功能性設(shè)備的制造方法及功能性設(shè)備的制造裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的一種功能性設(shè)備的制造方法包括模壓工藝、功能性固體材料層形成工藝。模壓工藝中，在對以功能性固體材料前驅(qū)體溶液作為起始材料的功能性固體材料前驅(qū)體層推壓用于形成模壓結(jié)構(gòu)的模具的期間的至少一部分時間內(nèi)，以使對所述功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量的熱源的第一溫度高于所述功能性固體材料前驅(qū)體層的第二溫度的方式，對所述功能性固體材料前驅(qū)體層實(shí)施模壓加工的模壓工藝。另外，功能性固體材料層形成工藝中，在所述模壓工藝后，在含氧氣氛中通過用高于所述第一溫度的第三溫度對所述功能性固體材料前驅(qū)體層進(jìn)行熱處理，從而由所述功能性固體材料前驅(qū)體層形成功能性固體材料層。
【專利說明】功能性設(shè)備的制造方法及功能性設(shè)備的制造裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種功能性設(shè)備的制造方法及功能性設(shè)備的制造裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，公開有如下一種薄膜晶體管:以由低驅(qū)動電壓進(jìn)行高速整流(switching)為目的，作為柵絕緣層采用了鐵電體材料(例如，BLT(Bi4^xLaxTi3O12),PZT (Pb (Zrx, Ti1^O3))的薄膜晶體管。另外，還公開了如下一種薄膜晶體管:以提高載流子濃度為目的，將氧化物導(dǎo)電材料(例如，銦錫氧化物(ITO)、氧化鋅(ZnO)、或LSCO(LaxSr1^xCuO4))作為通道(channel)層而采用的薄膜晶體管(專利文獻(xiàn)I)。
[0003]在此，若觀察一下上述薄膜晶體管的制造方法，則可知，首先，作為柵電極，Ti和Pt的層疊膜通過電子束蒸鍍法形成。在該柵電極上，通過溶膠-凝膠法形成由上述BLT或者PZT構(gòu)成的柵絕緣層。進(jìn)一步地，在其柵絕緣層上，通過RF濺射法形成由ITO構(gòu)成的通道層。接著，在其通道層上，Ti和Pt通過電子束蒸鍍法形成，從而形成源電極和漏電極。之后，通過RIE法和濕式蝕刻法(HF和HCl的混合溶液)，元件區(qū)域從其他元件區(qū)域分離(專利文獻(xiàn)I)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn):
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1 :日本國特開2006-121029號公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明要解決的課題
[0008]但是，在現(xiàn)有的薄膜晶體管中，存在一些柵絕緣層或者通道(channel)通過復(fù)合氧化物形成的示例，但是作為實(shí)現(xiàn)薄膜晶體管的高特性的材料及用于該材料的適當(dāng)?shù)闹圃旆椒ǖ倪x定還未成功。
[0009]另外，在現(xiàn)有技術(shù)中，使用真空工序或光刻法的工序等、需要較長時間、和/或高價格設(shè)備的工序是常見的，因此，原材料或制造能源的使用效率變得非常差。采用了如上所述的制造方法的情況下，需要很多處理和長時間以制造薄膜晶體管，因此，從工業(yè)性或量產(chǎn)性的觀點(diǎn)來看，并不優(yōu)選。另外，在現(xiàn)有技術(shù)中，存在比較難以實(shí)現(xiàn)大面積化的問題。
[0010]此外，上述諸多問題，不僅僅是在制造薄膜晶體管的方法時才會出現(xiàn)的問題。例如，作為功能性設(shè)備的一種類型的MEMS設(shè)備等的制造方法的整體上也存在該問題，其中，MEMS設(shè)備包括:以閃存、鐵電存儲器(FeRAM)、磁性存儲器(MRAM)為代表的存儲型晶體管、或電容器、壓電式噴墨頭、光學(xué)設(shè)備、或者驅(qū)動器、噴墨頭、驅(qū)動器、壓力傳感器、加速度傳感器、流道模塊。
[0011]本發(fā)明，通過解決上述諸多問題中的至少一個，從而實(shí)現(xiàn)上述薄膜晶體管或電容器等功能性設(shè)備的高性能化、或者這種功能性設(shè)備的制造工序的簡便化和節(jié)能化。其結(jié)果，本發(fā)明對于工業(yè)性或量產(chǎn)性優(yōu)異的功能性設(shè)備的提供作出了很大的貢獻(xiàn)。[0012]解決課題的方法
[0013]本案
【發(fā)明者】為了實(shí)現(xiàn)通過還稱為“納米壓印”的“模壓”加工法來形成能夠用于薄膜晶體管或電容器等功能性設(shè)備的氧化物層，重復(fù)了銳意研究和分析。在其研究的過程中，
【發(fā)明者】發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向作為模壓加工對象的材料供應(yīng)熱量時，通過予以特殊的處理，可以形成準(zhǔn)確度更高、和/或精度更高的模壓結(jié)構(gòu)。其結(jié)果，
【發(fā)明者】得知，與現(xiàn)有設(shè)備相比，通過可以大幅度地簡便化或節(jié)能化，并且也容易實(shí)施大面積化的工序，由此可以形成這些材料的氧化物膜、進(jìn)而制造具備這些氧化物層的功能性設(shè)備。本發(fā)明是根據(jù)上述觀點(diǎn)創(chuàng)造出來的。
[0014]本發(fā)明的一個功能性設(shè)備的制造方法，包括模壓工藝和功能性固體材料層形成工藝。具體而言，該功能性設(shè)備的制造方法的模壓工藝是如下一種工藝:在對以功能性固體材料前驅(qū)體溶液作為起始材料的功能性固體材料前驅(qū)體層、推壓用于形成模壓結(jié)構(gòu)的模具的期間的至少一部分時間內(nèi)，以使對該功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量的熱源的第一溫度高于該功能性固體材料前驅(qū)體層的第二溫度的方式，對該功能性固體材料前驅(qū)體層實(shí)施模壓加工的工藝。另外，該功能性設(shè)備的制造方法的功能性固體材料層形成工藝是如下一種工藝:在所述模壓工藝后，在含氧氣氛中，通過用高于所述第一溫度的第三溫度對所述功能性固體材料前驅(qū)體層進(jìn)行熱處理，從而由該功能性固體材料前驅(qū)體層形成功能性固體材料層的工藝。
[0015]根據(jù)該功能性設(shè)備的制造方法，在模壓加工中的至少一部分時間內(nèi)，從高于功能性固體材料前驅(qū)體層的溫度(第二溫度)的溫度(第一溫度)的熱源，對該功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量 。
【發(fā)明者】得知，雖然在現(xiàn)階段中具體的模壓加工的成型機(jī)理不明確，但積極地進(jìn)行向該模壓工藝中的功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)或者移動熱量，則有助于得到功能性固體材料前驅(qū)體層的成型性的提高、及以良好的再現(xiàn)性在相對較低溫的成型。此后，通過用高于所述第一溫度的第三溫度對所述功能性固體材料前驅(qū)體層進(jìn)行熱處理，與不顧慮熱量而對功能性固體材料前驅(qū)體層實(shí)施模壓加工的情況相比，可以形成:形成有準(zhǔn)確度非常高、和/或精度高的模壓結(jié)構(gòu)的功能性固體材料層。其結(jié)果，能夠制造具備形成有這種模壓結(jié)構(gòu)的功能性固體材料層的功能性設(shè)備。另外，根據(jù)該功能性設(shè)備的制造方法，不需要采用真空工序或光刻法的工序、或用于進(jìn)行紫外線的照射工序等需要較長時間、和/或高價格設(shè)備的工序。另外，不需要上述各工序，而通過較低溫的加熱處理和模壓加工處理來形成功能性固體材料層，因此，工業(yè)性或量產(chǎn)性優(yōu)異。
[0016]另外，本發(fā)明的一個功能性設(shè)備的制造裝置具備:控制部、模壓部、及熱處理部。具體而言，該功能性設(shè)備的制造裝置的控制部以如下方式進(jìn)行控制:在對以功能性固體材料前驅(qū)體溶液作為起始材料的功能性固體材料前驅(qū)體層推壓用于形成模壓結(jié)構(gòu)的模具的期間的至少一部分時間內(nèi)，使對該功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量的熱源的第一溫度高于該功能性固體材料前驅(qū)體層的第二溫度。另外，該功能性設(shè)備的制造裝置的模壓部對所述功能性固體材料前驅(qū)體層實(shí)施模壓加工。進(jìn)一步地，該功能性設(shè)備的制造裝置的熱處理部，在含氧氣氛中，通過用高于所述第一溫度的第三溫度對形成有模壓結(jié)構(gòu)的所述的功能性固體材料前驅(qū)體層進(jìn)行熱處理，從而由該功能性固體材料前驅(qū)體層形成功能性固體材料層。
[0017]根據(jù)該功能性設(shè)備的制造裝置，通過控制部和模壓部，在模壓加工中的至少一部分時間內(nèi)，從高于功能性固體材料前驅(qū)體層的溫度(第二溫度)的溫度(第一溫度)的熱源，對該功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量。正如已經(jīng)提到的，
【發(fā)明者】得知，雖然在現(xiàn)階段中具體的機(jī)理不明確，但積極地進(jìn)行向該模壓工藝中的功能性固體材料前驅(qū)體層的熱量的供應(yīng)或者移動，則有助于得到功能性固體材料前驅(qū)體層的成型性的提高、及在較低溫的成型得到良好的再現(xiàn)性。另外，熱處理部通過用高于所述第一溫度的第三溫度對所述功能性固體材料前驅(qū)體層進(jìn)行熱處理，與不顧慮熱量而對功能性固體材料前驅(qū)體層實(shí)施模壓加工的情況相比，可以形成:形成有準(zhǔn)確度非常高、和/或精度高的模壓結(jié)構(gòu)的功能性固體材料層。其結(jié)果，能夠制造具備形成有這種模壓結(jié)構(gòu)的功能性固體材料層的功能性設(shè)備。另外，根據(jù)該功能性設(shè)備的制造裝置，不需要用于實(shí)施真空工序或光刻法所需的裝置、用于進(jìn)行紫外線的照射所需的裝置等需要較長時間、和/或高價格設(shè)備。另外，通過較低溫的模壓部和熱處理部來形成功能性固體材料層，因此，工業(yè)性或量產(chǎn)性優(yōu)異。
[0018]在此，對上述各個發(fā)明的“熱源”沒有特殊的限定，但具有代表性的可以舉出如下示例:將實(shí)施模壓加工時的模具在內(nèi)部或者從外部加熱的加熱器；或?qū)⒂糜谳d置具備功能性固體材料前驅(qū)體層的基板的基臺，在內(nèi)部或者從外部加熱的加熱器。另外，作為用于向其他功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量的“熱源”，舉例示出了利用輻射熱量的公知手法、或利用微波的公知手法。
[0019]另外，本申請的“功能性固體材料前驅(qū)體溶液”，具有代表性的是，包括以下組群中的至少一種的溶液:包含金屬醇鹽的溶液；包含金屬有機(jī)酸鹽的溶液；包含金屬無機(jī)酸鹽的溶液；包含金屬鹵化物的溶液；包含含有金屬、氮、及氫的無機(jī)化合物的溶液；包含金屬氫化物的溶液；包含金屬納米顆粒的溶液；及陶瓷微粒。并且，將這些各溶液的溶質(zhì)或者各溶液以層狀形成時可變質(zhì)的溶質(zhì)是，本申請的“功能性固體材料前驅(qū)體”。從而，本申請的“功能性固體材料前驅(qū)體層”的含義是“功能性固體材料前驅(qū)體”的層或者膜(本申請中，統(tǒng)稱為“層”)。
[0020]另外，本申請的“功能性固體材料前驅(qū)體層”，具有代表性的是，在正式燒成后，選自以下的至少一種 的層的前驅(qū)體層:薄膜晶體管或存儲型晶體管的柵電極層、柵絕緣層(鐵電體層)、源電極層、漏電極層、通道層、及配線層；選自壓電式噴墨頭等執(zhí)行器的壓電體層、及電極層中的至少一種的層的前驅(qū)體層；由電容器的電介質(zhì)層和/或電極層而形成的前驅(qū)體層；或由光學(xué)設(shè)備的光柵層而形成的前驅(qū)體層。從而，“功能性固體材料層”，具有代表性的是，選自以下的至少一種的層:薄膜晶體管或存儲型晶體管的柵電極層、柵絕緣層(鐵電體層)、源電極層、漏電極層、通道層、及配線層；選自壓電式噴墨頭等驅(qū)動器的壓電體層、及電極層的至少一種的層；電容器的電介質(zhì)層；或光學(xué)設(shè)備的光柵層。但是，正如已經(jīng)提到的，作為功能性設(shè)備的一種類型可以舉出以下示例:薄膜晶體管、存儲型晶體管、壓電式噴墨頭、電容器、光學(xué)設(shè)備、或者M(jìn)EMS設(shè)備(包括執(zhí)行器)，因此，可以采用于這些的一部分的前驅(qū)體層、或者固體材料層也能夠包括在上述“功能性固體材料前驅(qū)體層”或者“功能性固體材料層”。
[0021]此外，上述各個“功能性固體材料前驅(qū)體溶液”、各個“功能性固體材料前驅(qū)體”、及由這些形成的各個“功能性固體材料”均可能包含不可避免的雜質(zhì)。在下面的各實(shí)施方案的說明中，為了簡化說明，省略關(guān)于不可避免的雜質(zhì)的說明。
