(57)【要約】【課題】下電極膜と基板との密着性を向上することができるアクチュエータ装置の製造方法及び液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】基板上にジルコニウムを主成分とする密着層を介して設けられた下電極、圧電体層及び上電極膜からなる圧電素子を具備するアクチュエータ装置の製造方法であって、基板を１５０〜３５０［℃］の温度で１０〜６００［秒］間加熱するプレ加熱工程と、基板を０．６〜３．０［Å／ｍｉｎ］のエッチングレートで逆スパッタすることにより基板表面を０．６〜３．０［ｎｍ］の厚さだけ除去する逆スパッタ工程と、基板上にジルコニウムからなる密着層を５〜１５［ｎｍ］の厚さで形成する成膜工程と、密着層を介して基板上に前記圧電素子を形成する工程を含む圧電素子形成工程とを有するようにする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にジルコニウムを主成分とする密着層を介して設けられた下電極、圧電体層及び上電極膜からなる圧電素子を具備するアクチュエータ装置の製造方法であって、
前記基板を１５０〜３５０［℃］の温度で１０〜６００［秒］間加熱するプレ加熱工程と、前記基板を０．６〜３．０［Å／ｍｉｎ］のエッチングレートで逆スパッタすることにより当該基板表面を０．６〜３．０［ｎｍ］の厚さだけ除去する逆スパッタ工程と、前記基板上にジルコニウムからなる密着層を５〜１５［ｎｍ］の厚さで形成する成膜工程と、前記密着層を介して前記基板上に前記圧電素子を形成する工程とを有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２】
前記プレ加熱工程を、真空度が１×１０−３［Ｐａ］以下の雰囲気中で実施することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ装置の製造方法。
【請求項３】
前記逆スパッタ工程を、真空度が１×１０−３［Ｐａ］以下の雰囲気中で実施することを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータ装置の製造方法。
【請求項４】
前記下電極膜が白金及びイリジウムを主成分とする材料からなることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のアクチュエータ装置の製造方法。
【請求項５】
前記基板上に酸化シリコンを主成分とする弾性膜と酸化ジルコニウムを主成分とする絶縁体膜とを含む振動板を形成し、該振動板上に前記圧電素子を形成したことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のアクチュエータ装置の製造方法。
【請求項６】
ノズル開口に連通する圧力発生室を有する流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に設けられて前記圧力発生室内の液体に圧力を付与するアクチュエータ装置とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記流路形成基板上に、請求項１〜５の何れかに記載のアクチュエータ装置の製造方法によって前記アクチュエータ装置を形成したことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に変位可能に設けられた圧電素子を有するアクチュエータ装置、及びこのアクチュエータ装置を用いた液体噴射ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクチュエータ装置に用いられる圧電素子としては、電気機械変換機能を呈する圧電材料、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層を、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。このような構成の圧電素子を有するアクチュエータ装置は、一般的に、撓み振動モードのアクチュエータ装置と呼ばれ、例えば、液体噴射ヘッド等に搭載される。液体噴射ヘッドの代表例としては、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（アクチュエータ装置）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挙げられる。
【０００３】
また、このようなアクチュエータ装置を構成する圧電素子（積層構造体）の製造方法としては、振動板上に、例えば、チタンからなる密着層を形成し、この密着層上に圧電素子を形成するようにしたのもがある（特許文献１参照）。この特許文献１では、具体的には、振動板上に密着層を介して白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）等の金属材料からなる下電極膜を形成し、この下電極膜上に圧電材料を塗布して圧電体前駆体膜を形成すると共にこの圧電体前駆体膜を焼成して結晶化させて圧電体層を形成する。そして、この圧電体層上にイリジウム（Ｉｒ）等の金属材料からなる上電極膜を形成している。
【０００４】
また、このようなアクチュエータ装置を構成する圧電素子等の積層構造体を製造する際に、基板上に形成する密着層の材料として、例えば、チタン、タンタル、ジルコニウム、アルミニウム、ニッケル等の酸化物を用いるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
