(57)【要約】【課題】製造工程の簡単な一対構成の薄膜圧電体素子とその製造方法およびそれを用いたアクチュエータを提供する。【解決手段】第１主電極膜５０と第１対向電極膜５６とで挟まれた第１圧電体薄膜５２と、第２主電極膜６２と第２対向電極膜６８とで挟まれた第２圧電体薄膜６６とが接着され、第１主電極膜５０と第２主電極膜６２とはそれぞれその一部が島状に分離された分離電極部６０、７２を構成し、第１主電極膜５０と第２主電極膜６２の分離電極部６０、７２においてヴィアホール５８、７０を介して、第１主電極膜５０の分離電極部６０と第１対向電極膜５６、および第２主電極膜６２の分離電極部７２と第２対向電極膜６８とがそれぞれ電気的に接続され、かつ、分離電極部６０と第１主電極膜５０とはそれぞれ第１圧電体薄膜５２よりも突出する形状の延在部５０ａ、６０ａを有し、これを所定距離離間して一対同一面上に配置した構成とした。【選択図】  図４
2005001090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主電極膜と、
前記主電極膜上に形成された圧電体薄膜と、
前記圧電体薄膜上に形成された対向電極膜とからなり、
前記主電極膜の一部が島状に前記主電極膜とは分離された分離電極部を構成し、前記分離電極部において、前記圧電体薄膜に設けられたヴィアホールを介して前記分離電極部と前記対向電極膜とが電気的に接続され、かつ前記分離電極部と前記主電極膜とは前記圧電体薄膜よりも突出する形状の延在部を有することを特徴とする薄膜圧電体素子。
【請求項２】
請求項１に記載の薄膜圧電体素子を一対、所定距離離間して同一面上に配置した構成であって、
一対の前記薄膜圧電体素子の圧電機能を生じる領域部は、前記所定距離の中央線を中心として鏡面対称であり、
一対の前記薄膜圧電体素子のうち、一方の前記薄膜圧電体素子の前記分離電極部の延在部、他方の前記薄膜圧電体素子の前記主電極膜の延在部、一方の前記薄膜圧電体素子の前記主電極膜の延在部および他方の前記薄膜圧電体素子の前記分離電極部の延在部が前記所定距離の間の面上に近接して配置されたことを特徴とする薄膜圧電体素子。
【請求項３】
請求項２に記載の薄膜圧電体素子であって、
一対の前記薄膜圧電体素子のうち、一方の前記薄膜圧電体素子の前記分離電極部の延在部と他方の前記薄膜圧電体素子の前記主電極膜の延在部とが対向して配置されるとともに電気的に接続され、一方の前記薄膜圧電体素子の前記主電極膜の延在部と他方の前記薄膜圧電体素子の前記分離電極部の延在部とが対向して配置されるとともに電気的に接続されたことを特徴とする薄膜圧電体素子。
【請求項４】
第１主電極膜と第１対向電極膜とで挟まれた第１圧電体薄膜と、第２主電極膜と第２対向電極膜とで挟まれ前記第１圧電体薄膜と同じ形状の第２圧電体薄膜とが、前記第１対向電極膜と前記第２対向電極膜とを対向させて接着層により接着された構成からなり、
前記第１主電極膜と前記第２主電極膜はそれぞれその一部が島状に分離された分離電極部を構成し、前記第１主電極膜と前記第２主電極膜のそれぞれの分離電極部において、前記第１圧電体薄膜と前記第２圧電体薄膜とにそれぞれ設けられたヴィアホールを介して前記第１主電極膜の分離電極部と前記第１対向電極膜、および前記第２主電極膜の分離電極部と前記第２対向電極膜とがそれぞれ電気的に接続され、かつ、前記第１主電極膜の分離電極部と前記第１主電極膜とはそれぞれ前記第１圧電体薄膜よりも突出する形状の延在部を有することを特徴とする薄膜圧電体素子。
【請求項５】
請求項４に記載の薄膜圧電体素子を一対、所定距離離間して同一面上に配置した構成であって、
一対の前記薄膜圧電体素子の圧電機能を生じる領域部は、前記所定距離の中央線を中心として鏡面対称であり、
一対の前記薄膜圧電体素子のうち、一方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の分離電極部の延在部、他方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の延在部、一方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の延在部および他方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の分離電極部の延在部が前記所定距離の間の面上に近接して配置されたことを特徴とする薄膜圧電体素子。
【請求項６】
請求項５に記載の薄膜圧電体素子であって、
一対の前記薄膜圧電体素子のうち、一方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の分離電極部の延在部と他方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の延在部とが対向して配置され、一方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の延在部と他方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の分離電極部の延在部とが対向して配置され、
一方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の分離電極部の延在部、一方の前記薄膜圧電体素子の前記第２主電極膜の分離電極部、他方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の延在部および他方の前記薄膜圧電体素子の前記第２主電極膜とを電気的に接続する第１接続配線と、
他方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の分離電極部の延在部、他方の前記薄膜圧電体素子の前記第２主電極膜の分離電極部、一方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の延在部および一方の前記薄膜圧電体素子の前記第２主電極膜とを電気的に接続する第２接続配線とを有することを特徴とする薄膜圧電体素子。
【請求項７】
第１主電極膜と第１対向電極膜とで挟まれた第１圧電体薄膜と、第２主電極膜と第２対向電極膜とで挟まれ前記第１圧電体薄膜と同じ形状の第２圧電体薄膜とが、前記第１対向電極膜と前記第２対向電極膜とを対向させて導電性の接着層により接着された構成からなり、
前記第１主電極膜はその一部が島状に分離された分離電極部を構成し、前記第１主電極膜の分離電極部において、前記第１圧電体薄膜に設けられたヴィアホールを介して前記第１主電極膜の分離電極部、前記第１対向電極膜および前記第２対向電極膜が電気的に接続され、かつ、前記第１主電極膜の分離電極部と前記第１主電極膜とは前記第１圧電体薄膜よりも突出する形状の延在部を有することを特徴とする薄膜圧電体素子。
【請求項８】
請求項７に記載の薄膜圧電体素子を一対、所定距離離間して同一面上に配置した構成であって、
一対の前記薄膜圧電体素子の圧電機能を生じる領域部は、前記所定距離の中央線を中心として鏡面対称であり、
一対の前記薄膜圧電体素子のうち、一方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の分離電極部の延在部、他方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の延在部、一方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の延在部および他方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の分離電極部の延在部が前記所定距離の間の面上に近接して配置されたことを特徴とする薄膜圧電体素子。
【請求項９】
請求項８に記載の薄膜圧電体素子であって、
一方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の分離電極部の延在部と他方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の延在部とが対向して配置され、一方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の延在部と他方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の分離電極部の延在部とが対向して配置され、
一方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の分離電極部の延在部、他方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の延在部および他方の前記薄膜圧電体素子の前記第２主電極膜とを電気的に接続する第１接続配線と、
他方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の分離電極部の延在部、一方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の延在部および一方の前記薄膜圧電体素子の前記第２主電極膜とを電気的に接続する第２接続配線とを有することを特徴とする薄膜圧電体素子。
【請求項１０】
第１主電極膜と第１対向電極膜とで挟まれた第１圧電体薄膜と、第２主電極膜と第２対向電極膜とで挟まれ前記第１圧電体薄膜と同じ形状の第２圧電体薄膜とが、前記第１対向電極膜と前記第２対向電極膜とを対向させて導電性の接着層により接着された構成からなり、
前記第１主電極膜は前記第１圧電体薄膜よりも突出する形状の延在部を有し、前記第２主電極膜には、その一部が島状に分離された分離電極部が設けられ、前記第２主電極膜の分離電極部において、前記第２圧電体薄膜に設けられたヴィアホールを介して前記第２主電極膜の分離電極部、前記第１対向電極膜および前記第２対向電極膜が電気的に接続されたことを特徴とする薄膜圧電体素子。
【請求項１１】
請求項１０に記載の薄膜圧電体素子を一対、所定距離離間して同一面上に配置した構成であって、
一対の前記薄膜圧電体素子の圧電機能を生じる領域部は、前記所定距離の中央線を中心として鏡面対称であり、
一対の前記薄膜圧電体素子のうち、一方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の延在部と他方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の延在部とが前記所定距離の間の面上に近接して配置されたことを特徴とする薄膜圧電体素子。
【請求項１２】
請求項１１に記載の薄膜圧電体素子であって、
一方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の延在部と前記第２主電極膜、および他方の前記薄膜圧電体素子の前記第２主電極膜の分離電極部とを電気的に接続する第１接続配線と、
他方の前記薄膜圧電体素子の前記第１主電極膜の延在部と前記第２主電極膜、および一方の前記薄膜圧電体素子の前記第２主電極膜の分離電極部とを電気的に接続する第２接続配線とを有することを特徴とする薄膜圧電体素子。
【請求項１３】
