(57)【要約】      （修正有）【課題】異常成長部のないジルコニウム層を成膜し、信頼性を向上したアクチュエータ装置の製造方法及びそのアクチュエータ装置を提供すること。【解決手段】基板１１０の一方面側に設けられる振動板と、該振動板上に下電極６０、圧電体層７０及び上電極８０からなる圧電素子３００とを有するアクチュエータ装置の製造方法において、前記基板１１０の一方面側にスパッタ法によるジルコニウム層形成工程と、前記層を熱酸化して酸化ジルコニウム層５５とする酸化ジルコニウム層形成工程とを具備し、前記ジルコニウム層形成工程が、相対的に高いスパッタ圧力且つ低い成膜レートで３０ｎｍ〜６０ｎｍの厚さのジルコニウム第１層を形成する高圧工程と、この高圧工程より低いスパッタ圧力且つ高い成膜レートで総膜厚が所望の厚さとなるまでジルコニウム第２層を形成する低圧工程とで、柱状で配向度が（１０１）面優先であるジルコニウム層を形成する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一方面側に設けられる振動板と、該振動板を介して設けられる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを具備するアクチュエータ装置の製造方法において、
前記基板の一方面側にジルコニウム層をスパッタ法により形成するジルコニウム層形成工程と、ジルコニウム層を熱酸化して酸化ジルコニウム層とする酸化ジルコニウム層形成工程とを具備し、
前記ジルコニウム層形成工程が、相対的に高いスパッタ圧力且つ低い成膜レートで３０ｎｍ〜６０ｎｍの厚さのジルコニウム第１層を形成する高圧工程と、この高圧工程より低いスパッタ圧力且つ高い成膜レートで総膜厚が所望の厚さとなるまでジルコニウム第２層を形成する低圧工程とで、柱状で配向度が（１０１）面優先であるジルコニウム層を形成するものであることを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のアクチュエータ装置の製造方法において、前記高圧工程のスパッタ圧力が２〜６Ｐａの範囲であり、前記低圧工程のスパッタ圧力が１Ｐａ未満であることを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のアクチュエータ装置の製造方法において、前記高圧工程の条件が、パワー密度が３〜１０ｋＷ／ｍ２、成膜温度が室温の条件であることを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載のアクチュエータ装置の製造方法において、前記ジルコニウム層形成工程のスパッタ法の条件を、成膜温度を室温から１００℃以下とし、パワー密度が１０〜６０ｋＷ／ｍ２の範囲とすることを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載のアクチュエータ装置の製造方法において、前記ジルコニウム層形成工程の前記高圧工程と前記低圧工程とは減圧状態を保持したまま５〜１５秒の間隔をおいて実行することを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載のアクチュエータ装置の製造方法において、前記ジルコニウム層形成工程にて形成されるジルコニウム層の総膜厚が２００〜５００ｎｍであることを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載のアクチュエータ装置の製造方法において、前記ジルコニウム層形成工程を、ターゲットと基板との距離が、成膜できる基板直径の半分の寸法より小さいスパッタ装置で行うことを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項のアクチュエータ装置の製造方法によって形成されたアクチュエータ装置を具備し、その変位によって、前記基板に設けられた圧力発生室に連通するノズル開口から液滴を吐出させることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の一方面側に振動板を設け、この振動板を介して設けられる圧電素子を備えたアクチュエータ装置の製造方法及びその製造方法によって形成されたアクチュエータ装置の変位によってインク等の液滴を吐出する液体噴射ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧を印加することにより変位する圧電素子を具備するアクチュエータ装置は、例えば、液滴を噴射する液体噴射ヘッド等に搭載され、このような液体噴射ヘッドとしては、例えば、ノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドが知られている。そして、インクジェット式記録ヘッドには、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電アクチュエータ装置を搭載したものと、たわみ振動モードの圧電アクチュエータ装置を搭載したものの２種類が実用化されている。
【０００３】
前者は圧電素子の端面を振動板に当接させることにより圧力発生室の容積を変化させることができて、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能である反面、圧電素子をノズル開口の配列ピッチに一致させて櫛歯状に切り分けるという困難な工程や、切り分けられた圧電素子を圧力発生室に位置決めして固定する作業が必要となり、製造工程が複雑であるという問題がある。これに対して後者は、圧電材料のグリーンシートを圧力発生室の形状に合わせて貼付し、これを焼成するという比較的簡単な工程で振動板に圧電素子を作り付けることができるものの、たわみ振動を利用する関係上、ある程度の面積が必要となり、高密度配列が困難であるという問題がある。また、後者の不都合を解消すべく、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生室毎に独立するように圧電素子を形成したものがある。
【０００４】
