JP4519763B2

JP4519763B2 - プローブヘッド及びその製造方法

Info

Publication number: JP4519763B2
Application number: JP2005337688A
Authority: JP
Inventors: 潤宇南; 庸洙金
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-02-14
Filing date: 2005-11-22
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2025-11-22
Also published as: KR20060091388A; KR100668327B1; EP1691349A2; US20060180881A1; EP1691349A3; JP2006226991A; CN1822154A; EP2348505B1; EP2348505A1; CN100578630C

Description

本発明は、プローブヘッド及びその製造方法に係り、特に高い分解能を有するプローブヘッド及びその製造方法に関する。

プローブは、所定の記録媒体と関連し、その記録媒体に／からデータを記録／再生する。かかるプローブは、データに対する読み取り力を高めるために、優秀な分解能を備えることが要求される。

前記のようなプローブは、現在まで色々なタイプが紹介され、そのうちＦＥＴ（ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）プローブ、抵抗プローブ、電気力顕微鏡（ＥＦＭ）プローブなどが広く使われている。

しかし、前記のようなプローブが有する感度及び分解能は、記録媒体に対するデータの記録または再生に使われるのに十分でない。したがって、前記のようなプローブを利用して記録媒体にデータを記録または再生し難いので、かかる点が改善されたプローブの提示が要求される。また、かかる改善されたプローブを製造できる具体的な方法の提示も要求される。

本発明の目的は、プローブの感度及び分解能を向上させる改善された構造を有したプローブヘッド、及びそのプローブヘッドを製造できる具体的な方法を提供することである。

本発明によるプローブヘッドは、少なくとも一つのセンサ部を備えるプローブヘッドにおいて、前記センサ部は、所定の記録媒体にデータを記録し、前記記録媒体に記録されたデータを再生させるセンサと、前記センサの両側に所定距離で離隔されて配置された第１シールド及び第２シールドと、前記センサと前記第１シールドとの間及び前記センサと前記第２シールドとの間にそれぞれ設けられる第１中間膜及び第２中間膜と、を備えることを特徴とする。

前記センサは、前記記録媒体と対向する面が平面である。
前記第１シールド及び前記第２シールドは、互いに連結される。
前記プローブヘッドの作動時に、前記第１シールドまたは第２シールドのうちいずれか一つは接地されることが望ましい。

前記センサ部は、それを支持する基板、及び前記基板と対向するシールドを絶縁させる絶縁膜をさらに備える。
前記センサ部は、前記第２シールドを覆う保護膜をさらに備える。
前記センサ部は、前記センサと電源とを連結する金属膜をさらに備える。

本発明によるプローブヘッドの製造方法は、基板を設ける工程、前記基板上に絶縁膜を形成する工程、前記絶縁膜上に第１シールドを形成する工程、前記第１シールド上に第１中間膜を形成する工程、前記第１中間膜上にセンサを形成する工程、前記センサ上に第２中間膜を形成する工程、前記第２中間膜上に第２シールドを形成する工程、及び前記第２シールド上に保護膜を形成する工程を含む。

前記プローブヘッドの製造方法は、前記センサと電源とを連結する金属膜を形成する工程をさらに含む。
前記金属膜を形成する工程は、前記第２中間膜上に金属膜を形成する工程と、前記金属膜上に第３中間膜を形成する工程と、を含む。

前記金属膜を形成する工程は、所定金属を蒸着させて薄膜を形成する工程と、前記薄膜をパターニングする工程と、を含む。
前記所定金属を蒸着させて薄膜を形成する工程は、電子ビーム蒸着とスパッタリングのうちいずれか一つにより行われる。

前記薄膜をパターニングする工程は、反応性イオンエッチング（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）とウェットエッチングのうちいずれか一つにより行われる。
前記絶縁膜を形成する工程は、熱酸化工程により行われる。
前記第１シールドを形成する工程、及び前記第２シールドを形成する工程は、所定金属を蒸着させて薄膜を形成する工程と、前記薄膜をパターニングする工程と、を含む。

