JPH0528545A - 走査型プローブ顕微鏡を用いた情報処理装置、情報処理方法及び面合わせ方法 - Google Patents
走査型プローブ顕微鏡を用いた情報処理装置、情報処理方法及び面合わせ方法Info
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- JPH0528545A JPH0528545A JP20115191A JP20115191A JPH0528545A JP H0528545 A JPH0528545 A JP H0528545A JP 20115191 A JP20115191 A JP 20115191A JP 20115191 A JP20115191 A JP 20115191A JP H0528545 A JPH0528545 A JP H0528545A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＳＸＭを利用した複数の探針を有する情報処
理装置において情報処理精度を高めるために、各探針の
走査面と試料面とをできる限り平行にするように制御す
る機構を有する情報処理装置。 【構成】 ＳＸＭを利用した情報処理装置において、少
なくとも２本以上の複数の探針と、記録媒体を載せるた
めの試料台と、探針及び／又は試料台を駆動するための
駆動機構と、かかる試料台面を傾斜せしめるＸ−Ｙ軸傾
斜機構と、検出された表面状態または記録情報に対応す
る信号成分のうち任意の空間周波数を有する信号成分の
振幅を検出する振幅検出回路と、検出された振幅が０若
しくは出来る限り小さな値になるようにＸ−Ｙ軸傾斜機
構を制御するフィードバック回路と、探針と記録媒体表
面との距離を探針各々について独立に調整できる距離調
整機構とを少なくとも具備した情報処理装置。
理装置において情報処理精度を高めるために、各探針の
走査面と試料面とをできる限り平行にするように制御す
る機構を有する情報処理装置。 【構成】 ＳＸＭを利用した情報処理装置において、少
なくとも２本以上の複数の探針と、記録媒体を載せるた
めの試料台と、探針及び／又は試料台を駆動するための
駆動機構と、かかる試料台面を傾斜せしめるＸ−Ｙ軸傾
斜機構と、検出された表面状態または記録情報に対応す
る信号成分のうち任意の空間周波数を有する信号成分の
振幅を検出する振幅検出回路と、検出された振幅が０若
しくは出来る限り小さな値になるようにＸ−Ｙ軸傾斜機
構を制御するフィードバック回路と、探針と記録媒体表
面との距離を探針各々について独立に調整できる距離調
整機構とを少なくとも具備した情報処理装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプローブの走査面と記録
媒体表面との傾きを補正する機構を有する走査型プロー
ブ顕微鏡（以下ＳＸＭと略す）を利用した情報処理装
置、情報処理方法及び傾き補正方法に関する。
媒体表面との傾きを補正する機構を有する走査型プロー
ブ顕微鏡（以下ＳＸＭと略す）を利用した情報処理装
置、情報処理方法及び傾き補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
情報化社会の発展につれ、大容量メモリの開発が行なわ
れている。最近では走査型トンネル顕微鏡（以下ＳＴＭ
と略す）を用いた記録再生装置が登場してきた（例え
ば、特開昭６１−８０６３６号公報、米国特許第４５７
５８２２号明細書等）。Ｇ．Ｂｉｎｎｉｎｇらによって
開発されたＳＴＭ［Ｇ．Ｂｉｎｎｉｎｇ ｅｔ ａ
ｌ．，Ｈｅｌｖｅｔｉｃａ Ｐｈｙｓｉｃａ Ａｃｔ
ａ，５５，７２６（１９８２）］は、金属の探針（プロ
ーブ電極）と導電性試料との間に電圧を加えて両者の距
離を１ｎｍ程度の距離にまで近づ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方法で
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せしめ上
記探針−試料間の距離の変化を測定するか、若しくは係
る距離を一定に保ちながら走査せしめた時のトンネル電
流の変化を測定することにより、試料の表面状態を知る
ことができる。この時の面内方向分解能は０．１ｎｍ程
度である。従ってＳＴＭ技術を応用すれば原子オーダー
（サブナノメートル）での高密度記録再生が可能とされ
る（例えば特開昭６３−２０４５３１号公報、同６３−
１６１５５２号公報や同６３−１６１５５３号公報等参
照）。一方ＳＴＭ技術の発展により、トンネル電流に限
定されない、他の探針と試料間の距離に依存する種々の
相互作用を検出しながら探針を試料表面上走査させるこ
とによって、試料の表面状態を測定する技術（いかＳＸ
Ｍと表す）が次々と提案されてきている。ＳＸＭを利用
する場合においてもＳＴＭを利用する場合と同様、高密
度記録再生が可能とされている。
情報化社会の発展につれ、大容量メモリの開発が行なわ
れている。最近では走査型トンネル顕微鏡（以下ＳＴＭ
と略す）を用いた記録再生装置が登場してきた（例え
ば、特開昭６１−８０６３６号公報、米国特許第４５７
５８２２号明細書等）。Ｇ．Ｂｉｎｎｉｎｇらによって
開発されたＳＴＭ［Ｇ．Ｂｉｎｎｉｎｇ ｅｔ ａ
ｌ．，Ｈｅｌｖｅｔｉｃａ Ｐｈｙｓｉｃａ Ａｃｔ
ａ，５５，７２６（１９８２）］は、金属の探針（プロ
ーブ電極）と導電性試料との間に電圧を加えて両者の距
離を１ｎｍ程度の距離にまで近づ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方法で
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せしめ上
記探針−試料間の距離の変化を測定するか、若しくは係
る距離を一定に保ちながら走査せしめた時のトンネル電
流の変化を測定することにより、試料の表面状態を知る
ことができる。この時の面内方向分解能は０．１ｎｍ程
度である。従ってＳＴＭ技術を応用すれば原子オーダー
（サブナノメートル）での高密度記録再生が可能とされ
る（例えば特開昭６３−２０４５３１号公報、同６３−
１６１５５２号公報や同６３−１６１５５３号公報等参
照）。一方ＳＴＭ技術の発展により、トンネル電流に限
定されない、他の探針と試料間の距離に依存する種々の
相互作用を検出しながら探針を試料表面上走査させるこ
とによって、試料の表面状態を測定する技術（いかＳＸ
Ｍと表す）が次々と提案されてきている。ＳＸＭを利用
する場合においてもＳＴＭを利用する場合と同様、高密
度記録再生が可能とされている。
【０００３】以上述べたように原理的にはＳＸＭ技術を
利用することによって、高密度記録再生が達成される筈
であるが、その実現には様々な問題点がある。以下、Ｓ
ＴＭを例としてＳＸＭにおける問題点を挙げることにす
る。
利用することによって、高密度記録再生が達成される筈
であるが、その実現には様々な問題点がある。以下、Ｓ
ＴＭを例としてＳＸＭにおける問題点を挙げることにす
る。
【０００４】第１に探針は記録媒体表面と平行に走査さ
せることが必要である。この条件が満たされていない場
合、即ち記録媒体が傾いて試料台に載っている場合に
は、観察された表面形状が歪んだり、或いは探針が記録
媒体表面に衝突したり、或いは逆に記録媒体表面から離
れすぎて制御不能となる可能性がある。走査範囲（情報
の記録に用いられる領域）が比較的小さく、記録媒体の
傾きによってもたらされる探針の垂直方向（以後Ｚ軸方
向と記す）の動き量が探針のＺ軸方向微動制御範囲内
（例えば１μｍ以下）にある場合には、電気的フィルタ
を用いて上記探針の動き量から記録媒体表面の実際の構
造に起因する探針動き量のみを分解することができ、事
実ＳＴＭ装置には種々の周波数成分を除去するフィルタ
が搭載されている。また特開平２−１４７８０３号公報
には係る問題を解決するため試料を回転できる機構を具
備したＳＴＭ装置が提案されている。しかしながら、こ
れらの方法に因っては、記録領域が十分に大きかったり
或いは記録媒体が大きい場合において、記録媒体の傾き
によって強制的にもたらされる探針のＺ軸方向移動量
が、該探針の制御範囲を越えてしまうことがありえる。
また仮に探針のＺ軸方向移動量がその制御範囲量を越え
ていない場合であっても、探針の走査面（以後これをＸ
−Ｙ面と記す）方向と記録媒体面内（以後これをＸ’−
Ｙ’面と記す）方向が平行でない限り、探針のＸ−Ｙ面
方向の移動距離とＸ’−Ｙ’面上の実空間距離との間に
差が生じる。故にＸ−Ｙ面とＸ’−Ｙ’面との不一致
（非平行）は記録再生の精度を低下させる場合が起こる
という問題が生ずる。
せることが必要である。この条件が満たされていない場
合、即ち記録媒体が傾いて試料台に載っている場合に
は、観察された表面形状が歪んだり、或いは探針が記録
媒体表面に衝突したり、或いは逆に記録媒体表面から離
れすぎて制御不能となる可能性がある。走査範囲（情報
の記録に用いられる領域）が比較的小さく、記録媒体の
傾きによってもたらされる探針の垂直方向（以後Ｚ軸方
向と記す）の動き量が探針のＺ軸方向微動制御範囲内
（例えば１μｍ以下）にある場合には、電気的フィルタ
を用いて上記探針の動き量から記録媒体表面の実際の構
造に起因する探針動き量のみを分解することができ、事
実ＳＴＭ装置には種々の周波数成分を除去するフィルタ
が搭載されている。また特開平２−１４７８０３号公報
には係る問題を解決するため試料を回転できる機構を具
備したＳＴＭ装置が提案されている。しかしながら、こ
れらの方法に因っては、記録領域が十分に大きかったり
或いは記録媒体が大きい場合において、記録媒体の傾き
によって強制的にもたらされる探針のＺ軸方向移動量
が、該探針の制御範囲を越えてしまうことがありえる。
また仮に探針のＺ軸方向移動量がその制御範囲量を越え
ていない場合であっても、探針の走査面（以後これをＸ
−Ｙ面と記す）方向と記録媒体面内（以後これをＸ’−
Ｙ’面と記す）方向が平行でない限り、探針のＸ−Ｙ面
方向の移動距離とＸ’−Ｙ’面上の実空間距離との間に
差が生じる。故にＸ−Ｙ面とＸ’−Ｙ’面との不一致
（非平行）は記録再生の精度を低下させる場合が起こる
という問題が生ずる。
【０００５】第２にＳＴＭを利用した記録再生方式にお
いては、探針と記録媒体との間の距離をサブミクロンの
精度を以って制御することが必要不可欠である。この際
の距離制御には通常圧電体が用いられているが、その動
作速度は１ＭＨｚ程度が限界であり、従って画像情報等
の高い転送速度を要求される記録再生にＳＴＭ技術を用
いようとすると、複数の探針を用いざるをえない。例え
ば特開昭６２−２８１１３８号公報には、複数の探針
（マルチプローブ）を用いることで、記録再生速度を向
上せしめることが提案されている。この場合、第１に挙
げた理由によって全ての探針の走査面が記録媒体表面と
平行になるように調節されていることが望ましいが、そ
のための具体的な方法は未だ提案されていない。
いては、探針と記録媒体との間の距離をサブミクロンの
精度を以って制御することが必要不可欠である。この際
の距離制御には通常圧電体が用いられているが、その動
作速度は１ＭＨｚ程度が限界であり、従って画像情報等
の高い転送速度を要求される記録再生にＳＴＭ技術を用
いようとすると、複数の探針を用いざるをえない。例え
ば特開昭６２−２８１１３８号公報には、複数の探針
（マルチプローブ）を用いることで、記録再生速度を向
上せしめることが提案されている。この場合、第１に挙
げた理由によって全ての探針の走査面が記録媒体表面と
平行になるように調節されていることが望ましいが、そ
のための具体的な方法は未だ提案されていない。
【０００６】本発明の目的はＳＸＭを利用した情報処理
装置のうち、特に複数の探針を有する情報処理装置にお
いて情報処理精度を高めるために、各探針の走査面（Ｘ
−Ｙ面）と試料面（Ｘ’−Ｙ’面）とをできる限り平行
にするように制御する機構を有する情報処理装置、情報
処理方法および探針の走査面及び又は試料面の傾き補正
（面合わせ）方法を提供することにある。
装置のうち、特に複数の探針を有する情報処理装置にお
いて情報処理精度を高めるために、各探針の走査面（Ｘ
−Ｙ面）と試料面（Ｘ’−Ｙ’面）とをできる限り平行
にするように制御する機構を有する情報処理装置、情報
処理方法および探針の走査面及び又は試料面の傾き補正
（面合わせ）方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的は、
以下の本発明によって達成される。
以下の本発明によって達成される。
【０００８】即ち本発明の情報処理装置及び情報処理方
法は、ＳＸＭを利用した情報処理装置において、試料台
面を傾斜せしめるＸ−Ｙ軸傾斜機構とを具備することに
よって達成される。ここでＸ−Ｙ軸傾斜機構の具体例と
してはＸ−Ｙ軸傾斜ステージ若しくはＸ−Ｙ軸ゴニオス
テージを利用するのが好ましい。この場合、探針を試料
上走査させるに当って係る走査は相対的なものであるの
で、（１）探針自体が走査できるか、（２）試料台が走
査できるか、あるいは（３）両者が、互いに独立に走査
できるかの何れの方法であってもよい。但し（３）の場
合、探針自体の走査方向と試料台の走査方向（Ｘ−Ｙ方
向）とは予め平行になる様に設定されている。更に探針
を仮に記録媒体表面上走査せしめ、この際の走査面と垂
直な方向（Ｚ軸方向）の探針の動きにより走査面（Ｘ−
Ｙ面）と記録媒体表面（Ｘ’−Ｙ’面）との傾き量を検
出する機構と、かかる傾き量が最小になるように前述の
Ｘ−Ｙ軸傾斜機構を駆動制御する手段、即ち探針を走査
させることによって得られた表面状態または記録情報に
対応する信号成分のうち任意の空間周波数を有する信号
成分の振幅を検出する振幅検出回路と、かかる振幅を０
若しくは出来る限り小さな値になるようにＸ−Ｙ軸面を
傾斜させる駆動機構を制御するフィードバック回路も有
している。更には、複数の探針と、かかる複数の探針と
記録媒体表面との距離を探針各々について独立に調整出
来る距離調整機構も有している。
法は、ＳＸＭを利用した情報処理装置において、試料台
面を傾斜せしめるＸ−Ｙ軸傾斜機構とを具備することに
よって達成される。ここでＸ−Ｙ軸傾斜機構の具体例と
してはＸ−Ｙ軸傾斜ステージ若しくはＸ−Ｙ軸ゴニオス
テージを利用するのが好ましい。この場合、探針を試料
上走査させるに当って係る走査は相対的なものであるの
で、（１）探針自体が走査できるか、（２）試料台が走
査できるか、あるいは（３）両者が、互いに独立に走査
できるかの何れの方法であってもよい。但し（３）の場
合、探針自体の走査方向と試料台の走査方向（Ｘ−Ｙ方
向）とは予め平行になる様に設定されている。更に探針
を仮に記録媒体表面上走査せしめ、この際の走査面と垂
直な方向（Ｚ軸方向）の探針の動きにより走査面（Ｘ−
Ｙ面）と記録媒体表面（Ｘ’−Ｙ’面）との傾き量を検
出する機構と、かかる傾き量が最小になるように前述の
Ｘ−Ｙ軸傾斜機構を駆動制御する手段、即ち探針を走査
させることによって得られた表面状態または記録情報に
対応する信号成分のうち任意の空間周波数を有する信号
成分の振幅を検出する振幅検出回路と、かかる振幅を０
