(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ−Ｙステージと、
前記Ｘ−Ｙステージを弾性支持し、前記Ｘ−Ｙステージのコーナーを支持する弾性ビームを具備する支持部と、
前記Ｘ−Ｙステージを第１方向と、前記第１方向と直交する第２方向とに駆動する駆動部と、
前記Ｘ−Ｙステージの回転を阻止するスティフナと、
前記スティフナを静電気力で固定するロッキング装置とを具備することを特徴とするロッキング装置を具備したＸ−Ｙステージ駆動装置。
【請求項２】
前記ロッキング装置は、前記スティフナの側面と対向するように配置された第１アンカと、
前記スティフナにおいて、前記第１アンカに対向する面に形成された複数の第１櫛電極と、
前記第１アンカで、前記スティフナの対向面に前記第１櫛電極と交互に配置された複数の第２櫛電極とを具備することを特徴とする請求項１に記載のＸ−Ｙステージ駆動装置。
【請求項３】
前記第１櫛電極と対応する前記第２櫛電極は、前記第１櫛電極の両側にそれぞれ形成された一対の電極であることを特徴とする請求項２に記載のＸ−Ｙステージ駆動装置。
【請求項４】
前記第１電極の幅は、前記第２電極の幅より大きいことを特徴とする請求項３に記載のＸ−Ｙステージ駆動装置。
【請求項５】
前記第２櫛電極と対応する前記第１櫛電極は、前記第２櫛電極の両側にそれぞれ形成された一対の電極であることを特徴とする請求項２に記載のＸ−Ｙステージ駆動装置。
【請求項６】
前記第２電極の幅は、前記第１電極の幅より大きいことを特徴とする請求項５に記載のＸ−Ｙステージ駆動装置。
【請求項７】
前記支持部は、前記弾性ビームを支持する第２アンカと、
前記第２アンカの底面に接触するベースとを具備し、
前記第１アンカは、前記ベース上に設置されたことを特徴とする請求項２に記載のＸ−Ｙステージ駆動装置。
【請求項８】
前記駆動部は、前記ステージに形成される複数のコイルと、
前記コイルの上下に設置され、前記コイルに磁界を形成する永久磁石とを具備することを特徴とする請求項１に記載のＸ−Ｙステージ駆動装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のうちいずれか１項に記載のロッキング装置を具備したＸ−Ｙステージ駆動装置と、
前記Ｘ−Ｙステージに搭載されたメディアと、
前記メディアの各セルに情報を記録したり読み込んだりするために、前記メディア上部に固定設置されるプローブアレイとを備えることを特徴とする情報保存機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロッキング装置を具備したＸ−Ｙステージ駆動装置及び情報保存機器に係り、さらに詳細には、Ｘ−Ｙステージが一方向に移動するとき、他方向への変位を防止するロッキング装置を具備したＸ−Ｙステージ駆動装置、及び情報保存機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を利用した数多くの磁気素子（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｄｅｖｉｃｅ）が開発されている。かかる磁気素子としては、例えば、磁気コンパス（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｍｐａｓｓ）、電磁気スキャナ（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｃａｎｎｅｒ）及び電磁気バルブ（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｖａｌｖｅ）などがある。特に、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）技術を利用したＭＥＭＳタイプのデータストレージ（ｄａｔａ ｓｔｏｒａｇｅ）の開発が活発になされている。
【０００３】
かかるデータストレージは、多数のプローブアレイを固定し、メディアの搭載されたＸ−Ｙステージを二次元平面で動かすことにより、メディアに情報を記録したり、または読み出したりする。高密度の情報を記録したり、または読み出したりするためには、プローブに対してメディアの搭載されたＸ−Ｙステージの位置を精密に制御しなければならない。特に、Ｘ−Ｙステージを一方向に移動するとき、他方向への変位を防止せねばならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、Ｘ−Ｙステージが一方向に駆動するとき、Ｘ−Ｙステージの他方向への変位を防止するロッキング装置を具備したＸ−Ｙステージ駆動装置を提供することである。
