템플릿층(20B)의 상면 아래로 함몰(recess)되어 있다. 또한, 바람직하게는, 제 2 비감광성 폴리머 레지스트 부분(30B)의 상면은 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A)의 상면과 동일 평면상에 있다. 제 2 비감광성 폴리머 레지스트는 제 2 템플릿층(20B)와 동일 평면 또는 그 위에 있도록 도포되고, 그 후, 각각의 제 2 개구(O2) 내에서 용매의 후속 증발이 부피 감소를 초래하는 희석 용액을 이용하거나 리세스 에칭(recess etch)에 의해 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A)의 상면의 높이로 움푹 파이게 된다.
제 2 비감광성 폴리머 레지스트는 나노스케일 패턴(nanometer-scale patterns)으로 자기 조직화(self-organizing)할 수 있는 자기 조립 블록 공중합체를 포함한다. 따라서, 제 1 비감광성 폴리머 레지스트에 대해 앞서 열거된 어떠한 물질이 제 2 비감광성 폴리머 레지스트로 사용될 수 있다. 제 2 비감광성 폴리머 레지스트는 제 1 감광성 폴리머 레지스트와 동일하거나 다른 물질을 포함할 수 있다. 본 발명의 전술한 목적을 위해서, 제 1 비감광성 폴리머 레지스트 및 제 2 비감광성 폴리머 레지스트에 동일한 물질을 사용하고 있다고 가정하고 있다.
도 8A 및 도 8B를 참조하면, 어닐링을 통해 자기 조립 블록 공중합체의 교차 결합(cross-linking)을 초래하여, 제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조가 각각의 제 2 개구(O2) 내에 형성된다. 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A)의 형성에 이용하는 동일한 방법이 제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조의 형성에 이용될 수 있다.
제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조 각각은 제 2 원주형 폴리머 구조물(40B) 및 제 2 폴리머 블록 매트릭스(50B)를 포함하고 있다. 제 2 원주형 폴리머 구조물(40B)는 적어도 하나의 원형 실린더와, 적어도 하나의 원형 실린더의 하나의 1/3에 각각 대응하는 6개의 부분 원형 실린더를 구비하며, 실질적으로 120도 또는 2π/3과 동일한 각도의 원호를 포함하고 있다. 따라서, 각각의 제 2 원주형 폴리머 구조물(40B)는 전술한 제 1 원주형 폴리머 구조물(40A)과 동일한 구조를 가지며, 동일한 방법으로 형성된다. 제 2 폴리머 매트릭스(50B)는 제 2 폴리머 블록 성분을 포함하고, 제 2 원주형 폴리머 구조물(40B) 각각과 횡방향으로 인접하고 있다.
제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40B, 50B)의 다양한 성분의 자기 조립 및 자기 정렬에 동일한 메카니즘이 이용되므로, 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A)가 자기 조립 및 자기 정렬되는 동일한 방식으로 제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40B, 50B)이 자기 조립 및 자기 정렬된다. 따라서, 제 2 원주형 폴리머 구조물(40B)의 각 인스턴스는 제 1 원주형 폴리머 구조물(40A)의 인스턴스와 동일한 성분을 포함하고, 제 1 원주형 폴리머 구조물(40A)의 인스턴스와 합동이며, 제 2 폴리머 매트릭스(50B)의 각 인스턴스는 제 2 원주형 폴리머 매트릭스(50A)의 인스턴스와 동일한 물질을 포함하고, 제 2 원주형 폴리머 매트릭스(50A)의 인스턴스와 합동이다.
도 9A 및 도 9B를 참조하면, 제 2 템플릿층(20B)은 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A), 제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40B, 50B), 및 기판(10)에 대해 선택적으로 제거된다. 습식 에칭 및 건식 에칭을 사용할 수 있다.
도 10A~도 10C를 참조하면, 제 3 템플릿층(20C)은 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A), 제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40B, 50B) 및 기판(10) 위에 형성된다. 제 3 템플릿층(20C)은 제 1 템플릿층(20A)으로서 이용될 수 있는 물질 중에서 선택될 수 있다. 제 3 템플릿층(20C)은 제 1 템플릿층(20A)과 동일하거나 상이한 물질을 포함할 수 있다. 제 3 템플릿층(20C)은 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A) 및 제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40B, 50B)의 상면을 덮고 있다.
도 11A~도 11C를 참조하면, 제 3 템플릿층(20C)은 후속하여, 포토레지스트(도시하지 않음)의 도포, 포토레지스트의 패터닝, 및 제 3 템플릿층(20C)으로 포토레지스트의 패턴을 전사하는 이방성 에칭을 이용하는 리소그래피 방법에 의해 패터닝된다. 이 패턴은 기판(10)의 상면을 노출시키는 제 3 개구(O3)를 제 3 템플릿층(20C) 내에 포함한다. 제 3 개구(O3) 각각은 제 1 개구(O1)의 형상과 동일한 정육각형의 형상을 가진다(도 1 참조). 제 3 개구(O3)가 리소그래피 방법에 의해 형성되므로, 특성 치수, 예컨대 정육각형의 한변의 길이는 리소그래피 치수이다.
각각의 제 3 개구(O3)의 치수 및 배향은 제 1 개구(O1)의 치수와 동일하다. 제 3 개구(O3)의 위치는, 시프트의 방향이 제 1 개구(O1)로부터 제 2 개구(O2)를 생성하는데 이용되는 시프트의 방향으로부터 60도 멀어지도록, 정육각형의 어느 한변에 수직인 방향으로 하나의 제 1 개구(O1)의 치수의 하나의 정육각형만큼 제 1 개구(O1)의 패턴을 시프트함으로써 얻어진다. 따라서, 제 3 개구(O3)의 각 인스턴스는 제 1 개구(O1), 제 2 개구(O2), 또는 제 3 개구(O3)의 어떠한 다른 인스턴스와도 전혀 중첩되지 않는다. 도 1A에서의 정육각형들의 1/3로 이루어지는 세트는, 이 세트 내의 정육각형 각각이 동일한 세트 내의 다른 정육각형과 분리되도록, 제 3 개구(O3)를 포함한다. 제 3 개구(O3)는 다른 육각형 어레이를 형성하며, 이 어레이의 단위 육각형은 도 11A에서 이점쇄선으로 도시되어 있다. 여기서는 이 육각형 어레이를 "제 3 육각형 어레이"로서 기재한다. 제 3 육각형 어레이는 정육각형의 인스턴스만큼 제 1 육각형 어레이로부터 오프셋된다. 제 3 육각형 어레이는 또한 정육각형의 다른 인스턴스만큼 제 2 육각형 어레이로부터 오프셋된다. 제 3 개구(O3)의 영역은 패터닝 이전의 제 3 템플릿층(20C)의 상면의 전체 영역의 대략 1/3 정도이다.
