JP2000082244A - Information processor for controlling two planes in parallel, and method therefor - Google Patents
Information processor for controlling two planes in parallel, and method thereforInfo
- Publication number
- JP2000082244A JP2000082244A JP10267381A JP26738198A JP2000082244A JP 2000082244 A JP2000082244 A JP 2000082244A JP 10267381 A JP10267381 A JP 10267381A JP 26738198 A JP26738198 A JP 26738198A JP 2000082244 A JP2000082244 A JP 2000082244A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- planes
- plane
- probes
- parallel
- capacitance
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、探針と記録媒体と
の両者間に電圧を印加し、接近させることによって生じ
る電気現象を利用した情報処理装置および情報処理方法
に係り、特に情報の書き込みと読み出しを行なうに際
し、プローブが配置されている平面と記録媒体の平面と
の2平面を平行制御する情報処理装置および情報処理方
法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an information processing apparatus and an information processing method utilizing an electric phenomenon caused by applying and approaching a voltage between both a probe and a recording medium. The present invention relates to an information processing apparatus and an information processing method for performing parallel control on two planes, that is, a plane on which a probe is arranged and a plane of a recording medium when performing reading.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、探針と試料とを接近させ、その時
に生じる物理現象(トンネル現象、原子間力等)を利用
して、物質表面及び表面近傍の電子構造を直接観察でき
る走査型プローブ顕微鏡(以下SPMと略す)が開発さ
れ、単結晶、非晶質を問わず様々な物理量の実空間像を
高い分解能で測定できるようになっている。産業分野に
おいては、近年、SPMの原子あるいは分子サイズの高
分解能を有する原理に着目し、特開昭63−16155
2号公報および特開昭63−161553号公報に開示
されているように、媒体に記録層を用いることによる情
報記録再生装置への応用、実用化が精力的に進められて
いる。2. Description of the Related Art In recent years, a probe is brought closer to a sample, and a physical probe (tunnel phenomenon, atomic force, or the like) generated at that time is used to directly observe a material surface and an electronic structure near the surface. Microscopes (hereinafter abbreviated as SPMs) have been developed, and real-space images of various physical quantities, whether single-crystal or amorphous, can be measured with high resolution. In the industrial field, in recent years, attention has been paid to the principle of high resolution of the atomic or molecular size of SPM and disclosed in JP-A-63-16155.
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 2 and JP-A-63-161553, application and practical application to an information recording / reproducing apparatus by using a recording layer in a medium have been energetically advanced.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記のような情報記録
再生装置への応用に際しては、その転送レートの向上の
ために、複数プローブの並列処理(マルチ化)が進んで
いる。また、そのためのプローブ作製プロセスも、従来
の半導体プロセス等を用いて検討されている。例えば、
200Mbps程度の転送速度を得るためには、1本当
たり100kbpsのプローブを用いた場合2000本
のプローブが必要になってくる。2000本のプローブ
は例えば同一基板上に半導体プロセスを用いて作製され
るが、多くの場合これらのプローブは基板面に2次元的
に配置される。このように、2次元的にプローブを配置
した場合、すべてのプローブが媒体と相互作用を起こす
ことができる距離に合わせるには、媒体表面とプローブ
基板の平行性を保つことが必要不可欠である。そのため
には、例えばプローブ基板上にプローブ基板と記録媒体
との距離を測定するための測定機構を3点以上設けるこ
とによって、それらによって測定される距離情報から2
面の平行を保つことができる。しかしながら、距離測定
を複数点で同時に行う場合に、従来から用いられている
光りてこ方式のAFMでは、光検出系の構成が必要であ
り、複数プローブの変位を同時に測定する機構は極めて
複雑であり、その上プローブの集積化の点からも問題が
あった。一方最近は、ΔΣ変換などを用いて高精度に静
電容量を計測できる静電容量センサなどが出てきてい
る。In application to the information recording / reproducing apparatus as described above, parallel processing (multiplication) of a plurality of probes is progressing in order to improve the transfer rate. Also, a probe fabrication process for that purpose is being studied using a conventional semiconductor process or the like. For example,
In order to obtain a transfer rate of about 200 Mbps, 2000 probes are required when 100 kbps probes are used. For example, 2000 probes are manufactured on the same substrate by using a semiconductor process. In many cases, these probes are two-dimensionally arranged on the substrate surface. As described above, when the probes are arranged two-dimensionally, it is indispensable to maintain the parallelism between the medium surface and the probe substrate in order to adjust the distance so that all the probes can interact with the medium. For this purpose, for example, by providing three or more measurement mechanisms for measuring the distance between the probe substrate and the recording medium on the probe substrate, two or more measurement mechanisms can be used based on the distance information measured thereby.
The plane can be kept parallel. However, when performing distance measurement at a plurality of points at the same time, a light lever type AFM conventionally used requires a configuration of a light detection system, and a mechanism for simultaneously measuring displacements of a plurality of probes is extremely complicated. In addition, there is a problem in terms of probe integration. On the other hand, recently, a capacitance sensor that can measure the capacitance with high accuracy using Δ 精度 conversion or the like has come out.
【0004】そこで、本発明は、上記従来のものにおけ
る課題を解決し、上記した静電容量センサを用いること
により、プローブが配置されている平面と記録媒体の平
面との2平面の平行制御が、簡単な機構で実現でき、集
積化を容易に行うことのできる情報処理装置および情報
処理方法を提供することを目的としている。Accordingly, the present invention solves the above-mentioned problems in the prior art, and by using the above-mentioned capacitance sensor, parallel control of two planes, that is, the plane on which the probe is arranged and the plane of the recording medium is realized. It is an object of the present invention to provide an information processing apparatus and an information processing method which can be realized by a simple mechanism and can be easily integrated.
