JPH09306048A

JPH09306048A - 情報処理方法および情報処理装置

Info

Publication number: JPH09306048A
Application number: JP8145229A
Authority: JP
Inventors: Kyoji Yano; 亨治矢野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-05-15
Filing date: 1996-05-15
Publication date: 1997-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、原子間力顕微鏡の技術を応用した情
報処理において、記録時や再生時の誤りをより少なく
し、より高速な情報処理速度をもつ情報処理方法および
情報処理装置を提供することを目的としている。【解決手段】本発明は、探針を弾性体に支持して構成し
た複数のプローブを記録媒体に対向して配置し、前記記
録媒体に対して前記探針により物理作用を印加して前記
記録媒体の物理的状態または化学的状態を変化させるこ
とにより情報を記録する情報処理方法または情報処理装
置において、前記プローブの機械特性が少なくとも２種
類以上にわたっていることを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は走査型顕微鏡探針を
記録媒体に対して相対的に２次元走査させながら記録媒
体に情報を記録し、記録された情報を再生する記録再生
方法及び記録再生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、情報を記録する方法としては、磁
気テープや磁気ディスク等のような磁気的方法、半導体
素子のような電気的方法等が広く一般に用いられてい
る。しかし、情報の大型化にともなって、情報記録の大
容量化への要求が非常に強くなってきている。一方近
年、物質の表面を原子オーダーの分解能で観察できる走
査型トンネル顕微鏡（以下ＳＴＭという）［Ｇ．Ｂｉｎ
ｎｉｇｅｔａｌ．，ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗ
Ｌｅｔｔｅｒｓ第４９巻５７頁（１９８２）］が開
発され、原子、分子レベルの実空間観察が可能になって
きた。走査型トンネル顕微鏡は、トンネル電流を一定に
保つように探針電極と試料の距離を制御しながら走査
し、その時の制御信号から試料表面の電子雲の情報、試
料の形状をサブナノメートルのオーダーで観測すること
ができる。また、物質の表面をやはり高分解能で観察で
きる手段として原子間力顕微鏡（以下ＡＦＭという）が
開発されている。ＳＴＭあるいはＡＦＭ等、試料表面を
探針を用いて２次元走査を行い、その探針と試料表面の
相互作用から試料表面の物理情報を観測する手段は一般
に走査型探針顕微鏡（ＳＰＭ）といわれ、高分解能の表
面観察手段として注目されている。

