KR100651600B1 - Cantilever for use in probe based data storage and method of fabricating the same - Google Patents

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KR100651600B1 KR1020050113107A KR20050113107A KR100651600B1 KR 100651600 B1 KR100651600 B1 KR 100651600B1 KR 1020050113107 A KR1020050113107 A KR 1020050113107A KR 20050113107 A KR20050113107 A KR 20050113107A KR 100651600 B1 KR100651600 B1 KR 100651600B1
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남효진
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Abstract

A cantilever for a probe type information storage device and a method for manufacturing the same are provided to make the thickness of the cantilever uniform by forming a body of the cantilever of a silicon nitride, thereby preventing the breakage of the cantilever due to excessive stress. A silicon nitride body has a first portion fixed onto a supporter(11) and a second portion floating. A thermal resistance type sensor(12) is formed on an end of the second portion of the silicon nitride body. A tip(13) for recording and reproducing information is protruded from the silicon nitride body, wherein the tip(13) is disposed on the thermal resistance type sensor(12), or apart from the thermal resistance type sensor(12) at a predetermined distance. An electrode wire(14) is formed on the silicon nitride body, and supplies the electricity to the thermal resistance type sensor(12) and the tip(13).

Description

탐침형 정보저장장치용 캔틸레버 및 그 제조방법{Cantilever For Use In Probe Based Data Storage And Method Of Fabricating The Same}Cantilever for probe type information storage device and its manufacturing method {Cantilever For Use In Probe Based Data Storage And Method Of Fabricating The Same}

도 1a 및 1b는 종래의 기술에 따른 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버의 개략적인 구성 및 정보 기록/재생 원리를 나타내는 사시도,1A and 1B are perspective views showing a schematic configuration and principle of information recording / reproducing of a cantilever for a probe type information storage device according to the prior art;

도 2는 본 발명에 따른 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버의 일실시예를 나타내는 사시도,2 is a perspective view showing an embodiment of a cantilever for a probe type information storage device according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버의 일실시예의 자유단을 확대하여 나타내는 사시도,3 is an enlarged perspective view showing a free end of an embodiment of a cantilever for a probe type information storage device according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버의 제조방법의 일실시예를 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing an embodiment of a method for manufacturing a cantilever for a probe type information storage device according to the present invention.

***도면의 주요 부호의 설명****** Explanation of the Major Symbols in the Drawings ***

10 : 몸체 11 : 고정부10 body 11 fixed part

11a : 고정부 실리콘 질화막 11b : 고정부 실리콘막11a: fixed part silicon nitride film 11b: fixed part silicon nitride film

11c : 고정부 전극 패드 12 : 열 저항형 센서11c: fixed electrode pad 12: thermal resistance sensor

13 : 팁 14 : 전극 배선13: tip 14: electrode wiring

15 : 정전력 인가용 전극 패드 16a 16b : 오믹 접촉부15: electrode pad for applying electrostatic power 16a 16b: ohmic contact

20 : 지지층 25 : 지지부20: support layer 25: support

30 : 실리콘 산화막 40 : 실리콘 질화막 30 silicon oxide film 40 silicon nitride film

50 : 실리콘막50 silicon film

본 발명은 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캔틸레버의 몸체를 실리콘 질화물로 형성함으로써, 캔틸레버의 두께를 균일하게 형성할 수 있으며, 이에 따라 캔틸레버가 휘어지거나 과도한 스트레스로 파손되는 것을 방지할 수 있는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버를 제공하기 위한 것이다.The present invention relates to a cantilever for a probe type information storage device and a method for manufacturing the same, and more particularly, by forming the body of the cantilever with silicon nitride, the thickness of the cantilever can be uniformly formed, and thus the cantilever is bent or excessively It is to provide a cantilever for a probe type information storage device that can be prevented from being damaged by stress.

원자 현미경(Atomic Force Microscopy : AFM)은 캔틸레버(Cantilever)로 불리는 미소한 막대 끝에 수nm의 팁(Tip)이 형성되어, 팁과 시편 사이의 원자력을 측정하는 탐침 측정(Scanning Probe Microscopy : SPM) 원리를 이용함으로써 시편의 표면 형상, 전기적 성질 및 자기적 성질을 측정하는 장치이다. 최근에는, 이러한 원자 현미경의 원리를 이용하여 나노 감광 장치 또는 나노 정보 저장 장치에 ㄷ한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 나노 정보 저장 장치는 수nm의 탐침을 이용하여 정보를 저장할 수 있으므로 테라비트급 이상의 높은 저장 밀도를 갖는 데이터 저장 장치가 구현 가능하다는 장점을 갖는다.Atomic force microscopy (AFM) is a scanning probe microscopy (SPM) principle that measures the atomic force between the tip and the specimen by forming a few nm tip at the tip of a tiny rod called a cantilever. By measuring the surface shape, electrical and magnetic properties of the specimen. In recent years, research on nanophotosensitive devices or nanoinformation storage devices has been actively conducted using the principle of such an atomic microscope. Nano information storage device can store information using a probe of several nm has the advantage that a data storage device having a high storage density of terabit or more can be implemented.

IBM에서 개발된 밀리페드(Millipede)는 탐침 측정의 원리를 이용하여 PMMA와 같은 고분자 물질을 기록 매체로 사용한 저장장치이다. 상기 밀리페드는 속도를 향상시키기 위하여 단위 탐침은 2차원적으로 배열되어 헤더에 장착된다. 도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 각각의 탐침은 지지부(200)와, 전류가 흐르도록 실리콘 재질로 형성된 캔틸레버 몸체(210)와, 캔틸레버 끝단에 전기 저항체로 형성되어 열을 발생시키는 열 저항형 센서(220)과 열 저항형 센서에 소정의 간격으로 이격되어 형성되며, 실리콘으로 돌출 형성되어 기록 매체의 기록층(120)을 감지하는 팁(230)으로 구성된다.Milliped, developed by IBM, is a storage device that uses polymer materials such as PMMA as recording media, using the principle of probe measurement. The milliped is mounted in the header in two-dimensional unit probes to improve speed. As shown in FIGS. 1A and 1B, each probe has a support 200, a cantilever body 210 formed of a silicon material so that a current flows, and a heat resistance type formed of an electric resistor at the end of the cantilever to generate heat. The sensor 220 is formed to be spaced apart at predetermined intervals from the sensor 220 and the thermal resistance sensor, and is formed of a tip 230 protruding from silicon to sense the recording layer 120 of the recording medium.

상기 탐침에 의하여 기록, 재생되는 기록 매체는, 열 저항형 센서에 의하여 가열된 고온의 팁이 기록 홈에 삽입되어 데이터를 인식하는 PMMA 고분자로 형성된 기록층(120)과, 팁의 보호를 위하여 경도가 낮은 고분자 재질로 형성된 보호층(110)과, 내마모 특성이 우수하도록 높은 경도를 갖는 실리콘 재질로 형성된 기판(100)으로 구성된다.The recording medium recorded and reproduced by the probe may include a recording layer 120 made of PMMA polymer that inserts a hot tip heated by a heat resistant sensor into a recording groove to recognize data, and a hardness for protecting the tip. Is composed of a protective layer 110 formed of a low polymer material and a substrate 100 formed of a silicon material having a high hardness so as to have excellent wear resistance.

상기 탐침형 정보저장장치의 정보 기록 방법을 설명하면, 도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 실리콘으로 이루어진 캔틸레버의 몸체를 통하여 팁에 전기를 흘려 주면, 팁(230)이 가열되고, 상기 가열된 팁은 접촉하는 기록 매체의 기록층(120)을 연화한다. 이 때, 팁을 이용하여 국부적인 힘을 가하면 기록 매체의 기록층에 홈(300)이 형성되며 이를 이용하여 정보를 기록한다. Referring to the information recording method of the probe type information storage device, as shown in FIGS. 1A and 1B, when electricity is supplied to the tip through the body of the cantilever made of silicon, the tip 230 is heated, and the heated The tip softens the recording layer 120 of the recording medium in contact. At this time, when a local force is applied using the tip, the groove 300 is formed in the recording layer of the recording medium, and information is recorded using the groove 300.