請求項４から請求項１２までのいずれかに記載の薄膜圧電体素子と、
前記薄膜圧電体素子を搭載する基板と、
前記薄膜圧電体素子にそれぞれ逆方向の伸縮動作を行わせる制御回路とを有することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のアクチュエータと、
ディスクと、
前記ディスクに記録と再生の少なくとも一方を行うヘッドと、
前記ヘッドが固定されたフレクシャーと、
前記フレクシャーを支持し、前記ディスク表面と平行な方向に回転自在のアームと、
前記ヘッドを前記ディスクの所定のトラック位置に位置決めするための第１位置決め手段と第２位置決め手段とを有し、
前記第１位置決め手段は前記アームを回転させる駆動手段であり、
前記第２位置決め手段は前記フレクシャーに固定された前記アクチュエータからなることを特徴とするディスク記録再生装置。
【請求項１５】
基板上に第１主電極膜と第３主電極膜となる主電極膜を成膜する工程と、
前記主電極膜の所定領域の一部を除去する加工を行う工程と、
前記主電極膜上に第１圧電体薄膜と第３圧電体薄膜となる圧電体薄膜を成膜する工程と、
前記所定領域の前記圧電体薄膜に前記主電極膜まで開口するヴィアホールを形成した後に、第１対向電極膜と第３対向電極膜となる対向電極膜を成膜する工程と、
前記対向電極膜と前記圧電体薄膜とをほぼ同じ所定形状に加工して、前記第１圧電体薄膜と前記第１対向電極膜、および前記第３圧電体薄膜と前記第３対向電極膜とのそれぞれの積層構成を形成する工程と、
前記主電極膜を加工して、前記第１圧電体薄膜よりも少なくとも大きな形状で、かつ、前記所定領域の近傍においてその一部が延在されて露出した延在部を有する前記第１主電極膜と前記第３主電極膜とをそれぞれ形成するとともに、
それぞれの前記所定領域において、前記第１対向電極膜および前記第３対向電極膜のそれぞれが前記ヴィアホールを介して前記所定領域の前記主電極膜と接続され、かつ、前記所定領域の前記主電極膜が延在されて露出した延在部を有し、前記第１主電極膜および前記第３主電極膜とはそれぞれ電気的に分離した第１主電極膜の分離電極部と第３主電極膜の分離電極部とを形成する工程とを有することを特徴とする薄膜圧電体素子の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の薄膜圧電体素子の製造方法であって、
前記第１主電極膜の延在部と前記第３対向電極膜に接続する前記第３主電極膜の分離電極部とを電気的に接続する第１接続配線と、前記第３主電極膜の延在部と前記第１対向電極膜に接続する前記第１主電極膜の分離電極部の延在部とを電気的に接続する第２接続配線とを形成する工程とをさらに含むことを特徴とする薄膜圧電体素子の製造方法。
【請求項１７】
第１の基板上に第１主電極膜と第３主電極膜となる主電極膜を形成し、前記主電極膜の所定領域の一部を除去する加工を行い、第１圧電体薄膜と第３圧電体薄膜となる圧電体薄膜を成膜し、前記所定領域の前記圧電体薄膜に前記主電極膜まで開口するヴィアホールを形成した後に、第１対向電極膜と第３対向電極膜となる対向電極膜を形成する第１基板加工工程と、
第２の基板上に第２主電極膜と第４主電極膜となる主電極膜を形成し、前記主電極膜の所定領域の一部を除去する加工を行い、第２圧電体薄膜と第４圧電体薄膜となる圧電体薄膜を成膜し、前記所定領域の前記圧電体薄膜に前記主電極膜まで開口するヴィアホールを形成した後に、第２対向電極膜と第４対向電極膜となる対向電極膜を形成する第２基板加工工程と、
前記第１の基板と前記第２の基板の対向電極膜同士を接着層により接着する工程と、
前記第２の基板を除去して、前記第２の基板側の前記主電極膜を露出させる工程と、
前記第２の基板側の前記主電極膜、前記対向電極膜、前記圧電体薄膜、前記第１の基板側の前記対向電極膜および前記圧電体薄膜をほぼ同一の所定形状に加工して、前記第２主電極膜、前記第２圧電体薄膜、前記第２対向電極膜、前記接着層、前記第１対向電極膜および前記第１圧電体薄膜からなる積層体と、前記第４主電極膜、前記第４圧電体薄膜、前記第４対向電極膜、前記接着層、前記第３対向電極膜および前記第３圧電体薄膜からなる積層体とを形成する工程と、
それぞれの前記所定領域において、前記主電極膜の一部が前記第２主電極膜および前記第４主電極膜とはそれぞれ電気的に分離した第２主電極膜の分離電極部と第４主電極膜の分離電極部を形成し、かつ前記第２対向電極膜および前記第４対向電極膜のそれぞれが前記ヴィアホールを介して前記第２主電極膜の分離電極部と前記第４主電極膜の分離電極部とに接続される工程と、
前記第１の基板側の前記主電極膜を加工し、前記第１圧電体薄膜および前記第３圧電体薄膜よりも少なくとも大きく、かつその一部が露出した延在部を有する前記第１主電極膜と前記第３主電極膜とを形成する工程と、
それぞれの前記所定領域において、前記主電極膜の一部が前記第１主電極膜および前記第３主電極膜とはそれぞれ電気的に分離し、かつその一部が露出した延在部を有する第１主電極膜の分離電極部と第３主電極膜の分離電極部とをそれぞれ形成し、前記第１対向電極膜および前記第３対向電極膜のそれぞれが前記ヴィアホールを介して前記第１主電極膜の分離電極部と前記第３主電極膜の分離電極部とに接続される工程とを有することを特徴とする薄膜圧電体素子の製造方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の薄膜圧電体素子の製造方法であって、
前記第１主電極膜の延在部、前記第２主電極膜、前記第３対向電極膜に接続する前記第３主電極膜の分離電極部および前記第４対向電極膜に接続する前記第４主電極膜の分離電極部とを電気的に接続する第１接続配線と、前記第３主電極膜の延在部、前記第４主電極膜、前記第１対向電極膜に接続する前記第１主電極膜の分離電極部および前記第２対向電極膜に接続する前記第２主電極膜の分離電極部とを電気的に接続する第２接続配線とを形成する工程をさらに有することを特徴とする薄膜圧電体素子の製造方法。
【請求項１９】
第１の基板上に第１主電極膜と第３主電極膜となる主電極膜、第１圧電体薄膜と第３圧電体薄膜となる圧電体薄膜および第１対向電極膜と第３対向電極膜となる対向電極膜をそれぞれ積層形成する第１基板加工工程と、
第２の基板上に第２主電極膜と第４主電極膜となる主電極膜を形成し、前記主電極膜の所定領域の一部を除去する加工を行い、第２圧電体薄膜と第４圧電体薄膜となる圧電体薄膜を成膜し、前記所定領域の前記圧電体薄膜に前記主電極膜まで開口するヴィアホールを形成した後に、第２対向電極膜と第４対向電極膜となる対向電極膜を形成する第２基板加工工程と、
前記第１の基板と前記第２の基板の対向電極膜同士を導電性の接着層により接着する工程と、
前記第２の基板を除去して、前記第２の基板側の前記主電極膜を露出させる工程と、
前記第２の基板側の前記主電極膜、前記対向電極膜と前記圧電体薄膜、前記第１の基板側の前記対向電極膜および前記圧電体薄膜をほぼ同一の所定形状に加工して、前記第２主電極膜、前記第２圧電体薄膜、前記第２対向電極膜、前記接着層、前記第１対向電極膜および前記第１圧電体薄膜からなる積層体と、前記第４主電極膜、前記第４圧電体薄膜、前記第４対向電極膜、前記接着層、前記第３対向電極膜および前記第３圧電体薄膜からなる積層体とを形成する工程と、
前記第１の基板側の前記主電極膜を加工し、前記第１圧電体薄膜および前記第３圧電体薄膜よりも少なくとも大きく、かつその一部が露出した延在部を有する前記第１主電極膜と前記第３主電極膜とを形成する工程と
前記ヴィアホールを含む前記所定領域において、前記主電極膜の一部が前記第２主電極膜および前記第４主電極膜とはそれぞれ電気的に分離された第２分離電極部と第４分離電極部とをそれぞれ形成する工程とを有することを特徴とする薄膜圧電体素子の製造方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の薄膜圧電体素子の製造方法であって、
前記第１主電極膜の延在部、前記第２主電極膜および前記第４分離電極部を電気的に接続する第１接続配線と、前記第３主電極膜の延在部、前記第４主電極膜および前記第２分離電極部を電気的に接続する第２接続配線とを形成する工程をさらに有することを特徴とする薄膜圧電体素子の製造方法。
【請求項２１】
第１の基板上に第１主電極膜と第３主電極膜となる主電極膜を形成し、前記主電極膜の所定領域の一部を除去する加工を行い、第１圧電体薄膜と第３圧電体薄膜となる圧電体薄膜を成膜し、前記所定領域の前記圧電体薄膜に前記主電極膜まで開口するヴィアホールを形成した後に、第１対向電極膜と第３対向電極膜となる対向電極膜を形成する第１基板加工工程と、
第２の基板上に第２主電極膜と第４主電極膜となる主電極膜、第２圧電体薄膜と第４圧電体薄膜となる圧電体薄膜および第２対向電極膜と第４対向電極膜となる対向電極膜をそれぞれ積層形成する第２基板加工工程と
前記第１の基板と前記第２の基板の対向電極膜同士を導電性の接着層により接着する工程と、
前記第２の基板を除去して、前記第２の基板側の前記主電極膜を露出させる工程と、
前記第２の基板側の前記主電極膜、前記対向電極膜と前記圧電体薄膜、前記第１の基板側の前記対向電極膜および前記圧電体薄膜をほぼ同一の所定形状に加工して、前記第２主電極膜、前記第２圧電体薄膜、前記第２対向電極膜、前記接着層、前記第１対向電極膜および前記第１圧電体薄膜からなる積層体と、前記第４主電極膜、前記第４圧電体薄膜、前記第４対向電極膜、前記接着層、前記第３対向電極膜および前記第３圧電体薄膜からなる積層体とを形成する工程と、
前記第１の基板側の前記主電極膜を加工し、前記第１圧電体薄膜および前記第３圧電体薄膜よりも少なくとも大きく、かつその一部が露出した延在部を有する前記第１主電極膜と前記第３主電極膜とを形成する工程と
前記ヴィアホールを含む前記所定領域において、前記主電極膜の一部が前記第１主電極膜および前記第３主電極膜とはそれぞれ電気的に分離された第１分離電極部と第３分離電極部とをそれぞれ形成する工程とを有することを特徴とする薄膜圧電体素子の製造方法。
【請求項２２】
請求項１５から請求項２１までのいずれかに記載の薄膜圧電体素子の製造方法であって、
前記対向電極膜を形成した後に前記対向電極膜の全面にレジスト膜を形成し、前記対向電極膜上に散在する突起物周辺の前記レジスト膜を選択的に除去した後、
前記突起物周辺の前記対向電極膜をエッチング除去する工程をさらに含むことを特徴とする薄膜圧電体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜圧電体素子とその製造方法並びにそれを用いたアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体技術の進歩とともに半導体製造技術により超小型のマイクロマシンを実現しようとする努力がなされており、マイクロアクチュエータ等の機械的電気素子が脚光を浴びている。このような素子により小型で高精度の機構部品を実現することができ、しかも半導体プロセスを用いることでその生産性も大幅に改善できる。特に、圧電体素子を用いたマイクロアクチュエータはインクジェットプリンタのインク吐出用や磁気ディスク記録再生装置のヘッドスライダの微小位置決め用等に応用されている。