[0022]另外，本申請的“體積收縮率”是指，“在模壓工藝后的收縮前的體積減去功能性固體材料層形成工藝的收縮后的體積的值”除以“在模壓工藝后的收縮前的體積”的值。即，體積收縮率越大收縮得越好。[0023]發(fā)明的效果
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個功能性設(shè)備的制造方法或者本發(fā)明的一個功能性設(shè)備的制造裝置，可以形成:形成有準(zhǔn)確度非常高、和/或精度高的模壓結(jié)構(gòu)的功能性固體材料層。另外，根據(jù)本發(fā)明的一個功能性設(shè)備的制造方法或者本發(fā)明的一個功能性設(shè)備的制造裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)較低溫的成型。其結(jié)果，能夠制造具備形成有這種模壓結(jié)構(gòu)的功能性固體材料層的功能性設(shè)備。進(jìn)而，根據(jù)該功能性設(shè)備的制造方法，通過較低溫的加熱處理和模壓加工處理形成功能性固體材料層，因此，工業(yè)性或量產(chǎn)性優(yōu)異。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是示出本發(fā)明第一實(shí)施方案的功能性設(shè)備的制造裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0026]圖2A是示出本發(fā)明第一實(shí)施方案的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的剖視示意圖。
[0027]圖2B是示出本發(fā)明第一實(shí)施方案的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的剖視示意圖。
[0028]圖2C是示出本發(fā)明第一實(shí)施方案的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的剖視示意圖。
[0029]圖2D是示出本發(fā)明第一實(shí)施方案的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的剖視示意圖。 [0030]圖2E是示出本發(fā)明第一實(shí)施方案的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的剖視示意圖。
[0031]圖2F是示出本發(fā)明第一實(shí)施方案的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的剖視示意圖。
[0032]圖2G是示出本發(fā)明第一實(shí)施方案的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的剖視示意圖。
[0033]圖2H是示出本發(fā)明第一實(shí)施方案的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的剖視示意圖。
[0034]圖2J是示出本發(fā)明第一實(shí)施方案的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的剖視示意圖。
[0035]圖2K是示出本發(fā)明第一實(shí)施方案的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的剖視示意圖。
[0036]圖2L是示出本發(fā)明第一實(shí)施方案的薄膜晶體管的制造方法的一個過程的剖視示意圖。
[0037]圖3是示出本發(fā)明第一實(shí)施方案的功能性設(shè)備的制造工藝的一部分的、即模壓工藝的流程圖。
[0038]圖4是示出本發(fā)明第一實(shí)施方案的功能性設(shè)備的制造工藝的一部分的、即模壓工藝時的第一加熱器及第二加熱器的溫度隨時間變化的圖表。
[0039]圖5是本發(fā)明第一實(shí)施方案的變形例的功能性設(shè)備的制造工藝的一部分的、即模壓工藝的流程圖。
[0040]圖6是本發(fā)明第一實(shí)施方案的變形例(3)的存儲型晶體管的剖視示意圖。[0041]圖7是在本發(fā)明第一實(shí)施方案的變形例(7)中，已圖案形成的功能性固體材料前驅(qū)體層、和正式燒成后的功能性固體材料層的基于AFM(原子力顯微鏡)的測量結(jié)果的一個示例。
[0042]圖8是在本發(fā)明第一實(shí)施方案的變形例(7)中，已圖案形成的其他功能性固體材料前驅(qū)體層，和正式燒成后的其他功能性固體材料層的基于AFM(原子力顯微鏡)的測量結(jié)果的一個示例。
[0043]圖9是示出基于通常的凝膠狀態(tài)及最終氧化物的前驅(qū)體材料的不同的反應(yīng)過程機(jī)理的設(shè)想圖。
[0044]圖10是示出本發(fā)明第一實(shí)施方案的變形例(8)的功能性設(shè)備的制造裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0045]圖11是示出用于說明本發(fā)明第二實(shí)施方案的壓電式噴墨頭的圖。
[0046]圖12是示出用于說明本發(fā)明第二實(shí)施方案的壓電式噴墨頭的制造方法的一部分的圖。
[0047]圖13是示出用于說明本發(fā)明第二實(shí)施方案的壓電式噴墨頭的制造方法的一部分的圖。 [0048]圖14是示出為了說明本發(fā)明第二實(shí)施方案的壓電式噴墨頭的制造方法的一部分的圖。
[0049]附圖標(biāo)記說明
[0050]10 基板
[0051]20 柵電極層
[0052]20a 柵電極用前驅(qū)體層
[0053]30a 柵絕緣層用前驅(qū)體層
[0054]30 柵絕緣層
[0055]40 通道用氧化物層
[0056]50 漏電極用氧化物層
[0057]50a 漏電極用前驅(qū)體層，
[0058]52 漏電極
[0059]54 源電極
[0060]100 薄膜晶體管
[0061]120 柵電極層
[0062]130 鐵電體層
[0063]200 存儲型晶體管
[0064]300 壓電式噴墨頭
[0065]320 壓電元件
[0066]322 第一電極
[0067]324 壓電體層
[0068]326 第二電極
[0069]326’功能性固體材料(LNO)前驅(qū)體層
[0070]330 噴嘴板[0071]332 噴嘴孔
[0072]340 空腔構(gòu)件
[0073]340’功能性固體材料(石英玻璃)前驅(qū)體層
[0074]350 振動板
[0075]352 供墨口
[0076]360 墨水室
[0077]700,800功能性設(shè)備的制造裝置
[0078]710上部模壓部
[0079]712、812 基臺
[0080]714 第一加熱器
[0081]716,816 吸引部
[0082]718 預(yù)燒成部
[0083]720下部模壓部
[0084]722固定部
[0085]724 第二加熱器
[0086]726 石英玻璃
[0087]738 正式燒成用加熱器
[0088]760、860 控制部
[0089]762、862 計(jì)算機(jī)
[0090]811裝置設(shè)置臺
[0091]814基臺用加熱器
[0092]817升降機(jī)
[0093]818移動臺
[0094]819模具保持部
[0095]822滾筒
[0096] 823滾筒保持部
[0097]824滾筒用加熱器
[0098]8255模具保持用臺架
[0099]Ml柵電極用模具
[0100]M2源/漏電極用模具
[0101]M3、M4、M5、M6 模具
【具體實(shí)施方式】
[0102]根據(jù)附圖對作為本發(fā)明實(shí)施方案的功能性設(shè)備的一個示例的薄膜晶體管100及其制造方法、以及作為本發(fā)明實(shí)施方案的功能性設(shè)備的制造裝置700，進(jìn)行詳細(xì)的說明。此外，在該說明中，在全部附圖中，只要沒有特別說明，在共同的部分標(biāo)以共同的參照附圖標(biāo)記。另外，在圖中，本實(shí)施方案的要素并不是保持互相的縮尺而畫出的。進(jìn)一步地，為了便于看各附圖，可能省略了一部分的附圖標(biāo)記。
[0103]<第一實(shí)施方案>[0104]圖1是示出本實(shí)施方案的功能性設(shè)備的制造裝置700的結(jié)構(gòu)的圖。另外，圖2A-圖2J分別是，示出本實(shí)施方案的薄膜晶體管100的制造方法的一個過程的剖視示意圖。此外，考慮到文字的清晰度，圖2H的后的附圖編號作為圖2J。另外，本實(shí)施方案的薄膜晶體管采用所謂的底柵結(jié)構(gòu)，但本實(shí)施方案并不限定于該結(jié)構(gòu)。從而，若是本領(lǐng)域技術(shù)人員，通過以通常的技術(shù)常識參照本實(shí)施方案的說明，并通過改變工藝的順序，能夠形成頂柵結(jié)構(gòu)。另外，為簡化附圖，省略對從各個電極的引出電極的圖案形成的說明。
[0105][功能性設(shè)備的制造裝置700的結(jié)構(gòu)]
[0106]如圖1所示，本實(shí)施方案的功能性設(shè)備的制造裝置700大致分為三個構(gòu)成部分，即，包括:上部模壓部720、下部模壓部710、及這些的控制部760。
[0107]具體而言，首先，在上部模壓部720中，被固定部722固定的石英玻璃726保持用于對功能性固體材料前驅(qū)體層實(shí)施模壓加工的、例如柵電極用模具M(jìn)l。另外，在本實(shí)施方案中，作為在模壓加工時對功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量的一個熱源的、用于加熱柵電極用模具M(jìn)l等的第二加熱器724與固定部722連接。此外，上部模壓部720具備壓力傳感器，該壓力傳感器用于監(jiān)測柵電極用模具M(jìn)l等對未圖示的公知的升降機(jī)構(gòu)及實(shí)施模壓加工時的功能性固體材料前驅(qū)體層的推壓力。此外，該壓力傳感器也可以具備后述的下部模壓部710。
[0108]接著，下部模壓部710中，在基臺712上載置有具備成為處理對象的功能性固體材料前驅(qū)體層(例如，柵電極用前驅(qū)體層20a)的Si02/Si基板(下面，也簡稱為“基板”)10。此外，通過由未圖示的泵被吸引部716吸引，基板10吸附在基臺712。另外，在本實(shí)施方案中，作為在模壓加工時對功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量的其他熱源的、用于加熱基板10和功能性固體材料前驅(qū)體層的第一加熱器714與基臺712連接。另外，在本實(shí)施方案中，第一加熱器714還 可以兼作進(jìn)行功能性固體材料前驅(qū)體層的預(yù)燒成(還稱之為“干燥工藝”)的預(yù)燒成部718。從而，在本實(shí)施方案中，包括預(yù)燒成部718的下部模壓部710承擔(dān)功能性設(shè)備的制造裝置700的預(yù)燒成部。此外，預(yù)燒成部718與第一加熱器714分開設(shè)置也是可以采用的另一方案。
[0109]另外，本實(shí)施方案的功能性設(shè)備的制造裝置700具備:控制部760，其承擔(dān)模壓加工時的各種控制，該各種控制包括利用基于公知反饋控制的上部模壓部720的模具升降移動的控制、模具的推壓力的控制、第一加熱器714的溫度控制、及第二加熱器724的溫度控制；和計(jì)算機(jī)762，其與控制部760連接。該計(jì)算機(jī)762，通過用于實(shí)行采用了上述各個構(gòu)成部分的本實(shí)施方案的一系列處理的功能性設(shè)備的制造程序，監(jiān)視或者以統(tǒng)合的方式控制上述各個構(gòu)成部分的處理。此外，在本實(shí)施方案中，該功能性設(shè)備的制造方程序保存在插入于計(jì)算機(jī)內(nèi)的硬盤驅(qū)動器、或者設(shè)置在計(jì)算機(jī)的光盤驅(qū)動器等的光盤等的公知記錄媒介，但該功能性設(shè)備的制造程序的保存為止并不限定于此。例如，該功能性設(shè)備的制造程序的一部分或者全部也可以保存在本實(shí)施方案的控制部760內(nèi)。另外，該功能性設(shè)備的制造程序能夠經(jīng)由局域網(wǎng)或因特網(wǎng)線路等的公知技術(shù)來監(jiān)視或控制上述各個工序。
[0110][薄膜晶體管100的制造工藝]
[0111]接著，對作為功能性設(shè)備的一個示例的薄膜晶體管100的制造工藝進(jìn)行說明。圖2A-圖2J是分別示出本發(fā)明第一實(shí)施方案的薄膜晶體管100的制造方法的一個過程的剖視示意圖。此外，下面的各實(shí)施方案的功能性固體材料層是，通過燒成以功能性固體材料前驅(qū)體溶液作為起始材料的功能性固體材料前驅(qū)體層來形成的。在本申請中，如上所述，為方便起見，將以前驅(qū)體溶液作為起始材料，并通過燒成該前驅(qū)體溶液形成功能性固體材料層的方法，稱為“溶液法”。
[0112](I)柵電極的形成
[0113][預(yù)燒成工藝]
