(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下電極または上電極のうちどちらか一方を個別電極として備えた圧電素子と前記個別電極からそれぞれ引き出される引出電極とを備えた圧電アクチュエーターの製造方法であって、
基板上に下電極膜を形成する下電極膜形成工程と、
前記下電極膜上に圧電体層を形成する圧電体層形成工程と、
前記圧電体層上に上電極膜を形成する上電極膜形成工程と、
前記圧電体層と前記下電極膜または前記上電極膜とを選択的にエッチングして、圧電体と前記下電極または前記上電極のうちどちらか一方を前記個別電極として備えた前記圧電素子を形成するとともに、前記基板と前記圧電素子を密封し前記圧電素子の運動を阻害しない空間を有する接合基板との接合高さを調整する前記圧電素子と同じ層構造の段差調整部を形成する圧電素子形成工程と、
前記個別電極からそれぞれ引き出される前記引出電極を形成する引出電極形成工程と、を含み、
前記引出電極間と前記段差調整部の前記上電極膜に同時にスリットを形成するエッチング工程をさらに含む圧電アクチュエーターの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電アクチュエーターの製造方法において、
前記圧電素子形成工程は、共通電極として前記下電極を形成し、前記個別電極として前記上電極を形成する、ことを特徴とする圧電アクチュエーターの製造方法。
【請求項３】
基板上に形成された下電極膜と、
前記下電極膜上に形成された圧電体層と、
前記圧電体層上に形成された上電極膜と、
前記下電極膜または前記上電極膜のうちどちらか一方を個別電極として備えた圧電素子と、
前記基板と、前記圧電素子を密封し前記圧電素子の運動を阻害しない空間を有する接合基板と、の接合高さを調整し前記下電極と前記圧電体層と前記上電極とからなる段差調整部と、
前記個別電極からそれぞれ引き出される引出電極と、を含み、
前記段差調整部の前記上電極膜に形成されたスリットと、
前記引出電極間の前記上電極膜に形成されたスリットと、
をさらに含む、圧電アクチュエーター。
【請求項４】
請求項３に記載の圧電アクチュエーターにおいて、
前記下電極が共通電極である、ことを特徴とする圧電アクチュエーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、個別電極および圧電材料からなる圧電体を有する圧電素子と個別電極にそれぞれ接続された引出電極とを備えた圧電アクチュエーターの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電アクチュエーターとして、下電極、圧電体および上電極を有する圧電素子と圧電素子の電極にそれぞれ接続される引出電極とを備えたものが知られている。圧電素子としては、電気機械変換機能を備えた圧電材料、例えば、結晶化した圧電性セラミックス等からなる圧電体を、下電極と上電極との２つの電極で挟んで構成されたものがある。
【０００３】
圧電アクチュエーターの製造方法としては、積層された下電極膜、圧電体層および上電極膜を反応性イオンエッチングやイオンミリング等のドライエッチングでパターンニングして下電極、圧電体および上電極を有する圧電素子を形成し、その後、個別電極である上電極にそれぞれ引出電極を形成する製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５５５２６号公報（９頁、図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ドライエッチング前またはドライエッチング中に、上電極膜にパーティクルが付着すると、パーティクルが付着した部分の下電極膜、圧電体層および上電極膜がエッチングされないで残る。
圧電素子の形成部分以外に残った下電極膜、圧電体層および上電極膜のうち、後に形成される引出電極間にまたがったエッチング残りは、引出電極を形成した際に、上電極膜を介して引出電極間の短絡を生じさせる。したがって、引出電極間の絶縁性が保たれず、短絡によって圧電アクチュエーターの駆動不良が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
下電極または上電極のうちどちら一方を個別電極として備えた圧電素子と前記個別電極からそれぞれ引き出される引出電極とを備えた圧電アクチュエーターの製造方法であって、基板上に下電極膜を形成する下電極膜形成工程と、前記下電極膜上に圧電体層を形成する圧電体層形成工程と、前記圧電体層上に上電極膜を形成する上電極膜形成工程と、前記圧電体層と前記下電極膜または前記上電極膜とを選択的にエッチングして、圧電体と前記下電極または前記上電極のうちどちらか一方を前記個別電極として備えた前記圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、前記圧電素子形成工程後、前記引出電極間の前記基板の少なくとも一部を、前記上電極膜が除去され、前記基板が除去されない条件でエッチングするエッチング工程と、前記エッチング工程後、前記個別電極からそれぞれ引き出される前記引出電極を形成する引出電極形成工程とを含むことを特徴とする圧電アクチュエーターの製造方法。
