JP2007015378A - Functional film-containing structure and manufacturing method of functional film - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a functional film capable of easily peeling the functional film formed on a film forming substrate from the film forming substrate. <P>SOLUTION: The manufacturing method of the functional film comprises a process (a) for forming a separation layer on a substrate containing a material having heat resistance against a predetermined temperature using an inorganic material, a process (b) for forming a layer to be peeled, which contains the functional film formed using a functional material, on the separation layer, and a process (c) for peeling the layer to be peeled from the substrate or lowering the joining strength of the layer to be peeled and the substrate by heat-treating a structure including the substrate, the separation layer and the layer to be peeled at the predetermined temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、誘電体、圧電体、焦電体、磁性体、半導体等を含む機能性膜の製造方法、及び、機能性膜の製造過程において用いられる機能性膜含有構造体に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a functional film including a dielectric, a piezoelectric body, a pyroelectric body, a magnetic body, a semiconductor, and the like, and a functional film-containing structure used in the process of manufacturing the functional film.

近年、電子デバイスの小型化、高速化、集積化、多機能化等のニーズに伴い、誘電体、圧電体、磁性体、焦電体、半導体のように、電界や磁界を印加することにより所定の機能を発現する電子セラミックス等の機能性材料を含む素子を、様々な成膜技術を用いて製造する研究が盛んに進められている。   In recent years, in response to needs for downsizing, speeding up, integration, and multifunctionalization of electronic devices, it is possible to apply a predetermined electric field or magnetic field by applying an electric or magnetic field such as a dielectric, piezoelectric, magnetic, pyroelectric, or semiconductor. Research has been actively conducted to manufacture devices including functional materials such as electronic ceramics that exhibit the above functions using various film forming techniques.

例えば、インクジェットプリンタにおいて高精細且つ高画質の印字を可能とするためには、インクジェットヘッドのインクノズルを微細化すると共に高集積化する必要がある。そのため、各インクノズルを駆動する圧電アクチュエータについても、同様に、微細化及び高集積化することが求められる。そのような場合に、バルク材よりも薄い層を形成でき、且つ、微細なパターン形成が可能な成膜技術が望まれており、スパッタ法、ゾルゲル法、エアロゾルデポジション法等の成膜技術が研究されている。   For example, in order to enable high-definition and high-quality printing in an inkjet printer, it is necessary to make the ink nozzles of the inkjet head fine and highly integrated. Therefore, miniaturization and high integration are also required for the piezoelectric actuator that drives each ink nozzle. In such a case, a film forming technique capable of forming a layer thinner than the bulk material and capable of forming a fine pattern is desired, and film forming techniques such as a sputtering method, a sol-gel method, and an aerosol deposition method are required. It has been studied.

ところが、成膜によって形成された機能性材料の膜(単に、「機能性膜」ともいう)は、成膜後の状態では十分に機能を発揮しておらず、バルク材に比較して性能が劣ることが問題となっている。
機能性膜の機能を十分に発現させるためには、成膜後に比較的高温(例えば、500℃〜1000℃程度)で熱処理することが必要となる。その際には、成膜時に使用された基板(成膜基板)も同時に熱処理されることになるので、成膜基板の材料に高い耐熱性が要求される。一方、作製された機能性膜を利用する場合には、例えば、樹脂を用いたフレキシブル基板のように、機器に応じて様々な種類の基板を使用したいという要望がある。そのため、成膜基板上に形成された機能性膜を、その機能を損なうことなく成膜基板から剥離できる方法が検討されている。
However, a film of functional material formed by film formation (also simply referred to as “functional film”) does not perform sufficiently in the state after film formation, and has performance as compared with a bulk material. Inferiority is a problem.
In order to fully express the function of the functional film, it is necessary to perform heat treatment at a relatively high temperature (for example, about 500 ° C. to 1000 ° C.) after film formation. In that case, since the substrate (film formation substrate) used at the time of film formation is also heat-treated at the same time, high heat resistance is required for the material of the film formation substrate. On the other hand, when using the produced functional film, there is a demand to use various types of substrates depending on the device, such as a flexible substrate using a resin. Therefore, a method has been studied in which a functional film formed on a film formation substrate can be peeled from the film formation substrate without impairing its function.

関連する技術として、特許文献1には、耐熱性基体、炭素及び/又は炭素化合物を主体とする離型層及び機能性薄膜を主たる構成要素とする薄膜転写用積層体が開示されている(第1、3頁)。また、特許文献1には、上記離型層は酸化(燃焼)により除去できるので、機能性薄膜を耐熱性基体から剥離して別の基体に転写することが可能となることが開示されている。   As a related technique, Patent Document 1 discloses a laminated body for thin film transfer comprising a heat-resistant substrate, a release layer mainly composed of carbon and / or a carbon compound, and a functional thin film as main components (No. 1). 1, pages 3). Patent Document 1 discloses that the release layer can be removed by oxidation (combustion), so that the functional thin film can be peeled off from the heat-resistant substrate and transferred to another substrate. .

特許文献2には、被剥離物の物性や条件等にかかわらず、容易に剥離することができ、特に、種々の転写体への転写を可能とするための剥離方法が開示されている。この方法は、基板上に複数の層の積層体よりなる分離層を介して存在する被剥離物を上記基板から剥離する剥離方法であって、上記分離層に照射光を照射して、上記分離層の層内及び/又は界面において剥離を生ぜしめ、上記被剥離物を上記基板から離脱させる剥離方法が開示されている(第1、2頁)。   Patent Document 2 discloses a peeling method that can be easily peeled regardless of the physical properties and conditions of an object to be peeled, and in particular, enables transfer to various transfer bodies. This method is a peeling method in which an object to be peeled is separated from the substrate via a separation layer composed of a laminate of a plurality of layers on the substrate, and the separation layer is irradiated with irradiation light to separate the separation material. A peeling method is disclosed in which peeling occurs in the layer and / or interface of the layer, and the object to be peeled is detached from the substrate (pages 1 and 2).

特許文献3には、機能性薄膜構造と分離層の界面で容易且つ完全に剥離させることにより、欠陥の少ない機能性薄膜を得るための機能性薄膜の転写方法が開示されている。即ち、この方法は、第1基板上に形成した機能性薄膜を第2基板上に転写する転写方法であって、第1基板上に金属窒化物層を含む分離層を形成し、引き続いて分離層上に、直接、酸素を含む機能性薄膜構造を形成し、機能性薄膜構造上に第2基板を設け、加熱により機能性薄膜構造側の分離層を酸化して酸化層を形成し、酸化層と機能性薄膜構造との界面で剥離して第1基板上に形成した機能性薄膜構造を第2基板上に転写する(第1頁)。
特開昭54−94905号公報(第1、3頁) 特開平10−125929号公報(第1、2頁) 特開2002−305334号公報(第1頁)
Patent Document 3 discloses a functional thin film transfer method for obtaining a functional thin film with few defects by easily and completely peeling at the interface between the functional thin film structure and the separation layer. That is, this method is a transfer method in which a functional thin film formed on a first substrate is transferred onto a second substrate, and a separation layer including a metal nitride layer is formed on the first substrate, followed by separation. A functional thin film structure containing oxygen is directly formed on the layer, a second substrate is provided on the functional thin film structure, and an oxide layer is formed by oxidizing the separation layer on the functional thin film structure side by heating. The functional thin film structure peeled off at the interface between the layer and the functional thin film structure and formed on the first substrate is transferred onto the second substrate (first page).
JP 54-94905 A (first and third pages) JP-A-10-125929 (pages 1 and 2) JP 2002-305334 A (first page)

