(57)【要約】【課題】  記録再生ヘッドを、比較的簡単な構造を有すると共にその先端部分と誘電体記録媒体とが数十ｎｍ以下のオーダーで接触させる。【解決手段】  記録再生ヘッド（１００）は、誘電体記録媒体（２０）への情報記録及び誘電体記録媒体からの情報再生のうち少なくとも一方を行うための記録再生ヘッドであって、長手方向に延びる支持部材（１３０）と、先端が誘電体記録媒体に対向するように支持部材に立設された突起部（１１０）とを備えており、突起部は、先端において稜線（１１０Ｌ）を有しており、稜線上にある一点（１１１）において誘電体記録媒体と接触しうる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体記録媒体への情報記録及び前記誘電体記録媒体からの情報再生のうち少なくとも一方を行うための記録再生ヘッドであって、
長手方向に延びる支持部材と、
先端が前記誘電体記録媒体に対向するように前記支持部材に立設された突起部と
を備えており、
前記突起部は、前記先端において稜線を有しており、該稜線上にある一点において前記誘電体記録媒体と接触しうることを特徴とする記録再生ヘッド。
【請求項２】
前記突起部は、前記稜線が前記誘電体記録媒体の記録面に対して傾いていることを特徴とする請求項１に記載の記録再生ヘッド。
【請求項３】
前記突起部は、結晶からなり、
該結晶の結晶軸は、前記誘電体の記録面の法線に対して傾いていると共に前記稜線に対して直交することを特徴とする請求項２に記載の記録再生ヘッド。
【請求項４】
前記稜線は、前記長手方向に沿って延び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記録再生ヘッド。
【請求項５】
前記突起部は、オフカット基板に異方性エッチングを施して形成された鋳型を用いて形成されていることを特徴とする請求項１から４に記載の記録再生ヘッド。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の記録再生ヘッドを製造する製造方法であって、
前記支持部材及び前記突起部を形成するための鋳型を形成する鋳型形成工程と、
該形成された鋳型を用いて前記支持部材及び前記突起部を形成する部材形成工程と
を備え、
前記鋳型工程においては、前記鋳型としてオフカット基板を用いることを特徴とする製造方法。
【請求項７】
前記鋳型形成工程においては、異方性エッチングを行うことで、前記突起部を形成するための前記鋳型を形成することを特徴とする請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
前記鋳型形成工程において、前記突起部を形成するための前記鋳型を形成する際に、矩形のマスキングを施して前記異方性エッチングを行うことを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記部材形成工程において、前記鋳型における少なくとも前記突起部に対応して傾いて掘られた凹部内に、結晶を成長させることで、少なくとも前記突起部を形成することを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１０】
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５のいずれか一項に記載の記録再生ヘッドと、
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１１】
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５のいずれか一項に記載の記録再生ヘッドと、
前記誘電体記録媒体に電界を印加する電界印加手段と、
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、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する記録再生ヘッド、該記録再生ヘッドの製造方法、並びに該記録再生ヘッド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】
係る記録情報の記録及び再生は、記録再生ヘッドとしてのプローブを用いて行われる。係るプローブは、針状の突起部分と該突起部分を支持する支持部分とに大きく分けることができる。そして、突起部分と記録媒体との間に電界を印加することで、上述の如く情報の記録や再生を行う。
【０００７】
そして、この突起部分は、記録媒体に直接接触しうる部分であり、特にその先端部分の大きさは数十ｎｍ以下の針状或いは球状に係る形状にすることが、上述した記録や再生の原理を実践に移すために求められる。しかしながら、数十ｎｍ以下の大きさを有する針状の部材を形成することは従来の技術では困難であるという技術的な問題点を有している。例えば、数十ｎｍ以下の大きさを有する針状部材を製造しようとしても、その先端部分が平らになったり、或いは針状又は球状にならないという技術的な問題点を有している。このような場合、プローブは、数十ｎｍの範囲を超える誘電体記録媒体の範囲と接触する。即ち、プローブの面と誘電体記録媒体とが接触することで、情報単位である分極の状態の一単位である微小領域を超える範囲に跨って電界を印加することともなりかねない。このため、分極状態を適切に変化させることができず、またその状態を検出することができないという技術的な問題点を有している。
【０００８】
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、例えば比較的簡単な構造を有すると共にその先端部分と誘電体記録媒体とが数十ｎｍ以下のオーダーで接触可能な記録再生ヘッド、該記録再生ヘッドを比較的容易に製造する製造方法、並びに該記録再生ヘッド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】
【０００９】
上記課題を解決するために請求項１に記載の記録再生ヘッドは、誘電体記録媒体への情報記録及び前記誘電体記録媒体からの情報再生のうち少なくとも一方を行うための記録再生ヘッドであって、長手方向に延びる支持部材と、先端が前記誘電体記録媒体に対向するように前記支持部材に立設された突起部とを備えており、前記突起部は、前記先端において稜線を有しており、該稜線上にある一点において前記誘電体記録媒体と接触しうる。
【００１０】
上記課題を解決するために請求項６に記載の製造方法は、請求項１から４のいずれか一項に記載の記録再生ヘッドを製造する製造方法であって、前記支持部材及び前記突起部を形成するための鋳型を形成する鋳型形成工程と、該形成された鋳型を用いて前記支持部材及び前記突起部を形成する部材形成工程とを備え、前記鋳型工程においては、前記鋳型としてオフカット基板を用いる。
【００１１】
上記課題を解決するために請求項１０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４のいずれか一項に記載の記録再生ヘッドと、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。
【００１２】
上記課題を解決するために請求項１１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４のいずれか一項に記載の記録再生ヘッドと、前記誘電体記録媒体に電界を印加する電界印加手段と、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、再生する再生手段とを備える。
【００１３】
