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JP2004213849A - Device and method for recording information, and device and method for reproducing information - Google Patents

Device and method for recording information, and device and method for reproducing information Download PDF

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JP2004213849A
JP2004213849A JP2003002856A JP2003002856A JP2004213849A JP 2004213849 A JP2004213849 A JP 2004213849A JP 2003002856 A JP2003002856 A JP 2003002856A JP 2003002856 A JP2003002856 A JP 2003002856A JP 2004213849 A JP2004213849 A JP 2004213849A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an information recording and reproducing device and method which requires only low power consumption, hardly generates heat and can record information at high speed. <P>SOLUTION: In a scanning probe type information recorder, an information recording method, an information reproducing device and an information reproducing method, an elastic wave generation element 22 for generating an elastic wave is provided on a small probe 21, but a heating means is not provided on that. The energy of an elastic wave emitted from the small probe 21 is utilized to form a pit (cavity) in shape, recording information. In addition, the energy of the elastic wave emitted from the small probe 21 is utilized to reproduce information according to the existence/absence of a pit on a recording medium 24 adjacent to the point of the small probe 21. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像情報、大容量のデータ等の超高密度記録再生を行うことができる情報記録装置、情報記録方法および情報再生装置、情報再生方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
コンピュータネットワークの発達により、コンピュータで処理する情報量が急増し、それに伴って非常に容量の大きな情報記録再生装置の必要性が高まっている。半導体メモリやHDD(ハードディスクドライブ)、光ディスクシステムの中で、面記録密度(単位面積あたりの情報記録量)が現在最も高いのはHDDで、製品レベルでは50Gbit/in(Gbit/in:1平方インチあたり10bit)記録密度が達成されている。
【0003】
しかし、HDDのような磁気記録では、熱ゆらぎによる磁化反転現象により、100Gbit/inを越える記録密度を安定して実現するのは非常に困難である。光の回折限界により記録密度が制限される現行の光ディスクシステムでは、光源が可視光の範囲では20Gbit/in程度の記録密度が限界である。
【0004】
半導体メモリの面記録密度はHDDや光ディスクシステムより劣り、これらと同等の記録密度を得るには10nm程度の最小加工線幅が必要となってくる。このように磁気や光による情報記録方式では、記録密度を決定する最小ピットサイズには限界があり、半導体メモリでも微細加工技術の大幅な進展が必要となる。
【0005】
記録密度が限界に達しつつある従来の情報記録装置に代わり、記録・再生方法の異なる新しい情報記録方式が検討されている。その1つとして、微小探針を用いた走査プローブ顕微鏡(SPM:Scanning Probe Microscopy)の技術を利用した情報記録システムがある。
【0006】
例えば、原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscopy)を応用した数百Gbit/inの超高密度の情報記録システムが開発されている。このシステムではAFMで使われるような微小探針付きカンチレバーを用いて、有機記録媒体上に数十nm径の微小な窪み(ピット)を形成し、同じカンチレバーでピットの読み出しが行われる(非特許文献1参照)。
【0007】
つまり、このシステムでは、支持ベースに固定されたカンチレバーの先端に、曲率半径が20nm未満の非常に鋭い微小探針と、この探針を加熱するためのヒータとが形成されている(例えば、特許文献1参照)。探針の先端を記録媒体表面に軽く接触させた状態で、2本の配線を通してヒータに電流を流すと、探針の先端と接触している有機記録媒体が局所的に溶融し、直径30〜40nmの微小なピットが形成される(Thermomechanical Writing)。
【0008】
一方、ピットの読み出しは、ピット形成と同様に、同じヒータにパルス電流を印加することで行われるが、電流値は記録時よりもやや小さくしてピットが形成されないようにする。この状態で微小探針を記録媒体上に接触させながら走査すると、ピットの有無によってヒータと記録媒体との距離が変動する。距離が変わるとヒータから記録媒体への熱伝導率が変化し、ヒータの温度が変化する。
【0009】
最終的にヒータの温度変化をヒータ電流の変化として測定することでピットの有無が検出される(Thermomechanical Reading)。MEMS(Micro Electro Mechanical System)作製技術を用いてこのようなヒータ付きのAFMカンチレバーを32×32個集積化したアレイにおいて、100〜200Gbit/inの記録密度での記録・再生動作が実証されている(非特許文献2参照)。
【0010】
【特許文献1】
米国特許第6218086号明細書
【非特許文献1】
P.Vettiger et al.,IBM Journal of Research and Development,1999,Vol.44,No.3,323
【非特許文献2】
M.I.Lutwyche et. al.,Appl.Phys.Lett.,2000,Vol.77,No.20,3299
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
この微小探針用いて形状的(Topological)なピットを形成する記録方式は、磁気や光による記録方式とは異なり、原理的にピットサイズの下限がないという利点がある。しかしながら探針を加熱し、それと接触している記録媒体に微小ピットを形成し、ピットの有無を検出するというThermomechanical方式には熱に関係する問題が3つある。1つ目は消費電力が大きいこと、2つ目は温度変化によるトラッキング不整の問題、3つ目は熱時定数の問題である。
【0012】
従来の情報記録再生装置では、ヒータに投入された電力のうち、わずか2%しかピット形成に利用されていない。しかも記録時だけでなく再生時にもヒータ電流が必要なため、2次元アレイ全体が消費する電力は非常に大きくなる。さらに熱の利用効率が悪いため、ヒータで発生した熱によってアレイの温度が上昇する。
【0013】
この上昇温度はヒータの消費電力によって変わる。このシステムでは2次元アレイの同じ行に属する32個のAFMカンチレバーを並列動作させるため、記録時には記録するデータのパターンによって全体のヒータ電流が大幅に変わる(ピットを形成するカンチレバーのヒータにだけ電流を流す)。
【0014】
一方再生では同じ行に属する32個の全てのカンチレバーにヒータ電流を流すが、個々のヒータ電流は記録時より小さい。したがってアレイの温度は記録時と再生時で異なる。
【0015】
この温度変化によりアレイの材料の熱膨張率に応じて膨張あるいは収縮が起こる。記録時と再生時でアレイの温度が異なると、記録時のピットの位置と再生時の探針の位置がずれ、情報の再生が不可能になる。
【0016】
従来の情報記録再生装置では熱膨張・収縮によるトラッキングエラーを防ぐために、アレイ上に加熱ヒータと温度センサを内蔵し、±1℃の精度でアレイの温度が一定となるように調節している。このため制御回路が複雑となるばかりか、加熱ヒータにより消費電力がさらに大きくなるという欠点がある。
【0017】
