JPH09147432A - 記録方法および記録装置 - Google Patents
記録方法および記録装置Info
- Publication number
- JPH09147432A JPH09147432A JP30246295A JP30246295A JPH09147432A JP H09147432 A JPH09147432 A JP H09147432A JP 30246295 A JP30246295 A JP 30246295A JP 30246295 A JP30246295 A JP 30246295A JP H09147432 A JPH09147432 A JP H09147432A
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- recording
- probe electrode
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Abstract
(57)【要約】
【課題】Ｔｂ/ｉｎ2級記録に適用できる、数十ナノメ−
タ以下のサイズの情報を均一かつ安定に記録する方法を
提供することである。 【解決手段】少なくとも表面が導電性の記録媒体１００
に接触し、記録電圧が印加される探針電極２を記録媒体
１００と相対的に移動させ、記録電圧に伴う通電加熱に
より記録媒体１００を軟化させ、その軟化に伴い探針電
極２と記録媒体１００との接触の接触力により記録媒体
１００を塑性変形させ、記録媒体１００に凹構造を形成
することにより情報の記録を行う手段を有した記録装置
である。 【効果】数十ナノメ−タ以下のサイズの凹構造を均一か
つ安定に形成することが可能となるため、記録密度が数
１００Ｇｂ/ｉｎ2から１Ｔｂ/ｉｎ2以上の記録装置を提
供できる。
タ以下のサイズの情報を均一かつ安定に記録する方法を
提供することである。 【解決手段】少なくとも表面が導電性の記録媒体１００
に接触し、記録電圧が印加される探針電極２を記録媒体
１００と相対的に移動させ、記録電圧に伴う通電加熱に
より記録媒体１００を軟化させ、その軟化に伴い探針電
極２と記録媒体１００との接触の接触力により記録媒体
１００を塑性変形させ、記録媒体１００に凹構造を形成
することにより情報の記録を行う手段を有した記録装置
である。 【効果】数十ナノメ−タ以下のサイズの凹構造を均一か
つ安定に形成することが可能となるため、記録密度が数
１００Ｇｂ/ｉｎ2から１Ｔｂ/ｉｎ2以上の記録装置を提
供できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は記録装置に係り、特
に原子間力顕微鏡の原理を応用した数十ナノメ−タ以下
のサイズの情報を記録する方法に関する。
に原子間力顕微鏡の原理を応用した数十ナノメ−タ以下
のサイズの情報を記録する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】社会の様々な発展に伴って情報の多様
化、大容量化が進み、ストレ−ジの分野でもこれらのニ
−ズを実現すべく精力的に研究が行われている。現在、
記録装置の主役として磁気ディスクや再生専用のＣＤ−
ＲＯＭが広く普及しているが、その理由は、高記録密
度、低コスト、不揮発性、高信頼性などが挙げられる。
ところで、磁気ディスク装置の記録密度は、近年、年率
６０％もの割合で向上しており、２１世紀は１テラビッ
ト/平方インチ(Ｔ(１０12)ｂ/ｉｎ2)級装置の時代と期
待されている。しかしながら、現方式の磁気ディスクや
光ディスク装置では、ヘッド−記録媒体間のスペ−シン
グや検出出力の実用限界、あるいは光の回折限界などか
ら、Ｔｂ/ｉｎ2級記録の実現は困難だと考えられてい
る。
化、大容量化が進み、ストレ−ジの分野でもこれらのニ
−ズを実現すべく精力的に研究が行われている。現在、
記録装置の主役として磁気ディスクや再生専用のＣＤ−
ＲＯＭが広く普及しているが、その理由は、高記録密
度、低コスト、不揮発性、高信頼性などが挙げられる。
ところで、磁気ディスク装置の記録密度は、近年、年率
６０％もの割合で向上しており、２１世紀は１テラビッ
ト/平方インチ(Ｔ(１０12)ｂ/ｉｎ2)級装置の時代と期
待されている。しかしながら、現方式の磁気ディスクや
