(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体材料に情報を記録し再生する誘電体記録媒体であって、
所定の厚さを有する前記誘電体材料の、記録再生が行われる表面の周囲と、裏面の全面と、側面とに導電体が設けられていること
を特徴とする誘電体記録媒体。
【請求項２】
前記誘電体材料は複数の領域に分割され、当該分割されたそれぞれの領域の記録再生が行われる表面の周囲と、裏面の全面と、側面とに導電体が設けられていること
を特徴とする請求項１に記載の誘電体記録媒体。
【請求項３】
前記誘電体材料の前記裏面は、当該裏面に設けられた前記導電体を介して基板に固着されていること
を特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載の誘電体記録媒体。
【請求項４】
前記基板はシリコン基板であること
を特徴とする請求項３に記載の誘電体記録媒体。
【請求項５】
前記基板に固着する手段は導電性ペーストであること
を特徴とする請求項３に記載の誘電体記録媒体。
【請求項６】
前記誘電体材料は強誘電体材料であること
を特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の誘電体記録媒体。
【請求項７】
前記誘電体材料はＬｉＴａＯ３であること
を特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の誘電体記録媒体。
【請求項８】
誘電体材料に情報を記録し再生するための誘電体記録媒体の製造方法であって、
前記誘電体材料に記録用領域を設定するためのマスクパターンを形成するマスクパターン形成工程と、
前記形成されたマスクパターンにしたがって前記誘電体材料を所定の深さにエッチングする第一のエッチング工程と、
前記第一のエッチング工程によりエッチングされた面の全面にわたって導電体薄膜を形成する導電体薄膜形成工程と、
前記導電体薄膜を形成した面を基板に固着する固着工程と、
前記誘電体材料の前記基板に固着した面とは反対の面から前記誘電体材料をエッチングする第二のエッチング工程と、
前記第二のエッチング工程によりエッチングされた量を計測する計測工程と、
前記計測工程により計測されたエッチング量に基づき、前記第二のエッチング工程を制御する制御工程と
を備えることを特徴とする誘電体記録媒体の製造方法。
【請求項９】
前記第一のエッチング工程はドライエッチング手段によるエッチング工程であること
を特徴とする請求項８に記載の誘電体記録媒体の製造方法。
【請求項１０】
前記第二のエッチング工程は機械研磨手段によって研削するエッチング工程であること
を特徴とする請求項８及び９のいずれか一項に記載の誘電体記録媒体の製造方法。
【請求項１１】
前記第二のエッチング工程は、前記機械研磨手段によるエッチング工程と、前記ドライエッチング手段によるエッチング工程とを備え、前記機械研磨手段によるエッチング工程により前記誘電体材料を所定の厚みを残して研削した後、前記ドライエッチング手段によるエッチング工程により前記導電体薄膜形成工程で形成された前記導電体薄膜に達するまで前記誘電体材料のエッチングを行う工程であること
を特徴とする請求項８に記載の誘電体記録媒体の製造方法。
【請求項１２】
前記第一のエッチング工程及び前記第二のエッチング工程で用いられる前記ドライエッチング手段はＥＣＲエッチング装置であること
を特徴とする請求項９及び１１のいずれか一項に記載の誘電体記録媒体の製造方法。
【請求項１３】
前記計測工程は発光スペクトル分析による計測工程であること
を特徴とする請求項８から１２のいずれか一項に記載の誘電体記録媒体の製造方法。
【請求項１４】
誘電体材料に情報を記録し再生するための誘電体記録媒体の製造装置であって、
前記誘電体材料に記録用領域を設定するためのマスクパターンを形成するマスクパターン形成手段と、
前記形成されたマスクパターンにしたがって前記誘電体材料を所定の深さにエッチングする第一のエッチング手段と、
前記第一のエッチング手段によりエッチングされた面の全面にわたって導電体薄膜を形成する導電体薄膜形成手段と、
前記導電体薄膜を形成した面を基板に固着する固着手段と、
前記誘電体材料の前記基板に固着した面とは反対の面から前記誘電体材料をエッチングする第二のエッチング手段と、
前記第二のエッチング手段によりエッチングされた量を計測する計測手段と、
前記計測手段により計測されたエッチング量に基づき、前記第二のエッチング手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする誘電体記録媒体の製造装置。
【請求項１５】
前記第二のエッチング手段は、機械研磨手段と、ドライエッチング手段とを備えること
を特徴とする請求項１４に記載の誘電体記録媒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体材料に情報を記録し再生する誘電体記録媒体とその誘電体記録媒体の製造方法及びその製造装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、多くの種類の誘電体材料や圧電材料が開発され、超音波素子や光素子及びメモリ等に多く用いられている。それに伴い、誘電体材料の残留分極分布や圧電材料の局所異方性の計測が行える方法の開発と共に、その技術を適用して誘電体材料に情報を記録し、再生する技術の開発が進められているところである。
【０００３】
さて、誘電体材料に情報を記録するには誘電体の分極領域の分極方向を情報に対応させて形成する。例えば１８０度ドメインを有するＬｉＴａＯ３等の強誘電体バルク単結晶を記録媒体として用いる場合には、Ｚ−ｃｕｔの単結晶を機械研磨によって薄片化した後、裏面を導電性ペーストで導体基板上に貼り付けて保持したものを誘電体記録媒体として用いていた。
【０００４】
