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JP2013063371A - Method for adjusting alignment of thin film forming device, thin film forming device, and electromechanical conversion film, electromechanical conversion element, liquid droplet discharge head and liquid droplet discharge device produced with the method - Google Patents

Method for adjusting alignment of thin film forming device, thin film forming device, and electromechanical conversion film, electromechanical conversion element, liquid droplet discharge head and liquid droplet discharge device produced with the method Download PDF

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JP2013063371A
JP2013063371A JP2011202338A JP2011202338A JP2013063371A JP 2013063371 A JP2013063371 A JP 2013063371A JP 2011202338 A JP2011202338 A JP 2011202338A JP 2011202338 A JP2011202338 A JP 2011202338A JP 2013063371 A JP2013063371 A JP 2013063371A
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JP
Japan
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substrate
alignment
thin film
droplet discharge
electromechanical conversion
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Pending
Application number
JP2011202338A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshinori Bando
佳憲 坂東
Osamu Machida
治 町田
Ryo Tashiro
亮 田代
Masahiro Yagi
雅広 八木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2011202338A priority Critical patent/JP2013063371A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin film forming device which can reduce the production cost, a produced electromechanical conversion element and a liquid droplet discharge device.SOLUTION: In the first alignment adjustment process, a landing position 251 is captured by using a camera 205, and a substrate or a liquid drop head 201 is moved relatively so that the landing position 251 matches with an imaging standard position 252 of the camera 205. In the second alignment adjustment process, an irradiated spot is formed by irradiating a laser beam with laser red, the irradiated spot is captured by using the camera 205, and the substrate or the laser head is relatively moved so that the irradiated spot matches the standard imaging position of the camera 205. In the third alignment adjustment process, the direction of the substrate is adjusted after detecting the direction of the substrate based on the image of the shape of the alignment mark formed previously on the substrate, the image captured by the imaging means 205, and the mounting position of the substrate is adjusted by moving the substrate so that the alignment mark comes to the standard imaging position of the imaging means 205.

Description

本発明は、薄膜製造装置のアライメント調整方法、薄膜製造装置、該薄膜製造装置により製造した電気機械変換膜、電気機械変換素子、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関するものである。   The present invention relates to an alignment adjustment method for a thin film manufacturing apparatus, a thin film manufacturing apparatus, an electromechanical conversion film manufactured by the thin film manufacturing apparatus, an electromechanical conversion element, a droplet discharge head, and a droplet discharge device.

従来、電気機械変換膜を電極で挟むように構成された電気機械変換素子は、例えばインクの液滴を吐出する液体吐出ヘッドを備え、媒体を搬送しながらインク滴を用紙に付着させて画像形成を行うインクジェット記録装置で用いられている。ここでの媒体は「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。また、画像形成装置は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味する。そして、画像形成とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与する(単に液滴を吐出する)ことをも意味する。また、インクとは、所謂インクに限るものではなく、吐出されるときに液体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えばDNA試料、レジスト、パターン材料なども含まれる液体の総称として用いる。   Conventionally, an electromechanical conversion element configured such that an electromechanical conversion film is sandwiched between electrodes includes, for example, a liquid discharge head that discharges ink droplets, and forms an image by adhering ink droplets to a sheet while conveying a medium. Used in an ink jet recording apparatus. The medium here is also referred to as “paper”, but the material is not limited, and a recording medium, a recording medium, a transfer material, a recording paper, and the like are also used synonymously. The image forming apparatus means an apparatus for forming an image by discharging a liquid onto a medium such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics. The image formation is not only giving an image having a meaning such as a character or a figure to the medium but also giving an image having no meaning such as a pattern to the medium (simply ejecting a droplet). Also means. The ink is not limited to so-called ink, and is not particularly limited as long as it becomes liquid when ejected. For example, the ink is a generic term for liquids including DNA samples, resists, pattern materials, and the like. Use.

そして、上記インクジェット記録装置は、主として、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する吐出室、加圧液室、圧力室、インク流路室と称する液室と、該液室内のインクを吐出するための圧力発生手段とで構成されている。この圧力発生手段として、圧電素子などの電気機械変換素子を用いて吐出室の壁面を形成している振動板を変形変位させることでインク滴を吐出させるピエゾ型の圧力発生手段が知られている。このピエゾ型の圧力発生手段に使用される電気機械変換素子は、下部電極(第1の電極)と、電気機械変換層と、上部電極(第2の電極)とが積層したものからなる。各圧力室にインク吐出の圧力を発生させるのに個別の電気機械変換素子が配置されることになる。電気機械変換層は電気機械変換膜を形成する工程を複数回行って形成される。電気機械変換膜は例えばジルコン酸チタン酸鉛(PZT)が用いられ、これらは複数の金属酸化物を主成分としているので一般に金属複合酸化物と称される。   The ink jet recording apparatus mainly includes a nozzle that discharges ink droplets, a discharge chamber that communicates with the nozzle, a liquid chamber called a pressurized liquid chamber, a pressure chamber, and an ink flow path chamber, and ink in the liquid chamber. And pressure generating means for discharging. As this pressure generating means, there is known a piezo-type pressure generating means for discharging ink droplets by deforming and displacing a vibration plate forming the wall surface of the discharge chamber using an electromechanical conversion element such as a piezoelectric element. . The electromechanical conversion element used for this piezo-type pressure generating means is formed by laminating a lower electrode (first electrode), an electromechanical conversion layer, and an upper electrode (second electrode). Individual electromechanical conversion elements are arranged to generate ink discharge pressure in each pressure chamber. The electromechanical conversion layer is formed by performing the process of forming the electromechanical conversion film a plurality of times. For example, lead zirconate titanate (PZT) is used as the electromechanical conversion film, and these are generally referred to as metal composite oxides because they contain a plurality of metal oxides as main components.

この電気機械変換膜の製造方法としては、スパッタリング法、ゾルゲル法、CVD法、レーザアブレーション法等があるが、これらのうち、ゾルの塗布、乾燥、熱分解、結晶化という工程により成膜するゾルゲル法は、結晶状態の制御性に優れている。このゾルゲル法を用いた電気機械変換膜の製造方法として、特許文献1に記載のものが知られている。この特許文献1の製造方法では、下部電極となる白金は濡れ性が強く、下部電極の表面は親液性の特性を有する親液面となる。そして、上記PZTの成分を含む溶液が下部電極の表面に塗布されると、その表面は濡れ性が弱くなり、疎液性の特性を有する疎液面となる。そして、塗布された上記PZT溶液の膜上にフォトリソグラフィーにより所定のパターンに形成されたフォトレジストを配置し、そのフォトレジストの所定のパターンに合わせたエッチングを行う。具体的には、酸素プラズマの照射又はUV光の照射によりフォトレジストで被覆されずに剥き出しになっている上記PZT溶液の膜を除去し、フォトレジストで被覆されていた上記PZT溶液の膜は残る。その後、加工に用いたフォトレジストを取り除いてフォトレジストによって被覆されていた上記PZT溶液の膜のパターニングを完了する。以上の工程を行うことにより、下部電極上のPZT液が塗布される所定部分以外の表面を疎液面にする表面改質が行われる。   The electromechanical conversion film manufacturing method includes a sputtering method, a sol-gel method, a CVD method, a laser ablation method, and the like. The method is excellent in controllability of the crystal state. As a method for producing an electromechanical conversion film using this sol-gel method, the one described in Patent Document 1 is known. In the manufacturing method of Patent Document 1, platinum serving as the lower electrode has high wettability, and the surface of the lower electrode becomes a lyophilic surface having lyophilic properties. When the solution containing the PZT component is applied to the surface of the lower electrode, the surface becomes less wettable and becomes a lyophobic surface having lyophobic characteristics. Then, a photoresist formed in a predetermined pattern by photolithography is placed on the applied PZT solution film, and etching according to the predetermined pattern of the photoresist is performed. Specifically, the PZT solution film that has been exposed without being covered with the photoresist by oxygen plasma irradiation or UV light irradiation is removed, and the PZT solution film that has been coated with the photoresist remains. . Thereafter, the photoresist used for the processing is removed, and the patterning of the PZT solution film covered with the photoresist is completed. By performing the above steps, surface modification is performed so that the surface other than the predetermined portion to which the PZT liquid on the lower electrode is applied is made lyophobic.

次に、上記エッチングによって上記PZT溶液の膜が除去された下部電極上の所定部分に、電気機械変換膜を形成するための原料を含むPZT液の液滴を液滴吐出ヘッドのノズルから滴下する塗布工程を行う。そして、上記所定部分に滴下された上記PZT液の膜のみにレーザ光を照射しながら走査して所定の温度での熱処理を行うレーザ光照射による熱処理工程を行う。具体的には、上記PZT液の膜が形成されたベース基板を固定し、赤外線や紫外線等の不可視光線であるレーザ光のスポット外輪部が所定部分に形成された上記PZT液の膜端部に沿うように、レーザ光を照射しながら走査する。あるいは、ベース基板をXY軸移動ステージ上に設置し、当該XY軸移動ステージをX軸方向−Y軸方向に移動させることによって、固定されたレーザ光の照射位置に下部電極上の所定部分を相対的に走査させて照射する。このレーザ光照射による熱処理工程を行うことにより、上記PZT液を乾燥させ熱分解して結晶化させて、所望パターンの電気機械変換膜を形成することができる。ここでのレーザ光照射による熱処理工程は、上記PZT液を乾燥させる工程、乾燥させた上記PZT液の膜を熱分解させる工程、及び熱分解された上記PZT液の膜を結晶化させる工程を含んでいる。   Next, a PZT liquid droplet containing a raw material for forming an electromechanical conversion film is dropped from a nozzle of a droplet discharge head onto a predetermined portion on the lower electrode from which the PZT solution film has been removed by the etching. A coating process is performed. Then, a heat treatment process by laser light irradiation is performed in which only the film of the PZT liquid dropped on the predetermined portion is scanned while irradiating the laser light to perform heat treatment at a predetermined temperature. Specifically, the base substrate on which the PZT liquid film is formed is fixed, and a spot outer ring portion of laser light that is invisible light such as infrared rays or ultraviolet rays is formed on a predetermined end of the PZT liquid film. Scan along with laser light. Alternatively, by placing the base substrate on the XY axis moving stage and moving the XY axis moving stage in the X axis direction-Y axis direction, the predetermined portion on the lower electrode is relatively moved to the fixed laser beam irradiation position. Irradiate with scanning. By performing the heat treatment process by this laser light irradiation, the PZT liquid can be dried, pyrolyzed and crystallized to form an electromechanical conversion film having a desired pattern. The heat treatment step by laser light irradiation here includes a step of drying the PZT liquid, a step of thermally decomposing the dried PZT liquid film, and a step of crystallizing the thermally decomposed PZT liquid film. It is out.

所望の膜厚を有する所望のパターンの電気機械変換膜を得ようとする場合、上記熱処理工程までの製造工程を一度行うことで所望の膜厚の電気機械変換膜を得ようとすると上記熱処理工程において所定の温度より高い温度でのレーザ光による熱処理を行って膜全体を乾燥させるので、レーザ光が当たる電気機械変換膜の表面の温度が内部の温度に比べて非常に高くなる。そして、電気機械変換膜の内部全体に温度差分布が形成されてしまい電気機械変換膜にクラックが発生し易くなる。そのため、上記レーザ光照射による熱処理工程まで終えて形成された電気機械変換膜の上部に上記PZT液を滴下して塗布する塗布工程を行い、所定の温度で上記レーザ光照射による熱処理工程を行う一連の工程を繰り返す。これにより、クラックの発生を抑えながら段階的に電気機械変換膜の膜厚を厚くして所望の膜厚を得ることができる。   When an electromechanical conversion film having a desired pattern having a desired film thickness is to be obtained, the heat treatment process is performed when an electromechanical conversion film having a desired film thickness is obtained by performing the manufacturing process up to the heat treatment process once. Since the entire film is dried by performing a heat treatment with a laser beam at a temperature higher than a predetermined temperature, the surface temperature of the electromechanical conversion film to which the laser beam strikes is extremely higher than the internal temperature. And temperature difference distribution is formed in the whole inside of an electromechanical conversion film, and it becomes easy to generate | occur | produce a crack in an electromechanical conversion film. Therefore, a series of performing a coating process of dropping and applying the PZT liquid onto the electromechanical conversion film formed after the heat treatment process by the laser light irradiation and performing the heat treatment process by the laser light irradiation at a predetermined temperature. Repeat the process. Thereby, the film thickness of the electromechanical conversion film can be increased stepwise while suppressing the occurrence of cracks to obtain a desired film thickness.

