JP4645024B2 - Method for manufacturing actuator device - Google Patents

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    • B41J2002/14241—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm having a cover around the piezoelectric thin film element

Description

本発明は、圧力発生室が形成された流路形成基板の一面に振動板を設け、この振動板を介して設けられる圧電素子を備えたアクチュエータ装置の製造方法及びその製造方法によって形成されたアクチュエータ装置の変位によってインク等の液滴を吐出する液体噴射ヘッドに関する。   The present invention provides a method for manufacturing an actuator device including a diaphragm provided on one surface of a flow path forming substrate in which a pressure generation chamber is formed, and a piezoelectric element provided via the diaphragm, and an actuator formed by the method. The present invention relates to a liquid ejecting head that ejects droplets of ink or the like by displacement of the apparatus.

電圧を印加することにより変位する圧電素子を具備するアクチュエータ装置は、例えば、液滴を噴射する液体噴射ヘッド等に搭載され、このような液体噴射ヘッドとしては、例えば、ノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドが知られている。そして、インクジェット式記録ヘッドには、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電アクチュエータ装置を搭載したものと、たわみ振動モードの圧電アクチュエータ装置を搭載したものの２種類が実用化されている。   An actuator device including a piezoelectric element that is displaced by applying a voltage is mounted on, for example, a liquid ejecting head that ejects liquid droplets. As such a liquid ejecting head, for example, pressure generation that communicates with a nozzle opening is performed. There is known an ink jet recording head in which a part of a chamber is constituted by a diaphragm, and the diaphragm is deformed by a piezoelectric element to pressurize ink in a pressure generating chamber and eject ink droplets from nozzle openings. Two types of inkjet recording heads have been put into practical use: those equipped with a piezoelectric actuator device in a longitudinal vibration mode that extends and contracts in the axial direction of the piezoelectric element, and those equipped with a piezoelectric actuator device in a flexural vibration mode. Yes.

前者は圧電素子の端面を振動板に当接させることにより圧力発生室の容積を変化させることができて、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能である反面、圧電素子をノズル開口の配列ピッチに一致させて櫛歯状に切り分けるという困難な工程や、切り分けられた圧電素子を圧力発生室に位置決めして固定する作業が必要となり、製造工程が複雑であるという問題がある。これに対して後者は、圧電材料のグリーンシートを圧力発生室の形状に合わせて貼付し、これを焼成するという比較的簡単な工程で振動板に圧電素子を作り付けることができるものの、たわみ振動を利用する関係上、ある程度の面積が必要となり、高密度配列が困難であるという問題がある。また、後者の不都合を解消すべく、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生室毎に独立するように圧電素子を形成したものがある。   The former can change the volume of the pressure generation chamber by bringing the end face of the piezoelectric element into contact with the diaphragm, and it is possible to manufacture a head suitable for high-density printing, while the piezoelectric element is arranged in an array of nozzle openings. There is a problem that the manufacturing process is complicated because a difficult process of matching the pitch into a comb-like shape and an operation of positioning and fixing the cut piezoelectric element in the pressure generating chamber are necessary. On the other hand, the latter can flexibly vibrate, although a piezoelectric element can be built on the diaphragm by a relatively simple process of sticking a green sheet of piezoelectric material according to the shape of the pressure generation chamber and firing it. There is a problem that a certain amount of area is required for the use of, and high-density arrangement is difficult. In addition, in order to eliminate the inconvenience of the latter, a uniform piezoelectric material layer is formed by a film forming technique over the entire surface of the diaphragm, and this piezoelectric material layer is cut into a shape corresponding to the pressure generating chamber by a lithography method. Some have piezoelectric elements formed so as to be independent for each pressure generating chamber.

このような圧電素子を構成する圧電材料層の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が用いられる。この場合、圧電材料層を焼成する際に、圧電材料層の鉛成分が、シリコン（Ｓｉ）からなる流路形成基板の表面に設けられて振動板を構成する酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜に拡散してしまう。そして、この鉛成分の拡散によって酸化シリコンの融点が降下し、圧電材料層の焼成時の熱により溶融してしまうという問題がある。このような問題を解決するために、例えば、酸化シリコン膜上に振動板を構成する酸化ジルコニウム膜を設け、この酸化ジルコニウム膜上に圧電材料層を設けることで、圧電材料層から酸化シリコン膜への鉛成分の拡散を防止したものがある。（例えば、特許文献１参照）。 For example, lead zirconate titanate (PZT) is used as the material of the piezoelectric material layer constituting such a piezoelectric element. In this case, when the piezoelectric material layer is fired, the lead component of the piezoelectric material layer is diffused to the silicon oxide (SiO 2 ) film that is provided on the surface of the flow path forming substrate made of silicon (Si) and forms the diaphragm. Resulting in. The diffusion of the lead component causes the melting point of silicon oxide to drop, and there is a problem that it is melted by the heat at the time of firing the piezoelectric material layer. In order to solve such a problem, for example, a zirconium oxide film constituting a vibration plate is provided on a silicon oxide film, and a piezoelectric material layer is provided on the zirconium oxide film, so that the piezoelectric material layer is changed to the silicon oxide film. That prevent the diffusion of lead components. (For example, refer to Patent Document 1).

