JPH04129043A - プローブユニット、該プローブユニットを備えた情報処理装置及び情報処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 本発明は、走査型トンネル顕微鏡の原理を用いたナノメ
ートルオーダーの記憶単位の記録、再生を可能とする情
報処理装置及び情報処理方法、かかる装置に用いるプロ
ーブユニットに関する。本発明で言う情報処理とは、情
報の記録、再生、消去を含めた処理を指す。

〔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（ＳＴＭ）が開発され、単結晶、非結
晶を問わず高い分解能を有する実空間像の測定が可能に
なり、しかも媒体に電流による損傷を与えずに低電力で
観察でき、更に大気中でも動作し、種々の材料に対して
用いることができるため広範な応用が期待されている。

ＳＴＭは金属の探針（チップ）と導電性物質との間に電
圧を加えてｌｎｍ程度の距離まで近づけるとトンネル電
流が発生する現象を利用している。この電流は両者の距
離の変化に非常に敏感であり探針の高さを一定に保って
走査することによって変化するトンネル電流（探針高さ
一定モード）、又はトンネル電流を一定に保って走査す
ることによって変化する探針の高さ方向フィードバック
量（トンネル電流一定モード）をモニターすることによ
って実空間の表面構造を描（ことができると同時に表面
電子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。この際、面内方向の分解能は〜１人程度である
。

従ってＳＴＭの原理を応用すれば十分に原子オーダー（
〜数人）での高密度記録再生を行うことが可能である。

記録・再生方法については大別して二つの方法に分類さ
れる。一つは表面の物理的な形状を変化させることによ
るもので、探針による物理的な変形レーザー光、電子線
等高エネルギー線による融解、微粒子の付着等で記録媒
体表面に物理的凸凹を形成する方法であり、もう一つは
物理的形状は変化させずに表面又はその近傍の可逆的な
電子状態の変化を利用する方法である。実用上は、記録
密度、消去、書換可能性の見地からは、後者の電子状態
を変化させる方法が有力であり、電気的なメモリー効果
を有する記録媒体が種々提案されている。

例えば、米国特許明細書第４，５７５，８２２号では、
下地電極上に絶縁性ないし半絶縁性の薄膜構造体を有し
、この薄膜構造体上、例えばシリコン基板上に形成され
たシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層膜界面等の電
荷蓄積可能な微細構造によって電気的なメモリー効果を
実現している。

又、特開昭６３−１６１５５２号公報及び特開昭６３１
６１５５３号公報では、π電子準位をもつ群とび電子準
位のみを持つ群を併有する分子をＬＢ法等の手法によっ
て電極上に積層した有機分子累積膜において電気的メモ
リー効果を見い出している。

さて、記録再生のためには試料を探針で数ｎｍ〜数μｍ
の範囲で走査する必要があり、その際の移動機構として
は圧電素子が用いられる。この例としては例えば、３本
の圧電素子をｘ、　　ｙ、　　ｚ方向に沿って互いに直
交するように組み合わせ、その交点に探針を配置したト
ライボッド型や、円筒型の圧電素子の外周面の電極を分
割して一端を固定し、他端に探針を取り付け、各々の分
割電極に対応させて円筒を撓ませて走査する円筒型など
のタイプがある。

さらに最近では、半導体加工技術を利用したマイクロメ
カニクスによって探針駆動機構を微細に複数形成する試
みがなされている。

例えば特開昭６２−２８１１３８号公報においては、Ｓ
ｉ基板上同一面内に、駆動機構を有する互いに独立な４
００個の片持梁を形成し、各片持梁上に設けられた計４
００個の探針を独立に駆動走査することによって記録、
再生速度の向上が計られている。

第９区にＳｉ基板上にマイクロマシーニング技術によっ
て形成された圧電バイモルフ型片持梁の構成図を示す（
Ｐｒｅｃｅｅｄｉｎｇ　ｏｆ　４ｔｈ　Ｉｎｔｅｒｎａ
ｔｉｏｎａｌＣｏ　ｎ　ｆ　ｅ　ｒ　ｅ　ｎ　ｃ　ｅ　
　ｏ　ｎ　　Ｓ　Ｔ　Ｍ　／　Ｓ　Ｔ　Ｓ　）。