[0114]在本實(shí)施方案中，首先，如圖2A所示，在基板10上，通過公知的旋涂法形成柵電極用前驅(qū)體層20a，其是將作為功能性固體材料前驅(qū)體溶液的、包含銦(In)的前驅(qū)體(例如，氯化銦或乙酰丙酮銦)及包含錫(Sn)的前驅(qū)體(例如，氯化錫)作為溶質(zhì)的前驅(qū)體溶液(在此，柵電極用前驅(qū)體溶液)作為起始材料。此后，作為預(yù)燒成，控制部760使用預(yù)燒成部718，將柵電極用前驅(qū)體層20a在大氣中以150°C加熱約5分鐘。預(yù)燒成溫度優(yōu)選在8(TC以上且250°C以下。此外，除了所述各前驅(qū)體的示例以外，例如作為包含銦(In)的前驅(qū)體也可以采用異丙醇銦、醋酸銦、2-乙基己酸銦。另外，作為包含錫(Sn)的前驅(qū)體的示例，可以采用乙酰丙酮錫、2-乙基己酸酯。
[0115]在此，將預(yù)燒成溫度設(shè)在80°C以上且250°C以下是基于如下理由。首先，在預(yù)燒成溫度不足80°C的情況下，由于不能使柵電極用前驅(qū)體層20a充分地干燥，從而難以在模壓工藝中對柵電極用前驅(qū)體層20a實(shí)施均勻的模壓加工。另一方面，在預(yù)燒成溫度超過250°C的情況下，由于柵電極用前驅(qū)體層20a的固化反應(yīng)過度進(jìn)行，從而不能使模壓工藝的柵電極用前驅(qū)體層20a充分地軟化(使柵電極用前驅(qū)體層20a的塑性變形能力充分地變高)。其結(jié)果，難以獲得充分的模壓加工的效果。從而，從使前驅(qū)體層的固化反應(yīng)進(jìn)行到某一程度而預(yù)先降低前驅(qū)體層的流動性的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選使預(yù)燒成溫度在120°C以上且250°C以下。此外，預(yù)燒成的所述適宜的各溫度范圍不僅能夠適用于柵電極用前驅(qū)體層20a，而且還能夠適用于后述的其他前驅(qū)體層，因此，省略重復(fù)的說明。
[0116][模壓工藝]
[0117]此后，如圖2B所示，進(jìn)行模壓工藝，以進(jìn)行柵電極的圖案形成。在本實(shí)施方案中，如圖1所示，通過與計(jì)算機(jī)762連接的控制部760，進(jìn)行上部模壓部720的移動和溫度控制、及下部模壓部710的溫度控制，同時實(shí)施模壓加工。在下面，示出圖3所示的功能性設(shè)備(在本實(shí)施方案中，薄膜晶體管100)的制造工藝的一部分的、即模壓工藝的流程圖，同時對具體的處理進(jìn)行說明。
[0118]如圖3所示，首先，在步驟SlOl中，使具備成為模壓工藝的處理對象的功能性固體材料前驅(qū)體層(例如，柵電極用前驅(qū)體層20a)的基板10吸附在基臺712。另外，通過固定部722，例如經(jīng)由石英玻璃726保持柵電極用模具M(jìn)l。
[0119]之后，在步驟S102中，控制部760使上部模壓部720向下方移動。并且，例如，對柵電極用前驅(qū)體層20a推壓柵電極用模具M(jìn)l。此外，在本實(shí)施方案中，使用模具以SMPa的壓力實(shí)施模壓加工。
[0120] 在步驟S103中，在步驟S102中模具向功能性固體材料前驅(qū)體層推壓的同時，或在模具向功能性固體材料前驅(qū)體層推壓后的下一刻，控制部760開始進(jìn)行第一加熱器714和第二加熱器724的加熱。另外，控制部760加熱第一加熱器714和第二加熱器724，并且開始監(jiān)測第一加熱器714和第二加熱器724的溫度。在此，如上所述，通過第一加熱器714的加熱，基板10和功能性固體材料前驅(qū)體層被加熱。另外，通過第二加熱器724加熱模具(例如，柵電極用模具M(jìn)l)。從而，在本實(shí)施方案中，只要沒有特別說明，將向基臺712供應(yīng)熱量的第一加熱器714的溫度以基臺712的溫度來表示。另外，只要沒有特別說明，將向模具供應(yīng)熱量的第二加熱器724的溫度以模具的溫度來表示。此外，步驟S102和步驟S103的順序交換也是可以采用的另一方案。
[0121]圖4是，作為本實(shí)施方案功能性設(shè)備的制造工藝的一部分的、即模壓工藝時的第
一加熱器714及第二加熱器724的溫度隨時間變化的圖表。在圖4中，虛線表示第一加熱器714的溫度變化，實(shí)線表示第二加熱器724的溫度變化。在本實(shí)施方案的模壓工藝中，充分冷卻第一加熱器714和第二加熱器724的溫度時，模具從功能性固體材料前驅(qū)體層分離。從而，在本實(shí)施方案的模壓工藝中，模具向功能性固體材料前驅(qū)體層推壓的時間是用圖4的Tx表示的時間。 [0122]如圖4所示，最初，第一加熱器714的溫度(Tl)比第二加熱器724的溫度(T2)升溫升得快，因此，形成第一加熱器714的溫度(Tl)時間段高于第二加熱器724的溫度(T2)的時間段(圖4的Ta)。但是，在本實(shí)施方案中，預(yù)先設(shè)定的第二加熱器724 (T2)的最高溫度是180°C、第一加熱器714的最高溫度(Tl)是150°C，因此，形成第二加熱器724的溫度(T2)時間段高于第一加熱器714的溫度(Tl)的時間段(圖4的Tb)。從而,在本實(shí)施方案中，在圖4的Ta的時間段中，從基臺712側(cè)更加積極地向功能性固體材料前驅(qū)體層(例如，柵電極用前驅(qū)體層20a)供應(yīng)熱量。另一方面，在圖4的Tb的時間段中，從模具側(cè)更加積極地向功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量。
[0123]在步驟S104中，控制部760監(jiān)測第一加熱器714和第二加熱器724的溫度，同時在對功能性固體材料前驅(qū)體層推壓模具的期間，判斷對功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量的溫度(第一溫度)是否高于功能性固體材料前驅(qū)體層的溫度(第二溫度)。
[0124]此后，若控制部760認(rèn)定第一溫度比第二溫度更高，則在步驟S105中，控制部760經(jīng)過某一段時間后，使模具從功能性固體材料前驅(qū)體層分離。此外，在本實(shí)施方案中，“某一段時間”與后述的“一部分時間”實(shí)質(zhì)上是一致的。另外，如本實(shí)施方案，能夠在使模具從功能性固體材料前驅(qū)體層分離前，可以適當(dāng)?shù)貙?shí)施使模具的溫度迅速冷卻或緩冷的工藝。
[0125]在本實(shí)施方案中，對功能性固體材料前驅(qū)體層推壓模具的期間(Tx)中的一部分時間(Ta和Tb之和)內(nèi)，在對功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量的溫度(第一溫度)高于功能性固體材料前驅(qū)體層的溫度(第二溫度)的狀態(tài)下，實(shí)施模壓加工。更具體而言，在Ta的時間段中，在第一加熱器714的溫度(第一溫度)高于被模具加熱的功能性固體材料前驅(qū)體層的溫度(第二溫度)的狀態(tài)下，實(shí)施模壓加工。但是，在Tb的時間段中，在模具的溫度(第一溫度)高于用第一加熱器714加熱的功能性固體材料前驅(qū)體層的溫度(第二溫度)的狀態(tài)下，實(shí)施模壓加工。即，對本實(shí)施方案的“熱源”而言，在Ta的時間段中是基臺(第一加熱器714)、在Tb的時間段中是模具(第二加熱器724)。如此地，通過產(chǎn)生第一加熱器714的溫度(Tl)和第二加熱器724的溫度(T2)之差，積極地促進(jìn)從熱源向功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)或移動熱量。其結(jié)果，有助于得到功能性固體材料前驅(qū)體層的成型性的提高、及以良好的再現(xiàn)性在較低溫的成型。
[0126]此外，在本實(shí)施方案中，對在對功能性固體材料前驅(qū)體層推壓模具的期間(Tx)中的上述一部分時間(Ta和Tb之和)的比例而言，在將推壓模具的期間(Tx)作為100時為95以上，但該比例并不限定該值。例如，優(yōu)選地，一部分時間在將推壓模具的期間作為100時為20以上。若該一部分時間不足20，則導(dǎo)致熱傳遞不充分，因此不優(yōu)選。另外，上述一部分時間優(yōu)選地是60秒以上。若一部分時間不足60秒，則因時間短難以對功能性固體材料前驅(qū)體層形成模壓結(jié)構(gòu)。
[0127]如上所述，使用柵電極用模具M(jìn)l而實(shí)施模壓加工的結(jié)果，如圖2C所示，形成具備層厚為約IOOnm-約300nm的厚層部、和層厚為約IOnm-約IOOnm的薄層部的柵電極用前驅(qū)體層20a。
[0128]其后，如圖2D所示，通過對柵電極用前驅(qū)體層20a進(jìn)行全面蝕刻，從與柵電極所對應(yīng)的區(qū)域以外的區(qū)域去除柵電極用前驅(qū)體層20a(對柵電極用前驅(qū)體層20a的全面的蝕刻工藝)。此外，本實(shí)施方案的蝕刻工藝是使用未采用真空工序的濕法蝕刻技術(shù)而進(jìn)行，但是不妨礙使用采用了等離子體的、所謂的干法蝕刻技術(shù)的蝕刻。此外，也可以采用將等離子體處理在大氣壓下進(jìn)行的技術(shù)。
[0129][熱處理(正式燒成)工藝]
[0130]此后，作為正式燒成，將柵電極用前驅(qū)體層20a在氧氣氣氛中(例如是100體積％，但不限定于此。對下面的“氧氣氣氛”也相同)加熱約15分鐘。其結(jié)果，如圖2E所示，在基板10上，作為功能性固體材料層的柵電極層20，形成由銦(In)和錫(Sn)構(gòu)成的氧化物層。此外，由銦(In)和錫(Sn)構(gòu)成的氧化物層還稱為IT0(indium tin oxide)層。
[0131]在本實(shí)施方案中，通過控制部760來加熱還承擔(dān)正式燒成用加熱器738的作用的第一加熱器714，對基板10上的柵電極用前驅(qū)體層20a進(jìn)行正式燒成。從而，在本實(shí)施方案中，包括正式燒成用加熱器738的下部模壓部710將承擔(dān)功能性設(shè)備的制造裝置700的熱處理部。此外，將正式燒成用加熱器738與第一加熱器714分開設(shè)置也是可以采用的另一方案。此外，代替正式燒成用加熱器738,而使用RTA(rapid thermal anealing)裝置對柵電極用前驅(qū)體層20a進(jìn)行加熱處理也是可以采用的一方案。另外，該RTA裝置是也可以在其他正式燒成時利用的裝置。
[0132]另外，本實(shí)施方案的正式燒成時的第一加熱器714的溫度是500°C。從而,正式燒成時的第一加熱器714的溫度(本實(shí)施方案的第三溫度)比模壓工藝的第二加熱器724的最高溫度(本實(shí)施方案的第一溫度)高320°C至350°C。
[0133]如上所述，使用柵電極用模具M(jìn)l來實(shí)施模壓加工，然后進(jìn)行正式燒成，由此可以形成:形成有準(zhǔn)確度高、和/或精度高的模壓結(jié)構(gòu)的功能性固體材料層。
[0134]并且，將用于形成功能性固體材料前驅(qū)體層的預(yù)燒成溫度設(shè)定在80°C以上且2500C以下，并且使所述第一溫度高于預(yù)燒成溫度且設(shè)定在90°C以上且300°C以下是，上述預(yù)燒成工藝和模壓工藝的更優(yōu)選的一方案。通過所述溫度范圍的預(yù)燒成，能夠使功能性固體材料前驅(qū)體層中的溶劑蒸發(fā)，并且能夠形成對體現(xiàn)最終可以塑性變形的特性而言優(yōu)選的凝膠狀態(tài)(可以看作在熱分解前殘留有機(jī)鏈的狀態(tài))。在這一基礎(chǔ)上，通過采用所述溫度范圍內(nèi)的第一溫度，有助于得到功能性固體材料前驅(qū)體層的成型性的提高、及以良好的再現(xiàn)性在較低溫的成型。在上述觀點(diǎn)中最為適宜的預(yù)燒成溫度在100°C以上且200°C以下，最為適宜的第一溫度在150°C以上且300°C以下。從而，優(yōu)選具備實(shí)現(xiàn)上述各條件的預(yù)燒成部和控制部。
[0135]另一方面，在上述預(yù)燒成工藝和模壓工藝中，從提高對功能性固體材料前驅(qū)體層的模壓加工的容易實(shí)現(xiàn)度的觀點(diǎn)來看，滿足如下(I)和(2)的條件是可以采用的適宜的一方案。
[0136](I)在預(yù)燒成工藝中，用于形成功能性固體材料前驅(qū)體層的預(yù)燒成溫度設(shè)定成低于功能性固體材料前驅(qū)體溶液的溶劑的沸點(diǎn)。
[0137](2)將模壓工藝的第一溫度設(shè)定成高于功能性固體材料前驅(qū)體溶液的溶劑的沸點(diǎn)。
[0138]而且，上述包含銦(In)的前驅(qū)體的示例可以采用醋酸銦、硝酸銦、氯化銦、或各種銦醇鹽(例如，異丙醇銦、丁醇銦、乙醇銦、甲氧基乙醇銦)。另外，作為包含錫(Sn)的前驅(qū)體的示例可以采用醋酸錫、硝酸錫、氯化錫、或各種的錫醇鹽(例如，異丙醇錫、丁醇錫、乙醇錫、甲氧基乙醇錫)。
