JP4226522B2 - 記録再生装置 - Google Patents

Description

本発明は、大容量のデータ情報等の超高密度記録を行うことの可能な記録、または再生を行う記録再生装置に関するものである。

高度情報通信システムやコンピュータネットワーク等において、インターネットブロードバンドの広がりと共にコンピュータで使用されるデータは、年々急速に増大している。それに伴って、大容量、高速な記録再生装置の要求が急速に高まっている。

従来のランダムアクセスが可能な高密度記録技術には磁気記録、光記録、半導体メモリ等がある。半導体メモリではその集積度が年々向上しているが、製造技術等の問題により、大容量のデータ（３ＧＢ以上）の容量を満たすような半導体メモリは未だ実現されていない。

また、磁気記録及び光記録においては、大容量の情報記録を行うには記録領域を小さくして記録密度を向上させることが必要である。磁気記録においては、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）型磁気ヘッド等の開発により記録密度向上が著しいが、再生ヘッドの感度の問題で１００ｎｍ以下の単位記録領域の達成は難しい。また、光記録においても、波長５００ｎｍの半導体レーザが開発された場合でも光の回折限界のため、１００ｎｍ以下の記録領域の実現は難しいとされている。

一方、原子分子レベルの空間分解能を持つ走査型トンネル顕微鏡（以下ＳＴＭ）や原子間力顕微鏡（以下ＡＦＭ）が開発されて、種々の微細形状解析に適用されて、表面解析装置として広く利用されている。特に近年ではＡＦＭは種々の物理量をプローブとして用いた走査型プローブ顕微鏡（以下ＳＰＭ）として発展しており、最近、これらの手段、すなわち原子分子にアクセスする手段を用いて記録再生装置としての実現可能性の検討が種々なされている。

これらのＡＦＭ等に使用されるカンチレバーを用いた記録再生装置としては、例えば特開平９−１２０５９３号公報に記載のように針状電極よりなるヘッドにより電圧を印加することにより記録媒体の所定領域の電荷移動または分極反転により情報を記録、消去する。そして、この所定領域に記録された情報の再生は、ヘッドが記録媒体に対して非接触状態で電荷、静電容量、表面電位の変化量、またはその微分の変化量をカンチレバーと記録媒体間に電圧をかけてカンチレバーを振動させた時の周波数変化により検出する。このように非接触で情報を再生することができるので、針状電極ヘッドや記録媒体の損耗を回避させる。

また、１本のカンチレバーで広範囲の面積における読み書きを行うと、そのカンチレバーの摩耗が急速に進むため、例えばそれを回避するのに特開平８−１１５６００号公報に記載のような技術がある。すなわち、プローブ（カンチレバー）とそれに対応するＷ（Ｗrite）／Ｒ（Ｒead）回路、プローブ駆動回路、位置決め回路等をモノリシック半導体プロセスによりプローブセルとして一体成形し、そのプローブセルを１つのメモリ装置につき多数（例えば１０万個）設ける。このようにプローブセルを多数配置して、単位時間当たりの情報の読み出し及び書き込み量を飛躍的に増大させると共に、１本のプローブ（カンチレバー）当たりのＷ／Ｒ時の走行距離を低減し、それによりプローブ（カンチレバー）の摩耗が減少して装置全体の長寿命化を図れる。

特開平９−１２０５９３号公報 特開平８−１１５６００号公報

しかしながら、前記特開平９−１２０５９３号公報に記載のような従来技術の場合には、針状電極ヘッドが記録媒体に対して非接触状態で電荷、静電容量、表面電位の変化量、またはその微分の変化量をカンチレバーと記録媒体間に電圧をかけてカンチレバーを振動させた時の周波数変化により検出する際に、読み込みのためにはある一定電圧以上が必要であるが、その際に非接触のため、カンチレバーの先から記録媒体に対して放電現象が生じ、カンチレバーの先端、または記録媒体表面を破壊する等の逆に信頼性を低下させる可能性に対してはあまり配慮がされていなかった。また、記録消去時にはカンチレバーが針状電極であるため、カンチレバー先端が記録媒体と点で接触するため、摩耗が進行しやすい等の問題点もあった。

