KR20110003578A

KR20110003578A - 분자 레지스트 조성물, 상기 조성물을 사용하여 기판을 패턴화하는 방법 및 그로부터 제조된 공정 생성물

Info

Publication number: KR20110003578A
Application number: KR1020107027443A
Authority: KR
Inventors: 조세프 엠. 맥렐런; 브라이언 티. 메이어스; 카란 차우한; 와지 사디
Original assignee: 나노 테라 인코포레이티드
Priority date: 2008-05-06
Filing date: 2009-05-06
Publication date: 2011-01-12
Also published as: CN102084295A; EP2288962A1; US20090311484A1; CA2723681A1; WO2009137049A1; TW201007353A; JP2011520284A

Abstract

본 발명은 유기 아민을 포함하는 분자 레지스트 조성물, 상기 분자 레지스트 조성물을 사용하여 기판 상에 피쳐를 형성하는 방법 및 그로부터 제조된 공정 생성물에 관한 것이다.

Description

분자 레지스트 조성물, 상기 조성물을 사용하여 기판을 패턴화하는 방법 및 그로부터 제조된 공정 생성물 {MOLECULAR RESIST COMPOSITIONS, METHODS OF PATTERNING SUBSTRATES USING THE COMPOSITIONS AND PROCESS PRODUCTS PREPARED THEREFROM}

본 발명은 분자 레지스트 조성물, 상기 분자 레지스트 조성물을 사용하여 기판을 패턴화하는 방법 및 상기 방법에 의해 형성된 생성물에 관한 것이다.

표면 패턴화 방법은 잘 알려져 있으며, 포토리소그래피 기술, 및 마이크로컨택트 프린팅과 같이 보다 최근에 개발된 소프트-컨택트 프린팅 기술을 포함한다 (예를 들어, 미국 특허 제5,512,131호 참조). 마이크로컨택트 프린팅의 경우, 자가-조립 단층 ("SAM")을 가요성 스탬프를 사용하여 기판 상에 증착시킨다. 40 nm만큼 작은 횡치수 (lateral dimension)를 갖는 SAM 패턴이 제조되어 왔다. SAM은, 예를 들어 SAM에 의해 피복되지 않은 기판의 부분을 에칭함으로써, 기판 상에 피쳐 (feature)를 형성하기 위한 레지스트로서 사용될 수 있다. 그러나, SAM은 특별히 안정하지는 않으며, 불완전한 단층 피복률로 인해 핀홀 및 여타 결점을 보이는 것으로 알려져 있다. 또한, 조밀 단층을 생성하는 경우에도, 대부분의 SAM은 상업적인 제조 공정에서 널리 유용한 각종 에칭제에 대한 충분한 내성을 제공하지 않는다.

포토리소그래피 공정에서는 광을 이용하여 패턴화시킬 수 있는 중합체 레지스트가 사용된다. 포토리소그래피 레지스트는 SAM보다 안정하며 다양한 에칭제에 대한 우수한 내성을 제공하지만, 포토리소그래피에는 전문화된 장치 및 화학물질이 요구되며 전형적으로는 편평형 기판에 국한된다.

500 ㎛ 미만의 횡치수를 달성할 수 있으며 다양한 기판, 에칭제 및 기하구조에 적용될 수 있는 에칭 레지스트를 사용하여 기판을 패턴화하기 위한 저비용 방법이 요구된다.

[발명의 요약]

본 발명은 기판 상에 피쳐를 형성하기 위한 분자 레지스트를 사용하여 기판을 패턴화하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에 의해 형성된 피쳐는 500 ㎛ 미만의 횡치수를 가지며, 비용-효과적이고 효율적이고 재현가능한 방식으로 모든 종류의 표면이 패턴화될 수 있도록 한다.

몇몇 실시양태에서, 본 발명은

기판 상에, 유기 아민을 포함하는 분자 레지스트 조성물을 배치하고 (이때, 유기 아민은 약 500 ㎛ 이하의 횡치수를 하나 이상 갖는 패턴으로 기판에 비-공유결합적 상호작용에 의해 접착됨);

상기 패턴에 의해 피복되지 않은 기판의 부분을 반응시켜 그 위에 피쳐를 형성하는 것 (이때, 피쳐의 횡치수는 패턴에 의해 정의됨)

을 포함하는, 기판의 패턴화 방법에 관한 것이다.

몇몇 실시양태에서, 상기 방법은 상기 배치 전에, 기판의 영역 상에 제1 패턴을 형성하는 것을 추가로 포함하며, 상기 패턴의 하나 이상의 횡치수가 제1 패턴에 의해 정의된다.

몇몇 실시양태에서, 제1 패턴은 SAM-형성 종을 포함한다.

몇몇 실시양태에서, 상기 형성은, 기판을, 하나 이상의 함몰부를 포함하는 표면을 갖는 스탬프와 접촉시키는 것을 포함하며, 상기 접촉은 SAM-형성 종을 스탬프의 표면으로부터 기판으로 이동시켜 그 위에, 하나 이상의 함몰부에 의해 정의되는 횡치수를 갖는 제1 패턴을 형성한다.

몇몇 실시양태에서, 상기 반응은 에칭을 포함한다.

또한, 본 발명은

기판을, 하나 이상의 함몰부를 포함하는 표면을 갖는 스탬프와 접촉시켜 기판 상에, 상기 하나 이상의 함몰부에 의해 정의되는 제1 패턴을 제공하고;

기판 상에, 유기 아민을 포함하는 분자 레지스트 조성물을 배치하고 (이때, 유기 아민은 제1 패턴에 의해 피복되지 않은 기판의 영역에 비-공유결합적 상호작용에 의해 접착됨);

제1 패턴에 의해 피복된 기판의 영역을 에칭하여 그 위에 피쳐를 형성하는 것

을 포함하는, 기판의 패턴화 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 방법의 생성물에 관한 것이다.

몇몇 실시양태에서, 패턴은 약 5 nm 내지 약 5 ㎛의 융기부 (elevation)를 갖는다.

몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트 조성물은 용매를 추가로 포함한다.

몇몇 실시양태에서, 용매는 100 ℃ 미만의 비점을 갖는 제1 용매 및 100 ℃ 이상의 비점을 갖는 제2 용매를 포함한다.

몇몇 실시양태에서, 기판은 금속 표면을 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 기판은, 유리, 플라스틱, 세라믹, 중합체, 제2 금속 및 이들의 조합으로부터 선택된 물질 위에 금속 표면 층을 포함하는 복합 기판이다.

본 발명의 패턴화 방법은 유기 아민을 포함하는 임의의 분자 레지스트 조성물과 함께 사용하기에 일반적으로 적합하지만, 몇몇 실시양태에서 본 발명은 또한,

약 0.01 중량％ 내지 약 5 중량％의 농도의 유기 아민;

약 80 중량％ 이상의 농도의, 100 ℃ 미만의 비점을 갖는 제1 용매;

약 15 중량％ 이하의 농도의, 100 ℃ 이상의 비점을 갖는 하나 이상의 제2 용매; 및

임의적인 (optional) 계면활성제 또는 안정화제

로 본질적으로 이루어진 분자 레지스트 조성물에 관한 것이다.

또한, 본 발명은

표면을 가지며, 표면 상에

(a) 유기 아민을 포함하는 패턴 (이때, 패턴은 약 500 ㎛ 이하의 하나 이상의 횡치수를 가짐); 및

(b) 패턴에 인접하며, 패턴에 의해 피복되지 않은 표면의 영역을 피복하는, SAM-형성 종을 포함하는 박형 필름

을 갖는 기판을 포함하는 조성물에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 하나 이상의 에칭된 함몰부를 포함하는 표면 (이때, 에칭된 함몰부는 표면에, 약 500 ㎛ 이하의 하나 이상의 횡치수를 갖는 패턴을 형성함), 및 패턴의 돌출된 영역 상에, 비-공유결합적 상호작용에 의해 기판에 접착된 유기 아민을 포함하는 박형 필름을 갖는 기판을 포함하며, 에칭된 함몰부에 유기 아민이 전혀 없는 것인 조성물에 관한 것이다.

몇몇 실시양태에서, 유기 아민을 포함하는 패턴 또는 박형 필름은 약 5 nm 내지 약 5 ㎛의 두께를 갖는다. 몇몇 실시양태에서, 유기 아민을 포함하는 패턴 또는 박형 필름은 기판 내에 침투하거나 통과하지 않는다.

몇몇 실시양태에서, 유기 아민은 약 300 nm 내지 약 900 nm 범위의 하나 이상의 파장에 대해 약 5,000 M^-1cm^-1 이상의 몰 흡수율을 갖는다.

몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트 조성물 중에 약 2,000 Da 이상의 분자량을 갖는 임의의 성분이 전혀 없다.

몇몇 실시양태에서, 유기 아민은 하기 화학식 I 또는 그의 염의 구조를 갖고, 화학식 I의 유기 아민은 A, B 또는 C 중 하나 이상 또는 그의 임의적인 치환기에 부착된 하나 이상의 아민 기를 포함한다.

<화학식 I>

상기 식에서,

A 및 C는 임의로 치환된 시클로알킬, 임의로 치환된 아릴 및 임의로 치환된 헤테로시클릴로부터 독립적으로 선택되거나, 또는 A 및 C는 임의로 연결되어 마크로시클릭 고리를 형성하고;

A 및 C는 각각, 하나 이상의 이중 결합을 포함하고;

B는 임의로 치환된 가교기 또는 화학적 결합이고;

m은 1 내지 3의 정수이다.

몇몇 실시양태에서, 유기 아민은 하기 화학식 II 또는 그의 염의 구조를 갖고, 화학식 II의 유기 아민은 A, B, B¹ 및 C 중 하나 이상 또는 그의 임의적인 치환기에 부착된 하나 이상의 아민 기를 포함한다.

<화학식 II>

상기 식에서,

A 및 C는 각각, 하나 이상의 이중 결합을 포함하고;

B 및 B¹은 독립적으로, 임의로 치환된 가교기 또는 화학적 결합이고;

m 및 n은 독립적으로, 1 내지 3의 정수이다.

몇몇 실시양태에서, 유기 아민은 하기 화학식 V 또는 그의 염의 구조를 갖고, 화학식 V의 유기 아민은 Ar¹, R¹, R², R³, R⁴, R⁵, 고리계 A, 고리계 C 및 B 중 하나 이상 또는 그의 임의적인 치환기에 부착된 하나 이상의 아민 기를 포함한다.

<화학식 V>

상기 식에서,

고리계 A 및 C는 독립적으로, 임의로 치환된 시클로알킬, 임의로 치환된 아릴 및 임의로 치환된 헤테로시클릴로부터 선택된 4- 내지 14-원 고리계이고;

B는 임의로 치환된 가교기이고;

R¹은 임의로 부재하거나; 또는

R¹과 R³, 또는 R¹과 R⁵는 수소이거나, 임의로 연결되어 임의로 치환된 시클로알킬, 임의로 치환된 아릴 및 임의로 치환된 헤테로시클릴로부터 선택된 4- 내지 7-원 고리계를 형성하고;

R¹과 R², 또는 R¹과 R⁴는 독립적으로 수소이거나, 임의로 연결되어 이중 결합을 형성하거나; 또는

R²는 고리 A의 구성원과 임의로 연결되어 이중 결합 또는 가교기를 형성하거나, 또는 R²는 임의로 부재하고;

R⁴는 고리 C의 구성원과 임의로 연결되어 이중 결합 또는 가교기를 형성하거나, 또는 R⁴는 임의로 부재하고;

Ar¹은 페닐, 나프틸 또는 방향족 헤테로시클릴 (이들 중 어느 것이든 임의로 치환됨)로부터 선택된다.

몇몇 실시양태에서, 유기 아민은 하기 화학식 VI 또는 그의 염의 구조를 갖는다.

<화학식 VI>

상기 식에서,

R⁵¹, R⁵², R⁵³, R⁵⁴, R⁵⁵ 및 R⁵⁶은 독립적으로, 수소 또는 C₁-C₄ 알킬이고;

R⁵⁷, R⁵⁸ 및 R⁵⁹는 독립적으로, 수소 또는 메틸이고;

R⁶⁰은 수소 또는 C₁-C₆ 알킬이다.

몇몇 실시양태에서, 유기 아민은 하기 화학식 VII 또는 그의 염의 구조를 갖는다.

<화학식 VII>

상기 식에서,

R⁶¹, R⁶², R⁶³, R⁶⁴, R⁶⁵ 및 R⁶⁶은 독립적으로, 수소 또는 C₁-C₄ 알킬이고;

R⁶⁷, R⁶⁸ 및 R⁶⁹는 독립적으로, 수소 또는 메틸이고;

X^-는 1가 음이온이다.

몇몇 실시양태에서, 유기 아민은 하기로부터 선택되는 화합물이다: 애시드 블루 25, 애시드 블루 29, 애시드 블루 40, 애시드 블루 45, 애시드 블루 80, 애시드 블루 92, 애시드 블루 119, 애시드 블루 120, 애시드 블루 129, 애시드 블랙 24, 애시드 블랙 48, 애시드 푹신, 베이직 푹신, 뉴 푹신, 애시드 그린 25, 애시드 그린 27, 애시드 오렌지 8, 애시드 오렌지 51, 애시드 오렌지 63, 애시드 오렌지 74, 애시드 레드 1, 애시드 레드 4, 애시드 레드 8, 애시드 레드 37, 애시드 레드 88, 애시드 레드 97, 애시드 레드 114, 애시드 레드 151, 애시드 레드 183, 애시드 레드 183, 메틸 바이올렛, 메틸 바이올렛 B, 메틸 바이올렛 2B, 에틸 바이올렛, 애시드 바이올렛, 애시드 바이올렛 1, 애시드 바이올렛 5, 애시드 바이올렛 6, 애시드 바이올렛 7, 애시드 바이올렛 9, 애시드 바이올렛 17, 애시드 바이올렛 20, 애시드 바이올렛 30, 애시드 바이올렛 34, 애시드 알리자린 바이올렛 N, 애시드 옐로우 14, 애시드 옐로우 17, 애시드 옐로우 25, 애시드 옐로우 42, 애시드 옐로우 76, 애시드 옐로우 99, 베이식 바이올렛 1, 베이식 바이올렛 3, 벤질 바이올렛 4B, 쿠마시(등록상표) 바이올렛 R200, 크리스탈 바이올렛, 류코크리스탈 바이올렛, 레조르신 크리스탈 바이올렛, 크리스탈 바이올렛 락톤, 다이렉트 바이올렛 17, 다이렉트 바이올렛 38, 다이렉트 바이올렛 51, 패스트 바이올렛 B, 젠션 바이올렛, 파라로사닐린 베이스, 크레졸프탈레인 컴플렉손, 크레실 바이올렛 아세테이트, 크레실 바이올렛 퍼클로레이트, 크레실 바이올렛 퍼클로레이트, 요오도니트로테트라졸륨 바이올렛-포르마잔, 메틸렌 바이올렛 3RAX, 피오크타닌 블루, 피로카테콜 바이올렛, 레마졸 브릴리언트 바이올렛 5R, 로다민 B, 테트라졸륨 바이올렛, 바이올라민 R, 패스트 레드 바이올렛 lB 염기, 요오도니트로테트라졸륨 클로라이드, 류코 페이턴트 블루 바이올렛, 티오닌 아세테이트, 칼코민 바이올렛 N, 디스퍼스 바이올렛 13, 디스퍼스 바이올렛 17, 디스퍼스 바이올렛 28, 페놀 바이올렛, 폰타크롬 바이올렛 SW, 리액티브 바이올렛 5, 배트 바이올렛 1, 울 바이올렛, 에리오 크롬 바이올렛 5B, 오메가 크롬 다크 바이올렛 D, 류코말라카이트 그린, 및 그의 염 및 이오노머, 및 그의 조합.

본 발명의 추가의 실시양태, 특징 및 이점 뿐 아니라 본 발명의 다양한 실시양태의 구조 및 실시를 첨부 도면을 참고로 하여 아래에 상세히 기술한다.

본원에 포함되고 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은 본 발명의 하나 이상의 실시양태를 예시하고, 또한 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하고 관련 분야의 숙련자가 본 발명을 제조하고 사용하는 것을 가능하게 하는 기능을 한다.
도 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f 및 1g는 본 발명의 방법에 의해 제조된 피쳐의 단면도 도시를 제공한다.
도 2는 본 발명의 방법에 의해 제조된 피쳐를 포함하는 곡면형 기판의 단면도 도시를 제공한다.
도 3a 내지 3d, 4a 내지 4d 및 5a 내지 5f는 본 발명의 방법의 단면도 도시를 제공한다.
도 6 내지 9는 각각 실시예 19 내지 22에서 기술된 바와 같이, 본 발명의 분자 레지스트를 이용하여 복합 기판에 제조한 피쳐의 이미지를 제공한다.
이제, 본 발명의 하나 이상의 실시양태를 첨부 도면을 참고로 하여 기술할 것이다. 도면에서, 유사 참조 부호는 동일하거나 또는 기능적으로 유사한 요소를 가리킬 수 있다. 추가로, 참조 부호의 가장 왼쪽의 숫자(들)는 그 참조 부호가 처음 나타나는 도면을 확인시켜줄 수 있다.

본 명세서는 본 발명의 특징을 포함하는 하나 이상의 실시양태를 개시한다. 개시된 실시양태(들)은 본 발명을 단지 예시할 뿐이다. 본 발명의 범주는 개시된 실시양태(들)에 제한되지 않는다. 본 발명은 첨부된 특허 청구 범위에 의해 한정된다.

기술된 실시양태(들) 및 본 명세서에서 "하나의 실시양태", "한 실시양태", "실시예 실시양태" 등의 언급은 기술된 실시양태(들)이 특정 특징, 구조 또는 특성을 포함할 수 있지만, 모든 실시양태가 이러한 특정 특징, 구조 또는 특성을 반드시 포함해야 할 필요는 없을 수 있음을 가리킨다. 게다가, 이러한 어구는 반드시 동일 실시양태를 언급하는 것은 아니다. 추가로, 특정 특징, 구조 또는 특성이 한 실시양태와 관련해서 기술될 때, 명시적으로 기술되든 또는 기술되지 않든 다른 실시양태와 관련해서 이러한 특징, 구조 또는 특성을 달성하는 것이 당업계 숙련자의 지식에 속하는 것임을 이해한다.

본원에서 언급된 공간적 기술 (예를 들어, "상기", "하기", "위에서", "아래에서, "상단", "하단" 등)은 단지 설명 및 예시를 위한 것으로서, 본 발명의 스탬프, 기판, 코팅, 조성물, 방법 및 임의의 방법의 생성물에 대하여 비제한적으로 해석되어야 하고, 이는 공간적으로 임의의 방향 및 방식으로 배열될 수 있다.

기판 및 피쳐

본 발명의 방법에 의해 제조된 분자 레지스트 패턴 및 피쳐가 기판 상에 형성된다. 본 발명의 방법에 의해 패턴화하기에 적당한 기판은 크기, 조성 또는 기하 구조에 의해 특별히 제한되지 않고, 스템프와 접촉될 수 있는 임의의 기판을 포함한다. 예를 들면, 본 발명의 방법은 평면형, 비-평면형, 편평형, 곡면형, 구형, 강직형, 가요형(flexible), 대칭형 및 비대칭형 물체 및 표면, 및 그의 임의의 조합을 패턴화하기에 적합하다. 또한, 방법은 표면 조도 또는 표면 파상도(waviness)에 의해 제한되지 않으며, 평활형 표면, 조면형 표면 및 파상형 표면, 및 표면 형태가 불균질하게 나타나는 기판 (즉, 평활도, 조도, 파상도 및/또는 조성물이 다양한 기판)에 동등하게 적용가능하다.

본원에서 사용되는 바, 기판은 기판 높이에서의 무작위적 변이 (예를 들어, 표면 조도, 파상도 등)를 고려했을 때 기판의 표면상의 지점들이 대략 동일한 평면 상에 위치한 경우, "평면형"이라 한다. 평면형 기판은 윈도우, 개재 회로, 시트 등을 포함할 수 있지만 여기에 제한되지 않는다. 평면형 기판은 상기한 것 중 그것을 통하는 구멍을 갖는 것인 편평형 변이체를 포함할 수 있다.

몇몇 실시양태에서, 기판의 적어도 일부는 비-평면형이다. 본원에서 사용되는 바, 기판은 기판 높이에서의 무작위적 변이 (예를 들어, 표면 조도, 파상도 등)를 고려했을 때 기판의 표면상의 지점들이 동일한 평면 상에 위치하지 않는 경우, "비-평면형"이라 한다. 비-평면형 기판은 격자, 층형 기하학적 구조를 갖는 기판 등을 포함할 수 있지만, 여기에 제한되지 않는다.

평면형 및 비-평면형 기판은 둘 다 가변적 수준의 평탄성 또는 곡률을 나타낼 수 있거나, 가요성을 가질 수 있다 (즉, 편평형 기하구조 및 곡면형 기하구조 사이에서 기계적 변형이 가능함). 본원에서 사용되는 바, 기판은 기판의 곡률 반경이 기판의 표면에 걸쳐 100 ㎛ 이상의 거리 또는 1 ㎜ 이상의 거리에 대하여 0이 아닐 경우, "곡면형"이다. 편평형 기판은 일반적으로 곡률 반경을 갖지 않는다.

본원에서 사용되는 바, 기판의 평면도, 곡률 또는 기하학적 구조가 쉽게 왜곡될 수 없을 경우, 기판은 "강직형"이라 한다. 강직형 기판은 열 팽창 때문에 온도-유도 왜곡을 겪을 수 있거나, 유리전이 등을 넘는 온도에서 가요성을 가질 수 있다.

본원에서 사용되는 바, 기판은 편평형 및 곡면형 기하구조 사이를 가역적으로 이동할 수 있을 경우, "가요형"이라 한다. 가요형 기판은 중합체 (예를 들면, 플라스틱), 제직사, 박막, 금속 포일, 그의 복합체, 그의 라미네이트 및 그의 조합을 포함하지만 여기에 제한되지는 않는다. 몇몇 실시양태에서, 릴-투-릴(reel-to-reel) 방식 또는 롤-투-롤(roll-to-roll) 방식으로 본 발명의 방식을 사용하여 가요형 기판을 패턴화할 수 있다.

본 발명에 사용되는 기판은 조성물에 의해 특별히 제한되지는 않는다. 본 발명에 사용하기에 적절한 기판은 하기로부터 선택되는 물질을 포함한다: 금속, 결정질 물질 (예를 들어, 단결정, 다결정 및 부분적 결정질 물질), 무정형 물질, 전도체, 반도체, 절연체, 옵틱스, 채색 기판, 섬유, 유리, 세라믹스, 제올라이트, 플라스틱, 열경화성 물질 및 열가소성 물질 (예를 들어, 임의로 도핑된: 폴리아크릴레이트, 폴리카르보네이트, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 셀룰로스 중합체, 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리이미드, 수지, 폴리에스테르, 폴리페닐렌 등), 필름, 박막, 포일, 플라스틱, 중합체, 목재, 미네랄, 생체적합물질, 생체 조직, 골, 그의 합금, 그의 복합체, 그의 라미네이트, 및 그의 임의의 기타 조합. 몇몇 실시양태에서, 물질은 상기 물질 중 임의의 것의 도핑 및/또는 다공성 변형체로부터 선택된다.

몇몇 실시양태에서, 기판의 적어도 일부는 전도체 또는 반도체이다. 본원에서 사용되는 바, "전도체" 및 "반도체" 물질은 전하를 이송 또는 수송할 수 있는 종, 화합물, 중합체, 필름, 코팅, 기판 등을 포함한다. 일반적으로 반도체 물질의 전하 수송 성질은 외부 자극 (예컨대 비제한적으로 전기장, 자기장, 온도 변화, 압력 변화, 복사선에 대한 노출 및 그의 조합)에 근거해서 개질될 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 전도체 물질 또는 반도체 물질은 약 10^-6 cm²/V·s 이상, 약 10^-5 cm²/V·s 이상, 약 10^-4 cm²/V·s 이상, 약 10^-3 cm²/V·s 이상, 약 0.01 cm²/V·s 이상, 또는 약 0.1 cm²/V·s 이상의 전자 또는 정공 이동도를 갖는다. 전기 전도체 및 반도체 물질은 금속, 합금, 박막, 결정질 물질, 무정형 물질, 중합체, 라미네이트, 포일, 플라스틱 및 그의 조합을 포함하지만 여기에 제한되지는 않는다.

