RLNT 在纳米技术方面的研究快报 1687 - 6857 1687 - 6849 Hindawi出版公司 765398年 10.1155 / 2008/765398 765398年 研究信 实现高纵横比的轨道长度宽度在模具离散跟踪记录媒体 昂 k . O。 1 Shankaran C。 1、2 Sbiaa R。 1 棕褐色 e . L。 1 黄 美国K。 1 Piramanayagam s . N。 1 Khizroev Sakhrat 1 数据存储研究院 一个∗星(科学、技术和研究机构) 5工程开车1 新加坡 117608年 2 电子与计算机工程系 新加坡国立大学,4工程驱动器3 新加坡 117576年 2008年 19 02 2008年 2008年 29日 11 2007年 05年 02 2008年 2008年 版权©2008 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

离散跟踪媒体(DTM)捏造nanoimprint光刻(NIL)被认为是一个潜在的技术为未来的硬盘驱动器(HDD)。大师制造的模具为NIL,模式抵制跟踪一个狭窄的分布宽度是关键的第一步。本文报告所涉及的挑战高纵横比的制造离散跟踪在有机玻璃(PMMA)抵制通过电子束光刻技术。观察到制造参数申请成功模式的离散跟踪纳米级长度没有直接适用于离散跟踪在微米尺度的模式。因此厚层抵抗涂料等不同的方法,引入接触后的烘干过程,使用了不同的曝光参数以达到均匀的微米尺度急剧离散跟踪长度的抗拒。最优参数被用来模式20 μ 米长跟踪与70纳米磁道间距的抗拒。

 1。介绍

在硬盘驱动器(HDD),实现高信噪比(信噪比),而不牺牲热稳定性或可写性的一个主要问题。最近,介绍了垂直记录在hdd,因为它能够提高信噪比,热稳定性和可写性比传统纵向媒体由于超顺磁性,已逐渐被淘汰。尽管垂直记录技术转移的发生超顺磁的影响在某种程度上,效果仍然存在,将构成限制磁记录技术在未来几年。因此,替代技术,如热辅助磁记录(HAMR)和bit-patterned媒体(BPM)需要考虑。可能中间一步HAMR或BPM离散跟踪媒体(DTM)技术( 1- - - - - - 7]。

在传统垂直记录方案,记录数据存储沿圆周轨道。在这个方案中,写头决定跟踪位置和宽度。公差之间的读写头位置可以沿着磁诱导噪声定义跟踪( 6]。在DTM的情况下,跟踪光刻中定义这样一种方式,跟踪身体固定宽度和位置。非磁性区域之间的物理定义磁跟踪在阅读过程中可以减少噪音,这有助于提高记录密度( 6]。以满足区域的1 Tb /密度2或更高版本,跟踪密度高于300 ktpi寻求;然而,一个主要的障碍在引入离散跟踪记录在于媒体制造。介绍了DTM需要光刻具有低成本和高吞吐量的制造能力。有很多先进的光刻工具制造子100海里的能力模式。其中,nanoimprint光刻(NIL)成为最有前途的方法与低成本和高吞吐量的制造能力DTM制造大规模的地区。

先前的研究提出了各种方法和抵抗材料用于制造DTM ( 8- - - - - - 10]。服部年宏等人报道的制造离散跟踪与90纳米沥青利用ZEP520A电子束抵制和镍和锡硬掩模层( 10]。在我们的研究中,我们研究了离散跟踪模具的制造与电子束曝光抵制320年目标的设计ktpi 20 μ米的长度。是观察到如此高的跟踪牙医,长度在微米尺度跟踪与纳米尺度的磁道宽度石印的挑战之一。那些狭窄的宽度和长抵制跟踪需要更高的机械强度和较强的粘附基质在承受一种间接接触周围的电子散射和机械应力在接触线过程中。类似的问题是在模拟和实验研究报告从琼斯和Paraszczak窄宽度的抵制引入的倒塌是因为压力加工条件( 11]。在我们的研究中,参与的石印挑战模式的离散跟踪在抵抗的长宽比多个数百(轨道长度/磁道宽度)和解决这些问题的方法。抵制跟踪120海里音高和20 μ米长度是有图案的建立最优工艺参数,这些参数被应用于制造70年晚些时候与20纳米磁道间距 μm轨道长度。

 2。实验的细节

热氧化硅衬底是自旋涂以PMMA抗拒。相同的基质类型是实验中使用,因为模式结果与电子束光刻技术可以改变与不同类型的基质或下层在PMMA抗拒。更多细节曝光参数和抵制涂料在文本描述,作为优化的这些规程的条件是不同的。扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)是主要的工具用于伪造的评估模式。TESP7 AFM探针使用在实验以来最大半径10 nm和小费10的高度 μ米允许其扫描的抵制海沟底部深度小于150纳米。

 3所示。结果与讨论 3.1。初步研究子——<斜体>μm < /斜体>

150海里长度的数组轨迹,40 nm宽,40纳米间距图案使用PMMA抵制溶解在2%的苯甲醚。抵抗旋转在4000 RPM 60秒的衬底和烤180°C 2分钟。在这种情况下,55到60 nm厚抵制30秒后获得了开发时间。图 1SEM照片显示发达抗拒模式,表明40纳米线宽度和间距可以产生曝光剂量在300和450之间 μC /厘米2与一个常数电子束电流100 pA。我们选择曝光剂量的范围在300和350之间 μC /厘米2以来进一步调查测量线宽度和间距在这些剂量接近40 nm的目标价值相比,400年和450年之间的剂量 μC /厘米2。

