JPH03235235A

JPH03235235A - 記録再生装置，記録装置，再生装置

Info

Publication number: JPH03235235A
Application number: JP2846690A
Authority: JP
Inventors: Yuuko Morikawa; 森川　有子; Toshimitsu Kawase; 俊光川瀬; Harunori Kawada; 河田　春紀; Toshihiko Takeda; 俊彦武田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-02-09
Filing date: 1990-02-09
Publication date: 1991-10-21

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、大容量・高密度の、特にプローブ電極に特徴
を有した記録再生装置、記録装置、再生装置に関する。

［従来の技術］近年、記録再生装置におけるデータの記録容量は年々大
きくなる傾向があり、記録単位の大きさは小さく記録密
度は高くなっている。例えば、光記録によるディジタル
・オーディオ・ディスクにおいては記録単位の大きさは
１μｍ２程度にまで及んでいる。その背景には、メモリ
材料開発の活発化があり、有機色素・フォトポリマーな
との有機薄膜を用いた安価で高密度な記録媒体が登場し
てきている。

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　ｅｔ　ａｌ、、　Ｈｅ１ｖｅ
ｔｉｃａＰｈｙｓｉｃａ　Ａｃｔａ、　５５．７２６　
（１９８２）］　、単結晶、非晶質を問わず実空間像の
高い分解能の測定ができるようになり、しかも媒体に電
流による損傷を与えずに低電力で観測できる利点をも有
し、さらに大気中でも動作し種々の材料に対して用いる
ことができるため広範囲な応用が期待されている。

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１　ｎｍ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零に敏感であり、電流もしくは両
者の平均的な距離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情報を得ることができる。この際
、面内方向の分解能は１人程度である。

この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・紫外線
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。

この分子レベルの記録再生を行うためには、記録層に対
向する探針先端部の曲率半径が小さければ小さいほど記
録密度が高くなるため、理想的には１原子程度まで鋭く
なっている探針が望まれている。と同時に、記録・再生
システムの機能向上、特に高速化の観点から、多数のプ
ローブを同時に駆動すること（プローブのマルチ化）が
提案され、この為に同一基板上に作製された特性の揃っ
たプローブが求められている。

従来、上記の様な電極面積あるいは先端部の極率半径が
小さいプローブ電極は切削及び電界研磨法等を用いて製
造されていた。切削法では時計旋盤を用いて繊維状結晶
の線材を切削し曲率半径５乃至１０μｍの微小先端部を
もつプローブの製造が可能であり、ダイスによる線引加
工によれば曲率半径１０μｍ以下のものが可能である。

また、電界研磨法はプローブとなる線材（通常、直径１
　ｍａ＋以下）を電界液中で電圧印加によって浸食させ
先端を尖らせるものであるが、先端曲率半径０．１乃至
１μｍと切削法より微小なプローブを製造することがで
きる。

［発明が解決しようとする課題］これら従来の微小プローブ製造方法のうち、切削法は先
端曲率を小さくすることに適していないばかりでなく、
プローブに応力が加わるために曲がり易いという欠点も
有している。また、電界研磨法で作製したプローブ先端
も決して原子、分子オーダの曲率半径を満足するもので
はない。更に、上述した従来の製造方法では微小な形状
を再現性よく作製することが難しく、製造工程での歩留
まりが低いと同時に、同一基板上に特性の揃つた多数の
プローブを作製することは困難であフた。

また、上記方法で製作したプローブ電極は、ネジによる
固定やばね力による保持などで装置に固定されるため、
プローブ電極の先端に着目すると剛性が弱く、即ち固有
振動数が低いという欠点もある。この事は電解研磨法に
よって作製されたプローブ電極の先端についてもいえる
ことである。

従って上述の記録方法は、何れもＳＴＭの特徴を生かし
た高密度記録を可能にする方法ではあるが、この高密度
化は、プローブ電極の先端曲率半径をいかに小さく形成
するかに依存している。

すなわち、本発明の目的とするところは、かかる問題点
を解消したプローブ電極を具備した記録再生装置、記録
装置、再生装置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コ本発明の特徴と
するところは、高分子材料からなる微小突起が導電性媒
体で被覆されているプローブ電極を有することを特徴と
する記録再生装置、又は記録装置、あるいは再生装置に
ある。

また、前記プローブ電極が、形状として円錐もしくは角
錐状の構造を有する微小突起で構成されている、又は、
材料として金、銀、白金、パラジウムいずれかの貴金属
、もしくは、それらの合金によって被覆された微小突起
で構成されている、又は、前記プローブ電極が、高分子
材料表面の微小領域を金属又は金属酸化物で被覆形成し
、該微小領域をマスクとして、該高分子材料上にレーザ
ーを照射することで得られる微小突起で構成されたもの
を具備する記録再生装置、又は記録装置、あるいは再生
装置も特徴とする。

さらには、前記プローブ電極に隣接して増幅器を備えた
構成を有すること、あるいはまた、前記プローブ電極が
複数備えられている記録再生装置、又は記録装置、ある
いは再生装置をも特徴とするものである。

すなわち、本発明は、プローブ電極、該プローブ電極に
対向して設けられた記録媒体、該プローブ電極と該記録
媒体の間に電圧を印加する手段、を有する記録再生装置
、記録装置、再生装置において、プローブ電極として、
レーザー照射によって基板上に形成された、かつ、高分
子材料からなる微小突起を用いることによって、記録・
再生を高密度かつ信頼性高く行うことを可能としたもの
である。

以下、本発明の各構成部について詳細に説明する。

くプローブ電極〉本発明に係るプローブ電極の製造方法においては、同一
基板上の任意の箇所に同一形状の複数の突起を容易に形
成することができる。すなわち、微小な開口部面積をも
つマスクを基板上に設置し、金属ないし金属酸化物の微
小領域を形成したのち、従来公知のレーザーアブレーシ
ョンを用いて、基板上に高分子材料からなる先端曲率半
径がμｍ以下の円錐もしくは角錐形の突起物を形成し、
更に配線用金属を付加することで同一基板上に同−形状
の複数のプローブ電極を任意の箇所に容易に形成できる
。

かかるプローブ電極においては、炭酸ガスレーザー、　
ＹＡＧレーザ−、エキシマレーザ−等を用いたレーザー
アブレーション技術により微小突起を形成するため、微
小突起材料は、ポリイミド、ポリエチレン、ポリエチレ
ンテレフタレート、ナイロンなどの高分子材料が好まし
い。また、この高分子材料は、ガラス等の絶縁性基板、
シリコン等の半導体性基板上面に形成してもよく、高分
子材料そのものを基板として用いることも可能である。

次に、高分子材料上に形成する微小領域は、従来公知の
薄膜作製技術、フォトリソグラフ技術エツチング技術が
適用できる他、金属粒子を高分子材料に混入し、薄膜を
形成することで得ることが可能であり、その作製方法は
何ら限定するものではない。例えば、基板を回転させた
状態でかかる基板上に対して斜め方向から開口部に向っ
て所望の材料を蒸着し、その後マスクを除去することに
より、前記高分子材料上に微小領域を形成することがで
きる。その他、蒸着方向においては、マスク間口部正面
より蒸着してもよく、又、斜め蒸着を２方向以上から同
時に行えば基板を回転させる必要がなくなる。更に、マ
スク蒸着だけでなく、フォトリソグラフ技術、エツチン
グ技術を通用することで、微小領域の面積を小さくする
ことが可能となり、曲率半径の小さなプローブ電極を得
られる様になる。微小領域を作製する手段として蒸着に
よる方法例を挙げたが、ここで言う蒸着法とは、抵抗加
熱法や電子ビーム法による真空蒸着以外にも、広く分子
線ビームエピタキシャル法、イオンビーム成長法等を含
むものである。

