JPH10247342A

JPH10247342A - 記録媒体の作製方法と記録媒体、および該記録媒体を用いた情報処理方法と情報処理装置

Info

Publication number: JPH10247342A
Application number: JP6383797A
Authority: JP
Inventors: Junji Oyama; 淳史大山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-03-03
Filing date: 1997-03-03
Publication date: 1998-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、探針を記録領域に容易に再アクセス
することができ、再現性良く高密度記録・再生が可能
で、生産性が高く、コスト低減を図ることのできる記録
媒体の作製方法と記録媒体、および該記録媒体を用いた
情報処理方法と情報処理装置を提供することを目的とし
ている。【解決手段】本発明は、プローブにより記録再生を行な
う記録媒体の作製方法または記録媒体において、基板表
面全面に形成された下部導電層と、該下部導電層の一部
分を除去してパターン化した領域に形成された記録媒体
部、または基板表面全面に形成された下部導電層と該下
部導電層上に形成された記録媒体の一部分とを、同時除
去することによりパターン化された記録領域を形成する
ことを特徴とするものであり、また、前記した記録媒体
を用いる情報処理方法または装置であって、前記記録媒
体上でプローブを予備走査して前記区分領域を確認し、
該領域の範囲内で記録・再生を行なうことを特徴とする
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプローブによって記
録再生を行なうための記録媒体の作製方法と記録媒体、
および該記録媒体を用いた情報処理方法と情報処理装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年メモリ材料の用途は、コンピュータ
及びその関連機器、ビデオディスク、デジタルオーディ
オディスク等のエレクトロニクス産業の中枢をなすもの
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、最近の
マルチメディア化への流れは特に（１）高密度で記録容量が大きい（２）記録再生の応答速度が速い（３）生産性が高く価格が安い（４）消費電力が少ない等の仕様を要求している。その中で近年、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
（ＳＴＭ）が開発され［Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇｅｔａ
ｌ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．，４９，５７（１９
８２）］、単結晶、非晶質を問わず実空間像の高分解能
測定ができるようになり、しかも観察対象に電流による
損傷を与えずに低電力で観察できる利点を有し、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。

【０００３】ＳＴＭは金属の探針（プローブ電極）と導
電性物質との間に電圧を加えて１０Ａ程度の距離まで近
付けるとトンネル電流が流れることを利用している。こ
のトンネル電流は両者の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、面内方向の最大分解能
は１Ａ以下程度である。従ってＳＴＭの原理を応用すれ
ば分子オーダー以下（ｎｍ）、最大で原子オーダー（数
Ａ）で情報の高密度記録再生を行なうことが可能であ
る。この際の情報処理法方法としては、電子線・イオン
線等の粒子線、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して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
メモリ効果を持つ材料、例えばπ電子系有機化合物やカ
ルコゲン化物類からなる薄膜層を用いて、情報の記録再
生をＳＴＭを用いて行なう方法等が提案されている。

【０００４】また試料と探針（プローブ）間に働く力を
検出して試料表面の形状を観察する手段として原子間力
顕微鏡（ＡＦＭ）が開発され［Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇｅｔ
ａｌ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．，５６，９３０
（１９８６）］、観察試料が導体のみならず絶縁体の場
合でも表面形状の直接観察が可能となっている。このＡ
ＦＭは先端径の小さな探針（プローブ）を有するカンチ
レバー部と、該探針を試料表面に接近させた際に該探針
と該試料表面との間に発生する原子間力によってもたら
されるカンチレバーの変位を測定する部分から構成され
る。一般に物質表面には遠距離においては微弱な引力
が、近距離では斥力が働く。カンチレバーの変位はそれ
に作用する力に比例するので、この変位の程度を測定す
ることによって探針先端とこれに数ｎｍ以内に近接する
試料表面間に働く微弱で局所的な力を検出することが可
能となる。該カンチレバーの変位を検出する手段として
はＳＴＭを応用する方式、試料とカンチレバーとの間の
静電容量を検出する方式、光干渉を用いる方式、光てこ
方式などがある。更に探針を試料表面で２次元走査させ
ることで試料表面の力の２次元的情報が得られる。ま
た、カンチレバーの変位を一定にするようにフィードバ
ックをかけながら試料表面を走査することにより該表面
の微小な凹凸形状を観察できる。ＡＦＭによる分解能は
試料面内方向で１ｎｍ以下であるので、例えば試料表面
に１０ｎｍ程度の間隔で微細な凹凸を形成し、それをＡ
ＦＭを用いて読み出すことによって、１０¹²ビット／ｃ
ｍ²に近い高密度メモリを作製することも可能である。

