专利名称：形成压电膜的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种形成压电膜的方法和装置。
背景技术：
压电膜在各种领域得到利用。关于制造压电膜的一种方法，已经知道悬浮微粒沉积法(AD法aerosol deposition)。AD法利用悬浮微粒喷射装置。悬浮微粒喷射装置从喷嘴喷射包含压电材料的微小颗粒和气体的混合物。在本说明书中，将通过气体浮游、微小颗粒彼此分离的微小颗粒称为悬浮微粒。
利用AD法，通过沿着直线相对移动喷射悬浮微粒的喷嘴和基板，在基板的表面上形成细长的压电带。压电带具有一定的宽度。接着，在已经形成的压电带的附近形成第二个细长的压电带。此外，在第二个压电带的附近形成第三个细长的压电带。通过重复在之前形成的压电带的附近形成新的压电带的工序，能够在基板的表面制造由多个压电带构成的压电膜。而且，在日本专利公开号为2001-152360中，公开了使用AD法来制造压电膜的方法。
压电膜的压电效应的大小依赖于压电膜的厚度。压电膜越厚，压电效应越大，压电膜越薄，压电效应越小。如果压电膜的厚度不均匀，就会在一个压电膜中存在压电效应大的部分和压电效应小的部分。这不能称为高品质的压电膜。在各个领域中要求具有均匀厚度的压电膜。
但是，从喷嘴吹出的悬浮微粒量在喷嘴的中心部多，在喷嘴的端部少。为此，压电带在与喷嘴的中心部对应的宽度方向的中央部分厚，在与喷嘴的端部对应的宽度方向的端部薄。因此，如果形成压电膜，使得相邻的两个压电带重合不多，在相邻的两个压电带的边界附近与其它部分相比，压电膜较薄。即，在压电膜上产生凹凸。为了解决该问题，本发明者创造了适当重复彼此相邻的两个压电带的宽度的技术。如果适当设定两个压电带的重复宽度的大小，就能够均匀压电膜的厚度。
通过部分重复相邻的两个压电带，能够一定程度地均匀化压电膜的厚度。但是，本发明者发现，从喷嘴吹出的悬浮微粒的量由于各种原因随着时间变化。在将相邻的两个压电带的重复宽度大小维持为一定值的方式中，不能跟踪悬浮微粒量随时间的变化。为此，不能使压电膜的厚度高精度地均匀。
发明内容
本说明书所公开的技术是鉴于上述情况创造的。本技术的目的在于制造厚度均匀的压电膜。
本说明书所公开的压电膜形成方法，通过从喷嘴向基板面吹气体和包含压电材料的微小颗粒的混合物，来在基板面形成压电膜。
本说明书所公开的一种方法，具有第一移动工序，通过沿着第一方向相对移动吹出混合物的喷嘴和基板，以一定宽度形成沿着第一方向延伸的第一压电带。该第一方向在与基板面平行的面内延伸。
本方法还具有计测第一压电带的宽度方向的厚度分布的计测工序；根据由计测工序所计测的厚度分布来计算移位距离的计算工序。
本方法还具有沿着第二方向将喷嘴和基板仅相对移动计算的移位距离的移位工序。该第二方向在与基板面平行的面内延伸，同时与第一方向交叉。第二方向也可以与第一方向正交。
本方法具有第二移动工序，通过沿着第一方向相对移动吹出混合物的喷嘴和基板，以一定宽度形成沿着第一方向延伸的第二压电带。
如按照本方法，特征在于，第一压电带的宽度方向的端部与第二压电带的宽度方向的端部重合，形成连续的压电膜。
本方法测定之前形成的压电带的宽度方向的厚度分布，反馈到之后的移位工序中的移位距离。即，本方法基于压电带的宽度方向的厚度分布来调整相邻的两个压电带的重复宽度。如果基于该方法，能够跟踪从喷嘴吐出的悬浮微粒量随时间的变化。为此，能够有效抑制压电膜的厚度偏差。
在本方法中，也可以在第二移动工序后，重复进行“移位工序和第二移动工序”的组合。
这种情况下，计测第一压电带，计算移位距离以后，利用该移位距离，重复移位工序。能够利用调整为适当值的移位距离，重复进行压电带的形成工序。
在本方法中，也可以在第二移动工序后，实施计测在该第二移动工序形成的第二压电带的宽度方向的厚度分布的计测工序。这种情况下，在第二移动工序后，重复进行“计测工序和计算工序和移位工序和第二移动工序”的组合。
这种情况下，从之前形成的压电带的宽度方向的厚度分布，计算与之连续的移位工序的移位距离。既使在形成一个压电膜的途中悬浮微粒的来自喷嘴的吹出量的分布发生了变化，也能够跟踪该变化。
也可以连续执行第一移动工序和移位工序和第二移动工序。例如，如果第一方向是左右方向，第二移动方向是上下方向，就一边向右移动一边形成压电带，如果到达右端就沿着上下方向移位，接着一边向左移动一边形成压电带，如果到达左端就沿着上下方向移位，重复这样的移动。能够抑制无益的移动。
也可以在第一移动工序和移位工序之间，执行沿着与第一移动工序的移动工序相反方向移动不吹出混合物的喷嘴和基板的移动工序。
如果按照先前例示的情况来说，一边向右移动一边形成压电带，如果到达右端就停止吹出混合物，在停止吹出的状态返回左端，在左端沿着上下方向移位，再次一边向右移动一边形成压电带。能够使压电带的形成方向一致。
或者，也可以在移位工序和第二移动工序之间，执行沿着与第一移动工序的移动工序相反方向移动不吹出混合物的喷嘴和基板的移动工序。
如果按照先前例示的情况来说，一边向右移动一边形成压电带，如果到达右端就停止吹出混合物，沿着上下方向移位，在移位后，在停止吹出的状态返回左端，再次一边向右移动一边形成压电带。通过该方法，也能够使压电带的形成方向一致。