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】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態としての発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１５】
本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態は、誘電体記録媒体への情報記録及び前記誘電体記録媒体からの情報再生のうち少なくとも一方を行うための記録再生ヘッドであって、長手方向に延びる支持部材と、先端が前記誘電体記録媒体に対向するように前記支持部材に立設された突起部とを備えており、前記突起部は、前記先端において稜線を有しており、該稜線上にある一点において前記誘電体記録媒体と接触しうる。
【００１６】
本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態によれば、先端において稜線を有する突起部が、その稜線上の一点において誘電体記録媒体と接触することが可能となる。従って、分極状態が記録されている微小領域において適切に電界の印加を行うことができる。
【００１７】
具体的には、本実施形態に係る記録再生ヘッドは、長手方向に延びる支持部材を備えている。支持部材として、導電性を有する部材を用いることが好ましいが、後述するように、再生装置における共振回路の共振周波数にあわせて適切な部材を選択してもよい。或いは、適切な部材を選択することで、記録再生ヘッドが情報記録媒体の表面に沿って移動する際の振動周波数を適宜変更することも可能である。そして、支持部材には、突起部が、該突起部の先端が誘電体記録媒体に対向するように立設されている。そして、この突起部も導電性を有する部材を用いて構成されていることが好ましい。
【００１８】
本実施形態では特に、突起部の先端には稜線を有している。そして、この稜線上の一点において、突起部と誘電体記録媒体とが接触し又は接触しうる。尚、ここでの「一点」とは、文字通り点接触を示すことのみならず、後述の記録装置及び再生装置において点接触と同視できる程度の範囲（例えば、数十ｎｍ程度の径を有する範囲）をも含んだ広い趣旨である。
【００１９】
本来、突起部は、微小領域に電界を印加するという観点から、その先端部分において一点で（或いは、１０ｎｍオーダー程度の範囲で）誘電体記録媒体と接触しうるように形成されていることが好ましい。具体的には、四角錐の如き形状を有する突起部が好ましい。しかしながら、ナノメートルオーダーで係る形状を実現することは困難を極め、また実現できたとしても安定して歩留まりよく製造することはできない。従って、その形状は、その先端に稜線を有するピラミッド状となることが多い。また、このような形状を有する突起部の先端を機械的にカッティングすることで、一点において接触するような突起部を製造することも考えられるが、ナノメートルオーダーでの機械的カッティングは困難であり、また記録再生ヘッドの製造工程も複雑となる。
【００２０】
しかるに本実施形態では、このような形状を有する突起部であっても、予め稜線の一点において誘電体記録媒体と接触するように該突起部が形成されている。例えば、稜線が水平方向に対して傾いて形成されていてもよいし、或いは後述の如く稜線が誘電体記録媒体の記録面に対して傾いて形成されていてもよい。これにより、四角錐の如き形状を有していなくとも、稜線の一点で適切に誘電体記録媒体と接触することが可能となる。従って、本実施形態に係る記録再生ヘッドが後述の記録装置に用いられた場合には、記録時に、例えば分極状態を変化させたい微小領域に対して、稜線上の一点より適切に電界を印加でき、相隣接する微小領域の分極状態に影響を与えることはないという利点を有する。また、本実施形態に係る記録再生ヘッドが後述の再生装置に用いられた場合には、再生時に、例えば分極状態を検出したい微小領域に対して、稜線上の一点より適切に交番電界を印加でき、相隣接する微小領域の分極状態によってその再生信号が影響を受けることはないという利点を有する。従って、記録動作及び再生動作の安定化を図ることが可能となる。
【００２１】
以上の結果、本実施形態に係る記録再生ヘッドによれば、その先端と誘電体記録媒体とが数十ｎｍ以下のオーダーで接触することが可能となる。これにより、情報の記録及び再生を適切に行うことが可能となる。
【００２２】
また、支持部材と突起部とは、両者が一体となる形状であってもよい。即ち、支持部材と突起部とは、単一の部材から構成されていても、その形状の相違から支持部材と突起部とを区別することができれば、本発明の範囲に含まれるものである。
【００２３】
本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態の一の態様では、前記突起部は、前記稜線が前記誘電体記録媒体の記録面に対して傾いている。
【００２４】
この態様によれば、稜線が記録面に対して傾いていることで、稜線の一点（即ち、稜線の一方の端部）において誘電体記録媒体（或いは、その記録面）と接触することが可能となる。
【００２５】
尚、このとき稜線は支持部材に対しては傾いていてもよいし、或いは、傾いていなくともよい。但し、支持部材が誘電体記録媒体の記録面に沿って或いは平行に設けられている場合には、稜線は支持部材に対しても傾いていることが好ましい。他方、支持部材が誘電体記録媒体の記録面に沿って或いは平行に設けられていない場合には、稜線は支持部材に対しても傾いていなくともよい。
【００２６】
この態様では、前記突起部は、結晶からなり、該結晶の結晶軸は、前記誘電体の記録面の法線に対して傾いていると共に前記稜線に対して直交するように構成しもよい。
このように構成すれば、記録面の法線に対して傾いていると共に稜線に対して直交する結晶軸との関係で、傾けられた突起部の稜線における機械的強度が非常に高い構造を実現可能となる。例えば仮に、傾いていない結晶軸を有すると共に第１方向に延びる稜線を有する結晶が、研磨等されることで該第１方向とは異なる第２方向に延びる稜線を有する突起部とされたとすれば、該突起部は、結晶軸との関係で、稜線において機械的強度が低くなってしまうおそれもあるのである。
本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態の他の態様では、前記稜線は、前記長手方向に沿って延びている。
【００２７】
この態様によれば、長手方向に傾けた稜線により、突起部は、該稜線上の一点において、誘電体記録媒体と接触することができる。特に、本実施形態に係る記録再生ヘッドがカンチレバーとして用いられた場合、長手方向に延びる支持部材の僅かな揺動にかかわらず、稜線の一点において誘電体記録媒体と接触することが可能となる。但し、稜線が長手方向に延びていなくとも、例えば長手方向に交差する方向に延びていたとしても、一点で誘電体記録媒体と接触しうるという観点からは、上述の各種利益を享受することは可能である。
【００２８】
本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態の他の態様では、前記突起部は、オフカット基板に異方性エッチングを施して形成された鋳型を用いて形成されている。
【００２９】
この態様によれば、後述の如くオフカット基板に対して異方性エッチングを施すことで、稜線上の一点において誘電体記録媒体と接触しうる突起部の形状を実現できる。従って、係る突起部は、稜線上の一点において誘電体記録媒体と接触することが可能となる。
【００３０】
本発明の製造方法に係る実施形態は、上述した本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態（但し、その各種態様を含む）を製造する製造方法であって、前記支持部材及び前記突起部を形成するための鋳型を形成する鋳型形成工程と、該形成された鋳型を用いて前記支持部材及び前記突起部を形成する部材形成工程とを備え、前記鋳型工程においては、前記鋳型としてオフカット基板を用いる。
