(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
進行波を発生させるレゾネータと、
前記レゾネータの表面に形成された第１電極層と、前記第１電極層上に形成された第１圧電薄膜と、前記第１圧電薄膜上に円周状に形成され、前記円周状の外周側に形成された引き出し電極と電気的に接続された上部電極と、前記円周状の内周側に形成された引き出し電極と電気的に接続されて前記上部電極と交互に並んで配置された上部電極とを有する複数に区画された第２電極層とで構成された積層構造を備えた圧電素子部と、
前記レゾネータの裏面に形成され、前記積層構造のいずれか１層と同一の積層構造を備え、前記圧電素子部に生じる内部応力を補償する応力補償膜と
を有することを特徴とする圧電薄膜振動子。
【請求項２】
請求項１記載の圧電薄膜振動子であって、
前記応力補償膜の前記積層構造は、前記レゾネータ裏面から前記複数に区画された第２電極層と同一の材料で形成された第２導電層と、前記第１圧電薄膜と同一の材料で形成された第２圧電薄膜と、前記第１電極層と同一の材料で形成された第１導電層とを有すること
を特徴とする圧電薄膜振動子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の圧電薄膜振動子であって、
前記応力補償膜は、前記レゾネータの反りをなくすこと
を特徴とする圧電薄膜振動子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圧電薄膜振動子であって、
前記応力補償膜の厚さは、前記圧電素子部の厚さとほぼ等しいこと
を特徴とする圧電薄膜振動子。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の圧電薄膜振動子であって、
前記レゾネータと前記応力補償膜との間に接着層を有すること
を特徴とする圧電薄膜振動子。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか１項に記載の圧電薄膜振動子であって、
前記第１導電層は前記レゾネータの板面に垂直な方向に見て前記複数に区画された第２電極層のそれぞれと重なる位置にパターニングされて複数形成されていること
を特徴とする圧電薄膜振動子。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の圧電薄膜振動子であって、
前記第１圧電薄膜は、前記第１電極上に形成されたエピタキシャル成長した膜であること
を特徴とする圧電薄膜振動子。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の圧電薄膜振動子であって、
前記外周側に形成された引き出し電極と電気的に接続された上部電極を２等分し、前記円周状の中心から半径方向に延びる仮想直線と、前記内周側に形成された引き出し電極と電気的に接続された上部電極を２等分し、前記中心から半径方向に延びる仮想直線との成す角度は、ほぼπ／５であること
を特徴とする圧電薄膜振動子。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の圧電薄膜振動子であって、
前記複数に区画された第２電極層と同一形状に形成され、前記第２電極層に隣接して配置された別の複数に区画された第２電極層をさらに有し、
前記複数に区画された第２電極層に備えられて前記別の複数に区画された第２電極層に隣接する前記上部電極を２等分し、前記円周状の中心から半径方向に延びる仮想直線と、前記別の複数に区画された第２電極層に備えられて前記複数に区画された第２電極層に隣接する上部電極を２等分し、前記円周状の中心から半径方向に延びる仮想直線との成す角度は、ほぼ３π／１０であること
を特徴とする圧電薄膜振動子。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の圧電薄膜振動子と、
隣り合う前記複数に区画された第２電極層に位相が半周期ずれた交流電圧を印加する交流電源と
を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の駆動装置を備えたステータと、
前記圧電薄膜振動子上に配置されたロータと
を有することを特徴とする圧電モータ。
【請求項１２】
第１基板の表面に第１電極層を形成し、前記第１電極層上に第１圧電薄膜を形成し、前記第１圧電薄膜上に第２電極層を形成して積層構造を形成し、
外周側に形成された引き出し電極と電気的に接続された上部電極と、内周側に形成された引き出し電極と電気的に接続された上部電極とが円周状に交互に並ぶ形状に前記第２電極層をパターニングして圧電素子部を形成し、
前記第１基板の裏面に前記積層構造と同一の積層構造を備え、前記圧電素子部に生じる内部応力を補償する応力補償膜を形成すること
を特徴とする圧電薄膜振動子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の圧電薄膜振動子の製造方法であって、
第２基板上に前記第１電極層と同一の材料で第１導電層を形成し、前記第１導電層上に前記第１圧電薄膜と同一の材料で第２圧電薄膜を形成し、前記第２圧電薄膜上に前記第２電極層と同一の材料で第２導電層を形成して前記応力補償膜を形成し、
前記応力補償膜を前記第１基板の裏面に接着層を介して貼り合わせること
を特徴とする圧電薄膜振動子の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の圧電薄膜振動子の製造方法であって、
前記応力補償膜の前記第２導電層側を前記第１基板の裏面に貼り合わせること
を特徴とする圧電薄膜振動子の製造方法。
【請求項１５】
請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の圧電薄膜振動子の製造方法であって、
前記応力補償膜の形成後に前記第２電極層を前記形状にパターニングすること
を特徴とする圧電薄膜振動子の製造方法。
【請求項１６】
請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の圧電薄膜振動子の製造方法であって、
前記第１導電層又は第２導電層を、前記第２電極層とほぼ同一形状にパターニングすること
