WO2024106595A1 - 나노 구조물 조립체 및 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법 - Google Patents

나노 구조물 조립체 및 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법 Download PDF

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WO2024106595A1
WO2024106595A1 PCT/KR2022/019451 KR2022019451W WO2024106595A1 WO 2024106595 A1 WO2024106595 A1 WO 2024106595A1 KR 2022019451 W KR2022019451 W KR 2022019451W WO 2024106595 A1 WO2024106595 A1 WO 2024106595A1
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WO
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substrate
groove
nanostructure
opening
nanostructures
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PCT/KR2022/019451
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English (en)
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Inventor
신흥주
김태중
조우택
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울산과학기술원
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • B82B3/0009—Forming specific nanostructures
    • B82B3/0028—Forming specific nanostructures comprising elements which are movable in relation to each other, e.g. slidable or rotatable
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures

Definitions

  • the present invention relates to a nanostructure assembly and a method for selective patterning of nanostructures.
  • nanomaterials For nano-patterning and nano-integration, nanomaterials must be accurately aligned in the nanostructure. And for this, photo lithography and lift-off must be performed using advanced exposure equipment with high resolution.
  • Photolithography is the process of applying a photoresist, a photosensitive polymer material that reacts to light, to a substrate, selectively irradiating light to the photoresist, and forming a desired pattern on the photoresist according to the irradiated area.
  • Patent Document 1 Korea Registered Patent Gazette, No. 10-1302058 (registered on August 19, 2013)
  • Embodiments of the present invention were invented against the above background, and can selectively deposit nanomaterials on nanostructures or selectively surface the nanostructures, even with photolithography equipment having general-level resolution rather than nano-level resolution.
  • the object of the present invention is to provide a selectively patterned nanostructure and a method for selectively patterning the nanostructure, which can selectively pattern the nanostructure, such as by functionalizing or modifying the nanostructure.
  • a nanostructure assembly includes: a substrate having a groove opening upwardly formed thereon and a groove opening provided on the upper surface; a nanostructure disposed on the substrate to cross the groove opening; and a nanomaterial deposited and disposed on at least a portion of the nanostructure crossing the groove opening. It includes a width of the nanomaterial placement area, which is a partial area of the nanostructure where the nanomaterial is placed, is smaller than the width of the groove opening.
  • the substrate may include a substrate body and an insulating layer disposed on the substrate body.
  • a body groove forming a portion of the substrate groove and opening upward is formed in the substrate main body, so that an intermediate opening is provided on the upper surface of the substrate main body, and a groove forming hole forming the remaining portion of the substrate groove is formed in the insulating layer. It is formed in a layer, and the main body groove includes a groove bottom surface that is the bottom surface of the substrate groove, and the groove forming hole may include the groove opening.
  • the length and width of the intermediate opening may be larger than the length and width of the groove opening, respectively.
  • the substrate groove may be formed in the insulating layer.
  • the plurality of nanostructures may be intertwined and arranged on the substrate to cross the groove opening.
  • a nanostructure assembly includes a substrate having a substrate groove opening upward and a groove opening provided on the upper surface; a nanostructure disposed on the substrate to cross the groove opening; and a modified portion formed by functionalizing or modifying the surface of at least a portion of the nanostructure crossing the groove opening. It includes, and the width of the deteriorated area, which is a partial area of the nanostructure that becomes the deteriorated part, is smaller than the width of the groove opening.
  • the substrate may include a substrate body and an insulating layer disposed on the substrate body.
  • a body groove forming a portion of the substrate groove and opening upward is formed in the substrate main body, so that an intermediate opening is provided on the upper surface of the substrate main body, and a groove forming hole forming the remaining portion of the substrate groove is formed in the insulating layer. It is formed in a layer, and the main body groove includes a groove bottom surface that is the bottom surface of the substrate groove, and the groove forming hole may include the groove opening.
  • the length and width of the intermediate opening may be larger than the length and width of the groove opening, respectively.
  • the substrate groove may be formed in the insulating layer.
  • the plurality of nanostructures may be intertwined and arranged on the substrate to cross the groove opening.
  • a method of selective patterning of a nanostructure according to another aspect of the present invention is a bridge structure in which a nanostructure crosses a groove opening provided on the upper surface of the substrate by a substrate groove formed to open upwardly on the substrate. formation stage; and depositing a nanomaterial on at least a portion of the portion of the nanostructure across the groove openings; Includes.
  • a photoresist is coated on the substrate, an opening opening upward is formed in a portion of the photoresist on a portion of the nanostructure on which the nanomaterial is to be deposited, and then the photoresist is formed through the opening.
  • Nanomaterials can be deposited on some areas of the nanostructure.
  • the width of the opening may be larger than the width of the nanostructure.
  • the bridge structure forming step includes a substrate preparation step of preparing a substrate, a nanostructure arrangement step of arranging a nanostructure on the substrate, and the substrate groove having the groove opening through which the nanostructure crosses the substrate. It may include a substrate groove forming step.
  • a plurality of intertwined nanostructures may be arranged on the substrate.
  • the bridge structure forming step includes preparing a substrate, forming a substrate groove having the groove opening in the substrate, and forming the nanostructure on the substrate to cross the groove opening. It may include a nanostructure placement step of placing on the
  • a plurality of intertwined nanostructures may be arranged on the substrate to cross the groove opening.
  • a method of selective patterning of a nanostructure according to another aspect of the present invention is to form a bridge structure in which the nanostructure crosses the groove opening provided on the upper surface of the substrate by a substrate groove formed to open upward on the substrate. step; and a modification step of forming an altered portion by functionalizing or modifying the surface of at least a portion of the portion of the nanostructure crossing the groove opening.
  • a photoresist is coated on the substrate, an opening opening upward is formed in a portion of the photoresist on a portion of the nanostructure that will be the deterioration portion, and then, through the opening, the nanostructure is formed.
  • the surface of some areas of the structure can be functionalized or modified.
  • the width of the opening may be larger than the width of the nanostructure.
  • the bridge structure forming step includes a substrate preparation step of preparing a substrate, a nanostructure arrangement step of arranging a nanostructure on the substrate, and the substrate groove having the groove opening through which the nanostructure crosses the substrate. It may include a substrate groove forming step.
  • a plurality of intertwined nanostructures may be arranged on the substrate.
  • the bridge structure forming step includes preparing a substrate, forming a substrate groove having the groove opening in the substrate, and forming the nanostructure on the substrate to cross the groove opening. It may include a nanostructure placement step of placing on the nanostructure.
  • a plurality of intertwined nanostructures may be arranged on the substrate to cross the groove opening.
  • nanomaterials can be selectively deposited on some areas of a nanostructure, or the surface of a part of the nanostructure can be functionalized or It has the effect of being able to pattern part of the nanostructure, such as through modification.
  • FIG. 1 is a cross-sectional perspective view of a selectively patterned nanostructure according to a first embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2A and 2B are cross-sectional and top views of a selectively patterned nanostructure according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing that nanomaterials can be deposited on some areas of the nanostructure even if an alignment error occurs in the process of manufacturing a selectively patterned nanostructure according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a cross-sectional perspective view of a selectively patterned bare structure according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a cross-sectional perspective view of a selectively patterned nanostructure according to a third embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a cross-sectional perspective view of a selectively patterned nanostructure according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A and 7B are cross-sectional and top views of a selectively patterned nanostructure according to a fourth embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a configuration diagram of a method for selective patterning of nanostructures according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is a diagram showing a method of selective patterning of nanostructures according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 10 is a process diagram showing a method of selective patterning of nanostructures according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 11 is another process diagram showing a method of selective patterning of nanostructures according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 12 is a diagram showing a method of selective patterning of a nanostructure according to the first embodiment of the present invention when the substrate is not divided into a substrate body and an insulating layer.
  • Figure 13 is a diagram showing a method of selective patterning of a nanostructure according to the first embodiment of the present invention when a substrate groove is formed in an insulating layer.
  • Figure 14 is a configuration diagram of a method for selective patterning of nanostructures according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 15 is a diagram showing a method of selective patterning of nanostructures according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 16 is a process diagram showing a method of selective patterning of nanostructures according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 17 is another process diagram showing a method of selective patterning of nanostructures according to the second embodiment of the present invention.
  • the selectively patterned nanostructure 1 according to the first embodiment of the present invention includes a substrate 100, a nanostructure 200, and a nanomaterial 300. do.
  • a substrate groove 101 opening upward is formed in the substrate 100. Accordingly, a groove opening 101-1 is provided on the upper surface of the substrate 100. Additionally, the substrate groove 101 may include a groove bottom surface 101-2, which is a bottom surface facing the groove opening 101-1. In this case, the substrate 100 has the groove opening 101-1 and the groove opening 101-1. It includes a groove bottom surface (101-2). The length and width of the groove bottom surface 101-2 may be the same as the length and width of the groove opening 101-1, respectively. However, the length and width of the groove bottom surface 101-2 may be different from the length and width of the groove opening 101-1, respectively.
  • the length of the groove bottom surface 101-2 and the length of the groove opening 101-1 are the same, but the width of the groove bottom surface 101-2 and the width of the groove opening 101-1 are different, or the groove The length of the bottom surface 101-2 and the length of the groove opening 101-1 may be different, but the width of the groove bottom surface 101-2 and the width of the groove opening 101-1 may be the same.
  • the substrate 100 may include a substrate body 110 and an insulating layer 120.
  • the substrate body 110 may be etched isotropically or anisotropically.
  • the substrate body 110 may be in the shape of a wafer or a film, and in terms of physical properties, the substrate body 110 may be rigid or flexible.
  • Crystallographically, the substrate body 110 may be a single crystal, polycrystal, or amorphous body, or may be a mixed phase in which a crystalline phase and an amorphous phase are mixed.
  • each layer may independently be a single crystal, polycrystal, amorphous, or mixed phase.
  • the substrate body 110 may include a semiconductor.
  • This substrate body 110 is a group 4 semiconductor including silicon (Si), germanium (Ge), or silicon germanium (SiGe); Group 3-5 semiconductors containing gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP), or gallium phosphide (GaP); Group 2-6 semiconductors containing cadmium sulfide (CdS) or zinc telluride (ZnTe); Group 4-6 semiconductors containing lead sulfide (PbS); Alternatively, two or more materials selected from these may form each layer.
  • the substrate body 110 is not particularly limited.
  • a body groove 111 that forms a portion of the substrate groove 101 and opens upward is formed in the substrate body 110. Accordingly, an intermediate opening 111-1 is provided on the upper surface of the substrate main body 110.
  • the body groove 111 includes a groove bottom surface 101-2, which is the bottom surface of the substrate groove 101.
  • the length and width of the middle opening 111-1 may be larger than the length and width of the groove opening 101-1, respectively.
  • the eaves structure 101-3 can be formed in the substrate groove 101.
  • the insulating layer 120 is disposed on the substrate body 110.
  • the insulating layer 120 may be formed through a commonly used method such as atomic layer deposition, or deposition methods such as sputtering and plasma enhanced chemical vapor deposition. However, it is not limited to this, and the insulating layer 120 may be formed through a thermal oxidation method.
  • the insulating layer 120 is made of silicon oxide, hafnium oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, barium-titanium composite oxide, yttrium oxide, tungsten oxide, tantalum oxide, zinc oxide, titanium oxide, tin oxide, It may be barium-zirconium composite oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, zirconium silicate, hafnium silicate, a mixture thereof, or a composite thereof.
  • the insulating layer 120 is not particularly limited.
  • a groove forming hole 121 forming the remaining portion of the substrate groove 101 is formed in the insulating layer 120.
  • the groove forming hole 121 includes a groove opening 101-1 of the substrate groove 101.
  • the substrate groove 101 can be formed in the substrate 100 including the substrate body 110 and the insulating layer 120.
  • the spirit of the present invention is not necessarily limited to this, and the configuration of the substrate 100 on which the substrate groove 101 opening upward is formed is not particularly limited.
  • the substrate 100 is not divided into the substrate body 110 and the insulating layer 120, and the substrate A substrate groove 101 opening upward may be formed in (100).
  • the substrate groove 101 does not include the above-described eaves structure 101-3, body groove 111, intermediate opening 111-1, and groove forming hole 121.
  • the substrate 100 includes the substrate body 110 and the insulating layer 120, but the substrate groove 101 ) may be formed in the insulating layer 120.
  • the substrate groove 101 does not include the above-described eaves structure 101-3, body groove 111, and intermediate opening 111-1.
  • the substrate groove 101 may be the groove forming hole 121 of the first embodiment described above.
  • the nanostructure 200 is disposed on the substrate 100 so as to cross the groove opening 101-1.
  • the nanostructure 200 is supported on the substrate 100 with one side and the other side contacting the substrate 100 across the groove opening 101-1. Accordingly, the nanostructure 200 is arranged to be spaced apart from the groove bottom surface 101-2, which is the bottom surface of the substrate groove 101, by the depth of the substrate groove 101. That is, a bridge structure is created in which the nanostructure 200 is disposed on the substrate 100 to be spaced apart from the groove bottom surface 101-2 of the substrate groove 101.
  • a solution containing the nanostructure 200 may be dropped on the substrate 100, or the substrate 100 may be immersed in a solution containing the nanostructure 200. Afterwards, the solution on the substrate 100 is dried, and the nanostructure 200 can be placed on the substrate 100 so as to cross the groove opening 101-1 of the substrate groove 101.
  • the nanostructure 200 is formed into the groove opening 101 of the substrate groove 101 using a coating method such as drop casting, dip coating, or spin coating. It may be placed on the substrate 100 so as to cross -1).
  • the method of arranging the nanostructure 200 on the substrate 100 so that it crosses the groove opening 101-1 of the substrate groove 101 is not particularly limited.
  • At least one part of the nanostructure 200 may have a nano size.
  • the width and height of the nanostructure 200 may have a nano size.
  • the nanostructure 200 may be formed of wire, mesh, beam, plate, etc.
  • the part of the nanostructure 200 having a nano size and the type of material forming the nanostructure 200 are not limited thereto.
  • the nanomaterial 300 may be deposited and disposed on at least a partial region of the nanostructure 200 crossing the groove opening 101-1 of the substrate groove 101.
