[은 나노와이어를 원하는 형태로 손쉽게 패터닝 하는 무용매 포토리소그래피 기술 개발]

 

  [김준원교수]                                     [유동우 통합과정]

 

포스텍(총장 김무환)은 김준원 기계공학과 교수와 통합과정 유동우 씨 연구팀이 자외선 경화형 필름을 이용해 용매를 사용하지 않는 포토리소그래피 기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

스티커와 같이 끈적거리던 필름에 자외선을 조사하면 굳게 되는데, 이 원리를 선택적으로 적용하면 은 나노와이어를 원하는 형태와 크기로 손쉽게 패터닝 할 수 있다. 유연하고 투명한 은 나노와이어는 빛을 잘 통하게 해 태양 에너지가 효율적으로 저장될 수 있어 태양전지와 같은 광전자 소자는 물론 유연한 터치 센서와 폴더블 디스플레이 같은 플렉시블 전자기기, 투명 히터와 같은 스마트 글라스 등 폭넓은 활용 범위로 관심을 모으고 있다.

 

그림1. 자외선 경화형 접착 필름을 사용한 무용매 포토리소그래피 패터닝 방법

 

그림2. 다양한 형태로 제작된 은 나노와이어 전극 패턴

 

은 나노와이어의 전극 패터닝을 위한 기존 포토리소그래피는 복잡한 공정 과정과 다양한 용매를 사용해야 하는 문제점 때문에 적용이 어려웠다. 특히 기판에 도포된 은 나노와이어는 가느다란 막대 형태로 구성돼 포토리소그래피 공정에 사용되는 용액들에 의해 손실이 발상한다. 전극의 전도성이 떨어지거나 원하는 선폭의 패턴 제작이 어렵다.

연구팀은 문제를 해결하기 위해 자외선과 만나면 경화되는 UV 경화형 필름을 사용했다. 포토레지스트, 현상액, 에천트 없이 무용매로 기존 공정 과정을 단순화했다. 이 방식은 자외선과 포토마스크로 패터닝된 필름을 은 나노와이어가 도포된 기판에 붙이고 추가적인 자외선을 조사한 후 필름을 떼어내면은 나노와이어를 원하는 패턴으로 만들어 낼 수 있다.

이 기술은 포토리소그래피 공정에 필수적이던 포토레지스트 도포, 현상, 에칭 이나 포토레지스트 박리 과정을 건너뛰게 돼 제작 시간과 비용을 단축할 수 있다. 독성 용매를 사용하지 않아 친환경적이기도 하다. 더불어 은 나노와이어 선폭, 간격을 미세하게 조정하거나 선 가장자리를 매끄럽게 처리해 보다 전극 패터닝의 품질을 높일 수 있다.

김준원 교수는 “해당 기술을 확장하면 다양한 광전자 소자 및 플렉시블 전자기기 개발에 실질적인 도움이 될 수 있을 것으로 생각한다”고 말했다. 한편, 이번 연구성과는 특허 출원이 완료돼 특허 등록 심사 중이다. 연구성과는 최근 국제 학술지 '스몰 메소드'에 게재됐다.