JP2007305678A - 積層体の製造方法、電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】転写技術を用いてデバイス形成を行う際に、剥離時等に生じる静電気による不具合を回避し得る技術を提供する。
【解決手段】本発明の積層体の製造方法は、第１基板上に形成した被転写体を第２基板上に転写することにより積層体を製造する方法であって、第１基板（１０）上に剥離層（１２）を形成する第１工程と、剥離層（１２）上に被転写体（１４）を形成する第２工程と、第１基板（１０）の被転写体（１４）の形成面側に第２基板（２２）を接合する第３工程と、剥離層（１２）にエネルギーを付与し、剥離層（１２）と第１基板（１０）との界面に剥離を生じさせる第４工程と、第１基板（１０）を第２基板（２２）から分離する第５工程と、第２基板（２２）上の被転写体（１４）の表面を除電する第６工程と、を含むことを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、転写技術を用いて積層体（薄膜デバイス）を製造する技術の改良に関する。

基板を構成する材料の物性（融点、熱膨張係数など）によっては、既存の半導体素子形成プロセスを用いることが難しいため、耐熱性等に優れた基板（以下、転写元基板ともいう）上で半導体素子を形成した後に、目的の基板に転写する技術が開発されている。例えば、特開平１１−７４５３３号公報（特許文献１）には、予め転写元基板上に剥離層を介して薄膜トランジスタ等の被転写体を形成しておき、その後、被転写体を転写先基板に接合し、剥離層に光照射を行って剥離を生じさせることにより被転写体を転写先基板に転写する手法が開示されている。この手法によれば、製造条件の異なる複数種類の薄膜素子や薄膜回路等をそれぞれ最適な条件で転写元基板上に形成した後に、転写先基板へ移動させることにより、所望の電子デバイスを製造することができる。

特開平１１−７４５３３号公報

しかし、上述したプロセスでは被転写体を転写元基板から剥離し、分離する際に静電気（剥離帯電）が発生し、この静電気により被転写体としての半導体素子の破壊や特性劣化などの不具合が生じる場合がある。また、電子デバイスを製造する際には、転写元基板に製造した被転写体を一旦仮転写基板に転写した後、更に最終転写基板に転写するという二段階の転写工程を経て製造する場合もある。この場合に、最初の剥離工程後から最終転写基板への接着工程までの間に、例えば剥離層のエッチング工程等のいくつかの工程が入ると、被転写体の表面に新たに電荷が帯電することがある。この状態で最終転写基板に接着させると電荷がその場に留まり上記したのと同様の悪影響が被転写体に起こる場合がある。

そこで、本発明は、転写技術を用いてデバイス形成を行う際に、剥離時等に生じる静電気による不具合を回避し得る技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、第１基板上に形成した被転写体を第２基板上に転写することにより積層体を製造する方法であって、第１基板上に剥離層を形成する第１工程と、上記剥離層上に被転写体を形成する第２工程と、上記第１基板の被転写体の形成面側に第２基板を接合する第３工程と、上記剥離層にエネルギーを付与し、当該剥離層と上記第１基板との界面に剥離を生じさせる第４工程と、上記第１基板を上記第２基板から分離する第５工程と、上記第２基板上の被転写体の表面を除電する第６工程と、を含む、積層体の製造方法を提供する。

かかる方法によれば、第１基板を第２基板から剥離し、分離する際に、被転写体に帯電する電荷を除電するので、かかる電荷により生じる被転写体の破壊や特性劣化などの不具合を回避することが可能となる。

ここで、「被転写体」には、限定するものではないが、例えば、薄膜抵抗、キャパシタ、インダクタ、回路配線、薄膜素子（例えば、薄膜トランジスタ、薄膜ダイオードなどの薄膜半導体素子）、これ等を含む薄膜回路（層）、集積回路、マイクロデバイスなど（一定の機能を果たす薄膜素子）が含まれる。また、「積層体」は、基板上に上記被転写体が形成された構造を有するものであれば、特に限定されず、例えば、それ自体で独立したデバイスを構成するものであっても、又はデバイスの一部を構成するものであってもよい。