【０００８】
この適用例によれば、エッチング工程において、引出電極形成工程で形成される引出電極間の基板の少なくとも一部を、上電極膜が除去され、基板が除去されない条件でエッチングする。圧電素子形成工程の際に、上電極膜を含むエッチング残りが引出電極間に生じても、上電極膜がエッチングによって分断され、上電極膜に形成される引出電極間の絶縁が保たれる。したがって、引出電極間の短絡によって生じる圧電アクチュエーターの駆動不良が減少した圧電アクチュエーターの製造方法が得られる。
【０００９】
［適用例２］
上記圧電アクチュエーターの製造方法であって、前記エッチング工程では、前記引出電極間を、前記引出電極に沿ってエッチングし前記基板にスリットを形成することを特徴とする圧電アクチュエーターの製造方法。
この適用例では、引出電極間に引出電極に沿ってスリットが形成されるので、上電極膜を含むエッチング残りが引出電極間のどの場所に生じても、上電極膜が分断され引出電極間の絶縁が保たれる。したがって、引出電極間の短絡によって生じる圧電アクチュエーターの駆動不良がより減少した圧電アクチュエーターの製造方法が得られる。
【００１０】
［適用例３］
上記圧電アクチュエーターの製造方法であって、前記圧電素子形成工程は、共通電極としての前記下電極を前記基板に形成し、前記圧電体層と前記上電極膜とを選択的にエッチングして、前記圧電体と前記個別電極として前記上電極とを備えた前記圧電素子を形成することを特徴とする圧電アクチュエーターの製造方法。
この適用例では、振動板に形成された下電極を共通電極とし、圧電体に形成された上電極を個別電極とする圧電アクチュエーターにおいて、前述の効果を有する圧電アクチュエーターの製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】インクジェット式記録装置の一例を示す概略図。
【図２】インクジェット式記録ヘッドを示す分解部分斜視図。
【図３】（ａ）はインクジェット式記録ヘッドの部分平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図。
【図４】インクジェット式記録ヘッドの製造方法を表すフローチャート図。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を表す圧力発生室の長手方向の断面図。
【図６】（ｅ）〜（ｈ）は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を表す圧力発生室の長手方向の断面図。
【図７】（ｉ）〜（ｋ−１）は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を表す圧力発生室の長手方向の断面図。
【図８】（ｋ−２）〜（ｍ）は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を表す圧力発生室の長手方向の断面図。
【図９】（ｎ）および（ｏ）は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を表す圧力発生室の長手方向の断面図。
【図１０】（ｐ）〜（ｒ）は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を表す圧力発生室の長手方向の断面図。
【図１１】パーティクルが付着した場合の図６（ｈ）の状態における部分平面図。
【図１２】パーティクルが付着した場合の図６（ｈ）の状態における部分断面図、（ａ）は、図１１におけるＢ−Ｂ部分断面図、（ｂ）は、図１１におけるＣ−Ｃ部分断面図。
【図１３】パーティクルが付着した場合の図７（ｉ）の状態における部分断面図、（ａ）は、図１１におけるＢ−Ｂ部分断面図、（ｂ）は、図１１におけるＣ−Ｃ部分断面図。
【図１４】パーティクルが付着した場合の図７（ｋ−１）および図８（ｋ−２）の状態における部分断面図、（ａ）は、図１１におけるＢ−Ｂ部分断面図、（ｂ）は、図１１におけるＣ−Ｃ部分断面図。
【図１５】パーティクルが付着した場合の図８（ｌ）の状態における部分断面図、（ａ）は、図１１におけるＢ−Ｂ部分断面図、（ｂ）は、図１１におけるＣ−Ｃ部分断面図。
【図１６】パーティクルが付着した場合の図８（ｍ）の状態における部分断面図、（ａ）は、図１１におけるＢ−Ｂ部分断面図、（ｂ）は、図１１におけるＣ−Ｃ部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、圧電アクチュエーターを備えた液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド１を備えた液体噴射装置としてのインクジェット式記録装置１０００の一例を示す概略図である。
