JPH08315434A - Information processor - Google Patents
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- JPH08315434A JPH08315434A JP14392295A JP14392295A JPH08315434A JP H08315434 A JPH08315434 A JP H08315434A JP 14392295 A JP14392295 A JP 14392295A JP 14392295 A JP14392295 A JP 14392295A JP H08315434 A JPH08315434 A JP H08315434A
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- G11B2005/0005—Arrangements, methods or circuits
- G11B2005/0021—Thermally assisted recording using an auxiliary energy source for heating the recording layer locally to assist the magnetization reversal
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産葉上の利用分野】本発明は走査型プローブ顕微鏡を
応用した高密度記録再生装置において、プローブを記録
媒体に接触させて情報の記録再生を行う情報処理装置に
関し、特に、上記プローブの先端部を加熱して記録媒体
上に形状変化を伴う記録ビットを形成することにより情
報の記録を行う情報処理装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an information processing apparatus for recording / reproducing information by bringing a probe into contact with a recording medium in a high-density recording / reproducing apparatus to which a scanning probe microscope is applied. The present invention relates to an information processing apparatus that records information by heating a part and forming a recording bit with a shape change on a recording medium.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、米国特許第４３４３９９号明細書
に記載されているようなナノメートル以下の分解能で導
電性物質表面を観察可能な走査型トンネル顕微鏡（以下
ＳＴＭと略す）が開発され、金属・半導体表面の原子配
列や有機分子の配向等の観察がなされている。また、こ
のＳＴＭ技術を発展させ、電気的絶縁物質を含むあらゆ
る固体材料の表面をＳＴＭと同様の分解能で観察可能な
原子間力顕徴鏡（以下ＡＦＭと略す）も開発された（米
国特許第４７２４３１８号明細書）。こうしたＳＴＭや
ＡＦＭの原理を用いると、分子あるいは原子サイズを含
む極めて微小な領域にアクセスでき、また係る領域にお
ける何らかの物理量、例えば導電性、機械的形状、分子
間力など、を測定することができるので、これらを高密
度記録再生装置として利用する提案がこれまでに数多く
なされている（例えば、米国特許第４５７５８２２号明
細書、特開昭６３−１６１５５２号公報、特開昭６３−
１６１５５３号公報、特開平１−２４５４４５号公報、
特開平４−３２１９５５号公報など）。ＡＦＭの原理を
用いて記録再生装置を構成する場合、記録媒体表面を局
所的に機械的あるいは摩擦的（表面エネルギー的）に変
形・変質せしめたものを記録ビットとして利用すること
になる。ここで、こうした記録ビットが予め記録媒体に
設けられていて、ＡＦＭを再生装置としてのみ利用する
（すなわちＲｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）のであ
れば問題はないが、記録をも行う場合には、記録媒体に
対して何らかのエネルギーを印加し記録ビットを形成す
ることのできる手段が必要となる。ＡＦＭ自身が記録媒
体に印加可能な物理量としては、プローブ先端の探針か
ら記録媒体表面に加えられる荷重がある。記録媒体面上
の所望の位置で係る荷重を変更する、つまりより具体的
には、プローブと媒体表面との距離を近づけて探針を記
録媒体表面に押し込むことによって、上記記録ビットを
形成する方法が考えられる。2. Description of the Related Art In recent years, a scanning tunneling microscope (hereinafter abbreviated as STM) capable of observing the surface of a conductive material with a resolution of nanometer or less has been developed as described in US Pat. No. 4,434,399. -The atomic arrangement on the semiconductor surface and the orientation of organic molecules have been observed. Further, by developing this STM technology, an atomic force microscope (hereinafter abbreviated as AFM) capable of observing the surface of any solid material including an electrically insulating material with the same resolution as STM was also developed (US Patent No. No. 4724318). By using the principle of STM or AFM, it is possible to access an extremely small area including a molecule or atomic size, and to measure some physical quantity in the area, such as conductivity, mechanical shape, or intermolecular force. Therefore, many proposals have been made to use these as a high-density recording / reproducing apparatus (for example, U.S. Pat. No. 4,575,822, JP-A-63-161552, JP-A-63-15652).
