JPH08263885A - Information processor - Google Patents

Abstract

PURPOSE: To prevent the fluctuation in the spacing between a probe and a recording medium in the scanning process of a probe and to execute exact information processing by providing a driving mechanism for relatively moving the probe and the recording medium with Z-direction restraining guides. CONSTITUTION: This device executes the processing of information by scanning a probe electrode 1 by a means for moving this probe electrode relative to the recording medium 5a facing the electrode in proximity thereto and detecting the fine signal generated from its physical phenomenon. The device described above is provided with four pieces of the Z-direction restraining guides 9a to 9d above and below the moving part 61 of the driving mechanism of the means for relatively moving the probe electrode 1 and the recording medium 5a.

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、走査型プローブ顕微鏡
の原理を用いた又は応用した情報処理装置に関するもの
で、特にプローブと記録媒体間の間隔を制御するように
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 information processing apparatus that uses or applies the principle of a scanning probe microscope, and more particularly to an information processing apparatus that controls the distance between a probe and a recording medium. is there.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、試料の表面状態を原子オーダで観
察できるＳＴＭが注目を浴びている。Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇ
らによって開発されたＳＴＭ［Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇ ｅｔ
ａｌ．，Ｈｅｌｖｅｔｉｃａ Ｐｈｙｓｉｃａ Ａｃ
ｔａ，５５，７２６（１９８２）］は、金属の探針（プ
ローブ電極）を導電性物質間に電圧を加えてｌｎｍ程度
の距離まで近づけるとトンネル電流が流れることを利用
して試料の表面状態を観察する方法である。この電流は
両者の距離変化に敏感であり、トンネル電流を一定に保
つようにプローブ電極を走査するか、もしくは係る距離
を一定に保ちながら走査した時のトンネル電流の変化を
測定することにより、試料表面の状態を知ることができ
る。この際面内方向の分解能は０．ｌｎｍ程度である。
従ってＳＴＭの原理を応用すれば原子オーダ（サブナノ
メートル）での高密度記録再生を行うことができる（例
えば特開昭６３−２０４５３１号公報、同６３−１６１
５５２号公報、同６３−１６１５５３号公報等参照）。
一方、ＳＴＭ技術の発展によりトンネル電流に限定され
ない、他の探針と試料間の距離に依存する種々の相互作
用を検出しながら、探針を試料表面上走査させることに
よって、試料の表面状態を測定する技術（ＳＰＭ）が次
々と提案されてきている。ＳＰＭを利用する場合におい
てもＳＴＭを利用する場合と同様、高密度記録再生が可
能とされている。2. Description of the Related Art In recent years, an STM that can observe the surface state of a sample on the atomic order has attracted attention. G. Binnig
STM [G. Binnig et
al. , Helvetica Physica Ac
Ta, 55, 726 (1982)], a tunneling current flows when a metal probe (probe electrode) is brought close to a distance of about 1 nm by applying a voltage between conductive materials, and the surface condition of a sample is measured. It is a method of observing. This current is sensitive to changes in the distance between the two, and either the probe electrode is scanned to keep the tunnel current constant, or the change in tunnel current when the distance is kept constant is measured, You can know the surface condition. At this time, the resolution in the in-plane direction is 0. It is about 1 nm.
Therefore, if the principle of STM is applied, high density recording / reproducing can be performed in the atomic order (sub-nanometer) (for example, JP-A-63-204531, JP-A-63-161).
552, 63-161553, etc.).
On the other hand, due to the development of STM technology, the probe is scanned on the sample surface while detecting various interactions depending on the distance between the probe and the sample, which is not limited to the tunnel current. Techniques for measuring (SPM) have been proposed one after another. In the case of using SPM, high-density recording / reproducing is possible as in the case of using STM.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来装置において、その走査はプローブ電極を面内
に走査するか、またはこれに対向している記録媒体を面
内に走査するか、あるいはその両方かの、いずれかによ
り行われるため、このような走査の過程においてプロー
ブ電極と記録媒体間の間隔に変動が生じた場合、それが
情報の記録・再生等のエラーの原因となる。However, in such a conventional apparatus, the scanning is performed by scanning the probe electrode in the plane, or by scanning the recording medium facing the probe electrode in the plane. Since it is performed by either of the two, if the interval between the probe electrode and the recording medium fluctuates in the course of such scanning, it causes an error such as recording / reproducing of information.

【０００４】特に、高速高密度記録を行うため多数のプ
ローブ電極を設けたマルチプローブヘッドを高速で走査
するような場合においては、相対移動機構の可動部の駆
動方向と垂直な方向への振動の為、可動部によって相対
移動を行っている複数のプローブ電極又は記録媒体が駆
動方向と垂直な方向へ振動してしまい、両者の間隔を精
密に制御するには特別な面合わせを行わなければなら
ず、装置構成が複雑になっていた。Particularly, when a multi-probe head provided with a large number of probe electrodes for high-speed and high-density recording is scanned at high speed, vibrations in a direction perpendicular to the driving direction of the movable portion of the relative movement mechanism are generated. For this reason, a plurality of probe electrodes or recording media moving relative to each other by the movable part vibrate in a direction perpendicular to the driving direction, and special surface alignment must be performed to precisely control the distance between the two. However, the device configuration was complicated.

