JP5028032B2 - 機能性膜パターン形成用構造体、及び、機能性膜の製造方法 - Google Patents
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図1は、本発明の第1〜第3の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及び図3は、本発明の第1の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膜パターン形成用構造体を作製する工程を示している。
基体101の材料としては、半導体単結晶材料及び酸化物単結晶材料を含む単結晶材料、セラミックス材料、ガラス材料、又は、金属材料を用いることができる。基板材料は、機能性膜を形成する際の成膜工程や、必要に応じて施される熱処理工程におけるプロセス温度に対する耐熱性等を考慮して選択される。
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。
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)O3、SrBi2(Ta,Nb)2O9、Bi4Ti3O12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)O3、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3、Pb(Zn1/3Nb2/3)O3、Pb(Ni1/3Nb2/3)O3等、及び、これらの固溶体が挙げられる。
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、BaSrTiO3、(Pb,La)(Zr,Ti)O3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)O3、LiNbO3等が挙げられる。
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。
これらの工程S1〜S3によって形成された基体101、分離層102、及び、被剥離層103が、本実施形態に係る機能性膜パターン形成用構造体に含まれる。
基体201の材料としては、第1の実施形態において挙げた半導体単結晶材料及び酸化物単結晶材料を含む単結晶材料、セラミックス材料、又は、ガラス材料の内から、使用される電磁波の波長等に応じて適切なものが選択される。例えば、工程S5において紫外線等の光を用いる場合には、所定の波長成分を伝播又は透過させる材料を用いることが望ましい。なお、第1の実施形態とは異なり、金属材料は電磁波をほとんど反射してしまうのであまり好ましくない。また、成膜工程や、必要に応じて施される熱処理工程におけるプロセス温度に対する耐熱性も併せて考慮することが望ましい。
P=(1/2)σ|E|2+πfε0εr"|E|2+πfμ0μr"|H|2
…(1)
式(1)において、σは導電率、f(Hz)はマイクロ波の周波数、ε0は真空の誘電率、εr"は複素比誘電率、μ0は真空の透磁率、μr"は複素比透磁率、Eは電場の強さ、Hは磁場の強さをそれぞれ示している。また、式(1)の第1項はジュール損失(抵抗損失)を表し、第2項は誘電損失を表し、第3項は磁気ヒステリシス損失を表している。
まず、石英のモールドを作製した。そのために、石英基板にレジストを塗布し、露光及び現像を行うことにより、レジストパターンを形成した。次に、このレジストパターンをマスクとして用いてドライエッチングを行うことにより、石英基板にパターンを形成した。さらに、アッシング(レジスト剥離)を行った。
この変形例においては、図5の(a)に示すように、基体201と分離層202との間に、さらに電磁波吸収層210を配置する。電磁波吸収層210は、電磁波を照射されることにより、その電磁波エネルギーを吸収して発熱する層である。具体的には、カーボン、セラミックス、又は、ガラス等によって形成されている。電磁波吸収層210の材料は、後の工程において使用される電磁波(マイクロ波を含む電波や赤外線等)に応じて決定することが望ましい。
基体301の材料としては、第1の実施形態において挙げた半導体単結晶材料及び酸化物単結晶材料を含む単結晶材料、セラミックス材料、ガラス材料、又は、金属材料を用いることができ、それらの内から、機能性膜を形成する際の成膜工程や、必要に応じて施される熱処理工程におけるプロセス温度に対して耐熱性を有する材料が選択される。
被転写用基板304としては、エポキシ等の合成樹脂基板のように、ある程度の弾性を有しているものを用いることが望ましい。また、被転写用基板304側に電極や配線を予め形成しておいても良い。さらに、接着剤等を用いることにより、被剥離層303と被転写用基板304とを固定しても良い。
