JP4325257B2 - 記憶媒体の製造方法および再生針アセンブリの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記憶媒体の製造方法および信号再生装置に用いる再生針アセンブリの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータの利用形態が、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）を用いて大容量の映像や音声信号処理を頻繁に行うようになってきている。これに伴ない、小型の高密度の不揮発データストレイジに対する要望が更に強くなってきている。従来、この種の分野におけるデータストレイジとしては、ハードディスクが中心的な存在であった。ハードディスクの現状と将来については、非特許文献１に以下のように記載されている。
【０００３】
現在市販されているハードディスクは、横方向の磁化を利用した面内磁気記録方式であるが、将来、記録密度を向上させ得るとしても、熱エネルギーにより媒体に記録された磁化情報が徐々に消失する熱揺らぎ効果により、１平方インチ当たり１５０ギガビットの面記録密度が限界とされている。これを解決すべく、周知の技術として、磁化が媒体の面内にある、面内磁化（ハードディスクならディスク面内、磁気テープならテープ面内）ではなく、磁化される方向が媒体の面の厚さ方向、つまり媒体面に垂直な、垂直磁化の方式の開発が進められている。しかしながら、現在、垂直磁化材料として研究されているものは、実用化へ最も近いと見られているＣｏＣｒ（コバルトクロム）合金を始めとした、限られた物質のみであり、磁気性能や安定性、コスト等、実用化へ向けての多様な要求には応えきれていない。
【０００４】
一方、メカニカルな構成を用いないＭＲＡＭ (Magnetic Random Access Memory ) が最近注目を集めている。ＭＲＡＭでは磁気コアの代わりにわずか数原子分という極めて薄い絶縁物の層を磁性体ではさんだＴＭＲ (Tunneling Magneto Resistive)素子を使用する。ＴＭＲ素子は、磁性体の層の磁化の方向によって、薄い絶縁物の層をトンネル効果によって電流の流れやすさが変化し電気抵抗が変化する性質を利用するものである。ＭＲＡＭもその原理はすでに周知技術であり、現在は、特許文献１等に記載されている如くその実用化が検討されている。
【０００５】
ハードディスク、ＭＲＡＭは、ＲＡＭ（Random Accesses Memory：書き込み可能メモリ）媒体として、ＰＣの内部で使用する場合には機能的な問題はそれほどないが、データの配布を行う、いわゆるディストリビューション・メディアとして多くの人が同じデータを共用する用途には不向きである。その理由としては、同じ情報を予め記録するＲＯＭとしての大量生産に不向きであることに加え、信号が物理的な形状として保存されないことによるデータの保存信頼性が低いこと等が挙げられる。
【０００６】
ディストリビューション・メディアの分野では、ＲＯＭ（Read Only Memory：読み出し専用メモリ）媒体が好適であり、ＲＯＭ光ディスクが従来多用されている。ＲＯＭ光ディスクとしては、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭが広く使われている。ＣＤ−ＲＯＭでは、変調方式として、マーク変調方式の一つであるＥＦＭ（Eight to Fourteen Modulation）を用いているので、最短ピット長（３Ｔ長）が８３３ｎｍで、トラックピッチは１．６μｍであり、その容量は６４０ＭＢ（Mega Byte)である。記録密度は１平方インチ当たり０．５ギガビットである。ＤＶＤ―ＲＯＭでは、最短ピット長（３Ｔ長）が４００ｎｍで、トラックピッチは０．７４μｍであり、容量４．７ＧＢ（Giga Byte ）である。記録密度は１平方インチ当たり３．８ギガビットである。なお，変調方式等を含め光ディスクの従来技術は非特許文献２に種々記載がされている。
【０００７】
これらのＲＯＭ光ディスクの製造においては、基板（スタンパー盤）を製造し、この基板を用いてＰＣ（ポリカーボネイト）を射出成型する技術が一般的である。基板の製造においては、記録すべき信号に応じて変調を施したレーザビームを０．９以上のＮＡ（Numerical Aperture）のレンズで収束して、ガラス基板上のフォトレジストに照射してピットを露光して形成し、このピットを電鋳により金属表面に転写して製造するのが、一般的であり特許文献２に従来の技術の一例が開示されている。
【０００８】
従来の光ディスクのマスタリング技術として、最も微細な加工をする電子ビームを用いる方法が非特許文献３に記載されており、トラックピッチを０．２９μｍとすることが実現できた旨が開示されている。
【０００９】
また、これらの記録再生原理とは異なる記録再生原理に基づく高密度データ記録再生方式が種々開示されており、特許文献３には、針状構造体を記録マークとして、トンネル電流を検出することにより針状構造の有無を情報として利用する記録方式および針状構造体の作成をトンネル電流の作用により行う技術が記載されている。特許文献４には、原子オーダの凹凸によって信号を記録するディスク基板を回転させ、原子オーダの凹凸の形状をトンネル電流により検出する技術と、ディスク基板との距離をサーボを用いて所定の距離に保つ技術とを用いた再生装置が記載されている。
【００１０】
一方、ナノ材料の分野では、１９９１年にカーボンナノチューブが発見されて以来、電子産業においてカーボンナノチューブの応用をしようとする学会や、産業界の研究が活発となり、非特許文献４にもその紹介がされている。特許文献５にはカーボンナノチューブをＳＰＭ（走査型プローブ顕微鏡）の探針として用いる技術が開示されている。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００２−３１４１６４号公報
【特許文献２】
特開２００２−２５１７９５号公報
【特許文献３】
特開平９−２８２７２４号公報
【特許文献４】
特開平５−２７４７２５号公報
【特許文献５】
特開２００２−１２２５２９号公報
【非特許文献１】
「日経エレクトロニクス」、平成１４年９月２３日号、ｐ．６７―７２
【非特許文献２】
「光ディスク技術」、ラジオ技術社、平成元年２月１０日
【非特許文献３】
Yoshiaki Kojima 、外３名，High Density Mastering Using Electron Beam，「ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス」（“Japanese Journal Of Applied Physics ”）、１９９８年４月、第３７巻、第４Ｂ号、ｐ．２１３７−２１４３
【非特許文献４】
「別冊 日経サイエンス ここまで来たナノテク」、日経サイエンス社、２００２年１０月９日
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
将来、画像処理がＰＣ（パーソナル・コンピュータ）において更に頻繁に行われるのは必至であり、急速に普及するブロードバンド・インターネット時代においては、ディストリビューション・メディアの記録容量は、１平方インチ当たり、５００Ｇビット以上、ＣＤ−ＲＯＭと同サイズの媒体で１ＴＢ（Tera Byte)は必要と思われる。しかしながら、従来の技術ではこのような高記録密度は達成することができない。
【００１３】
その理由の１つには、そのような高密度を記録する記録方法自体が存在しないことがあるが、他の理由としては、そのような高密度の記録基板の製造が可能になったとしても、ＲＯＭ光ディスクで採用されるスタンパーにＰＣ等の樹脂を流し込み、樹脂を硬化させることにより複製を製作する大量生産の方法を用いることが、樹脂を流しこむ空間のサイズを従来より一桁以上微細な寸法にした場合においては、困難となるからである。
【００１４】
また、ディストリビューション・メディアとしてのＲＯＭの分野においては、従来の技術は、映像を記録する場合においては、データ圧縮技術に大きな比重がおかれている。例えば、再生時間が二時間の映画のような映像ですら圧縮技術を用いずに記録するに十分な記録容量を有する媒体が存在しない現状である。しかしながら、圧縮技術を用いる場合には情報の欠落が生じるために映像データの再加工を行う用途には不向きであるので、将来のＰＣ上での映像情報の処理に大きな問題となり、更に大容量の媒体が必要とされる。
【００１５】
また、このような新規な記憶媒体を再生する装置の具体的構成については、従来の発明には十分に開示がなされておらず、特に信号の記憶媒体の記録面より記録された信号を取り出す構成については、精度面、量産面でその実現が困難であった。
【００１６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、従来にない、高密度な記憶媒体の製造方法を提供することにある。
【００１８】
更に、本発明の第２の目的は、このような記憶媒体の信号再生装置において必要不可欠である再生針アセンブリの製造方法を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の記憶媒体（再生専用媒体）の製造方法は、記録信号に応じて空間的に配置された複数の突起部を有する原盤と、再生基板とを密接または圧接させることにより、再生基板の突起部の先端に対向する位置に突起部を構成する材料を触媒として配置する触媒配置工程と、再生基板の触媒が配置された位置より記録構造体を成長させる記録構造体成長工程と、少なくとも複数の記録構造体の間に記録構造体とは異なる電気特性を有するコーティング材料を埋め込む埋込工程と、記録構造体の先端およびコーティング材料の表面を平坦化する平坦化工程とを含むものである。
【００２９】
本発明の第１の再生針アセンブリの製造方法は、導電性材料の表面に収束されたエネルギービームを照射する照射工程と、導電性材料の表面を溶融させる溶融工程と、溶融工程において溶融した部分から放熱をさせることにより突起部を形成する突起部形成工程とを含むものである。
【００３０】
本発明の第２の再生針アセンブリの製造方法は、絶縁基板の上に複数の分割された導電材料のブロックを形成する工程と、導電性材料の分割方向と略直交する方向に相対的に移動させながら、導電性材料の表面に収束されたエネルギービームを照射する照射工程と、導電性材料の表面を溶融させる溶融工程と、溶融工程において溶融した部分から放熱させることにより突起部を形成する突起部形成工程とを含むものである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、具体的な実施の形態の説明に先立ち、本発明の概要（基本的原理）を説明する。まず、本発明に係る記憶媒体およびその製造方法を説明し、次に、その記憶媒体からの信号再生装置および信号再生方法、更に再生針アセンブリおよびその製造方法について順に説明する。
【００３４】
〔記憶媒体およびその製造方法〕
本発明において「記憶媒体」とは、従来よりも高密度で、所定の信号（情報）を記録し、記録された信号が再生可能な記録・再生媒体と、予め所定の信号が記録された再生専用媒体（ＲＯＭ）とを包含するものである。ここでは、（１）記録・再生媒体およびその製造方法と、（２）再生専用媒体およびその製造方法とを分けて説明する。
【００３５】
（１）記録・再生媒体およびその製造方法
本発明の記録・再生媒体には、記録する信号（情報）に応じて、導電体，半導体または絶縁体からなる突起部が形成される。突起部の配置には、突起構造が生じる位置を信号に対応させて記録する方式（ポジション方式記録）、突起構造の連続する長さを信号に対応させて記録する方式（マーク長方式記録）のいずれを用いてもよい。
【００３６】
以下、この記録・再生媒体の製造方法（第１の製造方法）について説明する。
【００３７】
突起部が形成される基板は、導電体特性あるいは半導体特性の導電性特性、または、絶縁体特性のいずれかの性質を有し、かつ、熱可塑性を有する材料（以下記録材料と称する。）からなり、信号を記録する前は表面が平坦である。基板は単一の記録材料で構成されたものでもよいが、これらの記録材料を保持するに十分な剛性を有する保持板の表面に記録材料を配置した平坦なものであってもよい。
【００３８】
この基板に対して信号が記録されると、基板の表面に記録信号に対応して複数の突起部が形成される。ここで、形成された突起部の形状が微細に加工されているほど、信号の記録密度は向上したものとなる。
【００３９】
本発明では、突起部を微細加工するために、常温では固体の記録材料の微細領域にエネルギービームを収束させて、記録材料の表面の温度を局所的に上昇させる。すなわち、記録材料を溶融して液体となし、冷却により再び固体となるときに最後に固体となる部分に突起部が生じるという、記録材料そのものが有する特性を利用するものである。
【００４０】
ここで、収束ビームが所定の領域に均一のエネルギー密度で照射されたとしても、温度分布は所定の境界条件の下で、給熱と放熱とが均衡を保つ熱方程式によって支配されるので、収束ビーム内における温度の分布は均一ではない。すなわち、収束ビームを所定の場所に照射し続けると、ビームの外周部では、熱は、温度がより低い場所であるビームの外側に移動するので、温度上昇はあまり生じない。一方、収束ビームの中心では、周囲も加熱されるので、熱の拡散はあまりなく大きな温度上昇が生じる。更に、一般的に、平行ビームを収束させる場合の収束領域内のエネルギー分布は中心部ほど大きな値をとる。
【００４１】
その結果として、ビームの中心部ほど温度は高くなる。記録材料は、一定の温度を境として、固体から液体へ、または液体から固体へと可逆的に変化する。従って、温度が高い中心部ほど固体に戻る時間の経過が長くなる。そして、最後に固体となるビームの中心部に突起部を生じる。この場合において、突起部の生じる部分の面積はエネルギービーム照射部の面積に比較して極めて狭小となる。よって、エネルギースポットより小さいサイズで突起部を形成することができ、高密度に信号を記録することが可能になる。
【００４２】
このような現象を利用して突起部を形成するために、記録材料としては、熱拡散特性がエネルギービームの照射方向と直交する方向には良好であり、エネルギービームの照射方向と平行する方向には熱拡散をしない特性を有するものが望ましい。弱いエネルギービーム強度で記録材料の表面に容易に突起部を形成できるからである。
【００４３】
信号を記録するに際しては、エネルギービームと記録材料との相対関係を移動させながら、信号に応じてエネルギービームの照射と停止を行う。これにより、記録材料の表面には、記録信号の時系列情報に応じた空間的な突起部の有無として信号が記録される。このようにして信号が記録された媒体は、突起部の構造を読み出すことにより信号を再生できるので、記録・再生媒体としての機能を有する。
【００４４】
記録・再生媒体の他の構成例として、上記記録・再生媒体において突起部の周辺を、突起部を構成する記録材料と電気的な性質が異なる材料で埋めるようにしてもよい。
【００４５】
このような記録・再生媒体を製造するには、例えば、突起部が導電体である場合には、突起部の周辺を半導体または絶縁体で埋めるコーティングをし、記録材料が半導体である場合には、突起部の周辺を導電体または絶縁体でコーティングをし、記録材料が絶縁体である場合には、突起部の周辺を半導体または導電体でコーティングをする。更に、表面の凹凸をなくすために、記録材料で構成される突起部および突起部の周辺のコーティング材料の表面を研磨するようにしてもよい。
【００４６】
また、本発明の他の記録・再生媒体の製造方法（第２の製造方法）として、突起部の周辺を突起部を構成する記録材料と電気的な性質が異なるコーティング材料で埋め込む工程に加え、あるいは、突起部の周辺を突起部をコーティング材料で埋めた後の、突起部およびコーティング材料の表面を研磨する工程に加え、媒体の表面を表面絶縁材料で絶縁する工程を含めることができる。このような方法により得られる記録・再生媒体は、突起部の周囲を異なる電気的性質のコーティング材料で埋め、突起部およびコーティング材料の表面を絶縁材料で覆った構成を有するものとなる。
【００４７】
ここに、エネルギービームとしては、例えば、レーザビームや電子ビームを用いることができ、エネルギービームの集束手段としては、レーザビームにあっては光学レンズ、電子ビームにあっては電子レンズを用いることができる。
【００４８】
記録材料としては、導電体では、金属材料、例えば、少なくともＴａ（タンタル）、Ｗ（タングステン）、Ｐｔ（白金）、Ｖ（バナジウム），Ｍｎ（マンガン），Ｆｅ（鉄），Ｃｏ（コバルト），Ｎｉ（ニッケル），Ｍｏ（モリブデン）のうちのいずれか一種を含むもの、およびその合金を用いることができる。半導体としては、例えば、少なくともＳｉ（シリコン）、Ｇｅ（ゲルマニュウム）のうちの一種を含む半導体を用いることができる。絶縁体としては、例えば、熱可塑性樹脂である、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミドを用いることができる。
【００４９】
表面絶縁材料としては、例えば、ＳｉＯ2 （二酸化珪素），ＳｉＮ（窒化珪素）, ポリイミド、ＰＭＭＡ（Poly Methyl Methacrylate）を用いることができる。
【００５０】
コーティング材料で突起部の周辺を埋める方法や、媒体の表面を表面絶縁材料で絶縁する方法は、例えば、ＰＥＣＶＤ（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 法、ＰＶＤ法（Physical Vapor Deposition)法、ＳＯＧ(Spin On Glass) を用いることができる。
【００５１】
コーティング材料や、表面絶縁材料を研磨する方法としては、例えば、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing ；化学的機械研磨）法を用いることができる。
【００５２】
（２）再生専用媒体およびその製造方法
上述した記録・再生媒体は、再生専用媒体として用いることができる。上述の記録・再生媒体に一度信号が記録されると、それ以降は、記録材料の全面を溶融させないと、再び信号を書き込むことができないという意味で、容易に情報が消失しない再生専用媒体としての好適な性質を備えているからである。しかしながら、上述の方法では一枚ごとに製造する必要があるという問題がある。すなわち、1 枚ごとに信号の書き込みを時系列で行うために、複製に時間がかかり、大量のディストリビューション・メディアの製造には好適とは言えない。
【００５３】
本発明の再生専用媒体は、記録される信号に応じて、導電体，半導体または絶縁体の構造体が基板の表面に対して垂直に針状に若しくは壁状に形成されたものである（このような構造体を，以下，記録構造体と称する。）。この再生専用媒体では、構造体の有無を再生針を用いて検出することが可能となり、微細な構造であっても高いＳ／Ｎ比（Signal to Noise Ratio ）を得ることができる。
【００５４】
このような再生専用媒体は、以下のように「触媒配置工程」および「記録構造体成長工程」を経て製造することができる。
【００５５】
まず、「触媒配置工程」において、再生基板の所定の位置に触媒を配置する。次いで、「記録構造体成長工程」において、記録構造体の原料ガスを触媒表面に還流させ、触媒が存在する位置に記録構造体を成長させる。
【００５６】
「触媒配置工程」は、再生専用媒体の多量生産の観点より、一枚の原盤となる基板に配置された触媒をそのまま再生媒体用の基板（再生基板）に転写することにより行われる。記録する信号に応じて触媒を表面に有する多数の突起部を備える原盤と、表面が電極膜により覆われた再生媒体用の基板とを密接し、若しくは、圧力を加えて圧接し、または、更に１００℃〜６００℃の温度を加えながら密接、若しくは、圧接することにより、原盤の触媒を基板に転写することができる。このような「触媒配置工程」により、原盤とおなじ位置に触媒が配置された基板（触媒配置基板）を製造することができる。この方法では、原盤の触媒の一部は基板に移動するが、その大部分は原盤側に残るために、一枚の原盤から、多量の再生専用媒体を製造するための触媒配置基板を製造することができる。
【００５７】
ここに、記録構造体としての針状構造物としては、例えば、カーボンナノチューブの単体を用いることができ、壁状構造体としては、例えば、カーボンナノチューブを線上に配列したものを用いることができる。
【００５８】
触媒としては、例えば記録構造体として、カーボンナノチューブを用いる場合においては、少なくともＶ（バナジウム），Ｍｎ（マンガン），Ｆｅ（鉄），Ｃｏ（コバルト），Ｎｉ（ニッケル），Ｍｏ（モリブデン）のうちのいずれか一種を含むものを用いることができる。
【００５９】
「記録構造体成長工程」は、例えば記録構造体として、カーボンナノチューブを成長させる場合においては、ＣＶＤ，ＰＥＣＶＤ，ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ）法等を使用することができる。いずれの方法においても、カーボンナノチューブは時間の経過に伴って触媒面より離れる方向に、その長さが成長するものとなる。
【００６０】
「記録構造体成長工程」に用いる原料ガスとしては、例えば記録構造体としてカーボンナノチューブを成長させる場合においては、ＣＨ4 ，Ｃ2 Ｈ4 ，Ｃ3 Ｈ8 ，Ｃ4 Ｈ10，Ｃ2 Ｈ2 を用いることができる。
【００６１】
本発明の他の再生専用媒体として、記録構造体の周辺を、記録構造体とは電気的な性質が異なる材料で埋める構成を有するものとしてもよい。
【００６２】
このような再生専用媒体を製造するには、記録構造体が導電体である場合には、記録構造体の周辺を半導体または絶縁体でコーティングし、記録構造体が半導体である場合には、記録構造体の周辺を導電体または絶縁体でコーティングし、記録構造体が絶縁体である場合には、記録構造体の周辺を半導体または導電体でコーティングする。更に、表面の凹凸をなくすために、記録構造体およびコーティング材料の表面を研磨することもできる。
【００６３】
コーティングの方法としては、例えばＰＥＣＶＤ，ＰＶＤ，ＳＯＧ法を用いることができる。また、コーティングの材料としては、例えば、ＳｉＯ2 ，ＳｉＮ, ポリイミド，ＰＭＭＡを用いることができる。研磨の方法としては、例えばＣＭＰ法を用いることができる。
【００６４】
本発明の更に他の再生専用媒体として、記録構造体の周辺を記録構造体と電気的な性質が異なるコーティング材料で埋める構成に加え、さらに再生専用媒体の全面に絶縁性を有する表面塗布剤を塗布する構成を有するものとしてもよい。
【００６５】
このような再生専用媒体を製造するには、記録構造体の周辺を異なる電気特性の材料でコーティングした後、あるいは、記録構造体の周辺を異なる電気特性の材料でコーティングして記録構造体およびコーティング材料の表面を研磨した後、更に、絶縁材料を表面に塗布すればよい。更に、表面の凹凸をなくすために表面絶縁材料を研磨するようにしてもよい。
【００６６】
表面絶縁材料としては、例えば、ＳｉＯ2 ，ＳｉＮ, ポリイミド，ＰＭＭＡを用いることができる。表面塗布の方法は、例えば、ＰＥＣＶＤ，ＳＯＧを用いることができる。また、表面絶縁材料を研磨する方法としては、例えばＣＭＰ法を用いることができる。
【００６７】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００６８】
〔第１の実施の形態〕
まず、図１乃至図３を参照して第１の実施の形態に係る記録・再生媒体およびその製造方法について説明する。
【００６９】
（記録・再生媒体製造装置）
図１はこの方法に用いる記録・再生媒体製造装置１０Ａの構成を表すものである。この記録・再生媒体製造装置１０Ａはターンテーブル１００を備えており、ターンテーブル１００上に記録・再生媒体となる基板１０１が配置されるようになっている。基板１０１は、例えば０．６ｍｍの厚さの石英板の上に膜厚４０ｎｍのＦｅ膜が配置されたものであり、そのＦｅ膜側が表面となる。この基板１０１の表面に後述のビームスポットＢＳが収束されるようになっている。
【００７０】
ターンテーブル１００の中心には電動機（回転装置１０２）の駆動軸１０２Ａが連結されており、ターンテーブル１００が水平に回転するようになっている。回転装置１０２は、回転位置信号１０２ａを回転装置駆動部１０３に送出し、この回転装置駆動部１０３より発生される回転制御信号１０３ａにより制御されるようになっている。回転装置１０２は移動台１０４に固着されており、基準面Ｓ上を転がり軸１０４ａ，１０４ｂを介して紙面で左右方向に移動可能となっている。
【００７１】
移動台１０４と基準面Ｓとの間には移動量検出装置１０５が設けられている。この移動量検出装置１０５によりビームスポットＢＳの基板１０１の基準位置（例えば基板中心）からの相対的な移動量が検出され、その移動量信号１０５ａが移動量検出回路１０６において移動量に応じたパルス数の変化に変換されるようになっている。移動台１０４は電動機を含む移動力発生装置１０７により基準面Ｓ上を移動し、これにより基板１０１とビームスポットＢＳとの位置関係が設定されるようになっている。移動力発生装置１０７は移動力発生装置駆動部１０８により発生される移動装置駆動信号１０８ａにより駆動されるようになっている。以上の回転装置駆動部１０３、移動量検出回路１０６および移動力発生装置駆動部１０８はバスライン１０９を介して制御部１１０に接続されており、この制御部１１０により後述のような装置全体の制御がなされる。
【００７２】
制御部１１０からは基板１０１に対する記録情報に応じたデータ１１０ａが出力されるようになっている。このデータ１１０ａは変調部１１１において変調されて記録信号１１１ａとなり、レーザ光発生部１１２へ送られる。変調方式は例えばＥＦＭである。レーザ光発生部１１２は記録信号１１１ａに応じて発光して、波長と位相の揃った平行なレーザビーム１１２ａを発生する。レンズ１１３はこれを集光し、ビームスポットＢＳを基板１０１上に形成する。レーザ光発生部１１２は、基準面Ｓに対して固着されており、レーザビーム１１２ａと基準面Ｓとの位置関係は一定に保たれている。
【００７３】
レンズ１１３は図示しないフォーカス・アクチュエータによりＺ軸方向に移動可能である。レーザビーム１１２ａの基板１０１からの反射光の一部は図示しないフォーカスエラー検出機構により検出される。フォーカスエラー検出機構は、この検出信号によりＺ軸方向のレンズ１１３と基板１０１との距離を認識し、フォーカスエラー信号をフォーカス・アクチュエータにフィードバックする。これにより、ビームスポットＢＳの大きさが調整される。フォーカスサーボは、アスティグマ法などの光ディスク製造における慣用技術により行われる。レーザ光を完全にオフ（ＯＦＦ）とするとフォーカスサーボに影響を及ぼすような変調方式を採用する場合には、変調信号に応じて完全にオフとはせずに、基板１０１の表面の温度上昇により表面の溶融が生じない程度の微量のレーザ光を発光させてフォーカスサーボを行うことが望ましい。
【００７４】
以下、この記録・再生媒体製造装置１０Ａの作用について説明する。
【００７５】
まず、その制御部１１０による制御動作について説明する。ここでは、基板１０１に対して、記録情報に基づいた信号を例えばＣＬＶ（Constant Linear Velocity）方式で螺旋状（Spiral）に記録する場合について説明する。勿論、ＣＡＶ（Constant Angular Velocity ）方式や、同心円状（Concentric）に信号を記録する方式も光ディスク製造技術の慣用技術として確立されているのでこれを使用することもできる。
【００７６】
まず、移動量検出装置１０５により、基板１０１におけるビームスポットＢＳの基板中心からの相対的な位置が検出される。この移動量信号１０５ａは移動量検出回路１０６で電気信号（パルス）に変換をされた後、バスライン１０９を通じて制御部１１０に送られる。制御部１１０では、この移動量信号１０５ａのパルス値に応じて回転基準信号を発生する。すなわち、ビームスポットＢＳと基板１０１の中心位置との距離を移動量信号１０５ａより演算して、この距離に逆比例した周期の回転基準信号を発生する。一方、回転装置１０２からは回転位置信号１０２ａが出力され、この回転位置信号１０２ａが回転装置駆動部１０３を介して制御部１１０に送られる。制御部１１０は、この回転位置信号１０２ａと上記回転基準信号との位相を比較して、その位相差に応じた回転位相誤差信号をバスラインを通じて回転装置駆動部１０３に送る。
【００７７】
