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JP5341723B2 - 剥離装置 - Google Patents

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JP5341723B2
JP5341723B2 JP2009261673A JP2009261673A JP5341723B2 JP 5341723 B2 JP5341723 B2 JP 5341723B2 JP 2009261673 A JP2009261673 A JP 2009261673A JP 2009261673 A JP2009261673 A JP 2009261673A JP 5341723 B2 JP5341723 B2 JP 5341723B2
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peeling
film
substrate
element formation
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敦弘 谷
美佐子 廣末
健一 橋本
泰靖 保坂
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Description

本発明は、基板上に形成された構造物を含む層を基板から剥離する剥離装置に関する。特
に、本発明は半導体装置の製造に使用される剥離装置に係るものであり、作製時に用いた
基板から半導体素子を含む素子形成層を分離するための半導体装置の製造装置に関するも
のである。
本発明において、作製の対象となる半導体装置は、半導体の特性を利用することで機能し
うる半導体素子、および複数の半導体素子を用いて機能する装置全般を含むものである。
半導体素子には、例えば、ＭＯＳ型トランジスタ、薄膜トランジスタ等のトランジスタ、
ダイオード、ＭＯＳ型コンデンサなどが挙げられる。また、半導体装置は、複数の半導体
素子を含む集積回路、複数の集積回路を含んだ装置、または集積回路とその他の要素を含
んだ装置を含むものである。集積回路には、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモ
リ回路などが含まれる。
複数の集積回路を含んだ装置および集積回路とその他の要素を含んだ装置には、例えば、
液晶モジュール用基板、このモジュール基板を用いた液晶モジュールおよび液晶表示装置
、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）モジュール用基板、このモジュール基板を用いたＥ
ＬモジュールやＥＬ表示装置、液晶モジュールやＥＬモジュールを表示手段として用いた
電子機器、アンテナを備えた無線通信可能なＩＣチップ、このようなＩＣチップを搭載し
た電子タグ、ＩＣカードなどが含まれる。
ガラス基板や石英基板の基材上に、ＴＦＴなどの半導体素子で集積回路を作製した後、集
積回路を製造に使用した基材からプラスチックフィルム基材へと転写する技術が開発され
ている。集積回路を他の基材へ転写するには、まず、製造に使用した基板から集積回路を
分離する工程が必要である。そのため、集積回路を基板から剥離する技術が開発されてい
る。
例えば、特許文献１には、次のようなレーザーアブレーションを用いた剥離技術が記載さ
れている。基板上に、非晶質シリコンなどからなる分離層、分離層上に薄膜素子からなる
被剥離層を設け、被剥離層を接着層により転写体に接着させる。レーザー光の照射により
分離層をアブレーションさせることで、分離層に剥離を生じさせている。
また、特許文献２には、人の手などの物理的な力で剥離を行う技術が記載されている。特
許文献２では、基板と酸化物層の間に金属層を形成し、酸化物層と金属層との界面の結合
が弱いことを利用して、酸化物層と金属層の界面で剥離を生じさせることで、被剥離層と
基板とを分離している。
剥離が生ずると２つに分離した層の表面に電荷が発生して、帯電しやすいことが知られて
いる。この現象は剥離帯電とよばれている。剥離が生じた瞬間は２つの層の表面が近接し
ているため、これらの表面の間で電気容量が形成される。剥離が進むと、２つの層の距離
の増大と共に電気容量は低下するが、剥離帯電によって生じた電荷量が変わらないため、
層表面の電位が電気容量に反比例して増大する。剥離された層の表面の電位が高くなると
、層表面に帯電している電荷が層内部に向かって放電を起こす場合がある。
そのため、剥離する対象が集積回路である場合は、半導体膜、絶縁膜、導電膜などが放電
で発生した熱により溶けて破壊される結果、半導体素子が機能しなくなることがある。ま
た半導体素子が外観できる損傷を受けず、動作することができても、高い電位が印加され
た影響で半導体や絶縁体が劣化し、半導体素子が所期の特性を示さなくなることがある。
したがって、静電気による放電が起こると、半導体素子が破壊されたり、特性が劣化され
たりした影響で、半導体素子を用いた集積回路自体が正常に動かなくなるおそれがある。
静電気による放電（静電気放電、Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｓｔａｔｉｃ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）
の影響で半導体素子などが破壊されることは、静電破壊破壊（以下「ＥＳＤ破壊」という
。）とよばれている。ＥＳＤ破壊は歩留まりを大幅に下げる原因の１つである。従来、Ｅ
ＳＤ破壊を回避するための方法として、静電気による放電を発生させないようにする方法
、静電気による放電が発生しても、放電による半導体素子への損傷を抑制する方法がある
。前者としては、イオナイザを半導体製造装置に設置して、発生した静電気を除電する方
法が知られている。後者の代表例は、半導体素子と共に保護回路を作製する方法であり、
保護回路により、放電で発生した高電位が半導体素子に印加されることを防いでいる。
静電気が発生しても、放電しなければＥＳＤ破壊は発生しない。放電は、２つの物体間の
電位差が大きい場合に発生しやすい。そのため、イオナイザは、放電の経路となる空気に
正イオンおよび負イオンを供給し、放電するほど大きな電位差が物体間に生じないように
することを目的とした装置である。しかし、剥離帯電による放電は、２つの層が分離した
、その一瞬の出来事であるため、イオナイザによる除電が間に合わないこともある。
また、保護回路を設ける場合であるが、放電の電荷が保護回路を通れば、保護回路が機能
するので、半導体素子の破壊は避けられる。しかしながら、剥離帯電においては、分離さ
れる２つの層の表面が帯電しているから、放電の経路が必ずしも保護回路を通るとは限ら
ない。そのため、剥離帯電については、保護回路によるＥＳＤ破壊の防止に対しては十分
ではない。
例えば、特許文献３には剥離帯電による放電を防止する方法が記載されている（特許請求
の範囲、９頁４２行乃至４８行参照）。基板上に導電膜を形成し、その上に半導体素子な
どを含む積層体を形成している。基板と導電膜の界面で剥離を生じさせて、剥離時に生じ
た電荷を導電膜に拡散させることで、帯電による半導体素子の破壊や特性劣化を回避して
いる。
しかしながら、特許文献３の剥離方法では、積層体の下部に導電膜が残る。積層体の使用
目的によっては、導電膜が邪魔で、導電膜があることで所期の使用目的を果たせない場合
もある。このような場合は、特許文献３の剥離方法では導電膜を除去する必要がある。
特開平１０−１２５９３１号公報 特開２００３−１７４１５３号公報 特開２００５−７９３９５号公報
本発明の課題の１つは、剥離によって生じた電荷により、半導体素子の破壊や特性劣化を
防止できる剥離処理用の装置を提供することにある。また、特許文献３では、剥離後の半
導体素子の下面が導電膜である構造に限定されるが、本発明では、剥離後の半導体素子側
の表面の材料として、抵抗の高い絶縁材料を選択できる剥離処理用の装置を提供すること
も課題の１つとする。
本発明は、上述した課題を解決するため、剥離によって帯電した電荷が、分離された２つ
の層のどちらの内部にも放電させないように剥離を行う剥離装置である。そのため、本発
明に係る半導体装置の製造装置は、半導体素子を含む素子形成層を基板から分離すること
によって現れる面を液体で濡らす手段を有することを特徴の１つとする。
本発明に係る半導体装置の製造装置の１つは、素子形成層に可撓性基板を貼り付ける手段