移位工序中，喷嘴也可以不吹出混合物。
或者，在移位工序中，喷嘴也可以连续吹出混合物。
在后者的情况下，移位工序中，喷嘴也可以在配置在基板上的掩模上移动。在移位工序中形成的压电带的厚度容易与移动工序中形成的压电带的厚度不一致，通过从基板剥离掩模，能够从基板面除去厚度不均匀的压电带。
在移位工序中也从喷嘴连续吹出混合物的情况下，也可以使移位工序的移动速度比第一移动工序的移动速度快。
通常喷嘴的开口距离多是沿着移位方向较长，沿着第一移动方向较短。如果使得移位工序的移动速度比第一移动工序的移动速度快，就能够使在移位工序中形成的压电带的厚度接近移动工序中形成的压电带的厚度。
为了正确，优选，通过喷嘴的第二方向的开口距离和喷嘴的第一方向的开口距离之比，来决定移位工序的移动速度和第一移动工序的移动速度的比。能够使在移位工序中形成的压电带的厚度接近在移动工序中形成的压电带的厚度。
优选，第一移动工序和第二移动工序的移动速度，选择为使在基板面形成的压电膜厚度为0.01μm到0.5μm的速度。能够形成均匀厚度的压电膜。
优选，第一移动工序和第二移动工序的移动速度相等。
在计算工序中，可分类厚度分布的图案，根据分类结果来计算距离。
特别优选，在厚度分布是山形图案时计数峰数，根据峰数来计算距离。
能够适当调整压电带和压电带的重复宽度。
也可以在已经形成压电膜的基板面上，再次重复执行“移位工序和第二移动工序”的组合。
这种情况下，能够形成在压电下膜上叠加压电上膜的压电膜。
本发明也提供了新的装置，本装置具有向基板面吹出气体和微小颗粒的混合物的喷嘴；保持基板的保持器；沿着第一方向相对移动喷嘴和保持器的第一移动机构。第一方向在与基板面平行的面内延伸。
本装置还具有传感器，计测通过利用第一移动机构沿着第一方向使吹出混合物的喷嘴相对基板移动而形成的压电带的宽度方向的厚度分布；计算装置，根据由传感器计测的厚度分布来计算沿着第二方向相对移动喷嘴和保持器的距离。第二方向在与基板面平行的面内延伸，同时与第一方向交叉。
本装置还具有沿着第二方向将喷嘴和保持器仅相对移动计算的距离的移位机构。
如果使用该装置，基于压电带的宽度方向的厚度分布，能够反馈控制移位距离。能够跟踪从喷嘴吹出的悬浮微粒量随时间的变化。如果使用该装置，能够制造均匀厚度的压电膜。
重复形成压电膜的情况较多，在大量生产的工厂中，一边交换基板一边形成下一个压电膜。
这种情况下，能够采用下面的方法，该方法通过重复从喷嘴向基板面吹出气体和包含压电材料的微小颗粒的混合物而在基板面上形成压电膜的循环，从而在多个基板上依次形成多个压电膜。
每个循环形成一个压电膜，各个循环具有根据前次循环所形成的压电膜的厚度分布来计算移位工序的移位距离的工序；第一移动工序，通过沿着第一方向相对移动吹出混合物的喷嘴和基板，在基板面上以一定宽度形成沿第一方向延伸的第一压电带；移位工序，将喷嘴和基板沿着第二方向仅相对移动计算的移位距离；第二移动工序，通过沿着第一方向相对移动吹出混合物的喷嘴和基板，在基板面上，以一定宽度形成沿着第一方向延伸的第二压电带；在第二移动工序后，重复进行“移位工序和第二移动工序”的组合的工序。
在上述，第一方向在与基板面平行的面内延伸，第二方向在与基板面平行的面内延伸，同时与第一方向交叉。
如果按照该方法，根据之前形成的压电膜的厚度分布，可调整下面实施的压电膜循环所采用的移位距离。能够更好地跟踪悬浮微粒量的变化，能够连续制造均匀的压电膜。
也能够在压电下膜上叠加压电上膜来形成压电膜，这种情况下，能够采用下面的方法。该方法具有重复“沿着第一方向相对移动吹出混合物的喷嘴和基板的第一移动工序、和沿着第二方向将喷嘴和基板仅相对移动移位距离的移位工序”的组合，从而形成遍及规定范围的压电下膜的工序；通过重复“第一移动工序和移位工序”的组合，在已经形成压电下膜的所述规定范围内，在压电下膜上形成遍及规定范围的压电上膜的工序。
本方法的特征在于，压电下膜形成时的第一移动工序的移动轨迹，和压电上膜形成时的第一移动工序的移动轨迹，仅沿着第二方向偏移移位距离的大致一半。
有时相邻的两个压电带的重复部分的厚度与除此之外的部分的厚度不同。例如，相邻的两个压电带的重复部分形成为凸部，除此以外的部分形成为凹部。相反也可以。如果按照上述方法，在压电下膜的相邻的两个压电带的重复部分，和压电上膜的相邻的两个压电带的重复部分偏移。为此，可避免压电下膜的凹部和压电上膜的凹部重合，同时，可避免压电下膜的凸部和压电上膜的凸部重合，为此，能够制造具有均匀厚度的叠加的压电膜。
图1表示第一实施方式的成膜装置的概略图。
图2(A)表示喷嘴的侧面图，图2(B)表示喷嘴的平面图。
图3是示意地表示基板和喷嘴和厚度传感器的侧面图。
图4(A)表示从图3的IV方向看的基板的图，表示向压电带照射光的样子，图4(B)表示厚度传感器的光接收部的平面图。
图5(A)表示形成压电膜前的基板的平面图，图5(B)表示形成第一个压电带后的基板的平面图。
图6(C)表示图5(B)后的基板的平面图，喷嘴向右方向相对移动，图6(D)表示形成第二个压电带后的基板的平面图。
