(57)【要約】【課題】  プローブを媒体の表面に対して例えば上下方向に駆動させる。【解決手段】  プローブ（１００）は、媒体（２０）表面を走査するプローブであって、先端が媒体に対向する突起部（１１０）を含むヘッド部（１３０）と、ヘッド部の少なくとも一部に形成される第１電極（１２１）と、第１電極との間に電界を印加するための第２電極（１２２）とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体の表面を走査するプローブであって、
先端が前記媒体に対向する突起部を含むヘッド部と、
前記ヘッド部の少なくとも一部に形成される第１電極と、
前記第１電極との間に電界を印加するための第２電極と
を備えることを特徴とするプローブ。
【請求項２】
前記第２電極は、前記第１電極が形成される位置を基準として、前記突起部が前記媒体に対向する側とは反対側に形成されることを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
【請求項３】
前記ヘッド部の少なくとも一部は、前記媒体に対向する側へ予め湾曲していることを特徴とする請求項１又は２に記載のプローブ。
【請求項４】
前記ヘッド部は、前記突起部の形成される部分が、前記突起部の形成されない部分よりも前記媒体に近接するように、前記表面に対して所定の角度を有して形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のプローブ。
【請求項５】
前記第２電極は、前記第１電極と接触しないことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のプローブ。
【請求項６】
前記電界が印加されていない場合、前記表面を基準とする前記第１電極の高さと前記第２電極の高さとが異なることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のプローブ。
【請求項７】
前記電界を印加することで、前記第１電極と前記第２電極との間において前記表面と平行な方向を除く方向に静電気力が生ずるように前記第２電極が形成されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のプローブ。
【請求項８】
前記第１電極は、前記ヘッド部の先端付近に形成されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のプローブ。
【請求項９】
前記ヘッド部を支持するための天板を備え、
前記第２電極は、前記天板に形成されることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のプローブ。
【請求項１０】
前記ヘッド部は、少なくとも一部が湾曲可能であることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のプローブ。
【請求項１１】
前記突起部は、少なくとも前記電界が印加されていない場合において、該突起部が前記表面の法線方向に伸張するように形成されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のプローブ。
【請求項１２】
前記電界は、前記媒体中を介することなく、前記第１電極と前記第２電極との間に直接印加されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のプローブ。
【請求項１３】
前記電界を印加する電界印加手段を備えることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のプローブ。
【請求項１４】
前記第１電極と前記第２電極とが相隣接していることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のプローブ。
【請求項１５】
前記ヘッド部は、導電性を有する部材を含んでなることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のプローブ。
【請求項１６】
記録媒体にデータを記録する記録装置であって、
請求項１から１５のいずれか一項に記載のプローブと、
前記データに対応する記録信号を生成する記録信号生成手段と
を備えることを特徴とする記録装置。
【請求項１７】
記録媒体に記録されたデータを再生する再生装置であって、
請求項１から１５のいずれか一項に記載のプローブと、
前記記録媒体に高周波電界を印加する高周波印加手段と、
前記記録媒体の非線形誘電率に対応する容量の違いに応じて発振周波数が変化する発振手段と、
前記発振手段による発振信号を復調し、前記データを再生する再生手段と
を備えることを特徴とする再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば強誘電体記録媒体等の誘電体に記録された分極情報を記録及び再生したり媒体の表面を走査するプローブ、並びに該プローブを用いた記録装置及び再生装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘電体記録媒体をナノスケールで分析するＳＮＤＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：走査型非線形誘電率顕微鏡）を利用した記録再生装置の技術について、本願発明者等によって提案されている。ＳＮＤＭにおいては、ＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）等に用いられる先端に微小なプローブを設けた導電性のカンチレバー（プローブ）を用いることで、測定に係る分解能を、サブナノメートルにまで高めることが可能である。近年では、ＳＮＤＭの技術を応用して、データを、強誘電体材料からなる記録層を有する記録媒体に記録する超高密度記録再生装置の開発が進められている（特許文献１参照）。
【０００３】
このようなＳＮＤＭを利用した記録再生装置では、記録媒体の分極の正負の方向を検出することで情報の再生を行う。これは、Ｌ成分を含む高周波帰還増幅器とこれに取り付けられた導電性プローブ及び該プローブ直下の強誘電体材料の容量Ｃｓを含むＬＣ発振器の発振周波数が、分極の正負の分布に起因する非線形誘電率の大小の結果生ずる微小容量の変化ΔＣにより変化することを利用して行う。即ち、分極の正負の分布の変化を、発振周波数の変化Δｆとして検出することで行う。
【０００４】
更に、分極の正負の相違を検出するために、発振周波数に対して十分に低い周波数の交番電界を印加することで、発振周波数が交番電界に伴って変化すると共に、符号を含めた発振周波数の変化の割合が、プローブ直下の強誘電体材料の非線形誘電率によって定まる。そして、このように交番電界の印加に伴う微小容量ΔＣの変化に応じてＦＭ（Frequency Modulation）変調されたＬＣ発信器の高周波信号から、交番電界に起因する成分をＦＭ復調して取り出すことで、強誘電体記録媒体に記録された記録情報を再生する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−０８５９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなプローブにおいて、誘電体記録媒体に記録情報を記録したり又は再生する際には、該プローブが誘電体記録媒体に接する状態又は概ね接するのと同等の状態にする必要がある。他方、誘電体記録媒体の所望の位置にプローブを移動させる際には、プローブによって誘電体記録媒体の表面に傷が付けられないように、該プローブが誘電体記録媒体に接しない状態にする必要がある。即ち、プローブを誘電体記録媒体に対して上下方向に駆動させる必要がある。このとき、プローブ上に圧電素子を含むアクチュエータ回路を形成することが考えられる。しかしながら、プローブは概して微小な構造を有しており、このようなアクチュエータ回路をナノメートルオーダでプローブ上に形成することは困難であるという技術的な問題点を有している。更には、アクチュエータ回路を形成するがゆえに、記録情報の記録再生動作に必要な電界を供給するための配線との間でクロストークを生ずるおそれがあり、記録再生品質の劣化にもつながりかねないという技術的な問題点を有している。
【０００７】
