JPH04117642A - 記録媒体、その製造方法及び該記録媒体を用いた記録再生装置、記録装置、再生装置 - Google Patents

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】 ［ａ業上の利用分野］ 本発明は、走査型トンネル！ｉ徴鏡の原理を用いた超高
密度メモリーに関するものである。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課Ｂ］近年、
メモリー素子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、ディ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核をなすものであり、その開発
も活発に進んでいる。メモリー素子に要求される性能は
一般的には（１）高密度で、記録容量が大ぎい （２）記録・再生の応答速度が速い （３）エラーレートが小さい （４）消費電力が少ない （５）生産性が高く、価格が安い 等が挙げられる。

従来までは磁性体や半導体を素材とした磁気メモリー、
半導体メモリーが主流であったが、近年レーザー技術の
進展に伴い、有機色素、フォトポリマーなどの有機薄膜
を用いた安価で高密度な記録媒体を用いた光メモリー素
子などが登場してきた。

一方、最近、導体の表面原子の電子構造を直接観測でき
る走査型トンネル顕微鏡（以後ＳＴＭと略す）が開発さ
れ［ジー・ビニッヒ　（Ｇ、　Ｂｉｎｎｉｇ）他［ヘル
ベティカ・フィズイ力・アクタ　（Ｈｅｌｖｅ−ｔｉｃ
ａ　Ｐｈｙｓｉｃａ　Ａｃｔａ）Ｊ　　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、更に大気中でも動作させることが可能であるた
め広範囲な応用が期待されている。

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ｌｎｍ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
距離変化に非常に敏感であり、トンネル電流を一定に保
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（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とることができる。この際、面内方
向の分解能は０．１ｎｍ程度である。従って、ＳＴＭの
原理を応用すれば十分に原子オーダー（０，数ｎｍ）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
記録を行ない、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。

上記の様な記録・再生方法に於いて、実際に多量の情報
を記録・再生する為には、プローブ電極のｘｙ力方向記
録媒体面内方向）の位置検出及び補正制御（トラッキン
グ）が必要となる。このトラッキングの方法としては、
既に、記録媒体基板の原子配列を利用して、高密度かつ
高精度に行う方法が提案されているが、原子配列の検出
を極めて高精度に行う必要があるため、取扱上簡便とは
いい難かった。

そこで、トラッキングを簡便に行うために、記録媒体の
基板にあらかじめ凹凸を設けることにより案内溝（トラ
ック）を形成し、そのトラックの凹状部分あるいは凸状
部分にプローブ電極を追従させることにより、トラッキ
ングを行う方法が提案されている。

この方法においては、プローブ電極によるトラックの検
知に於いて、プローブ電極と記録媒体の間に流れる電流
を常に測定し、記録媒体表面の形状変化に応じて、この
電流値が、一定になるようなフィードバックを、プロー
ブ電極の高さを制御している素子に与えることにより、
プローブ電極と媒体間の距離の制御を行うか、または、
このフィードバックを止めて、プローブ電極と記録媒体
の間に流れる電流値を変換してプローブ電極と記録媒体
の間の距離を測定する事によりトラックの位置の記識を
行っている。一方、プローブ電極の先端は、ある有限の
曲率半径を持っている。ゆえに、もし、記録媒体表面の
トラック部分の形状変化が、急峻であった場合、トラッ
クと記録面との境界であるエツジ部の検出よりも先に、
トラックとプローブ電極が接触する恐れがある。

しかし、従来のこの方法においては、トラックの側壁の
記録面に対する角度に何等の工夫がなかったためにプロ
ーブ電極を用いたトラッキングの際に、トラックと記録
面の境界のエツジ部の検出が困難で、精度の高いトラッ
キングの実現が困難であフたばかりでなく、プローブ電
極とトラックの側壁の接触により、プローブ電極やトラ
ックの損傷が生じる問題があった。

すなわち、本発明の目的とするところは、上述した従来
技術の問題点に鑑み、プローブ電極を用いた電気的な高
密度記録・再生方法に於いて、多量の情報の記録・再生
を容易に再現性良く簡便に実行できるようにする記録媒
体とその製造方法、及び係る記録媒体を用いる記録・再
生装置、記録装置、再生装置を提案することである。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明の特徴と
するところは、記録媒体に於いて、基板上に、電気メモ
リー効果による記録を行う面とトラックの側壁の面が常
に鈍角である凸形状のトラックを有する事にある。更に
は、係るトラックを含む記録媒体の製造方法、及び係る
記録媒体を有する記録・再生装置、記録装置、再生装置
のそれぞれにおいて、前述したトラックに対応した特徴
がある。

