(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットプリントヘッドであって、
複数の噴出口を備え、前記複数の噴出口の各々は
ノズルと、
前記ノズルに接続された圧力チャンバと、
前記圧力チャンバに結合された圧電体と、
電極に印加された電圧に応答して前記圧電体の変位により前記圧力チャンバに圧力をかけるために前記圧電体に結合された前記電極と、
を備え、
前記複数の噴出口のうちの二以上の電極は前記電極に前記電圧が印加されるとそれらの関連付けられた圧電体に均一な変位量を持たせるための異なる大きさを有し、
前記電極が前記圧電体に電気的に結合されて前記圧力チャンバに重なって配置された部分を有し、前記複数の噴出口のうちの前記二以上の噴出口の少なくとも一つが、前記二以上の噴出口のうち別の噴出口の前記電極がその関連付けられた圧力チャンバに重なるよりもその関連付けられた圧力チャンバの多くに重なる電極を有するように、異なる大きさを有する前記複数の噴出口のうち二以上の前記電極の重複量が異なる、
インクジェットプリントヘッド。
【請求項２】
前記電極が環状電極である、請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項３】
前記複数の噴出口のうち二以上の噴出口の前記電極が異なるリング幅の環状電極を備える、請求項２に記載のプリントヘッド。
【請求項４】
複数の電極のうち、電極の第一の群におけるインク噴出口の前記電極が第一の幅を有して電極の第二の群におけるインク噴出口の前記電極が第二の幅を有し、前記第一および第二の幅が異なる、請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項５】
前記変位量がその対応する圧力チャンバと反対の方向にある、請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項６】
基板が前記圧力チャンバの部分を形成して前記圧電体が圧電体膜を備え、前記噴出口が前記基板の上面に共通電極をさらに備え、前記圧電体膜が前記共通電極の上面にあり、前記共通電極は前記複数の噴出口のうちいくつかの噴出口により使用される、請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項７】
インクジェットプリントヘッドであって、
複数の噴出口を備え、前記複数の噴出口の各々は
ノズルと、
前記ノズルに接続されて基板を備える圧力チャンバと、
前記基板の上面に形成された共通電極であって、前記複数の噴出口のうちいくつかの噴出口により使用される、前記共通電極と、
前記共通電極の上面に形成された圧電体と、
環状電極に印加された電圧に応答して前記圧電体の変位により前記圧力チャンバに圧力をかけるために前記圧電体に結合された環状電極と、
を備え、
前記複数の噴出口のうちの二以上の電極は前記電極に前記電圧が印加されるとそれらの関連付けられた圧電体に均一な変位量を持たせるための異なるリング幅の環状電極を備え、
前記環状電極が前記圧電体に電気的に結合されて前記圧力チャンバに重なって配置された部分を有し、前記複数の噴出口のうちの二以上の噴出口の少なくとも一つが、前記二以上の噴出口のうち別の噴出口の前記電極がその関連付けられた圧力チャンバに重なるよりもその関連付けられた圧力チャンバの多くに重なる環状電極を有するように、異なる大きさを有する前記複数の噴出口のうち二以上の前記環状電極の重複量が異なる、
インクジェットプリントヘッド。
【請求項８】
リング幅の各々は前記環状電極のリング形状の円周方向に直交する幅方向における長さである、請求項７に記載のプリントヘッド。
【請求項９】
複数の電極のうち、電極の第一の群におけるインク噴出口の前記環状電極が第一の幅を有して電極の第二の群におけるインク噴出口の前記電極が第二の幅を有し、前記第一および第二の幅が異なる、請求項７に記載のプリントヘッド。
【請求項１０】
前記変位量が凸状の変位に起因して対応する圧力チャンバの体積を増加させるその対応する圧力チャンバと反対の方向にある、請求項７に記載のプリントヘッド。
【請求項１１】
圧電素子を製造するための方法であって、
基板上に共通電極を形成することと、
前記共通電極上に圧電体膜を形成することと、
前記圧電体膜の他の表面に複数の個別電極を形成することであって、前記複数の個別電極のうち少なくとも二つの個別電極は前記少なくとも二つの個別電極に電圧が印加されるとそれらの関連付けられた圧電体膜に均一な変位量を持たせるための異なる大きさを有する、形成することと、
を含み、
前記少なくとも二つの個別電極の各々が前記圧電体膜に電気的に結合されて前記基板の少なくとも一部により形成される圧力チャンバに重なって配置された部分を有し、複数の噴出口のうちの二以上の噴出口の少なくとも一つが、前記二以上の噴出口のうち別の噴出口の前記個別電極がその関連付けられた圧力チャンバに重なるよりもその関連付けられた圧力チャンバの多くに重なる個別電極を有するように、異なる大きさを有する前記複数の噴出口のうち二以上の前記個別電極の重複量が異なる、
方法。
【請求項１２】
前記少なくとも二つの個別電極の各々が環状電極である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも二つの個別電極が異なるリング幅の環状電極を備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
複数の電極のうち、前記複数の個別電極のうち個別電極の第一の群における電極が第一の幅を有して前記複数の個別電極のうち電極の第二の群における電極が第二の幅を有し、前記第一および第二の幅が異なる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記変位量が対応する圧力チャンバと反対の方向にある、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記基板上の複数の圧電素子の面内位置に対応する位置に変曲点の位置を設定することにより前記複数の個別電極に対応する複数の圧電素子の変位プロファイルの変曲点を設定することをさらに含み、前記圧電素子が前記共通電極、前記圧電体膜、および前記個別電極から成る、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
複数の個別電極を形成することが変曲点に基づいて設定されたリング幅を有するリング形状の前記個別電極を形成することを含み、前記リング幅は前記基板上の面内位置に対応する幅に対する前記リング形状の円周方向に直交する幅方向における長さである、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
絶縁膜を形成することであって、絶縁膜が前記圧電体膜と対応する個別電極との間にあり、リング形状を有する開口部を通じて前記圧電体膜と前記個別電極とを電気的に接続する、形成することをさらに含み、変曲点を設定することによりリング幅が設定され、リング幅は前記基板上の面内位置に対応する幅に対する前記リング形状の円周方向に直交する幅方向における長さである、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記個別電極の前記圧電体膜の反対側に変曲点調整層を形成することをさらに含み、変曲点の設定により前記基板上の面内位置に対応する重複量に対する前記個別電極と前記変曲点調整層との間の重複量が設定される、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