または誘電体の結晶材料の裏面を導電性ペーストで導体基板上に貼り付けて保持した後、表面側からイオンビームエッチング等によって薄片化し、記録媒体として用いていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
さて、上述したように微小領域で高密度に情報を記録するためには、記録再生用の探針の径を小さくすると共に、記録媒体をできるだけ薄く形成する必要がある。このため従来は、薄片化のために機械的研磨やイオンビームによるエッチング等が用いられてきた。
【０００６】
しかしながら、機械研磨による方法では、例えば結晶の裏面を研磨装置の面に対してわずかに傾斜させて研磨を行う斜め研磨法を用いても、数μｍ程度までに薄くすることが限界であり、それよりは安定した形状を保ったままで薄くすることは、結晶の強度不足によって破壊が起こるため困難であった。
【０００７】
また、イオンビームによるエッチングでは機械研磨より薄くすることは可能であるが、再現性を確保し、均一な厚さで記録媒体を形成することが困難であり、また時間を要していた。
【０００８】
従って本発明は前記問題点に鑑みなされたものであり、高密度記録に適した極めて薄い単結晶誘電体材料からなる記録部を有する誘電体記録媒体と、その誘電体記録媒体の製造方法及びその製造装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の誘電体記録媒体は上記課題を解決するために、誘電体材料に情報を記録し再生する誘電体記録媒体であって、所定の厚さを有する前記誘電体材料の、記録再生が行われる表面の周囲と、裏面の全面と、側面とに導電体が設けられている構成である。
【００１０】
本発明の誘電体記録媒体によれば、均一な厚さを有する誘電体材料の記録し再生をする表面を除いて導電体を形成し、更に表面の周囲に所定の幅の導電体を設ける。これら導電体は全て導通接続がとられ、所定の電圧、例えばグランドに接続される。表面に記録再生用の探針が当接して電圧が印加された場合、裏面に設けられた導電体との間に発生する電界に基づいて誘電体材料に分極領域が形成され、情報の記録が行われる。また、表面の周囲に設けられた導電体に探針が接触することで、記録領域から逸脱したことが検知され、装置の制御用の信号として用いることができる。
【００１１】
本発明の誘電体記録媒体の一態様では、前記誘電体材料は複数の領域に分割され、当該分割されたそれぞれの領域の記録再生が行われる表面の周囲と、裏面の全面と、側面とに導電体が設けられている構成である。
【００１２】
この態様によれば、記録される表面は複数の領域に分割されていて、それらの間は導電体によって分離されている。複数の記録領域が独立して存在する構成であるので、同時に複数のデータを記録し、再生することが可能となり、記録再生の速度が向上する。また、欠陥のある記録領域があっても、その領域を用いないことで、その誘電体記録媒体全体を破棄することなく利用可能となる。
【００１３】
本発明の誘電体記録媒体の他の態様では、前記誘電体材料の前記裏面は、当該裏面に設けられた前記導電体を介して基板に固着されている構成である。
【００１４】
この態様によれば、強固な基板に導電体で固着するので、記録面の平面性が確保されると共に、機械的強度が十分に得られる。
【００１５】
本発明の誘電体記録媒体の他の態様では、前記基板はシリコン基板である。
【００１６】
この態様によれば、基板として化学的に安定で熱的にも形状変化の少ないシリコン基板を用いることで記録面の平面性の維持と機械的破壊からの保護に効果が大きい。
【００１７】
本発明の誘電体記録媒体の他の態様では、前記基板に固着する手段は導電性ペーストである。
【００１８】
この態様によれば、基板と誘電体材料の裏面に設けられた導電体は導電性ペーストによって固着される。導電性ペーストとしてはインジウムや銀等の微粒子を高分子材に分散されたものが用いられる。電気的導通も薄い導電体から直接ではなく、この導電性ペーストを介してとることが可能となる。
【００１９】
本発明の誘電体記録媒体の他の態様では、前記誘電体材料は強誘電体材料である。
【００２０】
この態様によれば、誘電体材料としては強誘電体材料を用いる。分極領域が記録の有無で明確になり、記録再生が良好に行われる。
【００２１】
本発明の誘電体記録媒体の他の態様では、前記誘電体材料はＬｉＴａＯ３である。
【００２２】
この態様によれば、誘電体材料としてＺ−ｃｕｔのＬｉＴａＯ３を用いる。ＬｉＴａＯ３は誘電率が低いために電界印加による分極反転が容易であり、分極領域が記録の有無で明確になり、記録再生が良好に行われる。
【００２３】
本発明の誘電体記録媒体の製造方法は上記課題を解決するために、誘電体材料、望ましくは単結晶誘電体材料に情報を記録し再生するための誘電体記録媒体の製造方法であって、誘電体材料に記録用領域を設定するためのマスクパターンを形成するマスクパターン形成工程と、前記形成されたマスクパターンにしたがって前記誘電体材料を所定の深さにエッチングする第一のエッチング工程と、前記第一のエッチング工程によりエッチングされた面の全面にわたって導電体薄膜を形成する導電体薄膜形成工程と、前記導電体薄膜を形成した面を基板に固着する固着工程と、前記誘電体材料の前記基板に固着した面とは反対の面から前記誘電体材料をエッチングする第二のエッチング工程と、前記第二のエッチング工程によりエッチングされた量を計測する計測工程と、前記計測工程により計測されたエッチング量の結果に基づき、前記第二のエッチング工程を制御する制御工程とを備える。
【００２４】
本発明の誘電体記録媒体の製造方法によれば、本発明の極薄い誘電体記録媒体を高品質で安価に量産可能となる。マスクパターン形成工程では、誘電体材料の表面に記録用領域を設定するマスクを形成する。一般的に用いられているマスク作成方法が利用可能である。
【００２５】
第一のエッチング工程では、マスクパターンにしたがって誘電体材料を所定の深さにエッチングする。この深さが記録媒体としての厚みに相当する。
【００２６】
