(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空中で機能する情報記憶ユニットであって、
情報を格納し、読み出すための情報記憶エリアを有するデータ記憶媒体と、
前記データ記憶媒体に向けて、複数の電子ビームを選択的に送るために、前記データ記憶媒体に近接して隔置された電子ビームエミッタのアレイと、
前記複数の電子ビームの各々を、前記データ記憶媒体の前記情報記憶エリアの一部分に集束させるために、前記電子ビームエミッタのアレイと前記データ記憶媒体との間にある集束用の光学装置と、
前記電子ビームエミッタのアレイに対して前記データ記憶媒体を移動させるために、前記データ記憶媒体に関連付けられた超小型電気機械モータであって、前記エミッタはそれぞれ、情報の読出しまたは書込みを行うために、前記情報記憶エリアの一部分に選択的に電子ビームを送ることからなる、超小型電気機械モータと、
前記電子ビームエミッタのアレイの動作を制御するために、前記電子ビームエミッタのアレイから隔置され、それと電気的に通信する第１の電子制御回路と、
前記データ記憶媒体と前記電子ビームエミッタのアレイとの間の真空状態を保持するために、前記情報記憶ユニット内に設けられたゲッターと
を備え、
前記超小型電気機械モータは、前記データ記憶媒体を取り付けるための回転子装置と、前記データ記憶媒体に近接して配置された固定子装置と、前記回転子装置を駆動するために前記固定子装置上に取り付けられる１組の駆動電極と、前記１組の駆動電極に近接して、前記回転子装置上に取り付けられる１組の被駆動電極とを含み、
前記第１の電子制御回路は、前記固定子装置上に配置され、
前記固定子装置上の前記第１の電子制御回路は、前記回転子装置を通って延びる導電性デバイス(36)を介して、前記電子ビームエミッタのアレイに電気的に接続される、情報記憶ユニット。
【請求項２】
前記電子ビームエミッタのアレイに対する前記データ記憶媒体の動きを制御するために、前記超小型電気機械モータと電気的に通信する第２の電子制御回路を更に含む、請求項１の情報記憶ユニット。
【請求項３】
前記データ記憶媒体は、前記電子ビームエミッタのアレイに対して移動可能である、請求項１の情報記憶ユニット。
【請求項４】
一体型の情報記憶パッケージを形成するために、電子ビームエミッタのアレイと、回転子装置と、固定子装置とを接続し、かつ、それらを隔置するための結合機構をさらに備える、請求項１の情報記憶ユニット。
【請求項５】
真空を保持するために、前記情報記憶パッケージの周囲に封止機構をさらに備える、請求項４の情報記憶ユニット。
【請求項６】
前記結合機構は、前記封止機構と一体化される、請求項５の情報記憶ユニット。
【請求項７】
前記情報記憶パッケージから該パッケージの外部にある回路まで情報を伝達するために、前記情報記憶パッケージから前記封止機構を通って延在する電気リード線をさらに備える、請求項５の情報記憶ユニット。
【請求項８】
前記第２の電子制御回路は、前記駆動電極の下に配置される、請求項２の情報記憶ユニット。
【請求項９】
原子分解能情報記憶ユニットであって、
情報を格納するための情報記憶エリアを有する可動部と、前記可動部を取り囲む固定部とを有する平坦な回転子装置と、
前記回転子装置上の前記情報記憶エリアに向けて電子ビームを選択的に送るために、前記回転子装置に近接した位置にある電子ビームエミッタの平坦なアレイを含むエミッタ装置と、
前記電子ビームエミッタのアレイと前記平坦な回転子装置の間にあって、前記複数の電子ビームの各々を、前記平坦な回転子装置の前記情報記憶エリアの一部分に集束させるための集束用の光学装置と、
前記電子ビームエミッタのアレイの面に平行な面において、前記回転子装置の可動部を前記電子ビームエミッタのアレイに対して移動させるための、前記回転子装置の可動部上にある被駆動機構と、
前記回転子装置に近接した位置に配置され、前記回転子装置の固定部に対して静止している、固定子装置と、
前記固定子装置上の駆動機構であって、前記被駆動機構と静電的に係合して、前記電子ビームエミッタのアレイに対して前記回転子装置の可動部を移動させ、それにより、前記電子ビームエミッタのアレイが、前記回転子装置上の情報記憶エリアの種々の部分に対して、読出しあるいは書込みを行えるようにすることからなる、駆動機構と、
前記電子ビームエミッタのアレイの動作を制御するために、前記電子ビームエミッタのアレイと電気的に通信する、前記固定子装置上の第１の電子制御回路と、