また、前記特開平８−１１５６００号公報に記載のような従来技術の場合には、各プローブ（カンチレバー）とそれに対応するＷ／Ｒ回路、プローブ駆動回路、位置決め回路等をプローブセルとして一体成形したプローブセルは、配線のストレー容量が小さくなって、ノイズの影響が低減できる反面、全てのプローブセルにおいてＷ／Ｒ回路、プローブ駆動回路、位置決め回路等を含むため、全てのプローブセルの必要電力はそのプローブセルの数に比例して増大し、非常に大量の電力量が必要とされる。これは装置全体の省電力化、モバイル化等を考えた場合、かなり重要な障害となる可能性がある。

本発明はこのような問題点を解決するために、前記ヘッドのみを多数配置したマルチチッププローブを前記１本のカンチレバーの代わりに配置し、１つのマルチチッププローブで多数のデータを一度にＲ／Ｗすることにより、単位時間当たりのデータ転送速度の高速化及びカンチレバー部の摩耗低減による装置全体の長寿命化を図る方法を提供するものであり、本方法により記録再生装置の信頼性を向上させるものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
前記問題点は、先端にプローブチップ持つカンチレバーと前記カンチレバーを記録媒体の記録ドット形成部に対し接触させて電流を流す、または電圧をかけることにより記録媒体の抵抗等を変化させて通電記録を行う記録再生装置において、前記カンチレバー先端のプローブチップを多数配置したマルチチップを形成し、前記マルチチップを前記カンチレバーを両持ちはりにしてその中央に配置すると共に、前記マルチチップを前記記録ドット部に１対１に対応するように配置してカンチレバー部をマルチチップ形成面が記録媒体面と平行になるように吸引力（クーロン力等）により上下に移動させて各マルチチップを対応するドット部に接触させ、接触後に通電し、記録を行う構成とすることにより達成される。

また、前記チップ先端部とドット先端部は、記録媒体面と平行の状態で上下に移動するため点接触でなく、平面接触に近い形で接触させることができるため、接触圧力を低下させることができ、摩耗を効果的に低減できる。
また、チップ先端の曲率半径を例えば５０ｎｍ以上の大きさにすることにより従来の２０ｎｍ以下のチップに比較して摩耗を効果的に低減できる。

また、前記吸引力（クーロン力等）を各カンチレバーのバネ定数に応じて適切に設定することにより、チップ先端部とドット先端部間にかかる圧力を最小に設定することができ、さらに摩耗を効果的に低減することが可能となる。

さらに、シングルチップをマルチチップにしたことにより一度に多量のデータをＲ／Ｗできるため、データ転送速度が増大する。さらに、シングルチップに比較してマルチチップは走査距離を低減することができるため、移動時の摩耗も走行距離に比例して効果的に低減することができる。

以上述べたように、前記カンチレバー先端のプローブチップを多数配置したマルチチップを形成し、前記カンチレバー部の先端に配置すると共に前記カンチレバーを両持ちはりにし、前記マルチチップを前記記録ドット部に１対１に対応するように配置してカンチレバー部をマルチチップ形成面が記録媒体面と平行になるようにクーロン力等の吸引力により上下に移動させて接触させる構造としたことにより、接触部の摩耗を低減し、装置全体の長寿命化を図ることが可能となる。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
本発明によれば、カンチレバー先端の記録再生部（チップ）を多数配置したマルチチップを形成し、前記カンチレバーを両持ちはりにして、前記マルチチップをはりの中央に配置し、前記マルチチップの記録再生部が前記記録ドット部に１対１に対応するように配置してマルチチップ形成面が記録媒体面と平行に移動するようにクーロン力等により上下に移動させて各記録再生部を対応する記録ドットに接触させ、接触後に通電し、記録を行う構成とすることにより一度に多量のデータをＲ／Ｗできるため、データ転送速度を向上させることができる。

また、シングルチップに比較してマルチチップでＲ／Ｗ行うことにより、マルチチップの走査距離を低減することができ、摩耗を減少させることができる。
また、前記チップ先端部は曲率半径が５０ｎｍ以上と大きく、また、記録媒体面と平行の状態で移動するため点接触でなく、平面接触に近い形で接触させることができるため、さらに摩耗を効果的に低減できる。
また、前記クーロン力を各カンチレバーのバネ定数に応じて適切に設定することにより、チップ先端部とドット先端部間にかかる圧力を最小に設定することができ、摩耗をさらに効果的に低減することが可能となる。

