JPH05250734A - 情報処理装置 - Google Patents
情報処理装置Info
- Publication number
- JPH05250734A JPH05250734A JP4084750A JP8475092A JPH05250734A JP H05250734 A JPH05250734 A JP H05250734A JP 4084750 A JP4084750 A JP 4084750A JP 8475092 A JP8475092 A JP 8475092A JP H05250734 A JPH05250734 A JP H05250734A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- recording medium
- probe
- electrode
- processing apparatus
- information processing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B9/00—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor
- G11B9/12—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
- 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
- G11B9/1418—Disposition or mounting of heads or record carriers
- G11B9/1427—Disposition or mounting of heads or record carriers with provision for moving the heads or record carriers relatively to each other or for access to indexed parts without effectively imparting a relative movement
- G11B9/1436—Disposition or mounting of heads or record carriers with provision for moving the heads or record carriers relatively to each other or for access to indexed parts without effectively imparting a relative movement with provision for moving the heads or record carriers relatively to each other
- G11B9/1454—Positioning the head or record carrier into or out of operative position or across information tracks; Alignment of the head relative to the surface of the record carrier
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B9/00—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor
- G11B9/12—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
- 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
- G11B9/1418—Disposition or mounting of heads or record carriers
- G11B9/1427—Disposition or mounting of heads or record carriers with provision for moving the heads or record carriers relatively to each other or for access to indexed parts without effectively imparting a relative movement
- G11B9/1436—Disposition or mounting of heads or record carriers with provision for moving the heads or record carriers relatively to each other or for access to indexed parts without effectively imparting a relative movement with provision for moving the heads or record carriers relatively to each other
- G11B9/1445—Disposition or mounting of heads or record carriers with provision for moving the heads or record carriers relatively to each other or for access to indexed parts without effectively imparting a relative movement with provision for moving the heads or record carriers relatively to each other switching at least one head in operating function; Controlling the relative spacing to keep the head operative, e.g. for allowing a tunnel current flow
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/902—Specified use of nanostructure
- Y10S977/932—Specified use of nanostructure for electronic or optoelectronic application
- Y10S977/943—Information storage or retrieval using nanostructure
- Y10S977/947—Information storage or retrieval using nanostructure with scanning probe instrument
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 プローブと記録媒体間の接近が短時間で行
え、かつ安全性、制御性の高い接近機構を有する情報処
理装置を提供する。 【構成】 記録媒体３にはシリコン基板５が対向してお
り、その対向面とは反対側から粗動機構６によって支持
されている。対向面にはプローブユニット９と平板電極
１０が設置され、平板電極１０の出力は容量検出回路部
１１、粗動制御回路部１２、駆動回路部１３を介して粗
動機構６が接続されている。記録媒体３と平板電極１０
間の静電容量から記録媒体３とシリコン基板５間の距離
が測定され、粗動機構６は速やかに記録媒体３とプロー
ブ電極７の接近を行う。
え、かつ安全性、制御性の高い接近機構を有する情報処
理装置を提供する。 【構成】 記録媒体３にはシリコン基板５が対向してお
り、その対向面とは反対側から粗動機構６によって支持
されている。対向面にはプローブユニット９と平板電極
１０が設置され、平板電極１０の出力は容量検出回路部
１１、粗動制御回路部１２、駆動回路部１３を介して粗
動機構６が接続されている。記録媒体３と平板電極１０
間の静電容量から記録媒体３とシリコン基板５間の距離
が測定され、粗動機構６は速やかに記録媒体３とプロー
ブ電極７の接近を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、記録媒体に近接させた
プローブを二次元走査し、記録媒体とプローブ間に生ず
る物理的な相互作用により情報の記録再生を行う装置、
特にＳＴＭの原理を応用した小型高密度な情報処理装置
に関するものである。
プローブを二次元走査し、記録媒体とプローブ間に生ず
