JP2000152596A - 少なくとも2つの自由度を有する磁気走査または位置決めシステム - Google Patents
少なくとも2つの自由度を有する磁気走査または位置決めシステムInfo
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- H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
- H02K41/035—DC motors; Unipolar motors
- H02K41/0352—Unipolar motors
- H02K41/0354—Lorentz force motors, e.g. voice coil motors
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- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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- H02K2201/18—Machines moving with multiple degrees of freedom
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 少なくとも2つの自由度を有する磁気走査ま
たは位置決めシステムを提供すること。 【解決手段】 磁気走査または位置決めシステムが、磁
石7.1、7.2を装備された支持ベース6と、少なく
とも2個の電気コイル2を装備された可動プラットフォ
ーム1と、可動プラットフォームと支持ベース間の弾力
的接続を提供するサスペンション要素4とを含む。電気
コイル2が可動プラットフォーム1上に平らに位置決め
され、可動プラットフォームを有する本質的に平らな構
成を形成する。平らな構成を平らな支持ベースと結合す
ることにより、潜在的に小型、軽量且つ平らで、高速応
答、低消費電力、及びかなり大きな運動範囲、例えば最
大10mmを特徴とする、磁気走査または位置決めシス
テムが提供される。少なくとも2つの自由度を有する磁
気走査または位置決めシステムが、走査型プローブ顕微
鏡の分野、またはデータ記憶若しくはイメージングの分
野で使用され得る。
たは位置決めシステムを提供すること。 【解決手段】 磁気走査または位置決めシステムが、磁
石7.1、7.2を装備された支持ベース6と、少なく
とも2個の電気コイル2を装備された可動プラットフォ
ーム1と、可動プラットフォームと支持ベース間の弾力
的接続を提供するサスペンション要素4とを含む。電気
コイル2が可動プラットフォーム1上に平らに位置決め
され、可動プラットフォームを有する本質的に平らな構
成を形成する。平らな構成を平らな支持ベースと結合す
ることにより、潜在的に小型、軽量且つ平らで、高速応
答、低消費電力、及びかなり大きな運動範囲、例えば最
大10mmを特徴とする、磁気走査または位置決めシス
テムが提供される。少なくとも2つの自由度を有する磁
気走査または位置決めシステムが、走査型プローブ顕微
鏡の分野、またはデータ記憶若しくはイメージングの分
野で使用され得る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも2つの
自由度を有する磁気走査または位置決めシステムに関す
る。
自由度を有する磁気走査または位置決めシステムに関す
る。
【0002】
【従来の技術】磁気アクチュエータは至る所にある。そ
れらは経済的で、信頼性があり、パワー供給が容易で、
優れたパワー対重量比及びパワー対体積比を提供する。
それらは大型の電車から最も小さな時計に及ぶ、様々な
アプリケーションにおいて見い出され得る。しかしなが
ら、ほとんどの磁気アクチュエータは、最も小さなもの
であっても、バッチ形成プロセスではなしに、依然巻線
コイルを用いて形成されている。
れらは経済的で、信頼性があり、パワー供給が容易で、
優れたパワー対重量比及びパワー対体積比を提供する。
それらは大型の電車から最も小さな時計に及ぶ、様々な
アプリケーションにおいて見い出され得る。しかしなが
ら、ほとんどの磁気アクチュエータは、最も小さなもの
であっても、バッチ形成プロセスではなしに、依然巻線
コイルを用いて形成されている。
【0003】ハードディスク・ドライブは、読取り/書
込みヘッドを位置決めするための磁気アクチュエータを
含む。前記アクチュエータは通常、小型で平らである
が、1次元の回転移動だけしか生成できない。このこと
がそれらの使用を特定のアプリケーションに制限する。
記憶媒体の表面がx方向及びy方向に走査される記憶シ
ステムでは、別の設計が必要とされる。
込みヘッドを位置決めするための磁気アクチュエータを
含む。前記アクチュエータは通常、小型で平らである
が、1次元の回転移動だけしか生成できない。このこと
がそれらの使用を特定のアプリケーションに制限する。
記憶媒体の表面がx方向及びy方向に走査される記憶シ
ステムでは、別の設計が必要とされる。
【0004】本出願人により現在所有される1996年
3月7日付け公開のPCT特許出願第WO96/070
74号では、原子レベルの分解能を有する微動位置決め
装置が述べられている。微動位置決め装置は基本的に、
磁気アクチュエータと、好適な実施例では、前記磁気ア
クチュエータの運動を制動及び低減するための機械的手
段を含む。前記磁気アクチュエータの駆動系は、ボイス
・コイルと類似である。従って、WO96/07074
号に従う微動位置決め装置は、"ボイス・コイル・アク
チュエータ"と呼ばれる。これは走査トンネル顕微鏡
(STM)または原子間力顕微鏡(AFM)などの、走
査型プローブ顕微鏡の分野、及び磁気的、光学的、電気
的または機械的書込み及びセンシング素子が極めて重大
となる、データ記憶の分野で使用され得る。
3月7日付け公開のPCT特許出願第WO96/070
74号では、原子レベルの分解能を有する微動位置決め
装置が述べられている。微動位置決め装置は基本的に、
磁気アクチュエータと、好適な実施例では、前記磁気ア
クチュエータの運動を制動及び低減するための機械的手
段を含む。前記磁気アクチュエータの駆動系は、ボイス
・コイルと類似である。従って、WO96/07074
号に従う微動位置決め装置は、"ボイス・コイル・アク
チュエータ"と呼ばれる。これは走査トンネル顕微鏡
(STM)または原子間力顕微鏡(AFM)などの、走
査型プローブ顕微鏡の分野、及び磁気的、光学的、電気
的または機械的書込み及びセンシング素子が極めて重大
となる、データ記憶の分野で使用され得る。
【0005】M. Lutwycheらによる論文"Microfabricati
on and parallel operation of 5×5 2D AFM cantileve
r arrays for data storage and imaging"、Proc. IEEE
Int'l Workshop on MICRO ELECTROMECHANICAL SYSTEMS
(MEMS' 98)、Heidelberg、Germany、Jan 25-29、1998
では、5つの自由度を有する微動位置決めシステムが提
案されている。2D AFMカンチレバー・アレイがx
方向及びy方向に、すなわちアレイの表面に平行に、そ
れぞれ30μm及び15μmの範囲のボイス・コイル・
アクチュエータを用いて走査される。同様に30μmの
範囲を有する3個の追加のボイス・コイル・アクチュエ
ータが、三角状構成において、サンプルをz方向に、す
なわちアレイの表面に垂直に移動及びならすために使用
される。前記微動位置決めシステムの主な欠点は、その
体積及び重量である。
on and parallel operation of 5×5 2D AFM cantileve
r arrays for data storage and imaging"、Proc. IEEE
Int'l Workshop on MICRO ELECTROMECHANICAL SYSTEMS
(MEMS' 98)、Heidelberg、Germany、Jan 25-29、1998
では、5つの自由度を有する微動位置決めシステムが提
案されている。2D AFMカンチレバー・アレイがx
方向及びy方向に、すなわちアレイの表面に平行に、そ
れぞれ30μm及び15μmの範囲のボイス・コイル・
アクチュエータを用いて走査される。同様に30μmの
範囲を有する3個の追加のボイス・コイル・アクチュエ
ータが、三角状構成において、サンプルをz方向に、す
なわちアレイの表面に垂直に移動及びならすために使用
される。前記微動位置決めシステムの主な欠点は、その
体積及び重量である。
【0006】データ記憶アプリケーション、及び光ビー
ム・スキャナまたは光学式フォーカシング・システム及
びアライメント・システムなどの他のアプリケーション
において、小型で平らで、軽量且つ耐衝撃性に優れ、高
速応答、低消費電力、及び大きな運動範囲を特徴とす
る、磁気走査または位置決めシステムが必要とされる。
ム・スキャナまたは光学式フォーカシング・システム及
びアライメント・システムなどの他のアプリケーション
において、小型で平らで、軽量且つ耐衝撃性に優れ、高
速応答、低消費電力、及び大きな運動範囲を特徴とす
る、磁気走査または位置決めシステムが必要とされる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、既知
の磁気走査または位置決めシステムの欠点を克服するこ
とである。
の磁気走査または位置決めシステムの欠点を克服するこ
とである。
【0008】本発明の別の目的は、小型で平ら且つ軽量
であり、高速応答、低消費電力、及び1μm乃至10m
mの潜在的な運動範囲を特徴とする、少なくとも2つの
自由度を有する磁気走査または位置決めシステムを提供
することである。