  • the nanomaterial 300 is at least one of nanoparticles, nanorods, nanofilms, carbon nanotubes (CNTs), and quantum dots (QDs). It can be a substance.
  • this nanomaterial 300 can be subjected to evaporation, sputtering, chemical vapor deposition (CVD), oxidation, spray coating, drop coating, Alternatively, it may be deposited and placed on a partial area of the nanostructure 200 through a deposition method such as dip coating.
  • the type of nanomaterial 300 or the method by which the nanomaterial 300 is deposited and disposed in a portion of the nanostructure 200 is not particularly limited.
  • the length of the nanostructure 200 is the groove opening 101-1. It may be larger than the length of 1). Additionally, the width of the nanostructure 200 may be smaller than the width of the groove opening 101-1. Additionally, the width of the nanomaterial placement area 201, which is a partial area of the nanostructure 200 where the nanomaterial 300 is disposed, may be smaller than the width of the groove opening 101-1. In this case, the length of the nanomaterial placement area 201 may be smaller than the length of the groove opening 101-1. Additionally, the length of the nanomaterial placement area 201 may be the same as the length of the groove opening 101-1 or may be greater than the length of the groove opening 101-1.
  • the length of the nanomaterial arrangement area 201 is larger than the length of the groove opening 101-1, the length of the nanomaterial arrangement area 201 is smaller than the length of the nanostructure 200 or the length of the nanostructure 200 is smaller than the length of the nanostructure 200. ) may be the same as the length of.
  • both the length of the groove bottom surface 101-2 and the length of the groove opening 101-1 can be made smaller than the length of the nanomaterial arrangement area 201.
  • an opening 4 that opens upward can be formed in the photoresist 2 coated on the substrate 100.
  • the nanomaterial 300 is deposited on a portion of the nanostructure 200 across the groove opening 101-1 of the substrate groove 101 to form a nanomaterial placement area ( 201) can be formed.
  • the length of the opening 4 is greater than the length of the groove opening 101-1, there is no photoresist 2 in the substrate groove 101 of the substrate 100, but the nanomaterial 300 is All are deposited on the inner surface of the substrate groove 101 of (100).
  • the nanomaterial 300 deposited on the inner surface of the substrate groove 101 of the substrate 100 may be connected to a conductor (not shown) deposited on the substrate 100.
  • a conductor not shown
  • the length of the groove bottom 101-2 It is preferable that at least one of the lengths of the groove opening 101-1 is larger than the length of the nanomaterial arrangement area 201.
  • the nanostructure 200 is positioned across the groove opening 101-1 of the substrate groove 101 of the substrate 100. It is placed on (100). That is, a bridge structure is formed by the substrate groove 101 of the substrate 100 and the nanostructure 200 crossing the groove opening 101-1 of the substrate groove 101.
  • the nanomaterial 300 is deposited and disposed on at least a partial region of the nanostructure 200 crossing the groove opening 101-1 of the substrate groove 101 through photolithography, It can be done. That is, through photolithography, the photoresist 2 is coated on the substrate 100, and a portion of the photoresist 2 on a portion of the nanostructure 200 on which the nanomaterial 300 is to be deposited is opened upward. Part 4 may be formed. In this way, the nanomaterial 300 can be deposited on a partial area of the nanostructure 200 through the opening 4 formed in the photoresist 2.
  • the nanomaterials 300 introduced through the opening 4 of the photoresist 2 are deposited on some areas of the nanostructure 200, and the remainder is deposited on the groove bottom surface 101 of the substrate groove 101. -2) It is precipitated. Accordingly, as shown in FIG. 3, an open portion 4 is formed in the photoresist 2 coated on the substrate 100, or the nanomaterial 300 is applied to the open portion of the photoresist 2 ( In the case of deposition through 4), even if an alignment error occurs due to light diffraction, vibration, or physical operation error, the nanomaterial 300 may be deposited in a partial area of the nanostructure 200. Therefore, even if photolithography equipment with a general level of resolution is used rather than advanced photolithography equipment with high resolution, the nanomaterial 300 can be deposited on some areas of the nanostructure 200.
  • the substrate 100 is not divided into the substrate body 110 and the insulating layer 120, and the substrate groove 101 is open upwardly on the substrate 00. ) can be formed.
  • Figure 4 is a cross-sectional perspective view of a selectively patterned nanostructure according to a second embodiment of the present invention.
  • the substrate 100 is not divided into the substrate body 110 and the insulating layer 120, and this difference
  • the description will be mainly on, and the same description and reference numerals will be used for the above-described embodiments.
  • the substrate 100 of the second embodiment of the selectively patterned nanostructure 1 according to the present invention is not divided into a substrate body 110 and an insulating layer 120. Additionally, a substrate groove 101 open upward may be formed in the substrate 100. Since the substrate 100 is not divided into the substrate main body 110 and the insulating layer 120, the substrate groove 101 has the eaves structure 101-3, the main body groove 111, and the middle opening of the first embodiment described above. (111-1), and the groove forming hole 121 are not included.
  • the substrate 100 when it is not divided into the substrate body 110 and the insulating layer 120, the substrate 100 may be isotropically or anisotropically etched, like the substrate body 110 of the first embodiment described above.
  • the substrate 100 may be in the shape of a wafer or a film, and in terms of physical properties, the substrate 100 may be rigid or flexible.
  • the substrate 100 may be a single crystal, polycrystal, or amorphous body, or may be a mixed phase in which a crystal phase and an amorphous phase are mixed.
  • each layer may independently be a single crystal, polycrystal, amorphous, or mixed phase.
  • the substrate 100 may include a semiconductor.
  • This substrate 100 is a group 4 semiconductor including silicon (Si), germanium (Ge), or silicon germanium (SiGe); Group 3-5 semiconductors containing gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP), or gallium phosphide (GaP); Group 2-6 semiconductors containing cadmium sulfide (CdS) or zinc telluride (ZnTe); Group 4-6 semiconductors containing lead sulfide (PbS); Alternatively, two or more materials selected from these may form each layer.
  • Group 4 semiconductor including silicon (Si), germanium (Ge), or silicon germanium (SiGe); Group 3-5 semiconductors containing gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP), or gallium phosphide (GaP); Group 2-6 semiconductors containing cadmium sulfide (CdS) or zinc telluride (ZnTe); Group 4-6 semiconductors containing lead sulfide
  • the substrate 100 is made of silicon oxide, hafnium oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, barium-titanium composite oxide, yttrium oxide, tungsten oxide, tantalum oxide, and zinc oxide. , titanium oxide, tin oxide, barium-zirconium composite oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, zirconium silicate, hafnium silicate, mixtures thereof, or composites thereof.
  • the substrate 100 is not particularly limited.
  • the substrate groove 101 may be formed in the insulating layer 120.
  • Figure 5 is a cross-sectional perspective view of a selectively patterned nanostructure according to a third embodiment of the present invention.
  • the substrate groove 101 of the third embodiment of the selectively patterned nanostructure 1 according to the third embodiment of the present invention may be formed in the insulating layer 120. Since the substrate groove 101 is formed in the insulating layer 120, the substrate groove 101 has the eaves structure 101-3, the main body groove 111, and the middle opening 111-1 of the first embodiment described above. does not include . In this case, the substrate groove 101 may be the groove forming hole 121 of the first embodiment described above.
  • Figure 6 is a cross-sectional perspective view of a selectively patterned nanostructure according to a fourth embodiment of the present invention
  • Figures 7a and 7b are a cross-sectional view and a top view of a selectively patterned nanostructure according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the plurality of nanostructures 200 are entangled with each other and are disposed on the substrate 100 so as to cross the groove opening 101-1 of the substrate groove 101.
  • a solution containing a plurality of intertwined nanostructures 200 may be dropped on the substrate 100, or the substrate 100 may be immersed in a solution containing a plurality of intertwined nanostructures 200.
  • the solution on the substrate 100 is dried, and a plurality of intertwined nanostructures 200 are disposed on the substrate 100 so as to cross the groove opening 101-1 of the substrate groove 101.
  • a coating method such as drop casting, dip coating, or spin coating, a plurality of intertwined nanostructures 200 are formed in the grooves of the substrate groove 101. It may be disposed on the substrate 100 so as to cross the opening 101-1.
  • the method of arranging the plurality of nanostructures 200 on the substrate 100 so that they are intertwined and cross the groove opening 101-1 of the substrate groove 101 is not particularly limited.
  • the plurality of intertwined nanostructures 200 when the direction in which the plurality of intertwined nanostructures 200 crosses the groove opening 101-1 of the substrate groove 101 of the substrate 100 is the longitudinal direction, the plurality of intertwined nanostructures 200
  • the overall length may be greater than the length of the groove opening 101-1.
  • the total width of the plurality of intertwined nanostructures 200 may be smaller than the width of the groove opening 101-1.
  • the width of the deteriorated area 202 which will be described later and which is a partial region of the plurality of intertwined nanostructures 200, which becomes the deteriorated area 400, may be smaller than the width of the groove opening 101-1.
  • the length of the deteriorated area 202 may be smaller than the length of the groove opening 101-1. Additionally, the length of the deteriorated area 202 may be the same as the length of the groove opening 101-1 or may be greater than the length of the groove opening 101-1. In addition, when the length of the deteriorated area 202 is greater than the length of the groove opening 101-1, the length of the deteriorated area 202 is smaller than the total length of the plurality of intertwined nanostructures 200 or the length of the plurality of intertwined nanostructures 200. It may be equal to the total length of the entangled nanostructure 200.
  • the fourth embodiment of the selectively patterned nanostructure 1 according to the present invention includes an altered portion 400.
  • the altered portion 400 is formed by functionalizing or modifying the surface of at least a partial region of the portion of the plurality of intertwined nanostructures 200 that crosses the groove opening 101-1 of the substrate groove 101.
  • hydroxide ions OH -
  • amino groups - By attaching NH 2
  • the surface of at least a portion of the portion of the plurality of intertwined nanostructures 200 crossing the groove opening 101-1 of the substrate groove 101 may be functionalized.
  • the surface of at least a portion of the portion of the plurality of intertwined nanostructures 200 crossing the groove opening 101-1 of the substrate groove 101 is doped to form a groove of the substrate groove 101.
  • the surface of at least a portion of the portion of the plurality of intertwined nanostructures 200 crossing the opening 101-1 may be modified.
  • the substrate 100 is not divided into a substrate body 110 and an insulating layer 120, as in the above-described second embodiment. It may not be possible. Additionally, like the third embodiment described above, the selectively patterned nanostructure 1 according to the fourth embodiment of the present invention may have a substrate groove 101 formed in the insulating layer 120.
  • a plurality of nanostructures 200 are entangled with each other, and the groove opening 101-1 of the substrate groove 101 is formed.
  • the configuration disposed on the substrate 100 so as to cross it does not include the deteriorated portion 400 as in the first to third embodiments of the selectively patterned nanostructure 1 according to the present invention, and the nanomaterial It is also applicable when including (300).
  • the nanomaterial 300 may be stacked and disposed in a partial region of the plurality of intertwined nanostructures 200 that cross the groove opening 101-1 of the substrate groove 101.
  • the deteriorated portion 400 of the fourth embodiment of the selectively patterned nanostructure 1 according to the present invention is also similar to the nanostructure 400 of the first to third embodiments of the selectively patterned nanostructure 1 according to the present invention. Applicable instead of substance 300.
  • the surface of at least a portion of the nanostructure 200 crossing the groove opening 101-1 of the substrate groove 101 may be functionalized or modified to form the modified portion 400. .
  • FIG. 8 is a configuration diagram of a method for selectively patterning nanostructures according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a diagram showing a method of selective patterning of nanostructures according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a process diagram showing a method for selectively patterning a nanostructure according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is another process diagram showing a method for selectively patterning a nanostructure according to the first embodiment of the present invention. am.
  • the method of selectively patterning a nanostructure according to the first embodiment of the present invention includes a bridge structure forming step (S100) and a deposition step (S200).
  • the nanostructure 200 is formed through the groove opening 101-1 provided on the upper surface of the substrate 100 by the substrate groove 101 formed to open upward on the substrate 100. Create a crossing bridge structure.
  • the bridge structure forming step (S100) may include a substrate preparation step (S110), a nanostructure arranging step (S120), and a substrate groove forming step (S130).
  • the substrate 100 is prepared.
  • the substrate preparation step (S110) includes a substrate body preparation step (S111) and an insulating layer placement step (S112). can do.
  • the substrate body preparation step (S111) the substrate body 110 is prepared.
  • the substrate body 110 may be a silicon wafer.
  • the insulating layer placement step (S112) the insulating layer 120 is placed on the substrate body 110.
  • the insulating layer 120 may be a silicon oxide film (SiO 2 ), and the insulating layer 120 is formed by oxidizing the substrate body 110, which is a silicon wafer, to form the insulating layer 120 on the substrate body 110. ) can be placed.
  • the nanostructure 200 is placed on the substrate 100.
  • the solution containing the nanostructure 200 is dropped on the substrate 100, or the substrate 100 is immersed in the solution containing the nanostructure 200, and then the solution on the substrate 100 is dried,
  • the nanostructure 200 may be placed on the substrate 100.
  • one nanostructure 200 can be arranged in a predetermined area on the substrate 100, or a plurality of nanostructures 200 can be arranged on the substrate 100 at a predetermined distance from each other.
  • a substrate groove 101 having a groove opening 101-1 through which the nanostructure 200 crosses is formed in the substrate 100.
  • one nanostructure 200 is disposed in a predetermined area on the substrate 100, in the substrate groove forming step (S130), one nanostructure 200 has a groove opening 101-1 crossing it.
  • the substrate groove 101 can be formed on the substrate 100.
  • a plurality of substrate grooves 101 having -1) can be formed on the substrate 100.
  • the substrate groove forming step (S130) includes, as shown in FIG. 10, a photoresist coating step (S131), It may include an exposure step (S132), a developing step (S133), an insulating layer etching step (S134), and a substrate body etching step (S135).
  • a photoresist 2 called photoresist is coated on the insulating layer 120 of the substrate 100.
  • the photoresist 2 may be coated on the insulating layer 120 of the substrate 100 by spin coating.
  • the photosensitizer 2 may be a negative photosensitizer.
  • the photoresist 2 is exposed to ultraviolet rays using the photo mask 3.
  • ultraviolet ray exposure may be performed using the photo mask 3 on the portion of the photoresist other than the portion of the photoresist 2 above the portion where the substrate groove 101 will be formed. You can.
  • the portion of the photoresist 2 above the portion where the substrate groove 101 is to be formed is removed using a developer.
  • an opening 4 that opens upward is formed in the photoresist 2 so that a portion of the nanostructure 200 and the insulating layer 120 are exposed to the outside.
  • the portion of the insulating layer 120 exposed to the outside through the open portion 4 of the photoresist 2 may be removed using an etching solution or etching gas. Accordingly, a groove forming hole 121 having a groove opening 101-1 may be formed in the insulating layer 120.
  • the photoresist 2 is removed and the substrate body 110 is etched through the groove forming hole 121.
  • the substrate body 110 may be isotropically engraved through the groove forming hole 121 using at least one gas.
  • a main body groove 111 having a groove bottom surface 101-2 and an intermediate opening 111-1 can be formed in the substrate main body 110.
  • the substrate groove 101 having the groove opening 101-1, the middle opening 111-1, and the groove bottom surface 101-2 includes the substrate main body 110 and the insulating layer 120. It may be formed on the substrate 100.
  • the substrate body 110 may be etched through the groove forming hole 121 without removing the photoresist 2. In this case, the photoresist 2 can be removed after etching the substrate body 110.
  • the nanomaterial 300 is deposited on at least a partial region of the nanostructure 200 crossing the groove opening 101-1 of the substrate groove 101.
  • a photoresist is coated on the substrate 100, and an opening (opened upwardly) is formed on a portion of the photoresist 2 on a portion of the nanostructure 200 on which the nanomaterial 300 is to be deposited.
  • the nanomaterial 300 can be deposited on a partial area of the nanostructure 200 through the opening 4 of the photoresist 2.
  • an upwardly open opening 4 is formed in the portion of the photoresist 2 on a portion of the nanostructure 200 on which the nanomaterial 300 is to be deposited through photolithography. After that, the nanomaterial 300 can be coated on a partial area of the nanostructure 200 through the opening 4 of the photoresist 2.
  • the width of the opening 4 of the photoresist 2 may be larger than the width of the nanostructure 200.
  • the open portion 4 may extend not only over a portion of the nanostructure 200 where the nanomaterial 300 is to be deposited, but also to the groove bottom surface 101-2 of the substrate groove 101.
  • some of the nanomaterials 300 introduced through the opening 4 of the photoresist 2 are deposited on some areas of the nanostructure 200, and the rest are deposited on the groove bottom surface 101- of the substrate groove 101. 2) It is precipitated.
  • the nanomaterial 300 may be deposited on a partial area of the nanostructure 200 even if an alignment error occurs due to light diffraction, vibration, or physical operation error. Therefore, even when photolithography equipment having a general level of resolution is used, the nanomaterial 300 may be deposited on some areas of the nanostructure 200.
  • the deposition step (S200) may include a photoresist coating step (S210), an exposure step (S220), a developing step (S230), and a nanomaterial placement step (S240), as shown in FIG. 10. there is.
  • the photoresist 2 is coated on the substrate 100.
  • the photoresist 2 may be coated on the substrate 100 by spin coating.
  • the photosensitizer 2 may be a positive photosensitizer.
  • the photoresist 2 is exposed to ultraviolet rays using the photo mask 3.
  • the photosensitizer 2 is a positive photosensitizer
  • ultraviolet ray exposure is performed using the photo mask 3 on a portion of the photosensitizer 2 on a portion of the nanostructure 200 on which the nanomaterial 300 is to be deposited. It can be.
  • a portion of the photoresist 2 on a portion of the nanostructure 200 where the nanomaterial 300 is to be deposited is removed using a developer.
  • an open portion 4 that opens upward may be formed in a portion of the photoresist 2 on a portion of the nanostructure 200 where the nanomaterial 300 will be deposited.
  • the nanomaterial 300 may be deposited through the open portion 4 of the photoresist 2. Accordingly, the nanomaterial 300 may be deposited on at least a partial region of the nanostructure 200 crossing the groove opening 101-1 of the substrate groove 101.
  • the bridge structure forming step (S100) may include a substrate preparation step (S110), a substrate groove forming step (S120'), and a nanostructure placement step (S130').
  • the substrate 100 is prepared.
  • the substrate preparation step (S110) includes a substrate body preparation step (S111) and an insulating layer placement step (S112). can do.
  • the substrate body preparation step (S111) the substrate body 110 is prepared.
  • the substrate body 110 may be a silicon wafer.
  • the insulating layer placement step (S112) the insulating layer 120 is placed on the substrate body 110.
  • the insulating layer 120 may be a silicon oxide film (SiO 2 ), and the insulating layer 120 is formed by oxidizing the substrate body 110, which is a silicon wafer, to form an insulating layer ( 120) can be placed.
  • the substrate groove forming step S120' a substrate groove 101 having a groove opening 101-1 is formed in the substrate 100.
  • the substrate groove forming step (S120') is, as shown in FIG. 11, the photoresist coating step (S121') ), an exposure step (S122'), a developing step (S123'), an insulating layer etching step (S124'), and a substrate body etching step (S125').
  • the photoresist 2 is coated on the insulating layer 120 of the substrate 100.
  • the photoresist 2 may be coated on the insulating layer 120 of the substrate 100 by spin coating.
  • the photosensitizer 2 may be a negative photosensitizer.
  • the photoresist 2 is exposed to ultraviolet rays using the photo mask 3.
  • the photoresist 2 is a negative photoresist
  • the portion of the photoresist 2 excluding the portion of the photoresist 2 above the portion where the substrate groove 101 will be formed is exposed to ultraviolet rays using the photo mask 3. This can be done.
  • the portion of the photoresist 2 above the portion where the substrate groove 101 is to be formed is removed using a developer.
  • an opening 4 that opens upward is formed in the photoresist 2 so that a portion of the nanostructure 200 and the insulating layer 120 are exposed to the outside.
  • the portion of the insulating layer 120 exposed to the outside through the opening 4 of the photoresist 2 may be removed using an etching solution or etching gas. Accordingly, a groove forming hole 121 having a groove opening 101-1 may be formed in the insulating layer 120.
  • the photoresist 2 is removed and the substrate body 110 is etched through the groove forming hole 121.
  • the substrate body 110 may be isotropically engraved through the groove forming hole 121 using at least one gas.
  • a main body groove 111 having a groove bottom surface 101-2 and an intermediate opening 111-1 can be formed in the substrate main body 110.
  • the substrate groove 101 having the groove opening 101-1, the middle opening 111-1, and the groove bottom surface 101-2 includes the substrate main body 110 and the insulating layer 120. It may be formed on the substrate 100.
  • the substrate body etching step (S135) the substrate body 110 may be etched through the groove forming hole 121 without removing the photoresist 2. In this case, the photoresist 2 can be removed after etching the substrate body 110.
  • the nanostructure 200 is placed on the substrate 100 so as to cross the groove opening 101-1 of the substrate groove 101.
  • the solution containing the nanostructure 200 is dropped on the substrate 100, or the substrate 100 is immersed in the solution containing the nanostructure 200, and then the solution on the substrate 100 is dried,
  • the nanostructure 200 may be arranged on the substrate 100 to cross the groove opening 101-1 of the substrate groove 101.
  • one nanostructure 200 is placed across the groove opening 101-1 of one substrate groove 101 ( 100) can be placed on.
  • each of the plurality of nanostructures 200 crosses the groove opening 101-1 of each substrate groove 101. ) can be placed on.
  • the nanostructure 200 is one as described above. Or, it could be that multiple things are intertwined.
  • the nanostructure arrangement steps (S120, S130') of the bridge structure forming step (S100) a plurality of intertwined nanostructures 200 are placed on the substrate 100 or in the groove opening of the substrate groove 101.
  • a plurality of intertwined nanostructures 200 may be placed on the substrate 100 so as to cross (101-1).
  • the nanomaterial 300 is deposited on at least a partial region of the plurality of intertwined nanostructures 200 crossing the groove opening 101-1 of the substrate groove 101. You can.
  • the substrate 100 may not be divided into the substrate body 110 and the insulating layer 120 as shown in FIG. 12.
  • the substrate preparation step (S100) of the process shown in FIGS. 10 and 11 may not be divided into a substrate body preparation step (S111) and an insulating layer placement step (S112).
  • the substrate 100 is formed of the same material as the substrate body 110, such as silicon (Si)
  • the insulating layer etching step of the substrate groove forming step (S130, S120') of the process shown in FIGS. 10 and 11 (S134, S124') may be omitted.
  • the substrate 100 is formed of the same material as the insulating layer 120, such as silicon oxide (SiO 2 ), the substrate body in the substrate groove forming steps (S130, S120') of the process shown in FIGS. 10 and 11
  • the etching steps (S135, S125') may be omitted.
  • the substrate groove 101 may be formed in the insulating layer 120 of the substrate 100, as shown in FIG. 13.
  • the substrate body etching steps (S135, S125') of the substrate groove forming steps (S130, S120') of the process shown in FIGS. 10 and 11 may be omitted.
  • a plurality of intertwined nanostructures 200 are disposed on the substrate 100 in the bridge structure forming step (S100), Instead of the deposition step (S200), a deterioration step (S300) may be included.
  • FIG. 14 is a configuration diagram of a method for selectively patterning nanostructures according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 15 is a diagram showing a method of selective patterning of nanostructures according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a process diagram showing a method for selectively patterning a nanostructure according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 17 is another process diagram showing a method for selectively patterning a nanostructure according to the second embodiment of the present invention. am.
  • a plurality of intertwined nanostructures are formed in the nanostructure arrangement steps (S120 and S130') of the bridge structure forming step (S100).
  • the structure 200 may be placed on the substrate 100, or a plurality of intertwined nanostructures 200 may be placed on the substrate 100 to cross the groove opening 101-1 of the substrate groove 101. there is.
  • a plurality of intertwined nanostructures 200 are arranged on the substrate 100, or a plurality of intertwined nanostructures are formed to cross the groove opening 101-1 of the substrate groove 101.
  • Structure 200 may be placed on substrate 100 . In this case, there may be a plurality of intertwined nanostructures 200.
  • the method of selective patterning of nanostructures according to the second embodiment of the present invention involves deterioration instead of the deposition step (S200) of the method of selective patterning of nanostructures according to the first embodiment of the present invention. Includes step S300.
  • the surface of at least a partial region of the plurality of intertwined nanostructures 200 crossing the groove opening 101-1 of the substrate groove 101 is functionalized or modified to form a modified portion ( 400).
  • a photoresist 2 is coated on the substrate 100, and an opening 4 is formed upwardly on a portion of the photoresist 2 on a partial region of the plurality of intertwined nanostructures 200, which will become the deteriorated portion 400. ) is formed, the surface of a partial region of the plurality of intertwined nanostructures 200 can be functionalized or modified through the opening 4 of the photoresist 2.
  • the width of the open portion 4 of the photoresist 2 may be larger than the entire width of the plurality of intertwined nanostructures 200. Accordingly, the open portion 4 will extend not only over a partial region of the plurality of intertwined nanostructures 200, which will become the deteriorated portion 400, but also to the groove bottom surface 101-2 of the substrate groove 101. You can. In addition, some of the materials for deteriorating some areas of the plurality of intertwined nanostructures 200 that flowed through the opening 4 of the photoresist 2 may cause partial areas of the plurality of intertwined nanostructures 200. After deteriorating, the remainder is deposited on the groove bottom surface 101-2 of the substrate groove 101.
  • a material for forming an open portion 4 in the photoresist 2 coated on the substrate 100 or for deteriorating a portion of a plurality of intertwined nanostructures 200 is added to the photoresist 2.
  • the plurality of nanostructures 200 may be deteriorated. Therefore, even when photolithography equipment with a general level of resolution is used, some areas of the plurality of intertwined nanostructures 200 may be deteriorated.
  • the deterioration step (S300) may include a photoresist coating step (S310), an exposure step (S320), a developing step (S330), and a surface work step (S340), as shown in FIG. 16. .
  • the photoresist 2 is coated on the substrate 100.
  • the photoresist 2 may be coated on the substrate 100 by spin coating.
  • the photosensitizer 2 may be a positive photosensitizer.
  • the photoresist 2 is exposed to ultraviolet rays using the photo mask 3.
  • the photosensitizer 2 is a positive photosensitizer
  • a photomask 3 is applied to a portion of the photosensitizer 2 on a partial region of the plurality of intertwined nanostructures 200, which will become the deteriorated portion 400.
  • Ultraviolet light exposure may be performed.
  • a portion of the photoresist 2 on a partial region of the plurality of intertwined nanostructures 200, which will become the deteriorated portion 400, is removed using a developer.
  • an open portion 4 that opens upward may be formed in a portion of the photoresist 2 on a partial region of the plurality of intertwined nanostructures 200, which will become the deteriorated portion 400.
  • the surface of a partial region of the plurality of intertwined nanostructures 200 may be functionalized or modified through the open portion 4 of the photoresist 2. Accordingly, the deteriorated portion 400 may be formed in at least a partial region of the plurality of intertwined nanostructures 200 crossing the groove opening 101-1 of the substrate groove 101.
  • the nanostructure 200 is formed as described above. Multiple things may not be intertwined, but may be one.
  • the nanostructure arrangement steps (S120, S130') of the bridge structure forming step (S100) the nanostructure 200 is placed on the substrate 100 or in the groove opening 101-1 of the substrate groove 101. ) can be placed on the substrate 100 to cross the nanostructure 200.
  • the modification step (S300) the surface of at least a portion of the nanostructure 200 crossing the groove opening 101-1 of the substrate groove 101 is functionalized or modified to form the modified portion 400. can be formed.
  • the substrate 100 is connected to the substrate body 110. It may not be divided into the insulating layer 120. In this case, the substrate preparation step (S100) of the process shown in FIGS. 16 and 17 may not be divided into the substrate body preparation step (S111) and the insulating layer placement step (S112). In addition, if the substrate 100 is formed of the same material as the substrate body 110, such as silicon (Si), the insulating layer etching step of the substrate groove forming step (S130, S120') of the process shown in FIGS.
