JPH10291888A - セラミックス薄膜の製造方法 - Google Patents
セラミックス薄膜の製造方法Info
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- JPH10291888A JPH10291888A JP9777197A JP9777197A JPH10291888A JP H10291888 A JPH10291888 A JP H10291888A JP 9777197 A JP9777197 A JP 9777197A JP 9777197 A JP9777197 A JP 9777197A JP H10291888 A JPH10291888 A JP H10291888A
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- thin film
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ゾルゲル法で基板上に薄膜を形成する際、成
膜工程の熱履歴が膜の収縮を引き起こす。その時の応力
によるクラック（割れ、亀裂）発生が課題であった。 【解決手段】 ゾルを基板に塗布、乾燥脱脂時点で嵩高
い多孔質膜とし、加熱結晶化後の収縮率を制御する。加
熱結晶化後の膜厚と加熱結晶化前の膜厚との比を７０％
（０．７）以下とする。
膜工程の熱履歴が膜の収縮を引き起こす。その時の応力
によるクラック（割れ、亀裂）発生が課題であった。 【解決手段】 ゾルを基板に塗布、乾燥脱脂時点で嵩高
い多孔質膜とし、加熱結晶化後の収縮率を制御する。加
熱結晶化後の膜厚と加熱結晶化前の膜厚との比を７０％
（０．７）以下とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、結晶性に由来する
物性（圧電性、焦電性、強誘電性等）を利用した薄膜デ
バイスの主たる構成要素であるセラミックス薄膜をゾル
ゲル法を用いて製造する方法に関し、得られたセラミッ
クス薄膜は広く電子デバイスに応用される。
物性（圧電性、焦電性、強誘電性等）を利用した薄膜デ
バイスの主たる構成要素であるセラミックス薄膜をゾル
ゲル法を用いて製造する方法に関し、得られたセラミッ
クス薄膜は広く電子デバイスに応用される。
【０００２】
【従来の技術】ゾルゲル法は組成制御性に優れているた
め、本手法を薄膜形成に応用した場合、容易に均質な薄
膜を得ることができる。特に多成分系セラミックス薄膜
を得たい場合、ゾルゲル法は有効である。ゾルゲル法を
用いたセラミックス薄膜の成膜方法としては、ゾルを基
板上に塗布した後これを乾燥、高温加熱することで成膜
する方法が一般的である。また、このような工程で得ら
れる一層あたりの膜厚には限りがあるので、厚い膜を得
たいときは、必要な回数前記成膜工程を繰り返し積層す
る場合もある。
め、本手法を薄膜形成に応用した場合、容易に均質な薄
膜を得ることができる。特に多成分系セラミックス薄膜
を得たい場合、ゾルゲル法は有効である。ゾルゲル法を
用いたセラミックス薄膜の成膜方法としては、ゾルを基
板上に塗布した後これを乾燥、高温加熱することで成膜
する方法が一般的である。また、このような工程で得ら
れる一層あたりの膜厚には限りがあるので、厚い膜を得
たいときは、必要な回数前記成膜工程を繰り返し積層す
る場合もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ゾルゲ
ル法では乾燥、加熱結晶化といった成膜工程において膜
の収縮が起こり、その時の応力解放でクラック（割れ、
亀裂）が発生してしまうといった問題点を有する。この
ようなクラック発生の問題は、特に積層したり厚膜化し
たときに顕著に現れる。従来クラック発生を少しでも防
ぐために、ゾル中に溶媒可溶性の高分子を添加したり、
成膜条件を工夫する、といった手法が試みられている。
しかしながら、若干の改善が認められる場合もあっても