本発明の記録媒体の一例として、第５図にその断面図を
示す８本発明に用いられる基板４としては、後述する記
＃３Ｎ１となる有機化合物絶縁層、トラック２、基板電
８ｉ３を支持するために用いるので、表面が平滑であれ
ば、どの様な材料を用いても良いが、記録層１となる有
機化合物絶縁層、トラック２、基板電極３の形成法によ
っである程度利用できる基板材料は限定される。

係る基板４上にトラック２となる凸型の段差を形成する
方法としては、従来のレジストを用いたリソグラフィー
技術を利用した金属、無機物、有機物等のエツチングや
リフトオフ、或はレジストそのものを段差として利用す
ることも可能である。また、電子ビームやイオンビーム
等の高エネルギーの放射線を照射することにより基板を
加工して、基板に直接段差を形成すること、Ｓｉ基板の
異方性エツチングで形成することも考えられる。また、
基板上にビーム照射により物質を付着させる方法も可能
であり、この方法には、電子ビームを照射したときに基
板に付着するコンタミ形成がある。

以上のような段差形成に際しては、電気メモリー効果に
よる記録を行う面とトラックの側壁の面が常に鈍角であ
る必要があり、この為にはリソグラフィー技術を用いる
場合には、エツチングはサイドエツチングの利用、レジ
ストそのものを段差に利用する場合には、ポジタイプの
利用が好適である。また、電子ビーム照射によフて生じ
るコンタミの付着を利用したトラックの形成は、電子ビ
ームの強度分布が、ガウシアン分布することから、コン
タミもガウシアン分布の形状に積層するため、電気メモ
リー効果による記録を行う面とトラックの側壁の面が常
に鈍角として得られる好適な方法である。

この様に、トラック２を形成した基板上には、基板電極
３となる導電層を形成する必要がある。

但し、基板４、及びトラック２となる段差が導電性を有
する材料であるならば、この導電層は、形成する必要は
ない。導電層を形成する方法としては、トラックを形成
した基板４上にまんべんなく均一な薄膜を形成する方法
として、極めて簡便な、公知のスパッタ法による形成な
どが適当であるが、これに限らず、均質な導電層が形成
できる手段であれば、いずれも可能である。

本発明で記録層１として用いる、有機化合物絶縁層の材
料としては、絶縁性を示す有機材料であれば何を用いて
も良い。

有機化合物絶縁層の形成に関しては、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ＬＢ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、分子オーダーの厚
みを有し、かつ大面積にわたフて均一、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とき、分子は水面上で親木性
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
鎖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位
を構成する。一方、親木性部位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）等の親木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み合わされて上記
分子の親木性部分を構成する。

これらの疎水性基と親水性基をバランス良く併有し、絶
縁性を有する有機分子であれば、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。

本発明で用いられる基板電極３の材料も高い導電性を有
するものであればよく、例えばＡｕ。

Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、ＡＪＬ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｗなど
の金属やこれらの合金、更にはグラファイトやシリサイ
ド、また更にはＩＴＯなとの導電性酸化物を始めとして
数多くの材料が挙げられ、これらの本発明への適用が考
えられる。係る材料を用いた電極形成法としても従来公
知の薄膜技術で十分である。但し、基板電極の材料は表
面が記録層形成の際、絶縁性の酸化物をつくらない導電
材料、例えば貴金属やＩＴＯなどの酸化物導電体を用い
ることが望ましく、なおかつ何れの材料を用いるにして
もその表面が平滑であることが好ましい。

本発明で用いる記録層としては、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）を有
する材料、例えば、π電子準位をもつ群とσ電子準位の
みを有する群を併有する分子を電極上に積層した有機単
分子膜あるいはその累積膜を用いることが可能となる。

一般に有機材料のほとんどは絶縁性もしくは半絶縁性を
示すことから係る本発明に於いて、適用可能なπ電子準
位を持つ群を有する有機材料は著しく多岐にわたる。

本発明に好適なπ電子系を有する色素の構造として例え
ば、フタロシアニン、テトラフェニルポルフィリン等の
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持つアズレン系色
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個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、アントラセン及びビレン等の縮
合多環芳香族、及び芳香環及び複素環化合物が重合した
鎖状化合物及びジアセチレン基の重合体、更にはテトラ
シアノキノジメタンまたはテトラチアフルバレンのお導
体及びその順縁体及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。

