專利名稱：薄膜制造方法和薄膜元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜制造方法和薄膜元件。
背景技術(shù)：
通常，化學(xué)溶液沉積(CSD)方法作為形成薄膜如壓電元件的方法已為人們所知。 在CSD方法中，將原材料溶液涂敷到襯底上并使其干燥，從而在襯底的表面上形成薄膜。例如，日本專利No. 3346214公開了一種利用包含金屬氧化物前體和顏料的金屬氧化物前體溶液形成電介質(zhì)薄膜的方法。然而，在CSD方法中，涂敷和干燥金屬氧化物前體溶液的工藝非常困難，而導(dǎo)致成本增加。此外，存在干燥工藝期間薄膜易于破裂的問題。鑒于上述問題做出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供能夠以低成本制造品質(zhì)穩(wěn)定薄膜的薄膜制造方法，以及提供通過上述薄膜制造方法制造的薄膜形成的薄膜元件以上相關(guān)技術(shù)例如也涉及日本專利No. 4108502。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為至少部分地解決傳統(tǒng)技術(shù)中的問題。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種薄膜制造方法，包括將襯底放置到原材料溶液中，通過該原材料溶液在該襯底的第一主平面上形成薄膜；通過將光從光源施加到第一主平面?zhèn)?，在該襯底的第一主平面上形成薄膜；通過應(yīng)用來自該光源的光，測(cè)量從該襯底的第一主平面到該原材料溶液的液面的距離；以及基于測(cè)量時(shí)獲得的測(cè)量結(jié)果，調(diào)整高度方向上該襯底的位置。通過閱讀以下本發(fā)明目前優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明，在結(jié)合附圖考慮時(shí)，可更好地理解本發(fā)明的以上和其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)上和工業(yè)上的意義。


圖1為解釋根據(jù)第一實(shí)施例的薄膜制造方法的圖示；圖2為表示薄膜圖案的圖示；圖3為解釋襯底的第一主平面與金屬氧化物前體溶液的液面之間距離(金屬氧化物前體溶液層的厚度)的測(cè)量方法的圖示。圖4為解釋激光束的照射位置的圖示；圖5為表示壓電元件的圖示，其中通過根據(jù)上述實(shí)施例的薄膜制造方法形成的薄膜被用作有源層；圖6為解釋根據(jù)第一實(shí)施例的薄膜制造方法的第一改型的圖示；圖7為表示在電極層的第一主平面上形成的薄膜圖案的圖示；圖8為解釋第一實(shí)施例的第四改型的圖示；以及圖9為解釋根據(jù)第三實(shí)施例的薄膜制造方法的圖示。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖詳細(xì)地解釋根據(jù)本發(fā)明的薄膜制造方法和薄膜元件的示例性實(shí)施例。第一實(shí)施例圖1為解釋根據(jù)第一實(shí)施例的薄膜制造方法的圖示。在以下實(shí)施例中，將說明與用于壓電元件的薄膜有關(guān)的薄膜制造方法作為實(shí)例。如圖1所示，設(shè)置支架(holder) 11，支架11具有能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)反應(yīng)容器10的高度的機(jī)構(gòu)，而且在支架11上放置襯底20，在襯底20上將要形成薄膜。反應(yīng)容器10被填充有金屬氧化物前體溶液12。光源13和光傳感器60被放置在襯底20上方，也就是襯底20的第一主平面20a側(cè)。光源13從金屬氧化物前體溶液12上方施加激光束14。光傳感器60 接收漫反射光61和漫反射光62，漫反射光61是從金屬氧化物前體溶液12的液面漫反射的光的一部分，而漫反射光62是從襯底的表面漫反射的光的一部分。然后，基于應(yīng)用公知三角測(cè)量法(triangulation)的測(cè)量原理，計(jì)算襯底20上形成的金屬氧化物前體溶液層的厚度73 ；關(guān)于厚度的信息被反饋到控制支架11的驅(qū)動(dòng)的設(shè)備(未表示)；并且在金屬氧化物前體溶液層的厚度73保持不變的同時(shí)形成薄膜。