【0005】[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、2平面を平行制御する情報処理装置、およ
び情報処理方法を、つぎのように構成したことを特徴と
するものである。すなわち、本発明の情報処理装置は、
記録媒体に対して走査して、その物理的相互作用により
情報の書き込みと読み出しを行なう複数のプローブが平
面内に2次元に配置されている情報処理装置において、
前記複数のプローブが配置されている平面と前記記録媒
体の平面との2平面を平行制御する位置設定手段を有
し、該位置設定手段が、前記2平面におけるそれぞれの
平面上に対向して配置された静電容量センサよりなる複
数の変位検出手段と、該2平面間の変位検出手段の間隔
を制御するアクチュエータと、該変位検出手段の静電容
量を測定する静電容量測定手段と、によって構成されて
いることを特徴としている。また、本発明の情報処理装
置は、前記位置設定手段が、前記2平面を平行制御する
ため、該2平面にそれぞれ対向して配置された変位検出
手段の静電容量全体を、直列に切り換えて前記2平面の
並行出しを行い、あるいは並列に切り換えて前記2平面
間の間隔を調節する、切り換え機構を有していることを
特徴としている。また、本発明の情報処理装置は、前記
変位検出手段が、前記複数のプローブが配置されている
平面上において同一直線上とならない関係位置に配列さ
れた3つの平板電極と、該3つの平板電極に対向して配
置された前記記録媒体の平面上の平板電極と、によって
構成されていることを特徴としている。また、本発明の
情報処理装置は、前記アクチュエータは、前記各々の平
板電極の位置にあって、前記対向する電極間の間隔を変
位するように構成されていることを特徴としている。ま
た、本発明の情報処理方法は、平面内に2次元に配置さ
れている複数のプローブを備え、該プローブを記録媒体
に対して走査して、その物理的相互作用により情報の書
き込みと読み出しを行なう情報処理方法において、該情
報の書き込みと読み出しを行なうに際し、複数のプロー
ブが配置されている平面と記録媒体の平面との2平面
に、それぞれ対向して配置された変位検出手段の静電容
量全体を、直列に切り換えて前記2平面の並行出しを行
い、あるいは並列に切り換えて前記2平面間の間隔を調
節し、前記複数のプローブが配置されている平面と前記
記録媒体の平面との2平面を平行制御することを特徴と
している。また、本発明の情報処理方法は、前記2平面
の平行制御が、該2平面にそれぞれ対向して配置された
変位検出手段の静電容量全体を、直列に切り換えて該2
平面の傾きを補正した後、並列に切り換えて該2平面間
の間隔を調節する動作を、順次行ってなされることを特
徴としている。また、本発明の情報処理方法は、前記静
電容量の切り換えが、前記複数のプローブが配置されて
いる平面上において同一直線上とならない関係位置に配
列された3つの平板電極と、該3つの平板電極に対向し
て配置された前記記録媒体の平面上の平板電極と、によ
って構成された変位検出手段の静電容量全体を切り換え
ることにより、行われることを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is characterized in that an information processing apparatus and an information processing method for controlling two planes in parallel are configured as follows. . That is, the information processing apparatus of the present invention
In an information processing apparatus, a plurality of probes that scan a recording medium and write and read information by physical interaction are arranged two-dimensionally in a plane.
Position setting means for controlling in parallel two planes of a plane on which the plurality of probes are arranged and a plane of the recording medium, wherein the position setting means is arranged to face each of the two planes A plurality of displacement detecting means comprising a capacitance sensor, an actuator for controlling a distance between the two planes, and an electrostatic capacitance measuring means for measuring a capacitance of the displacement detecting means. It is characterized by being constituted. Further, in the information processing apparatus according to the present invention, since the position setting means controls the two planes in parallel, the entire capacitance of the displacement detection means disposed opposite to the two planes is switched in series. It is characterized by having a switching mechanism for adjusting the distance between the two planes by performing the two planes in parallel or switching them in parallel. Further, in the information processing apparatus according to the present invention, the displacement detecting means may include: three plate electrodes arranged at positions that are not on the same straight line on a plane on which the plurality of probes are arranged; And a flat plate electrode on the plane of the recording medium, which is arranged to face the recording medium. Further, the information processing apparatus according to the present invention is characterized in that the actuator is located at the position of each of the plate electrodes, and is configured to displace an interval between the opposed electrodes. Further, the information processing method of the present invention includes a plurality of probes arranged two-dimensionally in a plane, scans the probes with respect to a recording medium, and writes and reads information by the physical interaction. In the information processing method to be performed, when writing and reading the information, the capacitances of the displacement detecting means arranged to face each other on two planes, a plane on which the plurality of probes are arranged and a plane of the recording medium. The whole is switched in series so that the two planes are arranged in parallel, or switched in parallel to adjust the interval between the two planes, and the two planes of the plurality of probes and the plane of the recording medium are adjusted. It is characterized in that the planes are controlled in parallel. Further, in the information processing method according to the present invention, the parallel control of the two planes may be performed by switching in series the entire capacitance of the displacement detection means disposed opposite to the two planes.
