나노기술 및 정책 정보

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● 한국과학기술원의 전석우, 신종화 교수 연구팀이 차세대 반도체 공정 핵심기술인 3차원 나노구조를 단일 노광으로 효율적으로 제작하는 방법을 개발

● 다양한 3차원 패터닝 공정 가운데, 근접장 나노패터닝(PnP, Proximity-field nanoPatterning)은 단일 노광으로 주기적인 3차원의 나노구조를 정확하고 생산성 있게 구현할 수 있지만, 주기적인 위상 마스크 패턴을 활용해 구현할 수 있는 구조의 자유도는 제한돼왔으며, 이를 극복하기 위해서는 감광물질에 원하는 형태의 홀로그램을 구현하는 위상 마스크의 디자인을 계산하는 과정이 필요

● 이에 연구팀은 수학적 방법론인 수반행렬 방법(Adjoint Method) 기반 알고리즘을 위상 마스크의 패턴이 빛과 상호작용하는 광학현상에 적용하여 원하는 홀로그램 형상을 광감응성 소재에 효율적으로 계산해 그 형상을 얻어내는 데 성공

● 이 알고리즘은 수식으로 표현된 목표 디자인을 최소한의 계산 경로로 찾아내는 알고리즘이며, 행렬 연산을 활용해 많은 계산량을 효율적으로 처리한다는 장점을 보유

● 연구팀은 본 연구에서 위상 마스크에 반도체 공정에 적용 가능한 수직 입사 빔 방식을 적용하여 기존의 마스크로 얻어내는 것이 불가능했던 새로운 배열의 3차원 나노구조를 얻어내는 데 성공

● 해당 연구는 기존의 반도체 노광공정이 갖는 자유도의 한계를 극복하고 더 나아가 보다 복잡한 나노구조를 구현할 수 있다는 것을 이론적, 실험적으로 증명

● 이번 기술이 차세대 반도체 소자인 GAA(Gate All Around) 소자나 3차원 반도체 집적기술에 적용된다면 차세대 반도체 역량 강화에 이바지할 것으로 기대

※ Science Advances 게재(2022.05.25.), “Photolithographic Realization of Target Nanostructures in 3D Space by Inverse Design of Phase Modulation”

※ 한국연구재단(원천기술개발사업, 미래소재디스커버리 사업) 삼성전자 지원