しかしながら、酸化ジルコニウム膜は、酸化シリコン膜との密着性が低く、振動板の剥がれ等が発生するという問題がある。すなわち、酸化ジルコニウム膜は、例えば、スパッタ法によりジルコニウム膜を形成後、このジルコニウム膜を熱酸化することによって形成される。そして、このように形成されたジルコニウム膜は、多結晶構造となるが、その結晶は団子状となることが多く、柱状結晶を含む場合でもその割合は低くなってしまうため、酸化シリコン膜との密着性が低く、酸化ジルコニウム膜の剥がれ等が発生するという問題がある。なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドに搭載されるアクチュエータ装置の製造方法だけでなく、他の装置に搭載されるアクチュエータ装置の製造方法においても同様に存在する。   However, the zirconium oxide film has a problem that adhesion with the silicon oxide film is low, and peeling of the diaphragm occurs. That is, the zirconium oxide film is formed, for example, by thermally oxidizing the zirconium film after forming the zirconium film by sputtering. The zirconium film thus formed has a polycrystalline structure, but the crystal often has a dumpling shape, and even when a columnar crystal is included, the ratio is low. There is a problem that adhesion is low and peeling of the zirconium oxide film occurs. Such a problem exists not only in a method for manufacturing an actuator device mounted on a liquid ejecting head such as an ink jet recording head but also in a method for manufacturing an actuator device mounted on another device.

特開平１１−２０４８４９号公報（第１図、第２図、第５頁）Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-204849 (FIGS. 1, 2, and 5)

本発明は、このような事情に鑑み、振動板の剥がれを防止して耐久性及び信頼性を向上したアクチュエータ装置の製造方法及びその製造方法によって形成されたアクチュエータ装置を備えた液体噴射ヘッドを提供することを課題とする。   In view of such circumstances, the present invention provides a method for manufacturing an actuator device that prevents peeling of the diaphragm and improves durability and reliability, and a liquid ejecting head including the actuator device formed by the manufacturing method. The task is to do.

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、圧力発生室が形成される流路形成基板一方面側に設けられる振動板と、該振動板を介して設けられる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを具備するアクチュエータ装置の製造方法であって、前記流路形成基板の一方面側に、表面の（００２）面配向度が８０％以上となるようにスパッタ法によってジルコニウム層を形成すると共に該ジルコニウム層を熱酸化して酸化ジルコニウムからなり当該振動板の一部を構成する絶縁体膜を形成する工程を少なくとも含む振動板形成工程と、前記振動板上に圧電素子を形成する圧電素子形成工程とを少なくとも有することを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第１の態様では、結晶性に優れたジルコニウム層を形成でき、このように形成したジルコニウム層を熱酸化することで、下側の膜との密着性に優れた絶縁体膜を形成することができる。 A first aspect of the present invention that solves the above problems includes a diaphragm provided on one side of a flow path forming substrate in which a pressure generating chamber is formed, a lower electrode provided via the diaphragm, a piezoelectric layer, and A method of manufacturing an actuator device comprising a piezoelectric element comprising an upper electrode, wherein zirconium is deposited on one surface side of the flow path forming substrate by sputtering so that the degree of (002) plane orientation of the surface is 80% or more. Forming a layer and thermally oxidizing the zirconium layer to form an insulator film made of zirconium oxide and forming a part of the diaphragm; and a piezoelectric element on the diaphragm. And a piezoelectric element forming step for forming the actuator device.
In the first aspect, a zirconium layer having excellent crystallinity can be formed, and an insulator film having excellent adhesion to the lower film can be formed by thermally oxidizing the zirconium layer thus formed. Can do.

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記振動板形成工程が、シリコン単結晶基板からなる前記流路形成基板の一方面に、酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなり当該振動板の一部を構成する弾性膜を形成する工程をさらに含み、前記絶縁体膜は前記弾性膜上に形成することを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第２の態様では、絶縁体膜の下側の膜が、酸化シリコンからなる弾性膜であっても密着性が向上する。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the vibration plate forming step is made of silicon oxide (SiO 2 ) on one surface of the flow path forming substrate made of a silicon single crystal substrate. The actuator device manufacturing method further includes a step of forming a part of the elastic film, wherein the insulator film is formed on the elastic film.
In the second aspect, the adhesion is improved even if the lower film of the insulator film is an elastic film made of silicon oxide.

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記圧電素子形成工程が、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層を形成する工程を少なくとも含むことを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第３の態様では、圧電体層の鉛成分の振動板への拡散が防止でき、振動板及び圧電素子を良好に形成することができる。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the piezoelectric element forming step includes at least a step of forming a piezoelectric layer made of lead zirconate titanate (PZT). There is a method of manufacturing the device.
In the third aspect, diffusion of the lead component of the piezoelectric layer into the diaphragm can be prevented, and the diaphragm and the piezoelectric element can be favorably formed.

本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記絶縁体膜を形成する工程では、前記ジルコニウム層をＤＣスパッタ法により形成することを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第４の態様では、表面の（００２）面配向度が８０％以上であるジルコニウム層を比較的容易に形成できる。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, in the step of forming the insulator film, the zirconium layer is formed by a DC sputtering method. It is in.
In the fourth aspect, a zirconium layer having a (002) plane orientation degree of 80% or more on the surface can be formed relatively easily.

本発明の第５の態様は、第４の態様において、前記ジルコニウム層を形成する際のスパッタ出力を５００Ｗ以下としたことを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第５の態様では、スパッタ出力を調整することで、結晶性に優れたジルコニウム層を形成することができる。 A fifth aspect of the present invention is the method for manufacturing an actuator device according to the fourth aspect, wherein a sputtering output when forming the zirconium layer is 500 W or less.
In the fifth aspect, a zirconium layer having excellent crystallinity can be formed by adjusting the sputtering output.