若しくは出来る限り小さな値になるようにＸ−Ｙ軸面を
傾斜させる駆動機構を制御するフィードバック回路も有
している。更には、複数の探針と、かかる複数の探針と
記録媒体表面との距離を探針各々について独立に調整出
来る距離調整機構も有している。
【０００９】また本発明の面合わせ方法によれば、ＳＸ
Ｍの原理を用いた又は応用した情報処理装置において、
記録媒体表面（Ｘ’−Ｙ’面）と複数のプローブ電極面
（Ｘ”−Ｙ”面）との面合わせ、及び走査面（Ｘ−Ｙ
面）に対する記録媒体表面（Ｘ’−Ｙ’面）の面合わせ
を第１、第２の面合わせ手段で行うことで、複数のプロ
ーブ電極と記録媒体表面（Ｘ’−Ｙ’面）の高速アクセ
スが可能となる。更に詳しくは、複数のプローブ電極の
特定の電極を上記第１及び第２の面合わせ用のセンサー
として用い、記録媒体表面（Ｘ’−Ｙ’面）と複数のプ
ローブ電極面（Ｘ”−Ｙ”面）の面合わせ、及び走査面
（Ｘ−Ｙ面）に対する記録媒体表面（Ｘ’−Ｙ’面）の
面合わせを行い、複数プローブ電極面（Ｘ”−Ｙ”面）
と記録媒体表面（Ｘ’−Ｙ’面）を走査面（Ｘ−Ｙ面）
に対し各々平行関係に調整（面合わせ）をする。このよ
うにすることで、情報処理中のプローブ電極の記録媒体
表面に垂直な方向の動きを行わない、或は少々行うだけ
で、複数のプローブ電極と記録媒体表面の高速アクセス
が可能となる。
Ｍの原理を用いた又は応用した情報処理装置において、
記録媒体表面（Ｘ’−Ｙ’面）と複数のプローブ電極面
（Ｘ”−Ｙ”面）との面合わせ、及び走査面（Ｘ−Ｙ
面）に対する記録媒体表面（Ｘ’−Ｙ’面）の面合わせ
を第１、第２の面合わせ手段で行うことで、複数のプロ
ーブ電極と記録媒体表面（Ｘ’−Ｙ’面）の高速アクセ
スが可能となる。更に詳しくは、複数のプローブ電極の
特定の電極を上記第１及び第２の面合わせ用のセンサー
として用い、記録媒体表面（Ｘ’−Ｙ’面）と複数のプ
ローブ電極面（Ｘ”−Ｙ”面）の面合わせ、及び走査面
（Ｘ−Ｙ面）に対する記録媒体表面（Ｘ’−Ｙ’面）の
面合わせを行い、複数プローブ電極面（Ｘ”−Ｙ”面）
と記録媒体表面（Ｘ’−Ｙ’面）を走査面（Ｘ−Ｙ面）
に対し各々平行関係に調整（面合わせ）をする。このよ
うにすることで、情報処理中のプローブ電極の記録媒体
表面に垂直な方向の動きを行わない、或は少々行うだけ
で、複数のプローブ電極と記録媒体表面の高速アクセス
が可能となる。
【００１０】以下、ＳＸＭのうちＳＴＭを例として、本
発明を説明する。
発明を説明する。
【００１１】
【実施例】以下本発明の実施例について述べる。
【００１２】実施例１
まず本発明の情報処理装置における走査面（Ｘ−Ｙ面）
と試料表面（Ｘ’−Ｙ’面）との傾き量を検出する機構
をＳＴＭを利用した情報処理装置を例として説明する。
と試料表面（Ｘ’−Ｙ’面）との傾き量を検出する機構
をＳＴＭを利用した情報処理装置を例として説明する。
【００１３】図１はＳＴＭを利用した情報処理装置の一
例をブロック図として表したものである。図１中、簡単
にするため探針の数は最小の２個としてある。すなわ
ち、プローブユニット１０１及び１０２であるが、これ
よりプローブユニットの数が多くても一向に構わない。
各プローブユニット中、１は探針としてのプローブ電極
であり、導電性を示す材料であれば何でもよく、例えば
Ａｕ，Ｗ，Ｐｔ，Ｐｔ−Ｉｒ合金、Ｐｔ−Ｒｈ合金、Ｐ
ｄコートＡｕ，ＰｄコートＷ，Ａｇ，ＷＣ，ＴｉＣ等が
用いられる。プローブ電極１の先端は出来るだけ尖って
いることが望ましく、本実施例においては１ｍｍφのＷ
を電界研摩法を用いて先端を尖らせた後、Ｐｄを１００
０Åにコート（蒸着）したものを用いているが、プロー
ブ電極１の作成方法はこれに限定されるものではない。
記録媒体２はＸ−Ｙステージ３及び該Ｘ−Ｙステージ３
上に設けられたＸ−Ｙ軸傾斜機構４からなる試料台上に
設置される。Ｘ−Ｙステージ３はＸ−Ｙ粗動機構５及び
Ｘ−Ｙ粗動駆動回路６を介してマイクロコンピュータ８
によって駆動制御することができる。Ｘ−Ｙ軸傾斜機構
４も同様にＸ−Ｙ軸傾斜駆動回路７を用いて制御するこ
とができる。
例をブロック図として表したものである。図１中、簡単
にするため探針の数は最小の２個としてある。すなわ
ち、プローブユニット１０１及び１０２であるが、これ
よりプローブユニットの数が多くても一向に構わない。
各プローブユニット中、１は探針としてのプローブ電極
であり、導電性を示す材料であれば何でもよく、例えば
Ａｕ，Ｗ，Ｐｔ，Ｐｔ−Ｉｒ合金、Ｐｔ−Ｒｈ合金、Ｐ
ｄコートＡｕ，ＰｄコートＷ，Ａｇ，ＷＣ，ＴｉＣ等が
用いられる。プローブ電極１の先端は出来るだけ尖って
いることが望ましく、本実施例においては１ｍｍφのＷ
を電界研摩法を用いて先端を尖らせた後、Ｐｄを１００
０Åにコート（蒸着）したものを用いているが、プロー
ブ電極１の作成方法はこれに限定されるものではない。
記録媒体２はＸ−Ｙステージ３及び該Ｘ−Ｙステージ３
上に設けられたＸ−Ｙ軸傾斜機構４からなる試料台上に
設置される。Ｘ−Ｙステージ３はＸ−Ｙ粗動機構５及び
Ｘ−Ｙ粗動駆動回路６を介してマイクロコンピュータ８
によって駆動制御することができる。Ｘ−Ｙ軸傾斜機構
４も同様にＸ−Ｙ軸傾斜駆動回路７を用いて制御するこ
とができる。
【００１４】プローブユニット１０１，１０２中、１０
はプローブ電極１をＸ−Ｙ方向に走査させる為のＸ−Ｙ
方向微動機構であり、本発明ではスタック・ピエゾ素子
を用いているが、Åオーダーの微小な移動が精度よくで
きるアクチュエーターであれば何でもよく、スタック・
ピエゾ素子に限定されるものではない。かかるＸ−Ｙ方
向微動機構１０はＸ−Ｙ方向走査駆動回路１１によって
制御される。プローブ電極１の走査方向であるＸ−Ｙ方
向とＸ−Ｙステージ３のＸ−Ｙ方向は一致（平行）する
ように予め調整してある。従って各プローブ・ユニット
１０１，１０２間のＸ−Ｙ方向も互いに一致している。
図１ではプローブ電極１は各々Ｘ−Ｙ方向の走査に関し
て独立に制御できるようになっているが、図２に示すよ
うに各プローブ電極１がＸ−Ｙ方向に関して連動して動
くようになっていても良い。勿論この場合においても、
プローブ電極１の走査方向とＸ−Ｙステージ３のＸ−Ｙ
方向とは平行となるように予め調整されている。プロー
ブユニット１０１，１０２中、１２はプローブ電極１を
Ｚ軸方向に微動させるためのＺ方向微動機構で、本発明
ではやはりスタック・ピエゾ素子を用いているが、これ
に限定されるものではない。Ｚ方向微動機構１２は各プ
ローブ電極１ごとに必要であり、サーボ回路１３によっ
て各々独立に位置制御される。
はプローブ電極１をＸ−Ｙ方向に走査させる為のＸ−Ｙ
方向微動機構であり、本発明ではスタック・ピエゾ素子
を用いているが、Åオーダーの微小な移動が精度よくで
きるアクチュエーターであれば何でもよく、スタック・
ピエゾ素子に限定されるものではない。かかるＸ−Ｙ方
向微動機構１０はＸ−Ｙ方向走査駆動回路１１によって
制御される。プローブ電極１の走査方向であるＸ−Ｙ方
向とＸ−Ｙステージ３のＸ−Ｙ方向は一致（平行）する
ように予め調整してある。従って各プローブ・ユニット
１０１，１０２間のＸ−Ｙ方向も互いに一致している。
図１ではプローブ電極１は各々Ｘ−Ｙ方向の走査に関し
て独立に制御できるようになっているが、図２に示すよ
うに各プローブ電極１がＸ−Ｙ方向に関して連動して動
くようになっていても良い。勿論この場合においても、
プローブ電極１の走査方向とＸ−Ｙステージ３のＸ−Ｙ
方向とは平行となるように予め調整されている。プロー
ブユニット１０１，１０２中、１２はプローブ電極１を
Ｚ軸方向に微動させるためのＺ方向微動機構で、本発明
ではやはりスタック・ピエゾ素子を用いているが、これ
に限定されるものではない。Ｚ方向微動機構１２は各プ
ローブ電極１ごとに必要であり、サーボ回路１３によっ
て各々独立に位置制御される。
【００１５】１４はプローブ電極１と記録媒体２との間
にバイアス電圧（以下ＶBと表す）を印加するバイアス
電圧印加部で、この時プローブ電極１と記録媒体２との
間に流れるトンネル電流（以下ＪTと表す）を検出し増
幅するのがトンネル電流増幅部１５である。検出される
ＪTが適当な値となるように、サーボ回路１３を用いて
プローブ電極１の高さ（Ｚ軸方向のプローブ電極１と試
料との距離）が調節される。１８は情報の記録或いは消
去に用いられるパルス電源である。以上の機構を用いて
プローブ電極１を試料上走査させて記録媒体２の表面状
態を観測（再生）する場合、（１）検出されるＪTが一
定となるようにプローブ電極１の高さを制御し、係るプ
ローブ電極１の高さ変化量を測定する方法（以下電流一
定モードと表す）と、（２）プローブ電極１の高さを一
定値に固定して走査させた時のＪTの変化量を測定する
方法（以下高さ一定モードと表す）の２通りがある。
（１）のモードを選択した場合には、プローブ電極１の
高さ（必ずしも絶対値である必要は無い）をプローブ電
極高さ検出部１６を用いて検出したのち、分波器１７に
よって試料表面の凹凸や電子状態の変化に基づく高さ成
分と試料の傾きによってもたらされた成分とに分離さ
れ、後者はＸ−Ｙ軸傾斜制御機構７へフィードバックさ
れてかかる成分がほぼ０（即ち振幅がほぼ０）になるよ
う試料台上の記録媒体２の傾きが補正される。今、記録
媒体２として高配向グラファイト（以後ＨＯＰＧ）を用
い、簡単のため一軸（Ｘ軸）方向のみを補正する場合を
具体的に説明する。
にバイアス電圧（以下ＶBと表す）を印加するバイアス
電圧印加部で、この時プローブ電極１と記録媒体２との
間に流れるトンネル電流（以下ＪTと表す）を検出し増
幅するのがトンネル電流増幅部１５である。検出される
ＪTが適当な値となるように、サーボ回路１３を用いて
プローブ電極１の高さ（Ｚ軸方向のプローブ電極１と試
料との距離）が調節される。１８は情報の記録或いは消
去に用いられるパルス電源である。以上の機構を用いて
プローブ電極１を試料上走査させて記録媒体２の表面状
態を観測（再生）する場合、（１）検出されるＪTが一
定となるようにプローブ電極１の高さを制御し、係るプ
ローブ電極１の高さ変化量を測定する方法（以下電流一
定モードと表す）と、（２）プローブ電極１の高さを一
定値に固定して走査させた時のＪTの変化量を測定する
方法（以下高さ一定モードと表す）の２通りがある。
（１）のモードを選択した場合には、プローブ電極１の
高さ（必ずしも絶対値である必要は無い）をプローブ電
極高さ検出部１６を用いて検出したのち、分波器１７に
よって試料表面の凹凸や電子状態の変化に基づく高さ成
分と試料の傾きによってもたらされた成分とに分離さ
れ、後者はＸ−Ｙ軸傾斜制御機構７へフィードバックさ
れてかかる成分がほぼ０（即ち振幅がほぼ０）になるよ
う試料台上の記録媒体２の傾きが補正される。今、記録
媒体２として高配向グラファイト（以後ＨＯＰＧ）を用
い、簡単のため一軸（Ｘ軸）方向のみを補正する場合を
具体的に説明する。
【００１６】ＶBを１ＶとしＪTが１ｎＡになるようにプ
ローブ電極１をＨＯＰＧ上Ｘ軸方向に沿って走査させた
場合のプローブ電極１の高さ（Ｚ軸方向）の変化を示す
と、ＨＯＰＧを構成する炭素原子の配列に対応して図３
の様な結果が得られる筈である。Ｘ軸方向が必ずしもＨ
ＯＰＧの結晶方位に沿うとは限らないので、図３におけ
る周期構造のピッチが格子間距離に常に一致する訳では
ないが、概ね３Å以内である。また高さ（Ｚ軸）方向の
変化量は数Åである。以上は記録媒体２表面がＸ軸に対
して平行な場合であって、もし傾いている場合には記録
媒体２表面（Ｘ’軸）とＸ軸とが成す角をθとして、プ
ローブ電極１のＺ軸方向変化は図４の様になる。即ち原
子の周期構造に由来する高さ変化に、記録媒体２の傾き
に由来する高さ変化が重畳してしまう。このままでは再
生像として扱いにくいので、通常、電気的フィルタを用
いて低周波成分（記録媒体の傾きに由来する信号）をカ
ットし原子の周期構造に基づく信号を取り出す。しかし
ながら記録媒体２が傾いている場合に、プローブ電極１
をＸ軸に沿って距離ｘ走査させると記録媒体２表面上で
はＸ’軸に沿ってｘ’＝ｘ／ｃｏｓθの長さに渡って走
査していることになるから、得られたプローブ電極高さ
信号から低周波成分をカットすると距離ｘ’の間の情報
が距離ｘに圧縮されてしまう。従って距離寸法精度が悪
く、情報処理領域が大きくなればなるほど実空間と走査
距離との差は拡大する。更にはｘ点での試料の傾きに由
来するプローブ電極１のＺ軸方向の総変位量はｚ＝ｘｔ
ａｎθとなるが、記録媒体２の傾きが大きくてｚがプロ
ーブ電極１のＺ軸方向微動範囲を越える場合、連続的な
情報処理は不可能である。そこで本発明では、プローブ
電極高さ信号（或いはＪTを一定に保つためにサーボ回
路１３にフィードバックされる電気信号）を分波器１７
を用いて任意の周波数領域を含む複数の周波数帯に分割
する。その中から記録媒体２の傾きに由来する周波数
（通常最も低周波）を選択し、係る周波数の振幅ができ
るだけ０になるようにＸ−Ｙ軸傾斜制御機構７を用いて
記録媒体２の傾きを補正する。すなわち、今プローブ電
極１を一定の区間について電流一定モードを用いて往復
走査させる場合を考えると、プローブ電極１の走査用の
信号は図５に示される。この際のプローブ電極１のＺ軸
方向の変位量を併せて図５に示す。記録媒体２の傾きに
由来する信号成分の周波数はプローブ電極走査用信号の
それと同期している。但し記録媒体２の傾きの方向によ
っては、破線で示すように位相が１８０°ずれることも
ある。最初の走査は情報処理領域の大きさに合わせて適
当な距離について行えばよく、記録媒体２の傾き補正の
為の走査、並びにＸ−Ｙ軸傾斜制御機構７へのフィード
バックは必要に応じて複数回行っても良い。以上の操作
をＹ軸に関しても行えば、記録媒体表面（Ｘ’−Ｙ’
面）とプローブ電極走査面（Ｘ−Ｙ面）とは平行にな
る。然る後得られるプローブ電極高さ変化信号はＸ−Ｙ
方向の位置寸法精度に極めて優れたものとなる。
ローブ電極１をＨＯＰＧ上Ｘ軸方向に沿って走査させた
場合のプローブ電極１の高さ（Ｚ軸方向）の変化を示す
と、ＨＯＰＧを構成する炭素原子の配列に対応して図３
の様な結果が得られる筈である。Ｘ軸方向が必ずしもＨ
ＯＰＧの結晶方位に沿うとは限らないので、図３におけ
る周期構造のピッチが格子間距離に常に一致する訳では
ないが、概ね３Å以内である。また高さ（Ｚ軸）方向の
変化量は数Åである。以上は記録媒体２表面がＸ軸に対
して平行な場合であって、もし傾いている場合には記録
媒体２表面（Ｘ’軸）とＸ軸とが成す角をθとして、プ
ローブ電極１のＺ軸方向変化は図４の様になる。即ち原
子の周期構造に由来する高さ変化に、記録媒体２の傾き
に由来する高さ変化が重畳してしまう。このままでは再
生像として扱いにくいので、通常、電気的フィルタを用
いて低周波成分（記録媒体の傾きに由来する信号）をカ
ットし原子の周期構造に基づく信号を取り出す。しかし
ながら記録媒体２が傾いている場合に、プローブ電極１
をＸ軸に沿って距離ｘ走査させると記録媒体２表面上で
はＸ’軸に沿ってｘ’＝ｘ／ｃｏｓθの長さに渡って走
査していることになるから、得られたプローブ電極高さ
信号から低周波成分をカットすると距離ｘ’の間の情報
