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SACHGEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen
eines piezoelektrischen Dünnfilmelements.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Mit
dem neueren Fortschritt in der Halbleitertechnologie sind Bemühungen unternommen
worden, eine merkbare Miniaturisierung mechanischer Strukturen unter
Verwendung der Halbleitertechnologie zu realisieren, und elektro-mechanische
Wandlerelemente, wie beispielsweise Mikro-Aktuatoren, oder dergleichen,
stehen heute im Mittelpunkt des Interesses. Solche Elemente sind
dazu geeignet, die Herstellung von hoch genauen Komponenten eines
Mechanismus mit kleiner Größe herzustellen
und stark die Produktivität
unter Verwendung eines Halbleiterprozesses zu verbessern. Insbesondere
werden Mikro-Aktuatoren,
die piezoelektrische Elemente verwenden, bei Mikroverschiebungselementen
eines Rastertunnelmikroskops und bei Aktuatoren für die feinfühlige Positionierung,
wie beispielsweise Kopf-Gleiteinrichungen einer Magnetplatten-Laufwerkeinheit,
angewandt.
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Zum
Beispiel sind bei einer Magnetplatten-Laufwerkeinheit Bemühungen vorgenommen worden,
wie sie nachfolgend beschrieben sind. Gewöhnlich ist ein magnetischer
Kopf zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Informationen auf einer
Magnetplatte an einer Kopf-Gleiteinrichtung
montiert und an einem Aktuatorarm befestigt. Der Aktuator- bzw. Stellgliedarm
wird mittels eines Schwingspulenmotors (nachfolgend bezeichnet als
VCM) geschwenkt und auf eine spezifizierte Spur-Position auf der
Magnetplatte positioniert, um dadurch die Informationen mit dem
Magnetkopf aufzuzeichnen und wiederzugeben. Allerdings ist es nun,
da die Aufzeichnungsdichte erhöht
ist, nicht möglich,
eine ausreichende Genauigkeit unter Verwendung nur eines solchen
herkömmlichen
VCM für
die Positionierung sicherzustellen. Zusätzlich wird eine Technologie
für eine
hoch genaue Positionierung und unter einer hohen Geschwindigkeit,
die durch einen Feinantrieb der Kopf- Gleiteinrichtung unter Verwendung von
feinen Positionierungseinrichtungen, die piezoelektrische Elemente
verwenden, vorgeschlagen. [Zum Beispiel Extra-High TPI und Piggy-Back Actuators (IDEMA Japan
News Nr. 32, Seiten 4–7,
von der International Disk Drive Association)].
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Verschiedene
Anwendungen von Aktuatoren bzw. Stellgliedern unter Verwendung von
piezoelektrischen Elementen werden, wie vorstehend beschrieben ist,
erwartet, allerdings sind Mehrschicht-Anordnungen, wie beispielsweise
ein Green-Sheet-Laminat-System oder ein Dickfilm-Mehrschicht-System, herkömmlich insbesondere
eingesetzt worden (zum Beispiel die
japanische
Patentoffenlegung H6-224483 ). Allerdings zeigt eine Schicht
eines piezoelektrischen Elements, das durch ein solches Verfahren
hergestellt ist, ungefähr
mehrere 10 μm
in der Dicke, und es erfordert deshalb eine Ansteuerspannung von
ungefähr
100V.
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Als
ein Verfahren zum Lösen
dieses Problems offenbart die
japanische
Patentoffenlegung Nr. H8-88419 einen Aktuator vom Dünnfilm-Laminat-Typ,
der klein dimensioniert ist und mit einer niedrigen Spannung angesteuert
werden kann, und der im Betrag der Verschiebung groß ist, und
sein Herstellungsverfahren. Das bedeutet, dass eine Elektrodenschicht
aus Platin, oder dergleichen, eine piezoelektrische Schicht, die
aus einem piezoelektrischen Material, wie beispielsweise Bleizirkonattitanat (PZT),
gebildet ist, eine Elektrodenschicht und eine Verbindungsschicht,
hergestellt aus Glas oder Silizium, in dieser Reihenfolge auf einem
einkristallinen Substrat aus Magnesiumoxid, oder dergleichen, aufgedampft
sind, um dadurch ein piezoelektrisches Element zu bilden. Piezoelektrische
Elemente, die so gebildet sind, werden durch ein Anoden-Bond-Verfahren
miteinander verbunden, und das Substrat an der Seite einer weiteren
Laminierung wird durch Schleifen, oder dergleichen, entfernt, und
eine Verbindungsschicht wird auf der Elektrodenschicht, die dann
freigelegt ist, gebildet. Danach wird ein Schritt eines Anbondens
der Bond-Schicht
an der Verbindungsschicht eines anderen, piezoelektrischen Elements,
entsprechend dem Vorgang, der vorstehend beschrieben ist, wiederholt,
um einen Laminat-Körper zu
bilden. Hiernach werden die Elektroden der inneren Schicht alternierend
von beiden Seiten herausgenommen, um einen Aktuator vom Laminat-Typ
zu erhalten. Auch wird, als ein Verfahren zum Aneinanderbonden von
piezoelektrischen Elementen, offenbart, dass ein Oberflächen-Aktivierungs-Bond-Verfahren
und ein Klebeaufbringungs-Bond- Verfahren ebenso
zusätzlich
zu dem Anoden-Bond-Verfahren eingesetzt werden können. Allerdings ist es, bei
diesem Herstellungsverfahren, da eine externe Elektrode von zwei
Seiten eines Laminat-Körpers,
mit einem piezoelektrischen Element, das darauf laminiert ist, über eine
isolierende Schicht gebildet wird, notwendig, die externe Elektrode
zumindest für
jeden einzelnen Laminat-Körper
zu bilden, und deshalb entsteht ein Problem der Produktivität. Auch
ist der Aufbau so, dass eine Verschiebung in der Richtung vertikal
zu der Substraffläche
stattfindet, und zum Beispiel entsteht dabei ein Problem, dass die
Form nicht für
eine interne Nutzung als ein Miniatur-Aktuator für die Kopf-Gleiteinrichtung
einer Magnetplattenlaufwerkeinheit geeignet ist.
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Weiterhin
offenbart die
japanische Patentoffenlegung
Nr. H11-345833 ein Herstellungsverfahren, um ein pyroelektrisches
Element und ein piezoelektrisches Element auf einer getrennt angeordneten
Elektrode zu befestigen, was ein Substrat mit einer guten Produktivität bildet.
Bei diesem Verfahren wird ein Element, das auf einem temporären Substrat mit
einer Element-Übertragungsvorrichtung
gebildet ist, an einer vorgegebenen Position unter Verwendung von
Harz oder einem doppelseitigen Klebeband, oder dergleichen, befestigt,
gefolgt durch ein selektives Ätzen
nur des temporären
Substrats. Darauf folgend wird eine Elektrode, die auf dem die Elektrode
bildenden Substrat vorgesehen ist, durch zum Beispiel Anlöten an der
Elektrode des Elements, das dazu gegenüberliegt, angebondet. Danach
wird das Harz oder das Klebeband, oder dergleichen, die zum Befestigen
des Elements verwendet sind, entfernt, um das Element-Übertragungs-Substrat
und das Element voneinander zu trennen, und dadurch werden ein pyroelektrisches
Element und ein piezoelektrisches Element in einem Zustand gebildet,
dass sie an einem die Elektrode bildenden Substrat so angebondet
sind, wie dies spezifiziert ist. Da das Element an der Element-Übertragungsvorrichtung
befestigt ist, besteht keine Gefahr, dass die Elemente deformiert
oder beschädigt
werden, auch dann nicht, wenn das temporäre Substrat selektiv geätzt und
entfernt wird, und es ist möglich,
die spezifizierte Position beizubehalten und sie zusammen auf dem
die Elektrode bildenden Substrat anzubonden. Allerdings werden bei
diesem Herstellungsverfahren einzelne, getrennte Elemente angebondet,
jedoch gestaltet es ein solches System relativ schwierig, deren
einzelne Verbindung, während
die Elemente genau auf dem Element-Übertragungs-Substrat positioniert
sind, auszuführen,
und mit der Verringerung in der Größe und der Anzahl der Elektrodenanschlüsse entsteht ein Problem
einer positionsmäßigen Abweichung
in Bezug auf das die Elektrode bildende Substrat. Auch ist es erforderlich,
dass das Klebemittel ein Material ist, das der Löttemperatur für die Montage
standhalten kann, und auch ein stabiles Klebematerial ist, das durch
eine spezifizierte Lösung,
auch nachdem es der Temperatur ausgesetzt worden ist, entfernt werden
kann.
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Dementsprechend
sind, bei einem piezoelektrischen Element, das auf einem Substrat
durch Laminieren einer Vielzahl von piezoelektrischen Dünnfilmen,
die zwischen Elektrodenschichten gehalten sind, unter Verwendung
eines Klebemittels, gebildet sind, die Probleme, die gelöst werden
sollen, diejenigen, ein Herstellungsverfahren, das einen hohen Ertrag
und eine gute Produktivität
sicherstellt, ohne die Charakteristiken der einzelnen Komponenten-Materialien
zu verschlechtern, zu schaffen und piezoelektrische Elemente mit
Elektroden herzustellen, die auf derselben Oberfläche angeordnet
sind, um einen piezoelektrischen Aktuator in der gepaarten Form
von zwei Elementen zu realisieren und gleichzeitig die Produktivität zu verbessern
und die Produkte unter niedrigen Kosten bereitzustellen.
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Die
JP 2000-091656 bezieht
sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung.
Entsprechend diesem Verfahren wird eine bodenseitige Elektrode auf
einem ersten Substrat durch ein Sputterverfahren gebildet. Ein piezoelektrischer
Dünnfilm
wird auf der bodenseitigen Elektrode gebildet und eine Oberseitenelektrode
wird auf dem piezoelektrischen Dünnfilm
gebildet. Die bodenseitige Elektrode, der piezoelektrische Film
und die Oberseitenelektrode werden zu spezifizierten Formen verarbeitet,
um dadurch eine Vielzahl von getrennten Strukturen zu bilden. Die
Strukturen werden dann mit einer Klebeschicht abgedeckt und an ein temporäres Fixiersubstrat
angebondet. Danach wird das erste Substrat entfernt und die Verbindungsfestigkeit
der Klebeschicht wird verringert, um die Vielzahl der piezoelektrischen
Elemente von dem temporären
Substrat zu entfernen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorstehenden Probleme werden durch ein Verfahren nach Anspruch 1
oder 2 gelöst.
