JPH0478037A - Recording and reproducing device and recording, reproducing and erasing method - Google Patents

Recording and reproducing device and recording, reproducing and erasing method

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JPH0478037A
JPH0478037A JP18568290A JP18568290A JPH0478037A JP H0478037 A JPH0478037 A JP H0478037A JP 18568290 A JP18568290 A JP 18568290A JP 18568290 A JP18568290 A JP 18568290A JP H0478037 A JPH0478037 A JP H0478037A
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JP
Japan
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recording
probe
substrate
recording medium
voltage
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JP18568290A
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Japanese (ja)
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Hiroyasu Nose
博康 能瀬
Osamu Takamatsu
修 高松
Toshihiko Miyazaki
俊彦 宮崎
Toshimitsu Kawase
俊光 川瀬
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce the effect of external vibration so as to perform scanning by forming a probe on a flexible part formed on a substrate. CONSTITUTION:A lower electrode 2 is provided on the substrate 1, and a supporting body 3 which is etched above and near the electrode 2 has a cavity part 8. An upper electrode 4, an insulating film 5 and a probe electrode material 6 are formed in a bridge state and the probe 7 for detecting a current caused by a tunnel effect is provided on the probe electrode 6. It is electrostatic force that drives the probe 7 in a direction vertical to the plane of the substrate 1, and the probe 7 is displaced by adding voltage to the electrodes 2 and 4. Thus, the stable scanning is performed in a state where the effect of the external vibration is hardly received.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高密度記録が可能な記録再生装置及び記録再生
消去方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a recording/reproducing device capable of high-density recording and a recording/reproducing/erasing method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

走査型トンネル顕微鏡(以下STMと略す)は先鋭な導
電性プローブを試料表面に数nm以下に近接させた時に
、その間の障壁を通り抜けて電流が流れるトンネル効果
を利用したもので、既に周知である。[G、Binni
ng  et  al、、  He1veticaPh
ysica  Acta、55,726 (1982)
]このプローブと試料表面間に電圧をかけて数nm以下
に接近させた時に流れるトンネル電流は、その距離に対
して指数関数的に変化するのでトンネル電流を一定に保
ちプローブを試料表面(XY力方向に沿ってマトリクス
走査することにより、表面状態を原子オーダーの高分解
能で観察することができる。
The scanning tunneling microscope (hereinafter abbreviated as STM) utilizes the tunnel effect in which current flows through a barrier between a sharp conductive probe when it is brought close to the sample surface within a few nanometers, and is already well known. . [G, Binni
ng et al., He1veticaPh
Acta, 55, 726 (1982)
]The tunneling current that flows when a voltage is applied between the probe and the sample surface and the probe and the sample surface are brought close to each other within a few nm changes exponentially with the distance, so the tunneling current is kept constant and the probe is By scanning the matrix along the direction, the surface state can be observed with high resolution on the atomic order.

また、このSTMの原理を応用して高密度な記録再生装
置が特開昭63−161552号公報、特開昭63−1
61553号公報に提案されている。これはST〜1と
同様のプローブを用いてプローブと記録媒体間にかける
電圧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ー性のあるスイッチング特
性を有する材料、例えばカルコゲン化物類、π電子系有
機化合物の薄膜層を用いている。又再生はその記録を行
った部分とそうてない部分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、プローブにかける電
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。
In addition, high-density recording and reproducing devices applying this STM principle have been published in Japanese Patent Laid-Open No. 63-161552 and Japanese Patent Laid-open No. 63-1.
This is proposed in Japanese Patent No. 61553. This uses a probe similar to ST~1 to perform recording by changing the voltage applied between the probe and the recording medium.The recording medium is made of a material that has switching characteristics with memory properties in voltage-current characteristics, such as chalcogen. A thin film layer of compounds and π-electron based organic compounds is used. Also, reproduction is performed by changing the tunnel resistance between the recorded area and the unrecorded area. As a recording medium using this recording method, recording and reproduction can be performed even if the surface shape of the recording medium changes depending on the voltage applied to the probe.

従来、プローブの形成手法として、半導体製造プロセス
の技術を使い、一つの基板上に微細な構造を作る加工技
術rK、E、Peterson ’5iliconas
 a λ1echanical  MateriaI”
、 Proceedingsof  the  IEE
E、 70 (5)、 420−457 (1982)
胃を利用し、このような手法により構成したS T M
か特開昭61−206148号公報に提案されている。
Conventionally, as a method for forming probes, a processing technology that uses semiconductor manufacturing process technology to create a fine structure on a single substrate rK, E, Peterson '5iliconas
a λ1 mechanical material
, Proceedings of the IEE
E, 70 (5), 420-457 (1982)
STM constructed using this method using the stomach
This is proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-206148.

これは単結晶ノリコンを基板として微細加工により、X
Y力方向微動できる平行ハネを形成し、さらにその可動
部にプローブを形成した舌状部を設け、舌状部と底面部
に電界を与え静電力により基板平面と直角な方向(Z方
向とする)に変位するように構成されている。
This is achieved by microfabrication using single-crystal Noricon as a substrate.
A parallel spring that can be moved slightly in the Y force direction is formed, and a tongue-like part with a probe formed is provided on its movable part, and an electric field is applied to the tongue-like part and the bottom part. ).

又、特開昭62〜281138号公報には、特開昭61
206148号公報に開示されたのと同様の舌状部をマ
ルチに配列した変換器アし・イを備えた記憶装置が記載
されている。
In addition, in JP-A-62-281138, JP-A-61
A storage device equipped with a transducer A/I in which multiple tongue-shaped portions are arranged in a manner similar to that disclosed in Japanese Patent No. 206148 is disclosed.

(発明か解決しようとする問題点〕 しかしながら従来例の片持ち梁構造では、(1,)プロ
ーブは片持ち梁の先端に設けられでいるため、動作時の
温度変化により、片持ち梁か熱膨張により長平方向に伸
縮したり、片持ち梁材料とその表面に設けられた電極の
材料の熱膨張率の差により変形し、プローブの位置が微
小にずれる傾向があった。
(Problem to be solved by the invention) However, in the conventional cantilever structure, (1) the probe is installed at the tip of the cantilever, so temperature changes during operation may cause the cantilever to heat up. The probe tends to expand or contract in the longitudinal direction due to expansion, or is deformed due to the difference in thermal expansion coefficient between the cantilever material and the material of the electrode provided on its surface, and the position of the probe tends to shift slightly.

(2)プローブを形成した片持ち梁は製造時の内部応力
により、反りやねじれが生じ易く、精度良く形成するこ
とは難しい。又、経時変化により内部応力か緩和して変
形し易い。
(2) The cantilever beam on which the probe is formed is likely to warp or twist due to internal stress during manufacturing, making it difficult to form it with high precision. In addition, it is easy to deform due to internal stress relaxation due to changes over time.

そのため片持ち果ては、原子レベルの精密な位置制御が
要求されるプローブの駆動機構としては不充分である。
Therefore, the cantilevered end is insufficient as a probe drive mechanism that requires precise position control at the atomic level.

例えば、前記の特開昭62−281138号公報に開示
されているような、片持ち梁をマルチに配列した場合、
プローブ相互の位置関係を精度良く保つことが要求され
るが、片持ち果てはその要求を嵩たすことは難しかった
For example, when multiple cantilever beams are arranged as disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-281138,
Although it is required to maintain the mutual positional relationship of the probes with high precision, it has been difficult to meet this requirement with cantilever ends.