が距離ｘに圧縮されてしまう。従って距離寸法精度が悪
く、情報処理領域が大きくなればなるほど実空間と走査
距離との差は拡大する。更にはｘ点での試料の傾きに由
来するプローブ電極１のＺ軸方向の総変位量はｚ＝ｘｔ
ａｎθとなるが、記録媒体２の傾きが大きくてｚがプロ
ーブ電極１のＺ軸方向微動範囲を越える場合、連続的な
情報処理は不可能である。そこで本発明では、プローブ
電極高さ信号（或いはＪTを一定に保つためにサーボ回
路１３にフィードバックされる電気信号）を分波器１７
を用いて任意の周波数領域を含む複数の周波数帯に分割
する。その中から記録媒体２の傾きに由来する周波数
（通常最も低周波）を選択し、係る周波数の振幅ができ
るだけ０になるようにＸ−Ｙ軸傾斜制御機構７を用いて
記録媒体２の傾きを補正する。すなわち、今プローブ電
極１を一定の区間について電流一定モードを用いて往復
走査させる場合を考えると、プローブ電極１の走査用の
信号は図５に示される。この際のプローブ電極１のＺ軸
方向の変位量を併せて図５に示す。記録媒体２の傾きに
由来する信号成分の周波数はプローブ電極走査用信号の
それと同期している。但し記録媒体２の傾きの方向によ
っては、破線で示すように位相が１８０°ずれることも
ある。最初の走査は情報処理領域の大きさに合わせて適
当な距離について行えばよく、記録媒体２の傾き補正の
為の走査、並びにＸ−Ｙ軸傾斜制御機構７へのフィード
バックは必要に応じて複数回行っても良い。以上の操作
をＹ軸に関しても行えば、記録媒体表面（Ｘ’−Ｙ’
面）とプローブ電極走査面（Ｘ−Ｙ面）とは平行にな
る。然る後得られるプローブ電極高さ変化信号はＸ−Ｙ
方向の位置寸法精度に極めて優れたものとなる。
【００１７】つぎに（２）の高さ一定モードを選択した
場合に記録媒体２が傾いていると、プローブ電極１が記
録媒体２から離れすぎて、もはやＪTを検出することが
不可能となるか、若しくはプローブ電極１が記録媒体２
に接触するかのどちらかである。通常この様な事態を避
けるために、たとえ高さ一定モードであっても検出され
たＪTの値が一定の範囲内になるようにサーボ回路１３
にフィードバックされていてプローブ電極１の高さはゆ
っくりと変化させている場合が多い。しかし、この場合
においても上記の信号処理によって、やはり寸法精度が
低下する恐れが強い。またフィードバックのためには演
算処理しなければならないが、このため情報の再生速度
の低下をもたらす。更には情報処理領域が大きい場合に
寸法誤差がより大きくなる点やプローブ電極１のＺ軸方
向微動範囲を越えての補正が不可能である点も（１）の
電流一定モードを用いる場合と同様の問題が生ずる。故
に走査に伴うＪTの変化信号（通常かかる信号をトンネ
ル電流増幅部１５を用いて増幅した信号）を（１）と同
様に、分波器１７を用いて任意の周波数領域を含む複数
の周波数帯に分割する。その中から記録媒体２の傾きに
由来する周波数（通常最も低周波）を選択し、係る周波
数の振幅ができるだけ０になるようにＸ−Ｙ軸傾斜制御
機構７を用いて記録媒体２の傾きを補正する。最初の走
査は希望する情報処理領域の大きさに合わせて適当な距
離について行えばよく、記録媒体２の傾き補正の為の走
査、並びにＸ−Ｙ軸傾斜制御機構７へのフィードバック
は必要に応じて複数回行っても良い。以上の操作をＹ軸
に関しても行えば、記録媒体表面（Ｘ’−Ｙ’面）とプ
ローブ電極走査面（Ｘ−Ｙ面）とは平行になる。然る後
得られるＪT変化信号は記録媒体面内（Ｘ−Ｙ方向）の
寸法精度に極めて優れたものとなる。
場合に記録媒体２が傾いていると、プローブ電極１が記
録媒体２から離れすぎて、もはやＪTを検出することが
不可能となるか、若しくはプローブ電極１が記録媒体２
に接触するかのどちらかである。通常この様な事態を避
けるために、たとえ高さ一定モードであっても検出され
たＪTの値が一定の範囲内になるようにサーボ回路１３
にフィードバックされていてプローブ電極１の高さはゆ
っくりと変化させている場合が多い。しかし、この場合
においても上記の信号処理によって、やはり寸法精度が
低下する恐れが強い。またフィードバックのためには演
算処理しなければならないが、このため情報の再生速度
の低下をもたらす。更には情報処理領域が大きい場合に
寸法誤差がより大きくなる点やプローブ電極１のＺ軸方
向微動範囲を越えての補正が不可能である点も（１）の
電流一定モードを用いる場合と同様の問題が生ずる。故
に走査に伴うＪTの変化信号（通常かかる信号をトンネ
ル電流増幅部１５を用いて増幅した信号）を（１）と同
様に、分波器１７を用いて任意の周波数領域を含む複数
の周波数帯に分割する。その中から記録媒体２の傾きに
由来する周波数（通常最も低周波）を選択し、係る周波
数の振幅ができるだけ０になるようにＸ−Ｙ軸傾斜制御
機構７を用いて記録媒体２の傾きを補正する。最初の走
査は希望する情報処理領域の大きさに合わせて適当な距
離について行えばよく、記録媒体２の傾き補正の為の走
査、並びにＸ−Ｙ軸傾斜制御機構７へのフィードバック
は必要に応じて複数回行っても良い。以上の操作をＹ軸
に関しても行えば、記録媒体表面（Ｘ’−Ｙ’面）とプ
ローブ電極走査面（Ｘ−Ｙ面）とは平行になる。然る後
得られるＪT変化信号は記録媒体面内（Ｘ−Ｙ方向）の
寸法精度に極めて優れたものとなる。
【００１８】以上述べてきたように、記録媒体２表面の
状態に対応する信号（情報の再生信号）を任意の周波数
に分波し、更に分波された信号成分の振幅を調べること
が必要であるが、かかる操作にはロックインアンプを利
用しても良い。即ち分波器１７はロックインアンプであ
ってもよい。ロックインアンプにおいては、入力信号
（ここでは試料の表面状態に対応する信号）中の任意の
周波数の信号成分の振幅を調べることができる他、参照
とする信号を入力し、係る参照信号の周波数を持つ入力
信号成分の振幅を調べることが出来る。従って、参照信
号として探針の掃引信号を用いれば、より簡単に記録媒
体２の傾きの程度を知ることが出来る。
状態に対応する信号（情報の再生信号）を任意の周波数
に分波し、更に分波された信号成分の振幅を調べること
が必要であるが、かかる操作にはロックインアンプを利
用しても良い。即ち分波器１７はロックインアンプであ
ってもよい。ロックインアンプにおいては、入力信号
（ここでは試料の表面状態に対応する信号）中の任意の
周波数の信号成分の振幅を調べることができる他、参照
とする信号を入力し、係る参照信号の周波数を持つ入力
信号成分の振幅を調べることが出来る。従って、参照信
号として探針の掃引信号を用いれば、より簡単に記録媒
体２の傾きの程度を知ることが出来る。
【００１９】次に、Ｘ−Ｙ軸傾斜機構４について説明す
る。Ｘ−Ｙ軸傾斜機構４としては微細かつ精密に試料の
傾きを２軸制御できる機構であればどのようなものを用
いても構わないが、Ｘ−Ｙ軸傾斜ステージ若しくはＸ−
Ｙ軸ゴニオメータを用いるのが簡便である。前者は３点
支持のステージであって支持点の内、少なくとも２点の
長さ（支持面とステージとの間の距離）が可変であり、
かかる長さを適宜調節することによってステージ面の傾
きを変えることができる。支持点の長さを変えるには、
マイクロメーターヘッド等を用いた機械的な方法の他、
圧電素子を利用しても良い。後者の方が可変量は少ない
がより微細な制御が可能であり好ましい。但し情報処理
領域が非常に広範囲である場合等では前者の使用が好ま
しいこともある。更にはてこを用いてＸ−Ｙ軸傾斜ステ
ージにおける変位量を拡大した上で、適当なアクチュエ
ーターを用いて制御するのも非常に好ましい方法の１つ
である。Ｘ−Ｙ軸ゴニオメータはステージの傾斜回転が
可能なゴニオメータを２つ組み合わせて、２軸の傾斜回
転を可能としたものである。
る。Ｘ−Ｙ軸傾斜機構４としては微細かつ精密に試料の
傾きを２軸制御できる機構であればどのようなものを用
いても構わないが、Ｘ−Ｙ軸傾斜ステージ若しくはＸ−
Ｙ軸ゴニオメータを用いるのが簡便である。前者は３点
支持のステージであって支持点の内、少なくとも２点の
長さ（支持面とステージとの間の距離）が可変であり、
かかる長さを適宜調節することによってステージ面の傾
きを変えることができる。支持点の長さを変えるには、
マイクロメーターヘッド等を用いた機械的な方法の他、
圧電素子を利用しても良い。後者の方が可変量は少ない
がより微細な制御が可能であり好ましい。但し情報処理
領域が非常に広範囲である場合等では前者の使用が好ま
しいこともある。更にはてこを用いてＸ−Ｙ軸傾斜ステ
ージにおける変位量を拡大した上で、適当なアクチュエ
ーターを用いて制御するのも非常に好ましい方法の１つ
である。Ｘ−Ｙ軸ゴニオメータはステージの傾斜回転が
可能なゴニオメータを２つ組み合わせて、２軸の傾斜回
転を可能としたものである。
【００２０】以上述べてきた操作により、記録媒体２表
面とプローブ電極１の走査方向（Ｘ−Ｙ方向）とは平行
な位置関係となる。次に一定のＶBのもと、ＪTが任意設
定値（例えば０．１ｎＡ）になるように、全てのプロー
ブユニットのプローブ電極１について調整を行う。この
際のプローブ電極１のＺ軸方向の位置を各々原点として
設定する。かかる操作により各プローブ電極１を介して
得られる情報の再生信号、及び情報の記録或いは消去の
為に各プローブ電極１を介して記録媒体２に加えられる
パルス電圧信号は全て同等のものとなる。以上の一連の
操作を図６を用いて、今一度順を追って簡単に説明す
る。今ｎ（ｎは２以上の自然数）個のプローブユニッ
ト、１０１，１０２，１０３，１０４，…，１０ｎがあ
るとする。図６（ａ）の如く各プローブユニット１０ｎ
のプローブ電極１と記録媒体２との距離ｄ1，ｄ2，
ｄ3，ｄ4，…ｄnは、記録媒体２の傾き及びプローブ電
極１の長さのばらつきにより一定しない。先ずプローブ
ユニット１０ｎのうち任意の１個（１０１とする）を記
録媒体２上の任意の区間走査し、この時得られる表面状
態の再生信号を用いて図６（ｂ）の如く記録媒体２の傾
きを補正し、プローブ電極１の走査方向（Ｘ−Ｙ方向）
と記録媒体２表面とが平行になるようにする。この際の
プローブ電極１の走査距離は、出来るだけ情報処理領域
の大きさに一致していることが望ましいが、上記の傾き
補正操作を行いつつ少しづつ走査区間を長くしていって
もよい。実際、記録媒体２の傾きが激しい場合等では、
そうせざるを得ない場合もある。最後に図６（ｃ）の如
く全てのプローブユニット１０ｎについて、プローブ電
極１と記録媒体２との距離を一旦等しく調節し、かかる
時点におけるプローブ電極１のＺ軸方向の位置を各々原
点として設定する。ここで記録媒体２の傾き補正を省略
して、いきなりプローブ電極１のＺ軸方向位置補正を行
った場合には、偶然記録媒体２が傾いていない場合を除
いて、プローブ電極１走査時、即ち情報の記録・再生・
消去操作によって何れかのプローブ電極１が記録媒体２
と衝突したり、離れすぎるといった問題が生ずる。また
以上の問題を避けるためにフィードバック制御を行う場
合においては、情報処理速度の低下のみならず、Ｘ−Ｙ
方向の位置に関する誤差が大きくなるため、情報処理に
関する誤り率が上昇してしまう。
面とプローブ電極１の走査方向（Ｘ−Ｙ方向）とは平行
な位置関係となる。次に一定のＶBのもと、ＪTが任意設
定値（例えば０．１ｎＡ）になるように、全てのプロー
ブユニットのプローブ電極１について調整を行う。この
際のプローブ電極１のＺ軸方向の位置を各々原点として
設定する。かかる操作により各プローブ電極１を介して
得られる情報の再生信号、及び情報の記録或いは消去の
為に各プローブ電極１を介して記録媒体２に加えられる
パルス電圧信号は全て同等のものとなる。以上の一連の
操作を図６を用いて、今一度順を追って簡単に説明す
る。今ｎ（ｎは２以上の自然数）個のプローブユニッ
ト、１０１，１０２，１０３，１０４，…，１０ｎがあ
るとする。図６（ａ）の如く各プローブユニット１０ｎ
のプローブ電極１と記録媒体２との距離ｄ1，ｄ2，
ｄ3，ｄ4，…ｄnは、記録媒体２の傾き及びプローブ電
極１の長さのばらつきにより一定しない。先ずプローブ
ユニット１０ｎのうち任意の１個（１０１とする）を記
録媒体２上の任意の区間走査し、この時得られる表面状
態の再生信号を用いて図６（ｂ）の如く記録媒体２の傾
きを補正し、プローブ電極１の走査方向（Ｘ−Ｙ方向）
と記録媒体２表面とが平行になるようにする。この際の
プローブ電極１の走査距離は、出来るだけ情報処理領域
の大きさに一致していることが望ましいが、上記の傾き
補正操作を行いつつ少しづつ走査区間を長くしていって
もよい。実際、記録媒体２の傾きが激しい場合等では、
そうせざるを得ない場合もある。最後に図６（ｃ）の如
く全てのプローブユニット１０ｎについて、プローブ電
極１と記録媒体２との距離を一旦等しく調節し、かかる
時点におけるプローブ電極１のＺ軸方向の位置を各々原
点として設定する。ここで記録媒体２の傾き補正を省略
して、いきなりプローブ電極１のＺ軸方向位置補正を行
った場合には、偶然記録媒体２が傾いていない場合を除
いて、プローブ電極１走査時、即ち情報の記録・再生・
消去操作によって何れかのプローブ電極１が記録媒体２
と衝突したり、離れすぎるといった問題が生ずる。また
以上の問題を避けるためにフィードバック制御を行う場
合においては、情報処理速度の低下のみならず、Ｘ−Ｙ
方向の位置に関する誤差が大きくなるため、情報処理に
関する誤り率が上昇してしまう。
【００２１】以上ＳＴＭを例として本発明の作用につい
て述べてきたが、本発明は単に各点でのＪTを測定する
場合だけではなく、各点でのｄＪT／ｄＶBを測定する走
査型トンネル分光法（ＳＴＳ）を利用する情報処理装置
或いは情報処理方法に対しても有効であるのはいうまで
もない。また探針及び試料の駆動機構がＳＴＭと同様で
ある他のＳＸＭ、例えば探針と試料との間に働く原子間
力を測定し、その大きさを一定にするようにフィードバ
ックをかけて試料表面の構造を得る走査型原子間力顕微
鏡（ＡＦＭ）、ＡＦＭにおける探針をＦｅやＮｉ等の強
磁性体、またはこれらを他の材料で作成した探針上にコ
ーティングしたものに替えて試料上の局所的な磁力を測
定する走査型磁力顕微鏡（ＭＦＭ）、マイクロピペット
電極を探針として用いて電解質溶液中の試料表面構造を
イオン伝導度の変化から測定する走査イオンコンダクタ
ンス顕微鏡（ＳＩＣＭ）、探針を超音波振動させて試料
表面で反射して探針に戻って来る超音波の振幅や位相の
変化を利用するか或いは、超音波振動する探針と試料表
面に働く原子間力の強さに応じて試料内に発生する音響
波を測定して試料の表面構造を測定する走査型音響顕微
鏡（ＳＴＵＭ又はＳＴＡＭ）、或いは光の波長より小さ
い直径のピンホールを有する光学探針を用い、外部光源
で試料を照射した時に生ずる試料表面に生じたエバネッ
セント光を上記光学探針で検出して試料の表面構造を知
る走査型近接場光学顕微鏡（ＮＳＯＭ）等を利用した情
報処理装置或いは情報処理方法についても応用可能であ
る。
て述べてきたが、本発明は単に各点でのＪTを測定する
場合だけではなく、各点でのｄＪT／ｄＶBを測定する走
査型トンネル分光法（ＳＴＳ）を利用する情報処理装置
