JP2001273601A - ストレージ・システム及び書き込み方法 - Google Patents

ストレージ・システム及び書き込み方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械的摩耗を受けず、数百Ｇｂ／インチ2の
記憶密度を可能にするストレージ・システムを提供す
る。 【解決手段】磁化可能な記憶媒体（１０）を使用し、記
憶媒体へ外部的に結合された人工的外部磁場Ｈへ前記記
憶媒体をさらし、ビット書き込み時には、ビット・サイ
ズの大きさで非常に局所的に熱を同時に加えて、熱が加
えられるロケーション（３２）で（温度に依存した）保
磁磁場よりも外部磁場を局所的に大きくすることが提案
される。更に、本発明のストレージ・システムでは、キ
ャンチレバー・チップ（２４）の２次元アレイが有利に
使用される。チップの各々は、電流によって活動化され
たとき熱源として働く。この電流は、前記チップ（２
４）内の抵抗通路を流れ、ビットの書き込みが意図され
ている小さな記憶媒体ロケーション（３２）で必要な温
度を発生し、その温度を磁気材料のキュリー温度又は補
償温度へ近づける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はコンピュータ・スト
レージ・システムに関する。更に、具体的には、本発明
は、ビットの書き込み及びビットの読み出しが強制され
るように、記憶媒体へ接近又は接触するチップ（tip）
を有するストレージ・システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータによって使用されるストレ
ージ・システムの記憶密度を増大することは、コンピュ
ータ産業の一般的な目的である。しかし、今日の記憶方
法と置換される良好な候補である全ての新しいテクノロ
ジは、数年にわたってこの新しいテクノロジの中に連続
した改善の余地を与えるため、長期の展望を提供するも
のでなければならない。なぜなら、記憶技術の基本的変
化と共に、コンピュータ産業は顕著な投資を行って、前
記新しいテクノロジに関連した技術目的のために既存の
製造機械を適合させるか、既存の機械を新しい機械で置
換しなければならないからである。
【０００３】従って、ストレージ・システムの更なる発
展に重要なことは、より良好な記憶領域密度を有する新
しい技術は、望ましくはナノメートル又は原子スケール
にまで更にスケールダウンする長期的可能性を有してい
なければならない。
【０００４】簡便であって、これらの非常に長期的な展
望を提供する今日知られた唯一の利用可能なツールは、
ナノメートル・シャープ・チップ（nanometer sharp ti
p）である。そのようなチップは、原子スケールまでの
像形成及び構造化ダウンを行うため、全ての原子力顕微
鏡（ＡＦＭ）及び走査形トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）で使
用される。簡便なチップは、１つの機能性、即ち、相互
作用の究極的局所制限に狙いを定めた非常に信頼性のあ
るツールである。
【０００５】近年、ポリマー記憶媒体におけるＡＦＭサ
ーモメカニカル（thermomechanical）記録法は、主とし
て簡便性を向上させデータ・レート及び記憶密度を増進
するように設計されたセンサ及びヒータの統合に関し
て、広範な変更を受けた。「消去能力を有する超高密度
原子力顕微鏡法データ記憶」（Ultrahigh-density atom
ic force microscopy data storage with erase capabi
lity）と題するG. Binnig, M. Despont, U.Drechsler,
W. Haeberle, M Lutwyche, P. Vettiger, H.J. Mamin,
B.W. Chui, 及びT.W. Kennyによる文献（Applied Physi
cs Letter, Volume 74, Number 9, March 1 1999, pp 1
329-1331）で説明されるように、ヒータ・キャンチレバ
ー（heater cantilever）を使用して、４００Ｇｂ／イ
ンチ2の記憶密度、及び読み出しについては数Ｍｂ／ｓ
のデータ・レート、及び書き込みについては１００kｂ
／ｓのデータ・レートのサーモメカニカル記録法が立証
された。
【０００６】そのような従来技術のサーモメカニカル書
