KR20110097450A - 나노선의 패턴 형성방법 및 이를 이용하여 제조된 전자소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 나노선의 패턴 형성방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 상면에 나노선이 전이된 기판을 준비하여 포토리소그래피, 디벨로프 공정을 거친 후, 아세톤을 이용해 세척함으로써 나노선의 패턴을 형성하는 방법 및 이를 이용하여 제조된 전자소자에 관한 것이다. 본 발명에 따른 나노선의 패턴 형성방법은 나노선을 이용한 소자 어레이 구조를 제작할 때 반도체 소자를 만드는데 사용되는 기존 포토리소그래피 공정을 이용하여 나노선을 선택적으로 제거할 수 있으므로 주변 다른 소자들에 미치는 영향을 최소화 하면서 필요한 부분만 선택적으로 나노선을 남겨 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 기존 기술에 비해 간단하고, 저렴하고, 안전하게 공정을 진행할 수 있다는 효과를 가진다. 또한, 본 발명에 따른 나노선의 패턴 형성방법에 의해 형성된 나노선 패턴 구조는 나노선을 이용한 FET(Field Effect Transistor) 소자나 플렉서블 디스플레이 등에 응용이 가능하며, 다양한 종류의 나노선을 사용한 소자 제작에 응용이 가능하다.
Description
본 발명은 나노선의 패턴 형성방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 상면에 나노선이 전이된 기판을 준비하여 포토리소그래피, 디벨로프 공정을 거친 후, 아세톤을 이용해 세척함으로써 나노선의 패턴을 형성하는 방법 및 이를 이용하여 제조된 전자소자에 관한 것이다.
나노 구조체는 특수한 전기적, 광학적, 기계적인 특성으로 인하여 과학계에서 관심분야로 다루어져 왔다. 이러한 나노 구조체 중에서 나노선은 타 물질에 비하여 표면/질량의 비가 월등히 크기 때문에 다양한 물리적 화학적 특징을 나타내며, 나노 전자소자와 반도체 발광소자를 포함한 광소자 뿐만 아니라 환경관련 소재에 응용될 수 있고, 특히 반도체 나노 화합물의 경우, 단일 전자 트랜지스터(SET) 소자뿐만 아니라 새로운 광소자 재료로 각광받고 있는 실정이다. 이러한 나노구조체, 특히 나노선을 이용하게 되면 더욱 고도화되고 소형화된 전자적, 전기 화학적, 광학적 소자들을 구현할 수 있으며 이전에 불가능했던 새로운 특성과 구조의 구현도 가능하므로 많은 연구가 이루어지고 있는 실정인 것이다. 현재 많은 연구 그룹에서 반도체 소자의 집적도를 높이고, 고성능, 저전력 소모 소자를 제작하기 위해 나노선으로 이루어진 나노 소자 제작에 대한 연구를 진행하고 있는데 특히, 나노선을 소자로 구현하는데 있어서, 양호한 정렬상태와 균질한 나노선의 형성 이외에 원하는 위치에 나노선을 패터닝 시키는 것은 매우 중요하다.
이러한 나노선의 패터닝을 위해 나노선 소자 어레이 구조를 제작하는 기존 방법으로는 나노선을 미리 패터닝한 곳에 분산시키는 방법과, 포토 레지스트 고분자로 미리 패터닝을 하고 나노선을 밀어서 전이하는 방법이 있다.
이 중에서 나노선을 분산시키는 방법은, 나노구조 표면에 기능성 분자를 흡착시키고, 상기 기능성 분자가 흡착된 나노구조를 용매에 분산시켜 나노구조 함유 용액을 형성한 뒤, 상기 나노구조를 흡착시키고자 하는 고체 표면에 패터닝용 분자막을 소정 형태로 패터닝하여 상기 패터닝된 고체를 상기 나노구조 함유 용액에 침지시키는 방법이다(한국특허공개 제2009-0101114호). 그러나, 상기 방법은 나노선을 기판의 원하는 곳에 쉽게 전이시키는 것이 어렵고, 어레이 구조의 소자를 제작하기에는 비효율적이라는 단점이 있다.
