型押し構造体の製造方法、薄膜トランジスター、薄膜キャパシター、アクチュエーター、圧電式インクジェットヘッド及び光学デバイス
【課題】従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能な機能性デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】熱処理することにより金属酸化物又は金属となる液体材料を準備する第１工程と、基材上に液体材料を塗布することにより金属酸化物又は金属の前駆体組成物からなる前駆体組成物層を形成する第２工程と、前駆体組成物層に対して凹凸型を用いて型押し加工を施すことにより前駆体組成物層に残膜を含む型押し構造を形成する第３工程と、型押し構造が形成された前駆体組成物層に対して大気圧プラズマ又は減圧プラズマによるアッシング処理を施すことにより残膜を処理する第４工程と、前駆体組成物層を熱処理することにより、前駆体組成物層から金属酸化物又は金属からなる型押し構造体を形成する第５工程とをこの順序で含む型押し構造体の製造方法。
【解決手段】熱処理することにより金属酸化物又は金属となる液体材料を準備する第１工程と、基材上に液体材料を塗布することにより金属酸化物又は金属の前駆体組成物からなる前駆体組成物層を形成する第２工程と、前駆体組成物層に対して凹凸型を用いて型押し加工を施すことにより前駆体組成物層に残膜を含む型押し構造を形成する第３工程と、型押し構造が形成された前駆体組成物層に対して大気圧プラズマ又は減圧プラズマによるアッシング処理を施すことにより残膜を処理する第４工程と、前駆体組成物層を熱処理することにより、前駆体組成物層から金属酸化物又は金属からなる型押し構造体を形成する第５工程とをこの順序で含む型押し構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、型押し構造体の製造方法、薄膜トランジスター、薄膜キャパシター、アクチュエーター、圧電式インクジェットヘッド及び光学デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
図２７は、従来の薄膜トランジスター９００を説明するために示す図である。
従来の薄膜トランジスター９００は、図２７に示すように、ソース電極９５０及びドレイン電極９６０と、ソース電極９５０とドレイン電極９６０との間に位置するチャネル層９４０と、チャネル層９４０の導通状態を制御するゲート電極９２０と、ゲート電極９２０とチャネル層９４０との間に形成され、強誘電体材料からなるゲート絶縁層９３０とを備える。なお、図２７において、符号９１０は絶縁性基板を示す。
【０００３】
従来の薄膜トランジスター９００においては、ゲート絶縁層９３０を構成する材料として、強誘電体材料（例えば、ＢＬＴ（Ｂｉ４−ｘＬａｘＴｉ３Ｏ１２）、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒｘ，Ｔｉ１−ｘ）Ｏ３））が使用され、チャネル層９４０を構成する材料として、酸化物導電性材料（例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ））が使用されている。
【０００４】
従来の薄膜トランジスター９００によれば、チャネル層を構成する材料として酸化物導電性材料を用いているためキャリア濃度を高くすることができ、また、ゲート絶縁層を構成する材料として強誘電体材料を用いているため低い駆動電圧で高速にスイッチングすることができ、その結果、大きな電流を低い駆動電圧で高速に制御することが可能となる。
【０００５】
従来の薄膜トランジスターは、図２８に示す従来の薄膜トランジスターの製造方法により製造することができる。図２８は、従来の薄膜トランジスターの製造方法を説明するために示す図である。図２８（ａ）〜図２８（ｅ）は各工程図であり、図２８（ｆ）は薄膜トランジスター９００の平面図である。
【０００６】
まず、図２８（ａ）に示すように、表面にＳiＯ２層が形成されたＳi基板からなる絶縁性基板９１０上に、電子ビーム蒸着法により、Ｔi（１０ｎｍ）及びＰt（４０ｎｍ）の積層膜からなるゲート電極９２０ を形成する。
次に、図２８（ｂ）に示すように、ゲート電極９２０の上方から、ゾルゲル法により、ＢＬＴ（Ｂｉ３．２５Ｌa０．７５Ｔｉ３Ｏ１２）又はＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ０．４Ｔｉ０．６）Ｏ３）からなるゲート絶縁層９３０（２００ｎｍ）を形成する。
次に、図２８（ｃ）に示すように、ゲート絶縁層９３０上に、ＲＦスパッタ法により、ＩＴＯからなるチャネル層９４０（５ｎｍ〜１５ｎｍ）を形成する。
次に、図２８（ｄ）に示すように、チャネル層９４０上に、電子ビーム蒸着法により、Ｔi（３０ｎｍ）及びＰt（３０ｎｍ）を真空蒸着してソース電極９５０及びドレイン電極９６０を形成する。
次に、ＲＩＥ法及びウェットエッチング法（ＨＦ：ＨＣl混合液）により、素子領域を他の素子領域から分離する。
これにより、図２８（ｅ）及び図２８（ｆ）に示すような、薄膜トランジスター９００を製造することができる。
【０００７】
図２９は、従来の薄膜トランジスター９００の電気特性を説明するために示す図である。なお、図２９中、符号９４０ａはチャネルを示し、符号９４０ｂは空乏層を示す。
従来の薄膜トランジスター９００においては、図２９に示すように、ゲート電圧が３Ｖ（ＶＧ＝３Ｖ）のときのオン電流として約１０−４Ａ、オン／オフ比として１×１０４、電界効果移動度μＦＥとして１０ｃｍ２／Ｖｓ、メモリウインドウとして約２Ｖの値が得られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１２１０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の薄膜トランジスター９００は、上記のような方法によって製造されたものであるため、ゲート電極９２０、チャネル層９４０、ソース電極９５０及びドレイン電極９６０を形成する過程で、高真空プロセスやフォトリソグラフィープロセスを用いる必要があり、原材料や製造エネルギーの使用効率が低く、また、製造に長時間を要するという問題がある。
【００１０】
なお、このような問題は、上記した薄膜トランジスターを製造する方法だけに見られる問題ではなく、薄膜キャパシター、アクチュエーター、圧電式インクジェットヘッド、光学デバイスなどの機能性デバイスを製造する方法全般に見られる問題である。
【００１１】
そこで、本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、上記のように優れた薄膜トランジスターをはじめとする種々の機能性デバイスを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能な型押し構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
［１］本発明の型押し構造体の製造方法は、金属含有化合物を含有し熱処理することにより金属酸化物又は金属となる液体材料を準備する第１工程と、基材上に前記液体材料を塗布することにより前記金属酸化物又は前記金属の前駆体組成物からなる前駆体組成物層を形成する第２工程と、前記前駆体組成物層に対して凹凸型を用いて型押し加工を施すことにより前記前駆体組成物層に残膜を含む型押し構造を形成する第３工程と、前記型押し構造が形成された前記前駆体組成物層に対して大気圧プラズマ又は減圧プラズマによるアッシング処理を施すことにより前記残膜を処理する第４工程と、前記前駆体組成物層を熱処理することにより、前記型押し構造が形成された前記前駆体組成物層から前記金属酸化物又は前記金属からなる型押し構造体を形成する第５工程とをこの順序で含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明の型押し構造体の製造方法によれば、基材上に液体材料を塗布して前駆体組成物層を形成し、当該前駆体組成物層に対して型押し加工を施して型押し構造を形成し、さらには前駆体組成物層を高温で熱処理することにより、型押し構造体を形成することが可能となるため、また、サブミクロンオーダーの微細なパターンを有する型を用いて型押し加工を施すことにより、サブミクロンオーダーの微細なパターンを有する型押し構造体を形成することが可能となるため、上記のように優れた薄膜トランジスターをはじめとする種々の機能性デバイスを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【００１４】
また、本発明の型押し構造体の製造方法によれば、前駆体組成物層に対してアッシング処理を施すことにより残膜を処理する第４工程をさらに含むことから、残膜の影響のない型押し構造体を形成することが可能となる。ここで、「残膜の影響のない型押し構造体」とは、残膜が存在していた部位で分断された構造を有する型押し構造体のことをいい、残膜が存在していた部位に残膜が全く残存しない場合と、残膜が存在していた部位に海島状の残膜が残存している場合の両方を含む。
【００１５】
また、本発明の型押し構造体の製造方法によれば、前駆体組成物層に対して大気圧プラズマ又は減圧プラズマによるアッシング処理を施すこととしていることから、第４工程を実施する際に高真空の環境を必要としなくなるため、高価な高真空の設備を不要とすることが可能となり、また、第４工程を実施するに要する時間を短縮することが可能となる。
なお、高真空の環境を必要とすることなく型押し構造体を形成することができる技術として、各種印刷技術（活版印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷、インクジェットによる印刷など）がある。しかしながら、これらの印刷技術によれば、せいぜい数十ミクロンオーダーのパターンを有する型押し構造体しか形成することができないため、サブミクロンオーダーの微細なパターンを有する型押し構造体を形成することができない。これに対して、本発明の型押し構造体の製造方法によれば、高真空の環境を必要とすることなく、サブミクロンオーダーの微細なパターンを有する型押し構造体を形成することが可能である。
【００１６】
本発明の型押し構造体の製造方法においては、液体材料として、「金属アルコキシドを含有するゾルゲル溶液」、「有機金属化合物を含有するＭＯＤ（Metal Organic Decomposition）溶液」、「金属塩（例えば、金属塩化物、金属酸塩化物、金属硝酸塩、金属酢酸塩など）を含有する金属塩溶液」、「上記ゾルゲル溶液、上記ＭＯＤ溶液及び上記金属塩溶液の少なくとも２つを混合した溶液」などの液体材料を好適に用いることができる。
【００１７】
本発明の型押し構造体の製造方法において、残膜とは、第３工程において前駆体組成物層に対して凹凸型を用いて型押し加工を施したとき、凹凸型において最も突出した凸面と基材表面との間に残存する前駆体組成物層のことをいう。また、本発明の型押し構造体の製造方法において、残膜には、「個々の残膜形成領域内において連続している膜」に加えて「個々の残膜形成領域内において連続していない膜」（例えば海島構造を取る膜）も含まれる。
【００１８】
なお、「型押し」は「ナノインプリント」と呼ばれることもある。
【００１９】
［２］本発明の型押し構造体の製造方法において、前記第４工程においては、前記残膜を完全に除去することが好ましい。
【００２０】
このような方法とすることにより、残膜の影響のない型押し構造体を形成することが可能となる。すなわち、第５工程において、前駆体組成物層が複数の領域に分断される結果、前駆体組成物層が無理なく面内方向に収縮できるようになるため、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。
【００２１】
残膜を完全に除去する方法としては、「アッシング処理による前駆体組成物層のエッチングレートと、残膜の厚さとの関係から算出した第１時間だけアッシングを施す方法（時間管理によるアッシング方法）」、「上記第１時間を超える時間、アッシングを施す方法（オーバーエッチングによるアッシング方法、この場合、基材がエッチングされることがある。）」、「基材として、エッチングストッパとなる材料からなる基材又はエッチングストッパとなる材料からなる層を少なくとも表面に備える基材を準備するとともに、上記第１時間を超える時間、アッシングを施す方法（エッチングストッパ併用によるアッシング方法）」などを好適に用いることができる。
【００２２】
［３］本発明の型押し構造体の製造方法において、前記第４工程においては、当該第４工程に続く前記第５工程を実施することにより前記残膜が海島構造を取るようになる薄さまで前記残膜を薄くすることが好ましい。
【００２３】
このような方法とすることによっても、残膜の影響のない型押し構造体を形成することが可能となる。すなわち、第５工程において、前駆体組成物層が複数の領域に分断される結果、前駆体組成物層が無理なく面内方向に収縮できるようになるため、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。
【００２４】
［４］本発明の型押し構造体の製造方法において、前記第４工程においては、前記型押し構造が形成された前記前駆体組成物層に対して大気圧プラズマによるアッシング処理を施すことが好ましい。
【００２５】
このような方法とすることにより、真空プロセスを用いることなしに型押し構造体を製造することが可能となるため、残膜の影響のない型押し構造体を、従来よりも大幅に少ない製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【００２６】
［５］本発明の型押し構造体の製造方法において、前記第４工程においては、前記型押し構造が形成された前記前駆体組成物層に対して減圧プラズマによるアッシング処理を施すことも好ましい。
【００２７】
このような方法とすることにより、高真空プロセスを用いることなしに型押し構造体を製造することが可能となるため、残膜の影響のない型押し構造体を、従来よりも大幅に少ない製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【００２８】
［６］本発明の型押し構造体の製造方法においては、０．１Ｐａ以上の圧力の下で前記第４工程を実施することが好ましい。
【００２９】
０．１Ｐａ以上の圧力の下で第４工程を実施することとしたのは、０．１Ｐａ未満の圧力の下で第４工程を実施する場合には、圧力環境を形成するのに時間がかかって生産性が低下したり、大がかりな減圧装置が必要になって製造コストを増大させたりする場合があるからである。このような観点から言えば、本発明の型押し構造体の製造方法においては、１Ｐａ以上の圧力の下で第４工程を実施することが好ましく、１０Ｐａ以上の圧力の下で第４工程を実施することがより好ましい。
【００３０】
一方、本発明の型押し構造体の製造方法においては、１０００Ｐａ〜１０００００Ｐａ程度の圧力の下で第４工程を実施することが好ましい。このような圧力範囲であれば、短時間で圧力環境を形成することが可能となるからである。また、このような圧力範囲であれば、大気圧環境にあるワークを搬送しながら連続して圧力環境に投入することが可能となるからである。また、本発明の型押し構造体の製造方法においては、１０００Ｐａ以下の圧力の下で第４工程を実施することも好ましい。１０００Ｐａ以下の圧力の下で第４工程を実施する場合には、後述するように、バイアス電圧を印加した状態で安定して第４工程を実施することが可能となるからである。このような観点から言えば、本発明の型押し構造体の製造方法においては、１００Ｐａ以下の圧力の下で第４工程を実施することがより好ましい。
【００３１】
［７］本発明の型押し構造体の製造方法においては、バイアス電圧を印加した状態で第４工程を実施することが好ましい。
【００３２】
減圧条件下においては、バイアス電圧を印加した状態であっても安定したグロー放電を起こさせることが可能となる。このため、上記したように、バイアス電圧を印加した状態で第４工程を実施することにより、高いエッチングレートでアッシング工程を実施することが可能となり、ひいては、高い生産性で型押し構造体を製造することが可能となる。
【００３３】
また、減圧条件下においては大気圧条件下においてよりもアッシングに用いるガス（アッシングガス）の平均自由行程が長くなるため、また、アッシングガスの飛翔方向が一方向に揃うようになるため、上記したように、バイアス電圧を印加した状態で第４工程を実施することにより、型押し構造の側面部分に対するエッチング（サイドエッチング）の割合を低減することが可能となり、ひいては、高い形状精度を有する型押し構造体を製造することが可能となる。
【００３４】
［８］本発明の型押し構造体の製造方法においては、反応性ガスを用いて前記第４工程を実施することが好ましい。
【００３５】
このような方法とすることにより、高いエッチングレートでアッシング工程を実施することが可能となり、ひいては、高い生産性で型押し構造体を製造することが可能となる。この場合、反応性ガスとしては、前駆体組成物層を構成する成分と化学反応を起こして前駆体組成物層をエッチングできる反応性ガスを用いることが好ましい。
【００３６】
［９］本発明の型押し構造体の製造方法においては、前記反応性ガスとして、ハロゲン元素含有ガスを用いて前記第４工程を実施することが好ましい。
【００３７】
このように、様々な種類の金属に対して反応性の高いハロゲン元素含有ガスを用いて第４工程を実施することにより、様々な種類の前駆体組成物層から、残膜の影響のない型押し構造体を製造することが可能となる。
【００３８】
［１０］本発明の型押し構造体の製造方法においては、前記反応性ガスとして、ハロゲン元素含有ガス及びＡｒガスを含有する混合ガスを用いて前記第４工程を実施することが好ましい。
【００３９】
このように、様々な種類の金属に対して反応性の高いハロゲン元素含有ガス及びミリング性の高いＡｒガスを用いて第４工程を実施することにより、様々な種類の前駆体組成物層から、残膜の影響のない型押し構造体を高い生産性で形成することが可能となる。
【００４０】
なお、本発明の型押し構造体の製造方法（上記［９］又は［１０］のいずれかに記載の型押し構造体の製造方法）において、ハロゲン元素含有ガスとしては、フッ素系ガス、塩素系ガス、臭素系ガスなどを好適に用いることができる。具体的には、前駆体組成物層がＳｉを含有する物質からなる場合には、例えばＣＦ４、ＣＦ４／Ｏ２、ＣＦ４／Ｈ２、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、ＳＦ６、ＳＦ６／Ｏ２、ＮＦ３、ＳｉＦ４／Ｏ２、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＣＣｌ４、ＣＦ３Ｂｒ、ＨＢｒ、ＨＢｒ／ＮＦ３、ＨＢｒ／Ｏ２、ＢＣｌ３／ＣＣｌ４、ＢＣｌ３／ＣＦ４などを好適に用いることができ、前駆体組成物層がＡｌを含有する物質からなる場合には、例えばＣｌ２、ＢＣｌ３、ＣＣｌ４、ＳｉＣｌ４、ＢＣｌ３／Ｃｌ２／Ａｒなどを好適に用いることができ、前駆体組成物層がＷ、Ｍｏ、Ｔａ及びＴｉのうち少なくとも１種を含有する物質からなる場合には、例えばＣＦ４、ＣＦ４／Ｏ２、ＮＦ３、ＣＣｌ４／Ｏ２などを好適に用いることができ、前駆体組成物層がＣｒを含有する物質からなる場合には、例えばＣｌ２、Ｃｌ２／Ｏ２、ＣＣｌ４／Ｏ２などを好適に用いることができ、前駆体組成物層がＡｕ及びＰｔのうち少なくとも１種を含有する物質からなる場合には、例えばＣｌ２、Ｃｌ２／Ａｒなどを好適に用いることができる。
【００４１】
本発明の型押し構造体の製造方法においては、キャリアガスとして、ＨｅガスやＮ２ガスを用いることが好ましい。
【００４２】
［１１］本発明の型押し構造体の製造方法においては、前記第２工程と前記第３工程との間に、前記前駆体組成物層を８０℃〜２００℃の範囲内にある温度に加熱することにより前記前駆体組成物層の流動性を予め低くしておく予備加熱工程をさらに含み、前記第３工程においては、前記前駆体組成物層を８０℃〜３００℃の範囲内にある温度に加熱した状態で、かつ、８０℃〜３００℃の範囲内にある温度に加熱した型を用いて前記前駆体組成物層に対して型押し加工を施すことにより、前記前駆体組成物層に型押し構造を形成することが好ましい。
【００４３】
このような方法とすることにより、８０℃〜２００℃の範囲内にある温度に加熱することにより前駆体組成物層の固化反応をある程度進めて前駆体組成物層の流動性を予め低くしておくとともに、８０℃〜３００℃の範囲内にある温度に加熱することにより前駆体組成物層の硬度を低くしておくことで高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととしているため、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り、その結果、所望の性能を有する型押し構造体を製造することが可能となる。
【００４４】
ところで、高分子材料を用いて型押し加工を行う通常の型押し加工技術の場合とは異なり、熱処理することにより金属酸化物又は金属となる液体材料を用いて型押し加工を行う型押し加工技術の場合には室温で型押し加工を行うという報告例がある。しかしながら、これによれば、所定の塑性変形能力を付与するためには有機成分や溶媒などを含有させる必要が生ずるため、これに起因して焼成時の形状劣化が激しくなってしまう。
【００４５】
しかしながら、本発明の発明者らの研究により、前駆体組成物層を８０℃〜３００℃の範囲内にある温度に加熱すれば、前駆体組成物層の塑性変形能力が高くなることが明らかとなった。また、主溶媒を除去できることが明らかとなった。そこで、本発明の型押し構造体の製造方法においては、８０℃〜３００℃の範囲内にある温度に加熱することで高い塑性変形能力を得るとともに焼成時の形状劣化の少ない前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととしているのである。
【００４６】
ここで、前駆体組成物層の加熱温度を「８０℃〜３００℃」の範囲内としたのは、上記の加熱温度が８０℃未満である場合には、前駆体組成物層が十分に軟化しないため前駆体組成物層の塑性変形能力を十分高くすることができないからであり、上記の加熱温度が３００℃を超える場合には、前駆体組成物層の固化反応が進みすぎて前駆体組成物層の塑性変形能力が再び低下するからである。
【００４７】
上記観点から言えば、前駆体組成物層を１００℃〜２００℃の範囲内にある温度に加熱した状態で前駆体組成物層に対して型押し加工を施すことがより好ましい。
【００４８】
また、上記のように、８０℃〜３００℃の範囲内にある温度に加熱した型を用いて前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととしていることから、型押し加工を施している最中に、前駆体組成物層の塑性変形能力が低下することがなくなるため、所望の型押し構造を一層高い精度で形成することが可能となる。
【００４９】
ここで、上記の型の加熱温度を「８０℃〜３００℃」の範囲内としたのは、上記の加熱温度が８０℃未満の場合には、前駆体組成物層の温度が低下することに起因して前駆体組成物層の塑性変形能力が低下する場合があるからであり、上記の加熱温度が３００℃を超える場合には、前駆体組成物層の脱水縮合反応が進みすぎることに起因して前駆体組成物層の塑性変形能力が低下するからである。
【００５０】
上記観点から言えば、上記の第３工程においては、１００℃〜２００℃の範囲内にある温度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。
【００５１】
本発明の型押し構造体の製造方法において、上記の第３工程においては、１ＭＰａ〜２０ＭＰａの範囲内にある圧力で型押し加工を施すことが好ましい。
【００５２】
本発明の型押し構造体の製造方法によれば、上記したように、高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととしているため、型押し加工を施す際に印加する圧力を１ＭＰａ〜２０ＭＰａにまで低くしても前駆体組成物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、型押し加工を施す際に印加する圧力を１ＭＰａ〜２０ＭＰａにまで低くすることにより、型押し加工を施す際に型が損傷し難くなる。
【００５３】
ここで、上記の圧力を「１ＭＰａ〜２０ＭＰａ」の範囲内としたのは、上記の圧力が１ＭＰａ未満の場合には、圧力が低すぎて前駆体組成物を型押しすることができなくなる場合があるからであり、上記の圧力が２０ＭＰａもあれば十分に前駆体組成物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。
【００５４】
上記観点から言えば、第３工程においては、２ＭＰａ〜１０ＭＰａ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。
【００５５】
［１２］本発明の型押し構造体の製造方法において、前記第５工程においては、酸素含有雰囲気で熱処理することにより、金属酸化物からなる型押し構造体を形成することが好ましい。
【００５６】
このような方法とすることにより、後述するように、型押し構造体料層を「薄膜トランジスター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、チャネル層若しくは配線層」、「薄膜キャパシターにおける第１電極層、誘電体層、第２電極層若しくは配線層」、「アクチュエーターにおける圧電体層、電極層若しくは配線層」、「圧電式インクジェットヘッドにおける圧電体層又はキャビティ部材」、「光学デバイスにおける格子層（金属セラミックス製格子層）」として備える種々の機能性デバイスを製造することが可能となる。
【００５７】
この場合、製造可能な金属酸化物としては、各種常誘電体材料（例えば、ＢＺＮ（Ｂｉ１．５Ｚｎ１．０Ｎｂ１．５Ｏ７又はＢＳＴ（ＢａｘＳｒ１−ｘ）Ｔｉ３Ｏ１２）、ＳｉＯ２、ＳｒＴｉＯ３、ＬａＡｌＯ３、ＨｆＯ２）、各種強誘電体材料（例えば、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒｘ，Ｔｉ１−ｘ）Ｏ３）、ＢＬＴ（Ｂｉ４−ｘＬａｘＴｉ３Ｏ１２）、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）、ＳＢＴ（ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９）、ＢＺＮ（Ｂｉ１．５Ｚｎ１．０Ｎｂ１．５Ｏ７）、ビスマスフェライト（ＢｉＦｅＯ３））、各種半導体材料又は各種導電体材料（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、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材料、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（ＳｒＢａＯ３）、ストロンチウムカルシウム複合酸化物（ＳｒＣａＯ３）、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−ｘ，Ｓｒｘ）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）、その他材料（例えば、Ｈｉｇｈ−ｋ材料（ＨｆＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＨｆＳｉｘＯｙ、ＺｒＳｉｘＯｙ、ＬａＡｌＯ３、Ｌａ２Ｏ３、（Ｂａ１−ｘ，Ｓｒｘ)ＴｉＯ３、Ａｌ２Ｏ３、（Ｂｉ２−ｘ，Ｚｎｘ)(Ｚｎｙ，Ｎｂ２−ｙ)、Ｙ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｇｄ２Ｏ３など）、ホイスラー系合金（Ｃｏ、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｍｎ−Ｐｔ、Ｎｉ−Ｆｅ、ＣｏＦｅＢなどの合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｆｅ−Ａｌ、Ｃｏ２ＭｎＡｌなど）、ＭＲＡＭ用バリア材料（（Ｌａ１−ｘ，Ｓｒｘ)ＭｎＯ３などの酸化物系ハーフメタルなどのＭＲＡＭ用電極材料、ＡｌＡｓ，ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３など）、マルチフェロイック材料（ペロブスカイト型ＢｉＭｎＯ３，ＢｉＦｅＯ３，ＹｂＭｎＯ３など、ガーネット型Ｒ３Ｆｅ２Ｏ１２ (Ｒ＝Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｔｂ，Ｌｕ)、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２、ＳＧＧＧ（Ｇｄ２．７Ｃａ０．３)(Ｇａ４．０Ｍｇ０．３２Ｚｒ０．６５Ｃａ０．０３）Ｏ１２など）、ＰＲＡＭ材料（ＧｅｘＴｅ１−ｘ、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５などのカルコゲナイド系、Ｓｂ−Ｘ合金（Ｘ＝Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｅ、Ｔｅ）など）、光触媒用ルチル型二酸化チタン（ＴｉＯ２））を例示することができる。
