(57)【要約】【課題】ダミー基板および金属膜から、ＴＦＴ基板を金属膜から容易に剥離するとともに、ＴＦＴ基板とその支持基板とを分離することを可能とする、ＴＦＴ基板の製造方法を提供する。【解決手段】第一基板１０１と第二基板１０２との間に、機能素子を含む構造体１０３を挟んでなるＴＦＴ基板１００の製造方法であって、ダミー基板１０４の上に、柱状の結晶粒子からなる金属膜１０５と、第一基板１０１と、構造体１０３と、第二基板１０２とを順に形成した後に、金属膜１０５に、レーザー光Ｌの焦点Ｌａを集光させて、ダミー基板１０４と金属膜１０５とを、第一基板１０１と構造体１０３と第二基板１０２から分離する工程を、少なくとも有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一基板と第二基板との間に、機能素子を含む構造体を挟んでなるＴＦＴ基板の製造方法であって、
ダミー基板の上に、柱状の結晶粒子からなる金属膜と、前記第一基板と、前記構造体と、前記第二基板とを順に形成した後に、
前記金属膜に、レーザー光の焦点を集光させて、前記ダミー基板と前記金属膜とを、前記第一基板と前記構造体と前記第二基板から分離する工程を、少なくとも有することを特徴とするＴＦＴ基板の製造方法。
【請求項２】
前記金属膜は、モリブデン元素を含むことを特徴とする請求項１に記載のＴＦＴ基板の製造方法。
【請求項３】
前記レーザー光として、グリーンレーザー光を用いることを特徴とする請求項１または２に記載のＴＦＴ基板の製造方法。
【請求項４】
ダミー基板とＴＦＴ基板との間に挟まれた金属膜を加熱して、該金属膜の結晶構造を熱変化させるレーザーアニール装置であって、
前記金属膜に向けてグリーンレーザー光を照射する光源と、
前記グリーンレーザー光の焦点を、前記金属膜上で走査させる手段と、を少なくとも有することを特徴とするレーザーアニール装置。
【請求項５】
前記グリーンレーザー光のパワー密度は、前記金属膜において、３６７．６［ｍＪ／ｃｍ２］以上であることを特徴とする請求項４に記載のレーザーアニール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＦＴ基板の製造方法およびレーザーアニール装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話に代表される電子機器の小型・軽量化、多機能化が急速に進展している。それに伴って、搭載されるＴＦＴ基板等の素子基板に対して、機器が屈曲しても物理的に破壊されず、特性も変化しないことが要求されている。こうした屈曲性を実現する方法として、素子基板自体を折り曲げられるように、フレキシブル化する方法が広く適用されつつあり、屈曲性をさらに向上させるための技術開発が進められている。
【０００３】
フレキシブル化されたＴＦＴ基板は、ポリイミド等のフレキシブルな材料からなる基板（フレックス基板）に、所定の機能素子を形成してなる。フレックス基板には、熱が加わった際に大きく変形する性質があり、熱処理等のプロセス処理中に、形状を維持させることが難しい。そのため、フレックス基板を含む被処理体のプロセス処理は、ガラス等の剛性を有する基板（ダミー基板）に、被処理体を固定して行われる。被処理体の固定は、犠牲層（剥離層）を介してダミー基板に接合して行われる。一般に、犠牲層を構成する材料としては、アモルファスシリコン、金属の酸化物、金属の窒化物等の無機材料が用いられる（特許文献１）。
【０００４】
特許文献１によれば、被処理体に対するプロセス処理を行って形成されたＴＦＴ基板は、レーザー光を用いることにより、犠牲層から剥離させることができるとされている。この剥離は、犠牲層のＴＦＴ基板側の表面を構成する結晶構造が、レーザー光の熱により変化し、ＴＦＴ基板との密着性を失った状態になることを利用するものである。レーザー光は、ダミー基板側から犠牲層の内部に入射し、犠牲層において、焦点が集光するように制御される。
【０００５】
しかしながら、本発明者が、特許文献１に記載される方法にしたがって実験を行ったところ、ＴＦＴ基板の犠牲層からの剥離は容易でなかった。犠牲層の構成材料として用いられる、アモルファスシリコン、金属の酸化物、金属の窒化物等は、いずれも熱の吸収効率が低いため、ダミー基板側から入射させたレーザー光を十分に吸収しきれていない虞がある。そこで、本発明者は、剥離が容易でない原因として、犠牲層において十分な熱が発生せず、犠牲層とＴＦＴ基板との密着性が弱まり難い点を想定している。
【０００６】