を特徴とする圧電薄膜振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜形成技術を用いて形成された圧電素子を備えた圧電薄膜振動子およびその製造方法、並びにそれを用いた駆動装置および圧電モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子の圧電効果を利用した圧電薄膜振動子は、超音波モータ（圧電モータ）や圧電アクチュエータなどに用いられている。圧電薄膜振動子は、レゾネータとレゾネータ上に形成された圧電素子とを有している。圧電素子は一般に、一対の電極と電極間に狭持された圧電薄膜とを有している。圧電素子は、蒸着装置やスパッタリング装置、あるいはＣＶＤ装置などを用いた薄膜形成技術で形成することができる。
【０００３】
ところで、圧電薄膜振動子で生じさせる振動の振幅を大きくするには、圧電薄膜の膜厚を相対的に厚くしたり、レゾネータの板厚を相対的に薄くしたりする必要がある。しかしながら、薄膜形成技術では、室温に比してはるかに高温でレゾネータ上に圧電素子を成膜するため、室温（例えば２５℃）に戻すと、圧電薄膜振動子内にはレゾネータと圧電素子との線膨張係数の差に基づく内部応力が発生する。当該振動子の振動振幅を大きくさせようとして圧電薄膜の膜厚とレゾネータの板厚の差が大きくなると、当該内部応力により圧電薄膜振動子に反り等の変形が生じてしまう。圧電薄膜振動子に反りが生じてしまうと、当該振動子で発生させたたわみ進行波による回転力を十分に伝達できなくなってしまうという問題が生じる。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２２３８２４号公報
【特許文献２】特開２０００−３３２５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、反りのない圧電薄膜振動子およびその製造方法、並びにそれを用いた駆動装置および圧電モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、進行波を発生させるレゾネータと、前記レゾネータの表面に形成された第１電極層と、前記第１電極層上に形成された第１圧電薄膜と、前記第１圧電薄膜上に形成された複数に区画された第２電極層とで構成された積層構造を備えた圧電素子部と、前記レゾネータの裏面に形成され、前記積層構造のいずれか１層と同一の積層構造を備え、前記圧電素子部に生じる内部応力を補償する応力補償膜とを有することを特徴とする圧電薄膜振動子によって達成される。
【０００７】
上記本発明の圧電薄膜振動子であって、前記応力補償膜の前記積層構造は、前記レゾネータ裏面から前記複数に区画された第２電極層と同一の材料で形成された第２導電層と、前記第１圧電薄膜と同一の材料で形成された第２圧電薄膜と、前記第１電極層と同一の材料で形成された第１導電層とを有することを特徴とする。
【０００８】
上記本発明の圧電薄膜振動子であって、前記応力補償膜は、前記レゾネータの反りをなくすことを特徴とする。
【０００９】
上記本発明の圧電薄膜振動子であって、前記応力補償膜の厚さは、前記圧電素子部の厚さとほぼ等しいことを特徴とする。
【００１０】
上記本発明の圧電薄膜振動子であって、前記レゾネータと前記応力補償膜との間に接着層を有することを特徴とする。
【００１１】
上記本発明の圧電薄膜振動子であって、前記第１導電層は前記レゾネータの板面に垂直な方向に見て前記複数に区画された第２電極層のそれぞれと重なる位置にパターニングされて複数形成されていることを特徴とする。
【００１２】
上記本発明の圧電薄膜振動子であって、前記第１圧電薄膜は、前記第１電極上に形成されたエピタキシャル成長した膜であることを特徴とする。
【００１３】
また、上記目的は、上記本発明の圧電薄膜振動子と、隣り合う前記複数に区画された第２電極層に位相が半周期ずれた交流電圧を印加する交流電源とを有することを特徴とする駆動装置によって達成される。
【００１４】
また、上記目的は、上記本発明の駆動装置を備えたステータと、前記圧電薄膜振動子上に配置されたロータとを有することを特徴とする圧電モータによって達成される。
【００１５】
また、上記目的は、第１基板の表面に第１電極層を形成し、前記第１電極層上に第１圧電薄膜を形成し、前記第１圧電薄膜上に第２電極層を形成して積層構造を形成し、前記第２電極層を所定の形状にパターニングして圧電素子部を形成し、前記第１基板の裏面に前記積層構造と同一の積層構造を備え、前記圧電素子部に生じる内部応力を補償する応力補償膜を形成することを特徴とする圧電薄膜振動子の製造方法によって達成される。
【００１６】
上記本発明の圧電薄膜振動子の製造方法であって、第２基板上に前記第１電極層と同一の材料で第１導電層を形成し、前記第１導電層上に前記第１圧電薄膜と同一の材料で第２圧電薄膜を形成し、前記第２圧電薄膜上に前記第２電極層と同一の材料で第２導電層を形成して前記応力補償膜を形成し、前記応力補償膜を前記第１基板の裏面に接着層を介して貼り合わせることを特徴とする。
【００１７】
上記本発明の圧電薄膜振動子の製造方法であって、前記応力補償膜の前記第２導電層側を前記第１基板の裏面に貼り合わせることを特徴とする。
【００１８】
上記本発明の圧電薄膜振動子の製造方法であって、前記応力補償膜の形成後に前記第２電極層を所定の形状にパターニングすることを特徴とする。
【００１９】
上記本発明の圧電薄膜振動子の製造方法であって、前記第１導電層又は第２導電層を、前記第２電極層とほぼ同一形状にパターニングすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、反りのない圧電薄膜振動子およびその製造方法、並びにそれを用いた駆動装置および圧電モータが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
〔第１の実施の形態〕
本発明の第１の実施の形態による圧電薄膜振動子およびその製造方法、並びにそれを用いた駆動装置および圧電モータについて図１乃至図８を用いて説明する。図１は本実施の形態による圧電薄膜振動子の構成を示す斜視図である。図２は、本実施の形態による圧電薄膜振動子６の平面図である。また、図３は図２のＡ−Ａ線で切断した圧電薄膜振動子６の断面図である。図４は図２のＢ−Ｂ線で切断した断面を模式的に示す図である。図１乃至図３に示すように本実施の形態による圧電薄膜振動子６は、進行波を発生させるレゾネータ４と、レゾネータ４の表面に形成された下部電極（第１電極層）３と、下部電極３上に形成された第１圧電薄膜２と、第１圧電薄膜２上に形成された複数の上部電極（複数に区画された第２電極層）１ａ〜１ｄおよび１１ａ〜１１ｄとで構成された積層構造を備えた圧電素子部９と、レゾネータ４の裏面に形成され、積層構造のいずれか１層と同一の積層構造を備え、圧電素子部９に生じる内部応力を補償する応力補償膜８とを有している。
【００２２】
