KR20070059822A - 입사광의 보강간섭을 이용한 광 탐침, 그 광 탐침을 포함한광정보 저장장치 및 그 광 탐침의 제조방법 - Google Patents

입사광의 보강간섭을 이용한 광 탐침, 그 광 탐침을 포함한광정보 저장장치 및 그 광 탐침의 제조방법 Download PDF

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Abstract

새부리 효과를 이용한 광 탐침의 광 투과율을 향상시킬 수 있는 미세 패턴의 산란구조에서의 보강간섭을 이용한 광 탐침, 그 광 탐침을 포함한 광정보 저장장치 및 그 광 탐침의 제조방법을 제공한다. 그 광 탐침은 광손실 영역을 줄이기 위해 새부리(bird's beak) 효과를 이용하여 형성된 곡면형태의 개구(aperture) 산화막; 및 개구 산화막 상에 형성된 입사광이 산란될 수 있는 산란구조를 가진 금속 박막;을 포함한다. 본 발명에 의한 광 탐침은 새부리 효과를 이용하여 광손실 영역을 줄인 곡면형태의 개구 산화막을 형성하고 산화막 위에 동심원 형태로 입사광의 산란구조를 형성함으로써, 보강간섭을 통하여 개구의 투과율을 극대화시킬 수 있다.
광 정보저장, 개구 탐침(aperture probe), 광 투과율, 근접장, 새부리(Bird's Beak) 효과, 동심원, 산란구조, 보강간섭

Description

입사광의 보강간섭을 이용한 광 탐침, 그 광 탐침을 포함한 광정보 저장장치 및 그 광 탐침의 제조방법{Optical probe using constructive interference of incident light, optical data storage comprising the same optical probe, and method of fabricating the same optical probe}
도 1은 종래 새부리 효과(Bird's Beak)를 이용하여 제작되는 근접장 광 탐침을 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입사광의 보강간섭을 이용한 광 탐침을 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 3a 및 3b는 도 2의 광 탐침에 형성되는 산란 구조를 위한 원형 요철의 패턴을 보여주는 평면도 및 사시도이다.
도 4는 도 2의 광 탐침에 형성되는 산란 구조를 통해 광의 보강간섭이 일어나는 현상을 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 도 2의 광 탐침이 실리콘 기판 상에 다수 형성된 모습을 보여주는 단면도이다.
도 6a ~ 6h는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 탐침의 제조방법을 보여주는 단면도들이다.
<도면에 주요 부분에 대한 설명>
100,100a,100b,100c:기판......................110,110a:하부 마스크막
120:상부 마스크막............................120a:원형 마스크막
130:산화막...................................132:원형 홈
140:보호막...................................150:금속 박막
152:원형 요철................................1000,2000:광 탐침
본 발명은 광정보 저장장치에 관한 것으로, 특히 광정보 저장장치에 이용되는 광 투과율을 향상시킨 광 탐침, 그 광 탐침을 포함한 광정보 저장장치 및 그 광 탐침의 제조방법에 관한 것이다.
현재의 정보통신분야의 비약적인 발달과 더불어 차세대 정보 저장장치로 소형의 사이즈에 대용량의 정보를 저장할 수 있는, 즉 고밀도의 기록이 가능한 정보 저장장치가 요구되고 있다. 광정보 저장장치의 경우, 일반적으로 단위 면적당 더 많은 정보를 저장하기 위해서는 기록광원의 파장 축소 및 집광렌즈의 개구수(Numerical Aperture)를 증가하여야 한다. 그러나 이들 광정보 저장장치는 빛의 회절 한계로 인하여 기록밀도 증가에 한계에 부딪히고 있다.
그에 대한 대안기술로서, 원자현미경(Atomic Force Microscope:AFM)의 탐침을 이용한 에스피알(Scanning Probe Recording:SPR) 기술과, 초해상 매체기술 또는 빛의 회절 한계 한계를 극복한 근접장(near field) 광 탐침을 이용한 기술 등이 제 안되어 있다.
근접장 광 탐침을 이용한 기술의 경우, 개구(aperture)로 출력되는 빛의 투과율(throughput)이 아주 작아, 예컨대 100 nm 크기의 개구인 경우 투과율이 약 10-7 ~ 10-5 정도이기 때문에, 실제 활용 가능한 정도로 광 정보를 기록하고 처리속도를 향상시키는데 상당한 어려움이 있다.
