(57)【要約】【課題】ＸＹステージモジュール、該ＸＹステージモジュールを採用した情報記録機器、及び前記ＸＹステージモジュールの製造方法を提供する。【解決手段】ベースと、ベース上で第１方向、及び該第１方向に直交する第２方向に水平運動するＸＹステージと、ベースに設置されてＸＹステージを弾性支持する支持部と、ＸＹステージの回転を阻止させるスチフナと、スチフナの一側面に設けられるものであって、少なくとも一つ以上の移動コムを有する移動コム状構造体と、ベース上に固定されて移動コムと所定間隙で離隔されて噛み合う少なくとも一つ以上の固定コムを有する固定コム状構造体とを備えて、移動コムと固定コムとが相互に噛み合う程度によってＸＹステージの第１方向及び第２方向への変位を測定する位置センサーと、を備えるＸＹステージモジュールである。【選択図】図３
2007184078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、
前記ベース上で第１方向、及び該第１方向に直交する第２方向に水平運動するＸＹステージと、
前記ベースに設置されて前記ＸＹステージを弾性支持する支持部と、
前記ＸＹステージの回転を阻止させるスチフナと、
前記スチフナの一側面に設けられるものであって、少なくとも一つ以上の移動コムを有する移動コム状構造体と、前記ベース上に固定されて前記移動コムと所定間隙離隔されて噛み合う少なくとも一つ以上の固定コムを有する固定コム状構造体とを備えて、前記移動コムと前記固定コムとが相互に噛み合う程度によって前記ＸＹステージの前記第１方向及び前記第２方向への変位を測定する位置センサーと、
を備えることを特徴とするＸＹステージモジュール。
【請求項２】
前記支持部は、前記ベースに付着される支持台と、前記第１方向に延びる第１内側及び第１外側弾性ビームと前記第２方向に長く延びる第２内側及び第２外側弾性ビームとを備え、前記ＸＹステージ及び前記支持台を連結する弾性ビームと、を備えることを特徴とする請求項１に記載のＸＹステージモジュール。
【請求項３】
前記スチフナは、前記支持台に結合された第２外側弾性ビームにより弾性支持され、前記ＸＹステージに結合された第１内側弾性ビームと連結されて、前記ＸＹステージの動きによって第１方向にのみ動く第１スチフナと、前記支持台に結合された第１外側弾性ビームにより弾性支持され、前記ＸＹステージに結合された第２内側弾性ビームを連結して、前記ＸＹステージの動きによって第２方向にのみ動く第２スチフナと、を備えることを特徴とする請求項２に記載のＸＹステージモジュール。
【請求項４】
前記移動コム状構造体は、前記第１スチフナに設けられて第１方向に動く第１移動コム状構造体と、前記第２スチフナに設けられて第２方向に動く第２移動コム状構造体と、を備え、
前記固定コム状構造体は、前記第１移動コム状構造体及び第２移動コム状構造体のそれぞれと噛み合う第１固定コム状構造体及び第２固定コム状構造体を備え、
前記第１移動コム状構造体及び第１固定コム状構造体が相互に噛み合う程度によって前記ＸＹステージの第１方向への変位を測定し、前記第２移動コム状構造体及び第２固定コム状構造体が相互に噛み合う程度によって前記ＸＹステージの第２方向への変位を測定することを特徴とする請求項３に記載のＸＹステージモジュール。
【請求項５】
前記固定コム状構造体の一側面に設けられたセンサー電極パッドをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のＸＹステージモジュール。
【請求項６】
前記移動コム及び前記固定コムの厚さは、スチフナの厚さと実質的に同じであることを特徴とする請求項１に記載のＸＹステージモジュール。
【請求項７】
前記移動コム状構造体及び前記固定コム状構造体のそれぞれは、伝導性物質であることを特徴とする請求項１に記載のＸＹステージモジュール。
【請求項８】
前記移動コム状構造体及び前記固定コム状構造体は、相互に電気的に絶縁されたことを特徴とする請求項１に記載のＸＹステージモジュール。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のうちいずれか１項に記載のＸＹステージモジュールと、
