JPH04355232A - プローブユニット及びこれを使用する情報記録及び／又は再生装置 - Google Patents
プローブユニット及びこれを使用する情報記録及び／又は再生装置Info
- Publication number
- JPH04355232A JPH04355232A JP15762691A JP15762691A JPH04355232A JP H04355232 A JPH04355232 A JP H04355232A JP 15762691 A JP15762691 A JP 15762691A JP 15762691 A JP15762691 A JP 15762691A JP H04355232 A JPH04355232 A JP H04355232A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- probe
- electrode
- piezo
- panel
- recording medium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B9/00—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor
- G11B9/12—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using near-field interactions; Record carriers therefor
- G11B9/14—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using near-field interactions; Record carriers therefor using microscopic probe means, i.e. recording or reproducing by means directly associated with the tip of a microscopic electrical probe as used in Scanning Tunneling Microscopy [STM] or Atomic Force Microscopy [AFM] for inducing physical or electrical perturbations in a recording medium; Record carriers or media specially adapted for such transducing of information
- G11B9/1418—Disposition or mounting of heads or record carriers
- G11B9/1427—Disposition or mounting of heads or record carriers with provision for moving the heads or record carriers relatively to each other or for access to indexed parts without effectively imparting a relative movement
- G11B9/1436—Disposition or mounting of heads or record carriers with provision for moving the heads or record carriers relatively to each other or for access to indexed parts without effectively imparting a relative movement with provision for moving the heads or record carriers relatively to each other
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高密度、大容量情報の
記録再生を行うためのプローブユニット及びこれを使用
する情報記録及び／又は再生装置に関するものである。
記録再生を行うためのプローブユニット及びこれを使用
する情報記録及び／又は再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、物質表面及び表面近傍の電子構造
を直接観察できる走査型トンネル顕微鏡（以下ＳＴＭと
云う）が開発され［Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇ ｅｔ ａｌ．，
Ｈｅｌｂｅｔｉｃａ Ｐｈｙｓｉｃａ Ａｃｔａ，５５
，７２６（１９８２）］ 、単結晶、非結晶を問わず高
分解能で実空間像の観測ができるようになり、しかもこ
のＳＴＭは試料物質に電流による損傷を殆ど与えずに低
電力で測定できる利点をも有し、更には超高真空中のみ
ならず大気中、溶液中でも動作し、種々の材料に対して
適用できるため広汎な応用が期待されている。
を直接観察できる走査型トンネル顕微鏡（以下ＳＴＭと