回転装置駆動部１０３はこの回転位相誤差信号に基づいて回転制御信号１０３ａを発生し、これを回転装置１０２に与える。これにより回転装置１０２すなわちターンテーブル１００に対して線速度が一定の制御がなされる。ここで、データ１１０ａが一定の転送レートで送られるとすれば、基板１０１に対してＣＬＶモードで記録がなされる。
【００７８】
制御部１１０は、また、所定の時間とともに変化する移動基準信号を内部で発生し、この移動基準信号と移動量検出装置１０５から出力された移動量信号１０５ａとの位相比較を行い、その位相差に応じた信号に基づき移動力発生装置駆動部１０８より移動装置駆動信号１０８ａを発生させて、基準面すなわちレーザスポットＢＳの基板１０１上における位置を常に所定の量だけ内周から外周（あるいは外周から内周）へ移動させる。これにより基板１０１に対して螺旋状に信号を記録することができる。
【００７９】
次に、この記録・再生媒体製造装置１０Ａによる記録・再生媒体の製造工程を説明する。
【００８０】
（照射工程）
この記録・再生媒体製造装置１０Ａでは、ビームスポットＢＳと基板１０１との相対位置を移動させながら記録信号１１１ａに応じてレーザ光発生部１１２におけるレーザ光のオン（照射）とオフ（停止）が行われる。相対的な位置の移動は、製造装置の説明において上述したように移動力発生装置駆動部１０８の制御により基板の中心からの位置（ラジアル方向の位置）を移動させ、回転装置１０２により回転方向の位置（ラジアル方向の位置）を移動させる。ビームスポットＢＳはフォーカス・サーボの作用によりエネルギービームが効率よく収束される。
【００８１】
ここで、均一な分布で位相と波長が揃った平行光であるレーザビーム１１２ａを円状のレンズ１１３で集光すると基板１０１の表面におけるビームスポットＢＳは、図２（Ａ）に示したように円形となる。ここで、Ｄ１はスポット直径を示している。ビームスポットＢＳ内のエネルギー強度は、図に示したように中心部ほど大きく、裾野は大きく広がっている。
【００８２】
一般的にスポット径を表す場合には、全ビームエネルギーの略８４％が含まれる半径であるＡｉｒｙディスク半径を用いる。Ａｉｒｙディスク半径は０．６１×λ（レーザ波長）÷ＮＡ（Numerical Aperture）で表される。例えば、Ｋｒレーザ（λ＝３５１ｎｍ）とＮＡ＝０．９のレンズを用いれば、Ａｉｒｙディスク半径は略２４０ｎｍである。なお、従来の基板製造方法においては、フォトリソグラフィを用いていたので、図２（Ａ）に示すようにＡｉｒｙディスク半径の２倍であるＤ０として示す略４８０ｎｍ以下にはトラックピッチ（信号記録列の中心をトラックと定義し、信号記録列と信号記録列との間隔をトラックピッチと定義する。以下同じ。）を狭めることは困難であった。
【００８３】
（溶融工程）
しかしながら、本実施の形態においては、照射工程の後に溶融工程を経ることから事情が異なる。以下にこの点につき説明する。図２（Ｂ）に示したＤ１は、短パルスのレーザ発光を行ったときの、Ａｉｒｙディスク半径の２倍の値（Ａｉｒｙディスク直径）を示している。ここで、レーザ光が照射された部分では温度上昇が生じるが、Ａｉｒｙディスク半径内のすべての領域でＦｅの溶融が生じるということではない。Ｆｅの溶融が起こる領域は直径Ｄ２となる領域である。Ｄ２の大きさは、記録材料ごとにレーザの出力を制御することにより決定される。ここで、レーザがオン状態を維持すれば、基板１０１とビームスポットＢＳが相対的に移動し、略Ｄ２の幅を有しながら線状に溶融が進行する。
【００８４】
（突起部形成工程）
基板１０１とビームスポットＢＳが相対的に移動する場合の既照射部（既照射部とは、光スポットが通過して現在は照射を受けていない部分、あるいは、照射のエネルギーの裾がかかっている部分をいう。）についての熱の分布を考える。現在照射されている部分から拡散により熱の供給を受けるものの、既照射部からの拡散により放熱する熱の量が多くなって表面温度は下がり、再び固体状態に戻る。このとき突起部が形成される。
【００８５】
ここで、「突起部」を、基準面からの先端の高さ（最も高さが高い部分を先端と定義する。）Ｈの１／１０の高さの部分を含む領域と定義し、レーザ光がパルスである場合あるいは媒体とレーザとの相対運動が生じていないときの直径を図２（Ｂ）にＤ３で表わす。レーザ光が連続光である場合には、略Ｄ３の幅を有する連続する突起部となる。突起部の先端の高さＨの９／１０の高さとなる部分の領域を「先端部」と定義し、このときの直径（レーザ光がパルスである場合）または幅（レーザ光が連続光である場合）を図２（Ｂ）にＤ４で表わす。本実施の形態では、例えば、Ｄ１は４８０ｎｍ、Ｄ２は１００ｎｍ、Ｄ３は２０ｎｍ、Ｄ４は３ｎｍとする。
【００８６】
突起部が形成された後、回転が一周すると、突起部の横をビームスポットＢＳが再び通過する。このときビームスポットＢＳにより溶融が生じる位置と、隣接トラックの突起部が形成された位置とが接するまで寄ったとしても、このビームスポットＢＳが既に形成された突起部を破壊することは殆どない。よって、形成可能な最小のトラックピッチの値は、図２（Ｂ）に示したように、Ｄ２とＤ３との和の半分の値となる。ここで、Ｄ２を１００ｎｍ，Ｄ３を２０ｎｍとすると、トラックピッチは６０ｎｍまで狭めることが可能となる。
【００８７】
Ｄ１はレーザ波長λとＮＡにより定めることができ、Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、パルス発光においてはレーザの照射時間とレーザのビーム強度、連続発光においてはレーザのビーム強度により、記録材料の特性を加味して定めうるものであり、例えば、Ｄ２を１３ｎｍ〜１６μｍの範囲、Ｄ３を２ｎｍ〜３μｍの範囲、Ｄ４を０．４ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にそれぞれ選ぶこともできる。このようにＤ２〜Ｄ４の値を選択することによって、トラックピッチは最小８ｎｍまで微細化することが可能になる。
【００８８】
突起部の幅は、レーザビームの強度を弱くすれば、それに応じて小さくできるので、原理的な微細化の限界は、突起部の幅は原子１個の寸法、また、トラックピッチも原子１個の寸法とすることが可能である。最微細化技術である電子線ビームを用いても、従来は、２９０ｎｍのトラックピッチが限界であったが、本実施の形態によれば、２５０ｎｍ以下のトラックピッチも実現可能となる。再生針の製造の容易さの観点からは、トラックピッチは１５０ｎｍ程度が望ましいが、記録密度向上の面からは１００ｎｍ以下とすることが望ましく、より好適には６０ｎｍ以下、最適には２０ｎｍ以下とすることが望ましい。
【００８９】
以上のようにビームスポットＢＳと基板１０１とを相対的に移動させながら、記録信号１１１ａに応じてレーザ光発生部１１２におけるレーザ光のオン（照射）とオフ（停止）を行いつつ、基板１０１にビームスポットＢＳを照射する「照射工程」、基板１０１の表面を溶融させる「溶融工程」、冷却により突起部を生じさせる「突起部形成工程」とを繰り返すことにより本実施の形態の記録・再生媒体を作製することができる。
【００９０】
図３はこのようにして得られる記録・再生媒体２００Ａの斜断面図を示したものである。円盤状の基板２０１は、表面が平らな厚さ略０．６ｍｍの石英からなり、その表面には、例えば厚さが略４０ｎｍのＦｅ膜２０２が形成されている。なお、Ｆｅに限らずその他の遷移金属をもちいてもよい。Ｆｅ膜２０２にはマーク長記録方式によって多数の突起部２０３が形成されている。各突起部２０３の長さｄ１，ｄ２，ｄ３…が記録情報に対応している。ちなみに、図４はポジション記録方式によって形成された突起部２０４の構造を表しており、長さｄ１，ｄ２，ｄ３…が記録情報に対応している。どちらの記録方式とするかは、変調部１１１において選択することができる。
【００９１】
突起部２０３の高さＨは略５０ｎｍである。この突起部２０３の遷移金属（ここではＦｅ）と接する根元部の幅Ｗｗは略２０ｎｍ（高さＨが５ｎｍ以上の領域の幅）であり、先端部の幅Ｗｎは略３ｎｍ（高さＨが４５ｎｍ以上の領域の幅）である。突起部の長さＬは、ＥＦＭ変調の場合、１Ｔの長さ（１チャンネルビットの長さ）を３ｎｍまで微小化することができる。
【００９２】
３ｎｍ長の１Ｔの突起部を形成する場合には、連続発光ではなく、記録媒体上のビームスポットＢＳの移動速度によって定まる照射領域の移動時間が、レーザのパルス発光時間に比べて十分長ければ、３ｎｍの直径の円状の突起部を形成できる。１Ｔ以上の長さの突起を形成する場合には、レーザパルスを複数回に分けてオンしても、形成する突起部の長さに応じて連続してレーザをオンするようにしてもよい。
【００９３】
１Ｔの長さをどの程度とするかは、記録信号１１１ａの転送レート（時間当たりの記録信号の送出量）と記録媒体上のビームスポットＢＳの移動速度とにより定め得る。レーザの発光時間を短くすれば、１Ｔの長さは、原理的には原子１個の寸法まで小さくすることができる。
【００９４】
本実施の形態では、最短が略９ｎｍ（３Ｔ長）で、最長は略３３ｎｍ（１１Ｔ長）である。変調方式としてＥＦＭを用いれば、１Ｔを３ｎｍとして突起部の長さは略９ｎｍから略３３ｎｍの範囲で略３ｎｍ単位で変化する。突起部２０３は、最内周の一点を中心として螺旋状に配置される。
【００９５】
この突起部２０３の先端が情報を媒介すれば、トラック方向への密度はＥＦＭの場合で、従来のＣＤ−ＲＯＭと比較すると、トラック方向への記録密度は８３３ｎｍ（３チャンネルビット）÷９ｎｍ（３チャンネルビット）≒９２（倍）、トラックピッチは１．６μｍ÷６０ｎｍ≒２７（倍）であるので、記録密度は２４６８倍となる。容量は１平方インチ当たり９８０Ｇビットとなり、ＣＤ−ＲＯＭと同サイズの媒体を用いる場合の容量は１．５７Ｔバイトとなる。
【００９６】
このような記録・再生媒体２００Ａから信号を再生するには、再生針と突起部２０３との間で接触電流、変位電流あるいはトンネル電流を検出すればよい。このような電流を検出するには、突起部２０３を上述のようにＦｅ等の導電体で構成することが望ましいが、半導体で構成するようにしてもよい。
【００９７】
（埋込工程１）
上述の記録・再生媒体、すなわち、突起部形成工程までの処理が行われた記録・再生媒体２００Ａから信号を再生するには、再生針が突起部２０３の先端部を精確にトレースする必要がある。但し、再生針がトラックの間に落ちることもあり得るので、再生面から見た場合には、媒体のより好ましい形状が望まれる。このようなことから本埋込工程１では、突起部形成工程の後、記録・再生媒体２００Ａの多数の突起部２０３の間を突起部２０３とは異なる材料で埋め込むものである。具体的には、図５に示したように、多数の突起部２０３の間にコーティング材料、例えばＳｉＯ2 膜２０５をＳＯＧ法により形成して記録・再生媒体２００Ｂとしたものである。このとき突起部２０３の先端はＳｉＯ2 膜２０５より露出している。
【００９８】
このように導電体（Ｆｅ）からなる突起部２０３間が絶縁体（ＳｉＯ2 膜２０５）により埋め込まれた記録・再生媒体２００Ｂは、突起部２０３の表面が露出しているので、トンネル電流を読み出す方式だけでなく、再生針との間で接触電流を読み出す方式にも好適な記録・再生媒体となる。
【００９９】
勿論、突起部とコーティング材料との組み合わせは任意であり、その他、導電体からなる突起部と半導体からなるコーティング材料、半導体からなる突起部と絶縁体または導電体からなるコーティング材料、絶縁体からなる突起部と導電体または半導体からなるコーティング材料などの組み合わせとしてもよい。
【０１００】
（埋込工程２）
図５に示した埋込工程１では、突起部２０３の先端はＳｉＯ2 膜２０５より露出しているが、図６に示したように、突起部２０３を先端を含めてＳｉＯ2 膜２０５に埋没させるようにしてよい。
【０１０１】
このような記録・再生媒体２００Ｃは、突起部２０３の表面が露出しないので、再生針との間で変位電流やトンネル電流を読み出す方式に好適である。突起部が半導体である場合も同様である。変位電流を検出する方式では、Ｓ／Ｎ比の点から、再生針との間における静電容量が突起部２０３の近傍とその他の部分で大きく異なることが要求される。本実施の形態においては、変位電流を検出する方式では、突起部２０３の先端とＳｉＯ2 膜２０５の表面までの間隔が０．５ｎｍ〜１０ｎｍの範囲が望ましく、トンネル電流を検出する方式では０．５ｎｍ〜１ｎｍの範囲が望ましい。
【０１０２】
（平坦化工程１）
図７に示した記録・再生媒体２００Ｄは、上記埋込工程１または埋込工程２まで工程を進めた後、更に例えばＣＭＰによる研磨工程を経て表面を平坦化させたものである。ここでは、突起部２０３とＳｉＯ2 膜２０５とが均一に平坦化された平面となっている。
【０１０３】
このような記録・再生媒体２００Ｄは、突起部２０３の表面が露出しているので、再生針との間で接触電流を読み出す方式に用いることが望ましい。その他、導電体からなる突起部と半導体からなるコーティング材料、半導体からなる突起部と絶縁体または導電体からなるコーティング材料、絶縁体からなる突起部と導電体または半導体からなるコーティング材料の組み合わせの場合も同様である。
【０１０４】
（表面塗布工程）
図７に示した記録・再生媒体２００Ｄにおいては、接触方式で信号を読み出す場合には接触抵抗の値が不安定要因となることがあり、変位電流やトンネル電流によって信号の再生を行うことが好ましい場合もある。図８に示した記録・再生媒体２００Ｅは、平坦化工程１の後に、絶縁材料例えばＳｉＯ2 膜２０６を塗布形成したものであり、変位電流やトンネル電流による信号検出を行うことができる。ＳｉＯ2 膜２０６の膜厚は、変位電流を検出する場合には０．５ｎｍ〜１０ｎｍの範囲が望ましく、トンネル電流を検出する方式では０．５ｎｍ〜１ｎｍの範囲が望ましい。
【０１０５】
（平坦化工程２）
図８に示した記録・再生媒体２００Ｅの表面を更に例えばＣＭＰ法による平坦化工程２を経て研磨し平坦化させるようにしてもよい。
【０１０６】
以上第１の実施の形態およびその変形例によれば、記録材料自身が持つ特性を利用するようにしたので、エネルギースポットより小さいサイズで突起部を形成することができ、高密度に信号を記録することが可能になり、従来にない、高密度な記録・再生媒体を製造することができる。
【０１０７】
以下、本発明の他の実施の形態について説明する。
【０１０８】
〔第２の実施の形態〕
本実施の形態は、方形形状の記録・再生媒体の製造方法に係るものであり、図９は、その製造装置の構成を表すものである。なお、第１の実施の形態（図１）と同じ機能および作用を果たす要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１０９】
（記録・再生媒体製造装置）
記録・再生媒体製造装置１０Ｂはターンテーブル３００を備えており、このターンテーブル３００上に記録・再生媒体となる方形形状の基板３０１が配置される。基板３０１は、例えば０．６ｍｍの厚さの石英板の上に膜厚４０ｎｍのＦｅ膜が配置されたものであり、そのＦｅ膜側が表面となる。この基板３０１の表面にビームスポットＢＳが収束されることは第１の実施の形態と同様である。
【０１１０】
ターンテーブル３００は、Ｙ軸方向に移動可能とする転がり軸３００ａ，３００ｂを備えている。このターンテーブル３００は移動台１０４に固着されたＹ軸移動力発生装置３０２によりＹ軸方向に移動可能となっている。Ｙ軸移動力発生装置３０２は、Ｙ軸位置検出機構（図示せず）によりターンテーブル３００のＹ軸方向の移動量をＹ軸移動量信号３０２ａとして発生し、このＹ軸移動量信号３０２ａがＹ軸駆動部３０３を介して制御部１１０へ送られるようになっている。制御部１１０は、内部で発生する基準信号と入力したＹ軸移動量信号３０２ａとを比較演算し、制御信号をバスライン１０９を通してＹ軸駆動部３０３に送出する。Ｙ軸駆動部３０３は、この制御信号に基づきＹ軸移動装置駆動信号３０３ａをＹ軸移動力発生装置３０２に対して出力するようになっている。
【０１１１】
次に、この記録・再生媒体製造装置１０Ｂの作用について説明する。
【０１１２】
（照射工程）
この記録・再生媒体製造装置１０Ｂでは、移動台１０４をＸ軸方向に移動させながら、レーザ光発生部１１２から記録信号１１１ａに応じたビームスポットＢＳが基板３０１に照射される。移動台１０４はＸ軸方向に所定の位置まで移動した後、Ｙ軸移動力発生装置３０２によりＹ軸方向に移動して停止する。このときのＹ軸方向の移動距離が、トラックピッチとなる。再び、記録信号１１１ａに応じたビームスポットＢＳを基板３０１に照射しながら、移動台１０４をＸ軸方向の反対方向に所定の位置まで移動させる。この動作を繰り返すことにより、図１０（Ａ）に矢印で示したように順次信号が記録される。移動台１０４をＸ軸の方向に移動させる際に一旦レーザをオフにするか、基板３０１に変化を与えない程度にレーザ光を微少として、Ｘ軸の反対方向へ移動させた後、最初の方向と同じ方向へレーザ光を変調しながら移動させることにより、図１０（Ｂ）に示したように、同じ方向に順次信号を記録することができる。
【０１１３】
照射工程以外の他の工程は、第１の実施の形態と同様であるので、その説明は省略する。本実施の形態においては、基板３０１の方形の面に信号が記録されるので、螺旋状、または、同心円状に記録する場合に比べて、デッドスペースを減少させて記録面積を増やすことができる。
【０１１４】
〔第３の実施の形態〕
次に、図１１乃至図１４を参照して再生専用媒体およびその製造方法について説明する。本実施の形態では、上記第１または第２の実施の形態で得られた記録・再生媒体を原盤として、触媒配置工程を経て再生専用媒体を作製するものである。
【０１１５】
（触媒配置工程）
図１１は、転写用の原盤４００を表すものであり、記録信号に応じて多数の突起部４０３を有している。この原盤４００は、第１の実施の形態において得られる記録・再生媒体２００Ａ（図３参照）と実質的に同じものであり、突起部４０３は、記録構造体が成長するための触媒となる材料（例えばＦｅ）で構成されている。なお、記録・再生媒体２００Ａに限らず、記録・再生媒体２００Ｂ（図５）や記録・再生媒体２００Ｄ（図７）と同じものを原盤４００としてもよい。
【０１１６】
再生専用媒体となる基板（再生基板）５００は、保持基板５０１上に導電性の電極膜５０２を形成してなる複合基板である。電極膜５０２は、記録構造体が成長するための触媒とならない材料である必要がある。本実施の形態では、電極膜５０２として例えば２０μｍの厚みのシリコン（Ｓｉ）膜を用い、保持基板５０１としては例えば０．６ｍｍの厚みの石英基板を用いる。なお、基板５００は、複合材料に限らず、全体が均一な導電性材料により形成され、自ら形状を保てるようなものであってもよい。
【０１１７】
本実施の形態では、原盤４００と、記録前の基板５００とを所定の位置となるように対向させる。所定の位置とは、原盤４００および基板５００が円盤状である場合においては、両者の中心の位置が合うように対向させることをいう。その位置関係を保ちつつ、図１１に示したように原盤４００と基板５００とを密着あるいは圧着させる。そうすると、原盤４００に設けられた多数の突起部４０３の先端の触媒は基板５００に移動する。この工程を、雰囲気温度が１００℃〜６００℃の範囲で行うと、より容易に触媒は基板５００に移動する。ここに、突起部４０３は、原盤４００の全面に均一に配置されているのではなく記録信号に応じて選択的に配置されているので、基板５００においても触媒は記録信号に応じて選択的に配置される。
【０１１８】
図１２に沿って基板５００が円盤状である場合の触媒の配置について説明する。原盤４００と基板５００とを密接等させることにより基板５００の表面の電極膜５０２の上には、触媒５０３が多数配置されたものとなる。触媒５０３は、突起部４０３の先端部と略同じ幅を有し、原盤４００（第１の実施の形態における記録・再生媒体２００Ａ等）に記録された信号に応じて、長手方向（これをトラック方向と定義する。）の長さが異なり、電極膜５０２の上に、図１３（Ａ）に示したような同心円状、または、図１３（Ｂ）に示したような螺旋状に配置されものとなる。触媒５０３が同心円状に配置されるか螺旋状に配置されるかは、既に述べたように原盤４００の製造における照射工程においてどのようにビームスポットＢＳと媒体とを相対的に移動させるかに依存している。
【０１１９】
（記録構造体成長工程）
上記触媒配置工程の後、基板５００上に記録構造体を成長させる。本実施の形態では、記録構造体として、例えばＣＨ4 を原料ガスとするＣＶＤ法を用いて、触媒５０３の配置された位置よりカーボンナノチューブを成長させる。図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）はその成長工程を表すものである。触媒５０３の表面に形成されるカーボンナノチューブ５０４の本数は触媒５０３の領域の大きさにより定まる。本実施の形態では、記録密度を上げる目的で、触媒の幅は例えば３ｎｍである。この程度の寸法であれば、直径が略３ｎｍのカーボンナノチューブを一列に形成することが可能となるからである。この場合に、カーボンナノチューブの直径（３ｎｍ）を１Ｔに選択すれば、トラック方向の記録密度を最も高いものとすることができる。カーボンナノチューブの直径は略０．４ｎｍから略３００ｎｍの範囲で区々であるので、触媒の幅と原料ガスを選択することにより、他の寸法のカーボンナノチューブを成長させるように選択することもできる。
【０１２０】
このような条件の下、ＣＶＤ法を用いれば、カーボンナノチューブ５０４は電極膜５０２から離れる方向に成長する。電極膜５０２と対向する電極（図示せず）との間に電圧を印加しながらこの工程を行えば、カーボンナノチューブの電極膜５０２に対する垂直度が向上する。通常、カーボンナノチューブ５０４の成長の長さは、図１４（Ｂ）に示したように区々である。
【０１２１】
（埋込工程）
次に、図１４（Ｃ）に示したように、ＳＯＧ法を用いて、例えばＳｉＯ2 からなるコーティング材料５０５でカーボンナノチューブ５０４を覆う。なお、同図では、コーティング材料５０５はカーボンナノチューブ５０４の全体を覆っているが、カーボンナノチューブ５０４の一部を覆うものであってもよい。コーティング材料５０５の表面にはカーボンナノチューブ５０４の長さの違いに応じて凹凸が存在する。
【０１２２】
（平坦化工程１）
次いで、ＣＭＰ法により、カーボンナノチューブ５０４およびコーティング材料５０５の表面を研磨する。これにより、図１５（Ａ）に示したように、表面が平坦で、長さの揃った多数のカーボンナノチューブ５０４を備えた再生専用媒体２００Ｆを得ることができる。このような再生専用媒体２００Ｆはカーボンナノチューブ５０４の先端が露出している。このときのカーボンナノチューブ５０４の成長方向の寸法は設計事項であり、記録構造体成長工程の時間的長さを管理するなどして、ある程度は任意に定め得るものである。再生装置により、信号の記録部であることが明確に認識されるためには、カーボンナノチューブ５０４の成長方向の寸法は２０ｎｍ以上であることが望ましく、成長したカーボンナノチューブの整列特性を考慮すると、２００ｎｍ以下であることが望ましい。このような再生専用媒体２００Ｆは、カーボンナノチューブ５０４の表面が露出しているので、変位電流を検出する方式、トンネル電流を検出する方式のみならず、接触電流を検出する方式でも好適に信号の再生ができる。
【０１２３】
（表面塗布工程）
更に、図１５（Ｂ）に示したように、再生専用媒体２００Ｆの表面に表面塗布剤５０６としてＳｉＯ2 を塗布形成することにより再生専用媒体２００Ｇとしてもよい。このような再生専用媒体２００Ｇは、変位電流検出方式あるいはトンネル電流検出方式により信号の再生ができる。
【０１２４】
（平坦化工程２）
トンネル電流検出方式においては、表面塗布剤５０６の厚さを０．５ｎｍ〜１ｎｍの範囲とする必要があるので、表面の凹凸は極力なくさなければならない。ＣＭＰ法で再び研磨すると、図１５（Ｃ）に示したように表面が平坦な再生専用媒体２００Ｈを得ることができる。このような再生専用媒体２００Ｈは、変位電流検出方式あるいはトンネル電流検出方式により信号の再生が好適にできる。
【０１２５】
〔第４の実施の形態〕
続いて、図１６を参照して本発明の第４の実施の形態を説明する。本実施の形態は、第２の実施の形態で製造した、突起部を触媒となる材料で形成し、かつ、突起部が絶縁材料で覆われることなく露出する記録・再生媒体２００Ａを原盤として用いて再生専用媒体を製造するものである。
【０１２６】
（触媒配置工程）
本実施の形態では、図１６に示したように、方形の記録・再生媒体２００Ａを転写用の原盤４００Ａとし、この原盤４００Ａを再生専用媒体となる基板５００Ａとを所定の位置で対向させる。ここで、基板５００Ａの構成は形状が方形となる以外は、第３の実施の形態と同様なものである。その位置関係を保ちつつ原盤４００Ａと基板５００Ａとを密着、あるいは圧着させる。そうすると、原盤４００Ａに設けられた突起部４０３の先端の触媒は基板５００Ａに転写される。雰囲気温度を１００℃〜６００℃の範囲でこの工程を行うと、触媒はより容易に基板５００Ａに移動する。ここにおいても、原盤４００Ａの突起部４０３は記録信号に応じて配置されているので、図１７に示したように基板５００Ａにおいても触媒は記録信号に応じて選択的に配置されるものとなる。
【０１２７】
触媒配置工程以外の他の工程は第３の実施の形態と同様にして、方形の再生専用媒体を製造することができる。
【０１２８】
〔信号再生装置および信号再生方法〕
次に、本発明の信号再生装置および信号再生方法について説明する。この信号再生装置は、上述のようにして作製された記録・再生媒体または再生専用媒体から信号を再生するものであり、これら記録・再生媒体等と再生針とを相対的に移動させて、記録・再生媒体等の全面に記録された信号の再生を可能とするものである。ここに、記録・再生媒体等の形状は、円盤状であっても、方形状であっても、その他のいかなる形状であってもよい。
【０１２９】
本発明の信号再生装置における信号検出原理として、例えば以下の３種類の方式がある。第１は、記録・再生媒体（例えば、本発明の記録・再生媒体の突起部が該当する。）に設けられた突起部、または、再生専用媒体（例えば、本発明の再生専用媒体が該当する。）に設けられた記録構造体としての針状構造体若しくは壁状構造体と、再生針との間に絶縁物を介することによる静電容量を検出する方式である。第２は、同じく、記録・再生媒体や再生専用媒体に設けられた突起部または針状構造体若しくは壁状構造体と再生針との間のトンネル効果を検出する方式である。また、第３は、同じく、記録・再生媒体または再生専用媒体に設けられた突起部または針状構造体若しくは壁状構造体が、直接に再生針に接することによる抵抗値の変化を検出する方式である。以上の静電容量は変位電流の大きさ、トンネル効果はトンネル電流の大きさ、抵抗値の変化は接触電流の大きさによりそれぞれ検出することができる。
【０１３０】
記録された信号を時系列として再生するためには、再生針が記録・再生媒体や再生専用媒体に設けられた突起部または針状構造体若しくは壁状構造体を精確にトレースする手段が必要である。本発明では、前述のように各々のトラックの間隔が微細であるために、サーボを用いたトラック追従手段により、再生針を略トラックと直交する方向に移動させてトラックに追従させることが望ましい。トラック追従手段におけるサーボの方式としては、例えば、ウォブリング法、補助再生針を使う方法がある。また、より再生信号を安定して得るためにサーボを用いて記録・再生媒体の表面と再生針の先端との間隔を一定に保つ距離保持手段を用いることが好適である。更に、トラック追従手段と距離保持手段とを併用することもできる。
【０１３１】
〔第５の実施の形態〕
以下、再生装置の具体例について説明する。
（再生装置の構成）
図１８は装置全体を表す概念図であり、各部の寸法は、見易いように一部の要素については拡大されている。本実施の形態の再生装置６００は、記録・再生媒体２００Ｉを保持するための媒体テーブル６０１、記録・再生媒体回転装置６０２、再生針６０３、再生針駆動部６０４、駆動部案内軸６０５、駆動部移動軸６０６、移動軸回転装置６０７、案内軸支持板６０８および再生・制御部６０９を主要な要素として構成されている。記録・再生媒体回転装置６０２および移動軸回転装置６０７は電動機である。
【０１３２】
記録・再生媒体２００Ｉは、円盤状の形状をしており、媒体テーブル６０１により、再生針６０３に対向する面の反対側の面（裏面）を基準面として保持される。媒体テーブル６０１は、記録・再生媒体回転装置６０２の回転軸６０２Ａに対して、再生表面が垂直となるように記録・再生媒体２００Ｉを保持する。回転軸６０２Ａは記録・再生媒体２００Ｉのセンターホール７００Ａに密着する寸法に設定されており、回転軸６０２Ａの回転中心と記録・再生媒体２００Ｉの中心とが略一致するように装着される。記録・再生媒体回転装置６０２および案内軸支持板６０８は、図示しない再生装置の基準面となる装置フレームに固着されている。装着確認装置６１０は、例えば、光を記録・再生媒体２００Ｉに照射して、その光の反射により記録・再生媒体２００Ｉが媒体テーブル６０１に装着されたことを検出するものである。