光ディスク装置では、ヘッド−記録媒体間のスペ−シン
グや検出出力の実用限界、あるいは光の回折限界などか
ら、Ｔｂ/ｉｎ2級記録の実現は困難だと考えられてい
る。
【０００３】このような状況の中で、その一つのアプロ
−チとして、走査型プロ−ブ顕微鏡(Scanning Probe Mi
croscope：以下ＳＰＭと略す)を応用したストレ−ジ技
術がある。その原子サイズまでの空間分解能と原子サイ
ズまでの微細加工を可能とする原理に着目し、その記録
装置への応用が精力的に進められている。その一例がア
プライド フィジクス レタ−ズ(Applied Physics Lette
rs)第61巻(1992年)第1003頁に示されている。そこで
は、フィジカル レビュ− レタ−ズ(Physical Review L
etters)第56巻(1986年)第930頁に示されているＳＰＭの
一種である原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope：
以下ＡＦＭと略す)の技術を用いて、透明なポリメタク
リル酸メチル(以下ＰＭＭＡと略す)基板に凹構造の書き
込みを行っている。これはＡＦＭ探針との接触力、およ
び接触部分へのレ−ザ光照射による加熱を用いて、ＰＭ
ＭＡを塑性変形させ、凹構造を形成する方法である。
−チとして、走査型プロ−ブ顕微鏡(Scanning Probe Mi
croscope：以下ＳＰＭと略す)を応用したストレ−ジ技
術がある。その原子サイズまでの空間分解能と原子サイ
ズまでの微細加工を可能とする原理に着目し、その記録
装置への応用が精力的に進められている。その一例がア
プライド フィジクス レタ−ズ(Applied Physics Lette
rs)第61巻(1992年)第1003頁に示されている。そこで
は、フィジカル レビュ− レタ−ズ(Physical Review L
etters)第56巻(1986年)第930頁に示されているＳＰＭの
一種である原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope：
以下ＡＦＭと略す)の技術を用いて、透明なポリメタク
リル酸メチル(以下ＰＭＭＡと略す)基板に凹構造の書き
込みを行っている。これはＡＦＭ探針との接触力、およ
び接触部分へのレ−ザ光照射による加熱を用いて、ＰＭ
ＭＡを塑性変形させ、凹構造を形成する方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、Ｔｂ/
ｉｎ2級記録の実現を目指して、ＳＰＭの応用研究が盛
んに行われているが、その解決にはまだ至っていない。
上記従来技術では、レ−ザ光を探針と記録媒体との接触
部分に照射する必要があるため、記録媒体は透明でなけ
ればならない。このために媒体材料の選択範囲が狭めら
れてしまうという制約がある。
ｉｎ2級記録の実現を目指して、ＳＰＭの応用研究が盛
んに行われているが、その解決にはまだ至っていない。
上記従来技術では、レ−ザ光を探針と記録媒体との接触
部分に照射する必要があるため、記録媒体は透明でなけ
ればならない。このために媒体材料の選択範囲が狭めら
れてしまうという制約がある。
【０００５】本発明の目的は、このような制約をもたな
い、Ｔｂ/ｉｎ2級記録に適用できる、数十ナノメ−タ以
下の情報を均一かつ安定に記録する方法を提供すること
にある。
い、Ｔｂ/ｉｎ2級記録に適用できる、数十ナノメ−タ以
下の情報を均一かつ安定に記録する方法を提供すること
にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成は、少なくとも表面が導電性の記録媒体
に接触し、記録電圧が印加される探針電極を該記録媒体
と相対的に移動させ、前記記録電圧に伴う通電加熱によ
り前記記録媒体を軟化させ、該軟化に伴い前記接触の接
触力により前記記録媒体を塑性変形させ、前記記録媒体
に凹構造を形成することにより情報の記録を行う記録装
置である。
の本発明の構成は、少なくとも表面が導電性の記録媒体
に接触し、記録電圧が印加される探針電極を該記録媒体
と相対的に移動させ、前記記録電圧に伴う通電加熱によ
り前記記録媒体を軟化させ、該軟化に伴い前記接触の接
触力により前記記録媒体を塑性変形させ、前記記録媒体
に凹構造を形成することにより情報の記録を行う記録装
