(57)【要約】      （修正有）【課題】圧電素子をドライエッチングして形成する際に、振動板がエッチングされるのを防止することができるアクチュエータ装置の製造方法を提供する。【解決手段】基板の一方面側に振動板を形成する工程と、該振動板上に下電極を形成すると共に当該振動板上の少なくとも当該下電極が形成される領域以外の領域に前記下電極よりも高いエッチング選択性を有するエッチング防止層５７を形成する工程と、前記下電極上に圧電体層７０及び上電極を順次積層すると共に当該圧電体層７０と当該上電極とをドライエッチングすることによりパターニングして圧電素子を形成する工程とを具備する。【選択図】図４
2008094003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一方面側に振動板を形成する工程と、該振動板上に下電極を形成すると共に当該振動板上の少なくとも当該下電極が形成される領域以外の領域に前記下電極よりも高いエッチング選択性を有するエッチング防止層を形成する工程と、前記下電極上に圧電体層及び上電極を順次積層すると共に当該圧電体層と当該上電極とをドライエッチングすることによりパターニングして圧電素子を形成する工程とを具備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】
前記ドライエッチングは、反応性イオンエッチングであ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】
前記エッチング防止層は、１０〜２０ｎｍの厚みを有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】
前記エッチング防止層は、チタン窒化物、シリコン酸化物、シリコン窒化物又はこれらの混合物からなることを特徴とする請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ装置の製造方法に関し、特にアクチュエータ装置を用いて液体を吐出する液体噴射ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッド等に用いられる圧電素子は、電気機械変換機能を有する圧電材料からなる誘電体膜を２つの電極で挟んだ素子であり、誘電体膜は、例えば、結晶化した圧電性セラミックスにより構成されている。
【０００３】
このような圧電素子を用いた液体噴射ヘッドとしては、例えば、インク滴を吐出する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ある。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を使用したものと、たわみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの２種類が実用化されている。
【０００４】
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インクジェット式記録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。
【０００５】
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、このようなインクジェット式記録ヘッドでは、圧電体層及び上電極膜を積層形成後、エッチングによりパターニングして圧電素子を形成しているため、圧電素子の厚さ方向のエッチングレートの誤差によって下電極の膜厚が不均一になってしまうという問題があった。
【０００６】
このような後者のインクジェット式記録ヘッドの不都合を解消すべく、下電極上の少なくとも圧電素子が形成される領域以外の領域に圧電体層及び下電極とのエッチングの選択性を有するエッチング調整層を設けてエッチングを行なうインクジェット式記録ヘッドの製造方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２６６６８６号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述したアクチュエータ装置の製造方法では、圧電素子をエッチングにより形成する際に、圧電素子の厚さ方向のエッチングレートの誤差をエッチング調整層の厚さの範囲内で抑えることができ、下電極のエッチングを防止することができるが、下電極及びエッチング調整層が形成されない領域、すなわち下電極が形成されていない領域の振動板がエッチングされてしまい、振動板の膜厚が不均一になってしまうという問題があった。
【０００９】
このように振動板の膜厚が不均一になると、振動板を振動させた際に振動板が割れ易くなってしまうという問題や、各振動板の振動特性が変化してしまうという問題がある。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑み、圧電素子をドライエッチングして形成する際に、振動板がエッチングされるのを防止することができるアクチュエータ装置の製造方法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】
【００１１】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、基板の一方面側に振動板を形成する工程と、該振動板上に下電極を形成すると共に当該振動板上の少なくとも当該下電極が形成される領域以外の領域に前記下電極よりも高いエッチング選択性を有するエッチング防止層を形成する工程と、前記下電極上に圧電体層及び上電極を順次積層すると共に当該圧電体層と当該上電極とをドライエッチングすることによりパターニングして圧電素子を形成する工程とを具備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。なお、本発明では、下電極上に圧電体層の一部が形成された後に下電極を形成する場合も下電極を形成する工程に含まれるものとする。
かかる第１の態様では、圧電体層をドライエッチングにより形成する際に、振動板がエッチングされるのを防止することができる。
【００１２】
本発明の第２の態様は、前記ドライエッチングは、反応性イオンエッチングであることを特徴とする第１の態様に記載のアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第２の態様でも、第１の態様と同様の効果が得られる。
【００１３】
本発明の第３の態様は、前記エッチング防止層は、１０〜２０ｎｍの厚みを有することを特徴とする第１又は２の態様に記載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、振動板の振動特性を変化させることなく、振動板がエッチングされるのを充分に防止できる。
【００１４】
