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JP2992909B2 - 記録媒体の製造方法 - Google Patents
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JP2992909B2 - 記録媒体の製造方法 - Google Patents

記録媒体の製造方法

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JP2992909B2
JP2992909B2 JP3202253A JP20225391A JP2992909B2 JP 2992909 B2 JP2992909 B2 JP 2992909B2 JP 3202253 A JP3202253 A JP 3202253A JP 20225391 A JP20225391 A JP 20225391A JP 2992909 B2 JP2992909 B2 JP 2992909B2
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宏 松田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高密度記録媒体製造
方法に関する。更に詳しくは、走査型トンネル顕微鏡
(STM)を応用した情報処理装置において用いること
ができる記録媒体の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年情報化社会の発展につれ、大容量メ
モリの開発が極めて活発に行われている。メモリに要求
される性能は、一般に、 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)消費電力が少ない 4)生産性が高く、価格が安い等が挙げられる。
【0003】一方、最近では走査型トンネル顕微鏡(S
TM)が開発され(G.Binning et al.
Phys.Rev.Lett.49、57(198
2))、単結晶、非晶質を問わず実空間の高い分解能の
測定ができるようになった。
【0004】かかる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10Å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。この際の面内方向の分解能は1Å程度である。
【0005】したがって、STMの原理を応用すれば充
分に原子オーダー(数Å)で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、粒子線
(電子線、イオン線)あるいは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を行い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
に対する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の薄膜層を用いて記録再生をS
TMを用いて行う方法等が提案されている(特開昭63
−161552,3号公報)。その他電圧パルスを印加
することで、基板上に分子を流体から捕捉し、選択的に
データビットを書き込み、またそれを読み取り、消去を
行う方法、装置の提案がある(特開平1−196751
号公報)。
【0006】ところで、実際に装置としてメモリ媒体へ
の記録再生を行うためには、いわゆるトラッキングとい
う位置決め及びデータ列への追跡を行う必要がある。こ
の種の高密度メモリのトラックを有した電極基板の製造
方法として、 1)電極基板上にリソグラフィ技術を用いてトラックを
形成する 2)結晶の原子配列を応用する 3)記録媒体に導電体のトラックを埋め込む 4)母材上に凹又は凸部を形成し、かかる母材上に金属
層を堆積し、しかる後、該金属を剥離しその剥離面を電
極面とする等が提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上の従来例に示され
た電極基板を用いた場合、記録密度の低下や製造工程の
煩雑化を招く場合があり、低価格で生産性の高い電極基
板さらには記録媒体を提供することが要求されている。
【0008】すなわち、本発明の目的とするところは、
上述のような従来技術における問題点を解消し得る記録
媒体の製造方法を提供することにある。
【0009】上記目的を達成するための本発明の構成
は、第1に、結晶基板の劈開面上または溶融ガラス基板
上に金属層を形成する工程と、凸状のトラックパターン
が形成された転写材の表面を前記金属層の表面に対向配
置し、転写材上から加圧した後、転写材を取り除くこと
によって、前記金属層表面に凹状のトラックパターンを
転写する工程と、凹状のトラックパターンが転写された
金属層上に記録層を形成する工程とから成る記録媒体の
製造方法、第2に、結晶基板の劈開面上または溶融ガラ
ス基板上に金属層を形成する工程と、前記金属層上に基