本発明に好適な高分子材料としては、例えばポリアクリ
ル酸訪導体等の付加重合体、ポリイミド等の縮合重合体
、ナイロン等の開環重合体、バクテリオロドプシン等の
生体高分子が挙げられる。

有機記録層の形成に関しても、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前述
したＬＢ法が極めて好適である。

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
鎖状多環フェニル基等の各ｆ！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
位を構成する。一方、親木性部位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）等の親木性基等が挙げられ
る。これらも各々単独又はその複数が組み合わされて上
記分子の親木性部分を構成する。

これらの疎水性基と親水性基をバランス良く併有し、か
つ適度な大きさを持つπ電子系を有する有機分子であれ
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
。

以下余白 く有機材料〉 ［Ｉ ］ クロコニックメヂン色素 ここでＲ３は前述のσ電子準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ギル基で、その炭素数ｎは５≦ｎ≦
３０が好適である。

［■］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。

［＋１１］ ポルフィ リン系色素化合物 飄 ＨＩ −ＣＨ２ＮＩＩＣ，ｌ＋。

Ｍ　＝　Ｈ，、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ２−ＣＩ！希土類金灰
イオン 及び Ｒ＝　０ＣＲ（ＣＯＯＨ）ＣｎＨ，、、、５≦ｎ≦２５
Ｍ　＝　ｉｆ、、　　Ｃｕ、　　Ｎｉ、　　Ｚｎ、　　
Ａｌ２−ＣＲ及び希土類金属イオン Ｒ＝ＣＩ、Ｈ，ｎ、、　　　　　　５５０５２５Ｍ　＝
　ｆｉｚ、　　Ｃｕ、　　Ｎｉ、　　Ｚｎ、　　Ａｌ２
＜Ｉ！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、Ｒ１
−Ｒ４，Ｒは前述したσ電子準位をもつ群に相当してい
る。

［■ｌ 縮合多環芳香族化合物 ■ ＯＯＨ ［Ｖコシアセチレン化合物 ０１１３→Ｃ１１２斤（：＝　ｃ−ｃ＝　Ｃ→ＣＩｔ　
２　）７　ＸＯ≦ｎ、ｌ≦２０ イ旦しｎ十℃〉１０ Ｘは親木基で一般的には−ＣＯＯＨが用いられるが−０
１１，−ＣＯＮＨ，等も使用できる。

［ＶＩ］その他 キンキチェニル 〈有機高分子材料〉 ［Ｉ ］ 付加重合体 ポリアクリル酸 ポリアクリル酸エステル アクリル酸コポリマー ４〕 アクリル酸エステルコポリマー ［ＴＩ　］縮合重合体 ポリカーボネート ■ −Ｆ−ＯＣＯ−ＣＨ−Ｃ１＋、）− ［＋１１］ 開環重合体 ｌ） ポリエチレンオキシド −ｆ−Ｏ−ＣＩ−ＣＨｄ− ここで、Ｒ１は水面上で単分子膜を形成し易くするため
に導入された長鎖アルキル基で、その原素数ｎは５≦ｎ
≦３０が好適である。

また、Ｒ４は短鎖アルキル基であり、炭素数ｎは１≦ｎ
≦４が好適である。重合度ｍは１００≦ｍ≦５０００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の置換体も本発明に於いて好適で
あることは言うに及ばない。

尚、上記以外でもＬＢ法に適している有機材料、有機高
分子材料であれば、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
ばバクテリオロドプシンやチトクロームＣ）や合成ポリ
ペプチド（ＰＢＬＧ）等も適用が可能である。

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１１０１Ｌ以下の膜厚のもので観測されているが、
記録・再生時にプローブ電極と基板電極間に流れるトン
ネル電流を用いるため、プローブ電極と基板電極間にト
ンネル電流が流れるよう両者間の距離を近づけなければ
ならないので、本発明の記録層と有機化合物絶縁層を加
えた膜厚は、０．数ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは
、Ｏ０数ｎｍ以上３ｎｍ以下である。

