Sub-100-nm pattern formation through selective chemical transformation of self-assembled monolayers by soft X-ray irradiation

Langmuir

Volumn 19, Issue 10, 2003, Pages 4390-4395

  La, Young Hye ^a   Jung, Yu Jin ^a   Kim, Hyun Ju ^a   Kang, Tai Hee ^a   Ihm, Kyuwook ^a   Kim, Ki Jung ^a   Kim, Bongsoo ^a   Park, Joon Won ^a  

^a Pohang University of Science and Technology (POSTECH)   (South Korea)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMINES; ATOMIC FORCE MICROSCOPY; ATOMS; FLUORESCENCE; FOURIER TRANSFORM INFRARED SPECTROSCOPY; HYDROGEN; HYDROLYSIS; HYDROPHOBICITY; IRRADIATION; MOLECULAR STRUCTURE; SELF ASSEMBLY; X RAYS;

FOURIER TRANSFORM INFRARED REFLECTION ABSORPTION SPECTROSCOPY; IMINE; OLIGONUCLEOTIDE; PATTERN FORMATION; SELECTIVE CHEMICAL TRANSFORMATION; SOFT X RAY IRRADIATION;

MONOLAYERS;

EID: 0038359746     PISSN: 07437463     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/la026815y     Document Type: Article

References (91)

