(57)【要約】【課題】転写元基板と薄膜素子とをより確実に分離させることが可能な転写技術を提供すること。【解決手段】転写技術を用いた薄膜デバイスの製造方法であって、（ａ）第１基板(10)の一方面上に剥離層(12)を形成すること、（ｂ）前記剥離層上に当該剥離層との間で線膨張係数の値に差を有する中間層(14)を形成すること、（ｃ）前記中間層上に薄膜素子(18)を含む被転写体(16)を形成すること、（ｄ）第２基板(22)の一方面を前記被転写体と接合すること、（ｅ）エネルギーの付与により、前記剥離層と前記被転写体との接合強度を低下させること、（ｆ）前記第１基板と前記被転写体とを分離すること、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第１基板の一方面上に剥離層を形成すること、
（ｂ）前記剥離層上に当該剥離層との間で線膨張係数の値に差を有する中間層を形成すること、
（ｃ）前記中間層上に薄膜素子を含む被転写体を形成すること、
（ｄ）第２基板の一方面を前記被転写体と接合すること、
（ｅ）エネルギーの付与により、前記剥離層と前記被転写体との接合強度を低下させること、
（ｆ）前記第１基板と前記被転写体とを分離すること、
を含む、薄膜デバイスの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記（ｂ）における前記中間層は、Ａｌ2Ｏ3膜、サファイア膜、３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2膜、２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2膜、ＭｇＯ・ＳｉＯ2膜、２ＭｇＯ・ＳｉＯ2膜、Ｙ2Ｏ3膜、ＴｉＯ2膜、ＳｉＣ膜、Ｓｉ3Ｎ4膜、ＡｌＮ膜又はＺｒＯ2膜を含む、薄膜デバイスの製造方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記（ａ）は、化学気相堆積法によってアモルファスシリコン膜を成膜することを含む、薄膜デバイスの製造方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記（ａ）は、前記アモルファスシリコン膜の表層部を除去することで前記剥離層を形成するものである、薄膜デバイスの製造方法。
【請求項５】
請求項３において、
前記（ａ）は、ＰＥＣＶＤ法によって前記アモルファスシリコン膜を成膜し、前記アモルファスシリコン膜の表層部を１０〜２０ｎｍ除去することで前記剥離層を形成するものである、薄膜デバイスの製造方法。
【請求項６】
請求項３において、
前記（ａ）は、ＬＰＣＶＤ法によって前記アモルファスシリコン膜を成膜し、前記アモルファスシリコン膜の表層部を１０〜２５ｎｍ除去することで前記剥離層を形成するものである、薄膜デバイスの製造方法。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれかにおいて、
前記アモルファスシリコン膜の前記表層部の水素含有量より、前記剥離層の前記中間層と接する部分の水素含有量が多い、薄膜デバイスの製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記（ｃ）における前記被転写体は、前記中間層と接する拡散防止層を含む、薄膜デバイスの製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかにおいて、
前記（ｅ）における前記エネルギーの付与は光照射によって行われる、薄膜デバイスの製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかにおいて、
