(57)【要約】      （修正有）【課題】圧電体層の剥離を防止することができる圧電素子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１０上に下電極膜６０を形成する工程と、下電極膜６０上に第１の圧電体膜７１ａを形成する工程と、第１の圧電体膜７１ａ上にレジスト膜を所定形状に形成すると共にこのレジスト膜をマスクとして第１の圧電体膜７１ａ及び下電極膜６０をエッチングして所定形状に形成する工程と、レジスト膜を剥離する工程と、酸素を含む酸素雰囲気中で基板を熱処理することで第１の圧電体膜７１ａ上に残存する前記レジスト膜を除去する工程と、第１の圧電体膜７１ａ上に圧電体層７０を構成する残りの圧電体膜７１ｂ、７１ｃ、７１ｄを形成する工程と、圧電体層７０上に上電極膜８０を形成する工程と、を有するようにする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に下電極膜を形成する工程と、
該下電極膜上に圧電体層を構成する複数の圧電体膜のうちの最下層である第１の圧電体膜を形成する工程と、
該第１の圧電体膜上にレジスト膜を所定形状に形成すると共にこのレジスト膜をマスクとして前記第１の圧電体膜及び前記下電極膜をエッチングして所定形状に形成する工程と、
前記レジスト膜を剥離する工程と、
酸素を含む酸素雰囲気中で前記基板を熱処理することで前記第１の圧電体膜上に残存する前記レジスト膜を除去する工程と、
前記第１の圧電体膜上に前記圧電体層を構成する残りの圧電体膜を形成する工程と、
前記圧電体層上に上電極膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする圧電素子の製造方法。
【請求項２】
前記圧電体層がチタン酸ジルコン酸鉛で形成され、前記熱処理の温度が５００℃〜７５０℃であることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項３】
前記熱処理の時間が３分〜２０分であることを特徴とする請求項２に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項４】
熱処理により前記レジスト膜を除去する工程の後に、前記第１の圧電体膜上にチタン層を１〜６ｎｍの厚さで形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の製造方法により製造された圧電素子を用いる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、圧電体層を具備する圧電素子の製造方法、及び圧電素子を具備するインクジェット式記録ヘッド等の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呈する圧電材料等の強誘電材料からなる圧電体層を２つの電極で挟んだ素子であり、圧電体層は、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。また、インクジェット式記録ヘッドとしては、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードのアクチュエータ装置を使用したものと、たわみ振動モードのアクチュエータ装置を使用したものの２種類が実用化されている。たわみ振動モードのアクチュエータを使用したものとしては、例えば、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧電体膜を形成し、この圧電体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ることによって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知られている。
【０００４】
ここで、圧電素子を構成する圧電体層としては、例えば、複数の強誘電体膜を積層することによって形成されたものがある。その製造方法としては、次のようなものがある。まず、基板上に設けられた下電極膜上に有機金属化合物のゾルを塗布して乾燥およびゲル化（脱脂）して強誘電体前駆体膜を形成し、その後、高温で熱処理して結晶化させて最下層の強誘電体膜（第１の強誘電体膜）を形成する。次に、第１の強誘電体膜及び下電極膜をエッチングすることによってこれら第１の強誘電体膜及び下電極膜を所定形状に形成する。その後、再び、有機金属化合物のゾルを塗布して乾燥及びゲル化（脱脂）する工程を少なくとも一回以上実施し、その後、高温で熱処理して結晶化させる。そして、これらの工程をさらに複数回繰り返し実施することで所定厚さの圧電体層を形成する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０１４２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されている方法で圧電体層を形成する場合、第１の強誘電体膜及び下電極膜を、第１の強誘電体膜上に形成されたレジスト膜をマスクとしてエッチングし、レジスト膜を、例えば、有機剥離液や酸素プラズマアッシング装置等を用いてレジスト膜を剥離させた後、第１の強誘電体膜上に残りの強誘電体膜を形成する。
【０００７】