試行錯誤の結果であり、クラック発生を防止する工程制
御条件は従来確立していないという課題が残っていた。
ル法では乾燥、加熱結晶化といった成膜工程において膜
の収縮が起こり、その時の応力解放でクラック（割れ、
亀裂）が発生してしまうといった問題点を有する。この
ようなクラック発生の問題は、特に積層したり厚膜化し
たときに顕著に現れる。従来クラック発生を少しでも防
ぐために、ゾル中に溶媒可溶性の高分子を添加したり、
成膜条件を工夫する、といった手法が試みられている。
しかしながら、若干の改善が認められる場合もあっても
試行錯誤の結果であり、クラック発生を防止する工程制
御条件は従来確立していないという課題が残っていた。
【０００４】そこで、本発明はこのような問題点を解決
するもので、その目的とするところは、ゾルゲル法によ
るセラミックス薄膜製造において、クラック発生を防止
し、完全な高品位薄膜を得ることが可能な製造方法を提
供するところにある。
するもので、その目的とするところは、ゾルゲル法によ
るセラミックス薄膜製造において、クラック発生を防止
し、完全な高品位薄膜を得ることが可能な製造方法を提
供するところにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のセラミックス薄
膜の製造方法は、（１）有機金属化合物を原料とするゾ
ルを基板上に塗布する工程と、（２）塗布膜の乾燥を経
て、非晶質状の前駆体膜を前記基板上に形成する工程
と、（３）これを結晶化させる工程とからなるセラミッ
クス薄膜の製造方法において、前記（３）工程後のセラ
ミックス薄膜の膜厚が、（３）工程直前の非晶質状前駆
体の膜厚に比して、７０％（０．７）以下とすることを
特徴とする。また、本発明のセラミックス薄膜の製造方
法は、（１）有機金属化合物を原料とするゾルを基板上
に塗布する工程と、（２）塗布膜の乾燥を経て、非晶質
状の前駆体膜を前記基板上に形成する工程と、（３）こ
れを結晶化させる工程に対し、（１）から（３）の工程
をｎ回（ｎは２以上の整数）繰り返す工程を有すること
でｎ層からなるセラミックス薄膜を得るセラミックス薄
膜の製造方法において、ｉ（２≦ｉ≦ｎを満たす整数）
回目におけるｉ層目の厚さについて、（３）工程後の膜
厚が、（３）工程直前の膜厚に比して、７０％（０．
７）以下とすることを特徴とする。また、本発明のセラ
ミックス薄膜の製造方法は、（１）有機金属化合物を原
料とするゾルを基板上に塗布する工程と、（２）塗布膜
の乾燥を経て、非晶質状の前駆体膜を前記基板上に形成
する工程を交互にｎ回（ｎは２以上の整数）繰り返した
後に、（３）これを結晶化させる工程を有することでセ
ラミックス薄膜を得るセラミックス薄膜の製造方法にお
いて、、前記（３）工程後のセラミックス薄膜の膜厚
が、（３）工程直前の非晶質状前駆体の膜厚に比して、
７０％（０．７）以下とすることを特徴とする。
膜の製造方法は、（１）有機金属化合物を原料とするゾ
ルを基板上に塗布する工程と、（２）塗布膜の乾燥を経
て、非晶質状の前駆体膜を前記基板上に形成する工程
と、（３）これを結晶化させる工程とからなるセラミッ
クス薄膜の製造方法において、前記（３）工程後のセラ
ミックス薄膜の膜厚が、（３）工程直前の非晶質状前駆
体の膜厚に比して、７０％（０．７）以下とすることを
特徴とする。また、本発明のセラミックス薄膜の製造方
法は、（１）有機金属化合物を原料とするゾルを基板上
に塗布する工程と、（２）塗布膜の乾燥を経て、非晶質
状の前駆体膜を前記基板上に形成する工程と、（３）こ
れを結晶化させる工程に対し、（１）から（３）の工程
をｎ回（ｎは２以上の整数）繰り返す工程を有すること
でｎ層からなるセラミックス薄膜を得るセラミックス薄
膜の製造方法において、ｉ（２≦ｉ≦ｎを満たす整数）
回目におけるｉ層目の厚さについて、（３）工程後の膜
厚が、（３）工程直前の膜厚に比して、７０％（０．
７）以下とすることを特徴とする。また、本発明のセラ
ミックス薄膜の製造方法は、（１）有機金属化合物を原
