단국대 이동현 교수 연구팀, “막대 하나로 고밀도 나노 패턴 제작 가능”

제작기술 난이도 및 공정비용 획기적 개선...'산업계 주목’

이동현 교수[사진=단국대 제공]

단국대 이동현 교수(고분자공학과)와 이동은(고분자공학과 박사과정) 연구원이 ‘테프론 막대(PTTE bar)’를 이용해 고밀도 나노구조 패턴을 자유자재로 제작하는 기술을 개발했다.

수억 원을 호가하는 나노패턴 제작 장비를 3~4천 원 ‘막대’ 하나로 대체할 수 있는 기술로, 제작이 쉽고 공정비용이 저렴해 반도체 기업들이 주목하고 있다.

고성능 반도체 소자개발을 위해선 다양한 회로 패턴을 고밀도로 만드는 기술이 필수이다. 하드디스크와 이동식 기억장치(USB) 메모리 등의 저장용량은 획기적으로 커졌지만, 실제 장치들의 크기가 작아진 이유는 고밀도 공정을 통해 좁은 면적에도 많은 회로 패턴을 제작할 수 있었기 때문이다.

현재 업계에서 사용하는 기술들은 복잡한 생산 공정과 비싼 원가를 감당해야 했다. 최근 주목 받은 DSA(유도자기조립) 기술 역시 특정 기판이 필요하고 불규칙한 결함이 생기는 단점이 있었다.

 

연구 이해도 [사진=단국대 제공]

이 교수 연구팀은 막대 모양의 폴리테트라플로로에틸렌(이하 테프론)을 기판에 간단히 문지름으로써 나노구조 패턴을 생성해 기존 기술의 단점을 보완했다. 연필처럼 사용할 수 있기 때문에 직선, 곡선 등 원하는 모양을 자유자재로 구현할 수 있다.

또한 테프론 막대를 이용해 만든 패턴 위에 블록공중합체(서로 다른 두 종류 이상의 고분자 분자들이 화학결합에 의해 연결되어 있는 고분자) 막을 형성,기판 위에 수직으로 배열된 고분자 나노구조가 넓은 면적에 스스로 균일하게 정렬할 수 있도록 했다.

이 기술은 실제 반도체 및 디스플레이 소자제작에 있어 블록공중합체 DSA를 이용할 수 있는 가능성을 한층 높인 것으로, 실리콘웨이퍼와 유리 및 고분자필름 등 다양한 표면에 적용할 수 있다.
 

이동은 연구원

이동은 연구원은 “특별한 설비 없이 테프론 막대를 문질러 손쉽게 직선, 곡선 형태의 다양한 회로패턴을 만들 수 있으며, 최소 수억 원을 호가하는 나노패턴 제작 장비에 비해 테프론 막대의 가격은 3~4천 원에 불과하기 때문에 많은 비용을 줄일 수 있다”고 설명했다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단과 경기도지역협력연구센터(GRRC)의 지원을 받아 미국 메사추세츠대학(University of Massachusetts, UMASS) THOMAS P. RUSSELL 교수 및 울산과학기술원(UNIST) 박수진 교수 연구팀과 공동으로 진행 됐으며, 지난달 1일 미국 화학 학회의 최고 국제권위지 중 하나인 ACS Nano(IF=13.942)에 게재됐다.