JP2019149428A - Support substrate for forming flexible substrate, regeneration process thereof, and manufacturing method of flexible substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フレキシブル基板の形成に用いられる支持基板およびその再生方法に関する。さらに、本発明はフレキシブル基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a support substrate used for forming a flexible substrate and a method for regenerating the same. Furthermore, this invention relates to the manufacturing method of a flexible substrate.
ディスプレイや太陽電池等の電子デバイスにおいて、薄型化、軽量化、およびフレキシブル化が要求されており、ガラス基板等の硬質基板に代えて樹脂フィルム等からなるフレキシブル基板の利用が検討されている。 Electronic devices such as displays and solar cells are required to be thin, light, and flexible, and use of a flexible substrate made of a resin film or the like instead of a hard substrate such as a glass substrate has been studied.
電子デバイスの製造プロセスでは、基板上に、薄膜トランジスタ等の半導体等や電極等の電子素子が形成される。フレキシブル基板上への電子素子の形成プロセスは、バッチタイプとロール・トゥ・ロールタイプに大別される。ガラス基板等の硬質基板を用いた既存の設備を転用可能であり、プロセスの安定性に優れることから、フレキシブル基板上への電子デバイスの製造プロセスは、バッチタイプが主流である。 In the manufacturing process of an electronic device, a semiconductor or the like such as a thin film transistor or an electronic element such as an electrode is formed on a substrate. The process of forming electronic elements on a flexible substrate is roughly divided into a batch type and a roll-to-roll type. Since existing equipment using a hard substrate such as a glass substrate can be diverted and the process stability is excellent, a batch type is mainly used as a manufacturing process of electronic devices on a flexible substrate.
バッチプロセスでは、硬質支持基板上に樹脂溶液を塗布・乾燥してフレキシブル基板の一態様であるフィルム基板を形成し、その上に電子素子を形成した後、硬質支持基板とフィルム基板との界面で剥離を行うことにより、フィルム基板上に電子素子が設けられたフレキシブル素子基板が得られる。フィルム基板の樹脂材料としては、素子形成プロセスにおける耐熱性を有し、かつ寸法安定性に優れることからポリイミドが一般に用いられている。 In the batch process, a resin solution is applied and dried on a hard support substrate to form a film substrate which is an embodiment of a flexible substrate, and after an electronic element is formed thereon, the interface between the hard support substrate and the film substrate is formed. By performing peeling, a flexible element substrate in which an electronic element is provided on a film substrate is obtained. As the resin material for the film substrate, polyimide is generally used because it has heat resistance in the element formation process and is excellent in dimensional stability.
ポリイミドはガラス基板との密着性が高く、剥離が困難となる場合が多い。特許文献1では、ガラス基板上にポリイミドフィルムを形成し、その上に素子を作製した後、レーザー照射やエッチャントを用いて密着性を低下させ、ガラス基板からポリイミドフィルムを剥離している。特許文献2では、ガラス基板上に非晶質シリコン薄膜を製膜し、非晶質シリコン薄膜上にポリイミドフィルムを形成し、レーザー照射により非晶質シリコンを結晶化して、その際に発生する水素ガスによりガラス基板からポリイミドフィルムを剥離する方法が記載されている。
Polyimide has high adhesion to a glass substrate and is often difficult to peel. In
レーザー照射によりガラス基板からフィルムを剥離する方法は、設備の大型化への対応やレーザー処理に長時間を要するとの課題がある。また、レーザーに由来するダメージが生じたり、剥離時のフィルムの変形に伴ってフィルム上に設けられている半導体素子等が破損する場合がある。 The method of peeling a film from a glass substrate by laser irradiation has a problem that it takes a long time to cope with an increase in equipment size and laser processing. In addition, laser-induced damage may occur, or a semiconductor element or the like provided on the film may be damaged along with the deformation of the film at the time of peeling.
ガラス基板上に、樹脂フィルムの密着力を低下させるための離型層を備える支持基板を用いることにより、剥離時のフィルムの変形等に起因する不具合を抑制できる。しかし、フィルム形成時の加熱等に起因して離型層の特性が変化するため、支持基板を再利用すると、支持基板からの樹脂フィルムの剥離が困難となる場合があり、支持基板の再利用性に課題がある。 By using a support substrate provided with a release layer for reducing the adhesion of the resin film on the glass substrate, it is possible to suppress problems caused by deformation of the film at the time of peeling. However, because the properties of the release layer change due to heating during film formation, if the support substrate is reused, it may be difficult to remove the resin film from the support substrate. There is a problem with sex.
上記に鑑み、本発明は樹脂フィルムの剥離が容易であり、かつ再利用可能なフレキシブル基板形成用支持基板の提供を目的とする。さらに、本発明は支持基板を用いたフレキシブル基板の形成方法、および支持基板の再生方法に関する。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a flexible substrate-forming support substrate in which a resin film can be easily peeled and reused. Furthermore, the present invention relates to a method for forming a flexible substrate using a support substrate and a method for regenerating the support substrate.
本発明者らが検討の結果、硬質基板の表面に非晶質シリコン薄膜を設けた支持基板において、非晶質シリコン薄膜が所定の表面特性を有する場合に、樹脂フィルムと適宜の密着力を有し、かつ支持基板から樹脂フィルムを容易に剥離可能であることを見出した。さらに、樹脂フィルムを剥離後の支持基板に表面処理を施すことにより、支持基板を再生して再利用可能であることを見出した。 As a result of investigations by the present inventors, in a support substrate in which an amorphous silicon thin film is provided on the surface of a hard substrate, when the amorphous silicon thin film has predetermined surface characteristics, the resin film has an appropriate adhesion. In addition, the present inventors have found that the resin film can be easily peeled from the support substrate. Furthermore, the present inventors have found that the support substrate can be recycled and reused by subjecting the support substrate after the resin film is peeled off to a surface treatment.
本発明に用いられる支持基板は、ガラス等からなる硬質基板の表面に非晶質シリコン薄膜を備える。支持基板の非晶質シリコン薄膜上に、樹脂フィルムを形成した後、樹脂フィルムを非晶質シリコン薄膜との界面で支持基板から剥離することにより、樹脂フィルムからなるフレキシブル基板が得られる。樹脂フィルムと支持基板との密着力は、0.03〜0.25N/10mmが好ましい。支持基板上に形成される樹脂フィルムの例としてポリイミドフィルムが挙げられる。 The support substrate used in the present invention includes an amorphous silicon thin film on the surface of a hard substrate made of glass or the like. After a resin film is formed on the amorphous silicon thin film of the support substrate, the resin film is peeled off from the support substrate at the interface with the amorphous silicon thin film, whereby a flexible substrate made of the resin film is obtained. The adhesion force between the resin film and the support substrate is preferably 0.03 to 0.25 N / 10 mm. A polyimide film is mentioned as an example of the resin film formed on a support substrate.
