JPH03156749A - 記録媒体用基板及びその製造方法、記録媒体、記録方法、記録再生方法、記録装置、記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、走査型プローブを用いて記録再生を行う記録
再生装置に用いる記録媒体及び記録媒体用基板において
、情報の記録再生の再現性を改善した記録媒体及び記録
媒体用（電極）基板、その製造方法に関する。

又本発明は、かかる記録媒体を用いて再現性良く記録、
再生を行う記録装置、再生装置、記録再生装置及び記録
方法、記録再生方法、記録再生消去方法に関する。

［従来の技術］ 近年メモリ材料の用途は、コンビエータおよびその関連
機器、ビデオディスク、ディジタルオーディオディスク
等のエレクトロニクス産業の中核をなすものであり、そ
の材料開発も極めて活発に進んでいる。メモリ材料に要
求される性能は用途により異なるが、−数的には ■　高密度で記録容量が大きい ■　記録再生の応答速度が速い ■　消費電力が少ない ■　生産性が高（価格が安い 等が挙げられる。

従来までは磁性体や半導体を素材とした半導体メモリや
磁気メモリが主であったが、近年レーザー技術の進展に
伴い有機色素、フォトポリマーなとの有機薄膜を用いた
光メモリによる安価で高密度な記録媒体が登場してきた
。

一方、最近、導体の表面原子の電子構造を直接観察でき
る走査型トンネル顕微鏡（以後ＳＴＭと略す）が開発さ
れ、［Ｇ、Ｂ１ｎｎ１ｇ　　ｅｔａｌ、　　Ｈｅ１ｖｅ
ｔｉｃａ　　ＰｈｙｓｉｃａＡｃｔａ、５５，７２６　
（１９８２）］、単結晶、非晶質を問わず実空間像の高
い分解能の測定ができるようになり、しかも、媒体に電
流による損傷を与えずに、低電力で観測できる利点をも
有し、さらに大気中でも動作し種々の材料に対して用い
ることができるため広範囲な応用が期待されている。

かかるＳＴＭは金属の探針（プローブ電極）と導電性物
質の間に電圧を加えてｌｎｍ程度の距離まで近づけると
トンネル電流が流れることを利用している。この電流は
両者の距離変化に非常に敏感であり、トンネル電流を一
定に保つように探針を走査することにより実空間の表面
構造を描くことができると同時に、表面原子の全電子雲
に関する種々の情報をも読み取ることができる。この際
、面内方向の分解能は１人程度である。従って、ＳＴＭ
の原理を応用すれば十分に原子オーダー（数人）での高
密度記録再生を行うことが可能である。この際の記録再
生方法として、例えば特開昭６３−２０４５３１号公報
や特開昭６３−１６１５５２号公報、特開昭６３−１６
１５５３号公報には、粒子線（電子線、イオン線）或い
はＸ線等の高エネルギー電磁波及び可視・紫外光等のエ
ネルギー線を用いて適当な記録層の表面状態を変化させ
て記録を行い、ＳＴＭで再生する方法や、記録層として
電圧電流のスイッチング特性に対してメモリ効果をもつ
材料、例えばπ電子系有機化合物やカルコゲン化物類の
薄膜層を用いて、記録・再生をＳＴＭを用いて行う方法
等が提案されている。

又近年では、上記ＳＴＭ技術に端を発し、走査プローブ
を用いてプローブと検体との間の様々な相互作用を測定
する方法が考案されている。これらの走査型プローブを
利用することによっても、高密度記録再生を行うことが
可能である。例えばプローブと検体との間に働（分子間
力を測定する分子間力顕微鏡（以下ＡＦＭと略す）を用
いれば、記録媒体が完全に絶縁性であっても、その表面
形状を原子オーダーで検出することができる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような記録・再生方法に於いて、実際に多量の情
報を記録・再生する為には、プローブのＸＹ力方向記録
媒体面内方向）の位置検出及び補正制御（トラッキング
）が必要となる。

そこで本発明の目的は、走査型プローブを用いた高密度
記録・再生の手段あるいは方法に於いて、多量の情報の
記録・再生を容易に且つ再現性良く実行できる記録媒体
、これに用いる基板及びこれらの製造方法を提供するこ
とにある。

又本発明の目的は、高密度記録が可能で多量の情報を再
現性良く再現が可能な記録装置、再生装置、記録再生装
置及び記録方法、記録再生方法、記録再生消去方法を提
供することにある。

［課題を解決するための手段及び作用］上記の目的は、
以下の本発明により達成される。

第１に、幅が４０Å〜４００人の範囲にあるトラックを
有することを特徴とする記録媒体用基板である。

第２に、基板に電子線をあるパターンに従って照射する
工程、該基板に金属を蒸着させて基板に金属の超微粒子
を含むトラックを形成する工程を含むことを特徴とする
記録媒体用基板の製造方法である。

第３に、幅が４０Å〜４００人の範囲にあるトラックを
有することを特徴とする記録媒体用電極基板である。

第４に、基板に電子線をあるパターンに従って照射する
工程、該基板に金属を蒸着させて基板に金属の超微粒子
を含むトラックを形成する工程及び該基板上に金属層を
設ける工程を含むことを特徴とする記録媒体用電極基板
の製造方法である。

第５に、記録面に幅が４０Å〜４００人の範囲にあるト
ラックを有することを特徴とする記録媒体である。

第６に、基板に電子線をあるパターンに従って照射する
工程、該基板に金属を蒸着させて基板に金属の超微粒子
を含むトラックを形成する工程、該基板上に金属層を設
ける工程及び金属層上に記録層を設ける工程を含むこと
を特徴とする記録媒体の製造方法である。