しかしながら、特許文献1においては、酸化反応により離型層を除去しているので、熱処理工程における雰囲気が酸素雰囲気に限定されてしまう。また、離型層として炭素又は炭素化合物を用いているので、加熱温度に上限がある。例えば、特許文献1に開示されている実施例においては、転写工程における処理温度が最高で630℃となっている。従って、特許文献1に開示されている発明を、比較的高温(例えば、900℃以上)における熱処理が必要な電子セラミックスの製造に適用することはできない。   However, in Patent Document 1, since the release layer is removed by an oxidation reaction, the atmosphere in the heat treatment process is limited to an oxygen atmosphere. Moreover, since carbon or a carbon compound is used as the release layer, there is an upper limit on the heating temperature. For example, in the embodiment disclosed in Patent Document 1, the processing temperature in the transfer process is 630 ° C. at the maximum. Therefore, the invention disclosed in Patent Document 1 cannot be applied to the manufacture of electronic ceramics that require heat treatment at a relatively high temperature (for example, 900 ° C. or higher).

また、特許文献2においては、分離層に含まれる光吸収層にレーザ光を照射して、光吸収層にアブレーションを起こさせることにより、分離層内に剥離を生じさせている。その際に、基板を介して分離層に照射光を照射しているので、基板に透光性が必要とされる。そのため、基板材料が限定されてしまうので好ましくない。   In Patent Document 2, peeling is caused in the separation layer by irradiating the light absorption layer included in the separation layer with laser light to cause ablation in the light absorption layer. At that time, since the separation layer is irradiated with the irradiation light through the substrate, the substrate needs to have translucency. Therefore, it is not preferable because the substrate material is limited.

さらに、特許文献3においては、窒化物層及び酸化物層を含む複雑な積層構造を形成しているため、工程が煩雑であり、製造コストが上昇してしまうおそれがある。また、特許文献3においては、分離層に含まれる金属窒化物層が熱処理により酸化物に変化し、それにより両者の界面に応力が生じて密着力が低下することを利用して、両者を機械的に引き剥がしているので、剥離性に問題があるとも考えられる。   Further, in Patent Document 3, since a complicated laminated structure including a nitride layer and an oxide layer is formed, the process is complicated and the manufacturing cost may increase. Further, in Patent Document 3, the metal nitride layer contained in the separation layer is changed into an oxide by heat treatment, thereby generating stress at the interface between the two and reducing the adhesion force. Therefore, it is considered that there is a problem in peelability.

そこで、上記の点に鑑み、本発明は、成膜基板上に形成された機能性膜を成膜基板から容易に剥離することができる機能性膜の製造方法を提供することを第1の目的とする。また、本発明は、そのような機能性膜の製造過程において用いられる機能性膜含有構造体を提供することを第2の目的とする。   Accordingly, in view of the above points, a first object of the present invention is to provide a method of manufacturing a functional film that can easily peel the functional film formed on the film formation substrate from the film formation substrate. And Moreover, this invention makes it the 2nd objective to provide the functional film containing structure used in the manufacture process of such a functional film.

上記課題を解決するため、本発明の1つの観点に係る機能性膜含有構造体は、基板と、該基板上に無機材料を用いて形成された分離層と、該分離層上に配置され、機能性材料を用いて形成された機能性膜を含む被剥離層とを具備する機能性膜含有構造体であって、上記被剥離層が、上記分離層を加熱することにより基板から剥離される、又は、上記被剥離層と基板との接合強度が、上記分離層を加熱することにより低下する。   In order to solve the above problems, a functional film-containing structure according to one aspect of the present invention is disposed on a substrate, a separation layer formed using an inorganic material on the substrate, and the separation layer. A functional film-containing structure including a layer to be peeled including a functional film formed using a functional material, wherein the layer to be peeled is peeled from the substrate by heating the separation layer Alternatively, the bonding strength between the layer to be peeled and the substrate is lowered by heating the separation layer.

また、本発明の1つの観点に係る機能性膜の製造方法は、所定の温度に対して耐熱性を有する材料を含む基板上に、無機材料を用いて分離層を形成する工程(a)と、分離層上に、機能性材料を用いて形成される機能性膜を含む被剥離層を形成する工程(b)と、基板と分離層と被剥離層とを含む構造体を該所定の温度で熱処理することにより、被剥離層を基板から剥離させる、又は、被剥離層と基板との接合強度を低下させる工程(c)とを具備する。   The method for producing a functional film according to one aspect of the present invention includes a step (a) of forming a separation layer using an inorganic material on a substrate including a material having heat resistance to a predetermined temperature. (B) forming a layer to be peeled including a functional film formed using a functional material on the separation layer; and a structure including the substrate, the separation layer, and the layer to be peeled, at the predetermined temperature. (C) which peels the layer to be peeled from the substrate or reduces the bonding strength between the layer to be peeled and the substrate.

ここで、「反応」とは、物質又は物質系から組成や構造が異なる別の物質又は物質系が生成される過程のことをいい、1種の化合物が2種以上のより簡単な物質に変化する過程、及び、少なくとも一方が化合物である2種の物質に基づいて、最初とは異なる2種以上の物質が生成される過程を含む。また、前者の場合を、特に「分解」といい、加熱によりもたらされる分解のことを「熱分解」という。   Here, “reaction” means a process in which another substance or substance system having a different composition or structure is generated from the substance or substance system, and one compound is changed to two or more simple substances. And a process in which two or more kinds of substances different from the first are generated based on two kinds of substances, at least one of which is a compound. The former case is particularly called “decomposition”, and the decomposition caused by heating is called “thermal decomposition”.

本発明によれば、成膜基板と機能性膜との間に、加熱により除去できる無機材料を含む分離層を設けるので、成膜基板と機能性膜とを容易に剥離し、又は、両者の接合強度を低下させて、後工程において力学的に簡単に剥離することができる。そのため、熱処理により機能性膜の特性を向上させることができ、また、特性が向上した機能性膜を、比較的耐熱性の低いフレキシブル基板等に配置して利用することが可能となる。従って、優れた特性を有する素子をアプリケーションに応じて適切に機器に搭載することが可能となり、そのような素子を利用する機器全体の性能を向上させることが可能となる。   According to the present invention, since the separation layer containing the inorganic material that can be removed by heating is provided between the film formation substrate and the functional film, the film formation substrate and the functional film can be easily separated, or both The bonding strength can be reduced, and mechanical separation can be easily performed in a subsequent process. Therefore, the characteristics of the functional film can be improved by heat treatment, and the functional film with improved characteristics can be used by being disposed on a flexible substrate having relatively low heat resistance. Therefore, an element having excellent characteristics can be appropriately mounted on a device according to an application, and the performance of the entire device using such an element can be improved.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図1は、本発明の一実施形態に係る機能性膜の製造方法を示すフローチャートである。また、図2〜図4は、本発明の一実施形態に係る機能性膜の製造方法を説明するための図であり、その内の図2は、本発明の第1の実施形態に係る機能性含有構造体を作製する工程を示している。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
FIG. 1 is a flowchart showing a method for producing a functional film according to an embodiment of the present invention. 2-4 is a figure for demonstrating the manufacturing method of the functional film which concerns on one Embodiment of this invention, FIG. 2 of them is the function which concerns on the 1st Embodiment of this invention. The process of producing the property-containing structure is shown.

