(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が順に積層された積層膜が成膜用基板の表面に形成されている薄膜圧電体基板であって、
前記圧電体膜における前記上部電極膜側の上面が凸部と凹部を有する凹凸面であって、該凸部が該凹凸面の高さ方向の中心面よりも凸状に張り出す湾曲面であり、かつ該凹部が該中心面よりも凹状に窪んだ該凸部に続く湾曲面であり、
該凹凸面上に前記上部電極膜が形成され、
前記圧電体膜は、一般式Ｐｂ（Ｚｒｘ，Ｔｉ（１−ｘ））Ｏ３で表されるチタン酸ジルコン酸鉛からなり、前記ｘについて、０．５３＜ｘ＜０．７０の条件を満たし、かつ表面垂直方向の格子定数ｄｖ（単位はｎｍ）に関する下記の格子定数条件に適合し、さらに表面垂直方向に（１００）面配向することによって形成され、
前記圧電体膜が引っ張り応力を有し、
前記積層膜は、前記上部電極膜上に積層された応力均衡化膜を更に有し、該応力均衡化膜は、前記下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が前記上部電極膜から前記下部電極膜に向かう方向に凸状に反る素子応力を打ち消し得る内部応力を備え、該素子応力と該内部応力との均衡が確保されるように、前記上部電極膜上に形成され、
前記上部電極膜は、前記凹凸面側の下面から前記応力均衡化膜側の上面までの少なくとも一部が前記凹部に入り込む程度の膜厚を有し、
前記上部電極膜の前記応力均衡化膜側の上面が前記圧電体膜の前記凹凸面に応じた凹凸面であり、前記上部電極膜の前記上面に前記応力均衡化膜が形成されている薄膜圧電体基板。
ｄｖ＞０．０２ｘ＋０．３９８
【請求項２】
下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が順に積層された積層膜が成膜用基板の表面に形成されている薄膜圧電体基板であって、
前記圧電体膜における前記上部電極膜側の上面が凸部と凹部を有する凹凸面であって、該凸部が該凹凸面の高さ方向の中心面よりも凸状に張り出す湾曲面であり、かつ該凹部が該中心面よりも凹状に窪んだ該凸部に続く湾曲面であり、
該凹凸面上に前記上部電極膜が形成され、
前記圧電体膜は、一般式Ｐｂ（Ｚｒｘ，Ｔｉ（１−ｘ））Ｏ３で表されるチタン酸ジルコン酸鉛からなり、前記ｘについて、０．５３＜ｘ＜０．７０の条件を満たし、かつ表面垂直方向の格子定数ｄｖ（単位はｎｍ）に関する下記の格子定数条件に適合し、さらに表面垂直方向に（１００）面配向することによって形成され、
前記圧電体膜は、エピタキシャル成長によって形成されたエピタキシャル膜であり、かつ３μｍよりも大きい膜厚を有し、さらに結晶構造が菱面体晶であり、
前記圧電体膜の前記凹凸面に形成されている上部密着膜を更に有し、該上部密着膜は、前記凹凸面側の下面から前記上部電極膜側の上面までの少なくとも半分の部分が前記凹部に入り込む程度の膜厚を有する薄膜圧電体基板。
ｄｖ＞０．０２ｘ＋０．３９８
【請求項３】
前記圧電体膜は、エピタキシャル成長によって形成されたエピタキシャル膜であり、かつ３μｍよりも大きい膜厚を有し、さらに結晶構造が菱面体晶であり、
前記圧電体膜の前記凹凸面に形成されている上部密着膜を更に有し、該上部密着膜は、前記凹凸面側の下面から前記上部電極膜側の上面までの少なくとも半分の部分が前記凹部に入り込む程度の膜厚を有する請求項１記載の薄膜圧電体基板。
【請求項４】
前記圧電体膜は、抗電界が２０Ｖよりも大きい請求項１〜３のいずれか一項記載の薄膜圧電体基板。
【請求項５】
下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が順に積層され、かつ複数の素子部が形成されている積層膜が成膜用基板の表面に形成されている薄膜圧電体基板から前記成膜用基板が除去された後の各前記素子部を用いて製造されている薄膜圧電体素子であって、
前記圧電体膜における前記上部電極膜側の上面が凸部と凹部を有する凹凸面であって、該凸部が該凹凸面の高さ方向の中心面よりも凸状に張り出す湾曲面であり、かつ該凹部が該中心面よりも凹状に窪んだ該凸部に続く湾曲面であり、
該凹凸面上に前記上部電極膜が形成され、
前記圧電体膜は、一般式Ｐｂ（Ｚｒｘ，Ｔｉ（１−ｘ））Ｏ３で表されるチタン酸ジルコン酸鉛からなり、前記ｘについて、０．５３＜ｘ＜０．７０の条件を満たし、かつ表面垂直方向の格子定数ｄｖ（単位はｎｍ）に関する下記の格子定数条件に適合し、さらに表面垂直方向に（１００）面配向することによって形成され、
前記素子部が前記上部電極膜に接続されている上部端子電極と、前記下部電極膜に接続されている下部端子電極とを有し、
前記圧電体膜が引っ張り応力を有し、
前記積層膜は、前記上部電極膜上に積層された応力均衡化膜を更に有し、該応力均衡化膜は、前記下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が前記上部電極膜から前記下部電極膜に向かう方向に凸状に反る素子応力を打ち消し得る内部応力を備え、該素子応力と該内部応力との均衡が確保されるように、前記上部電極膜上に形成され、
前記上部電極膜は、前記凹凸面側の下面から前記応力均衡化膜側の上面までの少なくとも一部が前記凹部に入り込む程度の膜厚を有し、
前記上部電極膜の前記応力均衡化膜側の上面が前記圧電体膜の前記凹凸面に応じた凹凸面であり、前記上部電極膜の前記上面に前記応力均衡化膜が形成されている薄膜圧電体素子。
ｄｖ＞０．０２ｘ＋０．３９８
【請求項６】
下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が順に積層され、かつ複数の素子部が形成されている積層膜が成膜用基板の表面に形成されている薄膜圧電体基板から前記成膜用基板が除去された後の各前記素子部を用いて製造されている薄膜圧電体素子であって、
前記圧電体膜における前記上部電極膜側の上面が凸部と凹部を有する凹凸面であって、該凸部が該凹凸面の高さ方向の中心面よりも凸状に張り出す湾曲面であり、かつ該凹部が該中心面よりも凹状に窪んだ該凸部に続く湾曲面であり、
該凹凸面上に前記上部電極膜が形成され、
前記圧電体膜は、一般式Ｐｂ（Ｚｒｘ，Ｔｉ（１−ｘ））Ｏ３で表されるチタン酸ジルコン酸鉛からなり、前記ｘについて、０．５３＜ｘ＜０．７０の条件を満たし、かつ表面垂直方向の格子定数ｄｖ（単位はｎｍ）に関する下記の格子定数条件に適合し、さらに表面垂直方向に（１００）面配向することによって形成され、
前記素子部が前記上部電極膜に接続されている上部端子電極と、前記下部電極膜に接続されている下部端子電極とを有し、
前記圧電体膜は、エピタキシャル成長によって形成されたエピタキシャル膜であり、かつ３μｍよりも大きい膜厚を有し、さらに結晶構造が菱面体晶であり、
前記圧電体膜の前記凹凸面に形成されている上部密着膜を更に有し、該上部密着膜は、前記凹凸面側の下面から前記上部電極膜側の上面までの少なくとも半分の部分が前記凹部に入り込む程度の膜厚を有する薄膜圧電体素子。
ｄｖ＞０．０２ｘ＋０．３９８
【請求項７】
前記圧電体膜は、エピタキシャル成長によって形成されたエピタキシャル膜であり、かつ３μｍよりも大きい膜厚を有し、さらに結晶構造が菱面体晶であり、
前記圧電体膜の前記凹凸面に形成されている上部密着膜を更に有し、該上部密着膜は、前記凹凸面側の下面から前記上部電極膜側の上面までの少なくとも半分の部分が前記凹部に入り込む程度の膜厚を有する請求項５記載の薄膜圧電体素子。
【請求項８】
前記圧電体膜は、抗電界が２０Ｖよりも大きい請求項５〜７のいずれか一項記載の薄膜圧電体素子。
【請求項９】
下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が順に積層された積層膜が複数の成膜用基板の表面に形成される積層膜形成工程と、
前記積層膜に対するエッチングを行うことによって、該積層膜に複数の素子部を形成する素子部形成工程と、
該各素子部における前記下部電極膜、前記上部電極膜にそれぞれ下部端子電極、上部端子電極を形成する電極形成工程とを有し、
前記積層膜形成工程は、前記複数の成膜用基板を対象として、Ｘ線回折法による（００２）面の回折強度ピークの回折角を測定する測定工程を有し、
前記複数の成膜用基板のうち、前記測定工程によって得られた前記回折角に基づき求められた表面垂直方向の格子定数ｄｖ（単位はｎｍ）に関する下記の格子定数条件に適合する格子定数条件適合基板を用いて薄膜圧電体素子を製造する薄膜圧電体素子の製造方法。
ｄｖ＞０．０２ｘ＋０．３９８
【請求項１０】
基板の表面に絶縁膜が形成されている絶縁基板を製造する絶縁基板製造工程と、
前記絶縁膜と前記上部電極膜とが対向するように、前記成膜用基板と前記絶縁基板とを積層する基板積層工程と、
該基板積層工程によって積層された積層基板のうちの前記絶縁基板または前記成膜用基板のいずれか一方を除去する基板除去工程とを更に有し、
該基板除去工程の実行後に前記素子部形成工程を実行する請求項９記載の薄膜圧電体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜状の圧電体および電極が形成されている薄膜圧電体基板、薄膜圧電体素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスク装置は、大容量の記録容量を備え、ストレージ装置の中心として広く用いられている。ハードディスク装置は、薄膜磁気ヘッドによってハードディスク（記録媒体）に対するデータの記録再生を行う。その薄膜磁気ヘッドが形成されている部品がヘッドスライダと呼ばれ、ヘッドスライダが先端部に装着されている部品がヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡともいう）である。
【０００３】
そして、ハードディスク装置では、記録媒体を回転させながらヘッドスライダをその記録媒体の表面から浮上させることによって、記録媒体に対するデータの記録や再生が行われる。
【０００４】
一方、ハードディスク装置の大容量化に伴う記録媒体の高記録密度化が進展してきたことにより、ボイスコイルモータ（以下「ＶＣＭ」ともいう）のみの制御では、薄膜磁気ヘッドの正確な位置制御が困難になった。そのため、従来、ＶＣＭによる主アクチュエータに加えて、補助的なアクチュエータ（補助アクチュエータ）をＨＧＡに搭載し、その補助アクチュエータによって、ＶＣＭでは制御できない微小な位置制御を行う技術が知られている。
