JP6432194B2 - ウェハの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウェハの製造方法に関する。

従来、電気炉やＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）装置等を用いて、基板上に形成した膜を一定時間、一定温度以上に加熱する処理が行われている。このような加熱処理においては、膜だけではなく、基板全体も加熱される。

しかしながら、基板全体が加熱される場合には、耐熱性の基板を用いる等の制約が生じる。又、基板上に他の構造や素子等を有する場合には、加熱処理が不要な他の部材（他の構造や素子等）まで加熱され、熱的なダメージや熱応力による寸法精度のずれ等が生じ、性能を著しく低下させるおそれがある。

そこで、基板全体を加熱しない方法として、酸化物圧電膜（例えば、ＰＺＴ膜）の製造工程において、レーザ照射による加熱処理が行われている。例えば、スパッタリング法で形成したアモルファス状のＰＺＴ膜に、ＫｒＦエキシマパルスレーザを照射することにより、結晶化させることが例示されている（例えば、非特許文献１参照）。この方法によれば、加熱処理が不要な部材に対する影響を避けられる可能性がある。

しかしながら、基板上に結晶質膜が形成されたウェハを製造する工程では、製造工程中のハンドリング等によって、基板の外周部に傷や汚れが付いた汚染領域が形成されやすい。レーザ光が基板の外周部の汚染領域に照射されると、傷や汚れの影響によりレーザ光が通常よりも多く基板に吸収され、汚染領域に異常な高熱が生じ、均一な高品質の結晶質膜の作製を妨げる場合があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、均一な高品質の結晶質膜の作製が可能なウェハの製造方法を提供することを課題とする。

本ウェハの製造方法は、基板の一方側にアモルファス膜を形成する工程と、前記基板の一方側の反対側である他方側から光を照射し、前記アモルファス膜の一部を結晶化させる工程と、を有し、前記アモルファス膜の一部を結晶化させる工程では、前記光と前記基板とを相対的に移動させながら、前記基板の一方側の外周部を含む所定領域に対応する前記基板の他方側には第１の照射パワーの光を照射し、前記所定領域以外の領域に対応する前記基板の他方側には前記第１の照射パワーよりも大きな第２の照射パワーの光を照射し、前記所定領域に形成された前記アモルファス膜が結晶化せずに残存し、前記所定領域以外の領域に形成された前記アモルファス膜が結晶化して結晶質膜となることを要件とする。

開示の技術によれば、均一な高品質の結晶質膜の作製が可能なウェハの製造方法を提供できる。

第１の実施の形態に係るウェハの構造を例示する図である。 第１の実施の形態に係るウェハの製造方法を例示する図である。 ウェハの裏面外周部に形成される汚染領域について説明する図である。 第１の実施の形態の変形例に係るウェハの構造を例示する図である。 第２の実施の形態に係るウェハの製造方法を例示する図である。 第３の実施の形態に係るウェハの製造方法を例示する図である。 第４の実施の形態に係る圧電素子を例示する断面図である。 第５の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドを例示する断面図（その１）である。 第５の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドを例示する断面図（その２）である。 第６の実施の形態に係るインクジェット記録装置を例示する斜視図である。 第６の実施の形態に係るインクジェット記録装置の機構部を例示する側面図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

〈第１の実施の形態〉
まず、ウェハ１の構造について説明する。図１は、第１の実施の形態に係るウェハの構造を例示する図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図１を参照するに、第１の実施の形態に係るウェハ１は、シリコン基板１０上に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）１１、酸化チタン膜（ＴｉＯｘ膜）１２、白金膜（Ｐｔ膜）１３及び複合酸化物膜１４が順次積層された構造である。

シリコン基板１０の厚さは、例えば、６５０μｍ程度とすることができる。シリコン酸化膜１１の厚さは、例えば、６００ｎｍ程度とすることができる。酸化チタン膜１２の厚さは、例えば、５０ｎｍ程度とすることができる。白金膜１３の厚さは、例えば、１００ｎｍ程度とすることができる。複合酸化物膜１４の厚さは任意に決定できるが、例えば、３０ｎｍ〜２μｍ程度とすることができる。

複合酸化物膜１４は、例えば、鉛（Ｐｂ）とチタン（Ｔｉ）とジルコニウム（Ｚｒ）とを含む膜（ＰＺＴ膜）である。ＰＺＴとはジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ_３）とチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）の固溶体である。例えば、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ_３）とチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）の比率が５３：４７の割合で、化学式で示すとＰｂ（Ｚｒ_０．５３、Ｔｉ_０．４７）Ｏ_３、一般にはＰＺＴ（５３／４７）と示されるＰＺＴ等を用いることができる。なお、ＰＺＴは強誘電材料である。

