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ULSI 개발에 필수인 나노레벨 분석 평가기술

전문가 제언: ○ 하드디스크를 비롯한 자기기록 디바이스의 면 기록 밀도한계는 궁극적으로 데이터기록의 단위인 자구를 구성하는 원자 수로 결정된다. 이 원자 수를 몇 개 정도의 수준까지 줄이는 것이 가능하다면 지금보다 훨씬 더 높은 기록밀도를 실현할 수 있다.

○ 이러한 궁극적인 대용량 스토리지의 실현을 위해 꼭 필요한 기술로 원자 한 개의 자성을 도출하는 기술과, 몇 개의 원자를 임의의 위치에 모아 분자를 형성하여 그의 자성을 도출하거나 제어하는 기술이다. 이미 원자 한 개의 자성을 도출하는 기술은 주사형 전자터널 통과현미경(Scanning Tunneling Microscopy: STM)을 사용한 스핀 반전분광법(spin-flip spectroscopy)이라고 불리는 방법으로 실증하였다. 이의 방법은 몇 개의 원자를 임의의 위치에 모아 분자를 형성하여 그의 자성을 도출하거나 제어하는 기술로 형성된 분자의 자성을 높은 정밀도로 검출하는 것이다.

○ 이를 위하여 표면의 요철(凹凸)이 수 원자 층 이하의 평탄한 금속박막 상에서만 원자를 자유롭게 움직일 수 있어 금속박막 위에서는 어렵게 분자를 형성하더라도 그의 자성을 정확히 검출할 수 없었던 것은 금속 중에 존재하는 자유전자의 스핀의 영향을 받기 때문이었으나, 凹凸이 없는 절연막으로 금속표면을 덮음으로써 금속 중의 전자스핀의 영향을 받지 않고, 형성한 분자의 자성을 고정밀도로 검출할 수 있게 되었고, 분자를 구성하는 원자 수를 변화시켰을 때의 자성의 변화를 검출할 수 없는 문제는 스핀여기 분광법이라고 하는 방법으로 분자를 구성하는 원자수를 한 개씩 변화시켜 자성변화를 검출할 수 있게 되었다.

○ 미세가공 기술에서도 최근 각광을 받고 있는 것이 MEMS(Micro Electro Mechanical System)로 여기에는 주사형 프로브 현미경(SPM)과 주사형 근접장 현미경(SNOM), 원자간 인력현미경(AFM)을 사용하여 나노레벨에서의 가공을 성공하고 있다. 이와 같이 반도체 소자 개발에서 뿐만이 아니라 가공기술에 있어서도 최미세 현미경을 사용하여 나노레벨로 분석 평가하는 기술은 급진적으로 발전해가고 있다.

저자: Osamu Ueda
자료유형: 학술정보