以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１５に、従来のカンチレバー１００を用いた記録再生装置の一例を示す。従来のＡＦＭ等に使用されるカンチレバーを用いた記録再生装置は、図１５に示したシングルチップ１０１を有する片持ちはり方式のカンチレバー１００が記録媒体に接触し、電圧を印加することにより記録媒体の所定領域の電荷移動または分極反転により情報を記録、消去する構成となっている。このような片持ちはり式のカンチレバーを用いて情報を記録再生する場合、カンチレバー１００がはりの回転運動により記録媒体１０２に接触するため、はりと記録媒体の接触部分が点接触となる。従って、その部分に高圧力がかかり、摩耗が進行しやすい構成になっている。また、１本のカンチレバー１００で広範囲の情報のＲ／Ｗを行うため、カンチレバーの摩耗が非常に早く進行しやすい。さらにカンチレバーの速度を高速にすると、摩耗速度も上がるため、高速にＲ／Ｗを行うことが難しく、転送速度を上げにくい等の問題があった。

このような問題を回避するため、従来は特開平９−１２０５９３号公報、特開平８−１１５６００号公報に示すようにカンチレバーやプローブセルを装置内に多数配置して、転送速度を向上させる等の方法が多数出願されている。しかし、１個のカンチレバーやプローブセルを設けられる面積は１０ｕｍ角程度が製造上の下限値であると考えられる。従って、このサイズ以下にカンチレバーを多数配置することは困難であると思われる。

一方、さらに高速に大容量のデータを転送しようとする場合にはＲ／Ｗを行うカンチレバー部分に一度に多量のデータをＲ／Ｗできる構造が必要となる。本願発明は、このような問題点を解決するため考案された両持ちはり式のマルチチップを設けた記録再生装置であって、チップ先端部が摩耗しにくく、さらに一度に多量のデータを処理することが可能な記録再生装置を提供するものである。以下に本発明の詳細について述べる。

図１は、本発明の両持ちはり式マルチチップ１を用いた記録再生装置の構成を示すブロック図である。図１において、マルチチップ１が中央についた両持ちはり２は、上部のフレーム３により支持されており、そのフレーム３は記録媒体１０２が固定されたＸＹステージ４に対して上部のＸＹスキャナ５により平行に、Ｚ軸スキャナ６により垂直方向に移動する構成となっている。また、両持ちはり２を支持するフレーム３上部の四隅にはＰＺＴ（ピエゾ圧電素子）７が設けられており、フレーム集合体３'が記録媒体１０２に平行になるように制御する構成となっている。フレーム集合体３'と記録媒体１０２間の平行度を保つために、フレーム集合体３'の四隅には静電容量センサ８が設けられており、フレーム集合体３'と記録媒体１０２間の平行度を常時チェックして、ＰＺＴコントローラ９によりフレーム部上部のＰＺＴ７に信号を出して平行度を一定値以下になるように制御している。

また、上部のＸＹ及びＺ方向のスキャナには高精度に位置決めを行うため、微動に駆動させるためのスキャナコントローラ（位置決め駆動制御回路）１０が設けられている。一方、記録媒体が固定される下側のＸＹステージ４には、ＸＹ方向に記録媒体を移動させることが可能なステージコントローラ１１が設けられており、スキャナに比較して広範囲に記録媒体を移動させることが可能な構造となっている。但し、実際に製品に適用される場合には、低コスト化のため、上下のどちらかの可動機構により正確に位置決めを行うように構成されることが望ましい。

また、両持ちはり式マルチチップ１には電圧をかけて電流を流して情報の記録再生を行う電圧印加（Ｒ／Ｗ）回路１２及びその読み取り情報を信号として処理する信号処理回路１３が設けられており高速で大容量の信号処理を行うようになっている。これらの回路も製品に組み込まれるときは回路素子として構成される。

次に、本発明の両持ちはり式マルチチップ１の構成を説明する。図２は両持ちはり式マルチチップ１の両持ちはり２及び記録再生部１４を示し、図３は両持ちはり式マルチチップ１と記録媒体１０２との接触状態を示している。記録媒体１０２は、図２及び図３に示すようにドット状に形成されたピラーと呼ばれる複数の記録ドット１５が形成されており、この各記録ドット１５にマルチチップ１内に形成された各記録再生部１４が１対１に接触し、電圧印加（Ｒ／Ｗ）回路１２により電圧が印加されて電流が流れることによりＲ（Ｒead）／Ｗ（Ｗrite）を行うものである。