【００５８】
［１３］本発明の型押し構造体の製造方法において、前記第５工程においては、還元雰囲気で熱処理することにより、金属からなる型押し構造体を形成することが好ましい。
【００５９】
このような方法とすることにより、後述するように、機能性固体材料層を、「薄膜トランジスターにおけるゲート電極層若しくは配線層」、「薄膜キャパシターにおける第１電極層、第２電極層若しくは配線層」、「アクチュエーターにおける電極層」、「光学デバイスにおける格子層（金属製格子層）」などとすることが可能となるため、種々の機能性デバイスを製造することが可能となる。
【００６０】
この場合、製造可能な金属としては、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎなどを例示することができる。
【００６１】
［１４］本発明の薄膜トランジスターは、ゲート電極層、ゲート絶縁層、ソース層、ドレイン層、チャネル層及び配線層を備える薄膜トランジスターであって、前記ゲート電極層、前記ゲート絶縁層、前記ソース層、前記ドレイン層、前記チャネル層及び前記配線層のうち少なくとも１つの層は、本発明の型押し構造体の製造方法により形成されたものであることを特徴とする。
【００６２】
このような方法とすることにより、薄膜トランジスターの少なくとも１つの層については、残膜の影響のない型押し構造体として、大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【００６３】
［１５］本発明の薄膜トランジスターは、ソース領域及びドレイン領域並びにチャネル領域を含む酸化物導電体層と、前記チャネル領域の導通状態を制御するゲート電極と、前記ゲート電極と前記チャネル領域との間に形成され強誘電体材料又は常誘電体材料からなるゲート絶縁層とを備え、前記チャネル領域の層厚が前記ソース領域の層厚及び前記ドレイン領域の層厚よりも薄い薄膜トランジスターであって、前記チャネル領域の層厚が前記ソース領域の層厚及び前記ドレイン領域の層厚よりも薄い前記酸化物導電体層は、本発明の型押し構造体の製造方法により形成されたものであることを特徴とする。
【００６４】
本発明の薄膜トランジスターによれば、チャネル領域を構成する材料として酸化物導電性材料を用いているためキャリア濃度を高くすることができ、また、ゲート絶縁層を構成する材料として強誘電体材料又は常誘電体材料を用いているため低い駆動電圧で高速にスイッチングすることができ、その結果、従来の薄膜トランジスターの場合と同様に、大きな電流を低い駆動電圧で高速に制御することが可能となる。
【００６５】
また、本発明の薄膜トランジスターによれば、チャネル領域の層厚がソース領域の層厚及びドレイン領域の層厚よりも薄く、かつ、残膜の影響のない酸化物導電体層を本発明の型押し構造体の製造方法を用いて形成するだけで薄膜トランジスターを製造することが可能となるため、従来の薄膜トランジスターの場合のようにチャネル領域とソース領域及びドレイン領域とを異なる材料から形成しなくてもよくなり、上記のように優れた薄膜トランジスターを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【００６６】
［１６］本発明の薄膜トランジスターにおいては、前記チャネル領域のキャリア濃度及び層厚は、前記薄膜トランジスターがオフ状態のときに、前記チャネル領域全体が空乏化するような値に設定されていることが好ましい。
【００６７】
このような構成とすることにより、酸化物導電体層のキャリア濃度を高くしたとしても薄膜トランジスターがオフ状態の時に流れる電流量を十分低くできるため、必要なオンオフ比を維持しつつ、大きな電流を低い駆動電圧で制御することが可能となる。
この場合において、薄膜トランジスターがエンハンスメント型のトランジスタである場合には、ゲート電極に０Ｖの制御電圧を印加したときに薄膜トランジスターがオフ状態となるため、このようなときにチャネル領域全体が空乏化するような値に設定されていればよく、薄膜トランジスターがディプレッション型のトランジスタである場合には、ゲート電極に負の制御電圧を印加したときに薄膜トランジスターがオフ状態となるため、このようなときにチャネル領域全体が空乏化するような値に設定されていればよい。
【００６８】
［１７］本発明の薄膜キャパシターは、第１電極層、誘電体層、第２電極層及び配線層を備える薄膜キャパシターであって、前記第１電極層、前記誘電体層、前記第２電極層及び前記配線層のうち少なくとも１つの層は、本発明の型押し構造体の製造方法により形成されたものであることを特徴とする。
【００６９】
このような方法とすることにより、薄膜キャパシターの少なくとも１つの層については、残膜の影響のない型押し構造体として、大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【００７０】
［１８］本発明のアクチュエーターは、圧電体層、電極層及び配線層を備えるアクチュエーターであって、前記圧電体層、前記電極層及び前記配線層のうち少なくとも１つの層は、本発明の型押し構造体の製造方法により形成されたものであることを特徴とする。
【００７１】
このような方法とすることにより、少なくとも圧電体層については、残膜の影響のない型押し構造体として、大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【００７２】
この場合、液体材料として、熱処理することにより強誘電体材料となる液体材料を好適に用いることができる。
【００７３】
［１９］本発明の圧電式インクジェットヘッドは、キャビティ部材と、前記キャビティ部材の一方側に取り付けられ、圧電体層が形成された振動板と、前記キャビティ部材の他方側に取り付けられ、ノズル孔が形成されたノズルプレートと、前記キャビティ部材、前記振動板及び前記ノズルプレートによって画成されるインク室とを備える圧電式インクジェットヘッドであって、前記圧電体層及び／又は前記キャビティ部材は、本発明の型押し構造体の製造方法により形成されたものであることを特徴とする。
【００７４】
本発明の圧電式インクジェットヘッドによれば、圧電体層及び／又はキャビティ部材が本発明の型押し構造体の製造方法を用いて形成されたものであるため、圧電式インクジェットヘッドを、残膜の影響のない型押し構造体として、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【００７５】
［２０］本発明の光学デバイスは、基材上に格子層を備える光学デバイスであって、前記格子層は、本発明の型押し構造体の製造方法により形成されたものであることを特徴とする。
【００７６】
このような方法とすることにより、格子層については、残膜の影響のない型押し構造体として、大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【００７７】
なお、格子層が絶縁体からなる場合には、液体材料として、熱処理することにより絶縁体材料となる液体材料を用いることができる。また、格子層が金属からなる場合には、熱処理することにより金属材料となる液体材料を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】実施形態１に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図。
【図２】実施形態２に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図。
【図３】実施形態３に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図。
【図４】実施形態４に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図。
【図５】実施形態５に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図。
【図６】実施形態６に用いるアッシング装置４０を説明するために示す図である。
【図７】実施形態６に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図。
【図８】実施形態７に用いるアッシング装置４０ａを説明するために示す図である。
【図９】実施形態７に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図。
【図１０】実施形態８に係る薄膜トランジスター１００を説明するために示す図。
【図１１】実施形態８に係る薄膜トランジスターの製造方法を説明するために示す図。
【図１２】実施形態８に係る薄膜トランジスターの製造方法を説明するために示す図。
【図１３】実施形態８に係る薄膜トランジスターの製造方法を説明するために示す図。
【図１４】実施形態９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。
【図１５】実施形態９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。
【図１６】実施形態９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。
【図１７】実施形態９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。
【図１８】実施例１におけるアッシング処理を説明するために示す図である。
【図１９】実施例１におけるアッシング処理の結果を示す図である。
【図２０】実施例１におけるアッシング処理の結果を示す図である。
【図２１】実施例１におけるアッシング処理の結果を示す図である。
【図２２】実施例２におけるアッシング処理の結果を示す図である。
【図２３】実施例３における評価方法を説明するために示す図である。
【図２４】実施例３におけるアッシング処理の結果を示す図である。
【図２５】実施例３におけるアッシング処理の結果を示す図である。
【図２６】変形例に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図。
【図２７】従来の薄膜トランジスター９００を説明するために示す図である。
【図２８】従来の薄膜トランジスターの製造方法を説明するために示す図である。
【図２９】従来の薄膜トランジスター９００の電気特性を説明するために示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７９】
以下、本発明の型押し構造体の製造方法、薄膜トランジスター、薄膜キャパシター、アクチュエーター、圧電式インクジェットヘッド及び光学デバイスのうち、本発明の型押し構造体の製造方法、薄膜トランジスター及び圧電式インクジェットヘッドについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。実施形態１〜７は本発明の型押し構造体の製造方法に関する実施形態であり、実施形態８は本発明の薄膜トランジスターに関する実施形態であり、実施形態９は本発明の圧電式インクジェットヘッドに関する実施形態である。
【００８０】
[実施形態１]
図１は、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図である。図１（ａ）〜図１（ｇ）は各工程図である。なお、図１において、符号Ｐはプラズマを示す。
【００８１】
実施形態１に係る型押し構造体の製造方法は、図１に示すように、金属含有化合物を含有し熱処理することにより金属酸化物又は金属となる液体材料を準備する第１工程と、基材１０上に液体材料を塗布することにより金属酸化物又は金属の前駆体組成物からなる前駆体組成物層２０を形成する第２工程（図１（ａ）及び図１（ｂ）参照。）と、前駆体組成物層２０を８０℃〜２００℃の範囲内にある温度（例えば１５０℃）に加熱することにより前駆体組成物層２０の流動性を予め低くしておく予備加熱工程（図１（ｃ）参照。）と、前駆体組成物層２０を８０℃〜３００℃の範囲内にある温度（例えば１５０℃）に加熱した状態で、かつ、８０℃〜３００℃の範囲内にある温度（例えば１５０℃）に加熱した凹凸型Ｍ１を用いて前駆体組成物層２０に対して型押し加工を施すことにより前駆体組成物層２０に残膜２２を含む型押し構造を形成する第３工程（図１（ｄ）参照。）と、型押し構造が形成された前駆体組成物層２０に対して大気圧プラズマによるアッシング処理を施すことにより残膜２２を処理する第４工程（図１（ｅ）及び図１（ｆ）参照。）と、前駆体組成物層２０を熱処理することにより、型押し構造が形成された前駆体組成物層２０から金属酸化物又は金属からなる型押し構造体３０を形成する第５工程（図１（ｇ）参照。）とをこの順序で含む。
【００８２】
実施形態１に係る型押し構造体の製造方法においては、液体材料として、金属含有化合物を含有し熱処理することにより金属酸化物又は金属となる液体材料（例えば、「金属アルコキシドを含有するゾルゲル溶液」、「有機金属化合物を含有するＭＯＤ（Metal Organic Decomposition）溶液」、「金属塩（例えば、金属塩化物、金属酸塩化物、金属硝酸塩、金属酢酸塩など）を含有する金属塩溶液」、「上記ゾルゲル溶液、上記ＭＯＤ溶液及び上記金属塩溶液の少なくとも２つを混合した溶液」などを用いる。
【００８３】
実施形態１に係る型押し構造体の製造方法においては、第３工程において、凹凸型Ｍ１を用いて前駆体組成物層２０に対して型押し加工を施すことから、図１（ｄ）に示すように、前駆体組成物層２０には残膜２２を含む型押し構造が形成される。そこで、第４工程においては、このような前駆体組成物層２０に対して大気圧プラズマによるアッシング処理を施すことにより、残膜２２を処理する、具体的には、図１（ｅ）及び図１（ｆ）に示すように、残膜２２を完全に除去することとしている。
【００８４】
実施形態１に係る型押し構造体の製造方法においては、反応性ガス（例えば、「ハロゲン元素含有ガス」、「ハロゲン元素含有ガス及びＡｒガスを含有する混合ガス」など）を用いて第４工程を実施する。この場合、ハロゲン元素含有ガスとしては、各種のフッ素系ガス、塩素系ガス、臭素系ガスなどを好適に用いることができる。
【００８５】
このような方法とすることにより、残膜が完全に除去され「残膜の影響のない型押し構造体、すなわち、残膜が存在していた部位で分断された構造を有する型押し構造体」を形成することが可能となる。その結果、第５工程において、前駆体組成物層が個々の小さい領域に分断される結果、前駆体組成物層が無理なく面内方向に収縮できるようになるため、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。
【００８６】
残膜を完全に除去する方法としては、「アッシング処理による前駆体組成物層のエッチングレートと、残膜の厚さとの関係から算出した第１時間だけアッシングを施す方法（時間管理によるアッシング方法）」を用いる。
【００８７】
実施形態１に係る型押し構造体の製造方法によれば、基材上に液体材料を塗布して前駆体組成物層を形成し、当該前駆体組成物層に対して型押し加工を施して型押し構造を形成し、さらには前駆体組成物層を高温で熱処理することにより、型押し構造体を形成することが可能となるため、また、サブミクロンオーダーの微細なパターンを有する型を用いて型押し加工を施すことにより、サブミクロンオーダーの微細なパターンを有する型押し構造体を形成することが可能となるため、上記のように優れた薄膜トランジスターをはじめとする種々の機能性デバイスを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【００８８】
また、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法によれば、前駆体組成物層に対してアッシング処理を施すことにより残膜を処理する第４工程をさらに含むことから、残膜の影響のない型押し構造体を形成することが可能となる。
【００８９】
また、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法によれば、前駆体組成物層に対して大気圧プラズマによるアッシング処理を施すこととしていることから、第４工程を実施する際に高真空の環境を必要としなくなるため、高価な高真空の設備を不要とすることが可能となり、また、第４工程を実施するに要する時間を短縮することが可能となる。
【００９０】
また、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法によれば、反応性ガスを用いて第４工程を実施することとしているため、高いエッチングレートでアッシング工程を実施することが可能となり、ひいては、高い生産性で型押し構造体を製造することが可能となる。
【００９１】
また、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法によれば、８０℃〜２００℃の範囲内にある温度に加熱することにより前駆体組成物層の固化反応をある程度進めて前駆体組成物層の流動性を予め低くしておくとともに、８０℃〜３００℃の範囲内にある温度に加熱することにより前駆体組成物層の硬度を低くしておくことで高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととしているため、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り、その結果、所望の性能を有する型押し構造体を製造することが可能となる。
【００９２】
また、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法によれば、８０℃〜３００℃の範囲内にある温度に加熱した型を用いて前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととしていることから、型押し加工を施している最中に、前駆体組成物層の塑性変形能力が低下することがなくなるため、所望の型押し構造を一層高い精度で形成することが可能となる。
【００９３】
［実施形態２］
図２は、実施形態２に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図である。図２（ａ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施している最中の前駆体組成物層２０の断面図であり、図２（ｂ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施した直後における前駆体組成物層２０の断面図である。
【００９４】
実施形態２に係る型押し構造体の製造方法は、基本的には実施形態１に係る型押し構造体の製造方法と同様の工程を含むが、第４工程の内容が実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と異なる。すなわち、実施形態２に係る型押し構造体の製造方法においては、図２に示すように、第４工程において、アッシング処理による前駆体組成物層のエッチングレートと、残膜２２の厚さとの関係から算出した第１時間を超える時間、アッシングを施すこととしている。その結果、実施形態２に係る型押し構造体の製造方法においては、図２（ｂ）に示すように、基材１０に凹部２４が形成されることとなる。
【００９５】
このように、実施形態２に係る型押し構造体の製造方法は、第４工程の内容が実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と異なるが、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と同様に、前駆体組成物層に対してアッシング処理を施すことにより残膜を処理する第４工程を含むことから、残膜の影響のない型押し構造体を形成することが可能となる。また、前駆体組成物層に対して大気圧プラズマによるアッシング処理を施すこととしていることから、第４工程を実施する際に高真空の環境を必要としなくなるため、高価な高真空の設備を不要とすることが可能となり、また、第４工程を実施するに要する時間を短縮することが可能となる。
【００９６】
なお、実施形態２に係る型押し構造体の製造方法は、第４工程以外の内容が実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と同様であるため、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。
【００９７】
［実施形態３］
図３は、実施形態３に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図である。図３（ａ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施している最中の前駆体組成物層２０の断面図であり、図３（ｂ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施した直後における前駆体組成物層２０の断面図である。
【００９８】
実施形態３に係る型押し構造体の製造方法は、基本的には実施形態１に係る型押し構造体の製造方法と同様の工程を含むが、第４工程の内容が実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と異なる。すなわち、実施形態３に係る型押し構造体の製造方法においては、図３に示すように、基材として、エッチングストッパとなる材料からなる基材１０ａを用いるとともに、アッシング処理による前駆体組成物層のエッチングレートと、残膜２２の厚さとの関係から算出した第１時間を超える時間、アッシングを施すこととしている。
【００９９】
このように、実施形態３に係る型押し構造体の製造方法は、第４工程の内容が実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と異なるが、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と同様に、前駆体組成物層に対してアッシング処理を施すことにより残膜を処理する第４工程を含むことから、残膜の影響のない型押し構造体を形成することが可能となる。また、前駆体組成物層に対して大気圧プラズマによるアッシング処理を施すこととしていることから、第４工程を実施する際に高真空の環境を必要としなくなるため、高価な高真空の設備を不要とすることが可能となり、また、第４工程を実施するに要する時間を短縮することが可能となる。
【０１００】
また、実施形態３に係る型押し構造体の製造方法によれば、いわゆるオーバーエッチングの条件でアッシングを施しているにもかかわらず、実施形態２に係る型押し構造体の製造方法の場合とは異なり、図３（ｂ）に示すように、基材１０ａに凹部が形成されないようになる。
【０１０１】
なお、実施形態３に係る型押し構造体の製造方法は、第４工程以外の内容が実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と同様であるため、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。
【０１０２】
［実施形態４］
図４は、実施形態４に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図である。図４（ａ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施している最中の前駆体組成物層２０の断面図であり、図４（ｂ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施した直後における前駆体組成物層２０の断面図である。
【０１０３】
実施形態４に係る型押し構造体の製造方法は、基本的には実施形態１に係る型押し構造体の製造方法と同様の工程を含むが、第４工程の内容が実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と異なる。すなわち、実施形態４に係る型押し構造体の製造方法においては、図４に示すように、基材として、第１基材１２の表面にエッチングストッパとなる材料からなる層１４を備える基材１０ｂを用いるとともに、アッシング処理による前駆体組成物層のエッチングレートと、残膜２２の厚さとの関係から算出した第１時間を超える時間、アッシングを施すこととしている。
【０１０４】
このように、実施形態４に係る型押し構造体の製造方法は、第４工程の内容が実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と異なるが、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と同様に、前駆体組成物層に対してアッシング処理を施すことにより残膜を処理する第４工程を含むことから、残膜の影響のない型押し構造体を形成することが可能となる。また、前駆体組成物層に対して大気圧プラズマによるアッシング処理を施すこととしていることから、第４工程を実施する際に高真空の環境を必要としなくなるため、高価な高真空の設備を不要とすることが可能となり、また、第４工程を実施するに要する時間を短縮することが可能となる。
【０１０５】
また、実施形態４に係る型押し構造体の製造方法においても、実施形態３に係る型押し構造体の製造方法の場合と同様に、いわゆるオーバーエッチングの条件でアッシングを施しているにもかかわらず、図４（ｂ）に示すように、基材１０ｂに凹部が形成されないようになる。
【０１０６】
なお、実施形態４に係る型押し構造体の製造方法は、第４工程以外の内容が実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と同様であるため、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。
【０１０７】
［実施形態５］
図５は、実施形態５に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図である。図５（ａ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施している最中の前駆体組成物層２０の断面図であり、図５（ｂ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施した直後における前駆体組成物層２０の断面図であり、図５（ｃ）は第５工程で前駆体組成物層２０を熱処理することにより形成された型押し構造体３０の断面図である。なお、図５においては、後述する海島構造２４を見易くするために、図１〜図４においてよりも図面を拡大して示している。
【０１０８】
実施形態５に係る型押し構造体の製造方法は、基本的には実施形態１に係る型押し構造体の製造方法と同様の工程を含むが、第４工程の内容が実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と異なる。すなわち、実施形態５に係る型押し構造体の製造方法においては、図５に示すように、第４工程において、当該第４工程に続く第５工程を実施することにより残膜が海島構造２６を取るようになる薄さまで残膜２２を薄くすることとしている。
【０１０９】
このように、実施形態５に係る型押し構造体の製造方法は、第４工程の内容が実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と異なるが、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と同様に、前駆体組成物層に対してアッシング処理を施すことにより残膜を処理する第４工程を含むことから、残膜の影響のない型押し構造体を形成することが可能となる。また、前駆体組成物層に対して大気圧プラズマによるアッシング処理を施すこととしていることから、第４工程を実施する際に高真空の環境を必要としなくなるため、高価な高真空の設備を不要とすることが可能となり、また、第４工程を実施するに要する時間を短縮することが可能となる