161553, JP-A-1-245445,
JP-A-4-321955). When the recording / reproducing apparatus is constructed using the principle of AFM, a recording medium whose surface is locally mechanically or frictionally (surface energy) deformed / altered is used as a recording bit. Here, if such recording bits are provided in the recording medium in advance and the AFM is used only as a reproducing device (that is, Read Only Memory), there is no problem, but when recording is also performed, the recording medium is not used. Therefore, a means capable of applying some energy to form a recording bit is required. The physical quantity that the AFM itself can apply to the recording medium is a load applied from the probe at the tip of the probe to the surface of the recording medium. A method of forming the recording bit by changing the load at a desired position on the recording medium surface, that is, more specifically, by pressing the probe into the recording medium surface while bringing the probe and the medium surface closer to each other. Can be considered.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の方式では、レバーをバイモルフ構造にするなど
して探針の押し込み量を走査中に自在に変更できる機構
を導入する必要があり、また係る探針の押し込みによっ
て記録媒体上に不可逆な局所的変形・変質を安定に形成
するためには、記録媒体の材質、探針の形状、押し込み
量（荷重）など様々な因子の最適化が必要であり、更に
は押し込み時において、探針が変形・破壊する可能性が
ある、などの問題点がある。このような問題を排除し、
比較的簡単に再現性よく多数の記録ビットをＡＦＭプロ
ーブを用いて形成する手法として、熱アシスト記録方式
がＨ．Ｊ．Ｍａｍｉｎ及びＤ．Ｒｕｇｌｅｒによって提
案されている（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ誌，第６１巻１００３−１００５頁，１９９
２年）。ここでは，記録媒体として透明材料を用いてお
り、情報の記録は、前記媒体表面に機械的変化形がもた
らされない程度の荷重でＡＦＭプローブを走査しなが
ら、係る記録媒体の裏面（ＡＦＭプローブが配置されて
いない側）からレーザ光をＡＦＭプローブ先端の探針に
集光するように照射することによって行われる。即ちレ
ーザ光によって係る探針が一時的に加熱され、その結
果、該探針と接触している記録媒体表面の一部分が熱的
に変形され凹ビットが形成される。記録の再生は勿論レ
ーザ光を照射することなく、通常のＡＦＭ観察と同様、
ＡＦＭプローブ（レバー）の弾性変形量を光梃子方式で
検出することにより行われる。この方式では、記録媒体
としてＰＭＭＡを用いた場合、直径１５０ｎｍ程度の凹
構造ビットを再現性よく作成可能であることが示されて
いるが、これにおいても、レバーの弾性変形量を測定す
るレーザ光学系と探針の加熱に用いられるレーザ光学系
との２つの光学系が必要であり、システムが複雑になっ
てしまうという弱点を有している。However, in the above-mentioned conventional method, it is necessary to introduce a mechanism capable of freely changing the pushing amount of the probe during scanning, for example, by making the lever into a bimorph structure. In order to stably form irreversible local deformation / alteration on the recording medium by pushing the probe, it is necessary to optimize various factors such as the material of the recording medium, the shape of the probe, and the pushing amount (load). In addition, there is a problem that the probe may be deformed or broken when it is pushed. Eliminate these problems,
As a method of forming a large number of recording bits using an AFM probe relatively easily and with good reproducibility, the heat-assisted recording method is based on the H.264 standard. J. Mamin and D.M. Proposed by Rugler (Applied Physics Le
tters, vol. 61, pages 1003-1005, 199.
2 years). Here, a transparent material is used as the recording medium, and information is recorded by scanning the back surface of the recording medium (the AFM probe is It is performed by irradiating the probe at the tip of the AFM probe so as to focus the laser light from the side (not arranged). That is, the probe is temporarily heated by the laser light, and as a result, a portion of the surface of the recording medium that is in contact with the probe is thermally deformed to form a concave bit. As well as normal AFM observation, of course, recording and reproduction are performed without irradiating laser light.
This is performed by detecting the elastic deformation amount of the AFM probe (lever) by the optical leverage method. In this method, when PMMA is used as the recording medium, it has been shown that a concave structure bit with a diameter of about 150 nm can be produced with good reproducibility. In this case as well, laser optics for measuring the elastic deformation amount of the lever is used. It requires two optical systems, a system and a laser optical system used for heating the probe, and has a weak point that the system becomes complicated.
【０００４】そこで、本発明は上記問題を解決し、複雑
な構成の光学系を用いずに熱アシスト記録が行えると共
に、その良好な再生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。Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems and to provide an information processing apparatus which can perform heat assisted recording without using an optical system having a complicated structure and can perform excellent reproduction thereof. is there.
【０００５】[0005]
【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、プローブをこれに対向する記録媒体に対し
て走査し情報の記録再生等を行う情報処理装置におい
て、局所的加熱により被加熱部が機械的変形を生じる記
録媒体と、前記プローブの探針部を加熱することができ
る電気ヒーターと、記録すべき情報信号にしたがって前
記電気ヒーターを駆動して前記プローブの探針部を加熱
し、それによって前記記録媒体表面上の任意の位置を局
所的に形状変化させて記録ビットを形成する電気ヒータ
ー駆動手段とにより、光学系を用いずに熱アシスト記録
を再現性よく行えるようにしたものである。本発明のプ
ローブは、弾性体レバーとその先端部に設けられた探針
とによって構成され、前記した電気ヒーター駆動手段
は、その局所的な形状変化として凹形状の記録ビットを
形成するように構成することができる。また、本発明の
前記した電気ヒーターは、プローブ上に発熱抵抗体によ
り形成することができ、その材料としては、ニッケル・
クロム合金または窒化タンタル等のタンタル化合物また
は酸化錫であることが好ましい。本発明においては、こ
の情報処理装置に、プローブの垂直方向移動機構を備え
させ、前記プローブにおける探針の前記記録媒体表面へ
の接触圧力を変更するように構成することができる。さ
らに、その記録の再生は、前記記録媒体上を前記プロー
ブが走査する際に生ずる該プローブのレバー部の弾性変
形量を検出する弾性変形量検出手段と、該弾性変形量検
出手段から出力される弾性変形量検出信号から情報が記
録された前記記録媒体表面の前記局所的形状変化を検知
することによって情報の再生を行う手段とで行うように
することができる。In order to achieve the above object, the present invention provides an information processing apparatus for scanning and recording information on a recording medium facing the probe by local heating. A recording medium in which a heating portion causes mechanical deformation, an electric heater capable of heating the probe portion of the probe, and the electric heater is driven according to an information signal to be recorded to heat the probe portion of the probe. Thus, the electrically assisted drive means for locally changing the shape of the arbitrary position on the surface of the recording medium to form the recording bit enables the thermally assisted recording to be performed with good reproducibility without using the optical system. It is a thing. The probe of the present invention is composed of an elastic lever and a probe provided at the tip thereof, and the electric heater driving means described above is structured so as to form a concave recording bit as its local shape change. can do. Further, the above-mentioned electric heater of the present invention can be formed on the probe by a heating resistor, and the material thereof is nickel.
