(57)【要約】【課題】プローブメモリ装置において、高密度記録と高速書込み／読出しの両立を実現する技術を提供する。【解決手段】プローブが複数個配置されたプローブアレイに対して、高剛性の弾性支持構造及び／あるいはサーボ支持構造により一定間隔を保つように支持した記録メディアを配し、プローブアレイ面にほぼ平行なＸ−Ｙ平面内で一定の軌跡を描きながら連続的に駆動するステージを記録メディアに具備し、Ｘ−Ｙ平面にほぼ垂直なＺ方向に駆動するアクチュエータを個々のプローブに具備し、並列処理でプローブと記録メディア間の距離を変化させることにより記録あるいは読出しを行わせる。所定の周期運動を連続させるようＸ−Ｙアクチュエータを制御する。また、記録メディアの一部に位置検出領域８０５を設け、アクチュエーションによるプローブの軌跡を一定に保つよう制御する。【選択図】図９
2007048330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録メディアにプローブチップを接近又は接触させることにより情報の記録又は読出しを行うプローブメモリ装置であって、
前記プローブチップを含むプローブが複数個配置されたプローブアレイと、
高剛性の弾性支持構造及び／又はサーボ支持構造により、前記プローブアレイに対してほぼ一定の間隔を保つように支持された前記記録メディアと、
前記プローブアレイ面にほぼ平行なＸ−Ｙ平面内で一定の軌跡を描きながら連続的に前記記録メディアを駆動するステージと、
前記Ｘ−Ｙ平面にほぼ垂直なＺ方向に前記プローブチップのそれぞれを駆動するアクチュエータとを有し、
前記アクチュエータにより、前記プローブチップと前記記録メディア間の距離を並列処理で変化させることにより情報の記録又は読出しを行うことを特徴とするプローブメモリ装置。
【請求項２】
請求項１記載のプローブメモリ装置において、
前記記録メディアは、情報を記憶する複数の情報記録用素子を有し、
前記プローブチップが前記記録メディア上を走査する領域は、前記情報記録用素子が配置される領域よりも広いことを特徴とするプローブメモリ装置。
【請求項３】
請求項２記載のプローブメモリ装置において、
前記記録メディアは、前記情報記録用素子が配置される領域の周辺に位置検出用素子が配置される領域を有し、
前記位置検出用素子の配置間隔は、前記情報記憶用素子の配置間隔よりも狭いことを特徴とするプローブメモリ装置。
【請求項４】
請求項２記載のプローブメモリ装置において、
前記情報記録用素子が配置される間隔は等間隔でないことを特徴とするプローブメモリ装置。
【請求項５】
請求項１記載のプローブメモリ装置において、
前記軌跡はリサージュ図形を描くことを特徴とするプローブメモリ装置。
【請求項６】
請求項１記載のプローブメモリ装置において、
前記ステージは、静電駆動機構又は電磁駆動機構又は圧電駆動機構により駆動されることを特徴とするプローブメモリ装置。
【請求項７】
請求項１記載のプローブメモリ装置において、
前記プローブチップが前記記録メディア上を走査する速度が遅い時に、前記ステージの位置補正を行う手段を有することを特徴とするプローブメモリ装置。
【請求項８】
請求項１記載のプローブメモリ装置において、
前記記録メディアは、位置検出用素子が配置される領域を有し、
前記プローブによるプロービングにより前記位置検出用素子の位置決め信号の読取りを行うことにより前記ステージの軌道のずれを検出し、その結果に基づく補正・制御機構を設けたことを特徴とするプローブメモリ装置。
【請求項９】
記録メディアにプローブチップを接近又は接触させることにより情報の記録又は読出しを行うプローブメモリ装置の位置決め方法であって、
前記記録メディア上を前記プローブチップで走査し、その走査する速度が遅い時に、前記記録メディアを駆動するＸ−Ｙアクチュエーションの軌道の位置補正を行うことを特徴とするプローブメモリ装置の位置決め方法。
【請求項１０】
記録メディアにプローブチップを接近又は接触させることにより情報の記録又は読出しを行うプローブメモリ装置の位置決め方法であって、
前記記録メディアの周辺部に位置決め信号専用の補正データエリアを設け、前記プローブチップによるプロービングにより位置決め信号の読取りを行うことにより前記記録メディアを駆動するＸ−Ｙアクチュエーションの軌道のずれを検出して補正することを特徴とするプローブメモリ装置の位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブメモリ装置及びその位置決め方法に関し、特に大容量の電子データを超高密度に書込みあるいは読出し可能な情報記録装置に用いられるＸ−Ｙステージアクチュエーションに適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明者が検討した技術として、プローブメモリ装置においては、例えば、以下の技術
が考えられる。
【０００３】
走査型プローブ顕微鏡の原理を利用するプローブメモリ技術は、記録密度を向上させる記録方式として期待されている。これは、記録メディアと、その記録メディアをステージ上に設置してＸ−Ｙ方向に駆動するアクチュエータと、前記記録メディアへの情報書込みあるいは情報読出しを実行するための超小型の探針（プローブチップ）を１つまたはそれ以上供えたプローブと、この情報を適宜処理して所望のデータを出力する信号処理部とから構成される。プローブチップを記録メディアの所望の位置に接近あるいは接触させ、記録メディアにおける種々の物理量を原子分子レベルの空間分解能で検出することで、情報の読出しあるいは書込みを実行する。したがって、Ｘ−Ｙ方向の２軸以上の駆動を実行することができる高精度なＸ−Ｙアクチュエータが必要である。また、Ｚ軸方向にはＸ−Ｙ平面上を移動する記録メディアと同期させてプローブを変形し、プローブチップを記録メディアに接近あるいは接触させるプロービング駆動部が必要となる。
【０００４】
非特許文献１、あるいは特許文献１に記載のように、樹脂材料からなる記録メディアに、一定温度に加熱されたプローブチップを押し付け、微細な窪みを形成することで情報記録を行う方式が考案されている。
【０００５】
本方式では、プローブチップが搭載されたプローブが多数配置されたプローブアレイと記録メディアが対向し、コイルと磁石からなる多軸の電磁アクチュエータにより記録メディアが移動することにより、１つのプローブチップが記録メディアのある一定面積の領域（記録素子）に情報を記録するとともに、個々のプローブチップが独立してそれぞれに対応する記録素子に並列処理で記録できるようになっている。本技術は、記録装置としての具体的構成がほぼ備わっており、並列処理によるデータ転送速度の向上やプローブ構造の小型化による記録密度の向上も期待できる。
【０００６】
また、特許文献２に記載のように、電界放射源と記録メディアにより非接触で情報の書込みあるいは読出しを行う方式が考案されている。本方式では、電界放射源とＸ−Ｙアクチュエータ上の記録メディアとが対向して設置され、電子線を記録メディアに照射して情報の書込みあるいは読出しを行う。電子線は操作速度が大きく、サーキュラーゲートによる照射位置の制御も容易である。また、記録メディア部を梁で支持したＸ−Ｙアクチュエータは、静電方式もしくは電磁方式もしくは圧電方式など既知の方式から得た作用力により梁が変形し、ＸあるいはＹ方向へ移動する。これら電子線照射位置とＸ−Ｙアクチュエータの制御を組み合わせることで、電子線は記録メディア上をリサージュ曲線（三角形状、歯形形状、オメガ曲線、多重周波オメガ曲線）を描くように記録メディア上を走査する。
