KR20040042387A - 탐침형 정보 저장 장치용 기록매체의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탐침형 정보 저장 장치용 기록매체의 제조방법에 관한 것으로, 상변환 기록매체에 보호막을 형성하여 기록 및 재생과정에서 산화 및 마모되는 것을 방지할 수 있으며, 기록매체를 평탄화하여 기록매체의 기록/재생 속도를 증가시키고 마모를 방지할 수 있는 효과가 발생한다.

Description

탐침형 정보 저장 장치용 기록매체의 제조방법{Method of manufacturing writing media for use in probe type data storage device}
본 발명은 탐침형 정보 저장 장치용 기록매체의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상변환 기록매체에 보호막을 형성하여 기록 및 재생과정에서 산화 및 마모되는 것을 방지할 수 있으며, 기록매체를 평탄화하여 기록매체의 기록 및 재생 속도를 증가시키고 마모를 방지할 수 있는 탐침형 정보 저장 장치용 기록매체의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 하드 디스크 (Hard Disk), 광 디스크 (Optical Disk)와 같은 정보저장장치 (Data Storage) 기술의 급격한 발달로 50 Gbit/in2이상의 기록밀도를 갖는 정보저장장치를 개발하게 되었으며 디지털 기술의 급격한 발달은 더욱 고용량의 정보저장장치를 요구하게 되었다.
그러나, 기존의 정보저장장치는 하드디스크의 슈퍼 상자성적(Super- paramagnetic) 한계나 광 디스크의 레이저의 회절 한계 등으로 인하여 기록밀도가 제한된다.
현재, 근접장 광학(Near-Field Optics) 기술을 이용하여 광의 회절한계를 극복하여 100 Gbit/in2이상의 기록밀도를 갖는 정보저장장치를 개발하려는 연구가 이루어지고 있다.
한편, 기존의 정보저장장치와는 전혀 다른 방법인 스캐닝 탐침 현미경(Scanning Probe Microscopy, 이하 'SPM'이라 칭함.)의 원리를 이용하여 고용량 정보저장장치를 제작하고자 하는 연구가 진행되고 있다.
SPM에 사용하는 팁(Tip)은 수 nm 크기까지 작게 할 수 있기 때문에 SPM을 이용하여 원자 레벨(Level)의 표면미세 구조도 관찰할 수 있게 되었다.
이러한 특성을 갖는 SPM용 팁을 이용하면 이론적으로 테라 비트(Tera bit)급의 정보저장장치도 가능하리라 예상된다.
SPM을 이용하는 정보저장장치 개발에 있어서, 가장 큰 문제점은 신뢰성 있는 기록/재생 방법을 개발하는 것이다.
지금까지 SPM 정보저장장치용 기록매체로는 여러 가지 종류가 소개되었는데, 그 중에서 상변화(Phase Change)형 기록매체는 반복 되쓰기(Re-Writing)가 가능하고 읽기 동작시 감도가 매우 우수한 장점이 있다.
상변환형 기록매체는 CD나 DVD와 같은 광 정보저장장치에 주로 사용되어왔다.
광 정보저장장치에서는 상변환형 기록매체의 결정 상태 즉, 결정질 (Crystal) 또는 비정질(Amorphous) 결정상태에 따라 반사도가 달라지는 것을 이용하여 정보가 '1' 인지 '0' 인지를 구별한다.
이러한 상변환형 기록매체는 결정상태에 따라 전기전도가 크게 달라지는 특성이 있으며, 이를 이용하여 SPM 정보저장장치의 정보를 재생할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 SPM 정보저장장치의 상변환형 기록매체의 단면도로써, 실리콘 기판(11)의 상부에 Pt와 같은 전극 물질을 증착하여 하부전극(12)을 형성하고, 상기 하부전극(12)의 상부에 상변환 기록매체(13)를 증착하여 SPM 정보저장장치의 상변환형 기록매체를 형성한다.
여기서, 상변환 기록매체(13)는 GeTe-Sb2Te3또는 AgInSbTe를 사용한다.
도 2a와 2b는 SPM 정보저장장치의 상변환형 기록매체로 기록 및 재생과정을 도시한 도면으로써, 기록과정은 광 정보저장장치의 기록과정과 매우 유사하다.
먼저, 도 2a는 상변환형 기록매체의 기록과정을 나타낸 것으로, 일반적인 광 정보저장장치에서는 레이저를 이용하여 매체를 가열하여 정보를 기록하는 것과는 달리 상변환형 기록매체를 이용한 경우에는 캔틸레버(20)에 연결된 팁(21)을 가열시켜 정보를 기록한다.
