(57)【要約】【課題】凸部の材料や厚みに関わらず、凸部の形状精度を良好とすることが可能なパターニング技術を提供する。【解決手段】基板１０上であって凸部３１の非形成領域３２に、選択的に除去可能な犠牲層３４をパターン形成する工程（Ａ）と、基板１０の犠牲層３４をパターン形成した側に、基板１０の基板面に対して非平行方向に延びる多数の柱状体からなる柱状構造膜３０Ｘを形成する工程（Ｂ）と、リフトオフ法により、犠牲層３４、及び柱状構造膜３０Ｘのレジスト又は犠牲層３４の上に位置する部分を除去して、多数の柱状体からなる単数又は複数の凸部３１を形成する工程（Ｃ）とを順次実施する。【選択図】図２
2007144992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に単数又は複数の凸部を備えた凹凸構造体の製造方法において、
前記基板上であって前記凸部の非形成領域に、選択的に除去可能なレジスト又は犠牲層をパターン形成する工程（Ａ）と、
前記基板の前記レジスト又は前記犠牲層をパターン形成した側に、前記基板の基板面に対して非平行方向に延びる多数の柱状体からなる柱状構造膜を形成する工程（Ｂ）と、
リフトオフ法により、前記レジスト又は前記犠牲層、及び前記柱状構造膜の前記レジスト又は前記犠牲層の上に位置する部分を除去して、前記多数の柱状体からなる前記単数又は複数の凸部を形成する工程（Ｃ）とを順次有することを特徴とする凹凸構造体の製造方法。
【請求項２】
工程（Ａ）において、リフトオフ法、フォトリソグラフィ法、及び転写成型法のうちいずれかの方法により、前記レジスト又は犠牲層をパターン形成することを特徴とする請求項１に記載の凹凸構造体の製造方法。
【請求項３】
工程（Ｂ）において、前記柱状構造膜の成膜を加熱下で実施することを特徴とする請求項１又は２に記載の凹凸構造体の製造方法。
【請求項４】
工程（Ａ）において、炭素含有化合物及び／又は炭素単体を主成分とする前記犠牲層をパターン形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の凹凸構造体の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の凹凸構造体の製造方法により製造されたものであることを特徴とする凹凸構造体。
【請求項６】
基板上に単数又は複数の凸部を備えた凹凸構造体において、
前記単数又は複数の凸部は、前記基板の基板面に対して非平行方向に延びる多数の柱状体からなる柱状構造膜がパターン形成されたものであり、該凸部の側面に露出した多数の前記柱状体は、該柱状体の界面で切れていることを特徴とする凹凸構造体。
【請求項７】
前記凸部の高さが１μｍ以上であり、該凸部をなす多数の前記柱状体の平均柱径が３０ｎｍ以上１μｍ以下であることを特徴とする請求項５又は６に記載の凹凸構造体。
【請求項８】
前記基板の基板面に対する前記凸部の側面の角度が、９０±４５°の範囲内にあることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の凹凸構造体。
【請求項９】
前記凸部が無機材料からなることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の凹凸構造体。
【請求項１０】
前記凸部が誘電材料からなることを特徴とする請求項５〜９のいずれかに記載の凹凸構造体。
【請求項１１】
前記凸部が圧電材料からなることを特徴とする請求項１０に記載の凹凸構造体。
【請求項１２】
請求項１１に記載の凹凸構造体を備えた圧電素子であって、
前記基板に、前記単数又は複数の凸部からなる圧電膜と、該圧電膜に電界を印加する電極とが形成されたものであることを特徴とする圧電素子。
【請求項１３】
請求項１２に記載の圧電素子を備えたことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項１４】
請求項１３に記載のインクジェット式記録ヘッドを備えたことを特徴とするインクジェット式記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に単数又は複数の凸部を備えた凹凸構造体及びその製造方法に関するものである。本発明はまた、基板上に単数又は複数の凸部からなる圧電膜と該圧電膜に電界を印加する電極とを備えた圧電素子、及びこれを備えたインクジェット式記録ヘッドとインクジェット式記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電界印加強度の増減に伴って伸縮する圧電性を有する圧電膜と、圧電膜に対して所定方向に電界を印加する電極とを備えた圧電素子が、インクジェット式記録ヘッドに搭載されるアクチュエータ等として使用されている。圧電材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等のペロブスカイト構造を有する複合酸化物が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載されているように、圧電膜は、連続膜ではなく、互いに分離した複数の凸部からなるパターンで形成することで、個々の凸部の伸縮がスムーズに起こり、より大きな変位量が得られるとされている。圧電膜は、所望の歪変位量を得るため、例えば１〜５μｍ程度の厚みで形成される。この厚みはｎｍオーダーの電極（例えば厚み２００ｎｍ）等に比して厚いものである。特許文献２に記載されているように、従来、ＰＺＴ等の圧電膜は、ドライエッチングによりパターニングすることが一般になされている。
【特許文献１】特開2005-153353号公報
