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반도체에 사용되는 나노 패턴, 대면적 제조 방법 개발

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반도체에 사용되는 나노 패턴, 대면적 제조 방법 개발

2019.09.18 15:29
김소연(오른쪽) 울산과학기술원(UNIST) 에너지및화학공학부 교수 연구팀이 블록 공중합체의 박막 내 흡착층을 조절해 복잡한 나노 패턴을 대면적으로 제조하는 방법을 개발했다. 왼쪽은 제1저자로 함께 연구에 참여한 김동협 박사과정생이다. UNIST 제공
김소연(오른쪽) 울산과학기술원(UNIST) 에너지및화학공학부 교수 연구팀이 블록 공중합체의 박막 내 흡착층을 조절해 복잡한 나노 패턴을 대면적으로 제조하는 방법을 개발했다. 왼쪽은 제1저자로 함께 연구에 참여한 김동협 박사과정생이다. UNIST 제공

국내 연구팀이 반도체나 디스플레이에 필요한 나노 패턴을 대면적으로 빠르게 만드는 기술을 개발했다.

 

울산과학기술원(UNIST)은 김소연 에너지및화학공학부 교수 연구팀이 블록 공중합체의 박막 내 흡착층을 조절해 복잡한 나노 패턴을 대면적으로 제조하는 방법을 개발했다고 18일 밝혔다. 


블록 공중합체는 서로 다른 고분자가 하나의 고분자 사슬에 화학적으로 연결된 구조를 가진 물질이다. 박막 상태에서는 기존의 기술로 힘든 수에서 수십 nm(나노미터·10억분의 1m) 정도의 패턴을 새기는 게 가능하다. 나노패턴이 필요한 반도체나 디스플레이에 쓰일 차세대 기술로 주목받고 있다. 


하지만 실제 반도체나 디스플레이 필요한 나노 패턴은 기존 블록 공중합체 기술 외에 추가적인 공정이 필요하다. 추가적인 공정에는 많은 시간과 돈이 소요된다. 또 나노 패턴을 대면적으로 얻을 수 있는 기술이 필요하다. 


연구팀은 이런 문제들을 해결하기 위해 물∙공기 계면에서 자기조립된 블록 공중합체를 기판에 옮겨 수 nm 두께의 흡착층을 만들었다. 흡착층은 블록 공중합체로 나노 패터닝을 할 때 고분자와 기판 사이에 형성되는 아주 얇고 무질서한 구조의 막을 뜻한다. 그 위에 새로운 블록 공중합체 박막을 만들어 전체 블록 공중합체의 자기조립 현상에 변형을 줬다. 또 자연적 흡착층의 형성을 막아 상부의 블록 공중합체 자기조립을 조절했다.


그 결과 인위적으로 만들어진 흡착층이 나노 패터닝 과정에서 가해지는 열이나 힘을 견딜 정도로 안정적으로 변한 것으로 나타났다. 또 기존의 나노 패턴보다 더 복잡한 형태의 새로운 나노 패턴을 대면적으로 얻을 수 있다는 것을 확인했다. 


김 교수는 “물∙공기 계면 자기조립 블록 공중합체가 기판에 원래 상태로 돌아가지 않고 흡착한다는 것을 발견했다”며 “이런 블록 공중합체는 향후 다양한 계면과학 연구에 적용이 가능할 것”이라고 말했다.


이번 연구결과는 국제학술지 ‘ACS 센트럴 사이언스’ 지난 10일자에 발표됐다.

 

자기조립된 공중합체 흡착층이 변화함에 따라 얻어지는 다양한 복잡한 대면적 나노 패턴이 형성된다. UNIST 제공
자기조립된 공중합체 흡착층이 변화함에 따라 얻어지는 다양한 복잡한 대면적 나노 패턴이 형성된다. UNIST 제공


 

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