(57)【要約】【課題】誘電体記録媒体にデータを記録し再生する記録再生ヘッドであって、シンプルな構造で、製造が容易であり、量産に適した記録再生ヘッド及びその製造方法を提供する。【解決手段】記録再生ヘッド２０１の構成は、所定の幅と厚さを有し、一方向に長い基板４１と、その基板４１の長手方向の一方の端部に設けられた探針１１と、探針１１が設けられた基板４１の面、即ち誘電体記録媒体に対向する面に設けられたリード線１１ａと、探針１１とリード線１１ａとを囲むようにして設けられた導電体、即ちリターン電極１２で構成される。探針１１は、導電体膜で覆われていると共にリード線１１ａと接続され、リード線１１ａを介して、外部から記録用の信号が入力され、或いは再生の信号が外部に導き出される。【選択図】　　図１
2004046929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体材料を記録媒体とする誘電体記録媒体の記録再生ヘッドであって、
一方向に長い長手形状の支持部材と、
前記支持部材における前記一方向の一方の端部に設けられ、前記誘電体材料に電界を印加するための突起状の第一の電極と、
前記第一の電極と電気的接続をとるために、前記支持部材の前記誘電体材料と対向する面に設けられた導電体部と、
前記第一の電極の周囲に設けられた第二の電極と
を備えることを特徴とすると記録再生ヘッド。
【請求項２】
誘電体材料を記録媒体とする誘電体記録媒体の記録再生ヘッドであって、
一方向に長い長手形状の支持部材と、
前記支持部材における前記一方向の一方の端部に設けられた突起部と、
前記突起部の中央部に当該突起部の先端から貫通して設けられた、前記誘電体材料に電界を印加するための第一の電極と、
前記第一の電極と電気的接続をとるために、前記支持部材の前記誘電体材料とは反対側の面に設けられた導電体部と、
前記支持部材の前記誘電体材料に対向する面に設けられた第二の電極と
を備えることを特徴とすると記録再生ヘッド。
【請求項３】
誘電体材料を記録媒体とする誘電体記録媒体の記録再生ヘッドであって、
一方向に長い長手形状の支持部と、
前記支持部における前記一方向の一方の端部に設けられた、前記誘電体材料に電界を印加するための突起状の第一の電極と、
前記支持部における前記一方向の他方の端部を固定し、前記第一の電極の周囲を囲むようにして設けられた基板と、
前記基板の前記誘電体記録媒体に対向する面に、前記第一の電極と電気的接続をとるための導電体部と、
前記第一の電極と前記導電体部とを囲むように設けられた第二の電極と
を備えることを特徴とすると記録再生ヘッド。
【請求項４】
誘電体材料を記録媒体とする誘電体記録媒体の記録再生ヘッドであって、
一方向に長い長手形状の支持部と、
前記支持部における前記一方向の一方の端部に設けられた突起部と、
前記突起部の中央部に当該突起部の先端から貫通して設けられた、前記誘電体材料に電界を印加するための第一の電極と、
前記支持部における前記一方向の他方の端部を固定し、前記第一の電極の周囲を囲むようにして設けられた基板と、
前記基板の前記誘電体記録媒体とは反対側の面に、前記第一の電極と電気的接続をとるための導電体部と、
前記基板の前記誘電体記録媒体に対向する面に、前記第一の電極を囲むようにして設けられた第二の電極と
を備えることを特徴とすると記録再生ヘッド。
【請求項５】
当該記録再生ヘッドは、走査型非線形誘電体測定法に基づき、前記誘電体記録媒体に情報を記録し、再生する手段として用いられること
を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の記録再生ヘッド。
【請求項６】
誘電体記録媒体の記録再生ヘッドの製造方法であって、
基板に、前記誘電体記録媒体に電界を印加する第一の電極のための凸部を形成する工程と、
前記凸部を支持する支持部位を残して、前記支持部位を囲うように前記基板を加工する工程と、
前記凸部に導電体膜を形成する工程と、
前記基板の前記誘電体記録媒体に対向する面に、前記凸部に形成された導電体膜と接続する第一の導電体層を形成する工程と、
前記基板の前記誘電体記録媒体に対向する面に、前記第一の導電体層とは電気的に絶縁された第二の導電体層を形成する工程と
を備えることを特徴とする記録再生ヘッドの製造方法。
【請求項７】
誘電体記録媒体の記録再生ヘッドの製造方法であって、
基板に、前記誘電体記録媒体に電界を印加する第一の電極のための凸部を形成する工程と、
前記凸部を支持する支持部位を残して、前記支持部位を囲うように前記基板を加工する工程と、
前記凸部の中心部に、貫通した孔を形成する工程と、
前記孔に導電性部材を設ける工程と、
前記基板の前記誘電体記録媒体に対向する面に、導電体層を形成する工程と
を備えることを特徴とする記録再生ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記基板の前記誘電体記録媒体に対向する面とは反対の面に、前記導電性部材と接続される導電体層を設ける工程を備えること
を特徴とする請求項７に記載の記録再生ヘッドの製造方法。
【請求項９】
当該記録再生ヘッドは前記基板上に複数個作成され、夫々を分離して単一の記録再生ヘッドとする工程を備えること
を特徴とする請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の記録再生ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
当該記録再生ヘッドは前記基板上に複数個作成され、所定の個数を一つのヘッドとして分離する工程を備えること