図１に示すように、インクジェット式記録装置１０００は、記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂを備えている。
記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂには、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａおよび２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。
【００１３】
記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物およびカラーインク組成物を噴射する。そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４には、キャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラー等により給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８上を搬送される。
【００１４】
記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂは、インクジェット式記録ヘッド１を記録シートＳに対向する位置に備えている。
【００１５】
図２に、インクジェット式記録ヘッド１を示す分解部分斜視図を示した。インクジェット式記録ヘッド１の形状は略直方体であり、図２は、インクジェット式記録ヘッド１の長手方向（図中の白抜き矢印方向）に直交する面で切断した分解部分斜視図である。
図３（ａ）には、インクジェット式記録ヘッド１の部分平面図を、（ｂ）には、そのＡ−Ａ断面図を示した。
【００１６】
図２および図３において、インクジェット式記録ヘッド１は、流路形成基板１０とノズルプレート２０と接合基板３０とコンプライアンス基板４０と駆動ＩＣ４００とを備えている。
流路形成基板１０とノズルプレート２０と接合基板３０とは、流路形成基板１０をノズルプレート２０と接合基板３０とで挟むように積み重ねられ、接合基板３０上には、コンプライアンス基板４０が形成されている。また、接合基板３０上には、駆動ＩＣ４００が載せられている。
【００１７】
流路形成基板１０は、面方位（１１０）のシリコン単結晶板からなる。流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２が列をなすように形成されている。圧力発生室１２のインクジェット式記録ヘッド１の長手方向に直交する断面形状は台形状で、圧力発生室１２は、インクジェット式記録ヘッド１の幅方向に長く形成されている。
【００１８】
また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の幅方向の一方端にはインク供給路１３が形成され、インク供給路１３と各圧力発生室１２とが、圧力発生室１２毎に設けられた連通部１４を介して連通されている。連通部１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１４から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。
【００１９】
ノズルプレート２０には、各圧力発生室１２のインク供給路１３とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されている。
なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．０１〜１ｍｍで、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板または不錆鋼等からなる。
流路形成基板１０とノズルプレート２０とは、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。
【００２０】
流路形成基板１０のノズルプレート２０が固着された面と対向する面には、弾性膜５０が形成されている。弾性膜５０は、酸化シリコンを含む膜からなる。
流路形成基板１０の弾性膜５０上には、酸化膜からなる絶縁体膜５１が形成されている。さらに、この絶縁体膜５１上には、下電極６０と、ペロブスカイト構造の圧電体７０と、上電極８０とが形成され、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極６０、圧電体７０および上電極８０を含む部分をいう。
【００２１】
一般的には、圧電素子３００のいずれか一方の電極を共通電極とし、他方の電極を個別電極として、圧電体７０とともに圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされたいずれか一方の電極および圧電体７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。
