WO1999005530A1

WO1999005530A1 - Probe, method of its manufacturing, and probe-type memory

Info

Publication number: WO1999005530A1
Application number: PCT/JP1998/003171
Authority: WO
Inventors: Yasushi Ogimoto
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 1997-07-22
Filing date: 1998-07-15
Publication date: 1999-02-04
Also published as: JP3817032B2; EP1016868A4; EP1016868B1; DE69842241D1; EP1016868A1; JPH1138018A; US6208789B1

Description

明細書

プロ一ブ及びその製造方法とプローブ型メモリ技術分野

本発明は、走査型近接場顕微鏡および近接場光学を利用したプローブ及びその製造方法とプローブ型メモリに関する。

背景技術

近年、光学波長の限界を超えた超解像を実現する走査型近接場光学顕微鏡 (S NOM .' S c a n nin g— Ne a r— Fi e 1 d— O p t i c a 1 -M i c r o s c o p e) を利用し、従来の光記録や磁気記録の限界を超えた 60 G b i t / i n ²〜： I T b i t / i n ²の高密度メモリ（SNOM 型メモリ）を実現することを自的とした研究が始められている。

近接場光学により超解像を実現するにはエバネッセント場と呼ばれる電磁場を利用することが必要である。 SNOM型メモリにおいては、このェバネッセント場の生成及び検知手法として光ファイバプローブや誘電体物質で形成された中空のプローブなどがよく用いられる。これらのプローブは入射する光の波長よりも小さい端部を先端に有しており、該端部からェバネッセント場として光が出射される。プローブの分解能は端部とほぼ同程度の値が得られることが知られており、このようなプローブを利用することにより超解像が実現される。

したがって、高記録密度を狙う S NOM型メモリ用プローブとしては、求められる分解能とほぼ等しく設計された開口径が光学的に実現されることが必要である。それと同時に、プローブ先端から出射される光強度は信号の品質（S/N) や記録密度を決めるもう一つの大きな要因であるため、いかにして入射光をプローブ外に漏れ出る事なくプローブ先端まで到達させるかが高密度メモリ用プローブとしては重要な点になる。従来、これらのプローブにはプローブの外側に金属薄膜を形成することにより光が漏れ出ないようにする試みが行われてきた。高密度メモリ用の光源としては半導体レーザの使用が最も好ましいが、これら半導体レーザの波長は例えば、 635 nm、 650 nm、 780 nm、 83 Onmと 6 00 nm以上の波長であるため、プローブを被覆する金属薄膜としては 6 00 nm以上の波長に対して高反射率を示す材料が望まれる。 600 nm 以上の波長に対する反射率が高い金属薄膜としては例えば特開平 8— 94 649号公報に金（Au) や銅（Cu) が記載されているが、 Auや Cu が 60 Onm以上の波長に対して高反射率を示すことは『新版物理定数表、表 7. 1. 2. 3、 p. 172』等に記載されているようによく知られた事実である。

ところが、この高い反射率を示す Au膜をプローブに形成し、プローブ他端から He— Neレーザ（632. 8 nm) を入射してみたところ、入射光をプローブ外に漏れ出る事なくプローブ先端まで到達させることが出来ず、プローブ先端での光強度が著しく減少するため、信号の品質（S/ N) が劣り高密度記録が行えないという課題が明らかとなつた。

発明の開示

上記課題を解決する手段として、本発明では以下のプローブが有効である事を見い出した。

この発明は、光源からの光が入射する第 1の端部と上記入射する光の波長よりも直径が小さい第 2の端部とを有するコアと、そのコアを被覆するクラッドとを備えたプローブにおいて、上記第 1,第 2の端部を除く少なくとも上記第 2の端部側の上記コアの表面に、窒化チタン，窒化ジルコニゥムおよび窒化ハフニウムのうちの少なくとも 1つの窒化物からなる窒化物薄膜を有する遮光部を設けたことを特徴とするプローブを提供することにめ。

このようなプローブを用いることにより、 6 0 0 nm以上の波長に対して高反射率を示し、かつ光がプローブから漏れ出ることがないため、プロ一ブ先端での出射光強度の減少が少ないプロ一ブが実現できる。