(3)上記従来例ては、基板に単結晶シリコンを用いた
微細加工により製造されており、基板が従来のものに限
定されると共に製造工穆が多く長時間を要するため高価
になるという欠点があった。
(3) The above conventional example is manufactured by microfabrication using single-crystal silicon for the substrate, and the disadvantage is that the substrate is limited to conventional substrates, and the manufacturing process is large and takes a long time, making it expensive. was there.

(4)さらにプローブの駆動の構成としてXY力方向微
動する平行ヒンジ上に複数のプローブか載っているので
各々のプローブをZ方向に駆動する時、その平行ヒンノ
の剛性が少ないとその静電力により振られ、Z方向の動
きがXY力方向動きに影響を与え、各々のプローブに相
互干渉か生じたりすることかあった。
(4) Furthermore, as a probe drive configuration, multiple probes are mounted on parallel hinges that move slightly in the XY force directions, so when driving each probe in the Z direction, if the rigidity of the parallel hinges is low, the electrostatic force When the probe is swung, the movement in the Z direction affects the movement in the XY force direction, and mutual interference may occur between the probes.

そこで本発明の目的は、小さく設計され、低電圧で作動
し、しかも温度変化や外部の振動に対して影響を受けに
くく安定な走査を行うことが可能であり、高密度記録を
可能とする記録再生装置及び記録再生消去方法を提供す
ることにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a recording device that is designed to be small, operates at low voltage, is not easily affected by temperature changes or external vibrations, can perform stable scanning, and enables high-density recording. An object of the present invention is to provide a reproducing device and a recording, reproducing, and erasing method.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

」二足の目的は、以下の本発明によって達成される。 ” Two objectives are achieved by the invention as follows.

即ち本発明は、基板、該基板上に形成された橋状の可撓
部及び該可撓部に設けられたプローブとを有し、該プロ
ーブを基板に対して変位させるための駆動機構を有する
プローブユニット、該プローブに近接して配された記録
媒体、該プローブと記録媒体との間の距離を調整する手
段及び該プロブと記録媒体との間に電圧を印加する手段
とを備えたことを特徴とする記録再生装置である。
That is, the present invention includes a substrate, a bridge-like flexible section formed on the substrate, and a probe provided on the flexible section, and a drive mechanism for displacing the probe with respect to the substrate. A probe unit, a recording medium disposed close to the probe, means for adjusting the distance between the probe and the recording medium, and means for applying a voltage between the probe and the recording medium. This is a recording/playback device with special features.

本発明は、基板、該基板上に形成された橋状の可撓部及
び該可撓部に設けられたプローブとを有し、該プローブ
を基板に対して変位させるための駆動機構を有するプロ
ーブユニットを用い、プローブを記録媒体に近接させ、
プローブと記録媒体との間にパルス電圧を印加すること
により記録を行うことを特徴とする記録方法である。
The present invention provides a probe comprising a substrate, a bridge-like flexible portion formed on the substrate, and a probe provided on the flexible portion, and having a drive mechanism for displacing the probe with respect to the substrate. unit, bring the probe close to the recording medium,
This recording method is characterized in that recording is performed by applying a pulse voltage between a probe and a recording medium.

又本発明は、基板、該基板上に形成された橋状の可撓部
及び該可撓部に設けられたプローブとを有し、該プロー
ブを基板に対して変位させるための駆動機構を有するプ
ローブユニットを用い、プローブを記録媒体に近接させ
、プローブと記録媒体との間にパルス電圧を印加するこ
とにより記録を行い、バイアス電圧を印加することによ
り記録の再生を行うことを特徴とする記録再生方法であ
る。
Further, the present invention includes a substrate, a bridge-like flexible portion formed on the substrate, and a probe provided on the flexible portion, and a drive mechanism for displacing the probe with respect to the substrate. Recording characterized by using a probe unit, bringing the probe close to a recording medium, performing recording by applying a pulse voltage between the probe and the recording medium, and reproducing the recording by applying a bias voltage. This is a playback method.

更に本発明は、基板、該基板上に形成された橋状の可撓
部及び該可撓部に設けられたプローブとを有し、該プロ
ーブを基板に対して変位させるための駆動機構を有する
プローブユニットを用い、プローブを記録媒体に近接さ
せ、プローブと記録媒体との間に第1のパルス電圧を印
加することにより記録を行い、バイアス電圧を印加する
ことにより記録の再生を行い第2のパルス電圧を印加す
ることにより記録の消去を行うことを特徴とする記録再
生消去方法である。
Further, the present invention includes a substrate, a bridge-like flexible portion formed on the substrate, and a probe provided on the flexible portion, and a drive mechanism for displacing the probe with respect to the substrate. Using a probe unit, the probe is brought close to the recording medium, recording is performed by applying a first pulse voltage between the probe and the recording medium, reproduction of the recording is performed by applying a bias voltage, and a second pulse voltage is applied. This is a recording/reproducing/erasing method characterized in that recording is erased by applying a pulse voltage.

〔作用〕[Effect]

本発明ていう橋状の可撓部とは、可撓部分の両端が基板
上に固定された両端固定はり構造となっている。
The bridge-like flexible portion referred to in the present invention has a both-end fixed beam structure in which both ends of the flexible portion are fixed onto a substrate.

そして前記可撓部は具体的には電極層、絶縁層、プロー
ブに電圧を印加するだめの電極層を少なくとも有する積
層体から構成されており、該積層体が少なくとも2つ以
上の支持体で基板に接続されている構造となっている。
Specifically, the flexible portion is composed of a laminate having at least an electrode layer, an insulating layer, and an electrode layer for applying voltage to the probe, and the laminate is formed of at least two or more supports and a substrate. The structure is connected to the

可撓部分の形状は任意でよい。The shape of the flexible portion may be arbitrary.

プローブが基板上に形成された可撓部上に形成されてい
るため、該可撓部における固有振動数を高くすることに
より、外部の振動の影響を少なくして、該プローブを走
査させることかできる。
Since the probe is formed on a flexible part formed on a substrate, by increasing the natural frequency of the flexible part, it is possible to reduce the influence of external vibrations and allow the probe to scan. can.

また、本発明に用いるプローブユニットは、基板上に電
極層、絶縁層、プローブに電圧を印加するための電極層
の各層を積層させた後、フォトリソグラフィー技術を用
いて加工、エツチング処理をして得られるため、プロー
ブユニット製造時に、可撓部に反りやねじれが生じるこ
とがない。
In addition, the probe unit used in the present invention is manufactured by laminating an electrode layer, an insulating layer, and an electrode layer for applying voltage to the probe on a substrate, and then processing and etching them using photolithography technology. Therefore, the flexible portion will not be warped or twisted during the manufacture of the probe unit.

一方、本発明に用いるプローブユニットに適した駆動手
段としては、静電力を利用した駆動手段と圧電効果を利
用した駆動手段が挙げられるが、圧電効果を利用した駆
動手段の方がプローブのストロークを大きくすることが
できるため、とりわけ好ましい。
On the other hand, driving means suitable for the probe unit used in the present invention include driving means using electrostatic force and driving means using piezoelectric effect, but driving means using piezoelectric effect is better for controlling the probe stroke. This is particularly preferred because it can be made larger.

上記各プローブユニットを用いた記録再生装置及び記録
再生消去方法について、以下実施例で詳しく説明する。
A recording/reproducing apparatus and a recording/reproducing/erasing method using each of the above-mentioned probe units will be described in detail in Examples below.

