KR100499029B1 - 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형근접장 탐침 구조 및 그 제작 방법 - Google Patents

광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형근접장 탐침 구조 및 그 제작 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100499029B1
KR100499029B1 KR10-2002-0064662A KR20020064662A KR100499029B1 KR 100499029 B1 KR100499029 B1 KR 100499029B1 KR 20020064662 A KR20020064662 A KR 20020064662A KR 100499029 B1 KR100499029 B1 KR 100499029B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thin film
probe
silicon substrate
near field
cantilever type
Prior art date
Application number
KR10-2002-0064662A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20040035497A (ko
Inventor
송기봉
김은경
이성규
박강호
김준호
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR10-2002-0064662A priority Critical patent/KR100499029B1/ko
Priority to JP2002378260A priority patent/JP3572066B2/ja
Priority to US10/327,884 priority patent/US6979406B2/en
Publication of KR20040035497A publication Critical patent/KR20040035497A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100499029B1 publication Critical patent/KR100499029B1/ko
Priority to US11/247,221 priority patent/US7606132B2/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B11/00—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor
    • G11B11/24—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by near-field interactions
    • G11B11/26—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by near-field interactions using microscopic probe means, i.e. recording by means directly associated with the tip of a microscopic electrical probe as used in scanning tunneling microscopy [STM] or atomic force microscopy [AFM] for inducing physical or electrical perturbations in a recording medium
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1387—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector using the near-field effect
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y35/00—Methods or apparatus for measurement or analysis of nanostructures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
    • G01Q60/18—SNOM [Scanning Near-Field Optical Microscopy] or apparatus therefor, e.g. SNOM probes
    • G01Q60/22—Probes, their manufacture, or their related instrumentation, e.g. holders
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/22—Apparatus or processes for the manufacture of optical heads, e.g. assembly
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q80/00—Applications, other than SPM, of scanning-probe techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30604—Chemical etching
    • H01L21/30608—Anisotropic liquid etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105—Etching inorganic layers
    • H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
    • H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Abstract

본 발명은 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형 근접장 탐침 구조 및 그 제작 방법에 관한 것이다.
본 발명은 윗부분과 아랫부분에 유전체 박막이 마스크 층으로 형성되고 위쪽 마스크 층에 유전체 원형 박막이 형성되어 홀더(Holder) 역할을 하는 실리콘 기판에 산화막을 형성하고, 이때 상기 유전체 원형 박막에 의해 발생하는 산화막의 성장률 차이에 기인하는 새부리(bird's beak) 효과에 의해 탐침의 끝부분이 포물선 구조가 되는 초기 탐침을 형성한 후, 이 초기 탐침에서 상기 유전체 원형 박막을 제거한 다음 실리콘 기판의 바닥면을 제거하여 고투과율을 가지는 근접장 에퍼처가 형성된 탐침을 완성하도록 되어 있으며,
이에 따라서, 차세대 고밀도 광 정보 저장장치의 헤드에 적용하면 광 손실 영역을 최대한 짧게 할 수 있으며, 광 정보의 기록 및 재생에 필요한 탐침의 광 투과율을 기존의 광섬유 탐침의 투과율보다 수천 배 이상 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형 근접장 탐침 구조 및 그 제작 방법 { Structure of cantilever type near field probe capable of applying to head in optical data storage and fabrication Method thereof }
본 발명은 광 정보 저장장치에 관한 것이며, 보다 상세히는 광 투과율을 용이하게 향상시킬 수 있고 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형 근접장 탐침 구조 및 그 제작 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 광 정보 저장장치에서 단위 면적당 더 많은 광 정보를 저장하기 위해서는 기록광원의 파장을 축소하고, 집광 렌즈의 개구수(Numerical Aperture)를 증가해야 하는 것이 공지의 사실이다.
그러나, 이와 같이 기록광원의 파장을 축소하고 집광 렌즈의 개구수를 증가하더라도, 고밀도의 기록이 요구되는 차세대 정보 저장장치의 경우에는 빛의 회절한계로 인하여 기록 밀도를 증가하는데 한계가 있기 때문에, 그 대안기술로서 AFM(Atomic Force Microscope)의 탐침을 이용한 SPR(Scanning Probe Recording) 기술과, 초 해상 매체기술, 빛의 회절한계를 극복한 근접장(Near field) 광섬유 탐침을 이용한 기술 등이 개발되어 있다.