第７に、記録面にトラックを有する記録媒体にプローブ
を近接させ、プローブを介してトラックに記録を行うこ
とを特徴とする記録方法である。

第８に、記録面にトラックを有する記録媒体にプローブ
を近接させ、基板電極とプローブとの間にパルス電圧を
印加することによりトラックに記録を行い、基板電極と
プローブとの間にバイアス電圧を印加することにより、
記録情報を再生することを特徴とする記録再生方法であ
る。

第９に、記録面にトラックを有する記録媒体にプローブ
を近接させ、基板電極とプローブとの間にパルス電圧を
印加することによりトラックに記録を行い、プローブと
基板電極との間にバイアス電圧を印加することにより記
録の再生を行い、更にプローブと基板電極との間にパル
ス電圧を印加することにより記録の消去を行うことを特
徴とする記録再生消去方法である。

第１０に゛、記録面に幅が４０Å〜４００人の範囲にあ
るトラックを有する記録媒体と、該記録媒体に近接して
配置される導電性プローブと記録用パルス電圧印加回路
を備えたことを特徴とする記録装置である。

第１１°に、記録面に幅が４０Å〜４００人の範囲にあ
るトラックを有し、トラックに情報が記録された記録媒
体、該記録媒体に近接して配置される導電性プローブ及
び再生用バイアス電圧印加回路を備えたことを特徴とす
る再生装置である。

第１２に、記録面に幅が４０Å〜４００人の範囲にある
トラックを有する記録媒体と、該記録媒体に近接して配
置される導電性プローブ、記録／消去用パルス電圧印加
回路及び再生用バイアス電圧印加回路を備えたことを特
徴とする記録再生装置である。

本発明の記録媒体を用いた記録・再生及びその為のトラ
ッキング方法は、例えばプローブ電極（導電性探針）と
導電性物質との間に電圧を印加しつつ、両者の距離゛を
ｌｎｍ程度にまで近づけるとトンネル電流が流れること
を利用している。以下プローブ電極を用いた場合のトラ
ッキングの方法について述べる。第１図は、本発明に用
いられる記録媒体の形状に関する模式図である。第１図
に於いて各記録面、即ち記録ビット列は、トラック１上
に形成される。従って、情報の記録・再生時に於いては
、プローブ電極を第１図中Ｙ方向に走査させる必要があ
る。この時、プローブ電極とトラック面との間のトンネ
ル電流が一定になる（定電流モード）様に走査させる場
合、プローブ電極がトラック面上から非記録面２上に外
れると、トンネル電流を一定に保つ為にはプローブ電極
が−Ｚ方向に大きく動（ことになる。ここで、かかるー
Ｚ力方向変位量が成る設定値を超えそうになると、プロ
ーブ電極をＸ若しくはＸ′方向に移動させる補正回路を
設けることによってプローブ電極をトラック１上から外
れることなく走査させることができる。なお、トラック
高さをｈとすると、かかるプローブ電極の−Ｚ方向変位
許容値ｈ′との間にはｈ＞ｈ’の関係が成りたつ。この
トラック上に記録を行う方法は後で述べるが、記録によ
りトラック１上の各記録ビット３に於ける電荷状態ある
いは形状が変化する。従って、記録後に於いてはトラッ
ク全面を定電流モードでプローブ電極を動かすと、トラ
ッキングエラーを起こす場合もあり得る。これを防ぐ為
には、トラック１上に非記録区間を一定の周期で形成し
、上記非記録区間を定電流モードでプローブ電極を走査
させて、プローブ電極とトラック１面との距離が一定に
なる様プローブ電極の位置を制御（トラッキング）し、
各記録ビットに於いては、前記の操作により定められた
プローブ電極とトラック１面との距離を保ちながら情報
の記録・再生を行えばよい。即ち、トラック１上に周期
的に記録ビット３を形成し、かかる記録ビット間の余白
部（トラッキング部位６）を用いてプローブ電極のトラ
ッキングを行う。なお、第１図に於いてトラック１と非
記録面２との位置関係は逆でも全（構わない。この場合
、即ち記録ビット列は凹部に作られる。しかしながら°
、かかる構成に於いては、プローブ電極走査中に該プロ
ーブ電極が凹状のトラックから外れるとプローブ電極が
非記録面の側壁に衝突し、プローブ電極或いはトラック
が破壊される恐れがある。従って、第１図に示す様に凸
状のトラックを用いることが望ましい。

更には、第１図中のトラック１と非記録面２の両方に記
録ビットを設けても構わないのはいうまでもない。但し
、この場合も凹部に沿ってプローブ電極を走査させるこ
とが比較的困難である。

次に、本発明で用いられる記録媒体の構成図を第２図に
示す。基板９としては、表面が平滑なものであればどの
様な材料を用いても良いが、次に述べるトラック１の形
成方法によっである程度利用できる基板材料は限定され
る。