【０００５】更に前記ＳＴＭによる試料の導電性情報と
前記ＡＦＭによる試料面内の凹凸情報を同時に計測する
ことで、より厳密に試料の表面状態を観察する装置が開
示されている（特開平３−２７７９０３号公報、以下Ａ
ＦＭ／ＳＴＭ）。この装置は、導電性探針（プローブ電
極）を用い、該探針を試料表面に接近させた際に該探針
と該試料表面との間に発生する原子間力によってもたら
されるカンチレバーの変位を検出し（ＡＦＭ像）、同時
に該探針と試料との間に電圧を加えて両者間を流れる電
流を検出（ＳＴＭ像）する装置である。従って、例えば
ＡＦＭ像で試料の微小部分の凹凸を観察しながら該微小
部分の導電性情報をＳＴＭ像によって同時に得ることが
できる。その他、電圧パルスを印加することで記録層上
に分子を捕捉し、選択的にデータビットを記録し、また
それを再生し、消去を行なう方法、装置の提案がある。
（特開平１−１９６７５１号公報）

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のＳＴＭ・ＡＦＭ
・ＡＦＭ／ＳＴＭを利用した記録・再生システムにおい
ては、記録媒体や導電性探針の交換等の理由で一旦動作
を終了して該探針を該記録媒体から大きく離脱させ再び
両者を接近もしくは接触させる操作を伴うことがある。
その際、該探針と該記録媒体との位置関係をデータビッ
ト列（例えば１０ｎｍ幅）の精度で機械的に再現・制御
することは極めて困難である。従って、既に記録ビット
列が形成されている領域に該探針を再接近させて記録デ
ータを再生する際、データ列の途中から再生動作が開始
されることとなり、前記探針の走査方向とデータビット
列の整列方向が一致しない等の問題が発生し、記録情報
の出力が正しく実行されない可能性があった。

【０００７】従って、前記データビット列がある一定位
置に記録され、さらに該記録データを再生する際に記録
情報の出力が正確に行われることを目的に、記録媒体を
形成すべき基板上もしくは記録媒体を形成した後のトラ
ッキング部の形成が提案されている。例えばリソグラフ
ィ技術により記録媒体の一部を除去し凹状のトラッキン
グ部を形成する方法や、真空蒸着等で凸状のトラッキン
グ部を形成する方法等が知られている。しかしながら上
記の工程には大型装置を必要としたりマスキングや蒸着
等の工程で記録媒体の損傷が懸念されるなどの課題が残
った。また、一旦記録媒体を形成した後にその一部分を
加熱して溶融蒸発させ、適当な領域に区分する方法も提
案されている。しかしながらこの方法では、加工領域の
辺縁で幅数１００μｍ以上にわたって変質・変形が生
じ、該部分の記録媒体の物理特性が変化して記録媒体と
しての機能が損なわれる。また、該方法による加工では
加工端断面が緩やかな形状になって記録領域とトラック
領域の区分が不明瞭になり、正しい記録ビット列を認識
するのが困難となる。

【０００８】そこで、本発明は、上記従来のものにおけ
る課題を解決し、探針を記録領域に容易に再アクセスす
ることができ、再現性良く高密度記録・再生が可能で、
生産性が高く、コスト低減を図ることのできる記録媒体
の作製方法と記録媒体、および該記録媒体を用いた情報
処理方法と情報処理装置を提供することを目的としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するため、記録媒体の作製方法と記録媒体、および該
記録媒体を用いた情報処理方法と情報処理装置をつぎの
ように構成したことを特徴としている。本発明の記録媒
体の作製方法は、プローブにより記録再生を行なう記録
媒体の作製方法において、該記録媒体を作製すべき基板
表面全面に下部導電層を形成する工程と、該下部導電層
の一部分を非熱加工により除去してパターン化した領域
を形成する工程と、該パターン化した領域に記録媒体を
形成する工程とを少なくとも有し、記録媒体を作製する
ことを特徴としている。また、本発明の記録媒体の他の
作製方法は、プローブにより記録再生を行なう記録媒体
の作製方法において、該記録媒体を作製すべき基板表面
全面に下部導電層を形成する工程と、該下部導電層上に
記録媒体を形成する工程と、該下部導電層および該記録
媒体の一部分を非熱加工により同時除去してパターン化
した記録領域を形成する工程とを少なくとも有し、記録
媒体を作製することを特徴としている。そして、これら
の本発明における記録媒体の作製方法は、その記録媒体
が、電圧印加で導電性が変化する材料であることを特徴
としている。また、本発明の記録媒体は、プローブによ
り記録再生を行なう記録媒体において、基板表面全面に
形成された下部導電層と、該下部導電層の一部分を除去
してパターン化した領域に形成された記録媒体部とから
なることを特徴としている。また、本発明の他の記録媒
体は、プローブにより記録再生を行なう記録媒体におい
て、基板表面全面に形成された下部導電層と該下部導電
層上に形成された記録媒体の一部分とを、同時除去する
ことによりパターン化された記録領域を有することを特
徴している。そして、これらの本発明における記録媒体
は、その記録媒体が、電圧印加で導電性が変化する材料
で形成されていることを特徴としている。また、本発明
における情報処理方法は、上記した本発明のいずれかの
記録媒体の作製方法、または上記した本発明のいずれか
の記録媒体を用いる情報処理方法であって、該記録媒体
上でプローブを予備走査して前記区分領域を確認し、該
領域の範囲内で記録・再生を行なうことを特徴としてい
る。また、本発明における情報処理装置は、上記した本
発明のいずれかの記録媒体の作製方法、または上記した
本発明のいずれかの記録媒体を備え、情報の記録・再生
を行う情報処理装置であって、該記録媒体上でプローブ
を予備走査して前記区分領域を確認し、該領域の範囲内
で記録・再生を行なうことを特徴としている。