【０１１０】
また、実施形態５に係る型押し構造体の製造方法においては、第５工程終了後に、残膜が海島構造２６を取るようになるため、第４工程終了で残膜を完全に除去しない場合であっても、残膜の影響のない型押し構造体を形成することが可能となる。
【０１１１】
なお、実施形態５に係る型押し構造体の製造方法は、第４工程以外の内容が実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と同様であるため、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。
【０１１２】
［実施形態６］
図６は、実施形態６に用いるアッシング装置４０を説明するために示す図である。図７は、実施形態６に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図である。図７（ａ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施す直前の前駆体組成物層２０の断面図であり、図７（ｂ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施した直後における前駆体組成物層２０の断面図である。なお、図６中、符号４１は一方の電極を示し、符号４３は他方の電極を示す。また、図７においては、サイドエッチングの様子を見易くするために、図５においてよりもさらに図面を拡大して示している。
【０１１３】
実施形態６に係る型押し構造体の製造方法は、基本的には実施形態１に係る型押し構造体の製造方法と同様の工程を含む。そして、図６に示すように、アッシング装置４０（大気圧プラズマアッシング装置）を用いて前駆体組成物層に対してアッシング処理を施すことにより第４工程を実施することとしている。
【０１１４】
このように、実施形態６に係る型押し構造体の製造方法は、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と同様に、前駆体組成物層に対してアッシング処理を施すことにより残膜を処理する第４工程を含むことから、残膜の影響のない型押し構造体を形成することが可能となる。また、前駆体組成物層に対して大気圧プラズマによるアッシング処理を施すこととしていることから、第４工程を実施する際に高真空の環境を必要としなくなるため、高価な高真空の設備を不要とすることが可能となり、また、第４工程を実施するに要する時間を短縮することが可能となる。
【０１１５】
なお、実施形態６に係る型押し構造体の製造方法においては、前駆体組成物層に対して大気圧プラズマによるアッシング処理を施すこととしていることから、アッシングガスの平均自由行程が短くなって第４工程中にサイドエッチングが起こるため（図７参照。）、これを考慮して凹凸型のパターンを設計することが好ましい。このことは、実施形態１〜５に係る型押し構造体の製造方法の場合も同様である。
【０１１６】
［実施形態７］
図８は、実施形態７に用いるアッシング装置４０ａを説明するために示す図である。図９は、実施形態７に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図である。図９（ａ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施す直前の前駆体組成物層２０の断面図であり、図９（ｂ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施した直後における前駆体組成物層２０の断面図である。なお、図８中、符号４２は正電極を示し、符号４４は負電極を示す。
【０１１７】
実施形態７に係る型押し構造体の製造方法は、基本的には実施形態６に係る型押し構造体の製造方法と同様の工程を含むが、第４工程の内容が実施形態６に係る型押し構造体の製造方法の場合と異なる。すなわち、実施形態７に係る型押し構造体の製造方法においては、図８に示すように、アッシング装置４０ａ（減圧プラズマアッシング装置）を用いて前駆体組成物層２０に対して減圧プラズマによるアッシング処理を施すことにより第４工程を実施することとしている。実施形態７に係る型押し構造体の製造方法においては、例えば、１Ｐａ〜１０００Ｐａの圧力条件（好ましくは１０Ｐａ〜１００Ｐａ）の下で減圧プラズマによるアッシング処理を行う。また、実施形態７に係る型押し構造体の製造方法においては、図８に示すように、バイアス電圧を印加した条件で第４工程を実施することとしている。
【０１１８】
このように、実施形態７に係る型押し構造体の製造方法は、第４工程の内容が実施形態６に係る型押し構造体の製造方法の場合と異なるが、実施形態６に係る型押し構造体の製造方法の場合と同様に、前駆体組成物層に対してアッシング処理を施すことにより残膜を処理する第４工程をさらに含むことから、残膜の影響のない型押し構造体を形成することが可能となる。また、バイアス電圧を印加した状態で第４工程を実施することとしていることから、アッシングガスの衝突エネルギーが高くなるため、高いエッチングレートでアッシング工程を実施することが可能となり、ひいては、高い生産性で型押し構造体を製造することが可能となる。
【０１１９】
また、実施形態７に係る型押し構造体の製造方法によれば、以下のような効果も得られる。すなわち、実施形態７に係る型押し構造体の製造方法によれば、大気圧条件下においてよりもアッシングに用いるガス（アッシングガス）の平均自由行程が長くなることから、また、アッシングガスの飛翔方向が一方向に揃うようになるため、図９に示すように、型押し構造の側面部分に対するエッチング（サイドエッチング）の割合を低減することが可能となり、ひいては、高い形状精度を有する型押し構造体を製造することが可能となる。また、バイアス電圧を印加した状態であっても安定したグロー放電が起こるようになるため、高いエッチングレートで安定してアッシング工程を実施することが可能となり、ひいては、高い生産性で安定して型押し構造体を製造することが可能となる。また、前駆体組成物層と反応性ガスとの反応によって生成する反応生成物が揮発して除去され易くなるため、この観点からも、高いエッチングレートで安定してアッシング工程を実施することが可能となり、ひいては、高い生産性で安定して型押し構造体を製造することが可能となる。
【０１２０】
なお、実施形態７に係る型押し構造体の製造方法は、第４工程以外の内容が実施形態に６係る型押し構造体の製造方法の場合と同様であるため、実施形態６に係る型押し構造体の製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。
【０１２１】
［実施形態８］
１．実施形態８に係る薄膜トランジスター１００
図１０は、実施形態８に係る薄膜トランジスター１００を説明するために示す図である。図１０（ａ）は薄膜トランジスター１００の平面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ１−Ａ１断面図であり、図１０（ｃ）は図１０（ａ）のＡ２−Ａ２断面図である。
【０１２２】
実施形態８に係る薄膜トランジスター１００は、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、ソース領域１４４及びドレイン領域１４６並びにチャネル領域１４２を含む酸化物導電体層１４０と、チャネル領域１４２の導通状態を制御するゲート電極１２０と、ゲート電極１２０とチャネル領域１４２との間に形成され強誘電体材料からなるゲート絶縁層１３０とを備える。チャネル領域１４２の層厚は、ソース領域１４４の層厚及びドレイン領域１４６の層厚よりも薄い。チャネル領域１４２の層厚は、好ましくは、ソース領域１４４の層厚及びドレイン領域１４６の層厚の１／２以下である。ゲート電極１２０は、図１０（ａ）及び図１０（ｃ）に示すように、スルーホール１５０を介して外部に露出するゲートパッド１２２に接続されている。
【０１２３】
実施形態８に係る薄膜トランジスター１００においては、酸化物導電体層１４０は、型押し成形技術を用いて形成されたものである。
【０１２４】
実施形態８に係る薄膜トランジスター１００においては、チャネル領域１４２のキャリア濃度及び層厚は、ゲート電極１２０にオフの制御電圧を印加したときに、チャネル領域１４２が空乏化するような値に設定されている。具体的には、チャネル領域１４２のキャリア濃度は、１×１０１５ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−３の範囲内にあり、チャネル領域１４２の層厚は、５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にある。
【０１２５】
なお、実施形態８に係る薄膜トランジスター１００においては、ソース領域１４４及びドレイン領域１４６の層厚は、５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内にある。
【０１２６】
酸化物導電体層１４０は、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）からなり、ゲート絶縁層１３０は、例えばＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒｘ，Ｔｉ１−ｘ）Ｏ３）からなり、ゲート電極１２０は、例えば酸化ニッケルランタン（ＬＮＯ（ＬａＮｉＯ３））からなり、固体基板としての絶縁性基板１１０は、例えばＳｉ基板の表面にＳｉＯ２層及びＴｉ層を介してＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ）層を形成した絶縁性基板からなる。
【０１２７】
２．実施形態８に係る薄膜トランジスターの製造方法
実施形態８に係る薄膜トランジスター１００は、以下に示す薄膜トランジスターの製造方法により製造することができる。以下、工程順に説明する。
【０１２８】
図１１〜図１３は、実施形態８に係る薄膜トランジスターの製造方法を説明するために示す図である。図１１（ａ）〜図１１（ｆ）、図１２（ａ）〜図１２（ｆ）及び図１３（ａ）〜図１３（ｅ）は各工程図である。なお、各工程図において、左側に示す図は図１０（ｂ）に対応する図であり、右側に示す図は図１０（ｃ）に対応する図である。
【０１２９】
（１）ゲート電極１２０の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（酸化ニッケルランタン）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する（第１工程）。具体的には、金属無機塩（硝酸ランタン（六水和物）及び酢酸ニッケル（四水和物））を含有する溶液（溶媒：２ーメトキシエタノール）を準備する。
【０１３０】
次に、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、絶縁性基板１１０における一方の表面に、スピンコート法を用いて機能性液体材料を塗布し（例えば、５００ｒｐｍ・２５秒）、その後、絶縁体基板１１０をホットプレート上に置き６０℃で１分間乾燥させることにより、酸化ニッケルランタンの前駆体組成物層１２０’（層厚３００ｎｍ）を形成する（第２工程）。
【０１３１】
次に、図１１（ｃ）及び図１１（ｄ）に示すように、ゲート電極１２０及びゲートパッド１２２に対応する領域が凹となるように形成された凹凸型Ｍ２（高低差３００ｎｍ）を用いて、１５０℃で前駆体組成物層１２０’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層１２０’に型押し構造（凸部の層厚３００ｎｍ、凹部の層厚５０ｎｍ）を形成する（第３工程）。型押し加工を施すときの圧力は、５ＭＰａとする。これにより、８０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度に加熱することで高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととなるため、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。
【０１３２】
次に、前駆体組成物層１２０’を全面アッシング処理することにより、図１１（ｅ）に示すように、ゲート電極１２０に対応する領域以外の領域に存在する残膜１２０’ｚを完全に除去する（第４工程）。第４工程はウェットエッチング装置を用いて行う。
【０１３３】
最後に、前駆体組成物層１２０’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、図１１（ｆ）に示すように、前駆体組成物層１２０’から、機能性固体材料層（酸化ニッケルランタン）からなるゲート電極１２０及びゲートパッド１２２を形成する（第５工程）。
【０１３４】
（２）ゲート絶縁層１３０の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（ＰＺＴ）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する。具体的には、機能性液体材料として、金属アルコキシドを含有する溶液（三菱マテリアル株式会社製、ＰＺＴゾルゲル溶液）を準備する（第１工程）。
【０１３５】
次に、絶縁性基板１１０における一方の表面上に、スピンコート法を用いて上記した機能性液体材料を塗布し（例えば、２０００ｒｐｍ・２５秒）、その後、絶縁体基板１１０をホットプレート上に置き２５０℃で５分間乾燥させる操作を３回繰り返すことにより、機能性固体材料（ＰＺＴ）の前駆体組成物層１３０’（層厚３００ｎｍ）を形成する（第２工程、図１２（ａ）参照。）。
【０１３６】
次に、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）に示すように、スルーホール１５０に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型Ｍ３（高低差３００ｎｍ）を用いて、１５０℃で前駆体組成物層１３０’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層１３０’にスルーホール１５０に対応する型押し構造を形成する（第３工程）。型押し加工を施すときの圧力は、５ＭＰａとする。これにより、８０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度に加熱することで高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととなるため、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。
【０１３７】
次に、前駆体組成物層１３０’を全面アッシング処理することにより、図１２（ｄ）に示すように、後でチャネル領域１４２となる領域に存在する残膜１３０’ｚを完全に除去する（第４工程）。第４工程は、減圧プラズマエッチング装置を用いて、１０Ｐａの圧力条件の下で反応性ガス（例えばＣＦ４ガス及びＡｒガス）を導入しながら行う。
【０１３８】
最後に、前駆体組成物層１３０’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、図１２（ｅ）に示すように、前駆体組成物層１３０’から、機能性固体材料層（ＰＺＴ）からなるゲート絶縁層１３０を形成する（第５工程）。
【０１３９】
（３）酸化物導電体層１４０の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（ＩＴＯ）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する（第１工程）。具体的には、機能性液体材料として、金属カルボン酸塩を含有する溶液（株式会社高純度化学研究所製の機能性液体材料（商品名：ＩＴＯ−０５Ｃ）、原液：希釈液＝１：１．５）を準備する。なお、当該機能性液体材料には、完成時にチャネル領域１４２のキャリア濃度が１×１０１５ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−３の範囲内になるような濃度の不純物が添加されている。
【０１４０】
次に、図１２（ｆ）に示すように、絶縁性基板１１０における一方の表面上に、スピンコート法を用いて上記した機能性液体材料を塗布し（例えば、２０００ｒｐｍ・２５秒）、その後、絶縁体基板１１０をホットプレート上に置き１５０℃で３分間乾燥させることにより、機能性固体材料（ＩＴＯ）の前駆体組成物層１４０’（層厚３００ｎｍ）を形成する（第２工程）。
【０１４１】
次に、図１３（ａ）〜図１３（ｃ）に示すように、ソース領域１４４に対応する領域及びドレイン領域１４６に対応する領域よりもチャネル領域１４２に対応する領域が凸となるように形成され凹凸型Ｍ４（高低差３５０ｎｍ）を用いて、前駆体組成物層１４０’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層１４０’に型押し構造（凸部の層厚３５０ｎｍ、凹部の層厚１００ｎｍ）を形成する（第３工程）。これにより、前駆体組成物層１４０’のうちチャネル領域１４２となる部分の層厚が他の部分よりも薄くなる。
【０１４２】
このとき、上記の工程においては、前駆体組成物層１４０’を１５０℃に加熱した状態で、かつ、１５０℃に加熱した型を用いて型押し加工を施すこととしている。この場合、型押し加工を施すときの圧力は、４ＭＰａ程度とする。
【０１４３】
なお、凹凸型Ｍ４は、チャネル領域１４２に対応する領域よりも素子分離領域１６０及びスルーホール１５０に対応する領域がさらに凸となるような構造を有しており、素子分離領域１６０及びスルーホール１５０に対応する領域には、前駆体組成物層１４０’の残膜１４０’ｚが形成されることとなる（図１３（ｃ）参照。）。
【０１４４】
次に、前駆体組成物層１４０’を全面アッシング処理することにより、図１３（ｄ）に示すように、素子分離領域１６０及びスルーホール１５０に対応する領域に存在する残膜１４０’ｚを完全に除去する（第４工程）。第４工程は、減圧プラズマエッチング装置を用いて、１０Ｐａの圧力条件の下で反応性ガス（例えばＣＦ４ガス及びＡｒガス）を導入しながら行う。
【０１４５】
最後に、前駆体組成物層１４０’に熱処理を施す（ホットプレート上で４００℃・１０分の条件で前駆体組成物層１４０’の焼成を行い、その後、ＲＴＡ装置を用いて６５０℃・３０分（前半１５分酸素雰囲気、後半の１５分窒素雰囲気）の条件で前駆体組成物層１４０’を加熱する）ことにより、ソース領域１４４、ドレイン領域１４６及びチャネル領域１４２を含む酸化物導電体層１４０を形成し（第５工程）、図１３（ｅ）に示すようなボトムゲート構造を有する、実施形態８に係る薄膜トランジスター１００を製造することができる。
【０１４６】
３．実施形態８に係る薄膜トランジスター１００の効果
実施形態８に係る薄膜トランジスター１００によれば、チャネル領域１４２を構成する材料として酸化物導電性材料を用いているためキャリア濃度を高くすることができ、また、ゲート絶縁層１３０を構成する材料として強誘電体材料を用いているため低い駆動電圧で高速にスイッチングすることができ、その結果、従来の薄膜トランジスター９００の場合と同様に、大きな電流を低い駆動電圧で高速に制御することが可能となる。
【０１４７】
また、実施形態８に係る薄膜トランジスター１００によれば、チャネル領域１４２の層厚がソース領域１４４の層厚及びドレイン領域１４６の層厚よりも薄く、かつ、残膜の影響のない酸化物導電体層１４０を上記した型押し構造体の製造方法を用いて形成するだけで薄膜トランジスターを製造することが可能となるため、従来の薄膜トランジスター９００の場合のようにチャネル領域とソース領域及びドレイン領域とを異なる材料から形成しなくてもよくなり、上記のように優れた薄膜トランジスターを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【０１４８】
また、実施形態８に係る薄膜トランジスター１００によれば、酸化物導電体層１４０、ゲート電極１２０及びゲート絶縁層１３０はすべて、高真空プロセスを用いることなく形成されたものであるため、真空プロセスを用いることなしに薄膜トランジスターを製造することが可能となり、上記のように優れた薄膜トランジスターを、従来よりも大幅に少ない製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【０１４９】
さらにまた、実施形態８に係る薄膜トランジスター１００によれば、チャネル領域１４２のキャリア濃度及び層厚は、ゲート電極１２０にオフの制御電圧を印加したときに、チャネル領域１４２が空乏化するような値に設定されているため、酸化物導電体層のキャリア濃度を高くしたとしてもオフ時に流れる電流量を十分低くでき、必要なオンオフ比を維持しつつ大きな電流を低い駆動電圧で制御することが可能となる。
【０１５０】
［実施形態９］
図１４は、実施形態９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。図１４（ａ）は圧電式インクジェットヘッド３００の断面図であり、図１４（ｂ）及び図１４（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。
【０１５１】
１．実施形態９に係る圧電式インクジェットヘッド３００の構成
実施形態９に係る圧電式インクジェットヘッド３００は、図１４（ａ）に示すように、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。
【０１５２】
実施形態９に係る圧電式インクジェットヘッド３００によれば、図１４（ｂ）及び図１４（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に供給した後、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。
【０１５３】
２．実施形態９に係る圧電式インクジェットヘッドの製造方法
このような構造を有する圧電式インクジェットヘッド３００は、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がともに、本発明の型押し構造体の製造方法を用いて形成されたものである。以下、実施形態９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。
【０１５４】
図１５〜図１７は、実施形態８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。図１５（ａ）〜図１５（ｆ）、図１６（ａ）〜図１６（ｄ）及び図１７（ａ）〜図１７（ｅ）は各工程図である。
【０１５５】
（１）圧電体素子３２０の形成
（１−１）第１電極層３２２の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（酸化ニッケルランタン）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する（第１工程）。具体的には、金属無機塩（硝酸ランタン（六水和物）及び酢酸ニッケル（四水和物））を含有する溶液（溶媒：２ーメトキシエタノール）を準備する。
【０１５６】
次に、図１５（ａ）に示すように、ダミー基板３１０における一方の表面に、スピンコート法を用いて機能性液体材料を塗布し（例えば、５００ｒｐｍ・２５秒）、その後、ダミー基板３１０をホットプレート上に置き６０℃で１分間乾燥させることにより、機能性固体材料（酸化ニッケルランタン）の前駆体組成物層３２２’（層厚３００ｎｍ）を形成する（第２工程）。
【０１５７】
次に、図１５（ｂ）に示すように、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凹凸型Ｍ８（高低差３００ｎｍ）を用いて、１５０℃で前駆体組成物層３２２’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層３２２’に型押し構造（凸部の層厚３００ｎｍ、凹部の層厚５０ｎｍ）を形成する（第３工程）。型押し加工を施すときの圧力は、５ＭＰａとする。
【０１５８】
次に、前駆体組成物層３２２’を全面アッシング処理することにより、図１５（ｃ）に示すように、第１電極層３２２に対応する領域以外の領域に存在する残膜を完全に除去する（第４工程）。第４工程はウェットエッチング装置を用いて行う。
【０１５９】
最後に、前駆体組成物層３２２’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、図１５（ｄ）に示すように、前駆体組成物層３２６’から、機能性固体材料層（酸化ニッケルランタン）からなる第１電極層３２２を形成する（第５工程）。
【０１６０】
（１−２）圧電体層３２４の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（ＰＺＴ）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する（第１工程）。具体的には、機能性液体材料として、金属アルコキシドを含有する溶液（三菱マテリアル株式会社製、ＰＺＴゾルゲル溶液）を準備する（第１工程）。
【０１６１】
次に、図１５（ｅ）に示すように、ダミー基板３１０における一方の表面上に、スピンコート法を用いて上記した機能性液体材料を塗布し、その後、ダミー基板３１０をホットプレート上に置き２５０℃で５分間乾燥させることにより、機能性固体材料（ＰＺＴ）の前駆体組成物層３２４’（例えば層厚１μｍ〜１０μｍ）を形成する（第２工程）。
【０１６２】
次に、図１５（ｆ）に示すように、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凹凸型Ｍ９（高低差５００ｎｍ）を用いて、前駆体組成物層３２４’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層３２４’に型押し構造（例えば凸部の層厚１μｍ〜１０μｍ、凹部の層厚５０ｎｍ）を形成する（第３工程）。
【０１６３】
このとき、上記の工程においては、前駆体組成物層３２４’を１５０℃に加熱した状態で、かつ、１５０℃に加熱した型を用いて型押し加工を施す。型押し加工を施すときの圧力は、４ＭＰａ程度とする。
【０１６４】
次に、前駆体組成物層３２４’を全面アッシング処理することにより、図１５（ｇ）に示すように、圧電体層３２４に対応する領域以外の領域に存在する残膜を完全に除去する（第４工程）。第４工程は、減圧プラズマエッチング装置を用いて、１０Ｐａの圧力条件の下で反応性ガス（例えばＣＦ４ガス及びＡｒガス）を導入しながら行う。
【０１６５】
最後に、前駆体組成物層３２４’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、図１５（ｈ）に示すように、前駆体組成物層３２４’から、機能性固体材料層（ＰＺＴ）からなる圧電体層３２４を形成する（第５工程）。
【０１６６】
（１−３）第２電極層３２６の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（酸化ニッケルランタン）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する（第１工程）。具体的には、金属無機塩（硝酸ランタン（六水和物）及び酢酸ニッケル（四水和物））を含有する溶液（溶媒：２ーメトキシエタノール）を準備する。
【０１６７】
次に、図１６（ａ）に示すように、ダミー基板３１０における一方の表面上に、スピンコート法を用いて機能性液体材料を塗布し（例えば、５００ｒｐｍ・２５秒）、その後、ダミー基板３１０をホットプレート上に置き６０℃で１分間乾燥させることにより、機能性固体材料（酸化ニッケルランタン）の前駆体組成物層３２６’（層厚３００ｎｍ）を形成する（第２工程）。
【０１６８】
次に、図１６（ｂ）に示すように、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凹凸型Ｍ１０（高低差３００ｎｍ）を用いて、１５０℃で前駆体組成物層３２６’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層３２６’に型押し構造（凸部の層厚３００ｎｍ、凹部の層厚５０ｎｍ）を形成する（第３工程）。型押し加工を施すときの圧力は、５ＭＰａとする。
【０１６９】