图7(E)表示遍及基板的大致全部区域形成压电带后的基板的平面图，即，表示形成压电膜后的基板的平面图，图7(F)表示除去掩模部件后的基板的平面图。
图8表示从侧面看第一实施方式的压电膜制造方法的样子，图8(A)表示形成第一个压电带的样子，图8(B)表示遍及基板的大致全部区域形成压电带后的基板的侧面图，即，表示形成压电膜后的基板的侧面图。图8(C)表示在压电膜上进一步形成压电膜后的基板的侧面图。
图9是为了决定相邻的两个压电带的重复宽度，控制装置所执行的处理的流程图。
图10(A)表示通过如果看截面为山形状的压电带组来形成压电膜后的基板的侧面图。图10(B)表示在压电膜上进一步形成压电膜后的基板的侧面图。
图11是用于说明第二实施方式的压电膜制造方法的图，图11(A)表示基板的平面图，是为了说明喷嘴的动作的图，图11(B)是表示形成压电膜后的基板的平面图。
图12是用于说明第三实施方式的压电膜制造方法的图，是用于说明喷嘴的动作的图。
图13是用于说明第四实施方式的压电膜制造方法的图，图13(A)表示基板的平面图，是用于说明喷嘴的动作的图，图13(B)是表示形成压电膜后的基板的平面图。
图14是用于说明第五实施方式的压电膜制造方法的图，表示基板的平面图，是用于说明喷嘴的动作的图。
图15是用于说明第七实施方式的压电膜制造方法的图，图15(A)表示形成压电膜后的基板的侧面图，图15(B)表示形成压电膜后的基板的侧面图。
具体实施例方式
(第一实施方式)参照附图，说明第一实施方式的压电膜制造方法，在本实施方式中制造的压电膜，用于喷墨打印机的压电致动器。利用压电膜的压电致动器，例如由US2005/0012790A1公报公开。
首先，说明用于形成压电膜的成膜装置，图1表示成膜装置1的概略图，成膜装置1具有悬浮微粒发生器10和成膜室20和控制装置27等。悬浮微粒发生器10将包含压电材料的粒子2分散到载气中，形成悬浮微粒3。成膜室20中，从喷嘴22喷出悬浮微粒3，将压电材料粒子2附着到基板上。
悬浮微粒发生器10具有可收容压电材料粒子2的悬浮微粒室11；安装在该悬浮微粒室11的下部的振动装置12。振动装置12振动悬浮微粒室11。在悬浮微粒室11中插入气体供给导管14的一端。该一端配置成使得在悬浮微粒室11内的底面附近，埋没在材料粒子2中。气体供给导管14的另一端与存储载气的气体储气瓶13连接。作为载气，例如能够使用氦气、氩气、氮气等惰性气体或者空气、氧气等，而且，作为压电材料，能够使用钛酸锆酸铅(PZT)、水晶、铌酸锂晶体、钛酸钡、钛酸铅、偏铌酸铅、氧化亚铅等。
成膜室20具有工作台21和工作台移动机构26和喷嘴22和厚度传感器28等。工作台21保持基板4，工作台移动机构26沿着图1的箭头方向(左右方向)和图1的纸面垂直方向移动工作台21。通过这样，相对移动基板4和喷嘴22。如果沿着图1的左右方向移动基板4，就进行后述的带形成工序。如果沿着图1的纸面垂直方向移动基板4，就进行后述的移位工序。工作台移动机构26与控制装置27连接。控制装置27控制工作台移动机构26的移动方向和移动距离和移动速度和移位方向和移位距离和移位速度。
喷嘴22配置在工作台21的下方。图2(A)表示了喷嘴22的侧面图，图2(B)表示了喷嘴22的平面图，喷嘴22具有大致圆筒形状。喷嘴22的上部，越向前端越细。在喷嘴22的内部形成空洞，在喷嘴22的上面设置开口22A。如图2(B)所示那样，如果平面看，开口22A具有沿着左右方向延伸的大致长方形状。开口22A的纵向宽度(图2(B)的上下方向的宽度)大小是W1，横向宽度(图2(B)的左右方向的宽度)的大小是W2。如图1所示那样，喷嘴22通过悬浮微粒供给导管23与悬浮微粒室11连接。悬浮微粒室11内的悬浮微粒3通过悬浮微粒供给导管23运输到喷嘴22，从喷嘴22的开口22A吹出悬浮微粒。
而且，图1的左右方向与图2(B)的上下方向对应，图1的纸面垂直方向与图2(B)的左右方向对应。
厚度传感器28是反射型光检测器，厚度传感器28通过图示省略的部件固定在喷嘴22上。厚度传感器28具有照射部28A和光接收部28B。照射部28A向基板4照射光。在基板4上形成有压电带的情况下，照射的光由压电带反射。光接收部28B接收反射的光。根据光接收部28B的光接收位置能够检测压电带的厚度。关于厚度传感器28在后面进行稍微详细一点的说明。
在成膜室20通过粉末回收装置24连接真空泵25。成膜室35的内部能够通过真空泵25减压。
如果使用该成膜装置1，能够像下面这样来形成压电带。
首先，将基板4放置在工作台21上，接着，向悬浮微粒室10的内部投入压电材料粒子2。作为压电材料粒子2，例如能够使用钛酸锆酸铅(PZT)。从气体储气瓶13向悬浮微粒室11导入载气。由于载气的气压，材料粒子2向上飞舞。此时，由振动装置12振动悬浮微粒室11。通过这样，压电材料粒子2和载气混合，产生悬浮微粒3。
接着，通过真空泵25将成膜室20内减压，在悬浮微粒室11和成膜室20间产生压差，由于该压差，悬浮微粒室11内的悬浮微粒3运输到成膜室20内。加速成高速的悬浮微粒3从喷嘴22吹出。悬浮微粒3中所包含的压电材料粒子2与基板4冲击而堆积，通过这样，形成压电带。
