- 포토리소그래피 공정 과정에 ‘빛의 회절 및 간섭’을 이용한 3차원 나노구조체 어레이 제작 기술 개발

‘빛의 회절과 간섭’. 포토리소그래피 방법으로 나노구조체를 만들 때 방해요소로 알려져 있는 대표적인 두 요소다. 국내 연구진이 이 방해요소를 오히려 역이용하는 3차원 나노구조체 제작공정 기술을 개발하였다.  

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 권동일) 나노바이오측정센터 유은아 박사는 포토리소그래피 공정 기반에서 빛의 회절과 간섭효과를 이용하여 구조제어가 가능한 3차원 나노구조체 어레이 제작 기술을 개발하였다.

이번 연구결과는 재료 분야 국제학술지 〈어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials-IF:11.8)〉에 8월 2일 표지논문(Front Cover)으로 게재됐다.

포토리소그래피는 전사시키고자 하는 패턴이 있는 마스크를 감광물질(포토레지스트) 위에 놓고 자외선에 노출시켜 포토레지스트의 빛을 받은 영역에 따라 식각 후 패턴을 만드는 방식으로, 반도체와 집적회로 등의 미세패턴을 만드는 데 사용된다. 하지만 이 과정에서 빛의 회절과 간섭으로 인하여 정확히 원하는 구조를 만들기 어려웠다. 

기존 공정에서는 이러한 단점을 보완하기 위해 고가의 장비를 활용하여 빛의 파동성을 낮추는 등 복잡한 제작 과정을 거쳤다. 

이에 KRISS 연구팀은 기존의 방해요소였던 빛의 회절과 간섭을 역으로 이용해 고가의 장비를 사용하지 않고도 제어 가능한 3차원 나노구조체를 제작할 수 있는 방법과 형성원리를 규명하고 설계 규칙을 제시했다.

이번 연구결과를 통해 다양한 산업 및 연구에 사용되는 포토리소그래피 공정기반 나노구조체 제작에 있어 고가의 광학부대 장치 및 복잡한 공정 없이 저가의 공정만으로도 정교한 나노구조체 어레이를 쉽게 제작할 수 있게 됐다. 

유은아 박사는 “빛과 물질간의 상호작용을 규명함으로써 빛의 회절과 간섭을 이용해 3차원 나노구조체를 쉽고 빠르게 대(大)면적으로 만들 수 있는 방법을 제시했다는 점에서 중요한 의의를 갖는다”며 “반도체, 광학, 의료 소자 등 다양한 산업 분야에 적용되는 3차원 나노구조체를 제작할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구는 고려대학교 물리학과의 최종호 박사, 박규환 교수가 참여했고 미래창조과학부의 글로벌 프론티어 사업 및 KRISS 기관고유사업의 지원으로 수행됐다.