【０００３】
例えば、従来の磁気ディスク記録再生装置では、磁気ディスクに対して情報の記録再生を行う磁気ヘッドがヘッドスライダに搭載され、さらにヘッドスライダはアクチュエータアームに取り付けられている。アクチュエータアームをボイスコイルモータ（以下、ＶＣＭとよぶ）によって揺動させることにより、磁気ヘッドを磁気ディスク上の所定のトラック位置に位置決めし、記録再生を行っている。しかし、記録密度の向上とともに、このような従来のＶＣＭのみでの位置決めでは十分な精度を確保できなくなってきている。このために、ＶＣＭの位置決め手段に加えて、圧電体素子を用いた微小位置決め手段によりヘッドスライダを微小駆動させて高速、高精度の位置決めを行う技術開発も行われている。
【０００４】
このように、圧電体素子を用いたアクチュエータは種々の応用が期待されている。これに対して、特許文献１では、小型で、低電圧で駆動でき、しかも変位量が大きい薄膜積層型アクチュエータおよびその製造方法が示されている。すなわち、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、あるいはサファイヤ等の単結晶基板上に、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、または銀（Ａｇ）等の電極層と、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）やチタン酸ジルコン酸ランタン酸鉛（ＰＬＺＴ）等の圧電材料からなる圧電層、さらに上記と同様な材料の電極層とを形成する。この膜上にガラスまたはシリコン（Ｓｉ）から構成される接合層とを形成して、圧電部材を作製する。つぎに、陽極接合法により圧電部材同士を接合層を介して接合する工程と、その後さらに積層する側の基板を研磨等により除去して露出した電極層上に接合層を形成する工程と、この接合層と別の圧電部材の接合層とを上述したような手順で接合し、再び基板を除去する工程とを繰り返すことで複数層に積層した積層体を形成する。この後、この積層体中の内層電極を交互に両側から取り出すことで積層型アクチュエータを実現している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−８８４１９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の例では積層対中の内装電極を交互に両側から取り出す構成であるため、基板面に対して垂直方向の変位を生じる構成となる。このため、例えば磁気ディスク記録再生装置のヘッドスライダの微小アクチュエータとして用いる形状としては適さない。すなわち、積層構成としながら、膜厚方向と垂直方向に変位を生じさせるためには、内層電極膜の取り出し方が重要となるが、このような点については上述の例も含めて示されたものは見られない。
【０００７】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、特に圧電体薄膜を二層積層する場合の内層電極膜の外部への取り出しが容易で、かつこのような薄膜圧電体素子を一対構成としたときに、量産性に優れ、かつ外部機器へ接続する電極パッドを２つのみとすることが可能な薄膜圧電体素子とその製造方法並びにそれを用いたアクチュエータを提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の薄膜圧電体素子は、主電極膜と、主電極膜上に形成された圧電体薄膜と、圧電体薄膜上に形成された対向電極膜とからなり、主電極膜はその一部が島状に主電極膜とは分離された分離電極部を構成し、分離電極部において、圧電体薄膜に設けられたヴィアホールを介して分離電極部と対向電極膜とが電気的に接続され、かつ分離電極部と主電極膜とは圧電体薄膜よりも突出する形状の延在部を有する構成からなる。
【０００９】
この構成により、対向電極膜と主電極膜とを制御回路に接続する端子電極を延在部に設けることができる。この延在部は同一面上で、かつ近接して配置できるので、制御回路への配線引き回しと実装作業が容易にできる。また、ヴィアホール加工と圧電体薄膜の外形加工とは別々に行えるので、精度が要求されるヴィアホール加工をドライエッチングで行っても、対向電極膜と主電極膜間でのショート等の不良発生を抑制できる。
【００１０】
また、本発明の薄膜圧電体素子は、上記記載の薄膜圧電体素子を一対、所定距離離間して同一面上に配置した構成であって、一対の薄膜圧電体素子の圧電機能を生じる領域部は所定距離の中央線を中心として鏡面対称であり、一対の薄膜圧電体素子のうち、一方の薄膜圧電体素子の分離電極部の延在部、他方の薄膜圧電体素子の主電極膜の延在部、一方の薄膜圧電体素子の主電極膜の延在部および他方の薄膜圧電体素子の分離電極部の延在部が上記所定距離の間の面上に近接して配置された構成からなる。
【００１１】
この構成により、薄膜圧電体素子が１個のみの場合に比べて変位量を大きくすることが可能となる。さらに、それぞれの薄膜圧電体素子が逆方向に変位するように電圧を印加すれば、薄膜圧電体素子の長さ方向に対して直交する方向に、例えば磁気ヘッドを微動させることもできる。
【００１２】
また、本発明の薄膜圧電体素子は、上記記載の薄膜圧電体素子であって、一対の薄膜圧電体素子のうち、一方の薄膜圧電体素子の分離電極部の延在部と他方の薄膜圧電体素子の主電極膜の延在部とが対向して配置されるとともに電気的に接続され、一方の薄膜圧電体素子の主電極膜の延在部と他方の薄膜圧電体素子の分離電極部の延在部とが対向して配置されるとともに電気的に接続された構成からなる。
【００１３】
この構成により、一対の薄膜圧電体素子を制御回路に接続する端子電極部を２個のみとすることができるので、実装作業を簡略化できる。
【００１４】
また、本発明の薄膜圧電体素子は、第１主電極膜と第１対向電極膜とで挟まれた第１圧電体薄膜と、第２主電極膜と第２対向電極膜とで挟まれ第１圧電体薄膜と同じ形状の第２圧電体薄膜とが、第１対向電極膜と第２対向電極膜とを対向させて接着層により接着された構成からなり、第１主電極膜と第２主電極膜はそれぞれその一部が島状に分離された分離電極部を構成し、第１主電極膜と第２主電極膜のそれぞれの分離電極部において、第１圧電体薄膜と第２圧電体薄膜とにそれぞれ設けられたヴィアホールを介して第１主電極膜の分離電極部と第１対向電極膜、および第２主電極膜の分離電極部と第２対向電極膜とがそれぞれ電気的に接続され、かつ、第１主電極膜の分離電極部と第１主電極膜とはそれぞれ第１圧電体薄膜よりも突出する形状の延在部を有する構成からなる。
【００１５】
この構成により、ヴィアホール加工と圧電体薄膜の外形加工とは別々に行えるので、精度が要求されるヴィアホール加工をドライエッチングで行っても対向電極膜と主電極膜間でのショート等の不良発生を抑制できる。さらに、積層構成であるので薄膜圧電体素子が変位するときの力を大きくでき、かつ薄膜圧電体素子を基板から完全に分離した状態としてもそりが生じず、アクチュエータとして使用する場合の信頼性を大きく改善できる。
【００１６】
また、本発明の薄膜圧電体素子は、上記記載の薄膜圧電体素子を一対、所定距離離間して同一面上に配置した構成であって、一対の薄膜圧電体素子の圧電機能を生じる領域部は所定距離の中央線を中心として鏡面対称であり、一対の薄膜圧電体素子のうち、一方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の分離電極部の延在部、他方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の延在部、一方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の延在部および他方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の分離電極部の延在部が上記所定距離の間の面上に近接して配置された構成からなる。
【００１７】
この構成により、薄膜圧電体素子を駆動する制御回路に接続するための端子電極部を延在部に設けることができ、ワイヤリード等で実装する場合に効率的に行える。また、上記所定距離の間の面上に設けるので一対の薄膜圧電体素子の外形寸法は特に変更する必要がなく、したがって基板上で一括作製できる薄膜圧電体素子数も変わらず、コストの増加を招くことがない。
【００１８】
また、本発明の薄膜圧電体素子は、上記記載の薄膜圧電体素子であって、一対の薄膜圧電体素子のうち、一方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の分離電極部の延在部と他方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の延在部とが対向して配置され、一方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の延在部と他方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の分離電極部の延在部とが対向して配置され、一方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の分離電極部の延在部、一方の薄膜圧電体素子の第２主電極膜の分離電極部、他方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の延在部および他方の薄膜圧電体素子の第２主電極膜を電気的に接続する第１接続配線と、他方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の分離電極部の延在部、他方の薄膜圧電体素子の第２主電極膜の分離電極部、一方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の延在部および一方の薄膜圧電体素子の第２主電極膜を電気的に接続する第２接続配線とを有する構成からなる。
【００１９】
この構成により、積層構成の薄膜圧電体素子を一対として用いても、これらを駆動する制御回路と接続するための端子電極を２個のみとすることができるので、実装作業が大幅に簡略化される。
【００２０】
また、本発明の薄膜圧電体素子は、第１主電極膜と第１対向電極膜とで挟まれた第１圧電体薄膜と、第２主電極膜と第２対向電極膜とで挟まれ第１圧電体薄膜と同じ形状の第２圧電体薄膜とが、第１対向電極膜と第２対向電極膜とを対向させて導電性の接着層により接着された構成からなり、第１主電極膜はその一部が島状に分離された分離電極部を構成し、第１主電極膜の分離電極部において、第１圧電体薄膜に設けられたヴィアホールを介して第１主電極膜の分離電極部、第１対向電極膜および第２対向電極膜が電気的に接続され、かつ、第１主電極膜の分離電極部と第１主電極膜とは第１圧電体薄膜よりも突出する形状の延在部を有する構成からなる。
【００２１】
この構成により、ヴィアホール加工と分離電極部の加工は第１主電極膜と第１圧電体薄膜のみでよくなり、製造プロセスを大幅に簡略化できる。また、積層構成であるので薄膜圧電体素子が変位するときの力を大きくでき、かつ薄膜圧電体素子を基板から完全に分離した状態としてもそりが生じず、アクチュエータとして使用する場合の信頼性を大きく改善することもできる。