【発明の実施の形態】本発明は、上記した構成により、
記録・再生動作において、記録が規則的な領域でなされ
るために、記録媒体と導電性探針の距離を大きく引き離
した後でも該探針が記録領域に比較的容易に再アクセス
でき、再現性の良い高密度記録・再生が可能となる。ま
た、記録媒体作製工程が簡便かつ再現性に優れた方法で
あるため、生産性が高く、前記トリミングにより記録媒
体自身が劣化する等の問題がなくコストの低減化を図る
ことができる。

【００１０】以下、本発明の具体的内容を図面に基づい
て説明する。図１は本発明における下部導電層の形成を
示した模式図である。ガラス、石英、ＳｉやＳｉＯ₂等
の半導体プロセス用基板１１等を適当な洗浄後、蒸着・
塗布・印刷等の方法で該基板上全面に導電層２１を形成
する。該導電層２１は形成後の最表面が平滑なものであ
ればどのような材料を用いてもよく例えば金、白金、
銀、パラジウム、アルミニウム、インジウム、タングス
テン、チタン、スズ、鉛などの金属もしくはこれらの合
金、更にはグラファイトやシリサイド、またさらにはＩ
ＴＯ等の導電性酸化物等数多くの材料が挙げられる。好
ましくは該材料の上に記録媒体を形成する際に絶縁性の
層を形成しない導電材料であり、例えば貴金属やＩＴＯ
等が望まれるが、その種類は表面が導電性であり平滑な
ものであれば限定しない。

【００１１】次に該導電層２１の形状を一部分、非熱加
工除去する。この際、本発明で用いる走査型プローブ顕
微鏡の方式に適した形状に加工する。例えば上記のＳＴ
ＭもしくはＡＦＭ／ＳＴＭを利用した記録再生方式の場
合、上述のようにＳＴＭ探針と前記下部導電層間に流れ
るトンネル電流を検出するものであるから該下部導電層
は電流検出系と導通の必要がある。図２ａにその構成例
（上面図）を示す。２１は下部導電層、２２は前記下部
導電層が前記非熱加工により除去された部分であり、幅
１μｍから１０μｍ・深さ０．１μｍから１００μｍで
制御される（後述）。２２の形成により２１上に記録領
域２３を形成するが、該記録領域２３は面内で一部除去
されずに導通を維持しており、本発明の目的に合致す
る。この場合、深さ方向の加工距離は特に限定されな
い。即ち図３ａの如く加工深さを下部導電層２１内にと
どめても、また基板１１まで貫通してもよい。他の構成
例として図２ｂのように２２により２３が矩形に囲うこ
とも出来る。この場合、前例と同様に導通を確保するた
めには、２２の加工に際し深さ方向において加工終端が
下部導電層２１内にとどまる必要がある（図３ａ）。一
方で基板１１にｎもしくはｐドープＳｉウエハを用いる
場合、基板自身に導電性があるため、例えば下部導電層
の加工除去部分２２が図２ａのような構成であってもｂ
のような構成であっても加工深さが図３ｂの如く基板１
１に達している場合、導通は確保される。また、本発明
において前述のＡＦＭを記録再生方式として用いる場
合、下部導電層２１は電流検出系と導通の必要がない。
そのため本発明における下部導電層２１の非熱加工除去
の構成は例えば図２ａであってもｂであってもよい。ま
た、深さ方向の加工距離も限定されず、例えば図３ａで
あってもｂであってもよい。

【００１２】本発明における非熱加工はレーザーによる
非熱加工で行う。その場合、ＫｒＦ・ＸｅＣｌ等のエキ
シマレーザーによる加工を用いる。この方法はリソグラ
フィ法などのように一部分除去を行うべき部分に密着す
るマスクを設ける必要が無く、さらに平面方向にミクロ
ンオーダーの、深さ方向にサブミクロンオーダーの精度
で加工可能である特徴を持つ。図４は本発明における基
板上の下部導電層の一部分を除去する方法を示す模式図
である。エキシマレーザー４２から発振されたレーザー
ビーム４０は光路途中に設置されたマスク４３を通過
し、投影レンズ４４により試料（基板）４５上に縮小投
影される。前記マスク４３、投影レンズ４４、試料４５
はいずれも精密移動ステージ４８に設置され互いに移動
可能である。特にマスク−投影レンズ間距離４６と投影
レンズ−試料間距離４７の比はビーム縮小率となり、該
縮小率を変えることによりビーム照射面でのエネルギー
密度を変え、加工面積および加工深さの微細調節が可能
となる。精密移動ステージ４８とエキシマレーザー４２
は制御コンピュータ４１により制御されて加工がなされ
る。