導電体薄膜形成工程では、第一のエッチング工程によりエッチングされた面の全面にわたって導電体薄膜を形成する。この面は誘電体材料の裏面に相当する。この導電体薄膜は真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）法等が用いられる。この導電体薄膜は所定の電圧、例えばグランドに接続され、記録用の探針に印加される電圧で、この探針と導電体薄膜との間に生じる電界によって誘電体材料に分極領域を生じさせ、情報の記録を行う。
【００２７】
固着工程では、前記導電体薄膜を形成した面を基板に固着する。固着する手段として導電性のペーストを用いる。導電体薄膜が設けられた誘電体材料を基板に固着することで強度と平面性が確保される。
【００２８】
第二のエッチング工程では、誘電体材料の基板に固着した面とは反対の面から誘電体材料を研削する。このエッチング面が記録用の表面となる。エッチングは裏面に設けられた導電体薄膜が露出するまで行う。このエッチングにより現れた面が誘電体材料の記録面を囲む導電体となる。
【００２９】
計測工程では、第二のエッチング工程によりエッチングされた量を計測する、もしくは導電体薄膜が露出したことを検出する。磁気的手段、電気的手段、光学的手段等が用いられる。
【００３０】
また、制御工程では、計測工程により計測された結果に基づき第二のエッチング工程を制御する。これにより導電体薄膜が露出したと確認された場合、エッチングを終了させる。
【００３１】
本発明の誘電体記録媒体の製造方法の一態様では、前記第一のエッチング工程はドライエッチング手段によるエッチング工程である。
【００３２】
この態様によれば、マスクパターンに基づき誘電体材料を、記録領域を残してエッチングする手段としてドライエッチングを用いる。所定の深さで正確にエッチングすることが可能となる。
【００３３】
本発明の誘電体記録媒体の製造方法の他の態様では、前記第二のエッチング工程は機械研磨手段によって研削するエッチング工程である。
【００３４】
この態様によれば、誘電体材料の導電体薄膜までのエッチングが速やかに行われる。
【００３５】
本発明の誘電体記録媒体の製造方法の他の態様では、前記第二のエッチング工程は、前記機械研磨手段によるエッチング工程と、前記ドライエッチング手段によるエッチング工程とを備え、前記機械研磨手段によるエッチング工程により前記誘電体材料を所定の厚みを残して研削した後、前記ドライエッチング手段によるエッチング工程により前記導電体薄膜形成工程で形成された前記導電体薄膜に達するまで前記誘電体材料のエッチングを行う工程である。
【００３６】
この態様によれば、誘電体材料の導電体薄膜までのエッチングは、まず、機械的研磨によって導電体薄膜には達しない所定の厚みを残して速やかに研削し、次に機械的研磨よりもエッチングレートが遅く、エッチング量の精密な制御が容易なドライエッチングによって導電体薄膜が現れるまで正確にエッチングが行われる。
【００３７】
本発明の誘電体記録媒体の製造方法の他の態様では、前記第一のエッチング工程及び前記第二のエッチング工程で用いられる前記ドライエッチング手段はＥＣＲエッチング装置である。
【００３８】
この態様によれば、ＥＣＲエッチング装置によって正確に誘電体材料のエッチングが行われる。また、ＥＣＲエッチング装置を使用することにより、ＬｉＴａＯ３のような酸化物材料でも良好にドライエッチングが可能となる。
【００３９】
本発明の誘電体記録媒体の製造方法の他の態様では、前記計測工程は発光スペクトル分析による計測工程である。
【００４０】
この態様によれば、誘電体材料のエッチングが進み、導電体薄膜の成分がプラズマの発光スペクトルに含まれるようになると導電体薄膜が露出したということであり、エッチングを終了する。発光スペクトル分析を用いることによってＥＣＲエッチング装置によるエッチングの制御が正確であって効果的に行われる。
【００４１】
本発明の弧誘電体記録媒体の製造装置は上記課題を解決するために、誘電体材料に情報を記録し再生する誘電体記録媒体の製造装置であって、誘電体材料の表面に記録用領域を設定するためのマスクパターンを形成するマスクパターン形成手段と、前記形成されたマスクパターンにしたがって前記誘電体材料を所定の深さにエッチングする第一のエッチング手段と、前記第一のエッチング手段によりエッチングされた面の全面にわたって導電体薄膜を形成する導電体薄膜形成手段と、前記導電体薄膜を形成した面を基板に固着する固着手段と、前記誘電体材料の前記基板に固着した面とは反対の面から前記誘電体材料をエッチングする第二のエッチング手段と、前記第二のエッチング手段によりをエッチングされた量計測する計測手段と、前記計測手段により計測されたエッチング量に基づき、前記第二のエッチング手段を制御する制御手段とを備える。
【００４２】
本発明の弧誘電体記録媒体の製造装置によれば、本発明の誘電体記録媒体を高品質で安価に量産可能となる。
【００４３】
マスクパターン形成手段では、誘電体材料の表面に記録用領域を設定するマスクを形成する手段である。マスクパターン形成のための汎用の手段が利用可能である。
【００４４】
第一のエッチング手段は、マスクパターンにしたがって誘電体材料を所定の深さにエッチングする手段である。導電体薄膜形成手段は、第一のエッチング手段でエッチングされた面の全面にわたって導電体薄膜を形成する手段である。この導電体薄膜を形成する面が誘電体材料の裏面となる。また、この導電体薄膜は真空蒸着装置、スパッタリング装置、ＣＶＤ装置等が用いられる。
【００４５】
固着手段は、導電体薄膜を形成した面を基板に固着する手段である。インジウムやアルミニウムを高分子材に分散させた導電性のペーストを用いて基板に接着する。基板としては例えばシリコンを用い、誘電体材料の記録面の平面性と強度を確保する。
【００４６】
第二のエッチング手段では、誘電体材料の基板に固着した面とは反対の面から誘電体材料をエッチングする手段である。この面が記録用の表面となる。エッチングは設けられた導電体薄膜に達するまで行う。エッチングにより現れた面が誘電体材料の記録面を囲む導電体となる。
【００４７】