본원에서 사용되는 바, "유전체" 또는 "절연체"는 전하의 이동 또는 전달에 대해 저항성이 있는 종, 화합물, 중합체, 필름, 코팅, 기판 등을 지칭한다. 몇몇 실시양태에서, 유전체는 약 0.9 내지 약 10, 약 1.2 내지 약 8, 약 1.4 내지 약 5, 약 1.5 내지 약 4, 약 1.7 내지 약 3, 약 2 내지 약 2.7, 약 2.1 내지 약 2.5, 약 8 내지 약 90, 약 15 내지 약 85, 약 20 내지 약 80, 약 25 내지 약 75, 또는 약 30 내지 약 70의 유전 상수 ρ를 갖는다. 본 발명에 사용하기에 적절한 유전체는 플라스틱, 중합체 (예를 들면, 폴리디메틸실록산, 실세스퀴옥산, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등), 금속 옥시드, 금속 카바이드, 금속 니트라이드, 세라믹스 (예를 들면, 규소 카바이드, 수소화된 규소 카바이드, 규소 니트라이드, 규소 카르보니트라이드, 규소 산화니트라이드, 규소 옥시카바이드 및 그의 조합), 유리 (예를 들어, SiO₂, 보로실리케이트 유리, 보로포스포로실리케이트 유리, 오르가노실리케이트 유리 등 및 그의 불소화 및 다공성 변이체), 제올라이트, 미네랄, 생체적합물질, 생체 조직, 골, 그의 단량체성 전구체, 그의 입자, 그의 다공성 변이체 및 그의 조합을 포함하지만 여기에 제한되지는 않는다.

본 발명에 사용하기에 적합한 플라스틱은, 예를 들어 문헌 [Plastics Materials and Processes: A Concise Encyclopedia, Harper, CA. and Petrie, E.M., John Wiley and Sons, Hoboken, NJ (2003)] 및 [Plastics for Engineers: Materials, Properties, Applications, Domininghaus, H., Oxford University Press, USA (1993)]에 개시된 물질을 포함하나, 이들로 제한되지 않으며, 이는 그 전체 내용이 본원에 참조로 포함된다.

몇몇 실시양태에서, 기판은 전도체 물질 또는 반도체 물질을 포함하는 제1 영역 및 유전체 물질 또는 절연체 물질은 포함하는 제2 영역을 포함한다. 기판은 편평형, 곡면형 또는 층형일 수 있고, 박막 트랜지스터, 커패시터 등과 같은 지형적 피쳐를 포함할 수 있다.

피쳐가 본 발명의 방법에 의해 형성될 수 있는 예시적 기판은 윈도우; 반사경; 광학 소자 (예를 들면, 안경, 카메라, 쌍안경, 망원경 등에서의 사용을 위한 광학 소자); 시계 뚜껑 유리; 홀로그램; 광학 필터; 데이터 기억 장치 (예를 들면, 컴팩트 디스크, DVD 디스크, 청색-광선 디스크, CD-롬 디스크 등); 평면 패널 디스플레이 (예를 들면, 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 발광 다이오드 ("LED") 디스플레이, 유기 LED 디스플레이 등); 개인 음악 장치; 터치-스크린 디스플레이 (예를 들면, 컴퓨터 터치 스크린, 휴대 전화기 터치 스크린, 개인 정보 단말기 등의 터치-스크린 디스플레이); 태양 전지; 광전지; LED; 조명; 가요형 전자소자; 가요형 디스플레이 (예를 들면, 전자 종이 및 전자 책); 휴대 전화기; 위성 위치 확인 시스템; 계산기; 진단법; 센서; 레지스트 층; 생물학적 인터페이스; 반사 방지 코팅; 그래픽물 (예를 들면, 신호계); 배터리; 연료 전지; 안테나; 차량; 예술 작품 (예를 들면, 조각, 그림, 리소그라프 등); 장신구; 및 그의 조합을 포함하지만 여기에 제한되지는 않는다.

본 발명은 서로 상용성인 분자 레지스트, 잉크, 스탬프 및 기판을 선택함으로써 패턴화 공정의 성능, 효율, 비용 및 속도를 최적화하는 것을 고려한다. 예를 들면, 몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트, 잉크, 기판 또는 스탬프는 광 전송 특성, 열 전도성, 전기 전도성 및 그의 조합을 기준으로 선택될 수 있다.

몇몇 실시양태에서, 기판의 적어도 일부는 기판 상에서 반응성 조성물의 반응을 개시하기에 적합한 복사선 중 적어도 한 가지 유형 (예를 들면, 가시광, UV, 적외선 및/또는 마이크로파 복사선)에 대하여 투명, 반투명 또는 불투명하다. 예를 들어, 자외선에 대해 투명한 기판은 자외선에 의해 반응이 개시될 수 있는 반응성 조성물과 함께 이용될 수 있고, 이것은 기판의 후면 표면에 자외선을 조사함으로써 기판의 전면 표면 상에서의 잉크의 반응을 허용한다.

몇몇 실시양태에서, 기판은 패턴화전에 예비 처리된다. 본원에서 사용되는 바, "기판의 예비 처리"는 분자 레지스트를 도포하기 전에 기판을 화학적 또는 물리적으로 개질하는 것을 의미한다. 예비 처리는 기판의 세정, 산화, 환원, 유도체화, 관능성화 및 또한 하기로의 노출을 포함할 수 있는데, 이에 제한되지는 않는다: 반응성 기체, 산화 플라즈마, 환원 플라즈마, 열 에너지, 자외선 복사선 및 그의 조합.

어떠한 특정 이론에도 구애됨 없이, 기판의 예비 처리는 분자 레지스트와 기판 사이의 부착성 상호작용을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 극성 관능기를 이용한 기판의 유도체화 (예를 들어, 기판 표면의 산화)는 친수성 및/또는 극성 분자 레지스트에 의한 기판의 웨팅 (wetting)을 촉진할 수 있다.

본원에서 사용되는 바, "피쳐" 또는 "피쳐부"는 피쳐 주변의 기판 영역과 연속이지만 이와 구별될 수 있는 기판 영역을 지칭한다. 예를 들면, 피쳐는 피쳐의 지형, 피쳐의 조성, 또는 피쳐 주변의 기판 영역과 상이한 피쳐의 또다른 특성을 기준으로 피쳐 주변의 기판 영역과 구별될 수 있다. 피쳐는 본 발명의 분자 레지스트에 의해 커버되지 않은 기판의 구역과 반응성 조성물을 반응시킴으로써 제조한다.

피쳐는 그의 물리적 치수에 의해 제한될 수 있다. 모든 피쳐는 적어도 하나의 횡치수를 갖는다. 본원에서 사용되는 바, "횡치수"는 표면의 평면에 있는 피쳐의 치수를 지칭한다. 피쳐의 하나 이상의 횡치수는 피쳐가 차지하는 기판의 표면 영역을 제한하거나, 이를 제한하는데 사용될 수 있다. 피쳐의 전형적 횡치수는 길이, 폭, 반경, 직경 및 그의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 방법에 의해 형성된 피쳐는 기판에 배치된 분자 레지스트 패턴의 치수에 의해 한정된 횡치수를 갖는다.

모든 피쳐는 표면의 평면의 외부에 있는 벡터로 기재할 수 있는 적어도 하나의 종치수를 갖는다. 본원에서 사용되는 바, "종치수" 또는 "융기부"는 기판의 표면 높이와 피쳐 상의 최고점 또는 최저점 사이의 최대 수직 거리를 의미한다. 편평형 기판에 있어서, 피쳐의 융기부는 기판의 평면에 대한 피쳐의 최고점을 의미한다. 몇몇 실시양태에서, 본 발명에 의해 제조된 피쳐는 피쳐의 표면에 걸쳐 균일한 융기부를 가진다. 보다 일반적으로는, 증가형 피쳐의 융기부는 기판의 평면에 대한 그의 최고점을 지칭하며, 감소형 피쳐의 융기부는 기판의 평면에 대한 그의 최저점을 지칭하며, 등각형(conformal) 피쳐의 융기부는 0이다 (즉, 기판의 평면의 높이와 동일함).

본 발명의 방법에 의해 제조된 피쳐는 일반적으로 다음과 같이 분류될 수 있다: 부가적 특징, 등각형 피쳐 또는 감소형 피쳐, 이는 기판의 평면에 대한 피쳐의 융기부에 근거함.

본 발명의 방법에 의해 제조된 피쳐는 한층 나아가서 다음과 같이 분류될 수 있다: 침투형 피쳐 또는 비-침투형 피쳐, 이는 피쳐의 베이스가 그것이 형성된 기판의 평면 아래로 침투하는지의 여부에 근거함. 본원에서 사용되는 바, "침투 거리"는 피쳐의 최저점과 피쳐에 인접한 기판의 높이 사이의 거리를 지칭한다. 더 일반적으로, 피쳐의 침투 거리는 기판의 평면에 대한 피쳐의 최저점을 의미한다. 따라서, 피쳐의 최저점이 피쳐가 위치한 기판의 평면 아래에 위치하는 경우 피쳐는 "침투형"이라 하고, 피쳐의 최저점이 피쳐가 위치한 기판의 평면에 또는 그 위에 위치하는 경우 피쳐는 "비-침투형"이라 한다. 비-침투형 피쳐는 침투 거리가 0이라고 말할 수 있다.

본원에서 사용되는 바, "증가형 피쳐"는 기판의 평면 위로 융기부를 갖는 피쳐를 지칭한다. 따라서, 증가형 피쳐의 융기부는 주변 기판의 융기부보다 더 크다. 도 1a 및 1b는 각각, 각각 "증가형 피쳐" (101 및 111)를 가지고 있는 기판 (100 및 110)의 단면도 도시를 제공한다. 도 1a를 참조할 때, 증가형 "비-침투형" 피쳐 (101)는 횡치수 (104) 및 융기부 (105)를 갖고, 침투 거리가 0이다. 도 1b를 참조할 때, "증가형 침투형" 피쳐 (111)는 횡치수 (114), 융기부 (115) 및 침투 거리 (116)를 갖는다.

본원에서 사용되는 바, "등각형 피쳐"는 피쳐가 위치하는 기판의 평면과 같은 융기부를 갖는 피쳐를 지칭한다. 따라서, 등각형 피쳐는 주변 기판와 실질적으로 동일한 지형을 갖는다. 본원에서 사용되는 바, "등각형 비-침투형" 피쳐는 단순히 기판의 표면 상에 있는 피쳐를 지칭한다. 예를 들어, 기판의 노출된 관능기와 예를 들어 기판의 산화, 환원 또는 관능성화에 의해 반응하는 반응성 조성물은 등각형 비-침투형 피쳐를 형성할 것이다. 도 1c는 "등각형 비-침투형" 피쳐 (121)를 갖는 기판 (120)의 단면도 도시를 보여준다. 피쳐 (121)는 횡치수 (124)를 가지며, 융기부가 0이고, 침투 거리가 0이다. 도 1d는 "등각형 침투형" 피쳐 (131)를 갖는 기판 (130)의 단면도 도시를 보여준다. 피쳐 (131)는 횡치수 (134), 융기부 0, 침투 거리 (136)를 갖는다. 도 1e는 "등각형 침투형" 피쳐 (141)를 갖는 기판 (140)의 단면도 도시를 보여준다. 피쳐 (141)는 횡치수 (144), 융기부 0, 침투 거리 (146)를 갖는다.

본원에서 사용되는 바, "감소형 피쳐"는 표면의 평면 아래에 융기부를 갖는 피쳐를 지칭한다. 도 1f는 "감소형 비-침투형" 피쳐 (151)를 갖는 기판 (150)의 단면도 도시를 보여준다. 피쳐 (151)는 횡치수 (154), 융기부 (155)를 갖고, 침투 거리가 0이다. 도 1g는 "감소형 침투형" 피쳐 (161)를 갖는 기판 (160)의 단면도 도시를 보여준다. 피쳐 (161)는 횡치수 (164), 융기부 (165) 및 침투 거리 (166)를 갖는다.

몇몇 실시양태에서, 피쳐는 "각이진 (angled)" 측벽을 갖는다. 본원에서 사용되는 바, "각이진 측벽"은 기판에 평행 배향된 평면에 대하여 직각이 아닌 측벽을 지칭한다. 측벽 각도는 피쳐의 단부와 교차하는 표면에 대해 직각인 벡터 및 측벽의 표면과 평행인 동일한 지점에서의 피쳐의 단부와 교차하는 벡터 사이에 형성된 평균 각도와 동일하다. 직각 측벽은 측벽 각도가 약 0°이다. 도 1a를 참조할 때, 예를 들어, 측벽 (107)을 갖는 피쳐 (101)는 측벽 각도 (Θ)를 갖는다. 도 1a에 도시된 측벽 각도는 측벽 (107)의 표면에 걸쳐 일정하지만, 측벽 각도는 또한 다양할 수 있다. 예를 들어, 곡면형, 면체형 및 경사형 측벽을 갖는 피쳐는 본 발명의 범주 내에 있다. 예를 들어, 도 1d를 참조할 때, 피쳐 (131)는 곡면형 측벽 (137)을 형성하고, 여기서 기판 (130)은 측벽을 둘러싼다. 몇몇 실시양태에서, 피쳐는 피쳐의 상단 및/또는 하단에 근접한 곡면형 및/또는 경사형 측벽을 포함한다. "평균 측벽 각도"는 측벽 상의 지점과 측벽의 표면 상 기판 사이에서 형성된 각도의 평균화에 의해 계산될 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 본 발명의 방법에 의해 형성된 피쳐는 약 80° 내지 약 -50°, 약 80° 내지 약 -30°, 약 80° 내지 약 -10° 또는 약 80° 내지 약 0°의 측벽 각도 또는 평균 측벽 각도를 갖는다.

피쳐는 그의 조성 및 이용성을 기준으로 더 구별될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 방법에 의해 제조되는 피쳐는 구조성 피쳐, 전도성 피쳐, 반전도성 피쳐, 절연성 피쳐 및 마스킹 피쳐를 포함한다.

본원에서 사용되는 바, "구조성 피쳐"는 피쳐가 위치하는 기판의 조성과 유사하거나 이와 동일한 조성을 갖는 피쳐를 지칭한다.

본원에서 사용되는 바, "전도성 피쳐"는 전기 전도성 또는 전기 반전도성인 조성을 가지는 피쳐를 지칭한다. 전기 반전도성 피쳐는 외부 자극, 비제한적으로 예를 들면, 전기장, 자기장, 온도 변화, 압력 변화, 복사선에 대한 노출 및 그의 조합에 근거해서 개질될 수 있는 전기 전도도를 갖는 피쳐를 포함한다.

본원에서 사용되는 바, "유전성 피쳐" 또는 "절연성 피쳐"는 전기 절연성인 조성을 갖는 피쳐를 지칭한다.

본원에서 사용되는 바, "마스킹 피쳐"는 피쳐와 인접하며 이의 주변에 있는 기판 영역에 대해 반응성인 시약과의 반응에 대해 불활성인 조성을 갖는 피쳐를 지칭한다. 따라서, 마스킹 피쳐는 에칭, 침착, 주입 및 표면 처리 단계를 포함하나 이에 제한되지 않는 후속 공정 단계 동안 기판 영역을 보호하기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 피쳐는 후속 공정 단계 동안에 또는 그 후에 제거, 개질될 수 있다.

피쳐 크기 및 측정

본 발명의 방법에 의해 제조되는 피쳐는 대표적으로 길이 단위, 예를 들어 옹스트롬(Å), 나노미터(㎚), 마이크로미터(㎛), 밀리미터(㎜), 센티미터(㎝) 등의 단위로 정의되는 횡치수 및 종치수를 갖는다.

기판 상의 피쳐 주변에 있는 기판의 표면 영역이 평면형인 경우, 피쳐의 횡치수는 피쳐의 반대쪽에 위치하는 두 지점들 사이의 벡터의 크기에 의해 결정될 수 있으며, 여기서 상기 두 지점은 기판의 평면에 있으며 벡터는 기판의 평면에 평행한다. 몇몇 실시양태에서, 대칭 피쳐의 횡치수를 결정하는 데 사용되는 두 지점은 또한 대칭 피쳐의 거울 평면에 있다. 몇몇 실시양태에서, 비대칭 피쳐의 횡치수는 피쳐의 하나 이상의 단부에 수직으로 벡터를 정렬함으로써 결정될 수 있다.

예를 들면, 도 1a 내지 1g에서, 기판의 평면에 그리고 피쳐 (101, 111, 121, 131, 141, 151 및 161)의 반대쪽에 있는 지점들은 각각 점선 화살표 (102 및 103; 112 및 113; 122 및 123; 132 및 133; 142 및 143; 152 및 153, 및 162 및 163)로 나타내진다. 이들 피쳐의 횡치수는 각각 벡터 (104, 114, 124, 134, 144, 154 및 164)의 크기로 나타내어진다.

피쳐의 종치수는 피쳐의 최상단 높이에서의 지점 및 기판의 평면에서의 지점 사이에서 기판에 대하여 직각인 백터의 크기이다. 예를 들면, 도 1a 내지 1g에서, 피쳐의 종치수는 각각 벡터 (105, 115, 125, 135, 145, 155 및 165)의 크기로 나타내어진다. 본원에서 사용되는 바, "측벽"은 비-평면형 기판의 곡률과 동심원 또는 기판에 대해 평행 배향되는 평면에 대해 실질적으로 평면이 아닌 피쳐의 임의의 표면을 지칭한다. 예를 들면, 도 1a, 1b 및 1d 내지 1g에서, 피쳐 (101, 111, 131, 141, 151 및 161)는 각각 측벽 (107, 117, 137, 147, 157 및 167)을 갖는 것으로 나타내어진다. 피쳐의 측벽이 기판에 평행 배향된 평면에 대하여 직각인 실시양태에서, 측벽의 높이는 피쳐의 종치수와 같다.

100 ㎛ 이상의 기판의 표면 상 거리에 걸쳐, 또는 1 mm 이상의 기판의 표면 상 거리에 걸쳐 기판 표면의 곡률 반경이 0이 아닌 경우, 기판의 표면 또는 기판 그 자체는 "곡면형"이다. 곡면형 기판의 경우, 피쳐의 횡치수는 피쳐의 대향면 상의 두 지점을 연결하는 원의 원주의 호의 크기로 정의되고, 여기서, 원은 기판의 곡률 반경과 동일한 반경을 갖는다. 다수의 또는 기복이 있는 곡률 또는 파상도를 갖는 곡면형 표면을 갖는 기판의 횡치수는 다수의 원으로부터의 호의 크기를 더함으로써 결정될 수 있다.

도 2는 증가형 비-침투형 피쳐 (211), 등각형 침투형 피쳐 (221) 및 감소형 비-침투형 피쳐 (231)을 갖는, 곡면형 표면을 갖는 기판 (200)의 단면도를 나타낸다. 증가형 비-침투형 피쳐 (211)의 횡치수는 지점 (212)와 지점 (213)을 연결할 수 있는 선분 (214)의 길이와 동등하고, 피쳐 (211)의 융기부는 벡터 (215)의 크기와 동등하다. 등각형 침투형 피쳐 (221)의 횡치수는 지점 (222)와 지점 (223)을 연결하는 선분 (224)의 길이와 동등하다. 피쳐 (221)의 융기부는 0이고 피쳐 (221)의 침투 거리는 벡터 (225)의 크기와 동등하다. 감소형 비-침투형 피쳐 (231)의 횡치수는 점 (232 및 233)을 연결할 수 있는 선분 (234)의 길이와 동등하고, 피쳐 (231)의 융기부는 벡터 (235)의 크기와 동등하다. 피쳐 (231)의 융기부는 진폭에서 음성이다.

몇몇 실시양태에서, 본 발명의 방법에 의해 제조되는 피쳐는 적어도 하나의 횡치수가 약 40 nm 내지 약 500 ㎛이다. 몇몇 실시양태에서, 본 발명의 방법에 의해 제조되는 피쳐는 적어도 하나의 횡치수의 최소 크기가 약 40 nm, 약 50 nm, 약 60 nm, 약 70 nm, 약 80 nm, 약 100 nm, 약 150 nm, 약 200 nm, 약 250 nm, 약 300 nm, 약 400 nm, 약 500 nm, 약 600 nm, 약 700 nm, 약 800 nm, 약 900 nm, 약 1 ㎛, 약 2 ㎛, 약 3 ㎛, 약 4 ㎛, 약 5 ㎛, 약 10 ㎛, 약 15 ㎛ 또는 약 20 ㎛이다. 몇몇 실시양태에서, 본 발명의 방법에 의해 제조되는 피쳐는 적어도 하나의 횡치수의 최대 크기가 약 500 ㎛, 약 400 ㎛, 약 300 ㎛, 약 200 ㎛, 약 100 ㎛, 약 50 ㎛, 약 40 ㎛, 약 35 ㎛, 약 30 ㎛, 약 25 ㎛, 약 20 ㎛, 약 15 ㎛, 약 10 ㎛, 약 5 ㎛, 약 2 ㎛ 또는 약 1 ㎛이다.

몇몇 실시양태에서, 본 발명의 방법에 의해 제조되는 피쳐는 융기부 또는 침투 거리가 약 3 Å 내지 약 100 ㎛이다. 몇몇 실시양태에서, 본 발명의 방법에 의해 제조되는 피쳐는 최소 융기부 또는 침투 거리가 기판의 표면 위로 또는 아래로 약 3 Å, 약 5 Å, 약 8 Å, 약 1 nm, 약 2 nm, 약 5 nm, 약 10 nm, 약 15 nm, 약 20 nm, 약 30 nm, 약 50 nm, 약 100 nm, 약 500 nm, 약 1 ㎛, 약 2 ㎛, 약 5 ㎛, 약 10 ㎛ 또는 약 20 ㎛이다. 몇몇 실시양태에서, 본 발명의 방법에 의해 제조되는 피쳐는 최대 융기부 또는 침투 거리가 기판의 표면 위로 또는 아래로 약 100 ㎛, 약 90 ㎛, 약 80 ㎛, 약 70 ㎛, 약 60 ㎛, 약 50 ㎛, 약 40 ㎛, 약 30 ㎛, 약 20 ㎛, 약 10 ㎛ 또는 약 5 ㎛이다.

몇몇 실시양태에서, 본 발명의 방법에 의해 제조되는 피쳐는 종횡비 (즉, 융기부 및/또는 침투 거리 중 하나 또는 이들 둘 모두 대 횡치수의 비율)가 약 1,000:1 내지 약 1:100,000, 약 100:1 내지 약 1:100, 약 80:1 내지 약 1:80, 약 50:1 내지 약 1:50, 약 20:1 내지 약 1:20, 약 15:1 내지 약 1:15, 약 10:1 내지 약 1:10, 약 8:1 내지 약 1:8, 약 5:1 내지 약 1:5, 약 2:1 내지 약 1:2 또는 약 1:1이다.

도 1a 내지 1g에 개략적으로 예시된 피쳐는 피쳐 (101, 111, 121, 131, 141, 151 및 161)가 피쳐를 직접적으로 둘러싼 기판 영역과 상이한 조성을 갖지만, 본 발명은 기판과 비교하여 동일한 화학적 조성 및 상이한 화학적 조성의 둘 다를 갖는 피쳐를 포함한다. 예를 들면, 피쳐는 증가형 공정 (예를 들어, 증착)의 조합, 및 반응성 공정 (예를 들어, 반응성 조성물 및 기판 사이의 반응) 및 그의 조합에 의해 형성될 수 있다.

증가형 또는 감소형 피쳐의 횡치수 및/또는 종치수는 표면 지형을 측정할 수 있는 분석 방법, 예를 들어 주사 모드 원자현미경 (AFM) 또는 프로필로메트리를 이용해서 측정할 수 있다. 등각형 피쳐는 전형적으로 프로필로메트리 방법에 의해서는 탐지할 수 없다. 그러나, 등각형 피쳐의 표면이 주변 표면 영역의 극성과 상이한 극성을 갖는 관능기로 종결되면, 피쳐의 횡치수는, 예를 들어 탭핑(tapping) 모드 AFM, 관능성화 AFM, 또는 주사 탐침 현미경 등을 이용해서 측정할 수 있다.

또한, 피쳐는 예를 들어 주사 탐침 현미경을 이용하여, 성질, 비제한적으로 예를 들면, 전도도, 비저항, 밀도, 침투형, 다공도, 경도, 전하, 자기 및 이의 조합을 근거로 해서 확인할 수 있다.

몇몇 실시양태에서, 피쳐는 예를 들어 주사 전자 현미경 또는 투과 전자 현미경을 사용하여 주변 표면 영역과 구별될 수 있다.

몇몇 실시양태에서, 피쳐는 주변 표면 영역에 비해 조성 또는 지형이 상이하다. 따라서, 표면 분석 방법을 이용해서 피쳐의 횡치수 뿐만 아니라 피쳐의 조성을 측정할 수 있다. 피쳐의 조성 및 횡치수 및 종치수를 측정하기에 적당한 분석 방법은 오제(Auger) 전자 분광법, 에너지 분산 x-선 분광법, 마이크로-퓨리에 변환 적외선 분광법, 입자 유도 x-선 방출, 라만 분광법, x-선 회절, x-선 형광법, 레이저 용발 유도 결합 플라즈마 질량 분광법, 러더포드(Rutherford) 후방 산란 분광법/수소 전방 산란, 이차 이온 질량 분광법, 비행 시간 이차 이온 질량 분광법, x-선 광전자 분광법 및 그의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

분자 레지스트

본 발명의 방법의 패턴화는 유기 아민을 포함하는 임의의 분자 레지스트 조성물과 사용하기에 일반적으로 적합한 한편, 몇몇 실시양태에서 본 발명은 또한, 본원에 더 기재된 바와 같이, 특정 분자 레지스트 조성물에 관한 것이다. 본원에서 사용되는 바, "분자 레지스트"는 기판 상에 박막을 형성하기에 적합한 유기 아민을 포함하는 균질 조성물을 지칭한다. "균질 조성물"은 성분 농도 면에서 실질적으로 균일한 분자 레지스트를 지칭한다. 본원에서 사용되는 바, "분자 레지스트"는 용액, 현탁액, 혼합물, 겔, 크림, 아교, 접착제, 및 임의의 다른 유체, 액체 및/또는 점성 액체 조성물을 지칭할 수 있다.