また、プローブ電極５の材料は、導電性を示すものであ
れば何を用いてもよく、例えばＰｔ。

Ｐｔ−Ｉ　ｒ、Ｗ、Ａｕ、Ａｇ等が挙げられる。プロー
ブ電極の先端は、記録・再生・消去の分解能を上げるた
めできるだけ尖らせる必要がある。本発明では、針状の
導電性材料を電界研磨法を用い先端形状を制御して、プ
ローブ電極を作製しているが、プローブ電極の作製方法
及び形状は何らこれに限定するものではない。

更にはプローブ電極の本数も一本に限る必要もなく、位
置検出用と記録・再生用とを分ける等、複数のプローブ
電極を用いても良い。

次に、本発明の記録媒体を用いる記録・再生、記録、再
生装置を第１図のブロック図を用いて説明する。第１図
中、５は記録媒体に電圧を印加するためのプローブ電極
であり、このプローブ電極から記録層１に電圧を印加す
ることによって記録・再生を行う。

対象となる記録媒体は、ＸＹステージ１２上に載置され
る。このＸＹステージ１２により、記録媒体上で記録・
再生を行う、大まかな場所が設定される。ｌＯはプロー
ブ電流増幅器で、９はプローブ電極の記録媒体からの高
さが一定になるように圧電素子を用いたＺ方向微動制御
機構７を制御するサーボ回路である。１１はプローブ電
極５と基板電極４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。なお、パルス電圧を印加す
るときに、プローブ電流が急激に変化するため、サーボ
回路９は、その間出力電流が一定になるように、ＨＯＬ
Ｄ回路をＯＮにするように制御している。

８は、プローブ電極５を、６のＸＹ方向微動制御機構を
用いてＸＹ力方向移動制価するためのＸＹ走査駆動回路
である。１３の粗動機構と１４の粗動駆動回路は、あら
かじめ１０−’Ａ程度のプローブ電流が得られるように
プローブ電極５と記録媒体との距離を粗動制御したり、
プローブ電極と基板とのＸＹ方向相対変位を太き（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、全てマイクロコンピュータ１５によ
り中央制御されている。また１６は表示装置を表してい
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。

２方向微動制御範囲　：０．１層ｍ〜１μｍＺ方向粗動
制御範囲　：　１０層ｍ〜Ｉ　ＯｍｍＸＹ方向走査範囲
　　：　０．　１　ｎｍ　〜１　ｕｍＸＹ方向粗動制御
範囲：１０層ｍ　〜１０ｍｍ計測、制御許容誤差　：＜
Ｏ，ｌｎｍ （微動制御時） 計測、制御許容誤差　：＜ｌｎｍ （粗動制御時） 以下、本発明を実施例に従って説明する。

［実施例］ 実施例１ 光学研磨したガラス基板（基板４）を中性洗剤及びトリ
クレンを用いて洗浄した後、基板に電子描画装置を用い
てエレクトロン・ビームを照射してコンタミを積層し、
トラック２を形成した。この時のエレクトロン・ビーム
の描画条件は、加速電圧３０ｋＶ、電子線電流８Ｘ１０
−”Ａ、スポット径０．１μｍ、掃引速度１０−’ｍｍ
／ＳｅＣで行い、第２図に示したような１．０ｍｍＸ０
．５ｍｍの領域に２．０μｍピッチで長さ１ｍｍ、幅０
．１μｍのトラックを形成した。

なお、この時トラックは、高さが、０，０１μｍで、幅
方向の断面は、おおよそガウシアンカーブの形状であっ
た。また、描画中の真空度は、試料室が８Ｘ１０−’Ｔ
ｏｒｒで、電子銃室が５×１ＣＭ’Ｔｏｒｒであった。

次に、係る基板上に、Ａｕをスパッタ法によりｌｎｍ積
層して基板電極３とした後、記録層１となるポリイミド
ＬＢ膜を形成した。以下に、このＬＢ膜の成膜方法を示
す。

ポリアミック酸（以下ＰＡと略す）を繰り返し単位濃度
１．０ｍｍｏＪ２Ｉ２／ρで溶かしたジメチルアセトア
ミドとベンゼンの混合溶液を、２０℃の純水上に展開し
、水面から溶媒を蒸発除去させた後、その表面圧を２５
ｍＮ／ｍに高めて水面上単分子膜を形成させた。次に、
この表面圧を一定に保持したまま、前記基板を水面に横
切るように速度５ｍｍ／分で静かに浸漬し、更に引き上
げて２層のＹ形単分子膜の累積を行った。次に、係る基
板を３００℃で１０分間熱処理する事によりＰＡ累積膜
をイミド化してポリイミド（以下ＰＩと略す）薄膜を形
成し、有機化合物絶縁層とした。

