(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能性固体材料前駆体溶液を、８０℃以上２５０℃以下の予備焼成温度で予備焼成する予備焼成工程と、
前記機能性固体材料前駆体溶液を出発材とする機能性固体材料前駆体層に対して型押し構造を形成する型を押圧している間の少なくとも一部の時間において前記機能性固体材料前駆体層に対して熱を供給する熱源の第１温度が前記機能性固体材料前駆体層の第２温度よりも高くなるように、前記機能性固体材料前駆体層に対して型押し加工を施す型押し工程と、
前記型押し工程の後、酸素含有雰囲気中において、前記機能性固体材料前駆体層を前記第１温度よりも高い第３温度で熱処理することにより、前記機能性固体材料前駆体層から機能性固体材料層を形成する機能性固体材料層形成工程と、を含み、
前記熱源によって、前記型の温度と前記機能性固体材料前駆体層を備えた基板を載置する基台の温度との差を生じさせる、
機能性デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記型を押圧しながら、前記第１温度を昇温させる、
請求項１に記載の機能性デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記熱源が、前記型を加熱するヒーターである、
請求項１又は請求項２に記載の機能性デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記熱源が、前記型を加熱するヒーター及び前記基台を加熱するヒーターである、
請求項１又は請求項２に記載の機能性デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記型の温度が、前記基台の温度よりも１０℃以上高い、
請求項４に記載の機能性デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記一部の時間が、前記型を押圧している時間を１００としたときに、２０以上である、
請求項１又は請求項２に記載の機能性デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記第１温度が前記予備焼成温度よりも高く、かつ、９０℃以上３００℃以下である、
請求項１又は請求項２に記載の機能性デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記予備焼成工程における前記予備焼成温度が、前記機能性固体材料前駆体溶液の溶媒の沸点よりも低く、かつ、
前記第１温度が、前記溶媒の沸点よりも高い、
請求項１又は請求項２に記載の機能性デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記型押し工程においては、１ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下の圧力で型押し加工を施す、
請求項１又は請求項２に記載の機能性デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記型押し工程においては、少なくとも前記前駆体層の表面に対する離型処理又は前記型の型押し面に対する離型処理を施した後、前記前駆体層に対して型押し加工を施す、
請求項１又は請求項２に記載の機能性デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記機能性固体材料前駆体溶液は、
金属アルコキシドを含む溶液、
金属有機酸塩を含む溶液、
金属無機酸塩を含む溶液、
金属ハロゲン化物を含む溶液、
金属、窒素、及び水素を含む無機化合物を含む溶液、
金属水素化物を含む溶液、及び
金属ナノ粒子を含む溶液
の群から選ばれる少なくとも１種類を含む溶液である、
請求項１又は請求項２に記載の機能性デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記機能性固体材料前駆体溶液は、前記金属アルコキシドを含む溶液、前記金属有機酸塩を含む溶液、及び前記金属無機酸塩を含む溶液の群から選ばれる少なくとも１種類であり、
前記型押し工程後の前記機能性固体材料前駆体層から前記機能性固体材料層を形成する際の体積収縮率が、２０％以上８０％以下である、
請求項１１に記載の機能性デバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記機能性固体材料前駆体溶液は、
前記金属ハロゲン化物を含む溶液、
前記金属、窒素、及び水素を含む無機化合物を含む溶液、
前記金属水素化物を含む溶液、及び
前記金属ナノ粒子を含む溶液
の群から選ばれる少なくとも１種類を含む溶液であり、
前記機能性固体材料層形成工程における前記機能性固体材料前駆体層から前記機能性固体材料層を形成する際の体積収縮率が、１％以上３０％以下である、
請求項１１に記載の機能性デバイスの製造方法。
【請求項１４】
前記型押し工程と前記機能性固体材料層形成工程との間に、
型押し加工が施された前記機能性固体材料前駆体層のうち最も層厚が薄い領域において前記機能性固体材料前駆体層が除去される条件で、前記機能性固体材料前駆体層を全体的にエッチングする工程をさらに含む、
請求項１又は請求項２に記載の機能性デバイスの製造方法。
【請求項１５】
前記機能性デバイスは、薄膜トランジスタであり、
前記機能性固体材料層は、前記薄膜トランジスタにおけるゲート電極層、ゲート絶縁層、ソース層、ドレイン層、及びチャネル層の群から選ばれる少なくとも１つの層である、
請求項１又は請求項２に記載の機能性デバイスの製造方法。
【請求項１６】
前記機能性デバイスは、メモリ型トランジスタであり、
前記機能性固体材料層は、前記メモリ型トランジスタにおけるゲート電極層、強誘電体層、ソース層、ドレイン層、及びチャネル層の群から選ばれる少なくとも１つの層である、
請求項１又は請求項２に記載の機能性デバイスの製造方法。
【請求項１７】
前記機能性デバイスは、キャパシタであり、
前記機能性固体材料層は、誘電体層及び／又は電極層である、
請求項１又は請求項２に記載の機能性デバイスの製造方法。
【請求項１８】
前記機能性デバイスは、圧電体層を備えるアクチュエーターであり、
前記機能性固体材料層は、前記圧電体層である、
請求項１又は請求項２に記載の機能性デバイスの製造方法。
【請求項１９】
前記機能性デバイスは、基材上に複数の格子層を備える光学デバイスであり、
前記機能性固体材料層は、前記格子層である、
請求項１又は請求項２に記載の機能性デバイスの製造方法。
【請求項２０】
機能性固体材料前駆体溶液を出発材とする機能性固体材料前駆体層に対して型押し構造を形成する型を押圧している間の少なくとも一部の時間において前記機能性固体材料前駆体層に対して熱を供給する熱源の第１温度が前記機能性固体材料前駆体層の第２温度よりも高くなるように、前記型の温度と前記機能性固体材料前駆体層を備えた基板を載置する基台の温度との差を生じさせる制御をする制御部と、
前記機能性固体材料前駆体層に対して型押し加工を施す型押し部と、
酸素含有雰囲気中において、型押し構造が形成された前記機能性固体材料前駆体層を前記第１温度よりも高い第３温度で熱処理することにより、前記機能性固体材料前駆体層から機能性固体材料層を形成する熱処理部と、を備える、
機能性デバイスの製造装置。
【請求項２１】
前記制御部が、前記型を押圧しながら前記第１温度を昇温させる、
請求項２０に記載の機能性デバイスの製造装置。
【請求項２２】
前記熱源が、前記型を加熱するヒーターである、
請求項２０又は請求項２１に記載の機能性デバイスの製造装置。
【請求項２３】
前記熱源が、前記型を押圧するとともに加熱する、ヒーターを備えたローラーである、
請求項２０又は請求項２１に記載の機能性デバイスの製造装置。
【請求項２４】
前記熱源が、前記型を加熱するヒーター及び前記機能性固体材料前駆体層を備えた基板を載置する基台を加熱するヒーターである、
請求項２０又は請求項２１に記載の機能性デバイスの製造装置。
【請求項２５】
前記型の温度が、前記基台の温度よりも１０℃以上高い、
請求項２４に記載の機能性デバイスの製造装置。
【請求項２６】
前記機能性固体材料前駆体層を形成するための予備焼成温度を８０℃以上２５０℃以下に設定する予備焼成部をさらに備え、
前記制御部が、前記第１温度を前記予備焼成温度よりも高く、かつ、９０℃以上３００℃以下にする、
請求項２０又は請求項２１に記載の機能性デバイスの製造装置。
【請求項２７】
前記機能性固体材料前駆体層を形成するための予備焼成温度を前記機能性固体材料前駆体溶液の溶媒の沸点よりも低く設定する予備焼成部をさらに備え、
前記制御部が、前記第１温度を前記溶媒の沸点よりも高くする、
請求項２０又は請求項２１に記載の機能性デバイスの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能性デバイスの製造方法及び機能性デバイスの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、低い駆動電圧で高速にスイッチングすることを目的として、ゲート絶縁層として強誘電体材料（例えば、ＢＬＴ（Ｂｉ４−ＸＬａＸＴｉ３Ｏ１２）、ＰＺＴ（Ｐｂ（ＺｒＸ，Ｔｉ１−Ｘ）Ｏ３））を採用した薄膜トランジスタが開示されている。一方、キャリア濃度を高くすることを目的として、酸化物導電性材料（例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、あるいはＬＳＣＯ（ＬａＸＳｒ１−ＸＣｕＯ４））をチャネル層として採用した薄膜トランジスタも開示されている（特許文献１）。
【０００３】
ここで、上述の薄膜トランジスタの製造方法について見てみると、まず、ゲート電極としてＴｉ及びＰｔの積層膜が、電子ビーム蒸着法により形成されている。そのゲート電極上に、ゾルゲル法によって上述のＢＬＴ又はＰＺＴからなるゲート絶縁層が形成される。さらに、そのゲート絶縁層上には、ＲＦスパッタ法により、ＩＴＯからなるチャネル層が形成される。続いて、そのチャネル層上にＴｉ及びＰｔが電子ビーム蒸着法によって形成されることにより、ソース電極とドレイン電極とが形成される。その後、ＲＩＥ法及びウェットエッチング法（ＨＦとＨＣｌと混合溶液）により、素子領域が他の素子領域から分離されることになる（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１２１０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の薄膜トランジスタでは、ゲート絶縁層又はチャネルが複合酸化物によって形成された例は幾つか存在するが、薄膜トランジスタとしての高い特性を実現する材料及びそのための適切な製造方法の選定は、未だ道半ばである。
【０００６】
また、従来技術では、真空プロセスやフォトリソグラフィー法を用いたプロセス等、比較的長時間、及び／又は高価な設備を要するプロセスが一般的であるため、原材料や製造エネルギーの使用効率が非常に悪くなる。上述のような製造方法が採用された場合、薄膜トランジスタを製造するために多くの処理と長時間を要するため、工業性ないし量産性の観点から好ましくない。また、従来技術には、大面積化が比較的困難であるという問題も存在する。
【０００７】
なお、上述の諸問題は、薄膜トランジスタを製造する方法だけに見られる問題ではない。例えば、機能性デバイスの一類型である、フラッシュメモリ、強誘電体メモリ（ＦｅＲＡＭ）、磁気メモリ（ＭＲＡＭ）に代表されるメモリ型トランジスタや、キャパシタ、圧電式インクジェットヘッド、光学デバイス、又は、アクチュエーター、インクジェットヘッド、アクチュエーター、圧力センサー、加速度センサー、流路モジュールを含むＭＥＭＳデバイスなどの製造方法全般にも該当し得る問題といえる。
【０００８】
本発明は、上述の諸問題の少なくとも１つを解決することにより、上述の薄膜トランジスタやキャパシタ等の機能性デバイスの高性能化、又はそのような機能性デバイスの製造プロセスの簡素化と省エネルギー化を実現する。その結果、本発明は、工業性ないし量産性に優れた機能性デバイスの提供に大きく貢献するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明者らは、薄膜トランジスタやキャパシタ等の機能性デバイスに用いることができる酸化物層の形成を、「ナノインプリント」とも呼ばれる「型押し」加工法によって実現すべく、鋭意研究と分析を重ねた。その研究の過程の中で、発明者らは、型押し加工の対象となる材料に対して熱を供給する際に特殊な工夫を加えることにより、より確度高く、及び／又は精度良く型押し構造を形成することが可能となることを見出した。その結果、発明者らは、従来と比較して大幅に簡素化ないし省エネルギー化が可能であるとともに大面積化も容易なプロセスによって、それらの酸化物膜の形成、ひいてはそれらの酸化物層を備えた機能性デバイスの製造が可能であることを知見した。本発明は上述の視点に基づいて創出された。
【００１０】
本発明の１つの機能性デバイスの製造方法は、型押し工程と、機能性固体材料層形成工程を含む。具体的には、この機能性デバイスの製造方法の型押し工程は、機能性固体材料前駆体溶液を出発材とする機能性固体材料前駆体層に対して型押し構造を形成する型を押圧している間の少なくとも一部の時間においてその機能性固体材料前駆体層に対して熱を供給する熱源の第１温度がその機能性固体材料前駆体層の第２温度よりも高くなるように、その機能性固体材料前駆体層に対して型押し加工を施す工程である。加えて、この機能性デバイスの製造方法の機能性固体材料層形成工程は、前述の型押し工程の後、酸素含有雰囲気中において、前述の機能性固体材料前駆体層を前述の第１温度よりも高い第３温度で熱処理することにより、その機能性固体材料前駆体層から機能性固体材料層を形成する工程である。