本発明の第６の態様は、第４又は５の態様において、前記ジルコニウム層を形成する際の加熱温度を１００℃以上としたことを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第６の態様では、スパッタ時の加熱温度を調整することで、結晶性に優れたジルコニウム層を形成することができる。 A sixth aspect of the present invention is the method for manufacturing an actuator device according to the fourth or fifth aspect, wherein the heating temperature for forming the zirconium layer is 100 ° C. or higher.
In the sixth aspect, a zirconium layer having excellent crystallinity can be formed by adjusting the heating temperature during sputtering.

本発明の第７の態様は、第４〜６の何れかの態様において、前記ジルコニウム層を形成する際のスパッタ圧力を０．５Ｐａ以下としたことを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第７の態様では、スパッタ圧力を調整することで、結晶性に優れたジルコニウム層を形成することができる。 A seventh aspect of the present invention is the method for manufacturing an actuator device according to any one of the fourth to sixth aspects, wherein a sputtering pressure when forming the zirconium layer is 0.5 Pa or less.
In the seventh aspect, a zirconium layer having excellent crystallinity can be formed by adjusting the sputtering pressure.

本発明の第８の態様は、第１〜７の何れかの製造方法によって形成されたアクチュエータ装置の変位によって、前記圧力発生室が連通するノズル開口から液滴を吐出させることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第８の態様では、信頼性の高いアクチュエータ装置を備えた液体噴射ヘッドを提供できる。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a liquid characterized in that a liquid droplet is ejected from a nozzle opening communicating with the pressure generating chamber by displacement of an actuator device formed by any one of the first to seventh manufacturing methods. Located in the jet head.
According to the eighth aspect, it is possible to provide a liquid ejecting head including a highly reliable actuator device.

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るアクチュエータ装置を備えたインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及び断面図である。図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、厚さ１〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。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を介して連通されている。なお、連通部１３は、後述する保護基板のリザーバ部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。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an ink jet recording head including an actuator device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view of FIG. As shown in the figure, the flow path forming substrate 10 is made of a silicon single crystal substrate having a plane orientation (110) in the present embodiment, and one surface thereof is made of silicon dioxide previously formed by thermal oxidation. A 2 μm elastic film 50 is formed. A plurality of pressure generating chambers 12 are arranged in parallel in the width direction of the flow path forming substrate 10. In addition, a communication portion 13 is formed in a region outside the longitudinal direction of the pressure generation chamber 12 of the flow path forming substrate 10, and the communication portion 13 and each pressure generation chamber 12 are provided for each pressure generation chamber 12. Communication is made via a supply path 14. The communication part 13 constitutes a part of a reservoir that communicates with a reservoir part of a protective substrate, which will be described later, and serves as a common ink chamber for the pressure generating chambers 12. The ink supply path 14 is formed with a narrower width than the pressure generation chamber 12, and maintains a constant flow path resistance of ink flowing into the pressure generation chamber 12 from the communication portion 13.

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、後述するマスク膜を介して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、厚さが例えば、０．０１〜１ｍｍで、線膨張係数が３００℃以下で、例えば２．５〜４．５［×１０-6／℃］であるガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又は不錆鋼などからなる。 Further, a nozzle plate 20 having a nozzle opening 21 communicating with the vicinity of the end portion of each pressure generating chamber 12 on the side opposite to the ink supply path 14 on the opening surface side of the flow path forming substrate 10 will be described later. It is fixed by an adhesive, a heat welding film or the like through a mask film. The nozzle plate 20 has a thickness of, for example, 0.01 to 1 mm, a linear expansion coefficient of 300 ° C. or less, for example, 2.5 to 4.5 [× 10 −6 / ° C.], glass ceramics, silicon It consists of a single crystal substrate or non-rust steel.

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、厚さが例えば約１．０μｍの二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、厚さが例えば、約０．４μｍの酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなる絶縁体膜５５が形成されている。なお、詳しくは後述するが、本発明の絶縁体膜５５は、（００２）面配向度が８０％以上であるジルコニウム層を熱酸化することにより形成されて、弾性膜５０との密着性が向上されている。 On the other hand, as described above, the elastic film 50 made of silicon dioxide (SiO 2 ) having a thickness of, for example, about 1.0 μm is formed on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10. On the elastic film 50, an insulator film 55 made of zirconium oxide (ZrO 2 ) having a thickness of, for example, about 0.4 μm is formed. As will be described in detail later, the insulator film 55 of the present invention is formed by thermally oxidizing a zirconium layer having a (002) plane orientation degree of 80% or more, and the adhesion with the elastic film 50 is improved. Has been.