変曲点を設定することが、複数の露光マスクの中から所望の露光マスクを選択することと、前記基板上の面内位置にそれぞれ対応する位置に前記複数の圧電素子の変位プロファイルの変曲点の位置を設定することと、を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記基板が複数のダイに分割されてステッパ露光を通じて各ダイに複数の露光領域が与えられ、前記変曲点を設定することにより各露光領域に適した所望の露光マスクが選択される、請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記変曲点を設定することにより予め計算された補正係数に対応するように前記所望の露光マスクが選択される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記基板上の各面内位置に対する前記補正係数を計算することをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
補正係数を計算することが、前記基板上の各面内位置の前記複数の圧電素子の変位量を測定することと、正規化された値を生成するために前記複数の圧電素子の前記変位量を正規化することと、前記補正係数として正規化された値の逆数を計算することと、を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
補正係数を計算することが、前記基板の面内基準点からの各距離の前記圧電体膜の膜厚を測定することと、正規化された値を生成するために各距離の前記圧電体膜の前記膜厚を正規化することと、補正係数として正規化された値の逆数を計算することと、を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記面内基準点が前記基板の中心にある、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
圧電体膜を形成することがスパッタリング法により前記圧電体膜を積層することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２８】
インクジェットヘッドを製造するための方法であって、
複数の圧力チャンバおよび基板内で前記複数の圧力チャンバを繋ぐ流動経路を形成することと、
請求項１６から２７のいずれか一項による圧電素子を製造するための方法を使用して、前記複数の圧力チャンバにそれぞれ対応する複数の圧電素子を形成することと、
を含む、方法。
【請求項２９】
前記圧電素子が対応する圧力チャンバと反対の方向に凸状に駆動される変位である、請求項２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態はプリンタの分野に関し、より具体的には、本発明の実施形態は圧電デバイスおよび複数のノズルから均一な噴出液滴体積を生み出すインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
記録媒体に画像を記録するためにインクジェットヘッドの複数のノズルからインクを噴出するインクジェット記録デバイスが周知である。例えば、電圧が印加されると変形する圧電アクチュエータがノズルに接続する各圧力チャンバ内に配置されているアクチュエータタイプのインクジェットヘッドがインクジェットヘッドとして周知である。このインクジェットヘッドは、圧力チャンバおよび圧力チャンバにそれぞれ対応する圧電アクチュエータがシリコンウェハ上に配置される半導体プロセスを使用して製造される。
【０００３】
ノズルからの噴出液滴体積が均一でない場合におけるこのタイプのインクジェットヘッドによる一つの問題は、出力画像で濃度の分布が生じ、したがって画像の品質が低下することである。この問題に対処するため、インク噴出液滴体積のばらつきを補正するための対策が講じられる。
【０００４】
例えば、この問題に対処するための技術は、圧電体膜の厚さを測定すること、測定された圧電体膜の厚さと予め設定された基準の厚さとの間のずれの量に基づいて個別電極の幅を決定すること、そして個別電極の幅を使用して圧電体膜の厚さにおけるばらつきを補正するために決定された幅を有する個別電極を形成することを含む。
【０００５】
さらに、この問題に対する別の解決策は、共通電極の領域における圧電素子の変形量を低減するためのレート調整量に対応するように噴出レート調整のターゲットであるノズルに対応するインク圧力チャンバ上に配置されたその領域を低減するための切欠き部分を形成することを含み、したがってインク噴出レートが均一になる。
【０００６】
上記で説明された二つの解決策では個々の素子に対する圧電体膜の厚さにおけるばらつきおよびインク噴出レートの測定が必要であり、したがってその補正プロセスが複雑になる。加えて、圧電素子の変位プロファイル（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｐｒｏｆｉｌｅ）の変曲点（ｉｎｆｌｅｃｔｉｏｎ ｐｏｉｎｔ）の位置を変更するためのあらゆる技術概念もまた欠けている。
【発明の概要】
【０００７】
圧電デバイスおよびその製造の方法ならびにインクジェットヘッドが説明される。一実施形態では、インクジェットプリントヘッドは複数の噴出口を備え、複数の噴出口の各々は、ノズル、ノズルに接続された圧力チャンバ、圧力チャンバに結合された圧電体、および電極に印加された電圧に応答して圧電体の変位により圧力チャンバに圧力をかけるように圧電体に結合された電極を備え、複数の噴出口のうち二以上の電極は、電極に電圧が印加されるとそれらの関連付けられた圧電体に均一な変位量（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｍｏｕｎｔ）を持たせるために異なる大きさを有する。
【０００８】
本発明は、以下で与えられる詳細な説明および本発明の様々な実施形態の添付図面からより完全に理解されるであろう。しかしながら、これらは本発明を固有の実施形態に限定するものではなく、例示および理解のみのためのものであるとされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】インクジェットヘッドダイの一実施形態の構成を概略的に例示する図である。
【図２】均一な濃度を有する入力画像データがインクジェットヘッドにより用紙に出力される態様を例示する。
【図３Ａ−Ｂ】出力画像の濃度分布と圧電アクチュエータの変位量分布との間の関係を例示する図である。
【図４Ａ】圧電アクチュエータの一実施形態を例示する図である。
【図４Ｂ】圧電アクチュエータの一実施形態を例示する図である。
【図４Ｃ】圧電アクチュエータの一実施形態を例示する図である。
【図５Ａ】上側電極のリング幅を統一することにより構成されたインクジェットヘッドダイを例示するための図である。
【図５Ｂ】上側電極のリング幅を統一することにより構成されたインクジェットヘッドダイを例示するための図である。
【図６Ａ】上側電極のリング幅がシリコンウェハ上の面内位置に対応するように補正されたインクジェットヘッドダイを例示するための図である。
【図６Ｂ】上側電極のリング幅がシリコンウェハ上の面内位置に対応するように補正されたインクジェットヘッドダイを例示するための図である。
【図７Ａ】圧電アクチュエータの一実施形態を例示する図である。
【図７Ｂ】圧電アクチュエータの一実施形態を例示する図である。
【図７Ｃ】圧電アクチュエータの一実施形態を例示する図である。
【図８Ａ】圧電アクチュエータの一実施形態を例示する図である。
【図８Ｂ】圧電アクチュエータの一実施形態を例示する図である。
【図８Ｃ】圧電アクチュエータの一実施形態を例示する図である。
【図９】圧電アクチュエータの変位量に対応する補正係数を有する露光マスクを作成するための方法の一実施形態を例示するフローチャートである。
【図１０】膜厚の値が近くなるように形成された異なるリング幅を有する圧電アクチュエータを例示する図である。
【図１１】リング幅と変位体積との間の関係を例示するグラフである。
【図１２】補正係数のマスクおよびそのリング幅の一実施形態を例示する図である。
【図１３】シリコンウェハ上の複数のインクジェットヘッドダイの位置を例示する図である。
【図１４】インクジェットヘッドダイにおける複数の圧電アクチュエータの位置を例示する図である。
【図１５】シリコンウェハの面内の補正係数マップを作成するための方法の一実施形態を例示するフローチャートである。
【図１６Ａ−Ｃ】一実施形態による所与のインクジェットヘッドダイに対する区域による補正係数の計算を例示するための図である。