圧電薄膜振動子６は薄板状に形成されて、円形状の外周を有している。圧電薄膜振動子６の中央部には中心が圧電薄膜振動子６の外周円６ａの中心にほぼ一致する円形状の貫通孔５が形成されている。レゾネータ４は、例えばシリコン単結晶で形成され、板厚は数十μｍ〜１ｍｍ程度である。レゾネータ４表面にはエピタキシャル膜である下部電極３が形成されている。下部電極３は、例えばＰｔで形成され、膜厚は例えば０．１〜０．３μｍである。また、レゾネータ４と下部電極３との間には、不図示のバッファ層が形成されている。バッファ層は、レゾネータ４表面から例えば厚さ０．０１μｍのＺｒＯ２膜と厚さ０．０４μｍのＹ２Ｏ３膜とを有している。下部電極３上にはチタン酸ジルコン酸鉛などから構成されるエピタキシャル膜である圧電薄膜２が形成されている。圧電薄膜２の膜厚は、例えば２．５μｍである。
【００２３】
圧電薄膜２上には上部電極部１および１１が形成されている。上部電極部１は同一形状の上部電極１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを有している。同様に、上部電極部１１は上部電極１ａ〜１ｄと同一形状の上部電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを有している。上部電極１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄおよび上部電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは圧電薄膜振動子６の外周円６ａ側がそれぞれ円弧状に形成された扇形の形状を有している。上部電極１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄおよび上部電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄはこの順に円周状に時計回りに配置されている。上部電極１ａ〜１ｄおよび１１ａ〜１１ｄは、例えばＰｔで形成され、膜厚は例えば０．２μｍである。
【００２４】
上部電極１ａ〜１ｄの各隣接電極間には電極同士を絶縁するスリット１７が形成されている。圧電薄膜振動子６の中心（図２中、外周円６ａの中心）から半径方向に延びて上部電極１ａを２等分する仮想直線と、上部電極１ｂを２等分する仮想直線とが成す角度θ１は、ほぼπ／５（ｒａｄ）になっている。同様に上部電極１ｂを２等分する仮想直線と、上部電極１ｃを２等分する仮想直線との成す角度θ２は、ほぼπ／５になっている。また、上部電極１ｃを２等分する仮想直線と、上部電極１ｄを２等分する仮想直線との成す角度θ３もほぼπ／５になっている。
【００２５】
上部電極１１ａ〜１１ｄの各隣接電極間には、電極同士を絶縁するスリット１７が形成されている。圧電薄膜振動子６の中心（図２中、外周円６ａの中心）から半径方向に延びて上部電極１１ａを２等分する仮想直線と、上部電極１１ｂを２等分する仮想直線とが成す角度θ５は、ほぼπ/５（ｒａｄ）になっている。同様に上部電極１１ｂを２等分する仮想直線と、上部電極１１ｃを２等分する仮想直線との成す角度θ６は、ほぼπ／５になっている。また、上部電極１１ｃを２等分する仮想直線と、上部電極１１ｄを２等分する仮想直線との成す角度θ７もほぼπ／５になっている。
【００２６】
上部電極１ｄを２等分する仮想直線と、上部電極１１ａを２等分する仮想直線との成す角度θ４は、ほぼπ／２（ｒａｄ）になっている。すなわち、角度θ４は角度θ１のほぼ２．５倍になっている。また、上部電極１１ｄを２等分する仮想直線と、上部電極１ａを２等分する仮想直線との成す角度θ８は、ほぼ３π／１０（ｒａｄ）になっている。すなわち、角度θ８は角度θ１のほぼ１．５倍になっている。
【００２７】
ところで、圧電素子部９は、薄膜形成技術を用いて室温（２５℃）よりはるかに高温でレゾネータ４表面に形成される。レゾネータ４と圧電素子部９との線膨張係数は異なるため、高温状態で平面形状のレゾネータ４表面に圧電素子部９を形成しても、室温に戻すと、圧電薄膜振動子６内にはレゾネータ４と圧電素子部９との線膨張係数の差に基づく内部応力（曲げ応力）が発生する。一般に、圧電素子部９の線膨張係数の方がレゾネータ４の線膨張係数よりも小さいため、圧電素子部９には、全体として引張り応力が生じている。これにより、圧電薄膜振動子６には、レゾネータ４表面側が凸になり、レゾネータ４裏面側が凹になる反りが生じる。なお、線膨張係数差以外に内部応力が生じる原因としては、スパッタリング法による成膜時のガス打ち込みによる膜自身の応力（通常圧縮応力となる）や、格子定数の不一致により積層構造の界面および界面付近に生じる応力などがある。
【００２８】
上記の問題を解決するため、本実施の形態による圧電薄膜振動子６では、図３に示すように、圧電素子部９の積層構造と同一の積層構造を備え、圧電素子部９に生じる内部応力（引張り応力）を補償する応力補償膜８が、接着層４０を介してレゾネータ４裏面に貼り合わされている。応力補償膜８の積層構造は、レゾネータ４裏面から第２金属層（第２導電層）２１と、第２圧電薄膜２２と、第１金属層（第１導電層）２３とを有している。
【００２９】
第２金属層２１は、上部電極１ａ〜１ｄおよび１１ａ〜１１ｄと同一の材料で形成され、ほぼ同一の膜厚を有している。また、第２圧電薄膜２２は、圧電薄膜２と同一の材料で形成され、ほぼ同一の膜厚および膜面積を有している。同様に、第１金属層２３は下部電極３と同一の材料で形成され、ほぼ同一の膜厚および膜面積を有している。従って、応力補償膜８の厚さは、圧電素子部９の厚さとほぼ等しくなっている。
【００３０】
本実施の形態によれば、レゾネータ４の裏面に圧電素子部９と同一の積層構造を備え、かつ同一の材料で形成され、ほぼ同一の厚さの応力補償膜８が形成されているので、曲げモーメントがほぼ０となり、反りのない圧電薄膜振動子６を実現することができる。
【００３１】
圧電薄膜振動子６の反り量の許容範囲は、圧電薄膜振動子６の用途やレゾネータ４の外径によって変わるが、一般的に１００μｍより小さいことが好ましく、０〜５０μｍであることがより好ましい。また、レゾネータ４の外径に対して、１％以下の大きさの反り量であることが好ましく、０．５％以下であることがより好ましい。
【００３２】
一例を挙げると、レゾネータ４の外径寸法が約１インチ（２５．４ｍｍ）で、厚さが１００μｍの場合、応力補償膜８が形成されていない従来の圧電薄膜振動子６の反り量は約３００μｍとなる。反り量は、圧電薄膜振動子６の中心を水平盤に接触させ、水平盤から最も離れた圧電薄膜振動子６の点と水平盤との距離を計測して求めている。一方、本実施の形態による応力補償膜８が形成されている圧電薄膜振動子６の反り量は約３０μｍとなる。応力補償膜８が形成されている圧電薄膜振動子６では、反り量が大幅に減少される効果が得られる。