る物理的な相互作用により情報の記録再生を行う装置、
特にＳＴＭの原理を応用した小型高密度な情報処理装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年において、導体の表面原子の電子構
造を直接観測できる走査型トンネル顕微鏡（以下、ＳＴ
Ｍと略す）が開発され（G.Binnig et.al.,Phys.Rev.Let
t.,49(1982)57)、単結晶、非晶質を問わず実空間像を著
しく高いｎｍ以下の分解能で測定できるようになった。
このようなＳＴＭは金属のプローブ（探針）と導電性試
料の間に電圧を加えて両者の距離を１ｎｍ程度まで近付
けると、トンネル電流が流れることを利用して試料の表
面状態を観察するものである。この電流は両者の距離変
化に非常に敏感であり、トンネル電流を一定に保ちなが
ら試料上を走査させ、プローブと試料間の距離の変化を
測定するか、或いは距離を一定に保ちながら走査させた
時の電流変化を測定することにより、試料の表面状態を
原子オーダの分解能で知ることができる。
造を直接観測できる走査型トンネル顕微鏡（以下、ＳＴ
Ｍと略す）が開発され（G.Binnig et.al.,Phys.Rev.Let
t.,49(1982)57)、単結晶、非晶質を問わず実空間像を著
しく高いｎｍ以下の分解能で測定できるようになった。
このようなＳＴＭは金属のプローブ（探針）と導電性試
料の間に電圧を加えて両者の距離を１ｎｍ程度まで近付
けると、トンネル電流が流れることを利用して試料の表
面状態を観察するものである。この電流は両者の距離変
化に非常に敏感であり、トンネル電流を一定に保ちなが
ら試料上を走査させ、プローブと試料間の距離の変化を
測定するか、或いは距離を一定に保ちながら走査させた
時の電流変化を測定することにより、試料の表面状態を
原子オーダの分解能で知ることができる。
【０００３】ＳＴＭを用いた解析は導電性材料に限られ
るが、導電性材料の表面に薄く形成された絶縁膜の構造
解析にも応用され始めている。また、ＳＴＭ技術の発展
により、トンネル電流に限定されない、極めて近接した
プローブと試料間に生ずる物理的な種々の相互作用を検
出しながら、試料上を走査させることによって表面状態
を測定する技術が提案されてきている。このような装
置、手段は空間的高分解能を有する他に、トンネル電流
のように微小信号を検出する方法を用いているため、試
料に損傷を与えずに、かつ低電力で観測できる利点をも
有する。また、大気中での動作も可能であるため広範囲
な応用が期待されている。
るが、導電性材料の表面に薄く形成された絶縁膜の構造
解析にも応用され始めている。また、ＳＴＭ技術の発展
により、トンネル電流に限定されない、極めて近接した
プローブと試料間に生ずる物理的な種々の相互作用を検
出しながら、試料上を走査させることによって表面状態
を測定する技術が提案されてきている。このような装
置、手段は空間的高分解能を有する他に、トンネル電流
のように微小信号を検出する方法を用いているため、試
料に損傷を与えずに、かつ低電力で観測できる利点をも
有する。また、大気中での動作も可能であるため広範囲
な応用が期待されている。
【０００４】特に、特開昭６３−１６１５５２号公報、
特開昭６３−１６１５５３号公報等に開示されるよう
に、これらの技術は高密度な記録再生装置としての実用
化が積極的に進められている。即ち、プローブを用いて
試料に相当する記録媒体上に物理的変形を与え、又は記
録媒体表面の電子状態を変化させて情報を記録し、両者
間を流れる電流により記録ビットの情報を再生する方法
を用いて、分子、原子オーダの高密度で大規模情報を記
録再生することができる。
特開昭６３−１６１５５３号公報等に開示されるよう
に、これらの技術は高密度な記録再生装置としての実用
化が積極的に進められている。即ち、プローブを用いて
試料に相当する記録媒体上に物理的変形を与え、又は記
録媒体表面の電子状態を変化させて情報を記録し、両者
間を流れる電流により記録ビットの情報を再生する方法
を用いて、分子、原子オーダの高密度で大規模情報を記
録再生することができる。
【０００５】なお、上述の記録方法の内、物理的変化を
与えるには、先鋭な記録プローブを記録媒体に押圧させ
て凹ませる他に、グラファイト等の記録媒体上では、例
えば波高値３〜８Ｖ、パルス幅１〜１００μｓのパルス
電圧印加により、例えば直径４ｎｍ程度の微小ホールを
形成できることが最近報告されており、記録ビットとし
て充分に使用可能である。一方、電子状態を変化させて
記録を行うには、記録媒体とプローブ電極間に電圧を印
加して微小領域の電気的特性を変化させる方法が知られ
ており、消去、書換えが容易であるため注目されてい
る。記録媒体としては、電圧−電流特性においてメモリ
性を有するスイッチング特性を示す材料、例えばカルコ
ゲン化物類、π電子系有機化合物の薄膜層が用いられ、
例えば下地電極上にラングミュア・ブロジェット法（以
下ＬＢ法と云う）によって、適切な有機物質の累積膜を
作成したものが使用される。
与えるには、先鋭な記録プローブを記録媒体に押圧させ
て凹ませる他に、グラファイト等の記録媒体上では、例
えば波高値３〜８Ｖ、パルス幅１〜１００μｓのパルス
電圧印加により、例えば直径４ｎｍ程度の微小ホールを
形成できることが最近報告されており、記録ビットとし
て充分に使用可能である。一方、電子状態を変化させて
記録を行うには、記録媒体とプローブ電極間に電圧を印
加して微小領域の電気的特性を変化させる方法が知られ
ており、消去、書換えが容易であるため注目されてい
る。記録媒体としては、電圧−電流特性においてメモリ
性を有するスイッチング特性を示す材料、例えばカルコ
ゲン化物類、π電子系有機化合物の薄膜層が用いられ、
例えば下地電極上にラングミュア・ブロジェット法（以
下ＬＢ法と云う）によって、適切な有機物質の累積膜を
作成したものが使用される。
【０００６】プローブユニットとしては、例えばＰｔ、
Ｐｔ−Ｉｒ、Ｗ等の金属針の先端を機械的研磨後に電解
研磨したものを圧電素子に取り付けて、その圧電素子へ
の印加電圧によって変位制御を行うものが一般的である
が、半導体製造プロセス技術を用い、１個の基板上に微
細な構造を作る加工技術（例えば、K.E,Peterson."Sili
con as a Mechanichal Material",Proceedings of the
IEEE 、70巻、 420頁、1982年）を利用して微細な構造を
有するプローブユニットの形成も可能とされている。
Ｐｔ−Ｉｒ、Ｗ等の金属針の先端を機械的研磨後に電解
研磨したものを圧電素子に取り付けて、その圧電素子へ
の印加電圧によって変位制御を行うものが一般的である
が、半導体製造プロセス技術を用い、１個の基板上に微
細な構造を作る加工技術（例えば、K.E,Peterson."Sili
con as a Mechanichal Material",Proceedings of the
IEEE 、70巻、 420頁、1982年）を利用して微細な構造を
有するプローブユニットの形成も可能とされている。
【０００７】このような情報処理装置が正しく機能する
ためには、プローブと記録媒体表面間で、トンネル電流
が流れる等の物理的な相互作用が生ずる程度にプローブ
が充分に接近していることが必須である。このため、予
めプローブと記録媒体間距離を上述の距離まで近付ける
プローブ接近機構が不可欠である。従来、接近機構とし
て具体的にはステッピングモータ、インチワーム、或い
は積層圧電体などを利用し、(Appl.Phys.Lett.,40(198
2)178) に知られるように位置信号としてプローブによ
って検出される例えばトンネル電流のような信号をモニ
タすることで接近機構を制御し、プローブを所望の位置
まで近接させている。
ためには、プローブと記録媒体表面間で、トンネル電流
が流れる等の物理的な相互作用が生ずる程度にプローブ
が充分に接近していることが必須である。このため、予
めプローブと記録媒体間距離を上述の距離まで近付ける
プローブ接近機構が不可欠である。従来、接近機構とし
て具体的にはステッピングモータ、インチワーム、或い
は積層圧電体などを利用し、(Appl.Phys.Lett.,40(198
2)178) に知られるように位置信号としてプローブによ
って検出される例えばトンネル電流のような信号をモニ
タすることで接近機構を制御し、プローブを所望の位置
まで近接させている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来例では、以下に示すような問題点がある。つまり、プ
ローブからの信号は、プローブと記録媒体間に物理的相
互作用が生ずる例えばｎｍ以下の距離のように、非常に
限られた領域でしか検出されない。しかし、プローブ位