そして、このように基板上に密着層を介して下電極膜（導電層）を形成することにより、基板と下電極膜（導電層）との密着性を向上することができる。しかしながら、振動板上にジルコニウムからなる密着層を介して下電極膜（導電層）を形成した場合、特許文献２にも記載されているように、圧電素子（積層構造体）の製造過程において、圧電体前駆体膜（誘電体膜）の熱処理が行われるので、その際に酸素が下電極膜（導電層）を通過し、密着層に侵入して密着層が酸化される。例えば、ジルコニウムからなる密着層が、圧電体前駆体膜（誘電体層）を焼成する工程で酸化されて酸化ジルコニウムからなる密着層となる。このとき、密着層と下電極膜又は密着層と基板との結合状態が変性するせいか、下電極膜と基板との密着性が低下してしまうという問題がある。すなわち、下電極膜と密着層との界面、あるいは密着層と基板との界面で剥離が生じてしまうという問題がある。
【０００６】
なお、このような問題は、液体噴射ヘッドに搭載されるアクチュエータ装置の製造方法だけではなく、他のあらゆる装置に搭載されるアクチュエータ装置の製造方法においても同様に存在する。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２１３９２号公報（第６〜７頁、第３〜５図）
【特許文献２】特開２００５−１０１５７７号公報（第７〜８頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑み、下電極膜と基板との密着性を向上することができるアクチュエータ装置の製造方法及び液体噴射ヘッドの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、基板上にジルコニウムを主成分とする密着層を介して設けられた下電極、圧電体層及び上電極膜からなる圧電素子を具備するアクチュエータ装置の製造方法であって、前記基板を１５０〜３５０［℃］の温度で１０〜６００［秒］間加熱するプレ加熱工程と、前記基板を０．６〜３．０［Å／ｍｉｎ］のエッチングレートで逆スパッタすることにより当該基板表面を０．６〜３．０［ｎｍ］の厚さだけ除去する逆スパッタ工程と、前記基板上にジルコニウムからなる密着層を５〜１５［ｎｍ］の厚さで形成する成膜工程と、前記密着層を介して前記基板上に前記圧電素子を形成する工程とを有す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。
かかる第１の態様では、基板上に密着層を介して下電極膜を良好に形成することができる。すなわち、下電極膜の基板との密着性を向上することができる。したがって、アクチュエータ装置が変位することで起こり得る下電極膜の剥離による変位低下等の不良の発生を防止することができる。
【００１０】
本発明の第２の態様は、前記プレ加熱工程を、真空度が１×１０−３［Ｐａ］以下の雰囲気中で実施することを特徴とする第１の態様のアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第２の態様では、基板上に密着層を介して下電極膜をさらに良好に形成することができる。
【００１１】
本発明の第３の態様は、前記逆スパッタ工程を、真空度が１×１０−３［Ｐａ］以下の雰囲気中で実施することを特徴とする第１又は２の態様のアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第３の態様では、基板上に密着層を介して下電極膜をさらに良好に形成することができる。
【００１２】
本発明の第４の態様は、前記下電極膜が白金及びイリジウムを主成分とする材料からなることを特徴とする第１〜３の何れかの態様のアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第４の態様では、基板上に密着層を介して下電極膜をさらに良好に形成することができると共に、電気的特性に優れた下電極膜を形成することができる。
【００１３】
本発明の第５の態様は、前記基板上に酸化シリコンを主成分とする弾性膜と酸化ジルコニウムを主成分とする絶縁体膜とを含む振動板を形成し、該振動板上に前記圧電素子を形成したことを特徴とする第１〜４の何れかの態様のアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第５の態様では、下電極膜の剥離を防止でき、圧電素子の駆動による振動板の変位特性を向上したアクチュエータ装置を実現することができる。
【００１４】
本発明の第６の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室を有する流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に設けられて前記圧力発生室内の液体に圧力を付与するアクチュエータ装置とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記流路形成基板上に、第１〜５の何れかの態様のアクチュエータ装置の製造方法によって前記アクチュエータ装置を形成したことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第６の態様では、耐久性に優れると共に液滴の吐出特性に優れた液体噴射ヘッドを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及びそのＡ−Ａ′断面図である。
【００１６】
