JPH08249732A - Probe control circuit for information processor - Google Patents

Probe control circuit for information processor

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JPH08249732A
JPH08249732A JP7239595A JP7239595A JPH08249732A JP H08249732 A JPH08249732 A JP H08249732A JP 7239595 A JP7239595 A JP 7239595A JP 7239595 A JP7239595 A JP 7239595A JP H08249732 A JPH08249732 A JP H08249732A
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JP
Japan
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probe
signal
circuit
control circuit
control
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Pending
Application number
JP7239595A
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Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Oguchi
高弘 小口
Teruyoshi Washisawa
輝芳 鷲澤
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide a probe control circuit for information processor capable of correcting a displacement sensitive characteristic depending on a drive voltage value of an actuator performing position control of a probe and the stable position control and to provide a small-sized and precise multi-probe control circuit provided with plural probes. CONSTITUTION: In the probe control circuit for information processor detecting a signal generated from a physical phenomenon between the probe 2 and a medium opposite to it, and performing the position control of the probe by a position control signal based on the detected signal, the displacement sensitive characteristic depending on the drive voltage value of the actuator performing the position control of the probe 2 is corrected. Then, the circuit is provided with a control circuit 7 outputting a distance control signal so that a distance between the probe 2 and a specimen 1 becomes a fixed level.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はプローブと記録媒体との
物理的相互作用により情報の書込みまたは読み出しを行
なう情報処理装置、例えば記録再生装置、または走査型
トンネル顕微鏡(STM)等の情報処理装置のプローブ
制御回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an information processing device for writing or reading information by physical interaction between a probe and a recording medium, such as a recording / reproducing device, or an information processing device such as a scanning tunneling microscope (STM). Of the probe control circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、導体の表面原子の電子構造を直接
観察できる走査型トンネル顕微鏡(以後、STMと略
す)が開発され[G.Binnig et al.Ph
ys.Rev.Lett,49,57(1982)]、
単結晶、非晶質を問わず実空間像の高い分解能の測定が
できるようになった。STMは金属の探針(プローブ電
極)と導電性物質間に電圧を加えてlnm程度の距離ま
で近づけるとトンネル電流が流れることを利用してい
る。この電流は両者の距離変化に非常に敏感である。ト
ンネル電流を一定に保つように探針を走査することによ
り実空間の全電子雲に関する種々の情報をも読み取るこ
とができる。このとき面内方向の分解能は0.lnm程
度である。したがって、STMの原理を応用すれば十分
に原子オーダー(サブ・ナノメートル)での高密度記録
再生を行なうことが可能である。例えば、特開昭61−
80536号に開示されている記録再生装置では、電子
ビーム等によって媒体表面に吸着した原子粒子を取り除
き書き込みを行ない、STMによりこのデータを再生し
ている。また記録層として電圧電流のスイッチング特性
に対してメモリ効果を持つ材料、例えばn電子系有機化
合物やカルコゲン化合物類の薄膜層を用いて、記録・再
生をSTMで行なう方法が提案されている[特開昭63
−161552号公報、特開昭63−161553号公
報]。この方法によれば、記録のビットサイズを10n
mとして、1012bit/cm2もの大容量記録再生が
可能である。さらに、小型化を目的とし複数のプローブ
を半導体基板上に形成しこれと対向する記録媒体を変位
させ記録する装置が提案されている(特開平1−196
751号公報)。例えば、lcm2角のシリコンチップ
上に2500本のプローブを50×50のマトリック配
置したマルチプローブヘッドと上述したメモリ効果を持
つ材料を組み合わせることにより、1プローブ当たり4
00Mbit、総記録容量lTbitのディジタルデー
タの記録再生が行なえる。この際、このプローブを長さ
数100μm程度のカンチレバー(片もち梁)上に取り
付け駆動する方法が考えられている。この時プローブを
静電力で駆動することにより媒体に対し間隔制御を行う
集積化プローブヘッドを用いた記憶装置も提案されてい
る(特開昭62−281138号公報)。
2. Description of the Related Art In recent years, a scanning tunneling microscope (hereinafter abbreviated as STM) has been developed which can directly observe the electronic structure of surface atoms of a conductor [G. Binnig et al. Ph
ys. Rev. Lett, 49, 57 (1982)],
It has become possible to measure real space images with high resolution regardless of whether they are single crystals or amorphous. The STM utilizes the fact that a tunnel current flows when a voltage is applied between a metal probe (probe electrode) and a conductive substance to bring them closer to a distance of about 1 nm. This current is very sensitive to changes in the distance between the two. By scanning the probe so that the tunnel current is kept constant, it is possible to read various kinds of information regarding the whole electron cloud in the real space. At this time, the resolution in the in-plane direction is 0. It is about 1 nm. Therefore, if the principle of STM is applied, it is possible to sufficiently perform high-density recording / reproducing on the atomic order (sub-nanometer). For example, JP-A-61-1
In the recording / reproducing apparatus disclosed in Japanese Patent No. 80536, the atomic particles adsorbed on the surface of the medium are removed by an electron beam or the like to perform writing, and this data is reproduced by the STM. In addition, a method has been proposed in which recording / reproducing is performed by STM using a material having a memory effect on voltage / current switching characteristics as a recording layer, for example, a thin film layer of an n-electron organic compound or chalcogen compound. Kaisho 63
-161552, JP-A-63-161553]. According to this method, the recording bit size is 10n.
As m, a large capacity recording / reproducing of 10 12 bit / cm 2 is possible. Furthermore, for the purpose of downsizing, a device has been proposed in which a plurality of probes are formed on a semiconductor substrate and a recording medium facing the probes is displaced to perform recording (JP-A-1-196).
751 publication). For example, by combining the multi-probe head in which 2500 probes are arranged in a matrix of 50 × 50 on a silicon chip of 1 cm 2 square and the above-mentioned material having a memory effect, it is possible to obtain 4 probes per probe.
Recording / reproducing of digital data of 00 Mbit and total recording capacity 1 Tbit can be performed. At this time, a method of mounting this probe on a cantilever (cantilever beam) having a length of several 100 μm and driving it is considered. At this time, there is also proposed a storage device using an integrated probe head that controls the distance to the medium by driving the probe with an electrostatic force (Japanese Patent Laid-Open No. 62-281138).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
プローブとこれに対向する媒体を組み合わせて記録再生
等の情報処理を行うためにはつぎのような点に問題点が
ある。 (1)記録再生等の情報処理時にプローブと対向する媒
体間の距離を精度よく制御する必要がある。プローブを
駆動するアクチュエータとして静電力駆動によるカンチ
レバーを用いた場合、駆動のための印加電圧と発生する
静電力の間に線形関係が成り立たない。即ちアクチュエ
ータの変位感度が印加電圧に対し変化する。通常のST
Mではプローブと対向する媒体間の距離制御のため、検
出トンネル電流をLog変換し、Log変換出力と設定
値との差分を誤差信号として、比例積分制御によリアク
チュエータ制御を行っている。これを静電力駆動による
カンチレバーのようにアクチュエータ変位感度が一定で
な制御対象に適応すると、駆動電圧によってサーボの応
答が非常に悪くなったり、また逆にループゲインが高す
ぎて発振したり、あるいは外乱に対して安定性が悪くな
ったりするという問題があった。 (2)またプロ一プ複数本で構成されたマルチプローブ
ヘッドを用いて情報処理を行う場合、各プローブと対向
する媒体間の距離を精度よく制御する必要がある。実際
に複数本のプローブをICプロセス等の微細加工で作成
する場合、加エプロセスのバラつきを避けることはでき
ない。このプロセスばらつきは、各プローブの高さ、反
りばらつきとして現れる。このばらつきを抑えるために
各プローブは独立して距離制御する必要があった。この
場合、各プローブを駆動する制御回路は各プローブの反
りばらつきを補正した状態で、媒体表面の凹凸にならう
ように駆動信号を発生する。即ち各プローブを駆動する
駆動信号は反りばらつきを補正するためのDC電圧に、
凹凸にならうためのAC変化分が重畳したものになる。
この時、各プローブ毎に反りばらつき補正を行うための
DC電圧量は異なるため、各プローブを同じ制御バラメ
ータによって制御しようとすると、静電力駆動アクチュ
エータのように変位特性の非線形性の大きなアクチュエ
ータではプローブ毎にサーボの応答が非常に悪くなった
り、また逆にループゲインが高すぎて発振したり、ある
いは外乱に対して安定性が悪くなったりする可能性があ
った。このために例えばプローブと媒体間のZ制御を行
う制御系をプローブヘッドの外にプローブの数だけ設け
ることが考えられる。この場合、マルチプローブヘッド
を小さく構成できても外部構成の制御部がプローブの本
数分だけ大型となって、STMの特徴を生かした小型の
情報処理装置を実現する上で問題があった。
However, in order to actually perform information processing such as recording / reproducing by combining the probe and the medium facing the probe, there are the following problems. (1) It is necessary to accurately control the distance between the medium facing the probe during information processing such as recording and reproduction. When a cantilever driven by electrostatic force is used as an actuator for driving the probe, a linear relationship is not established between the applied voltage for driving and the generated electrostatic force. That is, the displacement sensitivity of the actuator changes with respect to the applied voltage. Normal ST
In M, in order to control the distance between the medium facing the probe, the detected tunnel current is Log-converted, and the difference between the Log-converted output and the set value is used as an error signal to perform actuator control by proportional-plus-integral control. If this is applied to a control target whose actuator displacement sensitivity is not constant, such as a cantilever driven by electrostatic force, the response of the servo becomes very bad due to the drive voltage, or conversely the loop gain becomes too high and oscillates. There was a problem that the stability deteriorated against disturbance. (2) When performing information processing using a multi-probe head composed of a plurality of probes, it is necessary to accurately control the distance between the medium facing each probe. When actually manufacturing a plurality of probes by fine processing such as an IC process, it is inevitable that the heating process varies. This process variation appears as height and warpage variation of each probe. In order to suppress this variation, it was necessary to control the distance of each probe independently. In this case, the control circuit that drives each probe generates a drive signal so as to follow the unevenness of the medium surface while correcting the warp variation of each probe. That is, the drive signal for driving each probe is a DC voltage for correcting the warp variation,
It becomes a superposition of the AC changes to follow the unevenness.
At this time, the DC voltage amount for correcting the warp variation is different for each probe. Therefore, if each probe is controlled by the same control parameter, an actuator having a large non-linear displacement characteristic, such as an electrostatic force-driven actuator, is used. There was a possibility that the response of the servo would be very poor each time, or conversely, the loop gain would be too high to cause oscillation, or the stability would be poor against external disturbances. For this purpose, for example, a control system for performing Z control between the probe and the medium may be provided outside the probe head by the number of probes. In this case, even if the multi-probe head can be made small, the control unit of the external structure becomes large by the number of the probes, and there is a problem in realizing a small-sized information processing device that makes the best use of the characteristics of STM.