【図１７】補正係数のマスクおよびその突出量の一実施形態を例示する図である。
【図１８】シリコンウェハの補正係数マップを作成するための方法の別の態様の一実施形態を例示するフローチャートである。
【図１９】シリコンウェハの中心および膜厚測定点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４を例示する図である。
【図２０】補正係数とシリコンウェハの中心からの距離との間の関係の一実施形態を例示する図である。
【図２１】補正係数およびインクジェットヘッドダイの各区域（抜粋）に対するシリコンウェハの中心からの距離を例示する。
【図２２】環状電極を有する圧電アクチュエータを製造するための方法の一実施形態を例示するフローチャートである。
【図２３Ａ−Ｉ】環状電極を有する圧電アクチュエータの製造プロセスの各ステップにおけるシリコンウェハの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の説明において、本発明のより徹底的な説明を提供するために多数の詳細が述べられる。しかしながら、当業者においては、本発明はこれらの固有の詳細によらずに実施され得ることが明らかになるであろう。他の例では、本発明を不明瞭にすることを避けるために周知の構造およびデバイスはその詳細を示すのではなくブロック図の形態で示される。
【００１１】
複数の噴出口を備えるインクジェットプリントヘッドが開示され、複数の噴出口の各々は、ノズル、ノズルに接続された圧力チャンバ、圧力チャンバに結合された圧電体、および電極に印加された電圧に応答して圧電体の変位により圧力チャンバに圧力をかけるように圧電体に結合された電極（例えば、環状電極）を備える。一実施形態では、噴出口のうち二以上の電極は、電極に電圧が印加されるとそれらの関連付けられた圧電体に均一な変位量を持たせるために異なる大きさ（例えば、異なる幅）を有する。
【００１２】
さらに開示されるのは、圧電素子を製造するための方法および好適な位置に圧電素子の変位プロファイルの変曲点の位置を設定して複数の圧電素子の変位の量を均一にするインクジェットヘッドを製造するための方法である。一実施形態では、基板上に圧電体膜を形成するための圧電体膜形成工程、圧電体膜の一つの表面上に共通電極を形成するための共通電極形成工程、圧電体膜の他の表面上に複数の個別電極を形成するための個別電極形成工程、および変曲点設定工程を含み、基板上の複数の圧電素子の面内位置に対応する位置における複数の個別電極に対応する複数の圧電素子の変位プロファイルの変曲点の位置を設定するため、各圧電素子は共通電極、圧電体膜、および個別電極を備える。
【００１３】
一実施形態では、変位プロファイルの変曲点は、圧電素子が変形した時に正から負へ、またはその逆（例えば、変位曲線の二次導関数の符号が変化する）の断面の変位曲線において勾配の変化が生じるところを指す。その位置を見つけるためのプロセスの一実施形態は走査型レーザドップラーメータを使用して変形の間圧電素子のプロファイルを測定すること、面内方向（基板の面内方向）において二回微分をすること、そしてプロファイルがゼロ（０）になるところを見つけることを含む。
【００１４】
一実施形態では、複数の圧電素子の変位プロファイルの変曲点の位置が基板上の面内位置に対応する位置にそれぞれ設定されるため、複数の圧電素子の変位量が均一になる。
【００１５】
一実施形態では、個別電極形成工程で環状の個別電極が形成され、その上変曲点設定工程で基板上の面内位置に対応する幅に対するリング幅が設定され、リング幅はリング形状の円周方向に対して直交する幅方向における長さである。これにより複数の圧電素子の変位量が均一になる。
【００１６】
一実施形態では、本方法はさらに、環状の開口部を通じて圧電体膜と個別電極とを電気的に接続する絶縁膜を形成するために、絶縁膜が圧電体膜と個別電極との間に配置されるような絶縁膜形成工程を含み、その上変曲点設定工程で基板上の面内位置に対応する幅に対するリング幅が設定され、リング幅はリング形状の円周方向に対して直交する幅方向における長さである。これにより複数の圧電素子の変位量が均一になる。
【００１７】
一実施形態では、本方法はさらに、個別電極の圧電体膜の反対側に変曲点調整層を形成するための変曲点調整層形成工程を含み、その上変曲点設定工程で基板上の面内位置に対応する調整量に対する個別電極と変曲点調整層との間の重複量が設定される。これにより複数の圧電素子の変位量が均一になる。
【００１８】
一実施形態では、変曲点設定工程は複数の露光マスクの中から所望の露光マスクを選択するためのマスク選択工程を含み、基板上の面内位置に対応する位置において複数の圧電素子の変位プロファイルの変曲点の位置を設定するために選択された露光マスクがそれぞれ使用される。これにより複数の圧電素子の変位量が適切に均一になる。
【００１９】
一実施形態では、基板は複数のダイに分割され、ステッパ露光（ｓｔｅｐｐｅｒ ｅｘｐｏｓｕｒｅ）を通じて各ダイに複数の露光領域が与えられ、変曲点設定工程で各露光領域に対する所望の露光マスクが選択される。これによりステッパ露光の各露光領域の複数の圧電素子の変位量が均一になる。
【００２０】
一実施形態では、変曲点設定工程で予め計算された補正係数に対応するように所望の露光マスクが選択される。これにより複数の圧電素子の変位量が適切に均一になる。
【００２１】
一実施形態では、本方法はさらに、基板上の各面内位置に対する補正係数を計算するための補正係数計算工程を含む。これにより複数の圧電素子の変位量が適切に均一になる。
【００２２】
一実施形態では、補正係数計算工程は基板上の各面内位置に対する複数の圧電素子の変位量を測定し、複数の圧電素子の変位量を正規化し、そして補正係数として正規化された値の逆数を計算するための変位量測定工程を含む。これにより複数の圧電素子の変位量が適切に均一になる。
【００２３】
一実施形態では、補正係数計算工程は基板の面内の基準点からの距離に基づいて圧電体膜の膜厚を測定し、各距離の圧電体膜の膜厚を正規化し、そして補正係数として正規化された値の逆数を計算するための圧電体膜測定工程を含む。これにより複数の圧電素子の変位量が単純な方法で均一になる。
【００２４】
一実施形態では、基準点は基板の中心にある。これにより複数の圧電素子の変位量が単純な方法で均一になる。
【００２５】
一実施形態では、圧電体膜形成工程でスパッタリング法により圧電体膜が積層される。以下でより詳細に説明されるように、スパッタリング法により圧電体膜を積層することには利点がある。
【００２６】
別の実施形態では、インクジェットヘッドを製造するための方法は、複数の圧力チャンバおよび基板内で複数の圧力チャンバを繋ぐ流動経路を形成するための圧力チャンバ形成工程、ならびに、複数の圧力チャンバにそれぞれ対応する複数の圧電素子を形成するための圧電素子形成工程であって、圧電素子形成工程が基板上に圧電体膜を形成するための圧電体膜形成工程、圧電体膜の一つの表面に共通電極を形成するための共通電極形成工程、圧電体膜の他の表面に個別電極を形成するための個別電極形成工程、ならびに基板上の複数の圧電素子の各面内位置に対応する位置に複数の個別電極の各々に対応する複数の圧電素子の変位プロファイルの変曲点の位置を設定するための変曲点設定工程であって、各圧電素子が共通電極、圧電体膜、および個別電極を備える、変曲点設定工程を含む圧電素子を製造するための方法を使用する圧電素子形成工程を含む。
【００２７】
一実施形態では、複数の圧電素子の変位プロファイルの変曲点の位置がそれぞれ基板上の面内位置に対応する位置に設定されるため、複数の圧力チャンバに対応する複数の圧電素子の変位量がそれぞれ均一になる。
【００２８】
一実施形態では、圧電素子は対応する圧力チャンバと反対方向に凸状に駆動される。これらの技術はこのようにして変位を駆動する圧電素子に対して応用することができる。圧力チャンバと反対の方向は圧力チャンバの体積を増加させる方向を示すことに留意されたい。
【００２９】
一実施形態によると、複数の圧電素子の変位量は均一にされる。