以上の様な方法により作成した記録媒体に、第１図に示
した記録・再生、記録、再生装置を用いて記録・再生・
消去の実験を行った。ただし、プローブ電極５として電
界研磨法によって作成した白金／ロジウム製のプローブ
電極を用いた。このプローブ電極５は、直接、記録・再
生・消去を行うために用いることができる。プローブ電
極５と配録層１の距離（Ｚ）は、サーボ回路９からＺ方
向微動制御機構７に適度な電圧を与えることにより制御
し、更にこの機能を保持したまま、プローブ電極５が面
内（Ｘ、Ｙ）方向にも移動制御できるようにＸＹ方向微
動制御機構６をＸＹ走査駆動回路８によって制御してい
る。また、記録媒体は高精度のＸＹステージ１２の上に
置かれ、任意の位置に移動させることができる。よって
、この移動制御機構によりプローブ電極５で記録媒体の
任意の位置で記録・再生及び消去を行うことができる。

前述したＰＩ２７ｉＦを累積した記録層１を持つ記録媒
体を記録・再生装置にセットした。この時、トラック２
の長さ方向と記録・再生装置のＹ方向がほぼ平行となる
様に設置した。次に、記録媒体の基板電極３に対してプ
ローブ電極５に−１，０■の電圧を印加し、記録層１に
流れる電流をモニターしながらプローブ電極５と基板電
極３との距離（Ｚ）を調整した。その後、Ｚ方向微動制
御機構７を制御してプローブ電極５と記録層１表面まで
の距離を変えていくと、第３図に示すような電流特性が
得られた。なお、プローブ電流及び、プローブ電圧を変
化させることでプローブ電極５と記録層１表面との距離
２を調整することができるが、距離Ｚを適当な値で一定
に保持するためには、プローブ電流Ｉ、が１０−’Ａ≧
工、≧１Ｏ−１２Ａ、好適には１０−”Ａ≧工、≧１０
−”Ａになるようにプローブ電圧を調整する必要がある
。ここではプローブ電圧を０．５Ｖとし、プローブ電流
工、を１０−’Ａ（第３図のｂ領域に相当する。）に設
定して、プローブ電極５と記録層１表面との距離を制御
した。次にこの距離２を一定に保ちながら、プローブ電
極５をＸ方向、即ちトラック２を横切る方向に走査させ
、記録媒体にトラック２が形成されていることを確認し
た後、プローブ電極５を任意の隣合う２本のトラック２
の間（記録面）で保持した。

次に、プローブ電極５をトラック２にそって走査させな
がら、５ｎｍピッチで情報の記録を行った。トラッキン
グは、サーボ回路９の出力電圧を一定（ＨＯＬＤ回路Ｏ
Ｎ）でも、サーボ回路９を動作させたまま（ＨＯＬＤ回
路０ＦＦ）でも行うことができる。この時トラック２の
検出は、サーボ回路９の出力電圧を一定にした場合（Ｈ
ＯＬＤ回路ＯＮ）は、プローブ電流が飽和するまでの増
加、サーボ回路９を動作させたまま（ＨＯＬＤ回路０Ｆ
Ｆ）の場合は、サーボ回路の出力電圧の変化として、３
ｖの増加をもってトラック２と認識した。係る情報の記
録は、第４図（ａ）と同様な波形を有するしきい値電圧
Ｖｔ、ｈｏｓ以上のパルス電圧（Ｖ、、、＝−１５Ｖ）
を印加して、ＯＮ状態を書き込んだ。なお、パルス電圧
を印加する際は、サーボ回路９の出力電圧を一定にして
いる。書き込まれた情報は、書き込みの際と同じ条件で
プローブ電極５と記録層１の表面の距離を制御した後、
サーボ回路９の出力を一定に保持したままで、プローブ
電極５を走査し、ＯＮ状態領域とＯＦＦ状態領域とのプ
ローブ電流の変化で直接読みとるか、または、サーボ回
路９を動作させたまま（ＨＯＬＤ回路０ＦＦ）プローブ
電極５を走査して、ＯＮ状態領域とＯＦＦ状態領域とで
のサーボ回路９の出力電圧の変化で読みとることができ
る。本例では、ＯＮ状態領域でのプローブ電流が記録前
（またはＯＦＦ状態領域）と比較して３桁以上変化して
いたことを確認した。