ＴＦＴ基板を剥離させるレーザー光としては、主にエキシマレーザー光が用いられており、ランニングコストの高いことが課題とされている。また、エキシマレーザー光は目視できない光であるため、照射する位置の調整が難しいとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２０１０−５１６０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたものであり、ＴＦＴ基板を犠牲層から容易に剥離するとともに、ＴＦＴ基板とダミー基板とを分離することを可能とする、ＴＦＴ基板の製造方法を提供することを、第一の目的とする。
【０００９】
また、本発明は、金属膜にグリーンレーザー光を照射し、グリーンレーザー光の焦点を金属膜上で走査させることが可能な、レーザーアニール装置を提供することを、第二の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に係るＴＦＴ基板の製造方法は、第一基板と第二基板との間に、機能素子を含む構造体を挟んでなるＴＦＴ基板の製造方法であって、ダミー基板の上に、柱状の結晶粒子からなる金属膜と、前記第一基板と、前記構造体と、前記第二基板とを順に形成した後に、前記金属膜に、レーザー光の焦点を集光させて、前記ダミー基板と前記金属膜とを、前記第一基板と前記構造体と前記第二基板から分離する工程を、少なくとも有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項２に係るＴＦＴ基板の製造方法は、請求項１において、前記金属膜は、モリブデン元素を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項３に係るＴＦＴ基板の製造方法は、請求項１または２において、前記レーザー光として、グリーンレーザー光を用いることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項４に係るレーザーアニール装置は、ダミー基板とＴＦＴ基板との間に挟まれた金属膜を加熱して、該金属膜の結晶構造を熱変化させるレーザーアニール装置であって、前記金属膜に向けてグリーンレーザー光を照射する光源と、前記グリーンレーザー光の焦点を、前記金属膜上で走査させる手段と、を少なくとも有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項５に係るレーザーアニール装置は、請求項４において、前記グリーンレーザー光のパワー密度は、前記金属膜において、３６７．６［ｍＪ／ｃｍ２］以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るＴＦＴ基板の製造方法によれば、ＴＦＴ基板をダミー基板から剥離させる際の犠牲層（剥離層）として金属膜を用いる。金属膜は、ダミー基板側から金属膜に入射したレーザー光を、効率的に吸収する。そして、レーザー光の吸収により、金属膜から熱が発生するため、金属膜と第一基板との密着性が弱まり、ＴＦＴ基板を金属膜から容易に剥離するとともに、ＴＦＴ基板とダミー基板とを分離することができる。
【００１６】
本発明に係るレーザーアニール装置の構成によれば、金属膜にグリーンレーザー光を照射し、グリーンレーザー光の焦点を金属膜上で走査させることができる。そして、グリーンレーザー光を、金属膜に走査させるとともに吸収させ、熱を発生させることにより、金属膜のＴＦＴ基板に対する密着性を弱めることができる。また、従来のようにエキシマレーザー光を照射する光源として用いる場合に比べて、ランニングコストを低く抑えることができる。また、グリーンレーザー光は、目視が可能な光であるため、照射する位置の調整が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第一実施形態に係るＴＦＴ基板の構成例を示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）第一実施形態に係るＴＦＴ基板の製造工程図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）第一実施形態に係るＴＦＴ基板の製造工程図である。
【図４】レーザーアニール装置の斜視図である。
【図５】レーザー光を成形する光学系の一例について、説明する図である。
【図６】レーザー光の照射部を拡大した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
【００１９】
＜第一実施形態＞
図１は、第一実施形態に係るＴＦＴ基板１００の構成例を示す図である。ＴＦＴ基板１００は、第一基板１０１と第二基板１０２との間に、機能素子を含む構造体１０３を挟んでなる。
【００２０】