【００３０】
本発明の実施形態の詳細な説明は添付図面に即して以下で与えられるであろう。
【００３１】
［インクジェットヘッドの噴出液滴におけるばらつきの発生］
図１はインクジェットヘッドダイの一実施形態を例示している。図１を参照すると、インクジェットヘッドダイ１００は複数の圧力チャンバ１３２（図４Ａ−図４Ｃを参照）の位置に対応するように二次元的に配置される複数の圧電アクチュエータ１１０（圧電素子の一例）を含む。圧電アクチュエータカラム１１１−１から１１１−３は垂直方向にあり、各々が複数の圧電アクチュエータ１１０を含む。
【００３２】
一実施形態では、複数の圧電アクチュエータ１１０は複数の圧力チャンバ１３２と通信しているノズル１３０（図４Ａ−図Ｂを参照）の各々を通じて複数の圧力チャンバの内部にインクを噴出するための圧電生成素子である。
【００３３】
図２は画像データを出力しているインクジェットヘッドを例示している。図２を参照すると、一実施形態では、例示されているインクジェットヘッド２００は図１のインクジェットヘッドダイ１００を使用する。図２は均一な濃度を有する入力画像データがインクジェットヘッド２００により用紙２０２に出力される状態を例示しており、この場合、画像がシングルパス方式により出力されるのに対し、用紙２０２はインクジェットヘッド２００に対して用紙送り方向に送られる。図２に例示されるように、出力画像２０４において用紙送り方向に濃度のムラが発生している。
【００３４】
図３Ａは出力画像の濃度分布を示しているグラフであり、横軸が出力画像の用紙送り方向における位置を示し、縦軸が各位置における出力画像から測定された光学密度（ＯＤ）値（８ビット）を示している。図３Ａに例示されるように、出力画像が用紙送り直交方向の右へいくほど濃度が高くなる。
【００３５】
一方、図３Ｂはインクジェットヘッド２００のインクジェットヘッドダイ１００に設けられる圧電アクチュエータ１１０の変位量分布を示しているグラフであり、横軸が用紙送り直交方向における圧電アクチュエータカラム１１１−ｋ（ｋ＝１、２、...、ｎ）の位置を示し、縦軸が圧電アクチュエータ１１０の変位量（ナノメートル単位）を示している。ここで、各圧電アクチュエータカラム１１１−ｋの変位量の平均値がグラフ上にプロットされている。
【００３６】
図３Ａおよび図３Ｂに例示されるように、インクジェットヘッド２００の出力画像の濃度のムラはインクジェットヘッドダイ１００の圧電アクチュエータ１１０の変位量の分布と相関がある。すなわち、圧電アクチュエータ１１０の変位量はインクジェットヘッドダイ１００の面内に分布し、この分布によりノズル１３０（図４Ａ−図４Ｃを参照）により引き起こされる噴出液滴体積のばらつきが発生し、それにより出力画像の濃度のムラが引き起こされる。
【００３７】
一実施形態では、考えられる限り、圧電アクチュエータ１１０の変位量分布はインクジェットヘッドダイ１００の圧電体膜１４２（図４を参照）の膜厚の面内分布により引き起こされる。
【００３８】
所与のスパッタリング装置を用いると、ターゲットからスパッタリングされ、または噴出される材料はシリコンウェハ１２０（図１３を参照）の中心により多く堆積し、中心からの距離が増加するにつれてより薄くなる。したがって、スパッタリング法により形成される圧電体膜１４２の膜厚はシリコンウェハ１２０の中心で相対的に厚く、中心からの距離が増加するにつれて相対的により薄くなり、同心状の膜厚分布がもたらされる。圧電体膜１４２の膜厚分布は圧電アクチュエータ１１０の変位量分布に影響を及ぼし、インクジェットヘッドダイ１００にわたる圧電体膜の異なる位置の変位量を制御する。
【００３９】
［圧電アクチュエータの一実施形態の構成］
図４Ａは圧電アクチュエータ１１０の上面図であり、図４Ｂは図４Ａにおける線４ｂ−４ｂに沿った断面図である。
【００４０】
複数のインクジェットヘッドダイ１００（図４に例示されていない）はシリコンウェハ１２０（基板の一例）上に配置され、インクを格納する複数の圧力チャンバ１３２および複数の圧力チャンバ１３２を繋ぐインク流動経路（例示されていない）が複数のインクジェットヘッドダイ１００の各々の上に形成される。加えて、複数の圧電アクチュエータ１１０はそれぞれ複数の圧力チャンバ１３２に対応するように形成される。さらに、シリコンウェハ１２０の重複しているインクジェットヘッドダイ１００およびノズル１３０を形成するシリコンウェハ１２０のダイは圧力チャンバ１３２とノズル１３０とを繋ぐインクジェットヘッド２００を構成する。
【００４１】
圧電アクチュエータ１１０は下側電極１４０、圧電体膜１４２、および上側電極１４４を含む。上側電極１４４は圧力チャンバ１３２の形状に対応するように円形、多角形のような適切なリング形状を与えることができる。
【００４２】
一実施形態では、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3：チタン酸ジルコン酸鉛）が圧電体膜１４２（圧電体膜の一例）内で使用される。
【００４３】
一実施形態では、上側電極１４４は圧力チャンバ１３２の中心１３２ａの中心にあり、圧力チャンバ１３２の形状に対応する楕円形状を有する環状電極である。上側電極１４４には圧力チャンバ１３２の形状に対応するように円形、多角形のような適切なリング形状を与えることができる。
【００４４】
上側電極１４４のリング形状の円周方向に直交する幅方向における長さであるリング幅はｘであり、上側電極１４４はリング幅ｘを有する環状電極として機能する。一実施形態では、圧電体膜１４２により反応を抑制し、また接着性を向上させるために、上側電極１４４は、これらに限定されないが、例えばＩｒＯX（酸化イリジウム）、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、およびＲｕＯX（酸化ルテニウム）のような酸化物電極を使用する。
【００４５】
ワイヤ１５０（または他の導電体）は上側電極１４４に接続される。ワイヤ１５０により圧電アクチュエータ１１０は圧力生成素子として機能し、したがって基準電位として下側電極１４０を用いて上側電極１４４に信号電圧を印加する。
【００４６】
一実施形態では、このようにして構成された圧電アクチュエータ１１０はインク噴出の待機中は上側電極１４４の電圧をオフ（基準電位）に設定するが、これが長期耐久性に役立つ。
【００４７】
さらに、一実施形態では、インクの噴出中は上側電極１４４の電圧がオンに設定される（信号電圧が印加される）。上側電極１４４の印加電圧がオンに設定されると、圧電アクチュエータ１１０は変位プロファイルの変曲点として図４Ｂにおける上向き方向（圧力チャンバ１３２の体積を増加させる方向、以下で圧力チャンバ１３２の逆方向という）に凸状に変位するように上側電極１４４のリング形状の内径の位置を駆動する。これによりインクが供給流動経路（図示されていない）から圧力チャンバ１３２の内部に吸い込まれる。この状態から電圧をオフに設定することにより、圧電アクチュエータ１１０がその元の形状に戻ること、また同時に圧力チャンバ１３２内部のインクがノズル１３０を通じて噴出されることが可能になる。
【００４８】
［噴出液滴体積のばらつきを均一にする］
圧電体膜１４２の変位量は、上側電極１４４のリング幅ｘを狭めること、それにより変位プロファイルの変曲点の位置を変更することにより抑制することができる。図４Ｃは図４Ｂと同様の断面図であり、上側電極１４４のリング幅が正確にΔｘだけ狭められた圧電アクチュエータ１１０を例示している。この場合、上側電極１４４のリング形状の外径は固定され、したがって上側電極１４４のリング幅は正確にΔｘだけリング形状の内径を広げることにより（ｘ−Δｘ）に設定される。
【００４９】
このようにしてリング幅が正確にΔｘだけ狭められると、圧電アクチュエータ１１０の変位プロファイルの変曲点の位置である上側電極１４４の内径の位置はΔｘの大きさによって変化し、したがって変位量が減少する。一実施形態では、この特徴はインクジェットヘッドダイ１００の複数の圧電アクチュエータ１１０の変位量を均一にするために使用され、したがって噴出液滴体積が均一になる。具体的には、元の変位量が高い場合にはリング幅は相対的に狭くされ、変位量が低い場合にはリング幅は相対的に広くされる。一実施形態では、上側電極１４４のリング幅は補正され、リング幅にはインクジェットヘッドダイ１００の圧電体膜１４２の面内分布をオフセットする補正係数を使用することによる分布が与えられる。