[0139]另外，在本實(shí)施方案中，采用了由銦(In)和錫(Sn)構(gòu)成的氧化物的柵電極層20，但柵電極層20并不限定于該組分。例如，作為其他柵電極層20可以使用氧化銦(In2O3)、摻銻二氧化錫(Sb-SnO2)、氧化鋅(ZnO)、摻鋁氧化鋅(Al-ZnO)、摻鎵氧化鋅(Ga-ZnO)、氧化釕(RuO2)、氧化銥(IrO2)、氧化錫(SnO2)、一氧化錫(SnO)、摻鈮二氧化鈦(Nb-TiO2)等氧化物導(dǎo)電材料。另外，對本發(fā)明另一方案的薄膜晶體管而言，作為所述柵電極層20可以使用氧化銦鎵鋅(IGZO)、摻鎵氧化銦(In-Ga-O(IGO))、摻銦的氧化鋅(In-Zn-O(IZO))等非晶導(dǎo)電性氧化物。另外，對本發(fā)明的另一方案的薄膜晶體管而言，作為所述的柵電極層20可以使用鈦酸鍶(SrTiO3)、摻鈮鈦酸鍶(Nb-SrTiO3)、鍶鋇復(fù)合氧化物(SrBaO2)、鍶鈣復(fù)合氧化物(SrCaO2)、釕酸銀(SrRuO3)、氧化鎳斕(LaNiO3)、氧化鈦鑭(LaTiO3)、氧化銅鑭(LaCuO3)、氧化鎳釹(NdNiO3)、氧化鎳釔(YNiO3)、氧化鑭鈣錳復(fù)合氧化物(LCMO)、鉛酸鋇(BaPbO3)、LSC0(LaxSr1^xCuO3)、LSM0(La1^xSrxMnO3)、YBC0(YBa2Cu3O7^x) ,LNTO(La(Ni1-Jix)O3)、LSTO((La1^Srx)TiO3 )、STRO(Sr(Ti1^xRux)O3)、其他鈣鈦礦型導(dǎo)電性氧化物、或者燒綠石型導(dǎo)電性氧化物。
[0140]另外，為了確切地發(fā)揮本實(shí)施方案的效果，柵電極用前驅(qū)體溶液的溶劑優(yōu)選是如下的⑴至⑶中的任意溶劑。
[0141](I)選自乙醇、丙醇、丁醇、2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、及2-丁氧基乙醇中的兩種酒精的混合溶劑。
[0142](2)選自乙醇、丙醇、丁醇、2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、及2-丁氧基乙醇中的一種酒精溶劑。
[0143](3)選自醋酸、丙酸、及辛酸中的種或兩種的含羥酸溶劑:。
[0144]此外，關(guān)于柵電極用前驅(qū)體溶液的上述適宜的溶劑的示例，不僅僅適用于柵電極用前驅(qū)體溶液，也可以適用于作為后述的其他功能性固體材料前驅(qū)體層的起始材料的功能性固體材料前驅(qū)體溶液，因此省略重復(fù)的說明。
[0145](2)柵絕緣層的形成
[0146]接著，如圖2F所示，在基板10和已圖案形成的柵電極層20上，與柵電極用前驅(qū)體層20a的形成方法相同地，形成將以包含硅(Si)的前驅(qū)體作為溶質(zhì)的、前驅(qū)體溶液作為起始材料的柵絕緣層用前驅(qū)體層30a。此后，作為預(yù)燒成，控制部760使用預(yù)燒成部718，將柵絕緣層用前驅(qū)體層30a在大氣中以150°C加熱約5分鐘。預(yù)燒成溫度優(yōu)選在80°C以上且2500C以下。并且，進(jìn)行預(yù)燒成后，作為正式燒成，將柵絕緣層用前驅(qū)體層30a在氧氣氣氛中以550°C加熱約20分鐘，由此形成圖2G所示的柵絕緣層30。此外，本實(shí)施方案的柵絕緣層30的厚度約為170nm。
[0147]此外，在本實(shí)施方案中，為了進(jìn)行柵絕緣層的圖案形成，在對柵絕緣層用前驅(qū)體層30a進(jìn)行預(yù)燒成后，與柵電極的圖案形成相同地，使用柵絕緣層的專用模具(未圖示)實(shí)施模壓加工也是可以采用的另一方案。即，將以柵絕緣層用前驅(qū)體溶液作為起始材料的的柵絕緣層用前驅(qū)體層30a在形成柵絕緣層30之前，在氧氣氣氛中或者大氣中(下面，還統(tǒng)稱為“含氧氣氛”)，與柵電極層20的形成方法相同地，在加熱第一加熱器714和第二加熱器724的狀態(tài)下實(shí)施模壓加工，進(jìn)一步包括如上所述工藝也是可以采用的另一方案。另外，對用于形成柵絕緣層的模壓加工，也可以適用與柵電極的圖案形成相同的適宜的加熱溫度范圍或壓力等的諸多條件。
[0148](3)通道(channel)的形成
[0149]此后，在柵絕緣層30上，與柵電極用前驅(qū)體層20a的形成方法相同地，形成將以包含銦(In)的前驅(qū)體和包含鋅(Zn)的前驅(qū)體作為溶質(zhì)的、通道用前驅(qū)體溶液作為起始材料的通道用前驅(qū)體層。其后，與上述柵電極的形成方法相同地，與第一實(shí)施方案相同地進(jìn)行預(yù)燒成和正式燒成。其結(jié)果，在柵絕緣層30上，形成由銦(In)和鋅(Zn)構(gòu)成的通道用氧化物層40 (可能包含不可避免的雜質(zhì)，下同)。此外，本實(shí)施方案的通道用氧化物層40的厚度約為20nm。
[0150]此外，在本實(shí)施方案中，為了進(jìn)行通道的圖案形成，在對通道用前驅(qū)體層進(jìn)行預(yù)燒成后，與柵電極的圖案 形成相同地，使用通道的專用模具(未圖示的)實(shí)施模壓加工也是可以采用的另一方案。即，將以通道用前驅(qū)體溶液作為起始材料的通道用前驅(qū)體層在形成通道用氧化物之前，在含氧氣氛中，與柵電極層20的形成方法相同地，在加熱第一加熱器714和第二加熱器724的狀態(tài)下實(shí)施模壓加工，進(jìn)一步包括如上所述的工藝也是可以采用的另一方案。另外，對用于形成通道的模壓加工，也可以適用與柵電極的圖案形成相同的適宜的加熱溫度范圍或壓力等的諸多條件。
[0151](4)源電極和漏電極的形成
[0152]在本實(shí)施方案中，之后，通過在采用溶液法的基礎(chǔ)上實(shí)施模壓加工，由此形成作為由鑭(La)和鎳(Ni)構(gòu)成的氧化物層的、即源電極54和漏電極52(但是，均可能包含不可避免的雜質(zhì)，下同)。此外，由鑭(La)和鎳(Ni)構(gòu)成的氧化物層還稱為LNO層。具體而言，如下所述。
[0153]首先，在通道用氧化物層40上，通過公知的旋涂法，形成以包含鑭(La)的前驅(qū)體(例如，異丙醇鑭)和包含鎳(Ni)的前驅(qū)體(例如，醋酸鎳)作為溶質(zhì)的、并以源/漏電極用前驅(qū)體溶液(下面，對于源/漏電極用前驅(qū)體的溶液相同)作為起始材料的源/漏電極用前驅(qū)體層50a。
[0154]此后，作為預(yù)燒成，將源/漏電極用前驅(qū)體層50a在大氣中以120°C加熱約I分鐘。之后，為了進(jìn)行源/漏電極的圖案形成，如圖2J所示，使用源/漏電極用模具M(jìn)2以SMPa的壓力實(shí)施模壓加工。
[0155]在此，即使在進(jìn)行對源/漏電極用前驅(qū)體層50a的模壓加工時，也與柵電極用前驅(qū)體層20a的模壓工藝相同地，在加熱第一加熱器714 (基臺712側(cè))和第二加熱器724 (模具側(cè))的狀態(tài)下實(shí)施模壓加工。其中，在該示例中，第一加熱器714的最高溫度是150°C，第二加熱器724的最高溫度是180°C。[0156]其結(jié)果，在最終成為源電極和漏電極的區(qū)域(圖2K的(a))上，形成約IOOnm-約300nm的層厚的源/漏電極用前驅(qū)體層50a。另外，在最終殘留通道用氧化物層40的區(qū)域(圖2K的(b))上，形成約IOnm-約IOOnm的層厚的源/漏電極用前驅(qū)體層50a。另一方面，在最終去掉通道用氧化物層40的區(qū)域(圖2K的(c))上，形成約IOnm-約IOOnm的層厚的源/漏電極用前驅(qū)體層50a。此外，使用源/漏電極用模具M(jìn)2以IMPa以上且20MPa以下的壓力實(shí)施模壓加工，由此可以發(fā)揮本實(shí)施方案的至少一部分的效果。
[0157]此后，作為正式燒成，將源/漏電極用前驅(qū)體層50a,在大氣中以550°C以上且6500C以下加熱約5分鐘，由此形成源/漏電極用氧化物層50。
[0158]此后，對源/漏電極用氧化物層50的全面，進(jìn)行基于氬(Ar)等離子體的干式蝕亥IJ。其結(jié)果，最薄區(qū)域(圖2K的(c))的源/漏電極用氧化物層50最先被蝕刻，之后繼續(xù)地，暴露的通道用氧化物層40被蝕刻。接著，第二個薄區(qū)域(圖2K的(b))的源/漏電極用氧化物層50被完全蝕刻，并且最薄區(qū)域(圖2K的(c))的通道用氧化物層40完全被蝕刻時，停止等離子體處理。如此地，在本實(shí)施方案中，通過調(diào)整上述區(qū)域(b)和區(qū)域(C)的各個層厚，在保留了區(qū)域(b)的通道用氧化物層40的狀態(tài)下，去除區(qū)域(c)的通道用氧化物層40。其結(jié)果，如圖2L所示，以實(shí)現(xiàn)通道區(qū)域自身的分離，并且源電極54和漏電極52經(jīng)由通道區(qū)域完全分離的方式形成。
[0159]在本實(shí)施方案中，進(jìn)一步地，在氮?dú)鈿夥罩幸?00°C加熱約15分鐘，由此制造本實(shí)施方案的薄膜晶體管100。通過該加熱處理，ITO中的氧缺損，該缺損成為導(dǎo)電性的氧缺損載流體，因此實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性的提高。通過本實(shí)施方案的模壓工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)亞微米級(具體而言，約500nm)的通道區(qū)域的分離。另外，在本實(shí)施方案中所形成的源電極54和漏電極52的電阻率是10_3Ωαιι級以下。
[0160]此外，本實(shí)施方案的蝕刻工藝是通過基于氬(Ar)等離子體的干法蝕刻進(jìn)行蝕刻的，但不妨礙進(jìn)行使用未采用真空工序的濕法蝕刻技術(shù)。
[0161]另外，根據(jù)
【發(fā)明者】的研究和分析，為了形成在模壓加工中形成有準(zhǔn)確度高、和/或精度高的模壓結(jié)構(gòu)的功能性固體材料層，上述實(shí)施方案的熱源的第一溫度的優(yōu)選范圍是100°C以上且200°C以下，并且各功能性固體材料前驅(qū)體層的第二溫度的優(yōu)選范圍是90°C以上且190°C以下。另外，更加適宜的熱源的第一溫度的范圍是160°C以上且180°C以下，并且各功能性固體材料前驅(qū)體層的更加適宜的第二溫度的適宜范圍是150°C以上且170°C以下。若屬于上述各溫度范圍，則在各功能性固體材料前驅(qū)體層的塑性變形能力可以變高，并且能夠充分地去除主溶劑。
[0162]此外，第一溫度和第二溫度的適宜的差在10°C以上。這是因?yàn)?若其差不足10°C，則難以促進(jìn)從熱源對功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)或者移動熱量。從而，例如，如本實(shí)施方案，模具的溫度預(yù)先設(shè)定成比基臺的溫度高10°c以上、或者控制部760以成為這種溫度差的方式進(jìn)行控制，由此使從熱源對各功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)或者移動熱量更加提高準(zhǔn)確度，并更積極地使其促進(jìn)，從而有助于形成準(zhǔn)確度高、和/或精度高的模壓結(jié)構(gòu)。另外，雖然在目前，機(jī)理尚不明確，但是為了形成:形成有準(zhǔn)確度高、和/或精度高的模壓結(jié)構(gòu)的功能性固體材料層，優(yōu)選地在模壓加工中將模具的溫度設(shè)定或者控制成比基臺的溫度高。
[0163]將模具的適宜的溫度設(shè)定在90°C以上且300°C以下是基于如下理由。首先，在不足90°C的 情況下，由于各前驅(qū)體層的溫度降低，因此使各前驅(qū)體層的塑性變形能力降低。并且，在超過300°C的情況下，由于各前驅(qū)體層的固化反應(yīng)過度進(jìn)行，因此使各前驅(qū)體層的塑性變形能力降低。從上述觀點(diǎn)來看，在模壓工藝中，更優(yōu)選使用加熱到100°C以上且250°C以下的模具而實(shí)施模壓加工。
[0164]進(jìn)一步地，如本實(shí)施方案，在進(jìn)行了模壓工藝后，在含氧氣氛中，通過用高于作為熱源的第一溫度(更具體而言，熱源的最高溫度)的正式燒成溫度(第三溫度)對功能性固體材料前驅(qū)體層進(jìn)行熱處理，由此從功能性固體材料前驅(qū)體層形成功能性固體材料層也是適宜的一方案。這是因?yàn)?在通過用高于第一溫度的第三溫度進(jìn)行正式燒成來進(jìn)行固化反應(yīng)，并且假設(shè)功能性固體材料層是結(jié)晶材料的情況下，促進(jìn)其結(jié)晶化而體現(xiàn)充分的功能性。
[0165]如上所述，在本實(shí)施方案中采用了:通過對至少一部分的氧化物層實(shí)施模壓加工來形成模壓結(jié)構(gòu)的“模壓工藝”。通過采用該模壓工藝，不需要使用真空工序或光刻法的工序、或用于進(jìn)行紫外線的照射工序等需要較長時間、和/或高價格設(shè)備的工序。另外，在本實(shí)施方案中特別值得一提的是:構(gòu)成柵電極、柵絕緣膜、通道、源電極、及漏電極的設(shè)備的所有的層是通過溶液法形成的。從而，本實(shí)施方案的薄膜晶體管100在工業(yè)性或量產(chǎn)性上極為優(yōu)異。
[0166]而且，在本實(shí)施方案中，采用了作為由鑭(La)和鎳(Ni)構(gòu)成的氧化物的源/漏電極用氧化物層50，但源/漏電極用氧化物層50并不限定于該組分。例如，可以使用:銦錫氧化物(ITO)、氧化銦(In2O3)、氧化錫銻(Sb-SnO2)、氧化鋅(ZnO)、摻鋁氧化鋅(Al-ZnO)、摻鎵氧化鋅(Ga-ZnO)、氧化釕(RuO2)、氧化銥(IrO2)、氧化錫(SnO2)、一氧化錫(SnO)、摻銀二氧化鈦(Nb-TiO2)等氧化物導(dǎo)電材料。另外，對本發(fā)明另一方案的薄膜晶體管而言，作為所述源/漏電極用氧化物層50可以使用:氧化銦鎵鋅(IGZO)、摻鎵氧化銦(In-Ga-O(IGO))、摻銦氧化鋅(In-Zn-O(IZO))等非晶導(dǎo)電性氧化物。另外，對本發(fā)明的另一方案的薄膜晶體管而言，作為所述的源/漏電極用氧化物層50可以使用:鈦酸鍶(SrTiO3)、摻鈮鈦酸銀(Nb-SrTiO3)、銀鋇復(fù)合氧化物(SrBaO2)、銀韓復(fù)合氧化物(SrCaO2)、釕酸銀(SrRuO3)、氧化鎳斕(LaNiO3)、氧化鈦鑭(LaTiO3)、氧化銅鑭(LaCuO3)、氧化鎳釹(NdNiO3)、氧化鎳釔(YNiO3)、氧化鑭鈣錳復(fù)合氧化物(LCMO)、鉛酸鋇(BaPbO3)、LSCO (LaxSr1^xCuO3)、LSMO (La1^xSrxMnO3)、YBCO (YBa2Cu3O7^x)、LNTO (La (Ni1^xTix) O3)、LSTO ((La1^xSrx) TiO3)、STRO(Sr (TihRux)O3)、其他鈣鈦礦型導(dǎo)電性氧化物、或者燒綠石型導(dǎo)電性氧化物。