支持基板上に樹脂フィルムを形成後、樹脂フィルムを支持基板から剥離する前に、樹脂フィルム上に電子素子を形成することにより、樹脂フィルム上に電子素子を備えるフレキシブル基板(素子基板)が得られる。 After forming the resin film on the support substrate and before peeling the resin film from the support substrate, by forming the electronic element on the resin film, a flexible substrate (element substrate) including the electronic element on the resin film is obtained. .
樹脂フィルムを形成する前の非晶質シリコン薄膜は、表面が非酸化状態であることが好ましい。樹脂フィルムを形成する前の非晶質シリコン薄膜は、表面のイオン化ポテンシャルが4.4eV以下であることが好ましい。樹脂フィルムを形成する前に、非晶質シリコン薄膜の表面に水素プラズマ処理が施されてもよい。水素プラズマ処理により、非晶質シリコン薄膜の表面がエッチングまたは還元され、非酸化状態となる。また、水素プラズマ処理により非晶質シリコン薄膜の表面のイオン化ポテンシャルを4.4eV以下とすることができる。 The amorphous silicon thin film before the resin film is formed preferably has a non-oxidized surface. The amorphous silicon thin film before forming the resin film preferably has a surface ionization potential of 4.4 eV or less. Before forming the resin film, the surface of the amorphous silicon thin film may be subjected to hydrogen plasma treatment. By the hydrogen plasma treatment, the surface of the amorphous silicon thin film is etched or reduced to be in a non-oxidized state. Further, the ionization potential on the surface of the amorphous silicon thin film can be reduced to 4.4 eV or less by hydrogen plasma treatment.
樹脂フィルムを剥離後の支持基板の非晶質シリコン薄膜に水素プラズマ処理を施すことにより、支持基板を再生できる。具体的には、水素プラズマ処理により、非晶質シリコン薄膜の表面をエッチングおよび/または還元して、非酸化状態にすることができる。また、水素プラズマ処理により非晶質シリコン薄膜表面のイオン化ポテンシャルを増大できる。 The support substrate can be regenerated by performing a hydrogen plasma treatment on the amorphous silicon thin film of the support substrate after the resin film is peeled off. Specifically, the surface of the amorphous silicon thin film can be etched and / or reduced to a non-oxidized state by hydrogen plasma treatment. Further, the ionization potential on the surface of the amorphous silicon thin film can be increased by hydrogen plasma treatment.
水素プラズマ処理により再生後の支持基板において、非晶質シリコン薄膜は表面が非酸化状態であることが好ましい。また、再生支持基板の非晶質シリコン薄膜は、表面のイオン化ポテンシャルが4.4eV以下であることが好ましい。 In the support substrate after being regenerated by the hydrogen plasma treatment, the amorphous silicon thin film preferably has a non-oxidized surface. Further, the amorphous silicon thin film of the regenerative support substrate preferably has a surface ionization potential of 4.4 eV or less.
再生後の支持基板の非晶質シリコン薄膜上に、樹脂フィルムを形成し、樹脂フィルムを非晶質シリコン薄膜との界面で支持基板から剥離することにより、再生支持基板を用いてフレキシブル基板を形成できる。再生支持基板から樹脂フィルムを剥離する前に、樹脂フィルム上に電子素子を形成することにより、再生支持基板を用いてフレキシブル素子基板を形成できる。 A flexible substrate is formed using the regenerated support substrate by forming a resin film on the amorphous silicon thin film of the regenerated support substrate and peeling the resin film from the support substrate at the interface with the amorphous silicon thin film. it can. A flexible element substrate can be formed using a reproduction | regeneration support substrate by forming an electronic element on a resin film before peeling a resin film from a reproduction | regeneration support substrate.
本発明では、支持基板の非晶質シリコン薄膜が所定の特性を有することにより、支持基板上に形成された樹脂フィルムを容易に剥離することができる。また、樹脂フィルムを剥離後の支持基板に水素プラズマ処理を施すことにより、非晶質シリコン薄膜の表面状態を樹脂フィルム形成前と同様の状態に戻すことができるため、支持基板の再利用が可能となる。 In the present invention, since the amorphous silicon thin film of the support substrate has predetermined characteristics, the resin film formed on the support substrate can be easily peeled off. In addition, by applying hydrogen plasma treatment to the support substrate after the resin film is peeled off, the surface state of the amorphous silicon thin film can be returned to the same state as before the resin film is formed, so the support substrate can be reused. It becomes.
図1は、バッチプロセスによるフレキシブル素子基板の製造工程を示す工程概念図である。まず、硬質基板10を準備し(図1A)、硬質基板10上に離形層として非晶質シリコン薄膜15を形成する(図1B)。硬質基板10上に非晶質シリコン薄膜15が設けられた支持基板1上に、樹脂フィルム20を形成し(図1C)、樹脂フィルム20上に電子素子30を形成する。(図1D)。樹脂フィルム20と非晶質シリコン薄膜15との界面で剥離して積層体を分離することにより、樹脂フィルム20からなるフレキシブル基板上に電子素子30を備えるフレキシブル素子基板2が得られる(図1E)。
FIG. 1 is a process conceptual diagram showing a manufacturing process of a flexible element substrate by a batch process. First, a
フレキシブル素子基板2を剥離後の支持基板1は再利用され(図1B)、非晶質シリコン薄膜15上への樹脂フィルム20の形成(図1C)、樹脂フィルム20上への電子素子30の形成(図1D)、および支持基板1とフレキシブル素子基板2との分離(図1E)が繰り返し行われる。
The