又、スパッタリング法や化学気相成長法など他の一般的
な薄膜成長方法によっても作製することかできる。

また、微小領域を形成する材料としては、金属、金属酸
化物などいずれでもよいが、経時及び環境に対する安定
性からＡｕ、　Ａｇ、　Ｐｔ、　Ｐｄなどの貴金属やそ
れらの合金が望ましい。

一方、微小突起を形成するレーザーアブレーションでは
、従来技術の中ではＡｒＦ、にｒＦ、　ＸｅＣＬＸｅＦ
などのエキシマレーザ−が好適であり、かかるエキシマ
レーザ−照射では、目的とする表面部分だけを容易に短
時間で制御よく改質することができる。また、ミクロン
レベルまでの任意の形状３位置制御が精度よく行なえる
。従って、本発明において同一基板上に同一形状の微小
突起を形成する上で、レーザーアブレーションは非常に
通している。更に、アブレージコン過程は、発振波長１
強度、パルス数などの照射条件を変化させることで制御
することが可能である。よって、高分子材料上に作成し
た所望の微小領域をエキシマレーザ−照射におけるマス
クとして利用し、この材料にエキシマレーザ−を照射す
ることで、微小領域に高分子材料による微小突起を形成
することができる。

この様にして形成された微小突起をプローブ電極として
用いるためには、微小突起に配線用の導電性材料を付加
すればよい。断る導電性材料は、金属でも導電性薄膜で
もよく何ら限定するものではない。

以上の様にして、簡易な製造方法で、同時に多数のプロ
ーブ電極を形成することが可能になり、更に、特性の揃
りたプローブが得られることからプローブ電極のマルチ
化に大きく貢献することができる。更に、プローブ電極
の特性が揃っているので、記録再生を再現性よく行うこ
とができ、システムの機能向上が可能になる。

く記録媒体〉本発明で用いられる記録媒体としては、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）をもつ材料を利用できる。

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、　Ｖｌ族元素と化合したＳｅ、
　Ｔｅ、＾Ｓ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−
５ｅ−Ｔｅ系、Ｇｅ−Ａｓ−５ｅ系、５ｉ−Ｇｅ−Ａｓ
−Ｔｅ系、例えばＳｊ＋ａＧｅ１４ＡＳｓＴｅｅｓ　　
（添字は原子％）、あるいはＧｅ−Ｔｅ−Ｘ系、Ｓ　１
−Ｔｅ−Ｘ系（Ｘ＝少量のＶ、ＶＸ族元素）例えばＧｅ
、、Ｔｅ、、５ｂ２Ｓ２が挙げられる。更にはＧｅ−５
ｂ−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。

斯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。また、断る材料の電気メモ
リー効果は数＃、ｌＩｌ以下の膜厚で観測されており、
記録媒体としての記録分解能に関しては、より薄い方が
好ましいか、均一性、記録性の観点から１００Å以上１
μｍ以下の膜厚のものが良く、更に好適には１０００Å
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（ＴＣＮ
Ｅ）およびテトラシアノナフトキノジメタン（ＴＮＡＰ
）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。

断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。

また、斯る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１００人〜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
録媒体を挙げることができる。例えば金属／ａ−５ｉ　
（ｐ”層／ｎ層／ｉ層）あるいは金属／ａ−５ｉ（、＋
層／ｐ層／ｉ層）の層構成を有する記録媒体であり、ａ
−５ｉ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−５ｉの膜厚はｎ
層としては２０００人〜８０００人、１　、１４層は１
０００人程度が好適であり、全膜厚は０．５μｍ〜１μ
ｍ程度のものが良い。

（４）また更にはπ電子準位をもつ群と０電子率位のみ
を有する群を併有する分子を電極上に積層した記録媒体
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
えば、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ケ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
鎮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オフルバレンの誘導体お
よびその類縁体および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
化合物が挙げられる。

有機記録媒体の形成に関しては、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Ｌ
Ｂ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木性部位
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、かつ大面積に亘って均一、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成する方法である。

疎水性部位を構成する基としては、一般に広く知られて
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
鎮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木性基をバランス良く併有し、か
つ適度な大きさをもつπ電子系を有する色素分子であれ
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。

具体例としては、例えば下記の如き分子等が挙げられる
。

〈有機材料〉［Ｉ］クロコニックメチン色素Ｒ＋　　　　　　　　　　　　Ｒ＋ここで８１は前述の０電子率位をもつ群に相当したもの
で、しかも水面上で単分子膜を形成しやすくするために
導入された長鎖アルキル基で、その炭素数ｎは５≦ｎ≦
３０が好適である。

以上具体例として挙げた化合物は基本構造のみであり、
これら化合物の種々な置換体も本発明において好適であ
ることは言うにおよばない。

［ＩＩコスクアリリウム色素［Ｉ］で挙げた化合物のクロコニックメチン基を下記の
構造を持つスクアリリウム基で置き換えた化合物。

Ｈ３ −ＣＨＪＨＣ３ＨｙＭ　＝Ｈ２，Ｃｕ、　Ｎｉ、　ＡＩ！−Ｃ１４，５ｉＣ
Ｉ！２及び希土類金属イオン［ＩＩＩ　］ポルフィリン系色素化合物Ｒ＝　Ｏ（：）Ｉ　（ＣＯＯＨ）　Ｃ，Ｈ２ｎ−Ｉ５　
＜　ｎ　＜　２５Ｍ　＝Ｈ２，Ｃｕ、Ｎｉ、　　Ｚｎ、
Ａｉ’−ＣＡ’、５ＩＣｊ！ｚ及び希土類金属イオン［■コ縮合多環芳香族化合物ＣＯＯＨｒＲ＝　ＣｎＨ，ｒｌｏｌ　　　５　＜　ｎ　＜　２５Ｍ
＝Ｈ２，Ｃｕ、　　Ｎｉ、　　Ｚｎ、　　Ａｌ−Ｃｌ、
　　５ｉｌＪ１２及び希土類金属イオンＲは単分子膜を形成しやすくするために導入されたもの
で、ここで挙げた置換基に限るものではない。又、８１
〜Ｒ４，Ｒは前述したσ電子準位をもつ群に相当してい
る。

［Ｖ］ジアセチレン化合物０≦ｎ、ｍ＜２０但しｎ＋ｍ＞１０Ｘは親木基で一般的には−ＣＯＯＨが用いられるが−Ｏ
Ｈ，−ＣＯＮＨ２等も使用できる。

［ＶＴ］その他２）Ｑｕｉｎｑｕｅｔｈｉｅｎｙｌ尚、上記以外でもＬＢ法に通している色素材料であれば
、本発明に好適なのは言うまでもない。例えば、近年研
究が盛んになりつつある生体材料（例えばバクプリオロ
トプシンやチトクロームＣ）や合成ポリペプチド（ＰＢ
ＬＧなと）等も通用が可能である。