예컨대, 상기 근접장 광섬유 탐침을 이용한 기술의 경우, 수십nm∼수백nm와 같이 아주 작은 크기의 에퍼처(Aperture)에서 출력되는 레이저 빛을 이용하여 광 정보를 기록 및 재생한다.
그러나, 상기 근접장 광섬유 탐침은 기계적으로 아주 약하여 부러지기 쉽고 여러 개를 한꺼번에 배열하기가 어려운 단점이 있다. 또한, 상기 에퍼처에서 출력되는 빛의 투과율(Throughput)이 100nm크기의 에퍼처인 경우 약 10^-5∼10^-7의 투과율을 나타낼 정도로 아주 작기 때문에, 실제 활용 가능한 정도로 광 정보를 기록하고 처리속도를 향상시키는데 상당한 어려움이 있다.
따라서, 상기와 같은 종래의 광섬유 탐침의 단점을 극복하기 위하여 여러 개의 에퍼처를 가진 탐침이 공지의 반도체 공정에 의해 개발되었으나, 이 경우에도 역시 탐침의 에퍼처에서 출력되는 레이저 빛의 투과율은 기존의 광섬유 탐침과 마찬가지로 10^-5 이하이기 때문에, 여전히 투과율을 증가시킬 수 있는 방안이 필요하게 되었으며, 이에 따라서 탐침 끝부분에 형성된 에퍼처의 투과율을 증가시키기 위한 방법으로서 플라스몬 모드(Plasmon Mode)를 여기(excitation)시키는 방법과 탐침의 끝부분의 한 파장 크기에서부터 발생하는 광 손실 영역(optical loss region)을 최소화하는 방법 등이 제안되었다.
여기서, 상기 플라스몬 모드를 여기시키는 방법은 플라스몬 모드의 여기효율이 입사광의 편광 및 파장에 좌우되기 때문에 플라스몬 모드를 효과적으로 여기시키기 어려울 뿐만 아니라, 플라스몬 모드를 여기시키기 위해 특별한 공정을 도입하여 여기될 수 있는 구조를 만들어야 하는 문제점이 있다.
또한, 상기 광 손실 영역을 최소화하는 방법은 기존의 광섬유 탐침에서 도입된 방법으로서 다단계 습식 식각(wet etching) 공정에 의해 끝부분에 아주 큰 콘각(cone angle)을 가지는 구조로 탐침을 만들고, 탐침의 1차 테이퍼(taper) 영역에서는 반사막을 두어 입사되는 빛을 반사시키며, 탐침의 2차 테이퍼 영역에서는 반사막으로 구성된 콘각을 아주 크게 하여 광 손실 영역을 최대한 줄이고, 탐침의 3차 테이퍼 영역에서는 탐침 모양으로 생긴 아주 작은 에퍼처를 두어 고투과율의 에퍼처가 될 수 있도록 한다.
그러나, 상기 광 손실 영역을 최소화하는 방법은 1차 테이퍼 영역의 크기에 따라 최적의 고투과율을 나타내는 에퍼처의 크기가 존재할 뿐만 아니라 다단계 습식 식각 공정에 따라 제작되기 때문에 제작 공정이 복잡하다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 윗부분과 아랫부분에 유전체 박막이 마스크 층으로 형성되고 위쪽 마스크 층에 유전체 원형 박막이 형성되어 홀더(Holder) 역할을 하는 실리콘 기판에 산화막을 형성하고, 이때 상기 유전체 원형 박막에 의해 발생하는 산화막의 성장률 차이에 기인하는 새부리(bird's beak) 효과에 의해 탐침의 끝부분이 포물선 구조가 되는 초기 탐침을 형성한 후, 이 초기 탐침에서 상기 유전체 원형 박막을 제거한 다음 실리콘 기판의 바닥면을 제거하여 고투과율을 가지는 근접장 에퍼처가 형성된 탐침을 완성하도록 된 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형 근접장 탐침 구조 및 그 제작 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형 근접장 탐침 구조는, 몸체 윗부분에 습/건식 식각에 의한 포물선 형상의 탐침이 형성되고, 이 탐침의 하부측에 몸체의 상하부를 관통하면서 탐침의 꼭지점과 통하는 홀이 형성되어 있는 실리콘 기판과; 상기 실리콘 기판의 바닥쪽에 특정한 두께의 마스크 층으로 