前記ＸＹステージに搭載されたメディアの各セルに情報を記録または再生するために、前記メディアの上部に固設される探針アレイと、を備えることを特徴とする情報記録機器。
【請求項１０】
ＸＹステージとなる中央領域と、それぞれ固定コム状構造体及び支持台となる第１周辺領域及び第２周辺領域と、前記中央領域と前記第２周辺領域とを連結する支持構造となる連結領域とに区分される第１基板と、ベースとなる第２基板とを準備するステップと、
前記第１基板の裏面の中央領域及び連結領域に溝を形成するステップと、
前記第１基板の裏面を前記第２基板に接合するステップと、
前記第１基板の前面の第１周辺領域にセンサー電極パッドを形成するステップと、
前記第１基板をエッチングして前記中央領域と前記第２周辺領域との間の支持構造を形成すると同時に、前記中央領域と前記第１周辺領域との間に相互に噛み合うコムを有するコム状構造体を形成するステップと、を含むことを特徴とするＸＹステージモジュールの製造方法。
【請求項１１】
前記センサー電極パッドを形成する前に、前記第１基板の前面の中央領域にコイルを形成し、前記センサー電極パッドを形成するときに前記コイルと電気的に連結される駆動電極パッドを同時に形成することを特徴とする請求項１０に記載のＸＹステージモジュールの製造方法。
【請求項１２】
前記コイルを形成するステップは、
前記第１基板に溝が形成される前に前記第１基板にトレンチを掘るステップと、
前記第１基板と前記第２基板とが接合した後に種子層を蒸着し、前記種子層を基盤として前記トレンチに金属を充填するステップと、
前記トレンチの上部に露出した金属をポリシングして除去するステップと、を含むことを特徴とする請求項１０に記載のＸＹステージモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＸＹステージモジュール、それを採用した情報記録機器及びＸＹステージモジュールの製造方法に係り、さらに詳細には、水平運動するＸＹステージの位置を測定する位置センサーを備えたＸＹステージモジュール、該ＸＹステージモジュールを採用した情報記録機器、及び該ＸＹステージモジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、ＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical System）技術を利用した多数の磁気素子が開発されてきた。このような磁気素子としては、例えば、磁気コンパス、電磁気スキャナ及び電磁気弁などがある。特に、走査型探針顕微鏡（Scanning Probe Microscope; SPM）技術を利用したＭＥＭＳタイプのデータストレージの開発が活発に行われている。
【０００３】
このようなデータストレージは、複数の探針アレイを固定し、メディアが搭載されたＸＹステージを２次元平面で動かすことによって、メディアに／から情報を記録／再生する。このとき、高密度の情報を記録または再生するためには、メディアが搭載されたＸＹステージの位置を精密に制御せねばならず、そのためには、その位置を精密に測定する位置センサーが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、前記目的を解決するためになされたものであって、ＸＹステージの位置を精密に測定する位置センサーを備えたＸＹステージモジュール、該ＸＹステージモジュールを採用した情報記録機器、及び別途の工程を追加せずにＸＹステージモジュールの構造物を形成すると同時に、位置センサーを製造できるＸＹステージモジュールの製造方法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】
【０００５】
前記目的を解決するために、本発明に係るＸＹステージモジュールは、ベースと、前記ベース上で第１方向、及び第１方向に直交する第２方向に水平運動するＸＹステージと、前記ベースに設置されて前記ＸＹステージを弾性支持する支持部と、前記ＸＹステージの回転を阻止させるスチフナと、前記スチフナの一側面に設けられるものであって、少なくとも一つ以上の移動コムを有する移動コム状構造体と、前記ベース上に固定されて前記移動コムと所定間隙で離隔されて噛み合う少なくとも一つ以上の固定コムを有する固定コム状構造体とを備え、前記移動コムと前記固定コムとが相互に噛み合う程度によって前記ＸＹステージの第１方向及び第２方向への変位を測定する位置センサーと、を備えることを特徴とする。
