JP4128135B2 - 記録再生ヘッド、該記録再生ヘッドの製造方法、並びに記録装置及び再生装置。 - Google Patents

Description

本発明は、例えば強誘電体記録媒体等の誘電体に記録された分極情報を記録及び再生する記録再生ヘッド、該記録再生ヘッドの製造方法、並びに該記録再生ヘッドを用いた記録装置及び再生装置の技術分野に関する。

誘電体記録媒体をナノスケールで分析するＳＮＤＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：走査型非線形誘電率顕微鏡）を利用した記録再生装置の技術について、本願発明者等によって提案されている。ＳＮＤＭにおいては、ＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）等に用いられる先端に微小なプローブを設けた導電性のカンチレバー（プローブ）を用いることで、測定に係る分解能を、サブナノメートルにまで高めることが可能である。近年では、ＳＮＤＭの技術を応用して、データを、強誘電体材料からなる記録層を有する記録媒体に記録する超高密度記録再生装置の開発が進められている（特許文献１参照）。

このようなＳＮＤＭを利用した記録再生装置では、記録媒体の分極の正負の方向を検出することで情報の再生を行う。これは、Ｌ成分を含む高周波帰還増幅器とこれに取り付けられた導電性プローブ及び該プローブ直下の強誘電体材料の容量Ｃｓを含むＬＣ発振器の発振周波数が、分極の正負の分布に起因する非線形誘電率の大小の結果生ずる微小容量の変化ΔＣにより変化することを利用して行う。即ち、分極の正負の分布の変化を、発振周波数の変化Δｆとして検出することで行う。

更に、分極の正負の相違を検出するために、発振周波数に対して十分に低い周波数の交番電界を印加することで、発振周波数が交番電界に伴って変化すると共に、符号を含めた発振周波数の変化の割合が、プローブ直下の強誘電体材料の非線形誘電率によって定まる。そして、このように交番電界の印加に伴う微小容量ΔＣの変化に応じてＦＭ（Frequency Modulation）変調されたＬＣ発信器の高周波信号から、交番電界に起因する成分をＦＭ復調して取り出すことで、強誘電体記録媒体に記録された記録情報を再生する。

特開２００３−０８５９６９号公報

係る記録情報の記録及び再生は、記録再生ヘッドとしてのプローブを用いて行われる。係るプローブは共振回路の一部を形成するため、その抵抗値は小さいことが望まれる。本願研究者等の研究により、係る要請を満たすプローブとして、シリコン上に白金等を含む合金の薄膜を蒸着させることで、その抵抗値を小さくすることできると判明している。

一方、プローブは、記録媒体との接触等による磨耗や変形を考慮して、耐摩耗性をも備えている必要がある。このような観点から考察すると、上述の白金等を含む合金の薄膜を備えるプローブは、磨耗等に弱く、使用し続けていくうちにプローブ先端が削れ、プローブとして使用し続けることが困難或いは不可能となるという技術的な問題点を有している。また、白金の薄膜が剥離すれば、もはや抵抗値の小さいプローブとしての要請を満たさず、このことからもプローブとして使用し続けることが困難或いは不可能であるという技術的な問題点を有している。

本発明は例えば上述の課題に鑑みなされたものであって、例えば磨耗等の劣化に強く、且つその抵抗値が小さい記録再生ヘッド、該記録再生ヘッドを製造する製造方法、並びに該記録再生ヘッドを用いた記録装置及び再生装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために請求項１に記載の記録再生ヘッドは、誘電体記録媒体への情報記録及び前記誘電体記録媒体からの情報再生のうち少なくとも一方を行うための記録再生ヘッドであって、長手方向に延びる支持部材と、先端が前記誘電体記録媒体に対向するように前記支持部材に立設された突起部と、該突起部のうち少なくとも前記先端を除く部分を覆う導電層とを備えており、前記突起部は前記導電層と比較して硬質な部材を含んでなる。

上記課題を解決するために請求項１２に記載の製造方法は、請求項１から１１のいずれか一項に記載の記録再生ヘッドを製造する製造方法であって、前記支持部材及び前記突起部を形成する第１形成工程と、前記支持部材及び前記突起部を覆うようにして前記導電層を形成する第２形成工程と、少なくとも前記先端を露出させる露出工程とを備える。

上記課題を解決するために請求項１７に記載の記録装置は、誘電体記録媒体にデータを記録する記録装置であって、請求項１から１１のいずれか一項に記載の記録再生ヘッドと、前記データに対応する記録信号を生成する記録信号生成手段とを備える。

上記課題を解決するために請求項１８に記載の再生装置は、誘電体記録媒体に記録されたデータを再生する再生装置であって、請求項１から１１のいずれか一項に記載の記録再生ヘッドと、前記誘電体記録媒体に電界を印加する電界印加手段と、前記誘電体記録媒体の非線形誘電率に対応する容量の違いに応じて発振周波数が変化する発振手段と、前記発振手段による発振信号を復調し、再生する再生手段とを備える。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされよう。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態は、誘電体記録媒体への情報記録及び前記誘電体記録媒体からの情報再生のうち少なくとも一方を行うための記録再生ヘッドであって、長手方向に延びる支持部材と、先端が前記誘電体記録媒体に対向するように前記支持部材に立設された突起部と、該突起部のうち少なくとも前記先端を除く部分を覆う導電層とを備えており、前記突起部は前記導電層と比較して硬質な部材を含んでなる。

本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態によれば、突起部の表面を導電層で覆うことで、記録再生ヘッドとしての電気抵抗値を下げることができると共に、磨耗等の劣化にも強い記録再生ヘッドを実現することができる。

具体的には、本実施形態に係る記録再生ヘッドは、長手方向に延びる支持部材を備えている。支持部材は導電性を有していてもよいし、或いは有していなくともよい。従って、支持部材として利用可能な部材は多種多様であるが、後述するように、再生装置における共振回路の共振周波数にあわせて適切な部材を選択することが好ましい。或いは、適切な部材を選択することで、記録再生ヘッドが情報記録媒体の表面に沿って移動する際の振動周波数を適宜変更することも可能である。そして、支持部材の一端部には、突起部が、該突起部の先端が誘電体記録媒体に対向するように立設されている。突起部に用いられる部材は、導電層に用いられる部材と比較してより硬質である。突起部として、例えば後述の如くダイヤモンドや窒化ボロン等が用いられる。

そして、係る突起部の表面は導電層により覆われている。特に、少なくとも突起部の先端を除く部分が導電層により覆われている。言い換えれば、突起部の先端は、導電層により覆われることなく、その表面が露出している。このとき、先端は、誘電体記録媒体と接触又はほぼ接触しうる程度の大きさ（例えば、先端部分の径の大きさや露出している部分の大きさ等）を有していることが好ましい。また、導電層は、電界のパスが形成され、後述の記録装置又は再生装置において記録再生ヘッドとしての機能を発揮することができる程度に突起部を覆っていれば足りる。尚、導電層は、導電性を有する金属部材であることが好ましく、後述するように白金を含んだ部材等が用いられる。特に、突起部及び支持部材と比較して、大きな導電性を有していることが好ましい。

そして、後述の記録装置及び再生装置における記録再生ヘッドとして用いられ、該記録再生ヘッドに電界が印加された場合、電界は主として導電層（即ち、導電層中に形成される電界のパス）を介して誘電体記録媒体と本実施形態に係る記録再生ヘッドとの間に印加される。即ち、導電層が形成されていることにより、記録再生ヘッド全体としての抵抗値を下げることができる。また、突起部の先端は導電層に覆われることなく露出しているが、該露出している部分は記録再生ヘッド全体から見れば小さな範囲であり、突起部中に形成される電界のパスは非常に短いものとなる。従って、その影響は記録再生ヘッド全体としての抵抗値の変化に大きな影響を与えることはなく、結果として記録再生ヘッドの抵抗値を低く抑え、その結果として小さな抵抗値を有する記録再生ヘッドを実現することが可能となる。