前記（ｅ）における前記エネルギーの付与の後、前記剥離層及び前記中間層を冷却することで、前記剥離層と前記被転写体との接合強度を低下させる、薄膜デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転写技術を用いた薄膜デバイス（例えば、薄膜トランジスタ等）の製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自由に曲げられるフレキシブル電子デバイスが注目されている。電子ペーパーに代表されるこれらの電子機器は、持ち運びの軽さ、衝撃の吸収性、手になじむ柔軟性など、ユビキタス社会の一役を担うものとなりうる。このような電子機器を実現するための手段として、転写技術を用いて薄膜トランジスタ等の薄膜素子を製造する手法が知られている（例えば、特開平１０−１２５９２９号公報参照）。この薄膜素子の転写技術とは、転写元基板上（例えばガラス基板上）に薄膜トランジスタ等の薄膜素子（被転写体）を一旦形成し、その後に、この薄膜素子を転写元基板から任意の場所（例えば、プラスチック基板の表面等）へ転写する技術をいう。この技術によれば、プラスチック基板上など直接的に薄膜素子を形成するのが困難な場所に対しても自在に薄膜素子を形成することが可能となる。このため、転写技術は、フレキシブル電子デバイスの実現のために重要な技術として研究開発が進められている。この転写技術においては、予め転写元基板上にアモルファスシリコン膜等からなる剥離層（犠牲層）が形成され、その剥離層の上に薄膜素子が形成される。その後に、剥離層に対して、例えばレーザー光を照射することにより転写元基板と薄膜素子との密着性（接合強度）を低下させ、薄膜素子の剥離を生じさせる。このとき、接着材を用いるなどして薄膜素子を転写先となる場所に接合しておくことにより、転写元基板から転写先の場所へ薄膜素子を移動させることができる。
【０００３】
しかし、上記の転写技術において、レーザー光照射等によって薄膜素子と転写元基板との接合強度を低下させる工程（剥離工程）を行った際に、剥離層となるアモルファスシリコン膜等の膜質や当該剥離層に隣接する薄膜素子の下層（例えば、ＳｉＯ2膜）の膜質のばらつき（不均質）に起因して、薄膜素子がきれいに転写元基板から分離されない場合があった。この不具合により、転写技術を用いて薄膜素子を製造する際の歩留まりが低下する。従って、転写元基板と薄膜素子とをより確実に分離させることが可能な転写技術の実現が望まれている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１２５９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、転写元基板と薄膜素子とをより確実に分離させることが可能な転写技術を提供することを一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る薄膜デバイスの製造方法は、
（ａ）第１基板の一方面上に剥離層を形成すること、
（ｂ）前記剥離層上に当該剥離層との間で線膨張係数の値に差を有する中間層を形成すること、
（ｃ）前記中間層上に薄膜素子を含む被転写体を形成すること、
（ｄ）第２基板の一方面を前記被転写体と接合すること、
（ｅ）エネルギーの付与により、前記剥離層と前記被転写体との接合強度を低下させること、
（ｆ）前記第１基板と前記被転写体とを分離すること、
を含む、薄膜デバイスの製造方法である。
【０００７】
ここで、「薄膜素子」には、例えば薄膜トランジスタ、薄膜ダイオード、その他の薄膜半導体素子や、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含まれる。
【０００８】
上記の製造方法によれば、剥離層と中間層との線膨張係数の値に差を設けることにより、エネルギーの付与によって各層に温度変化が生じた際にせん断応力が生じる。このせん断応力を利用することで、第１基板から被転写体を良好に剥離させることが可能となる。従って、転写元基板と薄膜素子とをより確実に分離させ、薄膜素子の製造歩留まりを向上させることが可能となる。
【０００９】
上記（ｂ）における中間層としては、例えば、Ａｌ2Ｏ3膜、サファイア膜、３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2膜、２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2膜、ＭｇＯ・ＳｉＯ2膜、２ＭｇＯ・ＳｉＯ2膜、Ｙ2Ｏ3膜、ＴｉＯ2膜、ＳｉＣ膜、Ｓｉ3Ｎ4膜、ＡｌＮ膜又はＺｒＯ2膜などが好適に用いられる。これらの膜を単層にして用いてもよく、２種又はそれ以上を積層してもよい。