도 12A 및 도 12B를 참조하면, 제 3 비감광성 폴리머 레지스트는, 제 3 비감광성 폴리머 레지스트 부분(30C)을 형성하기 위해서, 스핀 코팅과 같은 당해 분야에서 잘 알려진 방법으로 각 제 3 개구(O3) 내에 도포된다. 바람직하게는 제 3 비감광성 폴리머 레지스트 부분(30C)의 상면은 제 3 템플릿층(20C)의 상면 아래로 함몰되어 있다. 또한, 바람직하게는, 제 3 비감광성 폴리머 레지스트 부분(30C)의 상면은 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A) 및 제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40B, 50B)의 상면과 동일 평면 상에 있다. 제 3 비감광성 폴리머 레지스트는 제 3 템플릿층(30C)의 상면과 동일이거나 그 위에 있도록 도포될 수 있으며, 그 후, 각각의 제 3 개구(O3) 내에서 용매의 후속 증발이 부피 감소를 초래하는 희석 용액을 사용하거나 리세스 에칭에 의해 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A)의 상면의 높이로 함몰된다.
제 3 비감광성 폴리머 레지스트는 나노스케일의 패턴으로 자기 조직화할 수 있는 자기 조립 블록 공중합체를 포함한다. 따라서, 제 1 비감광성 폴리머 레지스트용으로 상기에서 열거된 임의의 물질을 제 3 비감광성 폴리머 레지스트에 이용할 수 있다. 제 3 비감광성 폴리머 레지스트는 제 1 감광성 폴리머 레지스트와 동일한 물질 또는 상이한 물질을 포함할 수 있다. 본 발명의 설명을 위해서, 제 1 비감광성 폴리머 레지스트와 제 3 비감광성 폴리머 레지스트에 동일한 물질이 이용된다고 가정한다.
도 13a 및 13b를 참조하면, 어닐링을 통해서 자기 조립 블록 공중합체의 교차 결합을 야기함으로써, 제 3 나노스케일의 자기 조립 자기 정렬 구조는 제 3 개구(O3)의 각각의 내에서 형성되어 있다. 제 3 나노스케일의 자기 조립 자기 정렬 구조를 형성하는데 제 1 나노스케일의 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A)의 형성에 이용된 방법과 동일한 방법을 채용할 수 있다.
제 3 나노스케일의 자기 조립 자기 정렬 구조의 각각은, 제 3 원주형 폴리머 구조물(40C)와 제 2 폴리머 블록 매트릭스(50C)을 포함한다. 제 3 원주형 폴리머 구조물(40C)은, 적어도 하나의 원형 실린더와, 적어도 하나의 원형 실린더의 1/3에 각각 대응하고, 120°또는 2π/3와 실질적으로 동등한 각도에 걸친 호(arc)를 포함하는 6개의 부분 원형 실린더를 포함한다. 따라서, 제 3 원주형 폴리머 구조물(40C)의 각각은 동일한 방법에 의해 형성된 상기의 제 1 원주형 폴리머 구조물(40A) 중 하나와 동일한 구조를 갖는다. 제 3 폴리머 매트릭스(50C)은 제 2 폴리머 블록 성분을 포함하고, 제 3 원주형 폴리머 구조물(40C)의 각각과 횡방향으로 인접해 있다.
제 3 나노스케일의 자기 조립 자기 정렬 구조물(40C, 50C)의 다양한 성분을 자기 조립 및 자기 정렬하는 데 동일한 메카니즘을 채용하기 때문에, 제 3 나노스케일의 자기 조립 자기 정렬 구조물(40C, 50C)은, 제 1 나노스케일의 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A)이 자기 조립 및 자기 정렬되는 것과 동일하게 자기 조립 및 자기 정렬된다. 따라서, 제 3 원주형의 폴리머 구조물(40C)의 각각의 인스턴스는 제 1 원주형의 폴리머 구조물(40A)의 인스턴스와 동일한 성분을 포함하고, 제 1 원주형의 폴리머 구조물(40A)의 인스턴스와 합동이며, 또한, 제 3 폴리머 매트릭스(50C)의 각각의 인스턴스는 제 3 원주형 폴리머 매트릭스(50A)의 인스턴스와 동일한 재료를 포함하고, 제 3 원주형 폴리머 매트릭스(50A)의 인스턴스와 합동이다.
도 14a-14c를 참조하면, 제 3 템플릿층(20C)은, 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A), 제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40B, 50B), 및 제 3 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40C, 50C)에 대해 선택적으로 제거된다. 습식 에칭 또는 건식 에칭을 이용할 수 있다.
다수의 부분 원형 실린더와 절반 실린더가 만약에 존재한다면, 다수의 원형 실린더의 단면 영역과 동일한 직경의 원형의 수평 단면 영역을 갖는 완전한 실린더를 형성하기 위해 결합한다. 제 1 폴리머 블록 성분을 구비하는 임의의 실린더가 제 1, 제 2, 제 3 비감광성 폴리머 레지스트 중 하나만으로 형성되거나, 제 1, 제 2, 제 3 비감광성 폴리머 레지스트 중 적어도 2개로 형성되는지에 상관없이, 상기한 모든 원형 실린더은 본 명세서에서 원형의 폴리머 실린더라고 총칭한다. 즉, 제 1, 제 2, 제 3 원주형의 폴리머 구조물(40A, 40B, 40C)은 합해서 원형의 폴리머 실린더를 구성한다.
도 15a 및 15b를 참조하면, 제 1, 제 2, 제 3 폴리머 블록 매트릭스(50A, 50B, 50C)은, 제 1 폴리머 블록 성분에 대해 제 2 폴리머 블록 성분을 선택적으로 제거하는 에칭에 의해, 제 1, 제 2, 제 3 원주형의 폴리머 구조물(40A, 40B, 40C)에 대해 선택적으로 제거된다. 이러한 에칭은 등방성 또는 이방성일 수 있다. 제 1, 제 2, 제 3 폴리머 블록 매트릭스(50A, 50B, 50C)의 제거 후에, 원형의 폴리머 실린더(40)의 육각형 어레이는 기판(10) 상에 형성되고, 즉 육각형 어레이의 주기가 원형의 폴리머 실린더(40)의 인접한 1쌍의 축 사이의 거리와 동일한 육각형 어레이를 형성하도록 원형의 폴리머 실린더(40)가 배치된다.
도 16a 및 16b를 참조하면, 원형 폴리머 실린더(40)에 대해 기판(10)의 노출된 부분을 선택적으로 제거하는 이방성 에칭에 의해, 원형의 폴리머 실린더(40)의 육각형 어레이의 패턴은 기판(10)으로 전사된다. 기판(10)의 오목면(11)은 기판(10)과 원형의 폴리머 실린더(40)의 육각형 어레이 사이의 계면 아래쪽에 노출되어 있다. 오목면(11)은 원형의 폴리머 실린더(40)의 육각형 어레이의 위치와 일치하는 복수의 구멍을 포함한다. 원형의 폴리머 실린더(40)의 직경이 서브리소그래피(sublithographic)일 수 있기 때문에, 오목면(11)의 패턴은 서브리소그래피 유닛 패턴을 포함할 수 있다.
