DE102008038803A1

DE102008038803A1 - Method for archiving of data, involves transferring and processing archived data into raster beam system, and inputting processed data into raster beam system

Info

Publication number: DE102008038803A1
Application number: DE200810038803
Authority: DE
Inventors: Carsten Dr. Bolwien; Elmar Prof. Wagner; Harald Dr. Böttner; Wolfgang Riedel; Andreas Hofmann
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2008-08-13
Filing date: 2008-08-13
Publication date: 2010-02-18

Abstract

The method involves transferring and processing the archived data into a raster beam system. The processed data is inputted into the raster beam system. The data information is transferred with the aid of the raster beam system to a substrate surface under modification of the surface topography of a substrate (10). The raster beam system comprises an electron-beam, an ion beam or X-ray system, and an extreme ultraviolet beam source. An independent claim is included for a device for archiving of data with a data reading unit.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Langzeitarchivierung von Daten.The The present invention relates to a method and an apparatus for long-term archiving of data.

Die Verwendung und Verarbeitung von in elektronischer Form gewonnen Daten erlangt in allen Bereichen des täglichen Lebens und auch der Technik immer größere Bedeutung. Die Mengen an Daten sind einem konstanten und darüber hinaus einem extrem schnellen Wachstum unterworfen. Während die Daten während des Gebrauchs und der Bearbeitung in elektronischen Geräten vorübergehend meist zuverlässig gespeichert werden können, besteht jedoch ein Bedarf an einer zuverlässigen Langzeitarchivierung der in immer größeren Mengen vorhandenen Daten.The Use and processing of obtained in electronic form Data is acquired in all areas of daily life and technology is also becoming increasingly important. The Amounts of data are constant and beyond subject to extremely rapid growth. While the data during use and processing in electronic Devices temporarily mostly reliable However, there is a need for Reliable long-term archiving of ever larger ones Quantities of existing data.

Stand der TechnikState of the art

Aus der WO 2004/114655 ist beispielsweise eine Vorrichtung zum Aufzeichnen von Daten auf einem herkömmlichen fotoempfindlichen Kino- oder Mikrofilm bekannt. Zur Bewältigung der großen Datenmengen wird vorgeschlagen, den fotoempfindlichen Film mit einer Vielzahl von Dichtewerten an jeder Speicherposition zur Speicherung einer Vielzahl von Datenbits an einer einzigen Speicherposition in seiner Speicherkapazität zu erhöhen.From the WO 2004/114655 For example, an apparatus for recording data on a conventional photosensitive cinematographic or microfilm is known. To cope with the large amounts of data, it is proposed to increase the photosensitive film having a plurality of density values at each storage position for storing a plurality of data bits at a single storage position in its storage capacity.

Die DE 10 2005 040 413 betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Aufzeichnen von Daten auf einem fotoempfindlichen Filmmaterial. In dieser Schrift wird vorgeschlagen, zur Erhöhung der Dichte benachbarte Speicherstellen auf dem fotoempfindlichen Film dicht anzuordnen und dadurch auftretendes Übersprechen durch Intensitätskorrektur nebeneinanderliegender Speicherpositionen auszukorrigieren.The DE 10 2005 040 413 also relates to a method of recording data on a photosensitive film material. In this document, it is proposed to arrange densely adjacent memory locations on the photosensitive film to increase the density and thereby compensate for crosstalk occurring by intensity correction of adjacent memory locations.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Archivierung von Daten verwenden herkömmliche fotoempfindliche Filmmaterialien, deren Zuverlässigkeit über sehr lange Zeiträume, im Bereich von zehn bis Hunderten von Jahren und darüber hinaus, insbesondere im Hinblick auf die hohe Datendichte nicht gewährleistet ist.The known from the prior art method for archiving Data use conventional photosensitive film materials, their reliability over very long periods, in the range of ten to hundreds of years and above In addition, especially in view of the high data density not is guaranteed.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Langzeitarchivierung großer Mengen von Daten bereitzustellen, mit dem eine dauerhafte Datensicherung über sehr lange Zeiträume hinweg möglich ist.It is therefore an object of the present invention, a method and an apparatus for long-term archiving of large quantities of data that provides a permanent backup over very long periods of time is possible.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. eine Vorrichtung gemäß Anspruch 16.According to the invention the problem solved by a method according to claim 1 or a device according to claim 16.

Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet ein Rasterstrahlsystem, das aufgrund der Strahleigenschaften des Rasterstrahls eine sehr hohe Auflösung bereitstellt. Bei Verwendung beispielsweise eines Elektronenstrahls wird eine Auflösung von weniger als 5 nm in einer Strahlrasterrichtung bereitgestellt. Ähnliche Auflösungen werden auch mit Ionen- oder Röntgenstrahlsystemen erzielt. Des weiteren werden für Rasterstrahlen energiereiche Strahlen verwendet, die es ermöglichen, in sehr kurzer Bestrahlungszeit eine Umwandlung der mit dem Strahl behandelten Substratoberfläche des Aufzeichnungssystem zu erzielen. Darüber hinaus sind Rasterstrahlsysteme in ihrer prinzipiellen Ansteuerung und Wirkungsweise einfach aufgebaut und unterliegen nicht denen in vielen Gebieten der Technik häufig auftretenden Konventionen und Standards, deren Änderung häufig die Unbrauchbarkeit des entsprechenden Geräts zur Folge hat. Rasterstrahlsysteme können ohne Industriestandards betrieben werden und versprechen daher, auch in ferner Zukunft geeignete Verfahren zum Auslesen von hochauflösend abgespeicherten Daten bereitzustellen.The inventive method uses a raster beam system, because of the beam properties of the raster beam a very provides high resolution. For example, using one Electron beam will have a resolution of less than 5 nm provided in a beam scanning direction. Similar Resolutions are also using ion or X-ray systems achieved. Furthermore, for raster rays are high-energy Used rays that allow it in a very short time Radiation time is a transformation of the beam treated Substrate surface of the recording system to achieve. In addition, raster beam systems are in their principal Control and mode of operation are simple and not subject which are common in many fields of technology Conventions and standards, their change frequently the unusability of the corresponding device Has. Rasterstrahlsysteme can without industry standards Therefore, they promise to be suitable even in the distant future Method for reading out high-resolution stored To provide data.

Das erfindungsgemäße Verfahren schafft eine besonders langzeitstabile Speicherung der Daten, da darüber hinaus die Topographie des Substrat mit Hilfe des Rasterstrahlsystems strukturell verändert wird. Während im herkömmlichen Verfahren lediglich eine chemische Umwandlung in einem aus geeignetem chemischen Material zusammengesetzten fotoempfindlichen Film stattfindet, das selbst bei bester chemischer Fixierung unvermeidbar einem Alterungsprozess unterworfen ist, wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren das Speichersubstrat in seiner Struktur, beispielsweise durch eine Formung der Topographie der Oberfläche geändert, wodurch bei entsprechend sorgsamer Lagerung eine stabile Speicherung der Daten selbst über sehr lange Zeiträume hinweg gewährleistet wird.The inventive method provides a particularly long-term stable storage of data, as beyond the topography of the substrate structurally using the raster beam system is changed. While in the conventional Process only a chemical transformation in one of suitable chemical material composite photosensitive film takes place even with the best chemical fixation inevitably an aging process is subjected, according to the invention Process the memory substrate in its structure, for example changed by shaping the topography of the surface, which, if properly stored, ensures stable storage the data even over very long periods of time is guaranteed.

Zur Erhöhung der Schreibgeschwindigkeit ist es möglich, das Speichersubstrat auf einem bewegbaren Schlitten anzuordnen, der präzise und synchron zum Rasterstrahl gesteuert werden kann. Durch die gleichzeitige Bewegung des Substrats in einer zur Bewegung des Rasterstrahls orthogonalen Richtung wird die Schreibgeschwindigkeit deutlich erhöht. Dabei wird der Rasterstahl vorzugsweise in einer Abtastrichtung hin- und herbewegt, während gleichzeitig der Schlitten in einer dazu senkrechten Richtung fährt. Die Bewegung des Schlittens während einer Hin- und Herbewegung des Rasterstahls wird vorzugsweise mit einer geeigneten Vorspannung des Rasterstrahls zur Auslenkung in der Bewegungsrichtung berücksichtigt, um näherungsweise zur Bewegungsrichtung des Schlittens orthogonal angeordnete Aufzeichnungspunkte zu erhalten. Am Ende eines jeden Vor- und Rücklaufs des Rasterstrahls wird diese Vorspannung jeweils neu gesetzt, so dass der neue Aufzeichnungspfad an der durch die Schlittenbewegung bestimmten Position in der Bewegungsrichtung des Schlittens auf dem Substart beginnt.To increase the writing speed, it is possible to arrange the memory substrate on a movable carriage which can be controlled precisely and synchronously with the raster beam. The simultaneous movement of the substrate in a direction orthogonal to the movement of the raster beam significantly increases the writing speed. In this case, the grid steel is preferably reciprocated in a scanning direction, while at the same time the carriage moves in a direction perpendicular thereto. The movement of the carriage during a reciprocation of the grid steel is preferably taken into account with a suitable bias of the raster beam for deflection in the direction of travel to obtain approximately orthogonally arranged recording points to the direction of movement of the carriage recording points. At the At the end of each forward and backward scan of the raster beam, this bias is reset each time so that the new recording path begins at the position determined by the carriage movement in the direction of movement of the carriage on the substrate.

