In recent years, there has been a growing demand for high-resolution pattern fabrication in the field of semiconductor. Particularly, nanopatterning of inorganic materials is crucial as it finds diverse applications such as lithography masks, and conductor. In this study, dendrimer with 4.75 nm feature size is used as template for inorganic nanopattern fabrication. Selective fixation process was done using the template, resulting in the fabrication of high-resolution inorganic RuO$_2$ structure arrays. This was achieved through a simple selective fixation after the large-area arrangement of dendrimer templates, followed by RuO$_4$ staining and reactive ion etching. Transmission electron microscopy (TEM) analysis confirmed the hexagonal patterns of the inorganic dendrimer-based structure, and atomic force microscopy (AFM) revealed a sequential increase in height difference depending on the etching time. Additionally, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) confirmed the formation of RuO$_2$ and removal of organic material during the fixation process. This research marks the significance of achieving high-resolution inorganic patterns at a 5nm scale for the first time and suggests potential applications in various fields such as photomasks.
최근 반도체 분야에서는 고해상도 패턴 제작에 대한 수요가 증가하고 있고, 특히 무기물의 나노 패터닝은 마스크와 전극 등 다양하게 활용될 수 있어 더욱 강조된다. 본 연구에서는 4.75nm 주기를 가지는 유기초분자체를 이용하였다. 이후 이 유기초분자체 템플릿의 선택적 고정화 과정을 시행하였고, 고해상도의 RuO$_2$ 무기 구조 배열을 제작하였다. 이는 유기초분자체의 대면적 배열 이후 간단한 RuO$_4$ 염색 및 반응성 이온 에칭 (RIE)을 통한 선택적 고정화 과정으로 구현되었다. 투과전자현미경 (TEM)을 통한 분석으로 육각형 구조의 대면적 무기물 패턴의 유지를 확인하였고, 원자간력 현미경 (AFM)을 통해 에칭 시간에 따른 높이차의 순차적인 증가 역시 확인할 수 있었다. 또한 x선 광전자 분광법 (XPS)을 통해 선택적 고정화 과정에서 RuO$_2$의 형성과 유기물의 제거를 확인할 수 있었다. 이 연구를 통해 5nm 스케일의 고해상도 무기물 패턴을 처음 제작했다는 의의가 있고, 추후 리소그래피 마스크 등 다양한 목적으로 활용될 수 있을 것으로 보인다.
