(57)【要約】    【課題】  転写技術を用いてデバイス形成を行う場合において、接着剤の塗布を均一に行うこと。    【解決手段】  転写元基板(10)に第１剥離層(12)を形成する工程と、第１剥離層の上側に被転写体(14)を形成する工程と、仮転写基板(20)に第２剥離層(22)を形成する工程と、第２剥離層の上側に当該第２剥離層よりもぬれ性の高い機能層(24)を形成する工程と、接着剤(26)を用いて仮転写基板と転写元基板とを接合する工程と、第１剥離層に剥離を生じさせ、被転写体を転写元基板から仮転写基板へ転写する工程と、接着剤を用いて仮転写基板と転写先基板とを接合する工程と、当該第２剥離層に剥離を生じさせ、被転写体を仮転写基板から転写先基板へ転写する工程と、を含む、積層体の製造方法である。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写元基板の一方面側に第１剥離層を形成する第１工程と、
前記第１剥離層の上側に被転写体を形成する第２工程と、
仮転写基板の一方面側に第２剥離層を形成する第３工程と、
前記第２剥離層の上側に当該第２剥離層よりもぬれ性の高い機能層を形成する第４工程と、
前記仮転写基板の一方面と転写元基板の一方面との相互間に接着剤を介在させることによって、前記仮転写基板と前記転写元基板とを接合する第５工程と、
前記第１剥離層にエネルギーを付与することによって当該第１剥離層に剥離を生じさせ、前記被転写体を前記転写元基板から前記仮転写基板へ転写する第６工程と、
前記仮転写基板の一方面と転写先基板の一方面との相互間に接着剤を介在させることによって、前記仮転写基板と前記転写先基板とを接合する第７工程と、
前記第２剥離層にエネルギーを付与することによって当該第２剥離層に剥離を生じさせ、前記被転写体を前記仮転写基板から前記転写先基板へ転写する第８工程と、
を含む、積層体の製造方法。
【請求項２】
前記第４工程は、前記機能層としてシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を形成する、請求項１に記載の積層体の製造方法。
【請求項３】
前記第４工程は、前記第２剥離層の上面に膜形成用材料を堆積させることによって前記機能層を形成する、請求項１に記載の積層体の製造方法。
【請求項４】
前記第３工程は、前記第２剥離層としてシリコン膜を形成し、
前記第４工程は、前記シリコン膜に対して酸素含有プラズマを照射する処理又は熱酸化処理を行うことによって当該シリコン膜の表層側にシリコン酸化膜からなる前記機能層を形成する、請求項１に記載の積層体の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の製造方法によって製造される積層体を含んで構成される電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転写技術を用いて薄膜素子や薄膜回路等の積層体を製造する技術の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の電気光学装置のうち、電気光学物質として液晶を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置では、アクティブマトリクス基板上にスイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を製造する際に半導体プロセスを利用する。このプロセス中は高温処理を伴う工程を含むため、基板としては耐熱性に優れる材質のもの、すなわち軟化点及び融点が高いものを使用する必要がある。従って、現在は１０００℃程度の温度に耐える基板として石英ガラスが使用され、５００℃前後の温度に耐える基板として耐熱ガラスが使用されている。
【０００３】
上述のようにＴＦＴ等の薄膜デバイスを搭載する基板は、それらの薄膜デバイスを製造する際の温度条件等に耐え得るものでなければならない。しかしながら、ＴＦＴ等の薄膜デバイスを搭載した基板が完成した後において、上記の石英ガラスや耐熱ガラスでは好ましくないことがある。例えば、高温処理を伴う製造プロセスに耐え得る基板を用いた場合には、これらの基板が非常に高価であるため表示装置等の製品価格の上昇を招く。また、パームトップコンピュータや携帯電話機等の携帯用電子機器に使用される液晶表示装置は可能な限り安価であることに加えて、軽くて多少の変形にも耐え得ること、落としても割れにくいことなども求められるが、石英ガラス基板等は重いとともに変形に弱く、かつ落下等の衝撃によって割れやすい。