【０００３】そこでこれらＳＰＭの原理を応用すれば、
十分に原子オーダー（サブナノメートルオーダー）での
高密度に記録再生を行うことが可能である。例えば、米
国特許第４，５７５，８２２号明細書にはＳＴＭを用い
て高密度に記録を行う方法が開示されている。また、特
開平１−２４５４４５号公報にはＡＦＭ技術を用いて絶
縁膜に電圧を印加して絶縁膜の導電率の変化を発生させ
ることにより、記録を行う技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
ＡＦＭの技術を用い、記録および再生等の情報処理を行
おうとするとき、プローブの速度を変化させたり記録媒
体の表面性等に場所による依存性があると、探針に寄生
振動が発生したり、所望の動きをしなかったりするため
に、記録時にビット抜けが生じたり、再生時に読み取り
エラーが発生する可能性があった。また、記録媒体の損
傷を抑制するためにプローブの移動速度を抑えると、記
録や再生のために時間がかかり、情報処理速度が遅くな
ってしまう可能性があった。そこで、本発明は上記課題
を解決するため、原子間力顕微鏡の技術を応用した情報
処理において、記録時や再生時の誤りをより少なくし、
より高速な情報処理速度をもつ情報処理方法および情報
処理装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、原子間力顕微鏡の技術を応用した情報処理
方法および情報処理装置を、つぎのように構成したもの
である。すなわち、本発明の情報処理方法は、探針を弾
性体に支持して構成した複数のプローブを記録媒体に対
向して配置し、前記記録媒体に対して前記探針により物
理作用を印加して前記記録媒体の物理的状態または化学
的状態を変化させることにより情報を記録する情報処理
方法において、前記プローブの機械特性が少なくとも２
種類以上にわたっていることを特徴としている。そし
て、それは、前記記録媒体と前記探針との間に働く相互
作用を検出することにより前記記録媒体に記録された情
報を再生することを特徴とするステップを含み、また、
前記記録媒体に対して前記探針により物理作用を印加す
る場合と、前記探針と前記記録媒体との間に働く相互作
用を検出する場合とに応じて、使用するプローブを選択
するように構成することができる。また、本発明の別の
情報処理方法は、探針を弾性体に支持して構成した複数
のプローブを記録媒体に対向して配置し、前記記録媒体
と前記探針との間に働く相互作用を検出することにより
前記記録媒体に記録された情報を再生する情報処理方法
において、前記プローブの機械特性が少なくとも２種類
以上にわたっていることを特徴としている。さらに、本
発明の情報処理装置は、記録媒体と、前記録媒体に対向
して配置された複数の探針と、各々の前記探針を支持す
る弾性体とから構成される複数のプローブと、前記記録
媒体に対して前記探針により物理作用を印加する物理作
用印加手段と、前記プローブと前記記録媒体の位置を移
動するプローブ位置移動手段とを具備した情報処理装置
において、前記プローブの機械特性が少なくとも２種類
以上にわたっていることを特徴としている。そして、そ
れは、前記記録媒体と前記探針との間に働く相互作用を
検出する相互作用検出手段を具備するようにし、または
前記記録媒体に対して前記探針により物理作用を印加す
る場合と、前記探針と前記記録媒体との間に働く相互作
用を検出する場合に応じて使用するプローブを選択する
プローブ選択手段を具備するように構成することができ
る。また、本発明の別の情報処理装置は、記録媒体と、
前記記録媒体に対向して配置された複数の探針と、各々
の前記探針を支持する弾性体とから構成される複数のプ
ローブと、前記記録媒体と前記探針との間に働く相互作
用を検出する相互作用検出手段と、前記探針と前記記録
媒体の位置を移動する探針位置移動手段とを具備した情
報処理装置において、前記弾性体の機械特性が少なくと
も２種類以上にわたっていることを特徴としている。本
発明における前記機械特性とは、バネ定数または共振周
波数等であり、また本発明においては、前記記録媒体と
前記探針の相対速度に基き使用するプローブの選択を行
うように構成し、またはプローブの機械特性に応じてそ
の探針と前記記録媒体の距離の制御を行うように構成し
てもよい。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明は、上記構成により前記し
た本発明の目的を達成するものであるが、本発明の情報
を記録する情報処理方法において、記録媒体とは電気的
状態、磁気的状態、光学的状態、化学構造、表面構造等
が変化することにより情報が記録される媒体である。ま
た、探針は前記記録媒体に対して接近あるいは接触した
状態で物理作用を施し、記録媒体に情報を記録するもの
である。また、ここでいう物理作用とは電圧、電流、磁
気、光、力等が挙げられる。各探針は各々弾性体に支持
されているが、弾性体とは通常のＡＦＭで用いられてい
るカンチレバー等をいう。本明細書においては探針と弾
性体とを合わせてプローブと呼ぶことにする。本発明で
はこのプローブの機械的特性は全てが同じではなく、目
的に応じて変えてある。

【０００７】また、上記した本発明の情報を再生する情
報処理方法においては、上記本発明の情報を記録する情
報処理方法において、前記記録媒体に対して前記探針に
より物理作用を印加して、前記記録媒体の物理的状態ま
たは化学的状態を変化させることにより情報を記録する
という動作の代わりに、前記記録媒体と前記探針との間
に働く相互作用を検出することにより前記記録媒体に記
録された情報を再生する動作をおこなう。この情報を再
生する情報処理方法においては、探針は前記記録媒体と
接近あるいは接触した状態で、前記記録媒体と相互作用
を発生し、この相互作用に基き記録媒体に記録された記
録情報を再生する。ここで、前記記録媒体と前記再生用
探針の間に発生する相互作用とは、原子間力、分子間
力、電流、電磁気力、磁力等である。

【０００８】本発明の情報を記録する情報処理方法にお
いては、このような情報の再生方法における前記記録媒
体と前記探針との間に働く相互作用を検出して前記記録
媒体に記録された情報を再生する動作を加えることによ
り、情報を記録するだけでなく記録された情報を再生す
るように構成することが可能となる。上記発明において
は、探針は弾性体に支持されてるが速い動きに対応しよ
うとすると共振周波数は高い方がよい。一方、探針が記
録媒体に接触して走査する場合、記録媒体へ加わる力は
バネ定数が小さいほうが小さくでき、媒体に不必要な力
が加わって損傷を与えることが少なくできる。また、探
針が記録媒体と非接触な状態で走査する場合でも、制御
の不都合などにより探針が記録媒体と衝突してしまう場
合があるが、この場合もバネ定数が小さいほうが記録媒
体へ与える影響を小さくすることができる。そこで、記
録媒体において強度が不足する部分には共振周波数が低
くてもバネ定数の小さい弾性体に支持された探針を用い
て走査すると記録媒体への損傷が少ない状態で走査する
ことができる。例えば記録媒体の強度の弱いところのプ
ローブのバネ定数を小さく設定する場合などがある。ま
た、異なる機械的特性をもつプローブを用意して、これ
を走査速度などに応じて使い分けるといった方法も可能
となる。一般的には記録媒体への損傷を軽減するために
はバネ定数の小さなプローブ、記録媒体への追従性を上
げるには共振周波数の大きなプローブを用いるようにす
ればよい。