【０００６】
前記目的を解決するために、本発明に係る情報記録機器は、前述したＸＹステージモジュールと、前記ＸＹステージに搭載されたメディアの各セルに情報を記録または再生するために、前記メディアの上部に固設される探針アレイと、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、前記目的を解決するために、本発明に係る情報記録機器用の位置センサーの製造方法は、ＸＹステージとなる中央領域と、それぞれ固定コム状構造体及び支持台となる第１周辺領域及び第２周辺領域と、前記中央領域と前記第２周辺領域とを連結する支持構造となる連結領域に区分される第１基板と、ベースとなる第２基板と、を準備するステップと、前記第１基板の裏面の中央領域及び連結領域に溝を形成するステップと、前記第１基板の裏面を前記第２基板に接合するステップと、前記第１基板の前面の第１周辺領域にセンサー電極パッドを形成するステップと、前記第１基板をエッチングして前記中央領域と前記第２周辺領域との間の支持構造を形成すると同時に、前記中央領域と前記第１周辺領域との間に相互に噛み合うコムを有するコム状構造体を形成するステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るＸＹステージモジュールの位置センサーは、キャパシタンスの変化量を利用して位置を測定することによってさらに精密に位置を測定可能であり、温度、湿度などの外部環境の変化に影響をあまり受けないという長所がある。
【０００９】
また、本発明に係る情報記録機器は、このようなＸＹステージモジュールを備えることによってＸＹステージの位置をさらに精密に制御可能であり、高密度の情報を記録または保存し得る。
【００１０】
また、本発明に係るＸＹステージモジュールの製造方法によれば、従来のＸＹステージの製造工程に別途の工程を追加せずに位置センサーを製作し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の望ましい実施形態に係る情報記録機器の概略的な分解斜視図であり、図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ図１の情報記録機器の概略的な斜視図及び断面図である。
【００１３】
図１を参照すれば、情報記録機器は、情報を記録するメディア２１が搭載されたＸＹステージモジュール１０と、メディア２１の上部に固設される探針アレイ９０と、を備える。図２Ａ及び図２Ｂでは、図面を簡略に表示するために探針アレイ９０を省略した。
【００１４】
前記ＸＹステージモジュール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ＸＹステージ２０と、ＸＹステージ２０をベース１５と所定間隔で離隔されて弾性支持する支持部３０と、ＸＹステージ２０の回転を防止するためのスチフナ（補剛材）４０と、前記探針アレイ９０に対するメディア２１の相対的な位置を測定する位置センサー５０と、を備える。
【００１５】
本実施形態では、前記ＸＹステージ２０に情報が記録された、メディア２１の搭載されている情報記録機器を例として説明しているが、これに限定されない。例えば、ＸＹステージ２０に試料を置き、探針アレイ９０を通じた試料の分析にＸＹステージモジュール１０が利用され得る。
【００１６】
探針アレイ９０は、少なくとも一つ以上のマイクロチップ（図示せず）を備えて、メディア２１の各セル（情報記録単位）に／から情報を記録または再生する。
【００１７】
ＸＹステージ２０が水平移動することによって、ｘｙ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、探針アレイ９０のチップを通じて情報を記録または再生する。そのために、ＸＹステージ２０をベース１５上で第１方向（ｘ方向）と、該第１方向に直交する第２方向（ｙ方向）とに２次元水平移動させる電磁気駆動装置８０が設けられる。