【特許文献１】米国特許第５８３５４７７号明細書
【特許文献２】米国特許第６７３５１６３号明細書
【非特許文献１】「アイ・イー・イー・イー・トランザクションズ・オン・ナノテクノロジ（IEEE Transactions on Nanotechnology）」（米国）、２００２年、第１巻、ｐ．３９−５５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記のようなプローブメモリ装置の技術について、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。
【０００８】
例えば、プローブメモリシステムでは、１つ以上のプローブの先端部（以下、「プローブチップ」と記載する）をＸ−Ｙアクチュエータ上の記録メディアの書込み／読出し位置にまで移動させ、プローブのＺ駆動によりプローブチップを記録メディアに接近あるいは接触させ、書込み／読出しを実行し、プローブチップを上昇させることが必要である。その際、データの書込み／読出しにおけるプローブチップ上下動や書込み／読出しといったプロービングの間はＸ−Ｙアクチュエータを停止させることが望ましい。半導体記録素子や磁気ディスクと同程度の記録メディアサイズのステージを記録位置まで動作させ停止させる、即ちミリからセンチメートル単位のステージをナノメートルの精度で駆動するためには、Ｘ−Ｙアクチュエータのパラメータの複雑な制御が必要となる。
【０００９】
また、前述した非特許文献１や特許文献１に記載されているようなステージを弾性支持体で固定し、作用力（例えば、静電駆動、電磁駆動もしくは圧電駆動など）を利用した駆動素子で位置制御を行う場合、制御信号の入力から弾性支持体の制動までに要する時間は長く、高密度記録と高速読出しあるいは書込みの両立が困難であった。このような課題に対し、前述の従来技術には各駆動プロセスに関する具体的記述はなかった。これに加えて、前述の従来技術には、以下の課題があった。
【００１０】
非特許文献１、あるいは特許文献１に記載されているような従来技術の場合には、アクチュエータにより駆動される記録メディアの位置決め精度の確保を狙って、記録メディアの弾性支持体に柔軟な樹脂からなる柱が用いられているため、記録メディア駆動の際に樹脂がダンパとして作用し、その結果、共振周波数が低下し、記録メディア（ステージ）の駆動速度が低下する。その結果として、個々のプローブの記憶領域間の移動に時間がかかり、データ転送速度の向上に限界があった。この従来例では、その限界に対する解決策として、プローブチップが搭載されたプローブを大規模に多数集積配置したプローブアレイ構造を用いたマルチプローブ並列処理を用いることで、データ転送速度を向上させる対策を講じているが、その結果、プローブアレイには大量の配線とスイッチを搭載することになり、配線間静電容量による高周波信号の減衰や製造歩留まりの限界によるビット欠落などの新たな問題が生じることになる。
【００１１】
図１７に、この従来方式によるアクチュエータの概略構成を示す。図１７の上部は平面図、下部はＣ−Ｃ’切断面における断面図である。図１７において、１３０１は支持フレーム、１３０２は可動プラットフォーム、１３０３はサスペンション要素、１３０４は電磁コイル、１３０５及び１３０６は永久磁石、１３０７は磁力線である。
【００１２】
また、特許文献２に記載されている従来技術の場合には、電子線を用いているため、電界放射源と記録メディアを配置する空間を高真空に保たなければならない。また、電界放射源からの電子線の方向を制御するためのサーキュラーゲートが別途必要となり、電界放射源を高密度に配置させることは困難であった。電界線の軌跡が三角形状、歯形形状、オメガ曲線や多重周波オメガ曲線を描くには、Ｘ−Ｙアクチュエータの動作をフィードバックさせたサーキュラーゲートの制御が必要となり、振幅や角振動数を時間的に制御するための複雑な制御回路が必要となる。また、特許文献２には、このような軌跡を描きながら主として一方向に移動しながらの記録方式は明示されているが、その情報を読出す技術についての具体的記述がない。
【００１３】
図１８（ａ），（ｂ）に、この従来方式によるアクチュエータの概略構成を示す。図１８（ａ）の上部は平面図、下部はＤ−Ｄ’切断面における断面図である。また、図１８（ｂ）は、電界線の軌跡を示す図である。図１８において、１４０１はケース、１４０２はフレーム、１４０３は梁、１４０４は記録メディア、１４０５は記録エリア、１４０６は電界放射源、１４０７はサーキュラーゲート、１４０８は電界線の軌跡を示す。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、プローブメモリ装置において、高密度記録と高速書込み／読出しの両立を実現する技術を提供することにある。
【００１５】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１７】
前記課題は、記録メディア部材に設けられたステージを繰り返し一定の軌跡を描きながら連続的に精度よく駆動することにより効果的に解決できる。具体的には以下のような手段を講じる。
【００１８】
すなわち、本発明によるプローブメモリ装置は、Ｘ−Ｙアクチュエータ上に設けた情報記録メディアに複数のプローブチップを接近あるいは接触させ、情報の記録あるいは読出しを並列処理で行う構成とする。前記プローブチップを含むプローブが複数個配置されたプローブアレイに対して一定間隔を保つように、高剛性の弾性支持構造により、記録メディアを支持する。前記プローブアレイ表面にほぼ平行なＸ−Ｙ平面内を繰り返し一定の軌跡を描きながら連続的に駆動するステージを前記記録メディアに具備し、前記Ｘ−Ｙ平面にほぼ垂直な方向（いわゆるＺ方向）に駆動するアクチュエータを個々のプローブに具備し、並列処理で前記プローブチップと前記記録メディア間の距離を変化させる。ステージが常に繰り返し一定の軌跡を描くよう、Ｘ−Ｙアクチュエータを制御する。さらに、記録メディアの一部に位置検出領域を設ける。
【００１９】
以上により、簡便なシステムにより、高い信頼性を有すると同時に低コスト化を図ることができる。またマルチプローブとすることにより、データ転送速度の向上が可能になる。
【００２０】
上記Ｘ−Ｙ平面内で２方向に駆動するアクチュエータとして、電磁駆動あるいは静電駆動アクチュエータを採用することがプローブメモリシステム寸法の小型化に効果的である。プローブメモリシステムの最適化のため、Ｘ−Ｙアクチュエーションとして停止制御を行わない連続運動とし、記録メディアの記録位置をステージの駆動に合わせて配置することとした。Ｘ−Ｙアクチュエーションの連続運動として、プローブチップが記録メディア上でリサージュ図形を描くように連続的なＸ−Ｙアクチュエーションとする。
【００２１】
ここで、リサージュ図形とは、
Ｘ＝Ａx・cos（ωx・t＋φx）
Ｙ＝Ａy・sin（ωy・t＋φy）
で表されるＸ軸およびＹ軸の単振動の交点が描く２次元軌跡であり、各パラメータは以下のとおりである。
【００２２】
Ａx：Ｘ軸方向の単振動の振幅
ωx：Ｘ軸方向の単振動の角振動数
φx：Ｘ軸方向の単振動の位相
Ａy：Ｙ軸方向の単振動の振幅
ωy：Ｙ軸方向の単振動の角振動数
φy：Ｙ軸方向の単振動の位相
t：時間