또한, 포토레지스트(PR)로 미리 패터닝을 하고 나노선을 밀어서 전이하는 방법(Nanoletter, 2008, 8, 20, Ali Javey)은 소자를 만들고자 하는 기판에 포토 레지스트(PR)로 미리 패터닝을 하고 나노선을 전이시키는 방법이나, 포토레지스트(PR)의 높이가 높은 경우 기판에 나노선의 전이가 어렵기 때문에 코팅 물질마다 희석시켜 높이를 조절해야 하는 문제점이 존재하는 실정이었다.
따라서, 이러한 종래 기술들의 문제점들을 인식하고 이를 개선하기 위해 소자를 구현하는데 있어서 낭비되는 자원을 절약하고 나노선 이외의 부분에 소자구현을 용이하게 하기 위해, 선택적인 영역에 원하는 정렬 형태로서 나노선을 형성시키는 방법에 대한 기술 개발이 매우 중요한 실정이었다.
이에 본 발명자들은 전술한 종래기술 상의 문제점을 극복하기 위하여 연구를 거듭하며 예의 노력한 결과 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
결국, 본 발명의 목적은 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위해, 상면에 나노선이 전이된 기판을 준비하여 포토리소그래피, 디벨로프 공정을 거친 다음, 아세톤을 이용해 세척함으로써 나노선의 패턴을 형성하는 방법 및 이를 이용하여 제조된 전자소자를 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 상면에 나노선이 전이된 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계; 소정의 패턴을 구비한 마스크를 상기 기판 위에 위치시킨 후, UV를 조사하는 단계; 디벨로퍼(developer)로 상기 UV 조사 부분의 포토레지스트층을 제거하는 단계; 및 상기 기판을 아세톤으로 세척하여 잔류 포토레지스트층 및 상기 UV조사부분의 나노선을 제거하는 단계를 포함하는 나노선의 패턴 형성방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 기판의 재질은 실리콘(Si)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 나노선은 산화주석(SnO2) 나노선일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 포토레지스트층은 AZ 5214를 사용하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 디벨로퍼는 AZ 300 일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 방법들 중 하나에 따른 방법으로 형성된 나노선 패턴구조를 포함하는 기판을 구비하는 전자소자가 제공된다.
본 발명에 따른 나노선의 패턴 형성방법은 나노선을 이용한 소자 어레이 구조를 제작할 때 반도체 소자를 만드는데 사용되는 기존 포토리소그래피 공정을 이용하여 나노선을 선택적으로 제거할 수 있으므로 주변 다른 소자들에 미치는 영향을 최소화 하면서 필요한 부분만 선택적으로 나노선을 남겨 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 기존 기술에 비해 간단하고, 저렴하고, 안전하게 공정을 진행할 수 있다는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 나노선의 패턴 형성방법에 의해 형성된 나노선 패턴 구조는 나노선을 이용한 FET(Field Effect Transistor) 소자나 플렉서블 디스플레이 등에 응용이 가능하며, 다양한 종류의 나노선을 사용한 소자 제작에 응용이 가능한 효과를 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 나노선의 패턴 형성과정을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 나노선의 패턴 형성방법에 의해 형성된 산화주석(SnO2) 나노선 패턴의 SEM 이미지 및 SEM 이미지의 확대 이미지이다.
도 2는 본 발명에 따른 나노선의 패턴 형성방법에 의해 형성된 산화주석(SnO2) 나노선 패턴의 SEM 이미지 및 SEM 이미지의 확대 이미지이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 상면에 나노선이 전이된 기판을 준비하여 포토리소그래피, 디벨로프 공정을 거친 다음, 아세톤을 이용해 세척함으로써 나노선의 패턴을 형성하는 방법 및 이를 이용하여 제조된 전자소자에 관한 것이다. 도 1은 본 발명에 따른 나노선의 패턴 형성과정을 나타낸 것으로 이하에서는 본 발명에 따른 나노선의 패턴 형성과정을 상술한다.