기판(10)에 대해 원형의 폴리머 실린더(40)의 육각형 어레이를 선택적으로 제거하면, 실질적으로 평면인 오목면으로부터 돌출 패턴을 갖는 기판(10)을 포함하는 구조가 제공된다. 그 패턴은 원형의 폴리머 실린더(40) 중 하나와 실질적으로 동일한 직경을 갖는 원형 실린더인 유닛 패턴의 육각형 어레이를 포함한다. 육각형 어레이는 서브리소그래피 치수의 최소 주기를 가질 수 있다.
도 17a 및 17b를 참조하면, 제 1, 제 2, 제 3 폴리머 블록 매트릭스(50A, 50B, 50C)의 조합에 대해 선택적으로 제 1, 제 2, 제 3 원주형 폴리머 구조물(40A, 40B, 40C)을 제거함으로써, 도 14a-14c의 제 1 예시적인 나노스케일의 구조로부터 제 1 예시적인 나노스케일의 구조의 변형이 형성되고, 이는 본 명세서에서 결합된 폴리머 블록 매트릭스(50)라고 불린다. 제 2 폴리머 블록 성분에 대해 선택적으로 제 1 폴리머 블록 성분을 제거하는 에칭이 이용된다. 이 에칭은 등방성 또는 이방성일 수 있다.
제 1, 제 2, 제 3 원주형 폴리머 구조물(40A, 40B, 40C)의 제거 후에, 결합된 폴리머 블록 매트릭스(50) 내에 원통형 캐비티의 육각형 어레이가 형성된다. 즉, 결합된 폴리머 블록 매트릭스(50) 내의 원통형 캐비티는, 육각형 어레이의 주기가 원통형 캐비티의 인접한 1쌍의 축 사이의 거리와 동일한 육각형 어레이를 형성하도록 배치되어 있다.
도 18a 및 18b를 참조하면, 원통형 캐비티의 육각형 어레이의 패턴은, 결합된 폴리머 블록 매트릭스(50)에 대해 기판(10)의 노출 부분을 선택적으로 제거하는 이방성 에칭에 의해 기판(10)으로 전사된다. 기판(10)의 함몰된 트랜치 바닥면(recessed trench bottom surface)(12)은, 결합된 폴리머 블록 매트릭스(50) 내의 원통형 캐비티로부터 기판의 재료를 제거함으로써 형성된다. 기판(10) 내의 원통형 트랜치는 육각형 어레이로 배치된다. 원통형 트랜치의 직경이 서브리소그래피일 수 있기 때문에, 원통형 트랜치의 패턴은 서브리소그래피 유닛 패턴을 포함할 수 있다.
결합된 폴리머 블록 매트릭스(50)의 육각형 어레이를 기판(10)에 대해 선택적으로 제거하면, 실질적으로 평면인 함몰된 트랜치 바닥 표면(12)으로부터 함몰 패턴을 갖는 기판(10)을 포함하는 구조가 제공된다. 그 패턴은, 원형의 폴리머 실린더(40) 중 하나와 실질적으로 동일한 직경을 갖는 원형 트랜치인 유닛 패턴의 육각형 어레이를 포함한다. 육각형 어레이는 서브리소그래피 치수의 최소 주기를 가질 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 의하면, 제 2 예시적인 나노스케일의 구조는 도 1a-2b의 제 1 예시적인 나노스케일의 구조로부터 유도된다. 그러나, 제 2 예시적인 나노스케일의 구조를 형성하기 위해서, 제 1 폴리머 블록 성분이 제 1 템플릿층(20A)의 표면을 적시지 않는 반면에, 제 2 폴리머 블록 성분은 제 1 템플릿층(20A)의 표면을 적시도록, 제 1 및 제 2 폴리머 블록 성분의 습윤(wetting) 특성이 변경되어 있다.
도 19a 및 19b를 참조하면, 어닐링을 통해서 자기 조립 블록 공중합체의 교차 결합을 야기함으로써, 제 1 나노스케일의 자기 조립 자기 정렬 구조는 각각의 제 1 개구(O1)(도 1a 및 1b 참조) 내에 형성되어 있다. 제 1 실시예와 같이 동일한 어닐링 프로세스가 이용될 수 있다. 제 1 나노스케일의 자기 조립 자기 정렬 구조는, 어닐링을 통해서 자기 조립 블록 공중합체의 교차 결합을 야기함으로써, 각각의 제 1 개구(O1) 내에 형성되어 있다. 구체적으로, 제 1 비감광성 폴리머 레지스트가 자외선 처리 또는 고온에서의 열 어닐링에 의해 어닐링되어, 제 1 폴리머 블록 성분을 포함하는 제 1 원주형 폴리머 구조물(40A)와, 제 2 폴리머 블록 성분을 포함하고 또한 제 1 실린더형 폴리머 구조물(40A)의 측벽과 횡방향으로 인접해 있는 제 1 폴리머 매트릭스(50A)를 형성한다. 제 1 원주형 폴리머 구조물(40A)은 제 1 개구(O1)의 측벽과 접촉하지 않지만, 제 1 폴리머 매트릭스(50A)은 제 1 개구(O1)의 각각에 있어서 제 1 템플릿층(20A)의 측벽과 인접해 있다. 제 1 나노스케일의 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A)은, 제 1 실시예와 동일한 메카니즘으로 인해, "자기 조립" 및 "자기 정렬"된다.
도 20a 및 20b를 참조하면, 제 1 템플릿층(20A)은 제 1 나노스케일의 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A) 및 기판(10)에 대해 선택적으로 제거된다. 습식 에칭 또는 건식 에칭이 이용될 수 있다. 제 1 나노스케일의 자기 조립 자기 정렬 구조의 집합(40A, 50A)은 육각형 어레이를 구성하고, 유닛 셀은 제 1 나노스케일의 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A) 중 하나와, 제 1 나노스케일의 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A) 중 어느 하나도 포함하지 않고 제 1 나노스케일의 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50)의 2개와 동등한 부피를 갖는 공간을 포함한다.
도 21a 및 21b를 참조하면, 제 2 템플릿층(20B)은 제 1 나노스케일의 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A)와 기판(10) 위에 형성되어 있다. 제 2 템플릿층(20B)은 제 1 템플릿층(20A)으로서 이용될 수 있는 재료로부터 선택될 수 있다. 제 2 템플릿층(20B)은 제 1 템플릿층(20A)와 동일한 재료 또는 상이한 재료를 포함할 수 있다. 제 2 템플릿층(20B)은 블랭킷층으로서 형성되어, 제 1 나노스케일의 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A)의 상부면을 덮는다.
제 1 실시예의 도 6a-13b에 대응하는 처리 단계는, 제 2 나노스케일의 자기 조립 자기 정렬 구조물(40B, 50B)와 제 3 나노스케일의 자기 조립 자기 정렬 구조물(40C, 50C)을 형성하도록 수행된다. 제 1 및 제 2 폴리머 블록 성분의 습윤 특성을 변조함으로써, 제 2 원주형 폴리머 구조물(40B)는 제 2 개구(O2)의 측벽에 접촉하지 않지만, 제 2 폴리머 매트릭스(50B)의 각각은 제 2 개구(O2)의 각각에 있어서 제 2 템플릿층(20B)의 측벽과 인접해 있다. 마찬가지로, 제 3 원주형 폴리머 구조물(40B)는 제 3 개구(O3)의 측벽과 접촉하지 않지만, 제 3 폴리머 매트릭스(50B)의 각각은 제 3 개구(O3)의 각각에 있어서 제 3 템플릿층(20C)의 측벽과 인접해 있다.