トラック１の形成方法としては、■リソグラフィー技術
を用いる方法、■超微粒子の選択的蒸着を用いる方法等
を挙げることができる。前者の方法においては、トラッ
クをレジスト材料で形成する場合、基板９を選択的にエ
ツチングしてトラックを作る場合、基板電極７を選択的
エツチング或いはりフトオフにより凹凸状に形成しこれ
をトラックとする場合、等が考久られるが、何れの方法
を用いるにしても現状のリソグラフィー技術では０．１
μｍ以下の幅を持つトラックを形成することは困難であ
り、記録密度としては１０’〜１０１０ビツト／　ｃ　
ｍ　”程度が限度である。これに対して後者の方法を用
いれば、ＩＱ１１ビット／ｃｍ”以上の記録密度を容易
に達成できる。かかる方法は、基板上にある種の物質を
極めて微量蒸着すると、この蒸着物質は基板表面の微細
構造を反映した選択的成長を示すという性質を利用して
トラックを形成するものである。具体的には第３図に示
す様に、ＳＬ基板を電子線照射した後（第３図（ｂ））
に金、銀、クロム、コバルト等の金属を真空蒸着すると
、電子ビームが照射された軌跡上では蒸着物質の存在確
率が非常に小さくなる（第３図（Ｃ））　この時、照射
する電子ビームのビーム径は５０Å以下でよいが、幅の
広いトラックを作成する場合は電子ビームを少しづつず
らしながら複数回照射走査させることになる。トラック
の幅としては４０〜４００人が好ましく、より好ましく
は４０〜２００人である。また、トラックの高さ、即ち
蒸着物の膜厚は２５〜ｉ　ｏｏｏ人、好ましくは３０〜
１００人程度であり、更に好ましくは３０〜８０人であ
る。なお、蒸着時にトラック同士が継かっても、即ち電
子ビーム照射部にも蒸着物が堆積しても、密度差が明確
で高低がはっきりしていれば特に問題は無（、また、全
てのトラックが電気的に完全に継がっている時には、基
板電極７の形成を省略することも可能である。

基板９としては電子ビーム照射１０１に伴う帯電が問題
とならないことが必要であり、Ｓｉウェ八への利用が好
ましい。また、蒸着物質は金。

銀、クロム、コバルト、白金等の金属を利用することが
できるが、トラック幅が４０〜４００人と小さいので、
これらの金属の超微粒子１０２を蒸着することが望まし
い。

この様にして形成されたトラック１上に、基板電極７を
形成する（第３図（ｄ））。基板電極７を構成する金属
としては金、銀、銅、アルミ、白金等の他、Ａｕ−Ｐｄ
等の合金を利用することも出来る。何れの材料を用いる
にしても基板電極７形成時にトラックの溝を埋めないよ
う注意すべきであり、また、その表面が平滑であること
が好ましく、スパッター法等により形成することが望ま
しい。なお、基板電極７としての膜厚は１００〜３００
人が好ましい。

次に、基板電極７上に記録層８が形成される（第３図（
ｅ））、かかる記録Ｎ８としては、電流−電圧特性に於
いてメモリースイッチング現象（電気メモリー効果）を
持つ材料を利用することができる。

即ち、記録層は少なくとも２つ以上の明確に異なる抵抗
状態を有し、各状態間は閾値以上の電圧又は電流を印加
することにより自由に遷移し得る（スイッチング現象）
。又、作り出された各抵抗状態は、閾値な超えない電圧
又は電流印加の場合、その状態を保存し得る（メモリ現
象）。具体的な材料として例えば、 （１）酸化物ガラスやホウ酸塩ガラスあるいは周期律表
ＩＩＩ、　ＩＶ、　Ｖ、　ＶＩ族元素と化合したＳｅ。

Ｔｅ、Ａｓを含んだカルコゲン化物ガラス等のアモルフ
ァス半導体が挙げられる。それらは光学的バンドギャッ
プＥｇが０．６〜１．４ｅＶあるいは電気的活性化エネ
ルギーΔＥが０．７〜１．６ｅＶ程度の真性半導体であ
る。カルコゲン化物ガラスの具体例としては、Ａｓ−３
ｅ−Ｔｅ系、Ｇｅ−Ａｓ−５ｅ系、Ｓ　Ｌ−Ｇｅ−Ａｓ
−Ｔｅ系、例えばＳｉ＋ａＧｅｚＡＳｓ　Ｔｅａｓ（添
字は原子％）　あるいはＧｅ−Ｔｅ−Ｘ系、５ｉ−Ｔｅ
−Ｘ系（Ｘ＝少量のｖ、ｖｒ族元素）例えばＧｅ＋５Ｔ
ｅａ＋Ｓｂｉ　Ｓｚが挙げられる。

更にはＧｅ−３ｂ−５ｅ系カルコゲン化物ガラスも用い
ることができる。

上記化合物を電極上に堆積したアモルファス半導体層に
おいて、膜面に垂直な方向にプローブ電極を用いて電圧
を印加することにより媒体の電気メモリー効果を発現す
ることができる。

かかる材料の堆積法としては従来公知の薄膜形成技術で
充分本発明の目的を達成することができる。例えば好適
な成膜法としては、真空蒸着法やクラスターイオンビー
ム法等を挙げることができる。−数的には、上述のよう
な材料の電気メモリー効果は数μｍ以下の膜厚で観測さ
れており、記録層としての記録分解能に関しては、より
薄い方が好ましいが、均一性、記録性の観点から１００
Å以上１μｍ以下の膜厚のものが良く、更に好適には１
０００Å以下の膜厚のものがよい。

（２）更にはテトラキノジメタン（ＴＣＮＱ）、ＴＣＮ
Ｑ誘導体、例えばテトラフルオロテトラシアノキノジメ
タン（ＴＣＮＱＦ４）　、テトラシアノエチレン（ＴＣ
ＮＥ）およびテトラシアノナフトキノジメタン（ＴＮＡ
Ｐ）などの電子受容性化合物と銅や銀などの還元電位が
比較的低い金属との塩を電極上に堆積した有機半導体層
も挙げることができる。