〔プローブユニットの製造例1〕 第4図及び第5図は本発明のプローブユニットの実施例
を説明するための断面図及び平面図であり、基板lの上
に下部電極2が設けられており、さらに支持体3が下部
電極2の上部及び近傍に於いてエツチングされており、
空洞部8を有している。それにより上部電極4、絶縁膜
5、及びプローブ電極材料6が橋状に形成されている。
[Manufacturing Example 1 of Probe Unit] FIGS. 4 and 5 are a cross-sectional view and a plan view for explaining an embodiment of the probe unit of the present invention, in which a lower electrode 2 is provided on a substrate l. , furthermore, the support 3 is etched above and in the vicinity of the lower electrode 2,
It has a cavity 8. Thereby, the upper electrode 4, the insulating film 5, and the probe electrode material 6 are formed into a bridge shape.

さらにプローブ電極上にはトンネル効果による電流を検
知するプローブ7が設けられている。ここでプローブの
位置は橋の支持体3から等しい距離に設定されている。
Furthermore, a probe 7 is provided on the probe electrode to detect current due to the tunnel effect. Here the position of the probe is set at an equal distance from the support 3 of the bridge.

プローブ7を基板平面に対して垂直方向に駆動する力は
静電力であり、下部電極2及び上部電極4に電圧を加え
る事により変位させるものである。又、プローブの変位
機構は橋状の両持ちぼりて構成されているため真に基板
面に対して垂直に変位可能である。
The force that drives the probe 7 in a direction perpendicular to the substrate plane is an electrostatic force, and is caused to be displaced by applying a voltage to the lower electrode 2 and the upper electrode 4. Furthermore, since the displacement mechanism of the probe is constituted by a bridge-like double-end structure, the probe can be displaced truly perpendicularly to the substrate surface.

又、絶縁膜5はトンネル電流が生じるプローブ7及びプ
ローブ7と導通をとるためのプローブ電極6と上部電極
4との絶縁をとるために設けられている。
Further, the insulating film 5 is provided to insulate the probe 7 where a tunnel current occurs, the probe electrode 6 for establishing conduction with the probe 7, and the upper electrode 4.

例えば橋の長さが200μmであり、幅が20μmであ
り、厚さが1μm程度で電極間距離が3μmであった場
合に前述の下部と上部電極間に50Vの電圧を印加する
と、基板面に対し垂直(Z軸)方向に1μm程度の変位
を生じることができる。又この構造にすると可撓部にお
ける共振周波数は200KHzと高い値を示すようにな
り、該可撓部を有するプローブは外部の振動の影響を少
なくして走査することができる。
For example, if the length of the bridge is 200 μm, the width is 20 μm, the thickness is about 1 μm, and the distance between the electrodes is 3 μm, if a voltage of 50 V is applied between the lower and upper electrodes, the substrate surface will On the other hand, a displacement of about 1 μm can be generated in the perpendicular (Z-axis) direction. Further, with this structure, the resonance frequency in the flexible portion becomes as high as 200 KHz, and the probe having the flexible portion can scan with less influence of external vibrations.

本構造のプローブユニットの駆動法は、具体的に以下の
ようになる。
The specific method for driving the probe unit of this structure is as follows.

最初に数10Vのオフセット電圧を与えておき、その電
圧を小さくすると、橋状の両持ちぼり上のプローブは弾
性により復帰し、Z軸方向に突出する方向に移動し、逆
に電圧を増してゆくと吸引力がさらに強まりプローブは
引っ込む方向に移動することて、Z軸方向への駆動が可
能となる。
First, an offset voltage of several tens of volts is applied, and when the voltage is reduced, the probe on the bridge-shaped both supports returns to its original position due to elasticity and moves in the direction of protrusion in the Z-axis direction, and conversely, the voltage is increased. As the probe progresses, the suction force becomes stronger and the probe moves in the retracting direction, making it possible to drive it in the Z-axis direction.

次に、第6図を用いて第4図、第5図に示したプローブ
ユニットの形成工程について説明する。
Next, a process for forming the probe unit shown in FIGS. 4 and 5 will be explained using FIG. 6.

まず板厚]、 、 1 m mのコーニング社製705
9カラスを基板lとし、これに真空蒸着法によりクロム
を0.1μm堆積し、フォトリソグラフィー技術を用い
て加工することにより、下部電極2を形成した。
First, Corning 705 with a plate thickness of 1 mm.
A lower electrode 2 was formed by depositing chromium to a thickness of 0.1 μm on a glass substrate 1 using a vacuum evaporation method and processing it using a photolithography technique.

(工程a) 次に支持体3として銅、及び上部電極4としてチタン、
及び絶縁膜10としてノリコン酸化膜、及びプローブ電
極】Jとしてチタン及びプローブ材料9としてタングス
テンを連続スパッタ法により各銅3.0 μm、チタン
0.2μm、シリコン酸化膜0.6μm1チタン0.2
μm1タングステン30μm堆積させた。(工程b) 次にフォトリソグラフィー技術を用いることにより、上
述工程すの連続5層膜を順次、フッ化水素酸系エツチン
グ液により第5図の上部電極4のパターン状に加工した
。続いてフォトリソクラフィー技術により下部電極2の
上部以外をフオトレンストで覆い、支持体3の銅を塩酸
系エツチング液により、オーバーエツチングさせ空洞d
カ8を形成した。(工程C) ここで本実施例では支持体3は銅を用いているため、下
部電極2と絶縁がとれるようにパターン、あるいはオー
バエッチ状態を制御する必要がある。但し支持体3が絶
縁体の場合はこの限りてはない。
(Step a) Next, copper is used as the support 3, and titanium is used as the upper electrode 4.
and a Noricon oxide film as the insulating film 10, and a probe electrode] Titanium as J and tungsten as the probe material 9 were successively sputtered to form copper 3.0 μm, titanium 0.2 μm, silicon oxide film 0.6 μm, titanium 0.2
30 μm of tungsten was deposited. (Step b) Next, by using a photolithography technique, the continuous five-layer film from the above-mentioned step was sequentially processed into the pattern of the upper electrode 4 shown in FIG. 5 using a hydrofluoric acid-based etching solution. Next, using photolithography technology, the lower electrode 2 except for the upper part is covered with photoresist, and the copper of the support 3 is over-etched using a hydrochloric acid-based etching solution to form the cavity d.
8 was formed. (Step C) In this example, since the support 3 is made of copper, it is necessary to control the pattern or the overetching state so that the support body 3 can be insulated from the lower electrode 2. However, this is not the case when the support body 3 is an insulator.

次に、フォトリソクラフィー技術を用いて、プローブ電
極11を第5図の6のパターンに加工した。
Next, the probe electrode 11 was processed into a pattern 6 in FIG. 5 using photolithography technology.

続いてフォトリソグラフィー技術を用いて絶縁膜10を
第5図の5のパターンに加工した。さらにフォトリソグ
ラフィー技術を用いてプローブ材料9を苛性ソーダと赤
血塩系のエツチング液てオーバーエッチさせタングステ
ンのプローブ7を形成して、プローブユニットを得た。
Subsequently, the insulating film 10 was processed into the pattern 5 in FIG. 5 using photolithography technology. Further, using photolithography technology, the probe material 9 was over-etched with an etching solution of caustic soda and red blood salt to form a tungsten probe 7, thereby obtaining a probe unit.

上述したプローブユニットはフォトリソクラフィー技術
と真空成膜技術を用いて形成されるものであり、基板に
於いても安価な材料が使用でき、又人里に作製できるも
のである。さらに」二部電極と下部電極間に電圧を印加
する手段を有すると、該プローブユニットには、各プロ
ーブことにZ方向の変位機構が設けられることになり、
試料の凹凸やプローブ形成時の高さのずれを個別に調整
できるようになる。又両持ぼりタイプのため基板平面に
対して真に垂直に変位ができること、さらに極めて高い
共振周波数を持っているというメリットがある。
The above-mentioned probe unit is formed using photolithography technology and vacuum film forming technology, and inexpensive materials can be used for the substrate, and it can be manufactured in a remote location. Furthermore, if the probe unit has means for applying a voltage between the two-part electrode and the lower electrode, each probe is provided with a displacement mechanism in the Z direction,
It becomes possible to individually adjust the unevenness of the sample and the height deviation during probe formation. Furthermore, since it is a double-sided type, it has the advantage of being able to be displaced truly perpendicularly to the substrate plane, and also having an extremely high resonant frequency.

