가시 레이저 라이트를 바카라 주소하여 50nm 크기의 성공적인 고속 미세 가입

바카라 커뮤니티 (Chairman Yoshikawa Hiroyuki) (hereinafter referred to as "AIST"), the Near-Field Optical Application Engineering Research Center (Chairman Tominaga Junji), and the Digital Media R&D Center (Chairman Park Lu-Gao), the 바카라 커뮤니티 (Chairman Yoshikawa Hiroyuki) (hereinafter referred to as "AIST"), 근거리 광학 응용 프로그램 엔지니어링 (Tominaga Junji 회장), Samsung Electronics Co, Ltd (이하 Samsung Electronics”라고 함) 및 Digital Media R & Denter (Park Lu-Gao 회장), Advanced Institute and Technology의 중심지 (HITHINOUL) (HIGINIOR) (HIGINIOR) (HIGINIOR) Electronics ")는 가시적 인 레이저 라이트와 특수 박막 (열량 변화 필름)을 결합한 열 리소그래피 (Thermal Lithography)라는 기술을 공동으로 만들어 회사가 최소 50 nm (1 나노 미터 : 10^-9meter)의 점 패턴을 성공적으로 만들었습니다 가시적 인 레이저 라이트를 그리기 위해 직접 바카라 주소하는 대신, 박막의 열을 조사 하고이 열을 바카라 주소하여 초산 가공이 가능했으며, 열로 인해 부피가 변화하는 새로운 박막 물질을 적용하여 박막의 구조를 최적화했습니다

미래의 연구는 저렴한 리소그래피 기술로서 매우 높은 밀도로 이어졌습니다Hikari ROM 디스크 마스터제조 기술에 실질적인 바카라 주소을 목표로합니다

미래의 초 고밀도 광학 기록은 구덩이 크기가 100 nm 이하의 미세한 가공이 필요하며 일반적인 가공 기술은 다음과 같습니다광학 리소그래피 방법yaElectrobeam 리소그래피 방법알려져 있습니다 이 기술을 바카라 주소하여 100 nm 크기의 그리기가 가능하지만, 광학 리소그래피는 짧은 파장 레이저 광원과 새로운 광학 재료의 개발이 필요하며 전자 빔 리소그래피에는 진공 대기 및 고전압과 같은 장비 및 장비가 필요합니다 이 장치는 개발 비용과 대형 장비 측면에서 매우 비싸므로 장비 및 가공 제품에 대한 비용이 많이 듭니다 또한 광원 및 기타 재료의 개발은 필연적으로 특수 가스 및 특수 광학 재료의 바카라 주소이므로 결과적으로 개발 비용이 증가 할 것입니다 반면에,근거리 광학 현미경를 바카라 주소한 리소그래피 방법 비싼 광원을 바카라 주소하지 않고 가시 광선을 바카라 주소하여 100nm 크기의 리소그래피를 달성하지만 드로잉 속도는 100µm/s (1 마이크로 미터 : 10^-6meter)이며 실용적이지 않습니다 따라서 저비용 실용 리소그래피 기술에 대한 수요가있었습니다

우리는 오랫동안 우리의 연구를 계속 해왔으며, 가시적 레이저 조명과의 방사선으로 생성 된 열을 바카라 주소하여 열을 형성하는 열 리소그래피 및 새로운 새로운 재료, Terbium, Iron 및 Cobalt (TBFECO), 산화물 및 아연 설파이드 (ZNS-SIO₂)를 바카라 주소하여 열량 변화 필름을 바카라 주소하여 50 nm 크기의 도트 패턴을 성공적으로 제작했습니다 일반적으로 전자 빔이나 근거리 조명을 바카라 주소하여 리소그래피 방법 없이이 크기의 점을 생산하는 것은 불가능한 것으로 생각되었지만, 현재 기술은 이러한 방법을 바카라 주소하지 않고 고속으로 50 nm 크기의 초산 구조를 만드는 데 성공했습니다

이 연구 결과의 세부 사항은 2003 년 8 월 30 일부터 9 월 2 일까지 후쿠오카 대학교 나나 쿠마 캠퍼스 (Fukuoka City, Jonan Ward)에서 개최 된 64 번째 응용 물리학 협회에서 발표 될 것입니다

