도장 찍듯 척척…KAIST, 나노 제조기술 개발

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광유도 임프린트 리소그래피 발표…고집적 나노 반도체 공정 적용

KAIST(총장 강성모)가 미세한 마이크로·나노 구조체를 도장으로 찍듯 손쉽게 만들 수 있는 기술을 개발했다. 수년 내 고집적 나노 반도체 공정에 적용한다.

KAIST는 김희탁 생명화학공학과 교수팀이 열 팽창·수축을 방지해서 더욱 미세한 마이크로·나노 구조체를 만들 수 있도록 한 새로운 `임프린트 리소그래피` 기술을 개발했다고 8일 밝혔다.

KAIST가 개발한 새로운 임프린트 리소그래피 기술로 제작한 마이크로, 나노 구조체. 100나노미터(nm) 이하 크기까지 구현할 수 있다.
KAIST가 개발한 새로운 임프린트 리소그래피 기술로 제작한 마이크로, 나노 구조체. 100나노미터(nm) 이하 크기까지 구현할 수 있다.

`임프린트 리소그래피`는 몰드 안에 패턴화하려는 물질을 채워 나노 구조체를 만드는 개념이다. 전자, 광학, 표면과학 등 다양한 분야의 핵심 기술로 여겨진다. 그동안 반도체 업계는 패턴 왜곡으로 정확한 나노 구조를 만들 수 없었다. 몰드를 채우기 위해 열이나 자외선(UV)을 가해 원료 물질을 팽창시키는 방법을 쓰기 때문이다. 온도가 내려가면 패턴 물질이 재수축, 본래 모양을 잃을 수밖에 없다.

연구팀은 `아조벤젠`을 패턴 물질로 사용, 상온에서도 마이크로·나노 구조체를 찍어 낼 수 있게 했다. 아조벤젠은 빛이 쏘이는 방향으로 액화돼 흐르는 특성이 있다. 빛이 위쪽에서 쏘이면 중력에 반해 수직 방향으로도 3마이크로미터(㎛)까지 솟아오른다.

연구팀은 아조벤젠 위에 투명한 몰드를 얹고 그 위에 빛을 쏘는 방법으로 열의 팽창·수축 없이 미세 구조체를 제작했다. 100나노미터(㎚) 이하 구조체 제작에 성공했다. 각기 다른 스케일을 결합한 복잡한 구조체도 제작했다.

아조벤젠 물질을 활요안 광유도 임프린트 리소그래피 공정 개요도
아조벤젠 물질을 활요안 광유도 임프린트 리소그래피 공정 개요도

아조벤젠을 섞은 다른 물질로도 나노 구조체를 만들 수 있다. 아조벤젠은 복합 상태에서도 기존의 특성을 유지한다.

연구팀은 이 기술이 반도체 제작, 광학응용 등 다양한 분야에 활용될 수 있다고 설명했다. 앞으로 더 미세한 크기의 나노 구조체 제작 기술을 개발할 계획이다. 우선 수년 내 50㎚ 크기의 구조체를 만들 수 있는 기술력 확보가 목표다. 이 수준이면 고집적 나노 반도체 공정에 적용할 수 있다.

김 교수는 “아조벤젠 물질의 수직 방향 이동을 활용, 100㎚ 이하 크기의 나노 구조체 제작에 성공했다”면서 “미세한 구조를 만들기 어려운 임프린트 리소그래피 기술을 한층 진보시켰다”고 설명했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com