반도체·휘는 액정에 사용하는 기판 패턴 쉽게 새기는 기술 개발

울산과기원 김태성 교수팀 개발, 거품 구조로 응용 쉽고 저렴한 패터닝 기술

울산과학기술원(UNIST) 연구팀이 반도체나 휘어지는 액정 등에 사용되는 기판 패턴을 쉽고 저렴하게 새길 방법을 개발했다.

울산과기원은 김태성 기계항공 및 원자력공학부 교수팀이 '액체 거품의 구조를 제어하는 기법'을 개발해 나노 패턴을 대면적으로 새기는 방법을 제안했다고 6일 밝혔다.

현재 패턴을 만드는 방법, 즉 패터닝에 가장 많이 쓰이는 것은 전자빔 또는 포토 리소그래피 기술이다.

패터닝을 정확한 위치에 할 수 있지만, 오랜 시간이 걸리는 공정과 고가 장비가 단점이다.

이런 단점을 극복하고자 액체를 이용한 다양한 패터닝 기술이 연구 중이지만 액체 제어에 변수가 많아 정확도를 높이는 것이 관건이다.

김태성 교수팀은 자연계에서 흔히 볼 수 있는 거품 구조와 미세 유체장치를 통해 새로운 패터닝 시스템을 만들었다.

일반적으로 거품 구조는 '폐쇄계'(close system)로 각 공기 방울 간 압력 차이 때문에 큰 공기 방울이 작은 것을 흡수하는 현상(오스발트 라이프닝)이 나타나 규칙적인 패터닝을 구성하기 어려웠다.

김 교수팀은 미세 유체장치를 이용해 각 공기 방울에 구멍을 뚫어 압력을 일정하게 맞춰 오스발트 라이프닝 현상을 배제해 나노 패턴을 쉽게 제어할 수 있도록 했다.

김 교수팀은 "개방계 거품을 구현하고 그 원리를 분석한 첫 시도다"며 "이 거품으로 만든 나노 필름 구조가 증발하는 과정에서 물질을 주조하는 틀이 된다"고 설명했다.

또 "유연한 기판 위에서도 대면적으로 미세한 패턴을 그려 넣을 수 있는 장점이 있는 기술"이라며 "쉽고 저렴하게 몇 분 만에 나노입자나 유기물을 포함한 다양한 물질의 나노 패턴을 만들 수 있어 미래형 기기 제작에 유용할 것이다"고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단 지원으로 진행됐으며 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) 7월 19일 자 온라인판에 실렸다.

/연합뉴스