であり、高速応答、低消費電力、及び1μm乃至10m
mの潜在的な運動範囲を特徴とする、少なくとも2つの
自由度を有する磁気走査または位置決めシステムを提供
することである。
【0009】更に本発明の別の目的は、一般的なバッチ
形成技術を用いて形成され得る磁気走査または位置決め
システム、及びこうした磁気走査または位置決めシステ
ムを形成する方法を提供することである。
形成技術を用いて形成され得る磁気走査または位置決め
システム、及びこうした磁気走査または位置決めシステ
ムを形成する方法を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】これらの目的が、本願で
述べられる磁気走査または位置決めシステム及び形成プ
ロセスにより達成される。磁気走査または位置決めシス
テムは、少なくとも1個の磁石を装備された支持ベース
と、少なくとも2個の電気コイルを装備された可動プラ
ットフォームと、前記可動プラットフォームと前記支持
ベース間の弾力的接続を提供するサスペンション要素と
を含む。前記電気コイルに電流が流れるとき、前記可動
プラットフォーム及び前記支持ベースの並進移動または
回転相対移動が生成されるように、前記磁石及び前記電
気コイルが構成される。前記電気コイルは、前記可動プ
ラットフォーム上または内に平らに位置決めされ、それ
により、前記可動プラットフォームを有する本質的に平
らな構成を形成する。
述べられる磁気走査または位置決めシステム及び形成プ
ロセスにより達成される。磁気走査または位置決めシス
テムは、少なくとも1個の磁石を装備された支持ベース
と、少なくとも2個の電気コイルを装備された可動プラ
ットフォームと、前記可動プラットフォームと前記支持
ベース間の弾力的接続を提供するサスペンション要素と
を含む。前記電気コイルに電流が流れるとき、前記可動
プラットフォーム及び前記支持ベースの並進移動または
回転相対移動が生成されるように、前記磁石及び前記電
気コイルが構成される。前記電気コイルは、前記可動プ
ラットフォーム上または内に平らに位置決めされ、それ
により、前記可動プラットフォームを有する本質的に平
らな構成を形成する。
【0011】コイル巻線及び永久磁石の動作原理及び基
本構成が、図2及び図3に示される。図2では、巻線が
永久磁石の垂直磁場内に配置され、それにより電気コイ
ルの半分がN極上に、他の半分がS極上に配置される。
電気コイルを通じて電流が流れると、電気コイルを左に
移動する力が生成される(電流フロー及び磁場の方向が
図示される)。
本構成が、図2及び図3に示される。図2では、巻線が
永久磁石の垂直磁場内に配置され、それにより電気コイ
ルの半分がN極上に、他の半分がS極上に配置される。
電気コイルを通じて電流が流れると、電気コイルを左に
移動する力が生成される(電流フロー及び磁場の方向が
図示される)。
【0012】図3では、巻線が永久磁石の水平磁場また
はフリンジ磁場内に配置され、それにより電気コイルの
半分が磁極間に、他の半分が磁極の1つの傍らに配置さ
れる。電気コイルに電流が流れるとき、コイルを上方
(z方向)に移動する力が生成される(電流フロー及び
磁場の方向が図示される)。可動プラットフォームの両
側に配置される2個の電気コイルを用いることにより、
水平軸に関する傾き(x傾きまたはy傾き)を生成する
ことが可能になる。x傾き及びy傾き同様、上下の移動
は、限られた範囲の運動を有する。しかしながら、これ
らは多くのアプリケーションにとって非常に重要であ
る。
はフリンジ磁場内に配置され、それにより電気コイルの
半分が磁極間に、他の半分が磁極の1つの傍らに配置さ
れる。電気コイルに電流が流れるとき、コイルを上方
(z方向)に移動する力が生成される(電流フロー及び
磁場の方向が図示される)。可動プラットフォームの両
側に配置される2個の電気コイルを用いることにより、
水平軸に関する傾き(x傾きまたはy傾き)を生成する
ことが可能になる。x傾き及びy傾き同様、上下の移動
は、限られた範囲の運動を有する。しかしながら、これ
らは多くのアプリケーションにとって非常に重要であ
る。
【0013】可動プラットフォーム及び電気コイルの平
らな構成は、移動部品の構造及び形成における新たな可
能性を導出する。軽量構造が特に向上される。これは高
速応答及び低消費電力のために所望される特徴である。
衝撃及び振動に対する感度も低減される。100μm乃
至1mmの運動範囲では、共振周波数は約100Hz乃
至約1kHzである。
らな構成は、移動部品の構造及び形成における新たな可
能性を導出する。軽量構造が特に向上される。これは高
速応答及び低消費電力のために所望される特徴である。
衝撃及び振動に対する感度も低減される。100μm乃
至1mmの運動範囲では、共振周波数は約100Hz乃
至約1kHzである。
【0014】少なくとも2つの自由度を有する磁気走査
または位置決めシステムの別の有利な特徴は、水平方向
の運動範囲がかなり大きいことである。参考として、圧
電アクチュエータは、約10μmまたはそれ以下の運動
範囲を有する。
または位置決めシステムの別の有利な特徴は、水平方向
の運動範囲がかなり大きいことである。参考として、圧
電アクチュエータは、約10μmまたはそれ以下の運動
範囲を有する。
【0015】可動プラットフォーム及び電気コイルの平
らな構成を、平らな支持ベース及び平らな(永久)磁石
と結合することにより、潜在的に小型、軽量且つ平ら
で、優れたパワー対体積比及びパワー対重量比を有す
る、磁気走査または位置決めシステムが提供される。磁
気走査または位置決めシステムは、現在の及び将来のデ
ータ記憶システム及びイメージング・システムを含む、
様々なアプリケーションにおいて使用され得る。こうし
た記憶システムの外法寸法は、完全なシステムでは約2
0mm×20mm×4mmである。参考として、既知の
ボイス・コイル・スキャナの最も小さなバージョンは、
約30mm×30mm×30mmの外法寸法を有する。
らな構成を、平らな支持ベース及び平らな(永久)磁石
と結合することにより、潜在的に小型、軽量且つ平ら
で、優れたパワー対体積比及びパワー対重量比を有す
る、磁気走査または位置決めシステムが提供される。磁
気走査または位置決めシステムは、現在の及び将来のデ
ータ記憶システム及びイメージング・システムを含む、
様々なアプリケーションにおいて使用され得る。こうし
た記憶システムの外法寸法は、完全なシステムでは約2
0mm×20mm×4mmである。参考として、既知の
ボイス・コイル・スキャナの最も小さなバージョンは、
約30mm×30mm×30mmの外法寸法を有する。
【0016】本明細書の従属請求項では、前記磁気走査
または位置決めシステムの様々な変形及び改善が含まれ
る。
または位置決めシステムの様々な変形及び改善が含まれ
る。
【0017】磁気走査または位置決めシステムのパワー
性能は、永久磁石の反対側に、強磁性材料から成る構成
部品を配置することにより、例えばシステムを、頂部の
磁気回路を閉じる磁性鋼板により覆うことにより改善さ
れ得る。これにより磁気抵抗が低減し、磁場がより均一
となる。カバー・シートは、可動プラットフォームがア
クセスされる開口を有し得る。
性能は、永久磁石の反対側に、強磁性材料から成る構成
部品を配置することにより、例えばシステムを、頂部の
磁気回路を閉じる磁性鋼板により覆うことにより改善さ
れ得る。これにより磁気抵抗が低減し、磁場がより均一
となる。カバー・シートは、可動プラットフォームがア
クセスされる開口を有し得る。
【0018】可動プラットフォームは別個のフラット・
コイルを装備され、これらは例えばにかわやはんだ付け
により取り付けられる。
コイルを装備され、これらは例えばにかわやはんだ付け
により取り付けられる。
【0019】コイルがスパイラル形状の場合、すなわち
コイル巻線が全て単一平面内に置かれる場合、優れた平
坦度が達成される。
コイル巻線が全て単一平面内に置かれる場合、優れた平
坦度が達成される。
【0020】可動プラットフォーム及びサスペンション
要素が1部品として形成される場合、形成はかなり単純
化される。この場合、同一の基板及びプロセス・シーケ
ンスを形成のために使用することが可能である。同様
に、可動プラットフォーム及びサスペンション要素が、
前記サスペンション要素が接続される支持フレームと結
合され得る。同一の基板を使用することにより、バッチ
または他の大量生産技術を適用することが可能になる。
要素が1部品として形成される場合、形成はかなり単純
化される。この場合、同一の基板及びプロセス・シーケ
ンスを形成のために使用することが可能である。同様
に、可動プラットフォーム及びサスペンション要素が、
前記サスペンション要素が接続される支持フレームと結
合され得る。同一の基板を使用することにより、バッチ
または他の大量生産技術を適用することが可能になる。
【0021】バッチ・プロセスはまた、電気コイルが可
動プラットフォームの一体部品の場合にも適用され得
る。電気コイルが可動プラットフォーム上に配置される
場合、使用されるプロセスはプリント回路基板の形成と
類似であり、それによりアディティブ・プロセスまたは
サブトラクティブ・プロセスが使用され得る。薄膜プロ
セスも適用され得る。電気コイルが可動プラットフォー
ム内に配置される場合には、集積回路の形成におけるの
と類似のプロセス・ステップが使用される。両者の場合
において、可動プラットフォーム、電気コイル、及びコ
イルを接続するために必要とされる電気導体が、同一の
プロセス・シーケンスで形成され得る。
動プラットフォームの一体部品の場合にも適用され得
る。電気コイルが可動プラットフォーム上に配置される
場合、使用されるプロセスはプリント回路基板の形成と
類似であり、それによりアディティブ・プロセスまたは
サブトラクティブ・プロセスが使用され得る。薄膜プロ
セスも適用され得る。電気コイルが可動プラットフォー
ム内に配置される場合には、集積回路の形成におけるの