料とするゾルを基板上に塗布する工程と、（２）塗布膜
の乾燥を経て、非晶質状の前駆体膜を前記基板上に形成
する工程を交互にｎ回（ｎは２以上の整数）繰り返した
後に、（３）これを結晶化させる工程を有することでセ
ラミックス薄膜を得るセラミックス薄膜の製造方法にお
いて、、前記（３）工程後のセラミックス薄膜の膜厚
が、（３）工程直前の非晶質状前駆体の膜厚に比して、
７０％（０．７）以下とすることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】上述に示したように、薄膜形成工
程における膜の厚み方向の収縮率を制御することによっ
て、クラック発生を防止することが可能である。基板上
にゾルを塗布、乾燥した時点で嵩高い多孔質膜を形成す
ると、その後の加熱収縮において応力が分散する。従っ
て、クラックを発生することなく緻密なセラミックス膜
を得ることができるのである。工程管理上、膜厚の変化
で多孔質膜の嵩高さを知るのが簡便であり、以下の実施
例で示すように、収縮率の管理がクラック発生防止に必
要十分であることが判明した。
程における膜の厚み方向の収縮率を制御することによっ
て、クラック発生を防止することが可能である。基板上
にゾルを塗布、乾燥した時点で嵩高い多孔質膜を形成す
ると、その後の加熱収縮において応力が分散する。従っ
て、クラックを発生することなく緻密なセラミックス膜
を得ることができるのである。工程管理上、膜厚の変化
で多孔質膜の嵩高さを知るのが簡便であり、以下の実施
例で示すように、収縮率の管理がクラック発生防止に必
要十分であることが判明した。
【０００７】以上作用について簡単に述べたが、以下実
施例に基づき、本発明を更に詳細に説明する。
施例に基づき、本発明を更に詳細に説明する。
【０００８】（実施例１）シリコンウエハー（直径４イ
ンチ、厚み２５０μｍ）上にスパッタによりＰｔを厚み
０．２μｍ形成させたものを用意し、これを後に使用す
る基板とした。一方、酢酸鉛及びチタニウムテトライソ
プロポキシドを所定濃度含有するゾル溶液を調整し、ゾ
ル溶液１とした。
ンチ、厚み２５０μｍ）上にスパッタによりＰｔを厚み
０．２μｍ形成させたものを用意し、これを後に使用す
る基板とした。一方、酢酸鉛及びチタニウムテトライソ
プロポキシドを所定濃度含有するゾル溶液を調整し、ゾ
ル溶液１とした。
【０００９】用意した前記基板上にゾル溶液１をスピン
コートで塗布、乾燥、脱脂を行った。その際、ゾル溶液
１に適量のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を加え、
その添加量とスピンコート時の回転条件をいろいろと変
えることで種々の厚みの膜が基板上に形成された（合計
１０水準、１０枚）。尚、乾燥脱脂は１８０℃オーブン
で１０分間処理した後、４００℃オーブンで更に３０分
間加熱によりをおこなった。その時の膜厚を表１に示
す。
コートで塗布、乾燥、脱脂を行った。その際、ゾル溶液
１に適量のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を加え、
その添加量とスピンコート時の回転条件をいろいろと変
えることで種々の厚みの膜が基板上に形成された（合計
１０水準、１０枚）。尚、乾燥脱脂は１８０℃オーブン
で１０分間処理した後、４００℃オーブンで更に３０分
間加熱によりをおこなった。その時の膜厚を表１に示
す。
【００１０】これらの試料（表１中の試料１〜５、及び
比較例１〜５）を電気炉で大気雰囲気中５００℃にて３
０分間加熱焼成を行い結晶化を行った。結晶化後の膜厚
も全ての試料について測定を行い、その時の膜表面状態
を光学顕微鏡で観察し、クラック発生の有無を調べた。
結果を表１に示す。尚、得られた結晶化膜は全ての試料
においてペロブスカイト型チタン酸鉛、ＰｂＴｉＯ3
（以下ＰＴと表記する）であることがＸ線回折測定によ
り確かめられた。
比較例１〜５）を電気炉で大気雰囲気中５００℃にて３