도 22a 및 도 22b를 참조하면, 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A), 제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40B, 50B), 및 제 3 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40C, 50C)에 대하여 제 3 템플릿층(20C)이 선택적으로 제거된다. 습식 에칭 또는 건식 에칭이 채용될 수 있다.
도 23a 및 도 23b를 참조하면, 제 1 폴리머 블록 성분에 대하여 제 2 폴리머 블록 성분을 선택적으로 제거하는 에칭에 의해 제 1, 제 2, 및 제 3 원주형 폴리머 구조물(40A, 40B, 40C)에 대하여 제 1, 제 2, 및 제 3 폴리머 블록 매트릭스(50A, 50B, 50C)가 선택적으로 제거된다. 이 에칭은 등방성 또는 이방성일 수 있다. 제 1, 제 2, 및 제 3 원주형 폴리머 구조물(40A, 40B, 40C)은 집합적으로 원형 폴리머 원형 실린더(40)를 구성한다. 원형 폴리머 원형 실린더(40)는 육각형 어레이를 형성하도록 배치된다. 그러나, 육각형 어레이의 주기는 원형 폴리머 원형 실린더(40)의 인접한 한 쌍의 축 사이의 거리와 같지 않다. 대신에, 육각형 어레이은 제 1 개구(O1), 제 2 개구(O2), 제 3 개구(O3)(각각, 도 1a, 도 6a, 도 11a를 참조)의 각각과 같은 치수를 갖는 단위 셀을 갖고, 복수의 원형 폴리머 원형 실린더(40)를 포함한다. 육각형 어레이의 두 개의 전형적인 단위 셀을 “G1” 및 “G2”로 이름을 붙인다.
원형 폴리머 원형 실린더(40)에 대하여 기판(10)의 노출된 부분을 선택적으로 제거하는 이방성 에칭에 의해 원형 폴리머 원형 실린더(40)의 육각형 어레이의 패턴이 기판(10)으로 전사된다. 기판(10)의 오목한 표면(11)은 기판(10)과 원형 폴리머 원형 실린더(40)의 육각형 어레이 사이의 계면의 아래로 노출된다. 오목한 표면(11)은 원형 폴리머 원형 실린더(40)의 육각형 어레이의 위치와 일치하는 복수의 구멍을 포함한다. 원형 폴리머 원형 실린더(40)의 직경은 서브리소그래피(sublithographic)일 수 있으므로, 오목한 표면(11)의 패턴은 서브리소그래피 단위 패턴을 포함할 수 있다.
기판(10)에 대하여 원형 폴리머 원형 실린더(40)의 육각형 어레이를 선택적으로 제거하면, 실질적 평면인 오목 표면(11)으로부터의 릿지부의 패턴을 갖는 기판(10)을 포함하는 구조가 제공된다. 패턴은, 기판(10)의 일부이고 또한 원형 폴리머 원형 실린더(40)과 실질적으로 같은 직경을 갖는 기판(10)과 일체 구조의 복수의 원형 원형 실린더를 포함하는 단위 패턴의 육각형 어레이, 예컨대 G1, G2를 포함한다. 단위 패턴, 예컨대 G1 또는 G2는 정육각형의 형태를 갖고, 같은 직경의 원을 포함하는데, 그 직경은 원형 폴리머 원형 실린더(40)의 각각의 직경이다. 그러나, 단위 패턴의 두 인접하는 예로부터의 원의 집합은 육각형 주기성을 갖지 않는다. 예컨대, 원형 폴리머 원형 실린더(40)의 모든 육각형 주기성의 일관성은 제 1, 제 2, 및 제 3 개구(O1, O2, O3) 중 하나의 영역을 넘어 연장되는 것은 아니므로, G1 및 G2의 결합 세트에 있어서의 원의 집합은 육각형 주기성을 갖지 않는다.
도 24a 및 도 24b를 참조하면, 여기에서 결합 폴리머 블록 매트릭스(50)로 부르는 제 1, 제 2, 및 제 3 폴리머 블록 매트릭스(50A, 50B, 50C)에 대하여 제 1, 제 2, 및 제 3 원주형 폴리머 구조물(40A, 40B, 40C)을 선택적으로 제거함으로써 도 22a, 도 22b의 전형적인 제 2 나노스케일 구조로부터 전형적인 제 2 나노스케일 구조의 변형이 형성된다. 제 2 폴리머 블록 성분에 대하여 제 1 폴리머 블록 성분을 선택적으로 제거하는 에칭이 채용된다. 이 에칭은 등방성 또는 이방성일 수 있다.
제 1, 제 2, 및 제 3 원주형 폴리머 구조물(40A, 40B, 40C)을 제거한 후, 결합 폴리머 블록 매트릭스(50)에 원통형 캐비티(cylindrical cavity)의 어레이가 형성된다. 결합 폴리머 블록 매트릭스(50)에 대하여 기판(10)의 노출된 부분을 선택적으로 제거하는 이방성 에칭에 의해 원통형 캐비티의 어레이의 패턴이 기판(10)에 전사된다. 결합 폴리머 블록 매트릭스(50) 내의 원통형 캐비티로부터 기판의 물질을 제거함으로써 기판(10)의 오목한 트랜치 바닥 표면이 형성된다. 기판(10) 내의 원통형의 트랜치는 육각형 어레이를 형성하도록 배열된다. 그러나, 육각형 어레이의 주기는 원통형 트랜치의 인접한 한 쌍의 축 사이의 거리와 같지 않다. 대신에, 육각형 어레이은 제 1 개구(O1), 제 2 개구(O2), 제 3 개구(O3)(각각, 도 1a, 도 6a, 도 11a를 참조)의 각각과 같은 치수를 갖는 단위 셀을 갖고, 복수의 원통형 트랜치를 포함한다. 육각형 어레이의 두 개의 전형적인 단위 셀을 “G3” 및 “G4”로 이름을 붙인다.
기판(10)에 대하여 결합 폴리머 블록 매트릭스(50)를 선택적으로 제거하면, 기판(10)의 상부 표면, 즉 기판(10)과 결합 폴리머 블록 매트릭스(50) 사이의 이전의 계면인 실질적 평면으로부터의 오목부의 패턴을 갖는 기판(10)을 포함하는 구조가 제공된다. 패턴은, 기판(10)과 함께 복수의 원통형 트랜치를 포함하고 또한 하나의 원형 폴리머 원형 실린더(40)과 실질적으로 같은 직경을 갖는 단위 패턴의 육각형 어레이, 예컨대 G3, G4를 포함한다. 육각형 어레이은 리소그래피 치수의 최소 주기성을 갖는다. 단위 패턴, 예컨대 G3 또는 G4는 정육각형의 형태를 갖고, 같은 직경의 원을 포함하는데, 그 직경은 원형 원통형 트랜치의 각각의 직경이다. 그러나, 단위 패턴의 두 인접하는 인스턴스로부터의 원의 집합은 육각형 주기성을 갖지 않는데, 왜냐 하면, 원통형 트랜치의 임의의 육각형 주기성의 코히어런스가 제 1, 제 2, 및 제 3 개구(O1, O2, O3) 중 하나의 영역을 넘어 연장되지 않으므로, G3 및 G4의 결합 세트에 있어서의 원의 집합은 육각형 주기성을 갖지 않기 때문이다.
