(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ている積層構造を有す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、
前記薄膜圧電体素子は、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た応力均衡化膜を有し、該応力均衡化膜が、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ている薄膜圧電体素子。
【請求項２】
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応力均衡化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し、
該上部密着膜の前記上部電極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、該上部密着膜の前記上面に前記上部電極膜が形成されている請求項１記載の薄膜圧電体素子。
【請求項３】
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請求項１または２記載の薄膜圧電体素子。
【請求項４】
前記応力均衡化膜は、鉄を主成分とする合金材料を用いて形成され、かつ成膜の際に形成される結晶粒であって、前記上部電極膜上に形成される複数の結晶粒のうちの隣接する結晶粒が成長に伴い接触することで粒界近傍に発生する圧縮応力を有し、該圧縮応力を含む前記内部応力を有する請求項１〜３のいずれか一項記載の薄膜圧電体素子。
【請求項５】
前記下部電極膜は、貴金属を主成分とする面心立方構造の（１００）配向膜として形成され、
前記上部電極膜は、前記凹凸面上に形成されている第１の金属層と、該第１の金属層上に形成されている第２の金属層とを有し、該第１の金属層が貴金属を主成分として形成され、該第２の金属層が前記第１の金属層よりもヤング率が大きく、かつ貴金属を含まない合金材料を用いて形成されている請求項１〜４のいずれか一記載の薄膜圧電体素子。
【請求項６】
前記下部電極膜を構成する前記貴金属と、前記第１の金属層を構成する前記貴金属とが同じ元素で構成されている請求項５記載の薄膜圧電体素子。
【請求項７】
前記第２の金属層の厚さが前記第１の金属層の厚さよりも大きい請求項５または６記載の薄膜圧電体素子。
【請求項８】
前記上部電極膜は、前記第１の金属層の前記凹凸面側の下面から前記第２の金属層の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、
前記第２の金属層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、前記第２の金属層の前記上面に前記応力均衡化膜が形成されている請求項５〜７のいずれか一項記載の薄膜圧電体素子。
【請求項９】
前記応力均衡化膜は、隣接する前記結晶粒の間に前記結晶粒同士が接しないことで得られる中空部を有する請求項４記載の薄膜圧電体素子。
【請求項１０】
前記下部電極膜における前記圧電体膜側の上面に形成された下部密着膜を更に有し、該下部密着膜上に前記圧電体膜が形成されている請求項１〜９のいずれか一項記載の薄膜圧電体素子。
【請求項１１】
前記応力均衡化膜、上部電極膜の順にそれぞれの膜厚が小さい請求項１〜１０のいずれか一項記載の薄膜圧電体素子。
【請求項１２】
下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が順に積層されている積層構造を有する薄膜圧電体素子の製造方法であって、
基板上に前記下部電極膜を形成する下部電極膜形成工程と、
前記下部電極膜上にスパッタリングによって前記圧電体膜を形成するにあたり、圧電体の成膜に係る成膜速度、基板温度、ガス圧およびガス組成を含む成膜パラメータを制御することにより、前記圧電体膜の前記基板から離れた側の上面を、凸部および凹部を有し、該凸部が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る凹凸面とする圧電体膜形成工程と、
前記凹凸面上に前記上部電極膜を形成する上部電極膜形成工程と、
前記下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が前記基板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た応力均衡化膜を前記上部電極膜上に形成する応力均衡化膜形成工程とを有する薄膜圧電体素子の製造方法。
【請求項１３】
下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が順に積層されている積層構造を有する薄膜圧電体素子の製造方法であって、
基板上に前記下部電極膜を形成する下部電極膜形成工程と、
前記下部電極膜上にゾルゲル法によって前記圧電体膜を形成するにあたり、圧電体の成膜に係る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を含む成膜パラメータを制御することにより、前記圧電体膜の前記基板から離れた側の上面を、凸部および凹部を有し、該凸部が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る凹凸面とする圧電体膜形成工程と、
前記凹凸面上に前記上部電極膜を形成する上部電極膜形成工程と、
前記下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が前記基板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た応力均衡化膜を前記上部電極膜上に形成する応力均衡化膜形成工程とを有する薄膜圧電体素子の製造方法。
【請求項１４】
前記下部電極膜における前記基板から離れた側の上面に下部密着膜を形成する下部密着膜形成工程と、
前記凹凸面に上部密着膜を形成する上部密着膜形成工程とを更に有し、
前記応力均衡化膜、上部電極膜および上部密着膜の順にそれぞれの膜厚が小さくなり、かつ前記上部密着膜の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半分の部分が前記凹部に入り込むように、前記上部密着膜形成工程、前記上部電極膜形成工程および前記応力均衡化膜形成工程を実行する請求項１２または１３記載の薄膜圧電体素子の製造方法。
【請求項１５】
薄膜磁気ヘッドが形成されているヘッドスライダと、該ヘッドスライダを支持するサスペンションと、前記ヘッドスライダを前記サスペンションに対して相対的に変位させる薄膜圧電体素子とを有するヘッドジンバルアセンブリであって、
前記薄膜圧電体素子は、下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が順に積層されている積層構造を有し、
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、
前記薄膜圧電体素子は、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た応力均衡化膜を有し、該応力均衡化膜が、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ているヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１６】
薄膜磁気ヘッドが形成されているヘッドスライダと、該ヘッドスライダを支持するサスペンションと、前記ヘッドスライダを前記サスペンションに対して相対的に変位させる薄膜圧電体素子とを有するヘッドジンバルアセンブリと、記録媒体とを備えたハードディスク装置であって、
前記薄膜圧電体素子は、下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が順に積層されている積層構造を有し、
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、
前記薄膜圧電体素子は、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た応力均衡化膜を有し、該応力均衡化膜が、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ているハードディスク装置。
【請求項１７】