図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では結晶面方位が（１１０）であるシリコン単結晶基板からなり、その一方面には予め熱酸化により形成した酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる、厚さ０．５〜２．０［μｍ］の弾性膜５０が形成されている。流路形成基板１０には、隔壁１１によって区画された複数の圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。
【００１７】
また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向一端部側には、隔壁１１によって区画され各圧力発生室１２に連通するインク供給路１３と連通路１４とが設けられている。さらに、連通路１４の外側には、各連通路１４と連通する連通部１５が設けられている。この連通部１５は、後述する保護基板３０のリザーバ部３２と連通して、各圧力発生室１２の共通のインク室（液体室）となるリザーバ１００の一部を構成する。
【００１８】
ここで、インク供給路１３は、圧力発生室１２よりも狭い断面積となるように形成されており、連通部１５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。例えば、本実施形態では、インク供給路１３は、リザーバ１００と各圧力発生室１２との間の圧力発生室１２側の流路を幅方向に絞ることで、圧力発生室１２の幅より小さい幅で形成されている。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。また、各連通路１４は、圧力発生室１２の幅方向両側の隔壁１１を連通部１５側に延設してインク供給路１３と連通部１５との間の空間を区画することで形成されている。
【００１９】
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が穿設されたノズルプレート２０が、圧力発生室１２を形成する際のマスクとして用いられる保護膜５１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、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などからなる。
【００２０】
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１．０［μｍ］の弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、厚さが例えば、約０．４［μｍ］の絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、厚さが例えば、約０．２［μｍ］の下電極膜６０と、厚さが例えば、約１．１［μｍ］の圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．０５［μｍ］の上電極膜８０とからなる圧電素子３００が形成されている。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、他方の電極を圧電体層７０と共に圧力発生室１２毎にパターニングして個別電極とする。例えば、本実施形態では、下電極膜６０を圧電素子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。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アクチュエータ装置と称する。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び下電極膜６０が振動板として作用するが、弾性膜５０、絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみを残して下電極膜６０を振動板としてもよい。また、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
【００２１】
また、圧電素子３００を構成する下電極膜６０と絶縁体膜５５との間には、酸化ジルコニウムを主成分とする密着層６１が設けられている。この密着層６１は、詳しくは後述するが、下電極膜６０と流路形成基板１０との密着性、本実施形態では、下電極膜６０の絶縁体膜５５との密着性を向上するために設けられている。
【００２２】
さらに、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜８０には、リード電極９０がそれぞれ接続されている。本実施形態では、各リード電極９０は、例えば、金（Ａｕ）等からなり、上電極膜８０のインク供給路１３側の端部近傍から絶縁体膜５５上にまで延設されている。
【００２３】
このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、下電極膜６０、弾性膜５０及びリード電極９０上には、圧電素子３００を保護するための圧電素子保持部３１を有する保護基板３０が、例えば、接着剤３５によって接合されている。なお、圧電素子保持部３１によって画成される空間は、密封されていても、密封されていなくてもよい。また、保護基板３０には、複数の圧力発生室１２に供給するインクが貯留されるリザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部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の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通部１５と連通されてリザーバ１００を構成している。