【０００５】
主アクチュエータおよび補助アクチュエータによって、薄膜磁気ヘッドの位置制御を行う技術は、２段アクチュエータシステム（デュアルステージシステム）とも呼ばれている。
【０００６】
２段アクチュエータシステムでは、主アクチュエータが駆動アームを回転させて、ヘッドスライダを記録媒体の特定のトラック上に位置決めする。また、補助アクチュエータが薄膜磁気ヘッドの位置が最適となるようにヘッドスライダの位置を微調整する。
【０００７】
従来、補助アクチュエータとして、薄膜圧電体素子を用いたマイクロアクチュエータが知られている。薄膜圧電体素子は、圧電体とこれを挟むように形成された一対の電極膜とを有し、そのそれぞれが薄膜状に形成されている。
【０００８】
そして、従来、薄膜圧電体素子として、チタン酸ジルコン酸鉛（（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、以下「ＰＺＴ」ともいう）等の強誘電体からなる薄膜状の圧電体を用いた素子が知られている。
【０００９】
ＰＺＴは、ＺｒとＴｉの原子％比率が５２：４８の付近にモルフォトロピック境界（ＭＰＢ）を有し、これよりもＺｒの比率が大きい組成になると菱面体晶、小さい組成では正方晶の結晶構造を有することが知られている。ＰＺＴは、通常、このＭＰＢにあるときに最も高い圧電特性を示す。
【００１０】
従来の薄膜圧電体素子では、組成がＭＰＢの近傍にあるＰＺＴを用いたり、菱面体晶構造を有する圧電層と、正方晶構造を有する圧電層とを積層した構造にする（例えば、特許文献１参照）等がなされていた。
【００１１】
また、正方晶のＰＺＴでは、分極軸であるｃ軸方向（（００１）方向）の圧電性が大きいため、（００１）方向に配向させて圧電体を形成することが有効である。
【００１２】
しかし、シリコン基板上に正方晶のＰＺＴからなる圧電体を形成すると、（００１）方向に配向された結晶と、（１００）方向に配向された結晶とが混在したドメイン構造が形成されやすいという課題があった。そこで、従来、この課題がシリコン基板による引っ張り応力に起因している点に着目し、ＰＺＴに近い熱膨張率を備えた酸化物層を含む下地層によって、圧電体に加わる引っ張り応力を吸収しようとする考え方があった（例えば、特許文献２参照）。
【００１３】
一方、菱面体晶のＰＺＴでは、分極軸が（１１１）方向であるため、（１１１）方向に配向させて圧電体を形成することが有効である。この点に関し、基板上に形成された（１１１）配向のＰｔ膜の上に（１１１）配向の菱面体晶のＰＺＴ薄膜を形成することで、基板との圧縮応力を抑えながらＰＺＴ薄膜のＺ結晶面である（２２２）面の面間隔を本来の面間隔よりも大きくすることが開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【００１４】
さらにまた、キュリー点以上の高温で結晶化させると、ＰＺＴの結晶が歪み、十分な圧電特性が得られないという課題があった。これを解決するため、周期表のＩＩＡ族元素を添加して焼成することで、菱面体晶でありながら格子定数ａ，ｃについて、ｃ＞ａであり、圧電特性の優れたＰＺＴが得られることも開示されていた（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１３−２５８３９５号公報
【特許文献２】特開２００２−２９８９４号公報
【特許文献３】特開２００４−２６０９９４号公報
【特許文献４】特開２００３−１３３６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところで、ＰＺＴからなる圧電体は、できるだけ広い範囲の印加電圧に対して圧電特性が安定し、できるだけ広い範囲の印加電圧に対して直線性の優れた動作を行うことが望ましい。
【００１７】
しかし、上記特許文献１〜４に開示されているように、従来、薄膜圧電体素子について、その圧電体の圧電特性が向上するように、様々な工夫が施されていたものの、従来技術では、安定した圧電特性が得られる印加電圧の範囲は改善されていなかった。そのため、ＰＺＴからなる圧電体について、安定した圧電特性が得られる印加電圧の範囲がより広くなるような改善が求められていた。
【００１８】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、薄膜圧電体基板、薄膜圧電体素子およびその製造方法において、より広範囲の印加電圧に対して安定した圧電特性が得られ、できるだけ広い範囲の印加電圧に対して直線性の優れた動作が行われるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するため、本発明は、下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が順に積層された積層膜が成膜用基板の表面に形成されている薄膜圧電体基板であって、圧電体膜における上部電極膜側の上面が凸部と凹部を有する凹凸面であって、その凸部がその凹凸面の高さ方向の中心面よりも凸状に張り出す湾曲面であり、かつその凹部がその中心面よりも凹状に窪んだその凸部に続く湾曲面であり、その凹凸面上に上部電極膜が形成され、圧電体膜は、一般式Ｐｂ（Ｚｒｘ，Ｔｉ（１−ｘ））Ｏ３で表されるチタン酸ジルコン酸鉛からなり、ｘについて、０．５３＜ｘ＜０．７０の条件を満たし、かつ表面垂直方向の格子定数ｄｖ（単位はｎｍ）に関する下記の格子定数条件に適合し、さらに表面垂直方向に（１００）面配向することによって形成され、
圧電体膜が引っ張り応力を有し、積層膜は、上部電極膜上に積層された応力均衡化膜を更に有し、その応力均衡化膜は、下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が上部電極膜から下部電極膜に向かう方向に凸状に反る素子応力を打ち消し得る内部応力を備え、その素子応力とその内部応力との均衡が確保されるように、上部電極膜上に形成され、上部電極膜は、凹凸面側の下面から応力均衡化膜側の上面までの少なくとも一部が凹部に入り込む程度の膜厚を有し、上部電極膜の応力均衡化膜側の上面が圧電体膜の凹凸面に応じた凹凸面であり、上部電極膜の上面に応力均衡化膜が形成されている薄膜圧電体基板を特徴とする。
ｄｖ＞０．０２ｘ＋０．３９８
【００２０】
また、本発明は、下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が順に積層された積層膜が成膜用基板の表面に形成されている薄膜圧電体基板であって、圧電体膜における上部電極膜側の上面が凸部と凹部を有する凹凸面であって、その凸部がその凹凸面の高さ方向の中心面よりも凸状に張り出す湾曲面であり、かつその凹部がその中心面よりも凹状に窪んだその凸部に続く湾曲面であり、その凹凸面上に上部電極膜が形成され、圧電体膜は、一般式Ｐｂ（Ｚｒｘ，Ｔｉ（１−ｘ））Ｏ３で表されるチタン酸ジルコン酸鉛からなり、ｘについて、０．５３＜ｘ＜０．７０の条件を満たし、かつ表面垂直方向の格子定数ｄｖ（単位はｎｍ）に関する下記の格子定数条件に適合し、さらに表面垂直方向に（１００）面配向することによって形成され、
圧電体膜は、エピタキシャル成長によって形成されたエピタキシャル膜であり、かつ３μｍよりも大きい膜厚を有し、さらに結晶構造が菱面体晶であり、圧電体膜の凹凸面に形成されている上部密着膜を更に有し、その上部密着膜は、凹凸面側の下面から上部電極膜側の上面までの少なくとも半分の部分が凹部に入り込む程度の膜厚を有する薄膜圧電体基板を提供する。
ｄｖ＞０．０２ｘ＋０．３９８
【００２１】
さらに、上記薄膜圧電体基板の場合、圧電体膜は、エピタキシャル成長によって形成されたエピタキシャル膜であり、かつ３μｍよりも大きい膜厚を有し、さらに結晶構造が菱面体晶であり、圧電体膜の凹凸面に形成されている上部密着膜を更に有し、その上部密着膜は、凹凸面側の下面から上部電極膜側の上面までの少なくとも半分の部分が凹部に入り込む程度の膜厚を有することが好ましい。
【００２２】
上記薄膜圧電体基板の場合、圧電体膜は、抗電界が２０Ｖよりも大きいことが好ましい。
【００２３】
そして、本発明は、下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が順に積層され、かつ複数の素子部が形成されている積層膜が成膜用基板の表面に形成されている薄膜圧電体基板から成膜用基板が除去された後の各素子部を用いて製造されている薄膜圧電体素子であって、圧電体膜における上部電極膜側の上面が凸部と凹部を有する凹凸面であって、その凸部がその凹凸面の高さ方向の中心面よりも凸状に張り出す湾曲面であり、かつその凹部がその中心面よりも凹状に窪んだその凸部に続く湾曲面であり、その凹凸面上に上部電極膜が形成され、圧電体膜は、一般式Ｐｂ（Ｚｒｘ，Ｔｉ（１−ｘ））Ｏ３で表されるチタン酸ジルコン酸鉛からなり、ｘについて、０．５３＜ｘ＜０．７０の条件を満たし、かつ表面垂直方向の格子定数ｄｖ（単位はｎｍ）に関する下記の格子定数条件に適合し、さらに表面垂直方向に（１００）面配向することによって形成され、素子部が上部電極膜に接続されている上部端子電極と、下部電極膜に接続されている下部端子電極とを有し、
圧電体膜が引っ張り応力を有し、積層膜は、上部電極膜上に積層された応力均衡化膜を更に有し、その応力均衡化膜は、下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が上部電極膜から下部電極膜に向かう方向に凸状に反る素子応力を打ち消し得る内部応力を備え、その素子応力とその内部応力との均衡が確保されるように、上部電極膜上に形成され、上部電極膜は、凹凸面側の下面から応力均衡化膜側の上面までの少なくとも一部が凹部に入り込む程度の膜厚を有し、上部電極膜の応力均衡化膜側の上面が圧電体膜の凹凸面に応じた凹凸面であり、上部電極膜の上面に応力均衡化膜が形成されている薄膜圧電体素子を提供する。
ｄｖ＞０．０２ｘ＋０．３９８
【００２４】
