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블록 공중합체 3차원 패턴의 제조 방법 및 그 구조 특성
최홍균,Choi, Hong Kyoon 한국재료학회 2019 한국재료학회지 Vol.29 No.12
As the importance of three-dimensiona (3D) nano patterns and structures has recently emerged, interest in the study of 3D structures of block copolymers has increased. However, most existing studies on block copolymer 3D patterns on substrates are limited to simple 3D structures such as a multi-layered forms. In this study, we propose an experimental method for realizing free-standing 3D block copolymer patterns on substrates using an e-beam lithographic template and film transfer method. The block copolymer 3D structure formed in wide hole templates are similar to simple multi-layered structures; however, as the width of the hole template become narrower, more complex block copolymer 3D structures are formed in which the upper and lower layer structures are interconnected. Furthermore, we introduce a method to fabricate novel block copolymer structures in which the 2D planar structures are connected to 3D complex structures. Proposed 3D block copolymer fabrication method provides a framework for generation of unconventional 3D structures of block copolymer, which can be useful for next generation 3D devices.
선택적 팽윤을 이용한 블록공중합체 나노패턴의 집적도 향상
최홍균(Hong Kyoon Choi) 한국고분자학회 2020 폴리머 Vol.44 No.2
블록공중합체의 자기조립 공정을 통한 나노패턴의 제조 기술은 기존 광리소그라피 방법의 집적도 한계를 극복할 차세대 리소그라피 기술로 각광받고 있다. 하지만, 구성 고분자간 상분리 힘의 제한으로 인해 블록공중합체를 이용한 나노패턴 역시 도달할 수 있는 집적도의 물리적 한계가 존재한다. 본 연구에서는 선택적 팽윤과 식각공정을 통해 기존 블록공중합체 패턴의 집적도를 두 배로 향상시킬 수 있는 방법을 제시하였다. 제시된 방법을 사용하여 자연 주기가 38 nm인 블록공중합체를 주기 19 nm, 선폭 7 nm의 집적도가 향상된 선형패턴을 제조할 수 있음을 실험적으로 보였다. 본 연구를 통해 차세대 리소그라피 방법으로의 블록공중합체의 활용 가능성을 더욱 확고히 할 수 있을 것으로 기대된다. The nanolithography through the self-assembly process of the block copolymer has been spotlighted as the next generation lithography technology that can overcome the resolution limit of the conventional photolithography method. However, due to the limitation of the phase separation force between two blocks, there is a physical limitation of pattern resolution that can reach using the block copolymer. In this study, a simple process using selective swelling and etching is proposed to double the density of block copolymer patterns. It is demonstrated that the block copolymer with natural periodicity 38 nm, is able to produce line patterns with a period of 19 nm and a line width of 7 nm through the proposed method. We believe that this study can expand the possibility of block copolymer nanolithography for use in next generation lithography technology.
Carborane을 이용한 PS-b-P2VP 블록공중합체 나노패턴의 식각 저항성 향상
홍성우(Sung Woo Hong),최홍균(Hong Kyoon Choi) 한국고분자학회 2021 폴리머 Vol.45 No.2
블록공중합체를 이용한 저비용, 고효율 나노패턴 제조 기술은 다양한 분야에 활용성을 가지고 활발히 연구되고 있다. Polystyrenre-b-poly(2-vinyl pyridine)(PS-b-P2VP) 블록공중합체는 패턴 정렬의 용이성, 대면적 배향 가능, 금속 치환 가능 등의 장점으로 범용적으로 사용되는 블록공중합체이지만 유기물로만 구성되어 있기에 패턴 전사에 필요한 식각 선택도(etching selectivity)가 부족한 한계를 가지고 있다. 본 연구에서는 간단한 공정으로 carborane 화합물을 PS-b-P2VP의 P2VP 블록에 선택적으로 도입시킬 수 있는 방법을 제시하여 P2VP 블록의 식각 저항성을 크게 향상시킬 수 있음을 보였다. 이 연구 결과는 유기물로만 이루어진 대부분의 블록공중합체의 낮은 식각 선택도 문제를 극복하는데 중요한 단서를 제공해 줄 수 있을 것이며 향후 블록공중합체의 다양한 나노 패턴 주형으로서의 활용성을 더욱 넓힐 수 있을 것으로 기대한다. Block copolymers self-assembly has been intensively studied because they offer a simple and low-cost nanopatterning method which can be applicable in various fields. Polystyrene-b-poly(2-vinyl pyridine) (PS-b-P2VP) is one of most commonly used block copolymer due to its advantages such as easy control of pattern morphology, large-area orientation, and simple process for metal substitution. However, since it is composed of only organic polymers, it has insufficient etching selectivity between two blocks required for pattern transfer. In this study, we show that with a simple process, carborane compound can be selectively introduced into the P2VP domain of PS-b-P2VP which can significantly improve the etching resistance of the P2VP block. This result can provide important clue to solve the common problem of low etching selectivity in block copolymers composed of organic materials, and therefore it is expected that the usefulness of block copolymers as various nanolithographic templates could be further expanded.