(57)【要約】      （修正有）【課題】優れた密着性を有する積層電極の製造方法、アクチュエータ装置及びその製造方法、並びに液体噴射ヘッドを提供する。【解決手段】基板１１０、弾性膜５０、絶縁体膜５５上に密着性金属からなる密着層６１を形成すると共に密着層６１上に導体層６２を積層して積層電極からなる下電極６０を形成し、下電極６０上に圧電体層７０、上電極８０を積層して圧電素子３００を形成する工程と、密着層の端面を含む表面が露出した状態でウェットエッチングによりパターン形成を行う成膜プロセスによって基板上に所定の機能性膜を形成する工程とを有し、機能性膜を形成する工程前に、露出した前記密着層の端面を含む表面に絶縁化処理を施し、絶縁処理膜６３を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に密着性金属からなる密着層を形成すると共に前記密着層上に導体層を積層して積層電極を形成する工程と、前記密着層の端面を含む表面が露出した状態でウェットエッチングによりパターン形成を行う成膜プロセスによって前記基板上に所定の機能性膜を形成する工程とを有し、前記機能性膜を形成する工程前に、露出した前記密着層の端面を含む表面に絶縁化処理を施すことを特徴とする積層電極の製造方法。
【請求項２】
基板上に密着性金属からなる密着層を形成すると共に前記密着層上に導体層を積層して積層電極からなる下電極を形成し、前記下電極上に圧電体層、上電極を積層して圧電素子を形成する工程と、前記密着層の端面を含む表面が露出した状態でウェットエッチングによりパターン形成を行う成膜プロセスによって前記基板上に所定の機能性膜を形成する工程とを有し、前記機能性膜を形成する工程前に、露出した前記密着層の端面を含む表面に絶縁化処理を施す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３】
前記密着層の端面を含む表面に絶縁化処理として酸化処理を施すことを特徴とする請求項２記載のアクチュエータ装置の製造方法。
【請求項４】
前記密着層の端面を含む表面への酸化処理を熱酸化とし且つ前記酸化処理を前記圧電素子の形成後に行うと共に前記密着層の端面を含む表面を熱酸化する際の加熱温度を前記圧電体層の形成時の焼成温度以下とすることを特徴とする請求項２又は３記載のアクチュエータ装置の製造方法。
【請求項５】
前記下電極上に形成される前記圧電体層、及び前記上電極をドライエッチングでパターニングすることにより所定形状の前記圧電素子を形成することを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載のアクチュエータ装置の製造方法。
【請求項６】
前記機能性膜として、無機絶縁材料からなり前記圧電素子を覆う絶縁膜、又は金属材料からなり前記圧電素子から引き出されるリード電極を形成することを特徴とする請求項５記載のアクチュエータ装置の製造方法。
【請求項７】
前記圧電体層を形成する焼成時に前記導体層に拡散し難い材料で前記密着層を形成することを特徴とする請求項２〜６の何れかに記載のアクチュエータ装置の製造方法。
【請求項８】
Ｔａ、Ｚｒ、Ｗ、Ｎｉ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｏからなる群から選択される少なくとも１種の材料で前記密着層を形成することを特徴とする請求項２〜７の何れかに記載のアクチュエータ装置の製造方法。
【請求項９】
基板上に設けられた下電極、圧電体層、上電極からなる圧電素子を具備し、前記下電極が、前記基板上に設けられた密着性金属からなる密着層と前記密着層上に設けられた導体層とで構成される積層電極からなり、前記基板上には、ウェットエッチングによりパターン形成を行う成膜プロセスによって成膜された所定の機能性膜が設けられ、前記機能性膜の形成前の状態で露出した前記密着層の端面を含む表面には、絶縁化処理が施されて絶縁処理膜が設けられていることを特徴とするアクチュエータ装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のアクチュエータ装置を、ノズル開口から液体を噴射させる液体噴射手段として具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に形成される積層電極の製造方法、圧電素子の電極として積層電極を適用した圧電素子を有するアクチュエータ装置及びその製造方法、並びにアクチュエータ装置を液体噴射手段として備えた液体噴射ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧を印加することにより変位する圧電素子を具備するアクチュエータ装置は、例えば、液滴を噴射する液体噴射ヘッド等に搭載される。このような液体噴射ヘッドとしては、例えば、ノズル開口に連通する圧力発生室等が設けられた流路形成基板上に振動板介して下電極、圧電体層、及び上電極からなる圧電素子が設けられ、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知られている。
【０００３】
また、圧電素子を備えたインクジェット式記録ヘッドとしては、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）層上に拡散防止性金属を含む合金で形成された密着層と、密着層上に形成された下部電極と、下部電極上に形成された圧電体層と、圧電体層上に形成された上部電極とを有する電気機械変更素子を備えたヘッドが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このようなインクジェット式記録ヘッドにおいては、例えば、圧電素子上からウェットエッチングによりパターン形成を行う成膜プロセスによって金属配線や絶縁膜等を形成する際、密着層と下部電極との端面が露出していると、密着層と下部電極との間で電食が生じ、電食によって下部電極の密着性が低下するという問題がある。また、下部電極が、下地から剥がれてしまうと、ヘッド故障等の原因となるため好ましくない。
