JP3029499B2 - 記録再生装置 - Google Patents
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- G11B9/14—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using near-field interactions; Record carriers therefor using microscopic probe means, i.e. recording or reproducing by means directly associated with the tip of a microscopic electrical probe as used in Scanning Tunneling Microscopy [STM] or Atomic Force Microscopy [AFM] for inducing physical or electrical perturbations in a recording medium; Record carriers or media specially adapted for such transducing of information
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- G11B9/1472—Record carriers for recording or reproduction involving the use of microscopic probe means characterised by the form
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q70/00—General aspects of SPM probes, their manufacture or their related instrumentation, insofar as they are not specially adapted to a single SPM technique covered by group G01Q60/00
- G01Q70/06—Probe tip arrays
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q80/00—Applications, other than SPM, of scanning-probe techniques
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
- Y10S977/849—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
- Y10S977/86—Scanning probe structure
- Y10S977/874—Probe tip array
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- Semiconductor Memories (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、走査型トンネル顕微鏡
の原理を応用し、例えば、高密度かつ大容量を有する記
録再生装置に関するものである。
の原理を応用し、例えば、高密度かつ大容量を有する記
録再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年におけるメモリ素子およびメモリシ
ステムの用途は、コンピューターおよびその関連機器で
ある、ビデオディスク、デジタルオーディオディスク等
の多岐に渡るものとなり、エレクトロニクス産業の中核
をなしている。
ステムの用途は、コンピューターおよびその関連機器で
ある、ビデオディスク、デジタルオーディオディスク等
の多岐に渡るものとなり、エレクトロニクス産業の中核
をなしている。
【０００３】従来のメモリ素子においては、磁気メモリ
や半導体メモリが主流であったが、最近のレーザー技術
の進展に伴い、安価で高密度な記録媒体を用いた光メモ
リ素子などが登場している。しかし、今後のホームユー
スでのコンピューター利用や画像を中心とした情報産業
化が進む中、さらに記憶容量を大きく、かつ容積を小さ
くしたメモリ装置あるいは記録再生装置の具現化が望ま
れている。
や半導体メモリが主流であったが、最近のレーザー技術
の進展に伴い、安価で高密度な記録媒体を用いた光メモ
リ素子などが登場している。しかし、今後のホームユー
スでのコンピューター利用や画像を中心とした情報産業
化が進む中、さらに記憶容量を大きく、かつ容積を小さ
くしたメモリ装置あるいは記録再生装置の具現化が望ま
れている。
【０００４】一方、近年において、導体の表面原子の電
子構造を直接観察できる走査型トンネル顕微鏡（以下Ｓ
ＴＭと呼ぶ）が開発され、単結晶、非晶質を問わず実空
間で高い分解能の測定ができるようになっている。ＳＴ
Ｍは微小電流を検知する方法を用いているため、測定材
料に損傷を与えずに、かつ低電力で観察できる利点を有
する。また、超高真空中のみならず大気中、溶液中でも
動作し、種々の材料に対して用いることができるため、
広範囲な応用が期待されている。
子構造を直接観察できる走査型トンネル顕微鏡（以下Ｓ
ＴＭと呼ぶ）が開発され、単結晶、非晶質を問わず実空
間で高い分解能の測定ができるようになっている。ＳＴ
Ｍは微小電流を検知する方法を用いているため、測定材
料に損傷を与えずに、かつ低電力で観察できる利点を有
する。また、超高真空中のみならず大気中、溶液中でも
動作し、種々の材料に対して用いることができるため、
広範囲な応用が期待されている。
【０００５】応用の一つとして、試料中に高分解能で情
報を書き込む記録装置、また試料中に書き込まれた情報
を高分解能で読みだす再生装置としての研究が進められ
ていて、例えば特開昭６３−１６１５５２公報、特開昭
６３−１６１５５３公報等に記載されたものがある。
報を書き込む記録装置、また試料中に書き込まれた情報
を高分解能で読みだす再生装置としての研究が進められ