また、この絶縁体膜５５上には、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約１．０μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．０５μｍの上電極膜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は圧電素子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。何れの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体能動部が形成されていることになる。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圧電アクチュエータと称する。なお、本実施形態では、弾性膜、絶縁体膜及び下で極膜が振動板として作用するが、勿論、弾性膜及び絶縁体膜のみが振動板として作用するようにしてもよい。
そして、このような各圧電素子３００の上電極膜８０には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０がそれぞれ接続され、このリード電極９０を介して各圧電素子３００に選択的に電圧が印加されるようになっている。 Further, on the insulator film 55, a lower electrode film 60 having a thickness of, for example, about 0.2 μm, a piezoelectric layer 70 having a thickness of, for example, about 1.0 μm, and a thickness of, for example, about 0 The upper electrode film 80 having a thickness of 0.05 μm is laminated by a process described later to constitute the piezoelectric element 300. Here, the piezoelectric element 300 refers to a portion including the lower electrode film 60, the piezoelectric layer 70, and the upper electrode film 80. In general, one electrode of the piezoelectric element 300 is used as a common electrode, and the other electrode and the piezoelectric layer 70 are patterned for each pressure generating chamber 12. In addition, here, a portion that is constituted by any one of the patterned electrodes and the piezoelectric layer 70 and in which piezoelectric distortion is generated by applying a voltage to both electrodes is referred to as a piezoelectric active portion. In this embodiment, the lower electrode film 60 is a common electrode of the piezoelectric element 300, and the upper electrode film 80 is an individual electrode of the piezoelectric element 300. However, there is no problem even if this is reversed for the convenience of the drive circuit and wiring. In either case, a piezoelectric active part is formed for each pressure generating chamber. Further, here, the piezoelectric element 300 and the vibration plate that is displaced by driving the piezoelectric element 300 are collectively referred to as a piezoelectric actuator. In the present embodiment, the elastic film, the insulator film, and the polar film below act as a diaphragm, but of course, only the elastic film and the insulator film may act as a diaphragm.
The upper electrode film 80 of each piezoelectric element 300 is connected to a lead electrode 90 made of, for example, gold (Au) or the like, and a voltage is selectively applied to each piezoelectric element 300 via the lead electrode 90. Is applied.

また、流路形成基板１０上の圧電素子３００側の面には、圧電素子３００に対向する領域にその運動を阻害しない程度の空間を確保可能な圧電素子保持部３１を有する保護基板３０が接合されている。圧電素子３００は、この圧電素子保持部３１内に形成されているため、外部環境の影響を殆ど受けない状態で保護されている。さらに、保護基板３０には、流路形成基板１０の連通部１３に対応する領域にリザーバ部３２が設けられている。このリザーバ部３２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の並設方向に沿って設けられており、上述した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１００を構成している。   Further, a protective substrate 30 having a piezoelectric element holding portion 31 capable of securing a space that does not hinder its movement in a region facing the piezoelectric element 300 is bonded to the surface on the piezoelectric element 300 side on the flow path forming substrate 10. Has been. Since the piezoelectric element 300 is formed in the piezoelectric element holding part 31, it is protected in a state hardly affected by the external environment. Further, the protective substrate 30 is provided with a reservoir portion 32 in a region corresponding to the communication portion 13 of the flow path forming substrate 10. In this embodiment, the reservoir portion 32 is provided along the direction in which the pressure generating chambers 12 are arranged so as to penetrate the protective substrate 30 in the thickness direction, and as described above, the communication portion of the flow path forming substrate 10. The reservoir 100 is connected to the pressure generation chamber 12 and serves as a common ink chamber for the pressure generation chambers 12.

また、保護基板３０の圧電素子保持部３１とリザーバ部３２との間の領域には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられ、この貫通孔３３内に下電極膜６０の一部及びリード電極９０の先端部が露出され、これら下電極膜６０及びリード電極９０には、図示しないが、駆動ＩＣから延設される接続配線の一端が接続される。
なお、保護基板３０の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス材料、金属、樹脂等が挙げられるが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料で形成されていることがより好ましく、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。 In addition, a through hole 33 that penetrates the protective substrate 30 in the thickness direction is provided in a region between the piezoelectric element holding portion 31 and the reservoir portion 32 of the protective substrate 30, and the lower electrode film 60 is provided in the through hole 33. A part of the lead electrode 90 and the leading end of the lead electrode 90 are exposed, and one end of a connection wiring extending from the drive IC is connected to the lower electrode film 60 and the lead electrode 90, although not shown.
In addition, examples of the material of the protective substrate 30 include glass, ceramic material, metal, resin, and the like, but it is more preferable that the material is substantially the same as the coefficient of thermal expansion of the flow path forming substrate 10. In this embodiment, the silicon single crystal substrate made of the same material as the flow path forming substrate 10 is used.

また、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。封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバ部３２の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバ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。   A compliance substrate 40 including a sealing film 41 and a fixing plate 42 is bonded onto the protective substrate 30. The sealing film 41 is made of a material having low rigidity and flexibility (for example, a polyphenylene sulfide (PPS) film having a thickness of 6 μm), and one surface of the reservoir portion 32 is sealed by the sealing film 41. Yes. The fixing plate 42 is made of a hard material such as metal (for example, stainless steel (SUS) having a thickness of 30 μm). Since the region of the fixing plate 42 facing the reservoir 100 is an opening 43 that is completely removed in the thickness direction, one surface of the reservoir 100 is sealed only with a flexible sealing film 41. Has been.

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からインクを取り込み、リザーバ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、図示しない駆動ＩＣ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。   In such an ink jet recording head of this embodiment, ink is taken in from an external ink supply unit (not shown), filled with ink from the reservoir 100 to the nozzle opening 21, and then in accordance with a recording signal from a driving IC (not shown). Then, a voltage is applied between each of the lower electrode film 60 and the upper electrode film 80 corresponding to the pressure generation chamber 12 to bend and deform the elastic film 50, the insulator film 55, the lower electrode film 60, and the piezoelectric layer 70. As a result, the pressure in each pressure generating chamber 12 increases and ink droplets are ejected from the nozzle openings 21.