【0004】そこで本発明は、上記問題を解決し、プロ
ーブの位置制御を行うアクチュエーターの駆動電圧値に
依存した変位感度特性変化を補正し、安定な位置制御の
可能な情報処理装置のプローブ制御回路およびこのプロ
ーブを複数備えた小型で高精度のマルチプローブの制御
回路を提供することを目的としている。
Therefore, the present invention solves the above problems and corrects a change in displacement sensitivity characteristic depending on a driving voltage value of an actuator for controlling the position of a probe, thereby enabling stable position control of a probe control circuit of an information processing apparatus. Another object of the present invention is to provide a small and highly accurate multi-probe control circuit including a plurality of such probes.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、プローブとこれに対向する媒体との物理
現象から生じる信号を検出し、情報処理を行うプローブ
制御回路において、プローブの位置制御を行うアクチュ
エーターの駆動電圧値に依存した変位感度特性を補正
し、プローブの安定な位置制御を可能としたものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a probe control circuit for detecting a signal generated from a physical phenomenon between a probe and a medium facing the probe to perform information processing. The displacement sensitivity characteristic depending on the driving voltage value of the actuator for position control is corrected to enable stable position control of the probe.

【0006】すなわち、本発明は、プローブとこれに対
向する媒体との物理現象から生じる信号を検出し、該検
出信号に基づく位置制御信号によってプローブの位置制
御を行う情報処理装置のプローブ制御回路において、前
記プローブの位置制御を行うアクチュエーターの駆動電
圧値に依存した変位感度特性を補正し、プローブと試料
間の距離が一定になるように距離制御信号を出力する制
御回路を有していることを特徴とするものである。本発
明において、その制御回路は、少なくとも、プローブか
らの信号を検出する信号検出回路と、プローブの位置制
御信号に対応してプローブからの検出信号を補正する補
正回路と、該補正回路の出力信号をもとにプローブと媒
体間の位置を制御するプローブ位置制御信号の発生回路
により構成することができる。また、その補正回路は、
補正データをストアした補正データ用メモリの出力をも
とにしてプローブからの検出信号を補正する構成とし、
その補正データ用メモリは、その補正データとして前記
プローブの位置制御を行うアクチュエーターの非線形性
に起因する変位感度特性をストアするように構成すると
共に、その補正データが、プローブの位置制御を行うア
クチュエーターの非線形性を折れ線近似して前記補正デ
ータ用メモリにストアするように構成することができ
る。さらに、本発明は、複数のプローブとこれに対向す
る媒体との物理現象から生じる信号を信号検出回路を介
して検出し、該検出信号に基づく位置制御信号によって
プローブの位置制御を行う情報処理装置のプローブ制御
回路において、前記各プローブの位置制御を行うアクチ
ュエーターの駆動電圧値に依存した変位感度特性を、複
数プローブの内の一つのプローブ信号を順次選択して補
正データ用メモリの出力をもとに補正し、前記各プロー
ブと試料間の距離が一定になるように距離制御信号を出
力する制御回路を有するマルチプローブの制御回路を構
成したことを特徴としている。前記マルチプローブの制
御回路は、少なくとも、プローブからの信号を検出する
信号検出回路と、複数プローブの内の一つのプローブ信
号を順次選択する選択回路と、プローブの番号及びプロ
ーブ位置制御信号に対応してプローブからの検出信号を
補正する補正回路と、該補正回路の出力信号をもとにプ
ローブと媒体間の位置を制御するプローブ位置制御信号
の発生回路と、該プローブ位置制御信号の発生回路の出
力信号を対応するプローブに印加する切り替え回路によ
り構成することができる。そして、その補正回路は、ア
クチュエーターの変位感度特性をストアした補正データ
用メモリの出力をもとにしてプローブからの検出信号を
補正する構成を備え、その補正データが、プローブの位
置制御を行うアクチュエーターの変位感度特性を折れ線
近似して補正データ用メモリにストアされている構成を
採ることができる。また、本発明においては、これらの
制御回路により、プローブと対向する試料間の距離を制
御するZ制御回路を構成することができ、また、その制
御回路がアクチュエータ駆動信号量に応じてプローブと
試料間の距離を制御する制御ループのゲインを補正する
回路を有するように構成することができる。
That is, the present invention provides a probe control circuit of an information processing apparatus for detecting a signal generated from a physical phenomenon between a probe and a medium facing the probe and controlling the position of the probe by a position control signal based on the detection signal. , Having a control circuit that corrects the displacement sensitivity characteristic depending on the drive voltage value of the actuator that controls the position of the probe and outputs a distance control signal so that the distance between the probe and the sample becomes constant. It is a feature. In the present invention, the control circuit includes at least a signal detection circuit that detects a signal from the probe, a correction circuit that corrects the detection signal from the probe corresponding to the position control signal of the probe, and an output signal of the correction circuit. It can be configured by a probe position control signal generation circuit for controlling the position between the probe and the medium based on the above. In addition, the correction circuit,
Based on the output of the correction data memory that stores the correction data, the detection signal from the probe is corrected,
The correction data memory is configured to store the displacement sensitivity characteristic resulting from the nonlinearity of the actuator that controls the position of the probe as the correction data, and the correction data of the actuator that controls the position of the probe. The nonlinearity may be approximated to a polygonal line and stored in the correction data memory. Further, the present invention is an information processing device for detecting a signal generated from a physical phenomenon between a plurality of probes and a medium facing the probe through a signal detection circuit, and performing position control of the probe by a position control signal based on the detection signal. In the probe control circuit, the displacement sensitivity characteristic depending on the drive voltage value of the actuator for controlling the position of each probe is selected based on the output of the correction data memory by sequentially selecting one probe signal of a plurality of probes. The multi-probe control circuit is configured to have a control circuit that corrects the above and outputs a distance control signal so that the distance between each probe and the sample becomes constant. The control circuit of the multi-probe corresponds to at least a signal detection circuit that detects a signal from the probe, a selection circuit that sequentially selects one probe signal of a plurality of probes, a probe number and a probe position control signal. Of a probe position control signal that controls the position between the probe and the medium based on the output signal of the correction circuit, and a correction circuit that corrects the detection signal from the probe. It can be configured by a switching circuit that applies the output signal to the corresponding probe. The correction circuit has a configuration for correcting the detection signal from the probe based on the output of the correction data memory that stores the displacement sensitivity characteristic of the actuator, and the correction data is an actuator that controls the position of the probe. It is possible to adopt a configuration in which the displacement sensitivity characteristic of 1 is approximated to a broken line and stored in the correction data memory. Further, in the present invention, these control circuits can constitute a Z control circuit for controlling the distance between the probe and the sample facing each other, and the control circuit can control the probe and the sample according to the actuator drive signal amount. It may be configured to include a circuit that corrects the gain of the control loop that controls the distance therebetween.