상기 탐침형 정보저장장치의 정보 재생 방법은 열 저항형 센서의 저항변화를 이용하여 이루어진다. 보다 상세하게 설명하면, 캔틸레버의 몸체를 통하여 팁에 전기를 흘려줌으로써 열 저항형 센서를 가열시키고, 상기 열 저항형 센서를 가열한 상태에서 캔틸레버가 홈이 형성된 기록 매체를 따라 움직이게 되면 홈의 형성 여부에 따라 열 저항형 센서와 기록 매체 사이의 거리가 변화하게 되는데, 이러한 거리 차이는 기록 매체와 열 저항형 센서의 열전도도의 차이를 가져오게 되며 이로 인해 열 저항형 센서의 온도가 변화한다. 이러한 열 저항형 센서의 온도 변화는 저항의 변화를 가져오게 되므로, 이를 검출하여 정보를 재생하게 된다.The information reproducing method of the probe type information storage device is made by using the resistance change of the thermal resistance sensor. More specifically, the heat-resistant sensor is heated by flowing electricity to the tip through the body of the cantilever, and if the cantilever moves along the grooved recording medium while the heat-resistant sensor is heated, whether the groove is formed. As a result, the distance between the heat resistant sensor and the recording medium changes, and this difference in distance causes a difference in the thermal conductivity of the recording medium and the heat resistant sensor, thereby changing the temperature of the heat resistant sensor. The temperature change of the thermal resistance sensor causes a change in resistance, and thus detects and reproduces the information.

전술한 종래의 탐침형 정보저장장치는 제조공정이 간단한 장점이 있지만 여러가지 문제점이 있다. 상기 정보저장장치의 캔틸레버의 제조는 SOI(Silicon On Insulator)를 이용하는데 SOI 웨이퍼의 소자층은 두께가 불균일하고 실리콘을 식각하는 과정에서 식각 속도를 정밀하게 제어하기 어렵기 때문에, 두께 편차를 200nm 이하로 줄이는 것이 어렵다. 이러한 캔틸레버 두께의 불균일성에 의해 캔틸레버의 휘는 정도의 차이가 발생하는데, 이는 탐침형 정보저장장치에 있어서, 기록, 재생의 신뢰도를 저하시키는 중요한 원인 중 하나이다.The above-described conventional probe type information storage device has a simple manufacturing process, but has various problems. The manufacture of the cantilever of the information storage device uses a silicon on insulator (SOI). Since the device layer of the SOI wafer is not uniform in thickness and it is difficult to precisely control the etching rate in the process of etching silicon, the thickness variation is 200 nm or less. It is difficult to reduce. Due to the nonuniformity of the cantilever thickness, a difference in the degree of warping of the cantilever occurs, which is one of the important causes of deterioration of the reliability of recording and reproducing in the probe type information storage device.

또, 열 저항형 센서의 감도를 증가시키기 위해서는 열 저항형 센서의 열이 캔틸레버를 따라 전도되어 손실되는 것을 감소시켜야 한다. 이를 위해서는 열 저항형 센서로 연결되는 실리콘 연결부위의 길이를 증가시키고 폭과 두께를 감소시켜야 하는데, 이는 캔틸레버의 기계적인 안정성을 저하시켜 캔틸레버의 파손 가능성이 높아진다.In addition, in order to increase the sensitivity of the thermally resistive sensor, the heat of the thermally resistive sensor must be reduced along with the cantilever and lost. This requires increasing the length of the silicon connection to the thermally resistant sensor, reducing its width and thickness, which reduces the mechanical stability of the cantilever, increasing the likelihood of breakage of the cantilever.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 캔틸레버의 두께의 균일성을 달성하고, 캔틸레버를 통한 열손실을 방지할 수 있는 구조의 탐침형 정보저장장치의 개발이 필요하다.Therefore, to solve this problem, it is necessary to develop a probe type information storage device having a structure capable of achieving uniformity of the thickness of the cantilever and preventing heat loss through the cantilever.

본 발명은, 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 캔틸레버의 몸체를 실리콘 질화물로 형성함으로써, 캔틸레버의 두께를 균일하게 형성할 수 있으며, 이에 따라 캔틸레버가 휘어지거나 과도한 스트레스로 파손되는 것을 방지할 수 있는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention, in order to solve the above problems, by forming the body of the cantilever with silicon nitride, it is possible to uniformly form the thickness of the cantilever, according to the probe that can prevent the cantilever bent or broken by excessive stress It is to provide a cantilever for a type information storage device and a manufacturing method thereof.

본 발명은 일부는 지지부 위에 고정되며, 일부는 부상되어 있는 실리콘 질화물 몸체; 상기 몸체의 부상되어 있는 부분의 말단에 형성되는 열 저항형 센서; 상 기 열 저항형 센서 위에 또는 열 저항형 센서와 소정의 간격으로 이격되어 몸체 위에 돌출 형성되며, 기록 매체에 정보를 기록 및 재생하는 팁; 및 상기 열 저항형 센서 및 팁에 전기를 공급하도록 몸체 위에 형성된 전극 배선을 포함하여 구성되는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버이다.The present invention is a part fixed on the support, the part is a silicon nitride body is floating; A heat resistant sensor formed at an end of the floating portion of the body; A tip for protruding from the heat resistant sensor or spaced apart from the heat resistant sensor at a predetermined interval and protruding from the body, for recording and reproducing information on the recording medium; And an electrode wiring formed on the body to supply electricity to the heat resistant sensor and the tip.

또, 상기 몸체의 부상되어 있는 부분 위에 형성되는 정전력 인가용 전극 패드를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버이다.In addition, the cantilever for the probe type information storage device, characterized in that it further comprises an electrostatic force application electrode pad formed on the floating portion of the body.

또, 상기 팁 및 열 저항형 센서는 도핑된 실리콘으로 이루어진 것을 특징으로 하는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버이다.In addition, the tip and the thermal resistance sensor is a cantilever for a probe type information storage device, characterized in that made of doped silicon.

또, 상기 몸체의 고정된 부분 위에 형성된 실리콘막; 및 상기 실리콘막 위에 형성되며, 상기 전극 배선과 연결되는 전극 패드를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버이다.In addition, the silicon film formed on the fixed portion of the body; And an electrode pad formed on the silicon layer, the electrode pad being connected to the electrode wiring.

또, 상기 몸체는 지지부의 가운데서 두 갈래로 분기되어 뻗어나온 가지가 부상되어 있는 부분에서 합쳐지는 제1몸체; 및 지지부의 양단에서 각각 뻗어나온 가지가 부상되어 있는 부분에서 합쳐지는 제2몸체로 이루어지며, 상기 제1몸체 및 제2몸체는 부상되어 있는 부분의 말단에서 연결되는 것을 특징으로 하는 탐침형 정보 저장장치용 캔틸레버이다.In addition, the body is a first body that is joined in a portion in which the branch branched out in two branches in the middle of the support portion is injured; And a second body that is joined at a portion in which the branches extending from both ends of the support are injured, and the first body and the second body are connected at the ends of the injured portion. Cantilever for the device.

또, 상기 열 저항형 센서와 전극 배선 사이, 또는 팁과 전극 배선 사이에 형성되는 오믹 접촉부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버이다.In addition, the cantilever for the probe type information storage device, characterized in that it further comprises an ohmic contact portion formed between the thermal resistance sensor and the electrode wiring, or between the tip and the electrode wiring.

