(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に複数の電気機械変換素子が配置された電気機械変換装置の製造方法であって、
前記基板上に、第１絶縁膜を形成する工程と、
それぞれの前記電気機械変換素子に対応する複数の個別電極を前記第１絶縁膜上に部分的に形成する工程と、
前記第１絶縁膜上に複数の前記個別電極を被覆する第２絶縁膜を形成する工程と、
前記第２絶縁膜上に導電膜を形成する工程と、
前記第２絶縁膜及び前記導電膜に、それぞれの前記個別電極を露出する開口部を形成する工程と、
それぞれの前記開口部内に露出する前記個別電極上に電気機械変換膜を形成する工程と、を有し、
前記第２絶縁膜は、それぞれの前記個別電極の外縁部及び前記第１絶縁膜を被覆することを特徴とする電気機械変換装置の製造方法。
【請求項２】
基板上に複数の電気機械変換素子が配置された電気機械変換装置の製造方法であって、
前記基板上に、それぞれの前記電気機械変換素子に対応する複数の個別電極を形成する工程と、
前記基板上に複数の前記個別電極を連続的に被覆する共通電気機械変換膜を形成する工程と、
前記共通電気機械変換膜上に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜に、それぞれの前記個別電極上に形成された前記共通電気機械変換膜を露出する開口部を備えた導電膜を形成する工程と、
それぞれの前記開口部内に露出する前記共通電気機械変換膜上に電気機械変換膜を形成する工程と、を有することを特徴とする電気機械変換装置の製造方法。
【請求項３】
前記開口部内に露出するそれぞれの前記電気機械変換膜を連続的に被覆する共通電極を形成する工程を有することを特徴とする請求項１または２に記載の電気機械変換装置の製造方法。
【請求項４】
前記導電膜の表面を、前記開口部内に露出する部分よりも疎水化する工程を有し、
前記電気機械変換膜を形成する工程は、それぞれの前記開口部内に露出する部分にインクジェット法により液体を塗布して塗布膜を形成する工程、及び前記塗布膜を加熱する工程、を繰り返し、それぞれの前記塗布膜が結晶化した複数の前記電気機械変換膜を形成することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の電気機械変換装置の製造方法。
【請求項５】
前記導電膜の表面の疎水化が、チオール化合物の溶液を用いた表面処理と前記チオール化合物の自己組織化された膜の形成により行われることを特徴とする請求項４に記載の電気機械変換装置の製造方法。
【請求項６】
前記導電膜は、白金族元素、Ａｇ、Ａｕ、またはこれらの合金を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の電気機械変換装置の製造方法。
【請求項７】
それぞれの前記個別電極上にセラミック膜を形成する工程を有し、
前記セラミック膜が、チタン酸鉛またはチタン酸鉛リッチなジルコン酸チタン酸鉛から構成されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の電気機械変換装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の電気機械変換装置の製造方法を含むセンサの製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の電気機械変換装置の製造方法を含むアクチュエータの製造方法。
【請求項１０】
基板上に複数の電気機械変換素子が配置された電気機械変換装置であって、
前記基板上に形成された、第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜上に部分的に形成された、それぞれの前記電気機械変換素子に対応する複数の個別電極と、
前記第１絶縁膜上に形成された、複数の前記個別電極を被覆する第２絶縁膜と、
前記第２絶縁膜上に形成された導電膜と、
前記第２絶縁膜及び前記導電膜に形成された、それぞれの前記個別電極を露出する開口部と、
それぞれの前記開口部内に露出する前記個別電極上に形成された電気機械変換膜と、を有し、
前記第２絶縁膜は、それぞれの前記個別電極の外縁部及び前記第１絶縁膜を被覆することを特徴とする電気機械変換装置。
【請求項１１】
基板上に複数の電気機械変換素子が配置された電気機械変換装置であって、
前記基板上に形成された、それぞれの前記電気機械変換素子に対応する複数の個別電極と、
前記基板上に形成された、複数の前記個別電極を被覆する共通電気機械変換膜と、
前記共通電気機械変換膜上に形成された導電膜と、
前記導電膜に形成された、それぞれの前記個別電極上に形成された前記共通電気機械変換膜を露出する開口部と、
それぞれの前記開口部内に露出する前記共通電気機械変換膜上に形成された電気機械変換膜と、を有することを特徴とする電気機械変換装置。
【請求項１２】
前記開口部に露出するそれぞれの前記電気機械変換膜を連続的に被覆する共通電極を有することを特徴とする請求項１０または１１に記載の電気機械変換装置。
【請求項１３】
前記導電膜は、白金族元素、Ａｇ、Ａｕ、またはこれらの合金を含むことを特徴とする請求項１０乃至１２の何れか一項に記載の電気機械変換装置。
【請求項１４】
それぞれの前記個別電極上にセラミック膜を有し、
前記セラミック膜が、チタン酸鉛またはチタン酸鉛リッチなジルコン酸チタン酸鉛から構成されることを特徴とする請求項１０乃至１３の何れか一項に記載の電気機械変換装置。
【請求項１５】
請求項１０乃至１４の何れか一項に記載の電気機械変換装置の前記基板に、前記基板を貫通し、それぞれの前記電気機械変換素子の一部を露出する液室が形成され、
前記液室の前記電気機械変換膜側とは反対側に、ノズル板が接合され、
前記ノズル板には、前記液室毎にノズルが形成されたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１６】
請求項１５に記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする液体吐出ユニット。
【請求項１７】
前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留するヘッドタンク、前記液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジ、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する供給機構、前記液体吐出ヘッドの維持回復を行う維持回復機構、前記液体吐出ヘッドを主走査方向に移動させる主走査移動機構の少なくとも何れか一つと前記液体吐出ヘッドとを一体化したことを特徴とする請求項１６に記載の液体吐出ユニット。
【請求項１８】
請求項１５に記載の液体吐出ヘッド、または、請求項１６若しくは１７に記載の液体吐出ユニットを備えていることを特徴とする液体を吐出する装置。
【請求項１９】
請求項１０乃至１４の何れか一項に記載の電気機械変換装置を含むセンサ。
【請求項２０】
請求項１０乃至１４の何れか一項に記載の電気機械変換装置を含むアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械変換装置、センサ、アクチュエータ、及びそれらの製造方法、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上に複数の電気機械変換素子が配置された電気機械変換装置が知られている。それぞれの電気機械変換素子は、圧電アクチュエータ等として用いられる強誘電体膜である電気機械変換膜を備えている。
【０００３】
電気機械変換膜の形成法の一つとして、ＣＳＤ法（Chemical Solution Deposition：化学溶液堆積法、またはゾルゲル法等とも称される）が知られている。ＣＳＤ法では、例えば、下部電極上に、電気機械変換膜の前駆体溶液の塗布膜を形成し、加熱処理により結晶化させる工程を所定回数繰り返して成膜する。
【０００４】
