JP2006019592A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的容易に結晶状態を制御し、常に安定した特性が得られる誘電体膜の製造方法、誘電体膜である圧電体層を有する圧電素子の製造方法及び圧電素子を具備する液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】 有機金属化合物が溶解された溶液を塗布して誘電体前駆体膜を形成する塗布工程と、誘電体前駆体膜を乾燥する乾燥工程と、誘電体前駆体膜を脱脂する脱脂工程と、誘電体前駆体膜を焼成する焼成工程とを有し、焼成工程では、誘電体前駆体膜の温度が４００℃から７００℃まで上昇する際の昇温レートを１５（℃／ｓｅｃ）以下とする。
【選択図】 なし

Description

本発明は、圧電材料を含む誘電材料からなる誘電体膜の製造方法及び圧電材料からなる圧電体層と一対の電極とからなる圧電素子の製造方法並びにその圧電素子を具備する液体噴射ヘッドの製造方法に関する。

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。

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。

このような圧電素子を構成する圧電体層の製造方法としては、例えば、ゾル−ゲル法等が知られている。具体的には、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およびゲル化（脱脂）させて圧電体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。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（圧電体薄膜）を製造する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

このような製造方法によれば、例えば、１μｍ以上の厚さの圧電体層を比較的良好に形成でき、クラック等の発生は防止することはできる。しかしながら、圧電体層の結晶粒径、配向等の結晶状態を制御することは難しく、所望の特性の圧電体層が得られないという問題がある。また、このような問題は、液体噴射ヘッドの圧電素子等に用いられる圧電材料からなる圧電体膜に限られず、他の誘電材料からなる誘電体膜においても同様に存在する。

特開平９−２２３８３０号公報（第４〜６頁）

本発明は、このような事情に鑑み、比較的容易に結晶状態を制御し、常に安定した特性が得られる誘電体膜の製造方法、誘電体膜である圧電体層を有する圧電素子の製造方法及び圧電素子を具備する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。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、有機金属化合物が溶解された溶液を塗布して誘電体前駆体膜を形成する塗布工程と、該誘電体前駆体膜を乾燥する乾燥工程と、前記誘電体前駆体膜を脱脂する脱脂工程と、前記誘電体前駆体膜を焼成する焼成工程とを有し、前記焼成工程では、前記誘電体前駆体膜の温度が４００℃から７００℃まで上昇する際の昇温レートを１５（℃／ｓｅｃ）以下とすることを特徴とする誘電体膜の製造方法にある。
かかる第１の態様では、昇温レートによって誘電体膜の結晶配向及び結晶粒径を調整でき、所望の結晶配向及び結晶粒径を有する誘電体膜が得られる。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記焼成工程では、ＲＴＡ法により前記誘電体前駆体膜を加熱することを特徴とする誘電体膜の製造方法にある。
かかる第２の態様では、ＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）法により、誘電体前駆体膜を良好に加熱することができ、所望の結晶配向及び結晶粒径を有する誘電体膜がより確実に得られる。

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記焼成工程後に、前記誘電体前駆体膜を再度加熱して当該誘電体前駆体膜を焼成する第２の焼成工程をさらに有することを特徴とする誘電体膜の製造方法にある。
かかる第３の態様では、誘電体膜の表面形態を変化させることができ、所望の結晶配向及び結晶粒径を有し且つ所望の表面形態を有する誘電体膜が得られる。

本発明の第４の態様は、第３の態様において、前記第２の焼成工程では、前記誘電体前駆体膜を拡散炉で加熱することを特徴とする誘電体膜の製造方法にある。
かかる第４の態様では、誘電体膜の表面形態をより容易に所望の形態に変化させることができる。

本発明の第５の態様は、基板上に下電極膜を形成する工程と、該下電極膜上に圧電体層を形成する工程と、該圧電体層上に上電極膜を形成する工程とを備え、前記圧電体層を形成する工程が、有機金属化合物が溶解された溶液を塗布して圧電体前駆体膜を形成する塗布工程と、該圧電体前駆体膜を乾燥する乾燥工程と、前記圧電体前駆体膜を脱脂する脱脂工程と、前記圧電体前駆体膜を焼成する焼成工程とを含み、前記焼成工程では、前記圧電体前駆体膜の温度が４００℃から７００℃まで上昇する際の昇温レートを１５（℃／ｓｅｃ）以下と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、昇温レートによって圧電体膜の結晶配向及び結晶粒径を調整でき、所望の結晶配向及び結晶粒径を有する圧電体膜が得られる。これにより、圧電素子の変位特性を向上することができる。