【００３３】
上部電極１ｄと上部電極１１ａとの間隙には、電極端子５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄおよび電極端子５７が形成されている。下部電極３上の圧電薄膜２を開口してコンタクトホール２４が形成され、電極端子５７がコンタクトホール２４を介して下部電極３に電気的に接続されている。下部電極３は電極端子５７を介してグランドに接続されている。
【００３４】
上部電極１ａ、１ｃは貫通孔５周囲近傍に形成された引き出し電極５３ａに電気的に接続されている。引き出し電極５３ａは電極端子５５ａに電気的に接続されている。上部電極１ｂ、１ｄは外周側に形成された引き出し電極５３ｂに電気的に接続されている。引き出し電極５３ｂは電極端子５５ｂに電気的に接続されている。
【００３５】
上部電極１１ａ、１１ｃは外周側に形成された引き出し電極５３ｄに電気的に接続されている。引き出し電極５３ｄは電極端子５５ｄに電気的に接続されている。上部電極１１ｂ、１１ｄは貫通孔５周囲近傍に形成された引き出し電極５３ｃに電気的に接続されている。引き出し電極５３ｃは電極端子５５ｃに電気的に接続されている。
【００３６】
ところで、エピタキシャル成長により形成される薄膜の結晶方位は下地の結晶方位と特定の関係にある方位に揃う。下部電極３はレゾネータ４であるシリコン単結晶基板の表面の（１００）面上にエピタキシャル成長により形成されている。下部電極３は＜１００＞方向に配向している。そして、下部電極３上に圧電薄膜２がエピタキシャル成長により形成されている。圧電薄膜２は＜００１＞方向に配向しており、ｃ面単一配向となっている。従って、圧電薄膜２の分極方向は圧電薄膜振動子６の基板面法線方向に揃っている（図４中、分極方向を矢の先端が下を向いている複数の矢印で模式的に示す）。圧電薄膜２の分極方向が所定の方向に揃っているため、良好な圧電特性の圧電薄膜２が得られるとともに、分極処理が不要になるので圧電素子部９の製造工程が簡素になり、低コストで高歩留まりで良好な圧電特性を備えた圧電薄膜振動子６が得られる。
【００３７】
図４に示すように、下部電極３をグランド電位に維持して、上部電極１ａ、１ｃに正極性電圧（図４中、「＋」で示す）を印加すると、上部電極１ａ、１ｃと下部電極３との間の圧電薄膜２ａ、２ｃには、図４であって矢の先端が向き合う２つの矢印で示すように圧縮力が生じる。これにより、レゾネータ４の圧電薄膜２ａ、２ｃ近傍は図４の下方に凸状に反る。一方、上部電極１ｂ、１ｄに負極性電圧（図４中、「−」で示す）を印加すると、上部電極１ｂ、１ｄと下部電極３との間の圧電薄膜２ｂ、２ｄには、図４であって矢の先端が互いに逆方向を向く２つの矢印で示すように伸張力が生じる。これにより、レゾネータ４の圧電薄膜２ｂ、２ｄ近傍は図４の上方に凸状に反る。
【００３８】
逆に、上部電極１ａ、１ｃに負極性電圧を印加すると、上部電極１ａ、１ｃと下部電極３との間に形成された圧電薄膜２ａ、２ｃに伸張力が生じる。これにより、レゾネータ４の圧電薄膜２ａ、２ｃ近傍は図４の上方に凸状に反る。また、上部電極１ｂ、１ｄに正極性電圧を印加すると、上部電極１ｂ、１ｄと下部電極３との間に形成された圧電薄膜２ｂ、２ｄには圧縮力が生じる。これにより、レゾネータ４の圧電薄膜２ｂ、２ｄ近傍は図４の下方に凸状に反る。
【００３９】
円弧状に並ぶ上部電極１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに上述のように上部電極１ａ、１ｃと、上部電極１ｂ、１ｄとに互いに逆極性の電圧を印加することにより、レゾネータ４の上部電極１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに対応する領域には凹凸状のたわみが発生する。
【００４０】
上部電極１ａ、１ｃと下部電極３との間に実効値３．３Ｖの交流電圧Ｖ１＝Ａｓｉｎ（ωｔ）（Ｖ）（ここで、Ａは最大振幅、ωは角振動数、ｔは時間）を印加し、上部電極１ｂ、１ｄと下部電極３との間に交流電圧Ｖ２＝Ａｓｉｎ（ωｔ＋π）（Ｖ）を印加すると、圧電薄膜２ａ、２ｃには伸張力と圧縮力とが周波数ｆ１＝ω／２π（Ｈｚ）で繰り返されるたわみ振動が発生する。一方、圧電薄膜２ｂ、２ｄには圧電薄膜２ａ、２ｃでのたわみ振動と同じ周波数ｆ１で位相がπ（半周期）だけずれたたわみ振動が発生する。
【００４１】
これらのたわみ振動はレゾネータ４全体に伝播して、周波数ｆ１＝ω／２π（Ｈｚ）で圧電薄膜振動子６の基板面法線方向に振動する定在波となる。このとき、圧電薄膜振動子６の外周円６ａにおける定在波の波長は、外周円６ａの長さの１／５である。
【００４２】
一方、上部電極１１ａ、１１ｃと下部電極３との間に実効値３．３Ｖの交流電圧Ｖ３＝Ａｓｉｎ{ωｔ−（π／２）}（Ｖ）を印加し、上部電極１１ｂ、１１ｄと下部電極３との間にＶ４＝Ａｓｉｎ{ωｔ＋（π／２）}（Ｖ）を印加すると、上部電極１１ａ〜１１ｄと下部電極３との間の圧電薄膜２には周波数ｆ１＝ω／２π（Ｈｚ）で繰り返されるたわみ振動と、当該たわみ振動と同じ周波数ｆ１で位相がπだけずれたたわみ振動が発生する。
【００４３】
これらのたわみ振動はレゾネータ４全体に伝播して、周波数ｆ１＝ω／２π（Ｈｚ）で圧電薄膜振動子６の基板面法線方向に振動する定在波となる。このとき、圧電薄膜振動子６の外周円６ａにおける定在波の波長は、外周円６ａの長さの１／５である。
【００４４】
上部電極部１に印加される交流電圧で発生する定在波の位相と上部電極部１１に印加される交流電圧で発生する定在波の位相とはπ／２異なっている。位相がπ／２異なる２つの定在波の干渉により圧電薄膜振動子６全体にたわみ進行波が発生する。たわみ進行波の進行方向は圧電薄膜振動子６の円周方向（図２中、外周円６ａの半径方向と垂直な方向）である。本実施の形態によれば、圧電薄膜振動子６は応力補償膜８を有しているので、電圧無印加時には反りがなく平坦であり、電圧印加時に発生するたわみ進行波も平坦な面を基準に形成される。
【００４５】
次に、本実施の形態による圧電薄膜振動子の製造方法について図５および図６を参照して説明する。なお、図５および図６では図３に示した圧電薄膜振動子６の断面の右半分を示している。
【００４６】
圧電薄膜振動子６の作製には、以下に説明する蒸着法およびスパッタリング法を用いるのが好ましい。まず、不図示の蒸着装置のホルダに、Ｓｉ単結晶基板（第１基板）１４を（１００）面が露出するようにセットする（図５(ａ)参照。）。ここで、基板表面１４ａは、鏡面仕上げのウエハを用い基板表面１４ａをエッチング洗浄しておくことが好ましい。具体的には、４０％フッ化アンモニウム水溶液等によりエッチング洗浄する。また、清浄化されたＳｉ単結晶基板１４は極めて反応性が高いため、所定の表面処理を施して、汚染などから保護することが好ましい。