【００５０】
図５Ａは圧電アクチュエータ１１０の各々が上側電極１４４−１から構成され、各々が同じリング幅を有するインクジェットヘッドダイ１００を例示する図である。さらに、図５Ｂは図５Ａに例示されている圧電アクチュエータ１１０に対応するノズル１３０（図５Ａ−図５Ｂには例示されていない）を通じた噴出液滴体積の分布を例示するグラフであり、横軸が出力画像の用紙送り直交方向に対応する圧電アクチュエータカラム１１１−ｋ（ｋ＝１、２、...、ｎ）の位置を示しており、縦軸が噴出液滴体積を示している。この場合における圧電アクチュエータカラム１１１−ｋの４列毎の噴出液滴体積の平均値がグラフ上にプロットされている。図５Ｂに例示されるように、この場合における圧電アクチュエータ１１０の噴出液滴体積は面内に分布を有し、噴出液滴体積の均一性は＋６．６％である。
【００５１】
さらに、図６Ａはインクジェットヘッドダイ１００を例示する図であり、圧電アクチュエータ１１０の各々がシリコンウェハ１２０の面内位置に基づいて補正され、それぞれ異なるリング幅を有する上側電極１４４−１、１４４−２および１４４−３から構成される。さらに、図６Ｂは図６Ａに例示される圧電アクチュエータ１１０に対応するノズル１３０（図６Ａ−図６Ｂには例示されていない）を通じた噴出液滴体積の分布を例示するグラフであり、横軸が出力画像の用紙送り直交方向に対応する圧電アクチュエータカラム１１１−ｋ（ｋ＝１、２、...、ｎ）の位置を示し、縦軸が噴出液滴体積を示している。ここで、圧電アクチュエータカラム１１１−ｋの４列毎の噴出液滴体積の平均値がグラフ上にプロットされている。図６Ｂに例示されるように、この場合、圧電アクチュエータ１１０の噴出液滴体積は面内位置に合わせて補正され、噴出液滴体積の均一性は−０．３６％である。このようにしてシリコンウェハ１２０の面内位置に基づいて上側電極１４４のリング幅を調整することにより複数の圧電アクチュエータ１１０の変位量およびノズル１３０を通じた噴出液滴体積を均一にすることが可能になる。
【００５２】
［圧電アクチュエータの他の態様］
圧電アクチュエータのほかの態様が以下で説明される。圧電アクチュエータ１００と共有される部分は同じ参照番号で与えられ、その詳細な説明は省略される。
【００５３】
図７Ａは圧電アクチュエータ１１２（圧電素子の一例）の上面図であり、図７Ｂは図７Ａにおける線７ｂ−７ｂに沿った断面図である。
【００５４】
複数の圧電アクチュエータ１１２は複数のインクジェットヘッドダイ１１０の各々の上に形成される。圧電アクチュエータ１１２の各々はそれぞれインクが捕えられる圧力チャンバ１３２のうち一つと一致し、下側電極１４０、圧電体膜１４２、絶縁膜１４６、および上側電極１４４を含む。一実施形態では、複数の圧電アクチュエータ１１２は下側電極１４０および圧電体膜１４２を共通して使用し、上側電極１４４のうち一つは圧電アクチュエータ１１２の各々に対応するように配置される。
【００５５】
一実施形態では、絶縁膜１４６は圧電１４２と上側電極１４４との間にある。一実施形態では、圧力チャンバ１３２の中心１３２ａは上側電極１４４の中心上の中心にあり、開口部１４６ｂは圧力チャンバ１３２の形状に対応する楕円形状を有する絶縁膜１４６内に設けられる。一実施形態では、開口部１４６ｂには圧力チャンバ１３２の形状に対応するように、これらに限定されないが、例えば円形、多角形のリング形状のような適切なリング形状が与えられる。
【００５６】
開口部１４６ｂのリング形状の円周方向に直交する幅方向における長さであるリング幅はｘである。さらに、上側電極１４４は開口部１４６ｂに沿って配置され、圧電体膜１４２および上側電極１４４は開口部１４６ｂを通じて電気的に接続される。したがって、開口部１４６ｂ内の圧電体膜１４２と電気的に接続する上側電極１４４の部分は変位駆動部分となり、よって圧電アクチュエータ１１２は実質的に電極幅がｘである環状電極を有する圧電素子として機能する。さらに、ワイヤ１５０は上側電極１４４と接続されている。このようにして圧電アクチュエータ１１２によりインク噴出の待機中は上側電極１４４の電圧がオフ（基準電位）に設定される。
【００５７】
また、一実施形態では、上側電極１４４の電圧はインクの噴出中はオンに設定され（信号電圧が印加され）、開口部１４６ｂのリング形状の内径の位置は変位プロファイルの変曲点として図７Ｂにおける上向き方向（圧力チャンバ１３２の逆方向）に凸状に変位するように駆動され、したがってインクは圧力チャンバ１３２内部の供給流動経路（図示されていない）から吸い込まれる。この状態から電圧をオフにすることにより、圧電アクチュエータ１１２がその元の形状に戻ること、圧力チャンバ１３２内部のインクがノズル１３０を通じて噴出されることが可能になる。
【００５８】
圧電体膜１４２の変位量は開口部１４６ｂのリング幅を圧電アクチュエータ１１２内よりも狭めることにより抑制される。図７Ｃは図７Ｂと同様の断面図であって圧電アクチュエータ１１２を例示しており、開口部１４６ｂのリング幅は正確にΔｘだけ狭められている。この場合、開口部１４６ｂのリング形状の外径は固定され、したがって開口部１４６ｂのリング幅はリング形状の内径を広げることにより（ｘ−Δｘ）に設定される。上側電極１４４の形状には変更が無いことに留意されたい。
【００５９】
このようにしてリング幅が正確にΔｘだけ狭められると、圧電アクチュエータ１１２の変位プロファイルの変曲点位置である開口部１４６ｂの内径の位置はΔｘの大きさにともなって変化し、したがって変位量が減少する。これによりインクジェットヘッドダイ１００の複数の圧電アクチュエータ１１２の変位量が均一になり、それにより噴出液滴体積を均一にすることが可能になる。
【００６０】
図８Ａは圧電アクチュエータ１１４（圧電素子の一例）の上面図であり、図８Ｂは図８Ａにおける線８ｂ−８ｂに沿った断面図である。圧電アクチュエータ１１２に対し、圧電アクチュエータ１１４は変曲点調整層形成ステップを通じて上側電極１４４（上側電極１４４の圧電体膜１４２の反対側）上に変曲点調整層１４８を含む。すなわち、圧電アクチュエータ１１４は実質的に電極幅がｘである環状電極を有する圧電素子として機能する。
【００６１】
一実施形態では、変曲点調整層１４８は開口部１４６ｂにより形成されるリング形状の外側の絶縁膜１４６上に積層され、開口部１４６ｂに対してリング形状の外側からシリコンウェハ１２０の深さ方向にある圧力チャンバ１３２の内壁１３２ｂが開口部１４６ｂに延在する位置（以下において単に圧力チャンバ１３２の内壁１３２ｂの位置と呼ぶ）まで内向きに突出する。変曲点調整層１４８は、例えば、ＳＵ−８（ＭｉｃｒｏＣｈｅｍ社製）であってもよい。このようにして圧電アクチュエータ１１４によりインク噴出の待機中に上側電極１４４の電圧がオフ（基準電位）に設定される。さらに、上側電極１４４の電圧はインクの噴出中はオンに設定され（信号電圧が印加され）、開口部１４６ｂに対して突出する変曲点調整層１４８の端部の位置は固有の変位プロファイルの変曲点として図８Ｂにおける上向き方向（圧力チャンバ１３２の逆方向）に凸状に変位するように駆動され、したがって、インクは圧力チャンバ１３２内部の供給流動経路（図示されていない）から吸い込まれる。この状態から電圧をオフにすることにより、圧電アクチュエータ１１４がその元の形状に戻ること、圧力チャンバ１３２内部のインクがノズル１３０を通じて噴出されることが可能になる。
【００６２】
圧電体膜１４２の変位量は変曲点調整層１４８が開口部１４６ｂに対して突出する量を圧電アクチュエータ１１４内よりも広くすることにより抑制される。図８Ｃは図８Ｂと同様の断面図であって圧電アクチュエータ１１４を例示しており、開口部１４６ｂと変曲点調整層１４８との間の重複量（圧力チャンバ１３２の内壁１３２ｂの位置から突出する量）が正確にΔｙだけ広げられた圧電アクチュエータ１１４を例示している。このようして重複量が正確にΔｙだけ広げられると、圧電アクチュエータ１１４の変位量の変曲点の位置である変曲点調整層１４８の端部の位置はΔｙの大きさにともなって変化し、したがって圧電アクチュエータ１１４の変位量が減少する。これによりインクジェットヘッドダイ１００の複数の圧電アクチュエータ１１４の変位量が均一になり、それにより噴出液滴体積を均一にすることが可能になる。