【００１０】
これらを用いることにより、例えばアモルファスシリコン膜等からなる剥離層との間において線膨張係数の値の差がより顕著となり、剥離をより良好に実現できる。
【００１１】
上記（ａ）における剥離層としては、例えば上記のようにアモルファスシリコン膜が好適に用いられる。このとき、更に好ましくは、当該アモルファスシリコン膜を化学気相堆積法によって成膜する。化学気相堆積法としては、例えば減圧化学気相堆積法（ＬＰＣＶＤ法）やプラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ法）が好適である。
【００１２】
それにより、剥離層内の中間層との界面付近に水素をより多く含む領域を配置することができる。この水素含有量の多い領域は、レーザー照射等によるエネルギー付与により剥離現象を生じさせるのに好ましい。かかる高水素含有領域が中間層との界面付近にあることにより、上記のせん断応力と相乗的に作用し、剥離をより一層良好に発生させることが可能となる。
【００１３】
更に好ましくは、上記（ａ）は、化学気相堆積法によって形成された上記アモルファスシリコン膜の表層部を除去するすることで前記剥離層を形成するものである。この表層とは、アモルファスシリコン膜の成膜条件等によって一概には言えないが、概ねアモルファスシリコン膜の表面（中間層と接すべき面）から数十ｎｍ程度の領域をいう。例えば、ＰＥＣＶＤ法によって前記アモルファスシリコン膜を成膜し、前記アモルファスシリコン膜の表層部を１０〜２０ｎｍ除去することで前記剥離層を形成するものであってもよい。あるいは、ＬＰＣＶＤ法によって前記アモルファスシリコン膜を成膜し、前記アモルファスシリコン膜の表層部を１０〜２５ｎｍ除去することで前記剥離層を形成するものであってもよい。
【００１４】
ここで、前記アモルファスシリコン膜の前記表層部の水素含有量より、前記剥離層の前記中間層と接する部分の水素含有量が多いことが好ましい。上記の表層部を除去することにより、アモルファスシリコン膜中において水素含有量が特に大きい領域を剥離層と中間層との界面近傍に配置することができる。それにより、上記の相乗的作用がより高まる。
【００１５】
上記（ｃ）における被転写体は、前記中間層と接する拡散防止層を含んでもよい。この拡散防止層とは、中間層等から被転写体への異物の拡散を防止（抑制）するものをいい、例えば、窒化硅素膜など緻密性の高い膜が好適に用いられる。
【００１６】
これにより、例えばアルカリイオン等を含む膜を中間層として採用した場合であっても、被転写体への不純物の拡散を抑制することができる。
【００１７】
上記（ｅ）におけるエネルギーの付与は光照射によって行われることが好ましい。より具体的には、レーザーを用いることが好ましい。
【００１８】
それにより、局所的なエネルギー付与が容易となる。特に、上記のように剥離層としてアモルファスシリコン膜を採用した場合や、これに加えて当該アモルファスシリコン膜の表層を除去した場合においては、剥離層と中間層との界面近傍に焦点を合わせて光を照射することにより、他の箇所に与える影響を少なくしながら剥離をより効率的に生じさせることが可能となる。
【００１９】
なお、前記（ｅ）における前記エネルギーの付与の後、前記剥離層及び前記中間層を冷却することで、前記剥離層と前記被転写体との接合強度を低下させることで、応力をより大きく生じさせ、剥離を促進してもよい。
【００２０】
また、上述した薄膜デバイスの製造方法を種々の電子機器の製造に適用することもできる。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、デジタルカメラのファインダ、電子手帳等が含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。以下では、本発明が適用された実施形態の１つとして、基板上に薄膜トランジスタを形成し、当該薄膜トランジスタを他の基板上へ転写する技術を例示する。
