DE69126736T2 - Informationsaufzeichnungs-und Wiedergabegerät - Google Patents

Informationsaufzeichnungs-und Wiedergabegerät

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Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Informationsaufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 4. Die Vorrichtung kann zur Beobachtung der Oberfläche des Materials, zur Feinbearbeitung des Materials und zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Information durch die Technik des Rastertunnelmikroskops (STM) o. ä. eingesetzt werden.
  • Die Beobachtung, Beurteilung und Feinbearbeitung eines Halbleiters oder hochmolekularen Materials in atomarer oder molekularer Größenordnung unter Verwendung der Technik des STM (E. E. Ehrichs, 4th International Conference on Scanning Tunneling Microscopy/Spectroscopy, '89, S13-3) und deren Anwendung auf verschiedene Gebiete, wie etwa ein Aufzeichnungsgerät, sind ausführlich untersucht worden.
  • Unter anderem besteht ein ständig zunehmender Bedarf nach Aufzeichnungsgeräten mit großer Kapazität für die Computer-Informationsverarbeitung und Bildverarbeitung, und eine Größenverringerung des Aufzeichnungsgerätes ist aufgrund der Tatsache erwünscht, daß die Größe der Mikroprozessoren sich verringert hat und die Rechenleistungen der Mikroprozessoren verbessert wurde. Um die genannten Anforderungen zu erfüllen, ist eine Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung vorgeschlagen worden, die Information auf einer Aufzeichnungsfläche von minimal 10 nm² durch Anlegen einer Spannung von einem Wandler aufzeichnet und die eine an einer Antriebseinrichtung befestigte Tunnelstrom- Erzeugungssonde zur Feineinsteung eines Abstandes zu einem Aufzeichnungsmedium zur Änderung der Arbeitsfunktion bzw. Austrittsarbeit einer Oberfläche des Aufzeichnungsmediums hat und die Information durch Erfassung einer Änderung des Tunnelstroms infolge der Änderung der Arbeitsfunktion liest.
  • Der genannte Wandler ist eine wirksame Einrichtung nicht nur für das Aufzeichnungsgerät, sondern auch zur Materialbeurteilung und Feinbearbeitung in der Größenordnung von Nanometern.
  • Bei der erwähnten Vorrichtung ist es nötig, einen Abstand zwischen einer Sonde und einem Medium so einzustellen, daß die Verarbeitung ständig bei einem angemessenen Abstand ausgeführt wird. Wenn beispielsweise bei der genannten Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung eine Fehlfunktion bei der Antriebseinrichtung dahingehend auftritt, daß die Sonde vom Medium weiter entfernt ist als erforderlich, kann keine Information in das Aufzeichnungsmedium eingeschrieben werden. Wenn eine ähnliche Fehlfunktion im Lesebetrieb auftritt, wird die Information nicht korrekt gelesen, und alle vom Aufzeichnungsmedium gelesenen Signale können "O" sein. Eine solche Fehlfunktion kann nicht nur bei der Abstandseinrichtung auftreten, sondern auch, wenn die Sonde parallel abtastend zur Oberfläche des Mediums geführt wird. In der Vergangenheit wird beim Auftreten einer solchen Fehlfunktion die geschriebene Information zu ihrer Auswertung durch eine andere Vorrichtung gelesen, und es wird geprüft, ob sie nicht für eine vorbestimmte Zeitperiode normal ist, um die Fehlfunktion zu erfassen. Entsprechend wird zur Erfassung des Fehlers viel Zeit benötigt, und das Vorgehen ist zeitraubend.
  • Entsprechend dem Oberbegriff jedes der Ansprüche 1 und 4, beschreibt die JP-A-2-38904 eine Informationsaufzeichnungs-/Wiedergabevorrichtung, bei der ein Vorabtastmodus vorgesehen ist, um den Abstand zwischen der Sondenelektrode und dem Aufzeichnungsmedium einzustellen. Ein Dehnungsmeßstreifen ist an einer die Sondenelektrode tragenden Membran vorgesehen. Der Dehnungsmeßstreifen gibt ein Verstellungsignal aus, das zur Steuerung des Abstandes zwischen der Sonde und dem Medium benutzt wird. Nachdem ein korrekter Abstand eingestellt wurde, wird die Vorrichtung in einem Abtastmodus betrieben.
  • EP-A-0 247 219 beschreibt eine Informationsaufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung, die eine Mehrzahl von Tunnelstrom enthält, von denen jeder durch einen Ausleger bzw. Träger gehalten ist. Eine Erfassung anormaler Verstellungen ist in diesem Dokument nicht beschrieben.