加えて、突起部の先端が露出していることで、実際に誘電体記録媒体と接触しうるのは、係る先端となる。先端を含む突起部は、導電層と比較して硬質な部材を使用しているため、磨耗や研磨等の劣化に強い。より好ましくは、突起部に用いられる部材は、誘電体記録媒体に用いられる部材と比較してより硬質の部材を使用していることが好ましい。従って、その表面を相対的に軟質な部材である導電層で覆われていても、実際に誘電体記録媒体に接触しうる先端に硬質な部材を用いることで、強固な耐劣化性を備えることができる。

以上の結果、本実施形態に係る記録再生ヘッドによれば、摩耗等の劣化に強く、且つその抵抗値を下げることが可能となる。これにより、記録再生ヘッドの劣化を抑えることでその使用寿命を延ばすことができ、またその抵抗値を下げることで、後述の再生装置においては、共振回路中における信号の減衰を抑えることができる。

尚、後述の如く突起部も導電性を有していることがより好ましいが、導電層を介して電界を印加できれば、必ずしも導電性を備えている必要はない。

また、支持部材と突起部とは、両者が一体となる形状であってもよい。即ち、支持部材と突起部とは、単一の部材から構成されていても、その形状の相違から支持部材と突起部とを区別することができれば、本発明の範囲に含まれるものである。

本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態の一の態様では、前記導電層は、前記突起部に加えて前記支持部材における前記突起部が立設された側の表面を、少なくとも部分的に覆う。

この態様によれば、支持部材を少なくとも部分的に覆うことで、記録再生ヘッド全体としての抵抗を更に下げることが可能となる。尚、このときの支持部材は、導電性を有していなくともよい。

本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態の一の態様では、前記先端は、前記先端を囲む前記導電層の縁よりより突き出た形状を有している。

この態様によれば、突起部（即ち、その先端）が導電層より露出するのみならず突き出ていることで、導電層が誘電体記録媒体に接触する可能性を低くし、記録再生ヘッドとしての耐劣化性をより強固なものとすることができる。

尚、先端は、誘電体記録媒体と接触又はほぼ接触しうる程度に突き出ていることが好ましい。或いは、導電層が誘電体記録媒体と接触することを防げる程度に突き出ていることが好ましい。

本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態の他の態様では、前記先端は、丸みを帯びた形状を有する。

この態様によれば、後述の記録装置における記録動作時及び後述の再生装置における再生動作時において、記録再生ヘッドと誘電体記録媒体との接触を安定して行うことが可能となる。即ち、記録再生ヘッドの先端が丸みを帯びた形状を有することで、誘電体記録媒体と点接触しやすくなるという利点を有する。

本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態の他の態様では、前記先端は、前記先端を囲む前記導電層の縁と同一平面上に位置する平坦な形状を有する。

この態様によれば、先端は、導電層と同一平面上に位置している程度に平坦化されている。ここに、本発明における「同一平面上に位置する」とは、先端と該先端を囲む導電層の縁とが同時に誘電体記録媒体に接触し得る、或いは概ね同時接触するのと同視し得るような構成を示す趣旨である。そして、本発明における「同一平面上」とは、文字通り同一の平面上を示すほか、同一平面と同視し得るような位置関係をも含んだ広い趣旨である。従って、電界発生源（即ち、例えば突起部の先端或いは導電層の縁部分）を誘電体記録媒体に近づけることができ、その結果分解能を向上させることができる。即ち、即ち、記録再生可能な情報の単位をより小さくすることが可能となる。

本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態の他の態様は、前記突起部は、導電性を有する。

この態様によれば、突起部が導電性を有することで、記録再生ヘッド全体としての抵抗値をより低く抑えることが可能となる。

上述の如く、導電性を有する突起部を備える記録再生ヘッドの態様では、前記突起部は、不純物がドーピングされたダイヤモンドを含んでなるように構成してもよい。

このように構成すれば、超硬質で且つ潤滑性のよいダイヤモンドを突起部として用いることができ、耐劣化性がより強く且つ導電性を有しているがゆえに、記録再生ヘッドとしての抵抗値を低く抑えることが可能となる。尚、この態様においてドープする不純物は、例えばボロンであってもよいし或いは他の原子等に係る不純物であってもダイヤモンドに導電性を生じさせ得る不純物であればよい。

上述の如く、導電性を有する突起部を備える記録再生ヘッドの態様では、前記突起部は、前記不純物として窒化ボロンを含んでなるように構成してもよい。

このように構成すれば、窒化ボロンを用いて上述した本実施形態に係る記録再生ヘッドが有する各種利益を享受することが可能となる。

本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態の他の態様は、前記導電層は白金を含んでなる。

この態様によれば、比較的硬質な部材である白金を用いて、導電層の耐摩耗性を高めることができる。加えて、導電性を有する白金により、導電層の抵抗値を低く抑えることが可能となる。尚、導電層として、白金パラジウムや白金イリジウム等の合金を用いることがより好ましい。

本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態の他の態様は、前記突起部は、非導電性の部材を含んでなる。

この態様によれば、突起部が導電性を有していなくとも（即ち、非導電性であっても）、導電層を介して誘電体記録媒体との間に電界を印加することが可能である。

本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態の他の態様は、前記導電層と比較して付着性の高い下地層を形成し、該下地層の上に前記導電層が形成されている。

この態様によれば、導電層の剥離をより防止することができ、記録再生ヘッドとしての使用寿命を伸ばすことが可能となる。係る下地層として、例えばチタン等の金属薄膜が用いられてもよい。

本発明の製造方法に係る実施形態は、上述した本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態（但し、その各種態様を含む）を製造する製造方法であって、前記支持部材及び前記突起部を形成する第１形成工程と、前記支持部材及び前記突起部を覆うようにして前記導電層を形成する第２形成工程と、少なくとも前記先端を露出させる露出工程とを備える。

本発明の製造方法に係る実施形態によれば、上述した本実施形態に係る記録再生ヘッドを比較的容易に製造することが可能となる。

具体的には、先ず第１形成工程において、突起部及び支持部材を形成する。ここでは、例えばレジストによるパターニング、エッチングや膜形成方法（或いは、膜成長方法）等の各種プロセスを組み合わせることで形成することができる。

続いて、第２形成工程において、突起部及び支持部材を覆うように導電層を形成する。例えば蒸着法を用いて導電層（即ち、導電体膜）を形成できる。或いは、それ以外の膜形成法（例えばスパッタリングやＣＶＤ等）を用いて導電層を形成してもよい。

そして、第２形成工程の後又は第２形成工程と同時に、露出工程において、突起部の先端を導電層より露出させる。係る露出工程では、後述の如く各種方法を用いることができるが、いずれの方法を採用したとしても、適切に先端を露出させることができる。

以上の結果、本実施形態に係る製造方法によれば、上述した本実施形態に係る記録再生ヘッドを効率的に且つ比較的容易に製造することが可能となる。

本発明の製造方法に係る実施形態の一の態様は、前記第２形成工程においては、前記導電層の下地層を設けた後に、該下地層の上に前記導電層を形成する。

この態様によれば、導電層の剥離をより防止することができる記録再生ヘッドを製造することが可能となる。従って、使用寿命が長い記録再生ヘッドを比較的容易に製造することが可能となる。

本発明の製造方法に係る実施形態の他の態様は、前記露出工程においては、前記先端上に形成された前記導電層を研磨することで、前記先端を露出させる。

この態様によれば、導電層を研磨すれば、比較的容易に突起部の先端を露出させることができる。従って、複雑なパラメータや製造環境等に左右されることなく、比較的容易に本実施形態に係る記録再生ヘッドを製造することが可能となる。

本発明の製造方法に係る実施形態の他の態様は、前記第２形成工程は、前記導電層を形成する前に、前記先端にレジストを塗布するレジスト塗布工程を更に含んでおり、前記露出工程においては、前記レジストを除去することで、前記先端を露出させる。

この態様によれば、レジストのパターニングを利用して、先端を選択的に露出させることが可能となる。また、パターニングの形状を変えることで、露出させる先端の大きさや形状等を適宜調整することも可能となる。

本発明の製造方法に係る実施形態の他の態様は、前記露出工程は、前記導電層のうち少なくとも前記先端を覆っている部分にパルス電圧を印加し、前記先端を覆っている前記導電層を剥離することで前記先端を露出させる。