【0007】[0007]

【作用】本発明は、上記の構成の制御回路により、プロ
ーブの位置制御を行うアクチュエーターの駆動電圧値に
依存した変位感度特性を補正し、プローブと試料間の距
離を一定とする安定な位置制御を行い、またこれにより
マルチプローブヘッドを構成して小型で高精度のマルチ
プローブを実現したものである。
According to the present invention, the control circuit having the above configuration corrects the displacement sensitivity characteristic depending on the drive voltage value of the actuator for controlling the position of the probe, and stabilizes the position control for keeping the distance between the probe and the sample constant. In addition, the multi-probe head is configured by this, and a compact and highly accurate multi-probe is realized.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 [実施例1]図1に本発明における実施例1のプローブ
を有するSTMの構成図を示す。本実施例に示すSTM
は観察試料とこれに対向するプローブの間にバイアス電
圧を印加した際、流れるトンネル電流を検出するもので
ある。1は観察試料であり、これに接近してプローブ2
が対向している。プローブ2は図示せぬ積層型圧電素子
等のZ微動機構に取り付けられている。プローブ2は静
電力によりZ方向に駆動可能なカンチレバー型アクチュ
エータであり、電圧印加でZ方向に変位する。またカン
チレバーの一端には先鋭な導電性のTip(ティップ)
3が形成され、対向する観察試料間を流れるトンネル電
流を検出する。この時用いたプローブの構成について説
明する。プローブ2は静電力駆動型のカンチレバーであ
る。カンチレバー型プローブは支持体9上に絶縁層10
を介して作製されている。そしてプローブ2は支持体9
及びプローブ2側に構成した駆動電極11間にアクチュ
エータ駆動信号を印加することによりZ方向に変位す
る。表面観察時、プローブ2と試料1の間にバイアス回
路4によリバイアス電圧を印加した状態でZ微動機構を
動かし、トンネル電流が流れる程度までプローブを試料
に近づけ両者間の距離を一定とするようにプローブ2を
制御しサーボをかけておく。この状態でXY微動駆動回
路5を介してXY微動駆動機構6を2次元走査し、表面
観察を行う。この時試料表面の微小な凹凸により変化し
たトンネル電流(Jt)が検出される。これを制御回路
7に取り込みXY走査信号に同期して処理することでS
TM像を得る。STM像はトンネル電流像とトポ像(距
離制御信号像)に対し二次元FFTなどの画像処理を行
った後、トンネル電流像とトポ像をディスプレイ8に出
力する。また観察場所を変えるときには、図示せぬXY
粗動機構により試料をXY方向に移動させ、所望の領域
にプローブ2を移動して観察を行う。
Embodiments of the present invention will be described below. [Embodiment 1] FIG. 1 is a block diagram of an STM having a probe according to Embodiment 1 of the present invention. STM shown in this embodiment
Is to detect a tunnel current flowing when a bias voltage is applied between the observation sample and the probe facing the observation sample. Reference numeral 1 is an observation sample.
Are facing each other. The probe 2 is attached to a Z fine movement mechanism such as a laminated piezoelectric element (not shown). The probe 2 is a cantilever type actuator that can be driven in the Z direction by electrostatic force, and is displaced in the Z direction when a voltage is applied. Also, a sharp conductive Tip is attached to one end of the cantilever.
3 is formed, and the tunnel current flowing between the observation samples facing each other is detected. The configuration of the probe used at this time will be described. The probe 2 is an electrostatic force drive type cantilever. The cantilever type probe has an insulating layer 10 on a support 9.
It is made through. The probe 2 is the support 9
Also, by applying an actuator drive signal between the drive electrodes 11 configured on the probe 2 side, the actuator is displaced in the Z direction. When observing the surface, the Z fine movement mechanism is moved while the re-bias voltage is applied between the probe 2 and the sample 1 by the bias circuit 4, and the probe is brought close to the sample to the extent that the tunnel current flows so that the distance between them is constant. Control the probe 2 and apply the servo. In this state, the XY fine movement drive mechanism 6 is two-dimensionally scanned through the XY fine movement drive circuit 5 to observe the surface. At this time, a tunnel current (Jt) changed due to minute irregularities on the sample surface is detected. This is taken into the control circuit 7 and processed in synchronization with the XY scanning signal to obtain S
Obtain a TM image. The STM image is subjected to image processing such as two-dimensional FFT on the tunnel current image and the topo image (distance control signal image), and then the tunnel current image and the topo image are output to the display 8. Also, when changing the observation location, XY not shown
The sample is moved in the XY directions by the coarse movement mechanism, and the probe 2 is moved to a desired area for observation.

【0009】次に、試料観察時のプローブの位置制御に
ついて説明する。前述したように、制御回路は試料観察
時にプローブと試料間の距離が一定となるようにサーボ
をかけている。図1においてプローブ2から検出したト
ンネル電流Jtは、電流電圧変換回路12で電圧に変換
される。この電流電圧変換回路12出力(Vt)を対数
変換回路13に入力し、対数変換回路出力Log(V
t)はZサーボ回路14に入る。Zサーボ回路14で
は、対数回路出力Log(Vt)からアクチュエータ特
性の非線形性に起因する変位感度の違いを補正データ用
メモリ15出力をもとに補正して、プローブと試料間の
距離が一定になるように距離制御信号16を出力する。
この距離出力信号16を増幅器17で増幅後、プローブ
をZ方向に駆動するプローブ駆動電極に印加して、静電
力で駆動することによリプローブと試料間の距離は一定
に保たれる。
Next, the position control of the probe when observing the sample will be described. As described above, the control circuit applies servo so that the distance between the probe and the sample is constant during sample observation. The tunnel current Jt detected from the probe 2 in FIG. 1 is converted into a voltage by the current-voltage conversion circuit 12. The output (Vt) of the current-voltage conversion circuit 12 is input to the logarithmic conversion circuit 13, and the logarithmic conversion circuit output Log (V
t) enters the Z servo circuit 14. The Z servo circuit 14 corrects the difference in displacement sensitivity due to the nonlinearity of the actuator characteristics from the logarithmic circuit output Log (Vt) based on the output of the correction data memory 15 so that the distance between the probe and the sample becomes constant. The distance control signal 16 is output so that
After the distance output signal 16 is amplified by the amplifier 17, it is applied to the probe drive electrode for driving the probe in the Z direction and driven by electrostatic force, so that the distance between the probe and the sample is kept constant.

【0010】続いて本発明の特徴である補正用メモリ1
5及びZサーボ回路14について図2を用いて説明す
る。図2において対数変換回路11出力Log(Vt)
はZサーボ回路14に入る。プローブ−媒体間を流れる
電流がトンネル電流の場合、Log(Vt)出力はプロ
ーブ媒体間の距離信号に比例している。これを一定とす
るようにZサーボ回路14は距離制御信号16を出力す
る。先ずLog(Vt)出力は減算器201に入り、距
離設定値Z0との減算を行ってエラー信号(err)と
なる。続いてエラー信号errは誤差信号補正回路20
2に入る。誤差信号補正回路202は補正データ用メモ
リ15を参照して、駆動電圧値に依って変化するアクチ
ュエータ変位感度により影響されるエラー信号err
を、駆動電圧に依らない補正エラー信号ERRに変換す
る。この補正用メモリの内容については後述する。補正
エラー信号ERRはPI制御回路203に入り、比例積
分制御されて距離制御信号16(U)となる。PI制御
回路203は入力ERRに対して以下の制御信号を発生
する。 U=Kp・ERR+Ki・∫ERR…(1) ただしKp.Kiは制御パラメータ。この距離制御信号
16は、増幅器(図1の17)により増幅後、駆動電極
11に印加される。また距離制御信号16は補正用メモ
リ15の値によって補正回路204で補正されて補正距
離制御信号となり、表面の凹凸を表すトポ信号としてデ
ィスプレイ9に出力される。
Next, the correction memory 1 which is a feature of the present invention
5 and the Z servo circuit 14 will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the logarithmic conversion circuit 11 output Log (Vt)
Enters the Z servo circuit 14. When the current flowing between the probe and the medium is a tunnel current, the Log (Vt) output is proportional to the distance signal between the probe medium. The Z servo circuit 14 outputs a distance control signal 16 so as to keep this constant. First, the Log (Vt) output enters the subtractor 201, and subtracts it from the distance set value Z0 to generate an error signal (err). Then, the error signal err is output to the error signal correction circuit 20.
Enter 2. The error signal correction circuit 202 refers to the correction data memory 15, and the error signal err influenced by the actuator displacement sensitivity that changes depending on the driving voltage value.
Is converted into a correction error signal ERR that does not depend on the drive voltage. The contents of this correction memory will be described later. The correction error signal ERR enters the PI control circuit 203 and undergoes proportional-plus-integral control to become the distance control signal 16 (U). The PI control circuit 203 generates the following control signals for the input ERR. U = Kp.ERR + Ki.∫ERR ... (1) However, Kp. Ki is a control parameter. The distance control signal 16 is applied to the drive electrode 11 after being amplified by an amplifier (17 in FIG. 1). Further, the distance control signal 16 is corrected by the correction circuit 204 according to the value of the correction memory 15 to become a corrected distance control signal, which is output to the display 9 as a topo signal indicating the unevenness of the surface.