【００２２】
図１及び図２は、本実施形態の薄膜デバイスの製造方法を説明する模式断面図である。まず、転写元基板（第１基板）１０の一方面上に剥離層１２を形成する（図１（Ａ））。本工程における転写元基板１０としては、適度な厚み（例えば７００μｍ程度）を有し、半導体装置製造時のプロセス温度である３５０℃〜１０００℃程度に耐えうる耐熱性材料（石英ガラスやソーダガラス等）が用いられる。このような透光性を有する基板を転写元基板１０として用いることは、後の転写工程においても都合がよい。この点については後述する。また、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。剥離層１２としては、例えばアモルファスシリコン膜を用いることが好ましい。後工程において半導体素子を形成する場合には、その製造設備を用いて剥離層１２も形成できるので、工程の大幅な変更の必要がなく、また、半導体素子に金属が拡散する等の影響もないからである。アモルファスシリコン膜の厚みは適宜決めればよく、例えば１００ｎｍ程度にすることができる。なお、剥離層１２として、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を用いることもできる。これらについては上記特許文献１に詳しい。
【００２３】
次に、剥離層１２上に中間層１４を形成する（図１（Ｂ））。この中間層１４としては、剥離層１２との間で線膨張係数の値に差を有するものが用いられる。具体的には、剥離層１２の線膨張係数をαA、中間層１４の線膨張係数をαB、とすると、αAとαBとの差の絶対値｜αA−αB｜が０以外の数値となるような膜（単層膜、複層膜いずれでもよい）が本実施形態における中間層１４として用いられる。より詳細には、αAよりもαBが大きい場合と、αAよりもαBが小さい場合と、の２パターンが考えられる。このように、互いに接する剥離層１２と中間層１４との線膨張係数の差が大きい場合には、温度変化によって各層の相互間に発生する応力が大きくなる。それにより、後の工程において、応力を利用して剥離層１２の剥離を促進することができる。
【００２４】
ここで、中間層１４について図３を用いて詳細に説明する。図３は、二種類の膜Ａ，Ｂが積層された構造を示す模式図である。温度がＴ１からＴ２へ変化することに伴って、膜Ａに発生する応力σAは次式で表される。
【数１】
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ここで、αAは膜Ａの線膨張係数、αBは膜Ｂの線膨張係数、ＥAは膜Ａのヤング率である。例えば、膜Ａがアモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ膜）、膜Ｂが酸化シリコン膜（ＳｉＯ2膜）であり、レーザー照射により溶融したアモルファスシリコン膜がその融点である１４５０℃から室温である２０℃に冷却される場合を考える。温度が８００℃のとき、αAは６．０２×１０-6[℃-1]、αBは１．４５×１０-6[℃-1]、ＥAは１５８[ＧＰａ]である。線膨張係数およびヤング率がこの温度範囲で一定であると仮定すると、この温度変化によってアモルファスシリコン膜Ａに発生する応力σAは以下の通り、１０３０［ＧＰａ］の引っ張り応力（図３（Ａ）に矢印で示す。）となる。
σA ＝ＥA（αB−αA）×ΔＴ
＝１５８×（−４．５７×１０-6)×（−１４３０）
＝１０３０［ＧＰａ］
この膜間に発生する応力が大きければ大きいほど引っ張り応力による変形（図３（Ｂ）に模式的に示す。）が生じ、剥離が容易になる。大きな応力を発生させるには上記数式（１）に基づき、膜間の線膨張係数差（αB−αA）が大きい方がよい。本実施形態では、剥離層１２としてアモルファスシリコン膜を採用しているので、このアモルファスシリコン膜との間で線膨張係数差が大きい材料を選定し、剥離層１２と接する中間層１４を形成すればよい。二つの層の線膨張係数の比は、例えば１０倍以上あることが望ましい。