複数のノズルおよび該各ノズルに連通する複数のインク室を備えたヘッド本体部と、該ヘッド本体部の各前記インク室に対応して形成され、各前記インク室に納められているインクを記録信号にしたがい前記各ノズルから押し出すように変形する薄膜圧電体素子とを有するインクジェットヘッドであって、
前記薄膜圧電体素子は、下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が順に積層されている積層構造を有し、
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、
前記薄膜圧電体素子は、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た応力均衡化膜を有し、該応力均衡化膜が、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ているインクジェットヘッド。
【請求項１８】
透明基板を備えたレンズ本体部の内側に透明樹脂が納められ、該レンズ本体部に前記透明樹脂を変形させる薄膜圧電体素子が固着されている可変焦点レンズであって、
前記薄膜圧電体素子は、下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が順に積層されている積層構造を有し、
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、
前記薄膜圧電体素子は、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た応力均衡化膜を有し、該応力均衡化膜が、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ている可変焦点レンズ。
【請求項１９】
凹部が形成されているセンサ本体部と、該凹部を覆うように該センサ本体部に装着されている可撓性部材と、該可撓性部材を変形させるように該可撓性部材に固着されている薄膜圧電体素子とを有するセンサであって、
前記薄膜圧電体素子は、下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が順に積層されている積層構造を有し、
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、
前記薄膜圧電体素子は、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た応力均衡化膜を有し、該応力均衡化膜が、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ているセンサ。
【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を有する薄膜圧電体素子およびその製造方法並びにその薄膜圧電体素子を有するヘッドジンバルアセンブリ、ハードディスク装置、インクジェットヘッド、可変焦点レンズおよびセンサに関する。
【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、例えば、特許文献１に開示されているように、圧電体を含む圧電積層体を２つ重ね合わせた２層構造の薄膜圧電体素子が知られていた。
【０００９】
圧電積層体は、圧電体と電極膜とが基板上に形成された構造を有し、意図しない方向への変位（屈曲変位ともいう）を引き起こすことがある。また、圧電積層体を構成している各膜の応力が均一でないことや、厚さ方向に沿って対称になっていないことのため、電圧を加えていない状態でも圧電積層体が反ってしまうという課題があった。そのため、圧電積層体をＨＧＡの所望の位置に搭載することができなくなったり、搭載する際に圧電積層体が破損するといった課題があった。ところが、特許文献１の薄膜圧電体素子のように、一対の電極膜のうち、外部につながる電極膜が対向するように、各圧電積層体を積層すると、それぞれが引き起こす屈曲変位が相殺される。そのため、薄膜圧電体素子全体の屈曲変位を抑制する効果が得られ、その上、各圧電積層体の反りが打ち消されることによって、薄膜圧電体素子が破損することなくＨＧＡに搭載されやすくなる効果が得られた。
【００１０】
しかしその一方、２層構造の薄膜圧電体素子は、圧電積層体を接着することによって積層することが必要になる。そのため、２層構造の薄膜圧電体素子には、量産性を高めることと、製造コストを低減することとがいずれも困難であるという課題があった。
【００１１】
そこで、従来、薄膜圧電体素子の製造方法として、圧電体と基板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で、単層の圧電積層体でも、屈曲変位や反りを抑制できるようにする方法が提案されていた（例えば、特許文献２参照）。
【００１２】
一方、単層の圧電積層体は、複数の薄膜を積層しなければならないため、圧電積層体の内部に応力が発生することを避けることができない。そのため、従来、特許文献３、４に開示されている圧電体素子が知られていた。特許文献３には、一方の電極を２層構造とし、その外側を内側よりも圧縮応力の小さい材料で形成して、一方の電極全体の応力を緩和している圧電体素子が開示されている。また、特許文献４には、緩和層を介在させて２つの圧電体を重ね、その両側に２つの電極を配置した構造の圧電体素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−１０１０９５号公報
【特許文献２】特許第４８９７７６７号公報
【特許文献３】特開２０１２−７６３８７号公報
【特許文献４】特開平１１−８７７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記特許文献２〜４に記載されているように、従来、単層の圧電積層体において、その応力を抑制しようとする提案があった。
【００１５】
しかし、特許文献２に記載されている製造方法では、複数の薄膜を形成した基板を２枚用意しなければならないため、材料にかかるコストが増大するという課題があった。また、基板を貼り合わせる際に特殊な器具や装置を必要とするため、そのためのコストもかかる。そのうえ、貼り合わせの工程を経ることで歩留まりが低下したり、２枚の基板が剥がれるおそれもあった。したがって、特許文献２の製造方法では、量産性を高めることと、製造コストを低減することとがいずれも困難であった。しかも、接着層同士が剥がれて、圧電積層体に隙間やクラックが形成されるおそれもあった。
【００１６】
一方、特許文献３，４に記載されている圧電積層体（薄膜圧電素子）は、応力を緩和する層（応力緩和層）を有している。
【００１７】
しかし、特許文献３に記載されている圧電積層体の場合は、電極の応力が軽減されることに起因して、圧電積層体の応力が軽減できるに過ぎなかった。また、特許文献４に記載されている圧電積層体の場合は、一方の圧電体から他方の圧電体に伝達され得る応力が軽減されることに起因して、圧電積層体の応力が軽減できるに過ぎなかった。そのため、これらの従来技術では、圧電積層体の反りを十分に抑制することはできなかった。また、ハードディスク装置に用いられる補助アクチュエータでは、屈曲変位を要しないところ、これらの従来技術では、その屈曲変位を抑制することもできなかった。
【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、薄膜圧電体素子およびその製造方法並びにそれを有するヘッドジンバルアセンブリ、ハードディスク装置、インクジェットヘッド、可変焦点レンズおよびセンサにおいて、単層の圧電積層体でも、反りと屈曲変位を十分に抑制できるようにし、しかも、薄膜同士の密着性を高めた薄膜圧電体素子を量産性とコスト低減効果とを損なうことなく製造でき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ている積層構造を有す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、薄膜圧電体素子は、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た応力均衡化膜を有し、その応力均衡化膜が、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ている薄膜圧電体素子を特徴とする。
【００２０】
上記薄膜圧電体素子の場合、応力均衡化膜が、素子応力を打ち消し得る内部応力を備え、これが上部電極膜上に形成されていることで、素子応力とその内部応力との均衡が確保されている。また、圧電体膜が凹凸面を有し、その上に上部電極膜が形成されているから、圧電体膜と上部電極膜との接触面積が拡大されている。