关于压电带的形成方法还稍微详细地说明。图3表示从喷嘴22喷射悬浮微粒3的样子。喷嘴22固定，其本身不移动，工作台移动机构26向左方向移动基板4，通过这样，喷嘴22和基板4相对移动。如果吹出悬浮微粒3的喷嘴22相对基板4相对移动，就能够在基板4上形成线状的压电带31。如看图5(B)，可更好地理解压电带31A是线状。图5(A)表示形成线状的压电带31A前的基板4的平面图，图5(B)表示形成线状的压电带31A后的基板4的平面图。而且，在图5中对压电带31附加符号A，这是为了区别于之后形成的压电带31。在不需要特别区别的情况下，作为压电带的符号使用31。
在本实施方式中，重复在线状的压电带31的附近形成线状的压电带31的工序。该样子如果看图6就能够理解。通过形成多个线状的压电带31就完成了压电膜30。该样子如果看图7就能够理解。
接着，说明由厚度传感器28进行的厚度分布测量方法。如图3所示那样，厚度传感器28的照射部28A向压电带31照射光29A。图4(A)简单表示沿着图3的IV方向看时的照射部28A和基板4的样子。如果看图4(A)可更好地理解，照射跨过压电带31的横向宽度D的线状的光29A。向着压电带31照射的光29A由压电带31反射，由压电带31反射的光29A由光接收部28B接收。如果压电带31的厚度变化，光接收部28B的光29A的光接收位置变化。图4(B)表示了接收由图4(A)所示的压电带31反射的光的光接收部28B的平面图。光接收部28B的光接收元件是2维配置类型的元件。如图4(B)所示那样，如果压电带31是大致梯形，光接收部28B的光接收线28B也形成为大致梯形。如果利用本实施方式的厚度传感器28，就能够正确地测量压电带31的厚度分布。光接收部28B的光接收线29B的形状，由控制装置27(参照图1)来读取，通过这样，控制装置27能够得到压电带31的厚度分布。
接着，参照图5到图10，来更详细地说明压电膜的制造方法。
(1)首先，准备基板4，在基板4上配置掩模部件5A、5B(图5(A))，掩模部件5A配置在比基板4的下端还稍微上方处，掩模部件5B配置在比基板4的上端还稍微下方处。掩模部件5A、5B遍及基板4的左右方向的大致全部区域配置。配置有掩模部件5A、5B的基板4固定在工作台21上，此时，配置有掩模部件5A、5B的面向着图1的下方。
(2)将喷嘴22配置在基板4的左下部(图5(A))。在该位置，喷嘴22的开口22A和掩模部件5A俯视重复。该工序通过控制装置27来驱动工作台移动机构26来执行。
(3)接着，向悬浮微粒室11的内部投入压电材料粒子2，向悬浮微粒室11导入气体储气瓶13的载气。利用载气的气压，使压电材料粒子2向上飞舞。与此同时，通过振动装置12来振动悬浮微粒室11。通过这样，混合压电材料粒子2和载气，发生悬浮微粒3。通过真空泵25来减压成膜室20内部，悬浮微粒室11内的悬浮微粒3运输到成膜室20，从喷嘴22吹出悬浮微粒3。
(4)如果在上述(3)的工序吹出悬浮微粒3，沿着图5的向下方向移动基板4，通过这样，沿着图5(A)的箭头S方向相对移动喷嘴22。该工序通过控制装置27驱动工作台移动机构26来执行。移动基板4，直到喷嘴22和掩模部件5B俯视重复的位置。如果结束该工序，就在基板4上形成线状的压电带31A(图5(B))。
(5)在执行上述(4)的工序中测量压电带31A的宽度方向的厚度分布，照射部28A向着压电带31A照射光，沿着图5的左右方向延伸的线状的光进行照射使得跨过压电带31A。由压电带31A反射的光由光接收部28B接收，控制装置27读入光接收部28B的光接收线，通过这样，控制装置27能够得到压电带31A的宽度方向的厚度分布。
(6)如果控制装置27得到厚度分布，就决定相邻的两个压电带31的重复宽度大小。该处理在完成第一个压电带31A后来进行。参照图9，说明控制部27如何决定重复宽度。
控制装置27输入厚度分布(S2)，如果输入厚度分布，就判断厚度分布的类型是梯形形状或者是山形状(S4)，例如，在图8(A)中，表示了梯形形状的压电带31，另外，例如，在图10(A)中，表示了山形状的压电带31。S4的处理，判断在厚度分布的中央部是否包含规定长度以上的直线部。即，在厚度分布的中央部包含规定长度以上的直线部的情况下，判断为梯形形状，在该情况下，转入S12，另外，在厚度分布的中央部不包含规定长度以上的直线部的情况下，判断为山形状。这种情况下，转入S6。
在S6，判断山的峰有几个，在峰是一个的情况下，转入S8，决定重复宽度为50％。通常情况下，峰出现在厚度分布的中央。如果将相邻的压电带31的重复宽度设定为50％，一个压电带31的较厚部分(中央部)与另一个压电带31的较薄部分(端部)重合，为此，相邻的两个压电带31的厚度偏差抵消。能够使得由多个压电带31构成的压电膜的厚度均匀化。而且，在S8中，也测量了压电带31的宽度的大小，压电带31的宽度的大小是由图4(B)的符号D所表示的大小。