  • the substrate 100 is formed of the same material as the insulating layer 120, such as silicon oxide (SiO 2 )
  • the substrate body in the substrate groove forming steps (S130, S120') of the process shown in FIGS. 16 and 17 The etching steps (S135, S125') may be omitted.
  • the substrate grooves 101 are insulated from the substrate 100. It may be formed in layer 120.
  • the substrate body etching steps (S135, S125') of the substrate groove forming steps (S130, S120') of the process shown in FIGS. 16 and 17 may be omitted.
  • a plurality of intertwined nanostructures 200 are formed in the groove opening 101-1 of the substrate groove 101 in the bridge structure forming step (S100) of the method for selective patterning of nanostructures according to the second embodiment of the present invention.
  • Creating a crossing bridge structure can also be applied to the bridge structure forming step (S100) of the first embodiment described above.
  • the nanomaterial 300 may be deposited on at least a partial region of the plurality of intertwined nanostructures 200 crossing the groove opening 101-1.
  • the deterioration step (S300) of the method for selective patterning of nanostructures according to the second embodiment of the present invention may be applied instead of the deposition step (S200) in the above-described first embodiment.
  • the modification step (S300) applied instead of the deposition step (S200) the surface of at least a portion of the portion of the nanostructure 200 crossing the groove opening 101-1 is functionalized or modified to form an altered portion ( 400) can be formed.

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Abstract

나도 구조물 조립체는 상부로 개방되는 기판 홈이 형성되어 상면에 홈 개구부가 제공되는 기판; 상기 홈 개구부를 가로지르도록 상기 기판 상에 배치되는 나노 구조물; 및 상기 홈 개구부를 가로지르는, 상기 나노 구조물의 부분의 적어도 일부 영역에 증착되어 배치되는 나노 물질; 을 포함하며, 상기 나노 물질이 배치되는 상기 나노 구조물의 일부 영역인 나노 물질 배치 영역의 너비는 상기 홈 개구부의 너비보다 작다.

Description

나노 구조물 조립체 및 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법
본 발명은 나노 구조물 조립체 및 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법에 대한 것이다.
반도체 산업에서는, 더 많은 연산능력과 메모리를 가지면서도, 에너지 소모는 낮고, 더 작은 디바이스에 대한 요구가 지속적으로 증가하고 있다.
공정 사이즈가 감소할수록, 고해상도 기술, 및 이중 패터닝 기술 등의 적용으로 인해, 리소그래피(lithography) 비용이 증가되고 있으며, 설계, 공정, 장비, 및 재료에 대한 비용도 기하급수적으로 늘어나고 있다. 또한, 최근에는 평면 집적의 한계에 부딪혀, 여러 층을 겹겹이 높이 쌓아 만드는 공정들이 활발히 개발되고 있다.
이러한 공정들에서는, 수백 번의 나노 수준의 패터닝 및 집적 공정을 반복 해야 하기 때문에, 원가 절감을 위한 획기적인 공정기술이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
나노 패터닝 및 나노 집적을 위해서는, 나노 구조물에 나노 물질을 정확히 정렬해야만 한다. 그리고, 이를 위해서는, 분해능이 높은 첨단 노광 장비를 사용하여 포토 리소그래피(photo lithography)와 리프트오프(lift-off)를 해야만 한다.
포토 리소그래피란, 빛에 반응하는 감광성 고분자 물질인, 포토레지스트(photoresist)라고 불리우는 감광제를 기판 등에 도포하고, 감광제에 빛을 선택적으로 조사하여, 조사된 부위에 따라 원하는 패턴을 감광제에 형성하는 것이다.
나노 구조물에의 나노 물질의 증착을 위해서, 포토 리소그래피에 의해서, 감광제에 정확히 패턴을 형성하기 위해서는, 파장이 짧은 빛을 조사할 수 있는 첨단 장비와, 최소 선폭이 나노 구조물의 크기의 수준에 준하는 포토 마스크를 제작해서 사용해야만 한다. 그러나, 이러한 방법은 비교적 높은 비용과 많은 시간을 요구하기 때문에, 공정의 자동화와 대량 생산에는 적합하지 않다는 문제점이 있다.
(선행기술문헌)
(특허문헌 1) 한국등록특허공보, 10-1302058호 (2013.08.19. 등록)
본 발명의 실시예들은 상기와 같은 배경에서 발명된 것으로서, 나노 수준의 분해능이 아닌, 일반적인 수준의 분해능을 가지는 포토 리소그래피 장비로도, 나노 구조물에 나노 물질을 선택적으로 증착하거나 나노 구조물의 표면을 선택적으로 기능화 하거나 또는 개질하는 등 나노 구조물을 선택적으로 패터닝할 수 있는, 선택적으로 패터닝된 나노 구조물 및 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 나노 구조물 조립체는, 상부로 개방되는 기판 홈이 형성되어 상면에 홈 개구부가 제공되는 기판; 상기 홈 개구부를 가로지르도록 상기 기판 상에 배치되는 나노 구조물; 및 상기 홈 개구부를 가로지르는, 상기 나노 구조물의 적어도 일부 영역에 증착되어 배치되는 나노 물질; 을 포함하며 상기 나노 물질이 배치되는 상기 나노 구조물의 일부 영역인 나노 물질 배치 영역의 너비는 상기 홈 개구부의 너비보다 작다.
또한, 상기 기판은, 기판 본체, 및 상기 기판 본체 상에 배치되는 절연층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판 홈의 일 부분을 이루며 상부로 개방되는 본체 홈이 상기 기판 본체에 형성되어, 상기 기판 본체의 상면에 중간 개구부가 제공되며, 상기 기판 홈의 나머지 부분을 이루는 홈 형성 구멍이 상기 절연층에 형성되고, 상기 본체 홈은 상기 기판 홈의 바닥면인 홈 바닥면을 포함하며, 상기 홈 형성 구멍은 상기 홈 개구부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 중간 개구부의 길이와 너비는 각각 상기 홈 개구부의 길이와 너비 보다 클 수 있다.
또한, 상기 기판 홈은 상기 절연층에 형성될 수 있다.
또한, 상기 나노 구조물은 복수 개이며, 복수 개의 상기 나노 구조물이 서로 얽힌 상태로 상기 홈 개구부를 가로지르도록 상기 기판 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 나노 구조물 조립체는, 상부로 개방되는 기판 홈이 형성되어 상면에 홈 개구부가 제공되는 기판; 상기 홈 개구부를 가로지르도록 상기 기판 상에 배치되는 나노 구조물; 및 상기 홈 개구부를 가로지르는, 상기 나노 구조물의 적어도 일부 영역의 표면이 기능화되거나 개질 되어 형성되는 변질부; 를 포함하며, 상기 변질부가 되는 상기 나노 구조물의 일부 영역인 변질 영역의 너비는 상기 홈 개구부의 너비보다 작다.
또한, 상기 기판은, 기판 본체, 및 상기 기판 본체 상에 배치되는 절연층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판 홈의 일 부분을 이루며 상부로 개방되는 본체 홈이 상기 기판 본체에 형성되어, 상기 기판 본체의 상면에 중간 개구부가 제공되며, 상기 기판 홈의 나머지 부분을 이루는 홈 형성 구멍이 상기 절연층에 형성되고, 상기 본체 홈은 상기 기판 홈의 바닥면인 홈 바닥면을 포함하며, 상기 홈 형성 구멍은 상기 홈 개구부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 중간 개구부의 길이와 너비는 각각 상기 홈 개구부의 길이와 너비 보다 클 수 있다.
또한, 상기 기판 홈은 상기 절연층에 형성될 수 있다.
또한, 상기 나노 구조물은 복수 개이며, 복수 개의 상기 나노 구조물이 서로 얽힌 상태로 상기 홈 개구부를 가로지르도록 상기 기판 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법은, 기판에 상부로 개방되도록 형성된 기판 홈에 의해서 상기 기판의 상면에 제공되는 홈 개구부를, 나노 구조물이 가로지르는 브리지 구조를 만드는, 브리지 구조 형성 단계; 및 상기 홈 개구부를 가로지르는, 상기 나노 구조물의 부분의 적어도 일부 영역에 나노 물질을 증착하는, 증착 단계; 를 포함한다.
또한, 상기 증착 단계에서는, 상기 기판 상에 감광제를 코팅하고, 상기 나노 물질이 증착될 상기 나노 구조물의 일부 영역 위의 상기 감광제의 부분에 상부로 개방되는 개방부를 형성한 후, 상기 개방부를 통해 상기 나노 구조물의 일부 영역에 나노 물질을 증착할 수 있다.
또한, 상기 개방부의 너비는 상기 나노 구조물의 너비 보다 클 수 있다.
또한, 상기 브리지 구조 형성 단계는 기판을 준비하는, 기판 준비 단계, 상기 기판 상에 나노 구조물을 배치하는, 나노 구조물 배치 단계, 및 상기 기판에 상기 나노 구조물이 가로지르는 상기 홈 개구부를 가지는 상기 기판 홈을 형성하는, 기판 홈 형성 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 나노 구조물 배치 단계에서는, 복수 개의 서로 얽힌 상기 나노 구조물을 상기 기판 상에 배치할 수 있다.
또한, 상기 브리지 구조 형성 단계는 기판을 준비하는, 기판 준비 단계, 상기 기판에 상기 홈 개구부를 가지는 기판 홈을 형성하는, 기판 홈 형성 단계, 및 상기 홈 개구부를 가로지르도록 상기 나노 구조물을 상기 기판 상에 배치하는, 나노 구조물 배치 단계를 포함할 수 있다
또한, 상기 나노 구조물 배치 단계에서는, 복수 개의 서로 얽힌 상기 나노 구조물을, 상기 홈 개구부를 가로지르도록 상기 기판 상에 배치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법은, 기판에 상부로 개방되도록 형성된 기판 홈에 의해서 상기 기판의 상면에 제공되는 홈 개구부를, 나노 구조물이 가로지르는 브리지 구조를 만드는 브리지 구조 형성 단계; 및 상기 홈 개구부를 가로지르는, 상기 나노 구조물의 부분의 적어도 일부 영역의 표면을 기능화 하거나 또는 개질하여 변질부를 형성하는, 변질 단계; 를 포함한다.
또한, 상기 변질 단계에서는, 상기 기판 상에 감광제를 코팅하고, 상기 변질부가 될 상기 나노 구조물의 일부 영역 위의 상기 감광제의 부분에 상부로 개방되는 개방부를 형성한 후, 상기 개방부를 통해, 상기 나노 구조물의 일부 영역의 표면이 기능화되거나 개질되도록 할 수 있다.
또한, 상기 개방부의 너비는 상기 나노 구조물의 너비 보다 클 수 있다.
또한, 상기 브리지 구조 형성 단계는 기판을 준비하는, 기판 준비 단계, 상기 기판 상에 나노 구조물을 배치하는, 나노 구조물 배치 단계, 및 상기 기판에 상기 나노 구조물이 가로지르는 상기 홈 개구부를 가지는 상기 기판 홈을 형성하는, 기판 홈 형성 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 나노 구조물 배치 단계에서는, 복수 개의 서로 얽힌 상기 나노 구조물을 상기 기판 상에 배치할 수 있다.
또한, 상기 브리지 구조 형성 단계는 기판을 준비하는, 기판 준비 단계, 상기 기판에 상기 홈 개구부를 가지는 기판 홈을 형성하는, 기판 홈 형성 단계, 및 상기 홈 개구부를 가로지르도록 상기 나노 구조물을 상기 기판 상에 배치하는, 나노 구조물 배치 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 나노 구조물 배치 단계에서는, 복수 개의 서로 얽힌 상기 나노 구조물을, 상기 홈 개구부를 가로지르도록 상기 기판 상에 배치할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 정렬 오차가 발생하여도, 나노 구조물의 일부 영역에 나노 물질을 증착하거나 나노 구조물의 일부의 표면을 기능화 또는 개질하는 등 나노 구조물의 일부를 패터닝할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 나노 수준의 분해능이 아닌, 일반적인 수준의 분해능을 가지는 포토 리소그래피 장비로도, 나노 구조물의 일부 영역에 나노 물질을 선택적으로 증착하거나 나노 구조물의 일부의 표면을 기능화 또는 개질하는 등 나노 구조물의 일부를 패터닝할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선택적으로 패터닝된 나노 구조물의 단면 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선택적으로 패터닝된 나노 구조물의 단면도와 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선택적으로 패터닝된 나노 구조물을 제작하는 과정에서, 정렬 오차가 발생하여도, 나노 물질이 나노 구조물의 일부 영역에 증착될 수 있는 것을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선택적으로 패터닝된 나조 구조물의 단면 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선택적으로 패터닝된 나노 구조물의 단면 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 선택적으로 패터닝된 나노 구조물의 단면 사시도이다.
도 7a 및 도 7b은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 선택적으로 패터닝된 나노 구조물의 단면도와 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법에 관한 구성도이다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법을 도시한 일 공정도이다.
도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법을 도시한 다른 공정도이다.
도 12는 기판이 기판 본체와 절연층으로 나뉘지 않는 경우의 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법을 나타내는 도면이다.
도 13은 기판 홈이 절연층에 형성되는 경우의 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법에 관한 구성도이다.
도 15는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법을 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법을 도시한 일 공정도이다.
도 17은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법을 도시한 다른 공정도이다.
이하에서는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '지지'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 지지될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 길이, 너비, 높이 등의 표현은 각 도면에 별도의 화살표로 표시된 방향을 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
선택적으로 패터닝된 나노 구조물
이하, 도 1과 도 2a 및 도 2b를 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선택적으로 패터닝된 나노 구조물의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.
도 1과 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선택적으로 패터닝된 나노 구조물(1)은 기판(100), 나노 구조물(200), 및 나노 물질(300)을 포함한다.
