JP2011111355A - Method for manufacturing thin film, and thin film element - Google Patents
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Abstract
【課題】低コストで安定した品質の薄膜を製造することができる薄膜製造方法を提供する。
【解決手段】薄膜製造方法であって、基板20の第1主面20a上に形成させる薄膜の原料溶液中に、基板を配置する配置工程と、第1主面20a側から光を照射することにより、基板20の第1主面20a上に薄膜を形成する形成工程とを有する。
【選択図】図1A thin film manufacturing method capable of manufacturing a thin film of stable quality at a low cost is provided.
A method of manufacturing a thin film, in which a substrate is placed in a raw material solution of a thin film to be formed on a first main surface 20a of the substrate 20, and light is irradiated from the first main surface 20a side. And a forming step of forming a thin film on the first main surface 20a of the substrate 20.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、薄膜製造方法および薄膜素子に関する。 The present invention relates to a thin film manufacturing method and a thin film element.
従来、圧電素子などの薄膜形成方法として、化学溶液堆積法(CSD法)が知られている。CSD法では、基板上に原料溶液を塗布、乾燥させることにより、基板表面に薄膜を形成する。例えば特許文献1には、金属酸化物前駆体と色素を含む金属酸化物前駆体溶液を用いた誘電体薄膜の形成方法が開示されている。 Conventionally, a chemical solution deposition method (CSD method) is known as a method for forming a thin film such as a piezoelectric element. In the CSD method, a raw material solution is applied on a substrate and dried to form a thin film on the substrate surface. For example, Patent Document 1 discloses a method for forming a dielectric thin film using a metal oxide precursor solution containing a metal oxide precursor and a dye.
しかしながら、CSD法では、金属酸化物前駆体溶液の塗布乾燥工程において非常に大きな労力を要しコスト高となっていた。さらに、乾燥工程においては、薄膜に亀裂が入りやすいという問題もあった。 However, in the CSD method, a very large labor is required in the coating and drying process of the metal oxide precursor solution, resulting in high costs. Furthermore, the drying process has a problem that the thin film is easily cracked.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、低コストで安定した品質の薄膜を製造することができる薄膜製造方法および薄膜素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a thin film manufacturing method and a thin film element capable of manufacturing a thin film of stable quality at low cost.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、薄膜製造方法であって、基板の第1主面上に形成させる薄膜の原料溶液中に、前記基板を配置する配置工程と、前記第1主面側から光を照射することにより、前記基板の第1主面上に前記薄膜を形成する形成工程とを有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is a method for manufacturing a thin film, wherein the substrate is disposed in a raw material solution of a thin film to be formed on the first main surface of the substrate; And forming a thin film on the first main surface of the substrate by irradiating light from the first main surface side.
また、本発明の他の形態は、薄膜製造方法であって、基板の第1主面上に形成させる薄膜の原料溶液中に、前記基板を配置する配置工程と、前記基板の裏面である第2主面側から光を照射することにより、前記基板の第1主面上に前記薄膜を形成する形成工程とを有することを特徴とする。 Another embodiment of the present invention is a thin film manufacturing method, comprising: a disposing step of disposing the substrate in a thin film raw material solution formed on the first main surface of the substrate; and a back surface of the substrate. Forming a thin film on the first main surface of the substrate by irradiating light from the second main surface side.
また、本発明の他の形態は、薄膜素子であって、基板の第1主面上に形成させる薄膜の原料溶液中に、前記基板を配置する配置工程と、前記第1主面側から光を照射することにより、前記基板の第1主面上に前記薄膜を形成する形成工程とを有する薄膜製造方法により製造された前記薄膜を用いたことを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a thin film element, an arrangement step of arranging the substrate in a raw material solution of a thin film formed on the first main surface of the substrate, and light from the first main surface side. The thin film manufactured by the thin film manufacturing method which has the formation process which forms the said thin film on the 1st main surface of the said board | substrate by irradiating is characterized by the above-mentioned.
また、本発明の他の形態は、薄膜素子であって、基板の第1主面上に形成させる薄膜の原料溶液中に、前記基板を配置する配置工程と、前記基板の裏面である第2主面側から光を照射することにより、前記基板の第1主面上に前記薄膜を形成する形成工程とを有する薄膜製造方法により製造された前記薄膜を用いたことを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a thin film element, the disposing step of disposing the substrate in a thin film raw material solution formed on the first main surface of the substrate, and a second surface which is the back surface of the substrate. The thin film manufactured by the thin film manufacturing method having a forming step of forming the thin film on the first main surface of the substrate by irradiating light from the main surface side is used.
本発明によれば、低コストで安定した品質の薄膜を製造することができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to produce a thin film having a stable quality at a low cost.