また、この発明は、光源からの光が入射する第 1の開口部と上記入射する光の波長よりも直径が小さい第 2の開口部とを有する筒体を備えたプローブにおいて、上記第 1,第 2の開口部を除く少なくとも上記第 2の開口部側の上記筒体の外周面に、窒化チタン，窒化ジルコニウムおよび窒化ハフニゥムのうちの少なくとも 1つの窒化物からなる窒化物薄膜を有する遮光部を設けたことを特徴とするプローブを提供することにある。

上記プロ一ブを用いることにより、 6 0 0 nm以上の波長に対して高反射率を示し、かつ光がプローブから漏れ出ることがないため、プローブ先端での出射光強度の減少が少ないプローブが実現できる。

また、一実施例のプローブは、上記窒化物薄膜の膜厚が 1 0 nm以上で、かつ、 1 0 0 0 nm以下であることを特徴とする。

すなわち、窒化チタン，窒化ジルコニウムおよび窒化ハフニウム膜は、 6 0 0 n m以上の波長に対して高反射率を示すばかりでなく、膜厚が 1 0 nm以上から均一な被覆が可能で、かつまた密着性に優れるために 1 0 0 0 nmの膜厚まで剥離することなくプローブを被覆することが可能である c また、このプローブと記録媒体との衝突を防ぐクリアランスを確保するため、 1 0 0 0 nm以下とすることが好ましい。

また、一実施例のプローブは、上記遮光部は、上記コアに接触するチタン，ジルコニウムおよびハフニウムのうちのいずれか 1つからなる金属薄膜と、その金属薄膜上に形成された上記金属薄膜の窒化物である上記窒化物薄膜とを有することを特徴とする。上記プローブは、窒化チタン/チタン，窒化ジルコニウム/ジルコニゥムおよび窒化ハフニウム/ハフニウムの少なくとも一つから選択された窒化物薄膜及び該被窒化金属薄膜の 2層構造を形成することにより窒化物薄膜の応力を緩和し密着性を向上させることで、入射光強度を増強した際においても剥離がなく、プロ一ブ先端での出射光強度の減少が少ないプロ一ブを実現できる。

また、一実施例のプローブは、上記窒化物簿膜の膜厚は 1 O nm以上で、かつ、 1 0 0 0 nm以下であると共に、上記金属薄膜の膜厚は 1 0 nm以下であることを特徴とする。

上記プローブでは、窒化チタン，窒化ジルコニウムおよび窒化ハフニゥム膜は、 6 0 O nm以上の波長に対して高反射率を示すばかりでなく、膜厚が 1 O nm以上から均一な被覆が可能で、かつまた密着性に優れるために 1 0 0 O nmの膜厚まで剥離することなくプローブを被覆することが可能である。また、このプローブと記録媒体との衝突を防ぐクリアランスを確保するため、 1 0 0 O nm以下とすることが好ましい。また、上記金属薄膜の膜厚が 1 O nm以下では、上記遮光膜の反射率にほとんど影響することなく、窒化物薄膜の密着性を向上させる。

また、この発明は、上記金属薄膜と窒化物薄膜とを有する遮光部を設けたプローブの製造方法において、上記金属薄膜と上記窒化物薄膜とを同一真空中で連続的に形成することを特徴とするプローブの製造方法を提供することにある。

上記プローブの製造方法では、窒化チタン/チタン，窒化ジルコニウム /ジルコニウムおよび窒化ハフ二ゥム /ハフ二ゥムの少なくとも一つの組み合わせから選択された窒化物薄膜及び該被窒化金属薄膜の 2層構造を、同一真空中で連続的に形成することにより窒化物薄膜の応力を緩和し密着性を向上させることで、入射光強度を増強した際においても剥離がなくプローブ先端での光強度減少の少ないプローブが、窒化物薄膜の膜厚が上記と同様の範囲（ 1 0 nm以上 1 0 0 0 nm以下）で、かつ、被窒化金属薄膜の膜厚が 1 O nm以下において作製可能となる。

さらに、この発明は、上記プローブを用いて微小ビットが記録されたことを特徴とするプローブ型メモリ（記憶媒体に情報を書き込みおよび/または読み出す装置）を提供することにある。