なお、本実施形態では、下電極６０を圧電素子３００の共通電極とし、上電極８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。いずれの場合においても、圧力発生室１２毎に圧電体能動部が形成されていることになる。
【００２２】
図２および図３において、このような各圧電素子３００を構成する上電極８０には、それぞれ引出電極９０が形成されている。
ここで、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる弾性膜５０、絶縁体膜５１（２膜合わせて振動板５３という）および引出電極９０とを合わせて圧電アクチュエーター１００と称する。下電極６０は、基板としての振動板５３上に形成されている。
【００２３】
引出電極９０間には、スリット９１が形成されている。スリット９１は、絶縁体膜５１に、あるいは弾性膜５０まで形成され、引出電極９０間ごとに複数形成されている。
また、スリット９１は、引出電極９０に沿って、隣り合う引出電極９０間の振動板５３の少なくとも一部に形成されている。本実施形態では、引出電極９０が上電極８０に形成されている部分から、絶縁体膜５１の外周にいたるまで形成されている。ここで、スリット９１は、振動板５３の厚さよりも浅く形成されている。
【００２４】
接合基板３０が接着される振動板５３には、圧電素子３００と同じ層構造を有する段差調整部３１０および３２０が形成されている。
段差調整部３１０は、インク供給路１３と圧電素子３００との間の位置に、段差調整部３２０は、インク供給路１３を挟んで段差調整部３１０と対向する位置に形成されている。
段差調整部３１０は、下電極膜６１、圧電体層７１および上電極膜８１から構成され、段差調整部３２０は、下電極膜６２、圧電体層７２および上電極膜８２から構成されている。
ここで、段差調整部３１０の上電極膜８１には、応力を緩和するためのスリット３１１が、インクジェット式記録ヘッド１の長手方向に形成されている。
【００２５】
圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、接合基板３０が接着剤３５によって接合されている。
接合基板３０は、圧電素子３００に対向する領域に、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態で、その空間を密封可能な圧電素子保持部３２を有する。圧電素子保持部３２は、圧力発生室１２の列に対応して設けられている。
【００２６】
なお、本実施形態では、圧電素子保持部３２は、圧力発生室１２の列に対応する領域に一体的に設けられているが、圧電素子３００毎に独立して設けられていてもよい。
接合基板３０の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス材料、金属、樹脂等が挙げられるが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料で形成されていることがより好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成する。
【００２７】
また、接合基板３０には、流路形成基板１０のインク供給路１３に対応する領域にリザーバ部３１が設けられている。このリザーバ部３１は、接合基板３０を厚さ方向に圧力発生室１２の列に沿って設けられており、流路形成基板１０のインク供給路１３と貫通孔５２によって連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるマニホールド２００を構成している。
【００２８】
また、接合基板３０上には、図示しない外部配線が接続されて駆動信号が供給される配線パターンが設けられている。そして、配線パターン上に、各圧電素子３００を駆動するための半導体集積回路（ＩＣ）である駆動ＩＣ４００がそれぞれ実装されている。
【００２９】
駆動信号は、例えば、駆動電源信号等の駆動ＩＣ４００を駆動させるための駆動系信号のほか、シリアル信号（ＳＩ）等の各種制御系信号を含み、配線パターンは、それぞれの信号が供給される複数の配線で構成される。
【００３０】
下電極６０は、圧力発生室１２の長手方向では圧力発生室１２に対向する領域内に形成され、複数の圧力発生室１２に対応する領域に連続的に設けられている。また、下電極６０は、圧力発生室１２の列の外側まで延設されている。
【００３１】
上電極８０の一端部近傍には引出電極９０が接続されている。そして、駆動ＩＣ４００と各圧電素子３００から延設された引出電極９０とは、例えば、ボンディングワイヤー等の導電性ワイヤーからなる接続配線２２０によってそれぞれ電気的に接続されている。また、同様に、駆動ＩＣ４００と下電極６０とは、図示しない接続配線によって電気的に接続されている。
【００３２】