【００４７】
次に、Ｓｉ単結晶基板１４の基板表面１４ａに、厚さ０．０１μｍのＺｒＯ２膜及び厚さ０．０４μｍのＹ２Ｏ３膜を蒸着法により順次エピタキシャル成長して不図示の酸化物膜（バッファ層）を形成する。ここで、ＺｒＯ２膜は、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）で構成されたエピタキシャル膜であり、Ｙ２Ｏ３膜は、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）で構成されたエピタキシャル膜である。より具体的には、４００℃以上に加熱されたＳｉ単結晶基板１４の表面１４ａに、ガス供給装置によって得られる酸素雰囲気下で、Ｚｒ蒸発部からＺｒを供給して厚さ０．０１μｍのＺｒＯ２膜をエピタキシャル成長させ、次いで、Ｙ蒸発部からＹを供給して、厚さ０．０４μｍのＹ２Ｏ３膜をエピタキシャル成長させる。このようにしてエピタキシャル成長されたＺｒＯ２膜の膜面は（００１）面となり、Ｙ２Ｏ３膜の膜面は（１００）面となる。
【００４８】
なお、基板面積が１０ｃｍ２以上、たとえば直径２インチの大きな単結晶基板面に成膜する場合には、複数の吹き出し口を有するガス供給装置を用いて酸素ガスを基板付近に供給しながら、Ｓｉ単結晶基板１４をモータで回転させることにより、高酸素分圧を基板全面に供給することができ、大面積での均一な膜作製が可能となる。このとき、基板の回転数は、１０ｒｐｍ以上であることが望ましい。回転数が遅いと基板面内で膜厚の分布が生じるためである。この基板の回転数の上限は特にないが、通常は真空装置の機構上１２０ｒｐｍ程度である。
【００４９】
次に、Ｙ２Ｏ３膜上に厚さ０．１から０．３μｍの金属薄膜をエピタキシャル成長させ、下部電極（第１電極層）３を形成する（図５（ｂ）参照）。より具体的には、酸素プラズマ環境下で、上記Ｙ２Ｏ３エピタキシャル膜が形成されたＳｉ単結晶基板１４の上面に、Ｐｔ蒸発部からＰｔを供給して、Ｐｔで構成される厚さ０．０１から０．１μｍの金属薄膜を蒸着法を用いてエピタキシャル成長させ、その上にさらにスパッタリング法を用いてＰｔで構成される厚さ０．１から０．２μｍの金属薄膜をエピタキシャル成長させ、下部電極３を成膜する。このようにしてエピタキシャル成長されたＰｔ金属薄膜３は＜１００＞方向に配向している。
【００５０】
次に、下部電極３上に、厚さ０．０２μｍのＰＬＴ膜及び厚さ２．５μｍのＰＺＴ膜をスパッタリング法を用いて順次エピタキシャル成長して圧電薄膜（第１圧電薄膜）２を形成する（図５（ｃ）参照）。ここで、ＰＬＴ膜は、Ｌａをドープしたチタン酸鉛（ＰＬＴ）で構成されたエピタキシャル膜であり、ＰＺＴ膜は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で構成されたエピタキシャル膜である。これらのＰＬＴ膜及びＰＺＴ膜はいずれもペロブスカイト型結晶構造を有しており、その成長方向（厚さ方向）が＜００１＞方向のｃ面単一配向エピタキシャル膜であるか、または＜００１＞方向のドメインと＜１００＞方向のドメインが混在するドメイン構造のエピタキシャル膜で＜００１＞方向のドメインが優勢な膜である。
【００５１】
次に、圧電薄膜２上に厚さ０．２μｍのＰｔ金属薄膜をスパッタリング法を用いて成膜して第２電極層４１を形成する（図５（ｄ）参照）。以上の工程によって、下部電極３と圧電薄膜２および第２電極層４１がこの順に積層された積層構造１９が形成される。こうして形成されたＰＺＴ／ＰＬＴ／Ｐｔ／Ｙ２Ｏ３／ＺｒＯ２／Ｓｉ構造のエピタキシャル膜の方位関係は、一例としてＰＺＴとＰＬＴが共にｃ面単一配向の場合は、膜面に垂直な方向においてＰＺＴ＜００１＞／ＰＬＴ＜００１＞／Ｐｔ＜１００＞／Ｙ２Ｏ３＜１００＞／ＺｒＯ２＜００１＞／Ｓｉ＜１００＞を有し、面内方向においてＰＺＴ＜１００＞／／ＰＬＴ＜１００＞／／Ｐｔ＜１００＞／／Ｙ２Ｏ３＜１００＞／／ＺｒＯ２＜１００＞／／Ｓｉ＜１００＞を有する。ＰＺＴやＰＬＴがドメイン構造を有する場合には、ＰＺＴとＰＬＴの＜１００＞の一部が＜００１＞に置き換わり、＜００１＞の一部が＜１００＞に置き換わった方位関係となる（／／は方位の平行関係を示す）。
【００５２】
次に、フォトリソグラフィ法を用いて第２電極層４１を所定の形状にパターニングして上部電極部１および上部電極部１１を形成する（図５（ｅ）参照。図５(ｅ)では上部電極１ｃのみ図示している）。より具体的には、第２電極層４１上の全面にポジ型フォトレジストを塗布する。次いで、レジスト層をパターニングしてレジストパターンを形成し、レジストパターンをエッチングマスクとして第２電極層４１をエッチングし、上部電極部１および上部電極部１１を形成する。上部電極部１および上部電極部１１は円周状に配置される。以上の工程によって、下部電極（第１電極層）３と圧電薄膜（第１圧電薄膜）２と、上部電極部（複数に区画された第２電極層）１および１１とがこの順に積層された圧電素子部９が形成される。
【００５３】
次に、上部電極部１および１１側（上部電極１ｃ側）を表面が平坦なガラスやＳｉなどの基板に貼り付け、Ｓｉ単結晶基板１４の裏面をサンドブラスト法または研磨法、もしくはエッチング法により研削してＳｉ単結晶基板１４の板厚を５０μｍ〜１００μｍ、好適には５０μｍまで薄くしてレゾネータ４を形成する（図５（ｆ）参照）。
【００５４】
次に、図５（ｄ）に示す積層構造１９が形成されたＳｉ単結晶基板（第２基板）１４を別途用意する。すなわち、Ｓｉ単結晶基板１４上には、バッファ層（ＺｒＯ２膜及びＹ２Ｏ３膜）、下部電極３、圧電薄膜（ＰＬＴ膜、ＰＺＴ膜）２及び第２電極層４１にそれぞれ対応する、不図示のバッファ層（ＺｒＯ２膜、Ｙ２Ｏ３膜）、第１金属層２３、第２圧電薄膜２２（ＰＬＴ膜、ＰＺＴ膜）及び第２金属層２１がこの順に積層されている。第１金属層２３と第２圧電薄膜２２、および第２金属層２１とで応力補償膜８が構成される。応力補償膜８は、積層構造１９と同一の積層構造を備えている。
【００５５】
応力補償膜８が形成された基板の製造方法は、図５（ａ）〜図５（ｄ）に示す積層構造１９が形成された基板の製造方法と同一である。より具体的には、Ｓｉ単結晶基板（第２基板）１４上にＺｒＯ２膜及びＹ２Ｏ３膜をエピタキシャル成長してバッファ層を形成する。次に、バッファ層上に下部電極３と同一の材料で第１金属層（第１導電層）２３を形成する。次に、第１金属層２３上に圧電薄膜２と同一の材料で第２圧電薄膜２２を形成する。次に、第２圧電薄膜２２上に第２電極層４１と同一の材料で第２金属層（第２導電層）２１を形成して応力補償膜８を形成する。以上の工程によって当該基板（応力補償膜８が形成された基板）が形成される。当該基板の各層はそれぞれ対応する層と同一の成膜方法および膜厚で形成される。