또, 상기 오믹 접촉부는 1x1015 내지 1x1016농도로, N 또는 P 도핑된 실리콘으로 이루어진 것을 특징으로 하는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버이다.In addition, the ohmic contact is a cantilever for a probe type information storage device, characterized in that made of N or P doped silicon at a concentration of 1x10 15 to 1x10 16 .

또, 상기 몸체는 실리콘의 조성비가 높은 질화막 위에 상대적으로 실리콘의 조성비가 낮은 질화막이 적층되어 형성된 것을 특징으로 하는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버이다.The body is a cantilever for a probe type information storage device, characterized in that a nitride film having a low silicon composition ratio is laminated on a nitride film having a high silicon composition ratio.

또, 실리콘 질화막 위에 실리콘막이 적층된 적층막을 기판 위에 형성하는 단계; 상기 실리콘막을 식각하여 팁 및 열 저항형 센서를 형성하는 단계; 상기 팁 및 열 저항형 센서를 연결하도록 실리콘 질화막 위에 전극 배선을 형성하는 단계; 상기 실리콘 질화막을 식각하여 몸체를 형성하는 단계; 및 상기 기판의 일부를 제거하여, 몸체의 팁 및 열 저항형 센서가 형성된 부분을 부상시키는 단계를 포함하여 이루어지는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버의 제조방법이다.Also, forming a laminated film in which a silicon film is laminated on a silicon nitride film on a substrate; Etching the silicon film to form a tip and a heat resistant sensor; Forming an electrode wiring on a silicon nitride film to connect the tip and the heat resistant sensor; Etching the silicon nitride film to form a body; And removing a portion of the substrate to lift a portion of the body on which a tip and a heat resistant sensor are formed.

또, 실리콘 질화막 위에 실리콘막이 적층된 적층막을 기판 위에 형성하는 단계는, 실리콘막에 저온 화학 기상 증착법을 이용하여 실리콘 질화막을 증착하는 단계; 상기 실리콘 질화막과 기판을 접합하는 단계; 및 상기 실리콘막을 연마하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버의 제조방법이다.In addition, the forming of the laminated film on which the silicon film is laminated on the silicon nitride film on the substrate may include: depositing a silicon nitride film on the silicon film using a low temperature chemical vapor deposition method; Bonding the silicon nitride film to a substrate; And polishing the silicon film. A method of manufacturing a cantilever for a probe type information storage device, characterized in that it comprises a step of polishing the silicon film.

또, 상기 기판은 지지층 위에 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막이 적층된 것을 특징으로 하는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버의 제조방법이다.The substrate is a method of manufacturing a cantilever for a probe type information storage device, characterized in that a silicon oxide film or a silicon nitride film is laminated on a support layer.

또, 상기 팁 및 열 저항형 센서를 형성하는 단계는, 상기 실리콘막을 식각하여 팁 패턴 및 열 저항형 센서 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 팁 패턴 및 열 저항형 센서 패턴을 도핑하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버의 제조방법이다.The forming of the tip and the heat resistance sensor may include forming a tip pattern and a heat resistance sensor pattern by etching the silicon layer; And a step of doping the tip pattern and the heat resistant sensor pattern.

또, 상기 팁 및 열 저항형 센서를 형성하는 단계는, 팁 또는 열 저항형 센서에 연결된 오믹 접촉부를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버의 제조방법이다.In addition, the forming of the tip and the heat resistance sensor is a method of manufacturing a cantilever for a probe type information storage device, characterized in that further forming an ohmic contact portion connected to the tip or heat resistance sensor.

또, 상기 전극 배선을 형성하는 단계는, 몸체의 부상되어 있는 부분 위에 정 전력 인가용 전극 패드를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버의 제조방법이다. In addition, the step of forming the electrode wiring is a method of manufacturing a cantilever for a probe type information storage device, characterized in that further forming an electrode pad for applying a constant power on the floating portion of the body.

이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 기술적 특징을 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명은 실시예에 의하여 보다 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이고, 첨부된 특허청구범위에 의하여 정해지는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the technical features of the present invention. The invention can be better understood by the examples, the following examples are for illustrative purposes of the invention and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims.

도 2는 본 발명에 따른 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버의 일실시예를 나타내는 사시도이며, 도 3은 상기 캔틸레버의 부상된 말단을 확대하여 나타내는 사시도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버의 일실시예는 일부는 지지부(미도시) 위에 고정되며, 일부는 부상되어 있는 실리콘 질화물 몸체(10); 상기 몸체의 부상되어 있는 부분의 말단에 형성되는 열 저항형 센서(12); 상기 열 저항형 센서 위에 또는 열 저항형 센서와 소정의 간격으로 이격되어 몸체 위에 돌출 형성되며, 기록 매체에 정보를 기록 및 재생하는 팁(13); 및 상기 열 저항형 센서 및 팁에 전기를 공급하도록 몸체 위에 형성된 전극 배선(14); 상기 몸체의 부상되어 있는 부분 위에 형성되는 정전력 인가용 전극 패드(15); 및 상기 열 저항형 센서와 전극 배선 사이, 또는 팁과 전극 배선 사이에 형성되는 오믹 접촉부(16a, 16b)를 포함하여 형성되며, 상기 도면 부호 11은 지지부에 고정되는 몸체의 고정부이다.2 is a perspective view showing an embodiment of a cantilever for a probe type information storage device according to the present invention, and FIG. 3 is an enlarged perspective view showing an injured end of the cantilever. As shown, one embodiment of the cantilever for the probe type information storage device according to the present invention is a part fixed on the support (not shown), a part of the silicon nitride body (10) is floating; A heat resistant sensor 12 formed at an end of the floating portion of the body; A tip (13) formed on the heat resistant sensor or spaced apart from the heat resistant sensor at a predetermined interval to protrude on the body, for recording and reproducing information on a recording medium; And an electrode wiring 14 formed on the body to supply electricity to the heat resistant sensor and the tip; An electrostatic force application electrode pad 15 formed on the floating portion of the body; And ohmic contact portions 16a and 16b formed between the thermal resistance sensor and the electrode wiring, or between the tip and the electrode wiring, and reference numeral 11 denotes a fixing portion of the body fixed to the support.

캔틸레버의 구조적 특성상 상기 고정부의 상부는 압축력을 받고, 고정부의 하부는 인장력을 받는다. 본 실시예에 있어서, 상기 고정부는 실리콘 질화막(11a), 상기 실리콘 질화막 위에 형성된 실리콘 막(11b) 및 상기 실리콘 막 위에 형성된 전극 패드(11c)로 이루어져 있다. 상기 실리콘 질화막(11a)은 캔틸레버의 몸체의 일단을 이루는 부분으로 몸체의 구동에 의한 압축력 및 인장력이 집중되는 부분이다. 상기 실리콘막(11b)은 실리콘 질화막 위에 형성됨으로써, 고정부를 형성할 뿐만 아니라, 압축력에 의해 캔틸레버가 과도한 스트레스를 받는 것을 방지하는 역할을 한다. Due to the structural characteristics of the cantilever, the upper part of the fixing part receives a compressive force, and the lower part of the fixing part receives a tensile force. In the present embodiment, the fixing part includes a silicon nitride film 11a, a silicon film 11b formed on the silicon nitride film, and an electrode pad 11c formed on the silicon film. The silicon nitride film 11a is a part that forms one end of the body of the cantilever and is a portion where the compressive force and the tensile force by driving the body are concentrated. The silicon film 11b is formed on the silicon nitride film, thereby not only forming the fixing portion but also preventing the cantilever from being subjected to excessive stress by the compressive force.

