(57)【要約】【課題】薄膜回路を安定的に製造し、フレキシブル電子デバイス製造時或いは使用時における薄膜体等の破損を抑制し得る技術を提供すること。【解決手段】薄膜体と当該薄膜体を支持する基板とを含む薄膜装置の製造方法であって、第１基板１０の一面に薄膜体を形成する第１工程と、前記薄膜体を第２基板２３の一面に接合する第２工程と、前記第１基板１０を前記薄膜体から取り外すことによって、前記薄膜体を前記第２基板２３上へ転写する第３工程と、を含み、前記薄膜体は、薄膜回路層１６と機能層１４とを含むことを特徴とする薄膜装置の製造方法である。【選択図】図３
2010212399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板の一面に、前記第１基板側に剥離層を有する機能層を形成する工程と、
前記機能層上に薄膜体を形成する工程と、
前記薄膜体を第２基板の一面に接合する工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを前記剥離層において剥離し、前記薄膜体を前記第２基板に転写する工程と、
を含むことを特徴とする薄膜装置の製造方法。
【請求項２】
前記機能層は、前記薄膜体と接するエッチングストッパー層を有することを特徴とする請求項１に記載の薄膜装置の製造方法。
【請求項３】
前記機能層は、前記エッチングストッパー層と前記剥離層との間に配置された絶縁層を有することを特徴とする請求項２に記載の薄膜装置の製造方法。
【請求項４】
前記薄膜体を形成する工程は、
前記機能層上に複数の薄膜回路を含む前記薄膜体の構成要素を形成する工程と、
隣り合う前記薄膜回路の間の領域に配置された前記構成要素を除去する工程と、
を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の薄膜装置の製造方法。
【請求項５】
前記薄膜体を前記第２基板に転写する工程の後に、前記機能層を除去する工程と、
前記薄膜体を最終転写基板の一面に接合する工程と、
前記第２基板を前記薄膜体から剥離する工程と、
前記最終転写基板を、隣り合う前記薄膜回路の間の領域に沿って切断する工程と、
を有することを特徴とする請求項４に記載の薄膜装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜回路層（例えば薄膜トランジスター）などの薄膜体を有する薄膜装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上に薄膜素子等を含む薄膜体を設けて構成された薄膜装置が知られており、種々の用途に用いられている。また、薄膜装置の製造方法として、基板上に剥離層を介して薄膜体を形成し、光照射等により剥離層で剥離させて他の基板へ転写する方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。このような方法によれば、薄く、軽く、柔軟である等の更なる価値を付与した薄膜装置が得られ、これによりフレキシブル電子デバイス（例えば、電子ペーパー等）を実現することが可能となっている。
【０００３】
上記薄膜装置に、湾曲等の変形を生じさせた場合、薄膜素子には曲げ応力が発生する。その応力に依って、薄膜素子等が破断に至る場合がある。特に、薄膜素子等の外周部には、製造過程において薄膜装置を素子毎に分離させるための切断工程によって、微小な亀裂やノッチが生じている場合がある。こうした箇所では、材料自身が有する弾性限界が著しく低下しているため、応力が集中した際、微小な亀裂やノッチを起点に薄膜体等を破断に至らせる場合がある。
【０００４】
このような点に関し、特開２００６−３０３１６６号公報（特許文献３）には、転写技術を用いて薄膜装置を製造する場合において、基板上に複数の薄膜体を形成した上で、薄膜装置を個々に切断するための切断領域に配置された無機絶縁膜を除去し、その後に切断を行うことにより、上述の不都合の解消を図ろうとする技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１２５９２９号公報
