(57)【要約】【課題】従来例に比して消費電力が少なく、電気配線の面積を低下させ小型化が可能となるＭＥＭＳ技術を使用した記録装置を提供する。【解決手段】本発明の記憶装置は、支持基板に対し、支持基板表面と平行となるよう一端が固定され、固定されていない側の端部近傍の表面に先端が急峻な突起を有し、静電型アクチュエータとして構成された片持ち梁と、片持ち梁の前記表面に設けられた反射ミラーと、片持ち梁の突起と対向して設けられた記録フィルムとを有し、データの書き込みを突起にフィルム表面を押しつけ、表面に窪みを形成することで行い、データの読み出しを突起に記録フィルム表面を押しつけ、窪みに先端が入ると反射ミラーの角度が変化せず、窪みに先端が入らないと片持ち梁が変形し、入射される読み出し光を反射する際、反射ミラーの角度が変化し、所定の角度における読み出し光の反射の有無により行うことを特徴とする。【選択図】図１
2007334132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
該基板上に形成された太陽電池と、
該基板上に形成され、前記太陽電池の一方の電源出力端子に接続された中空支持構造体及び前記基板上の導体部から形成された静電駆動アクチュエータと
を有することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記中空支持構造体が前記太陽電池の電源出力端子と同一の部材の層で形成されていることを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項３】
支持基板に対し、該支持基板表面と平行となるよう一端が固定され、固定されていない側の端部近傍の表面に先端が急峻な突起を有し、静電型アクチュエータとして構成された片持ち梁と、
前記片持ち梁の前記表面に設けられた反射ミラーと、
該片持ち梁の突起と対向して設けられた記録フィルムと
を有し、
データの書き込みを前記突起にフィルム表面を押しつけ、該表面に窪みを形成することで行い、データの読み出しを前記突起に記録フィルム表面を押しつけ、窪みに先端が入ると前記反射ミラーの角度が変化せず、窪みに先端が入らないと前記片持ち梁が変形し、入射される読み出し光を反射する際、前記反射ミラーの角度が変化し、所定の角度における読み出し光の反射の有無により行うことを特徴とする記憶装置。
【請求項４】
データの書き込みを行う際、塑性変形が起こる荷重により、前記突起を記録フィルム表面に押しつけ、データの読み出しを行う際、弾性変形が起こる荷重により、前記突起を記録フィルム表面に押し付けることを特徴とする請求項３記載の記憶装置。
【請求項５】
前記記録フィルム表面を前記先端に押しつけて、データの書き込みを行う際に、データを書き込まない片持ち梁に電圧を印加させ、記録フィルム表面に接触しない位置に先端が記録フィルム表面から離れる方向に片持ち梁を変形させることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の記憶装置。
【請求項６】
片持ち梁毎に、該片持ち梁に対して印加する書き込み電圧を生成する太陽電池が設けられており、該太陽電池に書き込み光を供給するか否かにより、書き込み電圧の生成を制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の記憶装置。
【請求項７】
前記書き込み光の波長と読み出し光の波長とが異なり、読み出し光として前記太陽電池が発電しない波長の光を用いることを特徴とする請求項６記載の記憶装置。
【請求項８】
前記太陽電池が前記支持基板に対して直列接続され、前記片持ち梁の一端が前記太陽電池の直列接続の終端に固定層されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の記憶装置。
【請求項９】
前記片持ち梁が前記太陽電池の形成層の一部にて形成されることで、太陽電池にて固定されていることを特徴とする請求項８に記載の記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データを記憶する記憶装置に関し、特に小型、大容量 かつ信頼性が要求されるシステムに好適なアクチュエータ及びそれを用いた記憶装置に関するものであるに関する。
【背景技術】
【０００２】
演算処理能力とソフトウェアの進歩により、コンピュータに搭載されるハードディスクなどの大容量の記憶媒体であるデータストレージの容量が年々増大している。
また、インターネットを介して、公開される情報も爆発的に増加しており、この公開された情報からパーソナルコンピュータへ蓄積する情報量も比例して増加し、データストレージ（記憶装置）にさらなる大容量化が望まれている。
これに伴い、記憶装置の大容量化を実現するため、データの記録密度も年々増加しており、現在においては１平方インチあたり、約百Ｇビット（ｂｐｉ）が実現されている。