このような圧電素子を構成する圧電材料層の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が用いられる。この場合、圧電材料層を焼成する際に、圧電材料層の鉛成分が、シリコン（Ｓｉ）からなる流路形成基板の表面に設けられて振動板を構成する酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜に拡散してしまう。そして、この鉛成分の拡散によって酸化シリコンの融点が降下し、圧電材料層の焼成時の熱により溶融してしまうという問題がある。このような問題を解決するために、例えば、酸化シリコン膜上に振動板を構成する酸化ジルコニウム膜を設け、この酸化ジルコニウム膜を介して圧電材料層を設けることで、圧電材料層から酸化シリコン膜への鉛成分の拡散を防止したものがある。（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このような酸化ジルコニウム層は、例えば、スパッタ法によりジルコニウム膜を形成後、このジルコニウム膜を熱酸化することによって形成される。そして、このように形成されたジルコニウム膜の配向度を所定の配向となるようにして下地との密着性を向上させる製造方法（例えば、特許文献２参照）や、ジルコニウム層の表面粗さを所望の範囲として上層との密着性を向上させる製造方法（例えば、特許文献３参照）が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２０４８４９号公報
【特許文献２】特開２００５−１６６７１９号公報
【特許文献３】特開２００５−２９５７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ジルコニウム層に表面に数十ｎｍの高さの異常成長部が発生し、この異常成長部は酸化ジルコニウム層にも同様に存在し、さらに、酸化ジルコニウム層上に設けた下電極層へも受け継がれ、アクチュエータ装置の信頼性を低下させるという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、異常成長部のないジルコニウム層を成膜し、信頼性を向上したアクチュエータ装置を得ることができるアクチュエータ装置の製造方法及びその製造方法によって形成されたアクチュエータ装置を備えた液体噴射ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する本発明の一の態様は、基板の一方面側に設けられる振動板と、該振動板を介して設けられる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを具備するアクチュエータ装置の製造方法において、前記基板の一方面側にジルコニウム層をスパッタ法により形成するジルコニウム層形成工程と、ジルコニウム層を熱酸化して酸化ジルコニウム層とする酸化ジルコニウム層形成工程とを具備し、前記ジルコニウム層形成工程が、相対的に高いスパッタ圧力且つ低い成膜レートで３０ｎｍ〜６０ｎｍの厚さのジルコニウム第１層を形成する高圧工程と、この高圧工程より低いスパッタ圧力且つ高い成膜レートで総膜厚が所望の厚さとなるまでジルコニウム第２層を形成する低圧工程とで、柱状で配向度が（１０１）面優先であるジルコニウム層を形成するものであることを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法にある。
【００１０】
かかる本発明では、相対的に高スパッタ圧力で且つ低い成膜レートでの高圧工程と、低スパッタ圧力で且つ高い成膜レートの低圧工程とを実施することにより、異常成長部の発生のないジルコニウム層を成膜することができ、信頼性の高いアクチュエータ装置を製造することができる。
【００１１】
ここで、例えば、前記高圧工程のスパッタ圧力が２〜６Ｐａの範囲であり、前記低圧工程のスパッタ圧力が１Ｐａ未満であるのが好ましい。
すなわち、２〜６Ｐａのスパッタ圧力で薄く形成して異常成長部を抑制し、一方、１Ｐａ未満のスパッタ圧力では表面粗さが比較的小さく緻密な膜が成膜し易くなり、異常成長部のないジルコニウム層を成膜することができる。
【００１２】
また、例えば、前記高圧工程の条件が、パワー密度が３〜１０ｋＷ／ｍ２、成膜温度が室温の条件であるのが好ましい。
すなわち、所定の範囲のスパッタ条件内で成膜することにより、全体として信頼性の高いジルコニウム層を形成することができる。
【００１３】
また、例えば、前記ジルコニウム層形成工程のスパッタ法の条件を、成膜温度を室温から１００℃以下とし、パワー密度が１０〜６０ｋＷ／ｍ２の範囲とするのが好ましい。
すなわち、所定の範囲のスパッタ条件内で成膜することにより、全体として信頼性の高いジルコニウム層を形成することができる。
【００１４】
また、例えば、前記ジルコニウム層形成工程の前記高圧工程と前記低圧工程とは減圧状態を保持したまま５〜１５秒の間隔をおいて実行するのが好ましい。
すなわち、高圧工程と低圧工程とを交互に繰り返すには、スパッタ装置のチャンバ内を常圧に戻すことなく減圧状態を保持したまま、圧力を変化させて繰り返すことにより、異常成長部のない信頼性の高いジルコニウム層を成膜することができる。
【００１５】
また、例えば、前記ジルコニウム層形成工程にて形成されるジルコニウム層の総膜厚が２００〜５００ｎｍであるのが好ましい。
すなわち、３０ｎｍ〜６０ｎｍの厚さの所定の層を異なる条件で交互に成膜して２００〜５００ｎｍとすることにより、最終的に異常成長部のない信頼性の高いジルコニウム層を成膜することができる。
【００１６】
また、例えば、前記ジルコニウム層形成工程を、ターゲットと基板との距離が、成膜できる基板直径の半分の寸法より小さいスパッタ装置で行うのが好ましい。
すなわち、ターゲットと基板との距離が成膜できる基板直径の半分の寸法より小さいスパッタ装置を用いることにより、最終的に異常成長部のない信頼性の高いジルコニウム層をより簡便に成膜することができる。
【００１７】
