JP2613883B2 - 超高密度情報記録方法及び装置 - Google Patents
超高密度情報記録方法及び装置Info
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- JP2613883B2 JP2613883B2 JP62104239A JP10423987A JP2613883B2 JP 2613883 B2 JP2613883 B2 JP 2613883B2 JP 62104239 A JP62104239 A JP 62104239A JP 10423987 A JP10423987 A JP 10423987A JP 2613883 B2 JP2613883 B2 JP 2613883B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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- G11B9/12—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using near-field interactions; Record carriers therefor
- G11B9/14—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using near-field interactions; Record carriers therefor using microscopic probe means, i.e. recording or reproducing by means directly associated with the tip of a microscopic electrical probe as used in Scanning Tunneling Microscopy [STM] or Atomic Force Microscopy [AFM] for inducing physical or electrical perturbations in a recording medium; Record carriers or media specially adapted for such transducing of information
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高密度情報記録方法及び装置、特に既存の
磁気記録媒体や光記録媒体の記録容量と比較して飛躍的
に大容量の記録を実現するための超高密度情報記録方法
及び装置に関する。
磁気記録媒体や光記録媒体の記録容量と比較して飛躍的
に大容量の記録を実現するための超高密度情報記録方法
及び装置に関する。
コンピュータを含めた情報産業の飛躍的発展を支える
技術として情報の大量記録を実現した磁気記録装置や光
記録装置の貢献度は極めて大きい。このような高密度情
報記録装置の実現により、文書情報はもとより、二次元
の拡がりを有する濃淡や色彩の伝達に係る画像情報、更
には超ハイファイの音楽に至るまでの高次情報の記録再
生を可能にした。この種の情報記録装置については、更
に高密度化を達成する為の試みがなされているが、現状
では、例えば磁気ディスクの場合は〜106ビット/cm2、
光ディスクの場合は〜108ビット/cm2程度の記録密度が
得られている。しかしながら、今度更に記録密度を飛躍
的に向上させるためには、新しい原理による超高密度情
報記録技術の研究開発が不可欠となっている。
技術として情報の大量記録を実現した磁気記録装置や光
記録装置の貢献度は極めて大きい。このような高密度情
報記録装置の実現により、文書情報はもとより、二次元
の拡がりを有する濃淡や色彩の伝達に係る画像情報、更
には超ハイファイの音楽に至るまでの高次情報の記録再
生を可能にした。この種の情報記録装置については、更
に高密度化を達成する為の試みがなされているが、現状
では、例えば磁気ディスクの場合は〜106ビット/cm2、
光ディスクの場合は〜108ビット/cm2程度の記録密度が
得られている。しかしながら、今度更に記録密度を飛躍
的に向上させるためには、新しい原理による超高密度情
報記録技術の研究開発が不可欠となっている。
一方、集積回路やメモリ等の回路パターンを半導体基
板上に形成するためのリソグラフィ技術として、電子感
光材料を表面にコーティングした基板上に尖った電極を
所定の間隔をおいて配設してトンネル電流を発生させ、
かつ、当該電極を走査することにより、電子感光材料を
パターン状に露光させる方法が特開昭61−281133号公報
に開示されている。
板上に形成するためのリソグラフィ技術として、電子感
光材料を表面にコーティングした基板上に尖った電極を
所定の間隔をおいて配設してトンネル電流を発生させ、
かつ、当該電極を走査することにより、電子感光材料を