このようなプローブを備えることにより高記録密度のプローブ型メモリが実現可能となる。

図面の簡単な説明

図 1は本発明の実施例 1のプローブの概略断面図である。

図 2は本発明の実施例 2のプローブの概略断面図である。

図 3は上記実施例 1， 2のプローブを用いたプローブ型メモリ装置の要部の概略図である。

図 4は本発明の筒体を備えたプローブの概略断面図である。

発明を実施するための最良の形態

本発明による窒化物薄膜を用いたプローブ及びその製造方法とプローブ型メモリの有効性を示すための比較例及び実施例を以下に述べる。

(比較例）

比較として、 A u膜及び C u膜を被覆した 2種類のプローブの例を示す。 A u膜及び C u膜をガラス基板上に成膜し、反射率を H e— N eレーザ ( 6 3 2 . 8 nm) を用いて測定したところ、 A u膜では 9 2 %、 C u膜では 8 9 %と文献等でよく知られているように高い反射率が得られることを確認した。

ところが、この高い反射率を示す A u膜及び C u膜を、端部を除く光フアイバ表面に形成し、プローブの一方の端部から 5mWのHe—Neレ一ザ（ 632. 8 nm) を入射し、プローブをフォトディテク夕に接近させてプローブ先端での光強度を測定したところ、約 6 pWと著しく減少していることがわかった。

この原因を調べるために、 10 nm〜 1000 nmと膜厚をかえて成膜してプローブの表面を SEM (走査型電子顕微鏡）で調べたところ、 30 nm以下の膜厚では膜にピンホールが見られた。また、 100nm〜l 0 00 nm程度の厚さの膜では、ビンホールは見られなかったもののいくつかの箇所で膜はがれがみられた。成膜直後には膜剥がれのなかったサンプルにおいても、数回便用したのちに再び SEMで観察したところ、同様に膜剥がれがみられた。この膜剥がれの原因は、 All膜や Cu膜のプローブに対する密着性が悪いことと、またプローブの使用に際しての熱履歴においてプローブとの間に生じる熱歪みが大きいことによるためと考えられる _c プロ―ブ先端での光強度が減少している要因としては、このような Au 膜あるいは C u膜に生じたビンホールや膜剥がれの箇所からプローブ内の光が漏れ出ることが考えられる。即ち、 Au膜や Cu膜は 60 Onm以上の波長に対して高反射率を示すのだが、密着性が悪いためにビンホールや膜剥がれが生じ、その部位から光が漏れることによりプローブ先端での光強度が減少するため、高密度メモリ用プローブとしては実用上間題があることがわかる。

(実施例 1)

図 1はこの発明の実施例 1のプローブの概略断面図であり、プローブの基材として、光源からの光が入射する第 1の端部 2 aと上記入射する光の波長よりも直径が小さい第 2の端部 2 bとを有するコア 2とそのコア 2を被覆するクラッド 1とを備え、外径が 140 zm、コア径が 8〃mの光フアイバを用いた。ゥエツトエッチングによりファイバの片側の先端径を 1 00 nm程度に加工している。

この加工したファイバ先端の外側に遮光部である T iN (窒化チタン）膜 3を反応性 RFマグネトロンスパッタリング法により形成した（図 1) < 成膜までの手順としては、ターゲットに T iメタルターゲット（純度： 4 N) を用いて、ベースプレッシャー 2x 10— ⁴ Paまで真空排気した後、基板加熱を行う。その後、スパッ夕ガスを成膜室内に導入して、スパッ夕を行う圧力に調整する。スパッ夕ガスとしては A r及び N₂ガスを用いた。なお、成膜直前に Arあるいは N₂ガスを用いた逆スパッタリングを行う場合もある。

まず、はじめに T iN膜 3の形成条件の検討を行った。成膜条件として、 RFパワー 100w、基板温度 200°C、ガス圧 0. 6 Paを固定して、ガス比を Ar/N₂ = 8/2、 7/3、 6/4、 5/5、 4/6、 2/8 と変えて成膜した。膜厚は成膜時間により制御を行って 20 Onmとした <

Ar/N₂比が 7/3より N₂が少ない条件ではいわゆる銀白色の膜が得られ、 N₂が多い条件では赤味がかった銅に似た色を示す膜が得られた。また、このガス比を境にして成膜速度が T i膜の約 1/4程度に急激に低下し、これより N₂を増加しても成膜速度はほぼ一定であった。このように膜の色及び成膜速度の変化から、 Ar/N₂比 =7/3より N₂が多い条件下においては T iN膜が形成されていると判断した。この成膜速度の低下は夕一ゲット上に窒化物が形成されることで見かけ上、スパッ夕率が低下したためと考えられる。