Vorzugsweise überstreicht der Rasterstrahl bei seiner Hin- und Herbewegung nur einen Teil der Breite des Substrats, so dass eine Vielzahl von Aufzeichnungsspuren auf Grund der gleichzeitigen Bewegung des Schlittens auf dem Substart entsteht. Die Aufzeichnung der Datenpunkte erfolgt sowohl beim Vor- als auch beim Rücklauf des sich Hin- und herbewegenden Rasterstrahls, also ohne Vorsehung eines „Totrücklaufs”. Damit wird eine zusätzliche Erhöhung in der Schreibgeschwindigkeit erzielt. Die Aufzeichnungsspuren sind vorzugsweise zwischen 10 μm und 200 μm breit, insbesondere zwischen 50 μm und 120 μm.Preferably sweeps the raster beam in his float only a part the width of the substrate, leaving a variety of recording tracks due to the simultaneous movement of the carriage on the Substart arises. The recording of the data points takes place both at the as well as at the return of the floating one Rasterstrahls, thus without providence of a "Totrücklaufs". This adds an extra increase in writing speed achieved. The recording tracks are preferably between 10 μm and 200 microns wide, in particular between 50 microns and 120 μm.

Eine weitere Erhöhung der Schreibgeschwindigkeit lässt sich durch ein Sofortschreibverfahren ohne Vorsehung einer „Settling”-Zeit des neu positionierten Strahls erhalten. Während herkömmlicherweise beim Elektronenstrahlschreiben erst eine Wartezeit vor dem Einschalten des Strahls an einer neu angefahrenen Position eingehalten wird, die so genannte „Settling”-Zeit, um eine sichere und höchst genaue Positionierung des Strahl zu erreichen, kann im erfindungsgemäßen Verfahren bewusst auf diese „Settling”-Zeit vor dem Einschalten des Rasterstrahls verzichtet werden. Eventuelle Ungenauigkeiten in der Positionierung des Strahls können beim erfindungsgemäßen Aufzeichnungsverfahren in Kauf genommen werden, da sich diese auf Grund der regelmäßigen Form der Aufzeichnungsdatenbits nicht störend auf die Aufzeichnung auswirken, oder sich als systematischer Fehler, der bei allen Datenbitaufzeichnungen in etwa gleich auftritt, auskorrigieren lassen.A further increase the writing speed leaves through a instant write without providing a "settling" time of the repositioned beam. While traditionally when electron beam writing only a waiting time before switching the beam is maintained at a newly approached position, the so-called "settling" time to secure and to achieve highly accurate positioning of the beam, can be aware of in the process according to the invention this "settling" time before switching on the Rasterstrahls be waived. Possible inaccuracies in the Positioning of the beam can in the invention Recording method to be accepted, as these on Reason for the regular form of the recording data bits do not interfere with the record, or yourself as a systematic error that occurs with all data bit records approximately equal, can be corrected.

Erfindungsgemäß konnte damit eine Erhöhung der Schreibgeschwindigkeit von ca. 0.1 Mbit/sec auf über 100 Mbit/sec erzielt werden.According to the invention could thus an increase in the writing speed of approx. 0.1 Mbit / sec to over 100 Mbit / sec be achieved.

Die Daten können auf dem Substrat in einem auf dessen Oberfläche vorhandenen Dünnschicht-Film übertragen werden. Dazu wird das in dem Dünnschicht-Film durch den Rasterstrahl eingeschriebene latente Bild der gespeicherten Daten entwickelt und anschließend in einem Fixierschritt in eine Topographie entweder des Dünnschicht-Films oder des Substrats umgewandelt. Sofern die Topographie des Dünnschicht-Films beibehalten wird, wird ein chemischer Fixierschritt angewendet, um die Topographie des Dünnschicht-Films dauerhaft zu stabilisieren. Der entwickelte Film eignet sich aber auch dazu, die Topographie dauerhaft auf das Substrat zu übertragen. Dazu kann einerseits ein Ätzverfahren, entweder nasschemisch oder ein Trockenätzverfahren, angewendet werden, um die Struktur des Dünnschicht-Films und damit der Daten auf das Substrat zu übertragen. Hierzu können aus der Halbleiterprozesstechnik bekannte Verfahren angewendet werden. Es ist auch möglich, die Struktur durch Abscheidung von Material in die Öffnungen des entwickelten Dünnschicht-Films auf das Substrat zu übertragen und anschließend die Topographie durch Abheben des Films herzustellen. Auch dieses Verfahren ist aus der Halbleitertechnologie wohl bekannt.The Data can be stored on the substrate in a surface existing thin-film transferred. This is done in the thin film by the raster beam inscribed latent image of the stored data developed and then in a fixing step in a topography converted to either the thin film or the substrate. Unless the topography of the thin-film film is maintained A chemical fixation step is applied to the topography stabilize the thin film permanently. The developed Film is also suitable for keeping the topography permanently on the screen Substrate to transfer. On the one hand, an etching process, either wet-chemically or dry-etched be to the structure of the thin film and thus transfer the data to the substrate. You can do this be used from the semiconductor process technology known method. It is also possible to structure by deposition of Material in the openings of the developed thin-film film transferred to the substrate and then to make the topography by lifting the film. This too Method is well known in semiconductor technology.

Es ist besonders vorteilhaft, als Speichersubstrat einen Siliziumwafer zu verwenden, der in der Halbleitertechnologie Verwendung findet. Es lassen sich somit unter Ausnutzung der hoch entwickelten Technik der Halbleiterindustrie Speichersubstrate von 300 mm Durchmesser mit äußerst präzise definierten Oberflächen zur Verfügung stellen.It is particularly advantageous as a memory substrate, a silicon wafer to be used, which finds use in semiconductor technology. It can thus be made using the sophisticated technology the semiconductor industry storage substrates of 300 mm diameter with extremely precisely defined surfaces provide.