ていて、例えば特開昭６３−１６１５５２公報、特開昭
６３−１６１５５３公報等に記載されたものがある。
【０００６】これはＳＴＭと同様のプローブを用いて、
プローブと記録媒体間にパルス電圧を印加して局所的に
導電率を変化させて記録を行うもので、記録媒体として
電圧−電流特性においてメモリ性のあるスイッチング特
性を示す材料、例えばカルコゲン化合物類、π電子系有
機化合物の薄膜層を用いている。再生は、係る記録を行
った領域とそうでない領域のトンネル抵抗の変化により
行っている。この記録方式の記録媒体としては、プロー
ブに印加する電圧により記録媒体の表面形状が変化する
ものでも記録再生が可能である。
プローブと記録媒体間にパルス電圧を印加して局所的に
導電率を変化させて記録を行うもので、記録媒体として
電圧−電流特性においてメモリ性のあるスイッチング特
性を示す材料、例えばカルコゲン化合物類、π電子系有
機化合物の薄膜層を用いている。再生は、係る記録を行
った領域とそうでない領域のトンネル抵抗の変化により
行っている。この記録方式の記録媒体としては、プロー
ブに印加する電圧により記録媒体の表面形状が変化する
ものでも記録再生が可能である。
【０００７】このようなＳＴＭ技術を応用した装置で
は、プローブ電極と記録媒体とを約１ｎｍ程度まで近付
けて観察を行うものであるため、プローブと記録媒体と
の距離をÅオーダーで制御することが必要となり、さら
に、２次元に配列した情報を記録再生するためにはプロ
ーブの２次元走査を数１０Åオーダーで制御することが
必要となる。
は、プローブ電極と記録媒体とを約１ｎｍ程度まで近付
けて観察を行うものであるため、プローブと記録媒体と
の距離をÅオーダーで制御することが必要となり、さら
に、２次元に配列した情報を記録再生するためにはプロ
ーブの２次元走査を数１０Åオーダーで制御することが
必要となる。
【０００８】一方、記録再生の機能向上、特に高速化の
観点から多数のプローブを同時に駆動すること（プロー
ブのマルチ化）が提案されている。このような構成とす
る場合には、多数のプローブが配置された面積内で上記
の精度でプローブと記録媒体の相対位置を３次元的に制
御しなければならない。従来、この制御には、プローブ
側、あるいは記録媒体側に取り付けられた積層型圧電素
子、円筒型圧電素子等を用いている。しかし、これらの
素子は変位量は大きくとれるものの集積化には適してお
らず、マルチプローブ型の記録再生装置に使用するのに
は問題がある。ものような問題点を解決するための一つ
の形態として特開昭６２−２８１１３８号公報に開示さ
れるもののように、プローブを長さ数１００μｍ程度の
カンチレバー（片持ち梁）上に取り付け、このカンチレ
バーを圧電体、あるいは静電力で駆動する方法が考えら
れている。
観点から多数のプローブを同時に駆動すること（プロー
ブのマルチ化）が提案されている。このような構成とす
る場合には、多数のプローブが配置された面積内で上記
の精度でプローブと記録媒体の相対位置を３次元的に制
御しなければならない。従来、この制御には、プローブ
側、あるいは記録媒体側に取り付けられた積層型圧電素
子、円筒型圧電素子等を用いている。しかし、これらの
素子は変位量は大きくとれるものの集積化には適してお
らず、マルチプローブ型の記録再生装置に使用するのに
は問題がある。ものような問題点を解決するための一つ
の形態として特開昭６２−２８１１３８号公報に開示さ
れるもののように、プローブを長さ数１００μｍ程度の
カンチレバー（片持ち梁）上に取り付け、このカンチレ
バーを圧電体、あるいは静電力で駆動する方法が考えら
れている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複数の
プローブ電極を有するＳＴＭ構成の記録再生装置におい
ては、各プローブ電極と記録媒体との距離をÅオーダー
で精密に制御する必要があるうえに、さらに複数のプロ
ーブ電極の先端を連ねた面と記録媒体表面との面合わせ
機構が必要になるために熱膨張による熱ドリフトが大き
な問題となる。
プローブ電極を有するＳＴＭ構成の記録再生装置におい
ては、各プローブ電極と記録媒体との距離をÅオーダー
で精密に制御する必要があるうえに、さらに複数のプロ
ーブ電極の先端を連ねた面と記録媒体表面との面合わせ
機構が必要になるために熱膨張による熱ドリフトが大き
な問題となる。
【００１０】熱ドリフトは高密度、大容量の記録再生装
置を作製、使用する際に特に大きな障害となる。例えば
１ｃｍ角の面上に複数のプローブを設けた場合、プロー
ブ側と記録媒体との温度差が１℃あるとすると、プロー
ブと記録媒体の２次元平面上の相対位置は０．１μｍ程
度変化してしまう。このような位置変化は、記録再生装
置として使用したときには、トラッキングエラー、読み
出しエラー等を引き起こすため、致命的な欠陥となる。
このような熱ドリフトの発生を防ぐためには、ペルチェ
素子等を用いて精密な温度制御を行うことが考えられて
いるが、このような構成とした場合には製造される装置
が複雑かつ高価なものになってしまうという問題点があ
る。
置を作製、使用する際に特に大きな障害となる。例えば
１ｃｍ角の面上に複数のプローブを設けた場合、プロー
ブ側と記録媒体との温度差が１℃あるとすると、プロー
ブと記録媒体の２次元平面上の相対位置は０．１μｍ程
度変化してしまう。このような位置変化は、記録再生装
置として使用したときには、トラッキングエラー、読み
出しエラー等を引き起こすため、致命的な欠陥となる。
このような熱ドリフトの発生を防ぐためには、ペルチェ
素子等を用いて精密な温度制御を行うことが考えられて
いるが、このような構成とした場合には製造される装置
が複雑かつ高価なものになってしまうという問題点があ
る。
【００１１】本発明は上述したような従来の技術が有す
る問題点に鑑みてなされたものであって、熱ドリフトの
影響を低減することができ、安価で信頼性の高い記録再
生装置を実現することを目的とする。
る問題点に鑑みてなされたものであって、熱ドリフトの
影響を低減することができ、安価で信頼性の高い記録再
生装置を実現することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の記録再生装置
は、情報を記録するための記録媒体と、該記録媒体の記