置が僅かでも記録媒体方向に近付き過ぎると接触の可能
性が生ずる。プローブの衝突は記録媒体の損傷ばかりで
なく、プローブ先端の曲率半径の増加による空間分解能
の低下をも引き起こす。従って、上述の方法・手段で
は、接近制御系においてオーバーシュートやリンギング
が生じないように制御系のゲインを低く押さえる必要が
あり、その結果、制御の応答速度向上、即ち短時間で接
近を完了させることなどが難しい。
来例では、以下に示すような問題点がある。つまり、プ
ローブからの信号は、プローブと記録媒体間に物理的相
互作用が生ずる例えばｎｍ以下の距離のように、非常に
限られた領域でしか検出されない。しかし、プローブ位
置が僅かでも記録媒体方向に近付き過ぎると接触の可能
性が生ずる。プローブの衝突は記録媒体の損傷ばかりで
なく、プローブ先端の曲率半径の増加による空間分解能
の低下をも引き起こす。従って、上述の方法・手段で
は、接近制御系においてオーバーシュートやリンギング
が生じないように制御系のゲインを低く押さえる必要が
あり、その結果、制御の応答速度向上、即ち短時間で接
近を完了させることなどが難しい。
【０００９】本発明の目的は、プローブを記録媒体に接
近させる場合に、接近が短時間で行え、かつ安全性、制
御性の高い接近機構を有する情報処理装置を提供するこ
とにある。
近させる場合に、接近が短時間で行え、かつ安全性、制
御性の高い接近機構を有する情報処理装置を提供するこ
とにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明に係る情報処理装置は、記録媒体にプローブ
を近接させて該記録媒体面と平行に走査し、その際に生
ずる物理現象から得られる微細信号として情報を読み出
し、前記記録媒体に情報の記録再生を行う情報処理装置
であって、前記プローブ側と前記記録媒体側のそれぞれ
に前記プローブとは独立して設けた対向する平板電極
と、これら電極間の静電容量を検出する静電容量検出手
段とを具備することを特徴とするものである。
めの本発明に係る情報処理装置は、記録媒体にプローブ
を近接させて該記録媒体面と平行に走査し、その際に生
ずる物理現象から得られる微細信号として情報を読み出
し、前記記録媒体に情報の記録再生を行う情報処理装置
であって、前記プローブ側と前記記録媒体側のそれぞれ
に前記プローブとは独立して設けた対向する平板電極
と、これら電極間の静電容量を検出する静電容量検出手
段とを具備することを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】上述の構成を有する情報処理装置は、プローブ
側と記録媒体側のそれぞれにプローブとは独立して設置
された対向する一対又は複数対の検出用平板電極と静電
容量検出手段とで構成された距離検出機構を有し、この
距離検出機構からの出力信号に基づいてプローブと記録
媒体の接近操作を行う。
側と記録媒体側のそれぞれにプローブとは独立して設置
された対向する一対又は複数対の検出用平板電極と静電
容量検出手段とで構成された距離検出機構を有し、この
距離検出機構からの出力信号に基づいてプローブと記録
媒体の接近操作を行う。
【００１２】
【実施例】本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明
する。図１は第１の実施例に基づく情報処理装置を示す
ブロック回路構成図である。ＸＹ走査駆動回路部１によ
って制御されるＸＹ走査機構２に下から支持された記録
媒体３には、バイアス用電源４が接続されている。ま
た、記録媒体３にはシリコン基板５が対向しており、こ
のシリコン基板５は記録媒体３に対向している面とは反
対側から粗動機構６によって支持されている。シリコン
基板５の記録媒体３に対向している面には、プローブ電
極７及び微動機構８から成る複数のプローブユニット９
が設置されており、また、シリコン基板５の記録媒体３
に対向する面には平板電極１０が設けられている。平板
電極１０の出力は容量検出回路部１１、粗動制御回路部
１２を介して粗動機構６を駆動する駆動回路部１３に接
続されている。プローブユニット９の入出力端には信号
検出・Ｚ軸制御回路部１４が接続され、Ｚ軸制御回路部
１４の出力は駆動回路部１３に接続されている。また、
信号検出・Ｚ軸制御回路部１４は図示しない外部の表示
装置等とのデータの入出力としても使用されている。
する。図１は第１の実施例に基づく情報処理装置を示す
ブロック回路構成図である。ＸＹ走査駆動回路部１によ
って制御されるＸＹ走査機構２に下から支持された記録
媒体３には、バイアス用電源４が接続されている。ま
た、記録媒体３にはシリコン基板５が対向しており、こ
のシリコン基板５は記録媒体３に対向している面とは反
対側から粗動機構６によって支持されている。シリコン
基板５の記録媒体３に対向している面には、プローブ電
極７及び微動機構８から成る複数のプローブユニット９
が設置されており、また、シリコン基板５の記録媒体３
に対向する面には平板電極１０が設けられている。平板
電極１０の出力は容量検出回路部１１、粗動制御回路部
１２を介して粗動機構６を駆動する駆動回路部１３に接
続されている。プローブユニット９の入出力端には信号
検出・Ｚ軸制御回路部１４が接続され、Ｚ軸制御回路部
１４の出力は駆動回路部１３に接続されている。また、
信号検出・Ｚ軸制御回路部１４は図示しない外部の表示
装置等とのデータの入出力としても使用されている。
【００１３】図２は半導体製造プロセス技術を用いて作
成したプローブユニット９の斜視図である。単結晶シリ
コン基板５に舌状片の微動機構８が片持ち支持されてお
り、微動機構８の自由端側にはプローブ電極７が形成さ
れている。微動機構８は層状の構造をしており、シリコ
ン基板５側から、電極２０、圧電体層２１、電極２２、
圧電体層２３、電極２４と積層されていて、電極２０、
２２、２４にはそれぞれ取出電極２５が取り付けられて
いる。電極２０、２２、２４に取出電極２５から電圧を
印加すると圧電体層２１、２３が収縮し、プローブ電極
７をシリコン基板５の面と垂直な方向（Ｚ方向）のみな
らず、シリコン基板５面と平行なＸＹ方向にも自在に変
位させることができる。なお、記録媒体３表面と平行な
ＸＹ方向への変位、走査は、記録媒体３の支持体側に設
けられたＸＹ走査機構２及びＸＹ走査駆動回路部１によ
って行われる。
成したプローブユニット９の斜視図である。単結晶シリ
コン基板５に舌状片の微動機構８が片持ち支持されてお
り、微動機構８の自由端側にはプローブ電極７が形成さ
れている。微動機構８は層状の構造をしており、シリコ
ン基板５側から、電極２０、圧電体層２１、電極２２、
圧電体層２３、電極２４と積層されていて、電極２０、
２２、２４にはそれぞれ取出電極２５が取り付けられて
いる。電極２０、２２、２４に取出電極２５から電圧を
印加すると圧電体層２１、２３が収縮し、プローブ電極
７をシリコン基板５の面と垂直な方向（Ｚ方向）のみな
らず、シリコン基板５面と平行なＸＹ方向にも自在に変
位させることができる。なお、記録媒体３表面と平行な
ＸＹ方向への変位、走査は、記録媒体３の支持体側に設
けられたＸＹ走査機構２及びＸＹ走査駆動回路部１によ
って行われる。
【００１４】記録媒体３をシリコン基板５と対向するよ
うに設置しておけば、Ｚ方向の変位によってプローブ電
極７と記録媒体３の表面との相対距離が変化し、またＸ
Ｙ方向への変位によってプローブ電極７が記録媒体３の
面と平行に走査することになる。半導体製造プロセス技
術を適用することは、上述の構造素子を微細に形成でき
るばかりでなく、素子をマルチに配列した変換器アレイ
を備えた情報処理装置を実現する上でも有用である。
うに設置しておけば、Ｚ方向の変位によってプローブ電
極７と記録媒体３の表面との相対距離が変化し、またＸ
Ｙ方向への変位によってプローブ電極７が記録媒体３の
面と平行に走査することになる。半導体製造プロセス技
術を適用することは、上述の構造素子を微細に形成でき
るばかりでなく、素子をマルチに配列した変換器アレイ
を備えた情報処理装置を実現する上でも有用である。
【００１５】また、記録媒体３に記録された情報の再生
は、信号検出・Ｚ軸制御回路部１４を用いて行われる。
即ち、バイアス用電源４によって記録媒体３にバイアス
電圧Vbを印加した状態でＸＹ走査を行い、このときプロ
ーブ電極７に流れる電流を検出し、この電流が一定にな
るように微動機構８を制御し、このときの制御量の変化
を記録媒体３の表面情報として読み出す。或いは、微動
機構８を固定しプローブ電極７の位置を一定にした状態
で走査し、得られる電流値の変化を再生情報とする。本
実施例では前者の方法を用い、情報の記録は信号検出・
Ｚ軸制御回路部１４を用い、プローブ電極７に電気信号
を印加することによって行っている。