かかる有機半導体層の形成法としては、銅あるいは銀の
電極上に前記電子受容性化合物を真空蒸着する方法が用
いられる。

上記有機半導体の電気メモリー効果は、数十μｍ以下の
膜厚のもので観測されているが、成膜性、均一性の観点
から１００Å〜１μｍの膜厚のものが好ましい。

（３）また更にはアモルファスシリコンを材料とした記
録層を挙げることができる。例えば金属／Ａ−３ｉ（ｐ
”層／ｎ層／ｉ層）あるいは金属／Ａ−３ｉ（ｎ”層／
ｐ層／ｉ届）の層構成を有する記録層であり、Ａ−３ｉ
の各層の堆積法は従来公知の方法によって充分行うこと
が可能である。

本発明では好適にはグローディスチャージ法（ＧＤ）が
用いられる。Ａ−３ｉの膜厚はｎ層としては２０００Å
〜８０００人、１＋　ｐ＋層は１０００人程度が好適で
あり、全膜厚は０．５μｍ〜１μｍ程度のものが良い。

（４）また更にはπ電子準位をもつ群とσ電子準位のみ
を有する群を併有する分子を電極上に積層した記録層を
挙げることができる。

本発明に好適なπ電子系を有する色素の構造としては例
λば、フタロシアニン、テトラフェニルポルフィン等の
ポルフィリン骨格を有する色素、スクアリリウム基及び
クロコニックメチン基を結合鎖としてもつアズレン系色
素及びキノリン、ベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾー
ル等の２個の含窒素複素環をスクアリリウム基及びクロ
コニックメチン基により結合したシアニン系類似の色素
、またはシアニン色素、アントラセン及びピレン等の縮
合多環芳香族、及び芳香環及び複素環化合物が重合した
鎖状化合物及びジアセチレン基の重合体、さらにはテト
ラキノジメタンまたはテトラチアフルバレンの誘導体、
その類縁体、その電荷移動錯体また更にはフェロセン、
トリスビピリジンルテニウム錯体等の金属錯体化合物等
の他、ポリイミド誘導体、ポリアミック酸誘導体、ポリ
アミド誘導体、各種フマル酸共重合体、各種マレイン酸
共重合体、ポリアクリル酸誘導体、各種アクリル酸共重
合体、ポリジアセチレン誘導体、各種ビニル化合物、合
成ポリペプチド類、バクテリオロドプシンやチトクロー
ムＣの如き生体高分子化合物などの各種高分子化合物が
挙げられる。

有機記録層の形成に関しては、具体的には蒸着法やクラ
スターイオンビーム法等の適用も可能であるが、制御性
、容易性そして再現性から公知の従来技術の中ではＬＢ
法が極めて好適である。

このＬＢ法によれば、１分子中に疎水性部位と親水性部
位とを有する有機化合物の単分子膜またはその累積膜を
基板上に容易に形成することができ、分子オーダの厚み
を有し、かつ大面積にわたって均一、均質な有機超薄膜
を安定に供給することができる。

ＬＢ法は、分子内に親水性部位と疎水性部位とを有する
構造の分子において、両者のバランス（両親媒性のバラ
ンス）が適度に保たれている時、分子は水面上で親水性
基を下に向けて単分子の層になることを利用して単分子
膜またはその累積膜を作製する方法である。

疎水性部位を構成する基としては、−１ｉ１Ｕに広（知
られている飽和及び不飽和炭化水素基や縮合多環芳香族
基及び鎖状多環フェニル基等の各種疎水基が挙げられる
。これらは各々単独又はその複数が組み合わされて疎水
性部分を構成する。一方、親水性部分の構成要素として
最も代表的なものは、例えばカルボキシル基、エステル
基、酸アミド基、イミド基、ヒドロキシル基、更にはア
ミノ基、（１，２，３級及び４級）等の親水性基等が挙
げられる。これらも各々単独又はその複数が組み合わさ
れて上記分子の親水性部分を構成する。

これらの疎水性基と親水性基をバランス良（併有し、か
つ適度な大きさをもつπ電子系を有する有機分子であれ
ば、水面上で単分子膜を形成することが可能であり、本
発明に対して極めて好適な材料となる。又先に挙げた化
合物の内、特に耐熱性の観点から高分子化合物の利用或
はフタロシアニン等の大環状化合物の使用が望ましく、
殊にボッイミド類、ポリアクリル酸類、各種フマル酸共
重合体、或は各種マレイン酸共重合体等の高分子材料を
使用すれば、耐熱性に優れるばかりでなく１層当りの膜
厚を５人程度にできる。

これらのπ電子準位を有する化合物の電気メモリー効果
は数十！以下の膜厚のもので観測され・ているが、成膜
性、均一性の観点から５〜３００人の厚さとすることが
好ましい。

本発明で用いられるプローブ電極の先端は記録／再生／
消去の分解能を上げるため出来るだけ尖らせる必要があ
る。本発明では１ｍｍφの太さのタングステンの先端を
９０°のコーンになるように機械的に研磨し超高真空中
で電界をかけて表面原子を蒸発させたものを用いている
が、プローブの形状や処理方法は何らこれに限定するも
のではない。

更にはプローブ電極の本数も一本に限る必要はなく、位
置検出用と記録・再生用とを分ける等、複数のプローブ
電極を用いてもよい。

次に、本発明の記録媒体を用いる記録・再生装置を第４
図のブロック図を用いて説明する。第４図中１０は、記
録・再生及びトラッキングに用いられるプローブ電極で
ある。対象となる記録媒体は、ＸＹステージ１７上に載
置される。１５はプローブ電流増幅器であり、再生用バ
イアス電圧印加回路を構成する。１４はプローブ電流が
一定になるように圧電素子を用いた微動機構１１゜１２
を制御するサーボ回路である。１６はプローブ電極１０
と基板電極７との間に記録／消去用のパルス電圧を印加
するための電源である。