기판(100)에는, 상부로 개방되는 기판 홈(101)이 형성된다. 이에 따라, 기판(100)의 상면에는 홈 개구부(101-1)가 제공된다. 또한, 기판 홈(101)은 홈 개구부(101-1)와 마주보는 바닥면인 홈 바닥면(101-2)을 포함할 수 있으며, 이 경우 기판(100)은 홈 개구부(101-1)와 홈 바닥면(101-2)을 포함한다. 홈 바닥면(101-2)의 길이와 너비는 각각 홈 개구부(101-1)의 길이와 너비와 동일할 수 있다. 그러나, 홈 바닥면(101-2)의 길이와 너비는 각각 홈 개구부(101-1)의 길이와 너비와 다를 수 있다. 또한, 홈 바닥면(101-2)의 길이와 홈 개구부(101-1)의 길이는 동일하나 홈 바닥면(101-2)의 너비와 홈 개구부(101-1)의 너비는 다르거나, 홈 바닥면(101-2)의 길이와 홈 개구부(101-1)의 길이는 다르나 홈 바닥면(101-2)의 너비와 홈 개구부(101-1)의 너비는 동일할 수 있다.
기판(100)은 기판 본체(110), 및 절연층(120)을 포함할 수 있다.
기판 본체(110)는 등방성 또는 비등방성 식각이 가능할 수 있다. 상세하게, 기판 본체(110)는 웨이퍼 또는 필름(film)의 형상일 수 있으며, 물성적으로, 기판 본체(110)는 리지드 또는 플렉시블 할 수 있다. 결정학적으로, 기판 본체(110)는 단결정체, 다결정체 또는 비정질체이거나, 결정상과 비정질상이 혼재된 혼합상일 수 있다. 기판 본체(110)가 둘 이상의 층이 적층된 경우, 각 층은 서로 독립적으로 단결정체, 다결정체, 비정질체 또는 혼합상일 수 있다.
물질적으로, 기판 본체(110)는 반도체를 포함할 수 있다. 이러한 기판 본체(110)는 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 또는 실리콘게르마늄(SiGe)을 포함하는 4족 반도체; 갈륨비소(GaAs), 인듐인(InP) 또는 갈륨인(GaP)을 포함하는 3-5족 반도체; 황화카드뮴(CdS) 또는 텔루르화아연(ZnTe)을 포함하는 2-6족 반도체; 황화납(PbS)을 포함하는 4-6족 반도체; 또는 이들에서 선택된 둘 이상의 물질이 각 층을 이룰 수 있다. 그러나, 기판 본체(110)는 특별히 한정되지 않는다.
도 1과 도 2a 및 도 2b를 참조로 하면, 기판 홈(101)의 일 부분을 이루며 상부로 개방되는 본체 홈(111)이 기판 본체(110)에 형성된다. 이에 따라, 기판 본체(110)의 상면에는 중간 개구부(111-1)가 제공된다. 본체 홈(111)은 기판 홈(101)의 바닥면인 홈 바닥면(101-2)을 포함한다. 이 경우, 중간 개구부(111-1)의 길이와 너비는 각각 홈 개구부(101-1)의 길이와 너비 보다 클 수 있다. 이에 의해서, 기판 홈(101)에는 처마 구조(101-3)가 형성될 수 있다.
절연층(120)은 기판 본체(110) 상에 배치된다. 일 예에 따른 절연층(120)은 원자층 증착 (Atomic Layer Deposition), 또는 스퍼터링 (sputtering) 및 플라즈마 화학 기상 증착법 (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등의 증착법 등 통상적으로 사용되는 방법을 통해 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 절연층(120)은 열산화 방법을 통해 형성될 수 있다. 비 한정적인 일 구체예로, 절연층(120)은 실리콘 산화물, 하프늄 산화물, 알루미늄 산화물, 지르코늄 산화물, 바륨-타이타늄 복합산화물, 이트륨 산화물, 텅스텐 산화물, 탄탈륨 산화물, 아연 산화물, 타이타늄 산화물, 주석 산화물, 바륨-지르코늄 복합산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 옥시나이트라이드, 지르코늄 실리케이트, 하프늄 실리케이트, 이들의 혼합물(mixture) 또는 이들의 복합물(composite) 등일 수 있다. 그러나, 절연층(120)은 특별히 한정되지 않는다.
도 1과 도 2a 및 도 2b를 참조로 하면, 기판 홈(101)의 나머지 부분을 이루는 홈 형성 구멍(121)이 절연층(120)에 형성된다. 홈 형성 구멍(121)은 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 포함한다.
이러한 구성에 의해서, 기판 본체(110)와 절연층(120)을 포함하는 기판(100)에, 기판 홈(101)이 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 사상이 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 상부로 개방되는 기판 홈(101)이 형성된 기판(100)의 구성은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 후술할 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선택적으로 패터닝된 나노 구조물(1)의 경우에는, 기판(100)이 기판 본체(110)와 절연층(120)으로 나뉘지 않고, 기판(100)에 상부로 개방되는 기판 홈(101)이 형성될 수 있다. 이 경우에, 기판 홈(101)은 상술한 처마 구조(101-3), 본체 홈(111), 중간 개구부(111-1), 및 홈 형성 구멍(121)을 포함하지 않게 된다. 또한, 후술할 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선택적으로 패터닝된 나노 구조물(1)의 경우에는, 기판(100)이 기판 본체(110)와 절연층(120)을 포함하나, 기판 홈(101)이 절연층(120)에 형성될 수 있다. 이 경우에, 기판 홈(101)은 상술한 처마 구조(101-3), 본체 홈(111), 및 중간 개구부(111-1)를 포함하지 않게 된다. 또한, 기판 홈(101)은 상술한 제 1 실시예의 홈 형성 구멍(121)이 될 수도 있다.
나노 구조물(200)은 홈 개구부(101-1)를 가로지르도록 기판(100) 상에 배치된다. 나노 구조물(200)은 홈 개구부(101-1)를 가로질러서 일측과 타측이 기판(100)에 접촉되는 것으로 기판(100)에 지지된다. 이에 따라, 나노 구조물(200)은 기판 홈(101)의 바닥면인 홈 바닥면(101-2)으로부터 기판 홈(101)의 깊이만큼 이격되게 배치된다. 즉, 나노 구조물(200)이 기판 홈(101)의 홈 바닥면(101-2)으로부터 이격되게 기판(100) 상에 배치되는 브리지 구조가 만들어진다.
예를 들어, 나노 구조물(200)이 담긴 용액을 기판(100) 상에 떨어뜨리거나, 나노 구조물(200)이 담긴 용액에 기판(100)을 담글 수 있다. 이 후, 기판(100) 상의 용액을 건조시켜서, 나노 구조물(200)이, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르도록, 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 이 외, 드랍 캐스팅(drop casting), 딥 코팅(dip coating), 또는 스핀 코팅(spin coating) 등의 코팅법 등을 사용하여, 나노 구조물(200)이, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르도록, 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 그러나, 나노 구조물(200)이, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르도록, 기판(100) 상에 배치되는 방법은 특별히 한정되지 않는다.
나노 구조물(200)은 적어도 어느 하나의 부분이 나노 사이즈를 가질 수 있다. 예를 들어, 나노 구조물(200)이 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르는 방향을 길이방향으로 할 때, 나노 구조물(200)의 너비와 높이가 나노 사이즈를 가질 수 있다. 예를 들어, 나노 구조물(200)은 와이어, 메쉬, 빔, 플레이트 등에 의해 형성될 수 있다. 그러나, 나노 사이즈를 가지는 나노 구조물(200)의 부분, 및 나노 구조물(200)을 형성하는 물질의 종류는 이에 한정되지 않는다.
나노 물질(300)은, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르는, 나노 구조물(200)의 부분의 적어도 일부 영역에 증착되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 나노 물질(300)은 나노파티클(nanoparticle), 나노로드(nanorod), 나노필름(nanofilm), 탄소나노튜브(CNT, Carbon Nanotube), 및 양자점(QD, Quantum Dot) 중 적어도 하나의 물질일 수 있다. 또한, 이러한 나노 물질(300)은, 증발 증착(evaporation), 스퍼터링(sputtering), 화학 증착(CVD, Chemical Vapor Deposition), 산화(oxidation), 스프레이 코팅(spray coating), 드랍 코팅(drop coating), 또는 딥 코팅(dip coating) 등의 증착 방법을 통해, 나노 구조물(200)의 일부 영역에 증착되어 배치될 수 있다. 그러나, 나노 물질(300)의 종류, 또는 나노 물질(300)이 나노 구조물(200)의 일부 영역에 증착되어 배치되는 방법은 특별히 한정되지 않는다.
한편, 나노 구조물(200)이 기판(100)의 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르는 방향을 길이방향으로 할 때, 나노 구조물(200)의 길이는 홈 개구부(101-1)의 길이 보다 클 수 있다. 또한, 나노 구조물(200)의 너비는 홈 개구부(101-1)의 너비 보다 작을 수 있다. 또한, 나노 물질(300)이 배치되는 나노 구조물(200)의 일부 영역인 나노 물질 배치 영역(201)의 너비는 홈 개구부(101-1)의 너비 보다 작을 수 있다. 이 경우, 나노 물질 배치 영역(201)의 길이는 홈 개구부(101-1)의 길이 보다 작을 수 있다. 또한, 나노 물질 배치 영역(201)의 길이는 홈 개구부(101-1)의 길이와 동일하거나 홈 개구부(101-1)의 길이 보다 클 수 있다. 또한, 나노 물질 배치 영역(201)의 길이가 홈 개구부(101-1)의 길이 보다 큰 경우에, 나노 물질 배치 영역(201)의 길이는 나노 구조물(200)의 길이 보다 작거나 나노 구조물(200)의 길이와 동일할 수 있다.
상술한 조건에서, 홈 바닥면(101-2)의 길이와 홈 개구부(101-1)의 길이가 모두 나노 물질 배치 영역(201)의 길이 보다 작게 할 수 있다. 또한, 포토 리소그래피를 통해, 기판(100) 상에 코팅된 감광제(2)에 상부로 개방된 개방부(4)를 형성할 수 있다. 또한, 개방부(4)를 통해, 나노 물질(300)을, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르는, 나노 구조물(200)의 일부 영역에 증착하여 나노 물질 배치 영역(201)이 형성될 수 있다. 이 경우에는, 개방부(4)의 길이가 홈 개구부(101-1)의 길이 보다 크기 때문에, 기판(100)의 기판 홈(101)에는 감광제(2)가 없으나, 나노 물질(300)은 기판(100)의 기판 홈(101) 내면에 모두 증착된다. 이에 따라, 감광제(2)를 제거하여도, 기판(100)의 기판 홈(101) 내면에 모두 증착된 나노 물질(300)의 적어도 일부가 제거되지 않는다. 이러한 상태에서, 기판(100)의 기판 홈(101) 내면에 증착된 나노 물질(300)이 기판(100) 상에 증착된 도전체(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 이에 의해서, 나노 구조물(200)의 일부 영역에 증착된 나노 물질(300)뿐만 아니라, 기판(100)의 기판 홈(101) 내면에 증착된 나노 물질(300)에도 전류가 흐르게 되어, 제대로 된 동작이 이루어지지 않을 수 있다.
그러므로, 나노 구조물(200)의 일부 영역에 증착된 나노 물질(300)만 기판(100) 상에 증착된 도전체 등에 연결되어 동작이 제대로 이루어지도록 하기 위해서는, 홈 바닥면(101-2)의 길이와 홈 개구부(101-1)의 길이 중 적어도 어느 하나가, 나노 물질 배치 영역(201)의 길이 보다 큰 것이 바람직하다.
이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선택적으로 패터닝된 나노 구조물(1)의 작용 및 효과에 대하여 도 3을 참조로 하여 설명한다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 선택적으로 패터닝된 나노 구조물(1)에서, 나노 구조물(200)은, 기판(100)의 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르도록 기판(100) 상에 배치된다. 즉, 기판(100)의 기판 홈(101)과, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르는 나노 구조물(200)에 의해서, 브리지 구조가 형성된다.
이러한 구성에서는, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르는, 나노 구조물(200)의 부분의 적어도 일부 영역에 나노 물질(300)이 증착되어 배치되는 것이, 포토 리소그래피를 통해서, 이루어질 수 있다. 즉, 포토 리소그래피를 통해서, 기판(100)에 감광제(2)가 코팅되고, 나노 물질(300)이 증착될 나노 구조물(200)의 일부 영역 위의 감광제(2)의 부분에 상부로 개방된 개방부(4)가 형성될 수 있다. 이와 같이 감광제(2)에 형성된 개방부(4)를 통해, 나노 물질(300)을, 나노 구조물(200)의 일부 영역에 증착할 수 있다. 이러한 경우, 감광제(2)의 개방부(4)를 통해 유입된 나노 물질(300) 중 일부는 나노 구조물(200)의 일부 영역에 증착되고, 나머지는 기판 홈(101)의 홈 바닥면(101-2)에 침전된다. 이에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(100) 상에 코팅된 감광제(2)에 개방부(4)를 형성하는 경우나, 또는 나노 물질(300)을 감광제(2)의 개방부(4)를 통해 증착하는 경우에, 빛의 회절, 진동 또는 물리적인 동작오차 등에 의해, 정렬 오차가 발생한다고 하더라도, 나노 물질(300)이 나노 구조물(200)의 일부 영역에 증착될 수 있다. 그러므로, 분해능이 높은 첨단 포토 리소그래피 장비가 아닌, 일반적인 수준의 분해능을 가지는 포토 리소그래피 장비를 사용하더라도, 나노 물질(300)의 나노 구조물(200)의 일부 영역에의 증착이 이루어질 수 있다.
한편, 이러한 구성 이외에도, 본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 기판(100)이 기판 본체(110)와 절연층(120)으로 나뉘지 않고, 기판(00)에 상부로 개방되는 기판 홈(101)이 형성될 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여, 제 2 실시예를 설명한다. 도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선택적으로 패터닝된 나노 구조물의 단면 사시도이다.