[0167]另外，本實(shí)施方案的“功能性固體材料前驅(qū)體溶液”優(yōu)選是包括選自以下組群中的至少一種的溶液:包含金屬醇鹽的溶液(下面，還稱為“以金屬醇鹽作為溶質(zhì)的溶液”。對于其他功能性固體材料前驅(qū)體溶液也相同)；包含金屬有機(jī)酸鹽的溶液；包含金屬無機(jī)酸鹽的溶液；包含金屬鹵化物的溶液；包含含有金屬、氮、及氫的無機(jī)化合物的溶液；包含金屬氫化物的溶液；包含金屬納米顆粒的溶液；及陶瓷微粒。
[0168]另外，本實(shí)施方案的基板10是Si02/Si基板，但基板10并不限定于該材質(zhì)。例如，可以使用絕緣基板(例如，石英玻璃(SiO2)基板、在Si基板的表面經(jīng)由SiO2層和Ti層而形成了 STO(SrTiO3)層的絕緣基板、氧化鋁(Al2O3)基板、SRO(SrRuO3)基板、STO(SrTiO3)基板)、或者半導(dǎo)體基板(例如，硅(Si)基板、碳化硅(SiC)基板)等固體基板。
[0169]另外，上 述模壓工藝中，在源電極54和漏電極52的圖案形成中，在正式燒成后進(jìn)行源/漏電極用氧化物層50的全面蝕刻，但該全面蝕刻也可以在正式燒成前進(jìn)行。即，優(yōu)選地，在上述模壓工藝和所述功能性固體材料層形成工藝(即，正式燒成)之間，包括如下工藝:在已實(shí)施模壓加工的功能性固體材料前驅(qū)體層(例如，柵電極用前驅(qū)體層20a)中層厚最薄的區(qū)域，以該功能性固體材料前驅(qū)體層被去除的條件對該功能性固體材料前驅(qū)體層的整體進(jìn)行蝕刻的工藝。這是因?yàn)?與對功能性固體材料前驅(qū)體層進(jìn)行正式燒成后進(jìn)行蝕刻相比，可以更容易地去除不需要的區(qū)域。
[0170]<第一實(shí)施方案的變形例⑴>
[0171]
【發(fā)明者】進(jìn)行了許多實(shí)驗(yàn)和分析之后得知:即使是與使用第一加熱器714和第二加熱器724的上述第一實(shí)施方案或各變形例不同的控制，也存在適宜的模壓工藝的示例。并確認(rèn)到:在第一實(shí)施方案中，模具向功能性固體材料前驅(qū)體層推壓的同時、或模具向功能性固體材料前驅(qū)體層推壓后的下一刻，進(jìn)行加熱第一加熱器714和第二加熱器724的溫度控制，但第一加熱器714和第二加熱器724的溫度控制并不限定于該示例。
[0172]具體而言，控制部760，在將模具向功能性固體材料前驅(qū)體層推壓之前，預(yù)先控制成使第二加熱器724的溫度(T2)高于第一加熱器714的溫度(Tl)，這也是可以采用的另一方案。圖5是示出功能性設(shè)備(本實(shí)施方案也為薄膜晶體管100)的制造工藝的一部分的、即模壓工藝(具有代表性的是，對柵電極用前驅(qū)體層20a的模壓工藝)的其他示例的流程圖。除了模壓工藝以外的工藝與第一實(shí)施方案的各個工藝相同，因此省略對其的說明。
[0173][模壓工藝的變形例]
[0174]如圖5所示，首先，在步驟S201中，使具備成為模壓工藝的處理對象的柵電極用前驅(qū)體層20a的基板10吸附在基臺712。進(jìn)而，通過固定部722，例如經(jīng)由石英玻璃726保持柵電極用模具M(jìn)l。 [0175]在步驟S202中，控制部760開始加熱第一加熱器714和第二加熱器724。另外，控制部760加熱第一加熱器714和第二加熱器724，并且開始監(jiān)測第一加熱器714和第二加熱器724的溫度。此外，本實(shí)施方案中，在步驟S202中開始所述各溫度的監(jiān)測，但時常進(jìn)行所述各溫度的監(jiān)測也是可以采用的另一方案。
[0176]此后，如步驟S203所示，對控制部760而言，比較第一加熱器714的溫度(Tl)和第二加熱器724的溫度(T2)，調(diào)整或控制各加熱器的溫度直到第二加熱器724的溫度(T2)高于第一加熱器714的溫度(Tl)。而且,若第二加熱器724的溫度(T2)高于第一加熱器714的溫度(Tl)，則如步驟S204所示，控制部760使上部模壓部720向下方移動。此外，對控制部760而言，例如，對柵電極用前驅(qū)體層20a以IMPa以上且20MPa以下的壓力推壓柵電極用模具M(jìn)l。此外，在本實(shí)施方案中，第一加熱器714的溫度(Tl)是100°C，第二加熱器724 的溫度(T2)是 180 0C ο
[0177]此后，在經(jīng)過一定時間(例如，300秒)后，如步驟S205所示，控制部760使模具從功能性固體材料前驅(qū)體層分離。
[0178]在該變形例中，在對功能性固體材料前驅(qū)體層推壓用于形成模壓結(jié)構(gòu)的模具的期間的至少一部分時間內(nèi)，對功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量的模具溫度(第一溫度)，比用第一加熱器714加熱的功能性固體材料前驅(qū)體層的溫度(第二溫度)更高的狀態(tài)下，實(shí)施模壓加工。從而，與第一實(shí)施方案相同地，可以形成準(zhǔn)確度高、和/或精度高地形成有模壓結(jié)構(gòu)的功能性固體材料層。其結(jié)果，能夠制造具備形成有這種模壓結(jié)構(gòu)的功能性固體材料層的功能性設(shè)備。
[0179]〈第一實(shí)施方案的變形例(2)>[0180]進(jìn)而，在第一實(shí)施方案中，示出了加熱第一加熱器714和第二加熱器724雙方的示例，但用于實(shí)現(xiàn)對功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量或者熱量的移動的方式并不限定于該一例。例如，通過僅加熱第一加熱器714,實(shí)現(xiàn)對功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量或者熱量的移動也是可以采用的變形例的一種。但是，從為實(shí)現(xiàn)功能性固體材料層的層壓化的校準(zhǔn)的觀點(diǎn)來看，與僅加熱第一加熱器714相比，加熱第一加熱器714和第二加熱器724雙方更加優(yōu)選。
[0181]<第一實(shí)施方案的變形例(2’ ) >
[0182]進(jìn)一步地，作為上述第一實(shí)施方案的變形例(2)的變形的一個示例，第一加熱器714的溫度(Tl)是固定的，但以僅僅使第二加熱器724的溫度(T2)上升到高于第一加熱器714的溫度(Tl)的方式進(jìn)行溫度控制也是可以采用的另一方案。
[0183]具體而言，就第一加熱器714的溫度(Tl)而言，通過控制部760來控制成在模壓加工開始前呈固定溫度(例如，100°c或者150°C )。其結(jié)果，基板10上的功能性固體材料前驅(qū)體層的溫度(第二溫度)是用第一加熱器714的溫度來穩(wěn)定的。另外，在從功能性固體材料前驅(qū)體層分離的狀態(tài)下的第二加熱器724的溫度(T2)，即模具的溫度，通過控制部760加熱到例如80°C。此后，在實(shí)施模壓加工后的下一刻，控制部760以如下方式控制:最終地，加熱第二加熱器724直到第二加熱器724的溫度(T2)成為例如180°C后，使其溫度維持一定時間。此后，控制部760冷卻第一加熱器714和第二加熱器724，并使模具從功能性固體材料前驅(qū)體層分離。
[0184]即使經(jīng)過所述模壓工藝，也以使對功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量的熱源(在本實(shí)施方案中，模具)的第一溫度高于功能性固體材料前驅(qū)體層的第二溫度的方式，對功能性固體材料前驅(qū)體層施加模壓加工，以。從而，能夠?qū)崿F(xiàn)對功能性固體材料前驅(qū)體層的熱量供應(yīng)或者熱量移動 ，因此，與第一實(shí)施方案相同地，可以形成:形成有準(zhǔn)確度高、和/或精度高的模壓結(jié)構(gòu)的功能性固體材料層。其結(jié)果，能夠制造具備形成有這種模壓結(jié)構(gòu)的功能性固體材料層的功能性設(shè)備。
[0185]<第一實(shí)施方案的變形例(3) >
[0186]另外，以使第一實(shí)施方案的第一加熱器714的最高溫度和第二加熱器724的最高溫度相同的方式進(jìn)行溫度控制也是可以采用的另一方案。即使控制成這種溫度的情況下，也可以如第一實(shí)施方案所述，最初第一加熱器714的溫度(Tl)比第二加熱器724的溫度(T2)升溫升得快，因此，形成第一加熱器714的溫度(Tl)高于第二加熱器724的溫度(T2)的時間段(例如，相當(dāng)于圖4的Ta的時間段)。其結(jié)果，實(shí)際上產(chǎn)生向模壓工藝中的功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)或者移動熱量的現(xiàn)象，因此有助于得到功能性固體材料前驅(qū)體層的成型性的提高、及以良好的再現(xiàn)性在較低溫的成型。
[0187]具體示例在下面進(jìn)行說明。
[0188]圖6是本實(shí)施方案的存儲型晶體管200的剖視示意圖。對本實(shí)施方案的存儲型晶體管200而言，在基板10上形成有:作為柵電極層120的、由鑭(La)和鎳(Ni)構(gòu)成的被圖案形成了的氧化物層(LN0層)。該柵電極層120的制造方法是，使用與形成第一實(shí)施方案的源電極54和漏電極52時采用的材料、且使用與柵電極層20的形成方法相同的方法而形成LNO層的。因此，省略重復(fù)說明。
[0189]接著，在柵電極層120上形成有:作為鐵電體層130的PZT (Pb (ZrxTi1J O3)層。在本實(shí)施方案中，通過在采用溶液法的基礎(chǔ)上實(shí)施模壓加工，形成作為由鉛(Pb)、Zr (鋯)、及鈦(Ti)構(gòu)成的氧化物層(但是，可能包含不可避免的雜質(zhì)，下同)的鐵電體層130。具體而言，如下所述。
[0190]首先，在柵電極層120上，通過公知的旋涂法，形成將以包含鉛(Pb)的前驅(qū)體、包含Zr (錯)的前驅(qū)體、及包含鈦(Ti)的前驅(qū)體作為溶質(zhì)的、鐵電體層用前驅(qū)體溶液作為起始材料的的鐵電體層用前驅(qū)體層。
[0191]其后，作為預(yù)燒成，將鐵電體層用前驅(qū)體層在大氣中以150°C加熱約5分鐘。此后，為了進(jìn)行鐵電體層的圖案形成，使用未圖示的鐵電體層用模具，以SMPa的壓力實(shí)施模壓加工。
[0192]在此，對鐵電體層用前驅(qū)體層的模壓工藝中，控制部760加熱第一加熱器714(基臺712側(cè))和第二加熱器724 (模具側(cè))，使得第一加熱器714的最高溫度和第二加熱器724的最高溫度均達(dá)到180°C。在該模壓工藝中，最初，第一加熱器714的溫度(Tl)比第二加熱器724的溫度(T2)升溫升得快，因此，形成第一加熱器714的溫度(Tl)高于第二加熱器724的溫度(T2)的時間段(一部分時間)。此外，在本實(shí)施方案中，對功能性固體材料前驅(qū)體層的鐵電體層用前驅(qū)體層推壓模具的期間內(nèi)，所述“一部分時間”的比例約為80%。
[0193]此后 ，作為正式燒成，與第一實(shí)施方案的柵電極用前驅(qū)體層20a的正式燒成相同地，通過將第一加熱器714加熱至650°C，形成PZT (Pb (ZrxTi1J O3)層。
[0194]此后，與第一實(shí)施方案的通道用氧化物層40的形成方法相同地，通道用氧化物層40形成在鐵電體層130上。并在之后，使用形成第一實(shí)施方案的柵電極層20時所采用的材料、及與在源電極54和漏電極52所使用的LNO層的形成方法相同的方法而形成ITO層。因此,省略重復(fù)的說明。
[0195]如上所述，即使在第一加熱器714的最高溫度和第二加熱器724的最高溫度相同的情況下，通過實(shí)際上產(chǎn)生向模壓工藝中的功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)或者移動熱量的現(xiàn)象，也可以得到準(zhǔn)確度高、和/或精度高地形成有模壓結(jié)構(gòu)的功能性固體材料層。
[0196]此外，在本實(shí)施方案的存儲型晶體管中，作為所述的鐵電體材料，除了PZT(Pb (ZrxTi1JO3)之外，還可以使用摻雜Nb的PZT、摻雜La的PZT、鈦酸鋇(BaTiO3)、鈦酸鉛(PbTiO3)、BTO (Bi4Ti3O12)、BLT (Bi4_xLaxTi3012)、SBT (SrBi2Ta2O9) ,BZN(Bi15Zn10Nb15O7)、或鐵酸鉍(BiFeO3)。