次に、前駆体組成物層３２６’を全面アッシング処理することにより、図１６（ｃ）に示すように、第２電極層３２６に対応する領域以外の領域に存在する残膜を完全に除去する（第４工程）。第４工程はウェットエッチング装置を用いて行う。
【０１７０】
最後に、前駆体組成物層３２６’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、図１６（ｄ）に示すように、前駆体組成物層３２６’から、機能性固体材料層（酸化ニッケルランタン）からなる第２電極層３２６を形成する（第５工程）。これにより、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が完成する。
【０１７１】
（２）振動板３５０と圧電体素子３２０との貼り合わせ
図１６（ｅ）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。
【０１７２】
（３）キャビティ部材３４０の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（石英ガラス）となる機能性液体材料を準備する（第１工程）。具体的には、機能性液体材料として、金属アルコキシド（イソプロピルシリケート（Ｓｉ（ＯＣ３Ｈ７）４）を含有する溶液を準備する。
【０１７３】
次に、図１７（ａ）に示すように、振動板３５０における一方の表面上に、スピンコート法を用いて上記した機能性液体材料を塗布し、その後、ダミー基板３１０をホットプレート上に置き１５０℃で５分間乾燥させることにより、機能性固体材料（石英ガラス）の前駆体組成物層３４０’（例えば層厚１０μｍ〜２０μｍ）を形成する（第２工程）。
【０１７４】
次に、図１７（ｂ）に示すように、インク室３６０等に対応する形状を有する凹凸型Ｍ１１を用いて、前駆体組成物層３４０’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層３４０’に型押し構造（例えば凸部の層厚１０μｍ〜２０μｍ、凹部の層厚５０ｎｍ）を形成する（第３工程）。
【０１７５】
このとき、上記の工程においては、前駆体組成物層３４０’を１５０℃に加熱した状態で、かつ、１５０℃に加熱した型を用いて型押し加工を施す。型押し加工を施すときの圧力は、４ＭＰａ程度とする。
【０１７６】
次に、前駆体組成物層３４０’を全面アッシング処理することにより、図１７（ｃ）に示すように、キャビティ部材３４０を形成する領域以外の領域以外の領域に存在する残膜を完全に除去する（第４工程）。第４工程は、大気圧プラズマエッチング装置を用いて、大気圧条件の下で反応性ガス（例えばＣＦ４ガス及びＡｒガス）を導入しながら行う。
【０１７７】
最後に、前駆体組成物層３４０’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、図１７（ｄ）に示すように、前駆体組成物層３４０’から、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を形成する。
【０１７８】
（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１７（ｅ）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。
【０１７９】
（５）ダミー基板３１０の取り外し
図１７（ｆ）に示すように、圧電体層３２０からダミー基板３１０を取り外す。これにより、実施形態９に係る圧電式インクジェットヘッド３００が完成する。
【０１８０】
３．実施形態９に係る圧電式インクジェットヘッド３００の効果
実施形態９に係る圧電式インクジェットヘッド３００によれば、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）並びにキャビティ部材３４０が型押し成形技術を用いて形成されたものであるため、圧電式インクジェットヘッドを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【０１８１】
また、実施形態９に係る圧電式インクジェットヘッド３００によれば、８０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度で熱処理することで高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すことにより形成された、高い精度で形成された型押し構造を有する第１電極層、圧電体層、第２電極層及びキャビティ部材を備えるため、所望の性能を有する圧電式インクジェットヘッドとなる。
【０１８２】
また、実施形態９に係る圧電式インクジェットヘッド３００によれば、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）並びにキャビティ部材３４０がともに、液体材料を用いて形成されたものであるため、型押し成形加工技術を用いて圧電式インクジェットヘッドを製造することが可能となり、上記のように優れた圧電式インクジェットヘッドを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて製造することが可能となる。
【０１８３】
また、実施形態９に係る圧電式インクジェットヘッド３００によれば、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）並びにキャビティ部材３４０がともに、高真空プロセスを用いることなく形成されたものであるため、上記のように優れた圧電式インクジェットヘッドを、従来よりも大幅に少ない製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【０１８４】
また、実施形態９に係る圧電式インクジェットヘッド３００によれば、キャビティ部材が大気圧プラズマ装置を用いて真空プロセスを用いることなしに製造されたものであるため、従来よりも大幅に少ない製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【０１８５】
さらにまた、実施形態９に係る圧電式インクジェットヘッド３００によれば、圧電体層及び／又はキャビティ部材が本発明の型押し構造体の製造方法を用いて形成されたものであるため、圧電式インクジェットヘッドを、残膜の影響のない型押し構造体として、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【実施例】
【０１８６】
［実施例１]
実施例１は、反応性ガスを用いてアッシング処理を施すことにより、前駆体組成物層を完全に除去することができることを示す実施例である。
【０１８７】
図１８は、実施例１におけるアッシング処理を説明するために示す図である。図１８（ａ）〜図１８（ｅ）はアッシング処理の各工程図である。なお、図１８（ｃ）〜図１８（ｅ）のうち図１８（ｃ）はアッシング条件１におけるアッシング処理の結果を示す図であり、図１８（ｂ）はアッシング条件２におけるアッシング処理の結果を示す図であり、図１８（ｃ）はアッシング条件３におけるアッシング処理の結果を示す図である。
【０１８８】
図１９は、実施例１におけるアッシング処理の結果を示す図である。横軸はアッシング時間を示し、縦軸は前駆体組成物層５２０に対してアッシング処理を施した後の前駆体組成物層の層厚を示す。なお、図１９において、前駆体組成物層５２０の層厚がマイナスになっている領域においては、絶縁性基板５１０までエッチングされていることを示す。
【０１８９】
図２０は、実施例１におけるアッシング処理の結果を示す図である。図２０（ａ）はアッシング処理を施した部分とアッシング処理を施していない部分の境界部位におけるＳＥＭ写真を示す図であり、図２０（ｂ）は同境界部位におけるＴｉ（チタン）の分布を示す図である。
【０１９０】
図２１は、実施例１におけるアッシング処理の結果を示す図である。図２１（ａ）はアッシング処理を施していない部分Ｒ１におけるＥＤＸスペクトル（エネルギー分散型Ｘ線分光スペクトル）を示す図であり、図２１（ａ）はアッシング処理を施した部分Ｒ２におけるＥＤＸスペクトルを示す図である。
【０１９１】
実施例１においては、Ｓｉ基板の表面にＳｉＯ２層を形成した絶縁性基板５１０上に、ＴｉＯ２のゾルゲル溶液をスピンコート法により塗布して前駆体組成物層５２０を形成し、その後前駆体組成物層５２０が形成された絶縁性基板を２００℃をホットプレート上で５分間乾燥したものを試料として用いた。絶縁性基板５１０のサイズ・形状としては、例えば、縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ０．７ｍｍの直方体のものを用いた。２００℃乾燥後の前駆体組成物層５２０の層厚は、７５ｎｍである。
【０１９２】
その後、図１８（ａ）に示すように、前駆体組成物層５２０の表面に耐熱性絶縁テープＭ２０を部分的に貼り付けた後、図１８（ｂ）に示すように、前駆体組成物層５２０に対してアッシング処理を施した。反応性ガス（ＣＦ４ガス：流量０．１Ｌ／分）をキャリアガス（Ｈｅガス：流量９Ｌ／分）とともに流しながら前駆体組成物層５２０に対してアッシング処理を施すのをアッシング条件１とし、Ａｒガス（流量０．１Ｌ／分）をキャリアガス（Ｈｅガス：流量９Ｌ／分）とともに流しながら前駆体組成物層５２０に対してアッシング処理を施すのをアッシング条件２とし、反応性ガス（ＣＦ４ガス：流量０．０５Ｌ／分）及びＡｒガス（流量０．０５Ｌ／分）をキャリアガス（Ｈｅガス：流量９Ｌ／分）とともに流しながら前駆体組成物層５２０に対してアッシング処理を施すのをアッシング条件３とした。
【０１９３】
その後、アッシング条件１にてアッシング処理を施した試料について、前駆体組成物層３２０の表面から耐熱性絶縁テープＭ２０を剥がした後、ＫＬＡテンコール株式会社製の段差計「Ａｌｐｈａ Ｓｔｅｐ−５００」を用いて、前駆体組成物層３２０の表面からのエッチング量（段差）を測定した。また、日本電子株式会社製の走査電子顕微鏡／エネルギー分散型Ｘ線分析装置「ＪＳＭ−５５１０」を用いて、アッシング処理を施した部分とアッシング処理を施していない部分の境界部位におけるＳＥＭ画像及び元素マッピング画像（Ｔｉ）を取得した。また、日本電子株式会社製の走査電子顕微鏡／エネルギー分散型Ｘ線分析装置「ＪＳＭ−５５１０」を用いて、アッシング処理を施した部分とアッシング処理を施していない部分の境界部位におけるＥＤＸスペクトル（エネルギー分散型Ｘ線分光スペクトル）を取得した。
【０１９４】
その結果、図１８及び図１９に示すように、アッシング条件１で前駆体組成物層５２０に対してアッシング処理を施した場合には、１０分程度のアッシング時間で前駆体組成物層５２０を完全に除去可能であること及びアッシング時間を１０分以上にしても絶縁性基板５１０はエッチングされないことが分かった（図１８（ｃ）及び図１９参照。）。また、アッシング条件２で前駆体組成物層５２０に対してアッシング処理を施した場合には、３分程度のアッシング時間で前駆体組成物層５２０を完全に除去可能であることが分かった。但し、この場合、アッシング時間を５分以上にすると絶縁性基板５１０もエッチングされることがわかった（図１８（ｄ）及び図１９参照。）。一方、アッシング条件３で前駆体組成物層５２０に対してアッシング処理を施した場合には、３０分程度のアッシング時間では前駆体組成物層５２０を完全に除去することが困難であることが分かった（図１８（ｅ）及び図１９参照。）。
【０１９５】
また、図２０に示すように、アッシング処理を施した部分と施していない部分との間でＳＥＭ画像における明瞭な境界線が観測された（図２０（ａ）参照。）。また、アッシング処理を施した部分においては、アッシング処理を施していない部分と比較して、観測されたＴｉ（チタン）の量が大幅に低減されていることが確認された（図２０（ｂ）参照。）。
【０１９６】
また、図２１に示すように、アッシング処理を施した部分Ｒ２においては、アッシング処理を施していない部分Ｒ１にて観測されたＴｉのピーク（４．６Ｋｅｖ及び４．９ＫｅＶ）が観測されなかった（図２１（ａ）及び図２１（ｂ）参照。）。
【０１９７】
［実施例２]
実施例２は、焼成前の前駆体組成物層に対してアッシング処理を施した場合には、焼成後の前駆体組成物層（金属酸化物層）に対してアッシング処理を施した場合よりも高速で前駆体組成物層又は金属酸化物層をエッチングすることができることを示す実施例である。
【０１９８】
図２２は、実施例２におけるアッシング処理の結果を示す図である。図２２（ａ）は焼成前の前駆体組成物層に対してアッシング処理を施した場合におけるアッシング処理の結果を示す図であり、図２２（ｂ）は焼成後の前駆体組成物層（金属酸化物層）に対してアッシング処理を施した場合におけるアッシング処理の結果を示す図である。
【０１９９】
実施例２においては、実施例１の場合と同様に、Ｓｉ基板の表面にＳｉＯ２層を形成した絶縁性基板５１０上に、ＴｉＯ２のゾルゲル溶液をスピンコート法により塗布して前駆体組成物層５２０を形成し、その後前駆体組成物層５２０が形成された絶縁性基板を２００℃をホットプレート上で５分間乾燥したものを試料（試料１）として用いた。また、試料１をＲＴＡ装置により６００℃で熱処理して焼成したものを試料（試料２）として用いた。
【０２００】
その後、試料１及び試料２の表面に耐熱性絶縁テープＭ２０を部分的に貼り付けた後、実施例１におけるアッシング条件３と同様の条件（反応性ガス（ＣＦ４ガス：流量０．０５Ｌ／分）及びＡｒガス（流量０．０５Ｌ／分）をキャリアガス（Ｈｅガス：流量９Ｌ／分）とともに流しながらアッシング処理を施す条件）で試料１及び試料２に対してアッシング処理を施した。
【０２０１】
その後、試料１及び試料２の両方について、前駆体組成物層５２０の表面から耐熱性絶縁テープＭ２０を剥がした後、ＫＬＡテンコール株式会社製の段差計「Ａｌｐｈａ Ｓｔｅｐ−５００」を用いて、前駆体組成物層４２０の表面からのエッチング量を測定した。
【０２０２】
その結果、図２２に示すように、焼成前の前駆体組成物層に対してアッシング処理を施した場合（図２２（ａ）参照。）には、焼成後の前駆体組成物層（金属酸化物層）に対してアッシング処理を施した場合（図２２（ｂ）参照。）よりも高速で前駆体組成物層又は金属酸化物層をエッチング除去可能であることが分かった。
【０２０３】
［実施例３]
実施例３は、残膜を含む前駆体組成物層に対して所定のアッシング処理を施した場合に、当該残膜を完全に除去可能であることを示す実施例である。
【０２０４】
図２３は、実施例３における評価方法を説明するために示す図である。図２３（ａ）〜図２３（ｄ）はその手順を示す図である。図２４は、実施例３におけるアッシング処理の結果（ＡＦＭ画像又はＳＰＭ画像）を示す図である。図２４（ａ）は、走査型プローブ顕微鏡（ＡＦＭ又はＳＰＭ）による、アッシング処理を施した後における試料表面の３次元画像を示す図であり、図２４（ｂ）はその断面画像を示す図である。図２５は、実施例３におけるアッシング処理の結果（Ｉ−Ｖ特性）を示す図である。図２５中、符号Ａは測定例１におけるＩ−Ｖ特性を示し、符号Ｂは測定例２におけるＩ−Ｖ特性を示す。
【０２０５】
実施例３においては、Ｓｉ基板６１２の表面にＰｔ層６１４を形成した基板６１０上に、ＴｉＯ２のＭＯＤ溶液（０．４ｍｏｌ）をスピンコート法により塗布して（２０００ｒｐｍ、３０秒）前駆体組成物層６２０を形成し、前駆体組成物層６２０が形成された基板６１０を１５０℃のホットプレート上で５分間乾燥したものを試料として用いた（図２３（ａ）参照。）。基板６１０の寸法・形状としては、例えば、縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ０．７ｍｍの直方体のものを用いた。
【０２０６】
その後、１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形状の中央部に縦３μｍ×横３μｍ×高低差２００ｎｍの９個の正方形凹パターンが、縦横１０μｍピッチで３行３列のマトリクス状に配置された凹凸型を用いて、前駆体組成物層６２０に対して型押し加工（８０℃→２００℃→８０℃、１０ＭＰａ、５分）を施すことにより前駆体組成物層６２０に残膜６２２を含む型押し構造を形成した（図２３（ｂ）参照。）。
【０２０７】
その後、型押し構造が形成された前駆体組成物層６２０に対して大気圧プラズマによるアッシング処理（出力３００Ｗ、時間３分、アッシングガス：Ｈｅ＋Ａｒ＋ＣＦ４）を施すことにより残膜を処理した（図２３（ｃ）参照。）。
【０２０８】
その後、エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製の走査型プローブ顕微鏡「Ｓ−Ｉｍａｇｅ」を用いて、試料の表面の３次元画像及びその断面画像を取得した。また、図２３（ｄ）に示すＩ−Ｖ測定系を組んでＩ−Ｖ特性を測定した。
【０２０９】
その結果、図２４からは、幅３μｍ、高さ１７０ｎｍのきれいなパターンを形成可能であることが分かった。また、図２４からは、測定例１（符号Ａ参照。）においては極めて小さな電流しか流れなかったことから、前駆体組成物層６２０が高い絶縁性を有することが分かった（図２５参照。）。また、測定例２（符号Ｂ参照。）においては極めて大きな電流が流れたことから、アッシング処理を施すことによって残膜６２２の存在していた領域６３０から残膜６２２がきれいに除去されていることが示唆された（図２５参照。）。
【０２１０】
以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【０２１１】
（１）上記実施形態１〜４、６及び７においては「個々の残膜形成領域内において連続している残膜」を含む前駆体組成物層に対してアッシング処理を施すことにより残膜を完全に除去している。また、上記実施形態５においては「個々の残膜形成領域内において連続している残膜」を含む前駆体組成物層に対してアッシング処理を施すことにより、第５工程を実施することにより残膜が海島構造を取るようになる薄さまで残膜を薄くしている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。
【０２１２】
図２６は変形例に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図である。図２６（ａ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施している最中の前駆体組成物層２０の断面図であり、図２６（ｂ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施した直後における前駆体組成物層２０の断面図であり、図２６（ｃ）は第５工程で前駆体組成物層２０を熱処理することにより形成された型押し構造体３０の断面図である。
【０２１３】
変形例に係る型押し構造体の製造方法においては、図２６（ａ）に示すように、第３工程においては、「個々の残膜形成領域内において連続していない残膜（例えば海島構造２８を取る膜）」を含む型押し構造を形成するとともに（図２６（ａ）参照。）とともに、第４工程においては、前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施すことにより上記残膜を完全に除去するようにしてもよい（図２６（ａ）〜図２６（ｃ）参照。）。
【０２１４】
（２）上記実施形態８においては薄膜トランジスターを例にとって本発明を説明し、上記実施形態９においては圧電式インクジェットヘッドを例にとって本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明は、第１電極層、誘電体層、第２電極層及び配線層を備える薄膜キャパシター、圧電体層、電極層及び配線層を備えるアクチュエーター、基材上に格子層（金属酸化物層又は金属層）を備える光学デバイス（例えば反射型偏光板、回折格子など）などを製造する際にも適用可能である。
【符号の説明】
【０２１５】
１０，１０ａ，１０ｂ…基材、１２…第１基材、１４…エッチングストッパとなる材料からなる層、２０，２０ａ…前駆体組成物層、２２，２２ａ，１２０’ｚ，１３０’ｚ，１４０’ｚ…残膜、２４…凹部、２６，２８…海島構造、３０…型押し構造体、４０，４０ａ…アッシング装置、４１，４３…電極、４２…正電極、４４…負電極、１００，９００…薄膜トランジスター、１１０，９１０…絶縁性基板、１２０，９２０…ゲート電極、１２０’…前駆体組成物層（ゲート電極）、１３０，９３０…ゲート絶縁層、１３０’…前駆体組成物層（ゲート絶縁層）、１４０，…酸化物導電体層、１４０’…前駆体組成物層（酸化物導電性層）、１４２…チャネル領域、１４４…ソース領域、１４６…ドレイン領域、１５０…スルーホール、１６０…素子分離領域、３００…圧電式インクジェットヘッド、３１０…ダミー基板、３２０…圧電体素子、３２２…第１電極層、３２４…圧電体層、３２６…第２電極層、３３０…ノズルプレート、３３２…ノズル孔、３４０…キャビティ部材、３５０…振動板、３５２…インク供給口、３６０…インク室、５１０…絶縁性基板、５２０…前駆体組成物層、５２２…残膜、６１０…基板、６１２…Ｓｉ基板、６１４…Ｐｔ層、６２２…前駆体組成物層、６２２…残膜、６３０…残膜６２２の存在していた領域、９４０…チャネル層、９５０…ソース電極、９６０…ドレイン電極、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ８，Ｍ９，Ｍ１０，Ｍ１１…凹凸型、Ｍ２０…耐熱性絶縁テープ、Ｐ…プラズマ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、型押し構造体の製造方法、薄膜トランジスター、薄膜キャパシター、アクチュエーター、圧電式インクジェットヘッド及び光学デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
図２７は、従来の薄膜トランジスター９００を説明するために示す図である。
従来の薄膜トランジスター９００は、図２７に示すように、ソース電極９５０及びドレイン電極９６０と、ソース電極９５０とドレイン電極９６０との間に位置するチャネル層９４０と、チャネル層９４０の導通状態を制御するゲート電極９２０と、ゲート電極９２０とチャネル層９４０との間に形成され、強誘電体材料からなるゲート絶縁層９３０とを備える。なお、図２７において、符号９１０は絶縁性基板を示す。
【０００３】
従来の薄膜トランジスター９００においては、ゲート絶縁層９３０を構成する材料として、強誘電体材料（例えば、ＢＬＴ（Ｂｉ４−ｘＬａｘＴｉ３Ｏ１２）、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒｘ，Ｔｉ１−ｘ）Ｏ３））が使用され、チャネル層９４０を構成する材料として、酸化物導電性材料（例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ））が使用されている。
【０００４】
従来の薄膜トランジスター９００によれば、チャネル層を構成する材料として酸化物導電性材料を用いているためキャリア濃度を高くすることができ、また、ゲート絶縁層を構成する材料として強誘電体材料を用いているため低い駆動電圧で高速にスイッチングすることができ、その結果、大きな電流を低い駆動電圧で高速に制御することが可能となる。
【０００５】
従来の薄膜トランジスターは、図２８に示す従来の薄膜トランジスターの製造方法により製造することができる。図２８は、従来の薄膜トランジスターの製造方法を説明するために示す図である。図２８（ａ）〜図２８（ｅ）は各工程図であり、図２８（ｆ）は薄膜トランジスター９００の平面図である。
【０００６】
まず、図２８（ａ）に示すように、表面にＳiＯ２層が形成されたＳi基板からなる絶縁性基板９１０上に、電子ビーム蒸着法により、Ｔi（１０ｎｍ）及びＰt（４０ｎｍ）の積層膜からなるゲート電極９２０ を形成する。
次に、図２８（ｂ）に示すように、ゲート電極９２０の上方から、ゾルゲル法により、ＢＬＴ（Ｂｉ３．２５Ｌa０．７５Ｔｉ３Ｏ１２）又はＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ０．４Ｔｉ０．６）Ｏ３）からなるゲート絶縁層９３０（２００ｎｍ）を形成する。
次に、図２８（ｃ）に示すように、ゲート絶縁層９３０上に、ＲＦスパッタ法により、ＩＴＯからなるチャネル層９４０（５ｎｍ〜１５ｎｍ）を形成する。
次に、図２８（ｄ）に示すように、チャネル層９４０上に、電子ビーム蒸着法により、Ｔi（３０ｎｍ）及びＰt（３０ｎｍ）を真空蒸着してソース電極９５０及びドレイン電極９６０を形成する。
次に、ＲＩＥ法及びウェットエッチング法（ＨＦ：ＨＣl混合液）により、素子領域を他の素子領域から分離する。
これにより、図２８（ｅ）及び図２８（ｆ）に示すような、薄膜トランジスター９００を製造することができる。
【０００７】
図２９は、従来の薄膜トランジスター９００の電気特性を説明するために示す図である。なお、図２９中、符号９４０ａはチャネルを示し、符号９４０ｂは空乏層を示す。
従来の薄膜トランジスター９００においては、図２９に示すように、ゲート電圧が３Ｖ（ＶＧ＝３Ｖ）のときのオン電流として約１０−４Ａ、オン／オフ比として１×１０４、電界効果移動度μＦＥとして１０ｃｍ２／Ｖｓ、メモリウインドウとして約２Ｖの値が得られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１２１０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の薄膜トランジスター９００は、上記のような方法によって製造されたものであるため、ゲート電極９２０、チャネル層９４０、ソース電極９５０及びドレイン電極９６０を形成する過程で、高真空プロセスやフォトリソグラフィープロセスを用いる必要があり、原材料や製造エネルギーの使用効率が低く、また、製造に長時間を要するという問題がある。
【００１０】
なお、このような問題は、上記した薄膜トランジスターを製造する方法だけに見られる問題ではなく、薄膜キャパシター、アクチュエーター、圧電式インクジェットヘッド、光学デバイスなどの機能性デバイスを製造する方法全般に見られる問題である。
【００１１】
そこで、本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、上記のように優れた薄膜トランジスターをはじめとする種々の機能性デバイスを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能な型押し構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
［１］本発明の型押し構造体の製造方法は、金属含有化合物を含有し熱処理することにより金属酸化物又は金属となる液体材料を準備する第１工程と、基材上に前記液体材料を塗布することにより前記金属酸化物又は前記金属の前駆体組成物からなる前駆体組成物層を形成する第２工程と、前記前駆体組成物層に対して凹凸型を用いて型押し加工を施すことにより前記前駆体組成物層に残膜を含む型押し構造を形成する第３工程と、前記型押し構造が形成された前記前駆体組成物層に対して大気圧プラズマ又は減圧プラズマによるアッシング処理を施すことにより前記残膜を処理する第４工程と、前記前駆体組成物層を熱処理することにより、前記型押し構造が形成された前記前駆体組成物層から前記金属酸化物又は前記金属からなる型押し構造体を形成する第５工程とをこの順序で含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明の型押し構造体の製造方法によれば、基材上に液体材料を塗布して前駆体組成物層を形成し、当該前駆体組成物層に対して型押し加工を施して型押し構造を形成し、さらには前駆体組成物層を高温で熱処理することにより、型押し構造体を形成することが可能となるため、また、サブミクロンオーダーの微細なパターンを有する型を用いて型押し加工を施すことにより、サブミクロンオーダーの微細なパターンを有する型押し構造体を形成することが可能となるため、上記のように優れた薄膜トランジスターをはじめとする種々の機能性デバイスを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【００１４】
また、本発明の型押し構造体の製造方法によれば、前駆体組成物層に対してアッシング処理を施すことにより残膜を処理する第４工程をさらに含むことから、残膜の影響のない型押し構造体を形成することが可能となる。ここで、「残膜の影響のない型押し構造体」とは、残膜が存在していた部位で分断された構造を有する型押し構造体のことをいい、残膜が存在していた部位に残膜が全く残存しない場合と、残膜が存在していた部位に海島状の残膜が残存している場合の両方を含む。