【特許文献２】特表2003-532289号公報
【特許文献３】特開昭53-70764号公報
【特許文献４】特開2000-164575号公報
【特許文献５】特開2005-3737号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般にドライエッチングは異方性エッチングとして知られる。しかしながら、ＰＺＴ等はエッチングされにくい材料であり、しかもｎｍオーダーの電極等に比して厚いため、圧電膜のドライエッチングは電極等に比して難しい。そのため、圧電膜をドライエッチングしても完全な異方性エッチングにはならず、図６に断面を示す如く、形成される凸部７１の側面７１ａはテーパ状となる傾向にある。図中、符号７０は基板である。
【０００５】
インクジェット式記録ヘッドでは、より一層の高画質化のため、圧電膜をなす複数の凸部の圧電特性の均一性がより高レベルで求められるようになってきている。しかしながら、側面形状がテーパ状となるドライエッチングでは、複数の凸部の側面の角度を高精度に合わせることが難しく、今後は、凸部の形状のばらつきによる圧電特性のばらつきが画質に与える影響が無視できなくなる可能性がある。凸部の側面形状の精度を考慮すれば、凸部の側面形状を安定的に略垂直形状とすることができるパターニング方法が好ましい。
【０００６】
ＰＺＴ等の圧電膜は、上記の如く、材料特性と厚みのためにドライエッチングが難しいことから、パターニングに時間を要するという問題も有している。また、ドライエッチングは、高真空プロセスを要するためコストもかかる。
【０００７】
一方、特許文献３〜５に記載されているように、電極や誘電体膜等のパターニング方法としては、リフトオフ法が知られている。電極のパターニングを例として、リフトオフ法について説明する。
【０００８】
図７（ａ）〜（ｃ）に工程図（各図は断面図）を示す如く、リフトオフ法では、基板７０上であって電極の非パターン形成領域に、選択的に除去可能なレジスト（犠牲層でもよい）７２をパターン形成し、次いで、該基板上にベタ電極７３Ｘを成膜し、レジスト７２を除去することで、ベタ電極７３Ｘのレジスト７２上に位置する部分をレジスト７２と共に除去し、所定のパターンの電極７３を形成することができる。
【０００９】
ｎｍオーダーの厚みの電極等の薄膜のパターニングであれば、リフトオフ法により、精度よくパターニングを実施することができ、パターニングにより形成される凸部の側面を略垂直形状とすることもできる。
【００１０】
しかしながら、リフトオフ法をμｍオーダーと厚い圧電膜のパターニングにそのまま適用しても、レジスト（犠牲層でもよい）上にある圧電膜の厚みが厚く、レジスト等の除去及びその上に位置する圧電膜の不要部分の除去が難しい。また、互いに繋がった圧電膜の不要部分と必要部分とを引き剥がして、不要部分を除去するため、図７（ｃ）及び（ｄ）に示す如く、凸部の側面形状の平滑性が不良となりやすく、パターン欠損が生じることもあり、形状精度の良好なパターンを得ることは難しい。図７（ｄ）は図７（ｃ）の上面図である。
【００１１】
近年、有機材料では、ナノインプリンティング法により略垂直形状の凸部を高精細にパターニングする技術が実用化されている。しかしながら、ナノインプリンティング法は無機材料に適用することができない。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、材料や厚みに関わらず、凸部の形状精度を良好とし、また凸部の側面の形状を安定的に略垂直形状とすることも可能であり、圧電膜等のパターニングに好適な凸部のパターニング技術、及び、該技術を適用して得られる凹凸構造体と圧電素子とインクジェット式記録ヘッドとを提供することを目的とするものである。
【００１３】
本発明は特に無機材料で上記凸部のパターニングを実現することを目的とするものであるが、有機材料にも適用可能なものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の凹凸構造体の製造方法は、基板上に単数又は複数の凸部を備えた凹凸構造体の製造方法において、
前記基板上であって前記単数又は複数の凸部の非形成領域に、選択的に除去可能なレジスト又は犠牲層をパターン形成する工程（Ａ）と、
前記基板の前記レジスト又は前記犠牲層をパターン形成した側に、前記基板の基板面に対して非平行方向に延びる多数の柱状体からなる柱状構造膜を形成する工程（Ｂ）と、
リフトオフ法により、前記レジスト又は前記犠牲層、及び前記柱状構造膜の前記レジスト又は前記犠牲層の上に位置する部分を除去して、前記多数の柱状体からなる前記単数又は複数の凸部を形成する工程（Ｃ）とを順次有することを特徴とするものである。
【００１５】
本明細書において、「凸部の非形成領域」は、隣接する凸部と凸部の間等の凸部を形成しない領域のことである。  
多数の柱状体からなる柱状構造膜は、結晶構造を有していてもアモルファス構造を有していても構わないが、結晶構造を有することが好ましい。
【００１６】
工程（Ａ）において、リフトオフ法、フォトリソグラフィ法、及び転写成型法のうちいずれかの方法により、前記レジスト又は犠牲層をパターン形成することが好ましい。工程（Ａ）において、炭素含有化合物及び／又は炭素単体を主成分とする犠牲層をパターン形成することが好ましい。  
本明細書において、「炭素含有化合物及び／又は炭素単体を主成分とする」とは、炭素含有化合物及び／又は炭素単体を９０質量％以上含むこととする。
【００１７】
工程（Ｂ）において、前記柱状構造膜の成膜を加熱下で実施することが好ましい。
【００１８】