硬質基板10としては、ガラス、シリコンウエハ、金属板等が用いられる。既存のバッチプロセスへの適用性に優れることから、硬質基板10としてはガラス基板が好ましい。硬質基板10上に形成される非晶質シリコン薄膜15や、その上に形成される樹脂フィルムへのアルカリ金属の拡散による特性低下を防止する観点から、硬質基板10として無アルカリガラスを用いることが好ましい。硬質基板10の厚みは、一般には0.5〜5mm程度である。
As the
硬質基板10上には、非晶質シリコン薄膜15が形成される。非晶質シリコン薄膜15は、支持基板1と樹脂フィルム20との密着性を制御する作用を有する。非晶質シリコンは、モリブデンやタングステン等の金属に比べてガラス基板との密着性に優れるため、電子素子30を形成後の樹脂フィルム20を支持基板1から剥離する際に、硬質基板10との界面での剥離が生じ難い。また、非晶質シリコンは、金属材料に比べて、電子素子形成時の熱等によるマイグレーションが生じ難い。
An amorphous silicon
後に詳述するように、所定の特性を有する非晶質シリコン薄膜15上に樹脂フィルム20を形成することにより、樹脂フィルム20上への電子素子30の形成時には、樹脂フィルム20が支持基板1の表面に密着した状態を保持可能であり、電子素子30を形成後は、支持基板1から樹脂フィルム20を容易に剥離できる。
As will be described in detail later, by forming the
非晶質シリコン薄膜15の膜厚は、10〜200nmが好ましく、30〜150nmがより好ましく、50〜120nmがさらに好ましい。非晶質シリコン薄膜15の膜厚が上記範囲であれば、界面の応力バランスに優れ、硬質基板10と非晶質シリコン薄膜15の密着性が高いため、支持基板1から樹脂フィルム20を剥離する際の非晶質シリコン薄膜15の膜剥がれが生じ難い。
The thickness of the amorphous silicon
非晶質シリコン薄膜15は、プラズマ化学気相堆積(CVD)法により製膜された水素化非晶質シリコン薄膜であることが好ましい。プラズマCVD法による非晶質シリコン薄膜の製膜条件としては、例えば、基板温度100〜300℃、圧力20〜300Pa、高周波パワー密度0.05〜0.5W/cm2が好ましい。原料ガスとしては、SiH4、Si2H6等のシリコン含有ガス、またはシリコン含有ガスと水素の混合ガスが好ましい。
The amorphous silicon
原料ガスとして、シリコン含有ガスに加えて水素を用いる場合、水素の供給量が大きくなると、シリコンが結晶質となり、樹脂フィルム20の剥離が困難となる傾向がある。そのため、非晶質シリコン薄膜15製膜時の水素の供給量は、シリコン含有ガスの5倍以下が好ましく、3倍以下がより好ましく、1倍以下がさらに好ましい。
When hydrogen is used as the source gas in addition to the silicon-containing gas, if the amount of hydrogen supplied increases, the silicon tends to be crystalline and the
半導体材料としての水素化非晶質シリコンの製膜においては、水素を供給することによりシリコンンのダングリングボンドが終端され、膜質が向上する傾向がある。一方、樹脂フィルム基板との密着性制御を目的として設けられる非晶質シリコン薄膜15には、半導体としての特性は要求されない。そのため、非晶質シリコン薄膜15の製膜においては、水素の供給量を低減して膜質が結晶性となることを抑制することが好ましい。また、非晶質シリコン薄膜の製膜時に水素を供給しない場合でも、後述のように、水素プラズマ処理を行うことにより、非晶質シリコン薄膜15の表面部分のシリコンのダングリングボンドが終端されるため、表面の酸化等による膜質低下を防止できる。
In film formation of hydrogenated amorphous silicon as a semiconductor material, silicon dangling bonds are terminated by supplying hydrogen, and the film quality tends to be improved. On the other hand, the amorphous silicon
非晶質シリコン薄膜15の製膜においては、原料ガスに、PH3やB2H6等のドーピングガスを添加して、非晶質シリコン薄膜15に導電性を付与してもよい。非晶質シリコン薄膜15に導電性を持たせることにより、イオン化ポテンシャル等の特性を制御できる。B2H6等を用いてp型の特性を持たせることにより、非晶質シリコン薄膜15のイオン化ポテンシャルが増加する傾向があり、PH3等を用いてn型の特性を持たせることにより、非晶質シリコン薄膜15のイオン化ポテンシャルが減少する傾向がある。
In the formation of the amorphous silicon
後に詳述するように、非晶質シリコン薄膜15と樹脂フィルム20との密着性制御等を目的として、非晶質シリコン薄膜15に、水素プラズマ等による表面処理を行ってもよい。水素プラズマ処理の際に、PH3やB2H6等のドーピングガスを添加して、非晶質シリコン薄膜の表面にn型やp型の導電性を持たせてもよい。
As will be described later in detail, the amorphous silicon
樹脂フィルム20としては、可撓性を有し、かつ電子素子30の形成プロセスにおける耐熱性を有する樹脂材料が用いられる。樹脂材料としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール等が好ましく用いられる。中でも、耐熱性に優れ、かつ熱線膨張係数が小さいことから、ポリイミドが好ましい。機械的強度とハンドリング性および可撓性とを両立する観点から、樹脂フィルム20の厚みは3〜200μmが好ましく、5〜100μmがより好ましく、7〜50μmがさらに好ましく、10〜30μmが特に好ましい。
As the
支持基板1上に樹脂溶液を塗布し、溶媒を乾燥することにより、樹脂フィルム20が形成される。樹脂溶液は、樹脂フィルム20と支持基板1との密着力の調整等を目的として、シランカップリング剤やチタンカップリン剤等を含んでいてもよい。また、樹脂溶液はフィラー等を含んでいてもよい。ポリイミドフィルムを形成する場合は、可溶性ポリイミド樹脂を支持基板1上に塗布してもよく、ポリイミド前駆体としてのポリアミド酸溶液を支持基板1上に塗布した後、イミド化を行ってもよい。ポリアミド酸溶液は、イミド化反応の促進を目的として、脱水剤やイミド化触媒等を含んでいてもよい。
The
樹脂溶液の塗布方法としては、グラビアコート法、スピンコート法、バーコート法、ナイフコート法、ロールコート法、ダイコート法、シルクスクリーン法、ディップコート法等が挙げられる。溶媒の乾燥方法や乾燥温度も特に限定されない。ポリアミド酸溶液を用いる場合は、イミド化を進行させるために、溶媒の乾燥後にさらに加熱を行ってもよい。支持基板1上での加熱によりイミド化を行う場合は、アルカリ金属によるイミド化阻害を防止するために、硬質基板10として無アルカリガラスを用いることが好ましい。
Examples of the resin solution coating method include a gravure coating method, a spin coating method, a bar coating method, a knife coating method, a roll coating method, a die coating method, a silk screen method, and a dip coating method. The drying method and drying temperature of the solvent are not particularly limited. When using a polyamic acid solution, in order to advance imidation, you may heat further after drying of a solvent. When imidization is performed by heating on the
樹脂フィルム20上には電子素子30が形成される。電子素子としては、薄膜トランジスタ(TFT)等の駆動素子;液晶、有機EL、電子ペーパー等の表示素子;発光素子;太陽電池やCMOS等の光電変換素子;電流、電圧、温度等により光の透過状態を制御する調光素子;金属、金属酸化物、導電性有機材料等からなる電極や電気回路;薄膜状の蓄電素子等が挙げられる。樹脂フィルム20上に複数の素子を形成して、表示デバイスや受光デバイス等を作製してもよい。電子素子30上には、封止樹脂層等が形成されてもよい。
An
電子素子30を形成後に、樹脂フィルム20を支持基板1から剥離することにより、フレキシブル素子基板2が得られる。剥離方法としては、駆動ロールによりフレキシブル素子基板を巻き取る方法、粘着シートや吸着パッドによる剥離、端面からのエア噴きつけ、人の手による剥離等が挙げられる。剥離に際しては、電子素子30が形成されていない領域の樹脂フィルム20に切り込みを入れて剥離のきっかけを設けてもよい。
After forming the
電子素子30の形成プロセスにおいては、支持基板1上に樹脂フィルム20が密着した状態を保持し、かつ素子形成後の支持基板1からの樹脂フィルム20の剥離を容易とするためには、支持基板1と樹脂フィルム20との密着力が0.03〜0.25N/10mmであることが好ましく、0.04〜0.20N/10mmであることがより好ましく、0.05〜0.15N/10mmであることがさらに好ましい。密着力は、引張速度100mm/分、剥離角度180°のピール試験によるピール強度である。