Das Herstellungsverfahren weist die Schritte auf:
- (1)
Bilden von Elektrodenschichten und piezoelektrischen Dünnfilmen
jeweils auf einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat;
- (2) Verkleben des piezoelektrischen Dünnfilms, der auf den Oberflächen gebildet
ist, in einer gegenüberliegenden
Beziehung zueinander;
- (3) selektives Entfernen lediglich des zweiten Substrats;
- (4) Bilden einer Vielzahl von Strukturen durch Bearbeiten und
Trennen der Dünnfilme,
die auf dem ersten Substrat verbleiben, einzeln oder zusammen in
einer erwünschten
Form;
- (5) Ausbilden einer Isolationsschicht so, um jede freigelegte
Oberfläche
der Vielzahl der Strukturen abzudecken, und auch Bilden einer äußeren Verbindungselektrode,
um diese Elektrodenschichten mit einem externen Gerät zu verbinden,
um dadurch eine Vielzahl von piezoelektrischen Elementen zu erhalten;
- (6) Aufbringen von Harz so, um eine Vielzahl von piezoelektrischen
Elementen abzudecken und ein temporäres Fixiersubstrat anzubonden;
und
- (7) selektives Entfernen nur des ersten Substrats, um das temporäre Fixiersubstrat
von den piezoelektrischen Elementen zu trennen, und auch Entfernen
des Harzes von den Oberflächen
des piezoelektrischen Elements, um einzeln die Vielzahl der piezoelektrischen
Elemente zu trennen.
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Durch
diesen Aufbau ist es möglich,
präzise die
piezoelektrischen Dünnfilmelemente
durch das temporäre
Fixiersubstrat und das Harz zu schützen, wodurch verhindert wird,
dass der piezoelektrische Dünnfilm,
die isolierende Schicht oder die leitfähige Schicht von einer externen
Verbindungselektrode durch die Ätzlösung des
ersten Substrats korrodiert werden, und um piezoelektrische Elemente
ohne die Verschlechterung der Charakteristiken jedes Materials herzustellen.
Dementsprechend wird der Freiheitsgrad bei der Auswahl dieser Materialien
erhöht, und
es wird möglich,
Elektrodenmaterialien, die ausgezeichnete Befestigungs-Charakteristika
haben, und Materialien für
die isolierende Schicht, die eine verbesserte Zuverlässigkeit
haben, einzusetzen.
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Aufgrund
dieses Herstellungsverfahrens kann, unter Anbonden bzw. Verkleben
eines Paars von piezoelektrischen Dünnfilmen, die zwischen Elektrodenschichten
insbesondere einer Anzahl von piezoelektrischen Dünnfilmelementen,
die eine Verbindungselektrode nur auf einer ebenen Seite haben, gehalten
sind, auf einer Substratplatte hergestellt werden. Auch ist es einfach,
ein Aktuatorelement herzustellen, das aus einem Paar von piezoelektrischen Elementen
besteht, wobei zwei piezoelektrische Elemente einer solchen gepaarten
Struktur in einem Satz integriert werden. Solche piezoelektrischen
Elemente führen
zu der Erhöhung
der Festigkeit und können
auch eine Verkürzung
des Arbeitsaufwandes in den Herstellungsverfahren und dem Montageverfahren,
wie beispielsweise dem Draht-Bond-Verfahren, verkürzen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1 zeigt
eine Draufsicht eines Aktuatorelements, das durch ein Herstellungsverfahren
in einer ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
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2A zeigt
eine Schnittansicht des X'-X' Bereichs des Aktuators,
der in 1 dargestellt ist.
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2B zeigt
eine Schnittansicht des X'-X' Bereichs des Aktuators,
der in 1 dargestellt ist.
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht, die eine Platteneinheit darstellt,
die einen Aktuator verwendet, der durch das Herstellungsverfahren
in der ersten, bevorzugten Ausführungsform
gebildet ist.
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4A zeigt
eine Seitenansicht, die die Positionen des ersten Laminat-Körpers und
des zweiten Laminat-Körpers
in einem Hauptschritt des Herstellungsverfahrens in der ersten bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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4B zeigt
eine Schnittansicht des ersten und des zweiten Laminat-Körpers, die über eine
Verbindungsschicht miteinander verbunden sind.
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4C zeigt
eine Schnittansicht, die einen Aufbau, mit dem zweiten Substrat
entfernt, darstellt.
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5A zeigt
eine Schnittansicht, die eine Vielzahl von Strukturen auf dem ersten
Substrat, gebildet durch selektives Ätzen in einem Hauptschritt des
Herstellungsverfahrens in der ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, darstellt.
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5B zeigt
eine Schnittansicht, die eine Vielzahl von Strukturen, beschichtet
mit einer isolierenden Schicht, darstellt.
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5C zeigt
eine Schnittansicht, die eine Vielzahl von Strukturen, beschichtet
mit einem temporären
Fixiersubstrat und einer Isolierschicht, die durch eine Harzschicht
verbunden sind, darstellt.
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6A zeigt
eine Schnittansicht, die eine Vielzahl von Strukturen darstellt,
wobei nur das erste Substrat durch eine chemische Ätzlösung in
einem Hauptschritt des Herstellungsverfahrens in der ersten bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung geätzt
und entfernt ist.
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6B zeigt
eine Ansicht einer Anordnung, die den Aufbau einer Struktur, gebildet
auf einem temporären
Substrat, das in einem Netzgefäß aufbewahrt
ist, das eine Lösung
enthält,
darstellt.
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6C zeigt
eine Ansicht einer Anordnung, die die Anordnung einer Struktur in
einem Netzgefäß, mit Harz
aufgelöst
und entfernt, darstellt.
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7 zeigt
eine perspektivische Ansicht, um den Schritt eines Trennens des
temporären
Fixiersubstrats in dem Herstellungsverfahren in der ersten bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zu beschreiben.
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8A zeigt
eine Draufsicht eines piezoelektrischen Elements, das durch das
Herstellungsverfahren in der zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gebildet ist.
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8B zeigt
eine Schnittansicht des Y-Y' Bereichs
in 8A.
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9A zeigt
die Ansicht einer Anordnung, die eine Vielzahl von ersten Substraten,
die auf einem temporären
Fixiersubstrat in einem Hauptschritt des Herstellungsverfahrens in
der zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verbunden sind, darstellt.
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9B zeigt
die Ansicht einer Anordnung, die den Aufbau der 9A darstellt,
der in einem Netzgefäß aufbewahrt
ist und in eine Lösung
eingetaucht ist, wobei das erste Substrat entfernt ist.
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10A zeigt eine Draufsicht eines Aktuators mit
gepaarten zwei piezoelektrischen Elementen, die durch das Herstellungsverfahren
in der dritten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gebildet sind.
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10B zeigt eine Schnittansicht des T-Y' Bereichs in 9A.
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11A zeigt eine Draufsicht eines Aktuators mit
gepaarten zwei piezoelektrischen Elementen, die durch das Herstellungsverfahren
in der vierten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gebildet sind.
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11B zeigt eine Schnittansicht des Y-Y' Bereichs in 10A.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen beschrieben.
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ERSTE BEISPIELHAFTE AUSFÜHRUNGSFORM
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1 zeigt
eine Draufsicht eines Aktuators mit gepaarten zwei piezoelektrischen
Elementen, die durch das Herstellungsverfahren der ersten bevorzugten
Ausführungsform
hergestellt sind. Das Aktuatorelement wird in einer Magnetplatten-Laufwerkeinheit
für den
Zweck eines genauen und feinfühligen Positionierens
einer Kopf-Gleiteinrichtung an einer spezifizierten Spurposition
auf der Platte verwendet. Das Aktuatorelement, das dargestellt ist,
weist zwei gepaarte piezoelektrische Elemente 70 auf, und
die gepaarten Elemente 70 sind in einer Art eines Spiegelbilds
zueinander zu der Linie A-A' gebildet.
Die Schnittstrukturen entlang der X-X' Linie und der Y-Y' Linie in 1 sind jeweils
in 2A und 2B dargestellt.
Der Aufbau wird nachfolgend unter Bezugnahme auf diese Figuren beschrieben.
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Die
gepaarten piezoelektrischen Elemente 70 sind, wie in 2A und 2B dargestellt
ist, von demselben Aufbau, und in jedem von diesen ist ein erster
piezoelektrischer Dünnfilm 53,
der zwischen einer ersten unteren Elektrodenschicht 52 und
einer ersten oberen Elektrodenschicht 54 gehalten ist,
an dem zweiten piezoelektrischen Dünnfilm 57, der zwischen
der zweiten unteren Elektrodenschicht 56 und der zweiten
oberen Elektrodenschicht 58 durch eine Verbindungsschicht 60 gehalten
ist, angebondet, um dadurch eine Struktur 66 zu bilden,
und die isolierende Schicht 62 ist so gebildet, um die
Struktur 66 abzudecken. Gleichzeitig wird die isolierende
Schicht 62 in einer solchen Art und Weise gebildet, um
einen Bereich 63 zwischen Durchgangslöchern 96, 98,
die in jedem der gepaarten piezoelektrischen Elemente 70 vorgesehen
sind, zu füllen,
und dadurch sind die gepaarten piezoelektrischen Elemente 70 integriert. Aufgrund
dieses Aufbaus wird eine Handhabung und Positionierung beim Befestigen
der Elemente an dem Substrat vereinfacht.