或いは情報処理方法に対しても有効であるのはいうまで
もない。また探針及び試料の駆動機構がＳＴＭと同様で
ある他のＳＸＭ、例えば探針と試料との間に働く原子間
力を測定し、その大きさを一定にするようにフィードバ
ックをかけて試料表面の構造を得る走査型原子間力顕微
鏡（ＡＦＭ）、ＡＦＭにおける探針をＦｅやＮｉ等の強
磁性体、またはこれらを他の材料で作成した探針上にコ
ーティングしたものに替えて試料上の局所的な磁力を測
定する走査型磁力顕微鏡（ＭＦＭ）、マイクロピペット
電極を探針として用いて電解質溶液中の試料表面構造を
イオン伝導度の変化から測定する走査イオンコンダクタ
ンス顕微鏡（ＳＩＣＭ）、探針を超音波振動させて試料
表面で反射して探針に戻って来る超音波の振幅や位相の
変化を利用するか或いは、超音波振動する探針と試料表
面に働く原子間力の強さに応じて試料内に発生する音響
波を測定して試料の表面構造を測定する走査型音響顕微
鏡（ＳＴＵＭ又はＳＴＡＭ）、或いは光の波長より小さ
い直径のピンホールを有する光学探針を用い、外部光源
で試料を照射した時に生ずる試料表面に生じたエバネッ
セント光を上記光学探針で検出して試料の表面構造を知
る走査型近接場光学顕微鏡（ＮＳＯＭ）等を利用した情
報処理装置或いは情報処理方法についても応用可能であ
る。
【００２２】また一度記録媒体２表面と探針の走査面と
を平行にしたのちは、走査中に探針が記録媒体２に衝突
したり、或いは探針のＺ方向の位置を補正する操作が軽
減できるので、結果的に情報処理の高速化が可能とな
り、加えて記録ビットの位置に対する精度が大幅に向上
するので、記録・再生・消去を精度よく行うことが可能
となる。
を平行にしたのちは、走査中に探針が記録媒体２に衝突
したり、或いは探針のＺ方向の位置を補正する操作が軽
減できるので、結果的に情報処理の高速化が可能とな
り、加えて記録ビットの位置に対する精度が大幅に向上
するので、記録・再生・消去を精度よく行うことが可能
となる。
【００２３】本発明においては、これに用いられる記録
媒体２についての規制はないが、例えばＳＴＭを利用し
た情報処理装置、並びに情報処理方法においては、記録
媒体２として特開昭６３−１６１５５２，同−１６１５
５３公報等に記載されている電気メモリ効果を持つ薄
膜、例えば、π電子系有機化合物やカルコゲン化合物か
らなる記録層を導電性基板上に堆積したものを用いるこ
とも出来る。これらの記録媒体を用いた場合には、探針
と導電性基板との間に或るしきい値以上の電圧を印加す
ることによって、探針直下の記録層の導電性に局所的な
変化を生じさせて記録を行う。また係る記録部位は或る
しきい値以上の電圧を加えることによって、消去でき
る、即ち導電性を元の状態に戻すことが出来る。記録の
再生時においては、上記の記録や消去が起こるしきい値
以下のプローブ電圧を用いて、記録部と非記録部とのＪ
Tの差異を検出することによって行う。
媒体２についての規制はないが、例えばＳＴＭを利用し
た情報処理装置、並びに情報処理方法においては、記録
媒体２として特開昭６３−１６１５５２，同−１６１５
５３公報等に記載されている電気メモリ効果を持つ薄
膜、例えば、π電子系有機化合物やカルコゲン化合物か
らなる記録層を導電性基板上に堆積したものを用いるこ
とも出来る。これらの記録媒体を用いた場合には、探針
と導電性基板との間に或るしきい値以上の電圧を印加す
ることによって、探針直下の記録層の導電性に局所的な
変化を生じさせて記録を行う。また係る記録部位は或る
しきい値以上の電圧を加えることによって、消去でき
る、即ち導電性を元の状態に戻すことが出来る。記録の
再生時においては、上記の記録や消去が起こるしきい値
以下のプローブ電圧を用いて、記録部と非記録部とのＪ
Tの差異を検出することによって行う。
【００２４】また記録媒体２として、或るしきい値以上
の電圧を印加するとその表面が局所的に溶融または蒸発
して、表面状態が凹または凸に変化する材料、例えば、
Ａｕ，Ｐｔ等の金属薄膜を用いても良い。何れにせよこ
れら記録媒体２の表面はトラッキングの為に人為的に設
けられた凹凸を除いて、出来る限り平滑であることが望
ましい。
の電圧を印加するとその表面が局所的に溶融または蒸発
して、表面状態が凹または凸に変化する材料、例えば、
Ａｕ，Ｐｔ等の金属薄膜を用いても良い。何れにせよこ
れら記録媒体２の表面はトラッキングの為に人為的に設
けられた凹凸を除いて、出来る限り平滑であることが望
ましい。
【００２５】他のＳＸＭ技術を用いて情報処理を行う場
合、一般に再生はともかく記録することが若干困難であ
る。そのため記録時においては電気的にこれを行う、即
ちＳＴＭを用いるか、或いは探針を直接記録媒体２に衝
突させて機械的形状変化を用いて記録を行うのが簡単で
ある。
合、一般に再生はともかく記録することが若干困難であ
る。そのため記録時においては電気的にこれを行う、即
ちＳＴＭを用いるか、或いは探針を直接記録媒体２に衝
突させて機械的形状変化を用いて記録を行うのが簡単で
ある。
【００２６】実施例２
図１に示すＳＴＭを利用した情報処理装置を用いて、記
録再生実験を行った。プローブ電極１としては０．３ｍ
ｍφのＡｕをＨＣｌ中で電界研摩したものを用いてい
る。Ｘ−Ｙ軸傾斜機構４として図７に示すＸ−Ｙ軸傾斜
ステージを用いた。図７においてステージ２１は基準面
２２上３点支持されており、かかる支持点の内２点２３
及び２４は圧電素子で出来ており、基準面２２とステー
ジ２１との間の距離をÅオーダーで変化させることが出
来る。残る１つの支持点２５は点接触するように作られ
ており、圧電素子の動きに対してステージが自由に動く
（傾く）のを妨げないようになっている。３つの支持点
は基準面２２上正三角形の頂点の位置に配置されてお
り、かつ支持点２５と圧電素子を用いた支持点の内のひ
とつ２３とは、Ｘ−Ｙステージ３のＸ軸方向と平行にな
るように配置されている。
録再生実験を行った。プローブ電極１としては０．３ｍ
ｍφのＡｕをＨＣｌ中で電界研摩したものを用いてい
る。Ｘ−Ｙ軸傾斜機構４として図７に示すＸ−Ｙ軸傾斜
ステージを用いた。図７においてステージ２１は基準面
２２上３点支持されており、かかる支持点の内２点２３
及び２４は圧電素子で出来ており、基準面２２とステー
ジ２１との間の距離をÅオーダーで変化させることが出
来る。残る１つの支持点２５は点接触するように作られ
ており、圧電素子の動きに対してステージが自由に動く
（傾く）のを妨げないようになっている。３つの支持点
は基準面２２上正三角形の頂点の位置に配置されてお
り、かつ支持点２５と圧電素子を用いた支持点の内のひ
とつ２３とは、Ｘ−Ｙステージ３のＸ軸方向と平行にな
るように配置されている。
【００２７】記録媒体２として劈開したマイカ上に厚さ
５０００ÅにＡｕを蒸着（基板温度４５０℃）したもの
を用いた。
５０００ÅにＡｕを蒸着（基板温度４５０℃）したもの
を用いた。
【００２８】上記Ａｕでできた記録媒体２をＸ−Ｙ軸傾
斜ステージ上に設置した後、ＶBを１００ｍＶ（プロー
ブ電極バイアス）としてＪTが０．１ｎＡになるように
プローブユニット１０１のプローブ電極１をＺ方向微動
機構１２を用いて記録媒体２に近づけた。つぎにかかる
ＪTが一定になるようにプローブ電極１の高さをサーボ
回路１３を用いて制御しながら（即ち電流一定モー
ド）、Ｘ軸方向にプローブ電極１を長さ５００μｍに渡
って１０Ｈｚの掃引周波数で往復走査させた。その時サ
ーボ回路１３を介してＺ方向微動機構１２に加えられた
電圧信号波形を図８に示す。この信号をロックインアン
プ１７を介して周波数１０Ｈｚ以下のものとそれ以上の
ものとに分離した。次にプローブユニット１０１のプロ
ーブ電極１の掃引を引き続き行いながら、前記周波数１
０Ｈｚ以下の信号成分がほぼ０になるように支持点２３
の高さを調節した。
斜ステージ上に設置した後、ＶBを１００ｍＶ（プロー
ブ電極バイアス）としてＪTが０．１ｎＡになるように
プローブユニット１０１のプローブ電極１をＺ方向微動
機構１２を用いて記録媒体２に近づけた。つぎにかかる
ＪTが一定になるようにプローブ電極１の高さをサーボ
回路１３を用いて制御しながら（即ち電流一定モー
ド）、Ｘ軸方向にプローブ電極１を長さ５００μｍに渡
って１０Ｈｚの掃引周波数で往復走査させた。その時サ
ーボ回路１３を介してＺ方向微動機構１２に加えられた
電圧信号波形を図８に示す。この信号をロックインアン
プ１７を介して周波数１０Ｈｚ以下のものとそれ以上の
ものとに分離した。次にプローブユニット１０１のプロ
ーブ電極１の掃引を引き続き行いながら、前記周波数１
０Ｈｚ以下の信号成分がほぼ０になるように支持点２３
の高さを調節した。
【００２９】同様にしてプローブユニット１０１のプロ
ーブ電極１をＹ軸方向に１０Ｈｚの掃引周波数で掃引
し、その時にＺ方向微動機構１２に加えられた電圧信号
のうち、１０Ｈｚ以下の周波数成分がほぼ０になるよう
に支持点２４の高さを調節した。
ーブ電極１をＹ軸方向に１０Ｈｚの掃引周波数で掃引
し、その時にＺ方向微動機構１２に加えられた電圧信号
のうち、１０Ｈｚ以下の周波数成分がほぼ０になるよう
に支持点２４の高さを調節した。
【００３０】次にプローブユニット１０１及び１０２の
両方について、ＶB＝１００ｍＶ，ＪT＝０．１ｎＡにな
るように各々Ｚ方向微動機構１２を用いて、プローブ電
極１と記録媒体２との間の距離を制御し、かかる時点で
のプローブ電極１のＺ軸方向の位置を各々原点に設定し
た。以上の操作を行った後に記録媒体２上の任意の位置
（かかる位置を以下Ａ点と表す）において、プローブユ
ニット１０１のプローブ電極１の高さを一定に保った状
態でパルス電源１８を用いて＋４．０Ｖ，パルス幅３０
０ｎｓｅｃの電圧を印加した。その後かかる電圧印加点
を中心に３００Å角の領域を電流一定モードで観察した
ところ、１００Åφ，高さ２０Åの突起物が形成されて
おり記録が行なわれていることが確かめられた。次にか
かるＡ点からＸ方向に５０μｍ離れた位置（以下Ｂ点と
表す）において同様の方法を用いて情報の記録を行っ
た。その後同様の方法を用いてＢ点よりＹ方向に５０μ
ｍ離れたＣ点、更にかかるＣ点からＸ方向に−５０μｍ
離れたＤ点において順次記録が問題なく行えることを確
かめた。次にＤ点からＹ方向に−５０μｍ離れた位置に
プローブ電極１を移動させたところ、その位置に既に記
録が行なわれていることが確かめられた。即ちプローブ
電極１は正しく元のＡ点に戻っており、位置制御の寸法
精度が非常に高いことが判った。更に同様の実験をプロ
ーブユニット１０２を用いて行ったところ、プローブユ
ニット１０１を用いた場合と同様に、位置制御に優れた
情報の記録再生が可能であることが確かめられた。また
プローブユニット１０１と１０２を同時に用いて情報の
記録再生を行ったところ、独立に用いた場合と同じく、
位置制御の寸法精度に優れていることが確かめられた。
両方について、ＶB＝１００ｍＶ，ＪT＝０．１ｎＡにな
るように各々Ｚ方向微動機構１２を用いて、プローブ電
極１と記録媒体２との間の距離を制御し、かかる時点で
のプローブ電極１のＺ軸方向の位置を各々原点に設定し
た。以上の操作を行った後に記録媒体２上の任意の位置
（かかる位置を以下Ａ点と表す）において、プローブユ
ニット１０１のプローブ電極１の高さを一定に保った状
態でパルス電源１８を用いて＋４．０Ｖ，パルス幅３０
０ｎｓｅｃの電圧を印加した。その後かかる電圧印加点
を中心に３００Å角の領域を電流一定モードで観察した
ところ、１００Åφ，高さ２０Åの突起物が形成されて
おり記録が行なわれていることが確かめられた。次にか
かるＡ点からＸ方向に５０μｍ離れた位置（以下Ｂ点と
表す）において同様の方法を用いて情報の記録を行っ
た。その後同様の方法を用いてＢ点よりＹ方向に５０μ
ｍ離れたＣ点、更にかかるＣ点からＸ方向に−５０μｍ
離れたＤ点において順次記録が問題なく行えることを確
かめた。次にＤ点からＹ方向に−５０μｍ離れた位置に
プローブ電極１を移動させたところ、その位置に既に記
録が行なわれていることが確かめられた。即ちプローブ
電極１は正しく元のＡ点に戻っており、位置制御の寸法
精度が非常に高いことが判った。更に同様の実験をプロ
ーブユニット１０２を用いて行ったところ、プローブユ
ニット１０１を用いた場合と同様に、位置制御に優れた
情報の記録再生が可能であることが確かめられた。また
プローブユニット１０１と１０２を同時に用いて情報の
記録再生を行ったところ、独立に用いた場合と同じく、
位置制御の寸法精度に優れていることが確かめられた。
【００３１】実施例３
実施例２と同様に図１に示すＳＴＭを利用した情報処理
装置を用いて、記録再生実験を行った。以下実施例２と
の相違点について記す。プローブ電極１としては０．３
ｍｍφのＷを電界研摩した後にＰｄを厚さ１０００Åに
蒸着したものを用いた。
装置を用いて、記録再生実験を行った。以下実施例２と
の相違点について記す。プローブ電極１としては０．３
ｍｍφのＷを電界研摩した後にＰｄを厚さ１０００Åに
蒸着したものを用いた。
【００３２】記録媒体２として劈開したマイカ上に厚さ
２５００ÅにＡｕを蒸着（基板温度４５０℃）した電極
基板上に、６層のポリイミド（以下ＰＩと表す）ラング
ミュア・ブロジェット（以下ＬＢ）膜を積層したものを
用いた。以下、ＰＩ−ＬＢ膜の作成方法について述べ
る。
２５００ÅにＡｕを蒸着（基板温度４５０℃）した電極
基板上に、６層のポリイミド（以下ＰＩと表す）ラング
ミュア・ブロジェット（以下ＬＢ）膜を積層したものを
用いた。以下、ＰＩ−ＬＢ膜の作成方法について述べ
る。
【００３３】（１）に示すポリアミック酸をＮ，Ｎ−ジ
メチルアセトアミド溶媒に溶解させた（単量体換算濃度
１×１０-3Ｍ）後、別途調製したＮ，Ｎ−ジメチルオク
タデシルアミンの同溶媒による１×１０-3Ｍ溶液とを
１：２（ｖ：ｖ）に混合して（２）に示すポリアミック
酸オクタデシルアミン塩（以下ＰＡＡＤと表す）溶液を
調製した。係るＰＡＡＤ溶液を水温２０℃の純水からな
る水相上に展開し、溶媒蒸発除去後、表面圧を２５ｍＮ
／ｍにまで高めてＰＡＡＤの水面上単分子膜を形成し
た。係る表面圧を一定に保ちながら、前述したＡｕ電極
基板を水面を横切る方向に速度５ｍｍ／ｍｉｎで静かに
浸漬した後、続いて同じ速度で静かに引き上げて２層の
ＰＡＡＤ−ＬＢ膜を形成した。更にかかる操作を繰り返
して、６層のＰＡＡＤ−ＬＢ膜を作成した。
メチルアセトアミド溶媒に溶解させた（単量体換算濃度
１×１０-3Ｍ）後、別途調製したＮ，Ｎ−ジメチルオク
タデシルアミンの同溶媒による１×１０-3Ｍ溶液とを
１：２（ｖ：ｖ）に混合して（２）に示すポリアミック
酸オクタデシルアミン塩（以下ＰＡＡＤと表す）溶液を
調製した。係るＰＡＡＤ溶液を水温２０℃の純水からな
る水相上に展開し、溶媒蒸発除去後、表面圧を２５ｍＮ
／ｍにまで高めてＰＡＡＤの水面上単分子膜を形成し
た。係る表面圧を一定に保ちながら、前述したＡｕ電極
基板を水面を横切る方向に速度５ｍｍ／ｍｉｎで静かに
浸漬した後、続いて同じ速度で静かに引き上げて２層の
ＰＡＡＤ−ＬＢ膜を形成した。更にかかる操作を繰り返
して、６層のＰＡＡＤ−ＬＢ膜を作成した。
