UNIST는 김태성 기계 및 원자력공학부 교수팀이 반도체 등에 미세패턴을 그리는 공정에서 생기는 초미세 균열을 인위적으로 생성하고 제어하는 기술을 개발했다고 5일 밝혔다.
이 기술을 활용하면 10일 정도 걸려야 완성되던 나노 패턴을 30분 만에 만들 수 있다. 균열의 길이와 두께 등도 자유롭게 조절할 수 있다.
현재 미세패턴은 '포토리소그래피(photolithography)’'공정으로 만든다. 빛에 반응하는 물질을 바른 뒤 원하는 무늬를 새긴 마스크로 덮고 외선(UV) 등의 빛을 쬐어주는 것이다. 이렇게 하면 빛을 받은 부분만 딱딱해져 나머지 부분만 현상액 등으로 깎아낼 수 있다. 그러나 이 방식으로는 마이크로(㎛, 1㎛=100만 분의 1m) 단위까지만 무늬를 그릴 수 있다. 나노(㎚, 1㎚=10억 분의 1m) 단위의 무늬는 전자빔 식각(e-beam lithography) 등 고가의 장비를 써야 한다. 이 방식을 써도 제작 면적이 좁고 처리 시간과 비용이 많이 들어 비효율적이었다.
UNIST 김태성 교수팀은 포토리소그래피 과정을 그대로 쓰면서 나노 단위의 무늬를 새길 수 있는 방법을 찾아냈다. 포토리소그래피 공정을 이용해 마이크로 단위로 원형이나 삼각형 등 다양한 구조체를 만들어 넣어 균열의 시작과 끝 그리고 방향까지 조정한 것. 쪼여주는 빛 에너지의 양에 따라 균열을 자유롭게 조절할 수 있다는 게 이번 연구의 특징이다. 연구진은 100원짜리 동전 면적에 수도권 지하철 노선도를 새겨 복잡한 마이크로-나노 무늬를 선보였다. 이런 복잡한 무늬도 넓은 기판에 자동으로 새길 가능성이 열린 것이다.
UNIST 김태성 교수는 "균열을 제어해 제작한 마이크로-나노 복합 구조체는 기존의 복잡하고 비효율적인 나노공정의 새로운 대안"이라며 "소재는 물론 기계, 전기, 전자, 바이오, 화학, 환경, 에너지 등 전 산업분야에 걸쳐 혁신적인 변화를 몰고 올 것"이라고 말했다.
한편 이번 연구는 한국연구재단의 일반연구자지원사업 및 중견연구자지원사업(도약연구)의 지원을 받아 진행됐다. 연구결과는 지난 2월 네이처 커뮤니케이션즈에 게재됐다.
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