さらに、この情報記録再生装置では熱時定数が数μsと遅いため、カンチレバー1個の記録・再生の速度は100kHz程度に制限されている。熱時定数はヒータの大きさや形状によって決まるが、機械的強度の制約からヒータサイズをあまり小さくできない。したがってヒータによる加熱を利用したThermomechanical方式では高速の記録・再生は困難である。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、走査プローブ型の情報記録装置、情報記録方法および情報再生装置、情報再生方法において、微小探針に対して加熱手段ではなく弾性波を発生させる手段を備えており、この微小探針から放出される弾性波のエネルギーを利用して、記録媒体上に形状的なピット(窪み)を形成して情報を記録する。また、この微小探針から放出される弾性波のエネルギーを利用して、その微小探針の突端と近接する記録媒体上のピットの有無により情報を再生する。
【0019】
このような本発明では、微小探針に対する加熱手段を具備していないため、Thermomechanical方式が有する熱に関連する課題を解決することができる。すなわち、弾性波によるピット形成はエネルギー利用効率が高いため消費電力が小さい。また加熱手段を利用していないため発熱量は小さく、それによる熱膨張・収縮が少ない。さらに弾性波の伝播速度は速いため時定数が小さく、高速の記録・再生が可能となる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図1は、本実施形態に係る情報記録再生装置を説明する模式図である。すなわち、この情報記録再生装置は、記録媒体24の表面にカンチレバーである微小探針21のプローブ21a(突端)を走査させることで情報の記録、再生を行うものである。微小探針21はアレイチップ210に例えば32×32個(図1では5×5個に省略されている)のマトリクス状に配置されており、微小探針21のプローブ21aが記録媒体24と対向する状態となっている。
【0021】
記録媒体24はドライブ25に載置されており、ドライブ25がXYZ方向へ移動することによって各微小探針21と相対的な位置を合わせることができるようになっている。記録媒体24には一つの微小探針21の接触範囲に対応したサブフィールドが設けられており、各サブフォールド内に微小ピットが形成される。微小探針21の接触で微小ピットを形成することにより記録が行われ、この微小ピットを微小探針21で検出することにより再生が行われる。
【0022】
本実施形態では、カンチレバーに対してエネルギーを与える手段として弾性波発生手段を用いており、この弾性波発生手段からカンチレバーに与えられる弾性波によってプローブの位置にある記録媒体表面に窪みを形成することで情報を記録し、またこの窪みの有無を読み取って情報の再生を行っている。
【0023】
次に、本実施形態で適用される微小探針の部分における実施例を説明する。
【0024】
<第1実施例>
図2は、第1実施例に係る情報記録再生装置の一例を模式的に示したものである。支持ベース23上に弾性波発生素子(弾性波発生手段)22が、さらにその上に微小探針21が一体的に形成され、探針の先端の近傍には記録媒体24が設置されている。弾性波発生素子22で発生した弾性波は微小探針21を介して記録媒体24表面に照射される。
【0025】
弾性波が照射される領域は微小探針21の先端近傍に限られ、その領域へ局所的に振動が加えられる。それに伴い加熱されることで窪み(ピット)が形成される。記録媒体24として例えば軟化温度の低い樹脂材料を用いることで、小さな弾性波エネルギーでピットを形成することができる。
【0026】
図2に示す例では、微小探針21の先端を記録媒体24の樹脂表面に接触させず近接させることでピットを形成する形態であるが、弾性波は微小探針21の先端からのみ効率的に照射されるので、微小探針21の先端と樹脂表面との距離が小さければ微小なピットを形成することができる。
【0027】
もちろん微小探針21の先端と記録媒体24の樹脂表面とを接触させることでより効率的に弾性波のエネルギーを記録媒体に与えることができ、非接触の場合に必要な弾性波強度より小さな強度でピットを形成することができる。
【0028】
記録媒体24に加える微小探針21の荷重は、記録媒体24表面での弾性波の強度に応じて適宜調整されるが、典型的には0.1μN程度の荷重で充分な深さと半径のピットが形成できる。弾性波は微小探針21の先端からのみ効率的に照射されるので、先端の局率半径を小さくするほど微小なピットを形成でき、記録密度を高めることができる。
【0029】
本実施形態では、微小探針21を介して記録媒体24の表面に弾性波を印加することで記録媒体24の表面に形状的なピットを形成する手法であるが、形成されたピットは、実用上充分な時間に渡って、その形状を保持することが必要である。このため記録媒体表面に与える弾性波強度は、弾性波の供給を断ち切った後でもピットが残存するのに必要な大きさとなる。
【0030】
弾性波の供給を断ち切った後でもピットが残存するのに必要な弾性波の大きさは、弾性波の発生方法、弾性波発生素子22と微小探針21との結合効率、微小探針21と記録媒体24との距離、微小探針21の材料・形状・サイズ、記録媒体24の材料などによって変わるが、記録動作での消費電力を低減するためには、エネルギー変換効率の高い弾性波の発生方法を用いることが望ましい。弾性波の発生方法には圧電型、磁歪型、電磁型、静電型等があるが、集積化の容易さとエネルギー変換効率から、ピエゾ電気効果を利用した圧電型の弾性波発生方法を用いるのが望ましい。
【0031】
圧電型の弾性波発生素子22には、長さ伸び振動子(length−extensional mode vibrator with field perpendicular to length)、厚み伸び振動子(thickness−extensional mode vibrator)、厚みすべり振動子(thickness shear mode vibrator)などがあるが、厚み伸び振動子の一種で、微細加工に適したバルク音響波共振器(bulk acoustic resonator)が好適である。
【0032】
図3は微小探針を備えた薄膜バルク音響波共振器の構造を模式的に示したものである。薄膜バルク音響波共振器の基本構造は圧電薄膜36を挟む下部電極35と上部電極37より成る3層構造である。
【0033】
下部電極35と上部電極37間に電圧を印加することで圧電薄膜36が膜厚方向に収縮し、厚み方向に伝播するバルク弾性波を発生させる。この薄膜バルク音響波共振器は、絶縁膜34を介して、支持ベース33上に形成されている。支持ベース33は素子全体の機械的強度を保つために用いられる。
【0034】
支持ベース33の下面には絶縁膜32を介して、先端が下方に向いた微小探針31が形成されている。微小探針31は支持ベース33の一部が除去された窓領域38に形成されているため、薄膜バルク音響波共振器から発生した弾性波は、絶縁膜32、34を介して微小探針31に高い効率で伝達される。
【0035】
図4〜図5は、図3に示した構造を作製するための方法を示した模式断面図である。基板には図4(a)に示したように、表面に熱酸化膜44が形成されたSOI(Silicon on Insulator)基板を使用する。図中符号41と43はSi層、42は埋めこみ酸化膜層(BOX層:Buried Oxide層)を示している。
【0036】
先ず、微小探針を形成するために、図4(b)に示したように、微小探針の位置に相当する部分の上部絶縁膜44をフォトリソグラフィーと反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)を用いて円形にパターンニングする。エッチングに用いるガスは例えばCFとOの混合ガスを使う。
【0037】
次に、パターンニングされた絶縁膜44をマスクとして、その下のSi層43をSFとOの混合ガスで反応性イオンエッチングを行い、Siのみを等方的にエッチングし、エッチングマスク直下のSiを円錐状に残す。
【0038】
この後、エッチングマスクだけを例えばBHF(Buffered Hydrogen Fluoride)溶液で除去し、残った円錐形のSi先端を先鋭化するため、熱酸化と酸化膜の除去を何度か繰り返す。
【0039】
熱酸化により円錐形のSiの表面は酸化膜で覆われ、それを除去することで円錐形全体が細くなっていくが、先端部は残留応力により酸化の進行が遅いため、非常に鋭い先端形状が得られる。図4(c)に示したように、このようにして作製された微小探針43は先端を保護するために適当な保護膜45で埋めこまれる。
【0040】
続いて、薄膜バルク音響波共振器を作製する。まずSOI基板のSi層41の一部を取り除き窓領域を形成するために、SOI基板の裏面に例えばPE−CVD(Plasma−Enhanced Chemical Vapor Deposition)法によりSiO膜46Aを全面に形成する。次に、開口部を形成するためにフォトリソグラフィーとRIEを用いてSiO膜46Aを開口する。
【0041】
このSiO膜をエッチングマスクとして、例えばTMAH(Tetramethylammonium Hydroxide)溶液を用いてSi基板41を異方性エッチングする。TMAHはSiの選択エッチャントであり、図4(d)に示したように、BOX層42はエッチングされず、底の平坦な傾斜のある窓が形成される。引き続きSiO膜46Aを除去し、絶縁のために再びPE−CVD法で裏面全体にSiO膜46Bを形成する(図5参照)。
【0042】
