JP4405333B2

JP4405333B2 - ナノグリッパ

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Publication number: JP4405333B2
Application number: JP2004210562A
Authority: JP
Inventors: 隆今野; 宏樹林
Original assignee: Aoi Electronics Co Ltd
Current assignee: Aoi Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-07-16
Filing date: 2004-07-16
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2024-07-16
Also published as: JP2006026825A

Description

本発明は、微小試料を確実に掴むことができるナノグリッパに関する。

近年では技術の進歩により、ミクロンオーダーの微小試料を操作する必要が生じ、そのための操作端子も多数考案されている。例えば、顕微鏡視野内においてミクロンオーダーの微細試料を移動するために、先端をミクロンオーダーにまで先鋭化した単一のマニピュレータに、静電気力を利用して試料を吸着する方法や、一対のアームを備えたマニピュレータで試料を挟み込んで搬送する方法（例えば、特許文献１参照）などが提案されている。また、半導体製造技術を利用してシリコン基板を加工し、微小試料を把持するためのグリッパを形成する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−１９８８９６号公報

しかしながら、上述したマニュピレータやグリッパでは、所定の部位が撓むことにより、アームが折れ曲がるように動作するため、アーム先端が円弧状に移動し開閉の度合い応じて把持する位置が変化する。ナノメートルオーダー、ミクロンオーダーというような微小試料を把持する場合に把持位置が変化すると、試料を確実に把持することが難しく、把持に失敗する可能性もあった。また、このような微小なアームは非常に壊れやすくグリッパ輸送中に破損したりするなどの問題があるため、使用する以前の段階において取り扱いに細心の注意が必要であった。

請求項１の発明は、基板表面から順にシリコン層，絶縁層およびベース層から成る基板を加工して形成されたナノグリッパであって、前記ベース層を加工して形成される台座と、前記シリコン層を加工して前記ベース層に平行に延在するように形成され、前記絶縁層を介して前記台座上に設けられた一対のアームと、前記シリコン層を加工して前記一対のアームと同一平面上に形成されるとともに前記絶縁層を介して前記台座上に設けられ、前記同一平面上を平行に移動するように前記一対のアームを開閉させる駆動部とを備え、前記一対のアームは、先端部が前記台座の側方に突出するように形成され、さらに、前記台座のアーム突出方向に空隙を設けて配設されたガードと、前記ガードと前記台座とを連結する連結部とを備える。
請求項５の発明は、基板表面から順にシリコン層，絶縁層およびベース層から成る基板を加工して形成されたナノグリッパであって、前記ベース層を加工して形成される台座と、前記シリコン層を加工して前記ベース層に平行に延在するように形成され、前記絶縁層を介して前記台座上に設けられた一対のアームと、前記シリコン層を加工して前記一対のアームと同一平面上に形成されるとともに前記絶縁層を介して前記台座上に設けられ、前記同一平面上を平行に移動するように前記一対のアームを開閉させる駆動部とを備え、前記駆動部は、シリコン層上面に導電膜が形成された対向電極を有する静電アクチュエータであり、前記電極は櫛歯形状を有しており、対向する前記電極のシリコン層側面を波形凹凸面に形成したものである。

本発明によれば、ナノグリッパのアームをほぼ平行に開閉することができ、試料を確実に把持することができる。また、台座にガードを設けたことによりアームの先端部が保護され、取り扱いが容易になる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明によるナノグリッパ１の概略構成を示す斜視図である。図１に示すナノグリッパ１は半導体加工技術を利用して半導体基板上に形成されるものであり、グリッパ本体２とグリッパ本体２に設けられたアーム３を保護するガード４とを備えている。

グリッパ本体２とガード４とは、２カ所の連結部５によって連結されている。ナノグリッパ１を使用する際には、連結部５の部分を折って、ガード４をグリッパ本体２から外して用いる。アーム３は、駆動部６によって矢印Ｒで示すように図示左右方向に開閉する。ミクロンオーダーの試料は、アーム３の先端に形成されたグリップ部３ａによって把持される。

