(57)【要約】【課題】  異物に対して耐性が高く高分解能の読み出し・書き込みプローブを有する記憶装置を提供すること。【解決手段】  第１及び第２の面を有する第１の絶縁膜１２と、第１の絶縁膜１２の第１の面の一部に設けられた支持体１１ａと、第１の絶縁膜１２の第２の面上に設けられた導電性膜１３と、導電性膜１３の一部に設けられ、情報の読み出し及び書き込みの少なくともいずれかを行うプローブの先端部となる先鋭部１３ｂと、導電性膜１３上に設けられ先鋭部１３ｂを内側に含む開口パターンを有する第２の絶縁膜１８ａと、第２の絶縁膜１８ａ上に設けられ、第２の絶縁膜１８ａの開口パターンと実質的に同一の開口パターンを有し、最上面が先鋭部１３ｂよりも低く、第２の絶縁膜１８ａの材料と異なる材料からなる第３の絶縁膜１９ａとを備えることを特徴とするヘッド。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の面を有する第１の絶縁膜と、当該第１の絶縁膜の第１の面の一部に設けられた支持体と、前記第１の絶縁膜の第２の面上に設けられた導電性膜と、当該導電性膜の一部に設けられ、情報の読み出し及び書き込みの少なくともいずれかを行うプローブの先端部となる先鋭部と、前記導電性膜上に設けられ当該先鋭部を内側に含む開口パターンを有する第２の絶縁膜と、当該第２の絶縁膜上に設けられ、前記第２の絶縁膜の開口パターンと実質的に同一の開口パターンを有し、最上面が前記先鋭部よりも低く、前記第２の絶縁膜の材料と異なる材料からなる第３の絶縁膜とを備えることを特徴とするヘッド。
【請求項２】
前記第２の絶縁膜の材料は窒化珪素を含み、前記第３の絶縁膜の材料は酸化珪素を含むことを特徴とする請求項１に記載のヘッド。
【請求項３】
前記第１の絶縁膜は酸化珪素を含むことを特徴とする請求項２に記載のヘッド。
【請求項４】
前記第１の絶縁膜と前記第２の絶縁膜との間に圧電アクチュエーターを備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のヘッド。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のヘッドと、当該ヘッドにより情報の読み出し及び書き込みの少なくともいずれかが行われる記憶媒体と、前記ヘッドと前記記憶媒体とを相対的に移動させる移動機構とを備えることを特徴とする記憶装置。
【請求項６】
前記記憶媒体は分極電荷若しくは蓄積電荷を記憶情報とすることを特徴とする請求項５に記載の記憶装置。
【請求項７】
第１及び第２の面を有する支持基板と当該基板の第１の面上に設けられた第１の絶縁膜と当該第１の絶縁膜上に設けられた導電性膜を備えた基体に対して、前記支持基板の第２の面上に第２の絶縁膜を形成する工程と、前記導電性膜をパターニングして、情報の読み出し及び書き込みの少なくともいずれかを行うプローブの先端部となる先鋭部を当該導電性膜に形成する工程と、前記先鋭部を含む前記導電性膜上に第３の絶縁膜を形成する工程と、当該第３の絶縁膜上に第４の絶縁膜を形成する工程と、第１のマスクを用いて前記第２の絶縁膜をパターニングする工程と、前記第１のマスクを除去する工程と、第２のマスクを用いて前記第４の絶縁膜を前記先鋭部を内側に含む開口部を有するパターンにパターニングする工程と、前記第２のマスクを除去する工程と、パターニングされた前記第２の絶縁膜をマスクとして前記支持基板をパターニングする工程と、パターニングされた前記第４の絶縁膜をマスクとして前記第３の絶縁膜をエッチングして前記先鋭部を露出する工程とを備えることを特徴とするヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記支持基板及び前記導電性膜はシリコンを含むことを特徴とする請求項７に記載のヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記第３の絶縁膜の材料は窒化珪素を含み、前記第２及び第４の絶縁膜の材料は酸化珪素を含むことを特徴とする請求項７又は８に記載のヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記第１の絶縁膜の材料は酸化珪素を含むことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載のヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッド、これを用いた記憶装置、及びヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスクドライブに代表される磁気記憶装置の記憶容量が増大することに伴い、記憶媒体上のビット当たりの面積の微細化が急激に進行している。