JP2010214800A - 液体噴射ヘッドの製造方法、圧電素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】組成傾斜を抑制し圧電体膜の組成がＭＰＢ付近から外れないように圧電体層の組成を所望の組成で厚さ方向に略均一化することができる液体噴射ヘッドの製造方法及び圧電素子の製造方法を提供する。
【解決手段】液体噴射ヘッドの製造方法及び圧電素子の製造方法は、圧電体層形成工程が、第１電極上に、鉛（Ｐｂ）、チタン（Ｔｉ）及びジルコニウム（Ｚｒ）を少なくとも含む圧電体前駆体膜７１を成膜する前駆体膜成膜工程と、圧電体膜を構成する組成物の少なくとも一つを含有し、圧電体膜の組成を調整する圧電体組成調整膜を成膜する調整膜成膜工程と、圧電体前駆体膜及び圧電体組成調整膜を一括して焼成する焼成工程とを含む。
【選択図】 図４

Description

本発明は、液体噴射ヘッドの製造方法、圧電素子の製造方法に関する。

液体噴射ヘッドのノズル開口から液体を噴射させる圧力発生手段として用いられる圧電素子としては、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一対の電極で挟んだものがある。この圧電体膜は、例えばペロブスカイト構造をとる強誘電体である鉛、チタン、ジルコニアを含む複合酸化物で形成されている。このようなペロブスカイト構造の強誘電体は、結晶相境界（ＭＰＢ：Ｍｏｒｐｈｏｔｏｒｏｐｉｃ Ｐｈａｓｅ Ｂｏｕｎｄａｒｙ）を有している。例えば、Ｐｂ（Ｚｒ_ｘＴｉ_１−ｘＯ_３)では、Ｚｒ含有率ｘ：０．５２付近にＭＰＢが存在し、ｘ＜０．５２では正方晶、ｘ＞０．５２では菱面体晶である。圧電体膜は、このＭＰＢ近辺において誘電率や圧電特性が極めて大きくなるため、圧電体膜はＺｒ含有率がこのＭＰＢ近辺となるように形成される。

このような圧電素子の製造方法としては、基板（流路形成基板）の一方面側に下電極膜をスパッタリング法等により形成した後、下電極膜上に圧電体層をゾル−ゲル法又はＭＯＤ法等により形成すると共に、圧電体層上に上電極膜をスパッタリング法により形成し、圧電体層及び上電極膜をパターニングする方法がある。この圧電体層は、圧電体前駆体膜を複数層積層する積層工程と、その後加熱装置によって加熱し結晶化させる加熱工程とからなる圧電体膜形成工程を複数回繰り返し行うことにより、所定の厚さで形成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２６８４１４号公報

しかしながら、上述のような圧電体膜形成工程を複数繰り返し行って圧電体層を形成すると、ＭＰＢ付近の組成となるように形成しても、厚さ方向に組成変化（組成傾斜）が生じ、Ｚｒ含有率がＭＰＢ近辺からはずれてしまいやすく、その結果、所望の圧電特性を得ることができない場合があるという問題がある。特に、この組成傾斜は、焼成後に圧電体膜と他の圧電体膜との境界部分で生じやすく、焼成工程が複数回行われる圧電体層では、圧電体膜と圧電体膜との境界部分でＴｉ含有量が大きく減少しこれに応じてＺｒ含有率が大きく増加し、その結果ＭＰＢ近辺から外れることが多くなる。

なお、このような問題は、圧電素子が鉛、チタン、ジルコニアのみからなる態様に限定されず、例えば他の金属元素（ニオブ、ランタン等）を添加したものでも同様の問題が発生する。そして、このような問題は圧電素子を有する液体噴射ヘッドの製造方法だけではなく、その他のデバイスに用いられる圧電素子の製造方法においても同様に存在する。

