WO2013069686A1 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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下田　達也
敏彦 金田
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    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/78391—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate the gate comprising a layer which is used for its ferroelectric properties

Definitions

  • the present invention relates to a functional device manufacturing method and a functional device manufacturing apparatus.
  • a ferroelectric material for example, BLT (Bi 4-X La X Ti 3 O 12 ), PZT (Pb (Zr X , Ti 1 )
  • BLT Bi 4-X La X Ti 3 O 12
  • PZT Pb (Zr X , Ti 1 )
  • a thin film transistor employing -X ) O 3 )) is disclosed.
  • an oxide conductive material for example, indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), or LSCO (La X Sr 1-X CuO 4 ) is used as the channel layer.
  • a laminated film of Ti and Pt is formed by electron beam evaporation as a gate electrode.
  • a gate insulating layer made of the above-described BLT or PZT is formed by a sol-gel method.
  • a channel layer made of ITO is formed on the gate insulating layer by RF sputtering.
  • Ti and Pt are formed on the channel layer by an electron beam evaporation method, thereby forming a source electrode and a drain electrode.
  • the element region is separated from other element regions by the RIE method and the wet etching method (mixed solution of HF and HCl) (Patent Document 1).
  • a memory type transistor represented by flash memory, ferroelectric memory (FeRAM), magnetic memory (MRAM), which is a type of functional device, capacitor, piezoelectric inkjet head, optical device, or actuator
  • FeRAM ferroelectric memory
  • MRAM magnetic memory
  • This can be said to be a problem that can be applied to all manufacturing methods of MEMS devices including inkjet heads, actuators, pressure sensors, acceleration sensors, and flow path modules.
  • the present invention solves at least one of the above-mentioned problems, thereby improving the performance of functional devices such as the above-described thin film transistors and capacitors, or simplifying the manufacturing process and energy saving of such functional devices. Realize. As a result, the present invention greatly contributes to the provision of a functional device excellent in industrial property or mass productivity.
  • the inventors of the present application conducted extensive research and analysis in order to realize the formation of an oxide layer that can be used in functional devices such as thin film transistors and capacitors by a “embossing” processing method also called “nanoimprint”.
  • the inventors added a special device when supplying heat to the material to be embossed, thereby improving the accuracy and / or accuracy of the embossing structure. It was found that it becomes possible to form.
  • the inventors have formed these oxide films and consequently provided these oxide layers by a process that can be greatly simplified or energy-saving compared to the prior art and can be easily increased in area. It was found that functional devices can be manufactured.
  • the present invention was created based on the above viewpoint.
  • the manufacturing method of one functional device of the present invention includes an embossing process and a functional solid material layer forming process.
  • the embossing step of the method for manufacturing a functional device is performed by pressing a mold that forms an embossed structure against a functional solid material precursor layer starting from a functional solid material precursor solution. So that the first temperature of the heat source supplying heat to the functional solid material precursor layer is higher than the second temperature of the functional solid material precursor layer at least during some time during This is a step of embossing the functional solid material precursor layer.
  • the functional solid material layer forming step of the method of manufacturing the functional device includes the functional solid material precursor layer that is placed in the oxygen-containing atmosphere after the embossing step from the first temperature. This is a step of forming a functional solid material layer from the functional solid material precursor layer by heat treatment at a higher third temperature.
  • this method for producing a functional device from at least a part of the time during the embossing process, from a heat source having a temperature (first temperature) higher than the temperature (second temperature) of the functional solid material precursor layer. Then, heat is supplied to the functional solid material precursor layer.
  • first temperature first temperature
  • second temperature temperature of the functional solid material precursor layer.
  • heat is supplied to the functional solid material precursor layer.
  • the specific molding mechanism in the embossing process is unclear, but it is important to actively supply or transfer heat to the functional solid material precursor layer during this embossing process.
  • the inventors have found that it can contribute to the improvement of the moldability of the precursor layer and the molding at a relatively low temperature with good reproducibility.
  • the functional solid material precursor layer is heat-treated at a third temperature higher than the first temperature, so that the functional solid material precursor layer is stamped without considering heat.
  • a functional solid material layer in which the embossing structure is formed With extremely high accuracy and / or accuracy.
  • a functional device including a functional solid material layer in which such an embossed structure is formed can be manufactured.
  • a process using a relatively long time and / or expensive equipment such as a vacuum process, a process using a photolithography method, or an ultraviolet irradiation process is unnecessary. become.
  • the functional solid material layer is formed by a relatively low temperature heat treatment and a stamping process without requiring the above-described processes, it is excellent in industrial and mass productivity.
  • one functional device manufacturing apparatus of the present invention includes a control unit, a stamping unit, and a heat treatment unit.
  • the control unit of the functional device manufacturing apparatus presses the mold that forms the embossed structure against the functional solid material precursor layer starting from the functional solid material precursor solution.
  • the first temperature of the heat source supplying heat to the functional solid material precursor layer is controlled to be higher than the second temperature of the functional solid material precursor layer for at least part of the time during To do.
  • the embossing part of the functional device manufacturing apparatus performs an embossing process on the functional solid material precursor layer.
  • the heat treatment unit of the functional device manufacturing apparatus heat-treats the functional solid material precursor layer on which the embossed structure is formed in an oxygen-containing atmosphere at a third temperature higher than the first temperature. By doing so, a functional solid material layer is formed from the functional solid material precursor layer.
  • Heat is supplied to the functional solid material precursor layer from a heat source having a first temperature.
  • a heat source having a first temperature As already mentioned, although the specific mechanism is unclear at this stage, it is necessary to actively supply or transfer heat to the functional solid material precursor layer during this embossing process. The inventors have found that it can contribute to the improvement of the moldability of the precursor layer and the molding at a relatively low temperature with good reproducibility.
  • the “heat source” in each of the above-described inventions is not particularly limited, but typically, a heater or a functional solid material precursor layer that heats the mold when performing the die pressing process inside or outside.
  • the heater which heats the base in which the board
  • Examples of the “heat source” for supplying heat to the other functional solid material precursor layer include known means using radiant heat and known means using microwaves.
  • the “functional solid material precursor solution” in the present application typically includes a solution containing a metal alkoxide, a solution containing a metal organic acid salt, a solution containing a metal inorganic acid salt, and a metal halide. Contains at least one selected from the group consisting of a solution containing, a solution containing an inorganic compound containing metal, nitrogen and hydrogen, a solution containing a metal hydride, a solution containing metal nanoparticles, and ceramic fine particles. It is a solution. And the solute of each of these solutions or the solute that can change when each solution is formed in a layer form is the “functional solid material precursor” in the present application. Therefore, the “functional solid material precursor layer” in the present application means a layer or film of the “functional solid material precursor” (generally referred to as “layer” in the present application).
  • the “functional solid material precursor layer” in the present application typically includes a gate electrode layer, a gate insulating layer (ferroelectric layer), a source layer, a thin film transistor and a memory type transistor after the main baking.
  • the “functional solid material layer” is typically a group of a gate electrode layer, a gate insulating layer (ferroelectric layer), a source layer, a drain layer, a channel layer, and a wiring layer in a thin film transistor or a memory transistor. At least one layer selected from the group consisting of a piezoelectric layer and an electrode layer in an actuator such as a piezoelectric ink jet head, a dielectric layer of a capacitor, or a lattice layer in an optical device.
  • a type of functional device a thin film transistor, a memory type transistor, a piezoelectric ink jet head, a capacitor, an optical device, or a MEMS device (including an actuator) can be cited.
  • the resulting precursor layer or solid material layer may also be included in the above-mentioned “functional solid material precursor layer” or “functional solid material layer”.
  • volume shrinkage rate in the present application means “a value obtained by subtracting the volume after shrinkage in the functional solid material layer forming step from the volume after shrinkage and before the shrinkage step” It is a value divided by “volume before shrinkage”. That is, the larger the volume shrinkage rate, the better the shrinkage.