更に、書き込みの際と同じ条件でプローブ電極５と記録
層１の表面との距離を制御した後サーボ回路９の出力を
一定に保持し、プローブ電圧なＶ　ｔｈ。０以上の８■
に設定して、（第４図（ｂ））、再びプローブ電極５を
走査して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。以
上の再生実験に於いて、ピットエラーレートは３Ｘ１０
−６であった。

また、この記録媒体の、トラック２を横切る方向の断面
を、電子顕微鏡で観測したところ、第３図のようにトラ
ック２の高さは、１０ｎｍあり、断面が、ガウシアンカ
ーブであるため、電気メモリー効果による記録を行う面
とトラック２の側壁の面が常に鈍角であり、特にトラッ
ク２と記録面の境であるエツジ部は、非常になだらかな
曲線であった。

実施例２ 実施例１と同様に洗浄した基板４上に実施例１と同様に
基板電極３を厚さ３０ｎｍ形成し、さらに、Ｃｒを通常
の蒸着法により３０ｎｍ蒸着した後、ネガ型レジスト（
日立化成ＲＤ−２００ＯＮ−１０）を塗布し、ブレベー
ク（８０℃　２０分）の後、遠紫外線による露光と専用
現像液による現像を行って、ラインアンドスペースがそ
れぞれ０．５μｍで、長さが２ｍｍのレジストパターン
を形成した。次に係る基板４をボストベーク（１２０℃
　２０分）した後、Ｃｒのエツチング液に３０秒間浸し
てＣｒのエツチングを行い、最後にレジストをアセトン
により剥離した。以上のようにトラック２を形成した基
板上に、実施例１と同様にＰＩの薄膜を形成した（第６
図）。このようにして作成した記録媒体に対して実施例
１と同様にして記録・再生・消去の実験を行った。その
結果、ピットエラーレートは５Ｘ１０−’であり、消去
も可能であった。

また、この記録媒体の、トラック２を横切る方向の断面
を、電子顕微鏡で観測したところ、第６図のように電気
メモリー効果による記録を行う面とトラック２の側壁の
面が常に鈍角であり、特にトラック２と記録面の境であ
るエツジ部は、非常になだらかな曲線であった。

比較例１ 実施例１と同様に洗浄した基板４をヘキサメチルジシラ
ザンによって疎水処理した後、ネガ型レジスト（日立化
成ＲＤ−２００ＯＮ−１０）を塗布し、ブレベーク（８
０℃　２０分）の後、遠紫外線による露光と専用現像液
による現像を６０秒間行って、ラインアンドスペースが
それぞれ０．５μｍで、長さが２ｍｍのレジストパター
ンを形成し、トラック２とした。次に係る基板をボスト
ベーク（１２０℃　２０分）した後、基板４上に、実施
例１と同様にＡｕとＰＩの薄膜を形成した（第１１図）
。以上のようにして作成した記録媒体に対して実施例１
と同様にして記録・再生・消去の実験を行った。その結
果、トラッキングの際には、トラック２の確認が困難で
あり、ピットエラーレートが実施例１と比べて著しく悪
化し、また、使用したプローブ電極５と記録・再生実験
を行った場所のトラック２を、電子顕微鏡で観測したと
ころ、プローブ電極５の先端が屈折し、トラック２には
損傷がみられた。この記録媒体の、トラック２を横切る
方向の断面を、電子顕微鏡で観測したところ、第１１図
のように電気メモリー効果による記録を行う面とトラッ
ク２の側壁の面がほぼ垂直か、やや鋭角であった。

実施例３ 実施例１と同様に洗浄した、ガラス基板４上にポジ型レ
ジスト（東京応化ＴＳＭＲ−８８００）を塗布し、ブレ
ベーク（９０℃　３０分）の後、遠紫外線による露光（
Ｎｉｋｏｎ　　ＮＳＲ−１５０５Ｇ３Ａ）と専用現像液
による現像を行って、ラインアンドスペースがそれぞれ
０．６μｍで、長さが２ｍｍのレジストパターンを形成
した。次に係る基板４をボストベーク（１２０℃２０分
）した後、実施例１と同様にＡｕとＰＩの薄膜を形成し
記録媒体とした（第７図）。以上のようにして作成した
記録媒体に対して実施例１と同様にして記録・再生・消
去の実験を行った。その結果、ピットエラーレートは５
Ｘ１０−”であり、消去も可能であった。