  • WO 89/07256 beschreibt eine Informationsaufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung, die eine durch einen Ausleger aus piezoelektrischem Material gehaltene Sondenelektrode hat.
  • Im Lichte der obigen Feststellungen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Informationsaufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung bereitzustellen, die schnell einen Fehler - etwa einen Fehler infolge unkorrekter Abstandseinstellung - erfassen kann, damit Gegenmaßnahmen ergriffen werden können.
  • Dies wird durch die Erfindung gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 oder 4 bewerkstelligt.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • Fig. 2 zeigt einen Randbereich einer Tunnelstrom-Erzeugungssondenelektrode der Vorrichtung,
  • Fig. 3 zeigt eine Querschnittsdarstellung hiervon,
  • Fig. 4 zeigt ein Muster einer Verstellungs-Erfassungseinrichtung,
  • Fig. 5 zeigt einen Verstellungsbetrieb eines Drei-Richtungs- Antriebsmechanismus,
  • Fig. 6 zeigt ein Muster einer y-Verstellungs-Erfassungseinrichtung,
  • Fig. 7 zeigt ein Muster einer z-Verstellungs-Erfassungseinrichtung,
  • Fig. 8 zeigt ein Flußdiagramm für die Vorrichtung, und
  • Fig. 9 zeigt ein Sondenchipsystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert.
  • Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung und eines Aufzeichnungsmediums bei einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 bezeichnet Ziffer 1 einen Mikrocomputer, der die gesamte Vorrichtung steuert, Ziffer 2 bezeichnet einen Drei-Richtungs- bzw. Drei-Achsen-Antriebsmechanismus, der einen (später zu beschreibenden) Ausleger enthält, Ziffer 3 bezeichnet eine Servoschaltung, Ziffer 4 bezeichnet eine xy-Abtaststeuerschaltung, Ziffer 5 bezeichnet eine Spannungsanlegeeinrichtung, die eine Spannung zwischen einer Sonde und einem Aufzeichnungsmedium anlegt, Ziffer 6 bezeichnet eine Sondenelektrode, welche durch den Drei- Achsen-Antriebsmechanismus 2 in drei Raumrichtungen verschiebbar ist, Ziffer 7 bezeichnet einen Stromverstärker, Ziffer 8 bezeichnet eine Aufzeichnungsmedium-Schicht, Ziffer 9 bezeichnet eine untere Elektrode, Ziffer 10 bezeichnet ein Substrat, Ziffer 11 bezeichnet einen GrobVerstellungsmechanismus, der einen Impuls- bzw. Schrittmotor und einen Hebemechanismus zum Antrieb des Aufzeichnungsmediums in z-Richtung enthält, Ziffer 12 bezeichnet eine Grob- Verstellungsmechanismus-Ansteuerschaltung, Ziffer 13 bezeichnet einen xy- Tisch zum Antrieb des Aufzeichnungsmediums in x- und y-Richtung und Ziffer 14 bezeichnet einen geschlossenen Rahmen, der einen geschlossenen Aufbau bildet. Die Sonde 6 wird durch den GrobVerstellungsmechanismus 11 in einen vorbestimmten Abstand vom Aufzeichnungsmedium 8 gebracht, und eine Rechteck- Impulsspannung mit einer Amplitude von 3 V und einer Breite von 50 ns wird als Schreibspannung an die Spannungsanlegungseinrichtung 5 angelegt, so daß die elektrische Leitfähigkeit des Aufzeichnungsmediums 8 geändert wird, um ein Gebiet mit abweichendem elektrischem Widerstand zu erzeugen. Auf diese Weise wird eine Information eingeschrieben. Die Sonde 6 wird durch den xy-Tisch 1 und den Drei-Achsen-Antriebsmechanismus 2 abtastend in x- und y-Richtung geführt, und die Schreibspannung wird entsprechend der zu schreibenden Information angelegt, so daß zweidimensional Information auf das Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet wird. Auf der anderen Seite wird im Wiedergabemodus eine Gleichspannung (Vorspannung) mit einer Amplitude von 200 mV, die niedriger als die Schreibspannung ist, als Lesespannung über die Sonde 6 an das Aufzeichnungsmedium 8 angelegt. Der Drei-Achsen-Antriebsmechanismus 2 wird über Rückkopplung in Abstandsrichtung (z-Richtung) derart gesteuert, daß der durch den Stromverstärker 7 und die Servoschatung 3 in diesem Zustand erfaßte Tunnestrom konstant (bei 0,1 nA) gehalten wird, und die Sonde 6 wird - ebenso wie im Aufzeichnungsmodus - dreidimensional abtastend in die x- und y-Richtung über die Oberfläche des Aufzeichnungsmediums geführt. Der Betrag der Rückkopplung in z-Richtung variiert entsprechend der auf dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Information (elektrische Leitfähigkeit). Das Höhenniveau der Sonde schwankt nämlich in Übereinstimmung mit dem Wert der Aufzeichnungsinformation. Die Information kann durch Erfassung des Rückkopplungssignals oder der z-Position der Sonde bezüglich der Aufzeichnungsposition (xy-Position) reproduziert werden. Die Steuerung wird durch den Mikrocomputer 1 durchgeführt.