After correcting the inclination of the planes, the operation for adjusting the interval between the two planes by switching in parallel is sequentially performed. Further, the information processing method of the present invention is characterized in that the switching of the capacitance includes three plate electrodes arranged at positions that are not on the same straight line on a plane on which the plurality of probes are arranged; This is characterized by switching over the entire capacitance of the displacement detecting means constituted by a flat plate electrode on the plane of the recording medium arranged opposite to the flat plate electrode.
【0006】[0006]
【発明の実施の形態】本発明は、上記したように、位置
設定手段を、前記2平面におけるそれぞれの平面上に対
向して配置された静電容量センサよりなる複数の変位検
出手段と、該2平面間の変位検出手段の間隔を制御する
アクチュエータと、該変位検出手段の静電容量を測定す
る静電容量測定手段とによって構成し、これらの変位検
出手段の静電容量全体を直列、あるいは並列に切り換え
て容量値を測定し、それぞれの測定容量値を用いて、プ
ローブが配置されている平面と記録媒体の平面との2平
面を平行制御して、これら2平面の簡便な面合わせを行
なうようにし、上記した本発明の課題を達成するように
したものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As described above, according to the present invention, the position setting means includes a plurality of displacement detecting means comprising capacitance sensors arranged opposite each other on the two planes, An actuator for controlling the distance between the displacement detecting means between the two planes and a capacitance measuring means for measuring the capacitance of the displacement detecting means, and the entire capacitance of these displacement detecting means is connected in series or Capacitance values are measured by switching in parallel, and two planes, that is, the plane on which the probe is arranged and the plane of the recording medium, are controlled in parallel by using the measured capacitance values, so that the two planes can be easily aligned. The present invention achieves the above-mentioned object of the present invention.
【0007】[0007]
【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、本発明の実施例1における面合わ
せ機構の構成の概略を示す。上図は横から見たところ
で、下電極基板103に対して上電極基板104が対向
しており、各電極基板には静電容量センサを構成する平
板電極からなる変位検出用電極プローブ101及び10
2が配設されている。これらのプローブは静電容量の変
化を用いて基板間の距離を測定するものである。上電極
基板104は3つのアクチュエータ105で、記録媒体
面に垂直方向に上電極基板を駆動するようになってい
る。106はアクチュエータ駆動ユニットでアクチュエ
ータの支持も行なっている。このアクチュエータ駆動ユ
ニット106は面合わせ制御回路107の制御信号によ
ってそれぞれのアクチュエータを駆動する。面合わせ制
御回路107は各プローブから送られてくる出力信号で
ある静電容量値を元に制御しているが、その容量値は面
合わせ制御回路106の出力する切り換え制御信号に基
づいて直列並列切換器が動作することによって、後述す
るように変化する。Embodiments of the present invention will be described below. [Embodiment 1] FIG. 1 schematically shows the structure of a surface matching mechanism according to Embodiment 1 of the present invention. In the upper view, the upper electrode substrate 104 is opposed to the lower electrode substrate 103 when viewed from the side, and each electrode substrate has a displacement detection electrode probe 101 and 10 formed of a plate electrode constituting a capacitance sensor.
2 are provided. These probes measure the distance between the substrates by using a change in capacitance. The upper electrode substrate 104 is driven by three actuators 105 in a direction perpendicular to the recording medium surface. An actuator drive unit 106 also supports the actuator. The actuator driving unit 106 drives each actuator in accordance with a control signal of the matching control circuit 107. The matching control circuit 107 controls the capacitance based on the capacitance value, which is an output signal sent from each probe. The capacitance is controlled in series and parallel based on the switching control signal output from the matching control circuit 106. When the switch is operated, it changes as described later.
【0008】図1の下図は上電極基板104を下から見
たところである。それぞれのプローブの配置は面を決定
するように同一ライン上にはない。図中点線で示した最
も内側の四角はアクチュエータ105の位置を示してい
る。外側の点線は下電極基板の変位検出用電極プローブ
102である。(以降、それぞれのアクチュエータをプ
ローブの記号をとってアクチュエータA、アクチュエー
タB、アクチュエータCと呼ぶ。) つぎに実際の動作について図2および図3を用いて説明
する。直列並列切換器108には図2(a)に示すよう
に、ぞれぞれのプローブの容量を切り換えるSW1〜4
の4つのスイッチが設けられている。本実施例では、メ
カニカルなリレースイッチ回路を作製した。これらのス
イッチを図1の面合わせ制御回路106の出力する切り
換え制御信号によってオンオフ制御する。容量センサは
両電極の間隔dと検出容量Cの間にはC=εr・ε0・S
/d(ただし、ε0は真空の誘電率、εrは空気の比誘電
率とする)の関係があるために実効的な電極面積Sが与
えられている場合には検出容量Cより電極間距離が算出
できる。[0008] The lower part of FIG. 1 is a view of the upper electrode substrate 104 as viewed from below. The placement of each probe is not on the same line as determining the plane. The innermost square indicated by a dotted line in the figure indicates the position of the actuator 105. The outer dotted line is the electrode probe 102 for detecting the displacement of the lower electrode substrate. (Hereinafter, each actuator is referred to as an actuator A, an actuator B, and an actuator C by using a probe symbol.) Next, the actual operation will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 2A, the serial-parallel switch 108 has switches SW1 to SW4 for switching the capacity of each probe.
Are provided. In this example, a mechanical relay switch circuit was manufactured. These switches are controlled to be turned on / off by a switching control signal output from the matching control circuit 106 in FIG. Capacitive sensor between the detected capacitance C and distance d between the electrodes C = ε r · ε 0 · S
/ D (where ε 0 is the dielectric constant of vacuum and ε r is the relative dielectric constant of air). Distance can be calculated.