【００１１】
この機能性デバイスの製造方法によれば、型押し加工中の少なくとも一部の時間において、機能性固体材料前駆体層の温度（第２温度）よりも高い温度（第１温度）である熱源から、その機能性固体材料前駆体層に対して熱が供給されることになる。現段階では具体的な型押し加工における成型メカニズムは不明確であるが、この型押し工程中の機能性固体材料前駆体層への熱の供給又は移動を積極的に行うことが機能性固体材料前駆体層の成型性の向上、及び比較的低温の成型に再現性良く寄与し得ることを発明者らは知見している。その後、前述の機能性固体材料前駆体層を前述の第１温度よりも高い第３温度で熱処理することにより、熱に対する配慮なく機能性固体材料前駆体層を型押し加工を施す場合と比べて、格段に確度高く、及び／又は精度良く型押し構造が形成された機能性固体材料層を形成することが可能となる。その結果、そのような型押し構造が形成された機能性固体材料層を備えた機能性デバイスを製造することができる。加えて、この機能性デバイスの製造方法によれば、真空プロセスやフォトリソグラフィー法を用いたプロセス、あるいは紫外線の照射プロセス等、比較的長時間、及び／又は高価な設備を必要とするプロセスが不要になる。また、前述の各プロセスを要せずに、比較的低温の加熱処理と型押し加工処理によって機能性固体材料層が形成されるため、工業性ないし量産性に優れる。
【００１２】
また、本発明の１つの機能性デバイスの製造装置は、制御部、型押し部、及び熱処理部を備えている。具体的には、この機能性デバイスの製造装置の制御部は、機能性固体材料前駆体溶液を出発材とする機能性固体材料前駆体層に対して型押し構造を形成する型を押圧している間の少なくとも一部の時間において、その機能性固体材料前駆体層に対して熱を供給する熱源の第１温度がその機能性固体材料前駆体層の第２温度よりも高くなるように制御する。加えて、この機能性デバイスの製造装置の型押し部は、前述の機能性固体材料前駆体層に対して型押し加工を施す。さらに、この機能性デバイスの製造装置の熱処理部は、酸素含有雰囲気中において、型押し構造が形成された前述の機能性固体材料前駆体層を前述の第１温度よりも高い第３温度で熱処理することにより、その機能性固体材料前駆体層から機能性固体材料層を形成する。
【００１３】
この機能性デバイスの製造装置によれば、制御部及び型押し部により、型押し加工中の少なくとも一部の時間において、機能性固体材料前駆体層の温度（第２温度）よりも高い温度（第１温度）である熱源から、その機能性固体材料前駆体層に対して熱が供給されることになる。既に述べたとおり、現段階では具体的なメカニズムは不明確であるが、この型押し加工中の機能性固体材料前駆体層への熱の供給又は移動を積極的に行うことが機能性固体材料前駆体層の成型性の向上、及び比較的低温の成型にに再現性良く寄与し得ることを発明者らは知見している。また、熱処理部が前述の機能性固体材料前駆体層を前述の第１温度よりも高い第３温度で熱処理することにより、熱に対する配慮なく機能性固体材料前駆体層を型押し加工を施す場合と比べて、格段に確度高く、及び／又は精度良く型押し構造が形成された機能性固体材料層を形成することが可能となる。その結果、そのような型押し構造が形成された機能性固体材料層を備えた機能性デバイスを製造することができる。加えて、この機能性デバイスの製造装置によれば、真空プロセスやフォトリソグラフィー法に必要な装置、あるいは紫外線の照射に必要な装置等、比較的長時間、及び／又は高価な設備が不要になる。また、比較的低温の型押し部と熱処理部によって機能性固体材料層が形成されるため、工業性ないし量産性に優れる。
【００１４】
ここで、上述の各発明における「熱源」は特に限定されないが、代表的には、型押し加工を施す際の型を内部にて、又は外部から加熱するヒーターや、機能性固体材料前駆体層を備えた基板を載置する基台を内部にて、又は外部から加熱するヒーターが挙げられる。また、その他の機能性固体材料前駆体層に熱供給するための「熱源」としては、輻射熱を利用した公知の手段や、マイクロ波を利用した公知の手段が例示される。
【００１５】
また、本出願における「機能性固体材料前駆体溶液」は、代表的には、金属アルコキシドを含有する溶液、金属有機酸塩を含有する溶液、金属無機酸塩を含有する溶液、金属ハロゲン化物を含有する溶液、金属、窒素、及び水素を含有する無機化合物を含有する溶液、金属水素化物を含有する溶液、金属ナノ粒子を含有する溶液、及びセラミックス微粒子の群から選ばれる少なくとも１種類を含有する溶液である。そして、これらの各溶液の溶質又は各溶液を層状に形成した際に変質しうる溶質が、本出願における「機能性固体材料前駆体」である。従って、本出願における「機能性固体材料前駆体層」とは、「機能性固体材料前駆体」の層又は膜（本出願では、総称して「層」と呼ぶ）を意味する。
【００１６】
また、本出願における「機能性固体材料前駆体層」は、代表的には、本焼成された後に、薄膜トランジスタやメモリ型トランジスタにおけるゲート電極層、ゲート絶縁層（強誘電体層）、ソース層、ドレイン層、チャネル層、及び配線層の群から選ばれる少なくとも１つの層となる前駆体層、圧電式インクジェットヘッド等のアクチュエーターにおける圧電体層及び電極層の群から選ばれる少なくとも１つの層となる前駆体層、キャパシタの誘電体層及び／又は電極層となる前駆体層、あるいは、光学デバイスにおける格子層となる前駆体層である。従って、「機能性固体材料層」は、代表的には、薄膜トランジスタやメモリ型トランジスタにおけるゲート電極層、ゲート絶縁層（強誘電体層）、ソース層、ドレイン層、チャネル層、及び配線層の群から選ばれる少なくとも１つの層、圧電式インクジェットヘッド等のアクチュエーターにおける圧電体層及び電極層の群から選ばれる少なくとも１つの層、キャパシタの誘電体層、あるいは、光学デバイスにおける格子層をいう。但し、既に述べたとおり、機能性デバイスの一類型として、薄膜トランジスタ、メモリ型トランジスタ、圧電式インクジェットヘッド、キャパシタ、光学デバイス、又はＭＥＭＳデバイス（アクチュエーター含む）が挙げられるため、それらの一部に採用し得る前駆体層、又は固体材料層も、上述の「機能性固体材料前駆体層」又は「機能性固体材料層」に含まれ得る。
【００１７】
なお、上述の各「機能性固体材料前駆体溶液」、各「機能性固体材料前駆体」、及びそれらから形成される各「機能性固体材料」は、いずれも不可避不純物を含み得る。以下の各実施形態の説明においては、記載を簡便化するために不可避不純物についての言及を省略する。
【００１８】
また、本出願における「体積収縮率」とは、「型押し工程後であって収縮前の体積から、機能性固体材料層形成工程における収縮後の体積を引いた値」を「型押し工程後であって、収縮前の体積」で割った値である。すなわち、体積収縮率が大きいほどよく収縮する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の１つの機能性デバイスの製造方法又は本発明の１つの機能性デバイスの製造装置によれば、格段に確度高く、及び／又は精度良く型押し構造が形成された機能性固体材料層を形成することが可能となる。また、本発明の１つの機能性デバイスの製造方法又は本発明の１つの機能性デバイスの製造装置によれば、比較的低温の成型が実現できる。その結果、そのような型押し構造が形成された機能性固体材料層を備えた機能性デバイスを製造することができる。加えて、この機能性デバイスの製造方法によれば、比較的低温の加熱処理と型押し加工処理によって機能性固体材料層が形成されるため、工業性ないし量産性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態における機能性デバイスの製造装置の構成を示す図である。
【図２Ａ】本発明の第１の実施形態における薄膜トランジスタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。
【図２Ｂ】本発明の第１の実施形態における薄膜トランジスタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。
【図２Ｃ】本発明の第１の実施形態における薄膜トランジスタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。
【図２Ｄ】本発明の第１の実施形態における薄膜トランジスタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。
【図２Ｅ】本発明の第１の実施形態における薄膜トランジスタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。
【図２Ｆ】本発明の第１の実施形態における薄膜トランジスタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。
【図２Ｇ】本発明の第１の実施形態における薄膜トランジスタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。
【図２Ｈ】本発明の第１の実施形態における薄膜トランジスタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。
【図２Ｊ】本発明の第１の実施形態における薄膜トランジスタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。
【図２Ｋ】本発明の第１の実施形態における薄膜トランジスタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。
【図２Ｌ】本発明の第１の実施形態における薄膜トランジスタの製造方法の一過程を示す断面模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における機能性デバイスの製造工程の一部である型押し工程のフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態における機能性デバイスの製造工程の一部である型押し工程の際の第１ヒーター及び第２ヒーターの温度の時間的変化を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施形態の変形例における機能性デバイスの製造工程の一部である型押し工程のフローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態の変形例（３）におけるメモリ型トランジスタの断面模式図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の変形例（７）における、パターニングされた機能性固体材料前駆体層と、本焼成後の機能性固体材料層のＡＦＭ（原子間力顕微鏡）による測定結果の一例である。
【図８】本発明の第１の実施形態の変形例（７）における、パターニングされた他の機能性固体材料前駆体層と、本焼成後の他の機能性固体材料層のＡＦＭ（原子間力顕微鏡）による測定結果の一例である。
【図９】一般的なゲル状態および最終酸化物における前駆体の材料の違いによる反応過程メカニズムを示す想定図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態の変形例（８）における機能性デバイスの製造装置の構成を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態における圧電式インクジェットヘッドを説明するために示す図。
【図１２】本発明の第２の実施形態における圧電式インクジェットヘッドの製造方法の一部を説明するために示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態における圧電式インクジェットヘッドの製造方法の一部を説明するために示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態における圧電式インクジェットヘッドの製造方法の一部を説明するために示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施形態における機能性デバイスの一例である薄膜トランジスタ１００及びその製造方法、並びに本発明の実施形態である機能性デバイスの製造装置７００を、添付する図面に基づいて詳細に述べる。なお、この説明に際し、全図にわたり、特に言及がない限り、共通する部分には共通する参照符号が付されている。また、図中、本実施形態の要素は必ずしも互いの縮尺を保って記載されるものではない。さらに、各図面を見やすくするために、一部の符号が省略され得る。
【００２２】
＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態の機能性デバイスの製造装置７００の構成を示す図である。また、図２Ａ〜図２Ｊは、それぞれ、本実施形態における薄膜トランジスタ１００の製造方法の一過程を示す断面模式図である。なお、文字の見やすさを考慮して、図２Ｈの後の図面番号を図２Ｊとする。また、本実施形態の薄膜トランジスタは、いわゆるボトムゲート構造を採用しているが、本実施形態はこの構造に限定されない。従って、当業者であれば、通常の技術常識を以って本実施形態の説明を参照することにより、工程の順序を変更することにより、トップゲート構造を形成することができる。加えて、図面を簡略化するため、各電極からの引き出し電極のパターニングについての記載は省略する。