以降、複合酸化物膜１４がＰＺＴ膜である場合を例にして説明する（従って、複合酸化物膜１４をＰＺＴ膜１４と称する場合がある）。

ＰＺＴ膜１４は、シリコン基板１０の一方側の外周部を含む所定領域に形成されたアモルファスＰＺＴ膜１５と、所定領域以外の領域に形成されたＰＺＴ結晶質膜１６とを有する。このような構造の技術的な意義については後述する。

なお、シリコン基板１０の外周部をどの程度の大きさ（広さ）とするかは、要求仕様に応じて適宜決定できるが、シリコン基板１０の外縁から５ｍｍ以内の領域とすることが好ましく、シリコン基板１０の外縁から１０ｍｍ以内の領域とすることがより好ましい。この程度の領域が汚染領域となる場合が多いからである。

次に、ウェハ１の製造方法について説明する。図２は、第１の実施の形態に係るウェハの製造方法を例示する図である。まず、図２（ａ）に示す工程では、シリコン基板１０上にシリコン酸化膜１１、酸化チタン膜１２及び白金膜１３を順次積層し、更に白金膜１３上にアモルファスＰＺＴ膜１５を形成する。

具体的には、例えば、厚さ６５０μｍ程度のシリコン基板１０の表面に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法や熱酸化法等により、膜厚６００ｎｍ程度のシリコン酸化膜１１を形成する。そして、シリコン酸化膜１１上に、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法等により、膜厚５０ｎｍ程度の酸化チタン膜１２を積層する。更に、酸化チタン膜１２上に、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法等により、膜厚１００ｎｍ程度の白金膜１３を積層する。なお、白金膜１３は、シリコン基板１０の一方側の反対側である他方側から照射されるレーザ光を吸収して白金膜１３上に形成される被加熱層を加熱する光吸収層としての機能を有する。

アモルファスＰＺＴ膜１５は、例えば、スパッタリング法やＣＳＤ（Chemical Solution Deposition）法等を用いて、白金膜１３の一方側に形成できる。なお、本実施の形態では、アモルファスＰＺＴ膜１５は、光吸収層である白金膜１３の一方側に直接形成されている。アモルファスＰＺＴ膜１５の膜厚は、例えば、４５ｎｍ程度とすることができる。

ＣＳＤ法によりアモルファスＰＺＴ膜１５を形成する場合には、まず、例えば、酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド化合物、チタンアルコキシド化合物を出発材料に使用し、共通溶媒としてメトキシエタノールに溶解させて均一溶媒を作製する。この均一溶媒をＰＺＴ前駆体溶液と称する。ＰＺＴ前駆体溶液の複合酸化物固体分濃度は、例えば、０．１〜０．７モル／リットルとすることができる。なお、酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド化合物、チタンアルコキシド化合物の混合量は、所望のＰＺＴの組成（ＰｂＺｒＯ_３とＰｂＴｉＯ_３の比率）に応じて、当業者が適宜選択できるものである。例えば、前述のＰＺＴ（５３／４７）を用いることができる。

次に、例えば、スピンコート法等により、白金膜１３の一方側にＰＺＴ前駆体溶液を塗布して塗布膜を形成する。そして、塗布膜を例えば１２０℃程度のホットプレートで１分間程度熱処理した後、１８０℃〜５００℃程度のホットプレートで１〜１０分間程度熱処理することにより、白金膜１３の一方側にアモルファスＰＺＴ膜１５が形成される。

次に、図２（ｂ）に示す工程では、シリコン基板１０の他方側（アモルファスＰＺＴ膜１５が形成されていない側）から光を照射し、アモルファスＰＺＴ膜１５の一部を結晶化させる。具体的には、シリコン基板１０の一方側の外周部を含む所定領域に形成されたアモルファスＰＺＴ膜１５が結晶化せずに残存し、所定領域以外の領域に形成されたアモルファスＰＺＴ膜１５が結晶化してＰＺＴ結晶質膜１６となるようにレーザ光７１ｘを照射する。

レーザ光７１ｘは、シリコン基板１０の外周部を除く領域においてシリコン基板１０の他方側から照射され、シリコン基板１０、シリコン酸化膜１１及び酸化チタン膜１２を透過して白金膜１３の他方側に達する。レーザ光７１ｘとしては、例えば、波長１５００ｎｍ付近の連続発振のレーザ光を用いることができる。レーザ光７１ｘのスポット形状は、例えば、略長方形とすることができる。又、その場合の略長方形の大きさは、例えば、０．３５ｍｍ×１ｍｍ程度とすることができる。

白金膜１３は、波長１５００ｎｍ付近の吸収係数が非常に大きく、およそ７×１０^５ｃｍ^−１である。又、例えば、膜厚１００ｎｍの白金膜１３において、波長１５００ｎｍ付近の光の透過率は１％以下である。従って、白金膜１３に照射された波長１５００ｎｍ付近のレーザ光７１ｘの光エネルギーは殆ど白金膜１３に吸収される。

