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3차원 형상 구현 포토리소그래피 공정기술 개발
박해용 기자  |  ds3bgf@hanmail.net
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승인 2015.03.26  
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KAIST 생명화학공학과 김신현 교수 연구팀이 산소의 확산 원리를 이용해 3차원의 형상을 구현할 수 있는 포토리소그래피(photolithography) 공정기술을 개발했다.
포토리소그래피는 빛을 노출해 원하는 형상을 얻는 필름 카메라의 원리와 같다.
감광물질을 원판에 바르고 자외선을 노출시켜 빛을 받은 부분만 굳게 만든 다음 나머지 부분은 깎아내는 방식으로, 반도체 및 집적회로 등 미세패턴을 다루는 산업계에서 널리 사용되고 있다. 
하지만 기존 포토리소그래피 공정은 자외선이 항상 수직 방향으로 내리쬐기 때문에 빛의 노출 방향에 따라 형성되는 미세패턴이 2차원으로만 제조되는 한계가 있다.
연구팀은 3차원 패턴 제조를 위해 ‘산소’를 사용했다. 일반적으로 빛을 이용한 중합반응에서 산소는 경화작용(물질을 굳게 만드는 것)을 방해하는 요소로 꼽힌다. 
그러나 김 교수 연구팀은 이 특성을 역으로 이용했다. 일부 영역에만 자외선을 노출하면 그 부분만 산소의 농도가 감소하게 되고 그 외 영역의 산소 농도는 유지된다. 농도 차이로 자외선이 노출된 영역으로 산소의 확산현상이 발생한다. 이를 통해 기존에는 동일한 속도로 발생한 경화작용이 시간차를 두고 이뤄진다.
물질의 형성이 일정하지 않기 때문에 미세패턴의 모양도 다양해지고, 확산 방향과 속도를 의도적으로 조절함으로써 3차원 형상의 패턴 제작도 가능해지는 것이다.
이같은 신기술을 연속적으로 융합해 사용하면 더 복잡한 형상과 다양한 성분으로 구성할 수 있다. 자성 입자를 삽입해 자기장을 이용한 의료용 패치를 만들거나 온도에 따라 팽창하고 수축하는 젤을 삽입해 곡면 형태의 필름 제작도 가능하다. 이번 연구 결과는 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인 판에 게재됐다.
 

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