本発明は例えば上述の課題に鑑みなされたものであって、例えばプローブを媒体の表面に対して例えば上下方向に駆動させることが可能なプローブ、並びに該プローブを用いた記録装置及び再生装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために請求項１に記載のプローブは、媒体表面を走査するプローブであって、先端が前記媒体に対向する突起部を含むヘッド部と、前記ヘッド部の少なくとも一部に形成される第１電極と、前記第１電極との間に電界を印加するための第２電極とを備える。
【０００９】
上記課題を解決するために請求項１６に記載の記録装置は、誘電体記録媒体にデータを記録する記録装置であって、請求項１から１５のいずれか一項に記載のプローブと、前記データに対応する記録信号を生成する記録信号生成手段とを備える。
【００１０】
上記課題を解決するために請求項１７に記載の再生装置は、誘電体記録媒体に記録されたデータを再生する再生装置であって、請求項１から１５のいずれか一項に記載のプローブと、前記誘電体記録媒体に高周波電界を印加する高周波印加手段と、前記誘電体記録媒体の非線形誘電率に対応する容量の違いに応じて発振周波数が変化する発振手段と、前記発振手段による発振信号を復調し、前記データを再生する再生手段とを備える。
【００１１】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（プローブの実施形態）
本発明のプローブに係る実施形態は、媒体表面を走査するプローブであって、先端が前記媒体に対向する突起部を含むヘッド部と、前記ヘッド部の少なくとも一部に形成される第１電極と、前記第１電極との間に電界を印加するための第２電極とを備える。
【００１３】
本発明のプローブに係る実施形態によれば、突起部から印加される電界がリターン電極に戻ることによって、例えば誘電体記録媒体の記録面上における誘電率の変化を容量の変化として検出することができる。即ち、誘電体記録媒体に記録された情報を好適に再生することが可能となる。また、例えば突起部より誘電体記録媒体に電界を印加することで、該誘電体記録媒体に情報を好適に記録することが可能である。
【００１４】
本実施形態に係るプローブは特に、ヘッド部上に形成される第１電極と、該第１電極との間で電界が印加される第２電極とを更に備えている。この第１電極と第２電極との間に電界が印加されることで、第１電極と第２電極との間には静電気力が発生する。即ち、第１電極と第２電極との間に引力が加わる。このとき、第１電極はヘッド部上に形成されているため、第１電極に引力が加わることで、ヘッド部にも同様に引力が加わる。従って、ヘッド部を駆動する（即ち、動かす或いは湾曲させる）ことができる。
【００１５】
特に、後述の如く第１電極と第２電極との夫々が形成される位置を考慮することで、ヘッド部を例えば媒体の表面の概ね法線方向に駆動させることが可能となる。言い換えれば、例えばヘッド部が媒体の上側にあるとすると、ヘッド部（特に、突起部）を媒体の表面に対して概ね上下方向に駆動させることが可能となる。このようにヘッド部を駆動させれば、突起部が媒体に接する状態を実現したり、突起部が媒体より離れている状態を実現したりすることが可能となる。即ち、必要に応じてヘッド部を好適な状態となるように駆動することが可能となる。
【００１６】
そして、ヘッド部を駆動するためには第１電極と第２電極とを形成すれば足りるため、比較的簡易な回路構成となる。例えば、ヘッド部上に圧電素子等を用いた比較的複雑な駆動回路を形成しなくとも、ヘッド部を好適に駆動させることが可能となる。
【００１７】
更に、比較的簡易な回路構成で足りるため、他の配線等との間でのクロストーク（浮遊容量）の発生をも低減ないしは抑制できる。このため、記録動作や再生動作の安定化を図ることが可能となる。
【００１８】
以上の結果、本発明のプローブに係る実施形態によれば、突起部が媒体の表面に接触したり或いは離れたりするように（即ち、媒体に対して上下方向に）駆動することができる。そして、そのプローブの駆動のために必要な回路の構成を比較的容易なものとすることができる。
【００１９】
本発明のプローブに係る実施形態の一の態様は、前記第２電極は、前記第１電極が形成される位置を基準として、前記突起部が前記媒体に対向する側とは反対側に形成される。
【００２０】
この態様によれば、例えば媒体が第１電極（突起部）よりも下にあるときは、第１電極の上側に第２電極が形成される。このため、ヘッド部を媒体の表面に対して概ね上下方向に駆動させることが可能となる。
【００２１】
本発明のプローブに係る実施形態の他の態様は、前記ヘッド部の少なくとも一部は、前記媒体に対向する側へ予め湾曲している。
【００２２】
本発明のプローブに係る実施形態の他の態様は、前記ヘッド部は、前記突起部の形成される部分が、前記突起部の形成されない部分よりも前記媒体に近接するように、前記表面に対して所定の角度を有して形成されている。
【００２３】
これらの態様によれば、ヘッド部を媒体の表面に対して概ね上下方向に好適に駆動させることが可能となる。特に、第１電極と第２電極とが媒体の表面の法線に沿う位置関係となるように形成されていない場合であっても（或いは、第１電極と第２電極とが媒体の表面に沿う位置関係となるように形成されている場合であっても）、ヘッド部が予め湾曲していることで或いはヘッド部が媒体の表面に対して傾いて形成されていることで、該ヘッド部を媒体の表面に対して概ね上下方向に好適に駆動させることが可能となる。
【００２４】
本発明のプローブに係る実施形態の他の態様は、前記第２電極は、前記第１電極と接触しない。
【００２５】
この態様によれば、ヘッド部が駆動することによって第１電極と第２電極とが接触してしまうという不都合をさせることが可能となる。従って、大電流が流れてヘッド部が破壊されたり、或いはプルイン現象等の発生を防止することができる。
【００２６】
本発明のプローブに係る実施形態の他の態様は、前記電界が印加されていない場合、前記表面を基準とする前記第１電極の高さと前記第２電極の高さとが異なる。
【００２７】
この態様によれば、少なくとも電界が印加されていない場合には、第１電極と第２電極との位置関係が、前記表面と略平行とはならない。従って、電界を印加すれば、第１電極と第２電極との間には、媒体の表面と平行な方向以外の方向（即ち、媒体の表面に対して所定の角度を有して交わる方向）に静電気力が発生する。従って、ヘッド部を媒体の表面に対して概ね上下方向に適切に動かすことができる。
【００２８】
尚、電界が印加されている場合には、第１電極と第２電極とは、媒体の表面と略平行な位置関係にあってもよい。
【００２９】
本発明のプローブに係る実施形態の他の態様は、前記電界を印加することで、前記第１電極と前記第２電極との間において前記表面と平行な方向を除く方向に静電気力が生ずるように前記第２電極が形成されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のプローブ。
【００３０】
この態様によれば、第１電極と第２電極との間には、媒体の表面と平行な方向以外の方向（即ち、媒体の表面に対して所定の角度を有して交わる方向）に静電気力が発生する。従って、ヘッド部を媒体の表面に対して概ね上下方向に適切に動かすことができる。
【００３１】
本発明のプローブに係る実施形態の他の態様は、前記ヘッド部を支持するための天板を備え、前記第２電極は、前記天板に形成される。
【００３２】
この態様によれば、第２電極が形成される天板と第１電極が形成されるヘッド部とを別工程で製造することができる。即ち、例えば第２電極の形成の工程で製造ミスがあったとしても、当該第２電極が形成される天板を廃棄等すればよく、別工程で製造されるヘッド部を廃棄等しなくとも足りる。他方、ヘッド部上に圧電素子等を用いた駆動回路が一体的に形成されるプローブでは、１つの工程において製造ミスがあればプローブ全体を廃棄等する必要がある。このため、この態様によれば、プローブ全体としての歩留まりを向上させることが可能となる。
【００３３】
上述の如く天板を備えるプローブの態様では、前記天板及び前記ヘッド部の接合部と前記第１電極との間の距離が、前記突起部及び前記第１電極との間の距離よりも大きくなるように、前記第１電極が形成されるように構成してもよい
この態様によれば、てこの原理によりヘッド部をより駆動させやすくなる。
【００３４】
本発明のプローブに係る実施形態の他の態様は、前記ヘッド部は、少なくとも一部が湾曲可能である。
【００３５】
この態様によれば、第１電極と第２電極との間に加わる静電気力により、この湾曲可能な少なくとも一部を好適に或いは局所的に駆動（湾曲）させることができる。
【００３６】
本発明のプローブに係る実施形態の他の態様は、前記突起部は、少なくとも前記電界が印加されていない場合において、該突起部が前記表面の法線方向に伸張するように形成されている。
【００３７】