第９図（ａ）は、その斜視図であり、第９図（ｂ）は、
第９図（ａ）のＡ−Ａ’　断面を示す図である。

Ｓｉ基板１上に２分割電極４ａ、４ｂ−ＺｎＯ圧電体５
−中間電極３−ＺｎＯ圧電体５−２分割電極２ａ。

２ｂと積層した片持梁形状を作り、その下のＳｉ基板の
一部を異方性エツチングにより除去して、Ｓｉ基板の端
部から、片持ちで支持されるように形成されている。

その圧電バイモルフからなる片持梁の先端には金属の探
針７が接着などにより取付けられ、引き比し電極６を通
してトンネル電流を検知する。

その際、片持梁の上側の２分割電極２ａ、　２ｂと中間
電極３の間に挟まれる２つの圧電体領域と下側の２分割
電極４ａ、　４ｂと中間電極３との間に挟まれた２つの
圧電体領域の各々にかける電圧を制御することにより、
片持梁を３次元方向に独立して動かすことができる。

〔発明が解決しようとしている課題〕

しかしながら、上述従来例においては、記録媒体の各単
位領域に対して相対的に変位し、記録、再生、消去など
の処理を施すことができる唯一の手段は探針によるもの
であり、１回の変位では一つの単位領域に対してしか処
理を行うことができない。

その為、連続する複数の単位領域に対して同一の処理を
一括して施せばよい場合にでも、一つ一つの単位領域に
対して順番に変位・処理しなければならず、処理に要す
る時間は処理量に比例して増大する。特に多量のデータ
を処理する場合、高速処理が不可能となる。

ここで対象となる一括処理には、消去、トラッキングパ
ターン形成、記録媒体の電気的なエイジング処理、リフ
レッシュメント処理等が含まれる。

そこで本発明の目的は、上記の従来例の欠点を解消し、
記録媒体の複数の単位領域に対して一括した処理を可能
とするプローブユニット、かかるプローブユニットを備
えた情報処理装置及び情報処理方法を提供することにあ
る。

〔問題点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。

即ち本発明は、第１に、記録媒体に対向配置され、記録
媒体との間に電圧を印加することにより記録媒体に対し
て情報の処理を行う探針を有するプローブユニットであ
って、記録媒体の記録単位領域に比べ十分な大きさを有
し、記録媒体との間に電圧を印加することにより記録媒
体に対して情報の一括処理を行うための一括処理用電極
を備えたことを特徴とするプローブユニットであり、第
２に基板に支持された弾性梁部材の一端に配線電極に接
続された探針を有し、該探針と記録媒体との間に電圧を
印加することにより記録媒体に対する情報の処理を可能
とするプローブユニットであって、配線電極の厚さより
も大きな膜厚を有する情報一括処理用電極を備えたこと
を特徴とするプローブユニットであり、 第３に基板に支持された弾性梁部材の一端に探針を有し
、該探針と同一面に探針を駆動させるための駆動電極と
を有し、探針と記録媒体との間に電圧を印加することに
より記録媒体に対する情報の処理を可能とするプローブ
ユニットであって、駆動電極の厚さよりも大きな膜厚を
有する情報一括処理用の電極を備えたことを特徴とする
プローブユニットであり、 第４に、上記第１乃至第３に記載のプローブユニットと
該プローブユニットに対向配置した記録媒体を備えたこ
とを特徴とする情報処理装置であり、 第５に、上記第１乃至第３に記載のプローブユニットを
記録媒体に相対的に近接させ、探針を介して記録媒体の
記録単位領域に情報の処理を行い、情報一括処理用の電
極を介して記録媒体の複数の記録単位領域にまたがって
情報の一括処理を行うことを特徴とする情報処理方法で
ある。

〔作用〕

本発明によれば、単位領域よりはるかに大きな面積、例
えば単位領域の複数集合したブロックに相当する面積を
有する平坦な電極を設けることによって、探針による単
位領域ごとの順次処理以外に、複数の単位領域を一括し
て同時に処理できるようにしたものである。