き込みは、キャンチレバー／チップによって局所的な力
をポリマー層へ加え、局所的な加熱でそれを柔軟にする
ことの組み合わせである。十分な熱を加えることによっ
て、ビットを書き込むため記憶媒体へ窪みを形成するこ
とができる。このビットは、レバーが窪みの中へ移動し
たとき曲げられ、それと共にセンス回路の電気抵抗が変
化するという事実によって、同じチップで読み出すこと
ができる。
【０００７】ビット書き込みの間、小さな接触領域を介
して起こるチップからポリマーへの熱伝達は、最初は非
常に貧弱で、接触領域が増大するにつれて改善される。
これは、融解プロセスを開始するため、チップが比較的
高い温度、約４００℃へ加熱されなければならないこと
を意味する。一度、融解が始まると、チップはポリマー
の中へ押し込まれる。これは、ポリマーへの熱伝達を増
進し、融解されるポリマーの量を増大し、従ってビット
・サイズを増大する。融解がスタートして接触領域が増
大した後、窪みを発生するために利用可能な加熱パワー
は、少なくとも１０倍増大して、全加熱パワーの２％以
上になる。この高度に非線形の熱伝達メカニズムでは、
小さなチップ貫通、従って小さなビット・サイズを達成
すること、及びサーモメカニカル書き込みプロセスを制
御及び再現することは非常に困難である。
【０００８】ポリマー／チップによるこのアプローチの
更なる問題点は、各々のビット書き込みプロセスが、記
憶媒体の中で構造的変化、即ち、前述した窪みを実現す
ることである。この窪みは、一方では機械的摩耗を受
け、他方ではセンス・チップの機械的摩耗の原因であ
る。従って、後続の読み出しプロセスの大多数が、ビッ
ト品質を低下させる。
【０００９】前記アプローチの更なる欠点は、単一のビ
ットを消去できないことである。即ち、それらのビット
は、約１０Ｍビットのブロックでのみ消去できる。
【００１０】しかし、記憶媒体の実際の使用では、バイ
ト選択の消去プロセスが、しばしば好ましい。
【００１１】最後に言及した問題点の双方、即ち機械的
摩耗、及びビットを消去する間の不十分な局所的分解能
は、同じ特徴、即ち、ビット書き込みプロセスが、媒体
の表面に現れる媒体中の構造的変化に結合されているこ
とによって生じる。
【００１２】媒体表面の変化なしに記憶媒体へ書き込み
及び読み出す異なったアプローチは、例えばＤＥ１９７
０７０５２に開示されているように、磁気光学アプロー
チである。記憶媒体を局所的に加熱するためレーザ・ビ
ームが使用され、好ましくは記憶領域の保磁磁場が低い
とき、加熱された領域へビットが書き込まれる。しか
し、このアプローチは、領域分解能に限定される。なぜ
なら、熱を記憶媒体の中へ伝達するレーザ・スポット
は、レーザ波長の少なくとも半分のサイズを有するか、
各々が低減されたパワーを有する２つのレーザ・スポッ
トの、例えばカーネルの重畳によって、わずかしか低減
できないからである。従って、前記のアプローチでは、
約２００〜４００μｍのビット・サイズを達成すること
ができる。しかし、それらの「巨大な」ビット・サイズ
は、数百Ｇｂ／インチ2の値まで記憶密度を増大させよ
うとする野心的意図の中では許容され得ない記憶密度と
なる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、機械的摩耗を受けず、数百Ｇｂ／インチ2の記憶密
度を可能とするストレージ・システムを提供することで
ある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】ビットを記憶媒体へ書き
込むために、本発明の基本概念は、おおまかに述べる
と、磁化可能な記憶媒体を使用し、記憶媒体へ外部的に
結合された人工的外部磁場へ前記磁化可能記憶媒体をさ
らし、ビット書き込みの間に、ビット・サイズの大きさ
で非常に局所的に熱を同時に加え、熱が加えられたロケ
ーションの保磁磁場よりも外部磁場を局所的に大きくす
ることを含む。
【００１５】本発明に従えば、これは、少なくとも磁化
可能記憶媒体、磁場の源、少なくとも１つの書き込みヘ
ッド（しかし、抵抗通路又は抵抗ループを有する小さな
寸法のチップを有する書き込みヘッドのアレイが好まし
く、この抵抗通路又は抵抗ループは、それを電流が流れ
るとき、ビット記憶を実行しようとするロケーションへ
熱を加える）を含むストレージ・システムを提供するこ
とによって達成される。
【００１６】注意すべきことに、本発明の概念は、磁気