そして、上記塗布工程では、下部電極上の所定部分に液滴吐出ヘッドのノズルから上記PZT液の液滴を精度良く着弾させるために、製造工程前に液滴吐出ヘッドによる着弾位置が狙った位置になる液滴吐出ヘッドの所定の移動量を取得する第1のアライメント調整工程を行う必要がある。上記レーザ光照射による熱処理工程では、塗布された上記PZT液の液滴にレーザ光を精度良く照射するために、製造工程前にレーザ光源による照射位置が狙った位置となる照射位置への所定の移動量を取得する第2のアライメント調整工程を行う必要がある。そして、上記薄膜製造工程を行う際、基板が所定の位置に組付けられるように基板を回転させあるいはXY軸方向に移動させて基板の組付け位置を調整する第3のアライメント調整工程を行う必要がある。   In the application process, in order to land the PZT liquid droplets on the predetermined portion of the lower electrode with high accuracy from the nozzles of the liquid droplet ejection heads, the landing position by the liquid droplet ejection heads is the target position before the manufacturing process. It is necessary to perform a first alignment adjustment process for obtaining a predetermined movement amount of the droplet discharge head. In the heat treatment process by laser light irradiation, in order to accurately irradiate the applied droplets of the PZT liquid with laser light, a predetermined irradiation position to the irradiation position where the irradiation position by the laser light source is aimed before the manufacturing process is determined. It is necessary to perform the second alignment adjustment process for acquiring the movement amount. And when performing the said thin film manufacturing process, it is necessary to perform the 3rd alignment adjustment process of rotating a board | substrate so that a board | substrate may be assembled | attached to a predetermined position, or moving to an XY-axis direction and adjusting the assembly position of a board | substrate. There is.

これらのアライメント調整工程を行う方法として、特許文献2に記載のものが知られている。この特許文献2のアライメント調整方法では、2つのカメラ(撮像手段)を用いる。上記第1のアライメント調整工程及び上記第2のアライメント調整工程では第1、第2のカメラ(撮像手段)を用い、上記第3のアライメント調整工程では第2のカメラ(撮像手段)を用いる。上記第1のアライメント調整工程及び上記第2のアライメント調整工程では、XY軸移動ステージによる基板又は液滴吐出ヘッドを相対的に移動させて、XY軸移動ステージ上に設置した基板に液滴吐出ヘッドから垂直方向にアライメントマーク形成用の溶液を数滴X軸方向に並べて着弾させる。そして、レーザ光を所定の固定位置に照射する。基板又はレーザ光源をX軸方向に相対的に移動させながら必要に応じて第1のカメラのズーム倍率を調整して第1のカメラの撮影範囲内にレーザ光照射による照射スポットを入れる。基板又は液滴吐出ヘッドをX軸方向に相対的に移動させながら必要に応じて第2のカメラのズーム倍率を調整して第2のカメラの撮影範囲内に着弾した各溶液を入れる。照射スポット及び着弾した各溶液をそれぞれ捕捉する。第1のカメラは、赤外線などのレーザ光の照射スポットを認識できる赤外線カメラのような特殊なカメラであり、第2のカメラに比べて高価なカメラである。第2のカメラは、アライメントマーク形成用の溶液や基板に予め形成されているアライメントマークを認識できる描画撮影用のカメラである。そして、第1のカメラで捕捉している照射スポットが、第2のカメラで捕捉している着弾した各溶液にそれぞれ一致するように、XY軸移動ステージによる基板又は照射スポットを相対的に移動させる。照射スポットが着弾した各溶液に一致したときの移動量をそれぞれ記憶しておく。以上により上記第1のアライメント調整工程及び上記第2のアライメント調整工程が終了する。製造工程時では、基板上に液滴吐出ヘッドにより所定の位置に液滴を吐出した後、記憶した各移動量だけXY軸移動ステージによる基板又は照射スポットを相対的に移動させることで、着弾した溶液にレーザ光を照射することができる。   As a method for performing these alignment adjustment steps, the method described in Patent Document 2 is known. In this alignment adjustment method of Patent Document 2, two cameras (imaging means) are used. In the first alignment adjustment step and the second alignment adjustment step, first and second cameras (imaging means) are used, and in the third alignment adjustment step, a second camera (imaging means) is used. In the first alignment adjustment step and the second alignment adjustment step, the substrate or the droplet discharge head by the XY axis movement stage is relatively moved, and the droplet discharge head is placed on the substrate placed on the XY axis movement stage. A few drops of the alignment mark forming solution are arranged in the vertical direction and landed in the X-axis direction. And a laser beam is irradiated to a predetermined fixed position. The zoom magnification of the first camera is adjusted as necessary while relatively moving the substrate or the laser light source in the X-axis direction, and an irradiation spot by laser light irradiation is placed within the imaging range of the first camera. While the substrate or the droplet discharge head is relatively moved in the X-axis direction, the zoom magnification of the second camera is adjusted as necessary, and each solution that has landed in the imaging range of the second camera is put. The irradiation spot and each of the landed solutions are captured. The first camera is a special camera such as an infrared camera capable of recognizing an irradiation spot of laser light such as infrared rays, and is more expensive than the second camera. The second camera is a drawing camera capable of recognizing alignment marks formed in advance on an alignment mark forming solution or a substrate. Then, the substrate or the irradiation spot by the XY axis moving stage is relatively moved so that the irradiation spot captured by the first camera coincides with each of the landed solutions captured by the second camera. . The amount of movement when the irradiation spot matches each landed solution is stored. Thus, the first alignment adjustment step and the second alignment adjustment step are completed. During the manufacturing process, after droplets were ejected onto a substrate at a predetermined position by a droplet ejection head, the substrate or irradiation spot by the XY axis movement stage was moved relatively by the stored movement amount, and landed. The solution can be irradiated with laser light.

上記第3のアライメント調整工程では、基板上に2箇所にアライメントマークをそれぞれ形成し、この2つのアライメントマークを用いる。つまり、上記第1のアライメント調整工程及び上記第2のアライメント調整工程で記憶した移動量のうち2つの移動量に基づいて基板又は液滴吐出ヘッドをそれぞれ相対的に移動させる。そして、第1のアライメント調整工程で吐出した溶液の着弾位置とは異なる基板上の2箇所に液滴吐出ヘッドによってアライメントマーク形成用の溶液を吐出する。上記2つの移動量に基づいてXY軸移動ステージによる基板又は照射スポットをそれぞれ相対的に移動させて2箇所の溶液にレーザ光をそれぞれ照射して乾燥、焼成を行う。これにより、基板上に2つのアライメントマークを形成する。そして、XY軸移動ステージによって基板をY軸方向に移動させて2つのアライメントマークを第2のカメラの撮影範囲内に入れ、2つのアライメントマークを第2のカメラで捕捉する。そして、第2のカメラによって2つのアライメントマークを撮像してその画像を記憶する。以上により第3のアライメント調整工程が終了する。製造工程時で、例えば基板が取り外されて別の工程を行った後に再び薄膜製造工程を行う場合、設置された基板上の2つのアライメントマークを第2のカメラによって捕捉する。そして、第2のカメラによって捕捉した基板上の2つのアライメントマークが、記憶しておいた画像上の2つのアライメントマークに一致するように基板を回転させあるいはXY軸方向に移動させて基板の組付け位置を調整する。   In the third alignment adjustment step, alignment marks are formed at two locations on the substrate, and these two alignment marks are used. That is, the substrate or the droplet discharge head is relatively moved based on two movement amounts stored in the first alignment adjustment step and the second alignment adjustment step. Then, the alignment mark forming solution is discharged by a droplet discharge head to two locations on the substrate different from the landing positions of the solution discharged in the first alignment adjustment step. The substrate or irradiation spot by the XY axis moving stage is relatively moved based on the two movement amounts, respectively, and laser light is irradiated to the two solutions, respectively, and drying and baking are performed. Thereby, two alignment marks are formed on the substrate. Then, the substrate is moved in the Y-axis direction by the XY-axis moving stage so that the two alignment marks are within the imaging range of the second camera, and the two alignment marks are captured by the second camera. Then, the second camera captures two alignment marks and stores the images. Thus, the third alignment adjustment process ends. In the manufacturing process, for example, when the thin film manufacturing process is performed again after the substrate is removed and another process is performed, two alignment marks on the installed substrate are captured by the second camera. Then, the substrate is rotated or moved in the XY-axis direction so that the two alignment marks on the substrate captured by the second camera coincide with the two alignment marks on the stored image. Adjust the attachment position.

しかしながら、上記特許文献2のアライメント調整方法によれば、第1のカメラでレーザ光の照射スポットを認識し、第2のカメラで着弾したアライメントマーク形成用の溶液や基板上に形成されたアライメントマークを認識している。上述したように、第2のカメラに比べて高価なカメラである第1のカメラに、着弾したアライメントマーク形成用の溶液や基板上に形成されたアライメントマークも認識できる描画撮影機能を持たせ、この描画撮像機能を持つ第1のカメラだけで各アライメント調整工程を行うことができたとしても、機能が増えただけ第1のカメラはより一層高価となる。このため、アライメント調整を行う際に第1のカメラを用いることは、装置の高コスト化につながってしまう。   However, according to the alignment adjustment method of Patent Document 2, the alignment mark formed on the substrate or the solution for forming the alignment mark that is recognized by the first camera and is landed by the second camera is recognized. Recognize. As described above, the first camera, which is an expensive camera compared to the second camera, has a drawing photographing function capable of recognizing the landing alignment mark forming solution and the alignment mark formed on the substrate, Even if each alignment adjustment process can be performed only by the first camera having the drawing imaging function, the first camera becomes more expensive as the function is increased. For this reason, using the first camera when performing alignment adjustment leads to an increase in cost of the apparatus.

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、装置の低コスト化を図ることができる、薄膜製造装置のアライメント調整方法、薄膜製造装置、該薄膜製造装置により製造した電気機械変換膜、電気機械変換素子、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an alignment adjustment method for a thin film manufacturing apparatus, a thin film manufacturing apparatus, and an electric device manufactured by the thin film manufacturing apparatus, which can reduce the cost of the apparatus. A mechanical conversion film, an electromechanical conversion element, a droplet discharge head, and a droplet discharge device are provided.

上記目的を達成するために、XY平面移動可能で、かつ面内回転可能なステージに保持された基板上に薄膜形成用の溶液を液滴吐出ヘッドにより吐出し、基板上に着弾した溶液にレーザ光源によるレーザ光を照射して熱処理を施して薄膜を形成する薄膜製造装置のアライメント調整方法において、前記基板が前記液滴吐出ヘッドの直下になるように前記基板又は前記液滴吐出ヘッドを相対的に任意の基準位置から移動させて前記液滴吐出ヘッドによってアライメントマーク用の溶液を前記基板上に吐出し、着弾したアライメントマーク用の溶液に1台の描画撮影用の撮像手段の撮影基準位置が一致するように前記基板又は前記撮像手段を相対的に移動させたときの着弾したアライメントマーク用の溶液と撮影基準位置との第1の距離を記憶し、前記液滴吐出ヘッドの直下に着弾位置が来るように前記第1の距離に基づいて前記基板又は前記液滴吐出ヘッドを相対的に移動させる第1のアライメント調整工程と、基準位置から前記基板又は前記レーザ光源による照射位置を相対的に移動させて前記レーザ光源によって前記基板上にレーザ光を照射して着弾したアライメントマーク用の溶液の形状と異なる形状の照射跡を形成し、該照射跡に前記撮像手段の撮影基準位置が一致するように前記撮像手段又は前記基板を相対的に移動させたときの照射跡と撮影基準位置との第2の距離を記憶し、前記レーザ光源による照射位置に着弾位置が来るように前記第2の距離に基づいて前記基板又は前記レーザ光源による照射位置を相対的に移動させる第2のアライメント調整工程と、前記基板上に予め形成され、かつ着弾したアライメントマーク用の溶液の形状及び前記照射跡の形状とそれぞれ異なる所定の形状を有するアライメントマークを前記撮像手段で撮像し、撮像した前記アライメントマークの形状に基づいて前記基板の向きを検知して所定の向きになるように前記基板又は前記撮像手段を相対的に回転させたとき回転角度を記憶し、前記アライメントマークの位置が前記撮像手段の撮像基準位置に一致するように前記撮像手段又は前記基板を相対的に移動させたときの前記アライメントマークの前記ステージにおける位置座標を記憶し、前記基板の向きを所定の向きになるように前記回転角度に基づいて前記基板又は前記撮像手段を相対的に回転させ、かつ前記アライメントマークの位置が前記撮像基準位置に一致するように前記基板又は前記撮像手段を相対的に移動させる第3のアライメント調整工程とを有することを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, a solution for forming a thin film is ejected by a droplet ejection head onto a substrate held on a stage that can move in the XY plane and can be rotated in the plane, and a laser is applied to the solution landed on the substrate. In an alignment adjustment method of a thin film manufacturing apparatus that forms a thin film by irradiating a laser beam from a light source to form a thin film, the substrate or the droplet discharge head is relatively positioned so that the substrate is directly below the droplet discharge head. The alignment mark solution is discharged onto the substrate by the droplet discharge head after being moved from an arbitrary reference position, and the image pickup reference position of one imaging device for drawing and photographing is applied to the landed alignment mark solution. The first distance between the landing alignment mark solution and the imaging reference position when the substrate or the imaging means is moved relatively so as to coincide is stored. A first alignment adjustment step of relatively moving the substrate or the droplet discharge head based on the first distance so that the landing position comes directly below the droplet discharge head; and The irradiation position by the laser light source is relatively moved to irradiate a laser beam on the substrate by the laser light source to form an irradiation mark having a shape different from the shape of the alignment mark solution landed, and the irradiation mark is formed on the irradiation mark. A second distance between the irradiation trace and the imaging reference position when the imaging means or the substrate is relatively moved so that the imaging reference position of the imaging means coincides is stored, and the irradiation position by the laser light source is stored. A second alignment adjustment step of relatively moving an irradiation position by the substrate or the laser light source based on the second distance so that a landing position comes; An alignment mark having a predetermined shape that is different from the shape of the alignment mark solution that has been formed and has landed and the shape of the irradiation trace are imaged by the imaging means, and the substrate is based on the imaged shape of the alignment mark. Rotation angle is stored when the substrate or the imaging unit is relatively rotated so that the orientation of the substrate or the imaging unit is rotated so that a predetermined direction is detected, and the position of the alignment mark coincides with the imaging reference position of the imaging unit The position coordinate of the alignment mark on the stage when the image pickup unit or the substrate is relatively moved is stored, and the substrate or the substrate based on the rotation angle so that the orientation of the substrate becomes a predetermined orientation. The image pickup means is rotated relatively, and the position of the alignment mark coincides with the image pickup reference position. And a third alignment adjustment step of relatively moving the substrate or the imaging means.