その後、フォトリソグラフィとエッチングで、結晶化した電気機械変換膜のパターンを形成する。更に、電気機械変換膜上にスパッタ法等により導電膜を形成し、フォトリソグラフィとエッチングで上部電極のパターンを形成する。そして、下部電極、電気機械変換膜、及び上部電極を連続的に被覆する絶縁膜を形成し、フォトリソグラフィとエッチングで、絶縁膜に上部電極の一部を露出する開口部を設ける。更に、開口部内を含む絶縁膜上に、上部電極と接続する配線を形成する（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電気機械変換膜は下部電極から突起しているため、電気機械変換膜とその周辺部には段差が発生した状態である。そのため、電気機械変換膜を形成後のフォトリソグラフィとエッチングは、段差が生じた状態で行うことになり、そのため以下のような問題が生じる。
【０００６】
すなわち、フォトリソグラフィとエッチングに用いるレジストは、通常、スピンコートで塗布するが、段差が生じた状態ではレジストが部分的に断裂する問題が生じる。この問題は、厚膜レジストを用いることで解決できるが、厚膜レジストは通常高粘度であり専用の設備が必要になるため、電気機械変換装置の製造工程が煩雑化すると共に製造コストが増加する。
【０００７】
また、厚膜レジストを用いると、塗布後のベークでレジスト内部の溶媒を十分飛ばすのに長時間を要する。また、厚膜レジストを用いると、必要な露光量も増加し、その結果、露光工程の時間が長くなる。更に、現像時間については、厚膜レジストを用いることによる現像時間増加に加え、ベーク温度を上げると現像速度低下による現像時間増加も加わる。また、厚膜レジストは、その厚さに起因して除去に要する時間が長くなる。これらにより、電気機械変換装置の製造コストが増加する。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、製造コストを低減することが可能な電気機械変換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】
【０００９】
本電気機械変換装置の製造方法は、基板上に複数の電気機械変換素子が配置された電気機械変換装置の製造方法であって、前記基板上に、第１絶縁膜を形成する工程と、それぞれの前記電気機械変換素子に対応する複数の個別電極を前記第１絶縁膜上に部分的に形成する工程と、前記第１絶縁膜上に複数の前記個別電極を被覆する第２絶縁膜を形成する工程と、前記第２絶縁膜上に導電膜を形成する工程と、前記第２絶縁膜及び前記導電膜に、それぞれの前記個別電極を露出する開口部を形成する工程と、それぞれの前記開口部内に露出する前記個別電極上に電気機械変換膜を形成する工程と、を有し、前記第２絶縁膜は、それぞれの前記個別電極の外縁部及び前記第１絶縁膜を被覆することを要件とする。
【発明の効果】
【００１０】
開示の技術によれば、製造コストを低減することが可能な電気機械変換装置の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施の形態に係る電気機械変換装置を例示する平面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る電気機械変換装置を例示する断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る電気機械変換装置を構成する各層の平面図（その１）である。
【図４】第１の実施の形態に係る電気機械変換装置を構成する各層の平面図（その２）である。
【図５】第１の実施の形態に係る電気機械変換装置を構成する各層の平面図（その３）である。
【図６】第１の実施の形態に係る電気機械変換装置の製造工程を例示する図（その１）である。
【図７】第１の実施の形態に係る電気機械変換装置の製造工程で用いるレジストの形状を例示する平面図である。
【図８】第１の実施の形態に係る電気機械変換装置の製造工程を例示する図（その２）である。
【図９】第１の実施の形態の変形例に係る電気機械変換装置の製造工程を例示する図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る電気機械変換装置を例示する断面図である。
【図１１】第２の実施の形態に係る電気機械変換装置の製造工程を例示する図である。
【図１２】第３の実施の形態に係る電気機械変換装置を例示する断面図である。
【図１３】第３の実施の形態に係る電気機械変換装置の製造工程を例示する図（その１）である。
【図１４】第３の実施の形態に係る電気機械変換装置の製造工程を例示する図（その２）である。
【図１５】第４の実施の形態に係る液体吐出ヘッドを例示する断面図である。
【図１６】第５の実施の形態に係る液体を吐出する装置の一例の要部平面説明図である。
【図１７】第５の実施の形態に係る液体を吐出する装置の一例の要部側面説明図である。
【図１８】第５の実施の形態に係る液体吐出ユニットの他の例の要部平面説明図である。
【図１９】第５の実施の形態に係る液体吐出ユニットの更に他の例の正面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１３】
〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の実施の形態に係る電気機械変換装置を例示する平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＥ部の拡大図である。但し、図１（ｂ）では、第１導電膜１２、セラミック膜１３、及び電気機械変換膜１６の外縁部の位置関係を示しており、他の構成要素の図示を省略している。図２は、第１の実施の形態に係る電気機械変換装置を例示する断面図であり、図２（ａ）は図１（ａ）のＡ−Ａに沿う断面、図２（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂに沿う断面、図２（ｃ）は図１（ａ）のＣ−Ｃに沿う断面を示している。図３〜図５は、第１の実施の形態に係る電気機械変換装置を構成する各層の平面図であり、図３（ａ）は第１導電膜１２、図３（ｂ）はセラミック膜１３、図４（ａ）は第２絶縁膜１４、図４（ｂ）は第２導電膜１５、図５（ａ）は電気機械変換膜１６、図５（ｂ）は上部電極１７を示している。
【００１４】
なお、各図では、便宜上、電気機械変換装置の一部分のみ図示しており、実際にはより多数の電気機械変換素子を配置することができる。また、各図において、便宜上、縮尺は統一されていない。また、以下の説明での"上"、"下"は、図２に描いた向きでの上、下を示すものとする。
【００１５】
図１〜図５を参照するに、電気機械変換装置１は、基板１０と、第１絶縁膜１１と、第１導電膜１２と、セラミック膜１３と、第２絶縁膜１４と、第２導電膜１５と、電気機械変換膜１６と、上部電極１７とを有している。なお、第２絶縁膜１４は本発明に係る絶縁膜の代表的な一例であり、第２導電膜１５は本発明に係る導電膜の代表的な一例である。
【００１６】
電気機械変換装置１において、基板１０上には複数の電気機械変換素子Ｄが配置されている。図１（ａ）では、６個の電気機械変換素子Ｄが図示されているが、これには限定されず、電気機械変換装置１は、任意の個数の電気機械変換素子Ｄを有することができる。
【００１７】
なお、基板１０上に形成され、点線で囲んだ領域内に配された各構成要素（基板１０は含まない）が１つの電気機械変換素子Ｄを構成するが、電気機械変換素子Ｄは、少なくとも、下部電極１２ａ（後述）、電気機械変換膜１６、及び上部電極１７を有していれば機能することが可能であり、その他の構成要素は、必要に応じて設ければ良い。
【００１８】
基板１０は、各層を形成するための支持体となる部分である。基板１０としては、例えば、シリコン基板等を用いることができる。基板１０として、例えば、サファイア基板等の絶縁体基板を用いてもよい。基板１０の厚さは、例えば、２００〜６００μｍ程度とすることができる。
【００１９】
基板１０上には第１絶縁膜１１が形成されている。第１絶縁膜１１としては、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）等を用いることができる。第１絶縁膜１１の膜厚は、例えば、４００〜８００ｎｍ程度とすることができる。第１絶縁膜１１は、基板１０と第１導電膜１２とを絶縁するために設けた膜である。そのため、基板１０として絶縁体基板を用いた場合には、第１絶縁膜１１は設けなくてもよい。
【００２０】
第１絶縁膜１１上には第１導電膜１２が形成されている。第１導電膜１２は、それぞれの電気機械変換素子Ｄに対応する個別電極となる下部電極１２ａと、配線１２ｂと、下部電極端子１２ｃとが一体に形成された部分を複数個（電気機械変換膜１６の個数分）備えている。また、第１導電膜１２は、配線１２ｄと、上部電極端子１２ｅとが一体に形成された部分を１個備えている（図３の例では左端）。下部電極１２ａは第２絶縁膜１４の開口部１４ｘから露出しており、下部電極端子１２ｃ及び上部電極端子１２ｅは第２絶縁膜１４の開口部１４ｙから露出している。