【００２２】
また、本発明の薄膜圧電体素子は、上記記載の薄膜圧電体素子を一対、所定距離離間して同一面上に配置した構成であって、一対の薄膜圧電体素子の圧電機能を生じる領域部は所定距離の中央線を中心として鏡面対称であり、一対の薄膜圧電体素子のうち、一方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の分離電極部の延在部、他方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の延在部、一方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の延在部および他方の薄膜圧電体素子の分離電極部の延在部が所定距離の間の面上に近接して配置された構成からなる。
【００２３】
この構成により、薄膜圧電体素子を駆動する制御回路に接続するための端子電極部を延在部に設けることができ、ワイヤリード等で実装する場合に効率的に行える。また、上記所定距離の間の面上に設けるので一対の薄膜圧電体素子の外形寸法は特に変更する必要がなく、したがって基板上で一括作製できる薄膜圧電体素子数も変わらず、コストの増加を招くことがない。
【００２４】
また、本発明の薄膜圧電体素子は、上記記載の薄膜圧電体素子であって、一方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の分離電極部の延在部と他方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の延在部とが対向して配置され、一方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の延在部と他方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の分離電極部の延在部とが対向して配置され、一方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の分離電極部の延在部、他方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の延在部および他方の薄膜圧電体素子の第２主電極膜とを電気的に接続する第１接続配線と、他方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の分離電極部の延在部、一方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の延在部および一方の薄膜圧電体素子の第２主電極膜とを電気的に接続する第２接続配線とを有する構成からなる。
【００２５】
この構成により、積層構成の薄膜圧電体素子を一対として用いても、これらを駆動する制御回路と接続するための端子電極を２個のみとすることができるので、実装作業が大幅に簡略化される。また、ヴィアホールおよび分離電極部の加工は第１主電極膜と第１圧電体薄膜のみでよいので、製造プロセスを大幅に簡略化できる。
【００２６】
また、本発明の薄膜圧電体素子は、第１主電極膜と第１対向電極膜とで挟まれた第１圧電体薄膜と、第２主電極膜と第２対向電極膜とで挟まれ第１圧電体薄膜と同じ形状の第２圧電体薄膜とが第１対向電極膜と第２対向電極膜とを対向させて導電性の接着層により接着された構成からなり、第１主電極膜は第１圧電体薄膜よりも突出する形状の延在部を有し、第２主電極膜には、その一部が島状に分離された分離電極部が設けられ、第２主電極膜の分離電極部において、第２圧電体薄膜に設けられたヴィアホールを介して第２主電極膜の分離電極部、第１対向電極膜および第２対向電極膜が電気的に接続された構成を有する。
【００２７】
この構成により、ヴィアホール加工と分離電極部の加工は第１主電極膜と第２圧電体薄膜のみでよくなり、製造プロセスを大幅に簡略化できる。また、積層構成であるので薄膜圧電体素子が変位するときの力を大きくでき、かつ薄膜圧電体素子を基板から完全に分離した状態としてもそりが生じず、アクチュエータとして使用する場合の信頼性を大きく改善することもできる。
【００２８】
また、本発明の薄膜圧電体素子は、上記記載の薄膜圧電体素子を一対、所定距離離間して同一面上に配置した構成であって、一対の薄膜圧電体素子の圧電機能を生じる領域部は上記所定距離の中央線を中心として鏡面対称であり、一対の薄膜圧電体素子のうち、一方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の延在部と他方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の延在部とが所定距離の間の面上に近接して配置された構成を有する。
【００２９】
この構成により、薄膜圧電体素子間の配線接続が容易になる。また、上記所定距離の間の面上に設けるので一対の薄膜圧電体素子の外形寸法は特に変更する必要がなく、したがって基板上で一括作製できる薄膜圧電体素子数も変わらず、コストの増加を招くことがない。
【００３０】
また、本発明の薄膜圧電体素子は、上記記載の薄膜圧電体素子であって、一方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の延在部と第２主電極膜、および他方の薄膜圧電体素子の第２主電極膜の分離電極部とを電気的に接続する第１接続配線と、他方の薄膜圧電体素子の第１主電極膜の延在部と第２主電極膜、および一方の薄膜圧電体素子の第２主電極膜の分離電極部とを電気的に接続する第２接続配線とを有する構成からなる。
【００３１】
この構成により、積層構成の薄膜圧電体素子を一対として用いても、これらを駆動する制御回路と接続するための端子電極を２個のみとすることができるので、実装作業が大幅に簡略化される。
【００３２】
また、本発明のアクチュエータは、上記記載の薄膜圧電体素子と、薄膜圧電体素子を搭載する基板と、薄膜圧電体素子にそれぞれ逆方向の伸縮動作を行わせる制御回路とを有する構成からなる。この構成により、薄膜圧電体素子の長さ方向に対して直交する方向に高精度の微動を行わせることができる。
【００３３】
また、本発明のディスク記録再生装置は、上記アクチュエータと、ディスクと、ディスクに記録と再生の少なくとも一方を行うヘッドと、ヘッドが固定されたフレクシャーと、フレクシャーを支持し、ディスク表面と平行な方向に回転自在のアームと、ヘッドをディスクの所定のトラック位置に位置決めするための第１位置決め手段と第２位置決め手段とを有し、第１位置決め手段はアームを回転させる駆動手段であり、第２位置決め手段はフレクシャーに固定された上記アクチュエータからなる構成を有する。
【００３４】
この構成により、ディスクの所定のトラック位置へのヘッドの位置決めを非常に高精度に行えるので、高密度の記録が可能となる。
【００３５】
さらに、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、基板上に第１主電極膜と第３主電極膜となる主電極膜を成膜する工程と、主電極膜の所定領域の一部を除去する加工を行う工程と、主電極膜上に第１圧電体薄膜と第３圧電体薄膜となる圧電体薄膜を成膜する工程と、所定領域の圧電体薄膜に主電極膜まで開口するヴィアホールを形成した後に、第１対向電極膜と第３対向電極膜となる対向電極膜を成膜する工程と、対向電極膜と圧電体薄膜とをほぼ同じ所定形状に加工して、第１圧電体薄膜と第１対向電極膜、および第３圧電体薄膜と第３対向電極膜とのそれぞれの積層構成を形成する工程と、主電極膜を加工して、第１圧電体薄膜よりも少なくとも大きな形状で、かつ、所定領域の近傍においてその一部が延在されて露出した延在部を有する第１主電極膜と第３主電極膜とをそれぞれ形成するとともに、それぞれの所定領域において、第１対向電極膜および第３対向電極膜のそれぞれがヴィアホールを介して所定領域の主電極膜と接続され、かつ、所定領域の主電極膜が延在されて露出した延在部を有し、第１主電極膜および第３主電極膜とはそれぞれ電気的に分離した第１主電極膜の分離電極部と第３主電極膜の分離電極部とを形成する工程とを有する方法からなる。
【００３６】
この方法により、ヴィアホール加工と圧電体薄膜の外形加工とは別々に行えるので、精度が要求されるヴィアホール加工をドライエッチングで行っても対向電極膜と主電極膜間でのショート等の不良発生を抑制でき、歩留まりよく生産することができる。
【００３７】
さらに、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１主電極膜の延在部と第３対向電極膜に接続する第３主電極膜の分離電極部とを電気的に接続する第１接続配線と、第３主電極膜の延在部と第１対向電極膜に接続する第１主電極膜の分離電極部の延在部とを電気的に接続する第２接続配線とを形成する工程とをさらに含む方法からなる。
【００３８】
この方法により、一対の薄膜圧電体素子を駆動するための電極端子を２個のみとすることができるので、実装工程が大幅に簡略化できる。
【００３９】
さらに、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１の基板上に第１主電極膜と第３主電極膜となる主電極膜を形成し、主電極膜の所定領域の一部を除去する加工を行い、第１圧電体薄膜と第３圧電体薄膜となる圧電体薄膜を成膜し、所定領域の圧電体薄膜に主電極膜まで開口するヴィアホールを形成した後に、第１対向電極膜と第３対向電極膜となる対向電極膜を形成する第１基板加工工程と、第２の基板上に第２主電極膜と第４主電極膜となる主電極膜を形成し、主電極膜の所定領域の一部を除去する加工を行い、第２圧電体薄膜と第４圧電体薄膜となる圧電体薄膜を成膜し、所定領域の圧電体薄膜に主電極膜まで開口するヴィアホールを形成した後に、第２対向電極膜と第４対向電極膜となる対向電極膜を形成する第２基板加工工程と、第１の基板と第２の基板の対向電極膜同士を接着層により接着する工程と、第２の基板を除去して第２の基板側の主電極膜を露出させる工程と、第２の基板側の主電極膜、対向電極膜、圧電体薄膜、第１の基板側の対向電極膜および圧電体薄膜をほぼ同一の所定形状に加工して、第２主電極膜、第２圧電体薄膜、第２対向電極膜、接着層、第１対向電極膜および第１圧電体薄膜からなる積層体と、第４主電極膜、第４圧電体薄膜、第４対向電極膜、接着層、第３対向電極膜および第３圧電体薄膜からなる積層体とを形成する工程と、それぞれの所定領域において主電極膜の一部が第２主電極膜および第４主電極膜とはそれぞれ電気的に分離した第２主電極膜の分離電極部と第４主電極膜の分離電極部を形成し、かつ第２対向電極膜および第４対向電極膜のそれぞれがヴィアホールを介して第２主電極膜の分離電極部と第４主電極膜の分離電極部とに接続される工程と、第１の基板側の主電極膜を加工し、第１圧電体薄膜および第３圧電体薄膜よりも少なくとも大きく、かつその一部が露出した延在部を有する第１主電極膜と第３主電極膜とを形成する工程と、それぞれの所定領域において主電極膜の一部が第１主電極膜および第３主電極膜とはそれぞれ電気的に分離し、かつその一部が露出した延在部を有する第１主電極膜の分離電極部と第３主電極膜の分離電極部とをそれぞれ形成し、第１対向電極膜および第３対向電極膜のそれぞれがヴィアホールを介して第１主電極膜の分離電極部と第３主電極膜の分離電極部とに接続される工程とからなる。
