KAIST 김상욱 교수-삼성전자 LCD 연구소 공동연구팀, 저비용 대면적 나노패턴기술 개발

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2010-08-23 09:26

대전--(뉴스와이어)--나노기술의 오랜 난제가 KAIST와 삼성전자 LCD사업부에 의해 풀렸다.

KAIST(총장 서남표) 신소재공학과 김상욱 교수팀과 삼성전자 LCD사업부(사장 장원기)가 산학공동연구를 통해 분자자기조립현상(Molecular Self-assembly)과 디스플레이용 광리소그래피(Optical Lithography) 공정을 융합해 나노기술의 오랜 난제로 여겨지던 ‘저비용 대면적 나노패턴기술’ 개발에 성공했다.

최근 나노기술 분야에서는 서로 다른 종류의 고분자를 화학적으로 결합시킨 블록공중합체가 새로운 나노패턴소재로 각광받고 있다.

분자조립 과정을 통해 스스로 형성하는 초미세 나노구조를 블록공중합체에 이용하게 되면 최신 반도체공정으로도 만들기 힘든 수~수십 나노미터 크기의 미세한 점이나 선 등을 쉽고 값싸게 제조할 수 있다.

그러나 자연적으로 형성되는 블록공중합체 나노패턴은 그 배열이 불규칙하고 결함이 많아 상용화를 위한 기술적인 걸림돌로 지적되어 왔다.

블록공중합체 나노패턴을 반도체나 디스플레이에 이용하기 위해서는 임의의 대면적에서 블록공중합체 나노패턴을 원하는 형태로 잘 정렬시킬 수 있는 기술이 필수적이다.

그러나 현재까지 개발된 기술들은 방사광가속기와 같은 매우 값비싼 장비가 필요하고 임의의 넓은 면적에 적용할 수 없다는 근본적인 한계를 가지고 있었다.

김 교수팀은 이번에 개발된 융합 기술을 통해 저비용 패턴공정인 디스플레이용 광리소그라피로 대면적에서 마이크로미터(1㎛=100만분의 1m) 크기의 패턴을 만든 후, 분자조립현상을 이용해 수십 나노미터(1㎚=10억분의 1m) 크기의 패턴으로 밀도를 백 배이상 증폭시킴으로써 대면적에서 잘 정렬된 나노패턴을 형성시키는데 성공했다.

이는 기존 나노패턴기술에 비해 더 단순하고 공정비용이 저렴하며, 넓은 면적에서 연속 공정이 가능해 차세대 반도체나 디스플레이 분야에 폭넓게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

연구책임자인 김상욱 교수는 “이번 연구결과는 분자조립 나노패턴기술을 저비용, 대면적화 함으로써 실제 나노소자공정에 이용할 수 있는 가능성을 크게 높였다는데 의미가 있다”고 말했다.

이 연구는 김 교수의 지도하에 정성준 박사가 주도적으로 진행했으며 현재 정 박사는 KAIST에서 박사과정을 마친 후, U.C. Berkely에서 박사후연구원(Post doc)으로 근무하고 있다.

한편, 이번 연구결과는 KAIST 김상욱 교수팀과 삼성전자 LCD사업부의 3년간에 걸친 공동연구의 결실로서 그간 선행연구결과들이 Nano Letters, Advanced Materials, Advanced Functional Materials지 등 저명 학술지에 발표된 바 있으며, 최종적으로 개발된 ‘저비용, 대면적 나노패턴기술’은 최근 나노기술분야의 세계적인 학술지인 ‘ACS Nano誌’ 8월 19일자 온라인 판에 소개됐다.

○ 블록공중합체 분자자기조립:
블록공중합체는 서로 다른 화학적 구조의 고분자사슬들이 연결되어 있는 분자구조를 가지고 있다. 한 분자 내에 존재하는 서로 다른 고분자사슬들은 스스로 미세상분리 (Microphase Separation) 현상을 일으켜 구 (Sphere), 원통(Cylinder), 판상 (Lamella) 등이 주기적으로 배열된 분자조립나노구조를 형성한다.

○ ACS Nano誌 :
- 미국화학회 (American Chemical Society)에서 출간하며 최신 나노기술의 전반적인 분야를 다루는학술지이다.
- 2009년 Impact Factor 7.493로서 나노기술분야의 가장 권위있는 학술지중 하나로 인정받고 있다.

○ 광리소그라피(Optical Lithography) : 현재 반도체, 디스플레이 등에서 원하는 패턴을 만드는 기본 공정으로 빛에 민감한 감광성 물질 박막에 원하는 패턴형태가 새겨진 마스크를 통해 빛을 선택적으로 노광하여 마스크 패턴을 그대로 복사한 감광제 패턴을 만드는 공정.

웹사이트: http://www.kaist.ac.kr