【０００３】
携帯電話に対しての動画配信などが実現された場合、さらに小型で、かつ大容量の記憶装置への需要が増大する。
小型で大容量の記憶装置を実現する場合、従来の磁気ディスク型記憶装置（ハードディスク）においては、磁性材料の熱揺らぎ限界のため、室温程度の温度環境でも熱により記録データが消えてしまい、データ密度の改善が困難な状況になりつつある。
この磁性材料を使用した際に起こる問題を解決するため、垂直磁気記録方式が開発され、１平方インチあたり数百Ｇｂｉｔ以上のデータ密度が実現できる可能性がある。
しかしながら、読み取り／書き込みに用いる磁気ヘッドを、データをアクセスする微小な領域に対して、精度良く位置合わせを行うことが困難な問題がある。
【０００４】
そのため、磁気型の記憶媒体に替わる記憶装置として、図１７に示すＩＢＭのチューリヒ研究所からＡＦＭ型（原子間力顕微鏡型）の記録装置が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。ＭＥＭＳ（Micro Electro Mecanical System）技術によるマイクロカンチレバー（片持ち梁）アレイの先端を、抵抗体としてバイメタル特性を有する梁に、梁が変形する温度となる電流量を通電し、梁に熱を発生させることにより、片持ち梁を変形させ記録媒体のプラスチックフィルムに押しつけ、通電した熱によりアレイの先端によって、フィルム表面にインデント（窪み）を形成してデータを書き込む。データをアクセスする際、フィルム面をｘ軸及びｙ軸方向に平行移動させで、梁の先端と接触する書き込み及び読み出し位置を移動させる。
【０００５】
一方、データの読み出し時には、プラスチックの変形しない温度となる電流を印加して、片持ち梁の先端をフィルムに押しつけ、フィルムにデータが書き込まれている場合、窪みに先端が入り熱がフィルムに放熱され、梁の抵抗値が変化し、この抵抗値の変化によりデータを読み出す。読み出し及び書き込み時にｚ軸方向へ移動（フィルムを上下）させる。
また、データの読み出し時における書き込み及び読み出しのアクセスを、記録媒体のフィルムを平行移動させて行う。上述した構成により、大容量の記憶装置を形成することができる（例えば、非特許文献２参照）。
【非特許文献１】http://www.albanynanotech.org/Capabilities/ComputerModeling/2-sur.cfm（2006-06-08確認）
【非特許文献２】http://ascii24.com/news/i/tech/article/2002/06/11/636420-000.html（2006-06-08確認）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来例においては、データの書き込み及び読み出しの際に、マイクロカンチレバーを変形させるため、消費電力が大きくなり、携帯機器に用いる場合、低消費電力に対応できないという問題がある。上記従来例の場合、マイクロカンチレバーが３２×３２（＝１０２４）本有り、これらを一度に加熱するための電流が必要となる。
すなわち、マイクロカンチレバーを増加させ、データ転送速度を向上させ用とする場合、さらに消費電流を必要とすることとなる。
また、上記従来例においては、マイクロカンチレバーを加熱させるための電気配線が必要となり、マイクロカンチレバーを増加させる場合、電気配線の面積が相対的に大きくなり小型化に限界がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、従来例に比して消費電力が少なく、電気配線の面積を低下させ小型化が可能となるＭＥＭＳ技術を使用した記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のアクチュエータは、半導体基板と、該基板（例えば、実施形態におけるＰ型シリコン基板１００）上に形成された太陽電池（例えば、実施形態における太陽電池４）と、該基板上に形成され、前記太陽電池の一方の電源出力端子（アノード、またはカソード）に接続された中空支持構造体（例えば、実施形態における片持ち梁３）及び前記基板上の導体部（例えば、本実施形態における導電性基板６）から形成された静電駆動アクチュエータとを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明のアクチュエータは、前記中空支持構造体が前記太陽電池の電源出力端子（例えば、実施形態における、太陽電池を直列接続して太陽電池４を形成する金属層の配線パターン１０９、またはＰｉＮ型フォトダイオードの太陽電池のＰ型シリコン層１０２）と同一の部材の層で形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の記憶装置は、支持基板に対し、該支持基板表面と平行となるよう一端が固定され、固定されていない側の端部近傍の表面に先端が急峻な突起を有し、静電型アクチュエータとして構成された片持ち梁と、前記片持ち梁の前記表面に設けられた反射ミラーと、該片持ち梁の突起と対向して設けられた記録フィルムとを有し、データの書き込みを前記突起にフィルム表面を押しつけ、該表面に窪みを形成することで行い、データの読み出しを前記突起に記録フィルム表面を押しつけ、窪みに先端が入ると前記反射ミラーの角度が変化せず、窪みに先端が入らないと前記片持ち梁が変形し、入射される読み出し光を反射する際、前記反射ミラーの角度が変化し、所定の角度における読み出し光の反射の有無により行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明の記憶装置は、データの書き込みを行う際、塑性変形が起こる荷重により、前記突起を記録フィルム表面に押しつけ、データの読み出しを行う際、弾性変形が起こる荷重により、前記突起を記録フィルム表面に押し付けることを特徴とする。
【００１２】
本発明の記憶装置は、前記記録フィルム表面を前記先端に押しつけて、データの書き込みを行う際に、データを書き込まない片持ち梁に電圧を印加させ、記録フィルム表面に接触しない位置に先端が記録フィルム表面から離れる方向に片持ち梁を変形させることを特徴とする。
【００１３】
本発明の記憶装置は、片持ち梁毎に、該片持ち梁に対して印加する書き込み電圧を生成する太陽電池が設けられており、該太陽電池に書き込み光を供給するか否かにより、書き込み電圧の生成を制御することを特徴とする。
【００１４】
本発明の記憶装置は、前記書き込み光の波長と読み出し光の波長とが異なり、読み出し光として前記太陽電池が発電しない波長の光を用いることを特徴とする。
【００１５】
本発明の記憶装置は、前記太陽電池が前記支持基板に対して直列接続され、前記片持ち梁の一端が前記太陽電池の直列接続の終端に固定層されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の記憶装置は、前記片持ち梁が前記太陽電池の形成層の一部にて形成されていることで、太陽電池にて固定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明の記憶装置によれば、片持ち梁の変形を静電駆動のアクチュエータとして行うため、従来例に比して消費電力を少なくすることができるとともに、静電駆動のアクチュエータを駆動する電源として、各片持ち梁毎に太陽電池を設け、この太陽電池に対して書き込み光を照射か否かにより、書き込み制御を行うため、片持ち梁を駆動制御するための電気配線を必要とすることが無くなるため、配線のための領域を設ける必要が無くなり、小型化が可能となるＭＥＭＳ技術を使用した記録装置を提供できるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の記憶装置は、支持基板に対し、支持基板表面と平行となるよう一端が固定され、固定されていない側の端部近傍の表面に先端が急峻な突起を有し、静電型アクチュエータとして構成された片持ち梁と、片持ち梁の前記表面に設けられた反射ミラーと、片持ち梁の刻印突起と対向して設けられた記録フィルムとを有し、データの書き込みの際、記録フィルムを支持基板方向に変位、すなわち記録フィルムを片持ち梁方向に変位させ、刻印突起をフィルム表面に対して塑性変形の荷重により押しつけ、表面に窪みを形成することで行い、データの読み出しを行う際、刻印突起に記録フィルム表面を、弾性変形の荷重により押しつけ、窪みに対し刻印突起の先端が挿入されると反射ミラーの角度が変化せず、窪みに刻印突起の先端が挿入されると片持ち梁が弾性変形し、入射される読み出し光を反射する際、反射ミラーの角度が変化し、反射された反射光の受光を受光素子により行い、所定の角度における読み出し光の反射の有無により、データの読み出しを行っている。例えば、反射ミラーの角度が変化しない反射光の光路に受光素子（例えば、ＣＣＤやフォトダイオードなど）を置き、読みだしの際に片持ち梁が弾性変形しない場合に受光素子に反射光が入力され、片持ち梁が変形した場合に受光素子が入力されないように設定しておく。
【００１９】
以下、本発明の一実施形態による記憶装置を図面を参照して説明する。図１は同実施形態の記憶装置における１ビット分のデータの書き込み及び読み込みを行う１単位部分（ＭＥＭＳ書き込み読みだしヘッドの単位ブロック）の構成の断面を示す概念図である。
この図において、記憶領域として支持基板１の裏面（図の下面側）に樹脂フィルム２が形成されている。支持基板１はガラス基板または石英ガラス等の広い波長の光を透過する材料で形成されている。また、支持基板１は、光を透過する柔軟アクリルポリマーなどの樹脂フィルムでも良い。
【００２０】