  • a functional solid material layer in which an embossed structure is formed with extremely high accuracy and / or accuracy is provided. It becomes possible to form. Moreover, according to the manufacturing method of one functional device of this invention or the manufacturing apparatus of one functional device of this invention, shaping
  • FIG. 1 shows the structure of the manufacturing apparatus of the functional device in the 1st Embodiment of this invention. It is a cross-sectional schematic diagram which shows one process of the manufacturing method of the thin-film transistor in the 1st Embodiment of this invention. It is a cross-sectional schematic diagram which shows one process of the manufacturing method of the thin-film transistor in the 1st Embodiment of this invention. It is a cross-sectional schematic diagram which shows one process of the manufacturing method of the thin-film transistor in the 1st Embodiment of this invention. It is a cross-sectional schematic diagram which shows one process of the manufacturing method of the thin-film transistor in the 1st Embodiment of this invention.
  • a thin film transistor 100 that is an example of a functional device in an embodiment of the present invention, a manufacturing method thereof, and a functional device manufacturing apparatus 700 that is an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
  • common parts are denoted by common reference symbols throughout the drawings unless otherwise specified.
  • elements of the present embodiment are not necessarily described with each other kept to scale. Further, some symbols may be omitted to make each drawing easier to see.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a functional device manufacturing apparatus 700 according to the present embodiment.
  • 2A to 2J are schematic cross-sectional views showing one process of the method of manufacturing the thin film transistor 100 according to this embodiment. Note that the drawing number after FIG. 2H is set to FIG.
  • the thin film transistor of the present embodiment employs a so-called bottom gate structure, but the present embodiment is not limited to this structure. Therefore, a person skilled in the art can form a top gate structure by changing the order of the steps by referring to the description of the present embodiment with ordinary technical common sense.
  • description of patterning of the extraction electrode from each electrode is omitted.
  • the functional device manufacturing apparatus 700 is roughly composed of three components, that is, an upper die pressing portion 720, a lower die pressing portion 710, and a control portion 760 thereof. Has been.
  • the quartz glass 726 fixed by the fixing portion 722 is, for example, a die for gate electrode for performing a die pressing process on the functional solid material precursor layer. M1 is held.
  • the second heater 724 for heating the gate electrode mold M1 and the like is fixed as one heat source for supplying heat to the functional solid material precursor layer during the stamping process.
  • the upper die pressing unit 720 includes a known lift mechanism (not shown) and a pressure sensor for monitoring the pressing force of the gate electrode die M1 and the like against the functional solid material precursor layer when the die pressing process is performed. In addition, this pressure sensor may be provided in the lower die pressing portion 710 described later.
  • a SiO 2 / Si substrate (hereinafter referred to as a gate electrode precursor layer 20a) on a base 712 provided with a functional solid material precursor layer (for example, a gate electrode precursor layer 20a). 10 is also placed.
  • the substrate 10 is attracted to the base 712 by being sucked from the suction unit 716 by a pump (not shown).
  • the other heat source for supplying heat to the functional solid material precursor layer during the embossing process the first for heating the substrate 10 and the functional solid material precursor layer is used.
  • a heater 714 is connected to the base 712.
  • the first heater 714 also serves as a pre-baking unit 718 that performs pre-baking (sometimes referred to as “drying process”) of the functional solid material precursor layer. Therefore, in this embodiment, the lower die pressing unit 710 including the preliminary baking unit 718 serves as the preliminary baking unit of the functional device manufacturing apparatus 700. In addition, it is another aspect which can employ
  • the functional device manufacturing apparatus 700 is configured to control the up-and-down movement of the mold using the upper mold pressing unit 720 by the known feedback control, the control of the pressing force of the mold, the temperature control of the first heater 714, And a control unit 760 responsible for various controls in the embossing process including temperature control of the second heater 724, and a computer 762 connected to the control unit 760.
  • the computer 762 monitors or comprehensively controls the processing of each component described above by the functional device manufacturing program for executing the series of processes of the present embodiment using each component described above.
  • the functional device manufacturing program is stored in a known recording medium such as an optical disk inserted in a hard disk drive in a computer or an optical disk drive provided in the computer.
  • the storage location of the manufacturing program for the functional device is not limited to this.
  • a part or all of the functional device manufacturing program may be stored in the control unit 760 in the present embodiment.
  • the functional device manufacturing program can also monitor or control each of the above-described processes via a known technique such as a local area network or an Internet line.
  • FIGS. 1 and 2J are schematic cross-sectional views showing one process of the method of manufacturing the thin film transistor 100 in the present embodiment, respectively.
  • the functional solid material layer in each following embodiment is formed by baking the functional solid material precursor layer which uses the functional solid material precursor solution as a starting material.
  • a method of forming a functional solid material layer by using a precursor solution as a starting material and firing the precursor solution is also referred to as a “solution method” for convenience.
  • a precursor for example, indium chloride or the like
  • indium (In) which is a functional solid material precursor solution
  • a precursor solution for example, tin chloride
  • tin (Sn) tin
  • the controller 760 uses the pre-baking unit 718 to heat the gate electrode precursor layer 20a to 150 ° C. in the atmosphere for about 5 minutes as pre-baking.
  • the pre-baking temperature is preferably 80 ° C. or higher and 250 ° C. or lower.
  • indium isopropoxide, indium acetate, and indium 2-ethylhexanoate can be employed as a precursor containing indium (In).
  • tin (Sn) tin acetylacetonate and tin 2-ethylhexanoate can be employed.
  • the pre-baking temperature is set to 80 ° C. or higher and 250 ° C. or lower for the following reason.
  • the pre-baking temperature is less than 80 ° C.
  • the gate electrode precursor layer 20a cannot be sufficiently dried, so that the mold is uniformly formed on the gate electrode precursor layer 20a in the mold pressing step. This is because it becomes difficult to perform the pressing process.
  • the pre-baking temperature exceeds 250 ° C.
  • the solidification reaction of the gate electrode precursor layer 20a proceeds so much that the gate electrode precursor layer 20a is sufficiently softened in the embossing process (gate electrode).
  • the plastic deformation capacity of the precursor layer 20a for use can be made sufficiently high). As a result, it is difficult to obtain a sufficient stamping effect.
  • the pre-baking temperature it is more preferable to set the pre-baking temperature to 120 ° C. or more and 250 ° C. or less.
  • the overlapping description is abbreviate
  • an embossing process is performed as shown in FIG. 2B.
  • the embossing process is performed while the control unit 760 connected to the computer 762 performs the movement and temperature control of the upper mold pressing unit 720 and the temperature control of the lower mold pressing unit 710. Applied.
  • a specific process will be described below with reference to a flowchart of a stamping process which is a part of the manufacturing process of the functional device (in this embodiment, the thin film transistor 100) shown in FIG.
  • step S101 the substrate 10 provided with the functional solid material precursor layer (for example, the gate electrode precursor layer 20a) to be processed in the embossing process is adsorbed to the base 712.
  • the gate electrode mold M ⁇ b> 1 is held by the fixing portion 722 via the quartz glass 726.
  • step S102 the control unit 760 moves the upper die pressing unit 720 downward. Then, for example, the gate electrode mold M1 is pressed against the gate electrode precursor layer 20a. In the present embodiment, the die is pressed using a die at a pressure of 8 MPa.
  • step S103 the control unit 760 controls the first heater 714 and the second heater 724 immediately after the mold presses the functional solid material precursor layer in step S102 or immediately after the mold presses the functional solid material precursor layer. Start heating.
  • the controller 760 heats the first heater 714 and the second heater 724 and starts monitoring the temperatures of the first heater 714 and the second heater 724.
  • the substrate 10 and the functional solid material precursor layer are heated by the heating of the first heater 714.
  • the mold for example, the gate electrode mold M ⁇ b> 1
  • the temperature of the first heater 714 that supplies heat to the base 712 is expressed as the temperature of the base 712 unless otherwise specified.
  • the temperature of the second heater 724 that supplies heat to the mold is expressed as the temperature of the mold. . Note that the order of step S102 and step S103 can be changed.
  • FIG. 4 is a graph showing temporal changes in temperatures of the first heater 714 and the second heater 724 during the embossing process which is a part of the manufacturing process of the functional device in the present embodiment.
  • the dotted line indicates the temperature change of the first heater 714
  • the solid line indicates the temperature change of the second heater 724.
