JP5194463B2 - 圧電体薄膜素子の製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1による圧電体薄膜素子の構成を示す断面図である。図1に示す圧電体薄膜素子10は、基板11の上面に、密着層12、下部電極層13、圧電体薄膜層14及び上部電極層15がこの順序で成膜された積層体構造をしている。
図1に示す本実施の形態による圧電体薄膜素子は、基板11上に、密着層12、下部電極層13、圧電体薄膜層14および上部電極層15をスパッタ法によって順次成膜するが、上部電極層15を成膜する前に、圧電体薄膜層14は、2回に分けて成膜し、第1回目にはある膜厚に成膜し、真空槽から成膜済みの基板を取り出して異物除去を行うための洗浄工程を実施し、第2回目の成膜で最終的な所定膜厚まで成膜する。ここでは、2回に分けているので、例えば、圧電体薄膜層14は、最終の所定膜厚を3μmとすると、それを2等分割し、第1回目と第2回目とで共に1.5μmの成膜を行った。勿論、第1回目と第2回目とで同じ厚さである必要はない。
実施例2では、圧電体薄膜素子は、実施例1と同様に、基板11上に、密着層12、下部電極層13、圧電体薄膜層14および上部電極層15をスパッタ法によって順次成膜するが、本実施例2では、圧電体薄膜層14を1回の成膜で所定膜厚まで形成し、成膜途中の洗浄工程を行うことなく形成した。
本実施の形態2では、実施の形態1による圧電体薄膜素子をインク吐出の駆動源となる振動子として用いるインクジェットヘッドの構成例を示す。端的には、このインクジェットヘッドは、実施の形態1による圧電体薄膜素子のいずれか一方の電極層側の面に設けた振動板層と、前記振動板層の前記圧電体薄膜素子とは反対側の面に接合され、インクを収容する圧力室を有する圧力室部材とを備え、前記圧電体薄膜素子の圧電効果によって前記振動板層を層厚方向に変位させて前記圧力室のインクを吐出させるように構成される。以下、具体的な構成例(図8〜図10)とその製造手順(図11〜図16)とを示す。
本実施の形態3では、実施の形態2によるインクジェットヘッドを用いたインクジェット式記録装置の構成例を示す。端的には、このインクジェット式記録装置は、実施の形態1における実施例1にて説明した成膜工程を少なくとも2回に分け、途中に異物除去工程を挿入する方法で所定膜厚に形成した圧電体薄膜層を有する圧電体薄膜素子を用いる実施の形態2によるインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる相対移動手段とを備え、前記相対移動手段にて前記インクジェットヘッドが記録媒体に対して相対移動しているときに、前記インクジェットヘッドにおいて圧力室に連通するように設けたノズル孔から前記圧力室のインクを記録媒体に吐出させて記録を行うように構成される。以下、具体的な構成例(図17)を示す。
11 基板
12 密着層
13 下部電極層
14 圧電体薄膜層
15 上部電極層
16 所定膜厚の形成領域
17 所定膜厚よりも薄い膜厚の形成領域
18 結晶粒界
19 不連続領域
100 インクジェットヘッド
101 圧力室開口部
102 圧力室
102a,102b 区画壁
103 個別電極(第2の電極層)
105 共通液室
106 供給口
107 インク流路
108 ノズル孔
109 接着剤
110 圧電体薄膜層
111 振動層
112 共通電極(第1の電極層)
113 中間層(縦壁)
114 接着剤
120 基板(成膜用)
121 密着層
130 基板(圧力室部材用)
200 インクジェット式記録装置
201 インクジェットヘッド
202 記録媒体
203 キャリッジ軸
204 キャリッジ(X方向での相対移動手段)
205 ローラ(Y方向での相対移動手段)
A 圧力室部材
B アクチュエータ部
C インク流路部材
D ノズル板
E ICチップ
Claims (1)
- 所定膜厚を有する圧電体薄膜層と、前記圧電体薄膜層の膜厚方向両側の層面それぞれに成膜した電極層とを備えている圧電体薄膜素子の製造方法において、
前記圧電体薄膜層は、大部分の領域が前記所定膜厚で形成され、一部の領域が前記所定膜厚よりも薄い膜厚で形成され、
前記所定膜厚の形成領域は、結晶粒が膜厚方向に沿って一端から他端に渡って柱状に連続的に成長した柱状結晶で構成され、
前記所定膜厚よりも薄い膜厚の形成領域は、結晶粒が膜厚方向の一端から他端に渡って連続的に柱状に成長するのではなく、途中に不連続領域が存在する構成であり、
前記圧電体薄膜層は、少なくとも2回に分けた成膜工程を有するスパッタ法により前記所定膜厚に形成され、
前記少なくとも2回に分けた成膜工程のうち1回目の成膜工程と2回目の成膜工程との間に、前記1回目の成膜工程で混入した異物の除去を行う洗浄工程を設け、
前記2回目の成膜工程における成膜条件は、前記所定膜厚の形成領域が連続的に成長した柱状結晶のみで形成されるように、前記1回目の成膜工程における成膜条件に対して成膜雰囲気中の酸素濃度および温度が異なることを特徴とする圧電体薄膜素子の製造方法。
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