このような中間層１４（別言すれば、せん断応力発生層）としては、例えば、Ａｌ2Ｏ3膜（アルミナ膜）、サファイア膜、３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2膜（ムライト膜）、２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2膜（コージライト膜）、ＭｇＯ・ＳｉＯ2膜（ステアタイト膜）、２ＭｇＯ・ＳｉＯ2膜（フォルステライト膜）、Ｙ2Ｏ3膜（イットリア膜）、ＴｉＯ2膜（チタニア膜）、ＳｉＣ膜（炭化硅素膜）、Ｓｉ3Ｎ4膜（窒化硅素膜）、ＡｌＮ膜（窒化アルミニウム膜）又はＺｒＯ2膜（ジルコニア膜）、などが好適に用いられる。これらのいずれか１つを中間層１４としてもよく、２つ又はそれ以上を適宜組み合わせて（積層して）中間層１４としてもよい。中間層１４として採用し得るこれらの膜の線膨張係数を図４に示す。代表的な数値を挙げると、例えばアルミナ膜の４０〜４００℃における線膨張係数は７．１×１０-6[℃-1]となり、シリコン膜との間での線膨張係数差（αB−αA）が大きくなる。他の例も同様である。
【００２５】
次に、中間層１４上に、薄膜トランジスタ１８を含む被転写体（被転写層）１６を形成する（図１（Ｃ））。被転写体１６は、中間層１４と接する下地絶縁膜２０を含む。この下地絶縁膜２０は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜を用いることができる。薄膜トランジスタ１８は、ゲート電極５０、半導体膜５２、ソース／ドレイン電極５４、５６、ゲート絶縁膜５８、層間絶縁膜６０を含む。更に、平坦化膜６２、電極（引き出し電極）６４、６６が付加されて、被転写体１６が構成されている。なお、被転写体１６に含まれ得る薄膜素子はこれに限定されない。
【００２６】
薄膜トランジスタ１８を含む被転写体１６の製造には公知技術が適宜用いられる。その一例を図５に沿って説明する。まず、中間層１４の上面にＳｉＯ2膜等の下地絶縁膜２０が形成される（図５（Ａ））。次に、当該下地絶縁膜２０上に半導体膜５２が形成される（図５（Ｂ））。例えば、化学気相堆積法によって下地絶縁膜２０の上面全体にアモルファスシリコン膜等の半導体膜が形成され、適宜レーザーアニール等による結晶化がなされた後に、任意の形状にパターニングされる。次に、下地絶縁膜２０及び半導体膜５２を覆うＳｉＯ2膜等のゲート絶縁膜５８が形成される（図５（Ｃ））。次に、半導体膜５２上であってゲート絶縁膜５８上にアルミニウム膜等からなるゲート電極５０が形成される（図５（Ｄ））。次に、このゲート電極５０の上側からイオン打ち込みがなされることにより、半導体膜５２の両端の各領域（ゲート電極５０の直下の領域を除く領域）にソース／ドレイン領域が形成される（図５（Ｄ））。次に、ゲート電極５０及びゲート絶縁膜５８を覆う層間絶縁膜６０が形成される（図５（Ｅ））。この層間絶縁膜６０としても例えばＳｉＯ2膜が用いられる。次に、層間絶縁膜６０に対し、半導体膜５２の各ソース／ドレイン領域を露出させる貫通孔がエッチング等によって形成される。次に、層間絶縁膜６０上および貫通孔内にスパッタリング法等によって導電膜（例えば、アルミニウム膜）が形成される。この導電膜が適宜パターニングされることにより、ソース／ドレイン領域と電気的・物理的に接続されたソース／ドレイン電極５４、５６が形成される（図５（Ｅ））。次に、層間絶縁膜６０上に、各ソース／ドレイン電極５４、５６を覆う平坦化膜６２が形成される（図５（Ｆ））。この平坦化膜６２としては、例えばスピンコート法等によってアクリル樹脂膜が形成される。平坦化膜６２は、被転写体１６の表面を平坦にし、転写先における接合不良を低減する等の機能を有するものであり、比較的厚膜（例えば１．５μｍ程度）に形成される。次に、この平坦化膜６２に対し、各ソース／ドレイン電極５４、５６を露出させる貫通孔がエッチング等によって形成される。次に、平坦化膜６２上および貫通孔内にスパッタリング法等によって導電膜（例えば、アルミニウム膜）が形成される。この導電膜が適宜パターニングされることにより、ソース／ドレイン電極５４、５６とそれぞれ電気的・物理的に接続された電極６４、６６が形成される（図５（Ｆ））。
【００２７】