まず、図1の工程S1において、図2の(a)に示すような基板101を用意する。基板101としては、例えば、酸化物単結晶基板、半導体単結晶基板、セラミックス基板、ガラス基板、又は、金属基板が用いられる。
酸化物単結晶基板材料としては、具体的に、酸化マグネシウム(MgO)、アルミナ(Al)、酸化チタン(TiO)、酸化亜鉛(ZnO)、スピネル(アルミン酸マグネシウム、MgAl)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)、ランタンアルミネート(アルミン酸ランタン、LaAlO)、ニオブ酸リチウム(LiNbO)、タンタル酸リチウム(LiTaO)等が挙げられる。これらの材料は酸化雰囲気において安定しているので、大気中において高温(例えば、酸化マグネシウムの場合には、1000℃程度)で熱処理することができる。また、製造目的とする機能性膜に応じて、所定の格子定数を有する基板材料を選択することにより、エピタキシャル成長により機能性膜を形成することができる。
First, in step S1 of FIG. 1, a substrate 101 as shown in FIG. 2A is prepared. As the substrate 101, for example, an oxide single crystal substrate, a semiconductor single crystal substrate, a ceramic substrate, a glass substrate, or a metal substrate is used.
Specific examples of the oxide single crystal substrate material include magnesium oxide (MgO), alumina (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), spinel (magnesium aluminate, MgAl 2 O 4). ), Strontium titanate (SrTiO 3 ), lanthanum aluminate (lanthanum aluminate, LaAlO 3 ), lithium niobate (LiNbO 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ) and the like. Since these materials are stable in an oxidizing atmosphere, they can be heat-treated in the atmosphere at a high temperature (for example, about 1000 ° C. in the case of magnesium oxide). Moreover, a functional film can be formed by epitaxial growth by selecting a substrate material having a predetermined lattice constant according to the functional film to be manufactured.

半導体単結晶基板の材料としては、具体的に、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、ガリウム砒素(GaAs)、ガリウム燐(GaP)、インジウム燐(InP)等が挙げられる。これらの材料は還元雰囲気において安定しているので、還元雰囲気中において高温(例えば、シリコンの場合には、1000℃程度)で熱処理することができる。また、製造目的とする機能性膜に応じて、所定の格子定数を有する基板材料を選択することにより、エピタキシャル成長により機能性膜を形成することができる。   Specific examples of the material for the semiconductor single crystal substrate include silicon (Si), germanium (Ge), gallium arsenide (GaAs), gallium phosphide (GaP), and indium phosphide (InP). Since these materials are stable in a reducing atmosphere, they can be heat-treated in the reducing atmosphere at a high temperature (for example, about 1000 ° C. in the case of silicon). Moreover, a functional film can be formed by epitaxial growth by selecting a substrate material having a predetermined lattice constant according to the functional film to be manufactured.

セラミックス基板の材料としては、アルミナ(Al)、ジルコニア(ZrO)、窒化アルミニウム(AlN)等が挙げられる。これらの材料は大気中において安定していると共に高い耐熱性を有しているので、大気中において高温(例えば、アルミナの場合には、1100℃程度)で熱処理することができる。また、安価なので、製造コストの低減を図ることができる。 Examples of the material for the ceramic substrate include alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), and aluminum nitride (AlN). Since these materials are stable in the atmosphere and have high heat resistance, they can be heat-treated in the atmosphere at a high temperature (for example, about 1100 ° C. in the case of alumina). In addition, the manufacturing cost can be reduced because it is inexpensive.

ガラス基板の材料としては、具体的に、ケイ酸ガラス、ケイ酸アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス等が挙げられる。これらの材料は酸化雰囲気において安定しているので、大気中において高温(例えば、ケイ酸ガラスの場合には、900℃程度)で熱処理することができる。また、単結晶基板よりも安価なので、製造コストの低減を図ることができる。   Specific examples of the material for the glass substrate include silicate glass, alkali silicate glass, borosilicate glass, soda lime glass, and lead glass. Since these materials are stable in an oxidizing atmosphere, they can be heat-treated in the atmosphere at a high temperature (for example, about 900 ° C. in the case of silicate glass). Further, since it is cheaper than a single crystal substrate, manufacturing cost can be reduced.

金属基板の材料としては、具体的に、白金(Pt)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)等の金属、及び、ステンレス等の合金が挙げられる。これらの材料は還元雰囲気において安定しているので、還元雰囲気中において高温(例えば、白金の場合には、1000℃程度)で熱処理することができる。また、単結晶基板よりも安価なので、製造コストの低減を図ることができる。
基板材料は、後述するように、製造目的とする機能性膜の成膜温度、熱処理(ポストアニール)温度、及び、熱処理雰囲気に応じて選択される。
Specific examples of the material for the metal substrate include metals such as platinum (Pt), copper (Cu), nickel (Ni), and iron (Fe), and alloys such as stainless steel. Since these materials are stable in a reducing atmosphere, they can be heat-treated in the reducing atmosphere at a high temperature (for example, about 1000 ° C. in the case of platinum). Further, since it is cheaper than a single crystal substrate, manufacturing cost can be reduced.
As will be described later, the substrate material is selected according to the functional film deposition temperature, the heat treatment (post-annealing) temperature, and the heat treatment atmosphere.

次に、工程S2において、図2の(b)に示すように、基板101上に分離層102を形成する。分離層102は、後の工程において形成される機能性膜を基板101から剥離する際に除去される犠牲層である。分離層102の材料としては、加熱されることにより熱分解等の反応を生じさせてガスを発生する材料が用いられる。具体的には、炭酸マグネシウム(MgCO)、炭酸カルシウム(CaCO)、炭酸ストロンチウム(SrCO)、炭酸バリウム(BaCO)、炭酸リチウム(LiCO)、炭酸ナトリウム(NaCO)、炭酸カリウム(KCO)等の炭酸塩の内の少なくとも1つを含む化合物、硫酸マグネシウム(MgSO)、硫酸カルシウム(CaSO)、硫酸ストロンチウム(SrSO)、硫酸バリウム(BaSO)、硫酸鉄(FeSO)、硫酸コバルト(CoSO)、硫酸ニッケル(NiSO)、硫酸亜鉛(ZnSO)、硫酸鉛(PbSO)、硫酸ビスマス(Bi(SO)等の硫酸塩の内の少なくとも1つを含む化合物、硝酸ストロンチウム(Sr(NO)、硝酸セシウム(CsNO)等の硝酸塩の内の少なくとも1つを含む化合物が用いられる。これらの化合物は、加熱されることにより分解してガスを発生させる。例えば、炭酸カルシウムを加熱することにより、分解反応(CaCO→CaO+CO↑)が生じて炭酸ガス(CO)が発生する。 Next, in step S <b> 2, as shown in FIG. 2B, the separation layer 102 is formed on the substrate 101. The separation layer 102 is a sacrificial layer that is removed when a functional film formed in a later step is peeled from the substrate 101. As the material of the separation layer 102, a material that generates a gas by causing a reaction such as thermal decomposition when heated is used. Specifically, magnesium carbonate (MgCO 3 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), strontium carbonate (SrCO 3 ), barium carbonate (BaCO 3 ), lithium carbonate (LiCO 3 ), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), carbonate Compounds containing at least one of carbonates such as potassium (K 2 CO 3 ), magnesium sulfate (MgSO 4 ), calcium sulfate (CaSO 4 ), strontium sulfate (SrSO 4 ), barium sulfate (BaSO 4 ), sulfuric acid Among sulfates such as iron (FeSO 4 ), cobalt sulfate (CoSO 4 ), nickel sulfate (NiSO 4 ), zinc sulfate (ZnSO 4 ), lead sulfate (PbSO 4 ), bismuth sulfate (Bi (SO 4 ) 3 ) compounds containing at least one of strontium nitrate (Sr (NO 3) 2) , nitrate Se Um (CsNO 3) compounds containing at least one of nitrate and the like are used. These compounds decompose and generate gas when heated. For example, when calcium carbonate is heated, a decomposition reaction (CaCO 3 → CaO + CO 2 ↑) occurs to generate carbon dioxide (CO 2 ).