It is preferably a tantalum compound such as a chromium alloy or tantalum nitride or tin oxide. In the present invention, the information processing apparatus may be provided with a vertical movement mechanism for the probe, and the contact pressure of the probe in the probe on the surface of the recording medium may be changed. Further, the reproduction of the recording is output from the elastic deformation amount detecting means for detecting the elastic deformation amount of the lever portion of the probe generated when the probe scans the recording medium, and the elastic deformation amount detecting means. A means for reproducing information by detecting the local shape change of the surface of the recording medium on which information is recorded from the elastic deformation amount detection signal can be used.
【０００６】[0006]
【作用】本発明は、上記のように光学系によることな
く、探針の電気的加熱により記録ビツトの形成を行うよ
うにしたものであるから、従来のように装置構成が複雑
となることなく、また、複数の記録再生用プローブを用
いる場合にも、これらを簡単にシステムに導入すること
が可能となる。さらに、ビツトの形成手段に光学系を必
要としないから、記録媒体が透明なものに限定されるこ
とはなく、不透明なものも用いることができる。本発明
は以上のような特徴を有するものであるが、その効果を
より発揮させる上で、その電気ヒーター及び記録媒体の
形成につき、つぎのようなことに留意することが望まれ
る。記録を瞬時（高速）に行うためには、電気ヒーター
の特性として通電時においては探針を急速に加熱するこ
とができ、遮断時には急速に自然放冷される必要があ
る。そこで本発明の電気ヒーターはできるだけ探針に近
づけて配置し、さらに探針付近のみを局所的に加熱でき
るような大きさにする必要がある。その最も極端な例は
探針そのものを電気ヒーター材料で形成することであ
る。この場合にはＡＦＭ探針として好ましい先端形状に
なるように、該電気ヒーター材料を整形・加工する必要
が生じる。係る整形・加工は必ずしも容易ではない。そ
こで電気ヒーターを薄膜化し、従来の探針表面を係る薄
膜でコーティングするか、もしくは探針のできるだけ近
傍に配置することが考えられる。（レバー面の探針が配
置されていない側、例えば丁度探針配置部の裏面、に配
置してもよい）。この場合には、電気ヒーターをできる
だけ小型・薄膜化して、レバー部の弾性特性を損なわな
いようにしなければならない。係る観点から現状最も好
ましい電気ヒーターとして、従来感熱記録に利用されて
いる発熱抵抗体薄膜を挙げることができる。係る発熱抵
抗体を構成する材料としては、ニッケル−クロミウム合
金や酸化錫などがあるが、現状では窒化タンタル（Ｔａ
2Ｎ）が熱応答性に最も優れる材料とされる（高野陸
男，松永光司，上西勝三，柴田 進，電子通信学会論文
誌，第５８−Ｃ巻（１９７５年），２５９−２６５
頁）。本発明に使用されるべき発熱抵抗体材料として
は、上記材料のみに限定されるものではないが、高速応
答性や繰り返し再現性の観点から現状では窒化タンタル
によるのが好ましい。尚、発熱抵抗体を保護する等の目
的で、係る発熱抵抗体の表面を適当な保護層、例えばＳ
ｉＯ2やＴａ2Ｏ5、で被覆してもよい。このほか、発熱
抵抗体に通電するための配線をレバー上に作成する必要
がある。以上述べた、発熱抵抗体、保護層、配線は従来
公知のフォトリソグラフィー技術を用いてプローブ上に
構築される。本発明に用いられる記録媒体としては、局
所的加熱によって被加熱部が機械的に変形するような材
料であればどのようなものでもよい。機械的変形として
は、例えば膨張・収縮等の塑性変形、昇華、発泡などが
あるが、勿論これらに限定されるものではなく、記録情
報の再生時にその機械的変形が感度よく検出されるもの
であれば何でもよい。勿論変形に要する加熱エネルギー
の照射量が小さく、かつその照射時間が短くて済むほど
都合がよいことはいうまでもない。また変形領域はあく
までも被加熱部及びその近傍に限定されるべきであっ
て、広大な領域が爆発的に変形してしまうようなもの
は、記録密度の低下を招くので好ましくない。また、記
録部と非記録部との形態的差異が明確である必要がある
ので、もともとの記録媒体表面はできるだけ平滑である
ことが望ましい。更には探針の走査に耐えることのでき
る程度の強度は不可欠であり、係る探針走査によって表
面がおおきく変形したり剥離してしまうようなものは利
用不可能である。以上述べた様々な要請を満たす材料と
して、有機高分子材料を挙げることができる。より具体
的には、ポリメチルメタクリレートやポリイソブチルメ
タクリレート等のメタクリル酸ポリマーや、各種ナイロ
ン、ポリアクリル、ポリカーボネート、各種ポリペプチ
ド等を利用することが可能である。以上述べた記録材料
はそれ自体で記録媒体として用いてもよいが、通常は適
当な基板上に記録層として堆積される。後者の場合、基
板の表面平滑性は記録層の表面平滑性に大きな影響を及
ぼすので、できるだけ平滑であることが望ましく、例え
ば、Ｓｉウエハ等の利用が好ましい。尚、本発明におい
ては、記録媒体は透明である必要はなく、不透明なもの
も全く問題なく利用可能である。例えば記録媒体を構成
する基板が金属電極を含むものとしてもよく、その場
合、探針のｚ方向変位量をレバーと係る金属電極との間
の静電容量の変化として検出することも可能となり、こ
の場合、システムから光学系を完全に取り除くことが可
能となる。According to the present invention, the recording bit is formed by electrically heating the probe without using the optical system as described above. Therefore, the apparatus structure does not become complicated as in the conventional case. Also, when a plurality of recording / reproducing probes are used, these can be easily introduced into the system. Further, since an optical system is not required for the bit forming means, the recording medium is not limited to a transparent one, and an opaque one can be used. Although the present invention has the above-mentioned characteristics, it is desired to note the following in forming the electric heater and the recording medium in order to exert the effects more effectively. In order to perform recording instantaneously (at high speed), it is necessary for the probe to be able to rapidly heat when energized and to be naturally cooled rapidly when shut off as a characteristic of an electric heater. Therefore, it is necessary to arrange the electric heater of the present invention as close to the probe as possible, and further to make it possible to locally heat only the vicinity of the probe. The most extreme example is to form the probe itself with an electric heater material. In this case, it is necessary to shape and process the electric heater