【特許文献２】特開平１０−１２５９３０号公報
【特許文献３】特開２００６−３０３１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この提案により薄膜体端部の微小な亀裂やノッチの存在を抑制することが可能となったが、この従来技術によって薄膜装置を製造する場合においては、予め第１基板上に形成しておいた薄膜体等を第２基板へ転写する際に、薄膜体等の外周部が第１基板から正常に剥離できずに薄膜体等が破壊される場合がある。これは、薄膜体形成領域と、構成要素が除去された切断領域とで層構成が異なることに起因する。より詳しくは、剥離のために剥離層へ光照射した際、薄膜体形成領域と切断領域とで光吸収によって発生した熱量が異なる結果、剥離層の接着力が最も低くなる界面が２つの領域で異なるため、第１基板を剥離する際、薄膜体形成領域と切断領域とで剥離界面が異なることとなる。薄膜体形成領域では剥離層の下側、切断領域では剥離層の上側で剥離する傾向が強いため、薄膜体形成領域の外周を境に剥離界面が異なることとなり、これに起因して薄膜体の外周部が破壊される場合がある。このため、製造時或いは使用時における薄膜体等の破損を抑制し得る新規な技術が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例又は形態として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］第１基板の一面に、前記第１基板側に剥離層を有する機能層を形成する工程と、前記機能層上に薄膜体を形成する工程と、前記薄膜体を第２基板の一面に接合する工程と、前記第１基板と前記第２基板とを前記剥離層において剥離し、前記薄膜体を前記第２基板に転写する工程と、を含むことを特徴とする薄膜装置の製造方法。
【０００９】
上記した製造方法において、機能層を形成することにより、薄膜体を第１基板上に形成する際、あるいは薄膜体を第２基板上へ転写する際に、薄膜体に印加される物理的な衝撃が緩和され、薄膜体の破損を抑制することが可能となる。特に、第１基板と第２基板とを剥離層において剥離する際、機能層の存在により、剥離層に印加されるエネルギーが剥離層の全体に略均一に拡散され、剥離が容易となる。このため、剥離の際に薄膜体が損傷を受ける不具合を抑制することができる。
【００１０】
ここで、本明細書における「薄膜体」は、例えば薄膜回路層を含み、薄膜トランジスター、薄膜ダイオード、シリコンのＰＩＮ接合からなる光電変換素子（光センサー、太陽電池）やシリコン抵抗素子、その他の薄膜半導体デバイス、電極（例：ＩＴＯ、メサ膜のような透明電極）、スイッチング素子、メモリー、圧電素子等のアクチュエーター、マイクロミラー（ピエゾ薄膜セラミックス）、磁気記録薄膜ヘッド、コイル、インダクター、薄膜高透磁材料およびそれらを組み合わせたマイクロ磁気デバイス、フィルター、反射膜、ダイクロイックミラー等のうち少なくとも１つを含むものとすることができる。
【００１１】
［適用例２］前記機能層は、前記薄膜体と接するエッチングストッパー層を有することが好ましい。エッチングストッパー層を設けることにより、第１基板上に前記薄膜体を形成する際に、薄膜回路層より第１基板側にある構成要素を、エッチング液等から保護することができる。
【００１２】
［適用例３］前記機能層は、前記エッチングストッパー層と前記剥離層との間に配置された絶縁層を有することが好ましい。このような方法によれば、第１基板と第２基板とを剥離層において剥離する際、薄膜体を破損すること無く、安定的に剥離層と第１基板との界面で剥離を行うことができ、良好に転写することが可能となる。
【００１３】
［適用例４］前記薄膜体を形成する工程は、前記機能層上に複数の薄膜回路を含む前記薄膜体の構成要素を形成する工程と、隣り合う前記薄膜回路の間の領域に配置された前記構成要素を除去する工程と、を有していてもよい。このように薄膜回路の間の領域を予め除去することにより、薄膜回路自体は切断する必要がなくなるため、切断端面にクラックが生じることがなく、薄膜体の破壊を防ぐことができる。
【００１４】