本発明の第４の態様は、前記エッチング防止層は、チタン窒化物、シリコン酸化物、シリコン窒化物又はこれらの混合物からなることを特徴とする第１〜３の何れか一つの態様に記載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、圧電体層をドライエッチングにより形成する際に、振動板がエッチングされるのを効果的に防止することができる。
【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に係るアクチュエータ装置を用いた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）面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って二酸化シリコンからなる厚さ０．５〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。
【００１７】
流路形成基板１０には、他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁１１によって区画された圧力発生室１２がその幅方向（短手方向）に並設されている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向一端部側には、インク供給路１４と連通路１５とが隔壁１１によって区画されている。また、連通路１５の一端には、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の一部を構成する連通部１３が形成されている。すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５からなる液体流路が設けられている。
【００１８】
インク供給路１４は、圧力発生室１２の長手方向一端部側に連通し且つ圧力発生室１２より小さい断面積を有する。例えば、本実施形態では、インク供給路１４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、このように、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、インク供給路１４の圧力発生室１２とは反対側に連通し、インク供給路１４の幅方向（短手方向）より大きい断面積を有する。本実施形態では、連通路１５を圧力発生室１２と同じ断面積で形成した。
【００１９】
すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２と、圧力発生室１２の短手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の短手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、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、ステンレス鋼等からなる。
【００２１】
一方、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、二酸化シリコンからなり厚さが例えば、約１．０μｍの弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等からなり厚さが例えば、約０．４μｍの絶縁体膜５５が積層形成されている。
【００２２】
そして、この絶縁体膜５５上には、厚さが１０〜２０ｎｍのエッチング防止層５７が設けられている。本実施形態では、エッチング防止層５７を絶縁体膜５５の全面に亘って形成した。
【００２３】
このエッチング防止層５７は、詳細は後述するが、下電極膜６０をドライエッチングによりパターニングする際や圧電素子３００をドライエッチングにより形成する際に、振動板を構成する絶縁体膜５５がエッチングされるのを防止して絶縁体膜５５の厚さを一定にするためのものであり、下電極膜６０よりも高いエッチング選択性を有する材料からなるものである。なお、エッチング防止層５７の厚さが２０ｎｍよりも厚くなると、エッチング防止層５７の可撓性の影響が大きくなって振動板の振動特性が変化する。一方、エッチング防止層５７の厚さが１０ｎｍよりも薄くなると、振動板がエッチングされるのを充分に防止することができなくなる。
【００２４】
また、このエッチング防止層５７上には、厚さが約０．１〜０．５μｍの下電極膜６０と、誘電体膜の一例であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなり厚さが例えば、約１．１〜５．０μｍの圧電体層７０と、金、白金又はイリジウム等からなり厚さが例えば、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。なお、この下電極膜６０は、圧電体層７０よりも高いエッチング選択性を有している。
【００２５】
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３２０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１２毎に圧電体能動部３２０が形成されていることになる。本実施形態では、弾性膜５０と絶縁体膜５５とにより振動板が構成され、この振動板とエッチング防止層５７及び圧電素子３００とによってアクチュエータ装置が構成されることになる。
【００２６】
また、本実施形態の圧電体層７０としては、下電極膜６０上に形成される電気機械変換作用を示す強誘電性セラミックス材料からなるペロブスカイト構造の結晶膜が挙げられる。圧電体層７０の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性圧電材料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等が好適である。具体的には、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ジルコニウム酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ），ＴｉＯ３）ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）又は、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ３）等を用いることができる。本実施形態では、圧電体層７０として、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた。
【００２７】
また、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜８０には、インク供給路１４側の端部近傍から引き出され、絶縁体膜５５上まで延設される、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。