【0011】さらに図3を用いて補正データ用メモリの
説明を行う。前述したように本実施例ではプローブをZ
方向に駆動するアクチュエータとして静電力でZ方向に
駆動可能なカンチレバー型アクチュエータを用いた。静
電力駆動のカンチレバーのZ変位は、カンチレバーのサ
イズが幅W、長さL、厚さtで、駆動電極間のギャップ
g、駆動電極間の印加電圧Vとする時以下の式で表され
る。即ち、プローブ先端のZ方向の変位量(δ:ギャッ
プ変化量)は、 δ=3/4×ε/E×L4×V2/t3/g2…(2) となる(図3(A))参照)。(ただしEはヤング率。
εは真空の誘電率で、δ<<gの時)本実施例ではカン
チレバーは、L=200μm、t=lμm、g=2μm
で構成した。従って δ=2.7×10-8×V2(m)…(3) この時の変位感度は dδ/dV=5.4×10-8×V(m/V):図3(B)…(4) で表される。この式から明らかなように、このアクチュ
エータ変位感度は印加電圧のDCレベルに依って大きく
変化する。従ってこのままアクチュエータを制御しよう
とすると、変位感度変化によリサーボ性能が大きく影響
を受ける。そこで本実施例では、変位感度の印加電圧特
性を図3(C)に示すように印加電圧に対し、折れ線近
似した。図3(C)では、変位感度特性が印加電圧値0
VでAl(μm/V)から、A2(μm/V)→A3
(μm/V)→A4(μm/V)と4段階に変化する折
れ線近似とした。実際には、式(4)に従って駆動電圧
を0Vから5Vまで印加した時、変位量が最大675n
m変位し、この時の変位感度は、0から270nm/V
と変化した。この時 駆動電圧値0≦V<2の時、変位感度 54nm/V→Al 駆動電圧値2≦V<3の時、変位感度 135nm/V→A2 駆動電圧値3≦V<4の時、変位感度 189nm/V→A3 駆動電圧値4≦V<5の時、変位感度 243nm/V→A4 と変位感度を折れ線近似し、Zサーボ回路の入/出力で
エラー信号に対しアクチュエータの変位感度が一定と見
なせるように、Zサーボ信号の入力値:エラー信号を補
正した。補正係数として、駆動電圧値に対し1/Al、
1/A2、1/A3、1/A4に比例した補正係数を設
定した。さらにこの補正係数をアクチュエータの駆動電
圧に対応した距離制御信号をアドレス線としてメモリ1
5にストアした。このメモリを参照しながらアクチュエ
ータの制御を行うことで、アクチュエータの駆動電圧レ
ベルに依らず、アクチュエータの非線形性を補償した安
定なZサーボ制御を実現し、安定したSTM像を得た。
なお本実施例ではアクチュエータの変位特性を4本の折
れ線近似で行い、変位感度ばらつきを4段階で補償する
ようにしたが、メモリ容量の余裕があれば、もっと細か
く補償するようにしても良い。また本実施例のようにプ
ローブからの検出信号を補正するのでなく、Zサーボ回
路の制御パラメータ(Kp、Ki)をアクチュエータD
Cの駆動電圧値で補正するようにしても良い。
Further, the correction data memory will be described with reference to FIG. As described above, in this embodiment, the probe is Z
A cantilever type actuator that can be driven in the Z direction by electrostatic force was used as the actuator that drives in the direction. The Z displacement of the cantilever driven by electrostatic force is expressed by the following formula when the size of the cantilever is width W, length L, thickness t, and the gap g between the drive electrodes and the applied voltage V between the drive electrodes are given. . That is, the displacement amount (δ: gap change amount) of the probe tip in the Z direction is δ = 3/4 × ε / E × L 4 × V 2 / t 3 / g 2 (2) (FIG. 3 ( See A))). (However, E is Young's modulus.
(ε is the dielectric constant of vacuum, and when δ << g) In this embodiment, the cantilever has L = 200 μm, t = 1 μm, and g = 2 μm.
Composed of. Therefore, δ = 2.7 × 10 −8 × V 2 (m) (3) The displacement sensitivity at this time is dδ / dV = 5.4 × 10 −8 × V (m / V): FIG. 3 (B) It is represented by (4). As is clear from this equation, this actuator displacement sensitivity changes greatly depending on the DC level of the applied voltage. Therefore, if it is attempted to control the actuator as it is, the re-servo performance is greatly affected by the change in displacement sensitivity. Therefore, in this embodiment, the applied voltage characteristic of the displacement sensitivity is approximated to a broken line with respect to the applied voltage as shown in FIG. In FIG. 3C, the displacement sensitivity characteristic shows that the applied voltage value is 0.
From Al (μm / V) at V, A2 (μm / V) → A3
(Μm / V) → A4 (μm / V), which is a polygonal line approximation that changes in four steps. Actually, when the drive voltage is applied from 0V to 5V according to the equation (4), the maximum displacement amount is 675n.
The displacement sensitivity is 0 to 270 nm / V.
Has changed. At this time, when the drive voltage value is 0 ≦ V <2, the displacement sensitivity is 54 nm / V → Al When the drive voltage value is 2 ≦ V <3, the displacement sensitivity is 135 nm / V → A2 When the drive voltage value is 3 ≦ V <4, the displacement is Sensitivity 189 nm / V → A3 When the drive voltage value is 4 ≦ V <5, displacement sensitivity is 243 nm / V → A4 and the displacement sensitivity is approximated by a broken line, and the displacement sensitivity of the actuator is constant with respect to the error signal at the input / output of the Z servo circuit. The input value of the Z servo signal: the error signal was corrected so that As a correction coefficient, 1 / Al for the drive voltage value,
A correction coefficient proportional to 1 / A2, 1 / A3, and 1 / A4 was set. Further, this correction coefficient is used as a memory 1 with a distance control signal corresponding to the drive voltage of the actuator as an address line.
Stored in 5. By controlling the actuator while referring to this memory, stable Z-servo control that compensates the nonlinearity of the actuator is realized regardless of the drive voltage level of the actuator, and a stable STM image is obtained.
In this embodiment, the displacement characteristic of the actuator is approximated by four broken lines to compensate the displacement sensitivity variation in four steps. However, if the memory capacity has a margin, it may be compensated more finely. Further, instead of correcting the detection signal from the probe as in this embodiment, the control parameters (Kp, Ki) of the Z servo circuit are set to the actuator D.
You may make it correct | amend with the drive voltage value of C.

【0012】[実施例2]図4に本発明による第二の実
施例としてマルチプローブを有する記録再生装置の構成
図を示す。本実施例に示す記録再生装置は記録媒体と、
これに対向したプローブの間にバイアス電圧を印加した
際に流れるトンネル電流を検出する複数本のプローブを
用いて情報のやりとりを行うものである。図4に従い、
記録再生装置の構成について説明する。402は記録媒
体であり、これに接近してマルチプローブヘッド401
が対向している。マルチプローブヘッド401には16
本のプローブ400が形成されている。マルチプローブ
ヘッド401はXY方向の駆動機構であるXYアクチュ
エータ403、さらに構造体404に取り付けられてい
る。一方、記録媒体402には、トラッキングパターン
405(凹状の溝もしくは表面電子状態の異なるパター
ン)が刻まれ、基台406に載っている。基台406
は、これを上下方向とα、β方向に移動させるZアクチ
ュエータ407を介して構造体404に取り付けられて
いる。401のマルチプローブヘッドは4×4のマトリ
ックス状に16本のプローブを並べたSi製マルチプロ
ーブヘッドである。各プローブは両もち梁上に形成した
平板部を、両もち梁のねじれ弾性を利用して静電力によ
り駆動するトーション型アクチュエータである。このア
クチュエータは実施例1のカンチレバー型と異なり、レ
バーのたわみ弾性と梁のねじれ弾性を独立に設定でき、
剛性と共振周波数に自由度のあるアクチュエータの設計
ができる。また駆動電極420間に電圧印加することで
Z方向に変位する。(トーション型アクチュエータの詳
細と作成法は後述する。)またレバーの一端には先鋭な
導電性のティップが形成され、対向する記録媒体間のト
ンネル電流を検出する。
[Embodiment 2] FIG. 4 is a block diagram of a recording / reproducing apparatus having a multi-probe according to a second embodiment of the present invention. The recording / reproducing apparatus according to the present embodiment includes a recording medium,
Information is exchanged using a plurality of probes that detect a tunnel current flowing when a bias voltage is applied between the probes facing each other. According to FIG.
The configuration of the recording / reproducing apparatus will be described. Reference numeral 402 is a recording medium.
Are facing each other. 16 for multi-probe head 401
A book probe 400 is formed. The multi-probe head 401 is attached to an XY actuator 403, which is a driving mechanism in the XY directions, and a structure 404. On the other hand, on the recording medium 402, a tracking pattern 405 (a concave groove or a pattern having a different surface electronic state) is engraved and placed on the base 406. Base 406
Is attached to the structure 404 via a Z actuator 407 that moves it in the vertical direction and in the α and β directions. The multi-probe head 401 is a Si multi-probe head in which 16 probes are arranged in a 4 × 4 matrix. Each probe is a torsion type actuator that drives a flat plate portion formed on both cantilever beams by electrostatic force by utilizing the torsional elasticity of both cantilever beams. Unlike the cantilever type of the first embodiment, this actuator can set the flexural elasticity of the lever and the torsional elasticity of the beam independently,
It is possible to design an actuator with flexibility in rigidity and resonance frequency. Further, when a voltage is applied between the drive electrodes 420, it is displaced in the Z direction. (Details of the torsion type actuator and a method of making the same will be described later.) A sharp conductive tip is formed at one end of the lever to detect a tunnel current between opposing recording media.