置である。
【０００７】また、上記構成に加えて、前記探針電極を
保持する手段を備え、前記接触力により該保持手段に生
じる撓みに関する信号を該保持手段にフィ−ドバックし
て前記接触力を制御する記録装置でもある。
保持する手段を備え、前記接触力により該保持手段に生
じる撓みに関する信号を該保持手段にフィ−ドバックし
て前記接触力を制御する記録装置でもある。
【０００８】さらに、探針電極と記録媒体との相対移動
を回転座標系に沿って行う手段、あるいは探針電極と記
録媒体との相対移動を直交座標系に沿って行う手段を備
えた記録装置でもある。
を回転座標系に沿って行う手段、あるいは探針電極と記
録媒体との相対移動を直交座標系に沿って行う手段を備
えた記録装置でもある。
【０００９】本発明の動作を詳述する。探針電極の保持
手段として極めて柔らかい板バネを使用する。探針電極
を記録媒体に接触させると、その接触力により板バネが
撓む。この撓みを一定にするようにフィ−ドバック制御
し、接触力を一定に保つ。この状態で探針電極に電圧パ
ルスを印加し、通電加熱により記録媒体を軟化させる。
軟化した部分は探針電極との接触力で塑性変形し、凹構
造が形成される。
手段として極めて柔らかい板バネを使用する。探針電極
を記録媒体に接触させると、その接触力により板バネが
撓む。この撓みを一定にするようにフィ−ドバック制御
し、接触力を一定に保つ。この状態で探針電極に電圧パ
ルスを印加し、通電加熱により記録媒体を軟化させる。
軟化した部分は探針電極との接触力で塑性変形し、凹構
造が形成される。
【００１０】この手段を用いた場合には、先端曲率半径
が数十ナノメ−タ以下の探針電極が使えるので、数十ナ
ノメ−タ以下の凹構造の形成が可能となり、数１００Ｇ
ｂ/ｉｎ2から１Ｔｂ/ｉｎ2以上の記録密度が実現され、
さらに、接触力を一定に保つ制御を行っているので、均
一な凹構造を安定に記録することができる。また、ポリ
カ−ボネ−トのような低軟化点の基板材料を使用できる
ので、低い書き込みパワ−で安定に記録することができ
る。
が数十ナノメ−タ以下の探針電極が使えるので、数十ナ
ノメ−タ以下の凹構造の形成が可能となり、数１００Ｇ
ｂ/ｉｎ2から１Ｔｂ/ｉｎ2以上の記録密度が実現され、
さらに、接触力を一定に保つ制御を行っているので、均
一な凹構造を安定に記録することができる。また、ポリ
カ−ボネ−トのような低軟化点の基板材料を使用できる
ので、低い書き込みパワ−で安定に記録することができ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を具体的に
説明する。
説明する。
【００１２】図１はＡＦＭを用いた記録装置の概略図で
ある。探針電極２と記録媒体１００との接触力は板バネ
３を撓ませる。板バネ３の背面から反射されるレ−ザダ
イオ−ドモジュ−ル４からのレ−ザ光の変位をフォトデ
ィテクタ５で感知することにより、探針電極２と記録媒
体１００との接触力が検出される。サ−ボ回路６はフォ
トディテクタ５からの信号が一定値になるようにＸＹＺ
スキャナ７にＺ駆動信号を出力する。これにより探針電
極２と記録媒体１００との接触力が一定値に制御され
る。パルス電圧源８は探針電極２に電圧パルスを印加
し、探針電極２と記録媒体１００との間に電流のパルス
を流す。この電流パルスは記録媒体１００表面を通電加
熱し、さらに軟化させる。軟化すると探針電極２との接
触力により塑性変形が起こり凹構造が形成される。ＸＹ
Ｚスキャナ７はＺ方向の駆動により探針電極２と記録媒
体１００との接触力を一定値に制御するとともに、ＸＹ
方向に駆動することで探針電極２を記録媒体１００に相
対的に移動させる。探針電極２は半導体プロセスにより
板バネ３と一体形成せれる。探針電極２の先端は曲率半
径２０ｎｍ以下に形成可能である。通常、探針および板
バネはシリコン酸化物や窒化シリコンなどの絶縁性材料
からなり、導電性を持たせるために表面に金や白金など
がコ−ティングされる。形成される凹構造のサイズは探
針電極２先端の大きさによりほぼ決定され、この方法に
よれば直径２０ｎｍ以下の凹構造を形成するＴｂ/ｉｎ2
級記録が実現できる。
ある。探針電極２と記録媒体１００との接触力は板バネ
３を撓ませる。板バネ３の背面から反射されるレ−ザダ
イオ−ドモジュ−ル４からのレ−ザ光の変位をフォトデ