【００２１】
また、上記薄膜圧電体素子は、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応力均衡化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し、その上部密着膜の上部電極膜側の上面が圧電体膜の凹凸面に応じた凹凸面であり、その上部密着膜の上面に上部電極膜が形成されていることが好ましい。
【００２２】
この薄膜圧電体素子の場合、上部密着膜を介して上部電極膜が形成されているから、圧電体膜と上部電極膜との密着性が高い。
【００２３】
さらに、上記薄膜圧電体素子の場合、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ことが好ましい。
【００２４】
上部電極膜の上面が圧電体膜に応じた凹凸面であるから、応力均衡化膜との接触面積が平面の場合よりも拡大されている。しかも、その上に形成されている応力均衡化膜が材料に起因した応力と、結晶粒の成長に起因した圧縮応力との双方による応力を有している。
【００２５】
そして、応力均衡化膜は、鉄を主成分とする合金材料を用いて形成され、かつ成膜の際に形成される結晶粒であって、上部電極膜上に形成される複数の結晶粒のうちの隣接する結晶粒が成長に伴い接触することで粒界近傍に発生する圧縮応力を有し、その圧縮応力を含む内部応力を有することが好ましい。
【００２６】
また、下部電極膜は、貴金属を主成分とする面心立方構造の（１００）配向膜として形成され、上部電極膜は、凹凸面上に形成されている第１の金属層と、その第１の金属層上に形成されている第２の金属層とを有し、その第１の金属層が貴金属を主成分として形成され、その第２の金属層が第１の金属層よりもヤング率が大きく、かつ貴金属を含まない合金材料を用いて形成されていることが好ましい。
【００２７】
この薄膜圧電体素子の場合、下部電極膜を構成する貴金属と、第１の金属層を構成する貴金属とが同じ元素で構成されているようにすることができる。
【００２８】
また、第２の金属層の厚さが第１の金属層の厚さよりも大きいことが好ましい。
【００２９】
上部電極膜は、第１の金属層の凹凸面側の下面から第２の金属層の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、第２の金属層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、第２の金属層の上面に応力均衡化膜が形成されていることが好ましい。
【００３０】
応力均衡化膜は、隣接する結晶粒の間に結晶粒同士が接しないことで得られる中空部を有するようにすることができる。
【００３１】
さらにまた、下部電極膜における圧電体膜側の上面に形成された下部密着膜を更に有し、その下部密着膜上に圧電体膜が形成されていることが好ましい。
【００３２】
この薄膜圧電体素子の場合、応力均衡化膜、上部電極膜の順にそれぞれの膜厚が小さいことが好ましい。
【００３３】
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ている積層構造を有する薄膜圧電体素子の製造方法であって、以下の（１）〜（４）の各工程を有する薄膜圧電体素子の製造方法を提供する。
（１）  基板上に下部電極膜を形成する下部電極膜形成工程
（２）  下部電極膜上にスパッタリングによって圧電体膜を形成するにあたり、圧電体の成膜に係る成膜速度、基板温度、ガス圧およびガス組成を含む成膜パラメータを制御することにより、圧電体膜の基板から離れた側の上面を、凸部および凹部を有し、その凸部が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る凹凸面とする圧電体膜形成工程
（３）  凹凸面上に上部電極膜を形成する上部電極膜形成工程
（４）  下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が基板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た応力均衡化膜を上部電極膜上に形成する応力均衡化膜形成工程
【００３４】
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ている積層構造を有する薄膜圧電体素子の製造方法であって、以下の（５）〜（８）の各工程を有する薄膜圧電体素子の製造方法を提供する。
（５）  基板上に下部電極膜を形成する下部電極膜形成工程
（６）  下部電極膜上にゾルゲル法によって圧電体膜を形成するにあたり、圧電体の成膜に係る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を含む成膜パラメータを制御することにより、圧電体膜の基板から離れた側の上面を、凸部および凹部を有し、その凸部が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る凹凸面とする圧電体膜形成工程
（７）  凹凸面上に上部電極膜を形成する上部電極膜形成工程
（８）  下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が基板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た応力均衡化膜を上部電極膜上に形成する応力均衡化膜形成工程
【００３５】
また、上記製造方法の場合、以下の（９）、（１０）の各工程を更に有し、応力均衡化膜、上部電極膜および上部密着膜の順にそれぞれの膜厚が小さくなり、かつ上部密着膜の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半分の部分が凹部に入り込むように、上部密着膜形成工程、上部電極膜形成工程および応力均衡化膜形成工程を実行することが好ましい。
（９）  下部電極膜における基板から離れた側の上面に下部密着膜を形成する下部密着膜形成工程
（１０）  凹凸面に上部密着膜を形成する上部密着膜形成工程
【００３６】
そして、本発明は、薄膜磁気ヘッドが形成されているヘッドスライダと、そのヘッドスライダを支持するサスペンションと、ヘッドスライダをサスペンションに対して相対的に変位させる薄膜圧電体素子とを有するヘッドジンバルアセンブリであって、薄膜圧電体素子は、下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が順に積層されている積層構造を有し、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、薄膜圧電体素子は、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た応力均衡化膜を有し、その応力均衡化膜が、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ているヘッドジンバルアセンブリを提供する。
【００３７】
また、本発明は、薄膜磁気ヘッドが形成されているヘッドスライダと、そのヘッドスライダを支持するサスペンションと、ヘッドスライダをサスペンションに対して相対的に変位させる薄膜圧電体素子とを有するヘッドジンバルアセンブリと、記録媒体とを備えたハードディスク装置であって、薄膜圧電体素子は、下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が順に積層されている積層構造を有し、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、薄膜圧電体素子は、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た応力均衡化膜を有し、その応力均衡化膜が、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ているハードディスク装置を提供する。
【００３８】