樹脂フィルム２はＰＭＭＡやポリイミドなどの高分子材料のプラスチックフィルムで形成されている。データが刻印されて記録された後、データを消去する場合に、樹脂フィルム２に熱を印加することにより、データの消去（片持ち梁３に設けられた刻印突起３により形成された窪みＫが熱によるフィルムの軟化により消去）される。
片持ち梁（マイクロカンチレバー）３は、予め設定された弾性特性を有する厚さ及び幅で形成されており、一端が太陽電池４のアノードに接続されている。ここで、片持ち梁３の厚さは、太陽電池の形成により決定されるため、幅にて設定される。
【００２１】
ここで、片持ち梁３の幅とは、長尺方向を長さとすると、太陽電池４に一端が接続され、太陽電池４から遠ざかる方向に長尺方向に伸びる片持ち梁３において、長尺方向に対して垂直方向の片持ち梁３の横幅を示している。
また、片持ち梁３は、前記一端の逆の端である他端の近傍の表面３ｂ（図の上面側）に、先端が尖った（頭頂部の径が約数十ｎｍ）突起である刻印突起３ａが形成され、中央より刻印突起３ａに近い該表面３ｂ上に反射ミラー７が形成されている。
したがって、片持ち梁３における刻印突起３ａの頭頂部の先端半径が数十ｎｍ以下であるため、磁気ディスクや光磁気ディスクに比較し、より小さな記憶のピットを形成することができる。例えば、面密度換算にて、１平方インチあたり、６Ｔbpiの記録密度となり、現在の垂直磁気記録方式の約１０倍の記録密度が実現できる。
【００２２】
太陽電池４は、エピ成長ＰＩＮ接合（例えば、シリコンＰＩＮフォトダイオード）により、絶縁膜５上面に形成された太陽電池が複数個（図においては３個）が直列に接続されている。太陽電池の構造については、後述する製造過程にて説明する。この太陽電池の接続される個数は、片持ち梁３に印加する電圧と、太陽電池１個当たりの発電量とによって決定される。また、太陽電池４の材料としては、本実施形態において、シリコンが用いられているが、ＩｎＰ（インジュウム・リン）やＧａＡｓ（ガリウム・砒素）などの化合物半導体で形成しても良い。さらに、電力が必要な場合には、太陽電池の複数個を並列に接続した後、この並列に接続された太陽電池を直列に接続し、直並列のマトリクス状の接続として用いてもよい。
【００２３】
絶縁膜５は、導電性基板６上部に形成されており、プロセスの説明時に説明するが、シリコン酸化膜１０１であり、上下間においては絶縁膜としての特性を有し、太陽電池のアノードと導電性基板とが電気的に接続されないために形成されている。
片持ち梁３の弾性のみでなく、この絶縁膜５の厚さによっても、すなわち、片持ち梁３と導電性基板６との距離によっても、片持ち梁３と導電性基板６との間の電界が変化し、静電引力が異なり、片持ち梁３の刻印突起３ａが形成されている他端の変位量が変化する。本実施形態においては、５Ｖの電圧を片持ち梁３に印加した場合、上記他端が１００ｎｍ程度変化するように、上述した各パラメータが設定されている。
【００２４】
導電性基板６は、本実施形態において、シリコン基板（後述するプロセスにおけるＮ型不純物層１０４や図１及び図２の構成におけるＰ型シリコン基板１００）にて説明しているが、他の半導体基板や、太陽電池４及び片持ち梁３を形成した後、金属（ニッケル，クロム，チタン等）基板や、あるいは絶縁膜に半導体または金属を積層した基板に貼り付けることにより形成してもよい。
片持ち梁３は、構成として、上記太陽電池４のと同一の積層構造（同一材料）を有し、すなわち太陽電池５と同一のプロセス過程において形成される。また、片持ち梁３は、太陽電池４の積層された半導体層のいずれの層または複数の層にて形成しても良い。さらに、片持ち梁３は、太陽電池４を直列に接続する金属配線層（材料として、ニッケル，クロム，チタン，金，銅，アルミ等）にて形成しても良い。以下の実施形態としては太陽電池４のと同一の積層構造として説明する（プロセスの構成は太陽電池を直列に接続して太陽電池４を形成する金属配線を用いているが、動作は同様である）。
【００２５】
支持基板１の樹脂フィルム２の面と、片持ち梁３に形成された刻印突起３ａとが対応するよう、支持基板１の面と導電性基板６の面とが平行に配置されている。
上述した片持ち梁３は、導電性基板６との間が絶縁膜５の厚さ（例えば、１〜２μｍ）に対応する空間となっており、導電性基板６とによりコンデンサを形成し、静電駆動型のアクチュエータとして動作する。ここで、導電性基板６が接地され、片持ち梁３の一端が太陽電池４のアノードに接続され、太陽電池４のカソードが接地されている。このため、太陽電池４に書き込み光Ｌwが入射されると太陽電池４のアノード側に電圧が発生し、その電圧が片持ち梁３に印加されることで、片持ち梁３の開放されている刻印突起３ａが形成された他端が、図１（ａ）に示すように、導電性基板６に静電引力により引きつけられる。上述した太陽電池４のアノード及びカソードとは、直列接続されている複数の太陽電池の最外端にある太陽電池それぞれのアノード，カソードを示している。
【００２６】