パターン状に露光させる方法が特開昭61−281133号公報
に開示されている。
本発明の目的は、既存の磁気記録や光記録方式と比較
して飛躍的に記録密度の向上が図れる新しい超高密度情
報記録方法及び装置を提供することにある。
して飛躍的に記録密度の向上が図れる新しい超高密度情
報記録方法及び装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の超高密度情報記
録方法は、反応室内に置かれた導電性基板の表面に導電
性探針を接近して配置し、反応ガスの存在下において基
板と探針との間にトンネル電流を発生させ、トンネル電
流が通過した基板の表面領域と反応ガスとの間で反応を
起こさせることにより、信号を記録するための超微細な
凹凸を形成するもので、反応ガスを活性化するための光
ビームを上記基板の近傍に照射するようにしたものであ
る。
録方法は、反応室内に置かれた導電性基板の表面に導電
性探針を接近して配置し、反応ガスの存在下において基
板と探針との間にトンネル電流を発生させ、トンネル電
流が通過した基板の表面領域と反応ガスとの間で反応を
起こさせることにより、信号を記録するための超微細な
凹凸を形成するもので、反応ガスを活性化するための光
ビームを上記基板の近傍に照射するようにしたものであ
る。
また、上記目的を達成するために、本発明の超高密度
情報記録装置は、信号を記録すべき導電性基板を収容す
るための反応室と、基板表面に導電性探針を接近して配
置し、反応ガスの存在下において基板と探針との間にト
ンネル電流を発生させることにより、基板の表面領域と
反応ガスとの間で反応を起こさせるための手段と、記録
すべき信号に基づいてトンネル電流を制御するための制
御手段と、反応ガスを活性化するための光ビームを上記
基板の近傍に照射するための照射手段とを少なくとも備
えるようにしたものである。
情報記録装置は、信号を記録すべき導電性基板を収容す
るための反応室と、基板表面に導電性探針を接近して配
置し、反応ガスの存在下において基板と探針との間にト
ンネル電流を発生させることにより、基板の表面領域と
反応ガスとの間で反応を起こさせるための手段と、記録
すべき信号に基づいてトンネル電流を制御するための制
御手段と、反応ガスを活性化するための光ビームを上記
基板の近傍に照射するための照射手段とを少なくとも備
えるようにしたものである。
本発明者等は、上述のリソグラフィ技術に着目し、そ
の原理を２値化信号の高密度記録に応用することの可能
性について研究した結果、導電性基板の表面に導電性探
針を接近して配置し、反応ガスの存在下において基板と
探針との間にトンネル電流を流すと、トンネル電流は、
探針先端部の原子と当該原子に最も近い基板表面の原子
との間で特に強く流れるため、反応ガスの種類に応じて
エッチング反応又は膜形成反応が進行し、基板の表面領
域に超微細な凹凸が形成することが判明し、上記の発明
をなすに至った。
の原理を２値化信号の高密度記録に応用することの可能
性について研究した結果、導電性基板の表面に導電性探
針を接近して配置し、反応ガスの存在下において基板と
探針との間にトンネル電流を流すと、トンネル電流は、
探針先端部の原子と当該原子に最も近い基板表面の原子
との間で特に強く流れるため、反応ガスの種類に応じて
エッチング反応又は膜形成反応が進行し、基板の表面領
域に超微細な凹凸が形成することが判明し、上記の発明
をなすに至った。
反応ガスと導電性基板との間の直接反応によって超微
細な凹凸を形成する代わりに、表面に電子感光膜を形成
した導電性基板を使用し、当該基板と導電性探針との間
に発生するトンネル電流によって電子感光膜を感光させ
た後、適当な現像処理を施すことにより、基板上に超微
細な凹凸を形成することも可能である。また、電子感光
膜を形成する材料として、トンネル電流の通過により体
積が増加又は減少する材料を用いた場合は、現像工程を
経ることなく、基板上に超微細な凹凸を形成することが
できる。
細な凹凸を形成する代わりに、表面に電子感光膜を形成
した導電性基板を使用し、当該基板と導電性探針との間
に発生するトンネル電流によって電子感光膜を感光させ
た後、適当な現像処理を施すことにより、基板上に超微
細な凹凸を形成することも可能である。また、電子感光
膜を形成する材料として、トンネル電流の通過により体
積が増加又は減少する材料を用いた場合は、現像工程を
経ることなく、基板上に超微細な凹凸を形成することが
できる。
このように形成した超微細な凹凸は、光ディスクにお
けるピット（レーザービームによる微細な凹部）と同
様、２値化信号の記録に利用することができる。即ち、
導電性基板を記録媒体として使用し、当該基板の表面を
導電性探針によって走査しながら、２値化信号に合わせ
てトンネル電流を発生させることにより、導電性基板の
表面に所望の情報を超高密度に記録することが可能とな
る。情報を記録した導電性基板は、同基板を原版とし、