反射率等の測定がプローブに形成した T i N膜では調べにくいことから、ガラス基板上に同様の条件（Ar/N₂比 =7/3より N₂が多い条件）で TiN膜を成膜し、 He— Neレーザ（ 632. 8 nm) による反射率測定および XRD (X線回折）測定を行い、 T i N膜の特性を調べた。この T i N膜の反射率は約 80%程度であり、同様にして測定した A u膜で得られた 90%以上の反射率に比べ低い値が得られた。また、 XRDの結果、膜はアモルファスであることがわかった。また、 N₂ガスを增加した場合においても、上記 T i N膜の色および反射率に大きな変化はみられず、アモルファスの膜であったことから、膜中に N₂は取り込まれているものの実際に T i N膜の形成に寄与している量が少ないことが考えられる。そこで、反射率の向上を目的としてさらに成膜条件を検討したところ、ガス圧が 0. 26 P a (2mT o r r ) 以下の時に金色を示す膜が得られることがわかった。また、同一のガス比で成膜した場合には、ガス圧が低い方が成膜速度は大きい値が得られることもわかった。言い換えると、成膜速度が一定の場合には、ガス圧は低い方が良い。反射率および結晶性を調べたところ、反射率はほぼ 90%にまで向上し、さらに T i N膜は（1 1 1) 配向していることがわかった。 T i N膜の結晶化が十分に行われていることからアモルファス膜と比較して膜中に取り込まれた N₂の T i N 形成に寄与する量が増加を示し、このことがさらなる反射率向上に寄与したと考えられる。

この高反射率を示す条件（RFパワー 1 00w、基板温度 200°C、ガス圧 0. 26 P a、ガス比 A r /N₂= 7 3 ) で膜厚を 1 0 n m〜： I 0 00 nmまで変えて T i N膜をプローブに形成し、プローブの表面を S E Mで調べたところ、 1 0 nmの薄膜においても T i N膜にピンホールなどは見られず、膜剥離のない平坦な膜が均一に形成されていることが確認された。すなわち、これは形成した T i N膜の密着性が優れており、被覆性が高いためであると考えられる。

次に、光源としての 5 mWの H e— N eレ一ザ（632. 8 nm) を上記プローブに入射して光強度を測定したところ、プローブ先端で約 2 Op Wと比較例の 3倍以上の光強度が得られた。

また、 ZrN膜、 HfN膜を被覆したプローブにおいても、密着性よく結晶化した窒化物薄膜が得られ、同様の膜厚範囲において He— Neレーザ（632. 8 nm) に対して高い反射率を示し、プローブ先端での光強度も同様に十分大きな値が得られることを確認した。また、 TiN膜の被覆によりプローブの機械的強度が向上したためか、プローブの損傷が Au 膜を形成したプローブに比べてほとんど無いことがわかった。

被覆する窒化物薄膜の膜厚に関しては、走査型近接場光学顕微鏡や高密度メモリのプローブとして、試料や記録媒体に 10〜2 Onm程度にまで接近させることを考慮することが重要となる。プローブ先端の開口径ゃテ一パー角度にもよるが、被覆する膜厚が厚い場合には、物理的なプローブ先端径が（膜厚の 2倍 +開口径）にほぼ等しくなり、太い先端径を有するプローブを用いて媒体に 10〜2 Onm程度まで接近させることになるため、プローブと記録媒体との間に振動などによる角度ぶれが生じた場合、プローブと媒体との衝突を防ぐクリアランスのマ一ジン確保が難しくなることが考えられる。例えば、媒体の表面が平滑であると仮定し、プローブと媒体との距離を 10 nmに設定し、開口径 100 nmのプローブに 10 00 nmの膜を被覆した場合、ワーストケースで許される角度ぶれの大きさ 0は、

0 = arc t an {10/ (2x 1000 + 100) }

から見積もることができ、その値は約 0. 27deg. と小さくて、マ一ジン確保が難しくなり始める。

このように被覆する窒化物薄膜の膜厚としては、十分にプローブ内の光を閉じ込めるに足る厚さが必要であることは言うまでもないが、厚い場合には歪みに伴う膜剥がれの問題に加えて、上述のプローブと媒体との衝突を防ぐクリァランスの間題が新たに発生するため、実用上は 1 0 0 0 nm 以下にすることが好ましい。