본 발명의 분자 레지스트 조성물은 유기 아민을 포함한다. 본원에서 사용되는 바, "유기 아민"은 1개 이상의 탄소 원자를 포함하고 1개 이상의 아민기가 탄소 원자에 부착된 화합물을 지칭한다. 아민기와 탄소 원자 사이의 결합은 단일 결합, 이중 결합, 삼중 결합 또는 방향족 결합일 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 유기 아민은 1개 이상의 아민기, 2개 이상의 아민기 또는 3개 이상의 아민기를 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 유기 아민은 1개 이상의 이중 결합, 1개 이상의 공액화 이중 결합, 1개 이상의 삼중 결합을 포함하거나, 또는 방향족이다.

몇몇 실시양태에서, 아민기는 말단기 (예를 들어, -NH₂, -N⁺≡N, -N=N⁺N^- 등)이다.

몇몇 실시양태에서, 아민기는 고리원이다. 예를 들면, 고리원으로서 아민기를 포함하는 유기 아민은 피롤, 피롤리딘, 피라졸, 피페리딘, 이미다졸, 인돌, 인다졸, 퓨린, 퀴놀리진, 퀴놀린, 프탈라진, 나프티리딘, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 신놀린, 프테리딘, 카르바졸, 카르볼린, 페난트리딘, 아크리딘, 페리미딘, 페난트롤린, 페나진, 이소티아졸, 페노티아진, 이속사졸, 푸란잔, 페녹사진 등 및 그의 조합을 포함하지만 여기에 제한되지는 않는다.

몇몇 실시양태에서, 아민기는 금속에 결합된다. 예를 들면, 금속에 결합된 아민기를 포함하는 유기 아민은 메탈로포르피린, 메탈로프탈로시아닌, 메탈로포르피라진, 메탈로테트라벤조포르피린 등을 포함하지만 여기에 제한되지는 않는다. 본 발명은 또한 금속이 존재하지만, 그러나 금속과 질소 원자, 예를 들면, 에틸렌디아민테트라아세트산 등의 사이에 결합이 없는 유기 아민의 사용을 포함한다.

몇몇 실시양태에서, 유기 아민은 1급 아민기 (즉, -NH₂ 기), 2급 아민기 (즉, -NHR 기, 여기서 R은 직쇄, 분지형 또는 환형 C₁-C₁₄ 알킬 또는 C₆-C₁₄ 아릴임), 3급 아민기 (즉, -N(R)(R') 기, 여기서 R 및 R'는 독립적으로, 직쇄, 분지형 또는 환형 C₁-C₁₄ 또는 C₆-C₁₄ 아릴임), 4급 암모늄기 (즉, -N⁺(R)(R')(R") 기, 여기서 R, R 및 R"는 독립적으로, 직쇄, 분지형 또는 환형 C₁-C₁₄ 또는 C₆-C₁₄ 아릴임)를 포함하는 화합물, 그의 조합을 포함하는 화합물, 및 이들 관능기를 포함하는 화합물의 혼합물을 지칭한다. 몇몇 실시양태에서, 아민기는 부가염 (예를 들면, 4급 암모늄기, 산 부가염 등)으로서 존재한다.

몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트 조성물은 염료 분자를 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트 조성물은 약 300 nm 내지 약 900 nm 범위의 하나 이상의 파장에서 약 5,000 M^-1cm^-1 이상의 몰 흡수율을 갖는 화합물을 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트 조성물은 약 300 nm 내지 약 900 nm, 약 400 nm 내지 약 900 nm, 약 400 nm 내지 약 800 nm 또는 약 400 nm 내지 약 700 nm 범위의 하나 이상의 파장에 대하여 약 10,000 M^-1cm^-1 이상, 약 15,000 M^-1cm^-1 이상, 약 20,000 M^-1cm^-1 이상, 약 25,000 M^-1cm^-1 이상, 약 50,000 M^-1cm^-1 이상, 약 75,000 M^-1cm^-1 이상, 약 100,000 M^-1cm^-1 이상 또는 약 125,000 M^-1cm^-1 이상의 몰 흡수율을 갖는 화합물을 포함한다.

몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트 조성물은 하전된 화합물 (예를 들면, 순 양성 하전을 갖는 화합물, 순 음성 하전을 갖는 화합물, 또는 그의 염)을 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 하전된 화합물은 4급 암모늄 화합물이다.

몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트 조성물은 분자량이 약 2,000 Da 이상인 임의의 성분을 포함하지 않는다. 몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트 조성물은 분자량이 약 1,800 Da 이상, 약 1,600 Da 이상, 약 1,500 Da 이상, 약 1,400 Da 이상, 또는 약 1,300 Da 이상인 임의의 성분을 포함하지 않는다. 몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트 조성물은 중합체를 실질적으로 포함하지 않는다. 본원에서 사용된 "중합체"란 약 10개 이상의 공유결합적으로 연결된 단량체 또는 구성 단위를 포함하는 선형, 분지형, 또는 임의로 가교형인 화학종, 화합물, 잔기 등을 지칭한다. 중합체에는 또한 상이한 단량체의 혼합물을 포함하는 공중합체 등이 포함된다. 특히, 몇몇 실시양태에서 본 발명의 분자 레지스트 조성물은, 예를 들어, 포토리소그래피 패턴화 공정에서의 사용에 적합한, 중합체 에칭 레지스트 조성물에 통상 존재하는 폴리(아크릴레이트), 폴리(알킬아크릴레이트), 폴리(아크릴로니트릴), 광산 발생 관능기를 내포한 중합체, 이의 불소화 변형체 등과 같은 중합체를 실질적으로 포함하지 않는다.

본 발명의 분자 레지스트 조성물이 전형적으로 중합체를 실질적으로 포함하지 않지만, 분자 레지스트 조성물이 임의적인 표면 캡핑제(capping agent) 및/또는 윤활제 등을 포함하는 것은 또한 본 발명의 범주에 속한다. 캡핑제는, 예를 들어, 잉크로부터의 용매 또는 여타의 화학종의 증발을 방지하기 위해, 잉크 조성물에 이용될 수 있다.

본 발명의 분자 레지스트 조성물이 전형적으로 중합체를 실질적으로 포함하지 않지만, 분자 레지스트 조성물이 유기 아민의 이합체, 삼합체, 사합체 등을 포함하는 것은 또한 본 발명의 범주에 속한다. 이러한 유기 아민의 다합체는 혼합, 저장, 도포 등의 동안에 원위치에서 형성될 수 있다. 유기 아민의 다합체는 단량체성 유기 아민만을 포함하는 패턴과 비교할 때 본 발명의 분자 레지스트의 에칭 내성에 부정적인 영향을 미칠 것으로 예상되지 않는다. 다합체 화학종이 존재할 경우, 이는 전형적으로 조성물의 제1 성분이 되지 않도록 하는 충분히 낮은 농도로 존재한다. 예를 들어, 몇몇 실시양태에서 다합체성 유기 아민 화학종은 분자 레지스트 조성물의 약 50 중량％ 미만, 약 45 중량％ 이하, 약 10 중량％ 이하, 약 5 중량％ 이하, 약 3 중량％ 이하, 약 2 중량％ 이하, 약 1 중량％ 이하, 약 0.5 중량％ 이하, 약 0.1 중량％ 이하, 약 0.05 중량％ 이하, 또는 약 0.01 중량％ 이하의 농도로 존재한다. 별법으로, 본원에 기재된 다합체성 유기 아민 화학종은 본 발명의 분자 레지스트의 제1 성분일 수 있으며, 분자 레지스트의 약 50 중량％ 이상, 약 60 중량％ 이상, 약 70 중량％ 이상, 약 80 중량％ 이상, 또는 약 90 중량％ 이상의 농도로 존재할 수 있다.

분자 레지스트 조성물이 기판 상에 분자 레지스트 패턴이 형성된 후에 부분적 중합 및/또는 가교를 거치는 것도 또한 본 발명의 범주에 속한다. 그러한 실시양태는 중합체의 중합 또는 해중합이 패턴화 메카니즘으로서 이용되기 때문에 광을 이용하여 중합체 에칭 레지스트를 가교 또는 해중합하는 방법과 상당히 다르다. 한편, 본 발명의 분자 레지스트 조성물의 패턴화는 광 또는 화학 반응을 이용하지 않고 이루어질 수 있는데, 예를 들어 중합이 존재하는 경우, 중합이 전형적으로는 패턴이 형성된 후에 일어날 수 있는 자기-정렬 또는 자가-조립 공정을 통해서이다.

몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트 조성물은 하기 화학식 I의 구조를 갖는 유기 아민 또는 그의 염을 포함한다.

<화학식 I>

A-(B)_m-C

상기 식에서,

A 및 C는 독립적으로, 임의로 치환된 시클로알킬, 임의로 치환된 아릴, 및 임의로 치환된 헤테로시클릴로부터 선택되거나, 또는 A 및 C는 임의로 연결되어 마크로시클릭 고리를 형성하고;

A 및 C는 각각 하나 이상의 이중 결합을 포함하고;

B는 임의로 치환된 가교기 또는 화학적 결합이고;

m은 1 내지 3의 정수이고,

화학식 I의 유기 아민은 A, B, 및 C 중 하나 이상 또는 이들의 임의적인 치환기에 부착된 하나 이상의 아민기를 포함한다.

몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트 조성물은 하기 화학식 II의 구조를 갖는 유기 아민 또는 그의 염을 포함한다.

<화학식 II>

상기 식에서,

A 및 C는 상기 정의된 바와 같고;

B 및 B¹은 독립적으로, 임의로 치환된 가교기이고;

m 및 n은 독립적으로, 1 내지 3의 정수이고;

화학식 II의 유기 아민은 A, C, B, 및 B¹ 중 하나 이상 또는 이들의 임의적인 치환기에 부착된 하나 이상의 아민기를 포함한다.

몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트 조성물은 하기 화학식 III의 구조를 갖는 유기 아민 또는 그의 염을 포함한다.

<화학식 III>

상기 식에서,

A 및 C는 상기 정의된 바와 같고;

B, B¹ 및 B²는 독립적으로, 임의로 치환된 가교기이고;

m, n 및 o는 독립적으로, 1 내지 3의 정수이고; 및

화학식 III의 유기 아민은 A, C, B, B¹ 및 B² 중 하나 이상 또는 이들의 임의적인 치환기에 부착된 하나 이상의 아민기를 포함한다.

본 발명의 적합한 임의로 치환된 가교기인 B에는 또한 전이 금속, 알루미늄, 규소, 인, 갈륨, 게르마늄, 인듐, 주석, 안티몬, 납, 비스무트, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 금속이 포함된다. 예를 들어, 몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트는 하기 화학식 IV의 구조를 갖는 유기 아민 또는 그의 염을 포함한다.

<화학식 IV>

A-M(L)_n-C

상기 식에서,

A 및 C는 상기 정의된 바와 같고;

M은 2가, 3가, 4가, 5가, 또는 6가의 금속이고;

L은 임의로 치환된 한자리, 두자리, 세자리 또는 네자리 리간드이고,

n은 0 내지 4의 정수이고;

화학식 IV의 유기 아민은 A, C 및 L 중 하나 이상 또는 이들의 임의적인 치환기에 부착된 하나 이상의 아민기를 포함한다.

몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트 조성물은 하기 화학식 V의 구조를 갖는 유기 아민 또는 그의 염을 포함한다.

<화학식 V>

상기 식에서,

고리계 A 및 C는 독립적으로, 임의로 치환된 시클로알킬, 임의로 치환된 아릴, 및 임의로 치환된 헤테로시클릴로부터 선택되는 4-원 내지 14-원 고리계이고;

B는 임의로 치환된 가교기이고;

R¹은 본원에서 정의된 바와 같거나; 또는

R¹ 및 R³ 또는 R¹ 및 R⁵는 수소이거나 또는 임의로 연결되어 임의로 치환된 시클로알킬, 임의로 치환된 아릴, 및 임의로 치환된 헤테로시클릴로부터 선택되는 4-원 내지 14-원 고리계를 형성하고;

R¹ 및 R² 또는 R¹ 및 R⁴는 독립적으로 수소이거나 또는 임의로 연결되어 이중 결합을 형성하거나, 또는 R¹은 임의로는 부재하고;

R²는 임의로 고리 A의 구성원과 연결되어 이중 결합 또는 가교기를 형성하고, R⁴는 임의로 고리 C의 구성원과 연결되어 이중 결합 또는 가교기를 형성하거나, 또는 R² 및 R⁴는 임의로는 부재하고;

Ar¹은 페닐, 나프틸 또는 방향족 헤테로시클릴로부터 선택되고, 이들 중 임의의 것은 임의로 치환되고;

화학식 V의 유기 아민은 Ar¹, R¹, R², R³, R⁴, R⁵, 고리계 A, 고리계 C, 및 B 중 하나 이상 또는 이들의 임의적인 치환기에 부착된 하나 이상의 아민기를 포함한다.

몇몇 실시양태에서, B는 단일 결합, 이중 결합, 또는 삼중 결합으로부터 선택되는 화학적 결합이다.

몇몇 실시양태에서, 임의로 치환된 가교기 (즉, 본원에서 B, B¹ 또는 B² 중 임의의 것)는 -CR¹⁰R¹¹-, -CR¹⁰=, =C=, -C≡, -NR¹⁰-, -N=, -O-, -S-, -PR¹⁰-, -CR^1OR¹¹-CR¹²R¹³-, -CR¹⁰=CR¹¹-, =CR^1O-CR¹¹R¹²-, -CR¹⁰R¹¹-CR¹²=, -C≡C-, ≡C-CR¹⁰R¹¹-, -CR¹⁰R¹¹-C≡, -NR¹⁰-CR¹¹R¹²-, -CR¹⁰R¹¹-NR¹²-, -CR¹⁰=N-, =CR¹⁰-NR¹¹-, -CR¹⁰R¹¹-N=, -CR¹⁰=P-, =CR¹⁰-PR¹¹-, -CR¹⁰R¹¹-P=, -NR¹⁰-NR¹¹-, =N-NR¹⁰-, -NR¹⁰-N=, -N=N-, -0-CR¹⁰R¹¹-, -CR¹⁰R¹¹-O-, -O-CR¹⁰=, =CR¹⁰-O-, ≡C-O-, -O-C≡, -O-O-, -S-CR¹⁰R¹¹-, -CR¹⁰R¹¹-S-, -S-CR¹⁰=, =CR¹⁰-S-, ≡C-S-, -S-C≡, -S-S-, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 기이고, 여기서 R¹ (화학식 V 중), R¹⁰, R¹¹, R¹² 및 R¹³은 독립적으로, H, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 시클로알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 헤테로알킬, 및 임의로 치환된 헤테로시클릴로부터 선택되거나, 또는 화학식 II 및 III의 화합물에서, R¹⁰, R¹¹, R¹² 및 R¹³ 중 임의의 것은 임의로 연결되어 B와 B¹, B와 B², B¹과 B², 및 이들의 조합을 연결하는 화학적 결합을 형성한다.

본원에 사용된 바, 단독으로 또는 또다른 기의 일부로서의 "알킬" 또는 "alk"에는 탄소수 1 내지 12, 바람직하게는 탄소수 1 내지 10, 및 더욱 바람직하게는 탄소수 1 내지 8의 직쇄 및 분지쇄 탄화수소가 모두 포함되며, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 이소-프로필, 부틸, tert-부틸, 이소-부틸, 펜틸, 헥실, 이소-헥실, 헵틸, 4,4-디메틸펜틸, 옥틸, 2,2,4-트리메틸펜틸 등이 있다. 본원에 사용된 "저급 알킬"은 탄소수가 1 내지 4인 상기와 같은 기를 지칭한다. 다른 표시가 없는 한, 2개의 상이한 탄소 원자에서 다른 기에 대한 부착을 위한 단일 결합을 갖는 알킬기는 "알킬렌"기로 지칭되며, 이는 임의로 치환될 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 가교기는 임의로 치환된 C₃-C₈ 알킬렌 (즉, 메틸렌 (-CH₂-)_x이고, 여기서 x는 3 내지 8임), 임의로 분지화된 그의 이성질체, 그의 헤테로원자성 변형체, 및 이들의 조합이다.

본원에 사용된 바, 단독으로 또는 또다른 기의 일부로서의 "알케닐"은 탄소수 2 내지 12, 바람직하게는 탄소수 2 내지 10, 및 더욱 바람직하게는 탄소수 2 내지 8의 직쇄 및 분지쇄 라디칼 및/또는 바이-라디칼, 예컨대, 이들에 한정되는 것은 아니나, 비닐, 2-프로페닐, 3-부테닐, 2-부테닐, 4-펜테닐, 3-펜테닐, 2-헥세닐, 3-헥세닐, 2-헵테닐, 3-헵테닐, 4-헵테닐, 3-옥테닐, 3-노네닐, 4-데세닐, 3-운데세닐, 4-도데세닐, 4,8,12-테트라데카트리에닐 등을 지칭한다. 다른 표시가 없는 한, 알케닐기는 안정한 화합물을 제공하는 임의의 조합에서 임의의 위치에서 임의로 치환될 수 있다.

본원에 사용된 바, 단독으로 또는 또다른 기의 일부로서의 "알키닐"은 탄소수 2 내지 12, 바람직하게는 탄소수 2 내지 10 및 더욱 바람직하게는 탄소수 2 내지 8의 직쇄 또는 분지쇄 라디칼, 예컨대 2-프로피닐, 3-부티닐, 2-부티닐, 4-펜티닐, 3-펜티닐, 2-헥시닐, 3-헥시닐, 2-헵티닐, 3-헵티닐, 4-헵티닐, 3-옥티닐, 3-노니닐, 4-데시닐, 3-운데시닐, 4-도데시닐 등을 지칭한다. 본원에 사용된 바, "저급 알키닐"은 탄소수가 2 내지 4인 상기와 같은 기를 지칭한다. 다른 표시가 없는 한, 알키닐기는 각 발생시에 동일 또는 상이할 수 있는 1개 이상의 "임의적인 치환기"로 치환될 수 있다. 이들 치환기는 안정한 화합물을 제공하는 임의의 조합에서 임의의 위치에서 나타날 수 있다.

몇몇 실시양태에서, 알킬, 알케닐 및 알키닐기는 그들 자체가 임의적인 치환기로 기능할 수 있는데, 여기서 알킬, 알케닐 또는 알키닐기는 하나의 부착 지점에서, 2개의 상이한 부착 지점에서, 및 이들의 조합에서 단일 결합, 이중 결합, 또는 삼중 결합으로 본 발명의 화합물에 부착될 수 있다.

본원에 사용된 바, 단독으로 또는 또다른 기의 일부로서의 "시클로알킬"은, 1 내지 3개의 고리를 함유하며, 고리(들)를 형성하는 탄소수가 총 3 내지 16, 바람직하게는 고리(들)를 형성하는 탄소수가 3 내지 12인 포화 및 부분 불포화 (즉, 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 함유하는) 시클릭 탄화수소기를 지칭한다. 폴리시클릭계는 융합 고리 또는 가교 고리 또는 둘 모두를 함유할 수 있다. 또한, 시클로알킬기는 1개 또는 2개의 아릴 고리에 융합될 수 있다. 시클로알킬기의 예로는, 이에 제한되지는 않지만, 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸, 시클로데실 시클로도데실, 시클로헥세닐, 아다만틸, 데카히드로나프틸,

이 있다. 다른 표시가 없는 한, 시클로알킬기는, 각 발생시에 동일 또는 상이할 수 있는 본원에 기재된 1개 이상의 치환기로 임의로 치환될 수 있다. 이들 치환기는 안정한 화합물을 제공하는 임의의 조합에서 임의의 위치에서 나타날 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 가교기는 시클로프로필렌, 시클로부틸렌, 시클로펜틸렌, 시클로헥실렌, 시클로헵틸렌, 및 이들의 임의로 부분 불포화된 형태로부터 선택되는 임의로 치환된 2가 시클릭기이다.

본원에 사용된 바, 단독으로 또는 또다른 기의 일부로서의 "아릴"은 고리 부분의 탄소수가 6 내지 14인 모노시클릭, 비시클릭, 및 트리시클릭 방향족 기 (예컨대, 이들에 한정되는 것은 아니나, 페닐, 나프틸, 안트릴, 및 페난트릴)를 지칭하며, 이는 임의로는 카르보시클릭 고리에 융합된 1개 내지 3개의 추가 고리를 포함할 수 있다. 다른 표시가 없는 한, 아릴기는 각 발생시에 동일 또는 상이할 수 있는 1개 이상의 임의적인 치환기로 임의로 치환될 수 있다. 이들 치환기는 안정한 화합물을 제공하는 임의의 조합에서 임의의 위치에서 나타날 수 있다.

몇몇 실시양태에서, 본 발명의 임의로 치환된 가교기는, 페닐렌, 펜탈릴렌, 인데닐렌, 인다실렌, 페날릴렌, 벤조시클로옥틸렌, 플루오레닐렌, 아줄릴렌, 헵탈릴렌, 나프틸렌, 안트릴렌, 아세나프테닐렌, 비페닐렌, 및 페난트릴렌으로부터 선택되는 임의로 치환된 2가 아릴기이다.

본원에 사용된 바, 단독으로 또는 또다른 기의 일부로서의 "헤테로시클로" 및 "헤테로시클릴"은 고리 원자 중 하나 이상이 탄소가 아닌 원소인 모노시클릭 또는 멀티시클릭 고리계를 지칭한다. 바람직한 헤테로시클릴계는 N, O, S, P, 및 이들의 조합으로부터 독립적으로 선택되는 1개 내지 4개의 원자를 갖는다. 이 고리계는 불포화, 부분 포화, 완전 포화 또는 방향족일 수 있다. 2개 이상의 고리를 함유하는 헤테로시클로기는 융합 또는 가교될 수 있다. 헤테로원자는 임의로는 산화될 수 있다. 부착은 이 고리계 내의 임의의 이용가능한 원자를 통해서 이루어질 수 있다. 다른 표시가 없는 한, 헤테로시클로기는 각 발생시에 동일 또는 상이할 수 있는 1개 이상의 "임의적인 치환기"로 치환될 수 있다. 이들 치환기는 안정한 화합물을 제공하는 임의의 조합에서 임의의 위치에서 나타날 수 있다.

몇몇 실시양태에서, 본 발명의 임의로 치환된 가교기는 피롤리딘디일, 티오펜디일, 벤조티오펜디일, 티안트렌디일, 피페리딘디일, 피페라진디일, 모르폴린디일, 테트라히드로푸란디일, 푸란디일, 벤조푸란디일, 이소-벤조푸란디일, 피란디일, 크로멘디일, 잔텐디일, 페녹사티인디일, 피롤디일, 이미다졸디일, 피라졸디일, 피리딘디일, 피라진디일, 피리미딘디일, 피리다진디일, 인돌리진디일, 인돌디일, 이소-인돌디일, 퓨린디일, 퀴놀린디일, 이소-퀴놀린디일, 프탈라진디일, 나프티리딘디일, 퀴녹살린디일, 퀴나졸린디일, 신놀린디일, 프테리딘디일, 카르바졸디일, 카르볼린디일, 페난트리딘디일, 아크리딘디일, 페리미딘디일, 페난트롤린디일, 페나진디일, 페나르사진디일, 이소-티아졸디일, 페노티아진디일, 이속사졸디일, 푸라잔디일, 및 페녹사진디일로부터 선택되는 2가 헤테로시클릭기이다.

몇몇 실시양태에서, 가교기는 임의로 치환된 3-원 내지 8-원 시클로알킬렌, 임의로 치환된 4-원 내지 8-원 시클로알케닐렌, 임의로 치환된 6-원 내지 14-원 아릴렌, 임의로 치환된 3-원 내지 8-원 포화 헤테로시클릴렌, 임의로 치환된 4-원 내지 8-원 불포화 헤테로시클릴렌, 및 임의로 치환된 5-원 내지 14-원 방향족 헤테로시클릴렌으로부터 선택되는 2가 기이다.

