(57)【要約】【課題】  圧電体層の電気特性を均一化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】  基板上に下電極を形成する下電極形成工程後に、下電極上に圧電材料を塗布して圧電体前駆体膜を形成する塗布工程と、圧電体前駆体膜が形成された基板を拡散炉に挿入して圧電体前駆体膜を焼成する焼成工程とを少なくとも含んで圧電体層を形成する圧電体層形成工程を有し、焼成工程では、圧電体前駆体膜７１側の面とは反対側の裏面から加熱されるように基板１１０を配置すると共に、基板１１０の裏面と拡散炉２００の炉壁との間に赤外線を吸収する材料からなる熱バッファ基板１２０を固定した状態で圧電体前駆体膜７１を焼成する。【選択図】      図７
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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た下電極と、該下電極上に設けられた圧電体層と、該圧電体層上に設けられた上電極とからなる圧電素子の製造方法であって、
前記基板上に前記下電極を形成する下電極形成工程後に、当該下電極上に圧電材料を塗布して圧電体前駆体膜を形成する塗布工程と、該圧電体前駆体膜が形成された基板を拡散炉に挿入して前記圧電体前駆体膜を焼成する焼成工程とを少なくとも含んで前記圧電体層を形成する圧電体層形成工程を有し、
前記焼成工程では、前記圧電体前駆体膜側の面とは反対側の裏面から加熱されるように前記基板を配置すると共に、当該基板の裏面と前記拡散炉の炉壁との間に赤外線を吸収する材料からなる熱バッファ基板を固定した状態で、前記圧電体前駆体膜を焼成することを特徴とする圧電素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記下電極形成工程では、前記下電極を前記基板の全面に形成後、所定形状にパターニングすることを特徴とする圧電素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記熱バッファ基板が、シリコン基板上に金属膜が形成されたものであることを特徴とする圧電素子の製造方法。
【請求項４】
請求項３において、前記金属膜が少なくとも白金（Ｐｔ）を含むことを特徴とする圧電素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかにおいて、前記焼成工程では、少なくとも２枚の前記基板を、前記圧電体前駆体膜側の面が相対向するように平行に配置した状態で、前記圧電体前駆体膜を焼成することを特徴とする圧電素子の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかにおいて、前記焼成工程では、前記基板の前記圧電体前駆体膜側に、少なくとも１枚のダミー基板を配置した状態で、前記圧電体前駆体膜を焼成することを特徴とする圧電素子の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかにおいて、前記熱バッファ基板が、前記基板よりも大きいことを特徴とする圧電素子の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかの製造方法によって製造された圧電素子を具備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、圧電材料からなる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からなる圧電体膜を２つの電極で挟んだ素子であり、圧電体膜は、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】
また、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。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知られている。
【０００４】
この圧電体層としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電体膜（圧電体層）が用いられる。また、このような強誘電体膜は、例えば、ゾル−ゲル法等によって強誘電体前駆体膜が形成された後、この強誘電体前駆体膜を加熱処理（焼成）し結晶化することによって形成される。また、加熱処理方法としては、拡散炉内に強誘電体前駆体膜を成膜したシリコンウェハを挿入して輻射熱によって結晶化させる方法がある（特許文献１参照）。
【０００５】
このように拡散炉で加熱処理して強誘電体前駆体膜を結晶化させる場合、シリコンウェハを所定の固定治具に固定した状態で加熱処理するため、同一シリコンウェハ内であっても固定治具に接触している部分と、接触していない部分とで温度差が生じてしまう。また、例えば、シリコンウェハの各部分と炉壁との距離の違いによっても温度差が生じてしまう。そして、このような温度差によって強誘電体前駆体膜の焼成ムラが発生してしまい、強誘電体膜（圧電体層）の電気特性にばらつきが生じてしまうという問題がある。なお、このような問題は、インクを吐出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だけではなく、勿論、他の装置に搭載される圧電素子の製造方法においても、同様に存在する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２０３４０４号公報（［００５１］−［００５４］、［００５９］−［００６０］、第６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑み、圧電体層の電気特性を均一化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課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、基板の一方面側に設けられた下電極と、該下電極上に設けられた圧電体層と、該圧電体層上に設けられた上電極とからなる圧電素子の製造方法であって、前記基板上に前記下電極を形成する下電極形成工程後に、当該下電極上に圧電材料を塗布して圧電体前駆体膜を形成する塗布工程と、該圧電体前駆体膜が形成された基板を拡散炉に挿入して前記圧電体前駆体膜を焼成する焼成工程とを少なくとも含んで前記圧電体層を形成する圧電体層形成工程を有し、前記焼成工程では、前記圧電体前駆体膜側の面とは反対側の裏面から加熱されるように前記基板を配置すると共に、当該基板の裏面と前記拡散炉の炉壁との間に赤外線を吸収する材料からなる熱バッファ基板を固定した状態で、前記圧電体前駆体膜を焼成することを特徴とする圧電素子の製造方法にある。