【００３１】
本発明の製造方法に係る実施形態によれば、上述した本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態を比較的容易に製造することが可能となる。
【００３２】
具体的には、先ず鋳型形成工程において、記録再生ヘッドを形成するための鋳型を形成する。ここでは、例えばレジストによるパターニングやエッチング等の各種プロセスを組み合わせることで係る鋳型を形成することができる。本実施形態では特に、鋳型形成工程において、例えば結晶軸が基板の表面に対して傾いているオフカット基板を鋳型として用いる。このようなオフカット基板を用いることで、突起部を形成するための鋳型部分を形成する際に、予め稜線が傾いた鋳型を形成することができる。即ち、稜線上の一点において誘電体記録媒体と接触しうるような突起部を形成するための鋳型を比較的容易に形成することが可能となる。
【００３３】
仮に、オフカット基板を用いなければ、その鋳型は、稜線の部分が傾くことなく、鋳型の表面と概ね平行に形成されることから、本実施形態に係る記録再生ヘッドの形状を形成することは困難である。この鋳型に更に別の工程による加工を加えれば、稜線が傾いた形状を形成するための鋳型を形成することもできると考えられるが、ナノメートルオーダーでの微細加工が必要とされ、係る加工は現実として困難でありまたコストも高くなる。しかるに、本実施形態では、オフカット基板を鋳型として用いることで、ナノメートルオーダーでの微細加工を必要とすることなく、また低コストで本実施形態に係る記録再生ヘッドの突起部の形状を形成するための鋳型を形成することができる。
【００３４】
続いて、部材形成工程において、突起部及び支持部材を形成する。ここでは、例えば膜形成法（或いは、膜成長法）等を用いることで形成できる。そして、鋳型形成工程において、例えば突起部の稜線が傾いた形状となるように予め鋳型が形成されているため、部材形成工程においては、特段の手法を用いずとも比較的容易に、上述した本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態を製造できる。
【００３５】
以上の結果、本実施形態に係る製造方法によれば、上述した本実施形態に係る記録再生ヘッドを効率的に且つ比較的容易に製造することが可能となる。
【００３６】
尚、上述した本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態の各種態様に対応して、本発明の製造方法に係る実施形態も各種態様を採ることが可能となる。
【００３７】
本発明の製造方法に係る実施形態の一の態様では、前記鋳型形成工程においては、異方性エッチングを行うことで、前記突起部を形成するための前記鋳型を形成する。
【００３８】
この態様によれば、オフカット基板に対して異方性エッチングを行うことで、例えばシリコン基板を鋳型として用いた場合には、結晶軸に沿った方向（例えば、（１００）面の法線方向）に対してはエッチングは進行し、他方結晶軸に沿わない方向（例えば、（１１１）面の法線方向）にはエッチングは進行しにくい。従って、結晶軸の方向（即ち、オフカット基板のオフカットの方向）に応じて、突起部の稜線が傾いた形状となるような鋳型を比較的容易に形成することが可能となる。
【００３９】
上述の如く異方性エッチングを用いて鋳型を形成する製造方法の態様では、前記鋳型形成工程において、前記突起部を形成するための前記鋳型を形成する際に、矩形のマスキングを施して前記異方性エッチングを行うように構成してもよい。
【００４０】
このように構成すれば、矩形のマスキングに応じて、稜線が形成され、オフカット基板の鋳型により、該稜線が傾いた形状を形成するための鋳型を製造することが可能となる。
【００４１】
本来、一点で誘電体記録媒体と接触するような突起部を有する記録再生ヘッド（即ち、四角錐の形状を有する突起部）を製造するためには、矩形のマスキングにおける矩形部分を正方形にする必要がある。しかしながら、長辺と短辺との誤差がナノメートルオーダーとなるような正方形のマスキングを形成することは困難であり、またコストも高くなる。しかるに、本実施形態に係る製造方法によれば、マスキングの形状が正方形でなくとも矩形であれば、上述した本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態を製造することが可能となる。
【００４２】
本発明の製造方法に係る実施形態の他の態様では、前記部材形成工程において、前記鋳型における少なくとも前記突起部に対応して傾いて掘られた凹部内に、結晶を成長させることで、少なくとも前記突起部を形成する。
この態様によれば、傾けられた凹部内に成長する結晶の結晶軸との関係で、最終的に成長完了した結晶からなる突起部は、その傾いた稜線における機械的強度が非常に高くなる。例えば仮に、傾けられていない凹部内に結晶を成長させた後に、その後の研磨等により突起部の稜線を傾けるとすれば、該突起部は、結晶軸との関係で、稜線における機械的強度が低くなってしまうおそれもあるのである。
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、上述した本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態（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。
【００４３】
本発明の記録装置に係る実施形態によれば、上述した本発明の記録再生ヘッド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。すなわち、記録動作時には、例えば分極状態を変化させたい微小領域に対して、稜線上の一点より適切に電界を印加でき、相隣接する微小領域の分極状態に影響を与えることはないという利点を有する。仮に、一点で接することなく、稜線の全体或いは稜線の広い範囲で接触しうるとすると、相隣接する微小領域の分極状態をも変化させてしまうというおそれがある。しかるに、本実施形態に係る記録装置によれば、そのような弊害を取り除き、記録動作の安定化を図ることが可能となる。
【００４４】
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、上述した本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態（但し、その各種態様を含む）と、前記誘電体記録媒体に電界を印加する電界印加手段と、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、再生する再生手段とを備える。
【００４５】
本発明の再生装置に係る実施形態によれば、電界印加手段に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。
【００４６】
本実施形態では特に、上述した本発明の記録再生ヘッド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。すなわち、例えば分極状態を検出したい微小領域に対して、稜線上の一点より適切に交番電界を印加でき、相隣接する微小領域の分極状態によってその再生信号が影響を受けることはないという利点を有する。仮に、一点で接することなく、稜線の全体或いは稜線の広い範囲で接触しうるとすると、相隣接する微小領域に対しても電界を印加することにもなりかねない。このため、当該隣接する微小領域の分極状態による容量変化を検出し、本来再生したい微小領域の分極状態に起因する発振周波数が変化してしまうというおそれがある。しかるに、本実施形態に係る再生装置によれば、そのような弊害を取り除き、再生動作の安定化を図ることが可能となる。