本発明の凹凸構造体は、上記本発明の凹凸構造体の製造方法により製造されたものであることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明によれば、基板上に単数又は複数の凸部を備えた凹凸構造体において、
前記凸部は、前記基板の基板面に対して非平行方向に延びる多数の柱状体からなる柱状構造膜がパターン形成されたものであり、該凸部の側面に露出した多数の前記柱状体は、該柱状体の界面で切れていることを特徴とする凹凸構造体を提供することができる。
【００２０】
本発明の凹凸構造体において、前記凸部の高さが１μｍ以上であり、前記凸部をなす前記多数の柱状体の平均柱径が３０ｎｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。  
本発明の凹凸構造体によれば、前記基板の基板面に対する前記凸部の側面の角度を、９０±４５°の範囲内とすることができる。  
本発明の凹凸構造体において、基板面に対する凸部の側面の角度は、図５（ｂ）に示す例では符号θで示す角度である。
【００２１】
本発明の凹凸構造体において、前記凸部は無機材料からなることが好ましい。  
本発明の凹凸構造体は、前記凸部が誘電材料からなる場合に有効であり、圧電材料からなる場合は特に有効である。
【００２２】
本発明の圧電素子は、前記凸部が圧電材料からなる本発明の凹凸構造体を備えた圧電素子であって、前記基板に、前記単数又は複数の凸部からなる圧電膜と、該圧電膜に電界を印加する電極とが形成されたものであることを特徴とするものである。
【００２３】
本発明のインクジェット式記録ヘッドは、上記の本発明の圧電素子を備えたことを特徴とするものである。  
本発明のインクジェット式記録装置は、上記の本発明のインクジェット式記録ヘッドを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の凹凸構造体の製造方法は、基板上であって凸部の非形成領域に、選択的に除去可能なレジスト又は犠牲層をパターン形成する工程（Ａ）と、基板のレジスト又は犠牲層をパターン形成した側に、基板の基板面に対して非平行方向に延びる多数の柱状体からなる柱状構造膜を形成する工程（Ｂ）と、リフトオフ法により、レジスト又は犠牲層、及び柱状構造膜のレジスト又は犠牲層の上に位置する部分を除去して、多数の柱状体からなる単数又は複数の凸部を形成する工程（Ｃ）とを順次有することを特徴とするものである。
【００２５】
隣接する柱状体同士は互いに機械的に分離されやすいので、本発明によれば、リフトオフ工程（Ｃ）において、柱状構造膜の不要部分と必要部分とを柱状体の界面で良好に分離し、不要部分のみを簡易に高精度に除去することができ、パターン欠損等のパターン不良を高レベルに抑制することができる。
【００２６】
また、柱状構造膜の不要部分と必要部分とは柱状体の界面で分離されるので、凸部の側面の面方向を柱状体の成長方向に一致させることができる。したがって、凸部の側面の角度が、凸部ごとにばらつくことを高レベルに抑制することができる。また、側面の平滑性も良好となる。柱状体を略垂直方向に成長させることで、凸部の側面の形状を安定的に略垂直形状とすることも可能である。
【００２７】
以上のように、本発明によれば、材料や厚みに関わらず、凹凸構造体の凸部の形状精度を良好とすることができる。
【００２８】
本発明では、凸部の高さがμｍオーダーと厚くても、ドライエッチングに比して短時間でパターニングを実施でき、パターニングに際してドライエッチングのように高真空プロセスを要しないため、コスト面でも優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
「圧電素子及びインクジェット式記録ヘッド」
図１を参照して、本発明に係る実施形態の圧電素子（凹凸構造体）及びこれを備えたインクジェット式記録ヘッドの構造について説明する。図１はインクジェット式記録ヘッドの要部断面図（圧電素子の厚み方向の断面図）である。視認しやすくするため、構成要素の縮尺は実際のものとは適宜異ならせてある。
【００３０】
本実施形態の圧電素子（凹凸構造体）１は、基板１０上に、下部電極２０と圧電膜（無機膜）３０と上部電極４０とが順次積層された素子である。圧電膜３０は圧電性を有する無機化合物からなり、下部電極２０と上部電極４０とにより厚み方向に電界が印加されるようになっている。
【００３１】
下部電極２０は基板１０の略全面に形成されており、この上にライン状の凸部３１がストライプ状に配列したパターンの圧電膜３０が形成され、各凸部３１の上に上部電極４０が形成されている。凸部３１のない部分３２が、圧電膜３０の凸部３１の非形成領域である。圧電膜３０のパターンは図示するものに限定されず、適宜設計される。
【００３２】
基板１０は特に制限なく、シリコン、ガラス、ステンレス、イットリウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、アルミナ、サファイヤ、シリコンカーバイド等の基板が挙げられる。
【００３３】
下部電極２０の材料は特に制限なく、Ｐｔ、Ｉｒ、ＩｒＯ２、ＲｕＯ２、ＬａＮｉＯ３、ＳｒＲｕＯ３等の金属又は金属酸化物、及びこれらの組合せが挙げられる。  
上部電極４０の材料は特に制限なく、下部電極２０で例示した材料、Ａｌ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｃｕ等の一般的に半導体プロセスで用いられている電極材料、及びこれらの組合せが挙げられる。
【００３４】