Cプローブユニットの製造例2″J J第7び第8図は本発明嬶プローブユニットのへ 第2の実施例を説明するための断面図及び平面図であり
、基板】の上に支持体43が設けられており、支持体4
3は空洞部49を有し、その空洞部に基板1と接して、
下部電極42と圧電体層44が設けられている。さらに
、支持体43と圧電体層44上に上部電極45、絶縁膜
46、プローブ電極47が橋状に形成されている。さら
にプローブ電極上には、トンネル効果による電流を検知
するプローブ7が設けられている。ここでプローブの位
置は橋の支持体から等しい距離に設定されている。プロ
ーブ7を基板平面に対して垂直方向に駆動させるには、
上部電極45と下部電極42に電圧を印加し、圧電体層
44を変位させればよい、上部電極と下部電極の正負を
かえることによりZ軸方向の上下変動が可能となる。又
、プローブの変位機構は橋状の両持ちぼりて構成されて
いるため真に基板面に対して垂直に変位可能である。
C Probe unit manufacturing example 2''JJ Figures 7 and 8 are a sectional view and a plan view for explaining a second embodiment of the probe unit of the present invention, in which a support 43 is placed on a substrate. is provided, and the support 4
3 has a cavity 49, and is in contact with the substrate 1 in the cavity,
A lower electrode 42 and a piezoelectric layer 44 are provided. Further, an upper electrode 45, an insulating film 46, and a probe electrode 47 are formed in a bridge shape on the support 43 and the piezoelectric layer 44. Furthermore, a probe 7 is provided on the probe electrode to detect current due to the tunnel effect. Here the probe positions are set at equal distances from the bridge supports. To drive the probe 7 in a direction perpendicular to the substrate plane,
It is sufficient to apply a voltage to the upper electrode 45 and the lower electrode 42 to displace the piezoelectric layer 44. By changing the positive and negative polarity of the upper electrode and the lower electrode, vertical fluctuation in the Z-axis direction becomes possible. Furthermore, since the displacement mechanism of the probe is constituted by a bridge-like double-end structure, the probe can be displaced truly perpendicularly to the substrate surface.

又、絶縁膜46はトンネル電流か生しるプローブ7及び
プローブ7と導通をとるためのプローブ電極47と上部
電極45との絶縁をとるために設けられている。
The insulating film 46 is provided to insulate the upper electrode 45 from the probe 7 that generates the tunnel current and from the probe electrode 47 for establishing conduction with the probe 7.

例えば橋の長さが200μmであり、幅か20I1mで
あり、厚さが1μm程度で圧電体層高さが3μmであっ
た場合に上部電極と下部電極間に30Vの電圧を印加す
ると、Z軸方向に1μm程度の変位を生じることができ
る。
For example, if the length of the bridge is 200μm, the width is 20I1m, the thickness is about 1μm, and the height of the piezoelectric layer is 3μm, and a voltage of 30V is applied between the upper electrode and the lower electrode, the Z-axis A displacement of about 1 μm can be generated in the direction.

次に、第9図を用いて第7図及び第8図に示したプロー
ブユニットの形成工程について説明する。第9図は第8
図a−aの製造工程断面図を示すつまず、板厚1.1m
mのコーニング社製7059カラスを基板lとし、これ
に真空蒸着法によりクロムを0.1μm堆積し、フォト
リソグラフィー技術を用いて加工することにより、下部
電極42を形成した。(工程a) 次に支持体43.44として圧電材料であるAINを、
RFマグネトロンスパッタ法を用いて、膜厚3μmを形
成した。この時の条件は、ターケラトAAN、背圧10
−’、  アルコン圧力5XIO−3torr(N25
0%)、RFパワー5 W / c rrr 、基板温
度350°Cてあった。
Next, the process of forming the probe unit shown in FIGS. 7 and 8 will be explained using FIG. 9. Figure 9 is the 8th
A stumbling block showing the cross-sectional view of the manufacturing process in Figure a-a, plate thickness 1.1m
Using a 7059 glass manufactured by Corning Co., Ltd. as the substrate 1, chromium was deposited to a thickness of 0.1 μm by vacuum evaporation, and the lower electrode 42 was formed by processing using photolithography. (Step a) Next, AIN, which is a piezoelectric material, is used as the support 43 and 44.
A film with a thickness of 3 μm was formed using RF magnetron sputtering. The conditions at this time were Terkerat AAN, back pressure 10
-', Alcon pressure 5XIO-3torr (N25
0%), RF power 5 W/crrr, and substrate temperature 350°C.

さらに、支持体43.44上に上部電極45としてチタ
ン、絶縁膜46としてシリコン酸化膜、プローブ電極4
7としてチタン、プローブ材料48としてタングステン
を連続スパッタ法により各銅3.0μm1チタン0.2
μm1シリコン酸化膜0.6μm、チタン0.2μm、
タングステン3.0μm堆積させた。
Further, on the supports 43 and 44, a titanium film is provided as an upper electrode 45, a silicon oxide film is provided as an insulating film 46, and a probe electrode 4 is provided.
7 is titanium, and probe material 48 is tungsten by continuous sputtering. Each layer has 3.0 μm of copper and 0.2 titanium
μm1 silicon oxide film 0.6 μm, titanium 0.2 μm,
Tungsten was deposited to a thickness of 3.0 μm.

(工程b) 次にフォトリソグラフィー技術を用いることにより、上
述工程すの連続5層膜を順次、フッ化水素酸系エツチン
グ液により第8図の上部電極45のパターン状に加工し
た。
(Step b) Next, by using a photolithography technique, the continuous five-layer film from the above-mentioned step was sequentially processed into the pattern of the upper electrode 45 shown in FIG. 8 using a hydrofluoric acid etching solution.

さらにフォトリソクラフィー技術を用いて、プローブ電
極47、絶縁膜46を第8図のパターンに加工した。プ
ローブ材料48についても同様に、第8図のプローブ電
極47のパターンに加工した。その後、空洞部49を得
るために、残したい圧電体層44の両側の空洞部49の
部分のすいたフォトレジスト層61を作成した。(工程
C及びcl(cは、平面図dのc−c断面図)) 続いて、フォトリソグラフィー技術を用いて、支持体及
び圧電材料である43. 44を、氷酢酸、硝酸水溶液
て、オーバーエッチンクさせ、空洞部49を形成した。
Further, the probe electrode 47 and the insulating film 46 were processed into the pattern shown in FIG. 8 using photolithography technology. The probe material 48 was similarly processed into the pattern of the probe electrode 47 shown in FIG. Thereafter, in order to obtain the cavity 49, a photoresist layer 61 was created with the cavity 49 on both sides of the piezoelectric layer 44 to be left open. (Steps C and cl (c is cc cross-sectional view of plan view d)) Subsequently, using photolithography technology, the support and the piezoelectric material 43. 44 was over-etched using a glacial acetic acid and nitric acid aqueous solution to form a cavity 49.

ここで本実施例では支持体43. 44に圧電材料であ
るAANを用いているため、下部電極42と絶縁がとれ
るように、また空洞部49の形状を得るためにパターン
あるいは、オーバーエッチ状態を制御する必要がある。
Here, in this embodiment, the support body 43. Since AAN, which is a piezoelectric material, is used for 44, it is necessary to control the pattern or over-etching state so as to be insulated from the lower electrode 42 and to obtain the shape of the cavity 49.