본 발명은 상면에 나노선(10)이 전이된 기판(11)을 준비하는 단계를 포함한다. 상기에서 사용되는 기판의 재질은 통상적으로 사용되는 나노선의 성장 및 전이가 가능한 반도체 기판 등으로 특별히 한정되지 아니하나, 바람직하게는 실리콘(Si) 재질의 기판을 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 나노선은 한 쪽 축을 중심으로 방향성을 갖는 와이어 형태로 이루어진 나노결정으로서, 당업계에서 통상적으로 사용되는 나노선 이라면 어떠한 것이라도 사용이 가능하다. 본 발명에서는 나노선은 바람직하게는 산화주석(SnO2) 나노선일 수 있다. 한편, 나노선은 압력에 의해서 기판에 전이되어 있기 때문에 나노선과 기판 사이의 물리적인 결합력은 매우 높은 상태이다.
다음으로 스핀코터(spin coater) 장비로 포토레지스트 용액을 기판(11)상에 떨어뜨린 후 스핀 코팅을 행하여, 기판(11) 상에 포토레지스트층(12)을 형성하고, 소정의 패턴을 구비한 마스크(13)를 상기 기판(11) 위에 위치시킨 후, UV를 일정시간 조사한다. 포토레지스트의 종류는 AZ 5214, AZ 1500 시리즈 (AZ 1505, AZ 1512HS 등)(제조사: AZ electronic materials) 등으로 특별히 한정되지 아니하나, 본 발명에서는 바람직하게는 AZ 5214(제조사: AZ electronic materials)를 사용할 수 있다. 또한, UV 의 파장 및 조사시간은 특별히 한정되지는 아니하나, 350 nm 파장으로 약 10초 간 조사하는 것이 바람직하다. 이때, UV가 조사된 부분의 포토레지스트층은 UV에 의해 서로 교차결합(crosslink) 되면서 포토레지스트끼리 뭉치게 되는 반응을 하게 된다.
그 후, 디벨로퍼(developer)로 상기 UV 조사 부분의 포토레지스트층을 제거하는 단계를 거치게 된다. 우선, 기판을 디벨로퍼가 들어 있는 페트리 디쉬에 넣고 십 수초간 기다린 후 바로 꺼내어 순수(D.I water)로 세척을 하는 방식을 사용한다. 이때 디벨로퍼로는 사용한 포토레지스트용 디벨로퍼를 사용한다. 본 발명의 일 실시예에서는 포토레지스트로 AZ 5214를 사용하였으므로, AZ 5214용인 AZ 300를 사용하는 것이 바람직하다. 결국, 디벨로프(develop) 단계를 통해 교차결합된 포토레지스트를 제거하면서 이때 UV가 조사된 부분의 나노선과 기판 사이의 물리적 결합력은 최초의 물리적 결합력보다 작아지게 되는 것이다.
그러나, 상기와 같이 UV 조사 부분의 포토레지스트가 제거된다고 해도, UV 조사 부분의 나노선(10)과 잔류 포토레지스트(12)는 여전히 기판 상에 남아 있게 된다. 본 발명에 따르면 마지막 단계로써, 기판을 순도 99% 이상의 아세톤으로 세척하여 잔류 포토레지스트층(12) 및 UV가 조사된 부분의 나노선(10)을 제거하는 단계를 거치게 된다. 이 단계에서는, 전 단계인 디벨로프 단계에서 결합력이 약해진 나노선을 아세톤으로 씻어냄으로써 결합력을 거의 제로(0)로 만들어 UV가 조사된 부분의 나노선이 거의 완전하게 제거되게 된다. 도 2는 본 발명에 따른 나노선의 패턴 형성방법에 의해 형성된 산화주석(SnO2) 나노선 패턴의 SEM 이미지 및 이의 확대 이미지로, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명에 따르면 주변 다른 소자들에 미치는 영향을 최소화하면서 필요한 부분만 선택적으로 나노선을 남겨 패턴을 형성할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다 할 것이다.