【００１５】
また、本発明の型押し構造体の製造方法によれば、前駆体組成物層に対して大気圧プラズマ又は減圧プラズマによるアッシング処理を施すこととしていることから、第４工程を実施する際に高真空の環境を必要としなくなるため、高価な高真空の設備を不要とすることが可能となり、また、第４工程を実施するに要する時間を短縮することが可能となる。
なお、高真空の環境を必要とすることなく型押し構造体を形成することができる技術として、各種印刷技術（活版印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷、インクジェットによる印刷など）がある。しかしながら、これらの印刷技術によれば、せいぜい数十ミクロンオーダーのパターンを有する型押し構造体しか形成することができないため、サブミクロンオーダーの微細なパターンを有する型押し構造体を形成することができない。これに対して、本発明の型押し構造体の製造方法によれば、高真空の環境を必要とすることなく、サブミクロンオーダーの微細なパターンを有する型押し構造体を形成することが可能である。
【００１６】
本発明の型押し構造体の製造方法においては、液体材料として、「金属アルコキシドを含有するゾルゲル溶液」、「有機金属化合物を含有するＭＯＤ（Metal Organic Decomposition）溶液」、「金属塩（例えば、金属塩化物、金属酸塩化物、金属硝酸塩、金属酢酸塩など）を含有する金属塩溶液」、「上記ゾルゲル溶液、上記ＭＯＤ溶液及び上記金属塩溶液の少なくとも２つを混合した溶液」などの液体材料を好適に用いることができる。
【００１７】
本発明の型押し構造体の製造方法において、残膜とは、第３工程において前駆体組成物層に対して凹凸型を用いて型押し加工を施したとき、凹凸型において最も突出した凸面と基材表面との間に残存する前駆体組成物層のことをいう。また、本発明の型押し構造体の製造方法において、残膜には、「個々の残膜形成領域内において連続している膜」に加えて「個々の残膜形成領域内において連続していない膜」（例えば海島構造を取る膜）も含まれる。
【００１８】
なお、「型押し」は「ナノインプリント」と呼ばれることもある。
【００１９】
［２］本発明の型押し構造体の製造方法において、前記第４工程においては、前記残膜を完全に除去することが好ましい。
【００２０】
このような方法とすることにより、残膜の影響のない型押し構造体を形成することが可能となる。すなわち、第５工程において、前駆体組成物層が複数の領域に分断される結果、前駆体組成物層が無理なく面内方向に収縮できるようになるため、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。
【００２１】
残膜を完全に除去する方法としては、「アッシング処理による前駆体組成物層のエッチングレートと、残膜の厚さとの関係から算出した第１時間だけアッシングを施す方法（時間管理によるアッシング方法）」、「上記第１時間を超える時間、アッシングを施す方法（オーバーエッチングによるアッシング方法、この場合、基材がエッチングされることがある。）」、「基材として、エッチングストッパとなる材料からなる基材又はエッチングストッパとなる材料からなる層を少なくとも表面に備える基材を準備するとともに、上記第１時間を超える時間、アッシングを施す方法（エッチングストッパ併用によるアッシング方法）」などを好適に用いることができる。
【００２２】
［３］本発明の型押し構造体の製造方法において、前記第４工程においては、当該第４工程に続く前記第５工程を実施することにより前記残膜が海島構造を取るようになる薄さまで前記残膜を薄くすることが好ましい。
【００２３】
このような方法とすることによっても、残膜の影響のない型押し構造体を形成することが可能となる。すなわち、第５工程において、前駆体組成物層が複数の領域に分断される結果、前駆体組成物層が無理なく面内方向に収縮できるようになるため、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。
【００２４】
［４］本発明の型押し構造体の製造方法において、前記第４工程においては、前記型押し構造が形成された前記前駆体組成物層に対して大気圧プラズマによるアッシング処理を施すことが好ましい。
【００２５】
このような方法とすることにより、真空プロセスを用いることなしに型押し構造体を製造することが可能となるため、残膜の影響のない型押し構造体を、従来よりも大幅に少ない製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【００２６】
［５］本発明の型押し構造体の製造方法において、前記第４工程においては、前記型押し構造が形成された前記前駆体組成物層に対して減圧プラズマによるアッシング処理を施すことも好ましい。
【００２７】
このような方法とすることにより、高真空プロセスを用いることなしに型押し構造体を製造することが可能となるため、残膜の影響のない型押し構造体を、従来よりも大幅に少ない製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【００２８】
［６］本発明の型押し構造体の製造方法においては、０．１Ｐａ以上の圧力の下で前記第４工程を実施することが好ましい。
【００２９】
０．１Ｐａ以上の圧力の下で第４工程を実施することとしたのは、０．１Ｐａ未満の圧力の下で第４工程を実施する場合には、圧力環境を形成するのに時間がかかって生産性が低下したり、大がかりな減圧装置が必要になって製造コストを増大させたりする場合があるからである。このような観点から言えば、本発明の型押し構造体の製造方法においては、１Ｐａ以上の圧力の下で第４工程を実施することが好ましく、１０Ｐａ以上の圧力の下で第４工程を実施することがより好ましい。
【００３０】
一方、本発明の型押し構造体の製造方法においては、１０００Ｐａ〜１０００００Ｐａ程度の圧力の下で第４工程を実施することが好ましい。このような圧力範囲であれば、短時間で圧力環境を形成することが可能となるからである。また、このような圧力範囲であれば、大気圧環境にあるワークを搬送しながら連続して圧力環境に投入することが可能となるからである。また、本発明の型押し構造体の製造方法においては、１０００Ｐａ以下の圧力の下で第４工程を実施することも好ましい。１０００Ｐａ以下の圧力の下で第４工程を実施する場合には、後述するように、バイアス電圧を印加した状態で安定して第４工程を実施することが可能となるからである。このような観点から言えば、本発明の型押し構造体の製造方法においては、１００Ｐａ以下の圧力の下で第４工程を実施することがより好ましい。
【００３１】
［７］本発明の型押し構造体の製造方法においては、バイアス電圧を印加した状態で第４工程を実施することが好ましい。
【００３２】
減圧条件下においては、バイアス電圧を印加した状態であっても安定したグロー放電を起こさせることが可能となる。このため、上記したように、バイアス電圧を印加した状態で第４工程を実施することにより、高いエッチングレートでアッシング工程を実施することが可能となり、ひいては、高い生産性で型押し構造体を製造することが可能となる。
【００３３】
また、減圧条件下においては大気圧条件下においてよりもアッシングに用いるガス（アッシングガス）の平均自由行程が長くなるため、また、アッシングガスの飛翔方向が一方向に揃うようになるため、上記したように、バイアス電圧を印加した状態で第４工程を実施することにより、型押し構造の側面部分に対するエッチング（サイドエッチング）の割合を低減することが可能となり、ひいては、高い形状精度を有する型押し構造体を製造することが可能となる。
【００３４】
［８］本発明の型押し構造体の製造方法においては、反応性ガスを用いて前記第４工程を実施することが好ましい。
【００３５】
このような方法とすることにより、高いエッチングレートでアッシング工程を実施することが可能となり、ひいては、高い生産性で型押し構造体を製造することが可能となる。この場合、反応性ガスとしては、前駆体組成物層を構成する成分と化学反応を起こして前駆体組成物層をエッチングできる反応性ガスを用いることが好ましい。
【００３６】
［９］本発明の型押し構造体の製造方法においては、前記反応性ガスとして、ハロゲン元素含有ガスを用いて前記第４工程を実施することが好ましい。
【００３７】
このように、様々な種類の金属に対して反応性の高いハロゲン元素含有ガスを用いて第４工程を実施することにより、様々な種類の前駆体組成物層から、残膜の影響のない型押し構造体を製造することが可能となる。
【００３８】
［１０］本発明の型押し構造体の製造方法においては、前記反応性ガスとして、ハロゲン元素含有ガス及びＡｒガスを含有する混合ガスを用いて前記第４工程を実施することが好ましい。
【００３９】
このように、様々な種類の金属に対して反応性の高いハロゲン元素含有ガス及びミリング性の高いＡｒガスを用いて第４工程を実施することにより、様々な種類の前駆体組成物層から、残膜の影響のない型押し構造体を高い生産性で形成することが可能となる。
【００４０】
なお、本発明の型押し構造体の製造方法（上記［９］又は［１０］のいずれかに記載の型押し構造体の製造方法）において、ハロゲン元素含有ガスとしては、フッ素系ガス、塩素系ガス、臭素系ガスなどを好適に用いることができる。具体的には、前駆体組成物層がＳｉを含有する物質からなる場合には、例えばＣＦ４、ＣＦ４／Ｏ２、ＣＦ４／Ｈ２、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、ＳＦ６、ＳＦ６／Ｏ２、ＮＦ３、ＳｉＦ４／Ｏ２、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＣＣｌ４、ＣＦ３Ｂｒ、ＨＢｒ、ＨＢｒ／ＮＦ３、ＨＢｒ／Ｏ２、ＢＣｌ３／ＣＣｌ４、ＢＣｌ３／ＣＦ４などを好適に用いることができ、前駆体組成物層がＡｌを含有する物質からなる場合には、例えばＣｌ２、ＢＣｌ３、ＣＣｌ４、ＳｉＣｌ４、ＢＣｌ３／Ｃｌ２／Ａｒなどを好適に用いることができ、前駆体組成物層がＷ、Ｍｏ、Ｔａ及びＴｉのうち少なくとも１種を含有する物質からなる場合には、例えばＣＦ４、ＣＦ４／Ｏ２、ＮＦ３、ＣＣｌ４／Ｏ２などを好適に用いることができ、前駆体組成物層がＣｒを含有する物質からなる場合には、例えばＣｌ２、Ｃｌ２／Ｏ２、ＣＣｌ４／Ｏ２などを好適に用いることができ、前駆体組成物層がＡｕ及びＰｔのうち少なくとも１種を含有する物質からなる場合には、例えばＣｌ２、Ｃｌ２／Ａｒなどを好適に用いることができる。
【００４１】
本発明の型押し構造体の製造方法においては、キャリアガスとして、ＨｅガスやＮ２ガスを用いることが好ましい。
【００４２】
［１１］本発明の型押し構造体の製造方法においては、前記第２工程と前記第３工程との間に、前記前駆体組成物層を８０℃〜２００℃の範囲内にある温度に加熱することにより前記前駆体組成物層の流動性を予め低くしておく予備加熱工程をさらに含み、前記第３工程においては、前記前駆体組成物層を８０℃〜３００℃の範囲内にある温度に加熱した状態で、かつ、８０℃〜３００℃の範囲内にある温度に加熱した型を用いて前記前駆体組成物層に対して型押し加工を施すことにより、前記前駆体組成物層に型押し構造を形成することが好ましい。
【００４３】
このような方法とすることにより、８０℃〜２００℃の範囲内にある温度に加熱することにより前駆体組成物層の固化反応をある程度進めて前駆体組成物層の流動性を予め低くしておくとともに、８０℃〜３００℃の範囲内にある温度に加熱することにより前駆体組成物層の硬度を低くしておくことで高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととしているため、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り、その結果、所望の性能を有する型押し構造体を製造することが可能となる。
【００４４】
ところで、高分子材料を用いて型押し加工を行う通常の型押し加工技術の場合とは異なり、熱処理することにより金属酸化物又は金属となる液体材料を用いて型押し加工を行う型押し加工技術の場合には室温で型押し加工を行うという報告例がある。しかしながら、これによれば、所定の塑性変形能力を付与するためには有機成分や溶媒などを含有させる必要が生ずるため、これに起因して焼成時の形状劣化が激しくなってしまう。
【００４５】
しかしながら、本発明の発明者らの研究により、前駆体組成物層を８０℃〜３００℃の範囲内にある温度に加熱すれば、前駆体組成物層の塑性変形能力が高くなることが明らかとなった。また、主溶媒を除去できることが明らかとなった。そこで、本発明の型押し構造体の製造方法においては、８０℃〜３００℃の範囲内にある温度に加熱することで高い塑性変形能力を得るとともに焼成時の形状劣化の少ない前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととしているのである。
【００４６】
ここで、前駆体組成物層の加熱温度を「８０℃〜３００℃」の範囲内としたのは、上記の加熱温度が８０℃未満である場合には、前駆体組成物層が十分に軟化しないため前駆体組成物層の塑性変形能力を十分高くすることができないからであり、上記の加熱温度が３００℃を超える場合には、前駆体組成物層の固化反応が進みすぎて前駆体組成物層の塑性変形能力が再び低下するからである。
【００４７】
上記観点から言えば、前駆体組成物層を１００℃〜２００℃の範囲内にある温度に加熱した状態で前駆体組成物層に対して型押し加工を施すことがより好ましい。
【００４８】
また、上記のように、８０℃〜３００℃の範囲内にある温度に加熱した型を用いて前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととしていることから、型押し加工を施している最中に、前駆体組成物層の塑性変形能力が低下することがなくなるため、所望の型押し構造を一層高い精度で形成することが可能となる。
【００４９】
ここで、上記の型の加熱温度を「８０℃〜３００℃」の範囲内としたのは、上記の加熱温度が８０℃未満の場合には、前駆体組成物層の温度が低下することに起因して前駆体組成物層の塑性変形能力が低下する場合があるからであり、上記の加熱温度が３００℃を超える場合には、前駆体組成物層の脱水縮合反応が進みすぎることに起因して前駆体組成物層の塑性変形能力が低下するからである。
【００５０】
上記観点から言えば、上記の第３工程においては、１００℃〜２００℃の範囲内にある温度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。
【００５１】
本発明の型押し構造体の製造方法において、上記の第３工程においては、１ＭＰａ〜２０ＭＰａの範囲内にある圧力で型押し加工を施すことが好ましい。
【００５２】
本発明の型押し構造体の製造方法によれば、上記したように、高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととしているため、型押し加工を施す際に印加する圧力を１ＭＰａ〜２０ＭＰａにまで低くしても前駆体組成物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、型押し加工を施す際に印加する圧力を１ＭＰａ〜２０ＭＰａにまで低くすることにより、型押し加工を施す際に型が損傷し難くなる。
【００５３】
ここで、上記の圧力を「１ＭＰａ〜２０ＭＰａ」の範囲内としたのは、上記の圧力が１ＭＰａ未満の場合には、圧力が低すぎて前駆体組成物を型押しすることができなくなる場合があるからであり、上記の圧力が２０ＭＰａもあれば十分に前駆体組成物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。
【００５４】
上記観点から言えば、第３工程においては、２ＭＰａ〜１０ＭＰａ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。
【００５５】
［１２］本発明の型押し構造体の製造方法において、前記第５工程においては、酸素含有雰囲気で熱処理することにより、金属酸化物からなる型押し構造体を形成することが好ましい。
【００５６】
このような方法とすることにより、後述するように、型押し構造体料層を「薄膜トランジスター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、チャネル層若しくは配線層」、「薄膜キャパシターにおける第１電極層、誘電体層、第２電極層若しくは配線層」、「アクチュエーターにおける圧電体層、電極層若しくは配線層」、「圧電式インクジェットヘッドにおける圧電体層又はキャビティ部材」、「光学デバイスにおける格子層（金属セラミックス製格子層）」として備える種々の機能性デバイスを製造することが可能となる。
【００５７】
この場合、製造可能な金属酸化物としては、各種常誘電体材料（例えば、ＢＺＮ（Ｂｉ１．５Ｚｎ１．０Ｎｂ１．５Ｏ７又はＢＳＴ（ＢａｘＳｒ１−ｘ）Ｔｉ３Ｏ１２）、ＳｉＯ２、ＳｒＴｉＯ３、ＬａＡｌＯ３、ＨｆＯ２）、各種強誘電体材料（例えば、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒｘ，Ｔｉ１−ｘ）Ｏ３）、ＢＬＴ（Ｂｉ４−ｘＬａｘＴｉ３Ｏ１２）、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）、ＳＢＴ（ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９）、ＢＺＮ（Ｂｉ１．５Ｚｎ１．０Ｎｂ１．５Ｏ７）、ビスマスフェライト（ＢｉＦｅＯ３））、各種半導体材料又は各種導電体材料（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、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材料、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（ＳｒＢａＯ３）、ストロンチウムカルシウム複合酸化物（ＳｒＣａＯ３）、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−ｘ，Ｓｒｘ）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）、その他材料（例えば、Ｈｉｇｈ−ｋ材料（ＨｆＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＨｆＳｉｘＯｙ、ＺｒＳｉｘＯｙ、ＬａＡｌＯ３、Ｌａ２Ｏ３、（Ｂａ１−ｘ，Ｓｒｘ)ＴｉＯ３、Ａｌ２Ｏ３、（Ｂｉ２−ｘ，Ｚｎｘ)(Ｚｎｙ，Ｎｂ２−ｙ)、Ｙ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｇｄ２Ｏ３など）、ホイスラー系合金（Ｃｏ、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｍｎ−Ｐｔ、Ｎｉ−Ｆｅ、ＣｏＦｅＢなどの合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｆｅ−Ａｌ、Ｃｏ２ＭｎＡｌなど）、ＭＲＡＭ用バリア材料（（Ｌａ１−ｘ，Ｓｒｘ)ＭｎＯ３などの酸化物系ハーフメタルなどのＭＲＡＭ用電極材料、ＡｌＡｓ，ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３など）、マルチフェロイック材料（ペロブスカイト型ＢｉＭｎＯ３，ＢｉＦｅＯ３，ＹｂＭｎＯ３など、ガーネット型Ｒ３Ｆｅ２Ｏ１２ (Ｒ＝Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｔｂ，Ｌｕ)、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２、ＳＧＧＧ（Ｇｄ２．７Ｃａ０．３)(Ｇａ４．０Ｍｇ０．３２Ｚｒ０．６５Ｃａ０．０３）Ｏ１２など）、ＰＲＡＭ材料（ＧｅｘＴｅ１−ｘ、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５などのカルコゲナイド系、Ｓｂ−Ｘ合金（Ｘ＝Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｅ、Ｔｅ）など）、光触媒用ルチル型二酸化チタン（ＴｉＯ２））を例示することができる。
【００５８】
［１３］本発明の型押し構造体の製造方法において、前記第５工程においては、還元雰囲気で熱処理することにより、金属からなる型押し構造体を形成することが好ましい。
【００５９】
このような方法とすることにより、後述するように、機能性固体材料層を、「薄膜トランジスターにおけるゲート電極層若しくは配線層」、「薄膜キャパシターにおける第１電極層、第２電極層若しくは配線層」、「アクチュエーターにおける電極層」、「光学デバイスにおける格子層（金属製格子層）」などとすることが可能となるため、種々の機能性デバイスを製造することが可能となる。
【００６０】
この場合、製造可能な金属としては、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎなどを例示することができる。
【００６１】
［１４］本発明の薄膜トランジスターは、ゲート電極層、ゲート絶縁層、ソース層、ドレイン層、チャネル層及び配線層を備える薄膜トランジスターであって、前記ゲート電極層、前記ゲート絶縁層、前記ソース層、前記ドレイン層、前記チャネル層及び前記配線層のうち少なくとも１つの層は、本発明の型押し構造体の製造方法により形成されたものであることを特徴とする。
【００６２】
このような方法とすることにより、薄膜トランジスターの少なくとも１つの層については、残膜の影響のない型押し構造体として、大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【００６３】
［１５］本発明の薄膜トランジスターは、ソース領域及びドレイン領域並びにチャネル領域を含む酸化物導電体層と、前記チャネル領域の導通状態を制御するゲート電極と、前記ゲート電極と前記チャネル領域との間に形成され強誘電体材料又は常誘電体材料からなるゲート絶縁層とを備え、前記チャネル領域の層厚が前記ソース領域の層厚及び前記ドレイン領域の層厚よりも薄い薄膜トランジスターであって、前記チャネル領域の層厚が前記ソース領域の層厚及び前記ドレイン領域の層厚よりも薄い前記酸化物導電体層は、本発明の型押し構造体の製造方法により形成されたものであることを特徴とする。
【００６４】
本発明の薄膜トランジスターによれば、チャネル領域を構成する材料として酸化物導電性材料を用いているためキャリア濃度を高くすることができ、また、ゲート絶縁層を構成する材料として強誘電体材料又は常誘電体材料を用いているため低い駆動電圧で高速にスイッチングすることができ、その結果、従来の薄膜トランジスターの場合と同様に、大きな電流を低い駆動電圧で高速に制御することが可能となる。
【００６５】
また、本発明の薄膜トランジスターによれば、チャネル領域の層厚がソース領域の層厚及びドレイン領域の層厚よりも薄く、かつ、残膜の影響のない酸化物導電体層を本発明の型押し構造体の製造方法を用いて形成するだけで薄膜トランジスターを製造することが可能となるため、従来の薄膜トランジスターの場合のようにチャネル領域とソース領域及びドレイン領域とを異なる材料から形成しなくてもよくなり、上記のように優れた薄膜トランジスターを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【００６６】
［１６］本発明の薄膜トランジスターにおいては、前記チャネル領域のキャリア濃度及び層厚は、前記薄膜トランジスターがオフ状態のときに、前記チャネル領域全体が空乏化するような値に設定されていることが好ましい。
【００６７】
このような構成とすることにより、酸化物導電体層のキャリア濃度を高くしたとしても薄膜トランジスターがオフ状態の時に流れる電流量を十分低くできるため、必要なオンオフ比を維持しつつ、大きな電流を低い駆動電圧で制御することが可能となる。
この場合において、薄膜トランジスターがエンハンスメント型のトランジスタである場合には、ゲート電極に０Ｖの制御電圧を印加したときに薄膜トランジスターがオフ状態となるため、このようなときにチャネル領域全体が空乏化するような値に設定されていればよく、薄膜トランジスターがディプレッション型のトランジスタである場合には、ゲート電極に負の制御電圧を印加したときに薄膜トランジスターがオフ状態となるため、このようなときにチャネル領域全体が空乏化するような値に設定されていればよい。
【００６８】
［１７］本発明の薄膜キャパシターは、第１電極層、誘電体層、第２電極層及び配線層を備える薄膜キャパシターであって、前記第１電極層、前記誘電体層、前記第２電極層及び前記配線層のうち少なくとも１つの層は、本発明の型押し構造体の製造方法により形成されたものであることを特徴とする。
【００６９】
このような方法とすることにより、薄膜キャパシターの少なくとも１つの層については、残膜の影響のない型押し構造体として、大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【００７０】
［１８］本発明のアクチュエーターは、圧電体層、電極層及び配線層を備えるアクチュエーターであって、前記圧電体層、前記電極層及び前記配線層のうち少なくとも１つの層は、本発明の型押し構造体の製造方法により形成されたものであることを特徴とする。
【００７１】
このような方法とすることにより、少なくとも圧電体層については、残膜の影響のない型押し構造体として、大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【００７２】
この場合、液体材料として、熱処理することにより強誘電体材料となる液体材料を好適に用いることができる。
【００７３】
［１９］本発明の圧電式インクジェットヘッドは、キャビティ部材と、前記キャビティ部材の一方側に取り付けられ、圧電体層が形成された振動板と、前記キャビティ部材の他方側に取り付けられ、ノズル孔が形成されたノズルプレートと、前記キャビティ部材、前記振動板及び前記ノズルプレートによって画成されるインク室とを備える圧電式インクジェットヘッドであって、前記圧電体層及び／又は前記キャビティ部材は、本発明の型押し構造体の製造方法により形成されたものであることを特徴とする。
【００７４】
本発明の圧電式インクジェットヘッドによれば、圧電体層及び／又はキャビティ部材が本発明の型押し構造体の製造方法を用いて形成されたものであるため、圧電式インクジェットヘッドを、残膜の影響のない型押し構造体として、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【００７５】
［２０］本発明の光学デバイスは、基材上に格子層を備える光学デバイスであって、前記格子層は、本発明の型押し構造体の製造方法により形成されたものであることを特徴とする。
【００７６】
このような方法とすることにより、格子層については、残膜の影響のない型押し構造体として、大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【００７７】
なお、格子層が絶縁体からなる場合には、液体材料として、熱処理することにより絶縁体材料となる液体材料を用いることができる。また、格子層が金属からなる場合には、熱処理することにより金属材料となる液体材料を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】実施形態１に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図。
【図２】実施形態２に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図。
【図３】実施形態３に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図。
【図４】実施形態４に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図。
【図５】実施形態５に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図。
【図６】実施形態６に用いるアッシング装置４０を説明するために示す図である。
【図７】実施形態６に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図。