第一基板１０１は、ポリイミド等のフレキシブルな材料により構成された、平板状の基材である。第二基板１０２は、ポリイミド等のフレキシブルな材料により構成された、平板状の基材であってもよいし、ガラスやプラスティック等により構成された、剛性を有する平板状の基材であってもよい。第一基板１０１および第二基板１０２が、いずれもフレキシブルな材料により構成される場合には、製造されるＴＦＴ基板１００を、紙のように柔軟な表示装置とすることができる。機能素子を含む構造体１０３は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）としての動作を実現させるものであればよく、その内部構成が限定されることはない。
【００２１】
［ＴＦＴ基板の製造方法］
図２（ａ）〜（ｄ）、３（ａ）、（ｂ）は、第一実施形態に係るＴＦＴ基板の製造工程図である。第一実施形態に係るＴＦＴ基板１００の製造方法について、図２（ａ）〜（ｄ）、３（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
【００２２】
まず、図２（ａ）に示すように、プロセス処理中の被処理体を支持する、ダミー基板１０４の一方の主面１０４ａに、犠牲層（剥離層）として機能させる金属膜１０５を形成する。ダミー基板１０４は、後の工程にてレーザー光を照射するため、レーザー光に対して比較的透明な、ガラス基板等を用いることが望ましい。
【００２３】
金属膜１０５は、柱状の結晶粒子で構成され、厚さは１０〜５００［ｎｍ］である。また、金属膜１０５は、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）等の元素を少なくとも含む、純金属膜であることが望ましい。なお、図１（ａ）では、ダミー基板の一方の主面１０４ａのうち全域に、金属膜１０５を形成する例を示したが、金属膜１０５を必ずしも全域に形成する必要はなく、剥離する領域に適宜形成すればよい。
【００２４】
次に、図２（ｂ）に示すように、金属膜１０５の上に、第一基板１０１を形成する。このとき、第一基板１０１の一方の主面１０１ａが、ダミー基板の一方の主面１０４ａと対向するとともに、第一基板１０１は、金属膜１０５を介してダミー基板１０４と接合された状態となる。
【００２５】
次に、図２（ｃ）に示すように、第一基板の他方の主面１０１ｂに、ＴＦＴ形成用の所定のプロセス処理を行って、機能素子を含む構造体１０３を形成する。
【００２６】
次に、図２（ｄ）に示すように、構造体１０３の上に、剛性を有する第二基板１０２を形成する。このとき、第二基板１０２の一方の主面１０２ａが、第一基板の他方の主面と対向するとともに、第二基板１０２は、構造体１０３を介して第一基板１０１と接合された状態となる。なお、構造体１０３の上に第二基板１０２を形成しておくことにより、後述の工程において分離されたＴＦＴ基板が、フレキシブル性を有する第一基板１０１とともに反って変形するのを抑えることができる。
【００２７】
次に、図３（ａ）に示すように、ダミー基板１０４側から金属膜１０５に向けてレーザー光Ｌを照射し、金属膜１０５の第一基板１０１側の表面に、レーザー光の焦点Ｌａを集光させて走査する。これにより、図３（ｂ）に示すように、第一基板１０１から金属膜１０５を剥離するとともに、ダミー基板１０４と金属膜１０５とを、第一基板１０１と構造体１０３と第二基板１０２とから分離することができる。そして、分離した第一基板１０１と構造体１０３と第二基板１０２とで構成される、ＴＦＴ基板１００を得ることができる。
【００２８】
以上説明したように、第一実施形態に係るＴＦＴ基板１００の製造方法によれば、ＴＦＴ基板１００をダミー基板１０４から剥離させる際の犠牲層（剥離層）として金属膜１０５を用いる。金属膜１０５は、ダミー基板１０４側から金属膜１０５に入射したレーザー光を、効率的に吸収する。そして、レーザー光の吸収により、金属膜１０５から熱が発生するため、金属膜１０５と第一基板１０１との密着性が弱まり、ＴＦＴ基板１００を金属膜１０５から容易に剥離するとともに、ＴＦＴ基板１００とダミー基板１０４とを分離することができる。
【００２９】
なお、ＴＦＴ基板１００から金属膜１０５を剥離させる工程においては、金属膜１０５に向けて照射するレーザー光として、グリーンレーザー光や、ＹＡＧレーザー等の赤外光を用いることが望ましい。一例として、グリーンレーザー光の照射を実現する光学系について、以下に説明する。
【００３０】
［グリーンレーザー光照射装置］
図４は、図３（ａ）、（ｂ）に示した、ＴＦＴ基板１００を金属膜１０５およびダミー基板１０４から分離する工程を実現するために用いる、レーザーアニール装置２００の斜視図である。レーザーアニール装置２００は、被処理体２０２の仕込み／取り出し室２０１と、被処理体２０２に対してレーザーアニール処理を行うアニール室２０３と、グリーンレーザー光発振器２０５と、それらの制御盤（操作盤）２０７とで構成される。被処理体２０２は、図２（ｄ）に示した工程後の状態であって、ＴＦＴ基板１００とダミー基板１０４とが、金属膜１０５を介して接合してなるものとする。アニール室２０３内には、被処理体２０２を支持（固定）するステージ２０４が配されている。