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Auch
ist, für
die Verbindung dieser Elektrodenschichten mit einem externen Gerät, wie dies
in 2B dargestellt ist, die Elektrodenschicht 73 für eine Verbindung
mit den Durchgangslöchern 96, 98 durch
Fotolithografie und Ätzen
gebildet, um eine externe Verbindungselektrode 75 für die Verbindung
mit einem spezifizierten, externen Gerät vorzunehmen. In Bezug auf
die erste untere Elektrodenschicht 52 ist der Bereich,
der durch Ätzen
des Bereichs von der zweiten unteren Elektrodenschicht 56 zu
dem ersten piezoelektrischen Dünnfilm 53 freigelegt
ist, in Bezug auf die zweite untere Elektrodenschicht 56 ist
der Bereich, der durch Ätzen
der isolierenden Schicht 62 freigelegt ist, und in Bezug
auf die erste obere Elektrodenschicht 54 und die zweite
untere Elektrodenschicht 58 ist der Bereich, der aus der
Oberfläche
von den Durchgangslöchern 96, 98 unter
Verwendung der Verbindungselektrode 73 herausführt, jeweils
die externe Verbindungselektrode 75.
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Eine
Ausführungsform
einer Plattenlaufwerkeinheit, die ein Aktuatorelement verwendet,
das einen solchen Aufbau besitzt, ist in 3 dargestellt. Die
Aktuatoreinheit 230 weist eine Gleiteinrichtung 231 mit
einem Kopf (nicht dargestellt) zum Aufzeichnen und Wiedergeben auf
einer Platte, eine Aufhängung 233,
ein Aktuatorelement 232, das ein Paar von piezoelektrischen
Dünnfilmelementen
besitzt, eine Blattfeder 234, einen Tragearm 236 und
eine flexible Verdrahtungsleiterplatte 235 auf.
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Die
Gleiteinrichtung 231 ist durch die Aufhängung 233 gehalten
und ein Kopf (nicht dargestellt) ist an einer Oberfläche, die
der Platte 210 gegenüberliegt,
befestigt. Das Aktuatorelement 232, das die gepaarten piezoelektrischen
Dünnfilmelemente 70 besitzt,
ist nahe zu der Gleiteinrichtung 231 an der Aufhängung 233 befestigt.
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Die
Aufhängung 233 ist
an der Blattfeder 234 befestigt und die Blattfeder 234 ist
an dem Tragearm 236 befestigt. Die Aufhängung 233, die Blattfeder 234 und
der Tragearm 236 bilden ein Trageelement.
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Der
Tragearm 236 ist an einem Lager 240 gelenkig gehalten
und ist frei, sich zu drehen. Auch ist der Tragearm 236 mit
der flexiblen Verdrahtungsleiterplatte 235 für eine elektrische
Verbindung des Kopfs und des Aktuatorelements 232 mit externen Schaltungen
versehen. Weiterhin ist der Tragearm 236 mit einer Schwingspule 250,
die einen Schwingspulenmotor zum Drehen des Tragearms 236 bildet, versehen.
Die Schwingspule 250 und ein Magnet (nicht dargestellt),
die an einem Gehäuse
(nicht dargestellt) befestigt sind, bilden einen Schwingspulenmotor.
Dementsprechend ist die Aktuatoreinheit 230 in der Lage,
in zwei Schritten zu positionieren, das bedeutet ein Positionieren
durch den Schwingspulenmotor und ein Positionieren durch das Aktuatorelement 232.
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Die
Betriebsweise der Plattenlaufwerkeinheit, die die Aktuatoreinheit 230 verwendet,
wird nachfolgend beschrieben. Wenn die Platte 210 durch einen
Spindelmotor 220 gedreht wird, strömt Luft zwischen die Gleiteinrichtung 231 und
die Platte 210, was einen Luftschmierfilm bildet. Wenn
der Druck des Luftschmierfilms zu der Druckkraft der Blattfeder 234 ausbalanciert
ist, fliegt die Gleiteinrichtung und wird stabilisiert. Die Flughöhe reicht
von ungefähr
10 nm bis ungefähr
50 nm. Da der Kopf zu der spezifizierten Spur-Position der Platte 210 positioniert
ist, während
sich die Gleiteinrichtung in einem Zustand eines solchen Fliegens
befindet, wird der Tragearm 236 durch den Schwingspulenmotor
gedreht. In einer gewöhnlichen
Plattenlaufwerkeinheit kann die Positionierung zu einer spezifizierten
Position nur durch den Schwingspulenmotor vorgenommen werden. Allerdings
wird in dem Fall einer Aufzeichnung mit einer höheren Dichte die Dichte der
Spur auch erhöht
werden, und es ist erforderlich, eine solche Positionierung mit
einer höheren
Genauigkeit auszuführen. Das
Aktuatorelement 232, das piezoelektrische Dünnfilmelemente 70 besitzt,
ist dazu vorgesehen, dieses Erfordernis zu erfüllen. Das Aktuatorelement 232 ist
nahe der Gleiteinrichtung 231 der Aufhängung 233 angeordnet,
und die Kopf-Position kann, durch Ansteuern des Aktuatorelements 232,
frei um ungefähr
einige um unabhängig
der Aufhängung 233 und des
Tragearms 236 bewegt werden. Das bedeutet, dass die Position
des Kopfes, da das Aktuatorelement 232 ein Paar von piezoelektrischen
Dünnfilmelementen 70,
die in der Struktur gleich sind, besitzt, durch einen Betrag mehrere
um unter Anlegen einer Spannung in einer solchen Richtung bewegt
werden, dass sich ein Element verlängert, während das andere schrumpft.
Da das Aktuatorelement 232 nahe der Gleiteinrichtung 231 angeordnet
ist, ist es möglich, nur
die Gleiteinrichtung 231 ungeachtet der Aufhängung 233 und
des Tragearms 236 anzuordnen.
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Aufgrund
der vorstehenden Betriebsweise kann eine hoch genaue Positionierung
in zwei Schritten mittels eines Schwingspulenmotors und der Aktuatorelemente 70 durchgeführt werden.
Die Aktuatoreinheit 230 ist nur ein Beispiel, und es ist
bevorzugt, verschiedene Anordnungen insbesondere für ein Trageelement
zu verwenden.
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Ein
Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Elements 70 wird
nachfolgend unter Bezugnahme auf die 4A bis 7 beschrieben.
In den Zeichnungen zum Verfahren der 4A bis 6C ist
der Schnittbereich entlang der X-X' Linie in 1 dargestellt.
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4A stellt
einen Zustand so dar, dass ein Laminat-Körper mit der ersten unteren
Elektrodenschicht 52, dem ersten piezoelektrischen Dünnfilm 53 und
der ersten oberen Elektrodenschicht 54 aufeinander folgend
auf dem ersten Substrat 51 gebildet sind, und ein Laminat-Körper mit
der zweiten unteren Elektrodenschicht 56, dem zweiten piezoelektrischen Dünnfilm 57 und
der zweiten oberen Elektrodenschicht 58, die ähnlich aufeinander
folgend auf dem zweiten Substrat 55 gebildet ist, ist so
angeordnet, dass die erste obere Elektrodenschicht 54 der
zweiten oberen Elektrodenschicht 58 gegenüberliegt.
Es ist zum Beispiel unter Verwendung einer Fläche (100) eines monokristallinen
Magnesiumoxidsubstrats (MgO-Substrat) als das erste Substrat 51 und
das zweite Substrat 55 und Bilden eines Films durch Sputtern
eines Platin-(Pt)-Targets als die erste untere Elektrodenschicht 52 und
die zweite untere Elektrodenschicht 56 ein fach, eine Pt-Elektrodenschicht
zu erhalten, die zu der Fläche
(100) orientiert ist. Weiterhin kann, durch Bilden eines
Films durch Sputtern eines Bleizirkonattitanat-(PZT)-Targets auf der ersten unteren
Elektrodenschicht 52 und der zweiten unteren Elektrodenschicht 56,
gebildet aus der Pt-Schicht, ein piezoelektrischer Dünnfilm,
der gute piezoelektrische Charakteristiken besitzt, der in einer vertikalen
Richtung zu einem Film vom Perovskit-Typ orientiert ist, erhalten
werden. Da der erste piezoelektrische Dünnfilm 53 und der
zweite piezoelektrische Dünnfilm 57 von
ungefähr
3 μm in
der Dicke verwendet werden können,
ist es möglich,
die Ansteuerspannung auf 10V oder geringer einzustellen.
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Dementsprechend
ist es, da die erste untere Elektrodenschicht und die zweite untere
Elektrodenschicht durch Verwendung desselben Materials und der derselben
Filmniederschlagsvorrichtung gebildet sind, möglich, ohne Unterschied das
Elektrodenschicht-Niederschlagsverfahren
in Bezug auf das erste Substrat und das zweite Substrat auszuführen, und,
als eine Folge, kann die teure Filmniederschlagsvorrichtung effektiv
verwendet werden, was eine weitere Verbesserung in der Produktivität ermöglicht.
Auch ist es, da die erstere obere Elektrodenschicht und die zweite
obere Elektrodenschicht, der erste piezoelektrische Dünnfilm und
der zweite piezoelektrische Dünnfilm
unter Verwendung desselben Materials und derselben Filmniederschlagsvorrichtung
gebildet werden, möglich,
effektiv den Vorgang des Niederschlagens des piezoelektrischen Films
auszuführen,
was üblicherweise
viel Zeit und Arbeit benötigt.
Weiterhin ist es, durch Bilden des ersten piezoelektrischen Dünnfilms
und des zweiten piezoelektrischen Dünnfilms gleichzeitig an derselben
Vorrichtung, möglich,
den piezoelektrischen Dünnfilm
nahezu gleichförmig
in seinen Charakteristiken in einem Zustand eines Laminats zu machen. Insbesondere
ermöglicht,
indem das erste Substrat und das zweite Substrat zueinander identisch
sind, und indem die erste untere Elektrodenschicht und die zweite
untere Elektrodenschicht zueinander identisch sind, ein gleichzeitiges
Bilden des piezoelektrischen Dünnfilms
auf diesen Substraten, dass sie in der elektrischen Feldstärke gleich
dann gemacht werden, wenn eine Spannung gleichmäßig an jedem piezoelektrischen
Dünnfilm
des piezoelektrischen Elements angelegt wird, was es möglich macht, gleichförmige Charakteristika
zu erhalten und die Zuverlässigkeit
zu verbessern. Auch ist es, indem das erste Substrat und das zweite
Substrat verwendet werden, die in dem Material und der Form gleich
sind, möglich,
den piezoelektrischen Dünnfilm,
der auf diesen Substraten gebildet ist, nahezu gleich in den Charakteristiken
zu machen. Weiterhin ist es, da der erste piezoelektrische Dünnfilm und
der zweite piezoelektrische Dünnfilm
unter denselben Bedingungen hergestellt werden können, möglich, die gleichzeitige Bildung
des Films auszuführen
und die Produktivität
zu verbessern.
