50個原子寬度的 HGST 10奈米儲存技術

HGST 突破了長久以來半導體製造商於奈米微影技術(nanolithography)的極限，成功開發出僅有10奈米的磁島寬度，以製造並複製超微小特徵讓硬碟儲存密度倍增，大幅提升硬碟儲存能力。HGST實驗室宣佈透過結合自組裝分子 (self-assembling)與奈米壓印技術 (nanoimprinting)，成功創造出大面積、高密度的儲存介質，其磁島寬度只有一百億分之一公尺(10奈米)，相當於僅50個原子寬度，或比人類頭髮絲十萬分之一還要細。

HGST研究中心副總裁Currie Munce表示：「身為硬碟製造先驅，我們很驕傲能透過今日先進的奈米技術，延續HGST的創新能力，帶動未來十年奈米製程的重大變革。HGST結合自組裝分子與奈米壓印兩大創新技術，利用位元規則介質(bit-patterned media, BPM)，將大幅提升硬碟資料密度，突破現有硬碟儲存能力。」

HGST在奈米微影技術上的研究成果，克服了光學微影技術(photolithography)的挑戰。傳統上，半導體業者為了縮小電路體積，多半以短光波、更好的光學材料、光罩材料和感光材料、更先進的製程技術來達到此目的，但由於紫外光源複雜且昂貴，使得光學微影技術的發展速度遲緩。

HGST在奈米微影技術領域已取得領先地位，將引領光學微影技術邁入一個創新時代，讓儲存產業跨出技術和成本障礙。隨著雲端運算、社交網路、行動裝置大行其道，數位內容不斷暴增，HGST這項奈米微影技術成就，將有效解決現有儲存、管理、存取資料的技術瓶頸。

奈米微影製程

HGST研究專家Tom Albrecht於國際光學工程學會(The International Society for Optics and Photonics, SPIE)在加州舉辦的SPIE Advanced Lithography 2013國際研討會中發表了HGST奈米微影技術研究成果。這項正在申請專利的研究成果是由Tom Albrecht的團隊與德州壓印微影公司Molecular Imprints Inc.(MII)共同合作完成，目的是在硬碟所需的10萬圈環狀磁軌上製造出高密度磁島。

自組裝分子採用被稱作塊體高分子材料的混合聚合物(hybrid polymers)，這種材料是由相斥的鏈段所組成，在適當表面上塗佈成薄膜後，鏈段便會自行規則排列，而每列的間距則取決於聚合物鏈段大小。製作出聚合物模組後，經由線路倍增(line doubling)技術，使微小特徵更加微小，而原本只能有一條線路存在的空間則可放入兩條線路。模組接著轉成奈米壓印的母模，透過這個精準轉印製程，奈米尺寸圖案即轉移至晶片或硬碟基材上。這其中有個最大挑戰是：進行原始表面準備製程時，塊體高分子材料如何在輻射狀與環狀途徑上組成模式，讓硬碟能不斷循環儲存。HGST是第一家公司透過結合自組裝分子、線路倍增與奈米壓印技術，在環狀排列下成功將矩形特徵縮小至10奈米尺寸。

HGST所發表的研究成果為業界提供了一個具成本效益的藍圖，業者將以低廉成本製造出遠超過現今極限的超高密度磁島。HGST所得到的10奈米圖案位元密度已是現今硬碟密度的兩倍，實驗室測試結果也顯示出絕佳的讀寫速度和資料保存能力。預計整個硬碟進行奈米壓印後，可製造出一兆以上的不連續磁島。

Albrecht表示：「這些超微小特徵不須透過任何傳統光學微影技術，只要藉由適當的化學處理和表面準備製程，我們相信，這項研究成果將能延伸到更微小的應用層面上。」

由於自組裝分子具有製作重複圖案的特性，研究人員認為，無論是為硬碟製作位元規則介質、為電腦記憶體製作間距一致的區塊，或是為其他半導體晶片製作各種線路接點和其他週期性特徵，自組裝分子都是最佳選擇。同時，對於硬碟或記憶體的容錯領域(defect-tolerant)應用來說，即使業者為因應更嚴苛的環境而努力研發更好技術，奈米壓印和自組裝分子仍是最容易應用的技術。