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'리소그래피'통합검색 결과 입니다. (6건)

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2차원 반도체 소자 공정 '찌꺼기 난제' 해결…전류 성능 10배 개선

2차원 반도체 소자 제작에서 가장 난제였던, 플라즈마 유발 감광제 오염을 원천 차단할 수 있는 실용적 해법이 제시됐다. UNIST는 김명수 전기전자공학과 교수와 김병조 반도체소재·부품대학원 교수팀이 공동으로 원자 한 층 두께의 2차원 반도체를 금속막으로 보호해 트랜지스터 소자의 전류 성능을 10배이상 높이는 공정을 개발했다고 24일 밝혔다. 김명수 교수는 "이황화몰리브덴(MoS₂) 표면에 포토레지스트 잔여물이 눌어붙는 것을 막을 수 있는 공정"이라며 "고성능·고집적 2차원 반도체 논리·메모리 소자 구현을 앞당길 것"으로 기대했다. 포토레지스트는 빛에 반응하는 고분자 물질이다. 반도체 표면에서 회로 모양을 만드는 데 쓰인다. 포토레지스트를 이황화몰리브덴 반도체에 바른 뒤 남길 부분은 마스크로 가리고, 나머지를 플라즈마로 깎아 제거하는데, 이 과정에서 플라즈마에 노출된 포토레지스트가 딱딱하게 굳어 붙을 수 있다. 이 찌꺼기는 일반적인 용매 세척으로는 잘 제거되지 않고, 강한 초음파 세척을 하면 얇고 민감한 이황화몰리브덴이 기판에서 떨어질 수 있다. 또 열처리 역시 포토레지스트 찌꺼기가 분해되기도 전에 소자가 견딜 수 있는 온도를 넘을 위험이 있어 적용하기 어려웠다. 연구팀은 우선 분자동역학(MD)과 밀도범함수이론(DFT) 계산을 통해 플라즈마 공정에서 포토레지스트 찌꺼기가 단단하게 굳는 원인을 분석했다. 그 결과 플라즈마 처리 과정에서 포토레지스트 고분자에 산소 원자가 결합하면서 이황화몰리브덴 표면에 달라붙는 흡착에너지의 절댓값이 -1.15전자볼트(eV)에서 -2.36eV로 약 2배 커지는 것으로 나타났다. 포토레지스트 찌꺼기가 이황화몰리브덴 표면에 안정적으로 고정돼 일반적인 세정으로 잘 제거되지 않는 이유다. 상태밀도(DOS) 계산에서는 표면에 붙은 포토레지스트 찌꺼기가 이황화몰리브덴의 밴드갭 내부에 전하를 붙잡는 결함 준위를 만들어 전하 이동을 방해하는 것으로 분석됐다. 연구팀은 포토레지스트 찌꺼기를 공정 이후 세척하는 대신 이황화몰리브덴 표면에 직접 닿지 않도록 차단하는 '희생 금속 마스크 리소그래피'를 개발했다. 포토레지스트를 바르기 전에 이황화몰리브덴 채널 위에 5나노미터 두께의 금(Au)막을 먼저 입혀 포토레지스트와 플라즈마가 채널에 직접 닿지 않도록 보호하는 방식이다. 회로 제작 공정이 끝나면, 요오드화칼륨·요오드(KI/I₂) 용액으로 금막을 녹여낸다. 그 위에 붙은 포토레지스트 찌꺼기도 함께 제거된다. 전도성 원자힘현미경(C-AFM)과 오제전자분광법(AES) 분석 결과, 금막으로 보호한 이황화몰리브덴 표면에서는 포토레지스트 찌꺼기와 탄소 오염이 크게 줄었다. 고해상도 투과전자현미경(HRTEM)과 주사투과전자현미경(STEM) 관찰에서도 금막을 입히고 제거한 뒤 이황화몰리브덴의 결정 구조에 뚜렷한 손상이 나타나지 않았다. 이 공정으로 제작한 이황화몰리브덴 트랜지스터의 접촉저항은 2.59×10⁶ Ω·μm(옴·마이크로미터)에서 2.58×10⁵ Ω·μm로 약 10분의 1 낮아졌고, 트랜지스터가 켜졌을 때 흐르는 온전류(on-current) 는 약 10배 높아졌다. 연구팀은 개발한 공정이 특정한 트랜지스터 구조나 제작 방식에서만 작동하는 것은 아닌지 확인하기 위해 추가 실험을 진행했다. 먼저 빛 대신 전자빔으로 미세한 모양을 만드는 전자빔 리소그래피(EBL)를 이용해 상부 게이트 구조의 트랜지스터 배열을 제작했다. 이 경우에도 금속막으로 보호한 트랜지스터의 성능이 기존 공정으로 만든 트랜지스터보다 개선됐다. 또 원자층증착(ALD) 방식으로 합성한 이황화몰리브덴 박막에도 개발된 공정을 적용했을 때, 이 박막으로 만든 트랜지스터에서도 전류 성능이 개선됐다. 트랜지스터의 구조와 회로 제작법, 이황화몰리브덴의 합성법이 달라져도 개발된 공정을 적용할 수 있는 것이다. 김명수 교수는 “이황화몰리브덴으로 실제 고성능 소자로 만드는 데 걸림돌이었던 공정 오염 문제를 해결한 것"일며 "향후 고집적 로직·메모리 소자 개발에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다. 연구는 국제학술지 '스몰(Small)'에 8월 11일자 온라인으로 게재됐다.