［適用例５］前記薄膜体を前記第２基板に転写する工程の後に、前記機能層を除去する工程と、前記薄膜体を最終転写基板の一面に接合する工程と、前記第２基板を前記薄膜体から剥離する工程と、前記最終転写基板を、隣り合う前記薄膜回路の間の領域に沿って切断する工程と、を有していてもよい。このような方法によれば、予め薄膜回路の間の領域において構成要素が除去されているため、薄膜回路にクラックを発生させることなく切断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】複数の薄膜回路が形成された薄膜装置の模式平面図である。
【図２】図１に示す薄膜装置の一部を拡大して示した模式断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、薄膜装置の製造方法の一例を示す模式断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、薄膜装置の製造方法の一例を示す模式断面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、電子機器の一例を示す模式斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、薄膜装置の製造方法の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、複数の薄膜回路１５が形成された薄膜装置１の模式平面図である。図２は、図１に示す薄膜装置１の一部を拡大して示した模式断面図である。
【００１８】
各薄膜回路１５は、薄膜体の一態様であり、例えば薄膜トランジスター等の薄膜素子や配線などを含み、所定の機能を発揮するものである。薄膜回路１５は、図２に示すように、接着層１９を介して基板２０上に配置されている。これらの薄膜回路１５は、切断工程において切断領域１５ｂで切断され、個々の薄膜回路１５に分離される。製造方法の詳細については更に後述する。本実施形態では、薄膜回路１５は、薄膜トランジスター、配線（走査線、信号線）、画素電極などの要素を含んだ画素回路部、この画素回路部へ駆動信号を供給するドライバー、ドライバーへ外部から電力や信号などを伝達するための入力端子などを含み、液晶装置や電気泳動装置などの構成要素として用いられる回路である。なお、これは薄膜回路１５の一例に過ぎない。
【００１９】
複数の薄膜回路１５は、薄膜回路層１６を構成している。隣り合う薄膜回路１５の間には間隔が設けられている。詳しくは、薄膜回路１５は、薄膜回路形成領域１５ａに形成されており、隣り合う薄膜回路形成領域１５ａの間には、薄膜回路１５が形成されていない切断領域１５ｂが設けられている。
【００２０】
図３及び図４は、薄膜装置１の製造方法の一例を示す模式断面図である。本実施形態に係る薄膜装置１は、例えば転写技術を用いることによって好適に製造することができる。すなわち、薄膜装置１は、転写元基板となる第１基板１０に機能層１４と薄膜回路層１６を形成した後に、これを一旦、仮転写基板へ転写し、機能層１４を除去した後に、最終的な基板である基板２０へ転写することによって得られる。以下にその詳細を説明する。
【００２１】
まず、図３（ａ）に示すように、転写元基板である第１基板１０上に機能層１４を形成し、機能層１４上に薄膜体としての複数の薄膜回路１５を有する薄膜回路層１６が形成される。図示のように、薄膜回路層１６は、各薄膜回路形成領域１５ａの間に切断領域１５ｂを有するように形成される。より詳しくは、薄膜回路層１６は、機能層１４上の略全面に薄膜回路層１６の構成要素を形成した後に、切断領域１５ｂに形成された無機絶縁膜をエッチング等により除去することによって形成される。機能層１４と薄膜回路層１６とによって剥離体１７が構成されている。
【００２２】
機能層１４は、少なくとも剥離層１１、絶縁層１２、エッチングストッパー層１３を含む。剥離層１１、絶縁層１２、エッチングストッパー層１３は、第１基板１０上にこの順に積層されている。エッチングストッパー層１３は、薄膜回路１５に接しており、薄膜回路層１６を基板１０上に形成する際、切断領域１５ｂの無機絶縁膜を除去する工程において、薄膜回路層１６より第１基板１０側にある構成要素、例えば絶縁層１２をエッチング液等から保護する役割を果たす。剥離層１１は、薄膜体を第１基板１０から剥離する際に、剥離の界面となる層である。絶縁層１２は、エッチングトッパー層１３と剥離層１１とを分離させる機能を有する。