이러한 어려움을 극복하기 위하여 탐침 끝의 광손실 영역(optical loss region)을 최소화하거나 표면에 규칙적인 구조를 형성하여 입사되는 빛에 의해 형성되는 금속표면의 플라즈몬(Plasmon)이 서로 간섭하여 개구에서 투과율을 향상시키는 방법이 제안되고 있다.
한편, 광손실 영역을 최소화하는 방법으로, 산화막 형성시에 나타나는 새부리(Bird's Beak) 현상을 이용하여 광 탐침 끝단의 구조를 완만한 포물선으로 만들어 광 손실 영역이 최소화함으로써, 고투과율의 개구를 구현하는 방법이 개발되었다.
도 1은 도 1은 종래 새부리 효과(Bird's Beak)를 이용하여 제작되는 근접장 광 탐침을 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 실리콘나이트라이드(Si3N4) 유전체 박막(20)을 마스크로 하여 하부의 실리콘 기판(30) 상에 산화막(10)을 성장시키면 도시한 바와 같이 새부리 효과에 의해 점선에서 실선 방향으로 포물선 형태로 산화막(10)이 형성되고, 그에 따라 광 손실 영역이 최소화되는 구조가 형성된다.
이와 같은 구조의 근접장 광 탐침은 개구의 광 투과율의 면에서 어느 정도의 향상을 가져왔으나, 개구의 사이즈가 더욱 작아짐에 따라 좀더 향상된 광 투과율이 요구되고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 새부리 효과를 이용한 광 탐침의 광 투과율을 향상시킬 수 있는 광 탐침, 그 광 탐침을 포함한 광정보 저장장치 및 그 광 탐침의 제조방법을 제공하는 데에 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 광손실 영역을 줄이기 위해 새부리(bird's beak) 효과를 이용하여 형성된 곡면형태의 개구(aperture) 산화막; 및 상기 개구 산화막 상에 형성된 입사광이 산란될 수 있는 산란구조를 가진 금속 박막;을 포함하는 입사광의 보강간섭을 이용한 광 탐침을 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 광 탐침은 상기 산란구조에 의해 광 투과율이 증가되는 구조, 즉 입사광과 산란되는 광이 보강간섭을 일으키는 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 산란구조는 상기 금속 박막에 상기 개구를 중심으로 동심원 형태로 형성된 다수의 원형 요철 형태로 형성되며, 상기 원형 요철들은 입사되는 빛의 파장에 따라 입사광과 산란되는 광이 보강간섭을 일으킬 수 있는 간격을 가지고 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 광 탐침은 전체적으로 캔티레버(cantilever) 구조를 가지며, 광 탐침 개구의 지름은 100 ㎚ 이하로 형성될 수 있 다.
본 발명은 또한 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 상기 광 탐침이 실리콘 기판 상에 적어도 2개 형성된 광 탐침 구조를 제공한다.
더 나아가 본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 상기 광 탐침 또는 광 탐침 구조를 포함한 광정보 저장장치를 제공한다.
상기 광정보 저장장치는 상기 광 탐침 또는 광 탐침 구조를 이용하여 광정보를 기록, 재생 또는 기록과 재생을 동시에 할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 새부리(bird's beak) 효과를 이용하여 광손실 영역을 줄인 곡면형태의 개구(aperture) 산화막을 형성하는 단계; 및 상기 개구 산화막 상에 입사광이 산란될 수 있는 산란구조를 가진 금속 박막을 형성하는 단계;를 포함하는 입사광의 보강간섭을 이용한 광 탐침의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 개구 산화막 형성단계는 실리콘 기판 상에 원형의 마스크막을 형성하는 단계; 상기 마스크막을 마스크로 하여 실리콘 기판을 습식 식각하여 초기 탐침 형상을 형성하는 단계; 상기 초기 탐침 형상이 형성된 기판 상에 일정 두께의 산화막을 성장시키는 단계; 상기 마스크막을 제거하고 상기 산화막 상에 보호막을 형성하는 단계; 및 상기 산화막 하부의 초기 탐침 형상 부분의 실리콘 기판을 식각하고 상기 보호막을 제거하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 산란구조 형성단계는, 상기 개구 산화막 상에 개구를 중심으로 동심원 형태로 다수의 원형 홈을 형성하는 단계; 및 상 기 원형 홈이 형성된 개구 산화막 상에 금속 박막을 증착하는 단계;를 포함할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 설명에서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 상부에 존재한다고 기술될 때, 이는 다른 구성 요소의 바로 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 구성 요소가 개재될 수도 있다. 또한, 도면에서 각 구성 요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 과장되었고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 한편, 사용되는 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입사광의 보강간섭을 이용한 광 탐침을 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 입사광의 보강간섭을 이용한 광 탐침(이하 '광 탐침'이라 한다)은 기판(100), 기판(100) 하부의 하부 마스크막(110), 기판(100) 상부로 형성된 산화막(130) 및 산화막(130) 상에 산란 구조를 가진 금속 박막(150)을 포함한다.