material so that the tip has a preferable tip shape as an AFM probe. Such shaping and processing is not always easy. Therefore, it is conceivable to make the electric heater into a thin film and coat the surface of the conventional probe with such a thin film, or arrange it as close to the probe as possible. (It may be arranged on the side of the lever surface where the probe is not arranged, for example, just on the back surface of the probe arrangement portion). In this case, the electric heater must be made as small and thin as possible so as not to impair the elastic properties of the lever portion. From this point of view, the most preferable electric heater at present is a heating resistor thin film which has been conventionally used for thermal recording. As a material for forming the heating resistor, there are nickel-chromium alloy, tin oxide and the like, but at present, tantalum nitride (Ta) is used.
2 N) is the material with the best thermal response (Rikuo Takano, Koji Matsunaga, Katsuzo Uenishi, Susumu Shibata, IEICE Transactions, Vol. 58-C (1975), 259-265.
page). The heating resistor material to be used in the present invention is not limited to the above materials, but tantalum nitride is currently preferred from the viewpoint of high-speed response and repeatability. For the purpose of protecting the heating resistor, the surface of the heating resistor is covered with an appropriate protective layer such as S.
It may be coated with iO 2 or Ta 2 O 5 . In addition, it is necessary to create wiring on the lever for energizing the heating resistor. The heating resistor, the protective layer, and the wiring described above are constructed on the probe by using a conventionally known photolithography technique. The recording medium used in the present invention may be any material as long as the material to be heated is mechanically deformed by local heating. The mechanical deformation includes, for example, plastic deformation such as expansion and contraction, sublimation, foaming and the like, but is not limited to these, and the mechanical deformation can be detected with high sensitivity when the recorded information is reproduced. Anything is fine. Needless to say, the smaller the irradiation amount of heating energy required for the deformation and the shorter the irradiation time, the better. Further, the deformation area should be limited to the heated area and its vicinity, and it is not preferable that the vast area is deformed explosively because it causes a decrease in recording density. Further, since the morphological difference between the recorded portion and the non-recorded portion needs to be clear, it is desirable that the original recording medium surface is as smooth as possible. Furthermore, strength that is sufficient to withstand the scanning of the probe is indispensable, and it is not possible to use such a probe whose surface is largely deformed or peeled off. An organic polymer material can be cited as a material satisfying the various requirements described above. More specifically, methacrylic acid polymers such as polymethylmethacrylate and polyisobutylmethacrylate, various nylons, polyacryls, polycarbonates, various polypeptides and the like can be used. Although the recording material described above may be used as a recording medium by itself, it is usually deposited as a recording layer on a suitable substrate. In the latter case, the surface smoothness of the substrate has a great influence on the surface smoothness of the recording layer, so it is desirable that the surface is as smooth as possible. For example, the use of a Si wafer or the like is preferable. In the present invention, the recording medium does not have to be transparent, and an opaque recording medium can be used without any problem. For example, the substrate forming the recording medium may include a metal electrode, and in this case, it is also possible to detect the displacement amount of the probe in the z direction as a change in electrostatic capacitance between the lever and the metal electrode. In this case, it is possible to completely remove the optical system from the system.