【0009】ここで初期状態でC0電極間距離がΔdだ
け小さくなった場合には容量がΔC増えるとする。すな
わち、C=C0+ΔCである。例えば、図1中の2プロ
ーブA、Bを例に説明する。はじめにセッティングを行
なった状態でそれぞれの容量値はCA0、CB0側となる。
プローブ基板と媒体が接近した場合にはCA=CA0+Δ
CA、CB=CB0+ΔCB、ここで となる。両電極基板面が平行な場合には、プローブAと
Bの電極間距離が等しく、両容量値は等しい。そこで、
このCA0とCB0を直列に接続して(その容量をC0とす
る)、それぞれのレバー位置のアクチュエータA、Bを
反対方向に等量ずつ動かしながら、C0が最大になるよ
うに調節する。ここで、 であるから、C0が最大のときには、CA=CBとなって
いる。すなわち、媒体面とプローブABを結ぶ線は並行
となることがわかる。Here, it is assumed that when the distance between the C 0 electrodes is reduced by Δd in the initial state, the capacitance increases by ΔC. That is, C = C 0 + ΔC. For example, two probes A and B in FIG. 1 will be described as an example. In the state where the setting is performed first, the respective capacitance values are on the side of C A0 and C B0 .
When the probe substrate and the medium approach each other, C A = C A0 + Δ
C A , C B = C B0 + ΔC B , where Becomes When both electrode substrate surfaces are parallel, the distance between the electrodes of the probes A and B is equal, and both capacitance values are equal. Therefore,
These C A0 and C B0 are connected in series (the capacity is set to C 0 ), and the actuators A and B at the respective lever positions are moved by equal amounts in opposite directions so that C 0 is maximized. I do. here, Therefore, when C 0 is the maximum, C A = C B. That is, it is understood that the lines connecting the medium surface and the probe AB are parallel.
【0010】そこで、本発明においては図2に示すよう
なスイッチの切り換え制御を行なって、3つのプローブ
について下電極基板面と上電極基板面との並行出し(以
降「面合わせ」と呼ぶ)を簡便に実現させた。図2の
(a)は3本のプローブが並列に接続された場合を示し
ており、(b)は直列に接続された場合を示している。
SW1〜4の接続を制御することによって切り換えられ
る。図3に示すような手順に従って面合わせを行なっ
た。始めに、図2の(b)の接続にして(ステップ1)
アクチュエータA、B、Cをプローブ基板と媒体基板が
接近する方向に動かす(ステップ2)。これらのアクチ
ュエータは本実施例においては積層型の圧電体を用いた
が、ステッピングモータの様な比較的ダイナミックレン
ジの大きなものを用いてもよい。電極の大きさによるが
ある距離になると容量の検出が始まる。直列に接続して
容量が検出される場合にはすべてのプローブが検出可能
範囲に入っていると考えられる。その後、プローブを直
列接続(図2の(b))のまま、アクチュエータCは静
止させたままで、アクチュエータA、Bを反対に等変位
量ずつ動かしながら検出容量値が最大になる点を探す
(ステップ3)。Therefore, in the present invention, the switching control of the switches as shown in FIG. 2 is performed so that the lower electrode substrate surface and the upper electrode substrate surface are arranged in parallel (hereinafter, referred to as "surface alignment") for the three probes. Realized simply. FIG. 2A shows a case where three probes are connected in parallel, and FIG. 2B shows a case where they are connected in series.
Switching is performed by controlling the connection of SW1 to SW4. Surface matching was performed according to the procedure shown in FIG. First, make the connection shown in FIG. 2B (step 1)
The actuators A, B, and C are moved in a direction in which the probe substrate and the medium substrate approach (Step 2). In the present embodiment, these actuators use a laminated piezoelectric material. However, actuators having a relatively large dynamic range such as a stepping motor may be used. At a certain distance depending on the size of the electrode, capacitance detection starts. If the capacitance is detected by connecting in series, it is considered that all the probes are within the detectable range. Then, while the probe is connected in series (FIG. 2 (b)), the actuator C is kept stationary, and the actuators A and B are moved in opposite directions by an equal amount to search for a point where the detected capacitance value becomes maximum (step). 3).
【0011】次に、つなぎ方は同じまま(図2の
(b))で、今度はアクチュエータAとBを同じ方向
に、アクチュエータCをそれとは反対方向に等変位量ず
つ動かしながら検出容量値が最大になる点を探す(ステ
ップ4)。以上の操作を終えるとプローブ基板面は媒体
基板面と並行になった。つぎに、プローブ抵抗ABCを
並列に接続し(図2の(a))、全体のアクチュエータ
を同方向に等変位量ずつ動かしながら任意の距離に調節
する(ステップ6)。Next, while the connection is the same (FIG. 2B), the detected capacitance value is changed while moving the actuators A and B in the same direction and the actuator C in the opposite direction by the same amount of displacement. Search for the maximum point (step 4). After the above operation, the probe substrate surface was parallel to the medium substrate surface. Next, probe resistances ABC are connected in parallel (FIG. 2A), and the entire actuator is adjusted to an arbitrary distance while being moved in the same direction by the same amount of displacement (step 6).