コイル、又は他の磁気源、永久磁石層ですら使用するこ
とを含む。
【００１７】ビットの書き込みは、電流が通路を流れ、
局所的温度が記憶媒体のキュリー温度又はその補償温度
へ近づくか到達するように記憶媒体を局所的に加熱し、
前記磁場の源に、所与の温度で保磁磁場よりも高い磁場
を発生させることによって提供される。こうして、ビッ
トを記憶媒体へ書き込むことができる。
【００１８】特に、本発明のストレージ・システムの好
ましい実施形態に従って、キャンチレバー・チップより
成る１次元又は２次元のアレイを設けることが提案され
る。各々のキャンチレバー・チップは、電流によって活
動化されたとき、熱源として働く。この電流は、前記チ
ップ内の抵抗通路を流れ、ビットの書き込みが意図され
る小さな記憶媒体ロケーションで、磁気材料のキュリー
温度又は補償温度に達するのに必要な温度を発生する。
【００１９】基本的には、チップと記憶媒体との間で直
接の接触があってもなくても、ビットを生成することが
できる。接触がない場合（これは、サーモメカニカル・
ビット書き込みと比較して著しく利点があろう）、チッ
プと記憶媒体との間の熱ガイドとして、軟らかい媒体を
有利に使用することができる。接触がある場合、摩耗を
低減し熱伝達を増進するため、潤滑剤を使用してよい。
【００２０】記憶媒体は薄いプレートとして形成され、
その表面は或る保護層で覆われることが提案される。
【００２１】ビット書き込みの間に、それぞれキュリー
温度又は補償温度に達すると、記憶媒体の下又は上で平
行に配列されたコイルが、特にチップの熱源が加熱する
媒体ロケーションを含む媒体の大部分に有効な磁場を発
生する。磁場の領域部分は、十分な磁気効果を確保する
ため、意図されたビット・サイズよりも大きくなければ
ならない。磁場は、保磁磁場よりも強く、従ってビット
は、この外部磁場の方向に沿った磁気で書き込まれる。
このようにして、安定なビットを書き込むことができ
る。
【００２２】説明された概念でビットを書き込むための
好ましい材料は、大きな垂直磁気異方性を有する材料で
ある。垂直磁気異方性は、表面に垂直な方向で磁気を安
定化するため形状異方性よりも大きくなければならな
い。この規準を満たす材料は、ＴｂＦｅ、ＧｄＣｏ、Ｄ
ｙＦｅのような希土と遷移金属との合金又は混合物、即
ち、それらの合成物である。これらの材料は、典型的に
は、環境温度で必ずしも補償しない反対方向磁化の副格
子を有するフェリ磁性体である。例えばＴｂ対Ｆｅの正
確な量は、副格子の磁化が補償する温度、即ち補償温度
が、書き込みプロセスに最も適した温度となるか、又
は、材料がその強磁性を失う温度、即ちキュリー温度
が、書き込み温度をあまりに遠く超えないように選ばれ
る。
【００２３】更に、典型的な材料は、三元化合物（例え
ばＴｂＦｅＣｏ）又は四元以上（例えばＧｄＴｂＤｙＦ
ｅＣｏ）を様々な組成で含む。これらの材料の大部分
は、無定形状態で最大の垂直異方性を有する。
【００２４】材料の他のクラスはザクロ石群であるが、
これらは全て非金属元素として酸素を含む。その例は、
Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２又はＢａＦｅ１２Ｏ１９である。
【００２５】これら全ての材料の中で、希土類元素が、
大きな垂直異方性に最も関係がある。
【００２６】完全に異なったクラスは、多くの極薄磁気
膜の特性を利用する。極薄膜は、希土を含まないときで
も、しばしば垂直磁化を安定化する垂直表面異方性を有
する。その例は、Ａｕ（１１１）、Ｐｔ（１１１）、Ｐ
ｄ（１１１）上で成長したＣｏ膜、又はＣｕ（００１）
上で成長したＦｅ膜である。正確な膜厚（典型的には、
１〜５原子層、即ち＜１ｎｍ）に依存して、異方性及び
他の磁気特性は、提案された書き込みプロセスに対して
最適の材料特性を有するように、調整されることができ
る。
【００２７】これら材料の多層（例えばＣｏ／Ｐｔ／Ｃ
ｏ／Ｐｔ／Ｃｏ／Ｐｔ．．．．）は、材料を安定化さ
せ、外部の影響、例えば腐食などに対して、よりロバス
トにする。様々な組成を有するＣｏＰｔの合金は、大量
な材料の表面に存在する最適化された磁気特性を使用す
る概念の変形である。
【００２８】選択された材料に依存して、磁化可能な層
の厚さは、記憶媒体のそれぞれの目的及び焦点特性へ適
合させることができる。
【００２９】本発明の更に好ましい様相に従えば、前記
のアプローチは、「局所的プローブ・アレイの大量記憶