最後に、フォトリソグラフィー技術を用いてプローブ材
料48を、苛性ソーダと赤血塩系のエツチング液てオー
バーエッチさせタングステンプローブ7を形成し、プロ
ーブユニットを得た。(工程e) 〔プローブユニットの製造例3〕 本発明の第3の実施例を第1O図を用いて説明する。
Finally, the tungsten probe 7 was formed by over-etching the probe material 48 with a caustic soda and red blood salt based etching solution using photolithography technology to obtain a probe unit. (Step e) [Manufacturing Example 3 of Probe Unit] A third embodiment of the present invention will be described using FIG. 1O.

第10図において、1は基板、3は支持体、8は空洞部
であり、支持体より上部は、橋状の両持梁70を構成し
ている。両持梁70は、下より梁構造体層71、下部電
極層72、圧電材料層73、上部電極層74、絶縁膜5
、プローブに電圧を印加させる電極層6、トンネル効果
電流の流れる導電性のプローブ7で構成されている。プ
ローブ7は両持梁70の中心位置に設けられている。
In FIG. 10, 1 is a substrate, 3 is a support, and 8 is a cavity, and the upper part of the support constitutes a bridge-like support beam 70. The support beam 70 includes, from below, a beam structure layer 71, a lower electrode layer 72, a piezoelectric material layer 73, an upper electrode layer 74, and an insulating film 5.
, an electrode layer 6 for applying a voltage to the probe, and a conductive probe 7 through which a tunnel effect current flows. The probe 7 is provided at the center of the support beam 70.

プローブ7を基板平面に対して垂直方向(Z方向)に駆
動する方法は圧電材料73の伸縮を用いる。即ち、分極
処理した圧電材料73に下部電極72と上部電極74か
ら電圧を印加することにより、両持梁を長手方向に伸ば
し梁構造体層71との伸縮差で両持梁をたわませ、プロ
ーブ7を駆動する。
The method of driving the probe 7 in a direction perpendicular to the substrate plane (Z direction) uses expansion and contraction of the piezoelectric material 73. That is, by applying a voltage to the polarized piezoelectric material 73 from the lower electrode 72 and the upper electrode 74, the supported beam is stretched in the longitudinal direction, and the supported beam is deflected due to the difference in expansion and contraction with the beam structure layer 71. Drive the probe 7.

第11図は、上記プローブが複数並んで形成されている
のを示すものである。
FIG. 11 shows that a plurality of the above-mentioned probes are formed side by side.

第12図を用いて第10図に示したプローブユニットの
形成工程について例を示す。
An example of the formation process of the probe unit shown in FIG. 10 will be described using FIG. 12.

板厚1 、1 m mのカラス板を基板1とし、これに
支持体3として銅、梁構造体層71としてシリコン酸化
膜、下部電極72としてチタンを連続スパッタ法により
各々銅3.0μm、シリコン酸化膜3μm、チタン0.
2μm堆積させた。次に圧電材料73として窒化アルミ
ニウムをRFマクネトロンスパッタ法で3μm堆積させ
た。更に上部電極74としてチタン、絶縁膜5としてシ
リコン酸化膜、プローブに電圧を印加する電極層6とし
てチタン、プローブ材料75としてタングステンを連続
スパッタ法により各々チタン0.2μm1シリコン酸化
膜0.6μm1チタン0.2μm1タングステン3.0
μm堆積させた。
A glass plate with a thickness of 1.1 mm is used as the substrate 1, and on this, copper is used as the support 3, silicon oxide film is used as the beam structure layer 71, and titanium is used as the lower electrode 72. Copper 3.0 μm thick and silicon 3.0 μm thick each are deposited on this substrate by continuous sputtering. Oxide film 3μm, titanium 0.
A thickness of 2 μm was deposited. Next, aluminum nitride was deposited to a thickness of 3 μm as a piezoelectric material 73 by RF Macnetron sputtering. Furthermore, titanium was used as the upper electrode 74, a silicon oxide film was used as the insulating film 5, titanium was used as the electrode layer 6 for applying voltage to the probe, and tungsten was used as the probe material 75 by continuous sputtering. .2μm1 tungsten 3.0
μm was deposited.

(工程a) 次に、フォトリソグラフィー技術を用い、上述工程aの
連続膜のうち、プローブ材料75から上部電極74まて
の4層を順次フッ化水素系エツチング液により第1O図
(a)の梁構造体層71のパターン形状に加工した。続
いて圧電材料(窒化アルミニウム)73を氷酢酸硝酸エ
ツチング液を用いて、同様に加工した。
(Step a) Next, using photolithography technology, the four layers from the probe material 75 to the upper electrode 74 of the continuous film in the above-mentioned step a are sequentially etched with a hydrogen fluoride etching solution as shown in FIG. 1O(a). It was processed into the pattern shape of the beam structure layer 71. Subsequently, the piezoelectric material (aluminum nitride) 73 was processed in the same manner using a glacial acetic acid nitric acid etching solution.

更に、下部電極72から支持体3まての3層を順次フッ
化水素系エツチング液により加工した。次にフォトリソ
グラフィー技術により第12図(a)の空洞部8の上部
以外をフォトレジストで覆い、支持体3の銅を塩酸系エ
ツチング液てオーバーエツチングを行い空洞部8を形成
した。(工程1) )次にフオI・リソクラフイ技術で
プローブに電圧を印加する電極層6から支持体3まての
8層を第10図(a)のパターンに順次加工した。続い
てプローブ材料75を苛性ソーダと赤血塩系のエツチン
グ液てオーバーエツチングさせ、タングステンのプロー
ブ7を形成した。(工程C) 〔実施例1〕 前記製造例1〜3で示されるプローブユニットを組み込
んだ記録再生装置について説明する。
Furthermore, the three layers from the lower electrode 72 to the support 3 were sequentially processed using a hydrogen fluoride etching solution. Next, by photolithography, the area other than the upper part of the cavity 8 shown in FIG. 12(a) was covered with a photoresist, and the copper of the support 3 was over-etched using a hydrochloric acid-based etching solution to form the cavity 8. (Step 1)) Next, eight layers from the electrode layer 6 for applying voltage to the probe to the support 3 were sequentially processed into the pattern shown in FIG. 10(a) using the photolithography technique. Subsequently, the probe material 75 was over-etched using a caustic soda and red blood salt type etching solution to form a tungsten probe 7. (Step C) [Example 1] A recording/reproducing apparatus incorporating the probe units shown in Manufacturing Examples 1 to 3 will be described.

