(57)【要約】      （修正有）【課題】結晶性に優れた誘電体膜を形成することができる誘電体膜の製造法及び圧電素子の製造方法並びに液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】シリコン単結晶基板からなる基板１１０の一方面側にＰＺＴ前駆体膜である誘電体前駆体膜７１を形成する工程と、流路形成基板用ウェハ１１０が内部に載置されるチャンバ２０１と、チャンバ２０１の外側で、流路形成基板用ウェハ１１０の誘電体前駆体膜７１が設けられた面とは反対側の面に相対向する領域に設けられて赤外線を照射する照射手段２０２を用いて、基板１１０に８〜１２μｍ帯の波長スペクトルピークを有する光を照射して、誘電体前駆体膜７１を加熱焼成して結晶化することで誘電体膜７２を形成する。【選択図】図４
2009054657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン単結晶基板からなる基板の一方面側に誘電体前駆体膜を形成する工程と、前記基板に８〜１２μｍ帯の波長スペクトルピークを有する光を照射して、前記誘電体前駆体膜を加熱焼成して結晶化することを特徴とする誘電体膜の製造方法。
【請求項２】
前記基板への光の照射を、少なくとも前記基板の前記誘電体前駆体膜が設けられた一方面側とは反対側の他方面側から行うことを特徴とする請求項１記載の誘電体膜の製造方法。
【請求項３】
前記基板への光の照射を、前記基板の前記誘電体前駆体膜が設けられた一方面側からと、前記一方面側とは反対側の他方面側とから行うことを特徴とする請求項１又は２記載の誘電体膜の製造方法。
【請求項４】
前記基板に光を照射する際に、所定の波長領域を除外した光を前記基板に照射することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の誘電体膜の製造方法。
【請求項５】
前記基板上に下電極を形成する工程と、該下電極上に圧電体層を形成する工程と、該圧電体層上に上電極を形成する工程とを具備し、前記圧電体層を形成する工程が、請求項１〜４の何れか一項に記載の誘電体膜を製造する方法であ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５に記載の圧電素子の製造方法によって、前記基板に前記圧電素子を形成した後、当該基板を異方性エッチングすることにより液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室を形成することを特徴と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、シリコン単結晶基板からなる基板上に誘電体膜を製造する誘電体膜の製造方法及び圧電素子の製造方法並びにノズル開口から液体を噴射する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圧力発生手段として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誘電体膜を２つの電極で挟んだ素子であり、誘電体膜は、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】
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、圧電素子を撓み変形させる撓み振動モードの圧電アクチュエータを使用したものが挙げられる。撓み振動モードを使用したものとしては、例えば、振動板の表面全体に亘って成膜技術により均一な誘電体膜からなる圧電体層を形成し、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】
圧電素子を構成する圧電体層（誘電体膜）の製造方法としては、いわゆるゾル−ゲル法が知られている。すなわち、下電極を形成した基板上に有機金属化合物のゾルを塗布して乾燥及びゲル化（脱脂）させて圧電体層の前駆体膜を形成する工程を少なくとも一回以上実施し、その後、高温で熱処理して結晶化させる（焼成）。そして、これらの工程を複数回繰り返し実施することで所定厚さの圧電体層（誘電体膜）を製造している。
【０００５】
また、圧電素子を構成する圧電体層（誘電体膜）の製造方法としては、いわゆるＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法が知られている。すなわち、一般的に、金属アルコキシド等の有機金属化合物をアルコールに溶解し、これに加水分解抑制剤等を加えて得たコロイド溶液を被対象物上に塗布した後、これを乾燥して焼成することで圧電体層（誘電体膜）を製造することができる。
【０００６】
また、ゾル−ゲル法やＭＯＤ法等を用いた誘電体膜の製造方法では、誘電体前駆体膜を加熱焼成して結晶化させる際に、赤外線を照射することで誘電体前駆体膜を加熱する赤外線加熱装置が用いられてきた。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１１５６１９号公報（特許請求の範囲、第５頁、第６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、赤外線加熱装置を用いて誘電体膜の加熱焼成を行った場合、赤外線の多くが誘電体前駆体膜に吸収されてしまい、誘電体前駆体膜を直接加熱してしまう。このため、誘電体前駆体膜の結晶化が始まる起点が、誘電体前駆体膜の表面側（下地となる基板側とは反対側）や誘電体前駆体膜の膜中となってしまい、結晶は下地側の配向、結晶粒のサイズ等の結晶性を引き継がずに独立して成長し、柱状の結晶が立っている中に、それとは独立した結晶粒の大きな結晶が形成され、圧電体層の変位特性等の圧電特性などに影響する結晶性の悪い誘電体膜が形成されてしまうという問題がある。
【０００９】
なお、ゾルを加熱して脱脂する際に、基板側から３〜５μｍの波長を含む赤外線を照射する圧電体素子の製造方法が提案されているが（例えば、特許文献１参照）、特許文献１では、ゾルに吸収され易い波長の赤外線を用いただけであり、ゾルの脱脂工程で用いる赤外線の波長を規定しているだけである。したがって、特許文献１の製造方法では、誘電体膜を加熱焼成して結晶化させる焼成工程の波長について何ら言及されておらず、上記のような理由により結晶性の悪い誘電体膜が形成されてしまうという問題がある。