【0013】次に記録再生の概略について説明する。記
録再生の際マルチプローブヘッド401の各プローブ4
00は対向する記録媒体402とトンネル電流が流れる
程度まで近づいている。この時各プローブからのトンネ
ル電流信号はプローブヘッド制御回路411を介してZ
サーボ回路408に入り、Zサーボ回路408は各プロ
ーブと対向する記録媒体間の距離を一定とするような距
離制御信号409を出力する。各プローブをZ方向に独
立に駆動する距離制御信号409はアクチュエータ駆動
回路410を経て、各アクチュエータの電極に印加され
る。さらにこの距離制御信号409を元に、傾き補正回
路412はマルチプローブヘッド401と記録媒体40
2間の傾きを補正する。また記録再生時には走査回路4
15はXY走査信号416によリプローブヘッド401
を記録媒体402に対しXY方向に走査する。この時ト
ラッキング制御回路417は各プローブ400のトンネ
ル電流変化からトラッキングパターン405のエッジ位
置を検出し、トラッキングパターン405とマルチプロ
ーブヘッド401の位置ずれをXYアクチュエータ40
3で補正する。この状態で電圧印加回路414は各プロ
ーブと記録媒体間のトンネル電流を変調し記録媒体上に
記録ビットを形成する。図5は、本実施例で用いたトー
ション型アクチュエータの構造を説明する斜視図であ
る。絶縁層502上に固定電極503を形成した基板5
01に空隙504をもって機械可動部が形成してある。
機械可動部は回転支持を行う両持ちの梁509とプロー
ブ508よりなり、支持部510により支持してある。
レバー508上には駆動用の上電極507、情報入出力
用ティップ512、情報入出力用配線513が形成して
ある。本実施例によるプローブの駆動方法は以下の通り
である。固定電極503への電圧印加によってレバー後
端部が固定電極503に引き寄せられ、梁509がねじ
れることにより、プローブ508全体が両持ち梁509
の軸回りに回転し、プローブ508先端に設けられたテ
ィップ512が対向する記録媒体側に接近する。
Next, an outline of recording / reproducing will be described. When recording / reproducing, each probe 4 of the multi-probe head 401
00 is close to the recording medium 402 facing it to the extent that a tunnel current flows. At this time, the tunnel current signal from each probe is transmitted to Z through the probe head control circuit 411.
Entering the servo circuit 408, the Z servo circuit 408 outputs a distance control signal 409 for keeping the distance between the recording medium facing each probe constant. The distance control signal 409 for independently driving each probe in the Z direction is applied to the electrode of each actuator via the actuator drive circuit 410. Further, based on this distance control signal 409, the tilt correction circuit 412 causes the multi-probe head 401 and the recording medium 40
Correct the inclination between the two. Further, at the time of recording / reproducing, the scanning circuit 4
15 is a reprobe head 401 according to an XY scanning signal 416.
Is scanned in the XY directions with respect to the recording medium 402. At this time, the tracking control circuit 417 detects the edge position of the tracking pattern 405 from the change in the tunnel current of each probe 400, and detects the positional deviation between the tracking pattern 405 and the multi-probe head 401 from the XY actuator 40.
Correct with 3. In this state, the voltage application circuit 414 modulates the tunnel current between each probe and the recording medium to form a recording bit on the recording medium. FIG. 5 is a perspective view illustrating the structure of the torsion actuator used in this example. Substrate 5 with fixed electrode 503 formed on insulating layer 502
A movable machine part is formed with a void 504 in 01.
The mechanically movable portion is composed of a beam 509 having both ends and a probe 508 for supporting the rotation, and is supported by a supporting portion 510.
An upper electrode 507 for driving, an information input / output tip 512, and an information input / output wiring 513 are formed on the lever 508. The method of driving the probe according to this embodiment is as follows. By applying a voltage to the fixed electrode 503, the rear end of the lever is pulled to the fixed electrode 503 and the beam 509 is twisted, so that the entire probe 508 is supported by the beam 509.
The tip 512 provided at the tip of the probe 508 approaches the facing recording medium side.

【0014】図6の作製工程図により、本実施例による
静電アクチュエータの作製工程を説明する。まず、Si
からなる基板501上にシリコン窒化膜を減圧CVD
(LPCVD)により3000オングストローム成膜し
絶縁層502を形成した。次に、レジストを塗布・パタ
ーニングした後スパッタリング法によりTiを50オン
グストローム、Ptを2000オングストローム堆積
し、レジストを除去することにより固定電極503を形
成した。次に酸化亜鉛をスパッタリング法により200
00オングストローム堆積させた後、フォトレジストを
塗布・パターニングし、過酸化水素とアンモニアの混合
水溶液により酸化亜鉛をエッチングし、犠牲層505を
形成した(図6(a))。次に酸化シリコンをスパッタ
リング法により10000オングストローム堆積させ
た。次に、レジストを塗布・パターニングした後、スパ
ッタリング法によりTiを50オングストローム、Au
を2000オングストローム堆積し、レジストを除去す
ることにより上電極507及びトンネル電流配線513
を形成した(図6(b))。次に、酸化シリコンをレジ
ストを用いてパターニングした後、反応性イオンエッチ
ング法にてCF4ガスを用いてエッチングし、機械可動
部形状をもつプローブ508とした(図6(c))。
The manufacturing process of the electrostatic actuator according to this embodiment will be described with reference to the manufacturing process chart of FIG. First, Si
Pressure CVD of a silicon nitride film on a substrate 501 made of
An insulating layer 502 was formed by forming a film of 3000 angstrom by (LPCVD). Next, after applying and patterning a resist, Ti of 50 angstrom and Pt of 2000 angstrom were deposited by a sputtering method, and the fixed electrode 503 was formed by removing the resist. Next, zinc oxide is sputtered to 200
After depositing 00 angstrom, a photoresist was applied and patterned, and zinc oxide was etched by a mixed aqueous solution of hydrogen peroxide and ammonia to form a sacrificial layer 505 (FIG. 6A). Next, silicon oxide was deposited to a thickness of 10000 angstrom by the sputtering method. Next, after applying and patterning a resist, Ti is sputtered by 50 angstrom and Au by sputtering.
Is deposited to 2000 angstrom and the resist is removed to form the upper electrode 507 and the tunnel current wiring 513.
Was formed (FIG. 6B). Next, after patterning silicon oxide using a resist, etching was performed using CF4 gas by a reactive ion etching method to obtain a probe 508 having a mechanically movable portion shape (FIG. 6C).

【0015】並行して行われる情報入出力用ティップ5
12の作製工程を説明する。まず、方位面(100)の
Si第二基板601を用意する。次に、第二基板601
表面にシリコン窒化膜602を減圧CVD(LPCV
D)により1000オングストローム堆積する(図6
(d))。次に、シリコン窒化膜を図6に示すパターン
形状にフォトエッチングにより除去し第二基板表面を露
出させる。次に、第二基板601を100℃に加熱した
水酸化カリウム水溶液を用いて結晶異方性エッチングに
より加工し、プローブ部分の型となる逆ビラミッド状の
凹部603を形成する(図6(e))。次に、残りの窒
化シリコンを、反応性イオンエッチング法により除去す
る。次に、レジストをパターニングし、真空蒸着法にて
Auを10000オングストローム成膜し、その後レジ
ストをアセトンで溶解することにより、探針512とな
るAuのパターンを形成した(図6(e))。次のステ
ップとして探針512を基板501上に圧力をかけ、第
二基板601の界面から引きはがすことにより情報入出
力用ティップ512を作製した。(図6(g)) 尚、第二基板601のエッチング方法としては、単結晶
シリコン、GaAs半導体等の結晶異方性エッチングは
もちろん、転写可能な形状にエッチングできるものであ
れば等方性エッチングを用いることもできる。また、保
護層602は第二基板601をエッチングするときの保
護膜であるから、この時のエッチング液に耐えられるも
のならば良い。また、ティップ512と第二基板601
との界面の密着性を低下させるために、第二基板601
上に剥離層を成膜しても良い。また、第一基板501上
に形成したプローブ508と第二基板601上に形成し
たティップ512との接合方法は、金属−金属間接合、
陽極接合等を用いることができる。最後に、酸化亜鉛の
犠牲層505を、酢酸水溶液にてエッチング除去し、プ
ローブ508と固定電極503間の空隙504を形成し
た。以上の作製工程により図5に示すトーションレバー
型プローブを得ることができた(図6(h))。このト
ーション型プローブを4×4ケ、計16個マトリックス
状に作製し、さらにSiウェハ上の各トーション型プロ
ーブ近傍にICプロセスを用いてトンネル電流検出アン
ゾを構成しマルチプローブヘッド401とした。
Information input / output tips 5 which are carried out in parallel
The manufacturing process of 12 will be described. First, a Si second substrate 601 having an azimuth plane (100) is prepared. Next, the second substrate 601
A silicon nitride film 602 is formed on the surface by low pressure CVD (LPCV
D) deposits 1000 angstroms (FIG. 6).
(D)). Next, the silicon nitride film is removed by photoetching in the pattern shape shown in FIG. 6 to expose the surface of the second substrate. Next, the second substrate 601 is processed by crystal anisotropic etching using an aqueous solution of potassium hydroxide heated to 100 ° C. to form an inverted pyramid-shaped concave portion 603 which serves as a mold for the probe portion (FIG. 6E). ). Next, the remaining silicon nitride is removed by the reactive ion etching method. Next, the resist was patterned, Au was formed into a film having a thickness of 10000 angstrom by a vacuum evaporation method, and then the resist was dissolved in acetone to form a pattern of Au serving as the probe 512 (FIG. 6E). In the next step, the probe 512 was pressed on the substrate 501 and peeled off from the interface of the second substrate 601, thereby producing the information input / output tip 512. (FIG. 6 (g)) As a method of etching the second substrate 601, not only crystal anisotropic etching of single crystal silicon, GaAs semiconductor, etc., but also isotropic etching if it can be etched into a transferable shape. Can also be used. Further, since the protective layer 602 is a protective film when the second substrate 601 is etched, any material that can withstand the etching liquid at this time may be used. In addition, the tip 512 and the second substrate 601
In order to reduce the adhesion of the interface with the second substrate 601,
You may form a peeling layer on it. Further, the method of joining the probe 508 formed on the first substrate 501 and the tip 512 formed on the second substrate 601 is metal-metal joining,
Anodic bonding or the like can be used. Finally, the zinc oxide sacrificial layer 505 was removed by etching with an acetic acid aqueous solution to form a gap 504 between the probe 508 and the fixed electrode 503. The torsion lever type probe shown in FIG. 5 was able to be obtained by the above manufacturing process (FIG. 6 (h)). A total of 16 4 × 4 pieces of this torsion type probe were formed in a matrix shape, and a tunnel current detection anzo was formed by using an IC process in the vicinity of each torsion type probe on the Si wafer to obtain a multi-probe head 401.