本発明はこのような事情に鑑み、組成傾斜を抑制し圧電体膜の組成がＭＰＢ付近から外れないように圧電体層の組成を所望の組成で厚さ方向に略均一化することができる液体噴射ヘッドの製造方法及び圧電素子の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、液体を噴射するノズル開口に連通する液体流路が設けられた流路形成基板上に第１電極を形成する第１電極形成工程と、前記第１電極上に圧電体膜を形成して圧電体層とする圧電体層形成工程と、前記圧電体層の前記第１電極が形成された面とは反対側の面に第２電極を形成する第２電極形成工程とを備えた液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記圧電体層形成工程が、第１電極上に、鉛（Ｐｂ）、チタン（Ｔｉ）及びジルコニウム（Ｚｒ）を少なくとも含む圧電体前駆体膜を成膜する前駆体膜成膜工程と、前記圧電体膜を構成する組成物の少なくとも一つを含有し、圧電体膜の組成を調整する圧電体組成調整膜を成膜する調整膜成膜工程と、前記圧電体前駆体膜及び前記圧電体組成調整膜を一括して焼成する焼成工程とを含むことを特徴とする。
本発明では、調整膜成膜工程において圧電体膜の組成を調整する圧電体組成調整膜を成膜することで、圧電体膜中の不足している組成物を補って、厚さ方向において圧電体膜の組成がＭＰＢ近辺から外れることを抑制することができる。

ここで、焼成時に不足するチタン含有量を補うために、前記圧電体組成調整膜が、少なくともチタンを含有することが好ましい。

前記圧電体層形成工程が、前記前駆体膜成膜工程と前記調整膜成膜工程とを複数回繰り返した後に焼成工程を行い、調整膜成膜工程では、前記圧電体組成調整膜におけるチタンの含有量を徐々に増して成膜することが好ましい。このように含有量を徐々に増して成膜することで、焼成時に表面に近い層においてチタン含有量を増加させることができる。
この場合にチタン含有量を増すべく、前記調整膜成膜工程では、前記圧電体組成調整膜を徐々に厚くして成膜することが好ましい。

前記第１電極上に圧電体膜を形成して圧電体層とする圧電体層形成工程と、前記圧電体層の前記第１電極が形成された面とは反対側の面に第２電極を形成する第２電極形成工程とを備えた圧電素子の製造方法であって、前記圧電体層形成工程が、第１電極上に、鉛、チタン及びジルコニウムを少なくとも含む圧電体前駆体膜を成膜する前駆体膜成膜工程と、前記圧電体膜を構成する組成物の少なくとも一つを含有し、圧電体膜の組成を調整する圧電体組成調整膜を成膜する調整膜成膜工程と、前記圧電体前駆体膜及び前記圧電体組成調整膜を一括して焼成する焼成工程とを含むことが好ましい。本発明では、調整膜成膜工程において圧電体膜の組成を調整する圧電体組成調整膜を成膜することで、圧電体膜中の不足している組成物を補って、厚さ方向において圧電体膜の組成がＭＰＢ近辺から外れることを抑制することができる。

記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。 記録ヘッドの平面図及び断面図である。 本発明の記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。 本発明の記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。 本発明の記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。 本発明の記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。 本発明の記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。

（インクジェット式記録ヘッド）
まず、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法により製造され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について説明する。

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′断面図である。

図示するように、流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板からなり、その一方の面には二酸化シリコンからなる弾性膜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及び連通路１５を介して連通されている。連通部１３は、後述する保護基板のリザーバー部３１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ー１００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又はステンレス鋼などからなる。

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、弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極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、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極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。本実施形態では、第１電極６０を圧電素子３００の共通電極とし、第２電極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。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ー装置と称する。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び第１電極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、第１電極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。

圧電体層７０は、第１電極６０上に形成される電気機械変換作用を示す圧電材料からなる。圧電体層７０は、ペロブスカイト構造の結晶膜であり、Ｐｂ、Ｔｉ及びＺｒを少なくとも含むものである。このような圧電体層７０としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電性材料（強誘電性材料）や、Ｐｂ、Ｔｉ及びＺｒ以外に他の金属元素を含むもの、例えばジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）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）Ｏ_３）等も用いることができる。本実施形態では、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃、ＰＺＴ）を用いており、後述する製造方法により、この圧電体層７０は厚さ方向における組成が略均一化されている。従って、圧電素子３００は、良好な圧電特性を有する。

また、圧電素子３００の個別電極である各第２電極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上にまで延設される、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。

このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、第１電極６０、絶縁体膜５５及びリード電極９０上には、リザーバー１００の少なくとも一部を構成するリザーバー部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。このリザーバー部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の共通のインク室となるリザーバー１００を構成している。

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。圧電素子保持部３２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。

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。

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。

また、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ー等の導電性ワイヤーからなる接続配線１２１を介して電気的に接続されている。

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からなり、この封止膜４１によってリザーバー部３１の一方面が封止されている。また、固定板４２は、比較的硬質の材料で形成されている。この固定板４２のリザーバー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、リザーバー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と接続したインク導入口からインクを取り込み、リザーバー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第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、絶縁体膜５５、第１電極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される。