【００１０】
なお、結晶性の悪い誘電体膜が形成されると、この誘電体膜を用いたインクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドの液体噴射特性が劣化し、優れた液体噴射特性を得ることができないという問題がある。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑み、結晶性に優れた誘電体膜を形成することができる誘電体膜の製造方法及び圧電素子の製造方法並びに液体噴射ヘッド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】
【００１２】
上記課題を解決する本発明の態様は、シリコン単結晶基板からなる基板の一方面側に誘電体前駆体膜を形成する工程と、前記基板に８〜１２μｍ帯の波長スペクトルピークを有する光を照射して、前記誘電体前駆体膜を加熱焼成して結晶化することを特徴とする誘電体膜の製造方法にある。
かかる態様では、シリコン単結晶基板からなる基板の吸収率の高い波長領域であると共に、誘電体前駆体膜の吸収率の低い波長領域の光を照射することで、誘電体前駆体膜自体を直接加熱することなく、誘電体前駆体膜の下地となる基板を加熱することができる。これにより、誘電体前駆体膜の膜中を起点として結晶成長させることなく、誘電体前駆体膜を下地側を起点として結晶成長させることができ、下地側から配向及び結晶粒のサイズ等の結晶性を引き継いで、誘電体膜を良好な結晶性で形成することができる。
【００１３】
ここで、前記基板への光の照射を、少なくとも前記基板の前記誘電体前駆体膜が設けられた一方面側とは反対側の他方面側から行うことが好ましい。これによれば、誘電体前駆体膜自体を直接加熱することなく、基板を効率よく加熱することができる。
【００１４】
また、前記基板への光の照射を、前記基板の前記誘電体前駆体膜が設けられた一方面側からと、前記一方面側とは反対側の他方面側とから行うことが好ましい。これによれば、誘電体前駆体膜を高い昇温レートで加熱することができ、優れた結晶性の誘電体膜を形成することができる。
【００１５】
また、前記基板に光を照射する際に、所定の波長領域を除外した光を前記基板に照射することが好ましい。これによれば、所定の波長領域、例えば、誘電体前駆体膜が吸収し易い波長領域の光を除外してシリコン単結晶基板に光を照射しているので、誘電体前駆体膜の膜中や表面を起点として結晶成長させることなく、誘電体膜の下地となる基板を確実に加熱することができる。
【００１６】
さらに、本発明の他の態様は、前記基板上に下電極を形成する工程と、該下電極上に圧電体層を形成する工程と、該圧電体層上に上電極を形成する工程とを具備し、前記圧電体層を形成する工程が、上記態様の誘電体膜を製造する方法であることを特徴とする圧電素子の製造方法にある。
かかる態様では、圧電特性に優れた圧電素子を製造できる。
【００１７】
また、本発明の他の態様は、上記態様の圧電素子の製造方法によって、前記基板に前記圧電素子を形成した後、当該基板を異方性エッチングすることにより液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室を形成することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる態様では、液体噴射特性に優れた液体噴射ヘッドを製造できる。
【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に係る液体噴射ヘッドの一例であ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′断面図である。
【００１９】
図示するように、流路形成基板１０は、結晶面方位が（１１０）面に優先配向した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って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。
【００２０】
流路形成基板１０には、他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁１１によって区画された圧力発生室１２がその幅方向（短手方向）に並設されている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向一端部側には、インク供給路１４と連通路１５とが隔壁１１によって区画されている。また、連通路１５の一端には、各圧力発生室１２の共通のインク室（液体室）となるリザーバ１００の一部を構成する連通部１３が形成されている。すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５からなる液体流路が設けられている。
【００２１】
インク供給路１４は、圧力発生室１２の長手方向一端部側に連通し且つ圧力発生室１２より小さい断面積を有する。例えば、本実施形態では、インク供給路１４は、リザーバ１００と各圧力発生室１２との間の圧力発生室１２側の流路を幅方向に絞ることで、圧力発生室１２の幅より小さい幅で形成されている。なお、このように、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。さらに、各連通路１５は、インク供給路１４の圧力発生室１２とは反対側に連通し、インク供給路１４の幅方向（短手方向）より大きい断面積を有する。本実施形態では、連通路１５を圧力発生室１２と同じ断面積で形成した。
【００２２】
すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２と、圧力発生室１２の短手方向の断面積より小さい断面積を有するインク供給路１４と、このインク供給路１４に連通すると共にインク供給路１４の短手方向の断面積よりも大きい断面積を有する連通路１５とが複数の隔壁１１により区画されて設けられている。
【００２３】