また、本発明は、下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が順に積層され、かつ複数の素子部が形成されている積層膜が成膜用基板の表面に形成されている薄膜圧電体基板から成膜用基板が除去された後の各素子部を用いて製造されている薄膜圧電体素子であって、圧電体膜における上部電極膜側の上面が凸部と凹部を有する凹凸面であって、その凸部がその凹凸面の高さ方向の中心面よりも凸状に張り出す湾曲面であり、かつその凹部がその中心面よりも凹状に窪んだその凸部に続く湾曲面であり、その凹凸面上に上部電極膜が形成され、圧電体膜は、一般式Ｐｂ（Ｚｒｘ，Ｔｉ（１−ｘ））Ｏ３で表されるチタン酸ジルコン酸鉛からなり、ｘについて、０．５３＜ｘ＜０．７０の条件を満たし、かつ表面垂直方向の格子定数ｄｖ（単位はｎｍ）に関する下記の格子定数条件に適合し、さらに表面垂直方向に（１００）面配向することによって形成され、素子部が上部電極膜に接続されている上部端子電極と、下部電極膜に接続されている下部端子電極とを有し、
圧電体膜は、エピタキシャル成長によって形成されたエピタキシャル膜であり、かつ３μｍよりも大きい膜厚を有し、さらに結晶構造が菱面体晶であり、圧電体膜の凹凸面に形成されている上部密着膜を更に有し、その上部密着膜は、凹凸面側の下面から上部電極膜側の上面までの少なくとも半分の部分が凹部に入り込む程度の膜厚を有する薄膜圧電体素子を提供する。
ｄｖ＞０．０２ｘ＋０．３９８
【００２５】
また、上記薄膜圧電体素子の場合、圧電体膜は、エピタキシャル成長によって形成されたエピタキシャル膜であり、かつ３μｍよりも大きい膜厚を有し、さらに結晶構造が菱面体晶であり、圧電体膜の凹凸面に形成されている上部密着膜を更に有し、その上部密着膜は、凹凸面側の下面から上部電極膜側の上面までの少なくとも半分の部分が凹部に入り込む程度の膜厚を有することが好ましい。
【００２６】
上記薄膜圧電体素子の場合、圧電体膜は、抗電界が２０Ｖよりも大きいことが好ましい。
【００２７】
そして、本発明は、下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が順に積層された積層膜が複数の成膜用基板の表面に形成される積層膜形成工程と、積層膜に対するエッチングを行うことによって、その積層膜に複数の素子部を形成する素子部形成工程と、その各素子部における下部電極膜、上部電極膜にそれぞれ下部端子電極、上部端子電極を形成する電極形成工程とを有し、積層膜形成工程は、複数の成膜用基板を対象として、Ｘ線回折法による（００２）面の回折強度ピークの回折角を測定する測定工程を有し、複数の成膜用基板のうち、測定工程によって得られた回折角に基づき求められた表面垂直方向の格子定数ｄｖ（単位はｎｍ）に関する下記の格子定数条件に適合する格子定数条件適合基板を用いて薄膜圧電体素子を製造する薄膜圧電体素子の製造方法を提供する。
ｄｖ＞０．０２ｘ＋０．３９８
【００２８】
上記製造方法では、基板の表面に絶縁膜が形成されている絶縁基板を製造する絶縁基板製造工程と、絶縁膜と上部電極膜とが対向するように、成膜用基板と絶縁基板とを積層する基板積層工程と、その基板積層工程によって積層された積層基板のうちの絶縁基板または成膜用基板のいずれか一方を除去する基板除去工程とを更に有し、その基板除去工程の実行後に素子部形成工程を実行することが好ましい。
【発明の効果】
【００３４】
以上詳述したように、本発明によれば、薄膜圧電体基板、薄膜圧電体素子およびその製造方法において、より広範囲の印加電圧に対して安定した圧電特性が得られ、できるだけ広い範囲の印加電圧に対して直線性の優れた動作を行うようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（ａ）は薄膜圧電体基板の全体を示す斜視図、（ｂ）は素子部形成後の薄膜圧電体基板の表面を拡大した平面図である。
【図２】図１（ｂ）の２−２線断面図である。
【図３】素子部が形成された後の第１の表面の要部を拡大した平面図である。
【図４】図３の４−４線断面図である。
【図５】図１８の５−５線断面図である。
【図６】薄膜圧電体素子のうちの圧電体膜から応力均衡化膜までの部分を拡大した断面図である。
【図７】同じく圧電体膜を拡大した断面図である。
【図８】図６の要部を拡大した断面図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る薄膜圧電体素子の製造工程を示す断面図である。
【図１０】図９の後続の製造工程を示す断面図である。
【図１１】図１０の後続の製造工程を示す断面図である。
【図１２】（ａ）は図１１の後続の製造工程を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の後続の製造工程を示す断面図である。
【図１３】（ａ）は図１２（ｂ）の後続の製造工程を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の後続の製造工程を示す断面図である。
【図１４】（ａ）は８枚の薄膜圧電体基板に関してＸＲＤによって求めた回折強度ピークの回折角と、抗電界（負側）との対応関係を示すグラフ、（ｂ）は格子定数ｄｖの抗電界が大きくなるときの閾値と、格子定数条件におけるｘとの対応関係を示すグラフである。
【図１５】本発明に関連するＨＧＡの全体を表側からみた斜視図である。
【図１６】図１５のＨＧＡの要部を表側からみた斜視図である。
【図１７】図１５のＨＧＡを構成するサスペンションの要部を表側からみた斜視図である。
【図１８】フレクシャの薄膜圧電体素子が固着されている部分を拡大して示した斜視図である。
【図１９】本発明に関連するＨＧＡを備えたハードディスク装置を示す斜視図である。
【図２０】本発明に関連するインクジェットヘッドの概略の構成を示した断面図である。
【図２１】本発明に関連する可変焦点レンズの概略の構成を示した平面図である。
【図２２】図２１の２２−２２線断面図である。
【図２３】変形例にかかる可変焦点レンズの概略の構成を示した断面図である。
【図２４】本発明に関連する脈波センサの概略の構成を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【００３７】
（薄膜圧電体基板の構造）
まず、図１〜図４を参照して本発明の実施の形態に係る薄膜圧電体基板１の構造について説明する。
【００３８】
ここで、図１の（ａ）は、薄膜圧電体基板１の全体を示す斜視図、（ｂ）は、素子部１０が形成された後の薄膜圧電体基板１の表面を拡大した平面図である。図２は図１（ｂ）の２−２線断面図、図３は素子部１０が形成された後の第１の表面１ａの要部を拡大した平面図、図４は図３の４−４線断面図である。
【００３９】
薄膜圧電体基板１は本発明の実施の形態に係る薄膜圧電体基板であって、成膜用基板としてのシリコンウェハ２を用いて構成されている。薄膜圧電体基板１は、図１（ａ）に示すように、シリコンウェハ２の第１の表面１ａ（第１の表面１ａの裏面側が第２の表面１ｂ）に積層膜３が形成されている。本発明の実施の形態に係る薄膜圧電体基板１には、積層膜３に後述する複数の素子部１０が形成されていない場合（図１（ａ））と、複数の素子部１０が形成されている場合（図１（ｂ））とが含まれている。
【００４０】
積層膜３は、図２に示すように、後述する下地膜１５、下部電極膜１７、下部密着膜１６ａ、圧電体膜１３、上部密着膜１６ｂ、上部電極膜２７および応力均衡化膜１４を含む複数の薄膜が積層された積層構造を有している。なお、図２に示す積層膜３は応力均衡化膜１４を有しているが、積層膜３は応力均衡化膜１４を有していなくてもよい。
【００４１】
積層膜３には、図１（ｂ）に示すように、複数の素子部１０を形成することができる。複数の素子部１０は間隙部１１を介して互いに隔てられていて、縦方向および横方向に規則正しく並べられている。各素子部１０によって、後述する薄膜圧電体素子１２ｂが形成される。
【００４２】
各素子部１０は、図３に示すように平面視概ね矩形状に形成されている。各素子部１０の長手方向一端側に下部端子電極１９ａ、上部端子電極１９ｂおよびコンタクトホール２１が形成されている。コンタクトホール２１は、図４に示すように、上部密着膜１６ｂ、圧電体膜１３および下部密着膜１６ａを貫通して下部電極膜１７の表面にまで達する穴部であって、その内側に下部端子電極１９ａが形成されている。下部端子電極１９ａの底部が下部電極膜１７の表面上に直に接続されている。上部端子電極１９ｂは、応力均衡化膜１４の貫通穴１４ａの内側に配置されていて、上部電極膜２７の表面上に直に形成されている。なお、図示はしないが、上部端子電極１９ｂの上にはポリイミド等からなる絶縁膜が素子部１０を覆うように形成されていてもよい。その場合、その絶縁膜に貫通孔を形成することで、下部電極膜１７と下部端子電極１９ａ、上部電極膜２７と上部端子電極１９ｂをそれぞれ接触させることができる。
【００４３】
（薄膜圧電体素子の構造）
続いて、薄膜圧電体素子の構造について、図５〜図８を参照して説明する。ここで、図５は、後述するフレクシャ１０６の薄膜圧電体素子１２ｂが固着されている部分を拡大して示した図１８の５−５線断面図である。図６は、フレクシャ１０６に固着されている薄膜圧電体素子１２ｂのうちの後述する圧電体膜１３から応力均衡化膜１４までの部分を拡大した断面図、図７は、同じく圧電体膜１３を拡大した断面図、図８は図６の要部を拡大した断面図である。なお、図６、図７、図８は、図示の都合上、各膜の凹凸が強調して記載されている。
【００４４】
薄膜圧電体素子１２ｂ（薄膜圧電体素子１２ａも同様）は、後述するＨＧＡ１０１のフレクシャ１０６に固着されている。薄膜圧電体素子１２ｂは、前述した薄膜圧電体基板１（複数の素子部１０が形成されている薄膜圧電体基板１）を用いて製造されている。薄膜圧電体基板１からシリコンウェハ２が除去された後の各素子部１０を用いることによって、薄膜圧電体素子１２ｂ、１２ａが形成されている。
【００４５】
そして、図５に示すように、薄膜圧電体素子１２ｂ（薄膜圧電体素子１２ａも同様）は、下地膜１５と、下部電極膜１７と、下部密着膜１６ａと、圧電体膜１３と、上部密着膜１６ｂと、上部電極膜２７および応力均衡化膜１４とを有し、これらが順に積層されている積層構造を有している。薄膜圧電体素子１２ｂは、後述する素子応力Ｆ１２と内部応力Ｆ１４との均衡が確保されるように、応力均衡化膜１４が上部電極膜２７上に形成されている。薄膜圧電体素子１２ｂ、１２ａは図示しないエポキシ樹脂を用いて後述するベース絶縁層５の表面に固着されている。なお、図５の薄膜圧電体素子１２ｂでは、好ましい実施の形態として、応力均衡化膜１４が形成されているが、薄膜圧電体素子１２ｂは応力均衡化膜１４が形成されていなくてもよい。
【００４６】