【００１８】
電磁気駆動装置８０は、ＸＹステージ２０に設けられる複数の平板コイル８１と、前記コイル８１に対応してＸＹステージ２０の上下に配置される複数の永久磁石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、を備える。参照符号８５は、コイル８１に電流を供給するための駆動電極パッドを表す。
【００１９】
コイル８１は、図面に示すように、ＸＹステージ２０の上側に形成され得るが、このような配置に限定されない。例えば、コイル８１は、ＸＹステージ２０の下側に形成されてもよく、ＸＹステージ２０を貫通して形成されてもよい。
【００２０】
本実施形態で、ＸＹステージ２０は、四角形であり、各辺の近傍に４個のコイル８１が設けられる。４個のコイル８１のそれぞれの上下には、極を異ならせる一対の永久磁石８７、８８が設置される。ＸＹステージ２０は、コイル８１に電流が流れることによって電磁気力を受けて、ｘｙ平面上で動く。しかし、コイル８１及び永久磁石８７、８８の数は、これに限定されない。電磁気駆動装置８０は、ＸＹステージ２０のｘ方向及びｙ方向の駆動のために、少なくとも二つのコイル８１及びそれに対応する二対の永久磁石８７、８８を備える。図３は、本発明の情報記録機器に適用されるＸＹステージ２０及びそれを支持するベース１５が含まれたＸＹステージモジュール１０の概略的な斜視図である。図３を参照すれば、支持部３０は、ＸＹステージ２０のコーナー部分に設けられる複数の弾性ビーム３１と、弾性ビーム３１がそれぞれ連結されてベース１５のコーナー部分に設置される４個の支持台３８と、を備える。
【００２１】
弾性ビーム３１は、ｘ方向に変形される第１弾性ビーム３１Ｘと、ｙ方向に変形される第２弾性ビーム３１Ｙと、を備える。第１弾性ビーム３１Ｘには、ＸＹステージ２０のコーナー部分に結合された第１内側弾性ビーム３１１Ｘと、支持台３８に結合された第１外側弾性ビーム３１２Ｘとがある。第２弾性ビーム３１Ｙには、ＸＹステージ２０のコーナー部分に結合された第２内側弾性ビーム３１１Ｙと、支持台３８に結合された第２外側弾性ビーム３１２Ｙとがある。第１内側弾性ビーム３１１Ｘは、第２外側弾性ビーム３１２Ｙと連結され、第２内側弾性ビーム３１１Ｙは、第１外側弾性ビーム３１２Ｘと連結される。弾性ビーム３１が曲がることによってＸＹステージ２０がｘｙ方向に動ける。
【００２２】
前記スチフナ４０は、ＸＹステージ２０の各辺に平行に所定間隔で離隔されて配置され、前記スチフナの両端に弾性ビーム３１が連結されて、ＸＹステージ２０の水平運動時に前記ＸＹステージの回転を防止する。そのために、スチフナ４０は、図示されているように、ｙ方向に平行な第１スチフナ４０Ｘと、ｘ方向に平行な第２スチフナ４０Ｙとを備える。第１スチフナ４０Ｘは、ｘ方向に動くように第１外側弾性ビーム３１２Ｘにより弾性支持され、第２内側弾性ビーム３１１Ｙと連結する。また、第２スチフナ４０Ｙは、ｙ方向に動くように第２外側弾性ビーム３１２Ｙにより弾性支持され、第１内側弾性ビーム３１１Ｘと連結する。
【００２３】
位置センサー（図１の参照符号５０）は、移動コム状構造体５２及び固定コム状構造体５３を備えて、移動コム状構造体５２と固定コム状構造体５３とが相互に噛み合う程度によってＸＹステージ２０の第１方向及び第２方向への変位を測定する。また、前記位置センサー５０は、第１固定部５４Ｘ及び第２固定部５４Ｙを有する固定部を備える。
【００２４】
移動コム状構造体５２は、第１スチフナ４０Ｘに設けられてｘ方向に動く第１移動コム状構造体５２Ｘと、第２スチフナ４０Ｙに設けられてｙ方向に動く第２移動コム状構造体５２Ｙとを備える。固定コム状構造体５３は、ベース１５に設置されて固定され、前記第１移動コム状構造体５２Ｘ及び第２移動コム状構造体５２Ｙのそれぞれと噛み合う第１固定コム状構造体５３Ｘ及び第２固定コム状構造体５３Ｙを備える。
【００２５】