と類似のプロセス・ステップが使用される。両者の場合
において、可動プラットフォーム、電気コイル、及びコ
イルを接続するために必要とされる電気導体が、同一の
プロセス・シーケンスで形成され得る。
【0022】もちろん、可動プラットフォーム及び電気
コイルの形成を、サスペンション要素及び支持フレーム
の形成と結合することも可能である。経済的な利点以外
に、バッチ・プロセスは、結果の構成部品が最大平坦度
を示すという利点を有する。好適な基板は、例えば酸化
シリコン・ウエハまたはSiNxから成るフラット・シ
ート、またはセラミック材料若しくは金属である。
コイルの形成を、サスペンション要素及び支持フレーム
の形成と結合することも可能である。経済的な利点以外
に、バッチ・プロセスは、結果の構成部品が最大平坦度
を示すという利点を有する。好適な基板は、例えば酸化
シリコン・ウエハまたはSiNxから成るフラット・シ
ート、またはセラミック材料若しくは金属である。
【0023】電気コイルが可動プラットフォームの主要
部分を構成する場合、最適なパワー対重量比及びパワー
対体積比が達成され得る。こうした可動プラットフォー
ムは、本明細書の「特許請求の範囲」及び「発明の実施
の形態」で述べられるプロセスを用いて形成され得る。
部分を構成する場合、最適なパワー対重量比及びパワー
対体積比が達成され得る。こうした可動プラットフォー
ムは、本明細書の「特許請求の範囲」及び「発明の実施
の形態」で述べられるプロセスを用いて形成され得る。
【0024】可動プラットフォームに追加のコイルが装
備され、支持ベースに追加の永久磁石が装備される場
合、最大6つの自由度が可能である。
備され、支持ベースに追加の永久磁石が装備される場
合、最大6つの自由度が可能である。
【0025】サスペンション要素は長くて狭いビームの
形態を有し得る。これは特に、同一の基板または同一の
プロセス・シーケンスを用いて、ビームが可動プラット
フォームと一緒に形成されるときに、幾つかの利点を有
する。長くて狭いビームは、プラットフォーム・サスペ
ンションのスチフネスを低減し、ビームの疲労寿命を伸
長する支援をする。
形態を有し得る。これは特に、同一の基板または同一の
プロセス・シーケンスを用いて、ビームが可動プラット
フォームと一緒に形成されるときに、幾つかの利点を有
する。長くて狭いビームは、プラットフォーム・サスペ
ンションのスチフネスを低減し、ビームの疲労寿命を伸
長する支援をする。
【0026】実施例の変形では、前記長くて狭いビーム
が少なくとも2つの部分に分割され、それにより隣接部
分が直角を成す。このことは、ビームを可動プラットフ
ォーム周辺で運搬することによる伸長された長さ、及び
2方向以上の自由変形を可能にする。
が少なくとも2つの部分に分割され、それにより隣接部
分が直角を成す。このことは、ビームを可動プラットフ
ォーム周辺で運搬することによる伸長された長さ、及び
2方向以上の自由変形を可能にする。
【0027】システム性能は、永久磁石と電気コイル間
のエア・ギャップの一部を、強磁性流体を用いて塞ぐこ
とにより改善され得る。これにより、電気コイルのより
良好な冷却が可能になる。
のエア・ギャップの一部を、強磁性流体を用いて塞ぐこ
とにより改善され得る。これにより、電気コイルのより
良好な冷却が可能になる。
【0028】磁気走査または位置決めシステムの変形で
は、(永久)磁石が可動プラットフォーム上または内
に、また電気コイルが支持ベース上または内に配置され
る。この場合、可動プラットフォーム及びサスペンショ
ン要素は、薄い磁性鋼板から形成され得る。支持ベース
もまた、好適には、磁気鋼材から形成される。これによ
り、薄いエア・ギャップ及び高い磁気誘導が達成され、
システムに高いパワー性能を提供する。
は、(永久)磁石が可動プラットフォーム上または内
に、また電気コイルが支持ベース上または内に配置され
る。この場合、可動プラットフォーム及びサスペンショ
ン要素は、薄い磁性鋼板から形成され得る。支持ベース
もまた、好適には、磁気鋼材から形成される。これによ
り、薄いエア・ギャップ及び高い磁気誘導が達成され、
システムに高いパワー性能を提供する。
【0029】磁気走査または位置決めシステムは、デー
タ記憶システムにおいて役立つように使用され得る。こ
うしたシステムは、ナノメートル(nm)のサイズの磁
気記憶要素を有する記憶媒体と、例えば原子間力顕微鏡
(AFM)カンチレバー上に配置される1つ以上の磁気
読取り/書込みヘッドと、前記磁気走査または位置決め
システムとを含み、これは記憶媒体を磁気読取り/書込
みヘッドに近づけ、位置合わせし、走査するために使用
される。
タ記憶システムにおいて役立つように使用され得る。こ
うしたシステムは、ナノメートル(nm)のサイズの磁
気記憶要素を有する記憶媒体と、例えば原子間力顕微鏡
(AFM)カンチレバー上に配置される1つ以上の磁気
読取り/書込みヘッドと、前記磁気走査または位置決め
システムとを含み、これは記憶媒体を磁気読取り/書込
みヘッドに近づけ、位置合わせし、走査するために使用
される。
【0030】本発明はまた、アプローチ・システムにお
いて役立つように使用され得る。こうしたシステムは、
パターニングされる必要のある平らな基板などのプレー
ナ・デバイスと、例えばAFMカンチレバーまたは各々
が1つ以上のアパーチャを有するAFMカンチレバー・
アレイなどの、第2のデバイスとを含む。パターニング
の間、カンチレバーは、1998年9月28日付けの米
国特許出願第98118283.5号(現在本出願人に
権利譲渡済み)で述べられるように、シャドー・マスク
として作用する。アプローチ・システムは更に、前記磁
気走査または位置決めシステムと、z移動並びにx回転
及びy回転のための少なくとも3つの制御装置と、3つ
の異なる位置においてカンチレバーの屈曲を検出する、
少なくとも3個のセンサとを含む。センサの出力信号が
制御装置に供給される。アプローチ・システムは、基板
の表面及びカンチレバー・アレイが本質的に平行となる
ように、基板をカンチレバー・アレイに近づけ、カンチ
レバー・アレイを基板に対して一定の高さに保持するた
めに使用される。
いて役立つように使用され得る。こうしたシステムは、
パターニングされる必要のある平らな基板などのプレー
ナ・デバイスと、例えばAFMカンチレバーまたは各々
が1つ以上のアパーチャを有するAFMカンチレバー・
アレイなどの、第2のデバイスとを含む。パターニング
の間、カンチレバーは、1998年9月28日付けの米
国特許出願第98118283.5号(現在本出願人に
権利譲渡済み)で述べられるように、シャドー・マスク
として作用する。アプローチ・システムは更に、前記磁
気走査または位置決めシステムと、z移動並びにx回転
及びy回転のための少なくとも3つの制御装置と、3つ
の異なる位置においてカンチレバーの屈曲を検出する、
少なくとも3個のセンサとを含む。センサの出力信号が
制御装置に供給される。アプローチ・システムは、基板
の表面及びカンチレバー・アレイが本質的に平行となる
ように、基板をカンチレバー・アレイに近づけ、カンチ
レバー・アレイを基板に対して一定の高さに保持するた
めに使用される。
【0031】磁気走査または位置決めシステムはまた、
AFMシステムまたはSTMシステムなどの走査型プロ
ーブ・システム及びアプリケーションにおいて役立つよ
うに使用され得る。運動の大きな範囲により、このシス
テムは微動位置決め同様、粗動位置決めも可能にする。
AFMシステムまたはSTMシステムなどの走査型プロ
ーブ・システム及びアプリケーションにおいて役立つよ
うに使用され得る。運動の大きな範囲により、このシス
テムは微動位置決め同様、粗動位置決めも可能にする。
【0032】
【発明の実施の形態】本発明の第1の実施例では、2つ
の自由度(x方向及びy方向の移動)を有する磁気走査
または位置決めシステムが述べられる。上面図及び断面
図が、それぞれ図1の(a)及び(b)に示される。磁
気走査または位置決めシステムは、静磁場を生成する、
好適には等しいサイズの6個の永久磁石7.1及び7.
2を装備された支持ベース6を含む。電磁石などの任意
の他の種類の磁石も使用され得る。図1の(b)に示さ
れるように、4個の外側の磁石7.1は全て同一の磁極
(N極)を有し、2個の内側の磁石7.2は反対の磁極
(S極)を有する。支持ベース6は好適には磁性鋼から
成り、それにより下側のN極とS極の間の磁気回路を閉
じる。上側の磁場は、磁力線8により図1の(b)に概
略的に示される。この実施例では、支持ベース6の外法
寸法は約20mm×20mmであり、厚さは約3mmで
ある。永久磁石7.1及び7.2は、支持ベース6上に
突き出さない。従って、支持ベース6及び永久磁石7.
1及び7.2を含む構成は、本質的に平坦である。ここ
で本質的に平坦とは、全体の長さ対全体の厚さの縦横比
Rが、4:1よりも大きく(すなわちR>4)、一般に
約10:1(R=10)またはそれ以上であることを意
味する。
の自由度(x方向及びy方向の移動)を有する磁気走査
または位置決めシステムが述べられる。上面図及び断面
図が、それぞれ図1の(a)及び(b)に示される。磁
気走査または位置決めシステムは、静磁場を生成する、
好適には等しいサイズの6個の永久磁石7.1及び7.
2を装備された支持ベース6を含む。電磁石などの任意
の他の種類の磁石も使用され得る。図1の(b)に示さ
れるように、4個の外側の磁石7.1は全て同一の磁極
(N極)を有し、2個の内側の磁石7.2は反対の磁極
(S極)を有する。支持ベース6は好適には磁性鋼から
成り、それにより下側のN極とS極の間の磁気回路を閉
じる。上側の磁場は、磁力線8により図1の(b)に概
略的に示される。この実施例では、支持ベース6の外法
寸法は約20mm×20mmであり、厚さは約3mmで
ある。永久磁石7.1及び7.2は、支持ベース6上に
突き出さない。従って、支持ベース6及び永久磁石7.