各記録ドット１５は、例えば図３に示すように、コート膜の下部に強磁性体／非磁性体／強磁性体ピラーにより構成されており、電流を垂直に流すことにより片側の強磁性体の磁化方向が反転する。この現象を用いて記録再生を行うものであり、既にその現象は実験的に確認されている。

図２において、本実施例では、例えば記録媒体１０２の１００×１００ｕｍ角の面積を１本の両持ちはり式マルチチップ１が専用にＲ／Ｗする構成を示している。１本の両持ちはり２は、記録媒体１０２の受け持ち面積に相当するエリア（１００×１００ｕｍ角）を両持ちはり２を支持するフレーム３を稼動するＸＹスキャナ５により移動できるようになっている。また、Ｚ方向においてもＺ軸スキャナ６により記録媒体１０２に対して適切な位置に位置決めされる構成となっている。両持ちはり２の中央には記録再生部１４が多数（例えば、本実施例では１００個）ついたマルチチップ１が構成されており、各記録再生部１４が記録媒体の各記録ドット１５に１対１に対応して接触するようになっている。

図３に示すように、マルチチップ１は両持ちはり２の変形により記録媒体側に吸引力により移動し、各記録再生部１４が記録媒体１０２上に形成された各記録ドット１５に対して１体１に対応して接触、または微小に浮上した非接触状態において、電流が流れることにより各記録ドット１５に情報が記録され、同様の方法で再生も行われる。このように複数のチップ（１つのマルチチップ１の複数の記録再生部１４）が複数の記録ドット１５に接触すると多点接触となるため、シングルのチップが１つの記録ドット１５に接触するよりも安定に正確に接触しやすくなり、データのＲ／Ｗ信頼性が向上する。

また、各記録ドット１５は、各々電気的には完全に絶縁される構造となっている。図３に示したように各ドット間には空間が配置される場合（隣合うドットが離間して配置される場合）もあるが、この間隙部分（離間部分）に絶縁物が構成されても同様の効果を得ることができる。このような構成とすることにより、各記録ドット間で電気的に干渉し合うということがなく、熱記録方式等と比較してもドット間を極めて小さくできる（５ｎｍ以下）という利点があり、記録ドット１５を高密度に配置できるため記憶容量を増大させることが可能となる。

上記に述べたように、これまでシングルチップで構成されていたカンチレバーを両持ちはり式マルチチップ１にしたことにより、一度に多量の情報をＲ／Ｗできると共にマルチチップ１の走査距離もシングルチップに比較して１／（マルチチップの数）にすることができるため、接触部である記録再生部の摩耗量が飛躍的に減少する。

次に、両持ちはり式マルチチップ１が記録媒体１０２と接触して記録し、移動する方法を図４により説明する。各両持ちはり２の記録媒体１０２側の表面には金属薄膜が形成されている。両持ちはり式マルチチップ１と記録媒体間に電圧をかけると吸引力（クーロン力）が発生するようになっている。Ｒ／Ｗを行う前は、図４に示すように、マルチチップ１と記録媒体が非接触の状態でフレーム集合体３'がＸＹ方向に自由に移動できる状態にある。次に、Ｒ／Ｗの指示がコントローラより与えられると、記録媒体１０２の所望のデータの上にマルチチップ１が位置決めされる。そして所望の電圧がかけられることにより、マルチチップ１を支持している両持ちはり２がクーロン力により記録媒体１０２側に吸引され、マルチチップ１の記録再生部１４が記録ドット１５に１対１に対応して接触する。そしてその後、電圧印加（Ｒ／Ｗ）回路１２より記録再生部１４に電流を流してＲ／Ｗを行う。この吸引力（クーロン力）は両持ちはりの質量とバネ定数等により計算することが可能であり、接触時の圧力がきわめて小さくなるように電圧をコントロールすることで、接触時の摩耗を減らすことができる。また、Ｒ／Ｗが終了し、ＸＹ方向へ移動する際は、クーロン力を一旦オフにし、マルチチップ部と記録媒体とを非接触状態にしてから移動させる。このように非接触状態でマルチチップ１が移動することにより、さらに摩耗を低減することができる。また、マルチチップ１の記録再生部１４先端の曲率半径を５０ｎｍ以上とすることにより、接触面積が大きくなり、圧力が分散されるため、従来のチップに比較してさらに摩耗が減少する。