第１方向に動く第１移動コム状構造体５２Ｘ及び第１固定コム状構造体５３Ｘは、ｘ方向変位の測定に使用される。第２方向に動く第２移動コム状構造体５２Ｙ及び第２固定コム状構造体５３Ｙは、ｙ方向変位の測定に使用される。
【００２６】
図３の拡大図を参照すれば、第１移動コム状構造体５２Ｘは、第１スチフナ４０Ｘの一側面から延びて形成される少なくとも一つ以上の移動コム５２１を有し、第１固定コム状構造体５３Ｘは、ベース１５上に設置された第１固定部５４Ｘと、前記第１固定部５４Ｘから延びて形成され、移動コム５２１と所定間隔Ｇで離隔されて噛み合う少なくとも一つ以上の固定コム５３１とを有する。
【００２７】
これと同様に、第２移動コム状構造体５２Ｙは、第２スチフナ４０Ｙの一側面から延びて形成される少なくとも一つ以上の移動コム５２１を有する。第２固定コム状構造体５３Ｙは、ベース１５上に設置された第２固定部５４Ｙと、前記第２固定部５４Ｙから延びて形成され、移動コム５２１と所定間隔Ｇで離隔されて噛み合う少なくとも一つ以上の固定コム５３１とを有する。
【００２８】
固定コム５３１及び移動コム５２１は、その幅ｗ、長さＬ、厚さＴのうち少なくとも何れか一つが実質的に同じであることが望ましい。
【００２９】
さらに、固定コム５３１及び移動コム５２１は、相互に等間隔で離れていることが望ましい。
【００３０】
固定コム５３１及び移動コム５２１の厚さＴは、図示されているように、スチフナの厚さと実質的に同じであることが製造工程上望ましい。
【００３１】
移動コム状構造体５２Ｘ、５２Ｙは、ＸＹステージ２０の動きによってｘ方向またはｙ方向に動き、固定コム状構造体５３Ｘ、５３Ｙは、ＸＹステージ２０の動きに対して相対的に固定されている。
【００３２】
移動コム状構造体５２Ｘ、５２Ｙ及び固定コム状構造体５３Ｘ、５３Ｙのそれぞれは、例えば、シリコンのような伝導性物質からなることが望ましい。移動コム状構造体５２Ｘ、５２Ｙ及び固定コム状構造体５３Ｘ、５３Ｙのそれぞれは、伝導性の良好な単結晶シリコンから形成されることがさらに望ましい。
【００３３】
移動コム状構造体５２Ｘ、５２Ｙ及び固定コム状構造体５３Ｘ、５３Ｙは、相互に電気的に絶縁されている。例えば、ベース１５として電気的絶縁性の良好なガラス基板を使用する場合には、ベース１５上に設置された固定コム状構造体５３Ｘ、５３Ｙが移動コム状構造体５２Ｘ、５２Ｙに電気的に絶縁され得る。
【００３４】
第１固定部５４Ｘ及び第２固定部５４Ｙの上面には、それぞれ第１パッド５８Ｘ及び第２センサー電極パッド５８Ｙが設けられ、ワイヤー接合などを利用して外部と電気的に連結される。
【００３５】
本実施形態では、固定コム状構造体５２及び移動コム状構造体５３が四角形状のＸＹステージの４辺に設けられているが、これに限定されない。ただし、固定コム状構造体５２及び移動コム状構造体５３は、ｘ方向及びｙ方向の変位を全て測定するために、ｘ方向に平行な辺とｙ方向に平行な辺とに少なくとも一つずつ設けられる。
【００３６】
以下で、本実施形態に示すＸＹステージモジュール用の位置センサー５０の作動を概略的に説明する。
【００３７】
図４は、電磁気駆動の原理を示す図面である。図２Ｂに示すように、一対の永久磁石８７、８８は、相異なる極性を有して対向して設置され、その間には、ＸＹステージ２０に形成されたコイル８１の一部が置かれる。二つの永久磁石８７、８８の間の空間には磁場Ｂが形成され、その空間に電流ｉが流れるコイル８１の一部が置かれれば、そのコイル８１が形成されたＸＹステージ２０は、磁場の方向及び電流の方向に垂直な方向に力Ｆを受ける。
【００３８】
コイル８１は、相互に独立的に電流が流れる少なくとも二つのコイルの二組以上から形成されており、ｘｙ平面上で駆動できる。本実施形態では、各ｘ方向及びｙ方向の駆動のための第１コイル及び第２コイル（図３の８１Ｘ、８１Ｙ）が２つずつ設けられている。
【００３９】
図５Ａは、ＸＹステージ２０がｘ方向に移動したことを示す図面である。弾性ビーム３１は、その縦方向に伸縮しないが、横方向には容易に弾性変形され得る。したがって、図示されているように、ＸＹステージ２０がｘ方向に移動するとき、ｘ方向に垂直な第１弾性ビーム３１Ｘは、横方向に曲がり、第１スチフナ４０Ｘは、ＸＹステージ２０と共にｘ方向に動く。一方、第２スチフナ４０Ｙは、第２弾性ビーム３１Ｙにより支持されて動かない。それと同様に、ＸＹステージ２０がｙ方向に移動するとき、第２スチフナ４０Ｙはｙ方向に動き、第１スチフナ４０Ｘは動かない。