さらに、本発明は、複数のノズルおよびその各ノズルに連通する複数のインク室を備えたヘッド本体部と、そのヘッド本体部の各インク室に対応して形成され、各インク室に納められているインクを記録信号にしたがい各ノズルから押し出すように変形する薄膜圧電体素子とを有するインクジェットヘッドであって、薄膜圧電体素子は、下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が順に積層されている積層構造を有し、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、薄膜圧電体素子は、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た応力均衡化膜を有し、その応力均衡化膜が、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ているインクジェットヘッドを提供する。
【００３９】
また、本発明は、透明基板を備えたレンズ本体部の内側に透明樹脂が納められ、そのレンズ本体部に透明樹脂を変形させる薄膜圧電体素子が固着されている可変焦点レンズであって、薄膜圧電体素子は、下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が順に積層されている積層構造を有し、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、薄膜圧電体素子は、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た応力均衡化膜を有し、その応力均衡化膜が、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ている可変焦点レンズを提供する。
【００４０】
さらに、本発明は、凹部が形成されているセンサ本体部と、その凹部を覆うようにそのセンサ本体部に装着されている可撓性部材と、その可撓性部材を変形させるようにその可撓性部材に固着されている薄膜圧電体素子とを有するセンサであって、薄膜圧電体素子は、下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜が順に積層されている積層構造を有し、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、薄膜圧電体素子は、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た応力均衡化膜を有し、その応力均衡化膜が、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ているセンサを提供する。
【発明の効果】
【００４１】
以上詳述したように、本発明によれば、薄膜圧電体素子およびその製造方法並びにそれを有するヘッドジンバルアセンブリ、ハードディスク装置、インクジェットヘッド、可変焦点レンズおよびセンサにおいて、単層の圧電積層体でも、反りと屈曲変位を十分に抑制できるようにし、しかも、薄膜同士の密着性を高めた薄膜圧電体素子を量産性とコスト低減効果とを損なうことなく製造できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態に係るＨＧＡの全体を表側からみた斜視図である。
【図２】図１のＨＧＡの要部を表側からみた斜視図である。
【図３】図１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４】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５】図４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】圧電体膜の上面を模式的に示した平面図である。
【図９】（ａ）は、圧電体膜上に上部電極膜が形成される状態を模式的に示した断面図、（ｂ）は（ａ）の後続の工程を示す断面図である。
【図１０】（ａ）は、図９（ｂ）の後続の工程を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の後続の工程を示す断面図である。
【図１１】（ａ）は、応力均衡化膜の要部を拡大して模式的に示した側面図、（ｂ）は同じく平面図である。
【図１２】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１３】図１２の後続の製造工程を示す断面図である。
【図１４】図１３の後続の製造工程を示す断面図である。
【図１５】本発明者が製造した薄膜圧電体素子における圧電体膜から上部電極膜までの部分のＳＥＭ画像である。
【図１６】図１５の要部を拡大したＳＥＭ画像である。
【図１７】図１６の要部を拡大したＳＥＭ画像である。
【図１８】応力均衡化膜のＴＥＭ画像である。
【図１９】図１８のＳＡＤパターンを示すＴＥＭ画像である。
【図２０】図６の要部を拡大した断面図である。
【図２１】（ａ）は、変形例にかかる圧電体膜を模式的に示した平面図、（ｂ）は別の変形例にかかる圧電体膜を模式的に示した平面図である。
【図２２】フレクシャの本発明の変形例に係る薄膜圧電体素子が固着されている部分の図５と同様の断面図である。
【図２３】変形例に係る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２４】（ａ）は、図２３の要部を拡大した図６と同様の断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部を拡大した断面図である。
【図２５】本発明の実施の形態に係るＨＧＡを備えたハードディスク装置を示す斜視図である。
【図２６】本発明の実施の形態に係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２７】本発明の実施の形態に係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２８】図２７の２８−２８線断面図である。
【図２９】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３０】本発明の実施の形態に係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】
【００４３】
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。
【００４４】
（ＨＧＡの構造）
まず、図１〜図５を参照して本発明の実施の形態に係るＨＧＡの構造について説明する。ここで、図１は本発明の実施の形態に係るＨＧＡ１の全体を表側からみた斜視図、図２はＨＧＡ１の要部を表側からみた斜視図である。図３はＨＧＡ１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４はフレクシャ６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、図５は図４の５−５線断面図である。
【００４５】
そして、ＨＧＡ１は図１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２と、ロードビーム３と、フレクシャ６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。
【００４６】
ベースプレート２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。
【００４７】
ロードビーム（Load beam）３はベースプレート２に固定されている。ロードビーム３はベースプレート２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３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。
【００４８】
そして、フレクシャ６は、図１〜図５に示したように、フレクシャ基板４と、ベース絶縁層５と、接続配線１１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６は、フレクシャ基板４上にベース絶縁層５が形成され、その上に接続配線１１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１１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。
【００４９】
フレクシャ６は、ベース絶縁層５の表面に接続配線１１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。
【００５０】
また、フレクシャ６は、先端側（ロードビーム３側）にジンバル部１０を有している。ジンバル部１０には、ヘッドスライダ６０が搭載される舌部１９が確保され、その舌部１９よりも先端側に複数の接続パッド２０が形成されている。接続パッド２０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。