【００６３】
［補正係数に適したマスクを作成するための方法例］
図９は圧電アクチュエータの変位量を補正するための補正係数を有する露光マスクを製造するための方法の一実施形態を例示している。本方法を例示する目的のために、圧電アクチュエータ１１２を使用した例を説明することとする。
【００６４】
図９を参照すると、最初に開口部１４６ｂの異なるリング幅を有する複数の露光マスクが用意される（ステップＳ１）。図７Ｃに例示されるように、リング幅により開口部１４６ｂのリング形状の外径が固定され、したがって開口部１４６ｂのリング幅は正確にΔｘだけリング形状の内径を広げることにより狭められる。したがって、Δｘだけ異なる複数の露光マスクが用意される。
【００６５】
次に、圧電アクチュエータ１１２を作成するためにシリコンウェハ１２０の各々に対して複数の露光マスクが使用され（ステップＳ２）、各リング幅に対する圧電アクチュエータ１１２の変位体積が導出される（ステップＳ３）。各リング幅に対する変位体積を導出した後、補正係数に対応するリング幅が生成される（ステップＳ４）。
【００６６】
図１０は圧電体膜１４２（図１０に例示されていない）の膜厚に近い位置で可能な程度まで形成される圧電アクチュエータ１１２の変位体積を例示しており、基準としてΔｘ＝０である露光マスク（本明細書における、マスクＮｏ．１のマスク）を使用して露光および形成された圧電アクチュエータ１１２、およびΔｘ＞０である露光マスク（新しいマスク）を使用して露光および形成された圧電アクチュエータ１１２を使用して比較される。この場合、圧電アクチュエータ１１２の各々に同じ信号電圧が印加され、続いて走査型レーザドップラーメータを使用して変位量を測定することにより各々の変位体積が導出される。この工程はターゲット値として補正係数を得るリング幅を見つけるために繰り返される（図９のステップＳ４）。
【００６７】
図１１はリング幅と変位体積とがほぼ線形関係にあることを例示している。図１１を参照すると、リング幅の増加に伴い変位体積がほぼ線形に増加する。
【００６８】
図１２は最終決定された補正係数の一例のマスクの幅を例示しており、また実質的に各露光マスクにおける変位体積の測定および共振周波数を例示している。変位体積の測定値および共振周波数は基準として補正係数が１．００（Δｘ＝０）である露光マスクＮｏ．１の値を使用して正規化された値を例示していることに留意されたい。一実施形態では、このようにして−０．０１刻み（ｓｔａｇｅ）で１．００から０．９５までの範囲の補正係数を有する露光マスクＮｏ．１からＮｏ．６（複数の露光マスクの一例）が作成される。露光マスクおよび補正係数の刻みの数は図１２において説明されるこれらの数に限定されるものではなく、他の数の露光マスクおよび補正係数が基準として使用および決定される。
【００６９】
一実施形態では、補正係数が１．００である圧電アクチュエータ１１２から補正係数が０．９５である圧電アクチュエータ１１２までの共振周波数の変化はほとんど無く、０．３％であることに留意されたい。
【００７０】
［補正係数マップを作成するための方法例］
図１３はシリコンウェハ１２０の表面を形成する素子上の複数のインクジェットヘッドダイ１００の位置の例を示す図である。ここで、シリコンウェハ１２０はダイ１からダイ１０とラベル付けされる１０個のインクジェットヘッドダイ１００に分割される。さらに、製造プロセス中の露光ステップにおいて、インクジェットヘッドダイ１００の各々は区域１から区域４の４個の区域に分割され、続いてステッパ露光される。すなわち、各区域は一つのステッパ露光からの露光領域であり、インクジェットヘッドダイ１００のうち一つは各区域に対して異なる４個の所望の露光マスクを使用することができる。
【００７１】
さらに、図１４に例示されるように、一実施形態では、複数の圧電アクチュエータ１１２はインクジェットヘッドダイ１００上に二次元的に設けられ、複数の圧電アクチュエータ１１２は図の垂直方向において圧電アクチュエータカラム１１１−ｋ（ｋ＝１、２、...、ｎ）内にそれぞれ配置される。さらに、圧電アクチュエータカラム１１１−ｋは図１４の幅方向に固定された間隔で配置される。
【００７２】
図１５はこのようにして一実施形態により構成されたシリコンウェハ１２０上の各面内位置に対する補正係数マップを作成するための方法を例示している。一実施形態では、この場合、補正係数はインクジェットヘッドダイ１００のステッパ露光の一つの露光領域である区域毎に（露光領域毎に）計算される。
【００７３】
図１５を参照すると、下側電極１４０、圧電体膜１４２、上側電極１４４、および絶縁膜１４６の形状および処理要件は統一されており、続いて圧電アクチュエータ１１２がシリコンウェハ１２０の表面全体にわたって作成される。この時点で、膜厚分布が圧電体膜１４２内のシリコンウェハ１２０の面内に発生する。
【００７４】
次に、各区域の複数の圧電アクチュエータ１１２に同じ信号電圧が印加され、続いてシリコンウェハ１２０上の圧電アクチュエータ１１２の面内変位量の分布が決定される。一実施形態では、この決定は走査型レーザドップラーメータを使用して変位量を測定することによりなされる（ステップＳ１２、変位量測定ステップの一例）。これにより圧電体膜１４２の膜厚分布が得られる。所与のインクジェットヘッドダイ１００の区域毎の圧電アクチュエータ１１２の変位量の例が図１６Ａに例示されている。
【００７５】
次に、複数の圧電アクチュエータ１１２の変位量の平均値（平均変位量）が区域毎に計算され、続いて各区域の平均変位量が全ての区域の平均変位量の最小値を使用して正規化される（ステップＳ１３）。各区域の平均変位量が図１６Ｂに例示されている。図１６Ｂを参照すると、平均変位量は区域１が１．００、区域２が１．０２、区域３が１．０４、区域４が１．０５である。
【００７６】
最後に、一実施形態では、正規化された平均変位量の逆数が計算され、区域における補正係数としてこれらの値を用いる補正係数マップが完成される（ステップＳ１４、補正係数計算ステップの一例）。
【００７７】
一実施形態では、生成された補正係数マップに基づき、実際の製造プロセスの露光ステップの間、計算された補正係数に最も近い露光マスクが区域毎に選択および使用される。例えば、図１６Ｃに例示されるように、区域１の補正係数は１．００である。したがって、図１２に例示されるように、マスクＮｏ．１の露光マスクが区域１に対して使用され得る。同様にして、区域２、３、および４の補正係数はそれぞれ０．９８、０．９６、および０．９５である。したがって、図１２に例示されるように、マスクＮｏ．３、５および６の露光マスクがそれぞれ区域２、３、および４に対して使用され得る。
【００７８】
このようにして露光マスクを選択および使用することによりシリコンウェハ１２０上の面内位置に対応するように各区域の圧電アクチュエータ１１２の変位プロファイルの変曲点の位置が設定され、したがって圧電アクチュエータ１１２の変位量が均一になる。
【００７９】
［補正係数に適したマスクを作成するための別の方法例］
圧電アクチュエータの変位量に対応する補正係数を有する露光マスクを作成するための別の方法が使用され得る。この方法は図８Ａ−図８Ｃの圧電アクチュエータ１１４に関連して説明することとする。この場合、変曲点調整層１４８の異なる突出量を有する複数の露光マスクが用意され、圧電アクチュエータ１１４がシリコンウェハ１２０上に作成される。図８Ｃに例示されるように、圧力チャンバ１３２の内壁１３２ｂの位置が突出量の基準として使用される。この例の目的のために、一実施形態では、変曲点調整層１４８の厚さが１０マイクロメートルであると仮定される。さらに、この場合、圧電アクチュエータ１１４の変位体積はターゲット値として補正係数を得る突出量を見つけるために突出量により導出される。