と、可撓性基板を移動することで素子形成層を変形させる手段を有する。可撓性基板を介
して素子形成層を変形させることで、素子形成層を基板から分離することができる。
剥離によって現れる面を液体で濡らす（湿らすことも含む）には、剥離によって逐次現れ
る面に液体を供給すればよい。液体の供給手段として、液体を滴下する、または注ぐため
のノズルや、液体を霧状に噴霧するスプレーノズルが用いられる。
本発明に係る他の半導体装置の製造装置の１つは、可撓性基板を素子形成層に貼り付ける
手段と、素子形成層を変形させるように可撓性基板を動かす手段と、液体を入れる水槽と
を有する。水槽内で素子形成層を剥離することで、素子形成層を分離することによって現
れる面を液体で濡らすことができる。
また、本発明の技術は、半導体装置の作製方法にとどまるものではなく、１つまたは複数
の層を積層した構造体を含む層を基板から剥離するために使用する剥離装置にも適用でき
る。より具体的には、本発明の剥離装置は、構造物を含む層を変形しながら、構造物を含
む層を基板から剥離する手段と、構造物を含む層を剥離することによって現れる面に液体
を供給する手段とを有する。
放電とは、絶縁体や半導体など、本来電流が流れないはずのところで、高電位差のために
、瞬間的に電流が流れる現象である。剥離によって現れる面を濡らすまたは湿らすことで
、当該面の電気抵抗を下げることができる。電気抵抗が下がる結果、剥離帯電で生じた電
荷が濡れた面に拡散するので、剥離によって現れた面の電位が放電を生ずるほど高くなる
ことを回避することができる。本発明の装置を用いて剥離を行うことにより、剥離帯電に
よる放電をなくすことができる。
本発明に係る製造装置では、剥離帯電による放電が生じないため、基板と素子形成層を分
離する工程の歩留まりを向上させることができる。また、ＥＳＤ破壊による半導体素子の
特性劣化をなくすことができるため、本発明は、信頼性の高い半導体装置を製造すること
ができる。
また、本発明の装置により、剥離によって生じた電荷を分離された２つの層の内部のどち
らにも放電させないようすることができるので、素子形成層の下面が絶縁材料で形成され
ていても、素子形成層に含まれる半導体素子が剥離帯電で生じた静電気により破壊される
こと、および半導体素子の特性が劣化することを回避することができる。したがって、本
発明の剥離装置および半導体装置の製造装置は、剥離される対象物の材料が限定されない
装置であり、汎用性が高いものである。
半導体装置の作製方法を説明するための断面図であり、基板１０上に素子形成層１１を形成することを説明するための図である。 半導体装置の作製方法を説明するための断面図であり、素子形成層１１に溝１３を形成することを説明する図である。 半導体装置の作製方法を説明するための断面図であり、素子形成層１１の上面に支持基材１４を設けることを説明するための図である。 半導体装置の作製方法を説明するための断面図であり、素子形成層１１と剥離層１２の界面で剥離が生ずることを説明するための断面図である。 半導体装置の作製方法を説明するための断面図であり、図４よりも、素子形成層１１と剥離層１２の界面で剥離が進んだことを示す図である。 半導体装置の作製方法を説明するための断面図であり、素子形成層１１が基板１０から分離されたことを示す図である。 半導体装置の作製方法を説明するための断面図であり、素子形成層１１の下面に第１の可撓性基板１８を固定し、支持基材１４を剥離することを説明する図である。 半導体装置の作製方法を説明するための断面図であり、第１の可撓性基板１８を分割することを説明する図である。 本発明の作製方法により作製された半導体装置の断面図である。 本発明の作製方法により作製された半導体装置の断面図である。 本発明の剥離装置の構成例を説明するための側面図である。 本発明の剥離装置の構成例を説明するための側面図である。 本発明の剥離装置の構成例を説明するための側面図である。 実施例１の剥離層を形成する方法を説明するための断面図である。 実施例１の素子形成層を形成する方法を説明するための断面図であり、剥離層１２上に素子形成層の絶縁膜１０３を形成することを説明する図である。 実施例１の素子形成層を形成する方法を説明するための断面図であり、絶縁膜上に薄膜トランジスタを含んだ集積回路を形成することを説明する図である。 実施例１の素子形成層を形成する方法を説明するための断面図であり、素子形成層の断面図である。 アンテナと無線通信可能な集積回路を有する半導体装置の構成例を示す図である。 本発明に係る半導体装置の構成例を示す図であり、（Ａ）は液晶モジュールの正面図であり、（Ｂ）は液晶モジュールの断面図である。 本発明に係る半導体装置の構成例を示す図であり、（Ａ）はＥＬモジュールの正面図であり、（Ｂ）はＥＬモジュールの断面図である。 本発明に係る半導体装置の構成例を示す図であり、（Ａ）、（Ｂ）はテレビジョン装置の外観図であり、（Ｃ）は電子書籍の外観図である。 剥離試験を行った試料の積層構造を示す断面図である。 剥離試験を行った試料の平面図である。 剥離試験の結果を示すグラフである。
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。また、同一の要素には
同じ符号を付して、重複する説明を省略する。また、本発明は多くの異なる態様で実施す
ることが可能であり、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および
詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は
、本実施の形態および実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。
絶縁物のような高抵抗の物質からなる層（基板も含む）の表面に静電気が発生したとき、
電荷が拡散する経路がなければ電荷は発生した箇所にとどまる。この状態で剥離が進行し
、発生した電荷による電位が大きくなれば、電気が通りやすい経路、例えば素子形成層内
部に向かって放電が起こる。
そのため、本発明に係る半導体装置の作製装置では、剥離によって生じた電荷を帯電させ
ない手段を有することを特徴とする。具体的には、基板から素子形成層を分離するときに
、分離された２つの層（層の一方が基板の場合もある。）の間に液体を供給して、素子形
成層を分離することにより現れる面を濡らす、または湿らすようにする。
まず、本発明の剥離装置の原理を説明する。そのため、図１〜図９を用いて、素子形成層
を剥離する方法、および剥離した素子形成層から半導体装置を作製する方法を説明する。
剥離の対象となる素子形成層の準備について説明する。図１に示すように、基板１０上に
素子形成層１１を形成する。素子形成層１１を基板１０から容易に分離できるように、基
板１０上に剥離層１２を形成し、剥離層１２上に素子形成層１１を形成する。
素子形成層１１内には、少なくとも１つの半導体素子が形成されている。例えば、薄膜ト
ランジスタ、ダイオード、抵抗、容量素子等で集積回路が素子形成層１１内に形成される
素子形成層１１は半導体装置の構成要素の１つであり、素子形成層１１には、複数の半導
体装置の構成要素が形成される。
素子形成層１１を形成した後、図２に示すように、溝１３を形成する。例えば、溝１３は
素子形成層１１中の１つの半導体装置の構成要素（例えば、１つ集積回路）の周囲を囲む
ように形成される。溝１３を形成することで素子形成層１１を基板１０から分離したとき
に、素子形成層１１を半導体装置ごとに分割することができる。レーザー光を照射するこ
とにより、溝１３を形成することができる。また、溝１３を、基板１０に形成された全て
の半導体装置の構成要素の周囲を囲むように形成することもできる。
剥離層１２は例えば金属や合金で形成することができる。金属は、タングステン（Ｗ）、
モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（
Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）
、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）またはイリジウム（Ｉｒ
）等である。合金は、タングステンとモリブデンの合金のようなこれら金属元素から選ば
れた複数の金属元素の合金である。これら金属膜や合金膜はスパッタリング法で形成する
ことができる。また、剥離層１２となる金属膜または合金膜の厚さは２０ｎｍ以上１００
ｎｍ以下の範囲とすればよい。