本発明の他の態様は、転写元基板上に形成した被転写体を最終転写基板上に転写することにより積層体を製造する方法であって、転写元基板上に剥離層を形成する第１工程と、上記剥離層上に被転写体を形成させる第２工程と、上記転写元基板上の上記被転写体上に仮接着剤を介して仮転写基板を接合させる第３工程と、上記剥離層にエネルギーを付与し、上記転写元基板と上記仮転写基板とを剥離させる第４工程と、上記被転写体の表面を除電する第５工程と、上記被転写体に永久接着剤を介して最終転写基板を接合させる第６工程と、上記仮転写基板上の剥離層にエネルギーを付与し、上記仮転写基板を上記最終転写基板から剥離させる第７工程と、上記仮接着剤を除去する第８工程と、を含む、積層体の製造方法を提供する。

かかる方法によれば、転写元基板を仮転写基板から剥離し、分離する工程以降で被転写体に帯電する電荷を除電するので、かかる電荷により生じる被転写体の破壊や特性劣化などの不具合を回避することが可能となる。

好ましくは、上記除電は、静電気除去器（イオナイザー）によりイオンを発生し、当該イオンにより静電気を中和することにより行われる。これによれば、簡便な工程で効率よく除電することが可能となる。

なお、静電除去器の方式は、特に限定されるものではなく、例えばコロナ放電方式（電圧印加式又は自己放電式のいずれであってもよい）、ＡＣ放電方式、ＤＣ放電方式、パルス放電方式、紫外線方式、軟Ｘ線方式等のいずれであってもよい。但し、被転写体へ悪影響を及ぼさない方式であることが望まれる。また、除電は、静電除去器を用いる代わりに、被転写体表面を導電性繊維（除電ブラシ）などにより接地することにより行ってもよい。

上記第６工程の前に、上記最終転写基板の表面を除電する第９工程を含むことが好ましい。最終転写基板として、例えばプラスチック製の基板、特に、接着層が予め形成された最終転写基板を使用することがある。このような基板は、通常、接着工程前までは接着層を保護フィルム等で保護した状態で保管され、接着時に保護フィルムを剥がして使用することになる。この際、特に基板が樹脂等で構成される場合には、樹脂が静電気を帯びやすく、そのまま被転写体と接着させると、被転写体の破壊や特性劣化などの不具合が生じる虞がある。本工程によれば、このような不具合を回避することが可能となる。

上記第９工程が、静電気除去器によりイオンを発生し、当該イオンにより静電気を中和することにより行われることが好ましい。これによれば、簡便な工程で効率よく除電することが可能となる。

本発明の電子機器は、上述した積層体の製造方法により製造される積層体を含んで構成される。これによれば、上述した積層体を含んで構成されているので、信頼性の高い電子機器が得られる。

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。

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。

図１及び図２は、本発明の実施形態の積層体の製造方法について説明するための工程図である。本実施形態では、転写元基板（第１基板）に形成した薄膜回路を一旦仮転写基板（第２基板）に移し、その後、更に仮転写基板から最終転写基板に移す薄膜デバイスの製造方法を例に採り説明する。

図１（Ａ）に示すように、転写元基板１０の一方の面に第１剥離層１２を介して被転写層１４を形成し、形成された被転写層１４上に保護層１６を形成する。以下、この工程について具体的に説明する。

まず、転写元基板１０上に一方面側に第１剥離層１２を形成する。
転写元基板１０は、第１剥離層１２及び被転写層１４を形成する際の最高温度をＴｍａｘとしたときに、歪点がＴｍａｘより高い材料で構成されていることが好ましい。具体的には、例えば半導体装置のプロセス温度である３５０℃〜１０００℃程度に耐え得る材料から構成されている基板、より具体的には、石英ガラスやソーダガラス等が用いられる。また、転写元基板１０は、後の工程で照射される照射光２３の波長に対して透明である材料から構成されることが好ましい。