特に本発明の特徴の一つは、マイクロメカニクス技術を
利用してＳｉ等の半導体基板及びその上に成膜された薄
膜を加工し同一基板上の非常に小さなエリアに圧電バイ
モルフ型の片持梁等の駆動機構を多数個集積形成したマ
ルチ探針タイプのシステムにおいて、各片持梁上又はそ
れ以外の同一基板に本発明による一括処理用電極を設け
ることによって、探針用の駆動機構をそのまま利用する
ことができ、新たに一括処理電極用駆動機構を必要とせ
ずに記録媒体との相対変位を可能としている点にある。

さらにバイモルフ型、静電容量型等の駆動機構を有する
片持梁上の駆動用電極又は探針の配線電極を本発明によ
る一括処理用電極又はその配線電極として共用すること
も可能である。

本発明のもう一つの特徴は、本発明による一括処理用電
極による処理が、電界放射電流の領域で行われることに
ある。

探針による処理は、微小単位領域にアクセスする必要か
ら、トンネル電流域で行われるが、トンネル電流域での
処理条件は厳しく、特に探針−媒体間距離の高度な制御
が要求される。本発明においては、広い面積を有する一
括処理電極の全ての点に対してこの高度な距離制御条件
を満足することは技術的に非常に困難である。しかし一
括処理電極はその性格上、微小領域にアクセスする分解
能は要求されず、従ってあまり高度な距離条件を必要と
しない電界放射電流域で処理を行うことが可能であり、
より広い許容範囲の中で媒体と一括処理電極間との距離
を無理なく制御することができる。

電界放射電流はＦｏｗｌｅｒ−Ｎｏｒｄｈｅｉｍの式に
よって与えられ Ｊ＝ａＦ２ｅｘｐ　［ｂΦ３／２　　ｐ　−１］　　と
表される。但し、ａは電場によらない定数（Ａ／Ｖ２）
、ｂ＝６．８ｘｌｏ’。

Ｆは電界（Ｖ　／　ｃ　ｍ　）　、Φは仕事関数（ｅＶ
）である。

仕事関数の大きさによるものが電界放射電流の発生に必
要な最小電界はＦ　ｍｉｎ　＝　４〜７Ｘ１０’／ｃｍ
（＝４〜７　Ｖ　／　ｎ　ｍ　）と見積もられる。

例えば記録媒体と一括処理用電極の距離を１０ｎｍ±３
ｎｍに設定した時必要とされる印加電圧は〉６０〜１０
０ｖとなる。

電界放射電流が一括処理用電極部でのみ発生し、その配
線電極部で発生しないためには、一括処理用電極の膜厚
を配線電極の膜厚より十分大きくして、配線電極部での
電界が最小電界Ｆ　ｍｉｎより十分小さ（なるようにす
ればよい。例えば１１００ｎの膜厚差を設けると、配線
電極での電界は４〜７Ｘ１０’／ｃｍと約−桁小さくす
ることができる。従って配線電極、駆動用電極の膜厚が
通常の１１００ｎ〜２００ｎｍ程度である場合一括処理
用電極部の膜厚を２００〜３００ｎｍ±３ｎｍ（誤差１
％以内）に設定すればよい。

さらに本発明のもう一つの特徴は、情報の一括処理の際
、片持梁上又は片持梁が形成される同一基板上に設けら
れる一括処理電極と記録媒体とが接近して平行に対向す
る時に、片持梁上に支持されやはり記録媒体に対向する
記針再生用探針が記録媒体に衝突することのないように
、記録媒体側に探針を収納する溝又は穴等の凹部を設け
るか、或は記録媒体と反対の向きに片持梁を反らせ探針
を逃がすことができるような手段を備えていることであ
る。

〔実施例〕

以下実施例に従って本発明をさらに詳細に説明する 実施例１ １図（ａ　＞）、及びＢ−Ｂ’　断面図（第１図（ｂ）
）、Ｃ−Ｃ′　断面図（第１図（Ｃ））を示す。不図示
のＳｉ基板上に一端を固定された圧電バイモルフ構造の
片持梁１０が形成されており、その先端に数μｍの長さ
を有するＰｔ、　Ｒｈ、　ＷもしくはＴｉＣからなる探
針７が形成されている。圧電バイモルフ層は２分割上部
駆動用電極２ａ、２ｂ−圧電体層５−中間電極３−圧電
体層５−２分割下部駆動用電極４ａ、４ｂからなる。圧
電体層５の材料としてはＺｎＯ，ＡＩ！Ｎ他の圧電材料
を用いマグネトロンスパッタによりＣ軸配向の膜を形成
することができる。またＰＺＴなどの圧電セラミックス
で形成することも可能である。片持梁１０上の先端部探
針の近傍に本発明による一括処理電極９が設けられる。