【００４０】
この方法により、二層に積層した薄膜圧電体素子を一対とした構成であっても対向電極膜の制御回路との接続のための端子電極の形成を確実に、かつ信頼性よく作製することができる。
【００４１】
さらに、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１主電極膜の延在部、第２主電極膜、第３対向電極膜に接続する第３主電極膜の分離電極部および第４対向電極膜に接続する第４主電極膜の分離電極部とを電気的に接続する第１接続配線と、第３主電極膜の延在部、第４主電極膜、第１対向電極膜に接続する第１主電極膜の分離電極部および第２対向電極膜に接続する第２主電極膜の分離電極部とを電気的に接続する第２接続配線とを形成する工程をさらに含む方法からなる。
【００４２】
この方法により、一対構成で、かつそれぞれが二層積層してなる薄膜圧電体素子の制御回路と接続するための端子電極を２個のみとすることができ、実装作業を大幅に改善できる。
【００４３】
さらに、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１の基板上に第１主電極膜と第３主電極膜となる主電極膜、第１圧電体薄膜と第３圧電体薄膜となる圧電体薄膜、および第１対向電極膜と第２対向電極膜となる対向電極膜を形成する第１基板加工工程と、第２の基板上に第２主電極膜と第４主電極膜となる主電極膜を形成し、主電極膜の所定領域の一部を除去する加工を行い、第２圧電体薄膜と第４圧電体薄膜となる圧電体薄膜を成膜し、所定領域の圧電体薄膜に主電極膜まで開口するヴィアホールを形成した後に、第２対向電極膜と第４対向電極膜となる対向電極膜を形成する第２基板加工工程と、第１の基板と第２の基板の対向電極膜同士を導電性の接着層により接着する工程と、第２の基板を除去して第２の基板側の主電極膜を露出させる工程と、第２の基板側の主電極膜、対向電極膜と圧電体薄膜、第１の基板側の対向電極膜および圧電体薄膜をほぼ同一の所定形状に加工して、第２主電極膜、第２圧電体薄膜、第２対向電極膜、接着層、第１対向電極膜および第１圧電体薄膜からなる積層体と、第４主電極膜、第４圧電体薄膜、第４対向電極膜、接着層、第３対向電極膜および第３圧電体薄膜からなる積層体とを形成する工程と、第１の基板側の主電極膜を加工して、第１圧電体薄膜および第３圧電体薄膜よりも少なくとも大きく、かつその一部が露出した延在部を有する第１主電極膜と第３主電極膜とを形成する工程と、ヴィアホールを含む所定領域において、主電極膜の一部が第２主電極膜および第４主電極膜とはそれぞれ電気的に分離された第２分離電極部と第４分離電極部とを形成する工程とを有する方法からなる。
【００４４】
この方法により、ヴィアホールおよび分離電極部の加工が第２の基板側のみでよくなり、製造プロセスが大幅に簡略化される。
【００４５】
さらに、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、上記記載の薄膜圧電体素子の製造方法であって、第１主電極膜の延在部、第２主電極膜および第４分離電極部を電気的に接続する第１接続配線と、第３主電極膜の延在部、第４主電極膜および第２分離電極部を電気的に接続する第２接続配線とを形成する工程をさらに含む方法からなる。
【００４６】
この方法により、一対構成で、かつそれぞれが二層積層してなる薄膜圧電体素子の制御回路と接続するための端子電極を２個のみとすることができ、実装作業を大幅に改善できる。
【００４７】
さらに、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１の基板上に第１主電極膜と第３主電極膜となる主電極膜を形成し、この主電極膜の所定領域の一部を除去する加工を行い、第１圧電体薄膜と第３圧電体薄膜となる圧電体薄膜を成膜し、この所定領域の圧電体薄膜に主電極膜まで開口するヴィアホールを形成した後に、第１対向電極膜と第３対向電極膜となる対向電極膜を形成する第１基板加工工程と、第２の基板上に第２主電極膜と第４主電極膜となる主電極膜、第２圧電体薄膜と第４圧電体薄膜となる圧電体薄膜および第２対向電極膜と第４対向電極膜となる対向電極膜をそれぞれ積層形成する第２基板加工工程と、  第１の基板と第２の基板の対向電極膜同士を導電性の接着層により接着する工程と、第２の基板を除去して、第２の基板側の主電極膜を露出させる工程と、  第２の基板側の主電極膜、対向電極膜と圧電体薄膜、第１の基板側の対向電極膜および圧電体薄膜をほぼ同一の所定形状に加工して、第２主電極膜、第２圧電体薄膜、第２対向電極膜、接着層、第１対向電極膜および第１圧電体薄膜からなる積層体と、第４主電極膜、第４圧電体薄膜、第４対向電極膜、接着層、第３対向電極膜および第３圧電体薄膜からなる積層体とを形成する工程と、第１の基板側の主電極膜を加工し、第１圧電体薄膜および第３圧電体薄膜よりも少なくとも大きく、かつその一部が露出した延在部を有する第１主電極膜と第３主電極膜とを形成する工程と、ヴィアホールを含む所定領域において、主電極膜の一部が第１主電極膜および第３主電極膜とはそれぞれ電気的に分離された第１分離電極部と第３分離電極部とをそれぞれ形成する工程とを有する方法からなる。
【００４８】
この方法により、ヴィアホールおよび分離電極部の加工が第１の基板側のみでよくなり、製造プロセスが大幅に簡略化される。
【００４９】
さらに、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、上記記載のいずれかの薄膜圧電体素子の製造方法であって、対向電極膜を形成した後に対向電極膜の全面にレジスト膜を形成し、対向電極膜上に散在する突起物周辺のレジスト膜を選択的に除去した後、突起物周辺の対向電極膜をエッチング除去する工程をさらに含む方法からなる。
【００５０】
この方法により、圧電体薄膜を成膜するときに主として発生する突起物による圧電特性の劣化を防止でき、高信頼性の薄膜圧電体素子を実現できる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の薄膜圧電体素子について、図面を用いて詳細に説明する。
【００５２】
（第１の実施の形態）
図１に、本発明の第１の実施の形態の一対構成の薄膜圧電体素子からなるアクチュエータの平面図を示す。このアクチュエータは磁気ディスク記録再生装置において、ヘッドスライダをディスク上の所定のトラック位置に高精度に微小位置決めするために用いられる。図１に示すアクチュエータは２個の薄膜圧電体素子２Ａ、２Ｂ（以下、右側の薄膜圧電体素子を右側素子２Ａとよび、左側の薄膜圧電体素子を左側素子２Ｂとよぶ）を備えている。これら一対の右側素子２Ａと左側素子２ＢとはＡ−Ａ’線に対して、接続配線の領域を除いて互いが鏡像の関係の構造を有し、接着樹脂層（図示せず）によりフレクシャー１４０に接着固定されている。接着固定後、右側素子２Ａと左側素子２Ｂとに設けられた接続電極パッド１３０、１３２とフレクシャー１４０に設けられた圧電体電極パッド１０、１２とが、例えばワイヤリード１４、１６でそれぞれ接続される。さらに、この圧電体電極パッド１０、１２から引き回された圧電体電極配線２４により、図示しない制御回路に接続されており、これらによりアクチュエータが構成される。
【００５３】
フレクシャー１４０は、右側素子２Ａと左側素子２Ｂとを接着している領域から延在してヘッドスライダ（図示せず）を固定するためのスライダ保持部１８を有している。このスライダ保持部１８には、ヘッドスライダに搭載されているヘッド素子（図示せず）の配線部と接続するためのヘッド電極パッド２０が設けられている。このヘッド電極パッド２０からは、ヘッド電極配線２２が右側素子２Ａと左側素子２Ｂ間のフレクシャー１４０上を引き回され、圧電体電極パッド１０、１２から引き回された圧電体電極配線２４と同様に外部機器との接続パッド（図示せず）まで引き回されている。
【００５４】
このような構成のアクチュエータの動作について説明する。図示しない制御回路から右側素子２Ａと左側素子２Ｂの各々に逆極性の電圧を印加すれば、図２に例示するように右側素子２Ａが伸長すると、左側素子２Ｂは収縮する。これら２つの逆平行方向の変位がスライダ保持部１８に作用し、スライダ保持部１８はその合力を受けてＹ−Ｙ’線の方向に微動する。このような微動を高精度で制御することで、ヘッド素子をディスク（図示せず）上の所定のトラック位置に高精度で位置決めすることができる。例えば、右側素子２Ａと左側素子２Ｂの各々の圧電体薄膜の厚さを２．５μｍとし、それぞれの主電極膜と対向電極膜間に５ボルトの電圧を印加すれば、Ｙ−Ｙ’方向の磁気ヘッドの変位量を±０．８μｍとすることも可能である。
【００５５】
このアクチュエータを用いたディスク記録再生装置の要部斜視図を図３に示す。本実施の形態では、ハードディスクを用いた磁気ディスク記録再生装置の場合について説明する。磁気ディスク２８が主軸２６に固定され、回転手段３０により所定の回転数で回転駆動される。この回転手段としては、一般にスピンドルモータが使用される。磁気ディスク２８面側にフレクシャー（図示せず）が設けられたサスペンション３６がアーム３８に固定され、このアーム３８は軸受部４０で回転自在に軸支されている。ヘッドスライダ３２と、右側素子２Ａと左側素子２Ｂとからなる薄膜圧電体素子３４とはフレクシャーに固定されている。第１の位置決め手段４２によりアーム３８を揺動させ、ヘッドスライダ３２を磁気ディスク２８の所定のトラック位置に位置決めする。従来の磁気ディスク記録再生装置では、この第１の位置決め手段４２のみであったが、本実施の形態ではさらに上述したようなフレクシャーに取り付けた薄膜圧電体素子３４によりヘッドスライダ３２を微動させる。この微動は薄膜圧電体素子３４に印加する電圧により制御できるので、微小なトラック位置にも十分追従させることができ、さらに高密度の記録再生が可能となる。なお、磁気ディスク記録再生装置は、筐体４４と図示しない蓋により全体が覆われるようになっている。
【００５６】
右側素子２Ａと左側素子２Ｂとからなる薄膜圧電体素子３４の断面構造を図４に示す。図４（Ａ）は図１のＸ１−Ｘ１線に沿った断面形状を、図４（Ｂ）はＸ２−Ｘ２線に沿った断面形状をそれぞれ示す。図４および図１を用いて、薄膜圧電体素子３４の構造について、以下に説明する。なお、図１に示す要素と同じ要素については同じ符号を付している。以下、説明するために用いる図面についても同様である。
【００５７】
本実施の形態の薄膜圧電体素子３４は、右側素子２Ａと左側素子２Ｂとで構成されており、図１に示すＸ１−Ｘ１線近傍からスライダ保持部１８方向が圧電機能を生じる領域であり、図１からわかるように所定距離の中央線Ａ−Ａ’線に対して鏡面対称形状に形成されている。この部分では、図４からわかるように、右側素子２Ａは、第１主電極膜５０と第１対向電極膜５６とで挟まれた第１圧電体薄膜５２、および第２主電極膜６２と第２対向電極膜６８とで挟まれた第２圧電体薄膜６６が接着層７４で接着されて積層され、さらに全面を絶縁樹脂層９０で覆った構成を有している。なお、本実施の形態では、さらに特性の良好な圧電体薄膜を形成するために、第１主電極膜５０および第２主電極膜６２のそれぞれの表面上に圧電体薄膜シード層５４が設けられている。