ここで、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図３〜図５を参照して説明する。なお、図３〜図５は、圧力発生室１２の長手方向の断面図である。まず、図３（ａ）に示すように、シリコンウェハである流路形成基板用ウェハ１１０を約１１００℃の拡散炉で熱酸化し、その表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン膜５１を形成する。なお、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０として、膜厚が約６２５μｍと比較的厚く剛性の高いシリコンウェハを用いている。   Here, a method of manufacturing such an ink jet recording head will be described with reference to FIGS. 3 to 5 are cross-sectional views of the pressure generating chamber 12 in the longitudinal direction. First, as shown in FIG. 3A, a channel forming substrate wafer 110 which is a silicon wafer is thermally oxidized in a diffusion furnace at about 1100 ° C., and a silicon dioxide film 51 constituting an elastic film 50 is formed on the surface thereof. To do. In this embodiment, a silicon wafer having a relatively thick film thickness of about 625 μm and a high rigidity is used as the flow path forming substrate wafer 110.

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。具体的には、まず、弾性膜５０上に、スパッタ法、例えば、本実施形態では、ＤＣスパッタ法によりジルコニウム層を形成する。このとき、所定のスパッタ条件でジルコニウム層を形成して、ジルコニウム層の表面の（００２）面配向度が８０％以上、好ましくは９０％以上となるようにする。   Next, as shown in FIG. 3B, an insulator film 55 made of zirconium oxide is formed on the elastic film 50 (silicon dioxide film 51). Specifically, first, a zirconium layer is formed on the elastic film 50 by sputtering, for example, DC sputtering in this embodiment. At this time, a zirconium layer is formed under predetermined sputtering conditions so that the (002) plane orientation degree of the surface of the zirconium layer is 80% or more, preferably 90% or more.

ここで、「配向度」とは、Ｘ線回折広角法によってジルコニウム層を測定した際に生じる回折強度の比率をいう。具体的には、ジルコニウム層をＸ線回折広角法により測定すると、（１００）面、（００２）面及び（１０１）面に相当する回折強度のピークが発生する。例えば、図６に示すＸ線回折測定結果は（００２）面配向度が約７０％であるジルコニウム層のものであり、（００２）面に相当する位置と共に、（１００）面及び（１０１）面に相当する位置に強度のピークが発生していることが分かる。そして、「（００２）面配向度」とは、これら各面に相当するピーク強度の和に対する（００２）面に相当するピーク強度の比率を意味する。   Here, “degree of orientation” refers to a ratio of diffraction intensities generated when a zirconium layer is measured by the X-ray diffraction wide angle method. Specifically, when the zirconium layer is measured by the X-ray diffraction wide angle method, peaks of diffraction intensity corresponding to the (100) plane, the (002) plane, and the (101) plane are generated. For example, the X-ray diffraction measurement result shown in FIG. 6 is for a zirconium layer having a (002) plane orientation degree of about 70%, along with the position corresponding to the (002) plane, the (100) plane, and the (101) plane. It can be seen that an intensity peak occurs at a position corresponding to. The “(002) plane orientation degree” means the ratio of the peak intensity corresponding to the (002) plane to the sum of the peak intensity corresponding to each plane.

そして、本実施形態に係るジルコニウム層の場合、図７に示すように、実質的に（００２）面に相当する強度ピークしか発生していなかった。すなわち、（００２）面に相当する強度のピークは極めて大きく、これと比較すると（１００）面及び（１０１）面に相当する強度のピークは極めて小さく実質的に零に等しい程度であった。この結果から、本実施形態に係るジルコニウム層は、（００２）面配向度が極めて高いということが確認された。なお、本実施形態に係るジルコニウム層の（００２）面配向度は、具体的には、約９９．７％であった。   In the case of the zirconium layer according to the present embodiment, as shown in FIG. 7, only the intensity peak substantially corresponding to the (002) plane was generated. That is, the intensity peak corresponding to the (002) plane is extremely large, and the intensity peaks corresponding to the (100) plane and the (101) plane are extremely small and substantially equal to zero. From this result, it was confirmed that the zirconium layer according to the present embodiment has an extremely high degree of (002) plane orientation. In addition, the (002) plane orientation degree of the zirconium layer according to the present embodiment was specifically about 99.7%.

また、このように（００２）面配向度が８０％以上であるジルコニウム層を得るためには、ジルコニウム層をＤＣスパッタ法により形成する際の出力を５００Ｗ以下とすることが好ましい。また、スパッタ時の加熱温度は１００℃以上とすることが好ましい。ただし、加熱温度はあまり高すぎると流路形成基板１０に割れ等が生じる虞があるため、１００〜３００℃程度とするのが望ましい。さらに、スパッタ圧力は０．５Ｐａ以下とするのが好ましい。このように成膜条件を適宜選択してＤＣスパッタ法によりジルコニウム層を形成することにより、表面の（００２）面配向度が８０％以上であるジルコニウム層を比較的容易に形成することができる。   In order to obtain a zirconium layer having a (002) plane orientation degree of 80% or more in this way, it is preferable that the output when the zirconium layer is formed by DC sputtering is 500 W or less. The heating temperature during sputtering is preferably 100 ° C. or higher. However, if the heating temperature is too high, there is a possibility that the flow path forming substrate 10 may be cracked. Furthermore, the sputtering pressure is preferably 0.5 Pa or less. Thus, by appropriately selecting the film formation conditions and forming the zirconium layer by the DC sputtering method, it is possible to relatively easily form the zirconium layer having a (002) plane orientation degree of 80% or more on the surface.