或いは、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Ga、Zr、Mo、Ta、Wの内の少なくとも1つの元素を含む金属窒化物、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Mo、Ta、Wの内の少なくとも1つの元素を含む金属硫化物、TiC等の金属炭化物を用いても良い。これらの化合物は、所定の気体雰囲気中において加熱されることにより気体中の成分と反応してガスを発生させたり、加熱されることにより隣接する層、即ち、基板101や後述する被剥離層103又は104に含まれる材料と反応してガスを発生させる。例えば、酸化物を含む基板及び金属窒化物を含む分離層を用いる場合には、分離層が酸化物基板と反応して窒素(N)を発生させる。
また、分離層を形成する方法としては、スピンコーティング、スパッタ法、CVD(化学気相成長法)等の公知の方法を用いることができる。
Alternatively, a metal nitride containing at least one element of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Ga, Zr, Mo, Ta, W, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, A metal sulfide containing at least one element out of Mo, Ta, and W, or a metal carbide such as TiC may be used. These compounds are heated in a predetermined gas atmosphere to react with components in the gas to generate gas, or are heated to adjacent layers, that is, a substrate 101 or a layer to be peeled off 103 described later. Or it reacts with the material contained in 104 and generates gas. For example, when a substrate including an oxide and a separation layer including a metal nitride are used, the separation layer reacts with the oxide substrate to generate nitrogen (N 2 ).
As a method for forming the separation layer, a known method such as spin coating, sputtering, or CVD (chemical vapor deposition) can be used.

ここで、工程S1において用意される基板101及び工程S2において形成される分離層102については、製造目的とする機能性膜の成膜温度、熱処理温度、及び、熱処理雰囲気や、既存の熱処理設備等に応じて適切な材料を選択することが望ましい。例えば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)膜を製造する場合には、熱処理温度が500℃程度となるので、500℃以上の耐熱性を有する基板材料を選択すると共に、500℃付近又はそれよりも低い温度において熱分解等の反応を示す分離層材料を選択することが望ましい。さらに、このような観点に加えて、後述する被剥離層との相互作用(拡散等)を考慮して分離層材料を選択することが望ましい。   Here, for the substrate 101 prepared in step S1 and the separation layer 102 formed in step S2, the functional film deposition temperature, the heat treatment temperature, the heat treatment atmosphere, the existing heat treatment equipment, and the like intended for manufacturing It is desirable to select an appropriate material depending on the situation. For example, when manufacturing a PZT (lead zirconate titanate) film, the heat treatment temperature is about 500 ° C., and therefore, a substrate material having a heat resistance of 500 ° C. or higher is selected and around 500 ° C. or higher. It is desirable to select a separation layer material that exhibits a reaction such as thermal decomposition at a low temperature. Further, in addition to such a viewpoint, it is desirable to select a separation layer material in consideration of interaction (diffusion etc.) with a layer to be peeled later.

次に、工程S3において、図2の(c)に示すように、分離層102上に、製造目的とする機能性膜の材料(機能性材料)を含む被剥離層103を形成する。被剥離層103は、スパッタ法、CVD法、ゾルゲル法、エアロゾルデポジション(aerosol deposition:AD)法等の公知の方法を用いることにより形成される。ここで、AD法とは、原料の粉体をガス中に分散させたエアロゾルを生成し、それをノズルから基板に向けて噴射して原料の粉体を下層に衝突させることにより、原料を基板上に堆積させる成膜方法であり、噴射堆積法又はガスデポジション法とも呼ばれている。   Next, in step S <b> 3, as shown in FIG. 2C, a layer to be peeled 103 including a functional film material (functional material) for manufacturing is formed on the separation layer 102. The layer 103 to be peeled is formed by using a known method such as a sputtering method, a CVD method, a sol-gel method, or an aerosol deposition (AD) method. Here, the AD method generates an aerosol in which a raw material powder is dispersed in a gas, and sprays the raw material powder from a nozzle toward the substrate to cause the raw material powder to collide with the lower layer. It is a film-forming method deposited on top, and is also called a jet deposition method or a gas deposition method.

本実施形態においては、機能性材料として具体的に次のような材料が用いられる。
メモリー素子に用いられる機能性膜の材料として、Pb(Zr,Ti)O、SrBi(Ta,Nb)、BiTi12等が挙げられる。
アクチュエータ等の圧電素子に用いられる機能性膜の材料として、Pb(Zr,Ti)O、Pb(Mg1/3Nb2/3)O、Pb(Zn1/3Nb2/3)O、Pb(Ni1/3Nb2/3)O等、及び、これらの固溶体が挙げられる。
In the present embodiment, the following materials are specifically used as functional materials.
Examples of the material of the functional film used for the memory element include Pb (Zr, Ti) O 3 , SrBi 2 (Ta, Nb) 2 O 9 , Bi 4 Ti 3 O 12 and the like.
Pb (Zr, Ti) O 3 , Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 , Pb (Zn 1/3 Nb 2/3 ) O are used as materials for functional films used for piezoelectric elements such as actuators. 3 , Pb (Ni 1/3 Nb 2/3 ) O 3 and the like, and solid solutions thereof.

赤外線センサ等の焦電素子に用いられる機能性膜の材料として、Pb(Zr,Ti)O、(Pb,La)(Zr,Ti)O等が挙げられる。
コンデンサ等の受動部品に用いられる機能性膜の材料として、BaSrTiO、(Pb,La)(Zr,Ti)O等が挙げられる。
光スイッチ等の光学素子に用いられる機能性膜の材料として、(Pb,La)(Zr,Ti)O、LiNbO等が挙げられる。
Pb (Zr, Ti) O 3 , (Pb, La) (Zr, Ti) O 3, etc. can be cited as functional film materials used for pyroelectric elements such as infrared sensors.
Examples of the material for the functional film used for passive components such as capacitors include BaSrTiO 3 , (Pb, La) (Zr, Ti) O 3, and the like.
Examples of the material of the functional film used for an optical element such as an optical switch include (Pb, La) (Zr, Ti) O 3 and LiNbO 3 .