형성되어 있는 유전체 박막; 상기 실리콘 기판의 윗부분에 증착되면서 탐침의 홀과 통하는 에퍼처가 형성되어 있는 산화막; 및 상기 산화막 윗면에 특정한 두께로 증착되면서 산화막의 에퍼처와 통하는 근접장 에퍼처가 형성되어 있는 금속 박막으로 구성된다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형 근접장 탐침 제작 방법은, 실리콘 기판의 윗부분과 아랫부분 표면 위에 특정한 두께의 유전체 박막을 마스크 층으로 형성하는 단계와; 상기 실리콘 기판의 위쪽에 형성된 유전체 박막 위에 특정한 직경의 유전체 원형 박막을 형성하는 단계; 상기 유전체 원형 박막의 아랫부분에서 노출된 유전체 박막을 건식 식각하는 단계; 상기 유전체 원형 박막과 노출된 실리콘 기판과의 경계면의 폭이 특정한 값이 되도록 상기 노출된 실리콘 기판을 습식 식각하여 초기 탐침을 형성하는 단계; 상기 초기 탐침의 식각된 실리콘 기판의 위쪽에 특정한 두께의 산화막을 증착하는 단계; 산화막 형성후 상기 유전체 원형 박막을 제거하는 단계; 상기 유전체 원형 박막이 제거된 초기 탐침의 산화막 위에 보호층을 도포하는 단계; 상기 보호층이 도포된 초기 탐침의 바닥면에 보호층 박막 패턴을 만들어 실리콘을 노출시키는 단계; 상기 초기 탐침의 노출된 바닥쪽 실리콘만을 식각하여 제거하는 단계; 상기 초기 탐침의 윗면에 도포된 보호층을 식각하여 제거하는 단계; 및 상기 보호층이 제거되어 에퍼처가 형성된 초기 탐침에 근접장 에퍼처가 형성되도록 금속 박막을 특정 두께로 증착하여 탐침을 완성하는 단계로 이루어진다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 캔티레버형 근접장 탐침의 기본 구조는 유전체 박막인 실리콘 나이트라이드(Si3N4) 박막이 윗부분과 아랫부분에 마스크 층으로 형성되어 있고 이 위쪽 마스크 층에 유전체 원형 박막인 실리콘 나이트라이드(Si3N4) 원형 박막(20)이 형성되어 홀더(Holder) 역할을 하는 실리콘 기판(10)과, 이 실리콘 기판(10)에 실리콘 산화막(SiO2; 40)을 형성할 때 상기 실리콘 나이트라이드(Si3N4) 원형 박막(20)에 의해 발생하는 산화막의 성장률 차이에 기인하는 새부리(bird's beak) 효과에 의해 탐침의 끝부분이 포물선 구조가 되어 최종적으로 에퍼처가 존재하는 초기 탐침으로 나누어진다.
또한, 본 발명에 따른 캔티레버형 근접장 탐침의 실제 구조는 도 2b에 도시된 바와 같이, 몸체의 상하부를 관통하는 홀(11)이 형성되어 있는 실리콘 기판(10)과; 상기 실리콘 기판(10)의 바닥쪽에 300nm 두께의 마스크 층으로 형성되어 있는 유전체 박막인 실리콘 나이트라이드 박막(20); 상기 실리콘 기판(10)의 윗부분에 650nm 두께의 포물선 형상의 탐침으로 증착되면서 꼭지점에 실리콘 기판(10)의 관통 홀(11)과 통하는 에퍼처(41)가 형성되어 있는 실리콘 산화막(40); 및 상기 실리콘 산화막(40) 윗면에 100nm 두께로 증착되면서 실리콘 산화막(40)의 에퍼처(41)와 통하고 고투과율을 가지는 근접장 에퍼처(71)가 형성되어 있는 알루미늄(Al) 금속 박막(70)으로 구성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 캔티레버형 근접장 탐침 구조는 다음과 같은 방법에 의해 제작된다.
도 2a를 참조하면, 먼저 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)를 이용하여 상기 실리콘 기판(10)의 윗부분과 아랫부분 표면 위에 약 300nm 두께의 유전체 박막인 실리콘 나이트라이드(Si3N4) 박막(20)을 마스크 층으로 형성한다(a).