  • Alternativ kann die Information durch Abrasterung der Sonde in x- und y- Richtung unter Konstanthaltung der Position in z-Richtung und Erfassung des entsprechend der Leitfähigkeit des Aufzeichnungsmediums erzeugten Tunnelstroms wiedergegeben werden.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die untere (unterliegende) Elektrode 9 auf einem Quartzglassubstrat durch Abscheiden von Cr mit einer Dicke von 50 Å durch ein Vakuum-Gasabscheidungsverfahren und Abscheidung von Au mit einer Dicke von 300 Å hierauf mittels desselben Verfahrens gebildet. Vier Schichten aus SOAZ (Squarilium-bis-6-Octylazulen) werden darauf mittels des LB- (Langmuir-Blodgett-)Verfahrens laminiert, um das Aufzeichnungsmedium 8 zu bilden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das genannte spezielle Aufzeichnungsmedium beschränkt, sondern es können verschiedene andere Aufzeichnungsmedien eingesetzt werden, wie etwa das in EP-A-0272935 beschriebene.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform ist nur ein Satz aus einer Sondenelektrode 6 und einem Drei-Achsen-Antriebsmechanismus 2 gezeigt, obgleich eine Mehrzahl von Sätzen tatsächlich gegenüber dem Aufzeichnungsmedium 8 angeordnet sind, so daß gleichzeitig in einer Mehrzahl von Gebieten des Aufzeichnungsmediums 8 eine Information aufgezeichnet oder wiedergegeben wird. Jeder Satz hat eine eigene Servoschatung 3, xy-Abtast-Ansteuerschaltung 4, Spannungsanlegungseinrichtung 5 und einen eigenen Stromverstärker 7, und der Mikrocomputer 1 steuert diese Einheiten der jeweiligen Sätze unabhängig.
  • Fig. 2 zeigt ein Detail des Drei-Achsen-Antriebsmechanismus 2 mit der Sonde 6 gemäß Fig. 1, und Fig. 3 ist eine Querschnittsdarstellung hiervon.
  • Der Drei-Achsen-Antriebsmechanismus 2 umfaßt einen Ausleger 22, eine bimorphe piezoelektrische Schicht 23, die als Verstellungseinrichtung dient, und eine Ansteuerelektrode 24 hierfür. Ein piezoresistives Element oder eine piezoelektrische Schicht, die als Dehnungsmeßstreifen funktioniert, ist als Verstellungs-Erfassungseinrichtung 25 vorgesehen. Die Sondenelektrode und der Drei-Achsen-Antriebsmechanismus können mit den Mitteln der Mikro-mechanik hergestellt werden, etwa durch das anisotrope Si-Ätzverfahren, das von Calvin F. Quate, 4th International Conference on Scanning Tunneling Microscopy/spectroscopy, '89, S10-2, gelehrt wird, und die Verstellungs- Erfassungseinrichtung 25 wird auf einer Maskenschicht 27 zum anisotropen Ätzen gemustert (strukturiert). Es ist eine Isolierschicht 28 vorgesehen, um die Verstellungs-Erfassungseinrichtung 25 von der Ansteuerelektrode 24 zu isolieren.