【００２１】
第１導電膜１２の材料としては、例えば、二酸化チタン膜（ＴｉＯ２膜）上に白金膜（Ｐｔ膜）が形成された積層膜を用いることができる。二酸化チタン膜（ＴｉＯ２膜）の膜厚は、例えば、５０〜１５０ｎｍ程度とすることができる。白金膜（Ｐｔ膜）の膜厚は、例えば、１５０〜２５０ｎｍ程度とすることができる。二酸化チタン膜（ＴｉＯ２膜）を設けることにより、白金膜（Ｐｔ膜）と第１絶縁膜１１との密着性を向上できる。
【００２２】
第１導電膜１２の下部電極１２ａ上にはセラミック膜１３が形成されている。セラミック膜１３は、例えば、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）またはチタン酸鉛リッチなジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）から構成されることが好ましい。セラミック膜１３の膜厚は、例えば、６０〜１００ｎｍ程度とすることができる。
【００２３】
セラミック膜１３をチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）またはチタン酸鉛リッチなジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）から構成することにより、セラミック膜１３上に形成される電気機械変換膜１６について良好な結晶性を得ることができる。その結果、電気機械変換膜１６の特性が向上し、電気機械変換装置１の性能を向上させることが可能となる。但し、セラミック膜１３は、必要に応じて設ければよい。
【００２４】
セラミック膜１３上には第２絶縁膜１４が形成されている。第２絶縁膜１４としては、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を用いることができる。第２絶縁膜１４の膜厚は、例えば、０．１〜１．２μｍ程度とすることができる。第２絶縁膜１４には、セラミック膜１３の電気機械変換膜１６を形成する領域を露出する円形状の開口部１４ｘ、下部電極端子１２ｃ及び上部電極端子１２ｅを露出する矩形状の開口部１４ｙ、及び配線１２ｄを露出する矩形状の開口部１４ｚが設けられている。但し、各開口部の形状は、必要に応じて適宜変形することができる。
【００２５】
第２絶縁膜１４上の開口部１４ｘの周辺領域には第２導電膜１５が形成されている。第２導電膜１５には、開口部１４ｘに連通してセラミック膜１３を露出する開口部１５ｘが設けられている。開口部１４ｘの開口形状と開口部１５ｘの開口形状とは略同一である。開口部１４ｘ及び開口部１５ｘは、離散的に複数個設けることができる。
【００２６】
第２導電膜１５の材料としては、例えば、白金族元素、Ａｇ、Ａｕ、またはこれらの合金等を用いることができる。第２導電膜１５は、表層が白金族元素、Ａｇ、Ａｕ、またはこれらの合金等からなる積層膜としてもよい。例えば、膜厚１０ｎｍ程度の二酸化チタン膜（ＴｉＯ２膜）上に膜厚１０ｎｍ程度の白金膜（Ｐｔ膜）が形成された積層膜を用いることができる。第２導電膜１５は、後述する撥水膜の下地層となる。
【００２７】
第２絶縁膜１４の開口部１４ｘ及び第２導電膜１５の開口部１５ｘ内に露出するセラミック膜１３上には、電気機械変換膜１６が形成されている。電気機械変換膜１６は、開口部１４ｘ及び開口部１５ｘ内を充填すると共に、第２導電膜１５の表面から突起している。電気機械変換膜１６の断面形状は、例えば、凸型の曲線形状（球面形状の一部）である。電気機械変換膜１６の厚みは、例えば、開口部１４ｘ及び開口部１５ｘ内で約１μｍ、第２導電膜１５の表面から突起する最厚部で約９μｍ（合計で約１０μｍ）とすることができる。
【００２８】
なお、本実施の形態では、図１（ｂ）に示すように、外径形状を、開口部１４ｘ＝開口部１５ｘ＝電気機械変換膜１６＜セラミック膜１３＜下部電極１２ａの関係としている。しかし、セラミック膜１３と下部電極１２ａとの寸法の関係については、これに限定されず、製造工程の順番に応じ、任意に大小関係を選択することができる。
【００２９】
電気機械変換膜１６の材料としては、ＡＢＯ３型の材料を用いることができる。ＡＢＯ３型の材料とは、一般式ＡＢＯ３で記述され、Ａ＝Ｐｂ、Ｂａ、Ｓｒ  Ｂ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｎｂを主成分とする複合酸化物である。ＡＢＯ３型の材料の具体例としては、ＰＺＴやチタン酸バリウム等が挙げられる。
【００３０】
なお、ＰＺＴとはジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）とチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）の固溶体であり、ＰｂＺｒＯ３とＰｂＴｉＯ３の比率によって、ＰＺＴの特性が異なる。例えば、ＰｂＺｒＯ３とＰｂＴｉＯ３の比率が５３：４７の割合で、化学式で示すとＰｂ（Ｚｒ０．５３、Ｔｉ０．４７）Ｏ３、一般にはＰＺＴ（５３／４７）と示されるＰＺＴ等を使用することができる。
【００３１】
第２導電膜１５の表面から突起するそれぞれの電気機械変換膜１６上には、それぞれの電気機械変換膜１６を連続的に被覆する上部電極１７が形成されている。上部電極１７は、複数の電気機械変換膜１６に対しての共通電極である。上部電極１７は開口部１４ｚ内にも形成され、開口部１４ｚを介して配線１２ｄに接続され、更に上部電極端子１２ｅに接続されている。
【００３２】
上部電極端子１２ｅは第２絶縁膜１４の開口部１４ｙから露出し、外部との電気的接続が可能とされている。同様に、それぞれの電気機械変換膜１６に対応する下部電極端子１２ｃは第２絶縁膜１４の他の開口部１４ｙから露出し、外部との電気的接続が可能とされている。
【００３３】
基板１０のそれぞれの電気機械変換膜１６に対応する領域には、それぞれの電気機械変換膜１６の下層に形成された第１絶縁膜１１の下面を露出する貫通部１０ｘが設けられ、電気機械変換膜１６の振動部分を形成している。下部電極端子１２ｃと上部電極端子１２ｅとの間に電圧を印加することにより、電気機械変換膜１６を振動させることができる。また、電気機械変換膜１６の振動を、下部電極端子１２ｃと上部電極端子１２ｅとの間から電圧として検出することができる。
【００３４】
例えば、下部電極端子１２ｃと上部電極端子１２ｅとの間に電圧を印加して電気機械変換膜１６を振動させて電気機械変換膜１６の下層に位置する第１絶縁膜１１を変位させることで、電気機械変換装置１を用いたアクチュエータを実現できる。ここで、アクチュエータしては、例えば、超音波発生用アクチュエータ等を挙げることができ、それらは超音探触子やソナーに使用される。
【００３５】
また、第１絶縁膜１１の変位により電気機械変換膜１６を振動させ、下部電極端子１２ｃと上部電極端子１２ｅとの間から電圧として検出することにより、電気機械変換装置１を用いたセンサを実現できる。ここで、センサしては、例えば、角速度センサや赤外線センサ等を挙げることができる。このように、第１絶縁膜１１は振動板として機能することができる。
【００３６】
なお、電気機械変換装置１において、セラミック膜１３を設けない場合には、第２絶縁膜１４は複数の下部電極１２ａを連続的に被覆するように基板１０上に形成され、第２絶縁膜１４上の所定領域に第２導電膜１５が形成される。そして、第２絶縁膜１４の開口部１４ｘ及び第２導電膜１５の開口部１５ｘ内に下部電極１２ａが露出し、開口部１４ｘ及び開口部１５ｘ内に露出する下部電極１２ａ上に、第２導電膜１５の表面から突起する電気機械変換膜１６が形成される。
【００３７】
図６及び図８は、第１の実施の形態に係る電気機械変換装置の製造工程を例示する図であり、図２（ａ）に対応する断面を示している。また、図７は、第１の実施の形態に係る電気機械変換装置の製造工程で用いるレジストの形状を例示する平面図である。
【００３８】
まず、図６（ａ）に示す工程では、基板１０を準備し、基板１０上に第１絶縁膜１１、第１導電膜１２、セラミック膜１３を順次積層する。本実施の形態では、基板１０としてシリコン基板を用いる例を示す。第１絶縁膜１１としては、例えば、シリコン基板である基板１０を熱酸化してシリコン酸化膜を形成することができる。
【００３９】