云う）が開発され［Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇ ｅｔ ａｌ．，
Ｈｅｌｂｅｔｉｃａ Ｐｈｙｓｉｃａ Ａｃｔａ，５５
，７２６（１９８２）］ 、単結晶、非結晶を問わず高
分解能で実空間像の観測ができるようになり、しかもこ
のＳＴＭは試料物質に電流による損傷を殆ど与えずに低
電力で測定できる利点をも有し、更には超高真空中のみ
ならず大気中、溶液中でも動作し、種々の材料に対して
適用できるため広汎な応用が期待されている。
【０００３】ＳＴＭは金属の探針と導電性試料との間に
電圧を印加して、約１ｎｍ程度の距離まで近付けると、
トンネル電流が発生する現象を利用している。最近では
、例えば特開昭６３−１６１５５２号公報、特開昭６３
−１６１５５３号公報に開示されるように、このＳＴＭ
の原理を応用し、超高密度記録・再生を主とした情報処
理装置を構成する提案が数多くなされている。即ち、Ｓ
ＴＭの探針に相当するプローブ電極により、試料に相当
する記録媒体上に物理的変形を与え、又は媒体表面の電
子状態を変化させて情報を記録し、両者間を流れるトン
ネル電流により記録ビットの情報を再生する方法を用い
れば、分子、原子オーダの高密度で大規模情報を記録再
生できるとされている。
電圧を印加して、約１ｎｍ程度の距離まで近付けると、
トンネル電流が発生する現象を利用している。最近では
、例えば特開昭６３−１６１５５２号公報、特開昭６３
−１６１５５３号公報に開示されるように、このＳＴＭ
の原理を応用し、超高密度記録・再生を主とした情報処
理装置を構成する提案が数多くなされている。即ち、Ｓ
ＴＭの探針に相当するプローブ電極により、試料に相当
する記録媒体上に物理的変形を与え、又は媒体表面の電
子状態を変化させて情報を記録し、両者間を流れるトン
ネル電流により記録ビットの情報を再生する方法を用い
れば、分子、原子オーダの高密度で大規模情報を記録再
生できるとされている。
【０００４】なお、上述の記録方法の内、物理的変形を
与えるには、尖鋭な記録プローブを記録媒体に押圧させ
て凹ませる他に、グラファイト等の記録媒体上ではパル
ス電圧印加によりホールを形成できることが最近報告さ
れている。即ち、プローブ電極を記録媒体表面に近接さ
せた上で、両者間に３〜８Ｖ、１〜１００μｓのパルス
幅で電圧の印加を行うことで、直径約４０オングストロ
ーム程度のホールが形成でき、記録ビットとして十分に
使用可能である。一方、電子状態を変化させて記録を行
うには、記録媒体と下地電極とプローブ電極間に電圧を
印加して、微小部分の電気抵抗特性を変化させる方法が
知られており、消去・書換えが容易であるため注目され
ている。
与えるには、尖鋭な記録プローブを記録媒体に押圧させ
て凹ませる他に、グラファイト等の記録媒体上ではパル
ス電圧印加によりホールを形成できることが最近報告さ
れている。即ち、プローブ電極を記録媒体表面に近接さ
せた上で、両者間に３〜８Ｖ、１〜１００μｓのパルス
幅で電圧の印加を行うことで、直径約４０オングストロ
ーム程度のホールが形成でき、記録ビットとして十分に
使用可能である。一方、電子状態を変化させて記録を行
うには、記録媒体と下地電極とプローブ電極間に電圧を
印加して、微小部分の電気抵抗特性を変化させる方法が
知られており、消去・書換えが容易であるため注目され
ている。
【０００５】記録媒体としては、電圧−電流特性におい
てメモリ性のスイッチング特性を示す材料、例えばカル
コゲン化物類、π電子系有機化合物の薄膜層が用いられ
、例えば下地電極上にラングミュア・ブロジェット法（
以下ＬＢ法と云う）によって適切な有機物質の累積膜を
作成したものが使用される。
てメモリ性のスイッチング特性を示す材料、例えばカル
コゲン化物類、π電子系有機化合物の薄膜層が用いられ
、例えば下地電極上にラングミュア・ブロジェット法（
以下ＬＢ法と云う）によって適切な有機物質の累積膜を
作成したものが使用される。
【０００６】プローブ電極としては、例えばタングステ
ン、Ｐｔ−Ｉｒ、Ｐｔ等の針先端を機械的研磨後に電界
研磨したもの等を圧電素子に取り付けて、印加電圧によ
って変位制御を行うものが一般的である。プローブ電極
を動かす可撓部の製造方法としては、例えば半導体プロ
セス技術を用い、１個の基板上に微細な構造を作る加工
技術（Ｋ．Ｅ．Ｐｅｔｅｒｓｏｎ，，”Ｓｉｌｉｃｏｎ
ａｓ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌ”，
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ，７
０ ｖｏｌ．４２０ｐ，１９８２）がある。これによっ
て、図５に示すＸＹ軸方向移動可能な単結晶シリコン基
板１に空孔部１ａを設け、シリコン基板１に舌状部２を
片持ち支持で設け、その先端にプローブ電極３を取り付
ける加工も可能になった。
ン、Ｐｔ−Ｉｒ、Ｐｔ等の針先端を機械的研磨後に電界
研磨したもの等を圧電素子に取り付けて、印加電圧によ
って変位制御を行うものが一般的である。プローブ電極
を動かす可撓部の製造方法としては、例えば半導体プロ
セス技術を用い、１個の基板上に微細な構造を作る加工
技術（Ｋ．Ｅ．Ｐｅｔｅｒｓｏｎ，，”Ｓｉｌｉｃｏｎ
ａｓ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌ”，