1及び7.2を含む構成は、本質的に平坦である。ここ
で本質的に平坦とは、全体の長さ対全体の厚さの縦横比
Rが、4:1よりも大きく(すなわちR>4)、一般に
約10:1(R=10)またはそれ以上であることを意
味する。
【0033】磁気走査または位置決めシステムは更に、
スパイラル形状の4個の電気コイル2を装備された可動
プラットフォーム1と、支持フレーム5と、前記可動プ
ラットフォーム1と前記支持フレーム5間の弾力的接続
を提供する4個のサスペンション要素4とを含む。可動
プラットフォーム1及び電気コイル2を含む構成もま
た、本質的に平坦であり、すなわち、前記縦横比が4:
1よりも大きく(すなわちR>4)、一般に約15:1
(R=15)である。可動プラットフォーム1上の全て
の未使用領域は、質量をできるだけ低く維持するために
切断される。電気コイル2と外部電源との接続は、簡略
化のために、図1の(a)及び(b)では示されていな
い。こうした接続は、例えば個別の配線または第2レベ
ルの金属被覆を用いて形成され得る。後者は、電気コイ
ル2の内側の端部を接続し、サスペンション要素4を介
して走行する導体により、電気コイル2を外部端子に接
続する。
スパイラル形状の4個の電気コイル2を装備された可動
プラットフォーム1と、支持フレーム5と、前記可動プ
ラットフォーム1と前記支持フレーム5間の弾力的接続
を提供する4個のサスペンション要素4とを含む。可動
プラットフォーム1及び電気コイル2を含む構成もま
た、本質的に平坦であり、すなわち、前記縦横比が4:
1よりも大きく(すなわちR>4)、一般に約15:1
(R=15)である。可動プラットフォーム1上の全て
の未使用領域は、質量をできるだけ低く維持するために
切断される。電気コイル2と外部電源との接続は、簡略
化のために、図1の(a)及び(b)では示されていな
い。こうした接続は、例えば個別の配線または第2レベ
ルの金属被覆を用いて形成され得る。後者は、電気コイ
ル2の内側の端部を接続し、サスペンション要素4を介
して走行する導体により、電気コイル2を外部端子に接
続する。
【0034】電気コイル2は永久磁石7.1及び7.2
の垂直磁場内に配置され、それによりS極7.2が電気
コイル2により共有される。永久磁石7.1及び7.2
と可動プラットフォーム1は、ギャップにより分離さ
れ、従ってそれらは接触しない。動作上、電気コイル2
の1つに流れる電流が、x方向またはy方向、すなわち
可動プラットフォーム1の表面に平行な力を生成する。
対向する電気コイル内の電流フローのベクトルが等しい
とき、並進移動が生成され、対向する電気コイル内の電
流フローのベクトルが等しくないとき(すなわち、方向
または大きさが異なるとき)、z軸回りの追加の角度モ
ーメント及び回転移動が生成される。適切な並進移動を
達成するために、1個の電流導通コイルまたはコイル・
グループにより生成される力は、プラットフォーム・サ
スペンションの反作用力に一致しなければならない。こ
れは電気コイル2及びサスペンション要素4の対称構成
により達成される。本発明では、x移動及びy移動のた
めに1対のコイルが使用され、電気コイル2の構成は軸
対称であり、4つの折り畳み対称を示す。サスペンショ
ン要素4の構成も軸対称であり、4つの折り畳み対称を
示す。4個の全てのサスペンション・ビームは、同一の
形状及び同一のばね定数を有する。可動プラットフォー
ム1及び支持フレーム5への取り付けは通常、対称であ
り、好適には、プラットフォーム及びフレーム外形の中
心または角に配置される。
の垂直磁場内に配置され、それによりS極7.2が電気
コイル2により共有される。永久磁石7.1及び7.2
と可動プラットフォーム1は、ギャップにより分離さ
れ、従ってそれらは接触しない。動作上、電気コイル2
の1つに流れる電流が、x方向またはy方向、すなわち
可動プラットフォーム1の表面に平行な力を生成する。
対向する電気コイル内の電流フローのベクトルが等しい
とき、並進移動が生成され、対向する電気コイル内の電
流フローのベクトルが等しくないとき(すなわち、方向
または大きさが異なるとき)、z軸回りの追加の角度モ
ーメント及び回転移動が生成される。適切な並進移動を
達成するために、1個の電流導通コイルまたはコイル・
グループにより生成される力は、プラットフォーム・サ
スペンションの反作用力に一致しなければならない。こ
れは電気コイル2及びサスペンション要素4の対称構成
により達成される。本発明では、x移動及びy移動のた
めに1対のコイルが使用され、電気コイル2の構成は軸
対称であり、4つの折り畳み対称を示す。サスペンショ
ン要素4の構成も軸対称であり、4つの折り畳み対称を
示す。4個の全てのサスペンション・ビームは、同一の
形状及び同一のばね定数を有する。可動プラットフォー
ム1及び支持フレーム5への取り付けは通常、対称であ
り、好適には、プラットフォーム及びフレーム外形の中
心または角に配置される。
【0035】電気コイル2を有する可動プラットフォー
ム1、支持フレーム5、及びサスペンション要素4が、
バッチ形成技術により、同一のプロセス・シーケンスで
形成される。次の形成プロセスが使用され得る。すなわ
ち、酸化シリコン・ウエハなどの大きな基板により開始
し、電気コイル2が例えばシード層の付着、これに続く
リソグラフィ・ステップ及びエッチング・ステップによ
り形成される。次にガルバーニめっきにより、導体が形
成される。可動プラットフォーム1、支持フレーム5、
及びサスペンション要素4が、第2のリソグラフィ・ス
テップ及びエッチング・ステップにより画定される。こ
うして生成された電気コイル2、支持フレーム5、及び
サスペンション要素4を有する可動プラットフォーム1
は、約0.8mmの全体の厚さを有し、約27の縦横比
Rを有する本質的に平坦な構成を形成する。完全な磁気
走査または位置決めシステムの外法寸法は、一般に約2
0mm×20mm×4mmである。
ム1、支持フレーム5、及びサスペンション要素4が、
バッチ形成技術により、同一のプロセス・シーケンスで
形成される。次の形成プロセスが使用され得る。すなわ
ち、酸化シリコン・ウエハなどの大きな基板により開始
し、電気コイル2が例えばシード層の付着、これに続く
リソグラフィ・ステップ及びエッチング・ステップによ
り形成される。次にガルバーニめっきにより、導体が形
成される。可動プラットフォーム1、支持フレーム5、
及びサスペンション要素4が、第2のリソグラフィ・ス
テップ及びエッチング・ステップにより画定される。こ
うして生成された電気コイル2、支持フレーム5、及び
サスペンション要素4を有する可動プラットフォーム1
は、約0.8mmの全体の厚さを有し、約27の縦横比
Rを有する本質的に平坦な構成を形成する。完全な磁気
走査または位置決めシステムの外法寸法は、一般に約2
0mm×20mm×4mmである。
【0036】(図示されない)最も基本的な実施例で
は、2つの自由度(例えばx方向及びy方向の移動)を
有する磁気走査または位置決めシステムは、N極または
S極のいずれかを有する1個だけの(永久)磁石7.1
または7.2を装備された支持ベース6を含む。支持ベ
ース6は好適には磁性鋼から成り、それにより下側の磁
気回路を閉じる。システムは更に、2個の電気コイルだ
けを装備された可動プラットフォーム1と、支持フレー
ム5と、前記可動プラットフォーム1と前記支持フレー
ム5間の弾力的接続を提供する4個のサスペンション要
素4とを含む。電気コイル2は部分的に、例えばその半
分が(永久)磁石7.1または7.2の垂直磁場内に配
置される。それにより一方のコイルは、(永久)磁石
7.1または7.2の長さに沿って配置され、他は前記
磁石の幅に沿って配置される。(永久)磁石7.1また
は7.2と可動プラットフォーム1は、ギャップにより
分離され、従ってそれらは接触しない。動作上、電気コ
イル2の1つに流れる電流が、x方向またはy方向、す
なわち可動プラットフォーム1の表面に平行な力を生成
する。
は、2つの自由度(例えばx方向及びy方向の移動)を
有する磁気走査または位置決めシステムは、N極または
S極のいずれかを有する1個だけの(永久)磁石7.1
または7.2を装備された支持ベース6を含む。支持ベ
ース6は好適には磁性鋼から成り、それにより下側の磁
気回路を閉じる。システムは更に、2個の電気コイルだ
けを装備された可動プラットフォーム1と、支持フレー
ム5と、前記可動プラットフォーム1と前記支持フレー
ム5間の弾力的接続を提供する4個のサスペンション要
素4とを含む。電気コイル2は部分的に、例えばその半
分が(永久)磁石7.1または7.2の垂直磁場内に配
置される。それにより一方のコイルは、(永久)磁石
7.1または7.2の長さに沿って配置され、他は前記
磁石の幅に沿って配置される。(永久)磁石7.1また
は7.2と可動プラットフォーム1は、ギャップにより
分離され、従ってそれらは接触しない。動作上、電気コ
イル2の1つに流れる電流が、x方向またはy方向、す
なわち可動プラットフォーム1の表面に平行な力を生成
する。
【0037】図4に示される別の実施例では、磁気走査
または位置決めシステムが磁性鋼板42により覆われ
る。磁性鋼板42内の開口41は任意であり、アプリケ
ーションに依存する。可動プラットフォーム1は、4個
の電気コイル2を装備され、それらの2つが図4の断面
図に示される。磁気走査または位置決めシステムは更
に、4対の永久磁石7.1及び7.2を装備された支持
ベース6を含み、それらの2対が図4の断面図に示され
る。永久磁石7.1及び7.2、及び電気コイル2は、
開口41の外側に配置され、前記磁性鋼板42を完全に
利用する。動作上、電気コイル2の1つに流れる電流
が、x方向またはy方向、すなわち可動プラットフォー
ム1の表面に平行な力を生成する。頂部の磁性鋼板42
により、磁気回路の磁気抵抗が低減し、磁気誘導及びパ
ワー効率が増加する。更に、永久磁石7.1及び7.2
と磁性鋼板42間の磁場が、第1の実施例の開放磁場よ
りも一様となる。典型的なアプリケーションは、記憶シ