본 발명은 캔틸레버의 몸체의 재질로 실리콘 질화물을 사용하는데 실리콘 질화물은 절연체이다. 따라서, 팁과 열 저항형 센서에 전기를 공급하기 위해 캔틸레버의 몸체 위에 전극 배선을 형성할 필요가 있는데, 상기 고정부의 전극 패드(11c)는 전극 배선과 연결되어 전극 배선에 전기를 통하게 하는 역할을 한다.The present invention uses silicon nitride as the material of the body of the cantilever, the silicon nitride is an insulator. Therefore, it is necessary to form electrode wiring on the body of the cantilever in order to supply electricity to the tip and the heat-resisting sensor, the electrode pad (11c) of the fixing portion is connected to the electrode wiring to conduct electricity through the electrode wiring Do it.

상기 몸체(10)는 실리콘 질화물로 이루어지며, 본 실시예에서는 Si3N4로 이루어진다. 종래의 기술에 따른 캔틸레버는 실리콘으로 이루어진 몸체를 사용하는데, 실리콘 몸체는 제조에 사용되는 SOI 웨이퍼의 소자층의 두께가 불균일할 뿐만아니라, 캔틸레버의 몸체 형상을 제조하기 위한 실리콘 식각 공정에 있어서, 식각 속도를 조절하기 어려운 이유로 캔틸레버 몸체의 두께를 균일하게 형성하기 어렵 다. 그러나, 본 발명에 따른 실리콘 질화물로 이루어진 캔틸레버 몸체의 제조에 사용되는 실리콘 질화막은 저온 화학 기상 증착법에 의해 실리콘에 증착되어, 두께의 오차를 1%이하로 유지할 수 있다. 따라서, 300nm 두께의 실리콘 질화막을 이용하여 캔틸레버를 제조할 경우 두께 오차를 3nm 이하로 유지할 수 있다.The body 10 is made of silicon nitride, and in the present embodiment is made of Si 3 N 4 . The cantilever according to the prior art uses a body made of silicon, which not only has a non-uniform thickness of the device layer of the SOI wafer used for manufacturing, but also an etching process in the silicon etching process for manufacturing the body shape of the cantilever. It is difficult to uniformly form the thickness of the cantilever body because of the difficulty in controlling the speed. However, the silicon nitride film used for the production of the cantilever body made of silicon nitride according to the present invention is deposited on silicon by low temperature chemical vapor deposition, so that the thickness error can be maintained at 1% or less. Therefore, when the cantilever is manufactured using a 300 nm thick silicon nitride film, the thickness error may be maintained at 3 nm or less.

캔틸레버 몸체의 두께가 불균일할 경우, 후공정 등을 거치면서, 박막으로 형성된 몸체에 인장력으로 인한 휨이 발생하게 되어 캔틸레버가 파손되기 쉬울 뿐만 아니라, 캔틸레버의 오작동의 원인이 되어, 캔틸레버의 기록/재생의 신뢰도를 저하시킨다는 점을 고려할 때, 본 발명에 따른 캔틸레버는 탐침형 정보저장장치의 안정성 및 신뢰도 향상에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.If the thickness of the cantilever body is non-uniform, through the post-process, etc., bending of the cantilever occurs in the body formed with the thin film, which can easily break the cantilever and cause the cantilever to malfunction, thus recording / reproducing the cantilever. Considering that it lowers the reliability of the cantilever according to the present invention, it is expected that the cantilever can greatly contribute to improving the stability and reliability of the probe type information storage device.

또, 열 저항형 센서 및 팁을 채용한 캔틸레버는 열 저항형 센서 및 팁을 가열하기 위하여 전기를 공급해야 하며, 종래의 기술에 따른 캔틸레버는 실리콘 몸체에 전기를 통하게 함으로써 열 저항형 센서 및 팁을 가열한다. 따라서, 캔틸레버의 몸체 역시 전기에 의해 가열되는데, 캔틸레버에 의한 열손실은 열 저항형 센서의 감도 저하 및 전력 손실의 원인 중 하나이다. In addition, a cantilever employing a heat resistant sensor and a tip must supply electricity to heat the heat resistant sensor and the tip, and a cantilever according to the prior art provides a heat resistant sensor and a tip by electrically passing the silicon body. Heat. Therefore, the body of the cantilever is also heated by electricity, the heat loss by the cantilever is one of the causes of sensitivity degradation and power loss of the thermal resistance sensor.

실리콘의 열전도도는 148W/mK인데 반하여, 실리콘 질화물의 열전도도는 16W/mK로 약 10배 가까이 열전도도가 낮다. 실리콘 질화물의 절연성으로 인하여 실리콘 질화물 몸체 위에 전극 배선을 형성하여야 하므로, 전극 배선에 의한 열손실이 발생하지만, 상기 전극 배선은 실리콘과 비교하여 열전도도의 차이는 크게 없는 반면, 전기 전도도는 월등히 우수하여 전극 배선의 폭을 100nm 이하로 세밀하게 제작할 수 있어 표면적을 작게 할 수 있다. 따라서, 종래의 따른 캔틸레버에 비하여 열손실을 크게 줄일 수 있다. While the thermal conductivity of silicon is 148 W / mK, the thermal conductivity of silicon nitride is 16 W / mK, which is about 10 times lower. Due to the insulating property of silicon nitride, the electrode wiring must be formed on the silicon nitride body, so that heat loss occurs due to the electrode wiring. However, the electrode wiring has no significant difference in thermal conductivity compared to silicon, while the electrical conductivity is excellent. The width of the electrode wiring can be made fine to 100 nm or less, and the surface area can be reduced. Therefore, the heat loss can be greatly reduced as compared with the conventional cantilever.

본 실시예에 있어서, 상기 몸체는 지지부의 가운데서 두 갈래로 분기되어 뻗어나온 가지가 부상되어 있는 부분에서 합쳐지는 제1몸체; 및 지지부의 양단에서 각각 뻗어나온 가지가 부상되어 있는 부분에서 합쳐지는 제2몸체로 이루어지며, 상기 제1몸체 및 제2몸체는 부상되어 있는 부분의 말단에서 연결되는 형상으로 이루어진다. 이 외에도 열 저항형 센서, 팁, 전극 배선 등의 배치 및 구조에 따라, 두 갈래로 분기된 가지가 타측에서 합쳐지는 형상, 세 갈래로 분기된 가지가 타측에서 합쳐지는 형상 등으로 이루어질 수 있다.In the present embodiment, the body includes a first body that is joined in a portion in which the branch branched out in two branches in the middle of the support portion is injured; And a second body that is joined at a portion in which the branches extending from both ends of the support are injured, and the first body and the second body are formed in a shape connected at the end of the injured portion. In addition, according to the arrangement and structure of the thermal resistance sensor, tip, electrode wiring, etc., it may be made of a branch branched into two branches, the branch branched into three branches, etc.

상기 몸체는 실리콘의 조성비가 높은 질화막 위에 상대적으로 실리콘의 조성비가 낮은 질화막이 적층된 구조로 형성할 수 있다. 캔틸레버는 구동을 고려하였을 때, 캔틸레버의 지지부와 몸체의 길이 방향이 형성하는 각이 수직이 아니라 팁이 돌출된 방향으로 약간 기울어져 있는 형태가 바람직하다. 실리콘 질화막의 인장 응력은 실리콘의 조성비가 높을수록 작아진다. 따라서, 상기와 같이, 캔틸레버의 몸체가 실리콘의 조성비가 높은 질화막 위에 상대적으로 실리콘의 조성비가 낮은 질화막이 적층되어 형성되는 경우, 실리콘의 조성비가 높은 질화막의 인장 응력은 실리콘의 조성비가 상대적으로 낮은 질화막의 인장 응력보다 크므로, 인장 응력이 더 큰 실리콘의 조성비가 낮은 질화막쪽으로 휘어지게 된다. The body may have a structure in which a nitride film having a low composition ratio of silicon is stacked on the nitride film having a high composition ratio of silicon. In consideration of driving, the cantilever is preferably formed such that the angle formed by the support of the cantilever and the longitudinal direction of the body is slightly inclined in the direction in which the tip protrudes, not vertically. The tensile stress of the silicon nitride film becomes smaller as the composition ratio of silicon is higher. Therefore, as described above, when the body of the cantilever is formed by stacking a nitride film having a low silicon composition ratio on the nitride film having a high silicon composition ratio, the tensile stress of the nitride film having a high silicon composition ratio is a nitride film having a relatively low silicon composition ratio. Since it is larger than the tensile stress of, the bending ratio toward the nitride film with a lower composition ratio of silicon with a higher tensile stress is obtained.