両持ちはり式マルチチップ１の詳細を図５を用いて説明する。図５に示すように、マルチチップ１は、両持ちはり２の中央に位置し、そのマルチチップ１表面にはＰｔやＰｔ−Ｉｒ等の貴金属またはその合金等よりコーティングされた記録再生部１４が形成されている。また、それらの記録再生部１４は、例えば１００個の場合は、図６に示すように、２層の配線２０に各々接続されている。これらの配線２０は、図５に示したマルチチップ１背面の両持ちはり２の内部または表面に２層に形成されており、各配線は、はり２の内部または表面を通って図２のフレーム３に達している。

Ｒ／Ｗ信号は記録再生部１４により読み取られた後に、フレーム３上部に設けられた信号処理回路１３によりビット信号に変換され、処理される。両持ちはり２及び配線２０、マルチチップ１はエッチングや蒸着等の半導体プロセス技術を使い、形成する。記録再生部１４の間隙を埋める絶縁体層としては、窒化シリコン、酸化シリコン、ダイヤモンド等が考えられる。

次に、両持ちはり式マルチチップ１及び両持ちはり２の製作方法を図７を用いて説明する。

まず、Ｓｉウェハー３１を準備する〈１〉。
次に、Ｓｉウェハー３１の表面上（主面上）にレジスト＆メタル膜３２を成膜し、ＥＢ、ＦＩＢ等のリソグラフィ（直接描画）方式を用いて、図６に示した２層目の配線を描画する。その後、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜３３をスパッタリング等で成膜する〈２〉。
次に、酸化シリコン膜３３が形成されたＳｉウェハー３１を上下反転し、背面（主面とは反対側の裏面）をエッチング等により加工し、所望の厚さ（ｅｘ．３ｕｍ）の両持ちはりを形成する〈３〉。さらに、エッチングにより、はり部３４にマルチチップ１の先端と配線２０をつなぐスルーホール３５を作成し、金属を電界メッキ法等で埋め込み成膜する〈４〉。
次に、はり部３４の表面にレジスト＆メタル膜３６を再度成膜し、図６に示した第１層の配線２０を描画する〈５〉。
次に、配線描画後、その上部に酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜３７をスパッタリング等で成膜する〈６〉。
次に、エッチングによりマルチチップ部１を形成し、その後チップ先端部と配線部をつなぐスルーホール３５を作成する〈７〉。
次に、図６に示した配線（第１，第２層）のための金属をスルーホール３５内に電界メッキ法等で埋め込み成膜し、最後に先端部にＰｔ等の貴金属をコーティングする〈８〉。その後、必要があれば摩耗低減のため、マルチチップ部１の表面を少し研磨する。

次に、図８にマルチチップ１及び両持ちはり２の断面拡大図を示す。両持ちはり２内部に配線２０が見えている。図８において、マルチチップ１の高さは約３ｕｍであり、マルチチップ１の表面（ｅｘ．０．２６ｕｍ角）に比較して長く、高くなっている。この高さの理由としては、図９（ａ）に示すように、マルチチップ１の高さが低いと両持ちはり２の微小な傾きで、はり２の両端部がマルチチップ１よりも先に記録媒体１０２に接触する可能性がある。そのため、図９（ｂ）に示すようにマルチチップ１はある一定以上の高さが必要である。しかし、図９（ｃ）に示すように両持ちはり２を２段になるように形成することにより、マルチチップ１の高さを低くすることができ、加工を容易にし、折れにくくすることができる。また、図１０に示すように、マルチチップ１の根元の部分を厚く形成することにより強度を増すことも可能である。

次に、図１１に、両持ちはり式マルチチップ１が設けられた各フレーム３、フレーム集合体３‘及び記録媒体１０２が固定されたＸＹステージ４の構成を示す。各フレーム３は例えば１００ｕｍ角で構成され、記録媒体全体が３．２ｍｍ角とすると、１００ｕｍ×１００ｕｍ角のフレームがＸＹ方向に３２個構成される。従って、両持ちはり２が構成されたフレーム３の集合体全体の総数は３２×３２＝１０２４個となる。各々のフレーム３に１本の両持ちはり２が形成されており、各両持ちはり２の中央部には例えば１００個の記録再生部のついたマルチチップ１が設けられている。この両持ちはり式マルチチップ１でＲ／Ｗを行った場合、一度に処理するデータ量は１０２４×１００≒０．１Ｍｂとなる。これは、カンチレバー１本でＲ／Ｗしていたときに比較して、一度に１００倍のデータ容量を処理できるため、転送速度も１００倍になる。また、一度に１００個のデータをＲ／Ｗできるため、マルチチップ１の場合の記録媒体１０２面上の走査距離はシングルチップのカンチレバーに比較して１／１００になるため、摩耗量が飛躍的に減少する。