즉, 팁(21)이 상변환 기록매체(13)의 상부를 지나가면서 캔틸레버(20)의 저항형 히터(Heater)에 전압을 인가하면 팁(21)이 가열되고, 이 열이 상기 상변환 기록매체(13)로 전달되어 매체의 온도가 약 200 ~ 300℃ 정도로 일정한 시간을 유지하게 되면 비정질 상태(13a)가 결정질 상태(13b)로 바뀌게 된다.
따라서, 결정질 상태(13b)를 '1' 라 정의하면, 상기 상변환 기록매체(13)에 열이 전달되지 않은 비정질 상태(13a)는 '0'으로 정의하여, 상기 상변환 기록매체(13)에 정보를 기록할 수 있게 된다.
이와 반대로, 결정질 상태(13b)를 비정질 상태(13a)로 바꾸기 위해서는 팁(21)에 더욱 높은 전압을 가하여 매체의 온도를 500℃ 이상으로 가열하면 상기 상변환 기록매체(13)가 액체상태로 바뀌게 되고 이것을 급격히 냉각하면 비정질 상태(13a)로 바뀌게 된다.
도 2b는 상변환형 기록매체의 재생과정을 나타낸 것으로, 상변환형 기록매체에 기록된 정보는 상변환 기록매체(13)의 전기전도도를 측정함으로써 재생할 수 있다.
즉, 상변환 기록매체(13)의 결정질 상태(13b)는 비정질 상태(13a)에 비해서 전기전도도가 100배 이상 높다.
따라서, 팁(21)을 상변환 기록매체(13)에 접촉하여 전기전도도를 측정하면 결정질 상태(13b)인지 비정질 상태(13a)인지 알 수 있고, 이것은 각각 '1'과 '0'에 해당하는 정보가 된다.
그러므로, 상기 상변환 기록매체는 결정질 상태(13b)에 의해서 100배 이상의 높은 전기전도도의 차이를 나타내므로 감도가 매우 높은 장점이 있다.
그러나, 상변환형 기록매체를 SPM 정보저장장치에 사용하기에는 보호막 형성과 관련하여 몇 가지 문제점이 있다.
보호막을 형성하지 않으면 반복적으로 기록동작을 수행할 때, 상변환형 기록매체가 고체/액체 상태의 상변화를 겪기 때문에 기록매체가 산화하고 기록매체가 마모되기 쉬운 문제점이 있다.
한편, 이러한 문제점을 방지하기 위하여 보호막을 형성하는 경우, 적당한 전기전도도를 갖는 보호막을 선택하는 것이 매우 어렵다.
보호막이 부도체인 경우는 기록매체의 저항에 관계없이 저항이 매우 높게 나타나므로 기록매체의 전기전도도를 측정할 후 없다.
이에 반하여, 보호막이 도전체인 경우에는 전기전도가 해당 데이터 비트(Data bit)가 있는 부분 외에도 보호막을 통하여 매체 전체를 통하여 흐르게되므로 원하는 데이터 비트의 정보만을 검출할 수 없는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 상변환 기록매체에 보호막을 형성하여 기록 및 재생과정에서 산화 및 마모되는 것을 방지할 수 있으며, 기록매체를 평탄화하여 기록매체의 기록 및 재생 속도를 증가시키고 마모를 방지할 수 있는 탐침형 정보 저장 장치용 기록매체의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 기판의 상부에 전극, 상변환 기록매체와 도전성 보호막을 순차적으로 증착하는 단계와;
상기 도전성 보호막의 상부에 감광막을 형성하고, 사진식각공정을 이용하여 미세 패턴닝하여 감광막 패턴을 형성하는 단계와;
상기 감광막 패턴을 마스크로 하여 상기 도전성 보호막과 상변환 기록매체를 동시에 식각하여 도전성 보호막 패턴과 상변환 기록매체 패턴을 형성하고, 감광막 패턴을 제거하는 단계와;
상기 상변환 기록매체 패턴을 전기적으로 절연하고, 상기 상변환 기록매체 패턴이 산화되는 것을 방지하기 위한 절연막을 전면에 증착하는 단계와;
상기 도전성 보호막패턴이 드러날 때까지 절연막을 연마하여 평탄화시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 탐침형 정보 저장 장치용 기록매체의 제조방법이 제공된다.
도 1은 종래 기술에 따른 SPM 정보저장장치의 상변환형 기록매체의 단면도이다.
도 2a와 2b는 SPM 정보저장장치의 상변환형 기록매체로 기록 및 재생과정을 도시한 도면이다.