前記情報記憶エリアと前記電子ビームエミッタのアレイとの間の真空状態を保持するために、前記原子分解能情報記憶ユニット内に設けられたゲッターと
を備え、
前記固定子装置上の前記第１の電子制御回路は、前記回転子装置を通って延びる導電性デバイス(36)を介して前記電子ビームエミッタのアレイに電気的に接続される、原子分解能情報記憶ユニット。
【請求項１０】
前記情報記憶エリアが、複数の個別の記憶媒体エリアから構成され、その個別のエリアの各々が、前記電子ビームエミッタの１つに対応する、請求項９の原子分解能情報記憶ユニット。
【請求項１１】
前記固定子装置上の前記駆動機構を駆動するための第２の電子制御回路を前記固定子装置上に更に含む、請求項９の原子分解能情報記憶ユニット。
【請求項１２】
前記平坦な回転子装置上の情報記憶エリアからデータを読み出すための電子検出器を更に含む、請求項９の原子分解能情報記憶ユニット。
【請求項１３】
前記導電性デバイスが、前記固定子装置上の第１の組をなすパッドと、前記電子ビームエミッタのアレイ上の第２の組をなすパッドに接続する、前記回転子装置上の導電性プラグからなる、請求項９の原子分解能情報記憶ユニット。
【請求項１４】
前記回転子装置と前記電子ビームエミッタのアレイとの間に適切な間隔を維持するために、それらの間に設けられる第１のスペーサと、前記回転子装置と前記固定子装置の間に適切な間隔を維持するために、それらの間に設けられる第２のスペーサをさらに備える、請求項９の原子分解能情報記憶ユニット。
【請求項１５】
前記第１のスペーサと第２のスペーサは、前記回転子装置が、前記電子ビームエミッタのアレイ及び前記固定子装置に対して移動できるようにするために、前記回転子装置の周辺部に配置される、請求項１４の原子分解能情報記憶ユニット。
【請求項１６】
前記回転子装置と、前記電子ビームエミッタのアレイと、前記固定子装置とを接続して情報記憶パッケージを形成するための結合機構さらに備える請求項９の原子分解能情報記憶ユニット。
【請求項１７】
前記エミッタ装置を前記回転子装置に接合するための封止機構(38)と、前記回転子装置を前記固定子装置に接合し、前記電子ビームエミッタのアレイ、前記回転子装置の可動部、前記駆動機構、及び前記被駆動機構が、前記エミッタ装置と前記固定子装置の間の真空空間に密閉されるようにする封止機構(48)とを更に含む、請求項９の原子分解能情報記憶ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は情報記憶ユニットの分野に関する、より詳細には、本発明は、電子ビームエミッタのアレイと、超小型電気機械システムを用いてエミッタに対して移動可能な情報記憶媒体とを用いる情報記憶ユニットを提供することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
パームトップコンピュータ、デジタルカメラおよびセルラー電話のような電子装置は、内蔵するデータ処理および記憶回路がより複雑になっているにもかかわらず、益々コンパクト、かつ小型になってきている。さらに、テキスト以外の、たとえば映像、音楽およびグラフィックスのような、内在する複雑な情報を搬送するために大量のデータを必要とするタイプのデジタル通信がますます広くおこなわれるようになってきた。これらの発展は、より複雑なデータを低コストで、非常にコンパクトなパッケージで取り扱うことができる新しい記憶技術への非常に大きな要求を生み出している。
【０００３】
この要求に対する１つの反応が、１９９６年９月１７日にGibson他に付与された米国特許第５，５５７，５９６号に記載されている装置のような、超高密度記憶装置の開発であった。このシステムは、情報を記憶し、取り出すために、可動式の回転子装置（または、ローターデバイス）上の情報記憶媒体エリアに電子のビームを生成する複数の電子エミッタを設ける。超小型電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術に基づく超小型可動子が、電子エミッタに対して回転子装置を移動させ、回転子上の選択された記憶媒体エリアと並列に通信できるようにする。Gibson他の特許では、電子ビームが種々の強度で記憶媒体エリアに衝当し、たとえば、アモルファス相と結晶相との間、あるいはダイオード素子の導電性に影響を及ぼす場合がある種々の結晶相間で記憶材料の状態を変化させること等により、記憶材料のいくつかの態様を選択的に変更する。
【０００４】