그런 다음, 초기 탐침 구조를 형성하기 위하여 석판 인쇄(Photolithography) 공정을 거쳐, 상기 실리콘 기판(10)의 위쪽에 형성된 실리콘 나이트라이드 박막(20) 위에 약 10um 직경의 유전체 원형 박막인 실리콘 나이트라이드(Si3N4) 원형 박막(30)을 형성한다(b).
이어서, 초기 탐침 구조가 되도록 상기 실리콘 나이트라이드 원형 박막(30)의 아랫부분에서 노출된 상기 실리콘 나이트라이드 박막(20)을 반응성 이온 에처(reactive ion etcher)에서 CF4/Ar 플라스마를 이용하여 건식 식각한 후(c), 상기 실리콘 나이트라이드 원형 박막(30)과 노출된 실리콘 기판(10)과의 경계면의 폭이 약 650nm가 되도록 상기 노출된 실리콘 기판(10)을 HNA와 같은 등방성 에천트(Isotropic etchant)를 이용하여 습식 식각하여 초기 탐침을 형성한다(d).
이때, 초기 탐침 윗부분에 남는 실리콘 나이트라이드 원형 박막(30)의 크기는 최종적으로 완성되는 캔티레버형 근접장 탐침의 높이를 좌우하게 되고, 그 모양에 따라서 다른 구조의 근접장 에퍼처 모양이 제작된다. 또한, 상기와 같은 실리콘 습식 식각시 상기 실리콘 나이트라이드 원형 박막(30)과 노출된 실리콘 기판(10)과의 경계면의 폭은 1 micron 이하가 되도록 하는 것이 바람직하며, 이 폭은 이후의 산화막 두께와 에퍼처의 크기를 결정한다.
상기와 같이 초기 탐침이 제작되면, 먼저 초기 탐침의 식각된 실리콘 기판(10)의 위쪽에 약 650nm 두께의 실리콘 산화막(40)을 925℃의 산화온도로 증착한 후(e), 상기 실리콘 나이트라이드 원형 박막(30)을 약 150℃의 고온 인산(H3PO4) 용액에서 선택적으로 제거한다(f).
한편, 상기 실리콘 나이트라이드 원형 박막(30)이 제거된 초기 탐침에는 다음 공정에 의해 손상이 되지 않도록 보호층을 도포한다. 보호층으로는 KOH와 같은 이방성 실리콘 에천트(Anisotropic Si etchant)에 효과적으로 견디는 나이트라이드(SiN) 박막(50)을 이용하는 것이 바람직하며, 실제로 본 발명에 따른 실시예에서는 약 300nm의 나이트라이드 박막(50)을 증착시켜 산화막의 탐침을 보호한다(g).
상기와 같이 나이트라이드 박막(50)으로 초기 탐침이 도포되면, 도포된 초기 탐침에 근접장 에퍼처를 형성하기 위하여 초기 탐침의 실리콘 기판(10)의 바닥면을 제거해야 하는데, 먼저 바닥면에 해당되는 실리콘만 완전히 제거하기 위하여 바닥쪽의 나이트라이드(SiN) 박막 패턴(60)을 만들어 실리콘을 노출시킨 후(h,i), 이 초기 탐침의 노출된 바닥쪽 실리콘만을 상기 KOH 용액에서 선택적으로 약 4시간동안 약 80℃로 식각하여 완전히 제거한 다음(j), 초기 탐침의 윗면에 도포된 약 300nm의 나이트라이드 박막(50)을 상기한 CF4/Ar 플라스마를 이용하여 약 20분 동안 식각하여 제거한다(k).
이렇게 하면, 고투과율 구조의 에퍼처(41)가 존재하는 탐침이 형성되며, 마지막으로 근접장 에퍼처가(71) 되도록 알루미늄(Al) 금속 박막(70)을 약 100nm 두께로 증착하면 본 발명에 따른 탐침 구조가 최종적으로 완성된다(l).
또한, 상기와 같은 방법에 의해 실제로 제작된 본 발명에 따른 캔티레버형 근접장 탐침을 SEM으로 관찰하면 도 3에 도시된 사진과 같이 나타나며, 이때 근접장 에퍼처(약 90nm 정도)를 확대하면 도 4에 도시된 사진과 같이 나타난다.