실시예
: 산화주석(
SnO
2
)
나노선이
형성된 기판의 제조
상면에 산화주석(SnO2) 나노선이 전이된 기판을 준비하였다. 그 후, 스핀코터를 이용해 상기 기판 상에 포토레지스트 AZ 5214(제조사: AZ electronic materials)를 2방울 떨어뜨린 뒤, 500rpm으로 5초간, 3000rpm으로 30초간 스핀코팅하여 1.6 ㎛ 두께로 AZ 5214를 코팅하였다. 그 후, 사각형의 패턴을 구비한 마스크를 상기 기판 위의 원하는 위치에 위치시킨 뒤, 350 nm UV를 10초 동안 조사하였다.
다음으로, 상기 기판을 AZ 5214용 디벨로퍼인 AZ 300(제조사: AZ electronic materials)가 들어 있는 페트리 디쉬에 넣고 17초 동안 디벨로프 공정을 거친 뒤, 바로 꺼내어 순수(D.I water)로 세척하여, 상기 기판에서 UV가 조사된 부분의 포토레지스트층을 선택적으로 제거시켰다. 마지막으로, 상기 기판을 순도 99.5%의 아세톤(판매원: 신원무역상사)으로 세척하여 잔류 포토레지스트층 및 UV가 조사된 부분의 산화주석 나노선을 모두 제거하였다.
상기 실시예에 따라 형성된 산화주석(SnO2) 나노선 패턴의 SEM 이미지 및 이의 확대 이미지는 도 2에 나타내었다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면 주변 다른 소자들에 미치는 영향을 최소화하면서 필요한 부분만 선택적으로 나노선을 남겨 패턴을 간단히 형성할 수 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
10 : 나노선 11 : 기판
12 : 포토레지스트층 13 : 마스크(MASK)
12 : 포토레지스트층 13 : 마스크(MASK)
Claims (6)
- 상면에 나노선이 전이된 기판을 준비하는 단계;
상기 기판 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계;
소정의 패턴을 구비한 마스크를 상기 기판 위에 위치시킨 후, UV를 조사하는 단계;
디벨로퍼(developer)로 상기 UV 조사 부분의 포토레지스트층을 제거하는 단계; 및
상기 기판을 아세톤으로 세척하여 잔류 포토레지스트층 및 상기 UV조사부분의 나노선을 제거하는 단계를 포함하는 나노선의 패턴 형성방법.
- 제1항에 있어서,
상기 기판의 재질은 실리콘(Si)인 것을 특징으로 하는 나노선의 패턴 형성방법.
- 제1항에 있어서,
상기 나노선은 산화주석(SnO2) 나노선인 것을 특징으로 하는 나노선의 패턴 형성방법.
- 제1항에 있어서,
상기 포토레지스트층은 AZ 5214를 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 나노선의 패턴 형성방법.
- 제1항에 있어서,
상기 디벨로퍼는 AZ 300인 것을 특징으로 하는 나노선의 패턴 형성방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방법에 따른 방법으로 형성된 나노선 패턴구조를 포함하는 기판을 구비하는 전자소자.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100017297A KR101171952B1 (ko) | 2010-02-25 | 2010-02-25 | 나노선의 패턴 형성방법 및 이를 이용하여 제조된 전자소자 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100017297A KR101171952B1 (ko) | 2010-02-25 | 2010-02-25 | 나노선의 패턴 형성방법 및 이를 이용하여 제조된 전자소자 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110097450A true KR20110097450A (ko) | 2011-08-31 |
| KR101171952B1 KR101171952B1 (ko) | 2012-08-08 |
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ID=44932469
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Country Status (1)
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| KR (1) | KR101171952B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150033497A (ko) | 2013-09-23 | 2015-04-01 | 솔브레인 주식회사 | 투명 도전층 형성용 조성물 및 이를 이용한 투명 도전체의 제조 방법 |
-
2010
- 2010-02-25 KR KR1020100017297A patent/KR101171952B1/ko active IP Right Grant
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150033497A (ko) | 2013-09-23 | 2015-04-01 | 솔브레인 주식회사 | 투명 도전층 형성용 조성물 및 이를 이용한 투명 도전체의 제조 방법 |
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| Publication number | Publication date |
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