素子形成層１１と剥離層１２の間で剥離が優先的に生じるようにするため、剥離層１２と
して形成した金属膜または合金膜の表面を酸化させる。このように酸化させることで、溝
１３を形成することで、溝１３によって現れた剥離層１２と素子形成層１１の界面で剥離
を生じさせることができる。
剥離層１２の表面を酸化させる方法としては、熱酸化する方法、酸素またはＮ２Ｏプラズ
マで表面を処理する方法、オゾン水等の酸化力の強い溶液で表面を処理する方法などがあ
る。また別の方法としては、素子形成層１１を形成したとき、素子形成層１１と剥離層１
２の界面に酸化物が形成されるようにする方法がある。例えば、スパッタ法でシリコン酸
化物を成膜すると、金属膜または合金膜表面にシリコン酸化物が堆積するとき、その表面
を酸化することができる。なお、金属膜または合金膜を酸化する代わりに、プラズマ処理
や熱処理によって窒化してもよい。
また、剥離層１２は単層でも複数の層で形成することもできる。例えば、基板１０と剥離
層１２の界面で剥離が生じないように、シリコン酸化物、シリコン酸化窒化物のような無
機材料からなる絶縁膜と金属膜（または合金膜）の多層膜とすることもできる。
基板１０は、素子形成層１１および剥離層１２を形成するのに使用される基板であり、剛
体であることが好ましい。基板１０は、例えば、ガラス基板、石英基板、金属基板、ステ
ンレス基板、表面に絶縁層を形成したシリコンウエハ等である。
溝１３を形成した後、図３に示すように、支持基材１４を素子形成層１１上に固定する。
支持基材１４は、基板１０から分離された後、素子形成層１１のハンドリングを容易にす
るための部材である。また、素子形成層１１を基板１０から分離するとき、素子形成層１
１を変形させるために用いる部材である。
支持基材１４は半導体装置の部材ではなく、半導体装置の製造過程で除去されるため、支
持基材１４には、素子形成層１１を損傷させずに分離できる基材を用いる。また、素子形
成層１１を変形できるように支持基材１４を可撓性のフィルムとする。例えば、支持基材
１４には、弱い力で剥離できる剥離フィルムを用いればよい。
なお、支持基材１４を半導体装置の部材として用いる場合は、可撓性フィルム（ポリプロ
ピレン、ポリエステル、ビニル、ポリフッ化ビニル、塩化ビニルなどからなる）を支持基
材１４とし、図３の構成において、エポキシ樹脂などの接着剤により素子形成層１１に接
着する。
図４に示すように素子形成層１１と剥離層１２の界面で剥離を生じさせる。剥離を生じさ
せるため、支持基材１４を撓めることで素子形成層１１を変形させて、素子形成層１１と
剥離層１２の界面の端部で剥離を生じさせる。
図４に示すように、素子形成層１１と剥離層１２の界面の端面で剥離が生じたら、剥離に
よって生じた隙間に液体１５を供給し、剥離によって現れた素子形成層１１の下面と剥離
層１２の上面を濡らす。なお、基板１０を下に支持基材１４を上にしたとき、下面とは層
の基板１０側の面をいい、上面とは層の支持基材１４側の面を指す。
図５に示すように、素子形成層１１を剥離しながら、剥離によって逐次現れる素子形成層
１１の下面および剥離層１２の上面が液体１５で濡れるように、剥離の先端部分（図５の
鎖線で囲んだ部分１７）に液体１５を供給する。
剥離がこれから生ずる部分に液体１５を供給することで、剥離が生ずると同時に、剥離に
よって現れた面を液体で濡らして、液体１５を通じて剥離帯電による電荷を拡散させるこ
とで、静電気放電をなくすことができる。
素子形成層１１を濡らすための液体１５には、素子形成層１１、剥離層１２および基板１
０を構成する材料を変質させない液体が好ましい。または、これら材料と反応して生成物
を生じない液体が好ましい。それは、反応生成物が半導体装置を汚染するおそれがあるこ
と、反応生成物を洗浄する工程が必要になるからである。液体１５には、素子形成層１１
、剥離層１２および基板１０に対してエッチャントとして機能しない液体を選択すること
が好ましい。
液体１５には純水を用いることができる。純水の比抵抗は１ＭΩ・ｃｍ以上と非常に高い
が、素子形成層１１や剥離層１２に接触することにより純水に不純物が混ざり、電気抵抗
が下がる。よって、剥離によって現れた素子形成層１１の下面や剥離層１２の上面を純水
で濡らすことにより、素子形成層１１の下面や剥離層１２の上面に剥離によって生じた電
荷を拡散することができる。したがって、素子形成層１１や剥離層１２の表面が抵抗の高
い材料で形成されていても、素子形成層１１および剥離層１２の内部に向かって放電する
ことが回避される。
また、液体１５には、純水よりも比抵抗が低い水溶液を用いることができる。すなわち、
水を溶媒とし、その溶媒に溶質となる物質が溶けた水溶液を用いることができる。水溶液
の性質は酸性、アルカリ性、中性のいずれでもよい。例えば、酸や塩基が溶けている水溶
液、塩（塩は酸性塩、アルカリ性塩、正塩のいずれでもよい。）が溶けている水溶液など
を用いることができる。液体１５に用いることができる水溶液としては、具体的には、二
酸化炭素（ＣＯ２）の水溶液、塩化水素（ＨＣｌ）の水溶液（塩酸）、水酸化テトラメチ
ルアンモニウムの水溶液、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）の水溶液などが挙げられる。
水に溶かす物質は、常温（２５℃）、大気圧で気体となる分子で構成されることが好まし
い。このような物質には、例えば、二酸化炭素や塩化水素がある。また、物質が塩の場合
、界面活性剤として機能する塩が好ましい。界面活性剤を水に溶かすことにより、面を濡
らしやすくできる。
また、水と揮発性の液体の混合溶液も液体１５に用いることができる。液体１５に揮発性
の液体を含ませることにより乾燥処理が省略できる。揮発性の液体に少なくとも０．１％
程度水が含まれていれば、液体１５により電荷を拡散させること、すなわち帯電防止の効
果を得ることができる。市販の高純度のエタノールやアセトンなどの有機溶剤には０．１
％以上の濃度で水を不純物として含んでいる製品もあるため、このような市販の有機溶剤
は、濃度調節せずに、本発明の水と揮発性の液体の混合溶液として用いることが可能であ
る。また、揮発性の液体の長所を生かすため、揮発性の液体の濃度は３０％以上が好まし
い。よって、有機溶剤として普及している変性エタノールのような純度の低い有機溶剤も
、濃度調節せずに、本発明の水と揮発性の液体の混合溶液として用いることができる。
図６に示すように、素子形成層１１の剥離が完了すると、素子形成層１１から、剥離層１
２と共に基板１０が分離される。図７に示すように、素子形成層１１の下面に、接着剤に
より第１の可撓性基板１８を固定する。次に、素子形成層１１の上面から支持基材１４を
剥離する。
次に、図８に示すように、第１の可撓性基板１８を半導体装置ごとに分割するため、素子
形成層１１共に第１の可撓性基板１８を分割する。分割には、レーザー光を照射すればよ
い。
次に、図９に示すように素子形成層１１の上面に第２の可撓性基板１９を固定する。第２
の可撓性基板１９は必要に応じて設ければよい。以上の作製方法により、図９に示す素子
形成層１１を有する可撓性の半導体装置を形成することができる。
第１の可撓性基板１８および第２の可撓性基板１９は、撓めたり、曲げたりできる基材で
ある。可撓性基板１８、１９は、例えば、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエー
テルスルフォン等からなるプラスチック基板を用いることができる。また、ポリエチレン
テレフタレート、ポリプロピレン、ポリエステル、ビニル、ポリフッ化ビニル、塩化ビニ
ルなどの有機化合物からなるフィルムを用いることができる。
第１の可撓性基板１８および第２の可撓性基板１９を素子形成層１１に固定するには、加
熱や、可視光や紫外光などを照射することで粘着性を発現し、冷却後は硬化して物体を接
着する接着剤を用いる。例えば、熱可塑性樹脂、光重合性樹脂などの接着剤を用いること
ができる。
なお、半導体装置の作製方法を、剥離層１２が金属膜や合金膜である場合を例に説明した
が、本発明はこの例に限定されるものではない。剥離層は、機械的な力を加えることで、
素子形成層を剥離できるような材料で形成すればよい。また、素子形成層１１と剥離層１
２の界面で剥離が生じる場合を例に説明したが、剥離が生じる部分はこれに限定されない
。例えば、基板１０上に剥離層１２として、シランガスを原料にプラズマＣＶＤ法により
、水素を含んだ非晶質シリコン膜を形成する。基板１０側からエキシマレーザなどの紫外
光域のレーザーを照射し、非晶質シリコン膜から水素を放出させる。これにより、非晶質