【００２８】
このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部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。リザーバ部３１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１３と連通されて各圧力発生室１２の共通の液体室となるリザーバ１００を構成している。また、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３１のみをリザーバとして用いてもよい。この場合には、流路形成基板１０に設けられたインク供給路１４や連通路１５を保護基板３０と流路形成基板１０との接合部（境界部）に設けることになる。
【００２９】
また、保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。保護基板３０は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。
【００３０】
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、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と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００３１】
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が設けられている。そして、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、貫通孔３３内に露出するように設けられている。
【００３２】
さらに、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１２０が固定されている。この駆動回路１２０としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等を用いることができる。そして、駆動回路１２０とリード電極９０とは、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１２１を介して電気的に接続されている。
【００３３】
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。
【００３４】
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、駆動回路１２０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。
【００３５】
以下、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７を参照して説明する。なお、図３〜図７は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【００３６】
まず、図３（ａ）に示すように、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となる二酸化シリコン膜５１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、厚さが約６２５μｍと比較的厚く剛性の高いシリコンウェハを用いている。
【００３７】
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、ジルコニウム（Ｚｒ）層を形成後、例えば、５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化して酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなる絶縁体膜５５を形成する。
【００３８】
さらに、図３（ｃ）に示すように、絶縁体膜５５上に、例えばチタン窒化物、シリコン酸化物、シリコン窒化物又はこれらの混合物からなるエッチング防止層５７を絶縁体膜５５の全面に亘って形成する。ここで、チタン窒化物、シリコン酸化物及びシリコン窒化物としては、それぞれＴｉＮ、ＳｉＯ又はＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４を始めとして種々の組成のものが知られているが、本実施形態ではそれらのものを適用することができる。このようにエッチング防止層５７を形成することによって、後述するように、下電極膜６０をドライエッチングによりパターニングする際及び圧電素子３００をドライエッチングにより形成する際に、絶縁体膜５５がエッチングされるのを防止することができるので、絶縁体膜５５の膜厚の均一性を保持することができる。なお、エッチング防止層５７は、例えばスパッタリング法や蒸着法などにより形成することができる。
【００３９】
次いで、図３（ｄ）に示すように、例えば、白金又はイリジウムとからなる下電極膜６０をエッチング防止層５７の全面に亘って形成する。なお、下電極膜６０は、例えば、スパッタリング法により形成することができる。
【００４０】
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６４を形成する。この種チタン層６４は、３．５〜５．５ｎｍの厚さで形成する。なお、種チタン層６４の厚さは、４．０ｎｍが好ましい。本実施形態では、種チタン層６４を４ｎｍの厚さで形成した。
【００４１】
ここで、種チタン層６４は、後述するように、圧電体層７０が結晶化する際に、結晶化を促進させるシードとして機能し、圧電体層７０の焼成後には圧電体層７０内に拡散するものである。このような種チタン層６４は、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とができる。
【００４２】
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、金属有機物を溶媒に溶解・分散させ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。また、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し、スパッタリング法を用いてもよい。
【００４３】
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上に設けられた種チタン層６４上にさらにＰＺＴ前駆体膜である圧電体前駆体膜７１を成膜する。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分保持することで乾燥した。
【００４４】
