Block copolymer (BCP) lithography has proven itself as a cost-effective, parallel, and scalable nanolithography for the densely packed periodic arrays of nanoscale features, whose typical dimension scale in 5 ~ 50 nm is beyond the resolution limit of conventional photolithography. However, it is not totally introduced to practical manufacturing processes yet.
First of all, the molecular ordering and the domain alignment of the self-assembly materials are delicately influenced by the surface energy and functionality. It requires high-level foundational nanotechnology to tune the surface energy of substrate. More importantly, the self-assembly process is usually based on the weak bonding such as Van der Waals forces. As a result, self-assembled nanostructures have naturally various and much defects and are not easily controlled to obtain a well-ordered form.
Herein, we introduce "straightforward surface energy modification methods for the control of the orientation of block copolymer microdomains in thin film" and "novel approaches to obtain the well-aligned nanostructure using by BCP lithography". These strategies can impart elegant routes to control the lateral orientation and orderings of BCP microdomains in thin film.
1. 블록공중합체 리소그라피는 저비용 병렬식 공정으로 기존의 포토리소그라피 방식으로는 제조하기 힘든 5 ~ 50 nm 크기의 나노패턴을 대면적으로 만들 수 있다는 장점을 갖는다. 그러나 몇 가지 단점으로 인하여 아직까지 제품 생산을 위한 실제 공정에 도입되지 않았다.
2. 첫번째 이유는 무엇보다 박막 형태의 자기조립 블록공중합체 나노구조를 이루는 고분자와 도메인의 방향이 기판의 표면에너지와 화학적 물성에 민감하게 반응하기 때문이다. 따라서 기판의 표면에너지를 잘 제어할 수 있는 표면처리 기술이 필요하다. 더욱 중요한 두번째 이유는 박막 형태의 자기조립 블록공중합체 나노구조는 약한 반데르발스 결합에 기반하고 있기 때문에 본질적으로 매우 많고 다양한 결함들이 존재한다는 것이다. 따라서 잘 정렬된 나노구조를 갖는 블록공중합체 박막을 만드는 것이 쉽지 않다.
3. 첫번째 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 i) 랜덤 브러쉬 처리 ii) 환원된 산화 그라핀 박막 사용 iii) 홍합 접착 물질에서 영감을 얻은 표면처리 방법을 연구하였다. 두번째 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 i) 두께 구배를 이용한 자발 정렬 방식 ii) 자발 정렬의 메카니즘 분석 iii) 블록공중합체 스스로 나노구조를 조절하는 자기조립 방식 iv) 실패할 염려가 없는 누구나 쉽게 할 수 있는 나노패턴닝 전략을 연구하였다.
4. 본 논문에서 제안된 자기조립 나노기술이 사람들을 더 행복하게 해주기를 진심으로 바란다. 이것이 본 논문의 진정한 주제 문장이다.