従って、従来の薄膜デバイス装置に用いられる基板は製造条件に起因する制約、および製品に要求される特性の双方を必要十分に満たすことが難しかった。そこで、従来の製造プロセスと略同様な条件で薄膜デバイスを第１基板上に形成した後に、この薄膜デバイスを第１基板から剥離して第２基板へ転写し、さらにターゲットとなる第３基板へと転写する技術が提案されている。かかる転写技術は、例えば、特開２００２−２１７３９０号公報（特許文献１）や特開２００４−３２７８３６号公報（特許文献２）などの文献に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２１７３９０号公報
【特許文献２】特開２００４−３２７８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した転写プロセスでは、転写元となる基板と被転写体との分離を容易にするために、アモルファスシリコン等からなる剥離層（分離層）が用いられる。例えば、第１基板から第２基板へ被転写体する過程においては、予め第１基板の一方面側に剥離層が形成され、当該剥離層上に被転写体が形成される。また、第２基板の一方面側にも剥離層が予め形成される。次に、第１基板の一方面側と第２基板の一方面側との相互間に接着剤を介在させて両基板を接合する。次に、第１基板に設けられた剥離層にレーザー照射等の処理がなされることにより、第１基板と被転写体との接合力が弱められる。その後、第１基板と第２基板とを分離することにより、被転写体が第２基板へと転写される。第２基板から第３基板への転写も概ね同様にして行われる。しかしながら、上述した剥離層は、構成材料として採用したものによっては剥離層表面の撥液性が高くなり、第１基板と第２基板を接合するための接着剤を均一に塗り広げることが困難となる場合があった。
【０００６】
そこで、本発明は、転写技術を用いてデバイス形成を行う場合において、接着剤の塗布を均一に行うことを可能とする技術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】
【０００７】
第１の態様の本発明は、転写元基板の一方面側に第１剥離層を形成する第１工程と、上記第１剥離層の上側に被転写体を形成する第２工程と、仮転写基板の一方面側に第２剥離層を形成する第３工程と、上記第２剥離層の上側に当該第２剥離層よりもぬれ性の高い機能層を形成する第４工程と、上記仮転写基板の一方面と転写元基板の一方面との相互間に接着剤を介在させることによって、上記仮転写基板と上記転写元基板とを接合する第５工程と、上記第１剥離層にエネルギーを付与することによって当該第１剥離層に剥離を生じさせ、上記被転写体を上記転写元基板から上記仮転写基板へ転写する第６工程と、上記仮転写基板の一方面と転写先基板の一方面との相互間に接着剤を介在させることによって、上記仮転写基板と上記転写先基板とを接合する第７工程と、上記第２剥離層にエネルギーを付与することによって当該第２剥離層に剥離を生じさせ、上記被転写体を上記仮転写基板から上記転写先基板へ転写する第８工程と、を含む、積層体の製造方法である。
【０００８】
ここで、本発明における「被転写体」とは、薄膜素子、薄膜回路、微細構造体、機能性薄膜など各種の薄膜デバイスを含む。より具体的には、被転写体としては、薄膜トランジスタ、薄膜ダイオード、その他の薄膜半導体素子、当該半導体素子を含んで構成される薄膜回路、太陽電池やイメージセンサ等に用いられる光電変換素子、スイッチング素子、メモリ、圧電素子等のアクチュエータ、マイクロミラー（ピエゾ薄膜セラミックス）、磁気記録媒体、光磁気記録媒体、光記録媒体等の記録媒体、磁気記録ヘッド、コイル、インダクタ、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、反射膜、ダイクロックミラー、偏光素子等の光学薄膜、半導体薄膜、超伝導薄膜（例えばＹＢＣＯ薄膜）、磁性薄膜、金属多層薄膜、金属セラミック多層薄膜、金属半導体多層薄膜、セラミック半導体多層薄膜、有機薄膜と他の物質の多層薄膜等が挙げられる。
【０００９】
かかる製造方法によれば、第２剥離層の撥液性が高い場合においても、第２剥離層よりもぬれ性の高い機能層が設けられることにより、接着剤と接触すべき面を親液性にすることができる。したがって、転写技術を用いてデバイス形成を行う場合において、接着剤の塗布を均一に行うことが可能となる。