기판(100)은 실리콘(Si) 기판이며, 하부 마스크막(110)은 실리콘라이트라이드(Si3N4)로 형성될 수 있다. 광 탐침의 개구(A) 하부로 기판(100) 및 하부 마스크막(100)에는 넓은 관통 홀이 형성된다. 이러한 관통 홀을 통해 빛이 개구(A)로 입 사된다.
산화막(130)은 기판(100)의 실리콘(Si)을 적정 온도에서 산화시켜 성장시킨 실리콘 산화(SiO2)막이다. 이러한 산화막(130)은 전술한 대로 새부리(bird's beak) 효과를 이용하여 형성된 개구 산화막이다. 이때 산화막(130)은 약 650nm 정도의 두께로 형성되는 것이 바람직하나, 개구(A) 사이즈에 따라 다른 두께로 형성될 수 있음은 물론이다. 한편, 산화막(130)은 금속 박막(150)의 산란 구조를 위해 홈들이 형성되는데, 개구(A)를 중심으로 동심원 형태로 원형으로 형성된다.
금속 박막(150)은 산화막(130) 상부로 형성되는데, 예컨대 알루미늄(Al)이 증착되어 약 100nm 정도의 두께로 형성될 수 있다. 금속 박박(150)은 산화막(130)에 형성된 원형 홈들 내부로 알루미늄(Al)이 증착되면서 원형 요철(152)을 가지는 형태로 형성되는데, 이러한 원형 요철(152)이 입사광의 산란구조를 형성한다.
참고로, 광 탐침 구조는 크게 두 부분으로 나누어지는데, 최종적으로 탐침의 홀더(holder)가 될 수 있는 기판 부분과 포물선 모양의 구조의 개구가 존재하는 탐침의 윗부분으로 나누어진다. 한편, 기판 부분은 광 탐침의 캔티레버가 되어 본 실시예의 광 탐침은 전체적으로 캔티레버형 광 탐침 구조를 갖는다.
본 실시예의 광 탐침은 표면의 미세패턴에 의하여 개구에서의 보강간섭에 의한 광 투과율이 증대된 광 탐침 방식, 즉 플라즈몬의 간섭현상이 아닌 광의 간섭현상에 의한 투과율을 증가시킨 광 탐침을 제공하며, 또한 구조 면에서는 캔티레버형 근접장 광 탐침을 제공한다. 본 실시예의 광 탐침은 새부리 효과를 이용하여 말단부분을 곡면으로 만들어 광손실 영역을 최소화하고, 개구를 중심으로 동심원 모양의 산란구조를 형성하여 산란구조에서 산란된 빛이 개구 지점에서 서로 보강간섭함으로써 광 투과율이 극대화되는 원리를 이용한다.
본 실시예의 광 탐침 구조는 광 정보의 기록 및 재생에 적합한 구조로서, 용이하게 고투과율의 개구의 제작이 가능하며, 고투과율 개구를 포함한 캔티레버형 근접장 광 탐침 헤드에 적용함으로써, 고밀도의 광정보를 기록 및/또는 재생할 수 있는 광정보 저장장치를 구현할 수 있다.