さらに、接合基板３０上には、封止膜４１および固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバ部３１の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のマニホールド２００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、マニホールド２００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみである。
【００３３】
インクジェット式記録ヘッド１では、インク供給手段からインクを取り込み、マニホールド２００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動ＩＣ４００からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極６０と上電極８０との間に電圧が印加される。電圧の印加によって、弾性膜５０および圧電体７０がたわみ変形し、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。
【００３４】
以下、本実施形態における圧電アクチュエーター１００の製造方法を中心に、インクジェット式記録ヘッド１の製造方法について、図４〜図１０を参照して説明する。
図４は、インクジェット式記録ヘッド１の製造方法を表すフローチャート図であり、図５〜図１０は、圧力発生室１２の長手方向の断面図である。
インクジェット式記録ヘッド１は、ウェハー状態で複数のインクジェット式記録ヘッド１を形成した後に各インクジェット式記録ヘッド１を切り離すことによって得られる。図５〜図１０は、インクジェット式記録ヘッド１の形成過程における断面図の一部を示したものである。
【００３５】
図４において、インクジェット式記録ヘッド１の製造方法は、振動板形成工程としてのステップ１（Ｓ１）と、下電極形成工程としてのステップ２（Ｓ２）と、圧電体層形成工程としてのステップ３（Ｓ３）と、上電極膜形成工程としてのステップ４（Ｓ４）と、圧電素子形成工程としてのステップ５（Ｓ５）と、エッチング工程としてのステップ６（Ｓ６）と、引出電極形成工程としてのステップ７（Ｓ７）と、接合基板接合工程としてのステップ８（Ｓ８）と、流路形成基板エッチング工程としてのステップ９（Ｓ９）とを含む。
ここで、圧電アクチュエーター１００の製造方法は、振動板形成工程（Ｓ１）と、下電極形成工程（Ｓ２）と、圧電体層形成工程（Ｓ３）と、上電極膜形成工程（Ｓ４）と、圧電素子形成工程（Ｓ５）と、エッチング工程（Ｓ６）と、引出電極形成工程（Ｓ７）とを含む。
【００３６】
図５（ａ）および図５（ｂ）に、振動板形成工程（Ｓ１）を示した。
図５（ａ）において、シリコンウェハーである流路形成基板用ウェハー１１０を約１１００℃の拡散炉で熱酸化し、その表面に二酸化シリコンを含む弾性膜５０を形成する。例えば、流路形成基板用ウェハー１１０として、厚さが約６２５μｍと比較的厚く剛性の高いシリコンウェハーを用いることができる。
【００３７】
図５（ｂ）において、流路形成基板用ウェハー１１０の片面側の弾性膜５０上に、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）からなる絶縁体膜５１を形成する。具体的には、弾性膜５０上に、例えば、スパッタリング法等によりジルコニウム（Ｚｒ）層を形成後、このジルコニウム層を、例えば、５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化することにより酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５１を形成する。弾性膜５０と絶縁体膜５１とで振動板５３が形成される。
振動板は、単層構造であってもよいし、二酸化シリコンや酸化ジルコニウム以外の材料から構成されていてもよい。
【００３８】
図５（ｃ）および図５（ｄ）に、下電極形成工程（Ｓ２）を示した。
図５（ｃ）において、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）等からなる下電極膜６００を絶縁体膜５１の全面に形成する。下電極膜６００は、積層構造であってもよい。例えば、白金とリジウムとを積層した積層構造を用いることができる。
その後、図５（ｄ）において、所定形状にパターニングして下電極６０が得られる。このとき、図２および図３に示した段差調整部３１０，３２０の下電極膜６１，６２も形成する。
【００３９】
図６（ｅ）において、圧電体層形成工程（Ｓ３）では、下電極６０、下電極膜６１，６２および絶縁体膜５１上に、圧電材料からなる圧電体層７００を形成する。圧電材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いることができる。
圧電体層７００の製造方法としては、金属有機物を触媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層７００を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いることができる。