【００１０】
好ましくは、上記第４工程は、上記機能層としてシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を形成する。
【００１１】
これらによれば、ぬれ性の高い機能層を容易に得ることができる。
【００１２】
好ましくは、上記第４工程は、上記第２剥離層の上面に膜形成用材料を堆積させることによって上記機能層を形成する。具体的には、低圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などの化学気相堆積法や、スパッタリング法、蒸着法などの物理気相堆積法が挙げられる。
【００１３】
これにより、第２剥離層として選択する材料と、機能層として選択する材料との組み合わせの選択肢を比較的に多く確保することができる。
【００１４】
また、上記第３工程において上記第２剥離層としてシリコン膜（アモルファスシリコン膜や多結晶シリコン膜等）を形成する場合には、上記第４工程は、上記シリコン膜に対して酸素含有プラズマを照射する処理又は熱酸化処理を行うことによって当該シリコン膜の表層側にシリコン酸化膜からなる上記機能層を形成することが好ましい。
【００１５】
これにより、シリコン酸化膜からなる機能層を容易に形成することができる。
【００１６】
第２の態様の本発明は、上述した製造方法によって製造される薄膜デバイスを含んで構成される電子機器である。ここで「電子機器」とは、回路基板やその他の要素を備え、一定の機能を奏する機器一般をいい、その構成に特に限定はない。かかる電子機器としては、例えば、ＩＣカード、携帯電話、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ、リア型またはフロント型のプロジェクター、テレビジョン、ロールアップ式テレビジョン、さらに表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ等が含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１及び図２は、一実施形態の薄膜デバイスの製造方法について説明する図である。図３は、被転写体（詳細は後述）の具体例を示す断面図である。本実施形態では、予め転写元基板上に形成した被転写体を一旦、仮転写基板によって保持した後に転写先基板へ移動させる２回転写プロセスについて説明する。
【００１９】
まず、図１（Ａ）に示すように、転写元基板１０の一方面側に第１剥離層１２を形成し、更にこの剥離層１２の上側に被転写体１４を形成する。被転写体１４は、例えば図３に示すように複数の薄膜素子（例えば薄膜トランジスタＴ）や配線などを含んで構成されるものである。また、本工程では、図１（Ａ）に示すように、被転写体１４を取り囲む枠体１６も併せて形成される。この枠体１６は、例えばシリカ微粒子等を含有した樹脂材料からなるギャップ剤からなり、スクリーン印刷等の手法により、被転写体１４を切れ目無く囲むようにして形成される。
【００２０】
ここで、本工程における転写元基板１０としては、適度な厚さを有し、石英ガラスやソーダガラス等の耐熱性材料、例えば半導体装置のプロセス温度である３５０℃〜１０００℃程度に耐えうるものが用いられる。また、転写元基板１０は、後の工程で剥離層１２に対するエネルギーの付与を光照射によって行うことが可能となるように、当該光の波長に対して透明であることが望ましい。また、第１剥離層１２としては、光照射などのエネルギー付与を受けることによって剥離を生じる特性を有するものが用いられる。このような第１剥離層１２は、例えばアモルファスシリコン膜等の半導体膜、金属膜、導電性の酸化物膜、導電性の高分子膜又は導電性のセラミックスなどによって形成することが可能である。第１剥離層１２の形成方法は特に限定されず、膜組成や膜厚等の諸条件に応じて適宜選択可能である。例えば、化学気相堆積法（ＣＶＤ法）、スパッタリング法等の物理気相堆積法（ＰＶＤ法）など種々の成膜法を採用して第１剥離層１２を形成し得る。
【００２１】
次に、図１（Ｂ）に示すように、仮転写基板２０の一方面側に第２剥離層２２を形成する。第２剥離層２２として好適な材料や形成方法については上述した第１剥離層１２と同様であり、ここでは説明を省略する。また、仮転写基板２０としては、特段の耐熱性等は不要であるため、ガラス基板やプラスチック基板など種々の基板を採用し得る
【００２２】