このように有機剥離液等を用いてレジスト膜を剥離させた場合、レジスト膜が完全に剥離されず、第１の強誘電体膜上に染み状に残ってしまうことがある。そして、レジスト膜が残った状態で第１の強誘電体膜状に残りの強誘電体膜を形成すると、レジスト膜が除去されていなかった部分で剥離が生じてしまう虞がある。すなわち、圧電体層を構成する第１の強誘電体膜と残りの強誘電体膜との境界で圧電素子がアクチュエータ装置として駆動された際に剥離が生じてしまうという虞がある。
【０００８】
なお、このような剥離は、アクチュエータ装置に用いられる圧電素子において、同様に生じる虞がある。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑み、圧電体層の剥離を防止することができる圧電素子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目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する本発明は、基板上に下電極膜を形成する工程と、該下電極膜上に圧電体層を構成する複数の圧電体膜のうちの最下層である第１の圧電体膜を形成する工程と、該第１の圧電体膜上にレジスト膜を所定形状に形成すると共にこのレジスト膜をマスクとして前記第１の圧電体膜及び前記下電極膜をエッチングして所定形状に形成する工程と、前記レジスト膜を剥離する工程と、酸素を含む酸素雰囲気中で前記基板を熱処理することで前記第１の圧電体膜上に残存する前記レジスト膜を除去する工程と、前記第１の圧電体膜上に前記圧電体層を構成する残りの圧電体膜を形成する工程と、前記圧電体層上に上電極膜を形成する工程と、を有することを特徴とする圧電素子の製造方法にある。
かかる本発明では、熱処理を施すことで第１の圧電体膜上のレジスト膜を完全に除去することができる。これにより、第１の圧電体膜と残りの圧電体膜との境界で剥離が生じてしまうのを防止することができる。
【００１１】
ここで、前記圧電体層がチタン酸ジルコン酸鉛で形成されている場合、前記熱処理の温度が５００℃〜７５０℃であることが好ましい。これにより、第１の圧電体膜に悪影響を及ぼすことなく、レジスト膜（有機成分）を確実に酸化させて除去することができる。
【００１２】
また、上記温度で熱処理を行う場合には、前記熱処理の時間が３分〜２０分であることが好ましい。これにより、レジスト膜をより確実に除去することができる。
【００１３】
さらに、熱処理により前記レジスト膜を除去する工程の後に、前記第１の圧電体膜上にチタン層を１〜６ｎｍの厚さで形成する工程をさらに有するようにしてもよい。これにより、圧電体層の剥離を防止すると共に、圧電体層の結晶性をさらに向上することができる。
【００１４】
また、本発明は、上記のような製造方法により製造された圧電素子を用いることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。このような方法で液体噴射ヘッドを構成する圧電素子を製造することで、液滴の吐出特性を長期間に亘って良好に維持でき耐久性に優れた液体噴射ヘッド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】
【００１５】
以下に本発明を一実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの概略を示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及びＡ−Ａ’断面図であり、図３は、圧電素子の層構造を示す概略図である。図示するように、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を構成する流路形成基板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、その一方の面には二酸化シリコンからなる弾性膜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。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。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。
【００１６】
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。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。
【００１７】
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。
【００１８】
流路形成基板１０の材料として、本実施形態ではシリコン単結晶基板を用いているが、勿論これに限定されず、例えば、ガラスセラミックス、ステンレス鋼等を用いてもよい。