【０００５】
本発明の他の目的は、前記ロッキング装置を具備したＸ−Ｙステージ駆動装置を具備した情報保存機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するために、本発明によるロッキング装置を具備したＸ−Ｙステージ駆動装置は、Ｘ−Ｙステージと、前記Ｘ−Ｙステージを弾性支持し、前記Ｘ−Ｙステージのコーナーを支持する弾性ビームを具備する支持部と、前記Ｘ−Ｙステージを第１方向と、前記第１方向と直交する第２方向とに駆動する駆動部と、前記Ｘ−Ｙステージの回転を阻止するスティフナと、前記スティフナを静電気力で固定するロッキング装置とを具備することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、前記ロッキング装置は、前記スティフナの側面と対向するように配置された第１アンカと、前記スティフナにおいて、前記第１アンカに対向する面に形成された第１櫛電極と、前記第１アンカで、前記スティフナの対向面に形成され、前記第１櫛電極と交互に配置された第２櫛電極とを具備する。
【０００８】
本発明の一局面によれば、前記第１櫛電極に対応する前記第２櫛電極は、前記第１櫛電極の両側にそれぞれ１つの電極が形成された一対の電極である。
【０００９】
前記第１櫛電極の幅は、前記第２櫛電極の幅より広い。
【００１０】
前記支持部は、前記弾性ビームを支持する第２アンカと、前記第２アンカの底面に接触するベースとを具備し、前記第１アンカは、前記ベース上に設置される。
【００１１】
前記駆動部は、前記ステージに形成される複数のコイルと、前記コイルの上下に設置され、前記コイルに磁界を形成する永久磁石とを具備する。
【００１２】
前記の他の目的を達成するために本発明による情報保存機器は、前記ロッキング装置を具備したＸ−Ｙステージ駆動装置と、前記Ｘ−Ｙステージに搭載されたメディアと、前記メディアの各セルに情報を記録したり読み込んだりするために、前記メディア上部に固定設置されるプローブアレイとを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によるロッキング装置を具備したＸ−Ｙステージ駆動装置は、所望の方向以外の変位が抑制されるので、精密に駆動される。
【００１４】
また、本発明による情報保存機器は、Ｘ−Ｙステージの位置をさらに精密に制御でき、高密度の情報を記録したり、または保存したりすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付された図面を参照しつつ、本発明の望ましい実施形態によるロッキング装置を具備したＸ−Ｙステージ駆動装置と情報保存機器とについて詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の望ましい実施形態による情報保存機器の概略的な分離斜視図であり、図２及び図３は、図１の情報保存機器の概略的な斜視図と断面図とである。
【００１７】
図１〜図３を共に参照すれば、情報保存機器は、情報を記録するメディア２１の搭載されたＸ−Ｙステージ駆動装置１０と、メディア２１の上部に固定設置されるプローブアレイ９０とを備える。図２及び図３では、図面を簡略に表示するためにプローブアレイ９０を省略した。
【００１８】
前記Ｘ−Ｙステージ駆動装置１０は、ベース１５と、情報を記録するメディア２１が搭載されるＸ−Ｙステージ２０と、Ｘ−Ｙステージ２０をベース１５と所定間隔に維持して弾性支持する支持部３０と、Ｘ−Ｙステージ２０の回転を防止するためのスティフナ４０と、Ｘ−Ｙステージの一軸駆動時に、他軸方向への変位を防止するロッキング装置５０と、Ｘ−Ｙステージを二軸に沿って駆動する電磁気駆動装置８０とを具備する。
【００１９】
本実施形態では、前記Ｘ−Ｙステージ２０に、情報の記録されたメディア２１が搭載されている情報保存機器を例に挙げて説明しているが、これに限定されるものではない。たとえば、Ｘ−Ｙステージ２０に試料を置き、プローブアレイ９０を介して試料を分析するシステムにＸ−Ｙステージ駆動装置１０が利用されうる。
【００２０】
プローブアレイ９０は、カンチレバー９２の底面に形成されたマイクロチップ（図示せず）を具備し、前記チップでメディア２１の各セル（情報保存単位）に保存された情報を記録したり、または読み込んだりする。
【００２１】