【０００９】また、本発明においては、情報を記録する
ときに用いるプローブと、情報を再生するときの用いる
プローブをわけ、両者の機械的特性を別々に設定し、例
えば記録時には前者を、再生時には後者を使用すること
により、記録と再生をより最適化した状態で実行するこ
とができる。さらに、本発明においては、上記の動作に
加え、実際に記録または再生に関与していないプローブ
を記録媒体から遠ざけることにより、不必要な力を媒体
に加えたり、記録媒体との不必要な衝突を防ぐことがで
き記録媒体の損傷の抑制をより強く実行できる。すなわ
ち、本発明においては機械特性に応じて使用するプロー
ブを選択するので、この機械特性に応じて独立してプロ
ーブと記録媒体との距離を制御することによりこれを実
現できる。

【００１０】また、本発明の上記した情報処理装置にお
いて、記録媒体、プローブは上記した本発明の情報処理
方法で説明しとたものと同じである。物理作用印加手段
は前記探針により前記記録媒体に対して印加する物理作
用を発生させるもので電源、磁石、光源等である。プロ
ーブ位置移動手段は探針先端を記録または再生時に所望
の位置に移動させるものである。本発明においては探針
は弾性体に支持されており、通常はこの弾性体支持部と
試料との相対的位置を制御するものであり、例えばピエ
ゾ素子や、ステッピングモータ等がある。なお、探針か
ら記録媒体に力を印加する場合は、このプローブ位置移
動手段が前記物理作用印加手段を兼ね備えることができ
る。すなわち、プローブ位置移動手段によりプローブを
記録媒体に押し付けるように接近させることにより前記
探針が記録媒体に力を加えることができるようになる。
本発明のこの情報処理装置においても、上記した本発明
の情報処理方法と同様にプローブの機械的特性は全てが
同じではなく、目的に応じて変えてある。

【００１１】また、上記した本発明の情報を再生する情
報処理方法においては、上記した本発明の情報を記録す
る情報処理装置において、前記記録媒体に対して前記探
針により物理作用を印加する物理作用印加手段の代わり
に前記記録媒体と前記探針との間に働く相互作用を検出
する相互作用検出手段を具備しており、前記記録媒体と
前記探針との間に働く相互作用を検出することにより前
記記録媒体に記録された情報を再生する動作をおこな
う。本発明において探針は前記記録媒体と接近あるいは
接触した状態で、前記記録媒体と相互作用を発生し、こ
の相互作用に基き記録媒体に記録された記録情報を再生
する。ここで、前記記録媒体と前記再生用探針の間に発
生する相互作用とは、原子間力、分子間力、電流、電磁
気力、磁力等である。

【００１２】本発明の情報を記録する情報処理装置にお
いては、このような情報の再生装置における前記記録媒
体と前記探針との間に働く相互作用を検出する相互作用
検出手段を加えることにより、情報を記録するだけでな
く記録された情報を再生するように構成することが可能
となる。本発明のこのような情報処理装置において、探
針は弾性体に支持されているがこの弾性体のバネ定数、
共振周波数等の機械的特性は全て同じではなく、目的に
より変えてある。その効果、機械的特性の変え方等は上
記した上記処理方法で説明した通りである。

【００１３】また、本発明の情報を記録する情報処理装
置においては、前記記録媒体に対して前記探針により物
理作用を印加する場合と、前記探針と前記記録媒体との
間に働く相互作用を検出する場合の二つの場合に応じて
使用するプローブを選択するプローブ選択手段を具備す
るように構成することにより、情報を記録するときに用
いるプローブと、情報を再生するときの用いるプローブ
をわけ、両者の機械的特性を別々に設定することができ
る。すなわち、記録するときのプローブと、再生すると
きのプローブの機械特性を別々に設定し、記録時には前
者を、再生時には後者を使用する。これにより記録と再
生をより最適化した状態で実行することができる。