この態様によれば、例えば媒体表面を移動していない場合（例えば、記録動作時や再生動作時等）には、突起部を媒体の表面の法線方向に伸張させることができる。例えば、突起部の先端が略球状の円錐ないしは角錐形状を有していれば、その突起部の中心軸が媒体の表面に対して概ね垂直に交わる。その結果、後述するように好適な各種動作を実現できる。
【００３８】
本発明のプローブに係る実施形態の他の態様は、前記電界は、前記媒体中を介することなく、前記第１電極と前記第２電極との間に直接印加される。
【００３９】
この態様によれば、データの再生時に突起部と例えば後述のリターン電極との間に印加される交番電界（或いは、高周波電界）或いはデータの記録時に突起部と後述の誘電体記録媒体が備える電極との間に印加される電界に係わらず、第１電極と第２電極との間に好適に電界を印加することができる。これにより、好適にヘッド部を駆動させることが可能となる。
【００４０】
本発明のプローブに係る実施形態の他の態様は、前記電界を印加する電界印加手段を備える。
【００４１】
この態様によれば、電界印加手段の動作に応じて、ヘッド部を好適に駆動させることが可能となる。
【００４２】
本発明のプローブに係る実施形態の他の態様は、前記第１電極と前記第２電極とが相隣接している。
【００４３】
この態様によれば、第１電極と第２電極とが近接すれば近接するほど、第１電極と第２電極との間により大きな静電気力を加えることが可能となる。その結果、ヘッド部をより迅速に駆動させることが可能となる。
【００４４】
本発明のプローブに係る実施形態の他の態様は、前記ヘッド部は、導電性を有する部材を含んでなる。
【００４５】
この態様によれば、ヘッド部と第２電極との間にも静電気力が加わるため、ヘッド部を好適に駆動させることが可能となる。
【００４６】
尚、ヘッド部が導電性を有している場合には、第１電極を敢えて設けなくとも、第２電極とヘッド部との間に生ずる静電気力により、該ヘッド部を媒体の表面に対して概ね上下方向に駆動させることが可能である。
【００４７】
（記録装置の実施形態）
本発明の記録装置に係る実施形態は、誘電体記録媒体にデータを記録する記録装置であって、上述した本発明のプローブに係る実施形態（但し、その各種態様を含む）と、前記データに対応する記録信号を生成する記録信号生成手段とを備える。
【００４８】
本発明の記録装置に係る実施形態によれば、上述した本発明のプローブに係る実施形態が有する利点を生かしつつ、記録信号生成手段が生成した記録信号に基づき、データの記録を行うことができる。
【００４９】
尚、上述した本発明のプローブに係る実施形態の各種態様に対応して、本発明の記録装置に係る実施形態も各種態様を採ることが可能である。
【００５０】
（再生装置の実施形態）
本発明の再生装置に係る実施形態は、誘電体記録媒体に記録されたデータを再生する再生装置であって、上述した本発明のプローブに係る実施形態（但し、その各種態様を含む）と、前記誘電体記録媒体に高周波電界を印加する高周波印加手段と、前記誘電体記録媒体の非線形誘電率に対応する容量の違いに応じて発振周波数が変化する発振手段と、前記発振手段による発振信号を復調し、前記データを再生する再生手段とを備える。
【００５１】
本発明の再生装置に係る実施形態によれば、高周波印加手段により誘電体記録媒体に高周波電界を印加することで、該誘電体記録媒体の非線形誘電率の変化に応じた容量変化に起因して、発振手段の発振周波数が変化する。そして、係る発振手段による発振周波数の変化に応じた発振信号を、再生手段が復調及び再生することで、データを再生する。
【００５２】
本実施形態では特に、上述した本発明のプローブに係る実施形態が有する利点を生かして、データの再生を行うことができる。
【００５３】
尚、上述した本発明のプローブに係る実施形態の各種態様に対応して、本発明の再生装置に係る実施形態も各種態様を採ることが可能である。
【００５４】
本実施形態におけるこのような作用、及び他の利得は次に説明する実施例から更に明らかにされる。
【００５５】
以上説明したように、本発明のプローブに係る実施形態によれば、ヘッド部と第１電極と第２電極とを備えている。従って、突起部が媒体の表面に接触したり或いは離れたりするように（即ち、媒体の表面に対して上下方向に）駆動することができる。そして、そのプローブの駆動のために必要な回路の構成を比較的容易なものとすることができる。
【００５６】
又、本発明の記録装置に係る実施形態よれば、プローブ及び記録信号生成手段を備える。従って、本発明のプローブに係る実施形態が有する各種利益を享受できる。
【００５７】
又、本発明の再生装置に係る実施形態によれば、プローブ、高周波印加手段、発振手段及び再生手段を備える。従って、本発明のプローブに係る実施形態が有する各種利益を享受でき、その結果、より安定してデータを再生できる。
【実施例】
【００５８】
以下、本発明のプローブに係る実施例を図面に基づいて説明する。
【００５９】
（１）プローブの実施例
先ず、図１から図２０を参照して、本発明のプローブに係る実施例について説明する。
【００６０】
（ｉ）プローブの構造
先ず、図１及び図２を参照して、本実施例に係るプローブの構造（即ち、基本構成）について説明する。ここに、図１及び図２は夫々、本実施例に係るプローブの構造の一の例を概念的に示す断面図である。
【００６１】
図１（ａ）に示すように、本実施例に係るプローブ１００は、本発明における「突起部」の一具体例であるダイヤモンドチップ１１０と、支持部材１３０と、ダイヤモンドチップ１１０及び支持部材１３０を支持するための天板１４０とを備える。
【００６２】
ダイヤモンドチップ１１０は、プローブ１００の記録再生動作時に、その先端側から後述の誘電体記録媒体２０（図２２参照）に電界を印加するように、細く尖った先端を有する。ダイヤモンドチップ１１０は、例えば先端部分の半径が概ね１０ｎｍないし２５ｎｍ程度の略球状となることが好ましい。このダイヤモンドチップ１１０は特に、その製造時にダイヤモンドにボロン等をドーピングすることによって、導電性を備えている。
【００６３】
尚、ダイヤモンドチップ１１０に代えて、例えば窒化ボロンを用いることもできる。或いは、比較的硬質であり、且つ導電性を備える部材であれば、ダイヤモンドチップ１１０に代えて用いることができる。
【００６４】
支持部材１３０は、ダイヤモンドチップ１１０を支持する基盤となるものである。支持部材１３０は、ダイヤモンドチップ１１０に電流を供給する際のパスとなるため、導電性を有していることが好ましい。例えば、シリコン（或いは、ボロン等の不純物がドーピングされたシリコン）やダイヤモンド（或いは、ボロン等の不純物がドーピングされたダイヤモンド）を含んで形成されることが好ましい。但し、例えば電極とダイヤモンドチップ１１０とが配線等を介して直接的に接続されている場合には、支持部材１３０が電流のパスとなる必要はないため導電性を有していなくともよく、任意の部材を用いることができる。
【００６５】
又、後述の如く、該支持部材１３０はプローブ１００の一部として再生時における共振回路１４の一部を構成する（図２２参照）。このため、所望の共振周波数が得られるように、当該支持部材１３０のインダクタンスに応じて材料を選択することがより好ましい。また、このように材料を選択することで、プローブ１００の振動周波数を適宜変更することも可能である。
【００６６】
尚、ダイヤモンドチップ１１０と支持部材１３０とが、本発明における「ヘッド部」の一具体例に相当する。
【００６７】
天板１４０は、例えばガラス等を含んでおり、プローブ１００全体を支持する。当該天板１４０を移動させることで、後述の記録再生装置（図２１参照）の動作時にプローブ１００が移動される。
【００６８】
本実施例に係るプローブ１００では特に、支持部材１３０上に第１電極１２１が形成され、天板１４０上に第２電極１２２が形成される。そして、プローブ１００は更に、第１電極１２１に電流を供給するための第１配線１５１と第２電極１２２に電流を供給するための第２配線１５２とを備える。これらの電極や配線は、例えばクロム、銀、銅、金、白金等の金属或いはこれらの合金等を含んでいる。
【００６９】
第１電極１２１及び第２電極１２２は、夫々に電流が供給されることで、これらの電極間に引力である静電気力（クーロン力）が加わり、支持部材１３０を駆動（即ち、湾曲）させることができる。
【００７０】