なお、本願発明における「上部」および「下部」は、必ずしも薄膜圧電体素子がベース絶縁層５上に固着されている状態の上側、下側を示すものではない。これらは、圧電体膜１３を挟んで対向する２つの電極膜などを区別するために用いた便宜上の用語である。実際の製品では、上部電極膜２７および上部密着膜１６ｂが下側に配置され、下部電極膜１７および下部密着膜１６ａが上側に配置されていることもある。
【００４７】
圧電体膜１３は、一般式Ｐｂ（Ｚｒｘ，Ｔｉ（１−ｘ））Ｏ３で表されるチタン酸ジルコン酸鉛（以下「ＰＺＴ」ともいう）からなる圧電材料を用いて薄膜状に形成されている。圧電体膜１３は、エピタキシャル成長によって形成され、厚さが１μｍ〜５μｍ程度に形成されている。圧電体膜１３は３μｍよりも大きい膜厚を有していることが好ましく、菱面体晶の結晶構造を有している。菱面体晶では、結晶格子のａ軸，ｂ軸，ｃ軸それぞれの格子定数が等しい。本発明に係る圧電体膜１３は、このような菱面体晶の結晶構造を有しながら、膜表面に垂直な方向の格子定数ｄｖが後述する格子定数条件に適合している。また、圧電体膜１３は５ＭＰａから５０ＭＰａ（好ましくは５ＭＰａから２０ＭＰａ）程度の引っ張り応力を有している。
【００４８】
本実施の形態にかかる圧電体膜１３は、上記一般式の"ｘ"（ｘはＰＺＴにおけるＺｒの原子％比率で、本実施の形態において「Ｚｒ組成率」ともいう）について、０．５３＜ｘ＜０．７０の条件に適合している。また、圧電体膜１３は、その表面垂直方向に（１００）面方向に配向することによって形成されている。さらに、圧電体膜１３は、上記Ｚｒ組成率ｘが０．５５の場合において、後述するピーク条件に適合し、上記Ｚｒ組成率ｘが０．５５とは異なる場合において、後述する格子定数条件に適合している。
【００４９】
そして、本実施の形態において、圧電体膜１３は、図６、図７に示すように、上部電極膜２７側の表面（上面ともいう）が凹凸面１３Ａである。凹凸面１３Ａは、ともに湾曲している複数の凸部１３ａおよび凹部１３ｂを有している。凹凸面１３Ａは各凸部１３ａと凹部１３ｂが凹凸面１３Ａに沿って交互に配置され、断面形状が波形になっている。各凸部１３ａと凹部１３ｂとは、緩やかに傾斜した湾曲面であるが、本実施の形態において、凹凸面１３Ａの高さ方向の中心面１３Ｌよりも外側の凸状に張り出す部分が凸部１３ａ、中心面１３Ｌよりも凹状に窪んだ凸部１３ａに続く内側の部分が凹部１３ｂである。
【００５０】
なお、図示されている圧電体膜１３は、好ましい実施の形態として、凹凸面１３Ａを有している。
【００５１】
また、図８に示すように、凹凸面１３Ａは、凸部１３ａと凹部１３ｂとの高さの差（表面粗さともいう）がｔ１３になっている。そして、この表面粗さｔ１３よりも、後述する上部密着膜１６ｂの膜厚ｔ１６ｂ（３５ｎｍ程度）が同程度か幾分大きい。上部密着膜１６ｂの下面から上面までの少なくとも半分の部分が凹部１３ｂの中に入り込めばよく、図６に示すように、ほぼ全体が入り込んでもよい。これにより、図６に示すように、上部密着膜１６ｂが圧電体膜１３の凹凸面１３Ａに応じた凹凸構造を備え、上部密着膜１６ｂの上面が凹凸面１３Ａに応じた凹凸面になる。この場合、上部密着膜１６ｂの上面は、凹凸面１３Ａに対応した凸部と凹部とを有している。
【００５２】
そして、後述する上部電極膜２７の膜厚ｔ２７は、少なくとも、上部電極膜２７の下面（凹凸面１３Ａ側の面）から上面（応力均衡化膜１４側の面）までの一部が凹部１３ｂの中に入り込む程度の大きさになっている。膜厚ｔ２７がこのような大きさであるため、上部電極膜２７も、圧電体膜１３の凹凸面１３Ａに応じた凹凸構造を有し、その上面が凹凸面１３Ａに応じた凹凸面になっている。さらに、膜厚ｔ２７よりも、後述する応力均衡化膜１４の膜厚ｔ１４（１００ｎｍ程度）が大きい（ｔ２７＜ｔ１４）。
【００５３】
下地膜１５は、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、希土類元素酸化物、窒化チタンなどの窒化物を用いて形成されている。図５に示した下地膜１５は、第１の下地膜１５ａと、第２の下地膜１５ｂとを有し、第１の下地膜１５ａ上に第２の下地膜１５ｂが積層された２層構造を有しているが、２層構造を有していなくてもよい。
【００５４】
下部電極膜１７は、例えば、Ｐｔを主成分とする金属材料（Ｐｔのほかに、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｃｕを含んでもよい）からなる薄膜（膜厚は１００ｎｍ程度）であって、下地膜１５上に形成されている。下部電極膜１７の結晶構造は面心立方構造である。下部密着膜１６ａは、例えば、ＳｒＲｕＯ３（ＳＲＯともいう）等のエピタキシャル成長した導電性材料からなる薄膜（膜厚は２０ｎｍ程度）であって、下部電極膜１７の圧電体膜１３側の上面に形成されている。この下部密着膜１６ａ上に圧電体膜１３が形成されている。
【００５５】
上部密着膜１６ｂは、例えば、ＳｒＲｕＯ３等のアモルファス導電性材料からなる薄膜（膜厚は３５ｎｍ程度）であって、圧電体膜１３の凹凸面１３Ａ上に形成されている。前述したように、上部密着膜１６ｂの上面が凹凸面１３Ａに応じた凹凸面となっている。
【００５６】
上部電極膜２７は、例えば、Ｐｔを主成分とする金属材料（Ｐｔのほかに、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｎｉ，Ｐｂ，Ｒｕ，Ｃｕを含んでもよい）を用いた多結晶の薄膜（膜厚は５０ｎｍ程度）であって、上部密着膜１６ｂ上に形成されている。前述したように、上部電極膜２７の上面も、凹凸面１３Ａに応じた凹凸面である。また、結晶構造は面心立方構造である。
【００５７】
応力均衡化膜１４は、上部電極膜２７上に形成されている。応力均衡化膜１４は、合金材料を用いた多結晶の薄膜（膜厚は１００ｎｍ程度）であって、後述する素子応力Ｆ１２を打ち消し得る（相殺し得る）内部応力Ｆ１４を有している。
【００５８】
応力均衡化膜１４は、例えば、鉄（Ｆｅ）を主成分とする合金材料を用いて形成されている。応力均衡化膜１４の結晶構造は体心立方構造であることが好ましい。応力均衡化膜１４は、例えば、Ｆｅと、Ｃｏ，Ｍｏ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｂａ，Ｖ，Ｗ，Ｒｕのうちのいずれか少なくとも１つを含む合金材料を用いることが好ましい。また、応力均衡化膜１４は、Ｆｅと、ＣｏおよびＭｏを含む合金材料を用いることがよりいっそう好ましい。
【００５９】
ここで、素子応力Ｆ１２とは、薄膜圧電体素子１２ｂにおいて、下部電極膜１７、圧電体膜１３および上部電極膜２７を、上部電極膜２７から下部電極膜１７に向かう方向（図５において下向き）に凸状に反らせようとする応力のことである。内部応力Ｆ１４は、応力均衡化膜１４が有する応力であって、応力均衡化膜１４を外側に広げ、これを上向き凸状に反らせるように作用する。
【００６０】
この圧縮応力を有する応力均衡化膜１４が上部電極膜２７に形成されると、内部応力Ｆ１４が素子応力Ｆ１２を相殺するように作用して、応力の均衡が確保される。なお、内部応力Ｆ１４は、応力均衡化膜１４を形成する材料に起因した応力Ｆ１４ａと、応力均衡化膜１４の結晶粒の成長に起因した応力Ｆ１４ｂの双方が加わった応力である。
【００６１】
上部電極膜２７と下部電極膜１７の表面にそれぞれ前述した上部端子電極１９ｂ、下部端子電極１９ａが直に形成されている。上部端子電極１９ｂ、下部端子電極１９ａは、後述する電極パッド１１８ａ，１１８ｂを介して後述する接続配線１１１に接続されている。
【００６２】
保護絶縁層２５は、薄膜圧電体素子１２ａ、薄膜圧電体素子１２ｂの表面全体を覆うように形成されている。保護絶縁層２５は例えばポリイミドを用いて形成され、１μｍ〜１０μｍ程度の厚さを有している。薄膜圧電体素子１２ａ、１２ｂが予め保護絶縁層を有しているときは、保護絶縁層２５によって薄膜圧電体素子１２ａ、１２ｂを覆わなくてもよい。
【００６３】
上部電極膜２７と、下部電極膜１７の結晶性は異なっていることが好ましい。下部電極膜１７はエピタキシャル成長によって形成した導電体薄膜（このような薄膜を「エピタキシャル膜」ともいう）が好ましく、上部電極膜２７はエピタキシャル成長していない導電体薄膜を用いることができる。より好ましくは、下部電極膜１７はエピタキシャル成長によって形成されたＰｔ薄膜、上部電極膜２７は多結晶導電体薄膜を用いることができる。
【００６４】
それぞれの結晶性はＸ線回折法によるロッキングカーブの測定によって容易に調べることができる。下部電極膜１７のエピタキシャル膜ではロッキングカーブの半値幅が１度より狭いことが好ましい。また、エピタキシャル膜は、θ−２θ測定において、配向面のピーク強度に対し、それ以外の面のピーク強度が１／１０以下、より好ましくは配向面のピークのみが観測されることが好ましい。
【００６５】
これに対し、上部電極膜２７に用いられる金属薄膜は、ロッキングカーブの半値幅は下部電極膜１７のものよりも大きく、通常１度より大きい。また、θ−２θ測定でも、複数の面方位からのピークが観察される。また、上部電極膜２７はアモルファス膜となっていても良い。アモルファス膜では、θ−２θ測定でもロッキングカーブ測定でも明確なピークは現れない。結晶性は透過電子顕微鏡で観察した際の回折像からも容易に判断することができる。エピタキシャル膜では、回折像は膜中の場所によらず同じスポット配列の明瞭なパターンが観測されるが、エピタキシャル膜でない多結晶膜では、場所によってスポット配列の向きや間隔が異なったり、リング状や複数のスポットパターンが重なった回折像が観察される。また、アモルファス膜では明確な回折パターンが得られない。
【００６６】
（薄膜圧電体基板および薄膜圧電体素子の製造方法）
続いて、図９〜図１３を参照して、薄膜圧電体基板１および薄膜圧電体素子１２ｂの製造方法について説明する。薄膜圧電体基板１および薄膜圧電体素子１２ｂ（薄膜圧電体素子１２ａも同様）は次のようにして製造する。
【００６７】
まず、基板製造工程を実行することによって、薄膜圧電体基板１を製造する。基板製造工程では、複数のシリコンウェハ２（厚みは４００〜６００μｍ程度、直径は１００〜２００ｍｍ程度）を準備し、その第１の表面１ａに積層膜３を形成することによって、薄膜圧電体基板１が製造される。基板製造工程には、積層膜３を形成する積層膜形成工程が含まれている。積層膜形成工程には、後述する圧電体膜形成工程が含まれている。
【００６８】
そして、積層膜形成工程では、圧電体膜形成工程において、後述する第１の成膜パラメータが制御されることによって、圧電体膜１３が形成される。