Z軸粗動圧電素子103に固定されており、Z方向の粗
動を行い、プローブユニット101を対向する試料!、
 02の表面へプローブにトンネル電流が検知できる距
離まで接近させることが出来る。Z軸粗動圧電素子10
3が固定されている固定部材10.4は、3本の傾き調
整ねじ106で傾きを調整でき、プロブユニツ+101
と記録媒体102表面との平行度を補正する。105は
平行ヒンノハネステーンで第2図の平面図のように平行
ばねを2段に直交させて組合わせた構造で中央に載せた
記録媒体102をXY力向に自在に移動させることかで
きるーその駆動は、圧電素子107. 1.08で行っ
ている。このような構成にすればブローブユニツl−]
、 01上の各々のプローブにZ軸駆動機構がついてい
るため、記録媒体1.02の表面の微小な凹凸、傾きに
対して各々のプローブが独立に動き一定の距離に保ちな
から、平行ヒンシステーノ]05を移動させることによ
り各々のプローブに対応する記録エリア内の走査か可能
になる。
The sample is fixed to the Z-axis coarse movement piezoelectric element 103, performs coarse movement in the Z direction, and faces the probe unit 101! ,
The probe can be brought close to the surface of 02 to a distance where tunneling current can be detected. Z-axis coarse dynamic piezoelectric element 10
The inclination of the fixing member 10.4 to which 3 is fixed can be adjusted with three inclination adjustment screws 106.
The parallelism between the surface of the recording medium 102 and the surface of the recording medium 102 is corrected. Reference numeral 105 denotes a parallel hinohanestane, which has a structure in which two stages of parallel springs are orthogonally combined as shown in the plan view of Fig. 2, and can freely move the recording medium 102 placed in the center in the XY force directions. The drive is performed by the piezoelectric element 107. It is running on 1.08. With this configuration, the probe unit l-]
Since each probe on the recording medium 1.01 is equipped with a Z-axis drive mechanism, each probe moves independently in response to minute irregularities and inclinations on the surface of the recording medium 1.02 and cannot be maintained at a constant distance. ]05 enables scanning within the recording area corresponding to each probe.

第3図は、本発明の記録再生装置の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of the recording/reproducing apparatus of the present invention.

記録媒体102としては、電気メモリー効果を有する薄
膜(例えばπ電子系有機化合物やカルコケン化物類)か
らなる記録層と導電性基板からなるものを用いる。
As the recording medium 102, one consisting of a recording layer made of a thin film having an electric memory effect (for example, a π-electron based organic compound or a chalcosaponide) and a conductive substrate is used.

電気メモリー効果とは、プローブと導電性基板との間に
、記録層に導電率の変化を生じさせる閾値を越えた電圧
を印加することにより、プローブ直下の記録層に微小な
領域で導電率の変化を生じさて記録を行うことができ、
かかる記録状態は閾値を越えない電圧(バイアス電圧)
を印加する限りにおいては保持されることを意味する。
The electric memory effect is a phenomenon in which a voltage exceeding a threshold value that causes a change in conductivity in the recording layer is applied between a probe and a conductive substrate, causing a change in conductivity in a minute area of the recording layer directly under the probe. Changes can be made and recorded,
Such a recording state requires a voltage that does not exceed the threshold (bias voltage).
This means that it will be maintained as long as is applied.

記録の再生は、プローブと導電性基板との間にバイアス
電圧を印加し、流れる電流が記録部と非記録部とて変化
することを利用して行う。
Reproduction of recording is performed by applying a bias voltage between the probe and the conductive substrate and utilizing the fact that the flowing current changes between the recording part and the non-recording part.

又記録の消去は、プローブと導電性基板との間に、記録
層に導電率の変化を生じさせる閾値以上の電圧を印加す
ることにより行う。
Further, erasing of recording is performed by applying a voltage equal to or higher than a threshold value that causes a change in conductivity in the recording layer between the probe and the conductive substrate.

記録媒体としては、例えばカラスや雲母などの平坦な基
板上の金のエピタギノヤル成長面やクラファイト臂開面
上に、記録層として、スクアリュウムーヒス−6−オク
ヂルアズレンをランクミュアーグロノエツト法によって
、単分子膜2層の累積膜を形成したものを用いることが
できる。
As a recording medium, for example, squalium moochis-6-octane azulene is deposited as a recording layer on a gold epitaxial growth surface or a graphite arm-opening surface on a flat substrate such as glass or mica using the Rankmuir-Gronoetz method. , a cumulative film of two monomolecular films can be used.

かかる記録媒体を用いた場合、プローブと導電性基板と
の間に例えば1vを印加すると、電流値は10 ” A
以下であって、記録層はOF F状醤(高抵抗状態)を
保つ。
When such a recording medium is used, for example, when 1V is applied between the probe and the conductive substrate, the current value is 10''A.
Below, the recording layer maintains an OF state (high resistance state).

次に、閾値電圧を越える三角波パルス電圧を印加した後
、再び1■の電圧を印加するとl O”’ l〜程度の
電流か流れ、ON状曹(低抵抗状態)となり、ON状態
か記録される。
Next, after applying a triangular wave pulse voltage that exceeds the threshold voltage, when a voltage of 1 cm is applied again, a current of about 10"'1 flows, and it becomes an ON state (low resistance state), and the ON state is recorded. Ru.

更にON状態からOFF状態へ変化する閾値電圧を越え
た逆極性の三角波パルスを印加し、た後、1〜′の電圧
を印加したところ、電流値は] O” A以下となって
OFF状態に戻り記録か消去される。
Furthermore, when a triangular wave pulse of the opposite polarity exceeding the threshold voltage for changing from the ON state to the OFF state was applied, and then a voltage of 1 to ' was applied, the current value became less than ] O'' A and the circuit went into the OFF state. Return records will be erased.

第1′3図に基づいて本発明の記録再生装置を説明する
The recording and reproducing apparatus of the present invention will be explained based on FIGS. 1'3.

先ず記録媒体1.02を、XY位置制御回路203から
の信号により平行ヒンンハネステーシ1.05を移動さ
せて、所望の記録位置がプローブユニット101のプロ
ーブ直下に来るように移動し、記録媒体102にOFF
状態からON状態に変化する閾値を越えたパルス電圧を
印加することにより記録を行う。
First, the recording medium 1.02 is moved by moving the parallel hinge station 1.05 according to a signal from the XY position control circuit 203 so that the desired recording position is directly under the probe of the probe unit 101, and the recording medium 1.02 is moved. OFF at 102
Recording is performed by applying a pulse voltage that exceeds a threshold value that changes from the ON state to the ON state.

その際、記録媒体102には/<イアス回路206によ
り0.1〜l V程度のノ1イアス電圧が加えられ、プ
ローブユニット101のプローブは、記録媒体102と
の間にトンネル電流が流れる距離まで接近し、保持され
ている。
At this time, a noise voltage of about 0.1 to 1 V is applied to the recording medium 102 by the / Approached and held.

その接近は、最初、Z方向粗動駆動回路201からの信
号により、Z方向粗動圧電素子103を駆動させ、プロ
ーブユニット1.01の各プローブのZ軸駆動機構の移
動範囲内までなされ、後は各プローブごとにトンネル領
域に引き込まれる。
The approach is first made by driving the Z-direction coarse-movement piezoelectric element 103 by a signal from the Z-direction coarse-movement drive circuit 201 to within the movement range of the Z-axis drive mechanism of each probe of the probe unit 1.01, and then is drawn into the tunnel region for each probe.

その引き込みは、各プローブに対応したトンネル電流検
出回路204により検出されたトンネル電流を各プロー
ブのZ方向駆動機構のZ方向サーボ回路202を通して
フィードバックすることにより行われ、各プローブと記
録媒体は一定の距離に制御される。
The drawing is performed by feeding back the tunnel current detected by the tunnel current detection circuit 204 corresponding to each probe through the Z-direction servo circuit 202 of the Z-direction drive mechanism of each probe, and each probe and recording medium are Controlled by distance.

記録時には、制御回路207から記録信号が記録/消去
信号発生器205に送られ、各プローブに記録のパルス
電圧が印加され、記録がなされる。
During recording, a recording signal is sent from the control circuit 207 to the recording/erase signal generator 205, and a recording pulse voltage is applied to each probe to perform recording.

その際、電圧印加によりプローブと記録媒体の距離が変
化しないように、Z方向サーボ回路202にはホールド
回路を設けてプローブユニットのZ方向駆動機構の駆動
電圧を保持する。
At this time, a hold circuit is provided in the Z-direction servo circuit 202 to hold the drive voltage of the Z-direction drive mechanism of the probe unit so that the distance between the probe and the recording medium does not change due to voltage application.