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によって固着されている。なお、ノズルプレート２０は、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板、ステンレス鋼等からなる。
【００２４】
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、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、厚さが約０．１〜０．５μｍの下電極膜６０と、誘電体膜の一例であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなり厚さが例えば、約１．１μｍの圧電体層７０と、金、白金又はイリジウム等からなり厚さが例えば、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３２０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１２毎に圧電体能動部３２０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アクチュエータ装置と称する。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。また、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
【００２５】
また、本実施形態の圧電体層７０としては、下電極膜６０上に形成される電気機械変換作用を示す強誘電性セラミックス材料からなるペロブスカイト構造の結晶膜が挙げられる。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）等の強誘電性圧電材料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等が好適である。具体的には、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）、ジルコニウム酸鉛（ＰｂＺｒＯ3）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ），ＴｉＯ3）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）又は、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3）等を用いることができる。本実施形態では、圧電体層７０として、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた。
【００２６】
また、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜８０には、インク供給路１４側の端部近傍から引き出され、絶縁体膜５５上まで延設される、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。
【００２７】
このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１を有する保護基板３０が接着剤３５を介して接合されている。リザーバ部３１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の幅方向に亘って形成されており、上述の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の共通の液体室となるリザーバ１００を構成している。
【００２８】
また、保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、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３２が設けられている。保護基板３０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。
【００２９】
このような保護基板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。
【００３０】
また、保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。そして、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、貫通孔３３内に露出するように設けられている。
【００３１】
さらに、保護基板３０上には、並設された圧電素子３００を駆動するための駆動回路１２０が固定されている。この駆動回路１２０としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等を用いることができる。そして、駆動回路１２０とリード電極９０とは、ボンディングワイヤ等の導電性ワイヤからなる接続配線１２１を介して電気的に接続されている。
【００３２】
また、このような保護基板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３１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。
【００３３】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１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１２０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。
【００３４】
以下、このようなインクジェット式記録ヘッド１の製造方法について、図３〜図９を参照して説明する。なお、図３〜図４及び図６〜図９は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す断面図であり、図５は、波長と放射率（吸収率）との関係を示すグラフである。
【００３５】
