薄膜制造方法和薄膜元件技术

本发明专利技术的实施例提供一种薄膜制造方法和薄膜元件。该薄膜制造方法包括：将衬底放置到原材料溶液中，通过该原材料溶液在该衬底的第一主平面上形成薄膜；通过将光从光源施加到第一主平面侧，在该衬底的第一主平面上形成薄膜；通过应用来自该光源的光，测量从该衬底的第一主平面到该原材料溶液的液面的距离；以及基于测量时获得的测量结果，调整高度方向上该衬底的位置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种薄膜制造方法和薄膜元件。
技术介绍
通常，化学溶液沉积(CSD)方法作为形成薄膜如压电元件的方法已为人们所知。 在CSD方法中，将原材料溶液涂敷到衬底上并使其干燥，从而在衬底的表面上形成薄膜。例如，日本专利No. 3346214公开了一种利用包含金属氧化物前体和颜料的金属氧化物前体溶液形成电介质薄膜的方法。然而，在CSD方法中，涂敷和干燥金属氧化物前体溶液的工艺非常困难，而导致成本增加。此外，存在干燥工艺期间薄膜易于破裂的问题。鉴于上述问题做出了本专利技术，并且本专利技术的目的是提供能够以低成本制造品质稳定薄膜的薄膜制造方法，以及提供通过上述薄膜制造方法制造的薄膜形成的薄膜元件以上相关技术例如也涉及日本专利No. 4108502。
技术实现思路
本专利技术的目的为至少部分地解决传统技术中的问题。根据本专利技术的一个方面，提供一种薄膜制造方法，包括将衬底放置到原材料溶液中，通过该原材料溶液在该衬底的第一主平面上形成薄膜；通过将光从光源施加到第一主平面侧，在该衬底的第一主平面上形成薄膜；通过应用来自该光源的光，测量从该衬底的第一主平面到该原材料溶液的液面的距离；以及基于测量时获得的测量结果，调整高度方向上该衬底的位置。通过阅读以下本专利技术目前优选实施例的详细说明，在结合附图考虑时，可更好地理解本专利技术的以上和其它目的、特征、优点和技术上和工业上的意义。附图说明图1为解释根据第一实施例的薄膜制造方法的图示；图2为表示薄膜图案的图示；图3为解释衬底的第一主平面与金属氧化物前体溶液的液面之间距离(金属氧化物前体溶液层的厚度)的测量方法的图示。图4为解释激光束的照射位置的图示；图5为表示压电元件的图示，其中通过根据上述实施例的薄膜制造方法形成的薄膜被用作有源层；图6为解释根据第一实施例的薄膜制造方法的第一改型的图示；图7为表示在电极层的第一主平面上形成的薄膜图案的图示；图8为解释第一实施例的第四改型的图示；以及图9为解释根据第三实施例的薄膜制造方法的图示。具体实施例方式下面参照附图详细地解释根据本专利技术的薄膜制造方法和薄膜元件的示例性实施例。第一实施例图1为解释根据第一实施例的薄膜制造方法的图示。在以下实施例中，将说明与用于压电元件的薄膜有关的薄膜制造方法作为实例。如图1所示，设置支架(holder) 11，支架11具有能够自动调节反应容器10的高度的机构，而且在支架11上放置衬底20，在衬底20上将要形成薄膜。反应容器10被填充有金属氧化物前体溶液12。光源13和光传感器60被放置在衬底20上方，也就是衬底20的第一主平面20a侧。光源13从金属氧化物前体溶液12上方施加激光束14。光传感器60 接收漫反射光61和漫反射光62，漫反射光61是从金属氧化物前体溶液12的液面漫反射的光的一部分，而漫反射光62是从衬底的表面漫反射的光的一部分。然后，基于应用公知三角测量法(triangulation)的测量原理，计算衬底20上形成的金属氧化物前体溶液层的厚度73 ；关于厚度的信息被反馈到控制支架11的驱动的设备(未表示)；并且在金属氧化物前体溶液层的厚度73保持不变的同时形成薄膜。结果，如图2所示，以低成本在衬底20的第一主平面20a上对应于激光束照射位置的位置处形成薄膜图案30，薄膜图案30由从金属氧化物前体获得的非晶金属氧化物或者结晶金属氧化物制成，也就是形成品质稳定的金属氧化物薄膜。通过利用装配有扫描功能的激光源器件，可以在衬底20的第一主平面20a的所需位置处形成薄膜图案30。对于施加到衬底20的光，根据金属氧化物前体溶液12选择具有适于形成薄膜的波长的光。图3为解释测量原理的图示，公知三角测量法被应用于该测量原理，并且该测量原理被用于根据第一实施例的薄膜制造方法中。