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる薄膜製造方法および薄膜素子の一実施の形態を詳細に説明する。 Exemplary embodiments of a thin film manufacturing method and a thin film element according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態にかかる薄膜製造方法を説明するための図である。なお、本実施の形態においては、圧電素子に利用される薄膜にかかる薄膜製造方法を例に説明する。図1に示すように、反応容器10に保持台11を設置し、保持台11上に薄膜を形成させる基板20を配置する。反応容器10には、金属酸化物前駆体溶液12が満たされている。基板20の上方、すなわち、基板20の第1主面20a側には、光源13が設置されている。光源13は、金属酸化物前駆体溶液12の上方からレーザ光を照射する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram for explaining a thin film manufacturing method according to a first embodiment of the present invention. In the present embodiment, a thin film manufacturing method for a thin film used for a piezoelectric element will be described as an example. As shown in FIG. 1, a holding table 11 is installed in a
これにより、図2に示すように、レーザ光の照射位置に応じた、基板20の第1主面20a上の位置に、金属酸化物前駆体から得られた金属酸化物アモルファスまたは金属酸化物結晶の薄膜パターン30、すなわち金属酸化物薄膜が形成される。光源13は基板20の第1主面20a上の各位置に応じた位置にレーザ光を照射することができる。これにより、基板20の第1主面20a上の所望の位置に、薄膜パターン30を形成することができる。なお、基板20に照射する光としては、金属酸化物前駆体溶液12に応じて薄膜形成に適切な波長の光を選択すればよく、レーザ光に限定されるものではない。
Thereby, as shown in FIG. 2, the metal oxide amorphous or metal oxide crystal obtained from the metal oxide precursor at a position on the first
光源13からのレーザ光の照射位置としては、図3に示すように、金属酸化物前駆体溶液12の表面12a、金属酸化物前駆体溶液12の溶液中12b、基板20の第1主面20a上、基板20の内部20c、基板20の第1主面20aの裏面である第2主面20bの5通りが可能である。レーザ光の焦点を調整することにより、各照射位置への光照射を行う。なお、金属酸化物前駆体溶液12を照射位置とした場合に、照射位置と、第1主面20a上の薄膜が形成される位置のずれが生じない程度に、基板20の第1主面20aの位置が金属酸化物前駆体溶液12の比較的浅い位置となるように基板20を配置することとする。各照射位置と、その効果とを表1に示す。
ケースAでは、金属酸化物前駆体溶液12の水面を照射位置、すなわち加熱位置とする。この場合、光エネルギーは、金属酸化物前駆体溶液12において数十%吸収され、残りは基板20に到達し、吸収され、もしくは透過する。溶液反応形態としては溶液の直接加熱である。ケースBでは、金属酸化物前駆体溶液12の溶液中を加熱位置とする。この場合の光エネルギーは、金属酸化物前駆体溶液12において吸収される。溶液反応形態は、直接加熱である。
In Case A, the water surface of the metal
ケースCでは、金属酸化物前駆体溶液12と基板20の境界面、すなわち基板20の第1主面20aを加熱位置とする。ケースDでは、基板20の内部20cを加熱位置とする。ケースEでは、基板20の第2主面20bを加熱位置とする。ケースC,D,Eの場合、ほとんどの光エネルギーは、金属酸化物前駆体溶液12を透過し、基板20において数%吸収される。ケースC,D,Eの溶液反応形態は、基板20を加熱することによる金属酸化物前駆体溶液12の間接加熱である。直接加熱の場合には、波長400nm以下の光を照射し、間接加熱の場合には、波長400nm以上の光を照射することとする。
In Case C, the boundary surface between the metal
不純物の少ない薄膜形成(a)については、直接加熱のケースA,Bが優れている。ケースA,Bでは、光エネルギーが直接金属酸化物前駆体溶液12内の炭素と酸素の間の結合を切ることができる。このため、残留炭素や煤などが発生し難い。したがって、不純物のない高品質な薄膜を製造することができる。一方、ケースC,D,Eでは、間接加熱のため、金属酸化物前駆体溶液12の不完全な熱分解が起こりやすい。このため、残留炭素や煤の発生が問題となる。
For thin film formation (a) with less impurities, direct heating cases A and B are excellent. In cases A and B, the light energy can directly break the bond between carbon and oxygen in the metal
基板20へのダメージ(b)についても、ケースA,Bが優れている。ケースA,Bでは、基板20に光エネルギーがほとんど到達しないため、基板20へのダメージを低く抑えることができる。一方、ケースC,D,Eでは、基板20を加熱するため、基板20に熱的なダメージを与える可能性がある。
Cases A and B are also excellent in damage (b) to the
基板薄膜の接着性(c)については、ケースC,D,Eが優れている。ケースC,D,Eでは、基板20の第1主面20a付近において溶液を相変化させるため、基板20と薄膜の密着性を高めることができる。一方、ケースA,Bでは、金属酸化物前駆体溶液12の表面12aまたは金属酸化物前駆体溶液12の溶液の溶液中12bで相変化させるため、基板20と薄膜の接着性は比較的低くなる。