【０００５】
なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッドに搭載される圧電素子だけでなく、圧電素子を有するアクチュエータ装置や、各種電子機器の電極形成等においても同様に存在する。
【０００６】
【特許文献１】特許第３５１７８７６号公報（第９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、優れた密着性を有する積層電極の製造方法、アクチュエータ装置及びその製造方法、並びに液体噴射ヘッド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、基板上に密着性金属からなる密着層を形成すると共に前記密着層上に導体層を積層して積層電極を形成する工程と、前記密着層の端面を含む表面が露出した状態でウェットエッチングによりパターン形成を行う成膜プロセスによって前記基板上に所定の機能性膜を形成する工程とを有し、前記機能性膜を形成する工程前に、露出した前記密着層の端面を含む表面に絶縁化処理を施すことを特徴とする積層電極の製造方法にある。
かかる第１の態様では、機能性膜を形成する工程前に、露出した密着層の端面を含む表面に予め絶縁化処理が施されているので、成膜プロセスにおいて密着層と導体層との間で電食が生じるのを確実に防止することができ、密着性に優れた積層電極を製造することができる。
【０００９】
本発明の第２の態様は、基板上に密着性金属からなる密着層を形成すると共に前記密着層上に導体層を積層して積層電極からなる下電極を形成し、前記下電極上に圧電体層、上電極を積層して圧電素子を形成する工程と、前記密着層の端面を含む表面が露出した状態でウェットエッチングによりパターン形成を行う成膜プロセスによって前記基板上に所定の機能性膜を形成する工程とを有し、前記機能性膜を形成する工程前に、露出した前記密着層の端面を含む表面に絶縁化処理を施す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。
かかる第２の態様では、機能性膜を形成する工程前に、露出した密着層の端面を含む表面に予め絶縁化処理が施されているので、成膜プロセスにおいて密着層と導体層との間で電食が生じるのを確実に防止することができ、密着性に優れた下電極を有するアクチュエータ装置を製造することができる。
【００１０】
本発明の第３の態様は、前記密着層の端面を含む表面に絶縁化処理として酸化処理を施すことを特徴とする第２の態様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、酸化処理によって密着層の端面を含む表面を良好に絶縁化処理することができる。
【００１１】
本発明の第４の態様は、前記密着層の端面を含む表面への酸化処理を熱酸化とし且つ前記酸化処理を前記圧電素子の形成後に行うと共に前記密着層の端面を含む表面を熱酸化する際の加熱温度を前記圧電体層の形成時の焼成温度以下とすることを特徴とする第２又は３の態様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、酸化処理によって圧電体層が破壊されるのを確実に防止することができる。
【００１２】
本発明の第５の態様は、前記下電極上に形成される前記圧電体層、及び前記上電極をドライエッチングでパターニングすることにより所定形状の前記圧電素子を形成することを特徴とする第２〜４の何れかの態様のアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第５の態様では、圧電素子のパターニングにより露出した密着層の端面を含む表面に予め絶縁化処理が施されるので、成膜プロセスにおいて密着層と導体層との間で電食が生じるのを確実に防止することができる。
【００１３】
本発明の第６の態様は、前記機能性膜として、無機絶縁材料からなり前記圧電素子を覆う絶縁膜、又は金属材料からなり前記圧電素子から引き出されるリード電極を形成することを特徴とする第５の態様のアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第６の態様では、絶縁膜又はリード電極を形成する際に密着層と導体層との間で電食が生じるのを確実に防止することができる。
【００１４】
本発明の第７の態様は、前記圧電体層を形成する焼成時に前記導体層に拡散し難い材料で前記密着層を形成することを特徴とする第２〜６の何れかの態様のアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第７の態様では、密着層の金属成分が導体層に拡散し難くなり、下電極の密着性を十分に確保することができる。
【００１５】
本発明の第８の態様は、Ｔａ、Ｚｒ、Ｗ、Ｎｉ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｏからなる群から選択される少なくとも１種の材料で前記密着層を形成することを特徴とする第２〜７の何れかの態様のアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第８の態様では、優れた密着性を有する下電極を形成することができる。
【００１６】
本発明の第９の態様は、基板上に設けられた下電極、圧電体層、上電極からなる圧電素子を具備し、前記下電極が、前記基板上に設けられた密着性金属からなる密着層と前記密着層上に設けられた導体層とで構成される積層電極からなり、前記基板上には、ウェットエッチングによりパターン形成を行う成膜プロセスによって成膜された所定の機能性膜が設けられ、前記機能性膜の形成前の状態で露出した前記密着層の端面を含む表面には、絶縁化処理が施されて絶縁処理膜が設けられていることを特徴とするアクチュエータ装置にある。