【０１３３】
再生針駆動部６０４は、駆動部案内軸６０５と駆動部移動軸６０６とにより、駆動部案内軸６０５および駆動部移動軸６０６の軸に沿って図１８に示したＸ軸方向に移動自由となるように配置されている。ここで、Ｘ軸は、駆動部案内軸６０５および駆動部移動軸６０６の軸に沿う方向に平行であり、Ｙ軸は、Ｘ軸と直交する。Ｘ軸およびＹ軸を含む面は、記録・再生媒体テーブル６０１および記録・再生媒体２００Ｉの再生表面と平行になる。Ｚ軸は、Ｘ軸およびＹ軸を含む面と直交する。
【０１３４】
再生針６０３と記録・再生媒体２００Ｉとの位置関係は、再生針６０３と回転軸６０２Ａの中心とを結ぶ直線がＸ軸と平行となるように配置される。再生針６０３は針状構造体であり、その先端は斜め方向に切断されている。記録・再生媒体２００Ｉに設けられた突起部（または針状構造体若しくは壁状構造体）を正確に検出するためには、再生針６０３のトラック方向の寸法は、記録・再生媒体２００Ｉにおける最短記録信号長と略同程度以下のサイズであることが望ましく、再生針６０３のラジアル方向のサイズは、トラックピッチの略１／２程度以下のサイズを有することが望ましい。本実施の形態では、再生針６０３としてカーボンナノチューブを用いることにより、この条件を満たしている。
【０１３５】
駆動部案内軸６０５は、案内軸支持板６０８に少なくとも一端が固定されており、基準面であるフレームに対して一定の位置関係を常に保っている。駆動部移動軸６０６は、案内軸支持板６０８に設けられた図示しない駆動部移動軸受けによってＺ軸とＹ軸が作る平面内で滑らかに回転可能とされている。駆動部移動軸６０６は、軸結合部６１１を介して駆動部移動軸回転装置６０７の回転軸に結合されて回転力を伝達される。ここで、駆動部移動軸６０６の駆動部移動軸受けに接する部分以外の軸の表面には、軸の中心を回転中心とする螺旋状の溝が設けられている。
【０１３６】
再生・制御部６０９は、各要素と以下の信号または電力のやり取りを行う。すなわち、再生・制御部６０９は、装着確認装置６１０からの装着検出信号６１０ａを受けて、記録・再生媒体２００Ｉが媒体テーブル６０１へ装着されたことを確認する。そののち、再生・制御部６０９は、再生針駆動部６０４から、記録・再生媒体２００Ｉに予め記録された構造的な変化を電気信号に変換した再生信号６０４ａ、記録・再生媒体回転装置６０２から記録・再生媒体２００Ｉの回転位置を示す記録・再生媒体回転検出信号６０２ａをそれぞれ受けて、記録・再生媒体回転装置６０２に対して記録・再生媒体回転制御信号６０９ａ、移動軸回転装置６０７に対して移動制御信号６０９ｂを出力し、それぞれの回転を制御する。再生・制御部６０９は、また、再生針駆動部６０４に対してＸ軸制御信号６０９ｃおよびＺ軸制御信号６０９ｄを出力し、再生針６０３のＸ方向およびＺ方向への位置を制御する。
【０１３７】
図１９は、記録・再生媒体２００Ｉ、再生針６０３および再生針６０３を駆動するための再生針駆動部６０４の位置関係を表したものである。この図も概念図であり、各部の寸法は、見易いように一部の要素については拡大されており、Ｙ軸およびＺ軸を含む断面図を示している。再生針６０３は、微細な導電体または半導体であることが望ましいために、直径３ｎｍ、長さ１００ｎｍのカーボンナノチューブが用いられる。
【０１３８】
記録・再生媒体２００Ｉは、前述の方法と同様にして、保持基板７００上に形成された電極膜７０１からカーボンナノチューブ７０２が成長し、カーボンナノチューブ７０２の周囲にコーティング材料である絶縁剤７０３が埋め込まれ、その表面（平坦面）に表面塗布膜７０４が形成されたものである。保持基板７００は、例えば厚さ０．６ｍｍの石英基板、電極膜７０１は例えば厚さ４０μｍのシリコン膜、カーボンナノチューブ７０２は、１本の直径が３ｎｍで長さが１００ｎｍのもの、絶縁剤７０３はＳｉＯ2 、塗布膜７０４は例えば厚み０．５ｎｍ〜１０μｍの範囲のＳｉＯ2 膜である。
【０１３９】
再生針駆動部６０４は軸受け部６０４Ａを有し、この軸受け部６０４Ａには、駆動部案内軸６０５が微小な空間を介して案内される案内軸孔６０４Ｂ、および駆動部移動軸６０６が螺接するように螺旋状の溝が形成された移動軸孔６０４Ｃが設けられている。これにより軸受け部６０４Ａは、Ｘ軸方向に駆動部案内軸６０５の回転に伴ない移動可能となっている。再生針保持板６０４Ｄは再生針６０３を保持するものであり、Ｘ方向に再生針６０３を移動させるためのＸ軸アクチュエータ６０４ＥとＺ方向に再生針６０３を移動させるＺ軸アクチュエータ６０４Ｆとを介して軸受け部６０４Ａに結合されている。Ｘ軸アクチュエータ６０４ＥおよびＺ軸アクチュエータ６０４Ｆは、例えば、電圧を印加すると電圧値に応じて変位する圧電素子である。再生信号検出部６０４Ｇは、再生針６０３を介してカーボンナノチューブの有無を検出するために必要な電子回路により構成されている。
【０１４０】
再生信号検出部６０４Ｇは、カーボンナノチューブの検出にトンネル電流検出方式を採用する場合には、例えば、高圧直流電圧発生部、トンネル電流検出素子として抵抗器やホール効果を用いた電流センサ、トンネル電流増幅回路などが含まれる。変位電流検出方式を採用する場合には、例えば、高周波電力発生部、トンネル電流検出素子として抵抗器やホール効果を用いた電流センサ、エンベロープ検波回路、エンベロープ検波信号増幅器が含まれる。接触電流検出方式を採用する場合には、抵抗器やホール効果を用いた電流センサ、接触電流増幅器が含まれる。再生信号検出部６０４Ｇには、更に、全ての方式において、トラック追従手段の一部をなすアクチュエータ駆動回路およびトラッキング誤差信号演算部、あるいは、距離保持手段の一部をなすアクチュエータ駆動回路および距離保持誤差信号演算部が含まれる。
【０１４１】
次に、図１８乃至図２１を参照して本実施の形態の再生装置６００の作用について説明する。
【０１４２】
（相対移動ステップ）
まず、記録・再生媒体２００Ｉの回転制御系について説明する。記録・再生媒体２００Ｉが記録・再生媒体テーブル６０１に装着されると、それを装着確認装置６１０が検出し、装着検出信号６１０ａを再生・制御部６０９に送る。再生・制御部６０９は装着検出信号６１０ａを検出すると、記録・再生媒体回転制御信号６０９ａを記録・再生媒体回転装置６０２へと送出する。このとき、再生・制御部６０９は、記録・再生媒体回転装置６０２から記録・再生媒体回転検出信号６０２ａを受け取り、内部で発生する基準クロックと記録・再生媒体回転検出信号６０２ａとの位相差に応じた信号を発生し、これを記録・再生媒体回転制御信号６０９ａとして記録・再生媒体回転装置６０２に送出し、位相制御を行なう。これにより記録・再生媒体回転装置６０２においては、基準クロックと記録・再生媒体回転検出信号６０２ａとの位相差が一定に保たれるように回転制御が行なわれる。ここで、記録・再生媒体回転装置６０２は、再生針６０３とカーボンナノチューブ７０２のトラック方向（Ｙ軸）方向への相対的な移動をもたらすＹ軸アクチュエータとして作用する。
【０１４３】
再生・制御部６０９は、基準のクロックと記録・再生媒体回転検出信号６０２ａとの位相差を検出するだけではなく、制御系の最適化のための演算、例えば、位相補償も行う。ここで、基準のクロックが時間的に一定の周期波である場合には、記録・再生媒体回転装置６０２と記録・再生媒体２００ＩとはＣＡＶ（Constant Angular Velocity ）モードで回転をする。なお、記録・再生媒体２００Ｉにおける再生針６０３の位置と記録・再生媒体２００Ｉの回転中心（図示せず）との距離に逆比例して基準のクロックの周期が変化するものである場合には、ＣＬＶ（Constant Linear Velocity）モードで回転をすることになる。
【０１４４】
（距離維持ステップ）
続いて、図２０（Ａ）〜（Ｃ）および図２１（Ａ）〜（Ｆ）を参照して、再生針６０３のＺ軸方向への制御について説明する。ここで、図２１（Ａ）〜同図（Ｃ）は、記録・再生媒体を回転させて得られるトラックｎの変位電流信号の波形を表し、同図（Ｅ）は記録・再生媒体を回転させて得られるトラックｎの変位トンネル電流信号または接触電流の波形、同図（Ｆ）は記録・再生媒体を回転させて得られるトラックｎのパラメータ変化電流信号の波形をそれぞれ表したものである。
【０１４５】
再生針６０３とカーボンナノチューブ７０２とは表面塗布膜７０４（誘電体膜）を介してその両方の先端が対峙しており、導電性を有するカーボンナノチューブ７０２と表面塗布膜７０４と再生針６０３とは静電容量を形成する。この状態で、再生針保持板６０４Ｄと電極膜７０１との間に高周波電力を印加すると、変位電流が流れる。ここで、再生針６０３はその先端が斜め方向に切断をされており、図２０（Ａ）〜同図（Ｃ）に示したように、再生針６０３が表面塗布膜７０４に押し付けられると、その圧力により再生針６０３と表面塗布膜７０４との接触面積が異なる。そのために、変位電流信号の大きさは、図２０（Ａ）に示したように再生針６０３が表面塗布膜７０４から離れている場合には小さく（図２１（Ａ））、図２０（Ｂ）に示したように再生針６０３が表面塗布膜７０４に接すると大きくなり（図２１（Ｂ））、図２０（Ｃ）に示したように再生針６０３が表面塗布膜７０４に押し付けられるとより大きくなり（図２１（Ｃ））、再生針６０３の先端部が広い面積に渡り信号の再生に寄与するようになる。
【０１４６】
具体的には、静電容量として関与する再生針６０３とカーボンナノチューブ７０２との射影面積が増加し、トンネル電流が再生針６０３の先端部以外から流れ出すこととなり、後述する接触方式においては接触面積が増加することになる。このことは、解像度が低下することを意味する。そのために符号間干渉が生じ周波数特性は悪くなり再生される信号の品質は却って悪化する。よって、図２０（Ｂ）に示した位置関係で常に再生するのが望ましい。
【０１４７】
カーボンチューブ７０２の斜め方向の切断面は、カーボンナノチューブ７０２を酸化処理することにより得られる。再生針６０３が斜めの先端形状を有し、距離変化により変位電流の値が変化するので、予め定める所定の変位電流が流れるようにＺ軸アクチュエータ６０４Ｆを制御して、再生針６０３と表面塗布膜７０４との位置関係を常に一定にすることができる。トンネル電流検出方式においては、電界強度は先端部で最大となり先端部から電流が流れ始め、カーボンナノチューブ７０２と再生針６０３との距離が接近するにつれ、再生針６０３の尖った先端部のより広い範囲からトンネル電流が流れ始めるので、トンネル電流の大きさで距離を測定することができる。
【０１４８】
ここで、図２１（Ａ）〜同図（Ｃ）に示したようにカーボンナノチューブ７０２が存在する領域と絶縁剤７０３が存在する領域とでは、変位電流の大きさが異なる。すなわち、カーボンナノチューブ７０２が存在する領域では、大きな変位電流が流れ、絶縁剤７０３が存在する領域では変位電流はほとんど流れない。
【０１４９】
よって、Ｚ軸アクチュエータ６０４Ｆを安定して動作させるためには、変位電流のピーク、すなわち、カーボンナノチューブ７０２の存在する領域における変位電流をピークホールドして、そのピークホールド値と予め定めた基準値との差を誤差信号としてＺ軸アクチュエータ６０４Ｆにフィードバックすることにより、ピークホールド値が所定の基準値に一致するように制御をすればよい。または、再生信号が、いわゆるＤＣフリーである場合には、再生信号のエンベロープの平均値が所定の基準値と一致するように制御をすればよい。このフィードバック制御は、再生・制御部６０９において行う。なお、再生・制御部６０９は、必要であれば、所定のゲインを掛けたＺ軸制御信号６０９ｄをＺ軸アクチュエータ６０４Ｆに印加することにより位相補償を行うことができる。
【０１５０】
また、再生針６０３と表面塗布膜７０４とを図２０（Ｂ）の状態に維持する他の方法として、再生針６０３の弾性力を用いることもできる。再生針６０３の先端を表面塗布膜７０４に押し付けた状態で再生すれば、記録・再生媒体２００Ｉの表面が平坦な場合には、再生針６０３の弾性力により、サーボ機構を不要として、カーボンナノチューブ７０２の有する弾性力により再生信号の振幅の変化を許容される範囲に留めながら読み取ることもできる。
【０１５１】
再生信号はカーボンナノチューブ７０２の存在する領域（以下，オン領域という。）の信号と、絶縁剤７０３の存在する領域（以下、オフ領域という。）からの信号との組み合わせにより得られる。オン領域とオフ領域をどのように組み合わせるかは、ディジタル信号の変調方式として従来より種々知られている。例えば、ＤＣフリー信号の代表例は、ＣＤ（Compact Disc）に使用されているＥＦＭである。このような信号は、再生信号とサーボ信号とを帯域分割により容易に分割できるという利点がある。
【０１５２】
図２１（Ｄ）は、表面塗布膜７０４を透視して見たカーボンナノチューブ７０２の分布状態を表したものである。カーボンナノチューブ７０２は局所的に見ると、記録・再生媒体２００Ｉの中心に対して略同心円とみなせる螺旋状に配列されており、オン領域とオフ領域が交互に繰り返される。トラックピッチＴp は、図２１（Ｄ）の破線で表したトラックセンターと隣接するトラックセンターとの距離であり、例えば、６０ｎｍ程度である。ＥＦＭを採用する場合には、１ピットの長さをカーボンナノチューブの直径とすれば、代表的なカーボンナノチューブの直径は３ｎｍであるので、トラック方向への寸法は、例えば、最短のオンの長さ（３Ｔ）は３ｎｍ×３＝９ｎｍである。
【０１５３】
再生針としては、先端処理をしないカーボンナノチューブをも用いることができる。図２２（Ａ）〜同図（Ｃ）はその再生針６０３Ａによる再生状態を表すものである。再生針６０３Ａを構成するカーボンナノチューブの先端は閉じており、先端が細くなっている。この再生針６０３Ａでは、前述の再生針６０３に比べて先端処理が不要という利点があるが、先端を酸化処理した場合に比べては、先端部は鋭角ではないので、信号の解像度が少し落ちることとなる。しかしながら、距離を近づけるとトンネル電流が生じる部分が先端部からより広い部分にまで広がるので、このような形状の再生針６０３Ａにおいても距離を検出することができる。
【０１５４】
（微トラッキングステップ（ウォブリング法））
記録・再生媒体２００Ｉの中心と回転の中心がずれている場合や、振動等の外乱が再生針６０３，６０３Ａと記録・再生媒体２００Ｉとの位置関係をずらす場合において、３ｎｍの直径のカーボンナノチューブを正確にトレースするためには、Ｘ軸方向へのサーボを用いないと、再生針６０３がトラックセンター上に設けられた記録構造体を正しくトレースすることができない。これを可能とするためには、再生針６０３と記録・再生媒体２００Ｉの針状若しくは壁状構造体との離間距離を検出し、この離間距離に応じた信号をＸ軸アクチュエータ６０４Ｆにフィードバックして再生針６０３が自動的に針状若しくは壁状構造体を追従するようなサーボ方式を採用すればよい。
【０１５５】
Ｘ軸方向へのサーボは、例えば、ウォブリング法を用いて行うことができる。ウォブリング法の概略を図２３（Ａ）〜同図（Ｄ）に沿って説明する。同図の時間軸はｍsec の単位で表せるものであり、ｎsec の単位で表せる図２１の時間軸を圧縮したものである。ここに、図２３（Ａ）はＸ軸方向の変位量、同図（Ｂ）はトラックセンターを通過中の再生信号のエンベロープ、同図（Ｃ）はトラックセンターから外周よりを通過しているときの再生信号のエンベロープ、同図（Ｄ）はトラックセンターから内周よりを通過しているときの再生信号のエンベロープをそれぞれ表している。
【０１５６】
図２１（Ｄ）において破線で表すトラックセンターの位置を再生針６０３が通過する場合に、再生針６０３にＸ軸アクチュエータ６０４Ｅによって微小な変位（例えば、Ｔｐの１／１０の変位）を図２３（Ａ）に示したように与えると再生信号のエンベロープは、図２３（Ｂ）に示したように変化する。このとき、このエンベロープの正側、または、エンベロープの絶対値信号をサンプリングする。サンプリングのポイントは、図２３（Ａ）に示したＰ１，Ｐ２である。ここで、Ｐ１はＸ軸方向変位が外周側に最大となる点であり、Ｐ２はＸ軸方向変位が内周側に最大となる点である。再生針６０３が正しくトラックセンター付近を通過する場合には、Ｐ１点におけるエンベロープ振幅ＡＰ１の値とＰ２点におけるエンベロープ振幅ＡＰ２の値とは、図２３（Ｂ）に示したように等しくなる。
【０１５７】
一方、再生針６０３がトラックセンターの位置より外周側を通過する場合に、Ｘ軸アクチュエータ６０４Ｅによって再生針６０３に微小な変位を与えると、再生信号のエンベロープは図２３（Ｃ）に示したように変化する。このとき、Ｐ１とＰ２の位置でサンプリングを行えば、Ｐ１点におけるエンベロープ振幅ＡＰ１の値はＰ２点におけるエンベロープ振幅ＡＰ２の値より小さくなる。
【０１５８】
また、破線の位置より内周側を再生針６０３が通過する場合に、再生針６０３にＸ軸アクチュエータ６０４Ｅによって微小な変位を与えると、再生信号のエンベロープは、図２３（Ｄ）に示したように変化する。このとき、Ｐ１とＰ２の位置でサンプリングを行えば、エンベロープ振幅ＡＰ１の値はＰ２点におけるエンベロープ振幅ＡＰ２の値より大きくなる。
【０１５９】
なお、必要であれば、ＡＰ１−ＡＰ２で表される値に所定のフィードバックゲインを掛けて位相補償を施すことにより、Ｘ軸変位補正制御信号を得、このＸ軸変位補正制御信号と、Ｘ軸アクチュエータ６０４Ｅを図２３（Ａ）に示したようにＸ軸方向に振るための所定の周期信号とを加算してＸ軸制御信号６０９ｃを得ることができる。以上のＡＰ１−ＡＰ２の値の算出、フィードバックゲインの掛け算、位相補償、周期信号の発生、周期信号とＸ軸変位補正制御信号との加算は、再生・制御部６０９において行われる。ウォブリング法においては、１本の再生針でトラッキングが可能という利点がある。ここで、トラック方向への再生針６０３のずれ量をトラッキング誤差と定義する。ＡＰ１−ＡＰ２の値はトラッキング誤差に対応しているのでトラッキング誤差信号と称する。
【０１６０】
上述した、Ｚ軸方向およびＸ軸方向のサーボ制御が行なわれることにより、記録・再生媒体２００Ｉにカーボンナノチューブの有り無しとして記録された信号が安定して再生される。ここで、再生信号６０４ａは、例えば、ＥＦＭのような変調された信号であるので、再生・制御部６０９において復調させることにより、記録信号（ディジタル信号）を再生することができる。
【０１６１】
（信号再生ステップ（変位電流検出法））
再生信号の検出方法について更に詳細に説明する。図１９に示したように記録・再生媒体２００Ｉの再生針６０３と対向する面の表面に誘電体膜（表面塗布膜７０４）を備える場合において、誘電体膜の厚さが、略１ｎｍ以上である場合、またはカーボンナノチューブ７０２の表面における電界強度が小さい場合には、トンネル効果は生じない。この場合、再生針６０３とカーボンナノチューブ７０２と誘電体膜（表面塗布膜７０４）とはコンデンサとして作用する。ここで、カーボンナノチューブ７０２は導電体あるいは半導体として導電性を有する。また、電極膜７０１と再生針保持板６０４Ｄとは導電性を有する材料によって構成されている。
【０１６２】
電極膜７０１と再生針保持板６０４Ｄとの間の静電容量は、再生針６０３が、カーボンナノチューブ７０２の存在部分の近くにある場合と、絶縁剤７０３の存在部分の近くにある場合とでは大きく異なる。よって、この静電容量の変化を検出することにより再生信号を検出することが可能となる。静電容量の変化を検出する方法の一つとして、電極膜７０１と再生針保持板６０４Ｄとの間に高周波の電力を印加して変位電流を検出する方式を用いることができる。このような変位電流を検出するための回路は再生信号検出部６０４Ｇに設けることができる。ここで、高周波の電力の周波数は、記録信号の周波数の数十倍となるように選択することが望ましい。記録信号検出は、高周波信号の周期の１／２の時間のジッター（時間揺らぎ）として、誤差を生じ、解像度の低下をもたらすからである。
【０１６３】
変位電流（Ｉｄ）の大きさは、Ｖ：再生針保持板６０４Ｄと電極膜７０１との間の電圧、Ｒｎ：再生針の抵抗、Ｒｒ：電流が流れる記録構造体の抵抗、Ｒｃ：接触抵抗、Ｃ：再生針６０３とカーボンナノチューブ７０２と誘電体膜（表面塗布膜７０４）とで形成される静電容量、Ｊ：虚数単位、Ω：角周波数とすれば、次の数式１で表される。
【０１６４】
【数１】
Ｉｄ∝Ｖ／｛（Ｒｎ＋Ｒｒ＋Ｒｃ）＋１／ｊΩＣ｝
【０１６５】
１／ΩＣ＞Ｒｎ＋Ｒｒ＋Ｒｃである場合には、変位電流Ｉｄは、静電容量の大きさに略比例することとなる。ここで、ｄ：再生針と媒体との間の距離、ε：誘電体の誘電率、Ｓ：再生針と媒体との対向する面積とすると、Ｃの大きさは次の数式２で表される。
【０１６６】
【数２】
Ｃ∝εＳ／ｄ
【０１６７】
（信号再生ステップ（パラメータ変化電流検出法））
変化電流検出法は高周波の電源を必要とするので、ノイズを回路系に対して与えるという好ましくない点があるが、静電容量の変化を直流電源を用いて検出できればこの問題は解決する。以下、静電容量の変化を検出するための他の方法を説明する。
【０１６８】
Ｑ：静電容量に保存される電荷、Ｖ：静電容量を構成する電極間の電圧（再生針保持板６０４Ｄと電極膜７０１との間の電圧）、Ｃ：静電容量とすると、次の数式３が成立する。
【０１６９】
【数３】
Ｑ＝Ｃ・Ｖ
【０１７０】
数３より静電容量に所定の電荷Ｑを保存し、静電容量の値を変化すると、次の数式４が成立する。
【０１７１】
【数４】
ｄＶ∝Ｑ／ｄＣ
【０１７２】
ここで、Ｃはカーボンナノチューブ領域に再生針が突入する場合には時間とともに増加し、長いカーボンナノチューブの領域を通過中は略一定の値を取り、カーボンナノチューブ領域から抜け出す場合には時間と共に減少する時間関数である（以下、Ｃ（ｔ）と記す。）。
【０１７３】
よって、再生針がカーボンナノチューブ領域に突入する場合には、電荷Ｑは次の数式５で表される。
【０１７４】
【数５】
Ｑ＝∫Ｉｐ・ｄｔ
【０１７５】
ここで、再生針が絶縁領域からカーボンナノチューブ領域に突入する場合には、初期の静電容量Ｃ（ｔ）および初期の電荷Ｑも零と考えてよいので、数式５に数式３を代入すると、次の数式６を得る。
【０１７６】
【数６】
Ｃ（ｔ）・Ｖ（ｔ）＝∫Ｉｐ・ｄｔ
【０１７７】
ここで、Ｖ（ｔ）は、最大Ｖまで増加する。また、１／｛（Ｒｎ＋Ｒｃ）・Ｃ｝で表される時定数がＣ（ｔ）の増加の割合に比べて十分小さいと考えられる範囲では、ほとんどＶ（ｔ）＝Ｖと考えてもよい。そうすると、数６は、次の数式７で近似できる。
【０１７８】
【数７】
ｄＣ（ｔ）／ｄｔ・Ｖ＝Ｉｐ
【０１７９】
数７は静電容量Ｃ（ｔ）の時間変化にＩｐが比例することを示している。すなわち、カーボンナノチューブ領域に突入するに伴ってＩｐが増加する。やがて、再生針がカーボンナノチューブの真上にくるとＣの増加は止まり、電流Ｉｐも流れなくなる。カーボンナノチューブ領域から再生針が離れるに伴ってＣ（ｔ）の値は減少するので、電流Ｉｐは負方向へと流れるようになる。図２１（Ｆ）にＩｐを示す。Ｉｐの立上り点と、立下り点とを検出して記録された信号を再生することができる。
【０１８０】
（信号再生ステップ（トンネル電流検出法））
更に、他の信号再生方法について説明する。図１９に示したように記録・再生媒体２００Ｉの再生針６０３と対向する面の表面に誘電体膜（表面塗布膜７０４）を備える場合において、誘電体膜の厚さが、略１ｎｍ以下である場合には、トンネル効果を生じさせることができる。よって、再生針６０３とカーボンナノチューブ７０２との間に絶縁膜を介して直流電圧を印加することにより、１０の７乗ボルト／ｍ程度の電界を生じさせれば、カーボンナノチューブ７０２の存在部分の近くに再生針６０３がある場合にはトンネル電流が流れ、絶縁剤７０３の存在部分の近くに再生針６０３がある場合にはトンネル電流は流れない。このような場合には、再生信号検出部６０４Ｇに、直流電圧発生部および検出回路を設けることによりトンネル電流を検出することができる。トンネル電流を検出する方法では、高周波の電力が不要であるという利点がある。また、再生信号もエンベロープ検波ではなく、図２１（Ｅ）に示したように直接に得ることができる。
【０１８１】
トンネル電流（Ｉｔ）の大きさは、Ｖ：再生針保持板６０４Ｄと電極膜７０１との間の電圧、φ：トンネル障壁、ｄ：再生針と媒体との間の距離とすると、次の数式８で表される。
【０１８２】
【数８】
Ｉｔ∝Ｖexp(- φ1/2 ｄ)
【０１８３】
なお、距離（ｄ) が０．１ｎｍ変化すると、トンネル電流Ｉｔは約１桁変わることとなる。すなわち、Ｚ軸方向のサーボは、安定に信号を再生するのに効果的である。
【０１８４】
（信号再生ステップ（接触電流検出法））
図２４に示したように誘電体膜を設けないでカーボンナノチューブの表面を露出させると、再生針６０３Ｂとカーボンナノチューブ７０２の先端とが接触するので、接触により流れる電流を検出することができる。このような接触電流を検出する方式では、高電界や高周波を発生させるための電源が不要であるという利点がある。再生信号もエンベロープ検波ではなく、図２１（Ｅ）に示したように直接に得ることができる。ここで、接触電流の大きさは、カーボンナノチューブ７０２と再生針６０３Ｂの先端との接触面積に比例する。
【０１８５】
接触電流（Ｉｃ）の大きさは、Ｖ：再生針保持板６０４Ｄと電極膜７０１との間の電圧、Ｒｎ：再生針の抵抗、Ｒｒ：電流が流れる記録構造体の抵抗、Ｒｃ：接触抵抗とすると、次の数式９で表される。
【０１８６】
【数９】
Ｉｃ＝Ｖ／（Ｒｎ＋Ｒｒ＋Ｒｃ）
【０１８７】
Ｒｃ＞Ｒｎ，Ｒｒである場合には、接触電流Ｉｃは、略接触抵抗に反比例することとなる。再生信号は、図２１（Ｅ）に示したように直接に得ることができる。
【０１８８】
（粗トラッキングステップ）
変位電流を検出する方式、トンネル電流を検出する方式、接触電流を検出する方式のいずれの方式においても、再生針６０３の表面塗布膜７０４あるいはカーボンナノチューブ７０２への接触面の面積が増加すると、それぞれ電流の大きさが増加するので、これらの変化を検出することにより、上述のＺ軸方向へのサーボを行うことができる。
【０１８９】
ここで、記録・再生媒体２００Ｉに設けられたトラック構造が、同心円状（Concentric）である場合には、同一のトラックを再生し続けることとなる。一方、記録・再生媒体２００Ｉに設けられたトラック構造が、螺旋状（Spiral）である場合には、記録・再生媒体２００Ｉの回転に伴い、再生針６０３はＸ軸方向のサーボによって内周から外周（または、外周から内周）へとトラックをトレースする。
【０１９０】
しかしながら、所定の数以上のトラックをＸ軸アクチュエータ６０４Ｅのみで追従すると定常偏差が大きくなり、また、可動範囲を逸脱して、トラックのセンターを追従することが不可能となってしまう。同心円状である場合においても、広い範囲のトラックをカバーするには、Ｘ軸アクチュエータ６０４Ｅの作用のみでは困難である。このような問題の発生を防止するために、本実施の形態では、Ｘ軸方向への大きな変位を生じさせる大変位移動機構が採用されている。
【０１９１】
大変位移動機構は、図１８に示したように、駆動部案内軸６０５，駆動部移動軸６０６，移動軸回転装置６０７，案内軸支持板６０８および軸結合部６１１とからなる。移動軸回転装置６０７は再生・制御部６０９から出力される移動制御信号６０９ｂにより駆動されるのであるが、この移動制御信号６０９ｂはＸ軸制御信号６０９ｃを低域フィルタにより濾波して低域信号のみを検出したものである。低域フィルタの実現あるいは低域フィルタと等価な演算は、再生・制御部６０９で行なわれる。
【０１９２】
移動軸回転装置６０７は移動制御信号６０９ｂにより回転し、その回転力は軸結合部６１１を介して駆動部移動軸６０６に伝わる。その結果、再生針駆動部６０４が駆動部案内軸６０５にガイドされてＸ軸方向に変位し、再生針６０３の位置を外周方向あるいは内周方向へと移動させる。大変位移動機構は、サーボループを構成しており、移動制御信号６０９ｂが零となるように再生針６０３の位置が制御される。
【０１９３】
本実施の形態の再生装置６００は、針状構造体であるカーボンナノチューブを再生針６０３として用いることにより、記録・再生媒体２００Ｉに記録された高密度信号を再生することができる。ここにおいて、記録・再生媒体は円盤状であるために、トラックセンターに追従するＸ軸のサーボと回転サーボを備えれば、容易に再生信号を得られるという利点がある。また、トラッキングの方法として、ウォブリング法を用いるために再生針が１本で済むという利点がある。
【０１９４】
〔第６の実施の形態〕
（微トラッキングステップ（３針法））