また、本発明の他の態様は、上述したアクチュエータ装置の製造方法によって形成されたアクチュエータ装置を具備し、その変位によって、前記基板に設けられた圧力発生室に連通するノズル開口から液滴を吐出させることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
すなわち、異常成長部のない信頼性の高いジルコニウム層から得られる酸化ジルコニウム層を有する信頼性のあるアクチュエータ装置を用いることにより、信頼性のある液体噴射ヘッドを得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、高圧工程及び低圧工程という条件の異なるスパッタ工程を用いてジルコニウム層を成膜することにより、全体として異常成長部のない信頼性の高いジルコニウム層をより簡便に成膜することができ、これにより、信頼性のあるアクチュエータ装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るアクチュエータ装置を備えたインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及び断面図である。図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、厚さ１〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向外側の領域には連通部１３が形成され、連通部１３と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４及び連通路１５を介して連通されている。連通部１３は、後述する保護基板のリザーバ部３１と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバの一部を構成する。インク供給路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１３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。なお、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。さらに、各連通路１５は、圧力発生室１２の幅方向両側の隔壁１１を連通部１３側に延設してインク供給路１４と連通部１３との間の空間を区画することで形成されている。すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２の幅方向の断面積より小さい断面積を有するインク供給路１４と、このインク供給路１４に連通すると共にインク供給路１４の幅方向の断面積よりも大きい断面積を有する連通路１５とが複数の隔壁１１により区画されて設けられている。
【００２０】
また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、後述するマスク膜を介して接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．０１〜１ｍｍで、線膨張係数が３００℃以下で、例えば２．５〜４．５［×１０-6／℃］であるガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又は不錆鋼などからなる。
【００２１】
一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように、厚さが例えば約１．０μｍの二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、厚さが例えば、２００〜５００ｎｍ、本実施形態では、約４００ｎｍの酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなる絶縁体膜５５が形成されている。なお、詳しくは後述するが、本発明の絶縁体膜５５は、所定の製造工程で成膜されたジルコニウム層を熱酸化することにより形成されて、弾性膜５０との密着性が向上されている。
【００２２】
また、この絶縁体膜５５上には、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約１．０μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．０５μｍの上電極膜８０とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室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何れか一方の電極及び圧電体層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。本実施形態では、下電極膜６０は圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜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。何れの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、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振動板とを合わせて圧電アクチュエータ（アクチュエータ装置）と称する。なお、本実施形態では、弾性膜、絶縁体膜及び下電極膜が振動板として作用するが、勿論、弾性膜及び絶縁体膜のみが振動板として作用するようにしてもよい。
【００２３】
そして、このような各圧電素子３００の上電極膜８０には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０がそれぞれ接続され、このリード電極９０を介して各圧電素子３００に選択的に電圧が印加されるようになっている。
【００２４】