かかる第９の態様では、優れた密着性を有する下電極となるため、高い信頼性を有するアクチュエータ装置を提供することができる。
【００１７】
本発明の第１０の態様は、第９の態様に記載のアクチュエータ装置を、ノズル開口から液体を噴射させる液体噴射手段として具備することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第１０の態様では、高い信頼性を有する液体噴射ヘッドを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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′断面図であり、図３は、図２（ａ）のＢ−Ｂ′の要部拡大断面図である。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０．５〜２μｍの弾性膜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。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。
【００１９】
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、後述するマスク膜５２を介して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、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ステンレス鋼などからなる。
【００２０】
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、例えば、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。また、この絶縁体膜５５上には、厚さが例えば、約０．１〜０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約０．５〜５μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．０５μｍの上電極膜８０とからなる圧電素子３００が形成されている。
【００２１】
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。何れの場合においても、圧力発生室１２毎に圧電体能動部が形成されていることになる。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が振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。
【００２２】
また、このような各圧電素子３００の上電極膜８０には、本実施形態では、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が設けられている。具体的には、各圧電素子３００のそれぞれにリード電極９０が接続され、これら各リード電極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。なお、このリード電極９０は、詳細は後述するが、電解液であるエッチング液を用いたウェットエッチングにより所定形状にパターン形成されたものであり、配線として機能する機能性膜である。
【００２３】
さらに、本実施形態では、下電極膜６０を複数の圧電素子３００の並設方向に亘って設け、下電極膜６０の圧力発生室１２の長手方向の端部を、圧力発生室１２に相対向する位置となるように設けた。また、圧電体層７０は、下電極膜６０の圧力発生室１２の長手方向の端部を覆って絶縁体膜５５上に達するまで延設されている。
【００２４】
圧電素子３００の下電極膜６０は、図３に示すように、本実施形態では、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５上に形成された密着性金属からなる密着層６１と、この密着層６１上の全面に形成された導体層６２とで構成された２層構造の積層電極である。
【００２５】
ここで、密着層６１を形成する密着性金属としては、圧電体層７０の形成時の焼成温度で導体層６２に拡散し難い高融点金属材料で、且つ圧電体層７０の焼成温度以下の温度で熱酸化する材料であるのが好ましい。具体的には、例えば、Ｔａ、Ｚｒ、Ｗ、Ｎｉ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｏからなる群から選択される少なくとも１種の材料を用いるのが好ましい。これにより、密着層６１の金属成分が導体層６２に拡散することが抑えられ、下電極膜６０の密着性を十分に確保することができる。一方、導体層６２を形成する金属材料としては、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ），レニウム（Ｒｅ），ロジウム（Ｒｈ），パラジウム（Ｐｄ）等の白金族が挙げられる。本実施形態では、密着層６１をＺｒで形成し、導体層６２をＰｔで形成した。勿論、本発明において密着層６１及び導体層６２を形成する材料は、上述した材料に限定されるものではない。
【００２６】
そして、本実施形態では、所定形状のリード電極９０を形成する前、すなわち、各圧力発生室１２毎に圧電素子３００を形成した後で且つ成膜及びウェットエッチングによりパターン形成する成膜プロセスによりリード電極９０を形成する工程前に、その時点で露出状態となった密着層６１の端面を含む表面（露出表面）６１ａに、所定の絶縁化処理が施されて絶縁処理膜６３が設けられている。