次に、樹脂フィルム２に対するデータの書き込み及び読みだしを図１及び図２を用いて説明する。図１は、樹脂フィルム２表面に刻印突起３ａにより窪みＫ（インデント）を形成して、データの書き込みを行う処理を説明する図である。また、図１は、樹脂フィルム２表面に窪みＫの有無を刻印突起３ａにより検出して、データの有無を読み出す処理を説明する図である。
・データの書き込み処理（図１）
本実施形態においては、データを樹脂フィルム２にデータを書き込む場合、図１（ａ）に示すように、太陽電池４に書き込み光Ｌwを、支持基板１及び樹脂フィルム２を介して照射させた場合、直列接続の結果として太陽電池４（シリコンＰＩＮフォトダイオードの直列接続）が約５Ｖの電圧を発生し、片持ち梁３の他端部が導電性基板６表面方向に対して、変位量ｄ（例えば約１００ｎｍ程度）の変位を生じる。
【００２７】
そして、書き込み光Ｌwを照射させた状態にて、上記片持ち梁の変位量ｄと、樹脂フィルム２の対向面及び片持ち梁３が変位していない静止位置における刻印突起３ａの頭頂部間の距離と、片持ち梁３が変位していない場合に樹脂フィルム２の表面に窪みＫが生成される塑性変形の荷重となる距離と、を加算した変位量Ｄだけ、支持基板１を導電性基板６方向に変位させる。
このとき、片持ち梁３は、変位量ｄ分だけ導電性基板６方向へ変位しているため、片持ち梁３の刻印突起３ａが樹脂フィルム２表面に接触したとしても、樹脂フィルム２表面は弾性変形を生じるのみであり、窪みＫが生成されない。したがって、樹脂フィルム２に対してデータの書き込みは行われない。
【００２８】
一方、データを樹脂フィルム２にデータを書き込む場合、図１（ｂ）に示すように、太陽電池４に書き込み光Ｌwを、支持基板１及び樹脂フィルム２を介して照射させない場合、直列接続の結果として太陽電池４（シリコンＰＩＮフォトダイオードの直列接続）が電圧を発生せず、片持ち梁３の他端部が導電性基板６表面方向に対する変位を生じない。
そして、書き込み光Ｌwを照射させない状態にて、データを書き込まない場合と同様に、上記片持ち梁の変位量ｄと、樹脂フィルム２の対向面及び片持ち梁３が変位していない静止位置における刻印突起３ａの頭頂部間の距離と、片持ち梁３が変位していない場合に樹脂フィルム２の表面に窪みＫが生成される塑性変形の荷重となる距離と、を加算した変位量Ｄだけ、支持基板１を導電性基板６方向に変位させる。
このとき、片持ち梁３は、変位を生じていないため、片持ち梁３の刻印突起３ａが、樹脂フィルム２表面に塑性変形を生じる荷重にて接触し、樹脂フィルム２表面は塑性変形を生じ、窪みＫが生成される。したがって、樹脂フィルム２に対してデータの書き込みが行われる。
【００２９】
・データの読み出し処理（図２）
本実施形態においては、データを樹脂フィルム２にデータを読み出す場合、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、太陽電池４に書き込み光Ｌwの照射を行わず、支持基板１及び樹脂フィルム２を介して、読みだし光ＬRを照射させる。このとき、読みだし光ＬRを照射させた状態にて、樹脂フィルム２の対向面及び片持ち梁３が変位していない静止位置における刻印突起３ａの頭頂部間の距離と、片持ち梁３が変位していない場合に樹脂フィルム２の表面に刻印突起３ａが接触しても弾性変形の荷重となる距離と、を加算した変位量Ｇだけ、支持基板１を導電性基板６方向に変位させる。
【００３０】
図２（ａ）に示すように、樹脂フィルム２表面にデータが書き込まれている（窪みＫが形成されている）場合、窪みＫに対して、刻印突起３ａが挿入され、片持ち梁３の他端は変位しない。このため、照射された読みだし光ＬRは、反射ミラー７により反射光ＬRRとして、支持基板１平面に対して角度αの方向に出射される。
一方、図２（ｂ）に示すように、樹脂フィルム２表面にデータが書き込まれていない（窪みＫが形成されていない）場合、窪みＫに対して、刻印突起３ａが挿入されことがないため、片持ち梁３の他端は導電性基板６表面側に対して変位する。このため、照射された読みだし光ＬRは、データが書き込まれている場合と角度が異なる反射ミラー７により、反射光ＬRRとして、支持基板１平面に対して角度βの方向に出射される。
【００３１】
そして、反射光ＬRRをＣＣＤ（電荷結合素子）などを用いて受光し、データの読み出しを行う。このとき、ＣＣＤの受光素子は、角度αの反射光ＬRRが入射され、角度βの反射光ＬRRが入射されない位置に配置することにより、データの有無の読みだし処理を行うことができる。
また、上記書き込み光Ｌwと読みだし光ＬRとは、樹脂フィルム２のデータの書き込み面に対して垂直に入射され、スポット径を片持ち梁３及び太陽電池４の形成領域に対応させて設定（例えば、１００μｍ）してよく、読みだし光ＬRが照射された際に太陽電池３にて発電が起こり、電圧が発生しないように、異なった波長の光を用いる。
【００３２】