도 3a 및 3b는 도 2의 광 탐침에 형성되는 산란 구조를 위한 원형 요철의 패턴을 보여주는 평면도 및 사시도로서, 실제로 금속 박막이 산화막 전체로 증착되나 금속 박막의 원형 요철 부분만을 남기고 나머지 부분은 생략하여 표현한다.
도 3a의 경우, 개구(A)를 중심으로 원형 요철(152)이 동심원 형태로 형성되어 있음을 확인할 수 있다. 한편, 3b의 경우 이러한 동심원 형태로 형성된 원형 요철(152)이 원형 반구 또는 포물선 형태로 상부로 돌출한 산화막 상에 형성됨을 확인할 수 있다. 이러한, 원형 요철(152)들의 간격은 입사광의 파장에 따라, 개구로 직접 입사되는 광과 산란되는 광이 보강간섭이 일어날 수 있는 간격으로 형성되는 것이 바람직하다.
도 4는 도 2의 광 탐침에 형성되는 산란 구조를 통해 광의 보강간섭이 일어나는 현상을 보여주는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 광 탐침의 개구부로 입사된 광들이 금속 박막(150)의 원형 요철(152)에 의해 반사 또는 산란되어 개구(A)에서 모이는 것을 확인할 수 있다. 이때, 개구(A)로 직접 입사된 광과 산란된 광이 보강 간섭이 일으키게 되면, 개구(A)에서의 광 투과율이 현저히 증가하게 된다. 따라서, 원형 요철(152)은 이러한 보강간섭을 일으킬 수 있는 간격을 가지고 형성되어야 한다.
일반적으로 산란되는 광은 산화막(130)을 통과하여 원형 요철(152)에 도달하고, 그 후 원형 요철(152)에 의해 산란하게 되므로, 원형 요철의 간격은 산화막 내의 광의 파장에 해당하는 간격이나 그 정수 배의 간격으로 형성되는 것이 바람직하다. 예컨대, 입사광이 405 nm 정도의 파장을 가지는 경우, 원형 요철(152)은 약 200nm 정도의 간격을 가지고 형성될 수 있겠다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 도 2의 광 탐침이 실리콘 기판 상에 다수 형성된 모습을 보여주는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 도 2의 광 탐침, 즉 관통 홀이 형성된 기판(100) 및 하부 마스크막(110), 포물선 형태의 개구 산화막(130) 및 산란 구조를 가진 금속 박막(150)을 포함하는 광 탐침이 다수 개 형성될 수 있음을 보여주고 있다. 이러한 광 탐침들(1000,2000)은 동일 기판(100) 상에 동일한 공정순서를 가지고 함께 제작될 수 있으며, 일렬로 적정한 간격을 가지고 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 및 제2 실시예의 광 탐침은 광정보 저장장치의 헤드로 이용될 수 있고, 그에 따라 종래에 비해 상승된 고밀도의 광정보 저장장치를 제조할 수 있다. 더욱이, 제2 실시예의 여러 개로 배열된 광 탐침을 근접장 광 탐침 헤드로 이용하는 경우 광정보의 기록 및 재생 속도를 비약적으로 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 실시예들의 광 탐침을 이용함으로써, 광정보를 고밀도로 기록, 재생 또 는 기록과 재생을 동시에 할 수 있는 고밀도 광정보 저장장치의 구현이 가능하다.
한편, 본 실시예들의 광 탐침은 형성 방법이 용이하고 구조적으로 견고하여, 종래 근접장 광섬유 탐침의 경우, 탐침이 약하여 부러지거나 여러 개를 한꺼번에 배열하기 어려웠던 단점을 쉽게 극복할 수 있다.
도 6a ~ 6h는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 탐침의 제조방법을 보여주는 단면도들이다.
도 6a를 참조하면, 실리콘 기판(100a) 상하부로 마스크층(110a,120)을 저압화학기상증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition:LPCVD)을 이용하여 형성한다. 상부 마스크막(120)은 새부리 효과를 이용하여 포물선 형태의 개구 산화막을 형성하는데 이용되며, 하부 마스크막(110a)은 광 탐침 개구 하부의 실리콘 기판(100a)에 관통 홀을 형성하는데 식각 마스크로 이용된다. 이러한 마스크막들(110a,120)은 실리콘나이트라이드(Si3N4)로 형성하는 것이 바람직하다.