【００２７】
より詳細には、本実施形態では、上述したように、下電極膜６０が複数の圧電素子３００の並設方向に亘って設けられ且つ圧電体層７０が下電極膜６０の圧力発生室１２の長手方向の端部を覆って絶縁体膜５５上に達するまで延設されている。このような構造においては、密着層６１の一部の端面（圧電体層７０で覆われていない領域の端面）、及び隣り合う圧電素子３００の間の領域に対応する密着層６１の上面が露出している。そして、本実施形態では、このように露出した密着層６１の表面６１ａに絶縁化処理として熱酸化処理が施されてＺｒ酸化物からなる絶縁処理膜６３が設けられている。
【００２８】
このように、本実施形態では、リード電極９０が形成される前の状態で露出した密着層６１の表面６１ａに絶縁処理膜６３が設けられているので、詳細は後述するが、リード電極９０を形成する際に用いる電解液であるエッチング液が導電性を有する密着層６１に直接接触することがない。このため、密着層６１と導体層６２との間で電食が生じることがない。これにより、絶縁体膜５５と下電極膜６０との密着性を十分に確保することができ、ヘッド故障を防止して、ヘッドの信頼性を高めることができる。
【００２９】
なお、絶縁処理膜６３は、電解液であるエッチング液に曝されて厚さ方向に膜減りが生じない膜であるのが好ましいが、エッチング液によって多少の膜減りが生じるような場合でも、導電性を有する密着層６１がエッチング液に曝されない程度の膜厚で絶縁処理膜６３を形成すればよい。
【００３０】
このような下電極膜６０上に形成される圧電体層７０の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性圧電性材料に、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（Ｓｃ１／３Ｔａ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＳＴ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＳＮ−ＰＴ）、ＢｉＳｃＯ３−ＰｂＴｉＯ３（ＢＳ−ＰＴ）、ＢｉＹｂＯ３−ＰｂＴｉＯ３（ＢＹ−ＰＴ）等が挙げられる。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。
【００３１】
また、圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、下電極膜６０、絶縁体膜５５、弾性膜５０及びリード電極９０上には、圧電素子３００に対向する領域に、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３１を有する保護基板３０が、接着剤層３５を介して接合されている。なお、圧電素子保持部３１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。
【００３２】
さらに、保護基板３０には、連通部１３に対向する領域にリザーバ部３２が設けられており、このリザーバ部３２は、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。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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
ここで、インクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図４〜図８を参照して説明する。なお、図４〜図８は、圧力発生室１２の長手方向の断面図である。まず、図４（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。
【００３７】
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、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。具体的には、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１）上に、例えば、スパッタ法等によりジルコニウム（Ｚｒ）層を形成後、このジルコニウム層を、例えば、５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化することにより酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなる絶縁体膜５５を形成する。
【００３８】
次に、図４（ｃ）に示すように、絶縁体膜５５の前面に、例えば、ジルコニウム（Ｚｒ）からなる密着層６１を形成し、この密着層６１上に白金（Ｐｔ）からなる導体層６２を形成した。
【００３９】
次に、下電極膜６０上に、本実施形態では、チタン酸ジルコン酸鉛からなる圧電体層７０を形成する。なお、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を形成した。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。
【００４０】
圧電体層７０の形成手順の一例としては、まず、図５（ａ）に示すように、下電極膜６０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、ゾル膜の有機成分を、例えば、ＮＯ２、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ等として離脱させることである。