【００２３】
ここで、第１基板１０は、信頼性の高い材料で構成されているのが好ましく、特に、耐熱性に優れた材料で構成されていることが好ましい。その理由は、剥離層１１、絶縁層１２、エッチングストッパー層１３及び薄膜回路１５を形成する際に、その種類や形成方法によってはプロセス温度が高くなる（例えば３５０〜１０００℃程度）ことがあるからである。具体的には、第１基板１０の構成材料は、歪点が３５０℃以上のものが好ましく、５００℃以上のものがより好ましい。
【００２４】
剥離層１１は、照射される光を吸収し、その層内か界面の少なくとも一方において、剥離を生じるような性質を有するものである。このような剥離層１１としては、例えばアモルファスシリコン膜が好適に用いられる。
【００２５】
絶縁層１２は、剥離層１１とエッチングストッパー層１３とを分離できるような、両者と異質な性質を有するものであればよく、例えばシリコン酸化膜等の酸化膜、シリコン窒化膜等の窒化膜が好適に用いられる。
【００２６】
エッチングストッパー膜１３は、切断領域１５ｂを形成する際にストッパーの役目を果たすものであればよく、アモルファスシリコン膜、窒化シリコン膜（ＳｉＮ）が好適に用いられる。
【００２７】
次に、図３（ｂ）に示すように、第１基板１０の薄膜回路１５の形成面に仮接着層２１を形成し、この仮接着層２１を介して仮転写基板（第２基板）２３を第１基板１０と接合する。ここで、図示のように、仮転写基板２３には、仮接着層２１と接する面に第２の剥離層２２が設けられていることがより好ましい。第２の剥離層２２は、上記した剥離層１１と同様のものである。また、仮接着層２１は後の工程で除去されるため、除去が容易な水溶性接着剤等を用いて形成されることが好ましい。
【００２８】
次に、図３（ｃ）に示すように、第１基板１０の裏面側（薄膜回路１５が形成された面とは反対側）から剥離層１１に対して光を照射する。これにより、剥離層１１に剥離が生じ、結合力が減少または消滅する。ここで、照射される光とは、例えばレーザー光である。これにより、図３（ｄ）に示すように、薄膜体に破損をもたらすこと無く、第１基板１０を離脱させることができる。すなわち、第１基板１０と仮転写基板２３とが剥離層１１において剥離され、薄膜回路１５が仮転写基板２３に転写される。
【００２９】
ここで、剥離層１１に剥離が生じる原理は、剥離層１１の構成材料にアブレーションが生じること、また、剥離層１１に含まれているガスの放出、さらには照射直後に生じる溶融、蒸散等の相変化による体積変化、相変化による膜ストレスによるものであることが推定される。ここで、アブレーションとは、照射光を吸収した固定材料（剥離層１１の構成材料）が光化学的または熱的に励起され、その表面や内部の原子または分子の結合が切断されて放出することをいい、主に、剥離層１１の構成材料の全部または一部が溶融、蒸散（気化）等の相変化を生じる現象として現れる。また、そのような相変化によって微小な空孔が形成され、結合力が低下することもある。照射光としては、剥離層１１に剥離を起こさせるものであればよく、例えば、Ｘ線、紫外線、可視光、赤外線（熱線）、レーザー光、ミリ波、マイクロ波、電子線、放射線（α線、β線、γ線）等が挙げられるが、そのなかでも、剥離層１１のアブレーションを生じさせやすいという点でレーザー光が望ましい。
【００３０】
剥離層１１上に絶縁層１２、エッチングストッパー１３が形成された本実施形態においては、剥離のために剥離層１１へ光照射した際、光吸収によって発生した熱量が偏在しにくい。すなわち、剥離層１１と薄膜回路１５との間に絶縁層１２及びエッチングストッパー１３が配置されているため、薄膜回路１５の有無が熱量の分散に与える影響が少なく、薄膜回路１５が形成されている領域（薄膜回路形成領域１５ａ）と形成されていない領域（切断領域１５ｂ）とで、ほぼ均等に熱量が行き渡る。このため、光吸収によって発生した熱量が偏在することにより剥離層１１の接着力が場所により異なる不具合の発生が低減され、ひいては剥離界面が場所により異なる不具合が生じにくくなる。これにより、薄膜回路形成領域１５ａと切断領域１５ｂとで剥離界面が異なることがなく、剥離を容易に行うことができ、剥離の際に薄膜回路１５が破損する不具合を抑制することができる。
