圧電素子とその製造方法、及び液体吐出装置
【課題】高価な装置を要することなく低コストに圧電体膜を容易にパターニングすることができ、圧電体膜のパターンの形状精度が良く、成膜時のコンタミネーションの問題がない新規なパターニング技術を提供する。
【解決手段】下部電極２０が形成された基板１０上に、パターニングされていないベタ圧電体膜３０Ｐを成膜する工程（Ａ）と、ベタ圧電体膜３０Ｐ上に、ベタ圧電体膜の不要部分３０Ｎに対応したパターンを有し、ベタ圧電体膜の不要部分３０Ｎを除去するための除去用電極４１を形成する工程（Ｂ）と、下部電極２０と除去用電極４１との間に電界を印加して、除去用電極４１及びベタ圧電体膜の不要部分３０Ｎにクラックを発生させる工程（Ｃ）と、除去用電極４１及びベタ圧電体膜の不要部分３０Ｎを除去する工程（Ｄ）とを順次実施する。
【解決手段】下部電極２０が形成された基板１０上に、パターニングされていないベタ圧電体膜３０Ｐを成膜する工程（Ａ）と、ベタ圧電体膜３０Ｐ上に、ベタ圧電体膜の不要部分３０Ｎに対応したパターンを有し、ベタ圧電体膜の不要部分３０Ｎを除去するための除去用電極４１を形成する工程（Ｂ）と、下部電極２０と除去用電極４１との間に電界を印加して、除去用電極４１及びベタ圧電体膜の不要部分３０Ｎにクラックを発生させる工程（Ｃ）と、除去用電極４１及びベタ圧電体膜の不要部分３０Ｎを除去する工程（Ｄ）とを順次実施する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定のパターンを有する圧電体膜を備えた圧電素子とその製造方法、及びこれを備えた液体吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電界印加強度の増減に伴って伸縮する圧電性を有する圧電体膜と、圧電体膜に対して所定方向に電界を印加する電極とを備えた圧電素子が、インクジェット式記録ヘッドに搭載されるアクチュエータ等として使用されている。圧電材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等のペロブスカイト構造を有する複合酸化物が知られている。圧電体膜は、連続膜ではなく、互いに機械的に分離された複数の凸部からなるパターンで形成することで伸縮がスムーズに起こり、より大きな変位量が得られるとされている。
【０００３】
圧電体膜は、所望の歪変位量を得るため、例えば１〜５μｍ程度の厚みで形成される。この厚みはｎｍオーダーの電極（例えば厚み２００ｎｍ）等に比して厚いものである。特許文献１等に記載されているように、従来、圧電体膜は一般にドライエッチングによりパターニングされている。
【０００４】
ドライエッチングは異方性エッチングとして知られる。しかしながら、ＰＺＴ等はエッチングされにくい材料であり、しかもｎｍオーダーの電極等に比して厚いため、圧電体膜のドライエッチングは電極等に比して難しい。そのため、圧電体膜をドライエッチングしても完全な異方性エッチングにはならず、形成される凸部の側面はテーパ状となる傾向にある。
【０００５】
インクジェット式記録ヘッドでは、より一層の高画質化のため、圧電体膜をなす複数の凸部の圧電特性の均一性がより高レベルで求められるようになってきている。しかしながら、側面形状がテーパ状となるドライエッチングでは、複数の凸部の側面の角度を高精度に合わせることが難しく、今後は、凸部の形状のばらつきによる圧電特性のばらつきが画質に与える影響が無視できなくなる可能性がある。凸部の側面形状の精度を考慮すれば、凸部の側面形状が安定的に略垂直形状となることが好ましい。
【０００６】
ＰＺＴ等の圧電体膜は、上記の如く、材料特性と厚みのためにドライエッチングが難しいことから、パターニングに時間を要するという問題も有している。また、ドライエッチングは、真空プロセスを要するため装置が高く、製造コストもかかる。
【０００７】
誘電体膜のパターニング方法としては、
基板に所定のパターンのマスクを密着させた状態で蒸着を行うことで、所定のパターンの誘電体膜を形成するマスク法（特許文献２等）、
及び、レジストパターンを形成した基板上に誘電体膜を成膜し、その後レジストパターンを除去することで、レジストパターン上に位置する誘電体膜部分をレジストパターンと共に除去して、誘電体膜をパターニングするリフトオフ法（特許文献３，４等）が知られている。
【特許文献１】特表2003-532289号公報
【特許文献２】特開平9-125228号公報
【特許文献３】特開2000-164575号公報
【特許文献４】特開2005-3737号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
マスク法では、マスク遮蔽部分の周辺において蒸着粒子のエネルギーが変化しやすく、パターンエッジ部分の膜質が変化してしまう恐れがある。特に多元素系酸化物の場合はその傾向が顕著である。
【０００９】
リフトオフ法ではレジストパターンを形成した基板に成膜するため、レジストの耐熱温度以上での成膜には適用できない。そのため、５００〜６００℃程度の成膜温度が必要なＰＺＴ等の成膜には適用できない。
【００１０】
レジストパターンの代わりに、より耐熱温度の高い犠牲層を用いてリフトオフを行うことが考えられる。しかしながら、リフトオフ法をμｍオーダーと厚い圧電体膜のパターニングにそのまま適用しても、圧電体膜の厚みが厚く、犠牲層の除去及びその上に位置する圧電体膜の不要部分の除去が難しい。また、互いに繋がった圧電体膜の不要部分と必要部分とを引き剥がして不要部分を除去するため、凸部の側面の平滑性が不良となりやすく、パターン欠損が生じることもあり、形状精度の良好なパターンを得ることは難しい。
【００１１】
選択成長によるパターニングは上記の欠点を克服しているが、成膜チャンバ内において良好膜と脆弱膜とが同時に成長するため、脆弱膜によるコンタミネーションが生じる恐れがある。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高価な装置を要することなく低コストに圧電体膜を容易にパターニングすることができ、圧電体膜のパターンの形状精度が良く、成膜時のコンタミネーションの問題がない新規な圧電体膜のパターニング技術を提供することを目的とするものである。
本発明は、上記パターニング技術を用いた圧電素子の製造方法、及び該製造方法により製造された圧電素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の圧電素子の製造方法は、基板上に下部電極と単数又は複数の凸部からなる所定のパターンを有する圧電体膜と上部電極とが順次形成され、前記下部電極と前記上部電極との間に電界が印加されて駆動される圧電素子の製造方法において、
前記下部電極が形成された前記基板上に、パターニングされていないベタ圧電体膜を成膜する工程（Ａ）と、
前記ベタ圧電体膜上に、前記ベタ圧電体膜の不要部分に対応したパターンを有し、前記ベタ圧電体膜の不要部分を除去するための除去用電極を形成する工程（Ｂ）と、
前記下部電極と前記除去用電極との間に電界を印加して、前記除去用電極及び前記ベタ圧電体膜の不要部分にクラックを発生させる工程（Ｃ）と、
前記除去用電極及び前記ベタ圧電体膜の不要部分を除去する工程（Ｄ）とを有することを特徴とするものである。
【００１４】
工程（Ｂ）において、前記除去用電極と同時に、前記所定のパターンを有する圧電体膜に対応したパターンを有し、前記除去用電極とは非導通の前記上部電極を形成することが好ましい。
工程（Ｄ）後に、前記所定のパターンを有する圧電体膜に対応したパターンを有する前記上部電極を形成する工程（Ｅ）をさらに有する構成としてもよい。
【００１５】
工程（Ａ）において、前記ベタ圧電体膜として、前記基板の基板面に対して非平行方向に延びる多数の柱状体からなる柱状構造膜を成膜することが好ましい。
工程（Ａ）において、前記ベタ圧電体膜として、Thornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜を成膜することが好ましい。
柱状構造膜からなる圧電体膜は、結晶構造を有していてもアモルファス構造を有していても構わないが、結晶構造を有することが好ましい。
【００１６】
工程（Ａ）において、表面粗さＲａ≧２００Åの前記ベタ圧電体膜を成膜することが好ましい。
本明細書において、「表面粗さＲａ」はＡＦＭによりタッピングモードにて２μｍ×２μｍの範囲をスキャンして測定するものとする。
工程（Ａ）において、気相法により前記ベタ圧電体膜を成膜することが好ましい。
【００１７】
本発明の第１の圧電素子は、基板上に下部電極と単数又は複数の凸部からなる所定のパターンを有する圧電体膜と上部電極とが順次形成され、前記下部電極と前記上部電極との間に電界が印加されて駆動される圧電素子において、
前記下部電極が形成された前記基板上に、パターニングされていないベタ圧電体膜を成膜する工程（Ａ）と、
前記ベタ圧電体膜上に、前記ベタ圧電体膜の不要部分に対応したパターンを有し、前記ベタ圧電体膜の不要部分を除去するための除去用電極を形成する工程（Ｂ）と、
前記下部電極と前記除去用電極との間に電界を印加して、前記除去用電極及び前記ベタ圧電体膜の不要部分にクラックを発生させる工程（Ｃ）と、
前記除去用電極及び前記ベタ圧電体膜の不要部分を除去する工程（Ｄ）とを有する製造方法により製造されたものであることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の第１の圧電素子において、前記圧電体膜は、前記基板の基板面に対して非平行方向に延びる多数の柱状体からなる柱状構造膜であることが好ましい。
本発明の第１の圧電素子において、前記圧電体膜は、Thornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜であることが好ましい。
本発明の第１の圧電素子において、前記圧電体膜は、表面粗さＲａ≧２００Åであることが好ましい。
【００１９】
本発明の第２の圧電素子は、基板上に下部電極と単数又は複数の凸部からなる所定のパターンを有する圧電体膜と上部電極とが順次形成され、前記下部電極と前記上部電極との間に電界が印加されて駆動される圧電素子において、
前記圧電体膜は、Thornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜からなることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の第１，第２の圧電素子において、前記圧電体膜は、下記一般式（Ｐ）で表される１種又は２種以上のペロブスカイト型酸化物を主成分とすることが好ましい。
一般式ＡＢＯ３・・・（Ｐ）
（Ａ：Ａサイトの元素であり、Ｐｂ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｂｉ，Ｌｉ，Ｎａ，Ｃａ，Ｃｄ，Ｍｇ，Ｋ，及びランタニド元素からなる群より選ばれた少なくとも１種の元素を含む。
Ｂ：Ｂサイトの元素であり、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｓｃ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｈｆ，及びＡｌからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素を含む。
Ｏ：酸素。
Ａサイト元素とＢサイト元素と酸素元素のモル比は１：１：３が標準であるが、これらのモル比はペロブスカイト構造を取り得る範囲内で基準モル比からずれてもよい。）
本明細書において、「主成分」は８０モル％以上の成分と定義する。
【００２１】
本発明の液体吐出装置は、上記の本発明の第１又は第２の圧電素子と、該圧電素子に隣接して設けられた液体吐出部材とを備え、該液体吐出部材は、液体が貯留される液体貯留室と、前記圧電体膜に対する前記電界の印加に応じて該液体貯留室から外部に前記液体が吐出される液体吐出口とを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、高価な装置を要することなく低コストに圧電体膜を容易にパターニングすることができ、圧電体膜のパターンの形状精度が良く、成膜時のコンタミネーションの問題がない新規な圧電体膜のパターニング技術を提供することができる。
本発明によれば、上記パターニング技術を用いた圧電素子の製造方法、及び該製造方法により製造された圧電素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
「圧電素子、インクジェット式記録ヘッド」
図面を参照して、本発明に係る一実施形態の圧電素子、及びこれを備えたインクジェット式記録ヘッド（液体吐出装置）の構造について説明する。図１はインクジェット式記録ヘッドの要部断面図（圧電素子の厚み方向の断面図）である。視認しやすくするため、構成要素の縮尺は実際のものとは適宜異ならせてある。
【００２４】
本実施形態の圧電素子１は、基板１０上に、下部電極２０と圧電体膜３０と上部電極４０とが順次積層された素子であり、本発明の圧電素子の製造方法により製造されたものである。圧電素子１は、圧電体膜３０に対して下部電極２０と上部電極４０とにより厚み方向に電界が印加されて駆動される。
【００２５】
本実施形態では、互いに機械的に分離された複数の凸部３１からなる圧電体膜３０が形成されている。より詳しくは、下部電極２０は基板１０の略全面に形成されており、この上にライン状の凸部３１がストライプ状に配列したパターンの圧電体膜３０が形成され、各凸部３１の上に上部電極４０が形成されている。圧電体膜３０をなす凸部３１の形状や個数、ピッチなど、圧電体膜３０のパターンは図示するものに限定されず、適宜設計される。例えば、圧電体膜３０は単数の凸部３１からなるものでもよい。