ＡＩ！、　Ａｎ、　Ｃｒなどの電極材料を高温下での真
空加熱蒸着、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法等によってエピタキシ
ャル成長させることによって数ｎｍ数十ｎｍの平坦性を
有する膜を３００ｎｍ〜１μｍの大きさに形成すること
ができる。

膜厚数μｍ以下の平坦な表面をもつ膜を貼り合せてもよ
い。探針７の配線電極６、一括処理用電極９の配線電極
８、及び駆動用電極２は真空蒸着法にて１０Ｏ〜２００
ｎｍの膜厚に成膜される。各々の電極は配線電極６，８
等によって片持梁の固定端まで延びて、バット部分を介
して外部の駆動回路にワイヤボンディング等で結合され
る。

次に第６図を用いて本発明に係るシステム構成について
述べる。

以上説明してきたプローブユニット２３を複数支持する
構造体２２にはＺ軸方向粗動駆動用リニアアクチュエー
ター２１が備えられ、一方記録媒体１１と下部電極１５
を支持する基板１６にはＸ方向粗動用ステージ１７、Ｘ
方向粗動用ステージ１８、駆動用リニアアクチュエータ
ー１９．２０が備えられており、メインコンピュータ３
１に接続された２方向粗動用駆動回路３４、及びｘｙ方
向粗動用駆動回路３３を介してプローブユニット支持体
２２と記録媒体基板１６との３次元的な相対位置の制御
が行われる。

各プローブユニット２３の探針７と記録媒体１１との間
に発生するトンネル電流は、プローブ電流増幅回路３７
、Ａ／Ｄ変換３６を介して再生信号又は位置情報信号と
してコンピュータ３１に伝えられる。

コンピュータ３１に接続されたバイアス電源回路３８は
トラッキング、再生、記録、消去に応じて探針２４と記
録媒体１１間のバイアスを制御する。

各プローブユニット２３のカンチレバーは、位置情報信
号に基づいて、サーボ回路及び走査駆動回路３５を通し
て微小駆動制御され原子オーダーの精密トラッキングが
実現する。

次に第７図を用いて本発明における一括処理電極９の働
きを説明する。

第７図（ａ）は上述した片持梁１０．１個を有するプロ
ーブユニットと記録媒体１１からなる記録再生装置の断
面図であり、第７図（ｂ）、（ｃ）は同−Ｓｉ１、フ 基板１上に片持梁１０が複数個設けられたプロー亨ユニ
ットの断面図及び平面図である。記録媒体１１は前述の
電気メモリー効果を持つ薄膜、例えばＬＢ法によって形
成された有機分子累積膜からなる記録層と導電性のある
基板からなり・、記録媒体に変化を生じさせる閾値を越
えた電圧を印加することによって、二つの安定又は準安
定な状態間のスイッチングを行うことができる。記録・
再生時にはリニアアクチュエータよりなる粗動駆動機構
と基板上に複数個形成されたバイモルフ型片持梁微動駆
動機構によって各探針を目的の記録単位領域に変化させ
る。位置制御は探針−記録媒体間に印加される固定バイ
アスによって発生するトンネル電流信号によって、ロー
パスフィルターを介してＺ方向の探針と記録媒体間の平
均距離が一定となるようにＺ方向のサーボ駆動制御を行
うと同時に面内に形成されるトラッキング情報をトンネ
ル電流信号によって検出、カウントし、ＸｒＶ面内方向
の位置情報を得ることにより行う。記録は、記録媒体に
変化をもたらす閾値電圧を越えた電圧を探針−記録媒体
間に印加することにより行い、再生は閾値電圧以下の電
圧を探針−媒体間に印加し、媒体材料の異なる二つの安
定又は準安定な状態を反映して変化するトンネル電流信
号をモ・ニターすることによって行う。