Ｘ−Ｙステージ２０が水平移動されるにつれ、Ｘ−Ｙ平面に置かれたメディア２１の各セルの相対的な位置が変わりつつ、プローブアレイ９０のチップを介して情報を記録したり、または読み込んだりする。このために、Ｘ−Ｙステージ２０をベース１５上で第１方向（ｘ方向）と、これに直交する第２方向（ｙ方向）とに二次元水平移動させる電磁気駆動装置８０が設けられる。
【００２２】
電磁気駆動装置８０は、Ｘ−Ｙステージ２０に設けられる複数個の平板コイル８１と、前記平板コイル８１に対応してＸ−Ｙステージ２０の上下に配置される複数個の永久磁石８７，８８と、この永久磁石８７，８８と共に閉ループの磁気回路を構成するためのヨーク８９とを具備する。参照番号８５は、平板コイル８１に電流を供給するための駆動電極パッドを指す。
【００２３】
平板コイル８１は、図１、２に図示されたように、Ｘ−Ｙステージ２０の上側に形成されうるが、これに限定されるものではない。例えば、平板コイル８１は、Ｘ−Ｙステージ２０の下側に形成されても良く、Ｘ−Ｙステージ２０を貫通して形成されても良い。
【００２４】
本実施形態で、Ｘ−Ｙステージ２０は四角形であり、各辺近辺に４個の平板コイル８１が設けられる。４個の平板コイル８１それぞれの上下には、互いに極を異にする一対の永久磁石８７，８８が設置される。Ｘ−Ｙステージ２０は、平板コイル８１に電流が流れることにより、電磁力を受けてＸ−Ｙ平面上で動く。
【００２５】
図４は、本発明の情報保存機器に適用されるＸ−Ｙステージ駆動装置１０の一部斜視図であり、図５は、図４の平面図である。
【００２６】
図４及び図５を参照すれば、支持部３０（図１）は、Ｘ−Ｙステージ２０の角部分に設けられる弾性ビーム３１と、弾性ビーム３１を支持してベース１５上に設置された第１アンカ５４とを具備する。弾性ビーム３１は、垂直変形が少なく、水平変形が大きい。
【００２７】
弾性ビーム３１は、ｘ方向部分３１Ｘと、ｙ方向部分３１Ｙとからなる。ｘ方向部分３１Ｘは、ｙ方向に変形され、ｙ方向部分３１Ｙは、ｘ方向に変形される。弾性ビーム３１が曲がるにつれ、Ｘ−Ｙステージ２０がＸ−Ｙ方向に移動する。
【００２８】
前記スティフナ４０は、Ｘ−Ｙステージ２０の各辺に平行に所定間隔をおいて配置され、その両端に弾性ビーム３１が連結され、Ｘ−Ｙステージ２０の水平運動時に回転を防止する。このために、スティフナ４０は、図示されたように、ｘ方向に平行なｘ方向部分４０Ｘと、ｙ方向に平行なｙ方向部分４０Ｙとを具備する。スティフナ４０の端部は、弾性ビーム３１のｘ方向部分３１Ｘ及びｙ方向部分３１Ｙと連結される。
【００２９】
前記ロッキング装置５０は、ベース１５上で前記スティフナ４０と対向するように設置された第１アンカ５４と、前記スティフナ４０で、前記第１アンカ５４に対向する面に形成された第１櫛電極５１と、前記第１アンカ５４で、前記第１櫛電極５１と交互に設置された第２櫛電極５２とを具備する。図６（図４のＡの拡大斜視図）を参照すれば、第２櫛電極５２は、第１櫛電極５１の両側に設けられた一対の電極である。第１櫛電極５１は、第２櫛電極５２の間の中央に配置される。前記第１櫛電極５１の幅Ｗ１は第２櫛電極５２の幅Ｗ２より広く形成される。
【００３０】
前記実施形態では、第２櫛電極５２が第１櫛電極５１の両側にそれぞれ形成されているが、必ずしもこれに限定されるものではない。すなわち、第２櫛電極５２の両側に第２櫛電極５２に対応する第１櫛電極５１が一対の電極として形成され、第２櫛電極５２の幅が第１櫛電極５１の幅より広く形成されうる。
【００３１】
前記ベース１５上の部材、すなわち、第２アンカ３８、第１アンカ５４、Ｘ−Ｙステージ２０、弾性ビーム３１などは、導電性物質、例えば、単結晶（ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）シリコンから形成される。そして、ベース１５は、電気的絶縁性の良好なガラス基板により製造されうる。
【００３２】
第１アンカ５４の上部には、電極パッド５８が設けられ、ワイヤボンディングなどを利用して外部と電気的に連結される。
【００３３】
以下、本実施形態に図示されたロッキング装置を具備したＸ−Ｙステージ駆動装置の作用につき、図面を参照しつつ説明する。
【００３４】
図７は、本発明のＸ−Ｙステージ駆動装置１０の駆動原理を示す。一対の永久磁石８７，８８は、互いに異なる極性で対面するように設置され、その間には、Ｘ−Ｙステージ２０に形成された平板コイル８１の一部が置かれる。２つの永久磁石８７，８８間の空間には、磁場Ｂが形成され、この空間に電流ｉが流れる平板コイル８１の一部が置かれれば、平板コイル８１の形成されたＸ−Ｙステージ２０は、磁場の方向及び電流の方向いずれにも垂直な方向に力Ｆを受ける。