第１剥離層１２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としては、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、導電性のセラミックス膜などが挙げられる。第１剥離層１２の形成方法は、特に限定されず、たとえば、ＣＶＤ、スパッタリング等の各種気相成膜法、めっき法、塗布法等の公知の方法により形成し得る。

次に、第１剥離層１２上に、複数の被転写体を含む被転写層１４を形成する。各被転写体は、例えば、複数の薄膜素子（例えば薄膜トランジスタ）や配線などを含んで構成されるものである。被転写層１４の形成には、従来公知の方法が用いられ、限定するものではないが、例えば、特公平２−５０６３０号公報、又はＨ．Ｏｈｓｈｉｍａ ｅｔ．ａｌ．：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｐｅｒｓ ＳＩＤ １９８３“Ｂ／Ｗ ａｎｄ ｃｏｌｏｒ ＬＣ Ｖｉｄｅｏ Ｄｉｓｐｌａｙ Ａｄｄｒｅｓｓｅｄ ｂｙ ＰｏｌｙＳｉ ＴＦＴｓ”に記載された方法により行うことができる。

次に、図１（Ｂ）に示すように、一方面側に第２剥離層２０及び第１接着層１８がこの順に形成された仮転写基板２２を、転写元基板１０の被転写層１４が形成された面に、第１接着層１８を介して接合する。

仮転写基板２２は、薄膜素子を含む被転写層１４の形成後に接合されるものであるので、被転写層１４の製造時のプロセス温度等に対する制約はなく、常温で保型性があればよい。ここでは、後の工程で光照射を行うことから、照射する光の波長に対して透明な、例えばガラス基板、合成樹脂等の透光性材料から構成されているものを用いる。また、第１接着層１８は、第２剥離層２０と被転写層１４を接着させるために使用されるものであり、後に、仮転写基板２２を剥離する際に除去するため、溶剤などに可溶で容易に除去し得るものであることが好ましい。このような第１接着層１８を構成する仮接着剤としては、例えば、アクリル樹脂系の水溶性接着剤が用いられる。また、第２剥離層２０としては、第１剥離層１２と同様のものが用いられる。

次に、図１（Ｃ）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、第１剥離層１２と転写元基板１０との界面又は第１剥離層１２の層内に剥離を生じさせる。具体的には、同図に示すように、転写元基板１０の裏面側１１から、転写元基板１０を介して照射光２３としてレーザ光を照射して、第１剥離層１２にレーザアブレーションを生じさせる。ここで、アブレーションとは、照射光を吸収した固体材料（第１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をいい、主に、第１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。

次に、図１（Ｄ）に示すように、転写元基板１０と仮転写基板２２を分離する。具体的には、例えば転写元基板１０と仮転写基板２２に、両基板を離間させる方向に力を加えることによって、転写元基板１０を仮転写基板２２から取り外す。被転写層１４は、前述の光照射によって転写元基板１０から剥離しているため、転写元基板１０を取り外すことで、接着剤で接合された仮転写基板２２側に容易に転写される。

なお、図１（Ｄ）においては、第１剥離層１２が転写元基板１０側に付着する場合を示したが、第１剥離層１２内又は第１剥離層１２と転写元基板１０との間で剥離が生じる場合もある。この場合には、被転写層１４に第１剥離層１２が付着して残る。この被転写層１４に付着した第１剥離層１２は、洗浄、エッチング、アッシング等により除去することが可能である。

次に、図１（Ｅ）に示すように、被転写層１４の表面に帯電した電荷を除電する。具体的には、図示しない静電気除去器（イオナイザー）によりコロナ放電によりイオンを発生させ、当該イオンを含むエアー（空気）２５を被転写層１４の表面に送風することにより、被転写層１４表面の電荷を中和して除電する。