さらに高速に、さらにコンパクトな領域で、一層複雑なデータをより大量に処理することができる、より小型で拡張された能力が引き続き要求されている。現在、ナノメートルから数十ナノメートルのスケールにデータを記憶できるようにするために、原子分解能記憶（atomic resolution storage：ＡＲＳ）と呼ばれる、Gibson他の特許に開示されている技術を適合させる努力が続けられている。
【０００５】
このＡＲＳレベルでデータを格納しようと試みる際に、いくつかの難問が持ち上がっている。情報の記憶および取り出しのプロセスは困難な仕事である。エミッタからの電子ビームは、変更することなくＡＲＳ記憶部位を照射するには拡散が大きすぎる。ＡＲＳスケールでは、電子ビームによる読出しおよび書込みは、益々精密な動作になり、漂遊する電子、原子あるいは分子によって影響を受ける可能性が非常に高くなる。記憶媒体エリア内を真空にし、それを保持することが重要になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、情報処理のために電子エミッタを利用し、ＭＥＭＳ装置の移動による情報アクセスを提供する、ＡＲＳパッケージを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
情報は、可動式の回転子装置の表面上に配置される記憶媒体エリア上に厳密に集束された電子ビームを与える複数のエミッタ装置（またはエミッタデバイス）によって格納される。ＡＲＳレベルで機能するために、電子ビームは電子光学装置によって集束される。複数の並列動作は、記憶媒体エリア上に選択的に同時に電子ビームを加える複数の電子エミッタによって行われる。
【０００８】
回転子は、回転子（またはローター）および回転子に隣接する固定子（または、ステーター）空間上に配置されるＭＥＭＳモータによって、エミッタに対して移動する。エミッタおよび回転子のための電装系の大部分は静止した固定子上に配置され、これによって、回転子上のエミッタおよび記憶媒体エリアからの電子ビームの密度が高められる。
【０００９】
回転子およびエミッタのための電子制御回路は、主に固定子上に配置される。その回路は、固定子およびエミッタ上の電気パッドに接続される回転子上の導電プラグによって、エミッタと固定子との間で通信を行う。電気リード線が、ＡＲＳパッケージから、遠隔システムへの外部接続部まで延在する。
【００１０】
本発明のＡＲＳパッケージは、回転子とエミッタとの間、および、回転子と固定子との間にそれぞれスペーサを設けて、それらのコンポーネント間に重要な間隔を保持している。回転子、エミッタおよび固定子は、一体のユニットを形成するために互いに結合される。ＡＲＳパッケージは真空を形成するために封止される必要があり、こうすることによって、電子放射を、漂遊する原子あるいは分子をイオン化するという望ましくない副作用を最小にする管理された条件において行うことができる。パッケージ内を概ね真空に保持するために、ゲッターがＡＲＳパッケージ内の１つの場所に設けられるか、あるいはＡＲＳパッケージ内に分散される。
【００１１】
１つの好ましい実施形態では、真空内で機能する情報記憶ユニットが設けられ、データ記憶媒体が、情報を格納し、読み出すための情報記憶エリアを有する。データ記憶媒体に向けて複数の電子ビームを選択的に送るために、電子ビームエミッタのアレイがデータ記憶媒体から間隔をおいて、かつ近接して配置される。電子ビームエミッタのアレイとデータ記憶媒体との間の集束用の光学装置が、データ記憶媒体の情報記憶エリアの一部分に、各電子ビームを集束させる。データ記憶媒体に関連する超小型電気機械モータが、データ記憶媒体を電子ビームエミッタのアレイに対して移動し、これにより、各エミッタが情報記憶エリアの一部に選択的に電子ビームを送り、情報の読出しや書込みを行う。電子ビームエミッタのアレイから離れて配置され、かつ、それと電気的に通信する電子回路が、電子ビームエミッタのアレイの動作を制御する。情報記憶ユニット内の真空装置が、データ記憶媒体と電子ビームエミッタのアレイとの間の真空を保持する。
【００１２】