  • Fig. 4 zeigt ein spezielles Muster bzw. eine Struktur der Verstellungs-Erfassungseinrichtung 25. Sie zeigt eine x-Verstellungs-Erfassungseinrichtung.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das piezoresistive Element, das als Dehnungsmeßstreifen funktioniert, als Verstellungs-Erfassungseinrichtung 25 verwendet. Eine im piezoresistiven Element dann, wenn der Ausleger 22 verschoben wird, erzeugte mechanische Spannung wird als Änderung des Widerstandes des piezoresistiven Elements erfaßt. Diese wird durch eine Leseschaltung 25A unter Steuerung des Mikrocomputers 1 gelesen. Das piezoresistive Element kann durch Bildung einer polykristallinen Siliciumschicht mit einer Dicke von einigen Å in einer unter verringertem Druck arbeitenden CVD- Anlage und Ionenimplantation von Bor so hergestellt werden, daß ein spezifischer Widerstand von einigen mΩ cm erreicht wird.
  • Wenn der piezoelektrische Film als Verstellungs-Erfassungseinrichtung 25 eingesetzt wird, wird eine durch die Verstellung des Auslegers bzw. Trägers 22 erzeugte mechanische Spannung als durch die Elektrode 29 in der piezoelektrischen Schicht erzeugte Ladung erfaßt. Die piezoelektrische Schicht kann durch Bildung einer AlN-Schicht in Stickstoff- oder Argonatmosphäre durch ein Magnetron-Sputterverfahren hergestellt werden.
  • Jeder der in Fig. 2 gezeigten Ausleger 22 ist unabhängig in x-, y- und z-Richtung verschiebbar, wie in Fig. 5 gezeigt. Für die y-Verstellung sind zwei Verstellungs- Erfassungseinrichtungen 25Y in Breitenrichtung (y-Richtung) des Auslegers 22 angeordnet - wie in Fig. 6 gezeigt -, und Spannungen an den jeweiligen Positionen werden von den Ausgängen der jeweiligen Erfassungseinrichtung 25Y durch den Mikrocomputer 1 durch (nicht gezeigte) Leseschaltungen abgegriffen - wie bei der Erfassungsschaltung 25-, und eine Differenz zwischen den Spannungen wird berechnet, um die y-Verstellung zu erfassen. Für die z-Verstellung sind zwei Verstellungs-Erfassungsein-richtungen 25Z in z-Richtung angeordnet - wie in Fig. 7 gezeigt -, und die z-Verstellung wird aus der Differenz zwischen den erfaßten Spannungen auf dieselbe Weise wie für die y-Richtung erfaßt. Die Erfassungseinrichtungen 25Y und 25Z können in derselben Ebene wie die Erfassungseinrichtung 25 gebildet sein, oder sie können in Schichten laminiert sein, wobei eine Isolierschicht dazwischenliegt. Durch Kombinieren der Verstellungs-Erfassungseinrichtungen der Fig. 4, 6 und 7 ist es möglich, die Verstellung der Sonde in x-, y- und z-Richtung zu erfassen.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform erfolgt die Steuerung durch den Mikrocomputer 1 auf die folgende Weise. Zuerst wird der Informationsaufzeichnungsmodus erläutert.
  • Ein Start-Befehlssignal wird vom Mikrocomputer 1 an die jeweiligen Drei-Achsen- Antriebsmechanismus-Servoschaltungen 3 gesandt. Das Befehlssignal wird auch an die jeweiligen xy-Abtast-Ansteuerschaltungen 4 übermittelt. Eine Steuerspannung wird von der Servoschatung 3 an die bimorphe piezoelektrische Schicht 24 des Auslegers 22 angelegt, um einen zwischen der Sonde 6 und dem Aufzeichnungsmedium 8 fließenden Strom auf konstantem Pegel zu halten. Eine Steuerspannung wird auch durch die xy-Abtaststeuerschaltung 4 an die piezoelektrische Schicht 24 angelegt, um die Sondenelektrode 6 in x- und y-Richtung anzusteuern. Auf diese Weise wird die Information auf der Grundlage des Abstandes zwischen der Sonde 6 und dem Aufzeichnungsmedium 8 wiedergegeben. Die Steuerspannungen werden ebenfalls an den Mikrocomputer 1 übermittelt. Die Verstellungs-Erfassungseinrichtungen an den Auslegern 22 senden auch Verstellungsinformation an den Mikrocomputer 1. Der Mikrocomputer 1 berechnet antizipierte x-, y- und z-Verstellungen des Auslegers 22 für jeden Drei- Achsen-Antriebsmechanismus aufgrund der übermittelten Steuerspan-nungen, um Erwartungswerte zu erzeugen. Er vergleicht Effektivwerte der durch die Verstellungs-Erfassungseinrichtungen erfaßten tatsächlichen Verstellungen des Auslegers mit den Erwartungswerten, und wenn die Differenz jenseits eines vorbestimmten Bereiches liegt, bestimmt er einen Fehler im Betrieb des Drei- Achsen-Antriebsmechanismus. Der Mikrocomputer 1 identi-fiziert den ungenügend funktionierenden Drei-Achsen-Antriebsmechanismus mittels einer (nicht gezeigten) Anzeige oder einer akustischen Warnung. Im Wiedergabemodus wird das Signal von der Sondenelektrode des ungenügend funktionierenden Drei- Achsen-Antriebsmechanismus nicht wiedergegeben. Die Servoschatung und die xy-Abtast-Ansteuerschaltung für den ungenügend funktionierenden Drei-Achsen- Antriebsmechanismus werden deaktiviert.