また、流路形成基板１０上の圧電素子３００側の面には、圧電素子３００に対向する領域にその運動を阻害しない程度の空間を確保可能な圧電素子保持部３１を有する保護基板３０が接着剤３５を介して接合されている。圧電素子３００は、この圧電素子保持部３１内に形成されているため、外部環境の影響を殆ど受けない状態で保護されている。さらに、保護基板３０には、流路形成基板１０の連通部１３に対応する領域にリザーバ部３２が設けられている。このリザーバ部３２は、本実施形態では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の並設方向に沿って設けられており、上述したように流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００を構成している。
【００２５】
ここで、流路形成基板１０の連通部１３を圧力発生室１２毎に複数に分割して、リザーバ部３２のみをリザーバとしてもよい。さらに、例えば、流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを設け、流路形成基板１０と保護基板３０との間に介在する部材（例えば、弾性膜５０、絶縁体膜５５等）にリザーバと各圧力発生室１２とを連通するインク供給路１４を設けるようにしてもよい。
【００２６】
また、保護基板３０の圧電素子保持部３１とリザーバ部３２との間の領域には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられ、この貫通孔３３内に下電極膜６０の一部及びリード電極９０の先端部が露出され、これら下電極膜６０及びリード電極９０には、図示しないが、駆動ＩＣから延設される接続配線の一端が接続される。
【００２７】
なお、保護基板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した。
【００２８】
また、保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板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。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３２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のリザーバ１００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、リザーバ１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
【００２９】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給手段からインクを取り込み、リザーバ１００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、図示しない駆動ＩＣ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膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、絶縁体膜５５、下電極膜６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、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。
【００３０】
ここで、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図３〜図６を参照して説明する。なお、図３〜図６は、圧力発生室１２の長手方向の断面図である。まず、図３（ａ）に示すように、シリコンウェハである流路形成基板用ウェハ１１０を約１１００℃の拡散炉で熱酸化し、その表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン膜５１を形成する。
【００３１】
次いで、図３（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。具体的には、まず、弾性膜５０上に、スパッタ法、例えば、本実施形態では、ＤＣスパッタ法によりジルコニウム層を形成する。
【００３２】
ここで、異常成長部のない信頼性のあるジルコニウム層を成膜するために、スパッタ条件の異なる二種類の工程を実施するマルチステップで成膜する。すなわち、具体的には、高圧工程及び低圧工程を実施して成膜を行い、柱状結晶で（１０１）面配向度が５０％以上のジルコニウム層となるようにしている。
【００３３】
ここで、「配向度」とは、Ｘ線回折広角法によってジルコニウム層を測定した際に生じる回折強度の比率をいう。具体的には、ジルコニウム層をＸ線回折広角法により測定すると、（１００）面、（００２）面及び（１０１）面に相当する回折強度のピークが発生する。そして、「（１０１）面配向度」とは、これら各面に相当するピーク強度の和に対する（１０１）面に相当するピーク強度の比率を意味する。
【００３４】
図４には、本実施形態におけるジルコニウム層を成膜し、酸化ジルコニウム層とするプロセスを示す。ここで、ジルコニウム層を成膜するジルコニウム層成膜工程でのスパッタ条件は、高圧工程及び低圧工程の何れにおいても、成膜温度を室温から１００℃以下とし、パワー密度が１０〜６０ｋＷ／ｍ２の範囲とし、スパッタ圧力は、２〜６Ｐａの範囲とするのが好ましい。信頼性のあるアクチュエータ装置に適した酸化ジルコニウム層を得るために適した条件であるからである。また、使用するＤＣスパッタ装置は、ターゲットと基板との距離が、成膜できる基板直径の半分の寸法より小さいスパッタ装置とするのが好ましく、本実施形態では、ターゲットと基板との距離が６５ｍｍの装置を用いた。このような装置を用いると、最終的に異常成長部のない信頼性の高いジルコニウム層を比較的簡便に成膜することができるからである。
【００３５】
ジルコニウム層成膜工程では、図４（ａ）に示すように、まず、相対的に高いスパッタ圧力で且つ低い成膜レートで３０ｎｍ〜６０ｎｍの厚さのジルコニウム第１層５４１を形成する高圧工程を実行する。かかる高圧工程のスパッタ圧力は、例えば、２〜６Ｐａの範囲、好ましくは、３〜４Ｐａの範囲とする。また、このような高圧工程では、（１０１）面配向が優先となる結晶の膜が成膜され、（００２）面配向度は低い。