【０００５】その一例を図７〜１０に示す。図７は記録
媒体側を圧電素子を用いて、プローブ電極に対して相対
移動させる微動駆動機構を示したものであり、同図にお
いて、６１は可動部、６２ａ、６２ｂは可動部６１をＸ
方向に変位させるＸ方向圧電素子、６４ａ〜６４ｄは可
動部６１を保持しているＸ方向平行ばねであり、これら
６４ａ〜６４ｄの４つの部材で可動部６１のＸ方向の案
内を行なう平行ばねを構成している。６６はＸ方向平行
ばね６４ａ〜６４ｄの固定部となるフレーム、６３ａ、
６３ｂは可動部６１ないしはフレーム６６をＹ方向に変
位させるＹ方向圧電素子、６５ａ〜６５ｄはフレーム６
６を保持しているＹ方向平行ばねであり、これら６５ａ
〜６５ｄの４つの部材で可動部６１ないしはフレーム６
６のＹ方向の案内を行なう平行ばねを構成している。６
７はＹ方向平行ばね６５ａ〜６５ｄの固定部となるベー
スである。上記構成の微動駆動機構の可動部６１の上に
記録媒体５ａが記録媒体基台５ｂを介して固定されてい
る。記録媒体５ａをＸ方向プラス側へ動かすには、Ｘ方
向圧電素子６２ａに縮む電圧を、６２ｂに伸びる電圧を
印加することで行なう。また、逆にマイナス側へ動かす
には、Ｘ方向圧電素子６２ａに伸びる電圧を、６２ｂに
縮む電圧を印加することで行なう。Ｙ方向に動かすに
は、Ｙ方向圧電素子６３ａ、６３ｂに上述と同様の電圧
を印加すれば良い。可動部６１の動きは、平行ばねで軸
方向に規定され、変位は圧電素子により与えられる。図
８は、図７の構成を有する微動駆動機構を横から見た図
であり、記録媒体５ａに対向するように、マイクロメカ
ニクス技術で作製された複数のプローブ電極（図では２
本）１が配置されており、Ｚ方向微動機構３により記録
媒体５ａに接近可能となっている。記録媒体５ａは記録
媒体基台５ｂを介して微動駆動機構の可動部６１に固定
されており、鋼球を介して点接触しているＸ方向圧電素
子６２ａ、６２ｂの伸縮により、Ｘ方向に微動可能とな
っている。その動作を簡単にするため、図８に示した微
動駆動機構の横から見た図は、Ｘ方向のみを示してい
る。可動部６１を低速で駆動する際には問題にならない
可動部のＺ方向の変動（振動）が、高速走査時において
は圧電素子の微小な軸ずれ等が原因で、図９、１０に示
すように激しく、また解析しにくい振動を起こしてしま
い、複数のプローブ電極１と記録媒体５ａの精密な間隔
制御を行いにくくしている。An example thereof is shown in FIGS. FIG. 7 shows a fine movement drive mechanism for moving the recording medium side relative to the probe electrode by using a piezoelectric element. In FIG. 7, 61 is a movable part, and 62a and 62b are movable parts 61 with X.
X-direction piezoelectric elements for displacing in the direction, 64a to 64d are X-direction parallel springs holding the movable portion 61, and four members 64a to 64d are parallel springs for guiding the movable portion 61 in the X-direction. I am configuring. 66 is a frame that serves as a fixing portion for the X-direction parallel springs 64a to 64d, 63a,
Reference numeral 63b denotes a Y-direction piezoelectric element that displaces the movable portion 61 or the frame 66 in the Y direction, and 65a to 65d denote the frame 6
6 is a Y-direction parallel spring holding 6 and these 65a
The movable part 61 or the frame 6 is composed of four members of ~ 65d.
6 constitutes a parallel spring for guiding in the Y direction. 6
Reference numeral 7 is a base that serves as a fixing portion for the Y-direction parallel springs 65a to 65d. The recording medium 5a is fixed on the movable portion 61 of the fine movement drive mechanism having the above-described configuration via the recording medium base 5b. To move the recording medium 5a to the plus side in the X direction, a contracting voltage is applied to the X direction piezoelectric element 62a and a voltage extending to 62b is applied. On the contrary, in order to move it to the minus side, a voltage that extends to the X-direction piezoelectric element 62a and a voltage that contracts to the piezoelectric element 62b are applied. To move in the Y direction, the same voltage as described above may be applied to the Y direction piezoelectric elements 63a and 63b. The movement of the movable portion 61 is defined in the axial direction by the parallel spring, and the displacement is given by the piezoelectric element. FIG. 8 is a side view of the fine movement drive mechanism having the configuration of FIG. 7, showing a plurality of probe electrodes (2 in the figure) formed by micromechanics technology so as to face the recording medium 5a.
1) is arranged so that the Z direction fine movement mechanism 3 can approach the recording medium 5a. The recording medium 5a is fixed to the movable portion 61 of the fine movement drive mechanism via the recording medium base 5b, and the fine movement in the X direction is caused by the expansion and contraction of the X-direction piezoelectric elements 62a and 62b that are in point contact with each other via the steel balls. It is possible. In order to simplify the operation, the lateral view of the fine movement drive mechanism shown in FIG. 8 shows only the X direction. As shown in FIGS. 9 and 10, the fluctuation (vibration) in the Z direction of the movable portion that does not pose a problem when the movable portion 61 is driven at a low speed is caused by a slight axis shift of the piezoelectric element during high speed scanning. This causes vibration that is extremely difficult and difficult to analyze, making it difficult to perform precise spacing control between the plurality of probe electrodes 1 and the recording medium 5a.

【０００６】そこで、本発明は、上記従来の問題を解決
し、プローブの走査過程におけるプローブと記録媒体間
の間隔の変動を防止し、正確な情報処理の行える情報処
理装置を提供することを目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to provide an information processing apparatus capable of preventing the fluctuation of the interval between the probe and the recording medium in the scanning process of the probe and performing accurate information processing. It is what

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、プローブを記録媒体に対して走査して情
報処理を行う情報処理装置において、間隔を制御する手
段によってプローブと記録媒体間の間隔の変動を防止
し、正確な情報処理を行えるようにしたものである。す
なわち、本発明の情報処理装置は、プローブをこれに近
接して対向させた記録媒体に対して相対移動させる手段
によって走査し、その物理現象から生じる微細信号を検
出して情報処理を行う情報処理装置において、前記プロ
ーブと記録媒体とを相対移動させる手段にプローブと記
録媒体間の間隔を制御する手段を設けたことを特徴とす
るものである。そして、その間隔制御手段は、前記プロ
ーブと記録媒体とを相対移動させる手段の駆動機構にお
ける可動部と情報処理装置における非可動部との間に配
置された間隔拘束部材によって構成することができる。
また、その間隔拘束部材は、前記可動部の上下に転動部
材を介して配置した拘束部材からなる拘束ガイドによる
構成や、その可動部の上下の一方に転動部材を介して配
置した拘束フレームによる構成等を採用することができ
る。そして、その拘束ガイドおよび拘束フレームは、減
衰効果のある弾性体により構成し、そのバネ定数を変え
ることにより、減衰させる周波数成分を任意に変更する
ことができる。本発明においては、前記の記録媒体、プ
ローブ、プローブと記録媒体とを相対移動させる手段お
よびプローブと記録媒体間の間隔を制御する手段は、容
器の中に収納して構成してもよい。そして、その容器の
内壁の上下面に押し付け機構を設けてもよい。本発明の
プローブは、マルチプローブヘッドにより構成すること
ができ、それは、バイモルフまたはユニモルフ構造のカ
ンチレバー上に探針を設けた構成とすることができる。
さらに、本発明の前記情報処理装置は、走査型トンネル
顕微鏡、または走査型原子間力顕微鏡、または走査型磁
力顕微鏡、または走査型イオン電動顕微鏡、または走査
型音響顕微鏡、または走査型近接場光学顕微鏡等の走査
型プローブ顕微鏡に好適に適用することができるもので
ある。In order to achieve the above object, the present invention provides an information processing apparatus that scans a recording medium with a probe to perform information processing. It is intended to prevent fluctuations in the interval between them and enable accurate information processing. That is, the information processing apparatus of the present invention performs information processing by scanning a probe by means of relative movement with respect to a recording medium that faces the probe closely and detects a fine signal generated from the physical phenomenon of the probe. In the apparatus, the means for moving the probe and the recording medium relative to each other is provided with means for controlling an interval between the probe and the recording medium. The distance control means can be constituted by a distance restraining member arranged between the movable portion of the drive mechanism of the means for relatively moving the probe and the recording medium and the non-movable portion of the information processing device.
Further, the space restraint member is constituted by a restraint guide composed of restraint members arranged above and below the movable portion via rolling members, and a restraint frame arranged above or below the movable portion via rolling members. It is possible to adopt the configuration and the like. The restraint guide and the restraint frame are made of an elastic body having a damping effect, and the frequency component to be damped can be arbitrarily changed by changing the spring constant. In the present invention, the recording medium, the probe, the means for relatively moving the probe and the recording medium, and the means for controlling the interval between the probe and the recording medium may be housed in a container. A pressing mechanism may be provided on the upper and lower surfaces of the inner wall of the container. The probe of the present invention can be configured by a multi-probe head, which can be configured by providing a probe on a cantilever having a bimorph or unimorph structure.
Further, the information processing apparatus of the present invention is a scanning tunneling microscope, a scanning atomic force microscope, a scanning magnetic force microscope, a scanning ion electric microscope, a scanning acoustic microscope, or a scanning near-field optical microscope. It can be suitably applied to scanning probe microscopes such as.