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μｌ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１５〜２０００人の膜厚のものが
好ましい。

以上（１）〜（４）項に渡って述べた電気メモリー効果
を有する材料を支持する基板としては、電極としての性
格を有する必要があるが、１０−’（Ω・ａｍ−’）以
上の電導率を有する導電体であれば全て使用することが
できる、即ちＡｕ、　Ｐｔ、　Ｐｄ。

Ａｇ、　ＡＲ，Ｉｎ、　Ｓｎ、　Ｐｂ、　Ｗ等の金属板
やこれらの合金、或いはこれら金属や合金を蒸着したガ
ラス。

セラミックス、プラスチック材料、又はＳｔ（結晶、ア
モルファス）やグラファイト、又、更にはＩＴＯ等の導
電性酸化物を始めとして数多くの材料が挙げられる。

く記録・再生装置の構成〉第１図は、本発明に係るプローブ電極が、位置検出用の
ものと記録・再生用の２本官する場合の記録装置を示す
ブロック図である。第１図中、１０２及び１０３は各々
記録・再生用及び位置検出に用いられるプローブ電極で
あり、これら２本のプローブ電極間の距離は、圧電素子
を用いたプローブ電極間隔微調節機構１１２により微調
節可能であるが、通常は一定の間隔に保たれる。１０６
はプローブ電流増幅器で、１０９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１０７．１０８
を制御するサーボ回路である。１１３は記録・再生用プ
ローブ電極１０２と基板電ｉ　１０４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１０９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。

１１０はＸＹ力方向一対のプローブ電極１０２．１０３
を移動するための、ＸＹ走査駆動回路である。

１１４と１１５は、あらかじめ１Ｏ−９Ａ程度のプロー
ブ電流が得られるようにプローブ電極１０２．１０３と
記録媒体１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、すべてマイクロコンピュータ１１６
により中央制御されている。また１１７は表示機器を表
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。

Ｚ方向微動制御範囲　：　０．１ｎｍ〜１μ丘Ｚ方向粗
動制御範囲　＝１０ｎｏ１〜１０ｍ１１１ＸＹ方向走査
範囲　　：　０．Ｉｎ山〜１μｍＸＹ方向粗動制御範囲
：　１０　ｎｍ　−１０ｍｍ計測、制御許容誤差　：　
＜０．１ｎｍ（微動制御時）計測、制御許容誤差　＋＜
ｆｎｍ（微動制御時）く位置検出系〉プローブ電極先端の曲率半径が小さくなり、高密度記録
が可能となると、この高密度化は記録面内方向（Ｘ−Ｙ
方向）へのプローブ電極の走査精度並びに位置制御精度
に大きく依存する。ここでは、基準となる位置座標に対
応する記録媒体の位置で記録再生を行っている。

また、位置検出方法は、情報の記録・再生と同様、導電
性探針（プローブ電極）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程度に迄近づけるとトンネ
ル電流が流れることを利用している。トンネル電流は、
導体表面での仕事関数に依存するため、種々の表面電子
状態についての情報を読みとることができる。これを応
用して規則的原子配列、あるいは又、任意に形成した基
準となる原点を有する記録媒体に対し、斯る規則的原子
配列、或いは又、基準原点を基に位置座標系を導入し、
位置座標系に対応する特徴的なトンネル電流の変化を検
出することにより位置検出を行うと共に、位置検出結果
を基に、位置座標系と相対的な位置関係を示す記録媒体
上の記録乃至は再生位置を特定すると共に、記録・再生
位置上べのプローブ電極の位置制御を行うものである。

この時の座標軸と記録位置との位置関係を示す模式図が
第８図である。即ち、座標軸上の目盛としての位置情報
（Ａ−Ｉ）は記録位置（Ａ’〜Ｉ’）と常に相対的な位
置関係（Ａ−Ａ’など）にある。従って位置情報Ａ−Ｉ
を検出することにより、必ずＡ′〜Ｉ′の記録位置を特
定できる訳である。この際、座標軸の各点（目盛）と記
録位置とは必ずしも一義的な相対配置をとる必要はない
（例えば位置情報Ａに対応する記録位置がＡ′の他にＡ
　′、Ａ″″・・・などと複数以上存在する）が、一義
的（１：１対応）である方が精度上好ましい。また、座
標軸は一木である必要はなく、必要に応じて複数個使用
される他、１次元である必要もなく、２次元（網目状）
であっても良い。この場合２次元座標系の各格子点に対
応して、記録位置も２次元に配置される。

〈座標軸〉本発明に用いられる位置検出系としての座標軸は規則的
原子配列、及び又は任意に形成した基準点を用いて形成
される。断る規則的原子配列としては、予め格子間距離
が分かフでいる導電性材料、即ち各種金属やグラファイ
ト単結晶等を利用することができる他、本発明で利用さ
れるトンネル電流はｎＡ程度の大きさである為、上記導
電性材料は１Ｏ−１０（Ω・ｃｍ）−’以上の電導率を
有していればよく、従ってシリコン等のいわゆる半導体
物の単結晶を用いることもできる。これらの内、代表例
として金属試料を考える。今、距離Ｚだけ離れたプロー
ブ電極と上記金属試料との間に、仕事関数φより低い電
圧Ｖを印加すると、電子はポテンシャル障壁をトンネル
することが知られている。

トンネル電流密度ＪＴを自由電子近似で求めると、Ｊｔ
＝　（β　Ｖ／２　　π　λ　Ｚ　）＠ＸＩＧ　　（−
２Ｚ　／　λ　）　・・・　（１）の様に表わすことが
できる。

但しλ＝ｈ／　Ｃ「ｉ】−：金属の外の真空中又は大気
中での波動関数の減衰距離ｈ　＝　ｒ　／　２π：　ｒニブランク定数ｍ　：電子
の買量 β＝ｅ’／ｈ　　：　　ｅ：電子電荷式（１）に於いて、Ｚ＝ｚｃと一定の値とすれば、トン
ネル電流密度ＪＴは基準原子配列の仕事関数φに応じ変
化する。従ってプローブ電極を金属試料面上、２＝２ｃ
に保ちつつ任意の直線方向に走査させれば金属原子配列
に従って周期的にトンネル電流が変化する。ここで、格
子定数が予め分かっている金属試料を用いた場合、任意
の結晶面上の成る格子点を基準とした任意の方向の原子
配列状態は自明であり、斯る方向へプローブ電極を走査
させた場合に得られる周期的トンネル電流の変化は十分
に予測し得る。従ってトンネル電流変化の予測値と実際
にプローブ電極を走査して得られたトンネル電流変化の
測定値とが等しい値をとる様にプローブ電極の走査方向
を補正すれば、プローブ電極の動きは、試料の原子配列
に沿ったものになる。即ち、原子配列を座標軸とみなせ
ば、プローブ電極はこの座標軸上を移動することになる
。