另一方面，具有由于喷嘴22的开口22A的形状或者其它原因导致峰是2个的情况。这种情况下，从S6转入S10，决定重复宽度为33％。在峰是两个的情况下，通常情况下，在厚度分布的从一个端部开始的1/3部分和从另一个端部开始的1/3部分处出现峰，如果重复宽度是33％，一个压电带31的较厚部分与另一个压电带31的较薄部分重合。为此，相邻的两个压电带31的厚度的偏差抵消，能够使压电膜的厚度均匀化。而且，在峰是两个的情况下，也可以将重复宽度设定为66％，这样也能够使压电膜的厚度均匀化。而且，在S10，也测量压电带31的宽度的大小。
在本实施方式中，仅处理了峰是一个或者两个的山形状的厚度分布，但是，峰是三个以上的山形状的厚度分布也能够处理。
如果在S4判断为厚度分布是梯形形状，就进入S12，在S12，计算相邻的压电带31的重复宽度。具体地说，如下这样计算，图8(A)表示具有梯形形状的厚度分布的压电带31，在S12，测量梯形形状的压电带31的中央直线部的长度D2和两端部的长度D1。D2是压电带31的中央部的较厚部分的宽度的大小，D1是压电带31的两端部的较薄部分的宽度的大小。在本实施方式中，将D1的大小确定为重复宽度。
而且，如图8(A)所示那样，悬浮微粒3在比喷嘴开口22A的横向宽度W2还宽的范围吹出。为此，形成的压电带31的宽度比开口22A的横向宽度W2稍大，压电带31的两端部稍薄。为了减少该厚度偏差，优选在基板4上可毫无遗漏地附着压电材料粒子2的范围使得喷嘴22的相对移动速度尽可能快速。这种情况下，压电带31变薄，如果压电带31变薄(0.01μm～0.5μm左右)，厚度的偏差变小。
(7)如果决定了重复宽度，接着，计算基板4和喷嘴22的移位距离，即，决定图5(B)的距离M，具体如下所述来决定距离M，在执行图9的S8的情况下，对压电带31的宽度的大小乘以50％，将得到的值设为距离M。另外，在执行图9的S10的情况下，对压电带31的宽度的大小乘以67％，将得到的值设为距离M。另外，在执行图9的S12的情况下，将中央部的长度D2与端部的长度D1相加的值(D1+D2)设为距离M(参照图8(A))。
(8)控制装置27将基板4向图5(B)的左方仅移位决定的距离M，通过这样，喷嘴22相对基板4向右方相对移动，如果喷嘴22相对移动，就成为图6(C)的状态，图6(C)表示了得到梯形形状的厚度分布的情况下的图。
而且，在下面，将(8)的工序称为移位工序，与此相对，将形成一个压电带31的工序称为带形成工序。
在本实施方式中，在执行移位工序期间，悬浮微粒3也从喷嘴22吹出。
(9)如果移动基板4直到图6(C)的状态，就执行第二次带形成工序，将基板4向上方(图6的上方方向)移动，喷嘴22沿着图6(C)的箭头S方向相对移动，通过这样，在压电带31A的附近形成压电带31B(参照图6(D))。压电带31A和压电带31B部分重复，将重复部分由符号D0来表示。图6(D)的D0的大小等于D1(参照图8(A))。
在移位工序的相对移动距离，设定为实现决定的重复宽度的值。为此，压电带31A和压电带31B仅重复决定的重复宽度。
(10)如果第二次带形成工序结束，就进行第二次移位工序，第二次以后的移位工序，采用由第一次移位工序(上述的(7))所决定的移位距离。如果实施了第二次移位工序，就实施第三次带形成工序。重复实施移位工序和带形成工序，通过这样，如图7(E)所示那样，就在基板4的表面形成多个压电带31。
接着，从基板4上除去掩模部件5A、5B(图7(F))，由此，就完成了由多个压电带31构成的压电膜32。
如果按照本实施方式的压电膜形成方法，基于最初形成的压电带31的厚度分布，调整相邻的两个压电带31的重复宽度的大小。为了抑制厚度的偏差，调整重复宽度，既使从喷嘴22吹出的悬浮微粒量对于每次形成压电膜32都变化，也能够跟踪该变化。能够连续制造均匀厚度的压电膜32。
在上述实施方式中，利用了掩模部件5A、5B，在移位工序中，向着掩模部件5A、5B吹出悬浮微粒3，喷嘴22的开口22A的纵向宽度W1比横向宽度W2小。为此，在移位工序中压电材料粒子2的堆积量比带形成工序中压电材料粒子2的堆积量大。在本实施方式中，在移位工序中喷嘴22的移动路径上设置掩模部件5A、5B，在形成压电膜32后除去掩模部件5A、5B，能够仅剩下厚度均匀的部分。
而且，也可以通过在压电膜32的表面还叠加压电膜，形成叠加的压电膜，图8中更好地表示了该样子，图8(B)表示形成第一个压电膜32后的样子。
在第一个压电膜32上形成压电膜33，压电膜33利用与上述第一个压电膜32的形成方法相同的方法来实施。但是，不改变并计算移位工序中的相对移动距离，采用形成第一个压电膜32时决定的相对移动距离。而且，也可以再次计算移位工序的相对移动距离(移位距离)。这种情况下，形成第二个压电膜33时测量第一个压电带31的厚度分布，基于该厚度分布来决定重复宽度，基于决定的重复宽度来计算相对移动距离。
在本实施方式中，对于第二个压电膜33，第一个压电膜32的相邻的两个压电带31的重合部D0与第二个压电膜33的相邻的两个压电带31的重合部D0’偏移。图8(C)更好地表示了重合部D0和重合部D0’偏移的样子。为了实现该偏移，控制装置27调整形成第一个压电带31的位置。通过这样的偏移，能够避免第二个压电膜32的凹部与第一个压电膜32的凹部重合的同时第二个压电膜32的凸部与第一个压电膜32的凸部重合的现象。