本発明においては、第2のアライメント調整工程において捕捉する対象を照射跡とした。この照射跡は描画された画像であり、描画を認識できる機能を有している描画撮影用の撮像手段で認識することができる。これにより、各アライメント調整工程において捕捉する対象は全て描画撮影用の撮像手段で認識することができるようになる。このため、従来のような赤外線カメラのような高価で特殊なレーザ光撮影用の撮像手段を用いなくてもよく、レーザ光撮影用の撮像手段に比べて低コストな描画撮影用の撮像手段を1台だけで全てのアライメント調整工程を行うことができるようになった。よって、装置の低コスト化を図ることができる。   In the present invention, an object to be captured in the second alignment adjustment step is an irradiation mark. This irradiation trace is a drawn image, and can be recognized by an imaging means for drawing photographing having a function of recognizing drawing. As a result, all the objects to be captured in each alignment adjustment step can be recognized by the imaging means for drawing photographing. For this reason, it is not necessary to use an expensive and special imaging means for laser light photography like a conventional infrared camera, and an imaging means for drawing photography that is lower in cost than an imaging means for laser light photography. All alignment adjustment processes can be performed with only one unit. Therefore, the cost of the apparatus can be reduced.

本発明によれば、装置の低コスト化を図ることができるという効果が得られる。   According to the present invention, it is possible to reduce the cost of the apparatus.

本発明の実施形態の液滴吐出装置の一構成例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the example of 1 structure of the droplet discharge apparatus of embodiment of this invention. 本実施形態の液滴吐出装置の概略透視斜視図である。It is a schematic perspective view of the droplet discharge device of the present embodiment. 本発明の一実施形態に係る電気機械変換膜の形成を伴う電気機械変換素子の製造工程を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing process of the electromechanical conversion element accompanied with formation of the electromechanical conversion film which concerns on one Embodiment of this invention. P(分極)−E(電界強度)のヒステリシス曲線を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the hysteresis curve of P (polarization) -E (electric field strength). 製造方法で製造した電気機械変換素子を用いて構成した液滴吐出ヘッドの一構成例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows one structural example of the droplet discharge head comprised using the electromechanical conversion element manufactured with the manufacturing method. 図5の液吐出ヘッドを複数並べた構成例を示す概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration example in which a plurality of liquid ejection heads of FIG. 5 are arranged. 本実施形態の液滴吐出ヘッドにおける電気機械変換膜の製造装置の斜視図である。It is a perspective view of the manufacturing apparatus of the electromechanical conversion film in the droplet discharge head of this embodiment. 電気機械変換膜製造装置による機能性インクの塗布、加熱及び結晶化の各工程を示す概略図である。It is the schematic which shows each process of application | coating of functional ink by an electromechanical conversion film manufacturing apparatus, a heating, and crystallization. 液滴吐出ヘッドの塗布位置とカメラの撮影範囲内での基準位置とのアライメント調整を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating alignment adjustment with the application position of a droplet discharge head, and the reference position within the imaging | photography range of a camera. レーザ光の照射位置とカメラの画像内での基準位置とのアライメント調整を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating alignment adjustment with the irradiation position of a laser beam, and the reference position in the image of a camera. 移動手段群の座標系と基板の向き、位置のアライメント調整を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the alignment adjustment of the coordinate system of a moving means group, the direction of a board | substrate, and a position. アライメントマークの所定の向きからずれたときの状態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating a state when it deviates from the predetermined direction of an alignment mark. SAM膜を除去した電極露出面及びSAM膜を配置したままの表面における純水の接触角の各様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows each mode of the contact angle of the pure water in the electrode exposure surface which removed the SAM film, and the surface where the SAM film has been arrange | positioned.

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の実施形態の液滴吐出装置の一構成例を示す概略構成図である。また、図2は本実施形態の液滴吐出装置の概略透視斜視図である。両図に示す本発明の液滴吐出装置の一例であるインクジェット記録装置100は、主に、記録装置本体の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ101と、キャリッジ101に搭載した本発明を実施して製造した液滴吐出ヘッドの一例であるインクジェットヘッドからなる記録ヘッド102と、記録ヘッド102へインクを供給するインクカートリッジ103とを含んで構成される印字機構部104を有している。また、装置本体の下方部には前方側から多数枚の用紙105を積載可能な給紙カセット106を抜き差し自在に装着することができ、また用紙105を手差しで給紙するための手差しトレイ107を開倒することができ、給紙カセット106或いは手差しトレイ107から給送される用紙105を取り込み、印字機構部104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108に排紙する。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration example of a droplet discharge apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic perspective view of the droplet discharge device of this embodiment. An ink jet recording apparatus 100 as an example of the droplet discharge apparatus of the present invention shown in both figures mainly includes a carriage 101 that can move in the main scanning direction inside the recording apparatus main body, and the present invention mounted on the carriage 101. The printing mechanism unit 104 is configured to include a recording head 102 including an inkjet head, which is an example of a liquid droplet ejection head manufactured as described above, and an ink cartridge 103 that supplies ink to the recording head 102. In addition, a sheet feeding cassette 106 capable of stacking a large number of sheets 105 can be detachably attached to the lower part of the apparatus main body from the front side, and a manual feed tray 107 for manually feeding sheets 105 is provided. The paper 105 fed from the paper feed cassette 106 or the manual feed tray 107 can be taken in, and a required image is recorded by the printing mechanism 104, and then discharged to a paper discharge tray 108 mounted on the rear side. Make paper.

印字機構部104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109と従ガイドロッド110とでキャリッジ101を主走査方向に摺動自在に保持し、このキャリッジ101にはイエロー(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本発明に係る液滴吐出ヘッドの一例であるインクジェットヘッドからなる記録ヘッド102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。また、キャリッジ101には記録ヘッド102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103を交換可能に装着している。インクカートリッジ103は上方に大気と連通する大気口、下方には記録ヘッド102へインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により記録ヘッド102へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。   The printing mechanism unit 104 holds a carriage 101 slidably in the main scanning direction by a main guide rod 109 and a sub guide rod 110 which are guide members horizontally mounted on left and right side plates (not shown). (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk) ink droplets are ejected from a recording head 102, which is an example of a droplet ejection head according to the present invention that ejects ink droplets of each color. Outlets (nozzles) are arranged in a direction crossing the main scanning direction, and are mounted with the ink droplet ejection direction facing downward. In addition, each ink cartridge 103 for supplying ink of each color to the recording head 102 is replaceably mounted on the carriage 101. The ink cartridge 103 has an air port that communicates with the atmosphere upward, a supply port that supplies ink to the recording head 102 below, and a porous body filled with ink inside. The ink supplied to the recording head 102 by the force is maintained at a slight negative pressure.

また、記録ヘッド102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個のヘッドでもよい。ここで、キャリッジ101は後方側(用紙搬送方向下流側)を主ガイドロッド109に摺動自在に嵌装し、前方側(用紙搬送方向上流側)を従ガイドロッド110に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ101を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ111で回転駆動される駆動プーリ112と従動プーリ113との間にタイミングベルト114を張装し、このタイミングベルト104をキャリッジ101に固定しており、主走査モータ111の正逆回転によりキャリッジ101が往復駆動される。   Further, although the heads of the respective colors are used here as the recording heads 102, a single head having nozzles for ejecting ink droplets of the respective colors may be used. Here, the carriage 101 is slidably fitted to the main guide rod 109 on the rear side (downstream side in the paper conveyance direction), and is slidably mounted on the sub guide rod 110 on the front side (upstream side in the paper conveyance direction). doing. In order to move and scan the carriage 101 in the main scanning direction, a timing belt 114 is stretched between a driving pulley 112 and a driven pulley 113 that are rotationally driven by a main scanning motor 111, and the timing belt 104 is moved to the carriage 101. The carriage 101 is reciprocally driven by forward and reverse rotations of the main scanning motor 111.

一方、給紙カセット106にセットした用紙105を記録ヘッド102の下方側に搬送するために、給紙カセット106から用紙105を分離給装する給紙ローラ115及びフリクションパッド116と、用紙105を案内するガイド部材117と、給紙された用紙105を反転させて搬送する搬送ローラ118と、この搬送ローラ118の周面に押し付けられる搬送コロ119及び搬送ローラ118からの用紙105の送り出し角度を規定する先端コロ120とを設けている。搬送ローラ118は副走査モータ121によってギヤ列を介して回転駆動される。そして、キャリッジ101の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ118から送り出された用紙105を記録ヘッド102の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材122を設けている。この印写受け部材122の用紙搬送方向下流側には、用紙105を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ123、拍車124を設け、さらに用紙105を排紙トレイ108に送り出す排紙ローラ125及び拍車126と、排紙経路を形成するガイド部材127、128とを配設している。   On the other hand, in order to convey the paper 105 set in the paper feed cassette 106 to the lower side of the recording head 102, the paper feed roller 115 and the friction pad 116 for separating and feeding the paper 105 from the paper feed cassette 106 and the paper 105 are guided. A guide member 117 that rotates, a conveyance roller 118 that reverses and conveys the fed paper 105, a conveyance roller 119 that is pressed against the peripheral surface of the conveyance roller 118, and a feeding angle of the sheet 105 from the conveyance roller 118. A tip roller 120 is provided. The transport roller 118 is rotationally driven by a sub-scanning motor 121 through a gear train. A printing receiving member 122 is provided as a paper guide member that guides the paper 105 fed from the transport roller 118 on the lower side of the recording head 102 corresponding to the movement range of the carriage 101 in the main scanning direction. A conveyance roller 123 and a spur 124 that are rotationally driven to send the paper 105 in the paper discharge direction are provided on the downstream side of the printing receiving member 122 in the paper conveyance direction, and the paper 105 is further delivered to the paper discharge tray 108. A roller 125 and a spur 126, and guide members 127 and 128 that form a paper discharge path are disposed.

記録時には、キャリッジ101を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド102を駆動することにより、停止している用紙105にインクを吐出して1行分を記録し、用紙105を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙105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105を排紙する。   At the time of recording, the recording head 102 is driven in accordance with the image signal while moving the carriage 101, thereby ejecting ink onto the stopped paper 105 to record one line. Record the line. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the paper 105 has reached the recording area, the recording operation is terminated and the paper 105 is discharged.

また、キャリッジ101の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド102の吐出不良を回復するための回復装置129を配置している。回復装置129はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ101は印字待機中にはこの回復装置129側に移動されてキャッピング手段で記録ヘッド102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。また、記録途中など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。   Further, a recovery device 129 for recovering the ejection failure of the recording head 102 is disposed at a position outside the recording area on the right end side in the movement direction of the carriage 101. The recovery device 129 includes a cap unit, a suction unit, and a cleaning unit. The carriage 101 is moved to the recovery device 129 side during printing standby, and the recording head 102 is capped by the capping means, and the ejection port portion is kept in a wet state to prevent ejection failure due to ink drying. Further, by ejecting ink that is not related to recording during recording or the like, the ink viscosity of all the ejection ports is made constant and stable ejection performance is maintained.

このように、このインクジェット記録装置は、本実施形態のインクジェットヘッドを搭載しているので、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て画像品質が向上する。   As described above, since the ink jet recording apparatus is equipped with the ink jet head of the present embodiment, there is no ink droplet ejection failure due to vibration plate drive failure, stable ink droplet ejection characteristics are obtained, and image quality is improved. .

次に、本発明の実施形態の電気機械変換膜の製造工程について説明する。なお、本実施形態では、圧電定数d31の変形を利用した横振動(ベンドモード)型の電気機械変換膜を有する電気機械変換素子を例として説明するが、本発明はこの型の電気機械変換膜に限定されることなく適用可能である。   Next, the manufacturing process of the electromechanical conversion film according to the embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, an electromechanical conversion element having a transverse vibration (bend mode) type electromechanical conversion film using deformation of the piezoelectric constant d31 will be described as an example. The present invention is an electromechanical conversion film of this type. It is applicable without being limited to.