例えば、シリコンＰＩＮフォトダイオードを使用する場合、波長が１．１μｍ以上であるとバンドギャップの幅から発電を行わないため、読み出しには赤外線を用い、発電に対しては可視光（６２０〜６８０μｍ）を用いるようにする。
また、読みだし光ＬRの波長を任意に設定し、太陽電池４の上部に読みだし光ＬRの波長を透過させないフィルタを形成するようにしても良い。
【００３３】
上述したような処理により、データの書き込み及び読みだし処理を行うことができる。
図３に示すように、図１及び図２で説明したデータ書き込み／読みだしヘッドとしての片持ち梁３及び太陽電池４との単位ブロックを複数集積化し（図３においては５×５であるが、これに制限されるものではない）、全ての単位ブロックに書き込み光Ｌwまたは読みだし光ＬRを同時に照射させることにより、書き込み速度及び読みだし速度を向上させることができる。ここで、記録媒体２００は、支持基板１と樹脂フィルム２とで形成されている。また、ＭＥＭＳ書き込み読みだしヘッドは、複数の上記単位ブロックから構成されている。
【００３４】
図４を用いて、単位ブロックによる支持基板１と樹脂フィルム２とで形成された記録媒体２００に対する書き込み及び読み出しのアクセスについて説明する。
メディア駆動ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）アクチュエータは、記録媒体２００をｚ軸方向に上下させ、かつｘ軸方向及びｙ軸方向に移動させる。
ここで、樹脂フィルム２表面は、それぞれの単位ブロックにより書き込み及び読みだしが行われる単位書き込み領域に分割されている。すなわち、単位書き込み領域内の異なる位置に縦（列）及び横（行）のマトリクス状に複数のデータを書き込むことができ、マトリクスの位置がデータのアドレスに対応している。
【００３５】
したがって、メディア駆動ＭＥＭＳアクチュエータは、機械的な駆動により、各単位ブロックにおける刻印突起３ａを、外部から与えられた書き込み位置の情報に対応して、所定の縦（列）及び横（行）のマトリクスのデータ書き込み位置に移動するように、記録媒体２００を駆動させる。
プリズム８は、記録装置の高さを抑制するため、記録媒体２００の上面に平行に入射してくる書き込み光Ｌw及び読みだし光ＬRを、樹脂フィルム２の書き込み面に対して垂直に入射するよう、光路を変更する。
また、書き込み時及び読み出し時において、樹脂フィルム２の書き込み面を、片持ち梁３における刻印突起３ａの頭頂部に近づける変位の駆動も行う。
【００３６】
図５（ａ）に、静電駆動アクチュエータの概念図を示す。Ｘ−Ｙステージ（メディア、すなわち記録媒体２００）のｘ軸方向に垂直な２つの辺の一方が静電駆動アクチュエータ（メディア駆動MEMSアクチュエータ）に接続され、他方が板バネに接続されている。同様に、Ｘ−Ｙステージのｙ軸方向に垂直な２つの辺の一方が静電駆動アクチュエータに接続され、他方が板バネに接続されている。
そして、図５（ｂ）に示すように、印加電圧に応じて、静電駆動アクチュエータの変位量が変化させることができる。図５（ｂ）において、横軸が印加電圧（Applied Voltage，単位Ｖ）を示し、縦軸が印加電圧に対応した変位量（Displacement ，単位μｍ）
この印加電圧を各列（ｘ軸方向）及び行（ｙ軸方向）の変位量に対応して、予め設定しておくことにより、マトリクスにおける読み出したいデータの書き込み位置に移動させることができる。例えば、５０Ｖの印加にて、Ｘ−Ｙステージを最大２０μｍの距離を変位させる駆動が可能である。
【００３７】
次に、図６から図１６を用いて、太陽電池４及び片持ち梁３の部分を形成するプロセスの一例について説明する。図６から図１６は、各製造工程における太陽電池４及び片持ち梁３の部分の断面を示す概念図である。
図６に示すように、厚さ５００μのＰ型シリコン基板１００の上面に熱酸化あるいはＣＶＤ（化学気相成長法）等により、絶縁膜としてシリコン酸化膜１０１を形成する。
そして、上記シリコン酸化膜１０１の上面にエピタキシャル成長にて、Ｐ型シリコン層１０２を３０μの厚さにて形成する。
【００３８】
次に、Ｐ型シリコン層１０２上面にＩ（イントリンシリック）型（不純物の混入がない）シリコン層１０３を、エピタキシャル成長により、３μｍの厚さに形成する。
そして、エピタキシャル成長にて、上記Ｉ型シリコン層１０３上部にＮ型シリコン層１０４を形成する。
次に、上記Ｎ型シリコン層１０４上部に、シリコン熱酸化膜１０５を形成し、このシリコン熱酸化膜１０５上にフォトレジストを塗布し、太陽電池４を形成するためのマスクにより、フォトリソグラフィを行い、レジストパターンを形成し、ＨＦなどによりレジストパターンの開口部のシリコン熱酸化膜をエッチングする。
【００３９】
そして、レジストを除去し、形成された酸化膜パターン（シリコン熱酸化膜１０５による）をマスクとして、等方性または異方性のシリコンのエッチングを行う。このエッチングは、シリコン酸化膜１０１表面が露出されるまで行われ、図７に示すように、シリコン酸化膜１０１上に形成された各太陽電池（フォトダイオード）が分離される。一端、熱酸化膜１０５をＨＦにより除去する。