図２はグリッパ本体２の詳細を示す平面図である。台座７上に形成された駆動部６は静電アクチュエータを構成しており、左側のアーム３を駆動するための固定電極６０ａおよび可動電極６１ａと、右側のアーム３を駆動するための固定電極６０ｂおよび可動電極６１ｂとを有している。図示上下方向に延在する固定電極６０ａ，６０ｂと可動電極６１ａ，６１ｂとの各対向面は櫛歯形状となっている。可動電極６１ａ，６１ｂは、それぞれ支持部６２によって台座７に弾性的に固定されている。

固定電極６０ａの電極端子８０と可動電極６１ａの電極端子８１との間に電圧を印加すると、静電力によって可動電極６１ａが図示右方向に移動する。一方、固定電極６０ｂの電極端子８２と可動電極６１ｂの電極端子８３との間に電圧を印加すると、クーロン力によって可動電極６１ｂが図示左方向に移動する。

アーム３は支持部６３を介して台座７に弾性的に固定されている。アーム３には支持部６３を介して電極端子８４が接続されており、電極端子８４を利用してアーム３に電気的な操作を加えたり、電気的な測定を行うことができる。左側のアーム３は、アーム３の下部に設けられた連結部材８によって左側の可動電極６１ａに連結されている。同様に、右側のアーム３は、連結部材８によって右側の可動電極６１ｂに連結されている。そのため、可動電極６１ａ，６１ｂの左右方向への移動に伴って、アーム３も左右に移動する。

図２において、台座７のアーム３が配設されている領域には溝状の貫通孔７ａが形成されており、駆動部６が配設されている領域には矩形状の貫通孔７ｂが形成されている。アーム３および駆動部６はこれら貫通孔７ａ，７ｂ上に架け渡されるように支持されている。図３はナノグリッパ１の断面形状を説明する図であり、（ａ）はナノグリッパの平面図、（ｂ）は（ａ）に示した各断面を示す図である。

Ａ−Ａ’断面およびＢ−Ｂ’断面に示すように、台座７のアーム３の下方には貫通孔７ａが形成されている。駆動部６は絶縁層１０２を介して台座７上に形成されている。同様に、連結部材８上に形成されたアーム３および駆動部６（可動電極６１ａ，６１ｂ）も絶縁層１０２を介して台座７上に形成されている。Ｅ−Ｅ’断面は図１，２の電極端子８０〜８４の部分を断面したものであり、電極端子８０〜８４も絶縁層１０２を介して台座７上に形成されている。このように、ナノグリッパ１は絶縁層を挟んだ上下２つのシリコン層からなる３層構造の基板、例えばＳＯＩ(silicon on insulator)基板に形成される。そして、アーム３，駆動部６および電極端子８０〜８４は同一シリコン層を用いて形成される。

［製造工程の説明］
次に、ＳＯＩ(silicon on insulator)基板を用いてナノグリッパ１を形成する場合の、製造方法について説明する。ナノグリッパ１の形成に用いる基板１００としては、図４（ａ）に示すように＜１１０＞方位の単結晶シリコンから成るベース層１０１、酸化シリコンから成る絶縁層１０２、＜１１０＞方位の単結晶シリコンから成るシリコン層１０３が順に積層されたシリコン基板が用いられる。

シリコン基板１００には、ＳＯＩ基板だけでなく、ガラス基板上に単結晶シリコン層を有する基板や、アモルファスシリコン基板やポリシリコン基板上にＳＯＩ層を有する基板なども用いることができる。すなわち、最上層が＜１１０＞方位を有するシリコン層１０３であって、このシリコン層１０３の下層に絶縁層１０２が形成されているような層構造を有するシリコン基板であれば、ベース層１０１を多層構造としてもかまわない。

シリコン基板１００の各層の厚さの一例を述べると、シリコン層１０３は２５μｍ、絶縁層１０２は１μｍ、ベース層１０１は３００μｍである。また、シリコン基板１００上における１つのグリッパを形成する領域は縦、横ともに数mmの矩形状をしている。図４（ａ）に示す工程では、スパッタリング法や真空蒸着法などにより、厚さ約５０nmのアルミ層１０４をシリコン層１０３の表面に形成する。