まず、石英のモールドを作製した。そのために、石英基板にレジストを塗布し、露光及び現像を行うことにより、レジストパターンを形成した。次に、このレジストパターンをマスクとして用いてドライエッチングを行うことにより、石英基板にパターンを形成した。さらに、アッシング(レジスト剥離)を行った。
102、202、302 分離層
103、105、106、203、303 被剥離層
104、204、304 被転写用基板
210 電磁波吸収層
105a、106b 電極層
105b、106a 機能性材料層
Claims (41)
- 所定のパターンが形成された基体と、
加熱されることにより、若しくは、電磁波を照射されることにより、分解してガスを発生し、若しくは、雰囲気中の成分又は隣接する層に含まれる成分と反応してガスを発生する無機材料、又は、へき開性を有する材料を含み、前記基体上に直接又は間接的に配置された分離層と、
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パターン形成用構造体であって、
前記被剥離層が、前記分離層を加熱することにより、若しくは、前記分離層に向けて電磁波を照射することにより、若しくは、前記分離層に外力を与えることにより、前記基体から剥離される、又は、前記被剥離層と前記基体との接合強度が、前記分離層を加熱することにより、若しくは、前記分離層に向けて電磁波を照射することにより、若しくは、前記分離層に外力を与えることにより低下する、前記機能性膜パターン形成用構造体。 - 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1記載の機能性膜パターン形成用構造体。
- 前記分離層が、炭酸マグネシウム(MgCO3)、炭酸カルシウム(CaCO3)、炭酸ストロンチウム(SrCO3)、炭酸バリウム(BaCO3)、炭酸リチウム(LiCO3)、炭酸ナトリウム(Na2CO3)、炭酸カリウム(K2CO3)、硫酸マグネシウム(MgSO4)、硫酸カルシウム(CaSO4)、硫酸ストロンチウム(SrSO4)、硫酸バリウム(BaSO4)、硫酸第一鉄(FeSO4)、硫酸コバルト(CoSO4)、硫酸ニッケル(NiSO4)、硫酸亜鉛(ZnSO4)、硫酸鉛(PbSO4)、硫酸ビスマス(Bi(SO4)3)、硝酸ストロンチウム(Sr(NO3)2)、硝酸セシウム(CsNO3)の内の少なくとも1つを含む、請求項2記載の機能性膜パターン形成用構造体。
- 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1記載の機能性膜パターン形成用構造体。
- 前記基体と前記分離層との間に配置され、電磁波を吸収することにより発熱する材料によって形成された電磁波吸収層をさらに具備する、請求項1〜4のいずれか1項記載の機能性膜パターン形成用構造体。
- 前記電磁波吸収層が、カーボン、セラミックス、又は、ガラスを含む、請求項5記載の機能性膜パターン形成用構造体。
- 前記分離層が、窒化ホウ素を含む、請求項1記載の機能性膜パターン形成用構造体。
- 前記分離層が、雲母、グラファイト、ニ硫化モリブデン(MoS2)を含む遷移金属カルコゲナイドの内の少なくとも1つを含む、請求項1記載の機能性膜パターン形成用構造体。
- 前記基体が、酸化物単結晶材料又は半導体単結晶材料を含む単結晶材料と、セラミックス材料と、ガラス材料との内のいずれか1つを含む、請求項1〜8のいずれか1項記載の機能性膜パターン形成用構造体。
- 前記基体が、金属材料を含む、請求項1及び7〜9のいずれか1項記載の機能性膜パターン形成用構造体。
- 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1〜10のいずれか1項記載の機能性膜パターン形成用構造体。
- 前記機能性膜が、超伝導材料を含む、請求項1〜10のいずれか1項記載の機能性膜パターン形成用構造体。
- 前記機能性膜が、磁性材料を含む、請求項1〜10のいずれか1項記載の機能性膜パターン形成用構造体。
- 前記機能性膜が、半導体材料を含む、請求項1〜10のいずれか1項記載の機能性膜パターン形成用構造体。
- 前記被剥離層が、機能性膜と、該機能性膜の上面又は下面に形成された電極層とを有する、請求項1〜14のいずれか1項記載の機能性膜パターン形成用構造体。
- 所定のパターンが形成された基体を用意する工程(a)と、
前記基体上に、直接又は間接的に分離層を形成する工程(b)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(c)と、
前記分離層を加熱することにより、又は、前記分離層に向けて前記電磁波を照射することにより、又は、前記分離層に外力を与えることにより、前記被剥離層を前記基体から剥離させる、又は、前記被剥離層と前記基体との接合強度を低下させる工程(d)と、