本発明の第６の態様は、第５の態様に記載の製造方法により製造された圧電素子を用いることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第６の態様では、良好な吐出特性を有する液体噴射ヘッドを実現することができる。

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、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。

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。

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（ＳｉＯ_２）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（ＺｒＯ_２）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１２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。

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。

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。

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。

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。

ここで、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図３〜図６を参照して説明する。なお、図３〜図６は、圧力発生室１２の長手方向の断面図である。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１０として、厚さが約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。

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。具体的には、まず、弾性膜５０上に、例えば、ＤＣスパッタ法によりジルコニウム層を形成し、このジルコニウム層を熱酸化することにより酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）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、白金とイリジウムとを絶縁体膜５５上に積層することにより下電極膜６０を形成後、この下電極膜６０を所定形状にパターニングする。

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、金属有機物を溶解した溶液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ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）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等の強誘電性圧電性材料の他、これにニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマス又はイッテルビ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。また、その組成は、圧電素子３００の用途等を考慮して適宜選択すればよいが、例えば、ＰｂＴｉＯ_３（ＰＴ）、ＰｂＺｒＯ_３（ＰＺ）、Ｐｂ（Ｚｒ_ｘＴｉ_１−ｘ）Ｏ_３（ＰＺＴ）、Ｐｂ（Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＭＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｚｎ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＺＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｎｉ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＮＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｉｎ_１／２Ｎｂ_１／２）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＩＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ_１／３Ｔａ_１／２）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＳＴ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ_１／３Ｎｂ_１／２）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＳＮ−ＰＴ）、ＢｉＳｃＯ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＢＳ−ＰＴ）、ＢｉＹｂＯ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＢＹ−ＰＴ）等が挙げられる。また、圧電体層７０の製造方法は、上述したＭＯＤ法に限定されず、例えば、ゾル−ゲル法等を用いてもよい。

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前駆体膜である圧電体前駆体膜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が溶解された溶液を塗布して圧電体前駆体膜７１を形成する（塗布工程）。次いで、この圧電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間乾燥させる（乾燥工程）。次に、乾燥した圧電体前駆体膜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、圧電体前駆体膜７１を３００℃〜４００℃程度の温度に加熱して約１５〜３０分管保持することで脱脂した。なお、ここで言う脱脂とは、圧電体前駆体膜７１に含まれる有機成分を、例えば、ＮＯ_２、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ等として離脱させることである。

そして、このような塗布工程・乾燥工程・脱脂工程を所定回数、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、所定厚の圧電体前駆体膜７２を形成する。なお、本実施形態では、塗布工程、乾燥工程及び脱脂工程の繰り返し回数は２回に限定されず、勿論１回のみでもよいし、３回以上でもよい。

その後、この圧電体前駆体膜７２を７００℃〜９００℃程度に加熱して結晶化させることにより圧電体膜７３を形成する（焼成工程）。このとき、圧電体前駆体膜７２の昇温レートが比較的緩やかになるように加熱温度を調整するようにする。具体的には、圧電体前駆体膜７２の温度が４００℃から７００℃に上昇する際の昇温レートが、１５（℃／ｓｅｃ）以下となるようにする。例えば、本実施形態では、ＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）装置を用いて、上記の昇温レートで圧電体前駆体膜７２を約７００℃まで加熱することによって、圧電体膜７３を形成している。詳しくは後述するが、焼成工程においてこのような昇温レートで圧電体前駆体膜７２を加熱することで、所望の結晶配向及び結晶粒径を有する圧電体膜７３を形成することができる。

また、本実施形態では、このような焼成工程において、圧電体前駆体膜７２を約７００℃の温度に約３０分間保持し、圧電体前駆体膜７２のアニール処理も同時に行っている。なお、圧電体前駆体膜７２を加熱するための装置は、ＲＴＡ装置に限定されず、例えば、拡散炉等の他の加熱装置を用いるようにしてもよい。