달리 명시하지 않는다면, 화학식 I 내지 VII의 가교기, 고리 또는 아릴기는 각 경우에서 동일하거나 또는 상이할 수 있는 1개 이상의 "임의적인 치환기"로 치환될 수 있다. 이들 치환기는 안정한 화합물을 제공하는 임의의 장소에서 임의의 조합으로 존재할 수 있다. "임의적인 치환기"는 하기로부터 선택된다:

할로겐 (즉, -F, -Cl, -Br 또는 -I);

니트로 (즉, -NO₂);

시아노 (즉, -C≡N);

이소-시아노 (즉, -N⁺=C^-);

히드록시 (즉, -OH);

티오 (즉, -SH);

-CHO;

하나 이상의 R²³의 경우로 치환될 수 있는 알킬;

하나 이상의 R²³의 경우로 치환될 수 있는 알케닐;

하나 이상의 R²³의 경우로 치환될 수 있는 알키닐;

하나 이상의 R²³의 경우로 치환될 수 있는 시클로알킬;

하나 이상의 R²³의 경우로 치환될 수 있는 아릴;

하나 이상의 R²³의 경우로 치환될 수 있는 헤테로시클로;

-OR²² (단, R²²는 H가 아님);

-SR²² (단, R²²는 H가 아님);

-S(=O)₂R²²;

-COOR²²;

-C(=O)R²² (단, R²²는 H가 아님);

-C(=O)NR²⁴R²⁵;

-S(=O)₂NR²⁴R²⁵;

-S(=O)₂N(H)C(=O)R²²;

-S(=O)₂N(H)CO₂R²² (단, R²²는 H가 아님);

-NR²⁴R²⁵;

-N(R²⁴)S(=O)₂R²⁵;

-N(R²⁴)C(O)_xR²⁵ (여기서, x는 1 또는 2임);

-N(R²⁴)C(=O)NR²⁵R²⁶;

-N(R²⁴)S(=O)₂NR²⁵R²⁶;

-OC(=O)R²²;

-OC(=O)OR²²;

-OC(=O)NR²⁵R²⁶;

-C(=O)N(H)S(=O)₂NR²⁵R²⁶;

-C(=O)N(H)S(=O)₂R²⁵;

옥소 (즉, =O);

티옥소 (즉, =S);

이미노 (즉, =NR²⁷);

-N(R²⁷)C(=NR²⁸)R²⁹;

-N(R²⁷)C(=NR²⁸)NR²⁹R³⁰;

-C(=NR²⁷)NR²⁸R²⁹;

-OC(=NR²⁷)NR²⁸R²⁹;

-OC(=NR²⁷)R²⁸;

-C(=NR²⁷)R²⁸; 및

-C(=NR²⁷)OR²².

본원에서 사용되는 "R²²"는 C₁-C₄ 알킬, C₂-C₄ 알케닐, C₂-C₄ 알키닐, C₃-C₆ 시클로알킬, C₆-C₁₀ 아릴 또는 C₁-C₆ 헤테로시클로로부터 선택되는 기이며, 이들 각각은 1 내지 3개의 독립적인 R²³의 경우로 치환될 수 있다.

본원에서 사용되는 "R²³"은 할로겐; 니트로; 시아노; 이소-시아노, -OR³¹; 히드록시; 저급 알콕시; 트리플루오로메틸 (-CF₃); 시아노, 이소시아노, 카르보메톡시; -C(=O)NH₂; -CHO; -SR³¹; -C(=O)OR³¹; -C(=O)R³¹; -C(O)NR³²R³³; -S(=O)₂NR³²R³³; -NR³²R³³; -N(R³²)SO₂R³³; -N(R³²)C(O)_xR³³ (여기서, x는 1 또는 2임); -N(R³²)C(=O)NR³³R³⁴; -N(R³²)SO₂NR³³R³⁴; -OC(=O)R³¹; -OC(=O)OR³¹; -S(=O)₂R³¹; -S(=O)₂N(H)C(=O)R³¹; -SO₂N(H)C(=O)OR³¹ (여기서, R³¹은 H가 아님); -C(=O)N(H)SO₂NR³²R³³; -C(=O)N(H)SO₂R³¹; -OC(=O)NR³²R³³; -NR³⁵-C(=NR³⁶)R³⁷; -NR³⁵-C(=NR³⁶)OR³¹; -NR³⁵-C(=NR³⁶)NR³⁷R³⁸; -C(=NR³⁵)NR³⁶R³⁷; -OC(=NR³⁵)R³⁶; -OC(=NR³⁵)NR³⁶R³⁷; -C(=NR³⁵)OR³¹로부터 선택되는 기이다.

본원에서 사용되는 "R²⁴", "R²⁵" 및 "R²⁶"는 C₁-C₄ 알킬, C₂-C₄ 알케닐, C₂-C₄ 알키닐, C₃-C₆ 시클로알킬, C₆-C₁₀ 아릴 또는 C₄-C₆ 헤테로시클로로부터 독립적으로 선택되는 기이며, 이들 각각은 1개 내지 3개의 독립적인 R²³의 경우로 치환될 수 있거나; 또는 R²⁴ 및 R²⁵, 또는 R²⁴ 및 R²⁶, 또는 R²⁵ 및 R²⁶은 연결되어 헤테로시클로에서와 같이 정의되는 5원 내지 8원 헤테로시클로 고리를 형성하며, 여기서 상기 치환기는 하나 이상의 R²³의 경우일 수 있다.

본원에서 사용되는 "R²⁷", "R²⁸", "R²⁹" 및 "R³⁰"은 -H, 할로겐, 니트로, 시아노, 이소시아노, 히드록시, -O(C₁-C₆ 알킬), -C(O)R²², -C(O)NR²⁴R²⁵, -CO₂R²² (단, R²²는 H가 아님), -S(=O)₂R²², -S(=O)₂NR²⁴R²⁵, C₁-C₄ 알킬, C₂-C₈ 알케닐, C₂-C₈ 알키닐, C₃-C₈ 시클로알킬, C₆-C₁₀ 아릴 또는 C₁-C₉ 헤테로시클로로부터 독립적으로 선택되는 기이거나, 또는 R²⁷ 및 R²⁸, 또는 R²⁷ 및 R²⁹, 또는 R²⁷ 및 R³⁰, 또는 R²⁸ 및 R²⁹, 또는 R²⁸ 및 R³⁰, 또는 R²⁹ 및 R³⁰은 알킬렌 또는 알케닐렌 쇄에 의해 연결되어 하나 이상의 R²³의 경우로 임의로 치환될 수 있는 5원 내지 8원 고리를 형성할 수 있다.

본원에서 사용되는 "R³¹"은 비치환된 저급 알킬, 알케닐, 비치환된 알키닐, 비치환된 시클로알킬, 비치환된 아릴 및 비치환된 헤테로시클로로부터 선택되는 기이다.

본원에서 사용되는 "R³²", "R³³" 및 "R³⁴"는 비치환된 저급 알킬, 비치환된 저급 알케닐, 비치환된 저급 알키닐, 비치환된 시클로알킬, 비치환된 아릴, 비치환된 헤테로시클로로부터 독립적으로 선택되는 기이거나, 또는 R³² 및 R³³,또는 R³² 및 R³⁴, 또는 R³³ 및 R³⁴는 비치환된 알킬렌 또는 비치환된 알케닐렌 쇄에 의해 연결되어 5원 내지 8원 비치환된 헤테로시클로 고리를 형성한다.

본원에서 사용되는 "R³⁵", "R³⁶", "R³⁷" 및 "R³⁸"은 니트로, 시아노, 이소-시아노, 비치환된 알킬, 비치환된 알케닐, 비치환된 알키닐, 비치환된 시클로알킬, 비치환된 아릴, 비치환된 헤테로시클로로부터 선택되는 기이거나, 또는 R³⁵ 및 R³⁶, 또는 R³⁵ 및 R³⁷, 또는 R³⁵ 및 R³⁸, 또는 R³⁶ 및 R³⁷, 또는 R³⁶ 및 R³⁸, 또는 R³⁷ 및 R³⁸은 비치환된 알킬렌 쇄 또는 비치환된 알케닐렌 쇄에 의해 연결되어 5원 내지 8원 비치환된 헤테로시클로 고리를 형성한다.

몇몇 실시양태에서, 가교기는 하나 이상의 임의적인 치환기에 연결되어 마크로시클릭 고리를 형성할 수 있다. 본원에서 사용되는 "마크로사이클"은 12개 이상의 구성원을 포함하는 고리를 의미한다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 예시적인 마크로시클릭 고리-함유 종에는 아민-치환된 포르피린, 아민-치환된 것이 포함되나, 이로 제한되지는 않는다.

몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트 조성물은 하기 화학식 VI의 구조를 갖는 유기 아민 또는 그의 염을 포함한다.

<화학식 VI>

식 중, R⁵¹, R⁵², R⁵³, R⁵⁴, R⁵⁵ 및 R⁵⁶은 독립적으로, 수소 또는 C₁-C₄ 알킬이고; R⁵⁷, R⁵⁸ 및 R⁵⁹는 독립적으로, 수소 또는 메틸이고; R⁶⁰은 수소 또는 C₁-C₆ 알킬이다.

몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트 조성물은 하기 화학식 VII의 구조를 갖는 유기 아민 또는 그의 염을 포함한다.

<화학식 VII>

식 중, R⁶¹, R⁶², R⁶³, R⁶⁴, R⁶⁵ 및 R⁶⁶은 독립적으로, 수소 또는 C₁-C₄ 알킬이고; R⁶⁷, R⁶⁸ 및 R⁶⁹는 독립적으로, 수소 또는 메틸이고; X^-는 1가 음이온이다.

상기 유기 아민의 모든 입체이성질체는 혼합물 형태, 또는 순수하거나 또는 실질적으로 순수한 형태 중 하나로 간주된다. 유기 아민은 R 치환기 중 어느 하나를 비롯한 탄소 원자 중 어느 하나에서 비대칭 중심을 가질 수 있다. 따라서, 화학식 I, II, III, IV, V, VI 및 VII의 유기 아민은 거울상이성질체 형태 또는 부분입체이성질체 형태로, 또는 그의 혼합물 형태로 존재할 수 있다.

또한, 상기 유기 아민은 소정의 질소 또는 황 원자에서 비대칭 중심을 가질 수 있다. 따라서, 이들 이성질체 또는 그의 혼합물은 본 발명의 일부이다.

본 발명은 입체이성질체, 및 또한 광학 이성질체, 예를 들어 거울상이성질체의 혼합물, 및 또한 개개의 거울상이성질체 및 부분입체이성질체의 사용을 포함하는 것으로 여겨지며, 이는 상기 계열의 선택된 유기 아민의 구조적 비대칭의 결과로서 일어난다. 추가적으로, 본 발명은 화학식 I, II, III, IV, V, VI 및 VII의 유기 아민의 호변이성질체의 사용을 포함하는 것으로 이해된다. 호변이성질체는 당업계에 잘 알려져 있으며, 케토-에놀 호변이성질체가 포함된다.

또한, 본 발명에서 사용하기 위한 유기 아민은 다른 경우의 키랄성, 예컨대 회전장애이성질성을 나타낼 수 있다. 따라서, 이들 이성질체 또는 그의 혼합물은 본 발명의 일부이다.

또한, 본 발명에서 사용하기 위한 유기 아민은 수화를 비롯하여 용매화될 수 있다. 수화는 유기 아민의 제조 동안, 분자 레지스트의 제제화 동안, 또는 저장 동안 일어날 수 있거나, 또는 수화는 화합물의 흡습성으로 인해 소정 시간에 걸쳐 일어날 수 있다.

또한, 본 발명에서 사용하기 위한 유기 아민은 다양한 양의 탄소, 수소, 질소, 산소, 황, 할로겐 등의 동위원소, 예컨대 ¹³C, ¹⁴C, 중수소, 삼중수소, ¹⁵N, ¹⁸O, ¹²⁸I 등을 함유할 수 있다. 몇몇 동위원소 성분은 천연 성분이지만, 본 발명에서 사용하기 위한 유기 아민은 이들 중 하나 이상이 풍부화되거나 또는 고갈될 수 있다. 따라서, 이들 동위원소 또는 그의 혼합물은 본 발명의 일부이다.

달리 언급하지 않는다면, 임의의 변수가 화학식 I, II, III, IV, V, VI 또는 VII의 임의의 유기 아민에서 1회 이상 나타나는 경우, 각 경우에서의 그의 정의는 모든 다른 경우에서의 그의 정의와 무관하다. 또한, 치환기 및/또는 변수의 조합은 이러한 조합이 안정한 화합물을 유발하는 경우에만 허용가능하다.

비록 상세한 설명이 상기 사용되는 모든 용어를 제공하진 않지만, 각 용어는 당업자들에 의해 이해된다.

몇몇 실시양태에서, 유기 아민은 하기로부터 선택되는 화합물 및 그의 조합물이다:

4-(비스(4-아미노페닐)메틸렌)시클로헥사-2,5-디엔이미늄 클로라이드;

4-(비스(4-아미노-3-메틸페닐)메틸렌)-2-메틸시클로헥사-2,5-디엔이미늄 클로라이드;

N-(4-(비스(4-(디메틸아미노)페닐)메틸렌)시클로헥사-2,5-디에닐리덴)메탄암미늄 클로라이드;

N-(4-(비스(4-(디메틸아미노)페닐)메틸렌)시클로헥사-2,5-디에닐리덴)-N-메틸메탄암미늄 클로라이드;

N-(4-(비스(4-(디에틸아미노)페닐)메틸렌)시클로헥사-2,5-디에닐리덴)-N-에틸에탄암미늄 클로라이드;

4,4',4"-메탄트리일트리스(N,N-디메틸아닐린);

N-(9-카르바모일-6,7-디히드록시-3H-페녹사진-3-일리덴)-N-에틸에탄암미늄 클로라이드;

N-(9H-벤조[α]페녹사진-9-일리덴)-N-메틸메탄암미늄 클로라이드;

N-(7-(디메틸아미노)-3H-페노티아진-3-일리덴)-N-메틸메탄암미늄 클로라이드;

9-아세트아미도-5H-벤조[α]페녹사진-5-이미늄 클로라이드;

(Z)-1-((4-메틸-2-니트로페닐)디아제닐)나프탈렌-2-올;

구리(II)프탈로시아닌;

5,10,15,20-테트라(4-피리딜)포르피린;

4,4',4",4"'-(포르핀-5,10,15,20-테트라일)테트라키스벤조산;

트리스(4-아미노페닐)메탄올;

나트륨 (Z)-3-(((4-((4-(디에틸아미노)페닐)(4-(에틸(3-술포네이토벤질)아미노)페닐)메틸렌)시클로헥사-2,5-디에닐리덴)(에틸)암모니오)메틸)벤젠술포네이트;

6-(디메틸아미노)-3,3-비스(4-(디메틸아미노)페닐)이소-벤조푸란-1(3H)-온.

몇몇 실시양태에서, 유기 아민은 애시드 블루 25, 애시드 블루 29, 애시드 블루 40, 애시드 블루 45, 애시드 블루 80, 애시드 블루 92, 애시드 블루 119, 애시드 블루 120, 애시드 블루 129, 애시드 블랙 24, 애시드 블랙 48, 산성 푹신, 염기성 푹신, 뉴 푹신, 애시드 그린 25, 애시드 그린 27, 애시드 오렌지 8, 애시드 오렌지 51, 애시드 오렌지 63, 애시드 오렌지 74, 애시드 레드 1, 애시드 레드 4, 애시드 레드 8, 애시드 레드 37, 애시드 레드 88, 애시드 레드 97, 애시드 레드 114, 애시드 레드 151, 애시드 레드 183, 애시드 레드 183, 메틸 바이올렛, 메틸 바이올렛 B, 메틸 바이올렛 2B, 에틸 바이올렛, 애시드 바이올렛, 애시드 바이올렛 1, 애시드 바이올렛 5, 애시드 바이올렛 6, 애시드 바이올렛 7, 애시드 바이올렛 9, 애시드 바이올렛 17, 애시드 바이올렛 20, 애시드 바이올렛 30, 애시드 바이올렛 34, 애시드 알리자린 바이올렛 N, 애시드 옐로우 14, 애시드 옐로우 17, 애시드 옐로우 25, 애시드 옐로우 42, 애시드 옐로우 76, 애시드 옐로우 99, 베이식 바이올렛 1, 베이식 바이올렛 3, 벤질 바이올렛 4B, 쿠마시^® 바이올렛 R200, 크리스탈 바이올렛, 류코크리스탈 바이올렛, 레조르신 크리스탈 바이올렛, 크리스탈 바이올렛 락톤, 다이렉트 바이올렛 17, 다이렉트 바이올렛 38, 다이렉트 바이올렛 51, 패스트 바이올렛 B, 젠션 바이올렛, 파라로사닐린 염기, 크레졸프탈레인 컴플렉손, 크레실 바이올렛 아세테이트, 크레실 바이올렛 퍼클로레이트, 크레실 바이올렛 퍼클로레이트, 요오도니트로테트라졸륨 바이올렛-포르마잔, 메틸렌 바이올렛 3RAX, 피오크타닌 블루, 피로카테콜 바이올렛, 레마졸 브릴리언트 바이올렛 5R, 로다민 B, 테트라졸륨 바이올렛, 바이올라민 R, 패스트 레드 바이올렛 lB 염기, 요오도니트로테트라졸륨 클로라이드, 류코 페이턴트 블루 바이올렛, 티오닌 아세테이트, 칼코민 바이올렛 N, 디스퍼스 바이올렛 13, 디스퍼스 바이올렛 17, 디스퍼스 바이올렛 28, 페놀 바이올렛, 폰타크롬 바이올렛 SW, 리액티브 바이올렛 5, 배트 바이올렛 1, 울 바이올렛, 에리오 크롬 바이올렛 5B, 오메가 크롬 다크 바이올렛 D, 류코말라카이트 그린, 및 그의 염 및 이오노머로부터 선택된 화합물, 및 그의 조합물이다.

본 발명의 분자 레지스트는 기판에 배치될 수 있는 (예를 들어, 붓거나, 분사되거나, 증착되거나, 또는 달리 적용될 수 있는) 용액, 현탁액, 겔, 크림, 아교, 접착제, 액체, 점성 액체, 반-고체, 분말, 고체 등을 포함한다.

몇몇 실시양태에서, 본 발명의 분자 레지스트 조성물은 용매를 포함한다. 적합한 용매에는 화학식 I, II, III, IV, V, VI 또는 VII의 유기 아민이 약 0.005 중량％ 이상, 약 0.01 중량％ 이상, 약 0.05 중량％ 이상, 약 0.1 중량％ 이상, 약 0.5 중량％ 이상, 약 1 중량％ 이상, 또는 약 2 중량％ 이상의 용해도를 갖는 것이 포함된다.

본 발명에 사용하기 위한 용매는 양성자성 및 비양성자성 용매를 비롯한, 비-극성 및 극성 용매를 포함한다.

몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트에 사용하기 적합한 용매는 물, C₁-C₈ 알콜 (예를 들어, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등), C₆-C₁₂ 직쇄, 분지형 및 시클릭 탄화수소 (예를 들어, 헥산, 시클로헥산, 헵탄, 시클로옥탄, 데칼린 등), C₅-C₁₄ 방향족 용매 (예를 들어, 피리딘, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 쿠멘 등), C₃-C_1O 알킬 케톤 (예를 들어, 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤 등), C₃-C_1O 에스테르 (예를 들어, 에틸 아세테이트 등), C₄-C_1O 알킬 에테르 (예를 들어, 에틸렌글리콜 디메틸에테르, THF 등), 알킬, 시클로알킬, 및 아르알킬 아미드 (예를 들어, N,N-디메틸포름아미드, N-메틸피롤리돈 등), 염소화 용매 (예를 들어, 디클로로메탄, 클로로포름, 디클로로에탄, 클로로벤젠 등), 및 이들의 조합, 및 당업자에게 공지된 다른 용매로부터 선택된다.

몇몇 실시양태에서, 용매는 분자 레지스트 조성물 중 약 5 중량％ 내지 약 99.99 중량％의 농도로 존재한다. 몇몇 실시양태에서, 용매는 분자 레지스트 조성물 중 약 99.99 중량％, 약 99.95 중량％, 약 99.9 중량％, 약 99.5 중량％, 약 99 중량％, 약 98 중량％, 약 97 중량％, 약 95 중량％, 약 90 중량％, 또는 약 80 중량％의 최대 농도로 존재한다. 몇몇 실시양태에서, 용매는 분자 레지스트 조성물의 약 5 중량％, 약 10 중량％, 약 25 중량％, 약 50 중량％, 약 75 중량％, 약 90 중량％, 약 95 중량％, 약 96 중량％, 약 97 중량％, 또는 약 98 중량％의 최소 농도로 존재한다.

몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트 조성물은 고체 또는 분말을 포함한다. 예를 들어, 몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트 조성물은, 건조 형태로 존재하거나 용매 중에 현탁되어 기판에 패턴으로 도포되는, 유기 아민을 포함하는 분말을 포함한다. 이어서, 건조 또는 습윤 분말은 용융되거나, 용해되거나, 또는 활성화되어 기판의 선택 영역 상에 연속 코팅을 형성하는 패턴을 제공할 수 있다.

몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트 조성물은 본질적으로, 약 0.01 중량％ 내지 약 5 중량％ 농도의 유기 아민; 약 80 중량％ 이상의 농도에서 비점이 100℃ 미만인 제1 용매; 약 15 중량％ 이하의 농도에서 비점이 100℃ 이상인 하나 이상의 제2 용매; 및 임의적인 계면활성제 또는 안정화제로 이루어진다.

본원에 사용된, "본질적으로 이루어진"은 하나 이상의 전도성 유기 아민, 하나 이상의 제1 용매, 및 하나 이상의 제2 용매를 포함하는 분자 레지스트 조성물을 지칭한다. 따라서, 본 발명의 분자 레지스트 조성물은, 각 성분 중 하나 이상이 분자 레지스트 조성물에 존재하는 한 다중성분 용매 혼합물과 유기 아민의 혼합물을 포함할 수 있다.

몇몇 실시양태에서, 용매는 용매 혼합물을 포함한다. 임의의 특정 이론에 얽매이는 것은 아니지만, 분자 레지스트 조성물 중 용매의 혼합물은 몇몇 실시양태에서 단일 용매를 포함하는 분자 레지스트 조성물에 비해 이점을 제공한다. 예를 들어, 용매 혼합물은 용해도, 퍼짐성 (즉, 분자 레지스트에 의한 기판의 웨팅), 건조 속도, 비용, 조성물의 안정성 등 중 임의의 하나와 균형을 이루도록 선택될 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트 조성물은 제1 고-휘발성 용매 (즉, 25℃에서 증기압이 약 30 mm Hg 이상인 용매) 및 하나 이상의 제2 저-휘발성 용매 (즉, 25℃에서 증기압이 약 30 mm Hg 이하인 용매)를 포함한다. 고-휘발성 용매는 분자 레지스트의 배치 후 신속하게 제거되어, 고-처리량 제조에 특히 잘 맞는 조성물을 제공할 수 있다. 분자 레지스트로부터 제거하기에 보다 어려운 저-휘발성 용매는, 유기 아민에 의해 형성된 패턴이 연속적이면서 핀홀, 균열, 및 다른 결점이 없도록 보장할 수 있다.

몇몇 실시양태에서, 용매는 비점이 100℃ 미만인 제1 용매 및 제1 용매보다 높은 비점을 갖는 하나 이상의 제2 용매를 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 제1 용매는 분자 레지스트 중 약 10 중량％ 내지 약 90 중량％, 약 15 중량％ 내지 약 85 중량％, 약 25 중량％ 내지 약 85 중량％, 약 40 중량％ 내지 약 80 중량％, 또는 약 50 중량％ 내지 약 75 중량％의 농도로 존재한다. 몇몇 실시양태에서, 제1 용매는 분자 레지스트의 약 80 중량％ 이상, 약 85 중량％ 이상, 약 90 중량％ 이상, 약 95 중량％ 이상, 약 97 중량％ 이상, 약 98 중량％ 이상, 약 99 중량％ 이상, 약 99.5 중량％ 이상, 또는 약 99.9 중량％ 이상의 농도로 존재한다.

몇몇 실시양태에서, 제1 용매보다 낮은 비점을 갖는 하나 이상의 제2 용매는 비점이 약 100℃ 이상, 약 120℃ 이상, 약 125℃ 이상, 약 130℃ 이상, 약 135℃ 이상, 약 14O℃ 이상, 약 150℃ 이상, 또는 약 160℃ 이상이다. 몇몇 실시양태에서, 비점이 100℃ 이상인 하나 이상의 제2 용매는 분자 레지스트의 약 15 중량％ 이하, 약 10 중량％ 이하, 약 5 중량％ 이하, 약 2 중량％ 이하, 약 1 중량％ 이하, 약 0.5 중량％ 이하, 또는 약 0.1 중량％ 이하의 농도로 존재한다.