참고로, 본 발명에 따른 캔티레버형 근접장 탐침은 도 5에 도시된 사진과 같이 탐침 끝부분의 콘각이 아주 큰 포물선 구조로 되어 고투과율 특성을 타나냄을 알 수 있으며, 도 6은 본 발명에 따른 캔티레버형 근접장 탐침의 광 투과율(Optical Throughput)을 에퍼처의 사이즈(nm)에 따라 종래의 광 섬유 탐침의 광 투과율과 비교하여 측정한 결과를 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 근접장 탐침의 투과율이 기본 에퍼처의 크기 100nm에 대해 피라미드와 같은 경사면 형태로 표시되는 종래의 광 섬유 탐침의 투과율 보다 거의 1000배 이상의 고투과율을 가짐을 알 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형 근접장 탐침 구조 및 그 제작 방법은, 윗부분과 아랫부분에 유전체 박막이 마스크 층으로 형성되고 위쪽 마스크 층에 유전체 원형 박막이 형성되어 홀더 역할을 하는 실리콘 기판에 산화막을 형성하고, 이때 상기 유전체 원형 박막에 의해 발생하는 산화막의 성장률 차이에 기인하는 새부리 효과에 의해 탐침의 끝부분이 포물선 구조가 되는 초기 탐침을 형성한 후, 이 초기 탐침에서 상기 유전체 원형 박막을 제거한 다음 실리콘 기판의 바닥면을 제거하여 고투과율을 가지는 근접장 에퍼처가 형성된 탐침을 완성하도록 되어 있기 때문에, 차세대 고밀도 광 정보 저장장치의 헤드에 적용하면 광 손실 영역을 최대한 짧게 할 수 있으며, 광 정보의 기록 및 재생에 필요한 탐침의 광 투과율을 기존의 광섬유 탐침의 투과율보다 수천 배 이상 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
실제로, 본 발명에 따른 근접장 탐침을 여러 개로 배열하여 탐침형 근접장 헤드에 적용하면 고밀도로 광 정보를 아주 빠른 속도로 기록 및 재생할 수 있으며, 이때의 기록밀도는 50nm 이하 에퍼처의 경우 수백 G비트/인치^2이 될 수 있고, 이로 인해 현재 광섬유 탐침을 이용하는 광 정보 저장장치의 정보저장능력의 한계를 극복할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 고투과율을 가지는 근접장 에퍼처가 형성된 탐침은 고밀도 광 정보 저장장치의 헤드뿐만 아니라 기타 고 분해능의 물성 분석기 등에 추가로 사용될 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형 근접장 탐침 구조 및 그 제작 방법을 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
도 1은 끝부분이 포물선 구조가 되는 본 발명에 따른 캔티레버형 근접장 초기 탐침을 도시한 개념도,
도 2a는 본 발명에 따른 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형 근접장 탐침 제작 방법을 도시한 공정도,
도 2b는 본 발명에 따른 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형 근접장 탐침 제작 방법에 의해 제작된 탐침 구조를 도시한 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 캔티레버형 근접장 탐침을 SEM으로 관찰한 사진,
도 4는 본 발명에 따른 캔티레버형 근접장 탐침에 형성된 에퍼처를 확대한 사진,
도 5는 본 발명에 따른 캔티레버형 근접장 탐침의 1차원 포물선 구조를 나타낸 사진,
도 6은 본 발명에 따른 캔티레버형 근접장 탐침에 형성된 에퍼처 사이즈에 따른 투과율을 측정한 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 실리콘 기판
11: 관통 홀
20: 실리콘 나이트라이드(Si3N4) 박막
30: 실리콘 나이트라이드(Si3N4) 원형 박막
40: 실리콘 산화막(SiO2)
41: 에퍼처
50: 나이트라이드(SiN) 박막
60: 나이트라이드(SiN) 박막 패턴
70: 금속 박막
71: 근접장 에퍼처

Claims (15)

  1. 몸체의 상하부를 관통하는 홀이 형성되어 있는 실리콘 기판과;
    상기 실리콘 기판의 바닥쪽에 마스크 층으로 형성되어 있는 유전체 박막;
    상기 실리콘 기판의 윗부분에 포물선 형상의 탐침으로 증착되면서 꼭지점에 실리콘 기판의 관통 홀과 통하는 에퍼처가 형성되어 있는 산화막; 및
    상기 산화막 윗면에 증착되면서 산화막의 에퍼처와 통하고 고투과율을 가지는 근접장 에퍼처가 형성되어 있는 금속 박막
    으로 구성된 것을 특징으로 하는 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형 근접장 탐침 구조.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 실리콘 기판의 바닥쪽에 마스크 층으로 형성되어 있는 유전체 박막은 300nm 두께의 실리콘 나이트라이드 박막인 것을 특징으로 하는 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형 근접장 탐침 구조.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 실리콘 기판의 윗부분에 포물선 형상의 탐침으로 증착되는 산화막은 650nm 두께의 실리콘 산화막인 것을 특징으로 하는 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형 근접장 탐침 구조.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 박막은 100nm 두께의 알루미늄 금속 박막인 것을 특징으로 하는 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형 근접장 탐침 구조.