図5に示したように、この全面形成されたSiO膜46B上に、薄膜バルク音響波共振器の下部電極47、圧電体薄膜48、上部電極49をパターニングし、下部電極47と上部電極49の間に外部から電圧を印加するための配線領域(図示せず)を形成する。
【0043】
上部電極49と下部電極47は例えば、共にNi−CrとAuの2層膜から成り、電子ビーム蒸着とリフトオフ法によりパターンニングされる。圧電体薄膜48は、例えばZnOを用いるとすれば、Znをターゲットとし、ArとOの混合を用いた反応性スパッタ法により成膜し、フォトレジストをマスクとして、CHCOOH:HPO:HO=1:1:10の混合液でZnO膜をエッチングすることでパターンニングされる。
【0044】
最後に微小探針の保護膜45を適当な手段(有機膜ならOによるプラズマエッチング)を用いて除去する。このようにして作製された微小探針を備えた薄膜バルク音響波共振器の電極間に交流あるいは短パルス電圧を印加することにより、微小探針の先端より弾性波が放出される。
【0045】
この微小探針を適当な記録媒体(例えばPolymethylmethacrylate)に近接あるいは接触させ、弾性波を印加することで記録媒体表面に微小なピットを形成することができる。なお、薄膜バルク音響波共振器に用いられる圧電薄膜の厚さを、発生させる弾性波の圧電薄膜内での波長の半分とすれば、その周波数で最大の弾性波発生効率とすることができる(定在波条件)。したがって、圧電膜の厚さは使用する弾性波の周波数に応じて適宜調整すべきで本発明では特に規定しない。
【0046】
図2〜図5では単一の微小探針を備えた装置および作製方法を示したが、複数の微小探針を備えた1次元あるいは2次元アレイ構造としても良い。アレイ構造を用いて複数の微小探針を並列動作させることで、単一の微小探針を備えた装置よりも高速の動作速度を得ることができる。この場合、弾性波を与える素子を微小探針毎に具備することも、1つの弾性波発生素子から複数の微小探針に弾性波を与える構造としても良い。
【0047】
<第2実施例>
次に、微小探針における第2実施例を説明する。図6は第2実施例に係る微小探針を説明する図で、図6(b)は微小探針側から見た平面図、図6(a)はこの平面図の線分A−A’での断面を示している。SOI基板のBOX層52は、微小探針53を支持している短冊状の部分52Aを除き、窓領域50の全体に渡って除去されている。
【0048】
さらに、Si基板51との絶縁のために設けられた層56は、微小探針53の下部を含めて窓領域50全体に渡って除去されている。したがって微小探針53を支持するBOX層52Aと薄膜バルク音響波共振器の下部電極57との間には、絶縁層56の厚さに相当する空隙が形成されている。
【0049】
このとき微小探針53は短冊状のBOX層52AによってSi基板51に両端が支持されているため、記録媒体と微小探針53とを接触させたとき、短冊状BOX層52Aのたわみのため、過度の荷重が微小探針53に加わらない。
【0050】
さらに、微小探針と薄膜バルク音響波共振器との間に空隙を設けることで、微小探針と記録媒体とを接触させる記録方法を用いた場合でも、微小探針に加えられた荷重が薄膜バルク音響波共振器に加わらないようにすることができる。
【0051】
短冊状のBOX層52Aの形状は、両端が固定された構造に限定されず、片持ち梁(カンチレバー)や多点支持の任意の構造を取ることが可能である。単位荷重あたりの梁の変位(バネ定数)は、梁の長さや幅、厚さ、あるいは材料のヤング率等によって設計できる。
【0052】
例えば、梁を長くしたり、幅を小さくしたり、あるいは薄くすることでバネ定数は小さくできる。バネ定数を小さくすれば、同じ変位に対して、微小探針に印加される荷重は小さくできるので、微小探針の磨耗や破壊を軽減できる。しかし、同時に梁の自己共振周波数も低下する。共振周波数が低すぎると、弾性波による梁の応答速度が低下し、高速の記録動作が困難になる。粘性の無視できる固体中の弾性波の伝播は、熱の伝播と異なり、本質的に時定数が小さい。したがってこの小さな時定数を犠牲にすることのないよう、適当な共振周波数を持つ梁の構造を設計すべきである。
【0053】
図7〜図8は、図6に示した構造を作製するための方法を示したものである。基板には図7(a)に示したように、表面に熱酸化膜64が形成されたSOI基板を使用する。図中符号61と63はSi層、62はBOX層を示している。
【0054】
先ず、微小探針を形成するために、図7(b)に示したように、微小探針の位置に相当する部分の上部SiO膜64をフォトリソグラフィーとRIE法を用いて円形にパターンニングする。エッチングに用いるガスは例えばCFとOの混合ガスを使う。次にパターンニングされた絶縁膜64をマスクとして、その下のSi層63をSFとOの混合ガスで反応性イオンエッチングを行い、Siのみを等方的にエッチングし、エッチングマスク直下のSiを円錐状に残す。
【0055】
この後、エッチングマスクだけを例えばBHF溶液で除去し、残った円錐形のSi先端を先鋭化するため、熱酸化と酸化膜の除去を何度か繰り返す。このようにして作製された微小探針63は図7(c)に示したように、先端を保護するために適当な保護膜65で埋めこまれる。
【0056】
続いて、薄膜バルク音響波共振器を作製する。まずSi基板61の一部を取り除き窓領域を形成するために、SOI基板の裏面に例えばPE−CVD法によりSiO膜66Aを全面に形成する(図7(d)参照)。このSiO膜66AをフォトリソグラフィーとRIE法を用いて矩形に開口し、例えばTMAH溶液を用いてSi基板を異方性エッチングする。その結果、図7(d)に示したように、BOX層62を残した状態の傾斜のある窓が形成される。
【0057】
引き続きSiO膜66Aを除去し、絶縁膜66Bを全面に形成する。図8(a)に示したように、この絶縁膜66B上に、薄膜バルク音響波共振器の下部電極67、圧電体薄膜68、上部電極69をパターニングし、下部電極67と上部電極69の間に外部から電圧を印加するための配線領域を形成する(図示せず)。
【0058】
上部電極69と下部電極67は例えば、共にNi−CrとAuの2層膜から成り、電子ビーム蒸着とリフトオフ法によりパターンニングされる。圧電体薄膜68は、例えばZnOを使用し、フォトレジストをマスクとしてCHCOOH:HPO:HO=1:1:10の混合液でZnO膜だけをエッチングすることでパターンニングされる。
【0059】
そして、微小探針の保護膜65を適当な手段(有機膜ならCFとOの混合ガスによるプラズマエッチング)を用いて除去する(図8(b)参照)。さらに、BOX膜62をフォトリソグラフィーとRIE法を用いて、微小探針63の支持構造52A(図6(b)参照)をパターンニングする。
【0060】
最後に窓部分の絶縁膜66Bを選択除去する(図8(c)参照)。このときSi基板61や微小探針63、BOX層62が冒されないように、絶縁膜66Bには有機材料を用いることが好ましい。こうすれば有機材料の剥離液あるいはOガスによるドライエッチングにより、絶縁膜66Bのみを選択除去できる。
【0061】
このようにして作製された微小探針を備えた薄膜バルク音響波共振器の電極間に交流あるいは短パルス電圧を印加することにより、薄膜バルク音響波共振器から放出された弾性波は、微小探針63下部の空隙を介して、微小探針63に伝播され、先端より弾性波が放出される。
【0062】
この微小探針63を適当な記録媒体(例えばPolymethylmethacrylate)に接触させることで記録媒体表面に微小なピットを形成することができる。なお、薄膜バルク音響波共振器に用いられる圧電薄膜の厚さを、発生させる弾性波の圧電薄膜内での波長の半分とすれば、その周波数で最大の弾性波発生効率とすることができる)。したがって、圧電膜の厚さは使用する弾性波の周波数に応じて適宜調整すべきで本発明では特に規定しない。
【0063】
図6〜図8では単一の微小探針を備えた装置および作製方法を示したが、複数の微小探針を備えた1次元あるいは2次元アレイ構造としても良い。アレイ構造を用いて複数の微小探針を並列動作させることで、単一の微小探針を備えた装置よりも高速の動作速度を得ることができる。この場合、弾性波を与える素子を微小探針毎に具備することも、1つの弾性波発生素子から複数の微小探針に弾性波を与える構造としても良い。
【0064】
また、上記の例では、いずれも情報記録再生装置として情報の記録と再生との両方を行うことのできる装置を説明したが、各々別個の装置すなわち情報記録装置および情報再生装置として構成してもよい。
【0065】
【発明の効果】
以上説明したように、弾性波を発生する手段と微小探針を備えた走査プローブ型の情報記録再生装置において、微小探針の突端から発生する弾性波を使って、記録媒体に形状的で非可逆的なピットを形成する方法を用いることで、消費電力が低く、発熱が小さく、また高速の情報記録が可能となる。さらに、この弾性波を発生する手段と微小探針を使って、すでに記録されたピットを読み出すことにより、同様の特長を備えた情報の再生装置としても機能させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態に係る情報記録再生装置を説明する模式図である。
【図2】第1実施例に係る情報記録再生装置の一例を説明する模式図である。
【図3】微小探針を備えた薄膜バルク音響波共振器の構造を説明する模式図である。
【図4】第1実施例に係る情報記録再生装置の製造方法を説明する模式断面図(その1)である。
【図5】第1実施例に係る情報記録再生装置の製造方法を説明する模式断面図(その2)である。
【図6】第2実施例に係る情報記録再生装置の一例を説明する模式図である。
【図7】第2実施例に係る情報記録再生装置の製造方法を説明する模式断面図(その1)である。