如果按照本实施方式，能够有效地抑制叠加的压电膜30的厚度偏差。
在上述实施方式中，以形成梯形形状的压电带31的情况为中心进行了说明，具有一个峰的山形状的压电带31形成的情况，如图10所示那样形成压电膜32。如图10(A)所示那样，相邻的两个压电带31的重复部分的大小D0，设定为一个压电带31的宽度的一半。
图10(B)表示叠加两个压电膜32、33来形成压电膜30后的图，这种情况下，第一个压电膜32的相邻的两个压电带31的重合部D0与第二个压电膜33的相邻的两个压电带31的重合部D0’偏移，形成具有均匀厚度的压电膜30。
(第二实施方式)接着，参照图11，说明第二实施方式，在下面，仅说明与第一实施方式不同的点，在本实施方式中，在基板4上不配置掩模部件5A、5B。
喷嘴22的开口22A的纵向宽度W1比横向宽度W2小(参照图2(B))，为此，如果带形成工序的相对移动速度V1和移位工序的相对移动速度V2相等，移位工序的堆积量比带形成工序的堆积量大，这种情况下，不能形成均匀厚度的压电膜30。
为了解决上述问题，在本实施方式中，使移位工序的相对移动速度V2比带形成工序的相对移动速度V1大。移位工序的相对移动速度V2设为对带形成工序的相对移动速度V1乘以W2/W1的值。如果这样，能够使移位工序的堆积量和带形成工序的堆积量基本相等。
如果按照本实施方式，既使不利用掩模部件5A、5B，也能够形成均匀厚度的压电膜30。
(第三实施方式)接着，参照图12，说明第三实施方式，在本实施方式中，使得移位工序中不从喷嘴22吹出悬浮微粒3。
带形成工序(图中的箭头S的相对移动中)从喷嘴22吹出悬浮微粒3。但是，移位工序中(图中的箭头M的相对移动中)禁止喷射悬浮微粒3。由此，能够防止压电膜30的厚度产生偏差。
如果按照本实施方式，既使不利用掩模部件5A、5B，也能够形成均匀厚度的压电膜30。
(第四实施方式)参照图13，来说明第四实施方式，在上述各个实施方式中，形成长方形的压电膜30，但是，也可以形成具有图13(B)所示的图案的压电膜30。这种情况下，在不需要形成压电膜30的区域4A禁止从喷嘴22吹出悬浮微粒3。即，在图13(A)的箭头所示的部分吹出悬浮微粒3，在除此之外的部分禁止喷射悬浮微粒3。
而且，在区域4A不禁止喷射悬浮微粒3的情况下，在区域4A配置掩模部件。这样也能够形成图13的图案的压电膜30。
(第五实施方式)在上述各个实施方式中，第奇数个带形成工序的相对移动方向与偶数个带形成工序的相对移动方向相反，如果这样，能够更有效地形成压电膜，但是，如图14所示那样，也可以每当结束带形成工序后，将喷嘴22返回到开始位置。在喷嘴22返回到开始位置的过程中禁止喷射悬浮微粒3。
(第六实施方式)在第一实施方式中，基于第一个压电带31的厚度分布来决定重合宽度，在之后的全部移位工序中采用该重合宽度。但是，也可以测量各个压电带31的厚度分布，基于各个压电带31的厚度分布来决定各个移位工序的相对移动距离。基于第一个压电带31的厚度分布，来决定第一个移位工序的相对移动距离。基于第二个压电带31的厚度分布，来决定第二个移位工序的相对移动距离。以后也进行同样的处理。
而且，在采用该方式的情况下，优选各个带形成工序的相对移动方向是相同方向(参照图14)。厚度传感器28固定在喷嘴22的一侧(左侧)(参照图1)，所以需要沿着厚度传感器28能够测量厚度分布的方向(图3的左方)相对移动基板4和喷嘴22。
如果按照本实施方式，在从喷嘴22吹出的悬浮微粒量在每个带形成工序变化的情况下，能够跟踪该变化。如果按照本实施方式，能够形成具有更均匀厚度的压电膜30。
(第七实施方式)在本实施方式中，分别在多个基板上形成压电膜，即，制造多个压电膜，在本实施方式中，在形成第一个压电膜时，不进行测量压电带的厚度分布来反馈测量结果这样的工序。在形成第一个压电膜时，相邻的压电带的重合宽度设定为预先确定的规定值。
如果形成第一个压电膜，测量该压电膜的厚度分布，测量压电带相邻方向(移位工序的相对移动方向)的厚度分布。基于测量的厚度分布，来决定第二个压电膜的相邻压电带的重复宽度。例如，在象图15(A)那样形成梯形形状的压电带组的情况下，决定重合宽度使得没有薄的部分D1。例如，将对形成第一个压电膜时的重合宽度加上D1的一半值得到的值作为重合宽度。例如，在形成图15(B)那样的山形状的压电带组的情况下，也可以测量山和谷之间的距离D2，基于所测量的距离来决定重合宽度。这种情况下，决定重合宽度使得山和谷之间的距离D2变小。例如，将对形成第一个压电膜时的重复宽度加上距离D2的一半值得到的值设为重合宽度，基于决定的重合宽度，计算形成第二个压电膜时的移位工序的相对移动距离。控制装置27实现计算的相对移动距离，第二个压电膜在新的基板表面上形成，如果按照该方法，第二个压电膜的厚度均匀。
如果形成第二个压电膜，就测量第二个压电膜的厚度分布，基于测量的厚度分布来决定第三个压电膜的相邻的压电带的重合宽度。基于决定的重合宽度，计算第三个压电膜形成时的移位工序的相对移动距离。控制装置27实现计算的相对移动距离，第三个压电膜在新基板的表面上形成，同样的，也形成第四个以后的压电膜，在本实施方式中，也能够形成具有均匀厚度的压电膜。