かかる第１の態様では、圧電体前駆体膜を焼成する際に、各基板が熱バッファ基板の輻射熱によって全体が略均一に加熱されるため、圧電体前駆体膜の焼成ムラが防止される。これにより、各圧電素子を構成する圧電体層の電気特性が均一化される。
【０００９】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記下電極形成工程では、前記下電極を前記基板の全面に形成後、所定形状にパターニングすることを特徴とする圧電素子の製造方法にある。
かかる第２の態様では、下電極がパターニングされている場合であっても、圧電体前駆体膜の焼成ムラが防止される。
【００１０】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記熱バッファ基板が、シリコン基板上に金属膜が形成されたものであることを特徴とする圧電素子の製造方法にある。
かかる第３の態様では、熱バッファ基板が良好に加熱されるため、この熱バッファ基板の輻射熱によって基板を加熱することで、圧電体前駆体膜が良好に焼成される。
【００１１】
本発明の第４の態様は、第３の態様において、前記金属膜が少なくとも白金（Ｐｔ）を含むことを特徴とする圧電素子の製造方法にある。
かかる第４の態様では、熱バッファ基板がさらに良好に加熱されるため、この熱バッファ基板の輻射熱によって基板を加熱することで、圧電体前駆体膜の焼成ムラを防止できる。
【００１２】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記焼成工程では、少なくとも２枚の前記基板を、前記圧電体前駆体膜側の面が相対向するように平行に配置した状態で、前記圧電体前駆体膜を焼成することを特徴とする圧電素子の製造方法にある。
かかる第５の態様では、複数枚の基板上を同時に加熱した場合であっても、各基板上の圧電体前駆体膜が良好に焼成される。
【００１３】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記焼成工程では、前記基板の前記圧電体前駆体膜側に、少なくとも１枚のダミー基板を配置した状態で、前記圧電体前駆体膜を焼成することを特徴とする圧電素子の製造方法。
かかる第６の態様では、基板の圧電体前駆体膜側からの輻射熱の影響を防止できるため、圧電体前駆体膜が良好に焼成される。
【００１４】
本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様において、前記熱バッファ基板が、前記基板よりも大きいことを特徴とする圧電素子の製造方法にある。
かかる第７の態様では、基板全体がより確実に均一に加熱される。
【００１５】
本発明の第８の態様は、第１〜７の何れかの態様の製造方法によって製造された圧電素子を具備する液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第８の態様では、圧電素子の変位特性を均一化し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】
【００１６】
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）
まず、本発明に係る圧電素子を具備する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の構造について説明する。なお、図１は、実施形態１に係る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を介して連通されている。なお、連通部１３は、後述する保護基板のリザーバ部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。
【００１７】
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を介して固着されている。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。
【００１８】
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、約０．４μｍ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。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と称する。なお、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
図３〜図７は、本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す図である。なお、図３〜６は、圧力発生室１２の長手方向の断面図であり、図７は、圧電体前駆体膜の焼成工程を説明する概略図である。以下、これら図３〜図７を参照して、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、圧電素子の製造方法について説明する。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。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。
【００２４】
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。すなわち、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。次いで、図３（ｃ）に示すように、例えば、少なくとも白金とイリジウムとからなる下電極膜６０を絶縁体膜５５の全面に形成後、下電極膜６０を所定形状にパターニングする。
【００２５】
次に、図３（ｄ）に示すように、例えば、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。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。
【００２６】