【００８０】
図１７は露光マスクの各々における最終決定された補正係数のマスクの突出量および変位体積測定値および共振周波数の一例を例示している。変位体積の測定値および共振周波数は補正係数が１．００である露光マスクＮｏ．１の値を使用して正規化された値を例示していることに留意されたい。図１７を参照すると、−０．０１刻み（ｓｔｅｐ）で１．００から０．９５までの範囲の補正係数を有する露光マスクＮｏ．１からＮｏ．６が作成される。補正係数が１．００である圧電アクチュエータ１１２から補正係数が０．９５である圧電アクチュエータ１１２までの共振周波数の変化は１．１％であり、したがって変化量は圧電アクチュエータ１１２よりも大きいものの、実際面ではこの変化の程度は問題ではないことがわかることに留意されたい。
【００８１】
［補正係数マップを作成するための方法の別の形態］
図１８はシリコンウェハ１２０の補正係数マップを作成するための方法の別の実施形態を例示している。一実施形態では、シリコンウェハ１２０上の基準点からの距離に対応する補正係数マップが作成される。
【００８２】
図１８を参照すると、圧電アクチュエータ１１２を形成するためのプロセスの一部として圧電体膜１４２がシリコンウェハ１２０の表面全体にわたって作成される（ステップＳ２１）。この時点で、膜厚分布が形成された圧電体膜１４２内のシリコンウェハ１２０の面内に発生する。
【００８３】
次に、シリコンウェハ１２０の端部から中心までの複数の位置において圧電体膜１４２の膜厚が測定される。これは光学干渉膜厚測定装置を使用して実行され得る（ステップＳ２２、圧電体測定ステップの一例）。図１９に例示される例では、シリコンウェハ１２０の中心１２０ａ（基準点の一例）ならびに中心１２０ａから２０、３０、４０および５０（単位：ミリメートル）の距離にある点である測定点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、およびＰ４の５点（基準点からの距離によるものの一例）でそれぞれ測定される。
【００８４】
圧電体膜厚の測定後、５個の測定点の圧電体膜１４２の膜厚が最小値を使用して正規化され、正規化された値の逆数が補正係数とされる（ステップＳ２３、補正係数計算ステップの一例）。最小値を使用して正規化された数値とともに、シリコンウェハ１２０の中心１２０ａからの圧電体膜１４２の距離および膜厚ならびにその逆数（補正係数）が図２０に例示されている。
【００８５】
加えて、図２０に例示されるシリコンウェハ１２０の中心１２０ａからの距離および補正係数に基づき、変数としてシリコンウェハ１２０の中心１２０ａからの距離ｒを使用する近似式Ｆ（ｒ）が導出される（ステップＳ２４）。一実施形態では、二次関数が使用され、この近似式は典型的に十分であり、以下のように表すことができる。
【数１】
0006968913.tif 000002
【００８６】
次に、シリコンウェハ１２０の中心１２０ａからインクジェットヘッドダイ１００の区域の中心までの距離ｒが計算される（ステップＳ２５）。これらの距離ｒはマスク設計ＣＡＤデータから計算される。
【００８７】
最後に、インクジェットヘッドダイ１００の区域の補正係数が式１を使用して計算された距離ｒに対して計算される（ステップＳ２６）。シリコンウェハ１２０の中心１２０ａからの距離ならびにダイ４のインクジェットヘッドダイ１００の区域１から４とダイ５のインクジェットヘッドダイ１００の区域１および２における補正係数が図２１に例示されている。
【００８８】
一実施形態では、計算された補正係数に基づき、実際の製造プロセスの露光ステップの間、補正係数に最も近い露光マスクが区域毎に選択および使用される。これによりシリコンウェハ１２０上の面内位置に対応するように各区域の圧電アクチュエータ１１２の変位プロファイルの変曲点の位置が設定され、したがって圧電アクチュエータ１１２の変位量が均一になる。
【００８９】
この実施形態により圧電体膜１４２の膜厚と圧電アクチュエータ１１２の変位量とが比例関係にあるという仮定に基づいて補正係数が導出されることに留意されたい。変位量をより正確に補正するために圧電アクチュエータ１４２の厚さと圧電アクチュエータ１１２の変位量との間の関係が確かめられる。
【００９０】
［環状電極を有する圧電アクチュエータを製造するための方法］
図２２は環状電極を有する圧電アクチュエータを製造するための方法の別の実施形態を例示している。一例として、図２３Ａ−図２３Ｉが圧電アクチュエータ１１２を製造するための方法を例示するために使用される。
【００９１】
図２２を参照すると、圧力チャンバ形成ステップを通じて複数の圧力チャンバ１３２およびシリコンウェハ１２０上の複数の圧力チャンバを繋ぐインク流動経路を形成することによりシリコンウェハ１２０が用意される（ステップＳ３１、図２３Ａを参照）。
【００９２】
次に、下側電極１４０がシリコンウェハ１２０上に膜として形成される（ステップＳ３２、共通電極形成ステップの一例）。一実施形態では、これはスパッタリング法により実行される。
【００９３】
下側電極１４０の形成後、シリコンウェハ１２０の下側電極１４０が膜として形成された側に圧電体膜１４２が膜として形成される（ステップＳ３３、圧電体膜形成ステップの一例、図２３Ｂを参照）。一実施形態では、これはスパッタリング法により実行される。このようにして、圧電体膜１４２の一つの表面に下側電極１４０が形成される。
【００９４】
さらに、上記で述べられたように、圧電アクチュエータ１１２の変位量分布の少なくとも部分的な原因である圧電体膜１４２の膜厚分布がこのスパッタリング膜形成に発生する。
【００９５】
圧電体膜１４２の形成後、シリコンウェハ１２０の圧電体膜１４２が膜として形成された側に絶縁膜１４６が膜として形成される（ステップＳ３４、図２３Ｃを参照）。絶縁膜１４６は、例えば、ＳｉＮ（窒化ケイ素）、ＳｉＯ2（酸化ケイ素）を含み得る。別の実施形態では、絶縁膜１４６は化学気相蒸着（ＣＶＤ）法または原子層堆積（ＡＬＤ）法により形成される。
【００９６】
絶縁膜１４６の形成後、フォトレジスト１６０が塗布される（ステップＳ３５、リソグラフィプロセス、図２３Ｄを参照）。一実施形態では、フォトレジスト１６０がスピンコーティング法により塗布され、シリコンウェハ１２０の絶縁膜１４６が膜として形成された側にベーキングが実行される。加えて、絶縁膜１４６の開口部１４６ｂの領域を除去するために露光（露光ステップ）および現像が実行される（ステップＳ３６、図２３Ｅを参照）。
【００９７】
次に、絶縁膜１４６内にリング形状の開口部１４６ｂが形成される。一実施形態では、リング形状の開口部１４６ｂがフォトレジスト１６０内の開口部に沿ってドライエッチング法により形成され（ステップＳ３７、絶縁膜形成ステップの一例、図２３Ｆを参照）、続いてフォトレジスト１６０が除去される（ステップＳ３８、図２３Ｇを参照）。
【００９８】
リング形状の開口部１４６ｂの形成後、上側電極１４４が膜として形成される。一実施形態では、上側電極１４４がシリコンウェハ１２０の絶縁膜１４６が膜として形成された側にスパッタリング法により形成される（圧電体膜の一つの表面と反対の表面の一例）（ステップＳ３９、図２３Ｈを参照）。続いて、絶縁膜１４６と同じく、フォトレジストが塗布され、ベーキング、露光および現像が実行され、ドライエッチング法により所望の形状が形成され、複数の圧力チャンバ１３２に対応する複数の上側電極１４４を形成するためにそれぞれレジストが除去される（ステップＳ４０、個別電極形成ステップの一例、図２３Ｉを参照）。
【００９９】
図２２の方法の実行後、圧電アクチュエータ１１２が実行される。圧電アクチュエータ１１２に関して、上側電極１４４は実質的に電極幅がｘである環状電極として機能し、この電極幅ｘは絶縁膜１４６の開口部１４６ｂの幅に基づいて決定される。開口部１４６ｂの幅はステップＳ６内のフォトレジスト１６０の露光ステップにおいて決定される。露光ステップにおいてインクジェットヘッドダイ１００の区域毎に複数の露光マスクに中から所望の露光マスクを選択および使用することにより（変曲点設定ステップの一例、およびマスク選択ステップの一例）、開口部１４６ｂの幅に所望の幅が与えられる。これにより圧電アクチュエータ１１２の変位プロファイルの変曲点の位置が所望の位置に設定され、圧電アクチュエータ１１２の変位量が均一になる。