  5. 실리콘 기판의 윗부분과 아랫부분 표면 위에 특정한 두께의 유전체 박막을 마스크 층으로 형성하는 단계와;
    상기 실리콘 기판의 위쪽에 형성된 유전체 박막 위에 특정한 직경의 유전체 원형 박막을 형성하는 단계;
    상기 유전체 원형 박막의 아랫부분에서 노출된 상기 실리콘 기판의 위쪽 유전체 박막을 건식 식각하는 단계;
    상기 유전체 원형 박막과 노출된 실리콘 기판과의 경계면의 폭이 특정한 값이 되도록 상기 노출된 실리콘 기판을 습식 식각하여 초기 탐침을 형성하는 단계;
    상기 초기 탐침의 식각된 실리콘 기판의 위쪽에 특정한 두께의 산화막을 증착하는 단계;
    산화막 형성후 상기 유전체 원형 박막을 제거하는 단계;
    상기 유전체 원형 박막이 제거된 초기 탐침의 산화막 위에 보호층을 도포하는 단계;
    상기 보호층이 도포된 초기 탐침의 바닥면에 보호층 박막 패턴을 만들어 실리콘을 노출시키는 단계;
    상기 초기 탐침의 노출된 바닥쪽 실리콘만을 식각하여 제거하는 단계;
    상기 초기 탐침의 윗면에 도포된 보호층을 식각하여 제거하는 단계; 및
    상기 보호층이 제거되어 에퍼처가 형성된 초기 탐침에 근접장 에퍼처가 형성되도록 금속 박막을 특정 두께로 증착하여 탐침을 완성하는 단계
    로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형 근접장 탐침 제작 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 실리콘 기판의 윗부분과 아랫부분 표면 위에는 LPCVD를 이용하여 300nm 두께의 실리콘 나이트라이드 박막을 마스크 층으로 형성하는 것을 특징으로 하는 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형 근접장 탐침 제작 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 실리콘 기판의 위쪽에 형성된 실리콘 나이트라이드 박막 위에는 10um 직경의 실리콘 나이트라이드 원형 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형 근접장 탐침 제작 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 실리콘 나이트라이드 원형 박막의 아랫부분에서 노출된 상기 실리콘 나이트라이드 박막은 반응성 이온 에처에서 CF4/Ar 플라스마를 이용하여 건식 식각하는 것을 특징으로 하는 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형 근접장 탐침 제작 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 실리콘 나이트라이드 원형 박막과 노출된 실리콘 기판과의 경계면의 폭은 상기 노출된 실리콘 기판을 등방성 에천트를 이용하여 650nm가 되도록 습식 식각하는 것을 특징으로 하는 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형 근접장 탐침 제작 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 초기 탐침의 식각된 실리콘 기판의 위쪽에는 650nm 두께의 실리콘 산화막을 925℃의 산화온도로 증착한 후, 상기 실리콘 나이트라이드 원형 박막을 150℃의 고온 인산 용액에서 제거하는 것을 특징으로 하는 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형 근접장 탐침 제작 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 초기 탐침의 실리콘 산화막 위에는 300nm의 나이트라이드 박막을 증착시켜 도포하는 것을 특징으로 하는 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형 근접장 탐침 제작 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 초기 탐침의 윗면에 도포된 300nm의 나이트라이드 박막은 CF4/Ar 플라스마를 이용하여 20분 동안 식각하여 제거하는 것을 특징으로 하는 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형 근접장 탐침 제작 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 보호층이 제거되어 에퍼처가 형성된 초기 탐침에는 알루미늄(Al) 금속 박막을 100nm 두께로 증착하여 고투과율을 가지는 근접장 에퍼처를 형성하는 것을 특징으로 하는 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형 근접장 탐침 제작 방법.