【図8】第2実施例に係る情報記録再生装置の製造方法を説明する模式断面図(その2)である。
【符号の説明】
21…微小探針、22…弾性波発生素子、23…支持ベース、24…記録媒体
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an information recording apparatus, an information recording method, an information reproducing apparatus, and an information reproducing method capable of performing ultra-high-density recording and reproduction of image information, large-capacity data, and the like.
[0002]
[Prior art]
With the development of computer networks, the amount of information processed by computers has increased rapidly, and accordingly, the need for information recording / reproducing devices having a very large capacity has increased. Among semiconductor memories, HDDs (hard disk drives), and optical disk systems, HDDs currently have the highest areal recording density (information recording amount per unit area), and at the product level, 50 Gbit / in. 2 (Gbit / in 2 : 10 per square inch 9 bit) recording density is achieved.
[0003]
However, in magnetic recording such as HDD, 100 Gbit / in due to magnetization reversal due to thermal fluctuation. 2 It is very difficult to stably realize a recording density exceeding. In the current optical disk system in which the recording density is limited by the diffraction limit of light, the light source is 20 Gbit / in in the visible light range. 2 The recording density of the degree is the limit.
[0004]
The areal recording density of a semiconductor memory is inferior to that of an HDD or an optical disk system, and a minimum processing line width of about 10 nm is required to obtain a recording density equivalent to these. As described above, in the information recording method using magnetism or light, there is a limit to the minimum pit size that determines the recording density, and significant progress in fine processing technology is also required for semiconductor memories.
[0005]
Instead of the conventional information recording device whose recording density is reaching its limit, a new information recording method having a different recording / reproducing method is being studied. As one of them, there is an information recording system using a technique of a scanning probe microscope (SPM) using a fine probe.
[0006]
For example, several hundred Gbit / in using an atomic force microscope (AFM). 2 Ultra-high-density information recording systems have been developed. This system uses a cantilever with a fine probe as used in AFM to form a small pit (pit) with a diameter of several tens of nanometers on an organic recording medium, and reads out the pit with the same cantilever (Non-patented) Reference 1).
[0007]
That is, in this system, a very sharp micro-tip having a radius of curvature of less than 20 nm and a heater for heating the tip are formed at the tip of the cantilever fixed to the support base (for example, see Patent Reference 1). When a current is applied to the heater through two wires in a state where the tip of the probe is lightly in contact with the surface of the recording medium, the organic recording medium in contact with the tip of the probe is locally melted and has a diameter of 30 to 30 mm. Small pits of 40 nm are formed (Thermomechanical Writing).
[0008]
On the other hand, the pits are read out by applying a pulse current to the same heater as in the pit formation, but the current value is made slightly smaller than at the time of recording so that no pits are formed. In this state, when the microprobe is scanned while being in contact with the recording medium, the distance between the heater and the recording medium varies depending on the presence or absence of pits. When the distance changes, the thermal conductivity from the heater to the recording medium changes, and the temperature of the heater changes.
[0009]
Finally, the presence or absence of a pit is detected by measuring the change in the heater temperature as a change in the heater current (Thermomechanical Reading). Using an MEMS (Micro Electro Mechanical System) fabrication technology, an array in which 32 × 32 AFM cantilevers with heaters are integrated is 100 to 200 Gbit / in. 2 A recording / reproducing operation at a recording density of 1 has been demonstrated (see Non-Patent Document 2).