記録の再生時には、記録時と同様に記録媒体102の所
望の再生位置にプローブが来るように移動され、記録媒
体102の表面との間のトンネル電流の記録部と非記録
部の変化分を検出して再生か行われる。
During reproduction of recording, the probe is moved to a desired reproduction position on the recording medium 102 in the same way as during recording, and the change in tunnel current between the recorded and non-recorded portions between the probe and the surface of the recording medium 102 is detected. playback is performed.

そのとき再生信号は、トンネル電流検出回路204を通
し、制御回路207て信号処理されデータとして再生さ
れる。
At this time, the reproduced signal passes through the tunnel current detection circuit 204, undergoes signal processing by the control circuit 207, and is reproduced as data.

更に記録の消去時には、記録時と同様に、消去したい記
録ヒツト上にプローブを移動させ、記録/消去信号発生
器205から記録時と逆極性の消去パルス電圧を印加し
て、消去を行う。その際プローブはZ方向サーボ回路2
02のホールト回路により記録媒体との距離が保持され
る。
Furthermore, when erasing a record, the probe is moved over the recorded hit to be erased, and an erase pulse voltage of opposite polarity to that during recording is applied from the record/erase signal generator 205 to perform erasure, as in the case of recording. At that time, the probe is Z direction servo circuit 2
The distance to the recording medium is maintained by the halt circuit 02.

以上説明したように、前述のプローブユニットを使用し
た本発明の記録再生装置は、低電圧で作動し、しかも温
度変化や外部の変動に対して影響を受けに<<、安定な
走査を行うことができ、高密度記録を可能とする。
As explained above, the recording and reproducing apparatus of the present invention using the above-mentioned probe unit operates at low voltage and is not affected by temperature changes or external fluctuations and can perform stable scanning. This enables high-density recording.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

(1)本発明で用いるプローブユニットは、基板上に設
けた橋状の可撓部の中央にプローブを設けた対称的構造
をなし、しかも可撓部の両端が拘束されているため、動
作時の温度変化による長手方向の熱膨張や可撓部材材と
電極材料との熱膨張率の差に起因する変形を生じること
なく、プローブの位置がずれることはほとんとない。
(1) The probe unit used in the present invention has a symmetrical structure in which the probe is provided in the center of a bridge-like flexible part provided on the substrate, and both ends of the flexible part are restrained, so during operation There is no deformation due to thermal expansion in the longitudinal direction due to temperature changes or a difference in thermal expansion coefficient between the flexible member material and the electrode material, and the position of the probe hardly shifts.

又、製造時の内部応力による梁の反りやねじれを生ずる
ことなく精度良く形成することができる。
In addition, the beam can be formed with high accuracy without warping or twisting due to internal stress during manufacturing.

(2)本発明で用いるプローブユニットは、従来例のよ
うに81基板に限定されることなく、通常の7059の
カラス基板などを用いることができるので、非常に安価
に製造てきる。
(2) The probe unit used in the present invention is not limited to 81 substrates as in the conventional example, but can use a normal 7059 glass substrate, so it can be manufactured at a very low cost.

(3)プローブユニットの駆動手段として、とりわけ圧
電効果を利用することにより、Z軸方向への駆動力を増
し、橋状構造にしてもZ軸方向に変位量を片持ち梁と同
等に保つことができる。
(3) As a means of driving the probe unit, the driving force in the Z-axis direction can be increased by particularly utilizing piezoelectric effect, and even if the bridge-like structure is used, the amount of displacement in the Z-axis direction can be kept the same as that of a cantilever beam. I can do it.

又、共振周波数を高くすることができるので、プローブ
は外部の振動を受けに(り、より高速な走査にも応答す
ることができる。
Furthermore, since the resonant frequency can be increased, the probe can receive external vibrations and can also respond to faster scanning.

(4)本発明の記録再生装置は、低電圧で作動し、しか
も温度変化や外部の変動に対して影響を受けに<<、プ
ローブの安定な走査を行うことができ、高密度記録を可
能とする。
(4) The recording/reproducing device of the present invention operates at low voltage, is not affected by temperature changes or external fluctuations, can perform stable scanning of the probe, and can perform high-density recording. shall be.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図、第2図、第3図は本発明の記録再生装置の構成
図、 第4図及び第5図は本発明の第1の態様のプローブユニ
ットの断面図及び平面図、 第6図(a)〜(d)は第4図及び第5図のプローブユ
ニットを形成する主要工程図、第7図及び第8図は第2
の態様のプローブユニットの断面図及び平面図、 第9図(a)〜(e)は第7図及び第8図のプローブユ
ニットを形成する主要工程図、第10図は第3の態様の
プローブユニットの断面図及び平面図、 第11図はプローブユニットを複数配列した説明図、 第12図(a)〜(c)は第10図のプローブユニット
を形成する主要工程図である。 1 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・基板2.42
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・下部電極3.43・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・支持体4.45・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・上部電極5.
46・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・絶縁膜6.47 ・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・プローブ電極7・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・プローブ8.49・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・空洞部9
.75・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・プローブ材料44・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・圧電体層61・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・フォトレジスト層71・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・梁構造体1、01 1、05 ]、、 O9
1, 2, and 3 are block diagrams of the recording/reproducing apparatus of the present invention; FIGS. 4 and 5 are sectional views and plan views of the probe unit of the first embodiment of the present invention; FIG. 6; (a) to (d) are main process diagrams for forming the probe unit shown in Figs. 4 and 5, and Figs.
9(a) to (e) are main process diagrams for forming the probe unit of FIGS. 7 and 8, and FIG. 10 is a probe of the third embodiment. A sectional view and a plan view of the unit, FIG. 11 is an explanatory diagram showing a plurality of probe units arranged, and FIGS. 12(a) to (c) are main process diagrams for forming the probe unit of FIG. 10. 1 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・ Board 2.42
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・Lower electrode 3.43・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・Support 4.45・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・Top electrode 5.
46・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・Insulating film 6.47 ・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・Probe electrode 7・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・Probe 8.49・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・Cavity part 9
.. 75・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・Probe material 44・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
......Piezoelectric layer 61...
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
......Photoresist layer 71...
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・Beam structure 1, 01 1, 05 ],, O9