[0197]并且，與本實(shí)施方案不同地，假設(shè)，在第一加熱器714的最高溫度和第二加熱器724的最高溫度為相同，并且這些的升溫經(jīng)過相同的情況下，實(shí)際可以作出:功能性固體材料前驅(qū)體層的溫度(第二溫度)低于模具或者基臺的溫度(第一溫度)的時間段。例如，通過僅在第一加熱器714和基板10之間插入熱傳導(dǎo)率低的構(gòu)件(例如，樹脂制品的板)，使模具的升溫速度大于基板10的升溫速度，由此能夠形成模具的溫度比功能性固體材料前驅(qū)體層的溫度高的時間段。因此，在這種情況下，也產(chǎn)生向功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)或者移動熱量，因此，有助于得到功能性固體材料前驅(qū)體層的成型性的提高、及以良好的再現(xiàn)性在較低溫的成型。即，對進(jìn)行模壓工藝中的模具的升溫和/或基板10的升溫而言，如上所述，能夠提高向使功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)或者移動熱量的實(shí)現(xiàn)性，因此是優(yōu)選的一方案。
[0198]<第一實(shí)施方案的變形例(4) >[0199]而且，在第一實(shí)施方案的功能性設(shè)備的制造裝置700中，作為加熱用于載置具備功能性固體材料前驅(qū)體層的基板10的基臺712的第一加熱器714、或用于向功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量的熱源，采用了用于加熱在實(shí)施模壓加工時的模具的第二加熱器724，但第一實(shí)施方案的加熱器并不限定于這些。例如，作為用于向功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量的“熱源”的其他示例，可以舉出利用輻射熱量的公知單元、或利用微波的公知單元。這些單元，也可以使用控制部760進(jìn)行與第一實(shí)施方案的控制相同的控制。
[0200]<第一實(shí)施方案的變形例(5) >
[0201]另外，將用于形成功能性固體材料前驅(qū)體層的預(yù)燒成工藝中的預(yù)燒成溫度，設(shè)定成低于功能性固體材料前驅(qū)體溶液的溶劑的沸點(diǎn)，并且將之后的正式燒成的“熱源”的溫度(第一溫度)設(shè)定成高于其溶劑的沸點(diǎn)，是可以采用的其他適宜的一方案。例如，可以采用:使預(yù)燒成工藝的預(yù)燒成溫度比功能性固體材料前驅(qū)體溶液的溶劑的沸點(diǎn)低10°c -30°c的控制。通過該溫度調(diào)整，實(shí)施在功能性固體材料前驅(qū)體層中溶劑比較容易殘留的狀況下的模壓加工。其結(jié)果，在功能性固體材料前驅(qū)體層中沒有溶劑、或溶劑極其少，因此，功能性固體材料前驅(qū)體層能夠避免所謂的變硬而難以進(jìn)行模壓的狀況，從而，可以更加容易地形成模壓結(jié)構(gòu)。
[0202]第一實(shí)施方案及其變形例(1)-(4)中的熱源和熱量的供應(yīng)單元的各方案及優(yōu)選的溫度范圍，也可以適用于下面的各實(shí)施方案，因此省略重復(fù)說明。
[0203]<第一實(shí)施方案的變形例(6) >
[0204]另外，作為第一實(shí)施方案及其變形例的模壓工藝中的更加適宜的示例，事先，對與模壓表面接觸的各前驅(qū)體層的表面實(shí)施脫模處理和/或?qū)ζ淠＞叩哪罕砻鎸?shí)施脫模處理，之后，對各前驅(qū)體層實(shí)施模壓加工。通過實(shí)施這種處理，能夠減少各前驅(qū)體層和模具之間的摩擦力，因此，可以對各前驅(qū)體層實(shí)施精度更高的模壓加工。此外，作為能夠用于脫模處理的脫模劑的示例可以為:界面活性劑(例如，氟系界面活性劑、硅系界面活性劑、非離子系界面活性劑等)、含氟類金剛石碳等。所述各脫模處理也可以適用于下面的各實(shí)施方案，因此，省略重復(fù)說明。
[0205]<第一實(shí)施方案的變形例(7) >
[0206]另外，作為第一實(shí)施方案及其變形例的模壓工藝中的其他適宜的示例，當(dāng)“功能性固體材料前驅(qū)體溶液”選自包含金屬醇鹽的溶液、包含金屬有機(jī)酸鹽的溶液、及包含金屬無機(jī)酸鹽的溶液中的至少一種時，在模壓工藝中由功能性固體材料前驅(qū)體層形成功能性固體材料層時的體積收縮率在20%以上且80%以下。從而，從提高模壓結(jié)構(gòu)的尺寸精度的觀點(diǎn)來看，采用所述各溶液是優(yōu)選的。
[0207]進(jìn)而，尤其“功能性固體材料前驅(qū)體溶液”是包括選自包含金屬鹵化物的溶液、包含含有金屬、氮、及氫的無機(jī)化合物的溶液、包含金屬氫化物的溶液、包含金屬納米顆粒的溶液、及陶瓷微粒中的至少一種的溶液時，在功能性固體材料層形成工藝中由功能性固體材料前驅(qū)體層形成功能性固體材料層時的體積收縮率在1%以上且30%以下。從而，從使正式燒成前后的尺寸控制容易化的觀點(diǎn)來看，采用所述各溶液也是優(yōu)選的。
[0208] 此外，根據(jù)基于
【發(fā)明者】的研究和分析確認(rèn)到:若將混合包含金屬醇鹽的溶液和包含金屬有機(jī)酸鹽的溶液的復(fù)合溶液作為功能性固體材料前驅(qū)體溶液來使用而進(jìn)行模壓工藝，則在模壓工藝中由功能性固體材料前驅(qū)體層形成功能性固體材料層時的體積收縮率減小。而且，
【發(fā)明者】得知采用所述復(fù)合溶液是，解決使模壓工藝的塑性變形容易化、和使正式燒成前后的尺寸控制容易化的、難以互相兼顧的技術(shù)課題的有效方法之一。
[0209]作為具體示例，對使用以下⑴和(2)的溶液的示例進(jìn)行說明。此外，溶劑均為2-甲氧基乙醇。
[0210](I)作為金屬醇鹽選擇了異丙醇鑭、作為金屬有機(jī)酸鹽選擇了醋酸鎳的示例。
[0211](2)作為金屬有機(jī)酸鹽選擇了醋酸鑭、作為金屬有機(jī)酸鹽選擇了醋酸鎳的示例。
[0212]上述中，采用(I)而形成以130°C進(jìn)行了預(yù)燒成的功能性固體材料前驅(qū)體層，此后，與柵電極用前驅(qū)體層20a的模壓工藝相同地在加熱第一加熱器714 (基臺712側(cè))和第
二加熱器724(模具側(cè))的狀態(tài)下實(shí)施模壓加工。不過，在該示例中，第一加熱器714的最高溫度是160°C，第二加熱器724的最高溫度是180°C (但是，初期溫度是80°C )。另外，基于模具的推壓壓力是8MPa，模具的推壓時間是5分鐘。此后，作為正式燒成，通過第一加熱器714，在大氣中對已圖案形成的功能性固體材料前驅(qū)體層實(shí)施450°C的加熱處理。
[0213]在此，若計(jì)算正式燒成的前后的體積收縮率，即由功能性固體材料前驅(qū)體層形成功能性固體材料層時的體積收縮率，在(I)的示例中的體積收縮率是24%，在(2)的示例中的體積收縮率是73%。
[0214]圖7是上述(I)的示例中的已圖案形成的功能性固體材料前驅(qū)體層、和正式燒成后的功能性固體材料層的基于AFM(原子力顯微鏡)的測量結(jié)果。如圖6所示，正式燒成后的功能性固體材料層的圖案與正式燒成前的功能性固體材料前驅(qū)體層的圖案進(jìn)行比較時，沒有發(fā)現(xiàn)在寬度和高度的尺寸上有大的收縮。
[0215]另外，圖8是僅僅改變第一實(shí)施方案的變形例(6)的復(fù)合溶液的組合及預(yù)燒成溫度的另一具體示例中的基于AFM的測量結(jié)果。具體而言，作為溶質(zhì)的金屬醇鹽采用丁醇鎬。另外，其溶劑是2-甲氧基乙醇。此外，作為溶質(zhì)的金屬有機(jī)酸鹽采用了 2-乙基己酸鋯。另外，其溶劑是丙酸。并且，預(yù)燒成溫度是150°C。
[0216]如圖8所示，在該示例中，在模壓工藝中由功能性固體材料前驅(qū)體層形成功能性固體材料層時的體積收縮率是54%。
[0217]
【發(fā)明者】對如上所述根據(jù)材料具有不同體積收縮率的主要機(jī)理作如下推定。圖9是示出基于通常的凝膠狀態(tài)及最終氧化物的、前驅(qū)體的材料的不同的反應(yīng)過程機(jī)理設(shè)想圖。
[0218]如圖9 (a)所示，可推測到:在使用以金屬醇鹽的前驅(qū)體溶液作為的起始材料的前驅(qū)體層的情況下，直到生成氧化物為止經(jīng)過如下的反應(yīng)過程。首先，通過金屬醇鹽的水解，烷基部分地轉(zhuǎn)換為羥基，并生成酒精。此后，進(jìn)行脫水，并在一部分發(fā)生縮聚反應(yīng)，并形成M(金屬)-0(氧)-M(金屬)的網(wǎng)狀物。并在此后，通過熱分解反應(yīng)來生成二氧化碳和水，同時變成氧化物。其結(jié)果，容易形成更加致密的氧化物層。另一方面，如圖9(b)所示，可以想到:使用以金屬有機(jī)酸鹽的前驅(qū)體溶液作為起始材料的前驅(qū)體層的情況下，前驅(qū)體被直接熱分解，由此生成二氧化碳和水，同時急劇地變成氧化物。其結(jié)果，容易形成更加疏松的、換言之也可稱為多孔狀的氧化物層。
[0219]這時，可以想到:以金屬醇鹽的前驅(qū)體溶液和金屬有機(jī)酸鹽的前驅(qū)體溶液的復(fù)合溶液作為起 始材料的前驅(qū)體層，同時具有圖9(a)的物理性能和圖9(b)的物理性能，因此，如圖9(c)所示，最終形成具有既不致密又不疏松的中間物理性能的氧化物層。其結(jié)果，可以想到:在模壓工藝中，能夠保持模壓結(jié)構(gòu)比較容易形成的狀態(tài)，并且具有正式燒成后的體積收縮率也小的優(yōu)異特性。因此，如上所述，采用復(fù)合溶液是，解決使模壓工藝中的塑性變形的容易化、和使正式燒成前后的尺寸控制的容易化的、難以互相兼顧的技術(shù)課題的有效
方法之一。
[0220]如上所述，可以確認(rèn)到:雖然存在材料之間的差，但是在模壓工藝中由功能性固體材料前驅(qū)體層形成功能性固體材料層時，可以得到20%以上且80%以下的體積收縮率。另外，就使用混合了包含金屬醇鹽的溶液和包含金屬有機(jī)酸鹽的溶液的復(fù)合溶液而言，其體積收縮率收斂在20%以上且55%以下的范圍，因此，從模壓結(jié)構(gòu)的尺寸控制的容易性或尺寸精度的穩(wěn)定性的觀點(diǎn)來看，是更優(yōu)選的一方案。
[0221]<第一實(shí)施方案的變形例(8) >
[0222]圖10是示出本實(shí)施方案功能性設(shè)備的制造裝置800的結(jié)構(gòu)的圖。在本實(shí)施方案中，對使用作為第一實(shí)施方案功能性設(shè)備的制造裝置700的、變形例的功能性設(shè)備的制造裝置800的模壓工藝的示例進(jìn)行說明。
[0223][功能性設(shè)備的制造裝置800的結(jié)構(gòu)]
[0224]如圖10所示，本實(shí)施方案的功能性設(shè)備的制造裝置800大致分為三個構(gòu)成部分，即，包括:被固定的上部模壓部；用于保持模具并載置有基板10的可進(jìn)行水平移動的下部模壓部；及這些的控制部860。
[0225]具體而言，首先，上部模壓部具備:旋轉(zhuǎn)的同時推壓模具(例如，Ml)的滾筒822 ；用于保持滾 筒822的滾筒保持部823 ;及容納在滾筒822內(nèi)，并用于加熱滾筒822的滾筒用加熱器824。此外，本實(shí)施方案的模具是鎳(Ni)制品。另外，滾筒用加熱器824作為在模壓加工時對功能性固體材料前驅(qū)體層(例如，圖10所示的柵電極用前驅(qū)體層20a)供應(yīng)熱量的一個熱源而發(fā)揮作用。此外，上部模壓部具備壓力傳感器(未圖示):該壓力傳感器對用于旋轉(zhuǎn)滾筒822的公知旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、用于進(jìn)行升降的公知升降機(jī)構(gòu)(均未圖示)、以及在實(shí)施模壓加工時對功能性固體材料前驅(qū)體層的柵電極用模具M(jìn)l的滾筒822的推壓力(圖10中，示意性地示出的向下的箭頭)。
[0226]接著，在下部模壓部中，在基臺812上，載置有具備成為處理對象的功能性固體材料前驅(qū)體層(例如，柵電極用前驅(qū)體層20a)的基板10。此外，通過由未圖示的泵被吸引部816吸引，基板10吸附在基臺812。另外，在本實(shí)施方案中，作為在模壓加工時對功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量的其他熱源的、用于加熱基板10和功能性固體材料前驅(qū)體層的基臺用加熱器814，與基臺712連接。另外，本實(shí)施方案的下部模壓部具備移動臺818，該移動臺818用于支撐基臺812和基臺用加熱器814，并且在裝置設(shè)置臺811上向水平方向移動。進(jìn)一步地，移動臺818具備模具保持用臺架825，該模具保持用臺架825具備:用于保持模具的模具保持部819 ;和通過公知升降機(jī)構(gòu)來舉起基板10而使基板10從基臺離開的升降機(jī)817。從而，模具保持用臺架825也隨著移動臺818在裝置設(shè)置臺811上向水平方向的移動而移動。
[0227]另外，本實(shí)施方案的功能性設(shè)備的制造裝置800具備:控制部860，其承擔(dān)模壓加工時的各種控制，該各種控制包括利用基于公知反饋控制的上部模壓部的滾筒822的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和升降移動的控制、滾筒822對模具的推壓力的控制、移動臺818的水平移動、滾筒用加熱器824的溫度控制、及基臺用加熱器814的溫度控制；和計(jì)算機(jī)862，其與控制部860連接。此外，本實(shí)施方案的控制部860和計(jì)算機(jī)862也與第一實(shí)施方案的功能性設(shè)備的制造裝置700相同地，通過用于實(shí)行使用了上述各構(gòu)成部分的本實(shí)施方案的、一系列處理的功能性設(shè)備的制造程序，由此監(jiān)視或者以統(tǒng)合的方式控制上述各構(gòu)成部分的處理。