なお、被転写層１４に付着した第１剥離層１２を除去する場合には、この工程の後に再度被転写層１４表面の電荷を除電することが望ましい。エッチング等の工程の間に、仮転写基板２２が擦れること等から静電気が生じることがある。したがって、この場合も放置しておくと、後に最終転写基板２６を接合した際に電荷がその場に溜まってしまい、上述したのと同様の被転写体の破壊や特性劣化という不具合が生じるからである。また、この際、後の工程で被転写層１４に接合する最終転写基板２６の表面も同様の理由から、同様の方法で除電しておくことが好ましい。

次に、図２（Ａ）に示すように、被転写層１４に、最終転写基板２６を第２接着層２４を介して接合する。ここで、第２接着層２４を構成する接着剤としては永久接着剤が用いられる。永久接着剤の好適な例としては、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、光硬化型接着剤（例：紫外線硬化型接着剤）、嫌気硬化型接着剤等が挙げられる。接着剤の組成は、エポキシ系、アクリレート系、シリコーン系のいずれであってもよい。最終転写基板２６としては、特に限定するものではないが、例えば、ガラス、樹脂等から構成される透明基板が挙げられる。なお、基板は、可撓性を有するものであってもよい。また、最終転写基板２６として、予め接着層が設けられた基板を用いてもよい。

次に、図２（Ｂ）に示すように、仮転写基板２２側から第２剥離層２０に照射光３１を照射し、仮転写基板２２を第１接着層１８が付着した被転写層１４から剥離する。この光照射工程は、図１（Ｃ）に示したのと同様の方法により行われる。

次に、図２（Ｃ）に示すように、第１接着層１８を除去する。第１接着層１８が水溶性接着剤から構成される場合には、水に浸漬するか、又は水洗等することにより除去することが可能である。これにより、仮転写基板２２を最終転写基板２６から分離し、被転写層１４を最終転写基板２６側に移すことが可能になる。

なお、図２（Ｂ）に示す工程の後に、仮転写基板２２を最終転写基板２６から分離した後、第１接着層１８の除去を行ってもよい。この場合には、上記と同様、分離工程において静電気が発生し、被転写層１４が帯電する虞がある。したがって、上記と同様除電を行うことが好ましい。以上の工程により、薄膜デバイスを得ることができる。

このような薄膜デバイス（積層体）の製造方法によれば、転写元基板１０を仮転写基板２２から剥離し、分離する際に静電気により発生する電荷及び分離後から最終転写基板に接合するまでの工程で発生する電荷を、最終転写基板２６との接合前に除電することができ、被転写層に電荷が留まることにより生じる被転写体の破壊や特性劣化などの不具合を回避することが可能となる。また、最終転写基板２６に帯電した電荷を除電することで、最終転写基板２６に帯電した電荷が、被転写層１４に移行することにより生じる被転写体の破壊や特性劣化などの不具合を回避することが可能となる。

また、本実施形態では、除電を静電気除去器により行うので、簡便な工程で効率よく除電することが可能となる。

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。以下に、具体例を挙げる。

図３は、電子機器の例を示す概略斜視図である。図３（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３（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３（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３（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。

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。

例えば、上記実施形態では、除電を静電気除去器により行ったが、これに限定されず、除電を、例えば、被転写層１４の表面を接地することにより行ってもよい（図３参照）。これにより、速やかに被転写層１４の表面に溜まった電荷を取り出し、除電することができる。

また、上記例では、電圧印加式の静電気除去器を用いたが、例えば接地した除電ブラシを被転写層１４表面との間に微小の隙間を作り、除電ブラシの周囲に発生したイオンで帯電した被転写層１４の電荷の中和を行うといったような自己放電式除去器を用いてもよい。

また、コロナ放電に限らず、紫外線又は軟Ｘ線などの照射により除電を行ってもよい。

なお、被転写体が紫外線又は軟Ｘ線により影響を受けるのを避けるため、被転写体の上層にかかる照射光の影響を回避し得る保護層を設けてもよい。紫外線又は軟Ｘ線の照射によれば、除電対象の直ぐ側でイオンを生成し得るので無風状態で除電が可能となり、気流を乱さず除電したい場合に特に有効である。