超伝導磁束量子干渉計(superconducting quantum interference device:SQUID)等の超伝導素子に用いられる機能性膜の材料として、YBaCu、BiSrCaCu10等が挙げられる。ここで、SQUIDとは、超伝導を利用した高感度の磁気センサ素子のことである。
太陽電池等の光電変換素子に用いられる機能性膜の材料として、アモルファスシリコンや化合物半導体が挙げられる。
磁気ヘッド等のマイクロ磁気素子に用いられる機能性膜の材料として、PdPtMn、CoPtCr等が挙げられる。
TFT等の半導体素子に用いられる機能性膜の材料として、アモルファスシリコン等が挙げられる。
Examples of a functional film material used for a superconducting element such as a superconducting quantum interference device (SQUID) include YBa 2 Cu 3 O 7 and Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O 10. . Here, the SQUID is a highly sensitive magnetic sensor element using superconductivity.
Examples of the material of the functional film used for a photoelectric conversion element such as a solar cell include amorphous silicon and a compound semiconductor.
PdPtMn, CoPtCr, etc. are mentioned as a material of a functional film used for a micro magnetic element such as a magnetic head.
As a material of the functional film used for a semiconductor element such as a TFT, amorphous silicon or the like can be given.

或いは、工程S3において、図2の(c)に示すように、機能性材料層を分離層102上に直接形成するのではなく、図3に示すように、電極層104aを介して機能性材料層を形成しても良い。この場合には、電極層104a及び機能性材料層104bが被剥離層104に含まれる。電極層104aは、スパッタ法や蒸着法やAD法等の公知の方法により、予め分離層102上に形成しておけば良い。
これらの工程S1〜S3によって形成された基板101、分離層102、及び、被剥離層103又は104が、本実施形態に係る機能性膜含有構造体に含まれる。
Alternatively, in step S3, the functional material layer is not directly formed on the separation layer 102 as shown in FIG. 2C, but the functional material is interposed via the electrode layer 104a as shown in FIG. A layer may be formed. In this case, the layer 104 to be peeled includes the electrode layer 104a and the functional material layer 104b. The electrode layer 104a may be formed on the separation layer 102 in advance by a known method such as sputtering, vapor deposition, or AD.
The functional film-containing structure according to the present embodiment includes the substrate 101, the separation layer 102, and the layer to be peeled 103 or 104 formed by these steps S1 to S3.

次に、図1の工程S4において、機能性膜含有構造体(図2の(c)又は図3)を熱処理する。この熱処理は、機能性膜において粒成長を促進したり、結晶性を向上させることによって、膜の機能を向上させると共に、被剥離層103又は104を分離層102から剥離し、又は、両者の接合強度を低下させることにより剥離し易くするために行われる。例えば、Pb(Zr,Ti)O、(Pb,La)(Zr,Ti)O、BaSrTi等の機能性膜を製造する場合には、500℃以上の温度で熱処理される。また、SrBi(Ta,Nb)、BiTi12、YBaCu、BiSrCaCu10等の機能性膜を製造する場合には、700℃以上で熱処理される。 Next, in step S4 of FIG. 1, the functional film-containing structure (FIG. 2C or FIG. 3) is heat-treated. This heat treatment improves the function of the film by promoting grain growth or improving crystallinity in the functional film, and peels off the layer to be peeled 103 or 104 from the separation layer 102 or joins the two. It is performed to facilitate peeling by reducing the strength. For example, when a functional film such as Pb (Zr, Ti) O 3 , (Pb, La) (Zr, Ti) O 3 , BaSrTi 3 is manufactured, the heat treatment is performed at a temperature of 500 ° C. or higher. When a functional film such as SrBi 2 (Ta, Nb) 2 O 9 , Bi 4 Ti 3 O 12 , YBa 2 Cu 3 O 7 , Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O 10 is manufactured, 700 is used. Heat-treated at a temperature of ℃ or higher.

先に述べたように、分離層102は、反応温度が機能性膜の熱処理温度と同程度、又は、それよりも低い材料によって形成されている(工程S2)。そのため、機能性膜に対して熱処理を行うことにより、分離層102において熱分解等の反応が生じてガスが発生する。その結果、図4に示すように、分離層102が消失して被剥離層103が基板101から剥離される。或いは、ガスが発生した結果、被剥離層103と基板101との接合強度が低下するので、熱処理と同時に、又は、後の工程において、被剥離層103を基板101から力学的に容易に剥離することができる。   As described above, the separation layer 102 is formed of a material whose reaction temperature is the same as or lower than the heat treatment temperature of the functional film (step S2). Therefore, by performing a heat treatment on the functional film, a reaction such as thermal decomposition occurs in the separation layer 102 to generate gas. As a result, as shown in FIG. 4, the separation layer 102 disappears and the layer to be peeled 103 is peeled from the substrate 101. Alternatively, since the bonding strength between the layer to be peeled 103 and the substrate 101 is reduced as a result of the generation of gas, the layer to be peeled 103 is easily and mechanically peeled from the substrate 101 simultaneously with the heat treatment or in a later step. be able to.

さらに、図5に示すように、剥離された被剥離層103、即ち、機能性膜の両面に電極105及び106を形成することにより、機能性膜素子が完成する。電極105及び106は、スパッタ法や蒸着法等の公知の方法を用いることにより形成することができる。なお、被剥離層103の上面に形成される電極105については、工程S4において被剥離層103を基板101から剥離する前に形成しても良い。また、図3に示す機能性膜含有構造体を用いる場合には、電極層104aの反対側に電極を形成するだけで良い。   Furthermore, as shown in FIG. 5, the functional film element is completed by forming the electrodes 105 and 106 on both surfaces of the peeled layer 103, that is, the functional film. The electrodes 105 and 106 can be formed by using a known method such as a sputtering method or a vapor deposition method. Note that the electrode 105 formed on the top surface of the layer to be peeled 103 may be formed before the layer to be peeled 103 is peeled from the substrate 101 in step S4. Further, when the functional film-containing structure shown in FIG. 3 is used, it is only necessary to form an electrode on the opposite side of the electrode layer 104a.

(実施例1)
ジルコニア(ZrO)基板上に炭酸水素カルシウム溶液をスピンコーティングにより塗布して、200℃の雰囲気中において乾燥させることにより、分離層として、厚さが約0.2μmの炭酸カルシウム薄膜を形成した。この炭酸カルシウム薄膜上に、蒸着により白金(Pt)電極を形成し、その上に、AD法により厚さが約50μmのPZT膜を形成した。その際には、基板を温度400℃に加熱した。それにより得られたPZT膜の圧電定数d31を測定したところ、50pm/Vであった。
Example 1
A calcium hydrogen carbonate solution was applied onto a zirconia (ZrO 2 ) substrate by spin coating and dried in an atmosphere at 200 ° C. to form a calcium carbonate thin film having a thickness of about 0.2 μm as a separation layer. A platinum (Pt) electrode was formed on the calcium carbonate thin film by vapor deposition, and a PZT film having a thickness of about 50 μm was formed thereon by the AD method. At that time, the substrate was heated to a temperature of 400 ° C. The piezoelectric constant d31 of the PZT film thus obtained was measured and found to be 50 pm / V.

