JP2961452B2 - 情報処理装置 - Google Patents

情報処理装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、走査型トンネル顕微鏡
（ＳＴＭ）の原理を用いた記録・再生装置である情報処
理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、メモリ材料の用途は、コンピュー
タおよびその関連機器，ビデオディスク，ディジタルオ
ーディオディスク等のエレクトロニクス産業の中核をな
すものであり、その材料開発も極めて活発に進んでい
る。メモリ材料に要求される性能は用途により異なる
が、一般的には、高密度で記録容量が大きい、記録
再生の応答速度が速い、消費電力が少ない、生産性
が高く、価格が安い、等が挙げられる。
【０００３】従来までは磁性体や半導体を素材とした半
導体メモリや磁気メモリが主であったが、近年レーザー
技術の進展にともない有機色素，フォトポリマーなどの
有機薄膜を用いた光メモリによる安価で高密度な記録媒
体が登場してきた。
【０００４】一方、最近、導体の表面原子の電子構造を
直接観測できる走査型トンネル顕微鏡（以後ＳＴＭと略
す）が開発され［Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇ ｅｔ ａｌ．，Ｈ
ｅｌｖｅｔｉｃａ Ｐｈｙｓｉｃａ Ａｃｔａ，５５，
７２６（１９８２）］、単結晶、非晶質を問わず実空間
像の高い分解能の測定ができるようになり、しかも媒体
に電流による損傷を与えずに低電力で観測できる利点を
も有し、さらに大気中でも動作し種々の材料に対して用
いることができるため広範囲な応用が期待されている。
【０００５】かかるＳＴＭは金属の探針（プローブ電
極）と導電性物質の間に電圧を加えて１ｎｍ程度の距離
まで近づけるとトンネル電流が流れることを利用してい
る。この電流は両者の距離変化に非常に敏感であり、ト
ンネル電流を一定に保つように探針を走査することによ
り実空間の表面構造を描くことができると同時に、表面
原子の全電子雲に関する種々の情報をも読み取ることが
できる。この際、面内方向の分解能は１Å程度である。
従って、ＳＴＭの原理を応用すれば十分に原子オーダー
（数Å）での高密度記録再生を行うことが可能である。
この際の記録再生方法としては、粒子線（電子線，イオ
ン線）あるいはＸ線等の高エネルギー電磁波および可視
・紫外光等のエネルギー線を用いて適当な記録層の表面
状態を変化させて記録を行い、ＳＴＭで再生する方法
や、記録層として電圧電流のスイッチング特性に対して
メモリ効果をもつ材料、例えばπ電子系有機化合物やカ
ルコゲン化物類の薄膜層を用いて、記録・再生をＳＴＭ
を用いて行う方法等が提案されている（例えば、特開昭
６３−１６１５５２号公報、特開昭６３−１６１５５３
号公報等がある）。この方法では、記録・再生に用いら
れるプローブ電極を記録媒体上の所望の情報記録部位上
に正確に動かす必要がある。
【０００６】この場合の位置制御は、おおまかには次の
とおりである。記録サイズが原子オーダー（数Å）なの
で、まずプローブを記録媒体上の所望の記録部位上に圧
電素子，ステッピングモーター，インチウォーム，手動
等により１０ｍｍから１μｍの範囲で記録媒体の記録面
に平行な方向に移動（以下、粗動と呼ぶ）させ、さらに
別の駆動機構、例えば圧電素子等により、プローブを１
μｍから０．１ｎｍの原子オーダーの範囲で移動（以
下、微動と呼ぶ）させる。また、前記粗動、微動の両方
の位置制御は、各記録媒体上等に何らかの位置に関する
情報を設置しておき、かかる情報を検出することによ
り、記録媒体上に位置に関する基準（以後基準目盛と呼
ぶ）を設定し、かかる基準目盛を基に行われる。
【０００７】例えば、微動用基準目盛として、記録媒体
面内の規則的原子配列に基づく原子周期をトラッキング
に利用することが提案されている（特開平１−５３３６
３号公報および特開平１−５３３６４号公報）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、プローブと
記録媒体を移動させる圧電素子として変位量が大きくと
れるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）がよく用いられ