この態様によれば、スパッタリングの原理を利用して導電層を剥離させることで、比較的容易に先端を露出させることが可能となる。

本発明の製造方法に係る実施形態の他の態様では、前記第１形成工程において、鋳型としてシリコンの（１００）基板を用い、且つ該鋳型に対して異方性エッチングを施すことで、前記突起部の型を形成する型形成工程と、前記突起部の型を用いて前記突起部を形成する突起部形成工程とを備える。

シリコン基板は、その（１００）面と（１１１）面との結晶格子面中における原子間結合の相違により、エッチングの速度が異なるという性質を有している。従って、この態様によれば、型形成工程において、係る性質を利用した異方性エッチングを施すことで、突起部を形成するために必要な突起状（或いは、ピラミッド状）の型を形成することができる。そして、係る型を用いて、突起部形成工程において、比較的容易に突起部を形成することが可能となる。

尚、シリコン基板に限らずとも、上述の如き性質を有する部材であれば、シリコン基板に代えて鋳型として用いることは可能である。

本発明の記録装置に係る実施形態は、誘電体記録媒体にデータを記録する記録装置であって、上述した本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態（但し、その各種態様を含む）と、前記データに対応する記録信号を生成する記録信号生成手段とを備える。

本発明の記録装置に係る実施形態によれば、上述した本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態が有する利点を生かしつつ、記録信号生成手段が生成した記録信号に基づき、データの記録を行うことができる。すなわち、記録動作時には、突起部の先端が露出していることで、耐摩耗性が強く、例えば誘電体記録媒体に記録再生ヘッドが接触したとしても、破損等が生ずるおそれは少ない。

従って、より安定してデータを記録できると共に、記録装置としての寿命を伸ばすことも可能となる。

本発明の再生装置に係る実施形態は、誘電体記録媒体に記録されたデータを再生する再生装置であって、上述した本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態（但し、その各種態様を含む）と、前記誘電体記録媒体に電界を印加する電界印加手段と、前記誘電体記録媒体の非線形誘電率に対応する容量の違いに応じて発振周波数が変化する発振手段と、前記発振手段による発振信号を復調し、再生する再生手段とを備える。

本発明の再生装置に係る実施形態によれば、電界印加手段により誘電体記録媒体に電界を印加することで、該誘電体記録媒体の非線形誘電率の変化に応じた容量変化に起因して、発振手段の発振周波数が変化する。そして、係る発振手段による発振周波数の変化に応じた発振信号を、再生手段が復調及び再生することで、データを再生する。

本実施形態では特に、上述した本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態が有する利点を生かして、データの再生を行うことができる。すなわち、再生動作時には、突起部の先端が露出していることで、耐摩耗性が強く、例えば誘電体記録媒体に記録再生ヘッドが接触したとしても、破損等が生ずるおそれは少ない。また、記録再生ヘッドの抵抗値が小さいため、発振手段による発振信号が減衰するという不都合を避けることができる。

従って、より安定してデータを再生できると共に、再生装置としての寿命を伸ばすことも可能となる。

本実施形態におけるこのような作用、及び他の利得は次に説明する実施例から更に明らかにされる。

以上説明したように、本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態によれば、支持部材、突起部及び導電層を備える。従って、摩耗等の劣化に強く、且つ抵抗値が小さい記録再生ヘッドを実現することが可能となる。

又、本発明の製造方法に係る実施形態によれば、第１形成工程、第２形成工程及び露出工程を備える。従って、上述した本実施例に係る記録再生ヘッドを比較的容易に且つ効率よく製造することが可能となる。

又、本発明の記録装置に係る実施形態よれば、記録再生ヘッド及び記録信号生成手段を備える。従って、本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態が有する各種利益を享受でき、その結果、より安定してデータを記録できると共に、記録装置としての寿命を伸ばすことも可能となる。

又、本発明の再生装置に係る実施形態によれば、記録再生ヘッド、電界印加手段、発振手段及び再生手段を備える。従って、本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態が有する各種利益を享受でき、その結果、より安定してデータを再生できると共に、再生装置としての寿命を伸ばすことも可能となる。

以下、本発明の記録再生ヘッドに係る実施例を図面に基づいて説明する。

（１）記録再生ヘッドの実施例
先ず、図１から図２０を参照して、本発明の記録再生ヘッドに係る実施例について説明する。

（ｉ）記録再生ヘッドの構造
先ず、図１及び図２を参照して、本実施例に係る記録再生ヘッドの構造（即ち、基本構成）について説明する。ここに、図１は、本実施例に係る記録再生ヘッドの構造の一の例を概念的に示す側面図及び平面図であり、図２は、本実施例に係る記録再生ヘッドの構造の他の例を概念的に示す側面図及び平面図である。

図１（ａ）に示すように、本実施例に係る記録再生ヘッド１００は、本発明における「突起部」の一具体例であるダイヤモンドチップ１１０と、導電体膜１２０と、支持部材１３０とを備える。

ダイヤモンドチップ１１０は、記録再生ヘッド１００の記録再生時に、その先端側から後述の誘電体記録媒体２０（図２２参照）に電界を印加するように、細く尖った先端を有する。このダイヤモンドチップ１１０は特に、その製造時にダイヤモンドにボロン等をドープすることによって、導電性を備えている。

尚、ダイヤモンドチップ１１０に代えて、例えば窒化ボロンを用いることもできる。或いは、導電体膜１２０と比して硬質であり、且つ導電性を備える部材であれば、ダイヤモンドチップ１１０に代えて用いることができる。

導電体膜１２０は、ダイヤモンドチップ１１０及び支持部材１３０の表面を覆うように形成されている。特に、図１（ａ）に示すように、ダイヤモンドチップ１１０の先端を除いて形成されている。

導電体膜１２０として、例えば白金パラジウムや白金イリジウム等の合金を用いることができる。そして、該導電体膜１２０もダイヤモンドチップ１１０と同様に、誘電体記録媒体と接触することを考慮すると、硬質な膜であることが好ましい。但し、ダイヤモンドチップ１１０ほどの硬質性は必要とせず、一定の形状を保持できる程度の硬質性を有していればよい。

支持部材１３０は、記録再生ヘッド１００を支持する基盤となるものである。支持部材１３０は、導電性を有していてもよいし、或いは有していなくともよい。また、後述の如く支持部材１３０とダイヤモンドチップ１１０とが一体として形成されてもよい（図３等参照）。

又、後述の如く、該支持部材１３０はプローブ１１の一部として再生時における共振回路１４の一部を構成する（図２１参照）。このため、所望の共振周波数が得られるように、当該支持部材１３０のインダクタンスに応じて材料を選択することがより好ましい。また、このように材料を選択することで、プローブ１１の振動周波数を適宜変更することも可能である。

図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す記録再生ヘッド１００を下側（即ち、導電体膜１２０に覆われている側）より観察した時の平面図であり、ダイヤモンドチップ１１０の先端は導電体膜１２０より露出している。尚、図１（ｂ）においては、導電体膜１２０は、支持部材１３０の全面（より具体的には、支持ベース１３０ａの部分）を覆っていないが、該導電体膜１２０は後述の誘電体記録再生装置１における交流信号発生器２１や記録信号発生器２２と電気的に接続することが可能であればよい。

尚、このとき、導電体膜１２０から突き出ているダイヤモンドチップ１１０の先端半径は概ね１０ｎｍから５０ｎｍである。但し、それ以上の或いはそれ以下の直径を有していても、同様の利益を享受することは可能である。この先端半径は後述の誘電体記録媒体２０（図２２参照）に記録される記録データに対応して形成される分極の半径を決める大きな要素であり、１０ｎｍオーダーの極めて小さいものであることがより好ましい。

そして、支持部材１３０は支持ベース１３０ａと一体となって形成されている。具体的には、支持ベース１３０ａは固定されており、支持部材１３０はその弾性に応じてカンチレバーとして僅かに揺動可能なように支持ベース１３０ａと一体的に形成されている。この場合であっても、支持ベース１３０ａを含めて、支持部材１３０と称してもよい。