圧電体層７０の形成手順としては、まず、図４（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０上、本実施形態では、下電極膜６０及び絶縁体膜５５上に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、流路形成基板用ウェハ１１０上に金属有機化合物を含むゾル（溶液）を塗布する。次いで、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、ゾルの溶媒を蒸発させることで圧電体前駆体膜７１を乾燥させる。さらに、大気雰囲気下において一定の温度で一定時間、圧電体前駆体膜７１を脱脂する。なお、ここで言う脱脂とは、ゾル膜の有機成分、例えば、ＮＯ２、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ等を離脱させることである。
【００２７】
そして、このような塗布・乾燥・脱脂の工程を、所定回数、例えば、本実施形態では、２回繰り返すことで、図４（ｂ）に示すように、圧電体前駆体膜７１を所定厚に形成し、この圧電体前駆体膜７１を拡散炉で加熱処理することによって結晶化させて圧電体膜７２を形成する。例えば、本実施形態では、約７００℃で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。さらに、上述した塗布・乾燥・脱脂・焼成の工程を、複数回繰り返すことにより、図４（ｃ）に示すように、複数層、本実施形態では、５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、ゾルの塗布１回あたりの膜厚が０．１μｍ程度の場合には、圧電体層７０全体の膜厚は約１μｍとなる。
【００２８】
このような圧電体前駆体膜７１の焼成に用いられる拡散炉２００は、例えば、図７（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０が挿入される炉口２０１を有すると共に、他端に反応ガスの送入口２０２を有する炉心管２０３と、炉心管２０３の外側に配置されたヒータ２０４とで構成され、炉口２０１はシャッタ２０５により開閉可能となっている。そして、圧電体前駆体膜７１が形成された複数枚の流路形成基板用ウェハ１１０等を所定の配置で固定治具２０６に固定し、図７（ｂ）に示すように、この固定治具２０６を所定速度で拡散炉２００内に挿入して、シャッタ２０５を閉じた状態で圧電体前駆体膜７１を焼成することにより、圧電体膜７２（圧電体層７０）を形成している（図４（ｂ），（ｃ））。
【００２９】
ここで、本発明では、流路形成基板用ウェハ１１０が、拡散炉２００内で圧電体前駆体膜７１とは反対側の裏面側から加熱されるように配置している。例えば、本実施形態では、２枚の流路形成基板用ウェハ１１０を３列に配置すると共に、各列の流路形成基板ウェハ１１０同士を、圧電体前駆体膜７１側の面が相対向し且つ略平行となるように配置している。
さらに、各流路形成基板用ウェハ１１０の裏面側に、赤外線を吸収する材料からなる熱バッファ基板１２０をそれぞれ配置する。この熱バッファ基板１２０は、詳しくは後述するが、流路形成基板用ウェハ１１０を均一に加熱するためのものである。そして、この熱バッファ基板１２０は、流路形成基板用ウェハ１１０との間隔が比較的狭くなるように配置するのが好ましく、例えば、本実施形態では、両者の間隔が約５ｍｍとなるように配置している。また、熱バッファ基板１２０は、流路形成基板用ウェハ１１０と同等の大きさを有していればよいが、流路形成基板用ウェハ１１０よりも若干大きいものを用いるのが好ましい。なお、このような熱バッファ基板１２０の材料は、例えば、金属等の赤外線を吸収する材料を用いればよいが、本実施形態では、シリコンウェハ１２１上に、白金（Ｐｔ）からなる金属膜１２２を形成したものを熱バッファ基板１２０として用いた。
【００３０】
また、本実施形態では、略平行に配置された２枚の流路形成基板用ウェハ１１０間に、実際には流路形成基板として使用されないダミーウェハ１３０を少なくとも１枚配置している。このダミーウェハ１３０は、流路形成基板用ウェハ１１０の圧電体前駆体膜７１側からの輻射熱の影響を抑えるためのものである。
【００３１】
そして、このように流路形成基板用ウェハ１１０、熱バッファ基板１２０及びダミーウェハ１３０が所定の配置で固定された固定治具２０６を拡散炉２００内に挿入すると、ヒータ２０４からの輻射熱によって各熱バッファ基板１２０が加熱される。そして、これらの各熱バッファ基板１２０からの輻射熱によって流路形成基板用ウェハ１１０がその裏面側から加熱され、その熱によって圧電体前駆体膜７１が焼成される。なお、上述したように、本実施形態では、ダミーウェハ１３０によって、流路形成基板用ウェハ１１０の圧電体前駆体膜７１側からの輻射熱の影響が抑えられているため、圧電体前駆体膜７１は、実質的に流路形成基板用ウェハ１１０からの熱のみで焼成される。
【００３２】
このように、流路形成基板用ウェハ１１０等を所定の配置した状態で加熱して圧電体前駆体膜７１を焼成することにより、各流路形成基板用ウェハ１１０内での焼成ムラが抑えられ、同一ウェハ内での圧電体層７０の電気特性が均一化される。すなわち、各流路形成基板用ウェハ１１０を熱バッファ基板１２０からの輻射熱によって加熱することで、各流路形成基板用ウェハ１１０全体が略均一な昇温レートが加熱され各部分での温度差が極めて少なくなる。特に、本実施形態では、熱バッファ基板１２０が、シリコンウェハ１２１上に、白金（Ｐｔ）からなる金属膜１２２を形成したものであり、赤外線を効率的に吸収して良好に加熱されるため、流路形成基板用ウェハ１１０の各部分での温度差は極めて少ない。したがって、同一の流路形成基板用ウェハ１１０内での圧電体前駆体膜７１の焼成ムラが防止され、圧電体層７０の電気特性が均一化される。
【００３３】
また、本実施形態のように、下電極膜６０がパターニングされている場合に圧電体層７０の電気特性にばらつきが生じやすい。すなわち、各流路形成基板用ウェハ１１０の周縁部には下電極膜６０が連続的に存在し加熱されやすいのに対し、中心部には部分的にしか存在しないため加熱されにくく、流路形成基板用ウェハ１１０の中心部と周縁部とで温度差が生じやすい。このため、圧電体層７０の電気特性にばらつきが生じやすいが、焼成時に熱バッファ基板１２０を配置することで、このような温度差が極めて小さく抑えられて圧電体前駆体膜７１の焼成ムラが防止されるため、圧電体層７０の電気特性が均一化される。
【００３４】
なお、このように圧電体層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を流路形成基板用ウェハ１１０の全面に形成する。次いで、図５（ｂ）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（ｃ）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。