In the formation process of the
樹脂フィルム20を形成する前の非晶質シリコン薄膜15の表面状態を制御することにより、支持基板1から樹脂フィルム20を容易に剥離することができる。具体的には、表面が酸化されていない非晶質シリコン薄膜15上に樹脂フィルム20を形成すれば、支持基板1から樹脂フィルム20を容易に剥離できる。また、表面のイオン化ポテンシャルが4.4eV以上である非晶質シリコン薄膜15上に樹脂フィルム20を形成すれば、支持基板1から樹脂フィルム20を容易に剥離できる。
By controlling the surface state of the amorphous silicon
非晶質シリコン薄膜の表面が酸化されているか否かは、全反射測定(ATR)による赤外吸収スペクトルにおけるSi−O伸縮振動に由来する1000〜1100cm−1の吸収ピークの有無に基づいて判別できる。波数840cm−1の透過率を1として規格化したスペクトルにおいて、1000〜1100cm−1の波数領域で規格化した透過率が0.8未満の吸収ピークを有していない場合に、非晶質シリコン薄膜の表面は酸化されていないと判断できる。ATRによる赤外吸収スペクトルの測定においては、波数1000〜1100cm−1の赤外光の潜り込み深さが15nm程度となるように測定条件を調整すればよい。非晶質シリコン薄膜表面のイオン化ポテンシャルは、紫外線光電子分光法(UPS)により測定される。 Whether or not the surface of the amorphous silicon thin film is oxidized is determined based on the presence or absence of an absorption peak of 1000 to 1100 cm −1 derived from Si—O stretching vibration in an infrared absorption spectrum by total reflection measurement (ATR). it can. In the spectrum normalized transmittance as a wave number 840 cm -1, when the normalized transmittance does not have an absorption peak of less than 0.8 at a wave number region of 1000~1100cm -1, amorphous silicon It can be determined that the surface of the thin film is not oxidized. In the measurement of the infrared absorption spectrum by ATR, the measurement conditions may be adjusted so that the penetration depth of infrared light having a wave number of 1000 to 1100 cm −1 is about 15 nm. The ionization potential of the amorphous silicon thin film surface is measured by ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS).
非晶質シリコン薄膜の表面処理により、酸化状態およびイオン化ポテンシャルを調整できる。表面処理としては、エッチング処理や還元処理が好ましい。中でも、水素プラズマ処理が好ましい。水素プラズマ処理により、非晶質シリコン薄膜15の表面をエッチングしながら、非晶質シリコンのダングリングボンドを水素で終端化させてイオン化ポテンシャルを上昇させることが可能である。
The oxidation state and ionization potential can be adjusted by surface treatment of the amorphous silicon thin film. As the surface treatment, an etching treatment or a reduction treatment is preferable. Among these, hydrogen plasma treatment is preferable. While the surface of the amorphous silicon
水素プラズマ処理の条件としては、例えば、基板温度100〜180℃、圧力20〜1200Paが好ましい。高周波パワー密度は0.003〜0.5W/cm2が好ましく、0.01〜0.3W/cm2がより好ましい。パワー密度が過度に小さいと、水素プラズマエッチングによる効果が不十分となる場合がある。一方、パワー密度が過度に大きいと、プラズマダメージや結晶化の影響により、イオン化ポテンシャルが十分に上昇しない場合がある。水素プラズマ処理における投入ガスは、水素のみが好ましい。水素プラズマによる非晶質シリコン薄膜のエッチングの影響が大きい場合は、非晶質シリコン薄膜の膜厚の減少に起因して、支持基板1の繰り返し利用回数が制限される。そのため、水素に対して5体積%以下の原料ガス(例えば、SiH4、CH4等)を添加して、水素プラズマによる膜厚の減少を抑制してもよい。
As conditions for the hydrogen plasma treatment, for example, a substrate temperature of 100 to 180 ° C. and a pressure of 20 to 1200 Pa are preferable. RF power density is preferably 0.003~0.5W / cm 2, 0.01~0.3W / cm 2 is more preferable. If the power density is excessively small, the effect of hydrogen plasma etching may be insufficient. On the other hand, if the power density is excessively high, the ionization potential may not be sufficiently increased due to the effects of plasma damage and crystallization. As the input gas in the hydrogen plasma treatment, only hydrogen is preferable. When the influence of etching of the amorphous silicon thin film by hydrogen plasma is large, the number of repeated uses of the
水素プラズマ処理の際に、水素に加えて、PH3やB2H6等のドーピングガスを添加して、非晶質シリコン薄膜15の表面にn型やp型の導電性を付与してもよい。前述のように、p型の特性を持たせると非晶質シリコン薄膜15のイオン化ポテンシャルが増加する傾向があり、n型の特性を持たせると非晶質シリコン薄膜15のイオン化ポテンシャルが減少する傾向がある。水素プラズマ処理において、ドーピングガスを用いる場合、ドーピングガスの添加量は、水素に対して1〜10000ppmが好ましく、10〜5000ppmがより好ましい。
In the hydrogen plasma treatment, a doping gas such as PH 3 or B 2 H 6 may be added in addition to hydrogen to impart n-type or p-type conductivity to the surface of the amorphous silicon
非晶質シリコン薄膜の表面が酸化されている場合でも、水素プラズマ処理により酸化膜を還元またはエッチング除去できるため、表面が酸化されていない非晶質シリコン薄膜が得られる。また、非晶質シリコン薄膜表面のシリコンのダングリングボンドが終端されることによりイオン化ポテンシャルが増大する傾向がある。 Even when the surface of the amorphous silicon thin film is oxidized, the oxide film can be reduced or etched away by hydrogen plasma treatment, so that an amorphous silicon thin film whose surface is not oxidized can be obtained. Also, the ionization potential tends to increase due to termination of silicon dangling bonds on the surface of the amorphous silicon thin film.