【００２３】
［機能性デバイスの製造装置７００の構成］
図１に示すように、本実施形態の機能性デバイスの製造装置７００は、大別して３つの構成部分、すなわち、上部型押し部７２０、下部型押し部７１０、及びそれらの制御部７６０とから構成されている。
【００２４】
具体的には、まず、上部型押し部７２０においては、固定部７２２によって固定された石英ガラス７２６が、機能性固体材料前駆体層に対して型押し加工を施すための、例えばゲート電極用型Ｍ１を保持している。また、本実施形態では、型押し加工の際に機能性固体材料前駆体層に対して熱を供給する１つの熱源として、ゲート電極用型Ｍ１等を加熱するための第２ヒーター７２４が、固定部７２２に接続している。なお、上部型押し部７２０は、図示しない公知の昇降機構及び型押し加工を施す際の機能性固体材料前駆体層に対するゲート電極用型Ｍ１等の押圧力をモニターする圧力センサーを備えている。なお、この圧力センサーは、後述する下部型押し部７１０が備えていても良い。
【００２５】
次に、下部型押し部７１０においては、基台７１２上に、処理対象となる機能性固体材料前駆体層（例えば、ゲート電極用前駆体層２０ａ）を備えたＳｉＯ２／Ｓｉ基板（以下、単に「基板」ともいう）１０が載置される。なお、図示しないポンプによって吸引部７１６から吸引されることにより、基板１０が基台７１２に吸着している。加えて、本実施形態では、型押し加工の際に機能性固体材料前駆体層に対して熱を供給する他の熱源として、基板１０並びに機能性固体材料前駆体層を加熱するための第１ヒーター７１４が、基台７１２に接続している。ところで、本実施形態では、第１ヒーター７１４が、機能性固体材料前駆体層の予備焼成（「乾燥工程」と呼ばれることもある）を行う予備焼成部７１８を兼ねている。従って、本実施形態では、予備焼成部７１８を含む下部型押し部７１０が、機能性デバイスの製造装置７００の予備焼成部を担うことになる。なお、予備焼成部７１８が第１ヒーター７１４と別個に設けられることも採用し得る他の一態様である。
【００２６】
また、本実施形態の機能性デバイスの製造装置７００は、公知のフィードバック制御による上部型押し部７２０を利用した型の昇降移動の制御、型の押圧力の制御、第１ヒーター７１４の温度制御、及び第２ヒーター７２４の温度制御を含む型押し加工の際の各種制御を担う制御部７６０、並びに制御部７６０に接続するコンピューター７６２を備えている。このコンピューター７６２は、上述の各構成部分を用いた本実施形態の一連の処理を実行するための機能性デバイスの製造プログラムにより、上述の各構成部分の処理を監視し、又は統合的に制御する。尚、本実施形態では、この機能性デバイスの製造プログラムがコンピューター内のハードディスクドライブ、又はコンピューターに設けられた光ディスクドライブ等に挿入される光ディスク等の公知の記録媒体に保存されているが、この機能性デバイスの製造プログラムの保存先はこれに限定されない。例えば、この機能性デバイスの製造プログラムの一部又は全部は、本実施形態における制御部７６０内に保存されていてもよい。また、この機能性デバイスの製造プログラムは、ローカルエリアネットワークやインターネット回線等の公知の技術を介して上述の各プロセスを監視し、又は制御することもできる。
【００２７】
［薄膜トランジスタ１００の製造工程］
次に、機能性デバイスの一例である薄膜トランジスタ１００の製造工程について説明する。図２Ａ〜図２Ｊは、それぞれ、本実施形態における薄膜トランジスタ１００の製造方法の一過程を示す断面模式図である。なお、以下の各実施形態における機能性固体材料層は、機能性固体材料前駆体溶液を出発材とする機能性固体材料前駆体層を焼成することによって形成されている。本出願では、前述のように、前駆体溶液を出発材とし、それを焼成することによって機能性固体材料層を形成する方法を、便宜上、「溶液法」とも呼ぶ。
【００２８】
（１）ゲート電極の形成
［予備焼成工程］
本実施形態では、まず、図２Ａに示すように、基板１０上に、公知のスピンコーティング法により、機能性固体材料前駆体溶液である、インジウム（Ｉｎ）を含む前駆体（例えば、塩化インジウムやインジウムアセチルアセトナート）及び錫（Ｓｎ）を含む前駆体（例えば、塩化錫）を溶質とする前駆体溶液（ここでは、ゲート電極用前駆体溶液）を出発材とするゲート電極用前駆体層２０ａを形成する。その後、制御部７６０が、予備焼成部７１８を用いて、予備焼成として、約５分間、ゲート電極用前駆体層２０ａを大気中において１５０℃に加熱する。予備焼成温度は、８０℃以上２５０℃以下が好ましい。なお、前述の各前駆体の例の他にも、例えば、インジウム（Ｉｎ）を含む前駆体として、インジウムイソプロポキシド、酢酸インジウム、２−エチルヘキサン酸インジウムを採用することができる。また、錫（Ｓｎ）を含む前駆体の例として、錫アセチルアセトナート、２−エチルヘキサン酸錫を採用することができる。
【００２９】
ここで、予備焼成温度を８０℃以上２５０℃以下としたのは、以下の理由による。まず、予備焼成温度が８０℃未満である場合には、ゲート電極用前駆体層２０ａを十分に乾燥させることができないことから、型押し工程でゲート電極用前駆体層２０ａに対して均一に型押し加工を施すことが困難となるためである。一方、予備焼成温度が２５０℃を超える場合には、ゲート電極用前駆体層２０ａの固化反応が進み過ぎることから、型押し工程においてゲート電極用前駆体層２０ａを十分に軟化させること（ゲート電極用前駆体層２０ａの塑性変形能力を十分に高くすること）ができなくなる。その結果、十分な型押し加工の効果を得ることが困難となるからである。従って、前駆体層の固化反応をある程度進めて前駆体層の流動性を予め低くしておくという観点から言えば、予備焼成温度を１２０℃以上２５０℃以下にすることがより好ましい。なお、予備焼成における前述の好適な各温度範囲は、ゲート電極用前駆体層２０ａのみならず、後述する他の前駆体層に対しても適用し得るため、重複する説明は省略する。
【００３０】
［型押し工程］
その後、ゲート電極のパターニングを行うために、図２Ｂに示すように型押し工程が行われる。本実施形態では、図１に示すように、コンピューター７６２が接続する制御部７６０により、上部型押し部７２０の移動と温度制御並びに下部型押し部７１０の温度制御が行われながら、型押し加工が施される。以下に、図３に示す機能性デバイス（本実施形態では、薄膜トランジスタ１００）の製造工程の一部である型押し工程のフローチャートを示しながら具体的な処理を説明する。
【００３１】
図３に示すように、まず、ステップＳ１０１において、型押し工程の処理対象となる機能性固体材料前駆体層（例えば、ゲート電極用前駆体層２０ａ）を備えた基板１０を基台７１２に吸着させる。加えて、固定部７２２によって、例えばゲート電極用型Ｍ１を、石英ガラス７２６を介して保持させる。
【００３２】
その後、ステップＳ１０２において、制御部７６０は、上部型押し部７２０を下方に移動させる。そして、例えば、ゲート電極用前駆体層２０ａに対してゲート電極用型Ｍ１を押圧する。なお、本実施形態では、型を用いて、８ＭＰａの圧力で型押し加工が施される。
【００３３】
ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２において型が機能性固体材料前駆体層へ押圧すると同時に、あるいは型が機能性固体材料前駆体層へ押圧した直後に、制御部７６０が第１ヒーター７１４及び第２ヒーター７２４の加熱を開始する。また、制御部７６０は、第１ヒーター７１４及び第２ヒーター７２４を加熱するとともに、第１ヒーター７１４及び第２ヒーター７２４の温度のモニターを開始する。ここで、上述のとおり、第１ヒーター７１４の加熱によって、基板１０及び機能性固体材料前駆体層が加熱される。また、第２ヒーター７２４の加熱によって型（例えば、ゲート電極用型Ｍ１）が加熱される。従って、本実施形態では、特に言及がない限り、基台７１２に熱を供給する第１ヒーター７１４の温度を、基台７１２の温度として表す。また、特に言及がない限り、型に熱を供給する第２ヒーター７２４の温度を、型の温度として表す。。なお、ステップＳ１０２とステップＳ１０３との順序が入れ替わることも採用し得る他の一態様である。
【００３４】
図４は、本実施形態における機能性デバイスの製造工程の一部である型押し工程の際の、第１ヒーター７１４及び第２ヒーター７２４の温度の時間的変化を示すグラフである。図４において、点線は第１ヒーター７１４の温度変化を示し、実線は第２ヒーター７２４の温度変化を示している。本実施形態の型押し工程においては、第１ヒーター７１４及び第２ヒーター７２４の温度が十分に冷却されたときに型が機能性固体材料前駆体層から離される。従って、本実施形態の型押し工程において、型が機能性固体材料前駆体層へ押圧している時間は、図４においてＴｘで示す時間である。
【００３５】
図４に示すように、当初、第１ヒーター７１４の温度（Ｔ１）の方が第２ヒーター７２４の温度（Ｔ２）よりも昇温が早いために、第１ヒーター７１４の温度（Ｔ１）の方が第２ヒーター７２４の温度（Ｔ２）よりも高い時間帯（図４のＴａ）が形成されている。しかし、本実施形態では、予め設定された第２ヒーター７２４（Ｔ２）の最高温度が１８０℃であり、第１ヒーター７１４の最高温度（Ｔ１）が１５０℃であるため、第２ヒーター７２４の温度（Ｔ２）の方が第１ヒーター７１４の温度（Ｔ１）の方よりも高い時間帯（図４のＴｂ）が形成される。従って、本実施形態では、図４におけるＴａの時間帯においては、機能性固体材料前駆体層（例えば、ゲート電極用前駆体層２０ａ）は基台７１２側からより積極的に熱を供給されることとなる。一方、図４におけるＴｂの時間帯においては、機能性固体材料前駆体層は型側からより積極的に熱を供給されることとなる。
【００３６】
ステップＳ１０４では、制御部７６０は、第１ヒーター７１４及び第２ヒーター７２４の温度のモニターをしながら、機能性固体材料前駆体層に対して型を押圧している間、機能性固体材料前駆体層に対して熱を供給する温度（第１温度）が機能性固体材料前駆体層の温度（第２温度）よりも高くなるか否かを判断する。
【００３７】
その後、制御部７６０は、第１温度が第２温度よりも高くなることを認めると、ステップＳ１０５において、制御部７６０は、ある時間経過後に、型を機能性固体材料前駆体層から離れさせる。なお、本実施形態では、「ある時間」は、後述する「一部の時間」と実質的に一致する。また、本実施形態のように、型を機能性固体材料前駆体層から離れさせる前に、型の温度を急冷ないし徐冷する工程が適宜実施され得る。
【００３８】
本実施形態では、機能性固体材料前駆体層に対して型を押圧している間（Ｔｘ）のうち、一部の時間（ＴａとＴｂの和）において、機能性固体材料前駆体層に対して熱を供給する温度（第１温度）が機能性固体材料前駆体層の温度（第２温度）よりも高くなる状態で、型押し加工が施されることになる。より具体的には、Ｔａの時間帯においては、第１ヒーター７１４の温度（第１温度）が、型によって加熱された機能性固体材料前駆体層の温度（第２温度）よりも高くなる状態で、型押し加工が施される。しかしながら、Ｔｂの時間帯においては、型の温度（第１温度）が、第１ヒーター７１４で加熱された機能性固体材料前駆体層の温度（第２温度）よりも高くなる状態で、型押し加工が施されることになる。つまり、本実施形態における「熱源」は、Ｔａの時間帯では基台（第１ヒーター７１４）であり、Ｔｂの時間帯では、型（第２ヒーター７２４）である。このように、第１ヒーター７１４の温度（Ｔ１）と第２ヒーター７２４の温度（Ｔ２）との差を生じさせることにより、熱源から機能性固体材料前駆体層への熱の供給又は移動を積極的に促すことになる。その結果、機能性固体材料前駆体層の成型性の向上、及び比較的低温の成型に再現性良く寄与し得ることになる。
【００３９】
なお、本実施形態では、機能性固体材料前駆体層に対して型を押圧している間（Ｔｘ）のうち、上述の一部の時間（ＴａとＴｂの和）の割合は、型を押圧している間（Ｔｘ）を１００としたときに９５以上であったが、この割合は、この数値に限定されない。例えば、一部の時間が、型を押圧している間を１００としたときに、２０以上であることが好ましい。その一部の時間が２０未満であれば、熱の伝わりが不十分となるため、好ましくない。また、上述の一部の時間が、６０秒以上であることが好ましい。これは、６０秒未満であれば、短時間のために機能性固体材料前駆体層に対して型押し構造が形成され難いためである。
【００４０】
上述のとおり、ゲート電極用型Ｍ１を用いて型押し加工を施した結果、図２Ｃに示すように、層厚が約１００ｎｍ〜約３００ｎｍの厚層部と層厚が約１０ｎｍ〜約１００ｎｍの薄層部とを備える、ゲート電極用前駆体層２０ａが形成される。
【００４１】
その後、図２Ｄに示すように、ゲート電極用前駆体層２０ａを全面エッチングすることにより、ゲート電極に対応する領域以外の領域からゲート電極用前駆体層２０ａを除去する（ゲート電極用前駆体層２０ａの全面に対するエッチング工程）。なお、本実施形態のエッチング工程は、真空プロセスを用いることないウェットエッチング技術を用いて行われたが、プラズマを用いた、いわゆるドライエッチング技術によってエッチングされることを妨げない。なお、プラズマ処理を大気圧下において行う技術を採用することも可能である。
【００４２】
［熱処理（本焼成）工程］
さらにその後、本焼成として、ゲート電極用前駆体層２０ａを酸素雰囲気中（例えば１００体積％であるが、これに限定されない。以下の「酸素雰囲気」についても同じ。）において約１５分間加熱する。その結果、図２Ｅに示すように、基板１０上に、機能性固体材料層であるゲート電極層２０として、インジウム（Ｉｎ）と錫（Ｓｎ）とからなる酸化物層が形成される。なお、インジウム（Ｉｎ）と錫（Ｓｎ）とからなる酸化物層は、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）層とも呼ばれる。