이러한 구조는 후술할 실리콘 질화막을 증착하는 단계에서 원료 가스의 주입 농도를 변화시킴으로써 간단하게 형성할 수 있다.Such a structure can be formed simply by changing the injection concentration of the source gas in the step of depositing a silicon nitride film to be described later.

상기 열 저항형 센서(12)는 기록 매체에 저장된 정보를 재생하는 과정에 필요하다. 보다 상세하게 설명하면, 정보 재생의 원리는 열 저항형 센서와 기록 매체 표면 사이의 거리에 따라 변하는 그 사이의 열전도도에 기초한다. 상기 열 저항형 센서는 기록 매체와의 사이에 존재하는 공기를 매개로 하여 기록 매체로 열을 전달한다. 캔틸레버의 팁이 기록 매체의 홈으로 이동하면, 열 저항형 센서와 기록 매체의 표면 사이의 거리는 감소하게 되고, 열전도는 보다 효율적으로 빠르게 일어난다. 결과적으로, 열전도의 차이에 의하여 열 저항형 센서의 온도가 달라지고, 이는 전기 저항의 차이를 발생시키게 되므로, 검출 회로는 상기 저항의 변화를 감지하여 정보를 재생한다. 상기 열 저항형 센서는 도핑되어 있으며, 열 저항형 센서의 온도가 올라가면, 고유 캐리어의 수가 증가함에 따라 저항은 낮아지고, 열 저항형 센서의 온도가 내려가면, 반대로 저항은 높아지게 된다.The heat resistant sensor 12 is necessary for the process of reproducing the information stored in the recording medium. In more detail, the principle of information reproduction is based on thermal conductivity therebetween, which varies with the distance between the thermally resistive sensor and the recording medium surface. The heat resistant sensor transfers heat to the recording medium via air existing between the recording medium and the recording medium. When the tip of the cantilever moves to the groove of the recording medium, the distance between the thermally resistive sensor and the surface of the recording medium is reduced, and heat conduction occurs more efficiently and quickly. As a result, the temperature of the thermal resistance sensor is changed by the difference in thermal conductivity, which causes a difference in electrical resistance, so that the detection circuit detects the change in the resistance and reproduces the information. The thermally resistive sensor is doped, and as the temperature of the thermally resistive sensor increases, the resistance decreases as the number of inherent carriers increases, and when the temperature of the thermally resistive sensor decreases, the resistance increases.

가열 온도는 열 저항형 센서의 도핑 농도에 의해 달라질 수 있으나, 상기 정보 재생 과정에서는 기록 매체의 기록층의 변형이 있어서는 안되므로, 기록 과정에서의 가열 온도보다 낮은 온도로 가열된다. 상기 저항의 변화는 일반적으로 약 10-5/nm 정도 이고, 이에 따른 열 저항 변화의 비율은(ΔR/R) 약 10-4 내지 5x10-4 정도이나, 이는 정보를 포함하고 있는 신호를 검출하는데 충분한 크기의 변화이다.The heating temperature may vary depending on the doping concentration of the heat resistant sensor. However, since the deformation of the recording layer of the recording medium should not occur in the information reproducing process, it is heated to a temperature lower than the heating temperature in the recording process. Change of the resistance is generally from about 10 -5 / nm, this rate of change according to the thermal resistance is (ΔR / R), or from about 10 -4 to about 5x10 -4, which to detect a signal, which contains information It is a change in size enough.

상기 열 저항형 센서는 실리콘으로 이루어지며, N 또는 P 도핑될 수 있다.The thermal resistance sensor is made of silicon and may be N or P doped.

상기 팁(13)은 정보의 기록/재생에 직접적으로 관여한다. 상기 탐침은 끝이 좁아져서 뾰족하게 되는 형상이므로, 기록 매체에 국부적인 압력을 가하여 홈을 형성하기에 용이하며, 또, 쉽게 홈 안으로 들어가고 나올 수 있다. The tip 13 is directly involved in the recording / reproducing of the information. Since the probe has a narrow tip shape, it is easy to form a groove by applying a local pressure to the recording medium, and can easily enter and exit the groove.

일반적인 탐침의 하단부의 직경은 약 10nm로 로 형성되며, 열 저항형 센서와 같이, 도핑된 실리콘으로 형성된다.The diameter of the lower end of a typical probe is about 10 nm and is formed of doped silicon, such as a heat resistant sensor.

본 발명에 따른 캔틸레버는 절연물인 실리콘 질화물로 이루어진 몸체를 사용하므로, 열 저항형 센서 및 팁을 가열하기 위한 전기 공급은 전극 배선(14)을 통하여 이루어진다. 상기 전극 배선은 캔틸레버의 몸체 위에 형성되므로, 몸체의 형상에 따라 배선 구조는 달라지게 되며, 캔틸레버가 정전력 인가용 전극 패드 등을 구비할 경우에는 정전력 인가용 전극 패드에 연결되도록 형성된다.Since the cantilever according to the present invention uses a body made of an insulator silicon nitride, an electric supply for heating the heat resistant sensor and the tip is made through the electrode wiring 14. Since the electrode wiring is formed on the body of the cantilever, the wiring structure varies according to the shape of the body, and when the cantilever includes an electrode pad for applying electrostatic power, it is formed to be connected to the electrode pad for applying electrostatic power.

상기 전극 배선을 위한 금속으로는 알루미늄, 금, 또는 알루미늄/티타늄, 알루미늄/질화티타늄/티타늄, 백금/티타늄, 금/티타늄 등의 합금이 사용될 수 있다. As the metal for the electrode wiring, an alloy such as aluminum, gold, aluminum / titanium, aluminum / titanium nitride / titanium, platinum / titanium, and gold / titanium may be used.

상기 정전력 인가용 전극 패드(15)는 정보를 기록하는 과정에서 캔틸레버에 힘을 가하기 위한 것으로, 몸체의 부상되어 있는 부분 위에 형성된다. 정전력에 의해 캔틸레버를 구동하려는 경우, 기록 매체 아래에 위치한 다른 전극이 필요하다. 상기 기록 매체 아래에 위치한 전극에 전압을 인가하면 상기 정전력 인가용 전극 패드에는 척력이 작용하게 되어 캔틸레버가 팁이 돌출된 방향으로 움직이게 된다. 캔틸레버가 움직일 정도의 충분한 힘을 받기 위해서는 판상의 형상으로 형성될 필요가 있으며, 캔틸레버의 구조를 고려할 때, 고정부에서 멀리 위치할수록, 구체적으로는 팁에 인접하여 형성되는 것이 바람직하다. The electrostatic force applying electrode pad 15 is for applying a force to the cantilever in the process of recording information, and is formed on an injured portion of the body. If the cantilever is to be driven by the electrostatic force, another electrode located under the recording medium is required. When voltage is applied to the electrode under the recording medium, repulsive force is applied to the electrode pad for applying electrostatic force, and the cantilever moves in the direction in which the tip protrudes. The cantilever needs to be formed in the shape of a plate in order to receive sufficient force to move, and in consideration of the structure of the cantilever, the farther away from the fixing part, the more preferably formed adjacent to the tip.