而且，在本实施方式的情况下，也可以遍及压电膜的全部区域来测量厚度分布，但也可以仅测量一个压电带的厚度分布。在后者的情况下，能够测量图15的D1或者D2。
(实施例)公开了在宽范围形成均匀厚度的压电膜的实施例。
首先，调查喷嘴的开口宽度对压电带的厚度分布给予的影响。
(试验1)利用不锈钢(SUS430)制造的基板，作为压电材料粒子，利用平均粒子直径0.3～1μm的PZT，使用与上述实施方式同样的成膜装置。喷嘴的开口是5mm(横向宽度)×0.5mm(纵向宽度)。载气的流量是2.0升/min。成膜室内的压力是150Pa。悬浮微粒室内的压力室30000Pa，载气的种类室氦气，喷嘴和基板间的距离设定为10～20mrn，喷嘴和基板的相对移动速度调整为堆积0.15μm的压电带的速度。如果形成一个压电带，在之上任何层都叠加压电带，最终形成15μm的压电膜。
形成的压电膜显示了在中央具有一个峰的厚度分布，在喷嘴的横向宽度方向厚度的最大值和最小值的差是3μm。
(试验2)利用开口是10mm×0.4mm的喷嘴，载气的流量采用4.5升/min，除此之外，是与上述(1)相同的条件。
形成的压电膜显示在中央具有一个峰的厚度分布，在喷嘴的横向宽度方向的厚度的最大值和最小值的差是7μm。
从上述(1)和(2)的结果可知，如果喷嘴的开口的横向宽度大，难于形成均匀厚度的膜。
利用开口10mm×0.4mm的喷嘴形成压电膜，如上述第一实施方式所记载的那样，遍及基板的整个面形成厚度15μm的压电膜。为了形成具有一个峰的山形状的压电带，将相邻的两个压电带的重合宽度调整为50％。其它条件与上述(试验1)和(试验2)相同。
在该实施例所形成的压电膜，最厚部分和最薄部分的差是2μm，厚度的差非常小，能够形成厚度均匀的压电膜。
上述的实施方式和实施例，能够如下改变。
(1)在上述各个实施方式中，固定喷嘴22，移动基板4，但是，也可以固定基板4来移动喷嘴22。另外，也可以移动基板4和喷嘴22双方。
(2)厚度传感器28照射跨过压电带31的线状的光，但是，厚度传感器28也可以测量压电带31的任意点的厚度。利用这样的传感器都能够测量厚度分布。另外，在从压电带31的任意一点的厚度分布可推定厚度分布的情况下，厚度传感器28也可以测量压电带31的任意一点(例如山形状的压电带的顶点)的厚度。
(3)而且，在上述各个实施方式中，在第一压电带的一侧形成第二个压电带，在第二个压电带的一侧形成第三个压电带，即，通常在相同的方向形成新的压电带。但是，也可以在第一个压电带的一侧形成第二个压电带，在第一个压电带的另一侧形成第三个压电带。
权利要求
1.一种通过从喷嘴向基板面吹气体和包含压电材料的微小颗粒的混合物，在基板面上形成压电膜的方法，其特征在于，该方法包括第一移动工序，通过沿着第一方向相对所述基板移动吹出所述混合物的所述喷嘴，以一定宽度形成沿着所述第一方向延伸的第一压电带，其中，所述第一方向在与所述基板面平行的面内延伸；计测工序，计测所述第一压电带的所述宽度方向的厚度分布；计算工序，根据由所述计测工序所计测的所述厚度分布，来计算移位距离；移位工序，沿着第二方向将所述喷嘴相对所述基板移动所述计算的移位距离，其中，所述第二方向在与所述基板面平行的所述面内延伸，并与所述第一方向交叉；和第二移动工序，通过沿着所述第一方向相对所述基板移动吹出所述混合物的所述喷嘴，以一定宽度形成沿着所述第一方向延伸的第二压电带，所述压电膜的形成方式为，所述第一压电带与所述第二压电带在第二方向上重叠着。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在执行所述第二移动工序后，重复进行“所述移位工序和所述第二移动工序”的组合。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，在执行所述第二移动工序后，重复进行“计测所述第二压电带的所述宽度方向的厚度分布的计测工序、所述计算工序、所述移位工序和所述第二移动工序”的组合。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，连续执行所述第一移动工序、所述移位工序和所述第二移动工序。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于，还包括相对所述基板沿着所述第一移动工序的相反方向移动不吹出所述混合物的所述喷嘴的工序，该工序在所述第一移动工序和所述移位工序之间进行。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，还包括相对所述基板沿着所述第一移动工序的相反方向移动不吹出所述混合物的所述喷嘴的工序，该工序在所述移位工序和所述第二移动工序之间进行。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述移位工序中，所述喷嘴停止吹出所述混合物。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于，在所述移位工序中，所述喷嘴继续吹出所述混合物。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于，在所述移位工序中，所述喷嘴继续将所述混合物吹出到掩模上，所述掩模配置在所述基板上。