本実施の形態は、Ｘ軸方向へのサーボ方式として他の例を採用したものである。図２５（Ａ）は再生針６０３が図２５（Ｄ）に示した「ａ」の位置にあるときの変位電流信号、図２５（Ｂ）は再生針６０３が「ｂ」の位置にあるときの変位電流信号、図２５（Ｃ）は再生針６０３が「ｃ」の位置にあるときの変位電流信号をそれぞれ示している。ここで、「ａ」，「ｂ」，「ｃ」で示した位置における変位信号の大きさは、再生針６０３と記録・再生媒体２００Ｉの針状構造体若しくは壁状構造体との重なり面積によって異なる。よって、図２５（Ａ）に示したように、例えば、「ａ」の位置での重なり面積に対しての「ｂ」で示した位置での重なり面積が半分になれば信号の大きさも略半分となる。
【０１９５】
図２６はトラッキング信号検出回路の構成を表すものである。この検出回路は再生針駆動部６０４に設けられる。第１のトラッキング信号検出針８０１は、再生針６０３に対して内周方向（Ｘ軸方向）に所定の量ずらして設けられている。第２のトラッキング信号検出針８０２は、再生針６０３に対して外周方向（Ｘ軸方向）に所定の量ずらして設けられる。所定の量とは、例えば、突起部または針状構造体の直径の１／２程度である。再生針６０３からは再生信号が検出される。変位電流検出方式においては、エンベロープを検波することにより信号が再生され、トンネル電流検出方式、接触電流検出方式においては直接再生信号が検出される。３本の針は近接して再生針駆動部６０４に設けられるために、接触を防止するためにトラック方向（Ｙ軸方向）にずらして設けることが好ましい。
【０１９６】
第１のトラッキング信号検出針８０１からの信号は、再生信号エンベロープ検波部８０３でエンベロープ検波された後、低域濾波部８０６で低域成分のみが検出され、トラッキング誤差信号となる。トラッキング誤差信号は低域成分に含まれており、低域成分のみを検出することによって信号のＳ／Ｎ比が向上する。第２のトラッキング信号検出針８０２からの信号も同様に再生信号エンベロープ検波部８０５でエンベロープ検波された後、低域濾波部８０７で低域成分のみが検出され、トラッキング誤差信号となる。低域濾波部８０６，８０７から出力される両トラッキング誤差信号は減算部８０８で減算され、その結果トラッキングエラー信号が得られる。
【０１９７】
〔第７の実施の形態〕
（微トラッキングステップ（２針法））
本実施の形態は、トラッキング誤差信号を他の方法（２針法）により検出するものである。図２７はその例を表したものである。再生専用の針が存在しない点以外は３針法と同じである。第１のトラッキング信号検出針８０１からの信号は再生信号エンベロープ検波部８０３でエンベロープ検波された後、低域濾波部８０６において低域成分のみが検出され、トラッキング誤差信号となる。第２のトラッキング信号検出針８０２からの信号も同様に再生信号エンベロープ検波部８０５でエンベロープ検波された後、低域濾波部８０７で低域成分のみが検出され、トラッキング誤差信号となる。減算部８０８で両方の信号を減算することによりトラッキングエラー信号を得ることができることは、第６の実施の形態と同様である。
【０１９８】
再生信号６０４ａは、第１のトラッキング信号検出針８０１からの出力と第２のトラッキング信号検出針８０２からの出力とを加算部８１０において加算し、再生信号エンベロープ検波部８０４でエンベロープ検波されることにより得られる。ここで、第１のトラッキング信号検出針８０１と第２のトラッキング信号検出針８０２とはトラック方向でずれているので、このずれに対応する時間応答のずれ分をディレイ８０９で吸収し、その後に両方の検出針８０１，８０２からの信号を加算するとＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【０１９９】
〔第８の実施の形態〕
図２８は第８の実施の形態に係る再生装置６００Ａを表すものである。この再生装置６００Ａは、方形状の記録・再生媒体２００Ｋの複数の直線状トラックに沿って記録された信号を再生するものである。ここに、第５の実施の形態（図１８）と同一の作用効果を生じる要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
【０２００】
本実施の形態では、Ｙ軸移動軸６１２は軸結合部６１３を介してＹ軸回転装置６１５の回転軸に結合されている。Ｙ軸移動軸６１２は螺旋状のねじが形成され、Ｙ軸移動部６１４に設けられたねじ受けに螺接してＹ軸移動軸６１２の回転に伴ないＹ軸移動部６１４をＹ軸方向に移動させる。ここにおいて、移動軸回転装置６０７は、Ｙ軸移動部６１４とともに移動する。Ｙ軸移動部６１４には図示しないＹ軸ガイド溝が設けられ、このガイド溝を図示しないガイドシャフトが密接して貫設されている。これにより、Ｙ軸移動部６１４は回転することなく、Ｙ軸方法に滑らかに移動する。これにより、再生針６０３は記録・再生媒体２００Ｋに記録された信号の読み出しが可能となる。
【０２０１】
Ｙ軸回転装置６１５は、その回転角度よりＹ軸方向の位置を示すＹ軸回転位置検出信号６１５ａを出力する。Ｙ軸回転位置検出信号６１５ａは、Ｙ軸回転装置６１５が所定の回転位置に変位すると所定の変位毎に発生されるパルス信号である。再生・制御部６１６は、このパルス信号の発生周期と予め定めた所定の時間間隔との差を検出して、この差の信号に所定の係数を掛け、位相補償を施してＹ軸制御信号６１６ａを発生する。再生・制御部６１６の他の機能は第１の実施の形態の再生・制御部６０９と同じである。このように、本実施の形態では、Ｙ軸方向の移動がサーボループにより安定して行なわれる。このとき、Ｘ軸方向のサーボの動作は第５の実施の形態におけるそれと同じである。
【０２０２】
円盤状の記録・再生媒体では半径が一定値以下の内周では信号の記録が困難になるのに対して、本実施の形態においては、方形の記録・再生媒体２００Ｋの全面に信号を記録することができるので、記録密度が、円盤形状に比べて向上するという利点がある。
【０２０３】
〔再生針アセンブリおよびその製造方法〕
本発明の再生針アセンブリは、本発明の再生装置に用いるのに好適なものである。上述の実施の形態では、図１８に示した再生装置６００において、再生針６０３としてカーボンナノチューブを用いる場合について説明したが、このようにカーボンナノチューブを用いると、その形状を確認する必要があり、また、再生針保持板６０４Ｄに再生針６０３を接合するに際してＳＴＭで監視しながら行わざるを得ず、量産性にはあまり適していない。
【０２０４】
本発明の再生針アセンブリは、再生装置における媒体とのインターフェイスであり、上述の記録・再生媒体の製造方法を利用して作製される。すなわち、上述の記録・再生媒体の製造法において説明した「突起部形成工程」、「埋込工程」、「表面塗布工程」および「平坦化工程」が再生針アセンブリの製造に適用される。照射工程については、本発明の再生針アセンブリの場合は、一般的には先端の形状は円形であることが望ましいために、エネルギービームを照射中においてエネルギービームと導電性材料との相対移動は生じさせる必要はない。しかし、楕円形、あるいは、細長い断面積の先端構造を有する再生針アセンブリを製造する場合には、エネルギービームを照射中にエネルギービームと導電性材料との相対移動を生じさせる必要があり、記録・再生媒体と同様の照射工程となる。
【０２０５】
本発明の再生針アセンブリは、再生針と再生針保持板とが一体となり構成されるものであり、照射工程において再生針の位置、すなわち突起部を形成する位置、および突起部の形状（円形，楕円形，長方形等の形状）を定めることができる。突起部は、溶融工程を経て突起部形成工程において形成するものであり、溶融工程における導電材料の溶融の程度に応じて再生針（突起部）の形状を所定の値（突起部の大きさ、すなわち突起部の直径，または幅および高さ）とするように定めることができる。更に、突起部の周りをコーティング材で埋める埋込工程を備えることにより、突起部の構造を堅牢なものとすることができる。更に、平坦化工程を備えれば、再生針（突起部）の先端の断面形状を均一化し、突起部の高さを均一なものとすることができる。更に、表面塗布工程を備えれば再生針の先端に絶縁剤を塗布することができ、更に平坦化工程を備えることにより、再生針アセンブリの媒体接触面を均一な厚さの表面塗布剤で覆うことができる。
【０２０６】
上述の再生針アセンブリの形状は、突起部の高さ、および先端部の直径で表される。更に、複数の再生針を含む再生針アセンブリにおいては、隣り合う再生針のトラック方向に対して垂直方向、すなわちラジアル方向での間隔によっても特徴づけられる。
【０２０７】
これらの形状を表す数値のうち、突起部の高さと先端部の直径は相互に依存するものである。「突起部形成工程」を用いて再生針アセンブリを製造する場合においては、最小の先端部の直径は理論的に原子サイズまで微小化でき、このときの突起部の高さも同様に原子サイズとなる。
【０２０８】
カーボンナノチューブを用いた媒体からの記録再生を行う場合においては、信号の劣化を防ぐために、再生針の先端部の直径の最小値を、カーボンナノチューブの最小直径である０．４ｎｍとすることが望ましい。また、再生針が隣りのトラックの信号をクロストークとして検出しないための条件は、その先端部の直径をトラックピッチの２倍の寸法からカーボンナノチューブの直径を差し引いた値とすることである。記録密度の観点からみれば、トラックピッチは小さい程望ましく、トラックピッチが２５０ｎｍの場合においては、カーボンナノチューブの直径が針先端部の直径に比べて無視できるほど小さいので、先端部の直径は略５００ｎｍとなる。しかしながら、信号のＳ／Ｎ（Signal to Noise Ratio)を最も大きくするためには、記録信号の領域をトラックピッチと同じ幅にすることが望ましく、この場合には先端部の直径がトラックピッチ以下でなければクロストークを生じるので、２５０ｎｍのトラックピッチに対しては先端部の直径を略２５０ｎｍとすることが望ましい。なお、「突起部形成工程」を用いて再生針を製造する場合の先端部の直径は、理論的には、突起部の高さを高くすれば、先端部の直径は突起部の高さに応じて大きくすることができる。
【０２０９】
複数の再生針を用いる再生針アセンブリにおいて、隣り合う再生針のラジアル方向での間隔は、トラックピッチの間隔に設定される。カーボンナノチューブを用いた媒体では、記録密度の点から見た場合にはトラックピッチは２５０ｎｍ以下とすることが望ましい。この場合のトラックピッチの最小値はカーボンナノチューブの直径まで近接させることができるので、現在発見されているナノチューブの最小直径である０．４ｎｍとなる。従って、隣り合う再生針のラジアル方向での間隔も同様に、０．４ｎｍ乃至２５０ｎｍの範囲とすることが望ましい。
【０２１０】
複数の再生針を用いる再生針アセンブリにおいて、隣り合う再生針のトラック方向の間隔は、方形の媒体を用いる場合では制限はない。しかしながら、円盤状の媒体を用いる場合においては、内周トラックと外周トラックとで曲率が異なるので、微小サイズの円盤を用いる場合や、半径と再生針の相互のトラック方向の間隔との比が１．０近くなる場合には、再生針間で、内周トラックと外周トラックとでトラッキング誤差が生じることとなる。従って、隣り合う再生針のトラック方向の間隔は、最内周トラックの直径の１／１００程度以下に設定することが望ましい。通常はこの条件はあまり問題となることはない。
【０２１１】
〔第９の実施の形態〕
以下、再生針アセンブリの具体例について説明する。
【０２１２】
（再生針アセンブリの構成）
図２９は、３針法に用いる再生針アセンブリ９００の構成を表すものである。絶縁材料により形成された基板９００ａは、再生針９０１〜９０３および導電膜９１１〜９１３を保持している。再生針９０１〜９０３は、レーザビームを照射することにより設けた突起部であり、導電材料と同じ材料で構成される。導電膜９１１〜９１３は、公知のフォトリソグラフィ技術により基板９００ａに形成される。ここで、再生針９０１は信号再生専用に用いられ、再生針９０２，９０３はトラッキング誤差の検出に用いられる。
【０２１３】
例えば、この再生針アセンブリ９００は以下の材料および寸法で作製される。絶縁材料からなる基板９００ａは、厚さ１００μｍの石英板であり、導電膜９１１〜９１３は厚さ５μｍのＦｅからなり、突起部（再生針９０１〜９０３）の高さは２０ｎｍ、その先端部の直径は３ｎｍである。導電膜９１１〜９１３は図示しない接続線が接続され回路部に導かれ信号の処理がなされる。Ｄ１とＤ２は等しく、記録・再生媒体の記録構造体の直径または幅の半分であり、１．５ｎｍ程度である。Ｌ１，Ｌ２はフォトリソグラフィ技術で製造が可能な３００ｎｍ程度の値である。
【０２１４】
続いて、図３０〜図３４を参照して再生針アセンブリの他の構成例を説明する。
【０２１５】
図３０に示した再生針アセンブリ９００Ａは、上述の再生針アセンブリ９００において再生針９０１〜９０３に加え、再生専用針（突起部）９０４を更に有している。再生針９０４は再生針９０１とトラックピッチＴｐと同じ距離だけ離間して設けられている。Ｌ１〜Ｌ３はフォトリソグラフィ技術で製造が可能な３００ｎｍ程度の値である。この再生針アセンブリ９００Ａでは、トラッキング誤差を再生針９０２，９０３で検出しながら、記録・再生媒体に記録された信号を再生針９０１，９０４で他のトラックから同時に読み出すことが可能になる。よって、信号再生の専用針（突起部）の数に応じて読み出し速度を高速にすることができる。
【０２１６】
図３１は、単一の再生針（突起部）９０１を有する再生針アセンブリ９００Ｂを表すものである。単一針のアセンブリにおいても、導電性材料９１１と一体加工されていることによる配線処理の容易さ、再生針９０１を基板９００ａ（石英板）に対して垂直に立てることが容易になるという利点を有する。
【０２１７】
図３２に示した再生針アセンブリ９００Ｃは、その表面をコーティング材で保護したものである。すなわち、図３０で示した再生針アセンブリ９００Ａにおいて再生針９０２〜９０３を形成した後、コーティング材９１４を積層し、表面を平坦となるように研磨し、研磨された再生針９０２〜９０３の先端面が露出するようにしたものである。
【０２１８】
図３３の再生針アセンブリ９００Ｄは、図３２で示した再生針アセンブリ９００Ｃの表面を表面絶縁剤９１５で被覆し、この表面絶縁剤９１５の表面を平坦化したものである。このような再生針アセンブリ９００Ｄは、記録・再生媒体における記録構造体が媒体表面に露出している場合においても、変位電流またはトンネル電流を検出することができるという利点を有する。
【０２１９】
図３４の再生針アセンブリ９００Ｅは、上述の再生針アセンブリ９００において、そのトラック方向に垂直な方向、すなわち、ラジアル方向に伸びた形状の再生針（突起部）９０５を更に有するものである。このような形状は、レーザビームの照射を導電性材料に対して矢印で示す方向に移動させることにより形成することができる。この再生針９０５を用いると、トラックピッチが記録構造体のラジアル方向の幅に対して十分大きい場合には、トラック追従特性が向上するという利点がある。すなわち、トラックピッチＴｐは媒体ごとに誤差範囲でずれが生じる場合や、一枚の同一媒体においても製造時のバラツキによりトラックごとにＴｐが若干異なる場合があり得るからである。
【０２２０】
例えば、前述の第１の実施の形態においては、トラックピッチＴｐが６０ｎｍであり、突起部の幅Ｗｗが３ｎｍであるので、原理的には、再生針のラジアル方向の幅ＤｒはＴｐ−Ｗｗ、すなわち、６０ｎｍ−３ｎｍの幅まで可能となる。しかしながら、ここまで広げると、逆に隣のトラックからのクロストークを検出することになるので、幅ＤｒはトラックピッチＴｐの半分の値以下に設定することが望ましい。このようなラジアル方向に長い形状を有する再生針９０５を複数本用いれば、一本または一組の再生針からの信号に基づきトラック追従サーボを行いながら、複数のトラックからの記録信号を安定して再生することができる。
【０２２１】
複数のトラックからの再生信号は、図示しない再生信号復号器において、整列して解読され、１つの時系列信号に変換される。このようにすれば、再生針の数Ｎに比例して転送レートが向上する。再生針の数がｎである場合において、トラッキングサーボを行う再生針が、現在、ｎトラック目を再生している場合、次には、ｎ＋Ｎトラックを再生し、更にｎ＋２Ｎ，ｎ＋３Ｎと飛び飛びにトレースすることにより、他のＮ−１本の再生針からも信号を再生することが可能となる。
【０２２２】
なお、上記再生針アセンブリ９００，９００Ａ〜９００Ｄの製造には、例えば、前述の記憶媒体の製造方法において説明した突起部形成工程が適用できるものである。すなわち，レーザビームを照射して、再生針の原料となる導電材料の表面を溶融し、更に冷却して導電材料が再び固体になるときに生じる突起を再生針とする。このときの再生針の形状は、その断面積が先端部ほど小さく、導電材料側ほど大きくなる特徴を有し、突起が伸びる方向への断面は傾斜面を有するものとなる。このような方法であれば、先端部の断面積を微細に加工することができるので、再生針の製造方法として好ましいものである。
【０２２３】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなくその均等の範囲で種々変形可能である。
【０２２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の記憶媒体（再生専用媒体）の製造方法によれば、記録信号に応じて空間的に配置された複数の突起部を有する原盤と、再生基板とを密接または圧接させることにより、前記再生基板に触媒を配置し、この触媒より記録構造体を成長させたのち、少なくとも複数の記録構造体の間に記録構造体とは異なる電気特性を有するコーティング材料を埋め込むようにしたので、従来達成が困難であった大容量の再生媒体の量産が可能となる。
【０２２９】
更に、本発明の再生針アセンブリの製造方法によれば、再生針の量産が可能であるため、装置の低廉化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る記録・再生媒体を製造するための記録・再生媒体製造装置の概略構成図である。
【図２】図１に示した記録・再生媒体製造装置を用いた記録・再生媒体の製造方法を説明するための説明図であり、図２（Ａ）は溶融工程、図２（Ｂ）は突起部形成工程を表す。
【図３】図１に示した記録・再生媒体製造装置を用いて製造された記録・再生媒体の一例を表す斜断面図である。
【図４】図１に示した記録・再生媒体製造装置を用いて製造された記録・再生媒体の他の例を表す斜断面図である。
【図５】図３に示した記録・再生媒体の変形例を表す断面図である。
【図６】図３に示した記録・再生媒体の他の変形例を表す断面図である。
【図７】図３に示した記録・再生媒体の更に他の変形例を表す断面図である。
【図８】図３に示した記録・再生媒体の更に他の変形例を表す断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る記録・再生媒体を製造するための記録・再生媒体製造装置の概略構成図である。
【図１０】図９に示した記録・再生媒体製造装置の作用を説明するための説明図であり、図１０（Ａ）はＸ軸方向において往復しながら信号を記録する場合、図１０（Ｂ）はＸ軸に沿って同じ方向に順次信号を記録する場合を表す。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る再生専用媒体の製造方法における触媒配置工程を説明するための概略断面図である。
【図１２】図１１に示した転写用の原盤を用いて触媒配置工程を行った後の基板における触媒の微視的な配置の例を説明するための説明図である。
【図１３】図１２に示した基板における触媒の全体的な配置の例を説明するための説明図であり、図１３（Ａ）は同心円状に配置する場合、図１３（Ｂ）は螺旋状に配置する場合を表す。
【図１４】図１１に続く工程を説明するための説明図であり、図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）は記録構造体成長工程、図１４（Ｃ）は埋込工程を表す。
【図１５】図１４に続く工程を説明するための説明図であり、図１５（Ａ）は平坦化工程１、図１５（Ｂ）は表面塗布工程、図１５（Ｃ）は平坦化工程２を表す。
【図１６】本発明の第４の実施の形態に係る再生専用媒体の製造方法における触媒配置工程を説明するための概略断面図である。
【図１７】図１６に示した転写用の原盤を用いて触媒配置工程を行った後の基板における触媒の微視的な配置を説明するための説明図である。
【図１８】本発明の第５の実施の形態に係る再生装置の全体構成を表す概略構成図である。
【図１９】図１８に示した再生装置における記録・再生媒体、再生針および再生針駆動部の位置関係を説明するための説明図である。
【図２０】図１８に示した再生装置を用いた再生方法の距離維持ステップにおいて、再生針のＺ軸方向の制御を説明するための説明図であり、図２０（Ａ）は再生針が記録・再生媒体の表面塗布膜から離れている場合、図２０（Ｂ）は再生針が表面塗布膜に接する場合、図２０（Ｃ）は再生針が表面塗布膜に押し付けられた場合を表す。
【図２１】図１８に示した再生装置の距離維持ステップにおいて、再生針のＺ軸方向の制御を説明するためのタイミングチャートであり、図２１（Ａ）は図２０（Ａ）の場合において記録・再生媒体を回転させて得られるトラックｎの変位電流信号の波形、図２１（Ｂ）は図２０（Ｂ）の場合におけるトラックｎの変位電流信号の波形、図２１（Ｃ）は図２０（Ｃ）の場合におけるトラックｎの変位電流信号の波形、図２１（Ｄ）は記録・再生媒体のトラックｎ、ｎ＋１、ｎ−１におけるカーボンナノチューブの分布状態、図２１（Ｅ）はトラックｎの変位トンネル電流信号または接触電流の波形、図２１（Ｆ）はトラックｎのパラメータ変化電流信号の波形を表す。
【図２２】図１８に示した再生装置において先端処理をしないカーボンナノチューブを再生針として用いた場合の距離維持ステップで、再生針のＺ軸方向の制御を説明するための説明図であり、図２２（Ａ）は再生針が記録・再生媒体の表面塗布膜から離れている場合、図２２（Ｂ）は再生針が表面塗布膜に近づけられた場合、図２０（Ｃ）は再生針が表面塗布膜に接する場合を表す。
【図２３】図１８に示した再生装置を用いた再生方法の微トラッキングステップにおいて、再生針のＸ軸方向における制御の一例（ウォブリング法）を説明するためのタイミングチャートであり、図２３（Ａ）は再生針のＸ軸方向への変位量、図２３（Ｂ）は再生針がトラックセンターを通過中である場合の再生信号のエンベロープ、図２３（Ｃ）は再生針がトラックセンターから外周よりを通過しているときの再生信号のエンベロープ、図２３（Ｄ）は再生針がトラックセンターから内周よりを通過しているときの再生信号のエンベロープを表す。
【図２４】図１８に示した再生装置を用いた再生方法の信号再生ステップ（接触電流検出法）を説明するための説明図である。
【図２５】本発明の第６の実施の形態に係る再生方法の微トラッキングステップにおいて、再生針のＸ軸方向における制御の例（３針法）を説明するためのタイミングチャートであり、図２５（Ａ）は再生針が図２５（Ｄ）の「ａ」の位置にある場合において記録・再生媒体を回転させて得られるトラックｎの変位電流信号の波形、図２５（Ｂ）は再生針が図２５（Ｄ）の「ｂ」の位置にある場合におけるトラックｎの変位電流信号の波形、図２５（Ｃ）は再生針が図２５（Ｄ）の「ｃ」の位置にある場合におけるトラックｎの変位電流信号の波形、図２５（Ｄ）は記録・再生媒体のトラックｎ、ｎ＋１、ｎ−１におけるカーボンナノチューブの分布状態を表す。
【図２６】図２５に示した制御に用いられるトラッキング信号検出回路の構成を表すブロック図である。
【図２７】本発明の第７の実施の形態に係る再生方法の微トラッキングステップにおける再生針のＸ軸方向における制御（２針法）に用いられるトラッキング信号検出回路の構成を表すブロック図である。
【図２８】本発明の第８の形態に係る再生装置の全体構成を表す概略構成図である。
【図２９】本発明の第９の実施の形態に係る再生針アセンブリの一構成例を表す斜視図である。
【図３０】図２９に示した再生針アセンブリの他の構成例を表す斜視図である。
【図３１】図２９に示した再生針アセンブリの更に他の構成例を表す斜視図である。
【図３２】図２９に示した再生針アセンブリの更に他の構成例を表す斜視図である。
【図３３】図２９に示した再生針アセンブリの更に他の構成例を表す斜視図である。
【図３４】図２９に示した再生針アセンブリの更に他の構成例を表す斜視図である。
【符号の説明】
１０Ａ…記録・再生媒体製造装置、１００…ターンテーブル、１０１…基板（記録・再生媒体）、１０２…回転装置、１０２Ａ…駆動軸、１０２ａ…回転位置信号、１０３…回転装置駆動部、１０３ａ…回転制御信号、１０４…移動台、１０４ａ，１０４ｂ…転がり軸、１０５…移動量検出装置、１０５ａ…移動量信号、１０６…移動量検出回路、１０７…移動力発生装置、１０８…移動力発生装置駆動部、１０８…移動装置駆動信号、１０９…バスライン、１１０…制御部、１１０ａ…データ、１１１…変調部、１１１ａ…記録信号、１１２…レーザ光発生部、１１２ａ…レーザビーム、１１３…レンズ、ＢＳ…ビームスポット、Ｓ…基準面、
２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄ，２００Ｅ…記録・再生媒体、２０１…基板、２０２…Ｆｅ膜、２０３，２０４…突起部、２０５，２０６…ＳｉＯ2 膜、
１０Ｂ…記録・再生媒体製造装置、３００…ターンテーブル、３０１…基板（記録・再生媒体）、３００ａ，３００ｂ…転がり軸、３０２…移動力発生装置、３０２ａ…Ｙ軸移動量信号、３０３…Ｙ軸駆動部、３０３ａ…Ｙ軸移動装置駆動信号、
４００，４００Ａ…原盤、４０３…突起部、５００，５００Ａ…基板（再生専用媒体）、５０１…保持基板、５０２…電極膜、５０３…触媒、５０４…カーボンナノチューブ、５０５…コーティング材料、５０６…表面塗布剤、２００Ｆ，２００Ｇ，２００Ｈ…再生専用媒体、
６００…再生装置、２００Ｉ…記録・再生媒体、６０１…媒体テーブル、６０２…記録・再生媒体回転装置、６０２ａ…記録・再生媒体回転検出信号、６０２Ａ…回転軸、６０３，６０３Ａ，６０３Ｂ…再生針、６０４…再生針駆動部、６０４Ａ…軸受け部、６０４Ｂ…案内軸孔、６０４Ｃ…移動軸孔、６０４Ｄ…再生針保持板、６０４Ｅ…Ｘ軸アクチュエータ、６０４Ｆ…Ｚ軸アクチュエータ、６０４Ｇ…再生信号検出部、６０５…駆動部案内軸、６０６…駆動部移動軸、６０７…駆動部移動軸回転装置、６０８…案内軸支持板、６０９…再生・制御部、６０９ａ…記録・再生媒体回転制御信号、６０９ｂ…移動制御信号、６０９ｃ…Ｘ軸制御信号、６０９ｄ…Ｚ軸制御信号、６１０…装着確認装置、６１０ａ…装着検出信号、再生信号６０４ａ、６１１…軸結合部、７００…保持基板、７００Ａ…センターホール、７０１…電極膜、７０２…カーボンナノチューブ、７０３…絶縁剤、７０４…表面塗布膜、ＡＰ１，ＡＰ２…エンベロープ振幅、ＡＰ１−ＡＰ２…トラッキング誤差信号、
８０１…第１のトラッキング信号検出針、８０２…第２のトラッキング信号検出針、８０３，８０４，８０５…再生信号エンベロープ検波部、８０６，８０７…低域濾波部、８０８…減算部、８０９…ディレイ、８１０…加算部、
６００Ａ…再生装置、２００Ｋ…記録・再生媒体、６１２…Ｙ軸移動軸、６１３…軸結合部、６１４…Ｙ軸移動部、６１５…Ｙ軸回転装置、６１５ａ…Ｙ軸回転位置検出信号、６１６…再生・制御部、６１６ａ…Ｙ軸制御信号、
９００，９００Ａ，９００Ｂ，９００Ｃ，９００Ｄ，９００Ｅ…再生針アセンブリ、９００ａ…基板、９０１〜９０３，９０４，９０５…再生針（突起部）、９１１〜９１３…導電膜、９１４…コーティング材、９１５…表面絶縁剤
【発明の属する技術分野】
本発明は、記憶媒体の製造方法および信号再生装置に用いる再生針アセンブリの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータの利用形態が、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）を用いて大容量の映像や音声信号処理を頻繁に行うようになってきている。これに伴ない、小型の高密度の不揮発データストレイジに対する要望が更に強くなってきている。従来、この種の分野におけるデータストレイジとしては、ハードディスクが中心的な存在であった。ハードディスクの現状と将来については、非特許文献１に以下のように記載されている。
【０００３】