도 25a 및 도 25b를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기판(10) 및 제 1 템플릿층(20A)을 포함하는 전형적인 제 3 나노스케일 구조가 도시된다. 제 1 템플릿층(20A) 및 기판(10)의 측면 치수는 이후에 채용될 비감광성 폴리머 레지스트의 측면 오더(order) 범위를 넘을 수 있다. 기판(10) 및 제 1 템플릿층(20A)은 제 1 실시예와 같은 물질을 포함할 수 있고, 제 1 실시예와 같은 방법으로 형성될 수 있다.
제 1 템플릿층(20A)은 기판(10)을 노광하기 위해 제 1 직사각형 개구로 패터닝된다. 각 제 1 직사각형 개구의 횡방향 폭은 리소그래피이다. 또한, 인접하는 제 1 직사각형 개구 사이의 간격도 리소그래피이다. 제 1 직사각형 개구의 폭은 개구에 따라 변하지만, 본 발명을 설명할 목적으로, 제 1 직사각형 개구의 같은 횡방향 폭은 같은 것으로 가정되고, 여기서는 제 1 횡방향 폭 LW1이라 부른다. 마찬가지로, 본 발명을 설명할 목적으로, 인접하는 제 1 직사각형 개구 사이의 간격은 같은 것으로 가정되고, 여기서는 제 2 횡방향 폭 LW2라 부른다. 제 1 직사각형 개구가 서로 다른 횡방향 폭을 갖는 실시예 및/또는 인접하는 제 1 직사각형 개구가 서로 다른 간격을 갖는 실시예가 여기에 명확하게 고려된다.
각 제 1 직사각형 개구의 종방향은 제 1 횡방향 폭 LW1보다 충분히 커서 제 1 직사각형 개구의 종방향을 따라, 즉 제 1 직사각형 개구의 횡방향 폭의 방향에 수직인 방향으로 이후의 자기 정렬 패턴을 형성하게 한다.
도 26a 및 도 26b를 참조하면, 제 1 비감광성 폴리머 레지스트 부분(30A)을 형성하기 위해, 스핀 코팅과 같은 이 분야에 잘 알려진 방법에 의해 각각의 제 1 직사각형 개구 내에 제 1 비감광성 폴리머 레지스트가 도포된다. 바람직하게, 제 1 비감광성 폴리머 레지스트 부분(30A)의 상부 표면은 제 1 템플릿층(20A)의 상부 표면과 동일 평면상에 있거나, 제 1 템플릿층(20A)의 상부 표면의 아래에 함몰된다. 제 1 비감광성 폴리머 레지스트는 나노스케일의 패턴으로 자기 조직화할 수 있는 자기 조직화 블록 공중합체를 포함한다.
제 1 비감광성 폴리머 레지스트는 서로 혼합되지 않는 제 1 폴리머 블록 성분 및 제 2 폴리머 블록 성분을 포함한다. 비감광성 폴리머 레지스트는 자기 평탄화될 수 있다. 이와 달리. 비감광성 폴리머 레지스트는 화학 기계 평탄화, 리세스 에칭, 또는 그 조합에 의해 평탄화될 수 있다. 제 1 실시예에서와 같이, 제 1 폴리머 블록 성분 및 제 2 폴리머 블록 성분에 같은 물질이 채용될 수 있다. 또한, 제 1 실시예에서와 같이, 같은 도포 방법이 채용될 수 있다.
도 27a 및 도 27b를 참조하면, 어닐링(annealing)을 통해 자기 조직화 블록 공중합체를 교차 결합하게 함으로써, 각각의 제 1 직사각형 개구 내에 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물 NS1이 형성된다. 특히, 제 1 폴리머 블록 성분을 포함하는 제 1 기본 라멜라 구조(lamellar structure)(43A) 및 제 2 폴리머 블록 성분을 포함하는 제 1 상보적 라멜라 구조물(53A)를 형성하기 위해, 고온에서의 자외선 처리 또는 열 어닐링에 의해 제 1 비감광성 폴리머 레지스트를 어닐링한다. 제 1 기본 라멜라 구조물(43A) 및 제 1 상보적 라멜라 구조물(53A)는 제 1 횡방향 폭 LW1의 방향으로 주기성을 갖고 번갈아 존재한다.
몇몇 제 1 기본 라멜라 구조물(43A)가 제 1 템플릿층(20A)의 측벽에 인접하지만 제 1 상보적 라멜라 구조물(53A)는 제 1 템플릿층(20A)의 측벽으로부터 분리되도록, 제 1 비감광성 폴리머 레지스트의 조성 및 습윤성이 조정된다. 제 1 기본 라멜라 구조물(43A)의 폭이 제 1 기본 라멜라 구조물(43A)가 제 1 템플릿층(20A)의 측벽에 접촉하는지 여부에 따라 달라지도록, 제 1 폴리머에 블록 성분의 습윤 특성이 조정된다. 제 1 템플릿층(20A)의 측벽에 접촉하지 않는 제 1 기본 라멜라 구조물(43A)의 폭을 여기서는 제 1 폭 W1이라 부른다. 제 1 템플릿층(20A)의 측벽에 접촉하는 제 1 기본 라멜라 구조물(43A)의 폭을 여기서는 제 2 폭 W2라 부른다. 제 1 폭 W1 및 제 2 폭 W2는 모두 서브리소그래피, 예컨대 약 1㎚~약 40㎚, 보통 약 5㎚~약 30㎚의 범위에 있을 수 있다. 제 1 폭 W1은 제 2 폭 W2보다 크다. 제 1 폭 W1은 제 2 폭 W2의 두 배보다 크더라도, 같더라도, 작더라도 좋다. 제 1 상보적 라멜라 구조물(53A)의 폭은 같고, 여기서는 라멜라 간격 S라고 부르며, 서브리소그래피일 수 있다. 제 1 폭 W1과 라멜라 간격 S의 합도 서브리소그래피일 수 있다.
제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(NS1)은 자기 조립형이다. 제 1 비광감성 폴리머 레지스트의 화학적 조성은 제 1 및 제 2 폴리머 블록 성분들의 비혼합성이 제 1 폴리머 블록 성분의 제 1 기본 라멜라 구조물(43A)로의 자기 조립과, 제 2 폴리머 블록 성분의 제 1 상보적 라멜라 구조물(53A)로의 자기 조립을 가능하게 하도록 한다.
