(57)【要約】 【課題】  膜の厚さムラを低減できる圧電膜形成方法を提供することにある。【解決手段】  噴射ノズル２２を交差方向にずらしながら複数回走査させるとともに、隣り合う堆積層３１が一部重なり合うようにして圧電膜３０を形成する。また、噴射ノズル２２の交差方向への移動距離を堆積層３１の膜厚分布に基づいて決定する。さらに、第１の圧電層３２を構成する堆積層３１が、これと重ねられる第２の圧電層３３を構成する堆積層３１に対して交差方向ににずれるようにする。これにより、粒子２の付着量が少ない領域同士が重なりあうように堆積層３１の重なり率が調整され、圧電膜３０全体として厚さを均一化することができる。また、装置を大型化する必要がなく、コストを低減できる。【選択図】  図４
2006032485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴出孔を設けた噴射ノズルを基板に対して相対移動するように複数回走査しつつ圧電材料の粒子を含むエアロゾルを前記噴出孔から噴出させて前記基板に吹き付けることにより前記粒子を前記基板上に付着させて圧電膜を形成する方法であって、
(A)前記噴射ノズルを所定の走査方向に走査させながら前記エアロゾルを噴出させることで前記基板上に一の堆積層を形成する第１の走査工程と、
(B)前記噴射ノズルを前記走査方向と交差する交差方向に移動させることで直前の走査工程における走査経路から前記噴射ノズルの位置をずらす走査経路変更工程と、
(C)前記噴射ノズルを前記直前の走査工程における走査方向に沿う方向に走査させながら前記エアロゾルを噴出させることで前記直前の走査工程により形成された堆積層に一部重なり合う他の堆積層を形成する第２の走査工程と、
(D)前記工程(B)と前記工程(C)とを所定回数交互に繰り返す工程と、
を含むことを特徴とする圧電膜形成方法。
【請求項２】
前記走査経路変更工程において、前記噴射ノズルの前記交差方向への移動距離を前記堆積層の膜厚分布に基づいて決定することを特徴とする請求項１に記載の圧電膜形成方法。
【請求項３】
前記第１の走査工程と前記第２の走査工程とは、当該走査工程において形成した前記堆積層の膜厚を測定する測定工程を含み、
前記走査経路変更工程においては、直前の前記走査工程における前記測定工程によって得られた測定結果に応じて、前記噴射ノズルの前記交差方向への移動距離を決定することを特徴とする請求項１に記載の圧電膜形成方法。
【請求項４】
前記走査経路変更工程において、前記噴射ノズルからの前記エアロゾルの噴射を停止することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか記載の圧電膜形成方法。
【請求項５】
前記走査経路変更工程において、前記基板と前記噴射ノズルとの間にマスク材を設けて前記エアロゾルを遮断することにより前記粒子の前記基板への到達を規制することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の圧電膜形成方法。
【請求項６】
前記走査経路変更工程において、前記噴射ノズルの移動速度を前記第１の走査工程および前記第２の走査工程における前記噴射ノズルの走査速度よりも速くすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の圧電膜形成方法。
【請求項７】
前記走査経路変更工程において、前記噴出孔の走査方向の開口幅と移動方向の開口幅との比率に基づいて前記噴射ノズルの移動速度を前記第１の走査工程または前記第２の走査工程における前記噴射ノズルの走査速度に対して増減することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の圧電膜形成方法。
【請求項８】
(E)前記工程(A)〜(D)により形成された一の圧電層上に、さらに前記工程(A)〜(D)を行うことにより他の圧電層を積層する積層工程を含むとともに、
前記積層工程において、前記噴射ノズルの走査方向を前記一の圧電層を形成したときの走査方向と平行な方向とし、かつ、前記噴射ノズルの走査経路を前記一の圧電層を形成したときの走査経路に対して交差する方向にずらすことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の圧電膜形成方法。
【請求項９】