【００１３】上記の方法で前記基板上の下部導電層の一
部分を除去した後、該基板表面を適当な方法で洗浄し、
必要に応じて該表面を一様に親水もしくは疎水処理す
る。または該基板表面を先に適当な方法で洗浄し、必要
に応じて該表面を一様に親水もしくは疎水処理した後
に、上記のエキシマレーザーによる前記下部導電層の除
去を行っても本発明によるところの効果を得ることがで
きる。引き続き、前記の工程で作製した基板に記録媒体
を形成する。該記録媒体に用いる材料は電圧印加で導電
性が変化する材料、例えば特開昭６３−１６１５５２号
公報に記載されているような材料を用いることができ
る。記録媒体の形成には例えばラングミュア・ブロジェ
ット（ＬＢ）法、スピンコート法、蒸着法等の真空プロ
セス技術等を用いることが出来る。中でもＬＢ法は得ら
れる累積膜の均一性や材料密度が高いこと、あるいは累
積膜作成時の条件が温和であることや、公知の方法もし
くは装置を使用することができ特別な改造を必要としな
いこと等の理由から、本発明に好適に用いることができ
る。また、前記下部導電層２１全面に予め上記の記録媒
体を形成しておき、引き続きすでに記述した構成例およ
び方法によって前記記録媒体付き下部導電層２１を一部
分除去した場合も上記の工程によって形成された記録媒
体と同様の効果を得ることが出来る。

【００１４】次に、本発明の作製方法で作製した記録媒
体を用いる記録・再生装置を図５のブロック図を用いて
説明する。カンチレバー５２の先端にはプローブ５２ａ
が固定してある。そのカンチレバー５２に原子間力が加
わっていない状態におけるカンチレバー５２の原点位置
を、探針変位検出手段５６を用いて設定する。測定した
い原子間力の範囲を設定するために、カンチレバーの持
つ既知のばね定数から見積もったカンチレバー５２の原
点からの変位量を設定する。この時の変位量がカンチレ
バー５２と記録媒体５１の間に作用する原子間力に相当
する。次に記録媒体５１とカンチレバー５２の間隔を近
付けて測定を開始すると、カンチレバー５２の先端に固
定してあるプローブ５２ａの先端と記録媒体５１表面と
の間で原子間力が生じ、この力によってカンチレバー全
体がたわみにより変位する。

【００１５】サーボ制御手段５７では設定したカンチレ
バー５２の変位量を保つように３次元方向に駆動自在な
圧電アクチュエータ５３にドライブ電圧Ｖｐが印加され
フィードバック動作を行なう。また、導電性カンチレバ
ー５２にはバイアス電圧印加手段５４によってバイアス
電圧が印加され、このバイアス電圧によりプローブ５２
ａと記録媒体５１の間に流れる電流Ｉｓが、記録媒体１
に接続された電流検出手段５５により検出される。記録
媒体１をｘｙ方向に走査したときに探針変位検出手段５
６からの出力信号Ｉａまたは圧電アクチュエータ５３に
印加されるフィードバック信号Ｉｆａを走査信号に合わ
せて記録し、この信号Ｉａ、Ｉｆａに基づいてＡＦＭ像
をマイクロコンピュータ８を通して表示装置５９に表示
する。更に、前記フィードバック信号Ｉｆａを記録する
とともに電流Ｉｓを検出した電流検出手段５５からの出
力信号Ｉｓを走査信号に合わせて記録し、この信号Ｉｓ
に基づいてＳＴＭ像がマイクロコンピュータ５８を通し
て表示装置５９に表示される。

【００１６】まず導電性カンチレバー５２を記録媒体５
１に接近させて適当な走査範囲を走査する。その際、前
記トリミング部は記録媒体が形成されておらず該部分が
ＡＦＭ像における凹凸として現れる。もしくは前記導電
性カンチレバー５２にバイアス電圧印加手段５４によっ
てバイアス電圧を印加しながら前記範囲を走査すると、
前記トリミング部では記録媒体が累積されている部分と
導電性が異なるため、前記プローブ５２ａを通して電流
検出手段５５により検出される電流Ｉｓが変化する。こ
の信号Ｉｓに基づいてＳＴＭ像がマイクロコンピュータ
５８を通して表示装置５９に表示される。次に前記探針
を圧電アクチュエータ５３にドライブ電圧Ｖｐを印加す
ることで作動させ、トリミング部の角（前記探針の走査
方向によって右もしくは左の角）に移動させる。そして
該位置から該トリミング部の辺に平行もしくは垂直に走
査を開始し、走査中に得られるＡＦＭ信号と同期してマ
イクロコンピュータ５８よりパルス電源５０にパルス印
加信号を出力し、記録媒体上に情報を記録する。記録さ
れた情報を再生する場合は導電性カンチレバー５２にバ
イアス電圧印加手段５４によってバイアス電圧を印加し
ながら記録動作を行なった領域を走査し、前記の記録操
作によって情報が記録された局所部分（記録ビット）の
導電性の変化として前記プローブ５２ａを通して電流検
出手段５５により検出される電流Ｉｓの変化を検出す
る。この信号Ｉｓに基づいてＳＴＭ像がマイクロコンピ
ュータ５８を通して表示装置５９に表示される。