ここで、従来の誘電体記録再生装置の記録再生ヘッドとしては、シリコン基板上に白金イリジウム等の導電性を有する合金を蒸着したものを用いていた。しかしながら、このような記録再生ヘッドは、誘電体記録媒体との接触時に先端が磨耗し或いは研磨されることで、その使用寿命が短いという問題点を有していた。

しかるに、本実施例に係る記録再生ヘッドによれば、ダイヤモンドチップ１１０の如き硬質の部材が導電体膜１２０の先端より突き出ていることで、誘電体記録媒体との接触時における磨耗や研磨等による劣化を防ぐことが可能となる。即ち、ダイヤモンドチップ１１０を導電体膜１２０の磨耗等を防ぐ骨格的要素として用いている。これにより、磨耗や研磨等の劣化に非常に強い記録再生ヘッドを実現でき、その結果、記録再生ヘッドの使用寿命を伸ばすことができる。

又、ダイヤモンドチップ１１０を単に用いるのみでは、その電気抵抗の大きさより記録再生ヘッドとして用いることは困難である。このため、ダイヤモンドチップ１１０として導電性を有するダイヤモンドを用い、且つその表面に導電体膜１２０をコーティングすることで、該記録再生ヘッド１００と誘電体記録媒体２０との間に印加される電界に対する電気抵抗を下げることができる。これは、ダイヤモンドチップ１１０中を流れる電界（或いは、電流）のパス（即ち、電気の通り道）を短くすることができるからである。即ち、記録再生ヘッド１００と誘電体記録媒体２０との間に印加される電界は、ダイヤモンドチップ１１０の先端に相当するごく短いパスを介して、概ね導電体膜１２０中におけるパスを介して印加される。これにより、後述するように、記録再生ヘッド１００により読み取られ或いは記録される信号の減衰を抑えることができるという大きな利点を有する。

尚、図１（ｃ）に示すように、ダイヤモンドチップ１１０の先端の形状が丸みを帯びていても良い。その丸みの程度は、球状であってもよいし、一定の径を有する形状であってもよいし、或いは角のない形状であれば足りる。これにより、記録及び再生動作時における誘電体記録媒体との接触を安定させることができる。又、誘電体記録媒体との間で無駄な放電を減少させることができ、消費電力の低減化や記録・再生動作の効率化を図ることが可能となる。

又、ダイヤモンドチップ１１０の先端が導電体膜１２０より、必ずしも突き出ている必要はなく、図２（ａ）に示すようにダイヤモンドチップ１１０の先端とこの先端を囲う導電体膜１２０の縁部分とが同一の平面上にあるように或いはほぼ同一の平面上にあるように構成してもよい。このように構成しても、図１に示す記録再生ヘッド１００と同様の利益を享受することができる。

図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す記録再生ヘッド１０２を下側から観察した時の模式図である。図２（ｂ）に示すように、ダイヤモンドチップ１１０の先端は、この先端を囲う導電体膜１２０の縁部分と概ね同一の平面上にある。このため、ダイヤモンドチップ１１０の先端は、図１に示す記録再生ヘッド１００と異なり、平坦であることが好ましい。但し、この場合でも、図１（ｃ）に示す記録再生ヘッド１０１と同様に、ダイヤモンドチップ１１０の先端が丸みを帯びているように構成してもよい。

また、支持部材１３０の一方の端部に突起部１１０が形成されていなくとも、図２（ｃ）に示すように、例えば支持部材１３０の所定の位置において突起部１１０が形成されていてもよい。

（ｉｉ）記録再生ヘッドの製造方法
続いて、図３から図２０を参照して、本実施例に係る記録再生ヘッドの製造方法について説明する。ここに、図３から図２０は、本実施例に係る記録再生ヘッドの製造方法の各工程を概念的に示す断面図又は平面図である。

尚、ここで説明する製造方法により製造される記録再生ヘッドは、ダイヤモンドチップ１１０と支持部材１３０とが一体化されているものである。しかしながら、ダイヤモンドチップ１１０と支持部材１３０とが一体化されていなくとも、同様の製造方法により製造することができ、係る製造方法も本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

先ず、図３に示すように、シリコン基板２０１を用意する。係るシリコン基板２０１は、主として記録再生ヘッドの型枠となるものである。尚、後の工程において、結晶格子構造における（１００面）に沿って（或いは、平行に）二酸化シリコン膜が形成されるようなシリコン基板２０１を用意することが好ましい。これは、後述するように、異方性エッチングを施すことでダイヤモンドチップ１１０の突起状（或いは、ピラミッド状）の形状を形成するためである。係るシリコン基板２０１は、（１００）基板と称される。

そして、図４に示すように、シリコン基板２０１の表側及び裏側の面に対して、二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜２０２を形成する。ここでは、高温酸化雰囲気中にシリコン基板２０１を配置することで、その表面に二酸化シリコン膜２０２を形成してもよい。

続いて、図５（ａ）に示すように、例えばスピンコーティングによりフォトレジスト２０３をコーティングして、パターニングを行う。具体的には、フォトレジスト２０３をシリコン基板２０１の一方の面上に形成した二酸化シリコン膜２０２上にコーティングした後、ダイヤモンドチップ１１０に相当する部分をパターニングしたフォトマスクを用いて紫外線等を照射する。その後、現像を行うことで、図５（ａ）に示すようにフォトレジスト２０３のパターニングがなされる。

尚、図５（ｂ）は、図５（ａ）に係るシリコン基板２０１等を上側（即ち、フォトレジスト２０３がパターニングされた側）から見た図である。図５（ｂ）に示すように、記録再生ヘッド１のダイヤモンドチップ１１０が形成される部分には、フォトレジスト２０３が塗布されないことで窓が形成され、二酸化シリコン膜２０２が見える。この窓の形状に合わせて、ダイヤモンドチップ１１０が形成される。

続いて、図６（ａ）に示すように、図５においてフォトレジスト２０３のパターニングを行ったシリコン基板２０１に対して、エッチングを行う。ここでは、例えばＢＨＦ（バッファードフッ酸）等を用いて、二酸化シリコン膜２０２のうちフォトレジスト２０３が塗布されていない部分のエッチングを行う。但し、他のエッチャントを用いてエッチングを行ってもよいし、或いはドライエッチングによりエッチングを行ってもよい。

二酸化シリコン膜２０１のエッチング後、フォトレジスト２０３の除却を行う。ここでは、ドライエッチングによりフォトレジスト２０３の除却を行ってもよいし、或いはウェットエッチングによりフォトレジスト２０３の除却を行ってもよい。

図６（ｂ）は、図６（ａ）に係るシリコン基板２０１等を上側から見た図である。図６（ｂ）に示すように、ダイヤモンドチップ１１０が形成される部分には、二酸化シリコン膜２０２が除かれることで窓が形成され、シリコン基板２０１が見える。

続いて、図７（ａ）に示すように、シリコン基板２０１に対して異方性エッチングを行う。ここでは、例えばＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）やＫＯＨ（水酸化カリウム）等のアルカリ性のエッチャントを用いて異方性エッチングを行う。

このとき、シリコン基板２０１は、（１００）面の法線方向（即ち、図７（ａ）中シリコン基板２０１に垂直な方向）に向かってエッチングは進行するが、他方（１１１）面の法線方向（即ち、図７（ａ）中シリコン基板２０１に対して概ね４５度で入射する方向）に向かってエッチングは進行しにくいという性質を有する。この性質を利用して異方性エッチングを行うことで、シリコン基板２０１は、ダイヤモンドチップ１１０に相当する形状（すなわち、突起状或いはピラミッド状）にエッチングされる。

尚、図７（ｂ）は、図７（ａ）に係るシリコン基板２０１等を上側から見た図である。図７（ｂ）に示すように、シリコン基板２０１に異方性エッチングが施されることで、二酸化シリコン膜２０２の窓の外側部分ほどエッチングの速度が遅く、窓の中心部分ほどエッチングの速度が速い。その結果、エッチングにより形成された穴の先端がとがった形状となる。

続いて、図８（ａ）に示すように、再度フォトレジスト２０３を吹き付けてパターニングを行う。

尚、図８（ｂ）は、図８（ａ）に係るシリコン基板２０１等を上側から見た図である。図８（ｂ）に示すように、このときのフォトレジスト２０３は、支持部材１３０の形状に合わせてパターニングされる。