計測手段は、第二のエッチング手段によりエッチングされた量を計測し、或いは導電体薄膜にエッチングが到達したか否かを検出する。磁気的手段、電気的手段、また、発光スペクトル分析、エリブン分析の光学的手段等が用いられる。
【００４８】
また、制御手段は、計測手段により計測された結果に基づき第二のエッチング手段を制御する。これにより導電体薄膜が記録面に現れるまで正確にエッチング手段を制御することができる。
【００４９】
本発明の弧誘電体記録媒体の製造装置の一態様では、前記第二のエッチング手段は、機械研磨手段と、ドライエッチング手段とを備える。
【００５０】
この態様によれば、誘電体材料の導電体薄膜までのエッチングは、まず、機械研磨手段により導電体薄膜には達しない所定の厚みを残して速やかに研削でき、その後、ドライエッチング手段により導電体薄膜が現れるまで正確にエッチングをすることが可能となる。
【００５１】
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。
【００５２】
【発明の実施の形態】
（誘電体記録媒体に係わる第一実施形態）
本発明の誘電体記録媒体の第一実施形態について図１を参照して説明する。尚、図１は誘電体記録媒体の第一実施形態を示す図であって、同図（ａ）はその平面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａにおける断面側面図である。
【００５３】
誘電体記録媒体１は、図１に示すように誘電体材料１１、導電薄膜１２、基板１３、導電性ペースト１４を備えて構成される。
【００５４】
誘電体材料１１は均一な厚さを有する、例えば強誘電体単結晶からなり、その一つの面を記録再生面とし記録再生用の探針が作用する。その厚さは例えば５０００Å程度であり、材料としてはＬｉＴａＯ３が用いられる。その他誘電体材料としては、ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3の固溶体であるＰＺＴ材料、ＰｂＴｉＯ3で表されるチタン酸鉛、ＰｂＺｒＯ3で表されるジルコン酸鉛、ＢａＴｉＯ3で表されるチタン酸バリウム、ＬｉＮｂＯ3で表されるニオブ酸リチウム、鉛（Ｐｂ），ランタン（Ｌａ），ジルコニウム（Ｚｒ），チタン（Ｔｉ）系の固溶体であるＰＬＺＴ材料、ビスマス（Ｂｉ），ナトリウム（Ｎａ），鉛（Ｐｂ），バリウム（Ｂａ）系の固溶体であるＢＮＰＢ材料等がある。
【００５５】
導電薄膜１２は誘電体材料１１の記録再生面を除いた周囲に１０００〜２０００Å程度の厚さで設けられている。この導電薄膜１２は例えばアルミニウム等の金属を真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等の手法により付けられ、記録再生装置のグランドに接続される。
【００５６】
基板１３は薄い誘電体材料１１を保持し平面性を維持するためのものであり、例えば所定厚さのシリコン等を用いる。
【００５７】
導電性ペースト１４は導電薄膜１２が設けられた誘電体材料１１を基板１３に固着するための材料であって、例えばインジウムや銀ペーストが用いられる。また、他の接着剤、接着手法を用いても良い。
【００５８】
更に、このような構成を有する誘電体記録媒体１を取り扱いの利便性と、強度を確保するためにプラスチック或いはセラミック等の材料で記録再生面を除いて周囲を覆いパッケージングしてもよい。
【００５９】
上述した構成の誘電体記録媒体１の記録媒体としての作用は、誘電体材料１１の記録再生面に当接した探針に電圧が印加され、誘電体材料１１の裏面の導電薄膜１２との間に電界が発生して、探針が当接した部位を分極させる。この分極を誘電体材料１１の裏面まで到達させることで安定した分極領域が形成され、情報が記録される。一方、再生においては探針を記録再生面に当接してトレースすることにより、例えば非線形誘電率顕微鏡法によって分極に対応した微小な容量変化を検出して記録情報を再生することになる。この際、媒体全体を予め＋面または−面に初期化しておくとＳＮ比が向上する。
【００６０】
（誘電体記録媒体に係わる第二実施形態）
本発明の誘電体記録媒体の第二実施形態について図２を参照して説明する。尚、図２は誘電体記録媒体の第二実施形態を示す図であって、同図（ａ）はその平面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂにおける断面側面図である。
【００６１】
誘電体記録媒体２は、図２に示すように、誘電体材料１１からなる複数のセクター１０、導電薄膜１２、基板１３、導電性ペースト１４を備えて構成される。
【００６２】
記録面はセクター１０ａからセクター１０ｎの複数の島状に分離されて設けられ、それぞれのセクター１０は記録再生面を除いて導電薄膜１２によって覆われている。島状の形状は図に示す方形に限らず、円形、長方形、或いは同心円形状に形成してもよい。また、その数も特に制限されるものではない。
【００６３】
複数の誘電体材料１１を配置した構成の誘電体記録媒体２は、それぞれのセクター１０に対応した探針を設けることで一度に複数の情報の記録再生が可能となり、その記録再生速度が向上する。例えばセクター１０を８個利用して、一度に８ビットの情報を扱うことで、１バイト単位での記録再生処理が可能となる。また、他の利点として、あるセクター１０の記録性能が十分でない、或いは欠陥がある場合はそのセクター１０を破棄し、他のセクター１０と置き換えることで誘電体記録媒体２としての機能は維持され、記録媒体を製造する上での歩留まりが向上する。
【００６４】
その他の構成、機能、作用等は上述した誘電体記録媒体１に関することと同様であり、ここでのそれらの説明は省略する。
【００６５】
（誘電体記録媒体の製造方法に係わる実施形態）
次に誘電体記録媒体の製造方法について図３〜図７を参照して説明する。ここでは図２に示すように記録のためのセクター１０が複数個設けられている誘電体記録媒体２の製造方法について述べるが、図１に示す全体が一つの記録エリアを構成している電体記録媒体１についても同様の方法で作成されることは当然である。