Es ist weiter vorteilhaft, die Oberfläche des Speichersubstrats gegen Alterung und vor Beschädigung durch Auftragung einer zusätzlichen beständigen Schutzschicht zu konservieren, wobei zum Erzielen einer verbesserten Auslesefähigkeit mit einem elektrisch geladenen Rasterstrahl die Schutzschicht elektrisch leitfähig sein kann.It is also advantageous, the surface of the memory substrate against aging and against damage by application of a to preserve additional resistant protective coating, wherein to achieve improved readability with an electrically charged raster beam, the protective layer electrically can be conductive.

Weiter ist es von Vorteil, bei der Datenaufbereitung sogenannte Metadaten, die eine Information über einen zugehörigen teil der gespeicherten Daten bereitstellen, zu erstellen, und diese Metadaten mit einer geringeren Auflösung auf dem Substrat zu speichern. Die Metadaten können zum Beispiel eine Darstellung des Inhalts eines Datenblocks und/oder seine Lage auf dem Speichersubstrat beinhalten. Vorzugsweise sind die Metadaten mit einer derart verringerten Auflösung gespeichert, dass ein optisches Auslesen der Daten, z. B. unter Verwendung herkömmlicher Vergrößerungstechniken möglich ist.Further it is advantageous to use so-called metadata in the data preparation, the one information about an associated part the stored data, create, and this metadata store at a lower resolution on the substrate. For example, the metadata may be a representation of the Contents of a data block and / or its location on the storage substrate include. Preferably, the metadata is such a reduced one Resolution that stores an optical readout of the Data, e.g. Using conventional magnification techniques is possible.

Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Die Zeichnungen zeigen eine beispielhafte Ausgestaltung der Erfindung anhand eines bestimmten Ausführungsbeispiels.The Invention will become more apparent with reference to the accompanying drawings explained and described. The drawings show one exemplary embodiment of the invention with reference to a specific Embodiment.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und 1 shows a schematic representation of a device according to the invention, and

2. zeigt eine Draufsicht auf ein Speichersubstrat. 2 , shows a plan view of a memory substrate.

Beschreibung einer AusführungsformDescription of an embodiment

In der 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Langzeitarchivierung von Daten anschaulich dargestellt. Die Vorrichtung besteht aus einer Leitung 1 zur Übernahme von den aufzuzeichnenden Daten. In einem mit dem Bezugszeichen 2 bezeichneten Block werden die Daten geeignet aufbereitet, um in einer Steuerung 3 eines Rasterstrahlgeräts 4 verwendet werden zu können. Bei der Datenaufbereitung werden beispielsweise die einkommenden Daten in einen Hexadezimalcode umgewandelt. Die Daten können jedoch auch in andere bekannte Codes, zum Bei spiel ASCII, oder den pdf-Standard umgewandelt werden. Zusätzlich können Metadaten erstellt werden, die Information über die aufzuzeichnenden Daten enthalten, beispielsweise eine Beschreibung des Inhalts der Daten, der Größe von Datenblöcken, der Lage von Datenblöcken auf dem Substrat, eine Angabe über den Speicherzeitpunkt, und/oder weitere mit den Daten- oder Datenblöcken im Zusammenhang stehende Information. Dies erleichtert das Auffinden von gespeicherten Daten. Vorzugsweise sind die Metadaten unmittelbar oder bei optischer Vergrößerung für den Menschen lesbar.In the 1 a device according to the invention for the long-term archiving of data is shown vividly. The device consists of egg ner line 1 to take over the data to be recorded. In one with the reference numeral 2 block, the data is suitably prepared to be in a controller 3 a raster beam device 4 to be used. In data processing, for example, the incoming data is converted to a hexadecimal code. However, the data can also be converted into other known codes, for example ASCII, or the pdf standard. In addition, metadata may be created containing information about the data to be recorded, such as a description of the contents of the data, the size of data blocks, the location of data blocks on the substrate, an indication of the storage time, and / or others with the data or data Data blocks related information. This facilitates the retrieval of stored data. Preferably, the metadata is human readable directly or at optical magnification.