なお、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、ＭＯＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いてもよい。
【００４０】
ゾル−ゲル法を詳しく説明すると、まず金属有機化合物を含むゾル（溶液）を塗布する。次いで、塗布により得られる圧電体前駆体膜を、所定温度に加熱して一定時間乾燥させ、ゾルの溶媒を蒸発させることで圧電体前駆体膜を乾燥させる。さらに、大気雰囲気下において一定の温度で一定時間、圧電体前駆体膜を脱脂する。
なお、ここで言う脱脂とは、ゾル膜の有機成分を、例えば、ＮＯ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ等として離脱させることである。
【００４１】
このような塗布・乾燥・脱脂の工程を、所定回数、例えば、２回繰り返すことで、圧電体前駆体膜を所定厚に形成し、この圧電体前駆体膜を拡散炉等で加熱処理することによって結晶化させて圧電体膜を形成する。すなわち、圧電体前駆体膜を焼成することで結晶が成長して圧電体膜が形成される。
焼成温度は、６５０〜８５０℃程度であることが好ましく、例えば、約７００℃で３０分間、圧電体前駆体膜を焼成して圧電体膜を形成する。このような条件で形成した圧電体膜の結晶は（１００）面に優先配向する。
上述した塗布・乾燥・脱脂・焼成の工程を、複数回繰り返すことにより、多層の圧電体膜からなる所定厚さの圧電体層７００を形成する。
【００４２】
圧電体層７００の材料として、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛等の強誘電性圧電性材料に、ニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマス又はイットリウム等の金属を添加したリラクサ強誘電体等を用いてもよい。
【００４３】
図６（ｆ）において、上電極膜形成工程（Ｓ４）では、圧電体層７００を形成した後に、例えば、イリジウム、金（Ａｕ）等からなる上電極膜８００を圧電体層７００の全面に形成する。上電極膜８００は、スパッタリング法、例えば、ＤＣまたはＲＦスパッタリング法によって形成することができる。
【００４４】
図６（ｇ）、図６（ｈ）、図７（ｉ）、図７（ｊ）に圧電素子形成工程（Ｓ５）を示した。
【００４５】
圧電素子形成工程（Ｓ５）は、フォトリソグラフィ工程によって行うことができる。
図６（ｇ）において、上電極膜８００上にレジストを塗布してレジスト膜５００を形成する。
図６（ｈ）において、図２および図３で示した圧電素子３００、段差調整部３１０，３２０が形成される領域に、レジスト膜５１０，５２０，５３０を現像によって残す。
【００４６】
図７（ｉ）において、反応性イオンエッチングやイオンミリング等のドライエッチングによって、上電極膜８００および圧電体層７００をエッチングして、圧電素子３００、段差調整部３１０，３２０を形成する。
図７（ｊ）において、レジスト膜５１０，５２０，５３０を剥離する。
【００４７】
図７（ｋ−１）および図８（ｋ−２）に、エッチング工程（Ｓ６）を示した。図７（ｋ−１）は、図３（ａ）におけるＡ−Ａ断面に相当する図である。図８（ｋ−２）は、図３（ａ）におけるＢ−Ｂ断面に相当する図である。
図７（ｋ−１）および図８（ｋ−２）において、エッチング工程（Ｓ６）では、図２および図３に示したスリット９１を形成する。スリット９１は、後に形成される引出電極９０間の振動板５３を、引出電極９０に沿ってエッチングして形成する。
エッチング工程（Ｓ６）は、圧電素子形成工程（Ｓ５）と同様に、フォトリソグラフィ工程を用いて行なうことができる。
実施形態では、エッチング工程（Ｓ６）は、段差調整部３１０の上電極膜８１の応力を緩和するためのスリット３１１（図２および図３に示した）を形成する工程と同じ工程で同時に行うことができる。エッチングは、上電極膜８１が除去され、振動板５３が除去されない条件で行なう。
なお、エッチング工程（Ｓ６）は、スリット３１１を形成する工程と同時に行なわなくてもよい。例えば、エッチング工程（Ｓ６）を引出電極形成工程（Ｓ７）後に行なってスリット９１を形成してもよい。この場合、新たな工程が必要となる。
【００４８】
図８（ｌ）および図８（ｍ）に、引出電極形成工程（Ｓ７）を示した。
図８（ｌ）において、流路形成基板用ウェハー１１０上の全面にわたって、金属層９００を形成する。引出電極９０を構成する主材料としては、比較的導電性の高い材料であれば特に限定されず、例えば、金、アルミニウム、銅が挙げられる。また、下地層としてＮｉＣｒを用いる２層構造、あるいは多層構造であってもよい。
図８（ｍ）において、例えば、レジスト等からなる図示しないマスクパターンを介して金属層９００を圧電素子３００の個別電極である上電極８０毎にパターニングすることによって引出電極９０を形成する。