【０００８】[0008]

【作用】本発明は、上記したようにプローブと記録媒体
間の間隔の変動を防止するため、具体的には、例えば前
記プローブと記録媒体とを相対移動させる手段の駆動機
構における可動部の上下にＺ方向拘束ガイドを配置し、
それにより高速駆動時の可動部のＺ方向（高さ方向）の
変動（振動）を減衰し、プローブと記録媒体間の間隔の
変動による記録・再生等の情報処理のエラーを防止する
ものである。According to the present invention, in order to prevent the variation in the distance between the probe and the recording medium as described above, specifically, for example, the upper and lower sides of the movable portion in the drive mechanism of the means for moving the probe and the recording medium relative to each other are described. Place the Z-direction restraint guide on
This damps fluctuations (vibrations) in the Z direction (height direction) of the movable portion during high-speed driving, and prevents information processing errors such as recording and reproduction due to fluctuations in the distance between the probe and the recording medium. .

【０００９】[0009]

【実施例】つぎに、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。 ［実施例１］図１は本発明の実施例１を示すものであ
る。すなわち、情報を記録・再生するための記録媒体
と、該記録媒体に対向して設けられた書込み読出しを行
う複数のプローブ電極と、該複数のプローブ電極から該
記録媒体へ電圧を印加する電圧印加手段と、該複数のプ
ローブ電極から該記録媒体へ流れる電流を検出する電流
検出手段と、該記録媒体と該複数のプローブ電極とを相
対移動させる手段を有する、探針と試料間の距離に依存
する各種の相互作用を検出しながら、該探針を該試料上
相対的に走査せしめて該試料の表面状態を測定する走査
型プローブ顕微鏡技術を応用した情報処理装置におい
て、プローブと記録媒体とを相対移動させる手段にプロ
ーブと記録媒体間の間隔を制御する手段を設けた情報処
理装置における、その原理を示したものである。Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. That is, a recording medium for recording / reproducing information, a plurality of probe electrodes provided facing the recording medium for writing and reading, and a voltage application for applying a voltage from the plurality of probe electrodes to the recording medium. Means, a current detecting means for detecting a current flowing from the plurality of probe electrodes to the recording medium, and a means for relatively moving the recording medium and the plurality of probe electrodes, depending on the distance between the probe and the sample. In the information processing device to which the scanning probe microscope technique is applied, in which the probe is relatively scanned on the sample to detect the surface state of the sample while detecting various kinds of interactions, the probe and the recording medium are 2 shows the principle of an information processing apparatus in which a means for relative movement is provided with a means for controlling a gap between a probe and a recording medium.