2026.08.24 08:00박희범 기자

기계연, 디지털 노광스캐너 개발…유연전자소자 대량생산 길 열어

잘 휘어지는 반도체 기판에 회로를 연속으로 정확하게 새길수 있는 디지털 마스크리스 노광(리소그래피) 시스템이 개발됐다. 노광은 반도체 핵심 기술이다. 개발은 장원석 한국기계연구원 장원석 나노융합연구본부장 연구팀이 진행했다. 29일 한국기계연구원에 따르면 이들이 개발한 기술은 크게 3개다. 실시간 패턴 보정이 가능한 디지털 리소그래피 스캐너와 이 스캐너를 롤투롤 이송시스템과 결합, 유연전자소자 연속 패터닝 기술을 성공적으로 구현했다. 또 DMD(디지털 마이크로-미러 디바이스) 기반 디지털 노광 기술과 초정밀 이송 제어 기술을 융합해 기판 변형과 위치 오차를 실시간으로 보정할 수 있는 시스템도 구축했다. 이번에 개발한 롤투롤 디지털 리소그래피 시스템은 DMD 기반 디지털 노광 기술을 활용해 원하는 영역에만 자외선을 조사하는 방식이다. 최소 선폭은 10㎛ 이하 고해상도 패터닝 성능을 구현했다. 기판 이송 과정에서 발생하는 사행과 장력 변형을 실시간 측정·보정해 안정적인 패턴 형성도 가능하다. 연구팀은 회전하는 곡면 롤 위에서 직접 패터닝이 이루어지는 라인빔 노광 구조를 적용했다. 보조 기판 없이 유연기판을 직접 이송하면서, 미세한 비틀림이나 흔들림을 실시간 비전 측정으로 즉각 보정한다. 별도 노광 마스크를 제작할 필요 없이, 소프트웨어 설계만으로 다양한 패턴을 즉각 구현할 수 있어 제품 개발 기간과 생산 비용을 획기적으로 절감할 수 있다. 또한, 유연기판을 보조 기판 없이 연속 이송하며 직접 패터닝하기 때문에 기판 길이에 제한이 없는 대면적 양산이 가능하다. 이원섭 기계연 나노리소그래피연구센터 선임연구원은 "나노공정은 반도체 앞단 공정이고, 우린 HBM(고대역메모리) 같은 후공정 PCB기판을 타깃으로 기술 개발을 진행한 것"이라며 "마스크가 필요없는 공정 등은 기존 반도체 라인에 바로 접목해도 무리없을 수준"이라고 설명했다. 장원석 본부장은 “유연 PCB를 비롯해 고해상도 유연전자소자, 반도체 패키징 공정 등 다양한 산업 분야에 적용될 것으로 기대한다”며 “향후 롤 표면 패터닝을 위한 디지털 노광 공정에도 활용할 수 있어 응용 범위가 더욱 확대될 것"으로 전망했다. 한편 연구팀은 기계연 기본사업인 '실시간 보정형 롤투롤 패터닝 장비 핵심기술 개발'과제를 통해 총 3억2,000만원의 기술료 수익을 거뒀다.