本発明に係る記録媒体１１の各片持梁によって分担され
るユニット領域は、さらに記録再生のブロック領域に細
分されている。

例えばユニット領域のサイズが片持梁の構成周期に相当
する４００μｍＸ１００μｍ口、ブロック領域が１μｍ
　Ｘ　１μｍ口の場合、記録単位領域（＝１相当し、２
５０本の片持梁からなるマルチ探針システムでは１ｃｍ
Ｘ１ｃｍ口に満たない面積で１テラビツトのメモリーシ
ステムが実現できる。本発明に係る一括処理用電極９の
サイズを記録再生のブロック領域と同サイズの１μｍ　
Ｘ　１μｍ口とすることによって、ブロック領域単位で
の消去等の一括処理が可能となる。

以上の説明では一括処理用電極９による一括処理領域１
３とブロック領域が等しい場合を述べたが、一括処理領
域１３がブロック領域のサイズに限定される必要はなく
、第７図（ａ）のようにはるかに大きい場合（数十μｍ
×数十μｍ）、或は小さい場合も何ら問題はない。

一括処理を行う場合には、探針用の駆動機構を利用し、
まずリニアアクチュエータによる粗動で所望の処理領域
１３に変位、接近する。片持梁１０はほぼＳｉ基板１と
平行な状態に保たれ、記録媒体ｌｌ上の処理領域１３に
平行に対向する。各処理領域には探針７を収納する凹部
工２が設けられており、探針７と凹部１２底面との間に
発生するトンネル電流を検出することによってｘｙ面内
方向の位置情報、及びＺ方向一括処理電極面９と一括処
理領域１３との距離情報を取得、片持梁１０の微動機構
によって適正位置へと調整される。例えば探針７の長さ
を１μｍ、径を０．１μｍとし、一括処理用電極９の膜
厚を０．５μｍ１一括処理領域凹部１２の径を０．３μ
ｍ１深さを０，４９μｍとすることによって探針７と凹
部底面との間にトンネル電流が発生する条件では０．０
５μｍ程度の位置精度で一括処理用電極９と一括処理領
域１３との距離を〜１０ｎｍに制御することができ、前
述したように１００Ｖ程度のパルス電圧印加によって発
生する電界放射電流によって消去などの一括処理を処理
領域１３全面に対して行うことが可能となる。０．１μ
ｍの膜厚を有する一括処理用電極の配線電極と選択され
た処理領域以外の記録媒体間距離は〜０．４μｍであり
、誘起される電界は桁違いに小さいため、配線電極にお
いて電界放射電流の発生する心配はない。

第７図（ｂ）、（Ｃ）に示すように各片持梁１０にそれ
ぞれ一括処理用電極９を設けることによって、任意のユ
ニット領域内の処理領域を一括処理することができる。

実施例２ 実施例１では本発明に係る一括処理用電極９及びその配
線電極８は片持梁上の他の構成要素である駆動用電極２
、探針用配線電極７とは独立して新たに設けたが、これ
らの構成要素と共用することも可能である。第２図は一
括処理用電極の配線電極６を探針用配線電極７と共用し
た例である。共用配線電極によってまず探針７からのト
ンネル電流信号を取り込み、位置、距離の微調整を済ま
せた後切り換えて処理用パルス電圧を印加する。第３図
は一括処理用電極の配線電極６を駆動用電極２ｂと共用
する場合であり、位置、距離の微調整後、駆動用電極２
、３．４に印加されている電圧に加えて処理用パルス電
圧を各駆動電圧２．３．４に重畳して印加する。

第４図、第５図は一括処理用電極９自体を共用するもの
で、第４図では探針用配線電極６と、第５図では駆動用
電極２と夫々共用している。片持梁の長手方向のほぼ全
域に亘って処理用電極を形成した場合、探針７からのト
ンネル電流信号に基づいて距離制御しながら一定処理電
圧を印加しつつ短手方向に一ユニット長掃引することに
よって−二二ツト領域全体或は記録媒体全体にわたって
一括処理することも可能である。この場合必ずしも、一
括処理用電極として共用される片持梁上の探針用配線電
極又は駆動用電極の膜厚を大きくする必要は５」 な（、短手方向にユニット長掃引する際に片持梁部外の
基板上の配線電極パターンが他のユニットの記録領域と
重なることがないようなパターン配置にすれば、従来通
りの構成要素をそのまま一括処理用電極として流用する
ことができる。

