[빛으로 다중 나노 패턴 제작
쉽고 간단하게 차세대 반도체 패턴화 기술 개발]

고성능 반도체 개발을 위해선 작은 기판 위에 패턴을 매우 작고 다양하게 만드는 기술이 필요하다. 반도체 기판 위에 패턴을 새기는 공정을 리소그라피라고 하는데 지금까지는 자기조립에 의해 하나의 기판 위에 두 가지 이상의 패턴을 구현하는 것이 어려웠다. POSTECH 연구팀은 자외선 빛을 이용해 한 기판 위에서 다양한 나노 패턴을 제작하는데 성공했다.

화학공학과 지능형 블록공중합체 자기조립연구단 김진곤 교수, 석·박사 통합과정 최청룡씨는 자외선을 이용해, 자외선을 쬔 부분의 패턴을 변화시키는 간단한 방법을 통해 한 기판 위에 여러 형태의 나노 구조를 동시에 구현하는 시스템을 개발했다. 이 연구는 네이처 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 온라인판을 통해 발표됐다.

연구팀은 반도체 소자에 작고 다양한 패턴을 많이 넣기 위해 블록공중합체의 자기조립 성질에 주목했다. 그러나 블록공중합체는 단 하나의 나노구조만 가지기 때문에 그 동안 다양한 패턴을 만들기 위해선 많은 비용을 들여 복잡한 절차를 거쳐야 했다.

연구팀은 자외선을 통해 이 한계를 넘었다. 분자 설계 자체를 자외선을 받으면 변화하도록 설계했고 반도체 기판에 자외선을 쬐어주자 패턴이 변하는 것을 확인했다. 특히 포토마스크를 통해 빛 쬐는 부위를 자유자재로 조정할 수 있어서 이 기술을 이용하면 특정 부분은 점(Dot) 형태, 다른 부분은 선(Line) 형태를 지닌 나노 패턴을 동시에 제작할 수 있게 된다.

연구를 주도한 김진곤 교수는 “이 연구는 점점 소형화, 고집적화되는 반도체 제작에 필요한 다양한 나노구조를 하나의 기판에서 동시에 구현할 수 있어서 차세대 반도체 패턴화 기술 발전에 큰 도움 줄 것”이라고 기대감을 밝혔다.

한편 이 연구는 과학기술정보통신부의 ‘창의적 연구진흥 사업’ 과 LG화학의 지원으로 수행됐다.