シリコン膜と基板１０との密着性が減少する、または、非晶質シリコン膜自体が脆弱にな
るため、剥離層１２と基板１０の界面または剥離層１２の内部で剥離を生じさせることが
できる。
また、剥離層１２を異なる材料の多層膜として設けることで、剥離層を構成する層の界面
で剥離を生じさせることもできる。例えば、剥離層１２として、タングステン膜をスパッ
タ法で形成し、タングステン膜上にスパッタ法で二酸化シリコン膜を形成する。二酸化シ
リコン膜を堆積させたとき、タングステン膜と二酸化シリコン膜の界面にタングステンの
酸化物が生成される。そのため、タングステン膜と二酸化シリコン膜の界面の接合が弱い
ため、剥離層１２に力を与えることで、タングステン膜と二酸化シリコン膜の間で剥離を
生じさせることができる。
本発明に係る剥離装置は、図３の支持基材１４を素子形成層１１に固定する処理から、図
６の素子形成層１１を基板１０から分離する処理までを連続して行うことができる。以下
、図１１を用いて本発明の剥離装置の構成例を説明する。図１１は、本発明の剥離装置の
構成例を示す側面図である。また、素子形成層が基板から剥離されて、支持基板に転置さ
れる（貼り付けられる）様子も図示されている。図１１のフィルム３０は、図３の支持基
材１４に相当する基材である。フィルム３０の一方の面は樹脂からなる粘着層を有する。
図１１に示す剥離装置は、フィルム３０を供給するための供給用ローラ３１と、素子形成
層１１が転置されたフィルム３０を回収するための回収用ローラ３２と、素子形成層１１
とフィルム３０を加圧する一対の加圧用ローラ３３、３４を有する。さらに、剥離装置は
、液体１５を供給するための液体供給用ノズル３５と、乾燥空気３６を供給する乾燥用ノ
ズル３７を有する。
加圧用ローラ３３と加圧用ローラ３４の隙間でフィルム３０と基板１０が挟み込まれるた
め、ローラ３１〜３４が協働して回転することによりフィルム３０が移動し、フィルム３
０が供給用ローラ３１より送り出され回収用ローラ３２に巻き取られる。また、加圧用ロ
ーラ３３、３４で加圧されているところを支点に、回収用ローラ３２により基板１０の上
面に対して斜め上方へフィルム３０を引っ張っている。加圧用ローラ３３と３４が回転す
ることで、基板１０が移動する。
次に、図１１の剥離装置の使用方法を説明する。加圧用ローラ３３と加圧用ローラ３４の
隙間に、素子形成層１１および剥離層１２が形成された基板１０およびフィルム３０を通
す。基板１０は素子形成層１１が形成された側を加圧用ローラ３３に面するように通す。
フィルム３０は粘着層側を加圧用ローラ３４側に向くようにする。供給用ローラ３１と回
収用ローラ３２により、フィルム３０の両端に張力を加え、フィルム３０にたるみが生じ
ないようにする。
加圧用ローラ３３、３４を回転させ基板１０を移動させる。加圧用ローラ３３、３４の回
転にあわせて、供給用ローラ３１、回収用ローラ３２も回転する。これらローラの回転に
より、加圧用ローラ３３と加圧用ローラ３４の間で素子形成層１１がフィルム３０に貼り
付けられる。
加圧用ローラ３３、３４のフィルムの回収側では、フィルム３０が基板１０の移動方向（
水平方向）に対して、斜めに引っ張られて、加圧用ローラ３３の曲面に沿ってフィルム３
０が撓められる。フィルム３０を撓めることにより、素子形成層１１と剥離層１２の間で
剥離が生じ、素子形成層１１はフィルム３０に転置される。つまり、ローラ３２、３３、
３４が協働することで、フィルム３０を変形し、素子形成層１１を基板１０から剥離する
。
図１１の剥離装置では、加圧用ローラ３３、３４のフィルム３０の回収側で、ノズル３５
により液体１５を滴下することにより、剥離の先端部分（図５の鎖線で囲んだ部分１７）
に液体１５を供給している。このため、素子形成層１１と剥離層１２の剥離が生じた瞬間
に、剥離で現れた面が液体１５で濡れるため、剥離で生じた電荷を直ちに拡散させること
ができる。
液体１５を供給する部分よりもフィルム３０の回収側で、ノズル３７により乾燥空気３６
を吹き付け、液体１５で濡れた素子形成層１１を乾燥させる。液体１５に揮発性の液体と
水の混合液など、乾燥処理が不要な液体を用いた場合は、ノズル３７による乾燥処理は不
要である。
図１１の剥離装置では、液体１５を剥離層１２と素子形成層１１の隙間に向かって滴下す
るようにしたが、液体１５を滴下する位置を変えることもできる。図１２に、液体１５を
供給する位置を図１１と異ならせた剥離装置を示す。
ノズル４１が液体１５を供給する液体供給用ノズルである。図１２の剥離装置では、図１
１よりもフィルム回収側で液体１５を滴下している。滴下された液体１５はフィルム３０
および素子形成層１１をつたって、素子形成層１１と剥離層１２の隙間に供給される。
図１１、図１２には、液体を滴下する手段を有する剥離装置の構成例を示した。図１３に
剥離装置の他の構成例を示す。図１３の剥離装置では、液体供給手段として、液体を入れ
る水槽を有する。以下、図１３を用いて、剥離装置の構成を説明する。
図１３に示す剥離装置は、フィルム３０を供給するための供給用ローラ５１と、素子形成
層１１が転置されたフィルム３０を回収するための回収用ローラ５２と、素子形成層１１
とフィルム３０を加圧するための加圧用ローラ５３、５４、基板１０を移動するためのベ
ルトコンベア５５、５６を有する。さらに、剥離装置は、液体１５を入れた水槽５７、乾
燥空気５８を吹き出す乾燥用ノズル５９を有する。
加圧用ローラ５３とベルトコンベア５５は、所定の隙間をあけて、対向している。加圧用
ローラ５３とベルトコンベア５５は、フィルム３０を素子形成層１１に貼り付けるための
機構であり、水槽５７の外に配置されている。
加圧用ローラ５４とベルトコンベア５６は、所定の隙間をあけて、対向している。加圧用
ローラ５４とベルトコンベア５６の間で、素子形成層１１が基板１０から剥離される。素
子形成層１１で剥離が生じる部分が水槽５７内にあるようにするため、ベルトコンベア５
６は水槽５７内にある。加圧用ローラ５４で加圧されているところを支点に、回収用ロー
ラ５２により基板１０の上面に対して、フィルム３０を斜め上方へ引っ張っている。加圧
用ローラ５３から加圧用ローラ５４の間ではフィルム３０に変形を与えないように、フィ
ルム３０の移動方向とフィルム３０への張力の方向が平行になっている。
また、供給用ローラ５１、回収用ローラ５２、加圧用ローラ５３、５４はフィルム３０を
移動する手段であり、これらローラが協働して回転することにより、フィルム３０が供給
用ローラ５１から送り出され、回収用ローラ５２に巻き取られる。ベルトコンベア５５、
５６が回転することにより、基板１０が移動される。
次に、図１３の剥離装置の使用方法を説明する。加圧用ローラ５３とベルトコンベア５５
の隙間、および加圧用ローラ５４とベルトコンベア５６の隙間で、素子形成層１１および
剥離層１２が形成された基板１０およびフィルム３０を通す。基板１０は素子形成層１１
が形成された側を加圧用ローラ５３、５４に向くように通す。フィルム３０は粘着層側を
ベルトコンベア５５、５６に向くようにする。供給用ローラ５１と回収用ローラ５２によ
り、フィルム３０の両端に張力を加え、フィルム３０にたるみが生じないようにする。
加圧用ローラ５３、５４の回転にあわせて、ベルトコンベア５５、５６、供給用ローラ５
１、回収用ローラ５２も回転し、基板１０と共にフィルム３０を移動させる。加圧用ロー
ラ５３とベルトコンベア５５の隙間で、フィルム３０が素子形成層１１に貼り付けられる
。
さらに、フィルム３０と共に基板１０が移動し、加圧用ローラ５４とベルトコンベア５６
の隙間に送られる。加圧用ローラ５４、ベルトコンベア５６のフィルムの回収側では、フ
ィルム３０が基板１０の移動方向に対して、斜めに引っ張られて、加圧用ローラ５４の曲
面に沿ってフィルム３０が撓められる。フィルム３０を撓めることにより、素子形成層１
１と剥離層１２の間で剥離が生じ、素子形成層１１はフィルム３０に転置される。つまり
、回収用ローラ５２、加圧用ローラ５４およびベルトコンベア５６が協働することで、フ
ィルム３０を変形し、素子形成層１１を基板１０から剥離する。一方、加圧用ローラ５４
とベルトコンベア５６の間を通過すると、基板１０は水槽５７に落ちるようになっている
。
図１３の剥離装置では、素子形成層１１の剥離が生ずる部分が水槽５７の液体１５中にあ
る。このため、素子形成層１１と剥離層１２の剥離が生じた瞬間、剥離で現れた面が液体
１５で濡れるため、剥離で生じた電荷を直ちに拡散させることができる。
最後に、ノズル５９により乾燥空気５８を素子形成層１１が転置されたフィルム３０に吹