また、この記録媒体の、トラック２を横切る方向の断面
を、電子顕微鏡で観測したところ、第７図のように電気
メモリー効果による記録を行う面とトラック２の側壁の
面が常に鈍角であり、特にトラック２と記録面の境であ
るエツジ部は、非常になだらかな曲線であった。

実施例４ 実施例１と同様に洗浄したガラス基板４に実施例１と同
様に基板電極３を厚さ３０ｎｍ形成し、さらにネガ型レ
ジスト（日立化成ＲＤ−２００ＯＮ−１０）を塗布し、
ブＬ、べ−１（８０’Ｃ２０分）の後、遠紫外線による
露光と専用現像液による現像を行って、ラインアンドス
ペースがそれぞれ０．５μｍで、長さが２ｍｍのレジス
トパターンを形成した。次に係る基板をボストベーク（
１２０℃　２０分）した後、真空蒸着法によりＡｕを３
０ｎｍの厚さで形成した。次に係る基板４をアセトンに
浸したまま超音波洗浄を行い、レジストを剥離した。最
後に、実施例１と同様に、記録層１を形成して、記録媒
体とした（第８図）。以上のようにして作成した記録媒
体に対して実施例１と同様にして記録・再生・消去の実
験を行った。その結果、ピットエラーレートは５×１０
−６であり、消去も可能であった。

また、この記録媒体の、トラック２を横切る方向の断面
を、電子顕微鏡で観測したところ、第８図のように電気
メモリー効果による記録を行う面とトラック２の側壁の
面が常に鈍角であり、特にトラック２と記録面の境であ
るエツジ部は、非常になだらかな曲線であった。

実施例５ 実施例１と同様に洗浄を行った基板４上に実施例１と同
様に基板電極３を３０ｎｍ形成し、さらに実施例１と同
様に記録層１を成膜して、その後、記録層１上に実施例
２と同様にエツチングによりＣｒのトラック２を形成し
記録媒体とした（第９図）。以上のようにして作成した
記録媒体に対して実施例１と同様にして記録・再生・消
去の実験を行った。その結果、ピットエラーレートは５
Ｘ１０−’であり、消去も可能であった。

また、この記録媒体の、トラック２を横切る方向の断面
を、電子顕微鏡で観測したところ、第９図のように電気
メモリー効果による記録を行う面とトラック２の側壁の
面が常に鈍角であり、特にトラック２と記録面の境であ
るエツジ部は、非常になだらかな曲線であった。

実施例６ Ｓｉ基板を異方性エツチングすることによって作成した
トラック２を持つ記録媒体を作成した。

以下にその方法を示す。

まず、ＳＬ基板表面の酸化膜を公知のレジストと、エツ
チング液を用いてラインアンドスペースがそれぞれ０．
５μｍで、長さが２ｍｍのバターニングをした。そのの
ち、係る基板４をＫＯＨ液を用いて、Ｓｉ部分を３分間
異方性エツチングして、トラック２を作成して、このの
ちＳｉの酸化膜を取り去った。

以上のようにトラック２を形成した基板４上に、実施例
１と同様にＡｕとＰＩの薄膜を形成した（第１０図）。

このようにして作成した記録媒体に対して実施例１と同
様にして記録・再生・消去の実験を行った。その結果、
ピットエラーレートは５Ｘ１０”’であり、消去も可能
であった。

また、この記録媒体の、トラック２を横切る方向の断面
を、電子顕微鏡で観測したところ、第１０図のように電
気メモリー効果による記録を行う面とトラック２の側壁
の面が常に鈍角であった。

以上述べてきた実施例中では、トラック形成を、電子線
照射の際に生じるコンタミやレジストを用いたプロセス
によって行ったが、これに限定することはな（、物理的
に段差を形成できれば、どんな方法を用いてもよく、例
えばイオンビームのような高エネルギーの放射線を照射
することによって、基板に直接溝を形成する方法も考え
られる。また、トラックの形状についても直線状のもの
について述べてきたが、これに限ることはなく、螺旋状
、円状等地の形態であっても全く構わない。また、有機
化合物絶縁層及び記録層の形成にＬＢ法を使用してきた
が、極めて薄く均一な膜が作成できる成膜法であればＬ
Ｂ法に限らず使用可能であり、具体的にはＭＢＥやＣＶ
Ｄ法等の成膜法が挙げられる。更に基板材料やその形状
も本発明は何ら限定するものではない。更には、本実施
例に於いてはプローブ電極を１本としたが、記録・再生
用のものとトラッキング用のものを各々分けて２本以上
としても良い。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明に依れば ■光記録に比べて、はるかに高密度な記録が可能な全く
新しい記録媒体において、その製造行程を簡易化するこ
とが可能となる。