る。ところが、ＰＺＴは電圧−変位特性が非線形で、ヒ
ステリシスをもっている。このため、微小変位に対して
は電圧−変位特性に線形性が成り立ち、プローブ等を精
度よく位置制御することができるが、変位量が大きくな
ると線形性が成立せず、かつ前述の結晶格子を用いた微
動用基準目盛もμｍ以上のオーダーにわたって欠陥やひ
びのない結晶を得ることが困難であるため、粗動の変位
に対して精度のよい位置制御が困難であった。
【０００９】そこで本発明の目的は、プローブ電極を用
いた電気的な高密度記録・再生方式において、高精度な
位置検出機能並びに位置制御機能を導入し、情報処理を
高密度かつ高精度に行うことができる情報処理装置を提
供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的は、記
録媒体の記録層に埋め込まれた、または記録層と積層さ
れた、位置決め用の基準目盛として機能する、磁極が周
期的に変化する磁化パターンによって、プローブと記録
媒体との相対的な位置決めを行うことによって達成され
る。
【００１１】すなわち、本発明は、記録層及び該記録層
に埋め込まれた、または該記録層と積層された、磁極が
周期的に変化する磁化パターンを有する磁性層を備えた
記録媒体と、前記記録層に近接して対向された導電性プ
ローブ電極と、該プローブ電極と前記記録媒体との間に
電圧を印加する手段と、該プローブ電極と該記録媒体と
の間に流れる電流を検知する手段とからなり、前記記録
層の変化を検知する記録媒体変化検知手段と、該記録媒
体変化検知手段のプローブ電極を前記記録層に沿って移
動させる移動手段と、前記記録媒体に対向して配置さ
れ、また前記記録媒体変化検知手段のプローブ電極と一
体に移動するように設けられた、前記磁性層の磁化パタ
ーンを検知する磁化パターン検知手段と、該磁化パター
ン検知手段の出力信号に基づいて、前記記録媒体変化検
知手段のプローブ電極を前記記録層上で位置決めする手
段とを有することを特徴とする情報処理装置とするもの
である。また、本発明は、前記磁極が周期的に変化する
磁化パターンが、垂直磁化膜の磁化パターンであること
を特徴とする情報処理装置とするものである。
【００１２】以下、本発明に関する位置決めの原理につ
いて述べる。
【００１３】本発明における位置制御は、記録媒体の記
録層に埋め込まれた、または記録層と積層された磁性層
に形成された磁化パターンを基準目盛として利用するこ
とで行っている。
【００１４】すなわち、該磁化パターンを磁化検出装置
で検出し、該磁化検出装置からの信号をもとにプローブ
およびまたは記録媒体の粗動に対する位置制御を行う。
【００１５】かかる磁化パターンの１例として、図１
（ａ）のようなパターンを考える。Ｎ極，Ｓ極（以後、
それぞれＮ，Ｓと呼ぶことにする）の配列が直線方向に
形成されており、その方向をｘ軸とする。またｘ軸方向
のＮ，Ｓの記録幅は１つのＮのみが２λ1で他のＮ，Ｓ
はλ1とする（図１（ａ）参照）。このｘ軸方向に磁気
ヘッドを走査したとすると、Ｎ，Ｓのくり返しに応じた
出力が時間ｔの関数として、磁気ヘッドより得られる
（図１（ｂ）参照）。この信号を、例えば整流し（図１
（ｃ）参照）、整流された信号と、クロック信号（図１
（ｄ）参照）とを比較し、一致したならば、パルスを発
生するようにする（図１（ｅ）参照）。（ただし、クロ
ック信号のパルス幅Ｔは、磁化パターンと磁気ヘッドの
相対速度をυとしたときＴ＝λ1／υとしておく。）図
１（ｅ）より明らかなように、記録幅２λ1の領域では
時間２Ｔにわたってパルスが発生していないが、他の領
域では間隔Ｔでパルスが発生している。
【００１６】ここで、図１（ｅ）に示すように、パルス
に発生順に、ａ，ｂ，ｃ，…と記号をつける。パルスａ
からパルスｂの間は時間２Ｔにわたってパルスが発生し
ていない。このように時間２Ｔにわたってパルスが発生
しなければ、パルスａとｂの間に対応する磁化パターン
領域を“原点”とし、図１（ｆ）に示すように“領域
０”と定義する。
【００１７】パルスｂのあと、時間Ｔだけおいて、パル
スｃが発生する。このパルスｂとｃの間に対応する磁化
領域を“領域１”と定義する。以下同様にして、磁化領
域を３，４，５，…と定義することができる。このよう
にＮ，Ｓの記録領域に番号をつけ、磁化パターンを基準