パルス電圧を印加するときプローブ電流が急激に変化す
るためサーボ回路１４は、その間出力電圧が一定になる
ように、ＨＯＬＤ回路をＯＮにするように制御している
。

１３はＸＹ力方向プローブ電極１０を移動制御するため
の、ＸＹ走査駆動回路である。１８と１９は、あらかじ
め１０−”Ａ程度のプローブ電流が得られるようにプロ
ーブ電極１０と記録媒体との距離を粗動制御したり、プ
ローブ電極と基板とのＸＹ方向相対変位を大きくとる（
微動制御機構の範囲外）のに用いられる。

これらの各機器は、全てマイクロコンピュータ２０によ
り中央制御されている。また２１は表示装置を表わして
いる。

また、圧電素子を用いた移動制御における機械的性能を
下記に示す。

２方向微動制御範囲　：０．１層ｍ〜１μｍＺ方向粗動
制御範囲　：１０ｎｍ〜１０ｍｍＸＹ方向走査範囲　　
：　０．１　ｎｍ〜１　ｐｍＸＹ方向粗動制御範囲：１
０ｎｒｎ〜１０ｍｍ計測、制御許容誤差　：＜Ｏ，ｌｎ
ｍ （微動制御時） 計測、制御許容誤差　：＜ｌｎｍ （微動制御時） 以上走査型プローブとしてプローブ電極を用いる場合の
記録再生方法の一例を述べたが、上記方法に限らず、プ
ローブ電極を用いて金等の金属層を含む本発明の記録媒
体に記録情報に応じてパルス電圧を印加し、該金属層の
形状を一部変化させて記録を行ってもよい。又、プロー
ブ電極を記録媒体に接触させて凹みを作ることによって
記録を行ってもよい。又、走査型プローブと記録媒体間
の原子間力を利用して記録・再生を行ってもよい。この
場合、情報記録時には記録媒体への電圧印加或いはプロ
ーブの接触といった方法が必要である。なお、記録媒体
の記録層に予め情報に応じた凹凸が設けられている場合
、即ち再生専用の用途で用いる場合、記録媒体は導電性
部（基板電極等）を有する必要はな（完全な絶縁体のみ
で構成されていてもよい。この走査型プローブを用いて
記録・再生を行う場合、特にその記録密度が１０Ｉ０ビ
ット以上である場合には、トラッキング時に用いるトラ
ックの幅及び／又はピッチが、記録ビットの大きさに対
応して十分に小さい、即ち少な（とも数１００Å以下で
あることが要求される。

［実施例］ 以下、本発明の記録媒体を用いた効果等について、実施
例により詳細な説明を行う。

実ＪＬ例」。

Ｓｉウェハー上にビーム径４０人、加速電圧３０　ＫＶ
、ビーム電流１０日２Ａで電子線を１５０人ピッチ、長
さ１００μｍに渡って順次照射した。この時電子線のド
ーズ量が０．０３〜０．０５Ｃ／ｃｍ２になる様に走査
速度を調節した。次に、この電子線照射を行った基板を
真空蒸着装置内に移し、金の超微粒子を平均膜厚５０人
に蒸着した。かかる基板をＡＦＭを用いてその表面形状
を観察したところ、幅約１００人、高さ５０人のトラッ
クが１５０人ピッチで形成されていることがわかった。

実Ｊｌ性ｌ 実施例１と同様にして、Ｓｉウェハ上に金の超微粒子を
蒸着した後、通常の真空蒸着法により金を３００人厚蒸
着し、基板電極７とした。かかる基板電極付き基板をＳ
ＴＭで観察したところ、幅約ｉｏｏ人、高さ５０人のト
ラック１が１５０ピツチで形成されていることがわかっ
た。

支五±ユ 実施例２と全く同様にして作成した基板電極付き基板の
基板電極上に、４層のポリアミドＬＢ膜を形成し記録層
８とした。以下、ポリイミドＬ　Ｂ膜を用いた記録層形
成方法について述べる。

（１）式に示すポリアミド酸をＮ、Ｎ′−ジメチルアセ
トアミド−ベンゼン混合溶媒（１：ＩＶ／Ｖ）に溶解さ
せた（単量体換算濃度１×１０−３Ｍ）後、別途調整し
たＮ、Ｎ−ジメチルオクタデシルアミンの同溶媒による
Ｉ　Ｘ　１０−３Ｍ溶液とをｌ　：　２　（Ｖ／Ｖ）に
混合して（２）式に示すポリアミド酸オクタデシルアミ
ン塩溶液を調製した。

発除去後、表面圧を２５　ｍ　Ｎ　／　ｍに迄高めた。

表面圧を一定に保ちながら上述基板電極付き基板を水面
を横切る方向に速度５ｍｍ／ｍｉｎで静かに浸漬した後
、続いて５ｍｍ／ｍｉｎで静かに引き上げて２暦のＹ型
単分子累積膜を作製した。かかる操作を繰り返して４層
のポリアミド酸オクタデシルアミン塩の単分子累積膜を
形成した。次に、この基板を減圧（〜１．ｍｍＨｇ）下
、３００℃で１０分間加熱焼成してポリアミド酸オクタ
デシルアミン塩をイミド化しく式３）、 かかる溶液を水温２０℃の純水から成る水相上に展開し
、水面上に単分子膜を形成した。溶媒蒸４層のポリイミ
ド単分子累積膜を得た。