【００１７】

【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する
が、これらは本発明の範囲を何ら制限するものではな
い。［実施例１］実施例１においては、記録媒体を形成する
ための電極基板を作製した。１インチ×１．５インチの
サイズのクリアマイカを劈開し、その上に金を基板温度
を４８０℃に保持した状態で２５００Å真空蒸着し、エ
ピタキシャル成長させた金の基板を作製した。次に図４
に示したエキシマレーザー加工システム（浜松ホトニク
ス、Ｃ４５４０）を用い、ＫｒＦエキシマ（波長２４８
ｎｍ）を縮小光学系を通して基板に照射した。その際、
線幅２μｍで金薄膜を２０μｍ×２０μｍの領域に区分
するよう加工を行なった。その際、矩形を完全に形成す
るのではなく図２ａにあるようにその一部（２μｍ×２
μｍ）を残し、導通を確保した。該エキシマレーザー照
射領域を含む基板上を図５に示すＡＦＭ／ＳＴＭ装置で
評価したところ、エキシマレーザーを照射した部分では
照射しない部分に比較して深さ約３０００Åのステップ
が観察され、ステップ底部では幅約１μｍ全域にわたっ
て金薄膜由来の像が得られなかった。また、該基板を電
界放射型走査電子顕微鏡（日立、Ｓ−９００）により評
価したところ、前記加工ステップ辺縁において約５０ｎ
ｍ幅で若干の凹凸を観察したが、図２ａおよび図３ｂに
示したような所望の加工を行なったことを確認した。

【００１８】次に前記基板をＵＶ−Ｏ₃照射（６０℃、
３０分）にて洗浄後、ＬＢ膜作製装置の基板駆動機構に
電極面が水面に垂直になるように装着し、直ちに純水水
相中に浸漬した。続いてオクタデシルアミン（０．３ｍ
ｇ／ｍｌ）をクロロフォルムに溶解し、それを該水面上
に展開して表面圧２０ｍＮ／ｍまで圧縮し、この表面圧
を維持したまま５分間静置した。次に前記基板駆動機構
を作動させ、該機構に装着した金／マイカ基板を速度１
０ｍｍ／ｍｉｎで上昇させた。この結果、金／マイカ基
板にオクタデシルアミンが１層疎水基を外側にして転写
され、基板最表面を疎水化できた。もしくはオクタデカ
ンチオールを用いても同様の結果を得ることができた。
オクタデカンチオール（０．３ｍｇ／ｍｌ）をエタノー
ルに溶解した溶液に浸漬し、室温暗所にて一昼夜静置し
た。次に該基板をエタノールでリンスした。この結果、
金／マイカ基板にオクタデカンチオールが１層疎水性の
オクタデシル基を外側にして吸着され、基板最表面を疎
水化できた。

【００１９】本実施例では前記記録媒体の材料としてポ
リイミドを用い、以下の方法で記録媒体を作製した。ピ
ロメリット酸２無水物とオキシジアニリンからなるポリ
アミド酸（ポリイミド前駆体）をジメチルアセトアミド
１ｍＭに溶解させた後、別途調製したジメチルヘキサデ
シルアミンのジメチルアセトアミド溶液２ｍＭと等量混
合した。この混合溶液を水温２０℃の純水から成るＬＢ
膜作製装置の水面上に展開し、表面圧を３０ｍＮ／ｍま
で高めた。その間に前記基板をＬＢ膜作製装置の基板駆
動機構に基板面が水面に平行に対向するように装着し
た。そして該機構を駆動して該基板を水面と平行な方向
を維持させながら移動させ、該基板電極面が水面に接触
した段階で３０秒間停止させた。続いて該基板を引き上
げた。以上の動作を更に６回繰り返し、合計６層の累積
膜を作製した。次にこの基板をおよそ１ｍｍＨｇ程度の
減圧下、３５０℃で３０分加熱して前記ポリアミド酸の
酸部をイミド環に閉環させ、ポリイミド累積膜を得た。