０分間加熱焼成を行い結晶化を行った。結晶化後の膜厚
も全ての試料について測定を行い、その時の膜表面状態
を光学顕微鏡で観察し、クラック発生の有無を調べた。
結果を表１に示す。尚、得られた結晶化膜は全ての試料
においてペロブスカイト型チタン酸鉛、ＰｂＴｉＯ3
（以下ＰＴと表記する）であることがＸ線回折測定によ
り確かめられた。
【００１１】表１より、クラック発生の無い試料は試料
１〜５の５枚で、これらは結晶化前後の膜厚比が０．７
（７０％）以下である。一方、ＰＴ膜にクラックが発生
してしまった比較例１〜５は結晶化前後の膜厚比が０．
７（７０％）よりも大きな値をとるものであった。これ
らのクラック発生の有無が、膜厚の絶対値によるもので
はないことから（表１から明らか）、結晶化前後の膜厚
比の制御でクラック発生防止が可能であることがわかっ
た。
１〜５の５枚で、これらは結晶化前後の膜厚比が０．７
（７０％）以下である。一方、ＰＴ膜にクラックが発生
してしまった比較例１〜５は結晶化前後の膜厚比が０．
７（７０％）よりも大きな値をとるものであった。これ
らのクラック発生の有無が、膜厚の絶対値によるもので
はないことから（表１から明らか）、結晶化前後の膜厚
比の制御でクラック発生防止が可能であることがわかっ
た。
【００１２】本実施例ではＰＴ膜を対象として一例を示
したが、種々の組成のゾル液を合成しこれを塗布、乾
燥、加熱工程を経て基板上に成膜をおこなったところ、
本実施例と同様に膜収縮を制御することでクラック発生
を回避することが可能であった。
したが、種々の組成のゾル液を合成しこれを塗布、乾
燥、加熱工程を経て基板上に成膜をおこなったところ、
本実施例と同様に膜収縮を制御することでクラック発生
を回避することが可能であった。
【００１３】
【表１】
【００１４】（実施例２）シリコンウエハー（直径４イ
ンチ、厚み２５０μｍ）上にスパッタによりＰｔを厚み
０．２μｍ形成させたものを用意し、これを後に使用す
る基板とした。一方、酢酸鉛、ジルコニウムアセチルア
セトナート及びチタニウムテトライソプロポキシドを所
定濃度含有するゾル溶液を調整し、ゾル溶液１とした。
ンチ、厚み２５０μｍ）上にスパッタによりＰｔを厚み
０．２μｍ形成させたものを用意し、これを後に使用す
る基板とした。一方、酢酸鉛、ジルコニウムアセチルア
セトナート及びチタニウムテトライソプロポキシドを所
定濃度含有するゾル溶液を調整し、ゾル溶液１とした。
【００１５】用意した前記基板上にゾル溶液１をスピン
コートで塗布、乾燥、脱脂を行った。その際、ゾル溶液
１に適量のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を加え、
その分子量（重合度）と添加量をいろいろと調整するこ
とで種々の厚みの膜が基板上に形成された（合計１０水
準、１０枚）。尚、乾燥脱脂は２００℃ホットプレート
上で５分間処理した後、４００℃ホットプレート上で更
に１０分間加熱することによりをおこなった。その時の
膜厚を表２に示す。
コートで塗布、乾燥、脱脂を行った。その際、ゾル溶液
１に適量のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を加え、
その分子量（重合度）と添加量をいろいろと調整するこ
とで種々の厚みの膜が基板上に形成された（合計１０水
準、１０枚）。尚、乾燥脱脂は２００℃ホットプレート
上で５分間処理した後、４００℃ホットプレート上で更
に１０分間加熱することによりをおこなった。その時の
膜厚を表２に示す。
【００１６】これらの試料（表２中の試料１〜５、及び
比較例１〜５）を急速昇温ランプアニール装置（ＲＴ
Ａ）で酸素雰囲気中８００℃にて１分間加熱焼成を行い
結晶化を行った。結晶化後の膜厚も全ての試料について
測定を行い、その時の膜表面状態を光学顕微鏡で観察
し、クラック発生の有無を調べた。結果を表２に示す。
尚、得られた結晶化膜は全ての試料においてペロブスカ
イト型チタン酸ジルコン酸鉛、Ｐｂ（Ｚｒ0.5、Ｔｉ0.