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ，７
０ ｖｏｌ．４２０ｐ，１９８２）がある。これによっ
て、図５に示すＸＹ軸方向移動可能な単結晶シリコン基
板１に空孔部１ａを設け、シリコン基板１に舌状部２を
片持ち支持で設け、その先端にプローブ電極３を取り付
ける加工も可能になった。
【０００７】この舌状部２は層状の圧電素子と電極から
構成されており、電極間に電圧を印加することによって
、プローブ電極３が単結晶シリコン基板１の平面と垂直
方向（Ｚ軸方向）に変化する。勿論、このとき舌状部２
を多数個に配列した変換器アレイを備えた記憶装置をも
実現することができる。なお、このような片持ち構造の
舌状部２の他に、橋梁状の両持ち梁構造のもの知られて
いる。
構成されており、電極間に電圧を印加することによって
、プローブ電極３が単結晶シリコン基板１の平面と垂直
方向（Ｚ軸方向）に変化する。勿論、このとき舌状部２
を多数個に配列した変換器アレイを備えた記憶装置をも
実現することができる。なお、このような片持ち構造の
舌状部２の他に、橋梁状の両持ち梁構造のもの知られて
いる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来例において、片持ち梁構造のものは外部振動等の影響
を受け易く、精密な変位制御を再現性良く行うためには
、除震機構が要求されている。また、可撓部自体が急激
な変位をする際に寄生振動、即ち発振を起こし易く、時
には変位制御が困難となりプローブ電極３が記録媒体に
接して損傷する可能性が生ずる。この寄生振動を抑止す
るために、制御信号の高域周波数特性を遮断すると、制
御の安定性は得られるが、プローブ電極の変位の応答性
が犠牲になる。
来例において、片持ち梁構造のものは外部振動等の影響
を受け易く、精密な変位制御を再現性良く行うためには
、除震機構が要求されている。また、可撓部自体が急激
な変位をする際に寄生振動、即ち発振を起こし易く、時
には変位制御が困難となりプローブ電極３が記録媒体に
接して損傷する可能性が生ずる。この寄生振動を抑止す
るために、制御信号の高域周波数特性を遮断すると、制
御の安定性は得られるが、プローブ電極の変位の応答性
が犠牲になる。
【０００９】一方、両持ち梁構造のものでは、プローブ
電極の可撓範囲が比較的小さくなる問題点を有している
。
電極の可撓範囲が比較的小さくなる問題点を有している
。
【００１０】本発明の目的は、上述の従来例の問題点を
解消し、外部振動の影響を受け難く、プローブの精密変
位制御が可能で、応答速度も速く、プローブの変位量も
大きいプローブユニット及びこれを使用する情報記録及
び／又は再生装置を提供することにある。
解消し、外部振動の影響を受け難く、プローブの精密変
位制御が可能で、応答速度も速く、プローブの変位量も
大きいプローブユニット及びこれを使用する情報記録及
び／又は再生装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明は、異なる弾性特性を有する２つ以上の構造
体で連結した両持ち梁構造の可撓部と、該可撓部に取り
付けたプローブと、前記可撓部を介して該プローブを変
位させる駆動手段とを有することことを特徴とするプロ
ーブユニットである。
めの本発明は、異なる弾性特性を有する２つ以上の構造
体で連結した両持ち梁構造の可撓部と、該可撓部に取り
付けたプローブと、前記可撓部を介して該プローブを変
位させる駆動手段とを有することことを特徴とするプロ
ーブユニットである。
【００１２】上記特定発明と関連する本発明は、異なる
弾性特性を有する２つ以上の構造体で連結した両持ち梁
構造の可撓部と、該可撓部に取り付けたプローブと、前
記可撓部を介して該プローブを変位させる駆動手段とを
有するプローブユニットを使用し、前記プローブを前記
記録媒体に近接させて前記記録媒体面上の物理量を変化
又は検知することによって情報の記録又は再生を行うこ
とを特徴とする情報記録及び／又は再生装置である。
弾性特性を有する２つ以上の構造体で連結した両持ち梁
構造の可撓部と、該可撓部に取り付けたプローブと、前
記可撓部を介して該プローブを変位させる駆動手段とを
有するプローブユニットを使用し、前記プローブを前記
記録媒体に近接させて前記記録媒体面上の物理量を変化
又は検知することによって情報の記録又は再生を行うこ
とを特徴とする情報記録及び／又は再生装置である。
【００１３】
【作用】上述の構成を有するプローブユニット及びこれ
を使用する情報記録及び／又は再生装置は、プローブは
基板に両持ち梁構造で取り付けられ、可動部の一端に取
り付けられているため、プローブの変位制御が確実に実
施でき、また応答速度も速く変位量も大きい。
を使用する情報記録及び／又は再生装置は、プローブは
基板に両持ち梁構造で取り付けられ、可動部の一端に取
り付けられているため、プローブの変位制御が確実に実
施でき、また応答速度も速く変位量も大きい。
【００１４】
【実施例】本発明を図１〜図４に図示の実施例に基づい
て詳細に説明する。図１は情報処理装置の一実施例の構
成図を示し、ＸＹステージ４上にはＸＹ方向駆動機構５
が載置され、ＸＹ方向駆動機構５上には下地電極６を取
り付けた記録媒体７が設けられ、この記録媒体７にプロ