微細化の進行には、記憶媒体上のビットパターンサイズの縮小と共に、微細化されたビットパターンに対応して読み出しや書き込みの位置制御を高精度に行うことが必須である。
【０００３】
従来より、これらの課題に対応して、既存の回転ディスクを用いた磁気記憶装置の開発が続けられているが、最終的には、磁壁の大きさや磁気配向の室温での熱揺らぎという物理的な理由で微細化の限界に至ると考えられており、その限界ビットパターンサイズは数ｎｍ程度と言われている。また、回転ディスクとこれにアクセスするアクチェーターの相対位置精度に関しても、機械的な構造上、数ｎｍ程度で実用限界に至ると考えられている。
【０００４】
一方、このような回転ディスクを用いた磁気記憶装置の微細化限界を超える技術として、強誘電体の誘電分極や、相変化材料等の電気伝導度変化を記憶媒体に利用し、ｘ軸、ｙ軸の２軸に相対運動可能な複数のプローブを備えたマイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ）を用いて小型化を図る試みがある。強誘電体や相変化材料を利用することにより、ビットパターンサイズは１ｎｍ以下にまで微細化可能と言われており、大幅な記憶密度の向上が期待されている。しかし、データの読み書きを所望の速度で行うためには、多数のプローブを並列に制御する必要があり、このような制御システムの実用化には課題が残されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００５】
例えば、数ｎｍ以下のビットパターンを読み書きするには、読み出し及び書き込みプローブの先端の大きさも同程度以下であることが必須であり、その先端形状がｎｍレベルで維持されている必要がある。しかし、マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システムでは、媒体表面に数百ｎｍ〜数μｍ異物が降着する確率が高い。このような大きさの異物がプローブ先端に直接衝突すると、プローブ先端形状をｎｍオーダーで維持することは困難であり、システムに大きな障害をもたらす問題が発生する。
【特許文献１】特開２００４−１４０１６公報
【特許文献２】米国特許第５８３５４７７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、記憶媒体と読み出し・書き込みプローブとが機械的に相対運動するマイクロ・エレクトロ・メカニカル・システムの記憶装置においては、読み出し・書き込みプローブの先端形状を高精度に保つ必要があるが、異物に対して積極的な対策が講じられていないという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、異物に対して耐性が高く高分解能の読み出し・書き込みが可能なヘッド、これを用いた記憶装置、及びヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明は、第１及び第２の面を有する第１の絶縁膜と、当該第１の絶縁膜の第１の面の一部に設けられた支持体と、前記第１の絶縁膜の第２の面上に設けられた導電性膜と、当該導電性膜の一部に設けられ、情報の読み出し及び書き込みの少なくともいずれかを行うプローブの先端部となる先鋭部と、前記導電性膜上に設けられ当該先鋭部を内側に含む開口パターンを有する第２の絶縁膜と、当該第２の絶縁膜上に設けられ、前記第２の絶縁膜の開口パターンと実質的に同一の開口パターンを有し、最上面が前記先鋭部よりも低く、前記第２の絶縁膜の材料と異なる材料からなる第３の絶縁膜とを備えることを特徴とするヘッドを提供する。
【０００９】