回折格子や光ディスクを量産する場合と同じ要領で複製
材料を用いてプレス加工することにより、量産的に複製
することも可能である。
けるピット（レーザービームによる微細な凹部）と同
様、２値化信号の記録に利用することができる。即ち、
導電性基板を記録媒体として使用し、当該基板の表面を
導電性探針によって走査しながら、２値化信号に合わせ
てトンネル電流を発生させることにより、導電性基板の
表面に所望の情報を超高密度に記録することが可能とな
る。情報を記録した導電性基板は、同基板を原版とし、
回折格子や光ディスクを量産する場合と同じ要領で複製
材料を用いてプレス加工することにより、量産的に複製
することも可能である。
以下、本発明の第１の実施例を第１図により説明す
る。図において、１は反応室、２は記録媒体として使用
する導電性基板、３は反応ガス導入管、４は排気管、５
は導電性探針、６はトンネル電流の増幅器及び表示装置
である。
る。図において、１は反応室、２は記録媒体として使用
する導電性基板、３は反応ガス導入管、４は排気管、５
は導電性探針、６はトンネル電流の増幅器及び表示装置
である。
まず、電圧アクチュエータ（図では省略）の働らきに
より、導電性基板２と導電性探針５との距離を1nm程度
に接近させる。探針５と導電性基板２との間に加えるバ
イアス電圧を1mV〜10Vとして、両者の間にトンネル電流
が流れる状態に保つ。次に、反応ガス導入管３より反応
ガス（エッチングガス又は膜形成ガス）を導入すると、
トンネル電流が流れる微小空間領域において反応ガスが
活性化される。その結果、探針５と対抗する基板２の表
面の微小領域では、使用する反応ガスの種類に応じてエ
ッチング反応又は膜形成反応が進行する。エッチング反
応が進行する場合は、当初の基板表面から見て凹部とな
る部分が概略円形をもって形成され、一方、膜形成反応
が進行する場合は、当初の基板表面から見て凸部となる
部分が概略円形をもって形成される。
より、導電性基板２と導電性探針５との距離を1nm程度
に接近させる。探針５と導電性基板２との間に加えるバ
イアス電圧を1mV〜10Vとして、両者の間にトンネル電流
が流れる状態に保つ。次に、反応ガス導入管３より反応
ガス（エッチングガス又は膜形成ガス）を導入すると、
トンネル電流が流れる微小空間領域において反応ガスが
活性化される。その結果、探針５と対抗する基板２の表
面の微小領域では、使用する反応ガスの種類に応じてエ
ッチング反応又は膜形成反応が進行する。エッチング反
応が進行する場合は、当初の基板表面から見て凹部とな
る部分が概略円形をもって形成され、一方、膜形成反応
が進行する場合は、当初の基板表面から見て凸部となる
部分が概略円形をもって形成される。
反応ガスとしては、エッチング反応を誘起する場合
は、ハロゲン元素を含有するガス（例えばCl2,F2,CF4,C
Cl4,CCl2F2,SF6,NF3）を使用し、膜形成反応を誘起する
場合は、シラン系ガス、有機金属化合物ガス、金属カル
ボニルガス，有機モノマーガス（高分子膜形成ガス）な
どを使用する。
は、ハロゲン元素を含有するガス（例えばCl2,F2,CF4,C
Cl4,CCl2F2,SF6,NF3）を使用し、膜形成反応を誘起する
場合は、シラン系ガス、有機金属化合物ガス、金属カル
ボニルガス，有機モノマーガス（高分子膜形成ガス）な
どを使用する。
トンネル電流は、基板２と探針５との距離の変化に対
して指数関数的に変化する。また、トンネル電流が流れ
る状態にするには、両者の間隙を約1nm程度に保持しな
ければならない。このため、実験系の震動を除くための
手段が当然に必要となるほか、出来るだけ静的な状態で
トンネル電流を流す必要がある。このような観点から、
トンネル電流を流しながら反応ガスを導入するよりも、
反応ガスを一旦導入した後、反応ガスを排気するか、反
応ガスの導入及び排気を停止することによって静的な状
態を設定し、その状態でトンネル電流を流すことが望ま
しい。なお、反応ガスを排気する場合は、基板２の表面
又は探針５の先端部に吸着した反応ガスによってエッチ
ング反応又は膜形成反応が進行する。
して指数関数的に変化する。また、トンネル電流が流れ
る状態にするには、両者の間隙を約1nm程度に保持しな
ければならない。このため、実験系の震動を除くための
手段が当然に必要となるほか、出来るだけ静的な状態で
トンネル電流を流す必要がある。このような観点から、
トンネル電流を流しながら反応ガスを導入するよりも、
反応ガスを一旦導入した後、反応ガスを排気するか、反
応ガスの導入及び排気を停止することによって静的な状
態を設定し、その状態でトンネル電流を流すことが望ま
しい。なお、反応ガスを排気する場合は、基板２の表面
又は探針５の先端部に吸着した反応ガスによってエッチ
ング反応又は膜形成反応が進行する。
第２図は、本発明の第２の実施例であり、反応室１に
導入した反応ガスの活性化を促進する為に光励起手段を