目盛とする。また前記のように“原点”を定義すること
で、磁化パターンを座標軸とすることができる。
【００１８】例えば、このような直線的に並んだＮ，Ｓ
のくり返しパターンを図２のように互いに直交するよう
に記録層上に配置し、それぞれｘ軸、ｙ軸とする。その
結果、図２に示すように、記録層上で、互いに座標で区
別できる領域に分割することができる。
【００１９】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明の各構成部につ
いて詳細に説明する。
【００２０】（実施例１／参考例） 図３に本実施例（参考例）に関する装置の構成図を示
す。装置全体は除震台１上に載せられている。２はガラ
ス基板（コーニング社製＃７０５９）、３は基板電極
（真空蒸着法により積層した厚さ４００ÅのＡｕ）、４
は記録層（ＬＢ法により形成されたスクアリリウム系色
素の単分子膜または、単分子累積膜）、５はｘ方向用の
磁化パターンが記録されている磁性層、５’はＹ方向用
の磁化パターンが記録されている磁性層である。磁性層
５と５’の構成を図４に示す。
【００２１】本実施例では磁性層５と５′はＮｉＦｅ
（パーマロイ）層１８と垂直磁化膜の代表例であるＣｏ
−Ｃｒ層１７から構成されている。磁性層５，５′はま
ず基板電極３の上にＮｉＦｅ層１７をスパッタ（厚さ
０．５μｍ）し、ついでＣｏ−Ｃｒ層をスパッタ（厚さ
０．１５μｍ）することで作製した。
【００２２】このように作製した磁性層５，５′に基準
目盛としての磁化パターンを記録した。記録は単磁極ヘ
ッドを用いて行った。図５に単磁極の形態と磁化パター
ン記録の様子を模式的に示した。図５で示したヘッドは
ＷＳＰ形と一般に呼ばれているものであり垂直磁化膜へ
の記録・再生に使用される。１９は主磁極（Ｃｏ−Ｚｒ
アモルファス薄膜、厚さ０．３μｍ），２０は巻線，２
１は磁性フェライトである。
【００２３】かかる磁気ヘッドに、図５で示すように電
気信号を送り、図１（ａ）で示したλ1が０．３μｍに
なるように、磁化パターンを磁性層５と５′に記録し
た。該ＷＳＰ形磁気ヘッドは前記磁性層５と５′に０．
３μｍ周期のＮ，Ｓの繰り返しパターンを記録するだけ
ではなく、記録された磁化パターンを０．３μｍの分解
能で検知することができる（法橋滋郎他：日本応用磁気
学会誌，８巻１号，１９８４）。
【００２４】さて、図３中、６と６′は磁気センサーで
ある。磁気センサーとして本実施例では前記ＷＳＰ形ヘ
ッドを用いた。磁気センサー６は磁性層５に記録された
磁化パターンを、磁気センサー６′は磁性層５′に記録
された磁化パターンを検知する。
【００２５】７は磁気センサー６，６′からの信号を図
１で示したような処理をする磁気信号処理装置である。
８は磁気信号処理装置７からの信号をもとに粗動機構を
作動させる粗動機構駆動回路である。
【００２６】９と９′はそれぞれｘ方向，ｙ方向の粗動
機構である。１０は記録層４への情報の記録および記録
された情報の再生用のプローブ電極である。
【００２７】１１はプローブ電極１０を３次元的に微動
させる微動機構である。なお磁気センサー６と微動機構
１１とプローブ電極１０は一体化されている。
【００２８】その様子を模式的に示したのが図６であ
る。ただしプローブ電極１０は磁気センサー６の主磁極
１９を含み、かつ主磁極１９と平行な平面上に含まれ、
かつ平行である。一方、磁気センサー６′は磁性層５を
含む基板と一体化されている。また磁気センサー６′の
主磁極を含み、かつ主磁極に平行な平面は、プローブ電
極１０を含み、かつ平行である。さて、図３中、１２は
プローブ電流増幅器で、１３はプローブ電流が一定にな
るように前記微動機構１１を制御するサーボ回路であ
る。
【００２９】１４は微動機構１１を駆動させる微動駆動
回路である。１５はプローブ電極１０と基板電極３の間
にパルス電圧を印加する電源である（閾値以上の大きさ
のパルス電圧を記録層４のスクアリリウム系色素に印加
することにより、記録層４に情報が記録される）。なお
１５′は再生時にプローブ電極１０と記録層４の間にバ
イアス電圧を印加する電源である。１６は装置全体を制
御するコンピュータである。
【００３０】次に、本実施例における磁性層５と５′の
空間的配置について述べる。本実施例では、磁性層５と