【００４９】
図９（ｎ）において、接合基板接合工程（Ｓ８）では、流路形成基板用ウェハー１１０の圧電素子３００側に、シリコンウェハーであり複数の接合基板３０となる接合基板用ウェハー１３０を、接着剤３５を用いて接合する。接着剤３５としては、例えば、エポキシ系の接着剤を用いることができる。接合基板用ウェハー１３０には、リザーバ部３１、圧電素子保持部３２等が予め形成されている。
なお、この接合基板用ウェハー１３０は、例えば、４００μｍ程度の厚さを有するため、接合基板用ウェハー１３０を接合することによって流路形成基板用ウェハー１１０の剛性は著しく向上することになる。
また、段差調整部３１０，３２０を設けることにより、接着剤３５を厚くしなくて済み、接着剤３５のはみ出しによるごみを抑え、接着剤３５が厚くなることによる応力の発生を抑えることができる。
【００５０】
図９（ｏ）〜図１０（ｒ）に、流路形成基板エッチング工程（Ｓ９）を示した。
図９（ｏ）において、流路形成基板用ウェハー１１０をある程度の厚さとなるまで研磨した後、さらにフッ硝酸によってウェットエッチングすることにより流路形成基板用ウェハー１１０を所定の厚みにする。例えば、約７０μｍ厚になるように流路形成基板用ウェハー１１０をエッチング加工することができる。
【００５１】
図１０（ｐ）および図１０（ｑ）において、流路形成基板用ウェハー１１０上に、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなるマスク膜５４を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、このマスク膜５４を介して流路形成基板用ウェハー１１０を異方性エッチングすることにより、流路形成基板用ウェハー１１０に圧力発生室１２、連通部１４およびインク供給路１３等を形成する。
具体的には、流路形成基板用ウェハー１１０を、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液等のエッチング液によって弾性膜５０が露出するまでエッチングすることより、圧力発生室１２、連通部１４およびインク供給路１３を同時に形成する。
【００５２】
図１０（ｒ）において、弾性膜５０と絶縁体膜５１とからなる振動板５３をインク供給路１３側からウェットエッチングすることによって除去して貫通孔５２を形成する。リザーバ部３１とインク供給路１３とは、貫通孔５２によって連通されてマニホールド２００を構成する。
次に、流路形成基板用ウェハー１１０表面のマスク膜５４を除去する。
【００５３】
マニホールド２００を形成した後は、駆動ＩＣ４００を実装すると共に、駆動ＩＣ４００と引出電極９０とを接続配線２２０によって接続する（図３参照）。
その後、流路形成基板用ウェハー１１０および接合基板用ウェハー１３０の外周縁部の不要部分を、例えば、ダイシング等により切断することによって除去する。そして、流路形成基板用ウェハー１１０の接合基板用ウェハー１３０とは反対側の面にノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０を接合すると共に、接合基板用ウェハー１３０に、可撓性を有する弾性膜としての封止膜４１と、ＳＵＳ等の金属材料からなる押さえ基板としての固定板４２とが積層されたコンプライアンス基板４０を接合する。
これら流路形成基板用ウェハー１１０等を、図２および図３に示すような１つのチップサイズの流路形成基板１０等に分割することによって、上述した構造のインクジェット式記録ヘッド１が製造される。
【００５４】
以下に、圧電素子形成工程（Ｓ５）において、ドライエッチング装置からパーティクルが脱落して、後に形成される引出電極９０間に付着した場合を図１１〜図１５に基づいて説明する。
上電極膜８００の形成後からドライエッチング前およびドライエッチング中に付着したパーティクルが特に問題となる。以下には、レジスト膜５１０，５２０，５３０を現像によって残した後にパーティクルが付着した場合を示す。
【００５５】
図１１は、図６（ｈ）の状態における部分平面図である。後に形成される引出電極９０、スリット９１およびスリット３１１を、二点鎖線で示した。
図１２に、図６（ｈ）の状態における部分断面図を示した。図１２（ａ）は、図１１におけるＢ−Ｂ部分断面図であり、図１２（ｂ）は、図１１におけるＣ−Ｃ部分断面図である。
以下、図１３、図１４、図１５および図１６の各（ａ）は、図１２と同様に図１１におけるＢ−Ｂ部分断面図であり、図１３、図１４、図１５および図１６の各（ｂ）は、図１２と同様に図１１におけるＣ−Ｃ部分断面図である。また、図１２（ｂ）、図１３（ｂ）、図１４（ｂ）には、引出電極９０が形成される位置を二点鎖線で示した。
図１１および図１２（ｂ）において、パーティクルＰは、後に形成される引出電極９０にまたがって付着している。
【００５６】
図１３は、図７（ｉ）の状態における部分断面図である。