前記堆積層の厚さを０．０１μｍ以上０．５μｍ以下とすることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の圧電膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばインクジェットプリンタのプリンタヘッド等に用いられる圧電アクチュエータ等の製造方法として、エアロゾルデポジション法（ＡＤ法）と呼ばれるものがある。これは、圧電材料の微粒子を気体中に分散させたもの（エアロゾル）をノズルから基板表面に向けて噴射させ、微粒子を基板上に衝突・堆積させることにより圧電膜を形成させるものである（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００１−１５２３６０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ノズルからの材料粒子の噴出量にはムラがあり、一般にノズル幅方向の中心に近づくほど多く、両端に近づくほど少なくなる。このため、形成される圧電膜の厚さにもムラが生じ、膜の圧電特性に悪影響を与える場合がある。特に、大面積の基板上に広い範囲にわたって圧電膜を形成する場合には、ノズルを大きくしなければならないが、ノズルが幅広になるほど噴出量のムラが大きくなるため、均一な圧電膜を作ることはきわめて困難となる。
【０００４】
また、ＡＤ法においてはエアロゾル室と成膜チャンバーとの圧力差によってエアロゾルを噴出させる。このため、ノズルを大きくすると、エアロゾル室の真空度を保つために大容量の真空ポンプが必要となるなど、装置が大型化し、コストが増大してしまう。
【０００５】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、膜の厚さムラを低減できる圧電膜形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するための請求項１の発明に係る圧電膜形成方法は、噴出孔を設けた噴射ノズルを基板に対して相対移動するように複数回走査しつつ圧電材料の粒子を含むエアロゾルを前記噴出孔から噴出させて前記基板に吹き付けることにより前記粒子を前記基板上に付着させて圧電膜を形成する方法であって、(A)前記噴射ノズルを所定の走査方向に走査させながら前記エアロゾルを噴出させることで前記基板上に一の堆積層を形成する第１の走査工程と、(B)前記噴射ノズルを前記走査方向と交差する交差方向に移動させることで直前の走査工程における走査経路から前記噴射ノズルの位置をずらす走査経路変更工程と、(C)前記噴射ノズルを前記直前の走査工程における走査方向に沿う方向に走査させながら前記エアロゾルを噴出させることで前記直前の走査工程により形成された堆積層に一部重なり合う他の堆積層を形成する第２の走査工程と、(D)前記工程(B)と前記工程(C)とを所定回数交互に繰り返す工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の圧電膜形成方法であって、前記走査経路変更工程において、前記噴射ノズルの前記交差方向への移動距離を前記堆積層の膜厚分布に基づいて決定することを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１に記載の圧電膜形成方法であって、前記第１の走査工程と前記第２の走査工程とは、当該走査工程において形成した前記堆積層の膜厚を測定する測定工程を含み、前記走査経路変更工程においては、直前の前記走査工程における前記測定工程によって得られた測定結果に応じて、前記噴射ノズルの前記交差方向への移動距離を決定することを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の圧電膜形成方法であって、前記走査経路変更工程において、前記噴射ノズルからの前記エアロゾルの噴射を停止させることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の圧電膜形成方法であって、前記走査経路変更工程において、前記基板と前記噴射ノズルとの間にマスク材を設けて前記エアロゾルを遮断することにより前記粒子の前記基板への到達を規制することを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の圧電膜形成方法であって、前記走査経路変更工程において、前記噴射ノズルの移動速度を前記第１の走査工程および前記第２の走査工程における前記噴射ノズルの走査速度よりも速くすることを特徴とする。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の圧電膜形成方法であって、前記走査経路変更工程において、前記噴出孔の走査方向の開口幅と移動方向の開口幅との比率に基づいて前記噴射ノズルの移動速度を前記第１の走査工程または前記第２の走査工程における前記噴射ノズルの走査速度に対して増減することを特徴とする。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の圧電膜形成方法であって、(E)前記工程(A)〜(D)により形成された一の圧電層上に、さらに前記工程(A)〜(D)を行うことにより他の圧電層を積層する積層工程を含むとともに、前記積層工程において、前記噴射ノズルの走査方向を前記一の圧電層を形成したときの走査方向と平行な方向とし、かつ、前記噴射ノズルの走査経路を前記一の圧電層を形成したときの走査経路に対して交差する方向にずらすことを特徴とする。