さらに他の実施例としては、マルチチップ１のついた両持ちはり２を例えば複数設けて同時転送にすることにより、さらに転送速度を上げることも可能である。

また、従来のカンチレバー方式の記録再生装置は片持ちはり式であり、チップ表面と記録媒体面の接触が点接触となるため、摩耗が進行しやすかった。本発明の両持ちはり式マルチチップ１はマルチチップと記録媒体面の接触が両持ちはり式のため、平面接触に近い形となり、それによっても摩耗が低減できる。しかし、その際にはチップの先端形状を接触面積が拡大するように形成する必要がある。そのためには、先端が先鋭化したチップ先端を図１２に示すように先端の曲率半径Ｒが大きな球面タイプ（ｅｘ．Ｒ＞５０ｎｍ）で、かつ近接した隣の記録ドット１５に接触しないため記録ドット１５の面積以下の表面積を有する記録再生部１４を形成することが重要である。

また、既に述べたように、記録媒体１０２表面に平行に位置したフレーム３はその四隅の記録媒体１０２表面の対抗面に記録媒体１０２とフレーム３間の距離に応じて容量が変化する静電容量センサ８が設けられており、各々の容量が少なくとも３箇所が一致するようにフレーム３上部に設けられたＰＺＴ７を変位させることにより記録媒体１０２表面とフレーム３の平行度を制御する構成としている。また、フレーム３はＰＺＴ７上部に設けられたＸＹＺスキャナ５，６により移動させることができ、ＸＹ方向に１００ｕｍ動くことで、記録媒体表面の全データをＲ／Ｗすることが可能である。

次に、図１３に両持ちはり２の上部に設けられた信号処理回路１３を示す。
マルチチップ１で記録再生、または消去等に用いられたＲ／Ｗ信号は、両持ちはり２内に形成された配線２０内を通り（図１３（ａ）参照）、両持ちはり２の上部に設けられた信号処理回路１３に入力される（図１３（ｂ）参照）。１００個の記録再生部１４により検出されたＲ／Ｗ信号は、図１３（ｃ）に示した信号処理回路１３により１００ｂｉｔの信号となり、図１３（ｄ）に示したフレーム集合体３'に形成された電線を伝い、さらに上部の支持部４０を通って、図１に示した電圧印加（Ｒ／Ｗ）回路１２に送られる。

以上述べたように、本発明の両持ちはり式マルチチップを設けた記録再生装置によれば、カンチレバーの本数を増やすことなくデータの転送速度を上げることができる。例えば本発明と同等の効果をカンチレバーの本数を増やして得ようとすると１００ｕｍ角の中に１００本のカンチレバーが必要となる。カンチレバーのサイズは現在の技術では１０ｕｍ以下に製造するのは技術的な問題があり、カンチレバーの数を増やしたとしても１つの装置内に配置できる数に限界がある。従って、その数以上にデータの処理速度を上げることは難しい。しかし、マルチチップの場合は、チップ数をさらに上げてデータ処理速度を増やすことが可能である。

また、他の効果としては、例えば１０ｕｍ角に１個のカンチレバーを設けたとして、１００ｕｍ角の範囲には１００本のカンチレバーが必要となる。そのうちの１個が故障した場合には、１０ｕｍ角の範囲（１％）のデータがＲ／Ｗ不能になる。しかし、マルチチップの場合は、たとえば、１００ｕｍ角に１００個のマルチチップがついたカンチレバー１本がある場合、例えばそのうちの１つのチップが故障したとしても他のチップで全体のビットデータを読むことができるため、データの読み取り率の低下は少ない。

また、フレーム部と記録媒体部で熱上昇等により、経時的に位置ずれが生じる可能性がある。その際にも、１００ｕｍ角に１００個のカンチレバーがあるよりは、１００個のマルチチップが設けられた１個のカンチレバーがある方が、熱的な変形量は少ないため補正が容易に行える。その際には、両持ちはり２内部にＰＺＴ等の駆動機構を薄膜状にして組み込んで、位置制御を行わせることも可能である。