特に、第１電極１２１と誘電体記録媒体２０との間の距離と比較して、第２電極１２２と誘電体記録媒体２０との間の距離がより遠く（或いは、長く）なるように、第１電極１２１及び第２電極１２２の夫々が形成されている。言い換えれば、第２電極１２２が第１電極１２１の上側に（即ち、誘電体記録媒体２０から遠い側）に形成される。このため、第１電極１２１と第２電極１２２との間の静電気力は、図１（ａ）中において概ね上下方向（即ち、誘電体記録媒体２０の記録面の概ね法線方向）に加わる。そして、この静電気力は引力であるため、第１電極１２１と第２電極１２２とが互いに引っ張り合い、その結果、図１（ｂ）に示すように、支持部材１３０が誘電体記録媒体２０より遠ざかるように湾曲する。
【００７１】
言い換えれば、第１電極１２１と第２電極１２２との間に加わる静電気力が、誘電体記録媒体２０の記録面に平行な方向を除く方向（例えば、記録面の法線方向や、記録面の法線に対して９０度未満の角度を有する方向等）に好適に加わるように、第１電極１２１及び第２電極１２２の夫々が、支持部材１３０又は天板１４０上に形成される。
【００７２】
このような構成を有しているがゆえに、第１電極１２１及び第２電極１２２の夫々に電流が供給されていなければ、第１電極１２１と第２電極１２２との間に静電気力は加わることなく、ダイヤモンドチップ１１０（特に、その先端）が誘電体記録媒体２０の記録面に好適に接する或いは近接する。他方、第１電極１２１及び第２電極１２２の夫々に電流が供給されれば、第１電極１２１と第２電極１２２との間に引力としての静電気力が加わるため、ダイヤモンドチップ１１０が誘電体記録媒体２０の記録面から離れる。
【００７３】
これにより、誘電体記録媒体２０にデータを記録したり、誘電体記録媒体２０に記録されたデータを再生したりする際には、ダイヤモンドチップ１１０が誘電体記録媒体２０の記録面に好適に接するため、適切な記録動作や再生動作を実現することができる。他方、データの記録や再生を行わない場合等においては、プローブ１００が誘電体記録媒体２０の記録面に接することなく、該プローブ１００を誘電体記録媒体２０上において好適に移動させることができる。
【００７４】
更に、所望の形状を有する電極及び配線を支持部材１３０や天板１４０の上に形成すれば足りるため、例えば圧電素子を用いたアクチュエータ回路の動作により支持部材１３０を駆動（湾曲）させる構成と比較して、比較的簡易な構成を実現することができる。更には、電極や配線の構成を簡易にすることができるため、各電極や各配線の設計の自由度を向上させることができるため、各電極や各配線等とダイヤモンドチップ１１０に電流を供給するための配線等との間に生じ得るクロストークを低減し又はなくすことが可能となる。
【００７５】
尚、静電気力が加わることで支持部材１３０を好適に（特に、誘電体記録媒体２０の法線方向に）湾曲させるべく、該支持部材１３０の全体又は少なくとも一部は、図１（ａ）に示すように、例えば誘電体記録媒体２０に対向する側へ予め湾曲していることが好ましい。言い換えれば、支持部材１３０のうちダイヤモンドチップ１１０の形成される部分が、支持部材１３０のうちダイヤモンドチップ１１０の形成されない部分よりも、誘電体記録媒体２０により近接するように、支持部材１３０が予め湾曲していることが好ましい。このように支持部材１３０を予め湾曲させるため、機械的な或いは物理的な加工（例えば、ダイサー等による研磨加工や切断加工、或いは電子ビームやレーザ等による加工等）により予め湾曲している支持部材１３０を形成してもよいし、予め湾曲している支持部材１３０を形成可能な型枠等を用いて該支持部材１３０を形成してもよい。或いは支持部材１３０に用いられる部材と格子定数の異なる部材を該支持部材１３０上に形成し、支持部材１３０に対して圧縮応力や引張応力を加えることで予め湾曲している支持部材１３０を形成してもよい。例えば、支持部材１３０がシリコンを含んでいれば、概ね６００℃以上の温度環境下において形成されるＳｉＮにより支持部材１３０に引張応力を加えることができ、他方概ね６００℃未満の温度環境下において形成されるＳｉＮにより支持部材１３０に圧縮応力を加えることができる。
【００７６】
尚、第１電極１２１や第１配線１５１を、記録動作や再生動作の際にダイヤモンドチップ１１０へ電流を供給するための配線をとして用いてもよい。或いは、支持部材１３０が導電性を有していれば、該支持部材を第１電極１２１や第１配線１５１として用いてもよい。
【００７７】
また、第１電極１２１がダイヤモンドチップ１１０により近い位置に形成されることが好ましい。これに加えて、第１電極１２１が支持部材１３０と天板１４０との接合部分からより遠ざかる位置に形成されることが好ましい。これにより、てこの原理により、支持部材１３０をより駆動（湾曲）させやすくなり、ダイヤモンドチップ１１０が誘電体記録媒体２０に接したり或いは離れたりする状態を比較的容易に実現することができる。即ち、支点に相当する支持部材１３０と天板１４０との接合部分及び作用点に相当する第１電極１２１の間の距離がより大きくなるように構成することが好ましい。
【００７８】
また、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すようなシングルプローブに限られず、複数のダイヤモンドチップ１１０や複数の支持部材１３０を備えるマルチプローブについても同様の構成を採用してもよい。
【００７９】
更に、第１電極１２１及び第２電極１２２の夫々に供給される電流の大きさを調整することで、第１電極１２１と第２電極１２２との間に加わる静電気力を制御し、支持部材１３０の湾曲の度合いを調整するように構成してもよい。特に、複数のダイヤモンドチップ１１０及び複数の支持部材１３０を備えるマルチプローブにおいては、安定した記録再生動作を実現するべく、夫々のダイヤモンドチップ１１０を記録面に対して同時に接触させるように夫々のプローブを形成することは困難である。このため、第１電極１２１及び第２電極１２２の夫々に供給される電流の大きさを調整して複数の支持部材１３０の夫々の湾曲の度合いを調整することで、夫々のダイヤモンドチップ１１０の高さを調整することができる。即ち、複数のダイヤモンドチップ１１０の夫々を記録面に対して同時に接触させることが比較的容易に可能となる。
【００８０】
尚、図２（ａ）に示すように、支持部材１３０を予め湾曲させることに代えて（又は加えて）、該支持部材１３０が誘電体記録媒体２０の記録面に対して予め所定の角度を有するように（即ち、傾きを有するように）、該支持部材１３０を天板１４０に取り付けてもよい。このように構成しても、第１電極１２１と第２電極１２２との間に加わる静電気力により、図２（ｂ）に示すように、ダイヤモンドチップ１１０が誘電体記録媒体２０の記録面に接することのない状態を実現することができる。即ち、支持部材１３０を誘電体記録媒体２０の記録面に対して概ね上下方向に駆動（湾曲）させることができる。従って、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すプローブ１００が有する各種利益と同様の利益を、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すプローブ１００ａも享受することができる。
【００８１】
（ｉｉ）プローブの変形例
続いて、図３及び図４を参照して、本実施例に係るプローブの変形例について説明する。ここに、図３は、本実施例に係るプローブの構造の第１変形例を概念的に示す断面図であり、図４は、本実施例に係るプローブの構造の第２変形例を概念的に示す断面図である。
【００８２】
図３（ａ）に示すように、第１変形例に係るプローブ１００ｂは、第１電極１２１と第２電極とが接触しないような位置関係を有するように夫々の電極が形成されている。即ち、第１変形例に係るプローブ１００ｂは、第１電極１２１と第２電極１２２との間に加わる静電気力により支持部材１３０が湾曲しても、第１電極１２１と第２電極１２２とが接触することはない。
【００８３】
これにより、支持部材１３０が湾曲することで、第１電極１２１と第２電極１２２とが接触し、その結果、両電極間に大電流が流れてプローブ１００ｂが破損してしまうという不都合を防止することが可能となる。更に、第１電極１２１と第２電極１２２とが接触することで、プルイン現象により第１電極１２１と第２電極１２２とが離れなくなってしまうという不都合をも防止することが可能となる。
【００８４】
更には、第１電極１２１と第２電極１２２との接触という問題を考慮する必要があるため、第１電極１２１と第２電極１２２とをより近接させることができる。このため、第１電極１２１と第２電極１２２との間により大きな（或いは、より強力な）静電気力を加えることができる。これにより、支持部材１３０をより迅速に駆動（湾曲）させることができる。
【００８５】