【００４７】
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。
【００４８】
以上説明したように、本発明の記録再生ヘッドに係る実施形態によれば、支持部材及び突起部を備える。従って、その先端と誘電体記録媒体とが数十ｎｍ以下のオーダーで接触することが可能となる。これにより、情報の記録及び再生を適切に行うことが可能となる。
【００４９】
又、本発明の製造方法に係る実施形態によれば、鋳型形成工程及び部材形成工程を備える。従って、上述した本実施例に係る記録再生ヘッドを比較的容易に且つ効率よく製造することが可能となる。
【００５０】
又、本発明の記録装置に係る実施形態よれば、記録再生ヘッド及び記録信号生成手段を備える。従って、本発明の記録再生ヘッド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記録できる。
【００５１】
又、本発明の再生装置に係る実施形態によれば、記録再生ヘッド、電界印加手段、発振手段及び再生手段を備える。従って、本発明の記録再生ヘッド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】
【００５２】
以下、本発明の記録再生ヘッドに係る実施例を図面に基づいて説明する。
【００５３】
（１）記録再生ヘッドの実施例
先ず、図１から図２８を参照して、本発明の記録再生ヘッドに係る実施例について説明する。
【００５４】
（ｉ）記録再生ヘッドの構造
先ず、図１から図６を参照して、本実施例に係る記録再生ヘッドについて説明する。ここに、図１は、本実施例に係る記録再生ヘッドの構造の一の例を概念的に示す側面図及び平面図であり、図２及び図３は、本実施例に係る記録再生ヘッドの構造の他の例を概念的に示す側面図及び平面図であり、図４は、本実施例に係る記録再生ヘッドが記録及び再生動作を行っている際の誘電体記録媒体との位置関係を概念的に示す側面図であり、図５は、本実施例に係る記録再生ヘッドの比較例を概念的に示す側面図及び平面図であり、図６は、本実施例に係る記録再生ヘッドの構造の他の例を概念的に示す側面図及び平面図である。
【００５５】
図１（ａ）に示すように、本実施例に係る記録再生ヘッド１００は、突起部１１０と、支持部材１３０とを備える。
【００５６】
突起部１１０は、記録再生ヘッド１００の記録再生時に、その先端側から後述の誘電体記録媒体２０（図２６参照）に電界を印加するように、細く尖った先端を有する。この突起部１１０は特に、その製造時においてダイヤモンドにボロン等をドープすることによって、導電性を備えていることが好ましい。また、ダイヤモンドに限らず、例えば窒化ボロン等の導電性を有する部材を用いることもできる。但し、突起部１１０は誘電体記録媒体２０に接触しうるため、より硬質の部材を用いて構成されることが好ましい。また、突起部１１０の先端部分は、後述の誘電体記録媒体２０に記録される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る。このため、先端部分の特に誘電体記録媒体２０に直接触れる部分の大きさは、１０ｎｍオーダーの極めて小さいものであることがより好ましい。
【００５７】
本実施例では特に、突起部１１０のうち実際に誘電体記録媒体２０に接触しうる部分（即ち、突起部１１０の先端部分）は、稜線１１０Ｌの一端に位置する点１１１となり、上述の１０ｎｍオーダーの大きさを満たしている。従って、後述の誘電体記録再生装置１（図２５参照）においては、接点１１１と誘電体記録媒体２０との間に電界が印加されることで、情報の記録及び再生が行われる。
【００５８】
支持部材１３０は、記録再生ヘッド１００を支持する基盤となるものである。支持部材１３０は、突起部１１０と同様に導電性を有している。また、後述の如く支持部材１３０と突起部１１０とが一体として形成されてもよい（図７等参照）。
【００５９】
又、後述の如く、突起部１１０及び該支持部材１３０はプローブ１１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２５参照）。このため、所望の共振周波数が得られるように、当該突起部１１０及び支持部材１３０のインダクタンスに応じて材料を選択してもよい。また、このように材料を選択することで、プローブ１１の振動周波数を適宜変更することも可能である。
【００６０】
図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す記録再生ヘッド１００を下側（即ち、導電体膜１２０に覆われている側）より観察した時の平面図である。図１（ｂ）に示すように、突起部１１０の先端部分は、点１１１を一つの端点とする稜線１１０Ｌを有している。そして、この稜線１１０Ｌは、図１（ａ）に示すように、水平方向（例えば、誘電体記録媒体２０の表面の面方向）を基準として傾いており、点１１１において誘電体記録媒体２０と接触するように構成されている。
【００６１】
また、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すような記録再生ヘッド１０１であっても、図１に示す記録再生ヘッド１００と同様に、誘電体記録媒体２０と実際に接触するのは、突起部１１０のうち、稜線１１０Ｌの一端に位置する点１１１となる。
【００６２】
また、支持部材１３０の一方の端部に突起部１１０が形成されていなくとも、図３に示すように、例えば支持部材１３０の所定の位置において突起部１１０が形成されていてもよい。このような記録再生ヘッド１０２であっても、上述した各種利益を享受することができる。
【００６３】
この記録再生ヘッド１００が、誘電体記録媒体２０に接触する様子は、図４に示される。図４に示すように、点１１１が誘電体記録媒体２０と実際に接触し、突起部１１０の他の部分（特に、点１１１を除く稜線１１０Ｌの部分）は誘電体記録媒体２０には触れていない。
【００６４】
ここで、本実施例に係る記録再生ヘッドの比較例として、図５を参照して説明する。図５（ａ）に示すように、比較例に係る記録再生ヘッドは、突起部における稜線部分が概ね水平の方向に伸びている。そして、図５（ａ）に係る記録再生ヘッドを下側から見た図である図５（ｂ）に示すように、その先端にある稜線は、概ね突起部１１０ａの中央付近にある。
【００６５】
これは、ナノメートルオーダーでの加工精度が求められる記録再生ヘッドにあっては、四角錐の如き理想的な形状（即ち、点で誘電体記録媒体２０と接触するような形状）を実現することの方が困難であり、実際には、比較例に係る記録再生ヘッドのような形状となることの方が多い。この場合、比較例に係る記録再生ヘッドは、図５（ｃ）に示すように、稜線の全体において誘電体記録媒体２０と接触しうることから、誘電体記録媒体２０に係る複数のドメインに跨って電界を印加するおそれがある。従って、情報の記録時においては、分極の状態（即ち、分極の方向）を変えたい範囲を超えて電界を印加することともなりかねず、適切に情報を記録することができないおそれがある。或いは、情報の再生時においては、検出したい分極の状態が記録されている微小領域を超えた範囲に跨って後述の交番電界を印加することで、その周辺の分極の状態が例えばノイズ等となって反映され、適切に情報を再生することができないおそれがある。
【００６６】