は、信号検出・Ｚ軸制御回路部１４を用いて行われる。
即ち、バイアス用電源４によって記録媒体３にバイアス
電圧Vbを印加した状態でＸＹ走査を行い、このときプロ
ーブ電極７に流れる電流を検出し、この電流が一定にな
るように微動機構８を制御し、このときの制御量の変化
を記録媒体３の表面情報として読み出す。或いは、微動
機構８を固定しプローブ電極７の位置を一定にした状態
で走査し、得られる電流値の変化を再生情報とする。本
実施例では前者の方法を用い、情報の記録は信号検出・
Ｚ軸制御回路部１４を用い、プローブ電極７に電気信号
を印加することによって行っている。
【００１６】図３は粗動機構６の構成を示す斜視図であ
る。粗動機構６はプローブユニット９が表面に複数設置
されたシリコン基板５を裏面側から３個所で支持するよ
うに設けられた柱状の積層ＰＺＴ圧電体３０ａ〜３０ｃ
から構成されている。この粗動機構６は駆動回路部１３
に接続されプローブユニット９からの検出信号を基に制
御されるが、一方で粗動制御回路部１２によって、平板
電極１０に接続された容量検出回路部１１から得られる
距離信号に基づいて駆動することもできるようになって
いる。
る。粗動機構６はプローブユニット９が表面に複数設置
されたシリコン基板５を裏面側から３個所で支持するよ
うに設けられた柱状の積層ＰＺＴ圧電体３０ａ〜３０ｃ
から構成されている。この粗動機構６は駆動回路部１３
に接続されプローブユニット９からの検出信号を基に制
御されるが、一方で粗動制御回路部１２によって、平板
電極１０に接続された容量検出回路部１１から得られる
距離信号に基づいて駆動することもできるようになって
いる。
【００１７】図４はシリコン基板５のレイアウトの概略
図であり、シリコン基板５上には、平板電極１０ａ〜１
０ｄ、容量検出回路部１１ａ〜１１ｄ及びプローブユニ
ット９が集積化されている。なお、ガード電極３１、配
線取出用ボンディングパッド３２も同じシリコン基板５
上に形成されている。
図であり、シリコン基板５上には、平板電極１０ａ〜１
０ｄ、容量検出回路部１１ａ〜１１ｄ及びプローブユニ
ット９が集積化されている。なお、ガード電極３１、配
線取出用ボンディングパッド３２も同じシリコン基板５
上に形成されている。
【００１８】平板電極１０、容量検出回路部１１、プロ
ーブユニット９は以下の手順で作成した。先ず、シリコ
ン基板５上に容量検出回路部１１を形成する。本実施例
では、図４に示すように同一の容量検出回路部１１ａ〜
１１ｄを４個所に形成した。図５は容量検出回路部１１
の回路図を示し、定電流源素子３５の出力にはスイッチ
素子３６を介してシュミットトリガ素子３７が接続され
ている。シュミットトリガ素子３７の入力には記録媒体
３に対向した平板電極１０も接続されている。記録媒体
３にはバイアス用電源４が接続され、接近操作中は電圧
Vdd を印加し、記録情報の再生中は電圧Vbを記録媒体３
に印加する。シュミットトリガ素子３７の出力はそのま
ま容量検出回路部１１の出力にもなるが、スイッチ素子
３６へフィードバックもなされる。なお、定電流源素子
３５、スイッチ素子３６、シュミットトリガ素子３７に
は全てＣＭＯＳ回路素子を用いられている。これら回路
素子の作成は従来公知のシリコン半導体製造技術によっ
て容易に達成される。
ーブユニット９は以下の手順で作成した。先ず、シリコ
ン基板５上に容量検出回路部１１を形成する。本実施例
では、図４に示すように同一の容量検出回路部１１ａ〜
１１ｄを４個所に形成した。図５は容量検出回路部１１
の回路図を示し、定電流源素子３５の出力にはスイッチ
素子３６を介してシュミットトリガ素子３７が接続され
ている。シュミットトリガ素子３７の入力には記録媒体
３に対向した平板電極１０も接続されている。記録媒体
３にはバイアス用電源４が接続され、接近操作中は電圧
Vdd を印加し、記録情報の再生中は電圧Vbを記録媒体３
に印加する。シュミットトリガ素子３７の出力はそのま
ま容量検出回路部１１の出力にもなるが、スイッチ素子
３６へフィードバックもなされる。なお、定電流源素子
３５、スイッチ素子３６、シュミットトリガ素子３７に
は全てＣＭＯＳ回路素子を用いられている。これら回路
素子の作成は従来公知のシリコン半導体製造技術によっ
て容易に達成される。
【００１９】このようにして、素子の形成後に従来の一
般的な工程と同様に、パッシベーションを目的とした絶
縁膜（窒化シリコン膜、膜厚５００ｎｍ）により素子及
び基板を被覆する。次に、同一形状の多数個のプローブ
ユニット９を製作する。具体的には、窒化膜上に微動機
構８として金属電極（Ａｕ）と圧電体（ＺｎＯ、膜厚
１．２μｍ）の積層構造体から成る圧電体バイモルフを
多数個形成し、再びパッシベーション膜を施した後に、
それぞれのバイモルフ上に蒸着Ａｕで構成される円錐状
の突起を有するプローブ電極７を形成する。
般的な工程と同様に、パッシベーションを目的とした絶
縁膜（窒化シリコン膜、膜厚５００ｎｍ）により素子及
び基板を被覆する。次に、同一形状の多数個のプローブ
ユニット９を製作する。具体的には、窒化膜上に微動機
構８として金属電極（Ａｕ）と圧電体（ＺｎＯ、膜厚
１．２μｍ）の積層構造体から成る圧電体バイモルフを
多数個形成し、再びパッシベーション膜を施した後に、
それぞれのバイモルフ上に蒸着Ａｕで構成される円錐状
の突起を有するプローブ電極７を形成する。
【００２０】更に、予め基板上の窒素膜に形成しておい
た開口部からシリコンの異方性エッチング（エッチャン
ト、ＫＯＨ水溶液）を行い、バイモルフ下部のシリコン
基板を除去し、カンチレバー形状の微動機構８を得る。
その後に、平板電極１０の形成及び平板電極１０と容量
検出回路部１１間の配線を目的とした膜厚１μｍのＡ１
蒸着膜を形成する。パターニングには一般的なフォトリ
ソグラフ工程を用いている。ただし、平板電極１０と容
量検出回路部１１間の接続のために、パッシベーション
膜の一部には予めコンタクトホールを設けておく。図４
に示したように、平板電極１０はシリコン基板５の辺縁
の４個所に形成した。各平板電極１０ａ〜１０ｄはそれ
ぞれ容量検出回路部１１ａ〜１１ｄに接続されている。
た開口部からシリコンの異方性エッチング（エッチャン
ト、ＫＯＨ水溶液）を行い、バイモルフ下部のシリコン
基板を除去し、カンチレバー形状の微動機構８を得る。
その後に、平板電極１０の形成及び平板電極１０と容量
検出回路部１１間の配線を目的とした膜厚１μｍのＡ１
蒸着膜を形成する。パターニングには一般的なフォトリ
ソグラフ工程を用いている。ただし、平板電極１０と容
量検出回路部１１間の接続のために、パッシベーション
膜の一部には予めコンタクトホールを設けておく。図４
に示したように、平板電極１０はシリコン基板５の辺縁
の４個所に形成した。各平板電極１０ａ〜１０ｄはそれ
ぞれ容量検出回路部１１ａ〜１１ｄに接続されている。
【００２１】記録媒体３としては、電圧電流のスイッチ
ング特性に対しメモリ効果を持つ材料を支持体基板上に
形成したものを用いている。本実施例では、ガラスや雲
母等の平坦な基板上にＡｕをエピタキシャル成長させた
基板を下地電極として用意し、ＬＢ法によりスクアリリ
ウム−ビス−６−オクチルアズレン分子の単分子膜を電
極基板上に２層に累積したものを記録媒体３として用い
ている。
ング特性に対しメモリ効果を持つ材料を支持体基板上に
形成したものを用いている。本実施例では、ガラスや雲
母等の平坦な基板上にＡｕをエピタキシャル成長させた
基板を下地電極として用意し、ＬＢ法によりスクアリリ
ウム−ビス−６−オクチルアズレン分子の単分子膜を電
極基板上に２層に累積したものを記録媒体３として用い
ている。
【００２２】各平板電極１０には容量検出回路部１１が
接続され、対向する電極の間隙に反比例して変化する容
量値に対応した電圧、パルス幅、周波数等から成る電気
信号を出力する。本実施例の情報処理装置ではこの信号
を用い、所望の距離までプローブ電極７が記録媒体３に
近接するようＺ方向の移動機構を駆動・制御することに
よって接近操作を行う。このとき、検出可能な最大距離
は平板電極１０の大きさ、及び容量検出回路部１１の感
度に依存するが、例えば電極面積が０．２ｍｍ2 の平板
電極１０を用いれば、１０μｍ以上の間隙を計測するこ
とは従来公知の技術によって容易に達成される。即ち、
μｍオーダでのオーバーシュートが許される状態での接
近動作が可能であり、応答速度の向上が図れる。
接続され、対向する電極の間隙に反比例して変化する容
量値に対応した電圧、パルス幅、周波数等から成る電気
信号を出力する。本実施例の情報処理装置ではこの信号
を用い、所望の距離までプローブ電極７が記録媒体３に
近接するようＺ方向の移動機構を駆動・制御することに
よって接近操作を行う。このとき、検出可能な最大距離
は平板電極１０の大きさ、及び容量検出回路部１１の感