圧電膜３０の材料としては特に制限なく、ペロブスカイト構造を有する複合酸化物（不可避不純物を含んでもよい）が好ましい。ペロブスカイト構造を有する複合酸化物としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ジルコニウム酸鉛、チタン酸鉛ランタン、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛、ニッケルニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛等の鉛含有化合物や、チタン酸バリウム、ニオブ酸ナトリウム、チタン酸ビスマス等の非鉛含有化合物、及びこれらの組合せが挙げられる。これら圧電材料は、電界無印加時において、自発分極性を有する強誘電体である。
【００３５】
圧電膜３０の膜厚（凸部３１の高さ）は特に制限なく、通常１μｍ以上であり、例えば１〜５μｍである。この厚みは、ｎｍオーダーの電極２０、４０（例えば厚み２００ｎｍ）に比して大きいものである。
【００３６】
圧電膜３０は、基板１０の基板面に対して非平行方向に延びる多数の柱状体からなる結晶性の無機膜からなり、凸部３１の側面３１ａに露出した多数の柱状体は、柱状体の界面で切れている（図５（ｂ）に示す実施例２のＳＥＭ断面写真を参照）。
【００３７】
圧電膜３０は、柱状体からなる圧電膜３０を形成しやすいことから、結晶性を有することが好ましいが、多数の柱状体からなる圧電膜３０を形成することができれば、アモルファス構造でも構わない。
【００３８】
圧電膜３０をなす多数の柱状体の平均柱径は特に制限なく、３０ｎｍ以上１μｍ以下が好ましい。柱状体の平均柱径が過小では、圧電体として充分な結晶成長が起こらない、所望の圧電性能が得られないなどの恐れがある。柱状体の平均柱径が過大では、パターニング後の形状精度が低下するなどの恐れがある。
【００３９】
多数の柱状体からなる無機膜に関しては、成膜条件（基板温度及び成膜圧力）と生成される柱状体の形状や柱径との関係、及び柱状体の分類について、研究がなされている。  
上記研究は、蒸着膜では、Movchan and Demchishin,Phys.Met.Mettallogr.,28,83（1969）に詳細に記載されている。圧電膜３０が蒸着膜の場合、該文献に記載の分類で言えば、圧電膜３０をなす柱状体はＺｏｎｅ２であることが好ましい。  
上記研究は、スパッタ膜では、Thonton,J.Vac.Sci.Technol.,11,666（1974）に詳細に記載されている。圧電膜３０がスパッタ膜の場合、該文献に記載の分類で言えば、圧電膜３０をなす柱状体はＺｏｎｅＴ〜ＺｏｎｅＩＩであることが好ましい。
【００４０】
基板１０の基板面に対する圧電膜３０の凸部３１の側面３１ａの角度θは特に制限なく、凸部３１の側面形状の精度を考慮すれば、９０±４５°の範囲内にあることが好ましく、９０±３０°の範囲内にあることがより好ましく、９０±１０°の範囲内にあることが特に好ましい。詳細については後記するが、本発明では、凸部３１の側面３１ａの角度θを、安定的に上記範囲内とすることができる。
【００４１】
インクジェット式記録ヘッド２は、概略、上記構成の圧電素子１の基板１０の下面に、振動板５０を介して、インクが貯留されるインク室６１及びインク吐出口６２を有するインク貯留吐出部材６０が取り付けられたものである。インク室６１は、圧電膜３０の凸部３１の数及びパターンに対応して、複数設けられている。
【００４２】
インクジェット式記録ヘッド２では、圧電素子１の凸部３１に印加する電界強度を凸部３１ごとに増減させてこれを伸縮させ、これによってインク室６１からのインクの吐出や吐出量の制御が行われる。  
本実施形態の圧電素子１及びインクジェット式記録ヘッド２は、以上のように構成されている。
【００４３】
「製造方法」
図２を参照して、圧電素子１及びインクジェット式記録ヘッド２の製造方法について説明する。図２は工程図であり、図１に対応した断面図である。
【００４４】
（工程（Ａ））
はじめに、図２（ａ）〜（ｃ）に示す如く、基板１０上の略全面に下部電極２０を形成し、該基板上であって凸部３１の非形成領域３２に、後工程（Ｃ）（リフトオフ工程）において選択的に除去可能な犠牲層３４をパターン形成する。
【００４５】
犠牲層３４は、後工程（Ｃ）において選択的に除去可能なものであれば特に制限なく、例えば熱処理により酸化されて剥離する層が好ましい。かかる犠牲層３４の材料としては、炭素含有化合物及び／又は炭素単体を主成分とする材料が好ましく、アモルファスカーボン、グラファイト、アモルファス部とグラファイト部とが混在した微結晶性又は多結晶性カーボン、ダイヤモンド状炭素等の炭素単体を主成分とする材料は熱処理が容易であり、より好ましい。また、これら材料は、必要に応じて他の任意成分を含む複合材料であってもよく、その場合、炭素含有化合物及び／又は炭素単体成分が１０質量％以上含まれていることが好ましい。
【００４６】
上記パターンの犠牲層３４は、図２（ａ）〜（ｃ）に示す如く、基板１０上に、圧電膜３０の凸部３１と同一パターンのレジスト３３をパターン形成し、レジスト３３を形成した基板１０の略全面にベタ犠牲層３４Ｘを成膜し、その後レジスト３３を溶解等により除去して、レジスト３３の上に位置するベタ犠牲層３４Ｘの不要部分を除去するリフトオフ法によって、形成することができる。
【００４７】
上記パターンの犠牲層３４は、基板１０上の略全面にベタ犠牲層を成膜し、その上にレジストをパターン形成して、該レジストをマスクとして、ベタ犠牲層の不要部分をエッチング除去し、マスクのレジストを除去するフォトリソグラフィ法によって、形成することもできる。
【００４８】
（工程（Ｂ））