【００４０】
図５Ｂは、ＸＹステージ２０がｘ方向及びｙ方向に同時に移動したことを示す図面である。この場合、第１弾性ビーム３１Ｘ及び第２弾性ビーム３１Ｙが何れも曲がるが、第１スチフナ４０Ｘ及び第２スチフナ４０Ｙは、それぞれｘ方向及びｙ方向にのみ移動する。すなわち、第１スチフナ４０Ｘは、ＸＹステージ２０のｘ方向の動きのみによって動き、第２スチフナ４０Ｙは、ＸＹステージ２０のｙ方向の動きのみによって動く。したがって、前記第１スチフナ４０Ｘのｘ方向の変位と前記第２スチフナ４０Ｙのｙ方向の変位とのベクトル和は、ＸＹステージ２０のｘｙ変位を表す。
【００４１】
図６Ａ及び図６Ｂは、ＸＹステージ２０の位置を測定する原理を示す図面である。図６Ａは、ＸＹステージ（図１の参照符号２０）に外力が加えられていない状態のコム状構造体５２、５３を表し、図６Ｂは、ＸＹステージ２０が一方向に動いて、その間隙が狭まった状態のコム状構造体５２、５３を表す。Ｇ０は、外力が作用していない状態での移動コム状構造体５２と固定コム状構造体５３との間の間隔である。
【００４２】
移動コム状構造体５２が固定コム状構造体５３に対して電気的に絶縁されることによって、移動コム状構造体５２と固定コム状構造体５３との間に電位差を与えるとき、前記コム状構造体５２、５３は、一種の平行板蓄電器となる。したがって、固定コム状構造体５３に付着されたセンサー電極パッド５８を通じて、前記固定コム状構造体５３の電荷量の変化を測定することによってコム状構造体５２、５３のキャパシタンスの変化量ΔＣが分かる。
【００４３】
図６Ｂに示すコム状構造体５２、５３の間隙は、Ｇ０に比べてΔｘほど狭くなっている。この場合、２つの移動コム５２１と、その間に配置された１個の固定コム５３１のみを考慮するとき、コム状構造体５２、５３のキャパシタンスの変化量ΔＣは、下記の式で表現される。
【００４４】
【数１】
2007184078.tif 000003
【００４５】
ここで、εは誘電率、ｔは移動コム５２及び固定コム５３の厚さ（図３参照）、ｄは移動コム５２と固定コム５３との間の間隔を表す。
【００４６】
キャパシタンスの変化量ΔＣは、センサー電極パッド５８を通じて測定される電荷量の変化を通じて測定可能であり、前記キャパシタンスの変化量ΔＣは、数１の関係を通じてコム状構造体５２、５３の間隔変化量Δｘに換算され得る。たとえば、第１移動コム状構造体（図３の参照符号５２Ｘ）と第１固定コム状構造体（図３の参照符号５３Ｘ）との間の間隔変化量Δｘは、ＸＹステージ（図３の参照符号２０）のｘ方向の変位差を意味するので、第１移動コム状構造体５２Ｘ及び第１固定コム状構造体５３Ｘのキャパシタンスの変化量を測定することによって、ＸＹステージ２０のｘ方向の位置を決定し得る。これと同じ原理で第２移動コム状構造体（図３の参照符号５２Ｙ）及び第２固定コム状構造体（図３の参照符号５３Ｙ）のキャパシタンスの変化量を測定することによって、ＸＹステージ２０のｙ方向の位置を決定し得る。
【００４７】
このように、コム状構造体５２、５３のキャパシタンスの変化量ΔＣを利用して位置を測定することによってさらに精密に位置を測定し、温度、湿度などの外部環境の変化に影響をあまり受けないという長所がある。
【００４８】
数１において、コム状構造体の間隔変化Δｘに対するキャパシタンスの変化量ΔＣの比例係数２は、移動コム５２１と固定コム５３１との間のギャップが二つであることを意味する。したがって、移動コム５２１及び固定コム５３１を十分に多く形成すれば、これに比例して比例係数が大きくなる。これは、移動コム５２１及び固定コム５３１を十分に多く形成することによって要求される位置測定の解像度を実現できるということを意味する。たとえば、ｔ＝１００μｍであり、ｄ＝１０μｍであり、Δｘ＝５０μｍであり、移動コム及び固定コムの総数が１５５個であるとするとき、空気中でΔＣ＝０.６８ｐＦ程度となる。これにより、本発明の位置センサーは、高密度の情報を記録するときに要求される精密な位置制御が可能となる。
