우리대학 블록 공중합체 자기조립연구단 김진곤(화공) 교수-한성현 박사 연구팀은 미국 텍사스주립대학의 벤캣 가네산(Venkat Ganesan) 교수팀과 공동으로 바텀업(Bottom-up)의 자기조립방법으로는 불가능했던 패턴 간격이 다른 비대칭 나노패턴을 실리콘 기판 위에 수직으로 정렬하는 기술을 개발했다.
차세대 반도체용 리소그래피의 새로운 대안으로 평가받는 이 기술은 수소결합을 이용해 계면의 구조를 조절하면 나노구조가 변하는 원리를 이용했다.
서로 다른 종류의 고분자가 화학적으로 결합된 블록 공중합체는 대면적에 빠르게 나노 패턴을 형성할 수 있는 나노 소재로 각광받아 왔지만, 반도체 기술에 필요한 리소그래피 단계에서 라인 패턴의 간격을 조절할 수 없다는 한계가 있었다.
연구팀은 이런 문제를 해결하기 위해 수소결합이 가능한 두 개의 블록 공중합체를 사용하여, 10 nm 이하의 라인 간의 간격을 조절할 수 있는 기술을 개발했다. 이 기술은 리소그래피용으로 블록 공중합체 사용의 한계를 극복하여 대면적에서 초고밀도 반도체뿐만 아니라 나노회로 디자인에도 적용할 수 있어 차세대 리소그래피 기술 개발에 새로운 길을 제시한 것으로 평가받고 있다.
연구를 주도한 김진곤 교수는 “커다란 구조에서 미세하게 잘라내는 톱다운(Top-down) 방법이 아니라 원자ㆍ분자부터 나노구조가 자동적으로 형성되는 자기조립 현상을 이용하는 바텀업(Bottom-up) 방법을 이용해서도 10 nm 이하의 비대칭 나노패턴을 제조할 수 있는 이 기술은 차세대 반도체의 핵심기술 중 하나인 차세대 리소그래피 개발에 큰 도움을 줄 것으로 기대된다”고 밝혔다.
한편, 이 연구는 교육과학기술부가 지원하는 ‘창의적 연구진흥 사업’의 지원 아래 수행됐으며 나노분야 권위지인 <ACS Nano>지 온라인판을 통해 발표했다.