次に、転写元基板１０上の被転写体１６と転写先基板（第２基板）２２との相互間に接着材２４を介在させることによって、被転写体１６と転写先基板２２を接合する（図１（Ｄ））。本工程において用いられる接着材２４としては、アクリレート樹脂系やエポキシ樹脂系の接着材などが挙げられる。
【００２８】
次に、転写元基板１０を介して剥離層１２にレーザーを照射する（図２（Ａ））。これにより、剥離層１２と転写元基板１０との界面又は剥離層１２の層内に剥離が生じ、剥離層１２と被転写体１６との接合強度を低下させることができる。上述したように、転写元基板１０が透光性を有するため、本工程においては、剥離層１２に対するエネルギーの付与をレーザー照射（光照射）によって行うことが可能となる。具体的には、転写元基板１０を介して剥離層１２にレーザを照射することにより、剥離層１２を溶融またはアブレーションさせる。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をいい、本例では、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。なお、剥離層１２に対するエネルギーの付与はレーザー照射以外の方法によって行われてもよい。また、レーザー照射等によるエネルギー付与の後、剥離層１２及び中間層１４を冷却する工程を更に追加することも好ましい。それにより、応力をより大きく生じさせ、剥離を促進することができる。
【００２９】
次に、転写元基板１０と被転写体１６とを分離する（図２（Ｂ））。これにより、被転写体１６が転写元基板１０から転写先基板２２へ転写される（図２（Ｃ））。例えば、転写先基板２２を真空吸着等の方法によって固定し、転写元基板１０に対して外力を加えることによって、転写元基板１０が被転写体１６から取り外される。以上により、転写先基板２２上に薄膜素子（本例では薄膜トランジスタ）を含む被転写体１６が形成される。
【００３０】
なお、上記図１、図２に基づいて説明した実施態様は１回転写プロセスであったが、以下に、２回転写プロセスについての実施態様を図６及び図７に沿って説明する。上記の１回転写プロセスと重複する内容については説明を適宜省略する。
【００３１】
まず、上記実施態様と同様に、転写元基板１０上の被転写体１６と仮転写基板（第２基板）２２ａとの相互間に接着材２４ａを介在させることによって、被転写体１６と仮転写基板２２ａを接合する（図６（Ａ））。ここで、本実施態様における仮転写基板２２ａとは、上記実施態様の転写先基板２２とは異なり、一時的な転写先としてのものである。この仮転写基板２２ａとしては、石英ガラスやソーダガラス等のガラス基板、あるいは樹脂基板など種々の基板を採用し得る。また、本実施態様における接着材２４ａとしては、後工程における除去の容易さを考慮すると水溶性の接着材を用いることが特に好ましいが、これに限定されるものではない。
【００３２】
次に、上記実施態様と同様に、転写元基板１０を介して剥離層１２にレーザーを照射することにより（図６（Ａ））、剥離層１２と被転写体１６との接合強度を低下させる。そして、転写元基板１０と被転写体１６とを分離する（図６（Ｂ））。これにより、被転写体１６が転写元基板１０から仮転写基板２２ａへ転写される。
【００３３】
次に、仮転写基板２２ａ上の被転写体１６と転写先基板２８との相互間に接着材２６を介在させることによって、被転写体１６と転写先基板２８を接合する（図６（Ｃ））。本工程において用いられる接着材２６としては、アクリレート樹脂系やエポキシ樹脂系の接着材などが挙げられる。
【００３４】
次に、接着材２４ａを除去し、仮転写基板２２ａを被転写体１６から分離する（図７（Ａ））。本実施態様では、上記のように接着材２４ａが水溶性であるので、当該接着材２４に対して溶解用液体としての水を供給することにより、接着材２４ａを溶解し、除去することができる。これにより、被転写体１６が仮転写基板２２ａから転写先基板２８へ転写される（図７（Ｂ））
【００３５】