【０００７】[0007]
【実施例】以下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による記録再生装
置の構成を示す図である。図１において、１は記録再生
用プローブであり、弾性体であるレバー２とその一方の
端部に設けられた探針３とからなる。レバー２の探針３
が配置されている部分の裏面には該探針３を加熱するた
めのヒーター４が設けられている。係るヒーター４は、
ヒーター加熱用電源５と電気的に接続されている（詳し
くは後述する）。図１では、探針３のｚ方向位置を検出
するのに光梃子方式を用いている。即ち６は、レバー２
の先端部に１−１０μｍ径程度の光を照射するための光
源であり、通常半導体レーザ光源が用いられる。７は、
上記光源５から照射された光がレバー２上で反射された
後（反射光）の位置を検出する光位置検出器であり、通
常２分割もしくは４分割位置検出フォトダイオードが用
いられる。勿論、探針３のｚ方向位置を検出する方法
は、光梃子方式に限定されるものではなく、再現性よく
探針３のｚ方向位置を検出できる方法であれば何でもよ
く、例えば、ＳＴＭを用いる方式や光干渉方式などによ
っても構わない。８は、記録媒体であり、詳しくは後述
する。９は、記録媒体８を載せるためのステージであ
り、ＸＹＺ駆動機構１０によって、ｘｙｚ方向に自在に
移動させることが可能である。係るＸＹＺ駆動機構１０
は、ｘｙ方向位置制御回路１１とｚ方向位置制御回路１
２とに電気的に接続され、マイクロコンピュータ１３の
出す命令に従って位置制御される。マイクロコンピュー
タ１３は位置検出器７からの信号を取り込んでいるの
で、記録媒体８上の任意の位置（ｘ，ｙ）における探針
３のｚ方向位置を知ることができる。この関係、即ち記
録媒体８の表面状態（凹凸情報）はディスプレイ１４上
で見ることができる。またマイクロコンピュータ１３は
ヒーター加熱電源５を制御するのにも用いられ、任意の
位置（ｘ，ｙ）での加熱が可能である。図２は、本発明
の記録再生用プローブ１の詳細を示す図である。レバー
２はＳｉ3Ｎ4製であって厚さは０．６μｍである。その
先端には異方性エッチングによって形成されたＳｉ製の
ピラミッド状の探針が設置されている。係る探針３の設
置されているレバー２の一方の面とは反対の面上に、本
発明のヒーター４は設置されている。係るヒーター４は
Ｔａ2Ｎでできた発熱抵抗体４１、Ａｕ製の配線４２、
及びＳｉＯ2でできた抵抗体保護層４３とから構成され
ている。各層はＲＦスパッタ法によって堆積せしめ、そ
の膜厚は各々０．１μｍである。配線４２はヒーター加
熱用電源５に接続されている。抵抗体保護層４３は、特
に大気中において発熱抵抗体４１を繰り返し発熱させる
ことによって、その発熱特性が変成することを防ぐこと
を目的に導入されたものであるから、その必要がないと
きにはこれを省略しても構わない。尚、図１中、抵抗体
保護層４３はレバー２上の一部にのみ堆積されている
が、全面であってもよい。またこれとは逆に、レバー先
端部の一部の領域（発熱抵抗体４１が堆積されていない
部分）が抵抗体保護層４３によって被覆されていなくて
もよい。図３に本発明に用いられる記録媒体の一例を示
す。記録媒体８は、表面が清浄なＳｉ（１１１）基板８
２上に記録層８１として、ポリイソブチルメタクリレー
ト（以下ＰＩＢＭ）を５００オングストローム堆積した
ものを用いた。ＰＩＢＭの堆積はラングミュア・ブロジ
ェット法により、単分子膜を５０層累積した。係る記録
媒体８をＡＦＭを用いてその表面状態を調べた所、１０
μｍ長の走査に対してｚ方向の探針変動量は４０オング
ストローム以下であり（探針走査面に対する記録媒体表
面の傾きは別途補正した）、極めて平滑性に優れている
ことが確かめられた。上述したＡＦＭの技術を応用した
記録再生装置及びＰＩＢＭ記録媒体を用いて、記録／再
生の実験を行った。探針３を記録媒体８に近づけた後荷
重（１×１０-7Ｎ）、１０μｍ角の範囲をｘ方向につい
ては１０Ｈｚ、これに直交するｙ方向については０．０
０１Ｈｚの掃引周波数にて走査した。係る走査を行いな
がら、所望の探針位置（ｘ−ｙ方向）にてヒーター４に
書き込みパルス電圧（矩形波）を印加した。係る書き込
みパルスの波高値は５Ｖ、書き込みパルス幅は、５００
μｓｅｃとした。係る書き込みを行った後、記録層８１
表面を再度ＡＦＭ観察したところ、書き込みパルス印加
を行った位置において、ＰＩＢＭ記録層８１にｘ方向に
長軸を有する長円形の凹み８３（長さ０．１μｍ、幅
０．０２μｍ、深さ５００オングストローム）が生じて
いることが観察され、記録／再生が可能であることが確
かめられた。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [Embodiment 1] FIG. 1 is a diagram showing the structure of a recording / reproducing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 is a recording / reproducing probe, which is composed of a lever 2 which is an elastic body and a probe 3 which is provided at one end thereof. Lever 2 probe 3
A heater 4 for heating the probe 3 is provided on the back surface of the portion where is arranged. The heater 4 concerned
It is electrically connected to the heater heating power source 5 (details will be described later). In FIG. 1, the optical leverage method is used to detect the z-direction position of the probe 3. That is, 6 is the lever 2
Is a light source for irradiating the tip with a diameter of about 1-10 μm, and a semiconductor laser light source is usually used. 7 is
It is an optical position detector that detects the position after the light emitted from the light source 5 is reflected on the lever 2 (reflected light), and usually a two-division or four-division position detection photodiode is used. Of course, the method for detecting the z-direction position of the probe 3 is not limited to the optical leverage method, and any method that can detect the z-direction position of the probe 3 with good reproducibility may be used. The method used or the optical interference method may be used. Reference numeral 8 is a recording medium, which will be described in detail later. Reference numeral 9 denotes a stage on which the recording medium 8 is placed, which can be freely moved in the xyz directions by the XYZ drive mechanism 10. XYZ drive mechanism 10
Is an xy direction position control circuit 11 and a z direction position control circuit 1.