プローブチップのＺ軸アクチュエーションすなわちプロービングは、前記Ｘ−Ｙアクチュエーションに同期させて実施する。特に、プロービングを一定周波数で実施した場合、その制御システムは簡素化できる。この場合、Ｘ−Ｙアクチュエーションの最大駆動位置（以下、周辺部と記載する）では駆動速度が遅くなるため、プローブチップによるプロービング間の移動距離が極めて小さくなる。そのため、記録メディアへの情報の記録の仕方にもよるが、プローブの分解能以下となることが想定され、この領域は記録メディア部としてデータの書込み／読出しを行うには不適当である。そこで、Ｘ−Ｙアクチュエーションの周辺部には予め固有の記録情報を入力しておき、この読出しによりＸ−Ｙアクチュエーションの位置ずれを検出する。検出結果に基づき、所定のリサージュ図形に沿った連続駆動となるよう、必要に応じてＸ−Ｙアクチュエーションの電磁コイルへの電流制御パラメータ（Ａx、ωx、φx、Ａy、ωy、φyなど）を制御する。
【００２３】
記録メディアの中央部は情報記録メディア領域とする。また、プロービングの周波数をＸ−Ｙアクチュエーションに同期させて変化させた場合、プロービングによる記録位置の間隔を自由に設定できるため、記録密度をさらに向上させることが可能となる。
【００２４】
なお、本発明における駆動制御方法に対して、プローブを用いた記録方式は、これを制限するものではない。プローブチップを介した記録素子の相変化現象を利用するものでもよく、この例として、電流注入による磁化反転現象や強誘電体を利用する方法などが例示される。また、記録素子を有機膜とし、プローブチップの接触により微小穴を形成あるいは検出する方法などが例示される。
【発明の効果】
【００２５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００２６】
（１）規模の小さな制御回路によるＸ−Ｙアクチュエータの安定した駆動とデータの書込み／読出しを有する大容量記録装置を安価に提供することができる。
【００２７】
（２）記録メディア部材を固定する弾性支持体に高剛性材料を用いているので、アクチュエータの駆動周波数を高くし、個々の記録素子間の移動時間を短くすることができるため、動作速度の高速化が可能となる。
【００２８】
（３）静電駆動あるいは電磁駆動アクチュエータを採用することにより、位置決め機構の寸法を小型化し、記録装置全体の寸法を小さくすることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１によるＸ−Ｙ電磁アクチュエータを用いたプローブメモリ装置の構成を示す断面図である。
【００３１】
まず、図１により、本実施の形態によるプローブメモリ装置の構成の一例を説明する。本実施の形態１のプローブメモリ装置は、例えば、プローブアレイ１、ステージ２、アクチュエータ筐体３、電磁コイル４、永久磁石５、複数のプローブ１２、記録メディア２０、支持バネ２１などから構成されている。
【００３２】
プローブ１２が搭載されたプローブアレイ１が静止系に対して固定され、プローブアレイ１に設けられた個々のプローブ１２がそれぞれ個別にＺ方向に駆動し、記録メディア２０を搭載したステージ２がＸ−Ｙ電磁アクチュエータによりＸ−Ｙ方向に駆動する配置を採用する。高剛性の弾性支持構造及び／又はサーボ支持構造により、プローブアレイ１に対して一定間隔を保つように、記録メディア２０を搭載したステージ２を支持する。例えば、ステージ２が支持バネ２１に支持されて、Ｘ−Ｙ方向に動けるように配置される。ステージ２をＸ−Ｙ方向に駆動する駆動機構（Ｘ−Ｙ電磁アクチュエータ）は、ステージ２の裏側の電磁コイル４とアクチュエータ筐体３に固定された永久磁石５で構成されている。
【００３３】
図２は、ステージ２の裏側に設置された電磁コイル４とアクチュエータ筐体３に固定された永久磁石５（５ａ，５ｂ）によるＸ−Ｙ電磁アクチュエータの構造を示す断面図であり、図面に対し左右方向への駆動を説明するための構造である。アクチュエータ筐体３に永久磁石５ａ，５ｂを配置する。永久磁石５ａと永久磁石５ｂは、電磁コイル４と対向する面において、互いに異なる磁極とする。これと接触しないように、電磁コイル４を有するステージ２を設置する。このとき、永久磁石５ａ，５ｂからの磁力線１０５の上下成分の向きは電磁コイル４の内側の中心を境として逆転するようにしておく。
【００３４】
図３は、図２に示したステージ２の裏側に設置された電磁コイル４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）とアクチュエータ筐体３に固定された永久磁石５ａ，５ｂによるＸ−Ｙ電磁アクチュエータの構造を示す平面図である。図２は、図３のＡ−Ａ’切断面における断面に対応している。
【００３５】
電磁コイル４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの相互の位置関係とＸ−Ｙ電磁アクチュエータの駆動制御方法を説明する。記録メディア２０を搭載したステージ２の裏面に電磁コイル４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが配置されており、ステージ２は支持バネ２１によりアクチュエータ筐体３に固定されている。電磁コイル４ａおよび４ｂは紙面左右方向（Ｘ方向）の駆動を、電磁コイル４ｃおよび４ｄは紙面上下方向（Ｙ方向）の駆動を、それぞれ実行する役割を有する。永久磁石５ａ，５ｂは、駆動方向に対して電磁コイル中心を境としてＮ極とＳ極が反転するような構造とし、永久磁石５ａと永久磁石５ｂは互いに逆の磁極を意味する。
【００３６】
以下、駆動方法の詳細をＸ方向について説明する。永久磁石５による磁界中の電磁コイル４ａ，４ｂに通電することにより、磁界とコイル電流によるローレンツ力が生じる。駆動方向に対して電磁コイル４ａ，４ｂの中心でＮ極とＳ極が反転するように永久磁石５を配置したため、電磁コイルの中心に対して左右の配線にはＸ方向の同じ向きにローレンツ力が作用する。また、電磁コイル４ａと電磁コイル４ｂの電流の向きを互いに逆向きとすると、両電磁コイルに生じるローレンツ力は同じ向きに作用する。電磁コイルに交流を流すことによりローレンツ力の向きはＸ方向で時間的に反転し、ステージ２は振動する。Ｙ方向の駆動についても同様であり、Ｘ−Ｙ電磁アクチュエータはローレンツ力と支持バネ２１の合力により振動する作用を有する。
【００３７】
情報の書込み／読出しを行う方法はいくつかの方法があるが、ここでは、非特許文献１、あるいは特許文献１に記載の方法と同様の方法が使用できる。図４は、記録メディア２０の構造とプローブ１２の構造を示す断面図である。記録メディア２０は、Ｓｉウエハ表面のＳｉＯ２膜５１上に通電により昇温するヒータ膜５２を製膜し、さらに有機膜５３を形成したものとする。情報の記録は、プローブ１２の先端に設けられたプローブチップ１１を記録メディア表面の有機膜５３に接触させて微小穴を形成することで行う。また、情報の読出しは、プローブチップ１１による形状測定により、微小穴の有無あるいは形状を認識することにより行う。ヒータ膜５２に通電することで有機膜５３がガラス転移点を越える温度まで昇温させ、有機膜５３を平滑化させることで情報の一括消去（フォーマット）を行う。この他にもプローブメモリに活用できる記録方法にはプローブチップからの電流注入による相変化を利用するものなどがあり、これらの方法に限定されるものではない。
【００３８】