【0016】次にマルチプローブヘッド401に対向し
た記録媒体402の構成について説明する。記録媒体4
02に半導体プロセス等の微細加工により短冊状のトラ
ッキングパターンが刻まれている。記録媒体402の基
板電極上にはX方向に2μmピッチで幅200nm、深
さ30nmの凹溝がY方向に長さ50μmに渡り刻まれ
ている。記録媒体402としては、電圧電流のスイッチ
ング特性に対し、メモリ効果をもつ材料を用いた。基板
電極としてガラスや雲母などの平坦な基板上の金のエピ
タキシャル成長面を使用した。この上にトラッキング用
凹溝を形成し、この上に記録媒体としてスクアリウム−
ビス−6−オクチルアズレン(以下SOAZと略す)を
用い、ラングミュア・プロジェット法により、単分子膜
2層の累積膜をこの基板電極上に形成し記録媒体402
とした。413、408は本発明の特徴である補正デー
タ用メモリとZサーボ回路である。
Next, the structure of the recording medium 402 facing the multi-probe head 401 will be described. Recording medium 4
02, a strip-shaped tracking pattern is engraved by fine processing such as a semiconductor process. On the substrate electrode of the recording medium 402, concave grooves having a width of 200 nm and a depth of 30 nm are engraved in the X direction with a pitch of 2 μm and a length of 50 μm in the Y direction. As the recording medium 402, a material having a memory effect with respect to voltage-current switching characteristics was used. A gold epitaxial growth surface on a flat substrate such as glass or mica was used as a substrate electrode. A tracking groove is formed on this, and a squalium-
Bis-6-octylazulene (hereinafter abbreviated as SOAZ) was used to form a cumulative film of two monomolecular films on this substrate electrode by the Langmuir-Projet method to form a recording medium 402.
And Reference numerals 413 and 408 are a correction data memory and a Z servo circuit, which are features of the present invention.

【0017】図7に示す制御ブロックの構成図により、
プローブ制御の詳細を説明する。なおプローブ制御系全
体のシーケンスはプローブヘッド制御回路411からの
タイミングにより制御されている。本実施例に示す制御
回路はトンネル電流を検出する複数本のプローブと対向
する媒体間の距離制御回路に関するものである。本実施
例では各プローブからのトンネル電流信号をデジタル信
号に変換し、この信号からプローブヘッド制御回路41
1のタイミングにより各プローブを順次Z制御する制御
信号を発生するデジタルサーボ系を構成した。図7を用
いてマルチプローブのZ制御についての詳細を説明す
る。プローブ番号1〜nで示されるマルチプローブ70
1からのトンネル電流信号は、選択回路702につなが
っている。選択回路702は制御タィミングに従いマル
チプローブ701から一本、例えばn番目のプローブを
選択する。(図中:ln)選択されたn番目のプローブ
から検出されるトンネル電流信号は電圧変換された後、
A/D変換器703でA/D変換される。(ln
(t),tは、あるサンプリング時刻)さらにデジタル
化されたトンネル電流信号は対数変換回路704によ
り、プローブ−媒体間の距離に対して線形化される。
(図中:Log1n(t))そして対数変換回路704
の出力は、サーボ回路の設定値Z0との比較減算器70
5に入り、誤差信号(:en(t))となる。この時、
制御回路411は選択しているプローブの番号をロウ・
アドレス、現在プローブnを駆動している駆動電圧量U
nをカラム・アドレスで補正データ用メモリ413をア
ドレッシングする。メモリ413はプローブ番号、駆動
電圧に応じた補正係数711(例えば、1/Aln)を
誤差信号補正回路706に出力する。そこで補正回路7
06は、減算器705出力en(t)にメモリ413か
らの補正係数を乗じ、補正誤差信号(:En(t))と
する。この補正誤差信号をゼロするようにPI制御回路
707は距離制御信号Un(t)を生成する。この時P
I制御回路707は、メモリ712、713にストアさ
れたサンプリング時刻(t−1)における距離制御信号
及び補正誤差信号データ及び、サンプリング時刻(t)
における補正誤差信号En(t)から時刻(t)におけ
る新たな距離制御信号714Un(t)を生成する。同
時にメモリ712、713の値を更新する。距離制御信
号Un(t)は、D/A変換器708で再びアナログ信
号に変換された後、切り替え回路709により番号nプ
ローブをZ方向に駆動する駆動電極710に印加され
る。制御回路411は順次選択するプローブを切り替
え、全てのプローブのZ制御をする。なお一度アクチュ
エータに信号が印加された後、再び同じアクチュエータ
に信号が印加されるまでの間、アクチュエータはフロー
ティング状態になる。この間はアクチュエータの電極間
の容量により制御電圧が保持されており、アクチュエー
タの変位は保たれる。
From the block diagram of the control block shown in FIG.
The details of probe control will be described. The sequence of the entire probe control system is controlled by the timing from the probe head control circuit 411. The control circuit shown in this embodiment relates to a distance control circuit between a plurality of probes for detecting a tunnel current and a medium facing each other. In this embodiment, the tunnel current signal from each probe is converted into a digital signal, and the probe head control circuit 41 is converted from this signal.
A digital servo system for generating a control signal for sequentially performing Z control on each probe at the timing of 1 was constructed. Details of Z control of the multi-probe will be described with reference to FIG. 7. Multi-probe 70 indicated by probe numbers 1 to n
The tunnel current signal from 1 is connected to the selection circuit 702. The selection circuit 702 selects one, for example, the nth probe from the multi-probes 701 according to the control timing. (In the figure: ln) After the tunnel current signal detected from the selected n-th probe is voltage converted,
A / D conversion is performed by the A / D converter 703. (Ln
(T, t are certain sampling times) Further, the digitized tunnel current signal is linearized by the logarithmic conversion circuit 704 with respect to the distance between the probe and the medium.
(In the figure: Log1n (t)) and the logarithmic conversion circuit 704.
Of the servo circuit is compared with the set value Z0 of the servo circuit 70
5, the error signal (: en (t)) is obtained. This time,
The control circuit 411 sets the number of the selected probe to low.
Address, drive voltage amount U currently driving probe n
The correction data memory 413 is addressed using n as a column address. The memory 413 outputs a correction coefficient 711 (for example, 1 / Aln) according to the probe number and the drive voltage to the error signal correction circuit 706. Therefore, the correction circuit 7
06 multiplies the subtractor 705 output en (t) by the correction coefficient from the memory 413 to obtain a correction error signal (: En (t)). The PI control circuit 707 generates the distance control signal Un (t) so as to make the correction error signal zero. At this time P
The I control circuit 707 stores the distance control signal and the correction error signal data at the sampling time (t−1) stored in the memories 712 and 713, and the sampling time (t).
A new distance control signal 714Un (t) at time (t) is generated from the correction error signal En (t) at. At the same time, the values in the memories 712 and 713 are updated. The distance control signal Un (t) is converted into an analog signal again by the D / A converter 708 and then applied to the drive electrode 710 that drives the number n probe in the Z direction by the switching circuit 709. The control circuit 411 sequentially switches the probes to be selected and Z-controls all the probes. The actuator is in a floating state until a signal is applied to the actuator once and then a signal is applied to the same actuator again. During this time, the control voltage is held by the capacitance between the electrodes of the actuator, and the displacement of the actuator is maintained.