【００６９】
積層膜形成工程が開始されると、まず、ＺｒＯ２等の金属酸化物薄膜をエピタキシャル成長させて下地膜１５が形成される。下地膜１５は、単一の層でもよいし、図９に示すように、複数の層を重ねて形成しても良い。下地膜１５は、好ましくは、ＺｒＯ２膜、イットリウムを含む希土類元素と酸素との希土類元素酸化物膜、またはそれらの混合物や積層膜を使用することができる。
【００７０】
続いて、下部電極膜形成工程が実行される。この工程では、スパッタリングによってＰｔを主成分とする金属材料を下地膜１５上にエピタキシャル成長させる。このエピタキシャル成長によって下部電極膜１７が形成される。次いで、下部密着膜形成工程が実行される。この工程では、例えばＳＲＯを用いてスパッタリングによって下部電極膜１７の上面に下部密着膜１６ａが形成される。
【００７１】
その後、圧電体膜形成工程が実行される。この工程では、図１０に示すように、スパッタリングによって、ＰＺＴからなる圧電材料を下部密着膜１６ａ上にエピタキシャル成長させる。その際、第１の成膜パラメータを制御することにより、圧電体膜１３が形成される。
【００７２】
この工程では、ＺｒおよびＴｉの比率と、圧電体膜１３の表面に垂直な方向の面間隔とが異なった複数の圧電体膜１３が形成される。なお、この点について後の実施例で詳述する。
【００７３】
ここで、第１の成膜パラメータとは、スパッタリングによって、圧電体膜１３の成膜を行う際に調節される各種のパラメータであって、少なくとも、成膜速度、基板温度、ガス圧およびガス組成が含まれている。凹凸面１３Ａが形成されるときの第１の成膜パラメータの数値を第１の圧電体成膜条件とすることができる。
【００７４】
本願発明者は、種々の実験の結果、シリコンウェハ２上で上記下地膜と下部電極膜および下部密着膜を積層したエピタキシャル膜上にＰＺＴ膜をスパッタリングによってエピタキシャル成長させる場合において、以下の第１の圧電体成膜条件から適切に選択された数値の組み合わせでＰＺＴ膜を形成することにより、各ＺｒおよびＴｉの比率において、表面に垂直な方向の面間隔が異なる複数の圧電体膜１３を形成した。
第１の圧電体成膜条件
成膜速度は０．１〜３μｍ／ｈ程度、基板温度は３５０〜７５０℃程度、ガス圧は０．０１〜１０Ｐａ程度、ガス組成は、酸素分圧を１〜１０％程度としたアルゴンと酸素の混合ガスとする。
【００７５】
そのため、圧電体膜形成工程では、第１の圧電体成膜条件を満たすように第１の成膜パラメータを制御することによって、それぞれのＺｒおよびＴｉの比率において、表面に垂直な方向の面間隔が異なる複数の圧電体膜１３を形成することができる。
【００７６】
また、圧電体膜形成工程は、次のようにして実行することもできる。この場合、ゾルゲル法によって、ＰＺＴからなる圧電材料を下部密着膜１６ａ上にエピタキシャル成長させる。その際、第２の成膜パラメータを制御することにより、表面に垂直な方向の面間隔が異なる複数の圧電体膜１３が形成される。
【００７７】
この場合も、複数の圧電体膜１３が形成される。各圧電体膜１３では、それぞれのＺｒおよびＴｉの比率において、表面に垂直な方向の面間隔が異なっている。
【００７８】
第２の成膜パラメータとは、ゾルゲル法によって、圧電体膜１３の成膜を行う際に調節される各種のパラメータであって、少なくとも、スピンコート回転数、乾燥温度、プリベーク温度および加圧アニールの酸素圧力と温度が含まれている。
【００７９】
本願発明者は、種々の実験の結果、シリコンウェハ２上で上記下地膜と下部電極膜および下部密着膜を積層したエピタキシャル膜上にＰＺＴ膜をゾルゲル法によってエピタキシャル成長させる場合において、以下の第２の圧電体成膜条件から適切に選択された条件の組み合わせでＰＺＴ膜を形成することにより、表面に垂直な方向の面間隔が異なる複数の圧電体膜１３が形成されることを見出した。
第２の圧電体成膜条件
スピンコート回転数は３０００〜５０００ｒｐｍ程度、乾燥温度は２００〜３００℃程度（酸素中）、プリベーク温度は４００〜５００℃程度（酸素中）、加圧アニールの酸素圧力と温度は、３〜１０気圧程度、６００〜８００℃程度とする。
【００８０】
続いて、上部密着膜形成工程が実行される。この工程では、図１１に示すように、例えばＳＲＯを用いてスパッタリングによって圧電体膜１３の凹凸面１３Ａ上に上部密着膜１６ｂが形成される。
【００８１】
さらに続いて、上部電極膜形成工程が実行される。この工程では、スパッタリングによってＰｔを主成分とする金属材料を上部密着膜１６ｂ上に成長させ、上部電極膜２７が形成される。上部電極膜は、エピタキシャル成長膜ではなく、多結晶の無配向膜、または（１１０）面や（１１１）面の優先配向膜である。
【００８２】
以上のように、下部密着膜形成工程と、上部密着膜形成工程とが実行されることにより、圧電体膜１３と、上部電極膜２７とがそれぞれ下部密着膜１６ａ、上部密着膜１６ｂを介して、下部電極膜１７、圧電体膜１３上に積層される。
【００８３】
その後、応力均衡化膜形成工程が実行されてもよい。この工程では、スパッタリングによって、鉄（Ｆｅ）を主成分とする合金材料（例えば、Ｆｅ、ＣｏおよびＭｏを含む合金材料）を用いて応力均衡化膜１４が形成される。
【００８４】
続いて、素子部形成工程が実行されるが、素子部形成工程に先立ち、絶縁基板製造工程、基板積層工程、基板除去工程が実行されてもよい。このようにすることで、圧電体膜１３とシリコンウェハ２との間に生じる応力が製造段階で開放されるようにすることができる。
【００８５】
絶縁基板製造工程では、図１２（ａ）に示すように、シリコンウェハ２と同様のシリコンウェハ２２の表面に酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる絶縁膜２３を形成して絶縁ウェハ２６を製造する。
【００８６】
続いて、基板積層工程が実行される。この工程では、図１２（ｂ）に示すように、絶縁膜２３と積層膜３とを対向させながらエポキシ樹脂等の絶縁樹脂を用いて薄膜圧電体基板１と絶縁ウェハ２６とが貼り合わされる。こうして、薄膜圧電体基板１と絶縁ウェハ２６とが絶縁樹脂層２４を挟んで積層される。
【００８７】
その後、基板除去工程が実行される。この工程では、基板積層工程で積層された薄膜圧電体基板１および絶縁ウェハ２６（これらが積層基板に相当する）のうち、シリコンウェハ２またはシリコンウェハ２２のいずれか一方が除去される。本実施の形態では、図１３（ａ）に示すように、シリコンウェハ２が残され、シリコンウェハ２２がエッチング等によって除去される。
【００８８】
その後、素子部形成工程が実行される。この工程では、図１３（ａ）に示すように、絶縁膜２３の表面にフォトレジストを塗布した上で所定のフォトマスクを用いたパターニングを行い、レジストパターン２８が形成される。その後、そのレジストパターン２８をマスクに用いて絶縁膜２３、絶縁樹脂層２４および積層膜３を対象とするエッチングが行われ、それらの不要な部分が除去される。すると、積層膜３が間隙部１１を介して複数の個別領域３ａに分割される。各個別領域３ａによって後に前述した素子部１０が形成される。
【００８９】
さらに、残った積層膜３の表面から絶縁膜２３、絶縁樹脂２４が除去された後、後述する電極形成工程が実行される。その後、各個別領域３ａの上にポリイミドからなる保護絶縁層２５を形成して、図１３（ｂ）に示すように、シリコンウェハ２の表面に複数の素子部１０が形成される。
【００９０】
そして、電極形成工程では、エッチングによって保護絶縁層２５および応力均衡化膜１４が除去されて貫通穴１４ａが形成され、圧電体膜１３などが除去されてコンタクトホール２１が形成される。また、めっきなどによって、下部電極膜１７と上部電極膜２７に、それぞれ下部端子電極１９ａと、上部端子電極１９ｂとが形成される。こうして、図１、図２に示した薄膜圧電体基板１が製造される。
【００９１】
以上のようにして製造された薄膜圧電体基板１から、エッチング等によってシリコンウェハ２が除去されると、複数の薄膜圧電体素子１２ｂが形成される。形成される薄膜圧電体素子１２ｂは、例えば、ＨＧＡ１０１におけるベース絶縁層５の表面に固着される。
【００９２】
（実施例）
前述したとおり、本実施の形態では、積層膜形成工程において、複数パターンで圧電体膜１３が形成されている。本願発明者は、前述の圧電体成膜条件（第１の圧電体成膜条件または第２の圧電体成膜条件）を適宜調整することによって圧電体膜１３を形成し、表面に垂直な方向の面間隔が異なっている圧電体膜１３を備えた薄膜圧電体基板１を合計で８枚製造した。これらの薄膜圧電体基板１では、ＺｒとＴｉの比率（原子％）がいずれも５５：４５となるように圧電体膜１３が形成されている。なお、各薄膜圧電体基板１において、蛍光Ｘ線分光法（ＸＲＦ）にしたがいＺｒとＴｉの比率比が測定されている。その結果、ＺｒとＴｉの比率が５５：４５であることが確認されている。
【００９３】
製造した８枚の薄膜圧電体基板１に対し、ＰＺＴ（００２）面の回折強度ピークの回折角を、Ｃｕ−Ｋα線を用いたθ−２θ法によるＸ線回折法（Ｘ−ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ、"ＸＲＤ"ともいう）によって測定した（この測定を行う工程を「測定工程」ともいう）。続いて、上部電極膜２７、上部密着膜１６ｂ、圧電体膜１３、下部密着膜１６ａおよび下部電極膜１７をエッチングによってパターンニング加工し、さらに上部端子電極１９ｂ、下部端子電極１９ａを形成した後、分極−電圧曲線を測定することによって、圧電体膜１３の抗電界を求めた。
【００９４】
図１４（ａ）は、その調べられた回折角と、抗電界（負側の絶対値で、単位はＶ）との対応関係を示している。図１４（ａ）の横軸が（００２）面の回折強度ピークの回折角を示し、縦軸が分極−電圧曲線における抗電界（負側の絶対値で、単位はＶ）を示している。図１４（ａ）には、８個の測定点が示されているが、各測定点が８パターンの積層膜３それぞれに対応している。
【００９５】
回折角と抗電界（負側）とは、一定の対応関係を示していない。しかしながら、図１４（ａ）に示すように、回折角が４４．２５度よりも小さい場合（８パターンのうちの４パターン）は、その他の場合よりも、抗電界（Ｖｃ−）の絶対値が大きい。回折角が４４．２５度よりも小さい場合、抗電界（Ｖｃ−）の絶対値が"２２"から"２０"Ｖ程度であって、"２０"Ｖよりも大きいのに対し、その他の場合は"１８"から"１７"Ｖ程度に過ぎないからである。
