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JPH06251434A - Information processor - Google Patents

Information processor

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Publication number
JPH06251434A
JPH06251434A JP5037029A JP3702993A JPH06251434A JP H06251434 A JPH06251434 A JP H06251434A JP 5037029 A JP5037029 A JP 5037029A JP 3702993 A JP3702993 A JP 3702993A JP H06251434 A JPH06251434 A JP H06251434A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
recording medium
probe
electrode
circuit
capacitance
Prior art date
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Application number
JP5037029A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2995126B2 (en
Inventor
Yuji Kasanuki
有二 笠貫
Toshihiko Miyazaki
俊彦 宮▲崎▼
Tsutomu Ikeda
勉 池田
Takehiko Kawasaki
岳彦 川崎
Harunori Kawada
春紀 河田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP5037029A priority Critical patent/JP2995126B2/en
Priority to US08/201,430 priority patent/US5418771A/en
Publication of JPH06251434A publication Critical patent/JPH06251434A/en
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  • Micromachines (AREA)

Abstract

PURPOSE:To suppress the generation of crosstalk by forming respective planar electrodes having two-dimensional patterns of the same comb-type electrode structure and composing the pattern of plural spacial frequency components. CONSTITUTION:A probe electrode is driven on the surface of a recording medium 401 by means of a driving mechanism 405 in the XY-directions by using the output of an XY driving circuit 407. The position of the probe electrode in the XY directions to a recording medium is detected by a position detecting circuit 411, the detected output is processed in a positioning circuit 410 together with the output of a control circuit 412 and the output of a servo circuit 409 is outputted to the XY direction driving circuit 407. On the other hand, the capacitance between the planar electrodes 101 in X and Y directions of a comb- type structure provided on a probe array head and a recording medium, respectively, changes in accordance with the movement in the X and Y directions, is detected by a capacitance detecting circuit 408 and outputted to the control circuit 412.

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、記録媒体に近接させた
プローブを走査し、記録媒体とプローブ間に生ずる物理
的な相互作用により情報の記録再生を行う装置、とりわ
けSTMの原理またはAFMの原理を応用した情報処理
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus which scans a probe in the vicinity of a recording medium and records and reproduces information by a physical interaction between the recording medium and the probe, and more particularly, the principle of STM or AFM. The present invention relates to an information processing device to which the principle is applied.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年において、導体の表面原子の電子構
造を直接観測できる走査型トンネル顕微鏡(以下STM
と略す)が開発され(G. Binnig et. al., Phys. Rev.
Lett.,49(1982) 57 )、単結晶、非晶質を問わず実空間
像を著しく高いnm以下の分解能で測定できるようにな
った。このようなSTMは金属プローブ(探針)と導電
性試料の間に電圧を加えて両者の距離を1nm程度まで
近付けると、トンネル電流が流れることを利用して試料
の表面状態を観察するものである。この電流は両者の距
離変化に非常に敏感であり、トンネル電流を一定に保ち
ながら試料上を走査させ、プローブと試料間の距離の変
化を測定するか、或いは距離を一定に保ちながら走査さ
せて時の電流変化を測定することにより、試料の表面状
態を原子オーダの分解能で知ることができる。
2. Description of the Related Art In recent years, a scanning tunneling microscope (hereinafter referred to as STM) that can directly observe the electronic structure of surface atoms of a conductor.
Abbreviated) (G. Binnig et. Al., Phys. Rev.
Lett., 49 (1982) 57), whether it is a single crystal or an amorphous material, it has become possible to measure real space images with a remarkably high resolution of nm or less. Such an STM observes the surface state of the sample by utilizing the fact that a tunnel current flows when a voltage is applied between the metal probe (probe) and the conductive sample so that the distance between them approaches 1 nm. is there. This current is very sensitive to changes in the distance between the two, and either scan the sample while keeping the tunnel current constant and measure the change in the distance between the probe and the sample, or scan while keeping the distance constant. By measuring the change in current over time, the surface state of the sample can be known with atomic order resolution.