を特徴とする請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の記録再生ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体の微小領域に高密度で情報を記録し再生する誘電体記録媒体の記録再生ヘッドとその製造方法の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より高密度大容量でランダムアクセスが可能な記録再生装置として、光ディスク装置やＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｃ　Ｄｒｉｖｅ）装置が知られている。また、近年、誘電体材料をナノスケールで分析するＳＮＤＭ（ＳｃａｎｎｉｎｇＮｏｎｌｉｎｅａｒ　Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：走査型非線形誘電率顕微鏡）を利用した記録再生の技術について、本願発明者等によって提案されているところである。
【０００３】
光記録はレーザを光源とした光ピックアップを用い、ディスク表面のピット（凹凸）や相変化媒体の結晶相を形成してデータを記録し、アモルファス相の反射率の違い、或いは光磁気効果を利用してデータの再生を行う。しかしながらピックアップは大きく高速読み出しに不適であることや、記録ピットの大きさは光の回折限界で規定され、５０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２が限界とされる。
【０００４】
また、ＨＤＤに代表される磁気記録の長手記録では近年、ＧＭＲ（ＧｉａｎｔＭａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）によるＭＲヘッドが実用化されており、更に垂直磁気記録を用いることで光ディスク以上の記録密度が期待されているが、磁気記録情報の熱揺らぎや符号反転部分でのブロッホ壁の存在、更にこれらを考慮したパターンドメディアを用いても記録密度は１Ｔｂｉｔ／ｉｎｃｈ２が限界とされている。
【０００５】
ＳＮＤＭは強誘電体材料の非線形誘電率を測定することで強誘電体ドメインの正負を判別できる。更にＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ　Ｆｏｒｃｅ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）等に用いられる先端に微小な探針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、サブナノメートルもの分解能を有することがわかっている。ＳＮＤＭはプローブとこれらに接続されたインダクタ及び発振器、更に探針直下の誘電体材料の容量と探針先端に近接して配置され、探針先端から誘電体材料を通過した交番電界が戻るためのリターン電極によって共振回路を形成していた。
このように従来のＳＮＤＭは分析装置として設計されたものであり、リターン電極は探針先端を取り囲むように設置された外形７ｍｍ、内径３ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ程度の金属導体のリングが用いられてきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなＳＮＤＭでは、特段に記録再生装置としての観点から開発がなされたものではなく、プローブが大きい、或いは組み立てが煩雑になる等の課題があり、また、データ転送レートを向上させるためにはプローブを複数備えるとすると、一層、煩雑さが増大することになる。
【０００７】
従って本発明は、誘電体記録媒体にデータを記録し再生する記録再生ヘッドであって、シンプルな構造で、製造が容易であり、量産に適した記録再生ヘッド及びその製造方法の提供を課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の記録再生ヘッドは上記課題を解決するために、誘電体材料を記録媒体とする誘電体記録媒体の記録再生ヘッドであって、一方向に長い長手形状の支持部材と、前記支持部材における前記一方向の一方の端部に設けられ、前記誘電体材料に電界を印加するための突起状の第一の電極と、前記第一の電極と電気的接続をとるために、前記支持部材の前記誘電体材料と対向する面に設けられた導電体部と、前記第一の電極の周囲に設けられた第二の電極とを備える。
【０００９】
本発明の記録再生ヘッドによれば、カンチレバーの形状に、記録再生のために誘電体記録媒体に電界を印加する電極が形成される。支持部材は例えばＳｉで構成され、その一方の端部には探針となる突起部があり、その突起部の表面は導電体膜が設けられる。また、その導電体膜と接続するリード線が支持部材の突起部を有する側の面に、他方の端に向かって設けられる。更に、探針とリード線とを空間或いは間隙を隔てて囲んで導電体膜が設けられる。この導電体膜は接地され、探針から誘電体記録媒体に印加される高周波電界が戻るためのリターン電極となる。この記録再生ヘッドは支持部材の一方の端部に探針が設けられているカンチレバー状であるので、探針のトレース能力が向上する。
【００１０】
尚、電界を印加する電極の形状として、針状のものや、カンチレバー状等のものが具体的な構造として知られる。これらの形状を有する電極を総称して本願では適宜「探針」と記す。
【００１１】
本発明の記録再生ヘッドは上記課題を解決するために、誘電体材料を記録媒体とする誘電体記録媒体の記録再生ヘッドであって、一方向に長い長手形状の支持部材と、前記支持部材における前記一方向の一方の端部に設けられた突起部と、前記突起部の中央部に当該突起部の先端から貫通して設けられた、前記誘電体材料に電界を印加するための第一の電極と、前記第一の電極と電気的接続をとるために、前記支持部材の前記誘電体材料とは反対側の面に設けられた導電体部と、前記支持部材の前記誘電体材料に対向する面に設けられた第二の電極とを備える。