白金膜１３に吸収されたレーザ光７１ｘの光エネルギーは、熱に変わって白金膜１３を加熱する。白金膜１３の熱は、白金膜１３の一方側に形成されているアモルファスＰＺＴ膜１５に伝わり（拡散し）、アモルファスＰＺＴ膜１５は、白金膜１３側から局部的に加熱される。アモルファスＰＺＴ膜１５の加熱された部分は膜質が変えられ（結晶化され）、ＰＺＴ結晶質膜１６となる。

一般的に、アモルファスＰＺＴ膜の結晶化温度は約６００℃〜８５０℃であり、白金の融点（１７６８℃）よりかなり低い。従って、白金膜１３に入射するレーザ光７１ｘのエネルギー密度及び照射時間の制御によって、白金膜１３にダメージを与えることなく、アモルファスＰＺＴ膜１５を局部的に加熱して結晶化できる。レーザ光７１ｘのエネルギー密度は、例えば、１×１０^２〜１×１０^６Ｗ／ｃｍ^２程度とすることができる。レーザ光７１ｘの照射時間は、例えば、１ｍｓ〜２００ｍｓ程度とすることができる。

更に、シリコン基板１０の外周部を除く領域において、レーザ光７１ｘとシリコン基板１０とを相対的に移動させながら、レーザ光７１ｘを白金膜１３に照射する。例えば、シリコン基板１０の外周部を除く領域において、アモルファスＰＺＴ膜１５を紙面左側前面の領域から紙面奥行き方向に順次結晶化する。そして、同様な動作を紙面右側の部分についても順次実行する。

これにより、シリコン基板１０の一方側の外周部を含む所定領域に形成されたアモルファスＰＺＴ膜１５が結晶化せずに残存し、所定領域以外の領域（図１（ａ）の点線内の領域等）に形成されたアモルファスＰＺＴ膜１５が結晶化してＰＺＴ結晶質膜１６となる。つまり、アモルファスＰＺＴ膜１５とＰＺＴ結晶質膜１６とにより構成されたＰＺＴ膜１４が作製される。

なお、ＰＺＴ結晶質膜１６は、（１００）、（１１０）及び（１１１）の何れかに優先配向するように結晶化する。ＰＺＴ結晶質膜１６は配向性によって特性が異なり、用途も違う。例えば、主配向が（１００）方向であるＰＺＴ結晶質膜は比誘電率が高いため、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）に用いると好適である。又、主配向が（１１０）方向であるＰＺＴ結晶質膜は強誘電特性や焦電特性に優れているため、センサやアクチュエータに用いると好適である。又、主配向が（１１１）方向であるＰＺＴ結晶質膜は変位量の劣化が小さいため、圧電素子に用いると好適である。又、主配向が（１１１）方向であるＰＺＴ結晶質膜は残留分極が大きいため、ＦＲＡＭ（登録商標）（Ferroelectric Random Access Memory）に用いると好適である。

ここで、シリコン基板１０の外周部にレーザ光を照射しない理由について説明する。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す工程でシリコン基板１０を取り扱いする際に、一般的に、少なくともシリコン基板１０の外周部の一部はピンセットや装置のハンドリングフォーク等に接触することになる。そして、接触した部分のシリコン基板１０の他方側の外周部（裏面外周部）には、例えば図３に示すような傷６１が形成されやすい。特に、多層膜を形成する場合、シリコン基板１０の取り扱い回数の増加により、傷６１が増えるおそれがある。

又、シリコン基板１０の外周部には一般的にチッピング６２が存在する。更に、ＣＳＤ法によってアモルファスＰＺＴ膜１５を形成する場合、スピンコートで膜を塗布するとき、液の流れによって、シリコン基板１０の他方側の外周部に液による汚れ６３が付着する場合もある。

このような傷６１、チッピング６２及び液による汚れ６３等が存在する汚染領域は、シリコン基板１０に対して透明な波長１５００ｎｍ付近のレーザ光７１ｘを吸収する。そのため、アモルファスＰＺＴ膜１５からＰＺＴ結晶質膜１６を作製中に、もしレーザ光７１ｘがシリコン基板１０の他方側の外周部の汚染領域に照射されると、汚染領域においてレーザ光７１ｘが吸収され、汚染領域に予想以上の熱を生じさせる。

汚染領域に生じた熱は、シリコン基板１０の一方側に拡散し、シリコン基板１０の一方側の汚染領域に対応する位置に形成されたＰＺＴ結晶質膜１６にクラックや膜剥がれを引き起こすおそれがある。更に、膜の結晶によって、このクラックや膜剥がれがシリコン基板１０の一方側の外周部から中心部へ延びて、外周部以外のＰＺＴ結晶質膜１６にも影響を与える懸念がある。

このような現象を避けるため、図２（ｂ）に示す工程では、少なくともシリコン基板１０の外周部にはレーザ光７１ｘを照射しない。この方法によって、シリコン基板１０の中心部にはＰＺＴ結晶質膜１６が形成され、レーザ光が照射されてない外周部にはアモルファスＰＺＴ膜１５が残存する状態となる。

