한국과학기술연구원(KIST) 광전하이브리드연구센터 손정곤 책임연구원팀은 플라스마를 이용해 다양한 고분자물질에 활용할 수 있는 나노 패터닝(Nano Patterning) 기술을 개발했다고 밝혔다.

나노미터(1nm=10억분의 1m) 크기의 규칙적인 구조를 만드는 이 기술은 반도체와 광전소자를 만들 때 활용되는 기술로 이 분야 공정에 적용될 수 있을 전망이다.

21일 연구진은 필터와 플라스마를 써서 고분자(블록공중합체)에 10nm 이하의 초미세 패턴을 기존 방식보다 손쉽고 간단하게 만들 수 있는 공정을 개발했다.

▲ 실험에 사용한 플라스마 전용 필터의 모습

연구진은 이 기술로 3차원 입체구조 트랜지스터로 사용되는 핀펫(FinFET)을 모사한 구조도 만들고, 미세 화학 패턴 위에서도 결함이 거의 없는 10㎚ 이하의 수직 줄무늬 패턴을 형성할 수 있음을 보였다.

현재 나노 패턴은 실리콘 기판 위에 회로 패턴을 찍어내는 방식을 쓰고 있다. 그러나 공정이 복잡하고 비싸, 이를 대체할 고분자 활용 기술을 개발하려는 시도가 활발하다.

▲ 나노구조 제작 방법·과정 및 제작된 나노구조 사진.(a) 블록공중합체 박막 표면 가교를 통해 수직 배향을 가진 블록공중합체 나노구조를 제작하는 방법 (b) 아르곤 플라스마를 이용해 블록공중합체 표면에 가교층을 도입, 중성층을 제작하는 방법 (c) 배향이 조절된 블록공중합체 나노구조의 SEM 이미지

고분자는 스스로 모이거나 밀어내 구조를 만드는 '자기 조립성'이 있어 빠르고 저렴하게 대면적의 나노 패턴을 얻을 수 있다. 그러나 아직 고분자로는 일부 구조를 만들기 어렵다는 기술적인 한계가 존재한다.

손정곤 책임연구원은 "이번 기술이 초미세 반도체 공정 기술로 적용되길 기대한다"고 밝혔다.

연구 결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'(Nature Communications. 7월 2일 자)에 실렸다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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