【００１２】
本発明の記録再生ヘッドによれば、カンチレバーの形状をした部材の一方の端部に、記録再生のために誘電体記録媒体に電界を印加する電極が形成される。支持部材は例えばＳｉで構成され、電極となる突起部の中心に導電体を設けるための孔が、支持部材の表面に達するように設けられる。
【００１３】
突起部の孔には例えばカーボンナノチューブ等の導電性部材が挿入され、また突起部の誘電体記録媒体側に対向する先端部にもその導電性部材が露出する。また、耐摩耗性の点からダイアモンドを用いても良い。ただし、ここでのダイアモンドは不純物ドープによって導電性を付与されたものが望ましい。従って孔に設けられた導電性部材によって誘電体記録媒体に対向する電極は、支持部材の上面にその電気的導通性が導かれ、リード線を支持部材の上面に設けられる。
【００１４】
一方、支持部材の誘電体記録媒体に対向する面に、探針を空間或いは間隙を隔てて囲むように導電体膜が設けられる。この導電体膜は接地され、探針から誘電体記録媒体に印加される高周波電界が戻るためのリターン電極となる。この記録再生ヘッドは、支持部材の一方の端部に探針が設けられているカンチレバー状であるので、探針のトレース能力が向上する。
【００１５】
本発明の記録再生ヘッドは上記課題を解決するために、誘電体材料を記録媒体とする誘電体記録媒体の記録再生ヘッドであって、一方向に長い長手形状の支持部と、前記支持部における前記一方向の一方の端部に設けられた、前記誘電体材料に電界を印加する第一の電極と、前記支持部における前記一方向の他方の端部を固定し、前記第一の電極の周囲を囲むようにして設けられた基板と、前記基板の前記誘電体記録媒体に対向する面に、前記第一の電極と電気的接続をとるための導電体部と、前記第一の電極と前記導電体部とを囲むように設けられた第二の電極とを備える。
【００１６】
本発明の記録再生ヘッドによれば、基板は記録再生の探針が設けられるカンチレバー状の支持部と、この支持部の一端を固定し、支持部の周囲を空間或いは間隙を隔てて囲うリング状部位を有する形状である。基板として例えばＳｉが用いられる。探針の表面は導電体膜が設けられ、また、導電体膜と接続するリード線が基板の誘電体記録媒体に対向する面に設けられる。更に、探針とリード線とを囲んで誘電体記録媒体に対向する面全体に導電体膜が設けられる。この導電体膜は接地され、探針から誘電体記録媒体に印加される高周波電界が戻るためのリターン電極となる。この記録再生ヘッドは、支持部材の一方の端部に探針が設けられているカンチレバー状であるので、探針のトレース能力が向上する。基板のリング状部位を用いてトレース機構に固定することができる。
【００１７】
本発明の記録再生ヘッドは上記課題を解決するために、誘電体材料を記録媒体とする誘電体記録媒体の記録再生ヘッドであって、一方向に長い長手形状の支持部と、前記支持部における前記一方向の一方の端部に設けられた突起部と、前記突起部の中央部に当該突起部の先端から貫通して設けられた、前記誘電体材料に電界を印加するための突起状の第一の電極と、前記支持部における前記一方向の他方の端部を固定し、前記第一の電極の周囲を囲むようにして設けられた基板と、前記基板の前記誘電体記録媒体とは反対側の面に、前記第一の電極と電気的接続をとるための導電体部と、前記基板の前記誘電体記録媒体に対向する面に、前記第一の電極を囲むようにして設けられた第二の電極とを備える。
【００１８】
本発明の記録再生ヘッドによれば、基板は記録再生の探針が設けられるカンチレバー状の支持部と、この支持部の一端を固定し、支持部の周囲を空間或いは間隙を隔てて囲うリング状部位を有する形状である。カンチレバーの形状をした部材の一方の端部に、記録再生のために誘電体記録媒体に電界を印加する電極が形成される。支持部は例えばＳｉで構成され、電極となる突起部の中心に導電体を設けるための孔が、支持部の表面に達するように設けられる。
【００１９】
突起部の孔には例えばカーボンナノチューブ等の導電性部材が挿入され、また突起部の誘電体記録媒体側に対向する先端部にもその導電性部材が露出する。また、耐摩耗性の点からダイアモンドを用いても良い。ただし、ここでのダイアモンドは不純物ドープによって導電性を付与されたものが望ましい。従って孔に設けられた導電性部材によって誘電体記録媒体に対向する電極は、支持部の上面にその電気的導通性が導かれ、リード線を支持部の上面に設けられる。
【００２０】
一方、支持部の誘電体記録媒体に対向する面に、探針を空間或いは間隙を隔てて囲むように導電体膜が設けられる。この導電体膜は接地され、探針から誘電体記録媒体に印加される高周波電界が戻るためのリターン電極となる。この記録再生ヘッドは、支持部の一方の端部に探針が設けられているカンチレバー状であるので、探針のトレース能力が向上する。
【００２１】
本発明の記録再生ヘッドの他の態様では当該記録再生ヘッドは、走査型非線形誘電体測定法に基づき、前記誘電体記録媒体に情報を記録し、再生する手段として用いられる。
【００２２】
この態様によれば、特に再生にはＳＮＤＭの技術を適用する。ＳＮＤＭ再生技術に関しては本願発明者の長康雄により、応用物理第６７巻、第３号、ｐ３２７（１９９８）に詳しく紹介されている。或いは本願出願人らにより出願された特許願２００１−２７４３４６号、特許願２００１−２７４３４７号等にも、詳述されている。即ち、誘電体上を探針が走査し、誘電体の分極状態を検出するものであって、その分極方向に対応した容量が検出され、記録されたデータに対応する。また、探針から誘電体、或いは誘電体に形成した下部電極から探針に電界を印加し分極を所定の方向とすることでデータの記録が行われる。極めて高密度の記録が可能となる。尚、探針は記録用、再生用の単独の用途に限らず、記録再生用として共用可能である。