結(jié)果，如圖2所示，以低成本在襯底20的第一主平面20a上對(duì)應(yīng)于激光束照射位置的位置處形成薄膜圖案30，薄膜圖案30由從金屬氧化物前體獲得的非晶金屬氧化物或者結(jié)晶金屬氧化物制成，也就是形成品質(zhì)穩(wěn)定的金屬氧化物薄膜。通過利用裝配有掃描功能的激光源器件，可以在襯底20的第一主平面20a的所需位置處形成薄膜圖案30。對(duì)于施加到襯底20的光，根據(jù)金屬氧化物前體溶液12選擇具有適于形成薄膜的波長的光。圖3為解釋測(cè)量原理的圖示，公知三角測(cè)量法被應(yīng)用于該測(cè)量原理，并且該測(cè)量原理被用于根據(jù)第一實(shí)施例的薄膜制造方法中。根據(jù)第一實(shí)施例，用于形成薄膜的光源13 也發(fā)射激光束，以計(jì)算襯底20的第一主平面20a與金屬氧化物前體溶液12的液面之間的距離，即金屬氧化物前體溶液層的厚度73。首先，下面解釋怎樣測(cè)量從光源13到金屬氧化物前體溶液12的液面的距離71。 在圖3中，標(biāo)號(hào)61表示被施加到金屬氧化物前體溶液12的液面并且從金屬氧化物前體溶液12的液面漫反射的激光束的漫反射光；標(biāo)號(hào)62表示被施加到襯底的表面并且從襯底表面漫反射的激光束的漫反射光；標(biāo)號(hào)63表示光發(fā)射點(diǎn)，光源13通過該光發(fā)射點(diǎn)發(fā)射激光束；標(biāo)號(hào)64表示測(cè)量對(duì)象的測(cè)量點(diǎn)(根據(jù)本實(shí)施例，在金屬氧化物前體溶液12的液面上)； 標(biāo)號(hào)65表示狹縫通過點(diǎn)(slit pass-through)，漫反射光在該狹縫通過點(diǎn)入射到光傳感器 60 ；標(biāo)號(hào)66表示光接收點(diǎn)，在光接收點(diǎn)處漫反射光入射到光接收元件；標(biāo)號(hào)67表示在光傳感器60的入口處設(shè)置的狹縫；標(biāo)號(hào)68表示光傳感器60的光接收元件；標(biāo)號(hào)71表示從光發(fā)射點(diǎn)63到金屬氧化物前體溶液12的表面的距離；標(biāo)號(hào)72表示從光發(fā)射點(diǎn)63到襯底20 的距離；以及標(biāo)號(hào)73表示金屬氧化物前體溶液層的厚度。下面基于附圖中表示的TL坐標(biāo)解釋上述單元的方位。在金屬氧化物前體溶液12的液面上在測(cè)量點(diǎn)64處，從光發(fā)射點(diǎn)63發(fā)射的激光束 14沿著各個(gè)方向漫反射。作為漫反射光一部分的反射光61通過光傳感器60的狹縫67上的狹縫通過點(diǎn)65，并且照射到光接收元件68上，其中將照射點(diǎn)確認(rèn)為光接收點(diǎn)66。諸如光源13和光傳感器60這些單元的位置是固定的，從而光發(fā)射點(diǎn)63和狹縫通過點(diǎn)65的位置是固定的。于是，測(cè)出光接收元件68上光接收點(diǎn)66的坐標(biāo)(X，Z)。利用坐標(biāo)(X，Z)，基于應(yīng)用公知三角測(cè)量法的測(cè)量原理，可以計(jì)算從光發(fā)射點(diǎn)63到金屬氧化物前體溶液12的液面的距離71。其次，以與上述三角測(cè)量法相同的方式，測(cè)出從光源13到襯底20的第一主平面 20a的距離72。然后，通過從距離72減去光發(fā)射點(diǎn)63與金屬氧化物前體溶液12的液面之間的距離71來計(jì)算厚度73。根據(jù)第一實(shí)施例，控制支架11的驅(qū)動(dòng)的裝置基于測(cè)量結(jié)果、即金屬氧化物前體溶液層的計(jì)算厚度73沿著高度方向調(diào)節(jié)襯底20的位置，從而使金屬氧化物前體溶液層的厚度73 —致。作為來自光源13的激光束的照射位置，如圖4所示，以下五個(gè)位置可能存在在金屬氧化物前體溶液12的液面1 上；在金屬氧化物前體溶液12的內(nèi)部12b ；在襯底20的第一主平面20a上；在襯底20的內(nèi)部20c ；以及在位于襯底20的第一主平面20a的背側(cè)的第二主平面20b上。通過調(diào)節(jié)激光束14的焦點(diǎn)，將光施加到每個(gè)照射位置。襯底20被配置為，當(dāng)照射位置位于金屬氧化物前體溶液12之上或之中時(shí)，襯底20的第一主平面20a位于金屬氧化物前體溶液12中相對(duì)淺的位置，以這樣一種方式，使得照射位置與第一主平面 20a上形成薄膜的位置相互不錯(cuò)開。照射位置和各自效果在表1中示出。表 權(quán)利要求