【００３１】
次に、図４（ａ）に示すように、薄膜回路１５下層に形成されていた機能層１４を、例えば洗浄、エッチング、アッシング、研磨等の方法またはこれらを組み合わせた方法により除去する。
【００３２】
次に、図４（ｂ）に示すように、薄膜回路１５の裏面側に接着層１９を形成し、この接着層１９を介して、薄膜回路１５と最終転写基板としての基板２０とを接合する。基板２０としては、例えばプラスチック基板（樹脂基板）、薄板金属基板（ステンレス）が用いられる。
【００３３】
次に、図４（ｃ）に示すように、仮転写基板２３の上面側から光を照射する。照射光は、仮転写基板２３を透過して第２の剥離層２２に照射され、第２の剥離層２２に剥離を生じさせる。その結果、図４（ｄ）に示すように、仮転写基板２３を取り外すことができる。残留した第２の剥離層２２は、必要に応じてエッチング等の方法によって除去する。また、仮接着層２１は、例えば水で洗浄することにより除去する。以上の工程により、図４（ｄ）に示す状態の薄膜装置１が得られる。
【００３４】
その後、切断領域１５ｂにおいて薄膜装置１を薄膜回路１５ごとにダイシング等の方法で切り離すことにより、個々の薄膜回路１５を含む薄膜装置が得られる。切断領域１５ｂは、上述したように無機材料層が除去されているため、切断端面にクラックが生じることがなく、薄膜素子の破壊を防ぐことができる。
【００３５】
次に、上述した薄膜装置を備えた電子機器の具体例について説明する。図５は、薄膜装置を用いて構成された表示部を備えた電子機器の具体例を示す斜視図である。図５（Ａ）は、電子機器の一例である携帯電話機を示す斜視図である。この携帯電話機１０００は、本実施形態にかかる薄膜装置を用いて構成された表示部１００１を備えている。図５（Ｂ）は、電子機器の一例である腕時計を示す斜視図である。この腕時計１１００は、本実施形態にかかる薄膜装置を用いて構成された表示部１１０１を備えている。図５（Ｃ）は、電子機器の一例である携帯型情報処理装置１２００を示す斜視図である。この携帯型情報処理装置１２００は、キーボード等の入力部１２０１、演算手段や記憶手段などが格納された本体部１２０２、及び本実施形態にかかる薄膜装置を用いて構成された表示部１２０３を備えている。
【００３６】
以上のような本実施形態によれば、機能層１４を有することから、薄膜装置１の製造時に物理的な衝撃をかけることなく薄膜装置１の切断領域１５ｂを安定的に形成でき、かつ、転写工程時に剥離界面が一定となることから、薄膜装置１の製造時の薄膜回路１５に含まれる薄膜素子等の破損を抑制することが可能となる。加えて、薄膜装置１の使用時等における衝撃などによる薄膜素子等の破損を起因とする薄膜回路１５に生じる破損なども防止することが可能となる。
【００３７】
なお、本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上述した実施形態においては、薄膜装置を表示デバイスの構成要素として用いる場合を例示していたが、薄膜装置の用途はこれに限定されない。
【符号の説明】
【００３８】
１０…第１基板、１１…剥離層、１２…絶縁層、１３…エッチングストッパー層、１４…機能層、１５…薄膜回路、１５ａ…薄膜回路形成領域、１５ｂ…切断領域、１６…薄膜回路層、１７…剥離体、１９…接着層、２０…最終転写基板としての第２基板、２１…仮接着層、２２…第２の剥離層、２３…第２基板としての仮転写基板。
【図１】
2010212399.tif 000003
【図２】
2010212399.tif 000004
【図３】
2010212399.tif 000005
【図４】
2010212399.tif 000006
【図５】
2010212399.tif 000007