[0010]
[Patent Document 1]
U.S. Pat. No. 6,218,086
[Non-patent document 1]
P. Vettiger et al. , IBM Journal of Research and Development, 1999, Vol. 44, no. 3,323
[Non-patent document 2]
M. I. Lutwyche et. al. , Appl. Phys. Lett. , 2000, Vol. 77, no. 20,3299
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The recording method of forming a topological pit by using the minute probe has an advantage that there is no lower limit of the pit size in principle unlike the recording method using magnetism or light. However, there are three heat-related problems in the Thermomechanical method in which a probe is heated, minute pits are formed in a recording medium in contact with the probe, and the presence or absence of pits is detected. The first is that the power consumption is large, the second is the problem of tracking irregularities due to temperature changes, and the third is the problem of the thermal time constant.
[0012]
In the conventional information recording / reproducing apparatus, only 2% of the electric power supplied to the heater is used for pit formation. Moreover, since a heater current is required not only at the time of recording but also at the time of reproduction, the power consumed by the entire two-dimensional array becomes extremely large. Further, since the heat utilization efficiency is poor, the temperature of the array rises due to the heat generated by the heater.
[0013]
This rising temperature varies depending on the power consumption of the heater. In this system, since 32 AFM cantilevers belonging to the same row of a two-dimensional array are operated in parallel, the entire heater current varies greatly depending on the pattern of data to be recorded during recording (current is supplied only to the heater of the cantilever forming pits). Shed).
[0014]
On the other hand, in reproduction, a heater current is supplied to all 32 cantilevers belonging to the same row, but each heater current is smaller than that in recording. Therefore, the temperature of the array differs between recording and reproduction.
[0015]
This temperature change causes expansion or contraction according to the coefficient of thermal expansion of the array material. If the temperature of the array differs between recording and reproduction, the position of the pit at the time of recording and the position of the probe at the time of reproduction deviate, making it impossible to reproduce information.
[0016]
In the conventional information recording / reproducing apparatus, a heater and a temperature sensor are built in the array in order to prevent a tracking error due to thermal expansion / contraction, and the temperature of the array is adjusted with a precision of ± 1 ° C. so as to be constant. This not only complicates the control circuit, but also has the disadvantage that the heater consumes more power.
[0017]
Further, since the thermal time constant of this information recording / reproducing apparatus is as slow as several μs, the recording / reproducing speed of one cantilever is limited to about 100 kHz. Although the thermal time constant is determined by the size and shape of the heater, the size of the heater cannot be reduced too much due to mechanical strength restrictions. Therefore, it is difficult to perform high-speed recording / reproducing with the Thermomechanical method using heating by a heater.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve such a problem. That is, the present invention provides a scanning probe-type information recording device, an information recording method, an information reproducing device, and an information reproducing method, which include a means for generating an elastic wave instead of a heating means for a minute probe. Utilizing the energy of the elastic wave emitted from the probe, a pit is formed on the recording medium to record information. The information is reproduced by utilizing the energy of the elastic wave emitted from the minute probe, based on the presence or absence of a pit on the recording medium adjacent to the tip of the minute probe.
[0019]
In the present invention, since there is no heating means for the minute probe, it is possible to solve the problem related to heat of the Thermomechanical method. That is, the pit formation by the elastic wave has a high energy use efficiency and therefore consumes a small amount of power. In addition, since the heating means is not used, the calorific value is small, and the thermal expansion and contraction due to it is small. Further, since the propagation speed of the elastic wave is high, the time constant is small, and high-speed recording and reproduction can be performed.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an information recording / reproducing apparatus according to the present embodiment. That is, the information recording / reproducing apparatus records and reproduces information by scanning the surface of the recording medium 24 with the probe 21a (protruding end) of the micro probe 21 which is a cantilever. The micro probes 21 are arranged on the array chip 210 in a matrix of, for example, 32 × 32 (5 × 5 in FIG. 1), and the probes 21 a of the micro probes 21 face the recording medium 24. It is in a state to do.
[0021]
The recording medium 24 is placed on a drive 25, and the drive 25 moves in the XYZ directions so that the relative position with each of the micro probes 21 can be adjusted. The recording medium 24 is provided with subfields corresponding to the contact range of one minute probe 21, and minute pits are formed in each subfold. Recording is performed by forming a minute pit by contact with the minute probe 21, and reproduction is performed by detecting the minute pit with the minute probe 21.
[0022]
In the present embodiment, an elastic wave generating means is used as means for applying energy to the cantilever, and the elastic wave applied from the elastic wave generating means to the cantilever forms a depression on the surface of the recording medium at the position of the probe. The information is recorded in the device, and the presence or absence of the depression is read to reproduce the information.
[0023]
Next, an example of a micro probe applied in the present embodiment will be described.
[0024]
<First embodiment>
FIG. 2 schematically shows an example of the information recording / reproducing apparatus according to the first embodiment. An elastic wave generating element (elastic wave generating means) 22 is formed on a support base 23, and a minute probe 21 is formed integrally thereon. A recording medium 24 is provided near the tip of the probe. The elastic wave generated by the elastic wave generating element 22 is applied to the surface of the recording medium 24 via the minute probe 21.
[0025]
The region to be irradiated with the elastic wave is limited to the vicinity of the tip of the minute probe 21, and vibration is locally applied to the region. A pit is formed by heating with the heating. By using, for example, a resin material having a low softening temperature as the recording medium 24, pits can be formed with small elastic wave energy.
[0026]
In the example shown in FIG. 2, a pit is formed by bringing the tip of the micro probe 21 close to the resin surface of the recording medium 24 without making contact with the resin surface, but the elastic wave is efficiently generated only from the tip of the micro probe 21. Therefore, if the distance between the tip of the minute probe 21 and the resin surface is small, minute pits can be formed.
[0027]
Of course, by bringing the tip of the minute probe 21 into contact with the resin surface of the recording medium 24, the energy of the elastic wave can be more efficiently applied to the recording medium, and the intensity is smaller than the elastic wave intensity required in the case of non-contact. Can form a pit.
[0028]
The load of the fine probe 21 applied to the recording medium 24 is appropriately adjusted according to the intensity of the elastic wave on the surface of the recording medium 24. Typically, a pit having a sufficient depth and radius with a load of about 0.1 μN is used. Can be formed. Since the elastic wave is efficiently radiated only from the tip of the minute probe 21, a smaller pit can be formed as the local radius of the tip becomes smaller, and the recording density can be increased.
[0029]
In the present embodiment, the pits are formed on the surface of the recording medium 24 by applying an elastic wave to the surface of the recording medium 24 via the minute probe 21. It is necessary to maintain the shape for a sufficient time. Therefore, the intensity of the elastic wave applied to the surface of the recording medium is large enough for the pits to remain even after the supply of the elastic wave is cut off.