を具備する機能性膜の製造方法。 - 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無機材料を含む、請求項16記載の機能性膜の製造方法。
- 前記分離層が、電磁波を照射されることにより分解してガスを発生する無機材料を含む、請求項16記載の機能性膜の製造方法。
- 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17又は18記載の機能性膜の製造方法。
- 前記分離層が、炭酸マグネシウム(MgCO3)、炭酸カルシウム(CaCO3)、炭酸ストロンチウム(SrCO3)、炭酸バリウム(BaCO3)、炭酸リチウム(LiCO3)、炭酸ナトリウム(Na2CO3)、炭酸カリウム(K2CO3)、硫酸マグネシウム(MgSO4)、硫酸カルシウム(CaSO4)、硫酸ストロンチウム(SrSO4)、硫酸バリウム(BaSO4)、硫酸第一鉄(FeSO4)、硫酸コバルト(CoSO4)、硫酸ニッケル(NiSO4)、硫酸亜鉛(ZnSO4)、硫酸鉛(PbSO4)、硫酸ビスマス(Bi(SO4)3)、硝酸ストロンチウム(Sr(NO3)2)、硝酸セシウム(CsNO3)の内の少なくとも1つを含む、請求項19記載の機能性膜の製造方法。
- 前記分離層が、加熱されることにより、雰囲気中の成分又は隣接する層に含まれる成分と反応してガスを発生する無機材料を含む、請求項16記載の機能性膜の製造方法。
- 前記分離層が、電磁波を照射されることにより、雰囲気中の成分又は隣接する層に含まれる成分と反応してガスを発生する無機材料を含む、請求項16記載の機能性膜の製造方法。
- 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21又は22記載の機能性膜の製造方法。
- 工程(b)に先立って、前記基体上に、電磁波を吸収することにより発熱する材料を用いて電磁波吸収層を形成する工程をさらに具備する請求項17〜23のいずれか1項記載の機能性膜の製造方法。
- 前記電磁波吸収層が、カーボン、セラミックス、又は、ガラスを含む、請求項24記載の機能性膜の製造方法。
- 工程(d)が、前記分離層に向けて紫外線を照射することを含む、請求項18又は22記載の機能性膜の製造方法。
- 工程(d)が、前記分離層又は前記電磁波吸収層に向けて赤外線を照射することを含む、請求項18、22、24、及び、25のいずれか1項記載の機能性膜の製造方法。
- 工程(d)が、前記分離層又は前記電磁波吸収層に向けてマイクロ波を照射することを含む、請求項18、22、24、及び、25のいずれか1項記載の機能性膜の製造方法。
- 前記分離層が、へき開性を有する材料を含む、請求項16記載の機能性膜の製造方法。
- 前記分離層が、窒化ホウ素を含む、請求項29記載の機能性膜の製造方法。
- 前記分離層が、雲母、グラファイト、ニ硫化モリブデン(MoS2)を含む遷移金属カルコゲナイドの内の少なくとも1つを含む、請求項29記載の機能性膜の製造方法。
- 前記基体が、酸化物単結晶材料又は半導体単結晶材料を含む単結晶材料と、セラミックス材料と、ガラス材料との内のいずれか1つを含む、請求項16〜31のいずれか1項記載の機能性膜の製造方法。
- 前記基体が、金属材料を含む、請求項17、21、及び、29〜31のいずれか1項記載の機能性膜の製造方法。
- 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16〜33のいずれか1項記載の機能性膜の製造方法。
- 前記機能性膜が、超伝導材料を含む、請求項16〜33のいずれか1項記載の機能性膜の製造方法。
- 前記機能性膜が、磁性材料を含む、請求項16〜33のいずれか1項記載の機能性膜の製造方法。
- 前記機能性膜が、半導体材料を含む、請求項16〜33のいずれか1項記載の機能性膜の製造方法。
- 工程(c)が、前記分離層上に電極層を形成する工程と、該電極層上に機能性膜を形成する工程とを含む、請求項16〜37のいずれか1項記載の機能性膜の製造方法。
- 工程(c)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工程を含む、請求項16〜38のいずれか1項記載の機能性膜の製造方法。
- 工程(d)に先立って、前記被剥離層上に第2の基板を配置する工程(c')をさらに具備し、
工程(d)が、前記被剥離層を前記基体から剥離して、前記第2の基板に転写することを含む、請求項16〜39のいずれか1項記載の機能性膜の製造方法。 - 工程(c')が、接着剤を用いることにより、前記被剥離層に対して前記第2の基板を固定することを含む、請求項40記載の機能性膜の製造方法。
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