そして、上述した各工程を、複数回繰り返すことで、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７３からなる所定厚さの圧電体層７０を形成する。なお、１回の塗布工程での圧電体前駆体膜７１の膜厚は、０．１μｍ程度であるため、本実施形態では、圧電体層７０全体の膜厚が約１μｍとなる。

なお、このように圧電体層７０を形成後は、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。

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、更に弗化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。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。

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。

以上説明したように、本発明では焼成工程において圧電体前駆体膜７２の温度が４００℃から７００℃に上昇する際の昇温レートが１５（℃／ｓｅｃ）以下となるようにするようにした。これにより、圧電体膜７３の結晶の配向及び結晶粒径を制御して、良好な特性を有する圧電体層７０を形成することができる。特に、ＲＴＡ法を用いて圧電体前駆体膜７２を加熱した場合には、圧電体膜７３の結晶の配向及び結晶粒径を良好に制御することができる。

例えば、本実施形態に係る圧電体層７０の結晶系は菱面体晶系であるため、その結晶は（１００）面に配向していることが望ましい。そして、上述したように、焼成工程において昇温レートが１５（℃／ｓｅｃ）以下となるようにすることで、圧電体膜７３の結晶を（１００）面に良好に配向させることができる。

ここで、図７に、焼成工程における昇温レートと、（１００）配向強度、及び（１００）配向度との関係を示す。なお、ここで言う「配向度」とは、Ｘ線回折広角法によって圧電体層を測定した際に生じる回折強度の比率を意味する。すなわち、圧電体層をＸ線回折広角法により測定すると（１００）面、（１１０）面及び（１１１）面に相当する回折強度のピークが発生し、「（１００）配向度」とは、これらの各面に相当するピーク強度の和に対する（１００）面に相当するピーク強度の比率を意味する。図７に示す結果から分かるように、（１００）配向強度及び（１００）配向度は、焼成工程での昇温レートを低くするほど上昇し、昇温レートを１５（℃／ｓｅｃ）以下とすることで、（１００）配向強度及び（１００）配向度が著しく上昇する。すなわち、昇温レートを１５（℃／ｓｅｃ）以下とすることで、圧電体層を（１００）面に良好に配向させることができる。

また、焼成工程での昇温レートを調整することで、圧電体層の結晶粒径を調整することもできる。ここで、図８に、圧電体層の表面のＳＥＭ像を示す。図８（ａ）は、昇温レートを約１５（℃／ｓｅｃ）として形成した場合のものであり、図８（ｂ）は、昇温レートを約１０（℃／ｓｅｃ）として形成した場合のものである。図８（ａ）示すように、昇温レートが１５（℃／ｓｅｃ）程度とすると、圧電体層の結晶粒径は、３００ｎｍ程度であったが、図８（ｂ）に示すように、昇温レートを１０（℃／ｓｅｃ）程度まで遅くすると、圧電体層の結晶粒径は、１５０ｎｍ程度まで小さくなった。

この結果から明らかなように、焼成工程での昇温レートを遅くするほど、圧電体層の結晶粒径を小さくすることができる。したがって、焼成工程での昇温レートを約１５（℃／ｓｅｃ）以下の範囲で適宜調整すれば、結晶が（１００）面に配向し、且つ所望の結晶粒径を有する圧電体層を形成することができる。尚、結晶粒径とは、電極膜に平行な面方向の幅のことを言う。

また、本実施形態では、上述したように、焼成工程で圧電体前駆体膜７２を加熱焼成すると共にアニール処理して圧電体膜７３を形成するようにしたが、焼成工程後に、さらに第２の焼成工程を実施するようにしてもよい。具体的には、上述した焼成工程後に、圧電体前駆体膜７２を拡散炉で再び約７００℃まで加熱して３０分程度保持し、圧電体前駆体膜７２を焼成及びアニール処理することで圧電体膜７３を形成するようにしてもよい。

