JP3868143B2 - 圧電体薄膜素子及びこれを用いたインクジェット式記録ヘッド並びにこれらの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜を保持する保持膜とを備えた圧電体薄膜素子及びこれを用いたインクジェット式記録ヘッド並びにこれらの製造方法に関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の圧電体薄膜素子は、熱を電荷に変換する焦電デバイスや、機械エネルギーと電気エネルギーとを相互変換する圧電デバイス等として用いられており、その圧電体薄膜は、通常、ＰＺＴやＰＬＺＴ等の強誘電体材料で構成されている。
【０００３】
上記圧電体薄膜素子では、圧電体薄膜の保持方法によりその性能が大きく左右され、焦電デバイスでは検知部の熱容量及び熱コンダクタンスを小さくするように、また圧電デバイスでは検知部が力学量により大きく変形するようにそれぞれ支持する必要がある。
【０００４】
そこで、従来、例えば特開平４−１７００７７号公報に示されているように、焦電型赤外線検出器（圧電体薄膜素子）において、焦電薄膜（圧電体薄膜）をポリイミド樹脂等からなる有機薄膜（保持膜）により保持するようにすることが提案されている。そして、この提案例では、その検出器の製造方法として、成膜基板上に、焦電薄膜を形成し、この焦電薄膜上に上部電極膜を形成した後、上記焦電薄膜を覆うように有機薄膜を作製し、続いて、この有機薄膜上に保持基板を固定した後、上記成膜基板をエッチング除去し、次いで、焦電薄膜の成膜基板側の面に下部電極膜を形成するようにすることが提案されている。
【０００５】
ところが、この提案例のものでは、成膜基板をエッチング除去する際に、焦電薄膜がエッチャントに晒されてダメージを受けるという問題がある。そこで、上記下部電極膜を成膜基板上に最初に形成し（成膜基板に接するようにし）、この下部電極膜上に焦電薄膜を形成しておくようにすれば、成膜基板の除去時に下部電極膜により焦電薄膜がエッチャントに晒されないようにすることができる。この場合、一般的に、上記下部電極膜と焦電薄膜とは、相対向する面同士が略同じ大きさ、形状に設定されかつその対向面の周縁全周同士が丁度重なるように構成されると共に、有機薄膜は、上記下部電極膜及び焦電薄膜の各側面全周に密着するように形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記有機薄膜のような樹脂製の保持膜は、下部電極膜や焦電薄膜等との密着力が比較的低いため、エッチング除去工程においてエッチャントが下部電極と保持膜との界面に沿って浸透し、この界面に沿って浸透したエッチャントは、下部電極の厚みがかなり小さいので、直ぐに焦電薄膜のところに達し、この焦電薄膜と保持膜との界面にも浸透する。この結果、焦電体薄膜のダメージを確実に防止することは困難となる。
【０００７】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上記のように、圧電体薄膜を保持膜により保持するようにした圧電体薄膜素子を、成膜基板をエッチング除去することで製造するようにする場合に、成膜基板に接する電極膜に工夫を凝らすことによって、保持膜が樹脂等からなっていて他の膜との密着力が比較的低い場合であっても、エッチャントによる圧電体薄膜のダメージを確実に防止できるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明では、圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを備え、成膜基板上に上記全ての膜を、上記第１の電極膜が該成膜基板に接するように形成した後に成膜基板の少なくとも圧電体薄膜に対応する部分をエッチング除去してなる圧電体薄膜素子を対象とし、上記第１の電極膜は、該電極膜の周縁部全周が上記圧電体薄膜の側面よりも側方に突出しかつ上記保持膜と密着するように形成されているものとした。
【０００９】
上記の構成により、第１の電極膜の周縁部が圧電体薄膜の側面よりも側方に突出しているので、その突出量を適切に設定すれば、第１の電極膜の周縁部と保持膜との界面に沿ってエッチャントが浸透したとしても、この界面に沿って浸透したエッチャントが圧電体薄膜のところに達するまでの経路を長くすることができ、この界面の途中でエッチャントはそれ以上内部に浸透しなくなる。よって、保持膜が樹脂等からなっていても、エッチャントによる圧電体薄膜のダメージを確実に防止することができる。
【００１０】
請求項２の発明では、圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを備え、成膜基板上に上記全ての膜を、上記第１の電極膜が該成膜基板に接するように形成した後に成膜基板の少なくとも圧電体薄膜に対応する部分をエッチング除去してなる圧電体薄膜素子を対象とする。
【００１１】
そして、上記保持膜は、保護膜を介して圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、上記保護膜は、該保護膜の第１の電極膜側面部全周が上記第１の電極膜の周縁部に密着するように形成されているものとする。
【００１２】
このことにより、圧電体薄膜が第１の電極膜と保護膜とにより覆われ、この第１の電極膜と保護膜との密着力は高くすることが可能であるので、エッチャントが圧電体薄膜に接触するのを防止することができる。一方、保護膜と保持膜との密着力が比較的低くてエッチャントがその保護膜と保持膜との界面に沿って浸透したとしても、そのエッチャントが圧電体薄膜のところに達するまでの経路を長くすることができ、保護膜と保持膜との界面の途中でエッチャントはそれ以上内部に浸透しなくなる。よって、請求項１の発明と同様の作用効果が得られる。
【００１３】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、圧電体薄膜が強誘電体材料からなるものとする。こうすることで、高性能の焦電デバイスや圧電デバイスが容易に得られる。
【００１４】
請求項４の発明は、強誘電体材料からなる圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを有し、成膜基板上に上記全ての膜を、上記第１の電極膜が該成膜基板に接するように形成した後に成膜基板全体をエッチング除去してなる圧電体薄膜素子と、上記圧電体薄膜素子の第２の電極膜における圧電体薄膜と反対側面に振動板膜を介して設けられ、該振動板膜により閉塞されて圧力室を形成する凹部と該圧力室にインクを供給するインク供給路と上記圧力室に連通するインク吐出口とを有するヘッド本体とを備え、上記圧電体薄膜素子の作動により上記圧力室に圧力を印加して該圧力室内のインクを上記インク吐出口から吐出させるようにしたインクジェット式記録ヘッドの発明である。
【００１５】
そして、この発明では、上記圧電体薄膜素子の第１の電極膜は、該電極膜の周縁部全周が上記圧電体薄膜の側面よりも側方に突出しかつ上記保持膜と密着するように形成されているものとする。
【００１６】
このことで、請求項１の発明の圧電体薄膜素子と同様の作用効果が得られ、この圧電体薄膜素子は、インクジェット式記録ヘッドにおいて圧力室のインクをインク吐出口から吐出させる圧電アクチュエータとして機能するので、この記録ヘッドの性能を良好に維持することができる。
【００１７】
請求項５の発明では、強誘電体材料からなる圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを有し、成膜基板上に上記全ての膜を、上記第１の電極膜が該成膜基板に接するように形成した後に成膜基板の圧電体薄膜に対応する部分をエッチング除去してなる圧電体薄膜素子と、上記圧電体薄膜素子の成膜基板における第１の電極膜と反対側面に設けられ、該成膜基板のエッチング除去した部分と共に圧力室を形成する凹部と該圧力室にインクを供給するインク供給路と上記圧力室に連通するインク吐出口とを有するヘッド本体と、上記圧電体薄膜素子の第２の電極膜における圧電体薄膜と反対側面に形成された振動板膜とを備え、上記圧電体薄膜素子の作動により上記圧力室に圧力を印加して該圧力室内のインクを上記インク吐出口から吐出させるようにしたインクジェット式記録ヘッドを対象とする。
【００１８】
そして、上記圧電体薄膜素子の第１の電極膜は、該電極膜の周縁部全周が上記圧電体薄膜の側面よりも側方に突出しかつ上記保持膜と密着するように形成されているものとする。このことで、請求項４の発明と同様の作用効果が得られる。
【００１９】
請求項６の発明では、強誘電体材料からなる圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを有し、成膜基板上に上記全ての膜を、上記第１の電極膜が該成膜基板に接するように形成した後に成膜基板の圧電体薄膜に対応する部分をエッチング除去してなる圧電体薄膜素子と、上記圧電体薄膜素子の成膜基板における第１の電極膜と反対側面に設けられ、該成膜基板のエッチング除去した部分と共に圧力室を形成する凹部と該圧力室にインクを供給するインク供給路と上記圧力室に連通するインク吐出口とを有するヘッド本体と、上記圧電体薄膜素子の第２の電極膜における圧電体薄膜と反対側面に形成された振動板膜とを備え、上記圧電体薄膜素子の作動により上記圧力室に圧力を印加して該圧力室内のインクを上記インク吐出口から吐出させるようにしたインクジェット式記録ヘッドを対象とする。
【００２０】
そして、上記圧電体薄膜素子の保持膜は、保護膜を介して圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、上記保護膜は、該保護膜の第１の電極膜側面部全周が上記第１の電極膜の周縁部に密着するように形成されているものとする。このことにより、請求項２の発明の圧電体薄膜素子と同様の作用効果が得られ、記録ヘッドの性能を高レベルに維持することができる。
【００２１】