[0030]
The magnitude of the elastic wave required for the pits to remain even after the supply of the elastic wave is cut off depends on the method of generating the elastic wave, the coupling efficiency between the elastic wave generating element 22 and the microprobe 21, and the size of the microprobe 21. Although it varies depending on the distance from the recording medium 24, the material, shape, and size of the minute probe 21, the material of the recording medium 24, etc., in order to reduce power consumption in the recording operation, generation of an elastic wave having high energy conversion efficiency is required. It is desirable to use a method. There are piezoelectric, magnetostrictive, electromagnetic, electrostatic, etc. methods of generating elastic waves, but from the viewpoint of easy integration and energy conversion efficiency, a piezoelectric type elastic wave generating method utilizing the piezoelectric effect is used. Is desirable.
[0031]
The piezoelectric-type elastic wave generating element 22 includes a length-extension mode vibrator with field pendenticular to length, a thickness-extension vibrator, a thickness-extension vibrator, and a thickness elongation vibrator. ), But a bulk acoustic wave resonator, which is a kind of thickness elongation vibrator and suitable for fine processing, is preferable.
[0032]
FIG. 3 schematically shows the structure of a thin film bulk acoustic wave resonator having a microtip. The basic structure of the thin film bulk acoustic wave resonator is a three-layer structure including a lower electrode 35 and an upper electrode 37 sandwiching a piezoelectric thin film 36.
[0033]
When a voltage is applied between the lower electrode 35 and the upper electrode 37, the piezoelectric thin film 36 contracts in the film thickness direction, and generates bulk acoustic waves that propagate in the film thickness direction. This thin film bulk acoustic wave resonator is formed on a support base 33 with an insulating film 34 interposed therebetween. The support base 33 is used to maintain the mechanical strength of the entire device.
[0034]
On the lower surface of the support base 33, a minute probe 31 whose tip is directed downward is formed via an insulating film 32. Since the micro probe 31 is formed in the window region 38 from which a part of the support base 33 is removed, the elastic wave generated from the thin film bulk acoustic wave resonator passes through the micro probe 31 through the insulating films 32 and 34. Is transmitted with high efficiency.
[0035]
4 and 5 are schematic sectional views showing a method for manufacturing the structure shown in FIG. As the substrate, as shown in FIG. 4A, an SOI (Silicon on Insulator) substrate having a thermal oxide film 44 formed on the surface is used. In the drawing, reference numerals 41 and 43 indicate Si layers, and reference numeral 42 indicates a buried oxide film layer (BOX layer: Burried Oxide layer).
[0036]
First, in order to form a micro tip, as shown in FIG. 4B, a portion of the upper insulating film 44 corresponding to the position of the micro tip is subjected to photolithography and reactive ion etching (RIE: Reactive Ion Etching). ) To pattern in a circle. The gas used for etching is, for example, CF 4 And O 2 Use a gas mixture of
[0037]
Next, using the patterned insulating film 44 as a mask, the Si layer 43 thereunder is 6 And O 2 Reactive ion etching is performed with a mixed gas of the above, only Si is isotropically etched, and Si immediately below the etching mask is left in a conical shape.
[0038]
Thereafter, only the etching mask is removed with, for example, a BHF (Buffered Hydrogen Fluoride) solution, and thermal oxidation and removal of the oxide film are repeated several times in order to sharpen the remaining conical Si tip.
[0039]
The surface of the conical Si is covered with an oxide film due to thermal oxidation, and the entire cone is made thinner by removing it. However, the progress of oxidation is slow due to residual stress, so the tip shape is very sharp Is obtained. As shown in FIG. 4C, the microprobe 43 thus manufactured is embedded with an appropriate protective film 45 to protect the tip.
[0040]
Subsequently, a thin film bulk acoustic wave resonator is manufactured. First, in order to form a window region by removing a part of the Si layer 41 of the SOI substrate, a SiO-based film is formed on the back surface of the SOI substrate by, for example, PE-CVD (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) method. 2 A film 46A is formed on the entire surface. Next, in order to form an opening, SiO 2 is formed using photolithography and RIE. 2 The film 46A is opened.
[0041]
This SiO 2 Using the film as an etching mask, the Si substrate 41 is anisotropically etched using, for example, a TMAH (Tetramethylammonium Hydroxide) solution. TMAH is a selective etchant of Si, and as shown in FIG. 4D, the BOX layer 42 is not etched, and a flat bottomed window is formed. Continue with SiO 2 The film 46A is removed, and the entire back surface is formed of SiO 2 again by PE-CVD for insulation. 2 The film 46B is formed (see FIG. 5).
[0042]
As shown in FIG. 2 On the film 46B, the lower electrode 47, the piezoelectric thin film 48, and the upper electrode 49 of the thin film bulk acoustic wave resonator are patterned, and a wiring region for applying an external voltage between the lower electrode 47 and the upper electrode 49 (see FIG. (Not shown).
[0043]
The upper electrode 49 and the lower electrode 47 are both formed of, for example, a two-layer film of Ni—Cr and Au, and are patterned by electron beam evaporation and a lift-off method. If the piezoelectric thin film 48 is made of, for example, ZnO, Zn is used as a target, and Ar and O are used. 2 Formed by a reactive sputtering method using a mixture of 3 COOH: H 3 PO 4 : H 2 Patterning is performed by etching the ZnO film with a mixed solution of O = 1: 1: 10.
[0044]
Finally, a protective film 45 for the microtip is formed by a suitable means (for an organic film, O 2 Using plasma etching). By applying an alternating current or a short pulse voltage between the electrodes of the thin-film bulk acoustic wave resonator provided with the microtip fabricated in this way, an elastic wave is emitted from the tip of the microtip.
[0045]
By bringing the minute probe close to or in contact with an appropriate recording medium (for example, Polymethylmethacrylate) and applying an elastic wave, minute pits can be formed on the surface of the recording medium. If the thickness of the piezoelectric thin film used in the thin film bulk acoustic wave resonator is set to half the wavelength of the generated elastic wave in the piezoelectric thin film, the maximum elastic wave generation efficiency can be obtained at that frequency ( Standing wave conditions). Therefore, the thickness of the piezoelectric film should be appropriately adjusted according to the frequency of the elastic wave to be used, and is not particularly defined in the present invention.
[0046]
Although FIGS. 2 to 5 show an apparatus and a manufacturing method provided with a single microtip, a one-dimensional or two-dimensional array structure having a plurality of microtips may be used. By operating a plurality of microtips in parallel using an array structure, a higher operation speed can be obtained than in an apparatus having a single microtip. In this case, an element for providing an elastic wave may be provided for each micro probe, or a structure for providing an elastic wave from one elastic wave generating element to a plurality of micro probes may be used.
[0047]
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the micro probe will be described. 6A and 6B are views for explaining the micro probe according to the second embodiment. FIG. 6B is a plan view seen from the micro probe side, and FIG. 6A is a line segment AA ′ in this plan view. 2 shows a cross section of FIG. The BOX layer 52 of the SOI substrate is removed over the entire window region 50 except for a strip-shaped portion 52A that supports the minute probe 53.
[0048]
Further, the layer 56 provided for insulation from the Si substrate 51 is removed over the entire window region 50 including the lower part of the micro probe 53. Therefore, a gap corresponding to the thickness of the insulating layer 56 is formed between the BOX layer 52A that supports the minute probe 53 and the lower electrode 57 of the thin-film bulk acoustic wave resonator.