第１導電膜１２は、例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ２）上に白金膜（Ｐｔ）を積層した積層膜とすることができる。この場合、例えば、まず、第１絶縁膜１１上にスパッタ法でチタン（Ｔｉ）を成膜（例えば、６０ｎｍ程度）した後、酸素を流した状態で急速加熱処理（ＲＴＡ：Rapid Thermal Annealing）装置等で加熱して酸化し、１００ｎｍ程度の二酸化チタン（ＴｉＯ２）を形成する。そして、その上に白金をスパッタ法により成膜（例えば、２００ｎｍ程度）する。
【００４０】
セラミック膜１３としてチタン酸鉛を用いる場合には、酢酸鉛、チタンアルコキシドを出発材料とした前駆体溶液を、第１導電膜１２上（例えば、白金膜上）にスピンコートし、ＣＳＤ（Chemical Solution Deposition）法により塗膜を形成し、その後乾燥、熱分解、結晶化を行って形成することができる。
【００４１】
次に、図６（ｂ）に示す工程では、セラミック膜１３を所望の形状（図３（ｂ）に示す形状）にパターニングする。具体的には、例えば、セラミック膜１３上にフォトリソグラフィにより所定形状のレジスト５００を形成する。そして、レジスト５００から露出するセラミック膜１３をエッチングで除去し、セラミック膜１３を所望の形状にパターニングする。エッチングは、例えば、フッ硝酸を使用したウェットエッチングで行うことができる。その後、レジスト５００を除去する。
【００４２】
次に、図６（ｃ）に示す工程では、第１導電膜１２を所望の形状（図３（ａ）に示す形状）にパターニングし、下部電極１２ａ、配線１２ｂ、下部電極端子１２ｃ、配線１２ｄ、及び上部電極端子１２ｅを形成する。
【００４３】
具体的には、例えば、第１導電膜１２上にフォトリソグラフィにより所定形状のレジスト５１０を形成する。そして、レジスト５１０から露出する第１導電膜１２をエッチングで除去し、第１導電膜１２を所望の形状にパターニングする。エッチングは、例えば、ＩＣＰ（Inductive Coupling Plasma）をプラズマ源とするドライエッチャーにより塩素ガスを用いて行うことができる。その後、レジスト５１０を除去する。
【００４４】
次に、図６（ｄ）に示す工程では、下部電極１２ａ、配線１２ｂ、下部電極端子１２ｃ、配線１２ｄ、及び上部電極端子１２ｅを連続的に被覆する第２絶縁膜１４を形成し、更に第２絶縁膜１４上に第２導電膜１５を形成する。
【００４５】
第２絶縁膜１４としてシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を用いる場合には、常圧ＣＶＤ法・減圧ＣＶＤ法・プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により１μｍ程度のシリコン酸化膜を成膜できる。また、第２導電膜１５として二酸化チタン膜（ＴｉＯ２膜）上に白金膜（Ｐｔ膜）が形成された積層膜を用いる場合には、第１導電膜１２と同様な方法で成膜できる。この場合、二酸化チタン膜（ＴｉＯ２膜）及び白金膜（Ｐｔ膜）の厚みは、それぞれ１０ｎｍ程度とすることができる。
【００４６】
次に、図６（ｅ）に示す工程では、第２導電膜１５を所望の形状（図４（ｂ）に示す形状に開口部１５ｘを形成する前の状態）にパターニングする。具体的には、例えば、第２導電膜１５上にフォトリソグラフィにより図７（ａ）に示す平面形状のレジスト５２０を形成する。そして、レジスト５２０から露出する第２導電膜１５をエッチングで除去し、第２導電膜１５を所望の形状にパターニングする。エッチングは、例えば、ＩＣＰをプラズマ源とするドライエッチャーにより塩素ガスを用いて行うことができる。その後、レジスト５２０を除去する。
【００４７】
次に、図６（ｆ）に示す工程では、再度、第２導電膜１５を所望の形状（図４（ｂ）に示す形状）にパターニングする。具体的には、例えば、第２導電膜１５上にフォトリソグラフィにより図７（ｂ）に示す形状のレジスト５３０を形成する。そして、レジスト５３０から露出する第２導電膜１５をエッチングで除去し、第２導電膜１５を所望の形状にパターニングする。エッチングは、例えば、ＩＣＰをプラズマ源とするドライエッチャーにより塩素ガスを用いて行うことができる。ここでは、レジスト５３０を除去しない。
【００４８】
次に、図８（ａ）に示す工程では、第２絶縁膜１４を所望の形状（図４（ａ）に示す形状）にパターニングする。具体的には、例えば、レジスト５３０から露出する第２絶縁膜１４をエッチングで除去し、第２絶縁膜１４を所望の形状にパターニングする。エッチングは、例えば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置にて、ＣＨＦとＣＨＦ３との混合ガスを用いて行うことができる。図６（ｆ）に示す工程で第２絶縁膜１４の厚さの異なる部分ができているが、第２絶縁膜１４のエッチングでは下層との選択比が十分にあるので、特に問題はない。
【００４９】
なお、これ以前の工程でも同様であるが、図６（ｆ）に示す工程及び図８（ａ）に示す工程で使用するレジストの厚さは、加工面の段差を埋めると共に、エッチングに対し十分な耐性が得られる厚さとすれば十分である。この２つの工程については、使用するレジストの厚さは２．５μｍ程度の厚さに形成すれば十分である。
【００５０】
下地の段差は、例えば、第１導電膜１２の厚さを約３００ｎｍ、セラミック膜１３の厚さを約８０ｎｍとしたとき、オーバーエッチング時の下地の削れに起因したもので、合わせて５００ｎｍ程度である。また、エッチング時のレジストの膜減り量については、第２導電膜１５として二酸化チタン膜上に白金膜が形成された積層膜（各膜厚１０ｎｍ）を用いたときには、エッチング時には、被エッチング物の厚さが薄いことから、レジストの膜減り量も僅かである。
【００５１】
また、第２絶縁膜１４を厚さ1μｍのシリコン酸化膜とした場合には、装置・条件にも依存するが、レジストに対する選択比が少なくとも１．５程度は得られるので、レジストの膜減り量はオーバーエッチングを含めても７００〜８００ｎｍ程度を見込んでおけば十分である。
【００５２】
これらより、使用するレジスト厚は段差の大きさとエッチングでの膜減り量に十分な余裕を加え２．５μｍ程度とすることが好ましい。この厚さのレジストは通常のＭＥＭＳプロセス等で使用されているものであり、生産性に問題はない。
【００５３】
また、加工精度については、使用する装置・条件に大きく依存するが、ＭＥＭＥＳプロセス等で一般的に用いられている比較的安価な装置を使用しても、エッチング精度込みで±１．０μｍ程度の精度が得られる。高精度の装置を用いれば、更なる高精度加工が可能である。
【００５４】
次に、図８（ｂ）に示す工程では、第２導電膜１５上に撥水膜１００を形成する。撥水膜１００は、アルカンチオールが特定金属上に自己配列する現象を利用した自己組織化単分子膜（Self-assembled monolayer膜）である。撥水膜１００を形成するには、まず、前処理（酸洗浄）として第２導電膜１５の表面処理（表面清浄化）を行う。そして、アルカンチオールの有機溶媒（アルコール、アセトン、トルエン等）希釈液を第２導電膜１５上を含む全面にスピンコートする。なお、疎水性を強固なものにするため、希釈液としてフッ素を含む液を使用することが望ましい。
【００５５】
次に、有機溶媒（アルコール、アセトン、トルエン等）によるメガソニック洗浄を行い、第２導電膜１５上以外に形成された余分な撥水膜を除去する。これにより、第２導電膜１５の表面に撥水膜１００が形成され、第２導電膜１５の表面が疎水化される。一方、セラミック膜１３及び第２絶縁膜１４には撥水膜１００は形成されず、親水性部位（親ＣＳＤ液部）として維持される。
【００５６】
このように、チオール化合物の溶液を用いた表面処理とチオール化合物の自己組織化された膜の形成により第２導電膜１５の表面の疎水化することができる。これにより、薄い電気機械変換膜を繰り返し積層して厚膜化する場合においても、各積層工程における撥水膜１００のパターニングをマスクレスで行えるので、クラックのない厚い電気機械変換膜１６を低い製造コストで作製できる。
【００５７】