現在市販されているハードディスクは、横方向の磁化を利用した面内磁気記録方式であるが、将来、記録密度を向上させ得るとしても、熱エネルギーにより媒体に記録された磁化情報が徐々に消失する熱揺らぎ効果により、１平方インチ当たり１５０ギガビットの面記録密度が限界とされている。これを解決すべく、周知の技術として、磁化が媒体の面内にある、面内磁化（ハードディスクならディスク面内、磁気テープならテープ面内）ではなく、磁化される方向が媒体の面の厚さ方向、つまり媒体面に垂直な、垂直磁化の方式の開発が進められている。しかしながら、現在、垂直磁化材料として研究されているものは、実用化へ最も近いと見られているＣｏＣｒ（コバルトクロム）合金を始めとした、限られた物質のみであり、磁気性能や安定性、コスト等、実用化へ向けての多様な要求には応えきれていない。
【０００４】
一方、メカニカルな構成を用いないＭＲＡＭ (Magnetic Random Access Memory ) が最近注目を集めている。ＭＲＡＭでは磁気コアの代わりにわずか数原子分という極めて薄い絶縁物の層を磁性体ではさんだＴＭＲ (Tunneling Magneto Resistive)素子を使用する。ＴＭＲ素子は、磁性体の層の磁化の方向によって、薄い絶縁物の層をトンネル効果によって電流の流れやすさが変化し電気抵抗が変化する性質を利用するものである。ＭＲＡＭもその原理はすでに周知技術であり、現在は、特許文献１等に記載されている如くその実用化が検討されている。
【０００５】
ハードディスク、ＭＲＡＭは、ＲＡＭ（Random Accesses Memory：書き込み可能メモリ）媒体として、ＰＣの内部で使用する場合には機能的な問題はそれほどないが、データの配布を行う、いわゆるディストリビューション・メディアとして多くの人が同じデータを共用する用途には不向きである。その理由としては、同じ情報を予め記録するＲＯＭとしての大量生産に不向きであることに加え、信号が物理的な形状として保存されないことによるデータの保存信頼性が低いこと等が挙げられる。
【０００６】
ディストリビューション・メディアの分野では、ＲＯＭ（Read Only Memory：読み出し専用メモリ）媒体が好適であり、ＲＯＭ光ディスクが従来多用されている。ＲＯＭ光ディスクとしては、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭが広く使われている。ＣＤ−ＲＯＭでは、変調方式として、マーク変調方式の一つであるＥＦＭ（Eight to Fourteen Modulation）を用いているので、最短ピット長（３Ｔ長）が８３３ｎｍで、トラックピッチは１．６μｍであり、その容量は６４０ＭＢ（Mega Byte)である。記録密度は１平方インチ当たり０．５ギガビットである。ＤＶＤ―ＲＯＭでは、最短ピット長（３Ｔ長）が４００ｎｍで、トラックピッチは０．７４μｍであり、容量４．７ＧＢ（Giga Byte ）である。記録密度は１平方インチ当たり３．８ギガビットである。なお，変調方式等を含め光ディスクの従来技術は非特許文献２に種々記載がされている。
【０００７】
これらのＲＯＭ光ディスクの製造においては、基板（スタンパー盤）を製造し、この基板を用いてＰＣ（ポリカーボネイト）を射出成型する技術が一般的である。基板の製造においては、記録すべき信号に応じて変調を施したレーザビームを０．９以上のＮＡ（Numerical Aperture）のレンズで収束して、ガラス基板上のフォトレジストに照射してピットを露光して形成し、このピットを電鋳により金属表面に転写して製造するのが、一般的であり特許文献２に従来の技術の一例が開示されている。
【０００８】
従来の光ディスクのマスタリング技術として、最も微細な加工をする電子ビームを用いる方法が非特許文献３に記載されており、トラックピッチを０．２９μｍとすることが実現できた旨が開示されている。
【０００９】
また、これらの記録再生原理とは異なる記録再生原理に基づく高密度データ記録再生方式が種々開示されており、特許文献３には、針状構造体を記録マークとして、トンネル電流を検出することにより針状構造の有無を情報として利用する記録方式および針状構造体の作成をトンネル電流の作用により行う技術が記載されている。特許文献４には、原子オーダの凹凸によって信号を記録するディスク基板を回転させ、原子オーダの凹凸の形状をトンネル電流により検出する技術と、ディスク基板との距離をサーボを用いて所定の距離に保つ技術とを用いた再生装置が記載されている。
【００１０】
一方、ナノ材料の分野では、１９９１年にカーボンナノチューブが発見されて以来、電子産業においてカーボンナノチューブの応用をしようとする学会や、産業界の研究が活発となり、非特許文献４にもその紹介がされている。特許文献５にはカーボンナノチューブをＳＰＭ（走査型プローブ顕微鏡）の探針として用いる技術が開示されている。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００２−３１４１６４号公報
【特許文献２】
特開２００２−２５１７９５号公報
【特許文献３】
特開平９−２８２７２４号公報
【特許文献４】
特開平５−２７４７２５号公報
【特許文献５】
特開２００２−１２２５２９号公報
【非特許文献１】
「日経エレクトロニクス」、平成１４年９月２３日号、ｐ．６７―７２
【非特許文献２】
「光ディスク技術」、ラジオ技術社、平成元年２月１０日
【非特許文献３】
Yoshiaki Kojima 、外３名，High Density Mastering Using Electron Beam，「ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス」（“Japanese Journal Of Applied Physics ”）、１９９８年４月、第３７巻、第４Ｂ号、ｐ．２１３７−２１４３
【非特許文献４】
「別冊 日経サイエンス ここまで来たナノテク」、日経サイエンス社、２００２年１０月９日
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
将来、画像処理がＰＣ（パーソナル・コンピュータ）において更に頻繁に行われるのは必至であり、急速に普及するブロードバンド・インターネット時代においては、ディストリビューション・メディアの記録容量は、１平方インチ当たり、５００Ｇビット以上、ＣＤ−ＲＯＭと同サイズの媒体で１ＴＢ（Tera Byte)は必要と思われる。しかしながら、従来の技術ではこのような高記録密度は達成することができない。
【００１３】
その理由の１つには、そのような高密度を記録する記録方法自体が存在しないことがあるが、他の理由としては、そのような高密度の記録基板の製造が可能になったとしても、ＲＯＭ光ディスクで採用されるスタンパーにＰＣ等の樹脂を流し込み、樹脂を硬化させることにより複製を製作する大量生産の方法を用いることが、樹脂を流しこむ空間のサイズを従来より一桁以上微細な寸法にした場合においては、困難となるからである。
【００１４】
また、ディストリビューション・メディアとしてのＲＯＭの分野においては、従来の技術は、映像を記録する場合においては、データ圧縮技術に大きな比重がおかれている。例えば、再生時間が二時間の映画のような映像ですら圧縮技術を用いずに記録するに十分な記録容量を有する媒体が存在しない現状である。しかしながら、圧縮技術を用いる場合には情報の欠落が生じるために映像データの再加工を行う用途には不向きであるので、将来のＰＣ上での映像情報の処理に大きな問題となり、更に大容量の媒体が必要とされる。
【００１５】
また、このような新規な記憶媒体を再生する装置の具体的構成については、従来の発明には十分に開示がなされておらず、特に信号の記憶媒体の記録面より記録された信号を取り出す構成については、精度面、量産面でその実現が困難であった。
【００１６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、従来にない、高密度な記憶媒体の製造方法を提供することにある。
【００１８】
更に、本発明の第２の目的は、このような記憶媒体の信号再生装置において必要不可欠である再生針アセンブリの製造方法を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の記憶媒体（再生専用媒体）の製造方法は、記録信号に応じて空間的に配置された複数の突起部を有する原盤と、再生基板とを密接または圧接させることにより、再生基板の突起部の先端に対向する位置に突起部を構成する材料を触媒として配置する触媒配置工程と、再生基板の触媒が配置された位置より記録構造体を成長させる記録構造体成長工程と、少なくとも複数の記録構造体の間に記録構造体とは異なる電気特性を有するコーティング材料を埋め込む埋込工程と、記録構造体の先端およびコーティング材料の表面を平坦化する平坦化工程とを含むものである。
【００２９】
本発明の第１の再生針アセンブリの製造方法は、導電性材料の表面に収束されたエネルギービームを照射する照射工程と、導電性材料の表面を溶融させる溶融工程と、溶融工程において溶融した部分から放熱をさせることにより突起部を形成する突起部形成工程とを含むものである。
【００３０】
本発明の第２の再生針アセンブリの製造方法は、絶縁基板の上に複数の分割された導電材料のブロックを形成する工程と、導電性材料の分割方向と略直交する方向に相対的に移動させながら、導電性材料の表面に収束されたエネルギービームを照射する照射工程と、導電性材料の表面を溶融させる溶融工程と、溶融工程において溶融した部分から放熱させることにより突起部を形成する突起部形成工程とを含むものである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、具体的な実施の形態の説明に先立ち、本発明の概要（基本的原理）を説明する。まず、本発明に係る記憶媒体およびその製造方法を説明し、次に、その記憶媒体からの信号再生装置および信号再生方法、更に再生針アセンブリおよびその製造方法について順に説明する。
【００３４】
〔記憶媒体およびその製造方法〕
本発明において「記憶媒体」とは、従来よりも高密度で、所定の信号（情報）を記録し、記録された信号が再生可能な記録・再生媒体と、予め所定の信号が記録された再生専用媒体（ＲＯＭ）とを包含するものである。ここでは、（１）記録・再生媒体およびその製造方法と、（２）再生専用媒体およびその製造方法とを分けて説明する。
【００３５】
（１）記録・再生媒体およびその製造方法
本発明の記録・再生媒体には、記録する信号（情報）に応じて、導電体，半導体または絶縁体からなる突起部が形成される。突起部の配置には、突起構造が生じる位置を信号に対応させて記録する方式（ポジション方式記録）、突起構造の連続する長さを信号に対応させて記録する方式（マーク長方式記録）のいずれを用いてもよい。
【００３６】
以下、この記録・再生媒体の製造方法（第１の製造方法）について説明する。
【００３７】
突起部が形成される基板は、導電体特性あるいは半導体特性の導電性特性、または、絶縁体特性のいずれかの性質を有し、かつ、熱可塑性を有する材料（以下記録材料と称する。）からなり、信号を記録する前は表面が平坦である。基板は単一の記録材料で構成されたものでもよいが、これらの記録材料を保持するに十分な剛性を有する保持板の表面に記録材料を配置した平坦なものであってもよい。
【００３８】
この基板に対して信号が記録されると、基板の表面に記録信号に対応して複数の突起部が形成される。ここで、形成された突起部の形状が微細に加工されているほど、信号の記録密度は向上したものとなる。
【００３９】
本発明では、突起部を微細加工するために、常温では固体の記録材料の微細領域にエネルギービームを収束させて、記録材料の表面の温度を局所的に上昇させる。すなわち、記録材料を溶融して液体となし、冷却により再び固体となるときに最後に固体となる部分に突起部が生じるという、記録材料そのものが有する特性を利用するものである。
【００４０】
ここで、収束ビームが所定の領域に均一のエネルギー密度で照射されたとしても、温度分布は所定の境界条件の下で、給熱と放熱とが均衡を保つ熱方程式によって支配されるので、収束ビーム内における温度の分布は均一ではない。すなわち、収束ビームを所定の場所に照射し続けると、ビームの外周部では、熱は、温度がより低い場所であるビームの外側に移動するので、温度上昇はあまり生じない。一方、収束ビームの中心では、周囲も加熱されるので、熱の拡散はあまりなく大きな温度上昇が生じる。更に、一般的に、平行ビームを収束させる場合の収束領域内のエネルギー分布は中心部ほど大きな値をとる。
【００４１】
その結果として、ビームの中心部ほど温度は高くなる。記録材料は、一定の温度を境として、固体から液体へ、または液体から固体へと可逆的に変化する。従って、温度が高い中心部ほど固体に戻る時間の経過が長くなる。そして、最後に固体となるビームの中心部に突起部を生じる。この場合において、突起部の生じる部分の面積はエネルギービーム照射部の面積に比較して極めて狭小となる。よって、エネルギースポットより小さいサイズで突起部を形成することができ、高密度に信号を記録することが可能になる。
【００４２】
このような現象を利用して突起部を形成するために、記録材料としては、熱拡散特性がエネルギービームの照射方向と直交する方向には良好であり、エネルギービームの照射方向と平行する方向には熱拡散をしない特性を有するものが望ましい。弱いエネルギービーム強度で記録材料の表面に容易に突起部を形成できるからである。
【００４３】
信号を記録するに際しては、エネルギービームと記録材料との相対関係を移動させながら、信号に応じてエネルギービームの照射と停止を行う。これにより、記録材料の表面には、記録信号の時系列情報に応じた空間的な突起部の有無として信号が記録される。このようにして信号が記録された媒体は、突起部の構造を読み出すことにより信号を再生できるので、記録・再生媒体としての機能を有する。
【００４４】
記録・再生媒体の他の構成例として、上記記録・再生媒体において突起部の周辺を、突起部を構成する記録材料と電気的な性質が異なる材料で埋めるようにしてもよい。
【００４５】
このような記録・再生媒体を製造するには、例えば、突起部が導電体である場合には、突起部の周辺を半導体または絶縁体で埋めるコーティングをし、記録材料が半導体である場合には、突起部の周辺を導電体または絶縁体でコーティングをし、記録材料が絶縁体である場合には、突起部の周辺を半導体または導電体でコーティングをする。更に、表面の凹凸をなくすために、記録材料で構成される突起部および突起部の周辺のコーティング材料の表面を研磨するようにしてもよい。
【００４６】
また、本発明の他の記録・再生媒体の製造方法（第２の製造方法）として、突起部の周辺を突起部を構成する記録材料と電気的な性質が異なるコーティング材料で埋め込む工程に加え、あるいは、突起部の周辺を突起部をコーティング材料で埋めた後の、突起部およびコーティング材料の表面を研磨する工程に加え、媒体の表面を表面絶縁材料で絶縁する工程を含めることができる。このような方法により得られる記録・再生媒体は、突起部の周囲を異なる電気的性質のコーティング材料で埋め、突起部およびコーティング材料の表面を絶縁材料で覆った構成を有するものとなる。
【００４７】
ここに、エネルギービームとしては、例えば、レーザビームや電子ビームを用いることができ、エネルギービームの集束手段としては、レーザビームにあっては光学レンズ、電子ビームにあっては電子レンズを用いることができる。
【００４８】
記録材料としては、導電体では、金属材料、例えば、少なくともＴａ（タンタル）、Ｗ（タングステン）、Ｐｔ（白金）、Ｖ（バナジウム），Ｍｎ（マンガン），Ｆｅ（鉄），Ｃｏ（コバルト），Ｎｉ（ニッケル），Ｍｏ（モリブデン）のうちのいずれか一種を含むもの、およびその合金を用いることができる。半導体としては、例えば、少なくともＳｉ（シリコン）、Ｇｅ（ゲルマニュウム）のうちの一種を含む半導体を用いることができる。絶縁体としては、例えば、熱可塑性樹脂である、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミドを用いることができる。
【００４９】
表面絶縁材料としては、例えば、ＳｉＯ2 （二酸化珪素），ＳｉＮ（窒化珪素）, ポリイミド、ＰＭＭＡ（Poly Methyl Methacrylate）を用いることができる。
【００５０】
コーティング材料で突起部の周辺を埋める方法や、媒体の表面を表面絶縁材料で絶縁する方法は、例えば、ＰＥＣＶＤ（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 法、ＰＶＤ法（Physical Vapor Deposition)法、ＳＯＧ(Spin On Glass) を用いることができる。
【００５１】
コーティング材料や、表面絶縁材料を研磨する方法としては、例えば、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing ；化学的機械研磨）法を用いることができる。
【００５２】
（２）再生専用媒体およびその製造方法
上述した記録・再生媒体は、再生専用媒体として用いることができる。上述の記録・再生媒体に一度信号が記録されると、それ以降は、記録材料の全面を溶融させないと、再び信号を書き込むことができないという意味で、容易に情報が消失しない再生専用媒体としての好適な性質を備えているからである。しかしながら、上述の方法では一枚ごとに製造する必要があるという問題がある。すなわち、1 枚ごとに信号の書き込みを時系列で行うために、複製に時間がかかり、大量のディストリビューション・メディアの製造には好適とは言えない。
【００５３】
本発明の再生専用媒体は、記録される信号に応じて、導電体，半導体または絶縁体の構造体が基板の表面に対して垂直に針状に若しくは壁状に形成されたものである（このような構造体を，以下，記録構造体と称する。）。この再生専用媒体では、構造体の有無を再生針を用いて検出することが可能となり、微細な構造であっても高いＳ／Ｎ比（Signal to Noise Ratio ）を得ることができる。
【００５４】
このような再生専用媒体は、以下のように「触媒配置工程」および「記録構造体成長工程」を経て製造することができる。
【００５５】
まず、「触媒配置工程」において、再生基板の所定の位置に触媒を配置する。次いで、「記録構造体成長工程」において、記録構造体の原料ガスを触媒表面に還流させ、触媒が存在する位置に記録構造体を成長させる。
【００５６】
「触媒配置工程」は、再生専用媒体の多量生産の観点より、一枚の原盤となる基板に配置された触媒をそのまま再生媒体用の基板（再生基板）に転写することにより行われる。記録する信号に応じて触媒を表面に有する多数の突起部を備える原盤と、表面が電極膜により覆われた再生媒体用の基板とを密接し、若しくは、圧力を加えて圧接し、または、更に１００℃〜６００℃の温度を加えながら密接、若しくは、圧接することにより、原盤の触媒を基板に転写することができる。このような「触媒配置工程」により、原盤とおなじ位置に触媒が配置された基板（触媒配置基板）を製造することができる。この方法では、原盤の触媒の一部は基板に移動するが、その大部分は原盤側に残るために、一枚の原盤から、多量の再生専用媒体を製造するための触媒配置基板を製造することができる。
【００５７】
ここに、記録構造体としての針状構造物としては、例えば、カーボンナノチューブの単体を用いることができ、壁状構造体としては、例えば、カーボンナノチューブを線上に配列したものを用いることができる。
【００５８】
触媒としては、例えば記録構造体として、カーボンナノチューブを用いる場合においては、少なくともＶ（バナジウム），Ｍｎ（マンガン），Ｆｅ（鉄），Ｃｏ（コバルト），Ｎｉ（ニッケル），Ｍｏ（モリブデン）のうちのいずれか一種を含むものを用いることができる。
【００５９】
「記録構造体成長工程」は、例えば記録構造体として、カーボンナノチューブを成長させる場合においては、ＣＶＤ，ＰＥＣＶＤ，ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ）法等を使用することができる。いずれの方法においても、カーボンナノチューブは時間の経過に伴って触媒面より離れる方向に、その長さが成長するものとなる。
【００６０】
「記録構造体成長工程」に用いる原料ガスとしては、例えば記録構造体としてカーボンナノチューブを成長させる場合においては、ＣＨ4 ，Ｃ2 Ｈ4 ，Ｃ3 Ｈ8 ，Ｃ4 Ｈ10，Ｃ2 Ｈ2 を用いることができる。
【００６１】
本発明の他の再生専用媒体として、記録構造体の周辺を、記録構造体とは電気的な性質が異なる材料で埋める構成を有するものとしてもよい。
【００６２】
このような再生専用媒体を製造するには、記録構造体が導電体である場合には、記録構造体の周辺を半導体または絶縁体でコーティングし、記録構造体が半導体である場合には、記録構造体の周辺を導電体または絶縁体でコーティングし、記録構造体が絶縁体である場合には、記録構造体の周辺を半導体または導電体でコーティングする。更に、表面の凹凸をなくすために、記録構造体およびコーティング材料の表面を研磨することもできる。
【００６３】
コーティングの方法としては、例えばＰＥＣＶＤ，ＰＶＤ，ＳＯＧ法を用いることができる。また、コーティングの材料としては、例えば、ＳｉＯ2 ，ＳｉＮ, ポリイミド，ＰＭＭＡを用いることができる。研磨の方法としては、例えばＣＭＰ法を用いることができる。
【００６４】
本発明の更に他の再生専用媒体として、記録構造体の周辺を記録構造体と電気的な性質が異なるコーティング材料で埋める構成に加え、さらに再生専用媒体の全面に絶縁性を有する表面塗布剤を塗布する構成を有するものとしてもよい。
【００６５】
このような再生専用媒体を製造するには、記録構造体の周辺を異なる電気特性の材料でコーティングした後、あるいは、記録構造体の周辺を異なる電気特性の材料でコーティングして記録構造体およびコーティング材料の表面を研磨した後、更に、絶縁材料を表面に塗布すればよい。更に、表面の凹凸をなくすために表面絶縁材料を研磨するようにしてもよい。
【００６６】
表面絶縁材料としては、例えば、ＳｉＯ2 ，ＳｉＮ, ポリイミド，ＰＭＭＡを用いることができる。表面塗布の方法は、例えば、ＰＥＣＶＤ，ＳＯＧを用いることができる。また、表面絶縁材料を研磨する方法としては、例えばＣＭＰ法を用いることができる。
【００６７】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００６８】
〔第１の実施の形態〕
まず、図１乃至図３を参照して第１の実施の形態に係る記録・再生媒体およびその製造方法について説明する。
【００６９】
（記録・再生媒体製造装置）
図１はこの方法に用いる記録・再生媒体製造装置１０Ａの構成を表すものである。この記録・再生媒体製造装置１０Ａはターンテーブル１００を備えており、ターンテーブル１００上に記録・再生媒体となる基板１０１が配置されるようになっている。基板１０１は、例えば０．６ｍｍの厚さの石英板の上に膜厚４０ｎｍのＦｅ膜が配置されたものであり、そのＦｅ膜側が表面となる。この基板１０１の表面に後述のビームスポットＢＳが収束されるようになっている。
【００７０】
ターンテーブル１００の中心には電動機（回転装置１０２）の駆動軸１０２Ａが連結されており、ターンテーブル１００が水平に回転するようになっている。回転装置１０２は、回転位置信号１０２ａを回転装置駆動部１０３に送出し、この回転装置駆動部１０３より発生される回転制御信号１０３ａにより制御されるようになっている。回転装置１０２は移動台１０４に固着されており、基準面Ｓ上を転がり軸１０４ａ，１０４ｂを介して紙面で左右方向に移動可能となっている。
【００７１】
移動台１０４と基準面Ｓとの間には移動量検出装置１０５が設けられている。この移動量検出装置１０５によりビームスポットＢＳの基板１０１の基準位置（例えば基板中心）からの相対的な移動量が検出され、その移動量信号１０５ａが移動量検出回路１０６において移動量に応じたパルス数の変化に変換されるようになっている。移動台１０４は電動機を含む移動力発生装置１０７により基準面Ｓ上を移動し、これにより基板１０１とビームスポットＢＳとの位置関係が設定されるようになっている。移動力発生装置１０７は移動力発生装置駆動部１０８により発生される移動装置駆動信号１０８ａにより駆動されるようになっている。以上の回転装置駆動部１０３、移動量検出回路１０６および移動力発生装置駆動部１０８はバスライン１０９を介して制御部１１０に接続されており、この制御部１１０により後述のような装置全体の制御がなされる。
【００７２】
制御部１１０からは基板１０１に対する記録情報に応じたデータ１１０ａが出力されるようになっている。このデータ１１０ａは変調部１１１において変調されて記録信号１１１ａとなり、レーザ光発生部１１２へ送られる。変調方式は例えばＥＦＭである。レーザ光発生部１１２は記録信号１１１ａに応じて発光して、波長と位相の揃った平行なレーザビーム１１２ａを発生する。レンズ１１３はこれを集光し、ビームスポットＢＳを基板１０１上に形成する。レーザ光発生部１１２は、基準面Ｓに対して固着されており、レーザビーム１１２ａと基準面Ｓとの位置関係は一定に保たれている。
【００７３】
レンズ１１３は図示しないフォーカス・アクチュエータによりＺ軸方向に移動可能である。レーザビーム１１２ａの基板１０１からの反射光の一部は図示しないフォーカスエラー検出機構により検出される。フォーカスエラー検出機構は、この検出信号によりＺ軸方向のレンズ１１３と基板１０１との距離を認識し、フォーカスエラー信号をフォーカス・アクチュエータにフィードバックする。これにより、ビームスポットＢＳの大きさが調整される。フォーカスサーボは、アスティグマ法などの光ディスク製造における慣用技術により行われる。レーザ光を完全にオフ（ＯＦＦ）とするとフォーカスサーボに影響を及ぼすような変調方式を採用する場合には、変調信号に応じて完全にオフとはせずに、基板１０１の表面の温度上昇により表面の溶融が生じない程度の微量のレーザ光を発光させてフォーカスサーボを行うことが望ましい。
【００７４】
以下、この記録・再生媒体製造装置１０Ａの作用について説明する。
【００７５】
まず、その制御部１１０による制御動作について説明する。ここでは、基板１０１に対して、記録情報に基づいた信号を例えばＣＬＶ（Constant Linear Velocity）方式で螺旋状（Spiral）に記録する場合について説明する。勿論、ＣＡＶ（Constant Angular Velocity ）方式や、同心円状（Concentric）に信号を記録する方式も光ディスク製造技術の慣用技術として確立されているのでこれを使用することもできる。
【００７６】
まず、移動量検出装置１０５により、基板１０１におけるビームスポットＢＳの基板中心からの相対的な位置が検出される。この移動量信号１０５ａは移動量検出回路１０６で電気信号（パルス）に変換をされた後、バスライン１０９を通じて制御部１１０に送られる。制御部１１０では、この移動量信号１０５ａのパルス値に応じて回転基準信号を発生する。すなわち、ビームスポットＢＳと基板１０１の中心位置との距離を移動量信号１０５ａより演算して、この距離に逆比例した周期の回転基準信号を発生する。一方、回転装置１０２からは回転位置信号１０２ａが出力され、この回転位置信号１０２ａが回転装置駆動部１０３を介して制御部１１０に送られる。制御部１１０は、この回転位置信号１０２ａと上記回転基準信号との位相を比較して、その位相差に応じた回転位相誤差信号をバスラインを通じて回転装置駆動部１０３に送る。
【００７７】
回転装置駆動部１０３はこの回転位相誤差信号に基づいて回転制御信号１０３ａを発生し、これを回転装置１０２に与える。これにより回転装置１０２すなわちターンテーブル１００に対して線速度が一定の制御がなされる。ここで、データ１１０ａが一定の転送レートで送られるとすれば、基板１０１に対してＣＬＶモードで記録がなされる。
【００７８】
制御部１１０は、また、所定の時間とともに変化する移動基準信号を内部で発生し、この移動基準信号と移動量検出装置１０５から出力された移動量信号１０５ａとの位相比較を行い、その位相差に応じた信号に基づき移動力発生装置駆動部１０８より移動装置駆動信号１０８ａを発生させて、基準面すなわちレーザスポットＢＳの基板１０１上における位置を常に所定の量だけ内周から外周（あるいは外周から内周）へ移動させる。これにより基板１０１に対して螺旋状に信号を記録することができる。
【００７９】
次に、この記録・再生媒体製造装置１０Ａによる記録・再生媒体の製造工程を説明する。
【００８０】
（照射工程）