図５は、記録メディア２０の構造とプローブアレイ１の構造を示す斜視図である。プローブアレイ１はＸ−Ｙ方向に配置された複数個のプローブ１２からなっている。ステージ２上の記録メディア２０には、その面内に記録素子が多数配置されている。プローブアレイ１と記録メディア２０は対向して配置され、個々のプローブ１２に設けられたプローブチップ１１が記録メディア２０上の記録素子に接近あるいは接触して情報の書込み／読出しを行う。それぞれのプローブチップ１１には必要に応じて独立に情報記録指令が伝わるように構成し、並列処理により高速データ転送が可能になる。
【００３９】
次に図６により、本実施の形態１によるプローブメモリ装置を構成する記録メディア２０とステージ２とステージ２の裏側に設置された電磁コイル４の作成方法を説明する。
【００４０】
まず、ＳｉＯ２層５０１を内包したＳＯＩ（Silicon on Insulator）ウエハに対し、熱酸化処理によりＳｉ層５０２の表面にＳｉＯ２膜５１を形成する。ウエハの片面に、ヒータ膜５２、有機膜５３、プロセス保護膜５０６を形成し、記録メディア面（記録メディア２０、ステージ２）とする（図６（ａ））。
【００４１】
ウエハの他方の面には、以下のように電磁コイル４を形成する。例えば、クロム膜および銅膜をスパッタにより逐次積層して導電膜５０７を形成した後、電磁コイル４や電磁コイルからの引出配線を形成する箇所を除いてレジスト５０８を形成する（図６（ｂ））。
【００４２】
ついで、電気めっきにより銅などの低抵抗金属５０９を析出させることで、電磁コイル４と支持フレーム上の配線となる箇所を形成するとともに、支持バネ２１上の引出配線により電磁コイル４の外側の配線端と支持フレーム上の配線を結線する（図６（ｃ））。
【００４３】
レジストを除去し導電膜のエッチングを施すことで、電磁コイル４を作製し、ポリイミド膜などの絶縁層５１０を形成してコイルを保護する（図６（ｄ））。
【００４４】
配線形成工程を繰り返し、電磁コイル中央の配線端をコイル外側に設けた引出配線と接続するための配線層５１１を形成する。コイル面と記録メディア面にアルミニウム膜５１２を成膜する（図６（ｅ））。
【００４５】
レジストのホトリソグラフィとアルミニウム膜のエッチングにより記録メディア面に開口部５１３を形成した後、エッチング種を変えながらエッチングを行うことにより開口部のポリイミド膜、記録層、導電層、ＳｉおよびＳｉＯ２膜をエッチングして、支持バネ２１を除くアクチュエータ周辺部に貫通穴５１４を開ける（図６（ｆ））。
【００４６】
アルミニウム膜５１２およびプロセス保護膜５０６を除去することで、記録メディア２０、ステージ２及び電磁コイル４を作製する（図６（ｇ））。
【００４７】
次に図７により、本実施の形態１に係るプローブメモリ装置のシステム構成を説明する。図７は、本実施の形態１に係るプローブメモリ装置のシステム構成及び動作を示す図である。
【００４８】
図７に示すように、制御回路７０１は主に、記録メディア２０を搭載するステージ２の動きを制御するためのＸ−Ｙコントローラ７０２と、記録素子に書込み／読出しを行うプローブ１２のＺ軸方向の駆動を制御するＺコントローラ７０３と、各コントローラの制御信号を増幅するパワーアンプ７０４と、記録メディア上の各記録素子に書込み／読出しのデータを一時的に蓄えるキャッシュメモリ７０５から成る。また、記録メディア２０の一部にプロービングの位置検出を高精度に行う位置検出処理機構を有し、その信号に基づき、Ｘ−Ｙコントローラ７０２での制御を行ってプロービングの位置を補正する。制御回路７０１にデータの書込み命令が入力されると、Ｘ−Ｙコントローラ７０２はパワーアンプ７０４を介してＸおよびＹ方向の駆動用の電磁コイルへ通電してステージ２を駆動する。ステージが書込み命令に付随する記録メディアの要求位置に到達すると、Ｚコントローラ７０３からパワーアンプ７０４を介してプローブ１２をＺ方向に駆動させ、書込みのデータ信号を記録素子に伝える。記録素子は不揮発にデータを蓄積する。
【００４９】
また、制御回路７０１にデータの読出し命令が入力されると、Ｘ−Ｙコントローラ７０２はパワーアンプ７０４を介してＸおよびＹ方向の駆動用の電磁コイルへ通電してステージ２を駆動する。ステージ２が読出し命令に付随する記録メディアの要求位置に到達すると、Ｚコントローラ７０３からパワーアンプ７０４を介してプローブをＺ方向に駆動させ、データ信号を記録素子からプローブ１２へ読出す。データ信号は制御回路７０１内のキャッシュメモリ７０５領域に一時的に蓄えられ、その後、制御回路７０１の外部へデータ信号として出力される。
【００５０】
プローブ１２の位置が位置補正のための情報検出を行う記録メディア領域（以下、位置情報検出領域と記載する）に到達すると、プロービングによって記録メディア周辺部固有のプリセットデータを読出すことでプロービング位置を自己検出し、Ｘ−Ｙ電磁アクチュエータの補正に必要な振幅、角振動数、位相などのパラメータをＸ−Ｙコントローラ７０２にフィードバックし、Ｘ−Ｙアクチュエーションを適正化する。このような位置精度検出を、記録メディアの位置情報検出領域にプローブの位置が到達するごとに実施することにより、高いプロービングの位置精度を常に維持する。
【００５１】
図８（ａ）に、本実施の形態１に係るプローブメモリ装置について、Ｘ−Ｙ電磁アクチュエータのステージ２の変位と駆動信号と位置制御信号、データ信号の書込み／読出しのタイミングチャートを例示する。図８（ａ）において、（１）は書込み／読出し（Ｒ／Ｗ）のタイミングを表したものであり、（２）はＸ−Ｙ電磁アクチュエータの駆動素子からの作用力がないときのステージ２のつりあい位置に対する相対的な変位量の時間変動を表したものであり、（３）は電磁コイル４への駆動信号のタイミングを表している。
【００５２】
書込み／読出し命令がプローブメモリ装置の制御回路に与えられた後の一定時間内は、プローブの位置精度を安定な状態に保ちながら書込み／読出し動作を行うため、ステージ２は正確な周期で運動させる必要がある。ステージが運動をしている場合、運動する空間内の流体によって、ステージ運動とは逆向きに力が加わり、変位量が次第に減衰してしまう。そこで、この減衰分の運動エネルギーを補填するため、駆動用の電磁コイル４へ駆動信号を（３）のタイミングで入力する。Ｘ−Ｙ電磁アクチュエータの保有するエネルギーの時間変動分は、ステージを支える支持バネの弾性エネルギーＥと、ステージの振幅運動時の速度から決まる運動エネルギーＫの合成量であり、外部からステージへの運動エネルギーの補填は、支持バネの弾性エネルギーが最小である（３）のタイミングがエネルギーの損失が小さく望ましい。
【００５３】
図８（ａ）の（２）中のＰ点は、ステージ２の周辺部に設けた位置検出領域にプローブが到達して、位置精度検出を行うタイミングを意味する。つまり、記録メディア周辺部固有のプリセットデータを読出してプロービング位置を自己検出し、電磁アクチュエータに位置補正のための振幅、角周波数、位相などのパラメータを抽出しているタイミングである。Ｐのタイミングで抽出されたステージの位置情報を、直後の（３）のコイル駆動信号へフィードバックし、必要であれば駆動信号のパルス幅をｔ＋Δｔへ、パルス振幅をＡ＋ΔＡへと補正して、Ｘ−Ｙアクチュエーションを適正化する。この駆動信号の制御機構により、プロービングの位置精度を常に精確に保つことが出来る。
【００５４】