このPZT膜が形成されたジルコニア基板を約950℃の雰囲気中において熱処理した。それにより、炭酸カルシウム薄膜が分解してガスを発生し、その結果、PZT膜及び白金電極がジルコニア基板から剥離された。このPZT膜の圧電定数d31は、250pm/Vであった。このように、熱処理によってPZT膜の圧電性能が高められたことが確認された。また、PZT膜及び白金電極に、ひびや剥がれ等の破損は観察されなかった。   The zirconia substrate on which this PZT film was formed was heat-treated in an atmosphere at about 950 ° C. Thereby, the calcium carbonate thin film was decomposed to generate gas, and as a result, the PZT film and the platinum electrode were peeled from the zirconia substrate. The piezoelectric constant d31 of this PZT film was 250 pm / V. Thus, it was confirmed that the piezoelectric performance of the PZT film was improved by the heat treatment. Further, no damage such as cracks or peeling was observed on the PZT film and the platinum electrode.

(実施例2)
表面にシリコン熱酸化膜(SiO)が形成されているシリコン(Si)基板上に、反応性スパッタ法により、分離層として厚さが約0.3μmの窒化チタン膜を形成した。次に、この窒化チタン膜上に、スパッタ法により白金(Pt)の下部電極を形成し、その上に、AD法により、厚さが約10μmのBaTiO膜を形成した。その際には、基板温度を約400℃とした。さらに、そのBaTiO膜上に、スパッタ法により白金(Pt)の上部電極を形成した。それにより得られたBaTiO膜の誘電率εを測定したところ、ε=400であった。
(Example 2)
A titanium nitride film having a thickness of about 0.3 μm was formed as a separation layer on a silicon (Si) substrate having a silicon thermal oxide film (SiO 2 ) formed on the surface by reactive sputtering. Next, a platinum (Pt) lower electrode was formed on the titanium nitride film by sputtering, and a BaTiO 3 film having a thickness of about 10 μm was formed thereon by AD. At that time, the substrate temperature was about 400 ° C. Further, an upper electrode of platinum (Pt) was formed on the BaTiO 3 film by sputtering. The dielectric constant ε of the BaTiO 3 film thus obtained was measured, and ε = 400.

次に、このようなBaTiO膜が形成されたシリコン基板を、約800℃の雰囲気中において熱処理した。それにより、窒化チタン膜が反応してガスを発生し、その結果、BaTiO膜及びその両面の白金電極がシリコン基板から剥離された。熱処理後のBaTiO膜の誘電率εを測定したところ、ε=2000であった。このように、熱処理によってBaTiO膜の誘電特性が高められたことが確認された。また、BaTiO膜及びその両面の白金電極を観察したところ、ひびや剥がれ等の破損は確認されなかった。 Next, the silicon substrate on which such a BaTiO 3 film was formed was heat-treated in an atmosphere of about 800 ° C. Thereby, the titanium nitride film reacted to generate gas, and as a result, the BaTiO 3 film and the platinum electrodes on both sides thereof were peeled from the silicon substrate. When the dielectric constant ε of the BaTiO 3 film after the heat treatment was measured, ε = 2000. Thus, it was confirmed that the dielectric properties of the BaTiO 3 film were enhanced by the heat treatment. Further, when the BaTiO 3 film and the platinum electrodes on both sides thereof were observed, no damage such as cracks or peeling was confirmed.

以上説明したように、本発明の一実施形態によれば、成膜基板と機能性膜との間に分離層を設けることにより、熱処理によって機能性膜を成膜基板から容易に剥離し、又は、両者の接合強度を低下させることができる。従って、AD法により成膜され、さらに、熱処理により高い機能を付与された機能性膜を含む素子を、所望の基板に配置することが可能となる。即ち、基板として、樹脂等によって形成されたフレキシブル基板を使用することができるので、アプリケーションに応じて基板材料の選択の幅を広げることができる。また、機能性膜に対する熱処理温度や熱処理雰囲気に応じて、適切な分離層の材料を選択することにより、熱処理工程と剥離工程とを同時に行うことができるので、製造工程が簡単になり、製造コストの低減を図ることが可能となる。   As described above, according to one embodiment of the present invention, by providing a separation layer between the deposition substrate and the functional film, the functional film can be easily peeled off from the deposition substrate by heat treatment, or The joint strength between the two can be reduced. Therefore, an element including a functional film formed by the AD method and further provided with a high function by heat treatment can be disposed on a desired substrate. That is, since a flexible substrate formed of a resin or the like can be used as the substrate, the selection range of the substrate material can be expanded according to the application. In addition, by selecting an appropriate material for the separation layer according to the heat treatment temperature and heat treatment atmosphere for the functional film, the heat treatment step and the peeling step can be performed at the same time, which simplifies the production process and reduces the production cost. Can be reduced.

本実施形態においては、基板上の全面に機能性膜を形成しているが、図6の(a)に示すように、少なくとも被剥離層103に所望のパターンを形成しても良い。その場合には、工程S3において、所望のパターンを有する開口が形成されたメタルマスクを用いてAD法等による成膜を行えば良い。または、所望のパターンを有する開口が形成されたレジスト層を分離層102上に形成し、被剥離層103を形成した後でレジストを除去すれば良い。或いは、分離層102上の全面に被剥離層103を形成した後で、エッチングにより少なくとも被剥離層103にパターンを形成しても良い。図6の(b)に示すように、そのようにしてパターンが形成された機能性膜含有構造体を加熱することにより、予め所望の形状を有する機能性膜を得ることができる。   In this embodiment, the functional film is formed on the entire surface of the substrate. However, as shown in FIG. 6A, a desired pattern may be formed at least on the layer 103 to be peeled. In that case, in step S3, film formation by an AD method or the like may be performed using a metal mask in which openings having a desired pattern are formed. Alternatively, a resist layer in which an opening having a desired pattern is formed is formed over the separation layer 102, and after the layer to be peeled 103 is formed, the resist may be removed. Alternatively, after the layer to be peeled 103 is formed on the entire surface of the separation layer 102, a pattern may be formed on at least the layer to be peeled 103 by etching. As shown in FIG. 6B, a functional film having a desired shape can be obtained in advance by heating the functional film-containing structure having the pattern formed as described above.

また、本実施形態の変形例として、図1に示す工程S4において、機能性膜含有構造体に熱処理を施すのと並行して、紫外線、赤外線、マイクロ波等の電磁波を分離層102(図2)に照射しても良い。例えば、分離層102を形成している材料の吸収帯に応じた波長を有するレーザ光を分離層に照射することにより、分離層102が活性化されるので、機能性膜103と基板101との剥離を促進することが可能となる。   As a modification of the present embodiment, in the step S4 shown in FIG. 1, in parallel with the heat treatment of the functional film-containing structure, electromagnetic waves such as ultraviolet rays, infrared rays, and microwaves are separated from the separation layer 102 (FIG. 2). ) May be irradiated. For example, since the separation layer 102 is activated by irradiating the separation layer with laser light having a wavelength corresponding to the absorption band of the material forming the separation layer 102, the functional film 103 and the substrate 101 It becomes possible to promote peeling.