【００１０】図において、１はマイクロメカニクス技術
で作製されたプローブ電極（図では２本）、３は複数の
プローブ電極１をＺ方向に微動させるＺ方向微動機構で
あり、複数のプローブ電極１に対向して記録媒体５ａが
記録媒体基台５ｂを介して微動駆動機構の可動部６１に
固定されている。可動部６１はＸ方向圧電素子６２ａ、
６２ｂに鋼球を介して点接触しており、Ｘ方向圧電素子
６２ａ、６２ｂの伸縮によりＸ方向に微動可能となって
いる。Ｚ方向微動機構３を固定している固定フレーム９
０ａと可動部６１の間に、更に可動部を挟んで固定フレ
ーム９０ａと対称位置に設けた固定フレーム９０ｂと可
動部６１の間に、Ｚ方向の変位を拘束するＺ方向拘束ガ
イド９ａ〜９ｄが設けられている。Ｚ方向拘束ガイド９
ａ〜９ｄはＺ方向の変位を拘束しており、可動部６１が
ＸＹ方向に自由に移動可能になるように、Ｚ方向拘束ガ
イドは転動部材９ｌａ〜ｄとそれを特定のばね定数で可
動部に押しつける拘束部材９２ａ〜ｄにより構成されて
いる。本実施例では、拘束部材９２ａ〜ｄの両端に転動
部材９ｌａ〜ｄを設けたがこれはなんら制限されるもの
ではなく、片端だけに設けてもよい。Ｚ方向の振動特性
はＺ方向拘束ガイド９ａ〜９ｄの拘束部材のばね定数に
より決定されるので、目的とする除振成分を選択でき
る。本実施例ではＺ方向拘束ガイドのＺ方向のばね定数
を３６．ｌｋｇｆ／ｍｍ（３．５×１０⁵Ｎ／ｍ）に設
定し、Ｘ、Ｙ方向に駆動用に設けられた駆動用圧電素子
により可動部を例えば６００Ｈｚで駆動し、記録媒体と
対向して設けられた複数のプローブ電極で記録媒体駆動
時の記録媒体とプローブ間に流れるトンネル電流の変化
量（可動部のＺ方向への振動に起因する成分のみ）を測
定したところ、従来と比べ十分に小さくすることができ
た。この時記録媒体とプローブ間には、バイアス電圧と
してｌＶを印加して行った。 ［実施例２］図２は本発明のＳＰＭのうちＳＴＭを用い
た又は応用した情報処理装置の構成図であり、Ｚ方向拘
束ガイドとして拘束フレーム９１と転動部材９２を用い
ている。同図において１はマイクロメカニクス技術で作
製された複数のプローブ電極、２はＺ方向微動機構にセ
ットするためのプローブ電極アタッチメント、３は複数
のプローブ電極を微動させるＺ方向微動機構、４は複数
のプローブ電極をＺ方向に粗動させるＺ方向粗動機構で
ある。記録媒体５は、マイカ基板（５１）にＡｕを１０
００オングストローム、エピタキシャル成長させた（５
２）上に、有機記録層（５３）を積層したものを用い
た。有機記録層としては、スクアリリウム−ビス−６−
オクチルアズレンのＬＢ膜（６層）を使用した。６は記
録媒体５をＸＹ方向に微動させるＸＹ方向微動機構、７
は記録媒体５をＸＹ方向に粗動させるＸＹ方向粗動機構
である。Ｚ方向微動機構３は駆動時のＸＹ方向微動機構
６の可動部のＺ方向の振動を拘束するための拘束フレー
ム９１を介してＺ方向粗動機構４に取りつけられてい
る。さらにＸＹ方向微動機構６の可動部と拘束フレーム
９１との間には転動部材９２が挿入されている。図には
示されていないが、転動部材９２は可動部の反対側（対
向する位置）にも配置されており、ＸＹ方向微動機構６
の可動部を上下からはさみ込む構成になっている。８は
記録再生装置との接続を行なうインターフェースであ
り、書込み読出し情報の入出力、ステータスの出力、制
御信号の入力、アドレス信号の出力を行なう。８０は記
録再生装置内の各ブロック間の相互作用の集中制御を行
なう制御回路、８１は書込み読出し情報（データ）を制
御回路８０からの指示により書込み読出しを行う書込み
読出し回路、８２は書込み読出し回路からの指令信号で
複数のプローブ電極１と記録媒体５との間に書込み用の
パルス状電圧を印加してデータを書込んだり、読出し用
の電圧を印加するバイアス回路、８３は記録・再生時に
複数のプローブ電極１と記録媒体５との間に流れる電流
を検出するトンネル電流検出回路、８４は制御回路８０
などの指示によりトンネル電流検出回路８３や位置検出
回路８８の信号を基に複数のプローブ電極１や記録媒体
５の位置を決定する位置決め回路、８５は位置決め回路
８４からのサーボ信号を基に複数のプローブ電極１や記
録媒体５の位置をサーボするサーボ回路、８６はサーボ
回路８５の信号に従い複数のプローブ電極１のＺ方向微
動・粗動機構３、４を駆動するＺ方向駆動回路、８７は
サーボ回路８５の信号に従い記録媒体５のＸＹ方向微動
・粗動機構６、７を駆動するＸＹ方向駆動回路である。
本図面では制御回路８０、書込み読込み回路８１、バイ
アス回路８２、トンネル電流検出器８３は１つしか記載
されていないが、実際には複数のプローブ電極の数だけ
使用する。図３はプローブ電極を示したものであり、図
４は図３中のＡ−Ａにおけるプローブ電極の幅方向の断
面図である。図３において、プローブ電極はマルチプロ
ーブ基板１９の表面にマイクロメカニクス技術により形
成されたものであり、１１１はトンネル電流を検出又は
記録信号を記録媒体５に対して電圧を印加するプローブ
である。上電極１１、１４及び下電極１３、１５は図３
に示すように片持ばりの幅方向に２分割にして並べら
れ、中電極１２は分割せず一面に設けられ、かつ、２層
の圧電体薄膜１６、１７の伸縮のバランスにより片持ば
りがＸ、Ｚ方向に変位するように層状に５つが配置され
ている。さらに、圧電体薄膜１６の上面で上電極１１、
１４の間には引き出し電極１８が設けられ、その端部上
面にプローブ１１１が設けられている。図５は本実施例
に用いた複数のプローブ電極を上方から見た図面であ
り、プローブ電極をＸ方向に１０本、Ｙ方向に２０本合
計２００本配置した構成になっている。各々のプローブ
電極にはプローブ１１１からトンネル電流を検出又は記
録信号を記録層に対して電圧を印加するための配線がな
されており、各々がトンネル電流検出器８３、バイアス
回路８２につながれている。１９はマルチプローブ基板
であり、複数のプローブ電極のプローブ先端は、ばらつ
きもなくきれいに並んでいる。本実施例に用いた情報処
理装置は、複数のプローブ電極をＸＹ方向に対し固定
し、記録媒体をＸＹ方向に微動する構成になっている。
上記構成の情報処理装置の動作について説明する。複数
のプローブ電極１は記録媒体５との接触を避けるため
に、初期位置は稍々上方にある。まずＺ方向粗動機構４
により拘束フレーム９１と共に複数のプローブ電極１を
記録媒体５に接近させる。この時拘束フレーム９１が先
にＸＹ方向微動機構６の可動部に接する様になってい
る。転動部材９２は拘束フレーム９１に付着しており、
ＸＹ方向微動機構６の可動部に転動部材９２を押し付け
る力（Ｚ方向粗動機構の送り量）を調整することにより
拘束フレーム９１のばね定数を変化させることができ、
Ｚ方向の拘束力及びＸＹ方向の変位量を調整できる。次
にＺ方向微動機構３によって、複数のプローブ電極１を
記録媒体５に接近させる。この時、バイアス回路８２に
よりｌＶの読取電圧をプローブ電極１と記録媒体５の下
地電極５２の間に印加しておき、トンネル電流検出回路
８３で検出される電流が１０ｎＡになるまで接近させ、
Ｚ方向微動・粗動機構３、４を保持し、その後にＸＹ方
向微動機構６を用いて記録媒体５上を走査して記録再生
を行う。記録は記録媒体５の記録領域上を１列ずつ複数
のプローブ電極１で走査しながら制御回路８０で指令さ
れた書き込み位置でバイアス回路８２よリパルス状電圧
を印加することにより行われる。このパルス状電圧はパ
ルス高さ４Ｖ、パルス幅ｌμｓであり、電気メモリー効
果を有する記録層がＯＮ（低抵抗）状態に変化するのに
十分な電圧である。再生は、バイアス回路８２より複数
のプローブ電極１と下地電極５２の問にｌＶの読取電圧
を印加しながら、ＸＹ方向微動機構６を用いてプローブ
電極１で記録領域を走査し、トンネル電流検出回路８３
での電流の変化から読み取りを行う。この装置は記録再
生装置であったが、記録のみ又は再生のみの装置であっ
てもよいことは言うまでもない。また、書き込み読み出
しの条件は上記実施例に限定されることはなく、記録媒
体５側に設けたＸＹ方向微動・粗動駆動回路８６、８７
及びＸＹ方向微動・粗動機構６、７は、プローブ電極１
側に設けてもよい。本実施例により、従来高速走査時に
発生するＸＹ方向微動機構６の可動部の駆動方向と垂直
な方向への振動等による面ずれを防止することができ、
高速走査時のプローブ先端と記録媒体間の距離をサブミ
クロンの精度で制御することができた。以上ＳＴＭを例
として本発明の作用について述べてきたが、本発明は単
に各点でのトンネル電流を測定する場合だけではなく、
各点でのバイアス電圧に対するトンネル電流の変化率を
測定する走査型トンネル分光法（ＳＴＳ）を利用する情
報処理装置あるいは情報処理方法に対しても有効である
のは言うまでもない。また探針及び試料間の駆動機構が
ＳＴＭと同様である他のＳＰＭ、例えば探針と試料間と
の間に働く原子間力を測定し、その大きさを一定にする
様にフィードバックをかけて試料表面の構造を得る走査
型原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、ＡＦＭにおける探針をＦ
ｅやＮｉ等の強磁性体またはこれらを他の材料で作製し
た探針上にコーティングしたものに替えて試料上の局所
的な磁力を測定する走査型磁力顕微鏡（ＭＦＭ）、マイ
クロピペット電極を探針として用い電解質溶液中の試料
表面構造をイオン伝導度の変化から測定する走査型イオ
ンコンダクタンス顕微鏡（ＳＩＣＭ）、探針を超音波振
動させて試料表面で反射して探針に戻ってくる超音波の
振幅や位相の変化を利用するかあるいは超音波振動する
探針と試料表面に働く原子間力の強さに応じて試料内に
発生する音響波を測定して試料の表面構造を測定する走
査型音響顕微鏡（ＳＴＵＭまたはＳＴＡＭ）、あるいは
光の波長より小さい直径のピンホールを有する光学探針
を用い、外部光源で試料を照射した時に生じる試料表面
に生じたエバネッセント光を上記光学針で検出して試料
の表面構造を知る走査型近接場光学顕微鏡（ＮＳＯＭ）
等を利用した情報処理装置あるいは情報処理方法につい
ても応用可能である。In the figure, 1 is a probe electrode (two electrodes in the figure) manufactured by a micromechanics technique, and 3 is a Z direction fine movement mechanism for finely moving a plurality of probe electrodes 1 in the Z direction. The recording medium 5a is fixed to the movable portion 61 of the fine movement drive mechanism via the recording medium base 5b so as to face each other. The movable portion 61 is an X-direction piezoelectric element 62a,
It is in point contact with 62b via a steel ball, and can be finely moved in the X direction by expansion and contraction of the X direction piezoelectric elements 62a and 62b. Fixed frame 9 fixing the Z direction fine movement mechanism 3
0a and the movable portion 61, Z-direction restraint guides 9a to 9d for restraining displacement in the Z direction are provided between the fixed frame 90b and the movable portion 61, which are provided symmetrically to the fixed frame 90a with the movable portion interposed therebetween. It is provided. Z-direction restraint guide 9