【００２６】
基板１０は特に制限なく、シリコン，ガラス，ステンレス（ＳＵＳ），イットリウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ），アルミナ，サファイヤ，ＳｉＣ，及びＳｒＴｉＯ３等の基板が挙げられる。基材１０としては、シリコン基板上にＳｉＯ２膜とＳｉ活性層とが順次積層されたＳＯＩ基板等の積層基板を用いてもよい。
【００２７】
下部電極２０の組成は特に制限なく、Ａｕ，Ｐｔ，Ｉｒ，ＩｒＯ２，ＲｕＯ２，ＬａＮｉＯ３，及びＳｒＲｕＯ３等の金属又は金属酸化物、及びこれらの組合せが挙げられる。上部電極４０の組成は特に制限なく、下部電極２０で例示した材料，Ａｌ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｃｕ等の一般的に半導体プロセスで用いられている電極材料、及びこれらの組合せが挙げられる。下部電極２０と上部電極４０の厚みは特に制限なく、５０〜５００ｎｍであることが好ましい。
【００２８】
圧電体膜３０の組成は特に制限なく、下記一般式（Ｐ）で表される１種又は２種以上のペロブスカイト型酸化物を主成分とすることが好ましい。
一般式ＡＢＯ３・・・（Ｐ）
（Ａ：Ａサイトの元素であり、Ｐｂ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｂｉ，Ｌｉ，Ｎａ，Ｃａ，Ｃｄ，Ｍｇ，Ｋ，及びランタニド元素からなる群より選ばれた少なくとも１種の元素を含む。
Ｂ：Ｂサイトの元素であり、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｓｃ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｈｆ，及びＡｌからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素を含む。
Ｏ：酸素。
Ａサイト元素とＢサイト元素と酸素元素のモル比は１：１：３が標準であるが、これらのモル比はペロブスカイト構造を取り得る範囲内で基準モル比からずれてもよい。）
【００２９】
上記一般式（Ｐ）で表されるペロブスカイト型酸化物としては、
チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ジルコニウム酸鉛、チタン酸鉛ランタン、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛、ニッケルニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛、亜鉛ニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛等の鉛含有化合物、及びこれらの混晶系；
チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウムバリウム、チタン酸ビスマスナトリウム、チタン酸ビスマスカリウム、ニオブ酸ナトリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム等の非鉛含有化合物、及びこれらの混晶系が挙げられる。
【００３０】
電気特性がより良好となることから、上記一般式（Ｐ）で表されるペロブスカイト型酸化物は、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｂｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ，及びＬｎ（＝ランタニド元素（Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，及びＬｕ））等の金属イオンを、１種又は２種以上含むものであることが好ましい。
【００３１】
圧電体膜３０の膜厚は特に制限なく、通常１μｍ以上であり、例えば１〜５μｍである。この厚みは、ｎｍオーダーの電極２０、４０（好ましくは厚み５０〜５００ｎｍ）に比して大きいものである。
【００３２】
本実施形態において、圧電体膜３０のパターニングが容易でパターン形状精度が良好なことから、圧電体膜３０は基板１０の基板面に対して非平行方向に延びる多数の柱状体からなる柱状構造膜からなることが好ましい（図６（ａ）の断面ＳＥＭ写真を参照）。柱状構造膜からなる圧電体膜３０においては、凸部３１の側面３１Ｓに露出した多数の柱状体は柱状体の界面できれいに切れた構造となる。圧電体膜３０は、柱状構造膜からなる圧電体膜３０を形成しやすいことから、結晶性を有することが好ましい。圧電体膜３０は、柱状構造膜からなる圧電体膜３０を形成することができれば、アモルファス構造でも構わない。
【００３３】
圧電体膜３０をなす多数の柱状体の平均柱径は特に制限なく、３０ｎｍ〜１μｍが好ましい。柱状体の平均柱径が過小では、圧電体として充分な結晶成長が起こらない、所望の圧電性能が得られないなどの恐れがある。柱状体の平均柱径が過大では、パターニング後の形状精度が低下するなどの恐れがある。
本明細書において、「柱状体の平均柱径」は断面ＳＥＭ像を観察し、ランダムに選んだ計１０個の柱状体の柱径の平均値により求めるものとする。
【００３４】
柱状構造膜に関しては、成膜時の基板温度及び成膜圧力と生成される柱状体の形状や柱径との関係、及び柱状体の分類について、研究がなされている。かかる研究は、蒸着膜ではMovchan and Demchishin,Phys.Met.Mettallogr.,28,83（1969）に詳細に記載されており、スパッタ膜ではThonton,J.Vac.Sci.Technol.,11,666（1974）に詳細に記載されている。
【００３５】
Thornton zone modelのzone Tの柱状構造膜は、グレイン成長が抑制された繊維状の緻密な膜である（図９（ｂ）の表面ＳＥＭ写真を参照）。Thornton zone modelのzone Iの柱状構造膜は、グレイン成長が促進され、グレイン間の間隙が多い膜である（図６（ｂ）の表面ＳＥＭ写真を参照）。
従来は、グレイン成長が抑制された緻密な膜が良いとされており、zone Iの柱状構造膜を積極的に用いることはなされていない。従来の常識とは異なり、本実施形態において、圧電体膜３０はThornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜であることが好ましい。
【００３６】
圧電体膜３０の表面粗さＲａは特に制限されない。グレイン成長は表面粗さＲａの悪化を招く。すなわち、グレイン成長が促進されたThornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜は、zone Tの柱状構造膜に比較して、表面粗さＲａが大きいものとなる。従来、圧電体膜は緻密で表面平滑性が高いことが好ましいとされている。従来の常識とは異なり、本実施形態において、圧電体膜３０の表面粗さＲａ≧２００Åであることが好ましい（表１を参照）。
【００３７】
圧電体膜３０の凸部３１の側面３１Ｓは、基板１０の基板面に対して略垂直方向若しくはそれに近いことが好ましい。具体的には、基板１０の基板面に対する圧電体膜３０の凸部３１の側面３１Ｓの角度θは特に制限なく、凸部３１の側面３１Ｓのパターン形状精度を考慮すれば、９０±３０°の範囲内にあることが好ましく、９０±１０°の範囲内にあることが特に好ましい。本発明の製造方法では、凸部３１の側面３１Ｓの角度θを安定的に上記範囲内とすることができる。
【００３８】
圧電アクチュエータ２は、圧電素子１の基板１０の裏面に、圧電体膜３０の伸縮により振動する振動板５０が取り付けられたものである。圧電アクチュエータ２には、圧電素子１の駆動を制御する駆動回路等の制御手段（図示略）も備えられている。
【００３９】
インクジェット式記録ヘッド（液体吐出装置）３は、概略、圧電アクチュエータ２の裏面に、インクが貯留されるインク室（液体貯留室）６１及びインク室６１から外部にインクが吐出されるインク吐出口（液体吐出口）６２を有するインクノズル（液体貯留吐出部材）６０が取り付けられたものである。インクジェット式記録ヘッド３では、圧電素子１に印加する電界強度を増減させて圧電素子１を伸縮させ、これによってインク室６１からのインクの吐出や吐出量の制御が行われる。
【００４０】
基板１０とは独立した部材の振動板５０及びインクノズル６０を取り付ける代わりに、基板１０の一部を振動板５０及びインクノズル６０に加工してもよい。例えば、基板１０がＳＯＩ基板等の積層基板からなる場合には、基板１０を裏面側からエッチングしてインク室６１を形成し、基板自体の加工により振動板５０とインクノズル６０とを形成することができる。
本実施形態の圧電素子１及びインクジェット式記録ヘッド３は、以上のように構成されている。
【００４１】
「製造方法」
図２を参照して、圧電素子１及びインクジェット式記録ヘッド３の製造方法について説明する。図２は工程図であり、図１に対応した断面図である。
【００４２】
（工程（Ａ））
はじめに、図２（ａ）に示す如く、公知の気相法等により基板１０上の略全面に下部電極２０を成膜し、この基板上にパターニングされていないベタ圧電体膜３０Ｐを成膜する。ベタ圧電体膜３０Ｐの成膜方法は特に制限なく、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、ＰＬＤ（パルスレーザデポジッション）法、及び放電プラズマ焼結法等の気相法；ゾルゲル法及び有機金属分解法等の液相法；及びエアロゾルデポジション法等が挙げられる。圧電体膜３０の厚みは、通常１μｍ以上、例えば１〜５μｍである。
【００４３】
ベタ圧電体膜３０Ｐとして、基板１０の基板面に対して非平行方向に延びる多数の柱状体からなる柱状構造膜を成膜することが好ましい。本実施形態では、Thornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜からなり、表面粗さＲａ≧２００Åであるベタ圧電体膜３０Ｐを成膜することが特に好ましい。
【００４４】
ベタ圧電体膜３０Ｐをなす多数の柱状体の平均柱径は特に制限なく、３０ｎｍ〜１μｍが好ましい。柱状体の平均柱径が過小では、圧電体として充分な結晶成長が起こらない、所望の圧電性能が得られないなどの恐れがある。柱状体の平均柱径が過大では、パターニング後の形状精度が低下するなどの恐れがある。
【００４５】
柱状体の成長方向は特に制限なく、基板１０の基板面に対して略垂直方向若しくはそれに近いことが好ましい。具体的には、基板１０の基板面に対する柱状体の成長方向は９０±３０°の範囲内にあることが好ましく、９０±１０°の範囲内にあることが特に好ましい。
結晶配向性を有するベタ圧電体膜３０Ｐを成膜することが好ましい。例えば、（１００）方向に結晶配向性を有するベタ圧電体膜３０Ｐを成膜することができる。
【００４６】
柱状構造膜を成膜しやすいことから、ベタ圧電体膜３０Ｐの成膜方法としては、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、ＰＬＤ（パルスレーザデポジッション）法、及び放電プラズマ焼結法等の気相法が好ましい。
組成に応じて、基板温度、成膜圧力、及びプラズマ条件等の成膜条件を調整することで、所望の平均柱径の柱状体を所望の方向に成長させることができる。成膜温度は、多数の柱状体からなるベタ圧電体膜３０Ｐを安定的に成膜できる温度に設定され、例えば、ＰＺＴ、及びＰＺＴのＡサイト及び／又はＢサイトの一部を他の元素で置換したＰＺＴ系では５００〜６００℃が好ましい。
【００４７】
（工程（Ｂ））
次いで、図２（ｂ）に示す如く、ベタ圧電体膜３０Ｐ上に、所定のパターンを有する圧電体膜３０に対応したパターンの上部電極４０と、ベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎに対応したパターンを有し、ベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎを除去するための除去用電極４１とを形成する。
【００４８】
この工程においては、上部電極４０と除去用電極４１との間に間隙を設けて、上部電極４０と除去用電極４１とを非導通とする必要がある。除去用電極４１と同時に上部電極４０を形成するこの方法では、図３に示す後記方法よりも工程数を少なくすることができ、好ましい。
【００４９】
上部電極４０と除去用電極４１との成膜方法は特に制限なく、公知の気相法が好ましい。除去用電極４１の組成は特に制限なく、上部電極４０と同様の組成が挙げられる。除去用電極４１は上部電極４０と同一組成でもよいし、異なる組成でもよい。上部電極４０と除去用電極４１とを同一組成とすることで、これらを同時に形成することができ、好ましい。
【００５０】
（工程（Ｃ））
次いで、図２（ｃ）に示す如く、下部電極２０と上部電極４０との間に電界を印加せず、下部電極２０と除去用電極４１との間に選択的に電界を印加して、除去用電極４１及びベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎにクラックを発生させる（図７（ｂ）を参照）。例えば、除去用電極４１にのみプローブ４２を接触させることで、下部電極２０と除去用電極４１との間に選択的に電界を印加することができる。
下部電極２０と除去用電極４１との間の電界印加によってベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎが伸縮して、ベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎ及びその上に位置する除去用電極４１にストレスがかかり、クラックが発生すると考えられる。