磁性層５′は同一平面上にはないが、互いに平行となる
ようにしておく。また、磁性層５と５′に記録された磁
化パターンのＮ，Ｓの繰り返し方向は互いに直交するよ
うにしておく。磁性層５と５′に記録されたＮ，Ｓの繰
り返しパターンに、図１で説明した原理で０，１，２，
…と番号をつけた時、図７のようになるようにした。し
たがって、磁性層５をｙ方向に移動すれば、ある時、模
式的に図２のような磁化パターンどうしの配置が生じ
る。
【００３１】一方、磁気センサー６′は磁性層５′上を
走査できるように磁性層５を含む基板上に配置されてい
る。
【００３２】次に本実施例で行った位置決めについて述
べる。前述したとおり、磁化パターンを記録した磁性層
５と５′を配置すれば、記録層４上にｘ−ｙ座標を導入
することができ、図２のように、記録層上を座標で指定
できる領域に分割できる。本実施例では、この領域の大
きさは０．３μｍ×０．３μｍである。
【００３３】また本実施例では、プローブ電極１０を座
標（３，２）で指定される領域に粗動させる際、次のよ
うに行う。磁気センサー６と６′およびプローブ電極１
０との位置関係（これはすでに述べた）により、磁気セ
ンサー６の主磁極を図７の磁性層５上で“３”と定義さ
れた磁化領域に、また磁気センサー６′の主磁極を図７
の磁性層５′上で“２”と定義された磁化領域に移動さ
せれば、プローブは所望の領域に移動する。磁気センサ
ー６，６′による位置検知の原理はすでに図１を用いて
説明したとおりである。
【００３４】本実施例では、プローブ電極１０の記録層
４の面方向での粗動に対する位置制御を行った。具体的
には、記録層４上で（３，２），（１０，２０），（５
０，１００）で指定される領域にプローブ電極１０を粗
動させ、情報の記録を行った。この領域への移動におけ
るパルスの数えあげなどはコンピューター１６により行
った。同時に、記録を行った領域の座標もコンピュータ
ー１６のメモリに、記憶させておいた。
【００３５】記録情報の再生では、プローブ電極１０を
前記領域（３，２），（１０，２０），（５０，１０
０）へ移動させて行った。この時のプローブ電極１０の
位置制御は、前記の位置制御と全く同じ方法で行った。
【００３６】（実施例２／参考例） 図８を用いて本実施例（参考例）の説明を行う。本参考
例では、記録層４’は円形をしており、その円の中心を
軸にして回転することを特徴としている。
【００３７】図８において、円形基板２′の側面に磁性
層２２が積層されている（実施例１と同じく、厚さ０．
５μｍのＮｉＦｅ層の上に厚さ０．１５μｍのＣｏ−Ｃ
ｒ層をスパッタして作製した）。２３は磁性層２２に記
録された磁化パターンを検知する磁気センサーである。
９″は記録層を回転させる粗動機構である。
【００３８】本実施例において、プローブ電極１０と磁
気センサー６（実施例１と同じＷＳＰ形ヘッド）の主磁
極は同一平面上にあり、同時にプローブ電極１０は磁気
センサー６（ＷＳＰ形ヘッド）の主磁極と平行である。
ただし、磁気センサー６の主磁極を含む平面と、磁気セ
ンサー２３の主磁極を含む平面は互いに直交している。
また、磁性層５と磁気センサー６は結合板２５により一
体化している。
【００３９】さて、磁性層５（実施例１と同じ条件で作
成したＣｏ−Ｃｒ層）には、実施例１と同じ条件で磁化
パターンを形成した。磁性層５に記録された磁化パター
ンをｘ軸とした。磁性層２２に記録された磁化パターン
は、模式的に示すと図９のようになる（実施例１と同じ
条件で磁化パターンを形成した）。この磁性層２２に形
成された磁化パターンを利用した座標をｙ′とする（図
１で示した方法により、Ｎ，Ｓの繰り返しパターンに番
号をつけた）。この座標ｙ′は記録層４′の側面の位置
を指定することができる（図１０参照）。
【００４０】本実施例でも、記録層４′を座標で指定で
きる領域に分割して考えることができるが、その領域の
形は図１１のようになる。
【００４１】ここで、本実施例における他の装置の構成
および、位置決めの原理は実施例１と同様である。
【００４２】図８の構成の装置で、プローブ電極１０の
粗動を行い、情報の記録・再生実験を行ったところ、記
録・再生ができたことが確認できた。なお、本実施例の
ように、記録媒体を回転させるほうが、駆動系の機構が
直線運動の場合より簡単であるという効果がある。