しかるに、本実施例に係る記録再生ヘッド１００（或いは、１０１）は、突起部１１０が記録面の法線から傾いた状態にあることから、即ち、その稜線１１０Ｌが記録面から傾いた状態にあることから、図４に示すように、点１１１の一点において誘電体記録媒体２０と接触しうる。従って、単一のドメインにおいて適切に電界を印加することができ、その結果、適切に情報を記録し及び再生することが可能となる。
【００６７】
また、稜線Ｌが概ね水平方向に伸びている記録再生ヘッドであっても、図６に示すように、記録装置或いは再生装置に記録再生ヘッドを搭載する際に、予め水平方向に対して傾けて搭載等することで、突起部１１０の一点において誘電体記録媒体２０と接触するように構成してもよい。このように構成しても、意図せぬ電界の発生を防止するという点からは有効なものである。
【００６８】
（ｉｉ）記録再生ヘッドの製造方法
続いて、図７から図２２を参照して、本実施例に係る記録再生ヘッドの製造方法について説明する。ここに、図７から図２２は、本実施例に係る記録再生ヘッドの製造方法の各工程を概念的に示す断面図又は平面図である。
【００６９】
尚、ここで説明する製造方法により製造される記録再生ヘッドは、突起部１１０と支持部材１３０とが一体化されているものである。しかしながら、突起部１１０と支持部材１３０とが一体化されていなくとも、同様の製造方法により製造することができ、係る製造方法も本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【００７０】
先ず、図７に示すように、シリコン基板２０１を用意する。係るシリコン基板２０１は、主として記録再生ヘッドの型枠となるものである。
【００７１】
本実施例では特に、シリコン基板２０１として、シリコンのオフカット基板を用いる。オフカット基板とは、例えばシリコンウェハより切り出す際に、シリコン基板の（１００）面に沿って切り出すことなく、該（１００）面に対して所定の角度を有して切り出したシリコン基板をいう。即ち、その結晶軸（即ち、（１００）面の法線）が、シリコン基板２０１の切り出し面に対して所定の角度を有してずれているシリコン基板をいう。尚、図７中に示す矢印は、シリコン基板２０１のオフカット方向（即ち、結晶軸の方向）を示している。係るシリコン基板２０１を用いることで、後述するように図１及び図２に示すような記録再生ヘッド１００（１０１）の突起部１１０の形状を形成するための鋳型を形成することができる。
【００７２】
そして、図８に示すように、シリコン基板２０１の表側及び裏側の面に対して、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜２０２を形成する。ここでは、高温酸化雰囲気中にシリコン基板２０１を配置することで、その表面に二酸化シリコン膜２０２を形成してもよい。
【００７３】
続いて、図９（ａ）に示すように、例えばスピンコーティングによりフォトレジスト２０３をコーティングし、パターニングを行う。具体的には、フォトレジスト２０３をシリコン基板２０１の一方の面上に形成した二酸化シリコン膜２０２上にコーティングした後、突起部１１０に相当する部分をパターニングしたフォトマスクを用いて紫外線等を照射する。その後、現像を行うことで、図９（ａ）に示すようにフォトレジスト２０３のパターニングがなされる。
【００７４】
尚、図９（ｂ）は、図７（ａ）に係るシリコン基板２０１等を上側（即ち、フォトレジスト２０３がパターニングされた側）から見た図である。図９（ｂ）に示すように、記録再生ヘッド１の突起部１１０が形成される部分には、フォトレジスト２０３が塗布されないことで窓が形成され、二酸化シリコン膜２０２が見える。この窓の形状に合わせて、突起部１１０が形成される。
【００７５】
続いて、図１０（ａ）に示すように、図９においてフォトレジスト２０３のパターニングを行ったシリコン基板２０１に対して、エッチングを行う。ここでは、例えばＢＨＦ（バッファードフッ酸）等を用いて、二酸化シリコン膜２０２のうちフォトレジスト２０３が塗布されていない部分のエッチングを行う。但し、他のエッチャントを用いてエッチングを行ってもよいし、或いはドライエッチングによりエッチングを行ってもよい。
【００７６】
二酸化シリコン膜２０１のエッチング後、フォトレジスト２０３の除却を行う。ここでは、ドライエッチングによりフォトレジスト２０３の除却を行ってもよいし、或いはウェットエッチングによりフォトレジスト２０３の除却を行ってもよい。
【００７７】
図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に係るシリコン基板２０１等を上側から見た図である。図１０（ｂ）に示すように、突起部１１０が形成される部分には、二酸化シリコン膜２０２が除かれることでフォトレジスト２０３の窓が形成され、シリコン基板２０１が見える。
【００７８】
続いて、図１１（ａ）に示すように、シリコン基板２０１に対して異方性エッチングを行う。ここでは、例えばＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）やＫＯＨ（水酸化カリウム）等のアルカリ性のエッチャントを用いて異方性エッチングを行う。
【００７９】
このとき、シリコン基板２０１は、（１００）面の法線方向（即ち、図１１（ａ）中オフカットの方向）に向かってエッチングは進行するが、他方（１１１）面の法線方向（即ち、図１１（ａ）中オフカットの方向に対して概ね４５度の角度差を有する方向）に向かってエッチングは進行しにくいという性質を有する。この性質を利用して異方性エッチングを行うことで、シリコン基板２０１は、図１に示す突起部１１０に相当する形状（すなわち、突起状或いはピラミッド状）で、且つ稜線１１０Ｌが傾いた状態となるようにエッチングされる。より具体的には、稜線１１０Ｌがオフカットの方向に対して９０度の角度を有して交わるようにエッチングされる。
【００８０】
尚、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に係るシリコン基板２０１等を上側から見た図である。図１１（ｂ）に示すように、シリコン基板２０１に異方性エッチングが施されることで、オフカットの方向に沿った方向に該当する部分ほどエッチングの速度が速く、オフカットの方向に沿わない方向に該当する部分ほどエッチングの速度が遅い。
【００８１】
尚、上述した比較例に係る記録再生ヘッドは、結晶軸が傾いていないシリコン基板を鋳型として用いて製造するのが一般的である。従って、本実施例に係る記録再生ヘッドのように、点１１１で誘電体記録媒体と接触しうる突起部１１０を形成するためには（即ち、四角錐の如き突起部１１０を形成するためには）、フォトレジスト２０３の窓が正方形となるように、フォトレジスト２０３を塗布する必要がある。しかしながら、係るフォトレジスト２０３の窓は、長辺と短辺との誤差がせいぜい数十ナノメートルオーダーのとなるような正方形であることが好ましい。しかしながら、ナノメートルオーダーの条件下で、このように正確な正方形を形成することは困難である。
【００８２】
しかるに、本実施例では、結晶軸が傾いていることから、仮にフォトレジスト２０３の窓が正方形にならず、例えば長方形等の矩形をなしていても、上述の如く、点１１１において（即ち、傾いた稜線１１０Ｌ上の一点において）誘電体記録媒体２０と接触しうる記録再生ヘッドを製造することができる。従って、ナノメートルオーダーでの微細なマスクパターン等を考慮することなく、点１１１において誘電体記録媒体２０と接触しうる記録再生ヘッドを比較的容易に且つ低コストで製造することが可能という大きな利点を有する。
【００８３】
続いて、図１２（ａ）に示すように、再度フォトレジスト２０３を吹き付けてパターニングを行う。
【００８４】
尚、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に係るシリコン基板２０１等を上側から見た図である。図１２（ｂ）に示すように、このときのフォトレジスト２０３は、支持部材１３０の形状に合わせてパターニングされる。