また、本発明は、第１及び第２の面を有する支持基板と当該基板の第１の面上に設けられた第１の絶縁膜と当該第１の絶縁膜上に設けられた導電性膜を備えた基体に対して、前記支持基板の第２の面上に第２の絶縁膜を形成する工程と、前記導電性膜をパターニングして、情報の読み出し及び書き込みの少なくともいずれかを行うプローブの先端部となる先鋭部を当該導電性膜に形成する工程と、前記先鋭部を含む前記導電性膜上に第３の絶縁膜を形成する工程と、当該第３の絶縁膜上に第４の絶縁膜を形成する工程と、第１のマスクを用いて前記第２の絶縁膜をパターニングする工程と、前記第１のマスクを除去する工程と、第２のマスクを用いて前記第４の絶縁膜を前記先鋭部を内側に含む開口部を有するパターンにパターニングする工程と、前記第２のマスクを除去する工程と、パターニングされた前記第２の絶縁膜をマスクとして前記支持基板をパターニングする工程と、パターニングされた前記第４の絶縁膜をマスクとして前記第３の絶縁膜をエッチングして前記先鋭部を露出する工程とを備えることを特徴とするヘッドの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、異物に対して耐性が高く高分解能の読み出し・書き込みが可能なヘッド、これを用いた記憶装置、及びヘッドの製造方法を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる読み出し・書き込みプローブを含むヘッドの断面図及び平面図である。図１（ａ）は図１（ｂ）のＡ―Ａ´に沿った断面図である。
【００１３】
図１に示されるように、読み出し・書き込みプローブを含むヘッド１は単結晶シリコンから形成され、その先端はｎｍレベルの分解能を持っている。即ち、ヘッド１は単結晶Ｓｉ層１３を備え、単結晶Ｓｉ層１３は薄い平坦部１３１とその一端に設けられた突起部１３ｂとを有しており、突起部１３ｂの先端は読み出し・書き込みプローブの先端を構成する。平坦部１３１は引き出し用の電極配線に接続されており、図示されていないが、読み出し・書き込みプローブの先端からの信号を増幅して読み出すセンサー回路が設けられており、これらの電極配線はセンサー回路の初段増幅器の入力部に接続されている。単結晶Ｓｉ層の平坦部１３１と突起部１３ｂの下面はＳｉＯ２膜１２で覆われており、上面及び側面はＳｉ３Ｎ４パターン１６ａで覆われている。Ｓｉ３Ｎ４パターン１６ａは八角形の開口部を有し、この開口部内に突起部１３ｂの先端（先鋭部）が露出している。
【００１４】
単結晶Ｓｉ層の平坦部１３１上にはＳｉ３Ｎ４パターン１６ａを介して複合膜１７が平坦部１３１と重なるように設けられている。複合膜１７は圧電アクチュエーターに相当し、圧電体ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）とこれを上下に挟む一対のＰｔ／Ｔｉ電極とからなっている。一対のＰｔ／Ｔｉ電極のそれぞれには配線が接続されており、外部から電圧を印加することが可能となっている。複合膜１７の上面及び側面はＳｉ３Ｎ４パターン１８ａで覆われており、さらにＳｉ３Ｎ４パターン１８ａの上面はＳｉＯ２パターン１９ａが設けられている。Ｓｉ３Ｎ４パターン１８ａ及びＳｉＯ２パターン１９ａは、Ｓｉ３Ｎ４パターン１６ａと同じ八角形のパターンの開口部を有し、この開口部内に突起部１３ｂの先端が露出している。ＳｉＯ２パターン１９ａ、Ｓｉ３Ｎ４パターン１８ａ及び１６ａの開口部を八角形とすることにより、後述する異方性エッチングを用いた、Ｓｉ（１１１）面から形成される稜面を利用して、突起部１３ｂを形成することが可能である。ＳｉＯ２パターン１９ａの開口部近傍の上面は最上面を構成しており、その高さは突起部１３ｂの先端よりも低くなっている。
【００１５】
ＳｉＯ２膜１２の下面には突起部１３ｂと反対側の端にＳｉ片１１ａが設けられており、その下面にはＳｉＯ２パターン１４ｄが設けられている。突起部１３ｂ（プローブ先端）は、図１（ａ）に示すように記憶媒体２の表面と対向して配置され、ヘッド１は、記憶媒体２の表面との相対位置を矢印の方向に機械的に移動させる移動機構に接続されている。その移動は１方向でも良いし、Ｘ軸、Ｙ軸の２方向でも良い。
【００１６】