【００１４】
請求項９の発明は、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の圧電膜形成方法であって、前記堆積層の厚さを０．０１μｍ以上０．５μｍ以下とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、噴射ノズルを走査方向と交差する交差方向にずらしながら複数回走査させるとともに、隣り合う堆積層が一部重なり合うようにして圧電膜を形成している。これにより、エアロゾル噴出量のムラが少ない小さなノズルを使用して広い領域に圧電膜を形成できるため、厚さムラの少ない圧電膜を形成することができる。また、一の走査により形成される堆積層に厚さムラが生じても、隣り合う堆積層を一部重ねあうことで厚さムラを調整し、全体として均一な圧電膜を形成することができる。加えて、装置を大型化する必要がなく、コストを低減できる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、噴射ノズルの交差方向への移動距離を堆積層の膜厚分布に基づいて決定する。これにより、粒子の付着量が少ない領域同士が重なりあうように堆積層の重なり率が調整され、圧電膜全体として厚さを均一化することができる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、走査工程の度にその走査工程で形成された堆積層の膜厚を測定し、その測定結果に応じて噴射ノズルの交差方向への移動距離を決定する。これにより、成膜中において噴射ノズルの噴射特性が突発的に変化し、堆積層の膜厚分布の変化が起こったとしても、これに瞬時に対応し、圧電膜全体として厚さを均一化することができる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、走査経路変更工程において噴射ノズルからのエアロゾルの噴射を停止させる。ここで、走査経路変更工程においては、交差方向にノズルを移動させるのであるが、噴出孔の縦横の開口幅は通常異なるため、走査時と同様の厚さの堆積層を移動経路上に形成させることが難しい。しかし、本請求項の構成によれば、噴射ノズルの移動経路上に走査経路上とは異なる厚さの堆積層が形成されることを避けることができるから、厚さの均一な圧電膜を形成することができる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、基板と前記噴射ノズルとの間にマスク材を設けて前記エアロゾルを遮断する。これにより、噴射ノズルの移動経路上に走査経路上とは異なる厚さの堆積層が形成されることを避けることができるから、厚さの均一な圧電膜を形成することができる。
【００２０】
請求項６の発明によれば、走査経路変更工程における噴射ノズルの移動速度を第１・第２の走査工程における走査速度よりも速くする。これにより、走査経路変更工程において噴射ノズルの移動経路に付着する粒子をできるだけ薄くすることができるから、圧電膜の厚みの不均一化を最小限度とすることができる。
【００２１】
請求項７の発明によれば、走査経路変更工程における噴射ノズルの速度を、噴出孔の走査方向の開口幅と移動方向の開口幅との比率に基づいて増減する。これにより、走査時と同様の厚さの堆積層を移動経路上にも形成することができる。したがって、厚さの均一な圧電膜を形成することができる。
【００２２】
請求項８の発明によれば、一の圧電層を構成する堆積層が、この一の層と重ねられる他の圧電層を構成する堆積層に対して走査方向と交差する方向ににずれる。これにより、重なり合う圧電層同士で薄い部分、厚い部分が互いにずれて配置されることとなり、層間においても厚さが均一化されるから、より均一な圧電膜を形成することができる。
【００２３】
請求項９の発明によれば、一の走査により形成される堆積層の厚さを０．０１μｍ以上０．５μｍ以下とする。ここで、成膜厚さムラは、膜厚が大きくなるほど大きくなる傾向にある。そこで、一の走査により形成される堆積層を成膜厚さムラを抑えることができる程度に薄く形成し、厚さムラの小さい層を幾重にも重ねることによって、所望の厚さの圧電膜を均一な厚さで形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
＜第１実施形態＞
以下、本発明を具体化した第１実施形態について、図１〜図７を参照しつつ詳細に説明する。
【００２５】
本発明の圧電膜３０を形成させるための成膜装置の概略図を、図１に示した。この成膜装置１は、圧電材料の粒子２をキャリアガスに分散させてエアロゾル３を形成させるエアロゾル発生器１０、およびエアロゾル３をノズルから噴出させて基板に付着させるための成膜チャンバー２０を備えている。