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Auch
ist, in Bezug auf ein Material für
die erste obere Elektrodenschicht 54 und die zweite obere Elektrodenschicht 58,
keine besondere Einschränkung
vorhanden, vorausgesetzt, dass das Material eine Selektivität derart
besitzt, dass die Elektrodenschicht nicht dann geätzt wird,
wenn der piezoelektrische Dünnfilm
geätzt
wird. In ähnlicher
Weise ist es bevorzugt, eine Pt-Schicht zu verwenden und auch Metalle,
wie beispielsweise Nickelchrom, Gold, Kupfer, Tantal, und Nickel,
oder leitfähige
Materialien, wie beispielsweise Oxid oder ein Nitrid, zu verwenden.
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Zwei
Substrate, die so gebildet sind, werden durch ein Klebemittel aneinander
verbunden, wie dies in 4B dargestellt ist, wobei die
erste obere Elektrodenschicht 54 und die zweite obere Elektrodenschicht 58 gegenüberliegend
zueinander liegen. Das Klebemittel ist wünschenswerter Weise ein anorganisches
oder ein organisches Klebemittel, das allgemein zum Verbinden von
Metallen oder Keramiken verwendet wird, wobei diese Klebeschicht 60 nach der
Verbindung keine Viskoelastizität
besitzt. Weiterhin ist es möglich,
Fotoresist-Materialien zu verwenden, vorausgesetzt, dass das Material
nach der Verbindung keine Viskoelastizität besitzt, und darüber hinaus
kann ein Fotoresist, der in der Wärmewiderstandsfähigkeit
verbessert ist, als effektives Klebemittel verwendet werden. Auch
kann die Dicke der Klebeschicht 60 bevorzugt nahezu mindestens
dieselbe wie diejenige des zweiten piezoelektrischen Dünnfilms 57 sein.
Die Klebeschicht 60 wird in der Festigkeit als eine Struktur
erhöht,
während
eine Verarbeitungsfähigkeit
sichergestellt werden kann, indem Durchgangslöcher zum Bilden äußerer Verbindungselektroden
von dem zweiten piezoelektrischen Dünnfilm 57 gebildet
werden. Das bedeutet, dass, in dem Fall, dass die Klebeschicht 60 dicker
als der zweite piezoelektrische Dünnfilm 57 ist, die
Festigkeit als ein piezoelektrisches Element verbessert wird, allerdings
wird es schwieriger werden, Durchgangslöcher für eine Verbindung der ersten
oberen Elektrodenschicht 54 und der zweiten oberen Elektroden schicht 58 an äußeren Verbindungselektroden
herzustellen. Im Gegensatz dazu wird es, wenn die Klebeschicht 60 dünner als
der zweite piezoelektrische Dünnfilm 57 ist,
einfacher werden, Durchgangslöcher zu
bilden, allerdings wird die Festigkeit als ein piezoelektrisches
Element verringert. Um diese Probleme zu lösen, ist die Dicke der Klebeschicht 60 vorzugsweise
nahezu gleich zu derjenigen des zweiten piezoelektrischen Dünnfilms 57.
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Als
nächstes
wird, wie in 4C dargestellt ist, nur das
zweite Substrat 55 selektiv entfernt. Für das Entfernungsverfahren
ist es möglich,
ein Nassätz-
oder ein Trockenätzverfahren
einzusetzen. Wenn das erste Substrat 51 und das zweite
Substrat 55 von demselben Material sind, ist es, wenn das zweite
Substrat 55 durch Nassätzen
entfernt ist, bevorzugt, zuvor das Substrat mit einem Material,
wie beispielsweise einem Fotoresist, abzudecken, das eine Widerstandsfähigkeit
gegen ein Ätzen
besitzt, so dass das erste Substrat 51 nicht in Kontakt
mit der Ätzlösung gelangen
wird. In dem Fall, dass ein monokristallines Substrat aus Magnesiumoxid
als das Substrat verwendet wird, kann das zweite Substrat 55 unter
Verwendung einer erwärmten
Phosphorlösung
entfernt werden. Sie kann auch, wenn ein monokristallines Siliziumsubstrat
verwendet wird, unter Verwendung der gemischten Lösung aus
Fluorwasserstoffsäure
und Salpetersäure
entfernt werden.
-
Wenn
ein Trockenätzverfahren
eingesetzt wird, wird das erste Substrat 51 in dichtem
Kontakt zu dem Ätztisch
angeordnet, und deshalb wird nur die Seitenfläche des ersten Substrats 51 dem Ätzgas ausgesetzt.
Dementsprechend ist es, in diesem Fall, nicht notwendig, die gesamte
Fläche
des ersten Substrats 51 mit einem Material abzudecken,
das insbesondere gegen ein Ätzen
beständig
ist. Auch ist es, wenn das zweite Substrat 55 entfernt
ist, möglich, das
zweite Substrat 55 zu polieren, um es dünner zu machen, bevor das Substrat
durch Nassätzen
oder Trockenätzen
entfernt wird.
-
Mit
dem zweiten Substrat 55 entfernt befinden sich alle Schichten,
einschließlich
der zweiten unteren Elektrodenschicht 56, des zweiten piezoelektrischen
Dünnfilms 57 und
der zweiten oberen Elektrodenschicht 58, die auf dem zweiten
Substrat 55 gebildet sind, in einem Zustand, dass sie auf
dem ersten Substrat 51 angesammelt sind. In diesem Zustand
ist es, durch selektives Entfernen des Bereichs durch Fotolithografie
und Ätzen,
mit Ausnahme des Bereichs, der durch die unterbrochene Linie in 1 umgeben
ist, möglich,
eine Vielzahl von Strukturen 66 zu erhalten, die auf dem
ersten Substrat 51 getrennt sind, wie dies in 5A dargestellt
ist.
-
Zum
Beispiel können
dann, wenn alle laminierten Schichten durch Ätzen getrennt sind, die zweite
untere Elektrodenschicht 56, der zweite piezoelektrische
Dünnfilm 57,
die zweite obere Elektrodenschicht 58, die Klebeschicht 60,
die erste obere Elektrodenschicht 54, der erste piezoelektrische
Dünnfilm 53 und
die erste untere Elektrodenschicht 52 durch Trockenätzen jeweils
unter Verwendung von unterschiedlichen Reaktionsgasen oder desselben
Reaktionsgases, nach der Bildung des Fotoresists in einem spezifizierten
Muster, entfernt werden. Es ist auch möglich, ein Nassätzverfahren
einzusetzen, oder eine Kombination sowohl eines Nassätzens als auch
eines Trockenätzens
so, wie dies benötigt
wird, einzusetzen. Das Verfahren kann durch Bilden von Durchgangslöchern 96, 98 gleichzeitig
dann, wenn die Struktur 66 gebildet wird, vereinfacht werden.
-
Die
Vielzahl der Strukturen 66 wird weiterhin, wie in 5B dargestellt
ist, mit einer isolierenden Schicht 62 beschichtet. Die
isolierende Schicht kann durch Aufbringen eines flüssigen Harzes
und Härten davon
durch eine Wärmebehandlung
gebildet werden. Zum Beispiel ist es bevorzugt, flüssiges Polyamid
unter Verwendung eines Schleuderrads aufzubringen, und es, nach
einem Trocknen, auf ungefähr 350 °C zu erhitzen,
um eine Polyimidschicht zu erhalten, oder ein anderes organisches
Harz aufzubringen, gefolgt durch Erwärmen und Härten, oder um eine Schicht
basierend auf Siliziumoxid entsprechend einem Sol-Gel-Verfahren
zu bilden. Weiterhin ist es möglich,
eine Siliziumoxidschicht, eine Siliziumnitridschicht oder die eine
Mischung von solchen, zu verwenden, die durch ein Sputter- oder
CVD-Verfahren gebildet sind.
-
Weiterhin
wird, nach der Fotolithografie und dem Ätzen der isolierenden Schicht 62 in
dem Bereich der Durchgangslöcher 96, 98,
die Verbindungselektrode 73 so gebildet, wie dies in 2B dargestellt
ist und wie dies vorstehend beschrieben ist. Als Folge werden die
externen Verbindungselektroden 75 für die Verbindung jeder Elektrodenschicht
mit einem externen Gerät
gebildet. Als Verfahren zum Erzielen dieses Zwecks wird nur die
erste untere Elektrodenschicht 72 zum Beispiel nach einem Ätzen bis zu dem
ersten piezoelektrischen Dünnfilm 53 freigelegt,
es wird erneut eine Fotolithografie durchgeführt, um ein spezifiziertes
Resist-Muster vor einem Ätzen, um
den nicht essentiellen Bereich der ersten unteren Elektrodenschicht 52 zu
entfernen, zu bilden, wobei dann nur das spezifizierte Muster der
ersten unteren Elektrodenschicht 52 freigelegt werden kann.
In diesem Fall ist dies, um den ersten, piezoelektrischen Dünnfilm 53 so
zu gestalten, dass er schwerer der chemischen Lösung zum Entfernen des ersten
Substrats 51 ausgesetzt wird, eines der effektivsten Mittel,
die erste untere Elektrodenschicht 52 ein wenig breiter
als den ersten piezoelektrischen Dünnfilm 53 zu machen.
Dieses Ziel kann dadurch erreicht werden, dass nur der Bereich der
externen Verbindungselektrode 75 in Bezug auf die erste
untere Elektrodenschicht 52 angeordnet wird und er auch
gleichzeitig breiter als die äußere Form
des ersten piezoelektrischen Dünnfilms 53 gebildet
wird, und ein solches Muster kann einfach ohne Erhöhen der
Anzahl der Schritte vorgenommen werden.