도 6b를 참조하면, 상부 마스크막(120)을 포토 리소그라피(photo-lithography) 공정을 통해 적정 직경의 원형 마스크막(120a)으로 형성한다. 이러한 원형 마스크막(120a)의 크기는 차후에 광 탐침의 높이를 좌우하게 되고, 그 모양에 따라 다른 구조의 개구의 모양이 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 100nm 이하의 개구를 형성하기 위하여, 300nm 정도의 두께를 가진 원형 마스크(120a)의 경우, 약 10 ㎛ 이하의 지름을 가지도록 형성하는 것이 바람직하나, 그에 한정되는 것은 아니다.
도 6c를 참조하면, 원형 마스크막(120a)을 마스크로 하여, HNA(HF/HNO3/ACETIC ACID)와 같은 등방성 에천트(Isotropic etchant)를 이용하여 습식 식각하여 초기 탐침 형상을 형성한다.
도 6d를 참조하면, 초기 탐침 형상이 형성된 실리콘 기판(100b) 상부로 적정 공정온도에서 산화막(130a), 즉 실리콘 산화막을 개구로 사용될 실리콘이 남을 정도의 두께, 예컨대 650 nm 정도의 두께로 성장시킨다. 이때 전술한 바와 같이, 원형 마스크막(120a) 하부로 형성된 초기 탐침 형상 부분의 산화막은 새부리 효과를 겪게 된다. 즉, 저온 산화막 형성 공정에서 원형 마스크막(120a)에 의해 발생하는 강한 스트레스에 의해 탐침 끝 부분이 포물선 구조가 되고, 그에 따라 고투과율의 탐침 구조가 형성된다.
도 6e를 참조하면, 산화막(130a) 형성 후, 원형 마스크막(120a), 예컨대, Si3N4 로 형성된 원형 마스크막(120a)을 인산(H3PO4) 용액에서 선택적으로 제거하고, 윗부분에 형성된 탐침이 다음 공정에 의해 손상이 되지 않게 보호막(140)을 도포한다. 보호막(140)으로는 수산화칼륨(KOH) 같은 이방성 실리콘 에천트(anisotropic Si etchant)에 효과적으로 견디는 실리콘나이트라이드(Si3N4)를 이용한다. 실리콘나이트라이드(Si3N4)막은 약 300nm 정도의 두께로 증착시켜 산화막(130a)의 탐침을 보호하는 것이 바람직하나, 그 두께에 한정되는 것은 아니다.
도 6f를 참조하면, 탐침 구조 하부의 실리콘 기판(100c)을 제거하기 위하여 하부 마스크막(110a)에 패턴을 형성하고, 패턴이 형성된 하부 마스크막(110)을 마 스크로 하여, 노출된 실리콘 기판(100c)을 KOH 용액에서 선택적으로 완전히 제거한다. 그에 따라, 탐침 구조 하부로 관통 홀 이 형성된 실리콘 기판(100)이 형성된다.
도 6g를 참조하면, 보호막(140)을 CF4/Ar 플라즈마를 이용하여 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching:RIE)을 통해 완전히 제거한다. 이렇게 하면 광손실 영역이 최소화된 포물선의 단면 형태를 갖는 고투과율 구조의 개구(A)가 존재하는 개구 산화막 구조가 형성된다. 이때, 형성되는 개구(A)는 100nm 이하의 지름을 가질 수 있다. 이후, 포물선 형상의 개구 산화막에 개구(A)를 중심으로 한 동심원의 원형 홈(132)들을 초점 이온빔(Focused Ion Beam:FIB)을 이용하여 형성한다.
이때의 원형 홈(132)들이 차후에 형성되는 금속 박막의 원형 요철, 즉 산란 구조를 형성하게 되므로, 원형 홈(132)들은 입사광의 보강간섭이 일어날 수 있는 간격으로 형성되어야 한다. 즉, 원형 홈(132)들의 사이의 공간 간격은 산란된 빛이 보강간섭이 일어날 수 있게 산화막(130) 내에서의 빛의 파장 정도의 크기에 해당하도록 형성하는 것이 바람직하다. 한편, FIB 공정 시에 일어나는 대전(charging) 효과를 방지하기 위하여 미리 금속을 얇게 증착할 수도 있다.