【0003】STMを用いた解析は導電性材料に限られ
るが、導電性材料の表面に薄く形成された絶縁膜の構造
解析にも応用され始めている。また、STM技術の発展
により、トンネル電流に限定されない、極めて近接した
プローブと試料間に生ずる物理的な種々の相互作用を検
出しながら、試料上を走査させることによって表面状態
を測定する技術が提案されてきている。このような装
置、手段は空間的高分解能を有する他に、トンネル電流
のように微小信号を検出する方法を用いているため、試
料に損傷を与えずに、かつ低電力で観測できる利点をも
有する。また、大気中での動作も可能であるため広範囲
な応用が期待されている。
Although analysis using STM is limited to conductive materials, it has also begun to be applied to structural analysis of insulating films thinly formed on the surface of conductive materials. Also, with the development of STM technology, a technique has been proposed in which the surface state is measured by scanning the sample while detecting various physical interactions that occur between the probe and the sample that are extremely close to each other and are not limited to tunnel current. Has been done. In addition to having a high spatial resolution, such devices and means use a method of detecting a minute signal such as a tunnel current, and therefore have the advantage that they can be observed with low power without damaging the sample. Have. Further, since it can be operated in the atmosphere, it is expected to have a wide range of applications.

【0004】このSTMを用いた記録再生装置が、例え
ば特開昭61−80536号公報に開示されており、こ
の記録再生装置では、電子ビーム等によって記録媒体表
面に吸着した原子粒子を取り除いて書き込みを行い、S
TMによりこのデータを再生している。
A recording / reproducing apparatus using this STM is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-80536. In this recording / reproducing apparatus, atomic particles adsorbed on the surface of a recording medium by an electron beam or the like are removed to write data. Do S
This data is reproduced by TM.

【0005】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π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で行う方法が、特開昭63−161552
号公報、特開昭63−161553号公報で提案されて
いる。この方法によれば、記録のビットサイズを10n
mとすれば、1012ビット/cm2 もの大容量記録再生
が可能である。
As the recording layer, a thin film layer of a material having a memory effect on the switching characteristics of voltage and current, for example, a π-electron organic compound or a chalcogen compound is used for recording / recording.
A method of reproducing by STM is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-161552.
Japanese Patent Laid-Open No. 63-161553. According to this method, the recording bit size is 10n.
When m, a large capacity recording / reproducing of 10 12 bits / cm 2 is possible.

【0006】さらに、小型化を目的とし複数のプローブ
電極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、特開昭62−281138
号公報、特開平1−196751号公報に開示されてい
る。
Further, an apparatus for forming a plurality of probe electrodes on a semiconductor substrate for the purpose of miniaturization and displacing a recording medium opposed thereto for recording is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-281138.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-196751.

【0007】これらは、半導体プロセスにより形成した
複数のカンチレバー上に、トンネル電流を検出するため
のプローブ電極をそれぞれ設け、これらに対向する記録
媒体を円筒状の圧電素子に取り付け、円運動を行わせる
ことにより記録再生を行っている。
In these devices, probe electrodes for detecting a tunnel current are provided on a plurality of cantilevers formed by a semiconductor process, and a recording medium facing them is attached to a cylindrical piezoelectric element to cause circular motion. By doing so, recording and reproduction are performed.

【0008】複数のプローブ電極を有するマルチプロー
ブアレイヘッドを用いて記録媒体にアクセスする場合
に、プローブヘッド基板と記録媒体基板とを平行に配置
しなければならない。通常、これらの両基板間の距離は
1〜3μmに設定される。さらに、その距離のばらつき
量は±0.5μm以下であることが求められる。
When accessing a recording medium using a multi-probe array head having a plurality of probe electrodes, the probe head substrate and the recording medium substrate must be arranged in parallel. Normally, the distance between these two substrates is set to 1 to 3 μm. Further, the variation amount of the distance is required to be ± 0.5 μm or less.

【0009】また、プローブヘッドを用いて記録媒体表
面を走査して記録および再生を行う際、記録媒体の面内
方向でのプローブヘッドと記録媒体の位置合わせが行わ
れなければならない。
Further, when the surface of the recording medium is scanned and recorded and reproduced by using the probe head, the probe head and the recording medium must be aligned in the in-plane direction of the recording medium.

【0010】面内方向の位置合わせが行われないと、記
録媒体表面の記録されるべき方向とプローブ電極の走査
方向が一致せず、種々の問題が発生する。
If the alignment in the in-plane direction is not performed, the direction to be recorded on the surface of the recording medium and the scanning direction of the probe electrode do not match, causing various problems.