【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が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。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（ＳＵＳ）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、上述したように弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、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、下電極膜６０と、約１．０〜５．０μｍの圧電体層７０と、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。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。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が実質的に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】
ここで、本実施形態に係る圧電素子３００を構成する下電極膜６０は、圧力発生室１２の両端部近傍でそれぞれパターニングされ、圧力発生室１２の並設方向に沿って連続的に設けられている。また、本実施形態では、各圧力発生室１２に対向する領域の下電極膜６０の端面は、絶縁体膜５５に対して所定角度で傾斜する傾斜面となっている。
【００２２】
圧電体層７０は、圧力発生室１２毎に独立して設けられ、図３に示すように、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電材料からなる複数層の圧電体膜７１（７１ａ〜７１ｄ）で構成され、それらのうちの最下層である第１の圧電体膜７１ａは下電極膜６０上のみに設けられている。そして、この第１の圧電体膜７１ａの端面は、下電極膜６０の端面に連続する傾斜面となっている。また、この第１の圧電体膜７１ａ上に形成される第２〜４の圧電体膜７１ｂ〜７１ｄは、第１の圧電体膜７１ａ上から絶縁体膜５５上まで、第１の圧電体膜７１ａ及び下電極膜６０の傾斜した端面を覆って設けられている。そして、第１の圧電体膜７１ａと下電極膜６０とは、圧力発生室１２の長手方向に対向する領域内に形成され、また、第２〜４の圧電体膜７１ｂ〜７１ｄは、圧力発生室１２の長手方向端部に対向する領域から当該領域外にまで延設している。
【００２３】
なお、上電極膜８０は、圧電体層７０と同様に圧力発生室１２毎に独立して設けられている。そして、各上電極膜８０には、例えば、金（Ａｕ）等からなる絶縁体膜５５上まで延設されるリード電極９０がそれぞれ接続されている。
【００２４】
また流路形成基板１０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が接合されている。なお、この圧電素子保持部３１は密封されていてもよいが、密封されていなくてもよい。また保護基板３０には、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ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。さらに、保護基板３０上には、剛性が低く可撓性を有する材料で形成される封止膜４１と金属等の硬質の材料で形成される固定板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。なお、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の一方面は封止膜４１のみで封止されている。
【００２５】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、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、図示しない駆動回路からの記録信号に従い、外部配線を介して圧力発生室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。
【００２６】
以下、本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの製造方法、特に、圧電素子の形成方法について図４〜図９を参照して説明する。まず、図４（ａ）に示すように、流路形成基板１０となるシリコンウェハである流路形成基板用ウェハ１１０上に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン膜５１を全面に形成する。次いで、図４（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（ＺｒＯ２）からなる絶縁体膜５５を形成する。次いで、図４（ｃ）に示すように、例えば、少なくとも白金を含む下電極膜６０を絶縁体膜５５上に形成する。この下電極膜６０の材料としては、白金の単層、又は白金とイリジウムの積層、またはこれらの材料の合金層等が好適である。本実施形態のように、圧電体層７０としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いる場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ないことが望ましく、これらの理由から白金、イリジウム等が好適である。
【００２７】
次いで、下電極膜６０上に圧電体層７０を形成する。圧電体層７０は、上述したように複数層の圧電体膜７１ａ〜７１ｄを積層することによって形成され、本実施形態では、これらの圧電体膜７１をいわゆるゾル−ゲル法を用いて形成している。すなわち、金属有機物を溶媒に溶解・分散しゾルを塗布・乾燥しゲル化して圧電体前駆体膜７２を形成し、さらにこの圧電体前駆体膜７２を脱脂して有機成分を離脱させた後、焼成して結晶化させることで各圧電体膜７１を得ている。