追加した点に特徴がある。同図において、７は光源、８
は光ビーム、９及び10は反応室１に設けられた光透過窓
である。本実施例では、導電性基板２としてｐ型シリコ
ン基板又は無添加（高純度）シリコン基板を使用し、か
つ、エッチングガスとして塩素ガス又は塩素含有ガスを
使用することにより、導電性基板２のエッチング速度を
早めている。
導入した反応ガスの活性化を促進する為に光励起手段を
追加した点に特徴がある。同図において、７は光源、８
は光ビーム、９及び10は反応室１に設けられた光透過窓
である。本実施例では、導電性基板２としてｐ型シリコ
ン基板又は無添加（高純度）シリコン基板を使用し、か
つ、エッチングガスとして塩素ガス又は塩素含有ガスを
使用することにより、導電性基板２のエッチング速度を
早めている。
本実施例では、例えばXeClエキシマレーザーのように
塩素ガスの吸収バンド域の光を放射する光源が用いられ
る。光ビーム８を、第２図に示すように基板と平行に照
射し、導電性基板２の表面近傍を水平に通過させ、基板
面を照射しない条件で入射することが必要である。基板
面に光が当たると、その部分で正孔−電子対が形成さ
れ、エッチング反応が進行する為である。従って、使用
する光源としては、指向性の優れたレーザーが適してい
る。また、探針５と対向している微小部でのみ選択的に
反応を誘起させるには、光ビーム８が探針５などで反射
して基板２の表面を照射しないような条件設定も必要で
ある。
塩素ガスの吸収バンド域の光を放射する光源が用いられ
る。光ビーム８を、第２図に示すように基板と平行に照
射し、導電性基板２の表面近傍を水平に通過させ、基板
面を照射しない条件で入射することが必要である。基板
面に光が当たると、その部分で正孔−電子対が形成さ
れ、エッチング反応が進行する為である。従って、使用
する光源としては、指向性の優れたレーザーが適してい
る。また、探針５と対向している微小部でのみ選択的に
反応を誘起させるには、光ビーム８が探針５などで反射
して基板２の表面を照射しないような条件設定も必要で
ある。
本実施例の場合は、ｐ型シリコン又は無添加シリコン
を導電性基板２として使用した。ｎ型シリコンは、多数
キャリヤーである電子が多量に存在するため、導電性基
板２として使用すると、探針５と対向した微小部以外で
もエッチング反応が進行するからである。つまり、導電
性基板２（ｎ型シリコン）の近傍を通過する光ビーム８
により塩素ガスが活性化し、その活性種が基板２の表面
に拡散した時点で同基板を構成するｎ型シリコンの電子
が塩素の活性種に移行してCl-が形成され、最終的にはS
iClxの形で蒸発する為と考えられる。一方、ｐ型や無添
加シリコンの場合は、電子は少数キャリヤーであり、ト
ンネル電流が流れた導電性基板２の微小部領域でのみ選
択的にエッチング反応が進行するものと考えられる。い
ずれにしても、上記のプロセスを経てオングストローム
オーダー乃至ナノメーターオーダーの微細な凹部が導電
性基板２の表面領域に形成される。特に本実施例の場合
は、光源７からの光照射により多量の塩素ラジカルが形
成されるので、前記第１実施例と比較してエッチング速
度が早いという長所がある。もっとも、本実施例の場合
でも、反応室１内にエッチングガスを一旦導入した後、
ガスの供給と排気の操作を停止し、静的な状態でエッチ
ングすることが望ましい。
を導電性基板２として使用した。ｎ型シリコンは、多数
キャリヤーである電子が多量に存在するため、導電性基
板２として使用すると、探針５と対向した微小部以外で
もエッチング反応が進行するからである。つまり、導電
性基板２（ｎ型シリコン）の近傍を通過する光ビーム８
により塩素ガスが活性化し、その活性種が基板２の表面
に拡散した時点で同基板を構成するｎ型シリコンの電子
が塩素の活性種に移行してCl-が形成され、最終的にはS
iClxの形で蒸発する為と考えられる。一方、ｐ型や無添
加シリコンの場合は、電子は少数キャリヤーであり、ト
ンネル電流が流れた導電性基板２の微小部領域でのみ選
択的にエッチング反応が進行するものと考えられる。い
ずれにしても、上記のプロセスを経てオングストローム
オーダー乃至ナノメーターオーダーの微細な凹部が導電
性基板２の表面領域に形成される。特に本実施例の場合
は、光源７からの光照射により多量の塩素ラジカルが形
成されるので、前記第１実施例と比較してエッチング速
度が早いという長所がある。もっとも、本実施例の場合
でも、反応室１内にエッチングガスを一旦導入した後、
ガスの供給と排気の操作を停止し、静的な状態でエッチ
ングすることが望ましい。
光源７としてパルス点灯型のXeClエキシマレーザーを
用いた場合、繰り返し周波数又はパルス幅に応じてエッ
チングガスが活性化される。従って、導電性基板２のエ
ッチング反応を効率良く行なうには、光ビーム８の照射
周期に同期してトンネル電流を流せば良い。トンネル電
流の同期方法としては、印加電圧をコントロールする方