別の好ましい実施形態では、原子分解能情報記憶ユニットが設けられ、平坦な回転子装置が情報を格納するための情報記憶エリアを有する。回転子装置に近接して配置される電子ビームエミッタの平坦なアレイが、電子ビームを回転子装置上の情報記憶エリアに選択的に送る。電子ビームエミッタのアレイと平坦な回転子装置との間の集束用の光学装置が、複数の電子ビームを、平坦な回転子装置の情報記憶エリアの各部分に集束させる。回転子装置上の被駆動機構によって、回転子装置は、電子ビームエミッタのアレイの面に平行な面内を電子ビームエミッタのアレイに対して移動される。固定子装置（または、ステーターデバイス）は、回転子装置に近接して配置され、移動可能な回転子装置に対して静止している。固定子装置上の駆動機構は、被駆動機構と静電的に係合して、電子ビームエミッタのアレイに対して回転子装置を移動させ、それにより、電子ビームエミッタのアレイが、回転子装置上の情報記憶エリアの種々の部分に対して、読出しあるいは書込みを行えるようにする。電子制御回路が、電子ビームエミッタのアレイと電気的に通信可能な状態で固定子装置上に配置されて、電子ビームエミッタのアレイの動作を制御する。原子分解能情報記憶ユニット内の真空装置は、情報記憶エリアと電子ビームエミッタのアレイとの間に真空を保持する。
【００１３】
システム動作の能力を高めるために、本発明では複数のＭＥＭＳモータを用いる場合がある。そのような場合には、ＭＥＭＳモータの動作は、その用途に応じて、一定の関係を有するか、独立しているかのいずれかの場合がある。
【００１４】
本発明の他の態様および利点は、添付の図面とともに、本発明の原理を例を用いて示す、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の好ましい実施形態の原子分解能記憶パッケージを示す。本明細書で用いる、原子分解能記憶、すなわちＡＲＳとは、記憶媒体利用可能（サポート）密度が、１平方インチ当たり約１００ギガビットより大きく、電子ビームが電子光学装置によって集束される、情報の格納および取り出しのことをいう。また、必ずしも必要ではないが、記憶媒体エリアにアクセスするために精密なＭＥＭＳモータを用いることが好ましい。ビームを走査することによっても、同じ効果を達成できる。
【００１６】
図１は、外部回路に相互接続するためのコンタクトパッド１２を有する、組み立て後のＡＲＳパッケージすなわちモジュール１０を示す。モジュール１０は、３つの積層されたウェーハ、すなわち固定子ウェーハ１４と、回転子ウェーハ１６と、エミッタウェーハ１８とを備える。ウェーハは、標準的な半導体プロセスおよびＭＥＭＳ微細加工プロセスによって製造され、概ね同じｘ−ｙ寸法を有することが好ましい。ＡＲＳパッケージ１０は、ウェーハがある間隔をおいて配置され、一体のパッケージを形成するために互いに結合された状態で、真空封止されることが好ましい。
【００１７】
１つの好ましい実施形態では、ウェーハのＸおよびＹ寸法は約１センチメートルであり、モジュール１０のＺ寸法は約１ミリメートルである。ＸおよびＹ寸法は大きく変更することができ、互いに等しい必要はない。パッド１２の数およびサイズは変更することもでき、外部の相互接続体にモジュール１０を取り付ける際に低い応力を保持するように、パッド１２をモジュールの両面に配置するのが好ましい。
【００１８】
固定子ウェーハ１４および回転子ウェーハ１６はそれぞれ、回転子ウェーハ１６を、３つのウェーハの面に平行な面において、固定子ウェーハ１４およびエミッタウェーハ１８に対して移動させる超小型電気機械システム（ＭＥＭＳ）モータを構成するよう互いに機能する１組の電極を有する。回転子ウェーハ１６は、大量のデータを格納する記憶媒体エリアを含む。エミッタウェーハ１８は、記憶媒体エリア上の情報の読出し、書込みおよび変更を行うために、電子ビームを記憶媒体エリアに照射する複数の電子エミッタを備える。
【００１９】
固定子ウェーハ１４は、信号を送信して、電子エミッタの動作を制御するための読出し／書込み電子回路を備える。制御信号は、回転子ウェーハの動きを妨害することなく、固定子ウェーハ１４から回転子ウェーハ１６を介してエミッタウェーハ１８に伝送される。
【００２０】
ＭＥＭＳモータの１つの好ましい実施形態は、１９９９年１１月１６日にHoen他に付与された米国特許第５，９８６，３８１号に記載されているタイプのものである。固定子ウェーハ１４は、回転子ウェーハ１６上の、対応する被駆動電極に近接して配置される駆動電極を備える。駆動電極上の交流電圧信号が被駆動電極と相互作用して、回転子ウェーハ１６を面内で移動させる。Hoen他による上記‘３８１号特許に記載されているように、電極に交流電圧パターンを印加し、かつ電極のピッチを制御することにより、面外への力を最小にするのが好ましい。
【００２１】