【００２０】以上のようにして作製された記録媒体を用
い、図５の装置によって記録再生実験を行なった。プロ
ーブ５２ａは記録媒体５１のＡＦＭ信号とＳＴＭ信号を
同時に検出するために、ＳｉＮカンチレバー２先端部よ
り全体の１／２長の部分・探針側の面に白金をコートし
たものを使用した。走査中プローブ５２ａと記録媒体５
１との間には適当なバイアス電圧を加えて両者間を流れ
る電流を検出することができる。カンチレバーのたわみ
は光てこ方式で検出し、この検出信号を圧電アクチュエ
ータ５３にフィードバックしてプローブ５２ａと記録媒
体間に働く力が一定になるように、記録媒体５１をｚ方
向へ微小に変位させている。また、このプローブ５２ａ
を通して記録媒体表面に電圧を印加して記録を行なう。
そこで本実施例で記録媒体を作製した基板を一部切り出
して試料とし、本実施例で構成した記録再生実験装置に
装着した。そして該試料の表面を前記プローブ５２ａに
よって４０μｍ□を予備走査した。その結果、前記エキ
シマレーザーで加工したステップ（高さ約３０００Å）
を予備走査領域に観察し、前記プローブ５２ａが図２ａ
にある区分領域内にあることを確認した。

【００２１】続いて探針を該領域の角付近に移動させ、
図６にあるような三角波電圧パルスを前記プローブ５２
ａを通して印加した（記録）。引き続き前記パルス印加
を行った場所を含む領域で前記プローブ５２ａを通して
記録媒体に３ＶＤＣを印加しながら再び走査したとこ
ろ、上記でパルス印加を行った位置において電流像に直
径約１０ｎｍの明るいスポットが現れ、該位置における
記録媒体の導電性が変化したことが確認された（再
生）。また、上記のような記録再生動作を前記の区分領
域内の他の部分、更に異なる区分領域内で実行したとこ
ろ、これも同様に全く同質の記録再生を行うことができ
た。なお、記録媒体表面の平滑性は前記区分領域内で平
均して１ｎｍ以下の凹凸であった。次に前記探針と記録
媒体の距離を１０ｍｍ以上機械的に引き離し、再び両者
を接近させて走査したところ、前記レーザー加工を行な
ったステップの像を得た。次に該ステップで囲まれる領
域の角に探針を移動させ、前述の如く前記プローブ５２
ａを通して記録媒体に３ＶＤＣを印加しながら再び走査
したところ導電性の変化は観察されなかった。そこで前
記探針をここで走査した領域の右に隣接する領域の角に
移動させて同様の走査を行なったところ、上記で得られ
た直径約１０ｎｍの明るいスポットが再び現れ、該位置
における記録媒体の導電性変化を再度確認した。

【００２２】［実施例２］実施例２では、記録媒体を形
成するための基板を実施例１と同様の方法で作製し、マ
イカ基板上に金薄膜を形成した。次に図４に示したエキ
シマレーザー加工システム（浜松ホトニクス、Ｃ４５４
０）を用い、前記基板を２０μｍ×２０μｍの完全な矩
形領域が現れるように実施例１と同様の方法で加工を行
なった。その際、加工深さは１５００Åとなるよう制御
した。該エキシマレーザー照射領域を含む基板上を図５
に示すＡＦＭ／ＳＴＭ装置で評価したところ、エキシマ
レーザーを照射した部分では高さ約１５００Åのステッ
プが観察され、ステップ底部では幅約１μｍ全域にわた
って金薄膜由来の像が得られなかった。また、該基板を
電界放射型走査電子顕微鏡（日立、Ｓ−９００）により
評価したところ図２ｂおよび図３ａに示したような所望
の加工を行なったことを確認した。次に実施例１に記載
の方法により前記基板の最表面を疎水化した。引き続き
実施例１に記載の材料および方法で作製した記録媒体を
用いて実施例１で用いた装置を使用して記録再生動作を
行ったところ、実施例１と同様の動作及び効果を確認し
た。

【００２３】［実施例３］実施例３において記録媒体を
形成するための基板を以下の処方で作製した。まずｐド
ープシリコンウエハを１％の中性洗剤（ＲＢＳ３５、Ｆ
ｌｕｋａ社）で洗浄・流水リンスを充分に行なった。次
に熱酸化膜を２０００Å形成した後、チタンを１６００
Å真空蒸着法で蒸着した。次に図４に示したエキシマレ
ーザー加工システム（浜松ホトニクス、Ｃ４５４０）を
用い、実施例２と同様の加工を行なった。なお、深さ方
向の加工は４０００Åとした。該エキシマレーザー照射
領域を含む基板上を図５に示すＡＦＭ／ＳＴＭ装置で評
価したところ、エキシマレーザーを照射した部分では高
さ約４０００Åのステップが観察され、ステップ底部で
は幅約１μｍ全域にわたってチタン薄膜由来の像が得ら
れなかった。また、該基板を電界放射型走査電子顕微鏡
（日立、Ｓ−９００）により評価したところ、面内方向
に図２ｂにあるような加工が行なわれたことを確認し
た。次に実施例１に記載の方法により前記基板の最表面
を疎水化した。引き続き実施例１に記載の材料および方
法で作製した記録媒体を用いて実施例１で用いた装置を
使用して記録再生動作を行ったところ、実施例１と同様
の動作及び効果を確認した。