ここで、上記実施態様の変形実施例について以下に説明する。上述した実施態様における被転写体は、中間層からの異物拡散による薄膜素子への悪影響を抑制するための拡散防止層を更に含むことも好ましい。この実施態様を図８及び図９にそれぞれ示す。図８は、１回転写プロセスにより形成された薄膜デバイスの構造を示す模式断面図である。図８に示す被転写体１６ａは、中間層１４と接する拡散防止層３０を備えており、接着材２４を介して転写先基板２２と接合している。図９は、２回転写プロセスにより形成された薄膜デバイスの構造を示す模式断面図である。図９に示す被転写体１６ａは、中間層１４と接する拡散防止層３０を備えており、接着材２６を介して転写先基板２８と接合している。図８又は図９に示す拡散防止層３０は、上記した図５に示した薄膜トランジスタ（薄膜素子）の製造工程において、下地絶縁膜２０の形成（図５（Ａ）参照）に先立って中間層１４上に形成される。拡散防止層３０としては、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜や窒化シリコン（ＳｉＮ）膜、または、シリコン酸窒化（ＳｉＯＮ）膜、あるいはこれらを積層したもの（積層膜）を用いることができる。拡散防止層３０の形成方法として、物理気相堆積法（スパッタリング法や蒸着法等）あるいは化学気相堆積法（ＬＰＣＶＤ法、ＰＥＣＶＤ法等）などを適宜利用できる。また、拡散防止層３０の厚さは、不純物拡散を十分に防止する観点からは２００ｎｍ以上であることが望ましく、後工程におけるクラック発生を防止する観点からは１０００ｎｍ以下であることが望ましい。なお、このような拡散防止層３０を必要十分な厚さにして設けることにより、上記実施態様における下地絶縁膜２０を省略することも可能である。
【００３６】
また、他の変形実施例として、剥離層１２の形成時に当該剥離層１２の表層部を除去することも好ましい。この実施態様について図１０に基づいて説明する。まず、上記実施態様と同様にして、転写元基板１０上にアモルファスシリコン膜１２’を形成する（図１０（Ａ））。このアモルファスシリコン膜１２’の形成には、減圧化学気相堆積法（ＬＰＣＶＤ法）やプラズマ励起化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ法）などの化学気相堆積法が適している。その理由は後述する。次に、アモルファスシリコン膜１２’の表層部を数十ｎｍ程度のオーダで除去する（図１０（Ｂ））。除去の具体的方法としては、ドライエッチングやウェットエッチングが挙げられる。化学的機械的研磨法（ＣＭＰ：chemical mechanical polishing）を適用してもよい。このようにアモルファスシリコン膜１２’の表層部を除去することにより、剥離層１２が得られる（図１０（Ｃ））。表層部の除去によって剥離層１２の表面が平坦化されることにより、後工程においてレーザー照射等により剥離層１２にエネルギーを付与する際に膜全体にムラ無くエネルギーが与えられることになる。それにより、剥離をより均一に生じさせる効果が期待される。このような表層除去による作用効果の理由について、以下に図１１及び図１２を用いて説明する。
【００３７】
図１１は、プラズマ励起化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ法）によって形成したシリコン膜（半導体膜）が含有する水素の深さ方向のプロファイルを核反応分析法（ＮＲＡ）を用いて調べた結果を示すグラフである。図１１では、シリコン膜に含まれる水素の絶対濃度（左側縦軸）を実線Ｌ１１で示し、シリコン原子数に対する水素原子数の比（右側縦軸）を実線Ｌ１２で示してある。ＰＥＣＶＤ法により形成された半導体膜では表面から約３５ｎｍの深さのところまでに水素が集中しており、それより深い部位では水素量は６ａｔｍ％程度に減少して安定していることがわかる。この水素が集中している領域は、レーザー照射等によってエネルギーを与えることによる剥離が生じやすい領域である。すなわち、水素が含有されていると、レーザー照射等により水素が放出され、剥離層１２に内圧が発生し、それが転写元基板１０と中間層１４とを剥離する力となるからである。図１１に示す特性を有するシリコン膜であれば、その表層部を１０ｎｍ〜２０ｎｍ程度除去することにより、水素をより多く含む領域が表層に配置された剥離層１２を形成することができる。なお、除去すべき表層部の厚みは成膜条件に依存するものであり、上記は一例である。ＰＥＣＶＤ法によって形成したシリコン膜では比較的深い位置まで水素が多く存在することを考慮すると、剥離層１２として所望する膜厚よりも１５ｎｍ程度から３５ｎｍ程度余分に厚いシリコン膜を成膜しておき、当該シリコン膜の表層部を除去するのが望ましい。