【００９６】
抗電界（Ｖｃ−）は、圧電体にその分極方向と反対方向の電界を加えたときに分極反転が起こる電圧である。圧電体は、印加電圧がこの電圧（抗電界）になるまでは印加電圧に応じて変形するが、抗電界を越えると変形量が急激に減少する。したがって、圧電体は、抗電界（Ｖｃ−）の絶対値が大きいほど、変形し得る印加電圧の範囲が広い。そのため、そのような圧電体は、より広範囲の印加電圧に対して安定した圧電特性を示し、広範囲の印加電圧に対して直線性の優れた動作を行う好ましい圧電体になる。
【００９７】
（００２）面の回折強度ピークの回折角が４４．２５度よりも小さいことをピーク条件ともいい、そのピーク条件に適合している薄膜圧電体基板１をピーク条件適合基板ともいう。
【００９８】
ピーク条件適合基板を用いると、それ以外の薄膜圧電体基板１を用いた場合よりも、好ましい薄膜圧電体素子１２ｂをより多く製造することができる。この場合の好ましいとは、より広範囲の印加電圧に対して安定した圧電特性を示し、より広範囲の印加電圧に対して直線性の優れた動作を行うことを意味している。
【００９９】
一方、本願発明者は、ＺｒとＴｉの比率が５５：４５の場合の他に、ＰＺＴが菱面体晶となるｘ＞０．５３の組成の積層膜３についても上記同様の測定を行い、測定した回折角に基づき、ｄｖ（圧電体膜１３の表面垂直方向の格子定数で、単位はｎｍ）の抗電界（Ｖｃ−）が大きくなるときの閾値を求めた。その結果は、図１４（ｂ）に示すとおりである。図１４（ｂ）において、横軸はｘ（ｘはＺｒとＴｉの原子数のうちＺｒ原子の割合）、縦軸は抗電界が大きくなるときのｄｖの閾値である。
【０１００】
すると、ｄｖが０．０２ｘ＋０．３９８よりも大きいとき、すなわち、ｄｖ＞０．０２ｘ＋０．３９８であるとき（このときは、図１４（ｂ）の点線よりも上側に相当する）に、そうでない場合（ｄｖが０．０２ｘ＋０．３９８以下の場合）よりも、抗電界（Ｖｃ−）の絶対値が大きくなることが確認された。このような効果が得られたｘの範囲は０．５３＜ｘ＜０．７０であった。ｘが０．７０を超えると、組成がＭＰＢから遠くなっていることによる圧電性の低下が顕著になるため、ｄｖの大きさに関わらず十分な抗電界が得られなかった。本実施の形態では、０．５３＜ｘ＜０．７０の条件を満たす場合において、格子定数ｄｖに関する以下の関係式を格子定数条件ともいう。
ｄｖ＞０．０２ｘ＋０．３９８
【０１０１】
したがって、０．５３＜ｘ＜０．７０において、ｘが０．５５と異なる値であるときは、格子定数条件に適合する薄膜圧電体基板１（格子定数条件適合基板ともいう）を用いることによって、好ましい薄膜圧電体素子１２ｂをより多く製造することができる。
【０１０２】
ｘが０．５５であるとき、上記格子定数条件の右辺の値は０．４０９（＝０．０２×０．５５＋０．３９８）であるが、これは、ｘが０．５５であるときの格子定数（０．４１７）よりも小さい。そのため、ｘが０．５５であるときも格子定数条件適合基板を用いることができる。
【０１０３】
なお、上記いずれの場合も、Ｚｒ／Ｔｉ比の測定には、ＸＲＦのほか、ＥＰＭＡ、ＥＤＳ、Ａｕｇｅｒ分光法などの方法を利用することができる。面間隔の測定には、前述のＣｕ−Ｋα線を用いたＸＲＤ法のほか、シンクロトロン放射光を用いたＸＲＤ法、透過電子線顕微鏡（ＴＥＭ）などを利用することができる。
【０１０４】
（薄膜圧電体基板および薄膜圧電体素子の作用効果）
以上のように、本実施の形態に係る薄膜圧電体基板１は、０．５３＜ｘ＜０．７０において、格子定数条件に適合しているときは、格子定数条件に適合していないときよりも抗電界（Ｖｃ−）の絶対値が大きくなる。これには、ｘが０．５５の場合も含まれている。
【０１０５】
そのため、０．５３＜ｘ＜０．７０において、格子定数条件適合基板を用いることによって、そうでない薄膜圧電体基板を用いる場合よりも、好ましい、すなわち、より広範囲の印加電圧に対して安定した圧電特性を示し、より広範囲の印加電圧に対して直線性の優れた動作を行う薄膜圧電体素子１２ｂを多く製造することができる。また、格子定数条件適合基板を用いて製造される薄膜圧電体素子１２ｂは好ましい素子となる。
【０１０６】
また、薄膜圧電体基板１は、積層膜３に複数の素子部１０を形成することができる。その場合、各素子部１０が上部端子電極１９ａ，下部端子電極１９ｂを有しているから、シリコンウェハ２を除去することによって、好ましい薄膜圧電体素子１２ｂを複数製造することができる。
【０１０７】
さらに、圧電体膜１３が引っ張り応力を有しているから、各薄膜圧電体素子１２ｂの全体において、応力の均衡を確保することができる。圧電体膜１３がエピタキシャル成長によって形成されたエピタキシャル膜であるから、ａ軸、ｂ軸、ｃ軸の３方向すべての方向に結晶軸がそろっている。圧電体膜１３が３μｍよりも大きい膜厚を有しているから、薄膜圧電体素子１２ｂの変位量を大きくすることができる。
【０１０８】
圧電体膜１３は、菱面体晶の結晶構造を有しているが、菱面体晶では、ａ軸、ｂ軸、ｃ軸すべての格子定数が等しいため、冷却の過程でもドメインの形成は起こらない。また、ＸＲＤでは、２つの極大値を持つピークは観測されない。そのような菱面体晶のＰＺＴからなる圧電体膜１３が分極軸である（１１１）方向ではなく、（１００）方向（表面垂直方向）に配向され、さらに（１００）方向の面間隔が上記のようにされることで、好ましい薄膜圧電体基板１が得られる。
【０１０９】
一方、薄膜圧電体素子１２ｂは、圧電体膜１３と、応力均衡化膜１４とを有するため、次のような作用効果を有する。すなわち、圧電体膜１３の凹凸面１３Ａには、上部密着膜１６ｂが形成されているが、その膜厚が微小であり、その上面が凹凸面１３Ａと同様の凹凸面になっている。そのため、上部密着膜１６ｂ上に形成されている上部電極膜２７が、圧縮応力となる内部応力を有している。
【０１１０】
また、上部電極膜２７の上面も、凹凸面１３Ａと同様の凹凸面になっているから、応力均衡化膜１４も、圧縮応力となる応力Ｆ１４ｂを有している。応力均衡化膜１４は、凹凸構造を有する膜上での結晶粒の成長に起因した応力Ｆ１４ｂと、材料に起因した応力Ｆ１４ａとを含む内部応力を有し、材料に起因した応力Ｆ１４ａだけを有する薄膜よりも、強い応力を発生する。これが上部電極膜２７上に形成されていることで、素子応力Ｆ１２と内部応力Ｆ１４との均衡が確保されているから、薄膜圧電体素子１２ｂは、従来よりも応力均衡化作用が高い。これにより、薄膜圧電体素子１２ｂでは、素子内部の厚み方向に沿った応力のバランスがより確実に確保されている。
【０１１１】
素子応力Ｆ１２だけが作用している状態では、薄膜圧電体素子１２ｂが反ってしまう。ところが、薄膜圧電体素子１２ｂでは、これに加えて内部応力Ｆ１４が作用し、両応力のバランスが確実に確保されている。そのため、薄膜圧電体素子１２ｂの反りが十分に抑制されている。このように、薄膜圧電体素子１２ｂは、単層の圧電積層体でありながら、電圧が加えられていなくてもその反りが十分に抑制されるとともに、屈曲変位も抑制することができる。したがって、薄膜圧電体素子１２ｂは、ＨＧＡに適したものとなっている。
【０１１２】
また、薄膜圧電体素子１２ｂは、下部密着膜１６ａと、上部密着膜１６ｂとを有しているから、下部電極膜１７、圧電体膜１３および上部電極膜２７の密着性が高められている。しかも、圧電体膜１３の凹凸面１３Ａが凹凸構造を有し、上部密着膜１６ｂおよび上部電極膜２７もこれと同様の凹凸構造を有している。すると、各膜が平坦である場合よりも、他の膜との接触面積が拡大されているため、膜同士の密着性がより高められている。
【０１１３】
（ヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置）
まず、前述した図５とともに、図１５〜図１８を参照して本発明に関連するＨＧＡの構造について説明する。ここで、図１５は本発明に関連するＨＧＡ１０１の全体を表側からみた斜視図、図１６はＨＧＡ１０１の要部を表側からみた斜視図である。図１７はＨＧＡ１０１を構成するサスペンション５０の要部を表側からみた斜視図である。また、図１８はフレクシャ１０６の薄膜圧電体素子１２ｂが固着されている部分を拡大して示した斜視図である。
【０１１４】
そして、ＨＧＡ１０１は図１５に示したように、サスペンション５０と、ヘッドスライダ６０とを有している。サスペンション５０は、ベースプレート１０２と、ロードビーム１０３と、フレクシャ１０６と、図示しないダンパーとを有し、これらが溶接等により接合一体化された構造を有している。
【０１１５】
ベースプレート１０２はサスペンション５０を後述するハードディスク装置２０１の駆動アーム２０９に固定するための部品であって、ステンレス等の金属を用いて形成されている。
【０１１６】
ロードビーム（Load beam）１０３はベースプレート１０２に固定されている。ロードビーム１０３はベースプレート１０２から離れるにしたがい幅が漸次狭まる形状を有している。ロードビーム１０３はヘッドスライダ６０をハードディスク装置２０１の後述するハードディスク２０２に押し付ける力を発生する荷重曲げ部を有している。
【０１１７】
そして、フレクシャ１０６は、図１５〜図１８に示したように、フレクシャ基板１０４と、ベース絶縁層５と、接続配線１１１と、薄膜圧電体素子１２ａ，１２ｂとを有し、さらに後述する保護絶縁層２５を有している。フレクシャ１０６は、フレクシャ基板１０４上にベース絶縁層５が形成され、その上に接続配線１１１および薄膜圧電体素子１２ａ，１２ｂが固着された構造を有している。さらに、接続配線１１１および薄膜圧電体素子１２ａ，１２ｂを被覆するように、保護絶縁層２５が形成されている。
【０１１８】
フレクシャ１０６は、ベース絶縁層５の表面に接続配線１１１に加えて薄膜圧電体素子１２ａ，１２ｂが固着されたことによって圧電素子付きになった圧電素子付き構造を有している。
【０１１９】
また、フレクシャ１０６は、先端側（ロードビーム１０３側）にジンバル部１１０を有している。ジンバル部１１０には、ヘッドスライダ６０が搭載される舌部１１９が確保され、その舌部１１９よりも先端側に複数の接続パッド１２０が形成されている。接続パッド１２０はヘッドスライダ６０の図示しない電極パッドに電気的に接続されている。
【０１２０】
このフレクシャ１０６は、薄膜圧電体素子１２ａ，１２ｂを伸縮させ、これに伴い、舌部１１９の外側に張り出したステンレス部分（アウトリガー部分ともいう）を伸縮させる。これにより、ヘッドスライダ６０の位置が、図示しないディンプルを中心にしてごく僅かに動くことで、ヘッドスライダ６０の微小な位置制御が行われる。