【００６６】
図３は誘電体記録媒体の製造工程を示す図であり、図４は図３に続く製造工程を示す図である。また、図５は誘電体記録媒体の記録エリアを設定する際に用いるマスクパターンの作成の一例を示す図である。更に図６は機械研磨装置の一例を示す概略図であり、図７はドライエッチッグ装置の一例であるＥＣＲエッチング装置を示す概略図である。
【００６７】
まず、図３（ａ）に示すように鏡面研磨された誘電体材料１１にセクター１０の領域を定めるためのマスク１５を形成する。このマスク１５はアルミ等の金属やドライフィルムレジスト等を用いて形成される。マスク１５は図５を参照して後段で説明するように、一般に用いられているマスクパターン作成方法で作成されたものが用いられる。例えば誘電体材料１１上に直接塗布したレジストにマスク１５のパターンに対応したフォトマスクを重ねて露光し、現像、未露光部分の溶解等の工程を経てレジストパターンを形成する。さらに、リフトオフ法やドライエッチング、等の方法で前記レジストパターンを誘電体材料１１の上にスパッタ法や蒸着法等の手段で形成した金属膜にパターン転写することでマスク１５を形成する。ここでは厚さが８０００Å程度のアルミをドライエッチングのマスクとして用いる場合について述べる。
【００６８】
次に、図３（ｂ）に示すように、マスク１５を誘電体材料１１の上に設けた状態で、マスク１５の上方から誘電体材料１１のセクター１０となる部分を残して所定の深さとなるようにエッチングを行う。エッチングとして例えばドライエッチングであるＥＣＲ（Electron  Cyclotron  Resonance）エッチング装置が用いられる。これにより誘電体材料１１のセクター１０以外の部分は深さが５０００Å程度、アルミは１０００〜２０００Å程度の厚さにエッチングされる。エッチングの終点検出には分解・反応性生物の種類、量の変化によるガスクロマトグラフ測定、プラズマの発光スペクトルの分析、吸光スペクトルの分析、放電インピーダンスの測定等によるプラズマ状態の変化の検出等を用いて行う。
【００６９】
次に、図３（ｃ）に示すように、上述したようにしてエッチングされた面に所定の厚さで導電薄膜１２を形成する。この導電薄膜１２はエッチングされた側壁にも形成され、誘電体材料１１のエッチング面の全面を覆うことになる。導電薄膜１２の形成には真空蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタリング法等、所定の方法が用いられ、その薄膜の厚さは薄膜の堆積や成長する速度による時間制御、電気抵抗の測定による制御等で行われる。導電薄膜１２を形成する材料はここではアルミニウムとするが、他の金属を用いても良い。
【００７０】
導電薄膜１２は記録再生装置のグランドに接続され、記録再生用の探針との間で誘電体材料中に電界を生じさせる。この探針に印加された電圧による電界によって、探針が当接する誘電体材料の部位に分極領域を形成して情報を記録する。また、形成された導電薄膜１２の凹部に誘電体を埋め込み、その表面をフラットにして後に続く工程の便に供するようにしても良い。
【００７１】
次に、図４（ａ）に示すように、導電薄膜１２に導電性ペースト１４を塗布し基板１３に接着する。導電性ペースト１４はインジウムや銀等の微粒子を、熱硬化性樹脂をバインダーポリマーとして分散させたものである。または他の接着剤、接着手段を用いても良い。基板１３は例えばシリコンであり、セラミック、プラスチック等を用いても良い。
【００７２】
次に、図４（ｂ）に示すように、誘電体材料１１を所定の厚さ、例えば５０μｍ程度まで図６に示すような機械研磨手段によって研磨する。研磨厚みの制御は研磨厚みに相当する機構部位の位置を電気的、磁気的、光学的スケールを用いて検出し、それに基づいて行うことが可能である。勿論、研磨時間の管理よって研磨量の制御を行っても良い。
【００７３】
最後に、図４（ｃ）に示すように、図４（ｂ）で示す機械研磨の後、ドライエッチングにより導電薄膜１２が露出するまでの微細なエッチングを行う。この導電薄膜１２の露出した面がセクター１０の表面となる。ドライエッチングとしては例えばＥＣＲエッチング装置が用いられる。エッチングの終点検出には分解・反応性生物の種類、量の変化によるガスクロマトグラフ測定、プラズマの発光、吸光スペクトルの分析、放電インピーダンスの測定等によるプラズマ状態の変化の検出等を用いて行えることは上述したことと同様である。
【００７４】
尚、機械的な研磨によって、導電薄膜１２が露出するまで正確に行えるならば、図４（ｂ）の工程で誘電体記録媒体２の製造は終了する。
【００７５】
次に、図３及び図４に示す本発明の誘電体記録媒体２の製造に用いられるマスク１５の作成方法の一例について図５を参照して説明する。これはドライエッチング法によるマスク形成の一例であるが、同様のマスク１５が形成されるならば他の方法を用いても良いことは当然である。
【００７６】
まず、図５（ａ）に示すように蒸着やスパッタ等の方法によって誘電体材料１１上に厚さ８０００Å程度のアルミ膜１５ａを形成する。次に図５（ｂ）に示すようにレジスト１６をアルミ膜１５ａ上に塗布する。次に、図５（ｃ）に示すように誘電体記録媒体２のセクター１０に対応したパターンを有するフォトマスク１７をレジスト１６の上に載せ、図５（ｄ）に示すような露光を行う。次に図５（ｅ）に示すように現像して未露光部分を溶解して取り除く。符号１６ｂが取り除かれた部位であり、図３（ｂ）の凹部に対応する。次に図５（ｆ）に示すように塩素ガスを主成分としたプラズマ中でアルミニウムのドライエッチングを行うことにより、レジストパターンをアルミ膜１５ａに転写する。次に図５（ｇ）に示すようにレジストパターンを除去することにより、誘電体記録媒体２のセクター１０に対応する部位が開口したマスク１５が作成される。尚、ＥＣＲドライエッチング用のマスク１５としては、上記のようなアルミ膜へのパターン転写の他に、ドライレジストフィルムへ直接パターン形成を行っても良い。
【００７７】