【００３４】次にかかるＰＡＡＤの６層ＬＢ膜を積層し
たエピタキシャルＡｕ基板を３００℃で１０分間の熱処
理を行い、ＰＡＡＤをイミド化し（３）６層ＰＩ−ＬＢ
膜を得た。以上により作成された記録媒体２を用いて記
録・再生の実験を行った。
たエピタキシャルＡｕ基板を３００℃で１０分間の熱処
理を行い、ＰＡＡＤをイミド化し（３）６層ＰＩ−ＬＢ
膜を得た。以上により作成された記録媒体２を用いて記
録・再生の実験を行った。
【００３５】
【化１】
【００３６】
【化２】
【００３７】
【化３】
上記ＰＩ−ＬＢ膜を６層積層したエピタキシャルＡｕで
できた記録媒体２をＸ−Ｙステージ３上に設置した後、
ＶBを３００ｍＶ（プローブ電極バイアス）としてＪTが
０．１ｎＡになるようにプローブユニット１０１のプロ
ーブ電極１をＺ方向微動機構１２を用いて記録媒体２に
近づけた。つぎにかかるＪTが一定になるようにプロー
ブ電極１の高さをサーボ回路１３を用いて制御しながら
（即ち電流一定モード）、Ｘ軸方向にプローブ電極１を
長さ５００μｍに渡って１０Ｈｚの掃引周波数で往復走
査させた。その時サーボ回路１３を介してＺ方向微動機
構１２に加えられた電圧信号波形は図８と同様のもので
あった。この信号をロックインアンプ１７を介して周波
数１０Ｈｚ以下のものとそれ以上のものとに分離した。
次にプローブユニット１０１のプローブ電極１の掃引を
引き続き行いながら、前記周波数１０Ｈｚ以下の信号成
分がほぼ０になるように支持点２３の高さを調節した。
できた記録媒体２をＸ−Ｙステージ３上に設置した後、
ＶBを３００ｍＶ（プローブ電極バイアス）としてＪTが
０．１ｎＡになるようにプローブユニット１０１のプロ
ーブ電極１をＺ方向微動機構１２を用いて記録媒体２に
近づけた。つぎにかかるＪTが一定になるようにプロー
ブ電極１の高さをサーボ回路１３を用いて制御しながら
（即ち電流一定モード）、Ｘ軸方向にプローブ電極１を
長さ５００μｍに渡って１０Ｈｚの掃引周波数で往復走
査させた。その時サーボ回路１３を介してＺ方向微動機
構１２に加えられた電圧信号波形は図８と同様のもので
あった。この信号をロックインアンプ１７を介して周波
数１０Ｈｚ以下のものとそれ以上のものとに分離した。
次にプローブユニット１０１のプローブ電極１の掃引を
引き続き行いながら、前記周波数１０Ｈｚ以下の信号成
分がほぼ０になるように支持点２３の高さを調節した。
【００３８】同様にしてプローブユニット１０１のプロ
ーブ電極１をＹ軸方向に１０Ｈｚの掃引周波数で掃引
し、その時にＺ方向微動機構１２に加えられた電圧信号
のうち、１０Ｈｚ以下の周波数成分がほぼ０になるよう
に支持点２４の高さを調節した。
ーブ電極１をＹ軸方向に１０Ｈｚの掃引周波数で掃引
し、その時にＺ方向微動機構１２に加えられた電圧信号
のうち、１０Ｈｚ以下の周波数成分がほぼ０になるよう
に支持点２４の高さを調節した。
【００３９】次にプローブユニット１０１及び１０２の
両方について、ＶB＝３００ｍＶ，ＪT＝０．１ｎＡにな
るように各々Ｚ方向微動機構１２を用いて、プローブ電
極１と記録媒体２との間の距離を制御し、かかる時点で
のプローブ電極１のＺ軸方向の位置を各々原点に設定し
た。以上の操作を行った後に記録媒体２上の任意の位置
（かかる位置を以下Ａ点と表す）において、プローブユ
ニット１０１のプローブ電極１の高さを一定に保った状
態でパルス電源１８を用いて図１１に示すパルス電圧を
印加した。その後かかる電圧印加点を中心に３００Å角
の領域を高さ一定モードで観察したところ、かかる操作
によりパルス印加点を中心に５０Åφに渡ってＪT＝３
ｎＡとなり、ＰＩ−ＬＢ膜がＪT＝０．１ｎＡである高
抵抗状態（ＯＦＦ状態と記す）から低抵抗状態（ＯＮ状
態と記す）に遷移して記録が行なわれたことが確かめら
れた。次にかかるＡ点からＸ方向に５０μｍ離れた位置
（以下Ｂ点と表す）において同様の方法を用いて情報の
記録を行った。その後同様の方法を用いてＢ点よりＹ方
向に５０μｍ離れたＣ点、更にかかるＣ点からＸ方向に
−５０μｍ離れたＤ点において順次記録が問題なく行え
ることを確かめた。次にＤ点からＹ方向に−５０μｍ離
れた位置にプローブ電極１を移動させたところ、その位
置に既に記録が行なわれていること（ＯＮ状態）が確か
められた。即ちプローブ電極１は正しく元のＡ点に戻っ
ており、位置制御の寸法精度が非常に高いことが判っ
た。
両方について、ＶB＝３００ｍＶ，ＪT＝０．１ｎＡにな
るように各々Ｚ方向微動機構１２を用いて、プローブ電
極１と記録媒体２との間の距離を制御し、かかる時点で
のプローブ電極１のＺ軸方向の位置を各々原点に設定し
た。以上の操作を行った後に記録媒体２上の任意の位置
（かかる位置を以下Ａ点と表す）において、プローブユ
ニット１０１のプローブ電極１の高さを一定に保った状
態でパルス電源１８を用いて図１１に示すパルス電圧を
印加した。その後かかる電圧印加点を中心に３００Å角
の領域を高さ一定モードで観察したところ、かかる操作
によりパルス印加点を中心に５０Åφに渡ってＪT＝３
ｎＡとなり、ＰＩ−ＬＢ膜がＪT＝０．１ｎＡである高
抵抗状態（ＯＦＦ状態と記す）から低抵抗状態（ＯＮ状
態と記す）に遷移して記録が行なわれたことが確かめら
れた。次にかかるＡ点からＸ方向に５０μｍ離れた位置
（以下Ｂ点と表す）において同様の方法を用いて情報の
記録を行った。その後同様の方法を用いてＢ点よりＹ方
向に５０μｍ離れたＣ点、更にかかるＣ点からＸ方向に
−５０μｍ離れたＤ点において順次記録が問題なく行え
ることを確かめた。次にＤ点からＹ方向に−５０μｍ離
れた位置にプローブ電極１を移動させたところ、その位
置に既に記録が行なわれていること（ＯＮ状態）が確か
められた。即ちプローブ電極１は正しく元のＡ点に戻っ
ており、位置制御の寸法精度が非常に高いことが判っ
た。
【００４０】更に同様の実験をプローブユニット１０２
を用いて行ったところ、プローブユニット１０１を用い
た場合と同様に、位置制御に優れた情報の記録再生が可
能であることが確かめられた。またプローブユニット１
０１と１０２を同時に用いて情報の記録再生を行ったと
ころ、独立に用いた場合と同じく、位置制御の寸法精度
に優れていることが確かめられた。
を用いて行ったところ、プローブユニット１０１を用い
た場合と同様に、位置制御に優れた情報の記録再生が可
能であることが確かめられた。またプローブユニット１
０１と１０２を同時に用いて情報の記録再生を行ったと
ころ、独立に用いた場合と同じく、位置制御の寸法精度
に優れていることが確かめられた。
【００４１】また記録点（ＯＮ状態領域）にプローブ電
極を移動せしめた後に、図１０に示すパルス電圧を印加
したところ、記録が消去されてＯＦＦ状態に遷移してＪ
T＝０．１ｎＡに戻ることが確かめられた。
極を移動せしめた後に、図１０に示すパルス電圧を印加
したところ、記録が消去されてＯＦＦ状態に遷移してＪ
T＝０．１ｎＡに戻ることが確かめられた。
【００４２】実施例４
実施例２においてプローブユニット１０１及び１０２に
換えて、図１１に示すマルチカンチレバーによる探針を
用いた他は実施例２と全く同様にして記録再生実験を行
った。
換えて、図１１に示すマルチカンチレバーによる探針を
用いた他は実施例２と全く同様にして記録再生実験を行
った。
【００４３】以下マルチカンチレバー探針について述べ
る。４０はシリコン基板であってかかる基板上にカンチ
レバーユニット３１，３２及び３３が形成されている。
シリコン基板４０はＸ−Ｙ方向微動機構１０によってＸ
−Ｙ方向に走査可能である。各カンチレバーユニットは
カンチレバー４１とその先端に設けられたプローブ電極
としての電極チップ４２を有している。各電極チップ４
２はカンチレバー４１によってＺ軸方向、即ち記録媒体
２との間の距離を各々独立に制御することが出来る。カ
ンチレバー４１は金属電極とＺｎＯ誘電体の積層構造か
らなる幅５０μｍ，長さ３００μｍの圧電体バイモルフ
であり、以下にその作成方法を図１２を用いて説明す
る。
る。４０はシリコン基板であってかかる基板上にカンチ
レバーユニット３１，３２及び３３が形成されている。
シリコン基板４０はＸ−Ｙ方向微動機構１０によってＸ
−Ｙ方向に走査可能である。各カンチレバーユニットは
カンチレバー４１とその先端に設けられたプローブ電極
としての電極チップ４２を有している。各電極チップ４
２はカンチレバー４１によってＺ軸方向、即ち記録媒体
２との間の距離を各々独立に制御することが出来る。カ
ンチレバー４１は金属電極とＺｎＯ誘電体の積層構造か
らなる幅５０μｍ，長さ３００μｍの圧電体バイモルフ
であり、以下にその作成方法を図１２を用いて説明す
る。
【００４４】先ず図１２（ａ）の如くシリコン基板４０
表面に絶縁膜として膜厚５００ｎｍの窒化シリコン膜５
１を高周波スパッタにより形成した。次に図１２（ｂ）
〜図１２（ｅ）の如くフォトリソ工程を経て該窒化シリ
コン膜５１に開口部５２（幅１μｍ）を設けた後、Ｃｒ
を下引き層としたＡｕからなる下地電極５３，高周波数
スパッタによって形成されたＺｎＯ層（膜厚１．２μ
ｍ）５４，Ａｕ−Ｚｎからなる中間電極５５，前述の方
法と同様にして作成されたＺｎＯ層（膜厚１．２μｍ）
５６，Ａｕからなる上部電極５７を順次積層した。更に
以上の様にして作製したバイモルフ素子全体を、図１２
（ｆ）の如くスパッタ法により堆積した窒化シリコン膜
からなる保護層５８で被覆した後に、蒸着Ａｕで構成さ
れる円錐状の突起を有する電極チップ４２の形成を行っ
た。続いてＫＯＨ水溶液をエッチャントとしてシリコン
基板４０の異方性エッチングを行い、開口部５２に孔４
３を開けた。
表面に絶縁膜として膜厚５００ｎｍの窒化シリコン膜５
１を高周波スパッタにより形成した。次に図１２（ｂ）
〜図１２（ｅ）の如くフォトリソ工程を経て該窒化シリ
コン膜５１に開口部５２（幅１μｍ）を設けた後、Ｃｒ
を下引き層としたＡｕからなる下地電極５３，高周波数
スパッタによって形成されたＺｎＯ層（膜厚１．２μ
ｍ）５４，Ａｕ−Ｚｎからなる中間電極５５，前述の方
法と同様にして作成されたＺｎＯ層（膜厚１．２μｍ）
５６，Ａｕからなる上部電極５７を順次積層した。更に
以上の様にして作製したバイモルフ素子全体を、図１２
（ｆ）の如くスパッタ法により堆積した窒化シリコン膜
からなる保護層５８で被覆した後に、蒸着Ａｕで構成さ
れる円錐状の突起を有する電極チップ４２の形成を行っ
た。続いてＫＯＨ水溶液をエッチャントとしてシリコン
基板４０の異方性エッチングを行い、開口部５２に孔４
３を開けた。
【００４５】以上の様にして作製したマルチカンチレバ
ー探針を用い、実施例２と全く同様にして記録再生を行
ったところ、位置制御の寸法精度に優れていることが確
かめられた。
ー探針を用い、実施例２と全く同様にして記録再生を行
ったところ、位置制御の寸法精度に優れていることが確
かめられた。
【００４６】実施例５
実施例３におけるＸ−Ｙ軸傾斜ステージに代えてＸ−Ｙ
軸ゴニオステージをＸ−Ｙ軸傾斜機構４として用いた他
は、実施例２と全く同様にして記録再生実験を行ったと
ころ、位置制御の寸法精度に優れていることが確かめら
れた。
軸ゴニオステージをＸ−Ｙ軸傾斜機構４として用いた他
は、実施例２と全く同様にして記録再生実験を行ったと
ころ、位置制御の寸法精度に優れていることが確かめら
れた。
【００４７】実施例６
図１３は本発明の面合わせ方法を使用できる情報処理装
置の特徴をもっとも良く表す図であり、同図において１
はマイクロメカニクス技術で作成された複数のプローブ
電極、６２は複数のプローブ電極をチルト機構にセット
するためのプローブ電極アタッチメント、６３は複数の
プローブ電極の傾きを変えるチルト機構、６４は複数の
プローブ電極をＺ方向に微動・粗動させるＺ方向微動・
粗動機構である。２は記録媒体で、９１はガラスを研摩
して得られた基板、９２は基板５１の上にＣｒ（下引き
層）とＡｕを真空蒸着法により形成した下地電極、９３
はグラファイト（ＨＯＰＧ）の記録層である。記録層９
３は下地電極９２の上に導電性接着剤で接着され、記録
層９３表面の情報処理領域は劈開により原子オーダーで
平滑になっている。６６は記録媒体２の傾きを変えるチ
ルト機構、６７は記録媒体２をＸＹ方向に微動・粗動さ
せるＸＹ方向微動・粗動機構である。６８は情報処理装
置との接続を行なうインターフェースであり、書込み読
出し情報の入出力、ステータスの出力、制御信号の入
力、アドレス信号の出力を行なう。８０は情報処理装置
内の各ブロック間の相互作用の集中制御を行なう制御回
路、８１は書込み読出し情報（データ）を制御回路８０
からの指示により書込んだり読出したりする書込み読出
し回路、８２は書込み読出し回路からの指令信号で複数
のプローブ電極１と記録媒体２との間に書込み用のパル
ス状電圧を印加してデータを書込んだり、読出し用の電
圧を印加するバイアス回路、８３は記録・再生時に複数
のプローブ電極１と記録媒体２との間に流れる電流を検
出するトンネル電流検出回路、８４は制御回路８０など
の指示によりトンネル電流検出回路８３や位置検出回路
８８の信号を基に複数のプローブ電極１や記録媒体２の
位置を決定する位置決め回路、８５は位置決め回路８４
からのサーボ信号を基に複数のプローブ電極１や記録媒
体２の位置をサーボするサーボ回路、８６はサーボ回路
８５の信号に従い複数のプローブ電極１のＺ方向微動・
粗動機構６４を駆動するＺ方向駆動回路、８７はサーボ
回路８５の信号に従い記録媒体２のＸＹ方向微動・粗動
機構６７を駆動するＸＹ方向駆動回路、８９はサーボ回
路８５の信号に従いチルト機構６３，６６を駆動するチ
ルト機構駆動回路、９０は複数のプローブ電極１を記録
媒体２に接近させる際に用いるプローブ電極１に流れる
トンネル電流を検出するトンネル電流検出回路である。
本図面では制御回路８０、書込み読出し回路８１、バイ
アス回路８２、トンネル電流検出器８３は １つしか記
載されていないが、実際には複数のプローブ電極の数だ
け使用する。本実施例においては、図１１に示すカンチ
レバー型プローブを使用する。
置の特徴をもっとも良く表す図であり、同図において１
はマイクロメカニクス技術で作成された複数のプローブ
電極、６２は複数のプローブ電極をチルト機構にセット
するためのプローブ電極アタッチメント、６３は複数の
プローブ電極の傾きを変えるチルト機構、６４は複数の
プローブ電極をＺ方向に微動・粗動させるＺ方向微動・
粗動機構である。２は記録媒体で、９１はガラスを研摩
して得られた基板、９２は基板５１の上にＣｒ（下引き
層）とＡｕを真空蒸着法により形成した下地電極、９３
はグラファイト（ＨＯＰＧ）の記録層である。記録層９
３は下地電極９２の上に導電性接着剤で接着され、記録
層９３表面の情報処理領域は劈開により原子オーダーで
平滑になっている。６６は記録媒体２の傾きを変えるチ
ルト機構、６７は記録媒体２をＸＹ方向に微動・粗動さ
せるＸＹ方向微動・粗動機構である。６８は情報処理装
置との接続を行なうインターフェースであり、書込み読
出し情報の入出力、ステータスの出力、制御信号の入
力、アドレス信号の出力を行なう。８０は情報処理装置
内の各ブロック間の相互作用の集中制御を行なう制御回
路、８１は書込み読出し情報（データ）を制御回路８０