  • the temperature (T1) of the first heater 714 is initially higher than the temperature (T2) of the second heater 724, so that the temperature (T1) of the first heater 714 is higher. Is higher than the temperature (T2) of the second heater 724 (Ta in FIG. 4).
  • the preset maximum temperature of the second heater 724 (T2) is 180 ° C. and the maximum temperature (T1) of the first heater 714 is 150 ° C.
  • the temperature of the second heater 724 A time zone (Tb in FIG. 4) is formed where (T2) is higher than the temperature (T1) of the first heater 714. Therefore, in the present embodiment, in the Ta time zone in FIG.
  • the functional solid material precursor layer (for example, the gate electrode precursor layer 20 a) is more actively supplied with heat from the base 712 side. It will be. On the other hand, in the time zone Tb in FIG. 4, the functional solid material precursor layer is more actively supplied with heat from the mold side.
  • step S104 the control unit 760 monitors the temperature of the first heater 714 and the second heater 724 while pressing the mold against the functional solid material precursor layer. It is determined whether the temperature at which heat is supplied to the layer (first temperature) is higher than the temperature of the functional solid material precursor layer (second temperature).
  • step S105 the control unit 760 moves the mold away from the functional solid material precursor layer after a certain period of time.
  • “certain time” substantially coincides with “partial time” described later.
  • a step of rapidly cooling or gradually cooling the mold temperature may be appropriately performed.
  • the embossing process is performed in a state where the temperature for supplying heat (first temperature) is higher than the temperature of the functional solid material precursor layer (second temperature). More specifically, in the Ta time zone, the temperature (first temperature) of the first heater 714 is higher than the temperature (second temperature) of the functional solid material precursor layer heated by the mold. Then, the embossing process is performed. However, in the time zone of Tb, the mold is pressed in a state where the mold temperature (first temperature) is higher than the temperature of the functional solid material precursor layer heated by the first heater 714 (second temperature). Processing will be performed.
  • the “heat source” in the present embodiment is the base (first heater 714) in the Ta time zone, and the mold (second heater 724) in the Tb time zone.
  • the “heat source” in the present embodiment is the base (first heater 714) in the Ta time zone, and the mold (second heater 724) in the Tb time zone.
  • this ratio is not limited to this value.
  • it is preferable that a part of the time is 20 or more when the time during which the mold is pressed is 100. If the part of the time is less than 20, it is not preferable because heat transfer becomes insufficient.
  • the above-mentioned part of time is 60 seconds or more. This is because if it is less than 60 seconds, it is difficult to form a stamped structure on the functional solid material precursor layer for a short time.
  • the layer thickness is about 100 nm to about 300 nm and the layer thickness is about 10 nm to about 100 nm.
  • a gate electrode precursor layer 20a including a layer portion is formed.
  • the gate electrode precursor layer 20a is removed from the region other than the region corresponding to the gate electrode by etching the entire surface of the gate electrode precursor layer 20a (gate electrode precursor layer). Etching process for the entire surface of 20a).
  • the etching process of this embodiment was performed using the wet etching technique which does not use a vacuum process, it does not prevent etching using what is called dry etching technique using plasma. It is also possible to employ a technique for performing plasma treatment under atmospheric pressure.
  • the gate electrode precursor layer 20a is heated for about 15 minutes in an oxygen atmosphere (for example, 100% by volume, but is not limited thereto. The same applies to the following “oxygen atmosphere”).
  • an oxide layer made of indium (In) and tin (Sn) is formed on the substrate 10 as the gate electrode layer 20 that is a functional solid material layer.
  • the oxide layer made of indium (In) and tin (Sn) is also called an ITO (indium tin oxide) layer.
  • the control unit 760 heats the first heater 714 that also serves as the main baking heater 738, thereby main baking the gate electrode precursor layer 20a on the substrate 10. Therefore, in this embodiment, the lower die pressing unit 710 including the main baking heater 738 serves as a heat treatment unit of the functional device manufacturing apparatus 700. Note that the main heater 738 may be provided separately from the first heater 714. Note that heat treatment of the gate electrode precursor layer 20a by using an RTA (rapid thermal annealing) apparatus instead of the main baking heater 738 is also an embodiment. In addition, this RTA apparatus is an apparatus that can be used for other main baking.
  • RTA rapid thermal annealing
  • the temperature of the first heater 714 during the main firing in the present embodiment is 500 ° C. Therefore, the temperature of the first heater 714 during the main firing (third temperature in the present embodiment) is 320 ° C. to 350 ° C. higher than the maximum temperature of the second heater 724 in the embossing process (first temperature in the present embodiment). °C high.
  • a functional solid material layer having a highly accurate and / or accurately formed stamping structure is formed by performing stamping using the gate electrode mold M1 and then performing main firing. Is possible.
  • the pre-baking temperature for forming the functional solid material precursor layer is 80 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, and the first temperature is higher than the pre-baking temperature and 90 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. This is a more preferable aspect in the preliminary firing step and the embossing step described above.
  • Pre-baking in the temperature range described above evaporates the solvent in the functional solid material precursor layer and develops a gel state that is preferable for exhibiting characteristics that enable future plastic deformation (before thermal decomposition and organic The chain is considered to remain).
  • the most preferable pre-baking temperature is 100 ° C. or higher and 200 ° C. or lower
  • the most preferable first temperature is 150 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. Therefore, it is preferable to include a pre-baking unit and a control unit that realize the above-described conditions.
  • the preliminary firing temperature for forming the functional solid material precursor layer is set lower than the boiling point of the solvent of the functional solid material precursor solution.
  • the first temperature in the embossing step is made higher than the boiling point of the solvent of the functional solid material precursor solution.
  • examples of the precursor containing indium (In) described above are indium acetate, indium nitrate, indium chloride, or various indium alkoxides (for example, indium isopropoxide, indium butoxide, indium ethoxide, indium methoxyethoxide).
  • examples of the precursor containing tin (Sn) include tin acetate, tin nitrate, tin chloride, or various tin alkoxides (eg, tin isopropoxide, tin butoxide, tin ethoxide, tin methoxyethoxide).
  • the gate electrode layer 20 that is an oxide of indium (In) and tin (Sn) is employed, but the gate electrode layer 20 is not limited to this composition.
  • An oxide conductor material such as (Ga—ZnO), ruthenium oxide (RuO 2 ), iridium oxide (IrO 2 ), tin oxide (SnO 2 ), tin monoxide SnO, or niobium-doped titanium dioxide (Nb—TiO 2 ) is used.
  • indium gallium zinc composite oxide IGZO
  • gallium-doped indium oxide In—Ga—O (IGO)
  • indium-doped zinc oxide is used as the gate electrode layer 20 described above.
  • An amorphous conductive oxide such as (In—Zn—O (IZO)) can be used.
  • the gate electrode layer 20 includes the strontium titanate (SrTiO 3 ), the niobium-doped strontium titanate (Nb—SrTiO 3 ), and the strontium barium complex oxide (SrBaO 2 ).
  • the solvent for the gate electrode precursor solution is preferably any one of the following (1) to (3).
  • a mixed solvent of alcohols selected from the group consisting of ethanol, propanol, butanol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, and 2-butoxyethanol.
  • One alcohol solvent selected from the group of ethanol, propanol, butanol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, and 2-butoxyethanol.
  • Examples of the above-mentioned suitable solvent for the gate electrode precursor solution include not only the gate electrode precursor solution but also a functional solid material precursor as a starting material for other functional solid material precursor layers described later. Since it is applicable also to a body solution, the overlapping description is abbreviate
  • silicon (Si) is formed on the substrate 10 and the patterned gate electrode layer 20 in the same manner as the method for forming the gate electrode precursor layer 20a.
  • a gate insulating layer precursor layer 30a is formed using a precursor solution containing a precursor as a solute as a starting material.
  • the controller 760 uses the pre-baking unit 718 to heat the gate insulating layer precursor layer 30a to 150 ° C. in the atmosphere for about 5 minutes as pre-baking.
  • the pre-baking temperature is preferably 80 ° C. or higher and 250 ° C. or lower.