次に、図２（ｄ）に示す如く、基板１０の犠牲層３４をパターン形成した側に、基板１０の基板面に対して非平行方向に延びる多数の柱状体からなるベタ圧電膜（柱状構造膜）３０Ｘを形成する。基板１０の基板面に対して略垂直方向に柱状体を成長させる場合、例えば、略（１００）方向に結晶配向性を有するベタ圧電膜３０Ｘが得られる。
【００４９】
圧電膜３０の膜厚は、通常１μｍ以上、例えば１〜５μｍであり、圧電膜３０をなす多数の柱状体の平均柱径は、例えば３０ｎｍ以上１μｍ以下であることを先に述べた。後工程（Ｃ）において、ベタ圧電膜３０Ｘの不要部分を除去することにより圧電膜３０を得るので、ベタ圧電膜３０Ｘの膜厚は圧電膜３０の膜厚と同様である。圧電材料の成膜方法としては制限なく、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法やスパッタ法等の気相成長法等が挙げられる。材料に応じて、成膜温度、圧力等の条件を調整することで、所望の平均柱径の柱状体を所望の方向に成長させることができる。
【００５０】
ベタ圧電膜３０Ｘの成膜は加熱下で実施されることが好ましく、成膜温度は、多数の柱状体からなる無機膜（柱状構造膜）を安定的に成膜でき、かつ犠牲層３４が剥離しない温度に設定され、ＰＺＴ等では４００℃以上６００℃未満が好ましい。
【００５１】
（工程（Ｃ））
次いで、図２（ｅ）に示す如く、リフトオフ法により、犠牲層３４、及びベタ圧電膜３０Ｘの犠牲層３４の上に位置する不要部分を除去して、複数の凸部３１からなる上記パターンの圧電膜３０を形成する。犠牲層３４が炭素単体を主成分とする場合、６００℃以上の熱処理により、犠牲層３４が酸化されて剥離して、リフトオフを実施することができる。
【００５２】
ベタ圧電膜３０Ｘは、基板１０の基板面に対して非平行方向に延びる多数の柱状体からなることを述べた。隣接する柱状体同士は互いに機械的に分離されやすいので、この工程においては、ベタ圧電膜３０Ｘの不要部分と必要部分とを柱状体の界面で良好に分離し、不要部分のみを簡易に高精度に除去することができ、パターン欠損等のパターン不良を高レベルに抑制することができる。
【００５３】
また、ベタ圧電膜３０Ｘの不要部分と必要部分とは柱状体の界面で分離されるので、圧電膜３０の凸部３１の側面３１ａに露出した多数の柱状体は、柱状体の界面で切れたものとなる。同様の柱状体からなるベタ圧電膜であっても、ドライエッチングによるパターニングでは、柱状体の界面できれいに切れることはなく、切断面はランダムである（比較例２を参照）。
【００５４】
本実施形態では、ベタ圧電膜３０Ｘの不要部分と必要部分とを柱状体の界面で分離することができるので、凸部３１の側面３１ａの面方向が、柱状体の成長方向と一致することになる。すなわち、本実施形態では、基板１０の基板面に対する凸部３１の側面３１ａの角度θが、凸部３１ごとにばらつくことを高レベルに抑制することができる。また、側面３１ａの平滑性も良好となる。
【００５５】
本実施形態では、基板１０の基板面に対する柱状体の成長方向を好ましくは９０±４５°（より好ましくは９０±３０°、特に好ましくは９０±１０°）の範囲内とすることで、基板１０の基板面に対する凸部３１の側面３１ａの角度θを安定的に好ましくは９０±４５°（より好ましくは９０±３０°、特に好ましくは９０±１０°）の範囲内とすることができる。すなわち、柱状体を略垂直方向に成長させることで、圧電膜３０の凸部３１の側面３１ａの形状を安定的に略垂直形状とすることができる。
【００５６】
上記のように、本実施形態によれば、パターン欠損等のパターン不良を高レベルに抑制でき、凸部３１の側面３１ａの角度θの凸部３１ごとのばらつきがなく、凸部３１の側面３１ａの平滑性が良好であり、形状精度が良好な単数又は複数の凸部３１からなる圧電膜３０を安定的に形成できる。この効果は、圧電膜３０の材料や厚みに関わらず得られる。
【００５７】
（工程（Ｄ））
最後に、図２（ｆ）に示す如く、各凸部３１上に上部電極４０を形成し、必要に応じて、基板１０の下面をエッチングして基板１０の厚みを薄くして、圧電素子１が完成する。
【００５８】
上記圧電素子１に振動板５０及びインク貯留吐出部材６０を取り付けることにより（図示略）、インクジェット式記録ヘッド２が製造される。
【００５９】
本実施形態の圧電素子１は、基板１０上であって圧電膜３０の凸部３１の非形成領域３２に、選択的に除去可能な犠牲層３４をパターン形成する工程（Ａ）と、基板１０の犠牲層３４をパターン形成した側に、基板１０の基板面に対して非平行方向に延びる多数の柱状体からなるベタ圧電膜（柱状構造膜）３０Ｘを形成する工程（Ｂ）と、リフトオフ法により、犠牲層３４、及びベタ圧電膜３０Ｘの犠牲層３４の上に位置する部分を除去して、多数の柱状体からなる単数又は複数の凸部３１を形成する工程（Ｃ）とを有する製造方法により、製造されたものである。
【００６０】
隣接する柱状体同士は互いに機械的に分離されやすいので、先に詳述したように、本実施形態によれば、圧電膜３０の材料や厚みに関わらず、工程（Ｃ）（リフトオフ工程）において、ベタ圧電膜３４Ｘの不要部分と必要部分とを柱状体の界面で良好に分離し、不要部分のみを簡易に高精度に除去することができる。そして、パターン欠損等のパターン不良が高レベルに抑制され、凸部３１の側面３１ａの角度θの凸部３１ごとのばらつきがなく、凸部３１の側面３１ａの平滑性が良好であり、凸部３１の形状精度が良好な圧電膜３０が安定的に得られる。
【００６１】
本実施形態では、柱状体を略垂直方向に成長させることで、圧電膜３０の凸部３１の側面３１ａの形状を安定的に略垂直形状とすることも可能である。
【００６２】