a to 9d constrain the displacement in the Z direction, and the Z direction constraining guide moves the rolling members 9la to 9d with a specific spring constant so that the movable portion 61 can freely move in the XY directions. The restraint members 92a to 92d are pressed against the portions. In this embodiment, the rolling members 9la to 9d are provided at both ends of the restraining members 92a to 92d, but this is not a limitation and may be provided at only one end. Since the vibration characteristic in the Z direction is determined by the spring constant of the restraining member of the Z direction restraining guides 9a to 9d, the desired vibration isolation component can be selected. In this embodiment, the Z direction spring constant of the Z direction restraint guide is set to 36. It is set to 1 kgf / mm (3.5 × 10 ⁵ N / m), and the movable portion is driven at, for example, 600 Hz by a driving piezoelectric element provided for driving in the X and Y directions, and is provided facing the recording medium. The amount of change in the tunnel current flowing between the recording medium and the probe when driving the recording medium (only the component caused by the vibration of the movable part in the Z direction) was measured with the multiple probe electrodes. We were able to. At this time, LV was applied as a bias voltage between the recording medium and the probe. [Embodiment 2] FIG. 2 is a block diagram of an information processing apparatus using or applying the STM of the SPM of the present invention, which uses a restraint frame 91 and a rolling member 92 as a Z-direction restraint guide. In the figure, 1 is a plurality of probe electrodes manufactured by micromechanics technology, 2 is a probe electrode attachment for setting in a Z direction fine movement mechanism, 3 is a Z direction fine movement mechanism for finely moving a plurality of probe electrodes, and 4 is a plurality. It is a Z-direction coarse movement mechanism for coarsely moving the probe electrode in the Z direction. The recording medium 5 contains Au on the mica substrate (51).
Epitaxially grown to 00 Å (5
A laminate in which the organic recording layer (53) was laminated on 2) was used. As the organic recording layer, squarylium-bis-6-
An octyl azulene LB film (6 layers) was used. 6 is an XY direction fine movement mechanism for finely moving the recording medium 5 in XY directions, and 7
Is an XY direction coarse movement mechanism for coarsely moving the recording medium 5 in the XY directions. The Z direction fine movement mechanism 3 is attached to the Z direction coarse movement mechanism 4 via a restraint frame 91 for restraining vibrations of the movable portion of the XY direction fine movement mechanism 6 in the Z direction during driving. Further, a rolling member 92 is inserted between the movable portion of the XY direction fine movement mechanism 6 and the restraint frame 91. Although not shown in the figure, the rolling member 92 is also arranged on the opposite side (position facing) of the movable portion, and the XY direction fine movement mechanism 6 is provided.
The movable part is sandwiched from above and below. Reference numeral 8 denotes an interface for connecting to a recording / reproducing apparatus, which performs input / output of write / read information, output of status, input of control signal, and output of address signal. Reference numeral 80 is a control circuit for centrally controlling the interaction between the blocks in the recording / reproducing apparatus, 81 is a write / read circuit for writing / reading write / read information (data) according to an instruction from the control circuit 80, and 82 is a write / read circuit. Bias circuit for applying a writing pulse voltage between the plurality of probe electrodes 1 and the recording medium 5 to write data or applying a reading voltage by a command signal from A tunnel current detection circuit that detects a current flowing between the plurality of probe electrodes 1 and the recording medium 5, and 84 is a control circuit 80.
And the like, the positioning circuit determines the positions of the plurality of probe electrodes 1 and the recording medium 5 based on the signals of the tunnel current detection circuit 83 and the position detection circuit 88. Reference numeral 85 indicates a plurality of servo signals from the positioning circuit 84. A servo circuit that servos the position of the probe electrode 1 and the recording medium 5, 86 is a Z direction drive circuit that drives the Z direction fine / coarse movement mechanisms 3 and 4 of the plurality of probe electrodes 1 in accordance with signals from the servo circuit 85, and 87 is a servo This is an XY-direction drive circuit that drives the XY-direction fine movement / coarse movement mechanisms 6 and 7 of the recording medium 5 in accordance with a signal from the circuit 85.
Although only one control circuit 80, write / read circuit 81, bias circuit 82, and tunnel current detector 83 are shown in the drawing, the number of probe electrodes is actually used. FIG. 3 shows a probe electrode, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the probe electrode taken along the line AA in FIG. 3 in the width direction. In FIG. 3, the probe electrode is formed on the surface of the multi-probe substrate 19 by a micromechanics technique, and 111 is a probe for detecting a tunnel current or applying a voltage to the recording medium 5 with a recording signal. The upper electrodes 11 and 14 and the lower electrodes 13 and 15 are shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the cantilever is arranged in two in the width direction, the middle electrode 12 is provided on one surface without being divided, and the cantilever can be prevented by the expansion and contraction balance of the two piezoelectric thin films 16 and 17. Five layers are arranged so as to be displaced in the X and Z directions. Further, on the upper surface of the piezoelectric thin film 16, the upper electrode 11,