前記所定金属を蒸着させて薄膜を形成する工程は、電子ビーム蒸着とスパッタリングのうちいずれか一つにより行われる。
前記薄膜をパターニングする工程は、ＲＩＥとウェットエッチングのうちいずれか一つにより行われる。

前記第１中間膜を形成する工程、前記第２中間膜を形成する工程、及び前記保護膜を形成する工程は、酸化物または窒化物を蒸着させて薄膜を形成する工程と、前記薄膜をパターニングする工程と、を含む。
前記酸化物または窒化物を蒸着させて薄膜を形成する工程は、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ：ＰｌａｓｍａＥｎｈａｎｃｅＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により行われる。

前記薄膜をパターニングする工程は、ＲＩＥとウェットエッチングのうちいずれか一つにより行われる。
前記センサを形成する工程は、ポリシリコンを蒸着させて薄膜を形成する工程と、前記薄膜をパターニングする工程と、を含む。

前記ポリシリコンを蒸着させて薄膜を形成する工程は、低圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ：ＬｏｗＰｒｅｓｓｕｒｅＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により行われる。
前記薄膜をパターニングする工程は、ＲＩＥとウェットエッチングのうちいずれか一つにより行われる。

前記プローブヘッドの製造方法は、前記センサ、前記第１シールド及び前記第２シールドがヘッドの外部に露出されるように、前記プローブヘッドをダイシングする工程をさらに含む。

本発明によるプローブヘッドによれば、センサの記録媒体に対向する面の幅、及び前記センサと第１シールド及び前記センサと第２シールドとの間隔を調節して、プローブヘッドの分解能及び感度を同時に向上させる。
また、本発明によるプローブヘッドの製造方法によれば、前記のような高い分解能及び感度を有するプローブヘッドを容易に製造できる。

以下、添付された図面を参照しつつ、本発明の望ましい実施形態によるプローブヘッド及びその製造方法を詳細に説明する。以下の図面で、同じ参照符号は同じ構成要素を示す。図面で、層及び領域の厚さは、明瞭性のために誇張されている。そして、層、領域または基板のような部材が他の部材上にあると言及するとき、これは、他の部材上に直接存在するか、またはその部材間に中間部材が介装されることもある。

図１は、本発明によるプローブヘッドを示す平面図であり、図２Ａは、図１に示したプローブヘッドのＢ−Ｂ線の断面図であり、図２Ｂは、図１に示したプローブヘッドのＡ−Ａ線の断面図である。

図１、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、本発明によるプローブヘッド１００は、少なくとも一つのセンサ部を備える。ここで、前記センサ部は、所定の記録媒体２００にデータを記録し、前記記録媒体２００に記録されたデータを再生させるセンサ１４０、前記センサ１４０の両側に所定距離で離隔されて配置された第１シールド１２０及び第２シールド１８０を備える。前記センサ１４０は、ポリシリコンからなる。そして、前記第２シールド１８０は、シールド連結部１８１を通じて前記第１シールド１２０と連結されることが望ましい。

そして、前記プローブヘッド１００は、基板１０１により支持される。前記基板１０１と前記第１シールド１２０との間には、両者を絶縁させるための絶縁膜１１０が形成されており、前記第１シールド１２０と前記センサ１４０との間には、第１中間膜１３０が形成されており、前記センサ１４０と前記第２シールド１８０との間には、第２中間膜１５０、１７０が形成されている。前記第２中間膜１５０、１７０は、上膜１７０及び下膜１５０から構成される。前記第１中間膜１３０、前記第２中間膜１５０、１７０は、所定の酸化物または窒化物からなる。

また、前記プローブヘッド１００には、前記第２シールド１８０を保護する保護膜１９０が形成されている。前記第２シールド１８０は、所定の導線２０１を通じて接地されるが、前記保護膜１９０には、前記第２シールド１８０と前記導線２０１とを連結するためのホール１９１が形成されている。前記保護膜１９０は、所定の酸化物または窒化物からなる。