【００４３】（実施例３）図１２を用いて本実施例の説
明を行う。
【００４４】２５，２６はＷＳＰ形磁気ヘッドであり、
磁気ヘッド２５はｘ軸用の磁化パターンが記録してある
磁性層２４′の磁化パターンを検知し、磁気ヘッド２６
はｙ軸用の磁化パターンが記録してある磁性層２４の磁
化パターンを検知する。また磁気ヘッド２５，２６およ
びプローブ電極１０は一体化されている。
【００４５】ところで、プローブ電極１０は磁気ヘッド
２５の主磁極を含み、かつ平行な平面に含まれ、かつ平
行である。同時に、プローブ電極１０は磁気ヘッド２６
の主磁気を含み、かつ平行な平面に含まれ、かつ平行で
ある。したがって、磁気ヘッド２５および２６が検知し
た座標は、プローブ電極１０の座標と等価である。
【００４６】さて、本実施例の磁化パターン記録領域は
図１３に示してあるようにくし形をしている。ｘ軸用の
磁化パターンは一本であるが、ｙ軸用の磁化パターン
は、ｘ軸用の磁化パターンと直交するように２本以上形
成した。ｘ軸方向のＳ，Ｎの配列の周期は２００μｍで
ある。ｙ軸方向のＳ，Ｎの配列の周期は０．６μｍであ
る。
【００４７】図１３のような磁化パターンに対し、図１
を用いて説明した方法により、Ｓ，Ｎが記録されている
領域に番号をつける。それを図１４に示す。図１４のよ
うに座標をとると、記録層４は座標で指定できる領域に
分割して考えることができる。他の条件は実施例１と同
様にし、図１２の装置を用いて記録・再生実験を行っ
た。
【００４８】まず、所望する記録層上の領域のｘ座標を
磁気ヘッド２５で検知した後、ｙ座標を磁気ヘッド２６
で検知したところ、記録、再生ができたことが確認でき
た。
【００４９】図１３のように、磁化パターンを平行にし
かも、記録媒体中に固定して、２本以上並べることによ
り次のような効果があった。
【００５０】実施例１の場合は、磁性層５′（図３参
照）近傍では精度のよい粗動ができるが、磁性層５′よ
り離れると、熱ドリフト等の影響を補正できない。しか
し、本実施例ではｙ軸用磁化パターンを２本以上用意す
ることにより熱ドリフトの影響を補正できる効果があ
る。
【００５１】（実施例４）本実施例の構成図を図１５に
示す。また、本実施例で用いた磁化パターンを図１６に
示す。
【００５２】すなわち、本実施例の磁化パターンは格子
状である。図１７に図１６のパターンを利用した座標の
とり方を示す。本実施例の磁化パターンは実施例３の磁
化パターン（図１３参照）に比べて記録層４の記録領域
の面積が小さくなるが、磁化の配列が格子状に形成され
ているので、図１３のようなくし形の配列に比べてプロ
ーブ電極１０と記録層４との相対的な位置決めの精度は
良くなる。なぜなら、図１３のパターンではｘ軸用の磁
化配列は１本であったが、本実施例では複数あるので、
仮にプローブ電極１０が記録層４の中央部付近に移動し
たときも、プローブ電極１０のｘ座標検知が可能となる
からである。
【００５３】さて、図１５の２５，２６，２５′，２
６′はＷＳＰ型磁気ヘッドであり、２６と２６′の主磁
極は同一平面上にあり、２５と２５′の主電極も同一平
面上にある。しかもこれら２つの平面は直交している。
そして、平面の交線上にプローブ電極１０がある。
【００５４】また、図１８に示すように磁気ヘッド２５
と２５′は、となりあうｘ軸用磁化パターン２４′を検
知し、磁気ヘッド２６と２６′はとなりあうｙ軸用磁化
パターン２４を検知するように配置する。したがって、
プローブ電極１０の位置決めを４つの磁気ヘッドで行っ
ているので、位置決めの精度がよくなるという効果があ
る。
【００５５】本実施例ではＷＳＰ型磁気ヘッドを４つ使
用しているが、図１５の２５′と２６′を省略した形態
でもかまわない。
【００５６】（実施例５）図１９を用いて本発明に関す
る実施例５の説明を行う。実施例５では、磁化パターン
検知手段と記録媒体変化検知手段とを一体化させ、か
つ、磁化パターン検知方法が磁力顕微鏡（以下、ＭＦＭ
と略す）の原理を用いることを特徴としている。
【００５７】かかるＭＦＭの原理は、磁化された試料表
面に対して磁気モーメントを有する針を接近させ、かか
る針を支持する構造体が試料−針間に働く磁気力を受け
てたわむ量から、逆に磁気力を検出して、該試料の磁化
状態を高分解能で調べるものである［Ｙ．Ｍａｒｔｉｎ