【００５１】
本発明者は、Thornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜からなり、表面粗さＲａ≧２００Åのベタ圧電体膜３０Ｐにおいて、クラックが発生しやすいことを見出している。Thornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜は、グレイン成長が促進されたグレイン間の間隙が多い膜構造であるので（図６（ｂ）の表面ＳＥＭ写真を参照）、電界印加によって脆弱な間隙部分を基点として下部電極２０の表面まで到達するクラックが入りやすいと考えられる。Thornton zone modelにおけるzone Tの柱状構造膜は、グレイン間の間隙がなくグレイン間の密着性が良好な緻密な膜構造であるので（図９（ｂ）の表面ＳＥＭ写真を参照）、電界を印加してもクラックが入りにくいと考えられる。
【００５２】
下部電極２０と除去用電極４１との間に印加する電圧は、除去用電極４１及びベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎにクラックを発生させることができるレベルであれば特に制限されない。例えば３〜４μｍ厚の圧電体膜に対して、駆動電圧は通常２０〜３０Ｖ程度である。本発明者は、Thornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜からなり、表面粗さＲａ≧２００Åのベタ圧電体膜３０Ｐでは、例えば３〜４μｍ厚のベタ圧電体膜に対して４０〜６０Ｖ程度の電圧を印加することにより、除去用電極４１及びベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎにクラックが発生することを確認している（後記実施例１〜３を参照）。
【００５３】
（工程（Ｄ））
次いで、図２（ｄ）に示す如く、除去用電極４１及びベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎを除去する。除去用電極４１及びベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎにはクラックが形成されているので、除去用電極４１及びベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎを選択的に容易に除去することができる。この工程後に、複数の凸部３１からなる所定のパターンの圧電体膜３０が形成される。
【００５４】
除去方法としては例えば、ウエットエッチングが挙げられる。除去用電極４１及びベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎのクラック内にエッチング液が容易に浸み込むので、ウエットエッチングにより除去用電極４１及びベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎを選択的に容易に除去することができる。その他の除去方法としては例えば、超音波洗浄、及び粘着テープを用いた剥離等が挙げられる。ベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎの除去は、ベタ圧電体膜３０Ｐの厚みによらず、短時間に実施できる。
【００５５】
本実施形態では、柱状構造膜からなるベタ圧電体膜３０Ｐを形成することが好ましいことを述べた。隣接する柱状体同士は互いに機械的に分離されやすいので、柱状構造膜からなるベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎが除去される際には、柱状体の界面で良好に分離することができる。したがって、圧電体膜３０の凸部の側面３１Ｓに露出した多数の柱状体は該柱状体の界面できれいに切れたものとなり、凸部の側面３１Ｓは平滑性が良好なものとなる。
【００５６】
ベタ圧電体膜３０をなす柱状体の成長方向は、基板１０の基板面に対して略垂直方向若しくはそれに近いことが好ましいことを述べた。具体的には、基板１０の基板面に対する柱状体の成長方向は９０±３０°の範囲内にあることが好ましく、９０±１０°の範囲内にあることが特に好ましいことを述べた。
【００５７】
柱状体の成長方向がかかる範囲にあれば、圧電体膜３０の凸部３１の側面３１Ｓを、基板１０の基板面に対して略垂直方向若しくはそれに近くすることができる。具体的には、圧電体膜３０の凸部３１の側面３１Ｓの角度θを安定的に、基板１０の基板面に対して９０±３０°の範囲内、好ましくは９０±１０°の範囲内にすることができる。
【００５８】
以上のようにして、圧電素子１が製造される。圧電素子１に振動板５０及びインク貯留吐出部材６０を取り付けることにより（図示略）、インクジェット式記録ヘッド３が製造される。
【００５９】
図３（ａ）〜（ｅ）に示すように、工程（Ｂ）において上部電極４０を形成せずに除去用電極４１のみを形成し（図３（ｂ））、工程（Ｃ）及び工程（Ｄ）を実施した後（図３（ｃ）及び図３（ｄ））、上部電極４０を形成する工程（Ｅ）（図３（ｅ））を実施してもよい。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態によれば、ドライエッチングのように高価な装置を要することなく低コストに圧電体膜３０を容易にパターニングすることができる。本実施形態によれば、圧電体膜３０のパターンの形状精度が良く、選択成長のように成膜時のコンタミネーションの問題なく、圧電体膜３０をパターニングすることができる。
【００６１】
「インクジェット式記録装置」
図４及び図５を参照して、上記実施形態のインクジェット式記録ヘッド３を備えたインクジェット式記録装置の構成例について説明する。図４は装置全体図であり、図５は部分上面図である。
【００６２】
図示するインクジェット式記録装置１００は、インクの色ごとに設けられた複数のインクジェット式記録ヘッド（以下、単に「ヘッド」という）３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙを有する印字部１０２と、各ヘッド３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１１４と、記録紙１１６を供給する給紙部１１８と、記録紙１１６のカールを除去するデカール処理部１２０と、印字部１０２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１１６の平面性を保持しながら記録紙１１６を搬送する吸着ベルト搬送部１２２と、印字部１０２による印字結果を読み取る印字検出部１２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部１２６とから概略構成されている。
印字部１０２をなすヘッド３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙが、各々上記実施形態のインクジェット式記録ヘッド３である。
【００６３】
デカール処理部１２０では、巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム１３０により記録紙１１６に熱が与えられて、デカール処理が実施される。
ロール紙を使用する装置では、図４のように、デカール処理部１２０の後段に裁断用のカッター１２８が設けられ、このカッターによってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター１２８は、記録紙１１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃１２８Ａと、該固定刃１２８Ａに沿って移動する丸刃１２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃１２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃１２８Ｂが配置される。カット紙を使用する装置では、カッター１２８は不要である。
【００６４】
デカール処理され、カットされた記録紙１１６は、吸着ベルト搬送部１２２へと送られる。吸着ベルト搬送部１２２は、ローラ１３１、１３２間に無端状のベルト１３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１０２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する部分が水平面（フラット面）となるよう構成されている。
【００６５】
ベルト１３３は、記録紙１１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（図示略）が形成されている。ローラ１３１、１３２間に掛け渡されたベルト１３３の内側において印字部１０２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ１３４が設けられており、この吸着チャンバ１３４をファン１３５で吸引して負圧にすることによってベルト１３３上の記録紙１１６が吸着保持される。
【００６６】
ベルト１３３が巻かれているローラ１３１、１３２の少なくとも一方にモータ（図示略）の動力が伝達されることにより、ベルト１３３は図４上の時計回り方向に駆動され、ベルト１３３上に保持された記録紙１１６は図４の左から右へと搬送される。
縁無しプリント等を印字するとベルト１３３上にもインクが付着するので、ベルト１３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部１３６が設けられている。
【００６７】
吸着ベルト搬送部１２２により形成される用紙搬送路上において印字部１０２の上流側に、加熱ファン１４０が設けられている。加熱ファン１４０は、印字前の記録紙１１６に加熱空気を吹き付け、記録紙１１６を加熱する。印字直前に記録紙１１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後に乾きやすくなる。
【００６８】
印字部１０２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙送り方向と直交方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている（図５を参照）。各印字ヘッド３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙは、インクジェット式記録装置１００が対象とする最大サイズの記録紙１１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。
【００６９】
記録紙１１６の送り方向に沿って上流側から、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応したヘッド３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙが配置されている。記録紙１１６を搬送しつつ各ヘッド３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより、記録紙１１６上にカラー画像が記録される。
【００７０】
印字検出部１２４は、印字部１０２の打滴結果を撮像するラインセンサ等からなり、ラインセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まり等の吐出不良を検出する。
印字検出部１２４の後段には、印字された画像面を乾燥させる加熱ファン等からなる後乾燥部１４２が設けられている。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。
【００７１】
後乾燥部１４２の後段には、画像表面の光沢度を制御するために、加熱・加圧部１４４が設けられている。加熱・加圧部１４４では、画像面を加熱しながら、所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ１４５で画像面を加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【００７２】
こうして得られたプリント物は、排紙部１２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット式記録装置１００では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部１２６Ａ、１２６Ｂへと送るために排紙経路を切り替える選別手段（図示略）が設けられている。
【００７３】
大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列にプリントする場合には、カッター１４８を設けて、テスト印字の部分を切り離す構成とすればよい。
インクジェット記記録装置１００は、以上のように構成されている。
【００７４】
（設計変更）
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能である。
【実施例】
【００７５】
本発明に係る実施例及び比較例について説明する。
【００７６】
（実施例１）
Ｓｉ基板上にスパッタ法により、基板温度３５０℃の条件で１０ｎｍ厚のＴｉ膜と１５０ｎｍ厚のＩｒ下部電極とを順次成膜した。得られた基板上に、スパッタ法により２μｍ厚のベタＰＺＴ膜（ベタ圧電体膜）を成膜した。成膜条件は以下の通りとした。
スパッタ装置：Ｒｆスパッタリング装置、