板を貼り合わせる工程と、前記基板に貼り合わされた金
属層から結晶基板を剥離する工程と、凸状のトラックパ
ターンが形成された転写材の表面を前記金属層の結晶基
板が剥離された表面に対向配置し、転写材上から加圧し
た後、転写材を取り除くことによって、前記金属層表面
に凹状のトラックパターンを転写する工程と、凹状のト
ラックパターンが転写された金属層上に記録層を形成す
る工程とから成る記録媒体の製造方法、第3に、前記記
録層が、ラングミュアーブロジェット法によって形成さ
れる前記第1又は2のいずれかに記載の記録媒体の製造
方法、としている点にある。
【0010】以下に、本発明の詳細について説明する。
【0011】図1は、本発明に係るトラックを有する電
極基板の各製造工程における断面図を示したものであ
る。101は基板、102は電極層、103は転写材、
104はトラックパターン、104’は転写されたトラ
ックパターンである。図1においてまず、基板101上
に電極層102を有する電極基板を用意する。この電極
基板は基板上に直接電極層を形成したものでもよいが、
母材から電極層を剥離した剥離面を用いることも可能で
ある。
【0012】また、STMの特徴を生かした高速、高密
度記録を行うには、高いS/N比、高速記録再生を実現
できる電極基板が必要である。そこで、基板101はそ
の表面が平滑であることが好ましく、例えば 1)結晶の劈開面…マイカ、MgO、TiC、Si、グ
ラファイト等 2)溶融したガラス面…フロートガラス、コーニング#
7059、溶融石英等が挙げられる。
【0013】これらの各種材料の表面は、原子間力顕微
鏡(AFM)を用いて観察することができる。かかるA
FMは試料の導電性、絶縁性を問わず原子オーダーの分
解能で試料の表面形状を計測することが可能である。本
発明者らはAFMを用いて上記各種材料の表面形状を観
察したところ、10μm□の領域において表面凹凸は1
nm以下の平滑性を有し、本発明に用いる基板として好
適であることがわかった。
【0014】ここで、電極層102としては高導電性を
有するものが好ましい。例えば、Au、Ag、Pt、P
dなどの金属及びAu−Pd、Pt−Pdなどの合金更
にはそれらの積層膜が挙げられる。このような材料を用
いた電極形成方法としても、従来公知の薄膜形成方法で
充分である。
【0015】また、電極基板として剥離基板を用いる場
合、上記の基板を母材としてかかる母材上に電極層を形
成した後、これを別途用意した剥離基板上に写し取るこ
とによって形成できる。この場合、剥離基板は平滑性を
有していればよく、母材と同じ材料でも違っていてもよ
い。剥離方法も接着剤を用いて引き剥すほか、共晶結
合、電鋳等を用いることができる。かかる接着剤として
は、無溶剤型の体積収縮のないものが好ましく例えば、
エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂等が挙げられる。
【0016】一方、トラックパターンを有する転写材は
所望のトラックパターンを形成できればよく、本発明に
おいて何等制限するものはない。また、トラックパター
ンの形成方法としても従来公知のリソグラフィ技術を用
いることが可能であり、その形状についても何等制限は
ない。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
尚、実施例1乃至4は、本発明の記録媒体の製造工程
中、特に電極基板の製造に関する実施例である。
【0018】(実施例1)図2に示すように、コーニン
グ#7059ガラス基板を洗浄し、基板101とする
(図2(a))。続いて、かかる基板101上に真空蒸
着法によりAuを成膜し、電極層102を形成する(図
2(b))。該電極層102は基板温度400℃にて、
蒸着速度10Å/sec、到達圧力2×10-6Tor
r、膜圧2000Åの条件で形成した。
【0019】一方、転写材103としてSiO2 が1μ
m形成されているSi基板を用いた(図2(c))。か
かる転写材を洗浄した後、EBレジスト(商標名OEB
R−1000 東京応化製)を塗布し、露光、現像をへ
て、所望のトラックパターン104を形成した(図2
(d))EB描画条件は加速電圧20kV、ドーズ量5
0μC/cm2 であった。
【0020】続いて、かかるレジストパターンをマスク
として、SiO2のエッチングを行った。エッチング深
さは1000Å、エッチングガスにCF4 を用いて圧力
5Pa、放電電力150Wの条件であった。その後、メ
チルエチルケトンを使ってレジストを剥離し、凸状のト
ラックパターン104を形成した。
【0021】次に、電極基板上に転写材103を対向配
置し(図2(e))、転写材上から5Kg/cm2 の圧
力を加えた後、転写材を取り除いた(図2(f))。
【0022】上述した方法により作成した電極基板の表
面をSTMで観察したところ、10μm□において凹状
のトラックパターン104’が形成されており、トラッ
クが明確に判別できた。
【0023】(実施例2)まず、大気中でマイカを劈開