アプリケーション」（mass-storage applications of l
ocalprobe arrays）と題して１９９８年１１月１０日に
発行された米国特許第５，８３５，４７７号に開示され
る「ミラピード（millipede）」手法と組み合わせるこ
とができる。ミラピード配列の基本要素の構造及び機能
性、並びに製造のノウハウについては、それを参照すべ
きである。
【００３０】大まかに説明すると、前記ミラピードは、
そのようなキャンチレバー・チップ２次元配列、即ち局
所プローブ・アレイであり、記憶媒体は、距離において
前記ミラピード・チップの間の距離に対応するアレイ・
フィールドを含む。ミラピード領域を超える読み出し又
は書き込みプロセスは、アレイ全体の開始点を有する新
しい位置を発見するため、媒体表面と平行にｘ又はｙ方
向へミラピードを動かすことによって達成される。この
特徴は、ここではアレイ全体のグローバル・トラッキン
グ特徴と呼ばれる。
【００３１】「ミラピード」配列を使用してビットを書
き込むアプローチは、媒体の事前のパターン化が不要と
なり、従ってキャンチレバー・アレイを所定のロケーシ
ョンに位置付けるときの問題点が回避されるという利点
を有する。なぜなら、読み出し時のビット・ロケーショ
ンは、書き込み時のチップ位置によって決定されるの
で、アレイは自己整列（self-align）するからである。
従って、事前のパターン化が実行されて、２次元ビット
・アレイの一部分のみを成功裏に検索できる場合と比較
して、意図されたビットを読み出すために必要な小さな
空間公差を、より容易に達成することができる。
【００３２】本発明の更なる利点は、現在使用されてい
る磁気光学媒体に限定されない記憶材料を使用できるこ
とである。なぜなら、或る読み出し波長における大きな
磁気光学応答の問題は存在しないからである。従って、
高い磁化及び腐食耐性のような最適化された磁気的及び
構造的特性を有する材料、例えば既に言及したように、
Ｃｏ／Ｐｔ多層又は合金を使用することができる。
【００３３】強調されるべきことは、本発明に従えば、
約２０ナノメートル以下の小さなビット・サイズを実現
することができる。これに対して、ビットを磁気的に書
き込む従来技術の唯一の類似方法は磁気光学方法である
が、その場合、約２００〜３００ナノメートルのビット
・サイズを実現できるにすぎない。従って、本発明の概
念は、磁気ビットを書き込むときの信頼性と、ビット領
域を局限するためにチップを使用することから達成され
る利点とを結合する。
【００３４】
【発明の実施の形態】それぞれの図面を一般的に参照す
ると共に、特に図１を参照して、チップと記憶媒体との
直接接触でビットを書き込む２次元（アレイ）ミラピー
ド配列を含む本発明のストレージ・チップ・システム
（storage chip system）の好ましい実施形態を、これ
から説明する。
【００３５】この１つのバリエーションは、後で言及す
る非接触モードである。
【００３６】アレイの設計、テクノロジ、及び製造に関
する技術的詳細は、前記の米国特許第５，８３５，４７
７号から得られてよい。
【００３７】図１に示される本発明のチップ（chip）８
は、前述した好ましい材料の１つから成る磁化可能記憶
媒体１０を含む。これは、支持層１２の上に支持される
層１０を形成する。記憶層１０は薄い保護層で保護され
ている。保護層は、図を明瞭にするため明示されていな
い。層１０及び１２は、Ｘ、Ｙ、及びＺ方向に動かすこ
とができる。Ｚ方向の移動は、３つの設定手段１３，１
４，１５の助けを借りて実現されるように示されるが、
Ｘ及びＹ方向の移動は、それぞれ設定手段１６，１７の
１つだけで達成される。
【００３８】チップ８上のプローブ層２０は、ヒータ・
プラットフォームとして働き、複数のキャンチレバー２
２を有する２次元局所プローブ・アレイを含む。キャン
チレバー２２の各々は、行及び列に配列された局所プロ
ーブを含む。局所プローブの幾つかのみが、参照符号２
２で示される。図１に示された例では、実際の局所プロ
ーブは、キャンチレバー２２の各々のチップ（tip）２
４である。本発明に従えば、層２０の表面は、ウェーハ
表面に前記キャンチレバーを形成するためミクロ機械加
工されている。更に、適切な熱膨張係数を達成するた
め、シリコンを使用してキャンチレバーが形成された。
注意すべきは、ヒータ・プラットフォームに対する個々
のキャンチレバーの運動は必要でないことである。なぜ