き付けて、素子形成層１１を乾燥させる。液体１５に揮発性の液体と水の混合液など、乾
燥が不要な液体を用いた場合は、ノズル５９による乾燥処理は不要である。
なお、図１１、図１２の剥離装置において、加圧用ローラ３４をベルトコンベアに変更す
ることができる。また、図１３の剥離装置において、ベルトコンベア５５、５６の一方ま
たは双方を加圧用ローラに変更することができる。
本実施例では、本発明の剥離装置を使用して、非接触でデータの入出力が可能な半導体装
置の作製方法を説明する。本実施例では、素子形成層には、１３．５６ＭＨｚの信号で無
線通信を行い、ＩＣタグとして機能する集積回路を形成した。以下、図１〜図１０、およ
び図１４〜図１７を用いて、本実施例を説明する。
図１に示すように、基板１０上に、剥離層１２を形成し、剥離層１２上に集積回路を形成
した。以下、図１４〜図１７を用いて、剥離層１２および素子形成層１１の作製方法を説
明する。
基板１０には、旭硝子社製のガラス基板（厚さ０．７ｍｍ、商品名ＡＮ１００）を５イン
チ角に切断した基板を用いた。図１４に示すように、剥離層１２は、酸化窒化シリコン（
ＳｉＯｘＮｙ、ｘ＞ｙ）層１０１ａとタングステン層１０１ｂの多層構造とした。酸化窒
化シリコン層１０１ａは、平行平板型プラズマＣＶＤ装置により、原料ガスにＳｉＨ４、
Ｎ２Ｏを用いて、２００ｎｍの厚さに形成した。タングステン層１０１ｂは、スパッタリ
ング装置でタングステンターゲットを用いて、厚さ５０ｎｍ形成した。Ｎ２Ｏのプラズマ
を発生させて、タングステン層１０１ｂの表面をプラズマ処理し、表面を酸化させて、タ
ングステン酸化物を形成した。このプラズマ処理により、剥離層１２と素子形成層１１の
界面であるタングステン酸化物で剥離が生じるようになる。また、剥離層１２の下層の酸
化窒化シリコン層１０１ａは、タングステン層１０１ｂをスパッタ法で形成しているとき
、ガラス基板などの基板１０から不純物が拡散しないようにするためのバリア層である。
バリア層には、酸化シリコンや窒化シリコンなど他の無機材料からなる絶縁膜を用いるこ
とができる。
図１５に示すように、剥離層１２の上に、素子形成層１１のＴＦＴなど半導体素子の下地
絶縁層となる絶縁膜１０３を形成した。絶縁膜１０３は酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ
、ｘ＜ｙ）層１０３ａと酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ、ｘ＞ｙ）層１０３ｂの積層構
造とした。１層目の酸化窒化シリコン層１０３ａは、平行平板型プラズマＣＶＤ装置で、
原料ガスにＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３、Ｈ２を用いて成膜した。２層目の酸化窒化シリコ
ン層１０３ｂは、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置によりＳｉＨ４、Ｎ２Ｏを原料ガスに
用いて成膜した。
図１６に示すように、絶縁膜１０３上に、ＴＦＴ、コンデンサなどの半導体素子により集
積回路を形成した。図１６では、集積回路の断面図として、ｎチャネル型ＴＦＴ１０４と
ｐチャネル型ＴＦＴ１０５からなるＣＭＯＳ回路のみを図示した。なお、１枚の基板１０
上には、行列的に配列された４８個（８行×６列）の集積回路を同時に形成した。
無線通信を行うため、集積回路（ＴＦＴ１０４、１０５）に接続されるアンテナ１０６を
形成した。まず、アンテナ１０６を形成する前に、集積回路（ＴＦＴ１０４、１０５）を
覆って絶縁膜１０７を形成した。本実施例では、絶縁膜１０７は感光性ポリイミドで形成
し、絶縁膜１０７にアンテナ１０６を接続するための開口部を形成する。
絶縁膜１０７上に、印刷法で銀（Ａｇ）ペーストを所望の形状に形成し、アンテナ１０６
を形成した。なお、同一の基板１０の４８個の集積回路のうち、半分にはアンテナ１０６
を設けて、集積回路とアンテナとの積層構造とした。また、残りの半分はアンテナ１０６
の代わりに、外付けのアンテナを接続するためのバンプを銀ペーストで形成した。なお、
アルミニウムなどの導電膜をスパッタ法で成膜し、エッチング法により所望の形状に加工
することで、アンテナ１０６やバンプを形成することができる。
最後に、図１７に示すように、アンテナ１０６を覆って封止用の樹脂層１０８を形成した
。樹脂層１０８には、厚さ３０μｍのエポキシ樹脂層を形成した。以上により、基板１０
上に、剥離層１２および素子形成層１１からなる構造物が形成される。
基板１０上の素子形成層１１には複数の集積回路が形成されている。素子形成層１１を基
板１０から分離したときに、集積回路を１つずつに分割できるように、図２に示すように
、素子形成層１１に予め溝１３を形成する。溝１３は素子形成層１１中の各集積回路の周
囲を囲むように形成される。本実施例では、波長２６６ｎｍ、出力２ＷのＵＶレーザー光
を照射することにより、溝１３を形成した。素子形成層１１に溝１３を形成することで、
溝１３によって露出された素子形成層１１と剥離層１２との界面で若干剥離が生じ、溝１
３に沿って素子形成層１１が浮いた状態になった。
次に、図１１の装置を用いて、図３〜図６に示す一連の工程を行った。フィルム３０には
、片面に粘着層のついたＰＥＴ（Ｐｏｌｙ−Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−Ｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔ
ｅ）フィルムを用いた。ＰＥＴフィルムは、厚み（粘着層をのぞく）が０．１ｍｍであり
、粘着力が０．３９Ｎ／２５ｍｍである。液体１５には、ＣＯ２を溶かした純水（以下、
「ＣＯ２水」という。）を用いた。ＣＯ２水の比抵抗は０．２ＭΩである。
加圧用ローラ３３と加圧用ローラ３４は０．８ｍｍ〜０．９ｍｍの間隔を保って配置した
。フィルム３０と基板１０の移動速度が２００ｍｍ／ｍｉｎになるように、加圧用ローラ
３３、加圧用ローラ３４を回転させた。また、本実施例では、ノズル３７から乾燥空気を
吹き付け、フィルム３０に転置された素子形成層１１を乾燥させた。
図１１の剥離装置を用い、ＣＯ２水をノズル３５から吐出しながら、素子形成層１１を基
板１０から剥離した。ＣＯ２水は素子形成層１１と剥離層１２の隙間に浸入してゆき、剥
離が生じた瞬間に、素子形成層１１と剥離層１２を濡らすことができた。
素子形成層１１がフィルム３０に粘着された状態（図６の状態）で、素子形成層１１を光
学顕微鏡で観察し、放電による電力破壊（放電によって生じた熱により、半導体層、絶縁
膜、導電膜などが溶ける破壊）が生じているかを確認した。光学顕微鏡の観察の目的は、
視認できる破壊が半導体素子に生じていないかを確認することである。本実施例では、１
つの基板１０上に形成された４８個の集積回路全てを光学顕微鏡で観察した。
比較例として、図１１の装置を用いて剥離を行うときに、液体１５を供給する代わりに、
イオナイザで除電した。比較例１では送風型イオナイザを使用し、比較例２では軟Ｘ線イ
オナイザを使用した。これらイオナイザの性能は、両方とも、１５ｃｍ離れたところにあ
る±５０００Ｖに帯電した物体を±１００Ｖ以下にまで除電するのに要する時間は１秒未
満である。また、比較例３として、液体を供給せず、またイオナイザを使用しないで、図
１１の剥離装置で素子形成層１１を剥離した。
光学顕微鏡の観察の結果、液体（ＣＯ２水）を供給して剥離された素子形成層中の集積回
路に電力破壊は生じていなかった。一方、液体１５の供給を行わずに、素子形成層１１を
基板１０から分離した場合は、電力破壊が生じている集積回路があった。
Figure 0005341723
表１に光学顕微鏡による観察結果をまとめる。表１に示すように、静電対策を何ら施して
いない基板（比較例３）や、送風型イオナイザで除電した基板（比較例１）では、わずか
１％しか、電力破壊が生じていない集積回路を作製できなかった。また、軟Ｘ線イオナイ
ザで除電した基板（比較例２）でも１２％程度しか、電力破壊が生じていない集積回路を
作製できなかった。比較例１〜３に対して、実施例１のように液体を供給することで、電
力破壊を生じさせないことが可能になることが分かった。
図６の状態を得たら、図７〜図９を用いて説明した一連の工程を行い、図９に示すように
、第１の可撓性基板１８と第２の可撓性基板１９で封止された素子形成層１１を有する半
導体装置を作製した。なお、集積回路のうちアンテナに接続されていない回路を含んだ素