  • the gate insulating layer 30 shown in FIG. 2G is formed by heating the gate insulating layer precursor layer 30a to 550 ° C. in an oxygen atmosphere for about 20 minutes.
  • the thickness of the gate insulating layer 30 in this embodiment is about 170 nm.
  • the gate insulating layer-dedicated mold (not shown) is used in the same manner as the gate electrode patterning. It is also another aspect that can be adopted to carry out the embossing process using. That is, the gate insulating layer precursor layer 30a starting from the gate insulating layer precursor solution is formed in an oxygen atmosphere or in the atmosphere (hereinafter collectively referred to as “oxygen”) before the gate insulating layer 30 is formed.
  • oxygen oxygen
  • it may further include a step of embossing in a state where the first heater 714 and the second heater 724 are heated. It is one mode. Also, various conditions such as a suitable heating temperature range and pressure similar to those for patterning the gate electrode can be applied to the embossing process for forming the gate insulating layer.
  • a precursor containing indium (In) and a precursor containing zinc (Zn) are used as solutes on the gate insulating layer 30 in the same manner as the method of forming the gate electrode precursor layer 20a.
  • a channel precursor layer starting from the channel precursor solution is formed.
  • pre-baking and main-baking are performed as in the first embodiment.
  • a channel oxide layer 40 (which may contain unavoidable impurities; the same applies hereinafter) made of indium (In) and zinc (Zn) is formed on the gate insulating layer 30.
  • the thickness of the channel oxide layer 40 of this embodiment is about 20 nm.
  • a die pressing process is performed using a channel-dedicated mold (not shown) in the same manner as the gate electrode patterning.
  • Applying is another aspect that can be adopted. That is, the channel heater layer starting from the channel precursor solution is formed in the oxygen-containing atmosphere in the same manner as the method for forming the gate electrode layer 20 before the channel oxide is formed. It is another aspect that can be adopted to further include a step of embossing with the second heater 724 heated. Also, various conditions such as a suitable heating temperature range and pressure similar to the patterning of the gate electrode can be applied to the stamping process for forming the channel.
  • a source that is an oxide layer made of lanthanum (La) and nickel (Ni) is then applied by embossing after adopting the solution method.
  • Electrode 54 and drain electrode 52 are formed.
  • an oxide layer made of lanthanum (La) and nickel (Ni) is also called an LNO layer. Specifically, it is as follows.
  • a precursor containing lanthanum (La) for example, lanthanum isopropoxide
  • a precursor containing nickel (Ni) for example, nickel acetate
  • a source / drain electrode precursor layer 50a is formed using a source / drain electrode precursor solution as a solute (hereinafter the same as the source / drain electrode precursor solution) as a starting material.
  • the source / drain electrode precursor layer 50a is heated to 120 ° C. in the atmosphere for about 1 minute. Thereafter, in order to perform patterning of the source / drain electrodes, as shown in FIG. 2J, embossing is performed using a source / drain electrode mold M2 at a pressure of 8 MPa.
  • the first heater 714 base 712 side
  • the second heater 724 in the same manner as the embossing process of the gate electrode precursor layer 20a.
  • the side is heated in a heated state.
  • the maximum temperature of the first heater 714 is 150 ° C.
  • the maximum temperature of the second heater 724 is 180 ° C.
  • a source / drain electrode precursor layer 50a having a thickness of about 100 nm to about 300 nm is formed on a region ((a) in FIG. 2K) that will become a source electrode and a drain electrode in the future.
  • a source / drain electrode precursor layer 50a having a thickness of about 10 nm to about 100 nm is formed on a region where the channel oxide layer 40 is left in the future ((b) in FIG. 2K).
  • a source / drain electrode precursor layer 50a having a layer thickness of about 10 nm to about 100 nm is formed on a region ((c) in FIG. 2K) where the channel oxide layer 40 will be removed in the future. Note that at least a part of the effects of the present embodiment can be achieved by performing the stamping process at a pressure of 1 MPa or more and 20 MPa or less using the source / drain electrode mold M2.
  • the source / drain electrode precursor layer 50a is heated to 550 ° C. or higher and 650 ° C. or lower in the atmosphere for about 5 minutes, whereby the source / drain electrode oxide layer 50 is formed.
  • the source / drain electrode oxide layer 50 in the thinnest region (FIG. 2K (c)) is etched first, and then the exposed channel oxide layer 40 is etched. . Subsequently, the source / drain electrode oxide layer 50 in the second thinnest region (FIG. 2K (b)) is completely etched, and the channel oxide in the thinnest region (FIG. 2K (c)).
  • the plasma treatment is stopped.
  • the region (c) is left in the state where the channel oxide layer 40 in the region (b) is left by adjusting the thicknesses of the layers (b) and (c).
  • the channel oxide layer 40 is removed.
  • FIG. 2L the channel region itself is separated, and the source electrode 54 and the drain electrode 52 are formed to be completely separated through the channel region.
  • the thin film transistor 100 of this embodiment is manufactured by further heating to 500 ° C. for about 15 minutes in a nitrogen atmosphere.
  • oxygen in ITO is deficient, and this deficiency becomes a conductive oxygen deficient carrier, so that the conductivity is improved.
  • the embossing process of this embodiment the separation of the channel region on the submicron order (specifically, about 500 nm) can be realized.
  • the resistivity of the source electrode 54 and the drain electrode 52 formed in the present embodiment was less than the order of 10 ⁇ 3 ⁇ cm.
  • etching process of this embodiment was etched by the dry etching by argon (Ar) plasma, it does not prevent performing using the wet etching technique which does not use a vacuum process.
  • the heat source in the above embodiment is used.
  • the preferred range of the first temperature is from 100 ° C. to 200 ° C.
  • the preferred second temperature range of each functional solid material precursor layer is from 90 ° C. to 190 ° C.
  • the first temperature range of the more preferable heat source is 160 ° C. or higher and 180 ° C. or lower
  • the more preferable second temperature range of each functional solid material precursor layer is 150 ° C. or higher and 170 ° C. or lower. It is. Within the above-mentioned temperature ranges, the plastic deformation ability of each functional solid material precursor layer becomes high and the main solvent can be sufficiently removed.
  • the suitable difference of 1st temperature and 2nd temperature is 10 degreeC or more. This is because if the difference is less than 10 ° C., it is difficult to promote the supply or transfer of heat from the heat source to the functional solid material precursor layer. Therefore, for example, as in this embodiment, the temperature of the mold is set in advance so as to be higher by 10 ° C. or more than the temperature of the base, or the control unit 760 controls the temperature to be such a temperature difference. This means that the supply or transfer of heat from the heat source to each functional solid material precursor layer is more accurately and more positively promoted, so that the embossed structure can be formed with high accuracy and / or accuracy. To contribute.
  • the embossing process is performed at a temperature higher than the base temperature. It is preferable that the temperature of the mold is set or controlled to be high.
  • the reason why the preferable temperature of the mold is set to 90 ° C. or more and 300 ° C. or less is as follows. First, when the temperature is lower than 90 ° C., the plastic deformation ability of each precursor layer is lowered due to the temperature of each precursor layer being lowered. In addition, when it exceeds 300 ° C., the plastic deformation ability of each precursor layer is lowered due to excessive progress of the solidification reaction of each precursor layer.
  • the functional solid material precursor layer is higher than the first temperature (more specifically, the highest temperature of the heat source) in the oxygen-containing atmosphere. It is also a preferable aspect that the functional solid material layer is formed from the functional solid material precursor layer by heat treatment at the main firing temperature (third temperature). This is because the solidification reaction is promoted by firing at a third temperature higher than the first temperature, and if the functional solid material layer is a crystalline material, the crystallization is promoted to achieve sufficient functionality. It is for expressing.
  • the “embossing process” is employed in which the embossing structure is formed by embossing at least part of the oxide layer.
  • a process that requires a relatively long time and / or expensive equipment such as a vacuum process, a process using a photolithography method, or an ultraviolet irradiation process becomes unnecessary.
  • all layers constituting the device such as the gate electrode, the gate insulating film, the channel, the source electrode, and the drain electrode are formed by the solution method. Therefore, the thin film transistor 100 of this embodiment is extremely excellent in industrial property or mass productivity.