シリコン基板１０の他方側の外周部に汚染領域が存在しても、汚染領域にはレーザ光７１ｘが照射されないため、汚染領域において異常な熱を生じることがなく、シリコン基板１０の中心部に影響を与えることもない。その結果、シリコン基板１０の中心部に高品質のＰＺＴ結晶質膜１６を形成できる。

このように、第１の実施の形態に係るウェハ１の製造方法では、シリコン基板１０の一方側にアモルファスＰＺＴ膜１５を形成し、シリコン基板１０の他方側から光を照射し、アモルファスＰＺＴ膜１５の一部を結晶化させてＰＺＴ結晶質膜１６とする。但し、結晶化の際の光の照射は、シリコン基板１０の一方側の外周部を含む所定領域に形成されたアモルファスＰＺＴ膜１５が結晶化せずに残存し、所定領域以外の領域に形成されたアモルファスＰＺＴ膜１５が結晶化してＰＺＴ結晶質膜１６となるように行う。

これにより、ウェハ１の製造工程中のハンドリング等によって、シリコン基板１０の他方側の外周部に汚染領域が形成された場合でも、汚染領域を含む所定領域にはレーザ光が照射されないため、汚染領域に異常な高熱が生じることを回避できる。その結果、シリコン基板１０の一方側に均一な高品質のＰＺＴ結晶質膜１６が形成されたウェハ１を製造できる。

又、第１の実施の形態に係るウェハ１の製造方法によれば、光吸収層である白金膜１３に殆ど熱の影響を及ぼすことなく、被加熱層であるアモルファスＰＺＴ膜１５から局部的にＰＺＴ結晶質膜１６を形成できる。そのため、被加熱層以外の構造や素子等を有するデバイスに適用する場合であっても、加熱処理が不要な他の部材（他の構造や素子等）まで加熱されないので、熱的なダメージや熱応力による寸法精度のずれ等が生じ難く、デバイスの性能低下を回避できる。

従って、第１の実施の形態に係るウェハ１の製造方法を、被加熱層以外の構造や素子等を有するデバイスであるセンサやアクチュエータ等に適用すると好適であり、特に精密制御が行われる微小デバイスに適用すると好適である。

なお、上記説明では、一層のＰＺＴ膜１４を有するウェハについて説明したが、多層のＰＺＴ膜１４を形成する場合には、アモルファスＰＺＴ膜１５の形成及びレーザ光の照射というプロセスを繰り返すことにより、狙い厚さを備える膜を形成できる。もちろん、この場合、２層目以降のＰＺＴ膜１４は白金膜１３上には直接形成されず、その前に形成されたＰＺＴ膜１４上に積層される。

又、上記説明では、シリコン基板１０の一方側の外周部を含む所定領域の平面形状（ＰＺＴ結晶質膜１６の平面形状）が１つの長方形（又は、正方形）である場合（図１（ａ）参照）を例示した。しかし、シリコン基板１０の一方側の外周部を含む所定領域の平面形状（ＰＺＴ結晶質膜１６の平面形状）は、例えば、図４（ａ）に示すような長方形（例えば、短冊状）の複数の領域としてもよい。図４（ａ）のようにする場合には、例えば、シリコン基板１０の外周部を除く領域において、アモルファスＰＺＴ膜１５を部分的に直線状にスキャンして結晶化すればよい。

又、シリコン基板１０の一方側の外周部を含む所定領域の平面形状（ＰＺＴ結晶質膜１６の平面形状）は、例えば、図４（ｂ）に示すような円形としてもよい。図４（ｂ）のようにする場合には、例えば、シリコン基板１０の外周部を除く領域において、アモルファスＰＺＴ膜１５を螺旋状にスキャンして結晶化すればよい。

又、シリコン基板１０の一方側の外周部を含む所定領域の平面形状（ＰＺＴ結晶質膜１６の平面形状）は、図１（ａ）、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示していない他の四方形、三角形、ライン等としても構わない。つまり、シリコン基板１０の一方側の外周部を含む所定領域の平面形状（ＰＺＴ結晶質膜１６の平面形状）は、レーザ光とシリコン基板１０とを相対的に移動させる方式によって形成できる任意の形状とすることができる。なお、平面形状とは、シリコン基板１０のシリコン酸化膜１１が形成されている面の法線方向から対象物を視たときの形状を指す。

又、上記説明では、白金膜１３上にＰＺＴ膜１４を形成する例を示したが、ＰＺＴ膜１４に代えて、例えば、Ｐｂ、Ｌａ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＣｏＴｉ、Ｚｒ、Ｂａ、Ｎｂ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｍｎの少なくとも１つを有する酸化物膜又は複合酸化物膜を用いてもよい。