まず、図３（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の表面に弾性膜５０となる二酸化シリコン膜５１を熱酸化にて形成する。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、ジルコニウム（Ｚｒ）層を形成後、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。
【００３６】
次いで、図３（ｃ）に示すように、例えば、白金又はイリジウムとからなる下電極膜６０を絶縁体膜５５の全面に亘って形成する。下電極膜６０は、例えば、スパッタリング法により形成することができる。
【００３７】
次に、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、金属有機物を溶媒に溶解・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。なお、圧電体層７０の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛に限定されず、上述した他の圧電材料を用いてもよい。
【００３８】
圧電体層７０の具体的な形成手順としては、まず、図４（ａ）に示すように、下電極膜６０上にＰＺＴ前駆体膜である誘電体前駆体膜７１を成膜する。すなわち、下電極膜６０が形成された流路形成基板１０上に金属有機化合物を含むゾル（溶液）を塗布する（塗布工程）。次いで、この誘電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間乾燥させる（乾燥工程）。例えば、本実施形態では、誘電体前駆体膜７１を１５０〜２００℃で５〜１５分間保持することで乾燥させることができる。
【００３９】
次に、乾燥した誘電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間保持することによって脱脂する（脱脂工程）。例えば、本実施形態では、誘電体前駆体膜７１を３００〜４００℃程度の温度に加熱して約５〜１０分保持することで脱脂した。なお、ここで言う脱脂とは、誘電体前駆体膜７１に含まれる有機成分を、例えば、ＮＯ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ等として離脱させることである。
【００４０】
次に、図４（ｂ）に示すように、誘電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間保持することによって結晶化させ、誘電体膜７２を形成する（焼成工程）。
【００４１】
具体的には、流路形成基板用ウェハ１１０に８〜１２μｍ帯の波長スペクトルピークの光を照射して、誘電体前駆体膜７１の下地となる流路形成基板用ウェハ１１０を加熱することで、誘電体前駆体膜７１を下地側から加熱して焼成して誘電体膜７２を形成する。
【００４２】
ここで、シリコン単結晶基板からなる流路形成基板用ウェハ１１０及び誘電体前駆体膜７１の波長と吸収率（放射率）との関係について説明する。なお、図５（ａ）は、シリコンの波長と放射率（吸収率）との関係を示すグラフであり、図５（ｂ）は、ＰＺＴからなる誘電体前駆体膜の波長と放射率との関係を示すグラフである。
【００４３】
図５（ａ）に示すように、シリコンは、８〜１２μｍ帯の波長スペクトルピークとなる光では、光の吸収率（放射率）が０．２以上となっている。したがって、シリコン単結晶基板からなる流路形成基板用ウェハ１１０は、８〜１２μｍ帯の波長スペクトルピークとなる光によって、短時間で効率よく加熱することができる。
【００４４】
一方、図５（ｂ）に示すように、上述した材料の誘電体前駆体膜は、材料ごとで僅少な差異はあるが、１３〜１５μｍ帯、特に１４μｍ帯の波長スペクトルピークで最も光の吸収率がよく、その他の領域、すなわち、図５（ａ）に示すシリコンの吸収率のよい８〜１２μｍ帯の波長スペクトルピークの光では、光の吸収率が低くなっている。
【００４５】
したがって、８〜１２μｍ帯の波長スペクトルピークの光を流路形成基板用ウェハ１１０に照射することによって誘電体前駆体膜７１を加熱すると、誘電体前駆体膜７１の吸収率の高い波長領域以外の波長領域の光によって、誘電体前駆体膜７１を直接加熱することなく、誘電体前駆体膜７１の下地、すなわち、流路形成基板用ウェハ１１０を加熱することができ、誘電体前駆体膜７１の膜中を起点として結晶成長させることなく、誘電体前駆体膜７１を下地側を起点として結晶成長させることができる。これにより、下地側から配向及び結晶粒のサイズ等の結晶性を引き継いで、誘電体膜７２を良好な結晶性で形成することができる。すなわち、誘電体膜７２の膜厚を規定することなく、所望の膜厚の誘電体膜７２を比較的粒径が小さく且つ均一な結晶で形成することができ、大粒結晶の形成を実質的に防止することができる。これにより、結晶性に優れた誘電体膜７２を有する圧電素子３００を形成することができ、圧電素子３００の変位特性を向上することができる。
【００４６】
なお、図５（ａ）に示すグラフは、工藤恵栄著「分光の基礎と方法」（オーム社）に記載されたものであり、また、図５（ｂ）に示すグラフは、実験によって測定した結果である。また、上述した波長帯のスペクトルピークの光により加熱する誘電体前駆体膜７１は、結晶化して誘電体膜７２を形成する前もの、すなわち、脱脂工程を行った後の誘電体前駆体膜７１のことである。
【００４７】
また、このような所定の波長スペクトルピークとする光の照射は、図４（ｂ）に示す加熱手段２００によって行うことができる。具体的には、加熱手段２００は、流路形成基板用ウェハ１１０が内部に載置されるチャンバ２０１と、チャンバ２０１の外側で、流路形成基板用ウェハ１１０の誘電体前駆体膜７１が設けられた面とは反対側の面に相対向する領域に設けられて赤外線を照射する照射手段２０２とを具備する。
【００４８】
チャンバ２０１は、内部に流路形成基板用ウェハ１１０が載置されて、誘電体前駆体膜７１を酸素雰囲気下で加熱するためのものである。
【００４９】
照射手段２０２は、チャンバ２０１内に載置された流路形成基板用ウェハ１１０の誘電体前駆体膜７１が設けられた面とは反対側の面に光を照射するように設けられている。
【００５０】