【００２４】
このような保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス材料、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料であるシリコン単結晶基板を用いている。
【００２５】
また、保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられており、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、この貫通孔３３内に露出されている。また、保護基板３０上には、並設された圧電素子３００を駆動するための駆動回路２００、例えば、回路基板、半導体集積回路（ＩＣ）等が固定されている。そして、駆動回路２００とリード電極９０とは、貫通孔３３内に延設されるボンディングワイヤ等の導電性ワイヤからなる接続配線２１０によって電気的に接続されている。
【００２６】
また、このような保護基板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。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６［μｍ］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３０［μｍ］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となっており、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。
【００２７】
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と接続したインク導入口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、駆動回路２００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圧電素子３００を撓み変形させることによって、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される。
【００２８】
以下、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、圧力発生室の長手方向の断面図である。
【００２９】
まず、図３（ａ）に示すように、複数の流路形成基板１０が一体的に形成され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（ＳｉＯ２）からなる二酸化シリコン膜５２を形成する。なお、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０として、膜厚が約６２５［μｍ］と比較的厚く剛性の高いシリコンウェハを用いている。
【００３０】
次いで、図３（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５２）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、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５２）上に、例えば、スパッタリング法等によりジルコニウム（Ｚｒ）を主成分とする絶縁体膜を形成後、この絶縁体膜５５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（ＺｒＯ２）からなる絶縁体膜５５とする。
【００３１】
次いで、図３（ｃ）に示すように、絶縁体膜５５上に、ジルコニウム（Ｚｒ）からなる密着層６１を形成する。ここで、密着層６１を形成するにあたり、プレ加熱工程と逆スパッタ工程とを実施する。具体的には、まず弾性膜５０及び絶縁体膜５５が形成された流路形成基板用ウェハ１１０を１５０〜３５０［℃］の温度で１０〜６００［秒］間加熱するプレ加熱工程を実施する。プレ加熱工程における加熱温度、加熱時間等の加熱条件は、上記範囲とすればよいが、特に、加熱温度を２００［℃］程度とするのが好ましい。また、加熱温度を２００［℃］としたときの加熱時間は１８０［秒］程度とするのが好ましい。また、このプレ加熱工程では、流路形成基板用ウェハ１１０を真空チャンバ内で加熱することが好ましく、その際の真空度は１．０×１０−３［Ｐａ］以下とするのが望ましい。
【００３２】
次に、０．６〜３．０［Å／ｍｉｎ］のエッチングレートで絶縁体膜５５を逆スパッタすることにより、絶縁体膜５５の表面を０．６〜３．０［ｎｍ］の厚さだけ除去する逆スパッタ工程を実施する。この逆スパッタ工程におけるエッチングレートは０．６〜３．０［Å／ｍｉｎ］であることが好ましい。すなわち、逆スパッタ工程を実施する際に、スパッタ装置の出力を調整して、エッチングレートが上記の範囲となるようにするのが好ましい。なお、スパッタ装置の出力の調整範囲は、各装置によって若干異なるものの、例えば、２０〜２００［Ｗ］程度とすることで、所望のエッチングレートとすることができる。
【００３３】
これらプレ加熱工程及び逆スパッタ工程を実施後、絶縁体膜５５上にジルコニウムからなる密着層６１をスパッタリング法等によって、５〜１５［ｎｍ］の厚さで形成する（図３（ｃ））。なお、このように形成された密着層６１は、（００２）面に配向するものの配向性は弱いため、次工程で形成される下電極膜６０の結晶性には実質的に影響しない。