なお、このように形成したジルコニウム層を形成した後は、例えば、８５０〜１０００℃に加熱した拡散炉内に、例えば、３００ｍｍ／ｍｉｎ以上、好ましくは５００ｍｍ／ｍｉｎ以上のスピードで流路形成基板用ウェハ１１０を挿入してジルコニウム層を熱酸化させる。これにより、結晶状態が良好な絶縁体膜５５を得ることができる。すなわち、絶縁体膜５０を構成する酸化ジルコニウムの結晶が、下面から上面まで連続的な柱状結晶となり、弾性膜５０と絶縁体膜５５との密着性が著しく向上する。   After forming the zirconium layer thus formed, for example, in a diffusion furnace heated to 850 to 1000 ° C., for example, at a speed of 300 mm / min or higher, preferably 500 mm / min or higher. Wafer 110 is inserted and the zirconium layer is thermally oxidized. Thereby, the insulator film 55 having a good crystal state can be obtained. That is, the zirconium oxide crystal constituting the insulator film 50 becomes a continuous columnar crystal from the lower surface to the upper surface, and the adhesion between the elastic film 50 and the insulator film 55 is remarkably improved.

ここで、（００２）面配向度が８０％、９０％、９９．７％であるジルコニウム層をそれぞれ熱酸化することによって形成した酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）層（絶縁体膜）の断面ＳＥＭ像を図８に示す。なお、図８（ｂ）及び（ｃ）では、図中右側が酸化ジルコニウム層の上面側である。図８（ａ）に示すように、（００２）面配向度が８０％であるジルコニウム層を熱酸化した場合、団子状の結晶も見られるが、基本的には柱状結晶となっていた。また、図８（ｂ）に示すように、（００２）面配向度が９０％のジルコニウム層を熱酸化した場合、団子状の結晶が、例えば、下面側の一部等に若干見られるものの、ほとんどが柱状結晶となった。さらに、図８（ｃ）に示すように、（００２）面配向度が９９．７％のジルコニウム層を熱酸化した場合、団子状の結晶は見られず、ほぼ完全に柱状結晶となった。 Here, cross-sectional SEM images of zirconium oxide (ZrO 2 ) layers (insulator films) formed by thermal oxidation of zirconium layers having (002) plane orientation degrees of 80%, 90%, and 99.7%, respectively. As shown in FIG. 8B and 8C, the right side in the figure is the upper surface side of the zirconium oxide layer. As shown in FIG. 8A, when a zirconium layer having a (002) plane orientation degree of 80% is thermally oxidized, dumpling-like crystals are also seen, but basically a columnar crystal. Further, as shown in FIG. 8 (b), when a zirconium layer having a (002) plane orientation degree of 90% is thermally oxidized, dumpling crystals are slightly seen, for example, on a part of the lower surface side. Most became columnar crystals. Furthermore, as shown in FIG. 8C, when a zirconium layer having a (002) plane orientation degree of 99.7% was thermally oxidized, no dumpling-like crystals were observed, and almost completely columnar crystals were obtained.

この結果からも明らかなように、（００２）面配向度が８０％以上であるジルコニウム層を熱酸化して絶縁体膜５５（酸化ジルコニウム層）を形成することで、下面から上面まで連続的な柱状結晶を有する絶縁体膜５５（酸化ジルコニウム層）を形成することができる。また、ジルコニウム層の（００２）面配向度をより高くすることで、好ましくは９０％以上とすることで、柱状結晶の割合の高い良好な絶縁体膜（酸化ジルコニウム層）を形成することができる。
これにより、弾性膜５０と絶縁体膜５５との密着性が大幅に向上するため、振動板の剥離等の発生を防止することができ、耐久性及び信頼性を向上したアクチュエータ装置及びそれを備えたインクジェット式記録ヘッドを実現することができる。 As is clear from this result, a zirconium layer having a (002) plane orientation degree of 80% or more is thermally oxidized to form an insulator film 55 (zirconium oxide layer), whereby continuous from the lower surface to the upper surface. An insulator film 55 (zirconium oxide layer) having columnar crystals can be formed. Further, by making the (002) plane orientation degree of the zirconium layer higher, and preferably 90% or more, a good insulator film (zirconium oxide layer) with a high ratio of columnar crystals can be formed. .
As a result, the adhesion between the elastic film 50 and the insulator film 55 is greatly improved, so that the occurrence of peeling of the diaphragm and the like can be prevented, and an actuator device having improved durability and reliability, and the same are provided. In addition, an ink jet recording head can be realized.