本発明は、誘電体、圧電体、焦電体、磁性体、半導体、超伝導体等の機能性材料を含むメモリー素子、圧電素子、焦電素子、コンデンサ等の受動素子、光学素子、超伝導素子、光電変換素子、マイクロ磁気素子、及び、半導体素子、並びに、それらの素子が適用された機器において利用することが可能である。   The present invention relates to memory elements including functional materials such as dielectrics, piezoelectrics, pyroelectrics, magnetics, semiconductors, superconductors, passive elements such as piezoelectric elements, pyroelectric elements, capacitors, optical elements, superconductivity It can be used in elements, photoelectric conversion elements, micromagnetic elements, semiconductor elements, and devices to which these elements are applied.

本発明の一実施形態に係る機能性膜の製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the functional film which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る機能性膜の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the functional film which concerns on one Embodiment of this invention. 機能性膜含有構造体の別の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another structure of a functional film containing structure. 本発明の一実施形態に係る機能性膜の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the functional film which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る機能性膜の製造方法により製造された機能性膜を含む機能性素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the functional element containing the functional film manufactured by the manufacturing method of the functional film which concerns on one Embodiment of this invention. 図6の(a)は、パターンが形成された機能性膜含有構造体を示す断面図であり、図6の(b)は、それを用いた機能性膜の製造方法を説明するための断面図である。6A is a cross-sectional view showing a functional film-containing structure in which a pattern is formed, and FIG. 6B is a cross-sectional view for explaining a method for producing a functional film using the functional film-containing structure. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

101 基板
102 分離層
103、104 被剥離層
104a 電極層
104b 機能性材料層
105、106 電極
101 Substrate 102 Separation layer 103, 104 Separable layer 104a Electrode layer 104b Functional material layer 105, 106 Electrode

Claims (28)