尚、支持部材１３０の強度や湾曲のしやすさ或いは破壊強度等に基づき、支持部材１３０が好適に湾曲するような静電気力が第１電極１２１と第２電極１２２との間に加わるように、第１電極１２１と第２電極１２２との間の距離を調整するように構成してもよい。尚、第１電極１２１と第２電極との間に静電気力が加わっていない場合には、図３（ａ）に示すように、第１電極１２１と第２電極１２２とを結ぶ線が、誘電体記録媒体２０の記録面と平行にならない（即ち、誘電体記録媒体２０の記録面の法線と９０度（即ち、直角）で交わらない）ことが好ましい。このように構成すれば、第１電極１２１と第２電極１２２との間に静電気力が加わることで、支持部材１３０を誘電体記録媒体の記録面に対して概ね上下方向に駆動（湾曲）させることができる。
【００８６】
そして、第１電極１２１と第２電極１２２との間に静電気力が加わっている場合には、図３（ｂ）に示すように、第１電極１２１と第２電極１２２とが、誘電体記録媒体の記録面に対して平行な位置関係を有していてもよい。
【００８７】
図４（ａ）に示すように、第２変形例に係るプローブ１００ｃは、支持部材１３０が予め２段階に湾曲している。即ち、支持部材１３０は、誘電体記録媒体２０に対向する方向に予め湾曲する部分と、誘電体記録媒体２０に対向する方向とは反対の方向に予め湾曲する部分とを有している。
【００８８】
これにより、記録動作や再生動作を行なっている場合（例えば、静電気力が加わっていない場合）において、図４（ａ）に示すようにダイヤモンドチップ１１０を誘電体記録媒体２０の記録面に対して概ね垂直方向（即ち、記録面の法線方向）に伸張させることができる。従って、ダイヤモンドチップ１００の先端部分と誘電体記録媒体２０の記録面との実際の接触面積を増加させることなく、ダイヤモンドチップ１１０の鋭い先端（例えば、略球状の先端等）を好適に誘電体記録媒体２０に接触させることが可能となる。
【００８９】
そして、第１電極１２１と第２電極１２２との間に静電気力が加われば、図４（ｂ）に示すように支持部材１３０が更に湾曲し、ダイヤモンドチップ１１０と誘電体記録媒体２０とが離れる。従って、第２変形例に係るプローブ１００ｃも上述した各種利益を享受することができる。
【００９０】
尚、図１から図３において説明した各種プローブにおいても、記録動作時及び再生動作時において、ダイヤモンドチップ１１０が誘電体記録媒体２０の記録面に対して垂直方向に伸張するように構成することが好ましい。
【００９１】
（ｉｉｉ）プローブの製造方法
続いて、図５から図２０を参照して、本実施例に係るプローブの製造方法について説明する。ここに、図５から図２０は、本実施例に係るプローブの製造方法の各工程を概念的に示す断面図である。
【００９２】
まず、図５に示すように、ＳＯＩ基板（Silicon On Insulator）６１を用意する。ＳＯＩ基板６１は、基盤層６２上に絶縁層６３が形成され、絶縁層６３上にシリコン層６４が形成され、シリコン層６４の表面が加工面６５である。シリコン層６４は単結晶シリコンから形成されており、その厚さは、例えばおよそ３．５マイクロメートルである。絶縁層６３は、ＳｉＯ２から形成されており、その厚さは、例えばおよそ０．２マイクロメートルである。
【００９３】
尚、後の工程において、結晶格子構造における（１００面）に沿って（或いは、平行に）二酸化シリコン膜が形成されるようなＳＯＩ基板６１を用意することが好ましい。これは、後述するように、異方性エッチングを施すことでダイヤモンドチップ１１０の突起状（或いは、ピラミッド状）の形状を形成するためである（図１０参照）。
【００９４】
次に、ＳＯＩ基板６１の一部に、加工面６５側から基盤層６２の底面側に向けて、ダイヤモンドチップ１１０を成形するためのモールド穴７０を形成する（モールド穴形成工程：図６ないし図９）。具体的には、図６に示すように、まず、加工面６５上および基盤層６２の底面上等にカバー層６６、６７を形成する。カバー層６６、６７は、ＳｉＯ２から形成されており、それぞれの厚さは、絶縁層６３よりも厚く、例えばおよそ１マイクロメートルである。カバー層６６、６７の形成は、例えば熱酸化法により行う。
【００９５】
続いて、図７に示すように、カバー層６６上にレジスト６８を形成する。続いて、レジスト６８をマスクにして、カバー層６６に対してエッチングを行い、図８に示すように、カバー層６６の一部に穴６９を形成する。このエッチングは、ＦＡＢ（Fast Atom Beam）またはフッ酸（ＨＦ）或いはバッファードフッ酸（ＢＨＦ）により行うことが望ましい。その後、レジスト６８を除去する。
【００９６】
続いて、穴６９が形成されたカバー層６６をマスクにして、シリコン層６４に対して異方性エッチングを行う。このエッチングには、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ：Tetramethyl ammonium Hydroxide）を用いる。続いて、カバー層６６をマスクにして、絶縁層６３に対してエッチングを行う。このエッチングは、ＦＡＢまたはＨＦにより行うことが望ましい。なお、このとき、カバー層６６の表面側の一部も除去されるが、カバー層６６は絶縁層６３よりも厚いので、カバー層６６が完全に除去されることはない。続いて、カバー層６６をマスクにして、基盤層６２に対して異方性エッチングを行う。このエッチングはＴＭＡＨを用いて行えばよい。これにより、図９に示すように、ダイヤモンドチップを成形するためのモールド穴７０が形成される。
【００９７】
次に、モールド穴７０内に、不純物（例えばボロン）を混入させつつダイヤモンドを成長させ、これによりダイヤモンドチップ１１０を形成する（チップ形成工程：図１０）。以下、ダイヤモンドチップ１１０の形成方法として好適な一例を挙げる。まず、メタノールまたはベンゼン等に、粒径がマイクロメートルオーダーのダイヤモンドパウダーを混ぜた溶液をつくり、その溶液中に、モールド穴７０が形成されたＳＯＩ基板６１を浸す。そして、溶液中に浸されたＳＯＩ基板６１に対し、超音波発生器（超音波洗浄機）により超音波を与えながら、例えばおよそ４時間放置する。これにより、溶液に接していたモールド穴７０内およびカバー層６６の表面等に、ダイヤモンド成長のきっかけとなる傷が形成される。続いて、ホットフィラメント化学気相堆積法（ＨＦ−ＣＶＤ）により、ダイヤモンドを成長させる。このとき、成長炉にはＨ２とメタンをモル数比でメタン３パーセントの割合で供給する。さらに、これと同時に、ｐ型不純物であるボロンの原料であるトリメトキシボランを少量（メタンに対してモル数で２桁下程度）供給する。なお、この工程におけるダイヤモンドの成長は、ダイヤモンドが膜状にならない程度にとどめる。続いて、バッファードフッ酸または薄めたＨＦを用いて、カバー層６６に対してエッチングを行い、カバー層６６の表面側の一部を除去する。これにより、カバー層６６上に成長したダイヤモンド粒もカバー層６６の一部と共に除去される。続いて、ＨＦ−ＣＶＤにより、モールド穴７０内にボロンドープダイヤモンドを成長させ、図１０に示すように、ダイヤモンドチップ１１０を形成する。その後、カバー層６６をエッチングにより除去する。
【００９８】
次に、シリコン層６４において、不純物（例えばボロン）を注入し低抵抗層を形成する。具体的には、図１１に示すように、加工面６５上に再びＳｉＯ２のカバー層７２を形成する。カバー層７２は、以降の工程で行うイオン注入および熱処理によりシリコン層６４の表面がダメージを受けるのを防止する役割を果たす。続いて、図１２に示すように、イオン注入装置を用いて、シリコン層６４の表面にボロンを打ち込み、図１３に示すように、シリコン層６４の表面から深さおよそ０．８マイクロメートルまでの領域にボロンドープ層７４（低抵抗層）を形成する。続いて、シリコン層６４に対して熱を加え、ボロンドープ層７４においてｐ型を発現させる。続いて、カバー層６７、７２をエッチングにより除去する。これにより、図１４に示すように、支持部材１３０が形成される。
【００９９】
尚、上述した工程（特に、低抵抗層の形成工程）は、支持部材１３０に対して導電性を付与する必要がないときは必ずしも行わなくともよい。加えて、上述した工程に合わせて、例えば所望のパターニング等を施して、所定の形状を有するボロンドープ層７４を形成すれば、例えばピエゾ抵抗素子による歪み検出回路や信号処理回路等を同時に形成することができる。
【０１００】