ーブ電極８ａが対向するようにプローブユニット８が配
設されていて、プローブユニット８はＺ方向粗動機構９
に取り付けられている。プローブ電極８ａ、下地電極６
には、電圧印加回路１０、電流検出回路１１が接続され
、電圧印加回路１０、電流検出回路１１はマイクロコン
ピュータ１２に結線されている。また、ＸＹステージ４
にはＸＹステージ駆動回路１３の出力が接続され、ＸＹ
方向駆動機構５にはＸＹ方向駆動回路１４の出力が接続
され、プローブユニット８にはプローブユニット駆動回
路１５の出力が接続され、Ｚ方向粗動機構９にはＺ方向
粗動駆動回路１６の出力が接続され、ＸＹステージ駆動
回路１３、ＸＹ方向駆動回路１４、プローブユニット駆
動回路１５、Ｚ方向粗動駆動回路１６はマイクロコンピ
ュータ１２に結線されている。
て詳細に説明する。図１は情報処理装置の一実施例の構
成図を示し、ＸＹステージ４上にはＸＹ方向駆動機構５
が載置され、ＸＹ方向駆動機構５上には下地電極６を取
り付けた記録媒体７が設けられ、この記録媒体７にプロ
ーブ電極８ａが対向するようにプローブユニット８が配
設されていて、プローブユニット８はＺ方向粗動機構９
に取り付けられている。プローブ電極８ａ、下地電極６
には、電圧印加回路１０、電流検出回路１１が接続され
、電圧印加回路１０、電流検出回路１１はマイクロコン
ピュータ１２に結線されている。また、ＸＹステージ４
にはＸＹステージ駆動回路１３の出力が接続され、ＸＹ
方向駆動機構５にはＸＹ方向駆動回路１４の出力が接続
され、プローブユニット８にはプローブユニット駆動回
路１５の出力が接続され、Ｚ方向粗動機構９にはＺ方向
粗動駆動回路１６の出力が接続され、ＸＹステージ駆動
回路１３、ＸＹ方向駆動回路１４、プローブユニット駆
動回路１５、Ｚ方向粗動駆動回路１６はマイクロコンピ
ュータ１２に結線されている。
【００１５】図２はプローブユニット８の斜視図を示し
、基板８ｂに形成された空孔部８ｃの周囲の一辺には例
えば幅５０μｍ、長さ３００μｍの圧電体バイモルフ板
８ｄが片持ち支持されている。空孔部８ｃを横断した圧
電体バイモルフ板８ｄの他端は、バイモルフ板８ｄと異
なる弾性特性を有するパターン部８ｅを介して空孔部８
ｃの対辺に取り付けられ、バイモルフ板８ｄは両持ち梁
構造となっている。そして、圧電体バイモルフ板８ｄの
先端にプローブ電極８ａが取り付けられている。
、基板８ｂに形成された空孔部８ｃの周囲の一辺には例
えば幅５０μｍ、長さ３００μｍの圧電体バイモルフ板
８ｄが片持ち支持されている。空孔部８ｃを横断した圧
電体バイモルフ板８ｄの他端は、バイモルフ板８ｄと異
なる弾性特性を有するパターン部８ｅを介して空孔部８
ｃの対辺に取り付けられ、バイモルフ板８ｄは両持ち梁
構造となっている。そして、圧電体バイモルフ板８ｄの
先端にプローブ電極８ａが取り付けられている。
【００１６】このプローブユニット８の形成手順は図３
に示すようになっている。先ず、図３（ａ） でシリコ
ン半導体基板８ｆの両面上に、絶縁膜として膜厚５００
ｎｍの窒化シリコン膜８ｇを高周波スパッタリングによ
り形成した後に、図３（ｂ） でフォトリソグラフィ加
工によって窒化シリコン膜８ｇ上に、表面のパターン部
８ｅの凹部及び裏面の空孔部８ｃの開口を形成する。そ
の後に、図３（ｃ） に示すように下電極８ｈ、圧電体
層８ｉ、中電極８ｊ、圧電体層８ｉ、上電極８ｋを順次
に形成し、圧電体バイモルフ板８ｄが造られる。ここで
、下電極８ｈにはＣｒを下引きとしたＡｕを、中電極８
ｊ、上電極８ｋにＡ１を、また圧電体層８ｉには高周波
スパッタリングによって堆積した膜厚１．２μｍのＺｎ
Ｏ膜を用いている。
に示すようになっている。先ず、図３（ａ） でシリコ
ン半導体基板８ｆの両面上に、絶縁膜として膜厚５００
ｎｍの窒化シリコン膜８ｇを高周波スパッタリングによ
り形成した後に、図３（ｂ） でフォトリソグラフィ加
工によって窒化シリコン膜８ｇ上に、表面のパターン部
８ｅの凹部及び裏面の空孔部８ｃの開口を形成する。そ
の後に、図３（ｃ） に示すように下電極８ｈ、圧電体
層８ｉ、中電極８ｊ、圧電体層８ｉ、上電極８ｋを順次
に形成し、圧電体バイモルフ板８ｄが造られる。ここで
、下電極８ｈにはＣｒを下引きとしたＡｕを、中電極８
ｊ、上電極８ｋにＡ１を、また圧電体層８ｉには高周波
スパッタリングによって堆積した膜厚１．２μｍのＺｎ
Ｏ膜を用いている。
【００１７】更に、図３（ｄ） で圧電体バイモルフ板
８ｄの表面全体にスパッタリング法によって窒化シリコ
ン膜を堆積して保護層８Ｌを形成し、その後に圧電体バ
イモルフ板８ｄの先端にＡｕを蒸着して、円錐突起状の
プローブ電極８ａを形成する。そして、図３（ｅ） で
下方からＫＯＨ水溶液により異方性エッチングを行って
空孔部８ｃを形成する。
８ｄの表面全体にスパッタリング法によって窒化シリコ
ン膜を堆積して保護層８Ｌを形成し、その後に圧電体バ
イモルフ板８ｄの先端にＡｕを蒸着して、円錐突起状の
プローブ電極８ａを形成する。そして、図３（ｅ） で
下方からＫＯＨ水溶液により異方性エッチングを行って
空孔部８ｃを形成する。
【００１８】このようにして形成された圧電体バイモル
フ板８ｄは、中電極８ｊに対して上電極８ｋに正（負）
、下電極８ｈに正（負）のように両極性の電圧を加える
ことにより、圧電体バイモルフ板８ｄの先端つまりプロ