そして、酸素雰囲気中にて、シリコンの熱酸化を行い、図８に示すように、シリコン熱酸化膜１０６を形成する。
【００４０】
次に、図９に示すように、シリコン熱酸化膜１０６上にフォトレジスト（ポジレジスト）を塗布し、分離されている複数の太陽電池を直列に接続する配線のコンタクトを形成するマスクにより、フォトリソグラフィを行い、コンタクトのためのレジストパターンを形成する。
そして、形成されたレジストパターン１０７をマスクとして、シリコン熱酸化膜１０６のエッチングを行う。すなわち、図１０に示すように、各太陽電池におけるアノードのＰ型シリコン層１０２と、カソードのＮ型シリコン層１０４とのコンタクト部分（アノードのコンタクト１０６Ａ，カソードのコンタクト１０６Ｂ）の形成を行い、レジストパターン１０７をアセトンにより除去する。
【００４１】
次に、片持ち梁３を形成する部分において、片持ち梁３と導電性基板６との間の所定の距離（例えば、１〜２μｍ）の空間を形成するため、図１１に示すようにネガレジストのレジストパターン１０８を形成する。ネガレジストの場合、露光してパターンとした際、エッジがなだらかな斜面を形成するため、後の配線形成における断線を防止することができる。
ここで、塗布されたネガレジストの厚さが上記所定の距離に対応し、図１及び図２における絶縁膜５の厚さ、すなわち片持ち梁３が下部方向に駆動させる距離に対応している。
【００４２】
ここで、図１及び図２においては、片持ち梁３をＮ型シリコン層１０２等の太陽電池のいずれかの層にて形成し、導電性基板６をＰ型シリコン基板１００にて構成し、刻印突起部３ａを該太陽電池のいずれかの層上に、図１４に示す工程で形成しても良いし、また、上記片持ち梁３上にシリコン層をエピタキシャル成長させ、このシリコン層に対して、シリコン層の厚さに対応した径のレジストマスクを形成し、等方性のエッチングを行い、前端が尖った刻印突起部３ａを、シリコン（例えば、Ｐ型シリコン層１０２）にて形成しても良い。また、片持ち梁３及び導電性基板６との空隙は、片持ち梁３直下のシリコン酸化膜１０１（絶縁膜５）を、等方性エッチング等を用いて形成する。この際、シリコン酸化膜１０１は片持ち梁３を下部方向に駆動する距離に対応して設定する。そして、刻印突起部３ａが形成された面にＡｌなどの金属膜を形成し、反射ミラー７を形成している。
【００４３】
しかしながら、図６から図１６による本実施形態のプロセスにおいて形成される構成においては、片持ち梁３を太陽電池の接続するために形成する金属膜にて形成し、導電性基板６を、太陽電池を形成する半導体層（１０２，１０３，１０４）を用い、これら全てを接地電位として用いている。片持ち梁３と導電性基板６と間には、空間とシリコン熱酸化膜１０６とが介挿されているが、シリコン酸化膜１０６の厚さが空間の距離に比較して薄いため、片持ち梁３と導電性基板６と間の誘電率を、ほぼ空気の誘電率として考えることができる。
【００４４】
そして、全面にＣr（３００ｎｍ）／Ａｌ（２００ｎｍ）からなる配線の金属膜を形成し、の膜を形成し、配線金属膜の上にフォトレジストを塗布し、太陽電池を電気的に接続して太陽電池４を形成する金属配線及び片持ち梁３の稼動部（静電駆動における稼動量に対応する弾性を持たせるための幅及び長さ対応させる）を形成するためのマスクにより、フォトリソグラフィを行い、形成されたレジストパターンをマスクとして、配線金属のエッチングを行い、図１２に示すように、配線パターン１０９及び片持ち梁３を形成する。
これにより、分離されている太陽電池のカソードとアノードとを各々接続させ、複数の太陽電池がコンタクト１０６Ａ及びコンタクト１０６Ｂを介して、配線パターン１０９により太陽電池のアノードが他の太陽電池のカソードに接続され、各太陽電池が直列に接続された太陽電池４が形成される。
【００４５】
次に、配線パターン１０９等の上部にポジレジストを形成し、刻印突起部３ａを形成するためのマスクにより、フォトリソグラフィを行い、レジストパターン１１０を形成する。図１３に示すように、刻印突起部３ａを形成する部分に開口部１１０ｈが形成されている。
そして、図１４に示すように、レジストパターン１１０上部にＡｕ（またはＡｌ）を蒸着させ、金属膜（例えばアルミ層）１１１を形成する。これにより、開口部１１０ｈの径を調整することにより、高さを制御して、先端の尖った刻印突起部３ａがＡｕ（またはＡｌ）によって形成される。
【００４６】
次に、図１５に示すように、アセトンにてレジストパターン１１０を除去することにより、リフトオフプロセスとして、刻印突起部３ａ以外のＡｕ（またはＡｌ）の金属膜１１１が、レジストパターン１１０と共に除去される。