제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(NS1)은 직사각형 개구부를 정의하는 제 1 템플릿층(20A)의 벽에 자기 정렬된다. 제 1 기본 라멜라 구조물(43A)와 제 1 상보적 라멜라 구조물(53A)는 제 1 템플릿층(20A)의 직사각형 개구부의 종방향으로 연장된다.
따라서, 제 1 템플릿층(20A)은 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(NS1) 및 기판(10)에 대해 선택적으로 제거된다. 습식 에칭 및 건식 에칭이 채용될 수 있다.
도면 28A 및 28B를 참조하면, 제 2 템플릿층(20B)은 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(NS1) 및 기판(10) 위에 형성된다. 제 2 템플릿층(20B)은 제 1 템플릿층(20A)으로 채용될 수 있는 물질들로부터 선택될 수 있다. 제 2 템플릿층(20B)은 제 1 템플릿층(20A)과 같은 물질을 포함하거나, 제 1 템플릿층(20A)과 다른 물질을 포함할 수 있다. 제 2 템플릿층(20B)는 블랭킷 층(blanket layer)으로 형성되고, 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(NS1)의 상부 면을 덮는다.
제 2 템플릿층(20B)은 포토 레지스트(미도시)의 도포, 포토 레지스트의 리소그래피 패터닝, 및 이방성 에칭에 의하여 포토 레지스트의 패턴을 제 2 템플릿층(20B)으로 전사함에 의하여 리소그래피 치수로 패터닝된다. 제 1 직사각형 개구부의 상보적 영역을 커버하는 제 2 직사각형 개구부의 세트가 제 2 템플릿층(20B)에 형성된다. 따라서, 제 2 직사각형 개구부들은 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(NS1)과 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(NS1)의 경계와 실질적으로 일치하는 제 2 직사각형 개구부들의 경계 사이에 형성된다. 제 2 직사각형 개구부들의 각각의 너비는 리소그래피 치수인 제 2 횡방향 폭 LW2이고, 제 1 횡방향 폭 LW1과 같을 수도 있고 다를 수도 있다.
도면 29A 및 29B를 참조하면, 제 2 비광감성 폴리머 레지스트는, 잘 알려진 공지의 방법들, 이를테면 스핀 코팅에 의해 각각의 제 2 직사각형 개구부의 내부에 도포되어, 제 2 비광감성 폴리머 레지스트 부분들(30B)을 형성한다. 바람직하게는, 제 2 비광감성 폴리머 레지스트 부분(30B)의 상부면은 제 2 템플릿층(20B)의 상부 면 아래로 오목하게 형성된다. 또한, 바람직하게는, 제 2 비광감성 폴리머 레지스트 부분들(30B)의 상부면은 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(NS1)과 동일 평면에 있다. 제 2 비광감성 폴리머 레지스트는 제 2 템플릿층(20B)의 상부 면과 동일 평면이거나 혹은 그 위에 있도록 도포될 수 있고, 그 후에 리세스 에칭 또는 용매의 후속 증발이 제 2 직사각형 개구부들 각각의 내부에 부피 축소를 야기하는 희석 용액을 사용함에 의하여 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(NS1)의 상부 높이로 함몰될 수 있다.
제 2 비광감성 폴리머 레지스트는 나노스케일 패턴으로 자기 조직화가 가능한 자기 조립 블록 공중합체를 포함한다. 따라서, 제 1 비감광성 폴리머 레지스트로서 위에 나열한 물질들 중 어느 것도 제 2 비감광성 폴리머 레지스트로서 사용될 수 있다. 제 2 비감광성 폴리머 레지스트는 제 1 비감광성 폴리머 레지스트와 동일한 물질 혹은 다른 물질을 사용할 수 있다. 본원 발명을 예시하고자 하는 목적으로, 제 1 비감광성 폴리머 레지스트 및 제 2 비감광성 폴리머 레지스트에 동일한 물질이 사용된 것으로 가정한다.
도면 30A, 30B를 참조하면, 제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(NS2)은 어닐링을 통하여 자기 조립 블록 공중합체의 교차 결합을 야기함으로써 제 2 직사각형 개구부들 내에 형성된다. 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(NS1)의 형성에 사용된 동일한 방법이 제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(NS2)을 형성하는데 사용될 수 있다.
구체적으로, 제 2 비감광성 폴리머 레지스트는 제 1 폴리머 블록 성분을 포함하는 제 2 기본 라멜라 구조물(43B)과 제 2 폴리머 블록 성분을 포함하는 제 2 상보적 라멜라 구조물(53B)을 형성하기 위하여 고온에서 자외선 처리 또는 열 어닐링에 의하여 어닐링된다. 제 2 기본 라멜라 구조물(43B)과 제 2 상보적 라멜라 구조물(53B)은 제 2 횡방향 폭 LW2의 방향으로 주기적으로 교번한다.
제 2 비감광성 폴리머 레지스트의 조성 및 습윤성은 몇몇 제 2 기본 라멜라 구조물(43B)이 제 1 기본 라멜라 구조물(43A)의 측벽과 인접하지만, 반면에 제 2 상보적 라멜라 구조물(53B)은 제 1 기본 라멜라 구조물(43A)의 측벽으로부터 이격되도록 조정된다. 제 2 기본 라멜라 구조물(43B)의 너비는 제 2 기본 라멜라 구조물(43B)이 제 1 기본 라멜라 구조물(43A)의 측벽과 접촉하는가 접촉하지 않는가에 따라 다르도록 제 1 폴리머 블록 성분의 습윤성이 조정된다. 바람직하게는 제 1 기본 라멜라 구조물(43A)의 측벽과 접촉하지 않는 제 2 기본 라멜라 구조물(43B)의 너비는 제 1 너비 W1과 동일하다. 제 1 기본 라멜라 구조물(43A)의 측벽과 접촉하는 제 2 기본 라멜라 구조물(43B)의 너비는 제 2 너비 W2와 동일할 수도, 동일하지 않을 수도 있다. 제 2 상보적 라멜라 구조물(53B)의 너비는 그 자신들의 값이 모두 동일하거나, 제 1 상보적 라멜라 구조물(53A)의 너비인 라멜라 간격 S와 같을 수도 다를 수도 있다.
제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(NS2)은 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(NS1)이 자기 조립되고 자기 정렬되는 것과 동일한 의미에서 자기 조립되고, 자기 정렬되는데, 그 이유는 제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(NS2)의 다양한 성분의 자기 조립 및 자기 정렬에 동일한 메커니즘이 적용되기 때문이다.
도면 31A 및 31B를 참조하면, 제 2 템플릿층(20B)은 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(NS1), 제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(NS2) 및 기판(10)에 대해 선택적으로 제거된다. 습식 에칭 및 건식 에칭이 채용될 수 있다.