以上述べたように、光源からの光が入射する第 1の端部 2 aと上記入射する光の波長よりも直径が小さい第 2の端部 2 bとを有するコア 2と、そのコア 2を被覆するクラッド 1とを備えたプローブにおいて、上記第 1，第 2の端部 2 a , 2 bを除く少なくとも第 2の端部 2 b側のコア 2の表面に、窒化チタン，窒化ジルコニウムおよび窒化ハフニウムのうちの少なくとも 1つの窒化物からなる窒化物薄膜 3を設けることにより、 6 0 O nm以上の波長に対して高反射率を示し、かつ、光がプローブから漏れ出ることのないため、プロ一ブ先端での出射光強度の減少が少ないプロ一プが実現でぎる。

また、窒化チタン，窒化ジルコニウムおよび窒化ハフニウム膜は、 6 0 O nm以上の波長に対して高反射率を示すばかりでなく、膜厚が 1 O nm 以上から均一な被覆が可能で、かつまた密着性に優れるために 1 0 0 0 n mの膜厚まで剥離することなく被覆したプローブを作製できる。また、窒化チタン，窒化ジルコニウムおよび窒化ハフニウム膜の膜厚を 1 0 0 O n m以下にすることによって、プローブと記録媒体との衝突を防ぐクリアランスを確保することができる。

本実施例 1では、作製方法として R F—マグネトロンスパッタリング法を用いたが、 D C—マグネトロンスパッタリング法や蒸着、イオンブレーティングなどその他の物理的成膜方法や C V Dなどの化学的成膜方法を用いても勿論構わない。

また、プロ一ブ基材として光ファイバを用いたが、その他にも中空のプローブなどを用いても構わない。例えば、図 4に示すように、光源からの光が入射する第 1の開口部 33と上記入射する光の波長よりも直径が小さい第 2の開口部 34とを有するガラス等からなる筒体 31を備えたプロ一ブにおいて、上記第 1,第 2の開口部 33， 34を除く筒体 31の外周面に、窒化チタン，窒化ジルコニウムおよび窒化ハフニウムのうちの少なくとも 1つの窒化物からなる窒化物薄膜 32を設けてもよい。

(実施例 2)

上記実施例 1で作製したプローブを用いて、 He- Neレーザ（ 632. 8 nm) の入力パワーを 4 OmWにまであげて、長時間プローブを使用したところ、出射光強度が約 6 pWにまで減少していた。 SEMによる観察を行ったところ、プローブに被覆した膜にクラックが生じていることが判明した。これは、長時間大きなパワーで光をプローブに入射し続けたことにより、膜を被覆したプローブ先端の温度が上昇し再び冷却する繰り返しの際の窒化物薄膜とプローブ基材である光ファイバとの熱膨張差に起因するものであることを見い出した。そこで、この熱歪みを緩和し、クラック発生を抑止する目的で、プローブ基材と T iN膜との間に T i膜を形成することを試みた。

図 2はこの発明の実施例 2のプローブの概略断面図であり、遮光部以外は、上記実施例 1のプローブと同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。

上記プローブ基材及び成膜条件には、実施例 1と同様のものを用いて、 T i /T i/プローブ構造を、 T i N膜 4の膜厚を 10 nm~ 1000 nm、 Ti膜 5の膜厚を 1 Onmとして作製した（TiN/T iは、 Ti 膜上に T iN膜が形成された遮光部の構造を示す)。 60 Onm以上の入射光波長に対する T i膜 5の反射率は、 T iN膜ほどよくはなかったのだが、 T i膜 5の膜厚が 10 nm程度に薄い場合には T iN/T iの反射率には実質的には影響が見られなかった。また、この時、同一真空中で連続的に T iN/Tiを形成したことにより T iN/T iの界面は酸素の吸着などの影響をほとんど受けることがなく、密着性のよい 2層構造を形成することがわかった。

このプローブに同様に H e— Neレーザ（ 632. 8 nm) の入力パヮ一を 4 OmWにまであげて光を入射して使用したものを SEM観察したが、クラックの発生などは観測されず、プローブ先端での出射光強度も約 12 0 pWと大きな値が得られることが確認された。