SEM图像发达抗拒模式暴露在(300年) μC /厘米2和(b) 450 μC /厘米2。

 3.2。更长时间的跟踪调查

DTM的主模的制造需要高纵横比跟踪具有良好的均匀性,一致性的定义为的百分比之间的差异和最窄线宽行这些值的总和。为此,20的数组 μ米长跟踪与120纳米磁道间距(70海里宽度和50纳米间距)图案在PMMA抗拒。参数抵制涂料、烘焙、并发展了20 μ米长轨道保持上述相同的制造跟踪150海里长度的数组。图 2表明,轨道被暴露的中心区域,而破碎的痕迹的抗拒只剩下边缘数组的模式。预计蚀刻率是不同的边缘区和中心区域,因为开发人员解决遇到的更多的未曝光抵制大量暴露面积的四个边缘痕迹。减少抵制开发时间边缘,导致在开发模式,同时仍然允许部分去除暴露抵抗的中心区域。这些结果表明,高纵横比的铁轨导致更艰难的过程控制以达到良好的完整和基质粘附的跟踪。因此进一步过程改进是必要的来克服这个问题。

(一)20的AFM图像 μ长长的铁轨与70纳米磁道宽度和50纳米间距。暴露的中心区域是冲走后发展。图像(b)是一个扩大区域,显示了接触线是破碎和不均匀。右侧图显示了一个curled-shape跟踪将扫描工件。

第一次尝试解决这个问题,文章曝光后烘烤(PEB)过程介绍了之前曝光和抵抗的发展。PEB过程将加强抵制和减少抗拒敏感性在其发展。烘烤温度80°C是选择体系的玻璃化转变温度以下。减少敏感性和硬化抵制可以减少机械应力和电子散射到未曝光的抵抗线从相邻接触线,导致最小抵抗变形在其发展。从AFM图像,整个暴露地区现在满20的数组 μ米长,但有不均匀的抵制跟踪虽然跟踪保持目前钢的过程。它可以得出的结论是,钢的过程可以帮助改善长期追踪的制造,但不够好DTM用于制作模具。

 3.3。抵制厚度和电子束电流的影响

为了抵制厚度是否起着至关重要的作用,实现统一的抵制跟踪高纵横比,两种不同的抵抗厚度进行了评估。第一个示例是涂以每分钟2500转的速度旋转,第二个样本涂布两次的速度为每个抵抗层4000 rpm。烤在180°C 2分钟对每一层进行了改善它们之间的附着力和表面均匀性。第一和第二的抵制厚度测量样本90 nm和120 nm,分别。除了抵制厚度变化、电子束电流降低到30 pA减少邻近效应(电子散射相邻未曝光区域)。两个样本的照射剂量增加到600 μC /厘米2以适应增加的曝光能量要求厚的抗拒。在这项研究中,没有钢应用于调查只有电子束电流的影响和抵制铁轨上的厚度均匀性。正如所料,样品都一致抵制跟踪完整暴露在整个区域,提高了低电子束电流(30 pA)这样可以最大限度减少邻近效应相比之前的过程中100 pA的电子束电流应用。

图 3显示了样本的AFM图像扫描/ 5 μm范围处理的中心地区。轨道间距与60 nm宽度和间距,120海里。它可以从AFM图像更加统一的抵制跟踪可以获得120纳米厚的抵制与追踪90纳米厚的抗拒。为了评估抵制厚度影响的一致性抵制跟踪,跟踪和沟槽的宽度是列表和宽度分布为抵制thichnesses比较。自跟踪和沟槽有不同强度的水平,简单的阈值被用来区分他们。图 4显示了不同槽宽分布抵制厚度。样品涂上120纳米厚的抵制,平均宽度的沟槽和跟踪是22 + /−3 nm和122 + /−3海里,分别在样本和90海里的抵制厚度、35 + /−5 nm和109 + /−4海里,分别。虽然样品厚抵抗给较小的线宽度的变化,它还不足以实现有一个良好的信号噪声比 ∼ 20 nm区别最大的和狭隘的痕迹。因此进一步研究电子束能量的优化来实现更低磁道间距和窄分布的线宽度为120 nm厚进行了抵制。因此,它是在600年发现 μC /厘米2是实现长期跟踪最佳的照射剂量超过20吗 μm尖锐的边缘和良好的一致性。

AFM图像的抗拒模式90 nm (a)和(b) 120海里的抵制厚度。

槽宽度为两个不同的抵抗厚度分布。

在DTM,能够优化回读信号同时减少噪音,更需要跟踪边缘;从扫描电镜图像,从图中我们可以很清楚地看到 5较厚的抵制30 pA电子束电流和最佳剂量,可以实现更清晰和统一的跟踪与大纵横比(长度/宽度)。

70 nm的SEM图像跟踪。

 4所示。结论

电子束光刻工艺制作的模具DTM是由各种优化程序。55纳米厚的抵制,暴露剂量之间的300年 μC和350 μC /厘米2给最好的结果抵制跟踪150海里长度。追踪的微米尺度的长度,然而,抵制厚度的均匀性是不可能使用相同的工艺参数表明弱抵制样品表面的附着力。PEB发现改善整体抵抗性能在某种程度上抵制跟踪仍在发展。然而,仍有厚度变化的抵制约15海里大概是涂布抵制55纳米厚度的30%。为了克服这个问题,电子束电流降低了并行应用程序的更厚的抗拒。抵制跟踪均匀厚度和横向尺寸经AFM、SEM图像。得出抵制厚度、优化电子束能量对应厚抵制,和电子束电流扮演了重要的角色在获得长期跟踪高纵横比。

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