【００２３】
本発明の記録再生ヘッドの製造方法は上記課題を解決するために、誘電体記録媒体の記録再生ヘッドの製造方法であって、基板に、前記誘電体記録媒体に電界を印加する第一の電極のための凸部を形成する工程と、前記凸部を支持する支持部位を残して、前記支持部位を囲うように前記基板を加工する工程と、前記凸部に導電体膜を形成する工程と、前記基板の前記誘電体記録媒体に対向する面に、前記凸部に形成された導電体膜と接続する第一の導電体層を形成する工程と、前記基板の前記誘電体記録媒体に対向する面に、前記第一の導電体層とは電気的に絶縁された第二の導電体層を形成する工程とを備える。
【００２４】
本発明の記録再生ヘッドの製造方法によれば、例えばＳｉ基板にカンチレバー状の支持部と、その支持部の一方の端部に記録再生用の探針と、支持部の他方の一端を固定し、支持部の周囲を空間或いは間隙を隔てて囲うように形成されるリング状部位が設けられる。探針の表面は導電体膜が設けられ、また、その導電体膜と接続する第一の導電体層が基板の誘電体記録媒体に対向する面に設けられる。また、探針と第一の導電体層を空間或いは間隙を隔てて囲むように、探針が印加する電界が戻るためのリターン電極となる第二の導電体層が設けられる。Ｓｉ基板の加工には汎用のエッチング技術、レーザ加工技術等が、また導電体膜の形成には汎用の薄膜形成技術等が利用可能である。
【００２５】
本発明の記録再生ヘッドの製造方法は上記課題を解決するために、誘電体記録媒体の記録再生ヘッドの製造方法であって、基板に、前記誘電体記録媒体に電界を印加する第一の電極のための凸部を形成する工程と、前記凸部を支持する支持部位を残して、前記支持部位を囲うように前記基板を加工する工程と、前記凸部の中心部に、貫通した孔を形成する工程と、前記孔に導電性部材を設ける工程と、前記基板の前記誘電体記録媒体に対向する面に、導電体層を形成する工程とを備える。
【００２６】
本発明の記録再生ヘッドの製造方法によれば、例えばＳｉ基板にカンチレバー状の支持部と、その支持部の一方の端部に記録再生用の探針となる突起部と、支持部の他方の一端を固定し、支持部の周囲を空間或いは間隙を隔てて囲うように形成されるリング状部位が設けられる。また突起部はその中央部に先端から貫通した孔が設けられ、その孔に導電体が埋め込まれる。突起部の先端部に露出する導電体が誘電体記録媒体に電界を印加してデータを記録し、或いは再生する探針となる。突起部を空間或いは間隙を隔てて囲むように、誘電体記録媒体に対向するリング状部位に、探針が印加する電界が戻るためのリターン電極となる第二の導電体層が設けられる。Ｓｉ基板の加工には汎用のエッチング技術、レーザ加工技術等が、また導電体膜の形成には汎用の薄膜形成技術等が利用可能である。
【００２７】
本発明の記録再生ヘッドの製造方法の一態様では、前記基板の前記誘電体記録媒体に対向する面とは反対の面に、前記導電性部材と接続される導電体層を設ける工程を備える。
【００２８】
この態様によれば、突起部に設けられた探針の電気的接続をとるための導電体層が、基板の誘電体記録媒体に対向する面とは反対の面に設けられる。この導電体層によって、探針は基板の上面で電気的接続をとることが可能となる。
【００２９】
本発明の記録再生ヘッドの製造方法の他の態様では、当該記録再生ヘッドは前記基板上に複数個作成され、夫々を分離して単一の記録再生ヘッドとする工程を備える。
【００３０】
この態様によれば、一度の製造工程で複数の記録再生ヘッドを製造することが可能となる。
【００３１】
本発明の記録再生ヘッドの製造方法の他の態様では、当該記録再生ヘッドは前記基板上に複数個作成され、所定の個数を一つのヘッドとして分離する工程を備える。
【００３２】
この態様によれば、複数の探針を備えた記録再生ヘッドを製造することが可能となる。また、一度の製造工程でこの形態の記録再生ヘッドを複数個製造することが可能となる。
【００３３】
本発明のこのような作用、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る。
【００３４】
【発明の実施の形態】
（記録再生ヘッドの第一実施形態）
本発明に係わる記録再生ヘッドの実施形態について図１を参照して説明する。ここで、図１は本発明に係わる記録再生ヘッドの第一実施形態を示し、同図（ａ）はその平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＡ１−Ａ１断面図である。尚、同図（ａ）は誘電体記録媒体側から見た図であり、同図（ｂ）は下方が誘電体記録媒体側である。
【００３５】
図１に示すように本実施形態に係わる記録再生ヘッド２０１の構成は、所定の幅と厚さを有し、一方向に長い基板４１と、その基板４１の長手方向の一方の端部に設けられた探針１１と、探針１１が設けられた基板４１の面、即ち誘電体記録媒体に対向する面に設けられたリード線１１ａと、探針１１とリード線１１ａとを囲むようにして設けられた導電体、即ちリターン電極１２で構成される。
【００３６】
探針１１は、導電体膜で覆われていると共にリード線１１ａと接続され、リード線１１ａを介して、外部から記録用の信号が入力され、或いは再生の信号が外部に導き出される。
【００３７】
リターン電極１２は、基板４１の誘電体記録媒体に対向する面に探針１１とリード線１１ａとを囲むようにして設けられる。このリターン電極１２は接地され、探針１１により記録のために誘電体記録媒体に印加される電界が戻るための電極となる。
【００３８】
基板４１は、例えばＳｉであって、その形状はカンチレバー状であり、汎用のエッチング技術やレーザ加工技術でその形状は形成され、また、導電体膜は汎用の薄膜形成技術で形成される。また、カンチレバー形状であるため探針１１の誘電体記録媒体に対するトレース能力は向上する。
【００３９】
（記録再生ヘッドの第二実施形態）