【００２８】
具体的には、まず、図５（ａ）に示すように、下電極膜６０上に、チタン又は酸化チタンからなる結晶種（層）６５を、例えば、スパッタ法により形成する。次いで、図５（ｂ）に示すように、例えば、スピンコート法等の塗布法により未結晶状態の圧電体前駆体膜７２ａを所定の厚さとなるように形成する。この圧電体前駆体膜７２ａを乾燥させて溶媒を蒸発させる。圧電体前駆体膜７２ａを乾燥させる温度は、例えば、１５０℃以上２００℃以下であることが好ましく、好適には１８０℃程度である。また、乾燥させる時間は、例えば、５分以上１５分以下であることが好ましく、好適には１０分程度である。
【００２９】
そして、乾燥した圧電体前駆体膜７２ａを所定温度で脱脂する。なお、ここで言う脱脂とは、圧電体前駆体膜７２ａ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。なお、脱脂時の流路形成基板用ウェハ１１０の加熱温度は、３００℃〜５００℃程度であることが好ましい。温度が高すぎると圧電体前駆体膜７２ａの結晶化が始まってしまい、温度が低すぎると十分な脱脂が行えないためである。本実施形態では、ホットプレートによって流路形成基板用ウェハ１１０を４００℃程度に加熱して、圧電体前駆体膜７２ａの脱脂を行った。
【００３０】
このように圧電体前駆体膜７２ａの脱脂を行った後、流路形成基板用ウェハ１１０を、例えば、ＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）装置等に投入し、圧電体前駆体膜７２ａを約７００℃の高温で焼成して結晶化することにより、最下層の圧電体膜である第１の圧電体膜７１ａを形成する。
【００３１】
次に、下電極膜６０と第１の圧電体膜７１ａとを同時にパターニングする。まず図５（ｃ）に示すように、第１の圧電体膜７１ａ上にレジストを塗布し、露光及び現像することにより所定パターンのレジスト膜２００を形成する。ここで、レジストは、例えば、ネガレジストをスピンコート法等により塗布して形成し、レジスト膜２００は、その後、所定のマスクを用いて露光・現像・ベークを行うことにより形成する。勿論、ネガレジストの代わりにポジレジストを用いてもよい。なお、本実施形態では、レジスト膜２００の端面が所定角度で傾斜するように形成している。
【００３２】
そして、図６（ａ）に示すように、このようなレジスト膜２００を介して下電極膜６０及び第１の圧電体膜７１ａをイオンミリングすることによってパターニングする。このとき、これら下電極膜６０及び第１の圧電体膜７１ａは、レジスト膜２００の傾斜した端面に沿ってパターニングされ、これらの端面は、振動板に対して所定角度で傾斜する傾斜面となる。
【００３３】
次に、図６（ｂ）に示すように、第１の圧電体膜７１ａ上のレジスト膜２００を剥離させる。レジスト膜２００の剥離方法は、特に限定されないが、例えば、酸素（Ｏ２）プラズマアッシング、或いは有機剥離液による剥離等が挙げられる。
【００３４】
ここで、例えば、このように酸素プラズマアッシングや有機剥離液による剥離によりレジスト膜２００を剥離させた場合、レジスト膜２００の一部が第１の圧電体膜７１ａ上に染み状に残ってしまう場合がある。
【００３５】
このため本発明では、レジスト膜２００を剥離させた後に、第１の圧電体膜７１ａが形成された流路形成基板用ウェハ１１０を酸素雰囲気中で熱処理するようにした。これにより、第１の圧電体膜７１ａ上に残存するレジスト膜２００が酸化されて完全に除去される。この熱処理の温度は、第１の圧電体膜７１ａの焼成温度以下であることが好ましく、本実施形態のように第１の圧電体膜７１ａ（圧電体層７０）の材料がチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）である場合、５００℃〜７５０℃であることが好ましい。熱処理の時間は、熱処理の温度が低いほど長くする必要があるが、例えば、熱処理の温度を５００℃〜７５０℃とした場合には、３〜２０分程度とすることが好ましい。これにより、第１の圧電体膜７１ａに悪影響を及ぼすことなく、第１の圧電体膜７１ａ上に残っているレジスト膜２００（有機成分）を確実に酸化させて第１の圧電体膜７１ａ上から完全に除去することができる。
【００３６】
なお、この熱処理は、例えば、ＲＴＡ装置或いは拡散炉等によって行えばよい。また、酸素雰囲気とは、酸素を含む雰囲気であればよく、装置内に酸素を供給した酸素雰囲気だけでなく、勿論、大気雰囲気等であってもよい。
【００３７】
その後は、図６（ｃ）に示すように、この第１の圧電体膜７１ａ上に、スピンコート法等により圧電体前駆体膜７２ｂを所定の厚さ、具体的には、焼成後で３３０ｎｍ程度の厚さとなるように形成する。本実施形態では、３回の塗布により所望の厚さの圧電体前駆体膜７２ｂを得ている。次いで、この圧電体前駆体膜７２ｂを乾燥・脱脂後、焼成して結晶化させて圧電体膜７１ｂとする。その後、残りの圧電体膜を形成する。例えば、三度の塗布によって圧電体前駆体膜７２ｂ〜７２ｄを形成する工程と、その圧電体前駆体膜７２ｂ〜７２ｄを乾燥・脱脂後、焼成する工程とを複数回、本実施形態では、３回繰り返すことにより、残りの圧電体膜である第２〜第４の圧電体膜７１ｂ〜７１ｄを形成する。これにより、複数層の圧電体膜７１ａ〜７１ｄからなり、厚さが約１μｍの圧電体層７０が形成される（図７（ａ））。