【００２４】［実施例４］実施例４では、記録媒体を形
成するための基板を実施例１と同様の方法で作製し、マ
イカ基板上に金薄膜を形成した。次に図４に示したエキ
シマレーザー加工システム（浜松ホトニクス、Ｃ４５４
０）を用い、前記基板を実施例１と同様の構成となるよ
う加工を行なった。該エキシマレーザー照射領域を含む
基板上を図５に示すＡＦＭ／ＳＴＭ装置で評価したとこ
ろ、エキシマレーザーを照射した部分では高さ約３００
０Åのステップが観察され、ステップ底部では幅約１μ
ｍ全域にわたって金薄膜由来の像が得られなかった。ま
た、該基板を電界放射型走査電子顕微鏡（日立、Ｓ−９
００）により評価したところ面内方向に図２ａに示した
ような所望の加工を行なったことを確認した。

【００２５】次に実施例１に記載の方法により前記基板
の最表面を疎水化した。引き続き実施例１に記載の材料
および方法で作製した記録媒体を用いて実施例１で用い
た装置を使用してＡＦＭモードのみで記録再生動作を行
った。すなわち、記録の際に図５のカンチレバー５２に
矩形電圧パルスを加えてプローブ５２ａを強制的に記録
媒体５１に押し付けて凹状構造を該記録媒体５１に形成
させた（記録）。引き続き前記の記録動作を行った場所
を含む領域で再びプローブ５２ａを走査したところ、上
記で記録動作を行った位置において直径約１０ｎｍの凹
状スポットが現れ、該位置における記録媒体の高さ方向
に変化が生じたことが確認された（再生）。

【００２６】［実施例５］実施例５では、記録媒体を形
成するための基板を実施例１と同様の方法で作製し、マ
イカ基板上に金薄膜を形成した。次に図４に示したエキ
シマレーザー加工システム（浜松ホトニクス、Ｃ４５４
０）を用い、前記基板を実施例２と同様の構成となるよ
う加工を行なった。該エキシマレーザー照射領域を含む
基板上を図５に示すＡＦＭ／ＳＴＭ装置で評価したとこ
ろ、エキシマレーザーを照射した部分では高さ約１５０
０Åのステップが観察され、ステップ底部では幅約１μ
ｍ全域にわたって金薄膜由来の像が得られなかった。ま
た、該基板を電界放射型走査電子顕微鏡（日立、Ｓ−９
００）により評価したところ面内方向に図２ｂに示した
ような所望の加工を行なったことを確認した。

【００２７】次に実施例１に記載の方法により前記基板
の最表面を疎水化した。引き続き実施例１に記載の材料
および方法で作製した記録媒体を用いて実施例４と同様
の記録動作を行ったところ、該記録動作を行った位置に
おいて直径約１０ｎｍの凹状スポットが現れ、該位置に
おける記録媒体の高さ方向に変化が生じたことが確認さ
れた（再生）。

【００２８】［実施例６］実施例６では、記録媒体を形
成するための基板を実施例１と同様の方法で作製し、マ
イカ基板上に金薄膜を形成した。次に図４に示したエキ
シマレーザー加工システム（浜松ホトニクス、Ｃ４５４
０）を用い、前記基板を面内方向には図２ｂのような、
深さ方向には図３ｂのような構成となるよう加工を行な
った。該エキシマレーザー照射領域を含む基板上を図５
に示すＡＦＭ／ＳＴＭ装置で評価したところ、エキシマ
レーザーを照射した部分では高さ約３０００Åのステッ
プが観察され、ステップ底部では幅約１μｍ全域にわた
って金薄膜由来の像が得られなかった。また、該基板を
電界放射型走査電子顕微鏡（日立、Ｓ−９００）により
評価したところ面内方向に図２ｂに示したような所望の
加工を行なったことを確認した。

【００２９】次に実施例１に記載の方法により前記基板
の最表面を疎水化した。引き続き実施例１に記載の材料
および方法で作製した記録媒体を用いて実施例４と同様
の記録動作を行ったところ、該記録動作を行った位置に
おいて直径約１０ｎｍの凹状スポットが現れ、該位置に
おける記録媒体の高さ方向に変化が生じたことが確認さ
れた（再生）。