からの指示により書込んだり読出したりする書込み読出
し回路、８２は書込み読出し回路からの指令信号で複数
のプローブ電極１と記録媒体２との間に書込み用のパル
ス状電圧を印加してデータを書込んだり、読出し用の電
圧を印加するバイアス回路、８３は記録・再生時に複数
のプローブ電極１と記録媒体２との間に流れる電流を検
出するトンネル電流検出回路、８４は制御回路８０など
の指示によりトンネル電流検出回路８３や位置検出回路
８８の信号を基に複数のプローブ電極１や記録媒体２の
位置を決定する位置決め回路、８５は位置決め回路８４
からのサーボ信号を基に複数のプローブ電極１や記録媒
体２の位置をサーボするサーボ回路、８６はサーボ回路
８５の信号に従い複数のプローブ電極１のＺ方向微動・
粗動機構６４を駆動するＺ方向駆動回路、８７はサーボ
回路８５の信号に従い記録媒体２のＸＹ方向微動・粗動
機構６７を駆動するＸＹ方向駆動回路、８９はサーボ回
路８５の信号に従いチルト機構６３，６６を駆動するチ
ルト機構駆動回路、９０は複数のプローブ電極１を記録
媒体２に接近させる際に用いるプローブ電極１に流れる
トンネル電流を検出するトンネル電流検出回路である。
本図面では制御回路８０、書込み読出し回路８１、バイ
アス回路８２、トンネル電流検出器８３は １つしか記
載されていないが、実際には複数のプローブ電極の数だ
け使用する。本実施例においては、図１１に示すカンチ
レバー型プローブを使用する。
【００４８】図１４は本実施例に用いた複数のプローブ
電極 １を上方から見た図面であり、プローブ電極 １
をＸ方向に１０本、Ｙ方向に２０本合計２００本配置し
た構成になっている。各々のプローブ電極１には電極チ
ップ４２からトンネル電流を検出又は記録信号を記録層
９３に対して電圧を印加するための配線がなされてお
り、各々がトンネル電流検出器８３、バイアス回路８２
につながれている。７０は複数のプローブ電極基板であ
る。本実施例において３本のプローブ電極（（１０，
Ａ）、（１，Ｊ）、（２０，Ｊ））をＺ方向位置調整用
に用いた。
電極 １を上方から見た図面であり、プローブ電極 １
をＸ方向に１０本、Ｙ方向に２０本合計２００本配置し
た構成になっている。各々のプローブ電極１には電極チ
ップ４２からトンネル電流を検出又は記録信号を記録層
９３に対して電圧を印加するための配線がなされてお
り、各々がトンネル電流検出器８３、バイアス回路８２
につながれている。７０は複数のプローブ電極基板であ
る。本実施例において３本のプローブ電極（（１０，
Ａ）、（１，Ｊ）、（２０，Ｊ））をＺ方向位置調整用
に用いた。
【００４９】図１４に示す複数のプローブ電極を図１５
に示す装置に装着した。装着は複数のプローブ電極基板
７０を接着剤を用いてプローブ電極アタッチメント６２
に固定することにより行い、プローブ電極１とトンネル
電流検出器８３とバイアス回路８２への接続はコネクタ
で行った。チルト機構６３はプローブ電極アタッチメン
ト６２を固定する板ばね７１、複数のプローブ電極１の
傾きを補正する積層型圧電素子７２〜７４、積層型圧電
素子の荷重を一点に集中させる鋼球７５により構成され
る。積層型圧電素子７２〜７４はＺ軸方向に伸縮するよ
うに配置され、伸縮方向の一方は接着剤で板ばね７１に
固定されており、他方は鋼球７５に接している。また、
積層型圧電素子７２〜７４は３個用いられており、それ
ぞれ３本のＺ方向位置調整用プローブ電極（１０，
Ａ）、（１，Ｊ）、（２０，Ｊ）の真上に設置されてい
る。
に示す装置に装着した。装着は複数のプローブ電極基板
７０を接着剤を用いてプローブ電極アタッチメント６２
に固定することにより行い、プローブ電極１とトンネル
電流検出器８３とバイアス回路８２への接続はコネクタ
で行った。チルト機構６３はプローブ電極アタッチメン
ト６２を固定する板ばね７１、複数のプローブ電極１の
傾きを補正する積層型圧電素子７２〜７４、積層型圧電
素子の荷重を一点に集中させる鋼球７５により構成され
る。積層型圧電素子７２〜７４はＺ軸方向に伸縮するよ
うに配置され、伸縮方向の一方は接着剤で板ばね７１に
固定されており、他方は鋼球７５に接している。また、
積層型圧電素子７２〜７４は３個用いられており、それ
ぞれ３本のＺ方向位置調整用プローブ電極（１０，
Ａ）、（１，Ｊ）、（２０，Ｊ）の真上に設置されてい
る。
【００５０】本実施例に用いた装置は複数のプローブ電
極１をＸＹ方向に対し固定し、記録媒体２をＸＹ方向に
微動する構成になっている。
極１をＸＹ方向に対し固定し、記録媒体２をＸＹ方向に
微動する構成になっている。
【００５１】次に面合わせ方法の詳細を述べる。
【００５２】まず複数のプローブ電極１と記録媒体２表
面（Ｘ’−Ｙ’面）の面合わせを行う。
面（Ｘ’−Ｙ’面）の面合わせを行う。
【００５３】複数のプローブ電極１をＺ方向位置調整用
プローブ電極（１０，Ａ）が一番最初に記録媒体２に接
近するようにプローブ電極アタッチメント６２に傾けて
固定する。Ｚ方向位置調整用プローブ電極（１０，
Ａ）、（１，Ｊ）、（２０，Ｊ）に電圧１ｍＶを印加
し、カンチレバーを記録媒体２側に１ｎｍ変位させ、プ
ローブ電極１と記録媒体２間にバイアス電圧０．５Ｖを
印加する。
プローブ電極（１０，Ａ）が一番最初に記録媒体２に接
近するようにプローブ電極アタッチメント６２に傾けて
固定する。Ｚ方向位置調整用プローブ電極（１０，
Ａ）、（１，Ｊ）、（２０，Ｊ）に電圧１ｍＶを印加
し、カンチレバーを記録媒体２側に１ｎｍ変位させ、プ
ローブ電極１と記録媒体２間にバイアス電圧０．５Ｖを
印加する。
【００５４】まずＸ方向の平面補正を行う。
【００５５】図１６（ｂ）の如くＺ方向粗動機構によっ
てＺ方向位置調整用プローブ電極（１０，Ａ）を１０-8
Ａ程度のトンネル電流を検知する位置まで移動させる。
次に図１６（ｂ）の如く、積層型圧電素子７２を伸ば
し、Ｚ方向位置調整用プローブ電極（１，Ｊ）をＺ方向
位置調整用プローブ電極（１０，Ａ）が検知したトンネ
ル電流と同じになるまで移動させる。積層型圧電素子７
２に印加する電圧を１００ｍＶ（変位量に換算すると約
１０ｎｍ）増加させることにより、Ｚ方向位置調整用プ
ローブ電極（１，Ｊ）をＺ方向位置調整用プローブ電極
（１０，Ａ）が検知したトンネル電流と同じにすること
ができた。
てＺ方向位置調整用プローブ電極（１０，Ａ）を１０-8
Ａ程度のトンネル電流を検知する位置まで移動させる。
次に図１６（ｂ）の如く、積層型圧電素子７２を伸ば
し、Ｚ方向位置調整用プローブ電極（１，Ｊ）をＺ方向
位置調整用プローブ電極（１０，Ａ）が検知したトンネ
ル電流と同じになるまで移動させる。積層型圧電素子７
２に印加する電圧を１００ｍＶ（変位量に換算すると約
１０ｎｍ）増加させることにより、Ｚ方向位置調整用プ
ローブ電極（１，Ｊ）をＺ方向位置調整用プローブ電極
（１０，Ａ）が検知したトンネル電流と同じにすること
ができた。
【００５６】次に図１６（ｃ）の如くＹ方向の平面補正
を行う。
を行う。
【００５７】図１６（ｄ）の如く積層型圧電素子７４を
伸ばし、Ｚ方向位置調整用プローブ電極（２０，Ｊ）を
Ｚ方向位置調整用プローブ電極（１０，Ａ）が検知した
トンネル電流と同じになるまで移動させる。積層型圧電
素子７４に印加する電圧を５０ｍＶ（変位量に換算する
と約５ｎｍ）増加させることにより、Ｚ方向位置調整用
プローブ電極（２０，Ｊ）をＺ方向位置調整用プローブ
電極（１０，Ａ）が検知したトンネル電流と同じにする
ことができた。
伸ばし、Ｚ方向位置調整用プローブ電極（２０，Ｊ）を
Ｚ方向位置調整用プローブ電極（１０，Ａ）が検知した
トンネル電流と同じになるまで移動させる。積層型圧電
素子７４に印加する電圧を５０ｍＶ（変位量に換算する
と約５ｎｍ）増加させることにより、Ｚ方向位置調整用
プローブ電極（２０，Ｊ）をＺ方向位置調整用プローブ
電極（１０，Ａ）が検知したトンネル電流と同じにする
ことができた。
【００５８】次にＺ方向位置調整用プローブ電極（１，
Ｊ）、（２０，Ｊ）に印加されている電圧を０Ｖにし、
カンチレバーの変位を元に戻す。
Ｊ）、（２０，Ｊ）に印加されている電圧を０Ｖにし、
カンチレバーの変位を元に戻す。
【００５９】次に記録媒体２表面（Ｘ’−Ｙ’面）と走
査面（Ｘ−Ｙ面）の面合わせを行う（図１７）。
査面（Ｘ−Ｙ面）の面合わせを行う（図１７）。
【００６０】まず、記録媒体２上の任意の点Ａに複数の
プローブ電極１のＺ方向位置調整用プローブ電極（１
０，Ａ）をトンネル領域まで接近させる。そしてＺ方向
位置調整用プローブ電極（１０，Ａ）の垂直距離を制御
しながら記録領域Ｓの一隅の点Ｂに移動させる。次に、
記録領域Ｓの外周に沿って同様にトンネル領域を一定に
保ったまま、プローブ電極１を点ＢからＣ，Ｄ，Ｅの順
に移動させる。
プローブ電極１のＺ方向位置調整用プローブ電極（１
０，Ａ）をトンネル領域まで接近させる。そしてＺ方向
位置調整用プローブ電極（１０，Ａ）の垂直距離を制御
しながら記録領域Ｓの一隅の点Ｂに移動させる。次に、
記録領域Ｓの外周に沿って同様にトンネル領域を一定に
保ったまま、プローブ電極１を点ＢからＣ，Ｄ，Ｅの順
に移動させる。
【００６１】図１８はプローブ電極１を記録領域Ｓの外
周に沿って動かしているときのプローブ電極１の垂直方
向の制御量を示し、図１７の点Ａを基準としたプローブ
電極１の垂直方向制御量を縦軸に示している。点Ａから
点Ｄまではプローブ電極１を記録媒体２に近づける方向
に動かす制御が行われており、点Ｄから点Ｂまでは離れ
る方向に制御が行われている。つまり上述の場合ではプ
ローブ電極１の走査面（Ｘ−Ｙ面）に対する記録媒体２
（Ｘ’−Ｙ’面）の傾きは点Ａが最も走査面に近く、続
いて点Ｂ、点ＣとＥ、そして点Ｄが最も離れていること
が分かる。
周に沿って動かしているときのプローブ電極１の垂直方
向の制御量を示し、図１７の点Ａを基準としたプローブ
電極１の垂直方向制御量を縦軸に示している。点Ａから
点Ｄまではプローブ電極１を記録媒体２に近づける方向
に動かす制御が行われており、点Ｄから点Ｂまでは離れ
る方向に制御が行われている。つまり上述の場合ではプ
ローブ電極１の走査面（Ｘ−Ｙ面）に対する記録媒体２
（Ｘ’−Ｙ’面）の傾きは点Ａが最も走査面に近く、続
いて点Ｂ、点ＣとＥ、そして点Ｄが最も離れていること
が分かる。
【００６２】この結果よりチルト機構６３，６６を用
い、複数のプローブ電極１と記録媒体２表面の平行を保
ちつつ、記録媒体２表面（Ｘ’−Ｙ’面）及び複数のプ
ローブ電極１の傾きを変え、走査面（Ｘ−Ｙ面）に対し
面合わせを行う。以上の操作により、複数のプローブ電
極面（Ｘ”−Ｙ”面），記録媒体表面（Ｘ’−Ｙ’面）
及び走査面（Ｘ−Ｙ面）とは各々互いに平行な関係にな
っている。
い、複数のプローブ電極１と記録媒体２表面の平行を保
ちつつ、記録媒体２表面（Ｘ’−Ｙ’面）及び複数のプ
ローブ電極１の傾きを変え、走査面（Ｘ−Ｙ面）に対し
面合わせを行う。以上の操作により、複数のプローブ電
極面（Ｘ”−Ｙ”面），記録媒体表面（Ｘ’−Ｙ’面）
及び走査面（Ｘ−Ｙ面）とは各々互いに平行な関係にな
っている。
【００６３】この状態でＸＹ微動機構を駆動し、記録媒
体に対し±１０Ｖの三角波を任意のトンネルチップ／基
板電極間に印加することにより記録実験を行った。十分
にチップの接触がなく情報の記録再生を行うことができ
た。
体に対し±１０Ｖの三角波を任意のトンネルチップ／基
板電極間に印加することにより記録実験を行った。十分
にチップの接触がなく情報の記録再生を行うことができ
た。
【００６４】今回の実施例では複数のプローブ電極１と
記録媒体２との面合わせを行う時Ｚ方向位置調整用プロ
ーブ電極として３本のプローブ電極を用いたが、これは
４隅に１本づつでも良く、面合わせの順番もＹ方向を合
わせてからＸ方向を合わせても良い。
記録媒体２との面合わせを行う時Ｚ方向位置調整用プロ
ーブ電極として３本のプローブ電極を用いたが、これは
４隅に１本づつでも良く、面合わせの順番もＹ方向を合
わせてからＸ方向を合わせても良い。
【００６５】また記録媒体２表面（Ｘ’−Ｙ’面）と走
査面（Ｘ−Ｙ面）の面合わせを行うとき、複数のプロー
ブ電極１のＺ方向位置調整用プローブ電極（１０，Ａ）
をセンサーとして用いたが、任意のプローブ電極でも良
く、Ｚ方向位置調整用プローブ電極（１，Ｊ）をセンサ
ーとして用いても同様の結果が得られた。
査面（Ｘ−Ｙ面）の面合わせを行うとき、複数のプロー
ブ電極１のＺ方向位置調整用プローブ電極（１０，Ａ）
をセンサーとして用いたが、任意のプローブ電極でも良
く、Ｚ方向位置調整用プローブ電極（１，Ｊ）をセンサ
ーとして用いても同様の結果が得られた。
【００６６】実施例７
実施例６は複数のプローブ電極１と記録媒体２（Ｘ’−
Ｙ’面）の面合わせを行ってから走査面（Ｘ−Ｙ面）と
記録媒体２（Ｘ’−Ｙ’面）の面合わせを行ったが、本
実施例ではまず走査面（Ｘ−Ｙ面）と記録媒体２（Ｘ’
−Ｙ’面）の面合わせをおこない、次に複数のプローブ
電極１と記録媒体２（Ｘ’−Ｙ’面）の面合わせを行っ
た。他は実施例６と同様である。
Ｙ’面）の面合わせを行ってから走査面（Ｘ−Ｙ面）と
記録媒体２（Ｘ’−Ｙ’面）の面合わせを行ったが、本
実施例ではまず走査面（Ｘ−Ｙ面）と記録媒体２（Ｘ’
−Ｙ’面）の面合わせをおこない、次に複数のプローブ
電極１と記録媒体２（Ｘ’−Ｙ’面）の面合わせを行っ
た。他は実施例６と同様である。
【００６７】以下、面合わせの詳細を述べる。
【００６８】まず走査面（Ｘ−Ｙ面）と記録媒体２
（Ｘ’−Ｙ’面）の面合わせを行う。
（Ｘ’−Ｙ’面）の面合わせを行う。
【００６９】複数のプローブ電極１をＺ方向位置調整用
プローブ電極（１０，Ａ）が一番最初に記録媒体２に接
近するようにプローブ電極アタッチメント６２に傾けて
固定する。Ｚ方向位置調整用プローブ電極（１０，Ａ）
に電圧１ｍＶを印加し、カンチレバーを記録媒体２側に
１ｎｍ変位させ、プローブ電極１と記録媒体２間にバイ
アス電圧０．５Ｖを印加する。
プローブ電極（１０，Ａ）が一番最初に記録媒体２に接
近するようにプローブ電極アタッチメント６２に傾けて
固定する。Ｚ方向位置調整用プローブ電極（１０，Ａ）
に電圧１ｍＶを印加し、カンチレバーを記録媒体２側に
１ｎｍ変位させ、プローブ電極１と記録媒体２間にバイ
アス電圧０．５Ｖを印加する。
【００７０】記録媒体２上の任意の点ＡにＺ方向位置調
整用プローブ電極（１０，Ａ）と記録媒体２とをトンネ
ル領域まで接近させる。そしてプローブ電極１の垂直距
離を制御しながら記録領域Ｓの一隅の点Ｂに移動させ
る。次に、記録領域Ｓの外周に沿って同様にトンネル領
域を一定に保ったまま、プローブ電極を点ＢからＣ，
Ｄ，Ｅの順に移動させる。走査面と記録媒体２の傾きを
検出し補正する機構は実施例６と同様である。
整用プローブ電極（１０，Ａ）と記録媒体２とをトンネ
ル領域まで接近させる。そしてプローブ電極１の垂直距
離を制御しながら記録領域Ｓの一隅の点Ｂに移動させ
る。次に、記録領域Ｓの外周に沿って同様にトンネル領
域を一定に保ったまま、プローブ電極を点ＢからＣ，
Ｄ，Ｅの順に移動させる。走査面と記録媒体２の傾きを
検出し補正する機構は実施例６と同様である。