【００５１】
このフレクシャ６は、薄膜圧電体素子１２ａ，１２ｂを伸縮させ、これに伴い、舌部１９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。
【００５２】
フレクシャ基板４は、フレクシャ６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２と、ロードビーム３に溶接によって固定されている。フレクシャ基板４は図１に示したように、ロードビーム３およびベースプレート２の表面に固定されるセンター部４ａと、ベースプレート２から外側に延びる配線部４ｂとを有している。
【００５３】
ベース絶縁層５は、フレクシャ基板４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３に詳しく示したように、ロードビーム３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。
【００５４】
接続配線１１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１１は、銅などの導体を用いて形成されている。各接続配線１１は、それぞれの一端側が薄膜圧電体素子１２ａ，１２ｂまたは各接続パッド２０に接続されている。
【００５５】
保護絶縁層２５は例えばポリイミドを用いて形成されている。保護絶縁層２５は例えば１μｍ〜２μｍ程度の厚さを有している。
【００５６】
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２０に接続されている。
【００５７】
（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、前述した図５とともに図６〜図８、図２０を参照して説明する。ここで、図６は、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は圧電体膜１３の上面を模式的に示した平面図、図２０は図６の要部を拡大した断面図である。なお、図６、図７、図２０は、図示の都合上、各膜の凹凸が強調して記載されている。
【００５８】
薄膜圧電体素子１２ｂ（薄膜圧電体素子１２ａも同様）は、図５に示すように、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ベース絶縁層５の表面に固着されている。
【００５９】
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。
【００６０】
圧電体膜１３は、チタン酸ジルコン酸鉛（（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、以下「ＰＺＴ」ともいう）等の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２μｍ〜５μｍ程度に形成されている。圧電体膜１３は、ＰＺＴを用いる代わりに、チタン酸バリウム、チタン酸鉛といった圧電セラミックス（その多くは強誘電体）や、チタンや鉛を含まない非鉛系の圧電セラミックスを用いることもできる。
【００６１】
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。
【００６２】
また、図８に示すように、例えば、各凸部１３ａが尾根部１３ｃを有し、各凹部１３ｂが谷底部１３ｄを有していてもよい。尾根部１３ｃは、複数の頂部分がつながり帯状に形成された峰筋部分、谷底部１３ｄは、複数の底部がつながり凸部１３ａに沿って帯状に形成された溝状部分である。そして、各尾根部１３ｃと谷底部１３ｄは、それぞれ蛇行構造を有し、左右方向（薄膜圧電体素子１２ｂの厚さ方向に交差する方向）に屈曲しながら長さ方向に延びている。なお、図示はしないが、圧電体膜１３の上面が図８のように帯状に形成された凸部１３ａと凹部１３ｂとが交互に配置されているのではなく、大きさや形状の異なる凸部と凹部とが交互に配置されていてもよい。
【００６３】
さらに、図２０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、図８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。
【００６４】
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）。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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が、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）の凸状に反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。
【００７２】
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、応力均衡化膜１４が上部電極膜２７を上向きに引っ張り、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の後述する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が、詳しくは後述する。
【００７３】
また、応力均衡化膜１４は、図１１（ａ）に示すように、複数の中空部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅを有していてもよい。各中空部は、成膜の際に形成される結晶粒のうちの隣接する結晶粒同士が接しないことで得られる微小空隙部分（または点欠陥）である。これらの中空部が存在していることにより、応力均衡化膜１４の内部応力が制御しやすくなり、応力の均衡化が容易に行えるようになる。
【００７４】
ここで、図１５〜図１７は本発明者が製造した薄膜圧電体素子１２ｂにおける圧電体膜１３から上部電極膜２７までの部分のＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）画像を示している。これらの図に示すように、圧電体膜１３の上面が凹凸構造を有している。図１８は、応力均衡化膜１４の部分のＴＥＭ(Transmission Electron Microscope)画像を示し、図１９は、そのＳＡＤ（Selected  Area  Diffraction）パターンを示すＴＥＭ画像である。
【００７５】
上部電極膜２７、下部電極膜１７には、図示しない配線が形成されている。これらの配線は、電極パッド１８ａ，１８ｂを介して接続配線１１に接続されている。
【００７６】
保護絶縁層２５は、接続配線１１および薄膜圧電体素子１２ａ、薄膜圧電体素子１２ｂの表面全体を覆うように、ベース絶縁層５の表面を被覆している。保護絶縁層２５は例えばポリイミドを用いて形成され、５μｍ〜１０μｍ程度の厚さを有している。この保護絶縁層２５は、フレクシャ６の図示しないカバー層と共用にして一体に製造されることが望ましい。ただし、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。
【００７７】
そして、フレクシャ６は、この保護絶縁層２５が表面に形成されていることによって、接続配線１１とともに薄膜圧電体素子１２ａ、薄膜圧電体素子１２ｂが内部に組み入れられた構造（圧電素子組み入れ構造）を有している。
【００７８】
なお、図２〜図４では、図示の都合上、接続配線１１および薄膜圧電体素子１２ａ、薄膜圧電体素子１２ｂが示されているが、これらは、保護絶縁層２５によって覆われているので、フレクシャ６の表面には露出していない。
【００７９】
（薄膜圧電体素子の製造方法）
続いて、図９，１０、図１２〜図１４を参照して、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。
【００８０】
まず、図１２に示すように、Ｓｉからなる基板５１（基板の厚み１００〜３０００μｍ程度）を準備し、その上面に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を形成する。下地膜１５は、単一の層でもよいし、図１２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。
【００８１】