また、同様に ZrN/Zr膜、 H f N/H f膜を被覆したプローブにおいても、熱膨張差によるクラックの発生がないことを確認した。この理由を調べるために熱伝導性および熱膨張を測定したところ、 Z i-N膜の場合には、熱伝導性が TiN、 HfNに比べて最もよく放熱性に優れているため、温度上昇が抑制されて熱膨張による歪みの発生が少ないことがその要因の一つであることがわかった。また、 Hf N膜の場合には、熱伝導性は Z rN膜に及ばないものの熱膨張が小さくてファイバ材料であるガラスの値に近いために H f N/H f膜との膜熱膨張差自体が小さく、歪みの発生が少ないことがその要因の一つであることがわかった。

このように、窒化チタン/チタン，窒化ジルコニウム/ジルコニウムおよび窒化ハフニウム/ハフニウムの少なくとも一つの組み合わせから選択された窒化物薄膜及び該被窒化金属薄膜の 2層構造の遮光部を、同一真空中で連続的に形成することにより窒化物薄膜の応力を緩和して密着性を向上させることで、入射光強度を増強した際においても剥離がなくてプロ一ブ先端での出射光強度の減少の少ないプローブが、窒化物薄膜の膜厚が上記と同様の範囲（ 10 nm以上 1000 nm以下）で、かつ、被窒化金属薄膜の膜厚が 10 nm以下において作製可能となることが示された。本実施例 2では、作製方法として RF—マグネトロンスパッタリング法を用いたが、 DC—マグネトロンスパッタリング法や蒸着、イオンプレーティングなどその他の物理的成膜方法や C V D (化学的気相成長)などの化学的成膜方法を用いても勿論構わない。また、プローブ基材として光ファィバを用いたが、図 4に示す中空のプローブの窒化物薄膜 32の代わりに窒化チタン/チタン，窒化ジルコニゥム /ジルコニゥムおよび窒化ハフ二ゥム /ハフニウムの少なくとも一つから選択された窒化物薄膜及び該被窒化金属薄膜の 2層構造を形成しても構わない。

(実施例 3)

図 3は上記実施例 2のプロ一ブを備えたプローブ型メモリの要部の概略図を示している。図 3において、 16は半導体レーザ、 17はプローブ力ップリング用レンズ系、 18はプローブカップリング部、 19はプローブ、 20はフォトディテクタ一、 21は保護膜（カーボン）、 22は記録膜（G eSbTe)、 23は基板（ガラスディスク）、 24は記録ビットである。上記プローブ型メモリにおいて、実施例 1及び 2で作製したプローブによる微小ビットの書き込みを行い、高密度メモリ用プローブとしての有効性を調べた。プローブには先端径を各々 50 nm、 100 nmに加工し、膜厚 20 Onmの窒化チタン/チタンを被覆した 2種類を用いた。光源として波長え = 635 nm、入射パワー 20 mWの半導体レーザを使用してプローブに光を入射し、プローブ先端から出射されて媒体に反射した光の検出をフォトディテクターにより行う構成とした。このプローブを、媒体との距離を約 20 nmに保ちながら XY走査させ、ビットの書き込みを試みた。上記媒体には、相変化記録膜として一般的な GeSbTe膜をガラス基板上に形成し、その上部に保護膜として膜厚 15nmの C膜を形成したものを用いた。先端径 1 0 O n mのプローブを用いた場合には、プロ一ブ径にほぼ等しいサイズの約 1 0 0 nm径のビットが形成でき、先端径 5 0 nmのプロ一ブを用いた場合には、プローブ径にほぼ等しいサイズの約 5 O nm径のビヅトが形成できていることがわかった。これは、上記プローブにおいては先端端部付近からの光漏れがないため、その先端開口径のみから光が出射されていること、漏れ光の輻射熱によるビットサイズ拡大等の悪影響を抑制することができているためと考えられる。また、従来は入射光強度をあげると、先端端部付近から光が漏れて、ビットサイズが大きくなるため、小さいビットを形成するには入射光強度を落とすしかなく、その場合には光強度が弱いために媒体に不完全な記録しか行えず、信号品質が低下するという問題があつたが、上記プローブにおいては媒体に記録を行うに十分な強度の入射光においても、ビットサイズの拡大などの問題がなく、高密度でなおかつ信号品質の優れた記録を行うことが可能になる。各々のビット間隔としてビットサイズの 2倍を仮定した場合、 1 6 G b/ i n ²、 6 4 G b/ i n ²の高記録密度に相当することになり、上記ブローブが高密度メモリ用として適していることがわかる。