録面に対向する複数のプローブが設けられたプローブ支
持板とを具備する記録再生装置において、前記プローブ
支持板がおのおの複数のプローブを含む複数のブロック
に分割されており、各々のブロックには、各ブロックを
記録面に平行な面内で互いに独立に移動させる駆動手段
がそれぞれ設けられている。
は、情報を記録するための記録媒体と、該記録媒体の記
録面に対向する複数のプローブが設けられたプローブ支
持板とを具備する記録再生装置において、前記プローブ
支持板がおのおの複数のプローブを含む複数のブロック
に分割されており、各々のブロックには、各ブロックを
記録面に平行な面内で互いに独立に移動させる駆動手段
がそれぞれ設けられている。
【００１３】本発明の他の形態による記録再生装置は、
情報を記録するための記録媒体と、該記録媒体の記録面
に対向する複数のプローブが設けられたプローブ支持板
とを具備する記録再生装置において、 前記記録媒体がお
のおの複数のプローブに対向して配置された記録エリア
を有する複数のブロックに分割されており、 各々のブロ
ックには、各ブロックを記録面に平行な面内で互いに独
立に移動させる駆動手段がそれぞれ設けられている。 本
発明のさらに他の形態による記録再生装置は、情報を記
録するための記録媒体と、該記録媒体の記録面に対向す
る複数のプローブが設けられたプローブ支持板とを具備
する記録再生装置において、 前記プローブ支持板はおの
おの複数のプローブを含む複数のブロックに分割されて
おり、且つ、前記記録媒体はおのおの複数のプローブに
対向して配置された記録エリアを有する複数のブロック
に分割されており、 プローブ支持板および記録媒体の各
々のブロックには、各ブロックを記録面に平行な面内で
互いに独立に移動させる駆動手段がそれぞれ設けられて
いる。
情報を記録するための記録媒体と、該記録媒体の記録面
に対向する複数のプローブが設けられたプローブ支持板
とを具備する記録再生装置において、 前記記録媒体がお
のおの複数のプローブに対向して配置された記録エリア
を有する複数のブロックに分割されており、 各々のブロ
ックには、各ブロックを記録面に平行な面内で互いに独
立に移動させる駆動手段がそれぞれ設けられている。 本
発明のさらに他の形態による記録再生装置は、情報を記
録するための記録媒体と、該記録媒体の記録面に対向す
る複数のプローブが設けられたプローブ支持板とを具備
する記録再生装置において、 前記プローブ支持板はおの
おの複数のプローブを含む複数のブロックに分割されて
おり、且つ、前記記録媒体はおのおの複数のプローブに
対向して配置された記録エリアを有する複数のブロック
に分割されており、 プローブ支持板および記録媒体の各
々のブロックには、各ブロックを記録面に平行な面内で
互いに独立に移動させる駆動手段がそれぞれ設けられて
いる。
【００１４】
【作用】プローブ支持板や記録媒体が、それぞれに駆動
手段が設けられた複数ブロックに分割されているので、
熱膨張による熱ドリフトが発生し、プローブ支持板や記
録媒体の相対位置が変化しても各ブロックを独立に移動
させることによって確実な読み出し動作および書き込み
動作を行うことができる。
手段が設けられた複数ブロックに分割されているので、
熱膨張による熱ドリフトが発生し、プローブ支持板や記
録媒体の相対位置が変化しても各ブロックを独立に移動
させることによって確実な読み出し動作および書き込み
動作を行うことができる。
【００１５】なお、本発明においては記録媒体に平行な
面内での記録媒体とプローブとの相対位置を変化させる
ことが重要であり、記録媒体に垂直な方向での記録媒体
とプローブとの相対位置の移動手段は有していてもいな
くてもよい。また、該垂直移動手段を有する場合、駆動
力としては、静電力、圧電力、磁気力などいかなる力を
用いてもよく、上記のように記録媒体、プローブのいず
れかまたは両方を動かしてもよい。
面内での記録媒体とプローブとの相対位置を変化させる
ことが重要であり、記録媒体に垂直な方向での記録媒体
とプローブとの相対位置の移動手段は有していてもいな
くてもよい。また、該垂直移動手段を有する場合、駆動
力としては、静電力、圧電力、磁気力などいかなる力を
用いてもよく、上記のように記録媒体、プローブのいず
れかまたは両方を動かしてもよい。
【００１６】また、本発明記録再生装置は前記プローブ
によって、前記記録媒体に関する物理量を変化、または
検出することによって情報の記録または再生を行うが、
該物理量としては、トンネル電流、表面電子状態、形状
などのようなものでよい。つまり、走査型トンネル顕微
鏡、原子間力顕微鏡、磁気力顕微鏡等プローブを走査す
る形態を応用したものならばよい。
によって、前記記録媒体に関する物理量を変化、または
検出することによって情報の記録または再生を行うが、
該物理量としては、トンネル電流、表面電子状態、形状
などのようなものでよい。つまり、走査型トンネル顕微
鏡、原子間力顕微鏡、磁気力顕微鏡等プローブを走査す
る形態を応用したものならばよい。
【００１７】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１８】（実施例１）図１は、本発明の第１の実施
例の基本構成を示す図である。
例の基本構成を示す図である。
【００１９】本実施例に示される記録再生装置はＳＴＭ
の構成を応用したものである。図中、１０１はＸＹ走査
機構、１０２はＺ軸制御機構、１０３は基板、１０４は
電極、１０５は記録媒体、１０６はプローブ、１０７は
プローブ支持板、１０８は複数のプローブからの信号を
切り替えるマルチプレクサ、１０９はＸＹドライバ、１
１０はＺ軸ドライバ、１１１はバイアス電源、１１２は
トンネル電流信号増幅部である。また、１０８はマルチ
プレクサ、１０９はＸＹドライバ、１１０はＺ軸ドライ
バ、１１１はバイアス電源、１１２は信号増幅部であ
り、これらはコントローラ１１３によって一括制御され
る。
の構成を応用したものである。図中、１０１はＸＹ走査
機構、１０２はＺ軸制御機構、１０３は基板、１０４は
電極、１０５は記録媒体、１０６はプローブ、１０７は
プローブ支持板、１０８は複数のプローブからの信号を
切り替えるマルチプレクサ、１０９はＸＹドライバ、１
１０はＺ軸ドライバ、１１１はバイアス電源、１１２は