[0049]
At this time, both ends of the fine probe 53 are supported by the Si substrate 51 by the strip-shaped BOX layer 52A. An excessive load is not applied to the minute probe 53.
[0050]
Furthermore, by providing a gap between the microprobe and the thin-film bulk acoustic wave resonator, even when using a recording method in which the microprobe and the recording medium are brought into contact, the load applied to the microprobe is thin. It can be prevented from adding to the bulk acoustic wave resonator.
[0051]
The shape of the strip-shaped BOX layer 52A is not limited to a structure in which both ends are fixed, but can take any structure such as a cantilever or a multipoint support. The displacement (spring constant) of the beam per unit load can be designed based on the length, width, thickness, or Young's modulus of the material.
[0052]
For example, the spring constant can be reduced by making the beam longer, narrower, or thinner. If the spring constant is reduced, the load applied to the microprobe can be reduced for the same displacement, so that wear and destruction of the microprobe can be reduced. However, at the same time, the self-resonant frequency of the beam also decreases. If the resonance frequency is too low, the response speed of the beam due to the elastic wave decreases, and it becomes difficult to perform a high-speed recording operation. Unlike the propagation of heat, the propagation of an elastic wave in a solid with negligible viscosity has a substantially small time constant. Therefore, the structure of the beam having an appropriate resonance frequency should be designed so as not to sacrifice this small time constant.
[0053]
7 and 8 show a method for manufacturing the structure shown in FIG. As the substrate, as shown in FIG. 7A, an SOI substrate having a thermal oxide film 64 formed on the surface is used. In the figure, reference numerals 61 and 63 indicate a Si layer, and 62 indicates a BOX layer.
[0054]
First, in order to form a fine probe, as shown in FIG. 7B, the upper SiO 2 of a portion corresponding to the position of the fine probe is formed. 2 The film 64 is patterned into a circle using photolithography and RIE. The gas used for etching is, for example, CF 4 And O 2 Use a gas mixture of Next, using the patterned insulating film 64 as a mask, the underlying Si layer 63 is SF 6 And O 2 Reactive ion etching is performed with a mixed gas of the above, only Si is isotropically etched, and Si immediately below the etching mask is left in a conical shape.
[0055]
Thereafter, only the etching mask is removed with, for example, a BHF solution, and thermal oxidation and removal of the oxide film are repeated several times in order to sharpen the remaining conical Si tip. As shown in FIG. 7C, the microprobe 63 thus manufactured is embedded with an appropriate protective film 65 to protect the tip.
[0056]
Subsequently, a thin film bulk acoustic wave resonator is manufactured. First, in order to remove a part of the Si substrate 61 and form a window region, SiO 2 is formed on the back surface of the SOI substrate by, for example, PE-CVD. 2 A film 66A is formed on the entire surface (see FIG. 7D). This SiO 2 The film 66A is opened in a rectangular shape using photolithography and RIE, and the Si substrate is anisotropically etched using, for example, a TMAH solution. As a result, as shown in FIG. 7D, an inclined window with the BOX layer 62 left is formed.
[0057]
Continue with SiO 2 The film 66A is removed, and an insulating film 66B is formed on the entire surface. As shown in FIG. 8A, the lower electrode 67, the piezoelectric thin film 68, and the upper electrode 69 of the thin film bulk acoustic wave resonator are patterned on the insulating film 66B, and the space between the lower electrode 67 and the upper electrode 69 is formed. Then, a wiring region for applying a voltage from outside is formed (not shown).
[0058]
The upper electrode 69 and the lower electrode 67 are both formed of, for example, a two-layer film of Ni—Cr and Au, and are patterned by electron beam evaporation and a lift-off method. The piezoelectric thin film 68 is made of, for example, ZnO using a photoresist as a mask and CH 3 COOH: H 3 PO 4 : H 2 Patterning is performed by etching only the ZnO film with a mixed liquid of O = 1: 1: 10.
[0059]
Then, the protective film 65 of the microtip is formed by an appropriate means (for an organic film, CF is used). 4 And O 2 (See FIG. 8 (b)). Further, the support structure 52A (see FIG. 6B) of the minute probe 63 is patterned on the BOX film 62 by using photolithography and RIE.
[0060]
Finally, the insulating film 66B in the window portion is selectively removed (see FIG. 8C). At this time, it is preferable to use an organic material for the insulating film 66B so that the Si substrate 61, the minute probe 63, and the BOX layer 62 are not affected. In this case, the organic material stripping solution or O 2 By dry etching with a gas, only the insulating film 66B can be selectively removed.
[0061]
By applying an alternating current or a short pulse voltage between the electrodes of the thin-film bulk acoustic wave resonator provided with the microtip fabricated in this manner, the elastic wave emitted from the thin-film bulk acoustic wave resonator is subjected to the microprobe. The acoustic wave is propagated to the minute probe 63 through the space below the needle 63, and the elastic wave is emitted from the tip.
[0062]
By bringing the minute probe 63 into contact with an appropriate recording medium (for example, Polymethylmethacrylate), minute pits can be formed on the surface of the recording medium. (If the thickness of the piezoelectric thin film used in the thin film bulk acoustic wave resonator is half the wavelength of the generated elastic wave in the piezoelectric thin film, the maximum elastic wave generation efficiency can be obtained at that frequency.) . Therefore, the thickness of the piezoelectric film should be appropriately adjusted according to the frequency of the elastic wave to be used, and is not particularly defined in the present invention.
[0063]
FIGS. 6 to 8 show an apparatus and a manufacturing method provided with a single micro probe, but may have a one-dimensional or two-dimensional array structure provided with a plurality of micro probes. By operating a plurality of microtips in parallel using an array structure, a higher operation speed can be obtained than in an apparatus having a single microtip. In this case, an element for providing an elastic wave may be provided for each micro probe, or a structure for providing an elastic wave from one elastic wave generating element to a plurality of micro probes may be used.
[0064]
Further, in the above example, devices that can perform both recording and reproduction of information have been described as information recording / reproducing devices, but they may be configured as separate devices, that is, an information recording device and an information reproducing device. Good.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, in a scanning probe type information recording / reproducing apparatus provided with a means for generating an elastic wave and a minute probe, the elastic wave generated from the tip of the minute probe is used to form a non-shape on a recording medium. By using the method of forming reversible pits, power consumption is low, heat generation is small, and high-speed information recording can be performed. Further, by reading out the already recorded pits using the means for generating the elastic wave and the minute probe, it is possible to function as an information reproducing apparatus having the same features.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an information recording / reproducing apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of an information recording / reproducing apparatus according to a first embodiment.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a structure of a thin-film bulk acoustic wave resonator including a microtip.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view (part 1) illustrating the method for manufacturing the information recording / reproducing apparatus according to the first embodiment.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view (part 2) illustrating the method for manufacturing the information recording / reproducing apparatus according to the first embodiment.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of an information recording / reproducing apparatus according to a second embodiment.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view (part 1) illustrating the method for manufacturing the information recording / reproducing apparatus according to the second embodiment.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view (part 2) illustrating the method for manufacturing the information recording / reproducing apparatus according to the second embodiment.