【００５６】
次に、当該基板の第２金属層２１側を接着層４０を介してレゾネータ４の裏面に貼り合わせる（図６（ａ）参照）。接着層４０には、例えば熱硬化型接着剤ＶＰＡ−１００（新日本化学製）を用いる。この際、レゾネータ４板面に垂直な方向に見て圧電素子部９と応力補償膜８とが重なるように貼り合わせる。接着層４０の厚さは、１０μｍ以下が好適であり、本実施の形態では５μｍである。次に、貼り合わせた当該基板のＳｉ単結晶基板１４をエッチング等により除去する（図６（ｂ）参照）。
【００５７】
次に、レゾネータ４の中心部をサンドブラスト法またはフォトリソグラフィ法により研削して貫通孔５を形成する（図６（ｂ）では不図示）。以上の工程によって、レゾネータ４の表面に圧電素子部９が形成され、レゾネータ４の裏面には、積層構造１９と同一の積層構造を備え、圧電素子部９に生じる内部応力を補償する応力補償膜８が接着層４０を介して貼り合わされた圧電薄膜振動子６の製造が完了する。
【００５８】
本実施の形態による圧電薄膜振動子６の製造方法では、応力補償膜８はレゾネータ４とは別のＳｉ単結晶基板（第２基板）１４上に圧電素子部９と同一の工程で形成される。そのため、第２圧電薄膜２２および第１金属層２３は、それぞれ圧電薄膜２および下部電極３と同一の材料で形成され、ほぼ同一の膜厚と膜面積、および結晶方位を有する。また、第２金属層２１と上部電極部１および１１とは、同一の材料で形成されほぼ同一の膜厚を有する。そのため、圧電素子部９に生じる内部応力と応力補償膜８に生じる内部応力とがほぼ等しくなり、反りのない圧電薄膜振動子６が実現できる。
【００５９】
次に、本実施の形態による駆動装置について図７を用いて説明する。図７は本実施の形態による駆動装置の構成を示している。図７に示すように本実施の形態による駆動装置は圧電薄膜振動子６と交流電源部５１とを有している。交流電源部５１は交流電源５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄを有している。
【００６０】
交流電源５１ａは電極端子５５ａを介して上部電極１ａ、１ｃに電気的に接続されている。交流電源５１ｂは電極端子５５ｂを介して上部電極１ｂ、１ｄに電気的に接続されている。交流電源５１ｄは電極端子５５ｄを介して上部電極１１ａ、１１ｃに電気的に接続されている。交流電源５１ｃは電極端子５５ｃを介して上部電極１１ｂ、１１ｄに電気的に接続されている。
【００６１】
本実施の形態による駆動装置は後述する圧電モータに用いられるだけでなく、圧電薄膜振動子６上に液体または気体（たとえば空気）の流体を介して着脱式の回転式記録メディアを取り付け、流体の介在によって非接触で当該メディアを回転させる駆動力を付与することもできる。流体はたわみ進行波の進行方向と逆方向に移動し、当該メディアは流体の回転移動方向に倣って回転する。本実施の形態によれば、圧電薄膜振動子６は応力補償膜８を有しているので、反りがなく平坦である。従って、圧電薄膜振動子６と当該メディアとの距離を所望の値に保持することができる。
【００６２】
次に、本実施の形態による圧電モータについて図８を用いて説明する。図８は本実施の形態による圧電モータの構成を示す斜視図である。図８に示すように本実施の形態による圧電モータは本実施の形態による駆動装置（図８では圧電薄膜振動子６のみを図示してある）を備えたステータと、圧電薄膜振動子６上に配置されたロータ７とを有している。
【００６３】
ロータ７は薄板状に形成されて円形状の外周を有している。ロータ７の中央部にはロータ７の外周円７ａと中心がほぼ一致する円形状の貫通孔１５が形成されている。貫通孔５および貫通孔１５を不図示の円柱形状の軸（シャフト）が貫通し、ロータ７の回転軸は圧電薄膜振動子６の中心軸にほぼ一致している（図中、一点鎖線で示している）。本実施の形態による圧電モータでは圧電薄膜振動子６の上部電極部１形成面がロータ７と対向しているが、レゾネータ４形成面がロータ７と対向してもよい。
【００６４】
上述のように、位相がπ／２（ｒａｄ）異なる２つの定在波が干渉しあうことにより圧電薄膜振動子６全体にたわみ進行波が発生する。たわみ進行波の進行方向は圧電薄膜振動子６の円周方向（図８中、基板面内で外周円６ａの半径方向に直交する方向）である。圧電薄膜振動子６とロータ７とを圧接すると、ロータ７は摩擦により圧電薄膜振動子６に発生するたわみ進行波の進行方向と反対の方向に回転する。本実施の形態によれば、圧電薄膜振動子６は応力補償膜８を有しているので、反りがなく平坦である。従って、圧電薄膜振動子６で発生させたたわみ進行波による回転力（トルク）を十分にロータ７に伝達することができる。
【００６５】
〔第２の実施の形態〕
本発明の第２の実施の形態による圧電薄膜振動子１６について図９を用いて説明する。図９は本実施の形態による圧電薄膜振動子１６の構成を示す断面図である。なお、本実施の形態による圧電薄膜振動子１６の説明において、第１の実施の形態と同一の機能、作用を奏する構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６６】
図９に示すように、本実施の形態による圧電薄膜振動子１６は、進行波を発生させるレゾネータ４と、レゾネータ４の表面に形成された下部電極（第１電極層）３と、下部電極３上に形成された圧電薄膜２と、圧電薄膜２上に形成された複数の上部電極（複数に区画された第２電極層）１ａ〜１ｄおよび１１ａ〜１１ｄ（図９では上部電極１ｃ、１１ｂのみを示す）とで構成された積層構造を備えた圧電素子部９と、レゾネータ４の裏面に形成され、圧電素子部９の積層構造のいずれか１層と同一の積層構造を備え、圧電素子部９に生じる内部応力を補償する応力補償膜１８とを有している。
【００６７】
応力補償膜１８の積層構造は、レゾネータ４裏面から第２金属層（第２導電層）２１と、第２圧電薄膜２２と、第１金属層（第１導電層）３３とを有している。応力補償膜１８は、接着層４０を介してレゾネータ４裏面に貼り合わされている。
【００６８】
第１金属層３３は、上部電極１ａ〜１ｄおよび１１ａ〜１１ｄと同一形状にパターニングされている。従って、上部電極１ａ〜１ｄおよび１１ａ〜１１ｄのそれぞれの直下には、上部電極１ａ〜１ｄおよび１１ａ〜１１ｄと同一形状の複数の第１金属層３３のそれぞれが形成されている（図９では、そのうち上部電極１ｃおよび上部電極１１ｂの直下に形成された第１金属層３３のみを示す）。すなわち、第１金属層３３はレゾネータ４の板面に垂直な方向に見て上部電極１ａ〜１ｄおよび１１ａ〜１１ｄのそれぞれと重なる位置にパターニングされて複数形成されている。第１金属層３３は下部電極３と同一の材料で形成され、ほぼ同一の膜厚を有している。従って、応力補償膜１８の厚さは、圧電素子部９の厚さとほぼ等しくなっている。
