실리콘 나노구조를 두 시간 안에 만들 수 있는 방법

핀란드 연구진은 높은 종횡비를 가진 실리콘 나노구조를 빠르게 만들 수 있는 집속 

이온빔 밀링 기술(focused ion beam milling technique)을 개발하여 쓰기 속도

(writing speed)가 매우 향상된 저장장치를 개발할 수 있는 길을 열어주었다. 

집속 이온빔 밀링은 잘 확립된 하향식 제조 방법(top-down fabrication approach)

이다. 이 방법은 매우 정확하고 융통성이 있지만 대면적 어레이를 제조하는데 매우 

중요한 제조 속도가 매우 낮다는 단점이 있다. 그래서 연구진은 극저온 깊은 반응성 

이온 식각법(cryogenic deep reactive ion etching, DRIE)에 집속 이온빔 밀링 기술

을 결함함으로서 실리콘 나노구조를 만들었다. 이 기술을 사용하면 기존의 방법에 

비해서 프로세스 시간을 몇 배 감소시킬 수 있다. 이 기술의 특징은 단지 30 nm인 매

우 얇은 마스킹 층을 집속 이온빔 밀링으로 만든다는 것이다. 또 다른 장점은 에칭 

단계를 도입함으로서 직접 밀링을 하는 방법에 비해서 더 좋은 측벽(side-wall) 조

절을 할 수 있다는 점이다. 15의 종횡비를 가진 홀과 기둥들은 결합된 절차를 통해

서 순차적으로 제조될 수 있다. 

FEI 사가 개발한 Helios Nanolab 600 dual-beam system와 옥스퍼드 기계(Oxford 

Instruments)에서 개발한 Plasmalab System 100 reactor를 사용하여 해상도 측정 

실험을 하였다. 측정 결과 연구진은 최대 해상도가 20 lines/μm을 얻을 수 있었다. 

결과적으로 연구진은 50 nm 크기의 구조를 만들 수 있었다. 

이 기술은 플라즈몬(plasmonics)과 메타물질(metamaterial) 뿐 아니라 나노기계

적 네트워크와 양자 구조에도 적용될 수 있다. 이 연구결과는 Nanotechnology에 

“The fabrication of silicon nanostructures by local gallium implantation and 

cryogenic deep reactive ion etching” 이라는 제목으로 게재되었다(N Chekurov 

et al 2009 Nanotechnology 20 065307 (5pp) doi: 10.1088/0957-

4484/20/6/065307). 

이 연구는 헬싱키 기술대학(Helsinki University of Technology, Department of 

Micro and Nanosciences) 연구진에 의해서 수행되었고 현재 나노제조와 나노크

기 전자 프로세스와 원자층 증착(atomic layer deposition ALD), 마이크로전자장치

를 위한 탄소나노튜브의 적용, 기공이 많은 실리콘의 형성 그리고 마이크로 유체 등

에 흥미를 가지고 연구를 진행하고 있다. 

그림 1. 36 x 36 기둥 어레이(기둥 지름 = 280 nm, 높이 = 4 μm). 

http://nanotechweb.org/

출처 : KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-01-31