本発明に係わる記録再生ヘッドの実施形態について図２を参照して説明する。ここで、図２は本発明に係わる記録再生ヘッドの第二実施形態を示し、同図（ａ）はその平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＡ２−Ａ２断面図である。
【００４０】
図２に示すように本実施形態に係わる記録再生ヘッド２０２の構成は、所定の幅と厚さを有し、一方向に長い基板４１と、その基板４１の長手方向の一方の端部に設けられた探針１１と、探針１１の先端部から背面に貫通する電極１１ｂと、
電極１１ｂと電気的接続をとるための、基板４１の誘電体記録媒体に対向する面とは反対の面に設けられたリード線１１ａと、探針１１が設けられた基板４１の面、即ち誘電体記録媒体に対向する面に設けられ、探針１１を囲むようにして設けられた導電体、即ちリターン電極１２で構成される。
【００４１】
探針１１の先端部には電極１１ｂが露出する。電極１１ｂはリード線１１ａと接続され、リード線１１ａを介して、外部から記録用の信号が入力され、或いは再生の信号が外部に導き出される。電極１１ｂの材料は、例えばカーボンナノチューブ、或いは耐摩耗性の高いダイアモンド等が用いられる。
【００４２】
リターン電極１２は、基板４１の誘電体記録媒体に対向する面に探針１１を囲むようにして設けられる。このリターン電極１２は接地され、探針１１によりデータを記録するために誘電体記録媒体に印加される電界が戻るための電極となる。
【００４３】
（記録再生ヘッドの第三実施形態）
本発明に係わる記録再生ヘッドの実施形態について図３を参照して説明する。ここで、図３は本発明に係わる記録再生ヘッドの第三実施形態を示し、同図（ａ）はその平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＡ３−Ａ３断面図である。
【００４４】
図３に示すように本実施形態に係わる記録再生ヘッド２０３の構成は、所定の幅と厚さを有する基板４１に、一方向に長いカンチレバー５とを形成する部位と、カンチレバー５の周囲を囲う部位とを設けたものである。
【００４５】
基板４１は、探針１１をその先端に設けるカンチレバー５と、探針１１とカンチレバー５の周囲を囲むリング状部位とを有していて、カンチレバー５の一方の端部に探針１１が設けられ、他方の端部は周囲を囲むリング状部位に固定される。誘電体記録媒体に対向する面に設けられた探針１１と電気的接続がとられるリード線１１ａと、探針１１とリード線１１ａとを囲むようにして導電体、即ちリターン電極１２が設けられている。
【００４６】
探針１１は、導電体膜で覆われていると共にリード線１１ａと接続され、リード線１１ａを介して、外部から記録用の信号が入力され、或いは再生の信号が外部に導き出される。
【００４７】
リターン電極１２は、基板４１の誘電体記録媒体に対向する面に探針１１とリード線１１ａとを囲むようにして設けられる。このリターン電極１２は接地され、探針１１によりデータを記録するために誘電体記録媒体に印加される電界が戻るための電極となる。
【００４８】
基板４１は、例えばＳｉであって、その形状はカンチレバー状であり、汎用のエッチング技術やレーザ加工技術でその形状は形成され、また、導電体膜は汎用の薄膜形成技術で形成される。また、カンチレバー形状であるため探針１１の誘電体記録媒体に対するトレース能力は向上する。
【００４９】
（記録再生ヘッドの第四実施形態）
本発明に係わる記録再生ヘッドの実施形態について図４を参照して説明する。ここで、図４は本発明に係わる記録再生ヘッドの第四実施形態を示し、同図（ａ）はその平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＡ４−Ａ４断面図である。
【００５０】
図４に示すように本実施形態に係わる記録再生ヘッド２０４の構成は、所定の幅と厚さを有する基板４１に、一方向に長いカンチレバー５とを形成する部位と、カンチレバー５の周囲を囲う部位とを設けたものである。
【００５１】
基板４１は、探針１１をその先端に設けるカンチレバー５と、探針１１とカンチレバー５の周囲を囲むリング状部位とを有していて、カンチレバー５の一方の端部に探針１１が設けられ、他方の端部は周囲を囲むリング状部位に固定される。
【００５２】
探針１１の中心部に探針１１の先端部から基板４１の背面に貫通する孔が設けられ、その孔に導電体材料、例えばカーボンナノチューブ、或いは耐摩耗性の高いダイアモンド等からなる電極１１ｂを形成する。電極１１ｂから誘電体記録媒体にデータを記録するための電界が印加される。また、誘電体記録媒体に対向する面とは反対の面に電極１１ｂに接続するリード線を設けても良い。
【００５３】
リターン電極１２は、基板４１の誘電体記録媒体に対向する面に探針１１を囲むようにして設けられる。このリターン電極１２は接地され、探針１１の電極１１ｂによりデータを記録するために誘電体記録媒体に印加される電界が戻るための電極となる。
【００５４】
基板４１は、例えばＳｉであって、その形状はカンチレバー状であり、汎用のエッチング技術やレーザ加工技術でその形状は形成され、また、導電体膜は汎用の薄膜形成技術で形成される。また、カンチレバー形状であるため探針１１の誘電体記録媒体に対するトレース能力は向上する。
【００５５】
（記録再生ヘッドの製造方法の第一実施形態）
本発明に係わる記録再生ヘッドの製造方法の第一実施形態について図５を参照して説明する。本実施形態は例えば記録再生ヘッド２０３を製造することに対応した方法であり、記録再生ヘッド２０１についても適用可能である。
【００５６】
図５（ａ）は基板４１に探針１１を形成する工程であって、例えばＳｉ基板上に突起部を堆積し、或いは突起部を残して周囲をエッチングすることで形成される。
【００５７】