電気機械変換膜がPZT膜の場合、酢酸鉛三水和物、イソプロポキシドチタン、ノルマルブトキシドジルコニウムを出発材料として合成したPZT前駆体溶液を用いることができる。酢酸鉛の結晶水はメトキシエタノールに溶解した後、脱水する。化学量論的組成に対し鉛量を10モル%過剰にしてある。これは熱処理中のいわゆる鉛抜けによる結晶性低下を防ぐためである。イソプロポキシドチタン、ノルマルブトキシドジルコニウムをメトキシエタノールに溶解し、アルコール交換反応、エステル化反応を進め、上記酢酸鉛を溶解したメトキシエタノール溶液と均一に混合することによりPZT前駆体溶液を合成することができる。このPZT前駆体溶液のPZT濃度は例えば0.1モル/リットルにする。   When the electromechanical conversion film is a PZT film, a PZT precursor solution synthesized using lead acetate trihydrate, isopropoxide titanium, and normal butoxide zirconium as starting materials can be used. The crystal water of lead acetate is dissolved in methoxyethanol and then dehydrated. The amount of lead is 10 mol% excess relative to the stoichiometric composition. This is to prevent crystallinity deterioration due to so-called lead loss during heat treatment. It is possible to synthesize PZT precursor solution by dissolving isopropoxide titanium and normal butoxide zirconium in methoxyethanol, proceeding with alcohol exchange reaction and esterification reaction, and uniformly mixing with methoxyethanol solution in which lead acetate is dissolved. it can. The PZT concentration of the PZT precursor solution is, for example, 0.1 mol / liter.

また、電気機械変換膜がPZT膜の場合のPZT前駆体溶液は、非特許文献1に記載されている、酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料にし、共通溶媒としてメトキシエタノールに溶解させ、均一溶液として得るようにしてもよい。上記PZT前駆体溶液は「ゾルゲル液」とも呼ばれる。   The PZT precursor solution in the case where the electromechanical conversion film is a PZT film is prepared by dissolving lead acetate, zirconium alkoxide, and titanium alkoxide compounds described in Non-Patent Document 1 as starting materials and dissolving them in methoxyethanol as a common solvent. Alternatively, a uniform solution may be obtained. The PZT precursor solution is also called “sol-gel solution”.

PZTとは、ジルコン酸鉛(PbZrO)とチタン酸鉛(PbTiO)の固溶体で、その比率により特性が異なる。一般的に優れた圧電特性を示す組成はPbZrOとPbTiOの比率が53:47の割合で、化学式で示すとPb(Zr0.53,Ti0.47)O、一般にPZT(53/47)と示される。酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物の出発材料は、この化学式に従って秤量される。金属アルコキシド化合物は大気中の水分により容易に加水分解してしまうので、前駆体溶液に安定剤としてアセチルアセトン、酢酸、ジエタノールアミンなどの安定化剤を適量、添加してもよい。 PZT is a solid solution of lead zirconate (PbZrO 3 ) and lead titanate (PbTiO 3 ), and the characteristics differ depending on the ratio. In general, the composition exhibiting excellent piezoelectric characteristics has a ratio of PbZrO 3 and PbTiO 3 of 53:47. When expressed by a chemical formula, Pb (Zr0.53, Ti0.47) O 3 , generally PZT (53/47) It is indicated. The starting materials for lead acetate, zirconium alkoxide and titanium alkoxide compounds are weighed according to this chemical formula. Since the metal alkoxide compound is easily hydrolyzed by moisture in the atmosphere, an appropriate amount of a stabilizer such as acetylacetone, acetic acid or diethanolamine may be added to the precursor solution as a stabilizer.

PZT以外の複合酸化物としてはチタン酸バリウムなどが挙げられ、この場合はバリウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料にし、共通溶媒に溶解させることでチタン酸バリウム前駆体溶液を作製することも可能である。   Examples of composite oxides other than PZT include barium titanate. In this case, it is also possible to prepare a barium titanate precursor solution by dissolving barium alkoxide and a titanium alkoxide compound in a common solvent. is there.

また、下地となる基板上の第1の電極の表面に電気機械変換膜としてのパターン化したPZT膜を得る場合、上記溶液を塗布液として液滴吐出方式で塗布することにより塗膜を形成し、溶媒乾燥、熱分解、結晶化の各々の熱処理を施すことでパターン化したPZT膜が得られる。塗膜から結晶化膜への変態には体積収縮が伴うので、クラックフリーな膜を得るには一度の工程で100[nm]以下の膜厚が得られるようにするのが好ましい。そして、前駆体濃度は、電気機械変換膜の成膜面積とPZT前駆体溶液の塗布量との関係から適正化するように調整するのが好ましい。また、液滴吐出装置の電気機械変換素子として用いる場合、このPZT膜の膜厚は1[μm]〜2[μm]が要求される。この膜厚を得るには十数回、工程を繰り返すことになる。   Further, when obtaining a patterned PZT film as an electromechanical conversion film on the surface of the first electrode on the base substrate, a coating film is formed by applying the above solution as a coating liquid by a droplet discharge method. A patterned PZT film can be obtained by performing heat treatments of solvent drying, thermal decomposition, and crystallization. Since transformation from the coating film to the crystallized film involves volume shrinkage, it is preferable to obtain a film thickness of 100 [nm] or less in one step in order to obtain a crack-free film. And it is preferable to adjust so that a precursor density | concentration may be optimized from the relationship between the film-forming area of an electromechanical conversion film, and the application quantity of a PZT precursor solution. Further, when used as an electromechanical conversion element of a droplet discharge device, the thickness of the PZT film is required to be 1 [μm] to 2 [μm]. In order to obtain this film thickness, the process is repeated ten times or more.

更に、ゾルゲル法によるパターン化した電気機械変換層の形成の場合には、下地となる基板の濡れ性を制御したPZT前駆体溶液の塗り分けをする。これは、非特許文献2に示されているアルカンチオールが特定金属上に自己配列する現象を利用したものであり、まず、基板の白金族金属の表面に、チオールのSAM(Self assembled monolayer)膜を形成する。SAM膜上はアルキル基が配置しているので、疎液性になる。このSAM膜は、例えば周知のフォトリソグラフィ・エッチングにより、フォトレジストを用いてパターニングすることができる。レジスト剥離後も、パターン化SAM膜は残っているので、この部位は疎液性になっている。一方、SAM膜が除去された部位は白金表面が露出しているため、親液性になっている。この表面エネルギーのコントラストを利用してPZT前駆体溶液の塗り分けをすることができる。本実施形態では、上記SAM膜を、PZT前駆体溶液を塗布しない領域に選択的に形成した後、以下に示すように、PZT前駆体溶液の消費量を低減することができる液滴吐出方式による塗工(インクジェット塗工)でPZT前駆体溶液を選択的に塗布している。   Further, in the case of forming a patterned electromechanical conversion layer by the sol-gel method, the PZT precursor solution in which the wettability of the base substrate is controlled is separately applied. This utilizes the phenomenon of alkanethiol self-arranged on a specific metal shown in Non-Patent Document 2, and first, a SAM (Self assembled monolayer) film of thiol on the surface of the platinum group metal of the substrate. Form. Since the alkyl group is arranged on the SAM film, it becomes lyophobic. This SAM film can be patterned using a photoresist by, for example, well-known photolithography etching. Since the patterned SAM film remains even after the resist is peeled off, this portion is lyophobic. On the other hand, the portion from which the SAM film has been removed is lyophilic because the platinum surface is exposed. Using this surface energy contrast, the PZT precursor solution can be applied separately. In the present embodiment, after the SAM film is selectively formed in a region where the PZT precursor solution is not applied, as shown below, the droplet discharge method can reduce the consumption of the PZT precursor solution. The PZT precursor solution is selectively applied by coating (inkjet coating).

図3は本発明の一実施形態に係る電気機械変換膜の形成を伴う電気機械変換素子の製造工程を示す工程断面図である。同図の(a)に示す基板11の表面(上面)には、チオールとの反応性に優れた第1の電極としての図示しない白金族金属からなる白金電極が、例えばスパッタ法により形成されている。この基板11の白金電極の表面に、同図の(b)に示すようにSAM膜12が形成される。SAM膜12は、アルカンチオール液に基板11をディップして自己配列させることで得られる。本例では、CH(CH)−SHのアルカンチオールの分子を一般的な有機溶媒(アルコール、アセトン、トルエンなど)に所定濃度(例えば数[mol/l])で溶解させたアルカンチオール液を用いた。このアルカンチオール液に基板11を浸漬させ、所定時間後に取り出した後、余剰な分子を溶媒で置換洗浄し乾燥することにより、白金電極の表面にSAM膜12を形成することができる。次に、同図の(c)に示すように、フォトリソグラフィーによりフォトレジスト13をパターン形成し、同図の(d)に示すようにドライエッチング(例えば、酸素プラズマの照射又はUV光の照射)によりSAM膜12を除去し、加工に用いたフォトレジスト13を除去してSAM膜12のパターニングを終了する。このように形成されたSAM膜12は、純水に対する接触角が例えば92度であり、疎液性を示す。一方、SAM膜12が除去されて露出した基板11の白金電極の表面は、純水に対する接触角が例えば54度であり、親液性を示す。 FIG. 3 is a process cross-sectional view illustrating a manufacturing process of an electromechanical conversion element accompanied with formation of an electromechanical conversion film according to an embodiment of the present invention. A platinum electrode made of a platinum group metal (not shown) as a first electrode excellent in reactivity with thiol is formed on the surface (upper surface) of the substrate 11 shown in FIG. Yes. A SAM film 12 is formed on the surface of the platinum electrode of the substrate 11 as shown in FIG. The SAM film 12 can be obtained by dipping the substrate 11 in an alkanethiol solution and making it self-align. In this example, an alkanethiol solution obtained by dissolving alkanethiol molecules of CH 3 (CH 2 ) —SH in a general organic solvent (alcohol, acetone, toluene, etc.) at a predetermined concentration (for example, several [mol / l]). Was used. After immersing the substrate 11 in this alkanethiol solution and taking it out after a predetermined time, the SAM film 12 can be formed on the surface of the platinum electrode by replacing and washing excess molecules with a solvent and drying. Next, as shown in (c) of the figure, a photoresist 13 is patterned by photolithography, and dry etching (for example, oxygen plasma irradiation or UV light irradiation) is performed as shown in (d) of the figure. Then, the SAM film 12 is removed, and the photoresist 13 used for processing is removed, and the patterning of the SAM film 12 is completed. The SAM film 12 formed in this manner has a contact angle with respect to pure water of, for example, 92 degrees and exhibits lyophobic properties. On the other hand, the surface of the platinum electrode of the substrate 11 exposed by removing the SAM film 12 has a contact angle with pure water of, for example, 54 degrees and exhibits lyophilicity.

次に、図3の(a)〜(d)に示す工程を行った後、PZT前駆体溶液の液滴をノズルから吐出させる液滴吐出方式、具体的には液滴吐出ヘッド14によりPZT前駆体溶液15が塗布される(図3の(e)参照)。このPZT前駆体溶液15の塗布は、疎液部であるSAM膜上にはPZT膜16が形成されず、SAM膜を除去された親液部のみにPZT膜が形成されるように行われる。最後に、溶媒乾燥、熱分解、結晶化の各々の熱処理を施すことで電気機械変換膜17が得られる(図3の(f)参照)。   Next, after performing the steps shown in FIGS. 3A to 3D, a droplet discharge method in which the droplets of the PZT precursor solution are discharged from the nozzles, specifically, the PZT precursor by the droplet discharge head 14 is used. The body solution 15 is applied (see (e) of FIG. 3). The application of the PZT precursor solution 15 is performed such that the PZT film 16 is not formed on the SAM film that is a lyophobic part, and the PZT film is formed only on the lyophilic part from which the SAM film has been removed. Finally, the electromechanical conversion film 17 is obtained by performing heat treatments such as solvent drying, thermal decomposition, and crystallization (see (f) of FIG. 3).

上記図3の方法では、上記図3の(a)〜(d)及び液滴吐出方式によるPZT前駆体溶液の塗布、溶媒乾燥、熱分解、結晶化の各熱処理を1回ずつ実行して所定膜厚の電気機械変換膜を得る場合について示したが、上記図3の(a)〜(d)、液滴吐出方式によるPZT前駆体溶液の塗布の図3の(e)、及び溶媒乾燥、熱分解、結晶化の各熱処理の図3の(f)を、所定回数(2回以上)繰り返して実行して薄めに設定した電気機械変換膜を多層に重ねて形成し、所定膜厚の電気機械変換膜を得るようにしてもよい。この場合、電気機械変換膜のクラックの発生をより確実に防止できる。   In the method of FIG. 3, the heat treatments of PZT precursor solution application, solvent drying, thermal decomposition, and crystallization are performed once by (a) to (d) of FIG. As shown in the case of obtaining an electromechanical conversion film having a film thickness, (a) to (d) of FIG. 3 above, (e) of FIG. 3 of application of the PZT precursor solution by the droplet discharge method, and solvent drying, 3 (f) of the thermal decomposition and crystallization heat treatments are repeatedly performed a predetermined number of times (two or more times) to form thin electro-mechanical conversion films in multiple layers, and the electric film having a predetermined thickness is formed. A mechanical conversion film may be obtained. In this case, generation of cracks in the electromechanical conversion film can be prevented more reliably.