更に、実用的なメモリ用プローブとしてはそのアクセス回数に等しい熱履歴に対する耐久性、機械的強度などが要求されるが、上記プローブにおいて 1 0 0 0万回の光入力の繰り返し試験を行ったところ劣化はなく、 X Y走査によるプローブ先端の損傷も見られないなど耐久性にも優れていることが明らかとなった。

すなわち、上記実施例 2のプローブをプローブ型メモリに使用することで、微小なビット形成が可能で、かつ、優れた信号品質に必要な記録を行うに十分な強度の光を入射することが可能であり、さらに実用上大切な耐久性にもすぐれたプローブを備えた高密度プローブ型メモリが実現されることがわかった。なお、上記実施例 1のプローブをプローブ型メモリに使用しても、同様の効果が得られる。

本実施例 3では、媒体の記録膜に相変化膜を用いたが、その他光磁気膜などの本プローブを用いた光記録、熱記録が可能な媒体であれば構わないまた、媒体の保護膜に C膜を用いているが、その他 S i 0₂膜などを用いても勿論構わない。また、構成として簡便のため、フォトディテクタ一を配置したが、本プローブにより信号検出を行うことも可能である。

本発明により、近接場光学を利用した高密度メモリの実用化に必要とされる 6 0 0 nm以上の波長に対して高反射率を示し、入射光をプローブ外に漏れ出る事なくプローブ先端まで到達させ、プローブ先端での出射光強度の減少が少ないプローブ及びその製造方法が提供される。

さらに、本発明によるプローブは、実用上大切な機械的強度や耐久性にも優れており、プローブに大きな入射光強度を用いても熱膨張差による損傷がなく、出射光強度を向上することが可能であり、かつ、ビットサイズの拡大などの間題がなく、高密度でなおかつ信号品質の優れた記録ができるため、本プローブを用いることで高密度なプローブ型メモリが可能となる。また、原材料及び製造方法も安価であり、工業上極めて大きな価値を有するものである。

産業上の利用可能忤

この発明のプローブは、微小ビッ卜の記録を行う高記録密度のプローブ型メモリに用いられる。

Claims

請求の範囲

1 . 光源からの光が入射する第 1の端部と上記入射する光の波長よりも直径が小さい第 2の端部とを有するコアと、そのコアを被覆するクラッドとを備えたプローブにおいて、

上記第 1,第 2の端部を除く少なくとも上記第 2の端部側の上記コァの表面に、窒化チ夕ン，窒化ジルコニウムおよび窒化ハフニゥムのうちの少なくとも 1つの窒化物からなる窒化物薄膜を有する遮光部を設けたことを特徴とするプローブ。

2 . 光源からの光が入射する第 1の開口部と上記入射する光の波長よりも直径が小さい第 2の開口部とを有する筒体を備えたプローブにおいて、上記第 1，第 2の開口部を除く少なくとも上記第 2の開口部側の上記筒体外周面に、窒化チタン，窒化ジルコニウムおよび窒化ハフニウムのうちの少なくとも 1つの窒化物からなる窒化物薄膜を有する遮光部を設けたことを特徴とするプローブ。

3 . 請求項 1または 2に記載のプローブにおいて、

上記窒化物薄膜の膜厚が 1 0 nm以上で、かつ、 1 0 0 0 nm以下であることを特徴とするプロ一プ。

4 . 請求項 1または 2に記載のプローブにおいて、

上記遮光部は、上記コアに接触するチタン，ジルコニウムおよびハフ二ゥムのうちのいずれか 1つからなる金属薄膜と、その金属薄膜上に形成された上記金属薄膜の窒化物である上記窒化物薄膜とを有することを特徴とするプローブ。

5 . 請求項 4に記載のプローブにおいて、

上記窒化物薄膜の膜厚は 1 0 nm以上で、かつ、 1 0 0 0 nm以下であると共に、上記金属薄膜の膜厚は 1 O nm以下であることを特徴とするブローブ。

6 . 請求項 4または 5に記載のプローブの製造方法であって、

上記金属薄膜と上記窒化物薄膜とを同一真空中で連続的に形成することを特徴とするブローブの製造方法。

7 . 微小ビッ卜の記録を行うプローブ型メモリにおいて、

請求項 1乃至 5のいずれか 1つに記載のプローブを備えたことを特徴とするプローブ型メモリ。