以上により作製された記録媒体を用いて、記録・再生の
実験を行った。この時、第４図に示す記録再生装置を用
いた。プローブ電極１０として白金／ロジウム製のプロ
ーブ電極を用いた。このプローブ電極１０は記録層８の
表面との距離（Ｚ）を制御するためのもので電流を一定
に保つように圧電素子により、その距離（Ｚ）が微動制
御されている。更に微動制御機構１１は距離Ｚを一定に
保ったまま、面内（ｘ、ｙ）方向にも微動制御できるよ
うに設計されている。

また、プローブ電極１０は直接記録・再生・消去を行う
ことができる。また、記録媒体は高精度のＸＹステージ
１７の上に置かれ、任意の位置に移動させることができ
る。

前述したポリイミド４層を累積した記録層８を有する記
録媒体を、ＸＹステージ１７上に置いた。この時、トラ
ックの長さ方向（第１図に於いてＹ方向）と記録・再生
装置のＹ方向がほぼ平行となる様に設置した。次にプロ
ーブ電極１０と記録媒体の基板電極７との間に＋１．５
Ｖのバイアス電圧を印加し、電流をモニターしながらプ
ローブ電極１０と記録層８表面との距離（Ｚ）を調整し
た。この時、プローブ電極１０と記録層８表面との距離
Ｚを制御するためのプローブ電流Ｉｐを１０−’Ａ≧Ｉ
ｐ≧１Ｏ−１０Ａになるように設定した。次に、かかる
プローブ電流を一定に保持しつつ、プローブ電極１０を
Ｘ方向、即ちトラックを横切る方向に走査させ、記録媒
体表面がトラックの形状を反映していることを確認した
後、プローブ電極１０を任意のトラック（凸部）上で保
持した。次に、プローブ電流を一定に保持しながら、プ
ローブ電極をＹ方向に走査させた。この時、プローブ電
流を一定に保つ為にＺ方向の位置制御が必要となるが、
ある時刻ｔでのプローブ電極の位置に対し、時刻ｔ＋Δ
ｔでのプローブ電極の位置変位が一５人を超える時には
プローブ電極をＸ又は−Ｘ方向に走査させて、かかる変
位量が一５人以内になる様に調節した。この結果、任意
のトラック上をこれから外れることなくプローブ電極１
０を走査させることが可能であることが分かった。なお
、この時Δｔ＝１μｓに設定した。

次に、プローブ電極をトラック上で走査させながら、５
０人ピッチで情報の記録を行った。かがる情報の記録は
、プローブ電極１０を＋側、基板電極７を一側にして、
電気メモリー材料（ポリイミドＬＢ膜４層）が低抵抗状
態（ＯＮ状態）に変化する第４図に示すしきい値電圧Ｖ
ｔｈＯＮ以上の矩形パルス電圧を加えた。その後、プロ
ーブ電極を記録開始点に戻し、再びトラック上を走査さ
せた。この時、トラッキング時に於いては定電流モード
とし、記録の読み出し時に於いては２＝−定になる様に
調整した。その結果、記録ビットに於いては０．７ｍＡ
程度のプローブ電流が流れ、ＯＮ状態となっていること
が示された。以上の再生実験に於いて、ピットエラーレ
ートは２ＸｌＯ−６であった。

なお、プローブ電圧を電気メモリー材料がＯＮ状態から
ＯＦＦ状態に変化するしきい値電圧Ｖ　ｔｈＯＦＦ以上
のＩＯＶに設定し、再び記録位置なトレースした結果、
全ての記録状態が消去されＯＦＦ状態に遷移したことも
確認した。

見立ＩＬ 実施例１に於て、電子線照射のピッチを８０人とし、金
の超微粒子を平均膜厚３０人とした他は全（同様にして
、記録媒体を作製した。この時、トラックの幅及び高さ
は各々約４０人及び３０人であった。かかる記録媒体を
用い実施例１と同様にして記録・再生実験を行ったとこ
ろ、ピットエラーレートは３Ｘ１０−’であった。

見立■二 実施例１に於いて、金の超微粒子蒸着を銀に変え、記録
層をポリイミドからスクアリリウム−ビス−６−オクチ
ルアズレン（以下５ＯＡＺと略す）の４層ＬＢ膜に変え
た他は実施例１と全く同様にして、記録媒体を形成した
。以下５ＯＡＺを用いた記録層形成方法について述べる
。

先ず、５ＯＡＺを濃度０．２ｍｇ／ｍ℃で溶がしたベン
ゼン溶液を２０℃の水相上に展開し、水面上に単分子膜
を形成した。溶媒の蒸発を待ち、かかる単分子膜の表面
圧を２０　ｍ　Ｎ　／　ｍまで高め、更にこれを一定に
保ちながら、前記基板を水面を横切る方向に速度３ｍｍ
／分で静かに浸漬・引き上げを繰り返し、５ＯＡＺ単分
子膜の４層累積膜を基板電極７上に形成させた。

以上により作製された記録媒体を用いて、記録・再生の
実験を行ったところ、ピットエラーレートは３Ｘ１０−
’であった。

以上の実施例に於いては、トラックの形状が直線状のも
のについて述べてきたが、これに限ることはな（らせん
状９円状等他の形態であっても全く構わない。また、記
録層の作製方法についても、極めて均一な膜が作製でき
る成膜法であれば良（、実施例の方法に限定されるもの
ではない。

また、本発明は基板材料についても何ら限定されるもの
ではない。さらには、本実施例に於いてはプローブ電極
を一本としたが、記録・再生用のものとトラッキング用
のものを各々分けて２本以上としても良い。

