에폭시화한 PS-PI 블록공중합체의 벌크와 박막 상태에서 자기 조립

초록

1. 분야소개 블록공중합체(block copolymer)의 자기조립(self-assembly)에 대해 많은 연구가 이루어져있다. 여기서 자기조립이란 물질 자체 내의 작용에 의해서 물질이 스스로 어떤 형태들을 형성하는 것을 의미한다. 블록공중합체란 동종중합체(homopolymer)의 끝과 끝을 공유결합 시킨 것인데, 이 물질은 수십 나노(nm)의 크기의 반복적인 패턴들을 가지는 형태(morphology)들을 자기조립을 통해 형성하게 된다고 알려져 있다. 예를 들어 가장 단순한 구조인 이중 블록공중합체(diblock copolymer)가 형성하는 형태에는 층상(lamellar), 실린더(cylindrical) 또는 자이로이드(gyroid) 등이 있을 수 있다. 최근에는 나노 크기의 구조물을 만들 수 있게 해주는 리소그래피에 블록공중합체를 적용하려는 시도가 많이 이루어지고 있다. (나노 패터닝 기술) 반도체 산업은 무어의 법칙을 충실히 따르면서 계속 발전을 해왔다. 이 때 광학 리소그래피(optical lithography)는 작은 구조물을 제작할 수 있게 해주면서 이 발전에 매우 중요한 역할을 해왔다. 하지만 최근에는 기술의 한계에 도달하면서 과연 수십 나노(nm) 또는 그 이하의 크기를 가지는 구조들을 현존하는 광학 리소그래피로 만들 수 있는지에 대한 의문이 있다. 광학 리소그래피를 top-down 방식이라고 할 수 있다면, 반도체 회사들은 위에서 언급한 문제들을 해결하기 위해서 bottom-up 방식의 기술들에 관심을 가지기 시작하였다. 대표적인 bottom-up 방식이 바로 블록공중합체의 유도자기조립(directed self-assembly, DSA)이다. 유도자기조립이란 일반적으로 임의적인 방향을 가지는 자기조립 형태들을 의도된 외부의 자극을 사용하여 특정한 방향을 가지도록 정렬하는 것을 의미한다. 현재 반도체 회사들은 이 bottom-up 방식의 블록공중합체 DSA 기술에 많은 관심을 가지고 있다. 이번 발표에서는 블록공중합체의 한 블록을 일부분만 변형한 상태에서 어떤 물리적인 특성을 갖는지, 그리고 리소그래피에 블록공중합체를 적용하는데 있어 이 결과가 어떤 의미를 갖는지를 다룰 예정이다.