根据第一实施例，用于形成薄膜的光源13 也发射激光束，以计算衬底20的第一主平面20a与金属氧化物前体溶液12的液面之间的距离，即金属氧化物前体溶液层的厚度73。首先，下面解释怎样测量从光源13到金属氧化物前体溶液12的液面的距离71。 在图3中，标号61表示被施加到金属氧化物前体溶液12的液面并且从金属氧化物前体溶液12的液面漫反射的激光束的漫反射光；标号62表示被施加到衬底的表面并且从衬底表面漫反射的激光束的漫反射光；标号63表示光发射点，光源13通过该光发射点发射激光束；标号64表示测量对象的测量点(根据本实施例，在金属氧化物前体溶液12的液面上)； 标号65表示狭缝通过点(slit pass-through)，漫反射光在该狭缝通过点入射到光传感器 60 ；标号66表示光接收点，在光接收点处漫反射光入射到光接收元件；标号67表示在光传感器60的入口处设置的狭缝；标号68表示光传感器60的光接收元件；标号71表示从光发射点63到金属氧化物前体溶液12的表面的距离；标号72表示从光发射点63到衬底20 的距离；以及标号73表示金属氧化物前体溶液层的厚度。下面基于附图中表示的TL坐标解释上述单元的方位。在金属氧化物前体溶液12的液面上在测量点64处，从光发射点63发射的激光束 14沿着各个方向漫反射。作为漫反射光一部分的反射光61通过光传感器60的狭缝67上的狭缝通过点65，并且照射到光接收元件68上，其中将照射点确认为光接收点66。诸如光源13和光传感器60这些单元的位置是固定的，从而光发射点63和狭缝通过点65的位置是固定的。于是，测出光接收元件68上光接收点66的坐标(X，Z)。利用坐标(X，Z)，基于应用公知三角测量法的测量原理，可以计算从光发射点63到金属氧化物前体溶液12的液面的距离71。其次，以与上述三角测量法相同的方式，测出从光源13到衬底20的第一主平面 20a的距离72。然后，通过从距离72减去光发射点63与金属氧化物前体溶液12的液面之间的距离71来计算厚度73。根据第一实施例，控制支架11的驱动的装置基于测量结果、即金属氧化物前体溶液层的计算厚度73沿着高度方向调节衬底20的位置，从而使金属氧化物前体溶液层的厚度73 —致。作为来自光源13的激光束的照射位置，如图4所示，以下五个位置可能存在在金属氧化物前体溶液12的液面1 上；在金属氧化物前体溶液12的内部12b ；在衬底20的第一主平面20a上；在衬底20的内部20c ；以及在位于衬底20的第一主平面20a的背侧的第二主平面20b上。通过调节激光束14的焦点，将光施加到每个照射位置。衬底20被配置为，当照射位置位于金属氧化物前体溶液12之上或之中时，衬底20的第一主平面20a位于金属氧化物前体溶液12中相对浅的位置，以这样一种方式，使得照射位置与第一主平面 20a上形成薄膜的位置相互不错开。照射位置和各自效果在表1中示出。表 权利要求1.一种薄膜制造方法，包括将衬底放置到原材料溶液中，通过该原材料溶液在该衬底的第一主平面上形成薄膜； 通过将光从光源施加到第一主平面侧，在该衬底的第一主平面上形成薄膜； 通过应用来自该光源的光，测量从该衬底的第一主平面到该原材料溶液的液面的距离；以及基于测量时获得的测量结果，调整高度方向上该衬底的位置。2.一种薄膜制造方法，包括将衬底放置到原材料溶液中，通过该原材料溶液在该衬底的第一主平面上形成薄膜； 通过将光从光源施加到第一主平面侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种薄膜制造方法，包括：将衬底放置到原材料溶液中，通过该原材料溶液在该衬底的第一主平面上形成薄膜；通过将光从光源施加到第一主平面侧，在该衬底的第一主平面上形成薄膜；通过应用来自该光源的光，测量从该衬底的第一主平面到该原材料溶液的液面的距离；以及基于测量时获得的测量结果，调整高度方向上该衬底的位置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：八木雅广，太田英一，秋山善一，田代亮，町田治，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：JP