このような照射手段２０２としては、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）を棒状に焼結したグローバ灯、カーボンＣを放射原料とするアーク灯、ステンレスを放射原料とするランプ、セラミックスを放射原料とするランプ等を用いることができる。なお、グローバ灯から照射される放射線波長は１〜５０μｍであり、アーク灯から照射される放射線波長は２〜２５μｍである。また、ステンレスを放射原料とするランプから照射される放射線波長は４〜１０μｍである。
【００５１】
そして、照射手段２０２から照射される光は、例えば、所定波長を遮断するフィルタなどを用いて、上述した８〜１２μｍ帯の波長スペクトルピークとする光として流路形成基板用ウェハ１１０に照射するようにすればよい。
【００５２】
本実施形態では、チャンバ２０１をフッ化カルシウムで形成することで、チャンバ２０１を９μｍ以上の波長が透過しないようにしている。ちなみに、チャンバを一般的に用いられる石英で形成すると、石英からなるチャンバは、５μｍ以上の波長の光を透過させることができない。本実施形態では、フッ化カルシウムからなるチャンバ２０１を用いることで、チャンバ２０１によって照射手段２０２から照射された光の９μｍ以上の波長を遮断して、チャンバ２０１内に９μｍより小さな波長のみを透過させている。もちろん、チャンバ２０１の材料を適宜選択することで、１２μｍ以上の波長の光が透過しないようにすることができる。このため、チャンバ２０１によって、誘電体前駆体膜７１の吸収率のよい１３〜１５μｍ帯の波長スペクトルピークの光を遮断することができ、誘電体前駆体膜７１が直接加熱されるのを防止することができる。ちなみに、８μｍより小さな波長を遮断するには、上述のようにチャンバ２０１と照射手段２０２との間に、所定の波長領域を吸収するフィルタを設けるよういしてもよく、また、チャンバ２０１の表面に８μｍより小さな波長領域を吸収する吸収膜を形成し、チャンバ２０１自体がフィルタとして機能するようにしてもよい。
【００５３】
このような加熱手段２００を用いて誘電体前駆体膜７１（流路形成基板用ウェハ１１０）を加熱することにより、誘電体前駆体膜７１に吸収され易い波長領域の光を遮断することができるため、たとえ照射手段２０２から照射される光に誘電体前駆体膜７１に吸収され易い波長が多く含まれていたとしても、実質的に誘電体前駆体膜７１を直接加熱することがない。
【００５４】
なお、このような誘電体膜７２の焼成工程では、誘電体前駆体膜７１を６００〜７５０℃に加熱するのが好ましく、本実施形態では、上述した加熱手段２００によって、７００℃で５分間加熱を行って誘電体前駆体膜７１を焼成して誘電体膜７２を形成した。また、焼成工程では、昇温レートを５０℃／ｓｅｃ以上とするのが好ましく、１００℃／ｓｅｃ以上が好適である。このように誘電体膜７２の焼成時の昇温レートを５０℃／ｓｅｃ以上とすることで、低温の昇温レートで長時間行うのに比べて短時間で行うことができると共に、誘電体膜７２を比較的粒径が小さく且つ均一な結晶で形成することができ、大粒結晶の形成を実質的に防止することができる。
【００５５】
なお、上述した乾燥工程及び脱脂工程においても、焼成工程で用いる加熱手段２００を用いることで、使用する装置の種類を減少させて製造コストを低減することができるが、乾燥工程及び脱脂工程では、加熱手段２００とは別の装置、例えば、ホットプレート等を用いるようにしてもよい。
【００５６】
そして、図６（ａ）に示すように、下電極膜６０上に誘電体膜７２の１層目を形成した段階で、下電極膜６０及び１層目の誘電体膜７２を同時にパターニングする。なお、下電極膜６０及び誘電体膜７２のパターニングは、例えば、イオンミリング等のドライエッチングにより行うことができる。
【００５７】
そして、パターニング後、上述した塗布工程、乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程からなる誘電体膜形成工程を複数回繰り返すことで、図６（ｂ）に示すように複数層の誘電体膜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１回あたりの膜厚が０．１μｍ程度の場合には、例えば、１０層の誘電体膜７２からなる圧電体層７０全体の膜厚は約１．１μｍ程度となる。
【００５８】
そして、圧電体層７０を形成した後は、図７（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の全面に形成した後、図７（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。
【００５９】
次に、リード電極９０を形成する。具体的には、図７（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘ってリード電極９０を形成後、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を介して各圧電素子３００毎にパターニングすることで形成される。
【００６０】
次に、図８（ａ）に示すように、パターニングされた複数の圧電素子３００を保持する保護基板用ウェハ１３０を、流路形成基板用ウェハ１１０上に例えば接着剤３５によって接合する。なお、保護基板用ウェハ１３０には、リザーバ部３１、圧電素子保持部３２等が予め形成されている。また、保護基板用ウェハ１３０は、シリコン単結晶基板からなり、保護基板用ウェハ１３０を接合することで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。
【００６１】
次いで、図８（ｂ）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する。次に、図８（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０上に、例えば、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、図９に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０をマスク膜５２を介してＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５を形成する。