また、上記図3の方法では、第1の電極上のPZT前駆体溶液が塗布される所定部分以外の表面をSAM膜によって疎液面にする表面改質を行っているが、第1の電極の表面が疎液面の場合は、その第1の電極上のPZT前駆体溶液が塗布される所定部分の表面を親液面にする表面改質を行ってもよい。   Further, in the method of FIG. 3 described above, the surface modification other than the predetermined portion on which the PZT precursor solution on the first electrode is applied is made a lyophobic surface by the SAM film. When the surface is a lyophobic surface, surface modification may be performed so that the surface of a predetermined portion to which the PZT precursor solution on the first electrode is applied becomes a lyophilic surface.

上述した製造工程を15回繰り返し500[nm]の膜を得た。このとき作製された膜にクラックなどの不良は生じなかった。さらに、15回のPZT前駆体の選択塗布とレーザ照射を行い、結晶化処理をした。膜にクラックなどの不良は生じなかった。膜厚は1000[nm]に達した。このパターン化膜に上部電極(白金)を成膜し電気特性、電気機械変換能(圧電定数)の評価を行った。その結果、図4のP(分極)−E(電界強度)のヒステリシス曲線が得られた。膜の比誘電率は1220、誘電損失は0.02、残留分極は19.3[μC/cm]、抗電界は36.5[kV/cm]であり、通常のセラミック焼結体と同等の特性を持っていることがわかった。また、電気−機械変換能は電界印加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。その圧電定数d31は120[pm/V]となり、こちらもセラミック焼結体と同等の値であった。この値は液体吐出ヘッドに用いる圧電素子として十分設計できうる特性値である。電極膜として白金やSrRuOやLaNiOなどの酸化物を溶媒に溶かし、インクジェット法で塗布、レーザ照射することで圧電体層と同様に電極膜も形成することができる。 The manufacturing process described above was repeated 15 times to obtain a film of 500 [nm]. No defects such as cracks occurred in the film produced at this time. Further, selective application of the PZT precursor and laser irradiation were performed 15 times to perform crystallization treatment. Defects such as cracks did not occur in the film. The film thickness reached 1000 [nm]. An upper electrode (platinum) was formed on this patterned film, and electrical characteristics and electromechanical conversion ability (piezoelectric constant) were evaluated. As a result, a hysteresis curve of P (polarization) -E (electric field strength) in FIG. 4 was obtained. The relative dielectric constant of the film is 1220, the dielectric loss is 0.02, the remanent polarization is 19.3 [μC / cm 2 ], and the coercive electric field is 36.5 [kV / cm], which is equivalent to a normal ceramic sintered body It was found that it has the characteristics of In addition, the electromechanical conversion ability was calculated by measuring the amount of deformation by applying an electric field with a laser Doppler vibrometer and fitting it by simulation. The piezoelectric constant d31 was 120 [pm / V], which was also the same value as the ceramic sintered body. This value is a characteristic value that can be sufficiently designed as a piezoelectric element for use in a liquid discharge head. As an electrode film, an electrode film can be formed in the same manner as the piezoelectric layer by dissolving an oxide such as platinum, SrRuO 3, or LaNiO 3 in a solvent, applying the ink by an inkjet method, and irradiating with a laser.

図5は上記製造方法で製造した電気機械変換素子を用いて構成した液滴吐出ヘッドの一構成例を示す概略構成図である。図示の例では、液室基板となるシリコン基板20上に、振動板30、密着層41及び下部電極(第1の電極)42を積層し、その下部電極(第1の電極)42上の所定部分に、上記簡便な製造方法により、バルクセラミックスと同等の性能を持つ電気機械変換素子(PZT素子)43及び上部電極44をパターン化して形成することができる。その後、シリコン基板20の裏面(図中の下面)からエッチング除去工程により液室22aを形成し、ノズル孔21を有するノズル板22を接合することにより、液体吐出ヘッド50を作製することができる。なお、図中には液体供給手段、流路、流体抵抗についての記述は省略した。また、図5の液滴吐出ヘッド50は、図6に示すように複数個並べるように構成することもできる。   FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a configuration example of a droplet discharge head configured using the electromechanical conversion element manufactured by the manufacturing method. In the illustrated example, a diaphragm 30, an adhesion layer 41, and a lower electrode (first electrode) 42 are stacked on a silicon substrate 20 serving as a liquid chamber substrate, and a predetermined on the lower electrode (first electrode) 42 is formed. The electromechanical conversion element (PZT element) 43 and the upper electrode 44 having the same performance as that of bulk ceramics can be patterned and formed on the portion by the simple manufacturing method described above. Thereafter, the liquid chamber 22a is formed from the back surface (the lower surface in the drawing) of the silicon substrate 20 by an etching removal process, and the nozzle plate 22 having the nozzle holes 21 is joined, whereby the liquid discharge head 50 can be manufactured. In the figure, descriptions of the liquid supply means, the flow path, and the fluid resistance are omitted. Further, a plurality of the droplet discharge heads 50 shown in FIG. 5 can be arranged as shown in FIG.

図7は本実施形態の液滴吐出ヘッドにおける電気機械変換膜の製造装置の斜視図である。同図に示す電気機械変換膜製造装置200は、機能性インクを基板上に塗布するための液滴吐出ヘッド201と、基板202を保持するステージ203と、塗布された機能性インクを加熱、結晶化するためのレーザヘッド204と、アライメントするためのカメラ205と、基板の向きを調整するθ軸移動手段206と、基板をスキャン軸方向に移動させるスキャン軸移動手段207と、基板をフィード軸方向に移動させるフィード軸移動手段208とを有する。スキャン軸は図中のX軸に、フィード軸は図中のY軸に相当する。液滴吐出ヘッド201は液滴吐出ヘッド支持部材209に支持されている。この液滴吐出ヘッド201には図示されていない各インクタンクから各々機能性材料インク供給用パイプからインクが供給される。基板202を保持するステージ203には図示されていない真空、静電気などの吸着手段が付随しており、基板202をステージ203上に固定することができる。レーザヘッド204はレーザヘッド支持部材210に支持されている。レーザヘッド204は多チャンネルのものでも、単一口のものでも構わないが、多チャンネルのものが好ましい。レーザ光204−1の波長は赤外線の領域もしくは紫外線の領域が好ましく、該当基板もしくは基板上に成膜された層の吸収係数の高い波長であればより一層好ましい。カメラ205はカメラ支持部材211に支持されている。カメラ205は、画素数が多い方が好ましい。これにより、広い領域を撮影できるのでアライメントに要する時間を短縮化でき、また、高解像度で撮影できるので、アライメントマークを精度よく認識できる。画素数の多いカメラは、例えば、Edmund社製1/2型プログレッシブスキャンCMOSカメラ(型番:EO-5012、画素数:約500万画素)などがある。また、このようなカメラでは、ピクセルサイズが縦2.2[μm]×縦2.2[μm]のカメラがある。このカメラを使って、例えば一般的なレンズ倍率5倍の顕微鏡タイプのレンズを装着した場合、約1mm角四方の領域を約0.4[μm]の解像度で撮影することができる。   FIG. 7 is a perspective view of an electromechanical conversion film manufacturing apparatus in the droplet discharge head of this embodiment. The electromechanical conversion film manufacturing apparatus 200 shown in the figure includes a droplet discharge head 201 for applying functional ink on a substrate, a stage 203 for holding the substrate 202, and heating the applied functional ink to crystallize it. A laser head 204 for adjusting the position, a camera 205 for alignment, a θ axis moving means 206 for adjusting the orientation of the substrate, a scan axis moving means 207 for moving the substrate in the scan axis direction, and a substrate in the feed axis direction Feed shaft moving means 208 for moving the feed shaft. The scan axis corresponds to the X axis in the figure, and the feed axis corresponds to the Y axis in the figure. The droplet discharge head 201 is supported by a droplet discharge head support member 209. Ink is supplied to the droplet discharge head 201 from each ink tank (not shown) from a functional material ink supply pipe. The stage 203 for holding the substrate 202 is accompanied by suction means such as vacuum and static electricity (not shown) so that the substrate 202 can be fixed on the stage 203. The laser head 204 is supported by a laser head support member 210. The laser head 204 may be a multi-channel or a single port, but a multi-channel is preferable. The wavelength of the laser beam 204-1 is preferably an infrared region or an ultraviolet region, and more preferably a wavelength having a high absorption coefficient of the substrate or a layer formed on the substrate. The camera 205 is supported by the camera support member 211. The camera 205 preferably has a larger number of pixels. As a result, since a wide area can be imaged, the time required for alignment can be shortened, and since the image can be imaged with high resolution, the alignment mark can be accurately recognized. An example of a camera with a large number of pixels is a 1/2 type progressive scan CMOS camera (model number: EO-5012, number of pixels: about 5 million pixels) manufactured by Edmund. In addition, in such a camera, there is a camera having a pixel size of 2.2 [μm] × 2.2 [μm] in length. Using this camera, for example, when a microscope type lens having a general lens magnification of 5 is mounted, an area of about 1 mm square can be photographed with a resolution of about 0.4 [μm].

基板202を保持するステージ203はθ軸移動手段206上に設置されており、基板の向きを調整することができる。このθ軸移動手段206は回転量を検知、記録できるようにエンコーダー機能を有していることが好ましい。さらに、θ軸移動手段206は、スキャン軸移動手段207上に設置されており、機能性インクのパターン上の塗布・加熱・結晶化を行うために基板202を移動させることができる。そして、スキャン軸駆動手段207とフィード軸駆動手段208は移動量を検知、記録できるようにエンコーダー機能を有していることが好ましい。   The stage 203 that holds the substrate 202 is installed on the θ-axis moving means 206, and the orientation of the substrate can be adjusted. The θ-axis moving means 206 preferably has an encoder function so that the amount of rotation can be detected and recorded. Further, the θ-axis moving unit 206 is installed on the scan axis moving unit 207, and can move the substrate 202 in order to perform application, heating, and crystallization on the functional ink pattern. The scan axis driving means 207 and the feed axis driving means 208 preferably have an encoder function so that the amount of movement can be detected and recorded.

図7に示す電気機械変換膜製造装置200による機能性インクの塗布・加熱・結晶化工程を図8に示す。先ず、図8の(a)のようにスキャン軸移動手段207及びフィード軸駆動手段208を用いて液滴吐出ヘッド直下に基板202を移動させ、任意のパターンを基板202上に塗布する。その後、図8の(b)のように基板202をレーザヘッド204の直下に移動して、レーザを照射することにより機能性インクの加熱・結晶化する。この工程は所望の膜厚になるまで繰り返される。   FIG. 8 shows a functional ink coating, heating, and crystallization process by the electromechanical conversion film manufacturing apparatus 200 shown in FIG. First, as shown in FIG. 8A, the substrate 202 is moved directly below the droplet discharge head using the scan axis moving means 207 and the feed axis driving means 208, and an arbitrary pattern is applied onto the substrate 202. Thereafter, as shown in FIG. 8B, the substrate 202 is moved directly below the laser head 204, and the functional ink is heated and crystallized by irradiating the laser. This process is repeated until the desired film thickness is obtained.

以上説明した工程が任意の場所で実施できるように、機能性インクの塗布位置及びレーザ光の照射位置は、スキャン軸方向(図8中の左右方向)、フィード軸方向(図8中の前後方向)に調整できる。更に、機能性インクの塗布、加熱、結晶化プロセスを効率的に実施するために、θ軸方向(スキャン軸−フィード軸平面内の回転)の調整ができる。以上説明した工程において、液滴吐出ヘッド201及びレーザヘッド204が移動してもよく、この場合は基板が固定されていてもよい。また、レーザヘッド204は固定されており、レーザ光をミラー等で走査してもよい。   The functional ink application position and the laser light irradiation position are set in the scan axis direction (left-right direction in FIG. 8) and the feed axis direction (front-rear direction in FIG. 8) so that the steps described above can be performed at an arbitrary place. ) Can be adjusted. Furthermore, in order to efficiently perform the functional ink application, heating, and crystallization processes, the θ-axis direction (scan axis-rotation in the feed axis plane) can be adjusted. In the steps described above, the droplet discharge head 201 and the laser head 204 may move. In this case, the substrate may be fixed. Further, the laser head 204 is fixed, and the laser beam may be scanned with a mirror or the like.

次に、機能性インクをパターン上に塗布、加熱、結晶化するためのアライメント調整工程について説明する。この工程には、次の3つのアライメント調整工程がある。
アライメント調整工程A:液滴吐出ヘッドの塗布位置とカメラの撮影範囲内での基準位置との距離のアライメント
アライメント調整工程B:レーザ光の照射位置とカメラの撮影範囲内での基準位置との距離のアライメント
アライメント調整工程C:移動手段群であるスキャン軸駆動手段とフィード軸駆動手段の座標系と基板の向きや位置のアライメント
Next, an alignment adjustment process for applying, heating, and crystallizing the functional ink on the pattern will be described. This process includes the following three alignment adjustment processes.
Alignment adjustment step A: Alignment of the distance between the application position of the droplet discharge head and the reference position within the imaging range of the camera Alignment adjustment step B: The distance between the irradiation position of the laser beam and the reference position within the imaging range of the camera Alignment adjustment step C: Alignment of the coordinate system of the scan axis driving means and the feed axis driving means as the moving means group and the orientation and position of the substrate

はじめに、液滴吐出ヘッドの塗布位置とカメラの撮影範囲内での基準位置との距離のアライメント調整工程Aについて説明する。図9は液滴吐出ヘッドの塗布位置とカメラの撮影範囲内での基準位置とのアライメント調整を説明するための模式図である。   First, the alignment adjustment process A for the distance between the application position of the droplet discharge head and the reference position within the imaging range of the camera will be described. FIG. 9 is a schematic diagram for explaining alignment adjustment between the application position of the droplet discharge head and the reference position within the photographing range of the camera.