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。
【００４５】
次に、図４（ｂ）に示すように、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）。具体的には、圧電体前駆体膜７１を焼成することで種チタン層６４を核として結晶が成長して１層目の圧電体膜７２が形成される。焼成工程では、圧電体前駆体膜７１を５５０〜８００℃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。ここで、焼成工程における加熱方法は特に限定されないが、例えば、ＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）法等を用いて、昇温レートを比較的速くすることが好ましい。例えば、本実施形態では、赤外線ランプの照射により加熱するＲＴＰ（Rapid Thermal Processing）装置を用いて、圧電体膜７２を比較的速い昇温レートで加熱した。
【００４６】
また、乾燥工程及び脱脂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、ＲＴＰ装置などを用いることができる。
【００４７】
そして、図４（ｃ）に示すように、下電極膜６０上に１層目の圧電体膜７２を形成した段階で、ドライエッチングにより下電極膜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。本実施形態では、１層目の圧電体膜７２を形成した段階でドライエッチングにより下電極膜６０をパターニングしたが、１層目の圧電体膜７２を形成する前にドライエッチングにより下電極膜６０をパターニングしてもよい。このパターニングに用いられるドライエッチングとしては、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）やイオンミリングなどが挙げられるが、反応性イオンエッチングが好ましい。本実施形態では、反応性イオンエッチングにより下電極膜６０及び１層目の圧電体膜７２をパターニングした。
【００４８】
ここで、ドライエッチングによる下電極膜６０及び１層目の圧電体膜７２のパターニングを行なう際には、下電極膜６０が確実にパターニングされるように下電極膜６０の下に設けられた膜がある程度エッチングされるまでオーバーエッチングを行なう必要がある。したがって、下電極膜６０の下に設けられた膜は、ある程度エッチングされることになる。しかしながら、下電極膜６０の下方に位置する絶縁体膜５５上には下電極膜６０よりも高いエッチング選択性を有するエッチング防止層５７が形成されているので、このオーバーエッチングによって絶縁体膜５５がエッチングされるのを防止することができる。すなわち、本実施形態では絶縁体膜５５上にエッチング防止層５７が形成されているので、下電極膜６０をパターニングする際のオーバーエッチングにより絶縁体膜５５がエッチングされるのを防止して、絶縁体膜５５の膜厚の均一性を保持することができる。なお、このオーバーエッチングにより、エッチング防止層５７もエッチングされることになるが、その量は僅かであり、エッチング防止層５７自体の均一性は保持されるので、振動板の振動特性に影響を与えることはない。
【００４９】
ここで例えば、下電極膜６０の上に種チタン層６４を形成した後にパターニングしてから１層目の圧電体膜７２を形成する場合、フォト工程・イオンミリング・アッシングして下電極膜６０をパターニングするために種チタン層６４が変質してしまい、変質した種チタン層６４上に１層目の圧電体膜７２を形成しても当該圧電体膜７２の結晶性が良好なものではなくなり、１層目の圧電体膜７２の上に形成される他の圧電体膜７２も、１層目の圧電体膜７２の結晶状態に影響して結晶成長するため、良好な結晶性を有する圧電体膜７２が形成されない。
【００５０】
それに比べ、１層目の圧電体膜７２を形成した後に下電極膜６０と同時にパターニングすれば、１層目の圧電体膜７２は種チタン層６４に比べて２層目以降の圧電体膜７２を良好に結晶成長させる種（シード）としても性質が強く、たとえパターニングで表層に極薄い変質層が形成されていても２層目以降の圧電体膜７２の結晶成長に大きな影響を与えない。
【００５１】
そして、パターニング後、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（ｄ）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、ゾルの１回あたりの膜厚が０．１μｍ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１．１μｍ程度となる。
【００５２】
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層目以降の圧電体前駆体膜７１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。
【００５３】
そして、圧電体層７０を形成した後は、図５（ａ）に示すように、例えば、イリジウムからなる上電極膜８０を流路形成基板１０の全面に形成した後、図５（ｂ）に示すように、圧電体層７０及び上電極膜８０を、ドライエッチングにより各圧力発生室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。このパターニングに用いられるドライエッチングとしては、上述したように、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）やイオンミリングなどが挙げられるが、反応性イオンエッチングが好ましい。本実施形態では、反応性イオンエッチングにより圧電体層７０及び上電極膜８０をパターニングした。
【００５４】
ここで、ドライエッチングによる圧電体層７０及び上電極膜８０のパターニングを行なう際には、圧電体層７０及び上電極膜８０が確実にパターニングされるように圧電体層７０の下に設けられた下電極膜６０がある程度エッチングされるまでオーバーエッチングを行なう必要がある。したがって、本実施形態では下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０と共に下電極膜６０の形成されていない領域とがエッチングされることになるが、上述したように、その領域の絶縁体膜５５上には下電極膜６０よりも高いエッチング選択性を有するエッチング防止層５７が形成されているので、このオーバーエッチングによってその領域の絶縁体膜５５がエッチングされるのを防止することができる。すなわち、本実施形態では絶縁体膜５５上にエッチング防止層５７が形成されているので、圧電体層７０及び上電極膜８０をパターニングする際のオーバーエッチングにより絶縁体膜５５がエッチングされるのを防止して、絶縁体膜５５の膜厚の均一性を保持することができる。なお、このオーバーエッチングにより、下電極膜６０及びエッチング防止層５７もエッチングされることになるが、その量は僅かであり、下電極膜６０自体及びエッチング防止層５７自体の均一性は保持されるので、振動板の振動特性に影響を与えることはない。