なお、このような絶縁体膜５５を形成した後は、図３（ｃ）に示すように、例えば、白金とイリジウムとを絶縁体膜５５上に積層することにより下電極膜６０を形成後、この下電極膜６０を所定形状にパターニングする。次いで、図３（ｄ）に示すように、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層７０と、例えば、イリジウムからなる上電極膜８０とを流路形成基板用ウェハ１１０の全面に形成する。ここで、本実施形態では、金属有機物を触媒に溶解・分散したいわゆるゾル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−ゲル法を用いてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層７０を形成している。そして、このように圧電体層７０を形成すると、焼成時に圧電体層７０の鉛成分が弾性膜５０に拡散する虞があるが、圧電体層７０の下側には酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５が設けられているため、圧電体層７０の鉛成分が弾性膜５０に拡散することはない。   After forming the insulator film 55, as shown in FIG. 3C, for example, after forming the lower electrode film 60 by laminating platinum and iridium on the insulator film 55, The lower electrode film 60 is patterned into a predetermined shape. Next, as shown in FIG. 3D, for example, a piezoelectric layer 70 made of lead zirconate titanate (PZT) and an upper electrode film 80 made of iridium, for example, are formed on the entire surface of the wafer 110 for flow path forming substrate. To form. Here, in this embodiment, a so-called sol-gel in which a so-called sol in which a metal organic material is dissolved and dispersed in a catalyst is applied, dried, gelled, and further fired at a high temperature to obtain a piezoelectric layer 70 made of a metal oxide. The piezoelectric layer 70 made of lead zirconate titanate (PZT) is formed by the method. When the piezoelectric layer 70 is formed in this way, the lead component of the piezoelectric layer 70 may diffuse into the elastic film 50 during firing. However, an insulator film made of zirconium oxide is formed below the piezoelectric layer 70. 55 is provided, the lead component of the piezoelectric layer 70 does not diffuse into the elastic film 50.

次いで、図４（ａ）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。次に、リード電極９０を形成する。具体的には、図４（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って、例えば、金（Ａｕ）等からなる金属層９１を形成する。その後、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を介して金属層９１を各圧電素子３００毎にパターニングすることでリード電極９０が形成される。   Next, as shown in FIG. 4A, the piezoelectric layer 300 and the upper electrode film 80 are patterned in a region facing each pressure generating chamber 12 to form the piezoelectric element 300. Next, the lead electrode 90 is formed. Specifically, as shown in FIG. 4B, a metal layer 91 made of, for example, gold (Au) or the like is formed over the entire surface of the flow path forming substrate wafer 110. Thereafter, for example, the lead electrode 90 is formed by patterning the metal layer 91 for each piezoelectric element 300 through a mask pattern (not shown) made of a resist or the like.

次に、図４（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の圧電素子３００側に、シリコンウェハであり複数の保護基板３０となる保護基板用ウェハ１３０を接合する。なお、この保護基板用ウェハ１３０は、例えば、４００μｍ程度の厚さを有するため、保護基板用ウェハ１３０を接合することによって流路形成基板用ウェハ１１０の剛性は著しく向上することになる。   Next, as shown in FIG. 4C, a protective substrate wafer 130 that is a silicon wafer and serves as a plurality of protective substrates 30 is bonded to the piezoelectric element 300 side of the flow path forming substrate wafer 110. Since the protective substrate wafer 130 has a thickness of, for example, about 400 μm, the rigidity of the flow path forming substrate wafer 110 is remarkably improved by bonding the protective substrate wafer 130.

次いで、図４（ｄ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０をある程度の厚さとなるまで研磨した後、更に弗化硝酸によってウェットエッチングすることにより流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚みにする。例えば、本実施形態では、約７０μｍ厚になるように流路形成基板用ウェハ１１０をエッチング加工した。次いで、図５（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０上に、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなるマスク膜５２を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、このマスク膜５２を介して流路形成基板用ウェハ１１０を異方性エッチングすることにより、図５（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０に圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４等を形成する。   Next, as shown in FIG. 4D, after the flow path forming substrate wafer 110 is polished to a certain thickness, the flow path forming substrate wafer 110 is further subjected to wet etching with fluorinated nitric acid so that the flow path forming substrate wafer 110 is predetermined. Make it thick. For example, in this embodiment, the flow path forming substrate wafer 110 is etched so as to have a thickness of about 70 μm. Next, as shown in FIG. 5A, a mask film 52 made of, for example, silicon nitride (SiN) is newly formed on the flow path forming substrate wafer 110 and patterned into a predetermined shape. Then, the flow path forming substrate wafer 110 is anisotropically etched through the mask film 52, whereby, as shown in FIG. 13 and the ink supply path 14 are formed.

なお、その後は、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ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、流路形成基板用ウェハ１１０の保護基板用ウェハ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、保護基板用ウェハ１３０にコンプライアンス基板４０を接合し、流路形成基板用ウェハ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。   After that, unnecessary portions of the outer peripheral edge portions of the flow path forming substrate wafer 110 and the protective substrate wafer 130 are removed by cutting, for example, by dicing. The nozzle plate 20 having the nozzle openings 21 formed on the surface of the flow path forming substrate wafer 110 opposite to the protective substrate wafer 130 is bonded, and the compliance substrate 40 is bonded to the protective substrate wafer 130. By dividing the flow path forming substrate wafer 110 and the like into the flow path forming substrate 10 and the like of one chip size as shown in FIG. 1, the ink jet recording head of this embodiment is obtained.