最後に、本発明のマルチチップ１を用いた記録再生装置２００の一例を図１４に示す。図１４において、記録再生装置２００内には、本発明のマルチチップ１が設けられた記録再生ユニット５０及び制御回路１式が設けられた回路基板５１、記録再生装置２００とコンピュータ（図示せず）等のインターフェイスとなるバス部５２及び全体を衝撃や振動から守る緩衝材５３を保護層として設けた筐体５４により構成される。前記制御回路１式は、前述したスキャナコントローラ（位置決め駆動制御回路）１０、ＰＺＴコントローラ９、電圧印加回路（Ｒ／Ｗ回路）１２に加えて、クーロン力制御回路５５、平行度検出回路５６、電源回路５７等によって形成される。以下に詳細を説明する。

前述したように記録再生ユニット５０は、マルチチップ１が中央についた両持ちはり２、上部のフレーム３により支持されており、そのフレーム３は記録媒体１０２に対して上部のＸＹスキャナ５により平行に、Ｚ軸スキャナ６により垂直方向に移動する構成となっている。本実施例では、両持ちはり２が形成された各フレーム３を１００ｕｍ角とし、縦横に３２個ずつで合計３２×３２＝１０２４個設けられている。従って、本実施例では、フレーム集合体３‘は約３．２×３．２ｍｍ角であり、記録再生ユニット５０の大きさは約３．５×３．５ｍｍ程度に製作する。

また、両持ちはり２を支持するフレーム３上部の四隅にはＰＺＴ７が設けられており、フレーム集合体３'が記録媒体１０２に平行になるように制御する構成となっている。フレーム集合体３'と記録媒体１０２間の平行度を保つために、フレーム集合体３'の四隅には静電容量センサ８が設けられており、フレーム集合体３'と記録媒体１０２間の平行度を常時チェックして、ＰＺＴコントローラ９によりフレーム部上部のＰＺＴ７に信号を出して平行度を一定値以下になるように制御している。

前記記録再生ユニット５０はコネクタ部５８により前記制御回路１式が搭載された基板５１と接続されていて、各制御回路と信号をやり取りしている。制御回路としては、前記ＰＺＴ７を駆動制御するＰＺＴコントローラ９、スキャナ５，６を駆動し、ＸＹ及びＺ方向には高精度に位置決めを行うためのスキャナコントローラ（位置決め駆動制御回路）１０、情報の記録再生を行う電圧印加（Ｒ／Ｗ）回路１２、両持ちはり２のマルチチップ１を記録媒体１０２に接触させるためのクーロン力を制御するクーロン力制御回路５５、前記静電容量センサ８からの平行度信号を検出する平行度検出回路５６、記録再生ユニット５０及び制御回路等に電源を供給する電源回路５７が設けられている。各回路は集積化されているため、非常に小さいチップで構成されている。また、前記回路基板５１はコンピュータ（図示せず）等のインターフェイスとなるバス部５２と接続されており、記録再生装置として着脱可能で持ち運びできる構成となっている。記録再生装置２００は全体を緩衝材５３で保護されており、衝撃や振動に対して保護される構成となっている。また、持ち運び時にはデータを保護するため、フレーム集合体３‘を固定する等の安全装置（図示せず）も設けられている。本実施例では、上記記録再生ユニット５０、制御回路一式を含めた記録再生装置２００の大きさを約５×１０ｍｍ程度としている。もちろん本発明を用いた記録再生装置２００はこの大きさに限るものでない。

以上述べたように、本発明の記録再生装置２００は全体の寸法は約５×１０ｍｍ程度の大きさでありながら大容量、コンパクト、高転送速度を実現可能であり、本記録装置を複数搭載することにより更なる大容量化も実現可能となる記録再生装置を提供することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

本発明の一実施例の記録再生装置の構成図である。 本発明のマルチチップと両持ちはり、フレームの構成を示す説明図である。 本発明のマルチチップと記録媒体の接触状態を示す説明図である。 本発明のフレーム部の移動状態を示す説明図である。 本発明のマルチチップの両持ちはりの配線を示す説明図である。 本発明のマルチチップの配線を示す説明図である。 本発明の両持ちはり式マルチチップの製造方法を示す説明図である。 本発明の両持ちはり式マルチチップの断面拡大図である。 本発明のマルチチップの高さと傾きによる接触を示す説明図である。 本発明の両持ちはり式マルチチップの強度を増した構造の断面拡大図である。 本発明のフレーム集合体の構成を示す説明図である。 本発明のマルチチップにおける記録再生部の先端の形状を示す説明図である。 本発明の信号処理回路を説明する説明図である。 本発明の記録再生装置の構造を示す説明図である。 従来の記録再生装置の記録再生部を示す説明図である。