5）Ｏ3（以下ＰＺＴと表記する）であることがＸ線回折
測定により確かめられた。
比較例１〜５）を急速昇温ランプアニール装置（ＲＴ
Ａ）で酸素雰囲気中８００℃にて１分間加熱焼成を行い
結晶化を行った。結晶化後の膜厚も全ての試料について
測定を行い、その時の膜表面状態を光学顕微鏡で観察
し、クラック発生の有無を調べた。結果を表２に示す。
尚、得られた結晶化膜は全ての試料においてペロブスカ
イト型チタン酸ジルコン酸鉛、Ｐｂ（Ｚｒ0.5、Ｔｉ0.
5）Ｏ3（以下ＰＺＴと表記する）であることがＸ線回折
測定により確かめられた。
【００１７】表２より、クラック発生の無い試料は試料
１〜５の５枚で、これらは結晶化前後の膜厚比が０．７
（７０％）以下である。一方、ＰＺＴ膜にクラックが発
生してしまった比較例１〜５は結晶化前後の膜厚比が
０．７（７０％）よりも大きな値をとるものであった。
これらのクラック発生の有無が、膜厚の絶対値によるも
のではないことから（表２から明らか）、結晶化前後の
膜厚比の制御でクラック発生防止が可能であることがわ
かった。
１〜５の５枚で、これらは結晶化前後の膜厚比が０．７
（７０％）以下である。一方、ＰＺＴ膜にクラックが発
生してしまった比較例１〜５は結晶化前後の膜厚比が
０．７（７０％）よりも大きな値をとるものであった。
これらのクラック発生の有無が、膜厚の絶対値によるも
のではないことから（表２から明らか）、結晶化前後の
膜厚比の制御でクラック発生防止が可能であることがわ
かった。
【００１８】本実施例ではＰＺＴ膜を対象として一例を
示したが、種々の組成のゾル液を合成しこれを塗布、乾
燥、加熱工程を経て基板上に成膜をおこなったところ、
本実施例と同様に膜収縮を制御することでクラック発生
を回避することが可能であった。
示したが、種々の組成のゾル液を合成しこれを塗布、乾
燥、加熱工程を経て基板上に成膜をおこなったところ、
本実施例と同様に膜収縮を制御することでクラック発生
を回避することが可能であった。
【００１９】
【表２】
【００２０】（実施例３）シリコンウエハー（直径４イ
ンチ、厚み２５０μｍ）上にスパッタによりＰｔを厚み
０．２μｍ形成させたものを用意し、これを後に使用す
る基板とした。一方、酢酸鉛、ジルコニウムアセチルア
セトナート及びチタニウムテトライソプロポキシドを所
定濃度含有するゾル溶液を調整し、ゾル溶液１とした。
ンチ、厚み２５０μｍ）上にスパッタによりＰｔを厚み
０．２μｍ形成させたものを用意し、これを後に使用す
る基板とした。一方、酢酸鉛、ジルコニウムアセチルア
セトナート及びチタニウムテトライソプロポキシドを所
定濃度含有するゾル溶液を調整し、ゾル溶液１とした。
【００２１】ゾル溶液１に適量のポリエチレングリコー
ル（ＰＥＧ）を加え、これを先に用意した前記基板上に
スピンコートで塗布、乾燥、脱脂を行った。尚、乾燥脱
脂は２００℃ホットプレート上で５分間処理した後、４
００℃ホットプレート上で更に１０分間加熱することに
よりをおこなった。その時の膜厚を表３に示す（第１
層）。その後、試料を急速昇温ランプアニール装置（Ｒ
ＴＡ）で酸素雰囲気中８００℃にて１分間加熱焼成を行
い結晶化を行った。結晶化後の膜厚測定を行い、その時
の膜表面状態を光学顕微鏡で観察し、クラック発生の有
無を調べた。結果を表３に示す（第１層）。尚、得られ
た結晶化膜はペロブスカイト型チタン酸ジルコン酸鉛、
Ｐｂ（Ｚｒ0.5、Ｔｉ0.5）Ｏ3（以下ＰＺＴと表記す
る）であることがＸ線回折測定により確かめられた。
ル（ＰＥＧ）を加え、これを先に用意した前記基板上に
スピンコートで塗布、乾燥、脱脂を行った。尚、乾燥脱
脂は２００℃ホットプレート上で５分間処理した後、４
００℃ホットプレート上で更に１０分間加熱することに
よりをおこなった。その時の膜厚を表３に示す（第１
層）。その後、試料を急速昇温ランプアニール装置（Ｒ
ＴＡ）で酸素雰囲気中８００℃にて１分間加熱焼成を行
い結晶化を行った。結晶化後の膜厚測定を行い、その時
の膜表面状態を光学顕微鏡で観察し、クラック発生の有
無を調べた。結果を表３に示す（第１層）。尚、得られ