【0011】このため用いられる位置決め手段として、
位置検出用の静電容量パットを設けて静電容量変化を検
出する方法がある。これは記録媒体近傍およびプローブ
電極近傍に平板電極を設けて、記録媒体とプローブ電極
を面内方向に相対的に変位させたときの静電容量の変化
を検出して、位置合わせを行うものである。
As the positioning means used for this purpose,
There is a method in which a capacitance pad for position detection is provided to detect a capacitance change. In this method, a flat plate electrode is provided in the vicinity of the recording medium and in the vicinity of the probe electrode, and the change in capacitance when the recording medium and the probe electrode are relatively displaced in the in-plane direction is detected to perform alignment. is there.

【0012】位置合わせを行うには、X方向およびY方
向の2方向を定めるため、最低2対の静電容量パッドが
必要となる。静電容量パッドの形は矩形、円形やくし型
電極等がある。また、実際に位置合わせを行う場合、い
きなり高精度に合わせることは困難なため、粗調整用の
静電パッドと微調整用の静電パッドを設けることが多
い。したがって高精度に位置合わせを行うためには4対
以上の静電容量パッドが必要になる。
In order to perform alignment, two directions, that is, the X direction and the Y direction are determined, so that at least two pairs of capacitance pads are required. The shape of the capacitance pad is rectangular, circular, comb-shaped electrode, or the like. Further, when actually performing the alignment, it is difficult to perform the alignment with high accuracy suddenly. Therefore, an electrostatic pad for coarse adjustment and an electrostatic pad for fine adjustment are often provided. Therefore, four or more pairs of capacitance pads are required for highly accurate alignment.

【0013】一方、複数のプローブ電極を有するマルチ
プローブアレイヘッドには多くの素子が形成されてい
る。まず、図5は半導体製造プロセス技術を用いて作成
したプローブユニット106の斜視図である。単結晶シ
リコン基板108に舌状片の微動機構であるある圧電バ
イモルフカンチレバー105が片持ち支持されており、
圧電バイモルフカンチレバー105の自由端にはプロー
ブ電極104が形成されてプローブユニット106を構
成している。圧電バイモルフカンチレバー105は層状
構造をしており、シリコン基板108側から、電極50
1、圧電体層5002、電極503、圧電体層504、
電極505と積層され、電極501,503,505に
はそれぞれ取り出し電極506が取り付けられている。
電極501,503,505に取り出し電極506から
電圧を印加すると圧電体層502,504が伸縮し、プ
ローブ電極104をシリコン基板108の面と垂直な方
向(Z方向)や、シリコン基板108面と平行なXY方
向にも自在に変位させることができる。そして、マルチ
プローブアレイヘッドは、このようなプローブユニット
106が多数集積化してシリコン基板108上に形成さ
れている。また、これらのプローブユニット106の駆
動回路の一部もシリコン基板108上に設けられてい
る。
On the other hand, many elements are formed in a multi-probe array head having a plurality of probe electrodes. First, FIG. 5 is a perspective view of the probe unit 106 created using the semiconductor manufacturing process technology. A piezoelectric bimorph cantilever 105, which is a tongue-like fine movement mechanism, is cantilevered on a single crystal silicon substrate 108.
A probe electrode 104 is formed on the free end of the piezoelectric bimorph cantilever 105 to form a probe unit 106. The piezoelectric bimorph cantilever 105 has a layered structure, and the electrode 50 is arranged from the silicon substrate 108 side.
1, piezoelectric layer 5002, electrode 503, piezoelectric layer 504,
An extraction electrode 506 is attached to each of the electrodes 501, 503, and 505, which is laminated with the electrode 505.
When a voltage is applied to the electrodes 501, 503, 505 from the extraction electrode 506, the piezoelectric layers 502, 504 expand and contract, so that the probe electrode 104 is parallel to the direction perpendicular to the surface of the silicon substrate 108 (Z direction) or the surface of the silicon substrate 108. It can be freely displaced in various XY directions. The multi-probe array head is formed on the silicon substrate 108 by integrating a large number of such probe units 106. A part of the drive circuit for these probe units 106 is also provided on the silicon substrate 108.