次に、図１（Ｃ）に示すように、第２剥離層２２の上側に当該第２剥離層２２よりもぬれ性の高い機能層２４を形成する。機能層２４としては、第２剥離層２２よりも高いぬれ性を確保できれば如何なるものも採用可能であり、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜が好適である。この場合に、機能層２４の厚さは、１ｎｍ〜１μｍ程度、さらに好ましくは５ｎｍ〜５０ｎｍ程度であることが好ましい。これにより、十分なぬれ性を得ることができる。本工程は、例えば、低圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などの化学気相堆積法や、スパッタリング法、蒸着法などの物理気相堆積法により、第２剥離層２２の上面に膜形成用材料を堆積させることによって行うことができる。
【００２３】
なお、第２剥離層２２としてシリコン膜（アモルファスシリコン膜や多結晶シリコン膜等）を形成した場合には、上記工程においては、シリコン膜に対して酸素含有プラズマを照射する処理又は熱酸化処理を行うことによって当該シリコン膜の表層側にシリコン酸化膜からなる機能層２４を形成することも好ましい。
【００２４】
次に、図１（Ｄ）に示すように、仮転写基板２０の一方面と転写元基板１０の一方面との相互間に接着剤２６を介在させることによって、仮転写基板２０と転写元基板１０とを接合する。接着剤２６としては、エポキシ樹脂等からなる熱硬化型接着剤や光硬化型接着剤を用いることができる。本工程は、例えば、ディスペンサまたはインクジェット方式により接着剤を滴下した後、真空中で転写元基板１０と仮転写基板２０とを貼り合わせるといった方式が有効である。このような方法により、転写元基板１０と仮転写基板２０との相互間であって枠体１６の内部に液状の接着剤２６が充填された後に、熱処理や光照射処理などの後処理を適宜行うことにより接着剤２６を硬化させる。これにより、転写元基板１０と仮転写基板２０とが接合する。
【００２５】
次に、図１（Ｅ）に示すように、第１剥離層１２にエネルギーを付与することによって当該第１剥離層１２に剥離を生じさせる。具体的には、図示のように転写元基板１０を介して剥離層１２にレーザ光を照射して当該剥離層１２にレーザアブレーションを生じさせる。アブレーションとは、照射される光を吸収した固体材料（剥離層１２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される状態であり、主に、剥離層１２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、相変化によって微小な発泡状態となり、結合力が低下することもある。これにより、図２（Ａ）に示すように、被転写体１４が転写元基板１０から仮転写基板２０へ転写される。
【００２６】
ここでレーザ光はコヒーレント光であり、転写元基板１０を介して第１剥離層１２に高出力パルス光を照射して高精度で所望部分に剥離を生じさせるのに好適である。したがって、レーザ光の使用によって、容易にかつ確実に被転写体１４を剥離させることができる。このレーザ光を発生させるレーザ装置としては、各種気体レーザ、固体レーザ（半導体レーザ）等が挙げられるが、エキシマレーザ、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ、Ａｒレーザ、ＣＯ２レーザ、ＣＯレーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザ等が好適に用いられる。このレーザ光としては、波長１００ｎｍ〜３５０ｎｍを有するレーザ光が好ましい。このように短波長レーザ光を用いることにより、光照射精度が高められるとともに、第１剥離層１２における剥離を効果的に行うことができる。
【００２７】
上述の条件を満たすレーザ光としては、例えばエキシマレーザを挙げることができる。エキシマレーザは、短波長紫外域の高エネルギーのレーザ光出力が可能なガスレーザであり、レーザ媒質として希ガス（Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅなど）とハロゲンガス（Ｆ２，ＨＣｌなど）とを組み合わせたものを用いることにより、代表的な４種類の波長のレーザ光を出力することができる（ＸｅＦ＝３５１ｎｍ，ＸｅＣｌ＝３０８ｎｍ，ＫｒＦ＝２４８ｎｍ，ＡｒＦ＝１９３ｎｍ）。エキシマレーザは、短波長域で高エネルギーを出力するため、極めて短時間で第１剥離層１２にアブレーションを生じさせることができ、よって転写元基板１０に温度上昇をほとんど生じさせることなく、被転写体１４等に劣化、損傷を生じさせることなく、第１剥離層１２を剥離することができる。