2 is electrically connected to and is position-controlled according to a command issued by the microcomputer 13. Since the microcomputer 13 takes in the signal from the position detector 7, it is possible to know the position of the probe 3 in the z direction at an arbitrary position (x, y) on the recording medium 8. This relationship, that is, the surface state (concavo-convex information) of the recording medium 8 can be seen on the display 14. The microcomputer 13 is also used to control the heater heating power source 5 and can heat at any position (x, y). FIG. 2 is a diagram showing details of the recording / reproducing probe 1 of the present invention. The lever 2 is made of Si 3 N 4 and has a thickness of 0.6 μm. A pyramidal probe made of Si formed by anisotropic etching is installed at its tip. The heater 4 of the present invention is installed on the surface opposite to the one surface of the lever 2 on which the probe 3 is installed. The heater 4 is a heating resistor 41 made of Ta 2 N, a wire 42 made of Au,
And a resistor protection layer 43 made of SiO 2 . Each layer is deposited by the RF sputtering method, and each film thickness is 0.1 μm. The wiring 42 is connected to the heater heating power source 5. The resistor protective layer 43 is introduced for the purpose of preventing the heat generating resistor 41 from being transformed in particular by repeatedly causing the heat generating resistor 41 to generate heat in the atmosphere. You can omit it. In FIG. 1, the resistor protective layer 43 is deposited only on a part of the lever 2, but it may be on the entire surface. On the contrary, a part of the lever tip portion (a portion where the heating resistor 41 is not deposited) may not be covered with the resistor protective layer 43. FIG. 3 shows an example of a recording medium used in the present invention. The recording medium 8 is a Si (111) substrate 8 with a clean surface.
A recording layer 81 on which a polyisobutyl methacrylate (hereinafter referred to as PIBM) was deposited to 500 angstrom was used. PIBM was deposited by the Langmuir-Blodgett method to accumulate 50 monomolecular layers. When the surface condition of the recording medium 8 was examined using AFM, 10
It was confirmed that the amount of probe fluctuation in the z direction was 40 angstroms or less for the scanning of μm length (the inclination of the surface of the recording medium with respect to the scanning surface of the probe was corrected separately), and the smoothness was excellent. A recording / reproducing experiment was conducted using a recording / reproducing apparatus and a PIBM recording medium to which the above-mentioned AFM technique was applied. After the probe 3 is brought close to the recording medium 8, a load (1 × 10 −7 N), a 10 μm square range is 10 Hz in the x direction, and 0.0 in the y direction orthogonal thereto.
Scanning was performed at a sweep frequency of 01 Hz. While performing such scanning, the write pulse voltage (rectangular wave) was applied to the heater 4 at the desired probe position (xy direction). The peak value of the write pulse is 5 V, and the write pulse width is 500 V.
μsec. After performing such writing, the recording layer 81
When the surface is again observed by AFM, an elliptical recess 83 (having a length of 0.1 μm, a width of 0.02 μm, and a depth of 500 angstrom) having a long axis in the x direction is formed in the PIBM recording layer 81 at the position where the write pulse is applied. ) Was observed, and it was confirmed that recording / reproduction was possible.
【０００８】［実施例２］図４は本発明の実施例２にお
けプローブの構成を示す図である。実施例２のプローブ
は、発熱抵抗体４１、配線４２、抵抗保護層４３とで構
成された該探針３を加熱するためのヒーター４が、レバ
ー２の探針３が配置されている側に設けられている点を
除き、その基本的な構成は実施例１と同様に構成されて
いる。実施例２のプローブに交換した他は、実施例１と
全く同様の記録再生装置並びに記録媒体を用いて、その
記録再生の実験をつぎのように行った。探針３を記録媒
体８に近づけた後荷重（１×１０-7Ｎ）、１０μｍ角の
範囲をｘ方向については１０Ｈｚ、これに直交するｙ方
向については０．００１Ｈｚの掃引周波数にて走査し
た。係る走査を行いながら、所望の探針位置（ｘ−ｙ方
向）にてヒーター４に書き込みパルス電圧を印加した。
係る書き込みパルスの波高値は３．５Ｖ、書き込みパル
ス幅は、５００μｓｅｃとした。係る書き込みを行った
後、記録層８１表面を再度ＡＦＭ観察したところ、実施
例１と同様に、書き込みパルス印加を行った位置におい
て、ＰＩＢＭ記録層８１にｘ方向に長軸を有する長円形
の凹み８３（長さ０．１μｍ、幅０．０２μｍ、深さ５
００オングストローム）が生じていることが観察され、
記録／再生が可能であることが確かめられた。[Embodiment 2] FIG. 4 is a diagram showing a structure of a probe in Embodiment 2 of the present invention. In the probe of the second embodiment, the heater 4 configured to include the heating resistor 41, the wiring 42, and the resistance protection layer 43 for heating the probe 3 is provided on the side of the lever 2 where the probe 3 is arranged. The basic configuration is the same as that of the first embodiment except that it is provided. An experiment of recording / reproducing was performed as follows using the same recording / reproducing apparatus and recording medium as in Example 1 except that the probe of Example 2 was replaced. After the probe 3 was brought close to the recording medium 8, a load (1 × 10 −7 N) and a range of 10 μm square were scanned at a sweep frequency of 10 Hz in the x direction and 0.001 Hz in the y direction orthogonal thereto. . While performing such scanning, the write pulse voltage was applied to the heater 4 at the desired probe position (xy direction).
The peak value of the write pulse was 3.5 V and the write pulse width was 500 μsec. After performing such writing, the surface of the recording layer 81 was again observed by AFM. As in Example 1, at the position where the writing pulse was applied, the PIBM recording layer 81 had an oval recess having a major axis in the x direction. 83 (length 0.1 μm, width 0.02 μm, depth 5
00 angstrom) has been observed,
It was confirmed that recording / playback was possible.
