JP6221270B2 - 電気−機械変換素子の製造装置、電気−機械変換素子の製造方法 - Google Patents
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Description
コロナ放電により電荷を発生させるコロナ電極と、
前記電気−機械変換素子を設置するサンプルステージと、
前記コロナ電極と前記サンプルステージとの間に配置されたグリッド電極と、
前記サンプルステージに備えられた電気−機械変換素子を加熱する加熱機構と、を有し、
前記コロナ電極からコロナ放電により発生する電荷量が1.0×10 −8 C以上である電気−機械変換素子の製造装置を提供する。
[第1の実施形態]
本実施形態においてはまず、本発明の電気−機械変換素子の製造装置の構成例について説明する。
[第2の実施形態]
本実施形態では、本発明の電気−機械変換素子の製造装置の他の構成例について説明する。
[第3の実施形態]
本実施形態では、本発明の電気−機械変換素子の製造装置の他の構成例について説明する。
係る電気−機械変換素子の製造方法においては、上述したように、基板または下地膜上に第1の電極、電気−機械変換膜、第2の電極が積層された構造を有する電気−機械変換素子を製造することができる。
[第4の実施形態]
本実施形態では、本発明の電気−機械変換素子の構成例について説明する。
[第5の実施形態]
本実施形態では、第4の実施形態で説明した電気−機械変換素子を備えた液滴吐出ヘッドについて説明する。
[第6の実施形態]
本実施形態では、第5の実施形態で説明した液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置について説明する。
装置本体91の下方部には前方側から多数枚の用紙93を積載可能な給紙カセット(或いは給紙トレイでもよい。)94を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙93を手差しで給紙するための手差しトレイ95を開倒することができる。そして、給紙カセット94或いは手差しトレイ95から給送される用紙93を取り込み、印字機構部92によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ96に排紙する。
(Pr−Pind)
得られた電気−機械変換膜について、図4に示すように、±150kV/cmの電界強度かけてヒステリシスループを測定した。この際、電圧をかける前の0kV/cm時の分極をPindとし、+150kV/cmの電圧印加後0kV/cmまで戻したときの0kV/cm時の分極をPrとし、Pr−Pindの値を分極率として算出した。
(クラック発生率)
クラック発生率は、1つのシリコンウェハー上に形成されたBitの個数(40960個)のうち、クラックの発生したBitの個数の割合を算出したものである(クラック発生したBit数/全Bit)。
(圧電定数)
電気−機械変換能(圧電定数)であるd31は電界印加(150kV/cm)による変形量をレーザードップラー振動計で計測し、シミュレーションによる合わせ込みから算出した。このとき、測定される代表的なP−Eヒステリシス曲線は図19に示す。初期特性を評価した後に、耐久性(1010回繰り返し印可電圧を加えた直後の特性)評価を実施した。
[実験例1]
以下の各試料を作製し、評価を行った。試料No.1−1〜1−5が実施例であり、試料No.1−6が比較例である。
(試料No.1−1)
6インチシリコンウェハに熱酸化膜(膜厚1μm)を形成し基板として用いた。
(試料No.1−2)
電気−機械変換素子に対して、表1に記載の分極処理条件で分極処理を行った以外は、試料No.1−1と同様にして電気−機械変換素子を作製した。分極処理後の電気−機械変換素子の評価結果を表1に示す。
(試料No.1−3)
電気−機械変換素子に対して、表1に記載の分極処理条件で分極処理を行った以外は、試料No.1−1と同様にして電気−機械変換素子を作製した。分極処理後の電気−機械変換素子の評価結果を表1に示す。