【００１４】また、本発明の情報を記録する情報処理装
置においては、前記記録媒体と前記探針の相対速度を決
定する速度決定手段と前記走査速度選択手段により決定
した走査速度に基き、使用するプローブを選択するプロ
ーブ選択手段を具備するように構成することにより、プ
ローブの移動速度に適した機械特性を持つプローブを用
いて情報処理を行うことが可能となる。さらに上記の構
成に加え、プローブの機械特性に応じて前記探針と前記
記録媒体の距離を制御する手段を具備するように構成す
ることにより、実際に記録または再生に関与していない
プローブを記録媒体から遠ざけることが可能となり、不
必要な力を媒体に加えたり、記録媒体との不必要な衝突
を防ぐことができ記録媒体の損傷の抑制をより強く実行
できる。すなわち、本発明においては機械特性に応じて
使用するプローブを選択するので、この機械特性に応じ
て独立してプローブと記録媒体との距離を制御すること
によりこれを実現できる。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。［実施例１］本発明による情報処理装置を用いた実施例
１の情報処理方法を説明する。図１は本実施例を実行す
るときに用いた記録再生装置である。本記録再生装置は
記録媒体１００、記録用探針１０４、再生用探針１０
５、カンチレバー１０６、カンチレバー１０７、電源１
０８、再生用電流アンプ１０９、Ｘ−Ｙ方向位置制御回
路１１０、記録媒体ステージ駆動機構１１２、記録媒体
ステージ１１３、マイクロコンピュータ１１４、記録用
プローブ距離制御機構１１５、再生用プローブ距離制御
機構１１６、プローブ制御回路１１７で構成されてい
る。さらに記録媒体１００はポリイミド（ＰＩ）ＬＢ膜
１０１、Ａｕ薄膜１０２、マイカ基板１０３から構成さ
れており、記録はポリイミドＬＢ膜の導電性の変化を用
いて記録を行う。Ａｕ薄膜１０２はマイカ１０３上に高
温で真空蒸着したもので、マイカ１０３上にエピタキシ
ャルに成長させたものである。

【００１６】本実施例では記録用探針１０４とそれを支
持するカンチレバー１０６を合わせて記録用プローブ１
１８と呼ぶ。また再生用探針１０５とそれを支持するカ
ンチレバー１０７を合わせて再生用プローブ１１９と呼
ぶ。本実施例において用いた記録用探針１０４、再生用
探針１０５はＳｉ製であるがその表面はスパッタ法によ
りＰｔをつけてある。記録用探針１０４表面のＰｔおよ
び再生用探針１０５表面のＰｔは電気的に電源１０８に
接続されている。

【００１７】記録用探針１０４はカンチレバー１０６に
より支持されているがこのカンチレバー１０６はＳｉＮ
製である。図１には記録用プローブは１本しか図示して
いないが、本実施例では５本の記録用プローブを用いて
いる。再生用探針１０５はカンチレバー１０７により支
持されているがこのカンチレバー１０７はカンチレバー
１０６と同じＳｉＮ製である。図１には再生用プローブ
は１本しか図示していないが、本実施例では５本の再生
用プローブを用いている。

【００１８】本実施例においては記録は高速に行いたい
ために共振周波数を高くする必要があった。記録用プロ
ーブ１１８のカンチレバー１０６の幅を広げることによ
り共振周波数をあげることはスペースの問題で実施でき
なかった。そのため、カンチレバー１０６の厚さを厚く
することにより共振周波数が所望の大きさになったが、
結果としてバネ定数は大きくなった。バネ定数が大きく
なると記録媒体へ与える影響が大きくなるが記録動作は
１回のみ行うものとしたためその影響は少ない。一方本
実施例では再生は何度も行う必要があったが、再生時は
記録時ほど高速性が必要でなかったので再生用プローブ
はバネ定数が記録用プローブより小さくなっており、そ
のため記録媒体へ与える影響は小さい。

【００１９】記録用プローブ１１８は５本ともに記録用
プローブ距離制御機構１１５に支持されている。記録用
プローブ距離制御機構１１５はステッピングモータとピ
エゾ素子から構成され、記録用探針１０４を５本同じよ
うに同時に図示ｚ方向に移動させることができる。再生
用プローブ１１９は５本ともに再生用プローブ距離制御
機構１１６に支持されている。再生用プローブ距離制御
機構１１６はステッピングモータとピエゾ素子から構成
され、再生用プローブ１０５を５本同じように同時に図
示ｚ方向に移動させることができる。