【００２６】
エアロゾル発生器１０には、内部に圧電材料の粒子２を収容可能なエアロゾル室１１と、このエアロゾル室１１に取り付けられてエアロゾル室１１を振動させる加振装置１２とを備えている。エアロゾル室１１には、キャリアガスを導入するためのガスボンベ１３が導入管１４を介して接続されている。導入管１４の先端はエアロゾル室１１内部において底面付近に位置し、粒子２中に埋没するようにされている。キャリアガスとしては、例えばヘリウム、アルゴン、窒素等の不活性ガスや空気、酸素等を使用することができる。また、圧電材料の粒子２としては、圧電膜の材料として通常に使用されるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、酸化亜鉛等の粒子を使用することができる。
【００２７】
成膜チャンバー２０には、基板４を取り付けるためのステージ２１と、ステージ移動機構２６と、ステージ２１の下方にその噴射方向が基板４の面と直交する姿勢で設けられた噴射ノズル２２が備えられている。ステージ移動機構２６は、制御装置２７からの指令に応じて駆動されるものであり、ステージ２１に取り付けられた基板４と平行な面内においてステージ２１を移動させるものである。噴射ノズル２２は、エアロゾル供給管２３を介してエアロゾル室１１に接続されており、エアロゾル室１１内のエアロゾル３が、エアロゾル供給管２３を通って噴射ノズル２２に供給されるようになっている。
したがって、噴射ノズル２２は基板４に対して相対移動可能とされており、基板４を所定方向（走査方向）に直線移動させると、噴射ノズル２２は基板４の面を走査し、基板４を所定方向と交差（直交）する方向に直線移動させると、後述する走査経路の変更がなされる。
【００２８】
噴射ノズル２２は全体として円筒状に形成されるとともに、その噴出端寄りの部分が噴出端に向かって次第に縮径する円錐台形状とされている（図２参照）。この噴射ノズル２２の先端面には、横方向（噴射ノズル２２の走査方向と交差する方向のこと、以下「交差方向」と称する）に細長い矩形状の噴出孔２２Ａが備えられている。
【００２９】
また、この成膜チャンバー２０には、粉体回収装置２４を介して真空ポンプ２５が接続されており、その内部を減圧できるようにされている。
【００３０】
この成膜装置１を用いて圧電膜３０を形成させる際には、まず、基板４をステージ２１にセットする。このとき、基板４の表面（エアロゾル３の吹き付け面）において、噴射ノズル２２の走査方向の始端・終端縁よりやや内側位置に、それぞれ帯状のマスク材５を配置しておく（図３（Ａ）参照）。このマスク材５は、噴射ノズル２２の交差方向のほぼ全幅に亘って設けられる。
【００３１】
次いで、エアロゾル室１１の内部に粒子２を投入する。そして、ガスボンベ１３からキャリアガスを導入して、そのガス圧で粒子２を舞い上がらせる。それととともに、加振装置１２によってエアロゾル室１１を振動させることで、粒子２とキャリアガスとを混合してエアロゾル３を発生させる。そして、成膜チャンバー２０内を真空ポンプ２５により減圧することにより、エアロゾル室１１と成膜チャンバー２０との間の差圧により、エアロゾル室１１内のエアロゾル３を高速に加速しつつ噴射ノズル２２から噴出させる。噴出したエアロゾル３に含まれる粒子２は基板４に衝突して堆積し、圧電膜３０を形成する。
【００３２】
ここで、エアロゾル３の吹き付けは、基板４に対する噴射ノズル２２の相対位置を少しずつずらしながら板面方向に沿って複数回往復走査させることによって行われ、これにより、基板４の全面に渡って圧電膜３０が形成される。
【００３３】
すなわち、まず第１の走査工程において、噴射ノズル２２を基板４の吹き付け面における角部付近に位置付ける。そして、この噴射ノズル２２を一方のマスク材５Ａが設けられている側から他方のマスク材５Ｂが設けられている側まで相対移動（以下、単に「移動」とする）させながら、基板４にエアロゾル３を吹き付ける（図３Ａおよび図６Ａ参照）。噴射ノズル２２の走査経路Ｓを図３Ａ中鎖線矢印で示す。このとき、噴射ノズル２２は、その噴出孔２２Ａにおける短辺方向が走査方向と沿う向きとされている。この吹き付けによって、基板４上に粒子２が堆積し、走査方向に細長い帯状の第１の堆積層３１Ａ（本発明の一の堆積層に該当する）が形成される。エアロゾル３は、噴射ノズル２２からやや広がって噴出されるため、形成される堆積層３１の幅は噴出孔２２Ａの開口幅よりもわずかに広くなっており、その両側縁部がわずかに薄くなっている。このとき、成膜厚さムラをできるだけ少なくするため、噴射ノズル２２の走査速度を粒子２が基板４に満遍なく付着可能な限度で大きくし、堆積層３１をできるだけ薄く（０．０１μｍ〜０．５μｍ程度に）形成することが好ましい。