続いて、図１５に示すように、支持部材１３０の一部にＳｉＮ層を形成する。このＳｉＮ層は、支持部材１３０を予め湾曲させるために形成される。例えば図１（ａ）及び図１（ｂ）に示したプローブ１００の如く、支持部材１３０を誘電体記録媒体２０に対向する側に予め湾曲させる場合には、比較的低温な温度環境下でＳｉＮ層を形成する。より具体的には、ＳＯＩ基板等を支持する基板を概ね６００℃未満に加熱して、例えばプラズマＣＶＤ法によりＳｉＮ層を形成する。概ね６００℃未満となるように基板を加熱することで形成されるＳｉＮ層は、シリコンに対して圧縮応力を及ぼすため、後述する基盤層６２及び絶縁層６３の除却と同時に又は続いて、支持部材１３０は誘電体記録媒体２０に対向する側に湾曲する。
【０１０１】
続いて、図１６に示すように、蒸着法やスパッタリング法等により支持部材１３０上に第１電極１２１及び第１配線１５１の一部を形成する。
【０１０２】
次に、図１７に示すガラス基板より天板１４０を形成する。先ず、図１８及び図１９に示すように、ダイサーやサンドブラスト或いはフェムト秒レーザ等を用いて、ガラス基板を加工する。これにより、天板１４０が形成される。
【０１０３】
続いて、図２０に示すように、天板１４０に、第２電極１２２、第２配線１５２及び第１配線１５１の他の一部を形成する。ここでは例えばリフトオフ法等を用いてこれらの配線或いは電極を形成してもよい。尚、配線と電極とは必ずしも区別して形成する必要はなく、両者が一体となるように形成してもよい。
【０１０４】
続いて、図２１に示すように、例えば感光性ポリイミド等の樹脂を用いて支持部材１３０と天板１４０とを接合する。このとき、支持部材１３０上に形成された第１配線１５１と天板１４０上に形成された第１配線１５１とが電気的接続を有するように、好適な位置合せを行いながら支持部材１３０と天板１４０とが接合されることが好ましい。
【０１０５】
その後、基盤層６２の底面側からエッチングを行い、基盤層６２と絶縁層６３とを除去する。具体的には、例えばＩＣＰ−ＲＩＥにより、基盤層６２に対してエッチングを行い、基盤層６２を除去する。続いて、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）により、絶縁層６３に対してエッチングを行うことで絶縁層６３を除去し、その後、超臨界乾燥法（Supercritical drying）により全体を乾燥させる。これにより、図１等に示した本実施例に係るプローブ１００等を製造することができる。
【０１０６】
特に上述した製造方法によれば、ダイヤモンドチップ１１０や支持部材１３０と天板１４０とを区別して夫々別工程で製造することができる。このため、プローブ１００全体としての歩留まりを向上させることができる。
【０１０７】
（２）記録再生装置の実施例
続いて、図２２から図２５を参照して、上述した本実施例に係るプローブを用いた記録再生装置について説明する。
【０１０８】
（ｉ）基本構成
先ず、本実施例に係る誘電体記録再生装置の基本構成について、図２２を参照して説明する。ここに、図２２は、本実施例に係る誘電体記録再生装置の基本構成を概念的に示すブロック図である。
【０１０９】
誘電体記録再生装置１は、ダイヤモンドチップ１１０の先端部が誘電体記録媒体２０の誘電体材料１７に対向して電界を印加するプローブ１００と、プローブ１００から印加された信号再生用の高周波電界が戻るリターン電極１２と、プローブ１００とリターン電極１２の間に設けられるインダクタＬと、インダクタＬとプローブ１００の直下の誘電体材料１７に形成される、記録情報に対応して分極した部位の容量Ｃｓとで決まる共振周波数で発振する発振器１３と、誘電体材料１７に記録された分極状態を検出するための交番電界を印加するための交流信号発生器２１と、誘電体材料に分極状態を記録する記録信号発生器２２と、交流信号発生器２１及び記録信号発生器２２の出力を切り替えるスイッチ２３と、ＨＰＦ（Ｈｉｇｈ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）２４と、プローブヘッド１０１の直下の誘電体材料１７が有する分極状態に対応した容量で変調されるＦＭ信号を復調する復調器３０と、復調された信号からデータを検出する信号検出部３４と、復調された信号からトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー検出部３５と、プローブ１００が備える第１電極１２１及び第２電極１２２の夫々に電流を供給する駆動回路部４０等を備えて構成される。
【０１１０】
プローブ１００は、上述した本実施例に係るプローブ１００を用いている。そして、プローブ１００はＨＰＦ２４を介して発振器１３と接続され、またＨＰＦ２４及びスイッチ２３を介して交流信号発生器２１及び記録信号発生器２２と接続される。そして、誘電体材料１７に電界を印加する電極として機能する。尚、プローブ１００として、例えば図１等に示すような針状のものや或いはカンチレバー状等のものが具体的な形状として知られる。
【０１１１】
尚、本実施例においては、プローブ１００（特に、ダイヤモンドチップ１１０）は複数備える構造であっても一つだけ備える構造であってもよい。但し、プローブ１００を複数備える場合には、交流信号発生器２１は、夫々のプローブ１００に対応して複数設けることが好ましい。また、信号検出部３４において夫々の交流信号発生器２１に対応する再生信号を弁別可能なように、信号検出部３４を複数備え、且つ夫々の信号検出部３４は、夫々の交流信号発生器２１より参照信号を取得することで、対応する再生信号を出力するように構成することが好ましい。
【０１１２】
リターン電極１２は、プローブ１００（特に、ダイヤモンドヘッド１１０）から誘電体材料１７に印加される高周波電界（即ち、発信器１３からの共振電界）が戻る電極であって、プローブ１００を取り巻くように設けられている。尚、高周波電界が抵抗なくリターン電極１２に戻るものであれば、その形状や配置は任意に設定が可能である。
【０１１３】
インダクタＬは、プローブ１０とリターン電極１２との間に設けられていて、例えばマイクロストリップラインで形成される。インダクタＬと容量Ｃｓとを含んで共振回路１４が構成される。この共振周波数が例えば１ＧＨｚ程度を中心とした値になるようにインダクタＬのインダクタンスが決定される。
【０１１４】
発振器１３は、インダクタＬと容量Ｃｓとで決定される共振周波数で発振する発振器である。その発振周波数は容量Ｃｓの変化に対応して変化するものであり、従って記録されているデータに対応した分極領域によって決定される容量Ｃｓの変化に対応してＦＭ変調が行われる。このＦＭ変調を復調することで、誘電体記録媒体２０に記録されているデータを読み取ることができる。
【０１１５】
尚、後に詳述するように、プローブ１００、リターン電極１２、発振器１３、インダクタＬ、ＨＰＦ２４及び誘電体材料１７中の容量Ｃｓから共振回路１４が構成され、発信器１３において増幅されたＦＭ信号が復調器３０へ出力される。
【０１１６】
交流信号発生器２１は、本発明における「高周波印加手段」の一具体例であって、リターン電極１２と電極１６との間に交番電界を印加する。また、複数のプローブ１００を備えている誘電体記録再生装置においては、この周波数を参照信号として同期を取り、プローブ１０で検出する信号を弁別する。その周波数は５ｋＨｚ程度を中心としたものであり、誘電体材料１７の微小領域に交番電界を印加することになる。
【０１１７】
記録信号発生器２２は、記録用の信号を発生し、記録時にプローブ１００に供給される。この信号はデジタル信号に限らずアナログ信号であってもよい。これらの信号として、音声情報、映像情報、コンピュータ用デジタルデータ等、各種の信号が含まれる。また、記録信号に重畳された交流信号は信号再生時の参照信号として各探針の情報を弁別して再生するためである。
【０１１８】
スイッチ２３は、再生時、交流信号発生器２１からの信号を、一方、記録時は記録信号発生器２２からの信号をプローブ１００に供給するようにその出力を選択する。この装置は機械式のリレーや半導体の回路が用いられるが、アナログ信号にはリレーが、デジタル信号には半導体回路で構成するのが好適である。
【０１１９】
ＨＰＦ２４は、インダクタ及びコンデンサを含んでなり、交流信号発生器２１や記録信号発生器２２からの信号が発振器１３の発振に干渉しないように信号系統を遮断するためのハイパスフィルタを構成するために用いられていて、その遮断周波数はｆ＝１／２π√｛ＬＣ｝である。ここで、ＬはＨＰＦ２４に含まれるインダクタのインダクタンス、ＣはＨＰＦ２４に含まれるコンデンサのキャパシタンスとする。交流信号の周波数は５ＫＨｚ程度であり、発振器１３の発振周波数は１ＧＨｚ程度であるので、１次のＬＣフィルタで分離は十分に行われる。さらに次数の高いフィルタを用いてもよいが素子数が多くなるので装置が大きくなる虞がある。
【０１２０】