実施例３ 本実施例では第８図に示す如（本発明に係る一括処理用
電極９が片持梁１０上ではなく支持部であるＳｉ基板ｌ
上に信号増幅、電流電圧変換及び駆動用ドライバー等の
集積回路、配線電極等に近接して片持梁形成プロセスで
同時に形成された土台１４上に設けられる場合を考える
。第８図（ａ）は片持梁１０を有するプローブユニット
と記録媒体１１からなる記録再生装置の断面図であり、
第８図（ｂ）。

（ｃ）は同−Ｓｉ基板工上に片持梁１０が複数個設けら
れたプローブユニットの断面図及び平面図である。実施
例１の場合と同様に粗動用ｘ、　　ｙ、　ｚリニアアク
チュエーターによって一括処理用電極９を所望の処理領
域に平行に近接して対向させる。本実施例においては記
録媒体上に探針を収納する凹部を設けるかわりに、片持
梁形成プロセスでＫＯＨ液による異方性エツチングによ
って片持梁下部のＳｉ基板に形成された凹部側に片持梁
１０を反らせ、探針先端部の高さが、一括処理用電極９
の表面の高さより１０ｎｍのみ突出した状態にする。こ
のような状態にある探針７からのトンネル電流信号によ
って記録再生用トラッキング情報を利用してｘｙ面内方
向の位置制御を行い、同時に探針−記録媒体間距離をト
ンネル電流が発生する領域（＜ｌｎｍ）に保つことによ
って一括処理電極９と処理領域との距離を〜ｌｏｎｍに
制御することができ、実施例１と同様にパルス電圧印加
による電界放射電流によって、消去等の一括処理を行う
ことが可能となる。

尚、本発明で好適に用いられる記録媒体としては、前記
の如き、基板（電極基板）とその上に設けられた記録層
とからなり、しかも電流・電圧特性に於いて、メモリー
・スイッチング現象（電気メモリー効果）をもつものが
利用できる。

本発明で言う電気メモリー効果とは、電圧印加に対応し
て少な（とも２つ以上の異なる抵抗状態を示し、各状態
間は、記録層の導電率を変化させる閾値を越えた電圧又
は電流を印加することにより自由に遷移し、又得られた
各抵抗状態は閾値を越えない電圧又は電流を印加する限
りに於いてその状態を保持し得ることを言う。

記録層を構成する材料の具体例としては、例えば （１）酸化物ガラスやホウ酸塩ガラスあるいは周期律ｍ
、　ｒｖ、　Ｖ、　ＶＩ族元素と化合したＳｅ、　　Ｔ
ｅ。

Ａｓを含んだカルコゲン化物ガラス等のアモルファス半
導体が挙げられる。それらは光学的バンドギャップＥｇ
が０．６〜１．４ｅＶあるいは電気的活性化エネルギー
ΔＥが０．７〜１．６ｅＶ程度の真性半導体である。カ
ルコゲン化物ガラスの具体例としては、Ａｓ−８ｅ−Ｔ
ｅ系、Ｇｅ−Ａｓ−３ｅ系、５ｉ−Ｇｅ−Ａｓ−Ｔｅ系
、例えばＳｉ　１６　Ｇｅ　１４　Ａｓ　５Ｔｅ６８（
添字は原子％）、あるいはＧｅ−Ｔｅ−Ｘ系、５ｉ−Ｔ
ｅ−Ｘ系（Ｘ−少量のＶ、ＶＩ族元素）例えばＧｅ　１
５　Ｔｅ、、Ｓｂ　２　Ｓ　２が挙げられる。

更にはＧｅ−５ｂ−３ｅ系カルコゲン化物ガラスも用い
ることができる。

上記化合物を電極上に堆積したアモルファス半導体層に
おいて、膜面に垂直な方向にプローブ電極を用いて電圧
を印加することにより媒体の電気メモリー効果を発現す
ることができる。