本実施形態では、ドライエッチングに比して短時間で圧電膜３０のパターニングを実施でき、パターニングに際してドライエッチングのように高真空プロセスを要しないため、コスト面でも優れている。
【００６３】
上記実施形態では、工程（Ａ）において炭素含有化合物及び／又は炭素単体を主成分とする犠牲層３４をリフトオフ法によりパターン形成する場合について説明したが、犠牲層３４はフォトリソグラフィ法（実施例１を参照）又は転写成型法によりパターン形成することもできる。これらの方法では有機の犠牲層３４がパターン形成される。転写成型法では、有機材料を容易にパターニングでき、かつナノオーダの高精細パターニングも可能である。
【００６４】
転写成型法は、パターニングされたモールドをプレスして、レジストにパターン転写し、そのままレジストを硬化させた後にモールドを剥離してパターン形成する方法であり、熱サイクル方式と光硬化方式がある。
【００６５】
熱サイクル方式は、熱可塑性樹脂のパターニングに用いられ、熱可塑性樹脂をガラス転位温度（Ｔｇ）以上まで加熱して軟化させた樹脂に、所望のパターンを有するモールドをプレス転写する方法である。熱可塑性樹脂としては、（メタ）アクリル酸及び／又はそのエステルの単独重合体又は共重合体を主成分とする（メタ）アクリル樹脂（ＰＭＭＡ樹脂）や、イミド樹脂等が挙げられる。
【００６６】
また、光硬化方式は、フォトレジスト等の光硬化樹脂のパターニングに用いられ、塗布された光硬化樹脂にモールドをプレスし、後に紫外線等を照射することで樹脂を硬化させて転写する方法である。
【００６７】
モールドは、石英やＳｉ、及びＴｉ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ等からなる硬質の合金等により構成され、電子線描画、ドライエッチング加工等により高精細にパターニングされるので、凸部３１の非形成領域３２のパターンと同様のパターンを有するモールドを使用することにより、凸部３１の非形成領域３２上に有機の犠牲層３４を容易かつ高精細にパターニングすることができる。モールドの剥離後に、凸部３１の形成領域に犠牲層３４の残渣が残る場合は、酸素の反応性イオンエッチング、燃焼、酸素プラズマ照射等による全面アッシング、溶液によるエッチング等により、残渣を除去すればよい。
【００６８】
「インクジェット式記録装置」
図３及び図４を参照して、上記実施形態のインクジェット式記録ヘッド２を備えたインクジェット式記録装置の構成例について説明する。図３は装置全体図であり、図４は部分上面図である。
【００６９】
図示するインクジェット式記録装置１００は、インクの色ごとに設けられた複数のインクジェット式記録ヘッド（以下、単に「ヘッド」という）２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙを有する印字部１０２と、各ヘッド２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１１４と、記録紙１１６を供給する給紙部１１８と、記録紙１１６のカールを除去するデカール処理部１２０と、印字部１０２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１１６の平面性を保持しながら記録紙１１６を搬送する吸着ベルト搬送部１２２と、印字部１０２による印字結果を読み取る印字検出部１２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部１２６とから概略構成されている。
【００７０】
印字部１０２をなすヘッド２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙが、各々上記実施形態のインクジェット式記録ヘッド２である。
【００７１】
デカール処理部１２０では、巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム１３０により記録紙１１６に熱が与えられて、デカール処理が実施される。
【００７２】
ロール紙を使用する装置では、図３のように、デカール処理部１２０の後段に裁断用のカッター１２８が設けられ、このカッターによってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター１２８は、記録紙１１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃１２８Ａと、該固定刃１２８Ａに沿って移動する丸刃１２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃１２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃１２８Ｂが配置される。カット紙を使用する装置では、カッター１２８は不要である。
【００７３】
デカール処理され、カットされた記録紙１１６は、吸着ベルト搬送部１２２へと送られる。吸着ベルト搬送部１２２は、ローラ１３１、１３２間に無端状のベルト１３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１０２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する部分が水平面（フラット面）となるよう構成されている。
【００７４】