基板と、
前記基板上に無機材料を用いて形成された分離層と、
前記分離層上に配置され、機能性材料を用いて形成された機能性膜を含む被剥離層と、
を具備する機能性膜含有構造体であって、
前記被剥離層が、前記分離層を加熱することにより前記基板から剥離される、又は、前記被剥離層と前記基板との接合強度が、前記分離層を加熱することにより低下する、前記機能性膜含有構造体。
A substrate,
A separation layer formed using an inorganic material on the substrate;
A layer to be peeled including a functional film disposed on the separation layer and formed using a functional material;
A functional film-containing structure comprising:
The functionality in which the layer to be peeled is peeled from the substrate by heating the separation layer, or the bonding strength between the layer to be peeled and the substrate is lowered by heating the separation layer. Film-containing structure.
前記分離層が、加熱されることにより分解してガスを発生する材料を含む、請求項1記載の機能性膜含有構造体。   The functional film-containing structure according to claim 1, wherein the separation layer includes a material that decomposes when heated to generate gas. 前記分離層が、炭酸塩と、硫酸塩と、硝酸塩との内の少なくとも1つを含む、請求項2記載の機能性膜含有構造体。   The functional membrane-containing structure according to claim 2, wherein the separation layer includes at least one of carbonate, sulfate, and nitrate. 前記分離層が、炭酸マグネシウム(MgCO)、炭酸カルシウム(CaCO)、炭酸ストロンチウム(SrCO)、炭酸バリウム(BaCO)、炭酸リチウム(LiCO)、炭酸ナトリウム(NaCO)、炭酸カリウム(KCO)、硫酸マグネシウム(MgSO)、硫酸カルシウム(CaSO)、硫酸ストロンチウム(SrSO)、硫酸バリウム(BaSO)、硫酸鉄(FeSO)、硫酸コバルト(CoSO)、硫酸ニッケル(NiSO)、硫酸亜鉛(ZnSO)、硫酸鉛(PbSO)、硫酸ビスマス(Bi(SO)、硝酸ストロンチウム(Sr(NO)、硝酸セシウム(CsNO)の内の少なくとも1つを含む、請求項3記載の機能性膜含有構造体。 The separation layer comprises magnesium carbonate (MgCO 3 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), strontium carbonate (SrCO 3 ), barium carbonate (BaCO 3 ), lithium carbonate (LiCO 3 ), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), carbonate Potassium (K 2 CO 3 ), magnesium sulfate (MgSO 4 ), calcium sulfate (CaSO 4 ), strontium sulfate (SrSO 4 ), barium sulfate (BaSO 4 ), iron sulfate (FeSO 4 ), cobalt sulfate (CoSO 4 ), Nickel sulfate (NiSO 4 ), zinc sulfate (ZnSO 4 ), lead sulfate (PbSO 4 ), bismuth sulfate (Bi (SO 4 ) 3 ), strontium nitrate (Sr (NO 3 ) 2 ), cesium nitrate (CsNO 3 ) The functional film-containing structure according to claim 3, comprising at least one of the above. 前記分離層が、加熱されることにより、雰囲気中の気体、又は、前記基板若しくは前記被剥離層に含まれる材料と反応してガスを発生する材料を含む、請求項1記載の機能性膜含有構造体。   The functional film containing material of Claim 1 containing the material which reacts with the gas in atmosphere, or the material contained in the said board | substrate or the said to-be-separated layer, and generate | occur | produces gas when the said separation layer is heated. Structure. 前記分離層が、金属窒化物と、金属炭化物と、金属硫化物との内の少なくとも1つを含む、請求項5記載の機能性膜含有構造体。   The functional film-containing structure according to claim 5, wherein the separation layer includes at least one of metal nitride, metal carbide, and metal sulfide. 前記基板が、酸化物単結晶基板と、半導体単結晶基板と、セラミックス基板と、ガラス基板と、金属基板との内のいずれか1つを含む、請求項1〜6のいずれか1項記載の機能性膜含有構造体。   The said board | substrate is any one of an oxide single crystal substrate, a semiconductor single crystal substrate, a ceramic substrate, a glass substrate, and a metal substrate, The any one of Claims 1-6. Functional film-containing structure. 前記機能性膜が、圧電性材料と、焦電性材料と、強誘電性材料との内の少なくとも1つを含む、請求項1〜7のいずれか1項記載の機能性膜含有構造体。   The functional film-containing structure according to claim 1, wherein the functional film includes at least one of a piezoelectric material, a pyroelectric material, and a ferroelectric material. 前記機能性膜が、超伝導材料を含む、請求項1〜7のいずれか1項記載の機能性膜含有構造体。   The functional film-containing structure according to claim 1, wherein the functional film includes a superconductive material. 前記機能性膜が、磁性材料を含む、請求項1〜7のいずれか1項記載の機能性膜含有構造体。   The functional film-containing structure according to claim 1, wherein the functional film contains a magnetic material. 前記機能性膜が、半導体材料を含む、請求項1〜7のいずれか1項記載の機能性膜含有構造体。   The functional film-containing structure according to claim 1, wherein the functional film contains a semiconductor material. 前記被剥離層が、前記分離層上に形成された電極層と、該電極層上に形成された機能性膜とを有する、請求項1〜11のいずれか1項記載の機能性膜含有構造体。   The functional film-containing structure according to claim 1, wherein the layer to be peeled includes an electrode layer formed on the separation layer and a functional film formed on the electrode layer. body. 少なくとも前記被剥離層に所定のパターンが形成されている、請求項1〜12のいずれか1項記載の機能性膜含有構造体。   The functional film-containing structure according to any one of claims 1 to 12, wherein a predetermined pattern is formed at least on the layer to be peeled. 所定の温度に対して耐熱性を有する材料を含む基板上に、無機材料を用いて分離層を形成する工程(a)と、
前記分離層上に、機能性材料を用いて形成される機能性膜を含む被剥離層を形成する工程(b)と、
前記基板と前記分離層と前記被剥離層とを含む構造体を該所定の温度で熱処理することにより、前記被剥離層を前記基板から剥離させる、又は、前記被剥離層と前記基板との接合強度を低下させる工程(c)と、
を具備する機能性膜の製造方法。
A step (a) of forming a separation layer using an inorganic material on a substrate including a material having heat resistance with respect to a predetermined temperature;
A step (b) of forming a layer to be peeled including a functional film formed using a functional material on the separation layer;
The structure including the substrate, the separation layer, and the layer to be peeled is heat-treated at the predetermined temperature so that the layer to be peeled is peeled from the substrate or the layer to be peeled and the substrate are bonded to each other. Step (c) of reducing the strength;
A method for producing a functional film comprising:
前記分離層が、加熱されることにより分解してガスを発生する材料を含む、請求項14記載の機能性膜の製造方法。   The method for producing a functional membrane according to claim 14, wherein the separation layer includes a material that decomposes when heated to generate gas. 前記分離層が、炭酸塩と、硫酸塩と、硝酸塩との内の少なくとも1つを含む、請求項15記載の機能性膜の製造方法。   The method for producing a functional membrane according to claim 15, wherein the separation layer includes at least one of carbonate, sulfate, and nitrate. 前記分離層が、炭酸マグネシウム(MgCO)、炭酸カルシウム(CaCO)、炭酸ストロンチウム(SrCO)、炭酸バリウム(BaCO)、炭酸リチウム(LiCO)、炭酸ナトリウム(NaCO)、炭酸カリウム(KCO)、硫酸マグネシウム(MgSO)、硫酸カルシウム(CaSO)、硫酸ストロンチウム(SrSO)、硫酸バリウム(BaSO)、硫酸鉄(FeSO)、硫酸コバルト(CoSO)、硫酸ニッケル(NiSO)、硫酸亜鉛(ZnSO)、硫酸鉛(PbSO)、硫酸ビスマス(Bi(SO)、硝酸ストロンチウム(Sr(NO)、硝酸セシウム(CsNO)の内の少なくとも1つを含む、請求項16記載の機能性膜の製造方法。 The separation layer comprises magnesium carbonate (MgCO 3 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), strontium carbonate (SrCO 3 ), barium carbonate (BaCO 3 ), lithium carbonate (LiCO 3 ), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), carbonate Potassium (K 2 CO 3 ), magnesium sulfate (MgSO 4 ), calcium sulfate (CaSO 4 ), strontium sulfate (SrSO 4 ), barium sulfate (BaSO 4 ), iron sulfate (FeSO 4 ), cobalt sulfate (CoSO 4 ), Nickel sulfate (NiSO 4 ), zinc sulfate (ZnSO 4 ), lead sulfate (PbSO 4 ), bismuth sulfate (Bi (SO 4 ) 3 ), strontium nitrate (Sr (NO 3 ) 2 ), cesium nitrate (CsNO 3 ) The method for producing a functional film according to claim 16, comprising at least one of . 前記分離層が、加熱されることにより、雰囲気中の気体、及び/又は、前記基板若しくは前記被剥離層に含まれる材料と反応してガスを発生する材料を含む、請求項14記載の機能性膜の製造方法。   The functionality according to claim 14, wherein the separation layer includes a material that generates a gas by reacting with a gas in an atmosphere and / or a material contained in the substrate or the layer to be peeled by being heated. A method for producing a membrane. 前記分離層が、金属窒化物と、金属炭化物と、金属硫化物との内の少なくとも1つを含む、請求項18記載の機能性膜の製造方法。   The method for producing a functional film according to claim 18, wherein the separation layer includes at least one of a metal nitride, a metal carbide, and a metal sulfide. 前記基板が、酸化物単結晶基板と、半導体単結晶基板と、セラミックス基板と、ガラス基板と、金属基板との内のいずれか1つを含む、請求項14〜19のいずれか1項記載の機能性膜含有構造体。   20. The substrate according to any one of claims 14 to 19, wherein the substrate includes any one of an oxide single crystal substrate, a semiconductor single crystal substrate, a ceramic substrate, a glass substrate, and a metal substrate. Functional film-containing structure. 前記機能性膜が、圧電性材料と、焦電性材料と、強誘電性材料との内の少なくとも1つを含む、請求項14〜20のいずれか1項記載の機能性膜の製造方法。   The method for producing a functional film according to any one of claims 14 to 20, wherein the functional film includes at least one of a piezoelectric material, a pyroelectric material, and a ferroelectric material. 前記機能性膜が、超伝導材料を含む、請求項14〜20のいずれか1項記載の機能性膜の製造方法。   The method for producing a functional film according to claim 14, wherein the functional film includes a superconductive material. 前記機能性膜が、磁性材料を含む、請求項14〜20のいずれか1項記載の機能性膜の製造方法。   The method for producing a functional film according to claim 14, wherein the functional film contains a magnetic material. 前記機能性膜が、半導体材料を含む、請求項14〜20のいずれか1項記載の機能性膜の製造方法。   The method for producing a functional film according to claim 14, wherein the functional film contains a semiconductor material. 工程(b)が、前記分離層上に電極層を形成することと、該電極層上に機能性膜を形成することとを含む、請求項14〜24のいずれか1項記載の機能性膜の製造方法。   The functional film according to any one of claims 14 to 24, wherein the step (b) includes forming an electrode layer on the separation layer and forming a functional film on the electrode layer. Manufacturing method. 工程(b)が、前記分離層上に直接又は間接的に形成された機能性膜上に電極層を形成することを含む、請求項14〜25のいずれか1項記載の機能性膜の製造方法。   The production of a functional membrane according to any one of claims 14 to 25, wherein the step (b) includes forming an electrode layer on the functional membrane formed directly or indirectly on the separation layer. Method. 工程(c)が、前記基板と前記分離層と前記被剥離層とを含む構造体を500℃以上で熱処理することを含む、請求項14〜26のいずれか1項記載の機能性膜の製造方法。   27. The production of a functional film according to any one of claims 14 to 26, wherein the step (c) includes heat-treating a structure including the substrate, the separation layer, and the layer to be peeled at 500 ° C. or higher. Method. 工程(b)の後に、少なくとも前記被剥離層に、エッチングによりパターンを形成する工程をさらに具備する請求項14〜27のいずれか1項記載の機能性膜の製造方法。
The method for producing a functional film according to any one of claims 14 to 27, further comprising a step of forming a pattern by etching on at least the layer to be peeled after the step (b).
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JP2010199508A (en) * 2009-02-27 2010-09-09 Brother Ind Ltd Method of manufacturing piezoelectric actuator, and method of manufacturing liquid transfer apparatus
JP2011129746A (en) * 2009-12-18 2011-06-30 Nec Tokin Corp Piezoelectric film actuator and method of manufacturing the same
JPWO2013179881A1 (en) * 2012-05-29 2016-01-18 旭硝子株式会社 GLASS LAMINATE AND ELECTRONIC DEVICE MANUFACTURING METHOD

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