この記録・再生媒体製造装置１０Ａでは、ビームスポットＢＳと基板１０１との相対位置を移動させながら記録信号１１１ａに応じてレーザ光発生部１１２におけるレーザ光のオン（照射）とオフ（停止）が行われる。相対的な位置の移動は、製造装置の説明において上述したように移動力発生装置駆動部１０８の制御により基板の中心からの位置（ラジアル方向の位置）を移動させ、回転装置１０２により回転方向の位置（ラジアル方向の位置）を移動させる。ビームスポットＢＳはフォーカス・サーボの作用によりエネルギービームが効率よく収束される。
【００８１】
ここで、均一な分布で位相と波長が揃った平行光であるレーザビーム１１２ａを円状のレンズ１１３で集光すると基板１０１の表面におけるビームスポットＢＳは、図２（Ａ）に示したように円形となる。ここで、Ｄ１はスポット直径を示している。ビームスポットＢＳ内のエネルギー強度は、図に示したように中心部ほど大きく、裾野は大きく広がっている。
【００８２】
一般的にスポット径を表す場合には、全ビームエネルギーの略８４％が含まれる半径であるＡｉｒｙディスク半径を用いる。Ａｉｒｙディスク半径は０．６１×λ（レーザ波長）÷ＮＡ（Numerical Aperture）で表される。例えば、Ｋｒレーザ（λ＝３５１ｎｍ）とＮＡ＝０．９のレンズを用いれば、Ａｉｒｙディスク半径は略２４０ｎｍである。なお、従来の基板製造方法においては、フォトリソグラフィを用いていたので、図２（Ａ）に示すようにＡｉｒｙディスク半径の２倍であるＤ０として示す略４８０ｎｍ以下にはトラックピッチ（信号記録列の中心をトラックと定義し、信号記録列と信号記録列との間隔をトラックピッチと定義する。以下同じ。）を狭めることは困難であった。
【００８３】
（溶融工程）
しかしながら、本実施の形態においては、照射工程の後に溶融工程を経ることから事情が異なる。以下にこの点につき説明する。図２（Ｂ）に示したＤ１は、短パルスのレーザ発光を行ったときの、Ａｉｒｙディスク半径の２倍の値（Ａｉｒｙディスク直径）を示している。ここで、レーザ光が照射された部分では温度上昇が生じるが、Ａｉｒｙディスク半径内のすべての領域でＦｅの溶融が生じるということではない。Ｆｅの溶融が起こる領域は直径Ｄ２となる領域である。Ｄ２の大きさは、記録材料ごとにレーザの出力を制御することにより決定される。ここで、レーザがオン状態を維持すれば、基板１０１とビームスポットＢＳが相対的に移動し、略Ｄ２の幅を有しながら線状に溶融が進行する。
【００８４】
（突起部形成工程）
基板１０１とビームスポットＢＳが相対的に移動する場合の既照射部（既照射部とは、光スポットが通過して現在は照射を受けていない部分、あるいは、照射のエネルギーの裾がかかっている部分をいう。）についての熱の分布を考える。現在照射されている部分から拡散により熱の供給を受けるものの、既照射部からの拡散により放熱する熱の量が多くなって表面温度は下がり、再び固体状態に戻る。このとき突起部が形成される。
【００８５】
ここで、「突起部」を、基準面からの先端の高さ（最も高さが高い部分を先端と定義する。）Ｈの１／１０の高さの部分を含む領域と定義し、レーザ光がパルスである場合あるいは媒体とレーザとの相対運動が生じていないときの直径を図２（Ｂ）にＤ３で表わす。レーザ光が連続光である場合には、略Ｄ３の幅を有する連続する突起部となる。突起部の先端の高さＨの９／１０の高さとなる部分の領域を「先端部」と定義し、このときの直径（レーザ光がパルスである場合）または幅（レーザ光が連続光である場合）を図２（Ｂ）にＤ４で表わす。本実施の形態では、例えば、Ｄ１は４８０ｎｍ、Ｄ２は１００ｎｍ、Ｄ３は２０ｎｍ、Ｄ４は３ｎｍとする。
【００８６】
突起部が形成された後、回転が一周すると、突起部の横をビームスポットＢＳが再び通過する。このときビームスポットＢＳにより溶融が生じる位置と、隣接トラックの突起部が形成された位置とが接するまで寄ったとしても、このビームスポットＢＳが既に形成された突起部を破壊することは殆どない。よって、形成可能な最小のトラックピッチの値は、図２（Ｂ）に示したように、Ｄ２とＤ３との和の半分の値となる。ここで、Ｄ２を１００ｎｍ，Ｄ３を２０ｎｍとすると、トラックピッチは６０ｎｍまで狭めることが可能となる。
【００８７】
Ｄ１はレーザ波長λとＮＡにより定めることができ、Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、パルス発光においてはレーザの照射時間とレーザのビーム強度、連続発光においてはレーザのビーム強度により、記録材料の特性を加味して定めうるものであり、例えば、Ｄ２を１３ｎｍ〜１６μｍの範囲、Ｄ３を２ｎｍ〜３μｍの範囲、Ｄ４を０．４ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にそれぞれ選ぶこともできる。このようにＤ２〜Ｄ４の値を選択することによって、トラックピッチは最小８ｎｍまで微細化することが可能になる。
【００８８】
突起部の幅は、レーザビームの強度を弱くすれば、それに応じて小さくできるので、原理的な微細化の限界は、突起部の幅は原子１個の寸法、また、トラックピッチも原子１個の寸法とすることが可能である。最微細化技術である電子線ビームを用いても、従来は、２９０ｎｍのトラックピッチが限界であったが、本実施の形態によれば、２５０ｎｍ以下のトラックピッチも実現可能となる。再生針の製造の容易さの観点からは、トラックピッチは１５０ｎｍ程度が望ましいが、記録密度向上の面からは１００ｎｍ以下とすることが望ましく、より好適には６０ｎｍ以下、最適には２０ｎｍ以下とすることが望ましい。
【００８９】
以上のようにビームスポットＢＳと基板１０１とを相対的に移動させながら、記録信号１１１ａに応じてレーザ光発生部１１２におけるレーザ光のオン（照射）とオフ（停止）を行いつつ、基板１０１にビームスポットＢＳを照射する「照射工程」、基板１０１の表面を溶融させる「溶融工程」、冷却により突起部を生じさせる「突起部形成工程」とを繰り返すことにより本実施の形態の記録・再生媒体を作製することができる。
【００９０】
図３はこのようにして得られる記録・再生媒体２００Ａの斜断面図を示したものである。円盤状の基板２０１は、表面が平らな厚さ略０．６ｍｍの石英からなり、その表面には、例えば厚さが略４０ｎｍのＦｅ膜２０２が形成されている。なお、Ｆｅに限らずその他の遷移金属をもちいてもよい。Ｆｅ膜２０２にはマーク長記録方式によって多数の突起部２０３が形成されている。各突起部２０３の長さｄ１，ｄ２，ｄ３…が記録情報に対応している。ちなみに、図４はポジション記録方式によって形成された突起部２０４の構造を表しており、長さｄ１，ｄ２，ｄ３…が記録情報に対応している。どちらの記録方式とするかは、変調部１１１において選択することができる。
【００９１】
突起部２０３の高さＨは略５０ｎｍである。この突起部２０３の遷移金属（ここではＦｅ）と接する根元部の幅Ｗｗは略２０ｎｍ（高さＨが５ｎｍ以上の領域の幅）であり、先端部の幅Ｗｎは略３ｎｍ（高さＨが４５ｎｍ以上の領域の幅）である。突起部の長さＬは、ＥＦＭ変調の場合、１Ｔの長さ（１チャンネルビットの長さ）を３ｎｍまで微小化することができる。
【００９２】
３ｎｍ長の１Ｔの突起部を形成する場合には、連続発光ではなく、記録媒体上のビームスポットＢＳの移動速度によって定まる照射領域の移動時間が、レーザのパルス発光時間に比べて十分長ければ、３ｎｍの直径の円状の突起部を形成できる。１Ｔ以上の長さの突起を形成する場合には、レーザパルスを複数回に分けてオンしても、形成する突起部の長さに応じて連続してレーザをオンするようにしてもよい。
【００９３】
１Ｔの長さをどの程度とするかは、記録信号１１１ａの転送レート（時間当たりの記録信号の送出量）と記録媒体上のビームスポットＢＳの移動速度とにより定め得る。レーザの発光時間を短くすれば、１Ｔの長さは、原理的には原子１個の寸法まで小さくすることができる。
【００９４】
本実施の形態では、最短が略９ｎｍ（３Ｔ長）で、最長は略３３ｎｍ（１１Ｔ長）である。変調方式としてＥＦＭを用いれば、１Ｔを３ｎｍとして突起部の長さは略９ｎｍから略３３ｎｍの範囲で略３ｎｍ単位で変化する。突起部２０３は、最内周の一点を中心として螺旋状に配置される。
【００９５】
この突起部２０３の先端が情報を媒介すれば、トラック方向への密度はＥＦＭの場合で、従来のＣＤ−ＲＯＭと比較すると、トラック方向への記録密度は８３３ｎｍ（３チャンネルビット）÷９ｎｍ（３チャンネルビット）≒９２（倍）、トラックピッチは１．６μｍ÷６０ｎｍ≒２７（倍）であるので、記録密度は２４６８倍となる。容量は１平方インチ当たり９８０Ｇビットとなり、ＣＤ−ＲＯＭと同サイズの媒体を用いる場合の容量は１．５７Ｔバイトとなる。
【００９６】
このような記録・再生媒体２００Ａから信号を再生するには、再生針と突起部２０３との間で接触電流、変位電流あるいはトンネル電流を検出すればよい。このような電流を検出するには、突起部２０３を上述のようにＦｅ等の導電体で構成することが望ましいが、半導体で構成するようにしてもよい。
【００９７】
（埋込工程１）
上述の記録・再生媒体、すなわち、突起部形成工程までの処理が行われた記録・再生媒体２００Ａから信号を再生するには、再生針が突起部２０３の先端部を精確にトレースする必要がある。但し、再生針がトラックの間に落ちることもあり得るので、再生面から見た場合には、媒体のより好ましい形状が望まれる。このようなことから本埋込工程１では、突起部形成工程の後、記録・再生媒体２００Ａの多数の突起部２０３の間を突起部２０３とは異なる材料で埋め込むものである。具体的には、図５に示したように、多数の突起部２０３の間にコーティング材料、例えばＳｉＯ2 膜２０５をＳＯＧ法により形成して記録・再生媒体２００Ｂとしたものである。このとき突起部２０３の先端はＳｉＯ2 膜２０５より露出している。
【００９８】
このように導電体（Ｆｅ）からなる突起部２０３間が絶縁体（ＳｉＯ2 膜２０５）により埋め込まれた記録・再生媒体２００Ｂは、突起部２０３の表面が露出しているので、トンネル電流を読み出す方式だけでなく、再生針との間で接触電流を読み出す方式にも好適な記録・再生媒体となる。
【００９９】
勿論、突起部とコーティング材料との組み合わせは任意であり、その他、導電体からなる突起部と半導体からなるコーティング材料、半導体からなる突起部と絶縁体または導電体からなるコーティング材料、絶縁体からなる突起部と導電体または半導体からなるコーティング材料などの組み合わせとしてもよい。
【０１００】
（埋込工程２）
図５に示した埋込工程１では、突起部２０３の先端はＳｉＯ2 膜２０５より露出しているが、図６に示したように、突起部２０３を先端を含めてＳｉＯ2 膜２０５に埋没させるようにしてよい。
【０１０１】
このような記録・再生媒体２００Ｃは、突起部２０３の表面が露出しないので、再生針との間で変位電流やトンネル電流を読み出す方式に好適である。突起部が半導体である場合も同様である。変位電流を検出する方式では、Ｓ／Ｎ比の点から、再生針との間における静電容量が突起部２０３の近傍とその他の部分で大きく異なることが要求される。本実施の形態においては、変位電流を検出する方式では、突起部２０３の先端とＳｉＯ2 膜２０５の表面までの間隔が０．５ｎｍ〜１０ｎｍの範囲が望ましく、トンネル電流を検出する方式では０．５ｎｍ〜１ｎｍの範囲が望ましい。
【０１０２】
（平坦化工程１）
図７に示した記録・再生媒体２００Ｄは、上記埋込工程１または埋込工程２まで工程を進めた後、更に例えばＣＭＰによる研磨工程を経て表面を平坦化させたものである。ここでは、突起部２０３とＳｉＯ2 膜２０５とが均一に平坦化された平面となっている。
【０１０３】
このような記録・再生媒体２００Ｄは、突起部２０３の表面が露出しているので、再生針との間で接触電流を読み出す方式に用いることが望ましい。その他、導電体からなる突起部と半導体からなるコーティング材料、半導体からなる突起部と絶縁体または導電体からなるコーティング材料、絶縁体からなる突起部と導電体または半導体からなるコーティング材料の組み合わせの場合も同様である。
【０１０４】
（表面塗布工程）
図７に示した記録・再生媒体２００Ｄにおいては、接触方式で信号を読み出す場合には接触抵抗の値が不安定要因となることがあり、変位電流やトンネル電流によって信号の再生を行うことが好ましい場合もある。図８に示した記録・再生媒体２００Ｅは、平坦化工程１の後に、絶縁材料例えばＳｉＯ2 膜２０６を塗布形成したものであり、変位電流やトンネル電流による信号検出を行うことができる。ＳｉＯ2 膜２０６の膜厚は、変位電流を検出する場合には０．５ｎｍ〜１０ｎｍの範囲が望ましく、トンネル電流を検出する方式では０．５ｎｍ〜１ｎｍの範囲が望ましい。
【０１０５】
（平坦化工程２）
図８に示した記録・再生媒体２００Ｅの表面を更に例えばＣＭＰ法による平坦化工程２を経て研磨し平坦化させるようにしてもよい。
【０１０６】
以上第１の実施の形態およびその変形例によれば、記録材料自身が持つ特性を利用するようにしたので、エネルギースポットより小さいサイズで突起部を形成することができ、高密度に信号を記録することが可能になり、従来にない、高密度な記録・再生媒体を製造することができる。
【０１０７】
以下、本発明の他の実施の形態について説明する。
【０１０８】
〔第２の実施の形態〕
本実施の形態は、方形形状の記録・再生媒体の製造方法に係るものであり、図９は、その製造装置の構成を表すものである。なお、第１の実施の形態（図１）と同じ機能および作用を果たす要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１０９】
（記録・再生媒体製造装置）
記録・再生媒体製造装置１０Ｂはターンテーブル３００を備えており、このターンテーブル３００上に記録・再生媒体となる方形形状の基板３０１が配置される。基板３０１は、例えば０．６ｍｍの厚さの石英板の上に膜厚４０ｎｍのＦｅ膜が配置されたものであり、そのＦｅ膜側が表面となる。この基板３０１の表面にビームスポットＢＳが収束されることは第１の実施の形態と同様である。
【０１１０】
ターンテーブル３００は、Ｙ軸方向に移動可能とする転がり軸３００ａ，３００ｂを備えている。このターンテーブル３００は移動台１０４に固着されたＹ軸移動力発生装置３０２によりＹ軸方向に移動可能となっている。Ｙ軸移動力発生装置３０２は、Ｙ軸位置検出機構（図示せず）によりターンテーブル３００のＹ軸方向の移動量をＹ軸移動量信号３０２ａとして発生し、このＹ軸移動量信号３０２ａがＹ軸駆動部３０３を介して制御部１１０へ送られるようになっている。制御部１１０は、内部で発生する基準信号と入力したＹ軸移動量信号３０２ａとを比較演算し、制御信号をバスライン１０９を通してＹ軸駆動部３０３に送出する。Ｙ軸駆動部３０３は、この制御信号に基づきＹ軸移動装置駆動信号３０３ａをＹ軸移動力発生装置３０２に対して出力するようになっている。
【０１１１】
次に、この記録・再生媒体製造装置１０Ｂの作用について説明する。
【０１１２】
（照射工程）
この記録・再生媒体製造装置１０Ｂでは、移動台１０４をＸ軸方向に移動させながら、レーザ光発生部１１２から記録信号１１１ａに応じたビームスポットＢＳが基板３０１に照射される。移動台１０４はＸ軸方向に所定の位置まで移動した後、Ｙ軸移動力発生装置３０２によりＹ軸方向に移動して停止する。このときのＹ軸方向の移動距離が、トラックピッチとなる。再び、記録信号１１１ａに応じたビームスポットＢＳを基板３０１に照射しながら、移動台１０４をＸ軸方向の反対方向に所定の位置まで移動させる。この動作を繰り返すことにより、図１０（Ａ）に矢印で示したように順次信号が記録される。移動台１０４をＸ軸の方向に移動させる際に一旦レーザをオフにするか、基板３０１に変化を与えない程度にレーザ光を微少として、Ｘ軸の反対方向へ移動させた後、最初の方向と同じ方向へレーザ光を変調しながら移動させることにより、図１０（Ｂ）に示したように、同じ方向に順次信号を記録することができる。
【０１１３】
照射工程以外の他の工程は、第１の実施の形態と同様であるので、その説明は省略する。本実施の形態においては、基板３０１の方形の面に信号が記録されるので、螺旋状、または、同心円状に記録する場合に比べて、デッドスペースを減少させて記録面積を増やすことができる。
【０１１４】
〔第３の実施の形態〕
次に、図１１乃至図１４を参照して再生専用媒体およびその製造方法について説明する。本実施の形態では、上記第１または第２の実施の形態で得られた記録・再生媒体を原盤として、触媒配置工程を経て再生専用媒体を作製するものである。
【０１１５】
（触媒配置工程）
図１１は、転写用の原盤４００を表すものであり、記録信号に応じて多数の突起部４０３を有している。この原盤４００は、第１の実施の形態において得られる記録・再生媒体２００Ａ（図３参照）と実質的に同じものであり、突起部４０３は、記録構造体が成長するための触媒となる材料（例えばＦｅ）で構成されている。なお、記録・再生媒体２００Ａに限らず、記録・再生媒体２００Ｂ（図５）や記録・再生媒体２００Ｄ（図７）と同じものを原盤４００としてもよい。
【０１１６】
再生専用媒体となる基板（再生基板）５００は、保持基板５０１上に導電性の電極膜５０２を形成してなる複合基板である。電極膜５０２は、記録構造体が成長するための触媒とならない材料である必要がある。本実施の形態では、電極膜５０２として例えば２０μｍの厚みのシリコン（Ｓｉ）膜を用い、保持基板５０１としては例えば０．６ｍｍの厚みの石英基板を用いる。なお、基板５００は、複合材料に限らず、全体が均一な導電性材料により形成され、自ら形状を保てるようなものであってもよい。
【０１１７】
本実施の形態では、原盤４００と、記録前の基板５００とを所定の位置となるように対向させる。所定の位置とは、原盤４００および基板５００が円盤状である場合においては、両者の中心の位置が合うように対向させることをいう。その位置関係を保ちつつ、図１１に示したように原盤４００と基板５００とを密着あるいは圧着させる。そうすると、原盤４００に設けられた多数の突起部４０３の先端の触媒は基板５００に移動する。この工程を、雰囲気温度が１００℃〜６００℃の範囲で行うと、より容易に触媒は基板５００に移動する。ここに、突起部４０３は、原盤４００の全面に均一に配置されているのではなく記録信号に応じて選択的に配置されているので、基板５００においても触媒は記録信号に応じて選択的に配置される。
【０１１８】
図１２に沿って基板５００が円盤状である場合の触媒の配置について説明する。原盤４００と基板５００とを密接等させることにより基板５００の表面の電極膜５０２の上には、触媒５０３が多数配置されたものとなる。触媒５０３は、突起部４０３の先端部と略同じ幅を有し、原盤４００（第１の実施の形態における記録・再生媒体２００Ａ等）に記録された信号に応じて、長手方向（これをトラック方向と定義する。）の長さが異なり、電極膜５０２の上に、図１３（Ａ）に示したような同心円状、または、図１３（Ｂ）に示したような螺旋状に配置されものとなる。触媒５０３が同心円状に配置されるか螺旋状に配置されるかは、既に述べたように原盤４００の製造における照射工程においてどのようにビームスポットＢＳと媒体とを相対的に移動させるかに依存している。
【０１１９】
（記録構造体成長工程）
上記触媒配置工程の後、基板５００上に記録構造体を成長させる。本実施の形態では、記録構造体として、例えばＣＨ4 を原料ガスとするＣＶＤ法を用いて、触媒５０３の配置された位置よりカーボンナノチューブを成長させる。図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）はその成長工程を表すものである。触媒５０３の表面に形成されるカーボンナノチューブ５０４の本数は触媒５０３の領域の大きさにより定まる。本実施の形態では、記録密度を上げる目的で、触媒の幅は例えば３ｎｍである。この程度の寸法であれば、直径が略３ｎｍのカーボンナノチューブを一列に形成することが可能となるからである。この場合に、カーボンナノチューブの直径（３ｎｍ）を１Ｔに選択すれば、トラック方向の記録密度を最も高いものとすることができる。カーボンナノチューブの直径は略０．４ｎｍから略３００ｎｍの範囲で区々であるので、触媒の幅と原料ガスを選択することにより、他の寸法のカーボンナノチューブを成長させるように選択することもできる。
【０１２０】
このような条件の下、ＣＶＤ法を用いれば、カーボンナノチューブ５０４は電極膜５０２から離れる方向に成長する。電極膜５０２と対向する電極（図示せず）との間に電圧を印加しながらこの工程を行えば、カーボンナノチューブの電極膜５０２に対する垂直度が向上する。通常、カーボンナノチューブ５０４の成長の長さは、図１４（Ｂ）に示したように区々である。
【０１２１】
（埋込工程）
次に、図１４（Ｃ）に示したように、ＳＯＧ法を用いて、例えばＳｉＯ2 からなるコーティング材料５０５でカーボンナノチューブ５０４を覆う。なお、同図では、コーティング材料５０５はカーボンナノチューブ５０４の全体を覆っているが、カーボンナノチューブ５０４の一部を覆うものであってもよい。コーティング材料５０５の表面にはカーボンナノチューブ５０４の長さの違いに応じて凹凸が存在する。
【０１２２】
（平坦化工程１）
次いで、ＣＭＰ法により、カーボンナノチューブ５０４およびコーティング材料５０５の表面を研磨する。これにより、図１５（Ａ）に示したように、表面が平坦で、長さの揃った多数のカーボンナノチューブ５０４を備えた再生専用媒体２００Ｆを得ることができる。このような再生専用媒体２００Ｆはカーボンナノチューブ５０４の先端が露出している。このときのカーボンナノチューブ５０４の成長方向の寸法は設計事項であり、記録構造体成長工程の時間的長さを管理するなどして、ある程度は任意に定め得るものである。再生装置により、信号の記録部であることが明確に認識されるためには、カーボンナノチューブ５０４の成長方向の寸法は２０ｎｍ以上であることが望ましく、成長したカーボンナノチューブの整列特性を考慮すると、２００ｎｍ以下であることが望ましい。このような再生専用媒体２００Ｆは、カーボンナノチューブ５０４の表面が露出しているので、変位電流を検出する方式、トンネル電流を検出する方式のみならず、接触電流を検出する方式でも好適に信号の再生ができる。
【０１２３】
（表面塗布工程）
更に、図１５（Ｂ）に示したように、再生専用媒体２００Ｆの表面に表面塗布剤５０６としてＳｉＯ2 を塗布形成することにより再生専用媒体２００Ｇとしてもよい。このような再生専用媒体２００Ｇは、変位電流検出方式あるいはトンネル電流検出方式により信号の再生ができる。
【０１２４】
（平坦化工程２）
トンネル電流検出方式においては、表面塗布剤５０６の厚さを０．５ｎｍ〜１ｎｍの範囲とする必要があるので、表面の凹凸は極力なくさなければならない。ＣＭＰ法で再び研磨すると、図１５（Ｃ）に示したように表面が平坦な再生専用媒体２００Ｈを得ることができる。このような再生専用媒体２００Ｈは、変位電流検出方式あるいはトンネル電流検出方式により信号の再生が好適にできる。
【０１２５】
〔第４の実施の形態〕
続いて、図１６を参照して本発明の第４の実施の形態を説明する。本実施の形態は、第２の実施の形態で製造した、突起部を触媒となる材料で形成し、かつ、突起部が絶縁材料で覆われることなく露出する記録・再生媒体２００Ａを原盤として用いて再生専用媒体を製造するものである。
【０１２６】
（触媒配置工程）
本実施の形態では、図１６に示したように、方形の記録・再生媒体２００Ａを転写用の原盤４００Ａとし、この原盤４００Ａを再生専用媒体となる基板５００Ａとを所定の位置で対向させる。ここで、基板５００Ａの構成は形状が方形となる以外は、第３の実施の形態と同様なものである。その位置関係を保ちつつ原盤４００Ａと基板５００Ａとを密着、あるいは圧着させる。そうすると、原盤４００Ａに設けられた突起部４０３の先端の触媒は基板５００Ａに転写される。雰囲気温度を１００℃〜６００℃の範囲でこの工程を行うと、触媒はより容易に基板５００Ａに移動する。ここにおいても、原盤４００Ａの突起部４０３は記録信号に応じて配置されているので、図１７に示したように基板５００Ａにおいても触媒は記録信号に応じて選択的に配置されるものとなる。
【０１２７】
触媒配置工程以外の他の工程は第３の実施の形態と同様にして、方形の再生専用媒体を製造することができる。
【０１２８】
〔信号再生装置および信号再生方法〕
次に、本発明の信号再生装置および信号再生方法について説明する。この信号再生装置は、上述のようにして作製された記録・再生媒体または再生専用媒体から信号を再生するものであり、これら記録・再生媒体等と再生針とを相対的に移動させて、記録・再生媒体等の全面に記録された信号の再生を可能とするものである。ここに、記録・再生媒体等の形状は、円盤状であっても、方形状であっても、その他のいかなる形状であってもよい。
【０１２９】
本発明の信号再生装置における信号検出原理として、例えば以下の３種類の方式がある。第１は、記録・再生媒体（例えば、本発明の記録・再生媒体の突起部が該当する。）に設けられた突起部、または、再生専用媒体（例えば、本発明の再生専用媒体が該当する。）に設けられた記録構造体としての針状構造体若しくは壁状構造体と、再生針との間に絶縁物を介することによる静電容量を検出する方式である。第２は、同じく、記録・再生媒体や再生専用媒体に設けられた突起部または針状構造体若しくは壁状構造体と再生針との間のトンネル効果を検出する方式である。また、第３は、同じく、記録・再生媒体または再生専用媒体に設けられた突起部または針状構造体若しくは壁状構造体が、直接に再生針に接することによる抵抗値の変化を検出する方式である。以上の静電容量は変位電流の大きさ、トンネル効果はトンネル電流の大きさ、抵抗値の変化は接触電流の大きさによりそれぞれ検出することができる。
【０１３０】
記録された信号を時系列として再生するためには、再生針が記録・再生媒体や再生専用媒体に設けられた突起部または針状構造体若しくは壁状構造体を精確にトレースする手段が必要である。本発明では、前述のように各々のトラックの間隔が微細であるために、サーボを用いたトラック追従手段により、再生針を略トラックと直交する方向に移動させてトラックに追従させることが望ましい。トラック追従手段におけるサーボの方式としては、例えば、ウォブリング法、補助再生針を使う方法がある。また、より再生信号を安定して得るためにサーボを用いて記録・再生媒体の表面と再生針の先端との間隔を一定に保つ距離保持手段を用いることが好適である。更に、トラック追従手段と距離保持手段とを併用することもできる。
【０１３１】
〔第５の実施の形態〕
以下、再生装置の具体例について説明する。
（再生装置の構成）
図１８は装置全体を表す概念図であり、各部の寸法は、見易いように一部の要素については拡大されている。本実施の形態の再生装置６００は、記録・再生媒体２００Ｉを保持するための媒体テーブル６０１、記録・再生媒体回転装置６０２、再生針６０３、再生針駆動部６０４、駆動部案内軸６０５、駆動部移動軸６０６、移動軸回転装置６０７、案内軸支持板６０８および再生・制御部６０９を主要な要素として構成されている。記録・再生媒体回転装置６０２および移動軸回転装置６０７は電動機である。
【０１３２】
記録・再生媒体２００Ｉは、円盤状の形状をしており、媒体テーブル６０１により、再生針６０３に対向する面の反対側の面（裏面）を基準面として保持される。媒体テーブル６０１は、記録・再生媒体回転装置６０２の回転軸６０２Ａに対して、再生表面が垂直となるように記録・再生媒体２００Ｉを保持する。回転軸６０２Ａは記録・再生媒体２００Ｉのセンターホール７００Ａに密着する寸法に設定されており、回転軸６０２Ａの回転中心と記録・再生媒体２００Ｉの中心とが略一致するように装着される。記録・再生媒体回転装置６０２および案内軸支持板６０８は、図示しない再生装置の基準面となる装置フレームに固着されている。装着確認装置６１０は、例えば、光を記録・再生媒体２００Ｉに照射して、その光の反射により記録・再生媒体２００Ｉが媒体テーブル６０１に装着されたことを検出するものである。
【０１３３】
再生針駆動部６０４は、駆動部案内軸６０５と駆動部移動軸６０６とにより、駆動部案内軸６０５および駆動部移動軸６０６の軸に沿って図１８に示したＸ軸方向に移動自由となるように配置されている。ここで、Ｘ軸は、駆動部案内軸６０５および駆動部移動軸６０６の軸に沿う方向に平行であり、Ｙ軸は、Ｘ軸と直交する。Ｘ軸およびＹ軸を含む面は、記録・再生媒体テーブル６０１および記録・再生媒体２００Ｉの再生表面と平行になる。Ｚ軸は、Ｘ軸およびＹ軸を含む面と直交する。
【０１３４】
再生針６０３と記録・再生媒体２００Ｉとの位置関係は、再生針６０３と回転軸６０２Ａの中心とを結ぶ直線がＸ軸と平行となるように配置される。再生針６０３は針状構造体であり、その先端は斜め方向に切断されている。記録・再生媒体２００Ｉに設けられた突起部（または針状構造体若しくは壁状構造体）を正確に検出するためには、再生針６０３のトラック方向の寸法は、記録・再生媒体２００Ｉにおける最短記録信号長と略同程度以下のサイズであることが望ましく、再生針６０３のラジアル方向のサイズは、トラックピッチの略１／２程度以下のサイズを有することが望ましい。本実施の形態では、再生針６０３としてカーボンナノチューブを用いることにより、この条件を満たしている。