【0018】次にデータ補正用メモリ413の内容につ
いて説明する。前述のようにデータメモリ413には、
アクセスしているプローブ番号及び駆動電圧に応じて補
正係数711を誤差信号補正回路706に出力する。実
施例1と同様にデータメモリ413は駆動電圧値に依存
したアクチュエータの変位感度変化を吸収する。実際に
作製したプローブのサイズは図5でL=100μm、W
=100μm、t=lμm、a=10μm、b=50μ
m、であった。この時、トーション型レバーのパラメー
タを見積もると以下のようになった。両もち梁のねじれ
部の特性は 回転弾性定数 K=2・G・t3・a・m/b(N・m)…(5) ただしGはヤング率、mはa,tで決まる定数 ティップ部分でのレバーのZ方向弾性定数は k=K/L2 (N/m)…(6) (6)式に従って、計算するとk=0.87(N/m)
となる。一方、固定電極503と上電極507間に電圧
印加で発生する静電力は、ねじれ量が小さく、ティップ
先端のZ方向変位量が小さいとすると F=ε0・W・L・V2/(2・d2)(N)…(7) 従って、図5でギャップdを10μm、印加電圧を50
Vとするとプローブ先端のZ方向の変位量(δ:ギャッ
プ変化量)は、δ=F/kよりδ=1.3μmとなる。
この時の変位感度は実施例1と同様に dδ/dV=a・v(m/V)ただしaは定数…(8) と、変位感度が印加電圧のDCレベルに依って大きく変
化し、これによリサーボ性能が大きく影響を受ける。そ
こで、実施例1と同様に変位感度の印加電圧特性を図3
(C)に示すように印加電圧に対し、折れ線近似した。
即ち、駆動電圧を0Vから50Vまで印加した時、最大
1.3μm変位し、この時の変位感度は、0から52n
m/Vと変化した。そこで、 駆動電圧値 0≦V<10の時の変位感度 5nm/V→Anl 駆動電圧値 10≦V<20の時の変位感度 15nm/V→An2 駆動電圧値 20≦V<30の時の変位感度 25nm/V→An3 駆動電圧値 30≦V<40の時の変位感度 35nm/V→An4 駆動電圧値 40≦V<50の時の変位感度 45nm/V→An5 と変位特性を近似し、この感度変化を吸収するように、
各変位感度の逆数値に比例した値をメモリにストアし
た。(例えば、1/Anl、1/An2、1/An3、
1/An4、1/An5。nはn番目のプローブに対す
る補償量であることを意味する。) 本実施例では複数本のプローブを駆動している。複数本
のプローブをICプロセス等の微細加工で作成する場
合、加エプロセスのばらつきを避けることはできない。
このプロセスばらつきは、例えばプローブの膜厚、ギャ
ップのばらつきとなるので上記式よリアクチュエータの
変位感度特性ばらつきを招いた。実施例2では、プロー
ブ毎の変位特性ばらつきをも吸収するように補正データ
用メモリ413を用いた。例えばプローブ番号がn番目
を選択し、このプローブ番号に対する駆動信号量が25
Vであったとする。この時、補正データ用メモリに対
し、ロウアドレス=プローブ番号n、カラムアドレス=
駆動信号量25V、に対応したアドレスがアクセスさ
れ、補正データ用メモリ413は補正係数711として
1/An3を出力する。この補正係数に従って誤差信号
は補正され、新しい距離制御信号を生成する。この補正
係数の計測は、光学的な手法で予め各プローブの変位特
性を測定しておく。ないしは、全てのプローブからトン
ネル電流が検出できる状態でプローブヘッド制御回路4
11は、トーション型レバーの応答周波数以下のZ変調
信号を発生し、全てのプローブをZ方向に変調する(△
Un)。この時各プローブからの対数変換回路出力(△
Vn)をモニタし、各プローブについてPI制御出力U
nから対数変換回路出力の伝達特性Gmulti=△Vn/△
Unを測定する。これが全てのプローブで一定になるよ
うに補正メモリの係数を決定する。この測定をプローブ
ヘッドをZ方向に少しずつ動かしながら行うことで、補
正係数の駆動信号依存性を測定した。
Next, the contents of the data correction memory 413 will be described. As described above, in the data memory 413,
The correction coefficient 711 is output to the error signal correction circuit 706 according to the probe number being accessed and the drive voltage. Similar to the first embodiment, the data memory 413 absorbs the displacement sensitivity change of the actuator depending on the drive voltage value. The size of the probe actually manufactured is L = 100 μm, W in FIG.
= 100 μm, t = 1 μm, a = 10 μm, b = 50 μm
It was m. At this time, the parameters of the torsion type lever were estimated as follows. The characteristics of the twisted portion of both dovetail beams are rotational elastic constants K = 2 · G · t 3 · a · m / b (N · m) (5) where G is Young's modulus and m is a constant tip determined by a and t. The Z-direction elastic constant of the lever in the part is k = K / L 2 (N / m) (6) When calculated according to the equation (6), k = 0.87 (N / m)
Becomes On the other hand, the electrostatic force generated by applying a voltage between the fixed electrode 503 and the upper electrode 507 has a small amount of twist and a small amount of displacement in the Z direction at the tip of the tip is F = ε0 · W · L · V 2 / (2 · d 2 ) (N) ... (7) Therefore, in FIG. 5, the gap d is 10 μm and the applied voltage is 50 μm.
When V is set, the displacement amount (δ: gap change amount) of the probe tip in the Z direction is δ = 1.3 μm from δ = F / k.
The displacement sensitivity at this time is dδ / dV = av · (m / V) as in the first embodiment, where a is a constant ... (8), and the displacement sensitivity greatly changes depending on the DC level of the applied voltage. Re-servo performance is greatly affected by. Therefore, the applied voltage characteristic of the displacement sensitivity is shown in FIG.
As shown in (C), a polygonal line approximation was applied to the applied voltage.
That is, when the driving voltage is applied from 0 V to 50 V, the maximum displacement is 1.3 μm, and the displacement sensitivity at this time is 0 to 52 n.
It changed to m / V. Therefore, the displacement sensitivity when the drive voltage value 0 ≦ V <10 is 5 nm / V → Anl The displacement sensitivity when the drive voltage value 10 ≦ V <20 is 15 nm / V → The displacement when the An2 drive voltage value 20 ≦ V <30 Sensitivity 25 nm / V → An3 Displacement sensitivity when driving voltage value 30 ≦ V <40 35 nm / V → An4 Displacement sensitivity when driving voltage value 40 ≦ V <50 45 nm / V → An5 To absorb the change in sensitivity,
A value proportional to the reciprocal value of each displacement sensitivity was stored in the memory. (For example, 1 / Anl, 1 / An2, 1 / An3,
1 / An4, 1 / An5. n means a compensation amount for the n-th probe. ) In this embodiment, a plurality of probes are driven. When producing a plurality of probes by fine processing such as IC process, it is unavoidable that the variations in the processing process.
This process variation results in, for example, variation in the thickness of the probe and the gap, resulting in variation in displacement sensitivity characteristics of the re-actuator according to the above equation. In the second embodiment, the correction data memory 413 is used so as to absorb the displacement characteristic variation for each probe. For example, if the probe number is n, the drive signal amount for this probe number is 25
Suppose it was V. At this time, for the correction data memory, row address = probe number n, column address =
The address corresponding to the drive signal amount 25V is accessed, and the correction data memory 413 outputs 1 / An3 as the correction coefficient 711. The error signal is corrected according to this correction coefficient to generate a new distance control signal. For the measurement of the correction coefficient, the displacement characteristic of each probe is measured in advance by an optical method. Or, the probe head control circuit 4 can detect the tunnel current from all the probes.
Reference numeral 11 generates a Z modulation signal having a frequency equal to or lower than the response frequency of the torsion lever, and modulates all the probes in the Z direction (Δ
Un). At this time, the output of the logarithmic conversion circuit from each probe (△
Vn) is monitored and PI control output U for each probe
Transfer characteristic from n to logarithmic conversion circuit output Gmulti = ΔVn / Δ
Measure Un. The coefficient of the correction memory is determined so that this is constant for all probes. By performing this measurement while moving the probe head little by little in the Z direction, the drive signal dependence of the correction coefficient was measured.

【0019】記録再生は次のように行った。各プローブ
400と記録媒体402の間に電圧印加回路414によ
りバイアス電圧0.lV印加し、一定のトンネル電流
(lnA)が流れる程度まで近づけた。各プローブをZ
サーボ回路408によってZ方向に独立に駆動し、ln
Aの電流が流れるようにフィードバック制御を行った。
さらに各プローブの距離制御信号409をもとに、傾き
補正回路412はマルチプローブヘッド401と記録媒
体間の傾きを補正するα回転信号、β回転信号を発生
し、これをZアクチュエータ407に印加した。この状
態で記録媒体402の所望の位置までプローブを移動
後、バイアス電圧を変調し、6Vのパルス電圧をプロー
ブ400と記録媒体402の間に印加すると、瞬間的に
約0.lμAの電流が流れる大きさ10nmφのビット
が形成(記録)され、パルス電圧の印加後、走査を行っ
たところ、その状態を保持した。(再生)そこでこの低
抵抗状態にあるビットを”1”に対応づけ、高抵抗状態
の”0”と区別する。そして記録データに符号器418
で”0”、”1”の2値データヘのコード化を行い、復
号器419で2値化データの情報再生を行って、2値化
記録再生を行った。本実施例では、各プローブの変位特
性を折れ線近似し、制御を行った。このためプローブ本
数が増えても、それほど膨大なメモリを用いることな
く、かつどのプローブもばらつく事なく制御できた。ま
たプローブ本数が増えても制御系は大がかりにならず、
小型の記録再生装置が実現された。なお、本実施例で
は、プローブの変位特性が印加電圧の2乗に比例すると
して、これを折れ線近似した。しかしながら本実施例の
プローブも印加電圧が大きくなるとその変位特性は2乗
特性からずれる場合がある。この時も折れ線近似で特性
を近似することで、うまく制御できた。
Recording and reproduction were performed as follows. Between the probes 400 and the recording medium 402, a bias voltage of 0. LV was applied, and the voltage was brought close to the extent that a constant tunnel current (lnA) flowed. Z for each probe
Independently driven in the Z direction by the servo circuit 408, ln
Feedback control was performed so that the current A could flow.
Further, based on the distance control signal 409 of each probe, the tilt correction circuit 412 generates an α rotation signal and a β rotation signal for correcting the tilt between the multi-probe head 401 and the recording medium, and applied this to the Z actuator 407. . In this state, the probe is moved to a desired position on the recording medium 402, the bias voltage is modulated, and a pulse voltage of 6 V is applied between the probe 400 and the recording medium 402. A bit having a size of 10 nmφ in which a current of 1 μA flows was formed (recorded), and when scanning was performed after applying a pulse voltage, the state was maintained. (Reproduction) Therefore, the bit in the low resistance state is associated with "1" to distinguish it from "0" in the high resistance state. An encoder 418 is added to the recorded data.
Then, the binary data of "0" and "1" was coded, and the decoder 419 reproduced the information of the binary data to perform the binary recording / reproduction. In the present embodiment, the displacement characteristics of each probe were approximated to a broken line for control. For this reason, even if the number of probes increased, it was possible to control without using a huge memory and without variation of any probe. Even if the number of probes increases, the control system does not become large,
A compact recording / reproducing device has been realized. In this example, the displacement characteristic of the probe was proportional to the square of the applied voltage, and this was approximated by a broken line. However, the displacement characteristic of the probe of this embodiment may deviate from the square characteristic when the applied voltage increases. At this time as well, the characteristics could be approximated by the polygonal line approximation, and the control could be successfully performed.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明は、以上のような簡単な回路構成
により、プローブの位置制御を行うアクチュエーターの
駆動電圧値に依存した変位感度特性を補正し、プローブ
の安定な位置制御が可能な情報処理装置におけるプロー
ブの制御回路を実現できる。また、 本発明は、非線形
変位感度を有する複数本のプローブで構成されたマルチ
プローブヘッドを構成する場合においても、各プローブ
のばらつきのない安定した制御が可能で、小型化の容易
な情報処理装置におけるマルチプローブの制御回路を実
現することができる。
According to the present invention, with the above-mentioned simple circuit configuration, the displacement sensitivity characteristic depending on the driving voltage value of the actuator for controlling the position of the probe is corrected, and the information for stable position control of the probe is obtained. A control circuit for the probe in the processing device can be realized. Further, according to the present invention, even when a multi-probe head including a plurality of probes having a non-linear displacement sensitivity is configured, stable control without variations among the probes is possible, and an information processing device that can be easily miniaturized. It is possible to realize a multi-probe control circuit in.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明における実施例1の走査型トンネル顕微
鏡の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a scanning tunneling microscope according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1で用いたZ制御回路の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a Z control circuit used in FIG.