また、上記実施形態では、転写元基板１０と仮転写基板２２との分離工程の直後、及び、被転写層１４に付着した第１剥離層１２を除去する工程の後に各々被転写層１４を除電する工程を行った。しかし、本発明はこれに限定されず、例えば分離工程直後の表面電位がそれほど高くない場合などには、分離直後には除電工程を行わずに、最終転写基板２６との接合工程の直前に一括して除電を行うことにしてもよい。

これにより、分離時及びその後の工程で帯電した電荷を一括して除電し得るので作業工程を簡略化することが可能となる。また、この際、略同時に最終転写基板２６の除電も行うことが好ましい。具体的には、例えば、図４に示すように、仮転写基板２２の被転写層１４形成面と最終転写基板２６の第２接着層２４形成面とを対向するよう配置させ、両基板間の間に静電除去器２８によりイオン化した空気２５を流すことで、両基板を略同時に除電してもよい。

図１は、本発明の実施形態の積層体の製造方法について説明するための工程図である。 図２は、本発明の実施形態の積層体の製造方法について説明するための工程図である。 図３は、除電方法の他の態様を説明するための図である。 図４は、除電方法の他の態様を説明するための図である。 図５は、電子機器の例を示す概略斜視図である。

符号の説明

１０ 転写元基板、１１ 裏面側、１２ 第１剥離層、１４ 被転写層、１６ 保護層、１８ 第１接着層、２０ 第２剥離層、２２ 仮転写基板、２３ 照射光、２４ 第２接着層、２６ 最終転写基板、２８ 静電除去器、３１ 照射光、５３０ 携帯電話、５３１ アンテナ部、５３２ 音声出力部、５３３ 音声入力部、５３４ 操作部、５３５ 表示部、５４０ ビデオカメラ、５４１ 受像部、５４２ 操作部、５４３ 音声入力部、５４４ 表示部、５５０ テレビジョン装置、５５１ 表示部、５６０ ロールアップ式テレビジョン装置、５６１ 表示部

Claims (6)

1. 第１基板上に形成した被転写体を第２基板上に転写することにより積層体を製造する方法であって、
   第１基板上に剥離層を形成する第１工程と、
   前記剥離層上に被転写体を形成する第２工程と、
   前記第１基板の被転写体の形成面側に第２基板を接合する第３工程と、
   前記剥離層にエネルギーを付与し、当該剥離層と前記第１基板との界面に剥離を生じさせる第４工程と、
   前記第１基板を前記第２基板から分離する第５工程と、
   前記第２基板上の被転写体の表面を除電する第６工程と、
   を含むことを特徴とする積層体の製造方法。
2. 転写元基板上に形成した被転写体を最終転写基板上に転写することにより積層体を製造する方法であって、
   転写元基板上に剥離層を形成する第１工程と、
   前記剥離層上に被転写体を形成させる第２工程と、
   前記転写元基板上の前記被転写体上に仮接着剤を介して仮転写基板を接合させる第３工程と、
   前記剥離層にエネルギーを付与し、前記転写元基板と前記仮転写基板とを剥離させる第４工程と、
   前記被転写体の表面を除電する第５工程と、
   前記被転写体に永久接着剤を介して最終転写基板を接合させる第６工程と、
   前記仮転写基板上の剥離層にエネルギーを付与し、前記仮転写基板を前記最終転写基板から剥離させる第７工程と、
   前記仮接着剤を除去する第８工程と、
   を含むことを特徴とする積層体の製造方法。
3. 前記除電は、静電気除去器によりイオンを発生し、当該イオンにより静電気を中和することにより行われる、請求項１又は請求項２に記載の積層体の製造方法。
4. 前記第６工程の前に、前記最終転写基板の表面を除電する第９工程を含む、請求項２又は請求項３に記載の積層体の製造方法。
5. 前記第９工程が、静電気除去器によりイオンを発生し、当該イオンにより静電気を中和することにより行われる、請求項４に記載の積層体の製造方法。
6. 請求項１乃至４のいずれかに記載の積層体の製造方法により製造される積層体を含んで構成される電子機器。

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