1. General reviews on nanoscience and nanotechnology: (a) Science 1991, 254, 1300-1342.
2. (b) Ozin, G. A. Adv. Mater. 1991, 4, 612-649.
3. (c) Eckardt, L. H.; Naumann, K.; Pankau, W. M.; Rein, M.; Schweitzer, M.; Windhab, N.; von Kiedrowski, G. Nature 2002, 420, 286.
4. (d) Patzke, G. R.; Krumeich, F.; Nesper, R. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41 (14), 2446.
5. (a) Keyes, R. W. Phys. Today 1992, 45 (8), 42.
6. (b) Hide, F.; Díaz-García, M. A.; Schwartz, B. J.; Andersson, M. R.; Pei, Q.; Heeger, A. J. Science 1996, 273, 1833.
7. (c) Sein, H.; Ahmed, W.; Hassan, I. U.; Ali, N.; Gracio, J. J.; Jackson, M. J. Mater. Sci. 2002, 37 (23), 5057.
8. (d) Keren, K.; Krueger, M.; Gilad, R.; Ben-Yoseph, G.; Sivan, U.; Braun, E. Science 2002, 297, 72.
9. (a) Wise, K. D.; Najafi, K. Science 1991, 254, 1335.
10. (b) Bryzek, J.; Peterson, K.; McCulley, W. IEEE Spectrum 1994, 31 (5), 20.
11. (c) MacDonald, N. C. Microelectron. Eng. 1996, 32, 49.
12. (d) Kovacs, G. T. A.; Peterson, K.; Albin, M. Anal. Chem. 1996, 68, 407A.
13. (e) Shipway A. N.; Willner, I. Acc. Chem. Res. 2001, 34 (6), 421.
14. Recent reviews on combinatorial synthesis: (a) Chem. Rev. 1997, 97 (2), 347-510.
15. (b) Murphy, W. L.; Mooney, D. J. Nat. Biotechnol. 2002, 20 (1), 30.
16. (a) Service, R. E. Science 1995, 268, 26.
17. (b) Goffeau, A. Nature 1997, 385, 202.
18. (c) Burns, M. A. Science 2002, 296, 1818.
19. (a) Galla, H.-J. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1992, 31, 45.
20. (b) Kleinschmidt, P.; Hanrieder, W. Sens. Actuators, A 1992, 33, 5.
21. (c) Vellekoop, M. J.; Lubking, G. W.; Sarro, P. M.; Venema, A. Sens. Actuators, A 1994, 44, 249.
22. (d) Bryzek, J. Sensors 1996, 7, 4.
23. (e) Sun, Y.; Buck, H.; Mallouk, T. E. Anal. Chem. 2001, 73, 1599.
24. (a) Okazaki, S. J. Vac. Sci. Technol., B 1991, 9, 2829.
25. (b) Jeong, H. J.; Markle, D. A.; Owen, G.; Pease, F.; Grenville, A.; von Bünau, R. Solid State Technol. 1994, 37, 39.
26. (c) Levenson, M. D. Solid State Technol. 1995, 38, 57.
27. (d) Geppert, L. IEEE Spectrum 1996, 33 (4), 33.
28. (e) Moreau, W. M. In Semiconductor Lithography: Principles and Materials; Plenum: New York, 1998.
29. (a) Wood, O. R.; White, D. L.; Bjorkholm, J. E.; Fetter, L. E.; Tennant, D. M.; MacDowell, A. A.; LaFontaine, B.; Kubiak, G. D. J. Vac. Sci. Technol., B 1997, 15 (6), 2448.
30. (b) Bjorkholm, J. E. Intel Technol. J. 1998, Q3, 1.
31. (c) Krisch, I.; Choi, P.; Larour, J.; Favre, M.; Rous, J.; Leblanc, C. Contrib. Plasma Phys. 2000, 40 (1-2), 135.
32. (d) Chapman, H. N.; Ray-Chaudhuri, A. K.; Ticher, D. A.; Replogle, W. C.; Stulen, R.; Kubiak, G. D.; Rockett, P. D.; Klebanoff, L. E.; O'Connell, D.; Leung, A. H.; Jefferson, K. L.; Wronosky, J. B.; Tayer, J. S.; Hale, L. C.; Blaedel, K.; Spiller, E. A.; Sommargren, G. E.; Folta, J. A.; Sweeney, D. W.; Gullikson, E. M.; Naulleau, P.; Goldberg, K. A.; Boker, J.; Attwood, D. T.; Mickan, U.; Hanzen, R.; Panning, E.; Yan, P.-Y.; Gwyn, C. W.; Lee, S. H. J. Vac. Sci. Technol., B 2001, 19 (6), 2389.
33. (e) Shroff, Y.; Chen, Y.; Oldham, W. J. Vac. Sci. Technol., B 2001, 19 (6), 2412.
34. (f) Hector, S.; Mangat, S. J. Vac. Sci. Technol., B 2001, 19 (6), 2612.