請求項７の発明では、強誘電体材料からなる圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを有し、成膜基板上に上記全ての膜を、上記第１の電極膜が該成膜基板に接するように形成した後に成膜基板全体をエッチング除去してなる圧電体薄膜素子と、上記圧電体薄膜素子の第２の電極膜における圧電体薄膜と反対側面に振動板膜を介して設けられ、該振動板膜により閉塞されて圧力室を形成する凹部と該圧力室にインクを供給するインク供給路と上記圧力室に連通するインク吐出口とを有するヘッド本体とを備え、上記圧電体薄膜素子の作動により上記圧力室に圧力を印加して該圧力室内のインクを上記インク吐出口から吐出させるようにしたインクジェット式記録ヘッドを対象とする。
【００２２】
そして、上記圧電体薄膜素子の保持膜は、保護膜を介して圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、上記保護膜は、該保護膜の第１の電極膜側面部全周が上記第１の電極膜の周縁部に密着するように形成されているものとする。このことで、請求項６の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００２３】
請求項８の発明は、圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを備えた圧電体薄膜素子の製造方法の発明である。
【００２４】
そして、この発明では、成膜基板上に上記第１の電極膜を形成する工程と、上記第１の電極膜上における周縁部全周以外の部分に上記圧電体薄膜を形成する工程と、上記保持膜を、上記第１の電極膜上における周縁部全周と圧電体薄膜の側面全周とに密着するように形成する工程と、上記圧電体薄膜上に上記第２の電極膜を形成する工程と、上記全ての工程の終了後に、上記成膜基板の少なくとも圧電体薄膜に対応する部分をエッチング除去する工程とを含むものとする。この発明により、請求項１の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００２５】
請求項９の発明では、圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に保護膜を介して密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを備えた圧電体薄膜素子の製造方法を対象とする。
【００２６】
そして、成膜基板上に上記第１の電極膜を形成する工程と、上記第１の電極膜上に上記圧電体薄膜を形成する工程と、上記保護膜を、上記圧電体薄膜の側面全周と上記第１の電極膜の周縁部全周とに密着するように形成する工程と、上記保持膜を、上記保護膜に密着するように形成する工程と、上記圧電体薄膜上に上記第２の電極膜を形成する工程と、上記全ての工程の終了後に、上記成膜基板の少なくとも圧電体薄膜に対応する部分をエッチング除去する工程とを含むものとする。このようすることで、請求項２の発明と同様の作用効果が得られる。
【００２７】
請求項１０の発明は、強誘電体材料からなる圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された２つの電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを有する圧電体薄膜素子と、上記圧電体薄膜素子の一方の電極膜における圧電体薄膜と反対側面に振動板膜を介して設けられ、該振動板膜により閉塞されて圧力室を形成する凹部と該圧力室にインクを供給するインク供給路と上記圧力室に連通するインク吐出口とを有するヘッド本体とを備え、上記圧電体薄膜素子の作動により上記圧力室に圧力を印加して該圧力室内のインクを上記インク吐出口から吐出させるようにしたインクジェット式記録ヘッドの製造方法の発明である。
【００２８】
そして、この発明では、成膜基板上に上記圧電体薄膜素子の他方の電極膜を形成する工程と、上記他方の電極膜上における周縁部全周以外の部分に上記圧電体薄膜を形成する工程と、上記保持膜を、上記他方の電極膜上における周縁部全周と圧電体薄膜の側面全周とに密着するように形成する工程と、上記圧電体薄膜上に上記一方の電極膜を形成する工程と、上記一方の電極膜上に上記振動板膜を形成する工程と、上記振動板膜と上記ヘッド本体とを固定する工程と、上記全ての工程の終了後に、上記成膜基板全体をエッチング除去する工程とを含むものとする。このことにより、請求項４の発明と同様の作用効果が得られる。
【００２９】
請求項１１の発明では、強誘電体材料からなる圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に保護膜を介して密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを有し、成膜基板上に上記全ての膜を、上記第１の電極膜が該成膜基板に接するように形成した後に成膜基板の圧電体薄膜に対応する部分をエッチング除去してなる圧電体薄膜素子と、上記圧電体薄膜素子の成膜基板における第１の電極膜と反対側面に設けられ、該成膜基板のエッチング除去した部分と共に圧力室を形成する凹部と該圧力室にインクを供給するインク供給路と上記圧力室に連通するインク吐出口とを有するヘッド本体と、上記圧電体薄膜素子の第２の電極膜における圧電体薄膜と反対側面に形成された振動板膜とを備え、上記圧電体薄膜素子の作動により上記圧力室に圧力を印加して該圧力室内のインクを上記インク吐出口から吐出させるようにしたインクジェット式記録ヘッドの製造方法を対象とする。
【００３０】
そして、上記成膜基板上に上記圧電体薄膜素子の第１の電極膜を形成する工程と、上記第１の電極膜上に上記圧電体薄膜を形成する工程と、上記保護膜を、上記圧電体薄膜の側面全周と上記第１の電極膜の周縁部全周とに密着するように形成する工程と、上記保持膜を、上記保護膜に密着するように形成する工程と、上記圧電体薄膜上に上記第２の電極膜を形成する工程と、上記第２の電極膜上に上記振動板膜を形成する工程と、上記全ての工程の終了後に上記成膜基板の圧電体薄膜に対応する部分をエッチング除去する工程と、上記エッチング除去工程後に、上記成膜基板と上記ヘッド本体とを固定する工程とを含むものとする。このことで、請求項６の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る圧電体薄膜素子Ｄを示し、この圧電体薄膜素子Ｄは、強誘電体材料からなる圧電体薄膜１を備えている。この強誘電体材料としては、
ＰｂxＬａyＴｉzＺｒwＯ3で表されて、下記(1) 〜(5) のいずれかの組成を有するものが用いられている。
【００３２】
(1) ０．７≦ｘ≦１、ｘ＋ｙ＝１、０．９２５≦ｚ≦１、ｗ＝０
(2) ｘ＝１、ｙ＝０、０≦ｚ≦０．５０、ｚ＋ｗ＝１
(3) ０．７５≦ｘ＜１、ｘ＋ｙ＝１、０．３≦ｚ＜１、ｚ＋ｗ＝１
(4) ｘ＝１、ｙ＝０、０．５≦ｚ≦１．０、ｚ＋ｗ＝１
(5) ０．９≦ｘ＜１、ｘ＋ｙ＝１、０≦ｚ＜０．５、ｚ＋ｗ＝１
上記圧電体薄膜１の厚み方向両面（上下面）には、第１及び第２の電極膜２，３がそれぞれ形成され、この上側の第１の電極膜２は、後述の如く、成膜基板１１（図２参照）を用いて圧電体薄膜素子Ｄを製造する際に、その成膜基板１１上に最初に形成される、つまり成膜基板１１と接するように形成されるものである。そして、この第１の電極膜２は、該電極膜２の周縁部全周が上記圧電体薄膜１の側面よりも側方に突出するように形成されている。この突出量は１〜５０μｍに設定されている。すなわち、この突出量は、１μｍよりも小さいと、後述の如くエッチャントに対する圧電体薄膜１の保護が不十分になる一方、５０μｍよりも大きいと、圧電体薄膜素子Ｄ自体が大きくなるので、１〜５０μｍとしている。但し、この突出量の上限値は、５０μｍでなくても、圧電体薄膜素子Ｄの大きさに問題がなければ可能な限り大きくしてもよい。尚、上記吐出量のより好ましい値は、１０〜３０μｍである。
【００３３】
上記圧電体薄膜１の側方には、例えば感光性ポリイミド樹脂からなる樹脂製保持膜５が該圧電体薄膜１の側面全周と下面の周縁部全周とに密着するように形成されている。また、この保持膜５は、上記第１の電極膜２の周縁部全周、つまり第１の電極膜２の側面全周及び下面（第１の電極膜２の圧電体薄膜１側面）周縁部全周に密着するように形成され、保持膜５における第１の電極膜２よりも側方の上面は第１の電極膜２の上面と同一面になっている。さらに、上記保持膜５の上記第２の電極膜３に相当する部分にはコンタクトホール５ａが形成され、後述の如く、このコンタクトホール５ａ内に第２の電極膜３が形成されるようになっている。
【００３４】
上記保持膜５の下面周縁部全周には、上面中央部に凹部８ａが形成された転写基板８（保持基板）が該凹部８ａの周囲部において接着剤層９を介して固定され、この転写基板８の凹部８ａ内に上記圧電体薄膜１が保持膜５のみで保持された構造となっている。尚、この転写基板８は、１つの材料で一体に形成されたものであっても、複数の材料（同じ材料又は異なる材料）を張り合わせたものであってもよく、凹部８ａの代わりに貫通孔を形成したものであってもよい。
【００３５】
上記圧電体薄膜素子Ｄは、成膜基板１１上に上記圧電体薄膜１、第１及び第２の電極膜２，３並びに保持膜５を形成しかつ転写基板８を保持膜５に固定した後に該成膜基板１１全体をエッチング除去してなるものである。そして、この圧電体薄膜素子Ｄは、上記第２の電極膜３をＮｉＣｒ等の赤外線吸収材料とすることにより、薄膜焦電型赤外線検出器として使用することができる一方、第２の電極膜３の膜厚を大きくして振動板膜として機能させるようにするか、又は第２の電極膜３の圧電体薄膜１と反対側面に振動板膜を形成することにより、圧力センサや圧電アクチュエータとして使用することができる。
【００３６】
以上のように構成された圧電体薄膜素子Ｄを製造する方法を図２により説明する。先ず、成膜基板１１上に第１の電極膜２を形成する。すなわち、第１の電極膜２を高周波マグネトロンスパッタリング法（周波数１３．５６ＭＨｚ）により成膜した後、パターニングを行う（図２（ａ）参照）。この第１の電極膜２の材料及び具体的な成膜条件を表１に示す。
【００３７】
【表１】
上記成膜基板１１は、例えば（１００）ＭｇＯ単結晶基板とし、この場合、第１の電極膜は（００１）方向に配向する。尚、成膜基板１１は、（１００）ＭｇＯ単結晶基板に限らず、（１００）Ｓｉ単結晶基板をはじめ、エッチング除去可能な基板であればどのようなものであってもよい。
【００３８】