今、この座標軸上のプローブ電極が一定の方向に一定の
距離だけ離れた位置に移動でき、かつ移動先が記録・再
生可能な領域であるとすると、座標軸上の各点に１：１
対応した位置で記録・再生が可能となる。この場合、プ
ローブ電極が座標軸と記録領域間を移動する必要は必ず
しもなく、例えば座標軸上を動くプローブ電極（位置検
出用プローブ電極）に対して、一定の位置に記録・再生
用プローブ電極を用意（）、両者を連動させる等の方法
を用いてもよい。

何れにせよ、記録領域でのプローブ電極の位置、即ち記
録位置を金属試料の結晶格子を利用した座標軸に対して
一義的に定めることができる。

以上より、記録媒体表面の一部又は全てが規則的原子配
列を有し、かつその配列状態が既知である場合には、原
子配列の結晶格子を利用した座標軸に対して一義的な相
対関係を示すＸ−Ｙ座標系を持つ記録領域を設定するこ
とができる。

位置検出用の座標軸としては、他に試料面に凹凸を作っ
たり、他原子をイオン注入する等して人為的に基準とな
る点を複数個作り、これらを位置座標とすることもでき
る。然し、座標軸としての精度は前記原子配列を利用し
たものに比較すると劣る。

以上の様にして、記録媒体上に位置座標を設定すると共
に、位置座標に対応する各点での記録・再生が可能であ
ることを示したが、実際の記録・再生に当ってはその開
始点を明確にする必要がある。即ち、座標軸に基準とな
る原点を設ける必要がある。基準原点としては、座標軸
上にエツチング等の手法により凹凸を設けたり、イオン
注入等を行って記録媒体の表面状態を改ざんすることに
よって導入することもできるが、既に述べた様に原子配
列を用いた座標軸の原点として用いるにはその精度に欠
ける。今第８図に於いて座標軸上のＡ点を基準原点とし
て選ぶ場合、Ａ点を識別するのとＡ点と一義的な相対位
置間係にある記録領域上のＡ′点を識別するのとは同じ
ことである。即ち、Ａ′点が識別できれば座標軸及び座
標軸上の各点の位置は一義的に定まる。Ａ′点に基準原
点を設定する手法としては、記録の書き込み方法と同様
の手法により、Ａ′点に原点としての情報を入力するの
が精度的にも、又作成が容易である点に於いても優れる
。なお、斯る基準原点は１点に限る必要はなく、記録領
域の拡大等必要に応じて複数個形成してもよい。

前述した電気メモリー材料と、その支持基板（電８ｉ）
との組み合わせにより本発明の記録媒体は構成されるが
、座標軸として原子配列を用いる場合、電気メモリー材
料自体の原子配列はその規則性に劣る場合が多く、座標
軸としての利用は余り好ましくない。従って、基板に金
屑、結晶Ｓｉ、グラファイト等の規則的原子配列を有す
る材料を用いた」二で、その一部を電気メモリー材料未
堆積とし、斯る箇所の基板原子配列を座標軸として利用
することが望ましい。

［実施例コ以下、本発明について、実施例により詳細な説明を行う
。

実施例１第１図に示す記録再生装置を用いた実施例を以下に述へ
る。

プローブ電極１０２．１０３は、以下の方法で作製した
。

洗浄したカプトン基板上（厚さ１００μｍ）にヘキサメ
チルジシラザン（ＨＭＤＳ）をスピンナー塗布しベーキ
ングを行った後、ネガ型レジスト材料（商標名Ｒ［＋−
２００ＯＮ−１０）をスピンナー塗布しプリベークを行
う。この時膜厚は１μｍになる様にした。続いて、露光
、現像、ボストベークを行い、所望のレジストパターン
を作成した。

斯る基板上にＡｕ（膜厚５０００人）を蒸着した。蒸着
は、基板を回転させた状態で斜め方向（基板鉛直方向に
対して７５°方向）から行った。その後、基板をアセト
ン超音波処理、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）超音波
処理、純水洗浄、ベーキングを行い、リフトオフによる
２μｍφの微小領域を形成した。

次に、斯る基板に波長３０８ｎｍのＸｅ（：ｉ！レーザ
ーを用いて強度１００ｍＪ／ｃｍ２で３００シヨツト照
射した。

その結果、先端が約で被覆された円錐状の微小突起が形
成された。

続いて、基板上に真空蒸着法によ）てＡＮを膜厚５００
０人堆積させる。次にポジ型レジスト材料（商標名ＯＭ
Ｒ−８３）を膜厚１．２μｍとなるようにスピンナー塗
布し、露光、現像、ボストベークを行う。

それから、ＨｓＰＯ４：ＨＮＯｓ：ＣＨａＣＯＯＨ：Ｈ
ｚＯ＝　１８　：　１　：　２：１の溶液でＡＲを所望
のパターンにエツチングする。さらに、基板にアセトン
超音波処理、ＤＭＦ超音波処理、純水洗浄を施してレジ
ストを剥離し、ベーキングを行って所望の配線パターン
を得た。

以上の様にして作成したプローブ電極をＳＥＭ観察した
ところ、電極高さ３μｍ、プローブ先端曲率半径０．１
μｍであった。

次に、断るプローブ電極の近傍には、プローブ電流を増
幅するためのＭＯＳ　）−ランジスタを設けた。このＭ
ＯＳ　Ｉ−ランジスタは、従来公知の技術により得られ
るもので充分である。また、従来例では、プローブによ
り検出されるプローブ電流は１Ｏ−９Ａオーダーであっ
たものが、ＭＯＳ　Ｉ−ランジスタで増幅することによ
り、１０−’Ａオーダーのプローブ電流が得られた。ま
た、本実施例の微小プローブを使用したＳＴＨにより炭
素の臂開面を観察した結果、原子レベルで鮮明に観察す
ることができ、本実施例の微小プローブが十分、実用に
耐えるものであることを確認できた。

この微小プローブを、第１図に示す記録／再生装置のプ
ローブ電極１０２．１０３として用いた。このプローブ
電極１０２．１０３は記録媒体１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１１ｉ（Ｚ）は、各々独立に微動制
御されている。更に微動制御機構は距離（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様に設計されている。然し
、これらは従来公知の技術である。

２本あるプローブ電極の内、位置検出用プローブ電極１
０３は基板１０５の位置座標としての原子配列の検出に
用いられる。他方の記録・再生用プローブ電極１０２は
、位置検出用プローブ電極１０３とＸ、Ｙ方向に関して
一定の位置（プローブ電極間隔微調節機構１１２を用い
てその間隔を調節することができる）に保持され、記録
層１０１への記録・再生・消去に用いられる。

これら２木のプローブ電極は、互いに連動して面内（Ｘ
、Ｙ）方向へ微動制御できる様に設計されているが、Ｚ
方向に対して各々独立に微動制御される。又、記録媒体
１は高精度のＸ−Ｙステージ１１８上に置かれ、任意の
位置に移動させることができる（Ｘ−Ｙ粗動機構）。な
お粗動機構のＸ−Ｙ方向と微動機構のＸ−Ｙ方向とは、
各移動制御機構の精度の差に起因する誤差の範囲内で一
致させることができる。