【００２０】電源１０８は記録用プローブ１１８、再生
用プローブ１１９、記録媒体１００のＰｔ部分に接続し
ており、マイクロコンピュータ１１４の指示により、記
録時には記録のためのパルス電圧を記録用探針１０４
に、印加し再生時には再生に必要なバイアス電圧を再生
用探針１０５に印加する。再生用電流アンプ１０９は再
生時に再生用プローブ１０５を通して記録媒体１００の
ポリイミドＬＢ膜１０１に流れる電流を検出し、その値
をマイクロコンピュータ１１４に送る。マイクロコンピ
ュータ１１４はその値に基き、情報を再生する。記録時
には例えば接地する等して、記録用探針によりＰＩＬＢ
膜に電圧がかかるようにする。

【００２１】記録媒体ステージ１１３は記録媒体１００
を保持する機構であり、記録媒体ステージ駆動機構１１
２は記録媒体ステージ１１３を図示Ｘ−Ｙ方向に移動す
ることにより記録用探針１０４、再生用プローブ１０５
と記録媒体１００のＸ、Ｙ方向の位置を移動させる。Ｘ
−Ｙ方向位置制御回路１１０はマクロコンピュータ１１
４の指示により記録媒体ステージ駆動機構１１２のＸ−
Ｙ方向の動きを制御する。

【００２２】記録を行うときは、まず、マイクロコンピ
ュータ１１４がプローブ制御回路１１７に記録動作を行
うことを示す信号を送る。プローブ制御回路１１７は記
録用プローブ距離制御機構１１５に記録用探針１０４を
記録媒体１００に接触させるように、また再生用プロー
ブ距離制御機構１１６に再生用プローブ１１９を記録媒
体１００から離すように指令する。この指令に従い、記
録用プローブ距離制御機構１１５は記録用プローブ１１
８を記録媒体１００に接近させ記録用探針１０４を記録
媒体１００に接触させる。また再生用プローブ距離制御
機構１１６は再生用プローブ１１９を記録媒体１００か
ら離す。

【００２３】次にマイクロコンピュータ１１４がＸ−Ｙ
方向位置制御回路１１０にＸ−Ｙ方向の位置に関する信
号を送り、Ｘ−Ｙ方向位置制御回路１１０からの制御信
号により記録媒体ステージ駆動機構１１２がＸ−Ｙ方向
に移動し、記録用探針１０４先端を記録媒体１００表面
の記録を行いたいＸ−Ｙ方向の位置へ移動する。その次
に、マイクロコンピュータ１１４の指令により、Ｘ−Ｙ
方向位置制御回路１１０が記録媒体ステージ駆動機構１
１２を５０Ｈｚでラスター走査を行う。そこで、マイク
ロコンピュータ１１４の指令により、電源１０８が記録
用のパルス電圧を発生し、記録用探針１０４を通して、
ＰＩＬＢ膜１０１に印加する。上記動作により電圧が印
加された部分のＰＩＬＢ膜１０１は導電性が上昇し、こ
れを記録ビットとする。

【００２４】本実施例では、”１”の情報に相当する場
所には記録のための電圧を印加することにより導電率を
上昇させる。また、”０”に相当するところでは記録の
ための電圧を印加することを行わず、導電率を変化させ
ない。再生を行うときは、まず、マイクロコンピュータ
１１４がプローブ制御回路１１７に再生動作を行うこと
を示す信号を送る。プローブ制御回路１１７は記録用プ
ローブ距離制御機構１１５に記録用探針１０４を記録媒
体１００から離すように、また再生用プローブ距離制御
機構１１６に再生用プローブ１１９を記録媒体１００に
接触させるように指令する。この指令に従い、記録用プ
ローブ距離制御機構１１５は記録用プローブ１１８を記
録媒体１００から離し、また再生用プローブ距離制御機
構１１６は再生用プローブ１１９を記録媒体１００に接
近させて、再生用探針１０５を記録媒体１００表面に接
触させる。