トンネル電流信号増幅部である。また、１０８はマルチ
プレクサ、１０９はＸＹドライバ、１１０はＺ軸ドライ
バ、１１１はバイアス電源、１１２は信号増幅部であ
り、これらはコントローラ１１３によって一括制御され
る。
【００２０】図２は、プローブ支持板１０７の部分平面
図である。
図である。
【００２１】１ｃｍ×１ｃｍの大きさのＳｉ基板２０１
上に、該Ｓｉ基板２０１に対して２次元に駆動される３
×３に配列された計９個のブロックが作製されている。
ここでは、そのうちの１つであるブロック２０２のみが
示されている。各ブロックの大きさは５００μｍ×５０
０μｍである。ブロック２０２はブロック２０２の周囲
に配設されたヒンジ２０３，２０４，２０５，２０６と
各ヒンジ２０３，２０４，２０５，２０６の略中央部か
らブロック２０２に向けて形成されたヒンジ２０７，２
０８，２０９，２１０によって支持されている。
上に、該Ｓｉ基板２０１に対して２次元に駆動される３
×３に配列された計９個のブロックが作製されている。
ここでは、そのうちの１つであるブロック２０２のみが
示されている。各ブロックの大きさは５００μｍ×５０
０μｍである。ブロック２０２はブロック２０２の周囲
に配設されたヒンジ２０３，２０４，２０５，２０６と
各ヒンジ２０３，２０４，２０５，２０６の略中央部か
らブロック２０２に向けて形成されたヒンジ２０７，２
０８，２０９，２１０によって支持されている。
【００２２】ヒンジ２０３は、ブロック２０２側の側面
に形成されている電極２１１とＳｉ基板２０１側の溝の
側面に形成されている電極２１２とともに駆動手段を構
成するもので、ブロック２０２は各電極２１１，２１２
の間（間隔１０μｍ）に電圧を印加することにより、静
電力で変形するものである。他のヒンジ２０４，２０
５，２０６における変形動作もヒンジ２０３と同様であ
り、これらの変形動作はコントローラ１１３によって行
われる。ヒンジ２０３，２０４，２０５，２０６の寸法
は長さ８００μｍ、幅１５μｍ、厚さ０．５ｍｍであ
り、ヒンジ２０７，２０８，２０９，２１０の寸法は長
さ２００μｍ、幅１５μｍ、厚さ１μｍである。電極２
１１，２１２間に０〜５０Ｖの電圧を印加することによ
り、各ヒンジを変位させてブロック２０２を±０．５μ
ｍ移動させることができた。なお、各ヒンジを変位させ
てブロック２０２を移動させる際には、ブロック２０２
に歪みが発生することを防止するために、ブロック２０
２を挟んで対向するヒンジを同方向に変位させることが
望ましく、各ヒンジの電極に印加する電圧値はこのこと
を考慮して決定すればよい。
に形成されている電極２１１とＳｉ基板２０１側の溝の
側面に形成されている電極２１２とともに駆動手段を構
成するもので、ブロック２０２は各電極２１１，２１２
の間（間隔１０μｍ）に電圧を印加することにより、静
電力で変形するものである。他のヒンジ２０４，２０
５，２０６における変形動作もヒンジ２０３と同様であ
り、これらの変形動作はコントローラ１１３によって行
われる。ヒンジ２０３，２０４，２０５，２０６の寸法
は長さ８００μｍ、幅１５μｍ、厚さ０．５ｍｍであ
り、ヒンジ２０７，２０８，２０９，２１０の寸法は長
さ２００μｍ、幅１５μｍ、厚さ１μｍである。電極２
１１，２１２間に０〜５０Ｖの電圧を印加することによ
り、各ヒンジを変位させてブロック２０２を±０．５μ
ｍ移動させることができた。なお、各ヒンジを変位させ
てブロック２０２を移動させる際には、ブロック２０２
に歪みが発生することを防止するために、ブロック２０
２を挟んで対向するヒンジを同方向に変位させることが
望ましく、各ヒンジの電極に印加する電圧値はこのこと
を考慮して決定すればよい。
【００２３】ブロック２０２上にはカンチレバー２１３
が６本形成されており、その上部にはトンネル電流検出
用のプローブ１０６が設けられている。カンチレバー２
１３の長さは２２０μｍ、幅８０μｍ、厚さ１μｍであ
る。
が６本形成されており、その上部にはトンネル電流検出
用のプローブ１０６が設けられている。カンチレバー２
１３の長さは２２０μｍ、幅８０μｍ、厚さ１μｍであ
る。
【００２４】ブロック２０２上に形成された６つのプロ
ーブ１０６で検出されたトンネル電流は、マルチプレク
サ回路１０８に送られ、読み出しを行うブロックのトン
ネル電流信号のみが選択されて配線２１６を通じてコン
トローラ１１３（図１参照）へ送られ、読み出した情報
が確認される。
ーブ１０６で検出されたトンネル電流は、マルチプレク
サ回路１０８に送られ、読み出しを行うブロックのトン
ネル電流信号のみが選択されて配線２１６を通じてコン
トローラ１１３（図１参照）へ送られ、読み出した情報
が確認される。
【００２５】なお、上記の各構成品は、全ての作製工程
にフォトリソグラフィー、Ｓｉ単結晶の異方性エッチン
グ等のＳｉＩＣの作製プロセスが用いられている。この
ため、高精度のものを生産性よく作製することができ
た。
にフォトリソグラフィー、Ｓｉ単結晶の異方性エッチン
グ等のＳｉＩＣの作製プロセスが用いられている。この
ため、高精度のものを生産性よく作製することができ
た。
【００２６】図３は図２中のＡ−Ａ′線断面図である。
【００２７】Ｓｉウエハー３０１は（１００）方位のも
のであり、その上面に形成されるＳｉＮ膜３０４，３０
５はＣＶＤ法により厚さ１μｍに成膜されてＳｉ基板２
０１とされている。カンチレバー２１３の先端にはＡｇ
を堆積させることによりトンネル電流検出用のプローブ
１０６が形成されている。プローブ１０６はＳｉウエハ
ー３０１上に作製されたマルチプレクサ回路１０８と配
線２１６によって接続されている。Ｓｉ基板２０１のヒ
ンジとなる部分には、Ｓｉ基板２０１の上面と略垂直な
側面に静電駆動用の電極２１１，２１２が対向して形成
されている。なお、ここで述べたカンチレバー２１３は
アクチュエート部分を有しておらず、カンチレバー２１
３の弾性を利用して記録媒体に接触させる。
のであり、その上面に形成されるＳｉＮ膜３０４，３０
５はＣＶＤ法により厚さ１μｍに成膜されてＳｉ基板２
０１とされている。カンチレバー２１３の先端にはＡｇ
を堆積させることによりトンネル電流検出用のプローブ
１０６が形成されている。プローブ１０６はＳｉウエハ
ー３０１上に作製されたマルチプレクサ回路１０８と配