次に本実施例で用いた記録媒体の詳細について述べる。

記録媒体の構成図を第２図に示す。直径１／２インチの
（１１１）面を出したＰ型Ｓｉウェハー（Ｂドープ０．
３■厚）を基板１０５として用いた。

該基板は記録・再生装置のＸ−Ｙステージ１１８上に設
置する際の方向性をほぼ一定にする目的で、Ｂ−Ｂ’点
で切断されている。なおり−Ｂ’点はＳｉ結晶の［２１
１］方向にほぼ平行である。次にＢ−Ｂ′の中点から基
板中心に向って１　ｍｍの位置を１μｍ角、深さ０．２
μｍにエツチングし、基準原点（粗）２０１を作成した
。斯る基準原点（粗）の作成法を以下に示す。

先ず、Ｓｉ基板上に電子線レジストであるポリメタクリ
ル酸メチル（ＰＭＭＡ　；商品名０ＥＢＲ−１０００東
京応化工業■）を１μｍの厚さに塗布し、電子線を加速
電圧２０ｋｅＶ　、ビーム径０．１μｍφで１μｍ四方
の大きさに描画した。その後、専用現像液を使って電子
線照射部を溶解させた。エツチングはＣＦ４とＨ２の混
合ガスを用いて圧力３　Ｐａ、放電電力１００Ｗで２０
分間スパッタエツチングした。その時のエツチング深さ
は０．２μｍであった。最後にメチルエチルケトンを使
ってＰＭＭＡを溶解した。

次に、斯る基板上、基準原点（粗）２０１近傍をマスキ
ングした後、下引き層としてＣｒを真空蒸着法により厚
さ５０人堆積させ、更にＡｕを同法により４００人蒸着
して基板電極１０４とした。

次に、Ａｕ電極上にスクアリリウム−ビス−６−オクチ
ルアズレン（以下５ＯＡｚと略す）のＬＢ［（８層）を
積層し、記録層１０１とした。以下、記録層形成方法に
ついて述べる。先ず５ＯＡＺを濃度０．２＋ｎｇ／ｍＪ
で溶か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、単分子
膜の表面圧を２０ｍＮ／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８層累積膜を基板電極１０４上に形成させた。

以上により作成された記録媒体１を用いて、記録・再生
の実験を行った。以下その詳細を記す。

５ＯＡＺ８層を累積した記録層１０１を持つ記録媒体１
の基板の切り欠き、Ｂ−Ｂ’力方向所定の方向に合わせ
て、Ｘ−Ｙステージ１１８の上に置いた。

次にＢ−Ｂ’から１１程度基板内側の位置に位置検出用
プローブ電極１０２を動かし、位置検出用プローブ電極
とＳｉ基板１０５　との間に０，６ｖのプローブ電圧を
印加した上で、Ｘ−Ｙ方向微動機構１１０゜１１１のＸ
方向をＢ−Ｂ’にほぼ平行な方向に仮に合わせた後、長
さ１μｍに渡って走査させた。次にＹ方向（Ｘ方向に直
角方向）にも１μｍに渡り走査させた。この時Ｘ−Ｙ座
標軸のとり方を種々変化させて表面状態の測定を繰り返
し、得られたＳｉ原子の配列ピッチが各々６．６５人及
び３．８４人に最も近い値をとる様に調整した。斯る調
整により、Ｘ−Ｙ方向微動機構のＸ軸はＳｔ基板の［２
１１］方向にＹ軸は［０１１］方向に合致している。こ
の時、同時に粗動機構のＸ−Ｙ方向が、調整した微動機
構のＸ−Ｙ方向と粗動機構の制御誤差範囲内で一致する
様に調整した。次にＸ−Ｙ方向に関して粗動機構を用い
て位置検出用プローブ電極を走査し基準原点（粗）２０
１の位置を検出した。斯る基準原点（粗）２０１の中心
から、ＺｍｍＹ軸方向に沿って基板中心部に向った位置
で、徹小穆動機構を用いて、Ｓｔの格子点を検出した。

この格子点（第８図の０点）を位置座標軸原点３０１と
し、Ｘ方向（［２１１］方向）に位置検出用プローブ電
極１０３を走査した。この際Ｓｔの［２１１１方向に関
しての各格子点を確認することにより、方向制御補正及
び位置座標（格子ピッチ）の確認を行った。斯る操作に
於て、位置検出用プローブ電８ｉ１０３に連動して記録
・再生用プローブ電極１０２も記録層１０１上を移動し
ている。本実施例においては、両プローブ電極間距離は
Ｙ軸方向に３ｍｍであった。また、記録・再生用プロー
ブ電極１０２を用いて所望の情報の記録を行ったが、実
際の記録に先立って、位置座標軸原点３０１に対応する
記録位置（第３図Ｃ′点）に基準原点（徴）３０３を設
けた。この基準原点（徴）は、記録層１０１の電気メモ
リー効果を利用して形成される。即ち、記録・再生用プ
ローブ電８ｉ１０２とＡｕ電極１０４との間に１．０■
のプローブ電圧を印加し、プローブ電流Ｉｐが１０−’
Ａになる様に２軸方向微動制御機構１０７を用いて、記
録・再生用プローブ電極１０２と記録層１０１表面との
距離（Ｚ）を調整した。次に記録・再生用プローブ電８
ｉ１０２を＋側、Ａｕ電極１０４を一側にして、電気メ
モリー材料（ＳＯＡ２．　ＬＢ膜膜層層が低抵抗状態（
ＯＮ状態）に変化する閾値電圧ｖｔｈＯＮ以上の矩形パ
ルス電圧（１８Ｖ、　０．１μｓ）を印加し、ＯＮ状態
を生じさせた。記録・再生用プローブ電極１０２と記録
層１０１　との距離（Ｚ）を保持したまま、記録・再生
用プローブ電極１０２とＡｕ電極間１０４との間に１．
０■のプローブ電圧を印加してプローブ電流■２を測定
したところ、０．５ｍＡ程度の電流が流れＯＮ状態とな
っていることが確かめられた。以上の操作により、基準
原点（徹）３ｏ３とした。この時１０ｎｍ角の記録層領
域をＯＮ状態にすることにより基準原点（徹）３０３に
関する原点としての位置情報と、後に書き込まれる記録
情報とが混同して再生されない様にしたが（第３図）、
基準原点（＠）３０３の形状は何ら木実施例の形状に限
られるものではない。

次に、位置検出用プローブ電極１０３を格子点を確認し
ながら［２１１］方向に走査させ、１５ピツチ毎（９，
９８ｎｍ）に同時に連動して動いている記録・再生用プ
ローブ電極１０３を用いて記録を行った。従って記録点
３０４のピッチも９．９８ｎｍであった（第３図）。斯
る記録は、基準原点（徹）３ｏ３の形成と同様の手法に
より、記録層（ＳＯＡＺ、　ＬＢ膜８層）１０１にＯＮ
状態とＯＦＦ状態（記録前の高抵抗状態）とを作ること
により行なった。