又、上記説明では、光吸収層として白金膜１３をシリコン基板１０上に形成する例を示したが、シリコン基板１０に代えて金属基板、例えば、ＳＵＳ或いはＰｔ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗの何れかの金属を含む金属基板を用いた場合、金属基板自体が光吸収層になる。このような金属基板を用いた場合には、金属基板上に白金膜１３を形成することなく、金属基板自体を光吸収層として、金属基板の他方側からレーザ光を照射する方法で金属基板上に直接ＰＺＴ膜１４等を形成することができる。

又、上記説明では、シリコン基板１０を用いる例を示したが、シリコン基板１０に代えて、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ_３等の化合物基板を用いても構わない。

又、上記説明では、光吸収層として白金膜１３を用いる例を示したが、白金膜１３に代わる光吸収層として、融点が１０００℃以上の他の耐熱性の膜を用いてもよい。他の耐熱性の膜としては、例えば、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｗ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｕの何れかの金属を含む金属膜を挙げられる。又、前記何れかの金属の合金を含む金属合金膜、又は、前記金属膜若しくは前記金属合金膜を任意に選択して複数層積層した積層膜等を挙られる。

又、上記説明では、光吸収層である白金膜１３に連続発振のレーザ光７１ｘを照射したが、連続発振のレーザ光７１ｘに代えて、パルス発振のレーザ光を照射してもよい。

〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、シリコン基板の外周部に中心部よりも弱いレーザ光を照射する例を示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

図５は、第２の実施の形態に係るウェハの製造方法を例示する図である。まず、第１の実施の形態の図２（ａ）に示す工程と同様にして、シリコン基板１０上にシリコン酸化膜１１、酸化チタン膜１２及び白金膜１３を順次積層し、更に白金膜１３上にアモルファスＰＺＴ膜１５を形成する。

そして、図５に示す工程では、シリコン基板１０の他方側から光を照射し、アモルファスＰＺＴ膜１５の一部を結晶化させる。但し、本実施の形態では、シリコン基板１０の一方側の外周部を含む所定領域に対応するシリコン基板１０の他方側にも光を照射する。

具体的には、シリコン基板１０の一方側の外周部を含む所定領域に対応するシリコン基板１０の他方側には第１の照射パワーのレーザ光７１ｙを照射する。そして、所定領域以外の領域に対応するシリコン基板１０の他方側には第１の照射パワーよりも大きな第２の照射パワーのレーザ光７１ｘを照射する。なお、レーザ光７１ｘとレーザ光７１ｙとは、同じ波長（例えば、波長１５００ｎｍ付近）として構わない。

レーザ光７１ｙの第１の照射パワーは、アモルファスＰＺＴ膜１５が結晶化しない程度の照射パワーであり、レーザ光７１ｘの第２の照射パワーは、アモルファスＰＺＴ膜１５が結晶化する照射パワーである。レーザ光７１ｙの第１の照射パワーは、例えば、レーザ光７１ｘの第２の照射パワーの１／２程度とすることができる。

なお、レーザ光７１ｘ及び７１ｙは、第１の実施の形態と同様に、レーザ光７１ｘ及び７１ｙとシリコン基板１０とを相対的に移動させながら照射する。

これにより、シリコン基板１０の一方側の外周部を含む所定領域に形成されたアモルファスＰＺＴ膜１５が結晶化せずに残存し、所定領域以外の領域に形成されたアモルファスＰＺＴ膜１５が結晶化してＰＺＴ結晶質膜１６となる。つまり、アモルファスＰＺＴ膜１５とＰＺＴ結晶質膜１６とにより構成されたＰＺＴ膜１４が作製される。

第２の実施の形態に係るウェハ１の製造方法では、第１の実施の形態に係るウェハ１の製造方法の奏する効果に加え、更に以下の効果を奏する。すなわち、シリコン基板１０の外周部においてレーザ光７１ｙを照射することにより、ウェハを予熱できるため、更に均一な大面積のＰＺＴ結晶質膜を形成できる。なお、レーザ光７１ｙの照射パワーが低いため、レーザ光７１ｙが傷等の欠陥に照射されても、生じる熱はＰＺＴ膜１４にダメージを発生させない程度に抑えることができる。

〈第３の実施の形態〉
第３の実施の形態では、シリコン基板の外周部に遮光マスクを設置する例を示す。なお、第３の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

図６は、第３の実施の形態に係るウェハの製造方法を例示する図である。まず、第１の実施の形態の図２（ａ）に示す工程と同様にして、シリコン基板１０上にシリコン酸化膜１１、酸化チタン膜１２及び白金膜１３を順次積層し、更に白金膜１３上にアモルファスＰＺＴ膜１５を形成する。

そして、図６に示す工程では、シリコン基板１０の他方側から光を照射し、アモルファスＰＺＴ膜１５の一部を結晶化させる。但し、本実施の形態では、アモルファスＰＺＴ膜１５の一部を結晶化させる工程よりも前に、シリコン基板１０の一方側の外周部を含む所定領域に対応するシリコン基板１０の他方側にレーザ光７１ｘを遮光する物体を配置する。