復調器３０は、容量Ｃｓの微小変化に起因してＦＭ変調された発振器１３の発振周波数を復調し、プローブ１００がトレースした部位の分極された状態に対応した波形を復元する。記録されているデータがデジタルの「０」と「１」のデータであれば、変調される周波数は２種類であり、その周波数を判別することで容易にデータの再生が行われる。
【０１２１】
信号検出部３４は、復調器３０で復調された信号から記録されたデータを再生する。この信号検出器３４として例えばロックインアンプを用い、交流信号発生器２１の交番電界の周波数に基づいて同期検波を行うことでデータの再生を行う。尚、他の位相検波手段を用いてもよいことは当然である。
【０１２２】
トラッキングエラー検出部３５は、復調器３０で復調された信号から、装置を制御するためのトラッキングエラー信号を検出する。検出したトラッキングエラー信号がトラッキング機構に入力されて制御がなされる。
【０１２３】
駆動回路部４０は、本発明における「電界印加手段」の一具体例であって、図示しない第１配線１５１及び第２配線１５２を介して、第１電極１２１及び第２電極１２２に対して電流を供給可能に構成されている。特に、その供給する電流の電流値や電圧値等、或いは電流を供給する時間やタイミング等を適宜制御可能に構成されている。
【０１２４】
続いて、図２２に示す誘電体記録媒体２０の一例について、図２３を参照して説明する。ここに、図２３は、本実施例において用いられる誘電体記録媒体２０の一例を概念的に示す平面図及び断面図である。
【０１２５】
図２３（ａ）に示すように、誘電体記録媒体２０は、ディスク形態の誘電体記録媒体であって、例えばセンターホール１０と、センターホール１０と同心円状に内側から内周エリア７、記録エリア８、外周エリア９を備えている。センターホール１０はスピンドルモータに装着する場合等に用いられる。
【０１２６】
記録エリア８はデータを記録する領域であって、トラックやトラック間のスペースを有し、また、トラックやスペースには記録再生にかかわる制御情報を記録するエリアが設けられている。また、内周エリア７及び外周エリア８は誘電体記録媒体２０の内周位置及び外周位置を認識するために用いられると共に、記録するデータに関する情報、例えばタイトルやそのアドレス、記録時間、記録容量等を記録する領域としても使用可能である。尚、上述した構成はその一例であって、カード形態等、他の構成を採ることも可能である。
【０１２７】
また、図２３（ｂ）に示すように誘電体記録媒体２０は、基板１５の上に電極１６が、また、電極１６の上に誘電体材料１７が積層されて形成されている。
【０１２８】
基板１５は例えばＳｉ（シリコン）であり、その強固さと化学的安定性、加工性等において好適な材料である。電極１６はプローブ１００（或いは、リターン電極１２）との間で電界を発生させるためのもので、誘電体材料１７に抗電界以上の電界を印加することで分極方向を決定する。データに対応して分極方向を定めることにより記録が行われる。
【０１２９】
誘電体材料１７は、例えば強誘電体であるＬｉＴａＯ３等を電極１６の上にスパッタリング等の公知の技術によって形成されている。そして、分極の＋面と−面が１８０度のドメインの関係であるＬｉＴａＯ３のＺ面に対して記録が行われる。他の誘電体材料を用いても良いことは当然である。この誘電体材料１７は直流のバイアス電圧と同時に加わるデータ用の電圧によって、高速で微小な分極を形成する。
【０１３０】
又、誘電体記録媒体２０の形状として、例えばディスク形態やカード形態等がある。プローブ１００との相対的な位置の移動は媒体の回転によって行われ、或いはプローブ１００と媒体のいずれか一方が直線的に移動して行われる。
【０１３１】
（ｉｉ）動作原理
続いて、図２４及び図２５を参照して、本実施例に係る誘電体記録再生装置１の動作原理について説明する。尚、以下の説明では、図２２に示した誘電体記録再生装置１のうち一部の構成要素を抜き出して説明している。
【０１３２】
（記録動作）
先ず、図２４を参照して、本実施例に係る誘電体記録再生装置の記録動作について説明する。ここに、図２４は、情報の記録動作を概念的に示す断面図である。
【０１３３】
図２４に示すように、プローブ１００と電極１６との間に誘電体材料１７の抗電界以上の電界を印加することで、印加電界の方向に対応した方向を有して誘電体材料は分極する。そして、印加する電圧を制御し、この分極の方向を変えることで所定の情報を記録することができる。これは、誘電体（特に、強誘電体）にその抗電界を超える電界を印加すると分極方向が反転し、且つその分極方向が状態で維持されるという性質を利用したものである。
【０１３４】
例えばプローブ１００から電極１６に向かう電界が印加されたとき、微小領域は下向きの分極Ｐとなり、電極１６からプローブ１００に向かう電界が印加されたときは上向きの分極Ｐとなるとする。これが情報を記録した状態に対応する。プローブ１００が矢印で示す方向に操作されると、検出電圧は分極Ｐに対応して、上下に振れた矩形波として出力される。尚、分極Ｐの分極程度によりこのレベルは変化し、アナログ信号としての記録も可能である。
【０１３５】
本実施例では特に、上述した本実施例に係るプローブ１００等を用いている。このため、駆動回路部４０から供給される電流により、第１電極１２１と第２電極１２２との間に静電気力が加わる。その結果、支持部材１３０を誘電体記録媒体２０の記録面の概ね法線方向に駆動（湾曲）させることができる。従って、誘電体記録媒体２０にデータを記録する際には、ダイヤモンドチップ１１０が誘電体記録媒体２０の記録面に好適に接するため、適切な記録動作を実現することができる。他方、データの記録を行わない場合等においては、プローブ１００が誘電体記録媒体２０の記録面に接することなく、該プローブ１００を誘電体記録媒体２０上において好適に移動させることができる。
【０１３６】
（再生動作）
続いて、図２５を参照して、本実施例に係る誘電体記録再生装置１の再生動作について説明する。ここに、図２５は、情報の再生動作を概念的に示す断面図である。
【０１３７】
誘電体の非線形誘電率は、誘電体の分極方向に対応して変化する。そして、誘電体の非線形誘電率は、誘電体に電界を印加した時に、誘電体の容量の違いないし容量の変化の違いとして検出することができる。従って、誘電体材料に電界を印加し、そのときの誘電体材料の一定の微小領域における容量Ｃｓの違いないし容量Ｃｓの変化の違いを検出することにより、誘電体材料の分極の方向として記録されたデータを読み取り、再生することが可能となる。
【０１３８】
具体的にはまず、図２５に示すように、不図示の交流信号発生器２１からの交番電界が電極１６及びプローブ１００の間に印加される。この交番電界は、誘電体材料１７の抗電界を越えない程度の電界強度を有し、例えば５ｋＨｚ程度の周波数を有する。交番電界は、主として、誘電体材料１７の分極方向に対応する容量変化の違いの識別を可能にするために生成される。尚、交番電界に代えて、直流バイアス電圧を印加して、誘電体材料１７内に電界を形成してもよい。係る交番電界が印加されると誘電体記録媒体２０の誘電体材料１７内に電界が生ずる。
【０１３９】
次に、プローブ１００の先端と記録面との距離がナノオーダの極めて小さい距離となるまで、プローブ１００を記録面に接近させる。この状態で発振器１３を駆動する。尚、プローブ１００直下の誘電体材料１７の容量Ｃｓを高精度に検出するためには、プローブ１００を誘電体材料１７の表面、即ち、記録面に接触させることが好ましい。しかし、誘電体材料１７に記録されたデータを高速に読み取るためには、プローブ１００を誘電体記録媒体２０上において高速に相対移動させる必要がある。このため、係る高速移動の実現性、プローブ１００と誘電体記録媒体２０との衝突・摩擦による破損の防止等を考慮すると、プローブ１００を記録面に接触させるよりも、実質的には接触と同視できる程度に、プローブ１００を記録面に接近させる方がよい。
【０１４０】
そして、発振器１３は、プローブ１００直下の誘電体材料１７に係る容量ＣｓとインダクタＬとを構成要因として含む共振回路の共振周波数で発振する。この共振周波数は、上述のとおりその中心周波数をおおよそ１ＧＨｚ程度とする。
【０１４１】
ここで、リターン電極１２及びプローブ１００は、発振器１３による発振回路１４の一部を構成している。プローブ１００から誘電体材料１７に印加された１ＧＨｚ程度の高周波信号は、図２５中点線の矢印にて示すように、誘電体材料１７内を通過してリターン電極１２に戻る。リターン電極１２をプローブ１００の近傍に設け、発振器１３を含む発振回路の帰還経路を短くすることにより、発振回路内にノイズ（例えば、浮遊容量成分）が入り込むのを軽減することができる。
【０１４２】