【図８】実施形態７に用いるアッシング装置４０ａを説明するために示す図である。
【図９】実施形態７に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図。
【図１０】実施形態８に係る薄膜トランジスター１００を説明するために示す図。
【図１１】実施形態８に係る薄膜トランジスターの製造方法を説明するために示す図。
【図１２】実施形態８に係る薄膜トランジスターの製造方法を説明するために示す図。
【図１３】実施形態８に係る薄膜トランジスターの製造方法を説明するために示す図。
【図１４】実施形態９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。
【図１５】実施形態９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。
【図１６】実施形態９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。
【図１７】実施形態９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。
【図１８】実施例１におけるアッシング処理を説明するために示す図である。
【図１９】実施例１におけるアッシング処理の結果を示す図である。
【図２０】実施例１におけるアッシング処理の結果を示す図である。
【図２１】実施例１におけるアッシング処理の結果を示す図である。
【図２２】実施例２におけるアッシング処理の結果を示す図である。
【図２３】実施例３における評価方法を説明するために示す図である。
【図２４】実施例３におけるアッシング処理の結果を示す図である。
【図２５】実施例３におけるアッシング処理の結果を示す図である。
【図２６】変形例に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図。
【図２７】従来の薄膜トランジスター９００を説明するために示す図である。
【図２８】従来の薄膜トランジスターの製造方法を説明するために示す図である。
【図２９】従来の薄膜トランジスター９００の電気特性を説明するために示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７９】
以下、本発明の型押し構造体の製造方法、薄膜トランジスター、薄膜キャパシター、アクチュエーター、圧電式インクジェットヘッド及び光学デバイスのうち、本発明の型押し構造体の製造方法、薄膜トランジスター及び圧電式インクジェットヘッドについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。実施形態１〜７は本発明の型押し構造体の製造方法に関する実施形態であり、実施形態８は本発明の薄膜トランジスターに関する実施形態であり、実施形態９は本発明の圧電式インクジェットヘッドに関する実施形態である。
【００８０】
[実施形態１]
図１は、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図である。図１（ａ）〜図１（ｇ）は各工程図である。なお、図１において、符号Ｐはプラズマを示す。
【００８１】
実施形態１に係る型押し構造体の製造方法は、図１に示すように、金属含有化合物を含有し熱処理することにより金属酸化物又は金属となる液体材料を準備する第１工程と、基材１０上に液体材料を塗布することにより金属酸化物又は金属の前駆体組成物からなる前駆体組成物層２０を形成する第２工程（図１（ａ）及び図１（ｂ）参照。）と、前駆体組成物層２０を８０℃〜２００℃の範囲内にある温度（例えば１５０℃）に加熱することにより前駆体組成物層２０の流動性を予め低くしておく予備加熱工程（図１（ｃ）参照。）と、前駆体組成物層２０を８０℃〜３００℃の範囲内にある温度（例えば１５０℃）に加熱した状態で、かつ、８０℃〜３００℃の範囲内にある温度（例えば１５０℃）に加熱した凹凸型Ｍ１を用いて前駆体組成物層２０に対して型押し加工を施すことにより前駆体組成物層２０に残膜２２を含む型押し構造を形成する第３工程（図１（ｄ）参照。）と、型押し構造が形成された前駆体組成物層２０に対して大気圧プラズマによるアッシング処理を施すことにより残膜２２を処理する第４工程（図１（ｅ）及び図１（ｆ）参照。）と、前駆体組成物層２０を熱処理することにより、型押し構造が形成された前駆体組成物層２０から金属酸化物又は金属からなる型押し構造体３０を形成する第５工程（図１（ｇ）参照。）とをこの順序で含む。
【００８２】
実施形態１に係る型押し構造体の製造方法においては、液体材料として、金属含有化合物を含有し熱処理することにより金属酸化物又は金属となる液体材料（例えば、「金属アルコキシドを含有するゾルゲル溶液」、「有機金属化合物を含有するＭＯＤ（Metal Organic Decomposition）溶液」、「金属塩（例えば、金属塩化物、金属酸塩化物、金属硝酸塩、金属酢酸塩など）を含有する金属塩溶液」、「上記ゾルゲル溶液、上記ＭＯＤ溶液及び上記金属塩溶液の少なくとも２つを混合した溶液」などを用いる。
【００８３】
実施形態１に係る型押し構造体の製造方法においては、第３工程において、凹凸型Ｍ１を用いて前駆体組成物層２０に対して型押し加工を施すことから、図１（ｄ）に示すように、前駆体組成物層２０には残膜２２を含む型押し構造が形成される。そこで、第４工程においては、このような前駆体組成物層２０に対して大気圧プラズマによるアッシング処理を施すことにより、残膜２２を処理する、具体的には、図１（ｅ）及び図１（ｆ）に示すように、残膜２２を完全に除去することとしている。
【００８４】
実施形態１に係る型押し構造体の製造方法においては、反応性ガス（例えば、「ハロゲン元素含有ガス」、「ハロゲン元素含有ガス及びＡｒガスを含有する混合ガス」など）を用いて第４工程を実施する。この場合、ハロゲン元素含有ガスとしては、各種のフッ素系ガス、塩素系ガス、臭素系ガスなどを好適に用いることができる。
【００８５】
このような方法とすることにより、残膜が完全に除去され「残膜の影響のない型押し構造体、すなわち、残膜が存在していた部位で分断された構造を有する型押し構造体」を形成することが可能となる。その結果、第５工程において、前駆体組成物層が個々の小さい領域に分断される結果、前駆体組成物層が無理なく面内方向に収縮できるようになるため、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。
【００８６】
残膜を完全に除去する方法としては、「アッシング処理による前駆体組成物層のエッチングレートと、残膜の厚さとの関係から算出した第１時間だけアッシングを施す方法（時間管理によるアッシング方法）」を用いる。
【００８７】
実施形態１に係る型押し構造体の製造方法によれば、基材上に液体材料を塗布して前駆体組成物層を形成し、当該前駆体組成物層に対して型押し加工を施して型押し構造を形成し、さらには前駆体組成物層を高温で熱処理することにより、型押し構造体を形成することが可能となるため、また、サブミクロンオーダーの微細なパターンを有する型を用いて型押し加工を施すことにより、サブミクロンオーダーの微細なパターンを有する型押し構造体を形成することが可能となるため、上記のように優れた薄膜トランジスターをはじめとする種々の機能性デバイスを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【００８８】
また、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法によれば、前駆体組成物層に対してアッシング処理を施すことにより残膜を処理する第４工程をさらに含むことから、残膜の影響のない型押し構造体を形成することが可能となる。
【００８９】
また、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法によれば、前駆体組成物層に対して大気圧プラズマによるアッシング処理を施すこととしていることから、第４工程を実施する際に高真空の環境を必要としなくなるため、高価な高真空の設備を不要とすることが可能となり、また、第４工程を実施するに要する時間を短縮することが可能となる。
【００９０】
また、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法によれば、反応性ガスを用いて第４工程を実施することとしているため、高いエッチングレートでアッシング工程を実施することが可能となり、ひいては、高い生産性で型押し構造体を製造することが可能となる。
【００９１】
また、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法によれば、８０℃〜２００℃の範囲内にある温度に加熱することにより前駆体組成物層の固化反応をある程度進めて前駆体組成物層の流動性を予め低くしておくとともに、８０℃〜３００℃の範囲内にある温度に加熱することにより前駆体組成物層の硬度を低くしておくことで高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととしているため、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り、その結果、所望の性能を有する型押し構造体を製造することが可能となる。
【００９２】
また、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法によれば、８０℃〜３００℃の範囲内にある温度に加熱した型を用いて前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととしていることから、型押し加工を施している最中に、前駆体組成物層の塑性変形能力が低下することがなくなるため、所望の型押し構造を一層高い精度で形成することが可能となる。
【００９３】
［実施形態２］
図２は、実施形態２に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図である。図２（ａ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施している最中の前駆体組成物層２０の断面図であり、図２（ｂ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施した直後における前駆体組成物層２０の断面図である。
【００９４】
実施形態２に係る型押し構造体の製造方法は、基本的には実施形態１に係る型押し構造体の製造方法と同様の工程を含むが、第４工程の内容が実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と異なる。すなわち、実施形態２に係る型押し構造体の製造方法においては、図２に示すように、第４工程において、アッシング処理による前駆体組成物層のエッチングレートと、残膜２２の厚さとの関係から算出した第１時間を超える時間、アッシングを施すこととしている。その結果、実施形態２に係る型押し構造体の製造方法においては、図２（ｂ）に示すように、基材１０に凹部２４が形成されることとなる。
【００９５】
このように、実施形態２に係る型押し構造体の製造方法は、第４工程の内容が実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と異なるが、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と同様に、前駆体組成物層に対してアッシング処理を施すことにより残膜を処理する第４工程を含むことから、残膜の影響のない型押し構造体を形成することが可能となる。また、前駆体組成物層に対して大気圧プラズマによるアッシング処理を施すこととしていることから、第４工程を実施する際に高真空の環境を必要としなくなるため、高価な高真空の設備を不要とすることが可能となり、また、第４工程を実施するに要する時間を短縮することが可能となる。
【００９６】
なお、実施形態２に係る型押し構造体の製造方法は、第４工程以外の内容が実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と同様であるため、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。
【００９７】
［実施形態３］
図３は、実施形態３に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図である。図３（ａ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施している最中の前駆体組成物層２０の断面図であり、図３（ｂ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施した直後における前駆体組成物層２０の断面図である。
【００９８】
実施形態３に係る型押し構造体の製造方法は、基本的には実施形態１に係る型押し構造体の製造方法と同様の工程を含むが、第４工程の内容が実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と異なる。すなわち、実施形態３に係る型押し構造体の製造方法においては、図３に示すように、基材として、エッチングストッパとなる材料からなる基材１０ａを用いるとともに、アッシング処理による前駆体組成物層のエッチングレートと、残膜２２の厚さとの関係から算出した第１時間を超える時間、アッシングを施すこととしている。
【００９９】
このように、実施形態３に係る型押し構造体の製造方法は、第４工程の内容が実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と異なるが、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と同様に、前駆体組成物層に対してアッシング処理を施すことにより残膜を処理する第４工程を含むことから、残膜の影響のない型押し構造体を形成することが可能となる。また、前駆体組成物層に対して大気圧プラズマによるアッシング処理を施すこととしていることから、第４工程を実施する際に高真空の環境を必要としなくなるため、高価な高真空の設備を不要とすることが可能となり、また、第４工程を実施するに要する時間を短縮することが可能となる。
【０１００】
また、実施形態３に係る型押し構造体の製造方法によれば、いわゆるオーバーエッチングの条件でアッシングを施しているにもかかわらず、実施形態２に係る型押し構造体の製造方法の場合とは異なり、図３（ｂ）に示すように、基材１０ａに凹部が形成されないようになる。
【０１０１】
なお、実施形態３に係る型押し構造体の製造方法は、第４工程以外の内容が実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と同様であるため、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。
【０１０２】
［実施形態４］
図４は、実施形態４に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図である。図４（ａ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施している最中の前駆体組成物層２０の断面図であり、図４（ｂ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施した直後における前駆体組成物層２０の断面図である。
【０１０３】
実施形態４に係る型押し構造体の製造方法は、基本的には実施形態１に係る型押し構造体の製造方法と同様の工程を含むが、第４工程の内容が実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と異なる。すなわち、実施形態４に係る型押し構造体の製造方法においては、図４に示すように、基材として、第１基材１２の表面にエッチングストッパとなる材料からなる層１４を備える基材１０ｂを用いるとともに、アッシング処理による前駆体組成物層のエッチングレートと、残膜２２の厚さとの関係から算出した第１時間を超える時間、アッシングを施すこととしている。
【０１０４】
このように、実施形態４に係る型押し構造体の製造方法は、第４工程の内容が実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と異なるが、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と同様に、前駆体組成物層に対してアッシング処理を施すことにより残膜を処理する第４工程を含むことから、残膜の影響のない型押し構造体を形成することが可能となる。また、前駆体組成物層に対して大気圧プラズマによるアッシング処理を施すこととしていることから、第４工程を実施する際に高真空の環境を必要としなくなるため、高価な高真空の設備を不要とすることが可能となり、また、第４工程を実施するに要する時間を短縮することが可能となる。
【０１０５】
また、実施形態４に係る型押し構造体の製造方法においても、実施形態３に係る型押し構造体の製造方法の場合と同様に、いわゆるオーバーエッチングの条件でアッシングを施しているにもかかわらず、図４（ｂ）に示すように、基材１０ｂに凹部が形成されないようになる。
【０１０６】
なお、実施形態４に係る型押し構造体の製造方法は、第４工程以外の内容が実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と同様であるため、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。
【０１０７】
［実施形態５］
図５は、実施形態５に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図である。図５（ａ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施している最中の前駆体組成物層２０の断面図であり、図５（ｂ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施した直後における前駆体組成物層２０の断面図であり、図５（ｃ）は第５工程で前駆体組成物層２０を熱処理することにより形成された型押し構造体３０の断面図である。なお、図５においては、後述する海島構造２４を見易くするために、図１〜図４においてよりも図面を拡大して示している。
【０１０８】
実施形態５に係る型押し構造体の製造方法は、基本的には実施形態１に係る型押し構造体の製造方法と同様の工程を含むが、第４工程の内容が実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と異なる。すなわち、実施形態５に係る型押し構造体の製造方法においては、図５に示すように、第４工程において、当該第４工程に続く第５工程を実施することにより残膜が海島構造２６を取るようになる薄さまで残膜２２を薄くすることとしている。
【０１０９】
このように、実施形態５に係る型押し構造体の製造方法は、第４工程の内容が実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と異なるが、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と同様に、前駆体組成物層に対してアッシング処理を施すことにより残膜を処理する第４工程を含むことから、残膜の影響のない型押し構造体を形成することが可能となる。また、前駆体組成物層に対して大気圧プラズマによるアッシング処理を施すこととしていることから、第４工程を実施する際に高真空の環境を必要としなくなるため、高価な高真空の設備を不要とすることが可能となり、また、第４工程を実施するに要する時間を短縮することが可能となる
【０１１０】
また、実施形態５に係る型押し構造体の製造方法においては、第５工程終了後に、残膜が海島構造２６を取るようになるため、第４工程終了で残膜を完全に除去しない場合であっても、残膜の影響のない型押し構造体を形成することが可能となる。
【０１１１】
なお、実施形態５に係る型押し構造体の製造方法は、第４工程以外の内容が実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と同様であるため、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。
【０１１２】
［実施形態６］
図６は、実施形態６に用いるアッシング装置４０を説明するために示す図である。図７は、実施形態６に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図である。図７（ａ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施す直前の前駆体組成物層２０の断面図であり、図７（ｂ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施した直後における前駆体組成物層２０の断面図である。なお、図６中、符号４１は一方の電極を示し、符号４３は他方の電極を示す。また、図７においては、サイドエッチングの様子を見易くするために、図５においてよりもさらに図面を拡大して示している。
【０１１３】
実施形態６に係る型押し構造体の製造方法は、基本的には実施形態１に係る型押し構造体の製造方法と同様の工程を含む。そして、図６に示すように、アッシング装置４０（大気圧プラズマアッシング装置）を用いて前駆体組成物層に対してアッシング処理を施すことにより第４工程を実施することとしている。
【０１１４】
このように、実施形態６に係る型押し構造体の製造方法は、実施形態１に係る型押し構造体の製造方法の場合と同様に、前駆体組成物層に対してアッシング処理を施すことにより残膜を処理する第４工程を含むことから、残膜の影響のない型押し構造体を形成することが可能となる。また、前駆体組成物層に対して大気圧プラズマによるアッシング処理を施すこととしていることから、第４工程を実施する際に高真空の環境を必要としなくなるため、高価な高真空の設備を不要とすることが可能となり、また、第４工程を実施するに要する時間を短縮することが可能となる。
【０１１５】
なお、実施形態６に係る型押し構造体の製造方法においては、前駆体組成物層に対して大気圧プラズマによるアッシング処理を施すこととしていることから、アッシングガスの平均自由行程が短くなって第４工程中にサイドエッチングが起こるため（図７参照。）、これを考慮して凹凸型のパターンを設計することが好ましい。このことは、実施形態１〜５に係る型押し構造体の製造方法の場合も同様である。
【０１１６】
［実施形態７］
図８は、実施形態７に用いるアッシング装置４０ａを説明するために示す図である。図９は、実施形態７に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図である。図９（ａ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施す直前の前駆体組成物層２０の断面図であり、図９（ｂ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施した直後における前駆体組成物層２０の断面図である。なお、図８中、符号４２は正電極を示し、符号４４は負電極を示す。
【０１１７】
実施形態７に係る型押し構造体の製造方法は、基本的には実施形態６に係る型押し構造体の製造方法と同様の工程を含むが、第４工程の内容が実施形態６に係る型押し構造体の製造方法の場合と異なる。すなわち、実施形態７に係る型押し構造体の製造方法においては、図８に示すように、アッシング装置４０ａ（減圧プラズマアッシング装置）を用いて前駆体組成物層２０に対して減圧プラズマによるアッシング処理を施すことにより第４工程を実施することとしている。実施形態７に係る型押し構造体の製造方法においては、例えば、１Ｐａ〜１０００Ｐａの圧力条件（好ましくは１０Ｐａ〜１００Ｐａ）の下で減圧プラズマによるアッシング処理を行う。また、実施形態７に係る型押し構造体の製造方法においては、図８に示すように、バイアス電圧を印加した条件で第４工程を実施することとしている。
【０１１８】
このように、実施形態７に係る型押し構造体の製造方法は、第４工程の内容が実施形態６に係る型押し構造体の製造方法の場合と異なるが、実施形態６に係る型押し構造体の製造方法の場合と同様に、前駆体組成物層に対してアッシング処理を施すことにより残膜を処理する第４工程をさらに含むことから、残膜の影響のない型押し構造体を形成することが可能となる。また、バイアス電圧を印加した状態で第４工程を実施することとしていることから、アッシングガスの衝突エネルギーが高くなるため、高いエッチングレートでアッシング工程を実施することが可能となり、ひいては、高い生産性で型押し構造体を製造することが可能となる。
【０１１９】
また、実施形態７に係る型押し構造体の製造方法によれば、以下のような効果も得られる。すなわち、実施形態７に係る型押し構造体の製造方法によれば、大気圧条件下においてよりもアッシングに用いるガス（アッシングガス）の平均自由行程が長くなることから、また、アッシングガスの飛翔方向が一方向に揃うようになるため、図９に示すように、型押し構造の側面部分に対するエッチング（サイドエッチング）の割合を低減することが可能となり、ひいては、高い形状精度を有する型押し構造体を製造することが可能となる。また、バイアス電圧を印加した状態であっても安定したグロー放電が起こるようになるため、高いエッチングレートで安定してアッシング工程を実施することが可能となり、ひいては、高い生産性で安定して型押し構造体を製造することが可能となる。また、前駆体組成物層と反応性ガスとの反応によって生成する反応生成物が揮発して除去され易くなるため、この観点からも、高いエッチングレートで安定してアッシング工程を実施することが可能となり、ひいては、高い生産性で安定して型押し構造体を製造することが可能となる。
【０１２０】
なお、実施形態７に係る型押し構造体の製造方法は、第４工程以外の内容が実施形態に６係る型押し構造体の製造方法の場合と同様であるため、実施形態６に係る型押し構造体の製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。
【０１２１】
［実施形態８］
１．実施形態８に係る薄膜トランジスター１００
図１０は、実施形態８に係る薄膜トランジスター１００を説明するために示す図である。図１０（ａ）は薄膜トランジスター１００の平面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ１−Ａ１断面図であり、図１０（ｃ）は図１０（ａ）のＡ２−Ａ２断面図である。
【０１２２】
実施形態８に係る薄膜トランジスター１００は、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、ソース領域１４４及びドレイン領域１４６並びにチャネル領域１４２を含む酸化物導電体層１４０と、チャネル領域１４２の導通状態を制御するゲート電極１２０と、ゲート電極１２０とチャネル領域１４２との間に形成され強誘電体材料からなるゲート絶縁層１３０とを備える。チャネル領域１４２の層厚は、ソース領域１４４の層厚及びドレイン領域１４６の層厚よりも薄い。チャネル領域１４２の層厚は、好ましくは、ソース領域１４４の層厚及びドレイン領域１４６の層厚の１／２以下である。ゲート電極１２０は、図１０（ａ）及び図１０（ｃ）に示すように、スルーホール１５０を介して外部に露出するゲートパッド１２２に接続されている。
【０１２３】
実施形態８に係る薄膜トランジスター１００においては、酸化物導電体層１４０は、型押し成形技術を用いて形成されたものである。
【０１２４】
実施形態８に係る薄膜トランジスター１００においては、チャネル領域１４２のキャリア濃度及び層厚は、ゲート電極１２０にオフの制御電圧を印加したときに、チャネル領域１４２が空乏化するような値に設定されている。具体的には、チャネル領域１４２のキャリア濃度は、１×１０１５ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−３の範囲内にあり、チャネル領域１４２の層厚は、５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にある。
【０１２５】
なお、実施形態８に係る薄膜トランジスター１００においては、ソース領域１４４及びドレイン領域１４６の層厚は、５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内にある。