先ず、ステージ203を液滴吐出ヘッド201の直下に移動させ、液滴吐出ヘッド201から液を吐出させる。このときのスキャン軸駆動手段207、フィード軸駆動手段208の位置を(XIJ、YIJ)とする。このとき液滴が着弾した着弾位置は液滴吐出ヘッド201の着弾位置251である。そして、液滴がステージに着弾後、着弾した液滴がカメラ205の撮影基準位置252に来るようにステージ203を移動させる。この時のスキャン軸駆動手段207、フィード軸駆動手段208の位置を(XC、YC)とする。液滴吐出ヘッドの着弾位置251とカメラ205の撮影範囲内での撮影基準位置252との距離(ΔXa、ΔYa)は、ΔXa=XIJ−XC、ΔYa=YIJ−YC、となる。これにより、液滴吐出ヘッドの着弾位置251とカメラ205の撮影範囲内での撮影基準位置252との距離のアライメントが完了する。このアライメント調整工程は、装置構築時に行う。また、このアライメント調整工程は装置交換時、および定期的に行うことが好ましい。更に、このアライメント調整工程で塗布する液がパターン塗布に使用する液と同一であることが好ましい。 First, the stage 203 is moved directly below the droplet discharge head 201, and the liquid is discharged from the droplet discharge head 201. The positions of the scan axis driving means 207 and the feed axis driving means 208 at this time are (X IJ , Y IJ ). At this time, the landing position where the droplet has landed is the landing position 251 of the droplet discharge head 201. Then, after the droplet has landed on the stage, the stage 203 is moved so that the landed droplet comes to the photographing reference position 252 of the camera 205. The positions of the scan axis driving means 207 and the feed axis driving means 208 at this time are (X C , Y C ). The distances (ΔX a , ΔY a ) between the landing position 251 of the droplet discharge head and the imaging reference position 252 within the imaging range of the camera 205 are ΔX a = X IJ −X C , ΔY a = Y IJ −Y C . Thereby, the alignment of the distance between the landing position 251 of the droplet discharge head and the shooting reference position 252 within the shooting range of the camera 205 is completed. This alignment adjustment process is performed when the apparatus is constructed. Moreover, it is preferable to perform this alignment adjustment process at the time of apparatus replacement | exchange and regularly. Furthermore, it is preferable that the liquid applied in this alignment adjustment step is the same as the liquid used for pattern application.

次に、レーザ光の照射位置とカメラの画像内での基準位置との距離のアライメント調整工程Bについて説明する。図10はレーザ光の照射位置とカメラの画像内での基準位置とのアライメント調整を説明するための模式図である。   Next, the alignment adjustment process B for the distance between the irradiation position of the laser beam and the reference position in the camera image will be described. FIG. 10 is a schematic diagram for explaining alignment adjustment between the irradiation position of the laser beam and the reference position in the image of the camera.

先ず、ステージ203をレーザヘッド204の直下に移動させ、レーザヘッド204からレーザ光を照射し、照射位置の痕跡を残す。このとき、レーザ光が照射された場所を認識できるように、ステージ203上にはレーザ光に反応する感光紙等を固定しておくことが望ましい。このときのスキャン軸駆動手段207、フィード軸駆動手段208の位置を(XL、YL)とする。このときレーザ光が照射された位置がレーザ光の照射位置261である。そして、レーザ光を照射後、照射位置の痕跡がカメラ205の基準点位置252に来るようにステージ203を移動させる。この時のスキャン軸駆動手段207、フィード軸駆動手段208の位置を(X’C、Y’C)とする。レーザ光の照射位置261とカメラ205の撮影範囲内での撮影基準位置252との距離の(ΔX、ΔY)を、ΔX=XL−X’C、ΔY=YL−Y’C、とする。これにより、レーザ光の照射位置261とカメラ205の撮影範囲内での基準位置251との距離のアライメントが完了する。このアライメント調整工程は、装置構築時に行う。さらに、このアライメント調整工程は装置交換時、及び定期的に行うことが好ましい。 First, the stage 203 is moved directly below the laser head 204, and laser light is irradiated from the laser head 204 to leave a trace of the irradiation position. At this time, it is desirable to fix a photosensitive paper or the like that reacts with the laser beam on the stage 203 so that the place irradiated with the laser beam can be recognized. The positions of the scan axis driving unit 207 and the feed axis driving unit 208 at this time are (X L , Y L ). At this time, the position irradiated with the laser beam is the irradiation position 261 of the laser beam. Then, after irradiating the laser beam, the stage 203 is moved so that the trace of the irradiation position comes to the reference point position 252 of the camera 205. The positions of the scan axis driving means 207 and the feed axis driving means 208 at this time are (X ′ C , Y ′ C ). The distances (ΔX b , ΔY b ) between the laser light irradiation position 261 and the imaging reference position 252 within the imaging range of the camera 205 are expressed as follows : ΔX b = X L −X ′ C , ΔY b = Y L −Y ′ Let C be. Thereby, the alignment of the distance between the laser light irradiation position 261 and the reference position 251 within the imaging range of the camera 205 is completed. This alignment adjustment process is performed when the apparatus is constructed. Furthermore, it is preferable to perform this alignment adjustment process at the time of apparatus replacement | exchange and regularly.

次に、スキャン軸駆動手段207及びフィード軸駆動手段208の移動手段群の座標系と基板の向き、位置のアライメント調整工程Cについて説明する。図11は移動手段群の座標系と基板の向き、設置位置のアライメント調整を説明するための模式図である。   Next, the coordinate adjustment process C of the moving means group of the scan axis driving means 207 and the feed axis driving means 208 and the orientation and position of the substrate will be described. FIG. 11 is a schematic diagram for explaining the alignment adjustment of the coordinate system of the moving means group, the orientation of the substrate, and the installation position.

先ず、基板202をステージ203上に固定し、図11の(a)のように基板202上に予め形成されたアライメントマーク271がカメラの撮影範囲253内に来るように基板202を移動し、アライメントマーク271を捕捉する。そして、捕捉したアライメントマーク271の形状に基づいて基板202の向きを検知し、図11の(b)のように基板202の向きを所定の向きになるようにθ方向に回転させる。次に、図11の(c)のように、アライメントマーク271をカメラの撮影範囲内での撮影基準位置252に移動する。この時のスキャン軸駆動手段207、フィード軸駆動手段208の位置を(X"C、Y"C)とする。これにより、スキャン軸駆動手段207とフィード軸駆動手段208の座標系と基板の向き、設置位置のアライメントが完了する。このとき、アライメントマーク271は、その形状の中に、基板202の向きを認識しやすいように直線部分を有している方が好ましい。 First, the substrate 202 is fixed on the stage 203, and the substrate 202 is moved so that the alignment mark 271 formed in advance on the substrate 202 is within the photographing range 253 of the camera as shown in FIG. The mark 271 is captured. Then, the orientation of the substrate 202 is detected based on the shape of the captured alignment mark 271 and rotated in the θ direction so that the orientation of the substrate 202 becomes a predetermined orientation as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 11C, the alignment mark 271 is moved to the photographing reference position 252 within the photographing range of the camera. The positions of the scan axis driving means 207 and the feed axis driving means 208 at this time are (X " C , Y" C ). Thereby, the alignment of the coordinate system of the scan axis driving means 207 and the feed axis driving means 208, the orientation of the substrate, and the installation position is completed. At this time, the alignment mark 271 preferably has a straight portion in its shape so that the orientation of the substrate 202 can be easily recognized.

3つのアライメントを実施することにより、基板上の所定の位置に機能性インクを塗布し、その位置にレーザ光を照射することができる。例えば、基板202上に予め形成されたアライメントマーク271を元に基板202の向きが所定の向きになるように基板202を回転させる。そして、アライメントマーク271から距離(ΔXP、ΔYP)離れた位置に塗布する場合、スキャン軸駆動手段207及びフィード軸駆動手段208を(X"C−ΔX’P+ΔXa、Y"C−ΔY’P+ΔYa)となるように移動することで、パターンの塗布位置に機能性インクが塗布される。また、スキャン軸駆動手段207及びフィード軸駆動手段208を(X"C−ΔX’P+ΔX、Y"C−ΔY’P+ΔY)となるように移動することで、基板上での塗布位置にレーザが照射される。 By performing the three alignments, it is possible to apply functional ink to a predetermined position on the substrate and irradiate the position with laser light. For example, the substrate 202 is rotated based on the alignment mark 271 formed in advance on the substrate 202 so that the orientation of the substrate 202 becomes a predetermined orientation. When the coating is applied at a position (ΔX P , ΔY P ) away from the alignment mark 271, the scan axis driving unit 207 and the feed axis driving unit 208 are (X ″ C −ΔX ′ P + ΔX a , Y ″ C −ΔY). ' P + ΔY a ), the functional ink is applied to the pattern application position. Further, by moving the scan axis driving unit 207 and the feed axis driving unit 208 to be (X " C -ΔX ' P + ΔX b , Y" C -ΔY' P + ΔY b ), the coating position on the substrate Is irradiated with a laser.

ここで、アライメントマークが1つのとき、アライメントマークの大きさは大きくする。この方が、大きさが大きいほど基板の傾きを精度良く認識することができる。図12はアライメントマークが1つの場合において、アライメントマークの所定の向きからずれたときの状態を説明するための模式図である。同図に示すアライメントマークは十字の形状をなすマークであるがこれに限定する必要はない。同図において、アライメントマーク272は、所定の向きのアライメントマーク271に対してズレ角Δθ回転したものである。そして、アライメントマーク271とアライメントマーク272とのズレ量Dは、基板の傾きを求めるのに使用するアライメントマークの横直線部分の長さをLとすると、L×sinΔθとなる。つまり、アライメントマークの横直線部分の長さLが大きいほどアライメントマークのズレ量Dを大きくなる。小さな角度のズレでもアライメントマークの横直線部分の長さを大きくしておけば認識しやすくなる。   Here, when there is one alignment mark, the size of the alignment mark is increased. In this way, the larger the size, the more accurately the inclination of the substrate can be recognized. FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a state when the alignment mark is deviated from a predetermined direction when there is one alignment mark. The alignment mark shown in the figure is a cross-shaped mark, but is not limited to this. In the figure, an alignment mark 272 is a rotation of a deviation angle Δθ with respect to the alignment mark 271 in a predetermined direction. The deviation amount D between the alignment mark 271 and the alignment mark 272 is L × sin Δθ, where L is the length of the horizontal straight line portion of the alignment mark used for determining the tilt of the substrate. That is, the larger the length L of the horizontal straight line portion of the alignment mark, the larger the misalignment amount D of the alignment mark. If the length of the horizontal straight line portion of the alignment mark is increased even when the angle is small, it will be easy to recognize.

また、2つのアライメントマークを使用し、長さLを2つのアライメントマーク間の距離とすることで、基板の向きを所定の向きにすることができる。これにより、パターンを塗布できる領域を広く確保することができる。このとき、アライメントマーク間距離は長い方がよく、少なくとも接する外接円の直径の半分以上あることが好ましい。アライメントマークの位置は、パターンを塗布できる領域が広くすることができるので、基板の端部にある方が望ましい。アライメントマークの大きさは、パターンを塗布できる領域を広くするために、カメラで認識できる大きさ以上であれば小さい方がよい。このとき、アライメントマークの大きさは塗布されるパターンの短幅よりも小さいことが好ましい。これにより、アライメントマークの位置精度は少なくともパターンの短幅以下にすることできる。アライメントマークが複数存在する場合、アライメントマークの形状は同一でもよいが、個々のアライメントマークの形状は異なる方が好ましい。この方が、特定のアライメントマークの認識に要する時間を短縮できる。また、アライメントマークを誤認することがないので、歩留まりを向上することができる。   Further, by using two alignment marks and setting the length L as the distance between the two alignment marks, the substrate can be oriented in a predetermined direction. Thereby, the area | region which can apply | coat a pattern can be ensured widely. At this time, the distance between the alignment marks is preferably long, and is preferably at least half of the diameter of the circumscribed circle in contact therewith. Since the region where the pattern can be applied can be widened, the alignment mark is preferably located at the end of the substrate. The size of the alignment mark should be small if it is larger than the size that can be recognized by the camera in order to widen the area where the pattern can be applied. At this time, the size of the alignment mark is preferably smaller than the short width of the pattern to be applied. Thereby, the position accuracy of the alignment mark can be at least equal to or shorter than the short width of the pattern. When there are a plurality of alignment marks, the alignment marks may have the same shape, but the shapes of the individual alignment marks are preferably different. This can reduce the time required to recognize a specific alignment mark. Moreover, since the alignment mark is not mistakenly recognized, the yield can be improved.