付言すると、誘電体材料１７の非線形誘電率に対応する容量Ｃｓの変化は微小であり、これを検出するためには、高い検出精度を有する検出方法を採用する必要がある。ＦＭ変調を用いた検出方法は、一般に高い検出精度を得ることができるが、誘電体材料１７の非線形誘電率に対応する微小な容量変化の検出を可能とするために、さらに検出精度を高める必要がある。そこで、本実施例に係る誘電体記録再生装置１（即ち、ＳＮＤＭ原理を用いた記録再生装置）は、リターン電極１２をプローブ１００の近傍に配置し、発振回路の帰還経路をできる限り短くしている。これにより、極めて高い検出精度を得ることができ、誘電体の非線形誘電率に対応する微小な容量変化を検出することが可能となる。
【０１４３】
発振器１３の駆動後、プローブ１００を誘電体記録媒体２０上において記録面と平行な方向に移動させる。すると移動によって、プローブ１００直下の誘電体材料１７のドメインが変わり、その分極方向が変わるたびに、容量Ｃｓが変化する。容量Ｃｓが変化すると、共振周波数、即ち、発振器１３の発振周波数が変化する。この結果、発振器１３は、容量Ｃｓの変化に基づいてＦＭ変調された信号を出力する。
【０１４４】
このＦＭ信号は、復調器３０によって周波数−電圧変換される。この結果、容量Ｃｓの変化は、電圧の大きさに変換される。容量Ｃｓの変化は、誘電体材料１７の非線形誘電率に対応し、この非線形誘電率は、誘電体材料１７の分極方向に対応し、この分極方向は、誘電体材料１７に記録されたデータに対応する。従って、復調器３０から得られる信号は、誘電体記録媒体２０に記録されたデータに対応して電圧が変化する信号となる。更に、復調器３０から得られた信号は、信号検出部３４に供給され、例えば同期検波されることで、誘電体記録媒体２０に記録されたデータが抽出される。
【０１４５】
このとき、信号検出部３４では、交流信号発生器２１により生成された交流信号が参照信号として用いられる。これにより、例えば復調器３０から得られる信号がノイズを多く含んでおり、又は抽出すべきデータが微弱であっても、後述の如く参照信号と同期をとることで当該データを高精度に抽出することが可能となる。
【０１４６】
本実施例では特に、上述した本実施例に係るプローブ１００等を用いている。このため、誘電体記録媒体２０に記録されたデータを再生する際には、ダイヤモンドチップ１１０が誘電体記録媒体２０の記録面に好適に接するため、適切な再生動作を実現することができる。他方、データの記録を行わない場合等においては、プローブ１００が誘電体記録媒体２０の記録面に接することなく、該プローブ１００を誘電体記録媒体２０上において好適に移動させることができる。
【０１４７】
尚、上述の実施例では、誘電体材料１７を記録層に用いているが、非線形誘電率や自発分極の有無という観点からは、該誘電体材料１７は、強誘電体であることが好ましい。
【０１４８】
また、上述の実施例では、プローブ１００を誘電体記録媒体に用いる例について説明したが、プローブ１００の利用法はこれに限られず、例えば各種記録媒体にデータを記録したり或いは各種記録媒体に記録されているデータを再生する記録再生装置や、或いはＡＦＭ等の各種顕微鏡にも用いることが可能である。
【０１４９】
また、本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うプローブ、並びに記録装置及び再生装置もまた本発明の技術思想に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】本発明のプローブに係る実施例の一の具体例を概念的に示す側面図及び平面図である。
【図２】本発明のプローブに係る実施例の他の具体例を概念的に示す平面図である。
【図３】本発明のプローブに係る実施例の他の具体例を概念的に示す平面図である。
【図４】比較例に係るプローブの具体利を概念的に示す平面図である。
【図５】本発明のプローブに係る実施例の製造方法の一の工程を概念的に示す断面図である。
【図６】本発明のプローブに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図である。
【図７】本発明のプローブに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図である。
【図８】本発明のプローブに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図である。
【図９】本発明のプローブに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図である。
【図１０】本発明のプローブに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図である。
【図１１】本発明のプローブに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図である。
【図１２】本発明のプローブに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図である。
【図１３】本発明のプローブに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図である。
【図１４】本発明のプローブに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図である。
【図１５】本発明のプローブに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図である。
【図１６】本発明のプローブに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図である。
【図１７】本発明のプローブに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図である。
【図１８】本発明のプローブに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図である。
【図１９】本発明のプローブに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図である。
【図２０】本発明のプローブに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図である。
【図２１】本発明のプローブに係る実施例の製造方法の他の工程を概念的に示す断面図である。
【図２２】本発明のプローブに係る実施例を採用する誘電体記録再生装置に係る実施例の基本構成を概念的に示すブロック図である。
【図２３】実施例に係る誘電体記録再生装置の再生に用いられる誘電体記録媒体を概念的に示す平面図及び断面図である。
【図２４】実施例に係る誘電体記録再生装置の記録動作を概念的に示す断面図である。
【図２５】実施例に係る誘電体記録再生装置の再生動作を概念的に示す断面図である。
【符号の説明】
【０１５１】
１・・・誘電体記録再生装置
１３・・・発振器
１４・・・共振回路
１６・・・電極
１７・・・誘電体材料
２０・・・誘電体記録媒体
２１・・・交流信号発生器
２２・・・記録信号発生器
４０・・・駆動回路部
１００・・・プローブ
１１０・・・ダイヤモンドチップ
１２１・・・第１電極
１２２・・・第２電極
１３０・・・支持部材
１４０・・・天板
【図１】
2006252663.tif 000003
【図２】
2006252663.tif 000004
【図３】
2006252663.tif 000005
【図４】
2006252663.tif 000006
【図５】
2006252663.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006252663.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2006252663.tif 000017
【図１６】
2006252663.tif 000018
【図１７】
2006252663.tif 000019
【図１８】
2006252663.tif 000020
【図１９】
2006252663.tif 000021
【図２０】
2006252663.tif 000022
【図２１】
2006252663.tif 000023
【図２２】
2006252663.tif 000024
【図２３】
2006252663.tif 000025
【図２４】
2006252663.tif 000026
【図２５】
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