【００３４】
次に、走査経路変更工程において、マスク材５上で噴射ノズル２２を交差方向に移動させ、噴射ノズル２２の位置を１回目の走査経路Ｓからずらす（図３Ｂ参照）。噴射ノズル２２の移動経路Ｍを図３Ｂ中実線矢印で示す。
【００３５】
次いで、第２の走査工程において、噴射ノズル２２を第１の走査工程における走査経路Ｓと平行かつ逆方向に移動させながら、基板４にエアロゾル３を吹き付け、先の第１の堆積層３１Ａと隣接する第２の堆積層３１Ｂ（本発明の他の堆積層に該当する）を形成させる（図４Ｃおよび図４Ｄ参照）。このとき、１回目の走査により形成された第１の堆積層３１Ａと、２回目の走査により形成された第２の堆積層３１Ｂとの側縁部、すなわち薄くなっている部分同士が重なるように、両堆積層３１Ａ、３１Ｂの重なり率を調整する。
【００３６】
この重なり率の調整は、先の走査経路変更工程において、噴射ノズル２２の交差方向への移動距離を調整することによって行うことができる。この移動距離は、堆積層３１の交差方向における膜厚分布に基づいて調整する。堆積層３１の膜厚分布は使用する噴射ノズル２２の形状や成膜条件等によっても異なるから、あらかじめ成膜時と同じ条件で堆積層３１を作成して膜厚分布を調べておき、その膜厚分布に基づいて噴射ノズル２２の移動距離を決定すれば良い。例えば図６に示すように、堆積層３１の厚さが全体としてほぼ平坦であり、その両側縁部、すなわち噴出孔２２Ａの開口幅から外れた位置のみが薄くなっている場合には、噴射ノズル２２の移動距離を大きくして、隣り合う堆積層３１の重なり率が小さくなるようにする。一方、例えば図７に示すように、堆積層３１が中央位置に１つのピークを持つ断面山状に形成されており、比較的厚い部分と薄い部分との差が大きい場合には、隣り合う堆積層３１の重なり率が５０％程度となるように移動距離を調整する。
【００３７】
この後、走査経路変更工程、および第２の走査工程を交互に繰り返すことによって、噴射ノズル２２の走査経路をずらしながら、直前の走査工程で形成された堆積層３１に対して一部分が重なり合うように堆積層３１を順次形成していく。これにより、基板４のほぼ全面にわたって第１の圧電層３２を形成する（図５Ｅおよび図６Ｂ参照）。
【００３８】
次に、この第１の圧電層３２に重ねて、第２の圧電層３３を形成する（図６Ｃ参照）。第２の圧電層３３の形成においては、噴射ノズル２２の走査方向を、第１の圧電層３２を形成したときの走査方向と一致させる。そして、第１の圧電層３２を形成したのと同様に、まず第１の走査工程により堆積層３１を形成し、その後、走査経路変更工程と第２の走査工程とを交互に繰り返すことによって噴射ノズル２２の走査経路をずらしながら堆積層３１を順次形成していく。これにより、基板４の全面に渡って、隣り合う堆積層３１の側縁部が重ね合わせられた第２の圧電層３３を形成する。
【００３９】
このとき、第２の圧電層３３を構成する堆積層３１が、第１の圧電層３２を構成する堆積層３１に対して噴射ノズル２２の交差方向にずれるように、噴射ノズル２２の走査経路をずらして吹き付けを行う。すなわち、第２の圧電層３３を形成する際の噴射ノズル２２の走査経路Ｓが第１のの圧電層３２を形成したときの走査経路Ｓに対して交差方向にずれるようにして噴射ノズル２２の走査を行う。
【００４０】
ここで、既に形成された第１の圧電層３２が、隣り合う堆積層３１、３１が重なり合う領域において厚さが完全に均一とならず、わずかなムラを生じることがある。したがって、その上に第２の圧電層３３を重ねる際に、下位層である第１の圧電層３２を形成する際の走査経路と完全に一致する走査経路で噴射ノズル２２を走査させたのでは、隣り合う堆積層３１、３１が重なり合う領域が上下の圧電層３２、３３で同一の位置となり、厚さムラが拡大されるおそれがある。しかし、上下の圧電層３２、３３間で堆積層３１をずらすように形成すれば、層間で厚さムラが均されて全体として均一な厚さの圧電膜３０を形成できる。
【００４１】
さらに、同様にして層間で走査経路Ｓをずらすようにしながら、所望の厚さになるまで圧電層の形成を繰り返す。最後に、走査経路の両端縁に設けられていたマスク材５を除去する（図５Ｆ参照）。これにより、圧電膜３０の形成が終了する。
【００４２】
以上のように本実施形態によれば、噴射ノズル２２を交差方向にずらしながら複数回走査させるとともに、隣り合う堆積層３１が一部重なり合うようにして圧電膜３０を形成する。これにより、エアロゾル３噴出量のムラが少ない小さな噴射ノズル２２を使用して広い領域に圧電膜３０を形成できるため、厚さムラの少ない圧電膜３０を形成することができる。また、一の走査により形成される堆積層３１に厚さムラが生じても、隣り合う堆積層３１を一部重ねあうことで厚さムラを調整し、全体として均一な圧電膜３０を形成することができる。加えて、装置を大型化する必要がなく、コストを低減できる。