본 발명의 제 2 실시예를 설명함에 있어서, 상술한 제 1 실시예와 비교하였을 때, 기판(100)이 기판 본체(110)와 절연층(120)으로 나뉘지 않는다는 차이가 있는바, 이러한 차이점을 위주로 설명하며, 동일한 설명 및 도면부호는 상술한 실시예들을 원용한다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 선택적으로 패터닝된 나노 구조물(1)의 제 2 실시예의 기판(100)은 기판 본체(110)와 절연층(120)으로 나뉘지 않는다. 또한, 상부로 개방된 기판 홈(101)이 기판(100)에 형성될 수 있다. 기판(100)이 기판 본체(110)와 절연층(120)으로 나뉘지 않기 때문에, 기판 홈(101)은 상술한 제 1 실시예의 처마 구조(101-3), 본체 홈(111), 중간 개구부(111-1), 및 홈 형성 구멍(121)을 포함하지 않게 된다.
이와 같이 기판 본체(110)와 절연층(120)으로 나뉘지 않는 경우, 기판(100)은 상술한 제 1 실시예의 기판 본체(110)와 같이, 등방성 또는 비등방성 식각이 가능할 수 있다. 상세하게, 기판(100)은 웨이퍼 또는 필름(film)의 형상일 수 있으며, 물성적으로, 기판(100)은 리지드 또는 플렉시블 할 수 있다. 결정학적으로, 기판(100)은 단결정체, 다결정체 또는 비정질체이거나, 결정상과 비정질상이 혼재된 혼합상일 수 있다. 기판(100)이 둘 이상의 층이 적층된 경우, 각 층은 서로 독립적으로 단결정체, 다결정체, 비정질체 또는 혼합상일 수 있다. 물질적으로, 기판(100)은 반도체를 포함할 수 있다. 이러한 기판(100)은 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 또는 실리콘게르마늄(SiGe)을 포함하는 4족 반도체; 갈륨비소(GaAs), 인듐인(InP) 또는 갈륨인(GaP)을 포함하는 3-5족 반도체; 황화카드뮴(CdS) 또는 텔루르화아연(ZnTe)을 포함하는 2-6족 반도체; 황화납(PbS)을 포함하는 4-6족 반도체; 또는 이들에서 선택된 둘 이상의 물질이 각 층을 이룰 수 있다.
또한, 기판(100)은 상술한 제 1 실시예의 절연층(120)과 같이, 실리콘 산화물, 하프늄 산화물, 알루미늄 산화물, 지르코늄 산화물, 바륨-타이타늄 복합산화물, 이트륨 산화물, 텅스텐 산화물, 탄탈륨 산화물, 아연 산화물, 타이타늄 산화물, 주석 산화물, 바륨-지르코늄 복합산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 옥시나이트라이드, 지르코늄 실리케이트, 하프늄 실리케이트, 이들의 혼합물(mixture) 또는 이들의 복합물(composite) 등일 수 있다. 그러나, 기판(100)은 특별히 한정되지 않는다.
한편, 이러한 구성 이외에도, 본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 기판 홈(101)이 절연층(120)에 형성될 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여, 제 3 실시예를 설명한다. 도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선택적으로 패터닝된 나노 구조물의 단면 사시도이다.
본 발명의 제 3 실시예를 설명함에 있어서, 상술한 제 1 실시예와 비교하였을 때, 기판 홈(101)이 절연층(120)에 형성된다는 차이가 있는바, 이러한 차이점을 위주로 설명하며, 동일한 설명 및 도면부호는 상술한 실시예들을 원용한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선택적으로 패터닝된 나노 구조물(1)의 제 3 실시예의 기판 홈(101)은 절연층(120)에 형성될 수 있다. 기판 홈(101)이 절연층(120)에 형성되기 때문에, 기판 홈(101)은 상술한 제 1 실시예의 처마 구조(101-3), 본체 홈(111), 및 중간 개구부(111-1)를 포함하지 않게 된다. 이 경우, 기판 홈(101)은 상술한 제 1 실시예의 홈 형성 구멍(121)이 될 수도 있다.
한편, 이러한 구성 이외에도, 본 발명의 제 4 실시예에 따르면, 나노 구조물(200)은 복수 개일 수 있으며, 나노 물질(300) 대신 변질부(400)를 포함할 수 있다.
이하, 도 6과 도 7a 및 도 7b을 참조하여, 제 4 실시예를 설명한다. 도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 선택적으로 패터닝된 나노 구조물의 단면 사시도이며, 도 7a 및 도 7b은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 선택적으로 패터닝된 나노 구조물의 단면도와 평면도이다.
본 발명의 제 4 실시예를 설명함에 있어서, 상술한 제 1 실시예과 비교하였을 때, 나노 구조물(200)이 복수 개이며 나노 물질(300) 대신 변질부(400)를 포함한다는 차이가 있는바, 이러한 차이점을 위주로 설명하며, 동일한 설명 및 도면부호는 상술한 실시예들을 원용한다.
도 6과 도 7a 및 도 7b을 참조하면, 본 발명에 따른 선택적으로 패터닝된 나노 구조물(1)의 제 4 실시예의 나노 구조물(200)은 복수 개이다. 또한, 복수 개의 나노 구조물(200)은 서로 얽힌 상태로, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르도록, 기판(100) 상에 배치된다. 예를 들어, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)이 담긴 용액을 기판(100) 상에 떨어뜨리거나, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)이 담긴 용액에 기판(100)을 담글 수 있다. 이 후, 기판(100) 상의 용액을 건조시켜서, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)이, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르도록, 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 이 외, 드랍 캐스팅(drop casting), 딥 코팅(dip coating) 또는 스핀 코팅(spin coating) 등의 코팅법 등을 사용하여, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)이, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르도록, 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 그러나, 복수 개의 나노 구조물(200)이 서로 얽힌 상태로, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르도록, 기판(100) 상에 배치되는 방법은 특별히 한정되지 않는다.
한편, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)이 기판(100)의 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르는 방향을 길이방향으로 할 때, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 전체 길이는 홈 개구부(101-1)의 길이 보다 클 수 있다. 또한, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 전체 너비는 홈 개구부(101-1)의 너비 보다 작을 수 있다. 또한, 변질부(400)가 되는, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 일부 영역인 후술할 변질 영역(202)의 너비는 홈 개구부(101-1)의 너비 보다 작을 수 있다. 이 경우, 변질 영역(202)의 길이는 홈 개구부(101-1)의 길이 보다 작을 수 있다. 또한, 변질 영역(202)의 길이는 홈 개구부(101-1)의 길이와 동일하거나 홈 개구부(101-1)의 길이 보다 클 수 있다. 또한, 변질 영역(202)의 길이가 홈 개구부(101-1)의 길이 보다 큰 경우에, 변질 영역(202)의 길이는 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 전체 길이 보다 작거나 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 전체 길이와 동일할 수 있다.
본 발명에 따른 선택적으로 패터닝된 나노 구조물(1)의 제 4 실시예는 변질부(400)를 포함한다. 변질부(400)는, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르는, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 부분의 적어도 일부 영역의 표면이 기능화되거나 개질 되어 형성된다. 예를 들어, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르는, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 부분의 적어도 일부 영역의 표면에, 수산화 이온(OH-)이나 아미노기(-NH2)를 붙여서, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르는, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 부분의 적어도 일부 영역의 표면이 기능화되도록 할 수 있다. 또한, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르는, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 부분의 적어도 일부 영역의 표면을 도핑(doping)하여, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르는, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 부분의 적어도 일부 영역의 표면이 개질되도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 선택적으로 패터닝된 나노 구조물(1)은, 상술한 제 2 실시예와 같이, 기판(100)이 기판 본체(110)와 절연층(120)으로 나뉘지 않을 수 있다. 또한, 상술한 제 3 실시예와 같이, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 선택적으로 패터닝된 나노 구조물(1)은, 기판 홈(101)이 절연층(120)에 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 선택적으로 패터닝된 나노 구조물(1)의 제 4 실시예와 같이, 복수 개의 나노 구조물(200)이 서로 얽힌 상태로, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르도록, 기판(100) 상에 배치되는 구성은, 본 발명에 따른 선택적으로 패터닝된 나노 구조물(1)의 제 1 내지 제 3 실시예와 같이 변질부(400)를 포함하지 않고, 나노 물질(300)을 포함하는 경우에도 적용 가능하다. 이 경우에는, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르는, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 부분의 일부 영역에 나노 물질(300)이 적층되어 배치될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 선택적으로 패터닝된 나노 구조물(1)의 제 4 실시예의 변질부(400)는, 본 발명에 따른 선택적으로 패터닝된 나노 구조물(1)의 제 1 내지 제 3 실시예에도 나노 물질(300) 대신에 적용 가능하다. 이 경우에는, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르는, 나노 구조물(200)의 부분의 적어도 일부 영역의 표면이 기능화되거나 개질되어, 변질부(400)가 형성될 수 있다.
나노 구조물의 선택적 패터닝 방법
이하, 도 8 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법에 대하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법에 관한 구성도이며, 도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법을 나타내는 도면이다.
또한, 도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법을 도시한 일 공정도이고, 도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법을 도시한 다른 공정도이다.
도 8과 도 9를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법은, 브리지 구조 형성 단계(S100), 및 증착 단계(S200)를 포함한다.
브리지 구조 형성 단계(S100)에서는, 기판(100)에 상부로 개방되도록 형성된 기판 홈(101)에 의해서 기판(100)의 상면에 제공되는 홈 개구부(101-1)를, 나노 구조물(200)이 가로지르는 브리지 구조를 만든다.
예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 브리지 구조 형성 단계(S100)는, 기판 준비 단계(S110), 나노 구조물 배치 단계(S120), 및 기판 홈 형성 단계(S130)를 포함할 수 있다.
기판 준비 단계(S110)에서는, 기판(100)을 준비한다. 예를 들어, 기판(100)이 기판 본체(110)와 절연층(120)을 포함할 때, 기판 준비 단계(S110)는 기판 본체 준비 단계(S111), 및 절연층 배치 단계(S112)를 포함할 수 있다. 기판 본체 준비 단계(S111)에서는, 기판 본체(110)를 준비한다. 예를 들어, 기판 본체(110)는 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 절연층 배치 단계(S112)에서는, 기판 본체(110) 상에 절연층(120)을 배치한다. 예를 들어, 절연층(120)은 실리콘 산화막(SiO2)일 수 있으며, 실리콘 웨이퍼인 기판 본체(110)를 산화시켜 절연층(120)을 형성함으로써 기판 본체(110) 상에 절연층(120)이 배치되도록 할 수 있다.
나노 구조물 배치 단계(S120)에서는, 기판(100) 상에 나노 구조물(200)을 배치한다. 예를 들어, 나노 구조물(200)이 담긴 용액을 기판(100) 상에 떨어뜨리거나, 나노 구조물(200)이 담긴 용액에 기판(100)을 담근 후에, 기판(100) 상의 용액을 건조시켜서, 기판(100) 상에 나노 구조물(200)이 배치되도록 할 수 있다.
이 경우, 하나의 나노 구조물(200)이 기판(100) 상의 소정 영역에 배치되도록 할 수 있거나, 복수 개의 나노 구조물(200)이 서로 소정 거리 떨어져서 기판(100) 상에 각각 배치되도록 할 수 있다.
기판 홈 형성 단계(S130)에서는, 기판(100)에 나노 구조물(200)이 가로지르는 홈 개구부(101-1)를 가지는 기판 홈(101)을 기판(100)에 형성한다. 하나의 나노 구조물(200)이 기판(100) 상의 소정 영역에 배치된 경우에, 기판 홈 형성 단계(S130)에서는, 하나의 나노 구조물(200)이 가로지르는 홈 개구부(101-1)를 가지는 하나의 기판 홈(101)을 기판(100)에 형성할 수 있다. 또한, 복수 개의 나노 구조물(200)이 서로 소정 거리 떨어져서 기판(100) 상에 각각 배치되는 경우에, 기판 홈 형성 단계(S130)에서는, 복수개의 나노 구조물(200) 각각이 가로지르는 홈 개구부(101-1)를 가지는 복수개의 기판 홈(101)을 기판(100)에 형성할 수 있다.
예를 들어, 기판(100)이 기판 본체(110)와 절연층(120)을 포함하는 경우에, 기판 홈 형성 단계(S130)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 감광제 코팅 단계(S131), 노광 단계(S132), 현상 단계(S133), 절연층 식각 단계(S134), 및 기판 본체 식각 단계(S135)를 포함할 수 있다.
감광제 코팅단계(S131)에서는, 기판(100)의 절연층(120) 상부에 포토레지스트(photoresist)라고 불리우는 감광제(2)를 코팅한다. 예를 들어, 스핀 코팅에 의해서, 감광제(2)를 기판(100)의 절연층(120) 상부에 코팅할 수 있다. 이 경우, 감광제(2)는 네가티브 감광제일 수 있다.
노광단계(S132)에서는, 포토 마스크(3)를 이용하여 감광제(2)에 자외선 노광을 수행한다. 예를 들어, 감광제(2)가 네가티브 감광제라면, 기판 홈(101)이 형성될 부분의 상부의 감광제(2)의 부분을 제외한 감광제의 부분에 포토 마스크(3)를 이용하여 자외선 노광이 수행될 수 있다.
현상단계(S133)에서는, 현상액을 이용하여 기판 홈(101)이 형성될 부분의 상부의 감광제(2)의 부분을 제거한다. 이에 의해서, 감광제(2)에는 나노 구조물(200)과 절연층(120)의 일부가 외부로 노출되도록 상부로 개방되는 개방부(4)가 형성된다.
절연층 식각 단계(S134)에서는, 감광제(2)의 개방부(4)를 통해 외부로 노출된 절연층(120)의 부분을, 에칭액 또는 에칭가스에 의해서 제거할 수 있다. 이에 따라, 절연층(120)에 홈 개구부(101-1)를 가지는 홈 형성 구멍(121)이 형성될 수 있다.
기판 본체 식각단계(S135)에서는, 감광제(2)를 제거하고, 홈 형성 구멍(121)을 통해 기판 본체(110)를 식각한다. 예를 들어, 적어도 하나 이상의 가스를 이용하여 홈 형성 구멍(121)을 통해 기판 본체(110)를 등방식각할 수 있다. 이에 의해서, 기판 본체(110)에 홈 바닥면(101-2)과 중간 개구부(111-1)를 가지는 본체 홈(111)이 형성될 수 있다. 또한, 홈 개구부(101-1), 중간 개구부(111-1), 및 홈 바닥면(101-2)을 가지는 기판 홈(101)이, 기판 본체(110)와 절연층(120)을 포함하는 기판(100)에 형성될 수 있다. 한편, 기판 본체 식각단계(S135)에서는 감광제(2)를 제거하지 않은 상태에서, 홈 형성 구멍(121)을 통해 기판 본체(110)를 식각할 수도 있다. 이 경우에는 기판 본체(110)의 식각 후 감광제(2)를 제거할 수 있다.