図５（ｂ）は図５（ａ）に続く工程であって、更に基板４１を、突起部を支えるカンチレバー５を形成するようにその周囲を除去する工程である。基板４１は、カンチレバー５が保持する突起部の反対側の端部が固定されるリング状の形状をなす。基板４１に固定されたカンチレバー５はこの固定点を支点として上下に移動する。
【００５８】
図５（ｃ）は図５（ｂ）に続く工程であって、突起部に導電体膜を形成して探針１１とし、また、探針１１とカンチレバー５の周囲に導電体膜を形成する工程である。この導電体膜はリターン電極１２となり、探針１１から誘電体記録媒体に印加する電界が戻るための電極となる。
【００５９】
以上説明した製造方法により、例えば、第一実施形態、或いは第三実施形態で示した記録再生装置２０１、２０３が作成される。
【００６０】
（記録再生ヘッドの製造方法の第二実施形態）
本発明に係わる記録再生ヘッドの製造方法の第二実施形態について図６及び図７を参照して説明する。本実施形態は例えば記録再生ヘッド２０４を製造することに対応した方法であり、記録再生ヘッド２０２についても適用可能である。
【００６１】
図６（ａ）は基板４１に探針１１を形成する工程であって、例えばＳｉ基板上に突起部を堆積し、或いは突起部を残して周囲をエッチングすることで形成される。
【００６２】
図６（ｂ）は図６（ａ）に続く工程であって、更に基板４１を、突起部を支えるカンチレバー５を形成するようにその周囲を除去する工程である。基板４１は、カンチレバー５が保持する突起部の反対側の端部が固定されるリング状の形状をなす。基板４１に固定されたカンチレバー５はこの固定点を支点として上下に移動する。
【００６３】
図６（ｃ）は図６（ｂ）に続く工程であって、突起部の先端から基板４１の背面に向かって微小な穴４２を貫通させる工程であり、例えばエッチングやレーザ加工手段等が用いられる。
【００６４】
図７（ｄ）は図６（ｃ）に続く工程であって、上述したように設けられた穴４２に電極１１ｂを形成する工程であって、突起部の先端から基板４１の背面に通る、例えばカーボンナノチューブ等からなる導電体が埋め込まれる。
【００６５】
図７（ｅ）は図７（ｄ）に続く工程であって、基板４１の誘電体記録媒体に対向する面に、探針１１の周囲に導電体膜を形成する工程である。この導電体膜はリターン電極１２となり、探針１１から誘電体記録媒体に印加する電界が戻るための電極となる。
【００６６】
図７（ｆ）は図７（ｅ）に続く工程であって、基板４１の誘電体記録媒体に対向する面とは反対の面にリード線１１ａを形成する工程であって、リード線１１ａは基板４１の背面で電極１１ｂと接続し、電極１１ｂに記録データに対応した電圧を供給する。誘電体記録媒体は電極１１ｂから印加される電界によって分極方向が決定され、データが記録される。また、データの再生においては、その再生信号はリード線１１ａを介して取り出される。
【００６７】
以上説明した製造方法により、例えば、第二実施形態、或いは第四実施形態で示した記録再生装置２０２、２０４が作成される。
【００６８】
（記録再生ヘッドの製造方法の第三実施形態）
本発明に係わる記録再生ヘッドの製造方法の第三実施形態について図８を参照して説明する。本実施形態は複数の記録再生ヘッド２０３及び２０４を一度に製造することに対応した方法である。
【００６９】
基板４１に、第一実施形態及び第二実施形態で説明した記録再生ヘッド２０２、２０３を多数作成する。その後、図に示す破線に従って分離することで単体としての記録再生ヘッドが形成される。また、任意の複数個の単位で分離することで複数の探針を備える記録再生ヘッドが容易に形成される。
【００７０】
（本発明の記録再生ヘッドが適用される誘電体記録媒体）
本発明の記録再生ヘッドによりデータの記録再生が行われる誘電体記録媒体の例について図９を参照して説明する。図９（ａ）に示すように誘電体記録媒体１はディスク形態の誘電体記録媒体であって、センターホール４と、センターホール４と同心円状に内側から内周エリア１０１、記録エリア１０２、外周エリア１０３を備えている。
【００７１】
内周エリア１０１、記録エリア１０２、外周エリア１０３は一様な誘電体材料で形成されていて、その分極方向は記録エリア１０２が上方向、即ち＋面であるとすると内周エリア１０１及び外周エリア１０３は下方向、即ち−面であるとする。これらの方向は逆であっても良い。
【００７２】
記録エリア１０２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１０１及び外周エリア１０３は誘電体記録媒体１の内周位置及び外周位置を認識するために用いられる。
【００７３】
また、図９（ｂ）に示すように誘電体記録媒体１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。内周エリア１０１、記録エリア１０２、外周エリア１０３は夫々、矢印で示す方向に分極されている。
【００７４】
基板１５は例えばＳｉ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は記録再生ヘッドの探針１１との間で電界を発生させるためのもので、誘電体材料１７に誘電体材料１７の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で記録が行われる。
【００７５】
誘電体材料１７は、例えば強誘電体であるＬｉＴａＯ３を用い、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。
【００７６】
上述した誘電体記録媒体１に対する記録再生の原理について図１０を参照して説明する。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が設けられていて、誘電体材料１７は分極Ｐの方向によって記録データと対応付けられる。