また、図８（ｂ）により、書込み／読出しの動作時間と、プロービング動作中のステージ移動距離の関係を説明する。（１ａ）と（２ａ）はそれぞれ図８（ａ）中の（１）書込み／読出しのタイミングと、（２）ステージのつりあい位置からの相対的な変位量の時間変動を、非常に短い時間範囲で拡大表示したものである。書込み／読出しの周期は、プロービング周波数の逆数で決まり、書込み／読出しの１周期にステージが移動する距離や書込み／読出し動作中にステージが移動する横ずれの距離は、Ｘ−Ｙアクチュエーションの振幅と角振動数（周期）で決まる。
【００５５】
図９（ａ）は、本実施の形態１に係るステージ上の記録メディアにおいて、あるプローブチップによりデータの書込み／読出しが可能な記録素子の配置を説明する平面図であり、図９（ｂ）は中央部（記録素子配置領域８０３）の拡大図、図９（ｃ）は周辺部（位置検出領域８０５）の拡大図である。図９（ａ）において、ａはプローブチップが走査できるスキャン領域８０１を示している。この領域には、図９（ｂ）に示すように、記録メディア上にはＸ−Ｙアクチュエーションによるプローブチップの軌跡８０４に沿って記録素子８０２が配置されており、プロービングとの適宜並列処理で個々に情報を書込み／読出しする。プロービングを一定周波数とする場合、プロービングのタイミングに同期させて記録素子８０２を配置させるため、記録素子８０２のピッチは、単位時間当たりのステージの移動距離が大きいスキャン領域８０１の中心部ほど大きく、ステージの移動距離が小さいスキャン領域８０１の周辺部ではピッチは小さい。そのため、記録メディアの形成最小限界やデータの書込み／読出しによるプロービングの解像限界などにより実効的な記録メディアの領域は制限される。
【００５６】
図９（ａ）中のｂは、記録メディア中央に位置する実効的な記録メディアの領域における情報記録素子の記録素子配置領域８０３を示している。ここで、記録素子８０２のサイズをステージの単位時間あたりの移動距離に比例して変えることにより、データの書込み／読出しに要する時間を一定にすることも可能である。
【００５７】
記録メディアの一部の領域にアクチュエーションの位置ずれを補正するのに専用的に用いる位置検出領域８０５を設ける。並列処理型マルチプローブメモリ装置においては、１個のプローブチップと記録メディア上の記録素子が１対１に対応して情報記録が行われるが、装置稼動時の内部機構各部の経時変化により、位置ずれが発生することが容易に予想される。先に示したステージ周辺の空間内の流体による影響の他にも、例えば、プローブチップと記録メディアの接触や装置稼動時の温度上昇により、プローブアレイと記録メディア配置との間にピッチずれが発生する。プローブメモリ装置では高い位置決め精度が要求されるので、そのずれが問題になりうる。
【００５８】
そこで、図９（ａ）の記録メディアに示すように、例えば記録メディアの周辺部に、領域ａ（スキャン領域８０１）のうち領域ｂ（情報記録素子の記録素子配置領域８０３）ではない位置検出領域８０５を設ける。この位置検出領域８０５は、情報記録素子の記録素子配置領域８０３と比較すると記録素子のピッチが小さくなりすぎるため、情報記録素子としては適さない。そのため、この位置検出領域８０５の記録素子には、予め位置補正のための固有の情報を記録させておく。
【００５９】
図９（ｃ）にその拡大図を示す。例えば、記録素子（白）は“０”、 記録素子（黒）は“１”が記録されていた場合、プローブチップによる情報読出しを実施することでプローブチップの正確な軌跡を通過したかどうか検出できる。こうした情報を検出と同時にＸ−Ｙコントローラ７０２に転送する。位置ずれを補正するには、電磁コイル４への電流（振幅、角振動数、位相、通電時間など）を制御することでローレンツ力を変調させる方法が考えられる。
【００６０】
以上の方法により、精確なＸ−Ｙアクチュエーションを実現できる。ここではプロービングの駆動周波数を一定としたが、ステージ位置に応じて駆動周波数を変化させることにより、記録密度を向上させることができる。
【００６１】
以上より、記録メディアを情報記録素子領域と位置検出領域に分割することにより、精確な位置補正を効果的に実現することができる。
【００６２】
図１０に、本実施の形態１で述べたＸ−Ｙ電磁アクチュエータの電磁方式の駆動方法において、可動ステージ裏面に設置された駆動用の電磁コイルに印加する駆動信号の、別の実施方法を示す。書込み／読出し命令がプローブメモリ装置の制御回路に与えられた後の一定時間内は、プローブの位置精度を安定な状態に保ちながら書込み／読出し動作を行うため、ステージは正確な周期で運動させる必要がある。ステージが運動をしている場合、運動する空間内の流体によって、ステージ運動とは逆向きに力が加わり、変位量が次第に減衰してしまう。そこで、この減衰分の運動エネルギーを補填するために、駆動用の電磁コイルへ駆動信号を図１０（ｃ）の時間変動で加えている例を既に述べた。
【００６３】
ステージの周期的な運動を保持するためには、例えば図１０（ａ）のような正弦波でも良い。この場合、駆動信号がアナログ波形であるため、ステージの応答が速い設計であれば、連続的に位置を補正しながらプロービンクによる書込み／読出し動作を行える。
【００６４】
また、ステージの周期的な運動を保持するためには、例えば図１０（ｂ）のようなパルス波形でも良い。この場合、駆動信号の方向が一方向のみであるので、駆動信号の出力絶対値を一定に保ちやすく、安定した動作補正を実施出来る。
【００６５】
また、ステージの周期的な運動を保持するためには、例えば図１０（ｄ）のような矩形波でも良い。この場合、図１０（ａ）の駆動信号波形を用いた場合の効果に加えて、駆動信号の変化がリニアな補正となるので、制御回路側の設計・調整の負担を減らすことが出来る。
【００６６】
また、ステージの周期的な運動を保持するためには、例えば図１０（ｅ）のような量子化された正弦波でも良い。この場合、図１０（ａ）の駆動信号波形を用いた場合の効果に加えて、デジタル化された信号を取り扱うので制御回路側の設計・調整の負担を減らすことが出来る。
【００６７】
また、図１０（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）のような入力波形を組み合わせた周期的な入力波形で電磁コイルを制御してもよい。
【００６８】
次に、製品パッケージのサイズを１０ｍｍ角のプローブメモリ装置を例に、その仕様を以下に示す。支持フレーム幅１ｍｍ、梁配置領域幅を０．５ｍｍとすると、記録メディアを搭載したステージは７ｍｍ角となる。電磁コイル４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに電流を流さない状態で記録メディア搭載ステージが静止している場合のステージ上の任意の点Ｑの位置を原点と定める。Ｘ方向の駆動に作用する電磁コイル４ａ，４ｂに通電することにより、点ＱのＸ座標は、
Ｘ＝Ａx・cos（ωx・t＋φx）＝Ａx・cos（2πfx・t＋φx）
で決められる位置Ｘに移動する。
【００６９】
同様に、Ｙ方向の駆動に作用する電磁コイル４ｃ，４ｄに通電することにより、点ＱのＹ座標は、
Ｙ＝Ａy・sin（ωy・t＋φy）＝Ａy・sin（2πfy・t＋φy）
で決められる位置Ｙに移動する。ここで、Ｘ軸成分の周波数をｆx、Ｙ軸成分の周波数をｆyとし、その他の各パラメータは前述したとおりである。
【００７０】