몇몇 실시양태에서, 용매는 25℃에서의 증기압이 약 30 mm Hg 이상인 제1 용매 및 제1 용매보다 낮은 증기압을 갖는 하나 이상의 제2 용매를 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 제1 용매는 25℃에서의 증기압이 약 30 mm Hg 이상, 약 35 mm Hg 이상, 약 40 mm Hg 이상, 약 45 mm Hg 이상, 약 50 mm Hg 이상, 약 55 mm Hg 이상, 약 60 mm Hg 이상, 약 70 mm Hg 이상, 약 80 mm Hg 이상, 또는 약 100 mm Hg 이상이다.

몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트 조성물 중의 제1 용매는 메탄올, 에탄올, 이소-프로판올, 직쇄, 분지형 및 시클릭 탄화수소 (예를 들어, 벤젠, 헥산, 시클로헥산 등), 메틸렌클로라이드, 클로로포름, 사염화탄소, 1,2-디클로로에탄, 아세톤, 메틸에틸케톤, 에틸아세테이트, 프로필아세테이트, 디에틸에테르, 테트라히드로푸란 등, 및 이들의 조합의 비-제한적인 군으로부터 선택된다. 몇몇 실시양태에서, 제1 용매는 에탄올이다.

몇몇 실시양태에서, 제2 용매는 제1 용매보다 낮은 증기압을 갖는다. 몇몇 실시양태에서, 제2 용매는 25℃에서의 증기압이 약 30 mm Hg 이하, 약 25 mm Hg 이하, 약 20 mm Hg 이하, 약 15 mm Hg 이하, 또는 약 10 mm Hg 이하이다. 몇몇 실시양태에서, 제2 용매는 방향족 용매이다. 25℃에서의 증기압이 약 30 mm Hg 이하인 예시적 비제한적 제2 용매로는 옥탄, 데칸, 도데칸, 디에틸케톤, 테트랄린, 데칼린, 부틸아세테이트, n-프로판올, n-부탄올, 톨루엔, 크실렌, 쿠멘, 시멘, 메시틸렌, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 및 다른 치환된 방향족 용매, N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드 등, 및 당업자에게 공지된 다른 용매가 포함된다. 몇몇 실시양태에서, 25℃에서의 증기압이 약 30 mm Hg 이하인 하나 이상의 제2 용매는 분자 레지스트의 약 15 중량％ 이하, 약 10 중량％ 이하, 약 5 중량％ 이하, 약 2 중량％ 이하, 약 1 중량％ 이하, 약 0.5 중량％ 이하, 또는 약 0.1 중량％ 이하의 농도로 존재한다.

몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트 조성물은 그의 점도를 조절하도록 제제화된다. 점도를 조절할 수 있는 파라미터로는 용매 조성, 용매 농도, 유기 아민 상의 관능기 (즉, 츠비터이온 등)의 존재 등, 및 이들의 조합이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다.

몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트 조성물은 점도가 약 0.01 cP 내지 약 1,000 cP, 약 1 cP 내지 약 500 cP, 약 1 cP 내지 약 100 cP, 또는 약 1 cP 내지 약 50 cP이다. 몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트 조성물은 최소 점도가 약 0.01 cP, 약 0.1 cP, 약 1 cP, 약 2 cP, 약 5 cP, 약 10 cP, 약 15 cP, 약 20 cP, 약 25 cP, 약 30 cP, 약 40 cP, 또는 약 50 cP이다. 몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트 조성물은 최대 점도가 약 1,00O cP, 약 500 cP, 약 100 cP, 약 75 cP, 약 50 cP, 약 25 cP, 또는 약 10 cP이다. 몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트는 조정가능한 점도, 및/또는 하나 이상의 외부 조건에 의해 조절될 수 있는 점도를 갖는다.

몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트는 임의적인 계면활성제를 추가로 포함한다. 본 발명에 사용하기 적합한 계면활성제로는 지방족 탄화불소 기를 포함하는 탄화불소 계면활성제 (예를 들어, 독일 윌밍톤 소재 이.아이. 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 (E.I. Du Pont de Nemours and Co.)의 ZONYL^® FSA 및 FSN 불소계면활성제); 불소화 알킬 알콕실레이트 (예를 들어, 미국 미네소타주 세인트 폴 소재 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩쳐링 캄파니 (Minnesota Mining and Manufacturing Co.)의 FLUORAD^® 계면활성제); 지방족 기를 갖는 탄화수소 계면활성제 (예를 들어, 약 6 내지 약 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기를 포함하는 알킬페놀 에톡실레이트, 예컨대 미국 코네티컷주 댄버리 소재 유니온 카바이드 (Union Carbide)의 TRITON^® X-1OO으로서 이용가능한 옥틸페놀 에톡실레이트); 실리콘 계면활성제, 예컨대 실란 및 실록산 (예를 들어, 폴리옥시에틸렌-개질된 폴리디메틸실록산, 예컨대 미국 미시간주 미들랜드 소재 다우 코닝 코포레이션 (Dow Corning Corp.)의 DOW CORNING^® Q2-5211 및 Q2-5212); 불소화 실리콘 계면활성제 (예를 들어, 불소화 폴리실란, 예컨대 미국 매사추세츠주 워터타운 소재 에콜로지 케미칼 캄파니 (Ecology Chemical Co.)의 LEVELENE^® 100); 및 이들의 조합, 및 당업자에게 공지된 임의의 다른 계면활성제가 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. 임의의 특정 이론에 얽매이는 것은 아니지만, 몇몇 실시양태에서, 계면활성제는 유기 아민에 의한 기판의 웨팅을 개선시키도록 분자 레지스트의 특성을 개질시킬 수 있다.

몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트는 임의적인 안정화제를 추가로 포함한다. "안정화제"는 분자 레지스트 조성물의 안정성을 (예를 들어, 유기 아민의 분해를 억제함으로써) 개선시킬 수 있는 화합물, 분자 또는 종을 지칭한다. 안정화제는 퍼옥시드 제거 (scavenging) 종, 유리-라디칼 제거 종, UV-흡수 종, 킬레이팅 종, 및 이들의 조합, 및 당업자에게 공지된 임의의 다른 안정화 화합물을 포함할 수 있다. 본 발명에 사용하기 적합한 안정화제로는 치환된 알킬 및 헤테로알킬 종 (예를 들어, 비오틴, 카로테노이드, 아디프산, 알파 리포산, 아스코르빌 팔미테이트 등), 금속 종, 치환된 아릴 및 아르알킬 종 (예를 들어, 토코페롤, 부틸화 히드록시톨루엔, 부틸화 히드록시아니솔), 이온 종 (예를 들어, 칼슘 시트레이트, 나트륨 메타바이술페이트 등), 및 이들의 조합, 및 당업자에게 공지된 다른 안정화제가 포함되나, 이에 제한되지는 않는다.

몇몇 실시양태에서, 본 발명의 분자 레지스트 조성물에는, 펜과 같은 표준 필기 도구에 사용하기 적합한 잉크 조성물에 전형적으로 존재하는 부형제 등이 실질적으로 존재하지 않는다. 예를 들어, 몇몇 실시양태에서, 본 발명의 분자 레지스트 조성물은 소포제, 캡핑제 (capping agent) 등이 실질적으로 존재하지 않는다.

본 발명의 분자 레지스트 조성물은 SAM-형성 종을 포함하는 잉크에 비해 이점을 제공한다. 임의의 특정 이론에 얽매이는 것은 아니지만, SAM-형성 종으로 패턴화될 수 있는 기판의 범위는 전형적으로, SAM-형성 단량체 또는 종과의 공유결합을 형성할 수 있는 기판으로 제한된다. 따라서, SAM은 다수의 금속, 유리 등 상에서 용이하게 형성될 수 있는 반면, 복합 기판은 SAM을 사용하여 패턴화하기에 특히 어려울 수 있다. 또한, SAM은 핀홀, 입계 결점, 불완전한 SAM 적용범위의 영역 등과 같은 결점을 형성하기 쉽고, 또한 접촉에 의해 쉽게 손상될 수 있다. 본 발명의 분자 레지스트는 화학적 및 물리적으로 SAM보다 더 강건하며, 이는 기판으로부터 SAM을 완전히 제거할 수 있는 다수의 습윤 에칭제 제제에 대해 적어도 부분적인 내성을 나타내는 본 발명의 분자 레지스트 조성물에 의해 입증된다. 또한, SAM은 종종 단부에 근접한 SAM 패턴의 영역이 보다 높은 밀도를 갖는 단부-우세 효과를 나타낸다. 이는 SAM 패턴의 상이한 영역을 가로질러 불균일한 에칭 내성을 초래할 수 있다. 한편, 본 발명의 분자 에칭 레지스트를 사용하여 형성된 패턴은 일반적으로 두께가 균일하므로, 우수한 에칭 내성을 제공한다. 또한, 본 발명의 분자 레지스트는 비-공유결합적 상호작용을 통해 기판에 접착하기 때문에, SAM으로 패턴화될 수 없는 분자 레지스트를 사용하여 폭넓게 다양한 기판이 패턴화될 수 있다.

또한, 분자 레지스트 조성물 및 그로부터 형성된 패턴은 화학적으로 증폭 또는 강화된 SAM에 비해 이점을 제공한다. 임의의 특정 이론에 얽매이는 것은 아니지만, SAM 상에 종을 배치하여 형성된 에칭 레지스트 패턴 (이때, 증착은 소수성 상호작용과 같은 비-공유결합적 상호작용에 의존함)은 둥근 단부를 갖는 패턴을 생성한다. 몇몇 실시양태에서, SAM 주형 상에 자가-정렬 증착에 의해 형성된 에칭 레지스트 패턴은 90°모서리를 갖는 에칭된 피쳐 (즉, 감소형 피쳐)를 형성할 수 없게 한다. 한편, 본 발명의 분자 레지스트 패턴은 90°모서리, 곡면, 및 이들의 조합을 포함하는 임의의 크기 또는 기하구조를 갖는 피쳐를 형성하도록 한다. 또한, 본 발명의 분자 에칭 레지스트 조성물은 증폭된 SAM 패턴보다 우수한 안정성을 갖는 고형의 강건한 박형 필름을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명의 분자 에칭 레지스트에 의해 형성된 박형 필름은 전형적으로, 증폭 또는 강화된 SAM 패턴보다 얇지만, 보다 우수한 에칭 내성 및 안정성을 나타낸다.

본 발명의 분자 레지스트 조성물은 또한 전형적인 중합체-기재 에칭 레지스트에 비해 유의한 이익을 제공한다. 중합체 에칭 레지스트는 전형적으로, 편평 또는 평면 기판을 필요로 하는 분무 또는 스핀 코팅과 같은 블랭킷 (blanket) 증착 방법에 의해 증착된다. 그러나, 본 발명의 분자 레지스트 조성물은 기하구조, 곡률 등에 상관없이 임의의 기판 상에 패턴화될 수 있다. 또한, 본 발명의 분자 에칭 레지스트는, 비용이 드는 리소그래픽 장치를 사용하여 노출될 필요 없이, 자가-조립을 통해 패턴을 형성할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 분자 에칭 레지스트는 전형적으로, 소수성-친수성 상호작용 등과 같은 표면 상호작용으로 인해 기판 상의 패턴으로 자가-조립되며, 이때 기판 상에 측면으로 한정된 관능기는, 피복되거나 분자 레지스트가 존재하지 않는 기판의 영역을 지시할 수 있다. 이러한 증착 공정은 전형적으로 중합체를 사용할 수 없다. 또한, 본 발명의 분자 레지스트는 전형적으로, 특별한 패키징, 중합의 억제 등을 필요로 하지 않는 단일 분자 또는 그의 혼합물이다. 따라서, 본 발명의 분자 레지스트 조성물은 중합체 에칭 레지스트에 비해 유의한 비용상의 이익을 제공한다.

본 발명은 또한 표면을 가지며, 표면 상에

을 갖는 기판을 포함하는 조성물에 관한 것이다.

몇몇 실시양태에서, 유기 아민을 포함하는 패턴은 기판의 적어도 일부 상에 약 5 nm 내지 약 약 100 ㎛의 융기부를 갖는다. 몇몇 실시양태에서, 유기 아민을 포함하는 패턴은 SAM-형성 종을 포함하는 박형 필름의 두께보다 적어도 약 3배 초과, 적어도 약 5배 초과, 적어도 약 10배 초과, 적어도 약 15배 초과, 적어도 약 20배 초과, 적어도 약 25배 초과, 적어도 약 30배 초과, 적어도 약 40배 초과, 또는 적어도 약 50배 초과인 두께 (즉, 융기부 또는 종치수)를 갖는다.

기판 상의 SAM 패턴, 또는 표면 관능기를 포함하는 패턴은 분자 레지스트 패턴의 증착을 지시하는데 사용될 수 있다. 에칭제와 같은 반응성 조성물에 패턴화된 기판을 노출시키는 것은 분자 레지스트 패턴에 의해 보호 (즉, 피복)되지 않은 기판의 영역을 개질시킬 것이다.

본 발명은 또한 하나 이상의 에칭된 함몰부를 포함하는 표면 (이때, 에칭된 함몰부는 표면에, 약 500 ㎛ 이하의 하나 이상의 횡치수를 갖는 패턴을 형성함), 및 패턴의 돌출된 영역 상에, 비-공유결합적 상호작용에 의해 기판에 접착된 유기 아민을 포함하는 박형 필름을 갖는 기판을 포함하며, 상기 에칭된 함몰부에는 유기 아민이 존재하지 않는 것인 조성물에 관한 것이다.

에칭된 함몰부의 측벽은 수직 (즉, 기판의 표면에 대해 직교)이고/거나, 곡면화되고/거나, 점차 가늘어질 수 있다. 점차 가늘어지는 측벽을 갖는 함몰부의 경우, 함몰부의 측벽은 기판의 표면과 약 30° 내지 약 150°, 약 45° 내지 약 135°, 약 60° 내지 약 120°, 약 75° 내지 약 105°, 또는 약 85° 내지 약 95°의 각을 형성할 수 있다.

몇몇 실시양태에서, 유기 아민을 포함하는 박형 필름 또는 패턴은 기판 내로 침투 또는 투과하지 않는다. 유기 아민은 예를 들어, 용매, 물리적 힘, 접착제 등을 사용하여 기판으로부터 제거될 수 있다.

방법

본 발명은 기판 상에, 유기 아민을 포함하는 분자 레지스트 조성물을 배치하고 (이때, 유기 아민은 약 500 ㎛ 이하의 하나 이상의 횡치수를 갖는 패턴으로 비-공유결합적 상호작용에 의해 기판에 접착됨); 상기 패턴에 의해 피복되지 않은 기판의 부분을 반응시켜 그 위에 피쳐를 형성하는 것 (이때, 피쳐의 횡치수는 패턴에 의해 정의됨)을 포함하는, 기판의 패턴화 방법에 관한 것이다.

본원에 사용된 "배치"는 기판 상에 분자 코팅 및/또는 패턴을 형성할 수 있는 증착, 도포, 코팅, 프린팅 및 리소그래피 공정을 지칭한다. 배치는 잉크젯 프린팅, 라이팅, 딥-펜 (dip-pen) 리소그래픽 프린팅, 증기 증착, 에어로졸 증착, 승화, 시린지 증착, 분무 코팅, 스핀 코팅, 브러슁, 및 이들의 조합, 및 당업자에게 공지된 임의의 다른 프린팅 공정이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다.

몇몇 실시양태에서, 배치는, 이에 제한되지는 않지만, 소프트 리소그래피 공정, 스텐실 공정, 스크린-프린팅 공정 등과 같은 주형 증착 공정을 포함한다. 소프트 리소그래피 공정은, 이에 제한되지는 않지만, 마이크로컨택트 프린팅, 마이크로트랜스퍼 몰딩, 모세관 마이크로트랜스퍼 몰딩 및 이들의 조합, 및 당업자에게 공지된 스탬프를 사용하는 임의의 다른 증착 공정을 포함한다. 본원에서 사용된 "스탬프"는 스탬프의 하나 이상의 표면상에 패턴을 정의하는 함몰부를 갖는 3차원 물체를 가리킨다.

몇몇 실시양태에서, 배치는 스텐실, 스크린 프린팅, 섀도우 마스킹 증착 및 이들의 조합을 포함한다. 본원에서 사용된 "스텐실"은 물체의 2개의 맞은 편의 표면을 통해 침투하여 이를 통한 개구부를 형성하는, 하나 이상의 개구부를 갖는 3차원 물체를 가리킨다. 분자 레지스트는 스텐실을 기판과 접촉시키거나 또는 기판 위의 고정된 위치에 스텐실을 유지하고 스텐실 중 하나 이상의 개구부를 통해 기판상에 분자 레지스트를 배치함으로써 스텐실의 개구부에 의해 정의되는 패턴에서 기판에 적용될 수 있다.

본 발명에서 사용하기 위한 스탬프 및 스텐실은 기하구조에 의해 특히 제한되지 않고, 편평한 형태, 곡면화된 형태, 매끄러운 형태, 거친 형태, 물결 형태 및 이들의 조합일 수 있다. 스탬프의 두께는 균일하거나 가변적일 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 스탬프 또는 스텐실은 기판을 등각형으로 접촉하기에 적합한 3차원 외형을 가질 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 스탬프의 3차원 외형은 비-평면 또는 곡면이고, 패턴화되는 기판의 외형으로 명확하게 형성된다. 스탬프 또는 스텐실은 동일하거나 또는 상이한 패턴을 포함하는 패턴화된 다중 표면을 포함할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 스탬프 또는 스텐실은 원통의 곡면화된 면에서 하나 이상의 함몰부가 패턴을 정의하는 원통을 포함한다. 원통형 스탬프 또는 스텐실을 기판을 가로질러 굴리면서, 분자 레지스트 또는 SAM-형성 종이 스탬프로부터 또는 스텐실을 통해 전사되고, 원통형 스탬프 또는 스텐실이 기판을 가로지르면서 패턴이 반복된다. 분자 레지스트 조성물 또는 SAM-형성 종은 원통형 스탬프의 외부에 또는 원통형 스탬프를 통해, 또는 회전하면서 원통형 스텐실을 통해 적용될 수 있다. 패턴화된 다중 표면을 갖는 스탬프 또는 스텐실의 경우, 세척, 적용, 접촉, 제거 및 반응은 동일한 스탬프 또는 스텐실의 상이한 표면상에서 동시에 일어날 수 있다.

본 발명에서 사용하기 위한 스탬프 및 스텐실은 물질에 의해 특히 제한되지 않고, 이에 제한되지는 않지만, 엘라스토머 (예를 들어, 폴리(디알킬실록산), 예컨대 폴리(디메틸실록산) ("PDMS"), 폴리(실세스퀴옥산), 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 폴리(아크릴아미드), 폴리(부틸스티렌), 폴리클로로프렌, 아크릴옥시 엘라스토머, 플루오르화 또는 퍼플루오르화 엘라스토머 (예를 들어, 테플론^®, 이. 아이. 듀폰 드 네무어 & 컴퍼니 (E. I. DuPont de Nemours & Co.), 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재), 이들의 공중합체, 및 이들의 조합 및 그 전체가 모두 본원에 참고로 포함된 미국 특허 제5,512,131호; 제5,900,160호; 제6,180,239호 및 제6,776,094호에 개시된 물질); 유리 (예를 들어, 석영, 사파이어, 보로실리케이트 유리 등); 세라믹 (예를 들어, 금속 탄화물, 금속 질화물, 금속 산화물 등); 플라스틱; 금속; 및 이들의 조합; 및 당업자에게 공지된 임의의 다른 물질과 같은 물질로부터 제조될 수 있다.

또한, 엘라스토머성 스탬프 또는 스텐실은 경직성, 가요성, 다공성, 또는 직조 백킹 (backing) 물질, 또는 본원에 기술된 공정 중 스탬프 또는 스텐실의 변형을 막거나 또는 최소화하는 임의의 다른 수단을 포함할 수 있다.

임의의 특정 이론에 얽매이지 않고, 기판상에 분자 레지스트를 배치하는 것은 분자 레지스트와 기판간 하나 이상의 상호작용, 예를 들어 이에 제한되지는 않지만, 중력, 반데르발스 상호작용, 이온성 상호작용, 수소 결합, 친수성 상호작용, 소수성 상호작용, 자기적 상호작용 및 이들의 조합에 의해 촉진될 수 있다.

몇몇 실시양태에서, 상기 방법은, 배치에 앞서, 제1 패턴이 패턴의 하나 이상의 횡치수를 정의하는 기판의 한 영역상에 제1 패턴을 형성하는 것을 추가로 포함한다. 예를 들어, 제1 패턴화는 예비-처리 공정에 의해 형성될 수 있다. 예비-처리 공정은 기판에 균일하게 또는 기판의 일부에 선택적으로 (즉, 그 결과 제1 패턴이 예비-처리 공정에 의해 기판상에 형성됨) 및/또는 본원에서 사용되는 스탬프 또는 스텐실의 일부에 적용될 수 있다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 예비-처리 공정은, 이에 제한되지는 않지만, 세척, 산화, 환원, 유도체화 (derivatizing), 기능화 (functionalizing), 텍스쳐화 (texturing), 충전 (charging), 자기화 (magnetizing), 박형 필름의 증착, SAM-형성 종의 증착, 반응성 기체에의 노출, 플라즈마에의 노출, 열 에너지 (예를 들어, 대류 열 에너지, 복사 열 에너지, 전도 열 에너지 및 이들의 조합)에의 노출, 전자기 복사 (예를 들어, x-선, 자외선, 가시광, 적외선 및 이들의 조합)에의 노출, 및 이들의 조합, 및 당업자에게 공지된 다른 공정 (기판상 분자 레지스트 조성물의 자가-정렬 증착을 지시하는데 사용될 수 있음)을 포함한다.

임의의 특정 이론에 얽매이지 않고, 극성 관능기를 이용한 기판의 유도체화 (예를 들어, 표면의 산화)는 분자 레지스트, 예를 들어 친수성-친수성 상호작용에 의해 표면의 웨팅을 촉진시킬 수 있다.

몇몇 실시양태에서, 본 발명의 방법은, 배치에 앞서, 제1 패턴이 그 위에 분자 레지스트가 배치되는 기판의 영역을 정의하는, 소프트 리소그래피 방법에 의한 제1 패턴의 기판상의 패턴화를 추가로 포함한다. 제1 패턴은 기판에 접착되거나 또는 결합되고, 기판상에 박형 필름, 단층, 이중층, SAM 및 이들의 조합을 형성할 수 있다.

몇몇 실시양태에서, 기판상에 형성되는 제1 패턴은 제1 패턴이 그 위에 배치되는 분자 레지스트에 의해 쉽게 웨팅되지 않는 표면 특징을 갖는다. 따라서, 예를 들어 분무, 딥 (dip)-코팅, 화학적 증기 증착, 브러싱, 스핀-코팅, 아토마이징, 에어로졸화 (aerosolizing), 닥터-블레이딩 (doctor-blading), 와이핑 (wiping) 등에 의한 제1 패턴을 포함하는 기판상 분자 레지스트의 후속 배치는 기판상 자가-정렬 분자 레지스트 패턴을 제공함으로써 분자 레지스트가 제1 패턴에 의해 피복되지 않은 영역상에 선택적으로 배치된다.

본원에서 사용된 "표면 특징"은 패턴 표면의 화학적 관능성을 가리킨다. 가장 일반적으로, 패턴의 화학적 관능성은 친수성 또는 소수성일 수 있다. 본원에서 사용된 친수성 표면은 그 위에서 물이 접촉 각 Θ (여기서, Θ < 90°임)를 형성하는 표면이다. 본원에서 사용된 소수성 표면은 그 위에서 물이 접촉 각 Θ (여기서, Θ > 90°임)를 형성하는 표면이다. 친수성 표면은 수소-결합 제공 표면, 수소-결합 수용 표면, 화학적으로 반응성인 표면 및 이들의 조합을 추가로 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 수소-결합 제공 표면은 -NH_x 또는 -OH 기 (여기서, x는 1 또는 2임)를 함유하는 노출된 관능기를 갖는다. 본원에서 사용된 수소-결합 수용 표면은 비공유 전자쌍을 갖는 노출된 N, O 또는 F 원자를 함유하는 관능기를 갖는다. 본원에서 사용된 화학적으로 반응성인 표면은 알킬, 플루오로알킬 또는 퍼플루오로알킬 기 외의 노출된 관능기를 갖는다.

표면 패턴에 소수성을 부여하기에 적합한 관능기는, 이에 제한되지는 않지만, 할로, 퍼할로 및 비치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 아릴알킬, 헤테로시클릴 및 알킬실릴 기 (상기 정의된 것과 같음), 및 이들의 조합을 포함한다. 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 아릴알킬, 헤테로시클릴 및 알킬실릴 기 (상기 정의된 것과 같음)도 표면 패턴에 소수성을 부여하기에 적합할 수 있고, 여기서 물질에 존재하는 관능기는 패턴 표면에 노출되지 않는다. 예를 들어, 수소-결합 제공 및 수용 기 등은 소수성 표면을 갖는 물질의 골격에 존재할 수 있다.

그 자체로 또는 다른 기의 일부로서 본원에서 사용된 "할로"는 하나 이상의 수소가 하나 이상의 불소, 염소, 브롬 또는 요오드 원자로 치환된 상기 임의의 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 아르알킬 및 헤테로시클릴 기를 가리킨다.