【００８５】
続いて、図１３（ａ）に示すように、図１２におけるフォトレジスト２０３のパターニングにあわせて二酸化シリコン膜２０２のエッチングが行われ、その後フォトレジスト２０３の除却が行われる。ここでは、図１０と同様の手順によりエッチングが行われる。
【００８６】
尚、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に係るシリコン基板２０１等を上側から見た図である。図１３ｂ）に示すように、支持部材１３０の形状に合わせて、二酸化シリコン膜２０２が残る。
【００８７】
続いて、図１４に示すように、ダイヤモンドパウダー入りのメタノール中において、シリコン基板２０１及びその上に形成されている二酸化シリコン膜２０２の夫々の表面に、例えば超音波等を用いてダイヤモンドパウダーを振動させることで、傷をつける。このように傷をつけることで、後の工程（図１５参照）において、ダイヤモンド核を形成することができる。図１５図１４
続いて、図１５に示すように、熱フィラメントＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、ダイヤモンド膜を成長させる。例えば、ＣＨ４（メタン）ガスを原料として、シリコン基板２０１上にダイヤモンド膜を形成する。特にダイヤモンド膜は、図１４における工程時に傷をつけた部分において成長する。尚、熱フィラメントＣＶＤ法でなくとも、例えばマイクロ波プラズマＣＶＤ法や或いは他の膜成長方法等を用いてダイヤモンド膜を成長させてもよい。
【００８８】
また、係るダイヤモンド膜は、上述の突起部１１０として用いられるため、導電性を有している必要がある。従って、例えばＢ２Ｈ６（ジボラン）や（ＣＨ３Ｏ）３Ｂ（トリメトキシボラン）等のドーピングガスを添加することで、ダイヤモンド膜中にＢ（ボロン）をドーピングさせる。
【００８９】
尚、図１４に示すように傷つけ処理によってダイヤモンド膜成長させる方法に限らず、例えばＣＶＤ処理の初期段階にシリコン基板２０１に負のバイアス電圧を印加することでダイヤモンド膜を成長させてもよいし、或いは超微粒子のダイヤモンドパウダーをシリコン基板２０１に塗布することで、ダイヤモンド膜成長の核としてもよい。
【００９０】
続いて、図１６に示すように、二酸化シリコン膜２０２上において成長しているダイヤモンド粒子を除却する。これは、例えばＢＨＦ等を用いたエッチングにより、極少量の二酸化シリコン膜２０２を除去することで、結果的にダイヤモンド粒子を除却することができる。これにより、適切な形状を有する突起部１１０及び支持部材１３０を形成することができる。
【００９１】
続いて、図１７に示すように、例えば熱フィラメントＣＶＤ法等を用いて、ダイヤモンド膜を更に成長させることで、突起部１１０及び支持部材１３０を形成する。
【００９２】
尚、ここでは、支持部材１３０と突起部１１０とが一体となって形成されているため、支持部材１３０としての機能を含む突起部１１０として以降の説明を進める。
【００９３】
続いて、突起部１１０が形成された後、図１８に示すように、エッチングを行い、二酸化シリコン膜２０２を除却する。ここでは、例えばＢＨＦ等を用いて二酸化シリコン膜２０２を除却する。
【００９４】
続いて、図１９（ａ）に示すように、形成した突起部１１０のうち支持部材１３０に相当する部分において、突起状の先端部分が形成される側とは反対の側の表面に感光性ポリイミド２０５を形成する。係る感光性ポリイミド２０５は、後の工程において、記録再生ヘッド全体を支え或いは保持するガラス２０６（図１８参照）との接合のために用いられる。
【００９５】
尚、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）に係るシリコン基板２０１等を上側から見た図である。図１９（ｂ）に示すように、支持部材１３０に相当する部分のうち長手部分と反対側の部分の上に感光性ポリイミド２０５がパターニングされる。
【００９６】
尚、図１９（ｂ）に示す記録再生ヘッド部分の具体的な大きさとして、長手部分はその幅が５０μｍ以下であることが好ましい。そして、長手部分と反対側の部分は、５ｍｍ×１〜１．５ｍｍ程度の大きさを有していることが好ましい。但し、これらの大きさに限定されることはない。また、その形状も図１９（ｂ）に示すようなＴ型の形状に限らず、Ｌ字型等の他の形状であってもよい。
【００９７】
そしてこの場合、支持部材１３０は、支持ベース１３０ａと一体に形成されている。支持ベース１３０ａは固定されており、支持部材１３０は、その弾性に応じてカンチレバーとして僅かに揺動可能なように支持ベース１３０ａと一体的に形成されている。この場合であっても、支持ベース１３０ａを含めて、支持部材１３０と称してもよい。
【００９８】
続いて、図２０（ａ）に示すように、溝付け加工を施したガラス２０６を感光性ポリイミド２０５に貼り付ける。ガラス２０６は、記録再生ヘッド全体を支え或いは保持する部材である。そして、例えばガラス２０６にアクチュエータ等が接続されることで、後述の誘電体記録再生装置の記録・再生動作時に、記録再生ヘッドを誘電体記録媒体上において移動させることができる。
【００９９】
また、ガラス２０６には中心付近に切れ込みが形成されることで溝付け加工が施されている。これは、後述の工程（図２２参照）において、ガラス２０６を割りやすくするために形成されている。
【０１００】
尚、図２０（ｂ）は、図２０（ａ）に係るシリコン基板２０１等を上側から見た図である。図２０（ｂ）に示すように、ガラス２０６は、突起部１１０全体を覆う程度の大きさを有している。但し、係る図１８（ｂ）に示すガラス２０６の大きさは例示であって、これ以上の大きさを有していても、或いはこれ以下の大きさを有していても、記録再生ヘッド全体を支えることができる程度の大きさを有していればよい。
【０１０１】
続いて、図２１に示すように、シリコン基板２０１を取り除く。ここでは、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｈｉｎｇ）を用いてシリコン基板２０１を突起部１１０より取り除く。但し、その他の手法を用いてシリコン基板２０１を取り除いてもよい。
【０１０２】
続いて、図２２に示すように、ガラス２０６を切れ込みに沿って割り、後述のプローブ１１として利用可能な記録再生ヘッド１００（或いは、１０１）が完成する。
【０１０３】
（ｉｉｉ）変形例
続いて、図２３及び図２４を参照して、本実施例に係る記録再生ヘッドの変形例について説明する。ここに、図２３及び図２４は、変形例に係る記録再生ヘッドの構造を概念的に示す側面図等である。
【０１０４】
図２３に示す一の変形例に係る記録再生ヘッド１０２のように、稜線１１０Ｌが、上述したオフセットの方向に対して９０度の角度を有して交わっていなくともよい。このような記録再生ヘッド１０２であっても、点１１１にて誘電体記録媒体２０と接触し、上述の各種利益を享受することができる。
【０１０５】
また、図２４に示す他の変形例に係る記録再生ヘッド１０３のように、稜線１１０Ｌが、支持部材１３０の長手方向と交わる方向において傾いていてもよい。即ち、上述した記録再生ヘッド１００等の如く稜線１１０Ｌが支持部材１３０の長手方向に沿った方向において傾いていなくとも、上述の各種利益を享受することは可能である。
【０１０６】
（２）記録再生装置の実施例
続いて、上述した本実施例に係る記録再生ヘッドを用いた記録再生装置について説明する。
【０１０７】
（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２５を参照して説明する。ここに、図２５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。