ベルト１３３は、記録紙１１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（図示略）が形成されている。ローラ１３１、１３２間に掛け渡されたベルト１３３の内側において印字部１０２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ１３４が設けられており、この吸着チャンバ１３４をファン１３５で吸引して負圧にすることによってベルト１３３上の記録紙１１６が吸着保持される。
【００７５】
ベルト１３３が巻かれているローラ１３１、１３２の少なくとも一方にモータ（図示略）の動力が伝達されることにより、ベルト１３３は図３上の時計回り方向に駆動され、ベルト１３３上に保持された記録紙１１６は図３の左から右へと搬送される。
【００７６】
縁無しプリント等を印字するとベルト１３３上にもインクが付着するので、ベルト１３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部１３６が設けられている。
【００７７】
吸着ベルト搬送部１２２により形成される用紙搬送路上において印字部１０２の上流側に、加熱ファン１４０が設けられている。加熱ファン１４０は、印字前の記録紙１１６に加熱空気を吹き付け、記録紙１１６を加熱する。印字直前に記録紙１１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後に乾きやすくなる。
【００７８】
印字部１０２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙送り方向と直交方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている（図４を参照）。各印字ヘッド２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙは、インクジェット式記録装置１００が対象とする最大サイズの記録紙１１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。
【００７９】
記録紙１１６の送り方向に沿って上流側から、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応したヘッド２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙが配置されている。記録紙１１６を搬送しつつ各ヘッド２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより、記録紙１１６上にカラー画像が記録される。
【００８０】
印字検出部１２４は、印字部１０２の打滴結果を撮像するラインセンサ等からなり、ラインセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まり等の吐出不良を検出する。
【００８１】
印字検出部１２４の後段には、印字された画像面を乾燥させる加熱ファン等からなる後乾燥部１４２が設けられている。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。
【００８２】
後乾燥部１４２の後段には、画像表面の光沢度を制御するために、加熱・加圧部１４４が設けられている。加熱・加圧部１４４では、画像面を加熱しながら、所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ１４５で画像面を加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【００８３】
こうして得られたプリント物は、排紙部１２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット式記録装置１００では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部１２６Ａ、１２６Ｂへと送るために排紙経路を切り替える選別手段（図示略）が設けられている。
【００８４】
大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列にプリントする場合には、カッター１４８を設けて、テスト印字の部分を切り離す構成とすればよい。  
インクジェット式記録装置１００は、以上のように構成されている。
【００８５】
（設計変更）
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能である。
【００８６】
基板１０と振動板５０とが別部材である構成について説明したが、振動板５０を設けずに基板１０を振動板として機能させることも可能である。
【００８７】
圧電素子１を例として説明したが、本発明は、柱状体を成長可能な材料であれば、いかなる材料のパターニングにも適用可能である。本発明は、材料自体がエッチングされにくく、しかもｎｍオーダーの電極等に比して厚く成膜される、圧電膜等の無機膜のパターニングに好ましく適用できる。
【００８８】
柱状体を成長可能な、圧電材料以外の無機膜の材料としては、ＺｒＯ２，ＺｎＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＴｉＯ２等の酸化物；ＡｌＮ，Ｓｉ３Ｎ４，ＴｉＮ等の窒化物；ＳｉＣ，Ｂ４Ｃ等の炭化物等の誘電体、Ａｌ，Ｃｕ，Ｔａ，Ｔｉ等の金属等、及びこれらの組合せが挙げられる。また、有機材料でも問題のない用途であれば、柱状構造膜に有機材料を用いてもよい。有機材料の場合の蒸着方法としては、プラズマ化学蒸着法や、分子線蒸着法等が挙げられる。
【実施例】
【００８９】
本発明に係る実施例及び比較例について説明する。
【００９０】
（実施例１）
