Ultra precise actuator fabrication for probe-based data storage by MEMS process

MEMS 공정을 이용한 탐침형 정보저장장치 제어용 초정밀 구동기 제작

전자기력을 이용하여 탐침형 정보저장장치의 미디어를 제어할 수 있는 초정밀 구동기를 제작하였다. 탐침형 정보저장장치는 데이터 비트의 크기가 10nm 수준이고, 단일 캔틸레버가 점유하는 영역의 크기가 수십 ${\mu}m$${\times}$수십${\mu}m$ 수준이므로, 미디인 구동기는 수 nm의 위치 정확도 및 수십 ${\mu}m$ 수준의 변위 그리고 100Hz이상의 공진 주파수를 확보하여야한다. 본 연구에서 제작한 탐침형 정보저장장치의 미디어 구동기는 고저항 Si wafer 표면을 Deep RIE로 patterning한 후 그 내부를 도금으로 채워 구리 코일을 형성하고 이를 영구자석과 결합시킨 후, 구리 코일에 전류를 흘려 미디어를 구동하는 방식이다. 사용된 영구자석은 SmCo 자석이며 코일의 폭은 $100{\mu}m$이고 간격은 $20{\mu}m$, 높이는 $70{\mu}m$로 결정하였으며, 100Hz 이상의 공진 주파수를 확보하기 위하여 스프링 재질은 구리보다 상대적으로 stiff한 Si을 사용하였다. 미디어의 크기는 $20{\times}20mm^2$, 전체 구동기의 크기는 $30{\times}30mm^2$이며 측정결과 최대변위는 140mA 인가 시 약 ${\pm}127{\mu}m$이다.