【００３８】
上述したように、本発明では、第１の圧電体膜７１ａのパターニングに用いたレジスト膜２００を酸素プラズマアッシングによって剥離させた後、第１の圧電体膜７１ａの表面に残っているレジスト膜２００を熱処理により除去する工程を設けるようにしたので、レジスト膜２００を除去することができる。これにより、第１の圧電体膜７１ａ上に第２〜第４の圧電体膜７１ｂ〜７１ｄを良好に形成することができ、圧電体層７０の結晶性が向上する。すなわち、圧電体層７０を構成する第１〜第４の圧電体膜７１ａ〜７１ｄの結晶は、第１の圧電体膜７１ａから第４の圧電体膜７１ｄまで実質的に連続した柱状結晶となり且つ（１００）面に優先配向する。したがって、第１の圧電体膜７１ａと第２の圧電体膜７１ｂとの境界でアクチュエータ装置の動作時に剥離が生じてしまうのを防止することができる。また、圧電素子３００の変位特性が向上し、インク吐出特性に優れ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。
【００３９】
本実施形態では、第１の圧電体膜７１ａの表面を熱処理した後、この第１の圧電体膜７１ａの表面に第２の圧電体膜７１ｂを直接形成するようにしたが、熱処理後、第１の圧電体膜７１ａ及び絶縁体膜５５上に、チタン（Ｔｉ）からなるチタン層を１〜６ｎｍ程度の厚さでさらに形成し、このチタン層を介して第１の圧電体膜７１ａ上に第２の圧電体膜７１ｂを形成するようにしてもよい。
【００４０】
これにより、レジスト残りが無くなった状態でチタン層を第１の圧電体膜７１ａ及び絶縁体膜５５上に形成するので、チタン層を均一な厚みを有する状態で存在されることとなり、圧電体層７０の結晶性をさらに向上することができる。チタン層の厚みを均一に形成することは、圧電体層の配向及び柱状結晶を形成する上で重要となる。つまり、チタン層の厚みは、圧電体層の配向を決定付ける要因になるので、チタン層の厚みがばらつくことは配向を低下させることになる。また、圧電体層を構成する結晶粒はチタン層を核として成長するため、膜厚がばらつくことによって核として良好に形成されていないチタン層が存在することになり、その領域の結晶粒は所望の柱状結晶をなさない場合がある。なお、チタン層を、上記１〜６ｎｍ程度の厚みで形成する理由としては、圧電体層として（１００）面の優先配向にするためである。従って、（１００）面以外の配向を優先配向とするのであれば、このチタン層の厚みに限定されない。菱面体晶系の結晶系を備える圧電体層は、優先配向が（１００）であることが最も圧電特性が良いことが知られている。
【００４１】
なお、優先配向とは、結晶の配向方向が無秩序ではなく、特定の結晶面がほぼ一定の方向に向いている状態をいう。また、結晶が柱状の薄膜とは、略円柱体の結晶が中心軸を厚さ方向に略一致させた状態で面方向に亘って集合して薄膜を形成している状態をいう。
【００４２】
このような圧電体層７０の材料としては、本実施形態では、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いているが、これに限定されるものではない。例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）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。その組成は、圧電素子３００の特性、用途等を考慮して適宜選択すればよいが、例えば、ＰｂＴｉＯ３（ＰＴ）、ＰｂＺｒＯ３（ＰＺ）、Ｐｂ（ＺｒｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３（ＰＺＴ）、Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＭＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＺＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＮＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｉｎ１／２Ｎｂ１／２）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＩＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ１／２Ｔａ１／２）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＳＴ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ１／２Ｎｂ１／２）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＳＮ−ＰＴ）、ＢｉＳｃＯ３−ＰｂＴｉＯ３（ＢＳ−ＰＴ）、ＢｉＹｂＯ３−ＰｂＴｉＯ３（ＢＹ−ＰＴ）等が挙げられる。また、本実施形態では、圧電体層７０を構成する各圧電体膜７１を、ゾル−ゲル法によって形成したが、これに限定されず、例えば、金属アルコキシド等の有機金属化合物をアルコールに溶解し、これに加水分解抑制剤等を加えて得たコロイド溶液を被対象物上に塗布した後、これを乾燥して焼成することで成膜する、いわゆるＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法によって形成してもよい。