非晶質シリコン薄膜15の表面が酸化されていない場合は、樹脂フィルム形成時に、製膜界面近傍での静電相互作用が小さいために、非晶質シリコン薄膜15と樹脂フィルム20との密着性が低下すると考えられる。UPSにより測定されるイオン化ポテンシャルは、薄膜表面から電子を抜き取るための最小のエネルギーであり、非晶質シリコンが酸化されるとイオン化ポテンシャルが低下する傾向がある。イオン化ポテンシャルは経験的に静電相互作用の発生しやすさと関連しており、イオン化ポテンシャルが大きいほど電荷を帯び難く、静電気の発生が抑制される傾向がある。そのため、イオン化ポテンシャルが大きいほど、樹脂フィルム形成時に、製膜界面近傍での静電相互作用が小さく、非晶質シリコン薄膜15と樹脂フィルム20との密着性が低下すると考えられる。
When the surface of the amorphous silicon
樹脂フィルム20を形成し、樹脂フィルム20を剥離した後の非晶質シリコン薄膜15の表面は酸化されていることが多く、樹脂フィルム20を形成する前に比べてイオン化ポテンシャルが低下する傾向がある。これは、樹脂フィルム形成時の溶媒との接触や、乾燥のための加熱の影響であると考えられる。特に、支持基板1の非晶質シリコン薄膜15上にポリイミド前駆体溶液を塗布し、加熱によりイミド化を行うと、非晶質シリコン薄膜15のイオン化ポテンシャルの低下が顕著となる傾向がある。これは、イミド化の際に高温(例えば300℃以上)の加熱が行われるため、非晶質シリコン薄膜15の表面が酸化されやすいことに起因していると考えられる。
The surface of the amorphous silicon
樹脂フィルム20の形成過程において、非晶質シリコン薄膜15の表面が酸化されイオン化ポテンシャルが低下しても、樹脂フィルム形成前の非晶質シリコン薄膜15の表面が酸化されておらずイオン化ポテンシャルが4.4eV以上であれば、樹脂フィルム20は非晶質シリコン薄膜15に対して適度の密着力を有しており、支持基板1から容易に剥離できる。しかし、樹脂フィルムの形成により表面が酸化されイオン化ポテンシャルが低下した非晶質シリコン薄膜上に、再度樹脂フィルムを形成すると、密着力が過度に大きく、剥離が困難となる傾向がある。
In the process of forming the
樹脂フィルム20の形成により、非晶質シリコン薄膜15の表面が酸化されイオン化ポテンシャルが低下している場合でも、上記の水素プラズマ処理を行うことにより、非晶質シリコン薄膜15の表面の酸化膜を還元またはエッチング除去し、イオン化ポテンシャルを上昇させることができる。この処理を実施することにより、非晶質シリコン薄膜15上に形成した樹脂フィルム20を容易に剥離することが可能となる。すなわち、一度利用した支持基板1の非晶質シリコン薄膜15に水素プラズマ処理を施すことにより、支持基板のリサイクル利用が可能となる。
Even when the surface of the amorphous silicon
上記のように、硬質基板10上に所定の特性を有する非晶質シリコン薄膜15が設けられた支持基板1を用いれば、レーザー等により密着力を低下させる処理を行わずに、支持基板1の非晶質シリコン薄膜15上に形成された樹脂フィルム20や、樹脂フィルム20上に電子素子30が形成されたフレキシブル素子基板2を、支持基板1から容易に剥離できる。そのため、プロセスを簡素化できるとともに、レーザー等による支持基板や電子素子の損傷を防止できる。また、樹脂フィルム20を剥離後の支持基板1の非晶質シリコン薄膜15に水素プラズマ処理を施すことにより、支持基板1をリサイクルできるため、製造コストや廃棄物の低減が可能となる。
As described above, if the
図1を参照して、樹脂フィルム20上に電子素子30を備えるフレキシブル素子基板2を製造する方法について説明したが、樹脂フィルム上には、電子素子以外の薄膜や素子等を設けてもよい。また、樹脂フィルム上に素子等を形成せずに、支持基板から樹脂フィルム20を剥離して、そのままフレキシブル基板として利用してもよい。
With reference to FIG. 1, although the method to manufacture the flexible element board |
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to a following example.
[評価方法]
(密着力)
基板上に形成されたポリイミドフィルムに、幅10mm、長さ120mmの切り込みを入れ、切り込みの端部を基板から剥離した。50Nの容量を持つロードセルを用い、剥離角度180°、引張速度100mm/分の条件で、ピール試験(ピール長さ:100mm)を行い、試験開始から20mmと試験終了前20mmを除去した60mmの領域における剥離強度の平均値を、ポリイミドフィルムと基板との密着力とした。
[Evaluation method]
(Adhesion)
The polyimide film formed on the substrate was cut with a width of 10 mm and a length of 120 mm, and the end of the cut was peeled from the substrate. Using a load cell having a capacity of 50 N, a peel test (peel length: 100 mm) was performed at a peeling angle of 180 ° and a tensile speed of 100 mm / min, and the area of 60 mm from which 20 mm from the start of the test and 20 mm before the end of the test was removed. The average value of the peel strength was taken as the adhesion between the polyimide film and the substrate.
(イオン化ポテンシャル)
紫外線光電子分光測定装置(理研計器製「AC−2」)を用いて、照射光エネルギー3.0〜6.0eVの領域で測定を行い、光電子放出しきい値(仕事関数)をイオン化ポテンシャルとした。
(Ionization potential)
Using an ultraviolet photoelectron spectrometer (“AC-2” manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.), measurement was performed in the irradiation light energy range of 3.0 to 6.0 eV, and the photoemission threshold (work function) was taken as the ionization potential. .
(酸化状態)
フーリエ変換型赤外分光光度計(島津製作所製「IRAffinity−1」)に全反射測定アタッチメント(島津製作所製「ATR−8000」)を取り付け、600〜3000cm−1の波数領域で非晶質シリコン薄膜の赤外吸収スペクトルを測定した。得られたスペクトルを、波数840cm−1の透過率を1として規格化し、1000〜1100cm−1の波数領域で規格化した透過率が0.8未満の吸収ピークの有無を確認した。吸収ピークが確認されなかったものを酸素なし、規格化した透過率が0.8未満の吸収ピークが確認されたものを酸素ありとした。
(Oxidation state)
A total reflection measurement attachment (“ATR-8000” manufactured by Shimadzu Corporation) is attached to a Fourier transform infrared spectrophotometer (“IRAffinity-1” manufactured by Shimadzu Corporation), and an amorphous silicon thin film in a wave number region of 600 to 3000 cm −1. The infrared absorption spectrum of was measured. The resulting spectrum, normalized transmittance of wave numbers 840 cm -1 as 1, transmittance normalized wave number region of 1000~1100Cm -1 confirms the presence of absorption peaks of less than 0.8. Those in which an absorption peak was not confirmed were regarded as having no oxygen, and those in which an absorption peak with a normalized transmittance of less than 0.8 was confirmed were regarded as having oxygen.
[ポリイミド前駆体溶液の調製]
攪拌翼を備える反応容器内に、モレキュラーシーブにより脱水したN,N−ジメチルアセトアミド567重量部を入れ、窒素雰囲気下で、パラフェニレンジアミン(PDA)27.1重量部を投入して15分間攪拌した。溶液を25℃に保ち、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)36.7重量部を加え、10分間攪拌して完全に溶解させた後、BPDA36.2重量部を加えて2時間撹拌し、固形分濃度15重量%のポリアミド酸(ポリイミド前駆体)溶液を得た。ポリアミド酸の重量平均分子量は72,000であった。
[Preparation of polyimide precursor solution]
In a reaction vessel equipped with a stirring blade, 567 parts by weight of N, N-dimethylacetamide dehydrated by molecular sieve was placed, and 27.1 parts by weight of paraphenylenediamine (PDA) was added and stirred for 15 minutes in a nitrogen atmosphere. . The solution was kept at 25 ° C., 36.7 parts by weight of 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA) was added and stirred for 10 minutes to completely dissolve, and then BPDA 36.2. Part by weight was added and stirred for 2 hours to obtain a polyamic acid (polyimide precursor) solution having a solid concentration of 15% by weight. The weight average molecular weight of the polyamic acid was 72,000.