【０００９】［実施例３］実施例３においては、実施例
１に示したものと全く同様の記録再生装置並びに記録媒
体を用いて、連続記録再生の実験を行った。探針３を記
録媒体８に近づけた後荷重（ｌ×１０-7Ｎ）、１０μｍ
角の範囲をｘ方向については２００ｎｍ／ｍｓｅｃの速
度で走査させながら、図５に示す連続パルスを発熱抵抗
体４１に印加した。係る部位を再度走査させながら、記
録再生プローブのｚ方向移動量を検出したところ、図６
のような信号が得られ、連続的な情報の記録／再生が可
能であることが確かめられた。[Third Embodiment] In the third embodiment, an experiment of continuous recording / reproducing was performed using the recording / reproducing apparatus and the recording medium which are exactly the same as those shown in the first embodiment. After bringing the probe 3 close to the recording medium 8, load (l × 10 −7 N), 10 μm
The continuous pulse shown in FIG. 5 was applied to the heating resistor 41 while scanning the angular range in the x direction at a speed of 200 nm / msec. When the amount of movement of the recording / reproducing probe in the z direction was detected while scanning the relevant portion again, FIG.
It was confirmed that such a signal was obtained, and continuous recording / reproducing of information was possible.
【００１０】［実施例４］実施例４においては、記録媒
体の記録層をＰＩＢＭからポリラクティック酸（ポリ乳
酸）ＬＢ膜（厚さ５００オングストローム）に変更した
他は、実施例１に示した記録再生装置並びに記録媒体を
用いて、記録再生の実験を行った。探針３を記録媒体８
に近づけた後荷重（ｌ×１０-7Ｎ）、１０μｍ角の範囲
をｘ方向については１０Ｈｚ、これに直交するｙ方向に
ついては０．００１Ｈｚの掃引周波数にて走査した。係
る走査を行いながら、所望の探針位置（ｘ−ｙ方向）に
てヒーター４に書き込みパルス電圧を印加した。係る書
き込みパルスの波高値は５．５Ｖ、書き込みパルス幅
は、５００μｓｅｃとした。係る書き込みを行った後、
記録層８１表面を再度ＡＦＭ観察したところ、実施例１
と同様に、書き込みパルス印加を行った位置において、
記録層８１にｘ方向に長軸を有する長円形の凹み８３
（長さ０．１μｍ，幅０．０３μｍ，深さ５００オング
ストローム）が生じていることが観察され、記録／再生
が可能であることが確かめられた。以上の実施例におい
て、記録再生用プローブの走査方向をｘ−ｙ方向（ラス
タスキャン）としたが、これに限定されることなく、回
転させる等、他の方法でもよい。また記録再生用プロー
ブの数は一個に限定されることなく、複数であってもよ
い。[Example 4] In Example 4, the recording layer of the recording medium was changed from PIBM to a polylactic acid (polylactic acid) LB film (thickness: 500 angstroms). A recording / reproducing experiment was conducted using the recording / reproducing apparatus and the recording medium. Recording medium 8 with probe 3
After a load (1 × 10 −7 N), a 10 μm square range was scanned at a sweep frequency of 10 Hz in the x direction and 0.001 Hz in the y direction orthogonal thereto. While performing such scanning, the write pulse voltage was applied to the heater 4 at the desired probe position (xy direction). The peak value of the write pulse was 5.5 V and the write pulse width was 500 μsec. After performing such writing,
When the surface of the recording layer 81 was observed by AFM again, Example 1
Similarly to, at the position where the write pulse is applied,
Elliptical recess 83 having a long axis in the x direction in the recording layer 81
(Length 0.1 μm, width 0.03 μm, depth 500 angstrom) was observed, and it was confirmed that recording / reproduction was possible. Although the scanning direction of the recording / reproducing probe is set to the xy direction (raster scan) in the above embodiments, the present invention is not limited to this, and other methods such as rotation may be used. Further, the number of recording / reproducing probes is not limited to one, and may be plural.
【００１１】[0011]
【発明の効果】本発明は、以上のように光学系によるこ
となく、探針の電気的加熱により記録ビツトの形成を行
うようにしたものであるから、従来のように装置構成が
複雑となることなく、また、複数の記録再生用プローブ
を用いる場合にも、これらを簡単にシステムに導入する
ことができる。さらに、ビツトの形成手段に光学系を必
要としないから、例えば、記録媒体の裏面からレーザー
光を照射する光学系手段の場合のように、記録媒体が透
明なものに限定されることはなく、不透明な記録媒体を
も用いることができる。As described above, according to the present invention, the recording bit is formed by electrically heating the probe without using the optical system as described above. Therefore, the apparatus structure becomes complicated as in the prior art. In addition, even if a plurality of recording / reproducing probes are used, these can be easily introduced into the system. Furthermore, since an optical system is not required for the bit forming means, the recording medium is not limited to a transparent one as in the case of an optical system means for irradiating a laser beam from the back surface of the recording medium. An opaque recording medium can also be used.
【図１】本発明の実施例１による記録再生装置の構成を
示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a recording / reproducing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図２】実施例１の記録再生用プローブの構成を示す図
である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a recording / reproducing probe of Example 1.
【図３】本発明に用いられる記録媒体の一例を示す図で
ある。FIG. 3 is a diagram showing an example of a recording medium used in the present invention.
【図４】本発明の実施例２におけるプローブの構成を示
す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a probe according to a second embodiment of the present invention.
【図５】記録用のパルス電圧の波形を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a waveform of a pulse voltage for recording.
【図６】記録再生プローブのｚ方向位置変動すなわち再
生信号を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a position variation of the recording / reproducing probe in the z direction, that is, a reproduction signal.