【００２５】次にマイクロコンピュータ１１４がＸ−Ｙ
方向位置制御回路１１０にＸ−Ｙ方向の位置に関する信
号を送り、Ｘ−Ｙ方向位置制御回路１１０からの制御信
号により記録媒体ステージ駆動機構１１２がＸ−Ｙ方向
に移動し、再生用プローブ１０５先端を記録媒体１００
表面の再生を行いたいＸ−Ｙ方向の位置へ移動する。そ
の次に、マイクロコンピュータ１１４の指令により、Ｘ
−Ｙ方向位置制御回路１１０が記録媒体ステージ駆動機
構１１２を１０Ｈｚでラスター走査を行う。このラスタ
ー走査の間にマイクロコンピュータ１１４の指令により
電源１０８が再生のためのバイアス電圧を発生させ、再
生用探針１０５とＡｕ薄膜１０２の間に電圧を印加す
る。このときＰＩＬＢ膜１０１に流れる電流は再生用電
流アンプ１０９により検出され、その値はマイクロコン
ピュータ１１４に送られる。”１”の情報に相当する場
所では導電率が上昇しているため電流が多く流れ、ま
た”０”に相当するところでは導電率が変化していない
ため、電流は少なく、これによりマイクロコンピュータ
１１４は情報”１”と”０”を再生する。本実施例にお
いては記録用のプローブの共振周波数が再生用のプロー
ブに比べて高いため、記録時のプローブの動きを速くす
ることができ、記録速度を向上させることができた。ま
た、再生時にはバネ定数の小さいプローブを用いること
により、安定な再生を行うことができた。

【００２６】［実施例２］つぎに、本発明の実施例２に
おける情報を再生する情報処理方法について説明する。
図２は、本発明の実施例２における情報を再生する情報
処理方法に用いた情報処理装置である。図２に示す情報
処理装置は情報の記録されているおおよその位置を把握
したのち、その得られた位置で正確に情報を再生するこ
とができる情報処理装置である。図２に示す情報処理装
置は、実施例１で示した情報処理装置における、記録用
探針１０４、再生用探針１０５、カンチレバー１０６、
カンチレバー１０７、記録用プローブ距離制御機構１１
５、再生用プローブ距離制御機構１１６、プローブ制御
回路１１７の代わりに、大面積用探針２０１、小面積用
探針２０２、カンチレバー２０３、カンチレバー２０
４、大面積用プローブ距離制御機構２０５、小面積用プ
ローブ距離制御機構２０６を具備している。

【００２７】本実施例ではまず大面積について走査を行
って、まず、望むべき情報が記録媒体のおおよそどの位
置にあるかを探したのち、その位置で情報の再生を詳細
に行う。本実施例において用いる装置は、記録媒体１０
０、再生用電流アンプ１０９、Ｘ−Ｙ方向位置制御回路
１１０、記録媒体ステージ駆動機構１１２、記録媒体ス
テージ１１３、マイクロコンピュータ１１４等、実施例
１に示すものと同じである。ただし、本実施例は再生を
行うものであり、記録動作を行うための機能は必要では
ない。

【００２８】本実施例では大面積用探針２０１とそれを
支持するカンチレバー２０３を合わせて大面積用プロー
ブ２０８と呼ぶ。また小面積用探針２０２とそれを支持
するカンチレバー２０４を合わせて小面積用プローブ２
０９と呼ぶ。本実施例において用いた大面積用探針２０
１、小面積用探針１０５はＳｉ製であるがその表面はス
パッタ法によりＰｔをつけてあり、電気的に電源１０８
に接続されている。大面積用探針２０１はカンチレバー
２０３により支持されているがこのカンチレバー２０３
はＳｉＮ製である。小面積用探針２０２はカンチレバー
２０４により支持されているがこのカンチレバー２０４
はカンチレバー２０３と同じＳｉＮ製である。本実施例
では大面積用プローブ２０８、小面積用プローブ２０９
共に一本である。

【００２９】本実施例では、大面積用プローブ２０８に
より記録媒体１００表面を大面積にわたり走査して、所
望の情報が記録されている位置を捜した後、小面積用プ
ローブ２０９により小面積を走査して情報の再生を正確
に行う。本実施例では、大面積用プローブ２０８のバネ
定数は０．０２Ｎ／ｍ、小面積用プローブ２０９のバネ
定数は０．１Ｎ／ｍであった。大面積用プローブ２０８
による走査は約１００μｍの走査範囲をもち、小面積用
プローブ２０９による走査は１μｍの走査範囲である。
走査範囲が大きいほうが記録媒体に不必要な力を加える
などして、記録媒体へ損傷を与える確率が高くなるが、
本実施例では大面積用プローブのバネ定数を小さくする
ことにより、この影響を少なくしている。大面積用プロ
ーブ２０８は大面積用プローブ距離制御機構２０５に支
持されている。大面積用プローブ距離制御機構２０５は
ステッピングモータとピエゾ素子から構成され大面積用
プローブ２０８を図示ｚ方向に移動させることができ
る。