子形成層１１には、第２の可撓性基板１９の代わりに、図１０に示すようにアンテナが形
成されたフィルム２１を固定し、半導体装置を作製した。フィルム２１と素子形成層１１
の接着には異方性導電性接着剤を用い、集積回路のバンプとフィルム２１上のアンテナの
端子が電気的に接続されるようにする。
図９および図１０に示す半導体装置は、非接触型ＩＣタグなどに内蔵されるインレットと
して用いることができる。なお、本発明に係る半導体装置は、インレットのような中間製
品だけでなく、図９および図１０に示すようなインレットをプラスチックカードに内蔵し
た、シールラベルに付けた、または紙に抄き込んだＩＣカード、ＩＤラベルおよびＩＣタ
グなどの最終製品も含むものである。
本実施例の作製方法を経て完成した図９および図１０に示す半導体装置に信号を入力して
、無線で信号を入力し所定の動作をするかを検査した。光学顕微鏡で観察した全ての半導
体装置（光学顕微鏡で観察対象となった集積回路を含む半導体装置）が動作することが確
認された。表１の光学顕微鏡観察の結果もふまえると、液体を供給しながら素子形成層を
基板から分離することにより、剥離によって生じた静電気が放電することを防止すること
ができたと考えられる。すなわち、本実施例により、剥離で生じた電荷により、半導体装
置に含まれる半導体素子の破壊、および半導体素子の特性の劣化を防止することができる
ことが分かった。
なお、本実施例の構造では、剥離によって現れる素子形成層１１の下面はタングステンの
酸化物や酸化窒化シリコンからなり、抵抗が高い材料であるが、本実施例を適用すること
により、集積回路が剥離放電によって破壊されることを防ぐことができる。すなわち、本
発明の剥離装置を用いると、素子形成層１１の下面を形成する材料は導電性材料に限定さ
れず、絶縁材料で形成することができる。すなわち、本発明の剥離装置では、剥離によっ
て生じた電荷を、分離された２つの層の内部のどちらにも放電させないようすることがで
きるので、素子形成層の下面が絶縁材料であっても、素子形成層に含まれる半導体素子が
剥離で生じた静電気により破壊されること、および半導体素子の特性が劣化することを防
止することができる。
図１８を用いて、本実施例では、アンテナと無線通信可能な集積回路を有する半導体装置
の構成例を説明する。
図１８（Ａ）は、本発明に係る半導体装置としてＩＤラベルの構成例を示す図である。ラ
ベル台紙１６０（セパレート紙）上に複数のＩＤラベル１６１が形成されている。各ＩＤ
ラベル１６１は、無線通信が可能なアンテナと集積回路を有するインレット１６２を内包
している。ＩＤラベル１６１は、ボックス１６３に収納されている。ＩＤラベル１６１に
は、その商品や役務に関する情報（商品名、ブランド、商標、商標権者、販売者、製造者
等）が記されている。一方、内蔵されているインレット１６２の集積回路には、その商品
（または商品の種類）固有のＩＤナンバーが記憶されている。インレット１６２の集積回
路には、ＩＤラベル１６１の表面にラベルに明記しきれない多大な情報、例えば、商品の
産地、販売地、品質、原材料、効能、用途、数量、形状、価格、生産方法、使用方法、生
産時期、使用時期、賞味期限、取扱説明、商品に関する知的財産情報等が記憶されている
。
図１８（Ｂ）は、ＩＤタグ１６５の構成例を示す図である。ＩＤタグ１６５には、紙やプ
ラスチックのタグにインレット１６２を内蔵している。無線通信可能なＩＤタグ１６５を
商品に備え付けることにより、商品管理が容易になる。例えば、商品が盗難された場合に
、商品の経路を辿ることによって、その犯人を迅速に把握することができる。このように
、ＩＤタグを備えることにより、いわゆるトレーサビリティに優れた商品を流通させるこ
とができる。
図１８（Ｃ）は、ＩＤカード１６６の構成例を示す図である。ＩＤカード１６６は、２枚
のプラスチックカードの間にインレット１６２（図示されていない）が挟まれて構成され
ている。上記ＩＤカード１６６としては、キャッシュカード、クレジットカード、プリペ
イドカード、電子乗車券、電子マネー、テレフォンカード、会員カード等のあらゆるカー
ド類が含まれる。
図１８（Ｄ）は、紙に集積回路を内包した半導体装置の構成例を示す図であり、本発明を
無記名債券１６７として構成した例を示す。無記名債券１６７には、インレット１６２が
埋め込まれている。無記名債券１６７には、切手、切符や入場券などのチケット、商品券
、図書券、文具券、ビール券、おこめ券、各種ギフト券、各種サービス券等が含まれるが
、もちろんこれらに限定されるものではない。
図１９を用いて、本実施例では、本発明の半導体装置として、アクティブマトリクス型
の液晶モジュールの構成例を説明する。図１９（Ａ）は、液晶モジュールの正面図であり
、図１９（Ｂ）は図１９（Ａ）中のＡ−Ａ’で切断した断面図である。
２００は第１の可撓性基板、点線で示された２０１は信号線駆動回路、２０２は画素部、
２０３は走査線駆動回路である。第１の可撓性基板２００上に、薄膜トランジスタなどか
らなる画素部２０２、信号線駆動回路２０１、走査線駆動回路２０３が素子形成層１９０
に形成されている。素子形成層１９０を第１の可撓性基板２００に接着剤により固定する
ことで、液晶モジュール用基板が構成されている。液晶モジュール用基板は、上述した実
施の形態、実施例１で説明した方法および剥離装置を用いて作製することができる。
次に図１９（Ｂ）を用いて、素子形成層１９０の断面構造について説明する。素子形成層
１９０において、半導体素子は絶縁膜からなる下地膜２０９上に形成される。信号線駆動
回路２０１はｎチャネル型薄膜トランジスタ２１１とｐチャネル型薄膜トランジスタ２１
２とを組み合わせたＣＭＯＳ回路を有する。画素部２０２にはスイッチング用薄膜トラン
ジスタ２１３と容量素子２１４を有する。スイッチング用薄膜トランジスタ２１３は層間
絶縁膜２２１によって覆われている。層間絶縁膜２２１上には画素電極２２２が形成され
ている。画素電極２２２は、スイッチング用薄膜トランジスタ２１３に電気的に接続され
ている。
スイッチング用薄膜トランジスタ２１３の配線、画素電極２２２、ｎチャネル型薄膜トラ
ンジスタ２１１およびｐチャネル型薄膜トランジスタ２１２の配線を覆うように保護膜２
２３が形成されている。保護膜２２３により、薄膜トランジスタの活性層や層間絶縁膜２
２１等への不純物の侵入を防止することができる。保護膜２２３上に配向膜２２４が形成
されている。なお、配向膜２２４は必要に応じて形成される。
素子形成層１９０内の配線２１０は、信号線駆動回路２０１および走査線駆動回路２０３
に入力される信号などを伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキ
シブルプリントサーキット）２０８が接続される。なお、本発明の液晶モジュールには、
ＦＰＣ２０８のみを取り付けた形態と、ＦＰＣ２０８およびＰＷＢ双方を取り付けた形態
、双方を含む。
本実施例の液晶モジュールは、第１の可撓性基板２００と素子形成層１９０とを有する液
晶モジュール用基板と、第２の可撓性基板２３０でなる対向基板と、シール材２０５と、
液晶２４０と、ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）２０８とを有し、撓めること
が可能である。
対向基板は、第２の可撓性基板２３０上に、カラーフィルタ２３１およびブラックマトリ
クス（ＢＭ）２３２、対向電極２３３、配向膜２３４が形成されている。カラーフィルタ
２３１は第１の可撓性基板２００側に設けることもできる。また、対向電極２３３を第１
の可撓性基板２００の素子形成層１９０に設けて、ＩＰＳ方式の液晶モジュールを構成す
ることができる。
第１の可撓性基板２００に対向して、第２の可撓性基板２３０がシール材２０５により固
定され、第１の可撓性基板２００と第２の可撓性基板２３０の間に、シール材２０５によ
って、液晶２４０が封入されている。
本実施例では、信号線駆動回路２０１、走査線駆動回路２０３を素子形成層１９０に形成
する例を示したが、画素部２０２のみを素子形成層１９０に形成し、信号線駆動回路２０
１、走査線駆動回路２０３は、シリコンウエハを用いたＩＣチップで構成し、ＣＯＧ法や
ＴＡＢ法により、第１の可撓性基板２００上の画素部２０２と電気的に接続する構成とす
ることもできる。
図２０を用いて、本実施例では、本発明の半導体装置として、アクティブマトリクス型の
ＥＬモジュールの構成例を説明する。図２０（Ａ）は、ＥＬモジュールの正面図であり、
図２０（Ｂ）は図２０（Ａ）中のＡ−Ａ’で切断した断面図である。