法と、基板２と探針５の間の距離を変動させる方法があ
る。
用いた場合、繰り返し周波数又はパルス幅に応じてエッ
チングガスが活性化される。従って、導電性基板２のエ
ッチング反応を効率良く行なうには、光ビーム８の照射
周期に同期してトンネル電流を流せば良い。トンネル電
流の同期方法としては、印加電圧をコントロールする方
法と、基板２と探針５の間の距離を変動させる方法があ
る。
第３図は、本発明の第３の実施例であり、エッチング
ガスの活性化のために放電手段を利用した点に特徴があ
る。第３図において、11は放電部であり、高周波放電
（マイクロ波放電を含む）などを利用することができ
る。エッチングガス（例えば塩素ガス）は、放電部11で
活性化された後、エッチングガス導入管３に設けられた
イオンコレクター12を通過して反応室１に導入される。
一方、導電性基板２と探針５との間にはトンネル電流が
流れることから、前記第２実施例の場合と同様、探針５
と対向する導電性基板２の表面で微小部のエッチング反
応が進行する。本実施例の場合は、放電部11で多量の塩
素ラジカルが形成されて反応室１に導入されるので、前
記第２実施例の場合と同様、エッチング速度の向上策と
しての効果がある。
ガスの活性化のために放電手段を利用した点に特徴があ
る。第３図において、11は放電部であり、高周波放電
（マイクロ波放電を含む）などを利用することができ
る。エッチングガス（例えば塩素ガス）は、放電部11で
活性化された後、エッチングガス導入管３に設けられた
イオンコレクター12を通過して反応室１に導入される。
一方、導電性基板２と探針５との間にはトンネル電流が
流れることから、前記第２実施例の場合と同様、探針５
と対向する導電性基板２の表面で微小部のエッチング反
応が進行する。本実施例の場合は、放電部11で多量の塩
素ラジカルが形成されて反応室１に導入されるので、前
記第２実施例の場合と同様、エッチング速度の向上策と
しての効果がある。
なお、エッチング反応を利用して探針５と対向する基
板２の表面に微細な凹部を形成する場合、凹部の形成と
同時に探針５の先端部がエッチングされるという問題が
ある。それを抑える為には、詳細図は示さないが、エッ
チングガスの導入室とトンネル電流を流す加工室とを別
に設けることが望ましく、この場合は、エッチングガス
の導入室において導電性基板上にエッチングガスを吸着
させ、次に当該基板を別室の加工室に搬送してから、ト
ンネル電流を流す操作を行なうことになる。
板２の表面に微細な凹部を形成する場合、凹部の形成と
同時に探針５の先端部がエッチングされるという問題が
ある。それを抑える為には、詳細図は示さないが、エッ
チングガスの導入室とトンネル電流を流す加工室とを別
に設けることが望ましく、この場合は、エッチングガス
の導入室において導電性基板上にエッチングガスを吸着
させ、次に当該基板を別室の加工室に搬送してから、ト
ンネル電流を流す操作を行なうことになる。
第４図は、本発明の第４の実施例を示す装置の概略構
成図である。本実施例では、導電性基板２の表面に電子
感光材料からなる薄膜13をコーティングした試料を使用
し、当該試料と導電性探針５との間にトンネル電流を流
して導電性基板２の上に凹凸を形成する。装置構成は、
トンネル電流を利用したリソグラフィ露光（回路パター
ン形成）を狙った前記公知例（特開昭61−251133号）と
類似している。電子感光膜13は、ラングミュアーブロジ
ェット（Langmuir−Blodgett）法などにより、約10nm程
度の厚さに形成することができる。電子感光膜13として
ポジ型レジストを用いると、トンネル電流が通過した部
分で重合反応が進行する結果、現像処理後、基板２の表
面に概略円形をした点状の重合膜が凸状に形成される。
一方、ネガ型レジストを用いた場合は、逆にトンネル電
流が流れた領域に概略円形をした凹部が形成される。な
お、電子感光材料として、トンネル電流の通過により体
積が増加又は減少するものを使用すれば、トンネル電流
を通過させるだけで（現像工程を経なくとも）凹凸を形
成することが可能である。
成図である。本実施例では、導電性基板２の表面に電子
感光材料からなる薄膜13をコーティングした試料を使用
し、当該試料と導電性探針５との間にトンネル電流を流
して導電性基板２の上に凹凸を形成する。装置構成は、
トンネル電流を利用したリソグラフィ露光（回路パター
ン形成）を狙った前記公知例（特開昭61−251133号）と
類似している。電子感光膜13は、ラングミュアーブロジ
ェット（Langmuir−Blodgett）法などにより、約10nm程
度の厚さに形成することができる。電子感光膜13として
ポジ型レジストを用いると、トンネル電流が通過した部
分で重合反応が進行する結果、現像処理後、基板２の表
面に概略円形をした点状の重合膜が凸状に形成される。
一方、ネガ型レジストを用いた場合は、逆にトンネル電
流が流れた領域に概略円形をした凹部が形成される。な