【００７７】
探針１１と電極１６の間に誘電体材料１７の抗電界以上の電界が印加され、印加電界の方向に対応した方向を有して誘電体材料１７は分極する。その分極方向がデータに対応する。リターン電極１２は、ＳＮＤＭ法によって分極状態に対応した信号を再生するために、探針１１から誘電体材料１７に印加した電界が戻る電極であって、探針１１を取り巻くように設けられている。尚、リターン電極１２は探針１１からの電界が抵抗なく戻る形状、配置であれば何れの形態でも良い。
【００７８】
ここでは回転するディスク状の記録媒体について説明したが、もちろん矩形の誘電体記録媒体をＸ−Ｙ方向に駆動する方式でも良いことは言うまでもない。
（本発明の記録再生ヘッドを用いた誘電体記録再生装置）
本発明に係わる記録再生ヘッドを用いた誘電体記録再生装置の例について、図１１を参照して説明する。
【００７９】
誘電体記録再生装置１０は、そ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探針１１と、探針１１から印加された電界が戻るリターン電極１２と、探針１１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と探針１１の直下の誘電体材料に形成される、記録情報に対応して分極した部位の容量（例えば図１０に示す容量Ｃｓ）とで決まる共振周波数で発振する発振器１３と、記録時の入力信号を切り替えるスイッチ３０と、記録すべきデータを変換して記録用信号を発生する記録信号入力部３１と、同期検波時に参照される交流信号発生装置３２と、探針１１の直下の誘電体材料が有する容量で変調されるＦＭ変調信号を復調するＦＭ復調器３３と、復調された信号からデータを検出する検波器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とを備えて構成される。
【００８０】
探針１１は、導電性の部材、或いは絶縁性部材に導電性膜を被覆したものであり、誘電体材料１７に対向する先端部は所定の半径を有する球状である。この半径は誘電体材料１７に記録データに対応して形成される分極の半径を決める大きな要素であり、１０ｎｍオーダーの極めて小さいものである。この探針１１に電圧を印加して誘電体材料１７に所定方向に分極した領域を形成してデータを記録し、一方、分極に対応した容量に基づいて記録されているデータをピックアップする。
【００８１】
リターン電極１２は、探針１１から誘電体材料１７に印加した発信器１３による高周波電界が戻る電極であって、探針１１を取り巻くように設けられている。例えば、リターン電極１２は図３又は図４に示す符号１２がこれに相当する。
【００８２】
インダクタＬは、探針１１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とで共振回路が構成される。この共振周波数ｆ＝１／２π√ＬＣｓは例えば１ＧＨｚ程度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。ここで、発振周波数ｆに対して影響を与えるのは容量Ｃｓの他にいわゆる浮遊容量Ｃ０が影響を与えることは言うまでもない。ただし、本発明においては記録再生ヘッドとしての構成を浮遊容量をも考慮してコンパクトに配置する構成としているために、ＳＮＤＭによる信号再生時にはＣ０は事実上定数と見なすことができる。信号再生においてｆを変化させるのはＣｓの容量変化ΔＣｓであるため、ここでは簡略的に共振周波数をＣｓとＬの関数として表現したが、実際にはＣｓはＣ０を含んでおり、ここでのＣｓはＣｓ＋Ｃ０の意味合いを有するものである。
【００８３】
発振器１３は、インダクタＬと容量Ｃｓとで決定される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記録されているデータを読み取ることができる。
【００８４】
探針１１は誘電体材料１７に接触、若しくは微小の空間を有して対向していて、探針１１の先端部の半径に対応して誘電体材料１７には分極領域が構成される。この探針１１に電圧が印加された場合、電界は誘電体材料１７を経てリターン電極１２に戻る。このとき探針１１の先端部の誘電体材料１７に分極Ｐに対応した容量ＣｓがインダクタンスＬとの共振回路に加わることで、発振周波数が容量Ｃｓに依存することになり、この容量Ｃｓに基づいてＦＭ変調された発振信号を復調することで図１０に示す検出電圧が出力され、記録されているデータが再生される。一方、データを記録する場合は、データに対応した電圧を電極１１に印加することで誘電体材料１７の分極方向を決定することで行われる。ここでの電圧は誘電体材料の抗電界以上の電界を生じる電圧であることはいうまでもない。
【００８５】
尚、探針１１を複数本としても良い。複数の探針を用いる場合、電極１６を接地し、夫々の探針に対して記録データや、再生時の同期検波用の交流信号を印加する。この信号が発振器１３に漏れ込むことを防止するために、発振器１３と交流信号発生源との間にローカットフィルタを挿入する必要がある。
【００８６】
スイッチ３０は、記録又は再生時の入力信号を切り替えるためのものであり、再生時は検波するときに参照される交流信号のみを入力されるようにし、記録時はデータに関する信号と交流信号が入力されるように選択される。
【００８７】
記録信号入力部３１は、記録すべきデータを記録フォーマットで変換し、また、付随する制御情報を付加し記録信号を生成する。エラー訂正に関する処理や、データ圧縮等の処理を含まれる。
【００８８】
交流信号発生装置３２は、記録再生時の同期検波用の交流信号を発生する。探針１１が複数の場合は、夫々に個別に異なる周波数の交流信号を与える。
【００８９】