度に依存するが、例えば電極面積が０．２ｍｍ2 の平板
電極１０を用いれば、１０μｍ以上の間隙を計測するこ
とは従来公知の技術によって容易に達成される。即ち、
μｍオーダでのオーバーシュートが許される状態での接
近動作が可能であり、応答速度の向上が図れる。
【００２３】このような手段を用い、検出信号が飽和す
る例えば１μｍ程度の間隙の領域までプローブ電極７を
接近させる。必要であれば、更に従来方法と同様にして
プローブ電極７から検出される信号をモニタしながら粗
動系或いは微動系、或いは粗動系と微動系を組合わせて
プローブ電極７をＺ方向に移動させ、プローブ電極７と
記録媒体３間で所望の物理的相互作用が生ずる程度まで
両者を近付ける操作を行ってもよい。即ち、静電容量に
よる検出によって高速な接近とプローブ信号による距離
分解能の高い接近とを組合わせることによって、衝突す
ることなく、かつ短時間内でプローブ電極７を記録媒体
３に近接させることができる。
る例えば１μｍ程度の間隙の領域までプローブ電極７を
接近させる。必要であれば、更に従来方法と同様にして
プローブ電極７から検出される信号をモニタしながら粗
動系或いは微動系、或いは粗動系と微動系を組合わせて
プローブ電極７をＺ方向に移動させ、プローブ電極７と
記録媒体３間で所望の物理的相互作用が生ずる程度まで
両者を近付ける操作を行ってもよい。即ち、静電容量に
よる検出によって高速な接近とプローブ信号による距離
分解能の高い接近とを組合わせることによって、衝突す
ることなく、かつ短時間内でプローブ電極７を記録媒体
３に近接させることができる。
【００２４】また、一方で同一平面内に多数のプローブ
或いは多数のプローブユニットが配列された変換アレイ
を備えた情報処理装置においては、このような平面内に
複数個の平板電極を適当な位置に設置することによっ
て、各センサ出力の相互比較から記録媒体面とプローブ
面との平行性を計測することができる。即ち、複数のプ
ローブを電極記録媒体面と平行に保持する、或いは保持
しながら記録媒体に近接させる場合にも、本発明は極め
て好適である。
或いは多数のプローブユニットが配列された変換アレイ
を備えた情報処理装置においては、このような平面内に
複数個の平板電極を適当な位置に設置することによっ
て、各センサ出力の相互比較から記録媒体面とプローブ
面との平行性を計測することができる。即ち、複数のプ
ローブを電極記録媒体面と平行に保持する、或いは保持
しながら記録媒体に近接させる場合にも、本発明は極め
て好適である。
【００２５】以上のようにして作成したプローブユニッ
ト９を含むシリコン基板５を、記録媒体３と対向するよ
うに固定した後に、両者を接近させる操作を行う。な
お、固定時には粗動機構６の圧電体３０ａ〜３０ｃのそ
れぞれに０Ｖを印加し、シリコン基板５を記録媒体３面
から充分に遠去けた状態で設置を行う。本実施例では設
置直後の間隙は約０．１ｍｍであった。
ト９を含むシリコン基板５を、記録媒体３と対向するよ
うに固定した後に、両者を接近させる操作を行う。な
お、固定時には粗動機構６の圧電体３０ａ〜３０ｃのそ
れぞれに０Ｖを印加し、シリコン基板５を記録媒体３面
から充分に遠去けた状態で設置を行う。本実施例では設
置直後の間隙は約０．１ｍｍであった。
【００２６】接近操作中は、記録媒体３の表面自体を片
側の平板電極として用いる。記録媒体３側の電極にはバ
イアス用電源４を用いて電圧Vdd を印加する。本実施例
で用いた容量検出回路部１１は主として発振回路から構
成されており、記録媒体３とシリコン基板５上の平板電
極１０間で形成される容量Cxのコンデンサの充放電のＣ
−Ｆ変換による繰り返し周波数によって距離を検知する
ものである。電極間隔が狭くなるに従って、出力される
発振周波数は低い方にシフトするので、この周波数と距
離の関係は予め何らかの手段によって構成しておけばよ
い。この手段は従来公知の技術で十分であり、例えば市
販の微小変位計を適用することができる。
側の平板電極として用いる。記録媒体３側の電極にはバ
イアス用電源４を用いて電圧Vdd を印加する。本実施例
で用いた容量検出回路部１１は主として発振回路から構
成されており、記録媒体３とシリコン基板５上の平板電
極１０間で形成される容量Cxのコンデンサの充放電のＣ
−Ｆ変換による繰り返し周波数によって距離を検知する
ものである。電極間隔が狭くなるに従って、出力される
発振周波数は低い方にシフトするので、この周波数と距
離の関係は予め何らかの手段によって構成しておけばよ
い。この手段は従来公知の技術で十分であり、例えば市
販の微小変位計を適用することができる。
【００２７】本実施例の回路においては、例えば４３０
μｍ平方の平板電極１０を用いた場合に、１０μｍの間
隙に対し発振周波数は概略１７０ｋＨｚであつた。この
状況の基で圧電体３０ａ〜３０ｃへの印加電圧を徐々に
増加し、プローブ電極７の記録媒体３への接近を行う。
接近速度としては、例えば１０μｍ／ｓを選択した。い
ま、４つの容量検出回路部１１ａ〜１１ｄの出力の内、
１つでも距離換算にして１０μｍ以下の設定値を越えた
時点で初期の接近操作を終える。
μｍ平方の平板電極１０を用いた場合に、１０μｍの間
隙に対し発振周波数は概略１７０ｋＨｚであつた。この
状況の基で圧電体３０ａ〜３０ｃへの印加電圧を徐々に
増加し、プローブ電極７の記録媒体３への接近を行う。
接近速度としては、例えば１０μｍ／ｓを選択した。い
ま、４つの容量検出回路部１１ａ〜１１ｄの出力の内、
１つでも距離換算にして１０μｍ以下の設定値を越えた
時点で初期の接近操作を終える。
【００２８】次に、粗動制御回路部１２を用い、容量検
出回路部１１ａの出力、容量検出回路部１１ｂの出力、
容量検出回路部１１ｃと容量検出回路部１１ｄの平均出
力、全てがそれぞれ距離換算で１０μｍとなるように、
圧電体３０ａ、３０ｂ、３０ｃがそれぞれに印加される
電圧を個別にサーボ制御する。その結果、シリコン基板
５の面は約１０μｍ離れて記録媒体３の面に対し平行を
保つ。更に、各圧電体３０ａ〜３０ｃへの印加電圧を同
じ量だけ増加させながら静電容量検出回路部１１の出力
をモニタし、プローブ電極７を１μｍ程度の距離まで接
近させる。
出回路部１１ａの出力、容量検出回路部１１ｂの出力、
容量検出回路部１１ｃと容量検出回路部１１ｄの平均出
力、全てがそれぞれ距離換算で１０μｍとなるように、
圧電体３０ａ、３０ｂ、３０ｃがそれぞれに印加される
電圧を個別にサーボ制御する。その結果、シリコン基板
５の面は約１０μｍ離れて記録媒体３の面に対し平行を
保つ。更に、各圧電体３０ａ〜３０ｃへの印加電圧を同
じ量だけ増加させながら静電容量検出回路部１１の出力
をモニタし、プローブ電極７を１μｍ程度の距離まで接
近させる。
【００２９】このとき、外乱等によるプローブ衝突の確
率を低下させる目的で、接近速度を接近開始時よりも遅
くしてもよい。プローブ電極７が１μｍまで近付いた後
に、今度はプローブ電極７から検出される信号を用いて
接近制御を行う。具体的には、記録媒体３に例えば５０
０ｍＶのバイアス電圧Vbを印加し、シリコン基板５上の
プローブ電極７の内、四隅にあるプローブ電極７に限っ
て微動機構を用いたサーボ制御を行い、この状態でシリ
コン基板５を粗動機構６を用いて徐々に移動させ、プロ
ーブ電流の内の少なくとも１つがサーボ制御の目標値、
例えば１ｎＡ程度に達するのを待ち、その後に各プロー
ブ電流の値がほぼ等しくなるように調整する。
率を低下させる目的で、接近速度を接近開始時よりも遅
くしてもよい。プローブ電極７が１μｍまで近付いた後
に、今度はプローブ電極７から検出される信号を用いて
接近制御を行う。具体的には、記録媒体３に例えば５０
０ｍＶのバイアス電圧Vbを印加し、シリコン基板５上の
プローブ電極７の内、四隅にあるプローブ電極７に限っ
て微動機構を用いたサーボ制御を行い、この状態でシリ
コン基板５を粗動機構６を用いて徐々に移動させ、プロ
ーブ電流の内の少なくとも１つがサーボ制御の目標値、
例えば１ｎＡ程度に達するのを待ち、その後に各プロー
ブ電流の値がほぼ等しくなるように調整する。
【００３０】接近時に、プローブ電極７が接近し過ぎて
衝突することを避けるために、移動速度を低下させるこ
とが望ましいが、最適値は外乱信号の大小、粗動系の位
置精度、分解能、サーボ系の応答速度、プローブ感度等
多くのパラメータに依存する。ここでは、衝突なく接近
できる速度として、経験的に得られた値、例えば７５０
ｎｍ／ｓを用いる。
衝突することを避けるために、移動速度を低下させるこ
とが望ましいが、最適値は外乱信号の大小、粗動系の位
置精度、分解能、サーボ系の応答速度、プローブ感度等
多くのパラメータに依存する。ここでは、衝突なく接近
できる速度として、経験的に得られた値、例えば７５０
ｎｍ／ｓを用いる。
