차세대 나노 크기 패터닝 공정에 응용할 수 있는 별 모양 고분자 조합체(블록공중합체)를 이용한 유도자기조립 리소그래피 기술이 개발됐다.
김진곤 포스텍(POSTECH) 화학공학과 지능형 블록공중합체 연구단 교수와 장산신 박사과정, 이원보 서울대 화학생물공학부 교수연구팀은 열처리나 용매 처리 과정 없이 나노구조를 기판 위에 수직으로 배열할 수 있는 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.
연구성과는 재료분야 권위지 ‘어드밴스트 펑셔널 머터리얼스(Advanced Functional Materials)’ 표지논문으로 소개됐다. 이번 연구는 나노구조 수직화에 사용돼온 복잡한 과정을 생략해 산업체에서 쉽게 응용할 수 있다는 평가를 받고 있다.
더 작은 크기로, 더 많은 데이터를 처리할 수 있는 차세대 반도체 소자를 만들기 위해서는 기판 위에 회로를 더욱 더 얇게 인쇄하는 기술이 필요하다. 여기에는 현재 빛을 이용한 광 리소그래피 공정(Photolithography)이 이용되고 있지만 20㎚ 이하 아주 얇은 인쇄에는 한계가 있었다.
블록공중합체를 이용한 유도자기조립 리소그래피 기술은 차세대 노광기술인 극자외선을 이용한 기술에 비해 생산비용이 저렴할 뿐 아니라 20㎚ 이하 세밀한 공정도 가능하다.
하지만 블록공중합체를 실제로 산업에 응용하려면 나노도메인 수직 배열을 위해 장시간 열처리나 용매처리가 필요하다. 용매 처리가 필요한 기술은 대량생산을 목표로 하는 산업체에서는 현실적으로 응용하기 어렵다.
연구팀은 그동안 사용돼 오던 블록공중합체 모양을 선형 형태에서 별 모양으로 설계했다. 별 모양 사슬 구조 때문에 기판 표면을 자발적으로 중성화할 수 있어 금속이나 반도체, 구부러지는 고분자 기판 등 어떤 종류의 기판에서도 나노구조를 수직으로 형성했다.
김진곤 교수는 “점차 작아지는 반도체에 필요한 복잡한 공정이나 높은 생산비 없이도 손쉽게 나노패턴을 만들 수 있는 기술”이라며 “차세대 반도체용 패턴 공정뿐 아니라 구부러지는 기판에도 적용이 가능해 웨어러블 스마트기기 고집적화에도 도움이 될 것”이라고 밝혔다.
이 연구성과는 미래창조과학부가 지원하는 창의적연구진흥사업의 지원으로 수행됐다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