続いて、下部電極膜形成工程を実行する。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を形成する。次いで、下部密着膜形成工程を実行する。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を形成する。
【００８２】
その後、圧電体膜形成工程を実行する。この工程では、図１３に示すように、スパッタリングによって、ＰＺＴ等の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、圧電材料の表面に粗さを持たせ、上面が前述の凹凸面１３Ａとなるようにして圧電体膜１３を形成する。
【００８３】
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。
【００８４】
本願発明者は、種々の実験の結果、シリコン基板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、上面に所望の粗さが出現し、凹凸面１３Ａが形成されることを見出した。
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。
【００８５】
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、凹凸面１３Ａを有する圧電体膜１３を形成することができる。一般に、基板温度を高くすると、表面が荒れて凸部と凹部の大きさが大きくなりやすく、基板温度を低くすると凸部と凹部の大きさが小さくなり平坦になりやすい。本願発明者は、この点を考慮したうえで種々の実験を行った結果、前述の第１の圧電体成膜条件が見出された。
【００８６】
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等の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、凹凸面１３Ａを有する圧電体膜１３が形成される。
【００８７】
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。凹凸面１３Ａが形成されるときの第２の成膜パラメータの数値を第２の圧電体成膜条件とすることができる。
【００８８】
本願発明者は、種々の実験の結果、シリコン基板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、上面に所望の粗さが出現し、凹凸面１３Ａ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。
【００８９】
続いて、上部密着膜形成工程を実行する。この工程では、図１４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を形成する。
【００９０】
後述するように、後の工程で上部電極膜２７と、応力均衡化膜１４とが順に上部密着膜１６ｂ上に形成される。本実施の形態では、上部密着膜１６ｂが凹凸面１３Ａと同様の凹凸構造を有し、上部電極膜２７も凹凸面１３Ａと同様の凹凸構造を有するようにするため、上部密着膜形成工程、上部電極膜形成工程および応力均衡化膜形成工程を次のようにして実行する。すなわち、上部密着膜１６ｂ、上部電極膜２７および応力均衡化膜１４の膜厚を圧電体膜１３の膜厚の数％程度（１〜３％程度）とし、しかも、圧電体膜１３に近い順に、すなわち、応力均衡化膜１４、上部電極膜２７および上部密着膜１６ｂの順にそれぞれの膜厚が小さくなるようにする。
【００９１】
この場合、上部電極膜２７および上部密着膜１６ｂの膜厚が圧電体膜１３に比べて極めて小さい極微小な厚さとなる。すると、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の中に入り込むため、上部密着膜１６ｂを形成した後もその上面に凹凸面１３Ａの凹凸構造が残り、上面が平坦にならない。さらに、上部電極膜２７の形成後もその上面に凹凸面１３Ａの凹凸構造が残る。
【００９２】
応力均衡化膜１４よりも先に形成される上部密着膜１６ｂおよび上部電極膜２７という２つの層が応力均衡化膜１４よりも小さい膜厚で形成されている。そのため、凹凸面１３Ａ上にこれら２つの層が形成された後も、上面（上部電極膜２７の上面）に明確な凹凸構造が出現する。したがって、後述するように、応力均衡化膜１４に結晶粒の成長に起因した圧縮応力が発生する。
【００９３】
そして、上部電極膜形成工程では、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を形成する。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。
【００９４】
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。
【００９５】
その後、応力均衡化膜形成工程を実行する。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を形成する。すると、薄膜圧電体素子１２ｂが得られる。
【００９６】
なお、薄膜圧電体素子１２ｂは基板５１を用いて製造しているが、下地膜１５とともにその基板５１を研磨やエッチング等によって除去する。それから、必要に応じてポリイミド等の保護膜を形成し、端子を形成した後、薄膜圧電体素子１２ａ、１２ｂが、エポキシ樹脂を用いて後に舌部１９となる部分に固着される。
【００９７】
ここで、図９，１０を参照して、上部電極膜形成工程において、圧電体膜１３上に上部電極膜２７が形成される状態について説明すると、次のとおりである。なお、図９，１０では、上部密着膜１６ｂの図示を省略している。
【００９８】
図９（ａ）に示すように、まず、上部電極膜２７を成膜するための複数の結晶粒２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ，２７ｅが凹凸面１３Ａ上に形成される。その後、これらの結晶粒２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ，２７ｅが成長する。この場合、凹凸面１３が凹凸構造を有しているため、各２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ，２７ｅの成長方向が同じ方向とはならない。そのため、図９（ｂ）に示すように、成長するに伴い、隣接する結晶粒の一部が接触を始める。例えば、図９（ｂ）に示すように、結晶粒２７ｂと２７ｃ、２７ｃと２７ｄがそれぞれｃ１、ｃ２部分で接触する。
【００９９】
さらに各２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ，２７ｅが成長を続けると、図１０（ａ）に示すように、接触している結晶粒同士の間（粒界近傍で）に互いを遠ざけようとする反発力が作用する。すると、反発力は図１０（ｂ）に示すように、上部電極膜２７を外側に広げるようにして作用する。そのため、この反発力は、上部電極膜２７の全体では、圧縮応力ｆ１、ｆ２となって現れる。上部電極膜２７はこのような圧縮応力ｆ１、ｆ２を有している。その圧縮応力ｆ１、ｆ２は、上部電極膜２７を上向きに反り返そうとする方向に作用する。
【０１００】
そして、前述したように、こうして形成される上部電極膜２７も凹凸面１３Ａと同様に凹凸構造を有していることから、応力均衡化膜１４にも、圧縮応力ｆ１、ｆ２と同様の圧縮応力Ｆ１４ｂが発生している。この圧縮応力Ｆ１４ｂが応力均衡化膜１４の結晶粒の成長に起因した応力である。
【０１０１】
（薄膜圧電体素子の作用効果）
以上のように、薄膜圧電体素子１２ａ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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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が素子応力Ｆ１２の作用する方向に反ってしまう。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。
【０１０４】
応力均衡化膜１４の結晶構造が体心立方構造なので、応力均衡化膜１４は、小さい膜厚ながら大きな圧縮応力を発生する。上部電極膜２７の結晶構造が面心立方構造なので、応力均衡化膜１４との界面近傍に圧縮応力を発生する。また、これらの結晶構造が異なっているため、外力によるクラック等が発生し難く、したがって、薄膜圧電体素子１２ｂの信頼性が高くなっている。