상기 정전력 인가용 전극 패드는 캔틸레버 위에 형성되는 전극 배선과 동일한 재질로 형성되며, 전극 배선을 형성하는 단계에서 함께 형성된다.The electrode pad for applying electrostatic force is formed of the same material as the electrode wiring formed on the cantilever and is formed together in the step of forming the electrode wiring.

상기 오믹 접촉부(16a, 16b)는 실리콘으로 이루어진 열 저항형 센서 및 팁과, 금속으로 이루어진 전극 배선 사이에 형성되어, 접촉 저항을 감소시키는 역할을 한다. 실리콘과 금속의 오믹 접촉부에서는 접촉 저항이 커지게 되고, 이는 열 손실로 이어져 팁과 열 저항형 센서에 열이 집중되는 것을 방해한다. The ohmic contacts 16a and 16b are formed between a heat resistance sensor and a tip made of silicon and an electrode wiring made of metal, thereby reducing contact resistance. In ohmic contacts between silicon and metal, the contact resistance becomes large, which leads to heat loss, which prevents heat from concentrating on the tip and the thermally resistant sensor.

상기 오믹 접촉부는 열 저항형 센서 및 팁과 마찬가지로, 도핑된 실리콘으로 형성되는데, 접촉 저항을 감소시키기 위하여, 고농도로 도핑된다. 열 저항형 센서 및 팁은 일반적으로 약 5x1014 정도의 농도로 도핑되는데 반하여, 상기 오믹 접촉부는 1x1015 내지 1x1016농도로 도핑된다. 도펀트로는 N 도핑에는 인(P)이 사용될 수 있으며, P 도핑에는 보론(B)이 사용될 수 있다.The ohmic contact is formed of doped silicon, like the heat resistant sensor and tip, and is heavily doped to reduce contact resistance. Thermally resistant sensors and tips are generally doped at concentrations of about 5x10 14 , while the ohmic contacts are doped at concentrations of 1x10 15 to 1x10 16 . Phosphorus (P) may be used for N doping and boron (B) may be used for P doping.

본 발명에 따른 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버의 제조방법의 일실시예는 실리콘 질화막 위에 실리콘막이 형성된 적층막을 기판 위에 형성하는 단계; 상기 실리콘막을 식각하여 팁 및 열 저항형 센서를 형성하는 단계; 상기 팁 및 열 저항형 센서를 연결하도록 실리콘 질화막 위에 전극 배선을 형성하는 단계; 상기 실리콘 질화막을 식각하여 몸체를 형성하는 단계; 및 상기 기판의 일부를 제거하여, 몸체의 팁 및 열저항형 센서가 형성된 부분을 부상시키는 단계를 포함하여 이루어진다.One embodiment of a method of manufacturing a cantilever for a probe type information storage device according to the present invention comprises the steps of: forming a laminated film on which a silicon film is formed on a silicon nitride film; Etching the silicon film to form a tip and a heat resistant sensor; Forming an electrode wiring on a silicon nitride film to connect the tip and the heat resistant sensor; Etching the silicon nitride film to form a body; And removing a portion of the substrate to float the portion where the tip of the body and the heat resistant sensor are formed.

먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 실리콘 질화막(40) 위에 실리콘막(50)이 형성된 적층막을, 지지층(20)과 실리콘 산화막(30)으로 이루어진 기판 위에 형성한다. 상기 실리콘 산화막은 기판과 실리콘 질화물의 접합성을 향상하기 위한 것이다. 이 외에도 실리콘 산화막 대신 실리콘 질화막 등이 접합성을 향상시키기 위하여 형성될 수 있다. 지지층으로는 실리콘 웨이퍼가 사용된다.First, as shown in FIG. 4A, a laminated film in which the silicon film 50 is formed on the silicon nitride film 40 is formed on a substrate made of the support layer 20 and the silicon oxide film 30. The silicon oxide film is to improve the bonding between the substrate and the silicon nitride. In addition to this, instead of the silicon oxide film, a silicon nitride film or the like may be formed to improve bonding. As the support layer, a silicon wafer is used.

상기 웨이퍼 접합은 실리콘막에 저온 화학 기상 증착법을 이용하여 실리콘 질화막을 증착하는 단계; 상기 실리콘 질화막과 기판을 접합하는 단계; 및 상기 실리콘막을 연마하는 단계를 포함하여 이루어진다. The wafer bonding may include depositing a silicon nitride film on a silicon film using a low temperature chemical vapor deposition method; Bonding the silicon nitride film to a substrate; And polishing the silicon film.

웨이퍼 접합을 위해서는 먼저, 기판과, 실리콘 질화막 위에 실리콘막이 형성된 적층막을 준비한다. 상기 기판은 실리콘 웨이퍼 지지층 및 실리콘 산화막으로 이루어지며, 상기 실리콘 산화막은 열 산화법 또는 화학 기상 증착법 등으로 형성될 수 있다. 상기 실리콘 질화막 위에 실리콘막이 형성된 적층막은 실리콘막에 실리콘 질화막을 증착하여 형성한다. 실리콘 질화막의 두께 균일성을 달성하기 위하여, 실리콘 질화막의 증착은 저온 화학 기상 증착법을 이용하여 증착하는 것이 바 람직하다. 전술하였듯이, 상기 실리콘 질화막을 증착하는 과정에서, 증착 가스의 조성비를 조절함으로써 실리콘 조성이 높은 질화막 위에 상대적으로 실리콘 조성이 낮은 질화막을 형성하여 캔틸레버 몸체를 형성할 경우, 실리콘 질화막의 인장 응력의 차이로 인해 캔틸레버의 몸체가 팁이 돌출된 방향으로 휘어지도록 할 수 있다.For wafer bonding, first, a substrate and a laminated film in which a silicon film is formed on a silicon nitride film are prepared. The substrate is formed of a silicon wafer support layer and a silicon oxide film, and the silicon oxide film may be formed by thermal oxidation or chemical vapor deposition. The laminated film in which a silicon film is formed on the silicon nitride film is formed by depositing a silicon nitride film on a silicon film. In order to achieve the thickness uniformity of the silicon nitride film, the deposition of the silicon nitride film is preferably deposited using a low temperature chemical vapor deposition method. As described above, in the process of depositing the silicon nitride film, when the cantilever body is formed by forming a nitride film having a relatively low silicon composition on the nitride film having a high silicon composition by controlling the composition ratio of the deposition gas, due to the difference in tensile stress of the silicon nitride film. This can cause the body of the cantilever to bend in the direction in which the tip protrudes.

다음으로, 상기 기판과 실리콘 질화막을 접합한다. 상기 기판과 실리콘 질화막을 접합하기 전에, 불순물을 제거하고 접합성을 향상시키기 위하여, 기판 및 실리콘 각각을 황산으로 세정하는 것이 바람직하다. 기판과 실리콘 질화막의 접합은 기판과 실리콘 질화막을 맞닿게 한 상태에서 약 1100℃로 가열하여 이루어진다. Next, the substrate and the silicon nitride film are bonded. Before joining the substrate and the silicon nitride film, it is preferable to clean each of the substrate and the silicon with sulfuric acid in order to remove impurities and improve bonding. The bonding between the substrate and the silicon nitride film is performed by heating to about 1100 ° C. while bringing the substrate and the silicon nitride film into contact with each other.

다음으로, 상기 실리콘 질화막 위에 형성된 실리콘막을 연마하여, 원하는 두께의 실리콘막을 형성한다.Next, the silicon film formed on the silicon nitride film is polished to form a silicon film having a desired thickness.