【００３４】
次に、図３（ｄ）に示すように、この密着層６１上に下電極膜６０を形成する。例えば、本実施形態では、密着層６１上に白金（Ｐｔ）と、イリジウム（Ｉｒ）とを、例えば、スパッタリング法によって順次積層形成することによって下電極膜６０を形成した。なお、下電極膜６０の形成方法は、スパッタリング法に限定されるものではなく、例えば、ＣＶＤ法（化学蒸着法）等であってもよい。
【００３５】
そして、このような手順で密着層６１を介して下電極膜６０を流路形成基板用ウェハ１１０、本実施形態では、絶縁体膜５５上に形成することにより、すなわち、上述のようにジルコニウムからなる密着層を形成する前に所定条件でプレ加熱工程及び逆スパッタ工程を実施することにより、下電極膜６０と流路形成基板用ウェハ１１０との密着性を向上することができる。
【００３６】
次いで、図３（ｅ）に示すように、下電極膜６０上にチタン（Ｔｉ）からなる種チタン層６２を、例えば、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によって形成する。この種チタン層６２の厚さは特に限定されないが、例えば、３．５〜５．５［ｎｍ］程度とすることが好ましく、特に、４．０［ｎｍ］程度とするのが望ましい。
【００３７】
次に、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層７０を形成する。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−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成している。なお、圧電体層７０の製造方法は、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。また、圧電体層７０の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛に限定されず、例えば、リラクサ強誘電体（例えば、ＰＭＮ−ＰＴ、ＰＺＮ-ＰＴ、ＰＮＮ-ＰＴ等）の他の圧電材料を用いてもよい。
【００３８】
圧電体層７０の具体的な形成手順としては、まず、図４（ａ）に示すように、下電極膜６０上にＰＺＴ前駆体膜である圧電体前駆体膜７１を一層成膜する。すなわち、下電極膜６０が形成された流路形成基板１０上に金属有機化合物を含むゾル（溶液）を塗布する（塗布工程）。次いで、この圧電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間乾燥させる（乾燥工程）。例えば、本実施形態では、圧電体前駆体膜７１を１７０〜１８０［℃］で８〜３０［分］間保持するようにした。次に、乾燥した圧電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間保持することによって脱脂する（脱脂工程）。例えば、本実施形態では、圧電体前駆体膜７１を３００〜４００［℃］程度の温度に加熱して約１０〜３０［分］保持することで脱脂した。なお、ここで言う脱脂とは、圧電体前駆体膜７１に含まれる有機成分を、例えば、ＮＯ２、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ等として離脱させることである。また、脱脂工程では、昇温レートを０．５〜１．５［℃／ｓｅｃ］とするのが好ましい。
【００３９】
次に、圧電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間保持することによって結晶化させ、圧電体膜７２を形成する（焼成工程）。この焼成工程では、圧電体前駆体膜７１を６８０〜９００℃に加熱するのが好ましく、本実施形態では、６８０［℃］で５〜３０［分］間加熱を行って圧電体前駆体膜７１を焼成して圧電体膜７２を形成した。またこのとき、種チタン層６２を構成するチタン（Ｔｉ）が圧電体膜７２に拡散されるため、種チタン層は実質的に存在しなくなる。なお、このような乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程で用いられる加熱装置としては、例えば、ホットプレートや、赤外線ランプの照射により加熱するＲＴＰ（Rapid Thermal Processing）装置などを用いることができる。
【００４０】
このように下電極膜６０上に圧電体膜７２の１層目を形成後、図４（ｂ）に示すように、下電極膜６０及び１層目の圧電体膜７２をそれらの側面が傾斜するように同時にパターニングする。その後、上述した塗布工程、乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程からなる圧電体膜形成工程を複数回繰り返すことで、図４（ｃ）に示すように複数層の圧電体膜７２からなる所定厚さの圧電体層７０を形成する。例えば、本実施形態では、圧電体前駆体膜７１を３層毎に焼成して１０層の圧電体膜７２からなる圧電体層７０を形成している。ゾルの１回あたりの膜厚が０．１［μｍ］程度の場合には、例えば、１０層の圧電体膜７２からなる圧電体層７０全体の膜厚は約１．１［μｍ］程度となる。
【００４１】