また、前記プローブヘッド１００には、前記センサ１４０を電源に連結するための金属膜１６０が形成されている。前記金属膜１６０は絶縁のために、前記第２中間膜の下膜１５０と前記第２中間膜の上膜１７０との間に形成されることが望ましい。前記金属膜１６０は、センサ連結部１６１を通じて前記センサ１４０と連結され、所定の導線２０２、２０３を通じて電源と連結される。前記のように構成されることによって、前記センサ１４０は、前記金属膜１６０を通じて電源と連結される。図面上の参照番号１７２は、前記導線２０２、２０３と前記金属膜１６０とが連結されるためのホールであり、本図面では、例示的にそのうち一つの導線２０２が連結された状態を表す。

本発明によれば、前記センサ１４０は、記録媒体２００と対向する面が所定の幅を有した面であり、その側面は、前記対向面と垂直に形成される。そして、前記センサ１４０と前記第１シールド１２０及び前記センサ１４０と前記第２シールド１８０との間が所定距離で離隔される。実験により、前記プローブヘッド１００の再生電圧は、前記センサ１４０の幅が狭くなるときに増加し、前記センサ１４０と前記第１シールド１２０及び前記センサ１４０と前記第２シールド１８０との距離が狭くなるときも増加することが分かる。したがって、本発明によれば、前記プローブヘッド１００の感度及び分解能を同時に向上できる。

以下では、本発明によるプローブヘッド１００の製造方法について説明する。
図３Ａ〜図１３Ｂは、本発明によるプローブの製造方法を示す工程図である。ここで、図３Ａ、図４Ａ、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａ、図８Ａ、図９Ａ、図１０Ａ、図１１Ａ、図１２Ａ、図１３Ａは、本発明による製造方法により製造されるプローブを図２Ａに示した断面に対して示す工程図であり、図３Ｂ、図４Ｂ、図５Ｂ、図６Ｂ、図７Ｂ、図８Ｂ、図９Ｂ、図１０Ｂ、図１１Ｂ、図１２Ｂ、図１３Ｂは、本発明による製造方法により製造されるプローブを図２Ｂに示した断面に対して示す工程図である。

まず、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、基板１０１を設ける。前記基板１０１は、シリコンからなる。
次いで、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、前記基板１０１上に絶縁膜１１０を形成する。前記のような絶縁膜１１０の形成は、熱酸化工程により行われうる。かかる工程により、前記絶縁膜１１０を数μｍの厚さに形成できる。

次いで、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、前記絶縁膜１１０上に第１シールド１２０を形成する。前記第１シールド１２０をなす所定金属を前記絶縁膜１１０上に蒸着させて薄膜を形成した後、前記薄膜をパターニングすることによって、前記第１シールド１２０を形成できる。ここで、前記のような薄膜の形成は、電子ビーム蒸着またはスパッタリングにより行われうる。そして、前記のような薄膜のパターニングは、ＲＩＥまたはウェットエッチングにより行われうる。前記第１シールド１２０をなす金属として、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄなどの金属を使用できる。かかる工程により前記第１シールド１２０を数μｍの厚さに形成できるが、望ましくは、５０μｍ以下の厚さに形成する。

次いで、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、前記第１シールド１２０上に第１中間膜１３０を形成する。ここで、図６Ａに示すように、前記第１中間膜１３０には、第２シールド１８０と前記第１シールド１２０とを連結するために、シールド連結部１８１が貫通するホール１３１が形成される。

前記第１中間膜１３０をなす酸化物または窒化物を蒸着させて薄膜を形成した後、前記薄膜をパターニングすることによって、前記第１中間膜１３０を形成できる。ここで、前記のような薄膜の形成は、ＰＥＣＶＤにより行われうる。そして、前記のような薄膜のパターニングは、ＲＩＥまたはウェットエッチングにより行われうる。かかる工程により前記第１中間膜１３０を数μｍの厚さに形成できるが、望ましくは、１０μｍ以下の厚さに形成する。