1.一種薄膜制造方法，包括將襯底放置到原材料溶液中，通過該原材料溶液在該襯底的第一主平面上形成薄膜； 通過將光從光源施加到第一主平面?zhèn)?，在該襯底的第一主平面上形成薄膜； 通過應(yīng)用來自該光源的光，測(cè)量從該襯底的第一主平面到該原材料溶液的液面的距離；以及基于測(cè)量時(shí)獲得的測(cè)量結(jié)果，調(diào)整高度方向上該襯底的位置。
2.一種薄膜制造方法，包括將襯底放置到原材料溶液中，通過該原材料溶液在該襯底的第一主平面上形成薄膜； 通過將光從光源施加到第一主平面?zhèn)?，在該襯底的第一主平面上形成薄膜； 測(cè)量從該襯底的第一主平面到該原材料溶液的液面的距離；以及基于測(cè)量時(shí)獲得的測(cè)量結(jié)果，調(diào)整從該光源發(fā)射的光的輸出功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄膜制造方法，其中， 該原材料溶液為金屬氧化物前體溶液，并且該薄膜為金屬氧化物薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄膜制造方法，其中，該形成包括將波長為400nm或更短的光從該第一主平面?zhèn)仁┘拥皆O(shè)定為照射位置的該原材料溶液的液面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄膜制造方法，其中，該形成包括將波長為400nm或更短的光從該第一主平面?zhèn)仁┘拥阶鳛檎丈湮恢玫奈挥谠撛牧先芤簝?nèi)部的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄膜制造方法，其中，該形成包括將波長為400nm或更長的光從該第一主平面?zhèn)仁┘拥阶鳛檎丈湮恢玫脑撘r底的該第一主平面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄膜制造方法，其中，該形成包括將波長為400nm或更長的光從該第一主平面?zhèn)仁┘拥阶鳛檎丈湮恢玫奈挥谠撘r底內(nèi)部的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄膜制造方法，其中，該形成包括將波長為400nm或更長的光從該第一主平面?zhèn)仁┘拥阶鳛檎丈湮恢玫牡诙髌矫妫摰诙髌矫鏋樵撘r底的該第一主平面的背側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的薄膜制造方法，還包括擋板，用于減少該原材料溶液上出現(xiàn)的波，該擋板配置在填充有反應(yīng)溶液的反應(yīng)容器的內(nèi)壁上。
10.一種薄膜元件，由通過權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的薄膜制造方法制造的薄膜形
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種薄膜制造方法和薄膜元件。該薄膜制造方法包括將襯底放置到原材料溶液中，通過該原材料溶液在該襯底的第一主平面上形成薄膜；通過將光從光源施加到第一主平面?zhèn)?，在該襯底的第一主平面上形成薄膜；通過應(yīng)用來自該光源的光，測(cè)量從該襯底的第一主平面到該原材料溶液的液面的距離；以及基于測(cè)量時(shí)獲得的測(cè)量結(jié)果，調(diào)整高度方向上該襯底的位置。
文檔編號(hào)B05C11/10GK102343326SQ20111021730
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者八木雅廣, 太田英一, 田代亮, 町田治, 秋山善一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社理光