증착 단계(S200)에서는, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르는, 나노 구조물(200)의 부분의 적어도 일부 영역에 나노 물질(300)을 증착한다. 증착 단계(S200)에서는, 기판(100) 상에 감광제를 코팅하고, 나노 물질(300)이 증착될 나노 구조물(200)의 일부 영역 위의 감광제(2)의 부분에 상부로 개방된 개방부(4)를 형성한 후, 감광제(2)의 개방부(4)를 통해 나노 구조물(200)의 일부 영역에 나노 물질(300)을 증착할 수 있다. 즉, 증착 단계(S200)에서는, 포토 리소그래피를 통해, 나노 물질(300)이 증착될 나노 구조물(200)의 일부 영역 위의 감광제(2)의 부분에 상부로 개방된 개방부(4)를 형성한 후, 감광제(2)의 개방부(4)를 통해 나노 구조물(200)의 일부 영역에 나노 물질(300)을 코팅할 수 있다.
이 경우, 나노 구조물(200)이 홈 개구부(101-1)를 가로지르는 방향을 길이방향으로 할 때, 감광제(2)의 개방부(4)의 너비는 나노 구조물(200)의 너비보다 클 수 있다. 이에 따라, 개방부(4)는 나노 물질(300)이 증착될 나노 구조물(200)의 일부 영역 위뿐만 아니라, 기판 홈(101)의 홈 바닥면(101-2)까지 연장될 수 있다. 또한, 감광제(2)의 개방부(4)를 통해 유입된 나노 물질(300) 중 일부는 나노 구조물(200)의 일부 영역에 증착되고, 나머지는 기판 홈(101)의 홈 바닥면(101-2)에 침전된다. 이에 의해서, 기판(100) 상에 코팅된 감광제(2)에 개방부(4)를 형성하는 경우나, 또는 나노 물질(300)을 감광제(2)의 개방부(4)를 통해 나노 구조물(200)의 일부 영역에 증착하는 경우에, 빛의 회절, 진동 또는 물리적인 동작오차 등에 의해, 정렬 오차가 발생한다고 하더라도, 나노 물질(300)이 나노 구조물(200)의 일부 영역에 증착될 수 있다. 그러므로, 일반적인 수준의 분해능을 가지는 포토 리소그래피 장비를 사용하더라도, 나노 물질(300)의 나노 구조물(200)의 일부 영역에의 증착이 이루어질 수 있다.
예를 들어, 증착 단계(S200)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 감광제 코팅 단계(S210), 노광 단계(S220), 현상 단계(S230), 및 나노 물질 배치 단계(S240)를 포함할 수 있다.
감광제 코팅단계(S210)에서는, 기판(100) 상에 감광제(2)를 코팅한다. 예를 들어, 스핀 코팅에 의해서 감광제(2)를 기판(100) 상에 코팅할 수 있다. 이 경우, 감광제(2)는 포지티브 감광제일 수 있다.
노광단계(S220)에서는, 포토 마스크(3)를 이용하여 감광제(2)에 자외선 노광을 수행한다. 예를 들어, 감광제(2)가 포지티브 감광제라면, 나노 물질(300)이 증착될 나노 구조물(200)의 일부 영역 위의 감광제(2)의 부분에 포토 마스크(3)를 이용하여 자외선 노광이 수행될 수 있다.
현상단계(S230)에서는, 현상액을 이용하여 나노 물질(300)이 증착될 나노 구조물(200)의 일부 영역 위의 감광제(2)의 부분을 제거한다. 이에 의해서, 나노 물질(300)이 증착될 나노 구조물(200)의 일부 영역 위의 감광제(2)의 부분에는 상부로 개방된 개방부(4)가 형성될 수 있다.
나노 물질 배치 단계(S240)에서는, 감광제(2)의 개방부(4)를 통해 나노 물질(300)을 증착할 수 있다. 이에 따라, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르는, 나노 구조물(200)의 부분의 적어도 일부 영역에 나노 물질(300)이 증착될 수 있다.
이후, 감광제(2)를 제거하면, 도1과 도2에 도시된 선택적으로 패터닝된 나노 구조물(1)이 만들어진다.
한편, 도 11을 참조하면, 브리지 구조 형성 단계(S100)는, 기판 준비 단계(S110), 기판 홈 형성 단계(S120'), 및 나노 구조물 배치 단계(S130')를 포함할 수도 있다.
기판 준비 단계(S110)에서는, 기판(100)을 준비한다. 예를 들어, 기판(100)이 기판 본체(110)와 절연층(120)을 포함할 때, 기판 준비 단계(S110)는 기판 본체 준비 단계(S111), 및 절연층 배치 단계(S112)를 포함할 수 있다. 기판 본체 준비 단계(S111)에서는, 기판 본체(110)를 준비한다. 예를 들어, 기판 본체(110)는 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 절연층 배치 단계(S112)에서는, 기판 본체(110) 상에 절연층(120)을 배치한다. 예를 들어, 절연층(120)은 실리콘 산화막(SiO2)일 수 있으며, 실리콘 웨이퍼인 기판 본체(110)를 산화시켜 절연층(120)을 형성함으로써, 기판 본체(110) 상에 절연층(120)이 배치되도록 할 수 있다.
기판 홈 형성 단계(S120')에서는, 홈 개구부(101-1)를 가지는 기판 홈(101)을 기판(100)에 형성한다. 예를 들어, 기판(100)이 기판 본체(110)와 절연층(120)을 포함하는 경우에, 기판 홈 형성 단계(S120')는, 도 11에 도시된 바와 같이, 감광제 코팅 단계(S121'), 노광 단계(S122'), 현상 단계(S123'), 절연층 식각 단계(S124'), 및 기판 본체 식각 단계(S125')를 포함할 수 있다.
감광제 코팅단계(S121')에서는, 기판(100)의 절연층(120) 상부에 감광제(2)를 코팅한다. 예를 들어, 스핀 코팅에 의해서 감광제(2)를 기판(100)의 절연층(120) 상부에 코팅할 수 있다. 이 경우, 감광제(2)는 네가티브 감광제일 수 있다.
노광단계(S122')에서는, 포토 마스크(3)를 이용하여 감광제(2)에 자외선 노광을 수행한다. 예를 들어, 감광제(2)가 네가티브 감광제라면, 기판 홈(101)이 형성될 부분의 상부의 감광제(2)의 부분을 제외한 감광제(2)의 부분에 포토 마스크(3)를 이용하여 자외선 노광이 수행될 수 있다.
현상단계(S123')에서는, 현상액을 이용하여 기판 홈(101)이 형성될 부분의 상부의 감광제(2)의 부분을 제거한다. 이에 의해서, 감광제(2)에는 나노 구조물(200)과 절연층(120)의 일부가 외부로 노출되도록 상부로 개방되는 개방부(4)가 형성된다.
절연층 식각단계(S124')에서는, 감광제(2)의 개방부(4)를 통해 외부로 노출된 절연층(120)의 부분을, 에칭액 또는 에칭가스에 의해서 제거할 수 있다. 이에 따라, 절연층(120)에 홈 개구부(101-1)를 가지는 홈 형성 구멍(121)이 형성될 수 있다.
기판 본체 식각단계(S125')에서는, 감광제(2)를 제거하고, 홈 형성 구멍(121)을 통해 기판 본체(110)를 식각한다. 예를 들어, 적어도 하나 이상의 가스를 이용하여 홈 형성 구멍(121)을 통해 기판 본체(110)를 등방식각할 수 있다. 이에 의해서, 기판 본체(110)에 홈 바닥면(101-2)과 중간 개구부(111-1)를 가지는 본체 홈(111)이 형성될 수 있다. 또한, 홈 개구부(101-1), 중간 개구부(111-1), 및 홈 바닥면(101-2)을 가지는 기판 홈(101)이, 기판 본체(110)와 절연층(120)을 포함하는 기판(100)에 형성될 수 있다. 한편, 기판 본체 식각단계(S135)에서는 감광제(2)를 제거하지 않은 상태에서, 홈 형성 구멍(121)을 통해 기판 본체(110)를 식각할 수도 있다. 이 경우에는 기판 본체(110)의 식각 후 감광제(2)를 제거할 수 있다.
나노 구조물 배치 단계(S130')에서는, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르도록 나노 구조물(200)을 기판(100) 상에 배치한다. 예를 들어, 나노 구조물(200)이 담긴 용액을 기판(100) 상에 떨어뜨리거나, 나노 구조물(200)이 담긴 용액에 기판(100)을 담근 후에, 기판(100) 상의 용액을 건조시켜서, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르도록 나노 구조물(200)이 기판(100) 상에 배치되도록 할 수 있다.
이 경우, 하나의 기판 홈(101)이 기판(100)에 형성되도록 한 후, 하나의 나노 구조물(200)이 하나의 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르도록 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 또한, 기판(100)에 복수 개의 기판 홈(101)이 형성되도록 한 후, 복수 개의 나노 구조물(200) 각각이 각 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르도록 기판(100) 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법과 같이, 브리지 구조 형성 단계(S100), 및 증착 단계(S200)를 포함하는 경우에, 나노 구조물(200)은 상술한 바와 같이 하나가 아니라 복수 개가 서로 얽힌 것일 수도 있다. 이러한 경우에, 브리지 구조 형성 단계(S100)의 나노 구조물 배치 단계(S120, S130')에서는 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)을 기판(100) 상에 배치하거나, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르도록 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)을 기판(100) 상에 배치할 수 있다. 또한, 증착 단계(S200)에서는, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르는, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 부분의 적어도 일부 영역에 나노 물질(300)을 증착할 수 있다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법에서는, 도 12에 도시된 바와 같이 기판(100)이 기판 본체(110)와 절연층(120)으로 나뉘지 않을 수도 있다. 이 경우에는, 도 10과 도 11에 도시된 공정의 기판 준비 단계(S100)가 기판 본체 준비 단계(S111)와 절연층 배치 단계(S112)로 나뉘지 않을 수 있다. 또한, 기판(100)이 실리콘(Si) 등과 같이 기판 본체(110)와 동일한 소재로 형성된다면, 도 10과 도 11에 도시된 공정의 기판 홈 형성 단계(S130, S120')의 절연층 식각 단계(S134, S124')가 생략될 수 있다. 또한, 기판(100)이 실리콘 산화물(SiO2) 등과 같이 절연층(120)과 동일한 소재로 형성된다면, 도 10과 도11에 도시된 공정의 기판 홈 형성 단계(S130, S120')의 기판 본체 식각단계(S135, S125')가 생략될 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법에서는, 도 13에 도시된 바와 같이 기판 홈(101)이 기판(100)의 절연층(120)에 형성될 수 있다. 이 경우에는, 도 10과 도 11에 도시된 공정의 기판 홈 형성 단계(S130, S120')의 기판 본체 식각단계(S135, S125')가 생략될 수 있다.
한편, 이러한 구성 이외에도, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법에서는, 브리지 구조 형성 단계(S100)에서 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)이 기판(100) 상에 배치되고, 증착 단계(S200) 대신에 변질 단계(S300)를 포함할 수 있다.
이하, 도 14 내지 도 17을 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법을 설명한다. 도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법에 관한 구성도이며, 도 15는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법을 나타내는 도면이다.
또한, 도 16은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법을 도시한 일 공정도이고, 도 17은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법을 도시한 다른 공정도이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법을 설명함에 있어서, 상술한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법과 비교하였을 때, 브리지 구조 형성 단계(S100)에서 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)이 기판(100) 상에 배치되고 증착 단계(S200) 대신에 변질 단계(S300)를 포함한다는 차이가 있는바, 이러한 차이점을 위주로 설명하며, 동일한 설명 및 도면부호는 상술한 실시예들을 원용한다.
도 14 내지 도 17을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법에서는, 브리지 구조 형성 단계(S100)의 나노 구조물 배치 단계(S120, S130')에서 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)을 기판(100) 상에 배치하거나, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르도록 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)을 기판(100) 상에 배치할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)이 담긴 용액을 기판(100) 상에 떨어뜨리거나, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)이 담긴 용액에 기판(100)을 담근 후에, 기판(100) 상의 용액을 건조시켜서, 기판(100) 상에 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)이 배치되도록 하거나, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르도록 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)을 기판(100) 상에 배치할 수 있다. 이 경우, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)은 복수 개일 수 있다.
도 14 내지 도 17을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법은, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법의 증착 단계(S200) 대신에 변질 단계(S300)를 포함한다.
변질 단계(S300)에서는, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르는, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 부분의 적어도 일부 영역의 표면을 기능화 하거나 또는 개질하여 변질부(400)를 형성한다. 변질 단계(S300)에서는, 기판(100) 상에 감광제(2)를 코팅하고, 변질부(400)가 될 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 일부 영역 위의 감광제(2)의 부분에 상부로 개방되는 개방부(4)를 형성한 후, 감광제(2)의 개방부(4)를 통해, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 일부 영역의 표면이 기능화되거나 개질되도록 할 수 있다.
이 경우, 감광제(2)의 개방부(4)의 너비는 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 전체 너비보다 클 수 있다. 이에 따라, 개방부(4)는 변질부(400)가 될, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 일부 영역 위뿐만 아니라, 기판 홈(101)의 홈 바닥면(101-2)까지 연장될 수 있다. 또한, 감광제(2)의 개방부(4)를 통해 유입된, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 일부 영역의 변질을 위한 물질 중 일부는 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 일부 영역을 변질시키고, 나머지는 기판 홈(101)의 홈 바닥면(101-2)에 침전된다. 이에 의해서, 기판(100) 상에 코팅된 감광제(2)에 개방부(4)를 형성하는 경우나, 또는 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 일부 영역의 변질을 위한 물질을 감광제(2)의 개방부(4)를 통해 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 일부의 변질을 위해 사용하는 경우에, 빛의 회절, 진동 또는 물리적인 동작오차 등에 의해, 정렬 오차가 발생한다고 하더라도, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 일부 영역이 변질될 수 있다. 그러므로, 일반적인 수준의 분해능을 가지는 포토 리소그래피 장비를 사용하더라도, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 일부 영역을 변질할 수 있다.