次に、本発明の誘電体記録媒体の製造法に用いられる機械研磨について説明する。図６に示すように研磨テーブル２１上に貼られた研磨パッド２２に研磨粒子を分散させた液体、即ち研磨剤２４をノズル２３から滴下させ、回転テーブル２５に載置した誘電体記録媒体２を研磨パッド２２に押し付け、研磨テーブル２１や回転テーブル２５を矢印Ｒ１、Ｒ２で示しように回転させて誘電体記録媒体２を研磨する。研磨粒子は数百Å程度の微小なシリカ粒子やアルミナ粒子等が用いられる。また、研磨粒子を分散させる液体は研磨粒子や研磨する誘電体材料１１によって、ｐＨの調節や電解質の混入、研磨粒子の分散、凝集状態等の制御が行われる。
【００７８】
次に、本発明の誘電体記録媒体の製造法に用いられるＥＣＲエッチング装置について説明する。図７に示すように、プラズマ発生部３１にＡｒ等のガスが送り込まれ、２．５ＧＨｚ程度のマイクロ波が加えられる。プラズマ発生部３１にはマイナスの直流電圧が加わり、プラズマが発生する。このプラズマはプラズマ発生部３１の周囲に設けられた電磁石３２が形成する軸方向の磁界強度分布に従って移動し、引き出し電極３３によって並行に加速してホルダ３５に載置した誘電体記録媒体２に衝突する。その衝突のエネルギーで誘電体材料１１はエッチングされる。プラズマの衝突角度によってエッチングの状態がことなることから、ホルダ３５付近の磁界を平行な磁界分布とし、大電流で均一且つ平行なプラズマ流を誘電体材料１１に照射させるようにしている。
【００７９】
また、図８は誘電体としてＺ−ｃｕｔＬｉＴａＯ３単結晶を用いた場合の厚みと分極領域を反転させる最小電圧の関係を、探針の形状をパラメータとして示す図である。探針形状と誘電体記録媒体の厚み、領域サイズ、分極領域の反転電圧等には相似性のあることが確認されている。また、記録に対応する分極領域は探針の径と略同等の大きさで形成されるので、高密度記録を行うためには、その径を小さくすることが好ましい。一方、分極領域を形成する電圧は誘電体材料１１の厚みが厚いほど印加する電圧を高くする必要のあることが同図から知られるところである。特に探針の径が小さくなるほど、誘電体材料１１の厚みに対する印加電圧の増加は急峻になる。従って、印加電圧を低い電圧、例えば１０Ｖ程度とするためには誘電体材料１１の厚みを、例えば５０００Å程度と薄くする必要がある。本発明の誘電体記録媒体の製造方法はこれを実現するものである。
【００８０】
以上説明した方法により本発明の誘電体記録媒体は、強誘電体単結晶を理想的な極薄材料とすることができ、均質で大量の生産が可能となる。
【００８１】
（誘電体記録媒体の製造装置に係わる実施形態）
本発明の誘電体記録媒体の製造装置は図９に示すように、記録エリア形成部４１、導電体薄膜形成部４２、記録媒体と基板の貼り合せ部４３、機械研磨部４４、ドライエッチング部４５、研磨量検出部４６、エッチング量検出部４７、研磨量制御部４８、エッチング量制御部４９を備えて構成される。
【００８２】
記録エリア形成部４１は、図１に示す誘電体材料１１の形状や図２に示すセクター１０の配置、形状を設定する。汎用されているフォトマスク製造技術によってマスクが作成され、このマスクパターンを誘電体材料１１の記録面を構成する面に転写し、ＥＣＲエッチング装置等によって、記録部を残して所定の深さ、例えば５０００Å程度の深さまでエッチングする。この深さは記録部の厚みに相当する。このエッチング量は、分解・反応性生物の種類、量の変化によるガスクロマトグラフ測定、プラズマの発光、吸光スペクトルの分析、放電インピーダンスの測定等によるプラズマ状態の変化等を検出して制御が行われる。
【００８３】
導電体薄膜形成部４２は、記録エリア形成部４１でエッチングされた全面に所定の厚さで導電薄膜１２を形成する。この導電薄膜１２はエッチングされた側壁にも形成され、誘電体材料１１の全面を覆うことになる。導電薄膜１２の形成には真空蒸着装置、ＣＶＤ装置、スパッタリング装置等、所定の装置が用いられ、その薄膜の厚さは薄膜の堆積や成長する速度による時間制御、電気抵抗の測定による制御等で行われる。導電薄膜１２を形成する材料はここではアルミニウムとするが、他の金属を用いても良い。
【００８４】
記録媒体と基板の貼り合せ部４３は、導電薄膜１２に導電性ペースト１４を塗布し基板１３に接着し固定する。導電性ペースト１４はインジウムや銀等のペーストを用いる。導電薄膜１２から直接電極を引き出せる場合は導電性ペースト１４に替わってインジウム半田等、他の接着材を用いることも可能である。
【００８５】
機械研磨部４４は、例えば上述した図６に示すような機械研磨手段であり、誘電体材料１１を所定の厚さ、例えば５０μｍ程度まで研磨する。機械研磨部４４は誘電体材料１１を効率的に研削するために用いられる。
【００８６】
ドライエッチング部４５は、機械研磨の後、導電薄膜１２が露出するまでの微細なエッチングを行う。ドライエッチングとしては例えば上述した図７に示すＥＣＲエッチング装置が用いられる。
【００８７】
研磨量検出部４６は、機械研磨手段により研磨された量を検出し、その値は機械研磨量の制御に供される。検出手段としては、例えば研磨厚みに相当する機構部位の位置を電気的、磁気的、光学的スケールを用いることができる。
【００８８】
エッチング量検出部４７は、ドライエッチングによりエッチングされた量を検出し、その値はドライエッチングの制御に供される。エッチングの終点検出には分解・反応性生物の種類、量の変化によるガスクロマトグラフ測定、プラズマの発光、吸光スペクトルの分析、放電インピーダンスの測定等によるプラズマ状態の変化の検出等を用いて行える。
【００８９】
研磨量制御部４８は、研磨量検出部４６の研削された量に基づき、機械研磨部４４の動作を制御する。ドライエッチングによる最終のエッチング量を設定するもので、ドライエッチングによるエッチング量が少ないほど製造時間が短縮される。しかしながら機械研磨は荒い研磨であるため導電薄膜１２に損傷を与えないように制御する必要がある。
【００９０】
エッチング量制御部４９は、導電薄膜１２が露出するまでの最終仕上げのエッチング量の制御をする。エッチング量検出部４７の検出データに基づき、例えばＥＣＲエッチング装置の制御が行われる。