図２０に示すＥＬモジュールは撓めることが可能であり、素子形成層内に形成されたトラ
ンジスタおよび発光素子を第１の可撓性基板３０１と第２の可撓性基板３０６との間に形
成したシール材３０５によって封止された構成である。
第１の可撓性基板３０１上に、画素部３０２、信号線駆動回路３０３と走査線駆動回路
３０４とを含む素子形成層３００が接着剤により固定され、ＥＬモジュール用基板が構成
される。ＥＬモジュール用基板は、上述した実施の形態、実施例１で説明した方法および
剥離装置を用いて作製することができる。
シール材３０５と第２の可撓性基板３０６とによってＥＬモジュール用基板を封止するこ
とでＥＬモジュールが構成される。本実施例のＥＬモジュールは、ＥＬモジュール用基板
とシール材３０５と第２の可撓性基板３０６で密閉された空間には充填材３０７が充填さ
れている。充填材３０７としては窒素やアルゴンなどの不活性な気体の他に、紫外線硬化
樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、ポリビニルクロライド、アクリル、ポリイミ
ド、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリビニルブチラル、またはエチレンビニレンアセテ
ートを用いることができる。
以下、素子形成層３００の構造を説明する。画素部３０２、信号線駆動回路３０３および
走査線駆動回路３０４とは薄膜トランジスタを複数有する、図２０（Ｂ）では信号線駆動
回路３０３に含まれる薄膜トランジスタ３０８と、画素部３０２に含まれる薄膜トランジ
スタ３１０のみ図示されている。画素部３０２は発光素子３１１を有し、発光素子３１１
は、薄膜トランジスタ３１０と電気的に接続されている。
引き回し配線３１４は外部から素子形成層３００内の回路に信号や電源を供給するための
配線である。引き回し配線３１４は、引き回し配線３１５ｂ、引き回し配線３１５ａを介
して２層構造の接続端子３１６と接続されている。接続端子３１６はフレキシブルプリン
トサーキット（ＦＰＣ）３１８が有する端子と異方性導電膜３１９を介して電気的に接続
されている。
本発明の半導体装置は、実施例３で説明した液晶モジュールや、実施例４のＥＬモジュー
ルを表示部に具備した電子機器を含むものである。以下、液晶モジュールとＥＬモジュー
ルをまとめて「表示モジュール」とよぶ。このような電子機器として、コンピュータ用の
モニタ、テレビジョン装置（単にテレビ、またはテレビジョン受信機ともよぶ）、デジタ
ルカメラ、デジタルビデオカメラ等のカメラ、携帯電話装置（単に携帯電話機、携帯電話
ともよぶ）およびＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等
の携帯情報端末、ノート型コンピュータ、カーオーディオ、ナビゲーションシステム、デ
ジタル音楽プレーヤ、携帯型ＤＶＤ再生装置、携帯型ゲーム機、業務用ゲーム機等が挙げ
られる。その具体例について、図２１を参照して説明する。
図２１（Ａ）、（Ｂ）はテレビジョン装置である。内蔵されている表示モジュールの構造
には、画素部のみが素子形成層内に形成されて、走査線側駆動回路および信号線側駆動回
路は基板に実装されている構造、画素部と走査線側駆動回路を素子形成層内形成し、信号
線側駆動回路は別途ドライバＩＣとして基板に実装されている構造、または、画素部と信
号線側駆動回路と走査線側駆動回路が素子形成層内に形成する構造などがある。本発明の
表示モジュールはいずれの構造も採用できる。なお、走査線側駆動回路および、信号線駆
動回路を基板に実装するには、ＴＡＢ方式、ＣＯＧ方式などの実装方式を用いる。
テレビジョン装置は、表示モジュール以外の外部回路として、映像信号の入力側では、チ
ューナで受信した信号のうち、映像信号を増幅する映像信号増幅回路と、そこから出力さ
れる信号を赤、緑、青の各色に対応した色信号に変換する映像信号処理回路と、その映像
信号をドライバＩＣの入力仕様に変換するためのコントロール回路などを有する。コント
ロール回路は、走査線側と信号線側にそれぞれ信号が出力する。デジタル駆動する場合に
は、信号線側に信号分割回路を設け、入力デジタル信号を複数に分割して供給する構成と
することもできる。
チューナで受信した信号のうち、音声信号は、音声信号増幅回路に送られ、その出力は音
声信号処理回路を経てスピーカーに供給される。制御回路は受信局（受信周波数）や音量
の制御情報を入力部から受け、チューナや音声信号処理回路に信号を送出する。
図２１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、テレビジョン装置には、表示モジュールが筐体に組
み見込まれている。表示モジュールにより主画面４０３が形成され、その他付属設備とし
てスピーカー部４０９、操作スイッチなどが備えられている。このように、テレビジョン
装置を完成させることができる。
図２１（Ａ）に示すように、筐体４０１に液晶モジュール４０２が組みこまれている。受
信機４０５により一般のテレビ放送の受信をはじめ、モデム４０４を介して有線または無
線による通信ネットワークに接続することにより一方向（送信者から受信者）または双方
向（送信者と受信者間、又は受信者間同士）の情報通信をすることもできる。テレビジョ
ン装置の操作は、筐体に組みこまれたスイッチまたは別体のリモコン操作機４０６により
行うことが可能であり、このリモコン装置にも出力する情報を表示する表示部４０７を設
けることができる。
また、テレビジョン装置にも、主画面４０３の他にサブ画面４０８を第２の表示用パネル
で形成し、チャネルや音量などを表示する構成が付加されている構成とすることができる
。この構成において、主画面４０３を視野角の優れたＥＬモジュールで構成し、サブ画面
４０８を低消費電力で表示可能な液晶モジュールで形成するとよい。また、低消費電力化
を優先させるためには、主画面４０３を液晶モジュールで形成し、サブ画面４０８をＥＬ
モジュールで形成し、サブ画面４０８は点滅可能とする構成とするとよい。
図２１（Ｂ）は例えば２０〜８０インチの大型の表示部を有するテレビジョン装置であり
、筐体４１０、操作部であるキーボード部４１２、表示部４１１、スピーカー部４１３等
を含む。表示部４１１に表示モジュールが用いられる。図２１（Ｂ）の表示部４１１に、
湾曲可能な表示モジュールを用いているので、表示部４１１が湾曲したテレビジョン装置
となっている。このように、可撓性の表示モジュールを用いることで、表示部４１１の形
状が平面だけに制限されることがなく、様々な形状のテレビジョン装置を作製することが
できる。
本発明により、表示モジュールの歩留まりを向上できるため、コストダウンも達成できる
。よって本発明を用いたテレビジョン装置では、大画面の表示部を有しても低いコストで
製造することができる。
もちろん、本発明の表示モジュールはテレビジョン装置に限定されず、パーソナルコンピ
ュータのモニタをはじめ、鉄道の駅や空港などにおける情報表示盤や、街頭における広告
表示盤など大面積の表示媒体としても様々な用途に適用することができる。
本発明の表示モジュールは、携帯電話、デジタルカメラなど各種の携帯機器の表示部に適
用できる。図２１（Ｃ）に、携帯機器の一例として、電子書籍の構成例を示す。電子書籍
は、本体４２１、表示部４２２、４２３、記憶媒体４２４、操作スイッチ４２５、アンテ
ナ４２６等を含む。表示部４２２に可撓性の表示モジュールを用いることで、携帯機器の
軽量化を図ることができる。
本実施例では、液体を供給しながら素子形成層を基板から分離することで、剥離を生じさ
せる力を弱くできること、また素子形成層に割れやヒビなどの損傷の発生を回避できるこ
とを説明する。
まず、剥離試験を行った試料の作製方法を説明する。
図２２は、はく離試験を行った試料の積層構造を説明するための図である。
ガラス基板５００を用意した。ガラス基板５００には、旭硝子社製の無アルカリガラス（
商品名ＡＮ−１００）を使用した。厚さは０．７ｍｍであり、サイズは１００ｍｍ×１２
０ｍｍである。
ガラス基板５００上に、プラズマＣＶＤ装置で、酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ、ｘ＞
ｙ）膜５０１を厚さ１００ｎｍ形成した。酸化窒化シリコン膜５０１の形成のためのプロ
セスガスには、ＳｉＨ４およびＮ２Ｏを用いた。酸化窒化シリコン膜５０１上に、スパッ
タリング装置により厚さ５０ｎｍのタングステン膜５０２を形成した。ターゲットにタン