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基板、該基板上に形成された橋状の可撓部及び該
可撓部に設けられたプローブとを有し、該プローブを基
板に対して変位させるための駆動機構を有するプローブ
ユニット、該プローブに近接して配された記録媒体、該
プローブと記録媒体との間の距離を調整する手段及び該
プローブと記録媒体との間に電圧を印加する手段とを備
えたことを特徴とする記録再生装置。
(1) A probe unit that includes a substrate, a bridge-like flexible section formed on the substrate, and a probe provided on the flexible section, and a drive mechanism for displacing the probe with respect to the substrate. , comprising a recording medium disposed close to the probe, means for adjusting the distance between the probe and the recording medium, and means for applying a voltage between the probe and the recording medium. Recording/playback device.
(2)前記記録媒体をプローブに対して相対的に移動さ
せる手段を有する請求項(1)に記載の記録再生装置。
(2) The recording and reproducing apparatus according to claim 1, further comprising means for moving the recording medium relative to the probe.
(3)前記プローブユニットが、基板上に第1の電極を
有し、前記可撓部が空洞部により第1の電極と絶縁され
、第2の電極層、絶縁層及びプローブに電圧を印加する
ための電極層の積層体からなる請求項(1)に記載の記
録再生装置。
(3) The probe unit has a first electrode on a substrate, the flexible part is insulated from the first electrode by a cavity, and a voltage is applied to the second electrode layer, the insulating layer, and the probe. The recording/reproducing device according to claim 1, comprising a laminate of electrode layers for.
(4)前記プローブユニットが、基板上に第1の電極を
有し、第1の電極は圧電体層を介して可撓部に接続され
、該可撓部が第2の電極層、絶縁層及びプローブに電圧
を印加するための電極層の積層体からなる請求項(1)
に記載の記録再生装置。
(4) The probe unit has a first electrode on a substrate, the first electrode is connected to a flexible part via a piezoelectric layer, and the flexible part is connected to a second electrode layer and an insulating layer. and a laminate of electrode layers for applying voltage to the probe (claim (1)).
The recording/reproducing device described in .
(5)前記可撓部が、梁構造体層、第1の電極層、圧電
体層、第2の電極層、絶縁層及びプローブに電圧を印加
するための電極層の積層体からなる請求項(1)に記載
の記録再生装置。
(5) The flexible portion comprises a laminate of a beam structure layer, a first electrode layer, a piezoelectric layer, a second electrode layer, an insulating layer, and an electrode layer for applying voltage to the probe. The recording/reproducing device according to (1).
(6)前記記録媒体が電気メモリー効果を有する請求項
(1)に記載の記録再生装置。
(6) The recording/reproducing device according to (1), wherein the recording medium has an electric memory effect.
(7)前記記録媒体が基板電極上に記録層を設けてなる
請求項(1)に記載の記録再生装置。
(7) The recording/reproducing device according to (1), wherein the recording medium has a recording layer provided on a substrate electrode.
(8)前記記録層が有機化合物を含む請求項(7)に記
載の記録再生装置。
(8) The recording/reproducing device according to (7), wherein the recording layer contains an organic compound.
(9)前記記録層が有機化合物の単分子膜もしくは単分
子累積膜を含む請求項(7)に記載の記録再生装置。
(9) The recording/reproducing device according to (7), wherein the recording layer includes a monomolecular film or a monomolecular cumulative film of an organic compound.
(10)基板、該基板上に形成された橋状の可撓部及び
該可撓部に設けられたプローブとを有し、該プローブを
基板に対して変位させるための駆動機構を有するプロー
ブユニットを用い、プローブを記録媒体に近接させ、プ
ローブと記録媒体との間にパルス電圧を印加することに
より記録を行うことを特徴とする記録方法。
(10) A probe unit that includes a substrate, a bridge-like flexible section formed on the substrate, and a probe provided on the flexible section, and a drive mechanism for displacing the probe with respect to the substrate. A recording method characterized in that recording is performed by bringing a probe close to a recording medium and applying a pulse voltage between the probe and the recording medium.
(11)前記記録媒体が電気メモリー効果を有する請求
項(10)に記載の記録方法。
(11) The recording method according to (10), wherein the recording medium has an electric memory effect.
(12)前記記録媒体が基板電極上に記録層を設けてな
る請求項(10)に記載の記録方法。
(12) The recording method according to (10), wherein the recording medium includes a recording layer provided on a substrate electrode.
(13)パルス電圧が、記録媒体に導電率の変化を生じ
させる閾値電圧を越えた電圧である請求項(10)に記
載の記録方法。
(13) The recording method according to (10), wherein the pulse voltage is a voltage exceeding a threshold voltage that causes a change in conductivity in the recording medium.
(14)基板、該基板上に形成された橋状の可撓部及び
該可撓部に設けられたプローブとを有し、該プローブを
基板に対して変位させるための駆動機構を有するプロー
ブユニットを用い、プローブを記録媒体に近接させ、プ
ローブと記録媒体との間にパルス電圧を印加することに
より記録を行い、バイアス電圧を印加することにより記
録の再生を行うことを特徴とする記録再生方法。
(14) A probe unit that includes a substrate, a bridge-like flexible section formed on the substrate, and a probe provided on the flexible section, and a drive mechanism for displacing the probe with respect to the substrate. A recording and reproducing method characterized in that recording is performed by bringing a probe close to a recording medium, applying a pulse voltage between the probe and the recording medium, and reproducing the recording by applying a bias voltage. .
(15)前記記録媒体が電気メモリー効果を有する請求
項(14)に記載の記録再生方法。
(15) The recording/reproducing method according to (14), wherein the recording medium has an electric memory effect.
(16)前記記録媒体が基板電極上に記録層を設けてな
る請求項(14)に記載の記録再生方法。
(16) The recording/reproducing method according to (14), wherein the recording medium has a recording layer provided on a substrate electrode.
(17)パルス電圧が記録媒体に導電率の変化を生じさ
せる閾値電圧を越えた電圧である請求項(14)に記載
の記録再生方法。
(17) The recording/reproducing method according to (14), wherein the pulse voltage is a voltage exceeding a threshold voltage that causes a change in conductivity in the recording medium.
(18)バイアス電圧が記録媒体に導電率の変化を生じ
させる閾値電圧を越えない電圧である請求項(14)に
記載の記録再生方法。
(18) The recording/reproducing method according to (14), wherein the bias voltage is a voltage that does not exceed a threshold voltage that causes a change in conductivity in the recording medium.
(19)基板、該基板上に形成された橋状の可撓部及び
該可撓部に設けられたプローブとを有し、該プローブを
基板に対して変位させるための駆動機構を有するプロー
ブユニットを用い、プローブを記録媒体に近接させ、プ
ローブと記録媒体との間に第1のパルス電圧を印加する
ことにより記録を行い、バイアス電圧を印加することに
より記録の再生を行い、第2のパルス電圧を印加するこ
とにより記録の消去を行うことを特徴とする記録再生消
去方法。
(19) A probe unit comprising a substrate, a bridge-like flexible portion formed on the substrate, and a probe provided on the flexible portion, and a drive mechanism for displacing the probe with respect to the substrate. , the probe is brought close to the recording medium, recording is performed by applying a first pulse voltage between the probe and the recording medium, reproduction of the recording is performed by applying a bias voltage, and the second pulse is applied. A recording/reproducing/erasing method characterized by erasing records by applying a voltage.
(20)前記記録媒体が電気メモリー効果を有する請求
項(19)に記載の記録再生消去方法。
(20) The recording/reproducing/erasing method according to (19), wherein the recording medium has an electric memory effect.
(21)前記記録媒体が基板電極上に記録層を設けてな
る請求項(19)に記載の記録再生消去方法。
(21) The recording/reproducing/erasing method according to (19), wherein the recording medium has a recording layer provided on a substrate electrode.
(22)第1のパルス電圧が記録媒体に導電率の変化を
生じさせる閾値電圧を越えた電圧である請求項(19)
に記載の記録再生消去方法。
(22) Claim (19) wherein the first pulse voltage is a voltage exceeding a threshold voltage that causes a change in conductivity in the recording medium.
Recording playback erasing method described in .
(23)バイアス電圧が記録媒体に導電率の変化を生じ
させる閾値電圧を越えない電圧である請求項(19)に
記載の記録再生消去方法。
(23) The recording/reproducing/erasing method according to (19), wherein the bias voltage is a voltage that does not exceed a threshold voltage that causes a change in conductivity in the recording medium.
(24)第2のパルス電圧が記録媒体に導電率の変化を
生じさせる閾値電圧を越えた電圧である請求項(19)
に記載の記録再生消去方法。
(24) Claim (19) wherein the second pulse voltage is a voltage exceeding a threshold voltage that causes a change in conductivity in the recording medium.
Recording playback erasing method described in .
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WO2000010016A1 (en) * 1998-08-12 2000-02-24 Tokyo Electron Limited Contactor and production method for contactor
US6307392B1 (en) 1997-10-28 2001-10-23 Nec Corporation Probe card and method of forming a probe card

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