【0014】上述のごとく、マルチプローブアレイヘッ
ドには多数の素子が形成されているが、図5に示すごと
く、プローブユニット106一つだけでも7本の配線を
要する。このように配線の引き回しだけでもその基板上
で多くの領域を必要とし、これにさらに位置検出用の何
対かの静電容量パッドとその配線が加わるため、配線は
ますます密になっている。このため、配線間のクロスト
ークが発生し、とりわけトンネル電流のような微小な電
流を検出する場合、このようなノイズは装置の信頼性を
著しく損なう。
As described above, many elements are formed in the multi-probe array head, but as shown in FIG. 5, only one probe unit 106 requires seven wires. As such, the routing of the wiring requires a lot of area on the board, and a couple of pairs of capacitance pads for position detection and the wiring are added to this, and thus the wiring becomes more dense. . For this reason, crosstalk occurs between wirings, and particularly when detecting a minute current such as a tunnel current, such noise significantly impairs the reliability of the device.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】従来のマルチプローブ
アレイヘッドには粗調整用および微調整用静電容量パッ
ド、複数のプローブユニットが配置され、その配線間隔
は密になっている。このため、配線間にクロストークが
発生しやすく、装置の信頼性が損なわれてしまうという
問題点があった。これはとりわけ、静電容量パッドの、
マルチプローブアレイヘッドの中で占める領域が大きい
ためで、それは位置合わせをするため、X方向Y方向と
して2対、さらに粗調整、微調整にそれぞれ2対必要な
ため、合計4対の静電容量パッドがマルチプローブアレ
イヘッドと記録媒体にそれぞれ設けられていることに大
きな原因がある。
In a conventional multi-probe array head, coarse adjustment and fine adjustment capacitance pads and a plurality of probe units are arranged, and the wiring intervals thereof are close. Therefore, there is a problem in that crosstalk is likely to occur between the wirings and the reliability of the device is impaired. This is especially true for capacitive pads,
Because the area occupied in the multi-probe array head is large, it requires 2 pairs for the X direction and Y direction for the alignment, and 2 pairs for each of the coarse adjustment and the fine adjustment. The main cause is that the pads are provided on the multi-probe array head and the recording medium, respectively.

【0016】本発明の目的は、静電容量パッドの占める
領域を小さくして、マルチプローブアレイヘッドにおけ
る配線間隔に余裕をもたせることで、クロストークの発
生しない情報処理装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an information processing apparatus in which crosstalk does not occur by reducing the area occupied by the capacitance pads and allowing a sufficient wiring interval in the multi-probe array head.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る情報処理装置は、記録媒体にプローブ
を近接させて該記録媒体と平行に走査し、その際に生ず
る物理現象から得られる微細信号として、情報を読み出
し、該記録媒体に情報の記録再生を行う情報処理装置と
して、プローブ側と記録媒体のそれぞれに該プローブと
該記録媒体とは独立して設けた複数の平板電極と、これ
ら電極間の静電容量を検出する静電容量検出手段とを具
備し、該複数の平板電極は、各々が同一のくし型電極構
造の2次元パターンをしており、かつ、該パターンは複
数の空間周波数成分から成ることを特徴とするものであ
る。
In order to achieve the above object, an information processing apparatus according to the present invention is arranged so that a probe is brought close to a recording medium and scanning is performed in parallel with the recording medium. A plurality of flat plate electrodes provided independently of the probe and the recording medium on each of the probe side and the recording medium as an information processing device for reading information as a fine signal to be obtained and recording and reproducing the information on the recording medium. And a capacitance detecting means for detecting a capacitance between these electrodes, wherein the plurality of flat plate electrodes each have a two-dimensional pattern of the same comb-shaped electrode structure, and Is composed of a plurality of spatial frequency components.

【0018】[0018]

【作用】上述の構成をする情報処理装置は、プローブ側
と記録媒体側に設けた静電容量パッドが1つのパターン
で粗調整、微調整のための信号を発生することができ、
このため、プローブ側の基板における配線間隔が密にな
らず、クロストークが発生しなくなる。
In the information processing apparatus having the above configuration, the capacitance pads provided on the probe side and the recording medium side can generate signals for rough adjustment and fine adjustment with one pattern.
Therefore, the wiring space on the substrate on the probe side does not become close, and crosstalk does not occur.