ーブ電極８ａが変位する。図示は省略しているが、プロ
ーブ電極８ａからの配線、及び圧電体バイモルフ板８ｄ
の駆動電圧を導く回路は、シリコン半導体基板８ｆ上に
形成することができ、それらは電圧印加回路１０、電流
検出回路１１、プローブユニット駆動回路１５に接続さ
れている。図２、図３では、１個の圧電体バイモルフ板
８ｄのみを示しているが、複数個を併設することも可能
であり、プローブユニット８はプローブ電極８ａが記録
媒体７に対向するように、プローブ電極８ａを下向きに
してＺ方向粗動機構９に着設されている。
フ板８ｄは、中電極８ｊに対して上電極８ｋに正（負）
、下電極８ｈに正（負）のように両極性の電圧を加える
ことにより、圧電体バイモルフ板８ｄの先端つまりプロ
ーブ電極８ａが変位する。図示は省略しているが、プロ
ーブ電極８ａからの配線、及び圧電体バイモルフ板８ｄ
の駆動電圧を導く回路は、シリコン半導体基板８ｆ上に
形成することができ、それらは電圧印加回路１０、電流
検出回路１１、プローブユニット駆動回路１５に接続さ
れている。図２、図３では、１個の圧電体バイモルフ板
８ｄのみを示しているが、複数個を併設することも可能
であり、プローブユニット８はプローブ電極８ａが記録
媒体７に対向するように、プローブ電極８ａを下向きに
してＺ方向粗動機構９に着設されている。
【００１９】記録時には、マイクロコンピュータ１２か
らの信号によって、ＸＹステージ駆動回路１３、ＸＹ方
向駆動回路１４及びＺ方向粗動駆動回路１６、Ｚ方向粗
動機構９を駆動して概略の位置合わせを行った後に、Ｘ
Ｙ方向駆動回路１４、ＸＹ方向駆動機構５によってプロ
ーブ電極８ａを記録媒体７に対する目的の位置まで移動
し、電圧印加回路１０によってプローブ電極８ａ、記録
媒体７間に例えばパルス電圧を印加すると、記録媒体７
が特性変化を起こして電気抵抗の低い部分が生じ、記録
を行うことができる。
らの信号によって、ＸＹステージ駆動回路１３、ＸＹ方
向駆動回路１４及びＺ方向粗動駆動回路１６、Ｚ方向粗
動機構９を駆動して概略の位置合わせを行った後に、Ｘ
Ｙ方向駆動回路１４、ＸＹ方向駆動機構５によってプロ
ーブ電極８ａを記録媒体７に対する目的の位置まで移動
し、電圧印加回路１０によってプローブ電極８ａ、記録
媒体７間に例えばパルス電圧を印加すると、記録媒体７
が特性変化を起こして電気抵抗の低い部分が生じ、記録
を行うことができる。
【００２０】再生時には、プローブ電極８ａに例えば２
００ｍＶの直流電圧を加えながら、発生するトンネル電
流を電流検出回路１１によって検出し、このトンネル電
流が例えば０．１ｎＡの一定値となるように圧電体バイ
モルフ板８ｄに印加する電圧をマイクロコンピュータ１
２、プローブユニット駆動回路１５によって制御し、プ
ローブ電極８ａを記録媒体７に対して垂直方向に移動さ
せる。その際の圧電体バイモルフ板８ｄのフィードバッ
ク駆動量が、記録媒体７上の記録情報に対応しているか
ら、ＸＹ方向駆動回路１４で駆動されるＸＹ方向駆動機
構５によって、プローブ電極８ａを水平面内で移動して
、情報の再生を行うことが可能となる。また、情報の消
去は三角波パルス電圧等を印加して行うことができる。 なお、複数のプローブ電極８ａが存在する場合には、そ
の選択は駆動回路１５又はマイクロコンピュータ１２で
行えばよい。
００ｍＶの直流電圧を加えながら、発生するトンネル電
流を電流検出回路１１によって検出し、このトンネル電
流が例えば０．１ｎＡの一定値となるように圧電体バイ
モルフ板８ｄに印加する電圧をマイクロコンピュータ１
２、プローブユニット駆動回路１５によって制御し、プ
ローブ電極８ａを記録媒体７に対して垂直方向に移動さ
せる。その際の圧電体バイモルフ板８ｄのフィードバッ
ク駆動量が、記録媒体７上の記録情報に対応しているか
ら、ＸＹ方向駆動回路１４で駆動されるＸＹ方向駆動機
構５によって、プローブ電極８ａを水平面内で移動して
、情報の再生を行うことが可能となる。また、情報の消
去は三角波パルス電圧等を印加して行うことができる。 なお、複数のプローブ電極８ａが存在する場合には、そ
の選択は駆動回路１５又はマイクロコンピュータ１２で
行えばよい。
【００２１】本実施例では、下地電極６、記録媒体７と
してＡｕ電極上にポリイミドの２層ラングミュア・プロ
ジェット膜を積層したものを用いて、先ず０．１Ｖのバ
イアス電圧に波高−６Ｖ及び＋１．５ｖの連続パルス波
を重畳した電圧を、プローブ電極３、下地電極６間に印
加して記録を行い情報の読取り確認を行った。
してＡｕ電極上にポリイミドの２層ラングミュア・プロ
ジェット膜を積層したものを用いて、先ず０．１Ｖのバ
イアス電圧に波高−６Ｖ及び＋１．５ｖの連続パルス波
を重畳した電圧を、プローブ電極３、下地電極６間に印
加して記録を行い情報の読取り確認を行った。
【００２２】次に、ＸＹ方向走査を停止させて、プロー
ブ電極８ａの位置制御の安定性の実験を行った。これは
プローブ電極８ａと記録媒体７の間に、０．１ｎＡ程度
のトンネル電流が流れるように両者を接近させた状態で
、プローブ電極８ａのサーボ制御を行いながら、トンネ
ル電流目標値を０．１ｎＡと１ｎＡの間で周期的に変化
して、予め直列に挿入した−１．２ｄ（ｄＢ／ｏｃｔ）
のローパスフィルタの遮断周波数を変化して、サーボ系
が不安定になる、つまりトンネル電流の実測値が減衰振