  • the source / drain electrode oxide layer 50 which is an oxide composed of lanthanum (La) and nickel (Ni) is employed.
  • the composition is not limited.
  • An oxide conductor material such as (Ga—ZnO), ruthenium oxide (RuO 2 ), iridium oxide (IrO 2 ), tin oxide (SnO 2 ), tin monoxide SnO, or niobium-doped titanium dioxide (Nb—TiO 2 ) is used.
  • the thin film transistor according to another embodiment of the present invention includes an indium gallium zinc composite oxide (IGZO), gallium-doped indium oxide (In—Ga—O (IGO)) as the source / drain electrode oxide layer 50 described above.
  • An amorphous conductive oxide such as indium-doped zinc oxide (In—Zn—O (IZO)) can be used.
  • the thin film transistor according to another embodiment of the present invention includes a strontium titanate (SrTiO 3 ), niobium-doped strontium titanate (Nb—SrTiO 3 ), and strontium barium composite oxide as the source / drain electrode oxide layer 50 described above.
  • the “functional solid material precursor solution” in the present embodiment is a solution containing a metal alkoxide (hereinafter also referred to as “solution containing a metal alkoxide as a solute”.
  • solution containing a metal alkoxide as a solute The same applies to other functional solid material precursor solutions.
  • Solutions containing metal organic acid salts, solutions containing metal inorganic acid salts, solutions containing metal halides, solutions containing inorganic compounds containing metals, nitrogen and hydrogen, solutions containing metal hydrides, metal nanoparticles A solution containing at least one selected from the group of a solution and ceramic fine particles is preferable.
  • the substrate 10 in this embodiment is a SiO 2 / Si substrate, the substrate 10 is not limited to this material.
  • an insulating substrate for example, a quartz glass (SiO 2 ) substrate, an insulating substrate in which an STO (SrTiO 3 ) layer is formed on the surface of a Si substrate via an SiO 2 layer and a Ti layer, alumina (Al 2 O 3 )
  • a solid substrate such as a substrate, an SRO (SrRuO 3 ) substrate, an STO (SrTiO 3 ) substrate), or a semiconductor substrate (eg, a silicon (Si) substrate or a silicon carbide (SiC) substrate) can be used.
  • the entire etching of the source / drain electrode oxide layer 50 was performed after the main baking. May be done. That is, a functional solid material precursor layer (for example, a precursor for a gate electrode) that has been subjected to a die pressing process between the above-described embossing step and the above-described functional solid material layer forming step (ie, main firing). It is preferable to include a step of etching the functional solid material precursor layer as a whole under the condition that the functional solid material precursor layer is removed in the thinnest region of the layer 20a). This is because an unnecessary region can be removed more easily than etching after functional baking of the functional solid material precursor layer.
  • a functional solid material precursor layer for example, a precursor for a gate electrode
  • FIG. 5 shows another example of the embossing process (typically, the embossing process for the gate electrode precursor layer 20a) which is a part of the manufacturing process of the functional device (also in this embodiment, the thin film transistor 100). It is a flowchart. Since the processes excluding the embossing process are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
  • step S ⁇ b> 201 the substrate 10 including the gate electrode precursor layer 20 a to be processed in the embossing process is adsorbed to the base 712.
  • the gate electrode mold M ⁇ b> 1 is held by the fixing portion 722 via the quartz glass 726.
  • step S202 the control unit 760 starts heating the first heater 714 and the second heater 724.
  • the controller 760 heats the first heater 714 and the second heater 724 and starts monitoring the temperatures of the first heater 714 and the second heater 724.
  • monitoring of each temperature described above is started in step S202.
  • monitoring of each temperature described above is always performed, which is another aspect that can be employed.
  • the controller 760 compares the temperature (T1) of the first heater 714 with the temperature (T2) of the second heater 724, and the temperature (T2) of the second heater 724 is the first.
  • the temperature of each heater is adjusted or controlled until the temperature becomes higher than the temperature (T1) of the heater 714.
  • the control unit 760 moves the upper mold pressing unit 720 downward as shown in step S204.
  • the control unit 760 presses the gate electrode mold M1 against the gate electrode precursor layer 20a with a pressure of 1 MPa or more and 20 MPa or less, for example.
  • the temperature (T1) of the first heater 714 is 100 ° C.
  • the temperature (T2) of the second heater 724 is 180 ° C.
  • control unit 760 moves the mold away from the functional solid material precursor layer.
  • heat is supplied to the functional solid material precursor layer during at least a part of the time during which the mold forming the embossing structure is pressed against the functional solid material precursor layer.
  • the die pressing process is performed in a state where the temperature of the mold (first temperature) is higher than the temperature (second temperature) of the functional solid material precursor layer heated by the first heater 714. . Therefore, as in the first embodiment, it is possible to form a functional solid material layer in which the embossing structure is formed with high accuracy and / or accuracy. As a result, a functional device including a functional solid material layer in which such an embossed structure is formed can be manufactured.
  • both the first heater 714 and the second heater 724 are heated, but heat is supplied to the functional solid material precursor layer or the heat is supplied.
  • the means for realizing the movement is not limited to this example.
  • it is one of the modifications in which only the first heater 714 is heated to supply heat to the functional solid material precursor layer or realize heat transfer.
  • both the first heater 714 and the second heater 724 are heated rather than only the first heater 714 is heated. preferable.
  • the temperature (T1) of the first heater 714 is controlled by the control unit 760 so as to be a constant temperature (for example, 100 ° C. or 150 ° C.) before the embossing process is started.
  • the temperature (second temperature) of the functional solid material precursor layer on the substrate 10 is stabilized at the temperature of the first heater 714.
  • the temperature (T2) of the second heater 724 in a state of being separated from the functional solid material precursor layer, that is, the temperature of the mold is heated by the control unit 760 so as to be 80 ° C., for example.
  • the controller 760 finally heats the second heater 724 until the temperature (T2) of the second heater 724 reaches, for example, 180 ° C., and then keeps the temperature for a certain time. Control to maintain. Thereafter, the controller 760 cools the first heater 714 and the second heater 724 to separate the mold from the functional solid material precursor layer.
  • the first temperature of the heat source (in the present embodiment, the mold) for supplying heat to the functional solid material precursor layer is changed by the second process of the functional solid material precursor layer also through the above-described embossing process.
  • the functional solid material precursor layer is embossed so as to be higher than the temperature. Therefore, since heat can be supplied to the functional solid material precursor layer or heat transfer can be realized, the functionality in which the embossing structure is formed with high accuracy and / or accuracy as in the first embodiment.
  • a solid material layer can be formed. As a result, a functional device including a functional solid material layer in which such an embossed structure is formed can be manufactured.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the memory transistor 200 in this embodiment.
  • a patterned oxide layer (LNO layer) made of lanthanum (La) and nickel (Ni) is formed on the substrate 10 as the gate electrode layer 120.
  • the manufacturing method of this gate electrode layer 120 uses the material used when forming the source electrode 54 and the drain electrode 52 in the first embodiment, and the same method as the method of forming the gate electrode layer 20, and uses the LNO layer. Is formed. Therefore, the overlapping description is omitted.
  • a PZT (Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 ) layer is formed as the ferroelectric layer 130 on the gate electrode layer 120.
  • the oxide layer (however, an unavoidable impurity may be included.) Which consists of lead (Pb), Zr (zirconium), and titanium (Ti) by performing a stamping process after adopting the solution method. , The same)) is formed. Specifically, it is as follows.
  • a ferroelectric containing a precursor containing lead (Pb), a precursor containing Zr (zirconium), and a precursor containing titanium (Ti) as a solute by a known spin coating method is formed using the layer precursor solution as a starting material.
  • the ferroelectric layer precursor layer is heated to 150 ° C. in the atmosphere for about 5 minutes.
  • a stamping process is performed at a pressure of 8 MPa using a ferroelectric layer mold (not shown).
  • the control unit 760 causes the maximum temperature of the first heater 714 and the maximum temperature of the second heater 724 to be 180 ° C.