[実施例1]
(非晶質シリコン薄膜の形成)
無アルカリガラス基板(日本電気硝子製「OA−10G」、厚み0.7mm)上に、プラズマCVDにより、厚み100nmの非晶質シリコン薄膜を製膜した。製膜条件は、基板温度:150℃、投入ガス:SiH4、圧力:120Pa、パワー密度11mW/cm2であった。この非晶質シリコン薄膜のイオン化ポテンシャルは4.33eVであった。
[Example 1]
(Formation of amorphous silicon thin film)
An amorphous silicon thin film having a thickness of 100 nm was formed by plasma CVD on an alkali-free glass substrate (“OA-10G” manufactured by Nippon Electric Glass, thickness 0.7 mm). The film forming conditions were: substrate temperature: 150 ° C., input gas: SiH 4 , pressure: 120 Pa, and power density 11 mW / cm 2 . The ionization potential of this amorphous silicon thin film was 4.33 eV.
(水素プラズマ処理)
非晶質シリコン薄膜が形成されたガラス基板をCVD装置に投入し、基板温度:150℃、投入ガス:H2、圧力:50Pa、パワー密度:70mW/cm2の条件で60秒間プラズマ放電を実施し、非晶質シリコン薄膜の表面に水素プラズマ処理を実施した。水素プラズマ処理後の非晶質シリコン薄膜のイオン化ポテンシャルは4.49eVであった。
(Hydrogen plasma treatment)
A glass substrate on which an amorphous silicon thin film is formed is put into a CVD apparatus, and plasma discharge is performed for 60 seconds under the conditions of substrate temperature: 150 ° C., input gas: H 2 , pressure: 50 Pa, power density: 70 mW / cm 2. Then, a hydrogen plasma treatment was performed on the surface of the amorphous silicon thin film. The ionization potential of the amorphous silicon thin film after the hydrogen plasma treatment was 4.49 eV.
(ポリイミドフィルムの作製)
水素プラズマ処理後の非晶質シリコン薄膜上に、ポリイミド前駆体溶液を乾燥厚みが20μmとなるようにバーコーターにより流延塗布し、熱風オーブン内で125℃にて1時間乾燥し、次いで150℃にて30分間乾燥した。その後、5℃/分で450℃まで昇温し、450℃到達後さらに10分間加熱して熱イミド化を行った。
(Preparation of polyimide film)
On the amorphous silicon thin film after the hydrogen plasma treatment, the polyimide precursor solution was cast and applied by a bar coater so as to have a dry thickness of 20 μm, dried in a hot air oven at 125 ° C. for 1 hour, and then 150 ° C. For 30 minutes. Thereafter, the temperature was raised to 450 ° C. at 5 ° C./minute, and after reaching 450 ° C., the mixture was further heated for 10 minutes for thermal imidization.
(ポリイミドフィルムの剥離)
上記により、無アルカリガラス上に非晶質シリコン薄膜が設けられ、その上に厚み20μmのポリイミドフィルムが密着積層されたポリイミドフィルム付き基板を得た。ポリイミドフィルムと基板との密着力は0.07N/10mmであった。ポリイミドフィルムの端部を手で掴んで基板から剥離を行ったところ、非晶質シリコン薄膜とポリイミドフィルムとの界面で容易に剥離することができた。ポリイミドフィルムを剥離後の非晶質シリコン薄膜のイオン化ポテンシャルは4.29eVに低下していた。
(Removal of polyimide film)
By the above, the board | substrate with a polyimide film with which the amorphous silicon thin film was provided on the alkali free glass and the polyimide film with a thickness of 20 micrometers was laminated | stacked on it was obtained. The adhesion between the polyimide film and the substrate was 0.07 N / 10 mm. When the edge of the polyimide film was grasped by hand and peeled off from the substrate, it was easily peeled off at the interface between the amorphous silicon thin film and the polyimide film. The ionization potential of the amorphous silicon thin film after peeling the polyimide film was lowered to 4.29 eV.
[実施例2]
(基板のリサイクル)
実施例1のポリイミドフィルムを剥離後の基板をCVD装置に投入し、上記と同一の条件で非晶質シリコン薄膜の表面に水素プラズマ処理を実施した。水素プラズマ処理後の非晶質シリコン薄膜のイオン化ポテンシャルは4.45eVに上昇していた。
[Example 2]
(Board recycling)
The substrate after peeling off the polyimide film of Example 1 was put into a CVD apparatus, and hydrogen plasma treatment was performed on the surface of the amorphous silicon thin film under the same conditions as described above. The ionization potential of the amorphous silicon thin film after the hydrogen plasma treatment was increased to 4.45 eV.
(ポリイミドフィルムの作製および剥離)
水素プラズマ処理後の非晶質シリコン薄膜上に、実施例1と同一の条件でポリイミド前駆体溶液を塗布し、熱イミド化を行ってポリイミドフィルムを形成した。ポリイミドフィルムと基板との密着力は0.09N/10mmであり、非晶質シリコン薄膜とポリイミドフィルムとの界面で容易に剥離することができた。
(Preparation and peeling of polyimide film)
A polyimide precursor solution was applied on the amorphous silicon thin film after the hydrogen plasma treatment under the same conditions as in Example 1, and thermal imidization was performed to form a polyimide film. The adhesive force between the polyimide film and the substrate was 0.09 N / 10 mm, and could be easily peeled off at the interface between the amorphous silicon thin film and the polyimide film.
[比較例1]
実施例1と同様に、カラス基板上への非晶質シリコン薄膜の形成、水素プラズマ処理、ポリイミドフィルムの作製およびポリイミドフィルムの剥離を行った。その後、水素プラズマ処理を行わずに、非晶質シリコン薄膜上へのポリイミド前駆体溶液の塗布および熱イミド化を行った。ポリイミドフィルムと基板との密着力は0.42N/10mmであった。ポリイミドフィルムの端部を手で掴んで基板から剥離を行ったところ、剥離のために強い力を要した。
[Comparative Example 1]
In the same manner as in Example 1, formation of an amorphous silicon thin film on a crow substrate, hydrogen plasma treatment, production of a polyimide film, and peeling of the polyimide film were performed. Thereafter, the polyimide precursor solution was applied onto the amorphous silicon thin film and thermally imidized without performing hydrogen plasma treatment. The adhesion between the polyimide film and the substrate was 0.42 N / 10 mm. When the end of the polyimide film was grasped by hand and peeled off from the substrate, a strong force was required for peeling.