【０１２６】
酸化物導電体層１４０は、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）からなり、ゲート絶縁層１３０は、例えばＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒｘ，Ｔｉ１−ｘ）Ｏ３）からなり、ゲート電極１２０は、例えば酸化ニッケルランタン（ＬＮＯ（ＬａＮｉＯ３））からなり、固体基板としての絶縁性基板１１０は、例えばＳｉ基板の表面にＳｉＯ２層及びＴｉ層を介してＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ）層を形成した絶縁性基板からなる。
【０１２７】
２．実施形態８に係る薄膜トランジスターの製造方法
実施形態８に係る薄膜トランジスター１００は、以下に示す薄膜トランジスターの製造方法により製造することができる。以下、工程順に説明する。
【０１２８】
図１１〜図１３は、実施形態８に係る薄膜トランジスターの製造方法を説明するために示す図である。図１１（ａ）〜図１１（ｆ）、図１２（ａ）〜図１２（ｆ）及び図１３（ａ）〜図１３（ｅ）は各工程図である。なお、各工程図において、左側に示す図は図１０（ｂ）に対応する図であり、右側に示す図は図１０（ｃ）に対応する図である。
【０１２９】
（１）ゲート電極１２０の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（酸化ニッケルランタン）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する（第１工程）。具体的には、金属無機塩（硝酸ランタン（六水和物）及び酢酸ニッケル（四水和物））を含有する溶液（溶媒：２ーメトキシエタノール）を準備する。
【０１３０】
次に、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、絶縁性基板１１０における一方の表面に、スピンコート法を用いて機能性液体材料を塗布し（例えば、５００ｒｐｍ・２５秒）、その後、絶縁体基板１１０をホットプレート上に置き６０℃で１分間乾燥させることにより、酸化ニッケルランタンの前駆体組成物層１２０’（層厚３００ｎｍ）を形成する（第２工程）。
【０１３１】
次に、図１１（ｃ）及び図１１（ｄ）に示すように、ゲート電極１２０及びゲートパッド１２２に対応する領域が凹となるように形成された凹凸型Ｍ２（高低差３００ｎｍ）を用いて、１５０℃で前駆体組成物層１２０’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層１２０’に型押し構造（凸部の層厚３００ｎｍ、凹部の層厚５０ｎｍ）を形成する（第３工程）。型押し加工を施すときの圧力は、５ＭＰａとする。これにより、８０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度に加熱することで高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととなるため、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。
【０１３２】
次に、前駆体組成物層１２０’を全面アッシング処理することにより、図１１（ｅ）に示すように、ゲート電極１２０に対応する領域以外の領域に存在する残膜１２０’ｚを完全に除去する（第４工程）。第４工程はウェットエッチング装置を用いて行う。
【０１３３】
最後に、前駆体組成物層１２０’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、図１１（ｆ）に示すように、前駆体組成物層１２０’から、機能性固体材料層（酸化ニッケルランタン）からなるゲート電極１２０及びゲートパッド１２２を形成する（第５工程）。
【０１３４】
（２）ゲート絶縁層１３０の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（ＰＺＴ）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する。具体的には、機能性液体材料として、金属アルコキシドを含有する溶液（三菱マテリアル株式会社製、ＰＺＴゾルゲル溶液）を準備する（第１工程）。
【０１３５】
次に、絶縁性基板１１０における一方の表面上に、スピンコート法を用いて上記した機能性液体材料を塗布し（例えば、２０００ｒｐｍ・２５秒）、その後、絶縁体基板１１０をホットプレート上に置き２５０℃で５分間乾燥させる操作を３回繰り返すことにより、機能性固体材料（ＰＺＴ）の前駆体組成物層１３０’（層厚３００ｎｍ）を形成する（第２工程、図１２（ａ）参照。）。
【０１３６】
次に、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）に示すように、スルーホール１５０に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型Ｍ３（高低差３００ｎｍ）を用いて、１５０℃で前駆体組成物層１３０’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層１３０’にスルーホール１５０に対応する型押し構造を形成する（第３工程）。型押し加工を施すときの圧力は、５ＭＰａとする。これにより、８０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度に加熱することで高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととなるため、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。
【０１３７】
次に、前駆体組成物層１３０’を全面アッシング処理することにより、図１２（ｄ）に示すように、後でチャネル領域１４２となる領域に存在する残膜１３０’ｚを完全に除去する（第４工程）。第４工程は、減圧プラズマエッチング装置を用いて、１０Ｐａの圧力条件の下で反応性ガス（例えばＣＦ４ガス及びＡｒガス）を導入しながら行う。
【０１３８】
最後に、前駆体組成物層１３０’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、図１２（ｅ）に示すように、前駆体組成物層１３０’から、機能性固体材料層（ＰＺＴ）からなるゲート絶縁層１３０を形成する（第５工程）。
【０１３９】
（３）酸化物導電体層１４０の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（ＩＴＯ）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する（第１工程）。具体的には、機能性液体材料として、金属カルボン酸塩を含有する溶液（株式会社高純度化学研究所製の機能性液体材料（商品名：ＩＴＯ−０５Ｃ）、原液：希釈液＝１：１．５）を準備する。なお、当該機能性液体材料には、完成時にチャネル領域１４２のキャリア濃度が１×１０１５ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−３の範囲内になるような濃度の不純物が添加されている。
【０１４０】
次に、図１２（ｆ）に示すように、絶縁性基板１１０における一方の表面上に、スピンコート法を用いて上記した機能性液体材料を塗布し（例えば、２０００ｒｐｍ・２５秒）、その後、絶縁体基板１１０をホットプレート上に置き１５０℃で３分間乾燥させることにより、機能性固体材料（ＩＴＯ）の前駆体組成物層１４０’（層厚３００ｎｍ）を形成する（第２工程）。
【０１４１】
次に、図１３（ａ）〜図１３（ｃ）に示すように、ソース領域１４４に対応する領域及びドレイン領域１４６に対応する領域よりもチャネル領域１４２に対応する領域が凸となるように形成され凹凸型Ｍ４（高低差３５０ｎｍ）を用いて、前駆体組成物層１４０’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層１４０’に型押し構造（凸部の層厚３５０ｎｍ、凹部の層厚１００ｎｍ）を形成する（第３工程）。これにより、前駆体組成物層１４０’のうちチャネル領域１４２となる部分の層厚が他の部分よりも薄くなる。
【０１４２】
このとき、上記の工程においては、前駆体組成物層１４０’を１５０℃に加熱した状態で、かつ、１５０℃に加熱した型を用いて型押し加工を施すこととしている。この場合、型押し加工を施すときの圧力は、４ＭＰａ程度とする。
【０１４３】
なお、凹凸型Ｍ４は、チャネル領域１４２に対応する領域よりも素子分離領域１６０及びスルーホール１５０に対応する領域がさらに凸となるような構造を有しており、素子分離領域１６０及びスルーホール１５０に対応する領域には、前駆体組成物層１４０’の残膜１４０’ｚが形成されることとなる（図１３（ｃ）参照。）。
【０１４４】
次に、前駆体組成物層１４０’を全面アッシング処理することにより、図１３（ｄ）に示すように、素子分離領域１６０及びスルーホール１５０に対応する領域に存在する残膜１４０’ｚを完全に除去する（第４工程）。第４工程は、減圧プラズマエッチング装置を用いて、１０Ｐａの圧力条件の下で反応性ガス（例えばＣＦ４ガス及びＡｒガス）を導入しながら行う。
【０１４５】
最後に、前駆体組成物層１４０’に熱処理を施す（ホットプレート上で４００℃・１０分の条件で前駆体組成物層１４０’の焼成を行い、その後、ＲＴＡ装置を用いて６５０℃・３０分（前半１５分酸素雰囲気、後半の１５分窒素雰囲気）の条件で前駆体組成物層１４０’を加熱する）ことにより、ソース領域１４４、ドレイン領域１４６及びチャネル領域１４２を含む酸化物導電体層１４０を形成し（第５工程）、図１３（ｅ）に示すようなボトムゲート構造を有する、実施形態８に係る薄膜トランジスター１００を製造することができる。
【０１４６】
３．実施形態８に係る薄膜トランジスター１００の効果
実施形態８に係る薄膜トランジスター１００によれば、チャネル領域１４２を構成する材料として酸化物導電性材料を用いているためキャリア濃度を高くすることができ、また、ゲート絶縁層１３０を構成する材料として強誘電体材料を用いているため低い駆動電圧で高速にスイッチングすることができ、その結果、従来の薄膜トランジスター９００の場合と同様に、大きな電流を低い駆動電圧で高速に制御することが可能となる。
【０１４７】
また、実施形態８に係る薄膜トランジスター１００によれば、チャネル領域１４２の層厚がソース領域１４４の層厚及びドレイン領域１４６の層厚よりも薄く、かつ、残膜の影響のない酸化物導電体層１４０を上記した型押し構造体の製造方法を用いて形成するだけで薄膜トランジスターを製造することが可能となるため、従来の薄膜トランジスター９００の場合のようにチャネル領域とソース領域及びドレイン領域とを異なる材料から形成しなくてもよくなり、上記のように優れた薄膜トランジスターを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【０１４８】
また、実施形態８に係る薄膜トランジスター１００によれば、酸化物導電体層１４０、ゲート電極１２０及びゲート絶縁層１３０はすべて、高真空プロセスを用いることなく形成されたものであるため、真空プロセスを用いることなしに薄膜トランジスターを製造することが可能となり、上記のように優れた薄膜トランジスターを、従来よりも大幅に少ない製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【０１４９】
さらにまた、実施形態８に係る薄膜トランジスター１００によれば、チャネル領域１４２のキャリア濃度及び層厚は、ゲート電極１２０にオフの制御電圧を印加したときに、チャネル領域１４２が空乏化するような値に設定されているため、酸化物導電体層のキャリア濃度を高くしたとしてもオフ時に流れる電流量を十分低くでき、必要なオンオフ比を維持しつつ大きな電流を低い駆動電圧で制御することが可能となる。
【０１５０】
［実施形態９］
図１４は、実施形態９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。図１４（ａ）は圧電式インクジェットヘッド３００の断面図であり、図１４（ｂ）及び図１４（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。
【０１５１】
１．実施形態９に係る圧電式インクジェットヘッド３００の構成
実施形態９に係る圧電式インクジェットヘッド３００は、図１４（ａ）に示すように、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。
【０１５２】
実施形態９に係る圧電式インクジェットヘッド３００によれば、図１４（ｂ）及び図１４（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に供給した後、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。
【０１５３】
２．実施形態９に係る圧電式インクジェットヘッドの製造方法
このような構造を有する圧電式インクジェットヘッド３００は、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がともに、本発明の型押し構造体の製造方法を用いて形成されたものである。以下、実施形態９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。
【０１５４】
図１５〜図１７は、実施形態８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。図１５（ａ）〜図１５（ｆ）、図１６（ａ）〜図１６（ｄ）及び図１７（ａ）〜図１７（ｅ）は各工程図である。
【０１５５】
（１）圧電体素子３２０の形成
（１−１）第１電極層３２２の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（酸化ニッケルランタン）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する（第１工程）。具体的には、金属無機塩（硝酸ランタン（六水和物）及び酢酸ニッケル（四水和物））を含有する溶液（溶媒：２ーメトキシエタノール）を準備する。
【０１５６】
次に、図１５（ａ）に示すように、ダミー基板３１０における一方の表面に、スピンコート法を用いて機能性液体材料を塗布し（例えば、５００ｒｐｍ・２５秒）、その後、ダミー基板３１０をホットプレート上に置き６０℃で１分間乾燥させることにより、機能性固体材料（酸化ニッケルランタン）の前駆体組成物層３２２’（層厚３００ｎｍ）を形成する（第２工程）。
【０１５７】
次に、図１５（ｂ）に示すように、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凹凸型Ｍ８（高低差３００ｎｍ）を用いて、１５０℃で前駆体組成物層３２２’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層３２２’に型押し構造（凸部の層厚３００ｎｍ、凹部の層厚５０ｎｍ）を形成する（第３工程）。型押し加工を施すときの圧力は、５ＭＰａとする。
【０１５８】
次に、前駆体組成物層３２２’を全面アッシング処理することにより、図１５（ｃ）に示すように、第１電極層３２２に対応する領域以外の領域に存在する残膜を完全に除去する（第４工程）。第４工程はウェットエッチング装置を用いて行う。
【０１５９】
最後に、前駆体組成物層３２２’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、図１５（ｄ）に示すように、前駆体組成物層３２６’から、機能性固体材料層（酸化ニッケルランタン）からなる第１電極層３２２を形成する（第５工程）。
【０１６０】
（１−２）圧電体層３２４の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（ＰＺＴ）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する（第１工程）。具体的には、機能性液体材料として、金属アルコキシドを含有する溶液（三菱マテリアル株式会社製、ＰＺＴゾルゲル溶液）を準備する（第１工程）。
【０１６１】
次に、図１５（ｅ）に示すように、ダミー基板３１０における一方の表面上に、スピンコート法を用いて上記した機能性液体材料を塗布し、その後、ダミー基板３１０をホットプレート上に置き２５０℃で５分間乾燥させることにより、機能性固体材料（ＰＺＴ）の前駆体組成物層３２４’（例えば層厚１μｍ〜１０μｍ）を形成する（第２工程）。
【０１６２】
次に、図１５（ｆ）に示すように、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凹凸型Ｍ９（高低差５００ｎｍ）を用いて、前駆体組成物層３２４’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層３２４’に型押し構造（例えば凸部の層厚１μｍ〜１０μｍ、凹部の層厚５０ｎｍ）を形成する（第３工程）。
【０１６３】
このとき、上記の工程においては、前駆体組成物層３２４’を１５０℃に加熱した状態で、かつ、１５０℃に加熱した型を用いて型押し加工を施す。型押し加工を施すときの圧力は、４ＭＰａ程度とする。
【０１６４】
次に、前駆体組成物層３２４’を全面アッシング処理することにより、図１５（ｇ）に示すように、圧電体層３２４に対応する領域以外の領域に存在する残膜を完全に除去する（第４工程）。第４工程は、減圧プラズマエッチング装置を用いて、１０Ｐａの圧力条件の下で反応性ガス（例えばＣＦ４ガス及びＡｒガス）を導入しながら行う。
【０１６５】
最後に、前駆体組成物層３２４’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、図１５（ｈ）に示すように、前駆体組成物層３２４’から、機能性固体材料層（ＰＺＴ）からなる圧電体層３２４を形成する（第５工程）。
【０１６６】
（１−３）第２電極層３２６の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（酸化ニッケルランタン）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する（第１工程）。具体的には、金属無機塩（硝酸ランタン（六水和物）及び酢酸ニッケル（四水和物））を含有する溶液（溶媒：２ーメトキシエタノール）を準備する。
【０１６７】
次に、図１６（ａ）に示すように、ダミー基板３１０における一方の表面上に、スピンコート法を用いて機能性液体材料を塗布し（例えば、５００ｒｐｍ・２５秒）、その後、ダミー基板３１０をホットプレート上に置き６０℃で１分間乾燥させることにより、機能性固体材料（酸化ニッケルランタン）の前駆体組成物層３２６’（層厚３００ｎｍ）を形成する（第２工程）。
【０１６８】
次に、図１６（ｂ）に示すように、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凹凸型Ｍ１０（高低差３００ｎｍ）を用いて、１５０℃で前駆体組成物層３２６’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層３２６’に型押し構造（凸部の層厚３００ｎｍ、凹部の層厚５０ｎｍ）を形成する（第３工程）。型押し加工を施すときの圧力は、５ＭＰａとする。
【０１６９】
次に、前駆体組成物層３２６’を全面アッシング処理することにより、図１６（ｃ）に示すように、第２電極層３２６に対応する領域以外の領域に存在する残膜を完全に除去する（第４工程）。第４工程はウェットエッチング装置を用いて行う。
【０１７０】
最後に、前駆体組成物層３２６’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、図１６（ｄ）に示すように、前駆体組成物層３２６’から、機能性固体材料層（酸化ニッケルランタン）からなる第２電極層３２６を形成する（第５工程）。これにより、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が完成する。
【０１７１】
（２）振動板３５０と圧電体素子３２０との貼り合わせ
図１６（ｅ）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。
【０１７２】
（３）キャビティ部材３４０の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（石英ガラス）となる機能性液体材料を準備する（第１工程）。具体的には、機能性液体材料として、金属アルコキシド（イソプロピルシリケート（Ｓｉ（ＯＣ３Ｈ７）４）を含有する溶液を準備する。
【０１７３】
次に、図１７（ａ）に示すように、振動板３５０における一方の表面上に、スピンコート法を用いて上記した機能性液体材料を塗布し、その後、ダミー基板３１０をホットプレート上に置き１５０℃で５分間乾燥させることにより、機能性固体材料（石英ガラス）の前駆体組成物層３４０’（例えば層厚１０μｍ〜２０μｍ）を形成する（第２工程）。
【０１７４】
次に、図１７（ｂ）に示すように、インク室３６０等に対応する形状を有する凹凸型Ｍ１１を用いて、前駆体組成物層３４０’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層３４０’に型押し構造（例えば凸部の層厚１０μｍ〜２０μｍ、凹部の層厚５０ｎｍ）を形成する（第３工程）。
【０１７５】
このとき、上記の工程においては、前駆体組成物層３４０’を１５０℃に加熱した状態で、かつ、１５０℃に加熱した型を用いて型押し加工を施す。型押し加工を施すときの圧力は、４ＭＰａ程度とする。
【０１７６】
次に、前駆体組成物層３４０’を全面アッシング処理することにより、図１７（ｃ）に示すように、キャビティ部材３４０を形成する領域以外の領域以外の領域に存在する残膜を完全に除去する（第４工程）。第４工程は、大気圧プラズマエッチング装置を用いて、大気圧条件の下で反応性ガス（例えばＣＦ４ガス及びＡｒガス）を導入しながら行う。
【０１７７】
最後に、前駆体組成物層３４０’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、図１７（ｄ）に示すように、前駆体組成物層３４０’から、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を形成する。
【０１７８】
（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１７（ｅ）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。
【０１７９】
（５）ダミー基板３１０の取り外し
図１７（ｆ）に示すように、圧電体層３２０からダミー基板３１０を取り外す。これにより、実施形態９に係る圧電式インクジェットヘッド３００が完成する。
【０１８０】
３．実施形態９に係る圧電式インクジェットヘッド３００の効果
実施形態９に係る圧電式インクジェットヘッド３００によれば、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）並びにキャビティ部材３４０が型押し成形技術を用いて形成されたものであるため、圧電式インクジェットヘッドを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【０１８１】
また、実施形態９に係る圧電式インクジェットヘッド３００によれば、８０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度で熱処理することで高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すことにより形成された、高い精度で形成された型押し構造を有する第１電極層、圧電体層、第２電極層及びキャビティ部材を備えるため、所望の性能を有する圧電式インクジェットヘッドとなる。
【０１８２】
また、実施形態９に係る圧電式インクジェットヘッド３００によれば、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）並びにキャビティ部材３４０がともに、液体材料を用いて形成されたものであるため、型押し成形加工技術を用いて圧電式インクジェットヘッドを製造することが可能となり、上記のように優れた圧電式インクジェットヘッドを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて製造することが可能となる。
【０１８３】
また、実施形態９に係る圧電式インクジェットヘッド３００によれば、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）並びにキャビティ部材３４０がともに、高真空プロセスを用いることなく形成されたものであるため、上記のように優れた圧電式インクジェットヘッドを、従来よりも大幅に少ない製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【０１８４】
また、実施形態９に係る圧電式インクジェットヘッド３００によれば、キャビティ部材が大気圧プラズマ装置を用いて真空プロセスを用いることなしに製造されたものであるため、従来よりも大幅に少ない製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【０１８５】
さらにまた、実施形態９に係る圧電式インクジェットヘッド３００によれば、圧電体層及び／又はキャビティ部材が本発明の型押し構造体の製造方法を用いて形成されたものであるため、圧電式インクジェットヘッドを、残膜の影響のない型押し構造体として、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【実施例】
【０１８６】
［実施例１]
実施例１は、反応性ガスを用いてアッシング処理を施すことにより、前駆体組成物層を完全に除去することができることを示す実施例である。
【０１８７】
図１８は、実施例１におけるアッシング処理を説明するために示す図である。図１８（ａ）〜図１８（ｅ）はアッシング処理の各工程図である。なお、図１８（ｃ）〜図１８（ｅ）のうち図１８（ｃ）はアッシング条件１におけるアッシング処理の結果を示す図であり、図１８（ｂ）はアッシング条件２におけるアッシング処理の結果を示す図であり、図１８（ｃ）はアッシング条件３におけるアッシング処理の結果を示す図である。
【０１８８】
図１９は、実施例１におけるアッシング処理の結果を示す図である。横軸はアッシング時間を示し、縦軸は前駆体組成物層５２０に対してアッシング処理を施した後の前駆体組成物層の層厚を示す。なお、図１９において、前駆体組成物層５２０の層厚がマイナスになっている領域においては、絶縁性基板５１０までエッチングされていることを示す。
【０１８９】
図２０は、実施例１におけるアッシング処理の結果を示す図である。図２０（ａ）はアッシング処理を施した部分とアッシング処理を施していない部分の境界部位におけるＳＥＭ写真を示す図であり、図２０（ｂ）は同境界部位におけるＴｉ（チタン）の分布を示す図である。
【０１９０】
図２１は、実施例１におけるアッシング処理の結果を示す図である。図２１（ａ）はアッシング処理を施していない部分Ｒ１におけるＥＤＸスペクトル（エネルギー分散型Ｘ線分光スペクトル）を示す図であり、図２１（ａ）はアッシング処理を施した部分Ｒ２におけるＥＤＸスペクトルを示す図である。
【０１９１】
実施例１においては、Ｓｉ基板の表面にＳｉＯ２層を形成した絶縁性基板５１０上に、ＴｉＯ２のゾルゲル溶液をスピンコート法により塗布して前駆体組成物層５２０を形成し、その後前駆体組成物層５２０が形成された絶縁性基板を２００℃をホットプレート上で５分間乾燥したものを試料として用いた。絶縁性基板５１０のサイズ・形状としては、例えば、縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ０．７ｍｍの直方体のものを用いた。２００℃乾燥後の前駆体組成物層５２０の層厚は、７５ｎｍである。
【０１９２】