In der Steuerung 3 wird eine Strahlquelle 5 für einen Rasterstrahl derart gesteuert, dass an einer vorgegebenen Stelle eines Aufzeichnungssubstrats 10 eine bitweise Ausbelichtung mit dem Rasterstrahl 7 vorgenommen wird. Im Falle des in der 1 gezeigten Systems ist der Rasterstrahl ein Elektronenstrahl, der mittels Ablenkplatten 6 in seiner Position gesteuert werden kann. Das Rasterstrahlsystem 4 besitzt eine Auflösung von weniger als 10 nm, vorzugsweise weniger als 5 nm und insbesondere von weniger als 2 nm. Damit lassen sich Bitflächen von weniger als 100 nm², vorzugsweise weniger als 25 nm² und insbesondere von weniger als 4 nm², auf dem Substrat definieren. Bei der Speicherung werden die Daten mit der zur Verfügung stehenden Auflösung zur Erzielung einer optimalen Speicherungsdichte auf das Speichersubstrat übertragen. Die Metadaten werden mit verringerter Auflösung geschrieben, beispielsweise einer Auflösung von 10 bis 50 μm pro Datenbitpunkt, um eine optische Auslesung der Metadaten zu ermöglichen. Somit kann beim Auslesen zuerst das Substrat optisch nach den enthaltenen Daten geprüft werden, bevor ein aufwendiges Auslesen der gesamten Daten mittels eines die erforderliche hohe Auflösung bietenden Rasterstahls erfolgt.In the control 3 becomes a beam source 5 for a raster beam so controlled that at a predetermined position of a recording substrate 10 a bitwise exposure with the raster beam 7 is made. In case of in the 1 In the system shown, the raster beam is an electron beam that is deflected by means of baffles 6 can be controlled in his position. The raster beam system 4 has a resolution of less than 10 nm, preferably less than 5 nm and in particular less than 2 nm. Thus, bit areas of less than 100 nm ² , preferably less than 25 nm ² and in particular less than 4 nm ² , on the Define substrate. During storage, the data is transferred to the storage substrate at the available resolution for optimum storage density. The metadata is written at a reduced resolution, such as a resolution of 10 to 50 μm per data bit point, to allow optical readout of the metadata. Thus, when reading the substrate first optically be checked for the data contained before a complex readout of the entire data by means of the required high resolution bidding steel occurs.

Das Substrat 10 besitzt einen Träger 12 und eine darauf aufgebrachte Schicht 11. Die Schicht 11 ist beispielsweise ein Photolack, insbesondere für die Elektronenstrahlbelichtung geeigneter Photolack aus Polymethylmetacrylat (PMMA). Die Schicht wird durch die Bestrahlung mit dem Rasterstrahl in seiner internen Struktur verändert und lässt sich anschließend durch ein Entwicklungsverfahren in eine Topographie umwandeln. Das Substrat 10 sitzt weiterhin auf einem Verschiebeschlitten 13, der in wenigstens einer Richtung, vorzugsweise in zwei Richtungen, verschiebbar ist. Der Verschiebeschlitten 13 ist mit einer Steuerung 15 verbunden, die geeignet ausgebildet ist, den Schlitten synchron mit dem Rasterstrahl in der zum Strahl senkrechten Richtung zu verschieben. Zur Erzielung eines einfachen Aufbaus kann die Steuerung des Verschiebeschlittens auf eine Regelschleife unter Erfassung der Momentanposition des Schlittens verzichten, wobei die Steuerung auf dem Abruf von vorbestimmten Positions- und Bewegungssteuerdaten für die Verschiebung des Schlittens basiert. Der Rasterstrahl kann durch geeignete Ablenkung in der Verschieberichtung des Schlittens, also ein ”Vorhalten” während der Rasterbewegung, ein orthogonales Feld von Datenpunkten auf dem Substrat aufzeichnen, auch wenn gleichzeitig der Schlitten bewegt wird. Durch gleichzeitiges Hin- und Herbewegen des Rasterstahls und Bewegung des Schlittens in der dazu senkrechten Richtung, unter Aufzeichnung von Daten sowohl während des Vorlaufs als auch während des Rücklaufs, sowohl in Bezug auf die Bewegung des Elektronenstrahls als auch des Schlittens, und unter Auslassung der ansonsten bei Elektronenstrahlsystemen üblichen „Settling”-Zeit kann eine Erhöhung der Schreibgeschwindigkeit von 0,1 Mbit/sec auf über 100 Mbit/sec erreicht werden.The substrate 10 owns a carrier 12 and a layer applied thereto 11 , The layer 11 is for example a photoresist, in particular suitable for the electron beam exposure photoresist polymethylmethacrylate (PMMA). The layer is changed by the irradiation with the raster beam in its internal structure and can then be converted by a development process into a topography. The substrate 10 sits still on a sliding carriage 13 which is displaceable in at least one direction, preferably in two directions. The sliding carriage 13 is with a controller 15 connected, which is adapted to move the carriage synchronously with the raster beam in the direction perpendicular to the beam. To achieve a simple construction, the control of the slide carriage may waive a control loop detecting the current position of the carriage, the control based on the retrieval of predetermined position and motion control data for the displacement of the carriage. The raster beam can record an orthogonal field of data points on the substrate by suitable deflection in the direction of displacement of the carriage, ie a "holding" during the raster movement, even if the carriage is moved at the same time. By simultaneously reciprocating the grid steel and moving the carriage in the direction perpendicular thereto, recording data both during the run and during the retrace, both with respect to the movement of the electron beam and the carriage, and omitting the otherwise In the usual "settling" time for electron beam systems, an increase in the writing speed from 0.1 Mbit / sec to more than 100 Mbit / sec can be achieved.

