圧電体薄膜素子、圧電体薄膜素子の製造方法、インクジェットヘッド、及びインクジェット式記録装置
【課題】圧電体薄膜素子の圧電性能を損なうことなく、電極と圧電薄膜との膜の密着性を上げ、圧電体薄膜素子を用いたデバイスの作成プロセスで安定した品質と歩留まりを有す圧電体薄膜素子を提供すること。
【解決手段】圧電体薄膜１４を備える圧電体薄膜素子１５であって、圧電体薄膜１４は膜厚方向に、複数の結晶配向を有する多結晶体で構成された層（第１の圧電体薄膜１４ａ）と、単一の結晶配向を有する多結晶体で構成された層（第２の圧電体薄膜１４ｂ）を含むようにした。
【解決手段】圧電体薄膜１４を備える圧電体薄膜素子１５であって、圧電体薄膜１４は膜厚方向に、複数の結晶配向を有する多結晶体で構成された層（第１の圧電体薄膜１４ａ）と、単一の結晶配向を有する多結晶体で構成された層（第２の圧電体薄膜１４ｂ）を含むようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械変換機能を呈する圧電体薄膜素子、この圧電体薄膜素子の製造方法、この圧電体薄膜素子を用いたインクジェットヘッド、及びこのインクジェットヘッドを印字手段として備えたインクジェット式記録装置に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、圧電体薄膜素子は、圧電体薄膜をその厚み方向に２つの電極で挟んでなる積層体を備えている。ここで、圧電体の材料は、機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換し、あるいは電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する材料である。圧電体材料の代表的なものは、ペロブスカイト型結晶構造の酸化物であるチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）（ＰＺＴ）や、このＰＺＴにマグネシウム、マンガン、ニッケル、ニオブなどを添加したものなどがある。
【０００３】
特に、ペロブスカイト型結晶構造の正方晶系ＰＺＴの場合には＜００１＞軸方向（Ｃ軸方向）に、菱面体晶系ＰＺＴの場合には＜１１１＞軸方向に、大きな圧電変位が得られる。しかし、多くの圧電体材料は、結晶粒子の集合体からなる多結晶体であり、各結晶軸は不規則な方向を向いている。このため、自発分極Ｐｓも不規則に配列しているが、圧電体薄膜素子の場合には、それらのベクトルの総和が、電界と平行方向になるように作られている。そして、この圧電体薄膜素子の１つの利用形態として、従来技術では、開口部を有する基板上に、この開口部を覆うように振動板が設けられていて、この振動板上に下電極、圧電体薄膜、上電極が配設されてなるダイアフラム型圧電体薄膜素子が知られており、このダイアフラム型圧電体薄膜素子は液体吐出機構やインクジェットヘッド等に広く利用されている（例えば、（特許文献１））。従来のインクジェットヘッドの作製方法は、圧電体薄膜の形成法としてグリーンシートを圧力発生室の形状に合わせて貼り付け、これを焼成するといった比較的簡単な工程であり、振動板上に圧電体薄膜素子を作りつけて形成されていたが、高密度配列が困難であるといった問題があった。
【０００４】
近年、圧電体薄膜はスパッタ法等の物理的気相成長法（ＰＶＤ）や化学的気相成長法（ＣＶＤ）、ゾルゲル法等のスピンコート法等で薄膜形成され、従来の焼結体と比較して、圧電体薄膜の膜厚を精度良く、ばらつきが少なく形成できる。またフォトリソグラフィーやドライエッチング等による微細加工が適用できるため、素子の小型化、高密度化に有利である。また最近水熱合成法と呼ばれ、種結晶をアルカリ加熱水中で成長させる技術も提案されている。
【０００５】
例えば（特許文献２）にみられるように、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薄膜を形成し、この圧電体薄膜をリソグラフィー法等により各圧力発生室に対応する形状に切り分けて、圧力発生室ごとに独立するように圧電体薄膜素子を形成することが提案されている。これにより圧電体薄膜素子を弾性板に貼り付ける作業が不要となり、リソグラフィー法という高精度な加工法で圧電体薄膜素子を形成できるばかりでなく、圧電体薄膜素子の厚みを薄くでき応答性の高い圧電体薄膜素子が形成可能となるとされている。
【０００６】
また圧電体薄膜の圧電体としての特性を向上させるため、基板上に形成した電極から配向を制御し、圧電体薄膜の配向を（００１）単一配向で形成する製造方法も提案されている（例えば、（特許文献３））。この製造方法においては、基板や電極を構成する材料を選択することにより、圧電体薄膜の配向制御が行いやすくなるため、圧電体薄膜素子の特性を向上するのに好適であるとされている。この圧電体薄膜素子を用いたインクジェットヘッドの製造方法としては、振動板と圧力室部材を形成した後、基板は除去される。その後は同様に、電極と圧電体薄膜を各圧力発生室に対応する形状に切り分けて、圧力発生室ごとに独立するように圧電体薄膜素子を形成する。
【特許文献１】特開２００１-２８４６７１号公報
【特許文献２】特開平５−２８６１３１号公報
【特許文献３】特開２００４−０７９９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
圧電体薄膜の結晶構造は圧電体薄膜を成す複数の結晶粒と、この結晶粒間に存在する結晶粒界から構成され、これらを改良して圧電体特性を高めるための種々の試みが提案されている。圧電体薄膜は基板上に形成した下電極側より形成する場合、下電極の影響を少なからず受けて成長する。特にスパッタ法等の物理的気相成長法（ＰＶＤ）や化学的気相成長法（ＣＶＤ）で連続的に圧電体薄膜を形成した場合にはその傾向が顕著に表れる。このとき、圧電体薄膜を成す結晶粒は柱状に成長するのが一般的である。圧電特性に関しては柱状結晶が連続的に同一結晶軸で成長する方が一般的には好ましい。下電極側から結晶成長を制御して、（００１）や（１１１）等の配向を膜厚方向に連続的に成長させることにより高い圧電性能を発現させることができる。
【０００８】
しかしながら、前述したインクジェットヘッドのような、圧電体薄膜素子を用いたデバイスを製作する場合、圧電体薄膜素子を作成した後に、成膜時に用いた基板を除去する工程が必須となっているデバイスが多く存在する。その場合、基板除去時に生じる基板内部応力の開放や、圧電体薄膜素子に内在する内部応力のバランス等が崩れ、素子の構成層の膜剥離が生じるといった課題があった。特に基板上に成膜される下電極と圧電体薄膜は高温プロセスにより形成されるため、内部応力が大きく、基板除去後に下電極と圧電体薄膜との間で膜剥離が起こりやすくなっている。またこれらの膜は結晶配向を制御する必要から、成膜条件の選択範囲が狭く、成膜時の温度条件を低くして内部応力を減らすような方法を取ることができないため、下電極と圧電体薄膜との密着性を上げて膜剥離が生じないようにする必要がある。
【０００９】
上記課題に鑑みて、本発明の目的は、圧電体薄膜素子の圧電性能を損なうことなく、電極と圧電体薄膜との膜の密着性を向上し、圧電体薄膜素子を用いたデバイスの作成プロセスで安定した品質と、高い歩留まりが得られる圧電体薄膜素子を提供することである。
【００１０】
また本発明の他の目的は、圧電体薄膜素子の圧電性能を損なうことなく、電極と圧電体薄膜との膜の密着性を向上させるための圧電体薄膜素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の圧電体薄膜素子は、圧電体薄膜を備える圧電体薄膜素子であって、圧電体薄膜は膜厚方向に、複数の結晶配向を有する多結晶体で構成された層と、単一の結晶配向を有する多結晶体を含むように構成したものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による圧電体薄膜素子の構成によれば、圧電体薄膜素子の圧電性能を損なうことなく、電極と圧電体薄膜との膜の密着性が向上し、圧電体薄膜素子を用いたデバイスの作成プロセスで安定した品質と歩留まりを有す圧電体薄膜素子を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の圧電体薄膜素子は、圧電体薄膜を備える圧電体薄膜素子であって、圧電体薄膜は膜厚方向に、複数の結晶配向を有する多結晶体で構成された層と、単一の結晶配向を有する多結晶体で構成された層を含むようにしたものである。
【００１４】
これによって、圧電体薄膜と、圧電体薄膜に電位を付与する電極との密着性が向上するとともに、良好な圧電特性を得ることができる。
【００１５】
また本発明は、圧電体薄膜の複数の結晶配向を有する多結晶体の結晶方向を、（００１）、（１０１）、（１１１）面のうちのいずれか２つ以上で構成し、単一の結晶配向を有する多結晶体の結晶配向を、（００１）、（１０１）、（１１１）面のうちのいずれか１つで構成したものである。
【００１６】
これによって、高い圧電特性を示す結晶配向が含まれており、良好な圧電特性を得ることができる。
【００１７】
また本発明は、圧電体薄膜は電極間に設けられ、圧電体薄膜の多結晶体を構成する結晶粒が、電極の一方の一端から略垂直方向に成長する柱状結晶としたものである。
【００１８】
これによって、圧電特性を発揮するのに良好な結晶構造とすることができる。
【００１９】
また本発明は、圧電体薄膜の結晶粒の粒径を０．０５〜０．５μｍとしたものである。
【００２０】
これによって、結晶粒の配置が緻密であり、薄膜の緻密性、均一性に優れた良好な膜質を呈するとともに、剛性の高い、優れた膜の機械特性を得ることができる。
【００２１】
また本発明は、圧電体薄膜の単一の結晶配向を有する多結晶体で構成された層の結晶配向を、複数の結晶配向を有する多結晶体で構成された層が含む構成としたものである。
【００２２】
これによって、圧電体薄膜の膜厚方向の結晶成長が連続的となり、継ぎ目のない均一な膜質を得ることができる。
【００２３】
また本発明は、圧電体薄膜の単一の結晶配向を有する多結晶体で構成された層の結晶配向を、（００１）配向としたしたものである。
【００２４】
これによって、高い圧電特性を示す結晶配向が含まれており、良好な圧電特性を得ることができる。
【００２５】
本発明の圧電体薄膜素子は、電極間に圧電体薄膜を設けた圧電体薄膜素子であって、圧電体薄膜は膜厚方向に複数の結晶配向を有する多結晶体で構成された層と単一の結晶配向を有する多結晶体で構成された層と、を含み、膜厚方向に存在する構成元素が同一であるようにしたものである。
【００２６】
これによって、圧電体薄膜の緻密性、均一性に優れた良好な膜質を呈するとともに、結晶成長の連続性を有し、良好な圧電特性を得ることができる。
【００２７】
また本発明は、圧電体薄膜をＰｂ、Ｚｒ、Ｔｉを含むペロブスカイト構造の酸化物で構成したものである。
【００２８】
これによって、優れた圧電特性を発揮する組成と結晶構造とすることができる。
【００２９】
また本発明は、圧電体薄膜におけるＺｒの組成比を０．３＜Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜０．８としたものである。
【００３０】
これによって、圧電特性、即ち変位量が大きい組成とすることができ、圧電アクチュエータとして好適な圧電体薄膜を得ることができる。
【００３１】
また本発明は、圧電体薄膜におけるＰｂの組成比を０．９＜Ｐｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜１．３としたものである。
【００３２】
これによって、結晶配向を制御することができ、良好な結晶成長により高い圧電特性を発揮することができる。
【００３３】
また本発明は、圧電体薄膜におけるＺｒとＴｉの組成比を圧電体薄膜全体で同一とし、Ｐｂの組成比を複数の結晶配向を有する多結晶体で構成された層と、単一の結晶配向を有する多結晶体で構成された層とで異なるようにしたものである。
【００３４】
これによって、膜厚方向の異なる結晶配向を制御することができ、良好な結晶成長により高い圧電特性を発揮することができる。
【００３５】
また本発明は、圧電体薄膜をスパッタ法、真空蒸着法、レーザーアブレーション法、イオンプレーティング法、ＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の気相成長法で形成したものである。
【００３６】
係る工法を採用することで、圧電体薄膜の結晶成長や膜厚を精度よく制御でき、優れた圧電特性と薄膜の均一性が優れた圧電体薄膜を形成することができる。
【００３７】
本発明のインクジェットヘッドは、上述の圧電体薄膜素子の一方の面に設けられた振動板膜と、この振動板膜の圧電体薄膜素子とは反対側の面に設けられた、インクを収容する圧力室を有する圧力室部材とを備え、圧電体薄膜素子の圧電効果により振動板膜を膜厚方向に変位させて圧力室のインクを吐出させるように構成したものである。
【００３８】
これによって、高精度で優れた高い吐出性能を有するインクジェットヘッドを提供することができる。
【００３９】
本発明のインクジェット式記録装置は、上述の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、この相対移動手段により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、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、圧力室に収容されたインクを記録媒体に吐出させて記録を行なうように構成したものである。
【００４０】
これによって、高性能で高い信頼性を有するインクジェット式記録装置を提供することができる。
【００４１】
本発明の圧電体薄膜素子の製造方法は、基板上に第１の電極を形成する工程と、第１の電極の上にスパッタ法を用いて圧電体薄膜を形成する工程と、圧電体薄膜の上に第２の電極を形成する工程とを有し、圧電体薄膜を形成する工程は、第１の圧電体薄膜を形成する工程と、第２の圧電体薄膜を形成する工程を含み、第１の圧電体薄膜を形成する工程における基板の温度を、第２の圧電体薄膜を形成する工程における基板の温度より高くなるように、基板を加熱しながら成膜を行なうようにしたものである。
【００４２】
これによって、圧電体薄膜が結晶配向の異なる層を膜厚方向に形成することが可能となる。
【００４３】
また本発明は、第１の圧電体薄膜を形成する工程によって、（００１）、（１０１）、（１１１）面のうちのいずれか２つ以上の配向を備える圧電体薄膜を形成し、第２の圧電体薄膜を形成する工程によって、（００１）、（１０１）、（１１１）面のうちのいずれか１の配向を備える圧電体薄膜を形成するようにしたものである。特に第２の圧電体薄膜を形成する際に、基板の温度を（００１）配向が得られる温度に設定し、加熱しながら成膜を行なうようにするとよい。
【００４４】
これによって、圧電体薄膜が所定の結晶配向を有す層を膜厚方向に形成することが可能となる。
【００４５】
また本発明は、圧電体薄膜をＰｂ、Ｚｒ、Ｔｉで構成されるスパッタリングターゲットを用いて成膜し、このスパッタリングターゲットの組成を、圧電体薄膜の組成と同一、あるいはＺｒ、Ｔｉの比率は同じで、かつＰｂの過剰量が０〜０．４モルの範囲としたものである。
【００４６】
これによって所定の結晶配向を有する圧電体薄膜が得られ、生成物である圧電体薄膜の特性を確保することが可能となる。
【００４７】
また本発明は、基板を除去する工程を、更に有すものである。
【００４８】
これによって、圧電体薄膜が高い特性を有し、これを用いたデバイスを高性能で高精度に作成することが可能となる。
【００４９】
本発明の圧電体薄膜素子は、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極と第２の電極の間に設けられた圧電体薄膜とを備える圧電体薄膜素子であって、圧電体薄膜は複数の層から構成され、第１の電極側の圧電体薄膜の層を複数の結晶配向を有する多結晶体で構成し、第２の電極側の圧電体薄膜の層を単一の結晶配向を有する多結晶体で構成したものである。
【００５０】
これによって、圧電体薄膜に電位を付与する第１の電極と、圧電体薄膜との密着性が向上し、製造工程における歩留まりを向上することができる。
【００５１】
また本発明は、第１の電極を、個々の圧電体薄膜素子に独立して設けられた個別電極とし、第２の電極を、複数の圧電体薄膜素子に共通の共通電極としたものである。
【００５２】
これによって、圧電体薄膜に電位を付与する個別電極と、圧電体薄膜との密着性が向上し、製造工程、特に個別電極を形成する際に用いた基板を、個別電極から除去する際における製造上の歩留まりを向上することができる。
【００５３】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１を図面に基づいて詳細に説明する。
【００５４】
図１は、本発明の実施の形態１に係る圧電体薄膜素子を模式的に示す断面図である。
【００５５】
図１において１１は、厚みが例えば０．３ｍｍのφ４インチシリコン（Ｓｉ）ウエハからなる基板であり、この基板１１上には、厚みが例えば０．０２μｍとしたチタン（Ｔｉ）からなる密着層１２が形成されている。尚、基板１１は、Ｓｉに限るものではなく、ガラス基板や、金属基板、セラミックス基板等であってもよい。
【００５６】
密着層１２上には、厚みを例えば０．２２μｍとした白金（Ｐｔ）からなる第１の電極１３が形成されている。
【００５７】
第１の電極１３上には、ペロブスカイト型結晶構造を有するＰＺＴを材料とする、第１の圧電体薄膜１４ａと第２の圧電体薄膜１４ｂの各層を積層した圧電体薄膜１４が、例えば３．０μｍの厚みに形成されている。
【００５８】