Cases C, D, and E are excellent for the adhesion (c) of the substrate thin film. In cases C, D, and E, the phase of the solution is changed in the vicinity of the first
高精度・高解像度パターニング(d)については、ケースA,Bが優れている。ケースA,Bでは、光エネルギースポット径に準じた高精度、高解像度のパターニングが可能である。一方、ケースC,D,Eでは、基板20の熱特性により、加熱領域が光エネルギースポット径に比べて広がる可能性があり、ケースA,Bに比べて劣る。
Cases A and B are excellent for high-precision and high-resolution patterning (d). In cases A and B, high-precision and high-resolution patterning according to the light energy spot diameter is possible. On the other hand, cases C, D, and E are inferior to cases A and B because the heating region may be larger than the light energy spot diameter due to the thermal characteristics of
基板材料の選択性(e)については、いずれのケースも優れている。基板20としては、例えばシリコン基板を用いることができる。また、光源(f)については、ケースA,Bでは、照射する光は、波長400nm以下と低波長であり、例えばUVレーザなど高価で取り扱いの難易度の高い装置を用いる必要がある。これに対し、ケースC,D,Eで照射する光は、波長400nm以上と長波長なので例えばCO2レーザなど比較的安価であり、また一般的に加工用途での利用実績のある装置を用いることができる。
In all cases, the selectivity (e) of the substrate material is excellent. As the
なお、基板を金属酸化物前駆体溶液に浸す以外の工程は、従来のゾル−ゲル法による薄膜形成プロセスと同様であり、金属酸化物前駆体溶液も、ゾル−ゲル法において、基板に添付される金属酸化物前駆体溶液と同様である。 The steps other than immersing the substrate in the metal oxide precursor solution are the same as those in the conventional sol-gel thin film formation process, and the metal oxide precursor solution is also attached to the substrate in the sol-gel method. This is the same as the metal oxide precursor solution.
金属酸化物前駆体溶液12中で薄膜を形成した後、基板20を金属酸化物前駆体溶液12から取り出す際には、溶剤による超音波洗浄またはリンス洗浄を行う。溶剤としては、比較的揮発しやすく液中水分量の少ないものが好ましい。具体的には、アセトン、エタノール、IPAなどを用いることができる。これにより、金属酸化物前駆体溶液12中の金属アルコキシドが基板上に残り残渣を生じるのを防ぐことができる。
After the thin film is formed in the metal
さらに、上記洗浄後、形成された薄膜の状態(主に結晶形態の違い)によって、適宜、熱処理を施す。薄膜が結晶の場合には、乾燥の意味合いで結晶形に変化を与えない範囲の温度で3〜10分の加熱工程を行う。加熱温度は例えば100〜150℃程度とする。雰囲気は、通常は大気雰囲気である。ただし、薄膜の性質に応じ、適宜、適切な雰囲気を用いる。例えば、薄膜に潮解性がある場合には残留水分の少ない不活性ガス雰囲気とする。また、薄膜が非晶質の場合に、例えばピエゾ材料のように、材料によっては結晶化させないと機能を発現しない材料もある。このような材料の場合には、結晶化のための加熱工程を行う。加熱温度、時間は材料に依存するが、PZTの場合は概ね600〜800℃で時間は1〜10分加熱する。 Further, after the cleaning, heat treatment is appropriately performed depending on the state of the formed thin film (mainly the difference in crystal form). When the thin film is a crystal, a heating step of 3 to 10 minutes is performed at a temperature that does not change the crystal form in the sense of drying. The heating temperature is, for example, about 100 to 150 ° C. The atmosphere is usually an air atmosphere. However, an appropriate atmosphere is used as appropriate depending on the properties of the thin film. For example, when the thin film has deliquescence, an inert gas atmosphere with little residual moisture is used. In addition, when the thin film is amorphous, some materials, such as a piezo material, do not exhibit a function unless they are crystallized. In the case of such a material, a heating step for crystallization is performed. Although the heating temperature and time depend on the material, in the case of PZT, the heating is generally performed at 600 to 800 ° C. for 1 to 10 minutes.