-
Auch
kann der Bereich der Durchgangslöcher 96, 98 durch
selektives Ätzen
der zweiten unteren Elektrodenschicht 56 und des zweiten
piezoelektrischen Dünnfilms 57 an
der spezifizierten Position, die in 2B dargestellt
ist, gebildet werden, um dadurch die zweite obere Elektrodenschicht 58 freizulegen.
Darauf folgend kann das Ziel dadurch erreicht werden, dass eine
Form eines Resist-Musters durch Lithografie gebildet wird, die kleiner
als der selektiv geätzte
Bereich ist, gefolgt durch Ätzen
der zweiten oberen Elektrodenschicht 58 und der Klebeschicht 60.
Hiernach wird die isolierende Schicht 62 gebildet und sie
wird in einem spezifizierten Muster geätzt, gefolgt durch Bilden der
Verbindungselektrode 73, um die spezifizierte Muster-Form
zu bilden, dann werden die erste obere Elektrodenschicht 54 und
die zweite obere Elektrodenschicht 58, die gemeinsam verbunden
sind, aus der Oberfläche
herausgeführt, und
dadurch kann eine Struktur, die die äußere Verbindungselektrode 75 auf
der Oberfläche
besitzt, erhalten werden.
-
Entsprechend
diesem Herstellungsverfahren können
die externen Verbindungselektroden zusammen auf dem ersten Substrat
gebildet werden, und auch kann die Montage durch Drahtbonden, zum
Beispiel, für
die Verbindung mit einem externen Gerät effektiv durchgeführt werden.
Weiterhin ist es einfach, da die externen Verbindungselektroden auf
einer Fläche
konzentriert sind, die piezoelektrischen Elemente an dem Substrat
anzubonden.
-
Auch
kann, als die Klebeschicht 60, ein leitfähiges Material
verwendet werden, und in diesem Fall ist es nicht notwendig, die
vorstehende Bildung und Ätzung
des zweiten Musters durchzuführen,
und der Prozess kann vereinfacht werden. Weiterhin kann gerade dann,
wenn es notwendig ist, separat die erste obere Elektrodenschicht 54 und
die zweite obere Elektrodenschicht 58 herauszunehmen, dies einfach
in einem ähnlichen
Schritt vorgenommen werden.
-
Ein
Paar piezoelektrischer Elemente 70, die so auf dem ersten
Substrat 51 gebildet sind, werden mit der Harzschicht 76 abgedeckt,
und gleichzeitig wird ein temporär
fixierendes Substrat 74 durch die Harzschicht 76 angebondet.
Mit diesem Verfahren kann ein Anbonden des temporär fixierenden
Substrats und das Bilden der Harzschicht, um das piezoelektrische
Element gegen die Ätzlösung zu
schützen, gleichzeitig
vorgenommen werden, und dadurch kann der Prozess vereinfacht werden.
Dies ist in 5C dargestellt. Für die Harzschicht 76 ist
es erforderlich, dass sie eine Adhäsion mit einem solchen Niveau
besitzt, dass sich das temporär
fixierende Substrat 74 nicht in dem Schritt des Entfernens
des ersten Substrats 51 ablösen wird, und dass sie ein Material
ist, das dazu geeignet ist, der chemischen Lösung, die zum Entfernen des
ersten Substrats 51 durch Ätzen oder das Reaktionsgas,
das für
das Trockenätzen
verwendet wird, standzuhalten. Zum Beispiel können auf Teer basierendes Wachs,
ein Acrylklebemittel, ein thermisch härtendes Harz oder ein Fotoresist
eingesetzt werden. Auch ist es bevorzugt, zu Anfang das piezoelektrische
Element 70 mit einem Fotoresist beispielsweise abzudecken
und ihn zu trocknen, um die Harzschicht 76 zu bilden, gefolgt durch
das Anbonden des temporär
fixierenden Substrats 74 mit Acrylklebemittel, oder dergleichen.
Unter Verwendung eines solchen Aufbaus ist es möglich, die Lösung zum
Auflösen
des Klebemittels, unterschiedlich gegenüber der Lösung zum Auflösen des
Fotoresists, der Harzschicht 76, zu machen. Als Folge ist
es, da das piezoelektrische Element 70 nicht der Lösung zum
Auflösen
des Klebemittels ausgesetzt wird, möglich, das piezoelektrische
Element 70 dagegen zu schützen, dass es in seiner Qualität aufgrund
der Lösung
geändert
wird.
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Dies
kommt daher, dass das piezoelektrische Element 70 genau
durch das temporär
fixierende Substrat 74 und das Harz 76 während des Ätzens, das
für ein
selektives Entfernen des ersten Substrats 51 durchgeführt wird,
geschützt
werden kann, wobei die piezoelektrischen Dünnfilme 53, 57 der
piezoelektrischen Elemente 70, die isolierende Schicht 62 oder
die Leiterschicht 73 der externen Verbindungselektrode 75 davor
geschützt
werden können,
dass sie durch die Ätzlösung korrodiert
werden. Auch wird die Freiheit bei der Auswahl dieser Materialien
erhöht, und
es wird möglich,
Elektrodenmaterialien, die ausgezeichnete Montage-Charakteristika
haben, und Materialien für
die isolierende Schicht, die zum Verbessern der Zuverlässigkeit
geeignet sind, zu verwenden.
-
Weiterhin
können
für das
temporär
fixierende Substrat 74 verschiedene Materialien, wie beispielsweise
Glas, Metall oder Ferrit, Alutic (Mischkeramiken aus Aluminiumoxid
und Titankarbid), keramisches Material, wie beispielsweise Aluminiumoxid, so
wie sie sind, verwendet werden. Allerdings ist es erforderlich,
ein Material auszuwählen,
das nicht durch die chemische Lösung
und Gas zum Entfernen des ersten Substrats 51 korrodiert,
wobei das Gas aktive Spezien beim Trockenätzen enthält, oder das Gas teilweise
zumindest beim Trockenätzen
ionisiert ist. Andererseits ist es, durch Bilden einer Schicht, die
nicht durch eine solche Lösung
oder ein Reaktionsgas korrodiert wird, über der gesamten Fläche dieser
Substratmaterialien möglich,
die Freiheit bei der Auswahl des temporär fixierenden Substrats 74 zu
erhöhen
und auch dessen wiederholte Verwendung zu ermöglichen. Zum Beispiel ist es
dann, wenn Glas als das temporär
fixierende Substrat 74 und ein monokristallines Siliziumsubstrat
(Si-Substrat) als das erste Substrat 51 verwendet wird,
bevorzugt, eine Chrom-Schicht über
der gesamten Oberfläche des
Glases zu bilden. Auch ist es, wenn ein rostfreier Stahl, eine Eisenplatte,
eine Kupferplatte, oder dergleichen, als das temporär fixierende
Substrat 74 verwendet wird, und ein MgO-Substrat als das
erste Substrat 51 verwendet wird, bevorzugt, eine Chrom-Schicht,
eine Siliziumoxidschicht, oder dergleichen, über den gesamten Oberflächen dieser
Metallplatten zu bilden.
-
6A stellt
einen Zustand des piezoelektrischen Elements 70 mit dem
ersten Substrat 51 durch Ätzen mit einer chemischen Lösung, nach
Anbonden des temporär
fixierenden Substrats 74, entfernt dar. Aufgrund dieses
Vorgangs werden die gepaarten, piezoelektrischen Elemente 70 von
sowohl dem ersten Substrat 51 als auch dem zweiten Substrat 55,
verwendet für
den Filmbildungszweck, allerdings an dem temporär fixierenden Substrat 74 durch
die Harzschicht 76 fixiert, getrennt, die deshalb frei
von einer Deformation und Wölbung
sind, und sie werden auch in den relativen Positionen, wie sie spezifiziert sind,
beibehalten.
-
Als
nächstes
wird, wie in 6B und 7 dargestellt
ist, das piezoelektrische Element 70, das an dem temporär fixierenden
Substrat 74 gehalten ist, in ein Netzgefäß 72 eingegeben
und in das Gefäß 80,
das eine Lösung 84 zum
Auflösen
der Harzschicht 76 enthält,
eingetaucht, und dadurch wird das temporär fixierende Substrat 74 durch
Auflösen
der Harzschicht 76 getrennt. Es ist zum Beispiel, wenn auf
Teer basierendes Wachs als die Harzschicht 76 verwendet
wird, bevorzugt, Xylen als die Lösung 84 zu
verwenden. Wenn ein Acrylklebemittel verwendet wird, ist es bevorzugt,
die ausschließliche
Lösung, die
für jeden
Zweck vorgesehen ist, zu verwenden. Das piezoelektrische Element 70 ist,
in 6B, in Kontakt mit dem Netzgefäß 72 gehalten, allerdings
ist es auch bevorzugt, die gepaarten, piezoelektrischen Elemente 70 in
einem Zustand eines leichten Anhebens gering von dem Boden des Netzgefäßes 82 zu halten,
was das temporär
fixierende Substrat 74 gegen irgendeine Seite des Netzgefäßes 82 hält. Auf diese
Art und Weise können
die piezoelektrischen Elemente 70 davor geschützt werden,
dass sie in Kontakt mit dem Boden des Netzgefäßes 82 gelangen und
beschädigt
werden.
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Indem
das Netz des Netzgefäßes 82 in
der Größe kleiner
als zumindest das piezoelektrische Element 70 gemacht wird,
ist es möglich,
zu verhindern, dass das piezoelektrische Element 70, gerade dann,
wenn es von dem temporär
fixierenden Substrat 74 getrennt wird, durch das Netzloch
auf den Boden des Gefäßes 80 fällt und
in Stücke
zerbrochen wird. Auch ist es, wenn das Netzgefäß 82 aus dem Gefäß 80 herausgenommen
wird, so dass die chemische Lösung
einfacher aus den Netzlöchern
herauslaufen kann, möglich,
präzise
die Harzschicht 76 zu entfernen, die an den piezoelektrischen
Elementen 70 anhaftet. Weiterhin ist es auch sehr einfach,
die piezoelektrischen Elemente 70 in ein anderes Gefäß für ein Dampfreinigen
oder für
Trocknungszwecke einzugeben.