【００３６】
また、かかる高圧工程においては、成膜レートが比較的低い条件、すなわち、低レートの成膜条件は、例えば、成膜温度を低くし、パワー密度を低めにするのが好ましい。具体的には、成膜温度は室温程度とし、パワー密度が３〜１０ｋＷ／ｍ２、特に好ましくは３〜５ｋＷ／ｍ２での低い成膜レートとするのがよい。高い成膜レートとすると、異常成長部が生じ易いからである。
【００３７】
次いで、図４（ｂ）に示すように、高圧工程より低いスパッタ圧力で且つ高い成膜レートであって総膜厚が所望の厚さになるまでジルコニウム第２層５４２を形成する低圧工程を実行する。かかる低圧工程のスパッタ圧力は、例えば、０．０１Ｐａ以上１Ｐａ未満の範囲、好ましくは、０．０１〜０．７Ｐａの範囲とする。
【００３８】
ジルコニウム層成膜工程は、このような高圧工程と低圧工程と実行するマルチステップとすることにより、全体として異常成長部のないジルコニウム層を得ることができる。ここで、高圧工程と低圧工程とを実行する場合、その間ではスパッタ装置内を常圧に戻すことなく減圧状態を保持したまま、圧力を変化させて、高圧工程と低圧工程とを実行するのが好ましい。すなわち、これらの工程は例えば、５〜１５秒の間隔をおいて実行するのが好ましい。
【００３９】
このようにジルコニウム層５４を形成した後は、図４（ｃ）に示すように、例えば、８５０〜１０００℃に加熱した拡散炉内に、例えば、３００ｍｍ／ｍｉｎ以上、好ましくは５００ｍｍ／ｍｉｎ以上のスピードで流路形成基板用ウェハ１１０を挿入してジルコニウム層５４を熱酸化させ、酸化ジルコニウム層からなる絶縁体膜５５とする。これにより、異常成長部のない結晶状態が良好な絶縁体膜５５を得ることができる。すなわち、絶縁体膜５５を構成する酸化ジルコニウムが異常成長部のない柱状の結晶となり、振動板の信頼性を向上させることができる。
【００４０】
これにより、振動板の剥離等の発生を防止することができ、耐久性及び信頼性を向上したアクチュエータ装置及びそれを備えたインクジェット式記録ヘッドを実現することができる。
【００４１】
上述したように、絶縁体膜５５を形成した後は、図３（ｃ）に示すように、例えば、白金とイリジウムとを絶縁体膜５５上に積層することにより下電極膜６０を形成後、この下電極膜６０を所定形状にパターニングする。次いで、図３（ｄ）に示すように、下電極膜６０及び絶縁体膜５５上に、チタン（Ｔｉ）をスパッタ法、例えば、ＤＣスパッタ法で種チタン層６５を形成する。この種チタン層６５の膜厚は、１ｎｍ〜８ｎｍの範囲内となるように形成するのが好ましい。種チタン層６５をこのような厚さで形成することにより、後述する工程で形成される圧電体層７０の結晶性を向上させることができるからである。
【００４２】
次いで、種チタン層６５上に、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層７０と、例えば、イリジウムからなる上電極膜８０とを流路形成基板用ウェハ１１０の全面に形成する。ここで、本実施形態では、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７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層７０を形成している。そして、このように圧電体層７０を形成すると、焼成時に圧電体層７０の鉛成分が弾性膜５０に拡散する虞があるが、圧電体層７０の下側には酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５が設けられているため、圧電体層７０の鉛成分が弾性膜５０に拡散することはない。なお、圧電体層７０の形成方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法でもよく、また、スパッタ法によってもよい。
【００４３】
次いで、図５（ａ）に示すように、圧電体層７０及び上電極膜８０を、各圧力発生室１２に対向する領域にパターニングして圧電素子３００を形成する。次に、リード電極９０を形成する。具体的には、図５（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って、例えば、金（Ａｕ）等からなる金属層９１を形成する。その後、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を介して金属層９１を各圧電素子３００毎にパターニングすることでリード電極９０が形成される。
【００４４】
次に、図５（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の圧電素子３００側に、シリコンウェハであり複数の保護基板３０となる保護基板用ウェハ１３０を接合する。保護基板用ウェハ１３０を接合することによって流路形成基板用ウェハ１１０の剛性は著しく向上することになる。
【００４５】
次いで、図５（ｄ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０をある程度の厚さとなるまで薄くする。次に、図６（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０上に、マスク膜５２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５２を介して流路形成基板用ウェハ１１０を異方性エッチングすることにより、図６（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０に圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５等を形成する。
【００４６】