【００４３】
圧電体層７０を形成した後は、図７（ｂ）に示すように、例えば、イリジウム（Ｉｒ）からなる上電極膜８０を積層形成し、圧電体層７０及び上電極膜８０を各圧力発生室１２に対向する領域内にパターニングして圧電素子３００を形成する（図７（ｃ））。
【００４４】
次に、図８（ａ）に示すように、金（Ａｕ）からなる金属層９１を流路形成基板１０の全面に亘って形成後、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を介してこの金属層９１を圧電素子３００毎にパターニングすることによってリード電極９０を形成する。
【００４５】
次いで、図８（ｂ）に示すように、複数の保護基板３０が一体的に形成される保護基板用ウェハ１３０を、流路形成基板用ウェハ１１０上に接着剤３５によって接着する。ここで、保護基板用ウェハ１３０には、圧電素子保持部３１、リザーバ部３２等が予め形成されている。
【００４６】
次いで、図８（ｃ）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。次いで、図９（ａ）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９（ｂ）に示すように、この保護膜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（ウェットエッチング）して、流路形成基板用ウェハ１１０に、圧力発生室１２、インク供給路１３、連通路１４及び連通部１５を形成する。
【００４７】
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、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。
【００４８】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の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、第１の圧電体膜上の圧電体膜（第２〜第４の圧電体膜）は、それぞれ三度の塗布により圧電体前駆体膜を形成後、この圧電体前駆体膜を焼成することによって形成されているが、勿論、各圧電体膜は、一度の塗布により形成した圧電体前駆体膜をそれぞれ焼成することよって形成するようにしてもよい。また、上述の実施形態では、第１の圧電体膜及び下電極膜の端面が振動板に対して傾斜するように形成したが、勿論、振動板に対して略垂直な端面であってもよい。また、上述の実施形態では、下電極膜が並設された圧力発生室に対応する領域に亘って連続的に設けられているが、これに限定されず、例えば、下電極膜を櫛歯状に形成し、各圧力発生室に対向する領域の下電極膜が実質的に独立するようにしてもよい。
【００４９】
また、液体噴射ヘッドとしてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドを一例として説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド及び液体噴射装置全般を対象としたものである。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を挙げることができる。さらに、本発明は、液体噴射ヘッドに利用される圧電素子だけでなく、他のあらゆる装置、例えば、マイクロホン、発音体、各種振動子、発信子等に搭載される圧電素子の製造方法にも適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【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に係る圧電素子の層構造を示す概略図である。
【図４】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。
【図７】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８】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９】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】
【００５１】
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、  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  圧電体層、  ７１  圧電体膜、  ７２  圧電体前駆体膜、  ８０  上電極膜、  ９０  リード電極、  ２００  レジスト膜、  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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【図９】
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