(試料No.1−4)
第2の電極として、酸化物電極膜であるSrRuO3膜(膜厚40nm)、および、金属電極膜であるPt膜(膜厚125nm)をスパッタ成膜した後、フォトレジスト膜を成膜する前に、表1に記載の分極処理条件処理を行った。その後、試料No.1−1と同様にして電気−機械変換素子を作製した。得られた電気−機械変換素子の評価結果を表1に示す。
(試料No.1−5)
第2の電極を形成した後、フォトリソエッチング法により、図2に示すようなパターンを作製した後、第1の絶縁保護膜を形成する前に、表1に記載の分極処理条件で分極処理を行った。その後、試料No.1−1と同様な処理を行い電気−機械変換素子を作製した。得られた電気−機械変換素子の評価結果を表1に示す。
(試料No.1−6)
サンプルに対して、表1に記載の分極処理条件で処理を行った以外は、試料No.1−1と同様にして電気−機械変換素子を作製した。分極処理後の電気−機械変換素子の評価結果を表1に示す。
[実験例2]
以下の各試料を作製し、評価を行った。試料No.2−1〜2−5が実施例であり、試料No.2−6が比較例である。
(試料No.2−1〜No.2−3、2−6)
図12に示す電気−機械変換素子製造装置を用いて、表2に示す条件で分極処理を行った点以外は、実験例1の試料No.1−1と同様にして電気−機械変換素子を製造した。コロナ帯電処理に用いるコロナ電極としては、いずれのコロナ電極もφ50μmのタングステンのワイヤーを用いている。
(試料No.2−4)
分極処理を行う際に図12に示す電気−機械変換素子製造装置を用いて、表2に示す条件で行った点以外は、実験例1の試料No.1−4と同様にして電気−機械変換素子を製造した。得られた電気−機械変換素子の評価結果を表2に示す。
(試料No.2−5)
分極処理を行う際に図12に示す電気−機械変換素子製造装置を用いて、表2に示す条件で行った点以外は、実験例1の試料No.1−5と同様にして電気−機械変換素子を製造した。得られた電気−機械変換素子の評価結果を表2に示す。
[実験例3]
以下の各試料を作製し、評価を行った。試料No.3−1〜3−5が参考例であり、試料No.3−6が比較例である。
(試料No.3−1〜No.3−3、3−6)
図13に示す電気−機械変換素子製造装置を用いて、表3に示す条件で分極処理を行った点以外は、実験例1の試料No.1−1と同様にして電気−機械変換素子を製造した。コロナ帯電処理に用いるコロナ電極としては、φ50μmのタングステンのワイヤーを用いている。
(試料No.3−4)
分極処理を行う際に図13に示す電気−機械変換素子製造装置を用いて、表3に示す条件で行った点以外は、実験例1の試料No.1−4と同様にして電気−機械変換素子を製造した。得られた電気−機械変換素子の評価結果を表3に示す。
(試料No.3−5)
分極処理を行う際に図13に示す電気−機械変換素子製造装置を用いて、表3に示す条件で行った点以外は、実験例1の試料No.1−5と同様にして電気−機械変換素子を製造した。得られた電気−機械変換素子の評価結果を表3に示す。
22 下地膜
23 第1の電極
24 電気−機械変換膜
25 第2の電極
26 第1の絶縁保護膜
27 コンタクトホール
28 第3の電極
29 (共通電極)パッド
30 第4の電極
31 (個別電極)パッド
32 第2の絶縁保護膜
71、711〜713 グリッド電極
73 コロナ電極
75 サンプルステージ
77 レーザー光による加熱手段
Claims (10)
- 基板または下地膜上に第1の電極、電気−機械変換膜、第2の電極が積層された構造を有する電気−機械変換素子に対して、分極処理を行う電気−機械変換素子の製造装置であって、
コロナ放電により電荷を発生させるコロナ電極と、
前記電気−機械変換素子を設置するサンプルステージと、
前記コロナ電極と前記サンプルステージとの間に配置されたグリッド電極と、
前記サンプルステージに備えられた電気−機械変換素子を加熱する加熱機構と、を有し、