続いて、図９（ａ）に示すように、図８におけるフォトレジスト２０３のパターニングにあわせて二酸化シリコン膜２０２のエッチングが行われ、その後フォトレジスト２０３の除却が行われる。ここでは、図６と同様の手順によりエッチングが行われる。

尚、図９（ｂ）は、図９（ａ）に係るシリコン基板２０１等を上側から見た図である。図９（ｂ）に示すように、支持部材１３０の形状に合わせて、二酸化シリコン膜２０２が残る。

続いて、図１０に示すように、ダイヤモンドパウダー入りのメタノール中において、シリコン基板２０１及びその上に形成されている二酸化シリコン膜２０２の夫々の表面に、例えば超音波等を用いてダイヤモンドパウダーを振動させることで、傷をつける。このように傷をつけることで、後の工程（図１１参照）において、ダイヤモンド核を形成することができる。

続いて、図１１に示すように、熱フィラメントＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、ダイヤモンド膜を成長させる。例えば、ＣＨ_４（メタン）ガスを原料として、シリコン基板２０１上にダイヤモンド膜を形成する。特にダイヤモンド膜は、図１０における工程時に傷をつけた部分において成長する。尚、熱フィラメントＣＶＤ法でなくとも、例えばマイクロ波プラズマＣＶＤ法や或いは他の膜成長方法等を用いてダイヤモンド膜を成長させてもよい。

また、係るダイヤモンド膜は、上述のダイヤモンドチップ１１０として用いられるため、導電性を有している必要がある。従って、例えばＢ_２Ｈ_６（ジボラン）や（ＣＨ_３Ｏ）_３Ｂ（トリメトキシボラン）等のドーピングガスを添加することで、ダイヤモンド膜中にＢ（ボロン）をドーピングさせる。

尚、図１０に示すように傷つけ処理によってダイヤモンド膜成長させる方法に限らず、例えばＣＶＤ処理の初期段階にシリコン基板２０１に負のバイアス電圧を印加することでダイヤモンド膜を成長させてもよいし、或いは超微粒子のダイヤモンドパウダーをシリコン基板２０１に塗布することで、ダイヤモンド膜成長の核としてもよい。

続いて、図１２に示すように、二酸化シリコン膜２０２上において成長しているダイヤモンド粒子を除却する。これは、例えばＢＨＦ等を用いたエッチングにより、極少量の二酸化シリコン膜２０２を除去することで、結果的にダイヤモンド粒子を除却することができる。これにより、適切な形状を有するダイヤモンドチップ１１０及び支持部材１３０を形成することができる。

続いて、図１３に示すように、例えば熱フィラメントＣＶＤ法等を用いて、ダイヤモンド膜を更に成長させることで、ダイヤモンドチップ１１０及び支持部材１３０を形成する。

尚、ここでは、支持部材１３０とダイヤモンドチップ１１０とが一体となって形成されているため、支持部材１３０としての機能を含むダイヤモンドチップ１１０として以降の説明を進める。

続いて、ダイヤモンドチップ１１０が形成された後、図１４に示すように、エッチングを行い、二酸化シリコン膜２０２を除却する。ここでは、例えばＢＨＦ等を用いて二酸化シリコン膜２０２を除却する。

続いて、図１５（ａ）に示すように、形成したダイヤモンドチップ１１０のうち支持部材１３０に相当する部分において、突起状の先端が形成される側とは反対の側の表面に感光性ポリイミド２０５を形成する。係る感光性ポリイミド２０５は、後の工程において、記録再生ヘッド全体を支え或いは保持するガラス２０６（図１６参照）との接合のために用いられる。

尚、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に係るシリコン基板２０１等を上側から見た図である。図１５（ｂ）に示すように、支持部材１３０に相当する部分のうち長手方向に延びる部分と反対側の部分（即ち、支持ベース１３０ａ）の上に感光性ポリイミド２０５がパターニングされる。

尚、図１５（ｂ）に示す記録再生ヘッド部分の具体的な大きさとして、長手方向に延びる部分はその幅が５０μｍ以下であることが好ましい。そして、長手方向に延びる部分と反対側の部分は、５ｍｍ×１〜１．５ｍｍ程度の大きさを有していることが好ましい。但し、これらの大きさに限定されることはない。また、その形状も図１５（ｂ）に示すようなＴ型の形状に限らず、Ｌ字型等の他の形状であってもよい。

続いて、図１６（ａ）に示すように、溝付け加工を施したガラス２０６を感光性ポリイミド２０５に貼り付ける。ガラス２０６は、記録再生ヘッド全体を支え或いは保持する部材である。そして、例えばガラス２０６にアクチュエータ等が接続されることで、後述の誘電体記録再生装置の記録・再生動作時に、記録再生ヘッドを誘電体記録媒体上において移動させることができる。

尚、ガラス２０６には中心付近に切れ込みが形成されることで溝付け加工されている。これは、後述の工程（図１８参照）において、ガラス２０６を割りやすくするために形成されている。

尚、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に係るシリコン基板２０１等を上側から見た図である。図１６（ｂ）に示すように、ガラス２０６は、ダイヤモンドチップ１１０全体を覆う程度の大きさを有している。但し、係る図１６（ｂ）に示すガラス２０６の大きさは例示であって、これ以上の大きさを有していても、或いはこれ以下の大きさを有していても、記録再生ヘッド全体を支えることができる程度の大きさを有していればよい。

続いて、図１７に示すように、シリコン基板２０１を取り除く。ここでは、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｈｉｎｇ）を用いてシリコン基板２０１をダイヤモンドチップ１１０より取り除く。但し、その他の手法を用いてシリコン基板２０１を取り除いてもよい。

続いて、図１８に示すように、ガラス２０６を切れ込みに沿って割り、後述のプローブ１１として利用可能な状態にする。ここまでの工程が、本発明における「第１形成工程」の一具体例に相当する。

そして、以下、ダイヤモンドチップ１１０の表面に導電体膜１２０を形成し（即ち、本発明における「第２形成工程」）、且つダイヤモンドチップ１１０の先端を露出させる（即ち、本発明における「露出工程」）。尚、本実施例においては、３つの方法を示して説明を進める。

先ず一つ目の例について説明する。図１９（ａ）に示すようにダイヤモンドチップ１１０の下側の面（即ち、ガラス２０６等が貼り付けられていない側の面）に、導電性を有する金属の膜を形成する。例えば蒸着法を用いることで、ダイヤモンドチップ１１０の下側の面全体に金属の膜（即ち、導電体膜１２０）を形成してもよい。

このとき、導電体膜１２０として、上述の如く白金パラジウムや白金イリジウム等の合金が用いられる。尚、これらの合金のダイヤモンドチップ１１０に対する付着力を高めるために、該合金の蒸着前にチタン等の下地を蒸着させ、その後に合金を蒸着させることで、導電体膜１２０を形成することが好ましい。これにより、導電体膜１２０とダイヤモンドチップ１１０との付着力を高め、磨耗等の劣化により強い記録再生ヘッドを製造することが可能となる。

続いて、図１９（ｂ）に示すように、ダイヤモンドチップ１１０の先端と別途用意する電極２０７との間にパルス電圧を印加することで、該先端上に形成された導電体膜１２０を剥離させる。これにより、図１（ａ）に示すような、ダイヤモンドチップ１１０の先端が導電体膜１２０より突き出た記録再生ヘッド１００を製造することが可能となる。

また、印加するパルス電圧を制御することで、先端より剥離させる導電体膜１２０の量や形状を調整できる。尚、図１（ｃ）に示すような、ダイヤモンドチップ１１０の先端が丸みを帯びた記録再生ヘッド１１０を製造することも可能であるし、或いは図２（ａ）に示すような、ダイヤモンドチップ１１０の先端が導電体膜１２０と同一平面上にあるような記録再生ヘッド１０２を製造することが可能である。