【００５８】
また、左側素子２Ｂは、第３主電極膜７８と第３対向電極膜８０とで挟まれた第３圧電体薄膜７６、および第４主電極膜８８と第４対向電極膜８４とで挟まれた第４圧電体薄膜８６が接着層８２で接着されて積層され、さらに全面を絶縁樹脂層９０で覆った構成を有している。また、同様に、第３主電極膜７８および第４主電極膜８８のそれぞれの表面上に圧電体薄膜シード層５４が設けられている。さらに、上記薄膜圧電体素子３４は、後述する製造方法で詳細に説明するが、同じ材料で同時に形成され、中央線Ａ−Ａ’線に対して鏡面対称形状としてあるので、右側素子２Ａと左側素子２Ｂのそれぞれの圧電特性もほぼ同じ特性とすることができる。なお、本実施の形態では、右側素子２Ａと左側素子２Ｂとを一体化するために、絶縁樹脂層９０と同じ材料によりスライダ保持部１８近傍にブリッジ９０ａと電極端子部分に接続部９０ｂとが設けられている。
【００５９】
なお、右側素子２Ａと左側素子２Ｂとは、接着層１４２でフレクシャー１４０に固着されている。
【００６０】
つぎに、薄膜圧電体素子３４の電極端子の構造について説明する。
【００６１】
Ｘ１−Ｘ１線に沿った断面部では、第４主電極膜８８の開口部８８ａ、第３主電極膜７８の延在部７８ａに設けられた開口部７８ｂ、ヴィアホール７０を介して第２対向電極膜６８に接続されている第２分離電極部７２の開口部７２ａ、および同様にヴィアホール５８を介して第１対向電極膜５６に接続された第１分離電極部６０の延在部６０ａに設けられた開口部６０ｂが、第１の接続配線９７により接続されている。
【００６２】
また、Ｘ２−Ｘ２線に沿った断面部では、第１主電極膜５０の延在部５０ａに設けられた開口部５０ｂ、第２主電極膜６２の開口部６２ａ、ヴィアホール１１６を介して第３対向電極膜８０に接続された第３分離電極部１０６の延在部１０６ａに設けられた開口部１０６ｂ、および同様にヴィアホール１１０を介して第４対向電極膜８４に接続された第４分離電極部１１２の開口部１１２ａが第２の接続配線１２８により接続されている。
【００６３】
さらに、フレクシャー１４０上の圧電体電極パッド１０、１２と接続するための接続電極パッド１３０、１３２が第１主電極膜５０と第３主電極膜７８をそれぞれ一部が露出するように延在して形成されている。この構成により、右側素子２Ａと左側素子２Ｂとが積層構成でありながら、制御回路との接続端子は２個のみとすることができる。
【００６４】
なお、本実施の形態では、接続電極パッド１３０、１３２を第１主電極膜５０と第３主電極膜７８をそれぞれ一部が露出するように延在して形成したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第２主電極膜６２と第４主電極膜８８に接続電極パッドを設けてもよいし、また第１の接続配線９７と第２の接続配線１２８とに設けてもよい。
【００６５】
つぎに、本実施の形態の薄膜圧電体素子の製造方法を図５から図１０の工程図を用いて説明する。図５（Ａ）から図５（Ｄ）までは、第１の基板１５０と第２の基板１５２のそれぞれにおいて薄膜形成と所定のパターン加工を行う工程を説明する平面図である。さらに、図６（Ａ）から図６（Ｄ）までは、図５（Ａ）から図５（Ｄ）までにそれぞれ対応した図５（Ｂ）に示すＸ１―Ｘ１線に沿った断面図である。図５（Ａ）から図５（Ｄ）までの左側の図と、図６（Ａ）から図６（Ｄ）までの左側の図は第１の基板１５０上での工程を説明する図であり、図５（Ａ）から図５（Ｄ）までの右側の図と、図６（Ａ）から図６（Ｄ）までの右側の図は第２の基板１５２上での工程を説明する図である。
【００６６】
図５（Ａ）および図６（Ａ）に示すように、第１の基板１５０と第２の基板１５２上に、第１主電極膜５０と第３主電極膜７８を形成するための主電極膜５００、および第２主電極膜６２と第４主電極膜８８を形成するための主電極膜６２０をそれぞれ形成する。さらに、これらの主電極膜５００、６２０上に圧電体薄膜シード層５４を形成する。この圧電体薄膜シード層５４は主電極膜５００、６２０上に形成し、この面上に形成する圧電体薄膜の配向性を向上させるために設けるものであるが、必ずしも必要ではない。すなわち、主電極膜５００、６２０上に直接圧電体薄膜を形成してもよい。
【００６７】
なお、第１の基板１５０と第２の基板１５２としては、例えば酸化マグネシウム（ＭｇＯ）単結晶基板、シリコン（Ｓｉ）単結晶基板、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）単結晶基板、またはサファイヤ基板等を用いることができる。また、主電極膜５００、６２０としては、白金（Ｐｔ）薄膜が好適であるが、さらに金（Ａｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、銀（Ａｇ）、レニウム（Ｒｅ）、およびパラジウム（Ｐｄ）のうちのいずれかの金属、あるいはその酸化物を用いてもよい。さらに、圧電体薄膜シード層５４としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）薄膜やチタン酸ランタン酸鉛（ＰＬＴ）薄膜等を数１０ｎｍ程度形成すればよい。
【００６８】
つぎに、圧電体薄膜シード層５４と主電極膜５００、６２０の所定領域の一部をフォトリソとエッチングプロセスにより除去する。これを、図５（Ｂ）と図６（Ｂ）に示す。本実施の形態では、図５からわかるように、第１の基板１５０側では逆Ｓ字形状で、第２の基板１５２側ではＳ字形状にエッチングしている。
【００６９】
このような加工を行った後、図５（Ｃ）と図６（Ｃ）に示すように、第１の基板１５０上では、第１圧電体薄膜５２と第３圧電体薄膜７６となる圧電体薄膜５２０と、第２の基板１５２上では、第２圧電体薄膜６６と第４圧電体薄膜８６となる圧電体薄膜６６０とを形成する。この圧電体薄膜５２０、６６０としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）薄膜、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＬＺＴ）薄膜またはチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）薄膜等の圧電性を有する薄膜を用いることができる。
【００７０】
つぎに、図５（Ｄ）と図６（Ｄ）に示すように、第１の基板１５０上では逆Ｓ字形状にエッチングされた所定領域部において、圧電体薄膜５２０をエッチングして主電極膜５００に達するヴィアホール５８、１１６を形成し、さらにその後第１対向電極膜５６と第３対向電極膜８０となる対向電極膜５６０を形成する。この対向電極膜５６０の形成時にヴィアホール５８、１１６部分にも成膜されて、対向電極膜５６０と主電極膜５００とが導通される。
【００７１】
第２の基板１５２上でも同様にＳ字形状にエッチングされた所定領域部において、圧電体薄膜６６０をエッチングして主電極膜６２０に達するヴィアホール７０、１１０を形成し、さらにその後第２対向電極膜６８と第４対向電極膜８４となる対向電極膜６８０を形成する。この対向電極膜６８０の形成時にヴィアホール７０、１１０部分にも成膜されて、対向電極膜６８０と主電極膜６２０とが導通される。
【００７２】
なお、圧電体薄膜５２０、６６０のエッチングは、ドライエッチングまたはウエットエッチングのどちらでも可能である。また、対向電極膜５６０、６８０としては良好な導電性を有し、選択的にエッチング可能であれば、金属単層膜や合金膜が使用できる。また、これらの材料の上に金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、あるいは銅（Ｃｕ）等の材料を積層した多層膜構成でもよい。
【００７３】
上記のプロセスを経ることで、第１の基板１５０と第２の基板１５２上での成膜およびパターン加工は終了する。図７と図８とは、これら２枚の基板を貼り合わせて一体化して加工する工程を説明するための図であり、図７（Ａ）から図７（Ｄ）までは平面図、図８（Ａ）から図８（Ｄ）までは、図７（Ａ）から図７（Ｄ）までにそれぞれ対応した図７（Ｂ）に示すＸ１−Ｘ１線に沿った断面図である。図７（Ａ）と図８（Ａ）は、これら２枚の基板同士を位置合せして接着層７４０により接着した状態を示す。
【００７４】
つぎに、第１の基板１５０と第２の基板１５２とで挟まれた状態から、第２の基板１５２のみを選択的に除去する。この除去方法としては、エッチング、研磨または所定の厚さまで研磨後エッチングする等の方法により行うことができる。第１の基板１５０と第２の基板１５２とが同一の材料である場合には、これらの基板をエッチング除去する薬液で侵されない樹脂で第１の基板１５０の表面全体を覆うように塗布した後にエッチングすればよい。第２の基板１５２を除去すると、図７（Ｂ）および図８（Ｂ）に示すように、第１の基板１５０上に、主電極膜５００と対向電極膜５６０とで挟まれた圧電体薄膜５２０と、主電極膜６２０と対向電極膜６８０とで挟まれた圧電体薄膜６６０とが、接着層７４０で接着された構造が露出する。なお、それぞれ圧電体薄膜シード層５４もあるが、この膜は圧電体薄膜５２０、６６０と一体で加工されるので、特に説明しない限りこれらの膜と同じ加工をされるものとする。
【００７５】
この構造とした後に、右側素子２Ａと左側素子２Ｂとを形成するためのエッチングを行う。図７（Ｃ）および図８（Ｃ）は、第１の基板１５０上の主電極膜５００のみを残してエッチングを行った状態を示す。このエッチングにより、第２の基板１５２上で形成された主電極膜６２０、圧電体薄膜６６０および対向電極膜６８０と、第１の基板１５０上で形成された対向電極膜５６０および圧電体薄膜５２０とがエッチングされ、右側素子２Ａと左側素子２Ｂとを構成する形状が作製される。
【００７６】
すなわち、右側素子２Ａとなる領域部では、第１圧電体薄膜５２、第１対向電極膜５６、接着層７４、第２対向電極膜６８、第２圧電体薄膜６６、第２主電極膜６２とがほぼ同一形状に加工される。この加工により同時に、第２主電極膜６２の所定領域部は第２主電極膜６２とは分離され、第２分離電極部７２が形成される。この第２分離電極部７２は、ヴィアホール７０を介して第２対向電極膜６８と電気的に接続されている。一方、左側素子２Ｂとなる領域部では、第３圧電体薄膜７６、第３対向電極膜８０、接着層８２、第４対向電極膜８４、第４圧電体薄膜８６、第４主電極膜８８とがほぼ同一形状に加工される。この加工により同時に、第４主電極膜８８の所定領域部は第４主電極膜８８とは分離され、第４分離電極部１１２が形成される。この第４分離電極部１１２は、ヴィアホール１１０を介して第４対向電極膜８４と電気的に接続されている。
【００７７】
さらに、この加工後、図７（Ｄ）および図８（Ｄ）に示すように、第１の基板１５０上の主電極膜５００をエッチング加工する。このパターン加工においては、図７、図８からわかるように、この主電極膜５００上に形成した構造よりもやや幅広に形成する。
【００７８】
このとき、右側素子２Ａとなる領域部では、第１主電極膜５０の所定領域部は第１主電極膜５０とは分離され、第１分離電極部６０が形成されるが、この第１分離電極部６０は露出した延在部６０ａを有するように加工される。また、第１主電極膜５０の一部も所定の領域部でエッチングされ、露出した延在部５０ａが形成される。
【００７９】
さらに、左側素子２Ｂとなる領域部では、第３主電極膜７８の所定領域部は第３主電極膜７８とは分離され、第３分離電極部１０６が形成されるが、この第３分離電極部１０６は露出した延在部１０６ａを有するように加工される。また、第３主電極膜７８の一部も所定の領域部でエッチングされ、露出した延在部７８ａが形成される。
【００８０】
つぎに、図９および図１０を用いて、一対構成の薄膜圧電体素子３４とする工程について説明する。図９は主要工程の平面図で、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は図９のそれぞれの工程に対応したＸ１−Ｘ１線に沿った断面図で、図１０（Ｃ）は同様にＸ２−Ｘ２線に沿った断面図である。
【００８１】
図９（Ａ）および図１０（Ａ）に示すように、上述したように作製した構造体表面を覆うように絶縁樹脂層９０を形成した後、エッチングによって所定の形状とする。このときに、第１主電極膜５０の開口部５０ｂ、第２主電極膜６２の開口部６２ａ、第３分離電極部１０６の開口部１０６ｂ、第４分離電極部１１２の開口部１１２ａ、第３主電極膜７８の開口部７８ｂ、第４主電極膜８８の開口部８８ａ、第１分離電極部６０の開口部６０ｂおよび第２分離電極部７２の開口部７２ａがエッチングにより形成される。さらに、同時に、右側素子２Ａと左側素子２Ｂとを一体化するためのブリッジ９０ａと接続部９０ｂも形成される。また、一対の薄膜圧電体素子３４をフレクシャー１４０の圧電体電極パッド１０、１２に接続するための開口部１３０ａ、１３２ａも同じように加工される。
【００８２】
なお、絶縁樹脂層９０には、例えば液状のプレイミド樹脂溶液をスピンナで塗布し１２０℃で乾燥させた後に、２５０℃で加熱してポリイミド化した膜を用いることができる。これだけでなく、その他の有機高分子材料を塗布して熱硬化または光硬化させて形成してもよい。ただし、この絶縁樹脂層９０は図９、図１０からわかるように、第１の主電極膜と第１の対向電極膜のいずれにも接触するので十分な電気絶縁性が要求されるだけでなく、所定の形状にエッチング加工できる材料であることが要求される。
【００８３】
つぎに、図９（Ｂ）、図１０（Ｂ）および図１０（Ｃ）を用いて、接続配線と外部接続パッド形成工程に関して説明する。なお、図１０（Ｂ）はＸ１−Ｘ１線に断面図であり、図１０（Ｃ）はＸ２−Ｘ２線に沿った断面図である。
【００８４】
図１０（Ｂ）に示すようにＸ１−Ｘ１線に沿った断面部分では、第３主電極膜７８の開口部７８ｂ、第４主電極膜８８の開口部８８ａ、第１分離電極部６０の開口部６０ｂおよび第２分離電極部７２の開口部７２ａとを接続する第１の接続配線９７が形成される。また、図１０（Ｃ）に示すようにＸ２−Ｘ２線に沿った断面部分では、第１主電極膜５０の開口部５０ｂ、第２主電極膜６２の開口部６２ａ、第３分離電極部１０６の開口部１０６ｂおよび第４分離電極部１１２の開口部１１２ａとを接続する第２の接続配線１２８が形成される。さらに、開口部１３０ａ、１３２ａ部分についても、同じ配線電極材料により、接続電極パッド１３０、１３２が形成される。
【００８５】
このようにして形成した右側素子２Ａと左側素子２Ｂとからなる薄膜圧電体素子３４が第１の基板１５０上で完成される。この後、この薄膜圧電体素子３４の全体をワックス等の樹脂（図示せず）で保護した後、第１の基板１５０をエッチングして除去し、さらに薄膜圧電体素子３４の表面に付着しているワックス等の樹脂を溶解除去すれば、基板から完全に分離した形態の薄膜圧電体素子３４が得られる。
【００８６】
なお、本実施の形態では、第１の基板１５０および第２の基板１５２上で作製する薄膜圧電体素子３４は１個のみで説明したが、実際にはこれらの基板上に複数個の薄膜圧電体素子を形成することが量産性の向上を図るために行われる。
【００８７】
また、本実施の形態では、第３主電極膜７８の延在部７８ａと第１分離電極部６０の延在部６０ａ、および第１主電極膜５０の延在部５０ａと第３分離電極部１０６の延在部１０６ａとは、それぞれ分離したが、これらはそれぞれ同じ主電極膜から加工されており、最終的には第１の接続配線９７と第２の接続配線１２８とで接続されるので、分離せずにつながった状態としておいてもよい。また、本実施の形態では、一対構成の薄膜圧電体素子について説明したが、一つのみの場合であってもよい。
【００８８】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態の薄膜圧電体素子は、第１の実施の形態の薄膜圧電体素子に対して対向電極膜同士の接着を導電性を有する接着剤を用いることが特徴である。以下、第１の実施の形態と異なる構造および製造工程を主体として、図１１および図１２を用いて説明する。
【００８９】
図１１は、第１の実施の形態と同様に第１の基板１５０上に一対の薄膜圧電体素子３４０を形成した状態を示す。
【００９０】
本実施の形態では、右側素子２０Ａについては、第２主電極膜６２の所定領域部に第２分離電極部７２が形成され、この第２分離電極部７２はヴィアホール７０を介して第２対向電極膜６８と電気的に接続されている。この構成は第１の実施の形態と同様である。それに対して、第１対向電極膜５６は導電性の接着層２０４を介して第２対向電極膜６８と電気的に接続されるので、第１圧電体薄膜５２側にはヴィアホールと分離電極部とは形成されていない。一方、左側素子２０Ｂについては、第４主電極膜８８の所定領域部に第４分離電極部１１２が形成され、この第４分離電極部１１２はヴィアホール１１０を介して第４対向電極膜８４と電気的に接続されている。これも第１の実施の形態と同様である。しかし、第３対向電極膜８０は導電性の接着層２２４を介して第４対向電極膜８４と電気的に接続されるので、第３圧電体薄膜７６側にはヴィアホールと分離電極部とは形成されていない。
【００９１】
さらに、図１２（Ａ）に示すＸ１−Ｘ１線に沿った断面部分では、第３主電極膜７８の開口部７８ｂ、第４主電極膜８８の開口部８８ａ、および第２分離電極部７２の開口部７２ａとを接続する第１の接続配線９７が設けられている。また、図１２（Ｂ）に示すＸ２−Ｘ２線に沿った断面部分では、第１主電極膜５０の開口部５０ｂ、第２主電極膜６２の開口部６２ａ、および第４分離電極部１１２の開口部１１２ａとを接続する第２の接続配線１２８が設けられている。さらに、開口部１３０ａ、１３２ａ部分についても、同じ配線電極材料により、接続電極パッド１３０、１３２が形成される。
【００９２】
以上のようにして、本実施の形態の薄膜圧電体素子３４０が第１の基板１５０上で作製される。このようにして作製された薄膜圧電体素子３４０を第１の基板１５０から除去してフレクシャー１４０に接着固定すれば、第１の実施の形態の薄膜圧電体素子３４と同様な機能および特性を有するアクチュエータが実現できる。
【００９３】
つぎに、本実施の形態の薄膜圧電体素子３４０の製造方法について、第１の実施の形態と異なる点を主体に説明する。
【００９４】
図１１および図１２に示すように、本実施の形態の製造方法においては、第２の基板上での成膜および所定の形状に加工する工程は第１の実施の形態とまったく同じであるので、説明は省略する。一方、第１の基板１５０上では、単純に第１主電極膜５０と第３主電極膜７８となる主電極膜５００、第１圧電体薄膜５２と第３圧電体薄膜７６となる圧電体薄膜５２０、および第１対向電極膜５６と第３対向電極膜８０となる対向電極膜５６０を所定の厚さに形成するのみでよい。
【００９５】
第１の基板１５０上と第２の基板上でのそれぞれの成膜と加工を終了後、対向電極膜同士を導電性の接着層により接着する。この接着層２０４、２２４により、第１の基板１５０上での対向電極膜と第２の基板上での対向電極膜とは機械的な接着と同時に電気的にも接続される。このための接着層２０４、２２４としては、一般的な導電性接着剤による接着接合、対向電極膜表面同士をはんだ付けによる接合、または対向電極膜表面の一方の面に、例えば金（Ａｕ）膜を形成し、もう一方の面にスズ（Ｓｎ）膜を形成して、これらを圧着加熱して合金化により接合する方法等を用いることができる。
【００９６】
このような接着接合後、第１の実施の形態と同様に第２の基板を除去し、露出した構造体を所定の形状に加工するが、これらの工程は第１の実施の形態と同様であるので説明は省略する。
【００９７】
さらに、第１の実施の形態と同様に、作製した構造体表面を覆うように絶縁樹脂層９０を形成した後、エッチングによって所定の形状とする。このときに、第１主電極膜５０の開口部５０ｂ、第２主電極膜６２の開口部６２ａ、第４分離電極部１１２の開口部１１２ａ、第３主電極膜７８の開口部７８ｂ、第４主電極膜８８の開口部８８ａ、および第２分離電極部７２の開口部７２ａが絶縁性樹脂層９０をエッチングして形成される。さらに、同時に、右側素子２０Ａと左側素子２０Ｂとを一体化するためのブリッジ９０ａと接続部９０ｂも形成される。また、一対の薄膜圧電体素子３４０をフレクシャー１４０の圧電体電極パッド１０、１２に接続するための開口部１３０ａ、１３２ａも同じように加工される。
【００９８】
このようにして右側素子２０Ａと左側素子２０Ｂとからなる薄膜圧電体素子３４０が第１の基板１５０上で完成される。この後、この薄膜圧電体素子３４０の全体をワックス等の樹脂（図示せず）で保護した後、第１の基板１５０をエッチングして除去し、さらに薄膜圧電体素子３４０の表面に付着しているワックス等の樹脂を溶解除去すれば、基板から完全に分離した形態の薄膜圧電体素子３４０が得られる。
【００９９】
なお、本実施の形態では、第１の実施の形態で用いた圧電体薄膜シード層５４は設けずに、主電極膜上に直接圧電体薄膜を形成する製造方法を用いている。また、本実施の形態では、第２の基板側にヴィアホールを形成し、分離電極部を形成したが、逆に第１の基板側にヴィアホールを形成し、分離電極部を形成するようにしてもよい。
【０１００】
本実施の形態では、２枚の基板のうち１枚の基板のみについて、ヴィアホール形成と分離電極部の加工を行えばよいので、第１の実施の形態に比べて工程が簡単となり、歩留まりが改善される。また、本実施の形態では一対構成としたが、一個のみとしてもよい。
【０１０１】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態の薄膜圧電体素子およびその製造方法は、主電極膜と対向電極膜で挟まれた圧電体薄膜を一層構成としたことが、第１の実施の形態と第２の実施の形態とは異なる。以下、第１の実施の形態と異なる工程について、図１３および図１４を用いて説明する。
【０１０２】
図１３は、第１の基板１５０上で一対の薄膜圧電体素子３４５を作製した状態を示す平面図である。また、図１４（Ａ）は、そのＸ１−Ｘ１線に沿った断面図で、図１４（Ｂ）はそのＸ２−Ｘ２線に沿った断面図である。図１３、図１４からわかるように、本実施の形態の薄膜圧電体素子３４５は、右側素子２５Ａと左側素子２５Ｂとで構成されている。右側素子２５Ａは、第１主電極膜５０と第１対向電極膜５６とで挟まれた第１圧電体薄膜５２からなる単層構成であり、また左側素子２５Ｂは第３主電極膜７８と第３対向電極膜８０で挟まれた第３圧電体薄膜７６とからなる単層膜構成である。