2026.06.29 09:33박희범 기자

기계연, 대면적 FPCB 제조 연속 공정 확보

1m가 넘는 유연회로기판(FPCB)을 연속 생산할 수 있는 제조 공정이 개발됐다. 한국기계연구원은 한준세 나노융합연구본부 나노리소그래피연구센터 선임연구원 연구팀이 롤투롤 기반 다이렉트 롤 라미네이션 공정 기술을 개발했다고 30일 밝혔다. 사이즈는 길이로 1m가 넘고, 폭은 25cm정도 된다. 한준세 선임연구원은 전화통화에서 "업계에서도 길고, 넓은 FPCB를 개발 중이지만, 이 기술은 패키징할 때 회로 사이에 들어가는 접착 소재 충진 특성을 개선하는데 초점이 맞춰져 있다"고 설명했다. 연구팀은 반경화 상태인 접착 필름이 회로 사이를 어떻게 채우고 퍼지는 지를 공정 속도, 압력 등 여러 조건에 따라 정량적으로 분석했다. 이를 통해 연속 제조 환경에서도 안정적으로 접착이 이루어질 수 있는 조건을 규명했다. 특히 접착 소재 '충진 거동'을 공정 변수 기준으로 체계화해, 데이터 기반 공정 최적화를 만들어냈다. 한준세 선임은 "이 기술을 차세대 모빌리티용 유연 센싱 케이블 제조에 활용될 수 있다"며 "전기자동차 무게를 줄이고 생산 효율을 높일 기반 기술"이라고 설명했다. 한 선임은 "반도체, 디스플레이, 확장현실(XR) 기기 등 대면적 전자소자 패키징 공정으로 확장도 가능하다"고 부연설명했다. 연구팀은 앞으로 공정 모니터링 및 비파괴 검사 기술을 연계, 지능형 및 자율형 공정 기술로 확장해 나갈 계획이다. 현재 연구팀은 국내특허 출원 및 등록 절차를 진행중이다. 연구성과는 미국화학회에서 발행하는 국제학술지 'ACS 어플라이드 머티리얼즈앤 인터페이시즈' 내지 커버로 게재됐다.

2026.04.30 14:31박희범 기자

UNIST "복잡한 마이크로 에펠탑도 60초만에 3D 프린팅"

에펠탑이나 스핑크스 같은 복잡한 3D 마이크로 구조물을 60초 내에 인쇄할 수 있는 고속 연속 프린팅 기술이 개발됐다. UNIST는 정임두 기계공학과 교수 연구팀이 별도 용기 없이 유리 피펫(스포이드)에 매달린 수지 방울 내부에서 직접 3차원 구조를 형성하는 디스펜싱 기반 체적 적층 제조 (DVAM) 기술을 개발했다고 29일 밝혔다. 이 기술은 피펫 끝에 맺힌 액체 원료 방울에 빛을 쏴 원하는 모양대로 굳혀(경화) 형상을 만든다. 45~75초가량 걸리는 단일인쇄가 끝나면, 수초 내에 완성된 부품을 기판위에 떨어뜨려 배출하고 새로운 수지 방울을 보총한다. 연구팀은 특히, 굴절률 매칭 유체 부재와 곡면형 수지 계면으로 인해 필연적으로 발생하는 렌즈 효과 및 이미지 왜곡을 막기위해 굴절 보정 프로세스를 개발했다. 이 프로세스는 형 딥러닝 기반 객체 탐지 알고리즘을 활용해 다양한 조건에서도 방울의 프로파일을 실시간 정밀하게 추출한다. 스넬 법칙을 적용한 역 광선 추적 알고리즘을 수행, 빛 경로와 에너지 선량을 픽셀 단위로 정밀하게 보정할 수 있다. 스넬법칙은 빛이 매질을 통과할 때 입사각과 굴절각의 비가 절대 굴절률의 비와 일정한 관계를 보이는 현상이다.전파가 서로 다른 매질(공기나 지면) 경계에서 굴절·전반사 현상을 설명할 때 쓰인다. 패턴 보정을 통해 큐브, 피라미드, 별 기둥 등 다양한 기하학적 구조의 인쇄 충실도(IoU)가 대폭 향상됐다는 것이 연구팀 설명이다. 내부가 빈 구멍이나 약 150 μm 두께의 얇은 격자 빔 같은 미세 구조까지 구현했다. 정임두 기계공학과 교수는 "에펠탑이나 스핑크스, 생각하는 사람 등 복잡하고 자유로운 형태의 3차원 객체 10개를 10분 만에 연속으로 인쇄하는 데 성공했다"고 말했다.