[0228]此外，在本實(shí)施方案中，基臺用加熱器814兼作進(jìn)行功能性固體材料前驅(qū)體層的預(yù)燒成(也稱為“干燥工藝”)的預(yù)燒成用加熱器。從而，在本實(shí)施方案中，包括預(yù)燒成用加熱器的下部模壓部承擔(dān)功能性設(shè)備的制造裝置800的預(yù)燒成部。此外，預(yù)燒成用加熱器與基臺用加熱器814分開設(shè)置也是可以采用的另一方案。另外，基臺用加熱器814兼作用于在模壓工藝后進(jìn)行的本體燒成用加熱器也是可以采用的另一方案。
[0229]如上所述，在使用本實(shí)施方案的功能性設(shè)備的制造裝置800而進(jìn)行模壓工藝的情況下，滾筒822，例如以壓力為IMPa以上且20MPa以下的推壓力直接推壓模具，由此實(shí)施功能性固體材料前驅(qū)體層的模壓加工。此時，通過控制部860進(jìn)行溫度控制的滾筒用加熱器824和/或基臺用加熱器814，對功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量。另外，配合滾筒822的旋轉(zhuǎn)速度，移動臺818對滾筒保持部823進(jìn)行相對的水平移動。在本實(shí)施方案中，例如，以0.05mm/秒的速度對滾筒保持部823進(jìn)行相對的水平移動。
[0230]如上所述，滾筒822形成為對功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量的一個熱源，在與基臺用加熱器814的溫度的關(guān)系中，承擔(dān)供應(yīng)達(dá)到上述第一溫度的熱量的作用的情況下，能夠?qū)嶋H上產(chǎn)生向模壓工藝中的功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)或者移動熱量。其結(jié)果，能夠得到準(zhǔn)確度高、和/或精度高地形成有模壓結(jié)構(gòu)的功能性固體材料層。
[0231]<第二的實(shí)施方案>
[0232]圖11是示出為說明本實(shí)施方案的壓電式噴墨頭300的圖。此外，圖11(a)是壓電式噴墨頭300的剖視圖。另外，圖11(b)和圖11(c)是示出壓電式噴墨頭300噴出墨水時的情形的圖。此外，在壓電式噴墨頭300的制造方法中，使用第一實(shí)施方案功能性設(shè)備的制造裝置700而進(jìn)行模壓工藝，因此，省略與第一實(shí)施方案相重復(fù)的說明。
[0233][壓電式噴墨頭300的結(jié)構(gòu)]
[0234]如圖11(a)所示，本實(shí)施方案的壓電式噴墨頭300具備:空腔構(gòu)件340 ;振動板350，其安裝在空腔構(gòu)件340的一側(cè)，并形成有壓電元件320 ;噴嘴板330，其安裝在空腔構(gòu)件340的另一側(cè)，并形成有噴嘴孔332 ;墨水室360，其被空腔構(gòu)件340、振動板350、及噴嘴板330所劃分。在振動板350設(shè)置有與墨水室360連通并用于向墨水室360供應(yīng)墨水的供墨Π 352。
[0235]根據(jù)本實(shí)施方案的壓電式噴墨頭300，首先，如圖11(b)和圖11(c)所示，通過向壓電元件320施加適當(dāng)?shù)碾妷?，使振動?50暫時向上方彎曲并從未圖示的蓄油池向墨水室360供應(yīng)墨水。此后，通過使振動板350向下方彎曲，從墨水室360經(jīng)由噴嘴孔332噴出墨水滴i。由此，能夠在被印刷物上進(jìn)行鮮明的印刷。
[0236][本實(shí)施方案的壓電式噴墨頭300的制造方法]
[0237]具有上述結(jié)構(gòu)的壓電式噴墨頭300的壓電元件320 (第一電極層322、壓電體層324、及第二電極層326)，及空腔構(gòu)件340的至少一部分均是，使用本實(shí)施方案的功能性設(shè)備的制造方法而形成的。下面，按照工藝順序?qū)Ρ緦?shí)施方案的壓電式噴墨頭300的制造方法進(jìn)行說明。
[0238] 圖12至圖14是示出用于說明本實(shí)施方案的壓電式噴墨頭的制造方法的圖。另外，圖12(a)至圖12(f)、圖13(a)至圖13(d)、及圖14(a)至圖14(e)是各個工藝圖。[0239](I)壓電元件320的形成
[0240](1-1)第一電極層322的形成
[0241]首先，通過公知的旋涂法，在虛設(shè)基板310上，形成將以包含鑭(La)的前驅(qū)體(例如，異丙醇鑭)及包含鎳(Ni)的前驅(qū)體(例如，醋酸鎳)作為溶質(zhì)的、功能性固體材料前驅(qū)體溶液作為起始材料的功能性固體材料(LNO)前驅(qū)體層322’ (以下，簡稱為“前驅(qū)體層322，，，)。
[0242]此后，作為預(yù)燒成，將前驅(qū)體層322’在大氣中以120°C加熱約I分鐘。本實(shí)施方案的預(yù)燒成后的前驅(qū)體層322’的層厚是約300nm。
[0243]此后，為了進(jìn)行功能性固體材料層的圖案形成，如圖12(b)所示，使用與承擔(dān)壓電元件320的一部分的第一電極層322對應(yīng)的區(qū)域以凹陷的方式形成的模具M(jìn)3(高低差300nm)，并以8MPa的壓力對前驅(qū)體層322’實(shí)施模壓加工。
[0244]在此，即使在對前驅(qū)體層322’進(jìn)行模壓加工時，也與第一實(shí)施方案的變形例(3)的鐵電體層用前驅(qū)體層的模壓工藝相同地，在加熱第一加熱器714 (基臺712側(cè))和第二加熱器724(模具側(cè))的狀態(tài)下實(shí)施模壓加工。并且，在該示例中，第一加熱器714的最高溫度是180°C，第二加熱器724的最高溫度是180°C。通過本實(shí)施方案的模壓工藝，形成具備模壓結(jié)構(gòu)的前驅(qū)體層322’。此外，該模壓結(jié)構(gòu)的凸部的層厚的示例為300nm，凹部的層厚的示例為50nm。
[0245]之后，通過全面蝕刻前驅(qū)體層322’，從與第一電極層322對應(yīng)的區(qū)域以外的區(qū)域去除前驅(qū)體層322’ (全面蝕刻工藝)。全面蝕刻工藝是使用未采用真空工序的濕法蝕刻技術(shù)而進(jìn)行的。
[0246]此后，作為正式燒成，使用RTA裝置以550°C對前驅(qū)體層322’進(jìn)行10分鐘的熱處理。其結(jié)果，如圖12(c)所示，形成作為由鑭(La)和鎳(Ni)構(gòu)成的氧化物層的第一電極層322 (但是，可能包含不可避免的雜質(zhì)。下面，在通過溶液法形成的其他氧化物層中也相同)。
[0247](1-2)壓電體層324的形成
[0248]接著，如圖12(d)所示，通過公知的旋涂法，在虛設(shè)基板310及第一電極層322上，形成將以金屬醇鹽作為溶質(zhì)的前驅(qū)體溶液(三菱材料股份有限公司制，PZT溶膠凝膠溶液)作為起始材料的功能性固體材料(PZT)的前驅(qū)體層324’(下面，也簡稱為“前驅(qū)體層324，，，)。
[0249]此后，作為預(yù)燒成，將前驅(qū)體層324’在大氣中以150°C加熱約5分鐘。本實(shí)施方案的預(yù)燒成后的前驅(qū)體層324’的層厚是約I μ m-約10 μ m。
[0250]此后，為了進(jìn)行功能性固體材料層的圖案形成，如圖12(e)所示，使用與承擔(dān)壓電元件320的一部分的壓電體層324對應(yīng)的區(qū)域以凹陷的方式形成的模具M(jìn)4(高低差500nm)，并以8MPa的壓力對前驅(qū)體層324’實(shí)施模壓加工。
[0251]在此，即使在對前驅(qū)體層324’進(jìn)行模壓加工時，也與第一實(shí)施方案的變形例(3)中的鐵電體層用前驅(qū)體層的模壓工藝相同地，在加熱第一加熱器714(基臺712側(cè))和第二加熱器724(模具側(cè))的狀態(tài)下實(shí)施模壓加工。并且，在該示例中，第一加熱器714的最高溫度是180°C，第二加熱器724的最高溫度是180°C。通過本實(shí)施方案的模壓工藝，形成有具備模壓結(jié)構(gòu)的前驅(qū)體層324’。此外，該模壓結(jié)構(gòu)的凸部的層厚的示例是I μ m-10 μ m，凹部的層厚的示例是50nm。
[0252]此后，通過全面蝕刻前驅(qū)體層324’，從與壓電體層324對應(yīng)的區(qū)域以外的區(qū)域去除前驅(qū)體層322’ (全面蝕刻工藝)。全面蝕刻工藝是使用未采用真空工序的濕法蝕刻技術(shù)而進(jìn)行的。
[0253]此后，作為正式燒成，使用RTA裝置而以650°C對前驅(qū)體層324’進(jìn)行10分鐘的熱處理。其結(jié)果，如圖12(f)所示，形成由功能性固體材料層(PZT)構(gòu)成的壓電體層324。
[0254](1-3)第二電極層326的形成
[0255]首先，通過公知的旋涂法，在虛設(shè)基板310及壓電體層324上，形成將以包含鑭(La)的前驅(qū)體(例如，異丙醇鑭)及以包含鎳(Ni)的前驅(qū)體(例如，醋酸鎳)作為溶質(zhì)的、功能性固體材料前驅(qū)體溶液作為起始材料的功能性固體材料(LNO)前驅(qū)體層326’ (以下，簡稱為“前驅(qū)體層326’”)。
[0256]此后，作為預(yù)燒成，將前驅(qū)體層326’在大氣中以120°C加熱約I分鐘。本實(shí)施方案的預(yù)燒成后的前驅(qū)體層326’的層厚是約300nm。
[0257]此后，為了進(jìn)行功能性固體材料的圖案形成，如圖13(b)所示，使用與承擔(dān)壓電元件320的一部分的第二電極層326對應(yīng)的區(qū)域以凹陷的方式形成的模具M(jìn)5(高低差300nm)，并以8MPa的壓力對前驅(qū)體層326’實(shí)施模壓加工。
[0258]在此，即使在對前驅(qū)體層326’進(jìn)行模壓加工時，也與第一實(shí)施方案的變形例(3)中的鐵電體層用前驅(qū)體層的模壓工藝相同地，在加熱第一加熱器714(基臺712側(cè))和第二加熱器724(模具側(cè))的狀態(tài)下實(shí)施模壓加工。并且，在該示例中，第一加熱器714的最高溫度是180°C，第二加熱器724的最高溫度是180°C。通過本實(shí)施方案的模壓工藝，形成具備模壓結(jié)構(gòu)的前驅(qū)體層326’。此外，該模壓結(jié)構(gòu)的凸部的層厚的示例為300nm，凹部的層厚的示例為50nm。
[0259]此后，通過全面蝕刻前驅(qū)體層326’，從與第二電極層326對應(yīng)的區(qū)域以外的區(qū)域去除前驅(qū)體層326’ (全面蝕刻工藝)。全面蝕刻工藝是使用未采用真空工序的濕法蝕刻技術(shù)而進(jìn)行的。
[0260]此后，作為正式燒成，使用RTA裝置而以550°C對前驅(qū)體層326’進(jìn)行10分鐘的熱處理。其結(jié)果，如圖13(c)所示，形成作為由鑭(La)和鎳(Ni)構(gòu)成的氧化物層的第二電極層326 (但是，可能包含不可避免的雜質(zhì)。下面，在通過溶液法形成的其他氧化物層中也相同)。經(jīng)過以上工藝，形成由第一電極層322、壓電體層324、及第二電極層326構(gòu)成的壓電元件320。
[0261 ] (2)振動板350和壓電元件320的粘合
[0262]如圖13(d)所示，使用粘接劑粘合具有供墨口 352的振動板350和壓電元件320。
[0263](3)空腔構(gòu)件340的形成
[0264]首先，如圖14(a)所示，通過公知的旋涂法，在振動板350上，形成將以金屬醇鹽(正硅酸丙酯(Si(OC3H7)4)作為溶質(zhì)的功能性固體材料前驅(qū)體溶液作為起始材料的功能性固體材料(石英 玻璃)前驅(qū)體層340’ (下面，簡稱為“前驅(qū)體層340’ ” )。
[0265]此后，作為預(yù)燒成，將前驅(qū)體層340’在大氣中以150°C加熱約5分鐘。本實(shí)施方案的預(yù)燒成后的前驅(qū)體層340’的層厚例如是10 μ m-20 μ m。
[0266]此后，為了進(jìn)行功能性固體材料的圖案形成，如圖14(b)所示，使用具有與墨水室360等對應(yīng)的形狀的模具M(jìn)6，并以8MPa的壓力對前驅(qū)體層340’實(shí)施模壓加工。
[0267]在此，即使在對前驅(qū)體層340’進(jìn)行模壓加工時，也與第一實(shí)施方案的變形例(3)中的鐵電體層用前驅(qū)體層的模壓工藝相同地，在加熱第一加熱器714(基臺712側(cè))和第二加熱器724(模具側(cè))的狀態(tài)下實(shí)施模壓加工。并且，在該示例中，第一加熱器714的最高溫度是180°C，第二加熱器724的最高溫度是180°C。通過本實(shí)施方案的模壓工藝，形成有具備模壓結(jié)構(gòu)的前驅(qū)體層340’。此外，該模壓結(jié)構(gòu)的凸部的層厚的示例為10 μ m-20 μ m，凹部的層厚的示例為50nm。
[0268]此后，作為正式燒成，使用RTA裝置而以650°C對前驅(qū)體層326’進(jìn)行10分鐘的熱處理。其結(jié)果，如圖14(c)所示，形成由功能性固體材料層(石英玻璃)構(gòu)成的空腔構(gòu)件340。