また、２つ目の例を説明すると、導電体膜１２０の蒸着までは上述した一つ目の例と同様の手順で進める。そして、図１９（ｃ）に示すように、ダイヤモンドチップ１１０の先端を研磨板２０８の上で、特に研磨板２０８に沿って動かすことで、係る先端上に形成されている導電体膜１２０を研磨し又は剥離させる。これにより、例えば図２（ａ）に示す記録再生ヘッド１０２を製造することが可能である。また、研磨の方向を変えたり或いは記録再生ヘッドの傾きを変えながら研磨することで、図１（ａ）に示す記録再生ヘッド１００や、或いは図１（ｃ）に示す記録再生ヘッド１０１を製造することも可能である。

また、３つ目の例を説明すると、図２０（ａ）に示すように、ダイヤモンドチップ１１０の先端に対してフォトレジスト２０３を塗布する。そして、図２０（ｂ）に示すように、フォトレジスト２０３形成後のダイヤモンドチップ１１０の下側の面に対して、導電体膜１２０を蒸着する。このときの蒸着は、上述した図１９（ａ）に示す蒸着と同様の手法により行われる。

そして、図２０（ｃ）に示すように、フォトレジスト２０３の除却を行うことにより、図１（ａ）に示す記録再生ヘッド１００を製造することが可能である。

尚、図３から図２０において説明した製造方法は、本実施例に係る記録再生ヘッドの製造方法は、あくまで一具体例であり、各工程において用いられる原材料や各種方法（例えば、エッチング法、膜形成法や膜成長法）等は適宜変更することが可能である。

（２）記録再生装置の実施例
続いて、上述した本実施例に係る記録再生ヘッドを用いた記録再生装置について説明する。

（ｉ）基本構成
先ず、本実施例に係る誘電体記録再生装置の基本構成について、図２１を参照して説明する。ここに、図２１は、本実施例に係る誘電体記録再生装置の基本構成を概念的に示すブロック図である。

誘電体記録再生装置１は、その先端部が誘電体記録媒体２０の誘電体材料１７に対向して電界を印加するプローブ１１と、プローブ１１から印加された信号再生用の高周波電界が戻るリターン電極１２と、プローブ１１とリターン電極１２の間に設けられるインダクタＬと、インダクタＬとプローブ１１の直下の誘電体材料１７に形成される、記録情報に対応して分極した部位の容量Ｃｓとで決まる共振周波数で発振する発振器１３と、誘電体材料１７に記録された分極状態を検出するための交番電界を印加するための交流信号発生器２１と、誘電体材料に分極状態を記録する記録信号発生器２２と、交流信号発生器２１及び記録信号発生器２２の出力を切り替えるスイッチ２３と、ＨＰＦ（Ｈｉｇｈ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）２４と、プローブ１１の直下の誘電体材料１７が有する分極状態に対応した容量で変調されるＦＭ信号を復調する復調器３０と、復調された信号からデータを検出する信号検出部３４と、復調された信号からトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー検出部３５等を備えて構成される。

プローブ１１は、上述した本実施例に係る記録再生ヘッド１００を用いる。そして、プローブ１１のうち導電体膜１２０はＨＰＦ２４を介して発振器１３と接続され、またＨＰＦ２４及びスイッチ２３を介して交流信号発生器２１及び記録信号発生器２２と接続される。そして、誘電体材料１７に電界を印加する電極として機能する。尚、プローブ１１として、例えば図１及び図２に示すような針状のものや或いはカンチレバー状等のものが具体的な形状として知られる。

尚、係るプローブ１１は、複数備える構造であってもよい。この場合、交流信号発生器２１は、夫々のプローブ１１に対応して複数設けることが好ましい。また、信号検出部３４において夫々の交流信号発生器２１に対応する再生信号を弁別可能なように、信号検出部３４を複数備え、且つ夫々の信号検出部３４は、夫々の交流信号発生器２１より参照信号を取得することで、対応する再生信号を出力するように構成することが好ましい。

そして、ダイヤモンドチップ１１０及び導電体膜１２０は、夫々のプローブ１１毎に絶縁されている必要がある。そして、支持部材１３０が導電性を備えている場合には、該支持部材１３０も夫々のプローブ１１毎に絶縁されている必要があるが、支持部材１３０が導電性を備えていなければ、夫々のダイヤモンドチップ１１０及び導電体膜１２０に共通の支持部材１３０を設けるように構成してもよい。

リターン電極１２は、プローブ１１から誘電体材料１７に印加される高周波電界（即ち、発信器１３からの共振電界）が戻る電極であって、プローブ１１を取り巻くように設けられている。尚、高周波電界が抵抗なくリターン電極１２に戻るものであれば、その形状や配置は任意に設定が可能である。

インダクタＬは、プローブ１１とリターン電極１２との間に設けられていて、例えばマイクロストリップラインで形成される。インダクタＬと容量Ｃｓとを含んで共振回路１４が構成される。この共振周波数が例えば１ＧＨｚ程度を中心とした値になるようにインダクタＬのインダクタンスが決定される。

発振器１３は、インダクタＬと容量Ｃｓとで決定される共振周波数で発振する発振器である。その発振周波数は容量Ｃｓの変化に対応して変化するものであり、従って記録されているデータに対応した分極領域によって決定される容量Ｃｓの変化に対応してＦＭ変調が行われる。このＦＭ変調を復調することで、誘電体記録媒体２０に記録されているデータを読み取ることができる。

尚、後に詳述するように、プローブ１１、リング電極１２、発振器１３、インダクタＬ、ＨＰＦ２４及び誘電体材料１７中の容量Ｃｓから共振回路１４が構成され、発信器１３において増幅されたＦＭ信号が復調器３０へ出力される。

交流信号発生器２１は、リターン電極１２と電極１６との間に交番電界を印加する。また、複数のプローブ１１を備えている誘電体記録再生装置においては、この周波数を参照信号として同期を取り、プローブ１１で検出する信号を弁別する。その周波数は５ｋＨｚ程度を中心としたものであり、誘電体材料１７の微小領域に交番電界を印加することになる。

記録信号発生器２２は、記録用の信号を発生し、記録時にプローブ１１に供給される。この信号はデジタル信号に限らずアナログ信号であってもよい。これらの信号として、音声情報、映像情報、コンピュータ用デジタルデータ等、各種の信号が含まれる。また、記録信号に重畳された交流信号は信号再生時の参照信号として各探針の情報を弁別して再生するためである。

スイッチ２３は、再生時、交流信号発生器２１からの信号を、一方、記録時は記録信号発生器２２からの信号をプローブ１１に供給するようにその出力を選択する。この装置は機械式のリレーや半導体の回路が用いられるが、アナログ信号にはリレーが、デジタル信号には半導体回路で構成するのが好適である。

ＨＰＦ２４は、インダクタ及びコンデンサを含んでなり、交流信号発生器２１や記録信号発生器２２からの信号が発振器１３の発振に干渉しないように信号系統を遮断するためのハイパスフィルタを構成するために用いられていて、その遮断周波数はｆ＝１／２π√｛ＬＣ｝である。ここで、ＬはＨＰＦ２４に含まれるインダクタのインダクタンス、ＣはＨＰＦ２４に含まれるコンデンサのキャパシタンスとする。交流信号の周波数は５ＫＨｚ程度であり、発振器１３の発振周波数は１ＧＨｚ程度であるので、１次のＬＣフィルタで分離は十分に行われる。さらに次数の高いフィルタを用いてもよいが素子数が多くなるので装置が大きくなる虞がある。

復調器３０は、容量Ｃｓの微小変化に起因してＦＭ変調された発振器１３の発振周波数を復調し、プローブ１１がトレースした部位の分極された状態に対応した波形を復元する。記録されているデータがデジタルの「０」と「１」のデータであれば、変調される周波数は２種類であり、その周波数を判別することで容易にデータの再生が行われる。

信号検出部３４は、復調器３０で復調された信号から記録されたデータを再生する。この信号検出器３４として例えばロックインアンプを用い、交流信号発生器２１の交番電界の周波数に基づいて同期検波を行うことでデータの再生を行う。尚、他の位相検波手段を用いてもよいことは当然である。

トラッキングエラー検出部３５は、復調器３０で復調された信号から、装置を制御するためのトラッキングエラー信号を検出する。検出したトラッキングエラー信号がトラッキング機構に入力されて制御がなされる。