【０１００】
したがって、一実施形態では、複数の圧電アクチュエータ１１２が形成されたインクジェットヘッドダイ１００（集積回路の一例）に関して、複数の圧電アクチュエータ１１２の変位プロファイルの変曲点の位置が他の区域とは異なる位置におけるステッパ露光による一つの露光領域である少なくとも一つの区域内の位置に設定される。
【０１０１】
インクジェットヘッド２００を製造するための方法は、ステップＳ３１からＳ４０に示された圧電アクチュエータを製造するための方法を使用する、上記で説明された圧力チャンバ形成ステップおよび複数の圧力チャンバに対応するように複数の圧電アクチュエータ１１２をそれぞれ形成するための圧電素子形成ステップで構成されることに留意されたい。さらに、複数のノズル１３０を形成するダイは複数の圧力チャンバ１３２に対応するように重複している。
【０１０２】
一実施形態では、圧電アクチュエータ１１２を形成するために下側電極１４０、圧電体膜１４２、そして上側電極１４４がシリコンウェハ１２０の表面を形成する素子上に積層される。しかしながら、別の実施形態では、それらが積層される順序は上側電極１４４、圧電体膜１４２、そして下側電極１４０である。
【０１０３】
［デバイス応用例］
上記で説明された実施形態では、グラフィック印刷に適したインクジェット記録デバイスに応用される例が説明されている。しかしながら、本発明の出願の範囲はこれらの例に限定されるものではない。例えば、本明細書に記載の技術は電子回路のワイヤパターンを描画するためのワイヤ描画デバイス、全てのタイプのデバイスを製造するためのデバイス、噴出に適した機能性液体として樹脂溶液を使用するレジスト記録デバイス、カラーフィルタを製造するためのデバイス、および材料堆積に適した材料を使用してマイクロ構造を形成するためのマイクロ構造形成デバイスのような液体機能性材料を使用して様々な形状およびパターンを描画するためのインクジェットデバイスに広く応用することができる。
【０１０４】
上記の詳細な説明の一部はコンピュータメモリ内部のデータビット上の動作のアルゴリズムおよび記号的な表現の観点から示される。これらのアルゴリズムによる説明および表現はデータ処理分野の当業者が彼らの仕事の内容を他の当該技術分野の当業者に最も効果的に伝えるために使用される手段である。ここで、そして一般に、アルゴリズムは所望の結果に導く一貫したシーケンスであると考えられる。ステップはこれらが要求する物理量の物理的な操作である。必ずしもそうである必要はないが、通常、これらの量は格納され、伝達され、結合され、比較され、あるいは操作されることのできる電気または磁気信号の形態をとる。共通して使用する目的のために、ビット、値、要素、記号、文字、用語、数字等であるこれらの信号を参照することは時に便利であることが証明されている。
【０１０５】
しかしながら、これらおよび類似の用語の全ては適切な物理量に関連付けられ、これらの量に適用される単なる便利なラベルであることを念頭に置くべきである。以下の説明から明らかであると特に言及されない限り、本明細書全体を通して「処理する（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」または「算出する（ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）」または「計算する（ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ）」または「決定する（ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ）」または「表示する（ｄｉｓｐｌａｙｉｎｇ）」等の用語を活用する議論は、コンピュータシステムのレジスタおよびメモリ内部の物理（電子）量として表されたデータを、同様にコンピュータシステムメモリまたはレジスタまたは他のこのような情報ストレージ、伝送または表示デバイス内部の物理量として表現された他のデータに操作および変形する、コンピュータシステム、または同様の電子コンピューティングデバイスのアクションおよびプロセスを指すことを理解されたい。
【０１０６】
本発明はまた本明細書に記載の工程を実行するための装置に関する。この装置は、要求される目的に合わせて特別に構築されてもよく、またはコンピュータに格納されたコンピュータプログラムにより選択的に起動されるかまたは再構成される汎用コンピュータを備えてもよい。このようなコンピュータプログラムは、これらに限定されないが、フロッピーディスク（登録商標）、光学ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、および磁気光学ディスク、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気または光学カード、または電子命令を格納するのに好適であり、各々がコンピュータシステムバスに結合された任意のタイプの媒体のようなコンピュータ可読ストレージ媒体に格納され得る。
【０１０７】
本明細書で示されるアルゴリズムおよび表示はあらゆる特定のコンピュータまたは他の装置に本質的に関連しない。様々な汎用システムを本明細書の教示に即したプログラムと共に使用してもよく、またはそれが要求される方法ステップを実行するためのより専門化された装置を構築するために便利であることが判明する可能性もある。様々なこれらのシステムに対して要求される構造は以下の説明から明らかになるであろう。加えて、本発明はあらゆる特定のプログラミング言語に関連して説明されていない。本明細書で説明されるように、様々なプログラミング言語が本明細書の教示を実装するために使用され得ることを理解されたい。
【０１０８】
機械可読媒体は機械（例えば、コンピュータ）により読取り可能な形態の情報を格納または伝送するための任意のメカニズムを含む。例えば、機械可読媒体は読取り専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、磁気ディスクストレージ媒体、光学ストレージ媒体、フラッシュメモリデバイス、電気、光学、音響または他の形態の伝搬信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号等）等を含む。
【０１０９】
上記の説明を読まれた当業者においては本発明の多くの変更および修正が疑いなく明らかになるであろう。しかし例示の目的で示され、説明された任意の特定の実施形態は限定されるものとみなされることを意図したものでは全くないことを理解されるべきである。したがって、様々な実施形態の詳細に対する言及は本発明に不可欠であるとみなされるそれらの特徴のみを列挙する特許請求の範囲を限定することを意図したものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ−Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ−Ｃ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２３Ｄ】
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【図２３Ｅ】
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【図２３Ｆ】
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【図２３Ｇ】
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【図２３Ｈ】
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【図２３Ｉ】
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