次に、図５（ｄ）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。なお、この保護基板用ウェハ１３０は、例えば、４００μｍ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。
【００３５】
次いで、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、さらにフッ化硝酸等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７０μｍ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。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（ｃ）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及びインク供給路１４等を形成する。
【００３６】
なお、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。
【００３７】
（試験例）
ここで、圧電体前駆体膜を焼成する際に熱バッファ基板を用いた場合（実施例）と、熱バッファ基板を用いない場合（比較例）とで、一枚の流路形成基板用ウェハ内での圧電体層の電気特性（静電容量）のばらつきについて調べた。なお、試験に用いた流路形成基板用ウェハは、図８に示すように、６枚の流路形成基板（チップ）１０が一体的に形成されるものである。
【００３８】
試験方法としては、まず、上記実施例及び比較例の方法で、各流路形成基板用ウェハ１１０上に圧電素子３００を形成する。次いで、これらの流路形成基板用ウェハ１１０を、それぞれ約３００℃に再加熱して圧電体層を脱分極する。その後、図８に示すように、各流路形成基板用ウェハ１１０の中央部のチップ（チップ４及びチップ１０）を切り出し、これら各チップ上の圧電素子３００について圧電体層の静電容量を複数カ所（配列番号２０，１００，２８０，３４０）で測定した。その結果を図９及び図１０に示す。
【００３９】
なお、各チップには、図８に示すように、それぞれ３６０個の圧電素子３００がその幅方向に並設されており、「配列番号」とは、図８中の下側に設けられる圧電素子３００を０番としたときの各圧電素子３００の位置を表している。例えば、チップ４の場合は、流路形成基板用ウェハ１１０の中央部側が０番であり、チップ１０の場合は、流路形成基板用ウェハ１１０の周縁部側が０番である。
【００４０】
図９に示すように、実施例の方法で圧電素子３００を形成した場合、流路形成基板用ウェハ１１０の中央部に設けられた圧電素子３００と、周縁部に設けられた圧電素子３００との圧電体層の静電容量の差は最大でも２．３％程度であり、極めてばらつきが少なかった。これに対し、図１０に示すように、比較例の方法で圧電素子３００を形成した場合、この圧電体層の静電容量の差は最大で１２％以上であった。
【００４１】
この結果からも明らかなように、圧電体前駆体膜を焼成する際に、流路形成基板用ウェハと、拡散炉の炉壁との間に熱バッファ基板を配置することにより、流路形成基板用ウェハが略均一に加熱され、圧電体前駆体膜の焼成ムラが防止される。したがって、各圧電素子を構成する圧電体層の電気特性のばらつきを極めて小さく抑えることができる。
【００４２】
（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、勿論、本発明は上述の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、一列に２枚の流路形成基板用ウェハ１１０を配置するようにしたが、勿論、それ以上の枚数を配置するようにしてもよいが、偶数枚であることが好ましい。また、上述の実施形態では、一列に配置した流路形成基板用ウェハ１１０の間に１枚のダミーウェハ１３０を配置するようにしたが、輻射熱の影響がなければ、勿論設けなくてもよいことは言うまでもない。
【００４３】
また、上述した実施形態では、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、勿論、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（面発光ディスプレー）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。
【００４４】
さらに、本発明は、圧電素子を有する液体噴射ヘッドの製造方法に限定されるものではなく、他のあらゆる装置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】
【００４５】
【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に係る製造工程を示す断面図である。
【図４】実施形態１に係る製造工程を示す拡大断面図である。
【図５】実施形態１に係る製造工程を示す断面図である。
【図６】実施形態１に係る製造工程を示す断面図である。
【図７】実施形態１の焼成工程を説明する概略図である。
【図８】流路形成基板用ウェハの概略図である。
【図９】実施例に係る圧電体層の静電容量を示すグラフである。
【図１０】比較例に係る圧電体層の静電容量を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
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  封止基板、  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、  ６０  下電極膜、  ７０  圧電体層、  ７１  圧電体前駆体膜、  ７２  圧電体膜、  ８０  上電極膜、１００  リザーバ、  １１０  流路形成基板用ウェハ、  １３０  保護基板用ウェハ、  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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【図１０】
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