【００３１】以上の手続により接近操作は完結する。平
板電極１０及び容量検出回路部１１を用いずに、初期接
近の段階からプローブ電流を検出量として、例えば接近
速度１０μｍ／ｓで接近操作を行えば、多くの場合に一
時的にせよ接近し過ぎて、どれかのプローブ電極７が記
録媒体３に接触する事態が生ずる。しかし、本発明によ
って、接近時間の短縮化、及びシリコン基板５を平行に
保持しての接近が可能となる。
板電極１０及び容量検出回路部１１を用いずに、初期接
近の段階からプローブ電流を検出量として、例えば接近
速度１０μｍ／ｓで接近操作を行えば、多くの場合に一
時的にせよ接近し過ぎて、どれかのプローブ電極７が記
録媒体３に接触する事態が生ずる。しかし、本発明によ
って、接近時間の短縮化、及びシリコン基板５を平行に
保持しての接近が可能となる。
【００３２】プローブ電極７の接近が完了した後に、更
に記録再生の実験を行った。即ち、信号検出・Ｚ軸制御
回路部１４によって、それぞれのプローブ電極７が記録
媒体３の表面に対し一定の距離に保持された状態で、Ｘ
Ｙ方向の走査を開始する。ここで、任意のプローブ電極
７に着目し、このプローブ電極７に波高値４Ｖ、パルス
幅０．１μｓのパルス電圧を印加し記録する。ＸＹ走査
を待って再びプローブ電極７がパルス電圧の印加が行わ
れた場所に戻った時に、電流値に換算して１桁程度の増
加に相当する記録媒体３の表面の情報の変化つまり再生
が確認された。
に記録再生の実験を行った。即ち、信号検出・Ｚ軸制御
回路部１４によって、それぞれのプローブ電極７が記録
媒体３の表面に対し一定の距離に保持された状態で、Ｘ
Ｙ方向の走査を開始する。ここで、任意のプローブ電極
７に着目し、このプローブ電極７に波高値４Ｖ、パルス
幅０．１μｓのパルス電圧を印加し記録する。ＸＹ走査
を待って再びプローブ電極７がパルス電圧の印加が行わ
れた場所に戻った時に、電流値に換算して１桁程度の増
加に相当する記録媒体３の表面の情報の変化つまり再生
が確認された。
【００３３】更に、再びＸＹ走査してプローブ電極７が
前記記録ビット位置に達した時に、プローブ電極７に−
４Ｖ波高値のパルスを与えたところ、以後この位置で検
出される情報は先の記録操作以前のものと同様に消去さ
れていることが確認できた。以上の記録／再生／消去
は、それぞれのプローブ電極７において安定に繰り返す
ことができる。このことは、既述したプローブ接近が良
好に機能したことを示唆している。
前記記録ビット位置に達した時に、プローブ電極７に−
４Ｖ波高値のパルスを与えたところ、以後この位置で検
出される情報は先の記録操作以前のものと同様に消去さ
れていることが確認できた。以上の記録／再生／消去
は、それぞれのプローブ電極７において安定に繰り返す
ことができる。このことは、既述したプローブ接近が良
好に機能したことを示唆している。
【００３４】図６は本発明の第２の実施例に基づく容量
検出回路部１１の回路図である。定電流源素子３５の出
力にはスイッチ素子３６を介してインバータ素子４０が
接続されている。インバータ素子４０の入力にはＡ電極
４１に対向したＢ電極４２も接続されている。容量検出
回路部１１の出力にはＡ電極４１に対向したＣ電極４３
からの出力と、インバータ素子４０からの出力の合成が
用いられ、その出力はスイッチ素子３６にフィードバッ
クされている。
検出回路部１１の回路図である。定電流源素子３５の出
力にはスイッチ素子３６を介してインバータ素子４０が
接続されている。インバータ素子４０の入力にはＡ電極
４１に対向したＢ電極４２も接続されている。容量検出
回路部１１の出力にはＡ電極４１に対向したＣ電極４３
からの出力と、インバータ素子４０からの出力の合成が
用いられ、その出力はスイッチ素子３６にフィードバッ
クされている。
【００３５】この第２の実施例では、発振回路にインバ
ータ素子４０を用い、また検出対象とする容量Cxを回路
の帰還部分に配置したものである。容量CxはＢ電極４２
−Ａ電極４１間に形成される容量Cx1 と、Ｃ電極４３−
Ａ電極４１間に形成される容量Cx2 を直列に接続した合
成容量によって構成される。本実施例では、プローブユ
ニット９と同一基板上に容量検出回路部１１及びＢ電極
４２、Ｃ電極４３を形成し、記録媒体３側にＡ電極４１
を設けている。このとき、Ａ電極４１は記録媒体３とは
電気的に絶縁されている分割電極であることが望まし
い。
ータ素子４０を用い、また検出対象とする容量Cxを回路
の帰還部分に配置したものである。容量CxはＢ電極４２
−Ａ電極４１間に形成される容量Cx1 と、Ｃ電極４３−
Ａ電極４１間に形成される容量Cx2 を直列に接続した合
成容量によって構成される。本実施例では、プローブユ
ニット９と同一基板上に容量検出回路部１１及びＢ電極
４２、Ｃ電極４３を形成し、記録媒体３側にＡ電極４１
を設けている。このとき、Ａ電極４１は記録媒体３とは
電気的に絶縁されている分割電極であることが望まし
い。
【００３６】上記の回路、構成を用いて、第１の実施例
と同様の実験を行った。その結果、第１の実施例と同様
に、情報処理装置においてシリコン基板５の面を平行に
保持した状態での記録媒体３への接近時間の短縮化が図
られたことを確認した。
と同様の実験を行った。その結果、第１の実施例と同様
に、情報処理装置においてシリコン基板５の面を平行に
保持した状態での記録媒体３への接近時間の短縮化が図
られたことを確認した。
【００３７】なお、本実施例は０．１〜１００μｍの範
囲に渡ってシリコン基板５と記録媒体３の距離、或いは
平行度を検知する機構に関するものであって、Ｚ方向へ
の粗動、微動の機構や方式は上述した実施例に限定され
るものではない。
囲に渡ってシリコン基板５と記録媒体３の距離、或いは
平行度を検知する機構に関するものであって、Ｚ方向へ
の粗動、微動の機構や方式は上述した実施例に限定され
るものではない。
【００３８】また、更に以上の実施例では、容量検出回
路部１１をプローブユニット９と同一の基板上に設置し
たが、勿論、記録媒体３側に形成してもよい。容量検出
回路部１１の構成自体は本発明を何ら制限するものでは
ない。ただし、何れの場合もリーク電流や寄生容量の影
響を少なくするために、容量検出回路部１１を平板電極
１０の近傍に設置することが望ましい。リーク電流や寄
生容量の存在は容量つまり距離の検出限界の低下や回路
誤動作の原因となる。なお、リーク電流を更に小さくす
る目的で、平板電極１０の裏面部分の基板をエッチング
等により取り除いてもよい。或いは、リーク電流の影響
を抑止し、かつプローブ先端とセンサ面の高さを等しく
するために、基板上に設けた適当な高さを有する絶縁性
の台座上に平板電極１０を形成してもよい。
路部１１をプローブユニット９と同一の基板上に設置し
たが、勿論、記録媒体３側に形成してもよい。容量検出
回路部１１の構成自体は本発明を何ら制限するものでは
ない。ただし、何れの場合もリーク電流や寄生容量の影
響を少なくするために、容量検出回路部１１を平板電極
１０の近傍に設置することが望ましい。リーク電流や寄
生容量の存在は容量つまり距離の検出限界の低下や回路
誤動作の原因となる。なお、リーク電流を更に小さくす
る目的で、平板電極１０の裏面部分の基板をエッチング
等により取り除いてもよい。或いは、リーク電流の影響
を抑止し、かつプローブ先端とセンサ面の高さを等しく
するために、基板上に設けた適当な高さを有する絶縁性
の台座上に平板電極１０を形成してもよい。
【００３９】また、平板電極１０、容量検出回路部１１
は他の機能回路、例えば信号検出・Ｚ軸制御回路部１４
等と同様の半導体プロセスによって形成されるため、こ
れらの回路部を全て同一のＩＣ基板上に搭載、集積化す
ることは可能で、このことは信号経路の短縮化によるノ
イズマージンの向上やシステムの小型軽量化等の観点か
らも有益である。
は他の機能回路、例えば信号検出・Ｚ軸制御回路部１４
等と同様の半導体プロセスによって形成されるため、こ
れらの回路部を全て同一のＩＣ基板上に搭載、集積化す
ることは可能で、このことは信号経路の短縮化によるノ
イズマージンの向上やシステムの小型軽量化等の観点か
らも有益である。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る情報処
理装置は、容易に形成可能な平板電極及び静電容量検出
手段を設けることによって、プローブを記録媒体に速や
かに衝突することなく近接させ、また複数のプローブを
記録媒体面と平行に保持することが可能である。
理装置は、容易に形成可能な平板電極及び静電容量検出
手段を設けることによって、プローブを記録媒体に速や
かに衝突することなく近接させ、また複数のプローブを
記録媒体面と平行に保持することが可能である。
【図１】第１の実施例の情報処理装置の構成図である。
【図２】プローブユニット単体の斜視図である。