[0269](4)空腔構(gòu)件340和噴嘴板330的粘合
[0270]如圖14 (d)所示，使用粘接劑粘合空腔構(gòu)件340和具有噴嘴孔332的噴嘴板330。
[0271](5)虛設(shè)基板310的拆卸
[0272]如圖14(e)所示，從壓電元件320拆卸虛設(shè)基板310。經(jīng)過以上工藝制造了本實(shí)施方案的壓電式噴墨頭300。
[0273]<其他實(shí)施方案>
[0274]而且，在上述第一實(shí)施方案中所說明的功能性設(shè)備的制造裝置700的示例、及在其變形例(8)中所說明的功能性設(shè)備的制造裝置800，也可以適用于第一實(shí)施方案的其他變形例、及第二實(shí)施方案。
[0275]另外，在上述各實(shí)施方案中，將薄膜晶體管、存儲型晶體管、及壓電式噴墨頭作為例子進(jìn)行了說明，但在上述各實(shí)施方案中采用的制造方法并不限定于此。例如，作為其他功能性設(shè)備的制造方法的實(shí)施方案，制造具有在基板上氧化物陶瓷層或者金屬層以網(wǎng)格狀形成的結(jié)構(gòu)的反射型偏光板的各種光學(xué)設(shè)備時、或制造電容器時，也能夠適用上述各實(shí)施方案中采用的制造方法。
[0276]另外，在上述各實(shí)施方案中，當(dāng)形成幾個氧化物層時，進(jìn)行實(shí)施模壓加工的“模壓工藝”。該模壓工藝的壓力并不限定于代表性地舉例示出的8MPa。正如已經(jīng)提到的，若該模壓工藝的壓力是在IMPa以上且20MPa以下的范圍內(nèi)的壓力，則可以發(fā)揮上述各實(shí)施方案的至少一部分的效果。
[0277]在上述各實(shí)施方案中，對得到高塑性變形能力的各前驅(qū)體層實(shí)施模壓加工。其結(jié)果，即使在實(shí)施模壓加工時所施加的壓力是在IMPa以上且20MPa以下的低壓力，各前驅(qū)體層也隨著模具的表面形狀變形，從而可以以高精度形成所需的模壓結(jié)構(gòu)。另外，將其壓力設(shè)定成IMPa以上且20MPa以下的低壓力范圍，則實(shí)施模壓加工時模具將不易受損，并且有利于大面積化。
[0278]在此，將上述壓力設(shè)定成“IMPa以上且20MPa以下”的范圍內(nèi)是基于如下的理由。首先，是因?yàn)?在其壓力不足IMPa的情況下，存在壓力過低而導(dǎo)致不能模壓各前驅(qū)體層的情況。另一方面，是因?yàn)?若其壓力達(dá)到20MPa，則能夠充分地對前驅(qū)體層進(jìn)行模壓，因此，不需要施加20MPa以上的壓力。從上述觀點(diǎn)來看，在上述第五和第六的實(shí)施方案的模壓工藝中，更優(yōu)選為以在2MPa以上且IOMPa以下的范圍內(nèi)的壓力實(shí)施模壓加工。
[0279]另外，上述各實(shí)施方案的模壓工藝的“模壓加工”包括如下兩種:使用凹凸模具向功能性固體材料前驅(qū)體層的一部分實(shí)施模壓加工的情況；及使用平坦模具對功能性固體材料前驅(qū)體層的全面實(shí)施模壓加工的情況。
[0280]進(jìn)一步地，上述各實(shí)施方案的模壓工藝中，也可以代替上述功能性設(shè)備的制造裝置700或者功能性設(shè)備的制造裝置800，采用如下功能性設(shè)備的制造裝置:在滾筒的表面安裝成為處理對象的基板的基礎(chǔ)上，對在平板上具備凹凸的模具，使該滾筒旋轉(zhuǎn)，并對基板進(jìn)行模壓加工。另外，在滾筒的表面安裝模具也是其他可以采用的一方案。在該情況下，也可以代替將模具安裝在滾筒的表面，而使?jié)L筒的表面自身具備凹凸?fàn)罨蛘咂桨鍫畹哪＞摺?br> [0281]如上所述，公開的上述各實(shí)施方案是為了說明這些實(shí)施方案而所記載的，并不是為了限定本發(fā)明而記載的。并且，在包括各實(shí)施方案的其他組合的本發(fā)明的范圍內(nèi)存在的變形例也包括在權(quán) 利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種功能性設(shè)備的制造方法，其包括: 模壓工藝，在對以功能性固體材料前驅(qū)體溶液作為起始材料的功能性固體材料前驅(qū)體層推壓用于形成模壓結(jié)構(gòu)的模具的期間的至少一部分時間內(nèi)，以使對所述功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量的熱源的第一溫度高于所述功能性固體材料前驅(qū)體層的第二溫度的方式，對所述功能性固體材料前驅(qū)體層實(shí)施模壓加工；和 功能性固體材料層形成工藝，在所述模壓工藝后，在含氧氣氛中，通過用高于所述第一溫度的第三溫度對所述功能性固體材料前驅(qū)體層進(jìn)行熱處理，從而由所述功能性固體材料前驅(qū)體層形成功能性固體材料層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 使所述第一溫度升溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 所述熱源是用于加熱所述模具的加熱器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 所述熱源是，用于加熱所述模具的加熱器及用于加熱基臺的加熱器，所述基臺用于載置具備所述功能性固體材料前驅(qū)體層的基板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 所述模具的溫度比所述基臺的溫度高10°C以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 所述一部分時間在將推壓所述模具的時間作為100時為20以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 所述預(yù)燒成溫度在80°C以上且250°C以下， 所述第一溫度高于所述預(yù)燒成溫度，并且在90°C以上且300°C以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 用于形成所述功能性固體材料前驅(qū)體層的預(yù)燒成工藝中的預(yù)燒成溫度，低于所述功能性固體材料前驅(qū)體溶液的溶劑的沸點(diǎn)，并且， 所述第一溫度高于所述溶劑的沸點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 在所述模壓工藝中，以IMPa以上且20MPa以下的壓力實(shí)施模壓加工。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 在所述模壓工藝中，至少對所述前驅(qū)體層的表面實(shí)施脫模處理或者對所述模具的模壓表面實(shí)施脫模處理后，對所述前驅(qū)體層實(shí)施模壓加工。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 所述功能性固體材料前驅(qū)體溶液是包括選自以下組群中的至少一種的溶液: 包含金屬醇鹽的溶液； 包含金屬有機(jī)酸鹽的溶液； 包含金屬無機(jī)酸鹽的溶液； 包含金屬鹵化物的溶液； 包含含有金屬、氮、及氫的無機(jī)化合物的溶液； 包含金屬氫化物的溶液；包含金屬納米顆粒的溶液；及 陶瓷微粒。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 所述功能性固體材料前驅(qū)體溶液是選自以下組群中的至少一種:包含所述金屬醇鹽溶液；包含所述金屬有機(jī)酸鹽的溶液；及包含所述金屬無機(jī)酸鹽的溶液， 在所述模壓工藝中，由所述功能性固體材料前驅(qū)體層形成所述功能性固體材料層時的體積收縮率在20%以上且80%以下。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 所述功能性固體材料前驅(qū)體溶液是包括選自以下組群中的至少一種的溶液: 包含所述金屬鹵化物的溶液； 包含含有所述金屬、氮、及氫的無機(jī)化合物的溶液； 包含所述金屬氫化物的溶液； 包含所述金屬納米顆粒的溶液；及 所述陶瓷微粒， 在所述功能性固體材料層形成工藝中，由所述功能性固體材料前驅(qū)體層形成所述功能性固體材料層時的體積收縮率在I %以上且30%以下。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 在所述模壓工藝和所述功能性固體材料層形成工藝之間， 還包括:在已實(shí)施模壓加工的所述功能性固體材料前驅(qū)體層中層厚最薄的區(qū)域，以所述功能性固體材料前驅(qū)體層被去除的條件，對所述功能性固體材料前驅(qū)體層進(jìn)行整體蝕刻的工藝。
15.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 所述功能性設(shè)備是薄膜晶體管， 所述功能性固體材料層是選自以下組群中的至少一種的層:所述薄膜晶體管的柵電極層、柵絕緣層、源電極層、漏電極層、及通道層。
16.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 所述功能性設(shè)備是存儲型晶體管， 所述功能性固體材料層是選自以下組群中的至少一種的層:所述存儲型晶體管的柵電極層、鐵電體層、源電極層、漏電極層、及通道層。
17.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 所述功能性設(shè)備是電容器， 所述功能性固體材料層是電介質(zhì)層和/或電極層。
18.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 所述功能性設(shè)備是具備壓電體層的驅(qū)動器， 所述功能性固體材料層是所述壓電體層。
19.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 所述功能性設(shè)備是在基材上具備多個光柵層的光學(xué)設(shè)備， 所述功能性固體材料層是所述光柵層。
20.一種功能性設(shè)備的制造裝置，其具備:控制部，其以如下方式進(jìn)行控制:在對以功能性固體材料前驅(qū)體溶液作為起始材料的功能性固體材料前驅(qū)體層推壓用于形成模壓結(jié)構(gòu)的模具的期間的至少一部分時間內(nèi)，使對所述功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量的熱源的第一溫度高于所述功能性固體材料前驅(qū)體層的第二溫度； 模壓部，其對所述功能性固體材料前驅(qū)體層施加模壓加工 '及熱處理部，其在含氧氣氛中，通過用高于所述第一溫度的第三溫度對形成有模壓結(jié)構(gòu)的所述功能性固體材料前驅(qū)體層進(jìn)行熱處理，從而由所述功能性固體材料前驅(qū)體層形成功能性固體材料層。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的功能性設(shè)備的制造裝置，其中， 所述控制部使所述第一溫度升溫。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的功能性設(shè)備的制造裝置，其中， 所述熱源是用于加熱所述模具的加熱器。
23.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的功能性設(shè)備的制造裝置，其中， 所述熱源是具備加熱器的滾筒，所述加熱器用于推壓并加熱所述模具。
24.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的功能性設(shè)備的制造裝置，其中， 所述熱源是用于加熱所述模具的加熱器及用于加熱基臺的加熱器，所述基臺用于載置具備所述功能性固體材料前驅(qū)體層的基板。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的功能性設(shè)備的制造裝置，其中 所述模具的溫度比所述基臺的溫度高10°C以上。
26.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的功能性設(shè)備的制造裝置，其中， 所述制造裝置進(jìn)一步具備預(yù)燒成部，其使用于形成所述功能性固體材料前驅(qū)體層的預(yù)燒成溫度設(shè)定在80°C以上且250°C以下， 所述控制部使所述第一溫度高于所述預(yù)燒成溫度，并且使所述第一溫度在90°C以上且300°C以下。
27.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的功能性設(shè)備的制造裝置，其中， 所述制造裝置進(jìn)一步具備預(yù)燒成部，其使用于形成所述功能性固體材料前驅(qū)體層的預(yù)燒成溫度設(shè)定成低于所述功能性固體材料前驅(qū)體溶液的溶劑的沸點(diǎn)， 所述控制部使所述第一溫度高于所述溶劑的沸點(diǎn)。
【文檔編號】H01L21/8246GK103987680SQ201280055282
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月9日
【發(fā)明者】下田達(dá)也, 金田敏彥 申請人:獨(dú)立行政法人科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)