〔発明の効果コ 以上述べたように、本発明によれば、 ■、従来の光記録に比べて、はるかに高密度な記録を可
能ならしめる全く新しい記録媒体を提供することができ
る。

０．４０〜４００人幅及び／又は６０〜Ｓｏｏ人ピッチ
が高さ２５〜ｉ　ｏｏｏ人の微細トラック付きの記録媒
体を容易に再現性よく提供することができる。

■、走査型プローブと上記トラックを用いてトラッキン
グを行うことにより、極めて再現性の良い高密度記録・
再生が可能な記録媒体。

記録再生装置、記録再生消去方法を提供することができ
る。

といったような効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いられる記録媒体の形状を示す模式
図、第２図は記録媒体の構成図、第３図は電極基板を形
成する工程図、第４図は本発明の記録・再生装置を図解
的に示すブロック図である。第５図は、本発明の記録媒
体に記録を行う際に加えるパルス電圧の波形図である。 １・・・トラック　　　　２・・・非記録面３・・・記
録ビット　　　６・・・トラッキング部位７・・・基板
電極　　　　８・・・記録層９・・・基板　　　　　　
１０・・・プローブ電極１１・・・ＸＹ方向微動制御機
構 １２・・・Ｚ方向微動制御機構 １３・・・ＸＹ走査駆動回路 １４・・・サーボ回路　　１５・・・プローブ電流増幅
器１６・・・パルス電源　　１７・・・ＸＹステージ１
８・・・粗動機構　　　１９・・・粗動駆動回路２０・
・・マイクロコンピュータ− ２１・・・表示装置　　　１０１・・・電子線１０２・
・・超微粒子

Claims (55)