  • Jetzt wird die Steuerung durch den Mikrocomputer 1 im Informationsaufzeichnungsbetrieb erläutert.
  • Erst wird die Servoschaltung 3 aktiviert, und sie wird deaktiviert, wenn der Tunnelstrom ein vorbestimmtes Niveau erreicht und die Sondenelektrode fixiert ist, so daß sie sich nicht in z-Richtung verschiebt. Dies wird durch ein Befehlssignal vom Mikrocomputer 1 bewirkt. In diesem Zustand wird die Sondenelektrode 6 abtastend in x- und y-Richtung geführt, wie dies im Wiedergabebetrieb geschieht. Ein aufgrund der Steuerspannung errechneter Erwartungswert für die Verstellung wird mit einem Effektivwert der tatsächlichen Verstellung verglichen, der durch die Verstellungs-Erfassungseinrichtung erfaßt wurde, um einen etwaigen Fehler in einem der Drei-Achsen-Antriebsmechanismen zu erfassen. Der Erfassungsvorgang ist derselbe wie im Wiedergabebetrieb, mit der Ausnahme, daß die aufgrund der z-Richtungs-Steuerspannung nach der Deaktivierung der Servoschatung 2 berechnete Verstellung konstant ist. Der Mikrocomputer 1 identifiziert den unzureichend funktionierenden Drei-Achsen-Antriebsmechanismus durch die (nicht gezeigte) Anzeige oder durch eine akustische Ausgabe zur Warnung. Die Aufzeichnungsspannung wird nicht an die entsprechende Sondenelektrode angelegt, und die zugehörige Servoschaltung und xy-Abtast-Ansteuerschaltung werden deaktiviert.
  • Die oben erläuterte Steuerung ist in einem Flußdiagramm in Fig. 8 dargestellt.
  • Bei der Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform kann ein Fehler sowohl erfaßt werden, wenn der Drei-Achsen-Antriebsmechanismus schlecht funktioniert, als auch wenn die z-Positionssteuerung durch die Servoschaltung 3 durch einen Vorfall wie die Zerstörung der Sondenelektrode außer Funktion gesetzt ist. Es kann also eine Fehlfunktion sowohl des Drei-Achsen-Antriebsmechanismus als auch ein Problem der Sondenelektrode erfaßt werden.
  • Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
  • Fig. 9 zeigt einen Teil des Aufbaus, in dem die Nachbarschaft der Sondenelektrode 6 der zweiten Ausführungsform dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform wird eine Mehrzahl von Sonden verwendet, aber da diese im Aufbau identisch sind, ist nur eine von ihnen gezeigt. Die Sondenelektrode 6 und der Drei-Achsen-Antriebsmechanismus 2 sind identisch mit dem bei der ersten Ausfiihrungsform. Ziffer 31 bezeichnet eine Tunnelstrom-Erfassungsschaltung, die einen Stromverstärker 7 gemäß der ersten Ausführungsform und eine Strom- Spannungs-Wandlerschaltung enthält, die ien Stromsignal in ein Spannungssignal umwandelt, Ziffer 32 bezeichnet eine Sondenelektrodensteuerschaltung, die die Servoschatung 3 zur Steuerung der z-Position der Sondenelektrode 6 aufgrund einer Ausgabe der Erfassungsschaltung 31 und die xy-Abtast-Ansteuerschaltung zur Steuerung der xy-Abtastung durch die Sondenelektrode 6 umfaßt, und Ziffer 33 bezeichnet eine Korrekturschaltung. Sich seitlich von den Schaltungen 31, 32 und 33 erstreckende Signalleitungen führen zu dem Mikrocomputer 1. Der Ausleger 22 und die Schaltungen 31, 32 und 33 sind integral auf dem Substrat derart gebildet, daß ein Sondenchipsystem 33 entsteht. Der weitere Aufbau ist identisch mit dem bei der ersten Ausführungsform.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform empfängt die Korrekturschatung 33 die durch die Steuerschatung 32 an den bimorphen piezoelektrischen Film des Auslegers 22 angelegte Steuerspannung und die Ausgänge der Verstellungs- Erfassungseinrichtung vergleicht die Erwartungswerte der Verstellungen mit den Effektivwerten der tatsächlichen Verstellung. Auf diese Weise wird ein Fehler im Drei-Achsen-Antriebsmechanismus erfaßt. Für den schlecht funktio-nierenden Drei-Achsen-Antriebsmechanismus, der durch den Vergleich identi-fiziert wurde, wird ein Rückkopplungs-Befehlssignal an die Steuerschaltung 32 ausgegeben, so daß der Ausleger um die Differenz zwischen Effektivwert und Erwartungswert weiter verschoben wird. Dies wird wiederholt, bis der Effektiv-wert und der Erwartungswert miteinander übereinstimmen, um die Rück-kopplungskorrektur auszuführen. Durch ein solches Rückkopplungssystem kann ein Fehler automatisch korrigiert werden.