【0019】[0019]

【実施例】本発明を図示の実施例に基づいて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described based on illustrated embodiments.

【0020】図1はマルチプローブアレイヘッドのレイ
アウトの概略を示す。シリコン基板108上には複数の
プローブユニット106、平板電極101a〜101
b、容量検出回路部102a〜102bが集積化されて
いる。101aはX方向の位置合わせ用平板電極であ
り、101bはY方向の位置合わせ用平板電極である。
103は外部からの容量影響を阻止するためのガード電
極であり、これは位置合わせの精度を上げる効果があ
る。107は配線取り出し用のボンディングパッドであ
り、これらもシリコン基板108上に形成されている。
FIG. 1 shows a schematic layout of a multi-probe array head. A plurality of probe units 106 and plate electrodes 101a to 101 are provided on the silicon substrate 108.
b, the capacitance detection circuit units 102a to 102b are integrated. 101a is a flat plate electrode for alignment in the X direction, and 101b is a flat plate electrode for alignment in the Y direction.
Reference numeral 103 is a guard electrode for preventing the influence of capacitance from the outside, which has the effect of improving the alignment accuracy. Reference numeral 107 is a bonding pad for taking out the wiring, which is also formed on the silicon substrate 108.

【0021】プローブユニット106はマイクロマシン
或いはマイクロメカニクスと呼ばれる加工技術(例え
ば、K. E, Peterson“Silicon as a Mechanichal Mater
ial ”,Proceedings of the IEEE, 70 巻、420 頁、19
82年)により形成したものである。また回路素子は従来
公知のシリコン半導体製造技術によって容易に作成され
る。
The probe unit 106 is a processing technique called micromachine or micromechanics (for example, K. E, Peterson “Silicon as a Mechanichal Mater.
ial ”, Proceedings of the IEEE, Volume 70, Page 420, 19
It was formed in 1982). Further, the circuit element is easily manufactured by a conventionally known silicon semiconductor manufacturing technique.

【0022】平板電極101a〜101bはマルチプロ
ーブアレイヘッドに対向する記録媒体側にも図4に示す
ように、同様に形成されている。記録媒体としては、電
圧電流のスイッチング特性に対しメモリ効果を持つ材料
を支持基板上に形成したものを用いている。ここではC
aF2 等の単結晶の平坦な基板上にAuをエピタキシャ
ル成長させた基板を下地電極として、LB法によりスク
アリリウム−ビス−6−オクチルアズレン分子の単分子
膜を電極基板上に2層累積したものを記録媒体として用
いている。
The plate electrodes 101a to 101b are similarly formed on the recording medium side facing the multi-probe array head as shown in FIG. As the recording medium, a material having a memory effect on the switching characteristics of voltage and current formed on a supporting substrate is used. Here C
A substrate obtained by epitaxially growing Au on a flat single crystal substrate such as aF 2 is used as a base electrode, and two monolayers of squarylium-bis-6-octylazulene molecular monolayers are accumulated on the electrode substrate by the LB method. It is used as a recording medium.

【0023】図2に、マルチプローブアレイヘッドおよ
び記録媒体に共通の平板電極101a〜101bの電極
パターンを拡大して模式的に示す。この電極パターンは
くし型電極構造をしているが、短冊状の電極幅が単一で
なく、2種類の幅を持ち、それが周期的に配列されてい
る。電極幅は必ずしも2種類でなくともよく、図3に示
すような連続的に変化していても何ら構わない。ここで
は図2に示すような電極パターンを用いた。電極間間隔
は3μm、電極幅は9μmと30μmとして、これを1
20μmの周期で配列した。また、短冊状の電極長は2
00μmとした。
FIG. 2 schematically shows an enlarged electrode pattern of the flat plate electrodes 101a to 101b common to the multi-probe array head and the recording medium. Although this electrode pattern has a comb-shaped electrode structure, the strip-shaped electrode width is not single but has two types of widths, which are arranged periodically. The electrode width does not necessarily have to be two types, and may continuously change as shown in FIG. Here, an electrode pattern as shown in FIG. 2 was used. The distance between the electrodes is 3 μm, and the electrode width is 9 μm and 30 μm.
It was arranged in a cycle of 20 μm. The strip-shaped electrode length is 2
It was set to 00 μm.