【００６９】
第２金属層２１はグランドに接続されている。第１金属層３３と第２金属層２１との間には、直上の上部電極１ａ〜１ｄおよび１１ａ〜１１ｄと下部電極３との間に印加される交流電圧と同一の交流電圧が印加される。その結果、表面に形成された圧電薄膜２に圧縮力が生じた場合、その直下に形成された第２圧電薄膜２２には伸張力が生じる。
【００７０】
本実施の形態によれば、レゾネータ４の裏面に形成された応力補償膜１８も圧電素子部９と同様に圧電素子として用いることができる。従って、反りのない圧電薄膜振動子１６が得られるだけでなく、第１の実施の形態による圧電薄膜振動子６と比較して、たわみ進行波によって発生する回転運動のトルクが倍になり、たわみ進行波の振幅もほぼ倍になる効果が得られる。
【００７１】
圧電薄膜振動子１６の製造方法は、応力補償膜１８を接着層４０を介してレゾネータ４の裏面に貼り合わせ、Ｓｉ単結晶基板（第２基板）１４をエッチング等により除去する工程までは、図５（ａ）〜図６（ｂ）に示す圧電薄膜振動子６の製造方法と同一である。Ｓｉ単結晶基板１４を除去した後に、フォトリソグラフィ法を用いて第１金属層３３を上部電極１ａ〜１ｄおよび１１ａ〜１１ｄとほぼ同一形状にパターニングする。
【００７２】
次に、レゾネータ４の中心部をサンドブラスト法またはフォトリソグラフィ法により研削して貫通孔５を形成する。以上の工程によって、レゾネータ４の表面に圧電素子部９が形成され、レゾネータ４の裏面に圧電素子部９とほぼ同一形状の応力補償膜１８が接着層４０を介して貼り合わされた圧電薄膜振動子１６の製造が完了する。
【００７３】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、圧電素子部９に引張り応力が生じ、これによりレゾネータ４表面側が凸になり、レゾネータ４裏面側が凹になる反りが生じる圧電薄膜振動子６を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、圧電素子部９に圧縮応力が生じ、これによりレゾネータ４表面側が凹になり、レゾネータ４裏面側が凸になる反りが生じる圧電薄膜振動子６にももちろん適用できる。この場合、圧電素子部９と同様に圧縮応力を生じる応力補償膜８が用いられる。
【００７４】
また、上記実施の形態では、図１１（ａ）に示す扇形の形状の上部電極１ａ〜１ｄおよび上部電極１１ａ〜１１ｄを例に挙げたが、本発明はこれに限らず、図１１（ｂ）に示す台形状の上部電極１２１および図１１（ｃ）に示す矩形状の上部電極１３１を用いた場合にももちろん適用できる。
【００７５】
上部電極に矩形状の上部電極１３１を用いる場合、上部電極１３１に印加される電圧によって発生する定在波の腹が矩形状の上部電極１３１の内部に形成されることが好ましい。より好適には、定在波の腹が矩形状の上部電極１３１の中心と一致することが好ましい。
【００７６】
さらに上記実施の形態では、上部電極部１および上部電極部１１が分離して形成された圧電薄膜振動子６を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、さらに圧電薄膜２が分離して形成された圧電薄膜振動子６にももちろん適用できる。
【００７７】
また、上記実施の形態では円板状のレゾネータで回転するたわみ進行波を発生させているが、本発明はこれに限られない、たとえば、薄板長方形状のレゾネータの一表面にエピタキシャル成長させた下部電極および圧電薄膜を形成し、その上に直線状に離散的に並ぶ上部電極を設けてもよい。こうすることにより、直線状に進行するたわみ進行波を発生させたリニア駆動を実現できる。
【００７８】
さらに、上記実施の形態ではレゾネータ４がシリコン単結晶基板で形成された圧電薄膜振動子を例に説明したが、本発明はこれに限らず、Ｓｉとは異なる材料からなる単結晶基板で形成されたレゾネータ４を備えた圧電薄膜振動子にももちろん適用できる。
【００７９】
さらに、上記実施の形態では上部電極部１、１１および下部電極３の材料としてＰｔが用いられた圧電薄膜振動子６を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、例えばＡｕ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒｈ、ＣｕおよびＡｇからなる金属材料群のうち少なくとも１種類を含むものであってもいい。
【００８０】
さらに、上記実施の形態では圧電薄膜２としてＬａをドープしたチタン酸鉛（ＰＬＴ）で構成されたエピタキシャル膜上にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で構成されたエピタキシャル膜が形成された薄膜を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、ＰＭＮ−ＰＴなどに代表されるリラクサー系材料、ＬｉＮｂＯ３やＫＴａＯ３、チタン酸バリウムストロンチウムや、チタン酸鉛、ＺｎＯやＡｌＮを主成分とするウルツァイト型圧電体材料で構成されたエピタキシャル膜であってもいい。
【００８１】
さらに、上記実施の形態では、上部電極１ａ、１ｃは引き出し電極５３ａに電気的に接続され、上部電極１ｂ、１ｄは引き出し電極５３ｂに電気的に接続され、上部電極１１ａ、１１ｃは引き出し電極５３ｄに電気的に接続され、上部電極１１ｂ、１１ｄは引き出し電極５３ｃに電気的に接続されているが、本発明はこれに限らない。例えば、上部電極部１、１１および圧電薄膜２上の全面に絶縁膜を形成し、上部電極部１および１１のそれぞれの電極上の絶縁膜を開口してコンタクトホールを形成し、絶縁膜上に第１乃至第４の引き出し電極を形成し、上部電極１ａと１ｃとが第１の引き出し電極に、上部電極１ｂと１ｄとが第２の引き出し電極に、上部電極１１ａと１１ｃとが第３の引き出し電極に、上部電極１１ｂと１１ｄとが第４の引き出し電極にそれぞれコンタクトホールを介して電気的に接続されてもよい。
【００８２】
また、上部電極部１および１１と同層に形成された引き出し電極と、絶縁膜上に形成された引き出し電極とを併用してもよい。例えば、上部電極１ａ、１ｃおよび上部電極１１ｂ、１１ｄは上記実施の形態と同様に同層に形成された引き出し電極５３ａ、５３ｃに電気的に接続され、上部電極１ｂ、１ｄは絶縁膜上の貫通孔５近傍に形成された第１の引き出し電極に電気的に接続され、上部電極１１ａ、１１ｃは絶縁膜上の貫通孔５近傍に形成された第２の引き出し電極にコンタクトホールを介して電気的に接続されてもよい。