お、電子感光材料として、トンネル電流の通過により体
積が増加又は減少するものを使用すれば、トンネル電流
を通過させるだけで（現像工程を経なくとも）凹凸を形
成することが可能である。
このようにレジスト材料（電子感光材料）で凹凸を形
成した導電性基板は、そのままでも記録媒体として利用
することができるが、レジスト材料で凹凸を形成したも
のは、機械的強度が弱く、再生信号が時間の経過に共に
劣化するという問題がある。このため、半導体装置等の
製造プロセスで利用されているように、凹凸を形成した
電子感光膜をマスクとして下地の導電性基板をエッチン
グすることによって電子感光膜の凹凸を導電性基板に転
写し、当該基板を記録媒体として利用することが望まし
い。この場合、導電性基板を一定時間エッチングし、更
に当該基板上のレジスオを除去した時点では、当初レジ
ストが残存していた部分が凸部を形成し、現像の段階で
導電性基板の表面が露出していた部位が凹部を形成す
る。
成した導電性基板は、そのままでも記録媒体として利用
することができるが、レジスト材料で凹凸を形成したも
のは、機械的強度が弱く、再生信号が時間の経過に共に
劣化するという問題がある。このため、半導体装置等の
製造プロセスで利用されているように、凹凸を形成した
電子感光膜をマスクとして下地の導電性基板をエッチン
グすることによって電子感光膜の凹凸を導電性基板に転
写し、当該基板を記録媒体として利用することが望まし
い。この場合、導電性基板を一定時間エッチングし、更
に当該基板上のレジスオを除去した時点では、当初レジ
ストが残存していた部分が凸部を形成し、現像の段階で
導電性基板の表面が露出していた部位が凹部を形成す
る。
以上、第１図〜第４図に示した実施例を参照し、導電
性探針と導電性基板との間にトンネル電流を流す操作を
経て同基板に凹凸を形成する方法について説明した。こ
のように凹凸を形成した基板は、そのまま情報（２値化
信号）の記録媒体として使用することができる。しかし
ながら、前記方法は、量産手段としては必ずしも適して
いない。量産に移す為には、回折格子や光ディスクを量
産する場合のように、前記方法で形成した凹凸を有する
導電性基板を原版とし、複製材料を用いてプレス加工に
より生産することが望ましい。
性探針と導電性基板との間にトンネル電流を流す操作を
経て同基板に凹凸を形成する方法について説明した。こ
のように凹凸を形成した基板は、そのまま情報（２値化
信号）の記録媒体として使用することができる。しかし
ながら、前記方法は、量産手段としては必ずしも適して
いない。量産に移す為には、回折格子や光ディスクを量
産する場合のように、前記方法で形成した凹凸を有する
導電性基板を原版とし、複製材料を用いてプレス加工に
より生産することが望ましい。
トンネル電流は、探針最先端の形状と基板表面の凹凸
状態によって大きく変動する。原理的には、前記方法に
よりオングストローム域の狭い空間領域の凹凸を形成す
ることが可能であるが、それを実現する為には、探針の
加工技術、導電性基板表面の原子・分子レベルの平坦化
技術などが確立されなければならない。もっとも、現時
点においても、前記方法により直径100〜200Åレベルの
概略円形をした凸部又は凹部を形成することは容易であ
る。100Å程度の分解能で凹凸を形成することは、1cm角
に１×1012ビットのディジタル信号を記録することに相
当する。この値は、現在、高密度情報記録媒体として利
用されている光ディスクと比較しても約４桁程度優れて
いる。このように本発明によれば、従来の記録密度を飛
躍的に向上させることが可能となる。
状態によって大きく変動する。原理的には、前記方法に
よりオングストローム域の狭い空間領域の凹凸を形成す
ることが可能であるが、それを実現する為には、探針の
加工技術、導電性基板表面の原子・分子レベルの平坦化
技術などが確立されなければならない。もっとも、現時
点においても、前記方法により直径100〜200Åレベルの
概略円形をした凸部又は凹部を形成することは容易であ
る。100Å程度の分解能で凹凸を形成することは、1cm角
に１×1012ビットのディジタル信号を記録することに相
当する。この値は、現在、高密度情報記録媒体として利
用されている光ディスクと比較しても約４桁程度優れて
いる。このように本発明によれば、従来の記録密度を飛
躍的に向上させることが可能となる。
本発明の方法により導電性基板表面の凹凸として記録
された情報を再生するには、既に公知の技術である走査
型トンネル顕微鏡の原理を利用することが可能である。
即ち、走査型トンネル顕微鏡を用いて原子レベルの凹凸
を計る場合のように、導電性基板又は探針を走査しなが
ら基板上の凹凸の有無を測定することにより、２値化信
号の有無を判定することができる。より具体的には、情
報が記録された基板の凸部と探針との間にトンネル電流
が流れる距離に両者を保持し、基板を移動（例えば回
転）させながら、基板と探針との間に流れるトンネル電