し、基板101とする。続いて、実施例1と同様の条件
でAuを成膜し、電極層102とした。また、実施例1
で形成した転写材103を用いて、実施例1と同様にト
ラックパターンの転写を行った。
【0024】上述した方法により作成した電極基板の表
面をSTMで観察したところ、10μm□において凹状
のトラックパターンが形成されており、トラックが明確
に判別できた。更に、転写材が繰り返し使用可能である
ことがわかった。
【0025】(実施例3)図3に示すように、大気中で
マイカを劈開し、かかるマイカ101上に電極層102
としてAuをエピタキシャル成長させた。この時の蒸着
条件は実施例1と同様である。続いて、接着材105
(商標名ハイスーパー5 セメダイン製)を塗布した
後、接着剤105の上に剥離基板106を張り付ける。
接着は、3Kg/cm2 、室温、硬化時間24時間で行
った。続いて、基板101を電極層102から引き剥し
基板105、電極層102、接着剤105からなる電極
基板を得た。
【0026】次に、実施例1で形成した転写材を用い
て、実施例1と同様にトラックパターンの転写を行っ
た。
【0027】上述した方法により作成した電極基板の表
面をSTMで観察したところ、10μm□において凹状
のトラックパターンが形成されており、トラックが明確
に判別できた。更に、転写材が繰り返し使用可能である
ことがわかった。
【0028】(実施例4)洗浄した溶融石英基板上に、
実施例1と同様にしてAuを成膜した。次に、実施例1
で形成した転写材を上記電極基板に対向配置し、転写材
上から5Kg/cm2 の圧力を加えた。この時、電極基
板温度を600℃、加圧及び加熱時間を1分とした。そ
の後、基板温度を室温に戻し、転写材を取り除いた。
【0029】上述した方法により作成した電極基板の表
面をSTMで観察したところ、10μm□において凹状
のトラックパターンが形成されており、トラックが明確
に判別できた。更に、転写材が繰り返し使用可能である
ことがわかった。
【0030】(実施例5)実施例1と同様にして電極基
板を形成した(図4(a)〜(f))。次に、図4
(g)に示すように、かかる電極基板上に4層のポリイ
ミドラングミュアーブロジェット膜(LB膜)を成膜
し、記録層107とした。以下、ポリイミドLB膜のラ
ングミュアーブロジェット法による形成を述べる。
【0031】まず、ポリアミド酸をN,N’−ジメチル
アセトアミドに溶解させ(単量体換算濃度1×10
-3M)、別途用意したN、N’−ジメチルオクタデシル
アミンの同溶媒による1×10-3M溶液とを1:2(V
/V)に混合して、ポリアミド酸オクタデシルアミン塩
溶液を調整した。
【0032】かかる溶液を水温20℃の純水からなる水
相上に展開し、水面上に単分子膜を形成した。溶媒蒸発
除去後、表面圧を25mN/mにまで高めた。表面圧を
一定に保ちながら、上述電極基板を水面を横切る方向に
速度5mm/minで静かに浸漬した後、続いて5mm
/minで静かに引き上げて2層のY型単分子累積膜を
作成した。かかる操作を繰り返して、4層のポリアミド
酸オクタデシルアミン塩の単分子累積膜を形成した。こ
の基板を減圧下、300℃で10分間加熱焼成してポリ
アミド酸オクタデシルアミン塩をイミド化し、4層のポ
リイミド単分子膜を得た。
【0033】次に、上述した方法により作成した記録媒
体を用いて、図5に示す情報処理装置により表面形状を
調べたところ、記録媒体表面が電極の平滑面を反映して
おり、10μm□において表面凹凸は1nm以下であっ
た。
【0034】次に、図5に示す装置を用いて、情報の記
録再生の実験を行った。
【0035】プローブ電極202として白金−ロジウム
製のプローブ電極を用いた。このプローブ電極は、記録
層107の表面との距離Zを制御するものによって、電
流を一定に保つように圧電素子によりその距離Zが微動
制御されている。更に、リニアアクチュエータ204、
205、206は距離Zを一定に保ったまま、面内
(X、Y)方向にも微動制御できるように設計されてい
る。また、プローブ電極は直接、記録、再生、消去を行
うことができる。
【0036】一方、記録媒体は、高精度のXYステージ
201上におかれ、任意の位置に移動させることができ
る。かかるXYステージ上に、前述した記録媒体を置
き、プローブ電極と記録媒体の電極層102との間に+
1.5Vの電圧を印加し、電流をモニターしながら、プ
ローブ電極202と記録層107表面との距離Zを制御
するためのプローブ電流Ip を10-10 A≧Ip ≧10
-11 Aになるように設定した。
【0037】次に、プローブ電極202を記録層107
上で走査させながら、100Åピッチで情報の記録を行
った。
【0038】かかる情報の記録は、プローブ電極202
を+側、電極層102を−側にして、電圧−電流のスイ
ッチング特性に対しメモリ性を有する記録層(ポリイミ
ドLB膜4層)が低抵抗状態(ON状態)に変化する図
6に示す三角波パルス電圧を加えた。
【0039】その後、プローブ電極を記録開始点に戻
し、再び、記録層107上を走査させた。この時、記録