記録時には記録信号入力部３１からの記録信号が交流信号発生装置３２の交流信号に重畳されて電極１６に供給され、探針１１と電極１６の間の電界によって誘電体材料１７の探針１１直下の領域の分極が決定され、その分極方向が固定されて記録データとなる。このとき発振器１３はインダクタＬと容量Ｃｓで決定される共振周波数で発振し、容量Ｃｓによってその周波数が変調される。
【００９０】
ＦＭ復調器３３は、容量Ｃｓによって変調された発振器１３の発振周波数を復調し、探針１１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。
【００９１】
検波器３４は、ＦＭ復調器３３で復調された信号から、交流信号発生装置３２からの交流信号を参照信号として同期検波を行い、記録されたデータを再生する。また、記録時においては記録しながら記録状態を監視することが可能である。
【００９２】
トラッキングエラー検出部３５は、ＦＭ復調器３３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。
【００９３】
尚、記録信号及び交流信号は探針１１側から入力することも可能であるが、発振器１３に対する信号の漏れ込みを防ぐために、フィルタを設ける必要がある。このときは電極１６が接地される。また、探針１１が複数本であることきはこの形態をとる必要がある。
【００９４】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或い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記録再生ヘッド及びその製造方法もまた本発明の技術思想に含まれるものである。
【００９５】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の記録再生ヘッドによれば、リターン電極が設けられている側のカンチレバー上に形成されているため、回路の配線を短くすることが可能となり、浮遊容量の少ないリターン電極が形成される。
【００９６】
また、従来のリング状リターン電極と比較して、極めて小型の電極が形成でき、ＳＮＤＭの技術を再生方法とした超小型の記録再生システムが実現する。
【００９７】
更に、探針が複数の場合でも記録再生ヘッドとして小型に形成することができ、夫々のリターン電極は導体で接続されているため、ノイズの影響が少ない安定な記録再生システムが形成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる記録再生ヘッドの第一実施形態であって、同図（ａ）はその平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＡ３−Ａ３断面図である。
【図２】本発明に係わる記録再生ヘッドの第二実施形態であって、同図（ａ）はその平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＡ３−Ａ３断面図である。
【図３】本発明に係わる記録再生ヘッドの第三実施形態であって、同図（ａ）はその平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＡ３−Ａ３断面図である。
【図４】本発明に係わる記録再生ヘッドの第四実施形態であって、同図（ａ）はその平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＡ４−Ａ４断面図である。
【図５】図３に示す記録再生ヘッドの製造方法について示す図であって、同図（ａ）は探針を形成する工程であり、同図（ｂ）はカンチレバーを形成する工程であり、同図（ｃ）は電極を形成する工程である。
【図６】図４に示す記録再生ヘッドの製造方法について示す図であって、同図（ａ）は探針を形成する工程であり、同図（ｂ）はカンチレバーを形成する工程であり、同図（ｃ）は探針に孔をあける工程である。
【図７】図５に示す工程に続く工程を示す図であって、同図（ｄ）は探針の孔に電極を形成する工程であり、同図（ｅ）はリターン電極を形成する工程であり、同図（ｆ）は探針側リードを形成する工程である。
【図８】複数の記録再生ヘッドの製造について示す図である。
【図９】誘電体記録媒体の例を示す図であって、同図（ａ）はその平面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）に於けるＡ５−Ａ５の断面図である。
【図１０】誘電体に対する情報の記録再生について説明するための図である。
【図１１】本発明に係わる記録再生ヘッドを適用した誘電体記録再生装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１・・・誘電体記録媒体
２０１、２０２、２０３、２０４・・・記録再生ヘッド
１０１・・・内周エリア
１０２・・・記録エリア
１０３・・・外周エリア
４・・・センターホール
５・・・カンチレバー
６・・・ヘッドユニット
１０・・・記録再生装置
１１・・・探針
１１ａ・・・リード線
１１ｂ・・・電極
１２・・・リターン電極
１３・・・発振器
１５、４１・・・基板
１６・・・電極
１７・・・誘電体材料
１８・・・基材
２０・・・誘電体記録媒体
３０・・・スイッチ
３１・・・記録信号入力部
３２・・・交流信号発生装置
３３・・・ＦＭ復調器
３４・・・検波器
３５・・・トラッキングエラー検出部
４２・・・孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2004046929.tif 000010
【図９】
2004046929.tif 000011
【図１０】
2004046929.tif 000012
【図１１】
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