【００４１】
そして、図５（ｂ）に示すように、この圧電体前駆体膜７１を拡散炉又はＲＴＰ（Rapid Thermal Processing）装置等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。すなわち、圧電体前駆体膜７１を焼成することで結晶が成長して圧電体膜７２が形成される。なお、焼成温度は、６５０〜８５０℃であることが好ましく、例えば、約７００℃で３０分間、圧電体前駆体膜７１を焼成して圧電体膜７２を形成する。なお、このように形成した圧電体膜７２の結晶は（１００）面に優先配向する。その後、このようにして形成された圧電体膜７２と、その下地である下電極膜６０とを所定形状にパターニングする。
【００４２】
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５（ｃ）に示すように、例えば、５層の圧電体膜７２を形成し、所定厚さの圧電体層７０を形成する。なお、このように複数回焼成を行って圧電体層７０を形成する場合には、トータルの焼成（加熱）時間を、０．５〜３時間以内とするのが好ましい。
【００４３】
次に、このように圧電体層７０を形成した後は、図６（ａ）に示すように、例えば、イリジウム（Ｉｒ）からなる上電極膜８０を流路形成基板用ウェハ１１０の全面に形成する。次いで、図６（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０上に積層された圧電体層７０及び上電極膜８０を、例えば、イオンミリング、反応性イオンエッチング等のドライエッチングを用いて各圧力発生室１２となる領域にパターニングすることにより、各圧力発生室１２となる領域のそれぞれに対応して圧電素子３００を形成する。
【００４４】
このように、圧電素子３００をパターニングした後の状態では、圧電素子３００で覆われていない密着層６１の端面、及び隣り合う圧電素子３００の間の領域に対応する密着層６１の上面が露出した状態となる。
【００４５】
次いで、図６（ｃ）に示すように、密着層６１の端面を含む表面６１ａに絶縁化処理を施す。具体的には、ドライエッチングでのパターニングによって所定形状の圧電素子３００を形成後に露出した状態の密着層６１の端面を含む表面６１ａに絶縁処理膜６３を形成する。例えば、本実施形態では、酸素雰囲気で約６５０℃で５分間加熱することにより、密着層６１の端面を含む表面６１ａを熱酸化してＺｒ酸化物からなる絶縁処理膜６３を形成する。なお、上電極膜８０は、Ｉｒで形成されているため、ここでの加熱処理によって殆ど酸化することはない。すなわち、上記の熱酸化条件によれば、露出した密着層６１の表面６１ａだけを選択的に熱酸化することが可能となる。
【００４６】
ここで、密着層６１の表面６１ａを熱酸化する条件としては、圧電体層７０を形成する際の焼成温度以下、具体的には、約８５０℃以下にするのが好ましい。なお、本実施形態では圧電体層７０の形成時の焼成温度を７００℃としたので、７００℃以下に設定している。これは、絶縁処理膜６３を形成する際に、圧電体層７０が熱により破壊されるのを防止するためである。また、本実施形態では、密着層６１の表面６１ａを熱酸化して絶縁処理膜６３を形成したが、勿論これに限定されず、陽極酸化等の絶縁化処理を施して絶縁処理膜を形成してもよい。なお、絶縁処理膜６３は、後述する成膜プロセスにおいて、エッチング液（電解液）に曝されても、密着層６１と導体層６２との導通を確実に遮断できる程度の絶縁性を有する膜で形成されている。
【００４７】
次いで、リード電極９０を形成する。具体的には、図７（ａ）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、金属層９１上に、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を形成し、このマスクパターンを介して金属層９１を、所定の電解液からなるエッチング液によりウェットエッチングして各圧電素子３００毎にパターニングする。その後、マスクパターンを除去することにより、リード電極９０が形成される。なお、リード電極９０としては、密着層とこの密着層上に形成される導体層とで構成された２層構造の積層電極としてもよい。
【００４８】
ここで、本実施形態では、密着層６１の表面に予め絶縁処理膜６３を形成しているため、リード電極９０を形成する際に用いる電解液であるエッチング液は、密着層６１の絶縁処理膜６３に接触するが、導電性を有する密着層６１には接触しない。このため、密着層６１と導体層６２との間で電食が生じることを確実に防止することができる。これにより、絶縁体膜５５と下電極膜６０との密着性を十分に確保することができ、リード電極９０の形成後において下電極膜６０の剥がれ等が発生することがない。したがって、密着性に優れた下電極膜６０及び圧電素子３００を形成することができ、ヘッド故障を防止して、ヘッドの信頼性を高めることができる。
【００４９】
次に、図７（ｂ）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、接着剤層３５を介して、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。
【００５０】
次いで、図７（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。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。
【００５１】
次いで、図８（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８（ｂ）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。