次に、図８（ｃ）に示す工程では、それぞれの開口部１４ｘ及び１５ｘ内に露出するセラミック膜１３上に、第２導電膜１５の表面から突起する電気機械変換膜１６を形成する。具体的には、まず、液体吐出ヘッド２００を搭載した液体吐出装置を用いたインクジェット法により、第２絶縁膜１４の開口部１４ｘ及び第２導電膜１５の開口部１５ｘ内に露出するセラミック膜１３上に、電気機械変換膜１６の前駆体溶液（ＣＳＤ液）を選択的に塗布して塗布膜を形成する。電気機械変換膜１６としてＰＺＴを用いる場合、前駆体溶液は、例えば、出発材料である酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド、及びチタンアルコキシド化合物を共通溶媒であるメトキシエタノールに溶解させて合成することができる。
【００５８】
液体吐出装置の液体吐出ヘッド２００が基板１０の上を移動（または、液体吐出ヘッド２００の下を基板１０が移動）する間、液体吐出ヘッド２００と基板１０との相対位置が所定の位置にあるときのみ前駆体溶液を液体２１０として吐出することで、所望の部分にのみ前駆体溶液を選択的に塗布して塗布膜を形成することができる。
【００５９】
なお、前駆体溶液を塗布される側の基板１０の表面の濡れ性制御を行わない場合、液体２１０の着弾位置のバラツキ、濡れ広がり状態のバラツキに起因し前駆体溶液の塗布パターンの形状がばらつく場合がある。それを防止するため、本実施の形態では、図８（ｂ）に示す工程で、事前に前駆体溶液を塗布する部分の表面は親水性に、その外周の表面は疎水性としている。このような表面状態の基板１０に液体２１０を塗布すると、液体２１０の着弾位置に多少のバラツキがあったとしても、親水性領域全体に前駆体溶液が塗布されると同時に疎水性領域には前駆体溶液が全く塗布されない状態とすることができる。
【００６０】
次に、塗布膜を加熱して、乾燥・熱分解・結晶化する。このとき、撥水膜１００は消滅する。前駆体溶液の塗布量を調整することにより、結晶化された膜が１００ｎｍ程度となるようにする。１回に形成する膜厚を厚くするほど生産性は向上するが、厚くすると形成された膜にクラックが発生するため、本実施の形態では結晶化された膜が１００ｎｍ程度の厚みとなるようにする。
【００６１】
更に、第２導電膜１５上への撥水膜１００の形成、前駆体溶液の選択塗布、塗布膜の加熱による乾燥・熱分解・結晶化の工程を、所望の厚さの電気機械変換膜１６が得られるまで繰り返す。例えば、上記工程を１００回程度繰り返すことで、約１０μｍ厚の電気機械変換膜１６を形成することができる。なお、電気機械変換膜１６の厚さに高い精度が要求される場合、途中で厚さを測定し、その結果を元に追加で積層する工程の回数を調整しても良い。
【００６２】
この方法によれば、前駆体溶液が塗布される領域の平面的な形状や精度は、電気機械変換膜１６が形成される第２絶縁膜１４の開口部１４ｘ及び第２導電膜１５の開口部１５ｘの形状や精度で決まる。第２絶縁膜１４及び第２導電膜１５の加工精度は±１．０μｍ程度であるため、前駆体溶液の平面的な塗布精度（更には電気機械変換膜１６の加工精度）も±１．０μｍ程度のものが得られる。
【００６３】
更に、塗布された前駆体溶液の表面の立体形状は液の表面張力により一義的に決まる。本実施の形態では、電気機械変換膜１６の平面形状を円形としたので、電気機械変換膜１６の上側表面は球面形状の一部となる。よって、前駆体溶液の塗布形状（更には電気機械変換膜１６の形状）としては、立体形状も含め高精度のものが得られる。
【００６４】
次に、図８（ｄ）に示す工程では、第２導電膜１５の表面から突起するそれぞれの電気機械変換膜１６を連続的に被覆する上部電極１７を形成する。具体的には、メタルマスク等の固体マスク５４０を使用し、スパッタ法等により、固体マスク５４０の開口部にのみ上部電極１７を成膜する。上部電極１７は、例えば、クロム膜（Ｃｒ）上に金膜（Ａｕ）を積層した積層膜を蒸着で形成することができる。この場合、例えば、クロム膜の膜厚は５０ｎｍ程度、金膜の膜厚は２００ｎｍ程度とすることができる。
【００６５】
上部電極１７のパターンは、上部電極端子１２ｅを除く、概ね素子全体を覆うものとすることができるため、パターンの要求精度は高くない。具体的には、電気機械変換膜１６の全面と開口部１４ｚの部分覆うと共に、上部電極端子１２ｅ上に成膜されなければ十分で、この幅の余裕を確保すれば、マスクデポであってもパターン精度の問題はない。なお、マスクデポとは、マスクを用いて所定領域を被覆し、スパッタ法等により、マスクに被覆されていない領域のみに成膜する方法である。
【００６６】
図８（ｄ）に示す工程の後、基板１０の電気機械変換膜１６の形成側とは反対面側からエッチングを行い、電気機械変換膜１６の振動部分となる基板１０の貫通部１０ｘを形成する。貫通部１０ｘは、例えば、ＩＣＰをプラズマ源とするディープシリコンエッチャーを用いたドライエッチングにより、容易に行うことができる。
【００６７】
以上の工程では、電気機械変換膜１６を形成する領域の第２絶縁膜１４及び第２導電膜１５に先に開口部１４ｘ及び１５ｘを設けておき、その後、開口部１４ｘ及び１５ｘを充填すると共に第２導電膜１５の表面から突起する電気機械変換膜１６を形成する。そのため、従来のように、電気機械変換膜形成後に、段差を有する電気機械変換膜上にフォトリソグラフィとエッチングにより絶縁膜を形成する工程が不要となる。つまり、厚膜レジストを用いる工程がないため、背景技術で説明した厚膜レジストを用いることで生じる諸問題を解決でき、電気機械変換装置１の製造コストを低減することが可能となる。なお、本明細書で言う厚膜レジストとは、塗布後の膜厚が１０μｍ以上のレジストを指す。また、この厚みのレジスト膜をスピンコートで形成する場合、粘度が４００ｍＰａ以上のレジストを使用することが多い。
【００６８】
又、下部電極１２ａを個別電極とし、上部電極１７を共通電極とすることにより、上部電極１７のパターニングが不要となるため（厚膜レジストを用いたパターニング工程が不要となるため）、上記と同様に電気機械変換装置１の製造コストを低減することが可能となる。
【００６９】
また、第２絶縁膜１４の開口部１４ｘ及び第２導電膜１５の開口部１５ｘの加工精度が良好（例えば、±１．０μｍ程度）であるため、高精度の電気機械変換膜１６を形成できる。また、電気機械変換膜形成後のフォトリソグラフィとエッチングプロセスを不要したことにより、段差の発生を気にすることなく、電気機械変換膜１６の膜厚を厚くできるため、高出力の電気機械変換膜１６を形成できる。すなわち、高精度及び高出力の電気機械変換膜１６を備えた電気機械変換装置１を実現できる。
【００７０】
〈第１の実施の形態の変形例〉
第１の実施の形態の変形例では、第１の実施の形態の製造工程の一部を変更する例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【００７１】
第１の実施の形態で説明した製造方法における図８（ｄ）に示す工程のマスクデポに代えて、図９に示す工程のリフトオフにより上部電極１７を形成することもできる。
【００７２】
具体的には、図９（ａ）に示す工程では、図８（ｃ）の工程を終了した構造体上に、平坦な基板で２μｍ程度塗布される条件でフォトレジスト５５０をスピンコートする。電気機械変換膜１６と周囲との段差が大きいため、電気機械変換膜１６の上部はフォトレジストで十分被覆されないが、この部分は露光及び現像で除去される部分なので被覆されなくても何ら問題はない。また、段差に起因してフォトレジスト５５０の厚さムラが生じ、その影響でパターンの精度が低下するが、所望のパターンの要求精度が低いため、問題にならない。
【００７３】
次に、図９（ｂ）に示す工程では、図９（ａ）に示す工程で塗布したフォトレジスト５５０を露光及び現像してレジストパターン５５０ａを形成した後、レジストパターン５５０ａ上を含む上面全体に上部電極１７を成膜する。なお、レジストパターン５５０ａは、最終的に上部電極１７を除去したい部分に形成する。上部電極１７の材料や厚さは、例えば、図８（ｄ）に示す工程と同様とすることができる。
【００７４】
次に、図９（ｃ）に示す工程では、図９（ｂ）に示すレジストパターン５５０ａを剥離液で剥離する。同時にレジストパターン５５０ａ上に成膜された上部電極１７の膜がリフトオフされる。その後、基板１０の電気機械変換膜１６の形成側とは反対面側からエッチングを行い、電気機械変換膜１６の振動部分となる基板１０の貫通部１０ｘを形成することで、電気機械変換装置１を作製することができる。
【００７５】
このように、リフトオフにより上部電極１７を形成した場合も、背景技術で説明した厚膜レジストを用いることで生じる諸問題を解決でき、電気機械変換装置１の製造コストを低減することが可能となる。
【００７６】
〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、パッシベーション膜２１及びバンプ２２を形成した電気機械変換装置２の例を示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【００７７】
図１０は、第２の実施の形態に係る電気機械変換装置を例示する断面図であり、図１（ａ）のＡ−Ａに沿う断面に対応する断面を示している。図１０を参照するに、第２の実施の形態に係る電気機械変換装置２は、パッシベーション膜２１及びバンプ２２が形成された点が電気機械変換装置１（図２等参照）と相違する。
【００７８】
パッシベーション膜２１は、バンプ２２の上面を除き、電気機械変換装置２の上面側全体を覆うように形成されている。パッシベーション膜２１としては、例えば、窒化シリコン膜を用いることができる。パッシベーション膜２１の膜厚は、例えば、１μｍ程度とすることができる。バンプ２２としては、例えば、金のスタッドバンプを用いることができる。
【００７９】
図１１は、第２の実施の形態に係る電気機械変換装置の製造工程を例示する図であり、図１０に対応する断面を示している。まず、第１の実施の形態で図６〜図８を参照して説明した全工程を実行後、図１１（ａ）に示す工程では、下部電極端子１２ｃ及び上部電極端子１２ｅにバンプ２２を形成する。バンプ２２として金のスタッドバンプを形成する場合には、例えば、金ワイヤを加熱して金ボールを形成し、超音波アシストにより金ボールを下部電極端子１２ｃ及び上部電極端子１２ｅに接合し、金ワイヤを切断すればよい。
【００８０】
次に、図１１（ｂ）に示す工程では、図１１（ａ）に示す構造体の上面側全体を覆うようにパッシベーション膜２１を形成する。パッシベーション膜２１は、例えば、プラズマＣＶＤ法で膜厚１μｍ程度の窒化シリコン膜を成膜することができる。
【００８１】
図１１（ｂ）に示す工程の後、バンプ２２の頭の部分をレベリング装置にて潰す。このとき、同時にバンプ２２の上面を被覆するパッシベーション膜２１が破壊・除去され、図１０に示すように、バンプ２２の上面がパッシベーション膜２１から露出する。なお、バンプ２２の上面にパッシベーション膜２１の破片等が部分的に残っていても、電気的な接続ができる程度であれば問題はない。
【００８２】
このように、下部電極端子及び上部電極端子にバンプを形成したり、電気機械変換膜上にパッシベーション膜を形成したりしてもよい。
【００８３】
〈第３の実施の形態〉
第３の実施の形態では、第２絶縁膜１４に代えて共通電気機械変換膜３１を用いた電気機械変換装置３の例を示す。なお、第３の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【００８４】
図１２は、第３の実施の形態に係る電気機械変換装置を例示する断面図であり、図１（ａ）のＡ−Ａに沿う断面に対応する断面を示している。図１２を参照するに、第３の実施の形態に係る電気機械変換装置３は、第２絶縁膜１４が共通電気機械変換膜３１に置換された点が電気機械変換装置１（図２等参照）と相違する。共通電気機械変換膜３１は、基板１０上に形成され複数の下部電極１２ａ及びセラミック膜１３を連続的に被覆する膜である。
【００８５】
共通電気機械変換膜３１の材料としては、例えば、電気機械変換膜１６と同様の材料を用いることができる。共通電気機械変換膜３１の膜厚は、例えば、２μｍ程度とすることができる。例えば、電気機械変換膜１６の最厚部の膜厚が８μｍ程度であれば、電気機械変換膜１６と共通電気機械変換膜３１との合計の厚さ（最厚部の膜厚）が１０μｍ程度となる。共通電気機械変換膜３１と電気機械変換膜１６との積層部分が振動に寄与する。
【００８６】
共通電気機械変換膜３１には、第２絶縁膜１４の開口部１４ｘに相当する開口部は設けられていなく、第２絶縁膜１４の開口部１４ｘに相当する部分にも共通電気機械変換膜３１が連続的に形成されている。共通電気機械変換膜３１には、第２絶縁膜１４の開口部１４ｙに相当する開口部３１ｙが設けられており、開口部３１ｙ内には下部電極端子１２ｃが露出している。なお、図１２の断面には現れないが、共通電気機械変換膜３１においては、図２（ｃ）に相当する開口部３１ｙ内には上部電極端子１２ｅが露出している。また、図１２の断面には現れないが、共通電気機械変換膜３１には、第２絶縁膜１４の開口部１４ｚに相当する開口部が設けられており、開口部内に配線１２ｄが露出している。
【００８７】
共通電気機械変換膜３１上には第２導電膜１５が形成され、第２導電膜１５には、それぞれの下部電極１２ａ上に形成された共通電気機械変換膜３１を露出する開口部１５ｘが設けられている。開口部１５ｘの平面形状は、下部電極１２ａの平面形状よりも小さく形成されている。第２導電膜１５のそれぞれの開口部１５ｘ内に露出する共通電気機械変換膜３１上には、第２導電膜１５の表面から突起する電気機械変換膜１６が形成されている。
【００８８】
図１３は、第３の実施の形態に係る電気機械変換装置の製造工程を例示する図であり、図１２に対応する断面を示している。まず、図１３（ａ）に示す工程では、基板１０上に第１絶縁膜１１及び第１導電膜１２を順次積層し、第１導電膜１２を図３（ａ）のようにパターニング後、上面の全体にセラミック膜１３を積層する。そして、セラミック膜１３を所望の形状にパターニングする。なお、セラミック膜１３のパターン形状が第１の実施の形態とは異なるが、これは本質的ではなく、第１の実施の形態と同様にしても良い。また、セラミック膜１３は、必要に応じて設ければよい。
【００８９】
次に、図１３（ｂ）に示す工程では、複数の下部電極１２ａを連続的に被覆する共通電気機械変換膜３１を形成し、更に、共通電気機械変換膜３１上に第２導電膜１５を形成する。共通電気機械変換膜３１は、図１３（ａ）に示す構造体上に、電気機械変換膜１６と同様に前駆体溶液をスピンコートし、その後乾燥、熱分解、結晶化を行って形成することができる。共通電気機械変換膜３１は、例えば、１層１００ｎｍずつ形成し、同様の工程を２０回繰り返して約２μｍに厚膜化する。第２導電膜１５の成膜方法は、第１の実施の形態と同様である。
【００９０】
次に、図１３（ｃ）に示す工程では、第１の実施の形態の図６（ｆ）の工程と同様にして、第２導電膜１５を所望の形状（図４（ｂ）に示す形状）にパターニングする。但し、第１の実施の形態の図６（ｅ）に相当する工程は設けず、１つの工程で第２導電膜１５を所望の形状（図４（ｂ）に示す形状）にパターニングする。エッチングは、第１の実施の形態と同様、ＩＣＰをプラズマ源とするドライエッチャーにて加工することができる。また、ここでは第２導電膜１５をエッチングするのみなので、マスクとして１μｍ程度の厚さのレジストを使用する。そのため、第１の実施の形態よりも更に高精度の加工が可能となる。この工程により、第２導電膜１５に、それぞれの下部電極１２ａ上に形成された共通電気機械変換膜３１を露出する開口部１５ｘが形成される。なお、開口部１５ｘの平面形状は、下部電極１２ａの平面形状よりも小さく形成される。
【００９１】
次に、図１３（ｄ）に示す工程では、フォトリソグラフィ及びエッチングにより、共通電気機械変換膜３１に第２絶縁膜１４の開口部１４ｙに相当する開口部３１ｙを形成し、開口部３１ｙ内に下部電極端子１２ｃ及び上部電極端子１２ｅを露出させる。また、共通電気機械変換膜３１に第２絶縁膜１４の開口部１４ｚに相当する開口部を形成し、開口部内に配線１２ｄを露出させる。共通電気機械変換膜３１に形成する各開口部は、電気的接続が取れればよく、開口部のパターンサイズが大きく、高い精度も要求されないので、フッ硝酸系のエッチャントを用いたウェットエッチングにより形成することができる。
【００９２】
次に、図１４（ａ）に示す工程では、それぞれの開口部１５ｘ内に露出する共通電気機械変換膜３１上に、第２導電膜１５の表面から突起する個別の電気機械変換膜１６を形成する。具体的には、まず、第１の実施の形態と同様に第２導電膜１５上に撥水膜１００を形成後、液体吐出ヘッド２００を搭載した液体吐出装置を用いたインクジェット法により、開口部１５ｘ内に露出する共通電気機械変換膜３１上に、電気機械変換膜１６の前駆体溶液を選択的に塗布して塗布膜を形成する。
【００９３】
次に、塗布膜を加熱して、乾燥・熱分解・結晶化する。このとき、撥水膜１００は消滅する。前駆体溶液の塗布量を調整することにより、結晶化された膜が１００ｎｍ程度となるようにする。１回に形成する膜厚を厚くするほど生産性は向上するが、厚くすると形成された膜にクラックが発生するため、本実施の形態では結晶化された膜が１００ｎｍ程度の厚みとなるようにする。
【００９４】