続いて、上記第１の電極膜２上における周縁部全周以外の部分に圧電体薄膜１を形成する。すなわち、圧電体薄膜１を高周波マグネトロンスパッタリング法（周波数１３．５６ＭＨｚ）により成膜した後、パターニングを行う。この圧電体薄膜１を強誘電体材料であるＰｂＴｉＯ3、ＰＺＴ（ＰｂＺｒ0.50Ｔｉ0.50Ｏ3）又はＰＬＺＴ（Ｐｂ0.9Ｌａ0.1（Ｚｒ0.1Ｔｉ0.9）0.975Ｏ3）で構成したときの該圧電体薄膜１の成膜条件を表２に、またパターニング方法を表３にそれぞれ示す。尚、この圧電体薄膜１も、第１の電極膜２と同様に、（００１）方向に配向する。
【００３９】
【表２】
【００４０】
【表３】
次いで、上記成膜基板１１上全体に保持膜５をスピンコートにより形成する（図２（ｂ）参照）。このことで、保持膜５は、第１の電極膜２上における周縁部全周と圧電体薄膜１の側面全周とに密着するように形成される。そして、保持膜５が感光性樹脂であるので、第２の電極膜３に相当する部分にコンタクトホール５ａを容易に形成することができる。
【００４１】
次に、上記圧電体薄膜１上において保持膜５のコンタクトホール５ａ内に第２の電極膜３を形成し（図２（ｃ）参照）する。尚、この段階までは、上下関係が完成時とは逆になっている。
【００４２】
そして、転写基板８を上記保持膜５に接着剤層９を介して固定し（図２（ｄ）参照）、その後、上記成膜基板１１全体を、例えば６０〜８０℃に加熱したリン酸水溶液（５〜４０体積％）からなるエッチャントによりエッチング除去（０．５〜２時間）することで、圧電体薄膜素子Ｄが完成する（図２（ｅ）参照）。
【００４３】
上記エッチング除去工程のとき、エッチャントは第１の電極膜２と保持膜５との界面に浸透する。これは、保持膜５が樹脂製でかつスピンコートにより形成されているので、第１の電極膜２と保持膜５との界面及び圧電体薄膜１と保持膜５との界面の密着力が比較的低くなっているからである。しかし、この実施形態１では、第１の電極膜２の周縁部が圧電体薄膜１の側面よりも側方に突出しているので、上記界面に浸透したエッチャントが圧電体薄膜１に達するまでの経路が長く、この界面の途中でエッチャントはそれ以上内部に浸透しなくなる。この結果、エッチャントは圧電体薄膜１と保持膜５との界面に浸透することはない。したがって、エッチャントによる圧電体薄膜１のダメージを確実に防止することができる。一方、保持膜５を樹脂製とすることで、成膜基板１１の除去後における圧電体薄膜１の応力を緩和させることができると共に、転写基板８の凹部８ａ内に圧電体薄膜１を保持膜５のみで断熱的に保持することができる。よって、圧電体薄膜素子Ｄを薄膜焦電型赤外線検出器、圧力センサ、圧電アクチュエータ等として使用する際に、その性能を高レベルに維持することができる。
【００４４】
（実施形態２）
図３は本発明の実施形態２を示し（尚、以下の各実施形態２〜４では、図１と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する）、圧電体薄膜１と保持膜５との間に保護膜６を設けた点と、転写基板８を用いない代わりに成膜基板１１の一部を除去しないで残すようにした点とが上記実施形態１と異なる。尚、圧電体薄膜素子Ｄの上下関係が上記実施形態１のものとは逆になっている。
【００４５】
すなわち、この実施形態２では、保持膜５が、保護膜６を介して圧電体薄膜１の側面全周に密着するように形成されている。この保護膜６の材料は特に限定されないが、例えばＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＭｇＯ、ＮｉＯ、Ａｌ2Ｏ3等とすれば、第１及び第２の電極膜２，３同士の短絡を防止することができると共に、圧電体薄膜１との密着力をかなり高くすることができる。そして、上記保護膜６の第１の電極膜２側面部（下面部）全周は、第１の電極膜２の周縁部全周、つまり第１の電極膜２の側面全周及び上面周縁部全周（第１の電極膜２の上面周縁部のみでもよい）に密着された状態となっている。一方、上記保護膜６の上面部全周は、圧電体薄膜１の上面周縁部に密着された状態となっている。このことで、保持膜５は、コンタクトホール５ａの近傍部においてのみ直接的に圧電体薄膜１と接することになる。
【００４６】
上記成膜基板１１は、上記実施形態１における転写基板８に代わるものであって、保持基板の役目を有している。この成膜基板１１は、圧電体薄膜１に対応する部分をエッチング除去してなるエッチング除去部１１ａを有し、このエッチング除去部１１ａの内側面はテーパ状に形成されている。尚、成膜基板１１の下面のエッチング除去部１１ａ以外の部分にはマスク層１２が形成されている。
【００４７】
この圧電体薄膜素子Ｄも、上記実施形態１と同様に、薄膜焦電型赤外線検出器、圧力センサ、圧電アクチュエータ等として使用するものである。
【００４８】
次に、上記圧電体薄膜素子Ｄの製造方法について図４により説明すると、先ず、上記実施形態１と同様に、成膜基板１１上に第１の電極膜２を形成し（図４（ａ）参照）、その後、この第１の電極膜２上における周縁部全周以外の部分に圧電体薄膜１を形成する。
【００４９】
続いて、保護膜６をスパッタリング法により、第１の電極膜２の側面全周及び上面周縁部全周並びに圧電体薄膜１の側面全周及び上面周縁部全周に密着するように形成し（図４（ｂ）参照）、その後、上記実施形態１と同様に、保持膜５を形成する（図４（ｃ）参照）。
【００５０】
次いで、上記保持膜５のコンタクトホール５ａ内に第２の電極膜３を形成すると共に、成膜基板１１の下面のエッチング除去部１１ａ以外の部分にマスク層１２を形成する（図４（ｄ）参照）。
【００５１】
次に、成膜基板１１の圧電体薄膜１に対応する部分をエッチング除去することで、圧電体薄膜素子Ｄが完成する（図４（ｅ）参照）。このとき、成膜基板１１が（１００）ＭｇＯ単結晶基板である場合には、リン酸等の酸溶液からなるエッチャントを用いることにより、内側面がテーパ状をなすエッチング除去部１１ａを容易に形成することができる。尚、成膜基板１１が（１００）Ｓｉ単結晶基板である場合には、ＫＯＨ等のアルカリ溶液からなるエッチャントを用いることにより、（１１１）面が露出したダイヤフラム構造に形成することができ、成膜基板１１が（１１０）Ｓｉ単結晶基板である場合には、ＫＯＨ等のアルカリ溶液からなるエッチャントを用いることにより、エッチング除去部１１ａの内側面をテーパ状ではなくて鉛直方向に延びるようにすることができる。
【００５２】
上記エッチング除去工程のとき、エッチャントは、密着力が高い第１の電極膜２と保護膜６との界面には浸透することができず、この界面を通って圧電体薄膜１のところに達することはない。一方、エッチャントは、密着力の低い保持膜５と保護膜６との界面に沿って浸透するが、この界面に浸透したエッチャントが圧電体薄膜１のところに達するまでの経路が長く、この界面の途中でエッチャントはそれ以上内部に浸透しなくなる。よって、上記実施形態１と同様の作用効果が得られる。
【００５３】
尚、上記実施形態２では、第１の電極膜２を、上記実施形態１と同様に、該電極膜２の周縁部全周が圧電体薄膜１の側面よりも側方に突出するようにしたが、図５に示すように、圧電体薄膜１及び第１の電極膜２の相対向する面同士を略同じ大きさ、形状に設定しかつその対向面の周縁全周同士が丁度重なるようにしてもよい。この場合でも、保持膜５を、該保持膜５の下面部が第１の電極膜２の周縁部全周としての側面全周に密着するように形成しておけば、第１の電極膜２と保持膜５との界面にエッチャントが浸透することはないので、圧電体薄膜１を確実に保護することができる。
【００５４】
また、上記実施形態２では、成膜基板１１を保持基板として用いたが、成膜基板１１全体をエッチング除去して、保持基板を成膜基板１１側に設けてもよく、上記実施形態１の転写基板８のように、成膜基板１１と反対側に保持基板を設けるようにしてもよい。これとは逆に、上記実施形態１において、転写基板８の代わりに成膜基板１１を保持基板とした形態にすることもできる。したがって、保持基板はどのようなものであってもよく、保持基板がなくても、後述の如くヘッド本体２１（図６参照）のような構造体に取り付ける等することができ、圧電体薄膜素子Ｄの形態はその用途に応じて決めればよい。
【００５５】
さらに、上記各実施形態１，２では、保持膜５を感光性ポリイミド樹脂からなるものとしたが、これに限らず、他の樹脂であってもよく、樹脂以外のものであっても本発明を適用することができる。
【００５６】
加えて、上記各実施形態１，２では、圧電体薄膜１を強誘電体材料からなるものとしたが、その用途によっては強誘電体材料に含まれない焦電体材料や、焦電体材料に含まれない圧電体材料からなるものとしてもよい。
【００５７】
（実施形態３）
図６は本発明の実施形態３に係るインクジェット式記録ヘッドＨを示し、この記録ヘッドは、上記実施形態１の圧電体薄膜素子Ｄを圧電アクチュエータとして用いたものであって、転写基板８をなくして、代わりに振動板膜２０を介してヘッド本体２１を設けるようにしたものである。尚、圧電体薄膜素子Ｄの上下関係は上記実施形態１とは逆になっており、また、複数の圧電体薄膜素子Ｄ同士を保持膜５により繋いで一体的にしている。
【００５８】
すなわち、この実施形態３では、圧電体薄膜素子Ｄの保持膜５の下面全体が第２の電極膜３の下面（圧電体薄膜１と反対側面）と同一面とされ、この第２の電極膜３及び保持膜５の下面全体に振動板膜２０が形成されている。この振動板膜２０は、ヤング率が大きい金属（ＮｉＣｒ、Ｃｒ等）や絶縁体（ＳｉＯ2等）からなり、その厚さは１０μｍ以下に設定されている。
【００５９】
上記振動板膜１０の下面には、接着剤層１９を介してヘッド本体２１が固定されている。このヘッド本体２１は、上記振動板膜２０により閉塞されて圧力室２２を形成する凹部２３と該圧力室２２にインクを供給するインク供給路２４と上記圧力室２２に連通するインク吐出口２５とを有している。すなわち、このヘッド本体２１は、上記凹部２３の側壁を形成する上側構造部材２８と、凹部２３の底壁と上記インク供給路２４とインク吐出口２５とを形成する２つの中間構造部材２９，２９と、インク供給路２４の底壁を構成する下側構造部材３０とからなっている。そして、この記録ヘッドＨは、上記圧電体薄膜素子Ｄの作動により振動板膜２０の中央部を下側に凸状となるように変形させることで、上記圧力室２２に圧力を印加して該圧力室２２内のインクを上記インク吐出口２５から吐出させるようになっている。
【００６０】
次に、上記記録ヘッドＨを製造する方法を図７により説明する。尚、保持膜５のコンタクトホール５ａ内に第２の電極膜３を形成する工程までは、上記実施形態１と同じであるので、説明は省略する（図７（ａ）及び（ｂ）参照）。