도면 32A 및 32B를 참조하면, 제 1 및 제 2 상보적 라멜라 구조물(53A, 53B)은, 제 1 폴리머 블록 성분에 대해 제 2 폴리머 블록 성분을 선택적으로 제거하는 이방성 에칭에 의하여, 제 1 및 제 2 기본 라멜라 구조물(43A, 43B)에 대해 선택적으로 제거된다. 동일한 제 1 직사각형 개구부로부터의 제 1 기본 라멜라 구조물(43A)의 세트는 라멜라 간격 S의 간격을 갖는 제 1의 1 차원 어레이 A1을 구성한다. 동일한 방식으로, 동일한 제 2 직사각형 개구부로부터의 제 2 기본 라멜라 구조물(43B)의 세트는 라멜라 간격 S의 간격을 갖는 제 2의 1 차원 어레이 A2를 구성한다. 그러나, 인접한 한쌍의 제 1의 1 차원 어레이 A1과 제 2의 1 차원 어레이 A2는 코히어런트(coherent)일 수도 있고 아닐 수도 있다. 즉 주기성을 갖는 또 다른 1 차원 어레이를 구성할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 만약 제 2 너비 W2가 제 1 너비의 절반인 경우, 제 1의 1 차원 어레이 A1과 제 2의 1 차원 어레이 A2의 집합은 제 1 너비 W1 및 라멜라 간격 S의 합의 주기성을 갖는 연장된 1 차원 어레이를 구성한다. 그러나, 만약 제 2 너비 W2가 제 1 너비의 절반과 같지 않은 경우, 복수의 제 1의 1 차원 어레이 A1과 제 2의 1 차원 어레이 A2를 포함하는 연장된 1 차원 어레이은 제 1 횡방향 폭 LW1 및 제 2 횡방향 폭 LW2의 합의 주기성을 갖는다. 따라서, 최소 주기성은 리소그래피 치수인 차원이다.
도면 33A 및 33B를 참조하면, 제 1의 1 차원 어레이 A1과 제 2의 1 차원 어레이 A2를 포함하는 연장된 배열의 패턴은 제 1 및 제 2 기본 라멜라 구조물(43A, 43B)의 선택에 따라 기판(10)의 노출된 부분을 제거하는 이방성 에칭에 의하여 기판(10)으로 전사된다. 선형 트랜치의 바닥에서 트랜치 바닥면(13)을 노출시키기 위하여 기판 내부에 선형 트랜치가 형성된다. 제 1 및 제 2 기본 라멜라 구조물(43A, 43B)은 그 후에 제거될 수도 있다.
제 3 실시예의 나노스케일 구조는 단위 패턴이 1 차원적 주기적으로 반복되는 기판(10)을 포함한다. 단위 패턴은 트랜치 바닥면(13)의 집합인 실질적인 평면위에 적어도 하나의 제 1 라인 및 제 2 라인의 돌출부를 포함한다. 적어도 하나의 제 1 라인의 각각은 제 2 기본 라멜라 구조물(43B)에 인접하지 않는 제 1 기본 라멜라 구조물(43A)의 바로 아래에 형성되거나, 제 1 기본 라멜라 구조물(43A)에 인접하지 않는 제 2 기본 라멜라 구조물(43B)의 바로 아래에 형성된다. 제 2 라인은 제 2 기본 라멜라 구조물(43B)에 인접하지 않는 제 1 기본 라멜라 구조물(43A)의 바로 아래에 형성된다. 적어도 하나의 제 1 라인 각각은 제 1 너비 W1인, 제 1 서브리소그래피(sublithographic) 너비를 가질 수 있고, 제 2 라인은 제 2 너비 W2의 두배인 제 2 서브리소그래피 너비를 가질 수 있다. 적어도 한 개의 제 1 라인 및 제 2 라인의 각각 인접하는 쌍은 라멜라 간격 S인 동일한 서브리소그래피 간격에 의해 분리될 수 있다.
제 1 너비 W1 이 제 2 너비 W2의 두배인 경우, 제 1 서브리소그래피(sublithographic) 너비와 제 2 서브리소그래피 너비는 같다. 1 차원 단위 패턴은 제 1 너비 W1과 라멜라 간격 S의 합과 동일한 최소 주기성을 갖는다. 그러나, 제 1 너비 W1 이 제 2 너비 W2의 두배가 아닌 경우, 제 1 서브리소그래피(sublithographic) 너비와 제 2 서브리소그래피 너비는 다르다. 제 1 횡방향 폭 LW1과 제 2 횡방향 폭 LW2가 같은 경우, 1 차원 단위 패턴은 리소그래피 치수인 제 1 횡방향 폭 LW1와 같은 최소 주기성을 갖는다. 제 1 횡방향 폭 LW1와 제 2 횡방향 폭 LW2가 다른 경우, 1 차원 단위 패턴은 리소그래피 치수인, 제 1 횡방향 폭 LW1과 제 2 횡방향 폭 LW2의 합과 같은 최소 주기성을 갖는다.
제 1 및 제 2 기본 라멜라 구조물(43A, 43B)을 제거하기 전에, 제3실시예 나노스케일 구조는 제 1 및 제 2 기본 라멜라 구조물(43A, 43B)인 복수의 폴리머 라인을 더 포함하고, 비감광성 폴리머 레지스트의 폴리머 성분을 포함하고, 적어도 한 개의 제 1 라인 및 제 2 라인의 각각에 직접 위치한다. 폴리머 라인의 각각의 가장자리는 적어도 하나의 제 1 라인 또는 제 2 라인의 가장자리와 수직적으로 일치한다.
도 31A 및 31B의 제3 실시예 나노스케일 구조로부터 제 1 및 제 2 기본 라멜라 구조물(43A, 43B)에 대해 제 1 및 제 2 상보적 라멜라 구조물(53A, 53B)을 선택적으로 제거하는 대신에, 제 1 및 제 2 상보적 라멜라 구조물(53A, 53B)에 대해 제 1 및 제 2 기본 라멜라 구조물(43A, 43B)이 선택될 수 있다. 그와 같은 경우, 제 1 및 제 2 기본 라멜라 구조물(43A, 43B)의 패턴은, 도면 33A 및 33B의 구조와 반대의 극성을 갖는 또 다른 나노스케일 구조를 형성하기 위해, 기판(10)으로 전사될 수 있다. 그 결과로서 나타나는 패턴은 돌출부 대신에 오목부의 패턴이며, 그 구조는 비감광성 폴리머 레지스트의 폴리머 성분을 포함하는 복수의 폴리머 라인들을 구비하고, 실질적인 평면위에 직접 위치하며, 폴리머 라인들의 각각의 가장자리는 적어도 한 개의 제 1 라인 또는 제 2 라인의 가장자리와 수직적으로 일치한다.
타일부 혹은 개구부의 기하 구조에 대한 변형 또한 고려될 수 있다. 타일부 또는 개구부는 예를들어 육각형, 직사각형, 마름모, 평행사변형, 삼각형, 또는 정사각형 중의 하나의 형상을 포함하거나, 적어도 둘 이상의 다른 형상들의 집합을 포함할 수 있다.
본원 발명은 특정 실시예의 관점에서 기술되었지만, 수많은 대체, 수정, 변형이 있을 수 있음이 당업자에게 자명한 것임이 전술한 실시예의 관점으로부터 명백하다. 따라서 본원 발명은 본원발명과 그 청구범위의 기술적 사상과 범위 내에 속하는 모든 대체, 수정, 변형을 포함하도록 의도된 것이다.