電磁コイル４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに流す電流の制御により、メディア搭載ステージ上の点Ｑが、Ｘ方向の振幅ＡxおよびＹ方向の振幅Ａyがともに５μｍ、Ｘ方向の振動周波数ｆx＝０．２５Ｈｚ、Ｙ方向の振動周波数fy＝２５Ｈｚ、Ｘ方向の位相φxとＹ方向のφyとはφx＝φy+2nπとなるリサージュ図形を描くように連続運動させた。
【００７１】
７ｍｍ角のステージ上の記録メディアは１０μｍ角のブロックに分割し、各ブロックに１本以上のプローブチップを配置し、プローブのＺ軸方向の駆動周波数fzとする。Ｘ−Ｙアクチュエーションによるステージ駆動とプローブのＺ駆動を組み合わせることにより、ステージ上に搭載した記録メディアに配置した記録素子にプローブチップを接触させて、データの書込み／読出しを行う。ここで、点Ｑの位置（Ｘ，Ｙ）における速度Ｖは（（dX／dt）2＋（dY／dt）2）（1／2）で表され、上記の記録メディア搭載ステージの連続運動における速度Ｖは、最大790μm／秒程度であった。また、プローブチップのＺ軸駆動の１周期（周波数fz）の間にステージが移動する距離、すなわちステージ上の記録素子の配置間隔：ピッチは、Ｖ／fzと記述できる。プローブチップのＺ駆動周波数fzを８ｋHzとした場合、プローブチップのＺ駆動周期は１２５μ秒となり、この間にステージが最大１００ｎｍ程度移動する。すなわち、記録素子のピッチは１００ｎｍ以下となる。
【００７２】
記録メディア搭載ステージは連続運動させるため、プローブチップから記録素子へのデータ信号の書込みや記録素子からプローブチップへのデータ信号の読出しの間、プローブチップと記録素子の位置関係も変化することになる。そのため、書込み／読出しに要するデータ転送速度を１ＭＨｚ（転送時間１μ秒）程度とすることで、書込み／読出し時のプローブチップとステージとの横ずれ量は１ｎｍ程度に抑えることができる。
【００７３】
記録素子のＹ方向の最小ピッチを５０ｎｍ程度に抑えると、ステージ面積の約７２％を情報記録用の記録素子配置領域とすることができ、１０ｍｍ角パッケージのプローブメモリ装置の記録容量として約２．５Ｇｂを実現できる。ステージの残りの領域を位置精度検出領域とする。
【００７４】
本実施の形態１によるアクチュエータにおいては、リサージュ図形の軌跡を描きつつ連続したＸ−Ｙアクチュエーションを実施することにより、電磁コイルの制御を簡便化することができ、装置の低コスト化が可能となる。また、記録メディアに設けた位置検出とこれに基づいたアクチュエーションの補正により、精確なアクチュエーションの制御を実現できる。また、前記従来例での樹脂製柱のようなダンパ作用を持つ拘束がないので、Ｘ−Ｙ方向駆動の際の共振周波数が高く、高速駆動が可能になる。本実施の形態１により、装置を長期運転あるいは温度差の激しい環境で運転しても、常に一定のＳ／Ｎ比で記録信号の読出しができるため、記録エラー発生率が低減され、その結果として記録密度を向上させることが可能になる。
【００７５】
本実施の形態１では、リサージュ図形を描くようにステージを連続的に駆動させる入力信号の例を述べたが、記録素子配置領域内にプロービングにおけるＸ−Ｙアクチュエーションの速度の変動幅を抑制するような入力信号とすると、記録密度の向上を図れる。
【００７６】
（実施の形態２）  
図１１に、本発明の実施の形態２として、記録メディア搭載ステージをＸ−Ｙ方向に独立に、かつ、周期的に駆動するＸ−Ｙ静電アクチュエータの構成を示す。
【００７７】
図１１（ａ）は、記録メディア搭載ステージをＸ−Ｙ方向に駆動する静電アクチュエータをＺ方向から見た上面図であり、支持フレーム１１０１から支持バネ１１０２を介して支持されたステージ１１０３から成る。図には記載されていないが、ステージ１１０３上には記録メディアが搭載されており、さらにはＺ方向に積層するようにデータ信号の書込み／読出しを行うプローブが存在する。図１１（ｂ）は、ステージ１１０３の裏面に設置された可動電極１１０４と、支持フレーム１１０１内に設置された固定電極１１０５の位置関係を示す図であり、図１１（ａ）中のＢ−Ｂ’切断面における断面図である。
【００７８】
可動電極１１０４と固定電極１１０５は、ステージ１１０３をクーロン力によりＸ−Ｙ方向に駆動する電極対であり、お互いが接触しあわない距離を保って配置されている。図１１（ｃ）は、ステージ１１０３の裏側に設置されたステージ駆動用の電極設置面を示す平面図で、ここには可動電極１１０４が配置されている。図１１（ｄ）は、支持フレーム１１０１内部におけるステージ駆動用の電極設置面を示す平面図で、ここには固定電極１１０５が設置される。
【００７９】
次に、本実施の形態２に係る静電アクチュエータの駆動制御方法について説明する。記録メディア搭載ステージ１１０３をＸ−Ｙ方向へ駆動させる場合、Ｘ方向への駆動については、可動電極１１０４ａと固定電極１１０５ａと１１０５ｂ（Ｒ／Ｌ対）で、Ｙ方向への駆動については、可動電極１１０４ｂと固定電極１１０５ｃと１１０５ｄ（Ｔ／Ｂ対）により実施する。
【００８０】
以下、駆動方法の流れをＸ方向の駆動について説明する。可動電極１１０４ａをアース電位に保ち、固定電極１１０５ａ（Ｒ）との間に電圧を印加すると、両者の間にクーロン引力が発生し、ステージ１１０３は引力のＸ成分の力によりＲ方向（右側）に変位する。あるいは、可動電極１１０４ａをアース電位に保ち、固定電極１１０５ｂとの間に電圧を印加すると、Ｌ方向（左側）に変位する。なお、本実施の形態２では、ステージのＸ−Ｙアクチュエーションの駆動原理が前記実施の形態１と異なるが、データ信号の書込み／読出しや、記録メディア上の位置精度検出の方法などは、前記実施の形態１と同様の方法で実現出来る。
【００８１】
さらに、電磁駆動、静電駆動のほかにも、圧電駆動方式でも同様のプローブメモリ装置を実現できる。
【００８２】
（実施の形態３）
前記実施の形態１及び２におけるプローブメモリ装置のＸ−Ｙアクチュエータの、記録メディア搭載ステージと支持バネ構造の別な実施の形態３を、図１２を用いて説明する。
【００８３】
図１２は、本実施の形態３におけるＸ−Ｙ方向に駆動するアクチュエータをＺ方向から見た上面図である。本実施の形態３に係るアクチュエータは、外側の支持フレーム１２０１からＸ方向に支持バネ（Ｘ）１２０２を介して支持された内側の支持フレーム１２０３と、内側の支持フレーム１２０３からＹ方向に支持バネ（Ｙ）１２０４を介して支持されたステージ１２０５から成る。
【００８４】
図には示されていない駆動機構によって、記録メディアを搭載したステージ１２０５がＸ方向への駆動力を受けると、内側の支持フレーム１２０３とその内部に支持された支持バネ（Ｙ）１２０４、ステージ１２０５が一体となってＸ方向に移動する。このとき、支持バネ（Ｘ）１２０２はＸ方向にのみ伸縮しやすい構造に設計されているため、内側の支持フレーム１２０３全体のＹ方向への横ずれは起こりにくい。同時に、支持バネ（Ｙ）１２０４はＹ方向にのみ伸縮しやすい構造に設計されているため、ステージ１２０５のＹ方向への横ずれは起こりにくい。
【００８５】
また、図には示されていない駆動機構によって、記録メディアを搭載したステージ１２０５がＹ方向への駆動力を受けると、ステージ１２０５はＹ方向に移動する。このとき、ステージを直接支持する支持バネ（Ｙ）１２０４はＹ方向にのみ伸縮しやすい構造に設計されているため、ステージのＸ方向への横ずれは起こりにくい。同時に、支持バネ（Ｘ）１２０２はＸ方向にのみ伸縮しやすい構造に設計されているため、内側の支持フレーム１２０３とその内部に支持された支持バネ（Ｙ）１２０４とさらに内部に支持されたステージ１２０５全体の、Ｘ方向への横ずれは起こりにくい。