次に、図４（ｂ）のようにアルミ層１０４の表面にレジスト１０５を約２μｍの厚さで形成し、フォトリソグラフィによりレジスト１０５を露光・現像することにより、図４（ｃ）に示すレジストパターン１０５ａを形成する。図７はシリコン基板１００の斜視図であり、アルミ層１０４の上面に、アーム３，ガード４，駆動部６等に対応するレジストパターン１０５ａが形成されている。なお、図４（ｃ）は図７のＦ−Ｆ’断面を示したものである。

そして、図４（ｄ）に示すように、このレジストパターン１０５ａをマスクとして混酸液によりアルミ層１０４をエッチングし、シリコン層１０３を露出させる。その後、ＩＣＰ−ＲＩＥ（Inductively Coupled Plasma - Reactive Ion Etching）によりシリコン層１０３を垂直方向に異方性エッチングする。このエッチングは絶縁層１０２が露出するまで行われ、エッチング終了後、硫酸・過酸化水素混合液によりレジストパターン１０５ａおよびアルミ層１０４を除去する（図５（ａ）参照）。

図８は、レジストパターン１０５ａおよびアルミ層１０４を除去した後の基板１００を示す斜視図である。絶縁層１０２上には、同一シリコン層１０３により立体構造体が形成される。その立体構造体は、アーム３を構成する部分１０３ａと、駆動部６を構成する部分１０３ｂと、電極端子８０〜８４を構成する部分１０３ｃと、ガード４を構成する部分１０３ｄとから成る。

次いで、露出した絶縁層１０２およびシリコン層１０３（１０３ａ〜１０３ｄ）を覆うようにレジスト１０６を塗布する（図５（ｂ）参照）。レジスト１０６の塗布厚さは１０μｍ程度とする。その後、フォトリソグラフィによりレジスト１０６にマスクパターンを転写して現像することにより、図９に示すようにアーム構成部１０３ａの先端部分におけるレジスト１０６が矩形状に除去されたレジストパターン１０６ａを形成する。そして、レジストパターン１０６ａをマスクとしてＩＣＰ−ＲＩＥや通常のＲＩＥなどを行い、アーム構成部１０３ａの先端部分をグリッパの把持対象に合わせた形状および大きさに加工する。

ここでは、先端部分の厚さを階段状に薄くして、図１３に示すようなグリップ部３ａを形成する。グリッパ本体２に設けられたアーム３でミクロンオーダーの試料を把持する場合、それらの作業は顕微鏡視野内で行われる。そのため、アーム３が台座７に隠れて見えなくなるような不都合を避けるために、アーム３は図３（ａ）に示すようにグリップ部３ａが形成された先端部分が台座７から図示上方に突出するように構成されている。

また、同様の理由で、試料が把持される部分であるグリップ部３ａは試料に比べて長く設定され、幅および厚さは試料と同程度となるように設定されている。各グリップ部３ａの寸法の一例を記すと、長さＬは１００μｍ、厚さｔは１〜２５μｍ、幅Ｗは１〜３０μｍである。アーム３には、上面側を階段状に削除してグリップ部３ａが形成される。通常、試料は平坦なステージ上に載置され、その試料をアーム３により把持するので、アーム３の下面側は平面状とされる。

次に、図５（ｃ）に示すように基板１００を表裏反転させて、スパッタリング法や真空蒸着法によりベース層１０１の表面にアルミ層１０７を形成する。アルミ層１０７の厚さは、約５０nmとする。そして、アルミ層１０７の上にレジスト１０８を約２μｍの厚さに形成した後にフォトリソグラフィによりレジストパターンを形成し、そのレジスト１０８をマスクに用いてアルミ層１０７を混酸液によりエッチングする（図６（ａ）参照）。

図１０は、レジスト１０８およびアルミ層１０７の形状を示す斜視図である。図６（ａ）は図１０のＧ−Ｇ’断面を示したものであり、絶縁層１０２の図示下側（表面側）にはシリコン層１０３によるアーム部１０３ａの断面が図示されている。図１０から判るように、レジスト１０８は、図１に示したガード４に対応する部分Ｒ１、連結部５に対応する部分Ｒ２、台座７に対応する部分Ｒ３および図３の連結部材８に対応する部分Ｒ４が残っており、逆に図３に示した貫通孔７ａ，７ｂに対応する部分が除去されてベース層１０１が露出している。