第１の電極１３に続けて形成される第１の圧電体薄膜１４ａの結晶配向は（００１）面と（１０１）面の２つの結晶面が混在し、ＸＲＤの回折ピーク強度比では（１０１）面が強くなっている。続けて形成される第２の圧電体薄膜１４ｂの結晶配向は（００１）面のみの単一配向で形成されている。第１の圧電体薄膜１４ａの結晶配向は、他に（１１１）配向面が含まれていてもよく、（００１）、（１０１）、（１１１）のうちのいずれか２つ以上の配向面が混在することが好ましい。第２の圧電体薄膜１４ｂは第１の圧電体薄膜１４ａのいずれか１つの配向面が選択的に成長していて、（００１）、もしくは（１１１）面の単一配向で構成されていることが好ましい。更に好ましくは、第１の圧電体薄膜１４ａ、第２の圧電体薄膜１４ｂの膜厚方向に（００１）面が配向面として存在し、結晶粒の成長に連続性がある構成が選択される。
【００５９】
後に実施例１で説明するように、第１の電極１３をＰｔで構成した場合、成膜条件を調整することでＰｔは（１１１）面に配向する。このような場合は、上述した第１の圧電体薄膜１４ａは、少なくとも（１１１）の結晶配向を含むようにすることが好ましい。またＰｔを（００１)面に配向させて作成する場合、第１の圧電体薄膜１４ａは同様に少なくとも（００１）の結晶配向を含むようにする。このように積層状態において隣接する層に同一の結晶配向面を含ませることによって、後述するように第１の電極１３と第１の圧電体薄膜１４ａの密着性が向上する。
【００６０】
更に、このケースにおいて、圧電性の確保のために第２の圧電体薄膜１４ｂを（００１）面の結晶配向を持つように成膜したときは、第１の圧電体薄膜１４ａを少なくとも（００１）の結晶配向を含むように成膜することが望ましい。
【００６１】
即ち、第１の電極１３と第２の圧電体薄膜１４ｂの間に介在する第１の圧電体薄膜１４ａは、第１の電極１３の結晶配向と第２の圧電体薄膜１４ｂの結晶配向の両方を含むように成膜することが望ましい。このようにすることで、各層間の密着性は大幅に改善されることになる。
【００６２】
さて、圧電体薄膜１４の組成は、正方晶と菱面体晶との境界（モルフォトロピック相境界）付近の組成（Ｚｒ／Ｔｉ＝５３／４７）である。尚、圧電体薄膜１４におけるＺｒ／Ｔｉ組成は、Ｚｒ／Ｔｉ＝５３／４７に限らず、Ｚｒ／Ｔｉ＝３０／７０〜８０／２０であればよい。第１の圧電体薄膜１４ａ、第２の圧電体薄膜１４ｂにおけるＺｒ／Ｔｉ組成は同一の組成が選択されるのが好ましいが、必要に応じて変更してもよい。またＰｂの組成比は０．９＜Ｐｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜１．３の範囲であるが、第１の圧電体薄膜１４ａ、第２の圧電体薄膜１４ｂでは、結晶配向の制御を行なうために異なった組成比で構成することが好ましい。実施の形態１では、Ｐｂは第２の圧電体薄膜１４ｂの方に多く含まれる組成としている。
【００６３】
また、圧電体薄膜１４の構成材料は、ＰＺＴにＬａ、Ｓｒ、Ｎｂ、Ａｌ等の添加物を含有したもの等のように、ＰＺＴを主成分とする圧電材料であればよく、ＰＭＮやＰＺＮであってもよい。また圧電体薄膜１４は膜厚方向に含有される構成元素が同一である。
【００６４】
また圧電体薄膜１４は圧電特性を発現しないパイロクロア相や構成元素の一部からなるＰｂＯ等のＰｂ化合物やＴｉＯ、ＺｒＯ2等の構成元素の一部からなる他の化合物のピークについては存在しないことが好ましい。
【００６５】
更に、圧電体薄膜１４の膜厚は、０．５〜１０．０μｍの範囲であればよい。好ましくは１．０〜５．０μｍがよく、この範囲とすることで圧電アクチュエータとして十分な変位量が得られる。
【００６６】
さて、圧電体薄膜１４の形成にはスパッタ法やレーザーアブレーション法、ＣＶＤ法などの真空中で膜を用いて形成する方法と、ゾルゲル法や水熱合成法、エアロゾルデポジション法等の真空を用いない方法が知られている。いずれの製造方法でも圧電体薄膜１４の結晶配向を少なくとも２つの結晶配向面を形成した後に単一の結晶配向面を構成したり、結晶粒の結晶成長が制御可能な成膜条件や成膜環境が実現可能であればよい。
【００６７】
実施の形態１においてはスパッタ法を用いて成膜を行っているが、スパッタ法を用いることで、より好適に圧電体薄膜１４の結晶配向面の制御や結晶粒の成長を制御することが可能となる。このとき、作成したい圧電体薄膜１４と同一組成、もしくはＺｒとＴｉの比率は同じでＰｂの過剰量が０〜０．４モルの範囲のＰＺＴ組成ターゲット（スパッタリングターゲット）を用いて成膜を行なうことが特に有効である。
【００６８】
これは、スパッタ法においては成膜時に基板１１が高温になっているため、Ｐｂの蒸気圧が低いことからＰｂの再蒸発がおこり、Ｐｂが膜から抜けやすいためである。スパッタ圧や基板１１の温度等の成膜条件の差によってもＰｂの再蒸発量は変化するが、作成するＰＺＴ膜のＰｂ量としては０．９＜Ｐｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜１．３が好適な範囲であるため、この範囲で狙い値の所定量より少なくなると、配向性の劣化や圧電特性の低下を招くため、あらかじめ過剰なＰｂをターゲットに添加しておく必要がある。
【００６９】
更に、実施の形態１においてはスパッタリングを行なう時に基板１１の温度を所定の結晶配向（例えば（００１）と（１０１）配向が混在する）が得られる温度で加熱しながら成膜を行い、成膜と同時に所定の結晶配向が得られる方法としている。加熱する温度は最初の第１の圧電体薄膜１４ａを形成する温度を、第２の圧電体薄膜１４ｂで（００１）単一配向を作成する温度より高くする必要がある。また（００１）形成温度より低い場合はパイロクア相等の圧電性を発現しない結晶配向が混在し、圧電性の低下を招く。第２の圧電体薄膜１４ｂを形成する場合は（００１）の配向が得られる温度条件を設定し、基板を加熱しながら成膜を行なう。
【００７０】
すなわち、実施の形態１のスパッタ法では、上述した組成の焼結体ターゲット（ＰＺＴ組成ターゲット）を用いて、プラズマ中のイオンをターゲットにぶつけることにより、ターゲットからＰＺＴの粒子（Ｐｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｏのイオンや原子など）を飛び出させ、所定の温度に加熱した基板１１上で反応させて、所定の結晶性を有するＰＺＴ膜を成長させている。
【００７１】
一般的にＰＶＤやＣＶＤといった気相成長法においてはメカニズム的に類似性が高く、成膜条件の設定によって、同一の特性を持った膜を形成するのに適している。これに対してゾルゲル法や水熱合成法といった成膜法では真空中で連続的に堆積をするのと異なり、ゾルゲル法のように所定の膜厚になるまで、成膜（塗布）と焼成を繰り返したり、仮焼成の後に本焼成を行なうなど、結晶化を段階的に行なうため、一部が完全に結晶化されなかったり、選択された配向面を連続的に結晶成長させて単一配向面のみで構成させるのが困難である。また膜中に一部、ＰｂＯ等の圧電性を阻害する組成が析出する場合がある。これらは成膜環境の管理や成膜条件によって制御することは困難で、成膜の再現性の問題もあり、気相成長法を用いることがより好適である。
【００７２】
圧電体薄膜１４の上には、厚みを例えば０．２μｍとするＰｔで構成される第２の電極１６が形成されている。尚、第２の電極１６を構成する材料はＰｔに限らず、導電性材料であればよく、膜厚は０．１〜０．５μｍの範囲であればよい。
【００７３】
圧電体薄膜素子１５は第１の電極１３と第２の電極１６に挟まれた圧電体薄膜１４からなり、両電極に電圧を印加して圧電歪み特性である変位特性を得ることができる。
【００７４】
なお、この圧電体薄膜素子１５の成膜法は、スパッタ法、真空蒸着法、レーザーアブレーション法、イオンプレーティング法、ＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の気相成長法が好ましいが、ゾルゲル法、最近着目されている水熱合成法などであってもよい。
【００７５】
密着層１２は、基板１１と第１の電極１３との密着性を高めるためのものであって、Ｔｉに限らず、タンタル、鉄、コバルト、ニッケル若しくはクロム又はそれらの化合物で構成してもよい。また、密着層１２の膜厚は０．００５〜１．０μｍの範囲であればよい。この密着層１２は、基板１１と第１の電極１３との密着性を確保できるのであれば、必ずしも必要なものではない。
【００７６】
（実施例１）
以降、実施の形態１の圧電体薄膜素子１５を製造する過程について詳細に説明する。
【００７７】
上述した構成の圧電体薄膜素子１５は、Ｓｉ製の基板１１上に、密着層１２、第１の電極１３、圧電体薄膜１４、及び第２の電極１６をスパッタ法により順次成膜することにより作製した。
【００７８】
なお実施例１では、圧電体薄膜素子１５を構成する圧電体薄膜１４は２回の工程に分けて成膜した。
【００７９】
第１の圧電体薄膜１４ａを形成する１回目の成膜（第１の圧電体薄膜１４ａを形成する工程）の後に一度真空槽より基板を取り出し、異物除去を行なうための洗浄工程を経た後、第２の圧電体薄膜１４ｂを形成する２回目の成膜（第２の圧電体薄膜１４ｂを形成する工程）を行って所定膜厚まで形成した。
【００８０】
第１の圧電体薄膜１４ａを形成する工程後の異物除去のための洗浄工程は、異物の存在によって電圧印加時（圧電体薄膜素子の駆動時）に、絶縁破壊が起こることを防ぐ目的で行っているが、異物が混入しないよう十分な管理が施されている場合や、圧電体薄膜１４の絶縁耐圧特性が十分な場合は行わなくてもよい。その場合は真空チャンバーより取り出す必要はなく、第１の圧電体薄膜１４ａの成膜が完了した後に、所定の成膜温度に調整し、第２の圧電体薄膜１４ｂの所定膜厚まで形成する。
【００８１】
密着層１２は、Ｔｉターゲットを用いて、基板１１を４００℃に加熱しながら１００Ｗの高周波電力を印加し、１Ｐａのアルゴンガス中で、１分間形成することにより得られる。
【００８２】
第１の電極１３は、Ｐｔターゲットを用い、基板１１を６００℃に加熱しながら１Ｐａのアルゴンガス中において２００Ｗの高周波電力で７分間形成することにより得られる。このような条件において、第１の電極１３の膜厚は０．１μｍとなり、第１の電極１３を構成するＰｔは（１１１）面に配向する。この第１の電極１３は、Ｐｔ、イリジウム、パラジウム及びルテニウムの群から選ばれた少なくとも１種の貴金属又はそれらの化合物であればよく、膜厚は０．０５〜２．０μｍの範囲であればよい。
【００８３】
圧電体薄膜１４は、多元スパッタ装置を用いて作製した。
【００８４】
スパッタリングターゲットには、化学量論組成よりＰｂ量の多いＰＺＴ（Ｚｒ／Ｔｉ＝５３／４７、Ｐｂが２０モル％過剰）の焼結体ターゲットを用いた。
【００８５】
まず初めに第１の圧電体薄膜１４ａを、基板１１をヒーター加熱により基板温度６５０℃にした後、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ2＝1９．５：０．５）において、真空度０．３Ｐａ、高周波電力２５０Ｗの成膜条件で９０分間の成膜時間で膜を堆積する。
【００８６】
その後一度真空槽より基板１１を取り出し、第１の圧電体薄膜１４ａの洗浄を行った。まず成膜済みの基板１１をアルカリ洗剤を入れた洗浄槽に１０分間浸漬した後、純水のシャワー洗浄装置に入れて、表面の洗剤、付着物を洗い落とした。その後流水をかけながら回転するブラシによるこすり洗いを行い、異物の除去を行った。こすり洗いを行った後は純水の流水によりリンスを行い、スピンドライヤーにより基板１１の乾燥処理を行なった。乾燥までの洗浄工程を経た後、再びスパッタ装置に基板１１をセットし、更に続けて第２の圧電体薄膜１４ｂを形成した。
【００８７】
第２の圧電体薄膜１４ｂの形成に際しては、第１の圧電体薄膜１４ａを成膜したスパッタリングターゲットを用いて、基板１１の温度を６００℃に設定し、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ2＝1５：５）において、真空度０．３Ｐａ、高周波電力２００Ｗの条件で９５分間形成する。
【００８８】
第２の電極１６は、Ｐｔターゲットを用いて、室温において１Ｐａのアルゴンガス中２００Ｗの高周波電力で１４分間形成することにより得られる。
【００８９】
このように実施例１では、第１の圧電体薄膜１４ａを形成する工程における基板１１の温度（６５０℃）を、第２の圧電体薄膜１４ｂを形成する工程における基板の温度（６００℃）より高くなるように、基板１１を加熱しながら成膜を行っている。後述するように、このような温度条件を設定することで、第１の圧電体薄膜１４ａを形成する工程によって、（００１）、（１０１）面の２つの配向を備える圧電体薄膜を形成し、第２の圧電体薄膜１４ｂを形成する工程によって、（００１）面の単一配向を備える圧電体薄膜を形成することができる。
【００９０】
更に、基板１１（例えば（００１）配向を持つＳｉ基板を用いる）や第１の電極１３の配向を予め制御しておくことで、第１の圧電体薄膜１４ａを形成する工程によって、（００１）、（１０１）、（１１１）面のうちのいずれか２つ以上の配向を備える圧電体薄膜を形成し、更に温度条件を適切に管理することで、第２の圧電体薄膜１４ｂを形成する工程によって、（００１）、（１０１）、（１１１）面のうちのいずれか１の配向を備える圧電体薄膜を形成することが可能となる。
【００９１】
図２は、本発明の実施例１に係る圧電体薄膜１４のＳＥＭ断面図である。
【００９２】
図２は、上述した工程に基づき、第１の電極１３であるＰｔ上に第１の圧電体薄膜１４ａと第２の圧電体薄膜１４ｂを形成した状態（即ち、第２の電極１６を形成する前の状態）で観測したＳＥＭ断面を写真撮影したものである。
【００９３】
図３は、本発明の実施例１に係る圧電体薄膜１４のＳＥＭ表面図である。
【００９４】
図３は、図２と同様の状態で観測したＳＥＭ表面を写真撮影したものである。
【００９５】
これらの図面によって、圧電体薄膜１４を構成するＰＺＴは多結晶体からなり、第１の電極１３から膜厚方向に柱状に成長した柱状結晶が略垂直方向に連続的に形成されていることが分かる。柱状結晶の結晶粒径は、図２や図３に観察されるように、０．０５〜０．５μｍの範囲に分布し、空隙のない緻密で均一な膜となっている。
【００９６】
実施例１の圧電体薄膜１４の所定膜厚は３．０μｍで、第１の圧電体薄膜１４ａの厚みは１.５μｍ、第２の圧電体薄膜１４ｂの厚みも１.５μｍとなっている。
【００９７】
次に、実施例１で得られた圧電体薄膜１４の配向を測定するため、ＸＲＤ分析を行った。ＸＲＤ分析はリガク社製ＲＩＮＴ−ＵｌｔｉｍａＩＩＩを用いてθ−２θ法により行った。
【００９８】
分析を行なうに当たり、圧電体薄膜１４の結晶配向や後述する組成分析において、１層目である第１の圧電体薄膜１４ａと２層目の第２の圧電体薄膜１４ｂの各々の結晶配向の状態を測定するために、分析用サンプルとして、実施例１で説明した工程と同一条件で、各層を順次成膜し、各成膜過程の完了後、各層をそれぞれ分析した。
【００９９】
図４は、本発明の実施例１に係る第１の圧電体薄膜１４ａのＸＲＤ分析結果を示すグラフである。
【０１００】
図４に示すように、第１の圧電体薄膜１４ａであるＰＺＴの配向面に関しては主として（００１）ピークと（１０１）ピークの２つが主たるピークとなっている。その一方で、圧電性を発現しないパイロクロア相や異物であるＰｂの化合物については観察されていない。
【０１０１】
次に２回目の成膜を行って、第１の圧電体薄膜１４ａの上に第２の圧電体薄膜１４ｂを形成した。測定方法として、下地となる第１の圧電体薄膜１４ａの影響を排除するために、第１の圧電体薄膜１４ａの除去を行ってから測定を実施した。
【０１０２】
具体的には、分析用サンプルの第２の圧電体薄膜１４ｂ側に接着剤でシリコン基板を接着した後、後述するインクジェットヘッドの作成プロセスを用いて、基板１１をドライエッチングにより除去する。同様に第１の電極１３も除去し、その後続けて第１の圧電体薄膜１４ａが除去されるように、上からドライエッチングにより少なくとも１．５μｍ以上（〜２．０μｍ程度まで）を除去する。このようにして、第２の圧電体薄膜１４ｂのみが残存するようにし、この状態でＸＲＤ分析を行った。
【０１０３】
測定した圧電体薄膜のＸＲＤ分析結果を図５に示す。
【０１０４】
図５は、本発明の実施例１に係る第２の圧電体薄膜１４ｂのＸＲＤ分析結果を示すグラフである。
【０１０５】
図５に示すように、第２の圧電体薄膜１４ｂであるＰＺＴの配向面に関しては（００１）ピークが主たるピークの単一の結晶配向面となっている。即ち、実施例１に係る第２の圧電体薄膜１４ａは、（００１）配向面が支配的となっている。第２の圧電体薄膜１４ｂにも、圧電性を発現しないパイロクロア相や異物であるＰｂの化合物については観察されていない。
【０１０６】
次に第１の圧電体薄膜１４ａと第２の圧電体薄膜１４ｂに係るＰＺＴの組成比について説明する。
【０１０７】
（表１）は上述した分析用サンプルにおいて、第１の圧電体薄膜１４ａを成膜後に、波長分散法によりＰＺＴの組成比を詳細に分析した結果である。
【０１０８】
【表１】
【０１０９】
（表１）によれば、第１の圧電体薄膜１４ａにはＰｂがＰｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）比でほぼ１となる構成比で含まれている。
【０１１０】
成膜に使用した焼結体ターゲットはＰｂがモル比で２０％過剰に含まれているが、Ｐｂの蒸気圧が低いため再蒸発が起り、成膜した状態ではＰｂの含有量は減少する傾向がある。
【０１１１】
（表２）は上述した分析用サンプルにおいて、第２の圧電体薄膜１４ｂを成膜後（上述のように、第２の圧電体薄膜１４ｂを成膜した後に、第１の電極１３や第１の圧電体薄膜１４ａを除去したもの）に、波長分散法によりＰＺＴの組成比を詳細に分析したものである。
【０１１２】
【表２】
【０１１３】
（表２）によれば、第２の圧電体薄膜１４ｂにはＰｂがＰｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）比でほぼ１．１となり理論値に対して過剰のＰｂ量が構成比で含まれている。
【０１１４】
この成膜後に膜中に含まれるＰｂの過剰量はＺｒやＴｉの含まれるＢサイトのモル比と比較して、０．９＜Ｐｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜１．３の範囲の値が好ましい。
【０１１５】