【００９１】
（本発明の誘電体記録媒体を用いる情報記録再生装置の実施形態）
次に、本発明の誘電体記録媒体を用いる情報記録再生装置６について図１０及び図１１を参照して説明する。ここで図１０は誘電体記録媒体１を用いた情報記録再生装置のブロック構成を示す図であり、図１１は複数のセクターを備えた誘電体記録媒体２を用いる情報記録再生装置の探針とセクター１０との関係を示す図である。
【００９２】
図１０に示すように、情報記録再生装置６は、誘電体記録媒体１と、探針５０と、電極５１と、交流信号発生部５２と、記録信号発生部５３と、加算部５４と、発振部５５と、ＦＭ復調部５６と、信号検出部５７と、インダクタＬと、インダクタＬａと、容量Ｃａと、ＳＷ１を備える。その他情報記録装置としての一般の各種機能を備えていることは当然である。
【００９３】
探針５０は、その先端が所定の半径を有する半球状の部材で、少なくともその表面は電圧を印加するために導電性を有する。情報を記録する際にはこの探針５０に電圧を印加して、誘電体記録媒体１に分極領域を形成し、一方、再生する場合は探針５０で分極領域をトレースして記録情報をピックアップする。
【００９４】
電極５１は、発振部５５で発振した高周波信号が探針５０に加わり、誘電体記録媒体１の微小領域に印加される高周波電界が接地に戻るための電極である。
【００９５】
交流信号発生部５２は、探針５０に印加する交流信号を発生する手段であり、誘電体３５の微小領域に交番電界を印加して情報読み取り時の読み取り信号に変調を加えて、読み取り信号の分離が確実に行われるようにする。また、記録信号発生部５３からの記録信号にバイアスをかけ、探針５０に印加して情報を記録する。分極状態対応する探針直下の容量Ｃｓの違いが発振部５５の発振周波数を変調させ、これを復調することで正しい記録動作が行われているかをモニターすることが可能となる。情報読み取り時にはＳＷ１を端子ａ側に接続し、情報書き込み時にはＳＷ１を端子ｂ側に接続する。
【００９６】
記録信号発生部５３は、誘電体記録媒体１に記録する情報を、記録に適した形態の信号に変換する。電圧レベル、パルス幅等も最適に設定されて出力される。
【００９７】
加算部５４は、記録信号発生部５３からの記録用信号と、交流信号発生部５２からの交流信号を加算することで変調し、探針５０に印加する。
【００９８】
発振部５５は、記録された情報を周波数変調してピックアップするための信号を発生する。その発振周波数は例えば１ＧＨｚ程度に設定される。
【００９９】
インダクタＬａと容量Ｃａは、交流信号発生部５２の交流信号が発振部５５と干渉を起こすことを防止するために設けられたローカットフィルタを構成している。発振部５５の発振周波数は１ＧＨｚ程度であり、交流信号発生装置３６の交流信号はＭＨｚオーダーであっても１次のＬＣフィルタで十分分離は可能である。さらに周波数を高めることはデータ転送レート上有利であり、その場合はそれに適合したフィルタ定数を選定すればよい。
【０１００】
インダクタＬは、探針５０の直下の分極領域に対応した容量Ｃｓとで共振回路を構成する。容量Ｃｓの変化により共振周波数が変化し、発振部５５の発信信号に周波数変調を加えることになる。この周波数変調を復調することにより記録情報を読み取ることができる。ここで共振回路中に容量Ｃａが入ってくるが、容量Ｃｓは容量Ｃａに対して極めて小さく、共振周波数に対しては主に容量Ｃｓが支配的要因となる。
【０１０１】
ＦＭ復調部５６は、インダクタＬと容量Ｃｓとで形成される共振回路により周波数変調された発振部５５の発振信号を復調する。これは通常のＦＭ検波手段が用いられる。
【０１０２】
信号検出部５７は、FM復調部５６で復調された信号から、交流信号発生部５２の交流信号を同期信号として用いて同期検波を行い、記録されている情報を再生する。
【０１０３】
次に、情報記録再生装置６の記録動作について説明する。ＳＷ１は端子ｂに接続する。まず、記録信号発生部５３に記録すべき情報を入力する。記録信号発生部５３では記録すべき情報を記録に適した所定のフォーマットに変換し、設定された電圧レベルとパルス幅のデジタル記録信号として出力する。
【０１０４】
記録信号発生部５３からの記録信号はインダクタＬａを介して探針５０に印加され、誘電体記録媒体１の導電薄膜１２との間で生じる電界により誘電体記録媒体１の所定部位に分極領域を形成し、情報が記録される。
【０１０５】
記録のモニターは形成された分極領域に対応する探針５０直下の容量ＣｓとインダクタＬの共振回路により発振部５５の発振周波数を周波数変調し、この周波数変調した信号をFM復調部５６で復調し、交流信号発生部５２の交流信号を同期信号として信号検出部５７で同期検波を行う。
【０１０６】
次に、情報記録再生装置６の再生動作について説明する。ＳＷ１は端子ａに接続する。探針５０には交流信号発生部５２から交流信号が印加される。この交流信号は同期検波するときの同期信号となる。探針５０が分極領域上をトレースすると容量Ｃｓを検出し、容量ＣｓとインダクタＬとで共振回路を構成して、その共振周波数で発振部５５の発振周波数を周波数変調する。この周波数変調した信号をFM復調部５６で復調し、交流信号発生部５２の交流信号を同期信号として信号検出部５７で同期検波を行って記録情報を再生することになる。
【０１０７】
このようにしてピックアップされた信号は、交流信号発生部５２の交流信号を同期信号として再生され、記録されている情報を再生する。尚、同期検波に用いられる手段はロックインアンプ等、交流信号発生部５２の交流信号と同期をとって信号を再生する回路であれば何れも使用可能である。
【０１０８】
次に、複数のセクター１０を備えた誘電体記録媒体２を用いる情報記録再生装置７について説明する。尚、上述した情報記録再生装置６とは複数のセクター１０ａ〜１０ｃとそれに対応する複数の探針５０ａ〜５０ｃを有することにおいて異なるものであり、共通の構成については適宜、情報記録再生装置６に関する説明を参照することとする。
【０１０９】