【０１０３】
図１４（Ａ）に示すＸ１−Ｘ１線に沿った断面部分では、右側素子２５Ａの第１対向電極膜５６はヴィアホール５８を介して、第１主電極膜５０の第１分離電極部６０に接続されている。さらに、この第１分離電極部６０の延在部６０ａは、左側素子２５Ｂの第３主電極膜７８の延在部７８ａと接続されている。また、図１４（Ｂ）に示すＸ２−Ｘ２線に沿った断面部分では、左側素子２５Ｂの第３対向電極膜８０はヴィアホール１１６を介して、第３主電極膜７８の第３分離電極部１０６に接続されている。さらに、この第３分離電極部１０６の延在部１０６ａは、右側素子２５Ａの第１主電極膜５０の延在部５０ａと接続されている。これらは、主電極膜のパターン形成時に、これらの領域部が接続されるようにフォトマスクを変更すれば容易に加工できる。これにより、第１の実施の形態と第２の実施の形態では第１の接続配線と第２の接続配線を形成したが、本実施の形態ではこれらが不要となる。これらの製造方法については、第１の実施の形態における第１の基板上での加工工程とほぼ同じであるので、製造方法については説明を省略する。
【０１０４】
このため、接続電極パッド１３０、１３２についても、主電極膜をそのまま用いれば、製造工程が簡略化できる。
【０１０５】
本実施の形態では、ヴィアホールを介して右側素子の対向電極膜と左側素子の主電極膜との接続、および右側素子の主電極膜と左側素子の対向電極膜との接続を行っており、圧電体電極パッドを２個のみとすることができる。また、本実施の形態においても一対構成だけでなく、１個のみの構成としてもよい。
【０１０６】
（第４の実施の形態）
本発明の薄膜圧電体素子を作製する場合において、特に圧電体薄膜は２μｍ〜５μｍ程度の厚さに形成するため、成膜時に突起状の異物が生じやすく、この突起物により絶縁不良が発生して製造歩留まりを悪化させる原因となっている。本発明の第４の実施の形態の薄膜圧電体素子の製造方法では、圧電体薄膜形成時に生じる突起物による製造歩留まりの悪化を防止する方法について、図１５を用いて説明する。
【０１０７】
図１５（Ａ）は、第１の実施の形態の製造方法における図５（Ｄ）に示す平面図と同じ形状まで加工した状態を示す平面図である。すなわち、第１の基板１５０上には、主電極膜５００、圧電体薄膜シード層５４および圧電体薄膜５２０を形成後、ヴィアホール５８を加工した後、対向電極膜５６０が成膜された状態を示す。図１５（Ｂ）はその断面図であり、図１５（Ｃ）は突起物２４０の周辺部の対向電極膜５６０をエッチングした状態を示す断面図である。
【０１０８】
図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）からわかるように、対向電極膜５６０の表面には突起物２４０が生じている。この突起物２４０は、主として圧電体薄膜５２０をスパッタリングで高速成膜する場合に生じやすく、１枚の基板中に数個から数１０個程度生じることがある。スパッタリングで圧電体薄膜５２０を高速成膜する場合には、成膜源となるターゲットに対して大きな電力を印加するためにターゲット表面で異常放電が生じると、ターゲットを構成する燒結粒子が直接飛散してしまい、基板上に突起物２４０を形成するものである。このような突起物２４０が生じると、この領域部では連続的な膜形成が行われなくなるので、主電極膜５００と対向電極膜５６０との間の絶縁性が低下したり、圧電特性の経時劣化が生じやすくなる。
【０１０９】
本実施の形態の製造方法は、この突起物２４０による不良を防止するための工程を対向電極膜５６０形成後に行うことが、第１の実施の形態と異なる点である。具体的には、対向電極膜５６０表面上にフォトレジスト膜を塗布した後、突起物２４０を含む周辺部のみのフォトレジスト膜を除去して、露出した対向電極膜５６０部分のみをエッチングする。このエッチング後の断面状態を図１５（Ｃ）に示すが、突起物２４０の周辺部では対向電極膜５６０が除去されている。このエッチングにより、圧電体薄膜５２０を挟む主電極膜５００と対向電極膜５６０間に電圧を印加しても、この突起物２４０近傍には電界が印加されることがなくなる。したがって、絶縁性の低下や圧電特性の劣化が生じることがなくなる。
【０１１０】
なお、突起物２４０の周辺部のみのフォトレジスト膜を除去するためには、この周辺部のみに露光すればよく、紫外線をスポット状に絞り、突起物２４０周辺部のみ照射すること等により行うことができる。
【０１１１】
【発明の効果】
本発明の薄膜圧電体素子は、主電極膜と、主電極膜上に形成された圧電体薄膜と、圧電体薄膜上に形成された対向電極膜とからなり、主電極膜はその一部が島状に主電極膜とは分離された分離電極部を構成し、分離電極部において、圧電体薄膜に設けられたヴィアホールを介して分離電極部と対向電極膜とが電気的に接続され、かつ分離電極部と主電極膜とは圧電体薄膜よりも突出する形状の延在部を有する構成からなる。
【０１１２】
さらに本発明の薄膜圧電体素子は、第１主電極膜と第１対向電極膜とで挟まれた第１圧電体薄膜と、第２主電極膜と第２対向電極膜とで挟まれ第１圧電体薄膜と同じ形状の第２圧電体薄膜とが、第１対向電極膜と第２対向電極膜とを対向させて接着層により接着された構成からなり、第１主電極膜と第２主電極膜はそれぞれその一部が島状に分離された分離電極部を構成し、第１主電極膜と第２主電極膜の分離電極部において、第１圧電体薄膜と第２圧電体薄膜とにそれぞれ設けられたヴィアホールを介して第１主電極膜の分離電極部と第１対向電極膜、および第２主電極膜の分離電極部と第２対向電極膜とがそれぞれ電気的に接続され、かつ、第１主電極膜の分離電極部と第１主電極膜とはそれぞれ第１圧電体薄膜よりも突出する形状の延在部を有する構成からなる。
【０１１３】
また、これらの薄膜圧電体素子を一対、所定距離離間して同一面上に配置した構成とし、一対の薄膜圧電体素子の圧電機能を生じる領域部は所定距離の中央線を中心として鏡面対称であり、一方の薄膜圧電体素子の分離電極部の延在部、他方の薄膜圧電体素子の主電極膜の延在部、一方の薄膜圧電体素子の主電極膜の延在部および他方の薄膜圧電体素子の分離電極部の延在部が上記所定距離の間の面上に近接して配置された構成からなる。
【０１１４】
この構成により、対向電極膜と主電極膜とを制御回路に接続する端子電極を延在部に設けることができる。この延在部は同一面上で、かつ近接して配置できるので、制御回路への配線引き回しと実装作業が容易に行える。また、ヴィアホール加工と圧電体薄膜の外形加工とは別々に行えるので、精度が要求されるヴィアホール加工をドライエッチングで行っても、対向電極膜と主電極膜間でのショート等の不良発生を抑制できる。さらに、薄膜圧電体素子が１個のみの場合に比べて変位量を大きくすることが可能となる。さらに、それぞれの薄膜圧電体素子が逆方向に変位するように電圧を印加すれば、薄膜圧電体素子の長さ方向に対して直交する方向に、例えば磁気ヘッドを微動させることもできるという大きな効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の一対構成の薄膜圧電体素子からなるアクチュエータの平面図
【図２】同実施の形態のアクチュエータの動作を説明する概念図
【図３】同実施の形態のアクチュエータを用いた磁気ディスク記録再生装置の要部斜視図
【図４】（Ａ）同実施の形態の薄膜圧電体素子の図１に示すＸ１−Ｘ１線に沿った断面図（Ｂ）同実施の形態の薄膜圧電体素子の図１に示すＸ２−Ｘ２線に沿った断面図
【図５】同実施の形態の薄膜圧電体素子の製造方法において、第１の基板と第２の基板のそれぞれにおいて、薄膜形成と所定のパターン加工を行う工程を説明する平面図
【図６】同製造方法において、図５のそれぞれに対応した工程の図５に示すＸ１−Ｘ１線に沿った断面図
【図７】同製造方法において、２枚の基板を貼り合わせて一体化して加工する工程を説明するための平面図
【図８】同製造方法において、図７のそれぞれに対応した工程の図７に示すＸ１−Ｘ１線に沿った断面図
【図９】同製造方法において、一対構成の薄膜圧電体素子とする主要工程の平面図
【図１０】同製造方法において、図９のそれぞれの工程に対応した図９に示すＸ１−Ｘ１線とＸ２−Ｘ２線に沿った断面図
【図１１】本発明の第２の実施の形態の薄膜圧電体素子の製造方法により、第１の基板上に形成された薄膜圧電体素子を示す平面図
【図１２】同実施の形態の製造方法により、第１の基板上に形成された薄膜圧電体素子の図１１に示すＸ１−Ｘ１線とＸ２−Ｘ２線に沿った断面図
【図１３】本発明の第３の実施の形態の薄膜圧電体素子の製造方法により、第１の基板上に形成された薄膜圧電体素子を示す平面図
【図１４】同実施の形態の製造方法により、第１の基板上に形成された薄膜圧電体素子の図１３に示すＸ１−Ｘ１線とＸ２−Ｘ２線に沿った断面図
【図１５】本発明の第４の実施の形態の薄膜圧電体素子の製造方法により、対向電極膜表面に発生する突起物周辺部の対向電極膜をエッチング除去する工程を説明するための図
【符号の説明】
２Ａ，２０Ａ，２５Ａ  右側素子
２Ｂ，２０Ｂ，２５Ｂ  左側素子
１０，１２  圧電体電極パッド
１４，１６  ワイヤリード
１８  スライダ保持部
２０  ヘッド電極パッド
２２  ヘッド電極配線
２４  圧電体電極配線
２６  主軸
２８  磁気ディスク
３０  回転手段
３２  ヘッドスライダ
３４，３４０，３４５  薄膜圧電体素子
３６  サスペンション
３８  アーム
４０  軸受部
４２  第１の位置決め手段
４４  筐体
５０  第１主電極膜
５０ａ，６０ａ，７８ａ，１０６ａ  延在部
５０ｂ，６０ｂ，６２ａ，７２ａ，７８ｂ，８８ａ，１０６ｂ，１１２ａ，１３０ａ，１３２ａ  開口部
５２  第１圧電体薄膜
５４  圧電体薄膜シード層
５６  第１対向電極膜
５８，７０，１１０，１１６  ヴィアホール
６０  第１分離電極部
６２  第２主電極膜
６６  第２圧電体薄膜
６８  第２対向電極膜
７２  第２分離電極部
７４，８２，１４２，２０４，２２４，７４０  接着層
７６  第３圧電体薄膜
７８  第３主電極膜
８０  第３対向電極膜
８４  第４対向電極膜
８６  第４圧電体薄膜
８８  第４主電極膜
９０  絶縁樹脂層
９０ａ  ブリッジ
９０ｂ  接続部
９７  第１の接続配線
１０６  第３分離電極部
１１２  第４分離電極部
１２８  第２の接続配線
１３０，１３２  接続電極パッド
１４０  フレクシャー
１５０  第１の基板
１５２  第２の基板
２４０  突起物
５００，６２０  主電極膜
５２０，６６０  圧電体薄膜
５６０，６８０  対向電極膜
【図１】
2005001090.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005001090.tif 000005
【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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