【０１０５】
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。
【０１０６】
また、薄膜圧電体素子１２ｂは、製造過程で基板上に積層した複数の構造体を貼り合わせる必要がないため、製造過程で構造体の位置合わせのためのステップは不要である。したがって、薄膜圧電体素子１２ｂは、従来に比べて製造工程の簡略化が可能であり、その分、製造コストを低減することもできる。よって、薄膜圧電体素子１２ｂは、量産性とコスト低減効果とを損なうことなく製造することができる。
【０１０７】
しかも、接着層同士の貼り合わせも不要なので、接着層同士が剥がれるおそれがなく、圧電積層体の間に隙間やクラックが形成されるおそれもない。薄膜圧電体素子１２ｂは、その分、素子の信頼性が高められている。
【０１０８】
そのほか、凹凸面１３Ａの凸部１３ａ，凹部１３ｂが蛇行構造を有しているときは、上部密着層１６ｂと凹凸面１３Ａとの接触面積が拡大される。そうすると、圧電体膜１３と上部密着層１６ｂの密着性がよりいっそう高められ、よりいっそう信頼性が高くなる。また、圧電体膜１３がエピタキシャル成長によって形成されているので、粒界のない均質な膜であり、圧電特性が良好である。
【０１０９】
（変形例1）
前述した圧電体膜１３の場合、図８に示したように、凸部１３ａおよび凹部１３ｂが蛇行構造を有していたが、さらに、図２１（ａ）に示すように、凸部１３ａおよび凹部１３ｂが概ね直線上に形成されていてもよい。
【０１１０】
また、圧電体膜１３は、図２１（ｂ）に示すように、長さ方向に沿って凸部と、凹部とが交互に配置されて蛇行している複数の帯状部１３ｖ１，１３ｖ２，１３ｖ３，１３ｖ４を有していてもよい。
【０１１１】
（変形例２）
続いて、変形例に係る薄膜圧電体素子１１２ｂについて、図２２〜図２４を参照して説明する。図２２は、フレクシャ６の変形例に係る薄膜圧電体素子１１２ｂが固着されている部分の図５と同様の断面図である。図２３は薄膜圧電体素子１１２ｂのうちの圧電体膜１３から応力均衡化膜１４までの部分を拡大した断面図である。図２４の（ａ）は、図２３の要部を拡大した図６と同様の断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部を拡大した断面図である。
【０１１２】
薄膜圧電体素子１１２ｂは、前述の薄膜圧電体素子１２ｂと比較して、上部電極膜２７の代わりに上部電極膜１２７を有する点で相違している。上部電極膜１２７は、上部電極膜２７と比較して、第１の金属層１２７ａと、第２の金属層１２７ｂとを備え、第１の金属層１２７ａ上に第２の金属層１２７ｂが形成された２層構造を有する点で相違している。
【０１１３】
第１の金属層１２７ａは、貴金属（例えばＰｔ）を主成分として形成されている。第２の金属層１２７ｂは第１の金属層１２７ａよりもヤング率が大きく、かつ貴金属を含まない合金材料（例えばＦｅを主成分とする合金材料）を用いて形成されている。図２４（ｂ）に示すように、第２の金属層１２７ｂの厚さｔｂが、第１の金属層１２７ａの厚さｔａよりも大きい大きさに形成されている。
【０１１４】
また、薄膜圧電体素子１１２ｂでは、下部電極膜１７を構成する貴金属と、第１の金属層１２７ａを構成する貴金属とが同じ元素で構成されている。例えば双方ともＰｔを主成分として構成することができる。薄膜圧電体素子１１２ｂでは、下部電極膜１７がＰｔ等の貴金属を主成分とする面心立方構造の（１００）配向膜として形成されている。
【０１１５】
そして、図２４（ａ）に示すように、上部電極膜１２７は、上部電極膜２７と同様に、第１の金属層１２７ａの下面（凹凸面１３Ａ側の面）から第２の金属層１２７ｂの上面（応力均衡化膜１４側の面）までの一部が凹部１３ｂに入り込む程度の膜厚を有している。さらに、第２の金属層１２７ｂの上面が凹凸面１３Ａに応じた凹凸面であり、その上面に応力均衡化膜１４が形成されている。
【０１１６】
以上のように、薄膜圧電体素子１１２ｂでは、上部電極膜１２７が第１、第２の金属層１２７ａ、１２７ｂを含む２層構造を有し、第２の金属層１２７ｂを構成する金属材料のヤング率が第１の金属層１２７ａを構成する金属材料のヤング率よりも大きいため、上部電極膜１２７の反りが効果的に抑制されている。上部電極膜１２７のように、上側（応力均衡化膜１４側）が下側よりもヤング率の高い材料で形成された２層構造の場合、上部電極膜２７のような一層構造よりも圧縮応力となる内部応力が強まる。そのうえ、第１の金属層１２７ａの厚さｔａよりも第２の金属層１２７ｂの厚さｔｂが大きいから、内部応力がより強まる。そのため、上部電極膜１２７は、薄膜圧電体素子１１２ｂの反りを強力に抑制する。したがって、薄膜圧電体素子１１２ｂの応力均衡化作用は、上部電極膜１２７を有することによって、薄膜圧電体素子１２ｂよりも良好になっている。
【０１１７】
また、上部電極膜１２７の上面が上部電極膜２７と同様の凹凸面になっているから、薄膜圧電体素子１２ｂと同様、応力均衡化膜１４は、材料に起因した応力Ｆ１４ａに加えて結晶粒の成長に起因した応力Ｆ１４ｂを有し、強い応力を発生する。よって、薄膜圧電体素子１１２ｂは、薄膜圧電体素子１２ｂよりも、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。
【０１１８】
上部電極膜１２７の結晶構造が面心立方構造であり、応力均衡化膜１４の結晶構造と異なっている。そのため、外力を受けたときに応力均衡化膜１４から上部電極膜１２７にクラックが貫通し難くなり、薄膜圧電体素子１１２ｂの信頼性が向上する。
【０１１９】
さらに、下部電極膜１７がＰｔ等の貴金属を主成分とする面心立方構造の（１００）配向膜として形成されているから、圧電体膜１３側の上面で、効果的に圧縮応力が発生する。
【０１２０】
（実施例）
本願発明者は、前述の圧電体成膜条件にしたがい圧電体膜１３を形成し、その後、Ｆｅ、ＣｏおよびＭｏを含む合金材料を用いた応力均衡化膜１４を形成して薄膜圧電体素子１２ｂを形成した。その結果、素子の反りが大幅に低減され、厚み方向への屈曲変位も抑えることができた。さらに、応力均衡化膜１４を有しない薄膜圧電体素子を形成し、両者の長手方向への単位電圧あたりの変位（stroke sensitivity）を比較したところ、前者（応力均衡化膜１４を有する薄膜圧電体素子１２ｂ）のstroke sensitivityが、後者のstroke sensitivityよりも約４０％以上改善されていることが確認された。
【０１２１】
また、X-ray Diffraction（XRD）測定の結果、Ｐｔを主成分とする下部電極膜、ＳＲＯ等からなる下部密着膜およびＰＺＴ等からなる圧電体膜がともにエピタキシャル成長していることが確認された。下部電極膜は面心立方構造の（１００）面が膜面の法線方向に向いた（１００）配向エピタキシャル膜であった。ＦｅＣｏＭｏからなる応力均衡化膜は体心立方構造の（１１０）面が膜面の法線方向に向いた（１１０）配向の多結晶膜であった。
【０１２２】
（ヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置の実施の形態）
次に、ヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置の実施の形態について、図２５を参照して説明する。
【０１２３】
図２５は、上述のＨＧＡ１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、ＨＧＡ１とを有している。ハードディスク装置２０１は、ＨＧＡ１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。
【０１２４】
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ＨＧＡ１が取りつけられている。
【０１２５】
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。
【０１２６】
ハードディスク装置２０１は、ＨＧＡ１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。
【０１２７】
このようなＨＧＡ１およびハードディスク装置２０１を前述した薄膜圧電体素子１２ａ，１２ｂを用いて製造した場合、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。そのうえ、薄膜圧電体素子１２ａ，１２ｂを搭載する際のそれらの破損が抑制されるため、ＨＧＡ１およびハードディスク装置２０１を製造するときの歩留まりが改善する。