ｅｔ．ａｌ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５０，
１４５５，１９８７］。
【００５８】ＭＦＭは、図２０に示すように、磁化され
た試料表面に対向させる磁気モーメントを有する針およ
びそれを支持するカンチレバー（弾性体）と、試料−針
間に働く力によるそのレバーのたわみ量を検出する系か
ら構成されている。カンチレバーのたわみを検出する系
は、図２０に示すようなカンチレバー背後から光を照射
して、その反射光スポットの位置ずれ量から求める、光
てこ法等がある。この反射光スポットの位置ずれ検出用
電子素子には、２分割フォトダイオード等がある。
【００５９】次に、ＭＦＭを用いた位置制御の原理を以
下に述べる。垂直磁化膜により構成されている磁性層に
記録された磁化パターンとして、「課題を解決する手
段」の項で示した、図１（ａ）の磁化パターンと同じも
のを考える。ｘ軸方向に磁気モーメントを有する探針を
走査する（なお、探針はカンチレバーに支持されてい
る）。Ｎ，Ｓのくり返しに応じて、カンチレバーがたわ
み、そのたわみ方向及びたわみ量が時間ｔの関数とし
て、２分割フォトダイオードから出力される（図２１
（ｂ）参照）。この出力信号を微分して（図２１（ｃ）
参照）、さらに整流する（図２１（ｄ）参照）。この整
流信号を、図１（ｃ）で示した整流信号とすれば、先に
説明したのと同じ方法（「課題を解決する手段」を参
照）で磁化パターンにより座標を読みとることができ
る。
【００６０】以下、図１９を用いて本発明に関する実施
例５の説明を行う。
【００６１】図１９における、２７は磁気検知手段とし
てのＭＦＭ用の探針、かつ、記録層４への情報の記録お
よび再生用の探針である。探針２７は、前記２つの機能
を満足させるために、導体であり、かつ強磁性体であ
る。
【００６２】以下、カンチレバー２８に支持された前記
物性を有する探針２７の作製方法を示す。尚、作製工程
は図２２に示す。
【００６３】まず、シリコン半導体基板３４上に保護層
３３として膜厚２００ｎｍの窒化シリコン膜をＬＰ−Ｃ
ＶＤ法により形成し、続いてフォトエッチング法により
該保護層３３に開口部を設けた後、水酸化カリウム水溶
液を用いた異方性エッチングにより露出したシリコンを
加工し、厚さ３０μｍのシリコンメンブレン３２を形成
した（図２２（ａ））。
【００６４】次に、保護層３３上に下電極３５を形成後
に圧電体３６、中電極３７、圧電体３８、上電極３９を
順次形成し圧電バイモルフを形成した。ここで該電極に
は蒸着による厚さ１００ｎｍの金を用いた。又、圧電体
には、マグネトロンスパッタ法により厚さ３００ｎｍの
ＺｎＯを用いた（図２２（ｂ））。
【００６５】次に、リフトオフ層４０としてＲＤ−２０
００Ｎフォトレジスト（日立化成製）を２．０μｍ全面
に塗布し、フォトリソグラフィー法によりφ２μｍの開
口部を形成した。続いて該リフトオフ層４０上に探針材
料として金を蒸着した後、コバルトを蒸着した。
【００６６】尚、上記探針材料以外に、ＣｏＰｔＣｒを
用いることもできた。該材料の場合、リフトオフ層４０
上にスパッタ法により堆積させることができた。
【００６７】次に、プラズマエッチングによりシリコン
メンブレン３２を加工したのち、リフトオフ層４０をア
セトンで除去することにより、カンチレバー型プローブ
を製造した（図２２（ｄ），（ｅ））。
【００６８】以上の様にして作製したカンチレバー型プ
ローブを、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察し
たところ、探針は円錐形状であった。
【００６９】このようにして探針２７を形成した後、探
針の長軸方向と平行に外部磁界を探針に印加した。これ
により、探針の磁気モーメントを、探針の長軸方向と平
行にすることができた。
【００７０】尚、外部磁界はヘルムホルツコイルにより
発生させ、その強さは１５ＫＧａｕｓｓであった。この
ようにして、開口部に探針２７を形成した（図２２
（ｃ））。
【００７１】さて、図１９において、２９はカンチレバ
ーの背後に光を照射する半導体レーザー、３０はカンチ
レバー２９からの反射レーザー光スポットの位置ずれを
検出する２分割フォトダイオードである。３１は磁性層
である。本実施例における磁性層３１は、実施例１と同
じ方法で厚さ０．５μｍのＨｉＦｅ層の上に厚さ０．１