上記の工程を経て形成された記録済み記録媒体を一担記
録・再生装置から取外した後、再度Ｘ・Ｙステージ１１
８上に設置し、再生実験を行った。

先づ記録時と同じく、位置制御系のＸ−Ｙ方向をＳｉ格
子を利用して各々［２１１］及び［０１１］方向に合わ
せた後、Ｘ−Ｙ方向に関して粗動機構を用いて位置検出
用プローブ電８ｉ１０３を走査させ、基準原点（粗）２
０１の位置を検出した。斯る基準原点（粗）２０１を基
に、粗動及び微動機構を用いて記録・再生用プローブ電
極１０２を走査させ基準原点（微）３０３の位置を検出
した。この時同時に、位置検出用プローブ電極１０３が
、Ｓｉ格子点上（位置座標軸原点３０１）にあることを
確認した。この際、ずれていれば１ｔａ機構を用いて、
Ｘ−Ｙ座標系を補正し、位置検出用プローブ電極１０３
とＳｉ格子点とが一致する様調整した。次に、位置検出
用プローブ電極１０３とＡｕ電極１０４との間に０．６
ｖのプローブ電圧を印加し、Ｓｉ格子点の位置を検出し
ながら［２１１］方向（Ｘ軸方向）に走査させた。この
時同時に、連動している記録・再生用プローブ電８ｉ１
０２　とＡｕ電極１０４との間に１．（ｌ　Ｖのプロー
ブ電圧を印加し、各記録点でのＯＮ状態、若しくはＯＦ
Ｆ状態に基づくプローブ電流量の変化を直接読み取るか
、或いはプローブ電流Ｉ、が一定になる様に記録・再生
用プローブ電極１０２を走査させた際の、該記録・再生
用プローブ電極１０２と記録層１０１表面との距＠２の
変化をサーボ回路１０９を通して読み取ることにより、
記録情報の再生を行った。

この時の再生速度は、従来のタングステン探針等を使用
した時よりもほぼ１桁速くすることが可能であ）た。

記録容量を増やすためにプローブ電極１０２を複数設け
、各プローブ電極で記録再生を行うことも可能である。

なお、プローブ電圧を電気メモリー材料がＯＮ状態から
ＯＦＦ状態に変化する閾値電圧νｔｈ　ＯＦＦ以上のＩ
ＯＶに設定し、再び記録位置をトレースした結果、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±１次に別の実施例を示す。

洗浄したガラス基板上に、膜厚が５０μｍになる様にナ
イロン６．６をスピンコード法により堆積し厚膜を得た
。この時、ナイロン６．６の液中に、直径０．０５ｐｍ
のアルミナ粒子を５％混入しておく。このナイロン６．
６ｍ溶液をスピンコードすることにより、アルミナ粒子
が基板上に点在し、エキシマレーザ−を照射する際の微
小領域になる。斯る基板上に実施例１と同様にしてＸｅ
Ｃ１’レーザーを照射した。但し、強度１００ｍＪ／ｃ
ａ＋２．３００シヨツトとした。

続いて、基板上にＡｕを真空蒸着法によって膜厚３０人
堆積し、プローブを被覆する。その後、プローブを切り
出し、電流増幅用のＭＯＳ　）ランジスタに接続し、実
施例１と同様の記録再生を行った。

第４図に示すように、このプローブ電極１０２は、記録
媒体１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
）は微動制御されている。

更に微動制御機構は、距１１１（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。しかし、これらは従来公知の技術である。

プローブ電極１０２は記録媒体面内の相対方向位置検出
及び、記録・再生・消去を行う為に用いられる。また、
記録媒体１は、高精度のＸ−Ｙステージ１１４の上に置
かれ、任意の位置に移動させることができる（Ｘ−Ｙ粗
動機構）。なお、粗動機構のＸ、Ｙ方向と微動機構のＸ
、Ｙ方向とは各移動制御機構の精度の差に起因する誤差
範囲内で致している。

次に本実施例で用いた記録媒体の詳細について述べる。

記録媒体の構成図を第５図に示す。第５図（Ａ）は、本
発明で用いた記録媒体の平面図で、第５図（Ｂ）は、そ
のＡ−Ａ’断面図である。直径１／２インチの（１１１
）面を出したＰ型Ｓｔウェハー（Ｂトープ０．３ＩＩ１
ｍ厚）を基板１０４として用いた。

該基板は記録・再生装置のＸ−Ｙステージ１１４上に設
置する際の方向性をほぼ一定にする目的で、Ｂ−Ｂ’点
で切断されている。なお、Ｂ−Ｂ’点はＳｉ結晶の［２
１１］方向にほぼ並行である。

次に、Ｂ−Ｂ’の中点から基板中心に向って１　ｍｍの
位置を１μｌ角、深さ０．２μｍにエツチングし、基準
原点（粗）を作成した。この基準原点（粗）の作成法を
以下に示す。

先ず、Ｓｉ基板上に電子線レジストであるポリメタクリ
ル酸メチル（ＰＭＭＡ　、商品名０ＥＢＲ−１０００東
京応化工業■）を１μｌの厚さに塗布し、電子線を加速
電圧２０ｋｅＶ　、ビーム径０．１μＩφで１μｍ四方
の大きさに描画した。その後、専用現像液を使って電子
線照射部を溶解した。エツチングは、ＣＦ４　とＨ２の
混合ガスを用いて圧力３　Ｐａ、放電電力１００Ｗで２
０分間スパッタエツチングした。そのときのエツチング
深さは０．２μｍであった。最後にメチルエチルケトン
を使ってＰＭＭＡを溶解した。

次に、基板上基準原点（粗）２０１近傍をマスキングし
た後、下引き層としてＣｒを真空蒸着法により厚さ５０
人堆積させ、更にＡｕを同法により４００人蒸着して基
板電極１０３とした。

次に、Ａｕ電極上にスクアリリウム−ビス−６−オクチ
ルアズレン（以下５ＯＡＺと略す）のＬＢ膜（４層）を
積層し、記録層１０１とした。以下、記録層形成方法に
ついて述べる。先ず、　５ＯＡＺを濃度０．２ｍｇ／ｍ
ｌ’で溶か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、単
分子膜の表面圧を２０ｍＮ／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３ｍ
ｍ／分で静かに浸漬・引き上げを繰り返し、５ＯＡＺ隼
分子膜の４層累積膜を基板電極１０３上に形成させた。

以上により作成された記録媒体１を用いて、記録・再生
の実験を行った。以下、その詳細を記す。

５ＯＡ２４層を累積した記録層１０１をもつ記録媒体１
の基板の切り欠きＢ−Ｂ’方向を所定の方向に合わせて
、Ｘ、Ｙステージ１１４の上に置いた。

次に、Ｂ−Ｂ’から１　ｍａ＋程度基板内側の位置にプ
ローブ電極１０２を動かし、プローブ電極とＳｔ基板１
０４との間に０．６■のプローブ電圧を印加した上で、
プローブ微動機構１０７．１０９のＸ方向をＢ−Ｂ’に
ほぼ平行な方向に仮に合わせた後、長さ１μｍに亘って
走査させた。

次に、Ｙ方向（Ｘ方向に直角方向）にも１μｍに亘り走
査させた。この時、Ｘ、Ｙ座標軸のとり方を種々変化さ
せて表面状態の測定を繰り返し、得られたＳｉ原子の配
列ピッチが各々６．６５人及び３．８４人に最も近い値
をとる様に調整した。斯る調整により、微動機構のＸ軸
はＳｉ基板の［２１１］方向に、Ｙ軸は［０１１］方向
に合致している。