  • the first heater 714 (base 712 side) and the second heater 724 (mold side) are heated.
  • the temperature (T1) of the first heater 714 is initially higher than the temperature (T2) of the second heater 724, so the temperature (T1) of the first heater 714 is higher. Is higher than the temperature (T2) of the second heater 724 (a part of the time).
  • the ratio of the “partial time” described above is about 80 while the mold is pressed against the ferroelectric layer precursor layer which is the functional solid material precursor layer. %Met.
  • the first heater 714 is heated to 650 ° C. to thereby obtain PZT (Pb (Zr x Ti 1-x )).
  • An O 3 ) layer is formed.
  • the channel oxide layer 40 is formed on the ferroelectric layer 130 in the same manner as the method for forming the channel oxide layer 40 in the first embodiment.
  • the ITO layer is formed by using the same material as that used for forming the gate electrode layer 20 in the first embodiment and the LNO layer forming method used for the source electrode 54 and the drain electrode 52. Is done. Therefore, the overlapping description is omitted.
  • Nb-doped PZT, La-doped PZT, barium titanate in addition to PZT (Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 ) as the ferroelectric material described above.
  • BaTiO 3 ), lead titanate (PbTiO 3 ), BTO (Bi 4 Ti 3 O 12 ), BLT (Bi 4-x La x Ti 3 O 12 ), SBT (SrBi 2 Ta 2 O 9 ), BZN (Bi 1 .5 Zn 1.0 Nb 1.5 O 7 ) or bismuth ferrite (BiFeO 3 ) can be used.
  • the highest temperature of the 1st heater 714 and the highest temperature of the 2nd heater 724 are the same, and the circumstances of those temperature rising are the same, it is substantially. It is possible to create a time zone in which the temperature of the functional solid material precursor layer (second temperature) is lower than the temperature of the mold or base (first temperature). For example, by interposing a member having a low thermal conductivity (for example, a resin plate) only between the first heater 714 and the substrate 10, the mold heating rate is made faster than the substrate 10 heating rate. Thus, a time zone in which the mold temperature is higher than the temperature of the functional solid material precursor layer can be formed.
  • a member having a low thermal conductivity for example, a resin plate
  • the second heater 724 that heats the mold at the time of embossing is adopted, but the heater of the first embodiment is not limited to these.
  • the “heat source” for supplying heat to the functional solid material precursor layer include known means using radiant heat and known means using microwaves. These means can also be controlled using the control unit 760 in the same manner as the control in the first embodiment.
  • the pre-baking temperature in the pre-baking step for forming the functional solid material precursor layer is lower than the boiling point of the solvent of the functional solid material precursor solution, and the temperature of the “heat source” in the subsequent main baking.
  • Increasing the (first temperature) above the boiling point of the solvent is another preferred embodiment that can be employed.
  • an embossing process is performed in a state where the solvent is relatively likely to remain in the functional solid material precursor layer.
  • the functional solid material precursor layer can be prevented from becoming hard and difficult to emboss. When it becomes possible to form the embossed structure more easily.
  • a mold release treatment and / or a mold of the mold is previously performed on the surface of each precursor layer with which the embossing surface comes into contact.
  • a mold release treatment is performed on the pressing surface, and thereafter, a stamping process is performed on each precursor layer.
  • release agent examples include surfactants (for example, fluorine surfactants, silicone surfactants, nonionic surfactants, etc.), fluorine-containing diamond-like carbon, and the like. can do. Since each of the above-described mold release processes can also be applied to the following embodiments, a duplicate description is omitted.
  • the “functional solid material precursor solution” is a solution containing a metal alkoxide, a solution containing a metal organic acid salt,
  • the volume shrinkage ratio is 20 % To 80%. Therefore, it is preferable that each of the above-mentioned solutions is employed from the viewpoint of improving the dimensional accuracy of the embossed structure.
  • the “functional solid material precursor solution” includes a solution containing a metal halide, a solution containing an inorganic compound containing metal, nitrogen and hydrogen, a solution containing a metal hydride, a solution containing metal nanoparticles, And a volume shrinkage ratio when forming the functional solid material layer from the functional solid material precursor layer in the functional solid material layer forming step when the solution contains at least one kind selected from the group of ceramic fine particles, 1% or more and 30% or less. Therefore, it is also preferable to employ the above-mentioned solutions from the viewpoint of facilitating dimensional control before and after the main firing.
  • the embossing process is performed using a composite solution obtained by mixing a solution containing a metal alkoxide and a solution containing a metal organic acid salt as a functional solid material precursor solution. It was confirmed that the volumetric shrinkage rate when forming the functional solid material layer from the functional solid material precursor layer in the embossing process was reduced. And, the adoption of the above-mentioned composite solution is one of effective means for solving technical problems that are difficult to make compatible, such as easy plastic deformation in the embossing process and easy dimensional control before and after the main firing. It was discovered by the inventors.
  • the solvent is 2-methoxyethanol.
  • lanthanum isopropoxide is selected as the metal alkoxide and nickel acetate is selected as the metal organic acid salt.
  • nickel acetate is selected as the metal organic acid salt.
  • the functional solid material precursor layer preliminarily fired at 130 ° C. by employing (1) is formed, and then the first heater 714 is formed in the same manner as the embossing step of the gate electrode precursor layer 20a.
  • the die pressing process is performed in a state where the (base 712 side) and the second heater 724 (die side) are heated.
  • the maximum temperature of the first heater 714 is 160 ° C.
  • the maximum temperature of the second heater 724 is 180 ° C. (however, the initial temperature is 80 ° C.).
  • the pressing pressure by the mold was 8 MPa, and the pressing time of the mold was 5 minutes.
  • the patterned functional solid material precursor layer is subjected to a heat treatment at 450 ° C. in the atmosphere by the first heater 714.
  • the volume shrinkage ratio in the example of (1) is The volume shrinkage in the example of (2) was 73%.
  • FIG. 7 shows the measurement results by AFM (atomic force microscope) of the patterned functional solid material precursor layer and the functional solid material layer after the main baking in the example of (1) described above.
  • AFM atomic force microscope
  • FIG. 8 is a measurement result by AFM in another specific example in which only the combination of the composite solution and the pre-baking temperature in the modified example (6) of the first embodiment are changed.
  • zirconium butoxide was employed as a metal alkoxide as a solute.
  • the solvent was 2-methoxyethanol.
  • zirconium 2-ethylhexanoate was employed as a metal organic acid salt as a solute.
  • the solvent was propionic acid.
  • the pre-baking temperature was 150 ° C.
  • the volumetric shrinkage when forming the functional solid material layer from the functional solid material precursor layer in the embossing process was 54%.
  • FIG. 9 is an assumption diagram showing a reaction process mechanism depending on a general gel state and a difference in precursor materials in the final oxide.
  • a precursor layer starting from a composite solution of a precursor solution of a metal alkoxide and a precursor solution of a metal organic acid salt has both the physical properties of FIG. 9 (a) and the physical properties of FIG. 9 (b). Therefore, as shown in FIG. 9C, it is considered that an oxide layer having intermediate physical properties that is neither dense nor sparse is finally formed. As a result, it is considered that in the embossing process, it is possible to obtain an excellent characteristic that the embossing structure can be maintained relatively easily and the volume shrinkage after the main firing is small. Therefore, as described above, the use of the composite solution is an effective means for solving technical problems that are difficult to achieve at the same time, such as easy plastic deformation in the embossing process and easy dimensional control before and after the main firing. It is considered to be one.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a functional device manufacturing apparatus 800 according to the present embodiment.
  • an example of an embossing process using a functional device manufacturing apparatus 800 as a modification of the functional device manufacturing apparatus 700 of the first embodiment will be described.
  • the functional device manufacturing apparatus 800 As shown in FIG. 10, the functional device manufacturing apparatus 800 according to the present embodiment is roughly divided into three components, that is, a fixed upper die pressing unit, a die, and a horizontal surface on which the substrate 10 is placed. It is comprised from the movable lower die pressing part and those control parts 860.
  • FIG. 10 is roughly divided into three components, that is, a fixed upper die pressing unit, a die, and a horizontal surface on which the substrate 10 is placed. It is comprised from the movable lower die pressing part and those control parts 860.
