한국 연구진이 반도체나 광전소재 제조공정의 속도는 높이고 비용은 절감할 수 있는 플라즈마 응용기술을 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST)은 본원의 손정곤 광전하이브리드연구센터 책임연구원팀이 플라즈마로 여러 가지 고분자물질에 적용할 수 있는 나노 패턴제작기술을 개발했다고 21일 밝혔다. 플라즈마와 필터를 활용해 10nm(1nm=10억분의 1m)보다도 작은 초미세 크기의 구조를 규칙적으로 만들어내는 나노패턴 제조방식이다.
그동안 반도체 등을 제조할 때엔 극자외선 등을 활용해 실리콘 기판 위에 회로의 패턴을 찍어내는 방식을 활용해왔으나 공정이 매우 복잡하다는 단점을 안고 있었다. 비용도 상대적으로 많이 드는 방식이었다. 이를 대체하기 위해 손 책임연구원은 고분자들이 규칙적으로 연결된 ‘블록공중합체’에 주목했다. 블록공중합체는 스스로 나노 구조를 만들어내는 ‘자기 조립성’을 갖췄으므로 패턴을 만드는 데 활용할 수 있다고 본 것이다. 다만 블록공중합체가 결함 없이 특정 구조로 배열되도록 유도하는 것이 난제였다. 무엇보다도 수직배열을 시키는 과정이 매우 번거롭고 까다로웠다. 이 문제를 해결하기 위해 플라즈마를 활용했다. 저에너지 입자만을 선택적으로 통과시키는 필터로 고분자들이 잘 배열될 수 있도록 했다. 그 결과 3차원 입체구조 트랜지스터로 사용되는 핀펫(FinFET)을 모사한 구조를 만들 수 있었다. 또한 미세 화학 패턴 위에서도 결함이 거의 없는 10㎚ 이하의 수직 줄무늬 패턴을 형성할 수 있었다.
손 책임연구원은 “그동안 난제로 여겨졌던 블록공중합체의 배향 조절 문제를 간단하게 해결했다”고 소개한 뒤 “초미세 트랜지스터나 메모리 소자 등에 적용이 가능할 것”이라고 내다봤다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’의 지난 2일자에 게재됐다.