次いで、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、前記第１中間膜１３０上にセンサ１４０を形成する。前記センサ１４０をなすポリシリコンを前記第１中間膜１３０上に蒸着させて薄膜を形成した後、前記薄膜をパターニングすることによって、前記センサ１４０を形成できる。ここで、前記のような薄膜の形成は、ＬＰＣＶＤにより行われうる。そして、前記のような薄膜のパターニングは、ＲＩＥまたはウェットエッチングにより行われうる。

次いで、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、前記センサ１４０上に第２中間膜の下膜１５０を形成する。ここで、図８Ａに示すように、前記第２中間膜の下膜１５０には、前記シールド連結部１８１が貫通可能に、前記第１絶縁膜１３０に形成されたホール１３１と対応する位置にホール１５１が形成される。そして、図８Ｂに示すように、前記第２中間膜の下膜１５０には、金属膜１６０と前記センサ１４０とを連結するために、センサ連結部１６１が貫通するホール１５２が形成される。

前記第２中間膜の下膜１５０は、前記第１中間膜１２０を形成する方法と同じ方法により形成されうる。かかる工程により、前記第２中間膜の下膜１５０を数μｍの厚さに形成できるが、望ましくは、１０μｍ以下の厚さに形成する。

次いで、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、前記第２中間膜の下膜１５０上に金属膜１６０を形成する。前記金属膜１６０は、前記センサ１４０と電源とを連結するためのものであるので、図９Ａに示す断面には、前記金属膜１６０が形成されず、図９Ｂに示す断面に前記金属膜１６０が形成される。前記金属膜１６０の一部が延びた前記センサ連結部１６１が、前記第２中間膜の下膜１５０に形成されたホール１５２を通じて前記センサ１４０と連結される。

前記金属膜１６０をなす所定金属を前記第２中間膜の下膜１５０上に蒸着させて薄膜を形成させた後、前記薄膜をパターニングすることによって、前記金属膜１６０を形成できる。ここで、前記のような薄膜の形成は、電子ビーム蒸着またはスパッタリングにより行われうる。そして、前記のような薄膜のパターニングは、ＲＩＥまたはウェットエッチングにより行われうる。

次いで、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、前記第２中間膜の下膜１５０及び前記金属膜１６０上に第２中間膜の上膜１７０を形成する。前記第２中間膜の上膜１７０は、前記第２中間膜の下膜１５０と共に第２中間膜を形成する。ここで、図１０Ａに示すように、前記第２中間膜の上膜１７０には、前記シールド連結部１８１が貫通可能に、前記第２中間膜の下膜１５０に形成されたホール１５１と対応する位置にホール１７１が形成される。そして、図１０Ｂに示すように、前記第２中間膜の上膜１７０には、前記金属膜１６０と電源とを連結するためのホール１７２が形成される。

前記第２中間膜の上膜１７０は、前記第１中間膜１２０を形成する方法と同じ方法により形成されうる。
次いで、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、前記第２中間膜の上膜１７０上に第２シールド１８０が形成される。ここで、図１１Ａに示すように、前記シールド連結部１８１が形成されて、前記第１中間膜１３０、前記第２中間膜の下膜１５０及び前記第２中間膜の上膜１７０にそれぞれ形成されたホール１３１、１５１、１７１を通じて、前記第２シールド１８０と前記第１シールド１２０とを連結する。

前記のような第２シールド１８０は、前記第１シールド１２０を形成する方法と同じ方法により形成されうる。
次いで、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、前記第２シールド１８０上に保護膜１９０を形成する。ここで、図１２Ａに示すように、前記保護膜１９０には、前記第２シールド１８０を接地させるための導線２０１が貫通するホール１９１が形成される。
前記保護膜１９０は、前記第１中間膜１２０を形成する方法と同じ方法により形成されうる。