なら、ヒータ・プラットフォームは平らにされていて、
全体として記憶媒体へ接近するからである。
【００３９】有利には、柔軟で高共振周波数キャンチレ
バーを得るため、キャンチレバーの大きさは最小にされ
るべきである。柔軟なキャンチレバーは、チップ２４と
加熱される媒体１０とが直接接触する間に低い負荷力を
得るために必要である。高い共振周波数は、高速走査を
可能にする。更に、小さな熱時定数を得るため、十分に
広いキャンチレバー脚が必要である。この時定数は、キ
ャンチレバー脚を介する冷却によって部分的に達成可能
である。上記の設計上の考慮から、キャンチレバーは、
長さが５０マイクロメートル、幅が１０マイクロメート
ル、厚さが０．５マイクロメートルの脚、及び幅が５マ
イクロメートル、長さが１０マイクロメートル、厚さが
０．５マイクロメートルのプラットフォームを有する。
そのようなキャンチレバーは、１Ｎ／ｍの剛性、及び２
００ｋＨｚの共振周波数を有する。熱時定数は数マイク
ロ秒である。これは１００ｋＨｚの多重化レートを可能
にする。
【００４０】更に、チップの高さは、できるだけ小さく
なければならない。なぜなら、ヒータ・プラットフォー
ムの感度は、プラットフォームと媒体との距離に強く依
存するからである。
【００４１】熱源として作動できるためには、チップ２
４を含むキャンチレバー２２の各々は、抵抗通路を含
む。抵抗通路は、参照符号２６，２８で示される多重配
列によって制御及び駆動される。従って、従来技術にお
けるように、多重ドライバ２６，２８は、キャンチレバ
ー２２及び関連チップ２４の１つ又は複数を通して電流
を駆動するように使用されることができる。キャンチレ
バー及びチップの材料は、記憶媒体のキュリー温度又は
補償温度に接近するまで、この駆動電流でチップが加熱
されるように選ばれる。
【００４２】プローブ層２０の上には、磁気コイル３０
が示される。図１は、ストレージ・システムの部分的分
解図であることに注意すべきである。従って、コイル
は、プローブ層２０から離されて高く上げられている。
しかし、実際には、磁気コイル３０は、プローブ層に近
く配列され、プローブ層２０に固定されることができ
る。もちろん、コイル３０は、更にコイル保護層の中に
埋め込まれることができる。しかし、コイル保護層は、
図面では明瞭に示されていない。
【００４３】接続端子３４によって駆動されたコイル３
０をＤＣ電流が流れると、コイルの平面に垂直な関連磁
場Ｈが、図に示されるように発生する。
【００４４】図１に示されるストレージ・チップが動作
しているとき、磁気コイルと記憶媒体との間の距離は、
磁場Ｈがビット書き込み温度で記憶媒体の保磁磁場より
も高くなるように設定される。一方では、チップ２４が
加熱され、記憶媒体と接触するようになったとき、ビッ
ト書き込み温度に達する。
【００４５】ビット書き込みの後、記憶ロケーションの
温度が再び降下したとき、ビット・ロケーションは、図
に示されるように、外部磁場Ｈと平行な磁化を有する。
参照符号３２で示された小さな構造は、書き込むことの
できるビットを象徴的に表す。
【００４６】注意すべきこととして、チップ２４の各々
を加熱する持続時間、及びそれぞれのチップ関連加熱電
流は、熱がチップから記憶媒体の中へ流れ込む十分な時
間を有するように寸法を決めなければならない。図１に
示される例では、チップと記憶媒体との間に、中間層は
ない。しかし、前述したように、記憶媒体それ自体の機
械的摩耗に備えて、低摩耗層が設けられてよい。
【００４７】ここで図２を参照すると、本発明のビット
書き込み方法の最も本質的なステップが、詳細に示され
る。
【００４８】先ず、ステップ２１０で、接続端子３４を
介して磁気コイル３０を通る電流を駆動することによっ
て、磁場Ｈが発生する。コイル電流は、意図されたビッ
ト・ロケーションで保磁磁場よりも高くなるような磁場
を確立するのに十分な大きさである。
【００４９】次に、ステップ２２０で、多重端子２６，
２８を含むプローブ層２０のミラピード配列、及び磁気
コイル３０が、チップ領域の意図された部分から読み出
すために位置付けられる。このステップは、基本的に
は、記憶層１０の寸法に対するプローブ層２０の実際の
寸法に依存する。
【００５０】コイル及び加熱プラットフォームがチップ
領域の全体をカバーするのに十分な大きさであれば、ｘ
−ｙの移動は全く不要である。その場合、ミラピード加
熱プラットフォーム２０を位置付けるステップは、本質