【0024】図4に上述のようなマルチプローブアレイ
ヘッドを用いた情報処理装置のブロック構成図を示す。
101は位置決めに用いる静電容量検出するための平板
電極、401は記録媒体、402は下地電極、403は
記録媒体用基板、404はマルチプローブアレイヘッド
と記録媒体間の距離を調整するためのZ方向駆動機構、
405はXY方向駆動機構、406はZ方向駆動回路、
407はXY方向駆動回路、408はプローブ電極と記
録媒体に設けた平板電極101からの静電容量を検出す
る静電容量検出回路、409はプローブ電極や記録媒体
401の位置を自動制御するためのサーボ回路、410
はプローブ電極や記録媒体401の位置を決定する位置
決め回路、411は位置検出回路、412は装置内の各
ブロック間の相互作用の集中制御を行う制御回路、41
3はトンネル電流検出回路、414は書き込み読み出し
情報を制御回路412の指示により書き込んだり読み出
したりする書き込み読み出し回路、415はプローブ電
極と下地電極402との間に書き込み用のパルス状電圧
を印加してデータを書き込んだり、読み出し用の電圧を
印加するバイアス回路、416は書き込み読み出し情報
の入出力や制御信号の入力、アドレス信号の出力等を行
うためのインターフェースである。
FIG. 4 shows a block diagram of an information processing apparatus using the multi-probe array head as described above.
101 is a flat plate electrode for detecting electrostatic capacitance used for positioning, 401 is a recording medium, 402 is a base electrode, 403 is a substrate for recording medium, 404 is Z for adjusting the distance between the multi-probe array head and the recording medium. Directional drive mechanism,
405 is an XY direction drive mechanism, 406 is a Z direction drive circuit,
Reference numeral 407 is an XY direction drive circuit, 408 is a capacitance detection circuit for detecting capacitance from the probe electrode and the flat plate electrode 101 provided on the recording medium, and 409 is for automatically controlling the positions of the probe electrode and the recording medium 401. Servo circuit, 410
Is a positioning circuit that determines the positions of the probe electrodes and the recording medium 401, 411 is a position detection circuit, 412 is a control circuit that performs centralized control of interaction between blocks in the apparatus, 41
3 is a tunnel current detection circuit, 414 is a write / read circuit for writing / reading write / read information according to an instruction from the control circuit 412, and 415 is a pulse voltage for writing applied between the probe electrode and the base electrode 402. A bias circuit 416 for writing data or applying a read voltage is an interface for inputting / outputting write / read information, inputting a control signal, outputting an address signal, and the like.

【0025】次に本実施例の動作について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.

【0026】バイアス電圧が印加されている、プローブ
電極104と記録媒体401との間を流れる電流をトン
ネル電流検出回路413によって検出し、その電流を一
定に保つように位置決め回路410、Z方向駆動回路4
06、およびZ方向駆動機構を介してプローブ電極10
4と記録媒体401表面との距離を帰還制御する。ま
た、プローブ電極104を記録媒体401表面上でXY
駆動回路407の出力によってXY方向駆動機構405
で駆動する。記録媒体に対するプローブ電極のXY方向
の位置は位置検出回路411で検出され、その検出出力
は、制御回路412の出力と共に、位置決め回路410
で処理され、位置決め信号としてサーボ回路409も出
力され、サ−ボ回路409の出力は前記XY方向駆動回
路407に出力される。一方、マルチプローブアレイヘ
ッドおよび記録媒体それぞれに設けたくし型構造のXお
よびY方向用の平板電極101間の静電容量は、XY方
向の移動に応じて変化するが、それは静電容量検出回路
408で検出され、前記制御回路412に出力される。
A tunnel current detection circuit 413 detects a current flowing between the probe electrode 104 and the recording medium 401, to which a bias voltage is applied, and the positioning circuit 410 and the Z direction drive circuit keep the current constant. Four
06, and the probe electrode 10 via the Z-direction drive mechanism.
The distance between the recording medium 4 and the surface of the recording medium 401 is feedback-controlled. In addition, the probe electrode 104 is placed on the surface of the recording medium 401 in XY
The XY driving mechanism 405 is controlled by the output of the driving circuit 407.
Drive with. The position of the probe electrode in the XY directions with respect to the recording medium is detected by the position detection circuit 411, and the detection output thereof is output together with the output of the control circuit 412 and the positioning circuit 410.
The servo circuit 409 is also output as a positioning signal, and the output of the servo circuit 409 is output to the XY direction drive circuit 407. On the other hand, the electrostatic capacitance between the X and Y direction flat plate electrodes 101 of the comb structure provided on the multi-probe array head and the recording medium respectively changes according to the movement in the XY directions, which is the electrostatic capacitance detection circuit 408. Is detected by the control circuit 412 and output to the control circuit 412.