線２１６によって接続されている。Ｓｉ基板２０１のヒ
ンジとなる部分には、Ｓｉ基板２０１の上面と略垂直な
側面に静電駆動用の電極２１１，２１２が対向して形成
されている。なお、ここで述べたカンチレバー２１３は
アクチュエート部分を有しておらず、カンチレバー２１
３の弾性を利用して記録媒体に接触させる。
【００２８】カンチレバー２１３と記録媒体との相対的
な変位について述べると、Ｚ方向、つまり記録媒体１０
５（図１参照）に対して垂直な方向への変位は、粗動に
ついては図１に示したＺ軸制御機構１０２を用いて行わ
れる。具体的には図１中のＸＹ走査機構１０１の上部に
設置された円筒型圧電素子（不図示）により記録媒体１
０５を駆動し、微動についてははカンチレバー２１３の
弾性によるパッシブ駆動を行っている。
な変位について述べると、Ｚ方向、つまり記録媒体１０
５（図１参照）に対して垂直な方向への変位は、粗動に
ついては図１に示したＺ軸制御機構１０２を用いて行わ
れる。具体的には図１中のＸＹ走査機構１０１の上部に
設置された円筒型圧電素子（不図示）により記録媒体１
０５を駆動し、微動についてははカンチレバー２１３の
弾性によるパッシブ駆動を行っている。
【００２９】Ｘ，Ｙ方向、つまり記録媒体面内方向の走
査およびトラッキングは図１中のＸＹ走査機構１０１を
用いて行われる。具体的には記録媒体１０５を載置する
ステンレス製のフレームを積層型圧電素子（不図示）に
より駆動している。
査およびトラッキングは図１中のＸＹ走査機構１０１を
用いて行われる。具体的には記録媒体１０５を載置する
ステンレス製のフレームを積層型圧電素子（不図示）に
より駆動している。
【００３０】本実施例に用いられる記録媒体１０５とし
ては、ガラス基板上にＡｕを蒸着し、さらにその上部に
ポリイミドＬＢ膜を４層（約１５Å）成膜したものを用
いた。この構成においてカンチレバー２１３上のプロー
ブ２１６と記録媒体１０５の下地のＡｕとの間にパルス
電圧を印加することにより、記録媒体の電気抵抗率が２
桁程度変化し、この状態が保持されることによって、情
報を記録することができた。なお、その領域の大きさは
１００Å×１００Åと非常に小さく、超高密度の記録を
行うことができた。
ては、ガラス基板上にＡｕを蒸着し、さらにその上部に
ポリイミドＬＢ膜を４層（約１５Å）成膜したものを用
いた。この構成においてカンチレバー２１３上のプロー
ブ２１６と記録媒体１０５の下地のＡｕとの間にパルス
電圧を印加することにより、記録媒体の電気抵抗率が２
桁程度変化し、この状態が保持されることによって、情
報を記録することができた。なお、その領域の大きさは
１００Å×１００Åと非常に小さく、超高密度の記録を
行うことができた。
【００３１】続いて、記録の時と同一のプローブ１０６
を用いて再生動作を行った。該プローブ１０６と上記の
記録媒体１０５を構成するＡｕとの間に記録時のパルス
電圧よりも低い電圧値のバイアス電圧を印加し、プロー
ブ−Ａｕ間のトンネル電流の変化を読み取ることによ
り、記録媒体１０５上で電気抵抗率の異なる部分を検出
することができ、同一プローブで情報の記録、再生を行
えることを確認した。
を用いて再生動作を行った。該プローブ１０６と上記の
記録媒体１０５を構成するＡｕとの間に記録時のパルス
電圧よりも低い電圧値のバイアス電圧を印加し、プロー
ブ−Ａｕ間のトンネル電流の変化を読み取ることによ
り、記録媒体１０５上で電気抵抗率の異なる部分を検出
することができ、同一プローブで情報の記録、再生を行
えることを確認した。
【００３２】次に、温度変化によるドリフトの影響を除
去できるかどうかをチェックするために以下のような実
験を行った。まず、環境温度２０℃のもとで、Ｓｉ基板
２０１上の５４本のプローブを並列に操作し、上述の方
法で情報を記録ビット列として書き込んだ。
去できるかどうかをチェックするために以下のような実
験を行った。まず、環境温度２０℃のもとで、Ｓｉ基板
２０１上の５４本のプローブを並列に操作し、上述の方
法で情報を記録ビット列として書き込んだ。
【００３３】図４は上記の書き込みによって記録媒体１
０５に形成された記録ビット列の様子を模式的に示す図
である。
０５に形成された記録ビット列の様子を模式的に示す図
である。
【００３４】図中、４０２は記録ビット、４０３，４０
４，４０５，４０６等は各ブロックごとの記録エリアで
ある。続いて、環境温度を２５℃に設定し、上述の方法
で記録ビットの読み出しを行った。このとき、５４本の
プローブのうち、左上部のブロックの中の１本のプロー
ブを規準とし、ＸＹ走査機構１０１によってプローブ支
持板１０７を一体駆動して記録媒体１０５−プローブ１
０６間の２次元的な位置合わせを行った。その結果、記
録エリア４０３内での温度ドリフトによるずれ量は記録
ビット列の間隔以内（約２０ｎｍ）におさまっており、
記録情報を正しく読み出すことができた。他のブロック
は温度ドリフトのためにプローブの先端位置と書き込み
時の記録ビット位置がずれてしまい、読み出しができな
かった。そこで、９個のブロックを独立に静電力によっ
て変位させ記録ビットの読み出し位置を調整したとこ
ろ、正確な記録情報の再生を行うことができた。
４，４０５，４０６等は各ブロックごとの記録エリアで
ある。続いて、環境温度を２５℃に設定し、上述の方法
で記録ビットの読み出しを行った。このとき、５４本の
プローブのうち、左上部のブロックの中の１本のプロー
ブを規準とし、ＸＹ走査機構１０１によってプローブ支
持板１０７を一体駆動して記録媒体１０５−プローブ１
０６間の２次元的な位置合わせを行った。その結果、記
録エリア４０３内での温度ドリフトによるずれ量は記録
ビット列の間隔以内（約２０ｎｍ）におさまっており、
記録情報を正しく読み出すことができた。他のブロック
は温度ドリフトのためにプローブの先端位置と書き込み
時の記録ビット位置がずれてしまい、読み出しができな
かった。そこで、９個のブロックを独立に静電力によっ
て変位させ記録ビットの読み出し位置を調整したとこ
ろ、正確な記録情報の再生を行うことができた。
【００３５】（実施例２）次に、本発明の第２の実施例
について説明する。
について説明する。
【００３６】本実施例は第１の実施例と同様に、プロー
ブ側を３×３のブロックに分割したうえで、各ブロック