ステムである。こうしたシステムは、可動プラットフォ
ーム1上に配置された記憶媒体44と、支持ベース6上
に配置された読取り/書込みヘッド45とを含む。図4
には示されない別のアプリケーションでは、AFMカン
チレバーが可動プラットフォーム1上に装着され得る。
カンチレバーは外部装置の表面を走査するために使用さ
れ得る。この場合、磁性鋼板42内の前記開口41が必
要とされる。
または位置決めシステムが磁性鋼板42により覆われ
る。磁性鋼板42内の開口41は任意であり、アプリケ
ーションに依存する。可動プラットフォーム1は、4個
の電気コイル2を装備され、それらの2つが図4の断面
図に示される。磁気走査または位置決めシステムは更
に、4対の永久磁石7.1及び7.2を装備された支持
ベース6を含み、それらの2対が図4の断面図に示され
る。永久磁石7.1及び7.2、及び電気コイル2は、
開口41の外側に配置され、前記磁性鋼板42を完全に
利用する。動作上、電気コイル2の1つに流れる電流
が、x方向またはy方向、すなわち可動プラットフォー
ム1の表面に平行な力を生成する。頂部の磁性鋼板42
により、磁気回路の磁気抵抗が低減し、磁気誘導及びパ
ワー効率が増加する。更に、永久磁石7.1及び7.2
と磁性鋼板42間の磁場が、第1の実施例の開放磁場よ
りも一様となる。典型的なアプリケーションは、記憶シ
ステムである。こうしたシステムは、可動プラットフォ
ーム1上に配置された記憶媒体44と、支持ベース6上
に配置された読取り/書込みヘッド45とを含む。図4
には示されない別のアプリケーションでは、AFMカン
チレバーが可動プラットフォーム1上に装着され得る。
カンチレバーは外部装置の表面を走査するために使用さ
れ得る。この場合、磁性鋼板42内の前記開口41が必
要とされる。
【0038】本発明の別の実施例が図5に示される。こ
れは5つの自由度を有するプレーナ形磁気走査または位
置決めシステムである。磁気走査または位置決めシステ
ムは、9個の電気コイル2を装備された可動プラットフ
ォーム1、支持フレーム5、及び前記可動プラットフォ
ーム1と前記支持フレーム5間の弾力的接続を提供する
4個のサスペンション要素4とを含む。支持フレーム5
の外法寸法は、約20mm×20mmである。9個の電
気コイル2は、次の機能を有する。すなわち、2個がx
運動用、2個がy運動用、1個がz運動用、そして2個
ずつがそれぞれx回転用及びy回転用である。余分なコ
イルの提供により、z回転も可能である。前記電気コイ
ル2の構成が、図5の上部に示される。前記サスペンシ
ョン要素4は、長くて狭いビーム形状、すなわちそれら
の長さ対幅の比が10以上であり、一般には約40を有
し、各ビームは直角を成す2つの部分に分割される。或
いはまた、サスペンション要素4が、例えば、エラスト
マ材料から成るかなり大きな要素を含み得る。本実施例
では、前記長くて狭いビームは主に、狭い距離をおいて
平行に走行する2つの銅導体から成る。前記銅導体は、
電流を前記電気コイル2に供給するために使用される。
3つの導体はグラウンドとして使用され、残りの1つず
つがx運動用、y運動用及びz運動用に、そして2つは
回転用に使用される。サスペンション要素の長さは、
0.5Aの電流がx方向及びy方向の約1mmの運動
と、z方向の約100μmの運動を提供するように決定
される。これは約100Hzの共振周波数を提供する。
0.5Aの電流は、約2℃の温度上昇をもたらす。磁気
走査または位置決めシステムは更に、可動プラットフォ
ーム1の下側の平面内に配置される6個の永久磁石7.
1及び7.2を含み、それにより磁極が複数のコイルに
より共有される。永久磁石7.1及び7.2はギャップ
により、可動プラットフォーム1から分離され、従って
それらは接触しない。永久磁石7.1及び7.2の構成
は、図5の下方に示される。永久磁石7.1及び7.2
は、簡略化のために図5に示されない支持ベース上に配
置される。動作上、電気コイル2に流れる電流は、可動
プラットフォーム1をx方向、y方向またはz方向に移
動する力を生成するか、それをx軸またはy軸の回りで
僅かに回転する。電気コイル2は可動プラットフォーム
1内に一体化されるか、次のパラグラフで述べるバッチ
・プロセスにより、サスペンション要素4及び支持フレ
ーム5と同一のプロセス・シーケンスにおいて形成され
る。
れは5つの自由度を有するプレーナ形磁気走査または位
置決めシステムである。磁気走査または位置決めシステ
ムは、9個の電気コイル2を装備された可動プラットフ
ォーム1、支持フレーム5、及び前記可動プラットフォ
ーム1と前記支持フレーム5間の弾力的接続を提供する
4個のサスペンション要素4とを含む。支持フレーム5
の外法寸法は、約20mm×20mmである。9個の電
気コイル2は、次の機能を有する。すなわち、2個がx
運動用、2個がy運動用、1個がz運動用、そして2個
ずつがそれぞれx回転用及びy回転用である。余分なコ
イルの提供により、z回転も可能である。前記電気コイ
ル2の構成が、図5の上部に示される。前記サスペンシ
ョン要素4は、長くて狭いビーム形状、すなわちそれら
の長さ対幅の比が10以上であり、一般には約40を有
し、各ビームは直角を成す2つの部分に分割される。或
いはまた、サスペンション要素4が、例えば、エラスト
マ材料から成るかなり大きな要素を含み得る。本実施例
では、前記長くて狭いビームは主に、狭い距離をおいて
平行に走行する2つの銅導体から成る。前記銅導体は、
電流を前記電気コイル2に供給するために使用される。
3つの導体はグラウンドとして使用され、残りの1つず
つがx運動用、y運動用及びz運動用に、そして2つは
回転用に使用される。サスペンション要素の長さは、
0.5Aの電流がx方向及びy方向の約1mmの運動
と、z方向の約100μmの運動を提供するように決定
される。これは約100Hzの共振周波数を提供する。
0.5Aの電流は、約2℃の温度上昇をもたらす。磁気
走査または位置決めシステムは更に、可動プラットフォ
ーム1の下側の平面内に配置される6個の永久磁石7.
1及び7.2を含み、それにより磁極が複数のコイルに
より共有される。永久磁石7.1及び7.2はギャップ
により、可動プラットフォーム1から分離され、従って
それらは接触しない。永久磁石7.1及び7.2の構成
は、図5の下方に示される。永久磁石7.1及び7.2
は、簡略化のために図5に示されない支持ベース上に配
置される。動作上、電気コイル2に流れる電流は、可動
プラットフォーム1をx方向、y方向またはz方向に移
動する力を生成するか、それをx軸またはy軸の回りで
僅かに回転する。電気コイル2は可動プラットフォーム
1内に一体化されるか、次のパラグラフで述べるバッチ
・プロセスにより、サスペンション要素4及び支持フレ
ーム5と同一のプロセス・シーケンスにおいて形成され
る。
【0039】一体化電気コイル2を有する可動プラット
フォーム1を形成するバッチ・プロセスについて、次に
述べることにする。サスペンション要素4及び支持フレ
ーム5についても、同一のシーケンスにおいて形成され
得る。プロセスが図6乃至図14に示される。前記プロ
セスは、約1μmの熱酸化物をその両面に有する約50
0μmの厚さの酸化シリコン・ウエハなどの、より大き
な基板61により開始される。
フォーム1を形成するバッチ・プロセスについて、次に
述べることにする。サスペンション要素4及び支持フレ
ーム5についても、同一のシーケンスにおいて形成され
得る。プロセスが図6乃至図14に示される。前記プロ
セスは、約1μmの熱酸化物をその両面に有する約50
0μmの厚さの酸化シリコン・ウエハなどの、より大き
な基板61により開始される。
【0040】最初に、形成される電気コイル2の形状を
有する深いトレンチ64が画定される。図6は、深いト
レンチ64を有するシリコン・ウエハ61を示す。深い
トレンチ64は、次のように生成される。ウエハ61が
レジストにより被覆され、これが電気コイル2及び接続
の横断形状を画定するマスクを用いて、パターニングさ
れる。巻線及び接続に沿って、約10μm幅の狭いブリ
ッジ63が1mm毎に取り残される。第1の酸化物62
が、湿式プロセスまたは乾式プロセスによりエッチング
される。次に、深いトレンチの異方性エッチングが、ウ
エハ61内に約380μmの深さで実施される。続い
て、5μmの等方性エッチングが実施され、酸化物62
をアンダカットし、ブリッジ63を解放する。
有する深いトレンチ64が画定される。図6は、深いト
レンチ64を有するシリコン・ウエハ61を示す。深い
トレンチ64は、次のように生成される。ウエハ61が
レジストにより被覆され、これが電気コイル2及び接続
の横断形状を画定するマスクを用いて、パターニングさ
れる。巻線及び接続に沿って、約10μm幅の狭いブリ
ッジ63が1mm毎に取り残される。第1の酸化物62
が、湿式プロセスまたは乾式プロセスによりエッチング
される。次に、深いトレンチの異方性エッチングが、ウ
エハ61内に約380μmの深さで実施される。続い
て、5μmの等方性エッチングが実施され、酸化物62
をアンダカットし、ブリッジ63を解放する。
【0041】次に、深いトレンチ64が絶縁酸化物被覆
65を有するようにウエハ61が再度酸化される。
65を有するようにウエハ61が再度酸化される。
【0042】次に、図7及び図8に示されるように、シ
ード層68が付着される。すなわち、接着用のチタン層
と銅層が、正面に約1μmの厚さで付着される。酸化物
62のアンダカットは、前記深いトレンチ64の底部の
金属66が頂部に接触しないように作用する。従って、
20μmの銅が頂部に電気めっきされるとき、深いトレ
ンチ64の底部はめっきされない。深いトレンチ64の
底部の銅は、湿式エッチングにより除去される。
ード層68が付着される。すなわち、接着用のチタン層
と銅層が、正面に約1μmの厚さで付着される。酸化物
62のアンダカットは、前記深いトレンチ64の底部の
金属66が頂部に接触しないように作用する。従って、
20μmの銅が頂部に電気めっきされるとき、深いトレ