【０１３５】
駆動部案内軸６０５は、案内軸支持板６０８に少なくとも一端が固定されており、基準面であるフレームに対して一定の位置関係を常に保っている。駆動部移動軸６０６は、案内軸支持板６０８に設けられた図示しない駆動部移動軸受けによってＺ軸とＹ軸が作る平面内で滑らかに回転可能とされている。駆動部移動軸６０６は、軸結合部６１１を介して駆動部移動軸回転装置６０７の回転軸に結合されて回転力を伝達される。ここで、駆動部移動軸６０６の駆動部移動軸受けに接する部分以外の軸の表面には、軸の中心を回転中心とする螺旋状の溝が設けられている。
【０１３６】
再生・制御部６０９は、各要素と以下の信号または電力のやり取りを行う。すなわち、再生・制御部６０９は、装着確認装置６１０からの装着検出信号６１０ａを受けて、記録・再生媒体２００Ｉが媒体テーブル６０１へ装着されたことを確認する。そののち、再生・制御部６０９は、再生針駆動部６０４から、記録・再生媒体２００Ｉに予め記録された構造的な変化を電気信号に変換した再生信号６０４ａ、記録・再生媒体回転装置６０２から記録・再生媒体２００Ｉの回転位置を示す記録・再生媒体回転検出信号６０２ａをそれぞれ受けて、記録・再生媒体回転装置６０２に対して記録・再生媒体回転制御信号６０９ａ、移動軸回転装置６０７に対して移動制御信号６０９ｂを出力し、それぞれの回転を制御する。再生・制御部６０９は、また、再生針駆動部６０４に対してＸ軸制御信号６０９ｃおよびＺ軸制御信号６０９ｄを出力し、再生針６０３のＸ方向およびＺ方向への位置を制御する。
【０１３７】
図１９は、記録・再生媒体２００Ｉ、再生針６０３および再生針６０３を駆動するための再生針駆動部６０４の位置関係を表したものである。この図も概念図であり、各部の寸法は、見易いように一部の要素については拡大されており、Ｙ軸およびＺ軸を含む断面図を示している。再生針６０３は、微細な導電体または半導体であることが望ましいために、直径３ｎｍ、長さ１００ｎｍのカーボンナノチューブが用いられる。
【０１３８】
記録・再生媒体２００Ｉは、前述の方法と同様にして、保持基板７００上に形成された電極膜７０１からカーボンナノチューブ７０２が成長し、カーボンナノチューブ７０２の周囲にコーティング材料である絶縁剤７０３が埋め込まれ、その表面（平坦面）に表面塗布膜７０４が形成されたものである。保持基板７００は、例えば厚さ０．６ｍｍの石英基板、電極膜７０１は例えば厚さ４０μｍのシリコン膜、カーボンナノチューブ７０２は、１本の直径が３ｎｍで長さが１００ｎｍのもの、絶縁剤７０３はＳｉＯ2 、塗布膜７０４は例えば厚み０．５ｎｍ〜１０μｍの範囲のＳｉＯ2 膜である。
【０１３９】
再生針駆動部６０４は軸受け部６０４Ａを有し、この軸受け部６０４Ａには、駆動部案内軸６０５が微小な空間を介して案内される案内軸孔６０４Ｂ、および駆動部移動軸６０６が螺接するように螺旋状の溝が形成された移動軸孔６０４Ｃが設けられている。これにより軸受け部６０４Ａは、Ｘ軸方向に駆動部案内軸６０５の回転に伴ない移動可能となっている。再生針保持板６０４Ｄは再生針６０３を保持するものであり、Ｘ方向に再生針６０３を移動させるためのＸ軸アクチュエータ６０４ＥとＺ方向に再生針６０３を移動させるＺ軸アクチュエータ６０４Ｆとを介して軸受け部６０４Ａに結合されている。Ｘ軸アクチュエータ６０４ＥおよびＺ軸アクチュエータ６０４Ｆは、例えば、電圧を印加すると電圧値に応じて変位する圧電素子である。再生信号検出部６０４Ｇは、再生針６０３を介してカーボンナノチューブの有無を検出するために必要な電子回路により構成されている。
【０１４０】
再生信号検出部６０４Ｇは、カーボンナノチューブの検出にトンネル電流検出方式を採用する場合には、例えば、高圧直流電圧発生部、トンネル電流検出素子として抵抗器やホール効果を用いた電流センサ、トンネル電流増幅回路などが含まれる。変位電流検出方式を採用する場合には、例えば、高周波電力発生部、トンネル電流検出素子として抵抗器やホール効果を用いた電流センサ、エンベロープ検波回路、エンベロープ検波信号増幅器が含まれる。接触電流検出方式を採用する場合には、抵抗器やホール効果を用いた電流センサ、接触電流増幅器が含まれる。再生信号検出部６０４Ｇには、更に、全ての方式において、トラック追従手段の一部をなすアクチュエータ駆動回路およびトラッキング誤差信号演算部、あるいは、距離保持手段の一部をなすアクチュエータ駆動回路および距離保持誤差信号演算部が含まれる。
【０１４１】
次に、図１８乃至図２１を参照して本実施の形態の再生装置６００の作用について説明する。
【０１４２】
（相対移動ステップ）
まず、記録・再生媒体２００Ｉの回転制御系について説明する。記録・再生媒体２００Ｉが記録・再生媒体テーブル６０１に装着されると、それを装着確認装置６１０が検出し、装着検出信号６１０ａを再生・制御部６０９に送る。再生・制御部６０９は装着検出信号６１０ａを検出すると、記録・再生媒体回転制御信号６０９ａを記録・再生媒体回転装置６０２へと送出する。このとき、再生・制御部６０９は、記録・再生媒体回転装置６０２から記録・再生媒体回転検出信号６０２ａを受け取り、内部で発生する基準クロックと記録・再生媒体回転検出信号６０２ａとの位相差に応じた信号を発生し、これを記録・再生媒体回転制御信号６０９ａとして記録・再生媒体回転装置６０２に送出し、位相制御を行なう。これにより記録・再生媒体回転装置６０２においては、基準クロックと記録・再生媒体回転検出信号６０２ａとの位相差が一定に保たれるように回転制御が行なわれる。ここで、記録・再生媒体回転装置６０２は、再生針６０３とカーボンナノチューブ７０２のトラック方向（Ｙ軸）方向への相対的な移動をもたらすＹ軸アクチュエータとして作用する。
【０１４３】
再生・制御部６０９は、基準のクロックと記録・再生媒体回転検出信号６０２ａとの位相差を検出するだけではなく、制御系の最適化のための演算、例えば、位相補償も行う。ここで、基準のクロックが時間的に一定の周期波である場合には、記録・再生媒体回転装置６０２と記録・再生媒体２００ＩとはＣＡＶ（Constant Angular Velocity ）モードで回転をする。なお、記録・再生媒体２００Ｉにおける再生針６０３の位置と記録・再生媒体２００Ｉの回転中心（図示せず）との距離に逆比例して基準のクロックの周期が変化するものである場合には、ＣＬＶ（Constant Linear Velocity）モードで回転をすることになる。
【０１４４】
（距離維持ステップ）
続いて、図２０（Ａ）〜（Ｃ）および図２１（Ａ）〜（Ｆ）を参照して、再生針６０３のＺ軸方向への制御について説明する。ここで、図２１（Ａ）〜同図（Ｃ）は、記録・再生媒体を回転させて得られるトラックｎの変位電流信号の波形を表し、同図（Ｅ）は記録・再生媒体を回転させて得られるトラックｎの変位トンネル電流信号または接触電流の波形、同図（Ｆ）は記録・再生媒体を回転させて得られるトラックｎのパラメータ変化電流信号の波形をそれぞれ表したものである。
【０１４５】
再生針６０３とカーボンナノチューブ７０２とは表面塗布膜７０４（誘電体膜）を介してその両方の先端が対峙しており、導電性を有するカーボンナノチューブ７０２と表面塗布膜７０４と再生針６０３とは静電容量を形成する。この状態で、再生針保持板６０４Ｄと電極膜７０１との間に高周波電力を印加すると、変位電流が流れる。ここで、再生針６０３はその先端が斜め方向に切断をされており、図２０（Ａ）〜同図（Ｃ）に示したように、再生針６０３が表面塗布膜７０４に押し付けられると、その圧力により再生針６０３と表面塗布膜７０４との接触面積が異なる。そのために、変位電流信号の大きさは、図２０（Ａ）に示したように再生針６０３が表面塗布膜７０４から離れている場合には小さく（図２１（Ａ））、図２０（Ｂ）に示したように再生針６０３が表面塗布膜７０４に接すると大きくなり（図２１（Ｂ））、図２０（Ｃ）に示したように再生針６０３が表面塗布膜７０４に押し付けられるとより大きくなり（図２１（Ｃ））、再生針６０３の先端部が広い面積に渡り信号の再生に寄与するようになる。
【０１４６】
具体的には、静電容量として関与する再生針６０３とカーボンナノチューブ７０２との射影面積が増加し、トンネル電流が再生針６０３の先端部以外から流れ出すこととなり、後述する接触方式においては接触面積が増加することになる。このことは、解像度が低下することを意味する。そのために符号間干渉が生じ周波数特性は悪くなり再生される信号の品質は却って悪化する。よって、図２０（Ｂ）に示した位置関係で常に再生するのが望ましい。
【０１４７】
カーボンチューブ７０２の斜め方向の切断面は、カーボンナノチューブ７０２を酸化処理することにより得られる。再生針６０３が斜めの先端形状を有し、距離変化により変位電流の値が変化するので、予め定める所定の変位電流が流れるようにＺ軸アクチュエータ６０４Ｆを制御して、再生針６０３と表面塗布膜７０４との位置関係を常に一定にすることができる。トンネル電流検出方式においては、電界強度は先端部で最大となり先端部から電流が流れ始め、カーボンナノチューブ７０２と再生針６０３との距離が接近するにつれ、再生針６０３の尖った先端部のより広い範囲からトンネル電流が流れ始めるので、トンネル電流の大きさで距離を測定することができる。
【０１４８】
ここで、図２１（Ａ）〜同図（Ｃ）に示したようにカーボンナノチューブ７０２が存在する領域と絶縁剤７０３が存在する領域とでは、変位電流の大きさが異なる。すなわち、カーボンナノチューブ７０２が存在する領域では、大きな変位電流が流れ、絶縁剤７０３が存在する領域では変位電流はほとんど流れない。
【０１４９】
よって、Ｚ軸アクチュエータ６０４Ｆを安定して動作させるためには、変位電流のピーク、すなわち、カーボンナノチューブ７０２の存在する領域における変位電流をピークホールドして、そのピークホールド値と予め定めた基準値との差を誤差信号としてＺ軸アクチュエータ６０４Ｆにフィードバックすることにより、ピークホールド値が所定の基準値に一致するように制御をすればよい。または、再生信号が、いわゆるＤＣフリーである場合には、再生信号のエンベロープの平均値が所定の基準値と一致するように制御をすればよい。このフィードバック制御は、再生・制御部６０９において行う。なお、再生・制御部６０９は、必要であれば、所定のゲインを掛けたＺ軸制御信号６０９ｄをＺ軸アクチュエータ６０４Ｆに印加することにより位相補償を行うことができる。
【０１５０】
また、再生針６０３と表面塗布膜７０４とを図２０（Ｂ）の状態に維持する他の方法として、再生針６０３の弾性力を用いることもできる。再生針６０３の先端を表面塗布膜７０４に押し付けた状態で再生すれば、記録・再生媒体２００Ｉの表面が平坦な場合には、再生針６０３の弾性力により、サーボ機構を不要として、カーボンナノチューブ７０２の有する弾性力により再生信号の振幅の変化を許容される範囲に留めながら読み取ることもできる。
【０１５１】
再生信号はカーボンナノチューブ７０２の存在する領域（以下，オン領域という。）の信号と、絶縁剤７０３の存在する領域（以下、オフ領域という。）からの信号との組み合わせにより得られる。オン領域とオフ領域をどのように組み合わせるかは、ディジタル信号の変調方式として従来より種々知られている。例えば、ＤＣフリー信号の代表例は、ＣＤ（Compact Disc）に使用されているＥＦＭである。このような信号は、再生信号とサーボ信号とを帯域分割により容易に分割できるという利点がある。
【０１５２】
図２１（Ｄ）は、表面塗布膜７０４を透視して見たカーボンナノチューブ７０２の分布状態を表したものである。カーボンナノチューブ７０２は局所的に見ると、記録・再生媒体２００Ｉの中心に対して略同心円とみなせる螺旋状に配列されており、オン領域とオフ領域が交互に繰り返される。トラックピッチＴp は、図２１（Ｄ）の破線で表したトラックセンターと隣接するトラックセンターとの距離であり、例えば、６０ｎｍ程度である。ＥＦＭを採用する場合には、１ピットの長さをカーボンナノチューブの直径とすれば、代表的なカーボンナノチューブの直径は３ｎｍであるので、トラック方向への寸法は、例えば、最短のオンの長さ（３Ｔ）は３ｎｍ×３＝９ｎｍである。
【０１５３】
再生針としては、先端処理をしないカーボンナノチューブをも用いることができる。図２２（Ａ）〜同図（Ｃ）はその再生針６０３Ａによる再生状態を表すものである。再生針６０３Ａを構成するカーボンナノチューブの先端は閉じており、先端が細くなっている。この再生針６０３Ａでは、前述の再生針６０３に比べて先端処理が不要という利点があるが、先端を酸化処理した場合に比べては、先端部は鋭角ではないので、信号の解像度が少し落ちることとなる。しかしながら、距離を近づけるとトンネル電流が生じる部分が先端部からより広い部分にまで広がるので、このような形状の再生針６０３Ａにおいても距離を検出することができる。
【０１５４】
（微トラッキングステップ（ウォブリング法））
記録・再生媒体２００Ｉの中心と回転の中心がずれている場合や、振動等の外乱が再生針６０３，６０３Ａと記録・再生媒体２００Ｉとの位置関係をずらす場合において、３ｎｍの直径のカーボンナノチューブを正確にトレースするためには、Ｘ軸方向へのサーボを用いないと、再生針６０３がトラックセンター上に設けられた記録構造体を正しくトレースすることができない。これを可能とするためには、再生針６０３と記録・再生媒体２００Ｉの針状若しくは壁状構造体との離間距離を検出し、この離間距離に応じた信号をＸ軸アクチュエータ６０４Ｆにフィードバックして再生針６０３が自動的に針状若しくは壁状構造体を追従するようなサーボ方式を採用すればよい。
【０１５５】
Ｘ軸方向へのサーボは、例えば、ウォブリング法を用いて行うことができる。ウォブリング法の概略を図２３（Ａ）〜同図（Ｄ）に沿って説明する。同図の時間軸はｍsec の単位で表せるものであり、ｎsec の単位で表せる図２１の時間軸を圧縮したものである。ここに、図２３（Ａ）はＸ軸方向の変位量、同図（Ｂ）はトラックセンターを通過中の再生信号のエンベロープ、同図（Ｃ）はトラックセンターから外周よりを通過しているときの再生信号のエンベロープ、同図（Ｄ）はトラックセンターから内周よりを通過しているときの再生信号のエンベロープをそれぞれ表している。
【０１５６】
図２１（Ｄ）において破線で表すトラックセンターの位置を再生針６０３が通過する場合に、再生針６０３にＸ軸アクチュエータ６０４Ｅによって微小な変位（例えば、Ｔｐの１／１０の変位）を図２３（Ａ）に示したように与えると再生信号のエンベロープは、図２３（Ｂ）に示したように変化する。このとき、このエンベロープの正側、または、エンベロープの絶対値信号をサンプリングする。サンプリングのポイントは、図２３（Ａ）に示したＰ１，Ｐ２である。ここで、Ｐ１はＸ軸方向変位が外周側に最大となる点であり、Ｐ２はＸ軸方向変位が内周側に最大となる点である。再生針６０３が正しくトラックセンター付近を通過する場合には、Ｐ１点におけるエンベロープ振幅ＡＰ１の値とＰ２点におけるエンベロープ振幅ＡＰ２の値とは、図２３（Ｂ）に示したように等しくなる。
【０１５７】
一方、再生針６０３がトラックセンターの位置より外周側を通過する場合に、Ｘ軸アクチュエータ６０４Ｅによって再生針６０３に微小な変位を与えると、再生信号のエンベロープは図２３（Ｃ）に示したように変化する。このとき、Ｐ１とＰ２の位置でサンプリングを行えば、Ｐ１点におけるエンベロープ振幅ＡＰ１の値はＰ２点におけるエンベロープ振幅ＡＰ２の値より小さくなる。
【０１５８】
また、破線の位置より内周側を再生針６０３が通過する場合に、再生針６０３にＸ軸アクチュエータ６０４Ｅによって微小な変位を与えると、再生信号のエンベロープは、図２３（Ｄ）に示したように変化する。このとき、Ｐ１とＰ２の位置でサンプリングを行えば、エンベロープ振幅ＡＰ１の値はＰ２点におけるエンベロープ振幅ＡＰ２の値より大きくなる。
【０１５９】
なお、必要であれば、ＡＰ１−ＡＰ２で表される値に所定のフィードバックゲインを掛けて位相補償を施すことにより、Ｘ軸変位補正制御信号を得、このＸ軸変位補正制御信号と、Ｘ軸アクチュエータ６０４Ｅを図２３（Ａ）に示したようにＸ軸方向に振るための所定の周期信号とを加算してＸ軸制御信号６０９ｃを得ることができる。以上のＡＰ１−ＡＰ２の値の算出、フィードバックゲインの掛け算、位相補償、周期信号の発生、周期信号とＸ軸変位補正制御信号との加算は、再生・制御部６０９において行われる。ウォブリング法においては、１本の再生針でトラッキングが可能という利点がある。ここで、トラック方向への再生針６０３のずれ量をトラッキング誤差と定義する。ＡＰ１−ＡＰ２の値はトラッキング誤差に対応しているのでトラッキング誤差信号と称する。
【０１６０】
上述した、Ｚ軸方向およびＸ軸方向のサーボ制御が行なわれることにより、記録・再生媒体２００Ｉにカーボンナノチューブの有り無しとして記録された信号が安定して再生される。ここで、再生信号６０４ａは、例えば、ＥＦＭのような変調された信号であるので、再生・制御部６０９において復調させることにより、記録信号（ディジタル信号）を再生することができる。
【０１６１】
（信号再生ステップ（変位電流検出法））
再生信号の検出方法について更に詳細に説明する。図１９に示したように記録・再生媒体２００Ｉの再生針６０３と対向する面の表面に誘電体膜（表面塗布膜７０４）を備える場合において、誘電体膜の厚さが、略１ｎｍ以上である場合、またはカーボンナノチューブ７０２の表面における電界強度が小さい場合には、トンネル効果は生じない。この場合、再生針６０３とカーボンナノチューブ７０２と誘電体膜（表面塗布膜７０４）とはコンデンサとして作用する。ここで、カーボンナノチューブ７０２は導電体あるいは半導体として導電性を有する。また、電極膜７０１と再生針保持板６０４Ｄとは導電性を有する材料によって構成されている。
【０１６２】
電極膜７０１と再生針保持板６０４Ｄとの間の静電容量は、再生針６０３が、カーボンナノチューブ７０２の存在部分の近くにある場合と、絶縁剤７０３の存在部分の近くにある場合とでは大きく異なる。よって、この静電容量の変化を検出することにより再生信号を検出することが可能となる。静電容量の変化を検出する方法の一つとして、電極膜７０１と再生針保持板６０４Ｄとの間に高周波の電力を印加して変位電流を検出する方式を用いることができる。このような変位電流を検出するための回路は再生信号検出部６０４Ｇに設けることができる。ここで、高周波の電力の周波数は、記録信号の周波数の数十倍となるように選択することが望ましい。記録信号検出は、高周波信号の周期の１／２の時間のジッター（時間揺らぎ）として、誤差を生じ、解像度の低下をもたらすからである。
【０１６３】
変位電流（Ｉｄ）の大きさは、Ｖ：再生針保持板６０４Ｄと電極膜７０１との間の電圧、Ｒｎ：再生針の抵抗、Ｒｒ：電流が流れる記録構造体の抵抗、Ｒｃ：接触抵抗、Ｃ：再生針６０３とカーボンナノチューブ７０２と誘電体膜（表面塗布膜７０４）とで形成される静電容量、Ｊ：虚数単位、Ω：角周波数とすれば、次の数式１で表される。
【０１６４】
【数１】
Ｉｄ∝Ｖ／｛（Ｒｎ＋Ｒｒ＋Ｒｃ）＋１／ｊΩＣ｝
【０１６５】
１／ΩＣ＞Ｒｎ＋Ｒｒ＋Ｒｃである場合には、変位電流Ｉｄは、静電容量の大きさに略比例することとなる。ここで、ｄ：再生針と媒体との間の距離、ε：誘電体の誘電率、Ｓ：再生針と媒体との対向する面積とすると、Ｃの大きさは次の数式２で表される。
【０１６６】
【数２】
Ｃ∝εＳ／ｄ
【０１６７】
（信号再生ステップ（パラメータ変化電流検出法））
変化電流検出法は高周波の電源を必要とするので、ノイズを回路系に対して与えるという好ましくない点があるが、静電容量の変化を直流電源を用いて検出できればこの問題は解決する。以下、静電容量の変化を検出するための他の方法を説明する。
【０１６８】
Ｑ：静電容量に保存される電荷、Ｖ：静電容量を構成する電極間の電圧（再生針保持板６０４Ｄと電極膜７０１との間の電圧）、Ｃ：静電容量とすると、次の数式３が成立する。
【０１６９】
【数３】
Ｑ＝Ｃ・Ｖ
【０１７０】
数３より静電容量に所定の電荷Ｑを保存し、静電容量の値を変化すると、次の数式４が成立する。
【０１７１】
【数４】
ｄＶ∝Ｑ／ｄＣ
【０１７２】
ここで、Ｃはカーボンナノチューブ領域に再生針が突入する場合には時間とともに増加し、長いカーボンナノチューブの領域を通過中は略一定の値を取り、カーボンナノチューブ領域から抜け出す場合には時間と共に減少する時間関数である（以下、Ｃ（ｔ）と記す。）。
【０１７３】
よって、再生針がカーボンナノチューブ領域に突入する場合には、電荷Ｑは次の数式５で表される。
【０１７４】
【数５】
Ｑ＝∫Ｉｐ・ｄｔ
【０１７５】
ここで、再生針が絶縁領域からカーボンナノチューブ領域に突入する場合には、初期の静電容量Ｃ（ｔ）および初期の電荷Ｑも零と考えてよいので、数式５に数式３を代入すると、次の数式６を得る。
【０１７６】
【数６】
Ｃ（ｔ）・Ｖ（ｔ）＝∫Ｉｐ・ｄｔ
【０１７７】
ここで、Ｖ（ｔ）は、最大Ｖまで増加する。また、１／｛（Ｒｎ＋Ｒｃ）・Ｃ｝で表される時定数がＣ（ｔ）の増加の割合に比べて十分小さいと考えられる範囲では、ほとんどＶ（ｔ）＝Ｖと考えてもよい。そうすると、数６は、次の数式７で近似できる。
【０１７８】
【数７】
ｄＣ（ｔ）／ｄｔ・Ｖ＝Ｉｐ
【０１７９】
数７は静電容量Ｃ（ｔ）の時間変化にＩｐが比例することを示している。すなわち、カーボンナノチューブ領域に突入するに伴ってＩｐが増加する。やがて、再生針がカーボンナノチューブの真上にくるとＣの増加は止まり、電流Ｉｐも流れなくなる。カーボンナノチューブ領域から再生針が離れるに伴ってＣ（ｔ）の値は減少するので、電流Ｉｐは負方向へと流れるようになる。図２１（Ｆ）にＩｐを示す。Ｉｐの立上り点と、立下り点とを検出して記録された信号を再生することができる。
【０１８０】
（信号再生ステップ（トンネル電流検出法））
更に、他の信号再生方法について説明する。図１９に示したように記録・再生媒体２００Ｉの再生針６０３と対向する面の表面に誘電体膜（表面塗布膜７０４）を備える場合において、誘電体膜の厚さが、略１ｎｍ以下である場合には、トンネル効果を生じさせることができる。よって、再生針６０３とカーボンナノチューブ７０２との間に絶縁膜を介して直流電圧を印加することにより、１０の７乗ボルト／ｍ程度の電界を生じさせれば、カーボンナノチューブ７０２の存在部分の近くに再生針６０３がある場合にはトンネル電流が流れ、絶縁剤７０３の存在部分の近くに再生針６０３がある場合にはトンネル電流は流れない。このような場合には、再生信号検出部６０４Ｇに、直流電圧発生部および検出回路を設けることによりトンネル電流を検出することができる。トンネル電流を検出する方法では、高周波の電力が不要であるという利点がある。また、再生信号もエンベロープ検波ではなく、図２１（Ｅ）に示したように直接に得ることができる。
【０１８１】
トンネル電流（Ｉｔ）の大きさは、Ｖ：再生針保持板６０４Ｄと電極膜７０１との間の電圧、φ：トンネル障壁、ｄ：再生針と媒体との間の距離とすると、次の数式８で表される。
【０１８２】
【数８】
Ｉｔ∝Ｖexp(- φ1/2 ｄ)
【０１８３】
なお、距離（ｄ) が０．１ｎｍ変化すると、トンネル電流Ｉｔは約１桁変わることとなる。すなわち、Ｚ軸方向のサーボは、安定に信号を再生するのに効果的である。
【０１８４】
（信号再生ステップ（接触電流検出法））
図２４に示したように誘電体膜を設けないでカーボンナノチューブの表面を露出させると、再生針６０３Ｂとカーボンナノチューブ７０２の先端とが接触するので、接触により流れる電流を検出することができる。このような接触電流を検出する方式では、高電界や高周波を発生させるための電源が不要であるという利点がある。再生信号もエンベロープ検波ではなく、図２１（Ｅ）に示したように直接に得ることができる。ここで、接触電流の大きさは、カーボンナノチューブ７０２と再生針６０３Ｂの先端との接触面積に比例する。
【０１８５】
接触電流（Ｉｃ）の大きさは、Ｖ：再生針保持板６０４Ｄと電極膜７０１との間の電圧、Ｒｎ：再生針の抵抗、Ｒｒ：電流が流れる記録構造体の抵抗、Ｒｃ：接触抵抗とすると、次の数式９で表される。
【０１８６】
【数９】
Ｉｃ＝Ｖ／（Ｒｎ＋Ｒｒ＋Ｒｃ）
【０１８７】
Ｒｃ＞Ｒｎ，Ｒｒである場合には、接触電流Ｉｃは、略接触抵抗に反比例することとなる。再生信号は、図２１（Ｅ）に示したように直接に得ることができる。
【０１８８】
（粗トラッキングステップ）
変位電流を検出する方式、トンネル電流を検出する方式、接触電流を検出する方式のいずれの方式においても、再生針６０３の表面塗布膜７０４あるいはカーボンナノチューブ７０２への接触面の面積が増加すると、それぞれ電流の大きさが増加するので、これらの変化を検出することにより、上述のＺ軸方向へのサーボを行うことができる。
【０１８９】
ここで、記録・再生媒体２００Ｉに設けられたトラック構造が、同心円状（Concentric）である場合には、同一のトラックを再生し続けることとなる。一方、記録・再生媒体２００Ｉに設けられたトラック構造が、螺旋状（Spiral）である場合には、記録・再生媒体２００Ｉの回転に伴い、再生針６０３はＸ軸方向のサーボによって内周から外周（または、外周から内周）へとトラックをトレースする。
【０１９０】
しかしながら、所定の数以上のトラックをＸ軸アクチュエータ６０４Ｅのみで追従すると定常偏差が大きくなり、また、可動範囲を逸脱して、トラックのセンターを追従することが不可能となってしまう。同心円状である場合においても、広い範囲のトラックをカバーするには、Ｘ軸アクチュエータ６０４Ｅの作用のみでは困難である。このような問題の発生を防止するために、本実施の形態では、Ｘ軸方向への大きな変位を生じさせる大変位移動機構が採用されている。
【０１９１】
大変位移動機構は、図１８に示したように、駆動部案内軸６０５，駆動部移動軸６０６，移動軸回転装置６０７，案内軸支持板６０８および軸結合部６１１とからなる。移動軸回転装置６０７は再生・制御部６０９から出力される移動制御信号６０９ｂにより駆動されるのであるが、この移動制御信号６０９ｂはＸ軸制御信号６０９ｃを低域フィルタにより濾波して低域信号のみを検出したものである。低域フィルタの実現あるいは低域フィルタと等価な演算は、再生・制御部６０９で行なわれる。
【０１９２】
移動軸回転装置６０７は移動制御信号６０９ｂにより回転し、その回転力は軸結合部６１１を介して駆動部移動軸６０６に伝わる。その結果、再生針駆動部６０４が駆動部案内軸６０５にガイドされてＸ軸方向に変位し、再生針６０３の位置を外周方向あるいは内周方向へと移動させる。大変位移動機構は、サーボループを構成しており、移動制御信号６０９ｂが零となるように再生針６０３の位置が制御される。
【０１９３】
本実施の形態の再生装置６００は、針状構造体であるカーボンナノチューブを再生針６０３として用いることにより、記録・再生媒体２００Ｉに記録された高密度信号を再生することができる。ここにおいて、記録・再生媒体は円盤状であるために、トラックセンターに追従するＸ軸のサーボと回転サーボを備えれば、容易に再生信号を得られるという利点がある。また、トラッキングの方法として、ウォブリング法を用いるために再生針が１本で済むという利点がある。
【０１９４】
〔第６の実施の形態〕
（微トラッキングステップ（３針法））
本実施の形態は、Ｘ軸方向へのサーボ方式として他の例を採用したものである。図２５（Ａ）は再生針６０３が図２５（Ｄ）に示した「ａ」の位置にあるときの変位電流信号、図２５（Ｂ）は再生針６０３が「ｂ」の位置にあるときの変位電流信号、図２５（Ｃ）は再生針６０３が「ｃ」の位置にあるときの変位電流信号をそれぞれ示している。ここで、「ａ」，「ｂ」，「ｃ」で示した位置における変位信号の大きさは、再生針６０３と記録・再生媒体２００Ｉの針状構造体若しくは壁状構造体との重なり面積によって異なる。よって、図２５（Ａ）に示したように、例えば、「ａ」の位置での重なり面積に対しての「ｂ」で示した位置での重なり面積が半分になれば信号の大きさも略半分となる。
【０１９５】
図２６はトラッキング信号検出回路の構成を表すものである。この検出回路は再生針駆動部６０４に設けられる。第１のトラッキング信号検出針８０１は、再生針６０３に対して内周方向（Ｘ軸方向）に所定の量ずらして設けられている。第２のトラッキング信号検出針８０２は、再生針６０３に対して外周方向（Ｘ軸方向）に所定の量ずらして設けられる。所定の量とは、例えば、突起部または針状構造体の直径の１／２程度である。再生針６０３からは再生信号が検出される。変位電流検出方式においては、エンベロープを検波することにより信号が再生され、トンネル電流検出方式、接触電流検出方式においては直接再生信号が検出される。３本の針は近接して再生針駆動部６０４に設けられるために、接触を防止するためにトラック方向（Ｙ軸方向）にずらして設けることが好ましい。