を圧電力で変位させる形態としたものである。
ブ側を３×３のブロックに分割したうえで、各ブロック
を圧電力で変位させる形態としたものである。
【００３７】図５は本実施例に使用したプローブ支持板
の部分平面図である。
の部分平面図である。
【００３８】１ｃｍ×１ｃｍの大きさのＳｉ基板５０１
上に、該Ｓｉ基板５０１に対して２次元に駆動される３
×３に配列された計９個のブロックが作製されている。
ここでは、そのうちの１つであるブロック５０２のみが
示されている。
上に、該Ｓｉ基板５０１に対して２次元に駆動される３
×３に配列された計９個のブロックが作製されている。
ここでは、そのうちの１つであるブロック５０２のみが
示されている。
【００３９】各ブロックの大きさは５００μｍ×５００
μｍである。ブロック５０２はブロック５０２の周囲に
配設されたヒンジ５０３，５０４，５０５，５０６と各
ヒンジ５０３，５０４，５０５，５０６の略中央部から
ブロック５０２に向けて形成されたヒンジ５０７，５０
８，５０９，５１０によって支持されており、ヒンジ５
０３，５０４，５０５，５０６のそれぞれには分割され
た圧電体層５１１が設けられている。
μｍである。ブロック５０２はブロック５０２の周囲に
配設されたヒンジ５０３，５０４，５０５，５０６と各
ヒンジ５０３，５０４，５０５，５０６の略中央部から
ブロック５０２に向けて形成されたヒンジ５０７，５０
８，５０９，５１０によって支持されており、ヒンジ５
０３，５０４，５０５，５０６のそれぞれには分割され
た圧電体層５１１が設けられている。
【００４０】本実施例で用いられる、カンチレバー５１
２、トンネル電流検出用のプローブ５１３、マルチプレ
クサ５１４、配線５１５のそれぞれは第１の実施例を示
した図１および図２中のカンチレバー２１３、トンネル
電流検出用のプローブ１０６、マルチプレクサ１０８、
配線２１６と同様である。
２、トンネル電流検出用のプローブ５１３、マルチプレ
クサ５１４、配線５１５のそれぞれは第１の実施例を示
した図１および図２中のカンチレバー２１３、トンネル
電流検出用のプローブ１０６、マルチプレクサ１０８、
配線２１６と同様である。
【００４１】図６は図５中のＢ−Ｂ′線断面図である。
【００４２】図中、Ｓｉウエハー６０１には、ＳｉＮ膜
６０２が形成されてＳｉ基板５０１とされている。ヒン
ジを構成する部分においてはＳｉウエハー６０１はエッ
チング除去されてＳｉＮ膜６０３のみとされ、該ＳｉＮ
膜６０３の上部にはＡｕ膜にて形成された電極６０４が
形成されている。電極６０４の上部には、厚さ１μｍの
ＺｎＯ膜である圧電体層５１１1，５１１2が図５に示し
た圧電体層５１１として分離した形状にて形成され、該
圧電体層５１１1，５１１2の上部にはＡｕ膜である電極
６０７，６０８がそれぞれ形成されている。電極６０４
−６０７間と、電極６０４−６０８間とに符号の異なる
電界を印加することにより、ヒンジ５０３，５０４，５
０５，５０６（図５参照）は変形する。実際には、０〜
１０Ｖの電圧を印加することにより、ブロック５０２は
±０．２μｍ変位する。
６０２が形成されてＳｉ基板５０１とされている。ヒン
ジを構成する部分においてはＳｉウエハー６０１はエッ
チング除去されてＳｉＮ膜６０３のみとされ、該ＳｉＮ
膜６０３の上部にはＡｕ膜にて形成された電極６０４が
形成されている。電極６０４の上部には、厚さ１μｍの
ＺｎＯ膜である圧電体層５１１1，５１１2が図５に示し
た圧電体層５１１として分離した形状にて形成され、該
圧電体層５１１1，５１１2の上部にはＡｕ膜である電極
６０７，６０８がそれぞれ形成されている。電極６０４
−６０７間と、電極６０４−６０８間とに符号の異なる
電界を印加することにより、ヒンジ５０３，５０４，５
０５，５０６（図５参照）は変形する。実際には、０〜
１０Ｖの電圧を印加することにより、ブロック５０２は
±０．２μｍ変位する。
【００４３】記録媒体として第１の実施例と同様なもの
を用い、環境温度２０℃で記録ビットの書き込みを行
い、環境温度２２℃で記録ビットの読み出しを行ったと
ころ、各ブロックを独立に制御することにより、第１の
実施例と同様に正確な情報の記録／再生を行うことがで
きた。
を用い、環境温度２０℃で記録ビットの書き込みを行
い、環境温度２２℃で記録ビットの読み出しを行ったと
ころ、各ブロックを独立に制御することにより、第１の
実施例と同様に正確な情報の記録／再生を行うことがで
きた。
【００４４】（実施例３）プローブ板としては第１の実
施例と同様なものを使用し、記録媒体としてはＳｉウエ
ハー上にＡｕを蒸着し、さらにその上部にポリイミドＬ
Ｂ膜を４層（約１５Å）成膜したものを用いた。情報の
記録／再生方法は第１の実施例および第２の実施例と同
様である。
施例と同様なものを使用し、記録媒体としてはＳｉウエ
ハー上にＡｕを蒸着し、さらにその上部にポリイミドＬ
Ｂ膜を４層（約１５Å）成膜したものを用いた。情報の
記録／再生方法は第１の実施例および第２の実施例と同
様である。
【００４５】図７は本実施例に使用した記録媒体の部分
平面図である。
平面図である。
【００４６】図７に示される、Ｓｉ基板７０１、情報が
記録されるブロック７０２、該ブロック７０２を支持す
るヒンジ７０３，７０４，７０５，７０６，７０７，７
０８，７０９，７１０の各構成および寸法は第１の実施
例に示したＳｉ基板２０１、情報を記録するプローブが
形成されたブロック２０２、該ブロック２０２を支持す
るヒンジ２０３，２０４，２０５，２０６，２０７，２
０８，２０９，２１０と同様である。
記録されるブロック７０２、該ブロック７０２を支持す
るヒンジ７０３，７０４，７０５，７０６，７０７，７
０８，７０９，７１０の各構成および寸法は第１の実施
例に示したＳｉ基板２０１、情報を記録するプローブが
形成されたブロック２０２、該ブロック２０２を支持す
るヒンジ２０３，２０４，２０５，２０６，２０７，２
０８，２０９，２１０と同様である。
【００４７】ヒンジ７０３上には不純物のドーピング、
フォトリソグラフィーにより櫛形電極７１２が形成され
ており、該櫛形電極７１１に対向する部分のＳｉ基板２
０１側にも同様の櫛形電極７１１が形成されている。７
１３は配線部である。ヒンジ７０４，７０５，７０６に
ついても同様の櫛形電極がそれぞれ形成されているが、