【００３０】小面積用プローブ２０９は小面積用プロー
ブ距離制御機構２０６に支持されている。小面積用プロ
ーブ距離制御機構２０６はステッピングモータとピエゾ
素子から構成され小面積用プローブ２０８を図示ｚ方向
に移動させることができる。再生を行うときは、まず、
マイクロコンピュータ１１４がプローブ制御回路２０７
に大面積走査を行うことを示す信号を送る。プローブ制
御回路２０７は大面積用プローブ距離制御機構２０５に
大面積用探針２０１を記録媒体１００に接触させるよう
に、また小面積用プローブ距離制御機構２０６に小面積
用探針２０２を記録媒体１００から離すように指令す
る。この指令に従い、大面積用プローブ距離制御機構２
０５は大面積用探針２０１を記録媒体１００に接触さ
せ、また小面積用プローブ距離制御機構２０６は小面積
用プローブ２０２を記録媒体１００から離す。

【００３１】次にマイクロコンピュータ１１４がＸ−Ｙ
方向位置制御回路１１０にＸ−Ｙ方向の位置に関する信
号を送り、Ｘ−Ｙ方向位置制御回路１１０からの制御信
号により記録媒体ステージ駆動機構１１２がＸ−Ｙ方向
に移動し、大面積用探針２０１先端を記録媒体１００表
面の再生を行いたいＸ−Ｙ方向の位置へ移動する。次
に、マイクロコンピュータ１１４の指令により電源１０
８が再生のためのバイアス電圧を発生させ、大面積用探
針２０１とＡｕ薄膜１０２の間に電圧を印加する。この
ときＰＩＬＢ膜１０１に流れる電流は再生用電流アンプ
１０９により検出され、その値はマイクロコンピュータ
１１４に送られる。本実施例で用いた記録媒体の情報メ
カニズムは実施例１と同じである。従って、”１”の情
報に相当する場所では導電率が上昇しているため電流が
多くなり、また”０”に相当するところでは導電率が変
化していないため、電流値の上昇がない。これによりマ
イクロコンピュータ１１４は情報”１”と”０”を再生
する。この状態でマイクロコンピュータ１１４がＸ−Ｙ
方向位置制御回路１１０にＸ−Ｙ方向の走査に関する信
号を送り、Ｘ−Ｙ方向位置制御回路１１０からの制御信
号により記録媒体ステージ駆動機構１１２がＸ−Ｙ方向
に１００μｍの走査範囲にわたってラスター走査し、大
面積用探針２０１先端を記録媒体１００表面を走査す
る。本実施例では、記録された情報が記録媒体１００の
一部にしか存在していない。そこで、この大面積用プロ
ーブ２０８のラスター走査による再生動作で記録媒体１
００のＸ−Ｙ方向の位置のどの位置に記録ビットが存在
するかの情報が得られる。このとき、大面積用プローブ
２０８のバネ定数が小さいため、大面積用探針２０１は
完全には記録媒体１００表面をトレースしないが、記録
ビットの存在する位置を捜すことは十分可能であった。
大面積用プローブ２０４のバネ定数が小さい効果によ
り、１００μｍの走査によっても記録媒体に損傷を与え
ることが少なかった。以上の動作で得られた記録ビット
の位置情報に基き、同様の動作により今度は大面積用プ
ローブ２０８を記録媒体１００から離し、小面積用プロ
ーブ２０９を記録媒体１００表面に接触させて情報を再
生する。このときの走査領域は１μｍで走査周波数は１
００Ｈｚであった。この小面積の走査により記録された
情報を完全に再生することができた。本実施例において
は、大面積走査を行うときはバネ定数が小さなプローブ
を用いることにより、記録媒体への損傷を抑えることが
できた。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明においてはプロー
ブのバネ定数、共振周波数等の機械特性が少なくとも２
種類以上にわたるように構成されているから、記録媒体
の強度や走査速度等の状況に応じて、それらにより適切
に対応できる機械特性をもつプローブを選択して用いる
ことが可能となり、それによって記録媒体に与える損傷
等の影響を極力少なくして、より安定な情報処理、およ
びより高速の情報処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に用いた情報処理装置の構成を示す図
である。