Als Alternative zur Kompensation der kontinuierlichen Bewegung der Schlittens in der Verschieberichtung durch eine „Vorhalten” des Rasterstahls wäre es auch möglich eine mit der Rasterbewegung des Rasterstrahl synchronisierte zusätzliche Bewegungsfunktion am Schlitten vorzusehen, die z. B. durch einen in der Bewegungsrichtung des Schlittens verschiebbaren, am Schlitten vorgesehenen Aufbau mit einem Piezoantrieb realisiert werden könnte. Dieser zusätzliche Aufbau würde eine schrittweise Bewegung des am Schlitten gehalterten Substrats bewirken, derart dass das Substrat während einer Abtastbewegung des Rasterstrahls stillsteht und sich während der Umkehr der Bewegungsrichtung des Rasterstahls schrittartig zu nächsten Position bewegt.When Alternative to compensate for the continuous movement of the carriage in the direction of displacement by a "Vorhalten" of It would also be possible with the Raster motion of raster beam synchronized additional Provide movement function on the carriage, the z. B. by a slidable in the direction of movement of the carriage, on the carriage provided structure could be realized with a piezo drive. This additional setup would be a gradual one To cause movement of the substrate supported on the carriage, in this way that the substrate during a scanning movement of the raster beam stands still and during the reversal of the direction of movement of the grid steel moved step by step to the next position.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung verfügt in dem in 1 gezeigten Beispiel weiter über eine Fokussierungssteuerung, die über eine Elektronenoptik 17 und einen Streuelektronendetektor 18 zum Nachweis eines gestreuten Elektronenstrahls 16 verfügt. In Abhängigkeit von der Intensität des vom Streuelektronendetektor erzeugten Signals lässt sich die Fokussierung des Elektronenstrahls 7 ermitteln. Der Streuelektronendetektor 18 ist über eine Leitung 19 mit der Steuerung 3 verbunden, die geeignet ausgebildet ist, selbsttätig die Fokussierung des Elektronenstahls aufrecht zu erhalten.The inventive device has in the in 1 shown further example of a focusing control, via an electron optics 17 and a scattered electron detector 18 for detecting a scattered electron beam 16 features. Depending on the intensity of the signal generated by the scattered electron detector, it is possible to focus the electron beam 7 determine. The scattered electron detector 18 is over a line 19 with the controller 3 connected, which is adapted to automatically maintain the focus of the electron beam.

Alternativ wäre auch ein Step-and-scan-Verfahren, allerdings unter Einbusse an Aufzeichnungsgeschwindigkeit, möglich, bei dem der Schlitten während der Rasterung einer Zeile ruht, und anschließend eine Zeile weiterfährt. Der Rasterstrahl kann auch zweidimensionale Blöcke belichten, während der Schlitten die blockweise Positionierung vornimmt.Alternatively, a step-and-scan method, but with a loss of recording speed, is possible, in which the carriage rests during the screening of a line, and then end one line continues. The raster beam can also expose two-dimensional blocks while the carriage performs block-wise positioning.

2 zeigt schematisch ein Substrat 10, das in Form eines aus der Halbleiterelektronik bekannten Wafers ausgebildet ist. Auf dem Substrat 10 sind Datenpunkte 20, die in einer Vielzahl von Aufzeichnungsspuren 22 angeordnet sind, beispielhaft dargestellt. Die Datenbitpunkte sind beispielsweise in der Größe von 5 × 5 nm ausgebildet. Die Abstände zwischen zwei Datenbitpunkten betragen vorzugsweise ebenfalls 5 nm. Die Aufzeichnungsspuren haben beispielsweise eine Breite von 100 μm, können aber im bereich von 10 μm bis 200 μm vorzugsweise liegen, oder insbesondere zwischen 50 μm und 120 μm betragen. Es ist dem Fachmann jedoch geläufig, dass auch andere Größen für die Datenbitpunkte und die entsprechenden Abstände möglich sind. Das Verfahren ist beispielsweise bereits dann sehr vorteilhaft, wenn Datenbitpunkte in der Größenordnung von 10 × 10 nm verwendet werden. 2 schematically shows a substrate 10 formed in the form of a wafer known from semiconductor electronics. On the substrate 10 are data points 20 in a variety of recording tracks 22 are arranged, exemplified. The data bit points are formed, for example, in the size of 5 × 5 nm. The distances between two data bit points are preferably also 5 nm. The recording tracks have a width of 100 μm, for example, but may preferably be in the range from 10 μm to 200 μm, or in particular between 50 μm and 120 μm. However, it is well known to those skilled in the art that other sizes for the data bit points and the corresponding distances are possible. For example, the method is already very advantageous if data bit points on the order of 10 × 10 nm are used.