次いで、図１２Ａ及び図１２Ｂに示した切断線に沿って、図３Ａ及び図３Ｂに示す工程から図１２Ａ及び図１２Ｂに示す工程までにより形成された積層物をダイシングする。前記のようなダイシングにより、前記センサ１４０、前記第１シールド１２０及び前記第２シールド１８０がヘッドの外部に露出される。これにより、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、本発明によるプローブヘッド１００の製造が完了される。

本発明は、図面に示した実施形態を参考に説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者であれば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲により決まらねばならない。

本発明は、データ記録装置の製造関連の技術分野に適用可能である。

本発明によるプローブヘッドを示す平面図である。図１に示したプローブヘッドのＢ−Ｂ線の断面図である。図１に示したプローブヘッドのＡ−Ａ線の断面図である。本発明による製造方法により製造されるプローブを図２Ａに示した断面に対して示す工程図である。本発明による製造方法により製造されるプローブを図２Ｂに示した断面に対して示す工程図である。本発明による製造方法により製造されるプローブを図２Ａに示した断面に対して示す工程図である。本発明による製造方法により製造されるプローブを図２Ｂに示した断面に対して示す工程図である。本発明による製造方法により製造されるプローブを図２Ａに示した断面に対して示す工程図である。本発明による製造方法により製造されるプローブを図２Ｂに示した断面に対して示す工程図である。本発明による製造方法により製造されるプローブを図２Ａに示した断面に対して示す工程図である。本発明による製造方法により製造されるプローブを図２Ｂに示した断面に対して示す工程図である。本発明による製造方法により製造されるプローブを図２Ａに示した断面に対して示す工程図である。本発明による製造方法により製造されるプローブを図２Ｂに示した断面に対して示す工程図である。本発明による製造方法により製造されるプローブを図２Ａに示した断面に対して示す工程図である。本発明による製造方法により製造されるプローブを図２Ｂに示した断面に対して示す工程図である。本発明による製造方法により製造されるプローブを図２Ａに示した断面に対して示す工程図である。本発明による製造方法により製造されるプローブを図２Ｂに示した断面に対して示す工程図である。本発明による製造方法により製造されるプローブを図２Ａに示した断面に対して示す工程図である。本発明による製造方法により製造されるプローブを図２Ｂに示した断面に対して示す工程図である。本発明による製造方法により製造されるプローブを図２Ａに示した断面に対して示す工程図である。本発明による製造方法により製造されるプローブを図２Ｂに示した断面に対して示す工程図である。本発明による製造方法により製造されるプローブを図２Ａに示した断面に対して示す工程図である。本発明による製造方法により製造されるプローブを図２Ｂに示した断面に対して示す工程図である。本発明による製造方法により製造されるプローブを図２Ａに示した断面に対して示す工程図である。本発明による製造方法により製造されるプローブを図２Ｂに示した断面に対して示す工程図である。

符号の説明

１００プローブヘッド
１０１基板
１１０絶縁膜
１２０第１シールド
１３０第１中間膜
１４０センサ
１５０，１７０第２中間膜
１６０金属膜
１６１センサ連結部
１８０第２シールド
１８１シールド連結部
１９０保護膜
１７２，１９１ホール
２００記録媒体
２０１，２０２，２０３導線