そして、シリコンウェハに熱酸化膜(膜厚1[μm])を形成し、密着層としてチタン膜(膜厚50[nm])をスパッタ成膜した。引続き下部電極として白金膜(膜厚200[nm])スパッタ成膜した。アルカンチオールにCH(CH−SHを用い、濃度0.01[mol/l](溶媒:イソプロピルアルコール)溶液に浸漬させ、SAM処理を行った。その後、イソプロピルアルコールで洗浄、乾燥後、パターニングの工程に移る。 Then, a thermal oxide film (film thickness 1 [μm]) was formed on the silicon wafer, and a titanium film (film thickness 50 [nm]) was formed by sputtering as an adhesion layer. Subsequently, a platinum film (film thickness 200 [nm]) was formed by sputtering as the lower electrode. SAM treatment was performed by using CH 3 (CH 2 ) 6 -SH in alkanethiol and immersing it in a 0.01 [mol / l] (solvent: isopropyl alcohol) solution. Then, after washing with isopropyl alcohol and drying, the process proceeds to a patterning process.

SAM処理後の疎液性は接触角測定を行い、SAM膜上での水の接触角は92.2°であった。一方、SAM処理前の白金スパッタ膜のそれは5°以下(完全濡れ)であり、SAM膜処理がなされたことがわかる。   The lyophobic property after the SAM treatment was measured by a contact angle, and the contact angle of water on the SAM film was 92.2 °. On the other hand, that of the sputtered platinum film before SAM treatment is 5 ° or less (complete wetting), indicating that the SAM film treatment was performed.

東京応化社製フォトレジスト(TSMR8800)をスピンコート法で成膜し、通常のフォトリソグラフィーでレジストパターンを形成した後、酸素プラズマ処理を行い露出部のSAM膜を除去した。処理後の残渣レジストはアセトンにて溶解除去し、同様の接触角評価を行ったところ、除去部では5°以下(完全濡れ)、レジストでカバーされていた部位のそれは92.4°の値を示し、SAM膜のパターン化がなされたことを確認した。   A photoresist made by Tokyo Ohka Co., Ltd. (TSMR8800) was formed by spin coating, a resist pattern was formed by ordinary photolithography, and oxygen plasma treatment was then performed to remove the exposed SAM film. The residual resist after the treatment was dissolved and removed with acetone, and the same contact angle evaluation was performed. As a result, the removed portion was 5 ° or less (completely wet), and the portion covered with the resist had a value of 92.4 °. It was confirmed that the SAM film was patterned.

他方式のパターニングとして、同様のレジストワークにより予めレジストパターンを形成し、同様のSAM膜処理を実施後、アセトンにてレジストを除去し、接触角を測定した。レジストカバーされた白金膜上の接触角は5°以下(完全濡れ)、他の部位のそれは92.0°となり、SAM膜のパターン化がなされたことを確認した。   As another type of patterning, a resist pattern was formed in advance with the same resist work, and after the same SAM film treatment, the resist was removed with acetone, and the contact angle was measured. The contact angle on the resist-covered platinum film was 5 ° or less (complete wetting), and that at other sites was 92.0 °, confirming that the SAM film was patterned.

もう一つの他方式として、シャドウマスクを用いた紫外線照射を行った。用いた紫外線はエキシマランプによる波長176[nm]の真空紫外光を10分間照射した。照射部の接触角は5°以下(完全濡れ)であった(図13の(a)参照)、未照射部のそれは92.2°であり(図13の(b)参照)SAM膜のパターン化がなされたことを確認した。   As another method, ultraviolet irradiation using a shadow mask was performed. The ultraviolet rays used were irradiated with vacuum ultraviolet light having a wavelength of 176 [nm] from an excimer lamp for 10 minutes. The contact angle of the irradiated part was 5 ° or less (completely wet) (see FIG. 13A), and that of the unirradiated part was 92.2 ° (see FIG. 13B). It was confirmed that conversion was made.

圧電層としてPZT(53/47)を成膜する。前駆体塗布液の合成は、出発材料に酢酸鉛三水和物、イソプロポキシドチタン、イソプロポキシドジルコニウムを用いた。酢酸鉛の結晶水はメトキシエタノールに溶解後、脱水した。化学両論組成に対し鉛量を10モル%過剰にしてある。これは熱処理中のいわゆる鉛抜けによる結晶性低下を防ぐためである。   PZT (53/47) is deposited as a piezoelectric layer. In the synthesis of the precursor coating solution, lead acetate trihydrate, isopropoxide titanium, and isopropoxide zirconium were used as starting materials. Crystal water of lead acetate was dissolved in methoxyethanol and then dehydrated. The lead amount is 10 mol% excess relative to the stoichiometric composition. This is to prevent crystallinity deterioration due to so-called lead loss during heat treatment.

イソプロポキシドチタン、イソプロポキシドジルコニウムをメトキシエタノールに溶解し、アルコール交換反応、エステル化反応を進め、先記の酢酸鉛を溶解したメトキシエタノール溶液と混合することでPZT前駆体溶液を合成した。このPZT濃度は0.1モ[mol/l]にした。   Isopropoxide titanium and isopropoxide zirconium were dissolved in methoxyethanol, the alcohol exchange reaction and the esterification reaction were advanced, and the PZT precursor solution was synthesized by mixing with the methoxyethanol solution in which the lead acetate was dissolved. The PZT concentration was 0.1 mol [mol / l].

一度のゾルゲル成膜で得られる膜厚は100[nm]が好ましく、前駆体濃度は成膜面積と前駆体塗布量の関係から適正化される。従って、0.1[mol/l]に限定されるものではない。この前駆体溶液を先のパターン化SAM膜上にインクジェット法で塗布した。インクジェット法によりSAM膜上には液滴を吐出せず親液部のみ吐出することで接触角のコントラストにより親液部上にのみ塗膜ができた。この塗膜に際して、膜厚に応じた出力でレーザ照射を行うことで基板を加熱しパターニングされた前駆体インクの乾燥、結晶化を行い、図3の(f)に示す電気機械変換膜17を得た。   The film thickness obtained by one sol-gel film formation is preferably 100 [nm], and the precursor concentration is optimized from the relationship between the film formation area and the amount of applied precursor. Therefore, it is not limited to 0.1 [mol / l]. This precursor solution was applied on the patterned SAM film by an ink jet method. By discharging only the lyophilic part without discharging droplets on the SAM film by the ink jet method, a coating film was formed only on the lyophilic part due to the contact angle contrast. At the time of this coating, the substrate is heated by irradiating the laser with an output according to the film thickness, and the patterned precursor ink is dried and crystallized, and the electromechanical conversion film 17 shown in FIG. Obtained.

このように、このインクジェット記録装置においては本発明を実施したインクジェットヘッドを搭載しているので、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て、画像品質が向上する。   As described above, since the inkjet head embodying the present invention is mounted in this inkjet recording apparatus, there is no ink droplet ejection failure due to vibration plate drive failure, stable ink droplet ejection characteristics are obtained, and image quality is improved. improves.

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様A)
第1のアライメント調整工程では、基板が液滴吐出ヘッドの直下になるように基板又は液滴吐出ヘッドを相対的に任意の基準位置から移動させて液滴吐出ヘッドによってアライメントマーク用の溶液を基板上に吐出し、着弾したアライメントマーク用の溶液に1台の描画撮影用の撮像手段の撮影基準位置が一致するように基板又は撮像手段を相対的に移動させたときの第1の移動量を記憶し、液滴吐出ヘッドの直下に着弾位置が来るように第1の移動量に基づいて基板又は液滴吐出ヘッドを相対的に移動させる。第2のアライメント調整工程では、基準位置から基板又はレーザ光源による照射位置を相対的に移動させてレーザ光源によって基板上にレーザ光を照射して照射跡を形成し、該照射跡に撮像手段の撮影基準位置が一致するように基板又は撮像手段を相対的に移動させたときの第2の移動量を記憶し、レーザ光源による照射位置に着弾位置が来るように第2の移動量に基づいて基板又はレーザ光源による照射位置を相対的に移動させる。第3のアライメント調整工程では、基板上に予め形成されているアライメントマークを撮像手段で撮像し、撮像した前記アライメントマークの形状に基づいて基板の向きを検知して所定の向きになるように基板又は撮像手段を相対的に回転させたとき回転角度を記憶し、アライメントマークの位置が撮像手段の撮像基準位置に一致するように撮像手段又は基板を相対的に移動させたときのアライメントマークのステージにおける位置座標を記憶し、基板の向きを所定の向きになるように回転角度に基づいて基板又は撮像手段を相対的に回転させ、かつアライメントマークの位置が撮像基準位置に一致するように位置座標に基づいて基板又は撮像手段を相対的に移動させる。これによれば、上記実施形態について説明したように、第2のアライメント調整工程において捕捉する対象を基板上に感光紙などを貼り付けその感光紙に痕跡が残る照射跡とした。この照射跡は描画された画像であり、描画を認識できる機能を有しているカメラ205で認識することができる。これにより、各アライメント調整工程において捕捉する対象は全て描画撮影用のカメラ205で認識することができるようになる。このため、従来のような赤外線カメラのような高価で特殊なレーザ光撮影用の撮像手段を用いなくてもよく、レーザ光撮影用の撮像手段に比べて低コストな描画撮影用のカメラ205を1台だけで全てのアライメント工程を行うことができるようになった。よって、低コスト化が図ることができる。
(態様B)
(態様A)において、アライメントマークの形状には直線部分を有する。これによれば、上記実施形態について説明したように、アライメントマーク271の向きが認識しやすく、基板202の向きの認識精度が向上しているので、パターンの塗布精度が向上する。
(態様C)
(態様A)又は(態様B)において、アライメントマークが1つ形成されており、アライメントマークは基板の大きさと略同じである。これによれば、上記実施形態について説明したように、アライメントマーク271が大きく、アライメントマーク271の向きの認識精度がよくなり、基板202の向きの認識精度が向上しているので、パターンの塗布精度が向上する。
(態様D)
(態様A)又は(態様B)において、アライメントマークが複数形成されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、基板202に対してアライメントマーク271が占めるスペースを削減した状態で高精度な基板の向きの認識を実現できるので、1枚の基板202の多くのパターンを塗布することができ、生産コストを下げることができる。
(態様E)
(態様D)において、少なくとも1組以上の各アライメントマークの間の長さが、基板が接する外接円の直径の半分よりも長い。これによれば、上記実施形態について説明したように、離れた位置にある複数のアライメントマークを使うことで基板の向きの認識精度が向上しているので、パターンの塗布精度が向上する。
(態様F)
(態様A)〜(態様D)のいずれの薄膜製造装置のアライメント調整方法を用いてアライメントを調整する。これによれば、上記実施形態について説明したように、高価なカメラが1台で済むので装置全体の低コスト化が図れ、かつ装置内に占める設置スペースが減り小型化を図ることができる。
(態様G)
(態様F)の薄膜製造装置を用いて電気機械変換膜を形成する溶液を液滴吐出ヘッドにより吐出し、基板上に着弾した溶液にレーザ光源によりレーザ光を照射して熱処理を施して製造する。これによれば、上記実施形態について説明したように、製造コストを抑えられるため、製造される電気機械変換膜を低コストとすることができる。
(態様H)
(態様G)の電気機械変換膜に第1の電極上を形成した後、その第1の電極上に形成した電気機械変換膜を挟むように第2の電極を配置する第2電極を有する。これによれば、上記実施形態について説明したように、製造コストを抑えられるため、製造される電気機械変換素子を低コストとすることができる。
(態様I)
(態様H)の電気機械変換素子を備えた。これによれば、上記実施形態について説明したように、製造コストを抑えられるため、製造される液滴吐出ヘッドを低コストとすることができる。
(態様J)
(態様I)の液滴吐出ヘッドを備えた。これによれば、上記実施形態について説明したように、製造コストを抑えられるため、製造される液滴吐出装置を低コストとすることができる。
What has been described above is merely an example, and the present invention has a specific effect for each of the following modes.
(Aspect A)
In the first alignment adjustment step, the substrate or the droplet discharge head is relatively moved from an arbitrary reference position so that the substrate is directly below the droplet discharge head, and the solution for alignment marks is transferred to the substrate by the droplet discharge head. The first movement amount when the substrate or the imaging unit is relatively moved so that the imaging reference position of one imaging unit for drawing imaging coincides with the alignment mark solution discharged and landed on the top. Based on the first movement amount, the substrate or the droplet discharge head is relatively moved so that the landing position comes directly below the droplet discharge head. In the second alignment adjustment step, the irradiation position by the substrate or the laser light source is relatively moved from the reference position, the laser light is irradiated on the substrate by the laser light source, and an irradiation mark is formed on the irradiation mark. A second movement amount when the substrate or the imaging means is relatively moved so that the photographing reference positions coincide is stored, and based on the second movement amount so that the landing position comes to the irradiation position by the laser light source. The irradiation position by the substrate or the laser light source is relatively moved. In the third alignment adjustment step, an alignment mark formed in advance on the substrate is imaged by an imaging means, and the substrate is detected so as to be in a predetermined direction based on the shape of the imaged alignment mark. Alternatively, the rotation angle is stored when the image pickup means is relatively rotated, and the alignment mark stage when the image pickup means or the substrate is relatively moved so that the position of the alignment mark coincides with the image pickup reference position of the image pickup means. The position coordinates are stored so that the substrate or the imaging means is relatively rotated based on the rotation angle so that the orientation of the substrate becomes a predetermined orientation, and the position of the alignment mark coincides with the imaging reference position. The substrate or the imaging means is relatively moved based on the above. According to this, as described in the above embodiment, the object to be captured in the second alignment adjustment step is the irradiation trace on which the photosensitive paper is pasted on the substrate and the trace remains on the photosensitive paper. This irradiation trace is a drawn image and can be recognized by the camera 205 having a function of recognizing the drawing. As a result, all objects to be captured in each alignment adjustment step can be recognized by the camera 205 for drawing photography. For this reason, it is not necessary to use an expensive and special imaging means for laser light photography like a conventional infrared camera, and the drawing photography camera 205 which is lower in cost than the imaging means for laser light photography is provided. All alignment processes can be performed with only one unit. Therefore, cost reduction can be achieved.
(Aspect B)
In (Aspect A), the alignment mark has a straight portion. According to this, as described in the above embodiment, since the orientation of the alignment mark 271 is easily recognized and the recognition accuracy of the orientation of the substrate 202 is improved, the pattern application accuracy is improved.
(Aspect C)
In (Aspect A) or (Aspect B), one alignment mark is formed, and the alignment mark is substantially the same as the size of the substrate. According to this, as described in the above embodiment, the alignment mark 271 is large, the recognition accuracy of the orientation of the alignment mark 271 is improved, and the recognition accuracy of the orientation of the substrate 202 is improved. Will improve.
(Aspect D)
In (Aspect A) or (Aspect B), a plurality of alignment marks are formed. According to this, as described in the above embodiment, it is possible to realize highly accurate substrate orientation recognition in a state where the space occupied by the alignment mark 271 with respect to the substrate 202 is reduced. The pattern can be applied, and the production cost can be reduced.
(Aspect E)
In (Aspect D), the length between at least one set of alignment marks is longer than half the diameter of the circumscribed circle with which the substrate contacts. According to this, as described in the above embodiment, the recognition accuracy of the orientation of the substrate is improved by using a plurality of alignment marks at distant positions, so that the accuracy of pattern application is improved.
(Aspect F)
The alignment is adjusted using the alignment adjustment method of any of the thin film manufacturing apparatuses of (Aspect A) to (Aspect D). According to this, as described in the above embodiment, since only one expensive camera is required, the cost of the entire apparatus can be reduced, and the installation space occupied in the apparatus can be reduced and the size can be reduced.
(Aspect G)
A solution for forming an electromechanical conversion film is discharged by a droplet discharge head using the thin film manufacturing apparatus of (Aspect F), and the solution that has landed on the substrate is irradiated with laser light from a laser light source to be heat-treated. . According to this, since the manufacturing cost can be suppressed as described in the above embodiment, the manufactured electromechanical conversion film can be reduced in cost.
(Aspect H)
After the first electrode is formed on the electromechanical conversion film of (Aspect G), the second electrode is disposed so as to sandwich the electromechanical conversion film formed on the first electrode. According to this, since the manufacturing cost can be suppressed as described in the above embodiment, the manufactured electromechanical transducer can be manufactured at low cost.
(Aspect I)
The electromechanical transducer of (Aspect H) was provided. According to this, since the manufacturing cost can be suppressed as described in the above embodiment, the manufactured droplet discharge head can be made low-cost.
(Aspect J)
The liquid droplet ejection head of (Aspect I) was provided. According to this, since the manufacturing cost can be suppressed as described in the above embodiment, the manufactured droplet discharge device can be made low-cost.