図２に、モジュール１０の組立分解断面図を示す。ＡＲＳモジュールの重要な構成要素の多くは、本明細書の開示に基づいて構成することができ、それはGibson他による‘５９６特許に示されている記憶装置の概念と一致する。エミッタウェーハ１８は、複数の電子ビームエミッタ２０、たとえばチップエミッタ（tip emitter）を支持する。チップエミッタ、および電子ビームを集束させるための関連する電子光学装置は、回転子ウェーハ１６に向けて、狭く集束された電子ビームを送るために設けられる。エミッタポイントは、約１ナノメートル〜数百ナノメートルの曲率半径を有することが好ましい。各エミッタは、エミッタを包囲する環状抽出電極（circular extractor electrode）２２を有しており、エミッタと抽出電極との間は、予め選択された電位差が印加される。電子ビームを集束するための付加的な電極は図示していないが、それは同時係属中の特許出願の主題である。
【００２２】
電子ビームを加速するために、あるいは電子を集束するのを助けるために、回転子ウェーハ上の記憶媒体に電圧を印加することもできる。代替的には、電子エミッタを高い負の電位に保持し、記憶媒体をグランド電位に、あるいはそれに近い電位に保持することができる。
【００２３】
先端電界電子エミッタに対する別の実施形態として、適切に集束される、フラットエミッタ（または平形エミッタ）を用いることができる。このフラットエミッタは、金属−絶縁体−半導体（ＭＩＳ）技術あるいは金属−絶縁体−金属（ＭＩＭ）技術に基づいて構成することができる。フラットエミッタの実験的な利用の細部については、フラットエミッタに関する本出願人の同時係属中の特許出願に記載されている。
【００２４】
エミッタウェーハ１８は、エミッタを動作させ、選択するための駆動電子機器回路２７および多重化電子機器回路３５も備える。以下で説明するように、駆動および多重化電子機器回路と、固定子ウェーハからのリード線とを接続するために、導電性パッド２４が、回転子ウェーハ１６に対面するエミッタウェーハ１８の下側表面に取り付けられる。
【００２５】
図２に示すように、回転子ウェーハ１６上には記憶媒体２８が置かれ、記憶媒体２８の表面上またはその近くに、未書込みエリア３０ａと書込み済記憶ビット３０ｂとがある。電子ビーム２１の強度が十分に強い場合には、記憶ビット３０ｂが書き込まれる。書込み済記憶ビット３０ｂおよび未書込みエリア３０ａの両方の読み出しは、Gibson他の‘５９６特許にしたがって、近接した電子検出器３１を用いて、記憶ビット３０ｂと未書込みエリア３０ａとの間の二次電子放出の変化を検出することにより実現することができる。抽出電極２２を含む適切な電子光学装置２５によって、任意の所与の電子が集束される。ＭＥＭＳモータの回転子部分の移動に伴い、所与の低減された強度の電子ビーム２１によって、有効な記憶エリア（未書込みのエリア３０ａおよび書込み済みのビット３０ｂの両方）の位置が指定され、そのエリアが関連する電子検出器３１によって読み取られる。同様に、回転子の移動に従って、任意の所与のエリアに、新しいデータをその対応する電子ビーム２１によって書き込んだり上書きすることができる。
【００２６】
代替的には、記憶媒体エリア３０は、電子ビームが衝当することにより変更されて、その１つまたは複数の電子的特性が変えられ、それによって０または１が存在することを知らせるダイオードを備える半導体構造とすることができる。選択されたダイオードの表面に、対応する電子エミッタからの電子ビームが衝突することにより、変更された領域付近に生成される少数担体の収集効率が変化する。変更された状態の存在は、ダイオードにバイアス電圧が印加される際に、ダイオード内を流れる電流の量を測定することにより読み取られる。この好ましい実施形態は、図２、図３、図５〜図８に示唆されている。この好ましい実施形態では、データは、ダイオードを流れる電流の量を測定することにより判定され、固定子装置上の電子回路によって読み取られる。
【００２７】
電子光学装置２５は、２０００年７月１７日出願の「Self-aligned Electronic Source Device」と題する同時係属中の米国特許出願第０９／６１７，８７６号に記載されているような、既知のタイプのものであるのが好ましい。
【００２８】
回転子ウェーハ１６は、また、各ＭＥＭＳモータの周辺に、回転子ウェーハとエミッタウェーハとの間の距離３４を決定するスペーサ３２も備える。ＡＲＳパッケージには、１つまたは複数のＭＥＭＳモータを組み込むことができることを理解されたい。電子ビームは非常に狭く集束され、許容可能な焦点深度を有し、結果として、距離３４は重要ではなく、焦点深度に応じて、数百分の１マイクロメートル〜数十マイクロメートルの間で長さを変更できることが好ましい。最適な動作のために、距離３４は１〜１０マイクロメートルの範囲内にあることが好ましいが、距離３４は、さらに複雑な電子光学装置を用いる場合には大きくすることができる。