【図２】実施例２で用いた情報装置の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１００：記録媒体１０１：ポリイミド（ＰＩ）ＬＢ膜１０２：Ａｕ薄膜１０３：マイカ基板１０４：記録用探針１０５：再生用探針１０６：カンチレバー１０７：カンチレバー１０８：電源１０９：再生用電流アンプ１１０：Ｘ−Ｙ方向位置制御回路１１２：記録媒体ステージ駆動機構１１３：記録媒体ステージ１１４：マイクロコンピュータ１１５：記録用プローブ距離制御機構１１６：再生用プローブ距離制御機構１１７：プローブ制御回路１１８：記録用プローブ１１９：再生用プローブ２０１：大面積用探針２０２：小面積用探針２０３：カンチレバー２０４：カンチレバー２０５：大面積用プローブ距離制御機構２０６：小面積用プローブ距離制御機構２０７：プローブ制御回路２０８：大面積用プローブ２０９：小面積用プローブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】探針を弾性体に支持して構成した複数のプ
ローブを記録媒体に対向して配置し、前記記録媒体に対
して前記探針により物理作用を印加して前記記録媒体の
物理的状態または化学的状態を変化させることにより情
報を記録する情報処理方法において、前記プローブの機械特性が少なくとも２種類以上にわた
っていることを特徴とする情報処理方法。
【請求項２】前記情報処理方法は、前記記録媒体と前記
探針との間に働く相互作用を検出することにより前記記
録媒体に記録された情報を再生することを特徴とするス
テップを含む請求項１に記載の情報処理方法。
【請求項３】前記記録媒体に対して前記探針により物理
作用を印加する場合と、前記探針と前記記録媒体との間
に働く相互作用を検出する場合とに応じて、使用するプ
ローブを選択することを特徴とする請求項２に記載の情
報処理方法。
【請求項４】探針を弾性体に支持して構成した複数のプ
ローブを記録媒体に対向して配置し、前記記録媒体と前
記探針との間に働く相互作用を検出することにより前記
記録媒体に記録された情報を再生する情報処理方法にお
いて、前記プローブの機械特性が少なくとも２種類以上にわた
っていることを特徴とする情報処理方法。
【請求項５】前記機械特性が、バネ定数であることを特
徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の情
報処理方法。
【請求項６】前記機械特性が、共振周波数であることを
特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の
情報処理方法。
【請求項７】前記情報処理方法は、前記記録媒体と前記
探針の相対速度に基き使用するプローブの選択が行われ
ることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項
に記載の情報処理方法。
【請求項８】前記情報処理方法は、プローブの機械特性
に応じてその探針と前記記録媒体の距離の制御が行われ
ることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項
に記載の情報処理方法。
【請求項９】記録媒体と、前記録媒体に対向して配置さ
れた複数の探針と、各々の前記探針を支持する弾性体と
から構成される複数のプローブと、前記記録媒体に対し
て前記探針により物理作用を印加する物理作用印加手段
と、前記プローブと前記記録媒体の位置を移動するプロ
ーブ位置移動手段とを具備した情報処理装置において、前記プローブの機械特性が少なくとも２種類以上にわた
っていることを特徴とする情報処理装置。
【請求項１０】前記情報処理装置は、前記記録媒体と前
記探針との間に働く相互作用を検出する相互作用検出手
段を具備していることを特徴とする請求項９に記載の情
報処理装置。
【請求項１１】前記情報処理装置は、前記記録媒体に対
して前記探針により物理作用を印加する場合と、前記探
針と前記記録媒体との間に働く相互作用を検出する場合
に応じて使用するプローブを選択するプローブ選択手段
を具備していることを特徴とする請求項１０に記載の情
報処理装置。
【請求項１２】記録媒体と、前記記録媒体に対向して配
置された複数の探針と、各々の前記探針を支持する弾性
体とから構成される複数のプローブと、前記記録媒体と
前記探針との間に働く相互作用を検出する相互作用検出
手段と、前記探針と前記記録媒体の位置を移動する探針
位置移動手段とを具備した情報処理装置において、前記弾性体の機械特性が少なくとも２種類以上にわたっ
ていることを特徴とする情報処理装置。
【請求項１３】前記機械特性が、バネ定数であることを
特徴とする請求項９〜請求項１２のいずれか１項に記載
の情報処理装置。
【請求項１４】前記機械特性が、共振周波数であること
を特徴とする請求項９〜請求項１２のいずれか１項に記
載の情報処理装置。
【請求項１５】前記情報処理装置は、前記記録媒体と前
記探針の相対速度を決定する速度決定手段と前記走査速
度選択手段により決定した走査速度に基いて使用するプ
ローブを選択するプローブ選択手段を具備していること
を特徴とする請求項９〜請求項１４のいずれか１項に記
載の情報処理装置。
【請求項１６】前記情報処理装置は、プローブの機械特
性に応じて前記探針と前記記録媒体の距離を制御する手
段を具備することを特徴とする請求項９〜請求項１５の
いずれか１項に記載の情報処理装置。