  • the upper mold pressing unit is accommodated in a roller 822 that presses a mold (for example, M1) while rotating, a roller holding unit 823 that holds the roller 822, and the roller 822. And a roller heater 824 for heating.
  • mold in this embodiment is a product made from nickel (Ni).
  • the roller heater 824 functions as one heat source for supplying heat to the functional solid material precursor layer (for example, the gate electrode precursor layer 20a shown in FIG. 10) during the embossing process.
  • the upper die pressing unit includes a known rotating mechanism for rotating the roller 822, a known lifting mechanism for raising and lowering (both not shown), and a gate for the functional solid material precursor layer when embossing is performed.
  • a pressure sensor (not shown) for monitoring the pressing force of the roller 822 against the electrode mold M1 or the like (downward arrow conceptually shown in FIG. 10) is provided.
  • the substrate 10 including the functional solid material precursor layer (for example, the gate electrode precursor layer 20a) to be processed is placed on the base 812.
  • the substrate 10 is adsorbed on the base 812 by being sucked from the suction unit 816 by a pump (not shown).
  • a base for heating the substrate 10 and the functional solid material precursor layer as another heat source for supplying heat to the functional solid material precursor layer during the embossing process.
  • a heater 814 is connected to the base 712.
  • the lower die pressing portion of the present embodiment includes a moving table 818 that supports the base 812 and the base heater 814 and moves in the horizontal direction on the apparatus installation base 811.
  • the movable table 818 includes a mold holding stage 825 including a mold holding unit 819 that holds a mold, and a lift 817 that lifts the substrate 10 away from the base by a known lifting mechanism. . Therefore, the mold holding stage 825 also moves as the moving table 818 moves on the apparatus installation table 811 in the horizontal direction.
  • the functional device manufacturing apparatus 800 controls the rotational movement and the up-and-down movement of the roller 822 using the upper mold pressing unit by the known feedback control, the control of the pressing force to the mold by the roller 822, and the movement.
  • a control unit 860 responsible for various controls during embossing including the horizontal movement of the table 818, the temperature control of the roller heater 824, and the temperature control of the base heater 814, and a computer 862 connected to the control unit 860 are provided. ing.
  • the control unit 860 and the computer 862 of the present embodiment also execute a series of processes of the present embodiment using the above-described components as in the functional device manufacturing apparatus 700 of the first embodiment. The processing of each component described above is monitored or integratedly controlled by the functional device manufacturing program.
  • the base heater 814 also serves as a pre-firing heater that performs pre-firing (sometimes referred to as “drying process”) of the functional solid material precursor layer. Therefore, in this embodiment, the lower die pressing unit including the pre-baking heater serves as the pre-baking unit of the functional device manufacturing apparatus 800. In addition, it is another aspect which can employ
  • the roller 822 directly presses the die with a pressing force of 1 MPa or more and 20 MPa or less, for example.
  • the functional solid material precursor layer is embossed.
  • the roller heater 824 and / or the base heater 814 the temperature of which is controlled by the controller 860, supplies heat to the functional solid material precursor layer.
  • the moving table 818 moves horizontally relative to the roller holding portion 823 in accordance with the rotation speed of the roller 822. In this embodiment, for example, the roller moves horizontally relative to the roller holding portion 823 at a speed of 0.05 mm / second.
  • the roller 822 serves as one heat source that supplies heat to the functional solid material precursor layer, and serves to supply the heat that becomes the first temperature in relation to the temperature of the base heater 814. Even if it comes to bear, heat supply or transfer to the functional solid material precursor layer during the embossing process can actually occur. As a result, a functional solid material layer in which the embossed structure is formed with high accuracy and / or accuracy can be obtained.
  • FIG. 11 is a view for explaining the piezoelectric inkjet head 300 according to the present embodiment.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view of the piezoelectric inkjet head 300.
  • FIG. 11B and FIG. 11C are diagrams illustrating a state when the piezoelectric inkjet head 300 ejects ink.
  • the embossing process is performed using the functional device manufacturing apparatus 700 of the first embodiment, and therefore, the description overlapping with that of the first embodiment is omitted. To do.
  • a piezoelectric inkjet head 300 includes a cavity member 340, a vibration plate 350 that is attached to one side of the cavity member 340 and has a piezoelectric element 320 formed thereon.
  • a nozzle plate 330 attached to the other side of the cavity member 340 and having nozzle holes 332 formed therein, and an ink chamber 360 defined by the cavity member 340, the vibration plate 350 and the nozzle plate 330 are provided.
  • the vibration plate 350 is provided with an ink supply port 352 that communicates with the ink chamber 360 and supplies ink to the ink chamber 360.
  • the diaphragm 350 is formed by applying an appropriate voltage to the piezoelectric element 320.
  • the ink is once bent upward and ink is supplied to the ink chamber 360 from a reservoir (not shown). Thereafter, the ink droplet i is ejected from the ink chamber 360 through the nozzle hole 332 by bending the vibration plate 350 downward. Thereby, vivid printing can be performed on the substrate.
  • FIG. 12 to FIG. 14 are views for explaining the method of manufacturing the piezoelectric inkjet head according to the present embodiment.
  • FIGS. 12A to 12F, FIGS. 13A to 13D, and FIGS. 14A to 14E are process diagrams.
  • a precursor for example, lanthanum isopropoxy
  • lanthanum (La) is formed on a dummy substrate 310 by a known spin coating method.
  • Functional solid material (LNO) precursor layer 322 ′ (hereinafter simply referred to as “a”) and a functional solid material precursor solution having a precursor (for example, nickel acetate) containing nickel (Ni) as a solute.
  • Precursor layer 322 ′ a precursor (for example, nickel acetate) containing nickel (Ni) as a solute.
  • the precursor layer 322 ' is heated to 120 ° C. in the atmosphere for about 1 minute.
  • the layer thickness of the precursor layer 322 'after pre-baking in this embodiment is about 300 nm.
  • a region corresponding to the first electrode layer 322 that bears a part of the piezoelectric element 320 is formed to be concave.
  • the precursor layer 322 ′ is embossed with a pressure of 8 MPa using a mold M3 (height difference of 300 nm).
  • the first heater 714 (base plate) is formed in the same manner as in the stamping process of the precursor layer for the ferroelectric layer in the modification (3) of the first embodiment. 712 side) and the second heater 724 (die side) are heated, and the die pressing process is performed.
  • the maximum temperature of the first heater 714 is 180 ° C.
  • the maximum temperature of the second heater 724 is 180 ° C.
  • the precursor layer 322 'having a stamping structure is formed by the stamping process of the present embodiment.
  • the example of the layer thickness of the convex part of this embossing structure is 300 nm
  • the example of the layer thickness of a recessed part is 50 nm.
  • the precursor layer 322 ' is removed from the region other than the region corresponding to the first electrode layer 322 by etching the entire surface of the precursor layer 322' (entire etching step).
  • the whole surface etching process is performed using a wet etching technique without using a vacuum process.
  • the precursor layer 322 ' is heat-treated at 550 ° C. for 10 minutes using an RTA apparatus.
  • the first electrode layer 322 which is an oxide layer made of lanthanum (La) and nickel (Ni) (however, it may contain inevitable impurities.
  • it is formed by a solution method. The same in other oxide layers to be formed).
  • a metal alkoxide is used as a solute on the dummy substrate 310 and the first electrode layer 322 by a known spin coating method.
  • a functional solid material (PZT) precursor layer 324 ′ (hereinafter, also simply referred to as “precursor layer 324 ′”) using a precursor solution (PZT sol-gel solution, manufactured by Mitsubishi Materials Corporation) as a starting material is formed.
  • the precursor layer 324 ' is heated to 150 ° C. in the atmosphere for about 5 minutes.
  • the layer thickness of the precursor layer 324 ′ after pre-baking in this embodiment is about 1 ⁇ m to about 10 ⁇ m.
  • the region corresponding to the piezoelectric layer 324 that bears a part of the piezoelectric element 320 is formed to be concave.
  • the precursor layer 324 ′ is embossed at a pressure of 8 MPa.