た結晶化膜はペロブスカイト型チタン酸ジルコン酸鉛、
Ｐｂ（Ｚｒ0.5、Ｔｉ0.5）Ｏ3（以下ＰＺＴと表記す
る）であることがＸ線回折測定により確かめられた。
【００２２】以上により得られた試料に更にゾル液１の
塗布、乾燥脱脂、加熱結晶化を繰り返し、その度毎の膜
厚、膜収縮比を求め、クラック発生の有無を調べた（表
３）。尚、本実施例では合計１０層の膜を積層したが、
各層の膜厚と収縮率の違いは、ゾル溶液１に添加したＰ
ＥＧの量とその分子量、及び塗布時のスピンコートの回
転条件による。
塗布、乾燥脱脂、加熱結晶化を繰り返し、その度毎の膜
厚、膜収縮比を求め、クラック発生の有無を調べた（表
３）。尚、本実施例では合計１０層の膜を積層したが、
各層の膜厚と収縮率の違いは、ゾル溶液１に添加したＰ
ＥＧの量とその分子量、及び塗布時のスピンコートの回
転条件による。
【００２３】表３より、各層におけるクラック発生の有
無は、各々の層の結晶化前後の膜厚比に依存しているこ
とがわかる。すなわち、結晶化前後の膜厚比が０．７
（７０％）以下である層はクラックの発生が無いのに対
し、同膜厚比が０．７（７０％）よりも大きな値をとる
層はクラックの発生が認められた。これらのクラック発
生の有無が、膜厚の絶対値によるものではないことから
（表３から明らか）、各層における結晶化前後の膜厚比
の制御でクラック発生防止が可能であることがわかっ
た。
無は、各々の層の結晶化前後の膜厚比に依存しているこ
とがわかる。すなわち、結晶化前後の膜厚比が０．７
（７０％）以下である層はクラックの発生が無いのに対
し、同膜厚比が０．７（７０％）よりも大きな値をとる
層はクラックの発生が認められた。これらのクラック発
生の有無が、膜厚の絶対値によるものではないことから
（表３から明らか）、各層における結晶化前後の膜厚比
の制御でクラック発生防止が可能であることがわかっ
た。
【００２４】本実施例ではＰＺＴ膜を対象として一例を
示したが、種々の組成のゾル液を合成し、これを塗布、
乾燥、加熱工程を繰り返して基板上に所望の膜厚の成膜
をおこなったところ、本実施例と同様に膜収縮を制御す
ることでクラック発生を回避することが可能であった。
示したが、種々の組成のゾル液を合成し、これを塗布、
乾燥、加熱工程を繰り返して基板上に所望の膜厚の成膜
をおこなったところ、本実施例と同様に膜収縮を制御す
ることでクラック発生を回避することが可能であった。
【００２５】
【表３】
【００２６】（実施例４）シリコンウエハー（直径４イ
ンチ、厚み２５０μｍ）上にスパッタによりＰｔを厚み
０．２μｍ形成させたものを用意し、これを後に使用す
る基板とした。一方、酢酸鉛、ジルコニウムアセチルア
セトナート及びチタニウムテトライソプロポキシドを所
定濃度含有するゾル溶液を調整し、ゾル溶液１とした。
ンチ、厚み２５０μｍ）上にスパッタによりＰｔを厚み
０．２μｍ形成させたものを用意し、これを後に使用す
る基板とした。一方、酢酸鉛、ジルコニウムアセチルア
セトナート及びチタニウムテトライソプロポキシドを所
定濃度含有するゾル溶液を調整し、ゾル溶液１とした。
【００２７】用意した前記基板上にゾル溶液１をスピン
コートで塗布、乾燥、脱脂を行った。その際、ゾル溶液
１に適量のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を加え、
その分子量（重合度）と添加量をいろいろと調整するこ
とで種々の厚みの膜が基板上に形成された（合計１０水
準、１０枚）。尚、乾燥脱脂は２００℃ホットプレート
上で５分間処理した後、４００℃ホットプレート上で更
に１０分間加熱することによりをおこなった。その後、
各試料共上記のゾル液塗布、乾燥脱脂を５回繰り返し、
前駆体膜とした。その時の各試料の膜厚を表４に示す。
コートで塗布、乾燥、脱脂を行った。その際、ゾル溶液
１に適量のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を加え、
その分子量（重合度）と添加量をいろいろと調整するこ
とで種々の厚みの膜が基板上に形成された（合計１０水
準、１０枚）。尚、乾燥脱脂は２００℃ホットプレート
