세계 최고 정밀도 현미경 탐침 개발

　탄소나노튜브를 이용해 세계 최고 수준의 정밀도를 갖는 원자힘 현미경(Atomic Force Microscope) 탐침을 만드는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국표준과학연구원 안상정 박사 연구팀은 반도체 실리콘 절단장치인 집속이온빔을 탄소나노튜브에 쪼인 결과 기존 실리콘 나노탐침보다 정밀하고 단단한 탄소나노튜브 탐침을 만드는데 성공했다고 1일 밝혔다.

나노 탐침이란 원자힘 현미경에서 나노 구조물의 형상을 측정하거나 전도성, 전자기적 성질, 마찰력 등 나노 구조물의 특성을 파악하는데 필요한 핵심 부품으로 대부분 수입에 의존해 왔다. 이번 연구 성과가 상용화되면 연간 1억 달러의 외산대체 효과가 기대된다고 연구팀은 설명했다.

안 박사팀은 집속이온빔으로 탄소나노튜브를 절단하는 방법을 모색하는 과정에서 탄소나노튜브가 이온빔을 쪼이는 방향으로 구부러지는 현상을 발견, 이를 바탕으로 탄소나노튜브를 3차원 공간에서 원하는 위치와 각도로 구부리거나 펴는 기술을 개발했다.

원자힘 현미경의 핵심부품인 나노탐침은 그간 실리콘을 주요 소재로 이용해 왔으나 뿔 모양의 구조 때문에 생기는 비정확성과 마모 등의 단점 때문에 측정에 한계를 지닌 것으로 지적돼 왔다. 이번 기술은 특히 기초연구 분야 뿐 아니라 산업현장에서 활용될 경우 반도체 제조 공정의 핵심 치수(Critical Dimention) 검사 장비 성능을 현재의 70㎚선폭급에서 30㎚급 이하까지 정교하게 높일 수 있다고 연구팀은 덧붙였다.

안상정 박사는 “탄소나노튜브 탐침을 10㎚ 선폭의 원자힘 현미경 리소그래피 기술개발에 활용하고 있다”며 “앞으로 고집적화 현상이 진행되고 있는 반도체 공정에서 나노소자의 핵심 치수를 측정하는 탐침 개발에 주요 요소기술이 될 것”이라고 전망했다.

연구팀의 논문은 재료분야 국제 저널 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’ 11월호 온라인판에 게재됐으며 국내와 미국, 유럽, 일본 등에 모두 4건의 특허가 출원 중이다.

조윤아기자@전자신문, forange@