具体的には、金属酸化物前駆体としては、金属酸化物薄膜を形成可能な物質、すなわち金属酸化物アモルファスまたは金属酸化物結晶を形成可能な物質を用いることができる。具体的には、金属アルコキシド、β−ジケトナート錯体、および金属キレートなどの金属錯体、金属カルボンサン塩などがある。溶媒としては、エタノール系の有機溶媒を用いることができる。 Specifically, as the metal oxide precursor, a substance capable of forming a metal oxide thin film, that is, a substance capable of forming a metal oxide amorphous or metal oxide crystal can be used. Specific examples include metal alkoxides, β-diketonate complexes, metal complexes such as metal chelates, and metal carboxylic acid salts. As the solvent, an ethanol-based organic solvent can be used.
金属アルコキシドとしては、Si,Ge,Ga,As,Sb,Bi,V,Na,Ba,Sr,Ca,La,Ti,Ta,Zr,Cu,Fe,W,Co,Mg,Zn,Ni,Nb,Pb,Li,K,Sn,Al,Smなどの金属のアルコキシドが挙げられる。さらに、OCH3,OC2H5,OC3H7,OC4H9,OC2H4OCH3などのアルコキシル基を有する金属アルコキシドを用いることができる。 Examples of the metal alkoxide include Si, Ge, Ga, As, Sb, Bi, V, Na, Ba, Sr, Ca, La, Ti, Ta, Zr, Cu, Fe, W, Co, Mg, Zn, Ni, and Nb. , Pb, Li, K, Sn, Al, Sm, and other metal alkoxides. Furthermore, a metal alkoxide having an alkoxyl group such as OCH 3 , OC 2 H 5 , OC 3 H 7 , OC 4 H 9 , OC 2 H 4 OCH 3 can be used.
また、β−ジケトナート錯体としては、例えば、金属とアセチルアセトン,ベンゾイルアセトン,ベンゾイルトリフルオロアセトン,ベンゾイルジフルオロアセトン,ベンゾイルフルオロアセトン等を用いることができる。 As the β-diketonate complex, for example, metal and acetylacetone, benzoylacetone, benzoyltrifluoroacetone, benzoyldifluoroacetone, benzoylfluoroacetone, or the like can be used.
金属カルボン酸塩としては、例えば、酢酸バリウム,酢酸銅(II),酢酸リチウム,酢酸マグネシウム,酢酸鉛,シュウ酸バリウム,シュウ酸カルシウム,シュウ酸銅(II),シュウ酸マグネシウム,シュウ酸スズ(II)等を用いることができる。溶媒としては、アルコール系の有機溶媒を用いることができる。溶液の濃度は、0.1〜1mol/lが望ましく、更に望ましくは0.3〜0.7mol/lである。なお、濃度の上限は、液の安定性の観点より規定される値である。濃度の下限は、薄膜の堆積速度より規定される値である。 Examples of the metal carboxylate include barium acetate, copper (II) acetate, lithium acetate, magnesium acetate, lead acetate, barium oxalate, calcium oxalate, copper (II) oxalate, magnesium oxalate, and tin oxalate ( II) and the like can be used. As the solvent, an alcohol-based organic solvent can be used. The concentration of the solution is desirably 0.1 to 1 mol / l, and more desirably 0.3 to 0.7 mol / l. The upper limit of the concentration is a value defined from the viewpoint of liquid stability. The lower limit of the concentration is a value defined by the deposition rate of the thin film.
本実施の形態においては、金属酸化物前駆体溶液12に基板20を浸した状態でレーザ光を照射するため、レーザ光が照射された部分にのみ薄膜が形成される。したがって、従来のゾル−ゲル法における、金属酸化物前駆体溶液の添付乾燥の工程、金属酸化物前駆体を取り除くためのドライエッチングまたはウェットエッチングの工程を不要とすることができる。これらの工程は、非常にコストのかかる工程であり、本実施の形態にかかる薄膜製造方法においては、これらの工程を不要とすることにより、大幅なコスト減を実現することができる。
In the present embodiment, since the laser beam is irradiated with the
さらに、成膜反応が金属酸化物前駆体溶液12中において行われるため、成膜反応の間金属酸化物前駆体溶液12が常に供給されることとなり、薄膜中に亀裂が生じ難くなる。
Furthermore, since the film formation reaction is performed in the metal
本実施の形態にかかる薄膜製造方法により形成された薄膜は、例えば、超音波圧電素子、不揮発性メモリ素子、アクチュエータ素子などに利用することができる。アクチュエータ素子は、例えばインクジェットプリンタの記録ヘッドに利用される。 The thin film formed by the thin film manufacturing method according to the present embodiment can be used for, for example, an ultrasonic piezoelectric element, a nonvolatile memory element, and an actuator element. The actuator element is used for a recording head of an ink jet printer, for example.