【００３１】
アニール室２０３は、被処理体２０２の搬送路（不図示）を介して、仕込み／取り出し室２０１と接続されている。また、アニール室２０３は、グリーンレーザー光Ｌの導光路２０６を介して、グリーンレーザー光発振器２０５と接続されている。導光路（光学系）２０６は、グリーンレーザー光Ｌを所望の形状となるように成形しつつ、グリーンレーザー光発振器２０５内に配された光源（不図示）から、アニール室２０３内に配された被処理体２０２へ導く機能を備えている。制御盤（操作盤）２０７は、仕込み／取り出し室２０１、アニール室２０３、グリーンレーザー光発信器２０５のそれぞれと電気的に接続されている。
【００３２】
図５は、図４に示した導光路（光学系）２０６の構成例について、説明する図である。導光路２０６は、レーザー光の反射用ミラー２０９、誘導用レンズ２１０、成形用レンズ２１１を備えている。グリーンレーザー光Ｌは、反射用ミラー２０９および誘導用レンズ２１０によって構成される導光路２０６を経由して、被処理体２０２に到達する。また、グリーンレーザー光Ｌは、導光路２０６を経由する間に、成形用レンズ２１１によって、所望の形状となるように成形される。
【００３３】
図６は、図４に示した被処理体２０２における、グリーンレーザー光Ｌの照射部を拡大し、ダミー基板１０４、金属膜１０５のみを模式的に示した図である。被処理体２０２に照射されたグリーンレーザー光Ｌは、ダミー基板１０４を透過して、金属膜１０５内に入射し、金属膜１０５において、焦点が集光されるように制御される。グリーンレーザー光Ｌが照射された領域１０５ａにおいては、金属膜１０５の改質し、グリーンレーザー光Ｌが照射されていない領域１０５ｂに比べて、金属膜１０５とＴＦＴ基板１００との密着性が弱まることになる。
【００３４】
図６においては、Ｙ方向の広がりＬｂを有する線状（帯状）のグリーンレーザー光Ｌを、Ｘ方向に走査する例を示しているが、グリーンレーザー光Ｌの形状および走査方法は、この例に限定されない。すなわち、例えば、点状のグリーンレーザー光ＬをＸ方向およびＹ方向に走査させてもよいし、Ｘ方向に広がりをもった線状（または帯状）のグリーンレーザー光Ｌを、Ｙ方向に走査させてもよい。
【００３５】
金属膜１０５に対するグリーンレーザー光Ｌの照射位置の移動は、グリーンレーザー光Ｌを走査させて行ってもよいが、ステージ２０４をグリーンレーザー光Ｌと相対的に移動させて行ってもよい。
【００３６】
グリーンレーザー光Ｌは、金属膜１０５において、所望のパワー密度となるように調整される。表１は、ＴＦＴ基板を金属膜１０５から剥離させるのに必要な、グリーンレーザー光のパワー密度を調べる実験を行い、その結果をまとめたものである。表１の左欄の数値は、金属膜１０５における、グリーンレーザー光Ｌのパワー密度を示し、各パワー密度で照射された場合における、ＴＦＴ基板と金属膜１０５との剥離の可否を、表１の右欄に示している。
【００３７】
表１に示す実験結果によれば、金属膜１０５において、パワー密度が３６７．６［ｍＪ／ｃｍ２］以上である場合に、ＴＦＴ基板を金属膜１０５から剥離することが可能となる。なお、金属膜１０５において、パワー密度がこの範囲に保たれるならば、グリーンレーザー光Ｌは、金属膜１０５に対して、垂直に照射されなくてもよい。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
上述したレーザーアニール装置２００の構成によれば、金属膜１０５にグリーンレーザー光Ｌを照射し、グリーンレーザー光の焦点Ｌａを金属膜１０５上で走査させることができる。そして、グリーンレーザー光の焦点Ｌａを、金属膜１０５において走査させることにより、金属膜１０５のＴＦＴ基板に対する密着性を弱めることができる。また、従来のようにエキシマレーザー光を照射する光源を用いる場合に比べて、ランニングコストを低く抑えることができる。また、グリーンレーザー光Ｌは、目視が可能な光であるため、照射する位置の調整が容易となる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、フレキシブルディスプレイパネルを製造する場合に対し、広く適用することが出来る。
【符号の説明】
【００４１】
１０１・・・第一基板、１０２・・・第二基板、１０３・・・構造体、
１０４・・・ダミー基板、１０５・・・金属膜、２００・・・レーザーアニール装置、
２０８・・・光源、Ｌ・・・レーザー光、Ｌａ・・・焦点。
【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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