なお、上述のように下電極膜６０上に圧電体膜７２の１層目を形成した段階でこれらを同時にパターニングして、下電極膜６０及び１層目の圧電体膜７２の側面を傾斜させることで、２層目の圧電体膜７２を形成する際に、下電極膜６０及び１層目の圧電体膜７２が形成された部分とそれ以外の部分との境界近傍において、下地の違いによる２層目の圧電体膜７２の結晶性への悪影響を小さく、すなわち、緩和することができる。これにより、下電極膜６０とそれ以外の部分との境界近傍において、２層目の圧電体膜７２の結晶成長が良好に進み、結晶性に優れた圧電体層７０を形成することができる。また、下電極膜６０及び１層目の圧電体膜７２の側面を傾斜させることで、２層目以降の圧電体膜７２を形成する際の付き回りを向上することができる。これにより、密着性及び信頼性に優れた圧電体層７０を形成することができる。また、１層目の圧電体膜７２と下電極膜６０とをパターニングした後、さらに種チタン層を設けるようにしてもよい。これにより、さらに結晶性に優れた圧電体層７０を形成することができる。
【００４２】
ここで、このように圧電体層７０を形成する際、すなわち圧電体前駆体膜７１を焼成する際には、絶縁体膜５５と下電極膜６０との間に設けられているジルコニウムからなる密着層６１が酸化されて、酸化ジルコニウムからなる密着層６１となる。そして密着層６１が酸化されると、密着層６１と下電極膜６０又は密着層６１と絶縁体膜５５との結合状態が変性するせいか、密着層６１と下電極膜６０との界面、又は密着層６１と絶縁体膜５５との界面で剥離が生じてしまう場合がある。しかしながら、本発明では、上述したように絶縁体膜５５上にジルコニウムからなる密着層６１を形成する前にプレ加熱工程と逆スパッタ工程とを実施しているため、密着層６１が酸化された後でも、密着層６１と下電極膜６０との界面、又は密着層６１と絶縁体膜５５との界面での剥離の発生を防止することができる。すなわち、下電極膜６０と流路形成基板用ウェハ１１０（絶縁体膜５５）との密着性を良好に維持することができる。これにより、アクチュエータ装置（圧電素子３００）の変位低下等の不良の発生を防止することができる。
【００４３】
また、密着層としてチタン（Ｔｉ）を利用することも考えられるが、チタンは熱で下電極膜中に拡散しやすい傾向にある。例えば、圧電体前駆体膜を高温で焼成（結晶化）させる際の熱で、下電極膜中に拡散してしまう傾向にある。そうなると、下電極膜と絶縁体膜との界面において密着層としてのチタンが存在する領域が不足して十分な密着力を確保できない可能性が生じる。しかしながら、上述のようにジルコニウムからなる密着層６１を形成した後に、圧電体前駆体膜７１を焼成しても密着層６１としての酸化ジルコニウムあるいはジルコニウムが下電極膜６０中にさほど拡散することが無い。そのため、当該圧電体前駆体膜７１の焼成後においても下電極膜６０と絶縁体膜５５と界面の密着力は十分に確保される。勿論、圧電体前駆体膜７１を焼成する以外の熱が密着層６１に加わる場合であっても、密着層６１としてジルコニウムを用いることで同様の効果が得られる。
【００４４】
圧電体層７０を形成した後は、図５（ａ）に示すように、例えば、イリジウム（Ｉｒ）からなる上電極膜８０を流路形成基板用ウェハ１１０の全面に形成し、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することによって圧電素子３００を形成する。
【００４５】
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）等からなるリード電極９０を形成後、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を介して各圧電素子３００毎にパターニングすることで形成される。
【００４６】
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を接着剤３５によって接合する。なお、この保護基板用ウェハ１３０は、例えば、４００［μｍ］程度の厚さを有するため、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。そして、図６（ａ）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１１０を所定の厚みにする。例えば、本実施形態では、約７０［μｍ］厚になるように流路形成基板用ウェハ１１０をエッチング加工した。
【００４７】
次いで、図６（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０上に、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる保護膜５１を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図６（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０を保護膜５１をマスクとして、例えば、ＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いて異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、圧力発生室１２、インク供給路１３、連通路１４及び連通部１５等を形成する。
【００４８】
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。
【００４９】
（試験例１）
逆スパッタ工程でのエッチングレートを変化させた実施例１〜３のサンプルをそれぞれ２０個ずつ作製し、各実施例の複数のサンプルの中から任意に選択した一つのサンプルにおける下電極膜の密着力を測定し、また各実施例における剥離発生個数を調べた。その結果を下記表１に示す。
【００５０】