10.根据权利要求8的方法，其特征在于，相比于所述第一移动工序，所述移位工序的所述移动速度更快。
11.根据权利要求10的方法，其特征在于，通过所述喷嘴沿所述第二方向的开口距离和所述喷嘴沿所述第一方向的开口距离之比，来决定所述移位工序的所述移动速度和所述第一移动工序的所述移动速度的比。
12.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述第一移动工序和所述第二移动工序的移动速度，确定为使具有0.01μm到0.5μm的厚度的所述压电带形成在所述基板上的速度。
13.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述第一移动工序和所述第二移动工序的移动速度相等。
14.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述计算工序根据所述厚度分布所形成的图案对所述厚度分布加以分类，根据所述分类图案来计算所述移位距离。
15.根据权利要求14的方法，其特征在于，在所述厚度分布是山形图案时所述计算工序统计峰的个数，根据峰的统计数值来计算所述移位距离。
16.根据权利要求1的方法，其特征在于，还包括在由利用前面工序形成的所述压电膜覆盖的所述基板面上，再次重复“所述移位工序和所述第二移动工序”的组合的工序。
17.一种由包含压电材料的微小颗粒在基板面上形成压电膜的装置，其特征在于，该装置具有喷嘴，向所述基板面吹出气体和所述微小颗粒的混合物；保持器，保持所述基板；第一移动机构，沿着第一方向相对所述保持器移动所述喷嘴，其中，所述第一方向在与所述基板面平行的面内延伸；传感器，沿着压电带的宽度测量厚度分布，所述压电带通过利用所述第一移动机构沿着所述第一方向移动吹出所述混合物的所述喷嘴而形成；计算装置，根据由所述传感器测量到的所述厚度分布来计算沿着第二方向的距离，其中，所述第二方向在与所述基板面平行的所述面内延伸并与所述第一方向交叉；和第二移动机构，相对所述保持器沿着所述第二方向将所述喷嘴移动所述计算的距离。
18.一种分别通过重复循环在多个基板上形成多个压电膜的方法，在每一个循环中，通过从喷嘴向基板面吹出气体和包含压电材料的微小颗粒的混合物而形成压电膜，其特征在于，每个循环包括计算工序，根据在上一次循环形成的所述压电膜的厚度分布来计算移位工序的移位距离；第一移动工序，通过沿着第一方向相对所述基板移动吹出所述混合物的所述喷嘴而以一定宽度形成沿所述第一方向延伸的第一压电带，其中，所述第一方向在与所述基板面平行的面内延伸；移位工序，将所述喷嘴相对所述基板沿着第二方向移动所计算的所述移位距离，其中，所述第二方向在与所述基板面平行的所述面内延伸并与所述第一方向交叉；第二移动工序，通过沿着所述第一方向相对所述基板移动吹出所述混合物的所述喷嘴而以一定宽度形成沿着所述第一方向延伸的第二压电带；和在执行所述第二移动工序后，重复进行“所述移位工序和所述第二移动工序”的组合的工序。
19.一种通过从喷嘴向基板面吹出气体和包含压电材料的微小颗粒的混合物而在所述基板面上形成压电膜的方法，其特征在于，该方法包括压电下膜形成工序，通过在所述基板的规定区域重复“沿着第一方向相对所述基板移动吹出所述混合物的所述喷嘴的第一移动工序和沿着第二方向将喷嘴相对所述基板移动一移位距离的移位工序”的组合，而形成在规定区域延伸的所述压电下膜，其中，所述第一方向在与所述基板面平行的面内延伸，所述第二方向在与所述基板面平行的所述面内延伸并与所述第一方向交叉；和压电上膜形成工序，通过在所述基板的所述规定区域上，进一步重复“所述第一移动工序和所述移位工序”的所述组合，在所述压电下膜上形成在规定区域延伸的压电上膜，其中，所述压电下膜形成时的所述第一移动工序的移动轨迹，和所述压电上膜形成时的所述第一移动工序的移动轨迹，沿着所述第二方向偏移所述移位距离的大致一半。
全文摘要
本发明的压电膜形成方法，具有第一移动工序、计测工序、计算工序、移位工序和第二移动工序。第一移动工序，通过沿着第一方向相对移动吹出混合物的喷嘴和基板，形成一定宽度的沿着第一方向延伸的第一压电带。计测工序计测第一压电带的宽度方向的厚度分布。计算工序，根据由计测工序所计测的厚度分布，来计算移位距离。移位工序，沿着第二方向将喷嘴和基板相对移动计算的移位距离。第二移动工序，通过沿着第一方向相对移动吹出混合物的喷嘴和基板，形成一定宽度的沿着第一方向延伸的第二压电带。利用该方法，形成第一压电带的宽度方向的端部与第二压电带的宽度方向的端部重合、连续的压电膜。
文档编号H01L41/00GK1721573SQ20051008316
公开日2006年1月18日 申请日期2005年7月13日 优先权日2004年7月13日
发明者安井基博 申请人:兄弟工业株式会社