  • the first heater 714 (base plate) is formed in the same manner as the stamping process of the precursor layer for the ferroelectric layer in the modification (3) of the first embodiment. 712 side) and the second heater 724 (die side) are heated, and the die pressing process is performed.
  • the maximum temperature of the first heater 714 is 180 ° C.
  • the maximum temperature of the second heater 724 is 180 ° C.
  • the precursor layer 324 ′ having a stamping structure is formed by the stamping process of the present embodiment.
  • An example of the thickness of the convex portion of this embossed structure is 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, and an example of the thickness of the concave portion is 50 nm.
  • the precursor layer 322 ' is removed from the region other than the region corresponding to the piezoelectric layer 324 by etching the entire surface of the precursor layer 324' (entire etching step).
  • the whole surface etching process is performed using a wet etching technique without using a vacuum process.
  • the precursor layer 324 ′ is heat-treated at 650 ° C. for 10 minutes using an RTA apparatus.
  • a piezoelectric layer 324 made of a functional solid material layer (PZT) is formed.
  • a precursor containing lanthanum (La) (for example, lanthanum isopropoxide) and nickel are formed on the dummy substrate 310 and the piezoelectric layer 324 by a known spin coating method.
  • a functional solid material (LNO) precursor layer 326 ′ (hereinafter simply referred to as “precursor layer 326”) starting from a functional solid material precursor solution having a precursor containing (Ni) (for example, nickel acetate) as a solute. ').
  • the precursor layer 326 ' is heated to 120 ° C. in the atmosphere for about 1 minute.
  • the layer thickness of the precursor layer 326 ′ after pre-baking in this embodiment is about 300 nm.
  • the region corresponding to the second electrode layer 326 serving as a part of the piezoelectric element 320 was formed to be concave.
  • the precursor layer 326 ′ is embossed at a pressure of 8 MPa.
  • the first heater 714 (base plate) is formed in the same manner as in the stamping process of the precursor layer for the ferroelectric layer in the modification (3) of the first embodiment. 712 side) and the second heater 724 (die side) are heated, and the die pressing process is performed.
  • the maximum temperature of the first heater 714 is 180 ° C.
  • the maximum temperature of the second heater 724 is 180 ° C.
  • the precursor layer 326 ′ having a stamping structure is formed by the stamping process of the present embodiment.
  • the example of the layer thickness of the convex part of this embossing structure is 300 nm
  • the example of the layer thickness of the concave part is 50 nm.
  • the precursor layer 326 ′ is removed from the region other than the region corresponding to the second electrode layer 326 by etching the entire surface of the precursor layer 326 ′ (entire etching step).
  • the whole surface etching process is performed using a wet etching technique without using a vacuum process.
  • the precursor layer 326 ′ is heat-treated at 550 ° C. for 10 minutes using an RTA apparatus.
  • the second electrode layer 326 which is an oxide layer made of lanthanum (La) and nickel (Ni), can contain inevitable impurities. The same in other oxide layers to be formed).
  • vibration plate 350 and piezoelectric element 320 are bonded together using an adhesive.
  • a metal alkoxide isopropyl silicate (Si (OC 3 H 7 ) 4
  • Si (OC 3 H 7 ) 4 is soluted on the diaphragm 350 by a known spin coating method.
  • a functional solid material (quartz glass) precursor layer 340 ′ (hereinafter also simply referred to as “precursor layer 340 ′”) is formed using the functional solid material precursor solution as described above as a starting material.
  • the precursor layer 340 ' is heated to 150 ° C. in the atmosphere for about 5 minutes.
  • the layer thickness of the precursor layer 340 ′ after pre-baking in the present embodiment is, for example, 10 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • a mold M6 having a shape corresponding to the ink chamber 360 or the like is used, and the precursor layer 340 ′ is applied to the precursor layer 340 ′ at a pressure of 8 MPa. Apply embossing.
  • the first heater 714 (base plate) is formed in the same manner as the stamping process of the precursor layer for the ferroelectric layer in the modification (3) of the first embodiment. 712 side) and the second heater 724 (die side) are heated, and the die pressing process is performed.
  • the maximum temperature of the first heater 714 is 180 ° C.
  • the maximum temperature of the second heater 724 is 180 ° C.
  • the precursor layer 340 ′ having a stamping structure is formed by the stamping process of the present embodiment.
  • An example of the layer thickness of the convex portion of this embossed structure is 10 ⁇ m to 20 ⁇ m, and an example of the layer thickness of the concave portion is 50 nm.
  • the precursor layer 326 ′ is heat-treated at 650 ° C. for 10 minutes using an RTA apparatus.
  • a cavity member 340 made of a functional solid material layer (quartz glass) is formed.
  • the example of the functional device manufacturing apparatus 700 described in the first embodiment and the functional device manufacturing apparatus 800 described in the modification (8) are the other modifications of the first embodiment.
  • the present invention can also be applied to the second embodiment.
  • the thin film transistor, the memory type transistor, and the piezoelectric ink jet head have been described as examples.
  • the manufacturing method employed in each of the above embodiments is not limited thereto.
  • adopted by each above-mentioned embodiment is applicable also when manufacturing a capacitor.
  • the “embossing process” for performing the embossing process is performed when several oxide layers are formed.
  • the pressure in this embossing process is not limited to 8 MPa typically illustrated. As already described, if the pressure in this embossing step is within the range of 1 MPa or more and 20 MPa or less, at least a part of the effects of the above-described embodiments can be achieved.
  • embossing is performed on each precursor layer that has obtained high plastic deformation ability.
  • the pressure applied when embossing is as low as 1 MPa or more and 20 MPa or less
  • each precursor layer is deformed following the surface shape of the mold, and a desired embossing structure is obtained.
  • the pressure in a low pressure range of 1 MPa or more and 20 MPa or less the mold becomes difficult to be damaged when performing the stamping process, and it is advantageous for increasing the area.
  • the reason why the pressure is within the range of “1 MPa to 20 MPa” is as follows. First, if the pressure is less than 1 MPa, the pressure may be too low to emboss each precursor layer. On the other hand, if the pressure is 20 MPa, the precursor layer can be sufficiently embossed, so that it is not necessary to apply more pressure. From the viewpoint described above, it is more preferable to perform the embossing process at a pressure in the range of 2 MPa or more and 10 MPa or less in the embossing process in the fifth and sixth embodiments described above.
  • embossing in the embossing process of each of the embodiments described above is performed when embossing is performed on a part of the functional solid material precursor layer using an uneven die, and when using a flat die. This includes both cases where the entire surface of the solid material precursor layer is embossed.
  • a substrate to be processed is attached to the surface of the roller.
  • mold to the surface of a roller is another aspect which can be employ

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Abstract

　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。型押し工程では、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。また、機能性固体材料層形成工程では、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、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。

Description

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
　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。
　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）。
　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）。
特開２００６－１２１０２９号公報
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。
　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
　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。
＜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。
　［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。
　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。
　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。
　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。
　［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。
（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。
　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。
　［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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　［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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
（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。
　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。
（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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
＜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。
　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。
　［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。
　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。
　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。
　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。
　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。
＜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。
＜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。
　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。
　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。
＜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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
＜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。
＜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。
　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。
＜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。
＜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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
＜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。
　［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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
＜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。
［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。
　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。
［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。
　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。
（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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
（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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
（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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
（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。
（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。
　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。
　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。
　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。
　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。
（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。
（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。
＜その他の実施形態＞
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。

Claims (27)

  1. 　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、を含む、
    　機能性デバイスの製造方法。
  2. 　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。
  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。
  4. 　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１又は請求項２に記載の機能性デバイスの製造方法。
  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。
  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。
  7. 　前記予備焼成温度が、８０℃以上２５０℃以下であり、
    　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。
  8. 　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工程における予備焼成温度が、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。
  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。
  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。
  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、
    　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、
    　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。
  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、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。
  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、
    　前記金属ナノ粒子を含む溶液、及び
    　前記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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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制御する制御部と、
    　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。
  21. 　前記制御部が、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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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が８０℃以上２５０℃以下に設定され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。
  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設定され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。
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