이 연구와 관련된 세 가지 특허가 현재 보류 중입니다

일반적으로 광학 ROM 디스크는 마스터 디스크라는 금형의 사출 성형으로 만들어집니다 이 곰팡이에는 구덩이라고 불리는 작은 우울증이 있으며 디스크로 전달되며 이미지와 음악은 구덩이를 기반으로 연주됩니다 전형적인 광학 ROM 디스크와 현재 시장에 나와있는 PIT 크기는 약 400 nm이지만, 미래의 초고 밀도 광학 ROM 디스크의 크기는 수십 수십 NM 일 것이라고 생각됩니다 이 크기의 구덩이를 만드는 기술은 리소그래피입니다 PIT 크기의 400 nm의 경우, 자외선 광선을 바카라 주소하여 리소그래피를 수행 할 수 있지만, 수십 개의 NM 크기의 리소그래피가 수행되면 일반적으로 깊은 자외선 (광학 리소그래피 방법) 또는 전자 빔 (전자 빔 리소그래피 방법)과 같은 단락 광을 바카라 주소해야합니다 이는 리소그래피에서 처리 크기가 감소함에 따라 파장이 짧은 광원이 필요하기 때문입니다 그러나 광학 리소그래피를 바카라 주소하면 단락 광원의 개발이 매년 어려워지고 있으며 개발 비용은 엄청납니다 또한 새로운 광원을위한 주변 기술을 개발해야하지만 엄청난 비용이 필요합니다 전자 빔 리소그래피 방법은 크기가 약 10nm의 크기를 드러내는 것을 허용하지만, 진공 대기가 필요하므로 장치의 크기를 증가시키고 전자 소스 수명이 10,000 시간 미만인 단점이 있으며, 이는 높은 비용이라고 할 수 있습니다 이러한 방법과 장치는 개발 비용 및 대형 장비 측면에서 매우 비싸므로 장비 및 가공 제품에 대한 비용이 많이 듭니다 반면에, 근거리 조명을 바카라 주소한 리소그래피 방법이 연구되었으며, 가시 광선을 바카라 주소하여 100 nm 크기를 그리는 데 바카라 주소될 수 있지만 드로잉 속도는 약 100 µm/s이며 매우 느리기 때문에 현실적인 생산 방법이 될 수 없습니다 따라서 저렴한 비용, 단순하고 실용적인 드로잉 기술에 대한 수요가있었습니다

바카라 주소 근거리 광학 응용 엔지니어링 리서치 센터와 한국의 Samsung Electronics Digital Media R & D Center는 공동으로 광학 기록 기술에 대한 연구를 진행하고 있습니다 이 중 우리는 또한 광학 ROM 디스크 마스터 생산에 필요한 새로운 미세 가축 기술의 연구 및 개발을 수행하고 있으며,이 연구는이 연구의 일부로 수행되었습니다 열 리소그래피 방법,이 연구에서 수행되고 샘플로 사용 된 도트 형성 기술마그네토-광학 기록 자료인 TBFECO의 특성 도이 센터에서 연구되었습니다

열 리소그래피 방법의 원리는 광 지점 내의 온도 분포를 활용합니다 빛이 재료에 조사되고 재료가 빛을 흡수하는 특성을 갖는 경우, 빛의 에너지는 열로 변환됩니다 광 지점 내에 광도의 분포가 있기 때문에 온도 분포는 광도의 분포를 반영하고 열 분포를 생성합니다 이 분포는 중심의 광도가 가장 강하기 때문에 중심의 중심이 가장 높은 분포를 보여줍니다 [그림 1] 따라서, 특정 온도 이상의 영역은 반점의 크기보다 작게 만들 수 있으며 해당 지역 내에서 화학적 및 물리적 반응을 유발함으로써 미세한 리소그래피가 가능합니다 그러나 열 분포는 레이저 빔의 전력과 샘플의 이동 속도에 의존하기 때문에 이러한 값은 최적화되어야합니다 이전 연구에서 이것은 방법입니다Photoresist내부의 작은 영역에서 열 화학적 반응이 생성되어 리소그래피 및 후속 미세 가축을 달성했습니다 그러나 크기 100 nm 이하의 구조를 제조하는 데 어려움이 있고 결과를 재현하는 데 어려움이 있습니다 이번에는 새로운 재료를 발견하고 위의 단점을 극복하기 위해 박막 구조로 바카라 주소하고 50nm 크기의 도트를 성공적으로 형성했습니다 새로운 자료는 TBfeco 및 Zns-Sio₂이 두 물질은 확산 후 부피를 가열하고 팽창시킴으로써 상호 확산의 특성을 가지고 있으며,이 현상을도 1에 도시 된 바와 같이 작은 영역에서만 생성함으로써 1, 매우 미세한 리소그래피가 수행됩니다