的に、それを記憶媒体１０と接触するように近づけるこ
とを含む。
【００５１】しかし、加熱プラットフォーム領域が、チ
ップ・ストレージ領域の一部分だけであるとき、例え
ば、記憶層１０が、プラットフォーム２０と同じサイズ
を有する複数のサブポーション（sub-portion）を含む
とき、ミラピード配列は、おそらく、Ｘ、Ｙ方向で長い
距離を移動しなければならない。それを行うために、ミ
ラピード配列は、サブポーション間で前記長い距離を移
動する間に、記憶層１０への或る距離を保つため、先ず
上方へ動かされる。適切なサブポーションが発見された
とき、ミラピード配列は下げられる。即ち、それは記憶
層１０へ再び近づけられる。ビット書き込みの態勢をと
るため、チップと記憶媒体との間の直接接触、又は接触
への近接が実現されるまで、下降移動が実行される。
【００５２】こうして、任意のバリエーションにおい
て、ミラピード配列が適切に位置付けられる。
【００５３】次に、又は既に前もって、ステップ２３０
で、多重ドライバ２６及び多重端子２８によって、所望
のキャンチレバー・チップが選択される。
【００５４】次に、ステップ２４０で、チップを加熱
し、チップの真下にある所望の記憶ロケーションへチッ
プ熱を伝達するため、加熱電流が、選択されたチップ２
４の抵抗通路を通して、前述したように駆動される。電
流が適切な大きさで、加熱持続時間が十分に長ければ、
記憶媒体の記憶ロケーションは、所望のように加熱され
る。
【００５５】次に、ステップ２５０で、磁場Ｈと局所的
に加えられた熱との結合作用により、外部磁場Ｈと平行
に記憶ロケーションを磁化することによって、ビットが
書き込まれる。新しく書き込まれるビットの直接環境で
は、記憶媒体の温度は、保磁磁場が外部磁場Ｈよりも小
さくなるように保磁磁場を低くするほど十分に高くな
い。なぜなら、記憶ロケーションの環境は、補償温度又
はキュリー温度より著しく下にある温度を永久的に有す
るからである。
【００５６】ステップ２６０で、加熱電流をスイッチオ
フした後で加熱が終わると、ミラピード配列は、記憶媒
体への前記大きな距離へ再び上げられる。従って、新し
く書き込まれたビット・ロケーションの温度は、装置の
規則的な動作温度へ再び降下する。より冷たくなったと
き、ビット・ロケーションは、その小さな記憶媒体領域
へ限定された外部磁場Ｈによって生じた磁化を保持す
る。こうして、安定なビットが書き込まれた。
【００５７】上述した書き込み方法は、媒体のパターン
化が不要であって、キャンチレバー・アレイを所定のロ
ケーションへ位置付ける問題点が回避されるという利点
を有する。即ち、ビットのロケーションは、書き込み中
のチップ位置によって決定されるので、アレイは自己整
列する。
【００５８】次に、ステップ２７０で、ミラピード配列
は、或る新しいビットの書き込みに備えて再位置付けさ
れるように、Ｘ、Ｙ方向に動かされることができる。
【００５９】次に，決定ステップ２８０で、更にビット
が書き込まれるのであれば、ステップ２２０へブランチ
する。そうでなければ、ステップ２９０で、ミラピード
配列は停止位置に置かれる。
【００６０】これまでの説明で、本発明は、特定の例示
的実施形態を参照して説明された。しかし、従属クレイ
ムに示されるように、本発明の、より広い趣旨及び範囲
から逸脱することなく、様々な修正及び変更がなされて
よいことが明らかであろう。従って、説明及び図面は、
限定的な意味ではなく例示的な意味を有すると考えるべ
きである。
【００６１】図２に示される流れ図から分かるように、
磁場は、反復されるビット書き込みプロセスの間、永久
的にアクティブであってもよい。従って、本発明の代替
の実施形態では、磁気コイルは、適切な永久磁石材料を
含む磁気層によって置換されてよい。
【００６２】基本的には、本発明のストレージ・システ
ムは、例えばハード・ディスク・ドライブとして実現さ
れることができる。このハード・ディスク・ドライブ
は、これまで説明したキャンチレバー・アレイと同一又
は類似の１つ又は複数の１次元又は２次元キャンチレバ
ー・アレイを含み、このアレイは従来技術のテクニック
に従ってハード・ディスク・フレームに吊り下げられ
る。「アレイ」の用語は、キャンチレバーを支える書き
込みヘッドの有利に規則的な配列を意味するものと理解
すべきである。従って、相互に接近して配列されたそれ
らの複数の平行１次元の「行」は、２次元アレイと考え
ることができる。