【0012】以上の方法によって両合わせが高精度で行
なわれることを確認するために、概略として図4に示す
ような、大きさが5.5mm□のプローブ基板を作成し
た。図4のプローブ基板(401)は面合わせ用電極
(402)を3組持ち、その他に電流検出用のマイクロ
プローブ(403)を400本(20×20)を等間隔
に作製した。マイクロプローブ部分の占める面積は2m
m□であった。図5(a)がそれぞれのプローブを横か
ら見たものである。このマイクロプローブは図6に示し
たような配線によって各々結線されている。電流読み出
しの場合は図6のR端子に接続される。面合わせ用の電
極プローブの厚さと電流検出用のプローブの高さの関係
は図5の様になっている。面合わせ用のプローブ電極5
01は面積1平方ミリメートル、厚さ2μmで真空蒸着
により作製した。面合わせ用のプローブ電極503は面
積3平方ミリメートル、厚さ2μmで同じく真空蒸着に
より作製した。電流検出用のプローブ502は長さ30
μm、探針の高さ7μmで、両プローブとも厚さは2μ
mである。面合わせ用プローブの先端が媒体に接触して
から電流検出用電極プローブが接触するまでに3μmの
差がある様に作られている。電流検出用プローブが接触
した瞬間の静電容量はセンサ一つ当たり約3pFの大き
さになっていた。図5の(a)の矢印の様に、両基板を
接近させていくと両プローブは図5(b)に示すような
接触の仕方をすることになる。In order to confirm that both alignments are performed with high precision by the above method, a probe substrate having a size of 5.5 mm square as schematically shown in FIG. 4 was prepared. The probe substrate (401) in FIG. 4 has three sets of surface-matching electrodes (402) and 400 (20 × 20) microprobes (403) for current detection at equal intervals. The area occupied by the microprobe part is 2m
m □. FIG. 5A shows each probe viewed from the side. The microprobes are connected by wirings as shown in FIG. In the case of current reading, it is connected to the R terminal in FIG. The relationship between the thickness of the electrode probe for surface alignment and the height of the probe for current detection is as shown in FIG. Probe electrode 5 for surface alignment
No. 01 was made by vacuum evaporation with an area of 1 square millimeter and a thickness of 2 μm. The probe electrode 503 for surface alignment was 3 mm2 in area and 2 μm in thickness, and was also produced by vacuum evaporation. The probe 502 for current detection has a length of 30
μm, height of the probe 7μm, thickness of both probes 2μ
m. It is formed so that there is a difference of 3 μm between the time when the tip of the surface-matching probe contacts the medium and the time when the electrode probe for current detection contacts. The capacitance at the moment when the current detection probe came into contact was about 3 pF per sensor. As shown by the arrows in FIG. 5A, when the two substrates are brought closer to each other, the two probes make contact with each other as shown in FIG. 5B.
【0013】上記のようなプローブ基板を用いて、面合
わせ実験を行なった。電流検出用の媒体部分にはSi基
板上に蒸着した数100Åの厚さで形成したAu薄膜を
用いた。初期の接近動作(粗動)はステッピングモータ
によって目視によって行ない、微動はそれぞれのアクチ
ュエータ(前述のABCで積層型圧電素子)によって行
なった。面合わせ完了後に、ゆっくりとアクチュエータ
ABCを動かして図3のステップ6の動作を行ないなが
ら、媒体に0.1Vの電圧を印加しながら電流検出プロ
ーブで電流検出を行なったところ、500nm以内のば
らつきで全部のプローブに電流が検出された。この50
0nmという値はプローブ基板と媒体基板の面内の凹凸
の和にほぼ等しく、面合わせがその精度で行なわれてい
ることを示している。Using the probe substrate as described above, a plane matching experiment was performed. An Au thin film having a thickness of several hundreds of degrees deposited on a Si substrate was used as a medium portion for current detection. The initial approach operation (coarse movement) was visually performed by a stepping motor, and the fine movement was performed by each actuator (the above-described ABC-type multilayer piezoelectric element). After the completion of the alignment, the current was detected by the current detection probe while applying the voltage of 0.1 V to the medium while slowly moving the actuator ABC to perform the operation of step 6 in FIG. Current was detected in all probes. This 50
The value of 0 nm is almost equal to the sum of the irregularities in the planes of the probe substrate and the medium substrate, indicating that the surface alignment is performed with that accuracy.
【0014】[実施例2]実施例1で記した上下電極基
板を用いて行なった記録再生について示す。記録媒体は
特開昭63−161552号公報または特開昭63−1
61553号公報に記載の共役π電子系を持つ有機化合
物をラングミュア−ブロジェット法によって成膜した6
単分子層の有機超薄膜(LB膜)を用いた。この媒体は
実施例1に記載したSi基板上のAu薄膜の上に形成し
た。記録は、実施例1に示した様な電流検出プローブに
時系列で順々にパルス電圧を印加する方法で行なった。
回路は図6に示すものを用いて行なった。実施例1の場
合と異なり、R端子ではなくW端子を用いて、各プロー
ブにタイミングを合わせてパルスを印加した。記録のた
めの印加波形は波高値3Vの三角波を用いた。再生には
基板側に2VのDCバイアスを印加して、プローブはR
端子に接続して電流を測定する方法によって行なった。
なお、図示はされていないが、媒体は媒体面と並行に走
査できる機構が設けてあり、ビットの記録は媒体の走査
を行ないながら、媒体上の任意の位置にビットが記録で
きるようになっている。[Embodiment 2] Recording and reproduction performed using the upper and lower electrode substrates described in Embodiment 1 will be described. The recording medium is disclosed in JP-A-63-161552 or JP-A-63-161.
