국내 연구진이 기존 방식보다 더 간단히 고분자 물질을 일정 패턴으로 제어해 초미세 반도체 소자를 만들 수 있는 기술을 개발했다.
울산과학기술원(UNIST)은 김소연 에너지 및 화학공학부 교수팀이 '나노 모자이크 코팅'을 이용해 '블록 공중합체(block copolymer)'의 복잡한 패턴을 제어할 수 있는 기술을 개발했다고 23일 밝혔다. 블록 공중합체는 서로 다른 종류의 고분자가 블록 단위로 연결된 물질이다.
고성능 전자기기를 만들려면 크기가 더 작고 회로의 선폭이 더 가는 미세 반도체 소자가 필요하다. 미세 반도체 소자를 제조할 때 강한 빛을 이용해 기판에 회로 패턴을 그리는 '리소그래피' 공정이 이용된다. 이 공정은 비용이 많이 들고 각종 화학약품을 사용하며 10나노미터(㎚·10억분의 1m) 이하로 구현하기가 어렵다.
블록 공중합체는 박막상에서 자기조립을 통해 스스로 주기적인 나노패턴을 형성하는 성질을 갖고 있어 이를 이용하면 10㎚ 이하의 미세한 패턴을 그릴 수 있지만, 이를 위해 박막과 기판 사이의 계면 조건(계면 에너지)과 박막의 표면 조건(표면 에너지)을 정확하게 통제해야 한다.
연구진은 나노 모자이크 코팅 기술로 블록 공중합체 박막의 계면 조건을 통제해 블록 공중합체 나노패턴을 얻는 데 성공했다. 고분자 용액을 물 표면에 몇 방울 떨어뜨리면 조밀한 점 무늬인 나노 모자이크가 만들어지는데 이 위에 블록 공중합체를 올려 원하는 형태의 나노패턴을 얻는 방식이다.
김 교수는 "나노 모자이크 코팅은 기존 고분자 박막 계면 조절 방식보다 훨씬 간단해 대면적으로 산업화가 용이하며 앞으로 다양한 시스템의 계면 조절에 응용할 수 있을 것"이라고 기대했다.
이 연구 성과는 '미국 화학회(ACS)'가 발행하는 화학 및 나노소재 분야 학술지 'ACS 나노(ACS Nano)'의 이달 4일자 온라인판에 게재됐다.
KPI뉴스 / 임민철 기자 imc@kpinews.kr
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