具体的には、シリコン基板１０の一方側の外周部を含む所定領域に対応するシリコン基板１０の他方側に遮光マスク６９（金属製、樹脂製等）を配置する。その後、第１の実施の形態と同様に、シリコン基板１０の他方側から光を照射し、アモルファスＰＺＴ膜１５の一部を結晶化させる。

レーザ光７１ｘを一定の照射パワーでシリコン基板１０の他方側の全体に照射しても、シリコン基板１０の他方側に遮光マスク６９が配置されている領域ではレーザ光７１ｘが白金膜１３に到達せず、この領域の白金膜１３は加熱されない。なお、レーザ光７１ｘは、第１の実施の形態と同様に、レーザ光７１ｘとシリコン基板１０とを相対的に移動させながら照射する。

これにより、シリコン基板１０の一方側の外周部を含む所定領域に形成されたアモルファスＰＺＴ膜１５が結晶化せずに残存し、所定領域以外の領域に形成されたアモルファスＰＺＴ膜１５が結晶化してＰＺＴ結晶質膜１６となる。つまり、アモルファスＰＺＴ膜１５とＰＺＴ結晶質膜１６とにより構成されたＰＺＴ膜１４が作製される。

第３の実施の形態に係るウェハ１の製造方法では、第１の実施の形態に係るウェハ１の製造方法の奏する効果に加え、更に以下の効果を奏する。すなわち、アモルファスＰＺＴ膜１５を結晶化する領域を遮光マスクの有無により決定できるため、一定の照射パワーのレーザ光７１ｘをスキャンさせる範囲はシリコン基板１０より広くてもよい。その結果、レーザ光の制御が容易となる。

なお、上記説明における光を遮光する物体は、光を完全に遮光する物体のみではなく、光を部分的に遮光する（光が部分的に透過できる）物体であってもよい。例えば、光を遮光する物体として、光が部分的に透過できるＮＤ(Neutral density)フィルタ等を用いても構わない。この場合、光を遮光する物体の透過率を５０％程度に設定すれば、シリコン基板１０の一方側の外周部を含む所定領域もある程度加熱されるため、第２の実施の形態と同様に、ウェハを予熱する効果が期待できる。

〈第４の実施の形態〉
第４の実施の形態では、第１の実施の形態に係るウェハを用いた圧電素子の例について説明する。なお、第４の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

図７は、第４の実施の形態に係る圧電素子を例示する断面図である。図７を参照するに、圧電素子２は、ウェハ１と、白金膜１７とを有する。但し、ウェハ１において、ＰＺＴ膜１４は、パターニングされてアモルファスＰＺＴ膜１５が除去され、ＰＺＴ結晶質膜１６のみとされている。ＰＺＴ結晶質膜１６の膜厚は、例えば、１μｍ程度とすることができる。

ＰＺＴ結晶質膜１６上の所定領域には導電膜である白金膜１７が形成されている。白金膜１７の膜厚は、例えば、１００ｎｍ程度とすることができる。白金膜１７は、例えば、スパッタリング法により形成することができる。

圧電素子２において、白金膜１３が下部電極、ＰＺＴ結晶質膜１６が圧電膜、白金膜１７が上部電極として機能する。すなわち、下部電極として機能する白金膜１３と上部電極として機能する白金膜１７との間に電圧が印加されると、圧電膜であるＰＺＴ結晶質膜１６が機械的に変位する。

このように、第１の実施の形態に係るウェハ１から形成することにより、均一な高品質のＰＺＴ結晶質膜１６を有する圧電素子２が得られる。又、局部加熱によりＰＺＴ結晶質膜１６を形成できるので、他の素子と容易に集積でき、かつ、安定性が良い圧電素子２が得られる。

〈第５の実施の形態〉
第５の実施の形態では、第４の実施の形態に係る圧電素子を備えた液滴吐出ヘッドの例を示す。なお、第５の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

図８は、第５の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドを例示する断面図である。図８を参照するに、液滴吐出ヘッド３は、圧電素子２と、ノズル板４０とを有する。ノズル板４０には、インク滴を吐出するノズル４１が形成されている。ノズル板４０は、例えばＮｉ電鋳等で形成できる。

ノズル板４０、シリコン基板１０、及び振動板となるシリコン酸化膜１１により、ノズル４１に連通する圧力室１０ｘ（インク流路、加圧液室、加圧室、吐出室、液室等と称される場合もある）が形成されている。振動板となるシリコン酸化膜１１は、インク流路の壁面の一部を形成している。換言すれば、圧力室１０ｘは、ノズル４１が連通してなり、シリコン基板１０（側面を構成）、ノズル板４０（下面を構成）、シリコン酸化膜１１（上面を構成）で区画されてなる。