【００８６】
ステージのＸ−Ｙアクチュエーションが、前記実施の形態１で述べたような停止制御を行わない連続運動方式で、かつ、ステージ上の任意の１点のＸ−Ｙ平面内での軌跡がリサージュ図形を描くような運動方式とする場合、ステージのＸ方向とＹ方向の運動周期はお互いが独立に駆動・制御されるため、ステージの固有振動数をＸ方向とＹ方向で異なった構造に設計することが可能で、ステージと支持バネの設計の自由度が高くなる。
【００８７】
例えば、本実施の形態３のように、Ｘ方向にステージを支える支持バネ（Ｘ）１２０２とＹ方向にステージを支える支持バネ（Ｙ）１２０４の個数を変えることで、ステージの機械的な固有振動数はＸ方向とＹ方向で異なった周波数に設計できる。
【００８８】
また、図には記載していないが、ステージを支える支持バネの折れ曲がり回数を、支持バネ（Ｘ）と支持バネ（Ｙ）で変え、Ｘ方向とＹ方向にステージが運動する際のバネ定数が異なった構造とし、ステージの機械的な固有振動数をＸ方向とＹ方向で異なった周波数に設計できる。
【００８９】
また、図には記載していないが、ステージを支える支持バネの梁の長さを、支持バネ（Ｘ）と支持バネ（Ｙ）で変えた構造とし、ステージの機械的な固有振動数をＸ方向とＹ方向で異なった周波数に設計できる。今述べた方法の複合でも、ステージの機械的な固有振動数をＸ方向とＹ方向で異なった周波数に設計できる。
【００９０】
また、内側の支持フレーム１２０３の運動方向をＸ方向に誘導するガイドピン（Ｘ）１２０６と、ステージの運動方向をＹ方向に誘導するガイドピン（Ｙ）１２０７を本構成に加えることにより、記録メディア搭載ステージの運動方向が、Ｘ方向もしくはＹ方向から大きく外れることを防ぐ効果がある。ガイドピンの例として、一方を外枠のフレームに固定し、他方をアクチュエーション部材に近接させ、アクチュエーション部材に対してこれが摺動することで上記効果を得られる。
【００９１】
（実施の形態４）
前記実施の形態１、２及び３におけるプローブメモリ装置の記録メディア搭載ステージ上の記録素子の配置とプローブチップを設けたプローブのＺ軸駆動方法に関する別の実施の形態４を、図１３〜図１５を用いて説明する。図１３（ａ）はアクチュエータの記録メディア搭載ステージ２における記録素子の配置を模式的に示したものである。ステージの頂点に位置する記録素子配置領域（ｂ）における記録素子の配置を図１３（ｂ）に示す。記録メディア搭載ステージ２のアクチュエーションにより記録素子配置領域（ｂ）を走査するプローブチップは、図９に示した例と同じように、一辺ａの正方形のスキャン領域８０１内を移動することとする。記録メディア搭載ステージ２の頂点を含む２辺に接する位置検出領域８０５およびスキャン領域８０１中央の一辺ｂの記録素子配置領域８０３に、プローブチップの走査する軌跡に沿って記録素子を配置させる。記録メディア搭載ステージ２の他の頂点に位置する記録素子配置領域（ｃ），（ｄ），（ｅ）についても同様に、図１４（ｃ），（ｄ）、図１５（ｅ）に示す記録素子の配置とする。
【００９２】
これに対し図１５（ｆ）は、プローブチップのスキャン（走査）領域８０１の中央部の記録素子配置領域８０３にのみ記録素子８０２を配置したものである。図１３（ａ）中の（ｆ）には、前述の（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）の記録素子配置領域８０３と接するように図１５（ｆ）の記録素子配置領域８０３を配置する。
【００９３】
記録メディア搭載ステージ２上に形成した記録素子配置領域（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）に対し、プローブチップはピッチｂによりアレイ状に１対に配置することにより、プローブチップの軌跡に沿って記録素子が配置された構成とする。
【００９４】
次に、プローブチップによる記録素子へのプロービングについて説明する。記録メディア搭載ステージ２のアクチュエーションにより、各々のプローブチップは、これに対面する記録メディア搭載ステージ２上のスキャン領域８０１を走査する。記録素子配置領域（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）についてはスキャン領域８０１における記録素子配置領域８０３および位置検出領域８０５にプローブチップが位置しているとき、記録素子配置領域（ｆ）についてはスキャン領域８０１における記録素子配置領域８０３にプローブチップが位置しているとき、記録メディア搭載ステージ２のＸ−Ｙアクチュエーションに同期させてプローブチップをＺ軸方向にある一定の周波数で駆動させる。
【００９５】
これにより、プローブチップと記録素子８０２を接触あるいは接近させる。記録素子配置領域８０３の記録素子８０２に対するプローブチップの接触あるいは接近により、記録の書込みあるいは読出しを行う。
【００９６】
また、位置検出領域８０５の記録素子８０２に対するプローブチップの接触あるいは接近により記録情報の読出しを行い、これにより、記録メディア搭載ステージ２とプローブチップとの相対位置情報を精確に認識し、これを基にアクチュエーションの補正を行う。
【００９７】
これに対し、プローブチップのスキャン領域８０１のうち記録素子配置領域８０３や位置検出領域８０５を除く領域にプローブチップが位置しているとき、プロービングを行わないようＺアクチュエータの駆動を制御する。
【００９８】
本実施の形態４によるプローブメモリ装置では、情報記録素子の有効配置とプロービングの簡単な制御信号の追加により、記録メディア搭載ステージにおける情報記録用記録メディア領域の増加と記録素子を高密度に配置でき、製品パッケージの記録容量を向上できた。前記実施の形態１にて述べた１０ｍｍ角製品パッケージと比較すると、２倍以上の記録容量の記録装置を作製できた。
【００９９】
なお、本実施の形態４ではメディア搭載ステージ２の四頂点近傍に位置検出領域を設けた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ある特定の頂点近傍にのみ設けてもよいし、メディア搭載ステージ２の辺に沿って設けてもよい。
【０１００】
（実施の形態５）
本実施の形態５は、前記実施の形態1、２、３及び４における記録メディア搭載ステージのＸ−Ｙアクチュエーションに同期させてＺ軸方向の駆動周波数を変化させることにより、記録メディア部の記録素子の密度を向上させた実施の形態を示す例である。ここでは、上記実施の形態４に記載のプローブメモリ装置のスキャン領域における記録メディアの配置とＺアクチュエータの駆動方法を例に、図１６を用いて説明する。
【０１０１】
図１６は、上記実施の形態４に記載した記録メディア搭載ステージ２における記録素子配置領域（ｆ）における記録素子の配置を模式的に示したものである。プローブチップが走査する一辺ａのスキャン領域８０１において、記録素子配置領域８０３に対するプロービングの周波数を、記録素子配置領域８０３の中央部８０６をそれ以外の記録素子配置領域８０３よりも高くするように２段階に制御する。これにより、中央部８０６でのプロービング間隔を小さくする。プロービングの位置に合わせて記録メディア部の記録素子を配置することにより、先に示した実施例において記録密度の低かった記録メディア部の中央について、記録密度を向上させることができた。