-
6C stellt
einen Zustand der piezoelektrischen Elemente 70 in dem
Netzgefäß 82,
aus dem Gefäß 80 nach
Beenden dieser Auflösungs-
und Entfernungsvorgänge
herausgenommen, dar. Es ist auch möglich, die gepaarten, piezoelektrischen
Elemente 70, die in dem Netzgefäß 82 gehalten sind,
auf ein Substrat durch Handhaben unter Verwendung eines Montagegeräts zu bewegen.
-
Durch
Entfernen des ersten Substrats 51 können, während das piezoelektrische
Element 70 unter Verwendung des temporär fixierenden Substrats 74 gehalten
wird und gegen die chemische Lösung
geschützt
wird, wie dies vorstehend beschrieben ist, schlechte Einflüsse, hervorgerufen
durch die chemische Lösung
an dem piezoelektrischen Element 70, in jedem Fall verhindert
werden. Dementsprechend können
die Zuverlässigkeit
und der Ertrag des piezoelektrischen Elements 70 stark
verbessert werden. Zusätzlich
können
die gepaarten, piezoelektrischen Elemente 70, die an dem
temporär
fixierenden Substrat 74 angebondet sind und so gehalten sind,
dass sie zu dem Boden des Netzgefäßes 82 hinweisen,
in die Lösung 84 eingetaucht
werden, und durch Trennen des temporär fixierenden Substrats 74 können die
gepaarten, piezoelektrischen Elemente 70 präzise an
dem Netzgefäß 82 gehalten
werden, ohne daran eine Beschädigung
hervorzurufen.
-
Auch
ist es, da die Harzschicht 76 entfernt wird, während die
piezoelektrischen Elemente 70 zusammen mit dem temporär fixierenden
Substrat 74 in dem Netzgefäß 82 gehalten werden,
möglich,
das erste Substrat 51 zu entfernen und eine Vielzahl von piezoelektrischen
Elementen 70, die in den spezifizierten Positionen gehalten
sind, zu reinigen und einfach und präzise diese Elemente ohne einen
Bruch einzuspannen, wenn die piezoelektrischen Elemente 70 in
dem Montageprozess gehandhabt werden. Auch wird, mit dem temporär fixierenden
Substrat 74 getrennt und der Harzschicht 76 von
dem piezoelektrischen Element 70 entfernt, eine Vielzahl
von piezoelektrischen Elementen in einem Zustand so gehalten, dass
sie zu derselben Seite wie in dem Netzgefäß 82 hinweisen, und
deshalb können
sie einfach herausgenommen und gereinigt werden, so wie dies benötigt wird,
und können
auch einfach mittels einer Montagevorrichtung montiert werden.
-
Und
in dem Herstellungsverfahren der ersten bevorzugten Ausführungsform
ist ein Aktuatorelement, das zwei piezoelektrische Elemente 70 als
ein Paar verwendet, beschrieben worden. Ein ähnliches Herstellungsverfahren
kann auch in dem Fall der Verwendung eines piezoelektrischen Elements
eingesetzt werden, und es muss nicht gesagt werden, dass es möglich ist,
den Ertrag und die Zuverlässigkeit
zu verbessern.
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Auch
wird, in der ersten bevorzugten Ausführungsform, die isolierende
Schicht 62 nicht auf der Fläche der ersten unteren Elektrodenschicht 52,
die auf dem ersten Substrat 51 der gepaarten, piezoelektrischen
Elemente 70 in Kontakt steht, gebildet, sondern es ist
auch bevorzugt, Klebemittel auf die Oberfläche der ersten unteren Elektrodenschicht 52 aufzubringen,
damit sie als eine isolierende Schicht auf der Oberfläche der
ersten unteren Elektrodenschicht 52 des piezoelektrischen
Elements 70 dient, wenn die gepaarten zwei piezoelektrischen
Elemente 70 auf der Aufhängung (nicht dargestellt) angebondet werden.
Oder es ist auch bevorzugt, wie in 6A dargestellt
ist, eine isolierende Schicht (nicht dargestellt) auf der ersten
unteren Elektrodenschicht 52 ebenso zu bilden, da das piezoelektrische
Element 70 in Bezug auf seine Position durch das temporär fixierende
Substrat 74, gerade mit dem ersten Substrat 51 entfernt,
befestigt ist. Demzufolge ist es, durch Abdecken der gesamten Oberflächen der
Elemente mit einer isolierenden Schicht, möglich, ein Verringern der Zuverlässigkeit
insbesondere der Beständigkeit
gegen Feuchtigkeit des piezoelektrischen Elements 70 zu
verhindern.
-
Weiterhin
können,
in der ersten bevorzugten Ausführungsform,
bei der Herstellung eines Aktuatorelements, das zwei piezoelektrische
Elemente als ein Paar verwendet, die zwei piezoelektrischen Elemente
mit einer hohen Genauigkeit angeordnet werden, und auch werden die
gepaarten, piezoelektrischen Elemente aus dünnen Schichten, angrenzend
zueinander, gebildet, wobei es einfach ist, die piezoelektrischen
Charakteristiken beider Elemente gleichförmig zu gestalten. Zusätzlich ist
es, da die zwei Strukturen teilweise so verbunden sind, um einen
integralen Aufbau zu haben, einfach, zu verhindern, dass die gepaarten
piezoelektrischen Elemente in dem Schritt eines Entfernens von dem
temporär
fixierenden Substrat und in dem Schritt der Montage auf dem Substrat
des Geräts
deformiert werden, und auch um möglicherweise
eine hoch genaue Positionierung sicherzustellen.
-
Die
piezoelektrischen Dünnfilm-Elemente, die
Schutzschichten mit der Durchführbarkeit
einer Massenproduktion haben, können,
entsprechend dem Herstellungsverfahren in der ersten, bevorzugten
Ausführungsform,
mit externen Verbindungselektroden, die auf derselben Oberfläche angeordnet sind,
erhalten werden. Weiterhin ist es, da die gesamten Flächen der
Struktur, einschließlich
der zwei piezoelektrischen Elemente 70 als ein Paar, mit
einer isolierenden Schicht abgedeckt sind, möglich, piezoelektrische Dünnfilmelemente
zu erhalten, die gegen äußere Feuchtigkeit
und korrosive Gase geschützt sind.
Auch ist sie so aufgebaut, dass jedes der gepaarten piezoelektrischen
Elemente nahezu gleich in der Dicke zu der Verbindungsschicht ist.
Auf diese Art und Weise wird der Betrag einer Verschiebung, die dann
erzeugt wird, wenn dasselbe elektrische Potential an jeden der piezoelektrischen
Dünnfilme
angelegt wird, nahezu identisch zu der elektrischen Feldstärke. Auch
ist es, da die Verbindungsschicht nahezu gleich in der Dicke zu
dem piezoelektrischen Dünnfilm
ist, möglich,
eine Musterbildung und eine Bildung der externen Verbindungselektrode über Durchgangslöcher mit
einer hohen Genauigkeit und eine sehr gute Zuverlässigkeit
auszuführen,
was die Herstellung von piezoelektrischen Elementen ermöglicht,
die eine hohe Festigkeit haben.
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Auch
ist in der ersten bevorzugten Ausführungsform ein Fall einer Verwendung
desselben Materials für
die erste untere Elektrodenschicht 52 und die zweite untere
Elektrodenschicht 56 beschrieben worden, allerdings ist
die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel sind keine
besonderen Beschränkungen
vorhanden, vorausgesetzt, dass das Material für die Elektrodenschicht in
der Lage ist, dem Erwärmungszustand
bei Bildung des Films standzuhalten, um den ersten piezoelektrischen
Dünnfilm 53 und
den zweiten piezoelektrischen Dünnfilm 57 mit
spezifizierten piezoelektrischen Charakteristika zu schaffen, oder
der Bedingung bei der Wärmebehandlung
nach der Filmbildung standzuhalten, und es für ein selektives Ätzen geeignet.
-
ZWEITE BEISPIELHAFTE AUSFÜHRUNGSFORM
-
8A zeigt
eine Draufsicht eines piezoelektrischen Elements 90, das
durch das Herstellungsverfahren in der zweiten bevorzugten Ausführungsform
hergestellt ist. 8C stellt den Bereich
Y-Y' davon dar.
Das piezoelektrische Element 90, das durch das Herstellungsverfahren
in der vorliegenden Ausführungsform
gebildet ist, besitzt eine rechteckige Form, die sehr dünn ist,
im Gegensatz zu der ebenen Form. Die Elemente entsprechend zu den
Bauteilen, die in 1 und 2 dargestellt
sind, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. In der zweiten
bevorzugten Ausführungsform
ist die Verbindungselektrodenschicht 73 für ein elektrisches
Herausführen der
ersten oberen Elektrodenschicht 54 und der zweiten oberen
Elektrodenschicht 58 aus der Oberfläche des piezoelektrischen Elements 90 heraus
auf allen externen Verbindungselektroden 75 gebildet. Durch diesen
Aufbau ist es, da derselbe Drahtverbindungszustand für die Verbindung
mit dem externen Gerät angewandt
werden kann, möglich,
eine effektive Befestigung vorzunehmen. Das piezoelektrische Element 90 kann
als ein Aktuatorelement, entsprechend so, wie bei der ersten bevorzugten
Ausführungsform, und
auch als ein Sensor zum Erfassen der Spannung entsprechend der Expansion
und der Kontraktion verwendet werden.
-
In
Bezug auf das Herstellungsverfahren für das piezoelektrische Element 90 werden
nur die Schritte, die sich gegenüber
solchen in dem Herstellungsverfahren der ersten bevorzugten Ausführungsform
unterscheiden, unter Bezugnahme auf 9A und 9B beschrieben.