５μｍのＣｏ−Ｃｒ層をスパッタして形成した。
【００７２】この磁性層に、実施例１と同様に、ＷＳＰ
形磁気ヘッドを用いて、図２３に示すような磁化パター
ンを垂直磁化記録した。すなわち、本実施例の磁化パタ
ーンは、図２３に示すようなＮ極，Ｓ極を市松模様状に
配列させた磁化パターンを用いている。Ｎ，Ｓの記録ピ
ッチは、ｘ軸，ｙ軸両方向とも０．３μｍである（基準
位置部位は０．３μｍ×０．６μｍの直方形にした）。
【００７３】この磁化パターンは、図２４に示す磁化パ
ターンが単位格子として平面上に並んでいるものであ
る。本実施例では、図２５に示すように、前記単位格子
の原点部位に０−（０，０），０−（０，１）などのよ
うに記号をつけて、単位格子同士を区別した。そして、
図２５に示すように、各単位格子内に、Ｎ，Ｓの磁化パ
ターンに（１，０），（１，１）などのように座標を対
応させた。
【００７４】本実施例では、前記磁性層３１上に記録層
４を設けた。従って、記録層４は各単位格子で指定でき
る領域に分割して考えることができると同時に、各単位
格子内の座標で指定できる領域に分割して考えることが
できる。
【００７５】本実施例では、以下のような効果が得られ
た。
【００７６】．磁気センサーと記録再生用の針を一体
化しており、しかも磁化パターンが市松模様なので、探
針２７の位置決めの精度が他の実施例よりも良い。
【００７７】．磁化パターンに、図２４に示すような
単位格子を導入しているので、所望の位置に探針２７を
移動させるのに必要な時間が、他の実施例と比較して速
くなった。
【００７８】．位置決めとして、ＭＦＭの原理を用い
ている。従って、磁化パターンのＮ，Ｓの記録領域を単
磁区の大きさにすることも可能である。従って、極めて
精度の高い位置決めができる。
【００７９】（比較例１）実施例１〜５の記録・再生実
験において、磁化パターンを利用した基準目盛を省略し
た場合、サブミクロンオーダーの精度でプローブ電極１
０を記録層上の所望の位置へ粗動させることが困難であ
った。
【００８０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
．サブミクロンオーダーの精度でプローブの粗動に対
する位置制御が容易にできるようになった。
【００８１】．サブミクロンオーダーの大きさの領域
に記録層を分割し、それらの領域に座標をつけて区別で
きるようになった。その結果、記録・再生時におけるプ
ローブ電極の移動および位置制御のコンピューター制御
が容易になった。同時に、記録情報に座標をつけて区別
できるようになった。
【００８２】．ＳＴＭの原理を用いた情報処理装置に
限らず、本発明の位置制御は、広く他の分野、例えば、
露光装置、イオンビーム・電子線、描画装置等に用いら
れるｘ−ｙステージに応用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は磁性層に記録された磁化パター
ン、図１（ｂ）は磁性パターンを磁気ヘッドで読みだし
た再生信号、図１（ｃ）は第１図（ｂ）の再生信号を整
流した整流信号、図１（ｄ）はクロック信号、図１
（ｅ）は図１（ｃ）の整流信号と図１（ｄ）のクロック
信号を比較して発生したパルス、図１（ｆ）は第１図の
磁化パターンに対応した座標軸を示す。
【図２】磁化パターンを利用した実施例１における２次
元座標のとり方を示す図である。
【図３】実施例１の情報処理装置を図解的に示すブロッ
ク図である。
【図４】磁性層の構成図である。
【図５】ＷＳＰ形ヘッドの模式図である。
【図６】実施例１および２におけるプローブと磁気ヘッ
ドの一体化の様子を模式的に示した図である。
【図７】実施例１における磁化パターンにより指定され
る座標軸を示す図である。
【図８】実施例２の情報処理装置を図解的に示すブロッ
ク図である。
【図９】実施例２において、記録媒体の側面に記録され
た磁化パターンの模式図である。
【図１０】図９の磁化パターンに番号をつけた様子を示
す模式図である。
【図１１】実施例２における２次元座標のとり方を示す
図である。
【図１２】実施例３の情報処理装置を図解的に示すブロ
ック図である。
【図１３】実施例３において用いた磁化パターンの模式
図である。
【図１４】図１３の磁化パターンによる２次元座標のと
り方を示す図である。