上で５分間処理した後、４００℃ホットプレート上で更
に１０分間加熱することによりをおこなった。その後、
各試料共上記のゾル液塗布、乾燥脱脂を５回繰り返し、
前駆体膜とした。その時の各試料の膜厚を表４に示す。
【００２８】これらの試料（表４中の試料１〜５、及び
比較例１〜５）を急速昇温ランプアニール装置（ＲＴ
Ａ）で酸素雰囲気中８００℃にて１分間加熱焼成を行い
結晶化を行った。結晶化後の膜厚も全ての試料について
測定を行い、その時の膜表面状態を光学顕微鏡で観察
し、クラック発生の有無を調べた。結果を表４に示す。
尚、得られた結晶化膜は全ての試料においてペロブスカ
イト型チタン酸ジルコン酸鉛、Ｐｂ（Ｚｒ0.5、Ｔｉ0.
5）Ｏ3（以下ＰＺＴと表記する）であることがＸ線回折
測定により確かめられた。
比較例１〜５）を急速昇温ランプアニール装置（ＲＴ
Ａ）で酸素雰囲気中８００℃にて１分間加熱焼成を行い
結晶化を行った。結晶化後の膜厚も全ての試料について
測定を行い、その時の膜表面状態を光学顕微鏡で観察
し、クラック発生の有無を調べた。結果を表４に示す。
尚、得られた結晶化膜は全ての試料においてペロブスカ
イト型チタン酸ジルコン酸鉛、Ｐｂ（Ｚｒ0.5、Ｔｉ0.
5）Ｏ3（以下ＰＺＴと表記する）であることがＸ線回折
測定により確かめられた。
【００２９】表４より、クラック発生の無い試料は試料
１〜５の５枚で、これらは結晶化前後の膜厚比が０．７
（７０％）以下である。一方、ＰＺＴ膜にクラックが発
生してしまった比較例１〜５は結晶化前後の膜厚比が
０．７（７０％）よりも大きな値をとるものであった。
これらのクラック発生の有無が、膜厚の絶対値によるも
のではないことから（表４から明らか）、結晶化前後の
膜厚比の制御でクラック発生防止が可能であることがわ
かった。
１〜５の５枚で、これらは結晶化前後の膜厚比が０．７
（７０％）以下である。一方、ＰＺＴ膜にクラックが発
生してしまった比較例１〜５は結晶化前後の膜厚比が
０．７（７０％）よりも大きな値をとるものであった。
これらのクラック発生の有無が、膜厚の絶対値によるも
のではないことから（表４から明らか）、結晶化前後の
膜厚比の制御でクラック発生防止が可能であることがわ
かった。
【００３０】本実施例ではＰＺＴ膜を対象として一例を
示したが、種々の組成のゾル液を合成しこれを塗布、乾
燥、加熱工程を経て基板上に成膜をおこなったところ、
本実施例と同様に膜収縮を制御することでクラック発生
を回避することが可能であった。
示したが、種々の組成のゾル液を合成しこれを塗布、乾
燥、加熱工程を経て基板上に成膜をおこなったところ、
本実施例と同様に膜収縮を制御することでクラック発生
を回避することが可能であった。
【００３１】
【表４】
【００３２】
【発明の効果】以上示したように、薄膜形成工程におけ
る膜の厚み方向の収縮率を制御することによって、クラ
ック発生を防止することができた。基板上にゾルを塗
布、乾燥した時点で嵩高い多孔質膜を形成すると、その
後の加熱収縮において応力が分散する。従って、クラッ
クを発生することなく緻密なセラミックス膜を得ること
ができるのである。工程管理上、膜厚の変化で多孔質膜
の嵩高さを知るのが簡便である。本発明により量産時の
歩留まりや安定性が大幅に向上し、そのもたらされる効
果は多大である。
る膜の厚み方向の収縮率を制御することによって、クラ
ック発生を防止することができた。基板上にゾルを塗
布、乾燥した時点で嵩高い多孔質膜を形成すると、その
後の加熱収縮において応力が分散する。従って、クラッ
クを発生することなく緻密なセラミックス膜を得ること
ができるのである。工程管理上、膜厚の変化で多孔質膜
の嵩高さを知るのが簡便である。本発明により量産時の
歩留まりや安定性が大幅に向上し、そのもたらされる効
果は多大である。
Claims (3)
- 【請求項１】 （１）有機金属化合物を原料とするゾル
を基板上に塗布する工程と、（２）塗布膜の乾燥を経
て、非晶質状の前駆体膜を前記基板上に形成する工程
と、（３）これを結晶化させる工程とからなるセラミッ
クス薄膜の製造方法において、前記（３）工程後のセラ