その後、ベース層１０１の上に形成されたレジスト１０８およびアルミ層１０７をマスクとして、ベース層１０１をＩＣＰ−ＲＩＥによりエッチングする。ベース層１０１は異方性エッチングにより垂直方向にエッチングされ、エッチングは絶縁層１０２が露出するまで行われる。エッチング終了後に、硫酸・過酸化水素混液によりレジスト１０８，１０６およびアルミ層１０７を除去する（図６（ｂ）参照）。

図１１は、図６（ｂ）に示すベース層１０１の裏面側を示す図である。エッチングにより、ベース層１０１には貫通孔７ａ，７ｂを有する台座７やガード４，連絡部５および連結部材８が形成される。通常は、基板１００上には複数のナノグリッパ１が形成されるが、このエッチングの工程において、各ナノグリッパ１毎に分割されることになる。次いで、台座上に露出している酸化シリコンから成る絶縁層１０２を、緩衝フッ化水素溶液を用いてエッチングする。その結果、シリコン層１０３とベース層１０１とで挟まれた領域を除いて、絶縁層１０２が除去される（図６（ｃ）参照）。

図１２はベース層１０１の表面側を示す斜視図であり、図６（ｃ）は図１２のＨ−Ｈ’断面を示したものである。電極部１０３とベース部１０１との間には絶縁層１０２が介在している。その後、図６（ｄ）に示すように、露出しているベース層１０１の上および各構造体を構成するシリコン層１０３の上に、真空蒸着法等によりアルミ等からなる導体膜１０９を形成する。導体膜１０９の厚さは５００nm以下とする。このようにして、図１に示すナノグリッパ１が完成するが、把持対象によってはＦＩＢなどの加工装置によりグリップ部３ａを追加工しても良い。

［駆動部６の説明］
次に、アーム３を駆動する駆動部６について説明する。図１４は図２の左側のアーム３に対して設けられた固定電極６０ａおよび可動電極６１ａの一部を拡大して示したものである。電極６０ａ，６１ａは静電アクチュエータを構成しており、電極端子８０，８１に電圧を印加して固定電極６０ａと可動電極６１ａとの間に電位差を与えると、電極６０ａ，６１ａ間に静電気力が働く。その結果、支持部６２によって台座７に弾性的に固定された可動電極６１ａが図示右方向に移動する。

発生する静電気力は、後述するように電極６０ａ，６１ａ同士のギャップ間隔や電極の対向する部分の表面積や、電圧の大きさにより変化する。本実施の形態では、固定電極６０ａと可動電極６１ａとの対向部は櫛歯形状になっている。そのため、より大きな静電気力が得られるとともに、可動電極６１ａは上下にずれることなく左右方向に移動することができる。固定電極６０ａに形成された櫛歯６００と可動電極６１ａに形成された櫛歯６１０とは、互い違いに相手方に入り込んでいる。電極６０ａ，６１ａ同士のギャップを１〜数μｍオーダーとすることで十分な駆動力を得ることができる。

ここで、櫛歯６００，６１０の具体的な設定の一例を記す。アーム３の開閉幅を１０μｍとした場合、櫛歯６００，６１０の幅が各々３μｍ、櫛歯６００，６１０間の図示上下方向のギャップ寸法が３μｍ、櫛歯６００，６１０の長さが１５μｍで、電極６０ａ，６１ａ間の距離は１８μｍから２８μｍの間で変化する。アーム３の開閉幅は、原理的には数十μｍ程度まで可能である。

図１５に示すようにアーム３は連結部材８を介して可動電極６１ａに連結されているので、可動電極６１ａが静電気力により図示右側に移動すると、その動きに同期してアーム３も右側に移動する。図２に示した右側のアーム３、固定電極６０ｂ、可動電極６１ｂに関しても左右反転している以外は全く同様の構造となっている。そのため、電極端子８２，８３に電圧を印加して電極６０ｂ、６１ｂ間に電位差を与えると、右側のアーム３が図示左方向に移動する。その結果、左右のアーム３が閉じて、グリップ部３ａにより試料が把持される。

電圧印加を停止（印加電圧＝０）すると、可動電極６１ａ，６１ｂを支持している支持部６２（図１４参照）およびアーム３を支持している支持部６３の弾性力により、本来の開位置へと戻される。支持部６２および支持部６３の幅や長さは、駆動部６によるアーム３がほぼ平行に左右方向に移動するように設定されている。詳細は後述する。

なお、本実施の形態では、電圧を印加していない状態において図２に示すようにアーム３が開いており、電圧を印加するとアーム３が閉じるような構成となっている。また、連結部材８とアーム３および可動電極６１ａとの間にはそれぞれ絶縁層１０２が介在しており、アーム３は可動電極６１ａに対して電気的に絶縁されている。電極端子８４の表面に形成されている導体膜１０９は支持部６３およびアーム３の上面にも連続して形成されているので、駆動部６の駆動に影響を及ぼさずに電気的な操作・測定が可能であり、アーム３を電気的なプローブとして利用することもできる。

可動電極６１ａ，６１ｂに発生する静電気力Ｆ_１は、櫛歯電極モデルを用いることにより、例えば簡略式として次式（１）にようになる。ここで、Ｖは印加される電圧であり、Ｎは櫛歯総数、ｄは櫛歯間距離、ｈは櫛歯の厚さ、ε_０は真空の誘電率である。

このとき、支持部６２，６３の幅を十分に小さく、それらの長さを可動電極６１ａ，６１ｂの水平移動範囲に比べて十分に長く設定する。例えば、アーム３の幅を５０μｍとした場合、支持部６２，６３の幅を１０μｍと十分薄くする。また、上述したように可動電極６１ａ，６１ｂの水平移動範囲を１０μｍとした場合、支持部６２，６３の長さを１０００μｍのように設定する。このように設定することにより、支持部６２，６３が他の部分によりも優先的に撓むことになり、その結果、可動電極６１ａ，６１ｂ全体がほぼ平行に移動する。

可動電極６１ａ，６１ｂの移動が連結部材８を介してアーム３に伝達される。支持部６２，６３を片持ち梁と見なしてモールの定理より導かれる応力の一般式を用いてその撓みＹを求めると、次式（２）のように表される。式（２）において、Ｌ_１は支持部６２，６３の長さ、ｂは支持部６２，６３の幅、Ｅ（GPa）はシリコンの弾性係数、Ｎ_２は支持部６２，６３の数である。

アーム３を完全に閉じるためには、この撓みＹが、アーム３のグリップ部３ａの間隔の１／２よりも大きければ良い。本実施の形態では、印加電圧が３０（Ｖ）の時に撓みＹが約５μｍとなるように調整されており、左右のアーム３を同時に動かすとアーム間隔は約１０μｍだけ変化する。したがって、アーム３の間隔を１０μｍ以下に設定すれば、３０（Ｖ）の電圧を印加することでアーム３を完全に閉じることができる。また、４０（Ｖ）以上の電圧を印加した場合には、片方のアーム３だけを動作させても撓みＹが１０μｍに達するため、アーム３を閉じることができる。

図１６はグリップ部３ａの把持動作を示す図である。上述したようにグリップ部３ａは１００μｍ程度の長さを有する棒状の部材であって、一対の棒状のグリップ部３ａが平行に形成されている。本実施の形態では、アーム３および駆動部６は同一シリコン層１０３により同一平面上に形成されており、駆動部６の可動電極６１ａ，６１ｂは同一平面上を平行に移動する。そのため、アーム３がベース層１０１に対して平行に移動して開閉を行うため、グリップ部３ａによる把持位置が図示上下にぶれることなく試料Ｓを確実に把持することができる。また、図１６（ｂ）に示すように、矩形状の試料Ｓの場合には、試料Ｓの側面を平行に把持することができ、接触面の面圧を小さくすることができる。

一方、図１６（ｃ）のようにアーム３００の根本部分を支点に屈曲するような構造のものでは、アーム３００のグリップ部分を平行に形成してもアーム３００が円弧状に開閉するため、実際に試料を把持する箇所はアーム先端の一点で把持されることになる。また、アーム開閉の度合いによって把持位置が図示上下に変化する。そのため、微小な試料Ｓの場合には掴めなくなるおそれがあった。

上述したように、本実施の形態では、駆動部６およびアーム３が同一のシリコン層１０３から一括で形成されているため、アーム３の厚み方向のズレは基板１００の表面粗さにのみ依存し、非常に高精度に形成することができる。そのため、駆動部６およびアーム３は基本的に同一平面上でのみ動作し、厚み方向にずれにくい構造となっている。

また、櫛歯６００，６１０の表面に波形構造を形成することにより櫛歯側面の表面積を拡大することができるが、これは、式（１）において、櫛歯の厚みｈが増加したものと同様とみなすことができ、静電気力Ｆ_１は大きくなる。本実施の形態では、シリコン層１０３をＩＣＰ−ＲＩＥで異方性エッチングして櫛歯６００，６１０を形成しているため、エッチング加工によって加工壁面に特徴的な横縞が形成される。この縞は波形凹凸形状を有しており、その部分の平均粗さは３０nm〜３００nm程度である。例えば、平均粗さが１００nm前後の場合には、平面の場合に比べて約６〜８％程度表面積が増大すると推定される。

さらに、図３（ａ）に示すように、アーム３のグリップ部３ａはグリッパ本体２の台座７の側方（図示上方）に突出しているが、台座７の側方には連結部５を介してガード４が設けられているため、アーム３の最も破損しやすいグリップ部３ａがガード４によって保護される。実際の使用の際には、このガード４を通常のピンセットなどで折り取ってから用いる。

従来、マイクロマニピュレータは精密素子であるために取り扱いが難しく、加工・搬送時に専用の緩衝材や梱包材を要した。しかし、本実施の形態のナノグリッパでは、ガード４の存在により、より簡易に微細先端部を保護でき、保護のために基板等に取り付けなくてもグリッパ単体での取り扱いが容易である。また、ガード４の上面にはシリコン層１０３による凸部４ａが形成されているので、例えば、アーム３が形成されている面を下にして机上等に載置しても、グリップ部３ａが机上面と干渉することはない。そのため、ナノグリッパ１の加工中や運搬中における破損を防止され、歩留まりを向上させることができる。

さらに、図６（ｂ）および図６（ｃ）に示す工程において、ベース層１０１をエッチングして貫通孔７ａ，７ｂを有する台座７やガード４，連絡部５および連結部材８を形成した後、緩衝フッ化水素溶液を用いて絶縁層１０２をエッチングするまでは、絶縁層１０２だけで形成された薄膜がアーム３の周囲に残ることになる。そのため、ガード４が無く単にアーム３の先端が台座７から突出するような構造の場合には、絶縁層１０２を除去する前にこの薄膜状の絶縁層１０２が破れてアーム３の先端（グリップ部３ａ）に巻き付いて、非常に微細なグリップ先端が破損してしまうおそれがある。しかしながら、面積の広いガード４を設けたことにより絶縁層１０２がガード４に支持され、そのような破損を防止することができる。

ガード４および連結部５は台座７の加工の際に同時に加工することができるため、ガード４を別途作成する必要がなく、作成にコストを要しない。また、形状についても自由に変更可能であり、ガード４もしくは連結部５をバネ状構造とすることで、衝撃吸収能力を高めることも可能である。