動又は発振を生じ始める周波数の測定を行った。その結
果、遮断周波数が３〜５ｋＨｚ の領域でも安定な変位
制御が可能であることが認められた。なお、この周波数
は試料の支持台まで含めた記録再生装置全体の約８〜１
０ｋＨｚ である機械的固有振動数による影響を大きく
受けているため、プローブユニット８単体での応答周波
数は更に高いと考えられる。
ブ電極８ａの位置制御の安定性の実験を行った。これは
プローブ電極８ａと記録媒体７の間に、０．１ｎＡ程度
のトンネル電流が流れるように両者を接近させた状態で
、プローブ電極８ａのサーボ制御を行いながら、トンネ
ル電流目標値を０．１ｎＡと１ｎＡの間で周期的に変化
して、予め直列に挿入した−１．２ｄ（ｄＢ／ｏｃｔ）
のローパスフィルタの遮断周波数を変化して、サーボ系
が不安定になる、つまりトンネル電流の実測値が減衰振
動又は発振を生じ始める周波数の測定を行った。その結
果、遮断周波数が３〜５ｋＨｚ の領域でも安定な変位
制御が可能であることが認められた。なお、この周波数
は試料の支持台まで含めた記録再生装置全体の約８〜１
０ｋＨｚ である機械的固有振動数による影響を大きく
受けているため、プローブユニット８単体での応答周波
数は更に高いと考えられる。
【００２３】これに対して、図５に示す従来例の構造の
プローブユニット８を用いた比較実験を行ったところ、
トンネル電流目標値を０．１〜１ｎＡの間で周期的に変
化させた場合には、遮断周波数は１０〜３０Ｈｚ以下で
ある必要が認められた。また、トンネル電流目標値を０
．１〜０．３ｎＡの範囲に限定すると、その遮断数周数
を高めることはできるが１００Ｈｚ程度に過ぎず、本実
施例のようにｋＨｚ のオーダでの安定操作は実現しな
かった。 なお、比較実験は先の実施例と同様に特別の除震機構を
付加することなく行っている。
プローブユニット８を用いた比較実験を行ったところ、
トンネル電流目標値を０．１〜１ｎＡの間で周期的に変
化させた場合には、遮断周波数は１０〜３０Ｈｚ以下で
ある必要が認められた。また、トンネル電流目標値を０
．１〜０．３ｎＡの範囲に限定すると、その遮断数周数
を高めることはできるが１００Ｈｚ程度に過ぎず、本実
施例のようにｋＨｚ のオーダでの安定操作は実現しな
かった。 なお、比較実験は先の実施例と同様に特別の除震機構を
付加することなく行っている。
【００２４】従来の片持ち構造において、舌状部２が振
動等に敏感であるのは、舌状部２が長手方向の長さ数１
０〜数１００μｍ程度の微小サイズであることが原因で
あると考えられ、その結果として舌状部２の振動に対す
るＱ値が１０〜１００と極めて高い値になり、寄生振動
が生じ易くなっていた。しかし、本実施例のように梁の
一部に弾性特性の異なるパターン部８ｅを設けて、圧電
体バイモルフ板８ｄを両持ち構造とすれば、変位量や感
度を犠牲にすることなく、耐震特性、制御性等の動作特
性に優れたプローブユニット８を実現することができ、
他の耐震構造が省略可能となるので装置の簡易化、小型
化にもつながる。なお、消去は波高値３Ｖのパルス電圧
をバイアス電圧に重畳することによって行い、情報の読
取り確認も行った。
動等に敏感であるのは、舌状部２が長手方向の長さ数１
０〜数１００μｍ程度の微小サイズであることが原因で
あると考えられ、その結果として舌状部２の振動に対す
るＱ値が１０〜１００と極めて高い値になり、寄生振動
が生じ易くなっていた。しかし、本実施例のように梁の
一部に弾性特性の異なるパターン部８ｅを設けて、圧電
体バイモルフ板８ｄを両持ち構造とすれば、変位量や感
度を犠牲にすることなく、耐震特性、制御性等の動作特
性に優れたプローブユニット８を実現することができ、
他の耐震構造が省略可能となるので装置の簡易化、小型
化にもつながる。なお、消去は波高値３Ｖのパルス電圧
をバイアス電圧に重畳することによって行い、情報の読
取り確認も行った。
【００２５】本実施例では、パターン部８ｅを窒化シリ
コン膜のフォトリソグラフィプロセスで形状制御して作
成したが、このように圧電体バイモルフ板８ｄの支持体
と同一材料を選択することによって、製造工程が極めて
単純となり、従来のプローブユニット８の製造工程を殆
ど変更する必要がないため、加工精度や製造コスト面か
ら考えても有効である。この材料、作成方法は本実施例
に限定されず、例えば基板材のシリコンにパターン部８
ｅとして残す形状に不純物ドープを行って耐エッチング
性を向上し、図３（ｆ） の異方性エッチング工程時に
、未注入領域のみを除去してパターン部８ｅのパターン
を形成する方法でもよく、或いは基板８ｂと圧電体バイ
モルフ板８ｄを連結する任意形状の薄膜を形成した後に
、レーザー光や電子線等のエネルギによって不要の領域
を照射、加熱除去をすることも可能である。
コン膜のフォトリソグラフィプロセスで形状制御して作
成したが、このように圧電体バイモルフ板８ｄの支持体
と同一材料を選択することによって、製造工程が極めて
単純となり、従来のプローブユニット８の製造工程を殆
ど変更する必要がないため、加工精度や製造コスト面か
ら考えても有効である。この材料、作成方法は本実施例
に限定されず、例えば基板材のシリコンにパターン部８
ｅとして残す形状に不純物ドープを行って耐エッチング
性を向上し、図３（ｆ） の異方性エッチング工程時に