【００２９】
図５〜図６に示すように、回転子ウェーハ１６は、固定子ウェーハ１４上の電子回路と、エミッタウェーハ１８上のエミッタ制御電子機器回路３５との間の電気的接続を提供する複数の導電性プラグ３６も備える。図２に示すように、各プラグ３６は、絶縁性材料３７によって包囲されている。電気リード線４５が、固定子ウェーハ１４上のコネクタパッド４６から固定子ウェーハ１４上の制御電子機器回路４７まで延在する。同様に、電気リード線４９が、エミッタウェーハ１８上のコネクタパッド２４からエミッタウェーハ１８上のエミッタ制御電子機器回路３５まで延在する。プラグ３６は、導電性シリコン、あるいは２００℃未満で固体であり、８０℃以下で安全に動作することができる他の金属からなることが好ましい。図２に示す市松模様の矢印は、エミッタ電子機器回路と固定子電子機器回路でやりとりされる情報の流れを表す。
【００３０】
被駆動電極４０は、固定子ウェーハ１４に面する回転子ウェーハ１６の下側表面上に戦略的に配置される。図２に示すように、固定子ウェーハ１４上のＭＥＭＳモータ３１の部分は、回転子ウェーハ１６上の電極４０の組に対応するよう、固定子ウェーハ１４の上側表面上に取り付けられた１組の電極４２から構成される。駆動電極４２および被駆動電極４０は、固定子ウェーハおよびエミッタウェーハに対して回転子ウェーハの面内の動きを駆動するＭＥＭＳモータの一部である。固定子ウェーハ１４は、また、回転子ウェーハ上のスペーサ３２に類似のスペーサ４４を備える。スペーサ４４によって、回転子ウェーハと固定子ウェーハの間の距離が決まる。
【００３１】
固定子ウェーハ１４は、また、エミッタウェーハ上に必要とされる回路の規模を最小にすると共に、回転子ウェーハ上のＣＭＯＳ回路を最小にするかまたは削除するために、電子制御および駆動回路の大部分を支持する。このアプローチは、製造プロセスを単純化すると共に、エミッタおよび記憶媒体エリアのために、それぞれエミッタウェーハおよび回転子ウェーハ上に、より広い空間を残す。固定子表面上の導電性パッド４６は、回転子ウェーハ１６上の導電性パッド３６を位置合わせされて、固定子ウェーハ１４上の回路とエミッタウェーハ１８上の回路とを接続するように配置される。
【００３２】
固定子ウェーハ１４に接続するために、回転子ウェーハ１６上に同じようなパッド３３が存在する。固定子ウェーハは、ＭＥＭＳモータとの通信を行うために回転子ウェーハ１６の底面への接続部と、記憶媒体２８に接続するために回転子ウェーハ１６の上面への接続部とを有する。
【００３３】
スペーサ３２は、回転子ウェーハ１６と一体化して製造することもでき、または、回転子ウェーハ１６に別個のものとして取り付けることもできる。代替的には、スペーサ３２を、エミッタウェーハ１８に取り付けるか、またはそれに一体化することができる。同様に、スペーサ４４は、回転子ウェーハ１６の下側、あるいは固定子ウェーハ１４の上側表面に一体化するか、または、それらに取り付けることができる。スペーサ３２および４４の数、サイズおよび場所は、１つのＭＥＭＳモータが用いられるか、モータのアレイが用いられるかを含む、いくつかの要因に応じて変更されるであろう。図６および図７に示す実施形態では、１つのモータが示される。この場合、スペーサは、回転子ウェーハ１６の可動部分の周辺に配置され、回転子ウェーハの縁部の近くに取り付けられることが好ましい。複数のモータが使用される場合には、スペーサはモータと共に配置されるが、常に回転子の可動段の外側に配置される。
【００３４】
本明細書に記載しているように、電子ビームが用いられるため、ＡＲＳパッケージは高真空状態に保持されなければならない。固定子ウェーハ、回転子ウェーハおよびエミッタウェーハを互いに結合し、真空封止部はＡＲＳパッケージの周辺を包囲することが好ましい。結合は、共晶（または共融）金属合金あるいは他の適切なメカニズムを形成することを通して、ケイ化パラジウム（palladium silicide）のような、安定した金属間化合物を形成することにより実現できる。封止部は、共にウェーハを結合する金属または他の材料から形成することができる。代替的には、封止部は、ウェーハ−ウェーハ結合材料とは別個のものとすることができる。
【００３５】
図２では、結合部および真空封止部は組み合わせられている。固定子ウェーハ１４上には、図７にも示している、封止／結合構造４８が構成される。同様に、回転子ウェーハ１６またはエミッタウェーハ１８上には、封止／結合構造３８が形成される。
【００３６】