圧力室１０ｘは、例えば、エッチングを利用してシリコン基板１０を加工することにより作製できる。この場合のエッチングとしては、異方性エッチングを用いると好適である。異方性エッチングとは結晶構造の面方位に対してエッチング速度が異なる性質を利用したものである。例えばＫＯＨ等のアルカリ溶液に浸漬させた異方性エッチングでは、（１００）面に比べて（１１１）面は約１／４００程度のエッチング速度となる。その後、シリコン基板１０の下面にノズル４１を有するノズル板４０を接合する。なお、図８において、液滴供給手段、流路、流体抵抗等についての記述は省略している。

圧電素子２は、圧力室１０ｘ内のインクを加圧する機能を有する。酸化チタン膜１２は、下部電極となる白金膜１３と振動板となるシリコン酸化膜１１との密着性を向上する機能を有する。酸化チタン膜１２に代えて、例えば、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｔａ、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｔａ_３Ｎ_５等からなる膜を用いてもよい。但し、酸化チタン膜１２は、圧電素子２の必須の構成要素ではない。

圧電素子２において、下部電極となる白金膜１３と上部電極となる白金膜１７との間に電圧が印加されると、圧電膜となるＰＺＴ結晶質膜１６が機械的に変位する。ＰＺＴ結晶質膜１６の機械的変位にともなって、振動板となるシリコン酸化膜１１が例えば横方向（ｄ３１方向）に変形変位し、圧力室１０ｘ内のインクを加圧する。これにより、ノズル４１からインク滴を吐出させることができる。

なお、図９に示すように、液滴吐出ヘッド３を複数個並設し、液滴吐出ヘッド４を構成することもできる。

〈第６の実施の形態〉
第６の実施の形態では、液滴吐出ヘッド４（図９参照）を備えた液滴吐出装置の一例としてインクジェット記録装置を例示する。なお、第６の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

図１０は、インクジェット記録装置を例示する斜視図である。図１１は、インクジェット記録装置の機構部を例示する側面図である。

図１０及び図１１を参照するに、インクジェット記録装置５は、記録装置本体８１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ９３、キャリッジ９３に搭載した液滴吐出ヘッド４の一実施形態であるインクジェット記録ヘッド９４を収納する。又、インクジェット記録装置５は、インクジェット記録ヘッド９４へインクを供給するインクカートリッジ９５等で構成される印字機構部８２等を収納する。

記録装置本体８１の下方部には、多数枚の用紙８３を積載可能な給紙カセット８４（或いは給紙トレイでもよい）を抜き差し自在に装着することができる。又、用紙８３を手差しで給紙するための手差しトレイ８５を開倒することができる。給紙カセット８４或いは手差しトレイ８５から給送される用紙８３を取り込み、印字機構部８２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８６に排紙する。

印字機構部８２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド９１と従ガイドロッド９２とでキャリッジ９３を主走査方向に摺動自在に保持する。キャリッジ９３には、インクジェット記録ヘッド９４を、複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。なお、インクジェット記録ヘッド９４は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する。又、キャリッジ９３は、インクジェット記録ヘッド９４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ９５を交換可能に装着している。

インクカートリッジ９５は、上方に大気と連通する図示しない大気口、下方にはインクジェット記録ヘッド９４へインクを供給する図示しない供給口を、内部にはインクが充填された図示しない多孔質体を有している。多孔質体の毛管力によりインクジェット記録ヘッド９４へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。又、インクジェット記録ヘッド９４としてここでは各色のヘッドを用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドを用いてもよい。

キャリッジ９３は、用紙搬送方向下流側を主ガイドロッド９１に摺動自在に嵌装し、用紙搬送方向上流側を従ガイドロッド９２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ９３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ９７で回転駆動される駆動プーリ９８と従動プーリ９９との間にタイミングベルト１００を張装し、主走査モータ９７の正逆回転によりキャリッジ９３が往復駆動される。タイミングベルト１００は、キャリッジ９３に固定されている。

又、インクジェット記録装置５には、給紙カセット８４から用紙８３を分離給装する給紙ローラ１０１、フリクションパッド１０２、用紙８３を案内するガイド部材１０３、給紙された用紙８３を反転させて搬送する搬送ローラ１０４を設けている。更に、インクジェット記録装置５には、搬送ローラ１０４の周面に押し付けられる搬送コロ１０５、搬送ローラ１０４からの用紙８３の送り出し角度を規定する先端コロ１０６を設けている。これにより、給紙カセット８４にセットした用紙８３を、インクジェット記録ヘッド９４の下方側に搬送される。搬送ローラ１０４は副走査モータ１０７によってギヤ列を介して回転駆動される。

用紙ガイド部材である印写受け部材１０９は、キャリッジ９３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１０４から送り出された用紙８３をインクジェット記録ヘッド９４の下方側で案内する。この印写受け部材１０９の用紙搬送方向下流側には、用紙８３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１１１、拍車１１２を設けている。更に、用紙８３を排紙トレイ８６に送り出す排紙ローラ１１３及び拍車１１４と、排紙経路を形成するガイド部材１１５、１１６とを配設している。