샘플 인 열량 변화 필름은 sio₂디스크 보드의 Zns-Sio (06mm 두께)₂(표면 층)/tbfeco/zns-sio₂(하단 레이어) 다층 구조스퍼터링 방법[그림 2 참조] 이 샘플을 광 디스크 평가 장치에 놓고 3m/s의 속도로 회전하는 동안 파란색 펄스 레이저 라이트 (파장 : 405 nm)로 조사 하였다 이 광 디스크 평가 장치는 디스크의 방사형 방향에서 미세 이동 (40 nm)을 허용합니다 가시 레이저 광은 기판 측에서 들어가서 박막에 중점을 둡니다 샘플이 회전하는 경우에도 가시 레이저 표시등은 항상 박막에 중점을 둡니다 또한, 레이저 조사는 샘플이 하나의 회전을 회전하는 동안 만 수행되며, 레이저는 200 nm만큼 바깥쪽으로 이동하고 레이저는 펄스 레이저로 다시 조사됩니다 도트 패턴을 생성하기 위해 30 회 반복되었습니다 생성 된 점의 크기를 관찰하고 측정하기 위해원자력 현미경 (AFM)| 바카라 주소되었습니다

[그림 3]은 생성 된 도트 패턴의 AFM 이미지를 보여줍니다 왼쪽은 상단보기의 점선을 따라 간단한 횡단면이며 오른쪽은 점선을 따라 상단보기의 단면보기입니다 (a), (b) 및 (c)는 펄스 주파수 15, 1875 및 30MHz가 각각 사고되는 결과입니다 입력 레이저의 회전 속도와 펄스 주파수 사이의 관계로 인해, 펄스가 조사되는 동안 샘플 이동 거리는 각각 100, 80 및 50 nm입니다 스캐닝 범위는 (a), (b) 및 (c) 모두에 대해 5µm x 25µm입니다 상단보기의 수직 방향은 회전 방향입니다 [그림 3]은 대략 100, 80 및 50 nm의 직경을 가진 점이 형성됨을 보여줍니다 또한, 단면도로부터, 도트의 높이는 직경 100 nm 인 도트의 경우 약 20 nm임을 알 수있다 (c) 50 nm 도트가 형성 될 때 AFM 이미지를 보여 주지만 단면도를 보면 직경이 50 nm 인 도트도 명확하게 형성된다는 것을 알 수있다 이 크기는 전자 빔 리소그래피에 의해 생성 된 것과 비슷합니다 정상적인 광학 리소그래피 방법회절 한계거리가 짧은 근접 구조를 제조하는 것은 이론적으로 불가능합니다 회절 한계는 이번에 바카라 주소 된 광학 시스템 및 레이저 파장에 기초하여 310 nm이며,이 시간의 결과는 회절 한계 미만의 근접 도트를 생산할 수있게한다 일반적으로,이 크기와 점의 점의 생산은 전자 빔 또는 근거리 광학 현미경을 바카라 주소하여 리소그래피에 의해서만 달성되었습니다 그러나 전자 빔 리소그래피 장치에는 높은 비용, 대규모 장비, 대량 소비 및 높은 비용과 같은 문제가 있습니다 반면에, 가까운 광선 현미경을 바카라 주소하는 기술은 속도가 느리기 때문에 현실적인 생산 방법이 될 수 없다는 문제가 있습니다 이 기술은 반도체 레이저 또는 소규모 장치를 바카라 주소하므로 저렴한 비용과 저전력 소비이며 3m/s의 속도로 생산되기 때문에 근거리 광선 현미경을 바카라 주소하여 10⁵그것은 두 배 빠른 속도로 생성 될 수 있으므로 실용적인 드로잉 속도입니다

다음으로, 나는 점이로 캐릭터를 그리려고 노력했습니다 디스크의 회전 속도, 펄스 레이저 조사 타이밍, 조사 시간 및 문자 그리기에 대한 조사 출력을 최적화함으로써 실험을 수행 하였다 [그림 4]는 AFM 이미지를 보여줍니다 "삼성"서한이 관찰되었으며, 바카라 주소의 영어 이름과 공동 연구 회사로 약칭되었습니다 이 결과는 본 기술이 랩에서 점을 생성 할뿐만 아니라 더욱 복잡한 리소그래피를 가능하게한다는 것을 시사한다 각 점의 크기는 약 110 nm이고, 하나의 문자 크기는 약 1 µm입니다 회전 흐림으로 인해 점은 최대 100 nm까지 이동하지만 현재이 회전 흐림을 줄이려고 시도하고 있으며 텍스트를 훨씬 더 정밀하게 그릴 수 있다고 생각합니다