그 자체로 또는 다른 기의 일부로서 본원에서 사용된 "퍼할로"는 모든 수소가 불소, 염소, 브롬 또는 요오드 원자로 치환된 상기 임의의 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 아르알킬 및 헤테로시클릴 기를 가리킨다.

임의의 특정 이론에 얽매이지 않고, 자가-정렬 증착 공정은 분자 레지스트와 기판간 친수성-친수성 상호작용, 분자 레지스트와 기판간 정전기 상호작용 등에 의해 제공될 수 있다.

몇몇 실시양태에서, 제1 패턴은 SAM-형성 종을 포함한다. 본원에서 사용된 "SAM-형성 종"은 기판상에 자가-조립 단층을 형성할 수 있는 분자, 화합물, 잔기 등을 가리킨다. SAM-형성 종을 포함하는 제1 패턴은, 예를 들어 기판을 그 안에 하나 이상의 함몰부를 포함하는 표면을 갖는 스탬프와 접촉시켜 형성될 수 있고, 여기서 접촉은, 예를 들어 그 전체가 모두 본원에 참고로 포함된 미국 특허 제5,512,131호에 기술된 것과 같이 SAM-형성 종을 스탬프의 표면으로부터 기판으로 전사시켜 그 위에 하나 이상의 함몰부에 의해 정의되는 횡치수를 갖는 제1 패턴을 형성한다. SAM-형성 종에 의해 형성되는 제1 패턴은 완전히 조밀한 단층일 필요는 없다. 예를 들어, 제1 패턴은 부분 단층, 그 안에 결점을 포함하는 단층 등을 포함할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 부분 단층은 단층에 접착되는 제2 패턴-형성 종으로 다시 채울 수 있다. 그러나, 제1 패턴은 다중 결점을 포함할 수 있어서 그 자체로 에칭 저항성이지는 않을 것이다.

제1 패턴이 형성된 후, 분자 레지스트가 기판에 적용되고, 여기서 분자 레지스트는 제1 패턴에 의해 피복되지 않은 기판의 영역 상에 선택적으로 배치된다.

따라서, 몇몇 실시양태에서, 본 발명은 또한 하기를 포함하는 기판의 패턴화 방법에 관한 것이다:

기판을 그 안에 하나 이상의 함몰부를 포함하는 표면을 갖는 스탬프와 접촉시켜 하나 이상의 함몰부에 의해 정의되는 기판상에 제1 패턴을 제공하는 것;

유기 아민을 포함하는 분자 레지스트 조성물을 기판상에 배치하는 것 (여기서, 유기 아민은 제1 패턴에 의해 피복되지 않은 기판의 영역에 비-공유결합적 상호작용에 의해 접착됨); 및

제1 패턴에 의해 피복되는 기판의 영역을 에칭하여 그 위에 피쳐를 형성하는 것.

본 발명의 방법은 분자 레지스트 패턴에 의해 피복되지 않은 기판의 일부를 반응시켜 그 위에 피쳐를 형성하는 것을 추가로 포함하고, 여기서 피쳐는 분자 레지스트 패턴에 의해 정의되는 횡치수를 갖는다. 본원에서 사용된 "반응"은 반응성 조성물과 기판간 화학 반응의 개시를 가리킨다. 임의의 특정 이론에 얽매이지 않고, 반응은 반응성 조성물의 성분들을 서로 반응시키는 것, 반응성 조성물의 한 성분을 기판의 표면과 반응시키는 것, 반응성 조성물의 한 성분을 기판의 서브-표면 영역과 반응시키는 것, 및 이들의 조합 중 하나 이상에 의해 형성될 수 있는 기판상 피쳐의 형성으로 귀결된다. 따라서, 본 발명의 방법은 반응성 조성물을 기판의 표면뿐만 아니라, 표면 아래의 기판의 영역과 반응시킴으로써, 삽입된 (inset) 또는 상감된 (inlaid) 피쳐를 형성하는 것을 포함한다.

반응은 하나 이상의 기판의 속성을 개질시키는데, 여기서 속성의 변화는 반응성 조성물과 반응하는 기판의 일부에 국지화된다. 예를 들어, 반응성 금속 입자는 기판의 표면에 침투되어, 기판과 반응하자마자 그의 전도성을 개질시킬 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 반응성 성분이 기판으로 침투하고, 선택적으로 반응하여 반응이 일어나는 영역 (부피)에서 기판의 다공성을 증가시킬 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 반응성 성분은 결정질 기판과 선택적으로 반응하여 그의 부피를 증가 또는 감소시키거나, 또는 결정질 격자의 중간 간격을 변경할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트 조성물에 의해 피복되지 않은 기판의 영역을 반응시키는 것은 기판의 표면상에서 관능기를 화학적으로 반응시키는 것을 포함하고, 여기서 기판과의 반응 및 침투는 표면 아래에서 일어나지 않는다. 몇몇 실시양태에서, 반응성 조성물은 가교 또는 다른 반응을 통해 유기 아민이 없는 기판의 영역 상에 연속 층을 형성할 수 있다.

몇몇 실시양태에서, 반응은 기판의 평면 (즉, 본체)으로 파급되는 반응뿐만 아니라, 기판 표면의 측면에서의 반응을 포함한다. 예를 들어, 에칭제와 기판간 반응은 기판으로 침투 (즉, 표면에 직각으로)하는 에칭제를 포함할 수 있어서, 피쳐의 가장 낮은 지점의 횡치수는 기판의 표면에서의 피쳐의 치수와 대략 동일해진다.

몇몇 실시양태에서, 반응은 패턴화된 기판을 반응성 조성물에 노출시키는 것을 포함한다 (즉, 기판의 반응은 반응성 조성물과 기판의 표면간 접촉에 의해 개시됨). 몇몇 실시양태에서, 반응은 기판상에서 반응성 조성물을 반응 개시제에 노출시키는 것을 포함한다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 반응 개시제는, 이에 제한되지는 않지만, 열 에너지, 전자기 복사, 음파, 산화 또는 환원 플라즈마, 전자 빔, 화학양론적 화학 시약, 촉매 화학 시약, 산화 기체, 환원 기체, 산 또는 염기 (예를 들어, pH의 증가 또는 감소), 압력의 증가 또는 감소, 교류 또는 직류 전류, 교반 (agitation), 초음파처리, 마찰 및 이들의 조합을 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 반응은 반응성 조성물을 다중 반응 개시제에 노출시키는 것을 포함한다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 전자기 복사는, 이에 제한되지는 않지만, 마이크로웨이브 광, 적외선, 가시광, 자외선, x-선, 고주파 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.

반응성 조성물은 기판과 화학적 상호작용을 갖는 종을 포함한다. 반응성 성분은 에칭제, 반응성 성분, 전도체, 절연체 및 이들의 조합을 포함한다.

본원에서 사용된 "반응성 성분"은 화합물, 분자, 종, 이온, 또는 기판의 표면으로부터 기판으로 침투하고/거나 발산되어 기판의 하나 이상의 속성을 국지적으로 개질시키는 물질을 가리킨다. 이러한 개질은 표면에서 또는 기판의 부피 내에서 발생할 수 있다. 반응성 성분은, 이에 제한되지는 않지만, 이온, 자유 라디칼, 금속, 산, 염기, 금속 염, 유기 시약 및 이들의 조합을 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 반응성 성분은 반응성 조성물 중에 약 1 중량％ 내지 약 100 중량％의 농도로 존재한다.

몇몇 실시양태에서, 반응은 에칭을 포함한다. 본원에서 사용된 "에칭제"는 기판과 반응하여 기판의 일부를 제거할 수 있는 성분을 가리킨다. 따라서, 에칭제를 사용하여 감소형 피쳐를 형성하고, 기판과 반응하면서 기판으로부터 발산하여 제거될 수 있는 하나 이상의 휘발성 물질, 또는 예를 들어 헹굼 또는 세척 공정에 의해 기판으로부터 제거될 수 있는 잔류물, 미립자 또는 단편을 형성한다. 몇몇 실시양태에서, 에칭제는 반응성 조성물 중에 약 2 중량％ 내지 약 80 중량％, 약 5 중량％ 내지 약 75 중량％, 또는 약 10 중량％ 내지 약 75 중량％의 농도로 존재한다.

에칭제와 반응할 수 있는 기판의 조성 및/또는 형태는 특별히 제한되지 않는다. 에칭제와 반응하는 물질을 얻어지는 감소형 피쳐로부터 제거할 수 있는 한, 에칭제와 기판의 반응에 의해 형성된 감소형 피쳐 역시 특별히 제한되지 않는다. 어떤 특정한 이론에 구속되는 것은 아니나, 에칭제는 기판과 반응하여 예를 들어 세정 또는 클렌징 공정에 의해 기판으로부터 제거될 수 있는 휘발성 생성물, 잔류물, 미립자, 또는 단편을 형성함으로써, 물질을 표면으로부터 제거시킬 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시양태에서, 에칭제는 금속 또는 금속 옥시드 표면과 반응하여 휘발성 플루오르화 금속 종을 형성할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 에칭제는 기판과 반응하여 수용성인 이온성 종을 형성할 수 있다. 에칭제와 표면의 반응에 의해 형성된 잔류물 또는 미립자의 제거에 적합한 추가 공정이, 그 전체가 본원에 참조로 포함된 미국 특허 제5,894,853호에 개시되어 있다.

본 발명에 사용하기 적합한 에칭제는 요오드, 염소, 불소, 시아니드, 붕소 트리플루오라이드, 붕소 트리클로라이드, 암모늄 플루오라이드, 리튬 플루오라이드, 나트륨 플루오라이드, 칼륨 플루오라이드, 루비듐 플루오라이드, 세슘 플루오라이드, 프란슘 플루오라이드, 안티몬 플루오라이드, 칼슘 플루오라이드, 암모늄 테트라플루오로보레이트, 칼륨 테트라플루오로보레이트, 나트륨 히드록시드, 칼륨 히드록시드, 암모늄 히드록시드, 테트라알킬암모늄 히드록시드 암모니아, 에탄올아민, 에틸렌디아민, 황산, 트리플루오로메탄술폰산, 플루오로술폰산, 트리플루오로아세트산, 플루오르화수소산, 염산, 카르보란산, 이들의 염, 이들의 수용액, 및 이들의 조합물뿐만 아니라, 전자공학, 재료과학 및/또는 화학 분야의 당업자에게 알려진 임의의 기타 에칭제를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.

몇몇 실시양태에서, 반응성 조성물은 추가로 전도체를 포함한다. 본원에 사용되는 "전도체"란 전하를 이동시키거나 운동시킬 수 있는 화합물, 분자, 물질, 화합물 또는 종을 말한다. 본 발명에 사용하기 적합한 전도체는 금속, 나노입자, 중합체, 크림 솔더(cream solder), 수지, 및 이들의 조합물을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 몇몇 실시양태에서, 전도체는 반응성 조성물 중에 약 1 중량％ 내지 약 90 중량％의 농도로 존재한다.

본 발명에 사용하기 적합한 금속은 전이 금속, 알루미늄, 규소, 인, 갈륨, 게르마늄, 인듐, 주석, 안티몬, 납, 비스무트, 이들의 합금, 및 이들의 조합물을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 몇몇 실시양태에서, 금속은 마이크로미터 또는 서브-마이크로미터 입자 또는 그의 혼합물 (즉, 직경이 약 0.5 ㎛ 내지 약 2 ㎛인 입자), 또는 나노입자 (즉, 직경이 약 100 nm 이하, 또는 약 0.5 nm 내지 약 100 nm인 입자)로 존재한다. 본 발명에 사용하기 적합한 나노입자는 균질하거나, 다층화되거나, 관능성화되거나, 이들의 조합일 수 있다.

본 발명에 사용하기 적합한 전도성 중합체는 아릴렌 비닐렌 중합체, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리아세틸렌, 폴리티오펜, 폴리이미다졸, 이들의 치환된 유도체, 및 이들의 조합물, 및 당업자에게 알려진 임의의 기타 전도성 중합체를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.

몇몇 실시양태에서, 반응성 조성물은 추가로 절연체를 포함한다. 본원에 사용되는 "절연체"란 전하의 운동 또는 이동을 저지하는 화합물 또는 종을 말한다. 몇몇 실시양태에서, 절연체의 유전 상수는 약 1.5 내지 약 8, 약 1.7 내지 약 5, 약 1.8 내지 약 4, 약 1.9 내지 약 3, 약 2 내지 약 2.7, 약 2.1 내지 약 2.5, 약 8 내지 약 90, 약 15 내지 약 85, 약 20 내지 약 80, 약 25 내지 약 75, 또는 약 30 내지 약 70이다. 본 발명에 사용하기 적합한 절연체는 중합체, 금속 옥시드, 금속 카바이드, 금속 니트라이드, 이들의 단량체성 전구체, 이들의 입자, 및 이들의 조합물을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 적합한 중합체는 폴리디메틸실록산, 실세스퀴옥산, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 이들의 조합물을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 몇몇 실시양태에서, 절연체는 반응성 조성물 중에서 약 1 중량％ 내지 약 80 중량％의 농도로 존재한다.

몇몇 실시양태에서, 반응성 조성물은 추가로 마스킹 성분을 포함한다. 본원에 사용되는 "마스킹 성분"이란 기판과 접촉한 후, 둘러싼 기판과 반응할 수 있는 종에 저항성이 있는 피쳐를 형성하는 화합물, 물질 또는 종을 말하며, 본 발명의 분자 레지스트 조성물 (즉, 중합체, 금속, 또는 세라믹 에칭 레지스트 또는 마스크)과는 상이한 것이다. 본 발명에 사용하기 적합한 마스킹 성분은 통상적인 포토리소그래피 방법에서 "레지스트"로서 보통 사용되는 물질 (예를 들어, 포토레지스트)을 포함한다. 본 발명에 사용하기 적합한 마스킹 성분은 가교 방향족 및 지방족 중합체, 비-공액 방향족 중합체 및 공중합체, 폴리에테르, 폴리에스테르, C₁-C₈ 알킬 메타크릴레이트와 아크릴산의 공중합체, 파랄린(paralyne)의 공중합체, 및 이들의 조합물을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 몇몇 실시양태에서, 마스킹 성분은 반응성 조성물 중에서 약 5 중량％ 내지 약 98 중량％의 농도로 존재한다.

몇몇 실시양태에서, 반응성 조성물은 에칭제 및 전도체를 포함한다. 예를 들어, 반응성 조성물 중에 존재하는 에칭제는 전도체의 기판으로의 침투, 전도체와 기판 사이의 반응, 전도체와 기판 사이의 접착, 전도성 피쳐와 기판 사이의 전기 접촉 촉진, 및 이들의 조합 중 하나 이상을 촉진할 수 있다. 이러한 반응성 조성물의 반응으로 형성된 피쳐는 증가형 비-침투 피쳐, 증가형 침투 피쳐, 감소형 침투 피쳐, 및 등각형 침투 피쳐 중에서 선택되는 전도성 피쳐를 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 에칭제 및 전도체를 포함하는 반응성 조성물은 그 안에 전도성 피쳐 삽입물이 있는 감소형 피쳐의 제조에 사용될 수 있다.

몇몇 실시양태에서, 반응성 조성물은 반응성 성분 및 절연체를 포함한다. 예를 들어, 반응성 조성물 중에 존재하는 반응성 성분은 절연체의 기판으로의 침투, 절연체와 기판 사이의 반응, 절연성 피쳐와 기판 사이의 접착, 절연성 피쳐와 기판 사이의 전기 접촉 촉진, 및 이들의 조합 중 하나 이상을 촉진할 수 있다. 이러한 반응성 조성물의 반응으로 형성된 피쳐는 증가형 비-침투 피쳐, 증가형 침투 피쳐, 감소형 침투 피쳐, 및 등각형 침투 피쳐 중에서 선택되는 절연성 피쳐를 포함한다.

몇몇 실시양태에서, 반응성 조성물은 에칭제 및 절연체를 포함하며, 예를 들어 그 안에 절연성 피쳐 삽입물이 있는 감소형 피쳐의 제조에 사용할 수 있는 한다.

몇몇 실시양태에서, 반응성 조성물은 전도체 및 마스킹 성분을 포함하며, 예를 들어 기판 상에 전기전도성 마스킹 피쳐를 제조하는 데 사용될 수 있다.

몇몇 실시양태에서, 본 발명의 방법은 피쳐와 인접한 기판 영역을, 인접한 표면 영역과 반응하지만 피쳐에 대해서는 비반응성인 반응성 성분에 노출시키는 것을 더 포함한다. 예를 들어, 마스킹 성분을 포함하는 피쳐를 제조한 후, 기판을 에칭제, 예컨대 기상 에칭제, 액상 에칭제, 및 이들의 조합물에 노출시킬 수 있다.

몇몇 실시양태에서, 방법은 반응 후에 분자 레지스트를 표면으로부터 제거하는 것을 더 포함한다. 예를 들어, 분자 레지스트는 (예를 들어, 용매를 사용하여) 용해되거나, 기판으로부터 물리적으로 제거되거나 (예를 들어, 스크래핑 등), 휘발되거나 (예를 들어, 기판을 가열할 수 있고/있거나 분자 레지스트가 반응하여 휘발성 종을 생성할 수 있는 것, 등), 화학적으로 분해되거나, 이들을 조합하거나, 당업자에게 알려진 다른 제거 방법을 사용할 수 있다. 분자 레지스트를 제거한 후, 얻어지는 패턴화된 기판은 기판에 잉크를 도포하는 데 사용되는 엘라스토머 스탬프의 표면에 패턴에 의해 결정되는 횡치수를 갖는 패턴, 및 분자 증착 공정 도중 기판으로 옮겨지는 임의의 패턴을 포함한다.

본 발명은 또한 본원에 기재된 방법에 의해 제조된 공정 생성물에 관한 것이다. 본원에 기재된 방법에 의해 제조된 공정 생성물은 전자 소자, 광학 소자, 구조물(fabric), 표시 장치, 패키징 등을 포함하나, 이에 제한되지 않는다.

도 3a 내지 3d 및 4a 내지 4d는 본 발명의 방법의 실시양태의 개략적 단면도를 나타낸다. 도 3a, 3b, 4a 및 4b를 참조하면, 비마스킹된 기판 (각각 301 및 401)이 제공되고, 그 위에 분자 레지스트가 도포된다 (각각 310 및 410). 유기 아민을 포함하는 분자 레지스트 조성물 (각각 312 및 412)은 기판 (각각 311 및 411) 상에 패턴 (각각 313 및 413)을 형성한다. 패턴은 횡치수 (각각 314 및 414) 및 종치수 (즉, 융기부, 각각 315 및 415)를 갖는다. 분자 레지스트 패턴은 분자 레지스트에 의해 피복되지 않은 적어도 일부의 기판 (각각 316 및 416)을 제공한다. 그 후 기판을 반응시킨다 (각각 320 및 420).

도 3c를 참조하면, 기판을 에칭제를 포함하는 반응성 조성물과 반응시킨다. 기판 (321)은 횡치수 (327) 및 융기부 (328)를 갖는 감소형 비-침투 피쳐 (326)를 포함한다. 피쳐의 횡치수 (327)는 분자 레지스트 패턴 (324)의 횡치수에 의해 한정된다. 몇몇 실시양태에서, 본 발명은 도 3c에 기재된 조성, 즉 기판이 그 안에 하나 이상의 에칭된 함몰부를 포함하는 표면을 갖고, 에칭된 함몰부는 표면에 약 500 ㎛ 이하의 하나 이상의 횡치수를 갖는 패턴을 형성하고, 패턴의 돌출 영역에 유기 아민을 포함하는 분자 레지스트 조성물을 갖고, 유기 아민은 기판에 공유결합적으로 부착되지 않고, 에칭된 함몰부는 유기 아민을 포함하지 않는 조성에 관한 것이다. 하나 이상의 에칭된 함몰부의 횡치수는 본 발명의 분자 에칭 레지스트를 포함하는 패턴의 횡치수에 의해 조절된다. 몇몇 실시양태에서, 본 발명의 방법에 의해 형성된 피쳐의 횡치수는 분자 에칭 레지스트에 의해 형성된 패턴의 횡치수에 의해서만 한정된다. 유기 아민을 임의로 기판으로부터 제거할 수 있다 (330). 제거는 세척, 와이핑(wiping), 기계적 제거, 용해 등, 및 당업자에게 알려진 다른 제거 방법을 포함할 수 있다.

도 3d를 참조하면, 횡치수 (334) 및 종치수 (338)를 갖는 감소형 비-침투 피쳐 (336)를 갖는 기판 (331)이 제공된다.

도 4c를 참조하면, 기판을 반응성 조성물과 반응시켜 그 위에 증가형, 비-침투 피쳐를 제공한다. 기판 (421)은 횡치수 (427) 및 융기부 (428)를 갖는 증가형 비-침투 피쳐 (426)를 포함한다. 피쳐의 횡치수 (427)는 분자 레지스트 패턴의 횡치수 (424)에 의해 한정된다. 분자 레지스트를 임의로 기판으로부터 제거할 수 있다 (430).

도 4d를 참조하면, 횡치수 (434) 및 융기부 (438)를 갖는 증가형 비-침투 피쳐 (436)를 갖는 기판 (431)이 제공된다.

도 5a 내지 5e는 본 발명의 방법의 실시양태의 개략적 단면도를 나타낸다. 도 5a 및 5b를 참조하면, 비마스킹된 기판 (501)이 제공되고, 그 후 예비-처리되어 그 위에 패턴을 형성한다 (510). 예비-처리된 기판 (511)은 그 위에 제1 패턴 (513) [제1 물질 (512)를 포함함]을 포함한다. 패턴 (513)은 횡치수 (514) 및 종치수 (즉, 융기부; 515)를 갖는다. 패턴은 표면 특성부 (516), 예컨대 그러나 이로 제한되지 않는 소수성 표면 특성부를 갖는다. 몇몇 실시양태에서, 패턴 (512)은 SAM이다. 패턴은 점상 결함부, 핀홀 결함부, 과립계(grain boundary) 결함부, 및 이들의 조합을 포함할 수 있는 하나 이상의 결함부 (517)를 포함할 수 있다. 기판의 적어도 일부 (518)는 제1 패턴에 의해 피복되지 않는다. 비마스킹된 기판 상에 제1 물질을 포함하는 패턴을 형성한 후, 분자 레지스트를 기판에 도포한다 (520).

도 5c를 참조하면, 분자 레지스트 (529)를 기판 (521)에 도포한다. 몇몇 실시양태에서, 분자 레지스트는 제1 패턴 (522)을 피복하거나 코팅하는 두께 (525)로 도포된다. 분자 레지스트는 또한 제1 패턴에 의해 피복되지 않은 기판 영역 (528)에만 선택적으로 도포될 수도 있다. 그 후, 분자 레지스트는 제1 패턴과 상호작용한다 (530).

도 5d를 참조하면, 분자 레지스트 (539)는 기판 (531) 상에 배치되고, 자기-정렬 (즉, 분자 레지스트, 및 기판 상에 배치된 제1 물질 (532) 사이의 상호작용)에 의해 그 위에 패턴 (533)이 형성된다. 분자 레지스트는 종치수 (즉, 융기부; 535) 및 횡치수 (536)를 갖는다. 몇몇 실시양태에서, 본 발명은 도 5d에 제공된 조성, 즉 표면을 갖는 기판을 포함하고, 표면 상에는: (a) 하나 이상의 아민 기를 갖는 분자 레지스트를 포함하는 패턴이 있고, 패턴은 약 500 ㎛ 이하의 하나 이상의 횡치수를 가지고; (b) 패턴에 인접하며, 패턴에 의해 피복되지 않은 표면 영역을 덮고, 박형 필름은 SAM을 포함하는 조성에 관한 것이다. 그 후, 기판을 반응성 조성물과 반응시킨다 (540).

도 5e를 참조하면, 기판은 에칭제를 포함하는 반응성 조성물과 반응한다. 기판 (541)은 횡치수 (544) 및 융기부 (545)를 갖는 감소형 비-침투 피쳐 (546)를 포함한다. 피쳐의 횡치수 (544)는 분자 레지스트 패턴의 횡치수 (546)에 의해 한정된다. 도 5d의 제1 패턴 (532)은 반응 도중 용해되거나, 파괴되거나, 다르게 기판으로부터 제거되었다.

도 5f를 참조하면, 횡치수 (554) 및 종치수 (555)를 갖는 감소형 비-침투 피쳐 (556)를 갖는 기판 (551)이 제공된다.