35. (g) Wasson, J. R.; Lu, B.; Mangat, P. S. S.; Nordquist, K.; Resnick, D. J. J. Vac. Sci. Technol., B 2001, 19 (6), 2635.
36. (a) Moel, A.; Schattenburg, M. L.; Carter, J. M.; Smith, H. I. J. Vac. Sci. Technol., B 1990, 8 (6), 1648.
37. (b) Cerrina, F. Proc. IEEE 1997, 84 (4), 644.
38. (a) Lercel, M. J.; Tiberio, R. C.; Chapman, P. F.; Craighead, H. G.; Sheep, C. W.; Parikh, A. N.; Allara, D. L. J. Vac. Sci. Technol., B 1993, 11 (6), 2823.
39. (b) Lercel, M. J.; Redinbo, G. F.; Pardo, F. D.; Rooks, M.; Tiberio, R. C.; Simpson, P.; Craighead, H. G.; Sheep, C. W.; Parikh, A. N.; Allara, D. L. J. Vac. Sci. Technol., B 1994, 12 (6), 3663.
40. (c) Lercel, M. J.; Rooks, M.; Tiberio, R. C.; Craighead, H. G.; Sheen, C. W.; Parikh, A. N.; Allara, D. L. J. Vac. Sci. Technol., B 1995, 13 (3), 1139.
41. (d) Carr, D. W.; Lercel, M. J.; Whelan, C. S.; Craighead, H. G.; Seshadri, K.; Allara, D. L. J. Vac. Sci. Technol., A 1997, 15 (3), 1446.
42. (e) Hatzor, A.; Weiss, P. S. Science 2001, 291, 1019.
43. (f) Werts, M. H. V.; Lambert, M.; Bourgoin, J.-P.; Brust, M. Nano Lett. 2002, 2 (1), 43.
44. (g) Geyer, W.; Stadler, V.; Eck, W.; Gölzhäuser, A.; Grunze, M.; Sauer, M.; Weimann, T.; Hinze, P. J. Vac. Sci. Technol., B 2001, 19 (6), 2732.
45. (a) Chappert, C.; Bernas, H.; Ferré, J.; Kottler, V.; Jamet, J.-P.; Chen, Y.; Cambril, E.; Devolder, T.; Rousseaux, F.; Mathet, V.; Launois, H. Science 1998, 280, 1919.
46. (b) Facsko, S.; Dekorsky, T.; Koerdt, C.; Trappe, C.; Kurz, H.; Vogt, A.; Hartnagel, H. L. Science 1999, 285, 1551.
47. (c) Satriano, C.; Conte, E.; Marletta, G. Langmuir 2001, 17, 2243.
48. (a) Bruning, J. H. Solid State Technol. 1998, 41, 59.
49. (b) Burggraf, P. Solid State Technol. 2000, 43, 31.
50. Dressick, W. J.; Calvert, J. M. Jpn. J. Appl. Phys. 1993, 32, 5829.
51. (a) Ulman A. An Introduction to Ultrathin Organic Films from Langmuir-Blodgett to Self-Assembly; Academic: New York, 1991.
52. (b) Ulman A. Chem. Rev. 1996, 96, 1533-1554.
53. (a) Plueddemann, E. P. Silane Coupling Agents; Plenum: New York, 1991.
54. (b) Freeman, R. G.; Grabar, K. C.; Allison, K. J.; Bright, R. M.; Davis, J. A.; Guthrie, A. P.; Hommer, M. B.; Jackson, M. A.; Smith, P. C.; Walter, D. G.; Natan, M. J. Science 1995, 267, 1629.
55. (c) Bhushan, B.; Israelachvili, J. N.; Landman, U. Nature 1995, 374, 607.
56. (d) Eckhardt, C. J.; Peachey, N. M.; Swanson, D. R.; Khan, M. A.; Gong, X.; Kim, J.-H.; Wang, J.; Uphaus, R. A. Nature 1993, 362, 614.
57. (e) Sagiv, J. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102 (1), 92.
58. (a) Lee, K. B.; Park, S.-J.; Mirkin, C. A.; Smith, J. C.; Mrksich, M. Science 2002, 295, 1702.
59. (b) Müller, W. T.; Klein, D. L.; Lee, T.; Clarke, J.; McEuen, P. L.; Schultz, P. Science 1995, 268, 272.
60. (c) Bhatia, S. K.; Hickman, J. J.; Liger, F. S. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 4432.
61. (d) Yang, Z.; Galloway, J. A.; Yu, H. Langmuir 1999, 15, 8405.
62. (a) Xia, Y.; Whitesides, G. M. Angew. Chem., Int. Ed. 1998, 37, 551.
63. (b) Yitzchaik, S.; Marks, T. J. Acc. Chem. Res. 1996, 29, 197.
64. (c) Gorman, C. B.; Carroll, R. L.; He, Y.; Tian, F.; Fuierer, R. Langmuir 2000, 16, 6312.