[比較例2]
非晶質シリコン薄膜製膜時の投入ガスをSiH4とH2の混合ガス(SiH4/H2=3/10)に変更し、圧力を120Paに変更した。それ以外は実施例1と同様の条件で、カラス基板上に非晶質シリコン薄膜を形成した。この非晶質シリコン薄膜のイオン化ポテンシャルは4.31eVであった。
[Comparative Example 2]
The input gas at the time of forming the amorphous silicon thin film was changed to a mixed gas of SiH 4 and H 2 (SiH 4 / H 2 = 3/10), and the pressure was changed to 120 Pa. Otherwise, an amorphous silicon thin film was formed on the crow substrate under the same conditions as in Example 1. The ionization potential of this amorphous silicon thin film was 4.31 eV.
水素プラズマ処理を行わずに、非晶質シリコン薄膜上へのポリイミド前駆体溶液の塗布および熱イミド化を行った。ポリイミドフィルムと基板との密着力は0.32N/10mmであった。 Without performing the hydrogen plasma treatment, the polyimide precursor solution was applied onto the amorphous silicon thin film and thermal imidization was performed. The adhesion between the polyimide film and the substrate was 0.32 N / 10 mm.
[比較例3]
非晶質シリコン薄膜を形成せずに、無アルカリガラス基板上にイミド前駆体溶液を塗布し、熱イミド化を行ってポリイミドフィルムを形成した。ポリイミドフィルムとガラス基板との密着力は0.31N/10mmであった。
[Comparative Example 3]
Without forming an amorphous silicon thin film, an imide precursor solution was applied on an alkali-free glass substrate, and thermal imidization was performed to form a polyimide film. The adhesion between the polyimide film and the glass substrate was 0.31 N / 10 mm.
[実施例3〜8]
水素プラズマ処理の圧力およびパワー密度を表1に示すように変更した。実施例7では添加ガスとして水素に対して2000ppmの濃度のPH3ガスを導入した。実施例8では添加ガスとして水素に対して2000ppmの濃度のB2H6ガスを導入した。これらの変更以外は、実施例1と同様に、カラス基板上への非晶質シリコン薄膜の形成、水素プラズマ処理、ポリイミドフィルムの作製およびポリイミドフィルムの剥離を行った。水素プラズマ処理後ポリイミドフィルム製膜前の非晶質シリコン薄膜のイオン化ポテンシャル、およびポリイミドフィルムと基板との密着力は表1に示す通りであった。
[Examples 3 to 8]
The pressure and power density of the hydrogen plasma treatment were changed as shown in Table 1. In Example 7, PH 3 gas having a concentration of 2000 ppm with respect to hydrogen was introduced as an additive gas. In Example 8, B 2 H 6 gas having a concentration of 2000 ppm with respect to hydrogen was introduced as an additive gas. Except for these changes, in the same manner as in Example 1, formation of an amorphous silicon thin film on a crow substrate, hydrogen plasma treatment, production of a polyimide film, and peeling of the polyimide film were performed. Table 1 shows the ionization potential of the amorphous silicon thin film after the hydrogen plasma treatment and before the polyimide film is formed, and the adhesion between the polyimide film and the substrate.
ポリイミドフィルムの端部を手で掴んで基板から剥離を行ったところ、実施例2〜5および実施例8では、実施例1と同様に、非晶質シリコン薄膜とポリイミドフィルムとの界面で容易に剥離することができた。実施例6および実施例7では、実施例1に比べると剥離のために力を要したが、比較例1〜3に比べると小さな力で剥離が可能であった。 When the edge of the polyimide film was grasped by hand and peeled off from the substrate, in Examples 2 to 5 and Example 8, as in Example 1, it was easy at the interface between the amorphous silicon thin film and the polyimide film. It was possible to peel off. In Example 6 and Example 7, a force was required for peeling compared to Example 1, but peeling was possible with a small force compared to Comparative Examples 1-3.
実施例2、比較例1および比較例2のポリイミドフィルム形成前の非晶質シリコン薄膜の赤外分光スペクトル(波数840cm−1で規格化したもの)を図2に示す。また、実施例および比較例における非晶質シリコン薄膜製膜時のシランと水素の導入比、水素プラズマ処理条件、非晶質シリコン薄膜の特性(イオン化ポテンシャル、赤外分光により判断した酸素の有無、およびポリイミドフィルムの密着力)を表1に示す。 FIG. 2 shows an infrared spectrum (normalized at a wave number of 840 cm −1 ) of the amorphous silicon thin film before formation of the polyimide film of Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2. In addition, silane and hydrogen introduction ratio, hydrogen plasma treatment conditions, characteristics of amorphous silicon thin film (ionization potential, presence of oxygen determined by infrared spectroscopy, Table 1 shows the adhesive strength of the polyimide film.
表1に示すように、ポリイミドフィルム形成前の非晶質シリコン薄膜の表面が酸化されていない場合は、ポリイミドフィルムの密着力が0.25N/10mm以下であり、良好な剥離性を示した。また、ポリイミドフィルム形成前の非晶質シリコン薄膜の表面のイオン化ポテンシャルとポリイミドフィルムの密着力との間には高い相関がみられ、イオン化ポテンシャルが大きいほど密着力が小さくなっていた。 As shown in Table 1, when the surface of the amorphous silicon thin film before polyimide film formation was not oxidized, the adhesion of the polyimide film was 0.25 N / 10 mm or less, indicating good peelability. Further, a high correlation was observed between the ionization potential of the surface of the amorphous silicon thin film before the polyimide film was formed and the adhesion force of the polyimide film, and the adhesion force was decreased as the ionization potential was increased.
実施例1では、水素プラズマ処理前の非晶質シリコン薄膜のイオン化ポテンシャルは4.33eVであったが、水素プラズマ処理によりイオン化ポテンシャルが増大し、非晶質シリコン薄膜上に形成されたポリイミドフィルムを容易に剥離することができた。ポリイミドフィルムを剥離後の非晶質シリコン薄膜は表面が酸化され、イオン化ポテンシャルが4.29eVに低下していた。 In Example 1, the ionization potential of the amorphous silicon thin film before the hydrogen plasma treatment was 4.33 eV. However, the ionization potential increased by the hydrogen plasma treatment, and the polyimide film formed on the amorphous silicon thin film was removed. It could be easily peeled off. The surface of the amorphous silicon thin film after peeling the polyimide film was oxidized, and the ionization potential was lowered to 4.29 eV.
このシリコン薄膜上にポリイミドフィルムを形成した比較例1では、密着力が高く剥離が困難であった。一方、表面に水素プラズマ処理を施した実施例2では、イオン化ポテンシャルが増大するとともに膜表面が非酸化状態となり、非晶質シリコン薄膜からポリイミドフィルムを容易に剥離することができた。 In Comparative Example 1 in which a polyimide film was formed on this silicon thin film, adhesion was high and peeling was difficult. On the other hand, in Example 2 where the surface was subjected to hydrogen plasma treatment, the ionization potential increased and the film surface became non-oxidized, and the polyimide film could be easily peeled from the amorphous silicon thin film.