【図3】図1で用いたアクチュエータの変位特性を表す
グラフである。
FIG. 3 is a graph showing displacement characteristics of the actuator used in FIG.

【図4】本発明における実施例2のマルチプローブヘッ
ドを用いた記録再生装置の構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of a recording / reproducing apparatus using a multi-probe head according to a second embodiment of the present invention.

【図5】図4で用いたプローブ1本の斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of one probe used in FIG.

【図6】図4で用いたプローブの作製工程図である。FIG. 6 is a process drawing of the probe used in FIG.

【図7】図4で用いたZ制御系の構成図である。7 is a configuration diagram of a Z control system used in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 観察試料 2 プローブ 3 導電性ティップ 4 バイアス回路 7 制御回路 11 駆動電極 14 Zサーボ回路 15 補正データ用メモリ 401 マルチプローブヘッド 402 記録媒体 408 Zサーボ回路 408 ディスプレイ 411 プローブヘッド制御回路 413 補正データ用メモリ 414 電圧印加回路 415 走査回路 418 符号器 419 復号器 702 選択回路 705 減算器 706 誤差信号補正回路 707 PI制御回路 709 切り替え回路 1 Observation Sample 2 Probe 3 Conductive Tip 4 Bias Circuit 7 Control Circuit 11 Drive Electrode 14 Z Servo Circuit 15 Correction Data Memory 401 Multi-Probe Head 402 Recording Medium 408 Z Servo Circuit 408 Display 411 Probe Head Control Circuit 413 Correction Data Memory 414 Voltage application circuit 415 Scanning circuit 418 Encoder 419 Decoder 702 Selection circuit 705 Subtractor 706 Error signal correction circuit 707 PI control circuit 709 Switching circuit

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プローブとこれに対向する媒体との物理
現象から生じる信号を検出し、該検出信号に基づく位置
制御信号によってプローブの位置制御を行う情報処理装
置のプローブ制御回路において、前記プローブの位置制
御を行うアクチュエーターの駆動電圧値に依存した変位
感度特性を補正し、プローブと試料間の距離が一定にな
るように位置制御信号を出力する制御回路を有している
ことを特徴とするプローブ制御回路。
1. A probe control circuit of an information processing apparatus for detecting a signal generated from a physical phenomenon between a probe and a medium facing the probe, and controlling the position of the probe by a position control signal based on the detection signal. A probe having a control circuit that corrects displacement sensitivity characteristics depending on the drive voltage value of an actuator that performs position control and outputs a position control signal so that the distance between the probe and the sample becomes constant. Control circuit.
【請求項2】 前記制御回路は、プローブからの信号を
検出する信号検出回路と、プローブの位置制御信号に対
応してプローブからの検出信号を補正する補正回路と、
該補正回路の出力信号をもとにプローブと媒体間の位置
を制御するプローブ位置制御信号の発生回路とを有して
いることを特徴とする請求項1に記載のプローブ制御回
路。
2. The control circuit includes a signal detection circuit that detects a signal from the probe, and a correction circuit that corrects the detection signal from the probe in response to the position control signal of the probe.
The probe control circuit according to claim 1, further comprising a probe position control signal generation circuit that controls the position between the probe and the medium based on the output signal of the correction circuit.
【請求項3】 前記補正回路は、補正データをストアし
た補正データ用メモリの出力をもとにしてプローブから
の検出信号を補正する構成を備えていることを特徴とす
る請求項2に記載のプローブ制御回路。
3. The correction circuit according to claim 2, wherein the correction circuit has a configuration for correcting the detection signal from the probe based on the output of the correction data memory storing the correction data. Probe control circuit.
【請求項4】 前記補正データ用メモリは、その補正デ
ータとして前記プローブの位置制御を行うアクチュエー
ターの非線形性に起因する変位感度特性をストアしてい
ることを特徴とする請求項3に記載のプローブ制御回
路。
4. The probe according to claim 3, wherein the correction data memory stores displacement sensitivity characteristics resulting from non-linearity of an actuator that controls the position of the probe as the correction data. Control circuit.
【請求項5】 前記補正データが、プローブの位置制御
を行うアクチュエーターの非線形性を折れ線近似して前
記補正データ用メモリにストアされていることを特徴と
する請求項4に記載のプローブ制御回路。
5. The probe control circuit according to claim 4, wherein the correction data is stored in the correction data memory by performing a polygonal line approximation on the nonlinearity of an actuator that controls the position of the probe.
【請求項6】 複数のプローブとこれに対向する媒体と
の物理現象から生じる信号を信号検出回路を介して検出
し、該検出信号に基づく位置制御信号によってプローブ
の位置制御を行う情報処理装置のプローブ制御回路にお
いて、前記各プローブの位置制御を行うアクチュエータ
ーの駆動電圧値に依存した変位感度特性を、前記複数プ
ローブの内の一つのプローブ信号を順次選択して補正デ
ータ用メモリの出力をもとに補正し、前記各プローブと
試料間の距離が一定になるように位置制御信号を出力す
る制御回路を有していることを特徴とするプローブ制御
回路。
6. An information processing apparatus for detecting a signal generated from a physical phenomenon between a plurality of probes and a medium facing the probe through a signal detection circuit, and controlling the position of the probe by a position control signal based on the detection signal. In the probe control circuit, the displacement sensitivity characteristic depending on the drive voltage value of the actuator that controls the position of each probe is selected based on the output of the correction data memory by sequentially selecting one probe signal of the plurality of probes. And a control circuit for outputting a position control signal so that the distance between each probe and the sample becomes constant.
【請求項7】 前記プローブ制御回路は、プローブから
の信号を検出する信号検出回路と、複数プローブの内の
一つのプローブ信号を順次選択する選択回路と、プロー
ブの番号及びプローブ位置制御信号に対応してプローブ
からの検出信号を補正する補正回路と、該補正回路の出
力信号をもとにプローブと媒体間の位置を制御するプロ
ーブ位置制御信号の発生回路と、該プローブ位置制御信
号の発生回路の出力信号を対応するプローブに印加する
切り替え回路とを有していることを特徴とする請求項6
に記載のプローブ制御回路。
7. The probe control circuit corresponds to a signal detection circuit that detects a signal from a probe, a selection circuit that sequentially selects one probe signal from a plurality of probes, and a probe number and a probe position control signal. And a correction circuit for correcting the detection signal from the probe, a probe position control signal generation circuit for controlling the position between the probe and the medium based on the output signal of the correction circuit, and a probe position control signal generation circuit 7. A switching circuit for applying the output signal of the above to the corresponding probe.
The probe control circuit according to.
【請求項8】 前記補正回路は、アクチュエーターの変
位感度特性をストアした補正データ用メモリの出力をも
とにしてプローブからの検出信号を補正する構成を備え
ていることを特徴とする請求項7に記載のプローブ制御
回路。
8. The correction circuit has a configuration for correcting a detection signal from a probe based on an output of a correction data memory storing displacement sensitivity characteristics of an actuator. The probe control circuit according to.
【請求項9】 前記補正データが、プローブの位置制御
を行うアクチュエーターの変位感度特性を折れ線近似し
て補正データ用メモリにストアされていることを特徴と
する請求項8に記載のプローブ制御回路。
9. The probe control circuit according to claim 8, wherein the correction data is stored in a correction data memory by performing a polygonal line approximation of a displacement sensitivity characteristic of an actuator that controls the position of the probe.
【請求項10】 前記制御回路は、プローブと対向する
試料間の距離を制御するZ制御回路であることを特徴と
する請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載のプロー
ブの制御回路。
10. The probe control circuit according to claim 1, wherein the control circuit is a Z control circuit that controls a distance between the sample facing the probe and the sample. .
【請求項11】 前記制御回路は、アクチュエーター駆
動信号量に応じてプローブと試料間の距離を制御する制
御ループのゲインを補正する回路を有していることを特
徴とする請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の
プローブの制御回路。
11. The control circuit has a circuit for correcting the gain of a control loop for controlling the distance between the probe and the sample according to the actuator drive signal amount. 10. The control circuit for the probe according to any one of 10.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006138821A (en) * 2004-11-15 2006-06-01 Kyoto Univ Surface state measuring method and device, microscope, and information processor
JP4621908B2 (en) * 2004-11-15 2011-02-02 国立大学法人京都大学 Surface state measuring method, surface state measuring device, microscope, information processing device

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