ターゲット組成：Ｐｂ１．３（Ｚｒ０．５２Ｔｉ０．４８）Ｏ３、
基板温度：５５０℃、
成膜圧力：１．０Ｐａ、
成膜パワー密度：４．３Ｗ／ｃｍ２、
成膜ガス：Ａｒ／Ｏ２＝１００／１（モル比）。
【００７７】
得られたベタＰＺＴ膜のＸＲＦ分析を実施したところ、組成はＰｂ１．１（Ｚｒ０．５２Ｔｉ０．４８）Ｏ３であった。
得られたベタＰＺＴ膜のＸＲＤ分析を実施したところ、ペロブスカイト構造を有する（１００）配向膜であった。ＸＲＤパターンを図１０に示す。
【００７８】
得られたベタＰＺＴ膜の断面ＳＥＭ写真及び表面ＳＥＭ写真を図６（ａ）及び図６（ｂ）に各々示す。図６（ａ）に示すように、得られたベタＰＺＴ膜は、基板面に対して略垂直方向に延びる多数の柱状体からなる柱状構造膜であり、その平均柱径は０．３μｍであった。図６（ｂ）に示すように、得られたベタＰＺＴ膜は多数のグレインからなり、グレイン間に間隙が見られた。個々のグレインは多数の柱状体からなっており、グレイン自身も基板面に対して略垂直方向に延びた構造体であった。得られたベタＰＺＴ膜は、Thornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜であった。ＡＦＭによりベタＰＺＴ膜の表面粗さＲａを求めたところ、２００Åであった。
【００７９】
上記ベタＰＺＴ膜上に、クラリアント社製のレジスト「ＡＺ９２４５」を用いて、後記除去用電極の反転パターンのレジストパターンを１０μｍ厚で形成した。このレジストパターン上にＰｔ／Ｔｉ膜（Ｐｔ：１５０ｎｍ厚／Ｔｉ：５０ｎｍ厚）を蒸着した。その後、この基板をアセトンに浸して、リフトオフ法によりレジストパターン及びＰｔ／Ｔｉ膜のレジストパターン上に位置する部分を除去した。以上のようにして、複数の２００μｍφのドットと複数の１００μｍφのドットからなるドットパターンのＰｔ／Ｔｉ除去用電極を形成した。
【００８０】
次いで、各除去用電極にプローブを接触させて、下部電極とすべての除去用電極との間に各々６０Ｖの電圧を印加した。光学顕微鏡により表面観察を行ったところ、すべての除去用電極にクラックが見られた。除去用電極上に粘着テープを付着させて剥離したところ、除去用電極とベタＰＺＴ膜の除去用電極の下に位置する部分のみが選択的に剥離され、除去用電極の反転パターンのＰＺＴ圧電体膜が得られた。
下部電極と除去用電極との間に電界を印加する前、下部電極と除去用電極との間に電界を印加した後、及びテープ剥離を実施した後の光学顕微鏡写真を各々図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す。
【００８１】
パターニング後のＰＺＴ膜の斜視ＳＥＭ像を観察したところ、凸部の側面は基板面に対して略垂直方向であり、パターンの形状精度が良好であった。また、凸部の側面に露出した多数の柱状体は柱状体の界面できれいに切れており、凸部の側面は平滑性が良好であった。斜視ＳＥＭ写真を図８に示す。
最後に、ＰＺＴ膜上にＰｔ／Ｔｉ上部電極（Ｐｔ：１５０ｎｍ厚／Ｔｉ：５０ｎｍ厚）を蒸着して、本発明の圧電素子を得た。
【００８２】
（実施例２，３）
ベタＰＺＴ膜を成膜する際の基板温度及び成膜圧力を表１に示す条件とした以外は実施例１と同様にして、本発明の圧電素子を得た。
実施例１と同様にＸＲＤ分析を実施したところ、得られたベタＰＺＴ膜はいずれもペロブスカイト構造を有する（１００）配向膜であった。ＸＲＤパターンを図１０に示す。
実施例１と同様にＳＥＭ観察を実施したところ、得られたベタＰＺＴ膜は、Thornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜であり、得られたベタＰＺＴ膜は多数のグレインからなり、グレイン間に間隙が見られた。ベタＰＺＴ膜の表面粗さＲａを表１に示す。
【００８３】
いずれの例においても、実施例１と同様にＰＺＴ膜のパターニングを実施できた。パターニング後のＰＺＴ膜の断面ＳＥＭ像を観察したところ、いずれの例においても実施例１と同様に、凸部の側面は基板面に対して略垂直方向であり、パターンの形状精度が良好であった。また、凸部の側面に露出した多数の柱状体は柱状体の界面できれいに切れており、凸部の側面は平滑性が良好であった。
【００８４】
（比較例１，２）
ベタＰＺＴ膜を成膜する際の基板温度及び成膜圧力を表１に示す条件とした以外は実施例１と同様にして、３．３μｍ厚のベタＰＺＴ膜の成膜を実施した。
実施例１と同様にＸＲＤ分析を実施したところ、得られたベタＰＺＴ膜はいずれもペロブスカイト構造を有する（１００）配向膜であった。ＸＲＤパターンを図１０に示す。
得られたベタＰＺＴ膜の断面ＳＥＭ写真及び表面ＳＥＭ写真を図９（ａ）及び図９（ｂ）に各々示す。得られたベタＰＺＴ膜は、基板面に対して略垂直方向に延びる多数の柱状体からなる柱状構造膜であり、その平均柱径は０．３μｍであった。
【００８５】
得られたベタＰＺＴ膜はグレイン成長が抑制されており、多数のグレインが見られたが、グレイン間に間隙がなくグレイン間の密着性が良い緻密な膜構造であった。得られたベタＰＺＴ膜は、Thornton zone modelでのzone Tの柱状構造膜であった。ベタＰＺＴ膜の表面粗さＲａを表１に示す。比較例１，２ではグレイン成長が抑えられているので、実施例１〜３に比較して表面粗さＲａが小さくなっている。
【００８６】
実施例１と同様に除去用電極を形成し、下部電極と除去用電極との間に８０Ｖの電圧を印加したところ、除去用電極の外周近傍にのみクラックが見られた。実施例１と同様にテープ剥離を実施したところ、除去用電極とベタＰＺＴ膜の除去用電極の下に位置する部分を全く剥離することはできず、ＰＺＴ膜のパターニングができなかった。
【００８７】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明の圧電体素子及びその製造方法は、インクジェット式記録ヘッド，磁気記録再生ヘッド，ＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical Systems）デバイス，マイクロポンプ，超音波探触子，及び超音波モータ等に搭載される圧電アクチュエータ、及び強誘電体メモリ等の強誘電体素子に好ましく適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明に係る実施形態の圧電素子及びインクジェット式記録ヘッドの構造を示す断面図
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る実施形態の圧電素子の製造方法を示す工程図
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、本発明に係る実施形態の圧電素子のその他の製造方法を示す工程図
【図４】図１のインクジェット式記録ヘッドを備えたインクジェット式記録装置の構成例を示す図
【図５】図４のインクジェット式記録装置の部分上面図
【図６】（ａ）は実施例１のベタＰＺＴ膜の断面ＳＥＭ写真、（ｂ）は実施例１のベタＰＺＴ膜の表面ＳＥＭ写真
【図７】（ａ）は実施例１において下部電極と除去用電極との間に電界を印加する前の光学顕微鏡写真、（ｂ）は実施例１において下部電極と除去用電極との間に電界を印加した後の光学顕微鏡写真、（ｃ）は実施例１においてテープ剥離を実施した後の光学顕微鏡写真
【図８】実施例１のパターニング後の斜視ＳＥＭ写真
【図９】（ａ）は比較例１のベタＰＺＴ膜の断面ＳＥＭ写真、（ｂ）は比較例１のベタＰＺＴ膜の表面ＳＥＭ写真
【図１０】実施例１，２及び比較例１〜３のＸＲＤパターン
【符号の説明】
【００９０】
１ 圧電素子
３，３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ インクジェット式記録ヘッド（液体吐出装置）
１０ 基板
２０ 下部電極
３０ 圧電体膜
３０Ｐ ベタ圧電体膜
３０Ｎ ベタ圧電体膜の不要部分
３１ 凸部
３１Ｓ 凸部の側面
４０ 上部電極
４１ 除去用電極
６０ インクノズル（液体貯留吐出部材）
６１ インク室（液体貯留室）
６２ インク吐出口（液体吐出口）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定のパターンを有する圧電体膜を備えた圧電素子とその製造方法、及びこれを備えた液体吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電界印加強度の増減に伴って伸縮する圧電性を有する圧電体膜と、圧電体膜に対して所定方向に電界を印加する電極とを備えた圧電素子が、インクジェット式記録ヘッドに搭載されるアクチュエータ等として使用されている。圧電材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等のペロブスカイト構造を有する複合酸化物が知られている。圧電体膜は、連続膜ではなく、互いに機械的に分離された複数の凸部からなるパターンで形成することで伸縮がスムーズに起こり、より大きな変位量が得られるとされている。
【０００３】
圧電体膜は、所望の歪変位量を得るため、例えば１〜５μｍ程度の厚みで形成される。この厚みはｎｍオーダーの電極（例えば厚み２００ｎｍ）等に比して厚いものである。特許文献１等に記載されているように、従来、圧電体膜は一般にドライエッチングによりパターニングされている。
【０００４】
ドライエッチングは異方性エッチングとして知られる。しかしながら、ＰＺＴ等はエッチングされにくい材料であり、しかもｎｍオーダーの電極等に比して厚いため、圧電体膜のドライエッチングは電極等に比して難しい。そのため、圧電体膜をドライエッチングしても完全な異方性エッチングにはならず、形成される凸部の側面はテーパ状となる傾向にある。
【０００５】
インクジェット式記録ヘッドでは、より一層の高画質化のため、圧電体膜をなす複数の凸部の圧電特性の均一性がより高レベルで求められるようになってきている。しかしながら、側面形状がテーパ状となるドライエッチングでは、複数の凸部の側面の角度を高精度に合わせることが難しく、今後は、凸部の形状のばらつきによる圧電特性のばらつきが画質に与える影響が無視できなくなる可能性がある。凸部の側面形状の精度を考慮すれば、凸部の側面形状が安定的に略垂直形状となることが好ましい。
【０００６】
ＰＺＴ等の圧電体膜は、上記の如く、材料特性と厚みのためにドライエッチングが難しいことから、パターニングに時間を要するという問題も有している。また、ドライエッチングは、真空プロセスを要するため装置が高く、製造コストもかかる。
【０００７】
誘電体膜のパターニング方法としては、
基板に所定のパターンのマスクを密着させた状態で蒸着を行うことで、所定のパターンの誘電体膜を形成するマスク法（特許文献２等）、
及び、レジストパターンを形成した基板上に誘電体膜を成膜し、その後レジストパターンを除去することで、レジストパターン上に位置する誘電体膜部分をレジストパターンと共に除去して、誘電体膜をパターニングするリフトオフ法（特許文献３，４等）が知られている。
【特許文献１】特表2003-532289号公報
【特許文献２】特開平9-125228号公報
【特許文献３】特開2000-164575号公報
【特許文献４】特開2005-3737号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
マスク法では、マスク遮蔽部分の周辺において蒸着粒子のエネルギーが変化しやすく、パターンエッジ部分の膜質が変化してしまう恐れがある。特に多元素系酸化物の場合はその傾向が顕著である。
【０００９】
リフトオフ法ではレジストパターンを形成した基板に成膜するため、レジストの耐熱温度以上での成膜には適用できない。そのため、５００〜６００℃程度の成膜温度が必要なＰＺＴ等の成膜には適用できない。
【００１０】
レジストパターンの代わりに、より耐熱温度の高い犠牲層を用いてリフトオフを行うことが考えられる。しかしながら、リフトオフ法をμｍオーダーと厚い圧電体膜のパターニングにそのまま適用しても、圧電体膜の厚みが厚く、犠牲層の除去及びその上に位置する圧電体膜の不要部分の除去が難しい。また、互いに繋がった圧電体膜の不要部分と必要部分とを引き剥がして不要部分を除去するため、凸部の側面の平滑性が不良となりやすく、パターン欠損が生じることもあり、形状精度の良好なパターンを得ることは難しい。
【００１１】
選択成長によるパターニングは上記の欠点を克服しているが、成膜チャンバ内において良好膜と脆弱膜とが同時に成長するため、脆弱膜によるコンタミネーションが生じる恐れがある。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高価な装置を要することなく低コストに圧電体膜を容易にパターニングすることができ、圧電体膜のパターンの形状精度が良く、成膜時のコンタミネーションの問題がない新規な圧電体膜のパターニング技術を提供することを目的とするものである。
本発明は、上記パターニング技術を用いた圧電素子の製造方法、及び該製造方法により製造された圧電素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の圧電素子の製造方法は、基板上に下部電極と単数又は複数の凸部からなる所定のパターンを有する圧電体膜と上部電極とが順次形成され、前記下部電極と前記上部電極との間に電界が印加されて駆動される圧電素子の製造方法において、
前記下部電極が形成された前記基板上に、パターニングされていないベタ圧電体膜を成膜する工程（Ａ）と、
前記ベタ圧電体膜上に、前記ベタ圧電体膜の不要部分に対応したパターンを有し、前記ベタ圧電体膜の不要部分を除去するための除去用電極を形成する工程（Ｂ）と、
前記下部電極と前記除去用電極との間に電界を印加して、前記除去用電極及び前記ベタ圧電体膜の不要部分にクラックを発生させる工程（Ｃ）と、
前記除去用電極及び前記ベタ圧電体膜の不要部分を除去する工程（Ｄ）とを有することを特徴とするものである。
【００１４】
工程（Ｂ）において、前記除去用電極と同時に、前記所定のパターンを有する圧電体膜に対応したパターンを有し、前記除去用電極とは非導通の前記上部電極を形成することが好ましい。
工程（Ｄ）後に、前記所定のパターンを有する圧電体膜に対応したパターンを有する前記上部電極を形成する工程（Ｅ）をさらに有する構成としてもよい。
【００１５】
工程（Ａ）において、前記ベタ圧電体膜として、前記基板の基板面に対して非平行方向に延びる多数の柱状体からなる柱状構造膜を成膜することが好ましい。
工程（Ａ）において、前記ベタ圧電体膜として、Thornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜を成膜することが好ましい。
柱状構造膜からなる圧電体膜は、結晶構造を有していてもアモルファス構造を有していても構わないが、結晶構造を有することが好ましい。
【００１６】
工程（Ａ）において、表面粗さＲａ≧２００Åの前記ベタ圧電体膜を成膜することが好ましい。
本明細書において、「表面粗さＲａ」はＡＦＭによりタッピングモードにて２μｍ×２μｍの範囲をスキャンして測定するものとする。
工程（Ａ）において、気相法により前記ベタ圧電体膜を成膜することが好ましい。
【００１７】
本発明の第１の圧電素子は、基板上に下部電極と単数又は複数の凸部からなる所定のパターンを有する圧電体膜と上部電極とが順次形成され、前記下部電極と前記上部電極との間に電界が印加されて駆動される圧電素子において、
前記下部電極が形成された前記基板上に、パターニングされていないベタ圧電体膜を成膜する工程（Ａ）と、
前記ベタ圧電体膜上に、前記ベタ圧電体膜の不要部分に対応したパターンを有し、前記ベタ圧電体膜の不要部分を除去するための除去用電極を形成する工程（Ｂ）と、
前記下部電極と前記除去用電極との間に電界を印加して、前記除去用電極及び前記ベタ圧電体膜の不要部分にクラックを発生させる工程（Ｃ）と、
前記除去用電極及び前記ベタ圧電体膜の不要部分を除去する工程（Ｄ）とを有する製造方法により製造されたものであることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の第１の圧電素子において、前記圧電体膜は、前記基板の基板面に対して非平行方向に延びる多数の柱状体からなる柱状構造膜であることが好ましい。
本発明の第１の圧電素子において、前記圧電体膜は、Thornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜であることが好ましい。
本発明の第１の圧電素子において、前記圧電体膜は、表面粗さＲａ≧２００Åであることが好ましい。
【００１９】
本発明の第２の圧電素子は、基板上に下部電極と単数又は複数の凸部からなる所定のパターンを有する圧電体膜と上部電極とが順次形成され、前記下部電極と前記上部電極との間に電界が印加されて駆動される圧電素子において、
前記圧電体膜は、Thornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜からなることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の第１，第２の圧電素子において、前記圧電体膜は、下記一般式（Ｐ）で表される１種又は２種以上のペロブスカイト型酸化物を主成分とすることが好ましい。
一般式ＡＢＯ３・・・（Ｐ）
（Ａ：Ａサイトの元素であり、Ｐｂ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｂｉ，Ｌｉ，Ｎａ，Ｃａ，Ｃｄ，Ｍｇ，Ｋ，及びランタニド元素からなる群より選ばれた少なくとも１種の元素を含む。
Ｂ：Ｂサイトの元素であり、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｓｃ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｈｆ，及びＡｌからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素を含む。
Ｏ：酸素。
Ａサイト元素とＢサイト元素と酸素元素のモル比は１：１：３が標準であるが、これらのモル比はペロブスカイト構造を取り得る範囲内で基準モル比からずれてもよい。）
本明細書において、「主成分」は８０モル％以上の成分と定義する。
【００２１】
本発明の液体吐出装置は、上記の本発明の第１又は第２の圧電素子と、該圧電素子に隣接して設けられた液体吐出部材とを備え、該液体吐出部材は、液体が貯留される液体貯留室と、前記圧電体膜に対する前記電界の印加に応じて該液体貯留室から外部に前記液体が吐出される液体吐出口とを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、高価な装置を要することなく低コストに圧電体膜を容易にパターニングすることができ、圧電体膜のパターンの形状精度が良く、成膜時のコンタミネーションの問題がない新規な圧電体膜のパターニング技術を提供することができる。
本発明によれば、上記パターニング技術を用いた圧電素子の製造方法、及び該製造方法により製造された圧電素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
「圧電素子、インクジェット式記録ヘッド」
図面を参照して、本発明に係る一実施形態の圧電素子、及びこれを備えたインクジェット式記録ヘッド（液体吐出装置）の構造について説明する。図１はインクジェット式記録ヘッドの要部断面図（圧電素子の厚み方向の断面図）である。視認しやすくするため、構成要素の縮尺は実際のものとは適宜異ならせてある。
【００２４】
本実施形態の圧電素子１は、基板１０上に、下部電極２０と圧電体膜３０と上部電極４０とが順次積層された素子であり、本発明の圧電素子の製造方法により製造されたものである。圧電素子１は、圧電体膜３０に対して下部電極２０と上部電極４０とにより厚み方向に電界が印加されて駆動される。
【００２５】
本実施形態では、互いに機械的に分離された複数の凸部３１からなる圧電体膜３０が形成されている。より詳しくは、下部電極２０は基板１０の略全面に形成されており、この上にライン状の凸部３１がストライプ状に配列したパターンの圧電体膜３０が形成され、各凸部３１の上に上部電極４０が形成されている。圧電体膜３０をなす凸部３１の形状や個数、ピッチなど、圧電体膜３０のパターンは図示するものに限定されず、適宜設計される。例えば、圧電体膜３０は単数の凸部３１からなるものでもよい。
【００２６】
基板１０は特に制限なく、シリコン，ガラス，ステンレス（ＳＵＳ），イットリウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ），アルミナ，サファイヤ，ＳｉＣ，及びＳｒＴｉＯ３等の基板が挙げられる。基材１０としては、シリコン基板上にＳｉＯ２膜とＳｉ活性層とが順次積層されたＳＯＩ基板等の積層基板を用いてもよい。
【００２７】
下部電極２０の組成は特に制限なく、Ａｕ，Ｐｔ，Ｉｒ，ＩｒＯ２，ＲｕＯ２，ＬａＮｉＯ３，及びＳｒＲｕＯ３等の金属又は金属酸化物、及びこれらの組合せが挙げられる。上部電極４０の組成は特に制限なく、下部電極２０で例示した材料，Ａｌ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｃｕ等の一般的に半導体プロセスで用いられている電極材料、及びこれらの組合せが挙げられる。下部電極２０と上部電極４０の厚みは特に制限なく、５０〜５００ｎｍであることが好ましい。
【００２８】
圧電体膜３０の組成は特に制限なく、下記一般式（Ｐ）で表される１種又は２種以上のペロブスカイト型酸化物を主成分とすることが好ましい。
一般式ＡＢＯ３・・・（Ｐ）
（Ａ：Ａサイトの元素であり、Ｐｂ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｂｉ，Ｌｉ，Ｎａ，Ｃａ，Ｃｄ，Ｍｇ，Ｋ，及びランタニド元素からなる群より選ばれた少なくとも１種の元素を含む。
Ｂ：Ｂサイトの元素であり、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｓｃ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｈｆ，及びＡｌからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素を含む。
Ｏ：酸素。
Ａサイト元素とＢサイト元素と酸素元素のモル比は１：１：３が標準であるが、これらのモル比はペロブスカイト構造を取り得る範囲内で基準モル比からずれてもよい。）
【００２９】
上記一般式（Ｐ）で表されるペロブスカイト型酸化物としては、
チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ジルコニウム酸鉛、チタン酸鉛ランタン、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛、ニッケルニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛、亜鉛ニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛等の鉛含有化合物、及びこれらの混晶系；
チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウムバリウム、チタン酸ビスマスナトリウム、チタン酸ビスマスカリウム、ニオブ酸ナトリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム等の非鉛含有化合物、及びこれらの混晶系が挙げられる。
【００３０】
電気特性がより良好となることから、上記一般式（Ｐ）で表されるペロブスカイト型酸化物は、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｂｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ，及びＬｎ（＝ランタニド元素（Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，及びＬｕ））等の金属イオンを、１種又は２種以上含むものであることが好ましい。
【００３１】
圧電体膜３０の膜厚は特に制限なく、通常１μｍ以上であり、例えば１〜５μｍである。この厚みは、ｎｍオーダーの電極２０、４０（好ましくは厚み５０〜５００ｎｍ）に比して大きいものである。
【００３２】
本実施形態において、圧電体膜３０のパターニングが容易でパターン形状精度が良好なことから、圧電体膜３０は基板１０の基板面に対して非平行方向に延びる多数の柱状体からなる柱状構造膜からなることが好ましい（図６（ａ）の断面ＳＥＭ写真を参照）。柱状構造膜からなる圧電体膜３０においては、凸部３１の側面３１Ｓに露出した多数の柱状体は柱状体の界面できれいに切れた構造となる。圧電体膜３０は、柱状構造膜からなる圧電体膜３０を形成しやすいことから、結晶性を有することが好ましい。圧電体膜３０は、柱状構造膜からなる圧電体膜３０を形成することができれば、アモルファス構造でも構わない。
【００３３】
圧電体膜３０をなす多数の柱状体の平均柱径は特に制限なく、３０ｎｍ〜１μｍが好ましい。柱状体の平均柱径が過小では、圧電体として充分な結晶成長が起こらない、所望の圧電性能が得られないなどの恐れがある。柱状体の平均柱径が過大では、パターニング後の形状精度が低下するなどの恐れがある。
本明細書において、「柱状体の平均柱径」は断面ＳＥＭ像を観察し、ランダムに選んだ計１０個の柱状体の柱径の平均値により求めるものとする。
【００３４】
柱状構造膜に関しては、成膜時の基板温度及び成膜圧力と生成される柱状体の形状や柱径との関係、及び柱状体の分類について、研究がなされている。かかる研究は、蒸着膜ではMovchan and Demchishin,Phys.Met.Mettallogr.,28,83（1969）に詳細に記載されており、スパッタ膜ではThonton,J.Vac.Sci.Technol.,11,666（1974）に詳細に記載されている。
【００３５】
Thornton zone modelのzone Tの柱状構造膜は、グレイン成長が抑制された繊維状の緻密な膜である（図９（ｂ）の表面ＳＥＭ写真を参照）。Thornton zone modelのzone Iの柱状構造膜は、グレイン成長が促進され、グレイン間の間隙が多い膜である（図６（ｂ）の表面ＳＥＭ写真を参照）。
従来は、グレイン成長が抑制された緻密な膜が良いとされており、zone Iの柱状構造膜を積極的に用いることはなされていない。従来の常識とは異なり、本実施形態において、圧電体膜３０はThornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜であることが好ましい。
【００３６】
圧電体膜３０の表面粗さＲａは特に制限されない。グレイン成長は表面粗さＲａの悪化を招く。すなわち、グレイン成長が促進されたThornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜は、zone Tの柱状構造膜に比較して、表面粗さＲａが大きいものとなる。従来、圧電体膜は緻密で表面平滑性が高いことが好ましいとされている。従来の常識とは異なり、本実施形態において、圧電体膜３０の表面粗さＲａ≧２００Åであることが好ましい（表１を参照）。
【００３７】
圧電体膜３０の凸部３１の側面３１Ｓは、基板１０の基板面に対して略垂直方向若しくはそれに近いことが好ましい。具体的には、基板１０の基板面に対する圧電体膜３０の凸部３１の側面３１Ｓの角度θは特に制限なく、凸部３１の側面３１Ｓのパターン形状精度を考慮すれば、９０±３０°の範囲内にあることが好ましく、９０±１０°の範囲内にあることが特に好ましい。本発明の製造方法では、凸部３１の側面３１Ｓの角度θを安定的に上記範囲内とすることができる。
【００３８】
圧電アクチュエータ２は、圧電素子１の基板１０の裏面に、圧電体膜３０の伸縮により振動する振動板５０が取り付けられたものである。圧電アクチュエータ２には、圧電素子１の駆動を制御する駆動回路等の制御手段（図示略）も備えられている。
【００３９】
インクジェット式記録ヘッド（液体吐出装置）３は、概略、圧電アクチュエータ２の裏面に、インクが貯留されるインク室（液体貯留室）６１及びインク室６１から外部にインクが吐出されるインク吐出口（液体吐出口）６２を有するインクノズル（液体貯留吐出部材）６０が取り付けられたものである。インクジェット式記録ヘッド３では、圧電素子１に印加する電界強度を増減させて圧電素子１を伸縮させ、これによってインク室６１からのインクの吐出や吐出量の制御が行われる。
【００４０】
基板１０とは独立した部材の振動板５０及びインクノズル６０を取り付ける代わりに、基板１０の一部を振動板５０及びインクノズル６０に加工してもよい。例えば、基板１０がＳＯＩ基板等の積層基板からなる場合には、基板１０を裏面側からエッチングしてインク室６１を形成し、基板自体の加工により振動板５０とインクノズル６０とを形成することができる。
本実施形態の圧電素子１及びインクジェット式記録ヘッド３は、以上のように構成されている。
【００４１】
「製造方法」
図２を参照して、圧電素子１及びインクジェット式記録ヘッド３の製造方法について説明する。図２は工程図であり、図１に対応した断面図である。
【００４２】
（工程（Ａ））
はじめに、図２（ａ）に示す如く、公知の気相法等により基板１０上の略全面に下部電極２０を成膜し、この基板上にパターニングされていないベタ圧電体膜３０Ｐを成膜する。ベタ圧電体膜３０Ｐの成膜方法は特に制限なく、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、ＰＬＤ（パルスレーザデポジッション）法、及び放電プラズマ焼結法等の気相法；ゾルゲル法及び有機金属分解法等の液相法；及びエアロゾルデポジション法等が挙げられる。圧電体膜３０の厚みは、通常１μｍ以上、例えば１〜５μｍである。
【００４３】
ベタ圧電体膜３０Ｐとして、基板１０の基板面に対して非平行方向に延びる多数の柱状体からなる柱状構造膜を成膜することが好ましい。本実施形態では、Thornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜からなり、表面粗さＲａ≧２００Åであるベタ圧電体膜３０Ｐを成膜することが特に好ましい。
【００４４】
ベタ圧電体膜３０Ｐをなす多数の柱状体の平均柱径は特に制限なく、３０ｎｍ〜１μｍが好ましい。柱状体の平均柱径が過小では、圧電体として充分な結晶成長が起こらない、所望の圧電性能が得られないなどの恐れがある。柱状体の平均柱径が過大では、パターニング後の形状精度が低下するなどの恐れがある。
【００４５】
柱状体の成長方向は特に制限なく、基板１０の基板面に対して略垂直方向若しくはそれに近いことが好ましい。具体的には、基板１０の基板面に対する柱状体の成長方向は９０±３０°の範囲内にあることが好ましく、９０±１０°の範囲内にあることが特に好ましい。
結晶配向性を有するベタ圧電体膜３０Ｐを成膜することが好ましい。例えば、（１００）方向に結晶配向性を有するベタ圧電体膜３０Ｐを成膜することができる。
【００４６】
柱状構造膜を成膜しやすいことから、ベタ圧電体膜３０Ｐの成膜方法としては、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、ＰＬＤ（パルスレーザデポジッション）法、及び放電プラズマ焼結法等の気相法が好ましい。
組成に応じて、基板温度、成膜圧力、及びプラズマ条件等の成膜条件を調整することで、所望の平均柱径の柱状体を所望の方向に成長させることができる。成膜温度は、多数の柱状体からなるベタ圧電体膜３０Ｐを安定的に成膜できる温度に設定され、例えば、ＰＺＴ、及びＰＺＴのＡサイト及び／又はＢサイトの一部を他の元素で置換したＰＺＴ系では５００〜６００℃が好ましい。
【００４７】
（工程（Ｂ））
次いで、図２（ｂ）に示す如く、ベタ圧電体膜３０Ｐ上に、所定のパターンを有する圧電体膜３０に対応したパターンの上部電極４０と、ベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎに対応したパターンを有し、ベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎを除去するための除去用電極４１とを形成する。
【００４８】
この工程においては、上部電極４０と除去用電極４１との間に間隙を設けて、上部電極４０と除去用電極４１とを非導通とする必要がある。除去用電極４１と同時に上部電極４０を形成するこの方法では、図３に示す後記方法よりも工程数を少なくすることができ、好ましい。
【００４９】
上部電極４０と除去用電極４１との成膜方法は特に制限なく、公知の気相法が好ましい。除去用電極４１の組成は特に制限なく、上部電極４０と同様の組成が挙げられる。除去用電極４１は上部電極４０と同一組成でもよいし、異なる組成でもよい。上部電極４０と除去用電極４１とを同一組成とすることで、これらを同時に形成することができ、好ましい。
【００５０】
（工程（Ｃ））
次いで、図２（ｃ）に示す如く、下部電極２０と上部電極４０との間に電界を印加せず、下部電極２０と除去用電極４１との間に選択的に電界を印加して、除去用電極４１及びベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎにクラックを発生させる（図７（ｂ）を参照）。例えば、除去用電極４１にのみプローブ４２を接触させることで、下部電極２０と除去用電極４１との間に選択的に電界を印加することができる。
下部電極２０と除去用電極４１との間の電界印加によってベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎが伸縮して、ベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎ及びその上に位置する除去用電極４１にストレスがかかり、クラックが発生すると考えられる。
【００５１】
本発明者は、Thornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜からなり、表面粗さＲａ≧２００Åのベタ圧電体膜３０Ｐにおいて、クラックが発生しやすいことを見出している。Thornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜は、グレイン成長が促進されたグレイン間の間隙が多い膜構造であるので（図６（ｂ）の表面ＳＥＭ写真を参照）、電界印加によって脆弱な間隙部分を基点として下部電極２０の表面まで到達するクラックが入りやすいと考えられる。Thornton zone modelにおけるzone Tの柱状構造膜は、グレイン間の間隙がなくグレイン間の密着性が良好な緻密な膜構造であるので（図９（ｂ）の表面ＳＥＭ写真を参照）、電界を印加してもクラックが入りにくいと考えられる。
【００５２】
下部電極２０と除去用電極４１との間に印加する電圧は、除去用電極４１及びベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎにクラックを発生させることができるレベルであれば特に制限されない。例えば３〜４μｍ厚の圧電体膜に対して、駆動電圧は通常２０〜３０Ｖ程度である。本発明者は、Thornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜からなり、表面粗さＲａ≧２００Åのベタ圧電体膜３０Ｐでは、例えば３〜４μｍ厚のベタ圧電体膜に対して４０〜６０Ｖ程度の電圧を印加することにより、除去用電極４１及びベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎにクラックが発生することを確認している（後記実施例１〜３を参照）。
【００５３】
（工程（Ｄ））
次いで、図２（ｄ）に示す如く、除去用電極４１及びベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎを除去する。除去用電極４１及びベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎにはクラックが形成されているので、除去用電極４１及びベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎを選択的に容易に除去することができる。この工程後に、複数の凸部３１からなる所定のパターンの圧電体膜３０が形成される。
【００５４】
除去方法としては例えば、ウエットエッチングが挙げられる。除去用電極４１及びベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎのクラック内にエッチング液が容易に浸み込むので、ウエットエッチングにより除去用電極４１及びベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎを選択的に容易に除去することができる。その他の除去方法としては例えば、超音波洗浄、及び粘着テープを用いた剥離等が挙げられる。ベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎの除去は、ベタ圧電体膜３０Ｐの厚みによらず、短時間に実施できる。
【００５５】
本実施形態では、柱状構造膜からなるベタ圧電体膜３０Ｐを形成することが好ましいことを述べた。隣接する柱状体同士は互いに機械的に分離されやすいので、柱状構造膜からなるベタ圧電体膜３０Ｐの不要部分３０Ｎが除去される際には、柱状体の界面で良好に分離することができる。したがって、圧電体膜３０の凸部の側面３１Ｓに露出した多数の柱状体は該柱状体の界面できれいに切れたものとなり、凸部の側面３１Ｓは平滑性が良好なものとなる。
【００５６】
ベタ圧電体膜３０をなす柱状体の成長方向は、基板１０の基板面に対して略垂直方向若しくはそれに近いことが好ましいことを述べた。具体的には、基板１０の基板面に対する柱状体の成長方向は９０±３０°の範囲内にあることが好ましく、９０±１０°の範囲内にあることが特に好ましいことを述べた。
【００５７】
柱状体の成長方向がかかる範囲にあれば、圧電体膜３０の凸部３１の側面３１Ｓを、基板１０の基板面に対して略垂直方向若しくはそれに近くすることができる。具体的には、圧電体膜３０の凸部３１の側面３１Ｓの角度θを安定的に、基板１０の基板面に対して９０±３０°の範囲内、好ましくは９０±１０°の範囲内にすることができる。
【００５８】
以上のようにして、圧電素子１が製造される。圧電素子１に振動板５０及びインク貯留吐出部材６０を取り付けることにより（図示略）、インクジェット式記録ヘッド３が製造される。
【００５９】
図３（ａ）〜（ｅ）に示すように、工程（Ｂ）において上部電極４０を形成せずに除去用電極４１のみを形成し（図３（ｂ））、工程（Ｃ）及び工程（Ｄ）を実施した後（図３（ｃ）及び図３（ｄ））、上部電極４０を形成する工程（Ｅ）（図３（ｅ））を実施してもよい。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態によれば、ドライエッチングのように高価な装置を要することなく低コストに圧電体膜３０を容易にパターニングすることができる。本実施形態によれば、圧電体膜３０のパターンの形状精度が良く、選択成長のように成膜時のコンタミネーションの問題なく、圧電体膜３０をパターニングすることができる。
【００６１】
「インクジェット式記録装置」
図４及び図５を参照して、上記実施形態のインクジェット式記録ヘッド３を備えたインクジェット式記録装置の構成例について説明する。図４は装置全体図であり、図５は部分上面図である。
【００６２】
図示するインクジェット式記録装置１００は、インクの色ごとに設けられた複数のインクジェット式記録ヘッド（以下、単に「ヘッド」という）３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙを有する印字部１０２と、各ヘッド３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１１４と、記録紙１１６を供給する給紙部１１８と、記録紙１１６のカールを除去するデカール処理部１２０と、印字部１０２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１１６の平面性を保持しながら記録紙１１６を搬送する吸着ベルト搬送部１２２と、印字部１０２による印字結果を読み取る印字検出部１２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部１２６とから概略構成されている。
印字部１０２をなすヘッド３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙが、各々上記実施形態のインクジェット式記録ヘッド３である。
【００６３】
デカール処理部１２０では、巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム１３０により記録紙１１６に熱が与えられて、デカール処理が実施される。
ロール紙を使用する装置では、図４のように、デカール処理部１２０の後段に裁断用のカッター１２８が設けられ、このカッターによってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター１２８は、記録紙１１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃１２８Ａと、該固定刃１２８Ａに沿って移動する丸刃１２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃１２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃１２８Ｂが配置される。カット紙を使用する装置では、カッター１２８は不要である。
【００６４】
デカール処理され、カットされた記録紙１１６は、吸着ベルト搬送部１２２へと送られる。吸着ベルト搬送部１２２は、ローラ１３１、１３２間に無端状のベルト１３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１０２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する部分が水平面（フラット面）となるよう構成されている。
【００６５】
ベルト１３３は、記録紙１１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（図示略）が形成されている。ローラ１３１、１３２間に掛け渡されたベルト１３３の内側において印字部１０２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ１３４が設けられており、この吸着チャンバ１３４をファン１３５で吸引して負圧にすることによってベルト１３３上の記録紙１１６が吸着保持される。
【００６６】
ベルト１３３が巻かれているローラ１３１、１３２の少なくとも一方にモータ（図示略）の動力が伝達されることにより、ベルト１３３は図４上の時計回り方向に駆動され、ベルト１３３上に保持された記録紙１１６は図４の左から右へと搬送される。
縁無しプリント等を印字するとベルト１３３上にもインクが付着するので、ベルト１３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部１３６が設けられている。
【００６７】
吸着ベルト搬送部１２２により形成される用紙搬送路上において印字部１０２の上流側に、加熱ファン１４０が設けられている。加熱ファン１４０は、印字前の記録紙１１６に加熱空気を吹き付け、記録紙１１６を加熱する。印字直前に記録紙１１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後に乾きやすくなる。
【００６８】
印字部１０２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙送り方向と直交方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている（図５を参照）。各印字ヘッド３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙは、インクジェット式記録装置１００が対象とする最大サイズの記録紙１１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。
【００６９】
記録紙１１６の送り方向に沿って上流側から、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応したヘッド３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙが配置されている。記録紙１１６を搬送しつつ各ヘッド３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより、記録紙１１６上にカラー画像が記録される。
【００７０】
印字検出部１２４は、印字部１０２の打滴結果を撮像するラインセンサ等からなり、ラインセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まり等の吐出不良を検出する。
印字検出部１２４の後段には、印字された画像面を乾燥させる加熱ファン等からなる後乾燥部１４２が設けられている。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。
【００７１】
後乾燥部１４２の後段には、画像表面の光沢度を制御するために、加熱・加圧部１４４が設けられている。加熱・加圧部１４４では、画像面を加熱しながら、所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ１４５で画像面を加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【００７２】
こうして得られたプリント物は、排紙部１２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット式記録装置１００では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部１２６Ａ、１２６Ｂへと送るために排紙経路を切り替える選別手段（図示略）が設けられている。
【００７３】
大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列にプリントする場合には、カッター１４８を設けて、テスト印字の部分を切り離す構成とすればよい。
インクジェット記記録装置１００は、以上のように構成されている。
【００７４】
（設計変更）
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能である。
【実施例】
【００７５】
本発明に係る実施例及び比較例について説明する。
【００７６】
（実施例１）
Ｓｉ基板上にスパッタ法により、基板温度３５０℃の条件で１０ｎｍ厚のＴｉ膜と１５０ｎｍ厚のＩｒ下部電極とを順次成膜した。得られた基板上に、スパッタ法により２μｍ厚のベタＰＺＴ膜（ベタ圧電体膜）を成膜した。成膜条件は以下の通りとした。
スパッタ装置：Ｒｆスパッタリング装置、
ターゲット組成：Ｐｂ１．３（Ｚｒ０．５２Ｔｉ０．４８）Ｏ３、
基板温度：５５０℃、
成膜圧力：１．０Ｐａ、
成膜パワー密度：４．３Ｗ／ｃｍ２、
成膜ガス：Ａｒ／Ｏ２＝１００／１（モル比）。
【００７７】
得られたベタＰＺＴ膜のＸＲＦ分析を実施したところ、組成はＰｂ１．１（Ｚｒ０．５２Ｔｉ０．４８）Ｏ３であった。
得られたベタＰＺＴ膜のＸＲＤ分析を実施したところ、ペロブスカイト構造を有する（１００）配向膜であった。ＸＲＤパターンを図１０に示す。
【００７８】
得られたベタＰＺＴ膜の断面ＳＥＭ写真及び表面ＳＥＭ写真を図６（ａ）及び図６（ｂ）に各々示す。図６（ａ）に示すように、得られたベタＰＺＴ膜は、基板面に対して略垂直方向に延びる多数の柱状体からなる柱状構造膜であり、その平均柱径は０．３μｍであった。図６（ｂ）に示すように、得られたベタＰＺＴ膜は多数のグレインからなり、グレイン間に間隙が見られた。個々のグレインは多数の柱状体からなっており、グレイン自身も基板面に対して略垂直方向に延びた構造体であった。得られたベタＰＺＴ膜は、Thornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜であった。ＡＦＭによりベタＰＺＴ膜の表面粗さＲａを求めたところ、２００Åであった。
【００７９】
上記ベタＰＺＴ膜上に、クラリアント社製のレジスト「ＡＺ９２４５」を用いて、後記除去用電極の反転パターンのレジストパターンを１０μｍ厚で形成した。このレジストパターン上にＰｔ／Ｔｉ膜（Ｐｔ：１５０ｎｍ厚／Ｔｉ：５０ｎｍ厚）を蒸着した。その後、この基板をアセトンに浸して、リフトオフ法によりレジストパターン及びＰｔ／Ｔｉ膜のレジストパターン上に位置する部分を除去した。以上のようにして、複数の２００μｍφのドットと複数の１００μｍφのドットからなるドットパターンのＰｔ／Ｔｉ除去用電極を形成した。
【００８０】
次いで、各除去用電極にプローブを接触させて、下部電極とすべての除去用電極との間に各々６０Ｖの電圧を印加した。光学顕微鏡により表面観察を行ったところ、すべての除去用電極にクラックが見られた。除去用電極上に粘着テープを付着させて剥離したところ、除去用電極とベタＰＺＴ膜の除去用電極の下に位置する部分のみが選択的に剥離され、除去用電極の反転パターンのＰＺＴ圧電体膜が得られた。
下部電極と除去用電極との間に電界を印加する前、下部電極と除去用電極との間に電界を印加した後、及びテープ剥離を実施した後の光学顕微鏡写真を各々図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す。
【００８１】
パターニング後のＰＺＴ膜の斜視ＳＥＭ像を観察したところ、凸部の側面は基板面に対して略垂直方向であり、パターンの形状精度が良好であった。また、凸部の側面に露出した多数の柱状体は柱状体の界面できれいに切れており、凸部の側面は平滑性が良好であった。斜視ＳＥＭ写真を図８に示す。
最後に、ＰＺＴ膜上にＰｔ／Ｔｉ上部電極（Ｐｔ：１５０ｎｍ厚／Ｔｉ：５０ｎｍ厚）を蒸着して、本発明の圧電素子を得た。
【００８２】
（実施例２，３）
ベタＰＺＴ膜を成膜する際の基板温度及び成膜圧力を表１に示す条件とした以外は実施例１と同様にして、本発明の圧電素子を得た。
実施例１と同様にＸＲＤ分析を実施したところ、得られたベタＰＺＴ膜はいずれもペロブスカイト構造を有する（１００）配向膜であった。ＸＲＤパターンを図１０に示す。
実施例１と同様にＳＥＭ観察を実施したところ、得られたベタＰＺＴ膜は、Thornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜であり、得られたベタＰＺＴ膜は多数のグレインからなり、グレイン間に間隙が見られた。ベタＰＺＴ膜の表面粗さＲａを表１に示す。
【００８３】
いずれの例においても、実施例１と同様にＰＺＴ膜のパターニングを実施できた。パターニング後のＰＺＴ膜の断面ＳＥＭ像を観察したところ、いずれの例においても実施例１と同様に、凸部の側面は基板面に対して略垂直方向であり、パターンの形状精度が良好であった。また、凸部の側面に露出した多数の柱状体は柱状体の界面できれいに切れており、凸部の側面は平滑性が良好であった。
【００８４】
（比較例１，２）
ベタＰＺＴ膜を成膜する際の基板温度及び成膜圧力を表１に示す条件とした以外は実施例１と同様にして、３．３μｍ厚のベタＰＺＴ膜の成膜を実施した。
実施例１と同様にＸＲＤ分析を実施したところ、得られたベタＰＺＴ膜はいずれもペロブスカイト構造を有する（１００）配向膜であった。ＸＲＤパターンを図１０に示す。
得られたベタＰＺＴ膜の断面ＳＥＭ写真及び表面ＳＥＭ写真を図９（ａ）及び図９（ｂ）に各々示す。得られたベタＰＺＴ膜は、基板面に対して略垂直方向に延びる多数の柱状体からなる柱状構造膜であり、その平均柱径は０．３μｍであった。
【００８５】
得られたベタＰＺＴ膜はグレイン成長が抑制されており、多数のグレインが見られたが、グレイン間に間隙がなくグレイン間の密着性が良い緻密な膜構造であった。得られたベタＰＺＴ膜は、Thornton zone modelでのzone Tの柱状構造膜であった。ベタＰＺＴ膜の表面粗さＲａを表１に示す。比較例１，２ではグレイン成長が抑えられているので、実施例１〜３に比較して表面粗さＲａが小さくなっている。
【００８６】
実施例１と同様に除去用電極を形成し、下部電極と除去用電極との間に８０Ｖの電圧を印加したところ、除去用電極の外周近傍にのみクラックが見られた。実施例１と同様にテープ剥離を実施したところ、除去用電極とベタＰＺＴ膜の除去用電極の下に位置する部分を全く剥離することはできず、ＰＺＴ膜のパターニングができなかった。
【００８７】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明の圧電体素子及びその製造方法は、インクジェット式記録ヘッド，磁気記録再生ヘッド，ＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical Systems）デバイス，マイクロポンプ，超音波探触子，及び超音波モータ等に搭載される圧電アクチュエータ、及び強誘電体メモリ等の強誘電体素子に好ましく適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明に係る実施形態の圧電素子及びインクジェット式記録ヘッドの構造を示す断面図
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る実施形態の圧電素子の製造方法を示す工程図
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、本発明に係る実施形態の圧電素子のその他の製造方法を示す工程図
【図４】図１のインクジェット式記録ヘッドを備えたインクジェット式記録装置の構成例を示す図
【図５】図４のインクジェット式記録装置の部分上面図
【図６】（ａ）は実施例１のベタＰＺＴ膜の断面ＳＥＭ写真、（ｂ）は実施例１のベタＰＺＴ膜の表面ＳＥＭ写真
【図７】（ａ）は実施例１において下部電極と除去用電極との間に電界を印加する前の光学顕微鏡写真、（ｂ）は実施例１において下部電極と除去用電極との間に電界を印加した後の光学顕微鏡写真、（ｃ）は実施例１においてテープ剥離を実施した後の光学顕微鏡写真
【図８】実施例１のパターニング後の斜視ＳＥＭ写真
【図９】（ａ）は比較例１のベタＰＺＴ膜の断面ＳＥＭ写真、（ｂ）は比較例１のベタＰＺＴ膜の表面ＳＥＭ写真
【図１０】実施例１，２及び比較例１〜３のＸＲＤパターン
【符号の説明】
【００９０】
１ 圧電素子
３，３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ インクジェット式記録ヘッド（液体吐出装置）
１０ 基板
２０ 下部電極
３０ 圧電体膜
３０Ｐ ベタ圧電体膜
３０Ｎ ベタ圧電体膜の不要部分
３１ 凸部
３１Ｓ 凸部の側面
４０ 上部電極
４１ 除去用電極
６０ インクノズル（液体貯留吐出部材）
６１ インク室（液体貯留室）
６２ インク吐出口（液体吐出口）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に下部電極と単数又は複数の凸部からなる所定のパターンを有する圧電体膜と上部電極とが順次形成され、前記下部電極と前記上部電極との間に電界が印加されて駆動される圧電素子の製造方法において、
前記下部電極が形成された前記基板上に、パターニングされていないベタ圧電体膜を成膜する工程（Ａ）と、
前記ベタ圧電体膜上に、前記ベタ圧電体膜の不要部分に対応したパターンを有し、前記ベタ圧電体膜の不要部分を除去するための除去用電極を形成する工程（Ｂ）と、
前記下部電極と前記除去用電極との間に電界を印加して、前記除去用電極及び前記ベタ圧電体膜の不要部分にクラックを発生させる工程（Ｃ）と、
前記除去用電極及び前記ベタ圧電体膜の不要部分を除去する工程（Ｄ）とを有することを特徴とする圧電素子の製造方法。
【請求項２】
工程（Ｂ）において、前記除去用電極と同時に、前記所定のパターンを有する圧電体膜に対応したパターンを有し、前記除去用電極とは非導通の前記上部電極を形成することを特徴とする請求項１に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項３】
工程（Ｄ）後に、前記所定のパターンを有する圧電体膜に対応したパターンを有する前記上部電極を形成する工程（Ｅ）をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項４】
工程（Ａ）において、前記ベタ圧電体膜として、前記基板の基板面に対して非平行方向に延びる多数の柱状体からなる柱状構造膜を成膜することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧電素子の製造方法。
【請求項５】
工程（Ａ）において、前記ベタ圧電体膜として、Thornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜を成膜することを特徴とする請求項４に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項６】
工程（Ａ）において、表面粗さＲａ≧２００Åの前記ベタ圧電体膜を成膜することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の圧電素子の製造方法。
【請求項７】
工程（Ａ）において、気相法により前記ベタ圧電体膜を成膜することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の圧電素子の製造方法。
【請求項８】
基板上に下部電極と単数又は複数の凸部からなる所定のパターンを有する圧電体膜と上部電極とが順次形成され、前記下部電極と前記上部電極との間に電界が印加されて駆動される圧電素子において、
前記下部電極が形成された前記基板上に、パターニングされていないベタ圧電体膜を成膜する工程（Ａ）と、
前記ベタ圧電体膜上に、前記ベタ圧電体膜の不要部分に対応したパターンを有し、前記ベタ圧電体膜の不要部分を除去するための除去用電極を形成する工程（Ｂ）と、
前記下部電極と前記除去用電極との間に電界を印加して、前記除去用電極及び前記ベタ圧電体膜の不要部分にクラックを発生させる工程（Ｃ）と、
前記除去用電極及び前記ベタ圧電体膜の不要部分を除去する工程（Ｄ）とを有する製造方法により製造されたものであることを特徴とする圧電素子。
【請求項９】
前記圧電体膜は、前記基板の基板面に対して非平行方向に延びる多数の柱状体からなる柱状構造膜であることを特徴とする請求項８に記載の圧電素子。
【請求項１０】
前記圧電体膜は、Thornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜であることを特徴とする請求項９に記載の圧電素子。
【請求項１１】
前記圧電体膜は、表面粗さＲａ≧２００Åであることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の圧電素子。
【請求項１２】
基板上に下部電極と単数又は複数の凸部からなる所定のパターンを有する圧電体膜と上部電極とが順次形成され、前記下部電極と前記上部電極との間に電界が印加されて駆動される圧電素子において、
前記圧電体膜は、Thornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜からなることを特徴とする圧電素子。
【請求項１３】
前記圧電体膜は、下記一般式（Ｐ）で表される１種又は２種以上のペロブスカイト型酸化物を主成分とすることを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の圧電素子。
一般式ＡＢＯ３・・・（Ｐ）
（Ａ：Ａサイトの元素であり、Ｐｂ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｂｉ，Ｌｉ，Ｎａ，Ｃａ，Ｃｄ，Ｍｇ，Ｋ，及びランタニド元素からなる群より選ばれた少なくとも１種の元素を含む。
Ｂ：Ｂサイトの元素であり、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｓｃ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｈｆ，及びＡｌからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素を含む。
Ｏ：酸素。
Ａサイト元素とＢサイト元素と酸素元素のモル比は１：１：３が標準であるが、これらのモル比はペロブスカイト構造を取り得る範囲内で基準モル比からずれてもよい。）
【請求項１４】
請求項８〜１３のいずれかに記載の圧電素子と、該圧電素子に隣接して設けられた液体吐出部材とを備え、該液体吐出部材は、液体が貯留される液体貯留室と、前記圧電体膜に対する前記電界の印加に応じて該液体貯留室から外部に前記液体が吐出される液体吐出口とを有することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１】
基板上に下部電極と単数又は複数の凸部からなる所定のパターンを有する圧電体膜と上部電極とが順次形成され、前記下部電極と前記上部電極との間に電界が印加されて駆動される圧電素子の製造方法において、
前記下部電極が形成された前記基板上に、パターニングされていないベタ圧電体膜を成膜する工程（Ａ）と、
前記ベタ圧電体膜上に、前記ベタ圧電体膜の不要部分に対応したパターンを有し、前記ベタ圧電体膜の不要部分を除去するための除去用電極を形成する工程（Ｂ）と、
前記下部電極と前記除去用電極との間に電界を印加して、前記除去用電極及び前記ベタ圧電体膜の不要部分にクラックを発生させる工程（Ｃ）と、
前記除去用電極及び前記ベタ圧電体膜の不要部分を除去する工程（Ｄ）とを有することを特徴とする圧電素子の製造方法。
【請求項２】
工程（Ｂ）において、前記除去用電極と同時に、前記所定のパターンを有する圧電体膜に対応したパターンを有し、前記除去用電極とは非導通の前記上部電極を形成することを特徴とする請求項１に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項３】
工程（Ｄ）後に、前記所定のパターンを有する圧電体膜に対応したパターンを有する前記上部電極を形成する工程（Ｅ）をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項４】
工程（Ａ）において、前記ベタ圧電体膜として、前記基板の基板面に対して非平行方向に延びる多数の柱状体からなる柱状構造膜を成膜することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧電素子の製造方法。
【請求項５】
工程（Ａ）において、前記ベタ圧電体膜として、Thornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜を成膜することを特徴とする請求項４に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項６】
工程（Ａ）において、表面粗さＲａ≧２００Åの前記ベタ圧電体膜を成膜することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の圧電素子の製造方法。
【請求項７】
工程（Ａ）において、気相法により前記ベタ圧電体膜を成膜することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の圧電素子の製造方法。
【請求項８】
基板上に下部電極と単数又は複数の凸部からなる所定のパターンを有する圧電体膜と上部電極とが順次形成され、前記下部電極と前記上部電極との間に電界が印加されて駆動される圧電素子において、
前記下部電極が形成された前記基板上に、パターニングされていないベタ圧電体膜を成膜する工程（Ａ）と、
前記ベタ圧電体膜上に、前記ベタ圧電体膜の不要部分に対応したパターンを有し、前記ベタ圧電体膜の不要部分を除去するための除去用電極を形成する工程（Ｂ）と、
前記下部電極と前記除去用電極との間に電界を印加して、前記除去用電極及び前記ベタ圧電体膜の不要部分にクラックを発生させる工程（Ｃ）と、
前記除去用電極及び前記ベタ圧電体膜の不要部分を除去する工程（Ｄ）とを有する製造方法により製造されたものであることを特徴とする圧電素子。
【請求項９】
前記圧電体膜は、前記基板の基板面に対して非平行方向に延びる多数の柱状体からなる柱状構造膜であることを特徴とする請求項８に記載の圧電素子。
【請求項１０】
前記圧電体膜は、Thornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜であることを特徴とする請求項９に記載の圧電素子。
【請求項１１】
前記圧電体膜は、表面粗さＲａ≧２００Åであることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の圧電素子。
【請求項１２】
基板上に下部電極と単数又は複数の凸部からなる所定のパターンを有する圧電体膜と上部電極とが順次形成され、前記下部電極と前記上部電極との間に電界が印加されて駆動される圧電素子において、
前記圧電体膜は、Thornton zone modelにおけるzone Iの柱状構造膜からなることを特徴とする圧電素子。
【請求項１３】
前記圧電体膜は、下記一般式（Ｐ）で表される１種又は２種以上のペロブスカイト型酸化物を主成分とすることを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の圧電素子。
一般式ＡＢＯ３・・・（Ｐ）
（Ａ：Ａサイトの元素であり、Ｐｂ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｂｉ，Ｌｉ，Ｎａ，Ｃａ，Ｃｄ，Ｍｇ，Ｋ，及びランタニド元素からなる群より選ばれた少なくとも１種の元素を含む。
Ｂ：Ｂサイトの元素であり、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｓｃ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｈｆ，及びＡｌからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素を含む。
Ｏ：酸素。
Ａサイト元素とＢサイト元素と酸素元素のモル比は１：１：３が標準であるが、これらのモル比はペロブスカイト構造を取り得る範囲内で基準モル比からずれてもよい。）
【請求項１４】
請求項８〜１３のいずれかに記載の圧電素子と、該圧電素子に隣接して設けられた液体吐出部材とを備え、該液体吐出部材は、液体が貯留される液体貯留室と、前記圧電体膜に対する前記電界の印加に応じて該液体貯留室から外部に前記液体が吐出される液体吐出口とを有することを特徴とする液体吐出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１０】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１０】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−７３８３７（Ｐ２０１０−７３８３７Ａ）
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３８７９４（Ｐ２００８−２３８７９４）
【出願日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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