【００３８】
図１２は、減圧化学気相堆積法（ＬＰＣＶＤ法）によって形成したシリコン膜（半導体膜）が含有する水素の深さ方向のプロファイルを核反応分析法（ＮＲＡ）を用いて調べた結果を示すグラフである。図１２においても、シリコン膜に含まれる水素の絶対濃度（左側縦軸）を実線Ｌ１１で示し、シリコン原子数に対する水素原子数の比（右側縦軸）を実線Ｌ１２で示してある。測定方法等の詳細は上記のＰＥＣＶＤ法による場合と同様である。ＬＰＣＶＤ法によって形成されたシリコン膜では、表面から約３０ｎｍ程度の深さのところまでに水素が集中していることがわかる。従って、図１２に示す特性を有するシリコン膜であれば、その表層部を１０ｎｍ〜２５ｎｍ程度除去することにより、水素をより多く含む領域が表層に配置された剥離層１２を形成することができる。なお、除去すべき表層の厚みは成膜条件に依存するものであり、上記は一例である。ＬＰＣＶＤ法によるシリコン膜膜はＰＥＣＶＤ法によるシリコン膜に比べて、それ程深い所まで水素は入らない。よって、剥離層１２として所望する膜厚よりも１０ｎｍ程度から３０ｎｍ程度余分に厚いシリコン膜を成膜しておき、当該シリコン膜の表層部を除去するのが望ましい。
【００３９】
以上のように本実施形態によれば、剥離層と中間層との線膨張係数の値に差を設けることにより、エネルギーの付与によって各層に温度変化が生じた際にせん断応力が生じる。このせん断応力を利用することで、第１基板から被転写体を良好に剥離させることが可能となる。従って、転写元基板と薄膜素子とをより確実に分離させ、薄膜素子の製造歩留まりを向上させることが可能となる。
【００４０】
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。薄膜素子の一例として薄膜トランジスタを示したが、これ以外にも先に例示したような種々の薄膜素子を被転写体として採用し得る。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】薄膜デバイスの製造方法を説明する模式断面図である。
【図２】薄膜デバイスの製造方法を説明する模式断面図である。
【図３】二種類の膜Ａ，Ｂが積層された構造を示す模式図である。
【図４】中間層として採用し得る膜の線膨張係数を示す図である。
【図５】薄膜トランジスタの製造工程の一例を説明する模式断面図である。
【図６】薄膜デバイスの製造方法を説明する模式断面図である。
【図７】薄膜デバイスの製造方法を説明する模式断面図である。
【図８】拡散防止層を含む被転写体の実施態様を例示する模式断面図である。
【図９】拡散防止層を含む被転写体の実施態様を例示する模式断面図である。
【図１０】剥離層の表層を除去する実施態様について説明する模式断面図である。
【図１１】プラズマ励起化学気相堆積法によって形成したシリコン膜が含有する水素の深さ方向のプロファイルを示すグラフである。
【図１２】減圧化学気相堆積法によって形成したシリコン膜が含有する水素の深さ方向のプロファイルを示すグラフである。
【符号の説明】
【００４２】
１０…転写元基板、１２…剥離層、１４…中間層、１６、１６ａ… 被転写体、１８…薄膜トランジスタ、２０…下地絶縁膜、２２、２２ａ…仮転写基板（転写先基板）、２４、２４ａ、２６…接着材、２８…転写先基板、３０…拡散防止層、５０…ゲート電極、５２…半導体膜、５４…ドレイン電極、５８…ゲート絶縁膜、６０…層間絶縁膜、６２…平坦化膜、６４…電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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