Anstelle eines ausbelichtbaren Dünnschicht-Films aus Polymethylacrylat auf der Oberfläche des Substrats lassen sich auch andere Beschichtungen verwenden, die durch einen Rasterstrahl umgewandelt werden. Durch die unterschiedliche Konsistenz und Härte des Materials der Schicht 11 lässt sich anschließend die erfindungsgemäße Topographie auf der Oberfläche des Substrats ausbilden. Es besteht auch die Möglichkeit, eine durch den Rasterstrahl ausgelöste chemische Reaktion, beispielsweise eine lokale Oxidation des Dünnschicht-Films auf dem Substrat auszulösen. In diesem Falle wird ein separates Entwicklungsverfahren für den Film nicht mehr benötigt, da dabei bereits die Topographie und/oder andere physikalische Eigenschaften des Dünnschicht-Films geändert werden. Das Einschreiben der Daten kann auch in Form einer Phasenumwandlung des Materials des Dünnschichtfilms durch den Rasterstrahl, oder einer durch den Rasterstrahl lokal induzierten chemischen Reaktion im Dünnschichtfilm bestehen. Dazu kann es erforderlich sein, das Schreiben der Daten in einer abgeschlossenen gesonderten Atmosphäre unter Bereitstellung des für die chemische Reaktion geeigneten Elements durchzuführen.Instead of a thinnable thin film of polymethylacrylate on the surface of the substrate, other coatings can be used which are converted by a raster beam. Due to the different consistency and hardness of the material of the layer 11 Then, the topography according to the invention can be formed on the surface of the substrate. It is also possible to trigger a chemical reaction triggered by the raster beam, for example a local oxidation of the thin-film film on the substrate. In this case, a separate development process for the film is no longer needed, since already the topography and / or other physical properties of the thin film are changed. The writing of the data may also be in the form of a phase transformation of the material of the thin film through the raster beam, or a chemical reaction locally induced by the raster beam in the thin film. For this, it may be necessary to perform the writing of the data in a sealed separate atmosphere, providing the element suitable for the chemical reaction.

Unter einer Topographie wird erfindungsgemäß allgemein eine räumliche physikalische Struktur, vorzugsweise eine Struktur mit einer dreidimensionalen Oberflächenstruktur, aber auch eine durch physikalische Veränderung geschaffene innere Struktur in einem Dünnschichtfilm, verstanden.Under a topography becomes general according to the invention a spatial physical structure, preferably a Structure with a three-dimensional surface structure, but also one created by physical change internal structure in a thin film, understood.

Bei Verwendung eines Ionenstrahls besteht die Möglichkeit, direkt in den Dünnschicht-Film bzw. das Substrat unter Materialabtrag zu schreiben, ebenfalls unter Vermeidung nachfolgender Entwicklungsschritte. Außerdem besteht die Möglichkeit, Material an bestimmten Punkten aufzubringen und eine „positive Topographie” zu erzeugen.at Using an ion beam, it is possible directly into the thin film or the substrate below Material removal to write, also avoiding the following Development steps. It is also possible Material at certain points and a "positive Topography ".

Als weiteres beispielhaftes Verfahren lässt sich auch ein Röntgenstrahl oder ein EUV-Strahl, z. B. mit Wellenlängen im Bereich von 10 bis 50 nm, zum Abrastern des Substrats und zur Ausbelichtung von darauf vorhandenem Lack verwenden.When Another exemplary method can also be an X-ray beam or an EUV beam, e.g. B. with wavelengths in the range from 10 to 50 nm, to scan the substrate and to expose use existing varnish.

Die vorgenannten Rasterstrahlsysteme sind Beispiele für geeignete Strahlsysteme, die den wesentlichen Vorteil der Erfindung in Form einer deutlich erhöhten Auflösung gegenüber herkömmlichen optischen System bereitstellen. Bei einer Auflösung von 5 nm Schreibdichte lassen sich auf einem 300 mm Wafer Datenmengen in der Größenordnung von 1 × 10¹⁵ Bit unterbringen. Mit der erfindungsgemäßen Langzeitarchivierung wird damit nicht nur eine außergewöhnlich hohe Datenmenge auf einem einzigen Substrat speicherbar, durch die Schaffung einer Topographie auf dem Speichermedium wird diese Datenspeicherung auch besonders stabil gegen Alterung vorgenommen. Chemische Umwandlungsprozesse, wie sie üblicherweise in herkömmlichen Dünnschicht-Filmmaterialien in CD- oder DVD-Speichermedien etc. nach vergleichsweise kurzen Zeiträumen von wenigen Jahren bereits eine tragende Rolle spielen, oder physikalische Ummagnetisierungsvorgänge, die in magnetischen Speichermedien auftreten, entfallen bei dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsverfahren und schaffen somit die besondere Langzeitstabilität.The aforesaid raster beam systems are examples of suitable beam systems that provide the significant advantage of the invention in terms of significantly increased resolution over conventional optical systems. With a resolution of 5 nm write density, data volumes on the order of 1 × 10 ¹⁵ bits can be accommodated on a 300 mm wafer. With the long-term archiving according to the invention not only an extraordinarily large amount of data can thus be stored on a single substrate, but the creation of a topography on the storage medium also makes this data storage particularly stable against aging. Chemical conversion processes, as they already play a major role in conventional thin film film materials in CD or DVD storage media, etc., after comparatively short periods of a few years, or physical magnetic reversal processes occurring in magnetic storage media are eliminated in the recording method of the present invention thus the special long-term stability.