【００６１】
図７（ｃ）に示すように、第２の電極膜３及び保持膜５上に振動板膜２０を形成する。尚、振動板膜２０を成膜後にパターン化して、圧電体薄膜１に対応する部分のみに振動板膜２０を形成するようにしてもよい。また、振動板膜２０が金属からなる場合には、上記第２の電極膜３と共通のプロセスで一括して形成することも可能である。
【００６２】
次いで、上記振動板膜２０と、予め作製しておいたヘッド本体２１とを接着剤層１９を介して固定し（図７（ｄ）参照）、その後、成膜基板１１全体をエッチング除去することで、記録ヘッドＨが完成する（図７（ｅ）参照）。このエッチング除去工程の際、上記実施形態１と同様に、エッチャントが圧電体薄膜１に接触することはなく、圧電体薄膜１がエッチャントによりダメージを受けるようなことはない。したがって、記録ヘッドＨの性能を良好に維持することができる。
【００６３】
（実施形態４）
図８は本発明の実施形態４に係るインクジェット式記録ヘッドＨを示し、この記録ヘッドＨは、上記実施形態２の圧電体薄膜素子Ｄを圧電アクチュエータとして用いたものであって、この圧電体薄膜素子Ｄの成膜基板１１に上記実施形態３と同様のヘッド本体２１を固定したものである。
【００６４】
すなわち、この実施形態４では、圧電体薄膜素子Ｄの第２の電極膜３における圧電体薄膜１と反対側面（上面）及び保持膜５の上面に、上記実施形態３と同様の振動板膜２０が形成され、成膜基板１１における第１の電極膜２と反対側面（下面のマスク層１２が形成されている部分）に、上記ヘッド本体２１が接着剤層１９を介して固定されている。このヘッド本体２１の凹部２３は、上記成膜基板１１のエッチング除去部１１ａと対応するように設けられ、エッチング除去部１１ａと共に圧力室２２を形成するようになっている。
【００６５】
次に、上記記録ヘッドＨを製造する方法を図９により説明する。尚、保持膜５のコンタクトホール５ａ内に第２の電極膜３を形成する工程までは、上記実施形態２と同じであるので、説明は省略する（図９（ａ）及び（ｂ）参照）。
【００６６】
図９（ｃ）に示すように、第２の電極膜３及び保持膜５上に、上記実施形態３と同様にして振動板膜２０を形成すると共に、成膜基板１１の下面のエッチング除去部１１ａ以外の部分にマスク層１２を形成する。
【００６７】
次いで、上記実施形態２と同様にして、成膜基板１１の圧電体薄膜１に対応する部分をエッチング除去してエッチング除去部１１ａを形成する（図９（ｄ）参照）。このエッチング除去工程の際、上記実施形態２と同様に、圧電体薄膜１がエッチャントによりダメージを受けるようなことはない。
【００６８】
その後、成膜基板１１の下面のマスク層１２が形成されている部分と、予め作製しておいたヘッド本体２１とを接着剤層１９を介して固定することで、記録ヘッドＨが完成する（図９（ｅ）参照）。
【００６９】
尚、上記実施形態４では、ヘッド本体２１と成膜基板１１とを固定するようにしたが、上記実施形態３のように、成膜基板１１全体をエッチング除去すると共に、ヘッド本体２１と振動板膜２０とを固定するようにしてもよく、これとは逆に、上記実施形態３において、成膜基板１１の圧電体薄膜１に対応する部分をエッチング除去すると共に、その成膜基板１１とヘッド本体２１とを固定するようにしてもよい。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の圧電体薄膜素子及びインクジェット式記録ヘッドによると、成膜基板に接するように形成される第１の電極膜を、該電極膜の周縁部全周が上記圧電体薄膜の側面よりも側方に突出しかつ上記保持膜と密着するように形成するか、又は、保持膜を、保護膜を介して圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成すると共に、この保護膜を、該保護膜の第１の電極膜側面部全周が第１の電極膜の周縁部に密着するように形成したことにより、保持膜が樹脂等からなっていて他の膜との密着力が比較的低い場合であっても、エッチャントに対する圧電体薄膜の保護を確実なものとすることができ、その性能を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る圧電体薄膜素子を示す断面図である。
【図２】図１の圧電体薄膜素子の製造方法を示す説明図である。
【図３】実施形態２を示す図１相当図である。
【図４】図３の圧電体薄膜素子の製造方法を示す説明図である。
【図５】実施形態２の変形例を示す図１相当図である。
【図６】本発明の実施形態３に係るインクジェット式記録ヘッドを示す断面図である。
【図７】図６のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す説明図である。
【図８】実施形態４を示す図６相当図である。
【図９】図８のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｄ 圧電体薄膜素子
Ｈ インクジェット式記録ヘッド
１ 圧電体薄膜
２ 第１の電極膜
３ 第２の電極膜
５ 保持膜
６ 保護膜
１１ 成膜基板
２０ 振動板膜
２１ ヘッド本体
２２ 圧力室
２３ 凹部
２４ インク供給路
２５ インク吐出口
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜を保持する保持膜とを備えた圧電体薄膜素子及びこれを用いたインクジェット式記録ヘッド並びにこれらの製造方法に関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の圧電体薄膜素子は、熱を電荷に変換する焦電デバイスや、機械エネルギーと電気エネルギーとを相互変換する圧電デバイス等として用いられており、その圧電体薄膜は、通常、ＰＺＴやＰＬＺＴ等の強誘電体材料で構成されている。
【０００３】
上記圧電体薄膜素子では、圧電体薄膜の保持方法によりその性能が大きく左右され、焦電デバイスでは検知部の熱容量及び熱コンダクタンスを小さくするように、また圧電デバイスでは検知部が力学量により大きく変形するようにそれぞれ支持する必要がある。
【０００４】
そこで、従来、例えば特開平４−１７００７７号公報に示されているように、焦電型赤外線検出器（圧電体薄膜素子）において、焦電薄膜（圧電体薄膜）をポリイミド樹脂等からなる有機薄膜（保持膜）により保持するようにすることが提案されている。そして、この提案例では、その検出器の製造方法として、成膜基板上に、焦電薄膜を形成し、この焦電薄膜上に上部電極膜を形成した後、上記焦電薄膜を覆うように有機薄膜を作製し、続いて、この有機薄膜上に保持基板を固定した後、上記成膜基板をエッチング除去し、次いで、焦電薄膜の成膜基板側の面に下部電極膜を形成するようにすることが提案されている。
【０００５】
ところが、この提案例のものでは、成膜基板をエッチング除去する際に、焦電薄膜がエッチャントに晒されてダメージを受けるという問題がある。そこで、上記下部電極膜を成膜基板上に最初に形成し（成膜基板に接するようにし）、この下部電極膜上に焦電薄膜を形成しておくようにすれば、成膜基板の除去時に下部電極膜により焦電薄膜がエッチャントに晒されないようにすることができる。この場合、一般的に、上記下部電極膜と焦電薄膜とは、相対向する面同士が略同じ大きさ、形状に設定されかつその対向面の周縁全周同士が丁度重なるように構成されると共に、有機薄膜は、上記下部電極膜及び焦電薄膜の各側面全周に密着するように形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記有機薄膜のような樹脂製の保持膜は、下部電極膜や焦電薄膜等との密着力が比較的低いため、エッチング除去工程においてエッチャントが下部電極と保持膜との界面に沿って浸透し、この界面に沿って浸透したエッチャントは、下部電極の厚みがかなり小さいので、直ぐに焦電薄膜のところに達し、この焦電薄膜と保持膜との界面にも浸透する。この結果、焦電体薄膜のダメージを確実に防止することは困難となる。
【０００７】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上記のように、圧電体薄膜を保持膜により保持するようにした圧電体薄膜素子を、成膜基板をエッチング除去することで製造するようにする場合に、成膜基板に接する電極膜に工夫を凝らすことによって、保持膜が樹脂等からなっていて他の膜との密着力が比較的低い場合であっても、エッチャントによる圧電体薄膜のダメージを確実に防止できるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明では、圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを備え、成膜基板上に上記全ての膜を、上記第１の電極膜が該成膜基板に接するように形成した後に成膜基板の少なくとも圧電体薄膜に対応する部分をエッチング除去してなる圧電体薄膜素子を対象とし、上記第１の電極膜は、該電極膜の周縁部全周が上記圧電体薄膜の側面よりも側方に突出しかつ上記保持膜と密着するように形成されているものとした。
【０００９】
上記の構成により、第１の電極膜の周縁部が圧電体薄膜の側面よりも側方に突出しているので、その突出量を適切に設定すれば、第１の電極膜の周縁部と保持膜との界面に沿ってエッチャントが浸透したとしても、この界面に沿って浸透したエッチャントが圧電体薄膜のところに達するまでの経路を長くすることができ、この界面の途中でエッチャントはそれ以上内部に浸透しなくなる。よって、保持膜が樹脂等からなっていても、エッチャントによる圧電体薄膜のダメージを確実に防止することができる。
【００１０】
請求項２の発明では、圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを備え、成膜基板上に上記全ての膜を、上記第１の電極膜が該成膜基板に接するように形成した後に成膜基板の少なくとも圧電体薄膜に対応する部分をエッチング除去してなる圧電体薄膜素子を対象とする。
【００１１】
そして、上記保持膜は、保護膜を介して圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、上記保護膜は、該保護膜の第１の電極膜側面部全周が上記第１の電極膜の周縁部に密着するように形成されているものとする。