■記録・再生・消去において、トラック検知が容易であ
り、また、プローブ電極やトラックの損傷の恐れがない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で用いた記録・再生装置の構成のブロッ
ク図である。 第２図は本発明の記録媒体において形成されるトラック
パターンの一例を示す図である。 第３図は本発明の記録媒体の電流特性である。 第４図（ａ）は本発明の記録媒体に記録を行う際に加え
るパルス信号波形である。 第４図（ｂ）は本発明の記録媒体に消去を行う際に加え
るパルス信号波形である。 第５図〜第１０図は本発明の記録媒体の断面を示す図で
ある。 第１１図は従来の記録媒体の断面を示す図である。 １・・・記録層　　　　２・・・トラック３・・・基板
電極　　　４・・・基板 ５・・・プローブ電極　６・・・ＸＹ方向微動制御機機
構・・・２方向微動制御機構 ８・・・ＸＹ方向走査駆動回路 ９・・・サーボ回路　　１０・・・プローブ電流増幅器
１１・・・パルス電源　　１２・・・ＸＹステージ１３
・・・粗動機構　　　１４・・・粗動駆動回路１５・・
・マイクロコンピュータ １６・・・表示装置

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. （１）、素子に流れる電流をプローブ電極により検出す
   る記録再生装置に用いる記録媒体であって、該記録媒体
   が物理的な凸型の形態のトラックと記録媒体表面に電気
   メモリー効果を有する記録層を有し、電気メモリー効果
   による記録を行う面とトラックの側壁の面が常に鈍角で
   あることを特徴とする記録媒体。
2. （２）、トラックを電子ビームを照射したときに照射面
   に付加するコンタミで形成することを特徴とする請求項
   （１）記載の記録媒体の製造方法。
3. （３）、トラックをポジタイプのレジストで形成するこ
   とを特徴とする請求項（１）記載の記録媒体の製造方法
   。
4. （４）、トラックをレジストを用いたエッチングで形成
   することを特徴とする請求項（１）記載の記録媒体の製
   造方法。
5. （５）、トラックをレジストを用いたリフトオフで形成
   することを特徴とする請求項（１）記載の記録媒体の製
   造方法。
6. （６）、トラックをＳｉ基板の異方性エッチングで形成
   することを特徴とする請求項（１）記載の記録媒体の製
   造方法。
7. （７）、請求項（１）記載の記録媒体を有することを特
   徴とする記録再生装置。
8. （８）、請求項（１）記載の記録媒体を有することを特
   徴とする記録装置。
9. （９）、請求項（１）記載の記録媒体を有することを特
   徴とする再生装置。
10. （１０）、記録層の膜厚が０．数ｎｍ以上１０ｎｍ以下
    であることを特徴とする請求項（１）記載の記録媒体、
    請求項（２）、（３）、（４）、（５）、（６）記載の
    記録媒体製造方法、請求項（７）、（８）、（９）記載
    の記録再生装置、記録装置、再生装置。
11. （１１）、記録層の膜厚が０．数ｎｍ以上３ｎｍ以下で
    あることを特徴とする請求項（１）記載の記録媒体、請
    求項（２）、（３）、（４）、（５）、（６）記載の記
    録媒体製造方法、請求項（７）、（８）、（９）記載の
    記録再生装置、記録装置、再生装置。
12. （１２）、記録層が、有機化合物の単分子膜または該単
    分子膜を累積した累積膜を有することを特徴とする請求
    項（１）記載の記録媒体、請求項（２）、（３）、（４
    ）、（５）、（６）記載の記録媒体製造方法、請求項（
    ７）、（８）、（９）記載の記録再生装置、記録装置、
    再生装置。
13. （１３）、単分子膜または、累積膜がＬＢ法によって成
    膜した膜であることを特徴とする請求項（１２）記載の
    記録媒体、記録媒体製造方法、記録再生装置、記録装置
    、再生装置。
14. （１４）、有機化合物が分子中にπ電子準位を持つ群と
    σ電子準位を持つ群とを有することを特徴とする請求項
    （１２）記載の記録媒体、記録媒体製造方法、記録再生
    装置、記録装置、再生装置。