【０１２１】
フレクシャ基板１０４は、フレクシャ１０６の全体を支える基板であって、ステンレスを用いて形成されている。その裏面がベースプレート１０２と、ロードビーム１０３に溶接によって固定されている。フレクシャ基板１０４は図１５に示したように、ロードビーム１０３およびベースプレート１０２の表面に固定されるセンター部１０４ａと、ベースプレート１０２から外側に延びる配線部１０４ｂとを有している。
【０１２２】
ベース絶縁層５は、フレクシャ基板１０４の表面を被覆している。ベース絶縁層５は例えばポリイミドを用いて形成され、５μｍ〜１０μｍ程度の厚さを有している。また、ベース絶縁層５は、図１７に詳しく示したように、ロードビーム１０３上に配置される部分が二股に分かれて、その一方が第１の配線部５ａ、他方が第２の配線部５ｂとなっている。そのそれぞれの表面に薄膜圧電体素子１２ａと、薄膜圧電体素子１２ｂとが固着されている。薄膜圧電体素子１２ａ、１２ｂにおける前述した上部端子電極１９ａ，下部端子電極１９ｂが電極パッド１１８，１１８ｂに接続されている。電極パッド１１８，１１８ｂは接続配線１１１に接続されている。
【０１２３】
接続配線１１１は、第１の配線部５ａ，第２の配線部５ｂのそれぞれの表面に複数本ずつ形成されている。各接続配線１１１は、銅などの導体を用いて形成されている。各接続配線１１１は、それぞれの一端側が薄電極パッド１１８ａ，１１８ｂまたは各接続パッド１２０に接続されている。
【０１２４】
そして、ヘッドスライダ６０には、データの記録再生を行う図示しない薄膜磁気ヘッドが形成されている。また、ヘッドスライダ６０には、図示しない複数の電極パッドが形成され、その各電極パッドが接続パッド１２０に接続されている。
【０１２５】
次に、図１９を参照してハードディスク装置について説明する。図１９は、上述のＨＧＡ１０１を備えたハードディスク装置２０１を示す斜視図である。ハードディスク装置２０１は、高速回転するハードディスク（磁気記録媒体）２０２と、ＨＧＡ１０１とを有している。ハードディスク装置２０１は、ＨＧＡ１０１を作動させて、ハードディスク２０２の記録面に、データの記録および再生を行う装置である。ハードディスク２０２は、複数枚（図では４枚）のディスクを有している。各ディスクは、それぞれの記録面がヘッドスライダ６０に対向している。
【０１２６】
ハードディスク装置２０１は、アセンブリキャリッジ装置２０３によって、ヘッドスライダ６０をトラック上に位置決めする。このヘッドスライダ６０に図示しない薄膜磁気ヘッドが形成されている。また、ハードディスク装置２０１は、複数の駆動アーム２０９を有している。各駆動アーム２０９は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２０５によってピボットベアリング軸２０６を中心に回動し、ピボットベアリング軸２０６に沿った方向にスタックされている。そして、各駆動アーム２０９の先端にＨＧＡ１０１が取りつけられている。
【０１２７】
さらに、ハードディスク装置２０１は、記録再生を制御する制御回路（control  circuit）２０４を有している。
【０１２８】
ハードディスク装置２０１は、ＨＧＡ１０１を回転させると、ヘッドスライダ６０がハードディスク２０２の半径方向、すなわち、トラックラインを横切る方向に移動する。
【０１２９】
このようなＨＧＡ１０１およびハードディスク装置２０１は、前述した薄膜圧電体素子１２ａ，１２ｂを用いて製造されているから、より広範囲の印加電圧に対して直線性の高い安定した位置制御が行える。また、薄膜圧電体素子１２ａ，１２ｂの反りが抑制されているため、その搭載（ベース絶縁層５への固着）が容易に行える。さらに、従来の薄膜圧電体素子を用いた場合に比べ、長手方向の変位を効率良く発生させることができ、薄膜磁気ヘッドの位置を効果的に調整できる。
【０１３０】
（インクジェットヘッド）
次に、インクジェットヘッドについて、図２０を参照して説明する。
【０１３１】
図２０は、インクジェットヘッド３０１の概略の構成を示した断面図である。インクジェットヘッド３０１は、薄膜圧電体素子３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃを用いて製造されている。インクジェットヘッド３０１は、ヘッド本体部３０２と、薄膜圧電体素子３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃとを有している。
【０１３２】
ヘッド本体部３０２は、インク流路構造体３０３と、振動部材３０５とを有している。
【０１３３】
インク流路構造体３０３は、複数（図２０では３個）のノズル３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃおよびインク流路３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃが形成された基板３０３Ａを備え、各ノズル３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃおよびインク流路３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃに対応するようにして、複数のインク室３０６ａ，３０６ｂ，３０６ｃが形成されている。各インク室３０６ａ，３０６ｂ，３０６ｃは、側壁部３０７によって仕切られ、そのそれぞれがインク流路３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃを介してノズル３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃに連通している。各インク室３０６ａ，３０６ｂ，３０６ｃには図示しないインクが納められる。インク流路構造体３０３は、樹脂、金属、シリコン（Ｓｉ）基板、ガラス基板、セラミックスなどの様々な材料を用いて製造することができる。
【０１３４】
振動部材３０５は、複数のインク室３０６ａ，３０６ｂ，３０６ｃを覆うようにインク流路構造体３０３に固着されている。振動部材３０５は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）などからなり、３．５μｍ程度の厚さを有している。そして、振動部材３０５の外側に、各インク室３０６ａ，３０６ｂ，３０６ｃに対応するようにして、薄膜圧電体素子３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃが固着されている。薄膜圧電体素子３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃは、接着剤３１３を用いて振動部材３０５に固着されている。
【０１３５】
各薄膜圧電体素子３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃは、前述した薄膜圧電体素子１２ｂと同じ構成を有している。また、各薄膜圧電体素子３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃは、図示しない電極端子を有している。各電極端子には図示しない配線が接続されている。
【０１３６】
ヘッド本体部３０２およびインクジェットヘッド３０１は、次のようにして製造することができる。まず、基板３０３Ａに機械加工によってノズル３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃおよびインク流路３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃを形成する。次に、インク室３０６ａ，３０６ｂ，３０６ｃが機械加工またはエッチングによって形成された側壁部３０７を基板３０３Ａに固着する。または側壁部３０７がめっきによって基板３０３Ａに形成される。すると、インク流路構造体３０３が製造される。その後、振動部材３０５をインク流路構造体３０３に固着すると、ヘッド本体部３０２が製造される。
【０１３７】
そして、前述した下地膜１５とともに基板を研磨やエッチング等によって除去して、薄膜圧電体素子３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃを製造し、これらをエポキシ樹脂等の接着剤３１３を用いて振動部材３０５に固着する。すると、インクジェットヘッド３０１が製造される。
【０１３８】
こうして製造されるインクジェットヘッド３０１について、図示しない電源から配線および電極端子を通じて薄膜圧電体素子３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃに電力を供給すると、図２０に示すように、例えば、薄膜圧電体素子３１２ｂの変形によって、振動部材３０５に湾曲部３０５ｄが形成される。すると、各インク室３０６ａ，３０６ｂ，３０６ｃに納められているインクが押し出され、そのインクがインク流路３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃおよびノズル３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃを介して吐出される。
【０１３９】
薄膜圧電体素子３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃは、前述した薄膜圧電体素子１２ｂと同様に抗電界が大きくなっているため、より広範囲の印加電圧に対して直線性の高い安定した動作を行う。また、前述した薄膜圧電体素子１２ｂと同様に反りが抑制されているため、振動部材３０５への固着が容易に行える。
【０１４０】
また、インクジェットヘッド３０１は、従来のように、シリコン基板上に下部電極膜、圧電体膜、上部電極膜を形成し、そのシリコン基板上に反応性イオンエッチング等によってインク流路およびノズルを形成する場合に比べて、ヘッド本体部３０２における材料の制約が少なくなり、ヘッド本体部３０２に種々の材料を用いることができる。そのため、ヘッド本体部３０２を製造する際に反応性イオンエッチング等による加工よりもコストの低い方法を使用することができ、インクジェットヘッド３０１を容易に製造することができる。また、図示はしないが、ノズルとインク流路を別の基板を用いて製造した上で接合し、その後、薄膜圧電体素子を固着することによって、インクジェットヘッドを製造することもできる。この場合、例えば、ノズルは機械加工で製造し、インク流路はめっきで形成することもできる。