【００３５】
図８及び図９は、本発明によるロッキング装置の作用を説明する図面である。Ｘ−Ｙステージ２０をｘ方向に駆動するとき、まず、スティフナのｘ方向部分４０Ｘに形成された第２櫛電極５２に所定の電圧ＶＸを印加する。第２櫛電極５２と第１櫛電極５１との間の静電気力で、一対の第２櫛電極５２は、図８に図示されたように、第１櫛電極５１と接触し、従って第１櫛電極５１がロックされる。第１櫛電極５１が第２櫛電極５２にロックされれば、スティフナのｘ方向部分４０Ｘが固定される。
【００３６】
次に、ｘ方向にＸ−Ｙステージ２０を駆動する平板コイル８１に電流を流せば、Ｘ−Ｙステージ２０は、図８でのようにｘ方向に移動する。このとき、弾性ビームのｙ方向部分３１Ｙは、ｘ方向に変形し、スティフナのｙ方向部分４０Ｙは、Ｘ−Ｙステージ２０と共にｘ方向に動く。一方、スティフナのｘ方向部分４０Ｘは、ロッキング装置５０により固定されて動かないので、Ｘ−Ｙステージ２０は、ｙ方向に動けなくなる。従って、平板コイル８１に流れる電流の方向と量とを調節すれば、Ｘ−Ｙステージを所望の方向に移動させることができ、このとき、プローブアレイ９０でメディア２１に情報を保存したり、またはメディア２１に保存された情報を読み出したりすることができる。
【００３７】
Ｘ−Ｙステージ２０をｙ方向に移動させるとき、スティフナのｙ方向部分４０Ｙは、ロッキング装置５０により固定し、スティフナのｘ方向部分４０Ｘは、ロッキング装置５０から解除した後、平板コイル８１に電流を流せば、スティフナのｘ方向部分４０Ｘは、弾性ビームのｘ方向部分３１Ｘの変形により、ｙ方向に移動する。
【００３８】
前記ロッキング装置５０によってスティフナ４０が固定されるので、本発明によるＸ−Ｙステージは、所望の方向に精密に駆動されうる。
【００３９】
本発明は、図面を参照しつつ実施形態を参考に説明されたが、それらは、例示的なものに過ぎず、当分野で当業者ならば、本発明の特許請求の範囲により定義されるような本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、それらから多様な変形及び実施形態を実施することが可能であるという点を理解することができるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明のロッキング装置を具備したＸ−Ｙステージ駆動装置と、これを採用した情報保存機器は、例えば、情報保存関連の技術分野に効果的に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の望ましい実施形態による情報保存機器の概略的な分離斜視図である。
【図２】図１の情報保存機器の概略的な斜視図である。
【図３】図１の情報保存機器の概略的な断面図である。
【図４】図１の情報保存機器に適用されるＸ−Ｙステージ駆動装置の一部斜視図である。
【図５】図４の平面図である。
【図６】図４のＡ部分の拡大斜視図である。
【図７】本発明によるＸ−Ｙステージ駆動装置の駆動の原理を示す図面である。
【図８】本発明のロッキング装置の作用を説明する図面である。
【図９】本発明のロッキング装置の作用を説明する図面である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  Ｘ−Ｙステージ駆動装置
１５  ベース
２０  Ｘ−Ｙステージ
２１  メディア
３０  支持部
３１  弾性ビーム
３１Ｘ  弾性ビームのｘ方向部分
３１Ｙ  弾性ビームのｙ方向部分
３８  第２アンカ
４０  スティフナ
４０Ｘ  スティフナのｘ方向部分
４０Ｙ  スティフナのｙ方向部分
５０  ロッキング装置
５１  第１櫛電極
５２  第２櫛電極
５４  第１アンカ
５８  電極パッド
８０  電磁気駆動装置
８１  平板コイル
８５  駆動電極パッド
８７  永久磁石
８８  永久磁石
８９  ヨーク
９０  プローブアレイ
９２  カンチレバー
Ｆ  力
ＶＸ  所定電圧
Ｗ１  第１櫛電極の幅
Ｗ２  第２櫛電極の幅
ｉ  電流
【図１】
0004435188.tif 000002
【図２】
0004435188.tif 000003
【図３】
0004435188.tif 000004
【図４】
0004435188.tif 000005
【図５】
0004435188.tif 000006
【図６】
0004435188.tif 000007
【図７】
0004435188.tif 000008
【図８】
0004435188.tif 000009
【図９】
0004435188.tif 000010