【００４９】
以下、本発明の位置センサーを備えたＸＹステージモジュールの製造方法の実施形態を説明する。慣用化されている公知のエッチング法や薄膜形成法などの多様な方法については具体的には説明しない。
【００５０】
まず、ＸＹステージ（図３の参照符号２０）となる第１基板と、ベース（図３の参照符号１５）となる第２基板とを準備する。
【００５１】
図７は、第１基板の部分別領域を示す図面である。図７に示すように、第１基板１００は、中央部分に位置する中央領域Ｒｃと、中央領域Ｒｃを一定の距離を空けて取り囲む第１周辺領域Ｒｂ１及び第２周辺領域Ｒｂ２と、中央領域Ｒｃと第２周辺領域Ｒｂ２とを連結する連結領域Ｒｍとに区分され得る。第１基板１００の中央領域Ｒｃ、第１周辺領域Ｒｂ１及び第２周辺領域Ｒｂ２のそれぞれは、図３に示すＸＹステージ２０、固定部５４Ｘ、５４Ｙ及び支持台３８に対応する。同様に、連結領域Ｒｍは、弾性ビーム３１及びスチフナ４０に対応する。第１基板１００としては、シリコン基板が使用される。
【００５２】
図８Ａないし図８Ｋは、本発明のＸＹステージモジュールの製造工程を示す図面である。
【００５３】
まず、図８Ａに示すように、第１基板１００の前面の中央領域（図７の参照符号Ｒｃ）に螺旋形のマスクをパターニングした後、ＩＣＰ−ＲＩＥ（Inductively Coupled Plasma-Reactive Ion Etching）などを利用して螺旋形のトレンチ１１０を形成する。トレンチ１１０を形成した後、図８Ｂに示すように、熱酸化工程によって第１基板の表面にパッシべーション層１２０を覆うことが望ましい。
【００５４】
次いで、図８Ｃに示すように、第１基板１００の裏面の中央領域（図７の参照符号Ｒｃ）及び連結領域（図７の参照符号Ｒｍ）をエッチングして所定深さの溝１３０を形成する。
【００５５】
次いで、図８Ｄに示すように、第１基板１００の裏面を第２基板２００に接合する。第２基板２００としては、ガラス基板を使用される。前記接合には、陽極接合が適用され得る。第２基板２００は、図３のベース１５に該当する。
【００５６】
次いで、図８Ｅ及び図８Ｆに示すように、第１基板１００の前面に種子層１４０を蒸着し、その上に金属物質で充填して金属層１５０を形成する。前記種子層１４０は、クロム／金（Ｃｒ／Ａｕ）をスパッタリング法により蒸着して形成される。前記種子層１４０を電極として、電気メッキ法で金属層１５０を形成できる。
【００５７】
次いで、図８Ｇに示すように、トレンチ１１０の上部に露出した金属層をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）のようなポリシング工程で研磨してコイル１６０を形成する。
【００５８】
次いで、図８Ｈに示すように、コイル１６０の上部に絶縁膜１７０を覆わせ、図８Ｉに示すように、前記第１基板１００の前面に前記コイル１６０と電気的に連結される駆動電極パッド１９０を形成するとき、これと共にセンサー電極パッド１８０を形成する。前記絶縁膜１７０は、例えば、ポリイミドでパターニングされて形成され、前記電極パッド１８０、１９０は、Ａｕ／Ｃｒでパターニングされて形成され得る。
【００５９】
次いで、図８Ｊ及び図８Ｋに示すように、第１基板１００の前面に中央領域（図７の参照符号Ｒｃ）と前記第２周辺領域（図７の参照符号Ｒｂ２）との間の支持構造と、前記中央領域Ｒｃと前記第１周辺領域（図７のＲｂ１）との間に相互に噛み合うコムを有するコム状構造体２２０のマスク層２１０をパターニングし、第１基板をエッチングして前記支持構造と共にコム状構造体を形成する。
【００６０】
前述したように、別途の他の工程を追加せず、ＸＹステージモジュールの製造工程中にセンサー電極パッド（図８Ｉの参照符号１６０）及びコム状構造体（図８Ｋの参照符号２２０）を形成して、位置センサーの備えられたＸＹステージモジュールを完成させる。
【００６１】