その後、図１８（ａ）に示すように、前駆体組成物層５２０の表面に耐熱性絶縁テープＭ２０を部分的に貼り付けた後、図１８（ｂ）に示すように、前駆体組成物層５２０に対してアッシング処理を施した。反応性ガス（ＣＦ４ガス：流量０．１Ｌ／分）をキャリアガス（Ｈｅガス：流量９Ｌ／分）とともに流しながら前駆体組成物層５２０に対してアッシング処理を施すのをアッシング条件１とし、Ａｒガス（流量０．１Ｌ／分）をキャリアガス（Ｈｅガス：流量９Ｌ／分）とともに流しながら前駆体組成物層５２０に対してアッシング処理を施すのをアッシング条件２とし、反応性ガス（ＣＦ４ガス：流量０．０５Ｌ／分）及びＡｒガス（流量０．０５Ｌ／分）をキャリアガス（Ｈｅガス：流量９Ｌ／分）とともに流しながら前駆体組成物層５２０に対してアッシング処理を施すのをアッシング条件３とした。
【０１９３】
その後、アッシング条件１にてアッシング処理を施した試料について、前駆体組成物層３２０の表面から耐熱性絶縁テープＭ２０を剥がした後、ＫＬＡテンコール株式会社製の段差計「Ａｌｐｈａ Ｓｔｅｐ−５００」を用いて、前駆体組成物層３２０の表面からのエッチング量（段差）を測定した。また、日本電子株式会社製の走査電子顕微鏡／エネルギー分散型Ｘ線分析装置「ＪＳＭ−５５１０」を用いて、アッシング処理を施した部分とアッシング処理を施していない部分の境界部位におけるＳＥＭ画像及び元素マッピング画像（Ｔｉ）を取得した。また、日本電子株式会社製の走査電子顕微鏡／エネルギー分散型Ｘ線分析装置「ＪＳＭ−５５１０」を用いて、アッシング処理を施した部分とアッシング処理を施していない部分の境界部位におけるＥＤＸスペクトル（エネルギー分散型Ｘ線分光スペクトル）を取得した。
【０１９４】
その結果、図１８及び図１９に示すように、アッシング条件１で前駆体組成物層５２０に対してアッシング処理を施した場合には、１０分程度のアッシング時間で前駆体組成物層５２０を完全に除去可能であること及びアッシング時間を１０分以上にしても絶縁性基板５１０はエッチングされないことが分かった（図１８（ｃ）及び図１９参照。）。また、アッシング条件２で前駆体組成物層５２０に対してアッシング処理を施した場合には、３分程度のアッシング時間で前駆体組成物層５２０を完全に除去可能であることが分かった。但し、この場合、アッシング時間を５分以上にすると絶縁性基板５１０もエッチングされることがわかった（図１８（ｄ）及び図１９参照。）。一方、アッシング条件３で前駆体組成物層５２０に対してアッシング処理を施した場合には、３０分程度のアッシング時間では前駆体組成物層５２０を完全に除去することが困難であることが分かった（図１８（ｅ）及び図１９参照。）。
【０１９５】
また、図２０に示すように、アッシング処理を施した部分と施していない部分との間でＳＥＭ画像における明瞭な境界線が観測された（図２０（ａ）参照。）。また、アッシング処理を施した部分においては、アッシング処理を施していない部分と比較して、観測されたＴｉ（チタン）の量が大幅に低減されていることが確認された（図２０（ｂ）参照。）。
【０１９６】
また、図２１に示すように、アッシング処理を施した部分Ｒ２においては、アッシング処理を施していない部分Ｒ１にて観測されたＴｉのピーク（４．６Ｋｅｖ及び４．９ＫｅＶ）が観測されなかった（図２１（ａ）及び図２１（ｂ）参照。）。
【０１９７】
［実施例２]
実施例２は、焼成前の前駆体組成物層に対してアッシング処理を施した場合には、焼成後の前駆体組成物層（金属酸化物層）に対してアッシング処理を施した場合よりも高速で前駆体組成物層又は金属酸化物層をエッチングすることができることを示す実施例である。
【０１９８】
図２２は、実施例２におけるアッシング処理の結果を示す図である。図２２（ａ）は焼成前の前駆体組成物層に対してアッシング処理を施した場合におけるアッシング処理の結果を示す図であり、図２２（ｂ）は焼成後の前駆体組成物層（金属酸化物層）に対してアッシング処理を施した場合におけるアッシング処理の結果を示す図である。
【０１９９】
実施例２においては、実施例１の場合と同様に、Ｓｉ基板の表面にＳｉＯ２層を形成した絶縁性基板５１０上に、ＴｉＯ２のゾルゲル溶液をスピンコート法により塗布して前駆体組成物層５２０を形成し、その後前駆体組成物層５２０が形成された絶縁性基板を２００℃をホットプレート上で５分間乾燥したものを試料（試料１）として用いた。また、試料１をＲＴＡ装置により６００℃で熱処理して焼成したものを試料（試料２）として用いた。
【０２００】
その後、試料１及び試料２の表面に耐熱性絶縁テープＭ２０を部分的に貼り付けた後、実施例１におけるアッシング条件３と同様の条件（反応性ガス（ＣＦ４ガス：流量０．０５Ｌ／分）及びＡｒガス（流量０．０５Ｌ／分）をキャリアガス（Ｈｅガス：流量９Ｌ／分）とともに流しながらアッシング処理を施す条件）で試料１及び試料２に対してアッシング処理を施した。
【０２０１】
その後、試料１及び試料２の両方について、前駆体組成物層５２０の表面から耐熱性絶縁テープＭ２０を剥がした後、ＫＬＡテンコール株式会社製の段差計「Ａｌｐｈａ Ｓｔｅｐ−５００」を用いて、前駆体組成物層４２０の表面からのエッチング量を測定した。
【０２０２】
その結果、図２２に示すように、焼成前の前駆体組成物層に対してアッシング処理を施した場合（図２２（ａ）参照。）には、焼成後の前駆体組成物層（金属酸化物層）に対してアッシング処理を施した場合（図２２（ｂ）参照。）よりも高速で前駆体組成物層又は金属酸化物層をエッチング除去可能であることが分かった。
【０２０３】
［実施例３]
実施例３は、残膜を含む前駆体組成物層に対して所定のアッシング処理を施した場合に、当該残膜を完全に除去可能であることを示す実施例である。
【０２０４】
図２３は、実施例３における評価方法を説明するために示す図である。図２３（ａ）〜図２３（ｄ）はその手順を示す図である。図２４は、実施例３におけるアッシング処理の結果（ＡＦＭ画像又はＳＰＭ画像）を示す図である。図２４（ａ）は、走査型プローブ顕微鏡（ＡＦＭ又はＳＰＭ）による、アッシング処理を施した後における試料表面の３次元画像を示す図であり、図２４（ｂ）はその断面画像を示す図である。図２５は、実施例３におけるアッシング処理の結果（Ｉ−Ｖ特性）を示す図である。図２５中、符号Ａは測定例１におけるＩ−Ｖ特性を示し、符号Ｂは測定例２におけるＩ−Ｖ特性を示す。
【０２０５】
実施例３においては、Ｓｉ基板６１２の表面にＰｔ層６１４を形成した基板６１０上に、ＴｉＯ２のＭＯＤ溶液（０．４ｍｏｌ）をスピンコート法により塗布して（２０００ｒｐｍ、３０秒）前駆体組成物層６２０を形成し、前駆体組成物層６２０が形成された基板６１０を１５０℃のホットプレート上で５分間乾燥したものを試料として用いた（図２３（ａ）参照。）。基板６１０の寸法・形状としては、例えば、縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ０．７ｍｍの直方体のものを用いた。
【０２０６】
その後、１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形状の中央部に縦３μｍ×横３μｍ×高低差２００ｎｍの９個の正方形凹パターンが、縦横１０μｍピッチで３行３列のマトリクス状に配置された凹凸型を用いて、前駆体組成物層６２０に対して型押し加工（８０℃→２００℃→８０℃、１０ＭＰａ、５分）を施すことにより前駆体組成物層６２０に残膜６２２を含む型押し構造を形成した（図２３（ｂ）参照。）。
【０２０７】
その後、型押し構造が形成された前駆体組成物層６２０に対して大気圧プラズマによるアッシング処理（出力３００Ｗ、時間３分、アッシングガス：Ｈｅ＋Ａｒ＋ＣＦ４）を施すことにより残膜を処理した（図２３（ｃ）参照。）。
【０２０８】
その後、エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製の走査型プローブ顕微鏡「Ｓ−Ｉｍａｇｅ」を用いて、試料の表面の３次元画像及びその断面画像を取得した。また、図２３（ｄ）に示すＩ−Ｖ測定系を組んでＩ−Ｖ特性を測定した。
【０２０９】
その結果、図２４からは、幅３μｍ、高さ１７０ｎｍのきれいなパターンを形成可能であることが分かった。また、図２４からは、測定例１（符号Ａ参照。）においては極めて小さな電流しか流れなかったことから、前駆体組成物層６２０が高い絶縁性を有することが分かった（図２５参照。）。また、測定例２（符号Ｂ参照。）においては極めて大きな電流が流れたことから、アッシング処理を施すことによって残膜６２２の存在していた領域６３０から残膜６２２がきれいに除去されていることが示唆された（図２５参照。）。
【０２１０】
以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【０２１１】
（１）上記実施形態１〜４、６及び７においては「個々の残膜形成領域内において連続している残膜」を含む前駆体組成物層に対してアッシング処理を施すことにより残膜を完全に除去している。また、上記実施形態５においては「個々の残膜形成領域内において連続している残膜」を含む前駆体組成物層に対してアッシング処理を施すことにより、第５工程を実施することにより残膜が海島構造を取るようになる薄さまで残膜を薄くしている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。
【０２１２】
図２６は変形例に係る型押し構造体の製造方法を説明するために示す図である。図２６（ａ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施している最中の前駆体組成物層２０の断面図であり、図２６（ｂ）は第４工程で前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施した直後における前駆体組成物層２０の断面図であり、図２６（ｃ）は第５工程で前駆体組成物層２０を熱処理することにより形成された型押し構造体３０の断面図である。
【０２１３】
変形例に係る型押し構造体の製造方法においては、図２６（ａ）に示すように、第３工程においては、「個々の残膜形成領域内において連続していない残膜（例えば海島構造２８を取る膜）」を含む型押し構造を形成するとともに（図２６（ａ）参照。）とともに、第４工程においては、前駆体組成物層２０に対してアッシング処理を施すことにより上記残膜を完全に除去するようにしてもよい（図２６（ａ）〜図２６（ｃ）参照。）。
【０２１４】
（２）上記実施形態８においては薄膜トランジスターを例にとって本発明を説明し、上記実施形態９においては圧電式インクジェットヘッドを例にとって本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明は、第１電極層、誘電体層、第２電極層及び配線層を備える薄膜キャパシター、圧電体層、電極層及び配線層を備えるアクチュエーター、基材上に格子層（金属酸化物層又は金属層）を備える光学デバイス（例えば反射型偏光板、回折格子など）などを製造する際にも適用可能である。
【符号の説明】
【０２１５】
１０，１０ａ，１０ｂ…基材、１２…第１基材、１４…エッチングストッパとなる材料からなる層、２０，２０ａ…前駆体組成物層、２２，２２ａ，１２０’ｚ，１３０’ｚ，１４０’ｚ…残膜、２４…凹部、２６，２８…海島構造、３０…型押し構造体、４０，４０ａ…アッシング装置、４１，４３…電極、４２…正電極、４４…負電極、１００，９００…薄膜トランジスター、１１０，９１０…絶縁性基板、１２０，９２０…ゲート電極、１２０’…前駆体組成物層（ゲート電極）、１３０，９３０…ゲート絶縁層、１３０’…前駆体組成物層（ゲート絶縁層）、１４０，…酸化物導電体層、１４０’…前駆体組成物層（酸化物導電性層）、１４２…チャネル領域、１４４…ソース領域、１４６…ドレイン領域、１５０…スルーホール、１６０…素子分離領域、３００…圧電式インクジェットヘッド、３１０…ダミー基板、３２０…圧電体素子、３２２…第１電極層、３２４…圧電体層、３２６…第２電極層、３３０…ノズルプレート、３３２…ノズル孔、３４０…キャビティ部材、３５０…振動板、３５２…インク供給口、３６０…インク室、５１０…絶縁性基板、５２０…前駆体組成物層、５２２…残膜、６１０…基板、６１２…Ｓｉ基板、６１４…Ｐｔ層、６２２…前駆体組成物層、６２２…残膜、６３０…残膜６２２の存在していた領域、９４０…チャネル層、９５０…ソース電極、９６０…ドレイン電極、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ８，Ｍ９，Ｍ１０，Ｍ１１…凹凸型、Ｍ２０…耐熱性絶縁テープ、Ｐ…プラズマ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属含有化合物を含有し熱処理することにより金属酸化物又は金属となる液体材料を準備する第１工程と、
基材上に前記液体材料を塗布することにより前記金属酸化物又は前記金属の前駆体組成物からなる前駆体組成物層を形成する第２工程と、
前記前駆体組成物層に対して凹凸型を用いて型押し加工を施すことにより前記前駆体組成物層に残膜を含む型押し構造を形成する第３工程と、
前記型押し構造が形成された前記前駆体組成物層に対して大気圧プラズマ又は減圧プラズマによるアッシング処理を施すことにより前記残膜を処理する第４工程と、
前記前駆体組成物層を熱処理することにより、前記型押し構造が形成された前記前駆体組成物層から前記金属酸化物又は前記金属からなる型押し構造体を形成する第５工程とをこの順序で含むことを特徴とする型押し構造体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の型押し構造体の製造方法において、
前記第４工程においては、前記残膜を完全に除去することを特徴とする型押し構造体の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の型押し構造体の製造方法において、
前記第４工程においては、当該第４工程に続く前記第５工程を実施することにより前記残膜が海島構造を取るようになる薄さまで前記残膜を薄くすることを特徴とする型押し構造体の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の型押し構造体の製造方法において、
前記第４工程においては、前記型押し構造が形成された前記前駆体組成物層に対して大気圧プラズマによるアッシング処理を施すことを特徴とする型押し構造体の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の型押し構造体の製造方法において、
前記第４工程においては、前記型押し構造が形成された前記前駆体組成物層に対して減圧プラズマによるアッシング処理を施すことを特徴とする型押し構造体の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の型押し構造体の製造方法において、
０．１Ｐａ以上の圧力の下で前記第４工程を実施することを特徴とする型押し構造体の製造方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の型押し構造体の製造方法において、
バイアス電圧を印加した状態で前記第４工程を実施することを特徴とする型押し構造体の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の型押し構造体の製造方法において、
反応性ガスを用いて前記第４工程を実施することを特徴とする型押し構造体の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の型押し構造体の製造方法において、
ハロゲン元素含有ガスを用いて前記第４工程を実施することを特徴とする型押し構造体の製造方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の型押し構造体の製造方法において、
ハロゲン元素含有ガス及びＡｒガスを含有する混合ガスを用いて前記第４工程を実施することを特徴とする型押し構造体の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の型押し構造体の製造方法において、
前記第２工程と前記第３工程との間に、前記前駆体組成物層を８０℃〜２００℃の範囲内にある温度に加熱することにより前記前駆体組成物層の流動性を予め低くしておく予備加熱工程をさらに含み、
前記第３工程においては、前記前駆体組成物層を８０℃〜３００℃の範囲内にある温度に加熱した状態で、かつ、８０℃〜３００℃の範囲内にある温度に加熱した型を用いて前記前駆体組成物層に対して型押し加工を施すことにより、前記前駆体組成物層に型押し構造を形成することを特徴とする型押し構造体の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の型押し構造体の製造方法において、
前記第５工程においては、酸素含有雰囲気で熱処理することにより、金属酸化物からなる型押し構造体を形成することを特徴とする型押し構造体の製造方法。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれかに記載の型押し構造体の製造方法において、
前記第５工程においては、還元雰囲気で熱処理することにより、金属からなる型押し構造体を形成することを特徴とする型押し構造体の製造方法。
【請求項１４】
ゲート電極層、ゲート絶縁層、ソース層、ドレイン層、チャネル層及び配線層を備える薄膜トランジスターであって、
前記ゲート電極層、前記ゲート絶縁層、前記ソース層、前記ドレイン層、前記チャネル層及び前記配線層のうち少なくとも１つの層は、請求項１〜１３のいずれかに記載の型押し構造体の製造方法により形成されたものであることを特徴とする薄膜トランジスター。
【請求項１５】
ソース領域及びドレイン領域並びにチャネル領域を含む酸化物導電体層と、
前記チャネル領域の導通状態を制御するゲート電極と、
前記ゲート電極と前記チャネル領域との間に形成され強誘電体材料又は常誘電体材料からなるゲート絶縁層とを備え、
前記チャネル領域の層厚が前記ソース領域の層厚及び前記ドレイン領域の層厚よりも薄い薄膜トランジスターであって、
前記チャネル領域の層厚が前記ソース領域の層厚及び前記ドレイン領域の層厚よりも薄い前記酸化物導電体層は、請求項１〜１３のいずれかに記載の型押し構造体の製造方法により形成されたものであることを特徴とする薄膜トランジスター。
【請求項１６】
請求項１５に記載の薄膜トランジスターにおいて、
前記チャネル領域のキャリア濃度及び層厚は、前記薄膜トランジスターがオフ状態のときに、前記チャネル領域全体が空乏化するような値に設定されていることを特徴とする薄膜トランジスター。
【請求項１７】
第１電極層、誘電体層、第２電極層及び配線層を備える薄膜キャパシターであって、
前記第１電極層、前記誘電体層、前記第２電極層及び前記配線層のうち少なくとも１つの層は、請求項１〜１３のいずれかに記載の型押し構造体の製造方法により形成されたものであることを特徴とする薄膜キャパシター。
【請求項１８】
圧電体層、電極層及び配線層を備えるアクチュエーターであって、
前記圧電体層、前記電極層及び前記配線層のうち少なくとも１つの層は、請求項１〜１３のいずれかに記載の型押し構造体の製造方法により形成されたものであることを特徴とするアクチュエーター。
【請求項１９】
キャビティ部材と、
前記キャビティ部材の一方側に取り付けられ、圧電体層が形成された振動板と、
前記キャビティ部材の他方側に取り付けられ、ノズル孔が形成されたノズルプレートと、
前記キャビティ部材、前記振動板及び前記ノズルプレートによって画成されるインク室とを備える圧電式インクジェットヘッドであって、
前記圧電体層及び／又は前記キャビティ部材は、請求項１〜１３のいずれかに記載の型押し構造体の製造方法により形成されたものであることを特徴とする圧電式インクジェットヘッド。
【請求項２０】
基材上に格子層を備える光学デバイスであって、
前記格子層は、請求項１〜１３のいずれかに記載の型押し構造体の製造方法により形成されたものであることを特徴とする光学デバイス。
【請求項１】
金属含有化合物を含有し熱処理することにより金属酸化物又は金属となる液体材料を準備する第１工程と、
基材上に前記液体材料を塗布することにより前記金属酸化物又は前記金属の前駆体組成物からなる前駆体組成物層を形成する第２工程と、
前記前駆体組成物層に対して凹凸型を用いて型押し加工を施すことにより前記前駆体組成物層に残膜を含む型押し構造を形成する第３工程と、
前記型押し構造が形成された前記前駆体組成物層に対して大気圧プラズマ又は減圧プラズマによるアッシング処理を施すことにより前記残膜を処理する第４工程と、
前記前駆体組成物層を熱処理することにより、前記型押し構造が形成された前記前駆体組成物層から前記金属酸化物又は前記金属からなる型押し構造体を形成する第５工程とをこの順序で含むことを特徴とする型押し構造体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の型押し構造体の製造方法において、
前記第４工程においては、前記残膜を完全に除去することを特徴とする型押し構造体の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の型押し構造体の製造方法において、
前記第４工程においては、当該第４工程に続く前記第５工程を実施することにより前記残膜が海島構造を取るようになる薄さまで前記残膜を薄くすることを特徴とする型押し構造体の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の型押し構造体の製造方法において、
前記第４工程においては、前記型押し構造が形成された前記前駆体組成物層に対して大気圧プラズマによるアッシング処理を施すことを特徴とする型押し構造体の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の型押し構造体の製造方法において、
前記第４工程においては、前記型押し構造が形成された前記前駆体組成物層に対して減圧プラズマによるアッシング処理を施すことを特徴とする型押し構造体の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の型押し構造体の製造方法において、
０．１Ｐａ以上の圧力の下で前記第４工程を実施することを特徴とする型押し構造体の製造方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の型押し構造体の製造方法において、
バイアス電圧を印加した状態で前記第４工程を実施することを特徴とする型押し構造体の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の型押し構造体の製造方法において、
反応性ガスを用いて前記第４工程を実施することを特徴とする型押し構造体の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の型押し構造体の製造方法において、
ハロゲン元素含有ガスを用いて前記第４工程を実施することを特徴とする型押し構造体の製造方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の型押し構造体の製造方法において、
ハロゲン元素含有ガス及びＡｒガスを含有する混合ガスを用いて前記第４工程を実施することを特徴とする型押し構造体の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の型押し構造体の製造方法において、
前記第２工程と前記第３工程との間に、前記前駆体組成物層を８０℃〜２００℃の範囲内にある温度に加熱することにより前記前駆体組成物層の流動性を予め低くしておく予備加熱工程をさらに含み、
前記第３工程においては、前記前駆体組成物層を８０℃〜３００℃の範囲内にある温度に加熱した状態で、かつ、８０℃〜３００℃の範囲内にある温度に加熱した型を用いて前記前駆体組成物層に対して型押し加工を施すことにより、前記前駆体組成物層に型押し構造を形成することを特徴とする型押し構造体の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の型押し構造体の製造方法において、
前記第５工程においては、酸素含有雰囲気で熱処理することにより、金属酸化物からなる型押し構造体を形成することを特徴とする型押し構造体の製造方法。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれかに記載の型押し構造体の製造方法において、
前記第５工程においては、還元雰囲気で熱処理することにより、金属からなる型押し構造体を形成することを特徴とする型押し構造体の製造方法。
【請求項１４】
ゲート電極層、ゲート絶縁層、ソース層、ドレイン層、チャネル層及び配線層を備える薄膜トランジスターであって、
前記ゲート電極層、前記ゲート絶縁層、前記ソース層、前記ドレイン層、前記チャネル層及び前記配線層のうち少なくとも１つの層は、請求項１〜１３のいずれかに記載の型押し構造体の製造方法により形成されたものであることを特徴とする薄膜トランジスター。
【請求項１５】
ソース領域及びドレイン領域並びにチャネル領域を含む酸化物導電体層と、
前記チャネル領域の導通状態を制御するゲート電極と、
前記ゲート電極と前記チャネル領域との間に形成され強誘電体材料又は常誘電体材料からなるゲート絶縁層とを備え、
前記チャネル領域の層厚が前記ソース領域の層厚及び前記ドレイン領域の層厚よりも薄い薄膜トランジスターであって、
前記チャネル領域の層厚が前記ソース領域の層厚及び前記ドレイン領域の層厚よりも薄い前記酸化物導電体層は、請求項１〜１３のいずれかに記載の型押し構造体の製造方法により形成されたものであることを特徴とする薄膜トランジスター。
【請求項１６】
請求項１５に記載の薄膜トランジスターにおいて、
前記チャネル領域のキャリア濃度及び層厚は、前記薄膜トランジスターがオフ状態のときに、前記チャネル領域全体が空乏化するような値に設定されていることを特徴とする薄膜トランジスター。
【請求項１７】
第１電極層、誘電体層、第２電極層及び配線層を備える薄膜キャパシターであって、
前記第１電極層、前記誘電体層、前記第２電極層及び前記配線層のうち少なくとも１つの層は、請求項１〜１３のいずれかに記載の型押し構造体の製造方法により形成されたものであることを特徴とする薄膜キャパシター。
【請求項１８】
圧電体層、電極層及び配線層を備えるアクチュエーターであって、
前記圧電体層、前記電極層及び前記配線層のうち少なくとも１つの層は、請求項１〜１３のいずれかに記載の型押し構造体の製造方法により形成されたものであることを特徴とするアクチュエーター。
【請求項１９】
キャビティ部材と、
前記キャビティ部材の一方側に取り付けられ、圧電体層が形成された振動板と、
前記キャビティ部材の他方側に取り付けられ、ノズル孔が形成されたノズルプレートと、
前記キャビティ部材、前記振動板及び前記ノズルプレートによって画成されるインク室とを備える圧電式インクジェットヘッドであって、
前記圧電体層及び／又は前記キャビティ部材は、請求項１〜１３のいずれかに記載の型押し構造体の製造方法により形成されたものであることを特徴とする圧電式インクジェットヘッド。
【請求項２０】
基材上に格子層を備える光学デバイスであって、
前記格子層は、請求項１〜１３のいずれかに記載の型押し構造体の製造方法により形成されたものであることを特徴とする光学デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２２】
【図２３】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図２０】
【図２１】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２２】
【図２３】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図２０】
【図２１】
【図２４】
【公開番号】特開２０１３−１０２０７２（Ｐ２０１３−１０２０７２Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４５３６０（Ｐ２０１１−２４５３６０）
【出願日】平成２３年１１月９日（２０１１．１１．９）
【出願人】（５０３３６０１１５）独立行政法人科学技術振興機構 (1,734)
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月９日（２０１１．１１．９）
【出願人】（５０３３６０１１５）独立行政法人科学技術振興機構 (1,734)
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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