本実施形態の読み出し・書き込みプローブを含むヘッドにおいては、Ｐｔ／Ｔｉ電極に印加する電圧により圧電体ＰＺＴが変形し、これにより単結晶Ｓｉ層１３の薄い平坦部が上下に曲がり、突起部１３ｂ（プローブ先端）を上下方向に移動可能としている。
【００１７】
記憶媒体２としては、例えば、図７に示す構造のものを用いることができる。図７（ａ）に示す記憶媒体２ａでは、絶縁性の基板９１上に電極層９２が設けられており、この電極層９２上に強誘電体層９３が設けられている。基板９１を導電性基板とすれば、電極層９２は不要で、導電性基板９１が電極層として機能する。強誘電体層９３の材料としては、例えばチタン酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸ストロンチウムバリウム等のペロブスカイト系材料やタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等を用いることができる。かかる構造の記憶媒体２ａでは、強誘電体層９３に、例えば膜厚方向に電気分極を誘起せしめて記録領域に情報の記録を行い、この電気分極に起因する分極電荷を検出して記録領域から情報の読み出しを行えば良い。
【００１８】
また、図７（ｂ）に示す記憶媒体２ｂでは、絶縁性の基板９１上に電極層９２が設けられており、この電極層９２上に絶縁層９４が設けられている。絶縁層９４の表面には電荷の蓄積部として導電性パターン９５が埋め込み形成されており、この導電性パターン９５に電荷が注入されて蓄積されることにより情報の記録が行われる。この導電性パターン９５に蓄積された電荷を検出して情報の読み出しを行えば良い。
【００１９】
本実施形態のヘッドでは、ヘッド１の突起部１３ｂ（プローブ先端）を前述した移動機構により記録領域や導電性パターン９５に移動させ、複合膜１７に印加する電圧により突起部１３ｂを上下に移動させる。これにより記録領域や導電性パターン９５に近接させることができ、情報の記録及び読み出しを行うことが可能である。
【００２０】
本実施形態のヘッドによれば、ＳｉＯ２パターン１９ａの開口部の中に読み出し・書きこみプローブの突起部１３ｂの先端が位置しているので、ヘッド１と記憶媒体２との間の相対移動の際に、ＳｉＯ２パターン１９ａは突起部１３ｂの先端を異物等との衝突から保護する。特に、ＳｉＯ２パターン１９ａの開口部近傍の最上面の高さが突起部１３ｂの先端の高さよりもわずかに低くなっているので、突起部１３ｂの先端を異物等から保護しながら、当該先端により記憶媒体２からの読み出しや書きこみを高分解能で行うことが可能である。ＳｉＯ２パターン１９ａの開口部近傍の最上面と突起部１３ｂの先端との高さの差は５ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましく、１５ｎｍ以上７０ｎｍ以下がより好ましい。１００ｎｍを超える場合には、異物等との衝突からの保護の実効性が低下してしまう。一方、５ｎｍ未満の場合には、高分解能な読み出しや書きこみのために突起部１３ｂの先端と記憶媒体２の表面とを近接させる際に、５度程度の傾きで、ＳｉＯ２パターン１９ａの最上面が記憶媒体２の表面に衝突してしまう確率が高くなったり、ＳｉＯ２パターン１９ａに電荷が蓄積された場合にはその影響により突起部１３ｂの先端近傍以外の記憶媒体２上において誤書き込みが発生してしまうことがある。
【００２１】
さらに、ＳｉＯ２パターン１９ａの下には、これに積層して同様な開口部を有するＳｉ３Ｎ４パターン１８ａやＳｉ３Ｎ４パターン１６ａが突起部１３ｂの先端の周囲に設けられているので、誘電率が小さいＳｉＯ２を記憶媒体２に近接して配置することにより記憶媒体２への電磁誘導を抑制しつつ、機械的な強度に優れるＳｉ３Ｎ４によりＳｉＯ２を補強するという効果を奏する。
【００２２】
次に、図１に示された本発明に係るヘッドについて、その製造方法を詳細に説明する。図２乃至図６は、図１のヘッドの製造方法の一実施形態を示す工程断面図である。
【００２３】
まず、図２（ａ）に示すように、厚さ６２５μｍのＳｉ基板１１と膜厚４００ｎｍの熱酸化により形成されたＳｉＯ２膜１２と膜厚７５０ｎｍの単結晶Ｓｉ層１３とから構成されるＳＯＩ基板を希フッ酸により洗浄処理し、当該基板の表面並びに裏面にそれぞれ、温度９５０℃で熱酸化により膜厚１５０ｎｍのＳｉＯ２膜１４ａ、１４ｂを形成する。
【００２４】
引き続き、図２（ｂ）に示すように、ジクロロシランとアンモニアを主原料とするＬＰＣＶＤ法により、膜厚２００ｎｍのＳｉ３Ｎ４膜１５をＳｉＯ２膜１４ａ上に形成する。なお、この際に裏面に形成されるＳｉ３Ｎ４膜は、ケミカルドライエッチングにより剥離しておく。
【００２５】
そして、図２（ｃ）に示すように、通常のフォトリソグラフィ工程により、７５０ｎｍ角の正方形パターンのレジストパターン（図示せず）を形成し、このレジストパターンをマスクとして、ＣＨＦ３、ＣＦ４およびＯ２ガスを用いた反応性イオンエッチングによりＳｉ３Ｎ４膜１５をパターニングしてＳｉ３Ｎ４パターン１５ａを形成する。引き続き、ＣＨＦ３およびＣＯガスを用いた反応性イオンエッチングによりＳｉＯ２膜１４ａをパターニングしてＳｉＯ２パターン１４ｃを形成する。パターニング終了後、レジストパターンの剥離を行っておく。
【００２６】
次いで、図３（ｄ）に示すように、フッ酸と硝酸と酢酸の混合液を用いて、Ｓｉ基板１１の露出部の等方性エッチングを行う。等方性エッチングは、マスク下部にもエッチングが進行するので、やがて、図３（ｅ）に示すように、Ｓｉ３Ｎ４パターン１５ａとＳｉＯ２パターン１４ｃとからなるマスクが剥落して、突起部１３ａが形成される。単結晶Ｓｉ層１３の突起部１３ａ以外の部分は薄い平坦部１３１となる。この時点で、エッチングを停止する。
【００２７】
引き続き、図３（ｆ）に示すように、２．３８％ＴＭＡＨ(テトラ・メチル・アンモニウム・ハイドロオキサイド)水溶液を用いて、Ｓｉ基板１１の露出部の異方性エッチングを行う。ＴＭＡＨ水溶液は（１１１）面のエッチング速度が極端に遅いため、（１００）面である平坦部分のエッチングが進行する。その結果、突起部１３ａは、（１１１）面からなる４つの稜面で囲まれた角錐形状の突起部１３ｂに変わる。なお、突起部１３ｂの先端部はプローブの先端部となる。
【００２８】
次に、図４（ｇ）に示すように、通常のフォトリソグラフィ工程により形成されたレジストパターン（図示せず）をマスクとして、ＨＢｒおよびＯ２ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、単結晶Ｓｉ層１３の露出部分をエッチング除去してヘッド形状にパターニングする。
【００２９】
引き続き、図４（ｈ）に示すように、加速電圧１ｋＶでＡｓをイオン注入し、熱処理による不純物活性化と拡散を行い、単結晶Ｓｉ層１３の表面近傍（深さ２０ｎｍの範囲内。図示せず。）の不純物濃度を１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度として低抵抗化する。なお、本実施形態において、導電性膜としてシリコン等の半導体膜を用いているが、金属膜等の他の導電性膜を用いることもできる。また、本実施形態では、導電性膜に不純物のイオン注入を行うことにより低抵抗化を行っているが、このイオン注入はヘッド形状のパターニング前に予め行っても良いし、ＳＯＩ基板を用いない場合は一導電型不純物をドープした単結晶Ｓｉ層を成膜しても良い。
【００３０】
そして、図４（ｉ）に示すように、ジクロロシランとアンモニアを主原料とするＬＰＣＶＤ法により、膜厚２０ｎｍのＳｉ３Ｎ４膜１６を形成する。このＳｉ３Ｎ４膜１６は、引き続く工程の際に、プローブ先端を保護する役割を果たす。なお、裏面に形成されるＳｉ３Ｎ４膜は、ケミカルドライエッチングにより剥離しておく。
【００３１】
次いで、図５（ｊ）に示すように、圧電体ＰＺＴとこれを上下に挟む一対のＰｔ／Ｔｉ電極とからなる複合膜１７を、リフトオフ法によりパターニング形成する。複合膜１７のパターンは、単結晶Ｓｉ層の平坦部１３１上に位置するようにパターニングが行われる。ここで、／は、その前に記載される材料が後に記載される材料の外側にあることを示す。リフトオフ法に用いるレジストパターンは、通常のフォトリソグラフィ工程により形成し、複合膜の形成は、通常のスパッタリング法を用いて行った。
【００３２】
引き続き、図５（ｋ）に示すように、ジクロロシランとアンモニアを主原料とするプラズマＣＶＤ法により、膜厚２０ｎｍのＳｉ３Ｎ４膜１８を形成する。そして、図５（ｌ）に示すように、ＴＥＯＳ(テトラ・エトキシ・シラン)を主原料とするＣＶＤ法により、膜厚２０ｎｍのＳｉＯ２膜１９を形成する。
【００３３】
次に、図６（ｍ）に示すように、ヘッドの裏面側のＳｉＯ２膜１４ｂ上に通常のフォトリソグラフィ工程によりレジストパターン（図示せず）を形成する。このレジストパターンをマスクとして、ＣＨＦ３およびＣＯガスを用いた反応性イオンエッチングによりＳｉ基板１１に対して選択的にＳｉＯ２膜１４ｂをエッチングして、ＳｉＯ２パターン１４ｄを形成する。パターニング終了後、レジストパターンの剥離を行っておく。
【００３４】
そして、図示された断面には現われていないが、通常のフォトリソグラフィ工程により、単結晶Ｓｉ層の平坦部１３１及び突起部１３ｂのパターンをすべて覆うように当該パターンより大きなレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクとして、ＣＨＦ３およびＣＯガスを用いた反応性イオンエッチングによりＳｉＯ２膜１９をパターニングし、引き続き、ＣＨＦ３、ＣＦ４およびＯ２ガスを用いた反応性イオンエッチングによりＳｉ３Ｎ４膜１６および１８をパターニングする。さらに、再びＣＨＦ３およびＣＯガスを用いた反応性イオンエッチングによりＳｉＯ２膜１２をパターニングし、ヘッド部を形成する。なお、パターニング終了後、レジストパターンの剥離を行っておく。
【００３５】
次いで、図６（ｎ）に示すように、通常のフォトリソグラフィ工程により、突起部１３ｂの先端部を含む開口部を有するレジストパターン（図示せず）を形成する。このレジストパターンをマスクとして、ＣＨＦ３およびＣＯガスを用いた反応性イオンエッチングによりＳｉ３Ｎ４膜１６および１８に対して選択的にＳｉＯ２膜１９をエッチングして、ＳｉＯ２パターン１９ａを形成する。パターニング終了後、レジストパターンの剥離を行っておく。
【００３６】
引き続き、図６（ｏ）に示すように、２．３８％ＴＭＡＨ(テトラ・メチル・アンモニウム・ハイドロオキサイド)水溶液を用いて、ＳｉＯ２パターン１４ｄをマスクとしてＳｉ基板１１の露出部の異方性エッチングを行い、ヘッドの薄膜化と、ヘッド間の切り離しを行う。ＴＭＡＨ水溶液は（１１１）面のエッチング速度が極端に遅いため、Ｓｉ基板１１は図６（ｏ）に示す形状を有するＳｉ片１１ａとなり、その斜面の勾配はｔａｎθ＝√２で与えられる。この際、エッチング液に対する耐性が小さい、単結晶Ｓｉ層の平坦部１３１及び突起部１３ｂ並びに複合膜１７は、全て耐性の高い、Ｓｉ３Ｎ４膜１６または１８や、ＳｉＯ２パターン１９ａや、熱酸化により形成されたＳｉＯ２膜１２により保護されているので、容易にプロセスを進めることが可能となる。
【００３７】
ここで、図６（ｏ）に示すＳｉ基板１１のエッチング工程を開始する前に、Ｓｉ基板１１の裏面側のＳｉＯ２パターン１４ｄ上においてレジストパターンが既に剥離されているとともに、Ｓｉ基板１１の表面側のＳｉＯ２パターン１９ａ上においてもレジストパターンが既に剥離されている。このため、Ｓｉ基板１１のエッチング工程後には、レジストを回転塗布する工程や、露光・現像する工程、レジストパターンを剥離する工程が行われず、ヘッドを製造する際の歩留まりや作業性を向上させることができる。即ち、Ｓｉ基板１１のエッチング工程によりＳｉ基板１１は薄膜化し、これに伴いＳｉ基板１１の強度は低下してしまう。このような状態では、レジストを回転塗布することや、露光用の高平坦度のウェハチャックに装着することが困難であり、製造中のヘッドが破損するなどして製造歩留まりが低下し、機械的な強度が不足することにより作業性も著しく劣化してしまう。本実施形態によれば、かかる問題を解決してヘッド製造の歩留まりや作業性を向上させることができる。
【００３８】
次に、図６（ｐ）に示すように、１６０℃の熱燐酸液を用いたウェット処理により、ＳｉＯ２パターン１９ａの開口部から、ＳｉＯ２に対して選択的にＳｉ３Ｎ４膜１６および１８を等方的にエッチング除去してＳｉ３Ｎ４パターン１６ａおよび１８ａを形成し、突起部１３ｂの先端を露出させる。熱燐酸液は、Ｓｉに対するエッチングレートが無視できるほど小さいので、プローブとなる突起部１３ｂの先端部の形状を保つことが可能である。この工程では、Ｓｉ片１１ａがエッチングされてしまうことも防止できる。なお、図６（ｐ）のエッチング工程の後に、必要に応じてＳｉＯ２パターン１４ｄを除去しても良い。
【００３９】
ここで、図６（ｐ）の工程においては、基板の機械的強度を必要とする、レジストの回転塗布や、露光工程を用いていないので、Ｓｉ基板１１の大部分がエッチングにより除去された状態でも工程を容易に進めることが可能であり、ヘッドを製造する際の歩留まりや作業性を向上させることができる。
【００４０】
このように製造された読み出し・書きこみプローブを備えたヘッドを、記憶媒体との相対位置を調整する機構に組み込み、制御回路と電気的に接続し、記憶媒体と組み合わせることにより、高分解能を有し信頼性の高い読み出し・書きこみプローブを有する記憶装置を実現することが可能となる。
【００４１】
次に、この記憶装置について、より詳細に説明する。図８は、以上説明した本実施形態に係るヘッドを搭載したヘッドアッセンブリの斜視図を示す。アクチュエータアーム１８１は、情報記憶装置内の固定軸に固定されるための穴を有し、アクチュエータアーム１８１の一端にはサスペンション１８２が接続されている。サスペンション１８２の先端には上述した実施形態のヘッドを搭載したヘッドスライダ１８３が取り付けられている。また、サスペンション１８２は信号の書き込み及び読み取り用のリード線１８４が配線され、このリード線１８４の一端とヘッドスライダに組み込まれたヘッドの各電極とが電気的に接続され、リード線１８４の他端は電極パッド１８５に接続されている。
【００４２】
図９は、本発明の情報記憶装置の一実施形態に係る、図８に示すヘッドアッセンブリを搭載した情報記憶装置の内部構造を示す斜視図である。図７（ａ）、（ｂ）に示される記憶媒体１９１等がスピンドル１９２に装着され、図示せぬ駆動装置制御部からの制御信号に応答する図示せぬモータにより回転する。記憶媒体１９１が浮上した状態で情報の記録再生を行うヘッドスライダ１８３は薄膜状のサスペンション１８２の先端に取り付けられている。ここで、ヘッドスライダ１８３は上記ヘッドを具備している。記憶媒体１９１が回転すると、ヘッドスライダ１８３の記憶媒体対向面は記憶媒体１９１の表面から所定量浮上した状態で保持される。
【００４３】
サスペンション１８２は図示せぬ駆動コイルを保持するボビン部等を有するアクチュエータアーム１８１の一端に接続されている。アクチュエータアーム１８１の他端にはリニアモータの１種であるボイスコイルモータ１９３が設けられている。ボイスコイルモータ１９３はアクチュエータアーム１８１のボビン部に巻き上げられた図示せぬ駆動コイルとこのコイルを挟み込むように対向して配置された永久磁石及び対向ヨークからなる磁気回路とから構成される。アクチュエータアーム１８１は固定軸１９４の上下２ヶ所に設けられた図示せぬボールベアリングによって保持され、ボイスコイルモータ１９３により回転摺動が自在にできるようになっている。
【００４４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることは無い。例えば、図６（ｏ）の工程の後に図６（ｐ）の工程を行ったが、図４（ｈ）の工程において高濃度のＢやＰを不純物として用いた場合には、Ｓｉ単結晶１３のＴＭＡＨに対するエッチング耐性が増すので、この逆に図６（ｐ）の工程の後に図６（ｏ）の工程を行っても良い。また、ＳｉＯ２パターン１９ａとＳｉ３Ｎ４膜１６ａおよび１８ａの積層構造において開口部を設けたが、これに限らずＳｉ３Ｎ４膜１８ａを省略してＳｉＯ２パターン１９ａとＳｉ３Ｎ４膜１６ａの積層構造としても良い。
【００４５】
また、用いる絶縁膜の材料としてはＳｉ３Ｎ４（窒化シリコン）の代わりに例えばＳｉＯＮ（シリコン酸窒化物）やＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）等を用いても良いし、ＳｉＯ２（酸化シリコン）の代わりに例えばＳｉＯＮ（シリコン酸窒化物）やＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）等を用いても良い。例えば、Ｓｉ３Ｎ４（窒化シリコン）の代わりにＡｌ２Ｏ３を、ＳｉＯ２（酸化シリコン）の代わりにＳｉＯＮを用いた場合は、ＳｉＯＮをＡｌ２Ｏ３やシリコンに対して選択的にエッチングするときは希フッ酸を用い、シリコンをＡｌ２Ｏ３やＳｉＯＮに対して選択的にエッチングするときはＴＭＡＨを用い、Ａｌ２Ｏ３をＳｉＯＮやシリコンに対して選択的にエッチングするときは熱燐酸液を用いれば良く、選択エッチングする材料の組み合わせに応じて適宜エッチング剤（ガスや溶液等）を選択すればよい。
【００４６】
また、プローブの導電性膜（突起部や平坦部等）や支持体に用いる材料としては、単結晶Ｓｉに限らず多結晶シリコンや、他の半導体材料、例えばＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、ＳｉＣ（炭化珪素）、Ｃ（ダイヤモンド）、ＩＩＩ−Ｖ族半導体（ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＮ等）、ＩＩ−ＶＩ族半導体（ＣｄＴｅ、ＣｄＳ等）を用いることができ、さらにＡｌやＣｕ等の金属材料を用いることも可能である。例えば、単結晶Ｓｉの代わりにＣを用いた場合は、ＳｉＯ２をＳｉ３Ｎ４やＣに対して選択的にエッチングするときはＣＦ４とＨ２の混合ガスを用い、ＣをＳｉ３Ｎ４やＳｉＯ２に対して選択的にエッチングするときはＯ２ガスを用い、Ｓｉ３Ｎ４をＳｉＯ２やＣに対して選択的にエッチングするときは熱燐酸液を用いれば良く、選択エッチングする材料の組み合わせに応じて適宜エッチング剤（ガスや溶液等）を選択すればよい。
【００４７】
さらにまた、相変化材料を記憶媒体の記憶領域に用いても良い。プローブ先端から電荷が注入され、原子の価数変化により相変化材料が相変化を生じることにより、記憶領域の電気伝導度変化を情報として記憶する。読み出しは、この電気伝導度変化をプローブを介して検出すればよい。相変化材料としては例えば酸化ニッケルを用いることができる。
【００４８】
また、プローブ先端を上下に移動可能とするための駆動機構として圧電アクチュエーターを用いたが、これ以外に静電アクチュエーターを用いることが可能である。
【００４９】
その他、本発明は上記実施形態や実施例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態や実施例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態や実施例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態や実施例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態にかかるヘッドの構成を示す断面図及び平面図。
【図２】図１に示すヘッドを製造する方法を示す工程断面図。
【図３】図１に示すヘッドを製造する方法を示す工程断面図。
【図４】図１に示すヘッドを製造する方法を示す工程断面図。
【図５】図１に示すヘッドを製造する方法を示す工程断面図。
【図６】図１に示すヘッドを製造する方法を示す工程断面図。
【図７】図１に示す記憶媒体の例を示す断面図。
【図８】図１に示すヘッドを搭載したヘッドアッセンブリの斜視図。
【図９】図８に示すヘッドアッセンブリを搭載した情報記憶装置の内部構造を示す斜視図。
【符号の説明】
【００５１】
１  ヘッド
２，２ａ，２ｂ  記憶媒体
１１ａ  Ｓｉ片
１２  ＳｉＯ２膜
１３  単結晶Ｓｉ層
１３１  平坦部
１３ｂ  突起部
１４ｄ  ＳｉＯ２パターン
１６ａ  Ｓｉ３Ｎ４パターン
１７  複合膜
１８ａ  Ｓｉ３Ｎ４パターン
１９ａ  ＳｉＯ２パターン
９１  基板
９２  電極層
９３  強誘電体層
９４  絶縁層
９５  導電性パターン
１８１  アクチュエータアーム
１８２  サスペンション
１８３  ヘッドスライダ
１８４  リード線
１８５  電極パッド
１９１  記憶媒体
１９２  スピンドル
１９３  ボイスコイルモータ
１９４  固定軸
【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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