【００４３】
また、噴射ノズル２２の交差方向への移動距離を堆積層３１の交差方向における膜厚分布に基づいて決定する。これにより、粒子２の付着量が少ない領域同士が重なりあうように堆積層３１の重なり率が調整され、圧電膜３０全体として厚さを均一化することができる。
【００４４】
さらに、第２の圧電層３３を構成する堆積層３１が、これと重ねられる第１の圧電層３２を構成する堆積層３１に対して交差方向ににずれるようにする。これにより、重なり合う層同士で薄い部分、厚い部分が互いにずれて配置されることとなり、層間においても厚さが均一化されるから、より均一な圧電膜３０を形成することができる。
【００４５】
加えて、走査経路変更工程における噴射ノズル２２の移動経路Ｍ上にマスク材５を基板４上に設けておき、このマスク材５上で噴射ノズル２２の交差方向への移動を行う。ここで、噴出孔２２Ａは走査方向に沿った方向の開口幅が小さく、交差方向に沿った方向の開口幅が大きくされている。このため、噴射ノズル２２の交差方向への移動（開口幅の大きな方向への移動）の際に、粒子２の堆積量が走査時よりも大きくなってしまう。しかし、本実施形態では噴射ノズル２２の移動経路Ｍ上にマスク材５を設けてあるので、圧電膜３０の形成後にこのマスク材５を除去することによって、噴射ノズル２２の移動経路Ｍ上に付着された厚い粒子層を除去して、膜厚の均一な部分のみを残すことができる。
【００４６】
＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態について、図８を参照しつつ説明する。
本実施形態と第１実施形態との相違点は、基板４上にマスク材５等を特に設けず、噴射ノズル２２の移動速度を調整することで、噴射ノズル２２の交差方向への移動時における粒子層の厚さを調整する点にある。なお、第１の実施形態と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
本実施形態では、まず第１の走査工程において、第１実施形態と同様に、噴射ノズル２２を走査しながら基板４にエアロゾル３を吹き付ける。噴射ノズル２２は、第１実施形態と同様に、その噴出孔２２Ａにおける短辺方向が走査方向と沿う向きとされている。この吹き付けによって、基板４上に粒子２が堆積し、走査方向に細長い帯状の堆積層３１が形成される。
【００４８】
次に、走査経路変更工程において、噴射ノズル２２の走査経路をずらすために交差方向への移動を行う。このとき、噴射ノズル２２の噴出孔２２Ａは走査方向に沿った方向の開口幅が小さく、交差方向に沿った方向の開口幅が大きくなっているため、走査時と同じ速さで噴射ノズル２２を移動していたのでは、移動時の粒子２の堆積量が走査時よりも大きくなってしまう。このため、噴射ノズル２２の移動スピードを、走査時よりも大きくして、粒子２の基板４への付着量が走査時とほぼ同程度となるようにする。移動速度の増大量は、噴出孔２２Ａの走査方向に沿った方向での開口幅と、交差方向に沿った方向での開口幅との比に基づいて決定すれば良い。すなわち、走査時の速度に、噴出孔２２Ａの走査方向に沿った方向の開口幅Ｗ１に対する交差方向に沿った方向の開口幅Ｗ２の比（Ｗ２／Ｗ１）を乗じて移動時の速度を求めればよい。
【００４９】
噴射ノズル２２が所定の位置まで移動したら、再び噴射ノズル２２を反対側まで走査しながら、基板４にエアロゾル３を吹き付け、堆積層３１を形成させる。このとき、第１実施形態と同様に、１回目の走査により形成された堆積層３１と、２回目の走査により形成された堆積層３１との側縁部、すなわち薄くなっている部分同士が重なるように、両堆積層３１の重なり率を調整する。
【００５０】
この後、走査経路変更工程、および第２の走査工程を交互に繰り返すことによって、噴射ノズル２２の走査経路をずらしながら堆積層３１を順次形成していき、基板４の全面にわたって第１の圧電層３２を形成する。そして、この第１の圧電層３２の上に第１実施形態と同様にして圧電層３２を順次積層していくことによって、所望の厚さの圧電膜３０を形成する。
【００５１】
このように、本実施形態によれば、走査経路変更工程における噴射ノズル２２の移動速度を、この噴射ノズル２２の走査方向の開口幅Ｗ１と交差方向の開口幅Ｗ２との比率に基づいて増大させる。これにより、走査経路Ｓ上と同様の厚さの堆積層３１を移動経路Ｍ上にも形成することができる。したがって、全体として厚さの均一な圧電膜３０を形成することができる。
【００５２】
＜第３実施形態＞
以下、本発明の第３実施形態について、図９を参照しつつ説明する。
本実施形態と上記実施形態との相違点は、走査経路変更工程において噴射ノズル２２からエアロゾル３の噴射を停止させる点にある。なお、上記各実施形態と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５３】