【０１０８】
誘電体記録再生装置１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プローブ１１と、プローブ１１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とプローブ１１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１１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等を備えて構成される。
【０１０９】
プローブ１１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。尚、プローブ１１として、例えば図１及び図２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。
【０１１０】
本実施例では特に、プローブ１１として、上述した本実施例に係る記録再生ヘッド１００が用いられる。即ち、点１１１において誘電体記録媒体２０と接触しうる記録再生ヘッドが用いられる。
【０１１１】
尚、係るプローブ１１は、複数備える構造であってもよい。この場合、交流信号発生器２１は、夫々のプローブ１１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１１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１１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１１、リング電極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、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１１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１１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１１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１１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。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】
続いて、図２５に示す誘電体記録媒体２０の一例について、図２６を参照して説明する。ここに、図２６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模式図である。
【０１２４】
図２６（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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
また、図２６（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。
【０１２７】
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１１（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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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１１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１１と媒体のいずれか一方が直線的に移動して行われる。
【０１３０】
（ｉｉ）動作原理
続いて、図２７及び図２８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２５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。
【０１３１】
（記録動作）
先ず、図２７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２７は、情報の記録動作を概念的に示す断面図である。
【０１３２】
図２７に示すように、プローブ１１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。
【０１３３】
例えばプローブ１１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１１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１１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。
【０１３４】
本実施例では特に、プローブ１１として記録再生ヘッド１００を用いることで、点１１１において誘電体記録媒体２０と接触しうる。従って、本来分極の方向を変化させたい微小領域に対してピンポイントで電界を印加することができる。仮に、図４に示す比較例に係る記録再生ヘッドを用いていたとすると、係る微小領域のみならず相隣接する微小領域に対しても電界を印加するおそれがある。しかるに、本実施例によれば、点１１１において誘電体記録媒体２０と接触しうるため、相隣接する微小領域の分極状態に影響を与えることなく、本来分極の方向を変化させたい微小領域に対して適切に電界を印加することが可能となる。従って、誘電体記録再生装置における記録動作の安定化を図ることが可能となる。
【０１３５】
（再生動作）
続いて、図２８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２８は、情報の再生動作を概念的に示す断面図である。
【０１３６】
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。
【０１３７】
具体的にはまず、図２８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１１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。
【０１３８】
次に、プローブ１１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１１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１１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１１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１１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１１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１１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１１を記録面に接近させる方がよい。本実施例では特に、プローブ１１のうち点１１１において記録面と接触する。
【０１３９】
そして、発振器１３は、プローブ１１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。