（インクジェット式記録ヘッドの製造方法）
以下、上述した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７を参照して説明する。なお、図３〜図７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る。

まず、図３（ａ）に示すように、流路形成基板１０が複数一体的に形成されるシリコンウエハーである流路形成基板用ウエハー１１０の表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）からなる二酸化シリコン膜５１を形成する。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、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。

次いで、図３（ｃ）に示すように、絶縁体膜５５上の全面に第１電極６０を形成し、所定形状にパターニングする。この第１電極６０の材料は、圧電体層７０がチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）であることに鑑みれば、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ない材料であることが望ましい。このため、第１電極６０の材料としては白金、イリジウム等が好適に用いられる。また、第１電極６０は、例えば、スパッタリング法やＰＶＤ法（物理蒸着法）などにより形成することができる。

次に、流路形成基板用ウエハー１１０の第１電極６０が形成された面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、有機金属化合物を溶媒に溶解・分散したいわゆるゾル（塗布溶液）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。

ところで、従来、圧電体層は、圧電体前駆体膜を複数層成膜し一括して加熱することで結晶化させて圧電体膜を形成し、これを繰り返して圧電体層が所定の厚みになるように形成していたが、上述のように厚さ方向の組成が一定でなかった。即ち、焼成後に圧電体膜と他の圧電体膜との境界部分でＴｉ含有量が減少していた。具体的には、厚さ方向のＴｉの含有量は、焼成時に表面に近い領域ほどＴｉ含有量が少なくなっており、焼成回数に併せてＴｉ含有量が減少した領域が形成されていた。このような厚さ方向における組成傾斜により圧電体膜の組成がＭＰＢ近辺から外れてしまうと、所望の特性の圧電素子を得ることができないので、これを抑制することが好ましい。

そこで、以下詳細に説明する本実施形態においては、厚さ方向の圧電体膜の組成が略一定になるように圧電体膜前駆体膜を成膜する度に圧電体膜中のＴｉ含有量を調整するためのＴｉ含有量調整膜（圧電体組成調整膜、例えばチタン酸鉛からなる）を成膜し、Ｔｉ含有量調整膜よりも下にある圧電体膜のＴｉ含有量不足を補い、圧電体膜の組成が厚さ方向にＭＰＢ付近で略均一となるように調整している。

以下、本実施形態における圧電体層７０の作製手順を詳細に説明する。まず、図４（ａ）に示すように、第１電極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、第１電極６０が形成された流路形成基板１０上にＰｂ、Ｚｒ及びＴｉそれぞれの有機化合物を含むゾル（塗布溶液）を塗布する（前駆体塗布工程）。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）。なお、以下、これらの前駆体塗布工程、乾燥工程及び脱脂工程をまとめて前駆体膜成膜工程とする。

次いで、この圧電体前駆体膜７１上にＴｉ含有量調整膜を形成するための調整膜前駆体溶液を塗布し（調整膜塗布工程）、その後、圧電体前駆体膜７１を形成する場合と同様に乾燥工程及び脱脂工程を行ってＴｉ含有量調整膜７２を形成する。このＴｉ含有量調整膜７２を形成することで、圧電体前駆体膜７１中のＴｉ含有量を補って圧電体膜を所望のＭＰＢ付近の組成とすることができ、所望の圧電特性を得ることができる。調整膜前駆体溶液は、Ｔｉ有機化合物を少なくとも含むゾルであり、圧電体前駆体膜７１に必要な量のＴｉを含ませるように調製されている。本実施形態では、Ｔｉ含有量調整膜としてチタン酸鉛からなる膜を形成するので、Ｔｉ有機化合物及びＰｂ有機化合物を含むゾルを調製する。このようにして、一層目の圧電体前駆体膜７１上に一層目のＴｉ含有量調整膜７２を形成する。ここで、Ｔｉ含有量調整膜７２としては、チタン酸鉛以外に、チタン酸鉛等を用いることができる。なお、以下、これらの調整膜塗布工程、乾燥工程及び脱脂工程をまとめて調整膜成膜工程とする。