ミックス薄膜の膜厚が、（３）工程直前の非晶質状前駆
体の膜厚に比して、７０％（０．７）以下とすることを
特徴とするセラミックス薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 （１）有機金属化合物を原料とするゾル
を基板上に塗布する工程と、（２）塗布膜の乾燥を経
て、非晶質状の前駆体膜を前記基板上に形成する工程
と、（３）これを結晶化させる工程に対し、（１）から
（３）の工程をｎ回（ｎは２以上の整数）繰り返す工程
を有することでｎ層からなるセラミックス薄膜を得るセ
ラミックス薄膜の製造方法において、ｉ（２≦ｉ≦ｎを
満たす整数）回目におけるｉ層目の厚さについて、
（３）工程後の膜厚が、（３）工程直前の膜厚に比し
て、７０％（０．７）以下とすることを特徴とするセラ
ミックス薄膜の製造方法。 - 【請求項３】 （１）有機金属化合物を原料とするゾル
を基板上に塗布する工程と、（２）塗布膜の乾燥を経
て、非晶質状の前駆体膜を前記基板上に形成する工程を
交互にｎ回（ｎは２以上の整数）繰り返した後に、
（３）これを結晶化させる工程を有することでセラミッ
クス薄膜を得るセラミックス薄膜の製造方法におい
て、、前記（３）工程後のセラミックス薄膜の膜厚が、
（３）工程直前の非晶質状前駆体の膜厚に比して、７０
％（０．７）以下とすることを特徴とするセラミックス
薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9777197A JPH10291888A (ja) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | セラミックス薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9777197A JPH10291888A (ja) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | セラミックス薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10291888A true JPH10291888A (ja) | 1998-11-04 |
Family
ID=14201126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9777197A Withdrawn JPH10291888A (ja) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | セラミックス薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10291888A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012243837A (ja) * | 2011-05-17 | 2012-12-10 | Seiko Epson Corp | セラミックス膜の製造方法、圧電素子の製造方法、液体噴射ヘッドの製造方法、及び液体噴射装置の製造方法 |
-
1997
- 1997-04-15 JP JP9777197A patent/JPH10291888A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012243837A (ja) * | 2011-05-17 | 2012-12-10 | Seiko Epson Corp | セラミックス膜の製造方法、圧電素子の製造方法、液体噴射ヘッドの製造方法、及び液体噴射装置の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041111 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041124 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20050118 |