【００５５】
次に、リード電極９０を形成する。具体的には、図５（ｃ）に示すように、流路形成基板１０の全面に亘って、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。
【００５６】
次に、図６（ａ）に示すように、パターニングされた複数の圧電素子３００を保持する保護基板用ウェハ１３０を、流路形成基板１０上に例えば接着剤３５によって接合する。なお、保護基板用ウェハ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。また、保護基板用ウェハ１３０は、例えば、数百μｍ程度の厚さを有するシリコン単結晶基板からなり、保護基板用ウェハ１３０を接合することで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。
【００５７】
次いで、図６（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚みに薄くする。
【００５８】
次に、図６（ｃ）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、図７に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０をマスク膜５２を介してＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５を形成する。
【００５９】
その後は、流路形成基板用ウェハ１１０の圧力発生室１２が開口する面側のマスク膜５２を除去し、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ１３０の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、これら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上述した構造のインクジェット式記録ヘッドが製造される。
【００６０】
このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法によれば、下電極膜６０をドライエッチングによりパターニングする際及び圧電素子３００をドライエッチングにより形成する際に、振動板を構成する絶縁体膜５５がエッチングされるのを防止して、絶縁体膜５５の膜厚の均一性を保持することができる。
【００６１】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態１を説明したが、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、上述した実施形態１では、絶縁体膜５５上の全面に亘ってエッチング防止層５７を設けたが、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、少なくとも下電極膜６０が形成されない絶縁体膜５５上にエッチング防止層５７を形成してもよい。図８（ａ）は他の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの拡大平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）に示すＡ〜Ｄにおける断面図である。
【００６２】
このようにしても、圧電素子３００をドライエッチングにより形成する際に、下電極膜６０が形成されていない領域の絶縁体膜５５がエッチングされるのを防止して、絶縁体膜５５の膜厚の均一性を保持することができる。なお、下電極膜６０が形成されていない絶縁体膜５５上にエッチング防止層５７を形成する際には、下電極膜６０の形状に応じたレジストマスク等を用いて選択的にエッチング防止層５７を形成することになるのはいうまでもない。
【００６３】
また、実施形態１では、下電極膜６０を形成する前にエッチング防止層５７を絶縁体膜５５上の全面に亘って形成したが、エッチング防止層５７を形成するタイミングはこれに限定されない。例えば、上述したように、下電極膜６０が形成されていない絶縁体膜５５上にエッチング防止層５７を形成する場合には、圧電体層７０を形成する前であればいつエッチング防止層５７を形成してもよい。なお、下電極膜６０をパターニングした後、圧電体層７０を形成する前にエッチング防止層５７を形成した場合には、下電極膜６０をパターニングする際に絶縁体膜５５の一部がエッチングされてしまうのはいうまでもない。
【００６４】
なお、上述した実施形態１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。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【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。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図７】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図。
【図８】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す拡大平面図及び断面図。
【符号の説明】
【００６６】
１０  流路形成基板、  １２  圧力発生室、  １３  連通部、  １４  インク供給路、  ２０  ノズルプレート、  ２１  ノズル開口、  ３０  保護基板、  ３１  リザーバ部、  ３２  圧電素子保持部、  ４０  コンプライアンス基板、  ５５  絶縁体膜、５７  エッチング防止層、  ６０  下電極膜、  ７０  圧電体層、  ７１  誘電体前駆体膜、  ７２  誘電体膜、  ８０  上電極膜、  ９０  リード電極、  １００  リザーバ、  １１０  流路形成基板用ウェハ、  １２０  駆動回路、  １２１  接続配線、  １３０  保護基板用ウェハ、  ２００  赤外線加熱装置、  ２０１  第１の加熱手段、  ２０２  第２の加熱手段、  ２０４  フィルタ、  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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【図７】
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【図８】
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