この時同時に、粗動機構のＸ、Ｙ方向が、調整した微動
機構のＸ、Ｙ方向と粗動機構の制御誤差範囲内で一致す
る様に調整した。次に、Ｘ、Ｙ方向に関して粗動機構を
用いてプローブ電極を走査し、基準原点（粗）２ａ１の
位置を検出した。斯る基準原点（粗）の中心から２ｍｍ
Ｙ軸方向に沿って基板中心部に向かった位置に基準原点
（徹）２０２を設けた。断る基準原点（徹）は、記録層
１０１の電気メモリー効果を利用して形成される。即ち
、プローブ電極１０２とＡｕ電極１０３との間に１．Ｏ
Ｖのプローブ電圧を印加し、プローブ電流ＩＰが１Ｏ−
９Ａになる様に微動機構１０７を用いてプローブ電極１
０２　と記録層１０１表面との距！（Ｚ）を調整した。

次にプローブ電極１０２を＋側、Ａｕ電極を一側にして
、電気メモリー材料（ＳＯＡＺ−ＬＢ膜膜層層が低抵抗
状態（ＯＮ状態）に変化する閾値電圧ＶｔｈＯＮ以上の
矩形パルス電圧（１８Ｖ、　０．１μｓ）を印加し、Ｏ
Ｎ状態を生じさせた。プローブ電極１０２と記録層１０
１　との距１ｍ（Ｚ）を保持したまま、プローブ電極１
０２とＡｕ電極間１０３との間に１．ＯＶのプローブ電
圧を印加して、プローブ電流１．を測定したところ、０
．５ｍＡ程度の電流が流れＯＮ状態となりていることが
確かめられた。以上の操作により、基準原点（徹）２０
２とした。この時、１０ｎｍ角の記録層領域をＯＮ状態
にすることにより基準原点（徴）２０２に関する位置情
報と、後に書き込まれる記録情報とが混同して再生され
ない様にしたが（第６図）、基準原点（徴）２０２の形
状は何ら本実施例の形状に限られるものではない。

次に、斯る基準原点（微）をプローブ電極位置制御系の
Ｘ、Ｙ座標上の原点として、プローブ電極１０２を微動
走査させ０．０１μｍピッチで情報の記録を行った。記
録面１０１上の１ビツト毎の記録位置の模式図を第６図
に示した。斯る記録は、基準原点（徹）の形成と同様の
手法により、電気メモリー材料（ＳＯＡＺ、　ＬＢ膜膜
層層にＯＮ状態とＯＦＦ状態（記録前の高抵抗状態）と
を作ることにより行った。

上記の工程により形成された記録済み記録媒体１を一旦
記録・再生装置から取り外した後、再度Ｘ、Ｙステージ
１１４上に設置し、再生実験を行った。先ず、記録時と
同じく、位置＊Ｊ御系のＸ、　Ｙ方向をＳｉ原子目盛を
利用して、各々、［２１１］及び［０１１］方向に合せ
た後、Ｘ、Ｙ方向に関して粗動機構を用いてプローブ電
極を走査させ、基準原点（粗）２０１の位置を検出した
。斯る基準原点（粗）を基に、基準原点（徹）を粗動及
び微動機構を用いて捜し出した。断る基準原点（徹）を
Ｘ、Ｙ座標系の原点として、記録情報の再生を行った。

この際、プローブ電極１０２とＡｕ電極１０３との間に
再生用の１．Ｏｖのプローブ電圧を印加し、ＯＮ状態と
ＯＦＦ状態領域に流れるプローブ電流量の変化を直接読
み取るか、或いはプローブ電流量、が一定になる様にプ
ローブ電極１０２を走査させた際のプローブ電極１０２
と記録層１０１表面との距離２の変化をサーボ回路１０
６を通して読み取ることにより、基準原点（微）２０２
の位置検出並びに記録情報の再生を行った。

なお、プローブ電圧を電気メモリー材料がＯＮ状態から
ＯＦＦ状態に変化する閾値電圧■ｔ、、ＯＦＦ以上のＩ
ＯＶに設定し、再び記録位置をトレースした結果、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±ユ複数個の基準原点による基準目盛を用いて、プローブ電
極走査系のＸ、Ｙ座標系を設定し、記録・再生を行った
例を以下に示す。

本実施例で用いた記録媒体１の構成図を第７図に示す。

基板１０４として０．７　Ｘｌ、５ｃｍの光学研磨した
ガラス基板（１ｎｏ＋＋厚）を用いた。次にＢ−Ｂ′の
中点から基板中心に向かって１　ｍｍの位置に１μｍ角
、深さ０．１μｍの基準原点（粗）２０２を作成した。

斯る基準原点（粗）の作成法を以下に示す。

従来公知のフォトレジスト法により、レジスト材料（商
品名ＡＺ１３５０）を１μｍの厚さに塗布し、ブリベイ
クを行ったのち、第６図に対応するマスクを用いて紫外
線露光、現像、ボストベイクを行い、ガラス基板上にマ
スクパターンを形成した。

次に公知のＣＦ４ガスプラズマエツチング法に基づき、
エツチングパワー５０Ｗ、ガス圧Ｉ　Ｐａ、　ＣＦ４ガ
ス流量１５ＳＣＣＭの条件下でガラス面を深さ０．１ｐ
ｍに迄ドライエツチングした。マスクのＡＺ１３５０は
アセトン洗浄して除去した。

斯る基板をヘキサメチルジシラザンの飽和蒸気中に放置
して表面に疎水処理を施した。次に、基板に対し、下引
き贋としてＣｒを真空蒸着法により厚さ５０人堆積させ
、更にＡｕを同法により４００人蒸着し基板電極１０３
とした。次に、このＡｕｉ［極上にルテチウムシフタロ
ジアニン（ＬｕＨ（ＰＣ）　２）のｔ−ブチル置換体の
１０層ＬＢ膜を積１し、記録層１０１を形成させた。こ
の際、基準原点（粗）２０１の近傍には記録Ｈ１０１が
堆積されない様にした。

以下、ＬｕＨ（Ｐｃ）　２のｔ−ブチル置換体ＬＢ膜の
成膜条件を記す。

溶　　媒　　：クロロホルム／トリメチルベンゼン／ア
セトン＝　１／ｌ／２　（Ｖ／Ｖ）濃　　　度　　　　
：　０．５ｍｇ／ｍＡ’水　　相　　：純水、水温２０
℃ 表面圧　：　２０ｍＮ／ｍ基板上下速度：３ｍｍ／分以上により作成された記録媒体１と実施例２で述べた記
録・再生装置を用いて記録・再生の実験を行った。以下
その詳細を記す。