ンチ64の底部はめっきされない。深いトレンチ64の
底部の銅は、湿式エッチングにより除去される。
【0043】図9は、背面から深いトレンチ64を開け
た後の、ウエハ61を示す。これは次のように実施され
得る。すなわち、酸化物62がウエハ61の背面から除
去され、エッチングが深いトレンチ64の底部に達する
まで、シリコンが水酸化テトラメチル・アンモニウム
(TMAH)内で、背面から湿式エッチングされる。背
面上には、深いトレンチ64の底部に酸化物70が取り
残される。背面のエッチングの間、ウエハ61は20μ
mの銅被覆によるかなり堅いブリッジ69により、その
ままの状態に保持される。
た後の、ウエハ61を示す。これは次のように実施され
得る。すなわち、酸化物62がウエハ61の背面から除
去され、エッチングが深いトレンチ64の底部に達する
まで、シリコンが水酸化テトラメチル・アンモニウム
(TMAH)内で、背面から湿式エッチングされる。背
面上には、深いトレンチ64の底部に酸化物70が取り
残される。背面のエッチングの間、ウエハ61は20μ
mの銅被覆によるかなり堅いブリッジ69により、その
ままの状態に保持される。
【0044】図10では、深いトレンチ64が導電材料
72により充填される。これは次のように実施され得
る。すなわち、深いトレンチ64の底部の酸化物70
が、乾式エッチング若しくは湿式エッチングにより、ま
たは例えば小さなペイント・ブラシによるブラッシング
などの、単に機械的手段により除去される。ウエハ61
は電気めっき装置内で背面を上に向けて据え付けられ、
銅がめっきされ、正面の銅68、69をシードとして使
用することにより、深いトレンチ64が充填される。
72により充填される。これは次のように実施され得
る。すなわち、深いトレンチ64の底部の酸化物70
が、乾式エッチング若しくは湿式エッチングにより、ま
たは例えば小さなペイント・ブラシによるブラッシング
などの、単に機械的手段により除去される。ウエハ61
は電気めっき装置内で背面を上に向けて据え付けられ、
銅がめっきされ、正面の銅68、69をシードとして使
用することにより、深いトレンチ64が充填される。
【0045】次に、図11乃至図13に示されるよう
に、第2レベルの金属被覆77が付着される。第2レベ
ルの金属被覆77は、次のように生成され得る。すなわ
ち、コイルの巻線間の短絡が無くなるまで、正面の銅7
1がエッチ・バックされる。次に、新たな銅コンタクト
層73が背面上に蒸着される。次に、良好な絶縁特性を
有するフォトレジスト75、例えばエポキシ、PMAベ
ースまたはPMMAベースのフォトレジストが、正面上
に回転して形成され、パターニングされる。このフォト
レジスト75は2つの機能を有する。第1に、これは可
動プラットフォーム1、及びサスペンション要素4また
は支持フレーム5などの追加の部品の、最終的なリリー
ス構造を画定する。第2の機能は、深いトレンチ64内
の巻線及び接続と、様々な電気コイル2を一緒に接続す
る第2の金属被覆層77との間の、誘電体絶縁として作
用する。電気コイル2と接触するためのバイア・ホール
が、フォトレジスト75内に形成される。チタン及び銅
のシード層が次に付着され、湿式エッチングによりパタ
ーニングされて、第2の金属被覆配線を画定する。次に
シード層に約15μmの厚さで銅が電気めっきされ、第
2レベルの金属被覆77が形成される。次に、背面上の
1μmのコンタクト層73が、湿式エッチングにより除
去される。
に、第2レベルの金属被覆77が付着される。第2レベ
ルの金属被覆77は、次のように生成され得る。すなわ
ち、コイルの巻線間の短絡が無くなるまで、正面の銅7
1がエッチ・バックされる。次に、新たな銅コンタクト
層73が背面上に蒸着される。次に、良好な絶縁特性を
有するフォトレジスト75、例えばエポキシ、PMAベ
ースまたはPMMAベースのフォトレジストが、正面上
に回転して形成され、パターニングされる。このフォト
レジスト75は2つの機能を有する。第1に、これは可
動プラットフォーム1、及びサスペンション要素4また
は支持フレーム5などの追加の部品の、最終的なリリー
ス構造を画定する。第2の機能は、深いトレンチ64内
の巻線及び接続と、様々な電気コイル2を一緒に接続す
る第2の金属被覆層77との間の、誘電体絶縁として作
用する。電気コイル2と接触するためのバイア・ホール
が、フォトレジスト75内に形成される。チタン及び銅
のシード層が次に付着され、湿式エッチングによりパタ
ーニングされて、第2の金属被覆配線を画定する。次に
シード層に約15μmの厚さで銅が電気めっきされ、第
2レベルの金属被覆77が形成される。次に、背面上の
1μmのコンタクト層73が、湿式エッチングにより除
去される。
【0046】最終ステップが図14に示される。すなわ
ち、可動プラットフォーム1の周辺の基板領域を除去す
ることにより、可動プラットフォーム1が基板61から
解放される。これは例えばディープ反応性イオン・エッ
チングにより、絶縁性フォトレジスト75及び銅をエッ
チ・マスクとして使用することにより達成される。サス
ペンション要素4及び支持フレーム5も、同一のステッ
プにおいて基板61から解放され得る。
ち、可動プラットフォーム1の周辺の基板領域を除去す
ることにより、可動プラットフォーム1が基板61から
解放される。これは例えばディープ反応性イオン・エッ
チングにより、絶縁性フォトレジスト75及び銅をエッ
チ・マスクとして使用することにより達成される。サス
ペンション要素4及び支持フレーム5も、同一のステッ
プにおいて基板61から解放され得る。
【0047】前述のプロセス・ステップは、所与の順序
で実施される必要はない。
で実施される必要はない。
【0048】前述の磁気走査または位置決めシステムの
典型的なアプリケーションには、次のものが含まれる。 −原子間力顕微鏡(AFM)システムまたは走査トンネ
ル顕微鏡(SMT)システムなどの走査型プローブ・シ
ステム、及びそれらのアプリケーション −データ記憶システム −光ビーム・スキャナ −一体化光学アライメント・システム −フォーカシング・システム −ロボティックスにおける微動位置決め −ビデオ・カメラなどの消費者製品
典型的なアプリケーションには、次のものが含まれる。 −原子間力顕微鏡(AFM)システムまたは走査トンネ
ル顕微鏡(SMT)システムなどの走査型プローブ・シ
ステム、及びそれらのアプリケーション −データ記憶システム −光ビーム・スキャナ −一体化光学アライメント・システム −フォーカシング・システム −ロボティックスにおける微動位置決め −ビデオ・カメラなどの消費者製品
【0049】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
の事項を開示する。
【0050】(1)少なくとも2つの自由度を有する磁
気走査または位置決めシステムであって、少なくとも1
個の磁石を装備された支持ベースと、少なくとも2個の
電気コイルを装備された可動プラットフォームと、前記
可動プラットフォームと前記支持ベース間の弾力的接続
を提供するサスペンション要素とを含み、前記電気コイ
ルに電流が流れるとき、前記可動プラットフォーム及び
前記支持ベースの並進移動または回転相対移動が生成さ
れるように、前記磁石及び前記電気コイルが構成される
ものにおいて、前記電気コイルが前記可動プラットフォ
ーム上または内に平らに位置決めされ、前記可動プラッ
トフォームを有する本質的に平らな構成を形成する、シ
ステム。 (2)前記支持ベース及び前記磁石が平らであって、本
質的に平坦な構成を形成するように位置決めされる、前
記(1)記載のシステム。 (3)頂部の磁気回路を閉じる磁性材料から成るシート
により覆われる、前記(1)または(2)記載のシステ
ム。 (4)前記電気コイルが、前記可動プラットフォームに
装着される平らなコイルである、前記(1)乃至(3)
のいずれかに記載のシステム。 (5)前記電気コイルがスパイラル形状である、前記
(1)乃至(4)のいずれかに記載のシステム。 (6)前記電気コイルが前記可動プラットフォームの一
体部品を構成する、前記(1)乃至(5)のいずれかに
記載のシステム。 (7)前記電気コイルが重量または体積に関して、前記
可動プラットフォームの主要部分を構成する、前記
(1)乃至(6)のいずれかに記載のシステム。 (8)前記可動プラットフォームが追加のコイルを装備
され、前記支持ベースが追加の磁石を装備されて、最大
6つの自由度を可能にする、前記(1)乃至(7)のい
ずれかに記載のシステム。 (9)前記サスペンション要素または前記サスペンショ
ン要素の導電性部品が、前記電流を前記電気コイルに供
給するために使用される、前記(1)乃至(8)のいず
れかに記載のシステム。 (10)前記サスペンション要素及び前記可動プラット
フォームが、同一の基板を用いて形成されるか、前記可
動プラットフォームまたは前記電気コイルと同一のプロ
セス・シーケンスを用いて形成される、前記(1)乃至
(9)のいずれかに記載のシステム。 (11)前記サスペンション要素、及び前記サスペンシ
ョン要素が接続される支持フレームが、同一の基板を用
いて、または同一のプロセス・シーケンスを用いて形成
される、前記(1)乃至(10)のいずれかに記載のシ
ステム。 (12)前記サスペンション要素が細長のビームであ
る、前記(1)乃至(11)のいずれかに記載のシステ
ム。 (13)前記細長のビームが少なくとも2つの部分に分
割され、隣接部分がある角度、好適には直角を成す、前
記(12)記載のシステム。 (14)前記可動プラットフォームが、Si、Si
Nx、セラミック材料または金属から成る基板を含む、
前記(1)乃至(13)のいずれかに記載のシステム。 (15)前記可動プラットフォーム及び前記少なくとも
2個の電気コイルが、プレーナ、薄膜、厚膜、またはガ
ルバーニ・プロセスにより形成される、前記(1)乃至
(14)のいずれかに記載のシステム。 (16)前記磁石と前記可動プラットフォームまたは前