【００４３】
本実施形態では、制御部７６０が、本焼成用ヒーター７３８の役割も担う第１ヒーター７１４を加熱することにより、基板１０上のゲート電極用前駆体層２０ａを本焼成する。従って、本実施形態では、本焼成用ヒーター７３８を含む下部型押し部７１０が、機能性デバイスの製造装置７００の熱処理部を担うことになる。なお、本焼成用ヒーター７３８をが第１ヒーター７１４と別個に設けられることも採用し得る他の一態様である。なお、本焼成用ヒーター７３８の代わりに、ＲＴＡ（ｒａｐｉｄ  ｔｈｅｒｍａｌ  ａｎｅａｌｉｎｇ）装置を用いてゲート電極用前駆体層２０ａを加熱処理することも採用し得る一態様である。また、このＲＴＡ装置は、他の本焼成の際にも利用し得る装置である。
【００４４】
また、本実施形態における本焼成の際の第１ヒーター７１４の温度は、５００℃である。従って、本焼成の際の第１ヒーター７１４の温度（本実施形態における第３温度）は、型押し工程における第２ヒーター７２４の最高温度（本実施形態における第１温度）よりも３２０℃乃至３５０℃高い。
【００４５】
上述のとおり、ゲート電極用型Ｍ１を用いて型押し加工を施し、その後本焼成を行うことにより、確度高く、及び／又は精度良く型押し構造が形成された機能性固体材料層を形成することが可能となる。
【００４６】
ところで、機能性固体材料前駆体層を形成するための予備焼成温度が８０℃以上２５０℃以下とするとともに、前述の第１温度を予備焼成温度よりも高く、かつ、９０℃以上３００℃以下とすることは、上述の予備焼成の工程及び型押し工程における更に好ましい一態様である。前述の温度範囲の予備焼成により、機能性固体材料前駆体層中の溶媒を蒸発させるとともに、将来的な塑性変形を可能にする特性を発現させるために好ましいゲル状態（熱分解前であって有機鎖が残存している状態と考えられる）を形成することができる。その上で、前述の温度範囲内の第１温度を採用することにより、機能性固体材料前駆体層の成型性の向上、及び比較的低温の成型に再現性良く寄与し得ることになる。前述の観点で最も好適な予備焼成温度は１００℃以上２００℃以下であり、最も好適な第１温度は、１５０℃以上３００℃以下である。従って、上述の各条件を実現する予備焼成部及び制御部を備えることが好ましい。
【００４７】
他方、上述の予備焼成の工程及び型押し工程において、以下の（１）及び（２）の条件を満たすようにすることは、機能性固体材料前駆体層に対する型押し加工のし易さを高めるという観点から言えば、採用し得る好適な一態様である。
（１）予備焼成の工程おいて、機能性固体材料前駆体層を形成するための予備焼成温度が機能性固体材料前駆体溶液の溶媒の沸点よりも低く設定されること。
（２）型押し工程における第１温度を機能性固体材料前駆体溶液の溶媒の沸点よりも高くすること。
【００４８】
ところで、上述のインジウム（Ｉｎ）を含む前駆体の例は、酢酸インジウム、硝酸インジウム、塩化インジウム、又は各種のインジウムアルコキシド（例えば、インジウムイソプロポキシド、インジウムブトキシド、インジウムエトキシド、インジウムメトキシエトキシド）が採用され得る。また、錫（Ｓｎ）を含む前駆体の例として、酢酸錫、硝酸錫、塩化錫、又は各種の錫アルコキシド（例えば、錫イソプロポキシド、錫ブトキシド、錫エトキシド、錫メトキシエトキシド）が採用され得る。
【００４９】
また、本実施形態では、インジウム（Ｉｎ）と錫（Ｓｎ）とからなる酸化物であるゲート電極層２０が採用されているが、ゲート電極層２０はこの組成に限定されない。例えば、他のゲート電極層２０として、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、アンチモンドープ酸化錫（Ｓｂ−ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（Ａｌ−ＺｎＯ）、ガリウムドープ酸化亜鉛（Ｇａ−ＺｎＯ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）、酸化イリジウム（ＩｒＯ２）、酸化錫（ＳｎＯ２）、一酸化錫ＳｎＯ、ニオブドープ二酸化チタン（Ｎｂ−ＴｉＯ２）などの酸化物導電体材料を用いることができる。また、本発明の他の一態様の薄膜トランジスタは、前述のゲート電極層２０として、インジウムガリウム亜鉛複合酸化物（ＩＧＺＯ）、ガリウムドープ酸化インジウム（Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ（ＩＧＯ））、インジウムドープ酸化亜鉛（Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ（ＩＺＯ））などのアモルファス導電性酸化物を用いることができる。また、本発明の他の一態様の薄膜トランジスタは、前述のゲート電極層２０として、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、ニオブドープチタン酸ストロンチウム（Ｎｂ−ＳｒＴｉＯ３）、ストロンチウムバリウム複合酸化物（ＳｒＢａＯ２）、ストロンチウムカルシウム複合酸化物（ＳｒＣａＯ２）、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ３）、酸化ニッケルランタン（ＬａＮｉＯ３）、酸化チタンランタン（ＬａＴｉＯ３）、酸化銅ランタン（ＬａＣｕＯ３）、酸化ニッケルネオジム（ＮｄＮｉＯ３）、酸化ニッケルイットリウム（ＹＮｉＯ３）、酸化ランタンカルシウムマンガン複合酸化物（ＬＣＭＯ）、鉛酸バリウム（ＢａＰｂＯ３）、ＬＳＣＯ（ＬａｘＳｒ１−ｘＣｕＯ３）、ＬＳＭＯ（Ｌａ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３）、ＹＢＣＯ（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ）、ＬＮＴＯ（Ｌａ（Ｎｉ１−ｘＴｉｘ）Ｏ３）、ＬＳＴＯ（（Ｌａ１−ｘＳｒｘ）ＴｉＯ３）、ＳＴＲＯ（Ｓｒ（Ｔｉ１−ｘＲｕｘ）Ｏ３）、その他のペロブスカイト型導電性酸化物、又はパイロクロア型導電性酸化物を用いることができる。
【００５０】
また、本実施形態における効果を適切に奏させるために、ゲート電極用前駆体溶液の溶媒は、以下の（１）乃至（３）のいずれかの溶媒であることが好ましい。
（１）エタノール、プロパノール、ブタノール、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、及び２−ブトキシエタノールの群から２種が選択されるアルコールの混合溶媒。
（２）エタノール、プロパノール、ブタノール、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、及び２−ブトキシエタノールの群から選択される１種のアルコール溶媒。
（３）酢酸、プロピオン酸、及びオクチル酸の群から選択される１種又は２種のカルボン酸たる溶媒。
なお、ゲート電極用前駆体溶液についての前述の好適な溶媒の例は、ゲート電極用前駆体溶液のみならず、後述する他の機能性固体材料前駆体層の出発材としての機能性固体材料前駆体溶液に対しても適用し得るため、重複する説明は省略する。
（２）ゲート絶縁層の形成
次に、図２Ｆに示すように、基板１０及びパターニングされたゲート電極層２０上に、ゲート電極用前駆体層２０ａの形成方法と同様に、シリコン（Ｓｉ）を含む前駆体を溶質とする前駆体溶液を出発材とするゲート絶縁層用前駆体層３０ａを形成する。その後、制御部７６０が、予備焼成部７１８を用いて、予備焼成として、約５分間、ゲート絶縁層用前駆体層３０ａを大気中において１５０℃に加熱する。予備焼成温度は、８０℃以上２５０℃以下が好ましい。そして、予備焼成を行った後、本焼成として、ゲート絶縁層用前駆体層３０ａを、酸素雰囲気中、約２０分間、５５０℃に加熱することにより、図２Ｇに示すゲート絶縁層３０が形成される。
なお、本実施形態におけるゲート絶縁層３０の厚みは約１７０ｎｍである。
【００５１】
なお、本実施形態では、ゲート絶縁層のパターニングをー行うために、ゲート絶縁層用前駆体層３０ａに対する予備焼成の後に、ゲート電極のパターニングと同様に、ゲート絶縁層専用の型（図示しない）を用いて型押し加工を施すことも、採用し得る他の一態様である。すなわち、ゲート絶縁層用の前駆体溶液を出発材とするゲート絶縁層用前駆体層３０ａを、ゲート絶縁層３０を形成する前に、酸素雰囲気中又は大気中（以下、総称して、「酸素含有雰囲気」ともいう。）において、ゲート電極層２０の形成方法と同様に第１ヒーター７１４及び第２ヒーター７２４を加熱した状態で型押し加工を施す工程をさらに含むことも、採用し得る他の一態様である。また、ゲート絶縁層を形成するための型押し加工に対しても、ゲート電極のパターニングと同様の好適な加熱温度範囲や圧力等の諸条件が適用し得る。
【００５２】
（３）チャネルの形成
その後、ゲート絶縁層３０上に、ゲート電極用前駆体層２０ａの形成方法と同様に、インジウム（Ｉｎ）を含む前駆体及び亜鉛（Ｚｎ）を含む前駆体を溶質とするチャネル用前駆体溶液を出発材とするチャネル用前駆体層が形成する。その後、上述のゲート電極の形成方法と同様に、第１の実施形態と同様に予備焼成及び本焼成が行われる。その結果、ゲート絶縁層３０上に、インジウム（Ｉｎ）と亜鉛（Ｚｎ）とからなるチャネル用酸化物層４０（不可避不純物を含み得る。以下、同じ。）が形成される。なお、本実施形態のチャネル用酸化物層４０の厚みは約２０ｎｍである。
【００５３】
なお、本実施形態では、チャネルのパターニングをー行うために、チャネル用前駆体層に対する予備焼成の後に、ゲート電極のパターニングと同様に、チャネル専用の型（図示しない）を用いて型押し加工を施すことも、採用し得る他の一態様である。すなわち、チャネル用前駆体溶液を出発材とするチャネル用前駆体層を、チャネル用酸化物を形成する前に、酸素含有雰囲気中において、ゲート電極層２０の形成方法と同様に第１ヒーター７１４及び第２ヒーター７２４を加熱した状態で型押し加工を施す工程をさらに含むことも、採用し得る他の一態様である。また、チャネルを形成するための型押し加工に対しても、ゲート電極のパターニングと同様の好適な加熱温度範囲や圧力等の諸条件が適用し得る。
【００５４】
（４）ソース電極及びドレイン電極の形成
本実施形態では、その後、溶液法を採用した上で型押し加工を施すことにより、ランタン（Ｌａ）とニッケル（Ｎｉ）とからなる酸化物層であるソース電極５４及びドレイン電極５２（但し、いずれも不可避不純物を含み得る。以下、同じ。）が形成される。なお、ランタン（Ｌａ）とニッケル（Ｎｉ）とからなる酸化物層は、ＬＮＯ層とも呼ばれる。具体的には、以下のとおりである。
【００５５】
まず、チャネル用酸化物層４０上に、公知のスピンコーティング法により、ランタン（Ｌａ）を含む前駆体（例えば、ランタンイソプロポキシド）及びニッケル（Ｎｉ）を含む前駆体（例えば、酢酸ニッケル）を溶質とするソース／ドレイン電極用前駆体溶液（以下、ソース／ドレイン電極用前駆体の溶液に対して同じ。）を出発材とするソース／ドレイン電極用前駆体層５０ａを形成する。
【００５６】
その後、予備焼成として、約１分間、ソース／ドレイン電極用前駆体層５０ａを大気中において１２０℃に加熱する。その後、ソース／ドレイン電極のパターニングを行うために、図２Ｊに示すように、ソース／ドレイン電極用型Ｍ２を用いて、８ＭＰａの圧力で型押し加工を施す。
【００５７】
ここで、ソース／ドレイン電極用前駆体層５０ａに対する型押し加工に際しても、ゲート電極用前駆体層２０ａの型押し工程と同様に第１ヒーター７１４（基台７１２側）と第２ヒーター７２４（型側）とを加熱した状態で型押し加工を施す。但し、この例では、第１ヒーター７１４の最高温度は１５０℃であり、第２ヒーター７２４の最高温度は１８０℃である。
【００５８】
その結果、将来的にソース電極及びドレイン電極となる領域（図２Ｋの（ａ））上には、約１００ｎｍ〜約３００ｎｍの層厚のソース／ドレイン電極用前駆体層５０ａが形成される。また、将来的にチャネル用酸化物層４０が残される領域（図２Ｋの（ｂ））上には、約１０ｎｍ〜約１００ｎｍの層厚のソース／ドレイン電極用前駆体層５０ａが形成される。一方、将来的にチャネル用酸化物層４０が取り除かれる領域（図２Ｋの（ｃ））上には、約１０ｎｍ〜約１００ｎｍの層厚のソース／ドレイン電極用前駆体層５０ａが形成される。なお、ソース／ドレイン電極用型Ｍ２を用いて、１ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下の圧力で型押し加工を施すことにより、本実施形態の効果の少なくとも一部が奏され得る。
【００５９】
その後、本焼成として、ソース／ドレイン電極用前駆体層５０ａを、大気中で、約５分間、５５０℃以上６５０℃以下に加熱することによりソース／ドレイン電極用酸化物層５０が形成される。
【００６０】
その後、ソース／ドレイン電極用酸化物層５０の全面に対して、アルゴン（Ａｒ）プラズマによるドライエッチングを行う。その結果、最も薄い領域（図２Ｋの（ｃ））のソース／ドレイン電極用酸化物層５０が最初にエッチングされ、その後継続して、露出したチャネル用酸化物層４０がエッチングされることになる。続いて、２番目に薄い領域（図２Ｋの（ｂ））のソース／ドレイン電極用酸化物層５０が完全にエッチングされるとともに、最も薄い領域（図２Ｋの（ｃ））におけるチャネル用酸化物層４０が完全にエッチングされたときに、プラズマ処理を停止する。このように、本実施形態では、上述の領域（ｂ）と領域（ｃ）の各層厚を調整することにより、領域（ｂ）のチャネル用酸化物層４０を残した状態で、領域（ｃ）のチャネル用酸化物層４０が取り除かれる。その結果、図２Ｌに示すように、チャネル領域自身の分離が実現されるとともに、ソース電極５４及びドレイン電極５２がチャネル領域を介して完全に分離されるように形成される。
