液体噴射ヘッドの製造方法、圧電素子の製造方法、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
【課題】圧電体層の厚さを均一に形成することができる液体噴射ヘッドの製造方法、圧電素子の製造方法、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】複数の流路形成基板用ウエハー１１０に順番に圧電体前駆体膜となる塗布溶液７３をスピンコート法により塗布する際に、圧電体前駆体膜の各層となる塗布溶液７３の塗布を開始する流路形成基板用ウエハー１１０の順番を所定枚数ずらして行う。
【解決手段】複数の流路形成基板用ウエハー１１０に順番に圧電体前駆体膜となる塗布溶液７３をスピンコート法により塗布する際に、圧電体前駆体膜の各層となる塗布溶液７３の塗布を開始する流路形成基板用ウエハー１１０の順番を所定枚数ずらして行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法、圧電素子の製造方法、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッド等に用いられる圧電素子は、電気機械変換機能を呈する圧電材料からなる誘電体膜を２つの電極で挟んだ素子であり、誘電体膜は、例えば、結晶化した圧電性セラミックスにより構成されている。また、このような圧電素子は、液体噴射ヘッドのノズル開口から液体を噴射させる圧力発生手段として用いられる。
【０００３】
このような圧電素子の製造方法としては、基板（流路形成基板）の一方面側に下電極膜をスパッタリング法等により形成した後、下電極膜上に圧電体層をゾル−ゲル法又はＭＯＤ法等により形成すると共に、圧電体層上に上電極膜をスパッタリング法により形成し、圧電体層及び上電極膜をパターニングすることで圧電素子を形成している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、圧電体層を形成する際に、基板上に圧電体前駆体膜となる塗布溶液の塗布は、スピンコート法により行われている（例えば、特許文献２〜４参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２７４４７２号公報（第５〜６頁、第６〜７図）
【特許文献２】特開平５−８５７０４号公報
【特許文献３】特開平９−２２３８３１号公報
【特許文献４】特開２００７-０４２９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、圧電体前駆体膜となる塗布溶液を流路形成基板用ウエハー上にスピンコート法により塗布する際には、複数の流路形成基板用ウエハーからなる流路形成基板用ウエハー群の各流路形成基板用ウエハーに順番に１層ずつ塗布溶液を塗布し、これを乾燥させることで圧電体前駆体膜を形成する工程を繰り返すことで、各流路形成基板用ウエハーに複数層の圧電体膜を積層形成している。すなわち、１層目の圧電体前駆体膜を各流路形成基板用ウエハーに順番に形成した後、２層目の圧電体前駆体膜を各流路形成基板用ウエハーに順番に形成している。
【０００７】
しかしながら、複数の流路形成基板用ウエハーの間で、塗布された塗布溶液の厚さにばらつきが生じ、流路形成基板用ウエハーの間で圧電体膜が積層された圧電素子の厚さにばらつきが生じて、圧電素子の変位特性にばらつきが生じてしまうと問題がある。
【０００８】
また、圧電体前駆体膜となる塗布溶液を流路形成基板用ウエハー上にスピンコート法により塗布した際に、流路形成基板用ウエハーの面内方向で塗布された塗布溶液の厚さにばらつきが生じ、圧電体膜が積層された圧電素子の厚さにばらつきが生じて、圧電素子の変位特性にばらつきが生じてしまうと問題がある。
【０００９】
そして、このような圧電素子の変位特性のばらつきは、流路形成基板用ウエハーを分割して１つのチップサイズの液体噴射ヘッドを形成した際に、各液体噴射ヘッドの液体噴射特性にばらつきが生じてしまうと共に、複数の液体噴射ヘッドを液体噴射装置に組み込んで使用した際に、液体噴射特性を揃えることができないという問題がある。
【００１０】
なお、このような問題は圧電素子を有する液体噴射ヘッドの製造方法だけではなく、その他のデバイスに用いられる圧電素子の製造方法においても同様に存在する。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑み、圧電体層の厚さを均一に形成することができる液体噴射ヘッドの製造方法、圧電素子の製造方法、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する本発明の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板が複数一体的に形成された流路形成基板用ウエハーの一方面側に下電極を形成する工程と、塗布チャンバー内に回転自在に設けられた回転テーブル上に前記流路形成基板用ウエハーを保持させて、当該回転テーブルによって前記流路形成基板用ウエハーを回転させながら当該流路形成基板用ウエハーの前記下電極側に塗布溶液を塗布して圧電体前駆体膜を形成する工程及び前記圧電体前駆体膜を焼成することで圧電体膜を形成する圧電体膜形成工程を繰り返し行って複数層の圧電体膜が積層された圧電体層を形成する工程と、前記圧電体層上に上電極を形成する工程とを具備し、前記圧電体前駆体膜を形成する工程では、前記流路形成基板用ウエハーが複数枚で構成される流路形成基板用ウエハー群に対して、各流路形成基板用ウエハーに前記塗布溶液を塗布して前記圧電体前駆体膜を１層ずつ順番に形成すると共に、前記流路形成基板用ウエハー群に対して、前記圧電体前駆体膜の各層となる前記塗布溶液の塗布を開始する前記流路形成基板用ウエハーの順番を所定枚数ずらして行うことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる態様では、圧電体前駆体膜となる塗布溶液の塗布を開始する流路形成基板用ウエハーとして、常に所定の流路形成基板用ウエハーから開始するのに比べて、塗布を開始する基板の順番をずらすことにより、塗布溶液の塗布の開始時と終了時とで塗布溶液を塗布する雰囲気や温度などの塗布条件が均一化されるため、複数の流路形成基板用ウエハーに均一な厚さで圧電体層を形成することができる。これにより、複数の流路形成基板用ウエハーから切り分けられた液体噴射ヘッドにおいて圧電特性を均一化して液体噴射特性を均一化することができる。
【００１３】
ここで、前記流路形成基板用ウエハー群が、各流路形成基板用ウエハーに形成する前記圧電体前駆体膜の積層数以下の前記流路形成基板用ウエハーで構成される場合には、前記流路形成基板用ウエハーに前記塗布溶液の塗布を開始する順番を１枚ずつずらして行うことが好ましい。また、前記流路形成基板用ウエハー群が、各流路形成基板用ウエハーに形成する前記圧電体前駆体膜の積層数のｎ（整数）倍の前記流路形成基板用ウエハーで構成される場合には、前記流路形成基板用ウエハーに前記塗布溶液の塗布を開始する順番をｎ枚ずつずらして行うことが好ましい。これによれば、塗布溶液の塗布の開始時と終了時とで塗布溶液を塗布する雰囲気や温度などの塗布条件が均一化されるため、複数の流路形成基板用ウエハーに均一な厚さで圧電体層を形成することができる。
【００１４】
また、前記圧電体前駆体膜を形成する工程では、前記塗布チャンバー内の雰囲気を前記塗布溶液の溶媒の飽和蒸気とすると共に当該塗布チャンバー内を外気圧よりも高い気圧として、前記流路形成基板用ウエハーに前記塗布溶液を塗布することが好ましい。これによれば、各流路形成基板用ウエハーの面内での塗布溶液の厚さを均一化することができ、１枚の流路形成基板用ウエハーから切り分けられる複数の液体噴射ヘッドにおいて、圧電特性を均一化して液体噴射特性を均一化することができる。したがって、複数の流路形成基板用ウエハーから切り分けられた液体噴射ヘッドと、１枚の流路形成基板用ウエハーから切り分けられる複数の液体噴射ヘッドとの全ての液体噴射ヘッドにおいて、圧電特性を均一化して液体噴射特性を均一化することができる。
【００１５】
また、前記圧電体層としてチタン酸ジルコン酸鉛を用いることが好ましい。これによれば、チタン酸ジルコン酸鉛からなる圧電体層の膜厚を均一化できる。
【００１６】
さらに、本発明の他の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板が複数一体的に形成された流路形成基板用ウエハーの一方面側に下電極を形成する工程と、塗布チャンバー内に回転自在に設けられた回転テーブル上に前記流路形成基板用ウエハーを保持させて、当該回転テーブルによって前記流路形成基板用ウエハーを回転させながら当該流路形成基板用ウエハーの前記下電極側に塗布溶液を塗布して圧電体前駆体膜を形成する工程及び前記圧電体前駆体膜を焼成することで圧電体膜を形成する圧電体膜形成工程を繰り返し行って複数層の圧電体膜が積層された圧電体層を形成する工程と、前記圧電体層上に上電極を形成する工程とを具備し、前記圧電体前駆体膜を形成する工程では、前記塗布チャンバー内の雰囲気を前記塗布溶液の溶媒の飽和蒸気とすると共に当該塗布チャンバー内を外気圧よりも高い気圧として、前記流路形成基板用ウエハーに前記塗布溶液を塗布することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる態様では、各流路形成基板用ウエハーの面内での塗布溶液の厚さを均一化することができ、１枚の流路形成基板用ウエハーから切り分けられる複数の液体噴射ヘッドにおいて、圧電特性を均一化して液体噴射特性を均一化することができる。
【００１７】
また、本発明の他の態様は、上記態様に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。かかる態様では、圧電特性を均一化して液体噴射特性を均一化した液体噴射ヘッドを実現できる。
【００１８】
さらに本発明の他の態様は、上記態様に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。かかる態様では、圧電特性を均一化して液体噴射特性を均一化した液体噴射装置を実現できると共に、液体噴射特性が均一な液体噴射ヘッドの制御を容易に行うことができる。
【００１９】
また、本発明の他の態様は、基板上に下電極を形成する工程と、塗布チャンバー内に回転自在に設けられた回転テーブル上に前記基板を保持させて、当該回転テーブルによって前記基板を回転させながら当該基板の前記下電極側に塗布溶液を塗布して圧電体前駆体膜を形成する工程及び前記圧電体前駆体膜を焼成することで圧電体膜を形成する圧電体膜形成工程を繰り返し行って複数層の圧電体膜が積層された圧電体層を形成する工程と、前記圧電体層上に上電極を形成する工程とを具備し、前記圧電体前駆体膜を形成する工程では、前記基板が複数枚で構成される基板群に対して、各基板に前記塗布溶液を塗布して前記圧電体前駆体膜を１層ずつ順番に形成すると共に、前記基板群に対して、前記圧電体前駆体膜の各層となる前記塗布溶液の塗布を開始する前記基板の順番を所定枚数ずらして行うことを特徴とする圧電素子の製造方法にある。
かかる態様では、圧電体前駆体膜となる塗布溶液の塗布を開始する基板として、常に所定の基板から開始するのに比べて、塗布を開始する基板の順番をずらすことにより、塗布溶液の塗布の開始時と終了時とで塗布溶液を塗布する雰囲気や温度などの塗布条件が均一化されるため、複数の基板に均一な厚さで圧電体層を形成することができる。
【００２０】
さらに、本発明の他の態様は、基板上に下電極を形成する工程と、塗布チャンバー内に回転自在に設けられた回転テーブル上に前記基板を保持させて、当該回転テーブルによって前記基板を回転させながら当該基板の前記下電極側に塗布溶液を塗布して圧電体前駆体膜を形成する工程及び前記圧電体前駆体膜を焼成することで圧電体膜を形成する圧電体膜形成工程を繰り返し行って複数層の圧電体膜が積層された圧電体層を形成する工程と、前記圧電体層上に上電極を形成する工程とを具備し、前記圧電体前駆体膜を形成する工程では、前記塗布チャンバー内の雰囲気を前記塗布溶液の溶媒の飽和蒸気とすると共に当該塗布チャンバー内を外気圧よりも高い気圧として、前記基板に前記塗布溶液を塗布することを特徴とする圧電素子の製造方法にある。
かかる態様では、基板の面内での塗布溶液の厚さを均一化することができ、圧電特性を均一化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（インクジェット式記録ヘッド）
まず、本発明の液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの基本的な構造について説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及びそのＡ−Ａ′断面図である。
【００２３】
図示するように、流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板からなり、その一方の面には二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。
【００２４】
流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向外側の領域には連通部１３が形成され、連通部１３と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４及び連通路１５を介して連通されている。連通部１３は、後述する保護基板のリザーバー部３１と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバーの一部を構成する。インク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。なお、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。
【００２５】
また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート２０は、例えばガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などからなる。
【００２６】
一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように、弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、下電極膜６０と圧電体層７０と上電極膜８０とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電極膜６０を圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせてアクチュエーター装置と称する。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び下電極膜６０が振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
【００２７】
圧電体層７０は、下電極膜６０上に形成される電気機械変換作用を示す圧電材料からなる。圧電体層７０は、ペロブスカイト構造の結晶膜を用いるのが好ましく、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電体材料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等が好適である。具体的には、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）、ジルコニウム酸鉛（ＰｂＺｒＯ3）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ），ＴｉＯ3）ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）又は、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3）等を用いることができる。圧電体層７０の厚さについては、製造工程でクラックが発生しない程度に厚さを抑え、且つ十分な変位特性を呈する程度に厚く形成する。例えば、本実施形態では、圧電体層７０を１〜２μｍ前後の厚さで形成した。
【００２８】
また、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜８０には、インク供給路１４側の端部近傍から引き出され、絶縁体膜５５上にまで延設される、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。
【００２９】
このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、下電極膜６０、絶縁体膜５５及びリード電極９０上には、リザーバー１００の少なくとも一部を構成するリザーバー部３１を有する保護基板３０が接着剤３５を介して接合されている。このリザーバー部３１は、本実施形態では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバー１００を構成している。また、流路形成基板１０の連通部１３を圧力発生室１２毎に複数に分割して、リザーバー部３１のみをリザーバーとしてもよい。さらに、例えば、流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを設け、流路形成基板１０と保護基板３０との間に介在する部材（例えば、弾性膜５０、絶縁体膜５５等）にリザーバーと各圧力発生室１２とを連通するインク供給路１４を設けるようにしてもよい。
【００３０】
また、保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。圧電素子保持部３２は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。
【００３１】
このような保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００３２】
また、保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。そして、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、貫通孔３３内に露出するように設けられている。
【００３３】
また、保護基板３０上には、並設された圧電素子３００を駆動するための駆動回路１２０が固定されている。この駆動回路１２０としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等を用いることができる。そして、駆動回路１２０とリード電極９０とは、ボンディングワイヤー等の導電性ワイヤーからなる接続配線１２１を介して電気的に接続されている。
【００３４】
また、このような保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料からなり、この封止膜４１によってリザーバー部３１の一方面が封止されている。また、固定板４２は、比較的硬質の材料で形成されている。この固定板４２のリザーバー１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバー１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
【００３５】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給手段と接続したインク導入口からインクを取り込み、リザーバー１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路１２０からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、絶縁体膜５５、下電極膜６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。
【００３６】
（インクジェット式記録ヘッドの製造方法）
以下、上述したインクジェット式記録ヘッドの基本的な製造方法について、図３〜図８を参照して説明する。なお、図３〜図８は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【００３７】
まず、図３（ａ）に示すように、流路形成基板１０が複数一体的に形成されるシリコンウエハーである流路形成基板用ウエハー１１０の表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる二酸化シリコン膜５１を形成する。次いで、図３（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。
【００３８】
次いで、図３（ｃ）に示すように、絶縁体膜５５上の全面に下電極膜６０を形成すると共に、所定形状にパターニングする。この下電極膜６０の材料は、特に限定されないが、圧電体層７０としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いる場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ない材料であることが望ましい。このため、下電極膜６０の材料としては白金、イリジウム等が好適に用いられる。また、下電極膜６０は、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法（化学蒸着法）などにより形成することができる。
【００３９】
次に、流路形成基板用ウエハー１１０の下電極膜６０が形成された面にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層７０を形成する。ここで、本実施形態では、有機金属化合物を溶媒に溶解・分散したいわゆるゾル（塗布溶液）を塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成している。なお、圧電体層７０の製造方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法等を用いてもよい。
【００４０】
圧電体層７０の具体的な作成手順を説明する。まず、図４（ａ）に示すように、下電極膜６０上にＰＺＴ前駆体膜である圧電体前駆体膜７１を成膜する。すなわち、下電極膜６０が形成された流路形成基板１０上に有機金属化合物を含むゾル（塗布溶液）をスピンコート法により塗布する（塗布工程）。次いで、この圧電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間乾燥させる（乾燥工程）。次に、乾燥した圧電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間保持することによって脱脂する（脱脂工程）。次に、図４（ｂ）に示すように、圧電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間保持することによって結晶化させ、圧電体膜７２を形成する（焼成工程）。
【００４１】
なお、このような乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程で用いられる加熱装置としては、例えば、ホットプレートや、赤外線ランプの照射により加熱するＲＴＰ（Rapid Thermal Processing）装置などを用いることができる。
【００４２】
そして、上述した塗布工程、乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程からなる圧電体膜形成工程を複数回繰り返すことにより、図４（ｃ）に示すように複数層の圧電体膜７２が積層された圧電体層７０を形成する。例えば、ゾルの１回あたりの膜厚が０．１μｍ程度の場合には、例えば、１２層の圧電体膜７２からなる圧電体層７０全体の膜厚は約１．２μｍ程度となる。
【００４３】
次に、図５（ａ）に示すように、圧電体層７０上に亘って、例えば、イリジウム（Ｉｒ）からなる上電極膜８０を形成する。そして、図５（ｂ）に示すように、圧電体層７０及び上電極膜８０を、各圧力発生室１２に対向する領域にパターニングして圧電素子３００を形成する。圧電体層７０及び上電極膜８０のパターニングとしては、例えば、反応性イオンエッチングやイオンミリング等のドライエッチングが挙げられる。
【００４４】
次に、リード電極９０を形成する。具体的には、図５（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０の全面に亘ってリード電極９０を形成後、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を介して各圧電素子３００毎にパターニングすることで形成される。
【００４５】
次に、図６（ａ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０の圧電素子３００側に、シリコンウエハーであり複数の保護基板３０となる保護基板用ウエハー１３０を接着剤３５を介して接合する。
【００４６】
次に、図６（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０を所定の厚みに薄くする。次いで、図６（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０にマスク膜５２を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図７に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０をマスク膜５２を介してＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、圧電素子３００に対応する圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５等を形成する。
【００４７】
その後は、流路形成基板用ウエハー１１０及び保護基板用ウエハー１３０の外周縁部の不要部分を、例えば、ダイシング等により切断することによって除去する。そして、流路形成基板用ウエハー１１０の保護基板用ウエハー１３０とは反対側の面にノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０を接合すると共に、保護基板用ウエハー１３０にコンプライアンス基板４０を接合し、流路形成基板用ウエハー１１０等を図１に示すような一つのチップサイズの流路形成基板１０等に分割することによって、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドとする。
【００４８】
（実施形態１）
ここで、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの製造方法について説明する。なお、図８は、ウエハーカートリッジの断面図であり、図９は、スピンコーターの断面図である。
【００４９】
本実施形態の圧電体層７０を形成する工程は、複数の流路形成基板用ウエハー１１０によって構成される流路形成基板用ウエハー群に対して同時に行われる。例えば、図８に示すように、ウエハーカートリッジ２００に複数枚、本実施形態では６枚の流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆを収納して流路形成基板用ウエハー群２０１を構成している。そして、このウエハーカートリッジ２００の流路形成基板用ウエハー群２０１から、１枚ずつ流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆを取り出して、取り出した流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆにスピンコート法により塗布溶液（ゾル）を塗布する。
【００５０】
ここで、流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆに塗布溶液を塗布するスピンコーターについて説明する。図９に示すように、スピンコーター２１０は、内部に塗布チャンバー２１１となる空間が設けられた本体２１２と、塗布チャンバー２１１内に回転自在に設けられた回転テーブル２１３と、回転テーブル２１３の一方面に塗布溶液７３を供給する供給ノズル２１４とを具備する。
【００５１】
回転テーブル２１３は、一方面に流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆを保持すると共に図示しないモーター等の駆動手段によって回転されるように設けられている。また、供給ノズル２１４は、回転テーブル２１３に保持された流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆの表面に塗布溶液７３であるゾルを滴下するものであり、塗布溶液７３が貯留された貯留手段（図示なし）に接続されている。
【００５２】
このようなスピンコーター２１０では、回転テーブル２１３によって流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆを回転させながら、流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆ上に供給ノズル２１４によって塗布溶液７３を供給することで、塗布溶液７３を流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆの表面に均一な厚さで塗布することができる。
【００５３】
そして、ウエハーカートリッジ２００に保持された流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆを、図示しない搬送アームによって順番にスピンコーター２１０に搬送させて、その表面に塗布溶液７３を塗布する。
【００５４】
このとき、流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆが複数枚で構成される流路形成基板用ウエハー群２０１に対して、各流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆに圧電体前駆体膜７１を１層ずつ順番に形成する。すなわち、例えば、１枚目の流路形成基板用ウエハー１１０Ａに１層目の塗布溶液７３を塗布した後、２枚目の流路形成基板用ウエハー１１０Ｂに１層目の塗布溶液７３を塗布する。これにより、１枚目の流路形成基板用ウエハー１１０Ａに塗布された塗布溶液７３を乾燥させて圧電体前駆体膜７１を形成する乾燥工程やその後の脱脂工程及び焼成工程などを行っている最中に、２枚目の流路形成基板用ウエハー１１０Ｂに塗布溶液７３を塗布することができるため、塗布工程を効率よく行うことができる。
【００５５】
そして、少なくとも塗布工程及び乾燥工程からなる圧電体前駆体膜７１を１層ずつ形成する工程を各流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆに繰り返し行うことで、複数層の圧電体前駆体膜７１を形成することができる。なお、ここでは、圧電体前駆体膜７１を形成する工程を繰り返すことで塗布溶液７３を塗布する塗布工程が繰り返されるように説明したが、塗布工程を繰り返し行うには、少なくとも流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆに形成された圧電体前駆体膜７１上に、２層目以降の圧電体前駆体膜７１となる塗布溶液７３が塗布される必要がある。したがって、上述したように圧電体前駆体膜７１を１層ずつ焼成して圧電体膜７２を形成してから、圧電体膜７２上に圧電体前駆体膜７１となる塗布溶液７３を塗布するようにしてもよく、塗布工程及び乾燥工程を繰り返し行って圧電体前駆体膜７１を複数層積層した状態で同時に焼成して圧電体膜７２を形成する際には、圧電体前駆体膜７１上に塗布溶液７３を塗布するようにしてもよい。
【００５６】
このとき、本実施形態では、このような流路形成基板用ウエハー群２０１に対して、各流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆに圧電体前駆体膜７１を１層ずつ順番に形成する際に、流路形成基板用ウエハー群２０１に対して、圧電体前駆体膜７１の各層となる塗布溶液７３の塗布を開始する流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆの順番を所定枚数ずらして行う。
【００５７】
すなわち、例えば、１２層の圧電体前駆体膜７１（圧電体膜７２）を形成する場合には、例えば、１層目の圧電体前駆体膜７１の形成では、１層目の圧電体前駆体膜７１となる塗布溶液７３の塗布を流路形成基板用ウエハー１１０Ａから開始し、流路形成基板用ウエハー１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅ及び１１０Ｆに順番に行う。
【００５８】
次に、２層目の圧電体前駆体膜７１の形成では、２層目の圧電体前駆体膜７１となる塗布溶液７３の塗布を流路形成基板用ウエハー１１０Ｂから開始し、流路形成基板用ウエハー１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅ、１１０Ｆ及び１１０Ａに順番に行う。
【００５９】
次に、３層目の圧電体前駆体膜７１の形成では、３層目の圧電体前駆体膜７１となる塗布溶液７３の塗布を流路形成基板用ウエハー１１０Ｃから開始し、流路形成基板用ウエハー１１０Ｄ、１１０Ｅ、１１０Ｆ、１１０Ａ及び１１０Ｂに順番に行う。その後の３層目以降の圧電体前駆体膜７１の形成も同様に、塗布溶液７３の塗布を開始する流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆの順番をずらして行う。
【００６０】
本実施形態では、６枚の流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆに、それぞれ１２層の圧電体膜７２を形成するため、圧電体前駆体膜７１となる塗布溶液７３の塗布を開始する流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆは、それぞれ２回循環することになる。
【００６１】
このように、圧電体前駆体膜７１の各層となる塗布溶液７３の塗布を開始する流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆの順番をずらすことで、各流路形成基板用ウエハー１１０の間で、圧電体層７０の膜厚にばらつきが生じるのを防止することができる。
【００６２】
ちなみに、圧電体前駆体膜７１の各層となる塗布溶液７３の塗布を、常に所定の流路形成基板用ウエハー１１０Ａから開始すると、各流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆに形成される圧電体層７０の膜厚にばらつきが生じてしまう。このような圧電体層７０の膜厚のばらつきは、圧電体前駆体膜７１の各層の形成を開始する流路形成基板用ウエハー１１０Ａから、圧電体前駆体膜７１の各層が最後に形成される流路形成基板用ウエハー１１０Ｆに向かって徐々に厚くなる傾向を有する。なお、このような圧電体層７０の膜厚のばらつきは、各流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆに塗布溶液７３の塗布を繰り返すことによって、塗布チャンバー２１１内で塗布溶液７３に含まれる溶媒が揮発し、各流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆに塗布溶液７３を塗布する際の塗布チャンバー２１１内の雰囲気中に含まれる溶媒の濃度が変化することで発生すると考えられる。したがって、本実施形態のように、圧電体前駆体膜７１の各層となる塗布溶液７３の塗布を開始する流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆの順番をずらすことで、複数の流路形成基板用ウエハー１１０間で圧電体層７０の膜厚にばらつきが生じるのを防止することができる。
【００６３】
また、上述した製造方法のように流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆを切り分けて、一つのチップサイズのインクジェット式記録ヘッドを形成した際に、複数の流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆから切り分けられたインクジェット式記録ヘッドにおいて、圧電体層７０の膜厚を均一化して、インク吐出特性を均一化することができる。したがって、複数のインクジェット式記録ヘッドを組み合わせてインクジェット式記録装置等に組み込んだ際に、インク吐出特性を均一化して印刷品質を向上することができると共に、インクジェット式記録ヘッドをインク吐出特性に基づいて分別して、同一インク吐出特性のインクジェット式記録ヘッドを組み合わせるという煩雑な作業が不要となり、製造工程を簡略化することができる。
【００６４】
なお、本実施形態では、６枚の流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆからなる流路形成基板用ウエハー群２０１に、それぞれ１２層の圧電体膜７２を形成するようにしたが、流路形成基板用ウエハー群２０１を構成する流路形成基板用ウエハー１１０の数及び圧電体膜７２の積層数は、これに限定されるものではない。
【００６５】
例えば、１２枚の流路形成基板用ウエハー１１０のそれぞれに、６層の圧電体膜７２を形成する際には、圧電体前駆体膜７１の各層で、塗布溶液７３の塗布を開始する流路形成基板用ウエハー１１０の順番を２枚ずつずらすようにすればよい。
【００６６】
また、１２枚の流路形成基板用ウエハー１１０のそれぞれに、４層の圧電体膜７２を形成する際には、圧電体前駆体膜７１の各層で、塗布溶液７３の塗布を開始する流路形成基板用ウエハー１１０の順番を３枚ずつずらすようにすればよい。
【００６７】
すなわち、流路形成基板用ウエハー群２０１が、圧電体前駆体膜７１の積層数のｎ（整数）倍の流路形成基板用ウエハー１１０で構成される場合には、流路形成基板用ウエハー１１０に圧電体前駆体膜７１の各層を形成する際に、塗布溶液の塗布を開始する流路形成基板用ウエハー１１０の順番をｎ枚ずつずらすようにすればよい。
【００６８】
勿論、流路形成基板用ウエハー群２０１が、圧電体前駆体膜７１の積層数のｎ（整数）倍以外の枚数の流路形成基板用ウエハー１１０で構成される場合であっても、２枚以上ずつずらすようにしてもよい。すなわち、例えば、１２枚の流路形成基板用ウエハー１１０のそれぞれに、５層の圧電体膜７２を形成する際であっても、塗布溶液７３の塗布を開始する流路形成基板用ウエハー１１０の順番を２枚ずつずらせばよい。
【００６９】
さらに、例えば、１２枚の流路形成基板用ウエハー１１０のそれぞれに、１１層の圧電体膜７２を形成する際には、圧電体前駆体膜７１の各層で、塗布溶液７３の塗布を開始する流路形成基板用ウエハー１１０の順番を１枚ずつずらせばよい。すなわち、流路形成基板用ウエハー群２０１が、各流路形成基板用ウエハー１１０に形成する圧電体前駆体膜７１の積層数以下の流路形成基板用ウエハー１１０で構成される場合には、流路形成基板用ウエハー１１０に圧電体前駆体膜７１を形成する際に塗布溶液７３の塗布を開始する順番を１枚ずつずらすようにすればよい。
【００７０】
以上のことから、複数枚の流路形成基板用ウエハー１１０において、塗布溶液７３の塗布を開始する順番が、複数枚の流路形成基板用ウエハー１１０で平均化されるようにすれば、複数の流路形成基板用ウエハー１１０間で形成される圧電体層７０の膜厚を均一化することができる。
【００７１】
（実施形態２）
ここで、本発明の実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの製造方法について説明する。
【００７２】
本実施形態の圧電体層７０を形成する工程、特に圧電体前駆体膜７１となる塗布溶液を流路形成基板用ウエハー１１０に塗布する塗布工程では、塗布チャンバー内の雰囲気を塗布溶液の溶媒の飽和蒸気とすると共に、塗布チャンバー内を外気圧（本実施形態では、大気圧）よりも高い気圧として、流路形成基板用ウエハー１１０に塗布溶液を塗布する。
【００７３】
ここで、このような塗布工程で用いられるスピンコーターについて、図１０を参照して説明する。なお、図１０は、本実施形態のスピンコーターを示す断面図である。
【００７４】
図１０に示すように、スピンコーター２１０Ａは、内部に塗布チャンバー２１１となる空間が設けられた本体２１２Ａと、塗布チャンバー２１１内に回転自在に設けられた回転テーブル２１３と、回転テーブル２１３の一方面に塗布溶液７３を供給する供給ノズル２１４とを具備する。
【００７５】
本体２１２Ａは、中空の箱形状を有し、内部の塗布チャンバー２１１と外部とを連通して、塗布チャンバー２１１を大気開放する開放孔２１５を具備する。
【００７６】
また、本体２１２Ａの塗布チャンバー２１１内には、圧電体前駆体膜７１となる塗布溶液７３であるゾルの溶媒２１７が保持されたケース２１６が設けられている。ケース２１６は、内部に充填された溶媒２１７が塗布チャンバー２１１内に揮発し易いように上面が開口されている。なお、ＰＺＴからなる圧電素子３００を形成するための溶媒２１７としては、揮発性を有する材料、例えば、アルコールが挙げられる。
【００７７】
回転テーブル２１３は、一方面に流路形成基板用ウエハー１１０を保持すると共に図示しないモーター等の駆動手段によって回転されるように設けられている。また、供給ノズル２１４は、回転テーブル２１３に保持された流路形成基板用ウエハー１１０の表面に塗布溶液７３であるゾルを滴下するものであり、塗布溶液７３が貯留された貯留手段（図示なし）に接続されている。
【００７８】
このようなスピンコーター２１０Ａでは、回転テーブル２１３によって流路形成基板用ウエハー１１０を回転させながら、流路形成基板用ウエハー１１０上に供給ノズル２１４によって塗布溶液７３を供給することで、塗布溶液７３を流路形成基板用ウエハー１１０の表面に均一な厚さで塗布することができる。
【００７９】
そして、本実施形態では、塗布チャンバー２１１内に塗布溶液７３の溶媒２１７が揮発可能な状態で保持されているため、塗布チャンバー２１１内の雰囲気は、塗布溶液７３の溶媒２１７で飽和蒸気となっている。
【００８０】
また、流路形成基板用ウエハー１１０を回転させながら、流路形成基板用ウエハー１１０に塗布溶液７３を塗布すると、塗布溶液７３に含まれる溶媒が揮発し、塗布チャンバー２１１内は、外気よりも高圧となる。このとき、塗布チャンバー２１１内が高圧になりすぎると、流路形成基板用ウエハー１１０に塗布された塗布溶液７３に含まれる溶媒の揮発量が少なくなり、流路形成基板用ウエハー１１０に塗布された塗布溶液７３が乾燥することなく、流路形成基板用ウエハー１１０の回転により周囲に飛散するため、流路形成基板用ウエハー１１０に塗布された塗布溶液７３の外周側の厚さは、中央部側に比べて厚くなってしまう。このため、本実施形態では、本体２１２Ａに開放孔２１５を設けることで、塗布チャンバー２１１内の気圧が、外気圧よりも若干大きくなるようにしている。
【００８１】
ちなみに、塗布チャンバー２１１内の気圧が、外気圧以下で、且つ塗布チャンバー２１１内の雰囲気が、塗布溶液７３に含まれる溶媒の飽和蒸気ではない場合、流路形成基板用ウエハー１１０の回転によって、流路形成基板用ウエハー１１０に塗布された外周側の塗布溶液７３が、中央部の塗布溶液７３に比べてその溶媒が早く揮発する。これは、流路形成基板用ウエハー１１０の中央部と外周側とで線速度の違いによって生じる。そして、流路形成基板用ウエハー１１０の外周側の塗布溶液７３に含まれる溶媒が、中央部に比べて早く揮発することで、外周側の塗布溶液７３の厚さが中央部に比べて厚くなってしまう。
【００８２】
本実施形態では、塗布チャンバー２１１内の雰囲気を塗布溶液７３の溶媒２１７の飽和蒸気とすると共に、塗布チャンバー２１１内を外気圧（本実施形態では、大気圧）よりも高い気圧として、流路形成基板用ウエハー１１０に塗布溶液７３を塗布することで、流路形成基板用ウエハー１１０の面内で塗布溶液７３の厚さを均一にすることができる。これにより、流路形成基板用ウエハー１１０の面内で圧電体層７０の膜厚にばらつきが生じるのを防止することができる。
【００８３】
また、上述した製造方法のように流路形成基板用ウエハー１１０を切り分けて、一つのチップサイズのインクジェット式記録ヘッドを形成した際に、流路形成基板用ウエハー１１０から切り分けられた複数のインクジェット式記録ヘッドにおいて、圧電体層７０の膜厚を均一化して、インク吐出特性を均一化することができる。したがって、複数のインクジェット式記録ヘッドを組み合わせてインクジェット式記録装置等に組み込んだ際に、インク吐出特性を均一化して印刷品質を向上することができると共に、インクジェット式記録ヘッドをインク吐出特性に基づいて分別して、同一インク吐出特性のインクジェット式記録ヘッドを組み合わせるという煩雑な作業が不要となり、製造工程を簡略化することができる。
【００８４】
なお、本実施形態では、塗布溶液７３の溶媒２１７として、揮発性材料であるアルコールを例示し、溶媒２１７を塗布チャンバー２１１内に載置することで、溶媒２１７を揮発するようにしたが、その他の溶媒を塗布チャンバー２１１内で飽和蒸気となるようにすれば、塗布溶液７３の溶媒２１７の材料は特に限定されるものではない。
【００８５】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１と実施形態２とを組み合わせて行うことで、複数の流路形成基板用ウエハー１１０、１１０Ａ〜１１０Ｆ間での圧電体層７０の膜厚の均一化と、各流路形成基板用ウエハー１１０、１１０Ａ〜１１０Ｆの面内での圧電体層７０の膜厚の均一化とを行うことができる。すなわち、実施形態１で説明したように、流路形成基板用ウエハー群２０１に対して、各流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆに圧電体前駆体膜７１を１層ずつ順番に形成する際に、流路形成基板用ウエハー群２０１に対して、圧電体前駆体膜７１の各層となる塗布溶液７３の塗布を開始する流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆの順番を所定枚数ずらして行うと共に、各流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆに塗布溶液７３を塗布する際に、実施形態２で説明したように、塗布チャンバー２１１内の雰囲気を塗布溶液７３の溶媒２１７の飽和蒸気とすると共に塗布チャンバー２１１内を外気圧よりも高い気圧として、流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆに塗布溶液７３を塗布するようにすればよい。これにより、複数の流路形成基板用ウエハー１１０、１１０Ａ〜１１０Ｆから一つのチップサイズのインクジェット式記録ヘッドを形成した際に、各インクジェット式記録ヘッドにおいて、圧電体層７０の膜厚を均一化して、インク吐出特性を均一化することができる。
【００８６】
また、上述したインクジェット式記録ヘッドの製造方法では、下電極膜６０をパターニングすることにより形成した後に圧電体層７０を形成するようにしたが、デバイスの関係上、下電極膜上に１層目の圧電体膜７２を形成し、その後、下電極膜６０を圧電体膜７２と共にパターニングするようにしてもよい。
【００８７】
また、上述した実施形態１では、圧電体前駆体膜７１を塗布、乾燥及び脱脂した後、焼成して圧電体膜７２を形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、圧電体前駆体膜７１を塗布、乾燥及び脱脂する工程を複数回、例えば、２回繰り返し行った後、焼成することで圧電体膜７２を形成するようにしてもよい。
【００８８】
また、上述した実施形態１では、流路形成基板１０として、シリコン単結晶基板を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、ＳＯＩ基板、ガラス等の材料を用いるようにしてもよい。
【００８９】
また、上述したインクジェット式記録ヘッドＩは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図１１は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【００９０】
図１１に示すインクジェット式記録装置ＩＩにおいて、インクジェット式記録ヘッドＩを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００９１】
そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００９２】
また、上述したインクジェット式記録装置ＩＩでは、インクジェット式記録ヘッドＩ（ヘッドユニット１Ａ、１Ｂ）がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッドＩが固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。
【００９３】
なお、上述した例では、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを、また液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を挙げて説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッド及び液体噴射装置全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドや液体噴射装置にも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられ、かかる液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置にも適用できる。
【００９４】
また、本発明は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに搭載される圧電素子の製造方法に限られず、他の装置に搭載される圧電素子の製造方法にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図３】本発明の記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明の記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図６】本発明の記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明の記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施形態２に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る記録装置の概略斜視図である。
【符号の説明】
【００９６】
Ｉ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 II インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 １３ 連通部、 １４ インク供給路、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル開口、 ３０ 保護基板、 ３１ リザーバー部、 ３２ 圧電素子保持部、 ４０ コンプライアンス基板、 ５０ 弾性膜、 ５５ 絶縁体膜、 ６０ 下電極膜、 ７０ 圧電体層、 ７１ 圧電体前駆体膜、 ７２ 圧電体膜、 ７３ 塗布溶液、 ８０ 上電極膜、 ９０ リード電極、 １００ リザーバー、 １１０、１１０Ａ〜１１０Ｆ 流路形成基板用ウエハー、 １２０ 駆動回路、 １２１ 接続配線、 ２００ ウエハーカートリッジ、 ２０１ 流路形成基板用ウエハー群、 ２１０、２１０Ａ スピンコーター、 ２１１ 塗布チャンバー、 ３００ 圧電素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法、圧電素子の製造方法、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッド等に用いられる圧電素子は、電気機械変換機能を呈する圧電材料からなる誘電体膜を２つの電極で挟んだ素子であり、誘電体膜は、例えば、結晶化した圧電性セラミックスにより構成されている。また、このような圧電素子は、液体噴射ヘッドのノズル開口から液体を噴射させる圧力発生手段として用いられる。
【０００３】
このような圧電素子の製造方法としては、基板（流路形成基板）の一方面側に下電極膜をスパッタリング法等により形成した後、下電極膜上に圧電体層をゾル−ゲル法又はＭＯＤ法等により形成すると共に、圧電体層上に上電極膜をスパッタリング法により形成し、圧電体層及び上電極膜をパターニングすることで圧電素子を形成している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、圧電体層を形成する際に、基板上に圧電体前駆体膜となる塗布溶液の塗布は、スピンコート法により行われている（例えば、特許文献２〜４参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２７４４７２号公報（第５〜６頁、第６〜７図）
【特許文献２】特開平５−８５７０４号公報
【特許文献３】特開平９−２２３８３１号公報
【特許文献４】特開２００７-０４２９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、圧電体前駆体膜となる塗布溶液を流路形成基板用ウエハー上にスピンコート法により塗布する際には、複数の流路形成基板用ウエハーからなる流路形成基板用ウエハー群の各流路形成基板用ウエハーに順番に１層ずつ塗布溶液を塗布し、これを乾燥させることで圧電体前駆体膜を形成する工程を繰り返すことで、各流路形成基板用ウエハーに複数層の圧電体膜を積層形成している。すなわち、１層目の圧電体前駆体膜を各流路形成基板用ウエハーに順番に形成した後、２層目の圧電体前駆体膜を各流路形成基板用ウエハーに順番に形成している。
【０００７】
しかしながら、複数の流路形成基板用ウエハーの間で、塗布された塗布溶液の厚さにばらつきが生じ、流路形成基板用ウエハーの間で圧電体膜が積層された圧電素子の厚さにばらつきが生じて、圧電素子の変位特性にばらつきが生じてしまうと問題がある。
【０００８】
また、圧電体前駆体膜となる塗布溶液を流路形成基板用ウエハー上にスピンコート法により塗布した際に、流路形成基板用ウエハーの面内方向で塗布された塗布溶液の厚さにばらつきが生じ、圧電体膜が積層された圧電素子の厚さにばらつきが生じて、圧電素子の変位特性にばらつきが生じてしまうと問題がある。
【０００９】
そして、このような圧電素子の変位特性のばらつきは、流路形成基板用ウエハーを分割して１つのチップサイズの液体噴射ヘッドを形成した際に、各液体噴射ヘッドの液体噴射特性にばらつきが生じてしまうと共に、複数の液体噴射ヘッドを液体噴射装置に組み込んで使用した際に、液体噴射特性を揃えることができないという問題がある。
【００１０】
なお、このような問題は圧電素子を有する液体噴射ヘッドの製造方法だけではなく、その他のデバイスに用いられる圧電素子の製造方法においても同様に存在する。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑み、圧電体層の厚さを均一に形成することができる液体噴射ヘッドの製造方法、圧電素子の製造方法、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する本発明の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板が複数一体的に形成された流路形成基板用ウエハーの一方面側に下電極を形成する工程と、塗布チャンバー内に回転自在に設けられた回転テーブル上に前記流路形成基板用ウエハーを保持させて、当該回転テーブルによって前記流路形成基板用ウエハーを回転させながら当該流路形成基板用ウエハーの前記下電極側に塗布溶液を塗布して圧電体前駆体膜を形成する工程及び前記圧電体前駆体膜を焼成することで圧電体膜を形成する圧電体膜形成工程を繰り返し行って複数層の圧電体膜が積層された圧電体層を形成する工程と、前記圧電体層上に上電極を形成する工程とを具備し、前記圧電体前駆体膜を形成する工程では、前記流路形成基板用ウエハーが複数枚で構成される流路形成基板用ウエハー群に対して、各流路形成基板用ウエハーに前記塗布溶液を塗布して前記圧電体前駆体膜を１層ずつ順番に形成すると共に、前記流路形成基板用ウエハー群に対して、前記圧電体前駆体膜の各層となる前記塗布溶液の塗布を開始する前記流路形成基板用ウエハーの順番を所定枚数ずらして行うことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる態様では、圧電体前駆体膜となる塗布溶液の塗布を開始する流路形成基板用ウエハーとして、常に所定の流路形成基板用ウエハーから開始するのに比べて、塗布を開始する基板の順番をずらすことにより、塗布溶液の塗布の開始時と終了時とで塗布溶液を塗布する雰囲気や温度などの塗布条件が均一化されるため、複数の流路形成基板用ウエハーに均一な厚さで圧電体層を形成することができる。これにより、複数の流路形成基板用ウエハーから切り分けられた液体噴射ヘッドにおいて圧電特性を均一化して液体噴射特性を均一化することができる。
【００１３】
ここで、前記流路形成基板用ウエハー群が、各流路形成基板用ウエハーに形成する前記圧電体前駆体膜の積層数以下の前記流路形成基板用ウエハーで構成される場合には、前記流路形成基板用ウエハーに前記塗布溶液の塗布を開始する順番を１枚ずつずらして行うことが好ましい。また、前記流路形成基板用ウエハー群が、各流路形成基板用ウエハーに形成する前記圧電体前駆体膜の積層数のｎ（整数）倍の前記流路形成基板用ウエハーで構成される場合には、前記流路形成基板用ウエハーに前記塗布溶液の塗布を開始する順番をｎ枚ずつずらして行うことが好ましい。これによれば、塗布溶液の塗布の開始時と終了時とで塗布溶液を塗布する雰囲気や温度などの塗布条件が均一化されるため、複数の流路形成基板用ウエハーに均一な厚さで圧電体層を形成することができる。
【００１４】
また、前記圧電体前駆体膜を形成する工程では、前記塗布チャンバー内の雰囲気を前記塗布溶液の溶媒の飽和蒸気とすると共に当該塗布チャンバー内を外気圧よりも高い気圧として、前記流路形成基板用ウエハーに前記塗布溶液を塗布することが好ましい。これによれば、各流路形成基板用ウエハーの面内での塗布溶液の厚さを均一化することができ、１枚の流路形成基板用ウエハーから切り分けられる複数の液体噴射ヘッドにおいて、圧電特性を均一化して液体噴射特性を均一化することができる。したがって、複数の流路形成基板用ウエハーから切り分けられた液体噴射ヘッドと、１枚の流路形成基板用ウエハーから切り分けられる複数の液体噴射ヘッドとの全ての液体噴射ヘッドにおいて、圧電特性を均一化して液体噴射特性を均一化することができる。
【００１５】
また、前記圧電体層としてチタン酸ジルコン酸鉛を用いることが好ましい。これによれば、チタン酸ジルコン酸鉛からなる圧電体層の膜厚を均一化できる。
【００１６】
さらに、本発明の他の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板が複数一体的に形成された流路形成基板用ウエハーの一方面側に下電極を形成する工程と、塗布チャンバー内に回転自在に設けられた回転テーブル上に前記流路形成基板用ウエハーを保持させて、当該回転テーブルによって前記流路形成基板用ウエハーを回転させながら当該流路形成基板用ウエハーの前記下電極側に塗布溶液を塗布して圧電体前駆体膜を形成する工程及び前記圧電体前駆体膜を焼成することで圧電体膜を形成する圧電体膜形成工程を繰り返し行って複数層の圧電体膜が積層された圧電体層を形成する工程と、前記圧電体層上に上電極を形成する工程とを具備し、前記圧電体前駆体膜を形成する工程では、前記塗布チャンバー内の雰囲気を前記塗布溶液の溶媒の飽和蒸気とすると共に当該塗布チャンバー内を外気圧よりも高い気圧として、前記流路形成基板用ウエハーに前記塗布溶液を塗布することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる態様では、各流路形成基板用ウエハーの面内での塗布溶液の厚さを均一化することができ、１枚の流路形成基板用ウエハーから切り分けられる複数の液体噴射ヘッドにおいて、圧電特性を均一化して液体噴射特性を均一化することができる。
【００１７】
また、本発明の他の態様は、上記態様に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。かかる態様では、圧電特性を均一化して液体噴射特性を均一化した液体噴射ヘッドを実現できる。
【００１８】
さらに本発明の他の態様は、上記態様に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。かかる態様では、圧電特性を均一化して液体噴射特性を均一化した液体噴射装置を実現できると共に、液体噴射特性が均一な液体噴射ヘッドの制御を容易に行うことができる。
【００１９】
また、本発明の他の態様は、基板上に下電極を形成する工程と、塗布チャンバー内に回転自在に設けられた回転テーブル上に前記基板を保持させて、当該回転テーブルによって前記基板を回転させながら当該基板の前記下電極側に塗布溶液を塗布して圧電体前駆体膜を形成する工程及び前記圧電体前駆体膜を焼成することで圧電体膜を形成する圧電体膜形成工程を繰り返し行って複数層の圧電体膜が積層された圧電体層を形成する工程と、前記圧電体層上に上電極を形成する工程とを具備し、前記圧電体前駆体膜を形成する工程では、前記基板が複数枚で構成される基板群に対して、各基板に前記塗布溶液を塗布して前記圧電体前駆体膜を１層ずつ順番に形成すると共に、前記基板群に対して、前記圧電体前駆体膜の各層となる前記塗布溶液の塗布を開始する前記基板の順番を所定枚数ずらして行うことを特徴とする圧電素子の製造方法にある。
かかる態様では、圧電体前駆体膜となる塗布溶液の塗布を開始する基板として、常に所定の基板から開始するのに比べて、塗布を開始する基板の順番をずらすことにより、塗布溶液の塗布の開始時と終了時とで塗布溶液を塗布する雰囲気や温度などの塗布条件が均一化されるため、複数の基板に均一な厚さで圧電体層を形成することができる。
【００２０】
さらに、本発明の他の態様は、基板上に下電極を形成する工程と、塗布チャンバー内に回転自在に設けられた回転テーブル上に前記基板を保持させて、当該回転テーブルによって前記基板を回転させながら当該基板の前記下電極側に塗布溶液を塗布して圧電体前駆体膜を形成する工程及び前記圧電体前駆体膜を焼成することで圧電体膜を形成する圧電体膜形成工程を繰り返し行って複数層の圧電体膜が積層された圧電体層を形成する工程と、前記圧電体層上に上電極を形成する工程とを具備し、前記圧電体前駆体膜を形成する工程では、前記塗布チャンバー内の雰囲気を前記塗布溶液の溶媒の飽和蒸気とすると共に当該塗布チャンバー内を外気圧よりも高い気圧として、前記基板に前記塗布溶液を塗布することを特徴とする圧電素子の製造方法にある。
かかる態様では、基板の面内での塗布溶液の厚さを均一化することができ、圧電特性を均一化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（インクジェット式記録ヘッド）
まず、本発明の液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの基本的な構造について説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及びそのＡ−Ａ′断面図である。
【００２３】
図示するように、流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板からなり、その一方の面には二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。
【００２４】
流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向外側の領域には連通部１３が形成され、連通部１３と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４及び連通路１５を介して連通されている。連通部１３は、後述する保護基板のリザーバー部３１と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバーの一部を構成する。インク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。なお、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。
【００２５】
また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート２０は、例えばガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などからなる。
【００２６】
一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように、弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、下電極膜６０と圧電体層７０と上電極膜８０とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電極膜６０を圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせてアクチュエーター装置と称する。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び下電極膜６０が振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
【００２７】
圧電体層７０は、下電極膜６０上に形成される電気機械変換作用を示す圧電材料からなる。圧電体層７０は、ペロブスカイト構造の結晶膜を用いるのが好ましく、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電体材料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等が好適である。具体的には、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）、ジルコニウム酸鉛（ＰｂＺｒＯ3）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ），ＴｉＯ3）ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）又は、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3）等を用いることができる。圧電体層７０の厚さについては、製造工程でクラックが発生しない程度に厚さを抑え、且つ十分な変位特性を呈する程度に厚く形成する。例えば、本実施形態では、圧電体層７０を１〜２μｍ前後の厚さで形成した。
【００２８】
また、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜８０には、インク供給路１４側の端部近傍から引き出され、絶縁体膜５５上にまで延設される、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。
【００２９】
このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、下電極膜６０、絶縁体膜５５及びリード電極９０上には、リザーバー１００の少なくとも一部を構成するリザーバー部３１を有する保護基板３０が接着剤３５を介して接合されている。このリザーバー部３１は、本実施形態では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバー１００を構成している。また、流路形成基板１０の連通部１３を圧力発生室１２毎に複数に分割して、リザーバー部３１のみをリザーバーとしてもよい。さらに、例えば、流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを設け、流路形成基板１０と保護基板３０との間に介在する部材（例えば、弾性膜５０、絶縁体膜５５等）にリザーバーと各圧力発生室１２とを連通するインク供給路１４を設けるようにしてもよい。
【００３０】
また、保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。圧電素子保持部３２は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。
【００３１】
このような保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００３２】
また、保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。そして、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、貫通孔３３内に露出するように設けられている。
【００３３】
また、保護基板３０上には、並設された圧電素子３００を駆動するための駆動回路１２０が固定されている。この駆動回路１２０としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等を用いることができる。そして、駆動回路１２０とリード電極９０とは、ボンディングワイヤー等の導電性ワイヤーからなる接続配線１２１を介して電気的に接続されている。
【００３４】
また、このような保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料からなり、この封止膜４１によってリザーバー部３１の一方面が封止されている。また、固定板４２は、比較的硬質の材料で形成されている。この固定板４２のリザーバー１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバー１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
【００３５】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給手段と接続したインク導入口からインクを取り込み、リザーバー１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路１２０からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、絶縁体膜５５、下電極膜６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。
【００３６】
（インクジェット式記録ヘッドの製造方法）
以下、上述したインクジェット式記録ヘッドの基本的な製造方法について、図３〜図８を参照して説明する。なお、図３〜図８は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【００３７】
まず、図３（ａ）に示すように、流路形成基板１０が複数一体的に形成されるシリコンウエハーである流路形成基板用ウエハー１１０の表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる二酸化シリコン膜５１を形成する。次いで、図３（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。
【００３８】
次いで、図３（ｃ）に示すように、絶縁体膜５５上の全面に下電極膜６０を形成すると共に、所定形状にパターニングする。この下電極膜６０の材料は、特に限定されないが、圧電体層７０としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いる場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ない材料であることが望ましい。このため、下電極膜６０の材料としては白金、イリジウム等が好適に用いられる。また、下電極膜６０は、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法（化学蒸着法）などにより形成することができる。
【００３９】
次に、流路形成基板用ウエハー１１０の下電極膜６０が形成された面にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層７０を形成する。ここで、本実施形態では、有機金属化合物を溶媒に溶解・分散したいわゆるゾル（塗布溶液）を塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成している。なお、圧電体層７０の製造方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法等を用いてもよい。
【００４０】
圧電体層７０の具体的な作成手順を説明する。まず、図４（ａ）に示すように、下電極膜６０上にＰＺＴ前駆体膜である圧電体前駆体膜７１を成膜する。すなわち、下電極膜６０が形成された流路形成基板１０上に有機金属化合物を含むゾル（塗布溶液）をスピンコート法により塗布する（塗布工程）。次いで、この圧電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間乾燥させる（乾燥工程）。次に、乾燥した圧電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間保持することによって脱脂する（脱脂工程）。次に、図４（ｂ）に示すように、圧電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間保持することによって結晶化させ、圧電体膜７２を形成する（焼成工程）。
【００４１】
なお、このような乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程で用いられる加熱装置としては、例えば、ホットプレートや、赤外線ランプの照射により加熱するＲＴＰ（Rapid Thermal Processing）装置などを用いることができる。
【００４２】
そして、上述した塗布工程、乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程からなる圧電体膜形成工程を複数回繰り返すことにより、図４（ｃ）に示すように複数層の圧電体膜７２が積層された圧電体層７０を形成する。例えば、ゾルの１回あたりの膜厚が０．１μｍ程度の場合には、例えば、１２層の圧電体膜７２からなる圧電体層７０全体の膜厚は約１．２μｍ程度となる。
【００４３】
次に、図５（ａ）に示すように、圧電体層７０上に亘って、例えば、イリジウム（Ｉｒ）からなる上電極膜８０を形成する。そして、図５（ｂ）に示すように、圧電体層７０及び上電極膜８０を、各圧力発生室１２に対向する領域にパターニングして圧電素子３００を形成する。圧電体層７０及び上電極膜８０のパターニングとしては、例えば、反応性イオンエッチングやイオンミリング等のドライエッチングが挙げられる。
【００４４】
次に、リード電極９０を形成する。具体的には、図５（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０の全面に亘ってリード電極９０を形成後、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を介して各圧電素子３００毎にパターニングすることで形成される。
【００４５】
次に、図６（ａ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０の圧電素子３００側に、シリコンウエハーであり複数の保護基板３０となる保護基板用ウエハー１３０を接着剤３５を介して接合する。
【００４６】
次に、図６（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０を所定の厚みに薄くする。次いで、図６（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０にマスク膜５２を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図７に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０をマスク膜５２を介してＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、圧電素子３００に対応する圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５等を形成する。
【００４７】
その後は、流路形成基板用ウエハー１１０及び保護基板用ウエハー１３０の外周縁部の不要部分を、例えば、ダイシング等により切断することによって除去する。そして、流路形成基板用ウエハー１１０の保護基板用ウエハー１３０とは反対側の面にノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０を接合すると共に、保護基板用ウエハー１３０にコンプライアンス基板４０を接合し、流路形成基板用ウエハー１１０等を図１に示すような一つのチップサイズの流路形成基板１０等に分割することによって、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドとする。
【００４８】
（実施形態１）
ここで、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの製造方法について説明する。なお、図８は、ウエハーカートリッジの断面図であり、図９は、スピンコーターの断面図である。
【００４９】
本実施形態の圧電体層７０を形成する工程は、複数の流路形成基板用ウエハー１１０によって構成される流路形成基板用ウエハー群に対して同時に行われる。例えば、図８に示すように、ウエハーカートリッジ２００に複数枚、本実施形態では６枚の流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆを収納して流路形成基板用ウエハー群２０１を構成している。そして、このウエハーカートリッジ２００の流路形成基板用ウエハー群２０１から、１枚ずつ流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆを取り出して、取り出した流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆにスピンコート法により塗布溶液（ゾル）を塗布する。
【００５０】
ここで、流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆに塗布溶液を塗布するスピンコーターについて説明する。図９に示すように、スピンコーター２１０は、内部に塗布チャンバー２１１となる空間が設けられた本体２１２と、塗布チャンバー２１１内に回転自在に設けられた回転テーブル２１３と、回転テーブル２１３の一方面に塗布溶液７３を供給する供給ノズル２１４とを具備する。
【００５１】
回転テーブル２１３は、一方面に流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆを保持すると共に図示しないモーター等の駆動手段によって回転されるように設けられている。また、供給ノズル２１４は、回転テーブル２１３に保持された流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆの表面に塗布溶液７３であるゾルを滴下するものであり、塗布溶液７３が貯留された貯留手段（図示なし）に接続されている。
【００５２】
このようなスピンコーター２１０では、回転テーブル２１３によって流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆを回転させながら、流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆ上に供給ノズル２１４によって塗布溶液７３を供給することで、塗布溶液７３を流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆの表面に均一な厚さで塗布することができる。
【００５３】
そして、ウエハーカートリッジ２００に保持された流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆを、図示しない搬送アームによって順番にスピンコーター２１０に搬送させて、その表面に塗布溶液７３を塗布する。
【００５４】
このとき、流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆが複数枚で構成される流路形成基板用ウエハー群２０１に対して、各流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆに圧電体前駆体膜７１を１層ずつ順番に形成する。すなわち、例えば、１枚目の流路形成基板用ウエハー１１０Ａに１層目の塗布溶液７３を塗布した後、２枚目の流路形成基板用ウエハー１１０Ｂに１層目の塗布溶液７３を塗布する。これにより、１枚目の流路形成基板用ウエハー１１０Ａに塗布された塗布溶液７３を乾燥させて圧電体前駆体膜７１を形成する乾燥工程やその後の脱脂工程及び焼成工程などを行っている最中に、２枚目の流路形成基板用ウエハー１１０Ｂに塗布溶液７３を塗布することができるため、塗布工程を効率よく行うことができる。
【００５５】
そして、少なくとも塗布工程及び乾燥工程からなる圧電体前駆体膜７１を１層ずつ形成する工程を各流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆに繰り返し行うことで、複数層の圧電体前駆体膜７１を形成することができる。なお、ここでは、圧電体前駆体膜７１を形成する工程を繰り返すことで塗布溶液７３を塗布する塗布工程が繰り返されるように説明したが、塗布工程を繰り返し行うには、少なくとも流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆに形成された圧電体前駆体膜７１上に、２層目以降の圧電体前駆体膜７１となる塗布溶液７３が塗布される必要がある。したがって、上述したように圧電体前駆体膜７１を１層ずつ焼成して圧電体膜７２を形成してから、圧電体膜７２上に圧電体前駆体膜７１となる塗布溶液７３を塗布するようにしてもよく、塗布工程及び乾燥工程を繰り返し行って圧電体前駆体膜７１を複数層積層した状態で同時に焼成して圧電体膜７２を形成する際には、圧電体前駆体膜７１上に塗布溶液７３を塗布するようにしてもよい。
【００５６】
このとき、本実施形態では、このような流路形成基板用ウエハー群２０１に対して、各流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆに圧電体前駆体膜７１を１層ずつ順番に形成する際に、流路形成基板用ウエハー群２０１に対して、圧電体前駆体膜７１の各層となる塗布溶液７３の塗布を開始する流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆの順番を所定枚数ずらして行う。
【００５７】
すなわち、例えば、１２層の圧電体前駆体膜７１（圧電体膜７２）を形成する場合には、例えば、１層目の圧電体前駆体膜７１の形成では、１層目の圧電体前駆体膜７１となる塗布溶液７３の塗布を流路形成基板用ウエハー１１０Ａから開始し、流路形成基板用ウエハー１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅ及び１１０Ｆに順番に行う。
【００５８】
次に、２層目の圧電体前駆体膜７１の形成では、２層目の圧電体前駆体膜７１となる塗布溶液７３の塗布を流路形成基板用ウエハー１１０Ｂから開始し、流路形成基板用ウエハー１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅ、１１０Ｆ及び１１０Ａに順番に行う。
【００５９】
次に、３層目の圧電体前駆体膜７１の形成では、３層目の圧電体前駆体膜７１となる塗布溶液７３の塗布を流路形成基板用ウエハー１１０Ｃから開始し、流路形成基板用ウエハー１１０Ｄ、１１０Ｅ、１１０Ｆ、１１０Ａ及び１１０Ｂに順番に行う。その後の３層目以降の圧電体前駆体膜７１の形成も同様に、塗布溶液７３の塗布を開始する流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆの順番をずらして行う。
【００６０】
本実施形態では、６枚の流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆに、それぞれ１２層の圧電体膜７２を形成するため、圧電体前駆体膜７１となる塗布溶液７３の塗布を開始する流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆは、それぞれ２回循環することになる。
【００６１】
このように、圧電体前駆体膜７１の各層となる塗布溶液７３の塗布を開始する流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆの順番をずらすことで、各流路形成基板用ウエハー１１０の間で、圧電体層７０の膜厚にばらつきが生じるのを防止することができる。
【００６２】
ちなみに、圧電体前駆体膜７１の各層となる塗布溶液７３の塗布を、常に所定の流路形成基板用ウエハー１１０Ａから開始すると、各流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆに形成される圧電体層７０の膜厚にばらつきが生じてしまう。このような圧電体層７０の膜厚のばらつきは、圧電体前駆体膜７１の各層の形成を開始する流路形成基板用ウエハー１１０Ａから、圧電体前駆体膜７１の各層が最後に形成される流路形成基板用ウエハー１１０Ｆに向かって徐々に厚くなる傾向を有する。なお、このような圧電体層７０の膜厚のばらつきは、各流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆに塗布溶液７３の塗布を繰り返すことによって、塗布チャンバー２１１内で塗布溶液７３に含まれる溶媒が揮発し、各流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆに塗布溶液７３を塗布する際の塗布チャンバー２１１内の雰囲気中に含まれる溶媒の濃度が変化することで発生すると考えられる。したがって、本実施形態のように、圧電体前駆体膜７１の各層となる塗布溶液７３の塗布を開始する流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆの順番をずらすことで、複数の流路形成基板用ウエハー１１０間で圧電体層７０の膜厚にばらつきが生じるのを防止することができる。
【００６３】
また、上述した製造方法のように流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆを切り分けて、一つのチップサイズのインクジェット式記録ヘッドを形成した際に、複数の流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆから切り分けられたインクジェット式記録ヘッドにおいて、圧電体層７０の膜厚を均一化して、インク吐出特性を均一化することができる。したがって、複数のインクジェット式記録ヘッドを組み合わせてインクジェット式記録装置等に組み込んだ際に、インク吐出特性を均一化して印刷品質を向上することができると共に、インクジェット式記録ヘッドをインク吐出特性に基づいて分別して、同一インク吐出特性のインクジェット式記録ヘッドを組み合わせるという煩雑な作業が不要となり、製造工程を簡略化することができる。
【００６４】
なお、本実施形態では、６枚の流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆからなる流路形成基板用ウエハー群２０１に、それぞれ１２層の圧電体膜７２を形成するようにしたが、流路形成基板用ウエハー群２０１を構成する流路形成基板用ウエハー１１０の数及び圧電体膜７２の積層数は、これに限定されるものではない。
【００６５】
例えば、１２枚の流路形成基板用ウエハー１１０のそれぞれに、６層の圧電体膜７２を形成する際には、圧電体前駆体膜７１の各層で、塗布溶液７３の塗布を開始する流路形成基板用ウエハー１１０の順番を２枚ずつずらすようにすればよい。
【００６６】
また、１２枚の流路形成基板用ウエハー１１０のそれぞれに、４層の圧電体膜７２を形成する際には、圧電体前駆体膜７１の各層で、塗布溶液７３の塗布を開始する流路形成基板用ウエハー１１０の順番を３枚ずつずらすようにすればよい。
【００６７】
すなわち、流路形成基板用ウエハー群２０１が、圧電体前駆体膜７１の積層数のｎ（整数）倍の流路形成基板用ウエハー１１０で構成される場合には、流路形成基板用ウエハー１１０に圧電体前駆体膜７１の各層を形成する際に、塗布溶液の塗布を開始する流路形成基板用ウエハー１１０の順番をｎ枚ずつずらすようにすればよい。
【００６８】
勿論、流路形成基板用ウエハー群２０１が、圧電体前駆体膜７１の積層数のｎ（整数）倍以外の枚数の流路形成基板用ウエハー１１０で構成される場合であっても、２枚以上ずつずらすようにしてもよい。すなわち、例えば、１２枚の流路形成基板用ウエハー１１０のそれぞれに、５層の圧電体膜７２を形成する際であっても、塗布溶液７３の塗布を開始する流路形成基板用ウエハー１１０の順番を２枚ずつずらせばよい。
【００６９】
さらに、例えば、１２枚の流路形成基板用ウエハー１１０のそれぞれに、１１層の圧電体膜７２を形成する際には、圧電体前駆体膜７１の各層で、塗布溶液７３の塗布を開始する流路形成基板用ウエハー１１０の順番を１枚ずつずらせばよい。すなわち、流路形成基板用ウエハー群２０１が、各流路形成基板用ウエハー１１０に形成する圧電体前駆体膜７１の積層数以下の流路形成基板用ウエハー１１０で構成される場合には、流路形成基板用ウエハー１１０に圧電体前駆体膜７１を形成する際に塗布溶液７３の塗布を開始する順番を１枚ずつずらすようにすればよい。
【００７０】
以上のことから、複数枚の流路形成基板用ウエハー１１０において、塗布溶液７３の塗布を開始する順番が、複数枚の流路形成基板用ウエハー１１０で平均化されるようにすれば、複数の流路形成基板用ウエハー１１０間で形成される圧電体層７０の膜厚を均一化することができる。
【００７１】
（実施形態２）
ここで、本発明の実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの製造方法について説明する。
【００７２】
本実施形態の圧電体層７０を形成する工程、特に圧電体前駆体膜７１となる塗布溶液を流路形成基板用ウエハー１１０に塗布する塗布工程では、塗布チャンバー内の雰囲気を塗布溶液の溶媒の飽和蒸気とすると共に、塗布チャンバー内を外気圧（本実施形態では、大気圧）よりも高い気圧として、流路形成基板用ウエハー１１０に塗布溶液を塗布する。
【００７３】
ここで、このような塗布工程で用いられるスピンコーターについて、図１０を参照して説明する。なお、図１０は、本実施形態のスピンコーターを示す断面図である。
【００７４】
図１０に示すように、スピンコーター２１０Ａは、内部に塗布チャンバー２１１となる空間が設けられた本体２１２Ａと、塗布チャンバー２１１内に回転自在に設けられた回転テーブル２１３と、回転テーブル２１３の一方面に塗布溶液７３を供給する供給ノズル２１４とを具備する。
【００７５】
本体２１２Ａは、中空の箱形状を有し、内部の塗布チャンバー２１１と外部とを連通して、塗布チャンバー２１１を大気開放する開放孔２１５を具備する。
【００７６】
また、本体２１２Ａの塗布チャンバー２１１内には、圧電体前駆体膜７１となる塗布溶液７３であるゾルの溶媒２１７が保持されたケース２１６が設けられている。ケース２１６は、内部に充填された溶媒２１７が塗布チャンバー２１１内に揮発し易いように上面が開口されている。なお、ＰＺＴからなる圧電素子３００を形成するための溶媒２１７としては、揮発性を有する材料、例えば、アルコールが挙げられる。
【００７７】
回転テーブル２１３は、一方面に流路形成基板用ウエハー１１０を保持すると共に図示しないモーター等の駆動手段によって回転されるように設けられている。また、供給ノズル２１４は、回転テーブル２１３に保持された流路形成基板用ウエハー１１０の表面に塗布溶液７３であるゾルを滴下するものであり、塗布溶液７３が貯留された貯留手段（図示なし）に接続されている。
【００７８】
このようなスピンコーター２１０Ａでは、回転テーブル２１３によって流路形成基板用ウエハー１１０を回転させながら、流路形成基板用ウエハー１１０上に供給ノズル２１４によって塗布溶液７３を供給することで、塗布溶液７３を流路形成基板用ウエハー１１０の表面に均一な厚さで塗布することができる。
【００７９】
そして、本実施形態では、塗布チャンバー２１１内に塗布溶液７３の溶媒２１７が揮発可能な状態で保持されているため、塗布チャンバー２１１内の雰囲気は、塗布溶液７３の溶媒２１７で飽和蒸気となっている。
【００８０】
また、流路形成基板用ウエハー１１０を回転させながら、流路形成基板用ウエハー１１０に塗布溶液７３を塗布すると、塗布溶液７３に含まれる溶媒が揮発し、塗布チャンバー２１１内は、外気よりも高圧となる。このとき、塗布チャンバー２１１内が高圧になりすぎると、流路形成基板用ウエハー１１０に塗布された塗布溶液７３に含まれる溶媒の揮発量が少なくなり、流路形成基板用ウエハー１１０に塗布された塗布溶液７３が乾燥することなく、流路形成基板用ウエハー１１０の回転により周囲に飛散するため、流路形成基板用ウエハー１１０に塗布された塗布溶液７３の外周側の厚さは、中央部側に比べて厚くなってしまう。このため、本実施形態では、本体２１２Ａに開放孔２１５を設けることで、塗布チャンバー２１１内の気圧が、外気圧よりも若干大きくなるようにしている。
【００８１】
ちなみに、塗布チャンバー２１１内の気圧が、外気圧以下で、且つ塗布チャンバー２１１内の雰囲気が、塗布溶液７３に含まれる溶媒の飽和蒸気ではない場合、流路形成基板用ウエハー１１０の回転によって、流路形成基板用ウエハー１１０に塗布された外周側の塗布溶液７３が、中央部の塗布溶液７３に比べてその溶媒が早く揮発する。これは、流路形成基板用ウエハー１１０の中央部と外周側とで線速度の違いによって生じる。そして、流路形成基板用ウエハー１１０の外周側の塗布溶液７３に含まれる溶媒が、中央部に比べて早く揮発することで、外周側の塗布溶液７３の厚さが中央部に比べて厚くなってしまう。
【００８２】
本実施形態では、塗布チャンバー２１１内の雰囲気を塗布溶液７３の溶媒２１７の飽和蒸気とすると共に、塗布チャンバー２１１内を外気圧（本実施形態では、大気圧）よりも高い気圧として、流路形成基板用ウエハー１１０に塗布溶液７３を塗布することで、流路形成基板用ウエハー１１０の面内で塗布溶液７３の厚さを均一にすることができる。これにより、流路形成基板用ウエハー１１０の面内で圧電体層７０の膜厚にばらつきが生じるのを防止することができる。
【００８３】
また、上述した製造方法のように流路形成基板用ウエハー１１０を切り分けて、一つのチップサイズのインクジェット式記録ヘッドを形成した際に、流路形成基板用ウエハー１１０から切り分けられた複数のインクジェット式記録ヘッドにおいて、圧電体層７０の膜厚を均一化して、インク吐出特性を均一化することができる。したがって、複数のインクジェット式記録ヘッドを組み合わせてインクジェット式記録装置等に組み込んだ際に、インク吐出特性を均一化して印刷品質を向上することができると共に、インクジェット式記録ヘッドをインク吐出特性に基づいて分別して、同一インク吐出特性のインクジェット式記録ヘッドを組み合わせるという煩雑な作業が不要となり、製造工程を簡略化することができる。
【００８４】
なお、本実施形態では、塗布溶液７３の溶媒２１７として、揮発性材料であるアルコールを例示し、溶媒２１７を塗布チャンバー２１１内に載置することで、溶媒２１７を揮発するようにしたが、その他の溶媒を塗布チャンバー２１１内で飽和蒸気となるようにすれば、塗布溶液７３の溶媒２１７の材料は特に限定されるものではない。
【００８５】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１と実施形態２とを組み合わせて行うことで、複数の流路形成基板用ウエハー１１０、１１０Ａ〜１１０Ｆ間での圧電体層７０の膜厚の均一化と、各流路形成基板用ウエハー１１０、１１０Ａ〜１１０Ｆの面内での圧電体層７０の膜厚の均一化とを行うことができる。すなわち、実施形態１で説明したように、流路形成基板用ウエハー群２０１に対して、各流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆに圧電体前駆体膜７１を１層ずつ順番に形成する際に、流路形成基板用ウエハー群２０１に対して、圧電体前駆体膜７１の各層となる塗布溶液７３の塗布を開始する流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆの順番を所定枚数ずらして行うと共に、各流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆに塗布溶液７３を塗布する際に、実施形態２で説明したように、塗布チャンバー２１１内の雰囲気を塗布溶液７３の溶媒２１７の飽和蒸気とすると共に塗布チャンバー２１１内を外気圧よりも高い気圧として、流路形成基板用ウエハー１１０Ａ〜１１０Ｆに塗布溶液７３を塗布するようにすればよい。これにより、複数の流路形成基板用ウエハー１１０、１１０Ａ〜１１０Ｆから一つのチップサイズのインクジェット式記録ヘッドを形成した際に、各インクジェット式記録ヘッドにおいて、圧電体層７０の膜厚を均一化して、インク吐出特性を均一化することができる。
【００８６】
また、上述したインクジェット式記録ヘッドの製造方法では、下電極膜６０をパターニングすることにより形成した後に圧電体層７０を形成するようにしたが、デバイスの関係上、下電極膜上に１層目の圧電体膜７２を形成し、その後、下電極膜６０を圧電体膜７２と共にパターニングするようにしてもよい。
【００８７】
また、上述した実施形態１では、圧電体前駆体膜７１を塗布、乾燥及び脱脂した後、焼成して圧電体膜７２を形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、圧電体前駆体膜７１を塗布、乾燥及び脱脂する工程を複数回、例えば、２回繰り返し行った後、焼成することで圧電体膜７２を形成するようにしてもよい。
【００８８】
また、上述した実施形態１では、流路形成基板１０として、シリコン単結晶基板を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、ＳＯＩ基板、ガラス等の材料を用いるようにしてもよい。
【００８９】
また、上述したインクジェット式記録ヘッドＩは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図１１は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【００９０】
図１１に示すインクジェット式記録装置ＩＩにおいて、インクジェット式記録ヘッドＩを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００９１】
そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００９２】
また、上述したインクジェット式記録装置ＩＩでは、インクジェット式記録ヘッドＩ（ヘッドユニット１Ａ、１Ｂ）がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッドＩが固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。
【００９３】
なお、上述した例では、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを、また液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を挙げて説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッド及び液体噴射装置全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドや液体噴射装置にも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられ、かかる液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置にも適用できる。
【００９４】
また、本発明は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに搭載される圧電素子の製造方法に限られず、他の装置に搭載される圧電素子の製造方法にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図３】本発明の記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明の記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図６】本発明の記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明の記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施形態２に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る記録装置の概略斜視図である。
【符号の説明】
【００９６】
Ｉ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 II インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 １３ 連通部、 １４ インク供給路、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル開口、 ３０ 保護基板、 ３１ リザーバー部、 ３２ 圧電素子保持部、 ４０ コンプライアンス基板、 ５０ 弾性膜、 ５５ 絶縁体膜、 ６０ 下電極膜、 ７０ 圧電体層、 ７１ 圧電体前駆体膜、 ７２ 圧電体膜、 ７３ 塗布溶液、 ８０ 上電極膜、 ９０ リード電極、 １００ リザーバー、 １１０、１１０Ａ〜１１０Ｆ 流路形成基板用ウエハー、 １２０ 駆動回路、 １２１ 接続配線、 ２００ ウエハーカートリッジ、 ２０１ 流路形成基板用ウエハー群、 ２１０、２１０Ａ スピンコーター、 ２１１ 塗布チャンバー、 ３００ 圧電素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板が複数一体的に形成された流路形成基板用ウエハーの一方面側に下電極を形成する工程と、
塗布チャンバー内に回転自在に設けられた回転テーブル上に前記流路形成基板用ウエハーを保持させて、当該回転テーブルによって前記流路形成基板用ウエハーを回転させながら当該流路形成基板用ウエハーの前記下電極側に塗布溶液を塗布して圧電体前駆体膜を形成する工程及び前記圧電体前駆体膜を焼成することで圧電体膜を形成する圧電体膜形成工程を繰り返し行って複数層の圧電体膜が積層された圧電体層を形成する工程と、
前記圧電体層上に上電極を形成する工程とを具備し、
前記圧電体前駆体膜を形成する工程では、前記流路形成基板用ウエハーが複数枚で構成される流路形成基板用ウエハー群に対して、各流路形成基板用ウエハーに前記塗布溶液を塗布して前記圧電体前駆体膜を１層ずつ順番に形成すると共に、前記流路形成基板用ウエハー群に対して、前記圧電体前駆体膜の各層となる前記塗布溶液の塗布を開始する前記流路形成基板用ウエハーの順番を所定枚数ずらして行うことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記流路形成基板用ウエハー群が、各流路形成基板用ウエハーに形成する前記圧電体前駆体膜の積層数以下の前記流路形成基板用ウエハーで構成される場合には、前記流路形成基板用ウエハーに前記塗布溶液の塗布を開始する順番を１枚ずつずらして行うことを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記流路形成基板用ウエハー群が、各流路形成基板用ウエハーに形成する前記圧電体前駆体膜の積層数のｎ（整数）倍の前記流路形成基板用ウエハーで構成される場合には、前記流路形成基板用ウエハーに前記塗布溶液の塗布を開始する順番をｎ枚ずつずらして行うことを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記圧電体前駆体膜を形成する工程では、前記塗布チャンバー内の雰囲気を前記塗布溶液の溶媒の飽和蒸気とすると共に当該塗布チャンバー内を外気圧よりも高い気圧として、前記流路形成基板用ウエハーに前記塗布溶液を塗布することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記圧電体層としてチタン酸ジルコン酸鉛を用いることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項６】
液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板が複数一体的に形成された流路形成基板用ウエハーの一方面側に下電極を形成する工程と、
塗布チャンバー内に回転自在に設けられた回転テーブル上に前記流路形成基板用ウエハーを保持させて、当該回転テーブルによって前記流路形成基板用ウエハーを回転させながら当該流路形成基板用ウエハーの前記下電極側に塗布溶液を塗布して圧電体前駆体膜を形成する工程及び前記圧電体前駆体膜を焼成することで圧電体膜を形成する圧電体膜形成工程を繰り返し行って複数層の圧電体膜が積層された圧電体層を形成する工程と、
前記圧電体層上に上電極を形成する工程とを具備し、
前記圧電体前駆体膜を形成する工程では、前記塗布チャンバー内の雰囲気を前記塗布溶液の溶媒の飽和蒸気とすると共に当該塗布チャンバー内を外気圧よりも高い気圧として、前記流路形成基板用ウエハーに前記塗布溶液を塗布することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項８】
請求項７記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項９】
基板上に下電極を形成する工程と、
塗布チャンバー内に回転自在に設けられた回転テーブル上に前記基板を保持させて、当該回転テーブルによって前記基板を回転させながら当該基板の前記下電極側に塗布溶液を塗布して圧電体前駆体膜を形成する工程及び前記圧電体前駆体膜を焼成することで圧電体膜を形成する圧電体膜形成工程を繰り返し行って複数層の圧電体膜が積層された圧電体層を形成する工程と、
前記圧電体層上に上電極を形成する工程とを具備し、
前記圧電体前駆体膜を形成する工程では、前記基板が複数枚で構成される基板群に対して、各基板に前記塗布溶液を塗布して前記圧電体前駆体膜を１層ずつ順番に形成すると共に、前記基板群に対して、前記圧電体前駆体膜の各層となる前記塗布溶液の塗布を開始する前記基板の順番を所定枚数ずらして行うことを特徴とする圧電素子の製造方法。
【請求項１０】
基板上に下電極を形成する工程と、
塗布チャンバー内に回転自在に設けられた回転テーブル上に前記基板を保持させて、当該回転テーブルによって前記基板を回転させながら当該基板の前記下電極側に塗布溶液を塗布して圧電体前駆体膜を形成する工程及び前記圧電体前駆体膜を焼成することで圧電体膜を形成する圧電体膜形成工程を繰り返し行って複数層の圧電体膜が積層された圧電体層を形成する工程と、
前記圧電体層上に上電極を形成する工程とを具備し、
前記圧電体前駆体膜を形成する工程では、前記塗布チャンバー内の雰囲気を前記塗布溶液の溶媒の飽和蒸気とすると共に当該塗布チャンバー内を外気圧よりも高い気圧として、前記基板に前記塗布溶液を塗布することを特徴とする圧電素子の製造方法。
【請求項１】
液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板が複数一体的に形成された流路形成基板用ウエハーの一方面側に下電極を形成する工程と、
塗布チャンバー内に回転自在に設けられた回転テーブル上に前記流路形成基板用ウエハーを保持させて、当該回転テーブルによって前記流路形成基板用ウエハーを回転させながら当該流路形成基板用ウエハーの前記下電極側に塗布溶液を塗布して圧電体前駆体膜を形成する工程及び前記圧電体前駆体膜を焼成することで圧電体膜を形成する圧電体膜形成工程を繰り返し行って複数層の圧電体膜が積層された圧電体層を形成する工程と、
前記圧電体層上に上電極を形成する工程とを具備し、
前記圧電体前駆体膜を形成する工程では、前記流路形成基板用ウエハーが複数枚で構成される流路形成基板用ウエハー群に対して、各流路形成基板用ウエハーに前記塗布溶液を塗布して前記圧電体前駆体膜を１層ずつ順番に形成すると共に、前記流路形成基板用ウエハー群に対して、前記圧電体前駆体膜の各層となる前記塗布溶液の塗布を開始する前記流路形成基板用ウエハーの順番を所定枚数ずらして行うことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記流路形成基板用ウエハー群が、各流路形成基板用ウエハーに形成する前記圧電体前駆体膜の積層数以下の前記流路形成基板用ウエハーで構成される場合には、前記流路形成基板用ウエハーに前記塗布溶液の塗布を開始する順番を１枚ずつずらして行うことを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記流路形成基板用ウエハー群が、各流路形成基板用ウエハーに形成する前記圧電体前駆体膜の積層数のｎ（整数）倍の前記流路形成基板用ウエハーで構成される場合には、前記流路形成基板用ウエハーに前記塗布溶液の塗布を開始する順番をｎ枚ずつずらして行うことを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記圧電体前駆体膜を形成する工程では、前記塗布チャンバー内の雰囲気を前記塗布溶液の溶媒の飽和蒸気とすると共に当該塗布チャンバー内を外気圧よりも高い気圧として、前記流路形成基板用ウエハーに前記塗布溶液を塗布することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記圧電体層としてチタン酸ジルコン酸鉛を用いることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項６】
液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板が複数一体的に形成された流路形成基板用ウエハーの一方面側に下電極を形成する工程と、
塗布チャンバー内に回転自在に設けられた回転テーブル上に前記流路形成基板用ウエハーを保持させて、当該回転テーブルによって前記流路形成基板用ウエハーを回転させながら当該流路形成基板用ウエハーの前記下電極側に塗布溶液を塗布して圧電体前駆体膜を形成する工程及び前記圧電体前駆体膜を焼成することで圧電体膜を形成する圧電体膜形成工程を繰り返し行って複数層の圧電体膜が積層された圧電体層を形成する工程と、
前記圧電体層上に上電極を形成する工程とを具備し、
前記圧電体前駆体膜を形成する工程では、前記塗布チャンバー内の雰囲気を前記塗布溶液の溶媒の飽和蒸気とすると共に当該塗布チャンバー内を外気圧よりも高い気圧として、前記流路形成基板用ウエハーに前記塗布溶液を塗布することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項８】
請求項７記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項９】
基板上に下電極を形成する工程と、
塗布チャンバー内に回転自在に設けられた回転テーブル上に前記基板を保持させて、当該回転テーブルによって前記基板を回転させながら当該基板の前記下電極側に塗布溶液を塗布して圧電体前駆体膜を形成する工程及び前記圧電体前駆体膜を焼成することで圧電体膜を形成する圧電体膜形成工程を繰り返し行って複数層の圧電体膜が積層された圧電体層を形成する工程と、
前記圧電体層上に上電極を形成する工程とを具備し、
前記圧電体前駆体膜を形成する工程では、前記基板が複数枚で構成される基板群に対して、各基板に前記塗布溶液を塗布して前記圧電体前駆体膜を１層ずつ順番に形成すると共に、前記基板群に対して、前記圧電体前駆体膜の各層となる前記塗布溶液の塗布を開始する前記基板の順番を所定枚数ずらして行うことを特徴とする圧電素子の製造方法。
【請求項１０】
基板上に下電極を形成する工程と、
塗布チャンバー内に回転自在に設けられた回転テーブル上に前記基板を保持させて、当該回転テーブルによって前記基板を回転させながら当該基板の前記下電極側に塗布溶液を塗布して圧電体前駆体膜を形成する工程及び前記圧電体前駆体膜を焼成することで圧電体膜を形成する圧電体膜形成工程を繰り返し行って複数層の圧電体膜が積層された圧電体層を形成する工程と、
前記圧電体層上に上電極を形成する工程とを具備し、
前記圧電体前駆体膜を形成する工程では、前記塗布チャンバー内の雰囲気を前記塗布溶液の溶媒の飽和蒸気とすると共に当該塗布チャンバー内を外気圧よりも高い気圧として、前記基板に前記塗布溶液を塗布することを特徴とする圧電素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２０８４６７（Ｐ２００９−２０８４６７Ａ）
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２８１４５（Ｐ２００８−３２８１４５）
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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