Entsprechend dem Herstellungsverfahren in der ersten bevorzugten
Ausführungsform
wird eine Vielzahl von piezoelektrischen Elementen 90 auf
dem ersten Substrat 51 in der vorliegenden, bevorzugten
Ausführungsform
gebildet. Allerdings werden sie, im Gegensatz zu den ersten bevorzugten
Ausführungsformen,
einzeln verwendet. Der Aufbau mit dem piezoelektrischen Element 90, das
auf dem ersten Substrat, dargestellt in 9A, gebildet
ist, ist identisch zu dem Herstellungsverfahren der 5B in
der ersten bevorzugten Ausführungsform.
Bei dem Herstellungsverfahren in der vorliegenden, bevorzugten Ausführungsform
sind die Punkte, die gegenüber
dem Herstellungsverfahren in der ersten bevorzugten Ausführungsform
unterschiedlich sind, diejenigen, dass die Größe des temporär fixierenden
Substrats 86 größer als
diejenige des ersten Substrats 51, wie dies in 9A dargestellt
ist, ist und dass eine Vielzahl von ersten Substraten 51 mit
piezoelektrischen Elementen 90, gebildet auf dem temporär fixierenden
Substrat 86, größer im Flächenbereich
als eine Schicht des ersten Substrats 51 angebondet und
befestigt werden kann.
-
In
der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform können Metall,
Glas oder Keramik, und dergleichen, für das temporär fixierende
Substrat 86 verwendet werden. Weiterhin ist es auch möglich, eine
Schicht auf den Oberflächen
dieser Substrate zu bilden, die aus Metall, Oxid oder einem organischen Material
gebildet ist, die der chemischen Lösung, die zum Ätzen verwendet
wird, um das erste Substrat 51 zu entfernen, standhalten
kann. Das Verfahren eines Anbondens des ersten Substrats 51 auf
dem temporär
fixierenden Substrat 86 ist bevorzugt identisch zu dem
Verfahren in der ersten bevorzugten Ausführungsform. Allerdings ist
es bevorzugter, den Verbindungsvorgang unter spezifizierten Teilungsintervallen
durchzuführen,
da die Verarbeitbarkeit und Handhabung durch das Montagegerät nach einer
Reinigung und Trocknung verbessert werden kann. Da eine Vielzahl
von ersten Substraten 51, versehen mit piezoelektrischen
Elementen 90, auf dem temporär fixierenden Substrat 86 angebondet
ist, kann die Zeit, die zum Entfernen des ersten Substrats 51 erforderlich
ist, wesentlich verringert werden. Zum Beispiel kann die Zeit für den Vorgang
auf nahezu ein Fünftel durch
Verbinden von fünf
Platten erster Substrate 51 und durch gleichzeitiges Ätzen und
Entfernen dieser Substrate verkürzt
werden.
-
Das
bedeutet, dass es möglich
ist, eine Vielzahl von ersten Substraten 51 mit piezoelektrischen Elementen,
die auf einem temporär
fixierenden Substrat gebildet sind, dessen Bereich größer als
derjenige des ersten Substrats ist, anzubonden und die ersten Substrate 51 alle
zusammen zu entfernen, und dadurch kann der Schritt eines Entfernens
der ersten Substrate 51 vereinfacht werden. Weiterhin kann
der Schritt eines Trennens einer Vielzahl von piezoelektrischen
Elementen von dem temporär
fixierenden Substrat auch vereinfacht werden.
-
9B stellt
einen Zustand des piezoelektrischen Elements, wie es in einer Lösung 84 zum
Auflösen
der Harzschicht 76 nach Entfernen des ersten Substrats 51 eingetaucht
ist, dar. Dieser Vorgang ist derselbe wie derjenige in 6B,
der in der ersten bevorzugten Ausführungsform dargestellt ist.
Das Gefäß 80 enthält die Lösung 84,
und die piezoelektrischen Elemente 90, die an dem temporär fixierenden Substrat 86 angebondet
sind, sind in ähnlicher
Weise in dem Netzgefäß 82 gehalten.
Das Netz des Netzgefäßes 82 ist
kleiner in der Größe als das
piezoelektrische Element 90 gemacht, so dass das piezoelektrische
Element 90, wenn es von dem temporär fixierenden Substrat 86 getrennt
wird, nicht durch das Netz auf den Boden des Gefäßes 80 fallen wird.
-
In 9B ist
das piezoelektrische Element 90 in Kontakt mit dem Netzgefäß 82 gehalten,
allerdings ist es auch bevorzugt, das temporär fixierende Substrat 86 gegen
irgendeine Seite des Netzgefäßes 82 zu
halten, um das piezoelektrische Element 90 in einer solchen
Art und Weise zu halten, dass es nicht in Kontakt mit dem Boden
des Netzgefäßes 82 gelangt.
Eine Reinigung und ein Trocknen können in derselben Art und Weise
wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform ausgeführt werden.
Da viele piezoelektrische Elemente 90 in einem Netzgefäß 82 angeordnet
sind, kann der Schritt einer Montage davon an einem spezifizierten
Substrat nach einer Reinigung und einer Trocknung werter in der
Effektivität
verbessert werden.
-
Die
Schritte hiernach sind dieselben wie bei dem Herstellungsverfahren
in der ersten bevorzugten Ausführungsform,
und die Beschreibung davon wird hier weggelassen.
-
In
der zweiten bevorzugten Ausführungsform ist
ein Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrischen Elements, das
nahezu rechteckig in der Form ist, beschrieben worden, allerdings
muss nicht gesagt werden, dass es möglich ist, ein Aktuatorelement
unter Verwendung von zwei piezoelektrischen Elementen als ein Paar
in derselben Art und Weise, wie dies in der ersten bevorzugten Ausführungsform beschrieben
ist, herzustellen.
-
DRITTE BEISPIELHAFTE AUSFÜHRUNGSFORM
-
10A zeigt eine Draufsicht eines Aktuatorelements
mit zwei piezoelektrischen Elementen als ein Paar, die durch das
Herstellungsverfahren in der dritten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hergestellt sind. 10B zeigt eine
Schnittansicht des Bereichs Y-Y' davon.
Die Elemente, die identisch zu den Bauteilen, die in 1 dargestellt
sind, sind, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. In Bezug
auf das Herstellungsverfahren in der vorliegenden, bevorzugten Ausführungsform
werden nur die Schritte beschrieben, die sich von denjenigen in
dem Herstellungsverfahren in der ersten bevorzugten Ausführungsform
unterscheiden.
-
In
dieser bevorzugten Ausführungsform
sind die Schritte bis zu dem Schritt eines Entfernens des zweiten
Substrats 55 dieselben wie in der ersten bevorzugten Ausführungsform.
Nach dem Schritt eines Entfernens des zweiten Substrats 55 werden
eine Fotolithografie und eine Ätzbehandlung
auf einem Substrat (wie dies in 4C dargestellt
ist) mit allen Schichten, einschließlich der zweiten unteren Elektrodenschicht 56,
des zweiten piezoelektrischen Dünnfilms 57 und
der zweiten oberen Elektrodenschicht 58, angesammelt auf
dem ersten Substrat 51, ausgeführt. Dann wird, wie in 10B dargestellt ist, die zweite untere Elektrodenschicht 56,
die in dem Bereich zwischen zwei Durchgangslöchern 96, 98 und
auf einer oberen Fläche 94 nahe
davon angeordnet ist, durch Ätzen
entfernt. In diesem Fall ist es, um vollständig die zweite untere Elektrodenschicht 56 zu entfernen,
bevorzugt, das Ätzen
gerade auf einem Teil des zweiten piezoelektrischen Dünnfilms 57 durchzuführen. Als
Folge werden die jeweiligen zwei unteren Elektrodenschichten 56 der
gepaarten zwei piezoelektrischen Elemente 92 elektrisch
voneinander getrennt. Andererseits werden die zwei Schichten der
piezoelektrischen Dünnfilme 53, 57,
die Verbindungsschicht 60, die erste und die zweite Elektrodenschicht 54, 58,
nicht einem Ätzen
in dem Bereich zwischen zwei Durchgangslöchern 96, 98 und
auf der Oberfläche
nahe dazu unterworfen, sondern sie werden integriert, und entsprechend
kann die Festigkeit bei der Handhabung der zwei piezoelektrischen
Elemente 92 als ein Paar erhöht werden.
-
Hiernach
werden dieselben Schritte bis zu dem Schritt, der in 6A in
dem Herstellungsverfahren in der ersten bevorzugten Ausführungsform dargestellt
ist, ausgeführt.
Nach Entfernen des ersten Substrats 51, und mit dem Element
an dem temporär Fixierungsdraht 54 angebondet
und befestigt, werden eine Fotolithografie und ein Ätzen ausgeführt. Demzufolge
werden, wie in 10B dargestellt ist, die erste
untere Elektrodenschicht 52 in dem Bereich zwischen zwei
Durchgangslöchern 96, 98 und
an der Unterseitenfläche 25 nahe
dazu durch Ätzen
entfernt. Auch ist es in diesem Fall, um vollständig die erste untere Elektrodenschicht 52 zu
entfernen, zulässig,
das Ätzen
auf einem Teil des ersten piezoelektrischen Dünnfilms 53 durchzuführen. Auf
diese Art und Weise werden die jeweiligen ersten unteren Elektrodenschichten 52 der
gepaarten piezoelektrischen Elemente 92 elektrisch voneinander
getrennt. In diesem Schritt können,
da viele piezoelektrische Elemente 92 angebondet sind und
an dem temporären
Fixiersubstrat 94 befestigt sind, die Schichten durch Ätzen alle
zusammen entfernt werden, was einen effektiven Vorgang ermöglicht.
Als ein Verfahren zum Entfernen nur spezifizierter Bereiche der
ersten unteren Elektrodenschicht 52 und der zweiten unteren
E lektrodenschicht 56 ist es bevorzugt, ein anderes Verfahren
einzusetzen, zum Beispiel ein solches, bei dem spezifizierte Bereiche
durch Aufbringen eines Laserstrahls abradiert und entfernt werden,
neben einer Lithografie und einem Ätzen.
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Die
Schritte hiernach sind dieselben wie solche, die in der ersten bevorzugten
Ausführungsform beschrieben
sind, und die Beschreibung wird hier weggelassen.