【００６１】
本実施形態では、さらに、窒素雰囲気中で、約１５分間、５００℃に加熱することにより、本実施形態の薄膜トランジスタ１００が製造される。この加熱処理により、ＩＴＯ中の酸素が欠損し、この欠損が導電性の酸素欠損キャリアとなるため、導電性向上が図られる。本実施形態の型押し工程によって、サブミクロンオーダー（具体的には、約５００ｎｍ）のチャネル領域の分離が実現できる。また、本実施形態において形成されたソース電極５４及びドレイン電極５２の抵抗率は、１０−３Ωｃｍのオーダー以下であった。
【００６２】
なお、本実施形態のエッチング工程は、アルゴン（Ａｒ）プラズマによるドライエッチングによってエッチングされたが、真空プロセスを用いることないウェットエッチング技術を用いて行われることを妨げない。
【００６３】
また、発明者らの研究と分析によれば、型押し加工において確度高く、及び／又は精度良く型押し構造が形成された機能性固体材料層を形成するためには、上述の実施形態における熱源の第１温度の好ましい範囲は、１００℃以上２００℃以下であり、各機能性固体材料前駆体層の第２温度の好ましい範囲は、９０℃以上１９０℃以下である。また、更に好適な熱源の第１温度の範囲は、１６０℃以上１８０℃以下であり、各機能性固体材料前駆体層の更に好適な第２温度の好適な範囲は、１５０℃以上１７０℃以下である。前述の各温度範囲であれば、各機能性固体材料前駆体層の塑性変形能力が高くなるとともに、主溶媒を十分に除去できる。
【００６４】
なお、第１温度と第２温度との好適な差は、１０℃以上である。これは、その差が１０℃未満であれば、機能性固体材料前駆体層に対する熱源からの熱の供給又は移動を促すことが困難となるためである。従って、例えば、本実施形態のように、型の温度が、基台の温度よりも１０℃以上高くなるように予め設定される、又は制御部７６０がそのような温度差となるように制御することは、各機能性固体材料前駆体層に対する熱源からの熱の供給又は移動をより確度高く、より積極的に促すことになるため、確度高く及び／又は精度良く型押し構造を形成することに貢献する。また、現時点ではメカニズムが明確ではないが、確度高く、及び／又は精度良く型押し構造が形成された機能性固体材料層を形成するためには、型押し加工においては、基台の温度よりも型の温度が高くなるように設定、又は制御されることが好ましい。
【００６５】
型の好適な温度を９０℃以上３００℃以下としたのは、以下の理由による。まず、９０℃未満の場合には、各前駆体層の温度が低下することに起因して各前駆体層の塑性変形能力が低下することになる。加えて、３００℃を超える場合には、各前駆体層の固化反応が進みすぎることに起因して各前駆体層の塑性変形能力が低下する。上記観点から言えば、型押し工程において、１００℃以上２５０℃以下に加熱した型を用いて型押し加工を施すことがより好ましい。
【００６６】
さらに、本実施形態のように、型押し工程の後、酸素含有雰囲気中において、機能性固体材料前駆体層を熱源である第１温度（より具体的には、熱源の最高温度）よりも高い本焼成温度（第３温度）で熱処理することによって機能性固体材料前駆体層から機能性固体材料層を形成することも好適な一態様である。これは、第１温度よりも高い第３温度で本焼成することにより、固化反応を進めるとともに、仮に機能性固体材料層が結晶性の材料の場合は、その結晶化を進めて十分な機能性を発現させるためである。
【００６７】
上述のように、本実施形態では、少なくとも一部の酸化物層に対して型押し加工を施すことによって型押し構造を形成する、「型押し工程」が採用されている。この型押し工程が採用されることにより、真空プロセスやフォトリソグラフィー法を用いたプロセス、あるいは紫外線の照射プロセス等、比較的長時間、及び／又は高価な設備を必要とするプロセスが不要になる。また、本実施形態では、ゲート電極、ゲート絶縁膜、チャネル、ソース電極、及びドレイン電極というデバイスを構成する全ての層が溶液法によって形成されている点は、特筆に値する。従って、本実施形態の薄膜トランジスタ１００は、極めて工業性ないし量産性に優れている。
【００６８】
ところで、本実施形態では、ランタン（Ｌａ）とニッケル（Ｎｉ）とからなる酸化物であるソース／ドレイン電極用酸化物層５０が採用されているが、ソース／ドレイン電極用酸化物層５０はこの組成に限定されない。例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、アンチモンドープ酸化錫（Ｓｂ−ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（Ａｌ−ＺｎＯ）、ガリウムドープ酸化亜鉛（Ｇａ−ＺｎＯ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）、酸化イリジウム（ＩｒＯ２）、酸化錫（ＳｎＯ２）、一酸化錫ＳｎＯ、ニオブドープ二酸化チタン（Ｎｂ−ＴｉＯ２）などの酸化物導電体材料を用いることができる。また、本発明の他の一態様の薄膜トランジスタは、前述のソース／ドレイン電極用酸化物層５０として、インジウムガリウム亜鉛複合酸化物（ＩＧＺＯ）、ガリウムドープ酸化インジウム（Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ（ＩＧＯ））、インジウムドープ酸化亜鉛（Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ（ＩＺＯ））などのアモルファス導電性酸化物を用いることができる。また、本発明の他の一態様の薄膜トランジスタは、前述のソース／ドレイン電極用酸化物層５０として、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、ニオブドープチタン酸ストロンチウム（Ｎｂ−ＳｒＴｉＯ３）、ストロンチウムバリウム複合酸化物（ＳｒＢａＯ２）、ストロンチウムカルシウム複合酸化物（ＳｒＣａＯ２）、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ３）、酸化ニッケルランタン（ＬａＮｉＯ３）、酸化チタンランタン（ＬａＴｉＯ３）、酸化銅ランタン（ＬａＣｕＯ３）、酸化ニッケルネオジム（ＮｄＮｉＯ３）、酸化ニッケルイットリウム（ＹＮｉＯ３）、酸化ランタンカルシウムマンガン複合酸化物（ＬＣＭＯ）、鉛酸バリウム（ＢａＰｂＯ３）、ＬＳＣＯ（ＬａｘＳｒ１−ｘＣｕＯ３）、ＬＳＭＯ（Ｌａ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３）、ＹＢＣＯ（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ）、ＬＮＴＯ（Ｌａ（Ｎｉ１−ｘＴｉｘ）Ｏ３）、ＬＳＴＯ（（Ｌａ１−ｘＳｒｘ）ＴｉＯ３）、ＳＴＲＯ（Ｓｒ（Ｔｉ１−ｘＲｕｘ）Ｏ３）、その他のペロブスカイト型導電性酸化物、又はパイロクロア型導電性酸化物を用いることができる。
【００６９】
また、本実施形態における「機能性固体材料前駆体溶液」は、金属アルコキシドを含む溶液（以下、「金属アルコキシドを溶質とする溶液」ともいう。その他の機能性固体材料前駆体溶液についても同じ）、金属有機酸塩を含む溶液、金属無機酸塩を含む溶液、金属ハロゲン化物を含む溶液、金属、窒素、及び水素を含む無機化合物を含む溶液、金属水素化物を含む溶液、金属ナノ粒子を含む溶液、及びセラミックス微粒子の群から選ばれる少なくとも１種類を含む溶液であることが好ましい。
【００７０】
また、本実施形態における基板１０は、ＳｉＯ２／Ｓｉ基板であったが、基板１０は、この材質に限定されない。例えば、絶縁性基板（例えば、石英ガラス（ＳｉＯ２）基板、Ｓｉ基板の表面にＳｉＯ２層及びＴｉ層を介してＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ３）層を形成した絶縁性基板、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）基板、ＳＲＯ（ＳｒＲｕＯ３）基板、ＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ３）基板）、又は半導体基板（例えば、シリコン（Ｓｉ）基板、炭化硅素（ＳｉＣ）基板）等の固体基板を用いることができる。
【００７１】
また、上述の型押し工程のうち、ソース電極５４及びドレイン電極５２のパターニングにおいては、本焼成後にソース／ドレイン電極用酸化物層５０の全面エッチングが行われたが、この全面エッチングが本焼成前に行われても良い。すなわち、上述の型押し工程と前述の機能性固体材料層形成工程（すなわち、本焼成）との間に、型押し加工が施された機能性固体材料前駆体層（例えば、ゲート電極用前駆体層２０ａ）のうち最も層厚が薄い領域においてその機能性固体材料前駆体層が除去される条件で、その機能性固体材料前駆体層を全体的にエッチングする工程が含まれることが好ましい。これは、機能性固体材料前駆体層を本焼成した後にエッチングするよりも容易に不要な領域を除去することが可能なためである。
【００７２】
＜第１の実施形態の変形例（１）＞
数多くの実験と分析の結果、発明者らは、第１ヒーター７１４と第２ヒーター７２４とが用いられる上述の第１の実施形態や各変形例とは異なる制御であっても、好適な型押し工程の例が存在することを知見した。第１の実施形態では、型が機能性固体材料前駆体層へ押圧すると同時に、あるいは型が機能性固体材料前駆体層へ押圧した直後に第１ヒーター７１４及び第２ヒーター７２４を加熱する温度制御が行われているが、第１ヒーター７１４及び第２ヒーター７２４の温度制御はその例に限定されないことが確認された。
【００７３】
具体的には、制御部７６０が、機能性固体材料前駆体層に型を押圧する前に、第２ヒーター７２４の温度（Ｔ２）が第１ヒーター７１４の温度（Ｔ１）よりも高くなるように予め制御することも採用し得る他の一態様である。図５は、機能性デバイス（本実施形態も、薄膜トランジスタ１００）の製造工程の一部である型押し工程（代表的に、ゲート電極用前駆体層２０ａに対する型押し工程）の他の例を示すフローチャートである。型押し工程を除く工程は、第１の実施形態の各工程を同様であるため、説明を省略する。
【００７４】
［型押し工程の変形例］
図５に示すように、まず、ステップＳ２０１において、型押し工程の処理対象となるゲート電極用前駆体層２０ａを備えた基板１０を基台７１２に吸着させる。加えて、固定部７２２によって、例えばゲート電極用型Ｍ１を、石英ガラス７２６を介して保持させる。
【００７５】
ステップＳ２０２では、制御部７６０が第１ヒーター７１４及び第２ヒーター７２４の加熱を開始する。また、制御部７６０は、第１ヒーター７１４及び第２ヒーター７２４を加熱するとともに、第１ヒーター７１４及び第２ヒーター７２４の温度のモニターを開始する。なお、本実施形態では、ステップＳ２０２において前述の各温度のモニターを開始するが、前述の各温度のモニターが常時行われることも、採用し得る他の一態様である。
【００７６】
その後、ステップＳ２０３に示すように、制御部７６０は、第１ヒーター７１４の温度（Ｔ１）と第２ヒーター７２４の温度（Ｔ２）とを比較し、第２ヒーター７２４の温度（Ｔ２）が第１ヒーター７１４の温度（Ｔ１）よりも高くなるまで、各ヒーターの温度を調整ないし制御する。そして、第２ヒーター７２４の温度（Ｔ２）が第１ヒーター７１４の温度（Ｔ１）よりも高くなれば、ステップＳ２０４に示すように、制御部７６０が上部型押し部７２０を下方に移動させる。なお、制御部７６０は、例えば、ゲート電極用前駆体層２０ａに対してゲート電極用型Ｍ１を１ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下の圧力で押圧する。なお、本実施形態では、第１ヒーター７１４の温度（Ｔ１）が１００℃であり、第２ヒーター７２４の温度（Ｔ２）が１８０℃である。
【００７７】
その後、一定の時間（例えば、３００秒）が経過した後、ステップＳ２０５に示すように、制御部７６０が、型を機能性固体材料前駆体層から離れさせる。
【００７８】
この変形例においても、機能性固体材料前駆体層に対して型押し構造を形成する型を押圧している間の少なくとも一部の時間において、機能性固体材料前駆体層に対して熱を供給する型の温度（第１温度）が、第１ヒーター７１４で加熱された機能性固体材料前駆体層の温度（第２温度）よりも高くなる状態で、型押し加工が施されることになる。従って、第１の実施形態と同様に、確度高く、及び／又は精度良く型押し構造が形成された機能性固体材料層を形成することが可能となる。その結果、そのような型押し構造が形成された機能性固体材料層を備えた機能性デバイスを製造することができる。
【００７９】
＜第１の実施形態の変形例（２）＞
加えて、第１の実施形態では、第１ヒーター７１４と第２ヒーター７２４との両方が加熱される例が示されたが、機能性固体材料前駆体層に対して熱を供給する又は熱の移動を実現するための手段はこの例に限定されない。例えば、第１ヒーター７１４のみが加熱されることによって機能性固体材料前駆体層に対して熱を供給又は熱の移動を実現することも採用し得る変形例の一つである。但し、機能性固体材料層の積層化を見据えたアライメントの観点から言えば、第１ヒーター７１４のみが加熱されるよりも、第１ヒーター７１４と第２ヒーター７２４との両方が加熱される方が好ましい。
【００８０】
＜第１の実施形態の変形例（２’）＞