2026.04.28 18:19박희범 기자

TI, 새로운 DLP 기술로 첨단 패키징용 고정밀 디지털 리소그래피 지원

텍사스인스트루먼트(TI)는 새로운 'DLP991UUV' 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)를 출시하며 차세대 디지털 리소그래피 기술을 한층 발전시켰다고 2일 밝혔다. 이번 제품은 TI가 지금까지 선보인 디바이스 중 가장 높은 해상도의 직접 이미징 솔루션으로, 8.9메가픽셀 이상의 해상도와 서브마이크론 수준의 정밀도, 초당 최대 110기가픽셀에 달하는 데이터 전송 속도를 지원한다. 이를 통해 고가의 마스크 기술을 대체하면서도, 첨단 패키징에서 요구되는 확장성, 비용 효율성, 정밀성을 동시에 구현할 수 있게 했다. 마스크리스(maskless) 디지털 리소그래피 장비는 포토마스크나 고가의 스텐실 대신 빛을 직접 투사해 회로 패턴을 새기는 방식으로, 첨단 패키징 제조 분야에서 빠르게 확산되고 있다. 첨단 패키징은 여러 칩과 기술을 단일 패키지로 통합하여 데이터센터나 5G와 같은 고성능 컴퓨팅 애플리케이션이 더 작고 빠르며 전력 효율적인 시스템으로 구현되도록 한다. TI DLP 기술은 이러한 변화에 맞춰 장비 제조업체가 대규모 고해상도 프린팅을 실현할 수 있도록 지원한다. 새롭게 선보인 DLP991UUV는 프로그래머블 포토마스크로 작동하며, 정밀한 픽셀 제어와 안정적인 고속 성능을 제공해 첨단 패키징 분야에서 더욱 뛰어난 유연성을 확보할 수 있게 했다. 제프 마시 TI DLP 기술 사업부문 부사장은 “TI는 과거 영화 산업에서 필름에서 디지털 프로젝션으로의 전환을 이끌며 새로운 기준을 제시한 바 있다. 이번에도 TI의 DLP 기술은 업계 변화의 최전선에 서 있다"며 “우리는 마스크리스 디지털 리소그래피 시스템의 구현을 통해 전 세계 엔지니어들이 첨단 패키징의 한계를 넘어 보다 강력한 컴퓨팅 솔루션을 시장에 선보일 수 있도록 지원하고 있다”고 말했다. 첨단 패키징의 발전을 위해서는 리소그래피 기술이 더욱 비용 효율적이고 확장 가능하며 정밀해야 한다. TI의 DLP 기술은 마스크 인프라와 그에 따른 비용을 제거해 제조 공정을 단순화하고 비용을 크게 절감할 수 있다. 또한 물리적인 마스크를 교체하지 않고도 실시간으로 설계를 조정할 수 있는 유연성을 제공한다. 이 기술은 어떤 크기의 기판에서도 서브마이크론급 정밀도를 구현할 수 있어 더 높은 처리량과 향상된 수율, 더 적은 결함으로 이어지며, 이는 AI 시스템과 5G 네트워크용 고대역폭·저전력 부품에 대한 수요가 급증하는 상황에서 제조업체들에게 중요한 이점을 제공한다. DLP991UUV는 TI의 직접 이미징 포트폴리오 가운데 최신이자 선도적인 장치다. 이번 신제품은 8.9메가픽셀 이상의 최고 해상도를 제공하며, 최고 처리 속도는 초당 110기가픽셀에 달한다. 또한 405nm 파장에서 22.5W/cm²의 출력 수준을 제공하고, 최소 343nm의 짧은 파장까지 구동할 수 있다. 특히 5.4µm의 미러 피치(mirror pitch)를 구현해 TI 포트폴리오 중 가장 작은 픽셀 크기를 자랑한다. TI DLP 기술은 수백만 개의 미세 거울을 활용해 업계 최고 수준의 고해상도 디스플레이와 정밀 광 제어 솔루션을 제공한다. 이를 통해 가정용 극장에서의 4K 콘텐츠 투사, 차량용 지능형 조명 기반 도로 안전 강화, 차세대 산업 제조에 필요한 고정밀 리소그래피와 머신 비전 시스템 등 다양한 응용이 가능하다.