An extraction electrode 18 is provided between the electrodes 14, and a probe 111 is provided on the upper surface of the end portion. FIG. 5 is a view of the plurality of probe electrodes used in this embodiment as seen from above, and has a configuration in which ten probe electrodes are arranged in the X direction and twenty probe electrodes are arranged in the Y direction, for a total of 200 probe electrodes. Each probe electrode is provided with wiring for detecting a tunnel current from the probe 111 or for applying a recording signal to the recording layer with a voltage, and each is connected to a tunnel current detector 83 and a bias circuit 82. Reference numeral 19 denotes a multi-probe substrate, and the probe tips of a plurality of probe electrodes are lined up neatly without variation. The information processing apparatus used in this embodiment has a configuration in which a plurality of probe electrodes are fixed in the XY directions and the recording medium is finely moved in the XY directions.
The operation of the information processing apparatus having the above configuration will be described. In order to avoid contact with the recording medium 5, the plurality of probe electrodes 1 are initially located slightly above. First, the Z direction coarse movement mechanism 4
Thus, the plurality of probe electrodes 1 are brought close to the recording medium 5 together with the restraint frame 91. At this time, the restraint frame 91 first comes into contact with the movable portion of the XY direction fine movement mechanism 6. The rolling member 92 is attached to the restraint frame 91,
The spring constant of the restraint frame 91 can be changed by adjusting the force for pressing the rolling member 92 against the movable portion of the XY direction fine movement mechanism 6 (the feed amount of the Z direction coarse movement mechanism).
The restraining force in the Z direction and the amount of displacement in the XY directions can be adjusted. Next, the Z-direction fine movement mechanism 3 brings the plurality of probe electrodes 1 close to the recording medium 5. At this time, a reading voltage of LV is applied between the probe electrode 1 and the base electrode 52 of the recording medium 5 by the bias circuit 82, and the current detected by the tunnel current detection circuit 83 is brought close to 10 nA,
The Z direction fine movement / coarse movement mechanisms 3 and 4 are held, and thereafter, the XY direction fine movement mechanism 6 is used to scan the recording medium 5 to perform recording / reproduction. Recording is performed by applying a repulsive voltage from the bias circuit 82 at the writing position instructed by the control circuit 80 while scanning the recording area of the recording medium 5 row by row with the plurality of probe electrodes 1. This pulse-like voltage has a pulse height of 4 V and a pulse width of 1 μs, and is a voltage sufficient to change the recording layer having the electric memory effect to the ON (low resistance) state. For reproduction, a bias circuit 82 applies a read voltage of LV to a plurality of probe electrodes 1 and a base electrode 52 while scanning the recording region with the probe electrodes 1 using the XY direction fine movement mechanism 6, and a tunnel current detection circuit. 83
Read from the change in the current at. Although this apparatus was a recording / reproducing apparatus, it goes without saying that it may be a recording-only or reproduction-only apparatus. The conditions for writing and reading are not limited to those in the above-described embodiment, and the XY-direction fine movement / coarse movement driving circuits 86 and 87 provided on the recording medium 5 side.
And the XY direction fine movement / coarse movement mechanisms 6 and 7 are the probe electrodes 1.
It may be provided on the side. According to the present embodiment, it is possible to prevent the surface displacement caused by the vibration or the like in the direction perpendicular to the driving direction of the movable portion of the XY direction fine movement mechanism 6 which occurs in the conventional high speed scanning,
The distance between the probe tip and the recording medium during high-speed scanning could be controlled with sub-micron accuracy. Although the operation of the present invention has been described above by taking the STM as an example, the present invention is not limited to the case where the tunnel current at each point is simply measured,
It goes without saying that it is also effective for an information processing apparatus or an information processing method that uses scanning tunneling spectroscopy (STS) for measuring the rate of change of tunnel current with respect to bias voltage at each point. In addition, other SPM whose drive mechanism between the probe and the sample is similar to STM, for example, the atomic force acting between the probe and the sample is measured, and feedback is applied to make the magnitude constant. Scanning atomic force microscope (AFM) to obtain the structure of the sample surface
Scanning magnetic force microscope (MFM), which measures the local magnetic force on the sample, by replacing the ferromagnetic substance such as e or Ni, or the one coated with it on the probe made of other material, and search for the micropipette electrode Scanning ion conductance microscope (SICM), which is used as a needle to measure the surface structure of a sample in an electrolyte solution from changes in ionic conductivity, ultrasonic waves that cause the probe to vibrate ultrasonically and are reflected by the sample surface and returned to the probe Scan to measure the surface structure of the sample by measuring the acoustic wave generated in the sample according to the strength of the atomic force acting on the probe and the surface of the sample that vibrates ultrasonically or the change of the amplitude and phase of the sample -Type acoustic microscope (STUM or STAM) or an optical probe having a pinhole with a diameter smaller than the wavelength of light is used to generate an evanescence on the sample surface generated when the sample is irradiated with an external light source. Scanning near-field optical microscope the cement light is detected by the optical needle know the surface structure of the sample (NSOM)
The present invention can also be applied to an information processing device or an information processing method using the above.