【図３】Ｚ軸粗動機構の斜視図である。
【図４】基板上のレイアウト概略図である。
【図５】容量検出回路部の回路図である。
【図６】第２の実施例の容量検出回路部の回路図であ
る。
る。
１ ＸＹ走査駆動回路部 ２ ＸＹ走査機構 ３ 記録媒体 ４ バイアス用電源 ５ シリコン基板 ６ 粗動機構 ７ プローブ電極 ８ 微動機構 ９ プローブユニット １０ 平板電極 １１ 容量検出回路部 １２ 粗動制御回路部 １３ 駆動回路部 １４ 信号検出・Ｚ軸制御回路部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 紫藤 俊一 東京都大田区下丸子三丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 畑中 勝則 東京都大田区下丸子三丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 記録媒体にプローブを近接させて該記録
媒体面と平行に走査し、その際に生ずる物理現象から得
られる微細信号として情報を読み出し、前記記録媒体に
情報の記録再生を行う情報処理装置であって、前記プロ
ーブ側と前記記録媒体側のそれぞれに前記プローブとは
独立して設けた対向する平板電極と、これら電極間の静
電容量を検出する静電容量検出手段とを具備することを
特徴とする情報処理装置。 - 【請求項２】 前記記録媒体側の平板電極は前記記録媒
体自体とした請求項１に記載の情報処理装置。 - 【請求項３】 前記微細信号がトンネル電流である請求
項１に記載の情報処理装置。 - 【請求項４】 前記プローブと前記記録媒体間距離を微
調整する微動機構として、前記プローブは前記記録媒体
表面に設置されたカンチレバー型変位素子に取り付けた
請求項１に記載の情報処理装置。 - 【請求項５】 前記カンチレバー型変位素子は少なくと
も一対の電極で挟持された圧電体薄膜から構成した請求
項３に記載の情報処理装置。 - 【請求項６】 前記カンチレバー型変位素子と前記平板
電極を同一の基板上に設置した請求項３に記載の情報処
理装置。 - 【請求項７】 前記カンチレバー型変位素子と前記平板
電極、静電容量検出手段を同一の基板上に設置した請求
項３に記載の情報処理装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4084750A JP3029916B2 (ja) | 1992-03-07 | 1992-03-07 | 情報処理装置 |
| US08/025,652 US5371728A (en) | 1992-03-07 | 1993-03-03 | Information recording/reproducing apparatus using probe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4084750A JP3029916B2 (ja) | 1992-03-07 | 1992-03-07 | 情報処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05250734A true JPH05250734A (ja) | 1993-09-28 |
| JP3029916B2 JP3029916B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=13839372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4084750A Expired - Fee Related JP3029916B2 (ja) | 1992-03-07 | 1992-03-07 | 情報処理装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5371728A (ja) |
| JP (1) | JP3029916B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5418771A (en) * | 1993-02-25 | 1995-05-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Information processing apparatus provided with surface aligning mechanism between probe head substrate and recording medium substrate |
| JP2009527764A (ja) * | 2006-02-21 | 2009-07-30 | サイバーオプティクス セミコンダクタ インコーポレイテッド | 半導体加工ツールにおける静電容量距離検出 |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69031053T2 (de) * | 1989-04-25 | 1998-01-29 | Canon Kk | Informationsaufzeichnungs-/Wiedergabegerät und Informationsaufzeichnungsträger |
| EP0871165B1 (en) * | 1991-07-17 | 2002-10-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Information recording/reproducing apparatus and method for recording and/or reproducing information on information recording carrier by use of probe electrode |
| JP2000182270A (ja) | 1998-12-16 | 2000-06-30 | Minolta Co Ltd | 近接場光記録／読取り装置 |
| US7289230B2 (en) | 2002-02-06 | 2007-10-30 | Cyberoptics Semiconductors, Inc. | Wireless substrate-like sensor |
| US20050224902A1 (en) * | 2002-02-06 | 2005-10-13 | Ramsey Craig C | Wireless substrate-like sensor |
| JP4128135B2 (ja) * | 2003-12-10 | 2008-07-30 | パイオニア株式会社 | 記録再生ヘッド、該記録再生ヘッドの製造方法、並びに記録装置及び再生装置。 |
| US20050128927A1 (en) * | 2003-12-15 | 2005-06-16 | Hewlett-Packard Development Co., L.P. | Electrostatic actuator for contact probe storage device |
| US7423954B2 (en) * | 2003-12-17 | 2008-09-09 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Contact probe storage sensor pod |
| US7436753B2 (en) | 2003-12-17 | 2008-10-14 | Mejia Robert G | Contact probe storage FET sensor |
| US7212487B2 (en) * | 2004-01-07 | 2007-05-01 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Data readout arrangement |
| FR2869027B1 (fr) * | 2004-04-15 | 2006-07-14 | Commissariat Energie Atomique | Systeme d'enregistrement comportant une couche memoire et un reseau de micro-pointes |
| US7212488B2 (en) | 2005-03-21 | 2007-05-01 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method and device enabling capacitive probe-based data storage readout |
