[쿠키뉴스] 송병기 기자 =국내 기업과 대학 연구진이 기존 공정의 한계를 극복하기 위해 새로운 타입의 마스크를 활용하는 포토리소그래피 기술을 개발해 관련 연구 결과를 국제 과학저널에 발표했다.

‘포토리소그래피’는 반도체나 디스플레이 제조 공정에서 포토레지스트라고 불리는 감광액을 실리콘 웨이퍼나 글라스 위에 얇게 바른 후, 설계된 패턴이 그려진 마스크를 올려 놓고 빛을 쬐어 회로를 형성하는 기술이다. 회로패턴이 만들어지는 형상은 포토마스크라고 불리는 핵심부품이 결정하게 된다.

LG디스플레이는 최근 산학협력으로 인큐베이션 과제 지원을 통해 연세대학교 신소재공학과 심우영(사진) 교수 연구팀에서 수행한 연구결과가 과학저널 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 최신호에 게재됐다고 지난 13일 밝혔다. 

이번 연구 논문은 유연하고 투명한 타입의 새로운 포토마스크를 이용해 기존의 포토마스크로는 불가능했던 크기의 초미세 패턴을 구현하는 포토리소그래피(Photolithography) 기술 개발에 관한 것이다. 해당 기술은 LCD 뿐만 아니라 OLED에도 적용 가능하다.

연구팀에 따르면 딱딱한 형태인 기존 포토마스크의 한계를 극복하기 위해 유연하고 투명한 타입의 새로운 마스크와 이를 사용하는 공정을 개발, 기존의 디스플레이용 노광장비로도 현재 만들 수 있는 크기의 100분의 1 수준에 해당하는 수십 나노미터의 초미세 패턴을 구현할 수 있게 했다.

연구팀이 개발한 ‘소프트마스크를 통한 초근접노광기술’은 투명하고 유연한 재료로 만든 새로운 타입의 마스크로 기판과 마스크 사이의 거리를 최소화해 빛의 회절현상을 줄여 수십 나노미터 수준의 패턴을 쉽게 구현할 수 있게 한 기술이다. 또 유연한 마스크의 특성 덕분에, 휘어진 기판에도 적용할 수 있다. 

이번 연구는 추가 투자 없이 기존의 디스플레이용 노광장비로도 현재 만들 수 있는 크기의 1/100 수준에 해당하는 수십 나노미터 수준의 미세 패턴을 구현할 수 있다는 가능성을 확인한 연구라는 데 의의가 크다. 또 유연한 재질의 마스크는 휘어진 기판에도 적용할 수 있어 사물인터넷과 플렉시블 전자기기 공정 등 다양한 분야에서도 응용이 가능해질 전망이다.

이번 논문 공동 저자인 LG 디스플레이 장기석 박사는 “이번에 개발된 포토리소그래피 기술은 미래 디스플레이 기술 발전에 크게 기여할 수 있는 씨드(Seeds, 종자) 기술”이라고 평가했다.

LG디스플레이는 지난 2015년부터 디스플레이 산업의 발전을 위한 산학 프로그램인 ‘LG디스플레이-연세대 인큐베이션 프로그램'을 운영해오고 있다. 기업과 대학이 함께 디스플레이 기반 기술 및 제품들에 대한 아이디어를 모으고 산업화 관점에서 실현될 수 있도록 기획하고 연구‧검증하는 프로그램이다.

연구팀을 이끈 연세대 심우영 교수는 “이번 연구는 빛의 회절한계를 극복할 수 있는 포토리소그래피 공정을 개발했다는 점에 의의가 있다. 평면뿐만 아니라 곡면 기판에도 적용이 가능해 향후 다양한 형태의 소자 공정에 적용할 수 있을 것”이라고 설명했다.

이번 연구는 개발기간이 3년에 달하고 총 25명의 연구원들이 참여한 대형프로젝트로 한국연구재단 미래소재디스커버리 연구사업, 선도연구센터 연구사업 및 기초과학연구원 지원도 함께 이뤄졌다. 

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