[실시예]

실시예 1

엘라스토머 스탬프를 마스터를 사용하여 PDMS로부터 제조하였다. 패턴화된 PDMS 스탬프는 그 안에 여러 직선형 함몰부를 갖는 표면을 포함하며, 상기 함몰부의 횡치수는 약 500 ㎛ 내지 약 1 mm였다. 스탬프의 표면을 단층-형성 잉크 (아세톤 중 100 mM 헥사데칸티올 용액)에 15초간 침지하였다. 잉크가 발린 스탬프를 질소로 송풍 건조시키고 (건조 시간 15초), 그 위에 금속 표면 층이 있는 복합 기판 (폴리(에틸렌테레프탈레이트) "PET" 상의 70 nm 두께의 금, 예를 들어 CP 필름, 인크. (CP Films, Inc.; 미국 버지니아주 필데일 소재)로부터 입수가능한 복합 기판)을 잉크가 발리고 건조된 스탬프 표면에 도포하였다. 헥사데칸티올은 스탬프 표면과 접촉한 복합 기판의 영역 상에 SAM을 포함하는 제1 패턴 또는 "주형"을 형성하였다. 함몰부의 패턴에 상응하는 기판 영역은 SAM에 의해 패턴화되지 않았다 (즉, 표면이 깨끗이 남아있었다). 그 후, 에탄올 중 0.07 중량％ 염기성 푹신 (4-(비스(4-아미노페닐)메틸렌)시클로헥사-2,5-디에니미늄 클로라이드), STR. 1의 분자 레지스트 조성물 중에 주형된 표면을 1분간 침지시켜 상기 분자 레지스트 조성물을 기판에 도포하였다. 분자 레지스트 조성물은 복합 기판의 전체 표면에 초기 코팅되었다.

그 후, 분자 레지스트를 80 ℃로 설정된 핫플레이트상에서 1분간 건조시켰다. 분자 레지스트 조성물은 기판의 주형된 영역을 디웨팅(de-wetting)시키기 시작하고, 기판의 금속 영역을 우선적으로 웨팅시켰다. 따라서, 분자 레지스트는 SAM을 포함하는 제1 패턴에 의해 피복되지 않은 기판 영역을 코팅하였다. 패턴화된 기판은 KI/I₂-계 에칭제 (즉, 트란센 (TRANSENE^®) TFA 금 에칭제, 트란젠 코,, 인크.(Transene Co., Inc.; 미국 매사추세츠주 댄버스 소재)) 용액에 11초간 침지시켜 반응성 조성물과 반응시켰다. 그 후, 기판을 아세톤으로 세정하고, 건조 질소로 건조시켰다. 반응은 스탬프 표면의 함몰부의 패턴에 상응하는 감소형 침투 피쳐를 기판 상에 형성시켰다 (즉, 금은 헥사데칸티올 SAM 주형으로 코팅된 기판 영역에서만 선택적으로 제거되었다). 분자 레지스트에 의해 피복된 기판 영역은 에칭되지 않았다. 염기성 푹신 (STR. 1)을 포함하는 분자 레지스트 조성물은 탁월한 콘트라스트, 탁월한 기판 웨팅성 및 주형 디웨팅성 및 탁월한 단부 해상도를 제공하였다. 본원에 사용되는 "콘트라스트"란 분자 레지스트가 제공하는 에칭 내성 정도를 말하고, "디웨팅"이란 SAM 패턴 (즉, 주형)이 분자 레지스트에 의해 디웨팅되는 정도를 말하며, "단부-해상도"란 분자 레지스트 패턴의 단부를 수평 에칭으로부터 보호하는 분자 레지스트의 능력을 말한다.

실시예 2

에탄올 중 0.07 중량％ 신규 푹신 (4-(비스(4-아미노-3-메틸페닐)메틸렌)-2-메틸시클로헥사-2,5-디에니미늄 클로라이드), STR. 2를 포함하는 분자 레지스트 조성물을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 같이 하여 복합 기판 상에 감소형 비-침투 피쳐를 형성하였다.

금 층은 헥사데칸티올 SAM 주형으로 코팅된 기판 영역으로부터 선택적으로 제거되었다. 금 층은 분자 레지스트에 의해 피복된 기판 영역으로부터 에칭되지 않았다. 신규 푹신 (STR. 2)을 포함하는 분자 레지스트 조성물은 탁월한 콘트라스트, 탁월한 기판 웨팅성 및 주형 디웨팅성, 및 탁월한 단부 해상도를 제공하였지만, 반응 도중 금 기판에 몇 개의 핀홀이 형성되었다.

실시예 3

에탄올 중 0.07 중량％ 메틸 바이올렛 2B (N-(4-(비스(4-(디메틸아미노)페닐)메틸렌)시클로헥사-2,5-디에닐리덴)메탄아미늄 클로라이드), STR. 3을 포함하는 분자 레지스트 조성물을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 같이 하여 복합 기판 상에 감소형 비-침투 피쳐를 형성하였다.

금 층은 헥사데칸티올 SAM 주형으로 코팅된 기판 영역으로부터 선택적으로 제거되었다. 금 층은 분자 레지스트에 의해 피복된 기판 영역으로부터 에칭되지 않았다. 메틸 바이올렛 2B (STR. 3)를 포함하는 분자 레지스트 조성물은 탁월한 콘트라스트, 탁월한 기판 웨팅성 및 주형 디웨팅성, 및 탁월한 단부 해상도를 제공하였다.

실시예 4

에탄올 중 크리스탈 바이올렛 (N-(4-(비스(4-(디메틸아미노)페닐)메틸렌)시클로헥사-2,5-디에닐리덴)-N-메틸메탄아미늄 클로라이드) (STR. 4)을 0.07 중량％ 포함하는 분자 레지스트 조성물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 같이 감소형 비-침투 피쳐를 복합 기판 상에 형성하였다.

금 층은 헥사데칸티올 SAM 주형으로 코팅된 기판의 영역으로부터 선택적으로 제거되었다. 금 층은 분자 레지스트에 의해 피복된 기판의 영역으로부터 에칭되지 않았다. 크리스탈 바이올렛 (STR. 4)을 포함하는 분자 레지스트 조성물은 탁월한 콘트라스트, 탁월한 기판 웨팅성 및 주형 디웨팅성, 및 탁월한 단부 해상도를 제공하였다.

실시예 5

에탄올 중 에틸 바이올렛 (N-(4-(비스(4-(디에틸아미노)페닐)메틸렌)시클로헥사-2,5-디에닐리덴)-N-에틸에탄아미늄 클로라이드) (STR. 5)을 0.07 중량％ 포함하는 분자 레지스트 조성물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 같이 감소형 비-침투 피쳐를 복합 기판 상에 형성하였다.

금 층은 헥사데칸티올 SAM 주형으로 코팅된 기판의 영역으로부터 선택적으로 제거되었다. 금 층은 분자 레지스트에 의해 피복된 기판의 영역으로부터 에칭되지 않았다. 에틸 바이올렛 (STR. 5)을 포함하는 분자 레지스트 조성물은 중간 정도의 콘트라스트, 우수한 디웨팅성 및 우수한 단부 해상도를 제공하였으나, 반응 동안 금 기판에서 수많은 핀홀이 형성되었다.

실시예 6

에탄올 중 류코 크리스탈 바이올렛 (4,4',4"-메탄트리일트리스(N,N-디메틸아닐린)) (STR. 6)을 0.07 중량％ 포함하는 분자 레지스트 조성물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 같이 감소형 비-침투 피쳐를 복합 기판 상에 형성하였다.

금 층은 헥사데칸티올 SAM 주형으로 코팅된 기판의 영역으로부터 선택적으로 제거되었다. 금 층은 분자 레지스트에 의해 피복된 기판의 영역으로부터 에칭되지 않았다. 류코 크리스탈 바이올렛 (STR. 6)을 포함하는 분자 레지스트 조성물은 탁월한 콘트라스트, 탁월한 기판 웨팅성 및 주형 디웨팅성, 및 탁월한 단부 해상도를 제공하였다.

실시예 7

에탄올 중 셀레스틴 블루 (N-(9-카르바모일-6,7-디히드록시-3H-페녹사진-3-일리덴)-N-에틸에탄아미늄 클로라이드) (STR. 7)를 0.07 중량％ 포함하는 분자 레지스트 조성물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 같이 감소형 비-침투 피쳐를 복합 기판 상에 형성하였다.

금 층은 헥사데칸티올 SAM 주형으로 코팅된 기판의 영역으로부터 선택적으로 제거되었다. 금 층은 분자 레지스트에 의해 피복된 기판의 영역으로부터 에칭되지 않았다. 셀레스틴 블루 (STR. 7)를 포함하는 분자 레지스트 조성물은 탁월한 콘트라스트, 중간 정도의 주형 디웨팅성 및 기판 웨팅성, 및 매우 우수한 단부 해상도를 제공하였다. 중간 정도의 디웨팅성은 SAM에 의해 패턴화된 기판의 영역 상에 남아있는 에칭되지 않은 금의 반점에 의해 입증되었다.

실시예 8

에탄올 중 멜돌라 블루 (N-(9H-벤조[a]페녹사진-9-일리덴)-N-메틸메탄아미늄 클로라이드) (STR. 8)를 0.07 중량％ 포함하는 분자 레지스트 조성물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 같이 감소형 비-침투 피쳐를 복합 기판 상에 형성하였다.

금 층은 헥사데칸티올 SAM 주형으로 코팅된 기판의 영역으로부터 선택적으로 제거되었다. 금 층은 분자 레지스트에 의해 피복된 기판의 영역으로부터 에칭되지 않았다. 멜돌라 블루 (STR. 8)를 포함하는 분자 레지스트 조성물은 우수한 콘트라스트, 탁월한 주형 디웨팅성, 중간 정도의 기판 웨팅성, 및 중간 정도의 단부 해상도를 제공하였다.

실시예 9

에탄올 중 메틸렌 블루 (N-(7-(디메틸아미노)-3H-페노티아진-3-일리덴)-N-메틸메탄아미늄 클로라이드) (STR. 9)를 0.07 중량％ 포함하는 분자 레지스트 조성물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 같이 감소형 비-침투 피쳐를 복합 기판 상에 형성하였다.

금 층은 헥사데칸티올 SAM 주형으로 코팅된 기판의 영역으로부터 선택적으로 제거되었다. 금 층은 분자 레지스트에 의해 피복된 기판의 영역으로부터 에칭되지 않았다. 메틸렌 블루 (STR. 9)를 포함하는 분자 레지스트 조성물은 탁월한 콘트라스트, 불량한 주형 디웨팅성 및 매우 우수한 단부 해상도를 제공하였다. 불량한 디웨팅성은 SAM에 의해 패턴화된 기판의 영역 상에 남아있는 에칭되지 않은 금 영역의 반점에 의해 입증되었다.

실시예 10

에탄올 중 다로우 레드 (9-아세트아미도-5H-벤조[a]페녹사진-5-이미늄 클로라이드) (STR. 10)를 0.07 중량％ 포함하는 분자 레지스트 조성물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 같이 감소형 비-침투 피쳐를 복합 기판 상에 형성하였다.

금 층은 헥사데칸티올 SAM 주형으로 코팅된 기판의 영역으로부터 선택적으로 제거되었다. 금 층은 분자 레지스트에 의해 피복된 기판의 영역으로부터 에칭되지 않았다. 다로우 레드 (STR. 10)를 포함하는 분자 레지스트 조성물은 중간 정도의 콘트라스트, 탁월한 주형 디웨팅성, 중간 정도의 기판 웨팅성, 및 우수한 단부 해상도를 제공하였다.

실시예 11

에탄올 중 톨루이딘 레드 ((Z)-1-((4-메틸-2-니트로페닐)디아제닐)나프탈렌-2-올) (STR. 11)를 0.07 중량％ 포함하는 분자 레지스트 조성물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 조건을 사용하여 기판을 패턴화하였다.

금 층은 헥사데칸티올 SAM 주형으로 코팅된 기판의 영역으로부터 제거되었다. 금 층은 또한 분자 레지스트에 의해 코팅된 기판의 영역으로부터 대부분 에칭되었다. 톨루이딘 레드 (STR. 11)를 포함하는 분자 레지스트 조성물은 불량한 콘트라스트를 제공하였다. 다른 평가 파라미터는 관찰되지 않았다.

실시예 12

에탄올 중 구리(II) 프탈로시아닌 (STR. 12)을 0.07 중량％ 포함하는 분자 레지스트 조성물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 조건을 사용하여 기판을 패턴화하였다.

금 층은 헥사데칸티올 SAM 주형으로 코팅된 기판의 영역으로부터 선택적으로 제거되었다. 금 층은 또한 분자 레지스트에 의해 코팅된 기판의 영역으로부터 대부분 에칭되었다. 구리(II) 프탈로시아닌 (STR. 12)을 포함하는 분자 레지스트 조성물은 불량한 콘트라스트를 제공하였다. 다른 평가 파라미터는 관찰되지 않았다.

실시예 13

에탄올 중 5,10,15,20-테트라(4-피리딜)포르피린 (STR. 13)을 0.07 중량％ 포함하는 분자 레지스트 조성물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 조건을 사용하여 기판을 패턴화하였다.

금 층은 헥사데칸티올 SAM 주형으로 코팅된 기판의 영역으로부터 제거되었다. 금 층은 또한 분자 레지스트에 의해 코팅된 기판의 영역으로부터 대부분 에칭되었다. 따라서, STR. 13을 포함하는 분자 레지스트 조성물은 불량한 콘트라스트를 제공하였다. 다른 평가 파라미터는 관찰되지 않았다.

실시예 14

에탄올 중 4,4',4",4'"-(포르핀-5,10,15,20-테트라일)테트라키스-벤조산 (STR. 14)을 0.07 중량％ 포함하는 분자 레지스트 조성물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 조건을 사용하여 기판을 패턴화하였다.

금 층은 헥사데칸티올 SAM 주형으로 코팅된 기판의 영역으로부터 제거되었다. 금 층은 또한 분자 레지스트에 의해 코팅된 기판의 영역으로부터 대부분 에칭되었다. 따라서, STR. 14를 포함하는 분자 레지스트 조성물은 불량한 콘트라스트를 제공하였다. 다른 평가 파라미터는 관찰되지 않았다.

실시예 15

에탄올 중 파라로사닐린 염기 (트리스(4-아미노페닐)메탄올) (STR. 15)를 0.07 중량％ 포함하는 분자 레지스트 조성물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 같이 감소형 비-침투 피쳐를 복합 기판 상에 형성하였다.

금 층은 헥사데칸티올 SAM 주형으로 코팅된 기판의 영역으로부터 선택적으로 제거되었다. 금 층은 분자 레지스트에 의해 피복된 기판의 영역으로부터 부분적으로 에칭되었다. 파라로사닐린 염기 (STR. 15)를 포함하는 분자 레지스트 조성물은 매우 우수한 콘트라스트, 중간 정도의 기판 웨팅성 및 우수한 단부 해상도를 제공하였다.

실시예 16

에탄올 중 애시드 바이올렛 (나트륨 (Z)-3-(((4-((4-(디에틸아미노)페닐)(4-(에틸(3-술포네이토벤질)아미노)페닐)메틸렌)시클로헥사-2,5-디에닐리덴)(에틸)암모니오)메틸)벤젠술포네이트) (STR. 16)을 0.07 중량％ 포함하는 분자 레지스트 조성물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 같이 감소형 비-침투 피쳐를 복합 기판 상에 형성하였다.

분자 레지스트에 의해 피복된 기판의 영역은 에칭되지 않았고, 금은 상기 영역의 표면 상에 남아 있다. 그러나, 분자 레지스트가 SAM을 완전히 디웨팅시키지 않는 다수의 영역이 존재하였다. 따라서, 애시드 바이올렛 (STR. 16)을 포함하는 분자 레지스트 조성물은 중간 정도의 콘트라스트, 우수한 디웨팅성 및 불량한 단부 해상도를 제공하였다.

실시예 17

에탄올 중 크리스탈 바이올렛 락톤 (6-(디메틸아미노)-3,3-비스(4-(디메틸아미노)페닐)이소-벤조푸란-1(3H)-온) (STR. 17)을 0.07 중량％ 포함하는 분자 레지스트 조성물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 같이 감소형 비-침투 피쳐를 복합 기판 상에 형성하였다.

금 층은 헥사데칸티올 SAM 주형으로 코팅된 기판의 영역으로부터 선택적으로 제거되었다. 금 층은 분자 레지스트에 의해 피복된 기판의 영역으로부터 에칭되지 않았다. 크리스탈 바이올렛 락톤 (STR. 17)을 포함하는 분자 레지스트 조성물은 우수한 콘트라스트, 우수한 디웨팅성 및 우수한 단부 해상도를 제공하였다.

실시예 18

에탄올 중 트리페닐아민 (STR. 18)을 0.07 중량％ 포함하는 분자 레지스트 조성물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 같이 감소형 비-침투 피쳐를 복합 기판 상에 형성하였다.

금 층은 헥사데칸티올 SAM 주형으로 코팅된 기판의 영역으로부터 선택적으로 제거되었다. 금 층은 분자 레지스트에 의해 피복된 기판의 영역으로부터 에칭되지 않았다. 트리페닐아민 (STR. 18)을 포함하는 분자 레지스트 조성물은 우수한 콘트라스트, 우수한 디웨팅성 및 중간 정도의 단부 해상도를 제공하였다.

비교예 A

에탄올 중 0.07 중량％ 안트라센 (STR. A)를 포함하는 분자 레지스트 조성물을 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 같이 서브트랙티브 비침투성 피쳐를 복합 기판 상에 형성하였다.

헥사데칸티올 SAM으로 코팅된 영역이면서 분자 레지스트로 코팅된 영역을 비롯한 기판의 전체 표면 영역에서 금층을 제거하였다. 안트라센 (STR. A)을 포함하는 분자 레지스트 조성물은 중간 정도의 콘트라스트, 중간 정도의 주형 디웨팅성, 불량한 기판 웨팅성 및 불량한 단부 해상도를 제공하였다.

비교예 B

에탄올 중 0.07 중량％ 피렌 (STR. B)를 포함하는 분자 레지스트 조성물을 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 같이 서브트랙티브 비침투성 피쳐를 복합 기판 상에 형성하였다.

헥사데칸티올 SAM으로 코팅된 영역이면서 분자 레지스트로 코팅된 영역을 비롯한 기판의 전체 표면 영역에서 금층을 제거하였다. 따라서, STR. B를 포함하는 분자 레지스트 조성물은 중간 정도의 콘트라스트, 불량한 주형 디웨팅성, 불량한 기판 웨팅성 및 불량한 단부 해상도를 제공하였다.

비교예 C

에탄올 중 0.07 중량％ 페릴렌 (STR. C)를 포함하는 분자 레지스트 조성물을 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 같이 서브트랙티브 비침투성 피쳐를 복합 기판 상에 형성하였다.

헥사데칸티올 SAM으로 코팅된 영역이면서 분자 레지스트로 코팅된 영역을 비롯한 기판의 전체 표면 영역에서 금층을 제거하였다. 따라서, STR. C를 포함하는 분자 레지스트 조성물은 불량한 콘트라스트를 제공하였다. 다른 평가 파라미터는 관찰하지 않았다.

비교예 D

에탄올 중 0.07 중량％ 크레졸 퍼플(오르토-크레올술폰프탈레인) (STR. D)를 포함하는 분자 레지스트 조성물을 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 같이 서브트랙티브 비침투성 피쳐를 복합 기판 상에 형성하였다.

헥사데칸티올 SAM으로 코팅된 영역이면서 분자 레지스트로 코팅된 영역을 비롯한 기판의 전체 표면 영역에서 금층을 제거하였다. 따라서, STR. D를 포함하는 분자 레지스트 조성물은 불량한 콘트라스트, 불량한 주형 디웨팅성, 불량한 기판 웨팅성 및 불량한 단부 해상도를 제공하였다.

실시예 1 내지 18 및 비교예 A 내지 D로부터의 결과를 표 1에 정리하였다. 본원에서 기재한 바와 같이, "콘트라스트"는 분자 레지스트에 의해 제공되는 에칭 내성의 정도에 관련이 있고, "디웨팅성"은 SAM 패턴 (즉, 주형)이 분자 레지스트에 의해 디웨팅되는 정도에 관련이 있고, "단부-해상도"는 분자 레지스트가 분자 레지스트 패턴의 단부에서 수평 에칭에 대해 보호하는 능력에 관련이 있다. 이 변수는 1 내지 5의 스케일로 평가하며, 여기서 5가 가장 우수한 성능을 나타낸다.

[표 1]

상기 결과는 실시예 1 내지 10 및 15 내지 17의 분자 레지스트 조성물의 다양한 콘트라스트 정도를 나타내며, 실시예 1 내지 7, 9, 15 및 17의 분자 레지스트 조성물이 보다 우수한 콘트라스트를 제공한다는 것을 나타내었다. 실시예 1 내지 6, 8, 10 및 15의 분자 레지스트 조성물은 보다 우수한 주형 디웨팅성을 제공하였다. 실시예 1 내지 6 및 17의 분자 레지스트 조성물은 보다 우수한 기판 웨팅성을 제공하였다. 실시예 1 내지 6 및 17의 분자 레지스트 조성물은 보다 우수한 단부 해상도를 제공하였다. 실시예 11 내지 14의 분자 레지스트 조성물이 제공한 콘트라스트는 불량하였고, 상기 분자 레지스트 조성물의 주형 디웨팅성, 기판 웨팅성 및 단부 해상도는 조사하지 않았다.

실시예 19

마스터를 이용하여 PDMS로부터 탄성중합체 스탬프를 제조하였다. 패턴화 PDMS 스탬프는 거기에 횡치수가 약 10 ㎛인 환상 돌출부 배열로 정의되는 함몰부를 갖는 표면을 포함하고 있다. 스탬프 표면을 15초 동안 단층-형성 잉크 (아세톤 중 100 mM 헥사데칸티올의 용액) 중에 함침시켰다. 상기 잉크가 발린 스탬프를 질소로 건조 (15초의 건조 시간)시키고, 금속 표면층을 그 위에 갖는 복합 기판 (두께 70 nm의 폴리(에틸렌테르프탈레이트) "PET"로 도포된 금, 예를 들어 미국 버지니아주 필데일 소재의 CP 필름즈, 인크.(CP Films, Inc.)에서 시판되고 있는 복합 기판)에 잉크가 발려서 건조된 스탬프의 표면을 적용하였다. 상기 헥사데칸디올은 스탬프 표면에 접촉하는 복합 기판의 영역 상에 SAM으로 이루어지는 제1 패턴, 즉 "주형"을 형성하였다. 돌출 패턴에 상응하는 기판 상의 환상 영역은 SAM으로 패턴화된 반면, 환상 영역을 둘러싸고 있는 영역은 깨끗한 채로 남아 있었다. 이어서, 에탄올 중 0.07 중량％ 염기성 푹신 (4-(비스(4-아미노페닐)메틸렌)시클로헥사-2,5-디에니미늄 클로라이드) (본원에서 STR. 1)의 분자 레지스트 조성물에 15초 동안 주형이 되는 표면을 함침시킴으로써 상기 분자 레지스트 조성물을 기판 상에 적용시켰다. 상기 분자 레지스트 조성물은 처음으로 복합 기판의 전체 표면을 코팅하였다.

이어서, 분자 레지스트를 핫플레이트 셋트 상에 80 ℃에서 1분 동안 건조시켰다. 그러나, 수초 후에, 상기 분자 레지스트 조성물이 기판의 주형 영역을 디웨팅시키고, 기판의 금속 영역을 선택적으로 웨팅하기 시작하였다. 이와 같이, 분자 레지스트는 SAM으로 이루어지는 제1 패턴에 의해 피복되지 않은 기판의 영역을 코팅하였다. 패턴화된 기판을 KI/I₂-기반 에칭제 (예, 트란센 TFA 금 에칭제, 트란센 캄파니 인크., 미국 마이애미주 댄버 소재) 용액에 11초 동안 함침시킴으로써 반응성 조성물과 반응시켰다. 이어서, 상기 기판을 탈이온수에 이어 에탄올로 린스하고, 이어서 건조용 질소로 건조시켰다. 상기 반응은 스탬프의 표면에 함몰부 패턴에 상응하는 기판 상에 서브트랙티브 침투성 피쳐를 생성시켰다 (헥사데칸티올 SAM 주형으로 코팅된 기판의 상기 영역에서만 금을 선택적으로 제거하였음). 분자 레지스트로 피복된 기판 영역은 에칭되지 않았다. 실시예 1에서와 같이, 염기성 푹신 (STR. 1)을 포함하는 분자 레지스트 조성물은 탁월한 콘트라스트, 탁월한 웨팅성 및 디웨팅성 및 탁월한 단부 해상도를 제공하였다.

도 6은 실시예 19의 절차를 이용하여 패턴화된 기판 일부의 명시야 광학 현미경 화상을 제공한다. 도 6을 참조하면, 화상 (600)은 분자 레지스트 조성물에 의해 보호된 기판의 영역 (601)을 나타낸다 (즉, 금층이 제거되지 않았음). 환상 피쳐 (602)는 금층이 제거된 기판 영역이다.

실시예 20

에탄올 중 0.07 중량％ 류코 크리스탈 바이올렛 (4,4',4"-메탄트리일트리스(N,N-디메틸아닐린)) (본원에서 STR. 6)를 포함하는 분자 레지스트 조성물을 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 19에 기재된 바와 같이 서브트랙티브 비침투성 피쳐를 복합 기판 상에 형성하였다.