도 6h를 참조하면, 원형 홈(132)들이 형성된 산화막(130) 상부로 알루미늄(Al)과 같은 금속 박막을 증착하여, 원형 요철(152)을 통해 산란 구조가 형성된 금속 박막(150)을 형성한다. 알루미늄 박막은 약 100nm 정도의 두께로 형성하는 것이 바람직하나, 그에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에서는 하나의 광 탐침이 제조되었으나, 제2 실시예에서 보듯이 동일 기판 상에 다수의 광 탐침이 일정한 간격을 가지고 일렬로 배열되도록 형성할 수도 있음은 물론이다.
본 실시예를 통해 형성된 광 탐침은 산란구조를 가진 금속 박막이 형성됨으로써, 직접 개구에 도달하는 입사광과 금속 표면의 요철구조에서 산란되는 빛이 서로 보강간섭을 일으켜 개구에서의 광 투과율을 현저하게 향상시킨다. 즉, 개구에서의 빛의 양이 최대가 될 때, 투과되는 빛의 양도 최대가 되는데, 본 실시예와 같이 개구에서 보강간섭이 일어나므로 개구에서 빛의 양이 최대가 되고 그에 따라 투과율도 최대가 될 수 있다.
한편, 본 실시예들에서는 여기된 플라즈몬에 의한 간섭에 의한 광 투과율의 증가 원리가 아닌 광의 간섭에 의한 투과율의 증가 원리가 적용되므로 금속 면이 평평할 필요가 없고 곡면 위에서도 충분히 투과율의 향상을 기대할 수 있다.
본 실시예에서와 같은 반도체 공정을 이용하여 제작된 광 탐침은 표면의 미세 패턴에 의하여 개구에서의 보강간섭에 의한 광 투과율이 증대된 광 탐침 방식을 이용함으로써, 차세대 정보 저장용 헤드에 적용하는 경우 현재의 광섬유 탐침보다 수천 배 이상의 고투과율 탐침을 가진 광정보 저장장치의 구현이 가능하다.
또한, 본 발명의 광 탐침이 일렬로 여러 개로 배열된 근접장 헤드를 이용하면, 더욱 고밀도로 광정보를 아주 빠른 속도로 기록, 재생 또는 기록 및 재생을 동시에 할 수 있다. 예컨대, 50nm 크기의 개구의 경우 기록밀도는 수백 기가 비트/인치^2 가 될 수 있으며 이는 현재의 정보저장능력의 한계를 극복할 수 있는 방법이 될 수 있다.
한편, 본 발명의 고투과율 개구를 가진 광 탐침은 고밀도 광정보 저장장치의 헤드뿐만 아니라 기타 고분해능의 물성분석 등에 추가로 이용될 수 있는 장점을 가진다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 광 탐침은 새부리 효과를 이용하여 광손실 영역을 줄인 곡면형태의 개구 산화막을 형성하고 산화막 위에 동심원 형태로 입사광의 산란구조를 형성함으로써, 보강간섭을 통하여 개구의 투과율을 극대화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 광 탐침은 표면의 미세 패턴에 의하여 개구에서의 보강간섭에 의한 광 투과율이 증대된 광 탐침 방식을 이용함으로써, 차세대 정보 저장용 헤드에 적용하는 경우 현재의 광섬유 탐침보다 수천 배 이상의 고 투과율 탐침을 가진 광정보 저장장치의 구현이 가능하다.
더 나아가, 본 발명의 광 탐침이 일렬로 여러 개로 배열된 근접장 헤드를 이용하면, 더욱 고밀도로 광정보를 아주 빠른 속도로 기록 및/또는 재생할 수 있다.
한편, 본 발명의 고투과율 개구를 가진 광 탐침은 고밀도 광정보 저장장치의 헤드뿐만 아니라 기타 고분해능의 물성분석 등에 추가로 이용될 수 있는 장점을 가진다.