ィテクタ５で感知することにより、探針電極２と記録媒
体１００との接触力が検出される。サ−ボ回路６はフォ
トディテクタ５からの信号が一定値になるようにＸＹＺ
スキャナ７にＺ駆動信号を出力する。これにより探針電
極２と記録媒体１００との接触力が一定値に制御され
る。パルス電圧源８は探針電極２に電圧パルスを印加
し、探針電極２と記録媒体１００との間に電流のパルス
を流す。この電流パルスは記録媒体１００表面を通電加
熱し、さらに軟化させる。軟化すると探針電極２との接
触力により塑性変形が起こり凹構造が形成される。ＸＹ
Ｚスキャナ７はＺ方向の駆動により探針電極２と記録媒
体１００との接触力を一定値に制御するとともに、ＸＹ
方向に駆動することで探針電極２を記録媒体１００に相
対的に移動させる。探針電極２は半導体プロセスにより
板バネ３と一体形成せれる。探針電極２の先端は曲率半
径２０ｎｍ以下に形成可能である。通常、探針および板
バネはシリコン酸化物や窒化シリコンなどの絶縁性材料
からなり、導電性を持たせるために表面に金や白金など
がコ−ティングされる。形成される凹構造のサイズは探
針電極２先端の大きさによりほぼ決定され、この方法に
よれば直径２０ｎｍ以下の凹構造を形成するＴｂ/ｉｎ2
級記録が実現できる。
【００１３】次に本発明で使用される記録媒体の特徴に
ついて説明する。図２に記録媒体の断面構造を示す。記
録媒体１００は基板１０１の表面に導電層１０２をもっ
た構造をしている。基板１０１は、軟化点が低く、かつ
外力に対する弾性限界が低く加工性に優れた材料である
こと、および表面の平坦性が数ナノメ−タ以下であるこ
とが望まれる。例えばポリカ−ボネ−トは約１００℃の
軟化点を有し、本発明に最適な材料である。そこで本実
施例では基板１０１としてポリカ−ボネ−トを使用し
た。導電層１０２は、前述の探針電極との通電加熱およ
び接触力により媒体表面の塑性変形が安定に起こるよう
に、基板１０１との密着性がよく、かつできるだけ薄い
必要がある。また、導電層１０２表面の平坦性も数ナノ
メ−タ以下であることが望まれる。本実施例では基板１
０１との密着性を上げ、数ナノメ−タ以下の平坦性を確
保するために、白金のスパッタリングによって導電層１
０２を形成した。白金の厚さは平均膜厚で約５ｎｍであ
った。
ついて説明する。図２に記録媒体の断面構造を示す。記
録媒体１００は基板１０１の表面に導電層１０２をもっ
た構造をしている。基板１０１は、軟化点が低く、かつ
外力に対する弾性限界が低く加工性に優れた材料である
こと、および表面の平坦性が数ナノメ−タ以下であるこ
とが望まれる。例えばポリカ−ボネ−トは約１００℃の
軟化点を有し、本発明に最適な材料である。そこで本実
施例では基板１０１としてポリカ−ボネ−トを使用し
た。導電層１０２は、前述の探針電極との通電加熱およ
び接触力により媒体表面の塑性変形が安定に起こるよう
に、基板１０１との密着性がよく、かつできるだけ薄い
必要がある。また、導電層１０２表面の平坦性も数ナノ
メ−タ以下であることが望まれる。本実施例では基板１
０１との密着性を上げ、数ナノメ−タ以下の平坦性を確
保するために、白金のスパッタリングによって導電層１
０２を形成した。白金の厚さは平均膜厚で約５ｎｍであ
った。
【００１４】上記記録装置および記録媒体を使用するこ
とにより、約２０ｎｍ径の均一な凹構造を安定に形成す
ることができた。図３は凹構造の記録の様子を表わした
ものである。探針電極２を記録媒体１００に１×１０-8
以上の接触力で接触させ、ＸＹＺスキャナ７で相対移動
させた。この状態で入力情報に対応した１Ｖ以下、０.
０１ｍｓ以下の電圧パルスをパルス電圧源８から探針電
極２に入力した。この電圧パルス印加は、電流パルスを
探針電極２と導電層１０２の間に流し、通電加熱を生じ
させた。これにより基板１０１は局所的に加熱、そして
軟化した。軟化に伴い探針電極２との接触力により記録
媒体１００は塑性変形を起こし、記録情報である凹構造
が均一かつ安定に形成された。
とにより、約２０ｎｍ径の均一な凹構造を安定に形成す
ることができた。図３は凹構造の記録の様子を表わした
ものである。探針電極２を記録媒体１００に１×１０-8
以上の接触力で接触させ、ＸＹＺスキャナ７で相対移動
させた。この状態で入力情報に対応した１Ｖ以下、０.