説明を簡単にするために図示省略する。
フォトリソグラフィーにより櫛形電極７１２が形成され
ており、該櫛形電極７１１に対向する部分のＳｉ基板２
０１側にも同様の櫛形電極７１１が形成されている。７
１３は配線部である。ヒンジ７０４，７０５，７０６に
ついても同様の櫛形電極がそれぞれ形成されているが、
説明を簡単にするために図示省略する。
【００４８】上記の各櫛形電極７１１，７１２のギャッ
プを約１μｍとし、櫛の寸法が１０μｍ×５０μｍの歯
を０．５ｍｍにわたって形成したものであり、櫛の対の
数は１０〜２０である。上記櫛形電極７１１，７１２間
に０〜５０Ｖの電圧を印加することによってヒンジ７０
３等は変形し、ブロック７０２を±０．３μｍ変位させ
ることができた。
プを約１μｍとし、櫛の寸法が１０μｍ×５０μｍの歯
を０．５ｍｍにわたって形成したものであり、櫛の対の
数は１０〜２０である。上記櫛形電極７１１，７１２間
に０〜５０Ｖの電圧を印加することによってヒンジ７０
３等は変形し、ブロック７０２を±０．３μｍ変位させ
ることができた。
【００４９】上述のプローブ板および記録媒体を用い
て、環境温度２０℃で記録ビットの書き込み、環境温度
３０℃で記録ビットの読み出しを行ったところ、プロー
ブ側、記録媒体側の各ブロックを独立に制御することに
より、第１の実施例と同様に正確な情報の記録／再生を
行うことができた。
て、環境温度２０℃で記録ビットの書き込み、環境温度
３０℃で記録ビットの読み出しを行ったところ、プロー
ブ側、記録媒体側の各ブロックを独立に制御することに
より、第１の実施例と同様に正確な情報の記録／再生を
行うことができた。
【００５０】本実施例においては読み出し時の温度を第
１の実施例および第２の実施例のときよりも高くしたに
も関わらず、各実施例と同様に正確な読み出しを行うこ
とができた。これは、プローブ、記録媒体の基体がとも
にＳｉであり、プローブおよび記録媒体がともにブロッ
ク化されたことにより、発生する熱ドリフトの量自体が
少なくなるとともに調整範囲が広がって、より広範囲な
温度領域で使用可能となったことを示している。
１の実施例および第２の実施例のときよりも高くしたに
も関わらず、各実施例と同様に正確な読み出しを行うこ
とができた。これは、プローブ、記録媒体の基体がとも
にＳｉであり、プローブおよび記録媒体がともにブロッ
ク化されたことにより、発生する熱ドリフトの量自体が
少なくなるとともに調整範囲が広がって、より広範囲な
温度領域で使用可能となったことを示している。
【００５１】なお、以上述べた各実施例において、駆動
手段を第１の実施例および第２の実施例においては、静
電力によって駆動し、第２の実施例においては圧電力に
よって駆動するものとして説明したが、これらは特に限
定されるものではなく、記録再生装置の形状や配置によ
って使いわければよい。
手段を第１の実施例および第２の実施例においては、静
電力によって駆動し、第２の実施例においては圧電力に
よって駆動するものとして説明したが、これらは特に限
定されるものではなく、記録再生装置の形状や配置によ
って使いわければよい。
【００５２】また、各実施例においては読み出し時に各
ブロックの制御を行う場合について説明したが、記録位
置が定められている記録媒体については、書き込み時お
よび読み込み時のそれぞれにおいて各ブロックを制御す
ることにより、さらに正確な情報の記録／再生を行うこ
とができる。
ブロックの制御を行う場合について説明したが、記録位
置が定められている記録媒体については、書き込み時お
よび読み込み時のそれぞれにおいて各ブロックを制御す
ることにより、さらに正確な情報の記録／再生を行うこ
とができる。
【００５３】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
【００５４】請求項１および請求項２に記載のものにお
いては、熱膨張により発生した熱ドリフトに応じて、記
録媒体もしくはプローブを移動させることにより、熱ド
リフトの影響が軽減され、情報の記録ビットサイズを小
さくでき、高密度大容量の記録再生装置を達成すること
ができる効果がある。
いては、熱膨張により発生した熱ドリフトに応じて、記
録媒体もしくはプローブを移動させることにより、熱ド
リフトの影響が軽減され、情報の記録ビットサイズを小
さくでき、高密度大容量の記録再生装置を達成すること
ができる効果がある。
【００５５】また、ブロックごとに制御を行うために、
電気制御系の負担が小さなものとなり、安価で信頼性の
高い記録再生装置とするとともに、記録媒体面内に変位
させる部分の寸法が大きくとれるために、動作マージン
を大きくし、信頼性および耐久性の高い記録再生装置と
することができる効果がある。
電気制御系の負担が小さなものとなり、安価で信頼性の
高い記録再生装置とするとともに、記録媒体面内に変位
させる部分の寸法が大きくとれるために、動作マージン
を大きくし、信頼性および耐久性の高い記録再生装置と
することができる効果がある。
【００５６】さらに、熱膨張の違いを考慮することなく
プローブ、記録媒体および基板を選択することができる
ので、記録媒体として、記録再生特性の優れた材料を用
いることができ、この点からも信頼性の高い記録再生装
置とすることができる効果がある。
プローブ、記録媒体および基板を選択することができる
ので、記録媒体として、記録再生特性の優れた材料を用
いることができ、この点からも信頼性の高い記録再生装
置とすることができる効果がある。
【００５７】請求項３に記載のものにおいては、熱膨張
により発生した熱ドリフトに応じて、記録媒体とプロー
ブの双方を移動させることができるため、上記各効果が
一層向上された記録再生装置とすることができる効果が
ある。
により発生した熱ドリフトに応じて、記録媒体とプロー
ブの双方を移動させることができるため、上記各効果が
一層向上された記録再生装置とすることができる効果が
ある。
【図１】本発明の第１の実施例の基本構成を示す図であ
る。
る。
【図２】図１中のプローブ支持板１０７の部分平面図で
ある。
ある。
【図３】図２中のＡ−Ａ′線断面図である。
【図４】第１の実施例によって記録媒体１０５に形成さ
れる記録ビット列の様子を示す図である。