【０１４１】
（可変焦点レンズ）
次に、可変焦点レンズについて、図２１、図２２を参照して説明する。
【０１４２】
図２１は、本発明に関連する可変焦点レンズ４０１の概略の構成を示した平面図、図２２は同じく図２１の２２−２２線断面図である。可変焦点レンズ４０１は、レンズ本体部４１０と、２つの薄膜圧電体素子４１２，４１２とを有している。
【０１４３】
レンズ本体部４１０は、透明基板４０２と、金属性筐体４０３と、透明弾性体４０４と、透明ジェル状樹脂４０５と、金属リング部材４０６とを有している。
【０１４４】
透明基板４０２は、ガラス等の透明な部材からなり、矩形状に形成されている。金属性筐体４０３は、透明基板４０２に沿った大きさを有する平面視矩形状の筒状体であって、内側が筒状空隙部４０３ａになっている。金属性筐体４０３は、例えばステンレスを用いて形成されている。透明弾性体４０４は、透明ポリマー等の透明で弾性を有し、容易に変形する材料からなり、金属性筐体４０３の筒状空隙部４０３ａに隙間なく嵌合している。また、透明弾性体４０４は、内側が円筒状空隙部４０４ａになっている。透明ジェル状樹脂４０５は、シリコーン樹脂等からなり、透明弾性体４０４の円筒状空隙部４０４ａに納められている。透明ジェル状樹脂４０５は、円筒状空隙部４０４ａの内壁に隙間なく嵌合することで円柱状を呈している。金属リング部材４０６は、適度な厚さを備えた円環状の部材であって、円筒状空隙部４０４ａ内において、透明ジェル状樹脂４０５の表面に載置されている。
【０１４５】
そして、薄膜圧電体素子４１２，４１２は、透明弾性体４０４を跨いで金属リング部材４０６と金属性筐体４０３とに架け渡され、その両者に図示しない接着剤を用いて固着されている。各薄膜圧電体素子４１２，４１２は、透明ジェル状樹脂４０５の中心を通る直線上に、その中心を挟んで対向するように並べられている。
【０１４６】
薄膜圧電体素子４１２、４１２は、前述した薄膜圧電体素子１２ｂと同じ構成を有している。また、各薄膜圧電体素子４１２、４１２は、図示しない電極端子を有している。各電極端子には図示しない配線が接続されている。
【０１４７】
以上の構成を有する可変焦点レンズ４０１は、次のようにして製造される。まず、前述した下地膜１５とともにシリコンウェハ２を研磨やエッチング等によって除去して、薄膜圧電体素子４１２，４１２を製造する。そして、その薄膜圧電体素子４１２，４１２を図示しない接着剤によってレンズ本体部４１０に固着すると、可変焦点レンズ４０１が製造される。
【０１４８】
このような可変焦点レンズ４０１について、各薄膜圧電体素子４１２、４１２に配線を通して電力を供給すると、各薄膜圧電体素子４１２、４１２が変形する。その変形に応じて金属リング部材４０６が押され、これによって、透明ジェル状樹脂４０５が変形する。こうして、可変焦点レンズ４０１では、焦点距離を変化させることができる。薄膜圧電体素子４１２は、前述した薄膜圧電体素子１２ｂと同様に抗電界が大きくなっているため、より広範囲の印加電圧に対して直線性の高い安定した動作を行う。また、前述した薄膜圧電体素子１２ｂと同様に反りが抑制されているため、レンズ本体部４１０への固着が容易に行える。
【０１４９】
（可変焦点レンズの変形例）
次に、可変焦点レンズの変形例について、図２３を参照して説明する。図２３は、変形例に係る可変焦点レンズ４５１の概略の構成を示した断面図である。可変焦点レンズ４５１は、レンズ本体部４５２と、薄膜圧電体素子４１２，４１２とを有している。
【０１５０】
レンズ本体部４５２は、透明ガラス基板４５３，４５３と、封止樹脂部材４５４と、透明ジェル状樹脂４５５とを有している。
【０１５１】
透明ガラス基板４５３，４５３は、厚さの薄い板状に形成され、適度に湾曲し得る程度の適度な弾性を有している。透明ガラス基板４５３，４５３は所定間隔を隔てて対向するように配置されている。透明ガラス基板４５３，４５３の間の周囲全体に封止樹脂部材４５４が固着されている。このような透明ガラス基板４５３，４５３、封止樹脂部材４５４によって密閉空間４５６が形成され、そこに透明ジェル状樹脂４０５と同様の透明ジェル状樹脂４５５が納められている。
【０１５２】
そして、薄膜圧電体素子４１２，４１２は、一方の透明ガラス基板４５３の外側に図示しない接着剤を用いて固着されている。これらの薄膜圧電体素子４１２も、前述の可変焦点レンズ４０１と同様に図示しない電極端子を有している。電極端子には図示しない配線が接続されている。この配線を通して薄膜圧電体素子４１２，４１２に電力を供給すると、薄膜圧電体素子４１２，４１２が変形する。その変形に応じて透明ガラス基板４５３が歪み（または撓み）、これによって、透明ジェル状樹脂４５５が変形する。こうして、可変焦点レンズ４５１では、焦点距離を変化させることができる。可変焦点レンズ４５１においても、薄膜圧電体素子４１２，４１２は、前述した薄膜圧電体素子１２ｂと同様に抗電界が大きくなっているため、より広範囲の印加電圧に対して直線性の高い安定した動作を行う。また、前述した薄膜圧電体素子１２ｂと同様に反りが抑制されているため、レンズ本体部４５２への固着が容易に行える。
【０１５３】
（脈波センサ）
次に、本発明に関連する脈波センサについて、図２４を参照して説明する。図２４は、本発明に関連する脈波センサ５０１の概略の構成を示した断面図である。脈波センサ５０１は、センサ本体部５０２と、薄膜圧電体素子５１２とを有している。
【０１５４】
センサ本体部５０２は、金属性筐体５０４と、封止部材５０５と、可撓性部材からなる振動板５０３と、金属パッド５０７と、配線部材５０９と、リード線５１０とを有している。
【０１５５】
金属性筐体５０４はアルミニウムやステンレス等の金属で形成されている。金属性筐体５０４は中央に凹部５０１ａが形成され、その周囲を取り囲むように壁部５０１ｂが形成された有底円筒状の部材である。封止部材５０５は、シリコーンゴム等の弾性を有する部材からなり、金属性筐体５０４の壁部５０１ｂと、振動板５０３との間に固着されている。振動板５０３は、直径が約１０ｍｍ程度で、厚さが０．１ｍｍ程度の円板状に形成されている。振動板５０３は、例えばステンレス等の金属を用いて変形可能に形成されている。
【０１５６】
金属パッド５０７は、Ａｕ，Ｃｒ，Ｃｕ等からなり、エポキシ樹脂等の接着剤５０６ｂを用いて振動板５０３の内側（凹部５０１ａ側）に固着されている。金属パッド５０７は、Ａｕ等からなる配線部材５０９によって、薄膜圧電体素子５１２に接続されている。また、金属パッド５０７は、はんだ５０８によって、リード線５１０にも接続されている。リード線５１０は図示しない電源に接続されている。
【０１５７】
そして、薄膜圧電体素子５１２は、エポキシ樹脂等の接着剤５０６ａを用いて振動板５０３の内側（凹部５０１ａ側）に固着されている。薄膜圧電体素子５１２は、前述した薄膜圧電体素子１２ｂと同じ構成を有している。また、薄膜圧電体素子５１２は、配線部材５０９が接続されている。
【０１５８】
このような脈波センサ５０１は、次のようにして使用する。振動板５０３を図示しない人の腕などの人体に接触させる。すると、その人体の脈動が振動板５０３に伝わり、振動板５０３が変形する。振動板５０３が変形すると、それに応じて薄膜圧電体素子５１２が変形し、その変形に応じた微弱な電気信号（脈波信号）が薄膜圧電体素子５１２から出力される。その電気信号は、配線部材５０９、金属パッド５０７およびリード線５１０を介して外部に出力される。これを図示しないアンプで増幅すると、脈波信号の波形を観測することができる。こうして、脈波センサ５０１によって、脈波信号を検出することができる。薄膜圧電体素子５１２は、前述した薄膜圧電体素子１２ｂと同様に抗電界が大きくなっているため、より広範囲の入力に対して直線性の高い電気出力が得られる。また、前述した薄膜圧電体素子１２ｂと同様に反りが抑制されているため、振動部材５０３への固着が容易に行える。
【０１５９】
なお、上記の説明では、センサとして、脈波センサを例にとって説明しているが、本発明は、圧力センサ、振動センサ、加速度センサ、荷重センサなど様々なセンサに適用可能である。
【０１６０】
以上の説明は、本発明の実施の形態についての説明であって、この発明の装置及び方法を限定するものではなく、様々な変形例を容易に実施することができる。又、各実施形態における構成要素、機能、特徴あるいは方法ステップを適宜組み合わせて構成される装置又は方法も本発明に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１６１】
本発明を適用することにより、より広範囲の印加電圧に対して安定した圧電特性が得られ、できるだけ広い範囲の印加電圧に対して直線性の優れた動作が行われるようにすることができる。本発明は、薄膜圧電体基板、薄膜圧電体素子およびその製造方法の分野で利用することができる。
【符号の説明】
【０１６２】
１…薄膜圧電体基板、２…シリコンウェハ、３…積層膜、１０…素子部、１２ａ，１２ｂ，１１２ｂ，３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃ，４１２，５１２…薄膜圧電体素子、１３…圧電体膜、１３Ａ…凹凸面、１４…応力均衡化膜、１９ａ…下部端子電極、１９ｂ…上部端子電極、２７，１２７…上部電極膜、５０…サスペンション、６０…ヘッドスライダ、１０１…ＨＧＡ、２０１…ハードディスク装置、３０１…インクジェットヘッド、３０２…ヘッド本体部、３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃ…ノズル、３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃ…インク流路、３０６ａ，３０６ｂ，３０６ｃ…インク室、４０１…可変焦点レンズ、４１０，４５２…レンズ本体部、４０５，４５５…透明ジェル状樹脂、５０１…脈波センサ、５０２…センサ本体部、５０３…振動板。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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