【０１９６】
第１のトラッキング信号検出針８０１からの信号は、再生信号エンベロープ検波部８０３でエンベロープ検波された後、低域濾波部８０６で低域成分のみが検出され、トラッキング誤差信号となる。トラッキング誤差信号は低域成分に含まれており、低域成分のみを検出することによって信号のＳ／Ｎ比が向上する。第２のトラッキング信号検出針８０２からの信号も同様に再生信号エンベロープ検波部８０５でエンベロープ検波された後、低域濾波部８０７で低域成分のみが検出され、トラッキング誤差信号となる。低域濾波部８０６，８０７から出力される両トラッキング誤差信号は減算部８０８で減算され、その結果トラッキングエラー信号が得られる。
【０１９７】
〔第７の実施の形態〕
（微トラッキングステップ（２針法））
本実施の形態は、トラッキング誤差信号を他の方法（２針法）により検出するものである。図２７はその例を表したものである。再生専用の針が存在しない点以外は３針法と同じである。第１のトラッキング信号検出針８０１からの信号は再生信号エンベロープ検波部８０３でエンベロープ検波された後、低域濾波部８０６において低域成分のみが検出され、トラッキング誤差信号となる。第２のトラッキング信号検出針８０２からの信号も同様に再生信号エンベロープ検波部８０５でエンベロープ検波された後、低域濾波部８０７で低域成分のみが検出され、トラッキング誤差信号となる。減算部８０８で両方の信号を減算することによりトラッキングエラー信号を得ることができることは、第６の実施の形態と同様である。
【０１９８】
再生信号６０４ａは、第１のトラッキング信号検出針８０１からの出力と第２のトラッキング信号検出針８０２からの出力とを加算部８１０において加算し、再生信号エンベロープ検波部８０４でエンベロープ検波されることにより得られる。ここで、第１のトラッキング信号検出針８０１と第２のトラッキング信号検出針８０２とはトラック方向でずれているので、このずれに対応する時間応答のずれ分をディレイ８０９で吸収し、その後に両方の検出針８０１，８０２からの信号を加算するとＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【０１９９】
〔第８の実施の形態〕
図２８は第８の実施の形態に係る再生装置６００Ａを表すものである。この再生装置６００Ａは、方形状の記録・再生媒体２００Ｋの複数の直線状トラックに沿って記録された信号を再生するものである。ここに、第５の実施の形態（図１８）と同一の作用効果を生じる要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
【０２００】
本実施の形態では、Ｙ軸移動軸６１２は軸結合部６１３を介してＹ軸回転装置６１５の回転軸に結合されている。Ｙ軸移動軸６１２は螺旋状のねじが形成され、Ｙ軸移動部６１４に設けられたねじ受けに螺接してＹ軸移動軸６１２の回転に伴ないＹ軸移動部６１４をＹ軸方向に移動させる。ここにおいて、移動軸回転装置６０７は、Ｙ軸移動部６１４とともに移動する。Ｙ軸移動部６１４には図示しないＹ軸ガイド溝が設けられ、このガイド溝を図示しないガイドシャフトが密接して貫設されている。これにより、Ｙ軸移動部６１４は回転することなく、Ｙ軸方法に滑らかに移動する。これにより、再生針６０３は記録・再生媒体２００Ｋに記録された信号の読み出しが可能となる。
【０２０１】
Ｙ軸回転装置６１５は、その回転角度よりＹ軸方向の位置を示すＹ軸回転位置検出信号６１５ａを出力する。Ｙ軸回転位置検出信号６１５ａは、Ｙ軸回転装置６１５が所定の回転位置に変位すると所定の変位毎に発生されるパルス信号である。再生・制御部６１６は、このパルス信号の発生周期と予め定めた所定の時間間隔との差を検出して、この差の信号に所定の係数を掛け、位相補償を施してＹ軸制御信号６１６ａを発生する。再生・制御部６１６の他の機能は第１の実施の形態の再生・制御部６０９と同じである。このように、本実施の形態では、Ｙ軸方向の移動がサーボループにより安定して行なわれる。このとき、Ｘ軸方向のサーボの動作は第５の実施の形態におけるそれと同じである。
【０２０２】
円盤状の記録・再生媒体では半径が一定値以下の内周では信号の記録が困難になるのに対して、本実施の形態においては、方形の記録・再生媒体２００Ｋの全面に信号を記録することができるので、記録密度が、円盤形状に比べて向上するという利点がある。
【０２０３】
〔再生針アセンブリおよびその製造方法〕
本発明の再生針アセンブリは、本発明の再生装置に用いるのに好適なものである。上述の実施の形態では、図１８に示した再生装置６００において、再生針６０３としてカーボンナノチューブを用いる場合について説明したが、このようにカーボンナノチューブを用いると、その形状を確認する必要があり、また、再生針保持板６０４Ｄに再生針６０３を接合するに際してＳＴＭで監視しながら行わざるを得ず、量産性にはあまり適していない。
【０２０４】
本発明の再生針アセンブリは、再生装置における媒体とのインターフェイスであり、上述の記録・再生媒体の製造方法を利用して作製される。すなわち、上述の記録・再生媒体の製造法において説明した「突起部形成工程」、「埋込工程」、「表面塗布工程」および「平坦化工程」が再生針アセンブリの製造に適用される。照射工程については、本発明の再生針アセンブリの場合は、一般的には先端の形状は円形であることが望ましいために、エネルギービームを照射中においてエネルギービームと導電性材料との相対移動は生じさせる必要はない。しかし、楕円形、あるいは、細長い断面積の先端構造を有する再生針アセンブリを製造する場合には、エネルギービームを照射中にエネルギービームと導電性材料との相対移動を生じさせる必要があり、記録・再生媒体と同様の照射工程となる。
【０２０５】
本発明の再生針アセンブリは、再生針と再生針保持板とが一体となり構成されるものであり、照射工程において再生針の位置、すなわち突起部を形成する位置、および突起部の形状（円形，楕円形，長方形等の形状）を定めることができる。突起部は、溶融工程を経て突起部形成工程において形成するものであり、溶融工程における導電材料の溶融の程度に応じて再生針（突起部）の形状を所定の値（突起部の大きさ、すなわち突起部の直径，または幅および高さ）とするように定めることができる。更に、突起部の周りをコーティング材で埋める埋込工程を備えることにより、突起部の構造を堅牢なものとすることができる。更に、平坦化工程を備えれば、再生針（突起部）の先端の断面形状を均一化し、突起部の高さを均一なものとすることができる。更に、表面塗布工程を備えれば再生針の先端に絶縁剤を塗布することができ、更に平坦化工程を備えることにより、再生針アセンブリの媒体接触面を均一な厚さの表面塗布剤で覆うことができる。
【０２０６】
上述の再生針アセンブリの形状は、突起部の高さ、および先端部の直径で表される。更に、複数の再生針を含む再生針アセンブリにおいては、隣り合う再生針のトラック方向に対して垂直方向、すなわちラジアル方向での間隔によっても特徴づけられる。
【０２０７】
これらの形状を表す数値のうち、突起部の高さと先端部の直径は相互に依存するものである。「突起部形成工程」を用いて再生針アセンブリを製造する場合においては、最小の先端部の直径は理論的に原子サイズまで微小化でき、このときの突起部の高さも同様に原子サイズとなる。
【０２０８】
カーボンナノチューブを用いた媒体からの記録再生を行う場合においては、信号の劣化を防ぐために、再生針の先端部の直径の最小値を、カーボンナノチューブの最小直径である０．４ｎｍとすることが望ましい。また、再生針が隣りのトラックの信号をクロストークとして検出しないための条件は、その先端部の直径をトラックピッチの２倍の寸法からカーボンナノチューブの直径を差し引いた値とすることである。記録密度の観点からみれば、トラックピッチは小さい程望ましく、トラックピッチが２５０ｎｍの場合においては、カーボンナノチューブの直径が針先端部の直径に比べて無視できるほど小さいので、先端部の直径は略５００ｎｍとなる。しかしながら、信号のＳ／Ｎ（Signal to Noise Ratio)を最も大きくするためには、記録信号の領域をトラックピッチと同じ幅にすることが望ましく、この場合には先端部の直径がトラックピッチ以下でなければクロストークを生じるので、２５０ｎｍのトラックピッチに対しては先端部の直径を略２５０ｎｍとすることが望ましい。なお、「突起部形成工程」を用いて再生針を製造する場合の先端部の直径は、理論的には、突起部の高さを高くすれば、先端部の直径は突起部の高さに応じて大きくすることができる。
【０２０９】
複数の再生針を用いる再生針アセンブリにおいて、隣り合う再生針のラジアル方向での間隔は、トラックピッチの間隔に設定される。カーボンナノチューブを用いた媒体では、記録密度の点から見た場合にはトラックピッチは２５０ｎｍ以下とすることが望ましい。この場合のトラックピッチの最小値はカーボンナノチューブの直径まで近接させることができるので、現在発見されているナノチューブの最小直径である０．４ｎｍとなる。従って、隣り合う再生針のラジアル方向での間隔も同様に、０．４ｎｍ乃至２５０ｎｍの範囲とすることが望ましい。
【０２１０】
複数の再生針を用いる再生針アセンブリにおいて、隣り合う再生針のトラック方向の間隔は、方形の媒体を用いる場合では制限はない。しかしながら、円盤状の媒体を用いる場合においては、内周トラックと外周トラックとで曲率が異なるので、微小サイズの円盤を用いる場合や、半径と再生針の相互のトラック方向の間隔との比が１．０近くなる場合には、再生針間で、内周トラックと外周トラックとでトラッキング誤差が生じることとなる。従って、隣り合う再生針のトラック方向の間隔は、最内周トラックの直径の１／１００程度以下に設定することが望ましい。通常はこの条件はあまり問題となることはない。
【０２１１】
〔第９の実施の形態〕
以下、再生針アセンブリの具体例について説明する。
【０２１２】
（再生針アセンブリの構成）
図２９は、３針法に用いる再生針アセンブリ９００の構成を表すものである。絶縁材料により形成された基板９００ａは、再生針９０１〜９０３および導電膜９１１〜９１３を保持している。再生針９０１〜９０３は、レーザビームを照射することにより設けた突起部であり、導電材料と同じ材料で構成される。導電膜９１１〜９１３は、公知のフォトリソグラフィ技術により基板９００ａに形成される。ここで、再生針９０１は信号再生専用に用いられ、再生針９０２，９０３はトラッキング誤差の検出に用いられる。
【０２１３】
例えば、この再生針アセンブリ９００は以下の材料および寸法で作製される。絶縁材料からなる基板９００ａは、厚さ１００μｍの石英板であり、導電膜９１１〜９１３は厚さ５μｍのＦｅからなり、突起部（再生針９０１〜９０３）の高さは２０ｎｍ、その先端部の直径は３ｎｍである。導電膜９１１〜９１３は図示しない接続線が接続され回路部に導かれ信号の処理がなされる。Ｄ１とＤ２は等しく、記録・再生媒体の記録構造体の直径または幅の半分であり、１．５ｎｍ程度である。Ｌ１，Ｌ２はフォトリソグラフィ技術で製造が可能な３００ｎｍ程度の値である。
【０２１４】
続いて、図３０〜図３４を参照して再生針アセンブリの他の構成例を説明する。
【０２１５】
図３０に示した再生針アセンブリ９００Ａは、上述の再生針アセンブリ９００において再生針９０１〜９０３に加え、再生専用針（突起部）９０４を更に有している。再生針９０４は再生針９０１とトラックピッチＴｐと同じ距離だけ離間して設けられている。Ｌ１〜Ｌ３はフォトリソグラフィ技術で製造が可能な３００ｎｍ程度の値である。この再生針アセンブリ９００Ａでは、トラッキング誤差を再生針９０２，９０３で検出しながら、記録・再生媒体に記録された信号を再生針９０１，９０４で他のトラックから同時に読み出すことが可能になる。よって、信号再生の専用針（突起部）の数に応じて読み出し速度を高速にすることができる。
【０２１６】
図３１は、単一の再生針（突起部）９０１を有する再生針アセンブリ９００Ｂを表すものである。単一針のアセンブリにおいても、導電性材料９１１と一体加工されていることによる配線処理の容易さ、再生針９０１を基板９００ａ（石英板）に対して垂直に立てることが容易になるという利点を有する。
【０２１７】
図３２に示した再生針アセンブリ９００Ｃは、その表面をコーティング材で保護したものである。すなわち、図３０で示した再生針アセンブリ９００Ａにおいて再生針９０２〜９０３を形成した後、コーティング材９１４を積層し、表面を平坦となるように研磨し、研磨された再生針９０２〜９０３の先端面が露出するようにしたものである。
【０２１８】
図３３の再生針アセンブリ９００Ｄは、図３２で示した再生針アセンブリ９００Ｃの表面を表面絶縁剤９１５で被覆し、この表面絶縁剤９１５の表面を平坦化したものである。このような再生針アセンブリ９００Ｄは、記録・再生媒体における記録構造体が媒体表面に露出している場合においても、変位電流またはトンネル電流を検出することができるという利点を有する。
【０２１９】
図３４の再生針アセンブリ９００Ｅは、上述の再生針アセンブリ９００において、そのトラック方向に垂直な方向、すなわち、ラジアル方向に伸びた形状の再生針（突起部）９０５を更に有するものである。このような形状は、レーザビームの照射を導電性材料に対して矢印で示す方向に移動させることにより形成することができる。この再生針９０５を用いると、トラックピッチが記録構造体のラジアル方向の幅に対して十分大きい場合には、トラック追従特性が向上するという利点がある。すなわち、トラックピッチＴｐは媒体ごとに誤差範囲でずれが生じる場合や、一枚の同一媒体においても製造時のバラツキによりトラックごとにＴｐが若干異なる場合があり得るからである。
【０２２０】
例えば、前述の第１の実施の形態においては、トラックピッチＴｐが６０ｎｍであり、突起部の幅Ｗｗが３ｎｍであるので、原理的には、再生針のラジアル方向の幅ＤｒはＴｐ−Ｗｗ、すなわち、６０ｎｍ−３ｎｍの幅まで可能となる。しかしながら、ここまで広げると、逆に隣のトラックからのクロストークを検出することになるので、幅ＤｒはトラックピッチＴｐの半分の値以下に設定することが望ましい。このようなラジアル方向に長い形状を有する再生針９０５を複数本用いれば、一本または一組の再生針からの信号に基づきトラック追従サーボを行いながら、複数のトラックからの記録信号を安定して再生することができる。
【０２２１】
複数のトラックからの再生信号は、図示しない再生信号復号器において、整列して解読され、１つの時系列信号に変換される。このようにすれば、再生針の数Ｎに比例して転送レートが向上する。再生針の数がｎである場合において、トラッキングサーボを行う再生針が、現在、ｎトラック目を再生している場合、次には、ｎ＋Ｎトラックを再生し、更にｎ＋２Ｎ，ｎ＋３Ｎと飛び飛びにトレースすることにより、他のＮ−１本の再生針からも信号を再生することが可能となる。
【０２２２】
なお、上記再生針アセンブリ９００，９００Ａ〜９００Ｄの製造には、例えば、前述の記憶媒体の製造方法において説明した突起部形成工程が適用できるものである。すなわち，レーザビームを照射して、再生針の原料となる導電材料の表面を溶融し、更に冷却して導電材料が再び固体になるときに生じる突起を再生針とする。このときの再生針の形状は、その断面積が先端部ほど小さく、導電材料側ほど大きくなる特徴を有し、突起が伸びる方向への断面は傾斜面を有するものとなる。このような方法であれば、先端部の断面積を微細に加工することができるので、再生針の製造方法として好ましいものである。
【０２２３】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなくその均等の範囲で種々変形可能である。
【０２２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の記憶媒体（再生専用媒体）の製造方法によれば、記録信号に応じて空間的に配置された複数の突起部を有する原盤と、再生基板とを密接または圧接させることにより、前記再生基板に触媒を配置し、この触媒より記録構造体を成長させたのち、少なくとも複数の記録構造体の間に記録構造体とは異なる電気特性を有するコーティング材料を埋め込むようにしたので、従来達成が困難であった大容量の再生媒体の量産が可能となる。
【０２２９】
更に、本発明の再生針アセンブリの製造方法によれば、再生針の量産が可能であるため、装置の低廉化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る記録・再生媒体を製造するための記録・再生媒体製造装置の概略構成図である。
【図２】図１に示した記録・再生媒体製造装置を用いた記録・再生媒体の製造方法を説明するための説明図であり、図２（Ａ）は溶融工程、図２（Ｂ）は突起部形成工程を表す。
【図３】図１に示した記録・再生媒体製造装置を用いて製造された記録・再生媒体の一例を表す斜断面図である。
【図４】図１に示した記録・再生媒体製造装置を用いて製造された記録・再生媒体の他の例を表す斜断面図である。
【図５】図３に示した記録・再生媒体の変形例を表す断面図である。
【図６】図３に示した記録・再生媒体の他の変形例を表す断面図である。
【図７】図３に示した記録・再生媒体の更に他の変形例を表す断面図である。
【図８】図３に示した記録・再生媒体の更に他の変形例を表す断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る記録・再生媒体を製造するための記録・再生媒体製造装置の概略構成図である。
【図１０】図９に示した記録・再生媒体製造装置の作用を説明するための説明図であり、図１０（Ａ）はＸ軸方向において往復しながら信号を記録する場合、図１０（Ｂ）はＸ軸に沿って同じ方向に順次信号を記録する場合を表す。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る再生専用媒体の製造方法における触媒配置工程を説明するための概略断面図である。
【図１２】図１１に示した転写用の原盤を用いて触媒配置工程を行った後の基板における触媒の微視的な配置の例を説明するための説明図である。
【図１３】図１２に示した基板における触媒の全体的な配置の例を説明するための説明図であり、図１３（Ａ）は同心円状に配置する場合、図１３（Ｂ）は螺旋状に配置する場合を表す。
【図１４】図１１に続く工程を説明するための説明図であり、図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）は記録構造体成長工程、図１４（Ｃ）は埋込工程を表す。
【図１５】図１４に続く工程を説明するための説明図であり、図１５（Ａ）は平坦化工程１、図１５（Ｂ）は表面塗布工程、図１５（Ｃ）は平坦化工程２を表す。
【図１６】本発明の第４の実施の形態に係る再生専用媒体の製造方法における触媒配置工程を説明するための概略断面図である。
【図１７】図１６に示した転写用の原盤を用いて触媒配置工程を行った後の基板における触媒の微視的な配置を説明するための説明図である。
【図１８】本発明の第５の実施の形態に係る再生装置の全体構成を表す概略構成図である。
【図１９】図１８に示した再生装置における記録・再生媒体、再生針および再生針駆動部の位置関係を説明するための説明図である。
【図２０】図１８に示した再生装置を用いた再生方法の距離維持ステップにおいて、再生針のＺ軸方向の制御を説明するための説明図であり、図２０（Ａ）は再生針が記録・再生媒体の表面塗布膜から離れている場合、図２０（Ｂ）は再生針が表面塗布膜に接する場合、図２０（Ｃ）は再生針が表面塗布膜に押し付けられた場合を表す。
【図２１】図１８に示した再生装置の距離維持ステップにおいて、再生針のＺ軸方向の制御を説明するためのタイミングチャートであり、図２１（Ａ）は図２０（Ａ）の場合において記録・再生媒体を回転させて得られるトラックｎの変位電流信号の波形、図２１（Ｂ）は図２０（Ｂ）の場合におけるトラックｎの変位電流信号の波形、図２１（Ｃ）は図２０（Ｃ）の場合におけるトラックｎの変位電流信号の波形、図２１（Ｄ）は記録・再生媒体のトラックｎ、ｎ＋１、ｎ−１におけるカーボンナノチューブの分布状態、図２１（Ｅ）はトラックｎの変位トンネル電流信号または接触電流の波形、図２１（Ｆ）はトラックｎのパラメータ変化電流信号の波形を表す。
【図２２】図１８に示した再生装置において先端処理をしないカーボンナノチューブを再生針として用いた場合の距離維持ステップで、再生針のＺ軸方向の制御を説明するための説明図であり、図２２（Ａ）は再生針が記録・再生媒体の表面塗布膜から離れている場合、図２２（Ｂ）は再生針が表面塗布膜に近づけられた場合、図２０（Ｃ）は再生針が表面塗布膜に接する場合を表す。
【図２３】図１８に示した再生装置を用いた再生方法の微トラッキングステップにおいて、再生針のＸ軸方向における制御の一例（ウォブリング法）を説明するためのタイミングチャートであり、図２３（Ａ）は再生針のＸ軸方向への変位量、図２３（Ｂ）は再生針がトラックセンターを通過中である場合の再生信号のエンベロープ、図２３（Ｃ）は再生針がトラックセンターから外周よりを通過しているときの再生信号のエンベロープ、図２３（Ｄ）は再生針がトラックセンターから内周よりを通過しているときの再生信号のエンベロープを表す。
【図２４】図１８に示した再生装置を用いた再生方法の信号再生ステップ（接触電流検出法）を説明するための説明図である。
【図２５】本発明の第６の実施の形態に係る再生方法の微トラッキングステップにおいて、再生針のＸ軸方向における制御の例（３針法）を説明するためのタイミングチャートであり、図２５（Ａ）は再生針が図２５（Ｄ）の「ａ」の位置にある場合において記録・再生媒体を回転させて得られるトラックｎの変位電流信号の波形、図２５（Ｂ）は再生針が図２５（Ｄ）の「ｂ」の位置にある場合におけるトラックｎの変位電流信号の波形、図２５（Ｃ）は再生針が図２５（Ｄ）の「ｃ」の位置にある場合におけるトラックｎの変位電流信号の波形、図２５（Ｄ）は記録・再生媒体のトラックｎ、ｎ＋１、ｎ−１におけるカーボンナノチューブの分布状態を表す。
【図２６】図２５に示した制御に用いられるトラッキング信号検出回路の構成を表すブロック図である。
【図２７】本発明の第７の実施の形態に係る再生方法の微トラッキングステップにおける再生針のＸ軸方向における制御（２針法）に用いられるトラッキング信号検出回路の構成を表すブロック図である。
【図２８】本発明の第８の形態に係る再生装置の全体構成を表す概略構成図である。
【図２９】本発明の第９の実施の形態に係る再生針アセンブリの一構成例を表す斜視図である。
【図３０】図２９に示した再生針アセンブリの他の構成例を表す斜視図である。
【図３１】図２９に示した再生針アセンブリの更に他の構成例を表す斜視図である。
【図３２】図２９に示した再生針アセンブリの更に他の構成例を表す斜視図である。
【図３３】図２９に示した再生針アセンブリの更に他の構成例を表す斜視図である。
【図３４】図２９に示した再生針アセンブリの更に他の構成例を表す斜視図である。
【符号の説明】
１０Ａ…記録・再生媒体製造装置、１００…ターンテーブル、１０１…基板（記録・再生媒体）、１０２…回転装置、１０２Ａ…駆動軸、１０２ａ…回転位置信号、１０３…回転装置駆動部、１０３ａ…回転制御信号、１０４…移動台、１０４ａ，１０４ｂ…転がり軸、１０５…移動量検出装置、１０５ａ…移動量信号、１０６…移動量検出回路、１０７…移動力発生装置、１０８…移動力発生装置駆動部、１０８…移動装置駆動信号、１０９…バスライン、１１０…制御部、１１０ａ…データ、１１１…変調部、１１１ａ…記録信号、１１２…レーザ光発生部、１１２ａ…レーザビーム、１１３…レンズ、ＢＳ…ビームスポット、Ｓ…基準面、
２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄ，２００Ｅ…記録・再生媒体、２０１…基板、２０２…Ｆｅ膜、２０３，２０４…突起部、２０５，２０６…ＳｉＯ2 膜、
１０Ｂ…記録・再生媒体製造装置、３００…ターンテーブル、３０１…基板（記録・再生媒体）、３００ａ，３００ｂ…転がり軸、３０２…移動力発生装置、３０２ａ…Ｙ軸移動量信号、３０３…Ｙ軸駆動部、３０３ａ…Ｙ軸移動装置駆動信号、
４００，４００Ａ…原盤、４０３…突起部、５００，５００Ａ…基板（再生専用媒体）、５０１…保持基板、５０２…電極膜、５０３…触媒、５０４…カーボンナノチューブ、５０５…コーティング材料、５０６…表面塗布剤、２００Ｆ，２００Ｇ，２００Ｈ…再生専用媒体、
６００…再生装置、２００Ｉ…記録・再生媒体、６０１…媒体テーブル、６０２…記録・再生媒体回転装置、６０２ａ…記録・再生媒体回転検出信号、６０２Ａ…回転軸、６０３，６０３Ａ，６０３Ｂ…再生針、６０４…再生針駆動部、６０４Ａ…軸受け部、６０４Ｂ…案内軸孔、６０４Ｃ…移動軸孔、６０４Ｄ…再生針保持板、６０４Ｅ…Ｘ軸アクチュエータ、６０４Ｆ…Ｚ軸アクチュエータ、６０４Ｇ…再生信号検出部、６０５…駆動部案内軸、６０６…駆動部移動軸、６０７…駆動部移動軸回転装置、６０８…案内軸支持板、６０９…再生・制御部、６０９ａ…記録・再生媒体回転制御信号、６０９ｂ…移動制御信号、６０９ｃ…Ｘ軸制御信号、６０９ｄ…Ｚ軸制御信号、６１０…装着確認装置、６１０ａ…装着検出信号、再生信号６０４ａ、６１１…軸結合部、７００…保持基板、７００Ａ…センターホール、７０１…電極膜、７０２…カーボンナノチューブ、７０３…絶縁剤、７０４…表面塗布膜、ＡＰ１，ＡＰ２…エンベロープ振幅、ＡＰ１−ＡＰ２…トラッキング誤差信号、
８０１…第１のトラッキング信号検出針、８０２…第２のトラッキング信号検出針、８０３，８０４，８０５…再生信号エンベロープ検波部、８０６，８０７…低域濾波部、８０８…減算部、８０９…ディレイ、８１０…加算部、
６００Ａ…再生装置、２００Ｋ…記録・再生媒体、６１２…Ｙ軸移動軸、６１３…軸結合部、６１４…Ｙ軸移動部、６１５…Ｙ軸回転装置、６１５ａ…Ｙ軸回転位置検出信号、６１６…再生・制御部、６１６ａ…Ｙ軸制御信号、
９００，９００Ａ，９００Ｂ，９００Ｃ，９００Ｄ，９００Ｅ…再生針アセンブリ、９００ａ…基板、９０１〜９０３，９０４，９０５…再生針（突起部）、９１１〜９１３…導電膜、９１４…コーティング材、９１５…表面絶縁剤
Claims (6)
- 記録信号に応じて空間的に配置された複数の突起部を有する原盤と、再生基板とを密接または圧接させることにより、前記再生基板の前記突起部の先端に対向する位置に前記突起部を構成する材料を触媒として配置する触媒配置工程と、
前記再生基板の触媒が配置された位置より複数の記録構造体を成長させる記録構造体成長工程と、
少なくとも前記複数の記録構造体の間に前記記録構造体とは異なる電気特性を有するコーティング材料を埋め込む埋込工程と、
前記記録構造体の先端およびコーティング材料の表面を平坦化する平坦化工程と
を含む記憶媒体の製造方法。 - 前記平坦化された突起部およびコーティング材料の表面を絶縁剤で覆い、その表面を平坦化する表面被覆工程
を含む請求項１記載の記憶媒体の製造方法。 - 前記記録構造体はカーボンナノチューブにより構成される
請求項１記載の記憶媒体の製造方法。 - 前記触媒は、Ｔａ（タンタル），Ｗ（タングステン），Ｐｔ（白金），Ｖ（バナジウム），Ｍｎ（マンガン），Ｆｅ（鉄），Ｃｏ（コバルト），Ｎｉ（ニッケル）およびＭｏ（モリブデン）からなる遷移金属の群のうちの少なくとも１種、またはその合金である
請求項１記載の記憶媒体の製造方法。 - 記憶媒体から信号を検出するための再生針アセンブリの製造方法であって、
導電性材料の表面に収束されたエネルギービームを照射する照射工程と、
前記導電性材料の表面を溶融させる溶融工程と、
前記溶融工程において溶融した部分から放熱をさせることにより少なくとも１つの突起部を形成する突起部形成工程と
を有する再生針アセンブリの製造方法。 - 記憶媒体から信号を検出するための再生針アセンブリの製造方法であって、
絶縁基板の上に複数の分割された導電材料のブロックを形成する工程と、
前記導電性材料の分割方向と略直交する方向に相対的に移動させながら、前記導電性材料の表面に収束されたエネルギービームを照射する照射工程と、
前記導電性材料の表面を溶融させる溶融工程と、
前記溶融工程において溶融した部分から放熱をさせることにより突起部を形成する突起部形成工程と
を含む再生針アセンブリの製造方法。
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