ＬｕＨ（ＰＣ）　２のｔ〜ブチル置換体ＬＢ膜１０層を
累積した記録層１０１をもつ記録媒体１のＢ−Ｂ’力方
向Ｘ、Ｙステージ１１４のＸ軸方向に合わせて、Ｘ。

Ｙステージ上に設置した。次に実施例１と同様にして、
Ｘ、Ｙ方向に関して粗動機構１１０を用いて、プローブ
電極１０２を走査し、基準原点（粗）２０１の位置を検
出した。なお、プローブ電圧は０．１■とした。斯る基
準原点（粗）２０１の中心からＹ軸方向に２ｍｍ基板中
心部に向かった位置（記録層１０１上）に、実施例１の
基準原点（微）の作成法と同様の手法を用いて、第１基
準原点（微）４０１を作った。なお、この際粗動機構の
Ｘ、Ｙ方向と微動機構のＸ、Ｙ方向とは、粗動機構の制
御誤差範囲内で一致している。次に微動機構を用いて、
第１基準原点（微）４０１からＹ軸方向に１　ｇｍの位
置に第２基準原点（微）４０２を作成した。この第２基
準原点（微）４０２の作成法は第１基準原点（微）と同
様であり、両者を区別するため、各点の形状を異なるも
のにしてもよいが、必ずしもその必要はなく、これらの
点が他の一般記録情報と混同されない様な工夫がなされ
ていればよい。

次に、斯る第１基準原点（微）４０１或いは第２基準原
点（微）４０２の何れかをＸ、Ｙ軸座標系の原点にとり
、微動機構を用いて０．０１ｐｍピッチで情報の記録を
行った。記録方法は実施例１と同等の手法に依った。

上記の工程により形成された記録済み記録媒体１を一旦
記録・再生装置から取外した後、再度Ｘ、Ｙステージ１
１４上に設置し再生実験を行った。先ず、記録時と同じ
＜Ｘ、Ｙ方向に関して粗動機構によりプローブ電極を走
査させて基準原点（粗）２０１を見つけ出し、斯る基準
原点（粗）を基に、第１基準原点（微）４０１を粗動及
び微動機構を用いて捜し出した。次に微動機構を用いて
第２基準原点（微）４０２を検出後、第１及び第２基準
原点（微）を結ぶ線分の方向とプローブ電極走査系のＹ
軸方向とが一致する様にＸ、Ｙ座標系を設定し直した。

この際、第１基準原点（微）４０１が、Ｘ、Ｙ座標系の
原点になる様に設定した。

記録容量を増やすために微動走査範囲外に複数の基準点
を設け、各点を基準に記録・再生を行うことも可能であ
り、以上述べてきた実施例中で記録媒体の作成法につい
て述べてきたが、極めて均一な膜が作成できる成膜法で
あれば良く、実施例の方法に限定されるものではない。

なお、本発明は、基板材料やその形状および表面構造に
ついて何ら限定するものでもない。

Ｌ敗■］実施例１の再生実験に於いて、原子目盛を用いたプロー
ブ電極走査機構のＸ、Ｙ座標系の設定並びに基準原点（
粗）及び（微）の位置検出に基く位置座標原点の設定を
省略した場合、記録媒体１上の記録書き込み域を見い出
すのが非常に困難であり、又、再生は殆ど不可能であっ
た。

［発明の効果コ以上説明したように、本発明によれば、■、プローブ電
極がｐｍ以下の先端曲率半径を有するので、高密度の記
録、再生が可能である。

■、同一基板の任意の箇所に、同一形状、同一特性の複
数のプローブを作製できたので、記録、再生装置の合理
化、高機能化が達成できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、記録再生装置を図解的に示すプロツり図であ
る。第２図（Ａ）は記録媒体の一形態を示す平面図で、第２
図（Ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図である。第３図は、本発明の記録媒体表面上の座標軸と記録位置
との位置関係の一形態を示した模式図である。第４図は、本発明の実施例２を説明する記録再生装置を
図解的に示すブロック図である。第５図（Ａ）は実施例２で用いた記録媒体の平面図、第
５図（Ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図である。第６図は、実施例２の記録材表面上の記録位置を示す模
式図である。第７図（Ａ）は本発明で用いた別の記録媒体の平面図で
、第７図（Ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図である。第８図は、本発明の座標軸と記録位置との位置関係を示
した原理図である。１０１・・・記録層１０２・・・記録再生用プローブ電極１０３・・・位置検出用プローブ電極１０４基板電極　　　　　１０５・・・基板１０６・・
・プローブ電流増幅器１０７、１０８・・・Ｚ軸方向微動制御機構１０９・・
・サーボ回路１１０・・・ＸＹ操作駆動回路１１１・・・ＸＹ方向微動制御機構１１２・・・プローブ電極間隔微調節機構１１３・・・
パルス電源　　　１１４・・・粗動機構１１５・・・粗
動駆動回路１１６・・・マイクロコンピュータ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高分子材料からなる微小突起が導電性媒体で被覆
されているプローブ電極を有することを特徴とする記録
再生装置。
（２）高分子材料からなる微小突起が導電性媒体で被覆
されているプローブ電極を有することを特徴とする記録
装置。
（３）高分子材料からなる微小突起が導電性媒体で被覆
されているプローブ電極を有することを特徴とする再生
装置。
（４）前記プローブ電極が、円錐又は角錐状の構造を有
する微小突起で構成されていることを特徴とする請求項
１記載の記録再生装置。
（５）前記プローブ電極が、円錐又は角錐状の構造を有
する微小突起で構成されていることを特徴とする請求項
２記載の記録装置。
（６）前記プローブ電極が、円錐又は角錐状の構造を有
する微小突起で構成されていることを特徴とする請求項
３記載の再生装置。
（７）前記プローブ電極が、金、銀、白金、パラジウム
いずれかの貴金属、又は、それらの合金によって被覆さ
れた微小突起で構成されていることを特徴とする請求項
１記載の記録再生装置。
（８）前記プローブ電極が、金、銀、白金、パラジウム
いずれかの貴金属、又は、それらの合金によって被覆さ
れた微小突起で構成されていることを特徴とする請求項
２記載の記録装置。
（９）前記プローブ電極が、金、銀、白金、パラジウム
いずれかの貴金属、又は、それらの合金によって被覆さ
れた微小突起で構成されていることを特徴とする請求項
３記載の再生装置。
（１０）前記プローブ電極が、高分子材料表面の微小領
域を金属又は金属酸化物で被覆形成し、該微小領域をマ
スクとして、該高分子材料上にレーザーを照射すること
で得られる微小突起で構成されたものであることを特徴
とする請求項１記載の記録再生装置。
（１１）前記プローブ電極が、高分子材料表面の微小領
域を金属又は金属酸化物で被覆形成し、該微小領域をマ
スクとして、該高分子材料上にレーザーを照射すること
で得られる微小突起で構成されたものであることを特徴
とする請求項２記載の記録装置。
（１２）前記プローブ電極が、高分子材料表面の微小領
域を金属又は金属酸化物で被覆形成し、該微小領域をマ
スクとして、該高分子材料上にレーザーを照射すること
で得られる微小突起で構成されたものであることを特徴
とする請求項３記載の再生装置。
（１３）前記プローブ電極に隣接して増幅器を備えたこ
とを特徴とする請求項１記載の記録再生装置。
（１４）前記プローブ電極に隣接して増幅器を備えたこ
とを特徴とする請求項２記載の記録装置。
（１５）前記プローブ電極に隣接して増幅器を備えたこ
とを特徴とする請求項３記載の再生装置。
（１６）前記プローブ電極が、複数備えられていること
を特徴とする請求項１記載の記録再生装置。
（１７）前記プローブ電極が、複数備えられていること
を特徴とする請求項２記載の記録装置。
（１８）前記プローブ電極が、複数備えられていること
を特徴とする請求項３記載の再生装置。