誘電体記録媒体２のセクター１０ａ〜１０ｃに対応して探針５０ａ〜５０ｃが設けられている。また、図示しない交流信号発生部、記録信号発生部、加算部、ＳＷ１が設けられていて、探針５０ａ〜５０ｃのそれぞれにコイルＬａ〜Ｌｃを介して信号が供給される。
【０１１０】
情報記録再生装置７の記録動作としては、記録信号発生部からの記録用信号が交流信号発生部からの異なった周波数で変調され、コイルＬａ〜Ｌｃを介して探針５０ａ〜５０ｃのそれぞれに供給される。探針５０ａ〜５０ｃに供給された電圧により誘電体記録媒体２の導電薄膜１２との間に電界が発生し、これに基づき分極領域が形成される。探針５０ａ〜５０ｃの直下には分極に対応した容量Ｃsa〜Ｃscが形成され記録情報に対応する。また、記録状態は容量Ｃsa〜Ｃsc、容量Ｃa〜Ｃc、コイルＬで構成する共振回路の共振周波数で発振器の発振周波数を変調し、その信号を交流信号発生部からの交流信号に同期させることで探針５０ａ〜５０ｃに関する情報を分離して再生することが可能である。
【０１１１】
次に、情報記録再生装置７の再生動作としては、交流信号発生部からの異なった周波数の信号がコイルＬａ〜Ｌｃを介して探針５０ａ〜５０ｃのそれぞれに供給される。探針５０ａ〜５０ｃが各セクター１０ａ〜１０ｃをトレースすると、探針５０ａ〜５０ｃの直下の分極に対応した、即ち記録した情報に対応した容量Ｃsa〜Ｃscを検出する。この容量Ｃsa〜Ｃscと容量Ｃａ〜ＣｃとコイルＬとで構成する共振回路の共振周波数で発振器の発振周波数を変調し、その信号を交流信号発生部からの交流信号に同期させることで探針５０ａ〜５０ｃのそれぞれがピックアップした情報を分離して再生する。
【０１１２】
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誘電体記録媒体とその製造方法及びその製造装置もまた本発明の技術思想に含まれるものである。
【０１１３】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の誘電体記録媒体は、均一できわめて薄い誘電体材料の結晶を記録媒体とする誘電体記録媒体である。また、その誘電体材料を島状に規則的に配置した記録媒体では、これらを記録セクターとして管理可能となり、大容量の情報の管理が容易となる。また、セクターに欠陥がある場合はそのセクターの使用を中止し、他のセクターを用いることで誘電体記録媒体そのものを破棄する必要は無く、製造の歩留まりが向上する。
【０１１４】
更に、誘電体記録媒体の裏面に接続された導電体、或いは記録媒体の誘電体材料とは異なる誘電体が表面側の結晶面の周囲を取り囲んだ構造となっているため、セクターの認識には導電性、誘電性、段差等を利用して認識できる。特に導電体を用いた場合は記録媒体表面の不要な電荷を逃がすことができるので、記録再生システムを安定化できる。
【０１１５】
また、本発明の誘電体記録媒体の製造方法及び製造装置によれば、誘電体の単結晶を１μｍ以下の厚さまで精度よく薄片化できるため、高密度で安定した記録再生が可能な誘電体記録媒体の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の誘電体記録媒体の第一の形態を示す図であって、同図（ａ）はその平面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａにおける断面側面図である。
【図２】本発明の誘電体記録媒体の第二の形態を示す図であって、同図（ａ）はその平面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂにおける断面図側面である。
【図３】本発明の誘電体記録媒体の製造工程を示す図であって、同図（ａ）は誘電体材料に記録エリアを設定するマスクパターンをつけた状態であり、同図（ｂ）はエッチングした状態であり、同図（ｃ）はエッチングした面に導電性薄膜を形成した状態である。
【図４】図３に続く製造工程を示す図であって、同図（ａ）は導電性薄膜を形成した面を基板に貼り付けた状態であり、同図（ｂ）は機械研磨により誘電体材料を研磨した状態であり、同図（ｃ）は機械研磨した後、プラズマエッチッグにより誘電体材料をエッチングした状態である。
【図５】誘電体記録媒体の記録エリアを設定する際に用いるマスクパターンの作成の一例を示す図である。
【図６】機械研磨装置の一例を示す概略図である。
【図７】ドライエッチング装置の一例であるＥＣＲエッチッグ装置を示す概略図である。
【図８】Ｚ−ｃｕｔＬｉＴａＯ３単結晶を記録材料とした場合の誘電体の厚みと分極領域を反転させる最小電圧の関係を、探針半径をパラメータとして示す図である。
【図９】本発明に係わる誘電体記録媒体を作成する装置のブロック図である。
【図１０】本発明に係わる誘電体記録媒体を用いた情報記録再生装置の一例を示す図である。
【図１１】本発明に係わる複数のセクターを有する誘電体記録媒体を用いた情報記録再生装置の一例について示す図である。
【符号の説明】
１、２・・・誘電体記録媒体
３・・・機械研磨装置
４・・・ＥＣＲエッチング装置
５・・・製造装置
６、７・・・情報記録再生装置
１０・・・セクター
１１・・・誘電体材料
１２・・・導電薄膜
１３・・・基板
１４・・・導電性ペースト
１５・・・マスク
１５ａ・・・アルミ膜
１６・・・レジスト
１７・・・フォトマスク
２１・・・研磨テーブル
２２・・・研磨パッド
２３・・・ノズル
２４・・・研磨剤
２５・・・回転テーブル
３１・・・プラズマ発生部
３２・・・電磁石
３３・・・引き出し電極
３４・・・イオンビーム
３５・・・ホルダ
５０・・・探針
５１・・・電極
５２・・・交流信号発部
５３・・・記録信号発生部
５４・・・加算部
５５・・・発振部
５６・・・ＦＭ復調部
５７・・・信号検出部
【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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