係る材料の堆積法としては従来公知の薄膜形成技術で充
分本発明の目的を達成することができる。例えば好適な
成膜法としては、真空蒸着法やクラスターイオンビーム
法等を挙げることができる。−殻内には、係る材料の電
気メモリー効果は数μｍ以下の膜厚で観測されているが
、均一性、記録性の観点から１μｍ以下の膜厚のものが
良く、更に５００Å以下の膜厚のものがより好ましい。

記録媒体としての記録分解能の観点からも記録層はでき
るだけ薄いことが望ましく、更に好ましい膜厚は３０人
〜２００人の範囲である。

（２）更にはテトラキノジメタン（ＴＣＮＱ）、ＴＣＮ
Ｑ誘導体、例えばテトラフルオロテトラシアノキノジメ
タン（ＴＣＮＯＦ　４）、テトラシアノエチレン（ＴＣ
ＮＥ）およびテトラシアノナフトキノジメタン（ＴＮＡ
Ｐ）などの電子受容性化合物と銅や銀などの還元電位が
比較的低い金属との塩を電極上に堆積した有機半導体層
も挙げることができる。

係る有機半導体層の形成法としては、銅あるいは銀の電
極上に前記電子受容性化合物を真空蒸着する方法が用い
られる。

かかる有機半導体の電気メモリー効果は、数十μｍ以下
の膜厚のもので観測されているが、成膜性、均一性の観
点から１μｍ以下、更には３０人〜５００人の膜厚のも
のが好ましい。

（３）また更にはπ電子準位をもつ群とσ電子準位のみ
を有する群を併有する分子を電極上に積層した記録媒体
を挙げることができる。

本発明に好適なπ電子系を有する色素の構造としでは例
えば、フタロシアニン、テトラフェニルポルフィリン等
のポルフィリン骨格を有する色素、スクアリリウム基及
びクロコニックメチン基を結合鎖としてもつアズレン系
色素及びキノリン、ベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾ
ール等の２ケの含窒素複素環をスクアリリウム基及びク
ロコニックメチン基により結合したシアニン系類以の色
素、またはシアニン色素、アントラセン及びピレン等の
縮合多環芳香族、及び芳香環及び複素環化合物が重合し
た鎖状化合物及びジアセチレン基の重合体、さらにはテ
トラキノジメタンまたはテトラチアフルバレンの誘導体
およびその類縁体およびその電荷移動錯体また更にはフ
ェロセン、トリスビピリジンルテニウム錯体等の金属錯
体化合物が挙げられる。

以下の如き低分子材料に加えて、各種の高分子材料を利
用することも可能である。

例えばポリアクリル酸誘導体等の付加重合体、ポリイミ
ド又はポリフェニレンポリチオフェン等の縮合重合体、
ナイロン等の開環重合体、あるいはポリペプチドやバク
テリオロドプシン等の生体高分子材料を挙げることがで
きる。

有機記録媒体の形成に関しては、具体的には蒸着法やク
ラスターイオンビーム法等の適用も可能であるが、制御
性、容易性そして再現性から公知の従来技術の中ではＬ
Ｂ法が極めて好適である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、記録単位領域よりはるかに大きな
面積、例えば単位領域の複数集合したブロックに相当す
る面積を有する平坦な一括処理用電極を設け、記録媒体
面との位置と距離を制御しつつ、電圧を印加し電極全面
にわたって電界放射電流を発生させることによって、探
針による単位領域ごとの順次処理以外に、複数の単位領
域に対して同時に消去等の一括処理を行うことができ、
処理速度を大幅に向上させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｃ）は本発明の特徴を示す一括処理用
電極を備えたプローブユニット、第２図〜第５図は、他
の態様のプローブユニットを示す図、 第６図は本発明に係る情報処理装置のシステム構成図、 第７図（ａ）〜（ｃ）は本発明の情報処理装置の概略図
とマルチプローブユニットを示す図、第８図（ａ）〜（
ｃ）は別の態様の情報処理装置の概略図とマルチプロー
ブユニットを示す図、第９図（ａ）は従来例のプローブ
ユニットを示す図、　　第９図（ｂ）は第９［ｆｆ１（
ａ）のＡ−Ａ’　断面を示す断面図である。 ■・・・片持梁の形成されるＳｉ基板 ２・・・駆動用上部電極 ３・・・駆動用中間電極 ４・・・駆動用下部電極 ５・・・圧電体層 ６・・・探針用配線電極 ７・・・探針 ８・・・一括処理電極用配線電極 ９・・・一括処理用電極 １０・・・片持梁 １１・・・記録媒体 １２・・・探針収納用凹部 １３・・・一括処理領域 １４・・・一括処理電極用土台 １５・・・記録媒体下部電極 １６・・・記録媒体支持基板 １７・・・Ｘステージ １８・・・Ｘステージ １９・・・Ｘ粗動用リニアアクチュエーター２０・・・
Ｘ粗動用リニアアクチュエーター２１・・・２粗動用リ
ニアアクチユエーター２２・・・マルチプローブ・ユニ
ット支持体２３・・・プローブユニット ３１・・・メインコンピューター ３２・・・表示装置 ３３・・・ｘｙ方向粗駆動回路 ３４・・・２方向粗駆動回路 ３５・・・カンチレバー用微小駆動サーボ回路及び走査
駆動回路 ３６・・・Ａ／Ｄ変換 ３７・・・プローブ電流増幅回路 ３８・・・バイアス電源回路