| US7893697B2 (en) | 2006-02-21 | 2011-02-22 | Cyberoptics Semiconductor, Inc. | Capacitive distance sensing in semiconductor processing tools |
| JP4353338B2 (ja) * | 2006-04-18 | 2009-10-28 | パイオニア株式会社 | 情報記録再生装置 |
| JP5236652B2 (ja) | 2006-09-29 | 2013-07-17 | サイバーオプティクス セミコンダクタ インコーポレイテッド | 基板と一体化された粒子センサ |
| US7903532B2 (en) * | 2006-10-11 | 2011-03-08 | Seagate Technology Llc | Elevated electrodes for probe position sensing |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2556491B2 (ja) * | 1986-12-24 | 1996-11-20 | キヤノン株式会社 | 記録装置及び記録法 |
| JP2556492B2 (ja) * | 1986-12-24 | 1996-11-20 | キヤノン株式会社 | 再生装置及び再生法 |
| US5015850A (en) * | 1989-06-20 | 1991-05-14 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Microfabricated microscope assembly |
| ATE155579T1 (de) * | 1990-08-14 | 1997-08-15 | Canon Kk | Biegebalkenmessfühler und mit dem messfühler ausgestattete informationsverarbeitungsvorrichtung |
-
1992
- 1992-03-07 JP JP4084750A patent/JP3029916B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-03-03 US US08/025,652 patent/US5371728A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5418771A (en) * | 1993-02-25 | 1995-05-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Information processing apparatus provided with surface aligning mechanism between probe head substrate and recording medium substrate |
| JP2009527764A (ja) * | 2006-02-21 | 2009-07-30 | サイバーオプティクス セミコンダクタ インコーポレイテッド | 半導体加工ツールにおける静電容量距離検出 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5371728A (en) | 1994-12-06 |
| JP3029916B2 (ja) | 2000-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3029916B2 (ja) | 情報処理装置 | |
| JP3030574B2 (ja) | 微小変位型情報検知探針素子及びこれを用いた走査型トンネル顕微鏡、原子間力顕微鏡、情報処理装置 | |
| US5412641A (en) | Information recording/reproducing apparatus for recording/reproducing information with probes | |
| JP3450349B2 (ja) | カンチレバー型プローブ | |
| EP0518618B1 (en) | Scanning tunneling microscope with cantilever type displacement element | |
| JP3148946B2 (ja) | 探針駆動機構並びに該機構を用いたトンネル電流検出装置、情報処理装置、圧電式アクチュエータ | |
| US5107112A (en) | Scanning tunnel-current-detecting device and method for detecting tunnel current and scanning tunnelling microscope and recording/reproducing device using thereof | |
| US5220555A (en) | Scanning tunnel-current-detecting device and method for detecting tunnel current and scanning tunnelling microscope and recording/reproducing device using thereof | |
| US5506829A (en) | Cantilever probe and apparatus using the same | |
| JP2802828B2 (ja) | 情報記録担体及びこれを使用する情報処理装置 | |
| JPH04147448A (ja) | カンチレバー型プローブ、それを用いた走査型トンネル顕微鏡及び情報処理装置 | |
| JP3135779B2 (ja) | 情報処理装置 | |
| JPH0721968A (ja) | カンチレバー型変位素子、及びこれを用いたカンチレバー型プローブ、及びこれを用いた走査型探針顕微鏡並びに情報処理装置 | |
| JP3305304B2 (ja) | 探針駆動機構並びに該機構を用いた圧電式アクチュエータの製造方法 | |
| JP3234722B2 (ja) | 円弧状反りレバー型アクチュエータ、該アクチュエータの駆動方法及び情報入出力用プローブを用いた情報処理装置 | |
| JP3060142B2 (ja) | カンチレバー型変位素子の駆動方法、走査型トンネル顕微鏡、情報処理装置、及びカンチレバー型変位素子 | |
| JP3053971B2 (ja) | トンネル電流発生用三次元変位素子、該トンネル電流発生用三次元変位素子を用いたマルチ探針ユニット、および情報処理装置 | |
| JPH1040597A (ja) | メモリー装置 | |
| JPH05231815A (ja) | 変位素子、及びこれを用いた検出素子、及びこの検出素子を用いた走査型トンネル顕微鏡、原子間力顕微鏡、情報処理装置 | |
| JP2890268B2 (ja) | プローブユニット及びこれを用いた情報処理装置と走査型トンネル顕微鏡 | |
| JP3015974B2 (ja) | マルチプローブユニット、情報処理装置、走査型トンネル顕微鏡、カンチレバー型プローブ | |
| JP2934057B2 (ja) | プローブユニット及びこれを使用する情報記録及び／又は再生装置 | |
| JPH0875761A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡ならびに該顕微鏡を用いた加工装置および情報処理装置 | |
| JP2995126B2 (ja) | 情報処理装置 | |
| JP3023901B2 (ja) | 情報記録再生装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080204 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090204 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100204 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100204 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110204 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120204 Year of fee payment: 12 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |