JPH06231493A

JPH06231493A - 基板位置決め機構および記録再生装置

Info

Publication number: JPH06231493A
Application number: JP1654793A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Kawase; 俊光川瀬; Toshihiko Miyazaki; 俊彦宮▲崎▼; Akira Kuroda; 亮黒田; Masahiro Tagawa; 昌宏多川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-02-03
Filing date: 1993-02-03
Publication date: 1994-08-19

Abstract

(57)【要約】【目的】小型で高精度の位置決めを可能とするととも
に、位置決めされる基板の交換を容易にする。【構成】記録媒体２の、記録媒体支持基板１との対向
面には誘電体１１４が形成される。記録媒体支持基板１
は、固定台１１５と、電極１１６と、圧電材料からなる
圧電シート１１７を積層したものである。圧電シート１
１７の表面には、その中央部に２つの媒体保持電極１１
９、１２０が形成されるとともに、８つのθ移動電極１
１８がリング状に形成される。各媒体保持電極１１９、
１２０に電圧を印加することで記録媒体支持基板１に記
録媒体２が静電吸着されて保持され、各θ移動電極１１
８に所定の交流電圧を印加することで記録媒体２が回転
され、位置決めされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走査型トンネル顕微鏡
や原子間力顕微鏡等の、先端が鋭利な探針を用いて試料
表面を観察する表面観察装置を応用して、高密度で情報
を記録し、再生することのできる記録再生装置に用いら
れる基板位置決め機構および記録再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、実空間で導体表面を原子スケール
の分解能で観察できる走査型トンネル顕微鏡（以下、
「ＳＴＭ」という）が開発された〔G.Binnig et al.,He
lveticaActra.,55,726(1982) 〕。このＳＴＭの面内分
解能は、０．１ｎｍ程度である。このように分解能の高
い理由として、先端が鋭利に尖った導電性の探針と導電
性の試料との間に流れるトンネル電流が、その距離に指
数関数的に依存することが、理論的にも実験的にも確認
されている。つまり、探針と試料との間の距離が１Åの
変化に対し、トンネル電流が１桁変化するものである。

【０００３】また、ＳＴＭが導体表面の観察に適してい
るのに対し、絶縁体表面の観察が可能な原子間力顕微鏡
（以下、「ＡＦＭ」という）が、近年ＳＴＭ技術を応用
した装置としてＳＴＭと同様に、表面観察装置として有
力である〔Binnig et al.,Phys.Rev.Lett.56(1986)93
0〕。ＡＦＭは、先端径の小さな探針をもつプローブ電
極であるカンチレバーと、このカンチレバーの曲がりを
測定する変位測定部から構成される。

【０００４】さらに、上記ＳＴＭやＡＦＭの構成を応用
した種々の顕微鏡が開発され、これを走査型プローブ顕
微鏡（以下、「ＳＰＭ」という）と称している。ＳＰＭ
は、表面観察装置としてだけでなく、原子・分子が観察
できることを生かし、大容量メモリー装置へ応用しよう
と全世界で勢力的に研究されている。一方、Ｓｉ基板上
に極微細機械を形成するマイクロメカニクス技術の研究
が報告されるなか、大容量メモリー装置も小型化にむけ
ていくつかの提案がなされている。例えば、Ｓｉ基板上
にマイクロメカニカル技術により、一体構成された片持
ちビーム上に前記探針を有するカンチレバー（概ね、長
さ１０００μｍ、幅２００μｍ、厚さ８μｍ）を同一面
内に複数個（マルチ）形成させて、装置の超小型化およ
び大容量化を図ろうとしている（〔Thomas R.Albecht e
t al,J.Vac,Sci,Techol.,A8(1),Jan/Feb 1990 317 〜31
7 〕、〔S.Akamine et al,Sensors and Actuators, A21
〜A23(1990)964〜970 〕）。これは、さらに小型化を生
かした高速記録再生を行なう上でも必須の技術である。

【０００５】記録再生装置は、記録ビットをトラック溝
に沿って書き込みと読み出しを行なう。このためには、
記録媒体上に構成されているトラック溝と前記複数個の
カンチレバー上の探針との位置合わせを高精度で行なう
必要がある。これらの装置には、記録媒体とＳｉ基板上
のマルチカンチレバー間の三次元位置決めを行なう６軸
（ｘ，ｙ，ｚ，α，β，θ）位置決め機構を有する。ま
た、記録装置への記録媒体の取付や交換が必要なとき
に、従来はねじや接着剤を用いた固定方法が一般的であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
位置決め機構では、機構が複雑かつ大がかりなものであ
ったので、基板の小型化に合った大きさの記録再生装置
が提供できず、装置が大型化してしまう。一方、ＳＰＭ
に用いられる位置決め機構は、上述したように高精度の
位置合わせを行なう必要があり、これには建物の振動や
音響振動等の外来振動が大きく影響してくる。ところ
が、記録再生装置が大型であると装置の固有振動数が低
くなり外来振動に対して共振してしまうので、記録再生
時のエラーを生じる原因となっていた。

【０００７】記録再生装置により異なるが、数Ｍｂｐｓ
のビットレートを得るためには数ｋＨｚ以上の走査周波
数が必要であり、この走査周波数において記録再生を行
なったときに外来振動の影響を受けないようにするため
には、記録再生装置の固有振動数は数十ｋＨｚ以上でな
ければならない。これを達成するために装置の軽量化が
行なわれているが、６軸の機構を形成する位置決め装置
で主流となっている平行ヒンジの重ね合わせ機構では、
固有振動数を数十ｋＨｚ以上に上げるのは困難であり、
除振機構を用いる必要があった。

【０００８】一方、記録再生装置では、記録媒体の容量
がいっぱいになり書き込みが不能となったとき、あるい
は探針の損傷や劣化によりビット読み出しができなくな
ったときには、記録媒体基板やセンサーヘッド基板の交
換を行なう必要がある。従来、これらの固定はねじや接
着剤により行なっていたので以下のような問題が生じて
いた。（１）ねじによる固定では、ねじ自身の質量がかさむた
め装置の軽量化の障害となり、高速走査に向かない。（２）接着剤による固定では、固定の仕方により不均一
応力が発生して面と面との均一な固定が難しくなるので
基板の変形が発生する。さらに、接着剤自身のクリープ
があり、装置性能の劣化を伴う。（３）交換に手間がかかる。このように、記録媒体やセンサーヘッド基板の固定部分
に関する配慮が欠如していた。

【０００９】本発明の目的は、小型で高精度の位置決め
を可能とするとともに、位置決めされる基板の交換が容
易な基板位置決め機構および記録再生装置を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の基板位置決め機構は、互いに対向配置された２
枚の基板を有し、前記２枚の基板のいずれか一方の基板
の、他方の基板との対向面には誘電体が形成されるとと
もに、前記他方の基板の、前記一方の基板との対向面に
は、前記誘電体との間で電気制御による吸引力を発生さ
せるための第１の電極と、前記一方の基板に電気制御に
よる前記対向面と平行な方向への移動力を発生させるた
めの第２の電極とが形成されていることを特徴とする。

【００１１】また、前記電気制御による吸引力が、静電
気力により与えられるものや、前記電気制御による前記
対向面と平行な方向への移動力が、前記他方の基板に設
けられた圧電材料の定在波振動により与えられるもので
あってもよく、前記第２の電極が、リング状に配置され
た複数個の電極からなるものであってもよい。

【００１２】さらに、前記第２の電極が、リング状に配
置された複数個の電極および直線状に配置された複数個
の電極からなるものでもよく、この場合に、前記直線状
に配置された複数個の電極は、互いに直交する２つの方
向に配置されたものであってもよい。

【００１３】本発明の記録再生装置は、記録媒体支持基
板に載置された記録媒体に対向配置されたプローブ電極
と、前記記録媒体と前記プローブ電極とをその対向面と
平行な方向へ相対的に移動させる位置決め機構と、前記
記録媒体と前記プローブ電極との間に電圧を印加する電
圧印加手段と、前記記録媒体と前記プローブ電極との間
に流れる電流を検出する電流検出手段とを有する記録再
生装置において、前記位置決め機構は、前記記録媒体の
前記記録媒体支持基板との対向面に形成された誘電体
と、前記記録媒体支持基板の前記記録媒体との対向面に
形成された、前記誘電体との間で電気制御による吸引力
を発生させるための第１の電極と、前記記録媒体に電気
制御による前記対向面と平行な方向への移動力を発生さ
せるための第２の電極とにより構成されていることを特
徴とする。

【００１４】また、前記電気制御による吸引力が、静電
気力により与えられるものや、前記電気制御による前記
対向面と平行な方向への移動力が、前記記録媒体支持基
板に設けられた圧電材料の定在波振動により与えられる
ものであってもよく、前記第２の電極が、リング状に配
置された複数個の電極からなるものであってもよい。

【００１５】さらに、前記第２の電極が、リング状に配
置された複数個の電極および直線状に配置された複数個
の電極からなるものでもよく、この場合に、前記直線状
に配置された複数個の電極は、互いに直交する２つの方
向に配置されたものであってもよい。

【００１６】

【作用】上記のとおり構成された本発明の基板位置決め
機構では、他方の基板に形成された第１の電極に電圧を
印加することにより一方の基板に形成された誘電体に電
荷が蓄積され、一方の基板と他方の基板とが静電吸着さ
れて固定される。また、他方の基板に形成された第２の
電極に電圧を印加することにより一方の基板には他方の
基板との対向面と平行な方向への移動力が発生し、一方
の基板の位置決めがなされる。この位置決めは、例えば
他方の基板に圧電材料を設け、個の圧電材料に定在波振
動を与えることで行なわれる。そして、第２の電極をリ
ング状に配置することで一方の基板には回転運動が与え
られ、第２の電極を直線状に配置することで一方の基板
には直線運動が与えられる。

【００１７】このように、一方の基板の固定および位置
決めが簡単な構成で電気的に行なえるので、位置決め機
構は小型のものとなり、かつ基板の交換が容易となる。

【００１８】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１９】（第１実施例）図１は、本発明の基板位置
決め機構の第１実施例の斜視図である。図１に示すよう
に記録媒体支持基板１は、Ｓｉからなる１５ｍｍ四方の
大きさの固定台１１５と、固定台１１５に積層されたに
電極１１６と、さらにこの電極１１６上に積層された、
ＰＺＴ、ＰＭＮ、ＢＴ等の圧電材料からなる圧電シート
１１７とを有する。圧電シート１１７の表面（図示上
面）には、第２の電極としての８つのθ移動電極１１８
がリング状に配置されている。各θ移動電極１１８で形
作られるリングの内部には、その中心を対称点として前
記リングの内部を２分割するように配置された第１の電
極としての２つの媒体保持電極１１９、１２０が設けら
れている。さらに、圧電シート１１７の表面には、各θ
移動電極１１８から配線を引き出すためのパッド１２１
ａ、および各媒体保持電極１１９、１２０から配線を引
き出すためのパッド１２１ｂが設けられている。

【００２０】一方、記録媒体支持基板１に載置される基
板である記録媒体２は、１０ｍｍ四方の大きさの記録層
１１１と、記録層１１１の下地電極１１２と、酸化シリ
コンや窒化シリコン等からなる絶縁層１１３、ガラス等
の誘電体１１４とが順次積層されてなるものであり、誘
電体１１４が記録媒体支持基板１の圧電シート１１７と
互いに対向して配置される。また、記録層１１１の表面
（図示上面）には、記録層１１１と所定の間隔をおいて
対向配置される探針（不図示）と、記録層１１１上に形
成されるトラッキング溝（不図示）とのθ補正、および
ｘ，ｙ補正を行なうための４つのｘ，ｙ，θ位置決め用
信号検出電極１２２が設けられている。次に、図１に示
した記録媒体支持基板の製造工程について図２を参照し
て説明する。

【００２１】まず、図２の（ａ）に示す、Ｓｉ（１１
１）基板を用いた固定台１１５の表面に、抵抗加熱法に
よりＡｕを２００ｎｍの厚さで真空蒸着する。これによ
り、図２の（ｂ）に示すように、固定台１１５の表面に
電極１１６が形成される。次いで、図２の（ｃ）に示す
ように、電極１１６上に０．５ｍｍの厚さの圧電シート
１１７を印刷する。この圧電シート１１７は、既知のド
クターブレード法によりＰＺＴ粉体、アセトン、ＰＶＡ
有機バインダ（結合剤）、グリセリンを混合して作製し
たものである。そして、この圧電シート１１７上に、図
２の（ｄ）に示すように各θ移動電極１１８および各θ
移動電極１１８用のパッド（不図示）を形成する。これ
ら各θ移動電極１１８および各θ移動電極１１８用のパ
ッドは、圧電シート１１７上に抵抗加熱法によりＡｕを
２００ｎｍの厚さで真空蒸着させた後、図１に示した各
θ移動電極１１８および各θ移動電極１１８用のパッド
１２１ａのパターンをフォトリソグラフィー技術を用い
て形成する。さらに、各θ移動電極１１８および各θ移
動電極１１８用のパッドの形成方法と同様の方法で、図
２の（ｅ）に示すように、厚さ５０ｎｍのＡｕからなる
各媒体保持電極１１９、２１０および各媒体保持電極１
１９、１２０用のパッド１２１ｂを形成する。これを１
５×１５ｍｍの大きさにダイシングソーを用いて切断
し、チップ化した。

【００２２】以上説明した本実施例において、θ移動電
極１１８が８個のものの例を示したが、その数は必要に
応じて増減することができる。また、圧電シート１１７
の製造方法も上述した方法に限るものではなく、例えば
市販のＰＺＴシートや薄膜圧電素子等を用いることがで
きる。さらに、各電極１１８、１１９、１２０の厚さに
ついても、上述した厚さに限るものではない。

【００２３】次に、本実施例の基板位置決め機構の駆動
方法について図３、図４および図５を参照して説明す
る。

【００２４】まず、予め記録媒体支持基板１を電極１１
６において接地しておき、記録媒体２を記録媒体支持基
板１に載置する。その後、各媒体保持電極１１９、１２
０用の各パッド１２１ｂ間を接続する回路に設けられた
スイッチ３０３をＯＮして、電源３０２から各媒体保持
電極１１９、１２０間に１００Ｖの電圧を印加する。こ
れにより、誘電体１１４の各媒体保持電極１１９、１２
０に対向する部位が電荷蓄積されその部分に静電力が働
くので、記録媒体２は記録媒体支持基板１に静電吸着さ
れ、保持される。このとき、各θ移動電極１１８の膜厚
は各媒体保持電極１１９、１２０の膜厚と比較して１５
０ｎｍ厚く形成されているので、記録媒体２は、各θ移
動電極１１８とは密着し、各媒体保持電極１１９、１２
０との間には１５０ｎｍの隙間ができる。

【００２５】記録媒体２が記録媒体支持基板１に保持さ
れたら、記録層１１１に対向配置された探針（不図示）
と記録層１１１上のトラッキング溝（不図示）とのθ補
正を行なう。θ補正に際しては、８つのθ移動電極１１
８を、各媒体保持電極１１９、１２０の分割線を境に２
つの群に分け、さらに各群のθ移動電極１１８をそれぞ
れ１つおきのものが同じ組になるような２つの群に分け
て合計４つの群をつくり、これらをそれぞれＡ群３０１
ａ、Ｂ群３０１ｂ、Ｃ群３０１ｃ、およびＤ群２０１ｄ
とする。

【００２６】そして、Ａ群３０１ａの各θ移動電極１１
８にＣｓｉｎ（ωｔ）、Ｃ群３０１ｃの各θ移動電極１
１８にＣｃｏｓ（ωｔ）の交流電圧（Ｅ１，Ｅ２）を掃
引し、圧電シート１１７に９０°位相のずれた２つの定
在波振動を与える。ここで、Ｃは振動の振幅、ωは振動
数ｆの２π倍にあたる角周波数である。Ａ群３０１ａお
よびＣ群３０１ｃの各θ移動電極１１８に上記交流電圧
を掃引すると、図４の（ａ）の波形図に示すような進行
波が発生し、記録媒体２は図３において時計回りに回転
する。本実施例では、Ｃの値を１μｍ、ωの値を３０ｋ
Ｈｚとして、定在波振動を与えた。このとき、各ｘ，
ｙ，θ位置決め用信号検出電極１２２（図１参照）から
回転信号が検出され、回転角を得ると同時に記録媒体２
の位置合わせが行なわれる。

【００２７】一方、記録媒体２を反時計回りに回転させ
たいときには、Ｂ群３０１ａの各θ移動電極１１８に−
Ｃｓｉｎ（ωｔ）、Ｄ群３０１ｄの各θ移動電極１１８
に−Ｃｃｏｓ（ωｔ）の交流電圧（Ｅ１，Ｅ２）を掃引
する。これにより、図４の（ｂ）の波形図に示すよう
に、図４の（ａ）の波形図に示した定在波とは逆向きに
進行する進行波が発生し、記録媒体２は図３において反
時計回りに回転する。

【００２８】以上説明したように本実施例の基板位置決
め機構は、半導体プロセスのリソグラフィー技術を用い
て作製することができるので、安定にかつ高精度の形成
が可能であるし、量産にも適している。また、各θ移動
電極１１８により記録媒体２自体を移動させる機構とな
っているので、その構造が極めて簡単である。さらに、
記録媒体２の裏面（誘電体）と記録媒体支持基板１とは
摩擦接触しているので、耐振動性にも優れたものとな
る。加えて、記録媒体２の保持を面内方向で均一に行な
うことができ、記録媒体２の変形を発生させにくい。

【００２９】次に、本実施例の基板位置決め機構を用い
た記録再生装置の一例について説明する。

【００３０】図５は、図１に示した基板位置決め機構を
備えた、本発明の記録再生装置の一実施例の機構部の分
解斜視図である。図５に示すように本記録再生装置で
は、ｘｙ粗動機構５０１上にｘｙ微動機構５０２が設け
られており、このｘｙ微動機構５０２上に記録媒体支持
基板１が設けられている。そして、上述したように記録
媒体支持基板１上に、トラッキング溝１１１ａが設けら
れた記録層１１１を有する記録媒体２が載置される。記
録層１１１としては、特開昭６３−１６１５５２号公報
および特開昭６３−１６１５５３号公報に記載されてい
る、電気メモリー効果を有するスクアリリウム−ビス−
６−オクチルアズレン（ＳＯＡＺ）をＬＢ法（累積法）
により８層累積した構造のものを用いた。

【００３１】ｘｙ粗動機構５０１は、後述するプローブ
電極としてのマルチカンチレバーチップ５０６と記録媒
体支持基板１とを、磁気、静電、あるいは電磁モータ等
のアクチュエータで相対移動させるためのものであり、
本実施例では、３０×３０×５ｍｍの大きさの磁気駆動
のリニアｘｙステージにより構成した。このｘｙ粗動機
構５０１の位置決め精度は０．３μｍである。また、ｘ
ｙ微動機構５０２は、マルチカンチレバーチップ５０６
と記録媒体支持基板１とを、圧電素子、磁気、あるいは
静電等のアクチュエータを用いて微小相対移動させるた
めのものであり、本実施例では、Ａｌ材料を炭酸ガスレ
ーザー加工機により、外形が３０×３０×２ｍｍの大き
さの、ｘｙ方向に変位可能な平行ヒンジ機構に加工した
ものを用いた。可動部の大きさは１５×１５×２ｍｍと
し、アクチュエータには１×３×７ｍｍの大きさの積層
ＰＺＴ圧電素子を４箇所に配置してプッシュ−プル駆動
を可能にした。このｘｙ微動機構５０２の分解能は、ｎ
ｍ以下の精度である。

【００３２】一方、ｘｙ微動機構５０２に対向して、電
磁モータ等のアクチュエータによりｚ方向の移動および
ｘｙ平面に対する傾きが調整されるｚ駆動機構５１０が
配置される。ｚ駆動機構５１０の図示下端には、ｚ駆動
機構５１０からの変位を伝達するための、着磁性材料か
らなる３つの可動部材５１１（１つは不図示）が設けら
れている。各可動部材５１１は、ｘｙ微動機構５０２の
図示上面に設けられた、各可動部材５１１の機械的位置
決めを行なうための、磁性体材料からなる３つの位置決
めガイド５１２にそれぞれ挿入され、これにより、ｚ駆
動機構５１０がｘｙ微動機構５０２上に支持される。本
実施例では、ｚ駆動機構５１０の駆動源として３つの超
小型のＤＣサーボモータを用い、各ＤＣサーボモータを
同時に駆動することでｚ駆動機構５１０がｚ方向に移動
され、各ＤＣサーボモータをそれぞれ独立して駆動する
ことで、ｚ駆動機構５１０のｘｙ平面に対する傾きが調
整される構成となっている。また、ｚ駆動機構５１０の
図示下端中央部には、固定台５０７を介して、マルチカ
ンチレバーチップ５０６が固定される。マルチカンチレ
バーチップ５０６は、ｘ、ｙ、ｚ各方向に変位可能な複
数個のカンチレバー５０５が一体的に設けられたもの
で、各カンチレバー５０５の先端部には、それぞれ記録
層１１１に情報の書き込みや読み出しを行なうための探
針５０４が形成されている。

【００３３】次に、本実施例の記録再生装置の動作につ
いて、図６を参照して説明する。

【００３４】まず、マルチカンチレバーチップ保持回路
６０１により固定台５０７に１００Ｖの電圧を印加し
て、マルチカンチレバーチップ５０６を固定台５０７に
静電保持するとともに、記録媒体支持基板１の各パッド
１２１ｂ（図１参照）に接続された媒体保持回路６０２
により記録媒体支持基板１の各媒体保持電極１１９、１
２０（図３参照）間に１００Ｖの電圧を印加して、記録
媒体２を記録媒体支持基板１に静電保持する。

【００３５】次いで、各可動部材５１１をそれぞれ各位
置決めガイド５１２（図５参照）に挿入する。着磁性の
材料である各可動部材５１１は、それぞれ磁性体材料で
ある各位置決めガイド５１２に磁力吸着される。これに
より、マルチカンチレバーチップ５０６と記録媒体２と
が互いに対向して配置される。このとき、マルチカンチ
レバーチップ５０６と記録媒体２との間隔は数十μｍ程
度の間隔に調整される。その後、ｚ制御回路６０３によ
りｚ駆動機構５１０を駆動させ、マルチカンチレバーチ
ップ５０６を記録媒体２に接近させる。

【００３６】この間、マルチカンチレバーチップ５０６
と記録媒体２との間の間隔情報はｚ信号検出回路６０４
によりフィードバックされており、その間隔が数μｍ程
度になったときにｚ駆動機構５１０の駆動が停止され
る。このとき、ｘ，ｙ，θ位置決め信号検出回路６０５
により、図７に示す記録層１１１のトラッキング溝１１
１ａとカンチレバー５０５との相対的な角度ずれ量Δθ
を検出し、この角度ずれがなくなるように、記録媒体支
持基板１の各パッド１２１ａに接続されたθ駆動回路６
０６に補正指令を送る。θ駆動回路６０６ではｘ，ｙ，
θ位置決め信号検出回路６０５からの指令に基づいて、
記録媒体支持基板１の各θ移動電極１１８（図３参照）
に、図４の（ａ）あるいは（ｂ）に示した交流電圧を与
える。その結果、記録媒体２は記録媒体支持基板１上で
時計回りあるいは反時計回りに所定角度だけ回転され、
上記角度すれが補正される。また、カンチレバー５０５
とトラッキング溝１１１ａとのｘ方向およびｙ方向のず
れ量についても、ｘ，ｙ，θ位置決め信号検出回路６０
５にて検出されており、ｘ，ｙ，θ位置決め信号検出回
路６０５から、ｘｙ粗動制御回路６０７を介してｘｙ粗
動機構５０１に補正信号が与えられるとともに、ｘｙ微
動制御回路６０８を介してｘｙ微動機構５０２に補正信
号が与えられる。この補正信号に基づいてｘｙ粗動機構
５０１およびｘｙ微動機構５０２が駆動され、ｘ方向お
よびｙ方向の位置ずれの補正が行なわれる。

【００３７】記録媒体２とマルチカンチレバーチップ５
０６との位置合わせが終了したら、記録層１１１（図５
参照）への情報の書き込みや、記録層１１１に書き込ま
れた情報の読み出しを行なう。情報の書き込みは、タイ
ミング制御回路６１０からの制御信号に基づき、電圧印
加手段としての記録再生用電圧印加回路６１１により探
針５０４と記録層１１１との間にパルス状電圧（パルス
高さが数Ｖ、パルス幅が数十μｓｅｃ）を印加し、図７
に示すように記録層１１１上に直径１０ｎｍ程度の記録
ビット１１１ｂを形成して行なわれる。この操作を、ｘ
ｙ微動機構６０７を駆動しつつ繰り返すことで、トラッ
キング溝１１１ａに沿った所望の位置に記録ビット１１
１ｂの列が安定にかつ高速に形成される。また、書き込
まれた情報の読み出し時には、記録再生用電圧印加回路
６１１は探針５０４と記録層１１１との間に読み出し用
の電圧を印加し、このときに、探針５０４と記録層１１
１との間に流れる電流を、電流検出手段としての波形整
形回路６１２により検出することで行なわれる。切り替
え回路６０９は、タイミング制御回路６１０からの信号
で各探針５０４への信号の切り替え、各探針５０４から
の信号を切り換えて波形整形回路６１２へ伝えるもので
ある。

【００３８】また、記録媒体２は、電源（図３参照）の
ＯＮ／ＯＦＦの切り替えを行なうだけで簡単に保持／解
除が行なえ、記録媒体２の交換が簡単に行なえる。記録
媒体２の交換後、再び記録媒体２を保持し、位置合わせ
を行なって記録再生動作に入るまでは、数秒で実施でき
る。これは、交換時のクリープが少なく待ち時間がほと
んど必要ないためである。

【００３９】本実施例の記録再生装置では、記録媒体支
持基板１の各パッド１２１ａ、１２１ｂと各回路とを接
続する配線には、ねじりに強い柔軟な樹脂を主体とする
絶縁物が被覆されたフレキシブルケーブルが用いられて
おり、このフレキシブルケーブルと各パッド１２１ａ、
１２１ｂとは、ワイヤーボンディングにより接続されて
いる。また、記録再生装置の小型化を図るために各回路
のＩＣ化を行ない、記録再生装置の内部にこのＩＣチッ
プを形成してもよい。

【００４０】以上説明したように、記録媒体２とマルチ
カンチレバーチップ５０６との相対的な位置決めを記録
媒体支持基板１を用いて行なうことで、記録再生装置の
小型化が実現でき、しかも高精度の位置決めを行なうこ
とができる。また、記録再生装置の小型化により装置の
固有振動数が高くなり、記録再生の高速化が可能とな
る。さらに、記録媒体２およびマルチカンチレバーチッ
プ５０６の保持を静電力を利用して行なうので、記録媒
体２やマルチカンチレバーチップ５０６の交換が容易に
なる。

【００４１】本実施例では、記録媒体２を移動させてマ
ルチカンチレバーチップ５０６との相対的な位置決めを
行なうものの例について説明したが、それに限らず、マ
ルチカンチレバーチップ５０６を記録媒体支持基板１と
同様の機構を用いて移動させて、記録媒体２との相対的
な位置決めを行なう構造としてもよい。また、記録媒体
支持基板１は８個のθ移動電極１１８が形成されたもの
の例を示したが、θ移動電極１１８の個数については必
要に応じて増減することができる。

【００４２】（第２実施例）図８は、本発明の基板位置
決め機構の第２実施例の斜視図である。本実施例の基板
位置決め機構は、以下の点で第１実施例で示したものと
異なっている。

【００４３】（１）固定台８１５の表面（図示上面）に
電極および圧電シートを積層せず、直接各媒体保持電極
８１９、８２０および各θ移動電極８１８を、いずれも
１００ｎｍの膜厚で形成した。

【００４４】（２）固定台８１５の表面に、３つのギャ
ップ調整台８２３を形成した。これら各ギャップ調整台
８２３は、記録媒体８０２を記録媒体支持基板８０１に
載置した際に、各媒体保持電極８１９、８２０および各
θ移動電極８１８と、記録媒体８０２との間のギャップ
を確保するためのものであり、酸化シリコンを用い、真
空蒸着法にて２００ｎｍの膜厚で形成したものである。

【００４５】その他の構成については第１実施例で示し
たものと同様の構成であるので、その説明は省略する。

【００４６】本実施例では、まず、第１実施例と同様に
各媒体保持電極８１９、８２０間に電圧を印加して記録
媒体８０２を静電吸着保持する。その後各θ移動電極８
１８に、それぞれ隣り合うθ移動電極８１８が互いに逆
極性となるような電圧を、誘電体８１４を通して印加す
る。これにより、誘電体８１４の、各θ移動電極８１８
と対向する部位には、電流の向きに応じた電荷が蓄積さ
れる。そして、各θ移動電極８１８に印加する電圧の極
性をそれぞれ逆転させることにより、誘電体８１４に蓄
積された電荷も逆転する。これと同時に記録媒体８０２
には回転力も働き、記録媒体８０２を各θ移動電極８１
８のピッチ分だけ移動させることができる。

【００４７】本実施例の記録媒体支持基板８０１を、図
６に示したような記録再生装置に適用することで、第１
実施例と同様に小型で位置決め精度に優れた記録再生装
置が可能となる。

【００４８】（第３実施例）図１０は、本発明の基板位
置決め機構の第３実施例の斜視図である。図９に示すよ
うに本実施例の記録媒体支持基板９０１は、固定台９１
５の表面（図示上面）の、ｙ方向側における両端部に、
それぞれｘ方向に並列配置された複数個のｘ方向移動電
極９２４が形成されているとともに、ｘ方向側における
両端部に、それぞれｙ方向に並列配置された複数個のｙ
方向移動電極９２５が形成されている。これら各ｘ方向
移動電極９２４および各ｙ方向移動電極９２５は、第１
実施例のものと同様に形成された各θ移動電極９１８お
よび各媒体保持電極９１９、９２０と同様に、フォトリ
ソグラフィー技術、真空蒸着技術を用いて形成されたも
のである。その他の構成については第２実施例のものと
同様であるので、その説明は省略する。

【００４９】以上説明した構成に基づいて、まず、記録
媒体支持基板９０１上に記録媒体（不図示）を載置す
る。そして、各ｘ方向移動電極９２４にそれぞれ、第２
実施例において各θ移動電極８１８（図８参照）に印加
した電圧と同様に電圧を印加する。これにより、記録媒
体の誘電体に電荷が蓄積され、第２実施例と同様に記録
媒体にはｘ方向への移動力が作用する。一方、各ｙ方向
移動電極９２５にそれぞれ、各ｘ方向移動電極９２４と
同様に電圧を印加すると、記録媒体にはｙ方向への移動
力が作用する。これにより本実施例の記録媒体支持基板
９０１においては、記録媒体をθ方向に回転させる他
に、ｘ方向およびｙ方向へ移動させることもできる。本
実施例では、記録媒体を静電気力により移動させる場合
の例を示したが、記録媒体支持基板９０１を、第１実施
例と同様に固定台と電極と圧電シートとの積層体で構成
して各ｘ方向移動電極９２４および各ｙ方向移動電極９
２５に交流電圧を印加することで、第１実施例で説明し
たような定在波による駆動方式により移動させることも
できる。

【００５０】そして、本実施例の記録媒体支持基板９０
１を記録再生装置に適用すると、図６に示したようなｘ
ｙ微動機構５０２が必要なくなるので、記録再生装置を
さらに小型化することができる。

【００５１】以上説明した各実施例においては、記録媒
体支持基板に各電極を形成するとともに、記録媒体に誘
電体を形成したものの例を示したが、それに限らず、記
録媒体に各電極を形成するとともに、記録媒体支持基板
に誘電体を形成したものでもよい。また、基板位置決め
機構を記録再生装置に適用した例について示したが、記
録のみを行なう記録装置、再生のみを行なう再生装置、
または走査型プローブ顕微鏡に適用してもよい。

【００５２】

【発明の効果】本発明は以上説明したとおり構成されて
いるので、以下に記載する効果を奏する。

【００５３】本発明の基板位置決め機構においては、一
方の基板に誘電体を形成するとともに、他方の基板に第
１の電極および第２の電極を形成することで、接着剤や
ねじを用いずに一方の基板を電気的制御で他方の基板に
吸着保持し、一方の基板の位置決めを電気的制御で行な
うことができる。その結果、一方の基板の保持および位
置決めが簡単な構成で行なえ、基板位置決め機構は小型
のものとすることができる。

【００５４】また、本発明の記録再生装置においては、
位置決め機構に本発明の基板位置決め機構を用いている
ので、記録再生装置の小型化が達成できる。これによ
り、記録再生装置の固有振動数を高くして外来振動の影
響を受けにくくすることができるので、プローブ電極と
記録媒体との高速位置決めおよび高速での記録再生が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基板位置決め機構の第１実施例の斜視
図である。

【図２】図１に示した記録媒体支持基板の製造工程を説
明するための断面図である。

【図３】図１に示した基板位置決め機構の駆動方法を説
明するための、電気配線とともに示した基板位置決め機
構の斜視図である。

【図４】図１に示した基板位置決め機構において各θ移
動電極に掃引する交流電圧の波形図であり、同図の
（ａ）は記録媒体を時計回りに回転させるときの波形
図、同図の（ｂ）は記録媒体を反時計回りに回転させる
ときの波形図を示す。