[Explanation of symbols]
Reference numeral 21: micro probe, 22: elastic wave generating element, 23: support base, 24: recording medium

Claims (20)

記録媒体表面に微小探針を走査させることで情報の記録を行う装置において、
前記微小探針に弾性波を与える弾性波発生手段を備えており、前記弾性波発生手段から前記微小探針の突端へ伝わった弾性波を用いて、前記微小探針の突端と近接する位置にある前記記録媒体表面へ形状的な窪みを形成することで情報を記録する
ことを特徴とする情報記録装置。
In a device that records information by scanning a micro probe on the surface of a recording medium,
An elastic wave generating means for applying an elastic wave to the microtip is provided, and an elastic wave transmitted from the elastic wave generating means to the tip of the microtip is used at a position close to the tip of the microtip. An information recording apparatus for recording information by forming a shape-like depression on a surface of the recording medium.
前記微小探針の突端を前記記録媒体表面に接触させることで情報の記録を行う
ことを特徴とする請求項1記載の情報記録装置。
2. The information recording apparatus according to claim 1, wherein information is recorded by bringing a tip end of said micro probe into contact with a surface of said recording medium.
前記弾性波発生手段は圧電素子である
ことを特徴とする請求項1記載の情報記録装置。
2. The information recording apparatus according to claim 1, wherein said elastic wave generating means is a piezoelectric element.
前記弾性波発生手段はバルク音響波共振器である
ことを特徴とする請求項1記載の情報記録装置。
2. The information recording apparatus according to claim 1, wherein said elastic wave generating means is a bulk acoustic wave resonator.
前記弾性波発生手段と前記記録媒体との間に前記微小探針が配置されている
ことを特徴とする請求項1記載の情報記録装置。
2. The information recording apparatus according to claim 1, wherein the micro probe is arranged between the elastic wave generating means and the recording medium.
前記微小探針は前記弾性波発生手段上に一体的に形成されている
ことを特徴とする請求項1記載の情報記録装置。
2. The information recording apparatus according to claim 1, wherein the minute probe is formed integrally on the elastic wave generating means.
前記微小探針は前記弾性波発生手段上に所定の空隙を介して形成されている
ことを特徴とする請求項1記載の情報記録装置。
2. The information recording apparatus according to claim 1, wherein the microtip is formed on the elastic wave generating means with a predetermined gap.
前記微小探針は前記バルク音響波共振器上に所定の空隙を介して形成されているとともに、前記バルク音響波共振器の薄膜振動子以外の部分で支持されている
ことを特徴とする請求項4記載の情報記録装置。
The micro-tip is formed on the bulk acoustic wave resonator via a predetermined gap, and is supported by a portion of the bulk acoustic wave resonator other than the thin film resonator. 4. The information recording device according to 4.
記録媒体表面に微小探針を走査させることで情報の記録を行う方法において、
前記微小探針に弾性波を与え、その微小探針の突端へ伝わった弾性波を用いて、その突端と近接する位置にある前記記録媒体表面へ形状的な窪みを形成することで情報を記録する
ことを特徴とする情報記録方法。
In a method of recording information by scanning a fine probe on the recording medium surface,
An elastic wave is applied to the microtip, and the elastic wave transmitted to the tip of the microtip is used to record information by forming a shape depression on the surface of the recording medium at a position close to the tip. An information recording method, comprising:
前記微小探針の突端を前記記録媒体表面に接触させることで情報の記録を行う
ことを特徴とする請求項9記載の情報記録方法。
10. The information recording method according to claim 9, wherein information recording is performed by bringing a tip of the micro probe into contact with the surface of the recording medium.
記録媒体表面に微小探針を走査させることで情報の再生を行う装置において、
前記微小探針に弾性波を与える弾性波発生手段を備えており、前記弾性波発生手段から前記微小探針の突端へ伝わった弾性波を用いて、前記微小探針の突端と近接する位置にある前記記録媒体表面の窪みの有無によって情報を再生する
ことを特徴とする情報再生装置。
In a device that reproduces information by scanning a minute probe on the surface of a recording medium,
An elastic wave generating means for applying an elastic wave to the microtip is provided, and an elastic wave transmitted from the elastic wave generating means to the tip of the microtip is used at a position close to the tip of the microtip. An information reproducing apparatus for reproducing information depending on the presence or absence of a depression on the surface of the recording medium.
前記微小探針の突端を前記記録媒体表面に接触させることで情報の再生を行う
ことを特徴とする請求項11記載の情報再生装置。
12. The information reproducing apparatus according to claim 11, wherein information is reproduced by bringing a tip of the micro probe into contact with the surface of the recording medium.
前記弾性波発生手段は圧電素子である
ことを特徴とする請求項11記載の情報再生装置。
12. The information reproducing apparatus according to claim 11, wherein said elastic wave generating means is a piezoelectric element.
前記弾性波発生手段はバルク音響波共振器である
ことを特徴とする請求項11記載の情報再生装置。
The information reproducing apparatus according to claim 11, wherein the elastic wave generating means is a bulk acoustic wave resonator.
前記弾性波発生手段と前記記録媒体との間に前記微小探針が配置されている
ことを特徴とする請求項11記載の情報再生装置。
12. The information reproducing apparatus according to claim 11, wherein the fine probe is arranged between the elastic wave generating means and the recording medium.
前記微小探針は前記弾性波発生手段上に一体的に形成されている
ことを特徴とする請求項11記載の情報再生装置。
12. The information reproducing apparatus according to claim 11, wherein the minute probe is formed integrally on the elastic wave generating means.
前記微小探針は前記弾性波発生手段上に所定の空隙を介して形成されている
ことを特徴とする請求項11記載の情報再生装置。
12. The information reproducing apparatus according to claim 11, wherein the minute probe is formed on the elastic wave generating means via a predetermined gap.
前記微小探針は前記バルク音響波共振器上に所定の空隙を介して形成されているとともに、前記バルク音響派共振器の薄膜振動子以外の部分で支持されている
ことを特徴とする請求項14記載の情報再生装置。
The micro-tip is formed on the bulk acoustic wave resonator through a predetermined gap, and is supported by a portion of the bulk acoustic resonator other than the thin film resonator. 15. The information reproducing apparatus according to 14.
記録媒体表面に微小探針を走査させることで情報の再生を行う方法において、
前記微小探針に弾性波を与え、その微小探針の突端へ伝わった弾性波を用いて、その突端と近接する位置にある前記記録媒体表面の窪みの有無によって情報を再生する
ことを特徴とする情報再生方法。
In a method of reproducing information by scanning a fine probe on the recording medium surface,
Giving an elastic wave to the microprobe, using an elastic wave transmitted to the tip of the microprobe, reproducing information by the presence or absence of a dent on the recording medium surface at a position close to the tip. Information reproduction method.
前記微小探針の突端を前記記録媒体表面に接触させることで情報の再生を行う
ことを特徴とする請求項19記載の情報再生方法。
20. The information reproducing method according to claim 19, wherein information is reproduced by bringing a tip of the micro probe into contact with the surface of the recording medium.
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