Zur Verbesserung der Langzeitstabilität ist es zudem möglich, einen schützenden Film auf dem Substrat aufzutragen, z. B. einen Film aus Siliziumnitrid, um insbesondere eine Oxidation der Oberfläche des Speichersubstarts zu vermeiden. Besonders vorteilhaft ist es einen Schutzfilm aus einem leitfähigen Material zu verwenden, z. B. aus Indiumzinnoxid, das optisch transparent ist, oder aus Tantalnitrid oder Titannitrid, wobei beide Materialien besonders robust sind und sich für eine konforme Abscheidung über einer Oberflächentopographie eignen.to It is also possible to improve the long-term stability to apply a protective film on the substrate, e.g. As a film of silicon nitride, in particular an oxidation to avoid the surface of the memory substart. Especially Advantageously, it is a protective film of a conductive material to use, for. B. from indium tin oxide, the optically transparent or tantalum nitride or titanium nitride, both materials are particularly robust and suitable for a conformal deposition over a surface topography are suitable.

Das Auslesen der Daten erfolgt mit ähnlichen Rasterstrahlsystemen, wie das Einspeichern der Daten. Es ist dabei jedoch nicht notwendig, dass dieselben Geräte zum Auslesen verwendet werden. Aufgrund des Rastestrahlsprinzips und der geordneten Anordnung der Daten auf dem Datenträger ist zum Auslesen ein Rastersystem ausreichend, das das beim Speichern verwendete Auflösungsvermögen aufweist. Aufgrund dieses Prinzips ist auch gewährleistet, dass auch in ferner Zukunft Strahlsysteme vorhanden sein werden, mit denen eine einfache Adressierbarkeit der Datenfelder auf dem Substrat gewährleistet ist.The Data is read out with similar raster beam systems, like storing the data. However, it is not necessary that the same devices are used for reading. by virtue of the locking beam principle and the orderly arrangement of the data a raster system is sufficient for reading on the data carrier, which has the resolution used when storing. Because of this principle is also guaranteed that too in the distant future, jet systems will be present with which ensures easy addressability of the data fields on the substrate is.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2004/114655 [0003]
- DE 102005040413 [0004]

Claims

Method for data archiving with the following steps: a) Apply and preparing the data to be archived, b) Entering the recycled data into a raster beam system, and c) Transfer the data information using the raster beam system on a Substrate surface with change of the surface topography of the substrate.

The method of claim 1, wherein the raster beam system has a resolution of ≤ 15 nm.

The method of claim 1 or 2, wherein the raster beam system an electron beam, ion beam or x-ray system or an EUV beam source.

Method according to one of claims 1 to 3, wherein the transmission of data using the raster beam system a scanning of the substrate in a direction of movement of the raster beam and simultaneous movement of the substrate in motion of the raster beam in the orthogonal direction.

The method of claim 4, wherein the raster beam one only a part of the width of the substrate surface übersteichende forward and backward recording movement with formation a plurality of recording tracks.

The method of claim 5, wherein the recording tracks a width in the range of 10 microns to 200 microns have, preferably from 50 microns to 120 microns.

Method according to one of claims 1 to 6, wherein the substrate is divided into a field of data bit points, each having an area of <100 nm ² .

Method according to one of the preceding claims, wherein the substrate is divided into data bit points, each having an area of <25 nm ² each.

Method according to one of the preceding claims, wherein the substrate with a fixing step after processing with the raster beam is subjected to the creation of the topography.

The method of claim 9, wherein said developing a conversion in an existing over the substrate Thin-film film contained latent image of the stored Includes data.

The method of claim 10, wherein the step developing a chemical stabilization of the thin-film film to obtain a permanent topological structure follows.

The method of claim 10, wherein the step developing a compliant transmission of the topography of the thin film into the substrate.

Method according to one of the preceding claims, wherein the substrate is a silicon wafer.

Method according to one of the preceding claims, wherein the preparation of the data to be archived is a generation includes metadata that provides information about the archiving data, with less metadata Resolution as the data to be archived even on the Substrate are transferred.

Method according to one of the preceding claims, wherein, after transmitting the data information, the substrate at least partially coated with a protective film.

Device for archiving data with a Data input device, a data transformation device for Preparing the data into a storage format, a raster beam transfer device, which is driven on the basis of the data storage format for transmission the storage data into a long-term stable storage medium, and a holder for the long-term stable medium.

Apparatus according to claim 16, wherein the raster beam transmitting device an electron beam device, an X-ray device or an ion beam device.

Apparatus according to claim 16 or 17, wherein the Storage media holding device one in at least one direction slidable carriage comprises, wherein the displacement direction of the carriage substantially perpendicular to a raster direction the raster beam is located.

Device according to one of claims 16 to 18, further comprising a developing device, one with the raster beam on a thin film on the storage medium created latent image of the transmitted Transform data structure into a topography of the film.

The device of claim 19, wherein further Fixing device in the form of a paint fixing device, an etching device and / or a separation device is provided.

Device according to one of claims 16 to 20, wherein a beam focusing device, preferably using an electron backscatter detector, is provided.