헥사데칸티올 SAM 주형으로 코팅된 영역에서 금층을 선택적으로 제거하였다. 상기 분자 레지스트로 피복된 기판 영역에서는 금층이 에칭되지 않았다. 류코 크리스탈 바이올렛 (STR. 7)을 포함하는 분자 레지스트 조성물은 탁월한 콘트라스트, 우수한 디웨팅성 및 우수한 단부 해상도를 제공하였다.

도 7은 실시예 20의 절차를 이용하여 패턴화된 기판 일부의 명시야 광학 현미경 화상을 제공한다. 도 7을 참조하면, 화상 (700)은 상기 분자 레지스트 조성물에 의해 보호된 기판의 영역 (701)을 나타낸다 (즉, 금층이 제거되지 않았음). 환상 피쳐 (702)는 금층이 제거된 기판 영역이다. 그러나, 피쳐 (702)는 실시예 19의 방법에 의해 형성된 것만큼 잘 정의되지 않았다.

실시예 21

에탄올 중 0.07 중량％ 셀레스틴 블루 (N-(9-카르바모일-6,7-디히드록시-3H-헥사녹사진-3-일리덴)-N-에틸에타나미늄 클로라이드) (본원에서 STR. 7)를 포함하는 분자 레지스트 조성물을 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 19에 기재된 바와 같이 서브트랙티브 비침투성 피쳐를 복합 기판 상에 형성하였다.

헥사데칸티올 SAM 주형으로 코팅된 영역에서 금층을 선택적으로 제거하였다. 상기 분자 레지스트로 피복된 기판 영역에서는 금층이 에칭되지 않았다. 셀레스틴 블루 (STR. 7)을 포함하는 분자 레지스트 조성물은 탁월한 콘트라스트, 우수한 디웨팅성 및 우수한 단부 해상도를 제공하였다.

도 8은 실시예 21의 절차를 이용하여 패턴화된 기판 일부의 명시야 광학 현미경 화상을 제공한다. 도 8을 참조하면, 화상 (800)은 금층이 거의 완전히 제거된 기판 (801)을 나타낸다. 화상의 상부 오른손 코너의 환상 피쳐 (802)는 STR. 7을 포함하는 분자 레지스트 조성물에 의해 보호된 기판의 영역뿐이었다. 이 결과는 대체로 분자 레지스트 조성물에 의한 기판의 불량한 디웨팅성 때문이다.

실시예 22

에탄올 중 0.07 중량％ 멜돌라 블루 (N-(9H-벤조[α]페녹사진-9-일리덴)-N-메틸메탄아미늄 클로라이드) (본원에서 STR. 8)를 포함하는 분자 레지스트 조성물을 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 19에 기재된 바와 같이 서브트랙티브 비침투성 피쳐를 복합 기판 상에 형성하였다.

헥사데칸티올 SAM 주형으로 코팅된 기판 영역에서 금층을 선택적으로 제거하였다. 상기 분자 레지스트로 피복된 기판 영역에서는 금층이 에칭되지 않았다. 멜돌라 블루 (STR. 8)을 포함하는 분자 레지스트 조성물은 탁월한 콘트라스트, 우수한 디웨팅성 및 우수한 단부 해상도를 제공하였다.

도 9는 실시예 22의 절차를 이용하여 패턴화된 기판 일부의 명시야 광학 현미경 화상을 제공한다. 도 9을 참조하면, 화상 (900)은 분자 레지스트 조성물에 의해 보호된 기판의 영역 (901)을 나타낸다 (즉, 금층이 제거되지 않았음). 환상 피쳐 (902)는 금층이 제거된 기판 영역이다. 그러나, 피쳐 (902)는 실시예 19의 방법에 의해 형성된 것만큼 잘 정의되지 않았다는 것을 주지해야 한다. 또한, 기판 영역 (901)은 상기 분자 레지스트에 의한 기판의 불완전한 웨팅성 때문에 생긴 핀홀 결점 (903)으로 얼룩덜룩해져 있었다. 특정 실시양태에서, 결점 비율은 분자 레지스트 조성물의 용매 특성을 변경시킴으로써 감소시킬 수 있다.

본원에 기재된 상기 예시적인 실시양태는, SAM 패턴과 비교하여, 유기 아민을 포함하는 본 발명의 분자 레지스트 조성물이 KI/I₂ 에칭제에 대해 향상된 에칭 내성을 현저하게 제공한다는 것을 입증한다. 예를 들어, 본원에 기재된 대부분의 예시적인 실시양태에서, SAM 패턴은 에칭제에 의해 기판으로부터 완전히 제거되었다. 한편, 본원에 기재된 예시적인 실시양태는, 중합성 성분을 실질적으로 함유하지 않고 비공유 상호작용에 의해 기판에 부착되는 분자 레지스트 조성물을 사용하여 형성된 에칭 내성 패턴의 형성을 입증하였다. 분자 레지스트 조성물 및 이로부터 형성된 패턴은 매우 다양한 에칭제에 대해 SAM보다 현저히 내성이 있었고, 기판에 직접 또는 SAM과 같은 패턴 주형을 이용하여 패턴화시킬 수 있었다.

결론

이들 실시예는 본 발명의 가능한 실시양태를 예시한다. 본 발명의 다양한 실시양태가 상기에 기재되었지만, 이들은 단지 실시 방식을 제공하는 것으로 이해되어야 하며, 이들로 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 취지 및 범위에서 벗어나지 않는 한 형식이나 내용이 다양하게 변경될 수 있다는 것은 당업자에게는 분명할 것이다. 따라서, 본 발명의 넓이와 범위는 상기의 예시적인 실시양태 중 어느 것에 의해서도 제한되어서는 안 되며, 하기 청구의 범위 및 이들의 균등물에 따라서만 정의되어야 한다.

발명의 상세한 설명부는 청구의 범위를 해석하는데 사용하기 위함이나, 정리부 및 요약부는 그렇지 않은 것으로 인식되어야 한다. 정리부 및 요약부는 하나 이상 기재할 수 있으나, 본 발명자(들)에 의해 고안된 본 발명의 모든 예시적인 실시양태는 그런 것은 아니므로, 본 발명 및 첨부된 청구의 범위를 어떤 방식으로든 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다.

저널의 기사 또는 요약문, 공개되었거나 이에 상응하는 US 또는 외국 특허 출원, 허여되었거나 또는 외국 특허, 또는 어떠한 다른 문헌을 비롯한 본원에서 인용된 모든 문헌은 인용 문헌에 나타난 모든 데이타, 표, 도면 및 텍스트를 비롯하여 그 전체가 각각 본원에 참고로 포함된다.

Claims

기판 상에, 유기 아민을 포함하는 분자 레지스트 조성물을 배치하고 (이때, 유기 아민은 약 500 ㎛ 이하의 횡치수 (lateral dimension)를 하나 이상 갖는 패턴으로 기판에 비-공유결합적 상호작용에 의해 접착됨);
상기 패턴에 의해 피복되지 않은 기판의 부분을 반응시켜 그 위에 피쳐 (feature)를 형성하는 것 (이때, 피쳐의 횡치수는 패턴에 의해 정의됨)
을 포함하는, 기판의 패턴화 방법.
제1항에 있어서, 상기 배치 전에, 기판의 영역 상에 제1 패턴을 형성하는 것을 추가로 포함하며,
상기 패턴의 하나 이상의 횡치수가 제1 패턴에 의해 정의되는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 패턴이 자가-조립 단층-형성 종을 포함하는 것인 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 형성이, 기판을, 하나 이상의 함몰부를 포함하는 표면을 갖는 스탬프와 접촉시키는 것을 포함하며,
상기 접촉은 자가-조립 단층-형성 종을 스탬프의 표면으로부터 기판으로 이동시켜 그 위에, 하나 이상의 함몰부에 의해 정의되는 횡치수를 갖는 제1 패턴을 형성하는 것인 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응이 에칭을 포함하는 것인 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 패턴이 약 5 nm 내지 약 5 ㎛의 융기부 (elevation)를 갖는 것인 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 분자 레지스트 조성물이 용매를 추가로 포함하는 것인 방법.
제7항에 있어서, 용매가 100 ℃ 미만의 비점을 갖는 제1 용매 및 100 ℃ 이상의 비점을 갖는 하나 이상의 제2 용매를 포함하는 것인 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 기판이 금속 표면을 포함하는 것인 방법.
제9항에 있어서, 기판이, 유리, 플라스틱, 세라믹, 중합체, 제2 금속 및 이들의 조합으로부터 선택된 물질 위에 금속 표면 층을 포함하는 복합 기판인 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 아민이 약 300 nm 내지 약 900 nm 범위의 하나 이상의 파장에 대해 약 5,000 M^-1cm^-1 이상의 몰 흡수율을 갖는 것인 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 분자 레지스트 조성물 중에 약 2,000 Da 이상의 분자량을 갖는 임의의 성분이 전혀 없는 것인 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 아민이 하기 화학식 I 또는 그의 염의 구조를 갖고, 화학식 I의 유기 아민이 A, B 및 C 중 하나 이상 또는 그의 임의적인 치환기에 부착된 하나 이상의 아민 기를 포함하는 것인 방법.
<화학식 I>

상기 식에서,
A 및 C는 임의로 치환된 시클로알킬, 임의로 치환된 아릴 및 임의로 치환된 헤테로시클릴로부터 독립적으로 선택되거나, 또는 A 및 C는 임의로 연결되어 마크로시클릭 고리를 형성하고;
A 및 C는 각각, 하나 이상의 이중 결합을 포함하고;
B는 임의로 치환된 가교기 또는 화학적 결합이고;
m은 1 내지 3의 정수이다.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 아민이 하기 화학식 II 또는 그의 염의 구조를 갖고, 화학식 II의 유기 아민이 A, B, B¹ 및 C 중 하나 이상 또는 그의 임의적인 치환기에 부착된 하나 이상의 아민 기를 포함하는 것인 방법.
<화학식 II>

상기 식에서,
A 및 C는 임의로 치환된 시클로알킬, 임의로 치환된 아릴 및 임의로 치환된 헤테로시클릴로부터 독립적으로 선택되거나, 또는 A 및 C는 임의로 연결되어 마크로시클릭 고리를 형성하고;
A 및 C는 각각, 하나 이상의 이중 결합을 포함하고;
B 및 B¹은 독립적으로, 임의로 치환된 가교기 또는 화학적 결합이고;
m 및 n은 독립적으로, 1 내지 3의 정수이다.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 아민이 하기 화학식 V 또는 그의 염의 구조를 갖고, 화학식 V의 유기 아민이 Ar¹, R¹, R², R³, R⁴, R⁵, 고리계 A, 고리계 C 및 B 중 하나 이상 또는 그의 임의적인 치환기에 부착된 하나 이상의 아민 기를 포함하는 것인 방법.
<화학식 V>

상기 식에서,
고리계 A 및 C는 독립적으로, 임의로 치환된 시클로알킬, 임의로 치환된 아릴 및 임의로 치환된 헤테로시클릴로부터 선택된 4- 내지 14-원 고리계이고;
B는 임의로 치환된 가교기이고;
R¹과 R³, 또는 R¹과 R⁵는 수소이거나, 임의로 연결되어 임의로 치환된 시클로알킬, 임의로 치환된 아릴 및 임의로 치환된 헤테로시클릴로부터 선택된 4- 내지 7-원 고리계를 형성하고;
R¹과 R², 또는 R¹과 R⁴는 독립적으로 수소이거나, 임의로 연결되어 이중 결합을 형성하거나; 또는 R¹은 임의로 부재하고;
R²는 고리 A의 구성원과 임의로 연결되어 이중 결합 또는 가교기를 형성하거나, 또는 R²는 임의로 부재하고;
R⁴는 고리 C의 구성원과 임의로 연결되어 이중 결합 또는 가교기를 형성하거나, 또는 R⁴는 임의로 부재하고;
Ar¹은 페닐, 나프틸 또는 방향족 헤테로시클릴 (이들 중 어느 것이든 임의로 치환됨)로부터 선택된다.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 아민이 하기 화학식 VI 또는 그의 염의 구조를 갖는 것인 방법.
<화학식 VI>

상기 식에서,
R⁵¹, R⁵², R⁵³, R⁵⁴, R⁵⁵ 및 R⁵⁶은 독립적으로, 수소 또는 C₁-C₄ 알킬이고;
R⁵⁷, R⁵⁸ 및 R⁵⁹는 독립적으로, 수소 또는 메틸이고;
R⁶⁰은 수소 또는 C₁-C₆ 알킬이다.
제1항에 있어서, 유기 아민이 하기 화학식 VII 또는 그의 염의 구조를 갖는 것인 방법.
<화학식 VII>

상기 식에서,
R⁶¹, R⁶², R⁶³, R⁶⁴, R⁶⁵ 및 R⁶⁶은 독립적으로, 수소 또는 C₁-C₄ 알킬이고;
R⁶⁷, R⁶⁸ 및 R⁶⁹는 독립적으로, 수소 또는 메틸이고;
X^-는 1가 음이온이다.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 아민이 애시드 블루 25, 애시드 블루 29, 애시드 블루 40, 애시드 블루 45, 애시드 블루 80, 애시드 블루 92, 애시드 블루 119, 애시드 블루 120, 애시드 블루 129, 애시드 블랙 24, 애시드 블랙 48, 산성 푹신, 염기성 푹신, 뉴 푹신, 애시드 그린 25, 애시드 그린 27, 애시드 오렌지 8, 애시드 오렌지 51, 애시드 오렌지 63, 애시드 오렌지 74, 애시드 레드 1, 애시드 레드 4, 애시드 레드 8, 애시드 레드 37, 애시드 레드 88, 애시드 레드 97, 애시드 레드 114, 애시드 레드 151, 애시드 레드 183, 애시드 레드 183, 메틸 바이올렛, 메틸 바이올렛 B, 메틸 바이올렛 2B, 에틸 바이올렛, 애시드 바이올렛, 애시드 바이올렛 1, 애시드 바이올렛 5, 애시드 바이올렛 6, 애시드 바이올렛 7, 애시드 바이올렛 9, 애시드 바이올렛 17, 애시드 바이올렛 20, 애시드 바이올렛 30, 애시드 바이올렛 34, 애시드 알리자린 바이올렛 N, 애시드 옐로우 14, 애시드 옐로우 17, 애시드 옐로우 25, 애시드 옐로우 42, 애시드 옐로우 76, 애시드 옐로우 99, 베이식 바이올렛 1, 베이식 바이올렛 3, 벤질 바이올렛 4B, 쿠마시^® 바이올렛 R200, 크리스탈 바이올렛, 류코크리스탈 바이올렛, 레조르신 크리스탈 바이올렛, 크리스탈 바이올렛 락톤, 다이렉트 바이올렛 17, 다이렉트 바이올렛 38, 다이렉트 바이올렛 51, 패스트 바이올렛 B, 젠션 바이올렛, 파라로사닐린 염기, 크레졸프탈레인 컴플렉손, 크레실 바이올렛 아세테이트, 크레실 바이올렛 퍼클로레이트, 크레실 바이올렛 퍼클로레이트, 요오도니트로테트라졸륨 바이올렛-포르마잔, 메틸렌 바이올렛 3RAX, 피오크타닌 블루, 피로카테콜 바이올렛, 레마졸 브릴리언트 바이올렛 5R, 로다민 B, 테트라졸륨 바이올렛, 바이올라민 R, 패스트 레드 바이올렛 lB 염기, 요오도니트로테트라졸륨 클로라이드, 류코 페이턴트 블루 바이올렛, 티오닌 아세테이트, 칼코민 바이올렛 N, 디스퍼스 바이올렛 13, 디스퍼스 바이올렛 17, 디스퍼스 바이올렛 28, 페놀 바이올렛, 폰타크롬 바이올렛 SW, 리액티브 바이올렛 5, 배트 바이올렛 1, 울 바이올렛, 에리오 크롬 바이올렛 5B, 오메가 크롬 다크 바이올렛 D, 류코말라카이트 그린, 이들의 염 및 이오노머, 및 이들의 조합으로부터 선택된 화합물인 방법.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 생성물.
기판을, 하나 이상의 함몰부를 포함하는 표면을 갖는 스탬프와 접촉시켜 기판 상에, 상기 하나 이상의 함몰부에 의해 정의되는 제1 패턴을 제공하고;
기판 상에, 유기 아민을 포함하는 분자 레지스트 조성물을 배치하고 (이때, 유기 아민은 제1 패턴에 의해 피복되지 않은 기판의 영역에 비-공유결합적 상호작용에 의해 접착됨);
제1 패턴에 의해 피복된 기판의 영역을 에칭하여 그 위에 피쳐를 형성하는 것
을 포함하는, 기판의 패턴화 방법.
약 0.01 중량％ 내지 약 5 중량％의 농도의 유기 아민;
약 80 중량％ 이상의 농도의, 100 ℃ 미만의 비점을 갖는 제1 용매;
약 15 중량％ 이하의 농도의, 100 ℃ 이상의 비점을 갖는 하나 이상의 제2 용매; 및
임의적인 계면활성제 또는 안정화제
로 본질적으로 이루어진 분자 레지스트 조성물.
제21항에 있어서, 유기 아민이 하기 화학식 I 또는 그의 염의 구조를 갖고, 화학식 I의 구조가 A, B 및 C 중 하나 이상 또는 그의 임의적인 치환기에 부착된 하나 이상의 아민 기를 포함하는 것인 분자 레지스트 조성물.
<화학식 I>

상기 식에서,
A 및 C는 임의로 치환된 시클로알킬, 임의로 치환된 아릴 및 임의로 치환된 헤테로시클릴로부터 독립적으로 선택되거나, 또는 A 및 C는 임의로 연결되어 마크로시클릭 고리를 형성하고;
A 및 C는 각각, 하나 이상의 이중 결합을 포함하고;
B는 임의로 치환된 가교기 또는 화학적 결합이고;
m은 1 내지 3의 정수이다.
제21항에 있어서, 유기 아민이 하기 화학식 V 또는 그의 염의 구조를 갖고, 화학식 V의 구조가 Ar¹, R¹, R², R³, R⁴, R⁵, 고리계 A, 고리계 C 및 B 중 하나 이상 또는 그의 임의적인 치환기에 부착된 하나 이상의 아민 기를 포함하는 것인 분자 레지스트 조성물.
<화학식 V>

상기 식에서,
고리계 A 및 C는 독립적으로, 임의로 치환된 시클로알킬, 임의로 치환된 아릴 및 임의로 치환된 헤테로시클릴로부터 선택된 4- 내지 14-원 고리계이고;
B는 임의로 치환된 가교기이고;
R¹과 R³, 또는 R¹과 R⁵는 수소이거나, 임의로 연결되어 임의로 치환된 시클로알킬, 임의로 치환된 아릴 및 임의로 치환된 헤테로시클릴로부터 선택된 4- 내지 7-원 고리계를 형성하고;
R¹과 R², 또는 R¹과 R⁴는 독립적으로 수소이거나, 임의로 연결되어 이중 결합을 형성하거나; 또는 R¹은 임의로 부재하고;
R²는 고리 A의 구성원과 임의로 연결되어 이중 결합 또는 가교기를 형성하거나, 또는 R²는 임의로 부재하고;
R⁴는 고리 C의 구성원과 임의로 연결되어 이중 결합 또는 가교기를 형성하거나, 또는 R⁴는 임의로 부재하고;
Ar¹은 페닐, 나프틸 또는 방향족 헤테로시클릴 (이들 중 어느 것이든 임의로 치환됨)로부터 선택된다.
제21항에 있어서, 유기 아민이 하기 화학식 VI 또는 그의 염의 구조를 갖는 것인 분자 레지스트 조성물.
<화학식 VI>

상기 식에서,
R⁵¹, R⁵², R⁵³, R⁵⁴, R⁵⁵ 및 R⁵⁶은 독립적으로, 수소 또는 C₁-C₄ 알킬이고;
R⁵⁷, R⁵⁸ 및 R⁵⁹는 독립적으로, 수소 또는 메틸이고;
R⁶⁰은 수소 또는 C₁-C₆ 알킬이다.
제21항에 있어서, 유기 아민이 하기 화학식 VII 또는 그의 염의 구조를 갖는 것인 분자 레지스트 조성물.
<화학식 VII>

상기 식에서,
R⁶¹, R⁶², R⁶³, R⁶⁴, R⁶⁵ 및 R⁶⁶은 독립적으로, 수소 또는 C₁-C₄ 알킬이고;
R⁶⁷, R⁶⁸ 및 R⁶⁹는 독립적으로, 수소 또는 메틸이고;
X^-는 1가 음이온이다.
제21항에 있어서, 유기 아민이 애시드 블루 25, 애시드 블루 29, 애시드 블루 40, 애시드 블루 45, 애시드 블루 80, 애시드 블루 92, 애시드 블루 119, 애시드 블루 120, 애시드 블루 129, 애시드 블랙 24, 애시드 블랙 48, 산성 푹신, 염기성 푹신, 뉴 푹신, 애시드 그린 25, 애시드 그린 27, 애시드 오렌지 8, 애시드 오렌지 51, 애시드 오렌지 63, 애시드 오렌지 74, 애시드 레드 1, 애시드 레드 4, 애시드 레드 8, 애시드 레드 37, 애시드 레드 88, 애시드 레드 97, 애시드 레드 114, 애시드 레드 151, 애시드 레드 183, 애시드 레드 183, 메틸 바이올렛, 메틸 바이올렛 B, 메틸 바이올렛 2B, 에틸 바이올렛, 애시드 바이올렛, 애시드 바이올렛 1, 애시드 바이올렛 5, 애시드 바이올렛 6, 애시드 바이올렛 7, 애시드 바이올렛 9, 애시드 바이올렛 17, 애시드 바이올렛 20, 애시드 바이올렛 30, 애시드 바이올렛 34, 애시드 알리자린 바이올렛 N, 애시드 옐로우 14, 애시드 옐로우 17, 애시드 옐로우 25, 애시드 옐로우 42, 애시드 옐로우 76, 애시드 옐로우 99, 베이식 바이올렛 1, 베이식 바이올렛 3, 벤질 바이올렛 4B, 쿠마시^® 바이올렛 R200, 크리스탈 바이올렛, 류코크리스탈 바이올렛, 레조르신 크리스탈 바이올렛, 크리스탈 바이올렛 락톤, 다이렉트 바이올렛 17, 다이렉트 바이올렛 38, 다이렉트 바이올렛 51, 패스트 바이올렛 B, 젠션 바이올렛, 파라로사닐린 염기, 크레졸프탈레인 컴플렉손, 크레실 바이올렛 아세테이트, 크레실 바이올렛 퍼클로레이트, 크레실 바이올렛 퍼클로레이트, 요오도니트로테트라졸륨 바이올렛- 포르마잔, 메틸렌 바이올렛 3RAX, 피오크타닌 블루, 피로카테콜 바이올렛, 레마졸 브릴리언트 바이올렛 5R, 로다민 B, 테트라졸륨 바이올렛, 바이올라민 R, 패스트 레드 바이올렛 lB 염기, 요오도니트로테트라졸륨 클로라이드, 류코 페이턴트 블루 바이올렛, 티오닌 아세테이트, 칼코민 바이올렛 N, 디스퍼스 바이올렛 13, 디스퍼스 바이올렛 17, 디스퍼스 바이올렛 28, 페놀 바이올렛, 폰타크롬 바이올렛 SW, 리액티브 바이올렛 5, 배트 바이올렛 1, 울 바이올렛, 에리오 크롬 바이올렛 5B, 오메가 크롬 다크 바이올렛 D, 류코말라카이트 그린, 이들의 염 및 이오노머, 및 이들의 조합으로부터 선택된 화합물인 분자 레지스트 조성물.
표면을 가지며, 표면 상에
(a) 유기 아민을 포함하는 패턴 (이때, 패턴은 약 500 ㎛ 이하의 하나 이상의 횡치수를 가짐); 및
(b) 패턴에 인접하며, 패턴에 의해 피복되지 않은 표면의 영역을 피복하는, 자가-조립 단층-형성 종을 포함하는 박형 필름
을 갖는 기판을 포함하는 조성물.
하나 이상의 에칭된 함몰부를 포함하는 표면 (이때, 에칭된 함몰부는 표면에, 약 500 ㎛ 이하의 하나 이상의 횡치수를 갖는 패턴을 형성함), 및 패턴의 돌출된 영역 상에, 비-공유결합적 상호작용에 의해 기판에 접착된 유기 아민을 포함하는 박형 필름을 갖는 기판을 포함하며,
에칭된 함몰부에 유기 아민이 전혀 없는 것인 조성물.
제28항에 있어서, 유기 아민을 포함하는 박형 필름이 약 5 nm 내지 약 5 ㎛의 두께를 갖는 것인 조성물.
제28항 또는 제29항에 있어서, 유기 아민을 포함하는 박형 필름이 기판 내에 침투하거나 통과하지 않는 것인 조성물.