2025.10.02 09:44장경윤 기자

머리카락보다 작은 바이올린 나왔다

사람 머리카락 굵기의 몇 분의 1에 불과한 세계에서 가장 작은 바이올린이 등장했다고 과학전문매체 뉴아틀라스가 최근 보도했다. 보도에 따르면, 영국 러프버러대학교 물리학자들은 길이 35마이크로미터(㎛, 100만분의 1미터), 너비 13㎛에 불과한 백금 바이올린 모형을 제작하는 데 성공했다. 이 바이올린 크기는 평균적인 사람 머리카락 굵기의 몇 분의 1에 불과하다. 이 바이올린은 모형으로, 실제 소리를 내지는 않는다. 연구진은 매우 작은 크기의 구조를 기판에 정밀하게 형성하는 '나노리소그래피(Nanolithography) 기술'을 시연하기 위해 초소형 바이올린을 제작해 공개했다고 설명했다. 러프버러 대학교 물리학과장 켈리 모리슨 교수는 "세상에서 가장 작은 바이올린을 만드는 것은 재미있는 일처럼 보일지 모르지만, 그 과정에서 얻은 많은 지식은 실제로 현재 진행 중인 연구의 토대를 마련했다"고 밝혔다. 또 "우리의 나노리소그래피 시스템은 빛, 자기, 전기 등 다양한 방식으로 재료를 탐색하고 그 반응을 관찰하는 실험을 할 수 있게 해준다. 재료의 거동을 이해하면 컴퓨팅 효율 향상이나 새로운 에너지 수확 방법 모색 등 신기술 개발에 해당 지식을 적용할 수 있다"고 덧붙였다. 연구진은 초미세 구조물 제작을 위해 정밀하게 물질을 형상화 할 수 있는 장비인 '나노프레이저(NanoFrazor)'라는 시스템을 활용했다. 커다란 대학교 실험실에 간신히 들어갈 만큼 커다란 이 장비는 바늘처럼 생긴 작은 팁이 있어 이 팁에 열을 가하면 재료에 나노 크기의 선과 패턴을 새길 수 있다. 연구진은 이 기계를 사용해 나노 크기의 바이올린 이미지를 새긴 후 얇은 백금 층으로 채웠다. 완성된 제품은 육안으로는 먼지알 크기 정도지만, 현미경으로 보면 바이올린의 세부 모습을 볼 수 있다. 현재 많은 이들이 전자 장치를 나노 크기로 줄이기 위해 힘쓰고 있기 때문에, 나노리소그래피 기술은 향후 마이크로칩과 컴퓨팅 기술의 발전과 에너지 보존에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다고 해당 매체는 전했다. 모리슨 교수는 "이 시스템을 통해 얻을 수 있는 제어 수준과 가능성에 정말 기대가 크다"고 밝혔다.

2025.06.07 07:59이정현 미디어연구소

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