【００８３】
本実施の形態では下部電極３および圧電薄膜２等の成膜方法として蒸着法およびスパッタリング法を例に挙げたが、成膜方法はこれらに限定されず、物理的気相成長法（蒸着法、スパッタリング法、ＭＢＥ法など）、化学気相成長法（ＭＯ−ＣＶＤ、プラズマＣＶＤなど）、液相・固相成長法（ゾルゲル法など）などでも圧電薄膜振動子が作製可能であるため、これらの中から各層ごとに適宜選択して用いることができる。
【００８４】
本明細書において「エピタキシャル成長する」とは、対象となる膜の結晶が、直接接触している下地の膜の結晶に対して、面内および面に垂直な方向において共に特定の方位関係を持って成長していることを表す。また、「エピタキシャル膜」および「エピタキシャル成長した膜」とは、その膜が直接接触する下地の膜に対してエピタキシャル成長した膜であることを表す。
【００８５】
圧電薄膜２がＰＺＴなどのように正方晶のペロブスカイト構造である場合には、（００１）と（１００）に配向したドメイン構造のＰＺＴ膜がしばしば得られるが、この場合でも（００１）ドメインと（１００）ドメインがそれぞれ下地の結晶（Ｐｔなど）と面内および面垂直方向とも特定の方位関係を持っていればエピタキシャル膜であるといえる。これは、ＰＺＴをキュリー温度より高温の６００℃で成膜する場合、成膜温度では立方晶としてエピタキシャル成長しても、成膜後の基板温度降下中にＰＺＴ膜は立方晶から正方晶へと相転移し、基板からの応力によって（００１）配向ドメインと（１００）配向ドメインが発生するためである。
【００８６】
なお、膜がエピタキシャル膜かどうかということは、その膜およびその下地膜が単結晶であるか多結晶であるかということには依存しない。また、結晶粒の大きさや、ドメインの大きさによって限定されるものではない。例えば、表面が熱酸化ＳｉＯ２膜で覆われたＳｉ（１００）基板上に（１００）配向の多結晶のＰｔ膜を作製し、この上にＰＺＴ多結晶膜を形成した場合、Ｐｔ膜中の結晶粒の面内方向とその上に形成されているＰＺＴ膜の結晶粒の結晶方位が、面内方向および面に垂直な方向に共に特定の方位関係を持っていれば、それぞれの結晶粒の大きさによらず、このＰＺＴ膜はエピタキシャル成長した膜であるといえる。さらに、ＰＺＴ膜が（００１）配向と（１００）配向のドメイン構造からなっていても、各ドメインに対して下地結晶と特定の方位関係が成り立てば、エピタキシャル成長した膜であるといえる。
【００８７】
本実施の形態ではレゾネ−タ４に応力補償膜８を接着する方法として熱硬化型接着剤を例に挙げたが、接着方法はこれらに限定されず、熱可塑性フィルムタイプ接着剤や、例えば、レゾネータ４にあまり熱をかけたくない場合は、低融点タイプのホットメルト接着剤（水系ポリエステル樹脂接着剤：アロンメルト等）、また、紫外線硬化性樹脂(ＵＶ接着剤)等も適用可能である。
【００８８】
また、上記実施の形態では、応力補償膜８をレゾネータ４に貼り合わせる前に第２電極層４１を所定の形状にパターニングして上部電極部１および上部電極部１１を形成したが、本発明はこれに限られず、応力補償膜８をレゾネータ４に貼り合わせた後に第２電極層４１を所定の形状にパターニングして上部電極部１および上部電極部１１を形成してもよい。
【００８９】
また、上記実施の形態では、レゾネータ４とは異なるＳｉ単結晶基板（第２基板）１４上に応力補償膜１８を形成し、それを接着層４０を介してレゾネータ４の裏面に貼り合わせたが、本発明はこれに限られず、圧電素子部９と同様にレゾネータ４の裏面に薄膜形成技術を用いて応力補償膜１８を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の第１の実施の形態による圧電薄膜振動子の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による圧電薄膜振動子の構成を示す平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による圧電薄膜振動子の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態による圧電薄膜振動子の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態による圧電薄膜振動子の製造方法を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態による圧電薄膜振動子の製造方法を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態による駆動装置の構成を示す平面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態による圧電モータの構成を示す斜視図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態による圧電薄膜振動子の構成を示す断面図である。
【図１０】圧電薄膜振動子の上部電極の形状を示す図である。
【符号の説明】
【００９１】
１、１１  上部電極部
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ  上部電極
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ  圧電薄膜
３  下部電極
４  レゾネータ
５  貫通孔
６、１６  圧電薄膜振動子
６ａ  圧電薄膜振動子の外周円
７  ロータ
７ａ  ロータの外周円
８，１８  応力補償膜
９  圧電素子部
１４  シリコン単結晶基板
１４ａ  シリコン単結晶基板表面
１７  スリット
１９  積層構造
２１  第２金属層
２２  第２圧電薄膜
２３、３３  第１金属層
４０  接着層
４１  第２電極層
５１  交流電源部
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ  交流電源
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ  引き出し電極
５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄ、５７  電極端子
１２１  台形状の上部電極
１３１  矩形状の上部電極
【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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