そして、図１６に示すように、ネガレジストのレジストパターン１０８を、酸素プラズマによるアッシングにより除去することで、片持ち梁３が、配線パターン１０９と一体となり形成され、太陽電池４のアノードに接続され、片持ち梁３と酸化膜１０７との間には、ネガレジストのパターン１０８の厚さ分の空間が形成され、静電駆動型のアクチュエータが形成される。
【００４７】
そして、本プロセスにより製作される構成において、片持ち梁３の上部表面自体が反射ミラー７となり、図１におけるＭＥＭＳ書き込み読みだしヘッドが製作される。
また、上述した図１及び図２、図６から図１６のプロセスにて形成した片持ち梁は太陽電池４におけるフォトダイオードのアノードに接続されているが、フォトダイオードのカソードに接続するように形成しても良い。
また、図６から図１６のプロセスに形成したフォトダイオードは、Ｐ型シリコン層１０２／Ｉ型シリコン層１０３／Ｎ型不純物層１０４の順にシリコン酸化膜１０１上に形成されているが、Ｐ型シリコン層１０Ｎ型不純物層１０４／Ｉ型シリコン層１０３／Ｐ型シリコン層１０２の順に形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
上述した実施形態においては、記憶装置の書き込み用として、片持ち梁３からなるアクチュエータと太陽電池４とを同一半導体基板上に形成した構造及びプロセスを説明した。
しかしながら、本実施形態における太陽電池とアクチュエータとを同一基板に形成する技術は、片持ち梁３のみでなく、広く中空支持構造体（サスペンディッド・ストラクチャ）を用いた構成に用いることができる。
ここで、中空支持構造体（サスペンディッド・ストラクチャ）とは、弾性体を介して中空に支持された機械構造体のことであり、例えば、例えば、曲がり梁、捻りバネによる機械構造体などが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態の記憶装置における１ビットの書き込み／読み出しを行うＭＥＭＳ書き込み読みだしヘッドの単位ブロックの断面の構造を示す概念図である（データの書き込み時の説明）。
【図２】本発明の一実施形態の記憶装置における１ビットの書き込み／読み出しを行うＭＥＭＳ書き込み読みだしヘッドの単位ブロックの断面の構造を示す概念図である（データの読み出し時の説明）。
【図３】本実施形態における書き込み／読みだしヘッドとしての片持ち梁３及び太陽電池４とのブロックを複数集積化した構成の概念図である。
【図４】支持基板１と樹脂フィルム２とで形成された記録媒体２００に対する書き込み及び読み出しのアクセスを行う本実施形態による記憶装置の概念図である。
【図５】本実施形態における静電駆動アクチュエータの動作を説明する図である。
【図６】太陽電池の製造工程における太陽電池４及び片持ち梁３の部分の断面を示す概念図である。
【図７】太陽電池の製造工程における太陽電池４及び片持ち梁３の部分の断面を示す概念図である。
【図８】太陽電池の直列接続を行う工程における太陽電池４及び片持ち梁３の部分の断面を示す概念図である。
【図９】太陽電池の直列接続を行う工程における太陽電池４及び片持ち梁３の部分の断面を示す概念図である。
【図１０】太陽電池の直列接続を行う工程における太陽電池４及び片持ち梁３の部分の断面を示す概念図である。
【図１１】太陽電池の直列接続を行う工程における太陽電池４及び片持ち梁３の部分の断面を示す概念図である。
【図１２】太陽電池の直列接続を行う工程における太陽電池４及び片持ち梁３の部分の断面を示す概念図である。
【図１３】刻印突起３ａを形成する工程における太陽電池４及び片持ち梁３の部分の断面を示す概念図である。
【図１４】刻印突起３ａを形成する工程における太陽電池４及び片持ち梁３の部分の断面を示す概念図である。
【図１５】片持ち梁３を形成する工程における太陽電池４及び片持ち梁３の部分の断面を示す概念図である。
【図１６】片持ち梁３を形成する工程における太陽電池４及び片持ち梁３の部分の断面を示す概念図である。
【図１７】従来例によるＭＥＭＳ技術を用いた、バイメタル特性を有するカンチレバーによる記憶装置の構成を示す概念図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…支持基板
２…樹脂フィルム
３…片持ち梁
３ａ…刻印突起
３ｂ…表面（片持ち梁３の表面）
４…太陽電池
５…絶縁膜（シリコン酸化膜１０１）
６…導電性基板（Ｐ型シリコン基板）
７…反射ミラー
８…プリズム
１００…Ｐ型シリコン基板
１０１，１０８…シリコン酸化膜
１０２…Ｐ型シリコン層
１０３…Ｉ型シリコン層
１０４…Ｎ型不純物層
１０５，１０６…シリコン熱酸化膜
１０７，１０８，１１０…レジストパターン
１０９…配線パターン
１１１…アルミ層
２００…記録媒体
【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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