KAIST, `ㄱ`자형 나노패턴 제작기술개발

테라바이트급(기가바이트의 백만 배, 1조바이트) 하드디스크나 차세대 반도체 메모리 공정에 직선이 아닌 ‘ㄱ’자형으로 적용할 수 있는 나노패턴 제작 기술이 개발됐다.

한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 김상욱 교수는 미국 위스콘신주립대·스위스 폴쉬러연구소와 공동으로 비정형적인 나노구조를 구현할 수 있는 블록공중합체를 이용한 나노패턴 제작기술을 개발하는 데 성공했다고 3일 밝혔다. 이 기술은 세계적인 과학 전문지인 사이언스에 3일자로 게재됐다.

이 기술은 지난 2003년 김 교수가 네이처지를 통해 발표한 블록공중합체를 이용한 직선형태의 나노패턴 제작 방법을 업그레이드한 것으로 일체의 결함 없이 ‘ㄱ’ 자형의 나노구조를 구현할 수 있다.

블록공중합체는 서로 다른 두 종류 이상의 고분자 사슬이 화학결합을 통해 강제로 연결돼 있는 독특한 형태의 고분자로 수∼수십 ㎚ 수준의 반도체 선 폭을 구현하는데 활용되고 있다.

김 교수는 이번 연구에서 얇은 막 형태의 블록공중합체 내에 스스로 형성되는 수십 나노미터 수준의 구(sphere), 원통(cylinder) 또는 층상(lamellae) 형태의 구조를 이용해 나노 수준의 미세한 점이나 선형태의 구조를 만들어냈다.

이 기술은 테라바이트급 하드디스크나 차세대 반도체 메모리 제작 등 초정밀 나노장치 등의 개발에 활용할 수 있다. 기존의 블록공중합체를 이용한 나노패턴의 제작기술은 직선형태만 가능한 것으로 알려져 왔다. 특히 하드디스크나 반도체 메모리 제작에 실질적으로 이 기술을 적용하기 위해서는 나노구조를 형성할 때 자연적으로 나타나는 결함을 없애고 원하는 형태로 나노패턴 배열을 조절하는 것이 숙제였다.

김 교수는 “일본 도시바나 미국 IBM 등 굴지의 기업들이 블록공중합체를 반도체 공정에 도입해 테라바이트급 초고밀도 하드디스크 등을 제작하기 위한 연구를 진행하고 있다”며 “이번 연구결과는 선진국 기술보다 한발 앞선 내용”이라고 말했다.

대전=박희범기자@전자신문, hbpark@

사진: 한국과학기술원 김상욱 교수가 구현한 ‘ㄱ’자형 나노구조