【０１４０】
ここで、リターン電極１２及びプローブ１１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１１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２８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１１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。
【０１４１】
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１１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。
【０１４２】
発振器１３の駆動後、プローブ１１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１１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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
本実施例では特に、プローブ１１として記録再生ヘッド１００を用いることで、点１１１において誘電体記録媒体２０と接触しうる。従って、本来分極の方向を検出したい微小領域に対してピンポイントで交番電界を印加することができる。仮に、図４に示す比較例に係る記録再生ヘッドを用いていたとすると、係る微小領域のみならず相隣接する微小領域に対しても交番電界を印加するおそれがある。しかるに、本実施例によれば、点１１１において誘電体記録媒体２０と接触しうるため、相隣接する微小領域の分極状態に影響を受けることなく、本来分極の方向を検出したい微小領域に対して適切に交番電界を印加することが可能となる。従って、当該微小領域に相隣接する微小領域の分極の状態に応じて、容量Ｃｓが安定しない或いは変化してしまうなどの弊害を取り除くことが可能となる。従って、誘電体記録再生装置における再生動作の安定化を図ることが可能となる。
【０１４６】
また、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。
【０１４７】
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信号検出方法及び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】
【０１４８】
【図１】本発明の記録再生ヘッドに係る実施例の一の具体例を概念的に示す断面図及び平面図である。
【図２】本発明の記録再生ヘッドに係る実施例の他の具体例を概念的に示す断面図及び平面図である。
【図３】本発明の記録再生ヘッドに係る実施例の他の具体例を概念的に示す断面図及び平面図である。
【図４】本発明の記録再生ヘッドに係る実施例と誘電体記録媒体との位置関係を概念的に示す断面図である。
【図５】本発明の記録再生ヘッドに係る実施例についての比較例を概念的に示す断面図及び平面図である。
【図６】本発明の記録再生ヘッドに係る実施例と誘電体記録媒体との位置関係を概念的に示す断面図である。
【図７】本発明の記録再生ヘッド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及び平面図である。
【図８】本発明の記録再生ヘッド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及び平面図である。
【図９】本発明の記録再生ヘッド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及び平面図である。
【図１０】本発明の記録再生ヘッド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及び平面図である。
【図１１】本発明の記録再生ヘッド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及び平面図である。
【図１２】本発明の記録再生ヘッド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】本発明の記録再生ヘッド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】本発明の記録再生ヘッド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】本発明の記録再生ヘッド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】本発明の記録再生ヘッド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】本発明の記録再生ヘッド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及び平面図である。
【図１８】本発明の記録再生ヘッド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及び平面図である。
【図１９】本発明の記録再生ヘッド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】本発明の記録再生ヘッド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】本発明の記録再生ヘッド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】本発明の記録再生ヘッド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２３】本発明の記録再生ヘッドに係る実施例の一の変形例の構造を概念的に示す側面図である。
【図２４】本発明の記録再生ヘッドに係る実施例の他の変形例の構造を概念的に示す側面図である。
【図２５】本発明の記録再生ヘッド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２６】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説明図及び断面図である。
【図２７】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２８】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】
【０１４９】
１・・・誘電体記録再生装置
１１・・・プローブ
１２・・・リターン電極
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
１００、１０１・・・記録再生ヘッド
１１０・・・突起部
１３０・・・支持部材
２０１・・・シリコン基板
２０２・・・二酸化シリコン膜
２０３・・・フォトレジスト
２０４・・・ダイヤモンドパウダー
【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】
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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】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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