【００５２】
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。
【００５３】
（他の実施形態）
以上、本発明を一実施形態に基づいて説明したが、本発明は上述した一実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した一実施形態では、下電極膜６０を圧電素子３００の並設方向に亘って連続的に設けたヘッド構造について説明したが、勿論これに限定されず、例えば、図９に示すように、各圧力発生室１２に対向する領域に下電極膜６０Ａ、圧電体層７０、及び上電極膜８０を積層した圧電素子３００Ａをそれぞれ設けると共に、各圧力発生室１２に対向する領域において圧電素子３００Ａの並設方向に下電極膜６０Ａを不連続としたヘッド構造にも本発明を適用することができる。この場合には、所定形状のリード電極９０を形成する前、すなわち、各圧力発生室１２毎に圧電素子３００Ａを形成した後で且つ成膜及びウェットエッチングによりパターン形成する成膜プロセスによりリード電極９０を形成する工程前に、圧電素子３００Ａの幅方向両側で露出した下電極膜６０Ａの密着層６１Ａの端面に絶縁処理膜６３Ａを設けるようにする。これにより、上述した実施形態と同様に、リード電極９０を形成する際に密着層６１Ａと導体層６２Ａとの間で電食が生じることがないため、下電極膜６０Ａ及び圧電素子３００Ａの密着性を十分に確保することができる。なお、図９は、本発明の他の実施形態に係る圧電素子の幅方向の要部拡大断面図である。
【００５４】
また、上述した一実施形態では、下電極膜６０を積層電極の一例とし、機能性膜としてリード電極９０を例示して説明したが、勿論これに限定されず、本発明は、密着層と導体層とからなるリード電極を形成した後に、この上からアルミナ等からなる保護膜を電解液のウェットエッチングによりパターン形成する場合においても適用可能である。また、圧電素子を形成後で且つリード電極形成前に、この圧電素子を覆うようにアルミナ等からなる保護膜を電解液のウェットエッチングによりパターン形成する場合において、保護膜の形成前に、露出した密着層の端面を含む表面に絶縁化処理を施すようにしてもよい。なお、このような場合には、保護膜は、基本的には圧電素子を構成する各層を覆っているが、圧電素子の一端部近傍に対向する領域においては、保護膜にコンタクトホールが形成され、このコンタクトホールを介してリード電極と圧電素子（上電極膜）とが電気的に接続される。
【００５５】
なお、上述した一実施形態では、酸化処理により絶縁処理膜６３を形成したが、勿論これに限定されず、例えば、圧電素子を形成した後で且つ所定の成膜プロセスを実施する前に、密着層の端面に絶縁材料を選択的に供給して絶縁処理膜を形成してもよい。
【００５６】
また、上述した一実施形態では、密着層６１上の全面に導体層６２を設けたが、例えば、密着層のパターン形状を導体層のパターン形状より大きくしてもよいし、反対に小さくしてもよい。
【００５７】
なお、上述した一実施形態では、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（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。
【００５８】
また、本発明は、このような液体噴射ヘッド（インクジェット式記録ヘッド）に液体吐出手段として搭載されるアクチュエータ装置だけでなく、あらゆる装置に搭載されるアクチュエータ装置に適用することができる。例えば、アクチュエータ装置は、上述したヘッドの他に、センサー等にも適用することができる。
【００５９】
さらに、本発明は、液体噴射ヘッドに利用される圧電素子の製造方法に適用可能であり、また、ヘッドの圧電素子だけでなく、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にも適用可能である。
【００６０】
何れにしても、本発明は、上述したものに限定されず、電解液のウェットエッチングによりパターン形成する成膜プロセスに先立って、密着層と導体層との間で電食が生じないように、露出した密着層の端面を含む表面に積極的に絶縁化処理を施すことにより、密着層及び導体層からなる積層電極とその下地との密着性を十分に確保することができるという特異な効果を奏する。
【００６１】
したがって、本発明は、基板上に密着層と導体層とを積層して積層電極を形成した後、密着層の端面を含む表面が露出した状態で電解液を用いたウェットエッチングによりパターン形成を行う成膜プロセスによって基板上に所定の機能性膜を形成する前に、その状態で露出した密着層の端面を含む表面に絶縁化処理を施す工程を有する積層電極の製造方法として広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの要部拡大断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る記録ヘッドの要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
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  圧電素子保持部、  ３２  リザーバ部、  ４０  コンプライアンス基板、  ６０  下電極膜、  ６１  密着層、  ６２  導体層、  ６３  絶縁処理膜、  ７０  圧電体層、  ８０  上電極膜、  ９０  リード電極、  １００  リザーバ、  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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