れる記録ビット列の様子を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例で使用されるプローブ支
持板の部分平面図である。
持板の部分平面図である。
【図６】図５中のＢ−Ｂ′線断面図である。
【図７】本発明の第３の実施例で使用される記録媒体の
部分平面図である。
部分平面図である。
１０１ ＸＹ走査機構 １０２ Ｚ軸制御機構 １０３ 基板 １０４，２１１，２１２，６０４，６０７，６０８
電極 １０５ 記録媒体 １０６，５１３ プローブ １０７，５１４ プローブ支持板 １０８ マルチプレクサ １０９ ＸＹドライバ １１０ Ｚ軸ドライバ １１１ バイアス電源 １１２ トンネル電流信号増幅部 １１３ コントローラ ２０１，５０１，７０１ Ｓｉ基板 ２０２，５０２ ブロック ２０３〜２１０，５０３〜５１０，７０３〜７１０
ヒンジ ２１３，５１２ カンチレバー ２１６，５１５，７１３ 配線 ３０１，６０１ Ｓｉウエハー ３０４，３０５，６０２，６０３ ＳｉＮ膜 ４０２ 記録ビット ４０３〜４０６ 記録エリア ５１１，５１１1，５１１2 圧電体層 ７１１，７１２ 櫛形電極
電極 １０５ 記録媒体 １０６，５１３ プローブ １０７，５１４ プローブ支持板 １０８ マルチプレクサ １０９ ＸＹドライバ １１０ Ｚ軸ドライバ １１１ バイアス電源 １１２ トンネル電流信号増幅部 １１３ コントローラ ２０１，５０１，７０１ Ｓｉ基板 ２０２，５０２ ブロック ２０３〜２１０，５０３〜５１０，７０３〜７１０
ヒンジ ２１３，５１２ カンチレバー ２１６，５１５，７１３ 配線 ３０１，６０１ Ｓｉウエハー ３０４，３０５，６０２，６０３ ＳｉＮ膜 ４０２ 記録ビット ４０３〜４０６ 記録エリア ５１１，５１１1，５１１2 圧電体層 ７１１，７１２ 櫛形電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 敬介 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 審査官 広岡 浩平 (56)参考文献 特開 平４−98102（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G11B 9/14
Claims (3)
- 【請求項１】 情報を記録するための記録媒体と、該記
録媒体の記録面に対向する複数のプローブが設けられた
プローブ支持板とを具備する記録再生装置において、 前記プローブ支持板がおのおの複数のプローブを含む複
数のブロックに分割されており、各々のブロックには、
各ブロックを記録面に平行な面内で互いに独立に移動さ
せる駆動手段がそれぞれ設けられていることを特徴とす
る記録再生装置。 - 【請求項２】 情報を記録するための記録媒体と、該記
録媒体の記録面に対向する複数のプローブが設けられた
プローブ支持板とを具備する記録再生装置において、 前記記録媒体がおのおの複数のプローブに対向して配置
された記録エリアを有する複数のブロックに分割されて
おり、各々の ブロックには、各ブロックを記録面に平行な面内
で互いに独立に移動させる駆動手段がそれぞれ設けられ
ていることを特徴とする記録再生装置。 - 【請求項３】 情報を記録するための記録媒体と、該記
録媒体の記録面に対向する複数のプローブが設けられた
プローブ支持板とを具備する記録再生装置において、 前記プローブ支持板はおのおの複数のプローブを含む複
数のブロックに分割されており、且つ、前記記録媒体は
おのおの複数のプローブに対向して配置された記録エリ
アを有する複数のブロックに分割されており、 プローブ支持板および記録媒体の各々のブロックには、
各ブロックを記録面に平行な面内で互いに独立に移動さ
せる駆動手段がそれぞれ設けられていることを特徴とす
る記録再生装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4114959A JP3029499B2 (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | 記録再生装置 |
| US08/055,088 US5412641A (en) | 1992-05-07 | 1993-05-03 | Information recording/reproducing apparatus for recording/reproducing information with probes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4114959A JP3029499B2 (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | 記録再生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05314549A JPH05314549A (ja) | 1993-11-26 |
| JP3029499B2 true JP3029499B2 (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=14650878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4114959A Expired - Fee Related JP3029499B2 (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | 記録再生装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5412641A (ja) |
| JP (1) | JP3029499B2 (ja) |
Families Citing this family (60)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH041948A (ja) * | 1990-04-18 | 1992-01-07 | Canon Inc | 情報記録装置及び情報再生装置及び情報記録再生装置 |
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