JP5919630B2 - 薄膜形成装置、薄膜形成方法、圧電素子の形成方法、及び液滴吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
圧電体層がPZTの場合は、酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料にし(非特許文献1参照)、共通溶媒としてメトキシエタノールに溶解させ均一溶液を得る。この均一溶媒をPZT前駆体溶液と呼ぶ。
・白金族金属にチオールはSAM膜形成する。
・下部電極にPtを用い、その全面にSAM処理を行う。
・SAM膜上はアルキル基が配置しているので、疎水性になる。
・周知のフォトリソグラフィー・エッチングにより、このSAM膜をパターニングする。
・レジスト剥離後も、パターン化SAM膜は残っているので、この部位は疎水性である。
・SAM除去した部位は白金表面なので親水性である。
・この表面エネルギーのコントラストを利用してPZT前駆体溶液の塗り分けをする。
・コントラストの程度にもよるが、PZT前駆体溶液はスピンコート法で全面塗布してもパターン状に塗り分けられる場合もある。
・なお、ドクターブレード塗工でも良い。
・また、ディップコートでもよい。
・PZT前駆体溶液の消費量を低減したい場合はインクジェット塗工でも良い。
・同様に凸版印刷でも可能である。
・SAM膜2は酸化物薄膜上には形成できない。よって、1回目の処理の後は、PZT膜6が無く、露出している基板1上のみにSAM膜2が形成される。
・本実施形態では、この自己組織化現象を用いる。従来のSAM膜2のパターン化とこれを利用した機能性色材(カラーフィルター、ポリマー有機EL、ナノメタル配線)のパターニングは1回のSAM処理と引き続き行われる機能性色材の配置で完了していたが、ゾルゲル法では一度に成膜出来る膜厚が少ないので、複数回繰り返す必要がある。毎回、フォトリソグラフィー・エッチングによるパターン化SAM膜形成は工程が煩雑になる。本実施形態は、特にSAM膜が形成できない酸化物薄膜と、圧電素子として下部電極が構成要素であり、その下部電極にSAM膜が形成可能な組合せで初めて実現できるものである。
・1回目のパターン形成した基板1にSAM処理を行った後(図4−4)、PZT前駆体溶液の塗り分け塗工を行い(図4−5)、熱処理を施す(図4−6)。
・所望の膜厚になるまでこの工程を繰り返す。
・この方法によるパターン化は、セラミックス膜厚が5μmの厚さまで形成できる。
なお、上述した実施形態におけるレーザ照射機構については、レーザ光Lを基板202の裏面へ照射するものであればいずれであってもよい。図7は、レーザ照射機構の変形例を説明する概念図である。図7に示すように、レーザヘッド213は、IJヘッド208とは別位置に固定されており、IJヘッド208と連動して移動しなくてもよい。レーザヘッド213から照射されたレーザ光Lは、ポリゴンミラー302によって走査され、レンズ303によって平行光にされた後、反射板301によって基板202の裏面へ照射される。このような変形例であっても、基板202の裏面へレーザ光Lを照射することには変わりなく、図6の例と同等の効果を得ることができる。
次に、薄膜形成装置の変形例について説明する。図17は、変形例にかかる薄膜形成装置20aの斜視図である。なお、前述した構成と同一の構成には同じ符号を付してその説明を省略する。
制御装置の制御のもと、反射板301がY−Y’方向に駆動されることで、レーザ光L1が基板202の裏面へ照射されるタイミングは任意に制御される。すなわち、IJヘッド208が吐出して基板202の表面に付着したインク滴Iを、その裏面側からレーザ光L1で乾燥・焼成するタイミングは、任意に制御されてよい。
なお、上述した変形例におけるレーザ照射機構については、レーザ光L1を基板202の裏面へ照射するものであればいずれであってもよい。図19は、レーザ照射機構の変形例を説明する概念図である。図19に示すように、レーザヘッド213は、IJヘッド208とは別位置に固定されており、IJヘッド208と連動して移動しなくてもよい。レーザヘッド213から照射されたレーザ光L1は、ポリゴンミラー302によって走査され、レンズ303によって平行光にされた後、反射板301によって基板202の裏面へ照射される。このような変形例であっても、基板202の裏面へレーザ光L1を照射することには変わりなく、図18の例と同等の効果を得ることができる。
2 SAM膜
5 第1のパターン化PZT前駆体塗膜
6 PZT膜
20 薄膜形成装置
40 液滴吐出ヘッド
50 インクジェット記録装置
94 記録ヘッド
200 架台
201 Y軸駆動手段
202 基板