前記コロナ電極からコロナ放電により発生する電荷量が1.0×10−8C以上である電気−機械変換素子の製造装置。 - 基板または下地膜上に第1の電極、電気−機械変換膜、第2の電極が積層された構造を有する電気−機械変換素子に対して、分極処理を行う電気−機械変換素子の製造装置であって、
コロナ放電により電荷を発生させる複数のコロナ電極と、
前記電気−機械変換素子を設置するサンプルステージと、
前記コロナ電極と前記サンプルステージとの間に配置されたグリッド電極と、
前記サンプルステージに備えられた電気−機械変換素子を加熱する加熱機構と、を有し、
前記コロナ電極からコロナ放電により発生する電荷量が1.0×10−8C以上である電気−機械変換素子の製造装置。 - 基板または下地膜上に第1の電極、電気−機械変換膜、第2の電極が積層された構造を有する電気−機械変換素子に対して、分極処理を行う電気−機械変換素子の製造装置であって、
コロナ放電により電荷を発生させるコロナ電極と、
前記電気−機械変換素子を設置するサンプルステージと、
前記コロナ電極と前記サンプルステージとの間に配置されたグリッド電極と、
前記サンプルステージに備えられた電気−機械変換素子を加熱する加熱機構と、を有し、
前記加熱機構がレーザー光による加熱手段を有し、
前記コロナ電極からコロナ放電により発生する電荷量が1.0×10−8C以上である電気−機械変換素子の製造装置。 - 前記サンプルステージがアース接地されている請求項1乃至3いずれか一項に記載の電気−機械変換素子の製造装置。
- 請求項1乃至4いずれか一項に記載の電気−機械変換素子の製造装置を用い、
前記加熱機構により、少なくとも前記電気−機械変換膜部分を前記電気−機械変換膜のキュリー温度以下に加熱しながら、分極処理を行う分極工程を有する、電気−機械変換素子の製造方法。 - 請求項2に記載の電気−機械変換素子の製造装置を用い、
複数の前記電気−機械変換素子が形成されたウェハーを、前記加熱機構により、前記電気−機械変換膜のキュリー温度以下に加熱しながら、ウェハー全体について1回の分極処理を行う分極工程を有する、電気−機械変換素子の製造方法。 - 前記分極工程において、前記電気−機械変換素子の製造装置のコロナ電極がコロナ放電により発生した電荷が正帯電している請求項5または6いずれかに記載の電気−機械変換素子の製造方法。
- 前記分極工程において、前記電気−機械変換素子の製造装置のコロナ電極がコロナ放電により発生した電荷量が、1.0×10−8C以上である請求項5乃至7いずれか一項に記載の電気−機械変換素子の製造方法。
- 基板または下地膜上に第1の電極を形成する第1の電極形成工程と、
前記第1の電極上に電気―機械変換膜を形成する電気−機械変換膜形成工程と、
前記電気−機械変換膜上に第2の電極を形成する第2の電極形成工程と、
前記電気―機械変換膜および前記第2の電極をエッチングにより個別化する個別化工程と、をさらに有しており、
前記分極工程は、前記個別化工程後の電気−機械変換素子に対して行う、請求項5乃至8いずれか一項に記載の電気−機械変換素子の製造方法。 - 前記個別化工程後に前記第1の電極および前記第2の電極上に第1の絶縁保護膜を形成する第1の絶縁保護膜形成工程と、
前記第1の絶縁保護膜に前記第1の電極および前記第2の電極を露出するコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程と、
前記コンタクトホールを介して前記第1の電極および前記第2の電極と電気的に接続される第3の電極および第4の電極を形成する第3、第4の電極形成工程と、
前記第3、第4の電極と接続されるパッドを形成する工程と、
前記第3の電極および前記第4の電極上に、前記パッドの少なくとも一部を露出する開口部を有する第2の絶縁保護膜を形成する第2の絶縁保護膜形成工程とを、さらに有しており、
前記第2の絶縁保護膜形成後に前記分極工程を行う請求項9記載の電気−機械変換素子の製造方法。
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