さらに、上述の第１の実施形態の変形例（２）のバリエーションの一例として、第１ヒーター７１４の温度（Ｔ１）は一定であるが、第２ヒーター７２４の温度（Ｔ２）のみが第１ヒーター７１４の温度（Ｔ１）よりも高くなるまで上昇するように温度制御することも、採用し得る他の一態様である。
【００８１】
具体的には、第１ヒーター７１４の温度（Ｔ１）は、制御部７６０により、型押し加工が開始されるまでに一定温度（例えば、１００℃又は１５０℃）となるように制御される。その結果、基板１０上の機能性固体材料前駆体層の温度（第２温度）は、第１ヒーター７１４の温度で安定する。また、機能性固体材料前駆体層から離間した状態の第２ヒーター７２４の温度（Ｔ２）、すなわち型の温度は、制御部７６０により、例えば８０℃になるように加熱される。その後、型押し加工が施された直後に、制御部７６０は、最終的に、第２ヒーター７２４の温度（Ｔ２）が例えば１８０℃になるまで第２ヒーター７２４を加熱した後、一定時間その温度を維持するように制御する。その後、制御部７６０は、第１ヒーター７１４及び第２ヒーター７２４を冷却し、型を機能性固体材料前駆体層から離れさせる。
【００８２】
前述の型押し工程を経ることによっても、機能性固体材料前駆体層に対して熱を供給する熱源（本実施形態では、型）の第１温度が、機能性固体材料前駆体層の第２温度よりも高くなるように、機能性固体材料前駆体層に対して型押し加工を施すことになる。従って、機能性固体材料前駆体層に対して熱を供給又は熱の移動を実現できるため、第１の実施形態と同様に、確度高く、及び／又は精度良く型押し構造が形成された機能性固体材料層を形成することが可能となる。その結果、そのような型押し構造が形成された機能性固体材料層を備えた機能性デバイスを製造することができる。
【００８３】
＜第１の実施形態の変形例（３）＞
また、第１の実施形態における第１ヒーター７１４の最高温度と第２ヒーター７２４の最高温度とが同じとなるように温度制御することも、採用し得る他の一態様である。このような温度に制御される場合であっても、第１の実施形態で述べたとおり、当初、第１ヒーター７１４の温度（Ｔ１）の方が第２ヒーター７２４の温度（Ｔ２）よりも昇温が早いために、第１ヒーター７１４の温度（Ｔ１）の方が第２ヒーター７２４の温度（Ｔ２）よりも高い時間帯（例えば、図４におけるＴａに相当する時間帯）が形成される。その結果、型押し工程中の機能性固体材料前駆体層への熱の供給又は移動が事実上生じることになるため、機能性固体材料前駆体層の成型性の向上、及び比較的低温の成型にに再現性良く寄与し得る。
【００８４】
具体例を以下に説明する。
図６は、本実施形態におけるメモリ型トランジスタ２００の断面模式図である。本実施形態のメモリ型トランジスタ２００は、基板１０上に、ゲート電極層１２０として、ランタン（Ｌａ）とニッケル（Ｎｉ）とからなる、パターニングされた酸化物層（ＬＮＯ層）が形成されている。このゲート電極層１２０の製造方法は、第１の実施形態におけるソース電極５４及びドレイン電極５２を形成する際に用いた材料、並びにゲート電極層２０の形成方法と同様の方法を用いて、ＬＮＯ層が形成される。従って、重複する説明は省略する。
【００８５】
次に、ゲート電極層１２０上には、強誘電体層１３０として、ＰＺＴ（Ｐｂ（ＺｒｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３）層が形成されている。本実施形態では、溶液法を採用した上で型押し加工を施すことにより、鉛（Ｐｂ）とＺｒ（ジルコニウム）とチタン（Ｔｉ）とからなる酸化物層（但し、不可避不純物を含み得る。以下、同じ。）である強誘電体層１３０が形成される。具体的には、以下のとおりである。
【００８６】
まず、ゲート電極層１２０上に、公知のスピンコーティング法により、鉛（Ｐｂ）を含む前駆体、Ｚｒ（ジルコニウム）を含む前駆体、及びチタン（Ｔｉ）を含む前駆体を溶質とする強誘電体層用前駆体溶液を出発材とする強誘電体層用前駆体層を形成する。
【００８７】
その後、予備焼成として、約５分間、強誘電体層用前駆体層を大気中において１５０℃に加熱する。その後、強誘電体層のパターニングを行うために、図示しない強誘電体層用型を用いて、８ＭＰａの圧力で型押し加工を施す。
【００８８】
ここで、強誘電体層用前駆体層に対する型押し工程においては、制御部７６０は、第１ヒーター７１４の最高温度と第２ヒーター７２４の最高温度とが、いずれも１８０℃になるように、第１ヒーター７１４（基台７１２側）と第２ヒーター７２４（型側）とを加熱する。この型押し工程においては、当初、第１ヒーター７１４の温度（Ｔ１）の方が第２ヒーター７２４の温度（Ｔ２）よりも昇温が早いために、第１ヒーター７１４の温度（Ｔ１）の方が第２ヒーター７２４の温度（Ｔ２）よりも高い時間帯（一部の時間）が形成される。なお、本実施形態では、機能性固体材料前駆体層である強誘電体層用前駆体層に対して型を押圧している間のうち、前述の「一部の時間」の割合は約８０％であった。
【００８９】
その後、本焼成として、第１の実施形態におけるゲート電極用前駆体層２０ａの本焼成と同様に、第１ヒーター７１４を６５０℃に加熱することにより、ＰＺＴ（Ｐｂ（ＺｒｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３）層が形成される。
【００９０】
その後、第１の実施形態におけるチャネル用酸化物層４０の形成方法と同様に、チャネル用酸化物層４０が強誘電体層１３０上に形成される。さらにその後、第１の実施形態におけるゲート電極層２０を形成する際に用いた材料、及びソース電極５４及びドレイン電極５２で用いたＬＮＯ層の形成方法と同様の方法を用いて、ＩＴＯ層が形成される。従って、重複する説明は省略する。
【００９１】
上述のとおり、第１ヒーター７１４の最高温度と第２ヒーター７２４の最高温度とが同じである場合であっても、型押し工程中の機能性固体材料前駆体層への熱の供給又は移動が事実上生じることにより、確度高く、及び／又は精度良く型押し構造が形成された機能性固体材料層が得られる。
【００９２】
なお、本実施形態のメモリ型トランジスタにおいては、前述の強誘電体材料として、ＰＺＴ（Ｐｂ（ＺｒｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３）の他に、ＮｂドープＰＺＴ、ＬａドープＰＺＴ、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ＢＴＯ（Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２）、ＢＬＴ（Ｂｉ４−ｘＬａｘＴｉ３Ｏ１２）、ＳＢＴ（ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９）、ＢＺＮ（Ｂｉ１．５Ｚｎ１．０Ｎｂ１．５Ｏ７）又はビスマスフェライト（ＢｉＦｅＯ３）を用いることができる。
【００９３】
ところで、本実施形態とは異なるが、仮に、第１ヒーター７１４の最高温度と第２ヒーター７２４の最高温度が同じであるとともに、それらの昇温の経緯が同じ場合であっても、実質的に機能性固体材料前駆体層の温度（第２温度）が、型又は基台の温度（第１温度）よりも低くなる時間帯を作り出すことは可能である。例えば、第１ヒーター７１４と基板１０との間にのみ、熱伝導率の低い部材（例えば、樹脂製の板）を介在させることにより、型の昇温速度を基板１０の昇温速度よりも早めることによって、型の温度が機能性固体材料前駆体層の温度よりも高い時間帯を形成することができる。従って、そのような場合であっても、機能性固体材料前駆体層への熱の供給又は移動が生じるため、機能性固体材料前駆体層の成型性の向上、及び比較的低温の成型にに再現性良く寄与し得る。すなわち、型押し工程において型の昇温及び／又は基板１０の昇温を行うことは、前述のとおり、機能性固体材料前駆体層への熱の供給又は移動の実現性を高めることになるため、好ましい一態様である。
【００９４】
＜第１の実施形態の変形例（４）＞
ところで、第１の実施形態の機能性デバイスの製造装置７００では、機能性固体材料前駆体層を備えた基板１０を載置する基台７１２を加熱する第１ヒーター７１４や、機能性固体材料前駆体層に熱供給するための熱源として、型押し加工を施す際の型を加熱する第２ヒーター７２４が採用されているが、第１の実施形態のヒーターはこれらに限定されない。例えば、機能性固体材料前駆体層に熱供給するための「熱源」の他の例としては、輻射熱を利用した公知の手段や、マイクロ波を利用した公知の手段が挙げられる。これらの手段も、制御部７６０を用いて第１の実施形態の制御と同様の制御することが可能である。
【００９５】
＜第１の実施形態の変形例（５）＞
また、機能性固体材料前駆体層を形成するための予備焼成工程における予備焼成温度を機能性固体材料前駆体溶液の溶媒の沸点よりも低くし、かつ、その後の本焼成における「熱源」の温度（第１温度）をその溶媒の沸点よりも高くすることは、採用し得る他の好適な一態様である。例えば、予備焼成工程における予備焼成温度を機能性固体材料前駆体溶液の溶媒の沸点よりも１０℃〜３０℃低くする制御が採用され得る。この温度調整により、機能性固体材料前駆体層中に溶媒が比較的残存しやすい状況における型押し加工が施されることになる。その結果、機能性固体材料前駆体層中に溶媒が無いか、あるいは溶媒が極めて少ないために、機能性固体材料前駆体層が、いわば硬くなって型押しし難い状況を避けることができるため、より容易に型押し構造を形成することが可能となると。
【００９６】
第１の実施形態及びその変形例（１）〜（４）における熱源及び熱の供給手段に関する各態様及び好ましい温度範囲は、以下の各実施形態に対しても適用し得るため、重複した説明は省略する。
【００９７】
＜第１の実施形態の変形例（６）＞
また、第１の実施形態及びその変形例の型押し工程におけるより好適な例として、予め、型押し面が接触することになる各前駆体層の表面に対する離型処理及び／又はその型の型押し面に対する離型処理を施しておき、その後、各前駆体層に対して型押し加工が施される。そのような処理を施すことにより、各前駆体層と型との間の摩擦力を低減することができるため、各前駆体層に対してより一層精度良く型押し加工を施すことが可能となる。なお、離型処理に用いることができる離型剤としては、界面活性剤（例えば、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤等）、フッ素含有ダイヤモンドライクカーボン等を例示することができる。前述の各離型処理も、以下の各実施形態に対しても適用し得るため、重複した説明は省略する。
【００９８】
＜第１の実施形態の変形例（７）＞
また、第１の実施形態及びその変形例の型押し工程における他の好適な例として、「機能性固体材料前駆体溶液」が、金属アルコキシドを含有する溶液、金属有機酸塩を含有する溶液、及び金属無機酸塩を含有する溶液の群から選ばれる少なくとも１種類であるときは、型押し工程における機能性固体材料前駆体層から機能性固体材料層を形成する際の体積収縮率が、２０％以上８０％以下である。従って、前述の各溶液が採用されることは、型押し構造の寸法精度の向上の観点から好ましい。
【００９９】
加えて、特に「機能性固体材料前駆体溶液」が、金属ハロゲン化物を含む溶液、金属、窒素、及び水素を含む無機化合物を含む溶液、金属水素化物を含む溶液、金属ナノ粒子を含む溶液、及びセラミックス微粒子の群から選ばれる少なくとも１種類を含む溶液であるときは、機能性固体材料層形成工程における機能性固体材料前駆体層から機能性固体材料層を形成する際の体積収縮率が、１％以上３０％以下である。従って、前述の各溶液が採用されることも、本焼成前後の寸法制御の容易化の観点から好ましい。
【０１００】
なお、発明者らによる研究と分析によれば、金属アルコキシドを含有する溶液と金属有機酸塩を含有する溶液とを混合した複合溶液を機能性固体材料前駆体溶液として用いて型押し工程を行うと、型押し工程において機能性固体材料前駆体層から機能性固体材料層を形成する際の体積収縮率が小さくなることが確認された。そして、前述の複合溶液を採用することが、型押し工程における塑性変形の容易化と、本焼成前後の寸法制御の容易化という、互いに両立させ難い技術課題を解する有効な手段の一つであることが発明者らによって知見された。
【０１０１】
具体例として、以下の（１）及び（２）の溶液を用いた例について説明する。なお、溶媒は、いずれも２−メトキシエタノールである。
（１）金属アルコキシドとしてランタンイソプロポキシドを選択し、金属有機酸塩として酢酸ニッケルを選択した例。
（２）金属有機酸塩として酢酸ランタンを選択し、金属有機酸塩として酢酸ニッケルを選択した例。
【０１０２】
上述のうち、（１）を採用して１３０℃で予備焼成を行った機能性固体材料前駆体層を形成し、その後、ゲート電極用前駆体層２０ａの型押し工程と同様に第１ヒーター７１４（基台７１２側）と第２ヒーター７２４（型側）とを加熱した状態で型押し加工を施す。但し、この例では、第１ヒーター７１４の最高温度は１６０℃であり、第２ヒーター７２４の最高温度は１８０℃である（但し、初期の温度は８０℃）。また、型による押圧の圧力は、８ＭＰａであり、型を押圧している時間は５分であった。その後、本焼成として、第１ヒーター７１４により、パターニングされた機能性固体材料前駆体層に対して大気中、４５０℃の加熱処理を施す。
【０１０３】
ここで、本焼成の前後における体積収縮率、すなわち、機能性固体材料前駆体層から機能性固体材料層を形成する際の体積収縮率を計算すると、（１）の例での体積収縮率は２４％であり、（２）の例での体積収縮率は７３％であった。
【０１０４】