【0027】このような情報処理装置での位置決めは以
下のように行う。まずプローブ電極104と記録媒体4
01を接近させるため、Z方向駆動機構404を利用
し、位置信号としてプローブ電極から検出されるトンネ
ル電流をモニターして、プローブを所望の位置まで接近
させる。
Positioning in such an information processing apparatus is performed as follows. First, the probe electrode 104 and the recording medium 4
In order to bring 01 closer, the Z-direction drive mechanism 404 is used to monitor the tunnel current detected from the probe electrode as a position signal to bring the probe closer to a desired position.

【0028】次に、XY方向駆動機構405により記録
媒体401をX方向に0.1Hzで走査する。このと
き、平板電極101の静電容量は、異なる幅の短冊状の
電極が周期的に配列されているためプローブ電極104
側と記録媒体401側との電極が重なり合う面積によっ
て周期的に変化する。その容量変化の信号成分のうち最
も長い周期について(ここでは120μm)検波し、そ
の波高位置を求めることにより粗調整を行う。
Next, the recording medium 401 is scanned in the X direction at 0.1 Hz by the XY driving mechanism 405. At this time, the capacitance of the flat plate electrode 101 is such that the strip-shaped electrodes having different widths are periodically arrayed, so that the probe electrode 104
Changes periodically depending on the area where the electrodes on the side of the recording medium 401 and the electrodes on the side of the recording medium 401 overlap. Coarse adjustment is performed by detecting the longest period (here, 120 μm) of the signal component of the capacitance change and obtaining the wave height position.

【0029】同様にして順次平板電極101の短冊電極
パターンに合わせて短周期成分を検波し、その波高位置
を求めることにより微調整を行う。Y方向についても同
様である。ここではX方向Y方向を交互に粗調整から微
調整へと位置合わせを行った。この後、任意のプローブ
電極104に着目し、波高値4V、パルス幅0.1μs
のパルス電圧を印加し記録する。XY方向に走査してか
ら記録したときと同じ波高位置まで戻ったときに、電流
値に換算して1桁程度の増加に相当する記録媒体401
の表面の情報の変化つまり再生が確認された。
Similarly, fine adjustment is performed by sequentially detecting short-period components in accordance with the strip electrode pattern of the flat plate electrode 101 and determining the wave height position. The same applies to the Y direction. Here, the X direction and the Y direction are alternately aligned from the coarse adjustment to the fine adjustment. Then, paying attention to an arbitrary probe electrode 104, the peak value is 4 V and the pulse width is 0.1 μs.
Apply pulse voltage of and record. A recording medium 401 corresponding to an increase of about one digit in terms of current value when returning to the same wave height position as when recording after scanning in the XY directions
It was confirmed that the information on the surface of the was changed or reproduced.

【0030】上述のように記録再生を繰り返しても走査
面の位置決めを行うことができ、また、記録再生時にク
ロストークの発生は見られなかった。
As described above, the scanning plane can be positioned even if the recording / reproducing is repeated, and no crosstalk was observed during the recording / reproducing.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
1種類の静電容量検出用平板電極で走査面の位置決めを
高精度に行うことができ、それによりプローブ電極側の
配線パターンに余裕を持たせることができ、クロストー
クの発生を抑制できる。
As described above, according to the present invention,
Positioning of the scanning surface can be performed with high precision by one type of electrostatic capacitance detection flat plate electrode, so that a margin can be provided in the wiring pattern on the probe electrode side, and the occurrence of crosstalk can be suppressed.

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

【図1】本発明に係る情報処理装置のマルチプローブア
レイヘッド部のレイアウト図を示す。
FIG. 1 shows a layout diagram of a multi-probe array head unit of an information processing apparatus according to the present invention.