【０１２８】
また、薄膜圧電体素子１２ａ，１２ｂが単層でありながらstroke sensitivityが高いため、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。さらに、薄膜圧電体素子１２ａ，１２ｂが単層でありながら屈曲変位を確実に抑制できる程度に応力均衡化作用が高い。しかも、薄膜同士の密着性が高いため、ＨＧＡ１およびハードディスク装置２０１を量産性とコスト低減効果とを損なうことなく製造できる。
【０１２９】
（インクジェットヘッドの実施の形態）
次に、インクジェットヘッドの実施の形態について、図２６を参照して説明する。
【０１３０】
図２６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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
インク流路構造体３０３は、複数（図２６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。
【０１３３】
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（ＳｉＯ）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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
そして、前述した下地膜１５とともに基板５１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。
【０１３７】
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２６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。
【０１３８】
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。さらに、ヘッド本体部３０２とは別の基板上に製造した薄膜圧電体素子が振動部材３０５に固着されているため、薄膜圧電体素子３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃが効率よく配置されている。そのうえ、基板３０３Ａの材料に対する制約が少なくなるため、インクジェットヘッド３０１は、従来よりも製造コストを低減することができる。
【０１３９】
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。
【０１４０】
（可変焦点レンズの実施の形態）
次に、可変焦点レンズの実施の形態について、図２７、図２８を参照して説明する。
【０１４１】
図２７は、実施の形態にかかる可変焦点レンズ４０１の概略の構成を示した平面図、図２８は同じく図２７の２８−２８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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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とともに基板５１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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
（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２９を参照して説明する。図２９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。
【０１４９】
レンズ本体部４５２は、透明ガラス基板４５３，４５３と、封止樹脂部材４５１，４５４と、透明ジェル状樹脂４５５とを有している。
【０１５０】
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４５１，４５４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４５１，４５４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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
（脈波センサの実施の形態）
次に、脈波センサの実施の形態ついて、図３０を参照して説明する。図３０は、実施の形態にかかる脈波センサ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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
なお、上記の実施の形態では、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。
【０１５９】
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】
【０１６０】
本発明を適用することにより、単層の圧電積層体でも、反りと屈曲変位を十分に抑制できるようになり、しかも、薄膜同士の密着性を高めた薄膜圧電体素子を量産性とコスト低減効果とを損なうことなく製造することができる。本発明は、薄膜圧電体素子およびその製造方法並びにそれを有するヘッドジンバルアセンブリ、ハードディスク装置、インクジェットヘッド、可変焦点レンズおよびセンサに利用することができる。
【符号の説明】
【０１６１】
１…ＨＧＡ、２…ベースプレート、３…ロードビーム、４…フレクシャ基板、５…ベース絶縁層、６…フレクシャ、１１…接続配線、１２ａ，１２ｂ，１１２ｂ，３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃ，４１２，５１２…薄膜圧電体素子、１３…圧電体膜、１３Ａ…凹凸面、１３ａ…凸部、１３ｂ…凹部、１３ｃ…尾根部、１３ｄ…谷底部、１３Ｌ…中心面、１４…応力均衡化膜、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…中空部、１７…下部電極膜、２５…保護絶縁層、２７，１２７…上部電極膜、５０…サスペンション、６０…ヘッドスライダ、１２７ａ…第１の金属層、１２７ｂ…第２の金属層、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】
0006387289.tif 000002
【図２】
0006387289.tif 000003
【図３】
0006387289.tif 000004
【図４】
0006387289.tif 000005
【図５】
0006387289.tif 000006
【図６】
0006387289.tif 000007
【図７】
0006387289.tif 000008
【図８】
0006387289.tif 000009
【図９】
0006387289.tif 000010
【図１０】
0006387289.tif 000011
【図１１】
0006387289.tif 000012
【図１２】
0006387289.tif 000013
【図１３】
0006387289.tif 000014
【図１４】
0006387289.tif 000015
【図１５】
0006387289.tif 000016
【図１６】
0006387289.tif 000017
【図１７】
0006387289.tif 000018
【図１８】
0006387289.tif 000019
【図１９】
0006387289.tif 000020
【図２０】
0006387289.tif 000021
【図２１】
0006387289.tif 000022
【図２２】
0006387289.tif 000023
【図２３】
0006387289.tif 000024
【図２４】
0006387289.tif 000025
【図２５】
0006387289.tif 000026
【図２６】
0006387289.tif 000027
【図２７】
0006387289.tif 000028
【図２８】
0006387289.tif 000029
【図２９】
0006387289.tif 000030
【図３０】
0006387289.tif 000031