從2009 NNT看奈米壓印技術之發展趨勢

 

刊登日期:2010/3/17
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8thInternational Nanoimprint & Nanoprint Technology (NNT)於2009年11月11日至11月13日在美國舊金山聖荷西市的San Jose Convention Center舉行,除了有關於奈米壓印技術不同分類主題的Oral Lecture、Poster Session之外,並有奈米壓印相關的設備、模具以及材料廠商的產品儀器展示,相關文獻演講內容分別介紹如下。

奈米壓印或壓印技術目前主要發展的應用範圍有幾個領域,分別是半導體製程的開發、高容量硬碟儲存裝置、光學元件相關應用(LEDs for Efficient Lighting or Micro-lens Arrays or Micro-structure Optical Film)(圖一)。奈米壓印技術中有一個關鍵技術就是要製作出高品質、低缺陷的壓印模具,這樣的技術對於需要小尺寸及精密圖形的半導體製程或高容量硬碟儲存的應用尤其重要。市場預估到2013年,半導體製程需求的最小線寬半週期將小於23nm,在此小線寬的要求下其可容許的誤差精度將更為嚴苛(圖二)。

Dai Nippon Printing發表了利用Gaussian Beam及Variable Shaped Beam兩種電子束直寫設備製作之奈米壓印模具(圖三),利用Gaussian Beam之E-Beam Writer可在小面積中製作出半週期在1xnm的奈米壓印模具,若是使用Variable Shaped Beam E-Beam Writer則可在較大面積中製作出半週期在2xnm的奈米壓印模具(圖四、圖五),Gaussian Beam之優勢在於小線寬圖形的製作,Variable Shaped Beam之優勢在於製程所需時間較短,由圖六可知若是在3公分見方的面積內整片製作半週期為32nm線寬的圖形,使用Variable Shaped Beam約需要22小時,但若是使用Gaussian Beam則要花上一個月的時間。此外,Dai Nippon Printing使用Molecular Imprints公司的奈米壓印設備IMPRIO 300來驗證其製作之奈米壓印模具轉寫情形,圖七顯示其利用IMPRIO 300進行奈米圖形轉印後之SEM圖,由SEM圖可知在半週期32nm (Variable Shaped Beam)與22nm (Gaussian Beam)的圖形轉寫上都非常成功。


圖一、奈米壓印技術的應用領域

HDD(Hard Disk Drive)的儲存容量越做越大,未來在1Tbit/inch2以上大容量HDD用高密度記錄媒體,以物理方式分離相鄰軌道間磁性體的Bit Patterned Media (BPM)為下世代最有希望的技術,必須在全區域製作出週期在50nm 以下之圖形,因此奈米壓印可以說就是HDD下世代產品重要開發技術。此次Hitachi Global Storage Technologies吳博士主要著重在現有奈米壓印技術可能產生的製程或環境缺陷對於BPM會造成的影響,另外因應可能發生的HDI (Head-Disk Interface) Issues,也針對Imprint Planarization平坦化製程進行討論。

圖十三是Conventional Multigrain Media與Bit Patterned Media製程流程比較示意圖,其中BPM的關鍵微小結構可以利用奈米壓印製程完成,但是目前的製程技術仍存在有一些製程或環境的缺陷,這些缺陷很容易就複製在BPM的結構上而使產品良率降低,主要影響的缺陷來源列表如圖十四所示,包含了基板(Disk)以及模具(Template)的潔淨度和表面缺陷、基板表面與壓印光組的附著性強度、壓印製程的圖形轉印品質、轉印再現性以及壓印結構後之平坦化製程控制。

圖十五是HDI(Head-Disk Interface) Issues示意圖,可以看到唯有當結構粗糙度小於5nm時才能確保讀寫頭在疊盤上平穩的移動,因此在奈米壓印製程後需要進行平坦化製程,圖十六表示奈米壓印後平坦化製程之關鍵製程參數。

美國密西根大學教授L. Jay Guo近幾年致力於開發連續式Roll-to- roll微奈米壓印製程技術,關於R2RNIL製程技術之軟性壓印模具製作、壓印材料以及製程整合都有不錯的成果發表,本次研討會上亦介紹其在R2R技術 ---本文為部分節錄資料,完整檔案內容請見下方附檔。

作者:林聖文/工研院材化所
★完整檔案內容請見下方附檔


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