HGST(구 히타치 글로벌 스토리지 테크놀로지스·현 웨스턴디지털)가 그 동안 반도체 제조업체들의 독점적인 영역이었던 나노리소그래피(nanolithography)기술을 이용해 향후 생산할 하드 드라이브의 밀도를 2배 높일 수 있게 됐다고 밝혔다.

HGST 연구소는 지난 달 28일 (미 캘리포니아 산호세 현지시각), 나노 기술인 자체 결집 분자(self-assembling molecules)와 나노임프린팅(nanoimprinting) 기술을 접목해 10나노미터(1나노미터: 1m의 10억분의 1) 넓이의 미세 패턴을 가진 마그네틱섬(magnetic islands) 개발에 성공했다. 이는 원자 약 50개의 넓이로 인간의 머리카락 두께보다 10만 배나 얇은 것이다.

HGST 리서치 부문 부사장(Vice President)인 커리 먼스(Currie Munce)는 "전통적인 하드 디스크 드라이브 제조업체인 HGST가 나노 기술을 통해 혁신을 지속해 나갈 수 있다는 것을 자랑스럽게 생각"한다며, "HGST 연구소에서 사용할 자체 결집 분자 및 나노임프린팅 기술은 향후 십 년 내로 비트패턴드미디어(BPM, Bit Patterned Media)를 비용 효율적인 수단이 되게 할 것이며, 이는 나노스케일의 제조 전반에 큰 영향을 줄 것이다"고 말했다.

반도체 업계에서 오랫동안 선호된 포토리소그래피는 자외선 광원의 가격 문제와 복잡한 공정 과정으로 인해 진보가 둔화되고 있었다. HGST의 나노리소그래피에 대한 이번 성과는 포토리소그래피와 관련된 도전 과제들을 극복함과 동시에 클라우드 컴퓨팅, 소셜 네트워킹으로 인해 증가하는 콘텐츠의 양을 효율적으로 관리하기 위한 스토리지 업계의 고민에 대해서도 해결 실마리가 될 것으로 회사측은 기대하고 있다.

▲ 미래의 자기 디스크( HGST, 1.2비트 패턴의 모습, 이미지 제공 : HGST)
HGST 연구실에서 자체 결집 분자, 라인 더블링, 나노임프린팅 등 떠오르는 나노 기술을 도입하여
만들어 낸 자기 섬의 미세 패턴을 보여 준다. 각각의 도트에 1비트의 정보를 저장할 수 있다.
이 패턴은 오늘날 디스크 드라이브 밀도의 약 2배에 달하는 평방 인치 당 1.2 조개의 도트로 이뤄 져 있다.

나노리소그래피 공정 (The Nanolithography Process)
지난 주 캘리포니아의 산호세에서 열린 SPIE Advanced Lithography 2013 컨퍼런스에서 톰 알브레히트(Tom Albrecht) HGST연구원은 디스크 드라이브에 필요한 미세 패턴 -약 10만개의 원형 트랙(circular track)– 개발을 위해 텍사스의 몰레큘러 임프린트(Molecular Imprints, Inc. MII)사와의 제휴를 발표했다.

자체 결집 분자로는 서로 반발하는 세그먼트로 구성된 블록 공중합체(Block copolymer)인 하이브리드 폴리머(Hybrid polymer)를 사용한다. 준비된 표면에 박막으로 도포된 세그먼트는 완벽한 열의 형태로 배열되며, 폴리머 세그먼트의 크기가 열 사이의 간격을 결정한다. 폴리머 패턴을 만들고 나면 라인 더블링(Line doubling)이라 불리는 반도체 업계의 공정을 통해, 기존에 존재하던 열에 더 작고 세밀한 2개의 개별 라인을 만든다.  패턴들은 이후 칩과 디스크 기판에 나노스케일의 패턴을 전사하는, 나노임프린팅을 위한 템플릿으로 변환된다.

블록 공중합체가 패턴을 형성하는 데에는 표면을 준비하는 것이 가장 중요한 이슈이다. HGST는 첫째로 자체 결집 분자를 결합시키고, 둘째로 라인더블링과 나노임프린팅 기술을 이용해 네모난 형태를 10나노미터 크기로 원형 배열했다.

금번 발표는 현재 보다 높은 밀도의 자기 섬을 비용, 효율적으로 생산하는 방법에 대한 로드맵을 제공한다. 10나노미터 패턴의 비트 밀도는 현재 하드 디스크 밀도보다 2배 높은 것으로, 연구실의 실험 환경에서 읽기/쓰기 및 데이터 보존에 뛰어난 결과를 선보였다. 만약 전체 디스크 제품으로 확장되게 되면, 나노임프린팅 공정은 조(兆) 개 이상의 개별 자기 섬을 만들어 낼 수 있을 것으로 기대된다.

알브레히트 연구원은 "기존의 포토리소그래피를 사용하지 않고 초소형의 패턴을 만들어 냈다"며, "적절한 화학처리와 표면이 준비되면 이 공정은 더 작은 크기로도 확장할 수 있을 것"이라고 말했다.

연구원들은 반복적인 패턴을 생성하는 성질의 자체 결집 분자가 비트패턴드미디어에 적합할 것으로 예상하고 있다. 자체 결집 분자와 나노임프린팅 기술은 디스크 드라이브나 메모리 같은 무결성 어플리케이션이나 더 완벽한 기술을 요구하는 어플리케이션에 도입되고 있다.

김종렬 기자 obtain07@noteforum.co.kr

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