Ｐｂの添加量を示すＰｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）が０．９より小さくなり、Ｐｂの欠乏状態が顕著になると、必要な結晶配向が得られず、膜の結晶性が劣化する。また同添加量が１．３を超える程度にＰｂが過剰になった場合、結晶粒界にＰｂＯ等の形で析出し、電圧印加時に電流リークのパスとして働き、耐電圧特性が著しく劣化する。
【０１１６】
（表１）、（表２）に示すように、実施例１では１層目（第１の圧電体薄膜１４ａ）、２層目（第２の圧電体薄膜１４ｂ）ともに良好なＰｂ過剰量の範囲となっている。
【０１１７】
またＺｒとＴｉの比は、１層目、２層目ともに、Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＝０．５５となっていて同一組成比となっている。従って、ＺｒとＴｉの組成比は圧電体薄膜１４全体として同一である。ＺｒとＴｉの比は、０．３＜Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜０．８の範囲で圧電性が良好である。
【０１１８】
更にこれらの良好な組成範囲を実現するために、スパッタに使用する焼結体ターゲットの組成は、Ｚｒ、Ｔｉの比率は同じで、かつＰｂの過剰量が０〜０．４モルの範囲とすることにより目標の組成を得ることができる。
【０１１９】
次に、実施例１によって得られた圧電体薄膜素子１５の第２の電極１６を形成する前の状態のものを用いて、ダイシングにより１５ｍｍ×２ｍｍに切り出したカンチレバーを２０個作製し、０．２μｍ厚の第２の電極１６をスパッタ法により形成して、圧電定数ｄ31の測定を行った（圧電定数ｄ31の測定方法については、例えば特開２００１−０２１０５２号公報を参照）。その結果、カンチレバーの圧電定数は印加電圧が３０Ｖの時に、平均１７２ｐＣ／Ｎであり、ばらつきはσ＝３．２％であった。
【０１２０】
（比較例１）
比較例１は、上述した実施例１に対して、圧電体薄膜１４の成膜を第１の圧電体薄膜１４ａの条件により、１回で連続的に所定膜厚まで形成し、成膜途中の洗浄工程も行なうことなく形成した。
【０１２１】
実施例１と同様に、第２の電極を形成する前に、ダイシングにより１５ｍｍ×２ｍｍに切り出したカンチレバーを２０個作製し、０．２μｍ厚の第２の電極をスパッタ法により形成して、圧電定数ｄ31の測定を行った。その結果、カンチレバーの圧電定数は平均１５４ｐＣ／Ｎであり、ばらつきはσ＝３．６％であった。
【０１２２】
このように、実施例１で得られた圧電体薄膜１４は、膜厚方向に圧電特性が良好な（００１）単一配向で形成された層（第２の圧電体薄膜１４ｂ）を含むため、複数の配向面からなる圧電体薄膜のみで構成された比較例１と比べて、優れた圧電特性を示す。
【０１２３】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの全体構成を示す構成図である。
【０１２４】
図７は、本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの要部の構成を示す要部構成図である。
【０１２５】
以降、図６、図７を用いて実施の形態２に係るインクジェットヘッドの構成について説明する。
【０１２６】
図６及び図７において、Ａは圧力室部材であって、この圧力室部材Ａには、その厚み方向（上下方向）に貫通する圧力室開口部１０１が形成されている。Ｂは圧力室開口部１０１の上端開口を覆うように配置されたアクチュエータ部であり、Ｃは圧力室開口部１０１の下端開口を覆うように配置されたインク流路部材である。圧力室部材Ａの圧力室開口部１０１は、その上下にそれぞれ位置するアクチュエータ部Ｂ及びインク流路部材Ｃにより閉塞されることで圧力室１０２を構成している。
【０１２７】
アクチュエータ部Ｂは、各圧力室１０２の略真上に位置する第１の電極１０３（個別電極）を有し、これら圧力室１０２及び第１の電極１０３は、図６に示すように千鳥状に多数配列されている。なお、実施の形態２における第１の電極１０３は、実施の形態１の第１の電極１３に対応している。
【０１２８】
インク流路部材Ｃは、インク供給方向に並ぶ圧力室１０２間で共用する共通液室１０５と、この共通液室１０５のインクを圧力室１０２に供給するための供給口１０６と、圧力室１０２内のインクを吐出させるためのインク流路１０７とを有している。
【０１２９】
Ｄはノズル板であって、このノズル板Ｄには、インク流路１０７に連通するノズル孔１０８が形成されている。また、ＥはＩＣチップであって、このＩＣチップから各個別電極１０３に対してボンディングワイヤＢＷを介して電圧をそれぞれ供給するようになっている。
【０１３０】
図８は、本発明の実施の形態２におけるアクチュエータ部Ｂの構成を示す構成図である。
【０１３１】
図８は、図６に示したインク供給方向とは直交する方向の断面を示している。
【０１３２】
以降、アクチュエータ部Ｂの構成を図８に基づいて説明する。
【０１３３】
図８には、上記直交方向に並ぶ４個の圧力室１０２を持つ圧力室部材Ａが模式的に描かれている。
【０１３４】
このアクチュエータ部Ｂは、上記の如く各圧力室１０２の略真上にそれぞれ位置する第１の電極１０３と、この各第１の電極１０３上（図８では下側）に設けられた圧電体薄膜１１０と、この圧電体薄膜１１０上（同下側）に設けられ、全圧電体薄膜１１０に共通となる第２の電極１１２（共通電極：実施の形態１における第２の電極１６に相当する）と、この第２の電極１１２上（同下側）に設けられ、圧電体薄膜１１０の圧電効果により層厚方向に変位し振動する振動板１１１と、この振動板１１１上（同下側）に設けられ、各圧力室１０２の相互を区画する区画壁１０２ａの上方に位置する中間層１１３（縦壁）とを有しており、第１の電極１０３、圧電体薄膜１１０及び第２の電極１１２は、これらが順に積層されてなる圧電体薄膜素子を構成することになる。
【０１３５】
そして、実施の形態２の圧電体薄膜１１０は、実施の形態１及び実施例１で詳細に説明した構成を具備している。
【０１３６】
即ち、実施の形態２に係るインクジェットヘッドの圧電体薄膜素子は、個別電極としての第１の電極１０３と、共通電極としての第２の電極１１２と、第１の電極１０３と第２の電極１１２の間に設けられた圧電体薄膜１１０とを備え、この圧電体薄膜１１０は実施の形態１に示す複数の層から構成され、第１の電極１０３側の圧電体薄膜１１０の層を複数の結晶配向を有する多結晶体で構成し、第２の電極１１２側の圧電体薄膜１１０の層を単一の結晶配向を有する多結晶体で構成している。
【０１３７】
実施例１で詳細に説明したように、第１の電極１０３と、これに接する圧電体薄膜１１０（複数の結晶配向を有する多結晶体で構成されている）は密着性が改善されており、以降説明するインクジェットヘッドの製造過程において、製造歩留まりが改善される。
【０１３８】
振動板１１１は共通電極である第２の電極１１２と接するように設けられている。振動板１１１は圧電体薄膜１１０の変位を効果的にインクに伝えるために、最適な構成材料や膜厚が選択される。また、振動板１１１は、この圧電体薄膜素子の第２の電極１１２側の面に設けられ、内部応力が圧縮応力になるように形成されている。振動板１１１の圧縮応力は他の構成材料、特に圧電体薄膜１１０にクラック等の影響を及ぼさないように所定の値に設定される。
【０１３９】
また、振動板１１１の圧縮応力は、好ましくは振動板１１１の上に形成される圧電体薄膜１１０で構成される圧電体薄膜素子の内部応力と振動板１１１の内部応力の総和が圧縮応力となるように設定される。圧電体薄膜素子の内部応力が引っ張り応力の場合は、振動板１１１の圧縮応力を強くして、２つ層の応力の総和が圧縮になるようにする。また圧電体薄膜素子の内部応力が圧縮応力の場合は、振動板１１１の内部応力は０もしくは弱い圧縮応力にすることが好ましい。
【０１４０】
振動板１１１の内部応力を圧縮応力とすることで、電圧印加時の機械的な収縮による、引き剥がしの力に対して強くなり、剥離やクラック等を防ぐことが可能となり、更に高い耐電圧特性や駆動信頼性が得られる。
【０１４１】
また圧電体薄膜素子と振動板１１１の内部応力の総和が圧縮応力となることで、各層の密着性が向上するなど、更に信頼性の向上に対する効果が期待できる。
【０１４２】
尚、図８中、１１４は圧力室部材Ａとアクチュエータ部Ｂとを接着する接着剤であり、各中間層１１３は、この接着剤１１４を用いた接着時に、その一部の接着剤１１４が区画壁１０２ａの外方にはみ出した場合でも、この接着剤１１４が振動板１１１に付着しないで振動板１１１が所期通りの変位及び振動を起こすように、圧力室１０２の上面と振動板１１１の下面との距離を拡げる役割を有している。このようにアクチュエータ部Ｂの振動板１１１における第２の電極１１２とは反対側面に中間層１１３を介して圧力室部材Ａを接合するのが好ましいが、振動板１１１における第２の電極１１２とは反対側面に直接圧力室部材Ａを接合するようにしてもよい。
【０１４３】
このとき、上述の接着剤１１４が振動板１１１側にはみ出す場合があるが、接着剤１１４の塗布量、及び接合の際の押圧力を調整することで、接着剤１１４のはみ出し量を一定に調整することが可能となる。このように接合工程の精度を向上することで、逆に振動板１１１の固有振動周波数を調整し、振動板１１１の応答速度等（インパルス特性）を改善することができる。
【０１４４】
これを応用することで、例えば、インクジェットヘッドを製造する際に、ロット単位で、ノズルの並び方向のインク吐出量が一定の傾向でばらつくような場合は、接着剤１１４の塗布量を調整してはみ出し量を制御することで、製造上のばらつきを抑えることが可能である。
【０１４５】
第１の電極１０３、圧電体薄膜１１０及び第２の電極１１２の各構成材料は、実施の形態１で説明した第１の電極１３、圧電体薄膜１４及び第２の電極１６（いずれも図１参照）とそれぞれ同様である（構成元素の含有量が異なるものもある）。
【０１４６】
また振動板１１１はＣｕやＣｒ、Ｔｉの金属薄膜や酸化ジルコニウム等の酸化物セラミックなどで構成されている。
【０１４７】
以降、図６のＩＣチップＥを除くインクジェットヘッド、つまり図７に示す圧力室部材Ａ、アクチュエータ部Ｂ、インク流路部材Ｃ及びノズル板Ｄよりなるインクジェットヘッドの製造方法を図９乃至図１３に基づいて説明する。
【０１４８】
図９は、本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの製造方法において、積層工程、圧力室用開口部１０１の形成工程及び接着剤１１４の付着工程を示す説明図である。
【０１４９】
図９（ａ）に示すように、基板１２０（実施の形態１及び実施例１で説明した基板１１に相当）上に、順次、密着層１２１（同、密着層１２に相当）、第１の電極１０３（同、第１の電極１３に相当）、圧電体薄膜１１０（同、第１の圧電体薄膜１４ａと第２の圧電体薄膜１４ｂの積層体（圧電体薄膜１４）に相当）、第２の電極１１２（同、第２の電極１６に相当）、振動板１１１、中間層１１３をスパッタ法により成膜して、積層する。尚、密着層１２１は、実施の形態１で説明した密着層１２（図１参照）と同様に、基板１２０と第１の電極１０３との密着性を高めるために基板１２０と第１の電極１０３との間に形成する（両者の密着性が十分に確保できる場合、必ずしも密着層１２１を形成する必要はない）。この密着層１２１は、後述の如く、ヘッド構成上不要な部分は、基板１２０と同様に除去される。また、振動板１１１の材料にはＣｒを、中間層１１３にはＴｉをそれぞれ使用する。
【０１５０】
基板１２０には、１８ｍｍ角に切断したＳｉ基板を用いる。この基板１２０は、Ｓｉに限るものではなく、ガラス基板や金属基板、セラミックス基板であってもよい。また、基板サイズも１８ｍｍ角に限るものではなく、Ｓｉ基板であれば、φ２〜１０インチのウエハであってもよい。
【０１５１】
密着層１２１から順次形成される圧電体薄膜素子は実施の形態１で示した工程と同様に形成される。
【０１５２】
振動板１１１は、Ｃｒターゲットを用いて、室温において０．３Ｐａのアルゴンガス中２００Ｗの高周波電力で１５０分間形成することにより得られる。この振動板１１１の膜厚は３μｍとなる。振動板１１１の内部応力はスパッタの成膜条件によって調整される。内部応力が圧縮かどうかは成膜時にダミー基板としてＳｉ基板を一緒に成膜し、成膜後に取り出してから基板の反り量を測定することで確認できる。成膜前にダミーのＳｉ基板の反り量をあらかじめ測定しておき、成膜後に膜の形成面を上にして、凸の反り量が圧縮側の応力となるので、測定前の反り量を差し引いて、凸側の反り量が得られれば圧縮応力となる。
【０１５３】
内部応力は反り量から算出可能なので、成膜条件により内部応力を調整する。一般的にスパッタ法ではＡｒの打ち込みエネルギーが大きいほど圧縮応力が得られやすいので、ガス圧や投入パワーのパラメータを調整して圧縮応力を調整する。圧電体薄膜素子と振動板１１１との内部応力の総和は同様の方法により算出する。
【０１５４】
最初の基板１２０の反り量と振動板１１１までを積層して形成した後の反り量からトータルの内部応力を見積もることが可能である。一般的に圧電体薄膜１１０の内部応力は高温プロセスを経るため、調整が困難で、振動板１１１の応力により内部応力を圧縮応力とする。この振動板１１１の材料は、Ｃｒに限らず、ニッケル、アルミニウム、タンタル、タングステン、シリコン又はこれらの酸化物若しくは窒化物（例えば二酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、窒化シリコン）等であってもよい。また、振動板１１１の膜厚は０．５〜１０μｍであればよい。
【０１５５】
中間層１１３は、Ｔｉターゲットを用いて、室温において１Ｐａのアルゴンガス中２００Ｗの高周波電力で５時間形成することにより得られる。実施の形態２においては、この中間層１１３の膜厚は５μｍとした。この中間層１１３の材料は、Ｔｉに限らず、Ｃｒ等の導電性金属であればよい。また、中間層１１３の膜厚は３〜１０μｍであればよい。
【０１５６】
図１４は、本発明の実施の形態２において、インクジェットヘッドの製造に使用されるシリコン基板１３０を示す平面図である。
【０１５７】
以降、図９（ｂ）に図１４を併用して説明を続ける。
【０１５８】
上述のように各層を成膜した後、図９（ｂ）に示すように、圧力室部材Ａを形成する。この圧力室部材Ａは、Ｓｉで構成された基板１２０よりも大きいサイズ、例えば４インチウエハーのシリコン基板１３０（図１４参照）を使用して形成される。
【０１５９】
具体的には、先ず、シリコン基板１３０（圧力室部材用）に対して複数の圧力室用開口部１０１をパターンニングする。このパターンニングは、図９（ｂ）から判るように、４つの圧力室用開口部１０１を１組として、各組を区画する区画壁１０２ｂは、各組内の圧力室用開口部１０１を区画する区画壁１０２ａの幅の約２倍の幅の厚幅に設定される。その後、上記パターンニングされたシリコン基板１３０をケミカルエッチング又はドライエッチング等で加工して、各組で４個の圧力室用開口部１０１を形成し、圧力室部材Ａを得る。
【０１６０】
その後、上述したＳｉ成膜後の基板１２０（成膜用）と圧力室部材Ａとを樹脂からなる接着剤１１４を用いて接着する。この接着剤１１４の形成は電着による。
【０１６１】
すなわち、先ず、図９（ｃ）に示すように、圧力室部材Ａ側の接着面として、圧力室の区画壁１０２ａ、１０２ｂの上面に接着剤１１４を電着により付着させる。具体的には、図示しないが、区画壁１０２ａ、１０２ｂの上面に、下地電極膜として、光が透過する程度に薄い数百ÅのＮｉ薄膜をスパッタ法により形成し、その後、このＮｉ薄膜上に、パターニングされた接着剤１１４を形成する。この際、電着液としては、アクリル樹脂系水分散液に０〜５０重量部の純水を加え、良く攪拌混合した溶液を使用する。Ｎｉ薄膜の膜厚を光が透過するほど薄く設定するのは、シリコン基板１３０（圧力室部材用）に接着剤（接着樹脂）１１４が完全に付着したことを容易に視認できるようにするためである。
【０１６２】
電着条件は、実験によると、液温約２５℃、直流電圧３０Ｖ、通電時間６０秒が好適であり、この条件下で、厚み約３〜１０μｍのアクリル樹脂を、シリコン基板１３０（圧力室部材用）のＮｉ薄膜上に電着樹脂形成する。
【０１６３】
図１０は、本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの製造方法において、成膜後の基板１２０と圧力室部材Ａとの接着工程、及び縦壁の形成工程を示す説明図である。
【０１６４】
次に、図１０（ａ）に示すように、Ｓｉが成膜された基板１２０（成膜用）と圧力室部材Ａとを、電着された接着剤１１４を用いて接着する。この接着は、基板１２０（成膜用）に成膜された中間層１１３を基板側接着面として行なう。また、Ｓｉが成膜された基板１２０（成膜用）は１８ｍｍのサイズであり、圧力室部材Ａを形成するシリコン基板１３０は４インチサイズと大きいため、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、複数（例えば図１４に示すシリコン基板では１４個）の基板１２０（成膜用）を１個の圧力室部材Ａ（シリコン基板１３０）に貼り付ける。この貼り付けは、図１０（ｂ）に示すように、各基板１２０（成膜用）の中心が圧力室部材Ａの厚幅の区画壁１０２ｂの中心に位置するように位置付けられた状態で行われる。
【０１６５】
この貼り付け後、圧力室部材Ａを基板１２０（成膜用）側に押圧、密着させて、両者の接着圧を高くする。更に、接着した基板１２０（成膜用）及び圧力室部材Ａを加熱炉において徐々に昇温して、接着剤１１４を完全に硬化させる。続いて、プラズマ処理を行って、接着剤１１４のうち、はみ出した断片を除去する。
【０１６６】
尚、図１０（ａ）では、成膜後の基板１２０（成膜用）と圧力室部材Ａとを接着したが、圧力室用開口部１０１を形成しない段階のシリコン基板１３０（圧力室部材用）をＳｉ成膜後の基板１２０（成膜用）と接着してもよい。
【０１６７】
その後は、図１０（ｂ）に示すように、圧力室部材Ａの各区画壁１０２ａ、１０２ｂをマスクとして中間層１１３をエッチングして所定形状に仕上げる（上記各区画壁１０２ａ、１０２ｂに連続する形状（縦壁）とする）。