ガラス基板上に、レジスト材料としてクラリアント社製「ＡＺ５２１４」を用い、ライン幅（Ｌ）＝ラインスペース（Ｓ）＝１０μｍ、２μｍ厚のレジストパターンを形成した。次いで、レジストパターンを形成した上記基板の略全面に、真空蒸着法にてベタＺｒＯ２膜を５μｍ厚で成膜した。このときの成膜条件は、温度：室温、圧力：５×１０−２Ｐａとし、平均柱径約５０ｎｍの柱状体が基板面に対して略垂直方向に成長する条件とした。ベタＺｒＯ２膜を形成した上記基板をアセトンに浸漬してレジストを溶解し、リフトオフ法によりベタＺｒＯ２膜をパターニングして、本発明の凹凸構造体を得た。
【００９１】
ＳＥＭ断面観察を実施したところ、パターニング後のＺｒＯ２膜は、基板面に対して略垂直方向に成長した多数の柱状体（平均柱径５０ｎｍ）からなる無機膜であることが確認され、ライン幅（Ｌ）＝ラインスペース（Ｓ）＝１０μｍのパターンが良好に形成されていた。ＺｒＯ２膜の凸部の側面に露出した柱状体は柱状体の界面で切れており、凸部の側面の平滑性が良好であった。また、凸部の側面の基板面に対する角度θは、ほぼ９０°であった。
【００９２】
（比較例１）
ベタＺｒＯ２膜の成膜条件を、温度：５００℃、圧力１×１０−４Ｐａとし、柱状体が成長せず、等方性の膜が成長する条件とした以外は、実施例１と同様にリフトオフ法によるパターニングを実施して、比較用の凹凸構造体を製造した。  
ＳＥＭ観察を実施したところ、ＺｒＯ２膜のパターンは、凸部の角部に欠損が見られ、パターン形状精度が不良であった。
【００９３】
（実施例２）
表面に２００ｎｍ厚のＰｔ膜が形成されたＳｉ基板上に、レジスト材料としてクラリアント社製「ＡＺ５２１４」を用い、ライン幅（Ｌ）＝ラインスペース（Ｓ）＝１０μｍ、２μｍ厚のレジストパターンを形成した。次いで、レジストパターンを形成した上記基板の略全面にダイヤモンド状炭素を約０．５μｍ厚で成膜した。次いで、レジストパターンを溶解して、リフトオフ法により、ダイヤモンド状炭素からなる犠牲層をパターン形成した。
【００９４】
次いで、犠牲層をパターン形成した上記基板の略全面に、スパッタ法にてベタＰＺＴ膜を５μｍ厚で成膜した。このときの成膜条件は基板温度を５５０℃とし、略（１００）方向に結晶配向性を有し、平均柱径約１５０ｎｍの柱状体が基板面に対して略垂直方向に成長する条件とした。
【００９５】
次いで、ベタＰＺＴ膜を形成した上記基板に対して、６５０℃酸素雰囲気にて熱処理を実施して、犠牲層を酸化剥離し、リフトオフ法によりベタＰＺＴ膜をパターニングして、本発明の凹凸構造体を製造した。
【００９６】
ＳＥＭ観察を実施したところ、ＰＺＴ膜は、略（１００）配向性を有し、基板面に対して略垂直方向に成長した多数の柱状体（平均柱径１５０ｎｍ）からなる無機膜であることが確認され、ライン幅（Ｌ）＝ラインスペース（Ｓ）＝１０μｍのパターンが良好に形成されていた。ＰＺＴ膜の凸部の側面に露出した柱状体は柱状体の界面で切れており、凸部の側面の平滑性が良好であった。また、凸部の基板面に対する角度θは、ほぼ９０°であった。図５（ａ）にＳＥＭ斜視写真を、（ｂ）にＳＥＭ断面写真を示しておく。
【００９７】
（比較例２）
表面に２００ｎｍ厚のＰｔ膜が形成されたＳｉ基板上の略全面に、スパッタ法にて基板温度を５５０℃として、ベタＰＺＴ膜を成膜した。ベタＰＺＴ膜上に、ライン幅（Ｌ）＝ラインスペース（Ｓ）＝１０μｍのレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとしてＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチング）を実施し、ベタＰＺＴ膜をパターニングし、マスクのレジストパターンを除去して、比較用の凹凸構造体を製造した。  
ＳＥＭ観察を実施したところ、ＰＺＴ膜のパターンは、凸部の側面に約７０°のテーパがついており、凸部の側面は柱状体の界面とは関係のないところで切れていた。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明は、凹凸構造体のパターニングに適用することができ、圧電素子等に好ましく適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明に係る実施形態の圧電素子及びインクジェット式記録ヘッドの構造を示す断面図
【図２】（ａ）〜（ｆ）は、本発明に係る実施形態の圧電素子の製造方法を示す工程図
【図３】図１のインクジェット式記録ヘッドを備えたインクジェット式記録装置の構成例を示す図
【図４】図３のインクジェット式記録装置の部分上面図
【図５】（ａ）は実施例２の凹凸構造体のＳＥＭ斜視写真、（ｂ）は実施例２の凹凸構造体のＳＥＭ断面写真
【図６】従来の課題を説明するための説明図
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、従来の課題を説明するための説明図
【符号の説明】
【０１００】
１  圧電素子（凹凸構造体）
２  インクジェット式記録ヘッド
１０  基板
２０、４０  電極
３０  圧電膜（無機膜）
３０Ｘ  ベタ圧電膜（柱状構造膜）
３１  凸部
３１ａ  凸部の側面
３２  凸部の非形成領域
３４  犠牲層
１００  インクジェット式記録装置
θ  凸部の側面の角度
【図１】
2007144992.tif 000003
【図２】
2007144992.tif 000004
【図３】
2007144992.tif 000005
【図４】
2007144992.tif 000006
【図６】
2007144992.tif 000007
【図７】
2007144992.tif 000008
【図５】
2007144992.tif 000009