図７は、前述の（１）の例における、パターニングされた機能性固体材料前駆体層と、本焼成後の機能性固体材料層のＡＦＭ（原子間力顕微鏡）による測定結果である。図６に示すように、本焼成後の機能性固体材料層のパターンは、本焼成前の機能性固体材料前駆体層のパターンと比較して、幅と高さの尺度において大きな収縮は見られなかった。
【０１０５】
また、図８は、第１の実施形態の変形例（６）における複合溶液の組み合わせ及び予備焼成温度のみを変更した別の具体例におけるＡＦＭによる測定結果である。具体的には、溶質である金属アルコキシドとしてジルコニウムブトキシドを採用した。また、その溶媒は２−メトキシエタノールであった。一方、溶質である金属有機酸塩として２−エチルヘキサン酸ジルコニウムを採用した。また、その溶媒は、プロピオン酸であった。また、予備焼成温度は、１５０℃であった。
【０１０６】
図８に示すように、この例では、型押し工程における機能性固体材料前駆体層から機能性固体材料層を形成する際の体積収縮率が、５４％であった。
【０１０７】
発明者らは、上述のように材料によって異なる体積収縮率となる主なメカニズムを次のように推定している。図９は、一般的なゲル状態および最終酸化物における前駆体の材料の違いによる反応過程メカニズムを示す想定図である。
【０１０８】
図９（ａ）に示すように、金属アルコキシドの前駆体溶液を出発材とする前駆体層を用いた場合、酸化物の生成までに次の反応過程を経るものと推察される。まず、金属アルコキシドの加水分解により、アルキル基が水酸基に部分置換し、アルコールを生じる。その後、脱水し、一部で重縮合反応が起こり、Ｍ（金属）−Ｏ（酸素）−Ｍ（金属）のネットワークが形成される。さらにその後、熱分解反応により炭酸ガス及び水を生成しながら、酸化物に変化する。その結果、より密な酸化物層が形成され易くなる。一方、図９（ｂ）に示すように、金属有機酸塩をの前駆体溶液を出発材とする前駆体層を用いた場合、前駆体がそのまま熱分解によって、炭酸ガス及び水をを生成しながら、急激に酸化物に変化すると考えられる。その結果、より疎な、換言すれば多孔質状ともいえる酸化物層が形成され易くなる。
【０１０９】
そこで、金属アルコキシドの前駆体溶液と金属有機酸塩の前駆体溶液との複合溶液を出発材とする前駆体層は、図９（ａ）の物性と図９（ｂ）の物性とを併せ持っているため、図９（ｃ）に示すように、最終的に密でも疎でもない中間的な物性を有する酸化物層が形成されることになると考えられる。その結果、型押し工程においては、型押し構造が比較的形成され易い状態を保つことができるとともに、本焼成後の体積収縮率も小さいという優れた特性が得らると考えられる。従って、上述のとおり、複合溶液を採用することが、型押し工程における塑性変形の容易化と、本焼成前後の寸法制御の容易化という、互いに両立させ難い技術課題を解する有効な手段の一つであると考えられる。
【０１１０】
上述のとおり、材料による差はあるが、型押し工程における機能性固体材料前駆体層から機能性固体材料層を形成する際に、２０％以上８０％以下の体積収縮率が得られることが確認された。また、金属アルコキシドを含有する溶液と金属有機酸塩を含有する溶液とを混合した複合溶液を用いることは、その体積収縮率が２０％以上５５％以下の範囲に収まるため、型押し構造の寸法制御の容易性ないし寸法精度の安定性の観点からより好ましい一態様であるといえる。
【０１１１】
＜第１の実施形態の変形例（８）＞
図１０は、本実施形態の機能性デバイスの製造装置８００の構成を示す図である。本実施形態では、第１の実施形態の機能性デバイスの製造装置７００の変形例としての機能性デバイスの製造装置８００を用いた型押し工程の例を説明する。
【０１１２】
［機能性デバイスの製造装置８００の構成］
図１０に示すように、本実施形態の機能性デバイスの製造装置８００は、大別して３つの構成部分、すなわち、固定された上部型押し部、型を保持するとともに基板１０が載置された水平移動可能な下部型押し部、及びそれらの制御部８６０とから構成されている。
【０１１３】
具体的には、まず、上部型押し部は、回転しながら型（例えば、Ｍ１）を押圧するローラー８２２と、ローラー８２２を保持するローラー保持部８２３、及びローラー８２２内に収容され、ローラー８２２を加熱するローラー用ヒーター８２４とを備えている。なお、本実施形態における型は、ニッケル（Ｎｉ）製である。また、ローラー用ヒーター８２４は、型押し加工の際に機能性固体材料前駆体層（例えば、図１０に示したゲート電極用前駆体層２０ａ）に対して熱を供給する１つの熱源として機能する。なお、上部型押し部は、ローラー８２２を回転させる公知の回転機構、昇降させるための公知の昇降機構（いずれも図示しない）、並びに型押し加工を施す際の機能性固体材料前駆体層に対するゲート電極用型Ｍ１等に対するローラー８２２の押圧力（図１０において、概念的に示した下向きの矢印）をモニターする圧力センサー（図示しない）を備えている。
【０１１４】
次に、下部型押し部では、基台８１２上に、処理対象となる機能性固体材料前駆体層（例えば、ゲート電極用前駆体層２０ａ）を備えた基板１０が載置される。なお、図示しないポンプによって吸引部８１６から吸引されることにより、基板１０が基台８１２に吸着している。加えて、本実施形態では、型押し加工の際に機能性固体材料前駆体層に対して熱を供給する他の熱源として、基板１０並びに機能性固体材料前駆体層を加熱するための基台用ヒーター８１４が、基台７１２に接続している。また、本実施形態の下部型押し部は、基台８１２及び基台用ヒーター８１４を支持するとともに、装置設置台８１１上を水平方向に移動する移動台８１８を備えている。さらに、移動台８１８は、型を保持する型保持部８１９と、公知の昇降機構によって基板１０を持ち上げて基板１０を基台から離れさせるリフト８１７とを備えた型保持用ステージ８２５を備えている。従って、型保持用ステージ８２５も、移動台８１８が装置設置台８１１上を水平方向に移動するのに伴って移動する。
【０１１５】
また、本実施形態の機能性デバイスの製造装置８００は、公知のフィードバック制御による上部型押し部を利用したローラー８２２の回転運動及び昇降移動の制御、ローラー８２２による型への押圧力の制御、移動台８１８の水平移動、ローラー用ヒーター８２４の温度制御、及び基台用ヒーター８１４の温度制御を含む型押し加工の際の各種制御を担う制御部８６０、並びに制御部８６０に接続するコンピューター８６２を備えている。なお、本実施形態の制御部８６０及びコンピューター８６２も、第１の実施形態の機能性デバイスの製造装置７００と同様に、上述の各構成部分を用いた本実施形態の一連の処理を実行するための機能性デバイスの製造プログラムにより、上述の各構成部分の処理を監視し、又は統合的に制御する。
【０１１６】
なお、本実施形態では、基台用ヒーター８１４が、機能性固体材料前駆体層の予備焼成（「乾燥工程」と呼ばれることもある）を行う予備焼成用ヒーターを兼ねている。従って、本実施形態では、予備焼成用ヒーターを含む下部型押し部が、機能性デバイスの製造装置８００の予備焼成部を担うことになる。なお、予備焼成用ヒーターが基台用ヒーター８１４と別個に設けられることも採用し得る他の一態様である。また、基台用ヒーター８１４が型押し工程の後に行われる本焼成用のヒーターを兼ねることも採用し得る他の一態様である。
【０１１７】
上述のとおり、本実施形態の機能性デバイスの製造装置８００を用いて型押し工程を行った場合、ローラー８２２は、例えば、圧力１ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下の押圧力で直接的には型を押すことにより、機能性固体材料前駆体層の型押し加工を施すことになる。このとき、制御部８６０によって温度制御された、ローラー用ヒーター８２４及び／又は基台用ヒーター８１４は、機能性固体材料前駆体層に対して熱を供給する。また、ローラー８２２の回転速度に合わせて、移動台８１８は、ローラー保持部８２３に対して相対的に水平移動する。本実施形態では、例えば、０．０５ｍｍ／秒の速度でローラー保持部８２３に対して相対的に水平移動する。
【０１１８】
上述のように、ローラー８２２が機能性固体材料前駆体層に対して熱を供給する１つの熱源となり、基台用ヒーター８１４の温度との関係において上述の第１温度となる熱を供給する役割を担うことになった場合でも、型押し工程中の機能性固体材料前駆体層への熱の供給又は移動が事実上生じさせることができる。その結果、確度高く、及び／又は精度良く型押し構造が形成された機能性固体材料層が得られる。
【０１１９】
＜第２の実施形態＞
図１１は、本実施形態に係る圧電式インクジェットヘッド３００を説明するために示す図である。なお、図１１（ａ）は圧電式インクジェットヘッド３００の断面図である。また、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）は、圧電式インクジェットヘッド３００がインクを吐出するときの様子を示す図である。なお、圧電式インクジェットヘッド３００の製造方法においては、第１の実施形態の機能性デバイスの製造装置７００を用いて型押し工程が行われているため、第１の実施形態と重複する説明は省略する。
【０１２０】
［圧電式インクジェットヘッド３００の構成］
図１１（ａ）に示すように、本実施形態に係る圧電式インクジェットヘッド３００は、キャビティ部材３４０と、キャビティ部材３４０の一方側に取り付けられ、圧電体素子３２０が形成された振動板３５０と、キャビティ部材３４０の他方側に取り付けられ、ノズル孔３３２が形成されたノズルプレート３３０と、キャビティ部材３４０、振動板３５０及びノズルプレート３３０によって画成されるインク室３６０とを備える。振動板３５０には、インク室３６０に連通しインク室３６０にインクを供給するためのインク供給口３５２が設けられている。
【０１２１】
本実施形態に係る圧電式インクジェットヘッド３００によれば、まず、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）に示すように、圧電体素子３２０に適宜の電圧を印加することにより、振動板３５０を一旦上方に撓ませて図示しないリザーバからインクをインク室３６０に供給する。その後、振動板３５０を下方に撓ませることにより、ノズル孔３３２を介してインク室３６０からインク滴ｉを吐出させる。これによって、被印刷物に鮮やかな印刷を行うことができる。
【０１２２】
［本実施形態に係る圧電式インクジェットヘッド３００の製造方法］
上述の構造を有する圧電式インクジェットヘッド３００の圧電体素子３２０（第１電極層３２２、圧電体層３２４、及び第２電極層３２６）、及びキャビティ部材３４０の少なくとも一部は、いずれも本実施形態の機能性デバイスの製造方法を用いて形成されたものである。以下、本実施形態に係る圧電式インクジェットヘッド３００の製造方法を工程順に説明する。
【０１２３】
図１２乃至図１４は、本実施形態に係る圧電式インクジェットヘッドの製造方法を説明するために示す図である。また、図１２（ａ）乃至図１２（ｆ）、図１３（ａ）乃至図１３（ｄ）、及び図１４（ａ）乃至図１４（ｅ）は各工程図である。
【０１２４】
（１）圧電体素子３２０の形成
（１−１）第１電極層３２２の形成
まず、公知のスピンコーティング法により、ダミー基板３１０上に、ランタン（Ｌａ）を含む前駆体（例えば、ランタンイソプロポキシド）及びニッケル（Ｎｉ）を含む前駆体（例えば、酢酸ニッケル）を溶質とする機能性固体材料前駆体溶液を出発材とする機能性固体材料（ＬＮＯ）前駆体層３２２’（以下、単に「前駆体層３２２’」ともいう）を形成する。
【０１２５】
その後、予備焼成として、約１分間、前駆体層３２２’を大気中において１２０℃に加熱する。本実施形態の予備焼成後の前駆体層３２２’の層厚は約３００ｎｍである。
【０１２６】
その後、機能性固体材料層のパターニングを行うために、図１２（ｂ）に示すように、圧電体素子３２０の一部を担う第１電極層３２２に対応する領域が凹となるように形成された型Ｍ３（高低差３００ｎｍ）を用いて、８ＭＰａの圧力で前駆体層３２２’に対して型押し加工を施す。
【０１２７】
ここで、前駆体層３２２’に対する型押し加工に際しても、第１の実施形態の変形例（３）における強誘電体層用前駆体層の型押し工程と同様に、第１ヒーター７１４（基台７１２側）と第２ヒーター７２４（型側）とを加熱した状態で型押し加工を施す。但し、この例では、第１ヒーター７１４の最高温度は１８０℃であり、第２ヒーター７２４の最高温度は１８０℃である。本実施形態の型押し工程により、型押し構造を備えた前駆体層３２２’が形成される。なお、この型押し構造の凸部の層厚の例は３００ｎｍであり、凹部の層厚の例は５０ｎｍである。
【０１２８】
その後、前駆体層３２２’を全面エッチングすることにより、第１電極層３２２に対応する領域以外の領域から前駆体層３２２’が除去される（全面エッチング工程）。全面エッチング工程は、真空プロセスを用いることないウェットエッチング技術を用いて行われる。
【０１２９】
その後、本焼成として、ＲＴＡ装置を用いて前駆体層３２２’を５５０℃で１０分間熱処理する。その結果、図１２（ｃ）に示すように、ランタン（Ｌａ）とニッケル（Ｎｉ）とからなる酸化物層である第１電極層３２２（但し、不可避不純物を含み得る。以下、溶液法によって形成されるその他の酸化物層において同じ。）が形成される。
【０１３０】
（１−２）圧電体層３２４の形成
次に、図１２（ｄ）に示すように、公知のスピンコーティング法により、ダミー基板３１０及び第１電極層３２２上に、金属アルコキシドをを溶質とする前駆体溶液（三菱マテリアル株式会社製、ＰＺＴゾルゲル溶液）を出発材とする機能性固体材料（ＰＺＴ）の前駆体層３２４’（以下、単に「前駆体層３２４’」ともいう）を形成する。