図4は、本実施の形態にかかる薄膜製造方法により形成された薄膜を活性層として用いた圧電素子50を示す図である。圧電素子50は、圧電体膜51と、圧電体膜51の第1主面51a上に形成された第1電極52と、圧電体膜51の第2主面51b上に形成された第2電極53とを有している。圧電体膜51は、薄膜製造方法により形成された薄膜である。第1電極52および第2電極53は、例えば白金(Pt)や、光透過性の高いランタンニッケルオキサイド、ストロンチウムルテニウムオキサイドなど導電性を有する材料で構成される。第1電極52および第2電極53は、例えばスパッタ法または真空蒸着法により形成することができる。
FIG. 4 is a diagram showing a
図5は、第1の実施の形態にかかる薄膜製造方法の第1の変更例を説明するための図である。第1の変更例にかかる薄膜製造方法では、第1主面20aに既に電極層40が形成された基板20を用いる。電極層40は、導電性を有する材料で構成され、スパッタ法等により形成される。なお、電極層40はパターン化された状態で基板20に積層されていてもよい。
FIG. 5 is a diagram for explaining a first modification of the thin film manufacturing method according to the first embodiment. In the thin film manufacturing method according to the first modification, the
電極層40が形成された基板20を金属酸化物前駆体溶液12に浸すことにより、図6に示すように電極層40の第1主面40a上に薄膜パターン30が形成される。なお、これ以外の工程は、第1の実施の形態にかかる薄膜製造方法と同様である。また、表1を参照しつつ説明した、各照射位置への光照射の効果等も電極層40が積層されていない場合と同様である。なお、ケースCでは、第1主面20aへの照射にかえて、電極層40の第1主面40aにレーザ光が照射される。
By immersing the
また、第2の変更例としては、基板20の第1主面20aに電極層40に替えて、光源13から照射される特定の波長のレーザ光を吸収する光吸収層が形成された基板20を用いてもよい。また、光吸収層は、パターン化された状態で基板20に積層されていてもよい。光吸収層としては、レーザ光の波長に依存するが、例えば、SiO2、SiN、TiO2、SiC等の金属酸化物、窒化物、炭化物を用いることができる。
As a second modification, the
光吸収層が形成された基板20を金属酸化物前駆体溶液12に浸すことにより、光吸収層の第1主面上に薄膜パターンが形成される。なお、これ以外の工程は、電極層40の第1主面40a上に薄膜を形成する場合と同様である。光吸収層を設けることにより、基板20の光吸収率を向上させ、より多くのエネルギーを吸収させることができる。
By immersing the
また、第3の変更例としては、第1の変更例において説明した電極層40は光吸収層を兼ねるものであってもよい。光吸収層を兼ねる電極層40としては、電極としても機能する材料、すなわちLaNi03、SrRuO3、ITO等の酸化物電極を用いることができる。また例えばCSD法による、ランタンニッケルオキサイド溶液を用いた導電膜の形成において、光吸収率を高める材料、例えば色素などを金属酸化物前駆体溶液12内に混ぜて、光吸収層を兼ねた導電膜を形成することができる。
As a third modification, the
また、第4の変更例としては、図7に示すように、基板20の裏面である第2主面20bに光反射層60が形成された状態で、基板20を金属酸化物前駆体溶液12に浸してもよい。これにより、光反射層60により反射された光が再び基板20に入射するので、成膜反応を促進することができる。光反射層60としては、使用するレーザ光の波長に依存するが、Au、Ag、Al、Pt、等の金属を用いることができる。
Further, as a fourth modification, as shown in FIG. 7, the
また、第5の変更例としては、本実施の形態においては、圧電素子として利用される薄膜を形成する例について説明したが、形成される薄膜の種類は実施の形態に限定されるものではなく、上記薄膜製造方法により、各種薄膜を形成することができる。なお薄膜製造に際しては、各薄膜の原料となる原料溶液中に、基板を浸せばよく、原料溶液および基板の材料は実施の形態に限定されるものではない。 Further, as the fifth modification example, in this embodiment, an example of forming a thin film used as a piezoelectric element has been described. However, the type of thin film to be formed is not limited to the embodiment. Various thin films can be formed by the above thin film manufacturing method. In manufacturing the thin film, the substrate may be immersed in a raw material solution that is a raw material of each thin film, and the raw material solution and the material of the substrate are not limited to the embodiment.