이 외에도, CMOS 회로와의 집적화를 위해서는 웨이퍼 레벨 본딩(Wafer Level Bonding) 방법을 사용할 수 있다. 웨이퍼 레벨 본딩의 구체적인 방법은 미국특허 US 6,835,589B2에 잘 설명되어 있다.In addition, a wafer level bonding method may be used for integration with a CMOS circuit. The specific method of wafer level bonding is well described in US Pat. No. 6,835,589B2.

다음으로, 도 4b 및 4c에 도시된 바와 같이, 상기 실리콘막(50)을 식각하여 팁(13), 열 저항형 센서(미도시), 오믹 접촉부(16b) 및 지지부를 구성하는 실리콘막(11b)의 패턴을 형성한다. 보다 상세하게는 상기 실리콘막(50)을 식각하여 팁(13), 열 저항형 센서(미도시), 오믹 접촉부(16b) 및 지지부(11b)의 패턴을 형성하는 단계(도 4b); 및 상기 팁 패턴(13), 열 저항형 센서 패턴(미도시) 및 오믹 접촉 부 패턴(16b)을 도핑하는 단계(도 4c)로 이루어진다. Next, as illustrated in FIGS. 4B and 4C, the silicon film 50 may be etched to form a tip 13, a heat resistance sensor (not shown), an ohmic contact 16b, and a support part. ) To form a pattern. More specifically, the silicon film 50 is etched to form a pattern of a tip 13, a thermal resistance sensor (not shown), an ohmic contact 16b and a support 11b (FIG. 4B); And doping the tip pattern 13, the heat resistant sensor pattern (not shown), and the ohmic contact portion pattern 16b (FIG. 4C).

상기 실리콘막을 식각하여 팁, 열 저항형 센서, 오믹 접촉부 및 고정부의 패턴을 형성할 때, 실리콘 질화막이 드러나도록, 각 패턴을 남기고 나머지 부분은 모두 식각한다. 식각 보호막으로, 열 산화법을 이용하여 실리콘 산화막을 형성할 수 있다. 상기 오믹 접촉부 및 지지부의 패턴은 생략될 수 있다.When the silicon film is etched to form a pattern of a tip, a heat resistant sensor, an ohmic contact part and a fixing part, the remaining part is etched while leaving each pattern so that the silicon nitride film is exposed. As the etch protective film, a silicon oxide film can be formed using a thermal oxidation method. The pattern of the ohmic contact and the support may be omitted.

상기 팁 패턴, 열 저항형 센서 패턴 및 오믹 접촉부 패턴은 인, 보론 등의 도펀트로 도핑된다. 오믹 접촉부는 전극 배선과 팁 및 열 저항형 센서의 연결부분에서 저항이 높아지는 것을 방지하기 위한 것으로, 팁 및 열 저항형 센서보다 고농도로 도핑된다. 열 저항형 센서 및 팁은 일반적으로 약 5x1014 정도의 농도로, 상기 오믹 접촉부는 1x1015 내지 1x1016농도로 도핑한다. The tip pattern, the heat resistive sensor pattern, and the ohmic contact pattern are doped with dopants such as phosphorous and boron. The ohmic contact is to prevent the resistance from increasing at the connection portion between the electrode wiring and the tip and the heat resistant sensor, and is more heavily doped than the tip and heat resistant sensor. Heat resistance-type sensor and the tip is generally at about a concentration of 5x10 14 degree, the ohmic contact is doped with 1x10 15 to 1x10 16 concentration.

상기 도핑을 완료한 후에는 도펀트의 활성을 위해서 열처리 단계를 거칠 수도 있다. 열처리 온도는 약 1000℃ 정도이며, 약 30분 동안 가열한다.After the doping is completed, a heat treatment step may be performed to activate the dopant. The heat treatment temperature is about 1000 ° C. and heated for about 30 minutes.

다음으로, 도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 팁(13), 오믹 접촉부(16b) 및 열 저항형 센서(미도시)를 연결하도록 실리콘 질화막(40) 위에 전극 배선(14)을 형성한다. 상기 전극은 팁 및 열 저항형 센서에 전기를 공급하기 위한 것으로, 고정부를 구성하는 실리콘 막(11b) 위에는 패드 형상으로 형성되는 것이 좋다. 또, 도시되지는 않았으나, 팁에 인접하도록 실리콘 질화막 위에 정전용 전극 패드를 형성한다.Next, as shown in FIG. 4D, an electrode wiring 14 is formed on the silicon nitride film 40 to connect the tip 13, the ohmic contact part 16b, and a heat resistant sensor (not shown). The electrode is for supplying electricity to the tip and the thermal resistance sensor, it is preferably formed in a pad shape on the silicon film (11b) constituting the fixing portion. Although not shown, an electrostatic electrode pad is formed on the silicon nitride film so as to be adjacent to the tip.

다음으로, 도 4e에 도시된 바와 같이, 상기 실리콘 질화막(40)을 식각하여 몸체(10)를 형성하고, 상기 기판 일부의 지지층(20) 및 실리콘 산화막(30)을 제거하여 몸체의 팁 및 열 저항형 센서가 형성된 부분을 부상시킨다.Next, as shown in FIG. 4E, the silicon nitride film 40 is etched to form the body 10, and the support layer 20 and the silicon oxide film 30 of the substrate are removed to remove the tips and heat of the body. Floating the part where the resistive sensor is formed.

본 실시예에 있어서, 상기 몸체는 지지부에 고정되는 고정부 및 부상되는 영역으로 이루어지며, 고정부는 고정부 실리콘 질화막(11a), 고정부 실리콘막(11b), 고정부 전극 패드(11c)로 이루어진다. 상기 몸체는 지지부의 가운데서 두 갈래로 분기되어 뻗어나온 가지가 부상되어 있는 부분에서 합쳐지는 제1몸체; 및 지지부의 양단에서 각각 뻗어나온 가지가 부상되어 있는 부분에서 합쳐지는 제2몸체로 이루어지며, 상기 제1몸체 및 제2몸체는 부상되어 있는 부분의 말단에서 연결되는 형상으로 형성된다.In the present embodiment, the body is composed of a fixing part and a floating area fixed to the support part, the fixing part is composed of a fixing part silicon nitride film 11a, a fixing part silicon film 11b, and a fixing part electrode pad 11c. . The body is the first body which is joined in the part in which the branch branched out in two branches in the middle of the support portion is injured; And a second body which is joined at a portion in which the branches extending from both ends of the support are injured, wherein the first body and the second body are formed in a shape that is connected at the end of the injured portion.

상기 기판의 일부를 제거하여, 몸체의 팁 및 열저항형 센서가 형성된 부분을 부상시키는 방법으로는 여러가지가 알려져 있으며, 벌크 마이크로머시닝(Bulk Micromachining) 또는 표면 마이크로머시닝(Surface micromachining) 등이 사용될 수 있다.Various methods are known to remove a portion of the substrate to float the tip of the body and the portion formed with the heat resistance sensor, and bulk micromachining or surface micromachining may be used. .

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the scope of the invention.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버는 실리콘 질화물로 이루어진 몸체를 구비함으로써, 캔틸레버의 몸체의 두께를 균일하게 형성할 수 있어, 두께의 불균일성으로 인해 캔틸레버가 휘어지거나 과도한 스트레스를 받는 것을 방지할 수 있으므로, 캔틸레버의 안정성 및 신뢰도를 향상시킬 수 있다.As described above, the cantilever for a probe type information storage device according to the present invention includes a body made of silicon nitride, so that the thickness of the body of the cantilever can be uniformly formed, and the cantilever is bent due to the nonuniformity of the thickness. Since excessive stress can be prevented, the stability and reliability of the cantilever can be improved.