そして、再度前駆体膜成膜工程及び調整膜成膜工程を繰り返し、二層目の圧電体前駆体膜７１上に二層目のＴｉ含有量調整膜７２を形成する。この場合の調整膜形成工程では、上述の様に焼成時に表面に近い領域でよりＴｉ含有量が減少するので、一層目のＴｉ含有量調整膜７２よりも、二層目のＴｉ含有量調整膜７２におけるＴｉ含有量を増加させる。このため、本実施形態では、二層目のＴｉ含有量調整膜７２を形成するときは、調整膜前駆体溶液を一層目よりも厚く塗布し、Ｔｉ含有量調整膜７２の厚みをより厚くして形成する。このように厚くしてＴｉ含有量を増加させる場合には、調整膜前駆体溶液を複数調製する必要がない。

このように前駆体膜成膜工程及び調整膜成膜工程を所定回数（例えば３回）繰り返した後に図４（ｂ）に示すように、圧電体前駆体膜７１及びＴｉ含有量調整膜７２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、積層された圧電体膜７３を形成する（焼成工程）。なお、以下これらの前駆体膜成膜工程及び調整膜成膜工程並びに焼成工程をまとめて圧電体膜形成工程とする。得られた圧電体膜７３は、それぞれＴｉ含有量調整膜７２を形成しＴｉ含有量を補ったことにより、焼成時に表面に近い膜であってもＴｉ含有量が従来のものよりも多い。これにより、圧電体膜の厚さ方向における組成傾斜が抑制されて、圧電体膜の組成は厚さ方向にＭＰＢ付近で略均一化されたものとなっている。なお、焼成後はＴｉ含有量調整膜７２は残らない。

そして、圧電体膜形成工程を複数回繰り返すことにより、図４（ｃ）に示すように複数層の圧電体膜７３が積層された圧電体層７０を形成する。なお、この圧電体層７０の厚さについては、製造工程でクラックが発生しない程度に厚さを抑え、且つ十分な変位特性を呈する程度に厚く形成する。例えば、本実施形態では、圧電体層７０を１〜２μｍ前後の厚さで形成している。本実施形態では、このようにＴｉ含有量調整膜７２を形成することで、組成傾斜がなくなり、圧電体膜７３を厚さ方向に所望のＭＰＢ付近の組成で形成することができ、所望の圧電特性の圧電素子３００を形成することができる。

その後、図５（ａ）に示すように、圧電体層７０上に亘って、例えば、イリジウム（Ｉｒ）からなる第２電極８０を形成する。そして、図５（ｂ）に示すように、圧電体層７０及び第２電極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。圧電体層７０及び第２電極８０のパターニングとしては、例えば、反応性イオンエッチングやイオンミリング等のドライエッチングが挙げられる。

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、流路形成基板用ウエハー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。

次に、図６（ａ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０の圧電素子３００側に、シリコンウエハーであり複数の保護基板３０となる保護基板用ウエハー１３０を接着剤３５を介して接合する。

次に、図６（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０を所定の厚みに薄くする。次いで、図６（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０にマスク膜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７に示すように、流路形成基板用ウエハー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、圧電素子３００に対応する圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５等を形成する。

その後は、流路形成基板用ウエハー１１０及び保護基板用ウエハー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、流路形成基板用ウエハー１１０の保護基板用ウエハー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、保護基板用ウエハー１３０にコンプライアンス基板４０を接合し、流路形成基板用ウエハー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、インクジェット式記録ヘッドとする。

（他の実施形態）
上述した実施形態においては、Ｔｉ含有量調整膜７２のＴｉ含有量を増加させるためにＴｉ含有量調整膜７２の厚みを厚くするようにして調整したが、Ｔｉ含有量調整膜の濃度を調整することによってＴｉ含有量調整膜７２のＴｉ含有量を調整してもよい。

また、上述した実施形態においては、前駆体塗布工程、乾燥工程、脱脂工程、調整膜塗布工程、乾燥工程及び脱脂工程をこの順で所定回数繰り返したが、前駆体塗布工程、乾燥工程及び脱脂工程を所定回数繰り返した後に調整膜塗布工程、乾燥工程及び脱脂工程を行い、その後焼成工程を行っても良い。即ち、上述した実施形態では圧電体前駆体膜７１を形成する度にＴｉ含有量調整膜７２を形成したが、圧電体前駆体膜７１を複数層形成した後にＴｉ含有量調整膜７２を一層形成し、その後焼成して圧電体膜７３を形成してもよい。焼成時に表面近くとなる圧電体前駆体膜７１中のＴｉ含有量を少なくとも増加させることで、上述した実施形態ほどではないが、圧電体層７０の厚さ方向の組成を従来の圧電素子３００よりは略均一化することができる。また、上述した実施形態においては、複数層の圧電体膜７３により圧電体層７０を形成したが、厚い圧電体前駆体膜７１を一層形成し、その上にＴｉ含有量調整膜７２を一層形成し、焼成工程により焼成して一層の圧電体膜７３からなる圧電体層７０を形成してもよい。