本実施の形態にかかる薄膜製造方法により製造される薄膜の一例としては、透光性および電気光学効果を有する薄膜が挙げられる。透光性および電気光学効果を有する薄膜は、光導波路、光スイッチ、空間変調素子および画像メモリ等に利用することができる。 As an example of the thin film manufactured by the thin film manufacturing method according to the present embodiment, a thin film having translucency and an electro-optical effect can be given. A thin film having translucency and an electro-optic effect can be used for an optical waveguide, an optical switch, a spatial modulation element, an image memory, and the like.
(第2の実施の形態)
図8は、第2の実施の形態にかかる薄膜製造方法を説明するための図である。図8に示すように、本実施の形態においては、光源13は、基板20の第2主面20b側に配置されており、第2主面20b側からレーザ光を照射する。この場合にも、第1の実施の形態にかかる薄膜製造方法と同様に、金属酸化物前駆体溶液12または基板20の加熱により第1主面20a上に薄膜が形成される。なお、基板20、保持台11および反応容器10は、光源13からの光を透過する材料で構成されている。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a diagram for explaining the thin film manufacturing method according to the second embodiment. As shown in FIG. 8, in the present embodiment, the
光源13からのレーザ光の照射位置は、第1の実施の形態において図3を参照しつつ説明した5通りが可能である。各照射位置と、その効果とを表2に示す。
ケースF,G,Hでは、光エネルギーは基板20を透過し、金属酸化物前駆体溶液12で吸収される。溶液反応形態は、直接加熱である。ケースI,Jでは、光エネルギーは基板20で吸収される。溶液反応形態は、間接加熱である。なお、この場合においても、第1の実施の形態と同様に、直接加熱の場合には、波長400nm以下の光を照射し、間接の場合には、波長400nm以上の光を照射することとする。
In cases F, G, and H, light energy passes through the
不純物の少ない薄膜形成(a)については、直接加熱のケースF,G,Hが優れている。但し、ケースHにおいては、基板20の第1主面20aに到達する前に、レーザ光の一部が金属酸化物前駆体溶液12に吸収されることにより、不純物が発生する可能性があり、この点でケースF,Gに比べて劣る。
For thin film formation (a) with less impurities, direct heating cases F, G, and H are excellent. However, in the case H, before reaching the first
基板20へのダメージ(b)については、ケースF,G,Hでは、レーザ光が基板20を透過する際に光エネルギーの一部が熱エネルギーに変換され、基板20にダメージが生じる可能性がある。このため、第1の実施の形態において説明したケースA,Bよりは劣るものの、ケースI,Jに比べて優れている。
Regarding the damage (b) to the
基板薄膜の接着性(c)については、基板20の界面付近で相変化させるケースH,I,Jが優れている。高精度・高解像度パターン(d)については、直接加熱のケースF,G,Hが優れている。基板材料の選択性(e)については、基板20を加熱するケースI,Jで優れているが、ケースF,G,Hでは劣る。光エネルギーが基板20を透過する必要があるため、基板材料の選択性が低くなるためである。
Regarding the adhesion (c) of the substrate thin film, cases H, I, and J in which the phase is changed near the interface of the
光源(f)については、ケースF,G,Hでは、高価で取り扱いの難易度の高い、低波長の装置を要するのに対し、ケースI,Jでは、比較的安価で一般的に加工用途での利用実績のある高波長の装置を用いることができる。 Regarding the light source (f), Cases F, G, and H require expensive and difficult-to-handle devices with low wavelengths, whereas Cases I and J are relatively inexpensive and generally used for processing. A high-wavelength device with a track record of use can be used.
なお、第2の実施の形態にかかる薄膜製造方法のこれ以外の工程は、第1の実施の形態にかかる薄膜製造方法と同様である。また、第1の実施の形態と同様に、電極層や光吸収層が積層された基板を用いてもよいことは言うまでもない。 The other steps of the thin film manufacturing method according to the second embodiment are the same as those of the thin film manufacturing method according to the first embodiment. Further, it goes without saying that a substrate on which an electrode layer and a light absorption layer are stacked may be used as in the first embodiment.
図9は、第2の実施の形態の第1の変更例を示す図である。本例においては、基板20を金属酸化物前駆体溶液12上に配置する。なお、基板20は、第1主面20aが反応容器12の底面に対面するように設置され、金属酸化物前駆体溶液12に接している。第2主面20bは、金属酸化物前駆体溶液12上に位置している。基板20は、光源13からの光を透過する材料で構成されている。さらに、基板20は、固定部材15により、金属酸化物前駆体溶液12上に固定されている。
FIG. 9 is a diagram illustrating a first modification of the second embodiment. In this example, the
光源13は、第2主面20b側に配置されており、第2主面20b側からレーザ光を照射する。これにより、第2主面20b側からの図3に示す5通りの照射位置への光照射を行うことができる。
The
以上、第1の実施の形態および第2の実施の形態において、レーザ光の照射方向および照射位置の異なるケースA〜Jについて説明したが、表中の丸を1点、三角を0.5点、バツを0点として、各項目(a〜f)の評価の合計点により、各ケースを評価することもできる。さらに、重要視する項目に重みを与えた上で、各項目の合計点を算出し、これにより各ケースを評価してもよい。 As described above, in the first embodiment and the second embodiment, the cases A to J in which the irradiation direction and the irradiation position of the laser beam are different have been described, but the circle in the table is one point and the triangle is 0.5 point. Each case can also be evaluated based on the total score of the evaluation of each item (af), with a cross of 0. Furthermore, after giving a weight to the item to be regarded as important, a total score of each item may be calculated, and thereby each case may be evaluated.