산업상 이용가능성
본원 발명은, 특히 다양한 전기 전자 장치에 사용되는 집적회로에 적합하고, 특히 컴퓨터 분야, 통신분야에 유용한 반도체 기판에 나노 패턴의 설계 및 제조에 관한 산업상 이용가능성을 찾을 수 있다.
20A : 제 1 템플릿층
O1 : 제 1 개구
40A, 50A : 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물
20B : 제 2 템플릿층
O2 : 제 2 개구
40B : 제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물
30C : 제 3 템플릿층
O3 : 제 3 개구
40C, 50C : 제 3 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물

Claims (10)

  1. 기판 상에 나노스케일 패턴을 형성하는 방법으로서,
    상기 기판 상에 사전 정의된 영역을 포함하는 제 1 템플릿층(20A)을 형성하는 단계와,
    상기 제 1 템플릿층(20A)에, 각각 정육각형 형상을 갖고 제 1 육각형 어레이로 배열되는 복수의 제 1 개구(O1)를 패터닝하는 단계와,
    상기 복수의 제 1 개구(O1)에 복수의 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A)을 형성하는 단계와,
    상기 복수의 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A) 상에 상기 사전 정의된 영역을 포함하는 제 2 템플릿층(20B)을 형성하는 단계와,
    상기 제 2 템플릿층(20B)에, 각각 정육각형 형상을 갖고 제 2 육각형 어레이로 배열되는 복수의 제 2 개구(O2)를 패터닝하는 단계와,
    상기 복수의 제 2 개구(O2)에 복수의 제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40B)을 형성하는 단계와,
    상기 복수의 제 1 및 제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40A, 50A, 40B) 상에 상기 사전 정의된 영역을 포함하는 제 3 템플릿층(30C)을 형성하는 단계와,
    상기 제 3 템플릿층(30C)에, 각각 정육각형 형상을 갖고 제 3 육각형 어레이로 배열되는 복수의 제 3 개구(O3)를 패터닝하는 단계와,
    상기 복수의 제 3 개구(O3)에 복수의 제 3 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물(40C, 50C)을 형성하는 단계
    를 포함하는 나노스케일 패턴 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물을 형성하기 이전에 상기 제 1 개구 각각에 제 1 폴리머 블록 성분과 제 2 폴리머 블록 성분을 포함하는 비감광성 폴리머 레지스트를 도포하는 단계와,
    상기 제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물을 형성하기 이전에 상기 제 2 개구 각각에 상기 비감광성 폴리머 레지스트를 도포하는 단계와,
    상기 제 3 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물을 형성하기 이전에 상기 제 3 개구 각각에 상기 비감광성 폴리머 레지스트를 도포하는 단계
    를 더 포함하는 나노스케일 패턴 형성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2, 제 3 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물 각각은 제 1 폴리머 블록 성분을 포함하는 적어도 하나의 원형 실린더, 및 제 2 폴리머 블록 성분을 포함하고 상기 적어도 하나의 원형 실린더에 횡방향으로 접한 폴리머 매트릭스를 포함하는 나노스케일 패턴 형성 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 원형 실린더 세트와 상기 폴리머 매트릭스의 세트 중 하나를, 상기 원형 실린더 세트와 상기 폴리머 매트릭스 세트의 다른 것에 대해 선택적으로 에칭하는 단계를 더 포함하는 나노스케일 패턴 형성 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 원형 실린더와 상기 폴리머 매트릭스의 남은 부분을 에칭 마스크로 이용하여 상기 기판에 서브리소그래피 치수를 갖는 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 나노스케일 패턴 형성 방법.
  6. 기판 상에 나노스케일 패턴을 형성하는 방법으로서,
    상기 기판 상의 사전 정의된 영역을 포함하는 제 1 템플릿층을 형성하는 단계와,
    상기 제 1 템플릿층에, 각각 사각형 형상 및 리소그래피 폭을 갖는 복수의 제 1 개구를 패터닝하는 단계와,
    상기 복수의 제 1 개구 내에 복수의 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물을 형성하는 단계와,
    상기 복수의 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물의 바로 위에 제 2 템플릿층을 형성하는 단계와,
    상기 제 2 템플릿층에 각각 사각형 형상 및 리소그래피 폭을 갖는 복수의 제 2 개구를 패터닝하되, 상기 제 2 개구는 상기 사전 정의된 영역 내에서 상기 제 1 개구와 상보적인 단계와,
    상기 복수의 제 2 개구 내에 복수의 제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물을 형성하는 단계
    를 포함하는 나노스케일 패턴 형성 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물을 형성하기 이전에, 상기 제 1 개구 각각에 제 1 폴리머 블록 성분 및 제 2 폴리머 블록 성분을 포함하는 비감광성 폴리머 레지스트를 도포하는 단계와,
    상기 제 2 나노스케일 자기 조립 자가 정렬 구조물을 형성하기 이전에, 상기 제 2 개구 각각에 상기 비감광성 폴리머 레지스트를 도포하는 단계
    를 더 포함하는 나노스케일 패턴 형성 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 및 상기 제 2 나노스케일 자기 조립 자기 정렬 구조물 각각은 제 1 폴리머 성분을 포함하는 적어도 1개의 공칭(nominal) 폭 라인과 2개의 에지 라인을 포함하고, 상기 2개의 에지 라인 각각은 상기 복수의 제 1 개구 중 하나의 개구의 경계에 인접하고, 상기 적어도 1개의 공칭 폭 라인은 상기 2개의 에지 라인과 이격되어 있으며, 상기 적어도 1개의 공칭 폭 라인은 공칭 라인 폭을 갖고, 상기 2개의 에지 라인은 에지 라인 폭을 가지며, 상기 공칭 라인 폭은 서브리소그래피 치수이고 에지 라인 폭보다 큰 나노스케일 패턴 형성 방법.
  9. 실질적으로 평탄한 표면으로부터 돌출부 또는 함몰부의 패턴을 갖는 기판을 포함하는 구조물로서,
    상기 패턴은 단위 패턴의 육각형 어레이를 포함하고,
    상기 육각형 어레이는 리소그래피 치수의 최소 주기성을 갖고,
    상기 단위 패턴은 하나의 정육각형과 동일한 직경의 원을 포함하며, 상기 2개의 인접하는 상기 단위 패턴의 상기 원의 집합은 육각형의 주기성을 갖지 않는
    구조물.

  10. 단위 패턴이 1차원으로 주기적으로 반복되는 기판을 포함하는 구조물로서,
    상기 단위 패턴은 실질적으로 평탄한 표면 상에 적어도 하나의 제 1 라인과 제 2 라인의 돌출부 또는 함몰부를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 제 1 라인 각각은 제 1 서브리소그래피 폭을 갖고,
    상기 제 2 라인은 제 2 서브리소그래피 폭을 갖고,
    상기 적어도 하나의 제 1 라인과 상기 제 2 라인의 이웃하는 각 쌍은 동일한 서브리소그래피 간격만큼 이격되어 있는
    구조물.
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