記電気コイル間のギャップが、強磁性流体により充填さ
れる、前記(1)乃至(15)のいずれかに記載のシス
テム。 (17)少なくとも2つの自由度を有する磁気走査また
は位置決めシステムであって、少なくとも2個の電気コ
イルを装備された支持ベースと、少なくとも1個の磁石
を装備された可動プラットフォームと、前記可動プラッ
トフォームと前記支持ベース間の弾力的接続を提供する
サスペンション要素とを含み、前記電気コイルに電流が
流れるとき、前記可動プラットフォーム及び前記支持ベ
ースの並進移動または回転相対移動が生成されるよう
に、前記磁石及び前記電気コイルが構成されるものにお
いて、前記電気コイルが前記支持ベース上または内に平
らに位置決めされて、前記支持ベースを有する本質的に
平らな構成を形成し、前記磁石が前記可動プラットフォ
ーム上または内に平らに位置決めされて、前記可動プラ
ットフォームを有する本質的に平らな構成を形成する、
システム。 (18)前記システムが少なくとも3つの自由度を有
し、少なくとも3つの制御装置を含み、2つの本質的に
平らな素子を位置合わせするために、または2つの本質
的に平らな前記素子の表面を本質的に平行に維持するよ
うに、前記素子を接触させるために有用である、前記
(1)または(8)のいずれかに記載のシステム。 (19)記憶媒体、書込みまたはセンシング素子、及び
前記(1)または(8)に従う磁気走査または位置決め
システムを含む記憶システムであって、前記記憶媒体及
び前記書込みまたはセンシング素子を接近させ、互いに
関して走査する、記憶媒体。 (20)前記(1)または(8)に従う磁気走査または
位置決めシステムを含む、アライメント・システム。 (21)前記(8)または(18)に従う磁気走査また
は位置決めシステムを含む、アプローチ・システム。 (22)一体化電気コイルを有する可動プラットフォー
ムを形成する方法であって、平らな基板内に、電気コイ
ルの形状を有する深いトレンチを生成するステップと、
前記基板が導電性の場合、前記深いトレンチの側壁上
に、絶縁層を成長または付着するステップと、背面エッ
チングにより、前記深いトレンチを背面から開けるステ
ップと、前記深いトレンチを導電材料により充填するス
テップと、第2レベルの金属被覆を提供するステップと
を含む、方法。 (23)追加のステップにおいて、前記可動プラットフ
ォーム周辺の前記基板領域が除去され、前記可動プラッ
トフォームを前記基板から解放する、前記(22)記載
の方法。 (24)前記プロセス・ステップ及び前記平らな基板
が、支持フレームまたはサスペンション要素を形成する
ためにも使用され得る、前記(22)または(23)の
いずれかに記載の方法。 (25)前記深いトレンチがガルバーニめっきにより、
導電材料により充填される、前記(22)乃至(24)
のいずれかに記載の方法。 (26)ガルバーニめっきにより前記深いトレンチを充
填するために有用な、好適には導電シード層から成る犠
牲層内の狭いブリッジが、前記深いトレンチの背面エッ
チング及び充填の間に、前記可動プラットフォームを一
緒に保持するために使用される、前記(22)乃至(2
5)のいずれかに記載の方法。 (27)前記基板がシリコン・ウエハである、前記(2
2)乃至(26)のいずれかに記載の方法。
気走査または位置決めシステムであって、少なくとも1
個の磁石を装備された支持ベースと、少なくとも2個の
電気コイルを装備された可動プラットフォームと、前記
可動プラットフォームと前記支持ベース間の弾力的接続
を提供するサスペンション要素とを含み、前記電気コイ
ルに電流が流れるとき、前記可動プラットフォーム及び
前記支持ベースの並進移動または回転相対移動が生成さ
れるように、前記磁石及び前記電気コイルが構成される
ものにおいて、前記電気コイルが前記可動プラットフォ
ーム上または内に平らに位置決めされ、前記可動プラッ
トフォームを有する本質的に平らな構成を形成する、シ
ステム。 (2)前記支持ベース及び前記磁石が平らであって、本
質的に平坦な構成を形成するように位置決めされる、前
記(1)記載のシステム。 (3)頂部の磁気回路を閉じる磁性材料から成るシート
により覆われる、前記(1)または(2)記載のシステ
ム。 (4)前記電気コイルが、前記可動プラットフォームに
装着される平らなコイルである、前記(1)乃至(3)
のいずれかに記載のシステム。 (5)前記電気コイルがスパイラル形状である、前記
(1)乃至(4)のいずれかに記載のシステム。 (6)前記電気コイルが前記可動プラットフォームの一
体部品を構成する、前記(1)乃至(5)のいずれかに
記載のシステム。 (7)前記電気コイルが重量または体積に関して、前記
可動プラットフォームの主要部分を構成する、前記
(1)乃至(6)のいずれかに記載のシステム。 (8)前記可動プラットフォームが追加のコイルを装備
され、前記支持ベースが追加の磁石を装備されて、最大
6つの自由度を可能にする、前記(1)乃至(7)のい
ずれかに記載のシステム。 (9)前記サスペンション要素または前記サスペンショ
ン要素の導電性部品が、前記電流を前記電気コイルに供
給するために使用される、前記(1)乃至(8)のいず
れかに記載のシステム。 (10)前記サスペンション要素及び前記可動プラット
フォームが、同一の基板を用いて形成されるか、前記可
動プラットフォームまたは前記電気コイルと同一のプロ
セス・シーケンスを用いて形成される、前記(1)乃至
(9)のいずれかに記載のシステム。 (11)前記サスペンション要素、及び前記サスペンシ
ョン要素が接続される支持フレームが、同一の基板を用
いて、または同一のプロセス・シーケンスを用いて形成
される、前記(1)乃至(10)のいずれかに記載のシ
ステム。 (12)前記サスペンション要素が細長のビームであ
る、前記(1)乃至(11)のいずれかに記載のシステ
ム。 (13)前記細長のビームが少なくとも2つの部分に分
割され、隣接部分がある角度、好適には直角を成す、前
記(12)記載のシステム。 (14)前記可動プラットフォームが、Si、Si
Nx、セラミック材料または金属から成る基板を含む、
前記(1)乃至(13)のいずれかに記載のシステム。 (15)前記可動プラットフォーム及び前記少なくとも
2個の電気コイルが、プレーナ、薄膜、厚膜、またはガ
ルバーニ・プロセスにより形成される、前記(1)乃至
(14)のいずれかに記載のシステム。 (16)前記磁石と前記可動プラットフォームまたは前
記電気コイル間のギャップが、強磁性流体により充填さ
れる、前記(1)乃至(15)のいずれかに記載のシス
テム。 (17)少なくとも2つの自由度を有する磁気走査また
は位置決めシステムであって、少なくとも2個の電気コ
イルを装備された支持ベースと、少なくとも1個の磁石
を装備された可動プラットフォームと、前記可動プラッ
トフォームと前記支持ベース間の弾力的接続を提供する
サスペンション要素とを含み、前記電気コイルに電流が
流れるとき、前記可動プラットフォーム及び前記支持ベ
ースの並進移動または回転相対移動が生成されるよう
に、前記磁石及び前記電気コイルが構成されるものにお
いて、前記電気コイルが前記支持ベース上または内に平
らに位置決めされて、前記支持ベースを有する本質的に
平らな構成を形成し、前記磁石が前記可動プラットフォ
ーム上または内に平らに位置決めされて、前記可動プラ
ットフォームを有する本質的に平らな構成を形成する、
システム。 (18)前記システムが少なくとも3つの自由度を有
し、少なくとも3つの制御装置を含み、2つの本質的に
平らな素子を位置合わせするために、または2つの本質
的に平らな前記素子の表面を本質的に平行に維持するよ
うに、前記素子を接触させるために有用である、前記
(1)または(8)のいずれかに記載のシステム。 (19)記憶媒体、書込みまたはセンシング素子、及び
前記(1)または(8)に従う磁気走査または位置決め
システムを含む記憶システムであって、前記記憶媒体及
び前記書込みまたはセンシング素子を接近させ、互いに
関して走査する、記憶媒体。 (20)前記(1)または(8)に従う磁気走査または
位置決めシステムを含む、アライメント・システム。 (21)前記(8)または(18)に従う磁気走査また
は位置決めシステムを含む、アプローチ・システム。 (22)一体化電気コイルを有する可動プラットフォー
ムを形成する方法であって、平らな基板内に、電気コイ
ルの形状を有する深いトレンチを生成するステップと、
前記基板が導電性の場合、前記深いトレンチの側壁上
に、絶縁層を成長または付着するステップと、背面エッ
チングにより、前記深いトレンチを背面から開けるステ
ップと、前記深いトレンチを導電材料により充填するス
テップと、第2レベルの金属被覆を提供するステップと
を含む、方法。 (23)追加のステップにおいて、前記可動プラットフ
ォーム周辺の前記基板領域が除去され、前記可動プラッ
トフォームを前記基板から解放する、前記(22)記載
の方法。 (24)前記プロセス・ステップ及び前記平らな基板
が、支持フレームまたはサスペンション要素を形成する
ためにも使用され得る、前記(22)または(23)の
いずれかに記載の方法。 (25)前記深いトレンチがガルバーニめっきにより、
導電材料により充填される、前記(22)乃至(24)
のいずれかに記載の方法。 (26)ガルバーニめっきにより前記深いトレンチを充
填するために有用な、好適には導電シード層から成る犠
牲層内の狭いブリッジが、前記深いトレンチの背面エッ
チング及び充填の間に、前記可動プラットフォームを一
緒に保持するために使用される、前記(22)乃至(2
5)のいずれかに記載の方法。 (27)前記基板がシリコン・ウエハである、前記(2
2)乃至(26)のいずれかに記載の方法。
【図1】2つの自由度(x方向及びy方向の移動)を有
する本発明の第1の実施例の上面図(a)及び断面図
(b)である。
する本発明の第1の実施例の上面図(a)及び断面図
(b)である。
【図2】コイル巻線及び永久磁石のx方向及びy方向の
運動の動作原理及び基本構成を示す図である。