【００６３】本発明のストレージ・システムを更に変更
するとき、前述した基本的機能性を保持しながら、明ら
かに多くのパラメータの大きさを変更することができ
る。その例は、チップと記憶媒体との間の距離、ビット
書き込み段階でのチップ温度、外部磁場Ｈの強度、磁気
コイル３０と記憶層１０との間の距離、又は熱伝導係数
に関する潤滑剤として使用されてよい材料がある。
【００６４】適切であるように、更に所望の特徴を有す
るストレージ・システムを提供するため、前記のパラメ
ータを組み合わせてよい。記憶媒体のサイズすら、広く
変更してよい。それを矩形のプレートにし、前述したよ
うに、その上にサブポーションのアレイがあり、サブポ
ーションの各々がミラピード配列のサイズとマッチする
構成にすることができる。更に、サブポーションの間に
オーバラップ領域を設けることができる。
【００６５】更に、本発明のストレージ・システムは、
回転システムとして構成されてよい。その場合、記憶層
が回転ディスクであり、ディスクの関連周辺サークルの
内部記憶領域をカバーする１つ又は複数のミラピード配
列が設けられる実施形態が好ましい。
【００６６】更に、磁場を発生する構成要素、即ちコイ
ル、又は永久磁石は、記憶層の反対側、即ち図１に示さ
れる上方位置の反対側に置くこともできる。
【００６７】更に、本発明の概念は、読み出し手段を含
むように拡張してよい。このため、磁気力顕微鏡法（Ｍ
ＦＭ）、即ち磁気チップを使用する読み出しプロセスの
ような従来技術のテクノロジ、又は代替的に、磁気抵抗
要素を使用する読み出しテクノロジを使用することがで
きる。磁気抵抗要素の中で、電気抵抗の変化は、読み出
されるビットの漂遊磁場の方向に依存して検出される。
【００６８】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。 （１）抵抗通路を有し、該抵抗通路を通して電流を流す
とき局所的に熱を加える書き込みヘッド（２２、２４）
と、磁化可能な記憶媒体（１０）と、前記電流が前記抵
抗通路を流れ局所媒体温度がキュリー温度又は補償温度
に近づくときに前記記憶媒体が局所的に加熱されるよう
な磁場の源（３０）とを備え、前記磁場の源は、ビット
が前記記憶媒体へ書き込まれるように、到達した温度で
保磁磁場よりも高い磁場を発生することができるストレ
ージ・システム。 （２）前記記憶媒体として使用される材料が、前記記憶
媒体の表面に垂直で形状異方性よりも大きい磁気異方性
を有する、上記（１）に記載のストレージ・システム。 （３）前記記憶媒体として使用される材料が、希土と遷
移金属との合金、その三元又は四元以上の合成物、又は
ザクロ石の少なくとも１つを含む、上記（２）に記載の
ストレージ・システム。 （４）複数の書き込みヘッド（２２，２４）が、少なく
とも１つのアレイの形式で配列され、前記磁化可能な記
憶媒体が、１つ又は複数の書き込みヘッド・アレイの形
式とマッチする記憶領域を有する、上記（１）に記載の
ストレージ・システム。 （５）前記記憶媒体が回転するように配列され、前記磁
場の源及び前記書き込みヘッドのアレイが固定されて、
円形ジオメトリーに適合した形式を有する、上記（１）
に記載のストレージ・システム。 （６）前記書き込みヘッド（２４）と前記記憶媒体（１
０）との間に中間層が設けられた、上記（１）に記載の
ストレージ・システム。 （７）１つ又は複数のビットを記憶媒体（１０）へ書き
込む方法であって、磁化可能な記憶媒体（１０）のそれ
ぞれのロケーションの近くに、１つ又は複数の熱放射チ
ップ（２４）を配列し（２２０）、記憶ロケーション
が、少なくとも所定の最小ビット書き込み温度へ加熱さ
れるように、前記数のチップ（２４）に含まれるそれぞ
れの抵抗通路を通して電流を流し（２４０）、ビットが
前記１つ又は複数のビット・ロケーションに書き込まれ
るように、前記ビット書き込み温度で、保磁磁場よりも
高い磁場を前記ビット・ロケーションへ印加する（２１
０）ステップを含む方法。 （８）前記熱放射チップ（２４）の少なくとも選択され
た１つが前記記憶媒体（１０）と直接に接触する、上記
（７）に記載の方法。 （９）前記熱放射チップ（２４）と前記記憶媒体（１
０）との間に中間層が設けられる、上記（７）に記載の
方法。 （１０）前記中間層が低耗層を含む、上記（９）に記載
の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のストレージ・チップ・システムの好ま