【００１１】［実施例３］図６は本発明のＳＰＭのうち
ＳＴＭを用いた又は応用した情報処理装置の他の実施例
を示すものであり、Ｚ方向拘束ガイドとして、拘束フレ
ーム２６と転動部材２０及び押し付け機構２７１、２７
２を用いている。同図において２８は密閉構造を構成す
る密閉容器、２１はマイクロメカニクス技術で作製され
た複数のプローブ電極、２２は複数のプローブ電極２１
をＺ方向に微動させる円筒型圧電素子からなるＺ方向微
動機構、２６はＺ方向微動機構２２を固定している拘束
フレーム、２７１は拘束フレームを下方向に押しつける
ための押しつけ機構、押しつけ機構２７１の拘束フレー
ム２６と反対側の押しつけ機構２７２は密閉容器２８の
内側に固定されている。２３は記録媒体で、マイカ基板
にＡｕを１０００オングストロームエピタキシャル成長
させ、その上に有機記録層を積層したものを用いた。有
機記録層としては、スクアリリウム−ビス−６−オクチ
ルアズレンのＬＢ膜（６層）を使用した。２４は記録媒
体２３を固定する記録媒体基台で、記録媒体表面と記録
媒体基台２４とは平行になるようにＸＹ方向走査機構の
可動部に固定されている。２５は記録媒体２３の乗って
いる記録媒体基台２４をＸＹ方向に走査させるＸＹ方向
走査機構である。２０は転動部材であり、ＸＹ方向走査
機構の可動部のＺ方向に４個づつ、直径ｌｍｍの鋼球を
配置した。転動部材２０はＸＹ方向走査機構２５の可動
部のＺ方向の変位（振動）を防止する。３０は装置系全
体の制御を行うマイクロコンピュータであり、３２はＺ
方向微動機構２２を駆動するＺ方向駆動回路、３４はＸ
Ｙ方向走査機構２５を駆動する走査機構駆動回路であ
る。３１はバイアス回路で、マイクロコンピュータ３０
からの指令信号により、複数のプローブ電極２１と記録
媒体２３との間に、記録時にはデータを書き込むための
パルス状電圧を印加し、また再生時には読み出し電圧を
印加し、更に消去時には消去用のパルス電圧を印加す
る。３３は複数のプローブ電極２１と記録媒体２３との
間に流れる電流を検出する電流検出回路である。これら
駆動回路などからの信号線は、情報記録担体２９を形成
する密閉容器２８の外部に設けられた電極を通して密閉
容器内の機構などに接続される。複数のプローブ電極と
記録媒体との位置関係は、Ｚ方向微動機構２２でプロー
ブ電極２１をＺ方向に制御しながらプローブ電極２１が
記録媒体表面を衝突することなく走査することができる
関係にある。転動部材２０（鋼球）は拘束フレーム２６
を介して押しつけ機構２７によりＸＹ方向走査機構２５
の可動部に弾性変形の範囲で押しつけられおり、可動部
のＺ方向変位を拘束している。転動部材２０は、記録媒
体のＸＹ方向の粗動の時にはＸＹ方向走査機構２５の可
動部の上を滑りながら転動し、記録再生時など数μｍの
微動時には弾性変形内で動く。即ち、転動部材２０は記
録再生時には、拘束フレーム２６とＸＹ方向走査機構２
５の可動部との間の構造体の役目をする。本実施例に用
いた情報処理装置は、複数のプローブ電極をＸＹ方向に
対し固定し、記録媒体をＸＹ方向に微動する構成になっ
ている。上記構成の情報処理装置の動作について説明す
る。複数のプローブ電極２１は記録媒体２３との接触を
避けるために、初期位置は稍々上方にある。Ｚ方向微動
機構２２によって、複数のプローブ電極２１を記録媒体
２３に接近させる。この時、バイアス回路３１によりｌ
Ｖの読取電圧を複数のプローブ電極２１と記録媒休２３
の下地電極の間に印加しておき、電流検出回路３３で検
出される電流が１０ｎＡになるまで接近させ、Ｚ方向微
動機構２２を保持し、その後にＸＹ方向微動機構２５を
用いて記録媒体２３上を走査して記録再生を行う。記録
は記録媒体２３の記録領域上を１列ずつ複数のプローブ
電極２１で走査しながらマイクロコンピュータ３０て指
令された書き込み位置てバイアス回路３１よりパルス状
電圧を印加することにより行われる。このパルス状電圧
はパルス高さ４Ｖ、パルス幅ｌμｓであり、電気メモリ
ー効果を有する記録層がＯＮ（低抵抗）状態に変化する
のに十分な電圧である。再生は、バイアス回路３１よリ
プローブ電極２１と下地電極の間にｌＶの読取電圧を印
加しながら、ＸＹ方向走査機構２５を用いて複数のプロ
ーブ電極２１で記録領域を走査し、電流検出回路３３で
の電流の変化から読み取りを行う。本実施例により、従
来高速走査時に発生するＸＹ方向走査機構２５の可動部
の駆動方向と垂直な方向への振動等による面ずれを防止
することができ、高速走査時のプローブ先端と記録媒体
間の距離をサブミクロンの精度で制御することができ
た。この装置は記録再生装置であったが、記録のみ又は
再生のみの装置であってもよいことは言うまでもない。
また、書き込み読み出しの条件は上記実施例に限定され
ることはなく、記録媒体２３側に設けたＸＹ方向走査機
構回路３４及びＸＹ方向走査機構２５は、複数のプロー
ブ電極２１側に設けてもよい。以上ＳＴＭを例として本
発明の作用について述べてきたが、本発明は前述実施例
と同様に走査型トンネル分光法（ＳＴＳ）、または走査
型原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、または走査型磁力顕微鏡
（ＭＦＭ）、または走査型イオンコンダクタンス顕微鏡
（ＳＩＣＭ）、または走査型音響顕微鏡（ＳＴＵＭまた
はＳＴＡＭ）、または走査型近接場光学顕微鏡（ＮＳＯ
Ｍ）等を利用した情報処理装置あるいは情報処理方法に
ついても応用可能であるのは言うまでもない。[Embodiment 3] FIG. 6 shows another embodiment of the information processing apparatus using or applying the STM in the SPM of the present invention. Member 20 and pressing mechanism 271, 27
2 is used. In the figure, 28 is a hermetic container forming a hermetic structure, 21 is a plurality of probe electrodes manufactured by micromechanics technology, and 22 is a plurality of probe electrodes 21.
Of the cylindrical piezoelectric element for finely moving in the Z direction, 26 is a restraining frame fixing the Z direction fine moving mechanism 22, 271 is a pressing mechanism for pushing the restraining frame downward, and a pressing mechanism 271. The pressing mechanism 272 on the side opposite to the restraint frame 26 is fixed inside the closed container 28. Reference numeral 23 is a recording medium, which was obtained by epitaxially growing Au on a mica substrate for 1000 angstroms and laminating an organic recording layer thereon. As the organic recording layer, an LB film of squarylium-bis-6-octylazulene (six layers) was used. A recording medium base 24 fixes the recording medium 23, and is fixed to the movable portion of the XY-direction scanning mechanism so that the surface of the recording medium and the recording medium base 24 are parallel to each other. Reference numeral 25 denotes an XY-direction scanning mechanism for scanning the recording medium base 24 on which the recording medium 23 is mounted in XY directions. Reference numeral 20 denotes a rolling member, and four steel balls each having a diameter of 1 mm are arranged in the Z direction of the movable portion of the XY scanning mechanism. The rolling member 20 prevents displacement (vibration) of the movable portion of the XY scanning mechanism 25 in the Z direction. Reference numeral 30 is a microcomputer that controls the entire apparatus system, and 32 is a Z
Z direction drive circuit for driving the direction fine movement mechanism 22, 34 is X
This is a scanning mechanism drive circuit that drives the Y-direction scanning mechanism 25. Reference numeral 31 is a bias circuit, which is the microcomputer 30.
A pulse voltage for writing data during recording, a read voltage for reproducing, and a pulse for erasing during erasing are applied between the plurality of probe electrodes 21 and the recording medium 23 by a command signal from Apply voltage. Reference numeral 33 is a current detection circuit that detects a current flowing between the plurality of probe electrodes 21 and the recording medium 23. Signal lines from these drive circuits and the like are connected to a mechanism inside the closed container through electrodes provided outside the closed container 28 forming the information recording carrier 29. The positional relationship between the plurality of probe electrodes and the recording medium is such that the probe electrodes 21 can scan the surface of the recording medium without colliding with the Z direction fine movement mechanism 22 while controlling the probe electrodes 21 in the Z direction. The rolling member 20 (steel ball) is a restraint frame 26.
XY direction scanning mechanism 25 by pressing mechanism 27 via
It is pressed against the movable part in the range of elastic deformation and restrains the displacement of the movable part in the Z direction. The rolling member 20 rolls while sliding on the movable portion of the XY-direction scanning mechanism 25 during coarse movement of the recording medium in the XY directions, and moves within elastic deformation during fine movement of several μm such as during recording and reproduction. That is, the rolling member 20 is configured to restrain the restraint frame 26 and the XY scanning mechanism 2 during recording and reproduction.
5 acts as a structure between the movable parts. The information processing apparatus used in this embodiment has a configuration in which a plurality of probe electrodes are fixed in the XY directions and the recording medium is finely moved in the XY directions. The operation of the information processing apparatus having the above configuration will be described. In order to avoid contact with the recording medium 23, the plurality of probe electrodes 21 are initially located slightly above. The Z-direction fine movement mechanism 22 causes the plurality of probe electrodes 21 to approach the recording medium 23. At this time, the bias circuit 31
The reading voltage of V is applied to a plurality of probe electrodes 21 and recording medium 23
Is applied between the base electrodes of the recording medium 23, and the current detected by the current detection circuit 33 is brought close to 10 nA to hold the Z-direction fine movement mechanism 22. After that, the XY direction fine movement mechanism 25 is used. Recording and reproduction are performed by scanning the top. Recording is performed by scanning the recording area of the recording medium 23 row by row with a plurality of probe electrodes 21 and applying a pulsed voltage from a bias circuit 31 at a writing position instructed by the microcomputer 30. This pulse-like voltage has a pulse height of 4 V and a pulse width of 1 μs, and is a voltage sufficient to change the recording layer having the electric memory effect to the ON (low resistance) state. For reproduction, the bias circuit 31 applies a read voltage of 1 V between the probe electrode 21 and the base electrode, while the XY scanning mechanism 25 is used to scan the recording area with the plurality of probe electrodes 21 and the current detection circuit 33. Read from the change in current. According to the present embodiment, it is possible to prevent surface misalignment due to vibration or the like in the direction perpendicular to the driving direction of the movable portion of the XY direction scanning mechanism 25 that occurs during conventional high speed scanning, and between the probe tip and the recording medium during high speed scanning. Could be controlled with sub-micron accuracy. Although this apparatus was a recording / reproducing apparatus, it goes without saying that it may be a recording-only or reproduction-only apparatus.
The conditions for writing and reading are not limited to those in the above embodiment, and the XY-direction scanning mechanism circuit 34 and the XY-direction scanning mechanism 25 provided on the recording medium 23 side may be provided on the plurality of probe electrode 21 sides. . Although the operation of the present invention has been described above by taking the STM as an example, the present invention is similar to the above-described embodiments in that the scanning tunneling spectroscopy (STS), the scanning atomic force microscope (AFM), or the scanning magnetic force microscope ( MFM), or scanning ion conductance microscope (SICM), or scanning acoustic microscope (STUM or STAM), or scanning near field optical microscope (NSO)
It goes without saying that the present invention is also applicable to an information processing device or an information processing method using M) or the like.