（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、弾性膜５０上に絶縁体膜５５を形成するようにしたが、絶縁体膜５５は、弾性膜５０よりも圧電体層７０側に設けられていればよく、例えば、弾性膜５０と絶縁体膜５５との間に他の層が設けられていてもよい。また、上述した実施形態においては、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例示して本発明を説明したが、液体噴射ヘッド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。本発明は、広く液体噴射ヘッドの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もの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（面発光ディスプレー）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る。 (Other embodiments)
As mentioned above, although each embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above. For example, in the above-described embodiment, the insulator film 55 is formed on the elastic film 50. However, the insulator film 55 only needs to be provided closer to the piezoelectric layer 70 than the elastic film 50. Another layer may be provided between the elastic film 50 and the insulator film 55. In the above-described embodiments, the present invention has been described by exemplifying an ink jet recording head as an example of the liquid ejecting head. However, the basic configuration of the liquid ejecting head is not limited to the above-described configuration. The present invention covers a wide range of liquid ejecting heads, and can naturally be applied to those ejecting liquids other than ink. Other liquid ejecting heads include, for example, various recording heads used in image recording apparatuses such as printers, color material ejecting heads used in the manufacture of color filters such as liquid crystal displays, organic EL displays, and FEDs (surface emitting displays). Examples thereof include an electrode material ejection head used for electrode formation, a bioorganic matter ejection head used for biochip production, and the like.

また、本発明の製造方法は、液体噴射ヘッド（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装置だけでなく、あらゆる装置に搭載されるアクチュエータ装置に適用できることは言うまでもない。   It goes without saying that the manufacturing method of the present invention can be applied not only to an actuator device mounted on a liquid jet head (inkjet recording head) but also to an actuator device mounted on any device.

実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図。FIG. 3 is an exploded perspective view of the recording head according to the first embodiment. 実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図。2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view of the recording head according to the first embodiment. 実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the recording head according to the first embodiment. 実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the recording head according to the first embodiment. 実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the recording head according to the first embodiment. ジルコニウム層のＸ線回折測定結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the X-ray-diffraction measurement result of a zirconium layer. 本発明に係るジルコニウム層のＸ線回折測定結果を示す図。The figure which shows the X-ray-diffraction measurement result of the zirconium layer which concerns on this invention. 本発明に係る酸化ジルコニウム層の断面を示すＳＥＭ像。The SEM image which shows the cross section of the zirconium oxide layer concerning this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル開口、 ３０ 保護基板、 ３１ 圧電素子保持部、 ３２ リザーバ部、 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 圧電体膜、 ８０ 上電極膜、 １００ リザーバ、 ３００ 圧電素子   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Flow path formation board | substrate, 12 Pressure generation chamber, 20 Nozzle plate, 21 Nozzle opening, 30 Protection board, 31 Piezoelectric element holding | maintenance part, 32 Reservoir part, 40 Compliance board | substrate, 50 Elastic film, 55 Insulator film, 60 Lower electrode film , 70 piezoelectric film, 80 upper electrode film, 100 reservoir, 300 piezoelectric element

Claims (6)

圧力発生室が形成される流路形成基板の一方面側に設けられる振動板と、該振動板を介して設けられる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを具備するアクチュエータ装置の製造方法であって、
シリコン単結晶基板からなる前記流路形成基板の一方面側に、酸化シリコン（ＳｉＯ ２ ）からなる弾性膜を形成する工程と、
該酸化シリコン上に表面の（００２）面配向度が８０％以上となるようにスパッタ法によってジルコニウム層を形成すると共に該ジルコニウム層を熱酸化して酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜を形成する工程と、
前記弾性膜と前記絶縁体膜を含む振動板上に圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、を少なくとも有するアクチュエータ装置の製造方法。 An actuator device comprising a diaphragm provided on one side of a flow path forming substrate in which a pressure generating chamber is formed, and a piezoelectric element comprising a lower electrode, a piezoelectric layer, and an upper electrode provided via the diaphragm. A manufacturing method comprising:
Forming an elastic film made of silicon oxide (SiO 2 ) on one side of the flow path forming substrate made of a silicon single crystal substrate ;
Forming a zirconium layer on the silicon oxide by sputtering so that the degree of (002) plane orientation of the surface is 80% or more, and thermally oxidizing the zirconium layer to form an insulator film made of zirconium oxide; ,
A method of manufacturing an actuator device comprising at least a piezoelectric element forming step of forming a piezoelectric element on a diaphragm including the elastic film and the insulator film. 請求項１において、前記圧電素子形成工程が、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層を形成する工程を少なくとも含むことを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法。 2. The method for manufacturing an actuator device according to claim 1, wherein the piezoelectric element forming step includes at least a step of forming a piezoelectric layer made of lead zirconate titanate (PZT). 請求項１又は2において、前記絶縁体膜を形成する工程では、前記ジルコニウム層をＤＣスパッタ法により形成することを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法。 3. The method of manufacturing an actuator device according to claim 1 , wherein in the step of forming the insulator film, the zirconium layer is formed by a DC sputtering method. 請求項３において、前記ジルコニウム層を形成する際のスパッタ出力を５００Ｗ以下としたことを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法。 The method of manufacturing an actuator device according to claim 3, wherein a sputtering output when forming the zirconium layer is 500 W or less. 請求項３又は４において、前記ジルコニウム層を形成する際の加熱温度を１００℃以上としたことを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法。 5. The method for manufacturing an actuator device according to claim 3, wherein a heating temperature at the time of forming the zirconium layer is 100 [deg.] C. or higher. 請求項３〜５の何れかにおいて、前記ジルコニウム層を形成する際のスパッタ圧力を０．
５Ｐａ以下としたことを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法。 6. The sputtering pressure for forming the zirconium layer according to any one of claims 3 to 5.
A method for manufacturing an actuator device, wherein the pressure is 5 Pa or less.
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