11 基板
12 SAM膜
13 フォトレジスト
14 液滴吐出ヘッド
15 PZT前駆体溶液
16 PZT膜
17 電気機械変換膜
20 シリコン基板
21 ノズル孔
22 ノズル板
22a 液室
30 振動板
41 密着層
42 下部電極
43 電気機械変換素子
44 上部電極
50 液体吐出ヘッド
100 インクジェット記録装置
200 電気機械変換膜製造装置
201 液滴吐出ヘッド
202 基板
203 ステージ
204 レーザヘッド
205 カメラ
206 θ軸移動手段
207 スキャン軸移動手段
208 フィード軸移動手段
209 液滴吐出ヘッド支持部材
210 レーザヘッド支持部材
211 カメラ支持部材
251 着弾位置
252 撮影基準位置
253 撮影範囲
261 照射位置
271 アライメントマーク
272 塗布部分
273 アライメントマーク
11 Substrate 12 SAM Film 13 Photoresist 14 Droplet Discharge Head 15 PZT Precursor Solution 16 PZT Film 17 Electromechanical Conversion Film 20 Silicon Substrate 21 Nozzle Hole 22 Nozzle Plate 22a Liquid Chamber 30 Vibration Plate 41 Adhesion Layer 42 Lower Electrode 43 Electromechanical Conversion element 44 Upper electrode 50 Liquid discharge head 100 Inkjet recording apparatus 200 Electromechanical conversion film manufacturing apparatus 201 Droplet discharge head 202 Substrate 203 Stage 204 Laser head 205 Camera 206 θ axis moving means 207 Scan axis moving means 208 Feed axis moving means 209 Droplet discharge head support member 210 Laser head support member 211 Camera support member 251 Landing position 252 Shooting reference position 253 Shooting range 261 Irradiation position 271 Alignment mark 272 Application portion 273 Alignment mark

特開2008−187302号公報JP 2008-187302 A 特許第4353145号公報Japanese Patent No. 4353145

K.D.Budd, S.K.Dey and D.A.Payne,Proc.Brit.Ceram.Soc.36,107(1985)K. D. Budd, S.M. K. Day and D.D. A. Payne, Proc. Brit. Ceram. Soc. 36, 107 (1985) A.Kumar and G.M.Whitesides, Appl.Phys.Lett.,63,2002(1993)A. Kumar and G.K. M.M. Whitesides, Appl. Phys. Lett. 63, 2002 (1993)

Claims (10)

XY平面移動可能で、かつ面内回転可能なステージに保持された基板上に薄膜形成用の溶液を液滴吐出ヘッドにより吐出し、基板上に着弾した溶液にレーザ光源によるレーザ光を照射して熱処理を施して薄膜を形成する薄膜製造装置のアライメント調整方法において、
前記基板が前記液滴吐出ヘッドの直下になるように前記基板又は前記液滴吐出ヘッドを相対的に任意の基準位置から移動させて前記液滴吐出ヘッドによってアライメントマーク用の溶液を前記基板上に吐出し、着弾したアライメントマーク用の溶液に1台の描画撮影用の撮像手段の撮影基準位置が一致するように前記基板又は前記撮像手段を相対的に移動させたときの第1の移動量を記憶し、前記液滴吐出ヘッドの直下に着弾位置が来るように前記第1の移動量に基づいて前記基板又は前記液滴吐出ヘッドを相対的に移動させる第1のアライメント調整工程と、
基準位置から前記基板又は前記レーザ光源による照射位置を相対的に移動させて前記レーザ光源によって前記基板上にレーザ光を照射して照射跡を形成し、該照射跡に前記撮像手段の撮影基準位置が一致するように前記基板又は前記撮像手段を相対的に移動させたときの第2の移動量を記憶し、前記レーザ光源による照射位置に着弾位置が来るように前記第2の移動量に基づいて前記基板又は前記レーザ光源による照射位置を相対的に移動させる第2のアライメント調整工程と、
前記基板上に予め形成されているアライメントマークを前記撮像手段で撮像し、撮像した前記アライメントマークの形状に基づいて前記基板の向きを検知して所定の向きになるように前記基板又は前記撮像手段を相対的に回転させたとき回転角度を記憶し、前記アライメントマークの位置が前記撮像手段の撮像基準位置に一致するように前記撮像手段又は前記基板を相対的に移動させたときの前記アライメントマークの前記ステージにおける位置座標を記憶し、前記基板の向きを所定の向きになるように前記回転角度に基づいて前記基板又は前記撮像手段を相対的に回転させ、かつ前記アライメントマークの位置が前記撮像基準位置に一致するように前記位置座標に基づいて前記基板又は前記撮像手段を相対的に移動させる第3のアライメント調整工程と
を有することを特徴とする薄膜製造装置のアライメント調整方法。
A solution for forming a thin film is ejected by a droplet ejection head onto a substrate that is held on a stage that can move in the XY plane and that can rotate in-plane, and the solution that has landed on the substrate is irradiated with laser light from a laser light source. In the alignment adjustment method of a thin film manufacturing apparatus that forms a thin film by performing heat treatment,
The substrate or the droplet discharge head is relatively moved from an arbitrary reference position so that the substrate is directly below the droplet discharge head, and an alignment mark solution is placed on the substrate by the droplet discharge head. The first movement amount when the substrate or the imaging unit is relatively moved so that the imaging reference position of one imaging unit for drawing imaging coincides with the discharged alignment mark solution. Storing, and a first alignment adjustment step of relatively moving the substrate or the droplet discharge head based on the first movement amount so that the landing position comes directly below the droplet discharge head;
The irradiation position of the substrate or the laser light source is relatively moved from the reference position, and the laser light is irradiated on the substrate by the laser light source to form an irradiation mark, and the imaging reference position of the imaging means is formed on the irradiation mark. Is stored based on the second movement amount so that the landing position comes to the irradiation position by the laser light source. A second alignment adjustment step of relatively moving the irradiation position by the substrate or the laser light source,
An image of an alignment mark formed in advance on the substrate is picked up by the image pickup means, and the substrate or the image pickup means is detected so that the orientation of the substrate is detected based on the shape of the picked-up alignment mark. The rotation angle is stored when the image pickup device or the substrate is relatively moved so that the rotation angle is stored and the position of the alignment mark coincides with the image pickup reference position of the image pickup device. Is stored in the stage, the substrate or the imaging means is relatively rotated based on the rotation angle so that the orientation of the substrate is a predetermined orientation, and the position of the alignment mark is the imaging Third alignment for relatively moving the substrate or the imaging means based on the position coordinates so as to coincide with a reference position Alignment method of a thin film manufacturing apparatus characterized by comprising an adjusting step.
請求項1記載の薄膜製造装置のアライメント方法において、
前記アライメントマークの形状には直線部分を有することを特徴とする薄膜製造装置のアライメント調整方法。
In the alignment method of the thin film manufacturing apparatus of Claim 1,
An alignment adjustment method for a thin film manufacturing apparatus, characterized in that the alignment mark has a straight line shape.
請求項1又は2に記載の薄膜製造装置のアライメント方法において、
前記アライメントマークが1つ形成されており、前記アライメントマークは前記基板の大きさと略同じであることを特徴とする薄膜製造装置のアライメント調整方法。
In the alignment method of the thin film manufacturing apparatus of Claim 1 or 2,
One alignment mark is formed, and the alignment mark is substantially the same as the size of the substrate.
請求項1又は2に記載の薄膜製造装置のアライメント方法において、
前記アライメントマークが複数形成されていることを特徴とする薄膜製造装置のアライメント調整方法。
In the alignment method of the thin film manufacturing apparatus of Claim 1 or 2,
An alignment adjustment method for a thin film manufacturing apparatus, wherein a plurality of the alignment marks are formed.
請求項4記載の薄膜製造装置のアライメント方法において、
少なくとも1組以上の前記各アライメントマークの間の長さが、前記基板が接する外接円の直径の半分よりも長いことを特徴とする薄膜製造装置のアライメント調整方法。
In the alignment method of the thin film manufacturing apparatus of Claim 4,
An alignment adjustment method for a thin film manufacturing apparatus, wherein a length between at least one set of the alignment marks is longer than a half of a diameter of a circumscribed circle in contact with the substrate.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の薄膜製造装置のアライメント調整方法を用いてアライメントを調整することを特徴とする薄膜製造装置。   A thin film manufacturing apparatus that adjusts alignment using the alignment adjustment method of the thin film manufacturing apparatus according to claim 1. 請求項6記載の薄膜製造装置を用いて、電気機械変換膜を形成する溶液を液滴吐出ヘッドにより吐出し、基板上に着弾した溶液にレーザ光源によりレーザ光を照射して熱処理を施して製造することを特徴とする電気機械変換膜。   Using the thin film manufacturing apparatus according to claim 6, the solution for forming the electromechanical conversion film is discharged by a droplet discharge head, and the solution that has landed on the substrate is irradiated with laser light from a laser light source to be subjected to heat treatment. An electromechanical conversion film characterized by: 請求項7記載の電気機械変換膜に第1の電極上を形成した後、その第1の電極上に形成した電気機械変換膜を挟むように第2の電極を配置する第2電極を有することを特徴とする電気機械変換素子。   A first electrode is formed on the electromechanical conversion film according to claim 7, and then the second electrode is disposed so as to sandwich the electromechanical conversion film formed on the first electrode. An electromechanical conversion element characterized by the above. 請求項8の電気機械変換素子を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。   A droplet discharge head comprising the electromechanical conversion element according to claim 8. 請求項9の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする液滴吐出装置。   A droplet discharge apparatus comprising the droplet discharge head according to claim 9.
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