【０１０２】
例えば、スキャン領域８０１の２５％について、プロービングの周波数を１．５倍とした場合、前記実施の形態４にて述べた１０ｍｍ角製品パッケージと比較すると、情報記録素子の有効配置とプロービングの簡単な制御信号の追加により、１．５倍以上の記録容量の記録装置を作製できた。
【０１０３】
本実施の形態５では、記録素子配置領域８０３に対し記録素子配置領域を２分割し、２仕様のプロービング周波数を制御したが、これに限定されるものではない。ステージのＸ−Ｙアクチュエーションに対してプロービング周波数の制御を多段にしてもよいし、連続的に変化させてもよい。プロービングの間隔に同期させて記録素子を配置することが記録密度向上の点で望ましく、上記実施例で述べた位置情報検出を実施するための素子とすることで位置精度の更なる向上も図れる効果を奏する。
【０１０４】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【０１０５】
本発明によるプローブメモリ装置は、Ｘ−Ｙアクチュエーションおよびプロービングの制御を簡便化することで高密度記録装置を低コストで提供できる。また、精確な位置決め機構を製造コストを上昇させることなく組み込むことができ、装置の信頼性を高めることができた。また、プローブアレイ化により動作速度の早い記録装置を提供することが可能となる。
【０１０６】
本発明により、磁気ディスクよりも小型の容積に、現在の半導体記録素子を超える記録容量を蓄積できる記録装置を供給することが可能になる。将来的には、磁気ディスクを越える記録密度にまで高密度化が期待される技術であり、磁気ディスクの代替製品として、大規模な記録システムが必要なサーバの外部記憶デバイスとしても、小型携帯端末の記録装置としても、利用価値は高い。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明は、電子機器等の製造業において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の実施の形態１によるプローブメモリ装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１によるプローブメモリ装置において、Ｘ−Ｙ電磁アクチュエータの構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１によるプローブメモリ装置において、Ｘ−Ｙ電磁アクチュエータの構成を示す平面図である。
【図４】本発明の実施の形態１によるプローブメモリ装置において、記録素子とプローブの構造を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１によるプローブメモリ装置において、記録素子とプローブアレイの構成を示す斜視図である。
【図６】（ａ）〜（ｇ）は本発明の実施の形態１によるプローブメモリ装置において、Ｘ−Ｙ電磁アクチュエータのステージと電磁コイルの作製方法を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１によるプローブメモリ装置のシステム構成及び動作を示すブロック図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態１によるプローブメモリ装置において、電磁コイルへの信号とステージの変位、データ信号の書込み／読取りのタイミングを示す図である。
【図９】（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態１によるプローブメモリ装置において、ステージ上の記録素子の配置を示す図である。
【図１０】（ａ）〜（ｅ）は本発明の実施の形態１によるプローブメモリ装置において、電磁コイルへの駆動信号のバリエーションを示す図である。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施の形態２によるプローブメモリ装置において、静電アクチュエータの構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態３によるプローブメモリ装置において、支持バネのバリエーションを示す図である。
【図１３】（ａ）は本発明の実施の形態４によるプローブメモリ装置において、アクチュエータの記録メディア搭載ステージにおける記録素子の配置を示す平面図、（ｂ）は記録素子配置領域（ｂ）における記録素子の配置を示す平面図である。
【図１４】（ｃ），（ｄ）は本発明の実施の形態４によるプローブメモリ装置において、記録素子配置領域（ｃ），（ｄ）における記録素子の配置を示す平面図である。
【図１５】（ｅ），（ｆ）は本発明の実施の形態４によるプローブメモリ装置において、記録素子配置領域（ｅ），（ｆ）における記録素子の配置を示す平面図である。
【図１６】本発明の実施の形態５によるプローブメモリ装置において、記録素子配置領域（ｆ）における記録素子の配置を示す平面図である。
【図１７】本発明の前提として検討したプローブメモリ装置において、従来方式によるアクチュエータの構成を示す図である。
【図１８】（ａ）は本発明の前提として検討したプローブメモリ装置において、従来方式によるアクチュエータの構成を示す図、（ｂ）はそのアクチュエータにおける電界線の軌跡を示す図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１  プローブアレイ
２，１１０３  ステージ
３  アクチュエータ筐体
４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ），１３０４  電磁コイル
５（５ａ，５ｂ），１３０５，１３０６  永久磁石
１１  プローブチップ
１２  プローブ
２０，１２０５，１４０４  記録メディア
２１  支持バネ
５１，５０１  ＳｉＯ２膜
５２  ヒータ膜
５３  有機膜
１０５，１３０７  磁力線
５０２  Ｓｉ層
５０６  プロセス保護膜
５０７  導電膜
５０８  レジスト
５０９  低抵抗金属
５１０  絶縁層
５１１  配線層
５１２  アルミニウム膜
５１３  開口部
５１４  貫通穴
７０１  制御回路
７０２  Ｘ−Ｙコントローラ
７０３  Ｚコントローラ
７０４  パワーアンプ
７０５  キャッシュメモリ
８０１  スキャン領域
８０２  記録素子
８０３  記録素子配置領域
８０４  プローブチップの軌跡
８０５  位置検出領域
８０６  中央部
１１０１，１３０１  支持フレーム
１１０２  支持バネ
１１０４（１１０４ａ，１１０４ｂ）  可動電極
１１０５（１１０５ａ，１１０５ｂ，１１０５ｃ，１１０５ｄ）  固定電極
１２０１  外側の支持フレーム
１２０２  支持バネ（Ｘ）
１２０３  内側の支持フレーム
１２０４  支持バネ（Ｙ）
１２０６  ガイドピン（Ｘ）
１２０７  ガイドピン（Ｙ）
１３０２  可動プラットフォーム
１３０３  サスペンション要素
１４０１  ケース
１４０２  フレーム
１４０３  梁
１４０５  記録エリア
１４０６  電界放射源
１４０７  サーキュラーゲート
１４０８  電界線の軌跡
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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