【特許請求の範囲】
1. （１）幅が４０Å〜４００Åの範囲にあるトラックを有
   することを特徴とする記録媒体用基板。
2. （２）トラックの高さ（凸時）又は深さ（凹時）が２５
   Å〜１０００Åの範囲にあることを特徴とする請求項１
   記載の記録媒体用基板。
3. （３）トラックのピッチが６０Å〜５００Åの範囲にあ
   ることを特徴とする請求項１記載の記録媒体用基板。
4. （４）トラックが金属の超微粒子を含むことを特徴とす
   る請求項１記載の記録媒体用基板。
5. （５）基板に電子線をあるパターンに従って照射する工
   程、該基板に金属を蒸着させて基板に金属の超微粒子を
   含むトラックを形成する工程を含むことを特徴とする記
   録媒体用基板の製造方法。
6. （６）トラックの幅を４０Å〜４００Åの範囲に形成す
   ることを特徴とする請求項５記載の記録媒体用基板の製
   造方法。
7. （７）トラックの高さ（凸時）又は深さ（凹時）を２５
   Å〜１０００Åの範囲に形成することを特徴とする請求
   項５記載の記録媒体用基板の製造方法。
8. （８）トラックのピッチを６０Å〜５００Åの範囲に形
   成することを特徴とする請求項５記載の記録媒体用基板
   の製造方法。
9. （９）基板としてシリコンを用いることを特徴とする請
   求項５記載の記録媒体用基板の製造方法。
10. （１０）幅が４０Å〜４００Åの範囲にあるトラックを
    有することを特徴とする記録媒体用電極基板。
11. （１１）トラックの高さ（凸時）又は深さ（凹時）が２
    ５Å〜１０００Åの範囲にあることを特徴とする請求項
    １０記載の記録媒体用電極基板。
12. （１２）トラックのピッチが６０Å〜５００Åの範囲に
    あることを特徴とする請求項１０記載の記録媒体用電極
    基板。
13. （１３）トラックが金属の超微粒子を含むことを特徴と
    する請求項１０記載の記録媒体用電極基板。
14. （１４）基板に電子線をあるパターンに従って照射する
    工程、該基板に金属を蒸着させて基板に金属の超微粒子
    を含むトラックを形成する工程及び該基板上に金属層を
    設ける工程を含むことを特徴とする記録媒体用電極基板
    の製造方法。
15. （１５）トラックの幅を４０Å〜４００Åの範囲に形成
    することを特徴とする請求項１４記載の記録媒体用電極
    基板の製造方法。
16. （１６）トラックの高さ（凸時）又は深さ（凹時）を２
    ５Å〜１０００Åの範囲に形成することを特徴とする請
    求項１４記載の記録媒体用電極基板の製造方法。
17. （１７）トラックのピッチを６０Å〜５００Åの範囲に
    形成することを特徴とする請求項１４記載の記録媒体用
    電極基板の製造方法。
18. （１８）基板としてシリコンを用いることを特徴とする
    請求項１４記載の記録媒体用電極基板の製造方法。
19. （１９）トラックを形成する超微粒子として金を用いる
    ことを特徴とする請求項１４記載の記録媒体用電極基板
    の製造方法。
20. （２０）記録面に幅が４０Å〜４００Åの範囲にあるト
    ラックを有することを特徴とする記録媒体。
21. （２１）トラックの高さ（凸時）又は深さ（凹時）が２
    ５Å〜１０００Åの範囲にあることを特徴とする請求項
    ２０記載の記録媒体。
22. （２２）トラックのピッチが６０Å〜５００Åの範囲に
    あることを特徴とする請求項２０記載の記録媒体。
23. （２３）幅が４０Å〜４００Åの範囲にあるトラックを
    有する電極基板上に記録層を設けたことを特徴とする請
    求項２０記載の記録媒体。
24. （２４）記録層がアモルファス半導体を含むことを特徴
    とする請求項２３記載の記録媒体。
25. （２５）記録層が有機半導体を含むことを特徴とする請
    求項２３記載の記録媒体。
26. （２６）記録層がπ電子準位をもつ群とσ電子準位をも
    つ群とを有する有機化合物を含むことを特徴とする請求
    項２３記載の記録媒体。
27. （２７）記録層が有機化合物の単分子膜又は単分子累積
    膜を含むことを特徴とする請求項２３記載の記録媒体。
28. （２８）記録層が導電性材料を含むことを特徴とする請
    求項２３記載の記録媒体。
29. （２９）電気メモリー効果を有することを特徴とする請
    求項２０記載の記録媒体。
30. （３０）基板に電子線をあるパターンに従って照射する
    工程、該基板に金属を蒸着させて基板に金属の超微粒子
    を含むトラックを形成する工程、該基板上に金属層を設
    ける工程及び金属層上に記録層を設ける工程を含むこと
    を特徴とする記録媒体の製造方法。
31. （３１）トラックの幅を４０Å〜４００Åの範囲に形成
    することを特徴とする請求項３０記載の記録媒体の製造
    方法。
32. （３２）トラックの高さ（凸時）又は深さ（凹時）を２
    ５Å〜１０００Åの範囲に形成することを特徴とする請
    求項３０記載の記録媒体の製造方法。
33. （３３）トラックのピッチを６０Å〜５００Åの範囲に
    形成することを特徴とする請求項３０記載の記録媒体の
    製造方法。
34. （３４）基板としてシリコンを用いることを特徴とする
    請求項３０記載の記録媒体の製造方法。
35. （３５）トラックを形成する超微粒子として金を用いる
    ことを特徴とする請求項３０記載の記録媒体の製造方法
    。
36. （３６）記録層がラングミュアープロジェット法により
    、有機化合物から形成されることを特徴とする請求項３
    ０記載の記録媒体の製造方法。
37. （３７）記録面にトラックを有する記録媒体にプローブ
    を近接させ、該プローブを介してトラックに記録を行う
    ことを特徴とする記録方法。
38. （３８）記録媒体として、請求項２３に記載の記録媒体
    を用いることを特徴とする請求項３７記載の記録方法。
39. （３９）記録媒体として、請求項２０に記載の記録媒体
    を用いることを特徴とする請求項３７記載の記録方法。
40. （４０）記録媒体として、請求項２１に記載の記録媒体
    を用いることを特徴とする請求項３７記載の記録方法。
41. （４１）記録媒体として、請求項２２に記載の記録媒体
    を用いることを特徴とする請求項３７記載の記録方法。
42. （４２）記録面にトラックを有する記録媒体にプローブ
    を近接させ、基板電極とプローブとの間にパルス電圧を
    印加することによりトラックに記録を行い、基板電極と
    プローブとの間にバイアス電圧を印加することにより、
    記録情報を再生することを特徴とする記録再生方法。
43. （４３）記録媒体として、請求項２３に記載の記録媒体
    を用いることを特徴とする請求項４２記載の記録再生方
    法。
44. （４４）記録媒体として、請求項２０に記載の記録媒体
    を用いることを特徴とする請求項４２記載の記録再生方
    法。
45. （４５）記録媒体として、請求項２１に記載の記録媒体
    を用いることを特徴とする請求項４２記載の記録再生方
    法。
46. （４６）記録媒体として、請求項２２に記載の記録媒体
    を用いることを特徴とする請求項４２記載の記録再生方
    法。
47. （４７）記録面にトラックを有する記録媒体にプローブ
    を近接させ、基板電極とプローブとの間にパルス電圧を
    印加することによりトラックに記録を行い、プローブと
    基板電極との間にバイアス電圧を印加することにより、
    記録の再生を行い、更にプローブと基板電極との間にパ
    ルス電圧を印加することにより記録の消去を行うことを
    特徴とする記録再生消去方法。
48. （４８）請求項２０、２３、２７、２９いずれかに記載
    の記録媒体と、該記録媒体に近接して配置される導電性
    プローブと記録用パルス電圧印加回路を備えたことを特
    徴とする記録装置。
49. （４９）記録層の厚さが５〜３００Åの範囲にある請求
    項２３に記載の記録媒体と、該記録媒体に近接して配置
    される導電性プローブと記録用パルス電圧印加回路を備
    えたことを特徴とする記録装置。
50. （５０）記録層に幅が４０Å〜４００Åの範囲にあるト
    ラックを有し、トラックに情報が記録された記録媒体、
    該記録媒体に近接して配置される導電性プローブ及び再
    生用バイアス電圧印加回路を備えたことを特徴とする再
    生装置。
51. （５１）記録媒体として、請求項２３、２７、２９いず
    れかに記載の記録媒体を適用することを特徴とする請求
    項５０記載の再生装置。
52. （５２）記録媒体として、記録層の厚さが５〜３００Å
    の範囲にある請求項２３に記載の記録媒体を適用するこ
    とを特徴とする請求項５１記載の再生装置。
53. （５３）記録面に幅が４０Å〜４００Åの範囲にあるト
    ラックを有する記録媒体と、該記録媒体に近接して配置
    される導電性プローブ、記録及び消去用のパルス電圧印
    加回路及び再生用のバイアス電圧印加回路を備えたこと
    を特徴とする記録再生装置。
54. （５４）記録媒体として、請求項２３、２７、２９いず
    れかに記載の記録媒体を適用することを特徴とする請求
    項５３記載の記録再生装置。
55. （５５）記録層の厚さが５〜３００Åの範囲にある請求
    項２３に記載の記録媒体を適用することを特徴とする請
    求項５４記載の記録再生装置。