【００１２】[0012]

【発明の効果】本発明は、以上のように、間隔拘束部材
のような装置構成がきわめて簡単な制御手段によりプロ
ーブと記録媒体間の間隔の変動が防止でき、これにより
プローブと記録媒体間の間隔の変動による記録・再生の
エラーを軽減して信頼性の高い情報処理装置を実現する
ことができる。As described above, according to the present invention, it is possible to prevent the variation of the distance between the probe and the recording medium by the control means such as the distance restraining member, which has a very simple device structure, and thus the distance between the probe and the recording medium is prevented. It is possible to realize a highly reliable information processing device by reducing recording / reproduction errors due to fluctuations in the interval.

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

【図１】本発明の原理を示した構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing the principle of the present invention.

【図２】第２の実施例に用いた情報処理装置の構成図で
ある。FIG. 2 is a configuration diagram of an information processing device used in a second embodiment.

【図３】第２、３の実施例に用いたプローブ電極の構成
図である。FIG. 3 is a configuration diagram of probe electrodes used in the second and third examples.

【図４】第２、３の実施例に用いたプローブ電極の断面
図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of probe electrodes used in the second and third examples.

【図５】第２、３の実施例に用いたプローブ電極の平面
図である。FIG. 5 is a plan view of probe electrodes used in the second and third examples.

【図６】第３の実施例に用いた情報処理装置の構成図で
ある。FIG. 6 is a configuration diagram of an information processing device used in a third embodiment.

【図７】〜FIG. 7

【図１０】従来例を示したものである。FIG. 10 shows a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ プローブ電極 ２ プローブ電極アタッチメント ３ Ｚ方向微動機構 ４ Ｚ方向粗動機構 ５ 記録媒体 ５１ 基板 ５２ 下地電極 ５３ 記録層 ６ ＸＹ方向微動機構 ７ ＸＹ方向粗動機構 ８ インターフェース ８０ 制御回路 ８１ 書込み読出し回路 ８２ バイアス回路 ８３ トンネル電流検出器 ８４ 位置決め回路 ８５ サーボ回路 ８６ Ｚ方向駆動回路 ８７ ＸＹ方向駆動回路 ８８ 位置検出回路 ８９ チルト機構駆動回路 ９０ 固定フレーム ９ａ〜ｄ Ｚ方向拘束ガイド ９１ 拘束フレーム ９２ 転動部材 1 probe electrode 2 probe electrode attachment 3 Z direction fine movement mechanism 4 Z direction coarse movement mechanism 5 recording medium 51 substrate 52 base electrode 53 recording layer 6 XY direction fine movement mechanism 7 XY direction coarse movement mechanism 8 interface 80 control circuit 81 writing / reading circuit 82 Bias circuit 83 Tunnel current detector 84 Positioning circuit 85 Servo circuit 86 Z direction drive circuit 87 XY direction drive circuit 88 Position detection circuit 89 Tilt mechanism drive circuit 90 Fixed frame 9a to d Z direction restraint guide 91 Restraint frame 92 Rolling member

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川瀬 俊光 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キャ ノン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshimitsu Kawase 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 プローブをこれに近接して対向させた記
録媒体に対して相対移動させる手段によって走査し、そ
の物理現象から生じる微細信号を検出して情報の処理を
行う情報処理装置において、前記プローブと記録媒体と
を相対移動させる手段にプローブと記録媒体間の間隔を
制御する手段を設けたことを特徴とする情報処理装置。1. An information processing apparatus for processing information by scanning a probe with a means for relatively moving the probe relative to a recording medium opposed to the probe, and detecting a fine signal generated from the physical phenomenon to process the information. An information processing apparatus, characterized in that means for moving the probe and the recording medium relative to each other is provided with means for controlling a gap between the probe and the recording medium. 【請求項２】 前記間隔を制御する手段は、前記プロー
ブと記録媒体とを相対移動させる手段の駆動機構におけ
る可動部と情報処理装置における非可動部との間に配置
された間隔拘束部材によって構成されていることを特徴
とする請求項１に記載の情報処理装置。2. The means for controlling the gap is constituted by a gap restraining member arranged between a movable part of a drive mechanism of the means for relatively moving the probe and the recording medium and a non-movable part of the information processing apparatus. The information processing apparatus according to claim 1, wherein the information processing apparatus is provided. 【請求項３】 前記間隔拘束部材は、前記可動部の上下
に転動部材を介して配置した拘束部材からなる拘束ガイ
ドによって構成されていることを特徴とする請求項２に
記載の情報処理装置。3. The information processing apparatus according to claim 2, wherein the interval restraint member is constituted by a restraint guide including restraint members arranged above and below the movable portion with rolling members interposed therebetween. . 【請求項４】 前記間隔拘束部材は、前記可動部の上下
の一方に転動部材を介して配置した拘束フレームによっ
て構成されていることを特徴とする請求項２に記載の情
報処理装置。4. The information processing apparatus according to claim 2, wherein the space restraint member is constituted by a restraint frame arranged on one of upper and lower sides of the movable portion via a rolling member. 【請求項５】 前記拘束ガイドおよび拘束フレームは、
減衰効果のある弾性体により構成されていることを特徴
とする請求項３または請求項４に記載の情報処理装置。5. The restraint guide and the restraint frame,
The information processing apparatus according to claim 3 or 4, wherein the information processing apparatus is configured by an elastic body having a damping effect. 【請求項６】 前記の記録媒体、プローブ、プローブと
記録媒体とを相対移動させる手段およびプローブと記録
媒体間の間隔を制御する手段は、容器の中に収納されて
いることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１
項に記載の情報処理装置。6. The recording medium, the probe, the means for relatively moving the probe and the recording medium, and the means for controlling the interval between the probe and the recording medium are contained in a container. Any one of claim 1 to claim 5
The information processing device according to item. 【請求項７】 前記容器は、その内壁の上下面に押し付
け機構を備えていることを特徴とする請求項６項に記載
の情報処理装置。7. The information processing apparatus according to claim 6, wherein the container is provided with a pressing mechanism on upper and lower surfaces of an inner wall of the container. 【請求項８】 前記プローブは、複数のプローブ電極を
設けたマルチプローブヘッドにより構成されていること
を特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載
の情報処理装置。8. The information processing apparatus according to claim 1, wherein the probe is composed of a multi-probe head provided with a plurality of probe electrodes. 【請求項９】 前記プローブは、バイモルフまたはユニ
モルフ構造のカンチレバー上に探針を設けた構成のプー
ロブであることを特徴とする請求項１〜請求項８のいず
れか１項に記載の情報処理装置。9. The information processing apparatus according to claim 1, wherein the probe is a Plurob in which a probe is provided on a cantilever having a bimorph or unimorph structure. . 【請求項１０〕前記情報処理装置が、走査型トンネル顕
微鏡、または走査型原子間力顕微鏡、または走査型磁力
顕微鏡、または走査型イオン電動顕微鏡、または走査型
音響顕微鏡、または走査型近接場光学顕微鏡等の走査型
プローブ顕微鏡であることを特徴とする請求項１〜請求
項９のいずれか１項に記載の情報処理装置。10. The information processing apparatus is a scanning tunneling microscope, a scanning atomic force microscope, a scanning magnetic force microscope, a scanning ion electric microscope, a scanning acoustic microscope, or a scanning near-field optical microscope. The information processing apparatus according to any one of claims 1 to 9, which is a scanning probe microscope such as the above.