なお、下電極膜の密着力としては、剥離強度Ｋａｐｐ［ＭＰａ・ｍ１／２］をｍ−ＥＬＴ（Modified-Edge Lift Off Technique）法により測定した。また、本試験例では、逆スパッタ工程におけるエッチング量は０.６［ｎｍ］とし、密着層の厚さは８［ｎｍ］とした。
【００５１】
【表１】
2008042030.tif 000002
【００５２】
表１に示すように、逆スパッタ工程でのエッチングレートを０．６〜３．０［Å／ｍｉｎ］の範囲とした実施例１〜３のサンプルは、何れも、密着力が高く、また剥離発生個数も極めて少なく抑えられていた。
【００５３】
（試験例２）
逆スパッタ工程でのエッチング量を変化させた比較例１及び実施例４，５のサンプルをそれぞれ２０個ずつ作製し、各実施例及び比較例の複数のサンプルの中から任意に選択した一つのサンプルにおける下電極膜の密着力（剥離強度Ｋａｐｐ［ＭＰａ・ｍ１／２］）を測定し、また各実施例及び比較例における剥離発生個数を調べた。その結果を下記表２に示す。なお、本試験例では、逆スパッタ工程におけるエッチングレートは１.５［Å／ｍｉｎ］とし、密着層の厚さは０.６［ｎｍ］とした。
【００５４】
【表２】
2008042030.tif 000003
【００５５】
表２に示すように、逆スパッタ工程でのエッチング量を０．６〜３．０［ｎｍ］とした実施例４及び５のサンプルでは、密着力が高く、且つ剥離発生個数も極めて少なく抑えられていた。これに対して、エッチング量を０．６［ｎｍ］よりも小さくした比較例１のサンプルでは、密着力は、実施例４及び５と同等の値であったが、剥離発生個数は、実施例４及び５の２倍以上増加している。
【００５６】
（試験例３）
密着層の膜厚を変化させた実施例６〜９及び比較例２のサンプルをそれぞれ２０個ずつ作製し、各実施例及び比較例における剥離発生個数を調べた。その結果を下記表３に示す。なお、逆スパッタ工程は、エッチングレートを１.５［Å／ｍｉｎ］、エッチング量を０.６［ｎｍ］として実施した。
【００５７】
【表３】
2008042030.tif 000004
【００５８】
表３に示すように、密着層の膜厚を５〜１５［ｎｍ］とした各実施例では、剥離発生個数は、最大でも５［個］と極めて少なかったが、密着層の膜厚を１５［ｎｍ］よりも大きくした比較例２では、剥離発生個数は１７［個］と大幅に増加した。
【００５９】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、インクジェット式記録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。例えば、上述の実施形態では、白金及びイリジウムを積層することによって下電極膜を形成したが、勿論、下電極膜の構成は特に限定されるものではない。下電極膜は、例えば、白金のみで形成されていてもよいし、勿論、イリジウムのみで形成されていてもよい。
【００６０】
また、上述の実施形態では、圧電体層をゾル−ゲル法やＭＯＤ法で形成した例を説明したが、勿論、圧電体層は、他の方法、例えば、スパッタリング法で形成してもよい。スパッタリング法で圧電体層を形成する際にも、密着層には高温が掛かるので密着層にジルコニウムを用いる利点があるといえる。
【００６１】
また、本実施形態では、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の製造方法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。
【００６２】
また、本発明は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに搭載されるアクチュエータ装置の製造方法に限られず、他の装置に搭載されるアクチュエータ装置の製造方法にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実施形態１に係る記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。
【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方法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方法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方法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方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  流路形成基板、  １２  圧力発生室、  １３  インク供給路、  １４  連通路、  １５  連通部、  ２０  ノズルプレート、  ２１  ノズル開口、  ３０  保護基板、  圧電素子保持部、  ３２  リザーバ部、  ４０  コンプライアンス基板、  ６０  下電極膜、  ６１  密着層、  ６２  種チタン層、  ７０  圧電体層、  ８０  上電極膜、  ９０  リード電極、  １００  リザーバ、  ２００  駆動回路、  ２１０  接続配線、  ３００  圧電素子
【図１】
2008042030.tif 000005
【図２】
2008042030.tif 000006
【図３】
2008042030.tif 000007
【図４】
2008042030.tif 000008
【図５】
2008042030.tif 000009
【図６】
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