流をモニターする。探針と対向する位置を基板の凸部が
通過する際にはトンネル電流が流れるが、基板の凹部が
通過する際にはトンネル電流が流れない（又は大幅に減
少する）。つまり、トンネル電流は両極間の距離の変化
に対して指数関数的に変化するという特徴のある現象を
利用すれば、本発明の方法で記録した高密度情報を再生
することができる。
された情報を再生するには、既に公知の技術である走査
型トンネル顕微鏡の原理を利用することが可能である。
即ち、走査型トンネル顕微鏡を用いて原子レベルの凹凸
を計る場合のように、導電性基板又は探針を走査しなが
ら基板上の凹凸の有無を測定することにより、２値化信
号の有無を判定することができる。より具体的には、情
報が記録された基板の凸部と探針との間にトンネル電流
が流れる距離に両者を保持し、基板を移動（例えば回
転）させながら、基板と探針との間に流れるトンネル電
流をモニターする。探針と対向する位置を基板の凸部が
通過する際にはトンネル電流が流れるが、基板の凹部が
通過する際にはトンネル電流が流れない（又は大幅に減
少する）。つまり、トンネル電流は両極間の距離の変化
に対して指数関数的に変化するという特徴のある現象を
利用すれば、本発明の方法で記録した高密度情報を再生
することができる。
本発明は、既存の磁気記録方式や光記録方式と比較し
て飛躍的に高密度の情報を記録することができるという
効果がある。
て飛躍的に高密度の情報を記録することができるという
効果がある。
第１図は、本発明の第１の実施例を示す装置の概略構成
図、第２図は、本発明の第２の実施例を示す装置の概略
構成図、第３図は、本発明の第３の実施例を示す装置の
概略構成図、第４図は、本発明の第４の実施例を示す装
置の概略構成図である。 １……反応室、２……導電性基板、３……反応ガス導入
管、４……排気管、５……導電性探針、６……増幅器及
び表示装置、７……光源、８……光ビーム、9,10……光
透過窓、11……放電部、12……イオンコレクター、13…
…電子感光膜。
図、第２図は、本発明の第２の実施例を示す装置の概略
構成図、第３図は、本発明の第３の実施例を示す装置の
概略構成図、第４図は、本発明の第４の実施例を示す装
置の概略構成図である。 １……反応室、２……導電性基板、３……反応ガス導入
管、４……排気管、５……導電性探針、６……増幅器及
び表示装置、７……光源、８……光ビーム、9,10……光
透過窓、11……放電部、12……イオンコレクター、13…
…電子感光膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 敬三 国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式 会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 矢島 裕介 国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式 会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−80536（ＪＰ，Ａ)
Claims (11)
- 【請求項１】反応室内に置かれた導電性基板の表面に導
電性探針を接近して配置し、反応ガスの存在下において
基板と探針との間にトンネル電流を発生させ、トンネル
電流が通過した基板の表面領域と反応ガスとの間で反応
を起こさせることにより、信号を記録するための超微細
な凹凸を形成する超高密度情報記録方法において、反応
ガスを活性化するための光ビームを上記基板の近傍に照
射することを特徴とする超高密度情報記録方法。 - 【請求項２】上記反応室内に上記反応ガスを導入した
後、反応ガスの導入及び排気を停止し、その状態でトン
ネル電流を発生させることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の超高密度情報記録方法。 - 【請求項３】上記光ビームはパルス状のものであり、か
つ、該パルスとの周期と同期して上記トンネル電流を発
生させることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第
２項記載の超高密度情報記録方法。 - 【請求項４】上記導電性基板との間でエッチング反応を
誘起する性質を有するガスを上記反応ガスとして使用す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第３項の
いずれか一に記載の超高密度情報記録方法。 - 【請求項５】上記反応ガスとしてハロゲン元素含有ガス
を使用し、かつ、上記導電性基板として半導体基板を使
用することを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の超
高密度情報記録方法。 - 【請求項６】上記半導体基板としてｐ型シリコン基板を