【００７１】次に複数のプローブ電極１と記録媒体２の
面合わせを行う。
面合わせを行う。
【００７２】Ｚ方向位置調整用プローブ電極（１，
Ｊ）、（２０，Ｊ）にも電圧１ｍＶを印加し、カンチレ
バーを記録媒体側に１ｎｍ変位させ、プローブ電極１と
記録媒体２間にバイアス電圧０．５Ｖを印加する。
Ｊ）、（２０，Ｊ）にも電圧１ｍＶを印加し、カンチレ
バーを記録媒体側に１ｎｍ変位させ、プローブ電極１と
記録媒体２間にバイアス電圧０．５Ｖを印加する。
【００７３】面合わせの方法は実施例６と同様である。
以上の操作により複数のプローブ電極面（Ｘ”−Ｙ”
面），記録媒体表面（Ｘ’−Ｙ’面）及び走査面（Ｘ−
Ｙ面）とは互いに平行な関係になっている。
以上の操作により複数のプローブ電極面（Ｘ”−Ｙ”
面），記録媒体表面（Ｘ’−Ｙ’面）及び走査面（Ｘ−
Ｙ面）とは互いに平行な関係になっている。
【００７４】この状態でＸＹ微動機構を駆動し、記録媒
体に対し±１０Ｖの三角波を任意のトンネルチップ／基
板電極間に印加することにより記録実験を行った。十分
にチップの接触がなく情報の記録再生を行うことができ
た。
体に対し±１０Ｖの三角波を任意のトンネルチップ／基
板電極間に印加することにより記録実験を行った。十分
にチップの接触がなく情報の記録再生を行うことができ
た。
【００７５】実施例８
図１９は本実施例に用いた複数のプローブ電極１であ
り、Ｘ方向に１０本一列に並んでいる。この複数のプロ
ーブ電極１を図１５に示す装置に装着した。装置の構成
は実施例６および７に用いたものと同様であるが、複数
のプローブ電極１の傾きを補正する積層型圧電素子の数
が２個になっている。そして各々が２本のＺ方向位置調
整用プローブ電極（Ａ）、（Ｊ）の真上に設置されてい
る。
り、Ｘ方向に１０本一列に並んでいる。この複数のプロ
ーブ電極１を図１５に示す装置に装着した。装置の構成
は実施例６および７に用いたものと同様であるが、複数
のプローブ電極１の傾きを補正する積層型圧電素子の数
が２個になっている。そして各々が２本のＺ方向位置調
整用プローブ電極（Ａ）、（Ｊ）の真上に設置されてい
る。
【００７６】本実施例に用いた装置は複数のプローブ電
極１をＸＹ方向に対し固定し、記録媒体２をＸＹ方向に
微動する構成になっている。
極１をＸＹ方向に対し固定し、記録媒体２をＸＹ方向に
微動する構成になっている。
【００７７】次に面合わせ方法の詳細を述べる。
【００７８】まず複数のプローブ電極１と記録媒体２表
面（Ｘ’−Ｙ’面）の面合わせを行う。
面（Ｘ’−Ｙ’面）の面合わせを行う。
【００７９】複数のプローブ電極１をＺ方向位置調整用
プローブ電極（Ａ）が一番最初に記録媒体２に接近する
ようにプローブ電極アタッチメント６２に傾けて固定す
る。Ｚ方向位置調整用プローブ電極（Ａ）、（Ｊ）に電
圧１ｍＶを印加し、カンチレバーを記録媒体２側に１ｎ
ｍ変位させ、プローブ電極１と記録媒体２間にバイアス
電圧０．５Ｖを印加する。
プローブ電極（Ａ）が一番最初に記録媒体２に接近する
ようにプローブ電極アタッチメント６２に傾けて固定す
る。Ｚ方向位置調整用プローブ電極（Ａ）、（Ｊ）に電
圧１ｍＶを印加し、カンチレバーを記録媒体２側に１ｎ
ｍ変位させ、プローブ電極１と記録媒体２間にバイアス
電圧０．５Ｖを印加する。
【００８０】図２０（ａ）の如くＺ方向粗動機構によっ
てＺ方向位置調整用プローブ電極（Ａ）を１０-8Ａ程度
のトンネル電流を検知する位置まで移動させる。
てＺ方向位置調整用プローブ電極（Ａ）を１０-8Ａ程度
のトンネル電流を検知する位置まで移動させる。
【００８１】次に図２０（ｂ）の如く積層型圧電素子７
２を伸ばし、Ｚ方向位置調整用プローブ電極（Ｊ）をＺ
方向位置調整用プローブ電極（Ａ）が検知したトンネル
電流と同じになるまで移動させる。積層型圧電素子７２
に印加する電圧を１００ｍＶ（変位量に換算すると約１
０ｎｍ）増加させることにより、Ｚ方向位置調整用プロ
ーブ電極（Ｊ）をＺ方向位置調整用プローブ電極（Ａ）
が検知したトンネル電流と同じにすることができた。
２を伸ばし、Ｚ方向位置調整用プローブ電極（Ｊ）をＺ
方向位置調整用プローブ電極（Ａ）が検知したトンネル
電流と同じになるまで移動させる。積層型圧電素子７２
に印加する電圧を１００ｍＶ（変位量に換算すると約１
０ｎｍ）増加させることにより、Ｚ方向位置調整用プロ
ーブ電極（Ｊ）をＺ方向位置調整用プローブ電極（Ａ）
が検知したトンネル電流と同じにすることができた。
【００８２】次にＺ方向位置調整用プローブ電極（Ｊ）
に印加されている電圧を０Ｖにし、カンチレバーの変位
を元に戻す。
に印加されている電圧を０Ｖにし、カンチレバーの変位
を元に戻す。
【００８３】次に実施例６と同様の方法で記録媒体２表
面（Ｘ’−Ｙ’面）と走査面（Ｘ−Ｙ面）の面合わせを
行う（図９）。面合わせ方法は実施例６と同様である。
面（Ｘ’−Ｙ’面）と走査面（Ｘ−Ｙ面）の面合わせを
行う（図９）。面合わせ方法は実施例６と同様である。
【００８４】面合わせが終了した状態でＸＹ微動機構を
駆動し、記録媒体２に対し±１０Ｖの三角波を任意の電
極チップ／基板電極間に印加することにより記録実験を
行った。十分にチップの接触がなく情報の記録再生を行
うことができた。
駆動し、記録媒体２に対し±１０Ｖの三角波を任意の電
極チップ／基板電極間に印加することにより記録実験を
行った。十分にチップの接触がなく情報の記録再生を行
うことができた。
【００８５】今回、記録媒体２表面と走査面の面合わせ
にＺ方向位置調整用プローブ電極（Ａ）をセンサーとし
て用いたが、任意のプローブ電極でもよくＺ方向位置調
整用プローブ電極（Ｊ）をセンサーとして用いても同様
の結果が得られた。
にＺ方向位置調整用プローブ電極（Ａ）をセンサーとし
て用いたが、任意のプローブ電極でもよくＺ方向位置調
整用プローブ電極（Ｊ）をセンサーとして用いても同様
の結果が得られた。
【００８６】また図１９に示された複数のプローブ電極
基板７０は図２１に示されるようにカンチレバーの長手
方向をＹ方向にして並べたものでも良く、図２２のよう
に電極チップのみを一直線に並べたものでも良い。
基板７０は図２１に示されるようにカンチレバーの長手
方向をＹ方向にして並べたものでも良く、図２２のよう
に電極チップのみを一直線に並べたものでも良い。
【００８７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の情報処理
装置及び情報処理方法によれば、 （１）走査型プローブ顕微鏡技術を用い、情報処理用の
ヘッドとして複数の探針を持つ情報処理装置及び情報処
理方法において、位置精度の高い記録・再生及び消去等
の情報処理が可能であり情報処理の再現性が高い； （２）一旦記録媒体の面内方向と探針の走査方向を平行
にした後に、情報処理を行うので、探針のＺ軸方向（記
録媒体表面に対して法線方向）の位置制御に関するフィ
ードバック制御を簡略なものにできることに加えて、係
るフィードバック制御に要する演算時間を短縮できるの
で、情報処理の速度を速めることができる；ことが可能
となった。
装置及び情報処理方法によれば、 （１）走査型プローブ顕微鏡技術を用い、情報処理用の
ヘッドとして複数の探針を持つ情報処理装置及び情報処
理方法において、位置精度の高い記録・再生及び消去等
の情報処理が可能であり情報処理の再現性が高い； （２）一旦記録媒体の面内方向と探針の走査方向を平行
にした後に、情報処理を行うので、探針のＺ軸方向（記
録媒体表面に対して法線方向）の位置制御に関するフィ
ードバック制御を簡略なものにできることに加えて、係
るフィードバック制御に要する演算時間を短縮できるの
で、情報処理の速度を速めることができる；ことが可能
となった。
【００８８】また、本発明のチルト機構を用いた面合わ
せ方法では複数のプローブ電極及び記録媒体（Ｘ’−
Ｙ’面）の走査面（Ｘ−Ｙ面）に対する面合わせを行う
ため、複数のプローブ電極と記録媒体との接触を避ける
ことができ、書き込み、読み出しエラーを改善すること
ができ、高速スキャンが可能になった。
せ方法では複数のプローブ電極及び記録媒体（Ｘ’−
Ｙ’面）の走査面（Ｘ−Ｙ面）に対する面合わせを行う
ため、複数のプローブ電極と記録媒体との接触を避ける
ことができ、書き込み、読み出しエラーを改善すること
ができ、高速スキャンが可能になった。
【図１】本発明の情報処理装置の構成を示すブロック図
【図２】プローブユニットに関して別の実施形態を示す
図
図
【図３】ＨＯＰＧをＳＴＭを用いて観察した時に予想さ
れるプローブ電極の高さ変化を示す理想的な信号波形
れるプローブ電極の高さ変化を示す理想的な信号波形
【図４】実際に得られたプローブ電極高さ変化の信号波
形
形
【図５】プローブ電極をＨＯＰＧ上、往復走査させた時
の該プローブ電極走査制御用電圧信号、及びプローブ電
極Ｚ軸方向変位信号の時間変化を示す図
の該プローブ電極走査制御用電圧信号、及びプローブ電
極Ｚ軸方向変位信号の時間変化を示す図
【図６】マルチプローブ電極及び記録媒体の位置に関す
る調整過程を順を追って説明する模式図
る調整過程を順を追って説明する模式図
【図７】Ｘ−Ｙ軸傾斜ステージの一例を示す図
【図８】ＳＴＭを用いた情報処理装置を用いてＡｕの表
面を観察した時に得られる、Ｚ方向微動機構に加えられ
た電圧信号波形を示す図
面を観察した時に得られる、Ｚ方向微動機構に加えられ
た電圧信号波形を示す図
【図９】ＰＩ−ＬＢ膜をＯＮ状態にする為に印加される
パルス電圧の波形を示す図
パルス電圧の波形を示す図
【図１０】ＯＮ状態にあるＰＩ−ＬＢ膜をＯＦＦ状態に
する為に印加されるパルス電圧の波形を示す図
する為に印加されるパルス電圧の波形を示す図
【図１１】本発明に用いられるマルチカンチレバー探針
の構成を示す図
の構成を示す図
【図１２】マルチカンチレバー探針で用いられる、カン
チレバーユニットの作製過程を順を追って説明する図
チレバーユニットの作製過程を順を追って説明する図
【図１３】複数のプローブの面合わせ方法を使用できる
情報処理装置の概略ブロック図
情報処理装置の概略ブロック図
【図１４】本発明の面合わせ方法に用いる複数のプロー
ブ電極を上方から見た図
ブ電極を上方から見た図
【図１５】チルト機構の断面図
【図１６】面合わせ方法を説明する図
【図１７】記録領域におけるプローブ電極の走査経路を
示す図
示す図
【図１８】プローブ電極の垂直方向制御量を示すグラフ
【図１９】本発明の面合わせ方法に用いる複数のプロー
ブ電極を上方から見た図
ブ電極を上方から見た図
【図２０】面合わせ方法を説明する図
【図２１】本発明の面合わせ方法に用いる複数のプロー
ブ電極を上方から見た図
ブ電極を上方から見た図
【図２２】本発明の面合わせ方法に用いる複数のプロー
ブ電極を上方から見た図
ブ電極を上方から見た図
１ プローブ電極
２ 記録媒体
３ Ｘ−Ｙステージ
４ Ｘ−Ｙ軸傾斜機構
５ Ｘ−Ｙ粗動機構
６ Ｘ−Ｙ粗動駆動回路
７ Ｘ−Ｙ軸傾斜駆動回路
８ マイクロコンピュータ
９ ディスプレイ
１０ Ｘ−Ｙ方向微動機構
１１ Ｘ−Ｙ方向走査駆動回路
１２ Ｚ方向微動機構
１３ サーボ回路
１４ バイアス電圧印加部
１５ トンネル電流増幅部
１６ プローブ電極高さ検出部
１７ 分波器
１８ パルス電源
１０１〜１０ｎ プローブユニット
２１ ステージ
２２ 基準面
２３ 支持点（圧電素子，Ｘ方向）
２４ 支持点（圧電素子）
２５ 支持点
３０１〜３０３ カンチレバーユニット
４０ シリコン基板
４１ カンチレバー
４２ 電極チツプ
４３ 孔
５１ 窒化シリコン膜
５２ 開口部
５３ 下地電極
５４ 圧電体層
５５ 中間電極
５６ 圧電体層
５７ 上部電極
５８ 保護層
６２ プローブ電極アタッチメント
６３，６６ チルト機構
６４ Ｚ方向微動・粗動機構
６７ ＸＹ方向微動・粗動機構
６８ インターフェース
７０ 複数のプローブ電極基板
７１ 板ばね
７２，７３，７４ 積層型圧電素子
７５ 鋼球
８０ 制御回路
８１ 書込み読出し回路
８２ バイアス回路
８３ トンネル電流検出器（記録・再生用）
８４ 位置決め回路
８５ サーボ回路
８６ Ｚ方向駆動回路
８７ ＸＹ方向駆動回路
８８ 位置検出回路
８９ チルト機構駆動回路
９０ トンネル電流検出器（基板／複数のプローブ間面
合わせ用） ９１ 基板 ９２ 下地電極 ９３ 記録層
合わせ用） ９１ 基板 ９２ 下地電極 ９３ 記録層
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(72)発明者 武田 俊彦
東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ
ノン株式会社内
(72)発明者 江口 健
東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ
ノン株式会社内
(72)発明者 多川 昌宏
東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ
ノン株式会社内
(72)発明者 宮崎 俊彦
東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ
ノン株式会社内
Claims (33)
- 【請求項１】 探針と試料間との距離に依存する各種の
相互作用を検出しながら、探針を試料上相対的に走査せ
しめて該試料の表面状態を測定する走査型プローブ顕微
鏡技術を利用した情報処理装置において、少なくとも２
本以上の複数の探針と、記録媒体を載せるための試料台
と、上記探針を試料上相対的に走査させるために、探針
自体が駆動できるか、若しくは試料台が駆動できるか、
若しくは探針と試料台の何れもが互いに平行かつ独立に
駆動できる駆動機構と、かかる試料台面を傾斜せしめる
Ｘ−Ｙ軸傾斜機構と、検出された表面状態または記録情
報に対応する信号成分のうち任意の空間周波数を有する
信号成分の振幅を検出する振幅検出回路と、検出された
振幅が０若しくは出来る限り小さな値になるようにＸ−
Ｙ軸傾斜機構を制御するフィードバック回路と、探針と
記録媒体表面との距離を探針各々について独立に調整で
きる距離調整機構とを少なくとも具備したことを特徴と
する情報処理装置。 - 【請求項２】 Ｘ−Ｙ軸傾斜機構が、Ｘ−Ｙ軸傾斜ステ
ージ又はＸ−Ｙ軸ゴニオステージによることを特徴とす
る請求項１記載の情報処理装置。 - 【請求項３】 Ｘ−Ｙ軸傾斜ステージの傾斜機構が、少
なくとも２つの圧電素子を利用したものであることを特
徴とする請求項２記載の情報処理装置。 - 【請求項４】 試料台上に記録媒体を載せ、記録媒体
上、複数の探針のうち少なくとも１本の任意の探針を任
意の領域又は区間を相対的に走査せしめて記録媒体表面
（Ｘ’−Ｙ’面）と探針の走査面（Ｘ−Ｙ面）との傾き
量を検出する手段と、かかる傾き量が最も小さくなるよ
うにＸ−Ｙ軸傾斜機構を制御する手段を有することを特
徴とする請求項１記載の情報処理装置。 - 【請求項５】 探針と試料間の相互作用としてトンネル
電流を利用する、即ち走査型プローブ顕微鏡が走査型ト
ンネル顕微鏡であることを特徴とする請求項１記載の情
報処理装置。 - 【請求項６】 探針と試料間の相互作用として原子間力
