JPH0192941A - 大容量読み出し専用メモリー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、読み出し専用メモリーに係り、特に、荷電粒
子線を用いて超大容量化が容易な読み出し専用メモリー
に関する。

〔従来の技術〕

従来、大容量の読み出し専用メモリーは、磁性体薄膜や
レーザー光反射膜等を記録媒体として、フロッピーディ
スクあるいはコンパクトディスク等の形態で広く使用さ
れている。これら従来の大容量読み出し専用メモリーに
おいては、磁性体薄膜内に磁化の方向と大きさ、あるい
はレーザー光の反射強度を情報として記録する方式であ
るため。

以下に述べる問題点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

すなわち、磁性体薄膜の場合では、情報の記録に必要と
される最小面積は、磁性体の種類で決まる磁区の大きさ
より小さくできない、磁区の大きさは、現状、０．２〜
０．３μｍである。したがって、この磁区寸法が最小記
録可能領域寸法となるため、最大′メモリー容量が原理
的に制限される。

また、レーザー光の反射膜を用いる場合には、レーザー
光のビーム径によって最小記録可能領域が決定される。

レーザー光の集束限界は、波長の約１／２程度であるた
め、０．１〜０．２゛μｍが物理的な限界となる。した
がって、レーザー光の最小ビーム径が、メモリーの最大
容量を決めることになる。

上述のように、現状の大容量読み出し専用メモリーは、
その記録方式から考えて、大容量化の原理的限界にせま
っており、これ以上の大容量化は不可能である。例えば
、磁気コンパクトディスクの場合、５〜１０Ｇバイトが
限界容量となっており、今後の超大容量化に支障をきた
すものであった。

本発明の目的は、上記した大容量読み出し専用メモリー
の革新的な容量増大化を可能とする情報の記録および読
み出し方式を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的は、記録媒体基板上に、少なくとも２種類の
２次電子放出率を有する領域を配置して成る読み出し専
用メモリーとし、かつ、上記少なくとも２種類の２次電
子放出率を有する領域を荷電粒子線を照射して検出する
ことを特徴とする読み出し専用メモリーとすることによ
り、達成される。

第１図は１本発明の詳細な説明するための図であり、基
板１上に、高２次電子放出領域２および低２次電子放出
領域３を備えた記録媒体に、集束した荷電粒子線４を照
射して放出される２次電子線５を２次電子検出器６によ
り検出し、その強度から情報の読み取りを行なう読み出
し専用メモリーである。

〔作用〕

上記荷電粒子線４のビーム径はよく知られているように
、例えば電子線ではｌｎｍ以下、イオン線では５０ｎｍ
以下に集束することができる。また、電子線露光法ある
いはＸ線露光法等の微細加工技術によれば、例えば“日
経マイクロデバイス、３月号（１９８７年）１３Ｐ”に
記載されているように、４０ｎｍ程度の寸法を有する極
微構造を形成することができるため、上記の高あるいは
低２次電子放出領域を用いる荷電粒子線のビーム径程度
に小さく加工できる。したがって、本発明による読み出
し専用メモリーにおいては、情報の記録を要する最小面
積は、（５０ｎｍ）”程度に縮少できるため、飛踊的に
容量を増大することが可能となる。例えば、最小記録面
積を（５０ｎｍ）”とした場合には、１０ａＪの記録媒
体基板上に、４０００Ｇビツトもの超大容量の情報を記
録できる。

上述のように、本発明によれば革新的に読み出し専用メ
モリーの記録容量を増大できることから。

その技術的、工業的、かつ社会的な効果は著しい。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第２図〜第６図を用いて説明す
る。

実施例１ 本実施例では、本発明の情報の記録領域として２次電子
放出率の異なった基板上の溝を用い、荷電粒子線として
電子線を用いた超大容量読み出し専用メモリーについて
説明する。第２図および第３図は、本実施例を説明する
ための図である。

まず、第２図（ａ）は１本実施例の情報記録方式を説明
するものであり、導電性の情報記録媒体基板１上に、電
子線露光法およびドライエツチング法によって、溝の直
径（ｒ）０．１μｍ、溝間の間隔０．１μｍ、溝深さ（
ｄ）０．１〜０．５μｍの２次電子放出溝７を形成した
ところを示している。

第２図（ｂ）は、上記２次電子放出溝７の溝深さ（ｄ）
と溝直径（ｒ）との比（ｄ／ｒ）、および２次電子放率
の関係を実験的に調べた結果である。

実験結果から、ｄ／ｒの増加とともに、２次電子放出率
は低下し、ｄ　／　ｒが３以上では、２次電子はほとん
ど放出されないことが分った。そこで、溝深さ、０．１
μｍ、および０．４μｍの溝の２次電子放出率をそれぞ
れ、高２次電子放出領域、および低２次電子放出領域と
して利用し、それらの２次電子放出率差１１５０が得ら
れた。

第３図は、上述した２次電子放出溝を有する円板状の記
録媒体を用いた読み出し専用メモリーの読み出し方式を
説明するためのブロック図である。

２次電子放出溝７を形成した厚さ５００μｍのＳｉ製円
板状基板１を、回転テーブル１１上に装着し、回転駆動
装置！１２、および位置検出装置１４を回転制御装置１
３により連結させて、基板１の位置を制御する。

一方、ビーム径１０ｎｍに集束した電子線４を荷電粒子
線制御装置１０で制御しながら、集束鏡筒９内で形成し
、真空排気装置８により真空度１０−δＴｏｒｒに排気
した基板１上の２次電子放出溝７へ照射する。このとき
放出される２次電子線５を２次電子検出器６で検出し、
さらにその強度信号と回転制御装置１３からの基板位置
信号とから、情報の読み出し制御装置１５を用いて、“
１”およびａｔ　Ｏ”の情報の読み出しを行なう。

上記の円板状基板１は直径１０】であり、情報の記録に
要する面積は（０，２μｍ）ｚであることから、記録容
量は約２００Ｇビツトが実現できた。

本実施例では、荷電粒子線４として電子線を用いたが、
ビート径１１００ｎのＧａ＋　、Ｉｎ＋　。

Ｓｎ十等のイオン線を用いた場合にも同様の方式で、情
報の読み出しが可能であった。

実施例２ 本実施例では、本発明の情報の記録領域として、２次電
子放出率の異なる基板上の凸凹構造を用いた超人容量読
み出し専用メモリーについて説明する。第４図は、本実
施例を説明するための図であり、記録媒体用のＳｉ基板
１上に、厚さ１μｍのアルミニウム膜を真空膜着した後
、電子線露光法およびドライエツチング法によって、直
径０．１μｍのアルミニウム円柱１６を高２次電子放出
領域として形成し、低２次電子放出領域として深さ５０
ｎｍ、直径０．１μｍの２次電子放出溝７を形成した円
板状基板断面を示している。上記のアルミニウム円柱１
６と２次電子放出溝の２次電子放出率の比は２００　：
　１となり、高い２次電子強度差が得られた。この円板
状基板上の情報を、実施例１で述べたものと同一の読み
出し方式を用いて読み取ったところ、２００Ｇビツトの
全情報を読み出し時のエラーなく、読み出すことができ
、本記録方式の有効性が確認できた。

実施例３ 本実施例では、情報の記録領域として不純物濃度の差異
によって生じる２次電子放出率の差を利用した超大容量
読み出し専用メモリーについて説明する。第５図は、本
実施例を説明するための図であり、Ｓｉ基板１上に、加
速電圧１００ＫｅＶ、ビーム径０．０５μｍの集束Ｇａ
＋イオン線打込みによって、打込み量Ｉ　Ｘ　１０”８
／ｄの低濃度不純物層１７、および打込み量Ｉ　Ｘ　１
０”’／ｃｄの高濃度不純物層１８を直径０．１μｍの
円形状に形成した状態を示している。上記の低濃度不純
物層１７および高濃度不純物層１８は、電子線照射時の
２次電子放出率に約１０：１の差が生じており、高濃度
不純物層１８を低２次電子放出領域として用いた０本実
施例でも、実施例１に用いた読み出し方式を用いて読み
取りを行ったところ、２００Ｇビツトの全ビットを検出
することが可能であることが分かり、本記録方式の有効
性が確認できた。

実施例４ 本実施例では、本発明の情報の記録領域として結晶構造
の異なることによって生じる２次電子放出率の差異を利
用した超大容量流み出し専用メモリーについて説明する
。第６図は、本実施例を説明するための図であり、半絶
縁性Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板１上に、厚さ２００ｎｍのＡ　
Ｑ　ｏ、ａＧａＡｓｏ、７のエピタキシャル成長層１９
を分子線エピタキシー法によって形成し、さらにその上
へ、同法により厚さ１１００ｎのＧ　ａ　Ａ　ｓエピタ
キシャル層２０を形成した後、電子線露光法およびドラ
イエツチング法により５０ｎｍ口に加工した状態を示し
ている。

上記Ａ　Ｑ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層１９の２次電子放出率は
、Ｇ　ａ　Ａ　ｓエピ層２０に比較して、約１０倍高い
ため、ＧａＡｓ層２０を低２次電子放出領域として用い
た６本実施例でも、実施例１に用いた読み出し方式を用
いて、情報の読み出しを行ったところ２００Ｇビツトを
全ビットの検出でき、本記録方式の有効性が確認された
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、荷電粒子線の照射によって発生する２
次電子線の強度を検出する情報の読み出し方式の読み出
し専用メモリーであるため、情報の記録領域として荷電
粒子線のビーム径程度の寸法をもつ微小領域で十分であ
り、したがって、従来の読み出し専用メモリーでは実現
の不可能であつた１００Ｇビツト級以上の超大容量読み
出し専用メモリーが実現でき、その技術的、工業的な効
果は著しく大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原理的構成を説明するためのメモリ
ー装置の模式図、第２図（ａ）および第４図乃至第６図
は本発明の実施例になるメモリーの要部断面図、第２図
（ｂ）は溝深さと２次電子放出率の相関図、第３図は本
発明の実施例になるメモリー装置の概略ブロック図であ
る。 １・・・基板、２・・・高２次電子放出領域、３・・・
低２次電子放出領域、４・・・荷電粒子線、５・・・２
次電子線。 ６・・・２次電子検出器、７・・・２次電子放出溝、８
・・・真空排気装置、９・・・集束鏡筒、１０・・・荷
電粒子線制御装置、１１・・・回転テーブル、１２・・
・回転駆動装置、１３・・・回転制御装置、１４・・・
位置検出装置、１５・・・読み取り制御装置、１６・・
・アルミニウム円柱、１７・・・低濃度不純物層、１８
・・・高、濃度不純物層、１９−　Ａ　Ｑ　Ｇ　ａ　Ａ
　ｓ層、２Ｏ−ＧａＡｓ［。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上に少なくとも２種類の２次電子放出率を有す
   る領域を配置して成る大容量読み出し専用メモリー。 ２、上記少なくとも２種類の２次電子放出率を有する領
   域は、上記基板の構成物質の組成、結晶構造、あるいは
   幾何形状のいずれかが異なつて成ることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の大容量読み出し専用メモリー
   。 ３、少なくとも２種類の２次電子放出率を有する領域を
   荷電粒子線を照射して検出することを特徴とする大容量
   読み出し専用メモリー。