運動の動作原理及び基本構成を示す図である。
【図3】コイル巻線及び永久磁石のz方向の運動の動作
原理及び基本構成を示す図である。
原理及び基本構成を示す図である。
【図4】磁気走査または位置決めシステムが磁性鋼板に
より覆われる実施例を示す図である。
より覆われる実施例を示す図である。
【図5】5つの自由度を有する本発明の実施例を示す図
である。
である。
【図6】一体化電気コイルを有する可動プラットフォー
ムを形成する、本発明に従う形成プロセスを示す図であ
る。
ムを形成する、本発明に従う形成プロセスを示す図であ
る。
【図7】一体化電気コイルを有する可動プラットフォー
ムを形成する、本発明に従う形成プロセスを示す図であ
る。
ムを形成する、本発明に従う形成プロセスを示す図であ
る。
【図8】一体化電気コイルを有する可動プラットフォー
ムを形成する、本発明に従う形成プロセスを示す図であ
る。
ムを形成する、本発明に従う形成プロセスを示す図であ
る。
【図9】一体化電気コイルを有する可動プラットフォー
ムを形成する、本発明に従う形成プロセスを示す図であ
る。
ムを形成する、本発明に従う形成プロセスを示す図であ
る。
【図10】一体化電気コイルを有する可動プラットフォ
ームを形成する、本発明に従う形成プロセスを示す図で
ある。
ームを形成する、本発明に従う形成プロセスを示す図で
ある。
【図11】一体化電気コイルを有する可動プラットフォ
ームを形成する、本発明に従う形成プロセスを示す図で
ある。
ームを形成する、本発明に従う形成プロセスを示す図で
ある。
【図12】一体化電気コイルを有する可動プラットフォ
ームを形成する、本発明に従う形成プロセスを示す図で
ある。
ームを形成する、本発明に従う形成プロセスを示す図で
ある。
【図13】一体化電気コイルを有する可動プラットフォ
ームを形成する、本発明に従う形成プロセスを示す図で
ある。
ームを形成する、本発明に従う形成プロセスを示す図で
ある。
【図14】一体化電気コイルを有する可動プラットフォ
ームを形成する、本発明に従う形成プロセスを示す図で
ある。
ームを形成する、本発明に従う形成プロセスを示す図で
ある。
1 可動プラットフォーム 2 電気コイル 4 サスペンション要素 5 支持フレーム 6 支持ベース 7.1、7.2 永久磁石 8 磁力線 41 開口 42 磁性鋼板 44 記憶媒体 45 読取り/書込みヘッド 61 シリコン・ウエハ(基板) 62、65、70 酸化物 63、69 ブリッジ 64 トレンチ 66 金属 68 シード層 71、72 導電材料(銅) 73 銅コンタクト層 75 フォトレジスト 77 金属被覆
フロントページの続き (72)発明者 マーク・アイ・ルトウィッチェ スイス、シィ・エイチ−8134 アドリスウ ィル、クローネンストラッセ 16 (72)発明者 ピーター・ベティガー スイス、シィ・エイチ−8135 ランガナ ウ、ラングムーストラッセ 33
Claims (27)
- 【請求項1】少なくとも2つの自由度を有する磁気走査
または位置決めシステムであって、 少なくとも1個の磁石を装備された支持ベースと、 少なくとも2個の電気コイルを装備された可動プラット
フォームと、 前記可動プラットフォームと前記支持ベース間の弾力的
接続を提供するサスペンション要素とを含み、前記電気
コイルに電流が流れるとき、前記可動プラットフォーム
及び前記支持ベースの並進移動または回転相対移動が生
成されるように、前記磁石及び前記電気コイルが構成さ
れるものにおいて、 前記電気コイルが前記可動プラットフォーム上または内
に平らに位置決めされ、前記可動プラットフォームを有
する本質的に平らな構成を形成する、システム。 - 【請求項2】前記支持ベース及び前記磁石が平らであっ
て、本質的に平坦な構成を形成するように位置決めされ
る、請求項1記載のシステム。 - 【請求項3】頂部の磁気回路を閉じる磁性材料から成る
シートにより覆われる、請求項1または請求項2記載の
システム。 - 【請求項4】前記電気コイルが、前記可動プラットフォ
ームに装着される平らなコイルである、請求項1乃至請
求項3のいずれかに記載のシステム。 - 【請求項5】前記電気コイルがスパイラル形状である、
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のシステム。 - 【請求項6】前記電気コイルが前記可動プラットフォー
ムの一体部品を構成する、請求項1乃至請求項5のいず
れかに記載のシステム。 - 【請求項7】前記電気コイルが重量または体積に関し
て、前記可動プラットフォームの主要部分を構成する、
請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のシステム。 - 【請求項8】前記可動プラットフォームが追加のコイル
を装備され、前記支持ベースが追加の磁石を装備され
て、最大6つの自由度を可能にする、請求項1乃至請求
項7のいずれかに記載のシステム。 - 【請求項9】前記サスペンション要素または前記サスペ
ンション要素の導電性部品が、前記電流を前記電気コイ
ルに供給するために使用される、請求項1乃至請求項8
のいずれかに記載のシステム。 - 【請求項10】前記サスペンション要素及び前記可動プ
ラットフォームが、同一の基板を用いて形成されるか、
前記可動プラットフォームまたは前記電気コイルと同一
のプロセス・シーケンスを用いて形成される、請求項1
乃至請求項9のいずれかに記載のシステム。 - 【請求項11】前記サスペンション要素、及び前記サス
ペンション要素が接続される支持フレームが、同一の基
板を用いて、または同一のプロセス・シーケンスを用い
て形成される、請求項1乃至請求項10のいずれかに記
載のシステム。 - 【請求項12】前記サスペンション要素が細長のビーム
である、請求項1乃至請求項11のいずれかに記載のシ
ステム。 - 【請求項13】前記細長のビームが少なくとも2つの部
分に分割され、隣接部分がある角度、好適には直角を成
す、請求項12記載のシステム。 - 【請求項14】前記可動プラットフォームが、Si、S
iNx、セラミック材料または金属から成る基板を含
む、請求項1乃至請求項13のいずれかに記載のシステ
ム。 - 【請求項15】前記可動プラットフォーム及び前記少な
くとも2個の電気コイルが、プレーナ、薄膜、厚膜、ま
たはガルバーニ・プロセスにより形成される、請求項1
乃至請求項14のいずれかに記載のシステム。 - 【請求項16】前記磁石と前記可動プラットフォームま
たは前記電気コイル間のギャップが、強磁性流体により
充填される、請求項1乃至請求項15のいずれかに記載
のシステム。 - 【請求項17】少なくとも2つの自由度を有する磁気走
査または位置決めシステムであって、 少なくとも2個の電気コイルを装備された支持ベース
と、 少なくとも1個の磁石を装備された可動プラットフォー
ムと、 前記可動プラットフォームと前記支持ベース間の弾力的
接続を提供するサスペンション要素とを含み、前記電気
コイルに電流が流れるとき、前記可動プラットフォーム
及び前記支持ベースの並進移動または回転相対移動が生
成されるように、前記磁石及び前記電気コイルが構成さ
れるものにおいて、 前記電気コイルが前記支持ベース上または内に平らに位
置決めされて、前記支持ベースを有する本質的に平らな
構成を形成し、前記磁石が前記可動プラットフォーム上
または内に平らに位置決めされて、前記可動プラットフ
ォームを有する本質的に平らな構成を形成する、システ
ム。 - 【請求項18】前記システムが少なくとも3つの自由度
を有し、少なくとも3つの制御装置を含み、2つの本質
的に平らな素子を位置合わせするために、または2つの
本質的に平らな前記素子の表面を本質的に平行に維持す
るように、前記素子を接触させるために有用である、請
求項1または請求項8のいずれかに記載のシステム。 - 【請求項19】記憶媒体、書込みまたはセンシング素
子、及び請求項1または請求項8に従う磁気走査または
位置決めシステムを含む記憶システムであって、前記記
憶媒体及び前記書込みまたはセンシング素子を接近さ
せ、互いに関して走査する、記憶媒体。 - 【請求項20】請求項1または請求項8に従う磁気走査
または位置決めシステムを含む、アライメント・システ
ム。 - 【請求項21】請求項8または請求項18に従う磁気走
査または位置決めシステムを含む、アプローチ・システ
ム。 - 【請求項22】一体化電気コイルを有する可動プラット
フォームを形成する方法であって、 平らな基板内に、電気コイルの形状を有する深いトレン
チを生成するステップと、 前記基板が導電性の場合、前記深いトレンチの側壁上
に、絶縁層を成長または付着するステップと、 背面エッチングにより、前記深いトレンチを背面から開
けるステップと、 前記深いトレンチを導電材料により充填するステップ
と、 第2レベルの金属被覆を提供するステップとを含む、方
法。 - 【請求項23】追加のステップにおいて、前記可動プラ
ットフォーム周辺の前記基板領域が除去され、前記可動
プラットフォームを前記基板から解放する、請求項22
記載の方法。 - 【請求項24】前記プロセス・ステップ及び前記平らな
基板が、支持フレームまたはサスペンション要素を形成
するためにも使用され得る、請求項22または請求項2
3のいずれかに記載の方法。 - 【請求項25】前記深いトレンチがガルバーニめっきに
より、導電材料により充填される、請求項22乃至請求
項24のいずれかに記載の方法。 - 【請求項26】ガルバーニめっきにより前記深いトレン
チを充填するために有用な、好適には導電シード層から
成る犠牲層内の狭いブリッジが、前記深いトレンチの背
面エッチング及び充填の間に、前記可動プラットフォー
ムを一緒に保持するために使用される、請求項22乃至
請求項25のいずれかに記載の方法。 - 【請求項27】前記基板がシリコン・ウエハである、請
求項22乃至請求項26のいずれかに記載の方法。
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