使用することを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の
超高密度情報記録方法。 - 【請求項７】上記半導体基板として無添加シリコン基板
を使用することを特徴とする特許請求の範囲第５項記載
の超高密度情報記録方法。 - 【請求項８】上記導電性基板との間で膜形成反応を誘起
する性質を有するガスを上記反応ガスとして使用するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項から第３項のいず
れか一に記載の超高密度情報記録方法。 - 【請求項９】上記反応ガスとしてシラン系ガス、有機金
属化合物ガス、金属カルボニルガス及び有機モノマーガ
スの少なくとも一種を使用し、かつ、上記導電性基板と
して半導体基板を使用することを特徴とする特許請求の
範囲第８項記載の超高密度情報記録方法。 - 【請求項１０】信号を記録すべき導電性基板を収容する
ための反応室と、基板表面に導電性探針を接近して配置
し、反応ガスの存在下において基板と探針との間にトン
ネル電流を発生させることにより、基板の表面領域と反
応ガスとの間で反応を起こさせるための手段と、記録す
べき信号に基づいてトンネル電流を制御するための制御
手段と、反応ガスを活性化するための光ビームを上記基
板の近傍に照射するための照射手段とを少なくとも備え
たことを特徴とする超高密度情報記録装置。 - 【請求項１１】上記照射手段は、パルス状の光ビームを
発生するものであり、かつ、上記制御手段は、該光ビー
ムと周期と同期してトンネル電流を制御するものである
ことを特徴とする特許請求の範囲第10項記載の超高密度
情報記録装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62104239A JP2613883B2 (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | 超高密度情報記録方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62104239A JP2613883B2 (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | 超高密度情報記録方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63271743A JPS63271743A (ja) | 1988-11-09 |
| JP2613883B2 true JP2613883B2 (ja) | 1997-05-28 |
Family
ID=14375404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62104239A Expired - Lifetime JP2613883B2 (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | 超高密度情報記録方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2613883B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5021672A (en) * | 1989-12-22 | 1991-06-04 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Etching of nanoscale structures |
| JP2999282B2 (ja) * | 1990-03-09 | 2000-01-17 | キヤノン株式会社 | 記録再生方法及び装置 |
| US5304535A (en) * | 1990-10-29 | 1994-04-19 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Etching of nanoscale structures on high temperature superconductors |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6180536A (ja) * | 1984-09-14 | 1986-04-24 | ゼロツクス コーポレーシヨン | 原子規模密度情報記緑および読出し装置並びに方法 |
-
1987
- 1987-04-30 JP JP62104239A patent/JP2613883B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63271743A (ja) | 1988-11-09 |
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