  • Zum Zwecke der Temperaturkompensation der Verstellungs-Erfassungseinrichtung kann der in den Fig. 4, 6 und 7 gezeigte Dehnungsmeßstreifen in Form einer Brückenschaltung ausgeführt sein, und die Kompensationsschaltung kann in die Korrekturschatung 33 einbezogen sein ("High Technology Sensor" von Yamaka, Kyoritsu Publisher, S. 116). Wenn es keine Änderung im Ausgang der Verstellung-Erfassung gibt, wenn ein Befehlssignal von der Korrekturschaltung 33 ausgegeben wird, oder wenn die durch die Steuerschaltung 32 in Reaktion auf das Befehlssignal anzulegende Steuerspannung einen anormalen Wert hat (der beispielsweise außerhalb eines erlaubten Bereiches für den bimorphen piezoelektrischen Film liegt), kann der entsprechende Drei-Achsen- Antriebsmechanismus zur Korrektur durch den Mikrocomputer 1 außer Funktion gesetzt werden, um die Steuerschatung 32 zu deaktivieren und die Aufzeichnung oder Wiedergabe der Information durch die entsprechenden Sondenelektrode zu beenden, und der korrektur-deaktivierte Drei-Achsen-Antriebsmechanismus kann durch die (nicht gezeigte) Anzeige identifiziert werden.
  • Wenn ein solches System auf einem Halbleitersubstrat gebildet ist, kann eine sich selbst ausrichtende Vorrichtung bereitgestellt werden.
  • Bei den obigen Ausführungsformen wird das polykristalline piezoresistive Element als Dehnungsmeßstreifen verwendet. Alternativ kann das piezoresistive Element im Halbleitersubstrat durch thermische Diffusion gebildet sein, oder es kann ein Metall als Dehnungsmeßstreifen verwendet werden. Die piezoelektrische Schicht kann aus einem Material bestehen, das den piezoelektrischen Effekt zeigt, wie etwa AlN, TiBaO, PbZrTiO oder PbTiO. Der Effekt der vorliegenden Erfindung wird nicht nur bei einem bimorphen angesteuerten Element beobachtet, sondern diese ist auch bei einer aufgrund der statischen elektrischen Kapazität funktionierenden Tunnelstrom-Erzeugungssonde (EP-A-0 247 219) oder bei einem durch thermische Ausdehnung angetriebenen Ausleger (M. Elwenspoek, Proceedings of IEEE Micro-Electro-Mechanical Systems, 1989, Feb., S. 126) wirkungsvoll.
  • Bei den obigen Ausführungsformen wird eine Anzahl von Sätzen von Sondenelektroden und Drei-Achsen-Antriebsmechanismen eingesetzt, obgleich ein einzelner Satz zur Erfassung des Fehlers eingesetzt werden kann.