도 3a 내지 3e는 본 발명에 따른 탐침형 정보 저장 장치용 기록매체의 제조 공정도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11 : 실리콘 기판 12 : 하부전극
13 : 상변환 기록매체 13a : 비정질상태
13b : 결정질상태 20 : 캔틸레버
100 : 기판 101 : 전극
102 : 상변환 기록매체 103 : 도전성 보호막
104 : 감광막 패턴 105 : 절연막
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 3a 내지 3e는 본 발명에 따른 탐침형 정보 저장 장치용 기록매체의 제조 공정도로써, 먼저, 실리콘 웨이퍼(Si wafer)와 같은 기판(100)의 상부에 전극(101), 상변환 기록매체(102)와 도전성 보호막(103)을 순차적으로 증착한다.(도 3a)
여기서, 상기 전극(101)은 Pt 박막이 주로 사용하며, 상기 상변환 기록매체(102)는 GeTe-Sb2Te3또는 AgInSbTe와 같은 켈코게나이드(Chalcogenide) 화합물이 주로 사용된다.
상기 도전성 보호막(103)으로는 Pt와 같은 금속 박막 또는 TiN, RuO2와 같은 비금속 박막이 사용될 수 있다.
그 후, 상기 도전성 보호막(103)의 상부에 포토레지스트(Photo Resist)와 같은 감광막을 형성하고, 사진식각(Photo-lithography)공정을 이용하여 100nm 이하의 크기로 미세 패턴닝하여 감광막 패턴(104)을 형성한다.(도 3b)
그 다음, 상기 감광막 패턴(104)을 마스크로 하여 상기 도전성 보호막(103)과 상변환 기록매체(102)를 동시에 식각하여 도전성 보호막 패턴(103a)과 상변환 기록매체 패턴(102a)을 형성하고, 감광막 패턴(104)을 제거한다.(도 3c)
연이어, 각 정보 비트(Bit)에 해당하는 상기 상변환 기록매체 패턴(102a)을 전기적으로 절연하고, 상기 상변환 기록매체 패턴(102a)이 산화되는 것을 방지하기위한 절연막(105)을 전면에 증착한다.(도 3d)
상기 절연막(105)을 증착시킨 후, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 수행하여 상기 도전성 보호막패턴(103a)이 드러날 때까지 절연막(105)을 연마하여 상기 절연막(105)을 평탄화시켜, 평탄화된 절연막(105a)을 구현한다.(도 3e)
상기 절연막의 평탄화는 상변환 기록매체의 기록/재생 속도를 증가시키고 마모를 방지할 수 있는 장점이 있다.
따라서, 본 발명의 방법으로 제조된 상변환형 기록매체는 상변환 기록매체의 상부에는 도전성 보호막이 있고, 측면에는 절연막이 형성되어 상변환 기록매체의 산화 및 마모를 방지할 수 있고, 보호막 전체를 도전성 박막으로 했을 때 발생하는 데이터 비트간의 상호간섭을 억제하여 원하는 데이터 비트의 정보만을 검출할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 상변환 기록매체에 보호막을 형성하여 기록 및 재생과정에서 산화 및 마모되는 것을 방지할 수 있으며, 기록매체를 평탄화하여 기록매체의 기록/재생 속도를 증가시키고 마모를 방지할 수 있는 효과가 발생한다.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (5)

  1. 기판의 상부에 전극, 상변환 기록매체와 도전성 보호막을 순차적으로 증착하는 단계와;
    상기 도전성 보호막의 상부에 감광막을 형성하고, 사진식각공정을 이용하여 미세 패턴닝하여 감광막 패턴을 형성하는 단계와;
    상기 감광막 패턴을 마스크로 하여 상기 도전성 보호막과 상변환 기록매체를 동시에 식각하여 도전성 보호막 패턴과 상변환 기록매체 패턴을 형성하고, 감광막 패턴을 제거하는 단계와;
    상기 상변환 기록매체 패턴을 전기적으로 절연하고, 상기 상변환 기록매체 패턴이 산화되는 것을 방지하기 위한 절연막을 전면에 증착하는 단계와;
    상기 도전성 보호막패턴이 드러날 때까지 절연막을 연마하여 평탄화시키는 단계로 구성된 탐침형 정보 저장 장치용 기록매체의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상변환 기록매체는 켈코게나이드(Chalcogenide) 화합물인 것을 특징으로 하는 탐침형 정보 저장 장치용 기록매체의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 보호막은 금속 박막 또는 비금속 박막인 것을 특징으로 하는 탐침형 정보 저장 장치용 기록매체의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 금속 박막은 Pt이고, 상기 비금속 박막은 TiN 또는 RuO2인 것을 특징으로 하는 탐침형 정보 저장 장치용 기록매체의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 평탄화시키는 것은,
    CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 수행하여 평탄화시키는 것을 특징으로 하는 탐침형 정보 저장 장치용 기록매체의 제조방법.
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