【００３０】［実施例７］実施例７では、図１下部導電
層２１の全面に予め記録媒体を形成しておき、引き続き
すでに記述した構成例および方法によって前記記録媒体
付き下部導電層２１を一部分除去した。まず図１の基板
１１を実施例１と同様の方法で作製し、マイカ基板上に
下部導電層２１として金薄膜を形成した。該下部導電層
２１上に実施例１に記載の材料および方法で記録媒体を
作製した。次に図４に示したエキシマレーザー加工シス
テム（浜松ホトニクス、Ｃ４５４０）を用い、前記基板
を２０μｍ×２０μｍの完全な矩形領域が現れるように
実施例１と同様の方法で加工を行なった。その際、加工
深さは１５００Åとなるよう制御した。該エキシマレー
ザー照射領域を含む基板上を図５に示すＡＦＭ／ＳＴＭ
装置で評価したところ、エキシマレーザーを照射した部
分では高さ約１５００Åのステップが観察され、ステッ
プ底部では幅約１μｍ全域にわたって金薄膜由来の像が
得られなかった。また、該基板を電界放射型走査電子顕
微鏡（日立、Ｓ−９００）により評価したところ図２ａ
および図３ｂに示したような所望の加工を行なったこと
を確認した。次に実施例１で用いた装置を使用して記録
再生動作を行ったところ、実施例１と同様の動作及び効
果を確認した。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、以上のとおりパターン化した
領域に記録媒体を形成した構成により、情報の記録が規
則的な領域で行われ、情報記録の動作途中において、記
録媒体と導電性探針の距離を大きく引き離した後でも、
該探針が記録領域に比較的容易に再アクセスすることが
可能となり、再現性の良い高密度記録・再生を行うこと
ができる。また、記録媒体作製工程が、簡便で再現性に
優れているため、生産性が高く、トリミングにより記録
媒体自身が劣化する等の問題が生じることがなく、コス
トの低減化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いられる基板を示す模式図である。

【図２】本発明に用いられる基板を示す模式図である。

【図３】本発明に用いられる基板を示す模式図である。

【図４】本発明による記録媒体の作製方法によって記録
媒体を形成する工程の模式図である。

【図５】本発明で用いる記録再生の装置を示す模式図で
ある。

【図６】本発明の記録を行う際のパルス電圧印加波形で
ある。

【符号の説明】

１１：基板２１：下部導電層２２：下部導電層が除去された部分２３：記録領域４０：レーザービーム４１：制御コンピュータ４２：エキシマレーザー４３：マスク４４：投影レンズ４５：試料（基板）４６：マスク−投影レンズ間距離４７：投影レンズ−試料間距離４８：精密移動ステージ５０：パルス電源５１：記録媒体５２：カンチレバー５２ａ：プローブ５３：圧電アクチュエータ５４：バイアス電圧印加手段５５：電流検出手段５６：探針変位量検出手段５７：サーボ制御手段５８：マイクロコンピュータ５９：表示装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プローブにより記録再生を行なう記録媒体
の作製方法において、該記録媒体を作製すべき基板表面
全面に下部導電層を形成する工程と、該下部導電層の一
部分を非熱加工により除去してパターン化した領域を形
成する工程と、該パターン化した領域に記録媒体を形成
する工程とを少なくとも有し、記録媒体を作製すること
を特徴とする記録媒体の作製方法。
【請求項２】プローブにより記録再生を行なう記録媒体
の作製方法において、該記録媒体を作製すべき基板表面
全面に下部導電層を形成する工程と、該下部導電層上に
記録媒体を形成する工程と、該下部導電層および該記録
媒体の一部分を非熱加工により同時除去してパターン化
した記録領域を形成する工程とを少なくとも有し、記録
媒体を作製することを特徴とする記録媒体の作製方法。
【請求項３】前記記録媒体が、電圧印加で導電性が変化
する材料であることを特徴とする請求項１または請求項
２に記載の記録媒体の作製方法。
【請求項４】プローブにより記録再生を行なう記録媒体
において、基板表面全面に形成された下部導電層と、該
下部導電層の一部分を除去してパターン化した領域に形
成された記録媒体部とからなることを特徴とする記録媒
体。
【請求項５】プローブにより記録再生を行なう記録媒体
において、基板表面全面に形成された下部導電層と該下
部導電層上に形成された記録媒体の一部分とを、同時除
去することによりパターン化された記録領域を有するこ
とを特徴とする記録媒体。
【請求項６】前記記録媒体が、電圧印加で導電性が変化
する材料であることを特徴とする請求項４または請求項
５に記載の記録媒体。
【請求項７】請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載
の記録媒体の作製方法、または請求項４〜請求項６のい
ずれか１項に記載の記録媒体を用いる情報処理方法であ
って、前記記録媒体上でプローブを予備走査して前記区
分領域を確認し、該領域の範囲内で記録・再生を行なう
ことを特徴とする情報処理方法。
【請求項８】請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載
の記録媒体の作製方法、または請求項４〜請求項６のい
ずれか１項に記載の記録媒体を備え、情報の記録・再生
を行う情報処理装置であって、前記記録媒体上でプロー
ブを予備走査して前記区分領域を確認し、該領域の範囲
内で記録・再生を行なうことを特徴とする情報処理装
置。