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Durch
dieses Herstellungsverfahren werden die erste untere Elektrodenschicht 52 und
die zweite untere Elektrodenschicht 54 elektrisch voneinander zwischen
den jeweiligen piezoelektrischen Elementen 92 getrennt,
allerdings werden, in dem Bereich zwischen zwei Durchgangslöchern 96, 98 und
an der oberen Fläche 94 nahe
davon, zwei Schichten aus piezoelektrischen Dünnfilmen 53, 57,
zwei Schichten der Elektrodenschichten 54, 58 und
die Verbindungsschicht 60 integriert. Dementsprechend kann
die Festigkeit des Aktuators, der ein Paar piezoelektrischer Elemente
besitzt, stark insgesamt erhöht
werden. Zusätzlich
ist es, durch Vorsehen der externen Verbindungselektrode 75 an
dem zentralen Bereich durch Verbinden der Verbindungselektroden 73 aneinander,
die aus den Durchgangslöchern 96, 98 herausgeführt sind,
möglich,
die Arbeitsstunden zu verringern, die für die Verbindungsarbeit einer
solchen Drahtverbindung erforderlich sind.
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Die
piezoelektrischen Elemente, die durch das vorstehende Herstellungsverfahren
gebildet sind, können
mit einer niedrigen Spannung betrieben werden, und der Betrag einer
Verschiebung kann nahezu verdoppelt werden, verglichen mit dem Fall
von nur einem Element, und zwar durch geeignetes Kontrollieren der
Spannung, die an die zwei piezoelektrischen Elemente angelegt ist.
Weiterhin wird, da die Strukturen integral miteinander in einem
spezifizierten Bereich nahe der externen Verbindungselektrode verbunden
sind, die Handhabung der gepaarten, piezoelektrischen Elemente und
deren Montage auf einem Substrat stark vereinfacht, und gleichzeitig
können
sie genau auf dem Substrat montiert werden.
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VIERTE BEISPIELHAFTE AUSFÜHRUNGSFORM
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11A zeigt eine Draufsicht eines Aktuatorelements
mit zwei piezoelektrischen Elementen, die durch das Herstellungsverfahren
in der vierten bevorzugten Ausführungs form
der vorliegenden Erfindung hergestellt sind. 11B zeigt
eine Schnittansicht des Bereichs Y-Y' der 11A.
Die Elemente, die identisch zu den Bauteilen, die in 1 dargestellt
sind, sind, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. In Bezug
auf das Herstellungsverfahren in der vorliegenden, bevorzugten Ausführungsform werden
nur die Schritte beschrieben, die sich von denjenigen in dem Herstellungsverfahren
in der ersten bevorzugten Ausführungsform
unterscheiden.
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In
dem Herstellungsverfahren in der vorliegenden, bevorzugten Ausführungsform
werden die erste untere Elektrodenschicht 52 und der erste
piezoelektrische Dünnfilm 53 auf
dem ersten Substrat 51 gebildet, während die zweite untere Elektrodenschicht 56 und
der zweite piezoelektrische Dünnfilm 57 auf
dem zweiten Substrat 55 gebildet werden. Der erste piezoelektrische
Dünnfilm 53 und
der zweite piezoelektrische Dünnfilm 57 sind
Seite an Seite durch eine leitfähige
Klebeschicht 104 miteinander verbunden. Weiterhin können dann,
wenn eine externe Verbindungselektrode 75 eines piezoelektrischen
Elements 100 gebildet ist, Durchgangslöcher 106, 108 durch Ätzen der
zweiten unteren Elektrodenschicht 56 und des zweiten piezoelektrischen
Dünnfilms 57 zu
spezifizierten Formen, gefolgt durch Bilden der isolierenden Schicht 62 und Ätzen der
isolierenden Schicht 62 in eine spezifizierte Form, gebildet
werden. Im Gegensatz zu dem Herstellungsverfahren in der ersten
bevorzugten Ausführungsform
werden die erste obere Elektrodenschicht und die zweite obere Elektrodenschicht
nicht benötigt.
In Bezug auf die anderen Schritte wird die Beschreibung weggelassen, da
sie dieselben wie bei dem Herstellungsverfahren in der ersten bevorzugten
Ausführungsform
sind.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, ist es, mit einem Paar piezoelektrischer
Elemente 100, die gebildet sind, nicht notwendig, eine
Elektrode einer oberen Schicht auf sowohl dem ersten piezoelektrischen Dünnfilm 53 als
auch dem zweiten piezoelektrischen Dünnfilm 57 zu bilden,
und auch wird das Durchgangsloch-Muster, das die externe Verbindungselektrode
bildet, vereinfacht, was es möglich
macht, das Verfahren zu vereinfachen.
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Das
bedeutet, dass die Funktion der Elektrode der oberen Schicht der
gepaarten Elektrodenschichten, mit einem piezoelektrischen Element
dazwischen gehalten, unter Verwendung eines Klebemittels, das aus
einem leitfähigen
Material gebildet ist, erhalten werden kann. Deshalb können der Schritt
eines Bildens der oberen Elektrodenschicht auf einem piezoelektrischen
Element und der Schritt eines Verbindens gleichzeitig durchgeführt werden, und
es ist möglich,
das Herstellungsverfahren zu vereinfachen. Auch kann der Schritt
eines Bildens einer oberen Elektrodenschicht weggelassen werden,
da die Schicht aus leitfähigem
Klebemittel eine Funktion als eine obere Elektrodenschicht hat.
In dem Fall, dass die Klebeschicht dicker ist, kann ein selektives Ätzen zum
Bilden von Durchgangslöchern
präziser durchgeführt werden,
wenn sie allerdings zu dick ist, wird dies ein Hindernis für die Verschiebung
des piezoelektrischen Dünnfilms
darstellen. Andererseits ist es in dem Fall, dass die Klebeschicht
dünner
ist, vorteilhaft in Bezug auf die Verschiebung des piezoelektrischen
Dünnfilms,
wenn allerdings die Schicht zu dünn
ist, wird dies bewirken, dass die Struktur in ihrer Festigkeit verringert
wird. In Bezug auf die Schichtdicke, die das Erfordernis erfüllen kann,
ist es erwünscht,
dass sie nahezu gleich zu der Dicke des zweiten piezoelektrischen
Dünnfilms
ist.
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Aufgrund
der vierten bevorzugten Ausführungsform
ist es nicht notwendig, die erste obere Elektrodenschicht und die
zweite obere Elektrodenschicht zu bilden, wodurch der Schritt der
Bildung der Schicht vereinfacht wird, und das piezoelektrische Element,
das erhalten ist, ermöglicht
die Vereinfachung des Vorgangs zur Bildung des Durchgangslochs,
um äußere Verbindungselektroden
zu bilden.
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Hier
ist in Bezug auf das Herstellungsverfahren in der vierten bevorzugten
Ausführungsform
die Herstellung entsprechend dem Herstellungsverfahren der ersten
Ausführungsform
beschrieben worden mit der Ausnahme einiger Schritte. Es ist auch
bevorzugt, ähnlich
entsprechend der zweiten bevorzugten Ausführungsform und der dritten
bevorzugten Ausführungsform,
mit der Ausnahme einiger Schritte, zu fertigen.
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Auch
ist es bei dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung
ebenso möglich,
ein Substrat zu verwenden, das eine Kombination aus zwei Substraten
ist, die aus der Gruppe ausgewählt
sind, die aus einem, MgO-Substrat, einem Si-Substrat, einem monokristallinen
Strontiumtitanat-Substrat und einem Saphir-Substrat, und zwar in
Bezug auf das erste Substrat und das zweite Substrat, besteht. Zum Beispiel
kann dann, wenn ein monokristallines Magnesiumoxid-Substrat als
das erste Substrat verwendet wird, und ein monokristallines Substrat
als das zweite Substrat verwendet wird, eine Schicht, die vertikal
zu der Schichtoberfläche
orientiert ist, mit guten piezoelektrischen Charakteristika in dem
Schritt der Schichtbildung in Bezug auf das monokristalline Magnesiumoxid-Substrat
erhalten werden, während
es in dem Fall eines monokristallinen Siliziumsubstrats, durch eine
Wärmebehandlung
nach Bilden des piezoelektrischen Dünnfilms, möglich ist, einen piezoelektrischen
Dünnfilm
zu erhalten, der vertikal zu der Schichtfläche orientiert ist, der äquivalent
in den piezoelektrischen Charakteristika zu dem piezoelektrischen
Dünnfilm
auf dem MgO-Substrat ist. Gerade dann, wenn eine gemischte Lösung aus
Fluorwasserstoffsäure
und Salpetersäure
zum Entfernen des Si-Substrats, verwendet als das zweite Substrat,
verwendet wird, wird das MgO-Substrat,
das als das erste Substrat verwendet wird, nicht durch diese Lösung korrodiert
werden. Dementsprechend ist es nicht notwendig, das MgO-Substrat
mit Harz, oder dergleichen, besonders zu schützen.
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- 51
- erstes
Substrat
- 52
- erste
untere Elektrodenschicht
- 53
- erster
piezoelektrischer Dünnfilm
- 54
- erste
obere Elektrodenschicht
- 55
- zweites
Substrat
- 56
- zweite
untere Elektrodenschicht
- 57
- zweiter
piezoelektrischer Dünnfilm
- 58
- zweite
obere Elektrodenschicht
- 60,
104
- Klebeschicht
- 62
- Isolierschicht
- 63
- Bereich
- 66
- Struktur
- 70,
90, 92, 100
- piezoelektrisches
Element
- 73
- Verbindungselektrodenschicht
- 74,
86
- temporär fixierendes
Substrat
- 75
- externe
Verbindungselektrode
- 76
- Harzschicht
- 80
- Gefäß
- 82
- Netzgefäß
- 84
- Lösung
- 94
- obere
Fläche
- 95
- untere
Fläche
- 96,
98, 106, 108
- Durchgangsloch
- 210
- Platte
- 220
- Spindelmotor
- 230
- Aktuatoreinheit
- 231
- Gleiteinrichtung
- 232
- Aktuatorelement
- 233
- Aufhängung
- 234
- Blattfederbereich
- 235
- flexible
Verdrahtungsleiterplatte
- 236
- Tragearm
- 240
- Lager
- 250
- Schwingspule