０１ｍｓ以下の電圧パルスをパルス電圧源８から探針電
極２に入力した。この電圧パルス印加は、電流パルスを
探針電極２と導電層１０２の間に流し、通電加熱を生じ
させた。これにより基板１０１は局所的に加熱、そして
軟化した。軟化に伴い探針電極２との接触力により記録
媒体１００は塑性変形を起こし、記録情報である凹構造
が均一かつ安定に形成された。
【００１５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、数
十ナノメ−タ以下のサイズの凹構造を均一かつ安定に形
成することが可能となるため、記録密度が数１００Ｇｂ
/ｉｎ2から１Ｔｂ/ｉｎ2以上の記録装置を提供できる。
十ナノメ−タ以下のサイズの凹構造を均一かつ安定に形
成することが可能となるため、記録密度が数１００Ｇｂ
/ｉｎ2から１Ｔｂ/ｉｎ2以上の記録装置を提供できる。
【図１】本発明に係る記録装置の概略図である。
【図２】本発明に係る記録媒体の断面図である。
【図３】本発明に係る凹構造の記録の様子を示す図であ
る。
る。
１００…記録媒体、１０１…基板、１０２…導電層、２
…探針電極、３…板バネ、４…レ−ザダイオ−ドモジュ
−ル、５…フォトディテクタ、６…サ−ボ回路、７…Ｘ
ＹＺスキャナ、８…パルス電圧源。
…探針電極、３…板バネ、４…レ−ザダイオ−ドモジュ
−ル、５…フォトディテクタ、６…サ−ボ回路、７…Ｘ
ＹＺスキャナ、８…パルス電圧源。
Claims (8)
- 【請求項１】少なくとも表面が導電性の記録媒体に接触
し、記録電圧が印加される探針電極を該記録媒体と相対
的に移動させ、前記記録電圧に伴う通電加熱により前記
記録媒体を軟化させ、該軟化に伴い前記接触の接触力に
より前記記録媒体を塑性変形させ、前記記録媒体に凹構
造を形成することにより情報の記録を行うことを特徴と
する記録方法。 - 【請求項２】前記探針電極を保持する手段を備え、前記
接触力により該保持手段に生じる撓みに関する信号を該
保持手段にフィ−ドバックして前記接触力を制御する請
求項１記載の記録方法。 - 【請求項３】前記記録媒体が表面に導電層を持つポリカ
−ボネ−ト基板である請求項１または２記載の記録方
法。 - 【請求項４】少なくとも表面が導電性の記録媒体に接触
し、記録電圧が印加される探針電極と、前記探針電極を
該記録媒体と相対的に移動させる手段と、前記記録電圧
に伴う通電加熱により前記記録媒体を軟化させ、該軟化
に伴い前記接触の接触力により前記記録媒体を塑性変形
させ、前記記録媒体に凹構造を形成する手段とを有する
ことを特徴とする記録装置。 - 【請求項５】前記探針電極を保持する手段を備え、前記
接触力により該保持手段に生じる撓みに関する信号を該
保持手段にフィ−ドバックして前記接触力を制御する請
求項４記載の記録装置。 - 【請求項６】前記記録媒体が表面に導電層を持つポリカ
−ボネ−ト基板である請求項４または５記載の記録装
置。 - 【請求項７】探針電極と記録媒体との相対移動を回転座
標系に沿って行う手段を備えた請求項４ないし６のいず
れかに記載の記録装置。 - 【請求項８】探針電極と記録媒体との相対移動を直交座
標系に沿って行う手段を備えた請求項４ないし６のいず
れかに記載の記録装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30246295A JPH09147432A (ja) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | 記録方法および記録装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30246295A JPH09147432A (ja) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | 記録方法および記録装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09147432A true JPH09147432A (ja) | 1997-06-06 |
Family
ID=17909239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30246295A Pending JPH09147432A (ja) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | 記録方法および記録装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09147432A (ja) |
-
1995
- 1995-11-21 JP JP30246295A patent/JPH09147432A/ja active Pending
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