【図１５】実施例４で用いた情報処理装置を図解的に示
すブロック図である。
【図１６】実施例４で用いた磁化パターンを示す図であ
る。
【図１７】実施例４における２次元座標のとり方を示す
図である。
【図１８】実施例４における磁気ヘッドと磁化パターン
の対応関係を示した図である。
【図１９】実施例５で用いた情報処理装置を図解的に示
すブロック図である。
【図２０】磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）の構成図である。
【図２１】磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）を用いた位置決め法
を示す図である。
【図２２】探針及びカンチレバーの製造方法を示す工程
図である。
【図２３】実施例５で用いた磁化パターンを示す図であ
る。
【図２４】実施例５で用いた磁化パターンの単位格子を
示す図である。
【図２５】実施例５で用いた磁化パターンより指定され
る座標を示す図である。
【符号の説明】
１ 除振台 ２，２′ 基板 ３，３′ 基板電極 ４，４′ 記録層 ５，５′，２２，２４，２４′，３１ 磁性層 ６，６′，２３，２５，２６，２５′，２６′磁気セン
サー ７ 磁気信号処理回路 ８ 粗動駆動回路 ９，９′ 粗動駆動機構 １０ プローブ電極 １１ 微動機構 １２ プローブ電流増幅器 １３ サーボ回路 １４ 微動駆動回路 １５ パルス電源 １５′ バイアス電源 １６ コンピュータ １７ 垂直磁化膜（Ｃｏ−Ｃｒ） １８ Ｎｉ−Ｆｅ膜 １９ 主磁極 ２０ 巻線 ２１ 磁性フェライト ２７ 探針 ２８ カンチレバー ２９ 半導体レーザー ３０ ２分割フォトダイオード ３２ シリコンメンブレン ３３ 保護層 ３４ 基板 ３５ 下電極 ３６ 圧電体 ３７ 中電極 ３８ 圧電体 ３９ 上電極 ４０ リフトオフ層 ４１ 探針材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲瀧▼本 清 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 河出 一佐哲 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 貴志 悦朗 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 河岸 秀行 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 柳沢 芳浩 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 江口 健 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G11B 9/00 G11B 9/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 記録層及び該記録層に埋め込まれた、ま
    たは該記録層と積層された、磁極が周期的に変化する磁
    化パターンを有する磁性層を備えた記録媒体と、 前記記録層に近接して対向された導電性プローブ電極
    と、該プローブ電極と前記記録媒体との間に電圧を印加
    する手段と、該プローブ電極と該記録媒体との間に流れ
    る電流を検知する手段とからなり、前記記録層の変化を
    検知する記録媒体変化検知手段と、 該記録媒体変化検知手段のプローブ電極を前記記録層に
    沿って移動させる移動手段と、 前記記録媒体に対向して配置され、また前記記録媒体変
    化検知手段のプローブ電極と一体に移動するように設け
    られた、前記磁性層の磁化パターンを検知する磁化パタ
    ーン検知手段と、 該磁化パターン検知手段の出力信号に基づいて、前記記
    録媒体変化検知手段のプローブ電極を前記記録層上で位
    置決めする手段とを有することを特徴とする情報処理装
    置。
  2. 【請求項２】 前記磁極が周期的に変化する磁化パター
    ンが、垂直磁化膜の磁化パターンであることを特徴とす
    る請求項１記載の情報処理装置。
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