このような本願発明のＸＹステージモジュール用の位置センサーとそれを備えた情報記録機器及び位置センサーの製造方法は、理解を容易にするために、図面に示す実施形態を参考として説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点が理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的な保護範囲は、特許請求の範囲により決まらねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、ＭＥＭＳタイプのＸＹステージの精密な位置を測定できる位置センサーに利用され、さらに、このような位置センサーを備えたＸＹステージモジュール及びそれを利用した情報記録機器に利用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の望ましい実施形態に係る情報記録機器の概略的な分解斜視図である。
【図２Ａ】図１の情報記録機器の概略的な斜視図である。
【図２Ｂ】図１の情報記録機器の概略的な断面図である。
【図３】図１の情報記録機器に適用されるＸＹステージモジュールの概略的な斜視図である。
【図４】図１の情報記録機器に適用されるＸＹステージの駆動原理を説明する図面である。
【図５Ａ】本発明に係るＸＹステージの駆動によるコム状構造体の変化を示す図面である。
【図５Ｂ】本発明に係るＸＹステージの駆動によるコム状構造体の変化を示す図面である。
【図６Ａ】本発明に係るＸＹステージモジュール用位置センサーの原理を概略的に示す図面である。
【図６Ｂ】本発明に係るＸＹステージモジュール用位置センサーの原理を概略的に示す図面である。
【図７】本発明に使用されるＸＹステージのボディーとなる第１基板の部分別領域を示す平面図である。
【図８Ａ】本発明のＸＹステージモジュール用位置センサーの製造工程図である。
【図８Ｂ】本発明のＸＹステージモジュール用位置センサーの製造工程図である。
【図８Ｃ】本発明のＸＹステージモジュール用位置センサーの製造工程図である。
【図８Ｄ】本発明のＸＹステージモジュール用位置センサーの製造工程図である。
【図８Ｅ】本発明のＸＹステージモジュール用位置センサーの製造工程図である。
【図８Ｆ】本発明のＸＹステージモジュール用位置センサーの製造工程図である。
【図８Ｇ】本発明のＸＹステージモジュール用位置センサーの製造工程図である。
【図８Ｈ】本発明のＸＹステージモジュール用位置センサーの製造工程図である。
【図８Ｉ】本発明のＸＹステージモジュール用位置センサーの製造工程図である。
【図８Ｊ】本発明のＸＹステージモジュール用位置センサーの製造工程図である。
【図８Ｋ】本発明のＸＹステージモジュール用位置センサーの製造工程図である。
【符号の説明】
【００６４】
１５  ベース
２０  ＸＹステージ
３０  支持部
３１  弾性ビーム
３１Ｘ  第１弾性ビーム
３１Ｙ  第２弾性ビーム
３８  支持台
４０  スチフナ
４０Ｘ  第１スチフナ
４０Ｙ  第２スチフナ
５２  移動コム状構造体
５２Ｘ  第１移動コム状構造体
５２Ｙ  第２移動コム状構造体
５３  固定コム状構造体
５３Ｘ  第１固定コム状構造体
５３Ｙ  第２固定コム状構造体
５４Ｘ  第１固定部
５４Ｙ  第２固定部
５８Ｘ  第１パッド
５８Ｙ  第２センサー電極パッド
８１  平板コイル
８１Ｘ  第１コイル
８１Ｙ  第２コイル
３１１Ｘ  第１内側弾性ビーム
３１２Ｘ  第１外側弾性ビーム
３１１Ｙ  第２内側弾性ビーム
３１２Ｙ  第２外側弾性ビーム
５２１  移動コム
５３１  固定コム
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図８Ｇ】
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【図８Ｈ】
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【図８Ｉ】
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【図８Ｊ】
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【図８Ｋ】
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