An organic compound having a conjugated π-electron system described in U.S. Pat. No. 61553 was formed by a Langmuir-Blodgett method.
A monomolecular organic ultra-thin film (LB film) was used. This medium was formed on the Au thin film on the Si substrate described in Example 1. Recording was performed by applying a pulse voltage to the current detection probe as shown in Example 1 in chronological order.
The circuit was performed using the one shown in FIG. Unlike Example 1, a pulse was applied to each probe at the same timing using the W terminal instead of the R terminal. An applied waveform for recording was a triangular wave having a peak value of 3V. For reproduction, a DC bias of 2 V is applied to the substrate side, and the probe is R
The measurement was performed by connecting the terminals to measure the current.
Although not shown, a mechanism that can scan the medium in parallel with the medium surface is provided, and the bit can be recorded at any position on the medium while scanning the medium. I have.
【0015】媒体を幅1μmで往復走査しながら、電流
値を用いてすべてのプローブからのビットをSTMと類
似の画像として観察したところ、ビットの形状及び大き
さがどのプローブについても一定しており、再生されな
い部分等は検出されなかった。通常、プローブの媒体へ
の押し付け圧が大きい場合には、プローブ先端の媒体と
の接触面積が増大し、ビットもそれに伴って大きくなる
傾向がある。ビットの大きさのばらつきや形状のばらつ
きは、再生時のエラーレートに影響を与えるために望ま
しくない。本実施例において得られた結果は、すべての
プローブが記録面に接触しており、また特定のプローブ
等に過大な圧力等がかかっていないことを示している。
この結果より、複数プローブを2次元的に配置しても、
本発明を用いて媒体とプローブ面との位置を並行に設定
し走査することによって、安定な記録再生を行なうこと
が可能であることが示された。While reciprocatingly scanning the medium at a width of 1 μm, the bits from all the probes were observed as an image similar to the STM using the current value, and the shape and size of the bits were constant for all the probes. No unreproduced parts were detected. Normally, when the pressing pressure of the probe against the medium is large, the contact area of the probe tip with the medium increases, and the bit tends to increase accordingly. Variations in bit size and shape are undesirable because they affect the error rate during reproduction. The results obtained in this example indicate that all the probes are in contact with the recording surface, and that no particular pressure or the like is applied to a particular probe or the like.
From this result, even if a plurality of probes are arranged two-dimensionally,
It has been shown that stable recording and reproduction can be performed by setting and scanning the position of the medium and the probe surface in parallel using the present invention.
【0016】[0016]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
情報の書き込みと読み出しを行なうに際し、複数のプロ
ーブが配置されている平面と記録媒体の平面との2平面
にそれぞれ対向して配置された変位検出手段の静電容量
全体を、直列に切り換えて前記2平面の並行出しを行
い、あるいは並列に切り換えて前記2平面間の間隔を調
節するように構成することによって、これら2平面の平
行制御が、簡単な機構で実現でき、集積化を容易に行う
ことが可能となる。すなわち、本発明によると、各々の
プローブの出力を個別に測定する様な複雑な手間および
回路を必要とせず、また、変位検出用プローブにピエゾ
抵抗を用いた場合、従来のAFMの様な光を用いた変位
検出とは異なり、半導体プロセスのみによって実現でき
るため、集積化を容易に行うことが可能となる。As described above, according to the present invention,
When writing and reading information, the entire capacitance of the displacement detection means arranged opposite to two planes, that is, the plane on which the plurality of probes are arranged and the plane of the recording medium, is switched in series. By making the two planes parallel or switching in parallel to adjust the distance between the two planes, the parallel control of these two planes can be realized with a simple mechanism, and the integration is facilitated. It becomes possible. That is, according to the present invention, there is no need for complicated labor and a circuit for individually measuring the output of each probe, and when a piezoresistor is used for the displacement detection probe, a light such as a conventional AFM is used. Unlike the displacement detection using the method, the integration can be realized only by the semiconductor process, so that the integration can be easily performed.
【図1】本発明の実施例における面合わせ機構の構成図
である。FIG. 1 is a configuration diagram of a surface matching mechanism according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例における容量センサの接続図で
ある。FIG. 2 is a connection diagram of a capacitance sensor according to the embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施例における面合わせ手順を示した
図である。FIG. 3 is a diagram showing a procedure of surface matching in the embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施例における容量センサを配した記
録再生用プローブ基板該略図である。FIG. 4 is a schematic view of a recording / reproducing probe substrate provided with a capacitance sensor according to an embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施例における変位検出用容量センサ
と電流検出プローブの関係を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a displacement detection capacitance sensor and a current detection probe according to the embodiment of the present invention.
【図6】本発明の実施例における記録再生用プローブに
おける配線の概略を示す図である。FIG. 6 is a diagram schematically illustrating wiring in a recording / reproducing probe according to an embodiment of the present invention.