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録媒体に対向配置され、記録媒体との間に電圧
   を印加することにより記録媒体に対して情報の処理を行
   う探針を有するプローブユニットであって、記録媒体の
   記録単位領域に比べ十分な大きさを有し、記録媒体との
   間に電圧を印加することにより記録媒体に対して情報の
   一括処理を行うための一括処理用電極を備えたことを特
   徴とするプローブユニット。
2. （２）一括処理用電極の大きさが、記録媒体の複数の記
   録単位領域にまたがる大きさである請求項（１）に記載
   のプローブユニット。
3. （３）基板に支持された弾性梁部材の一端に配線電極に
   接続された探針を有し、該探針と記録媒体との間に電圧
   を印加することにより記録媒体に対する情報の処理を可
   能とするプローブユニットであって、配線電極の厚さよ
   りも大きな膜厚を有する情報一括処理用電極を備えたこ
   とを特徴とするプローブユニット。
4. （４）探針を駆動するための駆動電極を備えた請求項（
   ３）に記載のプローブユニット。
5. （５）情報一括処理用電極が、探針を駆動するための駆
   動電極を兼用している請求項（４）に記載のプローブユ
   ニット。
6. （６）基板に支持された弾性梁部材の一端に探針を有し
   、該探針と同一面に探針を駆動させるための駆動電極と
   を有し、探針と記録媒体との間に電圧を印加することに
   より記録媒体に対する情報の処理を可能とするプローブ
   ユニットであって、駆動電極の厚さよりも大きな膜厚を
   有する情報一括処理用の電極を備えたことを特徴とする
   プローブユニット。
7. （７）探針が配線電極に接続されている請求項（６）に
   記載のプローブユニット。
8. （８）情報一括処理用電極が、探針に接続された配線電
   極を兼用している請求項（７）に記載のプローブユニツ
   ト。
9. （９）複数の弾性梁部材が基板に支持されている請求項
   （３）もしくは（６）に記載のプローブユニット。
10. （１０）請求項（１）及至（９）に記載のプローブユニ
    ットと該プローブユニットに対向配置した記録媒体を備
    えたことを特徴とする情報処理装置。
11. （１１）探針と記録媒体表面との接触を防止するための
    手段を備えた請求項（１０）に記載の情報処理装置。
12. （１２）接触防止手段が、記録媒体に設けられた、探針
    を収容する凹部である請求項（１１）に記載の情報処理
    装置。
13. （１３）請求項（１）乃至（９）に記載のプローブユニ
    ットを記録媒体に相対的に近接させ、探針を介して記録
    媒体の記録単位領域に情報の処理を行い、情報一括処理
    用の電極を介して記録媒体の複数の記録単位領域にまた
    がって情報の一括処理を行うことを特徴とする情報処理
    方法。
14. （１４）探針をトンネル電流領域で作用させ、情報一括
    処理用電極を電界放射電流領域で作用させる請求項（１
    ３）に記載の情報処理方法。
15. （１５）探針を用いて記録媒体に情報の記録を行い、情
    報一括処理用電極を用いて情報の消去を行う請求項（１
    ３）に記載の情報処理方法。