또, 상기 실리콘 질화물로 이루어진 캔틸레버의 몸체는 열전도도가 낮아 열손실이 적으므로, 팁 및 열 저항형 센서에 열이 집중되어, 불필요한 전력소모를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 캔틸레버의 감도를 향상시킬 수 있다.In addition, since the body of the silicon nitride cantilever has low thermal conductivity and low heat loss, heat is concentrated on the tip and the heat resistant sensor, thereby reducing unnecessary power consumption and improving the sensitivity of the cantilever. Can be.

또, 본 발명에 따른 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버의 제조방법은 실리콘 질화막의 증착 과정에서 증착 가스의 조성비를 변화시키는 간단한 방법으로 캔틸레버의 몸체를 원하는 방향으로 휘어지게 할 수 있어 공정을 간소화할 수 있는 유리한 효과가 있다.In addition, the method of manufacturing a cantilever for a probe type information storage device according to the present invention can simplify the process of the body of the cantilever in a desired direction by a simple method of changing the composition ratio of the deposition gas during the deposition of the silicon nitride film. That has a beneficial effect.

Claims (14)

일부는 지지부 위에 고정되며, 일부는 부상되어 있는 실리콘 질화물 몸체;Some are fixed on the support, and some are on the rise of the silicon nitride body; 상기 몸체의 부상되어 있는 부분의 말단에 형성되는 열 저항형 센서;A heat resistant sensor formed at an end of the floating portion of the body; 상기 열 저항형 센서 위에 또는 열 저항형 센서와 소정의 간격으로 이격되어 몸체로부터 돌출 형성되며, 기록 매체에 정보를 기록 및 재생하는 팁; 및A tip which protrudes from the body on the heat resistant sensor or spaced apart from the heat resistant sensor at a predetermined interval, and records and reproduces information on a recording medium; And 상기 열 저항형 센서 및 팁에 전기를 공급하도록 몸체 위에 형성된 전극 배선을 포함하여 구성되는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버.A cantilever for a probe type information storage device comprising an electrode wiring formed on a body to supply electricity to the heat resistant sensor and tip. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 몸체의 부상되어 있는 부분 위에 형성되는 정전력 인가용 전극 패드를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버.A cantilever for a probe type information storage device, characterized in that it further comprises an electrostatic force application electrode pad formed on the floating portion of the body. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 팁 및 열 저항형 센서는 도핑된 실리콘으로 이루어진 것을 특징으로 하는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버.The tip and heat resistant sensor cantilever for a probe type information storage device, characterized in that made of doped silicon. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 몸체의 고정된 부분 위에 형성된 실리콘막; 및A silicon film formed on the fixed portion of the body; And 상기 실리콘막 위에 형성되며, 상기 전극 배선과 연결되는 전극 패드를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버.A cantilever for a probe type information storage device, formed on the silicon film, further comprising an electrode pad connected to the electrode wiring. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 몸체는 지지부의 가운데서 두 갈래로 분기되어 뻗어나온 가지가 부상되어 있는 부분에서 합쳐지는 제1몸체; 및The body is the first body which is joined in the part in which the branch branched out in two branches in the middle of the support portion is injured; And 지지부의 양단에서 각각 뻗어나온 가지가 부상되어 있는 부분에서 합쳐지는 제2몸체로 이루어지며, 상기 제1몸체 및 제2몸체는 부상되어 있는 부분의 말단에서 연결되는 것을 특징으로 하는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버.Probing type information storage device, characterized in that the branches extending from both ends of the support portion is made of a second body to be joined in the injured portion, the first body and the second body is connected at the end of the injured portion Cantilever. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 열 저항형 센서와 전극 배선 사이, 또는 팁과 전극 배선 사이에 형성되는 오믹 접촉부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버.A cantilever for a probe type information storage device, characterized in that it further comprises an ohmic contact portion formed between the thermal resistance sensor and the electrode wiring, or between the tip and the electrode wiring. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 오믹 접촉부는 1x1015 내지 1x1016농도로, N 또는 P 도핑된 실리콘으로 이루어진 것을 특징으로 하는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버. The cantilever for a probe type information storage device, wherein the ohmic contact portion is made of N or P doped silicon at a concentration of 1 × 10 15 to 1 × 10 16 . 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 몸체는 실리콘의 조성비가 높은 질화막 위에 상대적으로 실리콘의 조성비가 낮은 질화막이 적층되어 형성된 것을 특징으로 하는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버.The body is a cantilever for a probe type information storage device, characterized in that the nitride film having a low silicon composition ratio is laminated on the nitride film having a high silicon composition ratio. 실리콘 질화막 위에 실리콘막이 적층된 적층막을 기판 위에 형성하는 단계;Forming a laminated film having a silicon film laminated on the silicon nitride film on a substrate; 상기 실리콘막을 식각하여 팁 및 열 저항형 센서를 형성하는 단계;Etching the silicon film to form a tip and a heat resistant sensor; 상기 팁 및 열 저항형 센서를 연결하도록 실리콘 질화막 위에 전극 배선을 형성하는 단계;Forming an electrode wiring on a silicon nitride film to connect the tip and the heat resistant sensor; 상기 실리콘 질화막을 식각하여 몸체를 형성하는 단계; 및Etching the silicon nitride film to form a body; And 상기 기판의 일부를 제거하여, 몸체의 팁 및 열저항형 센서가 형성된 부분을 부상시키는 단계를 포함하여 이루어지는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버의 제조방법.Removing a portion of the substrate, the method of manufacturing a cantilever for a probe type information storage device comprising the step of floating a portion formed with a tip and a heat resistance sensor of the body. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 실리콘 질화막 위에 실리콘막이 적층된 적층막을, 기판 위에 형성하는 단계는, Forming a laminated film in which a silicon film is laminated on a silicon nitride film on a substrate, 실리콘막에 저온 화학 기상 증착법을 이용하여 실리콘 질화막을 증착하는 단계; Depositing a silicon nitride film on the silicon film using a low temperature chemical vapor deposition method; 상기 실리콘 질화막과 기판을 접합하는 단계; 및Bonding the silicon nitride film to a substrate; And 상기 실리콘막을 연마하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버의 제조방법.A method of manufacturing a cantilever for a probe type information storage device, comprising the step of polishing the silicon film. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 기판은 지지층 위에 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막이 적층된 것을 특징으로 하는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버의 제조방법.The substrate is a method of manufacturing a cantilever for a probe type information storage device, characterized in that the silicon nitride film or silicon oxide film is laminated on the support layer. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 팁 및 열 저항형 센서를 형성하는 단계는,Forming the tip and the thermal resistance sensor, 상기 실리콘막을 식각하여 팁 패턴 및 열 저항형 센서 패턴을 형성하는 단 계; 및Etching the silicon film to form a tip pattern and a heat resistant sensor pattern; And 상기 팁 패턴 및 열 저항형 센서 패턴을 도핑하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버의 제조방법.A method of manufacturing a cantilever for a probe type information storage device, characterized in that it comprises the step of doping the tip pattern and the heat resistance sensor pattern. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 팁 및 열 저항형 센서를 형성하는 단계는,Forming the tip and the thermal resistance sensor, 팁 또는 열 저항형 센서에 연결된 오믹 접촉부를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버의 제조방법.A method of manufacturing a cantilever for a probe type information storage device, characterized in that it further forms an ohmic contact connected to a tip or a heat resistant sensor. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 전극 배선을 형성하는 단계는,Forming the electrode wiring, 몸체의 부상되어 있는 부분 위에 정전력 인가용 전극 패드를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 탐침형 정보저장장치용 캔틸레버의 제조방법.A method of manufacturing a cantilever for a probe type information storage device, further comprising: forming an electrode pad for applying electrostatic force on the injured portion of the body.
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