の読みだし時においては、Z=一定になる様に調整し
た。その結果、データビットにおいては10nA程度の
プローブ電流が流れ、ON状態となっていることが示さ
れた。
【0040】また、プローブ電圧を電気メモリー材料が
ON状態から、OFF状態に変化する図7に示すパルス
電圧を印加した後、再び、記録位置をトレースした結
果、すべ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。
【0041】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、
材の平滑性を反映して極めて平滑な電極面にトラックパ
ターンを転写することによりトラックを有する電極基板
を製造するので、 .トラックを有する平滑な電極基板を大量生産するこ
とが容易になり、生産価格を引き下げることが可能にな
った。 .転写材を繰り返し使用することが可能になったの
で、価格を引き下げることが可能になった。 .トラックパターンの形成を転写材上で行うので、母
材の平滑性を損なうことなくトラックパターンを形成す
ることが可能になった。これにより、トラック以外の領域は母材の平滑性を反映
して極めて平滑であり、走査型トンネル顕微鏡の原理を
応用した情報処理装置に好適に用いることのできる記録
媒体を簡単に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電極基板製造方法の工程図であ
る。
【図2】本発明の実施例における製造工程図である。
【図3】本発明の実施例における製造工程図である。
【図4】本発明の実施例における製造工程図である。
【図5】STMを応用した情報処理装置の構成図であ
る。
【図6】本発明の製造方法により形成された記録媒体の
記録層を、高抵抗状態から低抵抗状態へ遷移させるのに
必要な電気パルスの波形を示す図である。
【図7】本発明の製造方法により形成された記録媒体の
記録層上の低抵抗状態部位を、再び高抵抗状態へ戻すの
に必要な電気パルスの波形を示す図である。
【符合の説明】
101 基板 102 電極層 103 転写材 104,104’ トラックパターン 105 接着剤 106 剥離基板 107 記録層 201 XYステージ 202 プローブ電極 203 プローブ電極の支持体 204 プローブ電極をZ方向に駆動するZ軸リニアア
クチュエータ 205 XYステージをX方向に駆動するリニアアクチ
ュエータ 206 XYステージをY方向に駆動するリニアアクチ
ュエータ 301 増幅器 302 対数圧縮器 303 低域通過フィルタ 304 誤差増幅器 305 ドライバー 306 駆動回路 307 高域通過フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳沢 芳浩 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 河田 春紀 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−156749(JP,A) 特開 昭62−157327(JP,A) 特開 平2−56749(JP,A) 特開 平4−1951(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G11B 9/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 結晶基板の劈開面上または溶融ガラス基
    板上に金属層を形成する工程と、凸状のトラックパター
    ンが形成された転写材の表面を前記金属層の表面に対向
    配置し、転写材上から加圧した後、転写材を取り除くこ
    とによって、前記金属層表面に凹状のトラックパターン
    を転写する工程と、凹状のトラックパターンが転写され
    た金属層上に記録層を形成する工程とから成ることを特
    徴とする記録媒体の製造方法。
  2. 【請求項2】 結晶基板の劈開面上または溶融ガラス基
    板上に金属層を形成する工程と、前記金属層上に基板を
    貼り合わせる工程と、前記基板に貼り合わされた金属層
    から結晶基板を剥離する工程と、凸状のトラックパター
    ンが形成された転写材の表面を前記金属層の結晶基板が
    剥離された表面に対向配置し、転写材上から加圧した
    後、転写材を取り除くことによって、前記金属層表面に
    凹状のトラックパターンを転写する工程と、凹状のトラ
    ックパターンが転写された金属層上に記録層を形成する
    工程とから成ることを特徴とする記録媒体の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記記録層が、ラングミュアーブロジェ
    ット法によって形成されることを特徴とする請求項1又
    は2のいずれかに記載の記録媒体の製造方法。
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