を利用する、即ち走査型プローブ顕微鏡が走査型原子間
力顕微鏡であることを特徴とする請求項１記載の情報処
理装置。 - 【請求項７】 探針と試料間の相互作用として磁力を利
用する、即ち走査型プローブ顕微鏡が走査型磁力顕微鏡
であることを特徴とする請求項１記載の情報処理装置。 - 【請求項８】 探針と試料間の相互作用としてイオン電
導を利用する、即ち走査型プローブ顕微鏡が走査型イオ
ン電導顕微鏡であることを特徴とする請求項１記載の情
報処理装置。 - 【請求項９】 探針と試料間の相互作用として音響を利
用する、即ち走査型プローブ顕微鏡が走査型音響顕微鏡
であることを特徴とする請求項１記載の情報処理装置。 - 【請求項１０】 探針と試料間の相互作用としてエバネ
ッセント光を利用する、即ち走査型プローブ顕微鏡が走
査型近接場光学顕微鏡であることを特徴とする請求項１
記載の情報処理装置。 - 【請求項１１】 振幅検出回路として、ロックインアン
プを用いることを特徴とする請求項１記載の情報処理装
置。 - 【請求項１２】 任意の空間周波数が探針の走査面内方
向掃引周波数に等しいことを特徴とする請求項１または
１１記載の情報処理装置。 - 【請求項１３】 複数の探針が複数のカンチレバー上に
形成されていることを特徴とする請求項１記載の情報処
理装置。 - 【請求項１４】 カンチレバーがバイモルフまたはユニ
モルフであることを特徴とする請求項１記載の情報処理
装置。 - 【請求項１５】 探針と試料間との距離に依存する各種
の相互作用を検出しながら、探針を試料上相対的に走査
せしめて該試料の表面状態を測定する走査型プローブ顕
微鏡技術を利用した情報処理装置であって、少なくとも
２本以上の複数の探針と、記録媒体を載せるための試料
台と、上記探針を試料上相対的に走査させるために、探
針自体が駆動できるか、若しくは試料台が駆動できる
か、若しくはこの両者何れもが互いに平行かつ独立に駆
動できる駆動機構と、かかる試料台面を傾斜せしめるＸ
−Ｙ軸傾斜機構と、検出された表面状態または記録情報
に対応する信号成分のうち任意の空間周波数を有する信
号成分の振幅を検出する振幅検出回路と、検出された振
幅が０若しくは出来る限り小さな値になるようにＸ−Ｙ
軸傾斜機構を制御するフィードバック回路と、探針と記
録媒体表面との距離を探針各々について独立に調整でき
る距離調整機構とを少なくとも具備した情報処理装置を
用い、先ず複数の探針のうち任意の１本を用いて記録媒
体上の任意の区間を走査させてかかる区間の表面状態を
調べ、次にかかる操作によって得られた表面状態に対応
する信号のうち、探針の掃引周波数に等しいか或いは近
い周波数を有する信号成分の振幅を検出し、かかる振幅
がほぼ０になるようにＸ−Ｙ軸傾斜機構を制御し、更に
以上述べた操作を最初と異なる少なくとも１つの方向に
ついて行い（即ち合わせて少なくとも２軸方向について
調整）、次に残りの探針全てについて探針と記録媒体表
面との距離を各々一定の値になるように調節し、以上述
べた全操作を行った後に、情報の記録、再生或いは消去
を行うことを特徴とする情報処理方法。 - 【請求項１６】 Ｘ−Ｙ軸傾斜機構が、Ｘ−Ｙ軸傾斜ス
テージ又はＸ−Ｙ軸ゴニオステージによることを特徴と
する請求項１５記載の情報処理方法。 - 【請求項１７】 Ｘ−Ｙ軸傾斜ステージの傾斜機構が、
少なくとも２つの圧電素子を利用したものであることを
特徴とする請求項１６記載の情報処理方法。 - 【請求項１８】 探針と試料間の相互作用としてトンネ
ル電流を利用する、即ち走査型プローブ顕微鏡が走査型
トンネル顕微鏡であることを特徴とする請求項１５記載
の情報処理方法。 - 【請求項１９】 探針と試料間の相互作用として原子間
力を利用する、即ち走査型プローブ顕微鏡が走査型原子
間力顕微鏡であることを特徴とする請求項１５記載の情
報処理方法。 - 【請求項２０】 探針と試料間の相互作用として磁力を
利用する、即ち走査型プローブ顕微鏡が走査型磁力顕微
鏡であることを特徴とする請求項１５記載の情報処理方
法。 - 【請求項２１】 探針と試料間の相互作用としてイオン
電導を利用する、即ち走査型プローブ顕微鏡が走査型イ
オン電導顕微鏡であることを特徴とする請求項１５記載
の情報処理方法。 - 【請求項２２】 探針と試料間の相互作用として音響を
利用する、即ち走査型プローブ顕微鏡が走査型音響顕微
鏡であることを特徴とする請求項１５記載の情報処理方
法。 - 【請求項２３】 探針と試料間の相互作用としてエバネ
ッセント光を利用する、即ち走査型プローブ顕微鏡が走
査型近接場光学顕微鏡であることを特徴とする請求項１
５記載の情報処理方法。 - 【請求項２４】 振幅検出回路として、ロックインアン
プを用いることを特徴とする請求項１５記載の情報処理
方法。 - 【請求項２５】 任意の空間周波数が探針の走査面内方
向掃引周波数に等しいことを特徴とする請求項１５また
は２４記載の情報処理方法。 - 【請求項２６】 情報を処理するための記録媒体と、該
記録媒体に対向して設けられた書込み読出しを行う複数
のプローブ電極と、該複数のプローブ電極から該記録媒
体へ電圧を印加する電圧印加手段と、該複数のプローブ
電極から該記録媒体へ流れる電流を検出する電流検出手
段と、該記録媒体と該複数のプローブ電極とを相対移動
させる手段と、該複数のプローブ電極と該記録媒体に設
けられたチルト機構によって該複数のプローブ電極面
（Ｘ”−Ｙ”面）と該記録媒体表面（Ｘ’−Ｙ’面）と
の位置関係を調整できる第１の面合わせ手段と、該記録
媒体と該複数のプローブ電極との相対的移動面即ち走査
面（Ｘ−Ｙ面）と該記録媒体表面（Ｘ’−Ｙ’面）及び
又は該複数のプローブ電極面（Ｘ”−Ｙ”面）との位置
関係を調整できる、チルト機構による第２の面合わせ手
段とを少なくとも有する情報処理装置において、特定の
該プローブ電極を上記第１及び又は第２の面合わせ用の
センサーとして用い、上記第１の面合わせ手段と上記第
２の面合わせ手段により該複数のプローブ電極面（Ｘ”
−Ｙ”面）及び該記録媒体表面（Ｘ’−Ｙ’面）を走査
面（Ｘ−Ｙ面）に対し各々平行関係に調整（面合わせ）
することを特徴とする面合わせ方法。 - 【請求項２７】 複数のプローブ電極が同一面内に１列
に並んでいる情報処理装置において、前記複数のプロー
ブ電極中の２本を用いて、該第１の面合わせ手段と該第
２の面合わせ手段を用い面合わせを行なうことを特徴と
する請求項２６記載の面合わせ方法。 - 【請求項２８】 ２本のプローブ電極が１列中の両端に
あることを特徴とする請求項２７記載の面合わせ方法。 - 【請求項２９】 複数のプローブ電極が同一面内にマト
リックス状に並んでいる情報処理装置において、前記複
数のプローブ電極中の３本を用いて、該第１の面合わせ
手段と該第２の面合わせ手段を用い面合わせを行なうこ
とを特徴とする請求項２６記載の面合わせ方法。 - 【請求項３０】 第１の面合わせ手段により面合わせを
行い、次に第２の面合わせ手段により面合わせを行うこ
とを特徴とする請求項２６〜２９のいずれか１項に記載
の面合わせ方法。 - 【請求項３１】 第２の面合わせ手段により面合わせを
行い、次に第１の面合わせ手段により面合わせを行うこ
とを特徴とする請求項２６〜２９のいずれか１項に記載
の面合わせ方法。 - 【請求項３２】 チルト機構が圧電素子により構成され
ていることを特徴とする請求項２６記載の面合わせ方
法。 - 【請求項３３】 第１の面合わせ手段において、該記録
媒体に対し特定の該プローブ電極が最初にトンネル領域
に接近するように該プローブ電極を配置することを特徴
とする請求項２６記載の面合わせ方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3201151A JP2981788B2 (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 走査型プローブ顕微鏡を用いた情報処理装置、情報処理方法及び面合わせ方法 |
| EP91119661A EP0487003B1 (en) | 1990-11-20 | 1991-11-18 | Slope detection method, and information detection/writing apparatus using the method |
| DE69126765T DE69126765T2 (de) | 1990-11-20 | 1991-11-18 | Neigungswinkelbestimmungsverfahren sowie Informationsbestimmungsschreibvorrichtung dafür |
| AT91119661T ATE155237T1 (de) | 1990-11-20 | 1991-11-18 | Neigungswinkelbestimmungsverfahren sowie informationsbestimmungsschreibvorrichtung dafür |
| CA002055852A CA2055852C (en) | 1990-11-20 | 1991-11-19 | Slope detection method, and information detection/writing apparatus using the method |
| US08/155,375 US5412597A (en) | 1990-11-20 | 1993-10-15 | Slope detection method, and information detection/writing apparatus using the method |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3201151A JP2981788B2 (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 走査型プローブ顕微鏡を用いた情報処理装置、情報処理方法及び面合わせ方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0528545A true JPH0528545A (ja) | 1993-02-05 |
| JP2981788B2 JP2981788B2 (ja) | 1999-11-22 |
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|---|---|---|---|
| JP3201151A Expired - Fee Related JP2981788B2 (ja) | 1990-11-20 | 1991-07-17 | 走査型プローブ顕微鏡を用いた情報処理装置、情報処理方法及び面合わせ方法 |
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|---|---|
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000008639A1 (fr) * | 1998-08-05 | 2000-02-17 | Seiko Instruments Inc. | Support d'enregistrement, dispositif d'enregistrement d'informations et dispositif de reproduction d'informations |
| EP1115113A1 (en) * | 1998-09-17 | 2001-07-11 | Seiko Instruments Inc. | Information recording medium, information reproducing device, and information recording/reproducing device |
| JP2001215642A (ja) * | 1999-11-22 | 2001-08-10 | Olympus Optical Co Ltd | マルチディスプレイ装置 |
| JP2008070168A (ja) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Ritsumeikan | ナノライティング装置における傾き補正装置 |
| US20230144201A1 (en) * | 2021-11-05 | 2023-05-11 | Kioxia Corporation | Image pickup device and image generation method |
-
1991
- 1991-07-17 JP JP3201151A patent/JP2981788B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000008639A1 (fr) * | 1998-08-05 | 2000-02-17 | Seiko Instruments Inc. | Support d'enregistrement, dispositif d'enregistrement d'informations et dispositif de reproduction d'informations |
| EP1115113A1 (en) * | 1998-09-17 | 2001-07-11 | Seiko Instruments Inc. | Information recording medium, information reproducing device, and information recording/reproducing device |
| EP1115113A4 (en) * | 1998-09-17 | 2005-02-02 | Seiko Instr Inc | INFORMATION RECORDING MEDIA, INFORMATION PLAYER AND INFORMATION RECORDER / PLAYER |
| JP2001215642A (ja) * | 1999-11-22 | 2001-08-10 | Olympus Optical Co Ltd | マルチディスプレイ装置 |
| JP2008070168A (ja) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Ritsumeikan | ナノライティング装置における傾き補正装置 |
| US20230144201A1 (en) * | 2021-11-05 | 2023-05-11 | Kioxia Corporation | Image pickup device and image generation method |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2981788B2 (ja) | 1999-11-22 |
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