その後は、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ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１１０の保護基板用ウェハ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、保護基板用ウェハ１３０にコンプライアンス基板４０を接合し、流路形成基板用ウェハ１１０等を図１に示すような一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、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドとする。
【００４７】
（実施例）
ここで、ジルコニウム層５４を成膜した具体的な実施例及び比較例を示す。以下に示す実施例及び比較例から、上述したような高圧工程及び低圧工程を実施するマルチステップによりジルコニウム層を成膜することにより、異常成長部のない、信頼性の高いジルコニウム層を形成できることがわかる。一方、高圧工程及び低圧工程でも、高圧工程での成膜レートを比較例のように高くすると、異常成長部が発生することが確認された。
【００４８】
（実施例１）
ターゲットと基板との距離が６５ｍｍのＤＣスパッタ装置を用い、スパッタ圧力３Ｐａ、パワー密度３ｋＷ／ｍ２、室温の条件で高圧工程を実施して５０ｎｍのジルコニウム第１層を形成し、次いで、スパッタ圧力０．５Ｐａ、パワー密度１５ｋＷ／ｍ２、室温の条件で低圧工程を実施して２２０ｎｍのジルコニウム第２層を形成し、総膜厚が２７０ｎｍのジルコニウム層を形成した。
【００４９】
かかるジルコニウム層を観察すると、異常成長部がない柱状結晶であった。また、（１０１）配向度を測定したところ５１．７％（注：（００２）面配向度が２４．６％）であり、（１０１）配向が優先であった。
【００５０】
（実施例２）
ターゲットと基板との距離が６５ｍｍのＤＣスパッタ装置を用い、スパッタ圧力４Ｐａ、パワー密度３ｋＷ／ｍ２、室温の条件で高圧工程を実施して５０ｎｍのジルコニウム第１層を形成し、次いで、スパッタ圧力０．５Ｐａ、パワー密度１５ｋＷ／ｍ２、室温の条件で低圧工程を実施して２２０ｎｍのジルコニウム第２層を形成し、総膜厚が２７０ｎｍのジルコニウム層を形成した。
【００５１】
かかるジルコニウム層を観察すると、異常成長部がない柱状結晶であった。（１０１）配向度を測定したところ５５．２％（注：（００２）面配向度が２０．８％）であった。
【００５２】
（比較例１）
ターゲットと基板との距離が６５ｍｍのＤＣスパッタ装置を用い、スパッタ圧力３Ｐａ、パワー密度３０ｋＷ／ｍ２、室温の条件で５０ｎｍのジルコニウム第１層を形成し、次いで、スパッタ圧力０．５Ｐａ、パワー密度１５ｋＷ／ｍ２、室温の条件で２２０ｎｍのジルコニウム第２層を形成し、総膜厚が２７０ｎｍのジルコニウム層を形成した。
【００５３】
かかるジルコニウム層を観察すると、柱状結晶であり、異常成長部が観察された。（００２）配向度を測定したところ、７４．０％であった。
【００５４】
（比較例２）
ターゲットと基板との距離が６５ｍｍのＤＣスパッタ装置を用い、スパッタ圧力４Ｐａ、パワー密度３０ｋＷ／ｍ２、室温の条件で５０ｎｍのジルコニウム第１層を形成し、次いで、スパッタ圧力０．５Ｐａ、パワー密度１５ｋＷ／ｍ２、室温の条件で２２０ｎｍのジルコニウム第２層を形成し、総膜厚が２７０ｎｍのジルコニウム層を形成した。
【００５５】
かかるジルコニウム層を観察すると、柱状結晶であり、サイズが小さいものであったが、異常成長部が観察された。また、（００２）配向度を測定したところ６６．７％であった。
【００５６】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、弾性膜５０上に絶縁体膜５５を形成するようにしたが、絶縁体膜５５は、弾性膜５０よりも圧電体層７０側に設けられていればよく、例えば、弾性膜５０と絶縁体膜５５との間に他の層が設けられていてもよい。また、上述した実施形態においては、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例示して本発明を説明したが、液体噴射ヘッドの基本的構成は上述したものに限定されるものではない。本発明は、広く液体噴射ヘッドの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もの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、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）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。
【００５７】
また、本発明の製造方法は、液体噴射ヘッド（インクジェット式記録ヘッド）に搭載されるアクチュエータ装置だけでなく、あらゆる装置に搭載されるアクチュエータ装置に適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図３】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図４】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程のジルコニウム層の成膜工程を示す断面図である。
【図５】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図６】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０  流路形成基板、  １２  圧力発生室、  ２０  ノズルプレート、  ２１  ノズル開口、  ３０  保護基板、  ３１  圧電素子保持部、  ３２  リザーバ部、  ４０  コンプライアンス基板、  ５０  弾性膜、  ５５  絶縁体膜、  ６０  下電極膜、  ７０  圧電体膜、  ８０  上電極膜、  １００  リザーバ、  ３００  圧電素子
【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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