심우영 연세대학교 신소재공학과 교수. [LG디스플레이 제공]

[헤럴드경제 정세희 기자] LG디스플레이가 산학 협력 차원에서 지원한 심우영 연세대학교 신소재공학과 교수 연구팀의 연구가 세계적인 과학저널 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호에 게재됐다고 13일 밝혔다.

이번 논문은 유연하고 투명한 타입의 새로운 포토마스크를 이용해 기존의 포토마스크로는 불가능했던 크기의 초미세 패턴을 구현하는 ‘포토리소그래피’ 기술 개발에 관한 내용이다. 포토마스크는 반도체나 IC 회로 제작 과정을 위해 회로의 배열이나 패턴을 담고 있는 투명기판을 말한다.

포토리소그래피는 반도체나 디스플레이 제조 공정에서 포토레지스트라고 불리는 감광액을 실리콘 웨이퍼나 글라스 위에 얇게 바른 뒤 설계된 패턴이 그려진 마스크를 올려 놓고 빛을 쬐어 회로를 형성하는 기술이다. 회로패턴이 만들어지는 형상은 포토마스크라고 불리는 핵심부품이 결정하게 된다. 해당 기술은 LCD 뿐만 아니라 OLED에도 적용 가능하다.

연구팀은 딱딱한 형태인 기존 포토마스크의 한계를 극복하기 위해 유연하고 투명한 타입의 새로운 마스크와 이를 사용하는 공정을 개발했다. 이를 통해 기존의 디스플레이용 노광장비로도 현재 만들 수 있는 크기의 1/100 수준에 해당하는 수십 나노미터의 초미세 패턴을 구현할 수 있게 했다.

초미세 패턴으로 만드는 섬세한 전자회로는 고해상도 구현에 필수적이다. 유연한 재질의 마스크는 휘어진 기판에도 적용 가능해 다양한 형태의 디스플레이 생산에 기여할 것으로 예상된다.

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

심우영 교수는 “이 연구는 빛의 회절한계를 극복할 수 있는 포토리소그래피 공정을 개발했다는 점에 의의가 있다”면서 “평면뿐만 아니라 곡면 기판에도 적용이 가능해 향후 다양한 형태의 소자 공정에 적용할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.

논문의 공동 저자인 장기석 LG 디스플레이 박사는 “이번에 개발된 포토리소그래피 기술은 미래 디스플레이 기술 발전에 크게 기여할 수 있는 종자 기술”이라고 전했다.

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