【図2】本発明に係る情報処理装置の平板電極のパター
ンを示す。
FIG. 2 shows a pattern of flat plate electrodes of the information processing apparatus according to the present invention.

【図3】平板電極の別の例を示す。FIG. 3 shows another example of a plate electrode.

【図4】本発明に係る情報処理装置のブロック図を示
す。
FIG. 4 shows a block diagram of an information processing apparatus according to the present invention.

【図5】プローブユニットの斜視図を示す。FIG. 5 shows a perspective view of a probe unit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101a〜101b 静電容量検出用平板電極 102a〜102b 容量検出回路部 103 ガード電極 104 プローブ電極 105 圧電バイモルフカンチレバー 106 プローブユニット 107 配線取り出し用ボンディングパット 108 シリコン基板 401 記録媒体 402 下地電極 403 記録媒体用基板 404 Z方向駆動機構 405 XY方向駆動機構 406 Z方向駆動回路 407 XY方向駆動回路 408 静電容量検出回路 409 サーボ回路 410 位置決め回路 411 位置検出回路 412 制御回路 413 トンネル電流検出回路 414 書き込み読み出し回路 415 バイアス回路 416 インターフェース 501 電極 502 圧電体層 503 電極 504 圧電体層 505 電極 101a to 101b Capacitance detection flat plate electrodes 102a to 102b Capacitance detection circuit section 103 Guard electrode 104 Probe electrode 105 Piezoelectric bimorph cantilever 106 Probe unit 107 Wiring extraction bonding pad 108 Silicon substrate 401 Recording medium 402 Base electrode 403 Recording medium substrate 404 Z-direction drive mechanism 405 XY-direction drive mechanism 406 Z-direction drive circuit 407 XY-direction drive circuit 408 Capacitance detection circuit 409 Servo circuit 410 Positioning circuit 411 Position detection circuit 412 Control circuit 413 Tunnel current detection circuit 414 Write / read circuit 415 Bias Circuit 416 Interface 501 Electrode 502 Piezoelectric layer 503 Electrode 504 Piezoelectric layer 505 Electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川崎 岳彦 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 河田 春紀 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Takehiko Kawasaki 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Haruki Kawada 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Within the corporation

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 記録媒体にプローブを近接させて該記録
媒体と平行に走査し、その際に生ずる物理現象から得ら
れた微細信号として、情報を読み出し、該記録媒体に情
報の記録再生を行う情報処理装置において、 プローブ側と記録媒体のそれぞれに該プローブと該記録
媒体とは独立して設けた複数の平板電極と、これら対向
する電極間の静電容量を検出する静電容量検出手段とを
具備し、 前記複数の平板電極は各々が同一のくし型電極構造の2
次元パターンをしており、かつ、該パターンは複数の空
間周波数成分から成ることを特徴とする情報処理装置。
1. A probe is brought close to a recording medium to scan in parallel with the recording medium, information is read out as a fine signal obtained from a physical phenomenon occurring at that time, and information is recorded / reproduced on / from the recording medium. In the information processing apparatus, a plurality of flat plate electrodes provided independently of the probe and the recording medium on the probe side and the recording medium, and a capacitance detecting means for detecting a capacitance between the electrodes facing each other. And the plurality of flat plate electrodes each have the same comb-shaped electrode structure.
An information processing apparatus having a three-dimensional pattern, wherein the pattern is composed of a plurality of spatial frequency components.
【請求項2】 前記微細信号がトンネル電流である請求
項1記載の情報処理装置。
2. The information processing apparatus according to claim 1, wherein the fine signal is a tunnel current.
【請求項3】 前記プローブと前記プローブ側平板電極
が同一の基板上に設けられ、前記記録媒体と前記記録媒
体側平板電極が同一の基板上に設けられている請求項1
または2記載の情報処理装置。
3. The probe and the flat plate electrode on the probe side are provided on the same substrate, and the recording medium and the flat plate electrode on the recording medium side are provided on the same substrate.
Or the information processing device according to 2.
【請求項4】 前記平板電極の周囲に、それぞれガード
電極が設けられている請求項3記載の情報処理装置。
4. The information processing apparatus according to claim 3, wherein guard electrodes are provided around the flat plate electrodes.
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