符号の説明

１…マルチチップ、２…両持ちはり、３…フレーム、３‘…フレーム集合体、４…ＸＹステージ、５…ＸＹスキャナ、６…Ｚスキャナ、７…ＰＺＴ、８…静電容量センサ、９…ＰＺＴコントローラ、１０…スキャナコントローラ（位置決め駆動制御回路）、１１…ステージコントローラ、１２…電圧印加（Ｒ／Ｗ）回路、１３…信号処理回路、１４…記録再生部、１５…記録ドット、２０…配線、３１…Ｓｉウェハー、３２、３６…レジスト＆メタル膜、３３、３７…ＳｉＯ２膜、３４…はり部、３５…スルーホール、４０…支持部、５０…記録再生ユニット、５２…バス部、５３…緩衝材、５４…筐体、５５…クーロン力制御回路、５６…平高度検出回路、５７…電源回路、５８…コネクタ部、１００…カンチレバー、１０１…シングルチップ、１０２…記録媒体、２００…記録再生装置

Claims (9)

1. 先端にチップが形成されたはり式アームを持つプローブにより記録媒体に対して情報を記録再生する記録再生装置であって、
   前記チップは、複数の導電性の記録再生部を設けたマルチチップであり、
   前記マルチチップは、２層以上の配線を有し、
   前記はり式アームは、その表面又は内部に配線を有し、
   前記はり式アームは、両持ちはりであることを特徴とする記録再生装置。
2. 請求項１に記載の記録再生装置において、
   前記記録媒体は、強磁性体／非磁性体／強磁性体の多層膜のピラーにより構成され、各々が電気的に絶縁された複数の記録ドットを有することを特徴とする記録再生装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の記録再生装置において、
   前記マルチチップに複数設けられた記録再生部の先端は、曲率半径５０ｎｍ以上の球面でかつ前記記録ドットの表面積以下の面積で形成されていることを特徴とする記録再生装置。
4. 請求項１に記載の記録再生装置において、
   前記プローブは４角形に構成されたフレームに支持されており、前記フレームが多数配置された格子状のフレーム集合体は、前記記録媒体表面の対向面に配置される構成であって、前記フレーム集合体と前記記録媒体表面の平行度を前記フレーム集合体の四隅に設けたセンサで検知することを特徴とする記録再生装置。
5. 請求項４に記載の記録再生装置において、
   前記フレーム集合体は、上部四隅を伸縮部材で支持されており、前記伸縮部材を電圧または電流でコントロールすることにより前記フレーム集合体と前記記録媒体表面の平行度を制御することを特徴とする記録再生装置。
6. 請求項５に記載の記録再生装置において、
   前記フレーム集合体、又は前記記録媒体は、上下及び左右に移動可能なＸ、Ｙ、Ｚスキャナにより支持されていることを特徴とする記録再生装置。
7. 請求項１乃至請求項６のうち何れか１項に記載の記録再生装置において、
   前記プローブのアーム部分に金属薄膜を形成し、前記プローブ、前記記録媒体間に電圧をかけることにより吸引力を発生させ、前記マルチチップの記録再生部を前記記録媒体の記録ドットに１対１に対応させて接触させ、情報を記録再生することを特徴とする記録再生装置。
8. 請求項７に記載の記録再生装置において、
   前記プローブに形成された前記マルチチップは、前記フレーム移動時には前記吸引力を消去され、非接触状態となって移動することを特徴とする記録再生装置。
9. 請求項１に記載の記録再生装置は、前記マルチチップを有した前記両持ちはり式プローブとそのプローブを支持するフレーム集合体、前記フレーム集合体、又は前記記録媒体を位置決めするＸＹＺスキャナ、平行度を検知するセンサ、平行度を調整するＰＺＴ、及び媒体より形成される記録再生ユニットと前記記録再生ユニットを制御する制御回路１式により構成されることを特徴とする記録再生装置。

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