上述した実施形態においては、調整膜前駆体溶液には金属化合物としてはＴｉ有機化合物及びＰｂ有機化合物が含有されていたが、さらに別の金属有機化合物を含んでいてもよく、Ｚｒ有機化合物を含んでいてもよい。この場合、調整膜前駆体溶液中のＴｉ含有量がＺｒ含有量より多くなるように調製する。また、例えばＺｒ含有量が少ないために組成傾斜が生じるような場合には、Ｚｒ含有量の多いＴｉ含有量調整膜７２を形成すればよい。

また、上述したインクジェット式記録ヘッドの製造方法では、第１電極６０をパターニングすることにより形成した後に圧電体層７０を形成するようにしたが、デバイスの関係上、第１電極上に１層目の圧電体膜７３を形成し、その後、第１電極６０を圧電体膜７３と共にパターニングするようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）を用いて説明したが、（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）にニオブやランタンなどの金属元素を加えた圧電素子であっても上述の調整膜を用いることで、組成傾斜を抑制することができる。

また、上述した実施形態では、流路形成基板１０として、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、ＳＯＩ基板、ガラス等の材料を用いるようにしてもよい。

また、本発明は、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に搭載される圧電素子の製造方法に限られず、他の装置に搭載される圧電素子の製造方法にも適用することができる。

Ｉ 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 リザーバー部、 ３２ 圧電素子保持部、 ４０ コンプライアンス基板、 ５０ 弾性膜、 ５５ 絶縁体膜、 ６０ 第１電極、 ７０ 圧電体層、 ７１ 圧電体前駆体膜、 ７２ Ｔｉ含有量調整膜、 ７３ 圧電体膜、 ８０ 第２電極、 ９０ リード電極、 １００ リザーバー、 １１０ 流路形成基板用ウエハー、 １２０ 駆動回路、 １２１ 接続配線、 ３００ 圧電素子

Claims (5)

1. 液体を噴射するノズル開口に連通する液体流路が設けられた流路形成基板上に第１電極を形成する第１電極形成工程と、前記第１電極上に圧電体膜を形成して圧電体層とする圧電体層形成工程と、前記圧電体層の前記第１電極が形成された面とは反対側の面に第２電極を形成する第２電極形成工程とを備えた液体噴射ヘッドの製造方法であって、
   前記圧電体層形成工程が、
   第１電極上に、鉛（Ｐｂ）、チタン（Ｔｉ）及びジルコニウム（Ｚｒ）を少なくとも含む圧電体前駆体膜を成膜する前駆体膜成膜工程と、
   前記圧電体膜を構成する組成物の少なくとも一つを含有し、圧電体膜の組成を調整する圧電体組成調整膜を成膜する調整膜成膜工程と、
   前記圧電体前駆体膜及び前記圧電体組成調整膜を一括して焼成する焼成工程とを含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
2. 前記圧電体組成調整膜が、少なくともチタンを含有することを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
3. 前記圧電体層形成工程が、
   前記前駆体膜成膜工程と前記調整膜成膜工程とを複数回繰り返した後に焼成工程を行い、
   調整膜成膜工程では、前記圧電体組成調整膜におけるチタンの含有量を徐々に増して成膜することを特徴とする請求項２に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
4. 前記調整膜成膜工程では、前記圧電体組成調整膜を徐々に厚くして成膜することを特徴とする請求項３に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
5. 前記第１電極上に圧電体膜を形成して圧電体層とする圧電体層形成工程と、前記圧電体層の前記第１電極が形成された面とは反対側の面に第２電極を形成する第２電極形成工程とを備えた圧電素子の製造方法であって、
   前記圧電体層形成工程が、
   第１電極上に、鉛、チタン及びジルコニウムを少なくとも含む圧電体前駆体膜を成膜する前駆体膜成膜工程と、
   前記圧電体膜を構成する組成物の少なくとも一つを含有し、圧電体膜の組成を調整する圧電体組成調整膜を成膜する調整膜成膜工程と、
   前記圧電体前駆体膜及び前記圧電体組成調整膜を一括して焼成する焼成工程とを含むことを特徴とする圧電素子の製造方法。

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