更に、第２導電膜１５上への撥水膜１００の形成、前駆体溶液の選択塗布、塗布膜の加熱による乾燥・熱分解・結晶化の工程を、所望の厚さの電気機械変換膜１６が得られるまで繰り返す。例えば、上記工程を８０回程度繰り返すことで、約８μｍ厚の電気機械変換膜１６を形成することができる。なお、電気機械変換膜１６の厚さに高い精度が要求される場合、途中で厚さを測定し、その結果を元に追加で積層する工程の回数を調整しても良い。
【００９５】
次に、図１４（ｂ）に示す工程では、第２導電膜１５の表面から突起するそれぞれの電気機械変換膜１６を連続的に被覆する上部電極１７を形成する。具体的には、第１の実施の形態の図８（ｄ）に示す工程と同様にして、メタルマスク等の固体マスク５４０を使用し、スパッタ法等により、固体マスク５４０の開口部にのみ上部電極１７を成膜する。上部電極１７の材料や膜厚は、例えば、第１の実施の形態と同様とすることができる。なお、上部電極１７は、図９に示す工程と同様にして形成してもよい。
【００９６】
前述のように、共通電気機械変換膜３１の平面寸法を規定する第２導電膜１５の加工精度を第１の実施の形態より高精度にできるので、電気機械変換装置３の特性を電気機械変換装置１より更に向上することが可能となる。
【００９７】
〈第４の実施の形態〉
第４の実施の形態では、電気機械変換装置を用いた液体吐出ヘッドの例を示す。なお、第４の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【００９８】
図１５は、第４の実施の形態に係る液体吐出ヘッドを例示する断面図であり、図１（ａ）のＡ−Ａに沿う断面に対応する断面を示している。
【００９９】
図１５を参照するに、第４の実施の形態に係る液体吐出ヘッド４では、貫通部１０ｘが液室として用いられている。液室（貫通部１０ｘ）の電気機械変換膜１６側とは反対側（基板１０の裏面側）に、接着剤４１を介してノズル板４２が接合され、ノズル板４２には、液室毎にノズル４３が形成されている。なお、図１５では、液供給用流路、維持用のフレーム部材、ドライバーＩＣ、接続用ＦＰＣ等についての記述は省略されている。
【０１００】
このように、液体吐出ヘッド４は、それぞれの電気機械変換膜１６に対応して設けられた、ノズル４３と連通する液室を有している。液体吐出ヘッド４では、それぞれの電気機械変換膜１６に接続された下部電極端子１２ｃと共通電極である上部電極端子１２ｅとの間に電圧を印加することにより、電気機械変換膜１６を振動させて液室内の液体を昇圧させ、ノズル４３から吐出させることができる。
【０１０１】
高出力・高精度・低コストの電気機械変換装置１を用いることで、高吐出能力・高精度の液体吐出ヘッド４を実現することができる。
【０１０２】
〈第５の実施の形態〉
第５の実施の形態では、応用例として、液体吐出ヘッド４（図１５参照）を備えた液体を吐出する装置を例示する。
【０１０３】
まず、第５の実施の形態に係る液体を吐出する装置の一例について図１６及び図１７を参照して説明する。図１６は同装置の要部平面説明図、図１７は同装置の要部側面説明図である。
【０１０４】
この装置は、シリアル型装置であり、主走査移動機構４９３によって、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構４９３は、ガイド部材４０１、主走査モータ４０５、タイミングベルト４０８等を含む。ガイド部材４０１は、左右の側板４９１Ａ、４９１Ｂに架け渡されてキャリッジ４０３を移動可能に保持している。そして、主走査モータ４０５によって、駆動プーリ４０６と従動プーリ４０７間に架け渡したタイミングベルト４０８を介して、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動される。
【０１０５】
このキャリッジ４０３には、第４の実施の形態に係る液体吐出ヘッド４及びヘッドタンク４４１を一体にした液体吐出ユニット４４０を搭載している。液体吐出ユニット４４０の液体吐出ヘッド４は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液体を吐出する。又、液体吐出ヘッド４は、複数のノズル４３からなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。
【０１０６】
液体吐出ヘッド４の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド４に供給するための供給機構４９４により、ヘッドタンク４４１には、液体カートリッジ４５０に貯留されている液体が供給される。
【０１０７】
供給機構４９４は、液体カートリッジ４５０を装着する充填部であるカートリッジホルダ４５１、チューブ４５６、送液ポンプを含む送液ユニット４５２等で構成される。液体カートリッジ４５０はカートリッジホルダ４５１に着脱可能に装着される。ヘッドタンク４４１には、チューブ４５６を介して送液ユニット４５２によって、液体カートリッジ４５０から液体が送液される。
【０１０８】
この装置は、用紙４１０を搬送するための搬送機構４９５を備えている。搬送機構４９５は、搬送手段である搬送ベルト４１２、搬送ベルト４１２を駆動するための副走査モータ４１６を含む。
【０１０９】
搬送ベルト４１２は用紙４１０を吸着して液体吐出ヘッド４に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト４１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４１３と、テンションローラ４１４との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、或いは、エアー吸引等で行うことができる。
【０１１０】
そして、搬送ベルト４１２は、副走査モータ４１６によってタイミングベルト４１７及びタイミングプーリ４１８を介して搬送ローラ４１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。
【０１１１】
更に、キャリッジ４０３の主走査方向の一方側には搬送ベルト４１２の側方に液体吐出ヘッド４の維持回復を行う維持回復機構４２０が配置されている。
【０１１２】
維持回復機構４２０は、例えば液体吐出ヘッド４のノズル面（ノズル４３が形成された面）をキャッピングするキャップ部材４２１、ノズル面を払拭するワイパ部材４２２等で構成されている。
【０１１３】
主走査移動機構４９３、供給機構４９４、維持回復機構４２０、搬送機構４９５は、側板４９１Ａ，４９１Ｂ、背板４９１Ｃを含む筐体に取り付けられている。
【０１１４】
このように構成したこの装置においては、用紙４１０が搬送ベルト４１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト４１２の周回移動によって用紙４１０が副走査方向に搬送される。
【０１１５】
そこで、キャリッジ４０３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド４を駆動することにより、停止している用紙４１０に液体を吐出して画像を形成する。
【０１１６】
このように、この装置では、第４の実施の形態に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高画質画像を安定して形成することができる。
【０１１７】
次に、第５の実施の形態に係る液体吐出ユニットの他の例について図１８を参照して説明する。図１８は同ユニットの要部平面説明図である。
【０１１８】
この液体吐出ユニットは、前記液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板４９１Ａ、４９１Ｂ及び背板４９１Ｃで構成される筐体部分と、主走査移動機構４９３と、キャリッジ４０３と、液体吐出ヘッド４で構成されている。
【０１１９】
なお、この液体吐出ユニットの例えば側板４９１Ｂに、前述した維持回復機構４２０、及び供給機構４９４の少なくとも何れかを更に取り付けた液体吐出ユニットを構成することもできる。
【０１２０】
次に、第５の実施の形態に係る液体吐出ユニットの更に他の例について図１９を参照して説明する。図１９は同ユニットの正面説明図である。
【０１２１】
この液体吐出ユニットは、流路部品４４４が取り付けられた液体吐出ヘッド４と、流路部品４４４に接続されたチューブ４５６で構成されている。
【０１２２】