【０１３１】
その後、予備焼成として、約５分間、前駆体層３２４’を大気中において１５０℃に加熱する。本実施形態の予備焼成後の前駆体層３２４’の層厚は、約１μｍ〜約１０μｍである。
【０１３２】
その後、機能性固体材料層のパターニングを行うために、図１２（ｅ）に示すように、圧電体素子３２０の一部を担う圧電体層３２４に対応する領域が凹となるように形成された型Ｍ４（高低差５００ｎｍ）を用いて、８ＭＰａの圧力で前駆体層３２４’に対して型押し加工を施す。
【０１３３】
ここで、前駆体層３２４’に対する型押し加工に際しても、第１の実施形態の変形例（３）における強誘電体層用前駆体層の型押し工程と同様に、第１ヒーター７１４（基台７１２側）と第２ヒーター７２４（型側）とを加熱した状態で型押し加工を施す。但し、この例では、第１ヒーター７１４の最高温度は１８０℃であり、第２ヒーター７２４の最高温度は１８０℃である。本実施形態の型押し工程により、型押し構造を備えた前駆体層３２４’が形成される。なお、この型押し構造の凸部の層厚の例は１μｍ〜１０μｍであり、凹部の層厚の例は５０ｎｍである。
【０１３４】
その後、前駆体層３２４’を全面エッチングすることにより、圧電体層３２４に対応する領域以外の領域から前駆体層３２２’が除去される（全面エッチング工程）。全面エッチング工程は、真空プロセスを用いることないウェットエッチング技術を用いて行われる。
【０１３５】
その後、本焼成として、ＲＴＡ装置を用いて前駆体層３２４’を６５０℃で１０分間熱処理する。その結果、図１２（ｆ）に示すように、機能性固体材料層（ＰＺＴ）からなる圧電体層３２４が形成される。
【０１３６】
（１−３）第２電極層３２６の形成
まず、公知のスピンコーティング法により、ダミー基板３１０及び圧電体層３２４上に、ランタン（Ｌａ）を含む前駆体（例えば、ランタンイソプロポキシド）及びニッケル（Ｎｉ）を含む前駆体（例えば、酢酸ニッケル）を溶質とする機能性固体材料前駆体溶液を出発材とする機能性固体材料（ＬＮＯ）前駆体層３２６’（以下、単に「前駆体層３２６’」ともいう）を形成する。
【０１３７】
その後、予備焼成として、約１分間、前駆体層３２６’を大気中において１２０℃に加熱する。本実施形態の予備焼成後の前駆体層３２６’の層厚は約３００ｎｍである。
【０１３８】
その後、機能性固体材料のパターニングを行うために、図１３（ｂ）に示すように、圧電体素子３２０の一部を担う第２電極層３２６に対応する領域が凹となるように形成された型Ｍ５（高低差３００ｎｍ）を用いて、８ＭＰａの圧力で前駆体層３２６’に対して型押し加工を施す。
【０１３９】
ここで、前駆体層３２６’に対する型押し加工に際しても、第１の実施形態の変形例（３）における強誘電体層用前駆体層の型押し工程と同様に、第１ヒーター７１４（基台７１２側）と第２ヒーター７２４（型側）とを加熱した状態で型押し加工を施す。但し、この例では、第１ヒーター７１４の最高温度は１８０℃であり、第２ヒーター７２４の最高温度は１８０℃である。本実施形態の型押し工程により、型押し構造を備えた前駆体層３２６’が形成される。なお、この型押し構造の凸部の層厚の例は３００ｎｍであり、凹部の層厚の例は５０ｎｍである。
【０１４０】
その後、前駆体層３２６’を全面エッチングすることにより、第２電極層３２６に対応する領域以外の領域から前駆体層３２６’が除去される（全面エッチング工程）。全面エッチング工程は、真空プロセスを用いることないウェットエッチング技術を用いて行われる。
【０１４１】
その後、本焼成として、ＲＴＡ装置を用いて前駆体層３２６’を５５０℃で１０分間熱処理する。その結果、図１３（ｃ）に示すように、ランタン（Ｌａ）とニッケル（Ｎｉ）とからなる酸化物層である第２電極層３２６（但し、不可避不純物を含み得る。以下、溶液法によって形成されるその他の酸化物層において同じ。）が形成される。以上の工程を経て、第１電極層３２２、圧電体層３２４、及び第２電極層３２６からなる圧電体素子３２０が形成される。
【０１４２】
（２）振動板３５０と圧電体素子３２０との貼り合わせ
図１３（ｄ）に示すように、インク供給口３５２を有する振動板３５０と圧電体素子３２０とを接着剤を用いて貼り合わせる。
【０１４３】
（３）キャビティ部材３４０の形成
まず、図１４（ａ）に示すように、公知のスピンコーティング法により、振動板３５０上に、金属アルコキシド（イソプロピルシリケート（Ｓｉ（ＯＣ３Ｈ７）４）を溶質とする機能性固体材料前駆体溶液を出発材とする機能性固体材料（石英ガラス）前駆体層３４０’（以下、単に「前駆体層３４０’」ともいう）を形成する。
【０１４４】
その後、予備焼成として、約５分間、前駆体層３４０’を大気中において１５０℃に加熱する。本実施形態の予備焼成後の前駆体層３４０’の層厚は、例えば１０μｍ〜２０μｍである。
【０１４５】
その後、機能性固体材料のパターニングを行うために、図１４（ｂ）に示すように、インク室３６０等に対応する形状を有する型Ｍ６を用いて、８ＭＰａの圧力で前駆体層３４０’に対して型押し加工を施す。
【０１４６】
ここで、前駆体層３４０’に対する型押し加工に際しても、第１の実施形態の変形例（３）における強誘電体層用前駆体層の型押し工程と同様に、第１ヒーター７１４（基台７１２側）と第２ヒーター７２４（型側）とを加熱した状態で型押し加工を施す。但し、この例では、第１ヒーター７１４の最高温度は１８０℃であり、第２ヒーター７２４の最高温度は１８０℃である。本実施形態の型押し工程により、型押し構造を備えた前駆体層３４０’が形成される。なお、この型押し構造の凸部の層厚の例は１０μｍ〜２０μｍであり、凹部の層厚の例は５０ｎｍである。
【０１４７】
その後、本焼成として、ＲＴＡ装置を用いて前駆体層３２６’を６５０℃で１０分間熱処理する。その結果、図１４（ｃ）に示すように、機能性固体材料層（石英ガラス）からなるキャビティ部材３４０が形成される。
【０１４８】
（４）キャビティ部材３４０とノズルプレート３３０との貼り合わせ
図１４（ｄ）に示すように、キャビティ部材３４０と、ノズル孔３３２を有するノズルプレート３３０とを接着剤を用いて貼り合わせる。
【０１４９】
（５）ダミー基板３１０の取り外し
図１４（ｅ）に示すように、圧電体素子３２０からダミー基板３１０を取り外す。以上の工程を経ることにより、本実施形態の圧電式インクジェットヘッド３００が製造される。
【０１５０】
＜その他の実施形態＞
【０１５１】
ところで、上述の第１実施形態で説明した機能性デバイスの製造装置７００の例、及びその変形例（８）において説明した機能性デバイスの製造装置８００は、第１の実施形態のその他の変形例、及び第２の実施形態においても適用し得る。
【０１５２】
また、上述の各実施形態では、薄膜トランジスタ、メモリ型トランジスタ、及び圧電式インクジェットヘッドを例にとって説明したが上述の各実施形態で採用された製造方法は、それらに限定されない。例えば、他の機能性デバイスの製造方法の実施形態として、基板上に金属酸化物セラミックス層又は金属層が格子状に形成された構造を有する反射型偏光板その他の各種光学デバイスを製造する際、あるいは、キャパシタを製造する際にも上述の各実施形態で採用された製造方法は適用できる。
【０１５３】
また、上述の各実施形態では、幾つかの酸化物層の形成の際に、型押し加工を施す「型押し工程」が行われている。この型押し工程における圧力は、代表的に例示されている８ＭＰａには限定されない。既に述べたとおり、この型押し工程における圧力が１ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下の範囲内の圧力であれば、上述の各実施形態の少なくとも一部の効果が奏され得る。
【０１５４】
上述の各実施形態では、高い塑性変形能力を得た各前駆体層に対して型押し加工を施すこととしている。その結果、型押し加工を施す際に印加する圧力を１ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下という低い圧力であっても、各前駆体層が型の表面形状に追随して変形するようになり、所望の型押し構造を高い精度で形成することが可能となる。また、その圧力を１ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下という低い圧力範囲に設定することにより、型押し加工を施す際に型が損傷し難くなるとともに、大面積化にも有利となる。
【０１５５】
ここで、上記の圧力を「１ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下」の範囲内としたのは、以下の理由による。まず、その圧力が１ＭＰａ未満の場合には、圧力が低すぎて各前駆体層を型押しすることができなくなる場合があるからである。他方、その圧力が２０ＭＰａもあれば、十分に前駆体層を型押しすることができるため、これ以上の圧力を印加する必要がないからである。前述の観点から言えば、上述の第５及び第６の実施形態における型押し工程においては、２ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下の範囲内にある圧力で型押し加工を施すことがより好ましい。
【０１５６】
また、上述の各実施形態の型押し工程における「型押し加工」は、凹凸型を用いて機能性固体材料前駆体層の一部に型押し加工を施す場合、及び平坦型を用いて機能性固体材料前駆体層の全面に対して型押し加工を施す場合の両方を含む。
【０１５７】
さらに、上述の各実施形態の型押し工程においては、上述の機能性デバイスの製造装置７００又は機能性デバイスの製造装置８００の代わりに、ローラーの表面に処理対象となる基板を取り付けた上で、平板上の凹凸を備えた型に対して、そのローラーを回転させながら、基板に対して型押し加工する機能性デバイスの製造装置を採用しても良い。また、ローラーの表面に型を取り付けることも他の採用し得る一態様である。その場合には、型をローラーの表面に取り付ける代わりに、ローラーの表面自体が凹凸状の又は平板状の型を備えていてもよい。
【０１５８】
以上述べたとおり、上述の各実施形態の開示は、それらの実施形態の説明のために記載したものであって、本発明を限定するために記載したものではない。加えて、各実施形態の他の組合せを含む本発明の範囲内に存在する変形例もまた、特許請求の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１５９】
１０      基板
２０      ゲート電極層
２０ａ    ゲート電極用前駆体層
３０ａ    ゲート絶縁層用前駆体層
３０      ゲート絶縁層
４０      チャネル用酸化物層
５０      ドレイン電極用酸化物層
５０ａ    ドレイン電極用前駆体層、
５２      ドレイン電極
５４      ソース電極
１００    薄膜トランジスタ
１２０    ゲート電極層
１３０    強誘電体層
２００    メモリ型トランジスタ
３００    圧電式インクジェットヘッド
３２０    圧電体素子
３２２    第１電極
３２４    圧電体層
３２６    第２電極
３２６’  機能性固体材料（ＬＮＯ）前駆体層
３３０    ノズルプレート
３３２    ノズル孔
３４０    キャビティ部材
３４０’    機能性固体材料（石英ガラス）前駆体層
３５０    振動板
３５２    インク供給口
３６０    インク室
７００，８００      機能性デバイスの製造装置
７１０      上部型押し部
７１２，８１２      基台
７１４      第１ヒーター
７１６，８１６      吸引部
７１８      予備焼成部
７２０      下部型押し部
７２２      固定部
７２４      第２ヒーター
７２６      石英ガラス
７３８      本焼成用ヒーター
７６０，８６０    制御部
７６２，８６２    コンピューター
８１１      装置設置台
８１４      基台用ヒーター
８１７      リフト
８１８      移動台
８１９      型保持部
８２２      ローラー
８２３      ローラー保持部
８２４      ローラー用ヒーター
８２５      型保持用ステージ
Ｍ１    ゲート電極用型
Ｍ２    ソース／ドレイン電極用型
Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６    型
【図１】
0005901942.tif 000002
【図２Ａ】
0005901942.tif 000003
【図２Ｂ】
0005901942.tif 000004
【図２Ｃ】
0005901942.tif 000005
【図２Ｄ】
0005901942.tif 000006
【図２Ｅ】
0005901942.tif 000007
【図２Ｆ】
0005901942.tif 000008
【図２Ｇ】
0005901942.tif 000009
【図２Ｈ】
0005901942.tif 000010
【図２Ｊ】
0005901942.tif 000011
【図２Ｋ】
0005901942.tif 000012
【図２Ｌ】
0005901942.tif 000013
【図３】
0005901942.tif 000014
【図４】
0005901942.tif 000015
【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図７】
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【図８】
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