마이크로 스케일 패터닝을 위한 프로젝터 포토리소그래피 및 2차원 전계효과 트랜지스터 구현 (Projection Photolithography for Microscale Patterning and 2D Field-effect Transistor Demonstration)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 70권 / 9호 / 715 ~ 721페이지
· 저자명 : 신소정, 이현석

초록

본고에서는 프로젝터 전사방식에 기반한 포토리소그래피 기술을 사용, 하드 포토마스크 없이 임의의 위치에 원하는 형태를 패터닝할 수 있는 방법을 소개한다. 이러한 기술을 마이크로/나노 소자 제작에 적용하기위해 광학현미경에 digital micromirror device모듈 및 자외선(405 nm 파장) 노광 장치를 구축하였다.
이러한 장비에서 이층구조의 포토레지스트 (PR, photoresist) 및 lift-off 방법을 사용하여 미세패턴을제작하였다. Lift-off를 위한 언더컷(under-cut) 구조 생성을 위해 PMGI(polymethylglutarimide) PR 과 AZ 5214 PR을 이중으로 사용하였으며 공정 최적화를 통해 이론적 광회절한계수준의 측벽효과가 없는 약 560 nm 선폭 구현이 가능함을 확인하였다. 화학기상증착법으로 랜덤하게 제작된 삼각형 모양의MoS2 단일층 임의 위치에 본 제안방법으로 전극을 제작하여 수 m 채널 길이의 전계효과 트랜지스터를구현하였다. 본 연구를 통해 프로젝터 전사기반 포토리소그래피 기술이 연구실 수준 마이크로소자 제작시 고가의 전자빔 리소그래피 기술을 대체할 수 있는 가능성을 확인하였다.

영어초록

In this paper, we introduce a method to realize microscale patterning at arbitrary positions via a projector-based photolithography technique even without a hard photomask. For applying this technique to micro/nano device fabrications, we equip an optical microscope with a digital micromirror device module and a UV light source with a 405-nm wavelength. A bilayer photoresist (PR) and a lift-off processes are used for fabricating versatile micropatterns implemented by using this equipment, where the PMGI (polymethylglutarimide) PR and the AZ 5214 PR used for the bilayer allow the construction of undercut structures for a post-lift-off process. Through process optimization, we realize a line pattern width of 560 nm without a side-wall effect, nearly approaching the theoretical optical diffraction limits of the given optics. Using the optimization process, we demonstrated field-effect-transistors with a channel length of a few m for randomly oriented triangular-MoS2 monolayers synthesized by using chemical vapor deposition. Our demonstration visualizes that the projection photolithography technique partially replaces an expensive electron-beam lithography for microdevice fabrication at a laboratory level.

참고자료

· 없음