なお、流路部品４４４はカバー４４２の内部に配置されている。流路部品４４４に代えてヘッドタンク４４１を含むこともできる。又、流路部品４４４の上部には液体吐出ヘッド４と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。
【０１２３】
本願において、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドまたは液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。
【０１２４】
この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置等も含むことができる。
【０１２５】
例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。
【０１２６】
又、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。
上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するもの等を意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布等の被記録媒体、電子基板、圧電素子等の電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セル等の媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。
【０１２７】
上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等液体が一時的でも付着可能であればよい。
【０１２８】
又、「液体」は、インク、処理液、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、結着剤、造形液、または、アミノ酸、たんぱく質、カルシウムを含む溶液及び分散液等も含まれる。
【０１２９】
又、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置等が含まれる。
【０１３０】
又、「液体を吐出する装置」としては他にも、用紙の表面を改質する等の目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置等がある。
【０１３１】
「液体吐出ユニット」とは、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体である。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたもの等が含まれる。
【０１３２】
ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合等で互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。又、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。
【０１３３】
例えば、液体吐出ユニットとして、図１７で示した液体吐出ユニット４４０のように、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。又、チューブ等で互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。
【０１３４】
又、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。
【０１３５】
又、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。又、図１８で示したように、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。
【０１３６】
又、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。
【０１３７】
又、液体吐出ユニットとして、図１９で示したように、ヘッドタンク若しくは流路部品が取り付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。
【０１３８】
主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。又、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。
【０１３９】
又、「液体吐出ヘッド」は、使用する圧力発生手段が限定されるものではない。例えば、上記実施形態で説明したような圧電アクチュエータ（積層型圧電素子を使用するものでもよい。）以外にも、発熱抵抗体等の電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータ等を使用するものでもよい。
【０１４０】
又、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等は何れも同義語とする。
【０１４１】
以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
【０１４２】
例えば、本発明に係る電気機械変換装置を備えた液体吐出ヘッドは、マイクロポンプ、超音波モータ、加速度センサ、プロジェクタ用２軸スキャナ、輸液ポンプ等の用途にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１４３】
１、２、３  電気機械変換装置
４  液体吐出ヘッド
１０  基板
１０ｘ  貫通部
１１  第１絶縁膜
１２  第１導電膜
１３  セラミック膜
１４  第２絶縁膜
１５  第２導電膜
１６  電気機械変換膜
１７  上部電極
１２ａ  下部電極
１２ｂ、１２ｄ  配線
１２ｃ  下部電極端子
１２ｅ  上部電極端子
１４ｘ、１４ｙ、１４ｚ、１５ｘ、３１ｙ  開口部
２１  パッシベーション膜
２２  バンプ
３１  共通電気機械変換膜
４１  接着剤
４２  ノズル板
４３  ノズル
１００  撥水膜
４０１  ガイド部材
４０３  キャリッジ
４０５  主走査モータ
４０６  駆動プーリ
４０７  従動プーリ
４０８  タイミングベルト
４１０  用紙
４１２  搬送ベルト
４１３  搬送ローラ
４１４  テンションローラ
４１６  副走査モータ
４１７  タイミングベルト
４１８  タイミングプーリ
４２０  維持回復機構
４２１  キャップ部材
４２２  ワイパ部材
４４０  液体吐出ユニット
４４１  ヘッドタンク
４４２  カバー
４４３  コネクタ
４４４  流路部品
４５０  液体カートリッジ
４５１  カートリッジホルダ
４５２  送液ユニット
４５６  チューブ
４９１Ａ、４９１Ｂ  側板
４９１Ｃ  背板
４９３  主走査移動機構
４９４  供給機構
４９５  搬送機構
Ｄ  電気機械変換素子
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１４４】
【特許文献１】特開２０１２−１２１２６２号公報
【図１】
0006720669.tif 000002
【図２】
0006720669.tif 000003
【図３】
0006720669.tif 000004
【図４】
0006720669.tif 000005
【図５】
0006720669.tif 000006
【図６】
0006720669.tif 000007
【図７】
0006720669.tif 000008
【図８】
0006720669.tif 000009
【図９】
0006720669.tif 000010
【図１０】
0006720669.tif 000011
【図１１】
0006720669.tif 000012
【図１２】
0006720669.tif 000013
【図１３】
0006720669.tif 000014
【図１４】
0006720669.tif 000015
【図１５】
0006720669.tif 000016
【図１６】
0006720669.tif 000017
【図１７】
0006720669.tif 000018
【図１８】
0006720669.tif 000019
【図１９】
0006720669.tif 000020