図１３において、ドライエッチングを行なうと、パーティクルＰの付着した部分の図１２に示した圧電体層７００および上電極膜８００がエッチング残りを起こし、エッチング残り圧電体層７３およびエッチング残り上電極膜８３となる。
【００５７】
図１４は、図７（ｋ−１）および図８（ｋ−２）の状態における部分断面図である。
図１４において、段差調整部３１０の上電極膜８１の応力を緩和するためにスリット３１１を形成する工程と同じ工程で同時にスリット９１を形成すると、エッチング残り上電極膜８３にもスリット９２が形成される。エッチングは、エッチング残り上電極膜８３が除去される条件で行なわれるため、スリット９２によってエッチング残り上電極膜８３が２つに分断される。
【００５８】
図１５は、図８（ｌ）の状態における部分断面図である。
図１５において、流路形成基板用ウェハー１１０の全面にわたって、金属層９００を形成すると、スリット９１，９２の中にも金属層９００が形成される。
【００５９】
図１６は、図８（ｍ）の状態における部分断面図である。
図１６において、金属層９００を圧電素子３００の個別電極である上電極８０毎にパターニングすると、引出電極９０が、エッチング残り圧電体層７３およびエッチング残り上電極膜８３にかかるように形成される。
【００６０】
このような実施形態によれば、以下の効果がある。
（１）圧電素子形成工程（Ｓ５）後、エッチング工程（Ｓ６）において、後の引出電極形成工程（Ｓ７）で形成される引出電極９０間の振動板５３の少なくとも一部を、エッチング残り上電極膜８３が除去され、振動板５３が除去されない条件でエッチングする。圧電素子形成工程（Ｓ５）の際に、エッチング残り上電極膜８３が引出電極９０間に生じても、エッチング残り上電極膜８３がエッチングによって分断され、エッチング残り上電極膜８３に形成される引出電極９０間の絶縁を保つことができる。したがって、引出電極９０間の短絡によって生じる圧電アクチュエーター１００の駆動不良が減少した圧電アクチュエーター１００の製造方法を得ることができる。
【００６１】
（２）圧電素子形成工程（Ｓ５）後、引出電極９０間に引出電極９０に沿ってスリット９１，９２が形成されるので、エッチング残り上電極膜８３が引出電極９０間のどの場所に生じても、エッチング残り上電極膜８３が分断され、引出電極９０間の絶縁を保つことができる。したがって、引出電極９０間の短絡によって生じる圧電アクチュエーター１００の駆動不良がより減少した圧電アクチュエーター１００の製造方法を得ることができる。
【００６２】
（３）振動板５３に形成された下電極６０を共通電極とし、圧電体７０に形成された上電極８０を個別電極とする圧電アクチュエーター１００において、前述の効果を有する圧電アクチュエーター１００の製造方法を得ることができる。
【００６３】
実施形態以外にも、種々の変更を行うことが可能である。
例えば、圧電素子形成工程（Ｓ５）後に、露出した圧電体を水分等から保護するために保護層を形成してもよい。保護層としては、例えばＡｌ2Ｏ3を用いることができる。エッチング工程（Ｓ６）は、保護層形成前に行なってもよいし、保護層形成後に行なってもよい。保護層にピンホール等が生じても実施形態における効果を得ることができる。
上電極を共通電極とする場合は、上電極が保護層として働くため、新たに保護層を形成する必要が少ない。
【００６４】
また、上述した実施形態では、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。
その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。
さらに、液体噴射ヘッドに圧力発生手段として搭載される圧電アクチュエーターだけでなく、あらゆる装置に搭載される圧電アクチュエーターに適用することができる。例えば、圧電アクチュエーターは、上述したヘッドの他に、センサー等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１２…圧力発生室、１３…インク供給路、１４…連通部、３１…リザーバ部、３２…圧電素子保持部、３５…接着剤、５０…弾性膜、５１…絶縁体膜、５３…振動板、５４…マスク膜、６０…下電極、６１…下電極膜、６２…下電極膜、７０…圧電体、７１…圧電体層、７２…圧電体層、７３…圧電体層、８０…上電極、８１…上電極膜、８２…上電極膜、８３…上電極膜、９０…引出電極、９１，９２…スリット、１００…圧電アクチュエーター、１１０…流路形成基板用ウェハー、１３０…接合基板用ウェハー、３００…圧電素子、３１０…段差調整部、３１１…スリット、３２０…段差調整部、５１０…レジスト膜、５２０…レジスト膜、５３０…レジスト膜、６００…下電極膜、７００…圧電体層、８００…上電極膜、９００…金属層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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