【００６２】
その後は、流路形成基板用ウェハ１１０の圧力発生室１２が開口する面側のマスク膜５２を除去し、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ１３０の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、これら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上述した構造のインクジェット式記録ヘッド１が製造される。
【００６３】
そして、このように製造されたインクジェット式記録ヘッド１は、結晶性に優れた誘電体膜７２が積層された圧電体層７０を有する圧電素子３００が設けられているため、圧電素子３００の変位特性等の圧電特性に優れ、インク吐出特性に優れたインクジェット式記録ヘッドとすることができる。
【００６４】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態を説明したが、インクジェット式記録ヘッドの基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、白金又はイリジウムからなる下電極膜６０を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、誘電体前駆体膜７１を形成する前に、下電極膜６０上に誘電体膜７２を結晶成長させる際の核となる種チタン等を設けるようにしてもよい。
【００６５】
また、上述した実施形態１では、圧電体層７０を構成する誘電体膜７２の形成方法として、ゾル−ゲル法を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、誘電体前駆体膜７１をＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法、スパッタリング法又はレーザーアブレーション法等のＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法を用いて形成後、誘電体前駆体膜７１を加熱焼成して結晶化することで誘電体膜７２を形成するようにしてもよい。
【００６６】
また、上述した実施形態１では、流路形成基板１０及び流路形成基板用ウェハ１１０として、結晶面方位が（１１０）面のシリコン単結晶基板を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、結晶面方位が（１００）面のシリコン単結晶基板を用いるようにしてもよく、また、ＳＯＩ基板等を用いるようにしてもよい。
【００６７】
さらに、上述した実施形態１では、照射手段２０２を、流路形成基板用ウェハ１１０の誘電体前駆体膜７１が設けられた一方面とは反対側の他方面に相対向する位置、すなわち、流路形成基板用ウェハ１１０の他方面に光を照射するように設けたが、特にこれに限定されず、例えば、照射手段２０２を流路形成基板用ウェハ１１０の誘電体前駆体膜７１が設けられた一方面側に光を照射するように設けるようにしてもよく、また、流路形成基板用ウェハ１１０の一方面及び他方面の両方に光を照射するように設けてもよい。
【００６８】
なお、上述した実施形態１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１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の製造方法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（電界放出ディスプレー）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。
【００６９】
また、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い。即ち、本発明は、誘電体膜からなる圧電体層の製造方法に限定されず、あらゆる誘電材料からなる誘電体膜の製造方法に適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】実施形態１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】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に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図４】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図５】実施形態１に係る波長と吸収率との関係を示すグラフである。
【図６】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図７】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図８】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図９】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１  インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、  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  リザーバ部、  ３２  圧電素子保持部、  ４０  コンプライアンス基板、  ６０  下電極膜、  ７０  圧電体層、  ７１  誘電体前駆体膜、  ７２  誘電体膜、  ８０  上電極膜、  ９０  リード電極、  １００  リザーバ、  １１０  流路形成基板用ウェハ、  １２０  駆動回路、  １２１  接続配線、  １３０  保護基板用ウェハ、  ２００  加熱手段、  ２０１  チャンバ、  ２０２  照射手段、  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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