すなわち、まず第１の走査工程において、第１実施形態と同様に、噴射ノズル２２を走査しながら基板４にエアロゾル３を吹き付ける。噴射ノズル２２は、第１実施形態と同様に、その噴出孔２２Ａにおける短辺方向が走査方向と沿う向きとされている。この吹き付けによって、基板４上に粒子２が堆積し、走査方向に細長い帯状の堆積層３１が形成される。
【００５４】
次に、走査経路変更工程において、噴射ノズル２２の走査経路をずらすために交差方向への移動を行う。このとき、噴射ノズル２２からのエアロゾル３の噴射は行わない。
【００５５】
噴射ノズル２２が所定の位置まで移動したら、再び噴射ノズル２２を反対側まで走査しながら、基板４にエアロゾル３を吹き付け、堆積層３１を形成させる。このとき、第１実施形態と同様に、１回目の走査により形成された堆積層３１と、２回目の走査により形成された堆積層３１との側縁部、すなわち薄くなっている部分同士が重なるように、両堆積層３１の重なり率を調整する。
【００５６】
この後、走査経路変更工程、および第２の走査工程を交互に繰り返すことによって、噴射ノズル２２の走査経路をずらしながら堆積層３１を順次形成していき、基板４の全面に渡って第１の圧電層３２を形成する。そして、この第１の圧電層３２の上に第１実施形態と同様にして圧電層を順次積層していくことによって、所望の厚さの圧電膜３０を形成する。
【００５７】
このように、本実施形態によれば、走査経路変更工程において、この噴射ノズル２２からのエアロゾル３の噴射を停止させる。これにより、移動経路Ｍ上に走査経路Ｓ上とは異なる厚さの付着層が形成されることを避けることができ、全体として厚さの均一な圧電膜３０を形成することができる。
【実施例】
【００５８】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
【００５９】
［膜厚分布を調べるための予備実験］
＜予備実験１＞
基板としてはステンレス（ＳＵＳ４３０）板を、材料粒子としては平均粒子径０．３〜１μｍのＰＺＴを用いた。成膜装置としては上記実施形態と同様のものを使用した。なお、噴射ノズルの開口幅は５ｍｍ（交差方向）×０．５ｍｍ（走査方向）、ガス流量は２．０リットル／ｍｉｎである。
１スキャンあたり０．１５μｍとなるようなノズル速度で、最大膜厚１５μｍとなるまで１ライン上を往復走査し、圧電膜を形成した。
その他の成膜条件は、成膜チャンバー内圧力１５０Ｐａ、エアロゾル室内圧力３００００Ｐａ、キャリアガス種類Ｈｅ、ノズル−基板間距離１０〜２０ｍｍとした。
形成された圧電膜は、ノズル幅方向（交差方向）での厚さの最大値と最小値との差が３μｍであり、中央に１つのピークを有する膜厚分布を示した。
【００６０】
＜予備実験２＞
開口幅１０ｍｍ×０．４ｍｍの噴射ノズルを使用し、ガス流量４．５リットル／ ｍｉｎとした他は、予備実験１と同様にして圧電膜を形成した。
形成された圧電膜は、予備実験１と同様に、中央に１つのピークを有する膜厚分布を示した。また、ノズル幅方向（交差方向）での厚さの最大値と最小値との差は７μｍであったことから、噴射ノズルの開口幅が広くなるにつれて、均一な厚さの膜形成が困難となることが分かる。
【００６１】
［広範囲に均一な成膜を行うための実施例］
＜実施例１＞
開口幅１０ｍｍ×０．４ｍｍの噴射ノズルを使用し、上記実施形態に記載したように、噴射ノズルの走査経路をずらしながら堆積層を順次形成していき、基板の全面に渡って厚さ１５μｍの圧電膜を形成した。なお、隣り合う堆積層の重なり率は５０％とした。その他の成膜条件は、予備実験２と同様とした。
圧電膜全体としての、ノズル幅方向（交差方向）での厚さの最大値と最小値との差は２μｍときわめて小さく、膜全体として厚さを均一化することができた。
【００６２】
＜他の実施形態＞
本発明の技術的範囲は、上記した実施形態によって限定されるものではなく、例えば、次に記載するようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。その他、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶものである。
【００６３】
（１）上記各実施形態によれば、基板４の全面に渡って圧電膜３０を形成させたが、例えば図１０に示すように、基板４上に所定のパターンを有する圧電膜４０を形成させてもよい。このようなパターンは、走査経路上で圧電膜の形成が不要な非形成領域４Ａにおいて噴射ノズルからのエアロゾルの噴射を停止させることによって形成しても良い。あるいは、非形成領域４Ａにマスク材を設けて粒子の付着を阻害することによって形成しても良い。
【００６４】
（２）上記各実施形態では、複数の圧電層３２、３３を積層することにより圧電膜３０を形成したが、圧電層を積層せず、ただ１層の圧電層によって圧電膜を形成しても構わない。