예를 들어, 변질 단계(S300)는, 도 16에 도시된 바와 같이, 감광제 코팅 단계(S310), 노광 단계(S320), 현상 단계(S330), 및 표면 작업 단계(S340)를 포함할 수 있다.
감광제 코팅단계(S310)에서는, 기판(100) 상에 감광제(2)를 코팅한다. 예를 들어, 스핀 코팅에 의해서 감광제(2)를 기판(100) 상에 코팅할 수 있다. 이 경우, 감광제(2)는 포지티브 감광제일 수 있다.
노광 단계(S320)에서는, 포토 마스크(3)를 이용하여 감광제(2)에 자외선 노광을 수행한다. 예를 들어, 감광제(2)가 포지티브 감광제라면, 변질부(400)가 될, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 일부 영역 위의 감광제(2)의 부분에 포토 마스크(3)를 이용하여 자외선 노광이 수행될 수 있다.
현상 단계(S330)에서는, 현상액을 이용하여 변질부(400)가 될, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 일부 영역 위의 감광제(2)의 부분을 제거한다. 이에 의해서, 변질부(400)가 될, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 일부 영역 위의 감광제(2)의 부분에는 상부로 개방된 개방부(4)가 형성될 수 있다.
표면 작업 단계(S340)에서는, 감광제(2)의 개방부(4)를 통해, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 일부 영역의 표면을 기능화하거나 개질할 수 있다. 이에 따라, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르는, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 부분의 적어도 일부 영역에 변질부(400)가 형성될 수 있다.
이후, 감광제(2)를 제거하면, 도4와 도5에 도시된 선택적으로 패터닝된 나노 구조물(1)이 만들어진다. 한편, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법과 같이, 브리지 구조 형성 단계(S100), 및 변질 단계(S300)를 포함하는 경우에, 나노 구조물(200)은 상술한 바와 같이 복수 개가 서로 얽힌 것이 아니라 하나 일 수도 있다. 이러한 경우에, 브리지 구조 형성 단계(S100)의 나노 구조물 배치 단계(S120, S130')에서는 나노 구조물(200)을 기판(100) 상에 배치하거나, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르도록 나노 구조물(200)을 기판(100) 상에 배치할 수 있다. 또한, 변질 단계(S300)에서는, 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 가로지르는, 나노 구조물(200)의 부분의 적어도 일부 영역의 표면을 기능화 하거나 또는 개질하여 변질부(400)를 형성할 수 있다.
한편, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법에서도, 상술한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법과 같이, 기판(100)이 기판 본체(110)와 절연층(120)으로 나뉘지 않을 수 있다. 이 경우에는, 도 16과 도 17에 도시된 공정의 기판 준비 단계(S100)가 기판 본체 준비 단계(S111)와 절연층 배치 단계(S112)로 나뉘지 않을 수 있다. 또한, 기판(100)이 실리콘(Si) 등과 같이 기판 본체(110)와 동일한 소재로 형성된다면, 도 16과 도 17에 도시된 공정의 기판 홈 형성 단계(S130, S120')의 절연층 식각 단계(S134, S124')가 생략될 수 있다. 또한, 기판(100)이 실리콘 산화물(SiO2) 등과 같이 절연층(120)과 동일한 소재로 형성된다면, 도 16과 도17에 도시된 공정의 기판 홈 형성 단계(S130, S120')의 기판 본체 식각단계(S135, S125')가 생략될 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법에서도 상술한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법과 같이, 기판 홈(101)이 기판(100)의 절연층(120)에 형성될 수 있다. 이 경우에는, 도 16과 도 17에 도시된 공정의 기판 홈 형성 단계(S130, S120')의 기판 본체 식각단계(S135, S125')가 생략될 수 있다.
한편, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법의 브리지 구조 형성 단계(S100)의 기판 홈(101)의 홈 개구부(101-1)를 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)이 가로지르는 브리지 구조를 만드는 것은, 상술한 제 1 실시예의 브리지 구조 형성 단계(S100)에도 적용될 수 있다. 이 경우에는, 증착 단계(S200)에서, 홈 개구부(101-1)를 가로 지르는, 복수 개의 서로 얽힌 나노 구조물(200)의 부분의 적어도 일부 영역에 나노 물질(300)을 증착할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 구조물의 선택적 패터닝 방법의 변질 단계(S300)는 상술한 제 1 실시예에서 증착 단계(S200) 대신에 적용될 수 있다. 이 경우에 증착 단계(S200) 대신 적용된 변질 단계(S300)에서는, 홈 개구부(101-1)를 가로 지르는, 나노 구조물(200)의 부분의 적어도 일부 영역의 표면을 기능화 하거나 또는 개질하여 변질부(400)를 형성할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기술적 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
(이 발명을 지원한 국가연구개발사업)
1. 과제고유번호 1345348792
세부과제번호: 2020R1A6A1A03040570
전문기관명:　한국연구재단
부처명:　교육부
연구사업명:　이공학학술연구기반구축　(R&D)
연구과제명:　환경감시　자율무인시스템　연구센터
기여율: 5/10
연구기간: 2022.03.01-2022.02.28　
2. 과제고유번호: 1415181703
세부과제번호: 00144157
전문기관명:　한국산업기술평가관리원
부처명:　산업통상자원부
연구사업명:　시장선도를　위한　한국　주도형　K-Sensor　기술개발　(R&D)
연구과제명:　다종센서의　융복합　및　초소형화를　위한　센서　플랫폼　기술　개발
기여율: 3/10
연구기간: 2022.04.01-2022.12.31
3. 과제고유번호: 1711126212
세부과제번호: 2018-0-00756-004
전문기관명:　정보통신기획평가원
부처명:　과학기술정보통신부
연구사업명:　차세대　초소형IoT　기술　개발　(R&D)
연구과제명: Disposable IoT　환경　및　생체신호　나노센서　개발
기여율: 2/10
연구기간: 2021.01.01-2021.12.31

Claims (26)

  1. 상부로 개방되는 기판 홈이 형성되어 상면에 홈 개구부가 제공되는 기판;
    상기 홈 개구부를 가로지르도록 상기 기판 상에 배치되는 나노 구조물; 및
    상기 홈 개구부를 가로지르는, 상기 나노 구조물의 적어도 일부 영역에 증착되어 배치되는 나노 물질; 을 포함하며,
    상기 나노 물질이 배치되는 상기 나노 구조물의 일부 영역인 나노 물질 배치 영역의 너비는 상기 홈 개구부의 너비보다 작은,
    나노 구조물 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은, 기판 본체, 및 상기 기판 본체 상에 배치되는 절연층을 포함하는,
    나노 구조물 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판 홈의 일 부분을 이루며 상부로 개방되는 본체 홈이 상기 기판 본체에 형성되어, 상기 기판 본체의 상면에 중간 개구부가 제공되며,
    상기 기판 홈의 나머지 부분을 이루는 홈 형성 구멍이 상기 절연층에 형성되고,
    상기 본체 홈은 상기 기판 홈의 바닥면인 홈 바닥면을 포함하며, 상기 홈 형성 구멍은 상기 홈 개구부를 포함하는,
    나노 구조물 조립체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 중간 개구부의 길이와 너비는 각각 상기 홈 개구부의 길이와 너비 보다 큰,
    나노 구조물 조립체.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판 홈은 상기 절연층에 형성되는,
    나노 구조물 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노 구조물은 복수 개이며,
    복수 개의 상기 나노 구조물이 서로 얽힌 상태로 상기 홈 개구부를 가로지르도록 상기 기판 상에 배치되는,
    나노 구조물 조립체.
  7. 상부로 개방되는 기판 홈이 형성되어 상면에 홈 개구부가 제공되는 기판;
    상기 홈 개구부를 가로지르도록 상기 기판 상에 배치되는 나노 구조물; 및
    상기 홈 개구부를 가로지르는, 상기 나노 구조물의 적어도 일부 영역의 표면이 기능화되거나 개질 되어 형성되는 변질부; 를 포함하며,
    상기 변질부가 되는 상기 나노 구조물의 일부 영역인 변질 영역의 너비는 상기 홈 개구부의 너비보다 작은,
    나노 구조물 조립체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판은, 기판 본체, 및 상기 기판 본체 상에 배치되는 절연층을 포함하는,
    나노 구조물 조립체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판 홈의 일 부분을 이루며 상부로 개방되는 본체 홈이 상기 기판 본체에 형성되어, 상기 기판 본체의 상면에 중간 개구부가 제공되며,
    상기 기판 홈의 나머지 부분을 이루는 홈 형성 구멍이 상기 절연층에 형성되고,
    상기 본체 홈은 상기 기판 홈의 바닥면인 홈 바닥면을 포함하며, 상기 홈 형성 구멍은 상기 홈 개구부를 포함하는,
    나노 구조물 조립체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 중간 개구부의 길이와 너비는 각각 상기 홈 개구부의 길이와 너비 보다 큰,
    나노 구조물 조립체.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판 홈은 상기 절연층에 형성되는,
    나노 구조물 조립체.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 나노 구조물은 복수 개이며,
    복수 개의 상기 나노 구조물이 서로 얽힌 상태로 상기 홈 개구부를 가로지르도록 상기 기판 상에 배치되는,
    나노 구조물 조립체.
  13. 기판에 상부로 개방되도록 형성된 기판 홈에 의해서 상기 기판의 상면에 제공되는 홈 개구부를, 나노 구조물이 가로지르는 브리지 구조를 만드는, 브리지 구조 형성 단계; 및
    상기 홈 개구부를 가로지르는, 상기 나노 구조물의 적어도 일부 영역에 나노 물질을 증착하는, 증착 단계; 를 포함하는,
    나노 구조물의 선택적 패터닝 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 증착 단계에서는,
    상기 기판 상에 감광제를 코팅하고, 상기 나노 물질이 증착될 상기 나노 구조물의 일부 영역 위의 상기 감광제의 부분에 상부로 개방되는 개방부를 형성한 후, 상기 개방부를 통해 상기 나노 구조물의 일부 영역에 나노 물질을 증착하는,
    나노 구조물의 선택적 패터닝 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 개방부의 너비는 상기 나노 구조물의 너비 보다 큰,
    나노 구조물의 선택적 패터닝 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 브리지 구조 형성 단계는
    기판을 준비하는, 기판 준비 단계;
    상기 기판 상에 나노 구조물을 배치하는, 나노 구조물 배치 단계; 및
    상기 기판에 상기 나노 구조물이 가로지르는 상기 홈 개구부를 가지는 상기 기판 홈을 형성하는, 기판 홈 형성 단계를 포함하는,
    나노 구조물의 선택적 패터닝 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 나노 구조물 배치 단계에서는,
    복수 개의 서로 얽힌 상기 나노 구조물을 상기 기판 상에 배치하는,
    나노 구조물의 선택적 패터닝 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 브리지 구조 형성 단계는
    기판을 준비하는, 기판 준비 단계;
    상기 기판에 상기 홈 개구부를 가지는 기판 홈을 형성하는, 기판 홈 형성 단계; 및
    상기 홈 개구부를 가로지르도록 상기 나노 구조물을 상기 기판 상에 배치하는, 나노 구조물 배치 단계를 포함하는,
    나노 구조물의 선택적 패터닝 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 나노 구조물 배치 단계에서는,
    복수 개의 서로 얽힌 상기 나노 구조물을, 상기 홈 개구부를 가로지르도록 상기 기판 상에 배치하는,
    나노 구조물의 선택적 패터닝 방법.
  20. 기판에 상부로 개방되도록 형성된 기판 홈에 의해서 상기 기판의 상면에 제공되는 홈 개구부를, 나노 구조물이 가로지르는 브리지 구조를 만드는 브리지 구조 형성 단계; 및
    상기 홈 개구부를 가로지르는, 상기 나노 구조물의 부분의 적어도 일부 영역의 표면을 기능화 하거나 또는 개질하여 변질부를 형성하는, 변질 단계; 를 포함하는,
    나노 구조물의 선택적 패터닝 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 변질 단계에서는,
    상기 기판 상에 감광제를 코팅하고, 상기 변질부가 될 상기 나노 구조물의 일부 영역 위의 상기 감광제의 부분에 상부로 개방되는 개방부를 형성한 후, 상기 개방부를 통해, 상기 나노 구조물의 일부 영역의 표면이 기능화되거나 개질되도록 하는,
    나노 구조물의 선택적 패터닝 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 개방부의 너비는 상기 나노 구조물의 너비 보다 큰,
    나노 구조물의 선택적 패터닝 방법.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 브리지 구조 형성 단계는
    기판을 준비하는, 기판 준비 단계;
    상기 기판 상에 나노 구조물을 배치하는, 나노 구조물 배치 단계; 및
    상기 기판에 상기 나노 구조물이 가로지르는 상기 홈 개구부를 가지는 상기 기판 홈을 형성하는, 기판 홈 형성 단계를 포함하는,
    나노 구조물의 선택적 패터닝 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 나노 구조물 배치 단계에서는,
    복수 개의 서로 얽힌 상기 나노 구조물을 상기 기판 상에 배치하는,
    나노 구조물의 선택적 패터닝 방법.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 브리지 구조 형성 단계는
    기판을 준비하는, 기판 준비 단계;
    상기 기판에 상기 홈 개구부를 가지는 기판 홈을 형성하는, 기판 홈 형성 단계; 및
    상기 홈 개구부를 가로지르도록 상기 나노 구조물을 상기 기판 상에 배치하는, 나노 구조물 배치 단계를 포함하는,
    나노 구조물의 선택적 패터닝 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 나노 구조물 배치 단계에서는,
    복수 개의 서로 얽힌 상기 나노 구조물을, 상기 홈 개구부를 가로지르도록 상기 기판 상에 배치하는,
    나노 구조물의 선택적 패터닝 방법.
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