101:変位検出用電極プローブ 102:変位検出用電極プローブ 103:下電極基板 104:上電極基板 105:アクチュエータ 106:アクチュエータ駆動ユニット 107:面合わせ制御回路 108:直列並列切換器 401:プローブ基板 402:面合わせ用電極 403:マイクロプローブ 501:プローブ電極 502:プローブ 503:プローブ電極 601:マイクロプローブ 101: Displacement detection electrode probe 102: Displacement detection electrode probe 103: Lower electrode substrate 104: Upper electrode substrate 105: Actuator 106: Actuator drive unit 107: Surface matching control circuit 108: Series / parallel switching device 401: Probe substrate 402: Surface matching electrode 403: Microprobe 501: Probe electrode 502: Probe 503: Probe electrode 601: Microprobe
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F063 AA23 AA43 AA50 BA25 BA30 BC05 BD15 CA34 CB10 DA01 DA02 DA08 DD07 EA16 EB05 EB21 EB23 FA07 HA01 HA04 HA10 KA01 KA02 LA09 ZA01 ZA05 2H052 AA00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F063 AA23 AA43 AA50 BA25 BA30 BC05 BD15 CA34 CB10 DA01 DA02 DA08 DD07 EA16 EB05 EB21 EB23 FA07 HA01 HA04 HA10 KA01 KA02 LA09 ZA01 ZA05 2H052 AA00
Claims (7)
互作用により情報の書き込みと読み出しを行なう複数の
プローブが平面内に2次元に配置されている情報処理装
置において、 前記複数のプローブが配置されている平面と前記記録媒
体の平面との2平面を平行制御する位置設定手段を有
し、 該位置設定手段が、前記2平面におけるそれぞれの平面
上に対向して配置された静電容量センサよりなる複数の
変位検出手段と、該2平面間の変位検出手段の間隔を制
御するアクチュエータと、該変位検出手段の静電容量を
測定する静電容量測定手段と、 によって構成されていることを特徴とする情報処理装
置。1. An information processing apparatus in which a plurality of probes which scan a recording medium and write and read information by physical interaction are arranged two-dimensionally in a plane. And a position setting means for controlling in parallel two planes, a plane on which the recording medium is disposed and a plane of the recording medium, wherein the position setting means is arranged so as to oppose each of the two planes. It is composed of a plurality of displacement detecting means composed of a capacitance sensor, an actuator for controlling the distance between the two planes, and an electrostatic capacitance measuring means for measuring the capacitance of the displacement detecting means. An information processing apparatus characterized by the above-mentioned.
御するため、該2平面にそれぞれ対向して配置された変
位検出手段の静電容量全体を、直列に切り換えて前記2
平面の並行出しを行い、あるいは並列に切り換えて前記
2平面間の間隔を調節する、切り換え機構を有している
ことを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。2. The position setting means switches in parallel the entire capacitance of displacement detecting means arranged in opposition to the two planes in order to control the two planes in parallel.
The information processing apparatus according to claim 1, further comprising a switching mechanism configured to parallelize the planes or switch the planes in parallel to adjust an interval between the two planes.
が配置されている平面上において同一直線上とならない
関係位置に配列された3つの平板電極と、該3つの平板
電極に対向して配置された前記記録媒体の平面上の平板
電極と、 によって構成されていることを特徴とする請求項1また
は請求項2に記載の情報処理装置。3. The displacement detecting means comprises: three plate electrodes arranged at positions that are not co-linear on a plane on which the plurality of probes are arranged; The information processing apparatus according to claim 1, further comprising: a flat plate electrode on a flat surface of the recording medium.
極の位置にあって、前記対向する電極間の間隔を変位す
るように構成されていることを特徴とする請求項3に記
載の情報処理装置。4. The information processing apparatus according to claim 3, wherein the actuator is located at the position of each of the plate electrodes, and is configured to change a distance between the opposed electrodes. .
ローブを備え、該プローブを記録媒体に対して走査し
て、その物理的相互作用により情報の書き込みと読み出
しを行なう情報処理方法において、 該情報の書き込みと読み出しを行なうに際し、複数のプ
ローブが配置されている平面と記録媒体の平面との2平
面に、それぞれ対向して配置された変位検出手段の静電
容量全体を、直列に切り換えて前記2平面の並行出しを
行い、あるいは並列に切り換えて前記2平面間の間隔を
調節し、前記複数のプローブが配置されている平面と前
記記録媒体の平面との2平面を平行制御することを特徴
とする情報処理方法。5. An information processing method comprising a plurality of probes arranged two-dimensionally in a plane, scanning said probes on a recording medium, and writing and reading information by physical interaction. When writing and reading the information, the entire capacitance of the displacement detecting means arranged in opposition to each of two planes, a plane on which a plurality of probes are arranged and a plane of a recording medium, is connected in series. The two planes are switched so as to be parallel, or the distance between the two planes is adjusted by switching in parallel, and the two planes of the plane on which the plurality of probes are arranged and the plane of the recording medium are controlled in parallel. An information processing method, comprising:
ぞれ対向して配置された変位検出手段の静電容量全体
を、直列に切り換えて該2平面の傾きを補正した後、並
列に切り換えて該2平面間の間隔を調節する動作を、順
次行って制御することを特徴とする請求項5に記載の情
報処理方法。6. The parallel control of the two planes is performed in such a manner that the entire capacitance of the displacement detecting means disposed opposite to the two planes is switched in series to correct the inclination of the two planes, and then parallelized. 6. The information processing method according to claim 5, wherein an operation of switching and adjusting an interval between the two planes is sequentially performed and controlled.