KR10-2002-0064662A 2002-10-22 2002-10-22 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형근접장 탐침 구조 및 그 제작 방법 KR100499029B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0064662A KR100499029B1 (ko) 2002-10-22 2002-10-22 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형근접장 탐침 구조 및 그 제작 방법
JP2002378260A JP3572066B2 (ja) 2002-10-22 2002-12-26 カンチレバー型近接場探針構造体及びその作製方法
US10/327,884 US6979406B2 (en) 2002-10-22 2002-12-26 Cantilever-type near-field probe for optical data storage and method of manufacturing the same
US11/247,221 US7606132B2 (en) 2002-10-22 2005-10-12 Cantilever-type near-field probe for optical data storage and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0064662A KR100499029B1 (ko) 2002-10-22 2002-10-22 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형근접장 탐침 구조 및 그 제작 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040035497A KR20040035497A (ko) 2004-04-29
KR100499029B1 true KR100499029B1 (ko) 2005-07-01

Family

ID=32464421

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2002-0064662A KR100499029B1 (ko) 2002-10-22 2002-10-22 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형근접장 탐침 구조 및 그 제작 방법

Country Status (3)

Country Link
US (2) US6979406B2 (ko)
JP (1) JP3572066B2 (ko)
KR (1) KR100499029B1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100499029B1 (ko) * 2002-10-22 2005-07-01 한국전자통신연구원 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형근접장 탐침 구조 및 그 제작 방법
JP4107096B2 (ja) * 2003-02-10 2008-06-25 ヤマハ株式会社 ウェットエッチング方法
KR100566810B1 (ko) * 2004-04-20 2006-04-03 한국전자통신연구원 근접광 탐침의 제작 방법
KR100723410B1 (ko) * 2005-08-17 2007-05-30 삼성전자주식회사 자기정렬된 메탈쉴드를 구비한 저항성 탐침의 제조방법
US7550311B2 (en) 2005-12-07 2009-06-23 Electronics And Telecommunications Research Institute Near-field optical probe based on SOI substrate and fabrication method thereof
KR100753828B1 (ko) * 2005-12-07 2007-08-31 한국전자통신연구원 입사광의 보강간섭을 이용한 광 탐침, 그 광 탐침을 포함한광정보 저장장치 및 그 광 탐침의 제조방법
KR100744565B1 (ko) * 2005-12-07 2007-08-01 한국전자통신연구원 실리콘 질화층 기반의 근접장 탐침 및 그 제조 방법
US7521146B2 (en) * 2005-12-27 2009-04-21 Plug Power Inc. Switching modes of operation of a fuel cell
FR2915827B1 (fr) * 2007-05-04 2010-06-11 Commissariat Energie Atomique Procede et systeme de lecture d'informations optiques a haute densite.
US8828520B2 (en) * 2008-07-01 2014-09-09 Alcatel Lucent Micro-posts having improved uniformity and a method of manufacture thereof

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0652820A (ja) * 1992-07-30 1994-02-25 Olympus Optical Co Ltd 走査型プローブ顕微鏡用カンチレバー
JPH0783942A (ja) * 1993-09-17 1995-03-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 走査型探針顕微鏡用探針、その製造方法、当該探針を用いた記録再生装置及び微細加工装置
JPH11213434A (ja) * 1998-01-30 1999-08-06 Hitachi Ltd 近接場光ヘッドおよびそれを用いた光記録再生装置
JPH11281657A (ja) * 1998-03-26 1999-10-15 Seiko Instruments Inc 走査型プロープ及びその製造方法
KR20010084584A (ko) * 2000-02-28 2001-09-06 최성수 근접장 광 센서용 팁의 제조방법
KR20030044141A (ko) * 2001-11-28 2003-06-09 한국전자통신연구원 광정보 기록/재생 헤드 및 그 제조 방법

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4968585A (en) * 1989-06-20 1990-11-06 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Jr. University Microfabricated cantilever stylus with integrated conical tip
US5844251A (en) * 1994-01-05 1998-12-01 Cornell Research Foundation, Inc. High aspect ratio probes with self-aligned control electrodes
JPH09196933A (ja) * 1996-01-19 1997-07-31 Canon Inc プローブとプローブの作製方法、及びプローブユニット、並びにこれを用いた情報記録再生装置
US6246054B1 (en) * 1997-06-10 2001-06-12 Olympus Optical Co., Ltd. Scanning probe microscope suitable for observing the sidewalls of steps in a specimen and measuring the tilt angle of the sidewalls
EP1705475B1 (en) * 1997-12-15 2012-08-15 Seiko Instruments Inc. Optical waveguide probe and its manufacturing method
JP4472863B2 (ja) * 1999-12-20 2010-06-02 セイコーインスツル株式会社 近視野光プローブおよびその近視野光プローブを用いた近視野光装置
JP4648512B2 (ja) * 2000-03-07 2011-03-09 セイコーインスツル株式会社 近視野光発生素子の製造方法
KR100499029B1 (ko) * 2002-10-22 2005-07-01 한국전자통신연구원 광 정보 저장장치의 헤드에 적용 가능한 캔티레버형근접장 탐침 구조 및 그 제작 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0652820A (ja) * 1992-07-30 1994-02-25 Olympus Optical Co Ltd 走査型プローブ顕微鏡用カンチレバー
JPH0783942A (ja) * 1993-09-17 1995-03-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 走査型探針顕微鏡用探針、その製造方法、当該探針を用いた記録再生装置及び微細加工装置
JPH11213434A (ja) * 1998-01-30 1999-08-06 Hitachi Ltd 近接場光ヘッドおよびそれを用いた光記録再生装置
JPH11281657A (ja) * 1998-03-26 1999-10-15 Seiko Instruments Inc 走査型プロープ及びその製造方法
KR20010084584A (ko) * 2000-02-28 2001-09-06 최성수 근접장 광 센서용 팁의 제조방법
KR20030044141A (ko) * 2001-11-28 2003-06-09 한국전자통신연구원 광정보 기록/재생 헤드 및 그 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20050252882A1 (en) 2005-11-17
US20060027525A1 (en) 2006-02-09
JP2004144730A (ja) 2004-05-20
JP3572066B2 (ja) 2004-09-29
US7606132B2 (en) 2009-10-20
US6979406B2 (en) 2005-12-27
KR20040035497A (ko) 2004-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7606132B2 (en) Cantilever-type near-field probe for optical data storage and method of manufacturing the same
US5288998A (en) Manufacturing method including photoresist processing using a near-field optical probe
JP4130656B2 (ja) 光学ヘッド及び情報記憶装置
US5767891A (en) Method of manufacturing an optical probe element
US6886238B2 (en) Method for manufacturing a head for recording and reading optical data
JP2001297463A (ja) 情報記録再生装置
EP1233410A2 (en) Information recording/reproduction apparatus
US7393713B2 (en) Method of fabricating near field optical probe
KR100928233B1 (ko) 나노미러가 형성된 집중형 광프로브
CA2054334C (en) Near field scanning optical microscope and applications thereof
KR100753828B1 (ko) 입사광의 보강간섭을 이용한 광 탐침, 그 광 탐침을 포함한광정보 저장장치 및 그 광 탐침의 제조방법
Lee et al. Nanometric aperture arrays fabricated by wet and dry etching of silicon for near-field optical storage application
KR100542867B1 (ko) 등방성 식각을 이용하여 제조된 근접장 광센서용 나노크기의 검침
KR100477365B1 (ko) 원자힘 현미경의 팁 보호막 형성 방법
US6809886B2 (en) Method for manufacturing a combined solid immersion lens (SIL) and submicron aperture, and device thereof
Song et al. Fabrication of a high-throughput cantilever-style aperture tip by the use of the bird's-beak effect
KR100317912B1 (ko) 근접장 광 센서용 서브-파장 구멍의 형성방법
JPH05203444A (ja) 原子間力顕微鏡用カンチレバーの製造方法
Kourogi et al. Near-field planar apertured probe array for optical near-field memory
Kurihara et al. Ion-milling method for aperture fabrication in GaP probes for near-field optical memory application
JP2000182264A (ja) 平面型プローブ及びその形成方法
JP2002116131A (ja) 近接場プローブおよび近接場プローブの製造方法
JPH11110792A (ja) 平面プローブ及びその製造方法
JP2002269799A (ja) 光ヘッドおよび光ピックアップ装置
JP2010181336A (ja) 平面型プローブ及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130530

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140519

Year of fee payment: 10

LAPS Lapse due to unpaid annual fee