【００２８】
また、照射されるレーザ光のエネルギー密度、特に、エキシマレーザの場合のエネルギー密度は、１０〜５０００ｍＪ／ｃｍ2程度とするのが好ましく、１００〜５００ｍＪ／ｃｍ2程度とするのがより好ましい。また、照射時間は、１〜１０００ｎｓｅｃ程度とするのが好ましく、１０〜１００ｎｓｅｃ程度とするのがより好ましい。エネルギー密度がより高くまたは照射時間がより長い程アブレーション等が生じ易く、一方で、エネルギー密度がより低くまたは照射時間がより短い程第１剥離層１２を透過した照射光により被転写体１４等に悪影響を及ぼすおそれを低減できるからである。
【００２９】
なお、上記工程におけるエネルギーの付与はレーザ光の照射以外の方法により行われてもよい。
【００３０】
次に、図２（Ｂ）に示すように、仮転写基板２０の一方面と転写先基板３０の一方面との相互間に接着剤３２を介在させることによって、仮転写基板２０と転写先基板３０とを接合する。本工程における接着剤３２としては、上述した接着剤２６と同様の物を用いることが可能である。
【００３１】
次に、図２（Ｃ）に示すように、第２剥離層２２にエネルギーを付与することによって当該第２剥離層２２に剥離を生じさせる。本工程の具体的な内容は、上述した第１剥離層１２に剥離を生じさせる場合と同様であり、ここでは説明を省略する。これにより、図２（Ｄ）に示すように、被転写体１４が仮転写基板２０から転写先基板３０へ転写される。その後、図２（Ｅ）に示すように、被転写体１４に付着した枠体１６及び接着剤２６をアッシング等の処理によって除去する。
【００３２】
このように本実施形態によれば、第２剥離層２２としてアモルファスシリコン膜等を採用した場合など、当該第２剥離層２２の撥液性が高い場合であっても、第２剥離層２２よりもぬれ性の高い機能層２４が設けられることにより、接着剤２６と接触すべき面を親液性にすることができる。したがって、転写技術を用いてデバイス形成を行う場合において、接着剤の塗布を均一に行うことが可能となる。
【００３３】
次に、上述した製造方法によって製造される薄膜デバイスを備える電子機器の例について説明する。本実施形態にかかる薄膜デバイスは、各種の電子機器において、表示部を構成する液晶表示パネルやエレクトロルミネッセンス表示パネルなどの製造や、回路部の製造などに適用することができる。
【００３４】
図４は、電子機器の例を示す概略斜視図である。図４（Ａ）は携帯電話への適用例であり、当該携帯電話５３０はアンテナ部５３１、音声出力部５３２、音声入力部５３３、操作部５３４、表示部５３５を備えている。図４（Ｂ）はビデオカメラへの適用例であり、当該ビデオカメラ５４０は受像部５４１、操作部５４２、音声入力部５４３、表示部５４４を備えている。図４（Ｃ）はテレビジョン装置への適用例であり、当該テレビジョン装置５５０は表示部５５１を備えている。図４（Ｄ）はロールアップ式テレビジョン装置への適用例であり、当該ロールアップ式テレビジョン装置５６０は表示部５６１を備えている。また、本発明にかかる薄膜デバイスは、上述した例に限らず各種の電子機器に適用可能である。例えばこれらの他に、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイなどにも活用することができる。
【００３５】
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されることなく、本発明の要旨の範囲内で種々に変形実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】一実施形態の薄膜デバイスの製造方法について説明する工程断面図である。
【図２】一実施形態の薄膜デバイスの製造方法について説明する工程断面図である。
【図３】被転写体の具体例について説明する断面図である。
【図４】電子機器の例を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０…転写元基板、１２…剥離層、１４…被転写体、１６…枠体、２０…仮転写基板、２２…剥離層、２４…機能層、２６…接着剤、３０…転写先基板、３２…接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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