しい実施形態の基本構成要素を示す部分的分解図であ
る。
【図２】本発明のビット書き込み方法の最も本質的なス
テップを示す略図である。
【符号の説明】
８ チップ（chip） １０ 記憶層 １２ 支持層 １３ 設定手段 １４ 設定手段 １５ 設定手段 １６ 設定手段 １７ 設定手段 ２０ プローブ層 ２２ キャンチレバー ２４ チップ（tip） ２６ 多重ドライバ ２８ 多重ドライバ ３０ 磁気コイル ３２ ビット ３４ 接続端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロルフ・アレンシュパッハ スイス連邦、 チューリッヒ−8134 アデ ィスウィル、 ワッハチューゲルベック ３ (72)発明者 ゲルト・カー・ビニッヒ スイス連邦、 チューリッヒ−8832 ウォ レラオ、 ファイゼンシュトラッセ 72 (72)発明者 ワルター・ヘーベレ スイス連邦、 チューリッヒ−8820 ヴェ ーデンスウィル、 ビュルグリパルク 15 (72)発明者 ペーター・フェティガー スイス連邦、 チューリッヒ−8135 ラン グナオ・アム・アルビス、 ラングムース シュトラッセ 33

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】抵抗通路を有し、該抵抗通路を通して電流
    を流すとき局所的に熱を加える書き込みヘッド（２２、
    ２４）と、 磁化可能な記憶媒体（１０）と、 前記電流が前記抵抗通路を流れ局所媒体温度がキュリー
    温度又は補償温度に近づくときに前記記憶媒体が局所的
    に加熱されるような磁場の源（３０）とを備え、 前記磁場の源は、ビットが前記記憶媒体へ書き込まれる
    ように、到達した温度で保磁磁場よりも高い磁場を発生
    することができるストレージ・システム。
  2. 【請求項２】前記記憶媒体として使用される材料が、前
    記記憶媒体の表面に垂直で形状異方性よりも大きい磁気
    異方性を有する、請求項１に記載のストレージ・システ
    ム。
  3. 【請求項３】前記記憶媒体として使用される材料が、希
    土と遷移金属との合金、その三元又は四元以上の合成
    物、又はザクロ石の少なくとも１つを含む、 請求項２に記載のストレージ・システム。
  4. 【請求項４】複数の書き込みヘッド（２２，２４）が、
    少なくとも１つのアレイの形式で配列され、前記磁化可
    能な記憶媒体が、１つ又は複数の書き込みヘッド・アレ
    イの形式とマッチする記憶領域を有する、請求項１に記
    載のストレージ・システム。
  5. 【請求項５】前記記憶媒体が回転するように配列され、
    前記磁場の源及び前記書き込みヘッドのアレイが固定さ
    れて、円形ジオメトリーに適合した形式を有する、請求
    項１に記載のストレージ・システム。
  6. 【請求項６】前記書き込みヘッド（２４）と前記記憶媒
    体（１０）との間に中間層が設けられた、請求項１に記
    載のストレージ・システム。
  7. 【請求項７】１つ又は複数のビットを記憶媒体（１０）
    へ書き込む方法であって、 磁化可能な記憶媒体（１０）のそれぞれのロケーション
    の近くに、１つ又は複数の熱放射チップ（２４）を配列
    し（２２０）、 記憶ロケーションが、少なくとも所定の最小ビット書き
    込み温度へ加熱されるように、前記数のチップ（２４）
    に含まれるそれぞれの抵抗通路を通して電流を流し（２
    ４０）、 ビットが前記１つ又は複数のビット・ロケーションに書
    き込まれるように、前記ビット書き込み温度で、保磁磁
    場よりも高い磁場を前記ビット・ロケーションへ印加す
    る（２１０）ステップを含む方法。
  8. 【請求項８】前記熱放射チップ（２４）の少なくとも選
    択された１つが前記記憶媒体（１０）と直接に接触す
    る、請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】前記熱放射チップ（２４）と前記記憶媒体
    （１０）との間に中間層が設けられる、請求項７に記載
    の方法。
  10. 【請求項１０】前記中間層が低耗層を含む、請求項９に
    記載の方法。
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