なお、上述した実施の形態は一例を示したものであり、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。

本発明によるナノグリッパ１の概略構成を示す斜視図である。グリッパ本体２の詳細を示す平面図である。ナノグリッパ１の断面形状を説明する図であり、（ａ）はナノグリッパの平面図、（ｂ）は（ａ）に示した各断面を示す図である。ナノグリッパ１の製造手順を説明する図であり、（ａ）〜（ｄ）の順に工程が進む。図４の工程に続く工程を示す図であり、（ａ）〜（ｃ）の順に工程が進む。図５の工程に続く工程を示す図であり、（ａ）〜（ｄ）の順に工程が進む。図４（ｃ）のシリコン基板１００の斜視図である。レジストパターン１０５ａおよびアルミ層１０４を除去した後の基板１００を示す斜視図である。レジストパターン１０６ａを示す斜視図である。図６（ａ）のレジスト１０８およびアルミ層１０７の形状を示す斜視図である。図６（ｂ）に示すベース層１０１の裏面側を示す図である。図６（ｃ）のベース層１０１の表面側を示す斜視図である。グリップ部３ａの拡大図である。固定電極６０ａおよび可動電極６１ａの一部を示す拡大図である。可動電極６１ａ，アーム３および連結部材８の関係を示す図である。グリップ部３ａの把持動作を示す図であり、（ａ）はグリップ部３ａに移動形態を示し、（ｂ）は矩形状試料を把持した状態を示し、（ｃ）は比較例を示す図である。

符号の説明

１ナノグリッパ
２グリッパ本体
３，３００アーム
３ａグリップ部
４ガード
４ａ凸部
５連結部
６駆動部
７台座
８連結部材
６０ａ，６０ｂ固定電極
６１ａ，６１ｂ可動電極
６２，６３支持部
８０〜８４電極端子
１００シリコン基板
１０１ベース層
１０２絶縁層
１０３シリコン層
１０９導体膜
６００，６１０櫛歯

Claims

基板表面から順にシリコン層，絶縁層およびベース層から成る基板を加工して形成されたナノグリッパであって、
前記ベース層を加工して形成される台座と、
前記シリコン層を加工して前記ベース層に平行に延在するように形成され、前記絶縁層を介して前記台座上に設けられた一対のアームと、
前記シリコン層を加工して前記一対のアームと同一平面上に形成されるとともに前記絶縁層を介して前記台座上に設けられ、前記同一平面上を平行に移動するように前記一対のアームを開閉させる駆動部とを備え、
前記一対のアームは、先端部が前記台座の側方に突出するように形成され、
さらに、
前記台座のアーム突出方向に空隙を設けて配設されたガードと、
前記ガードと前記台座とを連結する連結部とを備えたことを特徴とするナノグリッパ。
請求項１に記載のナノグリッパにおいて、
前記駆動部は、シリコン層上面に導電膜が形成された対向電極を有する静電アクチュエータであることを特徴とするナノグリッパ。
請求項１または２に記載のナノグリッパにおいて、
前記電極は櫛歯形状を有しており、対向する前記電極のシリコン層側面を波形凹凸面に形成したことを特徴とするナノグリッパ。
請求項１〜３のいずれかに記載のナノグリッパにおいて、
前記駆動部は前記絶縁層を介して駆動力を前記一対のアームに伝達し、
前記一対のアームに形成された導電膜と、
前記台座に形成され、前記導電膜と導通している接続端子とを備えたことを特徴とするナノグリッパ。
基板表面から順にシリコン層，絶縁層およびベース層から成る基板を加工して形成されたナノグリッパであって、
前記ベース層を加工して形成される台座と、
前記シリコン層を加工して前記ベース層に平行に延在するように形成され、前記絶縁層を介して前記台座上に設けられた一対のアームと、
前記シリコン層を加工して前記一対のアームと同一平面上に形成されるとともに前記絶縁層を介して前記台座上に設けられ、前記同一平面上を平行に移動するように前記一対のアームを開閉させる駆動部とを備え、
前記駆動部は、シリコン層上面に導電膜が形成された対向電極を有する静電アクチュエータであり、
前記電極は櫛歯形状を有しており、対向する前記電極のシリコン層側面を波形凹凸面に形成したことを特徴とするナノグリッパ。
請求項５に記載のナノグリッパにおいて、
前記駆動部は前記絶縁層を介して駆動力を前記一対のアームに伝達し、
前記一対のアームに形成された導電膜と、
前記台座に形成され、前記導電膜と導通している接続端子とを備えたことを特徴とするナノグリッパ。