Claims (4)

1. Informationsaufzeichnungs-/Wiedergabeapparatur, umfassend
- eine Sondenelektrode (6),die dazu vorgesehen ist, einem Aufzeichnungsmedium (8) gegenüberzustehen,
- eine Halterungseinrichtung (22) zur Halterung der Sondenelektrode,
- eine Bewegungseinrichtung (2) zur Relativbewegung von Sondenelektrode und Aufzeichnungsmedium in drei Dimensionsrichtungen,
- eine Aufzeichnungs-/Wiedergabeeinrichtung (1) zum Bewirken von Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von Information gegenüber dem Aufzeichnungsmedium unter Verwendung der Sondenelektrode, wenn diese mit Hilfe der Bewegungseinrichtung eine Oberfläche des Aufzeichnungsmediums abtastet, und
- eine dem Nachweis einer Versetzung der Sondenelektrode dienende Nachweiseinrichtung (1, 25), die eine auf der Halterungseinrichtung (22) vorgesehene Dehnungsmeßvorrichtung (25) umfaßt,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Nachweiseinrichtung (1, 25) dafür ausgelegt ist, eine außergewöhnliche Versetzung der Sondenelektrode in einer jeden der drei Dimensionsrichtungen, basierend auf einer Ausgabe der Dehnungsmeßvorrichtung, nachzuweisen, wenn die Sondenelektrode die Oberfläche des Aufzeichnungsmediums mit Hilfe der Bewegungseinrichtung abtastet, sowie dafür ausgelegt ist, die Verwendung der Sondenelektrode zur Aufzeichnung und/oder Wiedergabe zu beenden, wenn die Nachweiseinrichtung die außergewöhnliche Versetzung nachweist.
2. Apparatur nach Anspruch 1, bei der die Halterungseinrichtung ein Ausleger (22) ist.
3. Apparatur nach Anspruch 1 oder 2, bei der eine Mehrzahl Sondenelektroden vorgesehen sind und die Nachweiseinrichtung (25) für jede der dieser Sondenelektroden eine außergewöhnliche Versetzung nachweist.
4. Informationsaufzeichnungs-/Wiedergabeapparatur, umfassend:
- eine Sondenelektrode (6), die dazu vorgesehen ist, einem Aufzeichnungsmedium (8) gegenüberzustehen,
- eine Halterungseinrichtung (22) zur Halterung der Sondenelektrode,
- eine Bewegungseinrichtung (2) zur Relativbewegung von Sondenelektrode und Aufzeichnungsmedium in drei Dimensionsrichtungen,
- eine Aufzeichnungs-/Wiedergabeeinrichtung (1) zum Bewirken von Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von Information gegenüber dem Aufzeichnungsmedium unter Verwendung der Sondenelektrode, wenn die Sondenelektrode eine Oberfläche des Aufzeichnungsmediums mit Hilfe der Bewegungseinrichtung abtastet, und
- eine auf der Halterungseinrichtung vorgesehene Dehnungsmeßvorrichtung (25),
wobei besagte Apparatur dadurch gekennzeichnet ist, daß
- die Dehnungsmeßvorrichtung (25) dafür ausgelegt ist, eine außergewöhnliche Versetzung der Halterungseinrichtung in einer jeden der drei Dimensionsrichtungen nachzuweisen, wenn die Sondenelektrode die Oberfläche des Aufzeichnungsmediums mit Hilfe der Bewegungseinrichtung abtastet, und
- eine Steuerungseinrichtung (1) zur Steuerung der Bewegungseinrichtung, basierend auf einer von der Dehnungsmeßvorrichtung nachgewiesenen Versetzung vorgesehen ist.
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0696714A (ja) * 1992-09-14 1994-04-08 Hitachi Ltd 表面加工装置および記録装置
US5418771A (en) * 1993-02-25 1995-05-23 Canon Kabushiki Kaisha Information processing apparatus provided with surface aligning mechanism between probe head substrate and recording medium substrate
JP3576655B2 (ja) * 1995-09-14 2004-10-13 キヤノン株式会社 微小探針の製造方法及びその製造用雌型基板、並びにその微小探針を有するプローブの製造方法
US5874668A (en) * 1995-10-24 1999-02-23 Arch Development Corporation Atomic force microscope for biological specimens
US6066265A (en) * 1996-06-19 2000-05-23 Kionix, Inc. Micromachined silicon probe for scanning probe microscopy
US5889541A (en) * 1996-10-09 1999-03-30 Xerox Corporation Two-dimensional print cell array apparatus and method for delivery of toner for printing images