【００１２】
このことにより、圧電体薄膜が第１の電極膜と保護膜とにより覆われ、この第１の電極膜と保護膜との密着力は高くすることが可能であるので、エッチャントが圧電体薄膜に接触するのを防止することができる。一方、保護膜と保持膜との密着力が比較的低くてエッチャントがその保護膜と保持膜との界面に沿って浸透したとしても、そのエッチャントが圧電体薄膜のところに達するまでの経路を長くすることができ、保護膜と保持膜との界面の途中でエッチャントはそれ以上内部に浸透しなくなる。よって、請求項１の発明と同様の作用効果が得られる。
【００１３】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、圧電体薄膜が強誘電体材料からなるものとする。こうすることで、高性能の焦電デバイスや圧電デバイスが容易に得られる。
【００１４】
請求項４の発明は、強誘電体材料からなる圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを有し、成膜基板上に上記全ての膜を、上記第１の電極膜が該成膜基板に接するように形成した後に成膜基板全体をエッチング除去してなる圧電体薄膜素子と、上記圧電体薄膜素子の第２の電極膜における圧電体薄膜と反対側面に振動板膜を介して設けられ、該振動板膜により閉塞されて圧力室を形成する凹部と該圧力室にインクを供給するインク供給路と上記圧力室に連通するインク吐出口とを有するヘッド本体とを備え、上記圧電体薄膜素子の作動により上記圧力室に圧力を印加して該圧力室内のインクを上記インク吐出口から吐出させるようにしたインクジェット式記録ヘッドの発明である。
【００１５】
そして、この発明では、上記圧電体薄膜素子の第１の電極膜は、該電極膜の周縁部全周が上記圧電体薄膜の側面よりも側方に突出しかつ上記保持膜と密着するように形成されているものとする。
【００１６】
このことで、請求項１の発明の圧電体薄膜素子と同様の作用効果が得られ、この圧電体薄膜素子は、インクジェット式記録ヘッドにおいて圧力室のインクをインク吐出口から吐出させる圧電アクチュエータとして機能するので、この記録ヘッドの性能を良好に維持することができる。
【００１７】
請求項５の発明では、強誘電体材料からなる圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを有し、成膜基板上に上記全ての膜を、上記第１の電極膜が該成膜基板に接するように形成した後に成膜基板の圧電体薄膜に対応する部分をエッチング除去してなる圧電体薄膜素子と、上記圧電体薄膜素子の成膜基板における第１の電極膜と反対側面に設けられ、該成膜基板のエッチング除去した部分と共に圧力室を形成する凹部と該圧力室にインクを供給するインク供給路と上記圧力室に連通するインク吐出口とを有するヘッド本体と、上記圧電体薄膜素子の第２の電極膜における圧電体薄膜と反対側面に形成された振動板膜とを備え、上記圧電体薄膜素子の作動により上記圧力室に圧力を印加して該圧力室内のインクを上記インク吐出口から吐出させるようにしたインクジェット式記録ヘッドを対象とする。
【００１８】
そして、上記圧電体薄膜素子の第１の電極膜は、該電極膜の周縁部全周が上記圧電体薄膜の側面よりも側方に突出しかつ上記保持膜と密着するように形成されているものとする。このことで、請求項４の発明と同様の作用効果が得られる。
【００１９】
請求項６の発明では、強誘電体材料からなる圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを有し、成膜基板上に上記全ての膜を、上記第１の電極膜が該成膜基板に接するように形成した後に成膜基板の圧電体薄膜に対応する部分をエッチング除去してなる圧電体薄膜素子と、上記圧電体薄膜素子の成膜基板における第１の電極膜と反対側面に設けられ、該成膜基板のエッチング除去した部分と共に圧力室を形成する凹部と該圧力室にインクを供給するインク供給路と上記圧力室に連通するインク吐出口とを有するヘッド本体と、上記圧電体薄膜素子の第２の電極膜における圧電体薄膜と反対側面に形成された振動板膜とを備え、上記圧電体薄膜素子の作動により上記圧力室に圧力を印加して該圧力室内のインクを上記インク吐出口から吐出させるようにしたインクジェット式記録ヘッドを対象とする。
【００２０】
そして、上記圧電体薄膜素子の保持膜は、保護膜を介して圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、上記保護膜は、該保護膜の第１の電極膜側面部全周が上記第１の電極膜の周縁部に密着するように形成されているものとする。このことにより、請求項２の発明の圧電体薄膜素子と同様の作用効果が得られ、記録ヘッドの性能を高レベルに維持することができる。
【００２１】
請求項７の発明では、強誘電体材料からなる圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを有し、成膜基板上に上記全ての膜を、上記第１の電極膜が該成膜基板に接するように形成した後に成膜基板全体をエッチング除去してなる圧電体薄膜素子と、上記圧電体薄膜素子の第２の電極膜における圧電体薄膜と反対側面に振動板膜を介して設けられ、該振動板膜により閉塞されて圧力室を形成する凹部と該圧力室にインクを供給するインク供給路と上記圧力室に連通するインク吐出口とを有するヘッド本体とを備え、上記圧電体薄膜素子の作動により上記圧力室に圧力を印加して該圧力室内のインクを上記インク吐出口から吐出させるようにしたインクジェット式記録ヘッドを対象とする。
【００２２】
そして、上記圧電体薄膜素子の保持膜は、保護膜を介して圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、上記保護膜は、該保護膜の第１の電極膜側面部全周が上記第１の電極膜の周縁部に密着するように形成されているものとする。このことで、請求項６の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００２３】
請求項８の発明は、圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを備えた圧電体薄膜素子の製造方法の発明である。
【００２４】
そして、この発明では、成膜基板上に上記第１の電極膜を形成する工程と、上記第１の電極膜上における周縁部全周以外の部分に上記圧電体薄膜を形成する工程と、上記保持膜を、上記第１の電極膜上における周縁部全周と圧電体薄膜の側面全周とに密着するように形成する工程と、上記圧電体薄膜上に上記第２の電極膜を形成する工程と、上記全ての工程の終了後に、上記成膜基板の少なくとも圧電体薄膜に対応する部分をエッチング除去する工程とを含むものとする。この発明により、請求項１の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００２５】
請求項９の発明では、圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に保護膜を介して密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを備えた圧電体薄膜素子の製造方法を対象とする。
【００２６】
そして、成膜基板上に上記第１の電極膜を形成する工程と、上記第１の電極膜上に上記圧電体薄膜を形成する工程と、上記保護膜を、上記圧電体薄膜の側面全周と上記第１の電極膜の周縁部全周とに密着するように形成する工程と、上記保持膜を、上記保護膜に密着するように形成する工程と、上記圧電体薄膜上に上記第２の電極膜を形成する工程と、上記全ての工程の終了後に、上記成膜基板の少なくとも圧電体薄膜に対応する部分をエッチング除去する工程とを含むものとする。このようすることで、請求項２の発明と同様の作用効果が得られる。
【００２７】
請求項１０の発明は、強誘電体材料からなる圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された２つの電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを有する圧電体薄膜素子と、上記圧電体薄膜素子の一方の電極膜における圧電体薄膜と反対側面に振動板膜を介して設けられ、該振動板膜により閉塞されて圧力室を形成する凹部と該圧力室にインクを供給するインク供給路と上記圧力室に連通するインク吐出口とを有するヘッド本体とを備え、上記圧電体薄膜素子の作動により上記圧力室に圧力を印加して該圧力室内のインクを上記インク吐出口から吐出させるようにしたインクジェット式記録ヘッドの製造方法の発明である。
【００２８】
そして、この発明では、成膜基板上に上記圧電体薄膜素子の他方の電極膜を形成する工程と、上記他方の電極膜上における周縁部全周以外の部分に上記圧電体薄膜を形成する工程と、上記保持膜を、上記他方の電極膜上における周縁部全周と圧電体薄膜の側面全周とに密着するように形成する工程と、上記圧電体薄膜上に上記一方の電極膜を形成する工程と、上記一方の電極膜上に上記振動板膜を形成する工程と、上記振動板膜と上記ヘッド本体とを固定する工程と、上記全ての工程の終了後に、上記成膜基板全体をエッチング除去する工程とを含むものとする。このことにより、請求項４の発明と同様の作用効果が得られる。
【００２９】
請求項１１の発明では、強誘電体材料からなる圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に保護膜を介して密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを有し、成膜基板上に上記全ての膜を、上記第１の電極膜が該成膜基板に接するように形成した後に成膜基板の圧電体薄膜に対応する部分をエッチング除去してなる圧電体薄膜素子と、上記圧電体薄膜素子の成膜基板における第１の電極膜と反対側面に設けられ、該成膜基板のエッチング除去した部分と共に圧力室を形成する凹部と該圧力室にインクを供給するインク供給路と上記圧力室に連通するインク吐出口とを有するヘッド本体と、上記圧電体薄膜素子の第２の電極膜における圧電体薄膜と反対側面に形成された振動板膜とを備え、上記圧電体薄膜素子の作動により上記圧力室に圧力を印加して該圧力室内のインクを上記インク吐出口から吐出させるようにしたインクジェット式記録ヘッドの製造方法を対象とする。
【００３０】
そして、上記成膜基板上に上記圧電体薄膜素子の第１の電極膜を形成する工程と、上記第１の電極膜上に上記圧電体薄膜を形成する工程と、上記保護膜を、上記圧電体薄膜の側面全周と上記第１の電極膜の周縁部全周とに密着するように形成する工程と、上記保持膜を、上記保護膜に密着するように形成する工程と、上記圧電体薄膜上に上記第２の電極膜を形成する工程と、上記第２の電極膜上に上記振動板膜を形成する工程と、上記全ての工程の終了後に上記成膜基板の圧電体薄膜に対応する部分をエッチング除去する工程と、上記エッチング除去工程後に、上記成膜基板と上記ヘッド本体とを固定する工程とを含むものとする。このことで、請求項６の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る圧電体薄膜素子Ｄを示し、この圧電体薄膜素子Ｄは、強誘電体材料からなる圧電体薄膜１を備えている。この強誘電体材料としては、
ＰｂxＬａyＴｉzＺｒwＯ3で表されて、下記(1) 〜(5) のいずれかの組成を有するものが用いられている。
【００３２】
(1) ０．７≦ｘ≦１、ｘ＋ｙ＝１、０．９２５≦ｚ≦１、ｗ＝０
(2) ｘ＝１、ｙ＝０、０≦ｚ≦０．５０、ｚ＋ｗ＝１
(3) ０．７５≦ｘ＜１、ｘ＋ｙ＝１、０．３≦ｚ＜１、ｚ＋ｗ＝１
(4) ｘ＝１、ｙ＝０、０．５≦ｚ≦１．０、ｚ＋ｗ＝１
(5) ０．９≦ｘ＜１、ｘ＋ｙ＝１、０≦ｚ＜０．５、ｚ＋ｗ＝１
上記圧電体薄膜１の厚み方向両面（上下面）には、第１及び第２の電極膜２，３がそれぞれ形成され、この上側の第１の電極膜２は、後述の如く、成膜基板１１（図２参照）を用いて圧電体薄膜素子Ｄを製造する際に、その成膜基板１１上に最初に形成される、つまり成膜基板１１と接するように形成されるものである。そして、この第１の電極膜２は、該電極膜２の周縁部全周が上記圧電体薄膜１の側面よりも側方に突出するように形成されている。この突出量は１〜５０μｍに設定されている。すなわち、この突出量は、１μｍよりも小さいと、後述の如くエッチャントに対する圧電体薄膜１の保護が不十分になる一方、５０μｍよりも大きいと、圧電体薄膜素子Ｄ自体が大きくなるので、１〜５０μｍとしている。但し、この突出量の上限値は、５０μｍでなくても、圧電体薄膜素子Ｄの大きさに問題がなければ可能な限り大きくしてもよい。尚、上記吐出量のより好ましい値は、１０〜３０μｍである。
【００３３】
上記圧電体薄膜１の側方には、例えば感光性ポリイミド樹脂からなる樹脂製保持膜５が該圧電体薄膜１の側面全周と下面の周縁部全周とに密着するように形成されている。また、この保持膜５は、上記第１の電極膜２の周縁部全周、つまり第１の電極膜２の側面全周及び下面（第１の電極膜２の圧電体薄膜１側面）周縁部全周に密着するように形成され、保持膜５における第１の電極膜２よりも側方の上面は第１の電極膜２の上面と同一面になっている。さらに、上記保持膜５の上記第２の電極膜３に相当する部分にはコンタクトホール５ａが形成され、後述の如く、このコンタクトホール５ａ内に第２の電極膜３が形成されるようになっている。
【００３４】
上記保持膜５の下面周縁部全周には、上面中央部に凹部８ａが形成された転写基板８（保持基板）が該凹部８ａの周囲部において接着剤層９を介して固定され、この転写基板８の凹部８ａ内に上記圧電体薄膜１が保持膜５のみで保持された構造となっている。尚、この転写基板８は、１つの材料で一体に形成されたものであっても、複数の材料（同じ材料又は異なる材料）を張り合わせたものであってもよく、凹部８ａの代わりに貫通孔を形成したものであってもよい。
【００３５】
上記圧電体薄膜素子Ｄは、成膜基板１１上に上記圧電体薄膜１、第１及び第２の電極膜２，３並びに保持膜５を形成しかつ転写基板８を保持膜５に固定した後に該成膜基板１１全体をエッチング除去してなるものである。そして、この圧電体薄膜素子Ｄは、上記第２の電極膜３をＮｉＣｒ等の赤外線吸収材料とすることにより、薄膜焦電型赤外線検出器として使用することができる一方、第２の電極膜３の膜厚を大きくして振動板膜として機能させるようにするか、又は第２の電極膜３の圧電体薄膜１と反対側面に振動板膜を形成することにより、圧力センサや圧電アクチュエータとして使用することができる。
【００３６】
以上のように構成された圧電体薄膜素子Ｄを製造する方法を図２により説明する。先ず、成膜基板１１上に第１の電極膜２を形成する。すなわち、第１の電極膜２を高周波マグネトロンスパッタリング法（周波数１３．５６ＭＨｚ）により成膜した後、パターニングを行う（図２（ａ）参照）。この第１の電極膜２の材料及び具体的な成膜条件を表１に示す。
【００３７】
【表１】
【００３８】
続いて、上記第１の電極膜２上における周縁部全周以外の部分に圧電体薄膜１を形成する。すなわち、圧電体薄膜１を高周波マグネトロンスパッタリング法（周波数１３．５６ＭＨｚ）により成膜した後、パターニングを行う。この圧電体薄膜１を強誘電体材料であるＰｂＴｉＯ3、ＰＺＴ（ＰｂＺｒ0.50Ｔｉ0.50Ｏ3）又はＰＬＺＴ（Ｐｂ0.9Ｌａ0.1（Ｚｒ0.1Ｔｉ0.9）0.975Ｏ3）で構成したときの該圧電体薄膜１の成膜条件を表２に、またパターニング方法を表３にそれぞれ示す。尚、この圧電体薄膜１も、第１の電極膜２と同様に、（００１）方向に配向する。
【００３９】
【表２】
【表３】
【００４１】
次に、上記圧電体薄膜１上において保持膜５のコンタクトホール５ａ内に第２の電極膜３を形成し（図２（ｃ）参照）する。尚、この段階までは、上下関係が完成時とは逆になっている。
【００４２】
そして、転写基板８を上記保持膜５に接着剤層９を介して固定し（図２（ｄ）参照）、その後、上記成膜基板１１全体を、例えば６０〜８０℃に加熱したリン酸水溶液（５〜４０体積％）からなるエッチャントによりエッチング除去（０．５〜２時間）することで、圧電体薄膜素子Ｄが完成する（図２（ｅ）参照）。
【００４３】
上記エッチング除去工程のとき、エッチャントは第１の電極膜２と保持膜５との界面に浸透する。これは、保持膜５が樹脂製でかつスピンコートにより形成されているので、第１の電極膜２と保持膜５との界面及び圧電体薄膜１と保持膜５との界面の密着力が比較的低くなっているからである。しかし、この実施形態１では、第１の電極膜２の周縁部が圧電体薄膜１の側面よりも側方に突出しているので、上記界面に浸透したエッチャントが圧電体薄膜１に達するまでの経路が長く、この界面の途中でエッチャントはそれ以上内部に浸透しなくなる。この結果、エッチャントは圧電体薄膜１と保持膜５との界面に浸透することはない。したがって、エッチャントによる圧電体薄膜１のダメージを確実に防止することができる。一方、保持膜５を樹脂製とすることで、成膜基板１１の除去後における圧電体薄膜１の応力を緩和させることができると共に、転写基板８の凹部８ａ内に圧電体薄膜１を保持膜５のみで断熱的に保持することができる。よって、圧電体薄膜素子Ｄを薄膜焦電型赤外線検出器、圧力センサ、圧電アクチュエータ等として使用する際に、その性能を高レベルに維持することができる。
【００４４】
（実施形態２）
図３は本発明の実施形態２を示し（尚、以下の各実施形態２〜４では、図１と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する）、圧電体薄膜１と保持膜５との間に保護膜６を設けた点と、転写基板８を用いない代わりに成膜基板１１の一部を除去しないで残すようにした点とが上記実施形態１と異なる。尚、圧電体薄膜素子Ｄの上下関係が上記実施形態１のものとは逆になっている。
【００４５】
すなわち、この実施形態２では、保持膜５が、保護膜６を介して圧電体薄膜１の側面全周に密着するように形成されている。この保護膜６の材料は特に限定されないが、例えばＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＭｇＯ、ＮｉＯ、Ａｌ2Ｏ3等とすれば、第１及び第２の電極膜２，３同士の短絡を防止することができると共に、圧電体薄膜１との密着力をかなり高くすることができる。そして、上記保護膜６の第１の電極膜２側面部（下面部）全周は、第１の電極膜２の周縁部全周、つまり第１の電極膜２の側面全周及び上面周縁部全周（第１の電極膜２の上面周縁部のみでもよい）に密着された状態となっている。一方、上記保護膜６の上面部全周は、圧電体薄膜１の上面周縁部に密着された状態となっている。このことで、保持膜５は、コンタクトホール５ａの近傍部においてのみ直接的に圧電体薄膜１と接することになる。
【００４６】
上記成膜基板１１は、上記実施形態１における転写基板８に代わるものであって、保持基板の役目を有している。この成膜基板１１は、圧電体薄膜１に対応する部分をエッチング除去してなるエッチング除去部１１ａを有し、このエッチング除去部１１ａの内側面はテーパ状に形成されている。尚、成膜基板１１の下面のエッチング除去部１１ａ以外の部分にはマスク層１２が形成されている。
【００４７】
この圧電体薄膜素子Ｄも、上記実施形態１と同様に、薄膜焦電型赤外線検出器、圧力センサ、圧電アクチュエータ等として使用するものである。
【００４８】
次に、上記圧電体薄膜素子Ｄの製造方法について図４により説明すると、先ず、上記実施形態１と同様に、成膜基板１１上に第１の電極膜２を形成し（図４（ａ）参照）、その後、この第１の電極膜２上における周縁部全周以外の部分に圧電体薄膜１を形成する。
【００４９】
続いて、保護膜６をスパッタリング法により、第１の電極膜２の側面全周及び上面周縁部全周並びに圧電体薄膜１の側面全周及び上面周縁部全周に密着するように形成し（図４（ｂ）参照）、その後、上記実施形態１と同様に、保持膜５を形成する（図４（ｃ）参照）。
【００５０】
次いで、上記保持膜５のコンタクトホール５ａ内に第２の電極膜３を形成すると共に、成膜基板１１の下面のエッチング除去部１１ａ以外の部分にマスク層１２を形成する（図４（ｄ）参照）。
【００５１】
次に、成膜基板１１の圧電体薄膜１に対応する部分をエッチング除去することで、圧電体薄膜素子Ｄが完成する（図４（ｅ）参照）。このとき、成膜基板１１が（１００）ＭｇＯ単結晶基板である場合には、リン酸等の酸溶液からなるエッチャントを用いることにより、内側面がテーパ状をなすエッチング除去部１１ａを容易に形成することができる。尚、成膜基板１１が（１００）Ｓｉ単結晶基板である場合には、ＫＯＨ等のアルカリ溶液からなるエッチャントを用いることにより、（１１１）面が露出したダイヤフラム構造に形成することができ、成膜基板１１が（１１０）Ｓｉ単結晶基板である場合には、ＫＯＨ等のアルカリ溶液からなるエッチャントを用いることにより、エッチング除去部１１ａの内側面をテーパ状ではなくて鉛直方向に延びるようにすることができる。
【００５２】
上記エッチング除去工程のとき、エッチャントは、密着力が高い第１の電極膜２と保護膜６との界面には浸透することができず、この界面を通って圧電体薄膜１のところに達することはない。一方、エッチャントは、密着力の低い保持膜５と保護膜６との界面に沿って浸透するが、この界面に浸透したエッチャントが圧電体薄膜１のところに達するまでの経路が長く、この界面の途中でエッチャントはそれ以上内部に浸透しなくなる。よって、上記実施形態１と同様の作用効果が得られる。
【００５３】
尚、上記実施形態２では、第１の電極膜２を、上記実施形態１と同様に、該電極膜２の周縁部全周が圧電体薄膜１の側面よりも側方に突出するようにしたが、図５に示すように、圧電体薄膜１及び第１の電極膜２の相対向する面同士を略同じ大きさ、形状に設定しかつその対向面の周縁全周同士が丁度重なるようにしてもよい。この場合でも、保持膜５を、該保持膜５の下面部が第１の電極膜２の周縁部全周としての側面全周に密着するように形成しておけば、第１の電極膜２と保持膜５との界面にエッチャントが浸透することはないので、圧電体薄膜１を確実に保護することができる。
【００５４】
また、上記実施形態２では、成膜基板１１を保持基板として用いたが、成膜基板１１全体をエッチング除去して、保持基板を成膜基板１１側に設けてもよく、上記実施形態１の転写基板８のように、成膜基板１１と反対側に保持基板を設けるようにしてもよい。これとは逆に、上記実施形態１において、転写基板８の代わりに成膜基板１１を保持基板とした形態にすることもできる。したがって、保持基板はどのようなものであってもよく、保持基板がなくても、後述の如くヘッド本体２１（図６参照）のような構造体に取り付ける等することができ、圧電体薄膜素子Ｄの形態はその用途に応じて決めればよい。
【００５５】
さらに、上記各実施形態１，２では、保持膜５を感光性ポリイミド樹脂からなるものとしたが、これに限らず、他の樹脂であってもよく、樹脂以外のものであっても本発明を適用することができる。
【００５６】
加えて、上記各実施形態１，２では、圧電体薄膜１を強誘電体材料からなるものとしたが、その用途によっては強誘電体材料に含まれない焦電体材料や、焦電体材料に含まれない圧電体材料からなるものとしてもよい。
【００５７】
（実施形態３）
図６は本発明の実施形態３に係るインクジェット式記録ヘッドＨを示し、この記録ヘッドは、上記実施形態１の圧電体薄膜素子Ｄを圧電アクチュエータとして用いたものであって、転写基板８をなくして、代わりに振動板膜２０を介してヘッド本体２１を設けるようにしたものである。尚、圧電体薄膜素子Ｄの上下関係は上記実施形態１とは逆になっており、また、複数の圧電体薄膜素子Ｄ同士を保持膜５により繋いで一体的にしている。
【００５８】
すなわち、この実施形態３では、圧電体薄膜素子Ｄの保持膜５の下面全体が第２の電極膜３の下面（圧電体薄膜１と反対側面）と同一面とされ、この第２の電極膜３及び保持膜５の下面全体に振動板膜２０が形成されている。この振動板膜２０は、ヤング率が大きい金属（ＮｉＣｒ、Ｃｒ等）や絶縁体（ＳｉＯ2等）からなり、その厚さは１０μｍ以下に設定されている。
【００５９】
上記振動板膜１０の下面には、接着剤層１９を介してヘッド本体２１が固定されている。このヘッド本体２１は、上記振動板膜２０により閉塞されて圧力室２２を形成する凹部２３と該圧力室２２にインクを供給するインク供給路２４と上記圧力室２２に連通するインク吐出口２５とを有している。すなわち、このヘッド本体２１は、上記凹部２３の側壁を形成する上側構造部材２８と、凹部２３の底壁と上記インク供給路２４とインク吐出口２５とを形成する２つの中間構造部材２９，２９と、インク供給路２４の底壁を構成する下側構造部材３０とからなっている。そして、この記録ヘッドＨは、上記圧電体薄膜素子Ｄの作動により振動板膜２０の中央部を下側に凸状となるように変形させることで、上記圧力室２２に圧力を印加して該圧力室２２内のインクを上記インク吐出口２５から吐出させるようになっている。
【００６０】
次に、上記記録ヘッドＨを製造する方法を図７により説明する。尚、保持膜５のコンタクトホール５ａ内に第２の電極膜３を形成する工程までは、上記実施形態１と同じであるので、説明は省略する（図７（ａ）及び（ｂ）参照）。
【００６１】
図７（ｃ）に示すように、第２の電極膜３及び保持膜５上に振動板膜２０を形成する。尚、振動板膜２０を成膜後にパターン化して、圧電体薄膜１に対応する部分のみに振動板膜２０を形成するようにしてもよい。また、振動板膜２０が金属からなる場合には、上記第２の電極膜３と共通のプロセスで一括して形成することも可能である。
【００６２】
次いで、上記振動板膜２０と、予め作製しておいたヘッド本体２１とを接着剤層１９を介して固定し（図７（ｄ）参照）、その後、成膜基板１１全体をエッチング除去することで、記録ヘッドＨが完成する（図７（ｅ）参照）。このエッチング除去工程の際、上記実施形態１と同様に、エッチャントが圧電体薄膜１に接触することはなく、圧電体薄膜１がエッチャントによりダメージを受けるようなことはない。したがって、記録ヘッドＨの性能を良好に維持することができる。
【００６３】
（実施形態４）
図８は本発明の実施形態４に係るインクジェット式記録ヘッドＨを示し、この記録ヘッドＨは、上記実施形態２の圧電体薄膜素子Ｄを圧電アクチュエータとして用いたものであって、この圧電体薄膜素子Ｄの成膜基板１１に上記実施形態３と同様のヘッド本体２１を固定したものである。
【００６４】
すなわち、この実施形態４では、圧電体薄膜素子Ｄの第２の電極膜３における圧電体薄膜１と反対側面（上面）及び保持膜５の上面に、上記実施形態３と同様の振動板膜２０が形成され、成膜基板１１における第１の電極膜２と反対側面（下面のマスク層１２が形成されている部分）に、上記ヘッド本体２１が接着剤層１９を介して固定されている。このヘッド本体２１の凹部２３は、上記成膜基板１１のエッチング除去部１１ａと対応するように設けられ、エッチング除去部１１ａと共に圧力室２２を形成するようになっている。
【００６５】
次に、上記記録ヘッドＨを製造する方法を図９により説明する。尚、保持膜５のコンタクトホール５ａ内に第２の電極膜３を形成する工程までは、上記実施形態２と同じであるので、説明は省略する（図９（ａ）及び（ｂ）参照）。
【００６６】
図９（ｃ）に示すように、第２の電極膜３及び保持膜５上に、上記実施形態３と同様にして振動板膜２０を形成すると共に、成膜基板１１の下面のエッチング除去部１１ａ以外の部分にマスク層１２を形成する。
【００６７】
次いで、上記実施形態２と同様にして、成膜基板１１の圧電体薄膜１に対応する部分をエッチング除去してエッチング除去部１１ａを形成する（図９（ｄ）参照）。このエッチング除去工程の際、上記実施形態２と同様に、圧電体薄膜１がエッチャントによりダメージを受けるようなことはない。
【００６８】
その後、成膜基板１１の下面のマスク層１２が形成されている部分と、予め作製しておいたヘッド本体２１とを接着剤層１９を介して固定することで、記録ヘッドＨが完成する（図９（ｅ）参照）。
【００６９】
尚、上記実施形態４では、ヘッド本体２１と成膜基板１１とを固定するようにしたが、上記実施形態３のように、成膜基板１１全体をエッチング除去すると共に、ヘッド本体２１と振動板膜２０とを固定するようにしてもよく、これとは逆に、上記実施形態３において、成膜基板１１の圧電体薄膜１に対応する部分をエッチング除去すると共に、その成膜基板１１とヘッド本体２１とを固定するようにしてもよい。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の圧電体薄膜素子及びインクジェット式記録ヘッドによると、成膜基板に接するように形成される第１の電極膜を、該電極膜の周縁部全周が上記圧電体薄膜の側面よりも側方に突出しかつ上記保持膜と密着するように形成するか、又は、保持膜を、保護膜を介して圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成すると共に、この保護膜を、該保護膜の第１の電極膜側面部全周が第１の電極膜の周縁部に密着するように形成したことにより、保持膜が樹脂等からなっていて他の膜との密着力が比較的低い場合であっても、エッチャントに対する圧電体薄膜の保護を確実なものとすることができ、その性能を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る圧電体薄膜素子を示す断面図である。
【図２】図１の圧電体薄膜素子の製造方法を示す説明図である。
【図３】実施形態２を示す図１相当図である。
【図４】図３の圧電体薄膜素子の製造方法を示す説明図である。
【図５】実施形態２の変形例を示す図１相当図である。
【図６】本発明の実施形態３に係るインクジェット式記録ヘッドを示す断面図である。
【図７】図６のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す説明図である。
【図８】実施形態４を示す図６相当図である。
【図９】図８のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｄ 圧電体薄膜素子
Ｈ インクジェット式記録ヘッド
１ 圧電体薄膜
２ 第１の電極膜
３ 第２の電極膜
５ 保持膜
６ 保護膜
１１ 成膜基板
２０ 振動板膜
２１ ヘッド本体
２２ 圧力室
２３ 凹部
２４ インク供給路
２５ インク吐出口
Claims (11)
- 圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを備え、成膜基板上に上記全ての膜を、上記第１の電極膜が該成膜基板に接するように形成した後に成膜基板の少なくとも圧電体薄膜に対応する部分をエッチング除去してなる圧電体薄膜素子であって、
上記第１の電極膜は、該電極膜の周縁部全周が上記圧電体薄膜の側面よりも側方に突出しかつ上記保持膜と密着するように形成されていることを特徴とする圧電体薄膜素子。 - 圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを備え、成膜基板上に上記全ての膜を、上記第１の電極膜が該成膜基板に接するように形成した後に成膜基板の少なくとも圧電体薄膜に対応する部分をエッチング除去してなる圧電体薄膜素子であって、
上記保持膜は、保護膜を介して圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、
上記保護膜は、該保護膜の第１の電極膜側面部全周が上記第１の電極膜の周縁部に密着するように形成されていることを特徴とする圧電体薄膜素子。 - 請求項１又は２記載の圧電体薄膜素子において、
圧電体薄膜が強誘電体材料からなることを特徴とする圧電体薄膜素子。 - 強誘電体材料からなる圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを有し、成膜基板上に上記全ての膜を、上記第１の電極膜が該成膜基板に接するように形成した後に成膜基板全体をエッチング除去してなる圧電体薄膜素子と、
上記圧電体薄膜素子の第２の電極膜における圧電体薄膜と反対側面に振動板膜を介して設けられ、該振動板膜により閉塞されて圧力室を形成する凹部と該圧力室にインクを供給するインク供給路と上記圧力室に連通するインク吐出口とを有するヘッド本体とを備え、
上記圧電体薄膜素子の作動により上記圧力室に圧力を印加して該圧力室内のインクを上記インク吐出口から吐出させるようにしたインクジェット式記録ヘッドであって、
上記圧電体薄膜素子の第１の電極膜は、該電極膜の周縁部全周が上記圧電体薄膜の側面よりも側方に突出しかつ上記保持膜と密着するように形成されていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。 - 強誘電体材料からなる圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを有し、成膜基板上に上記全ての膜を、上記第１の電極膜が該成膜基板に接するように形成した後に成膜基板の圧電体薄膜に対応する部分をエッチング除去してなる圧電体薄膜素子と、
上記圧電体薄膜素子の成膜基板における第１の電極膜と反対側面に設けられ、該成膜基板のエッチング除去した部分と共に圧力室を形成する凹部と該圧力室にインクを供給するインク供給路と上記圧力室に連通するインク吐出口とを有するヘッド本体と、
上記圧電体薄膜素子の第２の電極膜における圧電体薄膜と反対側面に形成された振動板膜とを備え、
上記圧電体薄膜素子の作動により上記圧力室に圧力を印加して該圧力室内のインクを上記インク吐出口から吐出させるようにしたインクジェット式記録ヘッドであって、
上記圧電体薄膜素子の第１の電極膜は、該電極膜の周縁部全周が上記圧電体薄膜の側面よりも側方に突出しかつ上記保持膜と密着するように形成されていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。 - 強誘電体材料からなる圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを有し、成膜基板上に上記全ての膜を、上記第１の電極膜が該成膜基板に接するように形成した後に成膜基板の圧電体薄膜に対応する部分をエッチング除去してなる圧電体薄膜素子と、
上記圧電体薄膜素子の成膜基板における第１の電極膜と反対側面に設けられ、該成膜基板のエッチング除去した部分と共に圧力室を形成する凹部と該圧力室にインクを供給するインク供給路と上記圧力室に連通するインク吐出口とを有するヘッド本体と、
上記圧電体薄膜素子の第２の電極膜における圧電体薄膜と反対側面に形成された振動板膜とを備え、
上記圧電体薄膜素子の作動により上記圧力室に圧力を印加して該圧力室内のインクを上記インク吐出口から吐出させるようにしたインクジェット式記録ヘッドであって、
上記圧電体薄膜素子の保持膜は、保護膜を介して圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、
上記保護膜は、該保護膜の第１の電極膜側面部全周が上記第１の電極膜の周縁部全周に密着するように形成されていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。 - 強誘電体材料からなる圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを有し、成膜基板上に上記全ての膜を、上記第１の電極膜が該成膜基板に接するように形成した後に成膜基板全体をエッチング除去してなる圧電体薄膜素子と、
上記圧電体薄膜素子の第２の電極膜における圧電体薄膜と反対側面に振動板膜を介して設けられ、該振動板膜により閉塞されて圧力室を形成する凹部と該圧力室にインクを供給するインク供給路と上記圧力室に連通するインク吐出口とを有するヘッド本体とを備え、
上記圧電体薄膜素子の作動により上記圧力室に圧力を印加して該圧力室内のインクを上記インク吐出口から吐出させるようにしたインクジェット式記録ヘッドであって、
上記圧電体薄膜素子の保持膜は、保護膜を介して圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、
上記保護膜は、該保護膜の第１の電極膜側面部全周が上記第１の電極膜の周縁部全周に密着するように形成されていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。 - 圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを備えた圧電体薄膜素子の製造方法であって、
成膜基板上に上記第１の電極膜を形成する工程と、
上記第１の電極膜上における周縁部全周以外の部分に上記圧電体薄膜を形成する工程と、
上記保持膜を、上記第１の電極膜上における周縁部全周と圧電体薄膜の側面全周とに密着するように形成する工程と、
上記圧電体薄膜上に上記第２の電極膜を形成する工程と、
上記全ての工程の終了後に、上記成膜基板の少なくとも圧電体薄膜に対応する部分をエッチング除去する工程とを含むことを特徴とする圧電体薄膜素子の製造方法。 - 圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に保護膜を介して密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを備えた圧電体薄膜素子の製造方法であって、
成膜基板上に上記第１の電極膜を形成する工程と、
上記第１の電極膜上に上記圧電体薄膜を形成する工程と、
上記保護膜を、上記圧電体薄膜の側面全周と上記第１の電極膜の周縁部全周とに密着するように形成する工程と、
上記保持膜を、上記保護膜に密着するように形成する工程と、
上記圧電体薄膜上に上記第２の電極膜を形成する工程と、
上記全ての工程の終了後に、上記成膜基板の少なくとも圧電体薄膜に対応する部分をエッチング除去する工程とを含むことを特徴とする圧電体薄膜素子の製造方法。 - 強誘電体材料からなる圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された２つの電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを有する圧電体薄膜素子と、
上記圧電体薄膜素子の一方の電極膜における圧電体薄膜と反対側面に振動板膜を介して設けられ、該振動板膜により閉塞されて圧力室を形成する凹部と該圧力室にインクを供給するインク供給路と上記圧力室に連通するインク吐出口とを有するヘッド本体とを備え、
上記圧電体薄膜素子の作動により上記圧力室に圧力を印加して該圧力室内のインクを上記インク吐出口から吐出させるようにしたインクジェット式記録ヘッドの製造方法であって、
成膜基板上に上記圧電体薄膜素子の他方の電極膜を形成する工程と、
上記他方の電極膜上における周縁部全周以外の部分に上記圧電体薄膜を形成する工程と、
上記保持膜を、上記他方の電極膜上における周縁部全周と圧電体薄膜の側面全周とに密着するように形成する工程と、
上記圧電体薄膜上に上記一方の電極膜を形成する工程と、
上記一方の電極膜上に上記振動板膜を形成する工程と、
上記振動板膜と上記ヘッド本体とを固定する工程と、
上記全ての工程の終了後に、上記成膜基板全体をエッチング除去する工程とを含むことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法。 - 強誘電体材料からなる圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の厚み方向両面にそれぞれ形成された第１及び第２の電極膜と、上記圧電体薄膜の側面全周に保護膜を介して密着するように形成され、該圧電体薄膜を保持する保持膜とを有し、成膜基板上に上記全ての膜を、上記第１の電極膜が該成膜基板に接するように形成した後に成膜基板の圧電体薄膜に対応する部分をエッチング除去してなる圧電体薄膜素子と、
上記圧電体薄膜素子の成膜基板における第１の電極膜と反対側面に設けられ、該成膜基板のエッチング除去した部分と共に圧力室を形成する凹部と該圧力室にインクを供給するインク供給路と上記圧力室に連通するインク吐出口とを有するヘッド本体と、
上記圧電体薄膜素子の第２の電極膜における圧電体薄膜と反対側面に形成された振動板膜とを備え、
上記圧電体薄膜素子の作動により上記圧力室に圧力を印加して該圧力室内のインクを上記インク吐出口から吐出させるようにしたインクジェット式記録ヘッドの製造方法であって、
上記成膜基板上に上記圧電体薄膜素子の第１の電極膜を形成する工程と、
上記第１の電極膜上に上記圧電体薄膜を形成する工程と、
上記保護膜を、上記圧電体薄膜の側面全周と上記第１の電極膜の周縁部全周とに密着するように形成する工程と、
上記保持膜を、上記保護膜に密着するように形成する工程と、
上記圧電体薄膜上に上記第２の電極膜を形成する工程と、
上記第２の電極膜上に上記振動板膜を形成する工程と、
上記全ての工程の終了後に上記成膜基板の圧電体薄膜に対応する部分をエッチング除去する工程と、
上記エッチング除去工程後に、上記成膜基板と上記ヘッド本体とを固定する工程とを含むことを特徴とする圧電体薄膜素子の製造方法。
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