203 ステージ
204 X軸支持部材
205 X軸駆動手段
206 ヘッドスペース
208 IJヘッド
211 Z軸駆動手段
213 レーザヘッド
215 アライメント用カメラ
216 反射板
301 反射板
302 ポリゴンミラー
303 レンズ
400 液滴吐出ヘッド
440 圧電素子
I インク滴
L レーザ光
Claims (12)
- インクジェット法により基板上に薄膜形成を行う薄膜形成装置であって、基板上の表面の所定の領域に薄膜形成にかかるインク滴を塗布するインク塗布手段と、
前記インク滴を加熱して薄膜形成を行うための複数のレーザ光源と、
前記インク滴が塗布された領域に対応した位置の、当該インク滴が塗布された表面の反対側の裏面に、第1の前記レーザ光源から第1のレーザ光を照射する第1のレーザ光照射手段と、
前記インク滴が塗布された前記領域に対応した位置の、当該インク滴が塗布された前記表面に、第2の前記レーザ光源から第2のレーザ光を照射する第2のレーザ光照射手段と、
を備え、
前記第1のレーザ光照射手段は、前記基板に塗布された前記インク滴のパターンより照射範囲が大きい前記第1のレーザ光を、前記基板の前記裏面から照射し、
前記第2のレーザ光照射手段は、前記基板に塗布された前記インク滴のパターンに合わせた形状の前記第2のレーザ光を、前記基板の前記表面から照射すること、
を特徴とする薄膜形成装置。 - 前記基板上を撮像する撮像手段を更に備え、
前記撮像された画像をもとに、前記基板上に前記インク滴を塗布する位置のアライメントと、前記インク滴が塗布された領域と、前記レーザ光照射手段により照射されるレーザ光とのアライメントを行うこと、
を特徴とする請求項1に記載の薄膜形成装置。 - 前記薄膜形成にかかるインク滴は、セラミックスの前駆体溶液であること、
を特徴とする請求項1又は2に記載の薄膜形成装置。 - 前記インク塗布手段により前記インク滴を塗布する前に、前記基板上の前記表面に撥液部と親液部のパターンを形成するための撥液性を有する自己組織化単分子膜材料により自己組織化単分子膜を形成し、レーザ光で前記自己組織化単分子膜を除去することで撥液部と親液部のパターンを形成すること、
を特徴とする請求項1又は2に記載の薄膜形成装置。 - 前記裏面に照射する前記第1のレーザ光の方が、前記表面に照射する前記第2のレーザ光よりも強度が強いこと、
を特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の薄膜形成装置。 - インクジェット法により基板上に薄膜形成を行う薄膜形成方法であって、
基板上の所定の領域に薄膜形成にかかるインク滴を塗布するインク塗布工程と、
前記インク滴が塗布された領域に対応した位置の、当該インク滴が塗布された表面の反対側の裏面に第1のレーザ光源からの第1のレーザ光を照射し、前記インク滴が塗布された前記領域に対応した位置の、当該インク滴が塗布された前記表面に、第2の前記レーザ光源から第2のレーザ光を照射し、前記インク滴を加熱して焼成させる焼成工程と、
を含み、
前記第1のレーザ光は、前記基板に塗布された前記インク滴のパターンより照射範囲が大きく、
前記第2のレーザ光は、前記基板に塗布された前記インク滴のパターンに合わせた形状である、ことを特徴とする薄膜形成方法。 - 前記インク塗布工程は、撥液部と親液部のパターンを形成した基板上に前記インク滴を塗布すること、
を特徴とする請求項6に記載の薄膜形成方法。 - 前記インク塗布工程の前に、前記基板上の前記表面に、撥液性を有する自己組織化単分子膜材料により自己組織化単分子膜を形成し、レーザ光の照射により前記自己組織化単分子膜を除することで撥液部と親液部の領域を形成すること、
を特徴とする請求項6又は7に記載の薄膜形成方法。 - 前記焼成工程は、前記裏面に前記第1のレーザ光を照射した後に、前記インク滴が塗布された前記表面に前記第2のレーザ光を照射して前記インク滴を加熱して焼成させること、
を特徴とする請求項6乃至8のいずれか一項に記載の薄膜形成方法。 - 前記焼成工程は、前記インク滴が塗布された前記表面に、前記裏面に照射する前記第1のレーザ光よりも強度が弱い前記第2のレーザ光を照射すること、
を特徴とする請求項6乃至8のいずれか一項に記載の薄膜形成方法。 - 請求項6に記載の薄膜形成方法で基板上に圧電素子を形成することを特徴とする圧電素子の形成方法。
- 請求項11に記載の圧電素子の形成方法で形成された圧電素子を用いたことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
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