真空度は、１０（−２）〜１０（−７）Torrのオーダーであることが好ましく、図５に示す如き、回転子ウェーハの上側表面に付加または一体化された、真空装置であるゲッター３９のような、１つまたは複数のゲッターによって維持される。代替的には、ゲッターをエミッタウェーハ１８に付加または一体化することができる。ゲッターは、真空管とともに、あるいは電子放出ディスプレイにおいて用いられるゲッターと類似の、従来の構造および材料からなることが好ましい。ゲッターの数、サイズ、場所、および位置付けは、ＡＲＳパッケージ要件に応じて変更することができる。ゲッターの数は、ＭＥＭＳモータを追加して実装するのに応じて増やすことができる。
【００３７】
固定子ウェーハ１４上の読出しおよび書込みチャネルならびに制御電子機器回路１７は、図１に示すように、ＡＲＳパッケージの外側にある外部コネクタパッド１２に接続される。さらに、電源接続部もパッド１２に形成される。エミッタビーム選択および制御電子機器回路は、エミッタ領域の周辺に配置するのが好ましい。エミッタ駆動電子機器回路２７は、チップ電子エミッタ装置のためのエミッタの背後に配置するのが好ましく、フラットエミッタのような他のタイプのエミッタ構造の場合には、エミッタから離して配置することもできる。ウェーハを貫通する導電性プラグ３６、ならびに電気リード線４５および４９は、回転子ウェーハ１６およびエミッタウェーハ１８に電力および制御信号を搬送する。制御、チャネルおよびモータ電子機器回路は、標準的なＭＯＳプロセスによって製造するのが好ましい。高電圧ＣＭＯＳあるいは他の既知の技術によって、電子エミッタ用の駆動電子機器回路を製作するのが好ましい。
【００３８】
空間を無駄にしないために、チャネル、制御およびモータ回路は、固定子ウェーハ上のＭＥＭＳモータ駆動電極の下に構築される。同様に、エミッタ駆動電子機器回路２７は、エミッタの背後に配置するのが好ましい。
【００３９】
図８は、回転子ウェーハ１６ａが、図５に示した１つの媒体部分２８の代わりに、４つの媒体部分２８ａを有する別の実施形態を表す。この実施形態では、図５〜図７に示す実施形態にしたがって、部分２８ａのうちの１つをそれぞれが動作させる、４つのＭＥＭＳモータ（図示せず）が存在する。
【００４０】
本発明の他の実施形態は、本明細書に開示した本発明の仕様または実施例について検討することにより当業者には明らかになるであろう。開示した仕様および実施例は、単なる例示であって、本発明の真の範囲および思想は特許請求の範囲に示されている。
【００４１】
以下においては、本発明の種々の構成要件の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。
１．真空中で機能する情報記憶ユニットであって、
情報を格納し、読み出すための少なくとも１つの情報記憶エリア（３０ａ、３０ｂ）を有するデータ記憶媒体（２８）と、
前記データ記憶媒体（２８）に向けて、複数の電子ビーム（２１）を選択的に送るために、前記データ記憶媒体（２８）に近接して隔置された電子ビームエミッタ（２０）のアレイと、
前記複数の電子ビーム（２１）を、前記データ記憶媒体（２８）の前記情報記憶エリア（３０ａ、３０ｂ）の各部分に集束させるために、前記電子ビームエミッタ（２０）のアレイと前記データ記憶媒体（２８）との間にある集束用の光学装置（２５）と、
前記電子ビームエミッタ（２０）のアレイに対して前記データ記憶媒体（２８）を移動させるために、前記データ記憶媒体（２８）に関連付けられた超小型電気機械モータ（１４、１６、４０、４２）であって、前記エミッタはそれぞれ、情報の読出しまたは書込みを行うために、前記情報記憶エリア（３０ｂ）の一部分に選択的に電子ビーム（２１）を送ることからなる、超小型電気機械モータと、
前記電子ビームエミッタ（２０）のアレイの動作を制御するために、前記電子ビームエミッタ（２０）のアレイから隔置され、それと電気的に通信する電子回路（４７）と、
前記データ記憶媒体（２８）と前記電子ビームエミッタ（２０）のアレイとの間の真空を保持するために、前記情報記憶ユニット内に設けられた真空装置（３９）
を備える、情報記憶ユニット。
２．前記超小型電気機械モータは、前記データ記憶媒体（２８）が付加される回転子装置（１６）と、前記データ記憶媒体（２８）に近接して配置される固定子装置（１４）と、前記回転子装置（１６）を駆動するために前記固定子装置（１４）上に取り付けられる１組の駆動電極（４２）と、前記駆動電極（４２）に近接して、前記回転子装置（１６）上に取り付けられる１組の被駆動電極（４０）を備える、上項１に記載の情報記憶ユニット。