続いて、図２１に示す誘電体記録媒体２０の一例について、図２２を参照して説明する。ここに、図２２は、本実施例において用いられる誘電体記録媒体２０の一例を概念的に示す平面図及び断面図である。

図２２（ａ）に示すように、誘電体記録媒体２０は、ディスク形態の誘電体記録媒体であって、例えばセンターホール１０と、センターホール１０と同心円状に内側から内周エリア７、記録エリア８、外周エリア９を備えている。センターホール１０はスピンドルモータに装着する場合等に用いられる。

記録エリア８はデータを記録する領域であって、トラックやトラック間のスペースを有し、また、トラックやスペースには記録再生にかかわる制御情報を記録するエリアが設けられている。また、内周エリア７及び外周エリア８は誘電体記録媒体２０の内周位置及び外周位置を認識するために用いられると共に、記録するデータに関する情報、例えばタイトルやそのアドレス、記録時間、記録容量等を記録する領域としても使用可能である。尚、上述した構成はその一例であって、カード形態等、他の構成を採ることも可能である。

また、図２２（ｂ）に示すように誘電体記録媒体２０は、基板１５の上に電極１６が、また、電極１６の上に誘電体材料１７が積層されて形成されている。

基板１５は例えばＳｉ（シリコン）であり、その強固さと化学的安定性、加工性等において好適な材料である。電極１６はプローブ１１（或いは、リターン電極１２）との間で電界を発生させるためのもので、誘電体材料１７に抗電界以上の電界を印加することで分極方向を決定する。データに対応して分極方向を定めることにより記録が行われる。

誘電体材料１７は、例えば強誘電体であるＬｉＴａＯ_３等を電極１６の上にスパッタリング等の公知の技術によって形成されている。そして、分極の＋面と−面が１８０度のドメインの関係であるＬｉＴａＯ_３のＺ面に対して記録が行われる。他の誘電体材料を用いても良いことは当然である。この誘電体材料１７は直流のバイアス電圧と同時に加わるデータ用の電圧によって、高速で微小な分極を形成する。

又、誘電体記録媒体２０の形状として、例えばディスク形態やカード形態等がある。プローブ１１との相対的な位置の移動は媒体の回転によって行われ、或いはプローブ１１と媒体のいずれか一方が直線的に移動して行われる。

（ｉｉ）動作原理
続いて、図２３及び図２４を参照して、本実施例に係る誘電体記録再生装置１の動作原理について説明する。尚、以下の説明では、図２１に示した誘電体記録再生装置１のうち一部の構成要素を抜き出して説明している。

（記録動作）
先ず、図２３を参照して、本実施例に係る誘電体記録再生装置の記録動作について説明する。ここに、図２３は、情報の記録動作を概念的に示す断面図である。

図２３に示すように、プローブ１１と電極１６との間に誘電体材料１７の抗電界以上の電界を印加することで、印加電界の方向に対応した方向を有して誘電体材料は分極する。そして、印加する電圧を制御し、この分極の方向を変えることで所定の情報を記録することができる。これは、誘電体（特に、強誘電体）にその抗電界を超える電界を印加すると分極方向が反転し、且つその分極方向が状態で維持されるという性質を利用したものである。

例えばプローブ１１から電極１６に向かう電界が印加されたとき、微小領域は下向きの分極Ｐとなり、電極１６からプローブ１１に向かう電界が印加されたときは上向きの分極Ｐとなるとする。これが情報を記録した状態に対応する。プローブ１１が矢印で示す方向に操作されると、検出電圧は分極Ｐに対応して、上下に振れた矩形波として出力される。尚、分極Ｐの分極程度によりこのレベルは変化し、アナログ信号としての記録も可能である。

本実施例では特に、プローブ１１を構成する導電体膜１２０を介してプローブ１１の先端付近まで電界のパスが形成され、先端付近においてダイヤモンドチップ１１０を介して、誘電体材料１７に電界が印加される。即ち、ダイヤモンドチップ１１０中を通る電界のパスを短くすることができ、その結果、プローブ１１の抵抗値を小さくすることが可能となる。加えて、上述したように、プローブ１１の耐劣化性が高められているため、誘電体材料１７との接触等による劣化を抑え、プローブ１１の使用寿命を伸ばすこともできる。

（再生動作）
続いて、図２４を参照して、本実施例に係る誘電体記録再生装置１の再生動作について説明する。ここに、図２４は、情報の再生動作を概念的に示す断面図である。

誘電体の非線形誘電率は、誘電体の分極方向に対応して変化する。そして、誘電体の非線形誘電率は、誘電体に電界を印加した時に、誘電体の容量の違いないし容量の変化の違いとして検出することができる。従って、誘電体材料に電界を印加し、そのときの誘電体材料の一定の微小領域における容量Ｃｓの違いないし容量Ｃｓの変化の違いを検出することにより、誘電体材料の分極の方向として記録されたデータを読み取り、再生することが可能となる。

具体的にはまず、図２４に示すように、不図示の交流信号発生器２１からの交番電界が電極１６及びプローブ１１の間に印加される。この交番電界は、誘電体材料１７の抗電界を越えない程度の電界強度を有し、例えば５ｋＨｚ程度の周波数を有する。交番電界は、主として、誘電体材料１７の分極方向に対応する容量変化の違いの識別を可能にするために生成される。尚、交番電界に代えて、直流バイアス電圧を印加して、誘電体材料１７内に電界を形成してもよい。係る交番電界が印加されると誘電体記録媒体２０の誘電体材料１７内に電界が生ずる。

次に、プローブ１１の先端と記録面との距離がナノオーダの極めて小さい距離となるまで、プローブ１１を記録面に接近させる。この状態で発振器１３を駆動する。尚、プローブ１１直下の誘電体材料１７の容量Ｃｓを高精度に検出するためには、プローブ１１を誘電体材料１７の表面、即ち、記録面に接触させることが好ましい。しかし、誘電体材料１７に記録されたデータを高速に読み取るためには、プローブ１１を誘電体記録媒体２０上において高速に相対移動させる必要がある。このため、係る高速移動の実現性、プローブ１１と誘電体記録媒体２０との衝突・摩擦による破損の防止等を考慮すると、プローブ１１を記録面に接触させるよりも、実質的には接触と同視できる程度に、プローブ１１を記録面に接近させる方がよい。

本実施例では特に、図１及び図２に示すように、プローブ１１の先端においてダイヤモンドチップ１１０が突き出た形状或いはダイヤモンドチップ１１０が導電体膜１２０を保護する形状となっている。従って、仮にプローブ１１を誘電体記録媒体２０に接触させてもプローブ１１の磨耗等による劣化という観点からは問題がないといえる。

そして、発振器１３は、プローブ１１直下の誘電体材料１７に係る容量ＣｓとインダクタＬとを構成要因として含む共振回路の共振周波数で発振する。この共振周波数は、上述のとおりその中心周波数をおおよそ１ＧＨｚ程度とする。

ここで、リターン電極１２及びプローブ１１は、発振器１３による発振回路１４の一部を構成している。プローブ１１から誘電体材料１７に印加された１ＧＨｚ程度の高周波信号は、図２４中点線の矢印にて示すように、誘電体材料１７内を通過してリターン電極１２に戻る。リターン電極１２をプローブ１１の近傍に設け、発振器１３を含む発振回路の帰還経路を短くすることにより、発振回路内にノイズ（例えば、浮遊容量成分）が入り込むのを軽減することができる。

付言すると、誘電体材料１７の非線形誘電率に対応する容量Ｃｓの変化は微小であり、これを検出するためには、高い検出精度を有する検出方法を採用する必要がある。ＦＭ変調を用いた検出方法は、一般に高い検出精度を得ることができるが、誘電体材料１７の非線形誘電率に対応する微小な容量変化の検出を可能とするために、さらに検出精度を高める必要がある。そこで、本実施例に係る誘電体記録再生装置１（即ち、ＳＮＤＭ原理を用いた記録再生装置）は、リターン電極１２をプローブ１１の近傍に配置し、発振回路の帰還経路をできる限り短くしている。これにより、極めて高い検出精度を得ることができ、誘電体の非線形誘電率に対応する微小な容量変化を検出することが可能となる。