以上の結果から、樹脂フィルムの形成前に水素プラズマ処理を実施することにより、非晶質シリコン薄膜の表面が非酸化状態となるとともにイオン化ポテンシャルが増大し、樹脂フィルムの形成時に高温に加熱が行われる場合でも、非晶質シリコン薄膜から樹脂フィルムを容易に剥離できることが分かる。また、樹脂フィルムの形成により、非晶質シリコン薄膜の表面が酸化されイオン化ポテンシャルが低下した場合でも、水素プラズマ処理を実施することにより、リサイクル利用が可能となることが分かる。 Based on the above results, by performing hydrogen plasma treatment before the formation of the resin film, the surface of the amorphous silicon thin film becomes non-oxidized and the ionization potential increases, and heating is performed at a high temperature during the formation of the resin film. It can be seen that the resin film can be easily peeled from the amorphous silicon thin film. In addition, it can be seen that even when the surface of the amorphous silicon thin film is oxidized and the ionization potential is lowered due to the formation of the resin film, the hydrogen plasma treatment can be used for recycling.
実施例1〜8の対比から、プラズマ処理の条件を変更することにより、イオン化ポテンシャルを任意の値に調整可能であり、非晶質シリコン薄膜と樹脂フィルムとの密着力を制御できることが分かる。 From the comparison of Examples 1 to 8, it can be seen that the ionization potential can be adjusted to an arbitrary value by changing the plasma treatment conditions, and the adhesion between the amorphous silicon thin film and the resin film can be controlled.
非晶質シリコン薄膜の製膜時に水素希釈したシランガスを供給した比較例2では、水素導入によりシリコンのダングリングボンドが終端されていると考えられるものの、表面が酸化されており、イオン化ポテンシャルも水素を導入せずに非晶質シリコン薄膜を製膜した実施例1(処理前)と同等であった。これは、製膜時に水素を導入すると、膜が完全な非晶質ではなく結晶に近い特性を示すようになり、結晶粒界の影響によるイオン化ポテンシャルの低下や、粒界での酸化促進等が生じたためと考えられる。 In Comparative Example 2 in which silane gas diluted with hydrogen was supplied during the formation of the amorphous silicon thin film, the dangling bond of silicon was considered to be terminated by hydrogen introduction, but the surface was oxidized and the ionization potential was also hydrogen. This was equivalent to Example 1 (before treatment) in which an amorphous silicon thin film was formed without introducing. This is because, when hydrogen is introduced during film formation, the film exhibits characteristics close to crystals rather than being completely amorphous, resulting in a decrease in ionization potential due to the influence of crystal grain boundaries and promotion of oxidation at grain boundaries. This is thought to have occurred.
製膜時の水素の導入および水素プラズマ処理は、いずれもシリコンのダングリングボンドを終端させる作用を有するが、上記の結果から、表面が非酸化状態でイオン化ポテンシャルの高い非晶質シリコンを形成するためには、製膜後に水素プラズマ処理を行う方法が適していることが分かる。 Both hydrogen introduction and hydrogen plasma treatment during film formation have the effect of terminating dangling bonds in silicon. From the above results, amorphous silicon having a high ionization potential with a non-oxidized surface is formed. Therefore, it can be seen that a method of performing hydrogen plasma treatment after film formation is suitable.
1 支持基板
10 硬質基板
15 非晶質シリコン薄膜
2 フレキシブル素子基板
20 樹脂フィルム
30 電子素子
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記支持基板の前記非晶質シリコン薄膜上に、樹脂フィルムを形成する工程;および
前記樹脂フィルムを前記非晶質シリコン薄膜との界面で前記支持基板から剥離する工程を有し、
前記樹脂フィルムを形成する前の非晶質シリコン薄膜は、表面が非酸化状態である、フレキシブル基板の製造方法。 Preparing a support substrate provided with an amorphous silicon thin film on the surface of a hard substrate;
Forming a resin film on the amorphous silicon thin film of the support substrate; and peeling the resin film from the support substrate at an interface with the amorphous silicon thin film,
The method for manufacturing a flexible substrate, wherein the amorphous silicon thin film before forming the resin film has a non-oxidized surface.
前記支持基板の前記非晶質シリコン薄膜上に、樹脂フィルムを形成する工程;および
前記樹脂フィルムを前記非晶質シリコン薄膜との界面で前記支持基板から剥離する工程を有し、
前記樹脂フィルムを形成する前の非晶質シリコン薄膜は、表面のイオン化ポテンシャルが4.4eV以下である、フレキシブル基板の製造方法。 Preparing a support substrate provided with an amorphous silicon thin film on the surface of a hard substrate;
Forming a resin film on the amorphous silicon thin film of the support substrate; and peeling the resin film from the support substrate at an interface with the amorphous silicon thin film,
The method for producing a flexible substrate, wherein the amorphous silicon thin film before forming the resin film has a surface ionization potential of 4.4 eV or less.
前記支持基板の前記非晶質シリコン薄膜上に、樹脂フィルムを形成する工程;および
前記樹脂フィルムを前記非晶質シリコン薄膜との界面で前記支持基板から剥離する工程を有し、
前記樹脂フィルムを形成する前に、前記非晶質シリコン薄膜の表面に水素プラズマ処理が施される、フレキシブル基板の製造方法。 Preparing a support substrate provided with an amorphous silicon thin film on the surface of a hard substrate;
Forming a resin film on the amorphous silicon thin film of the support substrate; and peeling the resin film from the support substrate at an interface with the amorphous silicon thin film,
A method for producing a flexible substrate, wherein a surface of the amorphous silicon thin film is subjected to hydrogen plasma treatment before forming the resin film.
前記水素プラズマ処理後の前記非晶質シリコン薄膜上に、樹脂フィルムを形成した後、前記樹脂フィルムを前記非晶質シリコン薄膜との界面で前記支持基板から剥離する、請求項1〜6のいずれか1項に記載のフレキシブル基板の製造方法。 After peeling the resin film from the support substrate at the interface with the amorphous silicon thin film, a hydrogen plasma treatment is performed on the surface of the amorphous silicon thin film on the surface of the support substrate,
The resin film is peeled off from the support substrate at the interface with the amorphous silicon thin film after forming a resin film on the amorphous silicon thin film after the hydrogen plasma treatment. The manufacturing method of the flexible substrate of Claim 1.
前記非晶質シリコン薄膜の表面が非酸化状態である、フレキシブル基板形成用支持基板。 Equipped with an amorphous silicon thin film on the surface of a hard substrate,
A support substrate for forming a flexible substrate, wherein a surface of the amorphous silicon thin film is in a non-oxidized state.
前記非晶質シリコン薄膜の表面のイオン化ポテンシャルが4.4eV以上である、フレキシブル基板形成用支持基板。 Equipped with an amorphous silicon thin film on the surface of a hard substrate,
A support substrate for forming a flexible substrate, wherein an ionization potential of a surface of the amorphous silicon thin film is 4.4 eV or more.
A method for regenerating a support substrate for forming a flexible substrate, wherein a hydrogen plasma treatment is performed on a surface of the amorphous silicon thin film of a support substrate having an amorphous silicon thin film on a surface of a hard substrate.
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