위에서 언급 한 바와 같이,이 연구에서, 우리는 열 리소그래피와 열적 부피 변화 필름을 성공적으로 결합하여 이전에 불가능한 것으로 간주되었던 미세한 구조를 만들지 만 여전히 해결해야 할 문제가 있습니다 예를 들어, 실험은 200 nm마다 이루어 졌으므로 각 행은 동일한 간격으로 배열되어야하지만 누락 된 행도 관찰되며 점의 크기는 한 행마다 다릅니다 이것은 레이저 빔의 초점 조건으로 인해 행에서 행마다 다릅니다 균일 한 점을 생성하려면 렌즈 구동 섹션의 정확도를 더욱 향상시키고 박막 구조를 최적화해야합니다

이 결과는이 기술이 기존의 리소그래피 기술로 달성 할 수있는 구조보다 훨씬 더 미세한 구조를 생산할 수 있음을 보여줍니다 즉각적인 도전은 균일 한 점을 제조하고 지름의 직경과 높이를 제어하는 것입니다 그러나 앞으로는 추가 실험을 통해 문제를 극복하고 매우 높은 밀도 광학 ROM 디스크 마스터 디스크 제작 기술을 저비용 리소그래피 기술로서 실제로 만들어내는 것을 목표로합니다

◆ Hikari ROM 디스크 마스터

상업적으로 이용 가능한 광학 ROM 디스크는 기판으로 폴리 카보네이트 (polycarbonate)라는 유기 물질로 만들어지며, PIT 패턴은 그에 따라 데이터를 기록하기 위해 준비됩니다 이 구덩이의 공급원 역할을하는 곰팡이는 마스터입니다 이것은 구덩이를 폴리 카보네이트 기판에 옮기는 데 바카라 주소됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ 광학 리소그래피 방법

반도체 장치 제조에 주로 바카라 주소되는 패턴 드로잉 방법 일반적으로, 마스크라고 불리는 회로를 묘사 한 금속 플레이트는이 회로의 투영을 줄이고 반도체 기판으로 옮기는 데 바카라 주소됩니다 현재이 방법을 바카라 주소하여 60nm 크기의 장치가 생산되지만 특수 광원과 장치가 필요하므로 매우 비쌉니다[참조로 돌아 가기]

◆ Electrobeam 리소그래피 방법

전자 빔을 바카라 주소하여 회로 패턴을 직접 그리기위한 방법 전자 빔이므로 나노 미터 크기의 패턴을 그릴 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 근거리 광학 현미경

빛이 뾰족한 팁을 갖는 광섬유 뒤에서 빛이 들어가면, 비 프로파일이 부족한 비 프로파일이있는 빛이 팁에서 생성됩니다 이 빛을 바카라 주소하는 광학 현미경은 재료를 고해상도로 관찰 할 수 있으며, 이는 종래의 광학 현미경으로 불가능합니다[참조로 돌아 가기]

◆ Magneto-Optical Recording Material

레이저 라이트 및 자기 헤드를 바카라 주소하여 기록, 재생산 및 지우는 자기 광학 기록 방법에 바카라 주소되는 재료 재생 및 지우기는 레이저 조명 만 바카라 주소하여 수행되며, 레이저 라이트가있는 자기 헤드를 바카라 주소하여 녹음이 수행됩니다 이번에 바카라 주소 된 TBFECO는 전형적인 자기 광학 기록 재료입니다[참조로 돌아 가기]

◆ Photoresist

그것은 폴리머 유기 물질이며, 빛으로 조사되는 부분 만 화학 반응을 유발합니다 이 특성은 회로를 태우고 반도체 장치를 제조하는 데 바카라 주소됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ 스퍼터링 방법

이온화 된 원자가 고체에 적용되면 고체를 구성하는 원자가 방출됩니다 이것을 스퍼터링 현상이라고하며 방출 된 원자를 바카라 주소하여 박막을 제조하는 방법을 스퍼터링 방법이라고합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 원자력 현미경

이것은 표면을 추적하고 바늘의 모양을 관찰하는 현미경이며, 뾰족한 바늘을 프로브라고합니다 해상도가 높고 원자를 구별 할 수 있습니다 다양한 필드에서 필수 장치로 바카라 주소됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ 회절 한계

빛으로 분리 된 두 개의 물체가 관찰되면, 두 지점 사이의 거리는 어느 정도까지 더 다가 오면 그들을 구별하는 것은 불가능 해집니다 이를 회절 한계라고합니다 이 거리는 주로 광의 파장과 렌즈 광학 시스템에 의해 결정되며 광학 리소그래피 방법의 한계는 이에 의해 결정됩니다[참조로 돌아 가기]