65. (d) Dulcey, C. S.; Georger, J. H., Jr.; Krauthamer, V.; Stenger, D. A.; Fare, T. L.; Calvert, J. M. Science 1991, 26, 551.
66. Dressick, W. J.; Chen, M.-S.; Brandow, S. L.; Rhee, K. W.; Shirey, L. M.; Perkins, F. K. Appl. Phys. Lett. 2001, 78 (5), 676.
67. (a) Rieke, P. C.; Baer, D. R.; Fryxell, G. E.; Engelhard, M. H.; Porter, M. S. J. Vac. Sci. Technol., A 1993, 11, 2292.
68. (b) Heister, K.; Zharnikov, M.; Grunze, M.; Johansson, L. S. O.; Ulman, A. Langmuir 2001, 17, 8.
69. (a) Graham, R. L.; Bain, C. D.; Biebuyck, H. A.; Laibinis, P. E.; Whitesides, G. M. J. Phys. Chem. 1993, 97, 9456.
70. (b) Laibinis, P. E.; Graham, R. L.; Biebuyck, H. A.; Whitesides, G. M. Science 1991, 254, 981.
71. Frydman, E.; Cohen, H.; Maoz, R.; Sagiv, J. Langmuir 1997, 13, 5089.
72. (a) Suh, D.; Simons, J. K.; Taylor, J. W.; Koloski, T. S.; Calvert, J. M. J. Vac. Sci. Technol., B 1993, 11 (6), 2850.
73. (b) Dressick, W. J.; Dulcey, C. S.; Brandow, S. L.; Witschi, H.; Nealey, P. F. J. Vac. Sci. Technol., B 1999, 17 (4), 1432.
74. (c) Yang, X. M.; Peters, R. D.; Kim, T. K.; Nealey, P. F. J. Vac. Sci. Technol., B 1999, 17 (6), 3203.
75. (a) Kim, T. K.; Yang, X. M.; Peters, R. D.; Shon, B. H.; Nealey, P. F. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 7403.
76. (b) Yang, X. M.; Peters, R. D.; Kim, T. K.; Nealey, P. F.; Brandow, S. L.; Chen, M.-S.; Shirey, L. M.; Dressick, W. J. Langmuir 2001, 17, 228.
77. (a) La, Y.-H.; Kim, H. J.; Maeng, I. S.; Jung, Y. J.; Kang, T.-H.; Kim, K.-J.; Kim, B.; Park, J. W. Langmuir 2002, 18, 2430.
78. (b) La, Y.-H.; Kim, H. J.; Maeng, I. S.; Jung, Y. J.; Kang, T.-H.; Kim, K.-J.; Ihm, K.; Kim, B.; Park, J. W. Langmuir 2002, 18, 301.
79. (c) Moon, J. H.; La, Y.-H.; Shim, J. Y.; Hong, B. J.; Kim, K.-J.; Kang, T.-H.; Kim, B.; Kang, H.; Park, J. W. Langmuir 2000, 16, 2981.
80. (d) Moon, J. H.; Kim, K.-J.; Kang, T.-H.; Kim, B.; Kang, H.; Park, J. W. Langmuir 1988, 14, 5673.
81. (a) Partis, M. D.; Griffiths, D. G.; Robertsm, G. C.; Beechey, R. B. J. Protein Chem. 1983, 2, 263.
82. (b) Reddy, P. Y.; Kondo, S.; Fujita, S.; Toru, T. Synthesis 1998, 7, 999.
83. (a) Moon, J. H.; Kim, J. H.; Kim, K.-J.; Kang, T.-H.; Kim, B.; Kim, C.-H.; Hahn, J. H.; Park, J. W. Langmuir 1997, 13, 4305.
84. (b) Moon, J. H.; Shin, J. W.; Kim, S. Y.; Park, J. W. Langmuir 1996, 12, 4621.
85. Tien, J.; Terfort, A.; Whitesides, G. M. Langmuir 1997, 13, 5349.
86. -1 was confirmed by comparing the 4-nitrobenzamide monolayer in which an amide bond connects the 4-nitrophenyl group to the propylsiloxane surface.
87. For quantitative analysis of the chemical transformation, the band area was numerically calculated with a linear background subraction.
88. (a) Wirth, M. J.; Fairbank, R. W. P.; Fatunmbi, H. O. Science 1997, 275, 44.
89. (b) Bianco, A.; Gasparrini, F.; Maggini, M.; Misiti, D.; Polese, A.; Prato, M.; Scorrano, G.; Toniolo, C.; Villani, C. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 7550.
90. (c) Yang, Z.; Yu, H. Langmuir 1999, 15, 1731.
91. 2-terminated monolayers on various less efficiently exhibited a slower rate pf fluorine from the SAMs. They demonstrated that the photoelectrons ejected from the surface are largely responsible for the damage (ref 20b).