JPH10282130A (ja) * 1997-04-01 1998-10-23 Canon Inc プローブとそれを用いた走査型プローブ顕微鏡
DE19902413C1 (de) * 1999-01-22 2000-05-31 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Kalibrierung eines piezoelektrischen Stellantriebes
KR100331451B1 (ko) * 2000-05-10 2002-04-09 윤종용 탄소 함유 물질을 이용한 재기록 가능한 데이타 스토리지및 그 기록/재생 방법
KR100474844B1 (ko) * 2001-12-08 2005-03-08 삼성전자주식회사 로렌츠력 현미경 및 로렌츠력을 이용한 자구 측정방법
KR100453973B1 (ko) * 2002-04-23 2004-10-20 전자부품연구원 마이크로 압전 엑츄에이터를 이용한 미세 광 스위치
JP2005004921A (ja) * 2003-06-13 2005-01-06 Alps Electric Co Ltd 高精度位置決め装置
KR100745756B1 (ko) * 2006-01-04 2007-08-02 삼성전자주식회사 마이크로 액츄에이터 및 이를 채용한 정보저장장치
DE102006008584A1 (de) * 2006-02-24 2007-09-06 Atmel Germany Gmbh Fertigungsprozess für integrierte Piezo-Bauelemente
WO2009118887A1 (ja) 2008-03-28 2009-10-01 株式会社フォスメガ 磁気センサー及び走査型顕微鏡
JP6544037B2 (ja) * 2015-05-18 2019-07-17 株式会社リコー 発電素子ユニット、及び発電装置

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3632900A (en) * 1969-12-31 1972-01-04 Ibm Magnetic transducer displacement control system
JPS56115084A (en) * 1980-02-16 1981-09-10 Sony Corp Video signal reproducer
JPH0695377B2 (ja) * 1985-03-12 1994-11-24 ソニー株式会社 バイモルフヘツドのバイモルフ駆動装置
US4764818A (en) * 1986-02-03 1988-08-16 Electron Beam Memories Electron beam memory system with improved high rate digital beam pulsing system
EP0247219B1 (de) * 1986-05-27 1991-05-15 International Business Machines Corporation Speichereinheit mit direktem Zugriff
EP0272935B1 (de) * 1986-12-24 1994-03-16 Canon Kabushiki Kaisha Aufnahmegerät und Wiedergabegerät
US4841191A (en) * 1987-02-20 1989-06-20 Hitachi, Ltd. Piezoelectric actuator control apparatus
EP0307211A3 (de) * 1987-09-10 1991-05-15 Seiko Instruments Inc. Speicher-Lesegerät
US4906840A (en) * 1988-01-27 1990-03-06 The Board Of Trustees Of Leland Stanford Jr., University Integrated scanning tunneling microscope
JP2936545B2 (ja) * 1988-06-24 1999-08-23 株式会社日立製作所 走査プローブ顕微鏡
JPH0238904A (ja) * 1988-07-29 1990-02-08 Hitachi Ltd 微小変位機構及びこれを用いた走査型トンネル顕微鏡
US4928030A (en) * 1988-09-30 1990-05-22 Rockwell International Corporation Piezoelectric actuator
JP2547869B2 (ja) * 1988-11-09 1996-10-23 キヤノン株式会社 プローブユニット，該プローブの駆動方法及び該プローブユニットを備えた走査型トンネル電流検知装置
JPH02206043A (ja) * 1989-02-03 1990-08-15 Olympus Optical Co Ltd 記憶装置
US5015850A (en) * 1989-06-20 1991-05-14 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Microfabricated microscope assembly
US5142424A (en) * 1989-07-12 1992-08-25 Yotaro Hatamura Floatable information-reading head support configured to prevent forward pitch
US4992659A (en) * 1989-07-27 1991-02-12 International Business Machines Corporation Near-field lorentz force microscopy
JPH03184355A (ja) * 1989-12-13 1991-08-12 Mitsubishi Electric Corp ウエハプローバ
US5031463A (en) * 1990-03-20 1991-07-16 Sensortronics, Inc. Load cell output correction circuitry
US5255259A (en) * 1990-04-18 1993-10-19 Canon Kabushiki Kaisha Method of access to recording medium, and apparatus and method for processing information
US5115664A (en) * 1990-06-25 1992-05-26 Ibm Corporation Tunable feedback transducer for transient friction measurement
JP2915554B2 (ja) * 1990-11-19 1999-07-05 オリンパス光学工業株式会社 バリアハイト測定装置
JP3000492B2 (ja) * 1991-04-22 2000-01-17 キヤノン株式会社 情報処理装置
US5161149A (en) * 1991-07-22 1992-11-03 The Johns Hopkins University Electron density storage device and method using STM

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DE69126736D1 (de) 1997-08-14
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EP0452851B1 (de) 1997-07-09
EP0452851A1 (de) 1991-10-23
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CA2040701C (en) 1999-01-26

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