(第3の実施の形態)
第3の実施の形態においては、図10に示すように、反応容器10の内壁面には、ダンパー16を設置する。なお、ダンパー16は、反応容器10の内壁面の全面に設けられている。ダンパー16としては、例えばスポンジなどポーラスな部材を用いることができる。また衝撃波を分散する観点から、金属酸化物前駆体溶液12と同等の粘弾性特徴を有する部材を用いることができる。具体的には、同程度以上の粘度の溶液が入った樹脂でできた袋等を利用することができる。金属酸化物前駆体溶液12の粘度は、1−30mPasec程度である。
(Third embodiment)
In the third embodiment, a
金属酸化物前駆体溶液12の表面に波が生じた場合には、光源13から照射されたレーザ光が乱反射し、照射スポットの形状が乱れてしまう。すなわち、高精細なパターニングが困難となる。
When a wave is generated on the surface of the metal
さらに、波の発生により、金属酸化物前駆体溶液12の高さが局所的に変化する。このため、光エネルギーの光透過深さ、焦点等が変化し、狙いの領域に効率よくエネルギーを与えることができないという問題もある。また、波の発生により、金属酸化物前駆体溶液12の表面積が大きくなるため、金属酸化物前駆体溶液12の蒸発速度が増すこととなる。これにより、金属酸化物前駆体溶液12の物性(特に粘度)が変わり、膜形成特性も変わってしまうという問題がある。
Furthermore, the height of the metal
これに対し、本実施の形態のように反応容器10の壁面にダンパー16を設けることにより、波を打ち消すことができるので、高品質な薄膜を製造することができる。
On the other hand, since the wave can be canceled by providing the
なお、第3の実施の形態にかかる薄膜製造方法のこれ以外の工程は、他の実施の形態にかかる薄膜製造方法と同様である。 The remaining steps of the thin film manufacturing method according to the third embodiment are the same as those of the thin film manufacturing method according to the other embodiments.
また他の例としては、ダンパー16としては、アルミなど剛性の高いものを利用し、金属酸化物前駆体溶液12の波の高さと位相を検知し、波の高さおよび位相に基づいて、逆位相でダンパー16を駆動させ、波を緩和してもよい。
As another example, the
10 反応容器
11 保持台
12 金属酸化物前駆体溶液
13 光源
15 固定部材
16 ダンパー
20 基板
30 薄膜パターン
51 圧電体膜
52 第1電極
53 第2電極
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記第1主面側から光を照射することにより、前記基板の第1主面上に前記薄膜を形成する形成工程と
を有することを特徴とする薄膜製造方法。 An arrangement step of arranging the substrate in a raw material solution of a thin film formed on the first main surface of the substrate;
And a forming step of forming the thin film on the first main surface of the substrate by irradiating light from the first main surface side.
前記基板の前記第1主面の裏面である第2主面側から光を照射することにより、前記基板の第1主面上に前記薄膜を形成する形成工程と
を有することを特徴とする薄膜製造方法。 An arrangement step of arranging the substrate in a raw material solution of a thin film formed on the first main surface of the substrate;
Forming a thin film on the first main surface of the substrate by irradiating light from the second main surface side which is the back surface of the first main surface of the substrate. Production method.