（３）上記各実施形態では、噴射ノズル２２を固定して基板４を動かすことにより、噴射ノズル２２が基板４に対して相対移動するようにしているが、逆に基板４を固定して噴射ノズル２２を動かすことにより、噴射ノズル２２が基板４に対して相対移動するようにしても構わない。
【００６５】
（４）上記各実施形態では、第１の走査工程が終了後、走査経路変更工程において噴射ノズル２２をそのまま交差方向に移動させ、第２の走査工程において噴射ノズル２２を第１の走査工程における走査経路Ｓと平行かつ逆方向に移動させたが、両走査工程において走査方向が必ずしも逆方向である必要はない。すなわち、例えば図１１に示すように、第１の走査工程が終了後、いったん噴射ノズルをスタート位置に戻してから走査経路変更工程において噴射ノズルを交差方向に移動させ、第２の走査工程において噴射ノズルを第１の走査工程における走査経路Ｓと平行かつ順方向に移動させるようにしても構わない。
【００６６】
（５）上記各実施形態では、圧電膜３０を形成する前に予め堆積層３１の交差方向における膜厚分布を調べておき、その膜厚分布に基づいて噴射ノズル２２の交差方向への移動距離を決定していたが、第１または第２の走査工程において堆積層３１が形成されたときに、その交差方向における膜厚分布を直ちに測定する測定工程を備え、その測定された膜厚分布に応じて、直後の走査経路変更工程における噴射ノズル２２の移動距離を調整するようにしても良い。
この場合、図１２に示すように、成膜装置１は膜厚測定を行うための反射型の光検出器２８を備え、光検出器２８による膜厚分布の測定結果が制御装置２７にフィードバックされるように構成される。また、光検出器２８は、噴射ノズル２２と走査方向に沿って並び、かつ走査方向において噴射ノズル２２よりも後方となる位置に設けられ、堆積層３１の堆積されたばかりの部分に光検出器２８の検出光が照射されるようにされる。また、噴射ノズル２２の基板４に対する相対移動の経路は、図１１に示されたように、走査経路Ｓに沿った同一方向の移動を繰り返すものとされる。
この実施形態によれば、成膜の最中に噴射ノズル２２の噴射特性が突発的に変化し、堆積層３１の膜厚分布に変化が生じたとしても、これに瞬時に対応し、圧電膜全体として厚さを均一化することができる。
なお、光検出器２８は、堆積層３１の交差方向における膜厚分布を測定するものでなく、堆積層３１の任意の一点（例えば、堆積層３１の頂点）における膜厚を測定するものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】第１実施形態の成膜装置を示す概略図
【図２】第１実施形態の噴射ノズルを側面および正面から見た図
【図３】第１実施形態の圧電膜の形成工程を示す上面図−１  （Ａ）第１の走査工程においてマスク材を設けた基板上を走査する様子を示す上面図  （Ｂ）走査経路変更工程において噴射ノズルを移動させる様子を示す上面図
【図４】第１実施形態の圧電膜の形成工程を示す上面図−２  （Ｃ）第２の走査工程においてマスク材を設けた基板上を走査する様子を示す上面図  （Ｄ）第２の走査工程において隣り合う堆積層が重なり合うように形成された様子を示す上面図
【図５】第１実施形態の圧電膜の形成工程を示す上面図−３  （Ｅ）圧電層形成後の基板を示す上面図  （Ｆ）マスク材除去後の基板を示す上面図
【図６】第１実施形態の圧電膜の形成工程を示す側面図−１  （Ａ）第１の走査工程において基板上を走査する様子を示す側面図  （Ｂ）第１の圧電層形成後の基板を示す側面図  （Ｃ）第２の圧電層積層後の基板を示す側面図
【図７】第１実施形態の圧電膜の形成工程を示す側面図−２  （Ａ）第１の圧電層形成後の基板を示す側面図  （Ｂ）第２の圧電層積層後の基板を示す側面図
【図８】第２実施形態の圧電膜の形成工程を示す上面図  （Ａ）第２実施形態において基板上を噴射ノズルにより走査する様子を示す上面図  （Ｂ）圧電膜形成後の基板を示す上面図
【図９】第３実施形態において基板上を噴射ノズルにより走査する様子を示す上面図
【図１０】他の実施形態の圧電膜の形成工程を示す上面図−１  （Ａ）基板上を噴射ノズルにより走査する様子を示す上面図  （Ｂ）圧電膜形成後の基板を示す上面図
【図１１】他の実施形態の圧電膜の形成工程を示す上面図−２
【図１２】他の実施形態の成膜装置を示す概略図
【符号の説明】
【００６８】
２…粒子
３…エアロゾル
４…基板
２２Ａ…噴出孔
２２…噴射ノズル
３０、４０…圧電膜
３１…堆積層
３１Ａ…第１の堆積層（一の堆積層）
３１Ｂ…第２の堆積層（他の堆積層）
３２…第１の圧電層（一の圧電層）
３３…第２の圧電層（他の圧電層）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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