、未注入領域のみを除去してパターン部８ｅのパターン
を形成する方法でもよく、或いは基板８ｂと圧電体バイ
モルフ板８ｄを連結する任意形状の薄膜を形成した後に
、レーザー光や電子線等のエネルギによって不要の領域
を照射、加熱除去をすることも可能である。
【００２６】パターン部８ｅの材料としては、弾性変形
可能であることが条件となるが、一般に大体の材料は弾
性余効を示すので、金属、絶縁物、無機材料、有機材料
等の適用が考えられるが、加工技術、経時劣化によって
制限される。
可能であることが条件となるが、一般に大体の材料は弾
性余効を示すので、金属、絶縁物、無機材料、有機材料
等の適用が考えられるが、加工技術、経時劣化によって
制限される。
【００２７】図４は第２の実施例によるプローブユニッ
ト８の斜視図を示し、第１の実施例とパターン部８ｅの
形状が異なり、圧電体バイモルフ板８ｄは３点で基板８
ｂに固定されており、他の構成は第１の実施例と同様で
ある。
ト８の斜視図を示し、第１の実施例とパターン部８ｅの
形状が異なり、圧電体バイモルフ板８ｄは３点で基板８
ｂに固定されており、他の構成は第１の実施例と同様で
ある。
【００２８】このプローブユニット８について第１の実
施例と同様に、記録再生装置に設置して変位制御の安定
性を調べる実験を行ったところ、１〜５ｋＨｚの周波数
領域において、安定なサーボ制御が可能であることが確
認されたので、実際の記録、再生装置で使用可能である
。 パターン部８ｅの形状は上述の実施例に限定されず、弾
性定数が小さく、プローブ電極８ａの変位を妨げないも
のであれば支障はない。また、このプローブユニット８
はＳＴＭ等の走査型トンネル電流検知装置に適用可能で
ある。
施例と同様に、記録再生装置に設置して変位制御の安定
性を調べる実験を行ったところ、１〜５ｋＨｚの周波数
領域において、安定なサーボ制御が可能であることが確
認されたので、実際の記録、再生装置で使用可能である
。 パターン部８ｅの形状は上述の実施例に限定されず、弾
性定数が小さく、プローブ電極８ａの変位を妨げないも
のであれば支障はない。また、このプローブユニット８
はＳＴＭ等の走査型トンネル電流検知装置に適用可能で
ある。
【００２９】なお上述した実施例は、記録再生装置であ
ったが記録又は再生のみの装置におおいても適用可能で
ある。
ったが記録又は再生のみの装置におおいても適用可能で
ある。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るプロー
ブユニット及びこれを使用する情報記録及び／又は再生
装置は、基板に対し異なる弾性特性を示す２つ以上の構
造体で連結した両持ち梁構造の可撓部の一部にプローブ
を取り付けて、このプローブを基板面と垂直方向に変位
させるので、外部振動の影響を受け難く精密な変位制御
が可能で、応答速度も速い。
ブユニット及びこれを使用する情報記録及び／又は再生
装置は、基板に対し異なる弾性特性を示す２つ以上の構
造体で連結した両持ち梁構造の可撓部の一部にプローブ
を取り付けて、このプローブを基板面と垂直方向に変位
させるので、外部振動の影響を受け難く精密な変位制御
が可能で、応答速度も速い。
【図１】実施例の構成図である。
【図２】プローブユニットの斜視図である。
【図３】プローブユニットの製造工程の説明図である。
【図４】他の実施例によるプローブユニットの斜視図で
ある。
ある。
【図５】従来例のプローブユニットの斜視図である。
７ 記録媒体
８ プローブユニット
８ａ プローブ電極
８ｂ 基板
８ｃ 空孔部
８ｄ 圧電体バイモルフ板
８ｅ パターン部
８ｆ シリコン半導体基板
８ｇ 窒化シリコン膜
８ｈ 下電極
８ｉ 圧電体層
８ｊ 中電極
８ｋ 上電極
１０ 電圧印加回路
１１ 電流検出回路
１２ マイクロコンピュータ
Claims (2)
- 【請求項１】 異なる弾性特性を有する２つ以上の構
造体で連結した両持ち梁構造の可撓部と、該可撓部に取
り付けたプローブと、前記可撓部を介して該プローブを
変位させる駆動手段とを有することことを特徴とするプ
ローブユニット。 - 【請求項２】 異なる弾性特性を有する２つ以上の構
造体で連結した両持ち梁構造の可撓部と、該可撓部に取
り付けたプローブと、前記可撓部を介して該プローブを
変位させる駆動手段とを有するプローブユニットを使用
し、前記プローブを前記記録媒体に近接させて前記記録
媒体面上の物理量を変化又は検知することによって情報
の記録又は再生を行うことを特徴とする情報記録及び／
又は再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15762691A JP2934057B2 (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | プローブユニット及びこれを使用する情報記録及び／又は再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15762691A JP2934057B2 (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | プローブユニット及びこれを使用する情報記録及び／又は再生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04355232A true JPH04355232A (ja) | 1992-12-09 |