【０１６８】
図１１は、本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの製造方法において、基板１２０（成膜用）及び密着層１２１の除去工程、及び第１の電極１０３の個別化工程を示す説明図である。
【０１６９】
次いで、図１１（ａ）に示すように、基板１２０（成膜用）及び密着層１２１をエッチングにより除去する。
【０１７０】
続いて、図１１（ｂ）に示すように、圧力室部材Ａ上に位置する第１の電極１０３について、ドライエッチング法等のフォトリソグラフィー技術を用いてエッチングして、圧力室１０２毎に個別化する。
【０１７１】
従来においては基板１２０の除去工程において、圧電体薄膜１１０と第１の電極１０３との界面で膜剥離が発生する場合があった。これは高温プロセスにおける薄膜の内部応力が大きいため、基板１２０の除去を行なうことにより、応力開放がおこり、圧電体薄膜素子の内在する応力バランスが崩れて、素子の構成層の密着性が弱いために生じていた現象である。圧電体薄膜１１０は圧電特性を発現させるために、結晶配向を制御する必要があり、応力を低減するために基板温度を大きく下げる等の成膜条件の変更は困難である。特に第１の電極１０３上に、圧電体薄膜１１０を初期から例えば（００１）のような単一配向で成長をさせると、基板１２０除去後の剥離の問題が生じていた。
【０１７２】
本発明の実施の形態１で作成した圧電体薄膜１１０を用いて、１２００個の圧電体薄膜素子を試作した。上述したインクジェットヘッドの製造プロセスを経て、図１１（ａ）のプロセスで、基板除去を行っても膜剥離は発生せず、図１１（ｂ）以降のプロセスにおいても圧電体薄膜１１０と第１の電極１０３膜との剥離は発生しなかった。
【０１７３】
（比較例２）
比較例２は、本発明の実施の形態１で作成した圧電体薄膜１４（図１参照）に対して、圧電体薄膜の成膜を第２の圧電体薄膜１４ｂで形成した条件で同一膜厚(３μｍ)まで連続で成膜したものを用い、１２００個の圧電体薄膜素子を試作した。同様にインクジェットヘッドの製造プロセスを経て、図１１（ａ）のプロセスで基板除去を行った後に観察したところ、４７個の圧電体薄膜素子に、第１の電極１０３に膜浮きが見られ、圧電体薄膜１１０との剥離が確認された。更に図１１（ｂ）以降のプロセスにおいても２４個の個別電極である電極１０３に膜浮きが確認され不良となった。
【０１７４】
実施の形態２における圧電体薄膜１１０は、上述のように複数の圧電体薄膜の層で構成されており、第１の電極１０３側に形成される圧電体薄膜１４ａ（図１参照）の密着性が、比較例２で用いた第２の圧電体薄膜１４ｂ（図１参照）と比較して高いことが上記の結果よりわかる。
【０１７５】
これは第１の圧電体薄膜１４ａが複数の配向面を含んでいるために、電極１０３の配向面からの連続性や結晶成長のつながり等のマッチングが良好であるからだと推測される。また形成温度においても第１の圧電体薄膜１４ａの方が第２の圧電体薄膜１４ｂより高いため、圧電体薄膜形成時に結晶粒の十分な成長が促進され、第１の電極１３界面との密着性が向上する効果が期待できる。
【０１７６】
以降、実施の形態２の説明に戻る。
【０１７７】
実施の形態２においては圧電体薄膜１１０と第１の電極１０３との密着性が高いため、基板１２０の除去工程後に圧電体薄膜１１０と電極１０３の界面での膜剥離が発生しない。これにより製造プロセスにおける歩留まりが上がり、膜の密着性が良好なことより製品の信頼性向上にもつながる。更に圧電体薄膜素子を長期間駆動した場合に、圧電体薄膜１１０の機械的な振動における第１の電極１０３との膜剥離を防止することができる。
【０１７８】
図１２は、本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの製造方法において、圧電体薄膜１１０の個別化工程、及びシリコン基板１３０（圧力室部材用）の切断工程を示す説明図である。
【０１７９】
次いで、図１２（ａ）に示すように、ドライエッチング法等のフォトリソグラフィー技術を用いて、圧電体薄膜１１０をエッチングして、第１の電極１０３と同様の形状に個別化する。これらエッチング後の第１の電極１０３、圧電体薄膜１１０は、圧力室１０２の各々の上方に位置し、かつ第１の電極１０３及び圧電体薄膜１１０の幅方向の中心が、対応する圧力室１０２の幅方向の中心に対し高精度に一致するように形成される。このように第１の電極１０３及び圧電体薄膜１１０を圧力室１０２毎に個別化した後、図１２（ｂ）に示すように、シリコン基板１３０（圧力室部材用）を各厚幅の区画壁１０２ｂの部分で切断して、４つの圧力室１０２を持つ圧力室部材Ａとその上面に固着されたアクチュエータ部Ｂとが４組完成する。
【０１８０】
図１３は、本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの製造方法において、インク流路部材Ｃ、及びノズル板Ｄの生成工程、インク流路部材Ｃとノズル板Ｄとの接着工程、圧力室部材Ａとインク流路部材Ｃとの接着工程、及び完成したインクジェットヘッドを示す説明図である。
【０１８１】
続いて、図１３（ａ）に示すように、インク流路部材Ｃに共通液室１０５、供給口１０６及びインク流路１０７を形成するとともに、ノズル板Ｄにノズル孔１０８を形成する。次いで、図１３（ｂ）に示すように、インク流路部材Ｃとノズル板Ｄとを接着剤１０９を用いて接着する。
【０１８２】
その後、図１３（ｃ）に示すように、圧力室部材Ａの下端面又はインク流路部材Ｃの上端面に接着剤（図示せず）を転写し、圧力室部材Ａとインク流路部材Ｃとのアライメント調整を行って、この両者を接着剤（図示せず）により接着する。
【０１８３】
以上により、図１３（ｄ）に示すように、圧力室部材Ａ、アクチュエータ部Ｂ、インク流路部材Ｃ及びノズル板Ｄを持つインクジェットヘッドが完成する。
【０１８４】
（実施の形態３）
図１５は、本発明の実施の形態３に係るインクジェット式記録装置２７の構成を示す構成図である。
【０１８５】
このインクジェット式記録装置２７は、実施の形態２で詳細に説明したものと同様のインクジェットヘッド２８を備えている。このインクジェットヘッド２８において圧力室（実施の形態２で説明した圧力室１０２）に連通するように設けたノズル孔（実施の形態２で説明したノズル孔１０８）から圧力室内１０２のインクを記録媒体２９（記録紙等）に吐出させて記録を行なうように構成されている。
【０１８６】
インクジェットヘッド２８は、図１５に示す主走査方向Ｘに延びるキャリッジ軸３０に設けられたキャリッジ３１に搭載されていて、このキャリッジ３１がキャリッジ軸３０に沿って往復動するのに応じて主走査方向Ｘに往復動するように構成されている。このことで、キャリッジ３１は、インクジェットヘッド２８と記録媒体２９とを主走査方向Ｘに相対移動させる相対移動手段を構成することになる。
【０１８７】
また、このインクジェット式記録装置２７は、記録媒体２９をインクジェットヘッド２８の主走査方向Ｘ（幅方向）と略垂直方向の副走査方向Ｙに移動させる複数のローラ３２を備えている。このことで、複数のローラ３２は、インクジェットヘッド２８と記録媒体２９とを副走査方向Ｙに相対移動させる相対移動手段を構成することになる。尚、図１５中、Ｚは上下方向（主走査方向Ｘ、副走査方向Ｙのいずれとも直交する方向）である。
【０１８８】
そして、インクジェットヘッド２８がキャリッジ３１により主走査方向Ｘに移動しているときに、インクジェットヘッド２８のノズル孔からインクを記録媒体２９に吐出させ、この一走査の記録が終了すると、ローラ３２により記録媒体２９を所定量移動させて次の一走査の記録を行なう。
【産業上の利用可能性】
【０１８９】
以上説明したように、本発明の圧電体薄膜素子は、インクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置に最適である。
【０１９０】
また、これ以外にも、薄膜コンデンサー、不揮発性メモリ素子の電荷蓄積キャパシタ、各種アクチュエータ、赤外センサー、超音波センサー、圧力センサー、角速度サンセー、加速度センサー、流量センサー、ショックセンサー、圧電トランス、圧電点火素子、圧電スピーカー、圧電マイクロフォン、圧電フィルタ、圧電ピックアップ、音叉発振子、遅延線等にも適用可能である。
【０１９１】
特に、ディスク装置（コンピュータの記憶装置等として用いられるもの）における回転駆動されるディスクに対して情報の記録又は再生を行なうヘッドが基板上に設けられたヘッド支持機構において、基板上に設けた圧電体薄膜素子によって、基板を変形させてヘッドを変位させるディスク装置用圧電体薄膜アクチュエータ（例えば特開２００１−３３２０４１号公報参照）に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る圧電体薄膜素子を模式的に示す断面図
【図２】本発明の実施例１に係る圧電体薄膜のＳＥＭ断面図
【図３】本発明の実施例１に係る圧電体薄膜のＳＥＭ表面図
【図４】本発明の実施例１に係る第１の圧電体薄膜のＸＲＤ分析結果を示すグラフ
【図５】本発明の実施例１に係る第２の圧電体薄膜のＸＲＤ分析結果を示すグラフ
【図６】本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの全体構成を示す構成図
【図７】本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの要部の構成を示す要部構成図
【図８】本発明の実施の形態２におけるアクチュエータ部の構成を示す構成図
【図９】本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの製造方法において、積層工程、圧力室用開口部の形成工程及び接着剤の付着工程を示す説明図
【図１０】本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの製造方法において、成膜後の基板と圧力室部材との接着工程、及び縦壁の形成工程を示す説明図
【図１１】本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの製造方法において、基板（成膜用）及び密着層の除去工程、及び第１の電極の個別化工程を示す説明図
【図１２】本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの製造方法において、圧電体薄膜の個別化工程、及びシリコン基板（圧力室部材用）の切断工程を示す説明図
【図１３】本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの製造方法において、インク流路部材、及びノズル板の生成工程、インク流路部材とノズル板との接着工程、圧力室部材とインク流路部材との接着工程、及び完成したインクジェットヘッドを示す説明図
【図１４】本発明の実施の形態２において、インクジェットヘッドの製造に使用されるシリコン基板を示す平面図
【図１５】本発明の実施の形態３に係るインクジェット式記録装置の構成を示す構成図
【符号の説明】
【０１９３】
１１ 基板
１２ 密着層
１３ 第１の電極
１４ 圧電体薄膜
１４ａ 第１の圧電体薄膜
１４ｂ 第２の圧電体薄膜
１５ 圧電体薄膜素子
１６ 第２の電極
２７ インクジェット式記録装置
２８ インクジェットヘッド
２９ 記録媒体
３１ キャリッジ（相対移動手段）
３２ ローラ
１０１ 圧力室開口部
１０２ 圧力室
１０２ａ 区画壁
１０２ｂ 区画壁
１０３ 第１の電極（個別電極）
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
１１１ 振動板
１１２ 第２の電極（共通電極）
１１３ 中間層（縦壁）
１１４ 接着剤
１２０ 基板
１３０ シリコン基板
１２１ 密着層
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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械変換機能を呈する圧電体薄膜素子、この圧電体薄膜素子の製造方法、この圧電体薄膜素子を用いたインクジェットヘッド、及びこのインクジェットヘッドを印字手段として備えたインクジェット式記録装置に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、圧電体薄膜素子は、圧電体薄膜をその厚み方向に２つの電極で挟んでなる積層体を備えている。ここで、圧電体の材料は、機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換し、あるいは電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する材料である。圧電体材料の代表的なものは、ペロブスカイト型結晶構造の酸化物であるチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）（ＰＺＴ）や、このＰＺＴにマグネシウム、マンガン、ニッケル、ニオブなどを添加したものなどがある。
【０００３】
特に、ペロブスカイト型結晶構造の正方晶系ＰＺＴの場合には＜００１＞軸方向（Ｃ軸方向）に、菱面体晶系ＰＺＴの場合には＜１１１＞軸方向に、大きな圧電変位が得られる。しかし、多くの圧電体材料は、結晶粒子の集合体からなる多結晶体であり、各結晶軸は不規則な方向を向いている。このため、自発分極Ｐｓも不規則に配列しているが、圧電体薄膜素子の場合には、それらのベクトルの総和が、電界と平行方向になるように作られている。そして、この圧電体薄膜素子の１つの利用形態として、従来技術では、開口部を有する基板上に、この開口部を覆うように振動板が設けられていて、この振動板上に下電極、圧電体薄膜、上電極が配設されてなるダイアフラム型圧電体薄膜素子が知られており、このダイアフラム型圧電体薄膜素子は液体吐出機構やインクジェットヘッド等に広く利用されている（例えば、（特許文献１））。従来のインクジェットヘッドの作製方法は、圧電体薄膜の形成法としてグリーンシートを圧力発生室の形状に合わせて貼り付け、これを焼成するといった比較的簡単な工程であり、振動板上に圧電体薄膜素子を作りつけて形成されていたが、高密度配列が困難であるといった問題があった。
【０００４】
近年、圧電体薄膜はスパッタ法等の物理的気相成長法（ＰＶＤ）や化学的気相成長法（ＣＶＤ）、ゾルゲル法等のスピンコート法等で薄膜形成され、従来の焼結体と比較して、圧電体薄膜の膜厚を精度良く、ばらつきが少なく形成できる。またフォトリソグラフィーやドライエッチング等による微細加工が適用できるため、素子の小型化、高密度化に有利である。また最近水熱合成法と呼ばれ、種結晶をアルカリ加熱水中で成長させる技術も提案されている。
【０００５】
例えば（特許文献２）にみられるように、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薄膜を形成し、この圧電体薄膜をリソグラフィー法等により各圧力発生室に対応する形状に切り分けて、圧力発生室ごとに独立するように圧電体薄膜素子を形成することが提案されている。これにより圧電体薄膜素子を弾性板に貼り付ける作業が不要となり、リソグラフィー法という高精度な加工法で圧電体薄膜素子を形成できるばかりでなく、圧電体薄膜素子の厚みを薄くでき応答性の高い圧電体薄膜素子が形成可能となるとされている。
【０００６】
また圧電体薄膜の圧電体としての特性を向上させるため、基板上に形成した電極から配向を制御し、圧電体薄膜の配向を（００１）単一配向で形成する製造方法も提案されている（例えば、（特許文献３））。この製造方法においては、基板や電極を構成する材料を選択することにより、圧電体薄膜の配向制御が行いやすくなるため、圧電体薄膜素子の特性を向上するのに好適であるとされている。この圧電体薄膜素子を用いたインクジェットヘッドの製造方法としては、振動板と圧力室部材を形成した後、基板は除去される。その後は同様に、電極と圧電体薄膜を各圧力発生室に対応する形状に切り分けて、圧力発生室ごとに独立するように圧電体薄膜素子を形成する。
【特許文献１】特開２００１-２８４６７１号公報
【特許文献２】特開平５−２８６１３１号公報
【特許文献３】特開２００４−０７９９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
圧電体薄膜の結晶構造は圧電体薄膜を成す複数の結晶粒と、この結晶粒間に存在する結晶粒界から構成され、これらを改良して圧電体特性を高めるための種々の試みが提案されている。圧電体薄膜は基板上に形成した下電極側より形成する場合、下電極の影響を少なからず受けて成長する。特にスパッタ法等の物理的気相成長法（ＰＶＤ）や化学的気相成長法（ＣＶＤ）で連続的に圧電体薄膜を形成した場合にはその傾向が顕著に表れる。このとき、圧電体薄膜を成す結晶粒は柱状に成長するのが一般的である。圧電特性に関しては柱状結晶が連続的に同一結晶軸で成長する方が一般的には好ましい。下電極側から結晶成長を制御して、（００１）や（１１１）等の配向を膜厚方向に連続的に成長させることにより高い圧電性能を発現させることができる。
【０００８】
しかしながら、前述したインクジェットヘッドのような、圧電体薄膜素子を用いたデバイスを製作する場合、圧電体薄膜素子を作成した後に、成膜時に用いた基板を除去する工程が必須となっているデバイスが多く存在する。その場合、基板除去時に生じる基板内部応力の開放や、圧電体薄膜素子に内在する内部応力のバランス等が崩れ、素子の構成層の膜剥離が生じるといった課題があった。特に基板上に成膜される下電極と圧電体薄膜は高温プロセスにより形成されるため、内部応力が大きく、基板除去後に下電極と圧電体薄膜との間で膜剥離が起こりやすくなっている。またこれらの膜は結晶配向を制御する必要から、成膜条件の選択範囲が狭く、成膜時の温度条件を低くして内部応力を減らすような方法を取ることができないため、下電極と圧電体薄膜との密着性を上げて膜剥離が生じないようにする必要がある。
【０００９】
上記課題に鑑みて、本発明の目的は、圧電体薄膜素子の圧電性能を損なうことなく、電極と圧電体薄膜との膜の密着性を向上し、圧電体薄膜素子を用いたデバイスの作成プロセスで安定した品質と、高い歩留まりが得られる圧電体薄膜素子を提供することである。
【００１０】
また本発明の他の目的は、圧電体薄膜素子の圧電性能を損なうことなく、電極と圧電体薄膜との膜の密着性を向上させるための圧電体薄膜素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の圧電体薄膜素子は、圧電体薄膜を備える圧電体薄膜素子であって、圧電体薄膜は膜厚方向に、複数の結晶配向を有する多結晶体で構成された層と、単一の結晶配向を有する多結晶体を含むように構成したものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による圧電体薄膜素子の構成によれば、圧電体薄膜素子の圧電性能を損なうことなく、電極と圧電体薄膜との膜の密着性が向上し、圧電体薄膜素子を用いたデバイスの作成プロセスで安定した品質と歩留まりを有す圧電体薄膜素子を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の圧電体薄膜素子は、圧電体薄膜を備える圧電体薄膜素子であって、圧電体薄膜は膜厚方向に、複数の結晶配向を有する多結晶体で構成された層と、単一の結晶配向を有する多結晶体で構成された層を含むようにしたものである。
【００１４】
これによって、圧電体薄膜と、圧電体薄膜に電位を付与する電極との密着性が向上するとともに、良好な圧電特性を得ることができる。
【００１５】
また本発明は、圧電体薄膜の複数の結晶配向を有する多結晶体の結晶方向を、（００１）、（１０１）、（１１１）面のうちのいずれか２つ以上で構成し、単一の結晶配向を有する多結晶体の結晶配向を、（００１）、（１０１）、（１１１）面のうちのいずれか１つで構成したものである。
【００１６】
これによって、高い圧電特性を示す結晶配向が含まれており、良好な圧電特性を得ることができる。
【００１７】
また本発明は、圧電体薄膜は電極間に設けられ、圧電体薄膜の多結晶体を構成する結晶粒が、電極の一方の一端から略垂直方向に成長する柱状結晶としたものである。
【００１８】
これによって、圧電特性を発揮するのに良好な結晶構造とすることができる。
【００１９】
また本発明は、圧電体薄膜の結晶粒の粒径を０．０５〜０．５μｍとしたものである。
【００２０】
これによって、結晶粒の配置が緻密であり、薄膜の緻密性、均一性に優れた良好な膜質を呈するとともに、剛性の高い、優れた膜の機械特性を得ることができる。
【００２１】
また本発明は、圧電体薄膜の単一の結晶配向を有する多結晶体で構成された層の結晶配向を、複数の結晶配向を有する多結晶体で構成された層が含む構成としたものである。
【００２２】
これによって、圧電体薄膜の膜厚方向の結晶成長が連続的となり、継ぎ目のない均一な膜質を得ることができる。
【００２３】
また本発明は、圧電体薄膜の単一の結晶配向を有する多結晶体で構成された層の結晶配向を、（００１）配向としたしたものである。
【００２４】
これによって、高い圧電特性を示す結晶配向が含まれており、良好な圧電特性を得ることができる。
【００２５】
本発明の圧電体薄膜素子は、電極間に圧電体薄膜を設けた圧電体薄膜素子であって、圧電体薄膜は膜厚方向に複数の結晶配向を有する多結晶体で構成された層と単一の結晶配向を有する多結晶体で構成された層と、を含み、膜厚方向に存在する構成元素が同一であるようにしたものである。
【００２６】
これによって、圧電体薄膜の緻密性、均一性に優れた良好な膜質を呈するとともに、結晶成長の連続性を有し、良好な圧電特性を得ることができる。
【００２７】
また本発明は、圧電体薄膜をＰｂ、Ｚｒ、Ｔｉを含むペロブスカイト構造の酸化物で構成したものである。
【００２８】
これによって、優れた圧電特性を発揮する組成と結晶構造とすることができる。
【００２９】
また本発明は、圧電体薄膜におけるＺｒの組成比を０．３＜Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜０．８としたものである。
【００３０】
これによって、圧電特性、即ち変位量が大きい組成とすることができ、圧電アクチュエータとして好適な圧電体薄膜を得ることができる。
【００３１】
また本発明は、圧電体薄膜におけるＰｂの組成比を０．９＜Ｐｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜１．３としたものである。
【００３２】
これによって、結晶配向を制御することができ、良好な結晶成長により高い圧電特性を発揮することができる。
【００３３】
また本発明は、圧電体薄膜におけるＺｒとＴｉの組成比を圧電体薄膜全体で同一とし、Ｐｂの組成比を複数の結晶配向を有する多結晶体で構成された層と、単一の結晶配向を有する多結晶体で構成された層とで異なるようにしたものである。
【００３４】
これによって、膜厚方向の異なる結晶配向を制御することができ、良好な結晶成長により高い圧電特性を発揮することができる。
【００３５】
また本発明は、圧電体薄膜をスパッタ法、真空蒸着法、レーザーアブレーション法、イオンプレーティング法、ＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の気相成長法で形成したものである。
【００３６】
係る工法を採用することで、圧電体薄膜の結晶成長や膜厚を精度よく制御でき、優れた圧電特性と薄膜の均一性が優れた圧電体薄膜を形成することができる。
【００３７】
本発明のインクジェットヘッドは、上述の圧電体薄膜素子の一方の面に設けられた振動板膜と、この振動板膜の圧電体薄膜素子とは反対側の面に設けられた、インクを収容する圧力室を有する圧力室部材とを備え、圧電体薄膜素子の圧電効果により振動板膜を膜厚方向に変位させて圧力室のインクを吐出させるように構成したものである。
【００３８】
これによって、高精度で優れた高い吐出性能を有するインクジェットヘッドを提供することができる。
【００３９】
本発明のインクジェット式記録装置は、上述の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、この相対移動手段により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、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、圧力室に収容されたインクを記録媒体に吐出させて記録を行なうように構成したものである。
【００４０】
これによって、高性能で高い信頼性を有するインクジェット式記録装置を提供することができる。
【００４１】
本発明の圧電体薄膜素子の製造方法は、基板上に第１の電極を形成する工程と、第１の電極の上にスパッタ法を用いて圧電体薄膜を形成する工程と、圧電体薄膜の上に第２の電極を形成する工程とを有し、圧電体薄膜を形成する工程は、第１の圧電体薄膜を形成する工程と、第２の圧電体薄膜を形成する工程を含み、第１の圧電体薄膜を形成する工程における基板の温度を、第２の圧電体薄膜を形成する工程における基板の温度より高くなるように、基板を加熱しながら成膜を行なうようにしたものである。
【００４２】
これによって、圧電体薄膜が結晶配向の異なる層を膜厚方向に形成することが可能となる。
【００４３】
また本発明は、第１の圧電体薄膜を形成する工程によって、（００１）、（１０１）、（１１１）面のうちのいずれか２つ以上の配向を備える圧電体薄膜を形成し、第２の圧電体薄膜を形成する工程によって、（００１）、（１０１）、（１１１）面のうちのいずれか１の配向を備える圧電体薄膜を形成するようにしたものである。特に第２の圧電体薄膜を形成する際に、基板の温度を（００１）配向が得られる温度に設定し、加熱しながら成膜を行なうようにするとよい。
【００４４】
これによって、圧電体薄膜が所定の結晶配向を有す層を膜厚方向に形成することが可能となる。
【００４５】
また本発明は、圧電体薄膜をＰｂ、Ｚｒ、Ｔｉで構成されるスパッタリングターゲットを用いて成膜し、このスパッタリングターゲットの組成を、圧電体薄膜の組成と同一、あるいはＺｒ、Ｔｉの比率は同じで、かつＰｂの過剰量が０〜０．４モルの範囲としたものである。
【００４６】
これによって所定の結晶配向を有する圧電体薄膜が得られ、生成物である圧電体薄膜の特性を確保することが可能となる。
【００４７】
また本発明は、基板を除去する工程を、更に有すものである。
【００４８】
これによって、圧電体薄膜が高い特性を有し、これを用いたデバイスを高性能で高精度に作成することが可能となる。
【００４９】
本発明の圧電体薄膜素子は、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極と第２の電極の間に設けられた圧電体薄膜とを備える圧電体薄膜素子であって、圧電体薄膜は複数の層から構成され、第１の電極側の圧電体薄膜の層を複数の結晶配向を有する多結晶体で構成し、第２の電極側の圧電体薄膜の層を単一の結晶配向を有する多結晶体で構成したものである。
【００５０】
これによって、圧電体薄膜に電位を付与する第１の電極と、圧電体薄膜との密着性が向上し、製造工程における歩留まりを向上することができる。
【００５１】
また本発明は、第１の電極を、個々の圧電体薄膜素子に独立して設けられた個別電極とし、第２の電極を、複数の圧電体薄膜素子に共通の共通電極としたものである。
【００５２】
これによって、圧電体薄膜に電位を付与する個別電極と、圧電体薄膜との密着性が向上し、製造工程、特に個別電極を形成する際に用いた基板を、個別電極から除去する際における製造上の歩留まりを向上することができる。
【００５３】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１を図面に基づいて詳細に説明する。
【００５４】
図１は、本発明の実施の形態１に係る圧電体薄膜素子を模式的に示す断面図である。
【００５５】
図１において１１は、厚みが例えば０．３ｍｍのφ４インチシリコン（Ｓｉ）ウエハからなる基板であり、この基板１１上には、厚みが例えば０．０２μｍとしたチタン（Ｔｉ）からなる密着層１２が形成されている。尚、基板１１は、Ｓｉに限るものではなく、ガラス基板や、金属基板、セラミックス基板等であってもよい。
【００５６】
密着層１２上には、厚みを例えば０．２２μｍとした白金（Ｐｔ）からなる第１の電極１３が形成されている。
【００５７】
第１の電極１３上には、ペロブスカイト型結晶構造を有するＰＺＴを材料とする、第１の圧電体薄膜１４ａと第２の圧電体薄膜１４ｂの各層を積層した圧電体薄膜１４が、例えば３．０μｍの厚みに形成されている。
【００５８】
第１の電極１３に続けて形成される第１の圧電体薄膜１４ａの結晶配向は（００１）面と（１０１）面の２つの結晶面が混在し、ＸＲＤの回折ピーク強度比では（１０１）面が強くなっている。続けて形成される第２の圧電体薄膜１４ｂの結晶配向は（００１）面のみの単一配向で形成されている。第１の圧電体薄膜１４ａの結晶配向は、他に（１１１）配向面が含まれていてもよく、（００１）、（１０１）、（１１１）のうちのいずれか２つ以上の配向面が混在することが好ましい。第２の圧電体薄膜１４ｂは第１の圧電体薄膜１４ａのいずれか１つの配向面が選択的に成長していて、（００１）、もしくは（１１１）面の単一配向で構成されていることが好ましい。更に好ましくは、第１の圧電体薄膜１４ａ、第２の圧電体薄膜１４ｂの膜厚方向に（００１）面が配向面として存在し、結晶粒の成長に連続性がある構成が選択される。
【００５９】
後に実施例１で説明するように、第１の電極１３をＰｔで構成した場合、成膜条件を調整することでＰｔは（１１１）面に配向する。このような場合は、上述した第１の圧電体薄膜１４ａは、少なくとも（１１１）の結晶配向を含むようにすることが好ましい。またＰｔを（００１)面に配向させて作成する場合、第１の圧電体薄膜１４ａは同様に少なくとも（００１）の結晶配向を含むようにする。このように積層状態において隣接する層に同一の結晶配向面を含ませることによって、後述するように第１の電極１３と第１の圧電体薄膜１４ａの密着性が向上する。
【００６０】
更に、このケースにおいて、圧電性の確保のために第２の圧電体薄膜１４ｂを（００１）面の結晶配向を持つように成膜したときは、第１の圧電体薄膜１４ａを少なくとも（００１）の結晶配向を含むように成膜することが望ましい。
【００６１】
即ち、第１の電極１３と第２の圧電体薄膜１４ｂの間に介在する第１の圧電体薄膜１４ａは、第１の電極１３の結晶配向と第２の圧電体薄膜１４ｂの結晶配向の両方を含むように成膜することが望ましい。このようにすることで、各層間の密着性は大幅に改善されることになる。
【００６２】
さて、圧電体薄膜１４の組成は、正方晶と菱面体晶との境界（モルフォトロピック相境界）付近の組成（Ｚｒ／Ｔｉ＝５３／４７）である。尚、圧電体薄膜１４におけるＺｒ／Ｔｉ組成は、Ｚｒ／Ｔｉ＝５３／４７に限らず、Ｚｒ／Ｔｉ＝３０／７０〜８０／２０であればよい。第１の圧電体薄膜１４ａ、第２の圧電体薄膜１４ｂにおけるＺｒ／Ｔｉ組成は同一の組成が選択されるのが好ましいが、必要に応じて変更してもよい。またＰｂの組成比は０．９＜Ｐｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜１．３の範囲であるが、第１の圧電体薄膜１４ａ、第２の圧電体薄膜１４ｂでは、結晶配向の制御を行なうために異なった組成比で構成することが好ましい。実施の形態１では、Ｐｂは第２の圧電体薄膜１４ｂの方に多く含まれる組成としている。
【００６３】
また、圧電体薄膜１４の構成材料は、ＰＺＴにＬａ、Ｓｒ、Ｎｂ、Ａｌ等の添加物を含有したもの等のように、ＰＺＴを主成分とする圧電材料であればよく、ＰＭＮやＰＺＮであってもよい。また圧電体薄膜１４は膜厚方向に含有される構成元素が同一である。
【００６４】
また圧電体薄膜１４は圧電特性を発現しないパイロクロア相や構成元素の一部からなるＰｂＯ等のＰｂ化合物やＴｉＯ、ＺｒＯ2等の構成元素の一部からなる他の化合物のピークについては存在しないことが好ましい。
【００６５】
更に、圧電体薄膜１４の膜厚は、０．５〜１０．０μｍの範囲であればよい。好ましくは１．０〜５．０μｍがよく、この範囲とすることで圧電アクチュエータとして十分な変位量が得られる。
【００６６】
さて、圧電体薄膜１４の形成にはスパッタ法やレーザーアブレーション法、ＣＶＤ法などの真空中で膜を用いて形成する方法と、ゾルゲル法や水熱合成法、エアロゾルデポジション法等の真空を用いない方法が知られている。いずれの製造方法でも圧電体薄膜１４の結晶配向を少なくとも２つの結晶配向面を形成した後に単一の結晶配向面を構成したり、結晶粒の結晶成長が制御可能な成膜条件や成膜環境が実現可能であればよい。
【００６７】
実施の形態１においてはスパッタ法を用いて成膜を行っているが、スパッタ法を用いることで、より好適に圧電体薄膜１４の結晶配向面の制御や結晶粒の成長を制御することが可能となる。このとき、作成したい圧電体薄膜１４と同一組成、もしくはＺｒとＴｉの比率は同じでＰｂの過剰量が０〜０．４モルの範囲のＰＺＴ組成ターゲット（スパッタリングターゲット）を用いて成膜を行なうことが特に有効である。
【００６８】
これは、スパッタ法においては成膜時に基板１１が高温になっているため、Ｐｂの蒸気圧が低いことからＰｂの再蒸発がおこり、Ｐｂが膜から抜けやすいためである。スパッタ圧や基板１１の温度等の成膜条件の差によってもＰｂの再蒸発量は変化するが、作成するＰＺＴ膜のＰｂ量としては０．９＜Ｐｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜１．３が好適な範囲であるため、この範囲で狙い値の所定量より少なくなると、配向性の劣化や圧電特性の低下を招くため、あらかじめ過剰なＰｂをターゲットに添加しておく必要がある。
【００６９】
更に、実施の形態１においてはスパッタリングを行なう時に基板１１の温度を所定の結晶配向（例えば（００１）と（１０１）配向が混在する）が得られる温度で加熱しながら成膜を行い、成膜と同時に所定の結晶配向が得られる方法としている。加熱する温度は最初の第１の圧電体薄膜１４ａを形成する温度を、第２の圧電体薄膜１４ｂで（００１）単一配向を作成する温度より高くする必要がある。また（００１）形成温度より低い場合はパイロクア相等の圧電性を発現しない結晶配向が混在し、圧電性の低下を招く。第２の圧電体薄膜１４ｂを形成する場合は（００１）の配向が得られる温度条件を設定し、基板を加熱しながら成膜を行なう。
【００７０】
すなわち、実施の形態１のスパッタ法では、上述した組成の焼結体ターゲット（ＰＺＴ組成ターゲット）を用いて、プラズマ中のイオンをターゲットにぶつけることにより、ターゲットからＰＺＴの粒子（Ｐｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｏのイオンや原子など）を飛び出させ、所定の温度に加熱した基板１１上で反応させて、所定の結晶性を有するＰＺＴ膜を成長させている。
【００７１】
一般的にＰＶＤやＣＶＤといった気相成長法においてはメカニズム的に類似性が高く、成膜条件の設定によって、同一の特性を持った膜を形成するのに適している。これに対してゾルゲル法や水熱合成法といった成膜法では真空中で連続的に堆積をするのと異なり、ゾルゲル法のように所定の膜厚になるまで、成膜（塗布）と焼成を繰り返したり、仮焼成の後に本焼成を行なうなど、結晶化を段階的に行なうため、一部が完全に結晶化されなかったり、選択された配向面を連続的に結晶成長させて単一配向面のみで構成させるのが困難である。また膜中に一部、ＰｂＯ等の圧電性を阻害する組成が析出する場合がある。これらは成膜環境の管理や成膜条件によって制御することは困難で、成膜の再現性の問題もあり、気相成長法を用いることがより好適である。
【００７２】
圧電体薄膜１４の上には、厚みを例えば０．２μｍとするＰｔで構成される第２の電極１６が形成されている。尚、第２の電極１６を構成する材料はＰｔに限らず、導電性材料であればよく、膜厚は０．１〜０．５μｍの範囲であればよい。
【００７３】
圧電体薄膜素子１５は第１の電極１３と第２の電極１６に挟まれた圧電体薄膜１４からなり、両電極に電圧を印加して圧電歪み特性である変位特性を得ることができる。
【００７４】
なお、この圧電体薄膜素子１５の成膜法は、スパッタ法、真空蒸着法、レーザーアブレーション法、イオンプレーティング法、ＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の気相成長法が好ましいが、ゾルゲル法、最近着目されている水熱合成法などであってもよい。
【００７５】
密着層１２は、基板１１と第１の電極１３との密着性を高めるためのものであって、Ｔｉに限らず、タンタル、鉄、コバルト、ニッケル若しくはクロム又はそれらの化合物で構成してもよい。また、密着層１２の膜厚は０．００５〜１．０μｍの範囲であればよい。この密着層１２は、基板１１と第１の電極１３との密着性を確保できるのであれば、必ずしも必要なものではない。
【００７６】
（実施例１）
以降、実施の形態１の圧電体薄膜素子１５を製造する過程について詳細に説明する。
【００７７】
上述した構成の圧電体薄膜素子１５は、Ｓｉ製の基板１１上に、密着層１２、第１の電極１３、圧電体薄膜１４、及び第２の電極１６をスパッタ法により順次成膜することにより作製した。
【００７８】
なお実施例１では、圧電体薄膜素子１５を構成する圧電体薄膜１４は２回の工程に分けて成膜した。
【００７９】
第１の圧電体薄膜１４ａを形成する１回目の成膜（第１の圧電体薄膜１４ａを形成する工程）の後に一度真空槽より基板を取り出し、異物除去を行なうための洗浄工程を経た後、第２の圧電体薄膜１４ｂを形成する２回目の成膜（第２の圧電体薄膜１４ｂを形成する工程）を行って所定膜厚まで形成した。
【００８０】
第１の圧電体薄膜１４ａを形成する工程後の異物除去のための洗浄工程は、異物の存在によって電圧印加時（圧電体薄膜素子の駆動時）に、絶縁破壊が起こることを防ぐ目的で行っているが、異物が混入しないよう十分な管理が施されている場合や、圧電体薄膜１４の絶縁耐圧特性が十分な場合は行わなくてもよい。その場合は真空チャンバーより取り出す必要はなく、第１の圧電体薄膜１４ａの成膜が完了した後に、所定の成膜温度に調整し、第２の圧電体薄膜１４ｂの所定膜厚まで形成する。
【００８１】
密着層１２は、Ｔｉターゲットを用いて、基板１１を４００℃に加熱しながら１００Ｗの高周波電力を印加し、１Ｐａのアルゴンガス中で、１分間形成することにより得られる。
【００８２】
第１の電極１３は、Ｐｔターゲットを用い、基板１１を６００℃に加熱しながら１Ｐａのアルゴンガス中において２００Ｗの高周波電力で７分間形成することにより得られる。このような条件において、第１の電極１３の膜厚は０．１μｍとなり、第１の電極１３を構成するＰｔは（１１１）面に配向する。この第１の電極１３は、Ｐｔ、イリジウム、パラジウム及びルテニウムの群から選ばれた少なくとも１種の貴金属又はそれらの化合物であればよく、膜厚は０．０５〜２．０μｍの範囲であればよい。
【００８３】
圧電体薄膜１４は、多元スパッタ装置を用いて作製した。
【００８４】
スパッタリングターゲットには、化学量論組成よりＰｂ量の多いＰＺＴ（Ｚｒ／Ｔｉ＝５３／４７、Ｐｂが２０モル％過剰）の焼結体ターゲットを用いた。
【００８５】
まず初めに第１の圧電体薄膜１４ａを、基板１１をヒーター加熱により基板温度６５０℃にした後、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ2＝1９．５：０．５）において、真空度０．３Ｐａ、高周波電力２５０Ｗの成膜条件で９０分間の成膜時間で膜を堆積する。
【００８６】
その後一度真空槽より基板１１を取り出し、第１の圧電体薄膜１４ａの洗浄を行った。まず成膜済みの基板１１をアルカリ洗剤を入れた洗浄槽に１０分間浸漬した後、純水のシャワー洗浄装置に入れて、表面の洗剤、付着物を洗い落とした。その後流水をかけながら回転するブラシによるこすり洗いを行い、異物の除去を行った。こすり洗いを行った後は純水の流水によりリンスを行い、スピンドライヤーにより基板１１の乾燥処理を行なった。乾燥までの洗浄工程を経た後、再びスパッタ装置に基板１１をセットし、更に続けて第２の圧電体薄膜１４ｂを形成した。
【００８７】
第２の圧電体薄膜１４ｂの形成に際しては、第１の圧電体薄膜１４ａを成膜したスパッタリングターゲットを用いて、基板１１の温度を６００℃に設定し、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ2＝1５：５）において、真空度０．３Ｐａ、高周波電力２００Ｗの条件で９５分間形成する。
【００８８】
第２の電極１６は、Ｐｔターゲットを用いて、室温において１Ｐａのアルゴンガス中２００Ｗの高周波電力で１４分間形成することにより得られる。
【００８９】
このように実施例１では、第１の圧電体薄膜１４ａを形成する工程における基板１１の温度（６５０℃）を、第２の圧電体薄膜１４ｂを形成する工程における基板の温度（６００℃）より高くなるように、基板１１を加熱しながら成膜を行っている。後述するように、このような温度条件を設定することで、第１の圧電体薄膜１４ａを形成する工程によって、（００１）、（１０１）面の２つの配向を備える圧電体薄膜を形成し、第２の圧電体薄膜１４ｂを形成する工程によって、（００１）面の単一配向を備える圧電体薄膜を形成することができる。
【００９０】
更に、基板１１（例えば（００１）配向を持つＳｉ基板を用いる）や第１の電極１３の配向を予め制御しておくことで、第１の圧電体薄膜１４ａを形成する工程によって、（００１）、（１０１）、（１１１）面のうちのいずれか２つ以上の配向を備える圧電体薄膜を形成し、更に温度条件を適切に管理することで、第２の圧電体薄膜１４ｂを形成する工程によって、（００１）、（１０１）、（１１１）面のうちのいずれか１の配向を備える圧電体薄膜を形成することが可能となる。
【００９１】
図２は、本発明の実施例１に係る圧電体薄膜１４のＳＥＭ断面図である。
【００９２】
図２は、上述した工程に基づき、第１の電極１３であるＰｔ上に第１の圧電体薄膜１４ａと第２の圧電体薄膜１４ｂを形成した状態（即ち、第２の電極１６を形成する前の状態）で観測したＳＥＭ断面を写真撮影したものである。
【００９３】
図３は、本発明の実施例１に係る圧電体薄膜１４のＳＥＭ表面図である。
【００９４】
図３は、図２と同様の状態で観測したＳＥＭ表面を写真撮影したものである。
【００９５】
これらの図面によって、圧電体薄膜１４を構成するＰＺＴは多結晶体からなり、第１の電極１３から膜厚方向に柱状に成長した柱状結晶が略垂直方向に連続的に形成されていることが分かる。柱状結晶の結晶粒径は、図２や図３に観察されるように、０．０５〜０．５μｍの範囲に分布し、空隙のない緻密で均一な膜となっている。
【００９６】
実施例１の圧電体薄膜１４の所定膜厚は３．０μｍで、第１の圧電体薄膜１４ａの厚みは１.５μｍ、第２の圧電体薄膜１４ｂの厚みも１.５μｍとなっている。
【００９７】
次に、実施例１で得られた圧電体薄膜１４の配向を測定するため、ＸＲＤ分析を行った。ＸＲＤ分析はリガク社製ＲＩＮＴ−ＵｌｔｉｍａＩＩＩを用いてθ−２θ法により行った。
【００９８】
分析を行なうに当たり、圧電体薄膜１４の結晶配向や後述する組成分析において、１層目である第１の圧電体薄膜１４ａと２層目の第２の圧電体薄膜１４ｂの各々の結晶配向の状態を測定するために、分析用サンプルとして、実施例１で説明した工程と同一条件で、各層を順次成膜し、各成膜過程の完了後、各層をそれぞれ分析した。
【００９９】
図４は、本発明の実施例１に係る第１の圧電体薄膜１４ａのＸＲＤ分析結果を示すグラフである。
【０１００】
図４に示すように、第１の圧電体薄膜１４ａであるＰＺＴの配向面に関しては主として（００１）ピークと（１０１）ピークの２つが主たるピークとなっている。その一方で、圧電性を発現しないパイロクロア相や異物であるＰｂの化合物については観察されていない。
【０１０１】
次に２回目の成膜を行って、第１の圧電体薄膜１４ａの上に第２の圧電体薄膜１４ｂを形成した。測定方法として、下地となる第１の圧電体薄膜１４ａの影響を排除するために、第１の圧電体薄膜１４ａの除去を行ってから測定を実施した。
【０１０２】
具体的には、分析用サンプルの第２の圧電体薄膜１４ｂ側に接着剤でシリコン基板を接着した後、後述するインクジェットヘッドの作成プロセスを用いて、基板１１をドライエッチングにより除去する。同様に第１の電極１３も除去し、その後続けて第１の圧電体薄膜１４ａが除去されるように、上からドライエッチングにより少なくとも１．５μｍ以上（〜２．０μｍ程度まで）を除去する。このようにして、第２の圧電体薄膜１４ｂのみが残存するようにし、この状態でＸＲＤ分析を行った。
【０１０３】
測定した圧電体薄膜のＸＲＤ分析結果を図５に示す。
【０１０４】
図５は、本発明の実施例１に係る第２の圧電体薄膜１４ｂのＸＲＤ分析結果を示すグラフである。
【０１０５】
図５に示すように、第２の圧電体薄膜１４ｂであるＰＺＴの配向面に関しては（００１）ピークが主たるピークの単一の結晶配向面となっている。即ち、実施例１に係る第２の圧電体薄膜１４ａは、（００１）配向面が支配的となっている。第２の圧電体薄膜１４ｂにも、圧電性を発現しないパイロクロア相や異物であるＰｂの化合物については観察されていない。
【０１０６】
次に第１の圧電体薄膜１４ａと第２の圧電体薄膜１４ｂに係るＰＺＴの組成比について説明する。
【０１０７】
（表１）は上述した分析用サンプルにおいて、第１の圧電体薄膜１４ａを成膜後に、波長分散法によりＰＺＴの組成比を詳細に分析した結果である。
【０１０８】
【表１】
【０１０９】
（表１）によれば、第１の圧電体薄膜１４ａにはＰｂがＰｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）比でほぼ１となる構成比で含まれている。
【０１１０】
成膜に使用した焼結体ターゲットはＰｂがモル比で２０％過剰に含まれているが、Ｐｂの蒸気圧が低いため再蒸発が起り、成膜した状態ではＰｂの含有量は減少する傾向がある。
【０１１１】
（表２）は上述した分析用サンプルにおいて、第２の圧電体薄膜１４ｂを成膜後（上述のように、第２の圧電体薄膜１４ｂを成膜した後に、第１の電極１３や第１の圧電体薄膜１４ａを除去したもの）に、波長分散法によりＰＺＴの組成比を詳細に分析したものである。
【０１１２】
【表２】
【０１１３】
（表２）によれば、第２の圧電体薄膜１４ｂにはＰｂがＰｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）比でほぼ１．１となり理論値に対して過剰のＰｂ量が構成比で含まれている。
【０１１４】
この成膜後に膜中に含まれるＰｂの過剰量はＺｒやＴｉの含まれるＢサイトのモル比と比較して、０．９＜Ｐｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜１．３の範囲の値が好ましい。
【０１１５】
Ｐｂの添加量を示すＰｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）が０．９より小さくなり、Ｐｂの欠乏状態が顕著になると、必要な結晶配向が得られず、膜の結晶性が劣化する。また同添加量が１．３を超える程度にＰｂが過剰になった場合、結晶粒界にＰｂＯ等の形で析出し、電圧印加時に電流リークのパスとして働き、耐電圧特性が著しく劣化する。
【０１１６】
（表１）、（表２）に示すように、実施例１では１層目（第１の圧電体薄膜１４ａ）、２層目（第２の圧電体薄膜１４ｂ）ともに良好なＰｂ過剰量の範囲となっている。
【０１１７】
またＺｒとＴｉの比は、１層目、２層目ともに、Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＝０．５５となっていて同一組成比となっている。従って、ＺｒとＴｉの組成比は圧電体薄膜１４全体として同一である。ＺｒとＴｉの比は、０．３＜Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜０．８の範囲で圧電性が良好である。
【０１１８】
更にこれらの良好な組成範囲を実現するために、スパッタに使用する焼結体ターゲットの組成は、Ｚｒ、Ｔｉの比率は同じで、かつＰｂの過剰量が０〜０．４モルの範囲とすることにより目標の組成を得ることができる。
【０１１９】
次に、実施例１によって得られた圧電体薄膜素子１５の第２の電極１６を形成する前の状態のものを用いて、ダイシングにより１５ｍｍ×２ｍｍに切り出したカンチレバーを２０個作製し、０．２μｍ厚の第２の電極１６をスパッタ法により形成して、圧電定数ｄ31の測定を行った（圧電定数ｄ31の測定方法については、例えば特開２００１−０２１０５２号公報を参照）。その結果、カンチレバーの圧電定数は印加電圧が３０Ｖの時に、平均１７２ｐＣ／Ｎであり、ばらつきはσ＝３．２％であった。
【０１２０】
（比較例１）
比較例１は、上述した実施例１に対して、圧電体薄膜１４の成膜を第１の圧電体薄膜１４ａの条件により、１回で連続的に所定膜厚まで形成し、成膜途中の洗浄工程も行なうことなく形成した。
【０１２１】
実施例１と同様に、第２の電極を形成する前に、ダイシングにより１５ｍｍ×２ｍｍに切り出したカンチレバーを２０個作製し、０．２μｍ厚の第２の電極をスパッタ法により形成して、圧電定数ｄ31の測定を行った。その結果、カンチレバーの圧電定数は平均１５４ｐＣ／Ｎであり、ばらつきはσ＝３．６％であった。
【０１２２】
このように、実施例１で得られた圧電体薄膜１４は、膜厚方向に圧電特性が良好な（００１）単一配向で形成された層（第２の圧電体薄膜１４ｂ）を含むため、複数の配向面からなる圧電体薄膜のみで構成された比較例１と比べて、優れた圧電特性を示す。
【０１２３】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの全体構成を示す構成図である。
【０１２４】
図７は、本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの要部の構成を示す要部構成図である。
【０１２５】
以降、図６、図７を用いて実施の形態２に係るインクジェットヘッドの構成について説明する。
【０１２６】
図６及び図７において、Ａは圧力室部材であって、この圧力室部材Ａには、その厚み方向（上下方向）に貫通する圧力室開口部１０１が形成されている。Ｂは圧力室開口部１０１の上端開口を覆うように配置されたアクチュエータ部であり、Ｃは圧力室開口部１０１の下端開口を覆うように配置されたインク流路部材である。圧力室部材Ａの圧力室開口部１０１は、その上下にそれぞれ位置するアクチュエータ部Ｂ及びインク流路部材Ｃにより閉塞されることで圧力室１０２を構成している。
【０１２７】
アクチュエータ部Ｂは、各圧力室１０２の略真上に位置する第１の電極１０３（個別電極）を有し、これら圧力室１０２及び第１の電極１０３は、図６に示すように千鳥状に多数配列されている。なお、実施の形態２における第１の電極１０３は、実施の形態１の第１の電極１３に対応している。
【０１２８】
インク流路部材Ｃは、インク供給方向に並ぶ圧力室１０２間で共用する共通液室１０５と、この共通液室１０５のインクを圧力室１０２に供給するための供給口１０６と、圧力室１０２内のインクを吐出させるためのインク流路１０７とを有している。
【０１２９】
Ｄはノズル板であって、このノズル板Ｄには、インク流路１０７に連通するノズル孔１０８が形成されている。また、ＥはＩＣチップであって、このＩＣチップから各個別電極１０３に対してボンディングワイヤＢＷを介して電圧をそれぞれ供給するようになっている。
【０１３０】
図８は、本発明の実施の形態２におけるアクチュエータ部Ｂの構成を示す構成図である。
【０１３１】
図８は、図６に示したインク供給方向とは直交する方向の断面を示している。
【０１３２】
以降、アクチュエータ部Ｂの構成を図８に基づいて説明する。
【０１３３】
図８には、上記直交方向に並ぶ４個の圧力室１０２を持つ圧力室部材Ａが模式的に描かれている。
【０１３４】
このアクチュエータ部Ｂは、上記の如く各圧力室１０２の略真上にそれぞれ位置する第１の電極１０３と、この各第１の電極１０３上（図８では下側）に設けられた圧電体薄膜１１０と、この圧電体薄膜１１０上（同下側）に設けられ、全圧電体薄膜１１０に共通となる第２の電極１１２（共通電極：実施の形態１における第２の電極１６に相当する）と、この第２の電極１１２上（同下側）に設けられ、圧電体薄膜１１０の圧電効果により層厚方向に変位し振動する振動板１１１と、この振動板１１１上（同下側）に設けられ、各圧力室１０２の相互を区画する区画壁１０２ａの上方に位置する中間層１１３（縦壁）とを有しており、第１の電極１０３、圧電体薄膜１１０及び第２の電極１１２は、これらが順に積層されてなる圧電体薄膜素子を構成することになる。
【０１３５】
そして、実施の形態２の圧電体薄膜１１０は、実施の形態１及び実施例１で詳細に説明した構成を具備している。
【０１３６】
即ち、実施の形態２に係るインクジェットヘッドの圧電体薄膜素子は、個別電極としての第１の電極１０３と、共通電極としての第２の電極１１２と、第１の電極１０３と第２の電極１１２の間に設けられた圧電体薄膜１１０とを備え、この圧電体薄膜１１０は実施の形態１に示す複数の層から構成され、第１の電極１０３側の圧電体薄膜１１０の層を複数の結晶配向を有する多結晶体で構成し、第２の電極１１２側の圧電体薄膜１１０の層を単一の結晶配向を有する多結晶体で構成している。
【０１３７】
実施例１で詳細に説明したように、第１の電極１０３と、これに接する圧電体薄膜１１０（複数の結晶配向を有する多結晶体で構成されている）は密着性が改善されており、以降説明するインクジェットヘッドの製造過程において、製造歩留まりが改善される。
【０１３８】
振動板１１１は共通電極である第２の電極１１２と接するように設けられている。振動板１１１は圧電体薄膜１１０の変位を効果的にインクに伝えるために、最適な構成材料や膜厚が選択される。また、振動板１１１は、この圧電体薄膜素子の第２の電極１１２側の面に設けられ、内部応力が圧縮応力になるように形成されている。振動板１１１の圧縮応力は他の構成材料、特に圧電体薄膜１１０にクラック等の影響を及ぼさないように所定の値に設定される。
【０１３９】
また、振動板１１１の圧縮応力は、好ましくは振動板１１１の上に形成される圧電体薄膜１１０で構成される圧電体薄膜素子の内部応力と振動板１１１の内部応力の総和が圧縮応力となるように設定される。圧電体薄膜素子の内部応力が引っ張り応力の場合は、振動板１１１の圧縮応力を強くして、２つ層の応力の総和が圧縮になるようにする。また圧電体薄膜素子の内部応力が圧縮応力の場合は、振動板１１１の内部応力は０もしくは弱い圧縮応力にすることが好ましい。
【０１４０】
振動板１１１の内部応力を圧縮応力とすることで、電圧印加時の機械的な収縮による、引き剥がしの力に対して強くなり、剥離やクラック等を防ぐことが可能となり、更に高い耐電圧特性や駆動信頼性が得られる。
【０１４１】
また圧電体薄膜素子と振動板１１１の内部応力の総和が圧縮応力となることで、各層の密着性が向上するなど、更に信頼性の向上に対する効果が期待できる。
【０１４２】
尚、図８中、１１４は圧力室部材Ａとアクチュエータ部Ｂとを接着する接着剤であり、各中間層１１３は、この接着剤１１４を用いた接着時に、その一部の接着剤１１４が区画壁１０２ａの外方にはみ出した場合でも、この接着剤１１４が振動板１１１に付着しないで振動板１１１が所期通りの変位及び振動を起こすように、圧力室１０２の上面と振動板１１１の下面との距離を拡げる役割を有している。このようにアクチュエータ部Ｂの振動板１１１における第２の電極１１２とは反対側面に中間層１１３を介して圧力室部材Ａを接合するのが好ましいが、振動板１１１における第２の電極１１２とは反対側面に直接圧力室部材Ａを接合するようにしてもよい。
【０１４３】
このとき、上述の接着剤１１４が振動板１１１側にはみ出す場合があるが、接着剤１１４の塗布量、及び接合の際の押圧力を調整することで、接着剤１１４のはみ出し量を一定に調整することが可能となる。このように接合工程の精度を向上することで、逆に振動板１１１の固有振動周波数を調整し、振動板１１１の応答速度等（インパルス特性）を改善することができる。
【０１４４】
これを応用することで、例えば、インクジェットヘッドを製造する際に、ロット単位で、ノズルの並び方向のインク吐出量が一定の傾向でばらつくような場合は、接着剤１１４の塗布量を調整してはみ出し量を制御することで、製造上のばらつきを抑えることが可能である。
【０１４５】
第１の電極１０３、圧電体薄膜１１０及び第２の電極１１２の各構成材料は、実施の形態１で説明した第１の電極１３、圧電体薄膜１４及び第２の電極１６（いずれも図１参照）とそれぞれ同様である（構成元素の含有量が異なるものもある）。
【０１４６】
また振動板１１１はＣｕやＣｒ、Ｔｉの金属薄膜や酸化ジルコニウム等の酸化物セラミックなどで構成されている。
【０１４７】
以降、図６のＩＣチップＥを除くインクジェットヘッド、つまり図７に示す圧力室部材Ａ、アクチュエータ部Ｂ、インク流路部材Ｃ及びノズル板Ｄよりなるインクジェットヘッドの製造方法を図９乃至図１３に基づいて説明する。
【０１４８】
図９は、本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの製造方法において、積層工程、圧力室用開口部１０１の形成工程及び接着剤１１４の付着工程を示す説明図である。
【０１４９】
図９（ａ）に示すように、基板１２０（実施の形態１及び実施例１で説明した基板１１に相当）上に、順次、密着層１２１（同、密着層１２に相当）、第１の電極１０３（同、第１の電極１３に相当）、圧電体薄膜１１０（同、第１の圧電体薄膜１４ａと第２の圧電体薄膜１４ｂの積層体（圧電体薄膜１４）に相当）、第２の電極１１２（同、第２の電極１６に相当）、振動板１１１、中間層１１３をスパッタ法により成膜して、積層する。尚、密着層１２１は、実施の形態１で説明した密着層１２（図１参照）と同様に、基板１２０と第１の電極１０３との密着性を高めるために基板１２０と第１の電極１０３との間に形成する（両者の密着性が十分に確保できる場合、必ずしも密着層１２１を形成する必要はない）。この密着層１２１は、後述の如く、ヘッド構成上不要な部分は、基板１２０と同様に除去される。また、振動板１１１の材料にはＣｒを、中間層１１３にはＴｉをそれぞれ使用する。
【０１５０】
基板１２０には、１８ｍｍ角に切断したＳｉ基板を用いる。この基板１２０は、Ｓｉに限るものではなく、ガラス基板や金属基板、セラミックス基板であってもよい。また、基板サイズも１８ｍｍ角に限るものではなく、Ｓｉ基板であれば、φ２〜１０インチのウエハであってもよい。
【０１５１】
密着層１２１から順次形成される圧電体薄膜素子は実施の形態１で示した工程と同様に形成される。
【０１５２】
振動板１１１は、Ｃｒターゲットを用いて、室温において０．３Ｐａのアルゴンガス中２００Ｗの高周波電力で１５０分間形成することにより得られる。この振動板１１１の膜厚は３μｍとなる。振動板１１１の内部応力はスパッタの成膜条件によって調整される。内部応力が圧縮かどうかは成膜時にダミー基板としてＳｉ基板を一緒に成膜し、成膜後に取り出してから基板の反り量を測定することで確認できる。成膜前にダミーのＳｉ基板の反り量をあらかじめ測定しておき、成膜後に膜の形成面を上にして、凸の反り量が圧縮側の応力となるので、測定前の反り量を差し引いて、凸側の反り量が得られれば圧縮応力となる。
【０１５３】
内部応力は反り量から算出可能なので、成膜条件により内部応力を調整する。一般的にスパッタ法ではＡｒの打ち込みエネルギーが大きいほど圧縮応力が得られやすいので、ガス圧や投入パワーのパラメータを調整して圧縮応力を調整する。圧電体薄膜素子と振動板１１１との内部応力の総和は同様の方法により算出する。
【０１５４】
最初の基板１２０の反り量と振動板１１１までを積層して形成した後の反り量からトータルの内部応力を見積もることが可能である。一般的に圧電体薄膜１１０の内部応力は高温プロセスを経るため、調整が困難で、振動板１１１の応力により内部応力を圧縮応力とする。この振動板１１１の材料は、Ｃｒに限らず、ニッケル、アルミニウム、タンタル、タングステン、シリコン又はこれらの酸化物若しくは窒化物（例えば二酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、窒化シリコン）等であってもよい。また、振動板１１１の膜厚は０．５〜１０μｍであればよい。
【０１５５】
中間層１１３は、Ｔｉターゲットを用いて、室温において１Ｐａのアルゴンガス中２００Ｗの高周波電力で５時間形成することにより得られる。実施の形態２においては、この中間層１１３の膜厚は５μｍとした。この中間層１１３の材料は、Ｔｉに限らず、Ｃｒ等の導電性金属であればよい。また、中間層１１３の膜厚は３〜１０μｍであればよい。
【０１５６】
図１４は、本発明の実施の形態２において、インクジェットヘッドの製造に使用されるシリコン基板１３０を示す平面図である。
【０１５７】
以降、図９（ｂ）に図１４を併用して説明を続ける。
【０１５８】
上述のように各層を成膜した後、図９（ｂ）に示すように、圧力室部材Ａを形成する。この圧力室部材Ａは、Ｓｉで構成された基板１２０よりも大きいサイズ、例えば４インチウエハーのシリコン基板１３０（図１４参照）を使用して形成される。
【０１５９】
具体的には、先ず、シリコン基板１３０（圧力室部材用）に対して複数の圧力室用開口部１０１をパターンニングする。このパターンニングは、図９（ｂ）から判るように、４つの圧力室用開口部１０１を１組として、各組を区画する区画壁１０２ｂは、各組内の圧力室用開口部１０１を区画する区画壁１０２ａの幅の約２倍の幅の厚幅に設定される。その後、上記パターンニングされたシリコン基板１３０をケミカルエッチング又はドライエッチング等で加工して、各組で４個の圧力室用開口部１０１を形成し、圧力室部材Ａを得る。
【０１６０】
その後、上述したＳｉ成膜後の基板１２０（成膜用）と圧力室部材Ａとを樹脂からなる接着剤１１４を用いて接着する。この接着剤１１４の形成は電着による。
【０１６１】
すなわち、先ず、図９（ｃ）に示すように、圧力室部材Ａ側の接着面として、圧力室の区画壁１０２ａ、１０２ｂの上面に接着剤１１４を電着により付着させる。具体的には、図示しないが、区画壁１０２ａ、１０２ｂの上面に、下地電極膜として、光が透過する程度に薄い数百ÅのＮｉ薄膜をスパッタ法により形成し、その後、このＮｉ薄膜上に、パターニングされた接着剤１１４を形成する。この際、電着液としては、アクリル樹脂系水分散液に０〜５０重量部の純水を加え、良く攪拌混合した溶液を使用する。Ｎｉ薄膜の膜厚を光が透過するほど薄く設定するのは、シリコン基板１３０（圧力室部材用）に接着剤（接着樹脂）１１４が完全に付着したことを容易に視認できるようにするためである。
【０１６２】
電着条件は、実験によると、液温約２５℃、直流電圧３０Ｖ、通電時間６０秒が好適であり、この条件下で、厚み約３〜１０μｍのアクリル樹脂を、シリコン基板１３０（圧力室部材用）のＮｉ薄膜上に電着樹脂形成する。
【０１６３】
図１０は、本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの製造方法において、成膜後の基板１２０と圧力室部材Ａとの接着工程、及び縦壁の形成工程を示す説明図である。
【０１６４】
次に、図１０（ａ）に示すように、Ｓｉが成膜された基板１２０（成膜用）と圧力室部材Ａとを、電着された接着剤１１４を用いて接着する。この接着は、基板１２０（成膜用）に成膜された中間層１１３を基板側接着面として行なう。また、Ｓｉが成膜された基板１２０（成膜用）は１８ｍｍのサイズであり、圧力室部材Ａを形成するシリコン基板１３０は４インチサイズと大きいため、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、複数（例えば図１４に示すシリコン基板では１４個）の基板１２０（成膜用）を１個の圧力室部材Ａ（シリコン基板１３０）に貼り付ける。この貼り付けは、図１０（ｂ）に示すように、各基板１２０（成膜用）の中心が圧力室部材Ａの厚幅の区画壁１０２ｂの中心に位置するように位置付けられた状態で行われる。
【０１６５】
この貼り付け後、圧力室部材Ａを基板１２０（成膜用）側に押圧、密着させて、両者の接着圧を高くする。更に、接着した基板１２０（成膜用）及び圧力室部材Ａを加熱炉において徐々に昇温して、接着剤１１４を完全に硬化させる。続いて、プラズマ処理を行って、接着剤１１４のうち、はみ出した断片を除去する。
【０１６６】
尚、図１０（ａ）では、成膜後の基板１２０（成膜用）と圧力室部材Ａとを接着したが、圧力室用開口部１０１を形成しない段階のシリコン基板１３０（圧力室部材用）をＳｉ成膜後の基板１２０（成膜用）と接着してもよい。
【０１６７】
その後は、図１０（ｂ）に示すように、圧力室部材Ａの各区画壁１０２ａ、１０２ｂをマスクとして中間層１１３をエッチングして所定形状に仕上げる（上記各区画壁１０２ａ、１０２ｂに連続する形状（縦壁）とする）。
【０１６８】
図１１は、本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの製造方法において、基板１２０（成膜用）及び密着層１２１の除去工程、及び第１の電極１０３の個別化工程を示す説明図である。
【０１６９】
次いで、図１１（ａ）に示すように、基板１２０（成膜用）及び密着層１２１をエッチングにより除去する。
【０１７０】
続いて、図１１（ｂ）に示すように、圧力室部材Ａ上に位置する第１の電極１０３について、ドライエッチング法等のフォトリソグラフィー技術を用いてエッチングして、圧力室１０２毎に個別化する。
【０１７１】
従来においては基板１２０の除去工程において、圧電体薄膜１１０と第１の電極１０３との界面で膜剥離が発生する場合があった。これは高温プロセスにおける薄膜の内部応力が大きいため、基板１２０の除去を行なうことにより、応力開放がおこり、圧電体薄膜素子の内在する応力バランスが崩れて、素子の構成層の密着性が弱いために生じていた現象である。圧電体薄膜１１０は圧電特性を発現させるために、結晶配向を制御する必要があり、応力を低減するために基板温度を大きく下げる等の成膜条件の変更は困難である。特に第１の電極１０３上に、圧電体薄膜１１０を初期から例えば（００１）のような単一配向で成長をさせると、基板１２０除去後の剥離の問題が生じていた。
【０１７２】
本発明の実施の形態１で作成した圧電体薄膜１１０を用いて、１２００個の圧電体薄膜素子を試作した。上述したインクジェットヘッドの製造プロセスを経て、図１１（ａ）のプロセスで、基板除去を行っても膜剥離は発生せず、図１１（ｂ）以降のプロセスにおいても圧電体薄膜１１０と第１の電極１０３膜との剥離は発生しなかった。
【０１７３】
（比較例２）
比較例２は、本発明の実施の形態１で作成した圧電体薄膜１４（図１参照）に対して、圧電体薄膜の成膜を第２の圧電体薄膜１４ｂで形成した条件で同一膜厚(３μｍ)まで連続で成膜したものを用い、１２００個の圧電体薄膜素子を試作した。同様にインクジェットヘッドの製造プロセスを経て、図１１（ａ）のプロセスで基板除去を行った後に観察したところ、４７個の圧電体薄膜素子に、第１の電極１０３に膜浮きが見られ、圧電体薄膜１１０との剥離が確認された。更に図１１（ｂ）以降のプロセスにおいても２４個の個別電極である電極１０３に膜浮きが確認され不良となった。
【０１７４】
実施の形態２における圧電体薄膜１１０は、上述のように複数の圧電体薄膜の層で構成されており、第１の電極１０３側に形成される圧電体薄膜１４ａ（図１参照）の密着性が、比較例２で用いた第２の圧電体薄膜１４ｂ（図１参照）と比較して高いことが上記の結果よりわかる。
【０１７５】
これは第１の圧電体薄膜１４ａが複数の配向面を含んでいるために、電極１０３の配向面からの連続性や結晶成長のつながり等のマッチングが良好であるからだと推測される。また形成温度においても第１の圧電体薄膜１４ａの方が第２の圧電体薄膜１４ｂより高いため、圧電体薄膜形成時に結晶粒の十分な成長が促進され、第１の電極１３界面との密着性が向上する効果が期待できる。
【０１７６】
以降、実施の形態２の説明に戻る。
【０１７７】
実施の形態２においては圧電体薄膜１１０と第１の電極１０３との密着性が高いため、基板１２０の除去工程後に圧電体薄膜１１０と電極１０３の界面での膜剥離が発生しない。これにより製造プロセスにおける歩留まりが上がり、膜の密着性が良好なことより製品の信頼性向上にもつながる。更に圧電体薄膜素子を長期間駆動した場合に、圧電体薄膜１１０の機械的な振動における第１の電極１０３との膜剥離を防止することができる。
【０１７８】
図１２は、本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの製造方法において、圧電体薄膜１１０の個別化工程、及びシリコン基板１３０（圧力室部材用）の切断工程を示す説明図である。
【０１７９】
次いで、図１２（ａ）に示すように、ドライエッチング法等のフォトリソグラフィー技術を用いて、圧電体薄膜１１０をエッチングして、第１の電極１０３と同様の形状に個別化する。これらエッチング後の第１の電極１０３、圧電体薄膜１１０は、圧力室１０２の各々の上方に位置し、かつ第１の電極１０３及び圧電体薄膜１１０の幅方向の中心が、対応する圧力室１０２の幅方向の中心に対し高精度に一致するように形成される。このように第１の電極１０３及び圧電体薄膜１１０を圧力室１０２毎に個別化した後、図１２（ｂ）に示すように、シリコン基板１３０（圧力室部材用）を各厚幅の区画壁１０２ｂの部分で切断して、４つの圧力室１０２を持つ圧力室部材Ａとその上面に固着されたアクチュエータ部Ｂとが４組完成する。
【０１８０】
図１３は、本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの製造方法において、インク流路部材Ｃ、及びノズル板Ｄの生成工程、インク流路部材Ｃとノズル板Ｄとの接着工程、圧力室部材Ａとインク流路部材Ｃとの接着工程、及び完成したインクジェットヘッドを示す説明図である。
【０１８１】
続いて、図１３（ａ）に示すように、インク流路部材Ｃに共通液室１０５、供給口１０６及びインク流路１０７を形成するとともに、ノズル板Ｄにノズル孔１０８を形成する。次いで、図１３（ｂ）に示すように、インク流路部材Ｃとノズル板Ｄとを接着剤１０９を用いて接着する。
【０１８２】
その後、図１３（ｃ）に示すように、圧力室部材Ａの下端面又はインク流路部材Ｃの上端面に接着剤（図示せず）を転写し、圧力室部材Ａとインク流路部材Ｃとのアライメント調整を行って、この両者を接着剤（図示せず）により接着する。
【０１８３】
以上により、図１３（ｄ）に示すように、圧力室部材Ａ、アクチュエータ部Ｂ、インク流路部材Ｃ及びノズル板Ｄを持つインクジェットヘッドが完成する。
【０１８４】
（実施の形態３）
図１５は、本発明の実施の形態３に係るインクジェット式記録装置２７の構成を示す構成図である。
【０１８５】
このインクジェット式記録装置２７は、実施の形態２で詳細に説明したものと同様のインクジェットヘッド２８を備えている。このインクジェットヘッド２８において圧力室（実施の形態２で説明した圧力室１０２）に連通するように設けたノズル孔（実施の形態２で説明したノズル孔１０８）から圧力室内１０２のインクを記録媒体２９（記録紙等）に吐出させて記録を行なうように構成されている。
【０１８６】
インクジェットヘッド２８は、図１５に示す主走査方向Ｘに延びるキャリッジ軸３０に設けられたキャリッジ３１に搭載されていて、このキャリッジ３１がキャリッジ軸３０に沿って往復動するのに応じて主走査方向Ｘに往復動するように構成されている。このことで、キャリッジ３１は、インクジェットヘッド２８と記録媒体２９とを主走査方向Ｘに相対移動させる相対移動手段を構成することになる。
【０１８７】
また、このインクジェット式記録装置２７は、記録媒体２９をインクジェットヘッド２８の主走査方向Ｘ（幅方向）と略垂直方向の副走査方向Ｙに移動させる複数のローラ３２を備えている。このことで、複数のローラ３２は、インクジェットヘッド２８と記録媒体２９とを副走査方向Ｙに相対移動させる相対移動手段を構成することになる。尚、図１５中、Ｚは上下方向（主走査方向Ｘ、副走査方向Ｙのいずれとも直交する方向）である。
【０１８８】
そして、インクジェットヘッド２８がキャリッジ３１により主走査方向Ｘに移動しているときに、インクジェットヘッド２８のノズル孔からインクを記録媒体２９に吐出させ、この一走査の記録が終了すると、ローラ３２により記録媒体２９を所定量移動させて次の一走査の記録を行なう。
【産業上の利用可能性】
【０１８９】
以上説明したように、本発明の圧電体薄膜素子は、インクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置に最適である。
【０１９０】
また、これ以外にも、薄膜コンデンサー、不揮発性メモリ素子の電荷蓄積キャパシタ、各種アクチュエータ、赤外センサー、超音波センサー、圧力センサー、角速度サンセー、加速度センサー、流量センサー、ショックセンサー、圧電トランス、圧電点火素子、圧電スピーカー、圧電マイクロフォン、圧電フィルタ、圧電ピックアップ、音叉発振子、遅延線等にも適用可能である。
【０１９１】
特に、ディスク装置（コンピュータの記憶装置等として用いられるもの）における回転駆動されるディスクに対して情報の記録又は再生を行なうヘッドが基板上に設けられたヘッド支持機構において、基板上に設けた圧電体薄膜素子によって、基板を変形させてヘッドを変位させるディスク装置用圧電体薄膜アクチュエータ（例えば特開２００１−３３２０４１号公報参照）に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る圧電体薄膜素子を模式的に示す断面図
【図２】本発明の実施例１に係る圧電体薄膜のＳＥＭ断面図
【図３】本発明の実施例１に係る圧電体薄膜のＳＥＭ表面図
【図４】本発明の実施例１に係る第１の圧電体薄膜のＸＲＤ分析結果を示すグラフ
【図５】本発明の実施例１に係る第２の圧電体薄膜のＸＲＤ分析結果を示すグラフ
【図６】本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの全体構成を示す構成図
【図７】本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの要部の構成を示す要部構成図
【図８】本発明の実施の形態２におけるアクチュエータ部の構成を示す構成図
【図９】本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの製造方法において、積層工程、圧力室用開口部の形成工程及び接着剤の付着工程を示す説明図
【図１０】本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの製造方法において、成膜後の基板と圧力室部材との接着工程、及び縦壁の形成工程を示す説明図
【図１１】本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの製造方法において、基板（成膜用）及び密着層の除去工程、及び第１の電極の個別化工程を示す説明図
【図１２】本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの製造方法において、圧電体薄膜の個別化工程、及びシリコン基板（圧力室部材用）の切断工程を示す説明図
【図１３】本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの製造方法において、インク流路部材、及びノズル板の生成工程、インク流路部材とノズル板との接着工程、圧力室部材とインク流路部材との接着工程、及び完成したインクジェットヘッドを示す説明図
【図１４】本発明の実施の形態２において、インクジェットヘッドの製造に使用されるシリコン基板を示す平面図
【図１５】本発明の実施の形態３に係るインクジェット式記録装置の構成を示す構成図
【符号の説明】
【０１９３】
１１ 基板
１２ 密着層
１３ 第１の電極
１４ 圧電体薄膜
１４ａ 第１の圧電体薄膜
１４ｂ 第２の圧電体薄膜
１５ 圧電体薄膜素子
１６ 第２の電極
２７ インクジェット式記録装置
２８ インクジェットヘッド
２９ 記録媒体
３１ キャリッジ（相対移動手段）
３２ ローラ
１０１ 圧力室開口部
１０２ 圧力室
１０２ａ 区画壁
１０２ｂ 区画壁
１０３ 第１の電極（個別電極）
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
１１１ 振動板
１１２ 第２の電極（共通電極）
１１３ 中間層（縦壁）
１１４ 接着剤
１２０ 基板
１３０ シリコン基板
１２１ 密着層
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体薄膜を備える圧電体薄膜素子であって、
前記圧電体薄膜は膜厚方向に、
複数の結晶配向を有する多結晶体で構成された層と、
単一の結晶配向を有する多結晶体で構成された層を含む圧電体薄膜素子。
【請求項２】
請求項１記載の圧電体薄膜素子であって、
前記複数の結晶配向を有する多結晶体の結晶方向を、（００１）、（１０１）、（１１１）面のうちのいずれか２つ以上で構成し、
前記単一の結晶配向を有する多結晶体の結晶配向を、（００１）、（１０１）、（１１１）面のうちのいずれか１つで構成した圧電体薄膜素子。
【請求項３】
請求項１記載の圧電体薄膜素子であって、
前記圧電体薄膜は電極間に設けられ、
前記多結晶体を構成する結晶粒が、前記電極の一方の一端から略垂直方向に成長する柱状結晶とした圧電体薄膜素子。
【請求項４】
請求項３記載の圧電体薄膜素子であって、
前記結晶粒の粒径を０．０５〜０．５μｍとした圧電体薄膜素子。
【請求項５】
請求項１記載の圧電体薄膜素子であって、
前記単一の結晶配向を有する多結晶体で構成された層の結晶配向を、前記複数の結晶配向を有する多結晶体で構成された層が含む圧電体薄膜素子。
【請求項６】
請求項５記載の圧電体薄膜素子であって、
前記単一の結晶配向を有する多結晶体で構成された層の結晶配向を、（００１）配向とした圧電体薄膜素子。
【請求項７】
電極間に圧電体薄膜を設けた圧電体薄膜素子であって、
前記圧電体薄膜は膜厚方向に、
複数の結晶配向を有する多結晶体で構成された層と、
単一の結晶配向を有する多結晶体で構成された層と、を含み、
膜厚方向に存在する構成元素が同一である圧電体薄膜素子。
【請求項８】
請求項７記載の圧電体薄膜素子であって、
前記圧電体薄膜をＰｂ、Ｚｒ、Ｔｉを含むペロブスカイト構造の酸化物で構成した圧電体薄膜素子。
【請求項９】
請求項８記載の圧電体薄膜素子であって、
前記圧電体薄膜におけるＺｒの組成比を０．３＜Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜０．８とした圧電体薄膜素子。
【請求項１０】
請求項８記載の圧電体薄膜素子であって、
前記圧電体薄膜におけるＰｂの組成比を０．９＜Ｐｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜１．３とした圧電体薄膜素子。
【請求項１１】
請求項８記載の圧電体薄膜素子であって、
前記圧電体薄膜におけるＺｒとＴｉの組成比を圧電体薄膜全体で同一とし、Ｐｂの組成比を複数の結晶配向を有する多結晶体で構成された層と、単一の結晶配向を有する多結晶体で構成された層とで異なるようにした圧電体薄膜素子。
【請求項１２】
請求項１又は請求項７記載の圧電体薄膜素子であって、
前記圧電体薄膜をスパッタ法、真空蒸着法、レーザーアブレーション法、イオンプレーティング法、ＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の気相成長法で形成した圧電体薄膜素子。
【請求項１３】
請求項１〜請求項１２いずれか１項記載の圧電体薄膜素子と、
この圧電体薄膜素子の一方の面に設けられた振動板膜と、
この振動板膜の圧電体薄膜素子とは反対側の面に設けられた、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り前記振動板膜を膜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したインクジェットヘッド。
【請求項１４】
請求項１３項記載のインクジェットヘッドと、
この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、
この相対移動手段により前記インクジェットヘッドが前記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前記圧力室に連通するように設けたノズル孔から、前記圧力室に収容されたインクを前記記録媒体に吐出させて記録を行なうように構成したインクジェット式記録装置。
【請求項１５】
基板上に第１の電極を形成する工程と、
この第１の電極の上にスパッタ法を用いて圧電体薄膜を形成する工程と、
この圧電体薄膜の上に第２の電極を形成する工程と、を有し、
前記圧電体薄膜を形成する工程は、第１の圧電体薄膜を形成する工程と、第２の圧電体薄膜を形成する工程を含み、
前記第１の圧電体薄膜を形成する工程における前記基板の温度を、前記第２の圧電体薄膜を形成する工程における前記基板の温度より高くなるように、前記基板を加熱しながら成膜を行なう圧電体薄膜素子の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の圧電体薄膜素子の製造方法であって、
前記第１の圧電体薄膜を形成する工程によって、（００１）、（１０１）、（１１１）面のうちのいずれか２つ以上の配向を備える圧電体薄膜を形成し、
前記第２の圧電体薄膜を形成する工程によって、（００１）、（１０１）、（１１１）面のうちのいずれか１の配向を備える圧電体薄膜を形成する圧電体薄膜素子の製造方法。
【請求項１７】
請求項１５記載の圧電体薄膜素子の製造方法であって、
前記圧電体薄膜をＰｂ、Ｚｒ、Ｔｉで構成されるスパッタリングターゲットを用いて成膜し、
このスパッタリングターゲットの組成を、圧電体薄膜の組成と同一、あるいはＺｒ、Ｔｉの比率は同じで、かつＰｂの過剰量が０〜０．４モルの範囲とした圧電体薄膜素子の製造方法。
【請求項１８】
請求項１５記載の圧電体薄膜素子の製造方法であって、
前記基板を除去する工程を、更に有する圧電体薄膜素子の製造方法。
【請求項１９】
第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極の間に設けられた圧電体薄膜と、を備える圧電体薄膜素子であって、
前記圧電体薄膜は複数の層から構成され、
前記第１の電極側の圧電体薄膜の層を、複数の結晶配向を有する多結晶体で構成し、
前記第２の電極側の圧電体薄膜の層を、単一の結晶配向を有する多結晶体で構成した圧電体薄膜素子。
【請求項２０】
請求項１９記載の圧電体薄膜素子であって、
前記第１の電極を、個々の圧電体薄膜素子に独立して設けられた個別電極とし、
前記第２の電極を、複数の圧電体薄膜素子に共通の共通電極とした圧電体薄膜素子。
【請求項１】
圧電体薄膜を備える圧電体薄膜素子であって、
前記圧電体薄膜は膜厚方向に、
複数の結晶配向を有する多結晶体で構成された層と、
単一の結晶配向を有する多結晶体で構成された層を含む圧電体薄膜素子。
【請求項２】
請求項１記載の圧電体薄膜素子であって、
前記複数の結晶配向を有する多結晶体の結晶方向を、（００１）、（１０１）、（１１１）面のうちのいずれか２つ以上で構成し、
前記単一の結晶配向を有する多結晶体の結晶配向を、（００１）、（１０１）、（１１１）面のうちのいずれか１つで構成した圧電体薄膜素子。
【請求項３】
請求項１記載の圧電体薄膜素子であって、
前記圧電体薄膜は電極間に設けられ、
前記多結晶体を構成する結晶粒が、前記電極の一方の一端から略垂直方向に成長する柱状結晶とした圧電体薄膜素子。
【請求項４】
請求項３記載の圧電体薄膜素子であって、
前記結晶粒の粒径を０．０５〜０．５μｍとした圧電体薄膜素子。
【請求項５】
請求項１記載の圧電体薄膜素子であって、
前記単一の結晶配向を有する多結晶体で構成された層の結晶配向を、前記複数の結晶配向を有する多結晶体で構成された層が含む圧電体薄膜素子。
【請求項６】
請求項５記載の圧電体薄膜素子であって、
前記単一の結晶配向を有する多結晶体で構成された層の結晶配向を、（００１）配向とした圧電体薄膜素子。
【請求項７】
電極間に圧電体薄膜を設けた圧電体薄膜素子であって、
前記圧電体薄膜は膜厚方向に、
複数の結晶配向を有する多結晶体で構成された層と、
単一の結晶配向を有する多結晶体で構成された層と、を含み、
膜厚方向に存在する構成元素が同一である圧電体薄膜素子。
【請求項８】
請求項７記載の圧電体薄膜素子であって、
前記圧電体薄膜をＰｂ、Ｚｒ、Ｔｉを含むペロブスカイト構造の酸化物で構成した圧電体薄膜素子。
【請求項９】
請求項８記載の圧電体薄膜素子であって、
前記圧電体薄膜におけるＺｒの組成比を０．３＜Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜０．８とした圧電体薄膜素子。
【請求項１０】
請求項８記載の圧電体薄膜素子であって、
前記圧電体薄膜におけるＰｂの組成比を０．９＜Ｐｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜１．３とした圧電体薄膜素子。
【請求項１１】
請求項８記載の圧電体薄膜素子であって、
前記圧電体薄膜におけるＺｒとＴｉの組成比を圧電体薄膜全体で同一とし、Ｐｂの組成比を複数の結晶配向を有する多結晶体で構成された層と、単一の結晶配向を有する多結晶体で構成された層とで異なるようにした圧電体薄膜素子。
【請求項１２】
請求項１又は請求項７記載の圧電体薄膜素子であって、
前記圧電体薄膜をスパッタ法、真空蒸着法、レーザーアブレーション法、イオンプレーティング法、ＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の気相成長法で形成した圧電体薄膜素子。
【請求項１３】
請求項１〜請求項１２いずれか１項記載の圧電体薄膜素子と、
この圧電体薄膜素子の一方の面に設けられた振動板膜と、
この振動板膜の圧電体薄膜素子とは反対側の面に設けられた、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り前記振動板膜を膜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したインクジェットヘッド。
【請求項１４】
請求項１３項記載のインクジェットヘッドと、
この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、
この相対移動手段により前記インクジェットヘッドが前記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前記圧力室に連通するように設けたノズル孔から、前記圧力室に収容されたインクを前記記録媒体に吐出させて記録を行なうように構成したインクジェット式記録装置。
【請求項１５】
基板上に第１の電極を形成する工程と、
この第１の電極の上にスパッタ法を用いて圧電体薄膜を形成する工程と、
この圧電体薄膜の上に第２の電極を形成する工程と、を有し、
前記圧電体薄膜を形成する工程は、第１の圧電体薄膜を形成する工程と、第２の圧電体薄膜を形成する工程を含み、
前記第１の圧電体薄膜を形成する工程における前記基板の温度を、前記第２の圧電体薄膜を形成する工程における前記基板の温度より高くなるように、前記基板を加熱しながら成膜を行なう圧電体薄膜素子の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の圧電体薄膜素子の製造方法であって、
前記第１の圧電体薄膜を形成する工程によって、（００１）、（１０１）、（１１１）面のうちのいずれか２つ以上の配向を備える圧電体薄膜を形成し、
前記第２の圧電体薄膜を形成する工程によって、（００１）、（１０１）、（１１１）面のうちのいずれか１の配向を備える圧電体薄膜を形成する圧電体薄膜素子の製造方法。
【請求項１７】
請求項１５記載の圧電体薄膜素子の製造方法であって、
前記圧電体薄膜をＰｂ、Ｚｒ、Ｔｉで構成されるスパッタリングターゲットを用いて成膜し、
このスパッタリングターゲットの組成を、圧電体薄膜の組成と同一、あるいはＺｒ、Ｔｉの比率は同じで、かつＰｂの過剰量が０〜０．４モルの範囲とした圧電体薄膜素子の製造方法。
【請求項１８】
請求項１５記載の圧電体薄膜素子の製造方法であって、
前記基板を除去する工程を、更に有する圧電体薄膜素子の製造方法。
【請求項１９】
第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極の間に設けられた圧電体薄膜と、を備える圧電体薄膜素子であって、
前記圧電体薄膜は複数の層から構成され、
前記第１の電極側の圧電体薄膜の層を、複数の結晶配向を有する多結晶体で構成し、
前記第２の電極側の圧電体薄膜の層を、単一の結晶配向を有する多結晶体で構成した圧電体薄膜素子。
【請求項２０】
請求項１９記載の圧電体薄膜素子であって、
前記第１の電極を、個々の圧電体薄膜素子に独立して設けられた個別電極とし、
前記第２の電極を、複数の圧電体薄膜素子に共通の共通電極とした圧電体薄膜素子。
【図１】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−４９２２０（Ｐ２００９−４９２２０Ａ）
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１４３３６（Ｐ２００７−２１４３３６）
【出願日】平成１９年８月２１日（２００７．８．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２１日（２００７．８．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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