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|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012234927A (en) * | 2011-04-28 | 2012-11-29 | Ricoh Co Ltd | Method and device for producing metal oxide film |
| JP2013157509A (en) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Ricoh Co Ltd | Thin film deposition method, thin film deposition apparatus, electromechanical conversion element, liquid discharge head and ink jet recording device |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55148797A (en) * | 1979-05-08 | 1980-11-19 | Ibm | Selective electroplating method |
| GB2097820A (en) * | 1981-05-01 | 1982-11-10 | Western Electric Co | Radiation induced deposition of metal on semiconductor surfaces |
| JPS5864368A (en) * | 1981-10-12 | 1983-04-16 | Inoue Japax Res Inc | Chemical plating method |
| JP2000062076A (en) * | 1998-08-17 | 2000-02-29 | Univ Kumamoto | Method of forming metal oxide film by photoelectroless oxidation method |
| JP2000302442A (en) * | 1999-04-20 | 2000-10-31 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | Method for producing titanium oxide thin film photocatalyst |
| JP2001149774A (en) * | 1999-12-01 | 2001-06-05 | Japan Science & Technology Corp | Light fixation method of metal fine particles |
| US20050130415A1 (en) * | 2003-12-12 | 2005-06-16 | Lam Research Corporation | Method and apparatus for material deposition |
| JP2005272189A (en) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Japan Science & Technology Agency | Preparation of oxide semiconductor thin films by ultraviolet light irradiation |
| JP2006061748A (en) * | 2004-08-24 | 2006-03-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Manufacturing method of metal fine particle thin film |
| JP2006161156A (en) * | 2004-11-10 | 2006-06-22 | Dainippon Printing Co Ltd | Method for producing metal oxide film |
| US20070298190A1 (en) * | 2004-11-10 | 2007-12-27 | Hiroyuki Kobori | Method of Producing Metal Oxide Film |
| US20080078678A1 (en) * | 2006-09-28 | 2008-04-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for arranging particles and method for manufacturing light-emitting device |
| JP2008138269A (en) * | 2006-12-04 | 2008-06-19 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Method for producing metal oxide thin film whose surface microstructure is controlled by ultraviolet irradiation and the metal oxide thin film |
| WO2009015886A1 (en) * | 2007-07-31 | 2009-02-05 | Gebr. Schmid Gmbh & Co. | Method for coating solar cells and device therefor |
-
2009
- 2009-11-25 JP JP2009267907A patent/JP2011111355A/en active Pending
Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55148797A (en) * | 1979-05-08 | 1980-11-19 | Ibm | Selective electroplating method |
| GB2097820A (en) * | 1981-05-01 | 1982-11-10 | Western Electric Co | Radiation induced deposition of metal on semiconductor surfaces |
| JPS5864368A (en) * | 1981-10-12 | 1983-04-16 | Inoue Japax Res Inc | Chemical plating method |
| JP2000062076A (en) * | 1998-08-17 | 2000-02-29 | Univ Kumamoto | Method of forming metal oxide film by photoelectroless oxidation method |
| JP2000302442A (en) * | 1999-04-20 | 2000-10-31 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | Method for producing titanium oxide thin film photocatalyst |
| JP2001149774A (en) * | 1999-12-01 | 2001-06-05 | Japan Science & Technology Corp | Light fixation method of metal fine particles |
| US20050130415A1 (en) * | 2003-12-12 | 2005-06-16 | Lam Research Corporation | Method and apparatus for material deposition |
| JP2005272189A (en) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Japan Science & Technology Agency | Preparation of oxide semiconductor thin films by ultraviolet light irradiation |
| JP2006061748A (en) * | 2004-08-24 | 2006-03-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Manufacturing method of metal fine particle thin film |
| JP2006161156A (en) * | 2004-11-10 | 2006-06-22 | Dainippon Printing Co Ltd | Method for producing metal oxide film |
| US20070298190A1 (en) * | 2004-11-10 | 2007-12-27 | Hiroyuki Kobori | Method of Producing Metal Oxide Film |
| US20080078678A1 (en) * | 2006-09-28 | 2008-04-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for arranging particles and method for manufacturing light-emitting device |
| JP2008080461A (en) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Toshiba Corp | Particle arranging method and light emitting device manufacturing method |
| JP2008138269A (en) * | 2006-12-04 | 2008-06-19 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Method for producing metal oxide thin film whose surface microstructure is controlled by ultraviolet irradiation and the metal oxide thin film |
| WO2009015886A1 (en) * | 2007-07-31 | 2009-02-05 | Gebr. Schmid Gmbh & Co. | Method for coating solar cells and device therefor |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JPN6013027455; HORI, S. et al.: 'Maskless Patterning of Ferrite Film by Selected Area Film Growth in Aqueous Solution by "Laser-Enha' Japanese Journal of Applied Physics Vol.31, No.4, 19920415, p.1185-1186 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012234927A (en) * | 2011-04-28 | 2012-11-29 | Ricoh Co Ltd | Method and device for producing metal oxide film |
| US9512521B2 (en) | 2011-04-28 | 2016-12-06 | Ricoh Company, Ltd. | Manufacturing method of and manufacturing apparatus for metal oxide film |
| JP2013157509A (en) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Ricoh Co Ltd | Thin film deposition method, thin film deposition apparatus, electromechanical conversion element, liquid discharge head and ink jet recording device |
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