| JP2934057B2 JP2934057B2 (ja) | 1999-08-16 |
Family
ID=15653844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15762691A Expired - Fee Related JP2934057B2 (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | プローブユニット及びこれを使用する情報記録及び／又は再生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2934057B2 (ja) |
-
1991
- 1991-05-31 JP JP15762691A patent/JP2934057B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2934057B2 (ja) | 1999-08-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3192887B2 (ja) | プローブ、該プローブを用いた走査型プローブ顕微鏡、および前記プローブを用いた記録再生装置 | |
| JP3030574B2 (ja) | 微小変位型情報検知探針素子及びこれを用いた走査型トンネル顕微鏡、原子間力顕微鏡、情報処理装置 | |
| US5412597A (en) | Slope detection method, and information detection/writing apparatus using the method | |
| US5396453A (en) | Recording/reproducing apparatus such as a memory apparatus | |
| JP3135779B2 (ja) | 情報処理装置 | |
| US5371728A (en) | Information recording/reproducing apparatus using probe | |
| JP2934057B2 (ja) | プローブユニット及びこれを使用する情報記録及び／又は再生装置 | |
| JP2981788B2 (ja) | 走査型プローブ顕微鏡を用いた情報処理装置、情報処理方法及び面合わせ方法 | |
| JP2890268B2 (ja) | プローブユニット及びこれを用いた情報処理装置と走査型トンネル顕微鏡 | |
| JP3234722B2 (ja) | 円弧状反りレバー型アクチュエータ、該アクチュエータの駆動方法及び情報入出力用プローブを用いた情報処理装置 | |
| JP2942013B2 (ja) | 記録及び／又は再生装置 | |
| JP2967308B2 (ja) | 微小カンチレバー型プローブ及びその製造方法、それを備えた表面観察装置及び情報処理装置 | |
| JP3053971B2 (ja) | トンネル電流発生用三次元変位素子、該トンネル電流発生用三次元変位素子を用いたマルチ探針ユニット、および情報処理装置 | |
| JPH05180616A (ja) | プローブ保持機構 | |
| JPH07110969A (ja) | 面合わせ方法，位置制御機構および該機構を有する情報処理装置 | |
| JPH04330653A (ja) | 情報再生装置及び情報記録再生装置 | |
| JP3118654B2 (ja) | 情報処理装置及び走査型トンネル電子顕微鏡 | |
| JPH0875761A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡ならびに該顕微鏡を用いた加工装置および情報処理装置 | |
| JPH06333276A (ja) | 記録媒体及びその製造方法、及び該記録媒体を用いた情報処理装置 | |
| JPH04157639A (ja) | 情報記録担体及びこれを使用する情報処理装置 | |
| JPH0714224A (ja) | 記録媒体及び情報処理装置 | |
| JP2995126B2 (ja) | 情報処理装置 | |
| JPH05342648A (ja) | 情報読取り及び／又は入力装置 | |
| JPH0478037A (ja) | 記録再生装置及び記録再生消去方法 | |
| JPH1196607A (ja) | プローブ、および情報処理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090528 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100528 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100528 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110528 Year of fee payment: 12 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |