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JP3722262B2 - Method for manufacturing piezoelectric thin film element, method for manufacturing ink jet recording head, and ink jet printer - Google Patents
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JP3722262B2 - Method for manufacturing piezoelectric thin film element, method for manufacturing ink jet recording head, and ink jet printer - Google Patents

Method for manufacturing piezoelectric thin film element, method for manufacturing ink jet recording head, and ink jet printer Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電体薄膜素子の製造技術に係わり、特に、圧電体膜前駆体の脱脂工程温度を低温環境下で行う圧電体薄膜素子の製造技術に関わる。
【0002】
【従来の技術】
インクジェット式記録ヘッドは、インク吐出の駆動源として機能する圧電体薄膜素子を備えている。圧電体薄膜素子は電気機械変換機能を呈する素子であり、ペロブスカイト(perovskite)結晶構造を有するセラミックスはこの作用を顕著に示すものが多いため、圧電体膜の材料に用いられている。この圧電体薄膜素子は、圧電体膜と、この圧電体膜を挟む上部電極及び下部電極を備えている。
【0003】
一般的に用いられている圧電体膜は、チタン酸ジルコン酸鉛(以下、「PZT」という場合がある。)を主成分とする二成分系、又は、この二成分系にPZTの第三成分を加えた三成分系の組成を有する。この圧電体膜の成膜法として、ゾル・ゲル法が知られている。ゾル・ゲル法は、PZT系圧電体膜の金属成分の水酸化物の水和錯体(ゾル)を下部電極上に塗布/乾燥/脱脂をして圧電体膜前駆体(ゲル)とし、この圧電体膜前駆体を加熱焼成して無機酸化物(圧電体膜)を調整する方法である。この方法によれば、PZT系圧電体膜の前駆体を所望の厚みとなるまで数回の塗布/乾燥/脱脂を繰り返すことにより成膜できるため、組成制御に優れており、圧電体膜の厚みの調整に好適である。また、フォトエッチング工程を用いたパターニングも可能であり、インクジェット式記録ヘッドへの応用も実用化されている。例えば、ゾル・ゲル法で1μm程度の厚みを有するPZT膜を成膜する場合、PZT膜のゾルをスピンコートし、乾燥/脱脂を行う工程を数工程行い、その後、アルカリ水溶液を処理液とした水熱処理で圧電体膜前駆体を結晶化させていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の製法では水熱処理温度を200℃以下で行うことが可能であるのに対し、熱処理による脱脂工程の温度は350℃前後に設定されており、圧電体膜の製造工程全体としてみれば、低温環境下(200℃以下)での製造を実現することができなかった。製造工程における温度が高いと、膜内部に生じる残留応力が高くなり、製造過程においてクラックが生じる場合がある。また、圧電体薄膜素子の圧電特性の変動により、インク吐出スピード、インク吐出量が不安定になる場合がある。
【0005】
そこで、本発明は、圧電体膜前駆体の脱脂工程における温度環境を低温に設定し、製造工程全体を低温に設定することのできる圧電体薄膜素子の製造方法を提供することを課題とする。また、製造工程全体の温度を低温環境下に設定できるインクジェット式記録ヘッドの製造方法及びこの製法で得られたインクジェット式記録ヘッドを備えたインクジェットプリンタを提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧電体薄膜素子の製造方法は、下部電極を形成する工程と、圧電体膜を形成可能な金属成分の水酸化物の水和錯体、即ち、ゾルを前記下部電極上に塗布し脱脂処理して圧電体膜前駆体を成膜する圧電体膜前駆体成膜工程と、紫外線照射により前記圧電体膜前駆体中の残留有機物を一部除去する脱脂工程と、水熱処理により前記圧電体膜前駆体を結晶化させて圧電体膜を得る結晶化工程と、前記圧電体膜上に上部電極を形成する工程とを備える。
【0007】
このような製造工程を備えることで、紫外線照射による脱脂工程は室温下で行うことができ、圧電体薄膜素子の全体の製造工程温度の上限を水熱処理に必要な温度(例えば、200℃)以下に設定することができ、製造プロセスの低温化を実現することができる。また、脱脂工程で照射する紫外線の波長は100nm乃至350nmであることが好ましい。紫外線照射によりアモルファス状の圧電体膜前駆体中の残留有機物の一部を除去することができる。
【0008】
本発明の圧電体薄膜素子の製造方法は、下部電極を形成する工程と、圧電体膜を形成可能な金属成分の水酸化物の水和錯体、即ち、ゾルを前記下部電極上に塗布し脱脂処理して圧電体膜前駆体を成膜する圧電体膜前駆体成膜工程と、所定条件下のアルカリ水溶液処理により前記圧電体膜前駆体中の残留有機物を一部除去する脱脂工程と、水熱処理により前記圧電体膜前駆体を結晶化させて圧電体膜を得る結晶化工程と、前記圧電体膜上に上部電極を形成する工程とを備える。
【0009】
脱脂工程をアルカリ水溶液を用いた処理で行うことで、アモルファス状の圧電体膜前駆体中の残留有機物の一部を除去することができる。この場合、脱脂工程におけるアルカリ水溶液処理は、大気圧下で行うことが好ましい。また、脱脂工程におけるアルカリ水溶液処理は、室温以上80℃以下で行い、処理液は0.05M以上0.5M以下の濃度に調整された、水酸化バリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化鉛水溶液又はこれらの混合水溶液が好ましい。脱脂温度を80℃以下に設定することで、圧電体薄膜素子の製造プロセスの低温化を実現することができる。
【0010】
圧電体膜前駆体成膜工程は、有機金属を含むゾルを下電極上に塗布し、乾燥及び脱脂してアモルファス状態の圧電体膜前駆体を成膜することが好ましい。また、圧電体膜の組成は、チタン酸鉛(PbTiO3)、ジルコン酸チタン酸鉛(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)のうち何れかの圧電性セラミックスが好ましい。
【0011】
本発明のインクジェット式記録ヘッドの製造方法は、基板の一面に振動板膜を成膜する工程と、本発明の圧電体薄膜素子の製造方法により振動板膜上に圧電体薄膜素子を製造する工程と、基板を加工し、圧電体薄膜素子の駆動による振動板膜の変位を伝達可能な箇所に加圧室を形成する工程とを備える。本発明のインクジェットプリンタは、本発明の製造方法により製造されたインクジェット式記録ヘッドを備える。
【0012】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態1.
以下、各図を参照して本実施の形態について説明する。図1にインクジェットプリンタの構成図を示す。インクジェットプリンタは、主にインクジェット式記録ヘッド100、本体102、トレイ103、ヘッド駆動機構106を備えて構成されている。インクジェット式記録ヘッド100は、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの計4色のインクカートリッジ101を備えており、フルカラー印刷が可能なように構成されている。また、このインクジェットプリンタは、内部にCPU、メモリ、インタフェース回路等を含み、コネクタを介してネットワークに接続されている各クラアントからの印刷データを受け取る。CPUはこの印刷データをメモリにバッファリングし、ページ記述言語で記述されたプリントイメージを所定アドレスに展開する。そして、CPUはプリントイメージを基に、インクジェット式記録ヘッド100のインク吐出タイミング、及び、ヘッド駆動機構106の走査を制御する。また、本体102は背面にトレイ103を備えるとともに、その内部にオートシートフィーダ(自動連続給紙機構)105を備え、用紙107を自動的に送り出し、正面の排出口104から用紙107を排紙する。
【0013】
次に、インクジェット式記録ヘッドの分解斜視図を図2に示す。ここではインクの共通通路が加圧室基板内に設けられるタイプを示す。同図に示すように、インクジェット式記録ヘッドは加圧室基板1、ノズルプレート2及び基体3から構成される。加圧室基板1はシリコン単結晶基板がエッチング加工された後、各々に分離される。加圧室基板1には複数の短冊状の加圧室10が設けられ、全ての加圧室10にインクを供給するための共通通路12を備える。加圧室10の間は側壁11により隔てられている。加圧室基板1の基体3側には圧電体薄膜素子が設けられている。また、各圧電体薄膜素子からの配線はフレキシブルケーブルである配線基板4に収束され、基体3の外部回路と接続される。ノズルプレート2は加圧室基板1に貼り合わされる。ノズルプレート2における加圧室10の対応する位置にはインク滴を吐出するためのノズル21が形成されている。ノズル21間のピッチは印刷精度に応じて適宜設定され、例えば、400dpi等の解像度が設定されている。基体3はプラスチック、金属等で形成されており、加圧室基板1の取付台となる。
【0014】
次に、図3(F)を参照してインク吐出の原理について説明する。同図は、インクジェット式記録ヘッドの主要部の断面図である。この図は加圧室の長手方向に直角な面で当該主要部を切断した断面形状を示している。同図中、図2と同一構造については同一記号で示し、その説明を省略する。シリコン単結晶基板から構成される基板1上には振動板膜20を介して圧電体薄膜素子5が形成されている。圧電体薄膜素子5は上部電極50と下部電極30に挟まれた圧電体膜40を備える。同図では、下部電極30を各圧電体薄膜素子の共通電極として用いる場合を示している。この圧電体薄膜素子5に所望の電圧を印加することで、圧電体膜40が変形し、振動板膜20を介して加圧室10内に充填されるインクを加圧する。すると、加圧室10内に充填されているインクはノズル21から吐出し、所定の記録紙に付着することで印字等が可能になる。
【0015】
次に、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を圧電体薄膜素子の製造方法と併せて説明する。図3はインクジェット式記録ヘッドの製造工程断面図であり、同図(A)〜同図(D)が圧電体薄膜素子の製造方法と共通する。同図(A)、(B)に示すように、基板1上に振動板膜20、下部電極30、圧電体膜前駆体41〜44を順次成膜する。基板1として、例えば、厚さ220μmのシリコン単結晶基板を用いる。インクジェット式記録ヘッドをラインプリンタ用に用いる場合は、細長く成形されたシリコン単結晶基板を用い、その厚みは側壁の高さが高くなりすぎないように、例えば、200μm程度とする。熱酸化法により膜厚1.0μmの二酸化珪素から成る振動板膜20を成膜する。この工程では、酸素或いは水蒸気を含む酸素雰囲気中で高温処理する。この振動板膜20は、圧電体薄膜素子の変形を加圧室に伝え、加圧室内のインク圧を高める機能を有する。二酸化珪素膜に限られず、酸化ジルコニウム膜、酸化タンタル膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜でもよく、さらに、振動板自体をなくして下部電極自体に振動板膜の役割を兼ねてもよい。また、振動板膜20の成膜は、熱酸化法に限らず、CVD法でもよい。
【0016】
次に、振動板膜20上に下部電極30を成膜する。例えば、スパッタ法でチタンを100nmの膜厚で振動板膜20上に成膜し、下部電極30を得る。また、下部電極30が白金である場合、振動板膜20と下部電極30間の密着力を向上させるためにチタン、クロム等の密着層(図示せず)を介在させてもよい。この密着層は、例えば、スパッタ法で50nmの膜厚でチタンを成膜すればよい。
【0017】
次に、下部電極30上に圧電体膜前駆体41〜44を成膜する。圧電体膜としては圧電特性を有する圧電性セラミックスを用いる。例えば、PZT系圧電性材料や、この系にニオブ酸、ニッケル又はマグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等が圧電体膜として好適である。具体的には、チタン酸鉛(PbTiO3)、ジルコン酸チタン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3:PZT)、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:PZT―PMN)等が好適である。
【0018】
本実施の形態では、圧電体膜の組成として、Pb(Zr0.56Ti0.44)O3を用い、圧電体膜前駆体41〜44をゾル・ゲル法で成膜する場合を説明する。ゾル・ゲル法で成膜する場合は、圧電体膜を形成可能な金属成分の水酸化物の水和錯体、即ち、ゾルを下電極上に塗布し脱脂処理して圧電体膜前駆体とし、この圧電体膜前駆体を水熱処理で結晶化して無機酸化物(圧電体膜)を得る。具体的には、ジルコン酸鉛とチタン酸鉛とのモル混合比が56%:44%となるようなアモルファス状態のPZT系圧電体膜前駆体を、最終的な膜厚が0.4μmとなるまで所望の回数の塗布/乾燥/脱脂を繰り返して成膜する。まず、下電極30上に塗布するゾルを調製する。例えば、2−n−ブトキシエタノールを主溶媒として、これにチタニウムテトライソプロポキシド、テトラ−n−プロポキシジルコニウムを混合し、室温下で20分間攪拌する。次いで、ジエタノールアミンを加えて室温で更に20分間攪拌する。更に酢酸鉛を加え、80℃に加熱する。加熱した状態で20分間攪拌し、その後、室温になるまで自然冷却する。この工程でゾルが得られる。このゾルを下部電極30上に0.1μmの厚さでスピンコーティングする。ゾルの膜厚を均一にするために最初は500rpmで30秒間、次に1500rpmで30秒間、最後に500rpmで10秒間、スピンコーティングする。この段階で圧電体膜を構成する各金属原子は有機金属錯体として分散している。ゾルを下部電極30に塗布した後、例えば、180℃で10分間乾燥させる。
【0019】
次いで、室温下において、波長100nm乃至350nmの紫外線、特に好ましくは、波長180nmの紫外線を10分間照射し、膜内の有機物を一部除去することで圧電体膜前駆体を脱脂する。乾燥/脱脂はゾルを塗布する毎に行う。同図(B)では、圧電体膜前駆体44の脱脂工程を図示している。紫外線照射による脱脂工程で得られた圧電体膜前駆体中の残留有機物の量は従来の脱脂工程(350℃前後の熱処理)で得られる圧電体膜前駆体中の残留有機物よりも多くなることが確認された。膜内部に残留している有機物量が多くなると、圧電体膜前駆体内の隙間が多くなるため、後述する水熱処理工程において処理液が膜内部までに侵入し、結晶化をより促進させることができる。ゾルの塗布/乾燥/脱脂を4回繰り返すことで、圧電体膜前駆体41、42、43及び44を積層する。このように、圧電体膜前駆体を多層化することでクラックの発生を防止しながら厚膜化することができる。尚、圧電体膜前駆体を成膜する工程は上述のゾル・ゲル法の他に、RFスパッタ法、イオンビームスパッタ法、MOD法(Metal Organic Decomposition Process)、電子ビーム蒸着法等で成膜することもできる。
【0020】
次に、同図(C)に示すように、水熱処理で圧電体膜前駆体を結晶化させる。処理液6として、水酸化バリウム水溶液(Ba(OH)2)を調製する。処理液6の濃度は0.05M〜1M程度とする。水酸化バリウムは水酸化カリウムと比較してシリコン基板に対する食刻が少ないため基板1の材質の自由度が広がる利点がある。この処理液6を水槽7に満たす。上述の工程で得られた圧電体膜前駆体41〜44を基板1ごと水槽7に浸漬し、オートクレーブ中で結晶化を促進させる。このときの水熱処理の温度は120℃〜200℃の範囲に設定する。この範囲より低い温度では結晶化が促進されず、この範囲より高い温度では圧電体膜前駆体や基板1がエッチングされる不都合が生じるからである。特に、130℃の処理温度が好適である。処理圧力は2気圧以上で10気圧以下に設定することで良質な結晶を得ることができる。特に、4気圧の処理圧力が好適である。処理時間は30分〜120分の範囲とし、特に、90分程度が好ましい。処理時間が短いと十分な結晶を得ることができず、処理時間が必要以上に長いと基板がエッチングされてしまうからである。この水熱処理工程で圧電体膜前駆体41〜44を結晶化させることができる。結晶化した圧電体膜前駆体41〜44は、圧電体膜40になる。
【0021】
次に、同図(D)に示すように、圧電体膜40上に上部電極50を成膜する。電子ビーム蒸着法、スパッタ法等の薄膜積層技術を用いて、圧電体膜40の上に白金を200nm成膜し、上部電極50とする。上部電極50の材質は白金に限らず、イリジウム、白金とイリジウムの合金、酸化イリジウム、アルミニウム等でもよい。
【0022】
次に、同図(E)に示すように、インク吐出駆動源となる圧電体薄膜素子を各加圧室毎に対応して分離させる。上部電極50上にレジスト(図示せず)をスピンコーティングし、加圧室が形成されるべき位置に合わせて露光・現像し、パターニングする。このレジストをマスクとしてイオンミリング、あるいはドライエッチング法等を適用して、上部電極50及び圧電体膜40から成る積層構造をエッチングする。この工程で加圧室が形成されるべき位置に合わせて圧電体薄膜素子5が分離される。
【0023】
次に、同図(F)に示すように、基板1に加圧室10を形成し、ノズルプレート2を接合する。平行平板型反応性イオンエッチング等の活性気体を用いた異方性エッチングを用いて、加圧室10が形成される空間をエッチングする。エッチングされずに残された基板部分が側壁11になる。エッチング終了後、基板1にノズルプレート2を接合する。このとき、各ノズル21が加圧室10の各々の空間に対応して配置されるよう位置合せする。加圧室10が形成された基板1を基体3に取り付ければ、インクジェット式記録ヘッドが完成する。尚、ノズルプレート2と基板1を一体的にエッチングして形成する場合は、ノズルプレート2の接合工程は不要である。
【0024】
本実施の形態によれば、従来350℃前後の温度で熱処理をしていた脱脂工程の温度を、水熱処理工程の温度よりも下げることが可能になる。即ち、圧電体膜前駆体の脱脂工程を室温環境下で行うことができるため、圧電体薄膜素子の製造工程全体の温度を200℃以下に設定することができる。この結果、圧電体薄膜素子の製造工程全体の低温化により、膜内部に生じる残留応力を低減することができ、製造工程におけるクラックの発生防止、歩留りの向上、製造コストの低下を図ることができる。また、圧電体薄膜素子の圧電特性の変動を抑えることができるため、本実施の形態で製造した圧電体薄膜素子をインク吐出駆動源とするインクジェット式記録ヘッドは、インク吐出スピード、インク吐出量が安定した特性を備えることができる。従って、このインクジェット式記録ヘッドを備えるインクジェットプリンタは印字品質を安定させることができる。また、圧電体薄膜素子の大型化が可能であるため、ラインプリンタのような大面積に印刷ができるプリンタを提供することができる。
【0025】
また、紫外線照射による脱脂工程は、圧電体膜前駆体中の残留有機物量を相対的に多く存在させるため、水熱処理による圧電体膜前駆体の結晶化を促進させることができる。即ち、膜内部に残留している有機物量が多くなると、圧電体膜前駆体内の隙間が多くなるため、水熱処理工程(圧電体膜前駆体結晶化工程)において処理液が膜内部までに侵入し、処理液と圧電体膜前駆体の相互作用により、結晶化をより促進させることができる。
【0026】
発明の実施の形態2.
本実施の形態について、実施の形態1と異なる点を中心に説明する。本実施の形態の圧電体薄膜素子の製造工程中、圧電体膜前駆体の脱脂工程はアルカリ水溶液処理で行う。本明細書において、アルカリ水溶液処理による脱脂処理をアルカリ脱脂というものとする。アルカリ脱脂に使用する処理液として、0.05M〜0.5M濃度に調整された水酸化バリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化鉛水溶液又はこれらの混合水溶液を用いる。圧電体膜前駆体を塗布/乾燥後、処理液で満たされた水槽中に基板ごと圧電体膜前駆体を浸漬し、大気圧の下で温度を室温以上80℃以下に設定し、処理時間を約30分間に設定する。
【0027】
アルカリ脱脂工程により、圧電体膜前駆体中の有機物が一部除去され、圧電体膜前駆体中の残留有機物量を相対的に多く存在させる。膜内部に残留している有機物量が多くなると、圧電体膜前駆体内の隙間が多くなるため、水熱処理工程(圧電体膜前駆体結晶化工程)において処理液が膜内部までに侵入し、処理液と圧電体膜前駆体の相互作用により、結晶化をより促進させることができる。また、アルカリ脱脂温度は室温以上80℃以下に設定されるため、圧電体薄膜素子の製造工程全体の低温化(200℃以下)により、膜内部に生じる残留応力を低減することができ、製造工程におけるクラックの発生防止、歩留りの向上、製造コストの低下を図ることができる。
【0028】
実施の形態1又は本実施の形態の圧電体薄膜素子は、インクジェット式記録ヘッドのインク吐出駆動源としての他、マイクロアクチュエータ、フィルタ、遅延線、リードセレクタ、音叉発振子、音叉時計、トランシーバ、圧電ピックアップ、圧電イヤホン、圧電マイクロフォン、SAWフィルタ、RFモジュレータ、共振子、遅延素子、マルチストリップカプラ、圧電加速度計、圧電スピーカ等に応用することができる。
【0029】
【発明の効果】
本発明の圧電体薄膜素子の製造方法によれば、製造工程全体の温度を下げることができ、膜内部に生じる残留応力の低減、クラックの発生防止、製造コストの低下を実現することができる。
【0030】
本発明のインクジェット式記録ヘッドの製造方法によれば、圧電特性の変動の少ない圧電体薄膜素子をインク吐出駆動源とすることができるため、インク吐出スピードやインク吐出量の安定を図ることができる。
【0031】
本発明のインクジェットプリンタによれば、高品質の印字を可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】インクジェットプリンタの構成図である。
【図2】インクジェット式記録ヘッドの分解斜視図である。
【図3】インクジェット式記録ヘッドの製造工程断面図である。
【符号の説明】
1 基板
10 加圧室
20 振動板膜
30 下部電極
40 圧電体膜
50 上部電極
100 インクジェット式記録ヘッド
103 トレイ
106 ヘッド駆動機構
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a manufacturing technique of a piezoelectric thin film element, and more particularly to a manufacturing technique of a piezoelectric thin film element in which a degreasing process temperature of a piezoelectric film precursor is performed in a low temperature environment.
[0002]
[Prior art]
The ink jet recording head includes a piezoelectric thin film element that functions as a drive source for ink ejection. Piezoelectric thin film elements are elements exhibiting an electromechanical conversion function, and ceramics having a perovskite crystal structure exhibit many of these effects, and are therefore used as materials for piezoelectric films. The piezoelectric thin film element includes a piezoelectric film, and an upper electrode and a lower electrode that sandwich the piezoelectric film.
[0003]
The piezoelectric film generally used is a two-component system mainly composed of lead zirconate titanate (hereinafter sometimes referred to as “PZT”), or a third component of PZT in this two-component system. It has a three-component composition with the addition of As a method for forming this piezoelectric film, a sol-gel method is known. In the sol-gel method, a hydroxide hydrate complex (sol) of a metal component of a PZT-based piezoelectric film is applied / dried / degreased on a lower electrode to obtain a piezoelectric film precursor (gel). In this method, a body film precursor is heated and fired to adjust an inorganic oxide (piezoelectric film). According to this method, since the precursor of the PZT-based piezoelectric film can be formed by repeating coating / drying / degreasing several times until the desired thickness is obtained, the composition control is excellent, and the thickness of the piezoelectric film It is suitable for adjustment. Patterning using a photoetching process is also possible, and application to an ink jet recording head has been put into practical use. For example, when a PZT film having a thickness of about 1 μm is formed by a sol-gel method, several steps of spin coating the sol of the PZT film and drying / degreasing are performed, and then an alkaline aqueous solution is used as a treatment liquid. The piezoelectric film precursor was crystallized by hydrothermal treatment.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional manufacturing method, it is possible to perform the hydrothermal treatment temperature at 200 ° C. or lower, whereas the temperature of the degreasing process by the heat treatment is set to around 350 ° C. Therefore, it was not possible to realize the production in a low temperature environment (200 ° C. or less). When the temperature in the manufacturing process is high, the residual stress generated inside the film increases, and cracks may occur in the manufacturing process. In addition, the ink discharge speed and the ink discharge amount may become unstable due to fluctuations in the piezoelectric characteristics of the piezoelectric thin film element.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a piezoelectric thin film element that can set the temperature environment in the degreasing process of the piezoelectric film precursor to a low temperature and can set the entire manufacturing process to a low temperature. Another object of the present invention is to provide an ink jet recording head manufacturing method capable of setting the temperature of the entire manufacturing process in a low temperature environment, and an ink jet printer provided with the ink jet recording head obtained by this manufacturing method.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The method for manufacturing a piezoelectric thin film element according to the present invention includes a step of forming a lower electrode and a hydration complex of a metal component hydroxide capable of forming a piezoelectric film, that is, a sol is applied on the lower electrode and degreased. a piezoelectric film precursor deposition step of forming a piezoelectric film precursor is treated, the degreasing step of removing part of the residual organic matter of said piezoelectric film precursor by irradiation with ultraviolet rays, the piezoelectric member by hydrothermal treatment A crystallization step of crystallizing the film precursor to obtain a piezoelectric film; and a step of forming an upper electrode on the piezoelectric film .
[0007]
By providing such a manufacturing process, the degreasing process by ultraviolet irradiation can be performed at room temperature, and the upper limit of the entire manufacturing process temperature of the piezoelectric thin film element is not more than the temperature required for hydrothermal treatment (for example, 200 ° C.). The temperature of the manufacturing process can be reduced. Moreover, it is preferable that the wavelength of the ultraviolet rays irradiated in the degreasing step is 100 nm to 350 nm. Part of the residual organic matter in the amorphous piezoelectric film precursor can be removed by ultraviolet irradiation.
[0008]
The method for manufacturing a piezoelectric thin film element according to the present invention includes a step of forming a lower electrode and a hydration complex of a metal component hydroxide capable of forming a piezoelectric film, that is, a sol is applied on the lower electrode and degreased. a piezoelectric film precursor deposition step of forming a piezoelectric film precursor is treated, the degreasing step of removing part of the residual organic matter of said piezoelectric film precursor by an alkali aqueous solution treatment of certain conditions, water A crystallization step of crystallizing the piezoelectric film precursor by heat treatment to obtain a piezoelectric film; and a step of forming an upper electrode on the piezoelectric film .
[0009]
By performing the degreasing step by a treatment using an alkaline aqueous solution, a part of the residual organic matter in the amorphous piezoelectric film precursor can be removed. In this case, the alkaline aqueous solution treatment in the degreasing step is preferably performed under atmospheric pressure. In addition, the alkaline aqueous solution treatment in the degreasing step is performed at room temperature or higher and 80 ° C. or lower, and the treatment liquid is adjusted to a concentration of 0.05M or higher and 0.5M or lower, barium hydroxide aqueous solution, potassium hydroxide aqueous solution, lead hydroxide aqueous solution. Or these mixed aqueous solution is preferable. By setting the degreasing temperature to 80 ° C. or lower, it is possible to reduce the temperature of the manufacturing process of the piezoelectric thin film element.
[0010]
In the piezoelectric film precursor film forming step, it is preferable that a sol containing an organic metal is applied on the lower electrode, dried and degreased to form an amorphous piezoelectric film precursor. The piezoelectric film is composed of lead titanate (PbTiO 3 ), lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O 3 ), lead zirconate (PbZrO 3 ), lead lanthanum titanate ((Pb, La ), TiO 3 ), lead lanthanum zirconate titanate ((Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ) or lead magnesium niobate zirconium titanate (Pb (Zr, Ti) (Mg, Nb) O 3 ) Among them, any piezoelectric ceramic is preferable.
[0011]
The method of manufacturing an ink jet recording head of the present invention includes a step of forming a diaphragm film on one surface of a substrate and a step of manufacturing a piezoelectric thin film element on the diaphragm film by the method of manufacturing a piezoelectric thin film element of the present invention. And a step of processing the substrate and forming a pressurizing chamber at a location where the displacement of the diaphragm film due to driving of the piezoelectric thin film element can be transmitted. The ink jet printer of the present invention includes an ink jet recording head manufactured by the manufacturing method of the present invention.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 of the Invention
Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration diagram of an ink jet printer. The ink jet printer mainly includes an ink jet recording head 100, a main body 102, a tray 103, and a head driving mechanism 106. The ink jet recording head 100 includes a total of four ink cartridges 101 of yellow, magenta, cyan, and black, and is configured to be capable of full color printing. The inkjet printer includes a CPU, a memory, an interface circuit, and the like inside, and receives print data from each client connected to the network via a connector. The CPU buffers the print data in the memory and develops the print image described in the page description language at a predetermined address. The CPU controls the ink ejection timing of the ink jet recording head 100 and the scanning of the head driving mechanism 106 based on the print image. Further, the main body 102 includes a tray 103 on the back surface, and an auto sheet feeder (automatic continuous paper feeding mechanism) 105 inside the main body 102 to automatically feed out the paper 107 and discharge the paper 107 from the front discharge port 104. .
[0013]
Next, an exploded perspective view of the ink jet recording head is shown in FIG. Here, a type in which a common ink passage is provided in the pressure chamber substrate is shown. As shown in the figure, the ink jet recording head includes a pressurizing chamber substrate 1, a nozzle plate 2, and a base 3. The pressurizing chamber substrate 1 is separated into each after the silicon single crystal substrate is etched. The pressurizing chamber substrate 1 is provided with a plurality of strip-shaped pressurizing chambers 10 and includes a common passage 12 for supplying ink to all the pressurizing chambers 10. The pressurizing chambers 10 are separated by side walls 11. A piezoelectric thin film element is provided on the substrate 3 side of the pressurizing chamber substrate 1. Further, the wiring from each piezoelectric thin film element is converged on the wiring substrate 4 which is a flexible cable and connected to an external circuit of the base 3. The nozzle plate 2 is bonded to the pressurizing chamber substrate 1. A nozzle 21 for ejecting ink droplets is formed at a position corresponding to the pressurizing chamber 10 in the nozzle plate 2. The pitch between the nozzles 21 is appropriately set according to the printing accuracy, and for example, a resolution of 400 dpi or the like is set. The base 3 is made of plastic, metal or the like and serves as a mounting base for the pressurizing chamber substrate 1.
[0014]
Next, the principle of ink ejection will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part of the ink jet recording head. This figure shows a cross-sectional shape of the main part cut along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the pressurizing chamber. In the figure, the same structure as that of FIG. 2 is indicated by the same symbol, and the description thereof is omitted. A piezoelectric thin film element 5 is formed on a substrate 1 composed of a silicon single crystal substrate via a diaphragm film 20. The piezoelectric thin film element 5 includes a piezoelectric film 40 sandwiched between an upper electrode 50 and a lower electrode 30. In the figure, the case where the lower electrode 30 is used as a common electrode of each piezoelectric thin film element is shown. By applying a desired voltage to the piezoelectric thin film element 5, the piezoelectric film 40 is deformed, and the ink filled in the pressurizing chamber 10 is pressurized via the diaphragm film 20. Then, the ink filled in the pressurizing chamber 10 is ejected from the nozzle 21 and attached to a predetermined recording paper, thereby enabling printing or the like.
[0015]
Next, a method for manufacturing an ink jet recording head will be described together with a method for manufacturing a piezoelectric thin film element. FIG. 3 is a sectional view of the manufacturing process of the ink jet recording head, and FIGS. 3A to 3D are common to the method of manufacturing the piezoelectric thin film element. As shown in FIGS. 4A and 4B, the diaphragm film 20, the lower electrode 30, and the piezoelectric film precursors 41 to 44 are sequentially formed on the substrate 1. For example, a silicon single crystal substrate having a thickness of 220 μm is used as the substrate 1. When an ink jet recording head is used for a line printer, a long and thin silicon single crystal substrate is used, and its thickness is, for example, about 200 μm so that the height of the side wall does not become too high. A diaphragm film 20 made of silicon dioxide having a thickness of 1.0 μm is formed by a thermal oxidation method. In this step, high temperature treatment is performed in an oxygen atmosphere containing oxygen or water vapor. The diaphragm film 20 has a function of transmitting the deformation of the piezoelectric thin film element to the pressurizing chamber and increasing the ink pressure in the pressurizing chamber. The film is not limited to a silicon dioxide film, and may be a zirconium oxide film, a tantalum oxide film, a silicon nitride film, or an aluminum oxide film. Further, the diaphragm itself may be eliminated and the lower electrode itself may also serve as a diaphragm film. The film formation of the diaphragm film 20 is not limited to the thermal oxidation method, and may be a CVD method.
[0016]
Next, the lower electrode 30 is formed on the diaphragm film 20. For example, titanium is formed on the diaphragm film 20 with a film thickness of 100 nm by sputtering to obtain the lower electrode 30. Further, when the lower electrode 30 is platinum, an adhesion layer (not shown) such as titanium or chromium may be interposed in order to improve the adhesion between the diaphragm film 20 and the lower electrode 30. For the adhesion layer, for example, titanium may be formed to a thickness of 50 nm by sputtering.
[0017]
Next, the piezoelectric film precursors 41 to 44 are formed on the lower electrode 30. A piezoelectric ceramic having piezoelectric characteristics is used as the piezoelectric film. For example, a PZT piezoelectric material or a material obtained by adding a metal oxide such as niobic acid, nickel or magnesium to this system is suitable as the piezoelectric film. Specifically, lead titanate (PbTiO 3 ), lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O 3 : PZT), lead zirconate (PbZrO 3 ), lead lanthanum titanate ((Pb, La), TiO 3 ), lead lanthanum zirconate titanate ((Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ), or lead magnesium niobate zirconium titanate (Pb (Zr, Ti) (Mg, Nb) O 3 : PZT— PMN) and the like are preferable.
[0018]
In the present embodiment, a case where Pb (Zr 0.56 Ti 0.44 ) O 3 is used as the composition of the piezoelectric film and the piezoelectric film precursors 41 to 44 are formed by the sol-gel method will be described. When forming a film by the sol-gel method, a metal component hydroxide hydration complex capable of forming a piezoelectric film, that is, a sol is applied on the lower electrode and degreased to obtain a piezoelectric film precursor, This piezoelectric film precursor is crystallized by hydrothermal treatment to obtain an inorganic oxide (piezoelectric film). Specifically, a PZT-based piezoelectric film precursor in an amorphous state in which the molar mixing ratio of lead zirconate and lead titanate is 56%: 44% has a final film thickness of 0.4 μm. The film is formed by repeatedly applying / drying / degreasing a desired number of times. First, a sol to be applied on the lower electrode 30 is prepared. For example, 2-n-butoxyethanol is used as a main solvent, and titanium tetraisopropoxide and tetra-n-propoxyzirconium are mixed with this and stirred at room temperature for 20 minutes. Then add diethanolamine and stir for another 20 minutes at room temperature. Add lead acetate and heat to 80 ° C. The mixture is stirred for 20 minutes in the heated state, and then naturally cooled to room temperature. In this step, a sol is obtained. This sol is spin-coated on the lower electrode 30 to a thickness of 0.1 μm. In order to make the sol film uniform, spin coating is first performed at 500 rpm for 30 seconds, then at 1500 rpm for 30 seconds, and finally at 500 rpm for 10 seconds. At this stage, each metal atom constituting the piezoelectric film is dispersed as an organometallic complex. After applying the sol to the lower electrode 30, for example, it is dried at 180 ° C. for 10 minutes.
[0019]
Next, at room temperature, ultraviolet rays having a wavelength of 100 nm to 350 nm, particularly preferably ultraviolet rays having a wavelength of 180 nm are irradiated for 10 minutes, and the organic substance in the film is partially removed to degrease the piezoelectric film precursor. Drying / degreasing is performed each time the sol is applied. FIG. 5B shows a degreasing process for the piezoelectric film precursor 44. The amount of residual organic substances in the piezoelectric film precursor obtained in the degreasing process by ultraviolet irradiation may be larger than the residual organic substances in the piezoelectric film precursor obtained in the conventional degreasing process (heat treatment at around 350 ° C.). confirmed. When the amount of organic matter remaining in the film increases, the gap in the piezoelectric film precursor increases, so that in the hydrothermal treatment process described later, the treatment liquid can penetrate into the film and further promote crystallization. . Piezoelectric film precursors 41, 42, 43, and 44 are laminated by repeating sol coating / drying / degreasing four times. In this way, the piezoelectric film precursor can be multi-layered to increase the thickness while preventing the generation of cracks. In addition to the sol-gel method described above, the piezoelectric film precursor is formed by RF sputtering, ion beam sputtering, MOD (Metal Organic Decomposition Process), electron beam evaporation, or the like. You can also.
[0020]
Next, as shown in FIG. 3C, the piezoelectric film precursor is crystallized by hydrothermal treatment. A barium hydroxide aqueous solution (Ba (OH) 2 ) is prepared as the treatment liquid 6. The concentration of the treatment liquid 6 is about 0.05M to 1M. Since barium hydroxide has less etching on the silicon substrate than potassium hydroxide, there is an advantage that the degree of freedom of the material of the substrate 1 is widened. The treatment liquid 6 is filled in the water tank 7. The piezoelectric film precursors 41 to 44 obtained in the above-described steps are immersed in the water tank 7 together with the substrate 1 to promote crystallization in an autoclave. The temperature of the hydrothermal treatment at this time is set in the range of 120 ° C to 200 ° C. This is because the crystallization is not promoted at a temperature lower than this range, and the piezoelectric film precursor and the substrate 1 are disadvantageously etched at a temperature higher than this range. In particular, a processing temperature of 130 ° C. is suitable. By setting the treatment pressure to 2 atm or more and 10 atm or less, good quality crystals can be obtained. In particular, a processing pressure of 4 atmospheres is suitable. The treatment time is in the range of 30 minutes to 120 minutes, and particularly preferably about 90 minutes. This is because if the treatment time is short, sufficient crystals cannot be obtained, and if the treatment time is longer than necessary, the substrate is etched. The piezoelectric film precursors 41 to 44 can be crystallized by this hydrothermal treatment process. The crystallized piezoelectric film precursors 41 to 44 become the piezoelectric film 40.
[0021]
Next, an upper electrode 50 is formed on the piezoelectric film 40 as shown in FIG. A platinum film of 200 nm is formed on the piezoelectric film 40 to form the upper electrode 50 by using a thin film stacking technique such as an electron beam evaporation method or a sputtering method. The material of the upper electrode 50 is not limited to platinum, but may be iridium, an alloy of platinum and iridium, iridium oxide, aluminum, or the like.
[0022]
Next, as shown in FIG. 5E, the piezoelectric thin film element serving as the ink ejection drive source is separated corresponding to each pressure chamber. A resist (not shown) is spin-coated on the upper electrode 50, exposed and developed in accordance with the position where the pressurizing chamber is to be formed, and patterned. The laminated structure composed of the upper electrode 50 and the piezoelectric film 40 is etched by applying ion milling, dry etching, or the like using this resist as a mask. In this step, the piezoelectric thin film element 5 is separated in accordance with the position where the pressurizing chamber is to be formed.
[0023]
Next, as shown in FIG. 2F, a pressurizing chamber 10 is formed on the substrate 1 and the nozzle plate 2 is joined. The space in which the pressure chamber 10 is formed is etched using anisotropic etching using an active gas such as parallel plate type reactive ion etching. The portion of the substrate left without being etched becomes the side wall 11. After the etching is completed, the nozzle plate 2 is bonded to the substrate 1. At this time, alignment is performed so that each nozzle 21 is arranged corresponding to each space of the pressurizing chamber 10. When the substrate 1 on which the pressurizing chamber 10 is formed is attached to the base 3, an ink jet recording head is completed. In the case where the nozzle plate 2 and the substrate 1 are integrally formed by etching, the nozzle plate 2 joining step is not necessary.
[0024]
According to the present embodiment, it is possible to lower the temperature of the degreasing process, which has conventionally been heat-treated at a temperature around 350 ° C., lower than the temperature of the hydrothermal process. That is, since the degreasing process of the piezoelectric film precursor can be performed in a room temperature environment, the temperature of the entire manufacturing process of the piezoelectric thin film element can be set to 200 ° C. or less. As a result, by reducing the temperature of the entire manufacturing process of the piezoelectric thin film element, it is possible to reduce the residual stress generated in the film, thereby preventing the generation of cracks in the manufacturing process, improving the yield, and reducing the manufacturing cost. . In addition, since fluctuations in piezoelectric characteristics of the piezoelectric thin film element can be suppressed, an ink jet recording head using the piezoelectric thin film element manufactured in this embodiment as an ink discharge drive source has an ink discharge speed and an ink discharge amount. Stable characteristics can be provided. Therefore, the ink jet printer provided with this ink jet recording head can stabilize the printing quality. In addition, since the piezoelectric thin film element can be enlarged, a printer capable of printing in a large area such as a line printer can be provided.
[0025]
Moreover, since the degreasing process by ultraviolet irradiation has a relatively large amount of residual organic substances in the piezoelectric film precursor, crystallization of the piezoelectric film precursor by hydrothermal treatment can be promoted. That is, as the amount of organic matter remaining in the film increases, the gap in the piezoelectric film precursor increases, so that the treatment liquid penetrates into the film in the hydrothermal treatment process (piezoelectric film precursor crystallization process). The crystallization can be further promoted by the interaction between the treatment liquid and the piezoelectric film precursor.
[0026]
Embodiment 2 of the Invention
The present embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment. During the manufacturing process of the piezoelectric thin film element of the present embodiment, the degreasing process of the piezoelectric film precursor is performed by an alkaline aqueous solution treatment. In this specification, degreasing treatment by alkaline aqueous solution treatment is referred to as alkali degreasing. As a treatment liquid used for alkaline degreasing, an aqueous barium hydroxide solution, an aqueous potassium hydroxide solution, an aqueous lead hydroxide solution or a mixed aqueous solution thereof adjusted to a concentration of 0.05M to 0.5M is used. After applying / drying the piezoelectric film precursor, the piezoelectric film precursor is immersed together with the substrate in a water tank filled with the treatment liquid, and the temperature is set to room temperature to 80 ° C. under atmospheric pressure. Set to about 30 minutes.
[0027]
By the alkali degreasing step, a part of the organic substance in the piezoelectric film precursor is removed, and a relatively large amount of residual organic substance is present in the piezoelectric film precursor. If the amount of organic matter remaining inside the film increases, the gap in the piezoelectric film precursor increases, so that the treatment liquid penetrates into the film in the hydrothermal treatment process (piezoelectric film precursor crystallization process) Crystallization can be further promoted by the interaction between the liquid and the piezoelectric film precursor. In addition, since the alkaline degreasing temperature is set to room temperature to 80 ° C., the residual stress generated inside the film can be reduced by lowering the temperature of the entire manufacturing process of the piezoelectric thin film element (200 ° C. or less). Can prevent cracking, improve yield, and reduce manufacturing costs.
[0028]
The piezoelectric thin film element of the first embodiment or the present embodiment is a micro actuator, filter, delay line, lead selector, tuning fork oscillator, tuning fork clock, transceiver, piezoelectric, as well as an ink discharge drive source for an ink jet recording head. It can be applied to pickups, piezoelectric earphones, piezoelectric microphones, SAW filters, RF modulators, resonators, delay elements, multi-strip couplers, piezoelectric accelerometers, piezoelectric speakers, and the like.
[0029]
【The invention's effect】
According to the method for manufacturing a piezoelectric thin film element of the present invention, the temperature of the entire manufacturing process can be lowered, and the residual stress generated in the film can be reduced, the occurrence of cracks can be prevented, and the manufacturing cost can be reduced.
[0030]
According to the method for manufacturing an ink jet recording head of the present invention, a piezoelectric thin film element with little fluctuation in piezoelectric characteristics can be used as an ink discharge drive source, so that the ink discharge speed and the ink discharge amount can be stabilized. .
[0031]
According to the ink jet printer of the present invention, it is possible to perform high quality printing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an ink jet printer.
FIG. 2 is an exploded perspective view of an ink jet recording head.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an ink jet recording head manufacturing process.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 10 Pressurizing chamber 20 Diaphragm film 30 Lower electrode 40 Piezoelectric film 50 Upper electrode 100 Inkjet recording head 103 Tray 106 Head drive mechanism

Claims (11)

上部電極と下部電極に挟まれた圧電体膜を備える圧電体薄膜素子の製造方法において、下部電極を形成する工程と、圧電体膜を形成可能な金属成分の水酸化物の水和錯体、即ち、ゾルを前記下部電極上に塗布し脱脂処理して圧電体膜前駆体を成膜する圧電体膜前駆体成膜工程と、紫外線照射により前記圧電体膜前駆体中の残留有機物を一部除去する脱脂工程と、水熱処理により前記圧電体膜前駆体を結晶化させて圧電体膜を得る結晶化工程と、前記圧電体膜上に上部電極を形成する工程と、を備える圧電体薄膜素子の製造方法。In a method for manufacturing a piezoelectric thin film element including a piezoelectric film sandwiched between an upper electrode and a lower electrode, a step of forming a lower electrode, and a hydroxide hydrate complex of a metal component capable of forming a piezoelectric film, Applying a sol onto the lower electrode and degreasing to form a piezoelectric film precursor, and partially removing residual organic substances in the piezoelectric film precursor by ultraviolet irradiation. A piezoelectric thin film element comprising: a degreasing step, a crystallization step of crystallizing the piezoelectric film precursor by hydrothermal treatment to obtain a piezoelectric film, and a step of forming an upper electrode on the piezoelectric film. Production method. 前記脱脂工程は室温下で行うことを特徴とする請求項1に記載の圧電体薄膜素子の製造方法。  The method of manufacturing a piezoelectric thin film element according to claim 1, wherein the degreasing step is performed at room temperature. 前記脱脂工程で照射する紫外線の波長は100nm乃至350nmであることを特徴とする請求項1に記載の圧電体薄膜素子の製造方法。  2. The method for manufacturing a piezoelectric thin film element according to claim 1, wherein the wavelength of the ultraviolet rays irradiated in the degreasing step is 100 nm to 350 nm. 上部電極と下部電極に挟まれた圧電体膜を備える圧電体薄膜素子の製造方法において、下部電極を形成する工程と、圧電体膜を形成可能な金属成分の水酸化物の水和錯体、即ち、ゾルを前記下部電極上に塗布し脱脂処理して圧電体膜前駆体を成膜する圧電体膜前駆体成膜工程と、所定条件下のアルカリ水溶液処理により前記圧電体膜前駆体中の残留有機物を一部除去する脱脂工程と、水熱処理により前記圧電体膜前駆体を結晶化させて圧電体膜を得る結晶化工程と、前記圧電体膜上に上部電極を形成する工程と、を備える圧電体薄膜素子の製造方法。In a method for manufacturing a piezoelectric thin film element including a piezoelectric film sandwiched between an upper electrode and a lower electrode, a step of forming a lower electrode, and a hydroxide hydrate complex of a metal component capable of forming a piezoelectric film, A sol coating on the lower electrode and degreasing to form a piezoelectric film precursor, and a residual film in the piezoelectric film precursor by an alkaline aqueous solution treatment under a predetermined condition. A degreasing process for removing a part of the organic substance, a crystallization process for crystallizing the piezoelectric film precursor by hydrothermal treatment to obtain a piezoelectric film, and a process for forming an upper electrode on the piezoelectric film. A method for manufacturing a piezoelectric thin film element. 前記脱脂工程におけるアルカリ水溶液処理は、室温以上80℃以下で行うことを特徴とする請求項4に記載の圧電体薄膜素子の製造方法。  The method for producing a piezoelectric thin film element according to claim 4, wherein the alkaline aqueous solution treatment in the degreasing step is performed at room temperature or higher and 80 ° C. or lower. 前記脱脂工程におけるアルカリ水溶液処理は、大気圧下で行うことを特徴とする請求項4に記載の圧電体薄膜素子の製造方法。  The method for producing a piezoelectric thin film element according to claim 4, wherein the alkaline aqueous solution treatment in the degreasing step is performed under atmospheric pressure. 前記脱脂工程で使用するアルカリ処理液は、0.05M以上0.5M以下の濃度に調整された、水酸化バリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化鉛水溶液又はこれらの混合水溶液であることを特徴とする請求項4に記載の圧電体薄膜素子の製造方法。  The alkaline treatment liquid used in the degreasing step is a barium hydroxide aqueous solution, a potassium hydroxide aqueous solution, a lead hydroxide aqueous solution or a mixed aqueous solution thereof adjusted to a concentration of 0.05M to 0.5M. The method for manufacturing a piezoelectric thin film element according to claim 4. 前記圧電体膜前駆体成膜工程は、有機金属を含むゾルを下電極に塗布し脱脂してアモルファス状態の圧電体膜前駆体を成膜する工程であることを特徴とする請求項1乃至請求項7のうち何れか1項に記載の圧電体薄膜素子の製造方法。  The piezoelectric film precursor film forming step is a step of applying a sol containing an organic metal to a lower electrode and degreasing to form an amorphous piezoelectric film precursor. Item 8. The method for manufacturing a piezoelectric thin film element according to any one of Items 7 above. 前記圧電体膜の組成は、チタン酸鉛(PbTiO3)、ジルコン酸チタン酸鉛(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)のうち何れかの圧電性セラミックスであることを特徴とする請求項1乃至請求項8のうち何れか1項に記載の圧電体薄膜素子の製造方法。The piezoelectric film is composed of lead titanate (PbTiO 3 ), lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O 3 ), lead zirconate (PbZrO 3 ), lead lanthanum titanate ((Pb, La) , TiO 3 ), lead lanthanum zirconate titanate ((Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ) or lead magnesium niobate zirconium titanate (Pb (Zr, Ti) (Mg, Nb) O 3 ). The method for manufacturing a piezoelectric thin film element according to any one of claims 1 to 8, wherein the piezoelectric ceramic element is any one of the piezoelectric ceramics. 基板の一面に振動板膜を成膜する工程と、請求項1乃至請求項9のうち何れか1項に記載の圧電体薄膜素子の製造方法により前記振動板膜上に圧電体薄膜素子を製造する工程と、前記基板を加工し、前記圧電体薄膜素子の駆動による前記振動板膜の変位を伝達可能な箇所に加圧室を形成する工程と、を備えるインクジェット式記録ヘッドの製造方法。  A piezoelectric thin film element is manufactured on the diaphragm film by a step of forming a diaphragm film on one surface of the substrate and a method of manufacturing a piezoelectric thin film element according to any one of claims 1 to 9. And a step of processing the substrate and forming a pressurizing chamber at a location where the displacement of the diaphragm film due to driving of the piezoelectric thin film element can be transmitted. 請求項10に記載の製造方法により製造されたインクジェット式記録ヘッドを備えるインクジェットプリンタ。  An inkjet printer comprising an inkjet recording head manufactured by the manufacturing method according to claim 10.
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