【図５】図１に示した基板位置決め機構を備えた、本発
明の記録再生装置の一実施例の機構部の分解斜視図であ
る。

【図６】図５に示した記録再生装置のブロック図であ
る。

【図７】図５に示した記録再生装置のカンチレバーと記
録層のトラッキング溝との位置関係を示す、記録層近傍
の拡大斜視図である。

【図８】本発明の基板位置決め機構の第２実施例の斜視
図である。

【図９】本発明の基板位置決め機構の第３実施例の斜視
図である。

【符号の説明】

１、８０１、９０１記録媒体支持基板２、８０２記録媒体１１１記録層１１１ａトラッキング溝１１１ｂ記録ビット１１２下地電極１１３絶縁層１１４誘電体１１５、８１５、９１５固定台１１６電極１１７圧電シート１１８、８１８、９１８ θ移動電極１１９、１２０、８１９、８２０、９１９、９２０
媒体保持電極１２１ａ、１２１ｂパッド１２２ｘ，ｙ，θ位置決め用信号検出電極３０１ａＡ群３０１ｂＢ群３０１ｃＣ群３０１ｄＤ群３０２電源３０３スイッチ５０１ｘｙ粗動機構５０２ｘｙ微動機構５０４探針５０５カンチレバー５０６マルチカンチレバーチップ５０７固定台５１０ｚ駆動機構５１１可動部材５１２位置決めガイド６０１マルチカンチレバーチップ保持回路６０２媒体保持回路６０３ｚ制御回路６０４ｚ信号検出回路６０５ｘ，ｙ，θ位置決め信号検出回路６０６ θ駆動回路６０７ｘｙ粗動制御回路６０８ｘｙ微動制御回路６０９切り替え回路６１０タイミング制御回路６１１記録再生用電圧印加回路６１２波形整形回路８２３ギャップ調整台９２４ｘ方向移動電極９２５ｙ方向移動電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者多川昌宏東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに対向配置された２枚の基板を有
し、前記２枚の基板のいずれか一方の基板の、他方の基板と
の対向面には誘電体が形成されるとともに、前記他方の基板の、前記一方の基板との対向面には、前
記誘電体との間で電気制御による吸引力を発生させるた
めの第１の電極と、前記一方の基板に電気制御による前
記対向面と平行な方向への移動力を発生させるための第
２の電極とが形成されていることを特徴とする基板位置
決め機構。
【請求項２】前記電気制御による吸引力が、静電気力
により与えられる請求項１に記載の基板位置決め機構。
【請求項３】前記電気制御による前記対向面と平行な
方向への移動力が、前記他方の基板に設けられた圧電材
料の定在波振動により与えられる請求項１または２に記
載の基板位置決め機構。
【請求項４】前記第２の電極が、リング状に配置され
た複数個の電極からなる請求項１、２または３に記載の
基板位置決め機構。
【請求項５】前記第２の電極が、リング状に配置され
た複数個の電極および直線状に配置された複数個の電極
からなる請求項１、２または３に記載の基板位置決め機
構。
【請求項６】前記直線状に配置された複数個の電極は、
互いに直交する２つの方向に配置されたものである請求
項５に記載の基板位置決め機構。
【請求項７】記録媒体支持基板に載置された記録媒体
に対向配置されたプローブ電極と、前記記録媒体と前記
プローブ電極とをその対向面と平行な方向へ相対的に移
動させる位置決め機構と、前記記録媒体と前記プローブ
電極との間に電圧を印加する電圧印加手段と、前記記録
媒体と前記プローブ電極との間に流れる電流を検出する
電流検出手段とを有する記録再生装置において、前記位置決め機構は、前記記録媒体の前記記録媒体支持基板との対向面に形成
された誘電体と、前記記録媒体支持基板の前記記録媒体との対向面に形成
された、前記誘電体との間で電気制御による吸引力を発
生させるための第１の電極と、前記記録媒体に電気制御
による前記対向面と平行な方向への移動力を発生させる
ための第２の電極とにより構成されていることを特徴と
する基板位置決め機構。
【請求項８】前記電気制御による吸引力が、静電気力
により与えられる請求項７に記載の記録再生装置。
【請求項９】前記電気制御による前記対向面と平行な
方向への移動力が、前記記録媒体支持基板に設けられた
圧電材料の定在波振動により与えられる請求項７または
８に記載の記録再生装置。
【請求項１０】前記第２の電極が、リング状に配置さ
れた複数個の電極からなる請求項７、８または９に記載
の記録再生装置。
【請求項１１】前記第２の電極が、リング状に配置さ
れた複数個の電極および直線状に配置された複数個の電
極からなる請求項７、９または９に記載の記録再生装
置。
【請求項１２】前記直線状に配置された複数個の電極
は、互いに直交する２つの方向に配置されたものである
請求項１１に記載の記録再生装置。