発振器１３の駆動後、プローブ１１を誘電体記録媒体２０上において記録面と平行な方向に移動させる。すると移動によって、プローブ１１直下の誘電体材料１７のドメインが変わり、その分極方向が変わるたびに、容量Ｃｓが変化する。容量Ｃｓが変化すると、共振周波数、即ち、発振器１３の発振周波数が変化する。この結果、発振器１３は、容量Ｃｓの変化に基づいてＦＭ変調された信号を出力する。

このＦＭ信号は、復調器３０によって周波数−電圧変換される。この結果、容量Ｃｓの変化は、電圧の大きさに変換される。容量Ｃｓの変化は、誘電体材料１７の非線形誘電率に対応し、この非線形誘電率は、誘電体材料１７の分極方向に対応し、この分極方向は、誘電体材料１７に記録されたデータに対応する。従って、復調器３０から得られる信号は、誘電体記録媒体２０に記録されたデータに対応して電圧が変化する信号となる。更に、復調器３０から得られた信号は、信号検出部３４に供給され、例えば同期検波されることで、誘電体記録媒体２０に記録されたデータが抽出される。

このとき、信号検出部３４では、交流信号発生器２１により生成された交流信号が参照信号として用いられる。これにより、例えば復調器３０から得られる信号がノイズを多く含んでおり、又は抽出すべきデータが微弱であっても、後述の如く参照信号と同期をとることで当該データを高精度に抽出することが可能となる。

本実施例では特に、図１や図２に示す記録再生ヘッドをプローブ１１に使用している。従って、プローブ１１の抵抗値を小さくすることができ、その結果、共振回路１４中の抵抗を小さくすることができる。これにより、共振回路１４中を流れる信号の減衰を抑えることができ、より安定したデータの再生が可能となる。また、プローブ１１の耐劣化性が高いことから、プローブ１１の使用寿命を伸ばすことも可能である。

また、上述の実施例では、誘電体材料１７を記録層に用いているが、非線形誘電率や自発分極の有無という観点からは、該誘電体材料１７は、強誘電体であることが好ましい。

また、本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う信号検出方法及び装置もまた本発明の技術思想に含まれる。

本発明の記録再生ヘッドに係る実施例の一の具体例を概念的に示す側面図及び平面図である。 本発明の記録再生ヘッドに係る実施例の他の具体例を概念的に示す側面図及び平面図である。 本発明の記録再生ヘッドに係る実施例の製造方法の一の工程を概念的に示す断面図である。 本発明の記録再生ヘッドに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図である。 本発明の記録再生ヘッドに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図及び平面図である。 本発明の記録再生ヘッドに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図及び平面図である。 本発明の記録再生ヘッドに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図及び平面図である。 本発明の記録再生ヘッドに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図及び平面図である。 本発明の記録再生ヘッドに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図及び平面図である。 本発明の記録再生ヘッドに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図である。 本発明の記録再生ヘッドに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図である。 本発明の記録再生ヘッドに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図である。 本発明の記録再生ヘッドに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図である。 本発明の記録再生ヘッドに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図である。 本発明の記録再生ヘッドに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図及び平面図である。 本発明の記録再生ヘッドに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図及び平面図である。 本発明の記録再生ヘッドに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図である。 本発明の記録再生ヘッドに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図である。 本発明の記録再生ヘッドに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図である。 本発明の記録再生ヘッドに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図である。 本発明の記録再生ヘッドに係る実施例を採用する誘電体記録再生装置に係る実施例の基本構成を概念的に示すブロック図である。 実施例に係る誘電体記録再生装置の再生に用いられる誘電体記録媒体を概念的に示す平面図及び断面図である。 実施例に係る誘電体記録再生装置の記録動作を概念的に示す断面図である。 実施例に係る誘電体記録再生装置の再生動作を概念的に示す断面図である。

符号の説明

１・・・誘電体記録再生装置
１１・・・プローブ
１２・・・リターン電極
１３・・・発振器
１４・・・共振回路
１６・・・電極
１７・・・誘電体材料
２０・・・誘電体記録媒体
２１・・・交流信号発生器
２２・・・記録信号発生器
１００、１０１、１０２・・・記録再生ヘッド
１１０・・・ダイヤモンドチップ
１２０・・・導電体膜
１３０・・・支持部材
２０１・・・シリコン基板
２０２・・・二酸化シリコン膜
２０３・・・フォトレジスト
２０４・・・ダイヤモンドパウダー
２０７・・・電極
２０８・・・研磨板

Claims (18)

1. 誘電体記録媒体への情報記録及び前記誘電体記録媒体からの情報再生のうち少なくとも一方を行うための記録再生ヘッドであって、
   長手方向に延びる支持部材と、
   先端が前記誘電体記録媒体に対向するように前記支持部材に立設された突起部と、
   該突起部のうち少なくとも前記先端を除く部分を覆う導電層と
   を備えており、
   前記突起部は前記導電層と比較して硬質な部材を含んでなり、
   前記突起部中に形成される電界のパスは、前記導電層中に形成される電界のパスよりも短いことを特徴とする記録再生ヘッド。
2. 前記導電層は、前記突起部に加えて前記支持部材における前記突起部が立設された側の表面を、少なくとも部分的に覆うことを特徴とする請求項１に記載の記録再生ヘッド。
3. 前記先端は、前記先端を囲む前記導電層の縁より突き出た形状を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の記録再生ヘッド。
4. 前記先端は、丸みを帯びた形状を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の記録再生ヘッド。
5. 前記先端は、前記先端を囲む前記導電層の縁と同一平面上に位置する平坦な形状を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の記録再生ヘッド。
6. 前記突起部は、導電性を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の記録再生ヘッド。
7. 前記突起部は、不純物がドーピングされたダイヤモンドを含んでなることを特徴とする請求項６に記載の記録再生ヘッド。
8. 前記突起部は、前記不純物としてボロンを含んでなることを特徴とする請求項７に記載の記録再生ヘッド。
9. 前記導電層は、白金を含んでなることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の記録再生ヘッド。
10. 前記突起部は、非導電性の部材を含んでなることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の記録再生ヘッド。
11. 前記導電層と比較して付着性の高い下地層を形成し、該下地層の上に前記導電層が形成されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の記録再生ヘッド。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の記録再生ヘッドを製造する製造方法であって、
    前記支持部材及び前記突起部を形成する第１形成工程と、
    前記支持部材及び前記突起部を覆うようにして前記導電層を形成する第２形成工程と、
    少なくとも前記先端を露出させる露出工程と
    を備えることを特徴とする製造方法。
13. 前記第２形成工程においては、前記導電層と比較して付着性の高い下地層を設けた後に、該下地層の上に前記導電層を形成することを特徴とする請求項１２に記載の製造方法。
14. 前記露出工程においては、前記先端上に形成された前記導電層を研磨することで、前記先端を露出させることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の製造方法。
15. 前記第２形成工程は、前記導電層を形成する前に、前記先端にレジストを塗布するレジスト塗布工程を更に含んでおり、
    前記露出工程においては、前記レジストを除去することで、前記先端を露出させることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の製造方法。
16. 前記露出工程は、前記導電層のうちすくなくとも前記先端を覆っている部分にパルス電圧を印加し、前記先端を覆っている前記導電層を剥離することで前記先端を露出させることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の製造方法。
17. 誘電体記録媒体にデータを記録する記録装置であって、
    請求項１から１１のいずれか一項に記載の記録再生ヘッドと、
    前記データに対応する記録信号を生成する記録信号生成手段と
    を備えることを特徴とする記録装置。
18. 誘電体記録媒体に記録されたデータを再生する再生装置であって、
    請求項１から１１のいずれか一項に記載の記録再生ヘッドと、
    前記誘電体記録媒体に電界を印加する電界印加手段と、
    前記誘電体記録媒体の非線形誘電率に対応する容量の違いに応じて発振周波数が変化する発振手段と、
    前記発振手段による発振信号を復調し、再生する再生手段と
    を備えることを特徴とする再生装置。

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