３．前記電子ビームエミッタ（２０）のアレイを備えており、かつ、その上にエミッタ制御回路（３５）を有するエミッタ装置（１８）をさらに備える、上項２に記載の情報記憶ユニット。
４．前記電子制御回路（４７）は前記固定子装置（１４）上に配置される、上項３に記載の情報記憶ユニット。
５．前記電子回路（４７）は、前記回転子装置（１６）を介して、前記電子制御回路（３５）と通信する、上項４に記載の情報記憶ユニット。
６．前記電子制御回路（３５）は、前記電子ビームエミッタ（２０）のアレイに対する前記データ記憶媒体（２８）の動きを制御するために、前記超小型電気機械モータ（１４、１６、４０、４２）と電気的に通信する、上項１に記載の情報記憶ユニット。
７．前記データ記憶媒体（２８）は、前記電子ビームエミッタ（２０）のアレイに対して移動可能である、上項１に記載の情報記憶ユニット。
８．一体型の情報記憶パッケージを形成するために、電子ビームエミッタ（２０）のアレイと、回転子装置（１６）と、固定子装置（１４）とを接続し、かつ、それらを隔置するための結合機構（３８、４８）をさらに備える、上項２に記載の情報記憶ユニット。
９．前記結合機構（３８、４８）は、真空を保持するために、前記情報記憶パッケージの周囲に封止機構も備える、上項８に記載の情報記憶ユニット。
１０．前記情報記憶パッケージから該パッケージの外部にある回路まで情報を伝達するために、前記情報記憶パッケージから前記封止機構を通って延在する電気リード線をさらに備える、上項９に記載の情報記憶ユニット。
【００４２】
本発明の概要は以下のようである。真空内で機能する情報記憶ユニット(10)は、情報を記憶し、読み出すための情報記憶領域（30a、30b）を有するデータ記憶媒体（28）を備える。電子ビームエミッタ（20）のアレイは、複数の電子ビーム（21）をデータ記憶媒体（28）に向けて選択的に送るために、データ記憶媒体（28）に近接して隔置されている。電子ビームエミッタ（20）のアレイとデータ記憶媒体（28）の間にある集束用光学系（25）が、電子ビーム（21）の各々をデータ記憶媒体（28）の情報記憶領域（30a、30ｂ）の各部分に集束させる。駆動電極（42）を備えるステーターウェーハ（14）と、非駆動電極（40）を備えるローターウェーハ（16）から構成されるマイクロ電子-機械モータが、データ記憶媒体（28）に関連付けられて、データ記憶媒体（28）を電子ビームエミッタ（20）のアレイに対して移動させ、これにより、エミッタ（20）の各々が、電子ビーム（21）を情報記憶領域（30b）の一部に向けて選択的に送り、情報を読み書きすることができる。電子機器回路（47）は、電子ビームエミッタ（20）のアレイを制御するエミッタ制御電子機器回路（35）から隔置されており、それと電気的に通信する。情報記憶ユニット内の真空装置（39）が、データ記憶媒体（28）と電子ビームエミッタ（20）のアレイとの間の真空を維持する。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、ＡＲＳを利用した高速かつコンパクトな情報記憶装置において、安定かつ確実な動作を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態のＡＲＳパッケージの概略的な前面斜視図である。
【図２】図１に示すＡＲＳパッケージの概略的な組立分解前面斜視図である。
【図３】図１のＡＲＳパッケージのエミッタウェーハの底面図である。
【図４】図１のＡＲＳパッケージの回転子ウェーハ上の情報記憶媒体エリアを示す図であり、記憶媒体エリアからの読出しを行う電子ビームエミッタが示されている。
【図５】図１に示すＡＲＳパッケージの回転子ウェーハの平面図である。
【図６】図１に示すＡＲＳパッケージの回転子ウェーハの底面図である。
【図７】図１に示すＡＲＳパッケージの固定子ウェーハの平面図である。
【図８】本発明によるＡＲＳパッケージの回転子ウェーハの別の実施形態の平面図である。
【符号の説明】
１４  固定子装置
１６  回転子装置
１８  エミッタ装置
２０  電子ビームエミッタ
２１  電子ビーム
２５  集束用光学装置
２８  データ記憶媒体
３０ａ、３０ｂ  情報記憶エリア
３５  エミッタ制御回路
３９  真空装置
４０  被駆動電極
４２  駆動電極
４７  電子制御回路
【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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