ローブが配置されている平面上において同一直線上とな
らない関係位置に配列された3つの平板電極と、該3つ
の平板電極に対向して配置された前記記録媒体の平面上
の平板電極と、によって構成された変位検出手段の静電
容量全体を切り換えることにより、行われることを特徴
とする請求項5または請求項6に記載の情報処理方法。7. The switching of the capacitance includes: three plate electrodes arranged at positions that are not on the same straight line on a plane on which the plurality of probes are arranged; 7. The information according to claim 5, wherein switching is performed by switching the entire capacitance of the displacement detection means constituted by a flat plate electrode on the plane of the recording medium arranged in a horizontal direction. Processing method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10267381A JP2000082244A (en) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | Information processor for controlling two planes in parallel, and method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10267381A JP2000082244A (en) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | Information processor for controlling two planes in parallel, and method therefor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000082244A true JP2000082244A (en) | 2000-03-21 |
Family
ID=17444062
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10267381A Pending JP2000082244A (en) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | Information processor for controlling two planes in parallel, and method therefor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000082244A (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001330579A (en) * | 2000-05-23 | 2001-11-30 | Nec Ibaraki Ltd | Pattern inspection method and pattern inspection device and recording medium |
JP2002372321A (en) * | 2001-06-14 | 2002-12-26 | Kobe Steel Ltd | Safety valve for pressurized superfluidity cryostat |
JP2009020041A (en) * | 2007-07-13 | 2009-01-29 | Hiwin Mikrosystem Corp | Mounting location sensor for reading heads |
JP2009527764A (en) * | 2006-02-21 | 2009-07-30 | サイバーオプティクス セミコンダクタ インコーポレイテッド | Capacitance distance detection in semiconductor processing tools |
WO2016083346A1 (en) * | 2014-11-27 | 2016-06-02 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Position measuring device and method for determining positions of a measurement object |
JP2016520216A (en) * | 2013-05-23 | 2016-07-11 | アプライド マテリアルズ イスラエル リミテッド | Evaluation system and method for evaluating a substrate |
US10128429B2 (en) | 2014-11-27 | 2018-11-13 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Piezoelectric positioning device and positioning method by means of such a piezoelectric positioning device |
-
1998
- 1998-09-04 JP JP10267381A patent/JP2000082244A/en active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001330579A (en) * | 2000-05-23 | 2001-11-30 | Nec Ibaraki Ltd | Pattern inspection method and pattern inspection device and recording medium |
JP2002372321A (en) * | 2001-06-14 | 2002-12-26 | Kobe Steel Ltd | Safety valve for pressurized superfluidity cryostat |
JP2009527764A (en) * | 2006-02-21 | 2009-07-30 | サイバーオプティクス セミコンダクタ インコーポレイテッド | Capacitance distance detection in semiconductor processing tools |
JP2009020041A (en) * | 2007-07-13 | 2009-01-29 | Hiwin Mikrosystem Corp | Mounting location sensor for reading heads |
JP2016520216A (en) * | 2013-05-23 | 2016-07-11 | アプライド マテリアルズ イスラエル リミテッド | Evaluation system and method for evaluating a substrate |
WO2016083346A1 (en) * | 2014-11-27 | 2016-06-02 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Position measuring device and method for determining positions of a measurement object |
US10128429B2 (en) | 2014-11-27 | 2018-11-13 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Piezoelectric positioning device and positioning method by means of such a piezoelectric positioning device |
US10151571B2 (en) | 2014-11-27 | 2018-12-11 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Position measuring device and method for determining positions of a measurement object |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3450349B2 (en) | Cantilever probe | |
JP2923813B2 (en) | Cantilever displacement element, scanning tunneling microscope using the same, and information processing apparatus | |
US5412641A (en) | Information recording/reproducing apparatus for recording/reproducing information with probes | |
JP2547869B2 (en) | PROBE UNIT, METHOD FOR DRIVING THE PROBE, AND SCANNING TUNNEL CURRENT DETECTION DEVICE HAVING THE PROBE UNIT | |
JPH10312592A (en) | Information processor and processing method | |
CA2069708C (en) | Probe-driving mechanism, production thereof, and apparatus and piezoelectric actuator employing the same | |
US5717680A (en) | Information processing apparatus with mechanism for adjusting interval between substrate for supporting a plurality of probes and recording medium | |
JPH09196935A (en) | Electrostatic actuator, probe using the same, scanning probe microscope, machining device, and recording and reproducing apparatus | |
JP3029916B2 (en) | Information processing device | |
JP3069923B2 (en) | Cantilever probe, atomic force microscope, information recording / reproducing device | |
JP2000082244A (en) | Information processor for controlling two planes in parallel, and method therefor | |
JP3610108B2 (en) | Information processing device | |
JP3076467B2 (en) | Surface matching method and tunnel microscope and recording / reproducing apparatus using the same | |
JP3015974B2 (en) | Multi-probe unit, information processing device, scanning tunneling microscope, cantilever probe | |
JP3305304B2 (en) | Probe driving mechanism and method of manufacturing piezoelectric actuator using the same | |
JP3203433B2 (en) | Displacement element, detection element using the same, scanning tunnel microscope using the detection element, information processing apparatus | |
JP3226424B2 (en) | Scanning probe microscope, processing apparatus and information processing apparatus using the microscope | |
JP3234722B2 (en) | Arc-shaped warped lever type actuator, method of driving the actuator, and information processing apparatus using information input / output probe | |
JPH06317404A (en) | Cantilever type actuator, scanning probe microscope using it, and information processor | |
JP3044425B2 (en) | Thin film displacement element, scanning tunneling microscope and information processing apparatus using the same | |
JP2939006B2 (en) | Tilt measuring mechanism | |
JP2962612B2 (en) | Scanning microscope | |
JPH06147819A (en) | Microdisplacement element, integrated actuator equipped with a plurality of microdisplacement elements, scanning tunneling microscope equipped with integrated actuator, and information processor equipped with integrated actuator | |
JP2001141633A (en) | Scanning probe microscope | |
JP2995126B2 (en) | Information processing device |