Claims

少なくとも一つのセンサ部を備えるプローブヘッドにおいて、
前記センサ部は、
所定の記録媒体にデータを記録し、前記記録媒体に記録されたデータを再生させるセンサと、
前記センサの両側に所定距離で離隔されて配置された第１シールド及び第２シールドと、
前記センサと前記第１シールドとの間に設けられる第１中間膜と、
前記センサと前記第２シールドとの間に設けられる第２中間膜及び第３中間膜と、
前記第２中間膜と第３中間膜との間に設けられ、前記センサと電源とを連結する金属膜と、を備えることを特徴とするプローブヘッド。
前記センサは、前記記録媒体と対向する面が平面であることを特徴とする請求項１に記載のプローブヘッド。
前記第１シールド及び前記第２シールドは、互いに連結されることを特徴とする請求項１に記載のプローブヘッド。
前記プローブヘッドの作動時に、前記第１シールドまたは第２シールドのうちいずれか一つは接地されることを特徴とする請求項３に記載のプローブヘッド。
前記センサ部は、それを支持する基板、及び前記基板と対向するシールドを絶縁させる絶縁膜をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のプローブヘッド。
前記センサ部は、前記第２シールドを覆う保護膜をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のプローブヘッド。
基板を設ける工程と、
前記基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に第１シールドを形成する工程と、
前記第１シールド上に第１中間膜を形成する工程と、
前記第１中間膜上にセンサを形成する工程と、
前記センサ上に第２中間膜を形成する工程と、
前記第２中間膜上に、前記センサと電源とを連結する金属膜を形成する工程と、
前記金属膜上に第３中間膜を形成する工程と、
前記第３中間膜上に第２シールドを形成する工程と、
前記第２シールド上に保護膜を形成する工程と、を含むことを特徴とするプローブヘッドの製造方法。
前記金属膜を形成する工程は、所定金属を蒸着させて薄膜を形成する工程と、前記薄膜をパターニングする工程と、を含むことを特徴とする請求項７に記載のプローブヘッドの製造方法。
前記所定金属を蒸着させて薄膜を形成する工程は、電子ビーム蒸着とスパッタリングのうちいずれか一つにより行われることを特徴とする請求項８に記載のプローブヘッドの製造方法。
前記薄膜をパターニングする工程は、反応性イオンエッチングとウェットエッチングのうちいずれか一つにより行われることを特徴とする請求項８に記載のプローブヘッドの製造方法。
前記絶縁膜を形成する工程は、熱酸化工程により行われることを特徴とする請求項７に記載のプローブヘッドの製造方法。
前記第１シールドを形成する工程、及び前記第２シールドを形成する工程は、所定金属を蒸着させて薄膜を形成する工程と、前記薄膜をパターニングする工程と、を含むことを特徴とする請求項７に記載のプローブヘッドの製造方法。
前記所定金属を蒸着させて薄膜を形成する工程は、電子ビーム蒸着とスパッタリングのうちいずれか一つにより行われることを特徴とする請求項１２に記載のプローブヘッドの製造方法。
前記薄膜をパターニングする工程は、反応性イオンエッチングとウェットエッチングのうちいずれか一つにより行われることを特徴とする請求項１２に記載のプローブヘッドの製造方法。
前記第１中間膜を形成する工程、前記第２中間膜を形成する工程、前記第３中間膜を形成する工程、及び前記保護膜を形成する工程は、酸化物または窒化物を蒸着させて薄膜を形成する工程と、前記薄膜をパターニングする工程と、を含むことを特徴とする請求項７に記載のプローブヘッドの製造方法。
前記酸化物または窒化物を蒸着させて薄膜を形成する工程は、プラズマ化学気相成長法により行われることを特徴とする請求項１５に記載のプローブヘッドの製造方法。
前記薄膜をパターニングする工程は、反応性イオンエッチングとウェットエッチングのうちいずれか一つにより行われることを特徴とする請求項１５に記載のプローブヘッドの製造方法。
前記センサを形成する工程は、ポリシリコンを蒸着させて薄膜を形成する工程と、前記薄膜をパターニングする工程と、を含むことを特徴とする請求項７に記載のプローブヘッドの製造方法。
前記ポリシリコンを蒸着させて薄膜を形成する工程は、低圧化学気相成長法により行われることを特徴とする請求項１８に記載のプローブヘッドの製造方法。
前記薄膜をパターニングする工程は、反応性イオンエッチングとウェットエッチングのうちいずれか一つにより行われることを特徴とする請求項１８に記載のプローブヘッドの製造方法。
前記センサ、前記第１シールド及び前記第２シールドがヘッドの外部に露出されるように、前記プローブヘッドをダイシングする工程をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のプローブヘッドの製造方法。