このように焼成工程後に第２の焼成工程を実行することで、圧電体層７０の結晶配向及び結晶粒径を変化させることなく、圧電体層７０の表面形態を変化させることができ、圧電体層７０と上電極膜８０との密着性を向上することができる。すなわち、第２の焼成工程を実行しない場合、圧電体層７０の表面は極めて平坦な状態に形成されるため、圧電体層７０と上電極膜８０との密着性が十分に得られない虞がある。しかしながら、第２の焼成工程を実行することで圧電体層７０の表面形態を粗く変化させることができるため、圧電体層７０と上電極膜８０との密着性を十分に確保することができる。よって、変位特性が良好で且つ耐久性に優れた圧電素子３００を形成することができる。

ここで、図９に、第２の焼成工程前後の圧電体膜７３表面のＳＥＭ像を示す。また、下記表１に、第２の焼成工程前後での圧電体膜の（１００）配向度及び（１００）配向強度を示す。

図９に示す結果から分かるように、第２の焼成工程を実行することで圧電体膜７３の表面形態を明らかに粗く変化させることができる。また、このように第２の焼成工程を実行することで、圧電体層７０の表面形態は変化するが、上記表１の結果から明らかなように、圧電体層７０の（１００）配向度及び（１００）配向強度は、ほとんど変化することはない。すなわち、第２の焼成工程を実行することで、圧電体層７０の結晶配向及び結晶粒径を変化させることなく、所望の表面形態を有する圧電体層７０を形成することができる。

なお、上述したように、圧電体層７０の表面形態を変化させるのは、圧電体層７０と上電極膜８０との密着性を向上させるためである。このため、圧電体層７０が上述したような複数層の圧電体膜７３からなる場合には、第２の焼成工程を、各圧電体膜７３を形成する際に実行するようにしてもよいが、少なくとも最上層の圧電体膜７３を形成する際に実行すればよい。

（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。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。

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い。すなわち、本発明は、圧電材料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に適用できることは言うまでもない。

実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。 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。 実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 昇温レートと配向強度及び配向度との関係を示すグラフである。 圧電体層の結晶状態を示すＳＥＭ像である。 圧電体膜の表面形態を示すＳＥＭ像である。

符号の説明

１０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 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、 ５０ 弾性膜、 ５５ 絶縁体膜、 ６０ 下電極膜、 ７０ 圧電体層、 ８０ 上電極膜、 １００ リザーバ、 １１０ 流路形成基板用ウェハ、 ３００ 圧電素子

Claims (6)

1. 有機金属化合物が溶解された溶液を塗布して誘電体前駆体膜を形成する塗布工程と、該誘電体前駆体膜を乾燥する乾燥工程と、前記誘電体前駆体膜を脱脂する脱脂工程と、前記誘電体前駆体膜を焼成する焼成工程とを有し、
   前記焼成工程では、前記誘電体前駆体膜の温度が４００℃から７００℃まで上昇する際の昇温レートを１５（℃／ｓｅｃ）以下とすることを特徴とする誘電体膜の製造方法。
2. 請求項１において、前記焼成工程では、ＲＴＡ法により前記誘電体前駆体膜を加熱することを特徴とする誘電体膜の製造方法。
3. 請求項１又は２において、前記焼成工程後に、前記誘電体前駆体膜を再度加熱して当該誘電体前駆体膜を焼成する第２の焼成工程をさらに有することを特徴とする誘電体膜の製造方法。
4. 請求項３において、前記第２の焼成工程では、前記誘電体前駆体膜を拡散炉で加熱することを特徴とする誘電体膜の製造方法。
5. 基板上に下電極膜を形成する工程と、該下電極膜上に圧電体層を形成する工程と、該圧電体層上に上電極膜を形成する工程とを備え、
   前記圧電体層を形成する工程が、有機金属化合物が溶解された溶液を塗布して圧電体前駆体膜を形成する塗布工程と、該圧電体前駆体膜を乾燥する乾燥工程と、前記圧電体前駆体膜を脱脂する脱脂工程と、前記圧電体前駆体膜を焼成する焼成工程とを含み、
   前記焼成工程では、前記圧電体前駆体膜の温度が４００℃から７００℃まで上昇する際の昇温レートを１５（℃／ｓｅｃ）以下とすることを特徴とする圧電素子の製造方法。
6. 請求項５に記載の製造方法により製造された圧電素子を用いることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
   

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