画像記録時には、キャリッジ９３を移動させながら画像信号に応じてインクジェット記録ヘッド９４を駆動することにより、停止している用紙８３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙８３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙８３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙８３を排紙する。

キャリッジ９３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、インクジェット記録ヘッド９４の吐出不良を回復するための回復装置１１７を有する。回復装置１１７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有する。キャリッジ９３は、印字待機中に回復装置１１７側に移動されてキャッピング手段でインクジェット記録ヘッド９４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。又、記録途中等に、記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。

吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でインクジェット記録ヘッド９４の吐出口を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出す。又、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。更に、吸引されたインクは、本体下部に設置された図示しない廃インク溜に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。

このように、インクジェット記録装置５は、液滴吐出ヘッド４の一実施形態であるインクジェット記録ヘッド９４を搭載している。そのため、振動板駆動不良によるインク滴吐出不良がなく、安定したインク滴吐出特性が得られ、画像品質を向上できる。

以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上記の実施の形態に係る圧電素子は、前述のように、インクジェット記録装置等において使用する液滴吐出ヘッドの構成部品として用いることができるが、これには限定されない。上記の実施の形態に係る圧電素子を、例えば、マイクロポンプ、超音波モータ、加速度センサ、感温センサ、プロジェクター用２軸スキャナ、輸液ポンプ等の構成部品として用いてもよい。

又、光吸収層に照射する光はレーザ光には限定されず、光吸収層を加熱できる光（光吸収層に吸収される光）であれば、どのようなものを用いてもよい。例えば、フラッシュランプ等を用いることができる。

１ ウェハ
２ 圧電素子
３、４ 液滴吐出ヘッド
５ インクジェット記録装置
１０ シリコン基板
１０ｘ 圧力室
１１ シリコン酸化膜
１２ 酸化チタン膜
１３、１７ 白金膜
１４ ＰＺＴ膜
１５ アモルファスＰＺＴ膜
１６ ＰＺＴ結晶質膜
４０ ノズル板
４１ ノズル
６１ 傷
６２ チッピング
６３ 液による汚れ
６９ 遮光マスク
８１ 記録装置本体
８２ 印字機構部
８３ 用紙
８４ 給紙カセット（或いは給紙トレイ）
８５ 手差しトレイ
８６ 排紙トレイ
９１ 主ガイドロッド
９２ 従ガイドロッド
９３ キャリッジ
９４ インクジェット記録ヘッド
９５ インクカートリッジ
９７ 主走査モータ
９８ 駆動プーリ
９９ 従動プーリ
１００ タイミングベルト
１０１ 給紙ローラ
１０２ フリクションパッド
１０３ ガイド部材
１０４ 搬送ローラ
１０５ 搬送コロ
１０６ 先端コロ
１０７ 副走査モータ
１０９ 印写受け部材
１１１ 搬送コロ
１１２ 拍車
１１３ 排紙ローラ
１１４ 拍車
１１５、１１６ ガイド部材
１１７ 回復装置

"Highly textured laser annealed Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 thin films"， Applied Physics Letter，99，042903(2011)

Claims (8)

1. 基板の一方側にアモルファス膜を形成する工程と、
   前記基板の一方側の反対側である他方側から光を照射し、前記アモルファス膜の一部を結晶化させる工程と、を有し、
   前記アモルファス膜の一部を結晶化させる工程では、
   前記光と前記基板とを相対的に移動させながら、前記基板の一方側の外周部を含む所定領域に対応する前記基板の他方側には第１の照射パワーの光を照射し、前記所定領域以外の領域に対応する前記基板の他方側には前記第１の照射パワーよりも大きな第２の照射パワーの光を照射し、
   前記所定領域に形成された前記アモルファス膜が結晶化せずに残存し、前記所定領域以外の領域に形成された前記アモルファス膜が結晶化して結晶質膜となるウェハの製造方法。
2. 前記アモルファス膜の一部を結晶化させる工程よりも前に、
   前記所定領域に対応する前記基板の他方側に前記光を遮光する物体を配置する工程を有する請求項１記載のウェハの製造方法。
3. 前記結晶質膜は酸化物膜である請求項１又は２記載のウェハの製造方法。
4. 前記結晶質膜は複合酸化物膜である請求項１又は２記載のウェハの製造方法。
5. 前記複合酸化物膜は強誘電材料により形成される請求項４記載のウェハの製造方法。
6. 前記基板の外周部は、前記基板の外縁から１０ｍｍ以内の領域である請求項１乃至５の何れか一項記載のウェハの製造方法。
7. 前記基板の外周部は、前記基板の外縁から５ｍｍ以内の領域である請求項１乃至５の何れか一項記載のウェハの製造方法。
8. 前記結晶質膜は、（１００）、（１１０）又は（１１１）の何れかに優先配向するように結晶化する請求項１乃至７の何れか一項記載のウェハの製造方法。

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