１ 記録再生用プローブ ２ レバー ３ 探針 ４ ヒーター ５ ヒーター加熱用電源 ６ 光源 ７ 光位置検出器 ８ 記録媒体 ９ ステージ １０ ＸＹＺ駆動機構 １１ ＸＹ方向位置制御回路 １２ Ｚ方向位置制御回路 １３ マイクロコンピュータ １４ ディスプレイ ４１ 発熱抵抗体 ４２ 配線 ４３ 表面保護層 ８１ 記録層 ８２ 基板 ８３ 凹み（記録部分） 1 Recording / reproducing probe 2 Lever 3 Probe 4 Heater 5 Heater heating power source 6 Light source 7 Optical position detector 8 Recording medium 9 Stage 10 XYZ drive mechanism 11 XY direction position control circuit 12 Z direction position control circuit 13 Microcomputer 14 Display 41 heating resistor 42 wiring 43 surface protection layer 81 recording layer 82 substrate 83 recess (recording portion)
Claims (8)
して走査し情報の記録再生等を行う情報処理装置におい
て、局所的加熱により被加熱部が機械的変形を生じる記
録媒体と、前記プローブの探針部を加熱することができ
る電気ヒーターと、記録すべき情報信号にしたがって前
記電気ヒーターを駆動して前記プローブの探針部を加熱
し前記記録媒体表面上の任意の位置を局所的に形状変化
させて記録ビットを形成する電気ヒーター駆動手段とを
有する情報処理装置。1. In an information processing apparatus for recording and reproducing information by scanning a recording medium facing a probe with the recording medium, a recording medium in which a heated portion is mechanically deformed by local heating, and An electric heater capable of heating the probe part, and driving the electric heater according to an information signal to be recorded to heat the probe part of the probe to locally shape an arbitrary position on the surface of the recording medium. An information processing apparatus having: an electric heater driving unit that changes and forms a recording bit.
端部に設けられた探針と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 information processing apparatus according to claim 1, wherein the probe is composed of an elastic lever and a probe provided at a tip portion thereof.
的な形状変化として凹形状の記録ビットを形成すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の情報処理
装置。3. The information processing apparatus according to claim 1, wherein the electric heater driving unit forms a concave recording bit as the local shape change.
形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３の
いずれか１項に記載の情報記録再生装置。4. The information recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein the electric heater is formed on the probe.
ことを特徴とする請求項４に記載の情報処理装置。5. The information processing apparatus according to claim 4, wherein the electric heater is a heating resistor.
金または窒化タンタル等のタンタル化合物または酸化錫
であることを特徴とする請求項５に記載の情報処理装
置。6. The information processing apparatus according to claim 5, wherein the heating resistor is a tantalum compound such as nickel-chromium alloy or tantalum nitride, or tin oxide.
ける探針の前記記録媒体表面への接触圧力を変更するこ
とのできるプローブ垂直方向移動機構を備えていること
を特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載
の情報処理装置。7. The information processing apparatus comprises a probe vertical direction moving mechanism capable of changing a contact pressure of a probe of the probe to the surface of the recording medium. Item 7. The information processing device according to any one of items 6.
前記プローブが走査する際に生ずる該プローブのレバー
部の弾性変形量を検出する弾性変形量検出手段と、該弾
性変形量検出手段から出力される弾性変形量検出信号か
ら情報が記録された前記記録媒体表面の前記局所的形状
変化を検知することによって情報の再生を行う手段とを
有す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 comprises elastic deformation amount detecting means for detecting an elastic deformation amount of a lever portion of the probe generated when the probe scans the recording medium, and the elastic deformation amount detecting means. 8. A means for reproducing information by detecting the local shape change of the surface of the recording medium on which information is recorded from the output elastic deformation amount detection signal. The information processing apparatus according to any one of 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14392295A JPH08315434A (en) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | Information processor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14392295A JPH08315434A (en) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | Information processor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08315434A true JPH08315434A (en) | 1996-11-29 |
Family
ID=15350225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14392295A Pending JPH08315434A (en) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | Information processor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08315434A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999041741A1 (en) * | 1998-02-10 | 1999-08-19 | Seiko Instruments Inc. | Information recording apparatus |
| EP1026674A1 (en) * | 1999-02-08 | 2000-08-09 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Near-field optical recording apparatus assistively heating recording medium |
| EP1213716A3 (en) * | 2000-12-01 | 2004-10-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus for recording and reading data and method of recording and reading data using contact resistance measurement thereof |
| KR100644887B1 (en) * | 2004-09-07 | 2006-11-15 | 엘지전자 주식회사 | Heat Assisted Data Writing Apparatus for SPM Data Storage and Writing Method thereof |
| US8441895B2 (en) | 2009-11-20 | 2013-05-14 | Tdk Corporation | Thermally-assisted magnetic recording head with light detector in element-integration surface |
-
1995
- 1995-05-18 JP JP14392295A patent/JPH08315434A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999041741A1 (en) * | 1998-02-10 | 1999-08-19 | Seiko Instruments Inc. | Information recording apparatus |
| EP1026674A1 (en) * | 1999-02-08 | 2000-08-09 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Near-field optical recording apparatus assistively heating recording medium |
| EP1213716A3 (en) * | 2000-12-01 | 2004-10-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus for recording and reading data and method of recording and reading data using contact resistance measurement thereof |
| KR100644887B1 (en) * | 2004-09-07 | 2006-11-15 | 엘지전자 주식회사 | Heat Assisted Data Writing Apparatus for SPM Data Storage and Writing Method thereof |
| US8441895B2 (en) | 2009-11-20 | 2013-05-14 | Tdk Corporation | Thermally-assisted magnetic recording head with light detector in element-integration surface |
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