Claims (20)

  1. 광손실 영역을 줄이기 위해 새부리(bird's beak) 효과를 이용하여 형성된 곡면형태의 개구(aperture) 산화막; 및
    상기 개구 산화막 상에 형성된 입사광이 산란될 수 있는 산란구조를 가진 금속 박막;을 포함하는 입사광의 보강간섭을 이용한 광 탐침.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 광 탐침은 상기 산란구조에 의해 광 투과율이 증가되는 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 입사광의 보강간섭을 이용한 광 탐침.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 산란구조는 입사광과 산란되는 광이 보강간섭을 일으키는 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 입사광의 보강간섭을 이용한 광 탐침.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 산란구조는 상기 금속 박막에 상기 개구를 중심으로 동심원 형태로 형성된 다수의 원형 요철인 것을 특징으로 하는 입사광의 보강간섭을 이용한 광 탐침.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 원형 요철은 상기 개구 산화막 상에 동심원 형태로 형성된 다수의 원형 홈에 금속 박막이 증착되어 형성된 것을 특징으로 하는 입사광의 보강간섭을 이용한 광 탐침.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 원형 요철들은 입사되는 빛의 파장에 따라 입사광과 산란되는 광이 보강간섭을 일으킬 수 있는 간격을 가지고 형성된 것을 특징으로 하는 입사광의 보강간섭을 이용한 광 탐침.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 광 탐침은 전체적으로 캔티레버(cantilever)형 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 입사광의 보강간섭을 이용한 광 탐침.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 개구의 지름은 100 ㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 입사광의 보강간섭을 이용한 광 탐침.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 개구 산화막은
    관통 홀이 형성되어 있는 실리콘 기판 상에 형성되되, 상기 관통 홀 상부로 포물선 형태로 형성되고 상기 포물선 중앙에 개구가 형성된 것을 특징으로 하는 입사광의 보강간섭을 이용한 광 탐침.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 산화막은 실리콘 산화(SiO2)막인 것을 특징으로 하는 입사광의 보강간섭을 이용한 광 탐침.
  11. 제1 항의 광 탐침이 실리콘 기판 상에 적어도 2개 형성된 광 탐침 구조.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 적어도 2 개의 광 탐침이 상기 실리콘 기판 상에 일렬로 배열되는 것을 특징으로 하는 광 탐침 구조.
  13. 제1 항의 광 탐침 또는 제11 항의 광 탐침 구조를 포함한 광정보 저장장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 광정보 저장장치는 상기 광 탐침 또는 광 탐침 구조를 이용하여 광정보를 기록, 재생 또는 기록과 재생을 동시에 할 수 있는 것을 특징으로 하는 광정보 저장장치.
  15. 새부리(bird's beak) 효과를 이용하여 광손실 영역을 줄인 곡면형태의 개구(aperture) 산화막을 형성하는 단계; 및
    상기 개구 산화막 상에 입사광이 산란될 수 있는 산란구조를 가진 금속 박막을 형성하는 단계;를 포함하는 입사광의 보강간섭을 이용한 광 탐침의 제조방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 개구 산화막 형성단계는,
    실리콘 기판 상에 원형의 마스크막을 형성하는 단계;
    상기 마스크막을 마스크로 하여 실리콘 기판을 습식 식각하여 초기 탐침 형상을 형성하는 단계;
    상기 초기 탐침 형상이 형성된 기판 상에 일정 두께의 산화막을 성장시키는 단계;
    상기 마스크막을 제거하고 상기 산화막 상에 보호막을 형성하는 단계; 및
    상기 산화막 하부의 초기 탐침 형상 부분의 실리콘 기판을 식각하고 상기 보호막을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입사광의 보강간섭을 이용한 광 탐침의 제조방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 마스크막은 실리콘나이트라이드(Si3N4)로 형성하는 것을 특징으로 하는 입사광의 보강간섭을 이용한 광 탐침의 제조방법.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 성장된 산화막은 상기 원형의 마스크막 하부에서 새부리 효과에 의해 포물선 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 입사광의 보강간섭을 이용한 광 탐침의 제조방법.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 산란구조 형성단계는,
    상기 개구 산화막 상에 개구를 중심으로 동심원 형태로 다수의 원형 홈을 형성하는 단계; 및
    상기 원형 홈이 형성된 개구 산화막 상에 금속 박막을 증착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입사광의 보강간섭을 이용한 광 탐침의 제조방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 원형 홈은 초점 이온 빔(Focused Ion Beam:FIB)을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 입사광의 보강간섭을 이용한 광 탐침의 제조방법.
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