グステンを用い、放電用ガスにアルゴンガスを用いた。タングステン膜５０２は剥離層と
して機能する。
タングステン膜５０２上に、素子形成層とみなす絶縁膜と半導体膜の積層膜を形成する。
まず、プラズマＣＶＤ装置で酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ、ｘ＞ｙ）膜５０３を厚さ
６００ｎｍ形成した。酸化窒化シリコン膜５０３を形成するプロセスガスにＳｉＨ４およ
びＮ２Ｏを用いた。また、タングステン膜５０２上に酸化窒化シリコン膜５０３を堆積さ
せる前に、酸化窒化シリコン膜５０３を形成するチャンバーにＮ２Ｏガスだけを供給し、
Ｎ２Ｏガスを励起してプラズマ化することで、タングステン膜５０２の表面を酸化して、
タングステン酸化物を形成した。このプラズマ処理は、タングステン膜５０２と酸化窒化
シリコン膜５０３との界面で、他の界面よりも優先して剥離を生じさせるための処理であ
る。
プロセスガスにＳｉＨ４、Ｈ２、ＮＨ３およびＮ２Ｏを用い、プラズマＣＶＤ装置で、厚
さ１００ｎｍの酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ、ｘ＜ｙ）膜５０４を酸化窒化シリコン
膜５０３上に形成した。プロセスガスにＳｉＨ４およびＮ２Ｏを用い、プラズマＣＶＤ装
置で、厚さ１００ｎｍの酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ、ｘ＞ｙ）膜５０５を酸化窒化
シリコン膜５０４上に形成した。プロセスガスにＳｉＨ４およびＨ２を用い、プラズマＣ
ＶＤ装置で、厚さ６６ｎｍの非晶質シリコン膜５０６を酸化窒化シリコン膜５０５上に形
成した。酸化窒化シリコン膜５０４、酸化窒化シリコン膜５０５および非晶質シリコン膜
５０６は、プラズマＣＶＤ装置の同じチャンバー内で形成し、チャンバー内に供給するプ
ロセスガスを切り替えて、これらの膜を連続して形成した。
次に、プロセスガスにＳｉＨ４、Ｈ２、Ｎ２、ＮＨ３およびＮ２Ｏを用い、プラズマＣＶ
Ｄ装置で、厚さ１００ｎｍの酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ、ｘ＜ｙ）膜５０７を非晶
質シリコン膜５０６上に形成した。プロセスガスにＳｉＨおよびＮ２Ｏを用い、プラズマ
ＣＶＤ装置で、厚さ６００ｎｍの酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ、ｘ＞ｙ）膜５０８を
酸化窒化シリコン膜５０７上に形成した。
次いで、ＵＶレーザー光をガラス基板５００から照射して、膜５０１〜５０８が形成され
たガラス基板５００を切断することで、試料のサイズを２０ｍｍ×１００ｍｍの短冊状に
した。図２３に、短冊状に加工された試料の平面図を示す。次に、剥離のきっかけをつく
るため、ＵＶレーザー光を照射して、図２３に示すように、タングステン膜５０２に達す
る溝５１０を試料に形成した。溝５１０を形成することで、酸化窒化シリコン膜５０３と
タングステン膜５０２の間で剥離が生ずる。以上の方法で、剥離試験を行う試料を準備し
た。
次に、剥離試験の方法を説明する。幅２０ｍｍ程度の加熱剥離テープを用意した。加熱剥
離テープには、電気化学工業社製のエレグリップテープ（品種ＦＡ１２５０）を用いた。
この加熱剥離テープの基材と粘着層を合わせた厚さは１５０μｍであり、粘着層の厚さは
５０μｍである。加熱剥離テープの基材はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）でなる
。
溝が形成された試料に加熱剥離テープを貼り付けた。加熱剥離テープは酸化窒化シリコン
膜５０８側に貼り付けている。加熱剥離テープを引き剥がすことで、基板５００から膜５
０８乃至５０３でなる積層膜を剥がすことができる。
加熱剥離テープを引っ張り、膜５０８乃至５０３でなる積層膜がタングステン膜５０２か
ら剥離するのに必要な引っ張り力を測定した。剥離試験には、島津製作所製の小型卓上試
験機（ＥＺ−ＴＥＳＴ ＥＺ−Ｓ−５０Ｎ）を用いた。剥離試験方法には、日本工業規格
（ＪＩＳ）の規格番号ＪＩＳ Ｚ０２３７に準拠する粘着テープ・粘着シート試験方法を
用いた。試料に純水を供給しながら剥離を行う場合と、純水を供給せずに剥離を行った場
合で、それぞれ、引っ張り力を測定した。なお、純水の供給は、試料を試験機に取り付け
た後、剥離部分にスポイトで純水を滴下することで行った。
図２４は剥離試験結果を示すグラフである。図２４の縦軸は、加熱剥離テープに加えた引
っ張り力であり、横軸はストロークである。ストロークとは、力の作用点の変位を表して
いる。つまり、剥離が起こっている点の変位である。
図２４のグラフから、純水を供給する場合、引っ張り力が純水を供給しない場合の１／２
以下になっていることが分かる。この剥離試験によって、純水を供給することで、より弱
い力で剥離を行うことができることが確認された。
また、純水を供給しないで剥離試験を行った場合、図２４のグラフは、鋸歯状のプロファ
イルを示している。鋸歯状のプロファイルは、次のように剥離が進行していることを示し
ている。純水を供給しないで剥離をさせると、剥離を進行させるために純水を供給する場
合よりも強い力が作用点にかかっているが、剥離がすすむと、その力が急激に減少する。
このような作用点に加わる力の増大、および急激な減少を繰り返しながら、剥離が進行す
る。
純水を供給しないで剥離した試料を観察すると、引っ張り力が急激に減少した箇所ではク
ラックが発生していることが確認された。これに対して、純水を供給しながら剥離試験を
行った試料にはクラックは発生していなかった。以上の通り、純水を供給しながら剥離を
行うことで、クラックが生じることを回避することができることが分かった。
なお、純水は極性液体であるが、比較として媒質が非極性の非極性液体を供給しながら剥
離試験を行った。例えば、液体として、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）を用いた。
ＨＦＥを供給しながら剥離試験を行った場合は、剥離を行うために、液体を供給しない場
合よりも大きな引っ張り力を必要とした。ベンゼンの場合も、ＨＦＥと同様の結果であっ
た。
以上の剥離試験から次のようなことが分かった。純水、水溶液、エタノール、アセントン
などの極性液体を供給しながら剥離を行うことで、剥離帯電による放電をなくすことがで
きるとともに、剥離に必要な力を低下することができ、かつ、剥離される対象にクラック
など損傷の発生を回避することができる。
１０ 基板
１１ 素子形成層
１２ 剥離層
１３ 溝
１４ 支持基材
１５ 液体
１７ 剥離の先端部分
１８ 第１の可撓性基板
１９ 第２の可撓性基板
２１ フィルム
３０ フィルム
３１ 供給用ローラ
３２ 回収用ローラ
３３ 加圧用ローラ
３４ 加圧用ローラ
３５ 液体供給用ノズル
３６ 乾燥空気
３７ 乾燥用ノズル
４１ ノズル
５１ 供給用ローラ
５２ 回収用ローラ
５３ 加圧用ローラ
５４ 加圧用ローラ
５５ ベルトコンベア
５６ ベルトコンベア
５７ 水槽
５８ 乾燥空気
５９ 乾燥用ノズル
５９ ノズル
１０１ａ 酸化窒化シリコン層
１０１ｂ タングステン層
１０３ 絶縁膜
１０３ａ 酸化窒化シリコン層
１０３ｂ 酸化窒化シリコン層
１０４ ｎチャネル型ＴＦＴ
１０５ ｐチャネル型ＴＦＴ
１０６ アンテナ
１０７ 絶縁膜
１０８ 樹脂層
１２３ フィルム
１６０ ラベル台紙
１６１ ＩＤラベル
１６２ インレット
１６３ ボックス
１６５ ＩＤタグ
１６６ ＩＤカード
１６７ 無記名債券
１９０ 素子形成層
２００ 第１の可撓性基板
２０１ 信号線駆動回路
２０２ 画素部
２０３ 走査線駆動回路
２０４ 第２の可撓性基板
２０５ シール材
２０８ フレキシブルプリントサーキット
２０９ 下地膜
２１０ 配線
２１１ ｎチャネル型薄膜トランジスタ
２１２ ｐチャネル型薄膜トランジスタ
２１３ スイッチング用薄膜トランジスタ
２１４ 容量素子
２２１ 層間絶縁膜
２２２ 画素電極
２２３ 保護膜
２２４ 配向膜
２３０ 第２の可撓性基板
２３１ カラーフィルタ
２３２ ブラックマトリクス
２３３ 対向電極
２３４ 配向膜
２４０ 液晶
３００ 素子形成層
３０１ 第１の可撓性基板
３０２ 画素部
３０３ 信号線駆動回路
３０４ 走査線駆動回路
３０５ シール材
３０６ 第２の可撓性基板
３０７ 充填材
３０８ 薄膜トランジスタ
３１０ 薄膜トランジスタ
３１１ 発光素子
３１４ 引き回し配線
３１５ａ 引き回し配線
３１５ｂ 引き回し配線
３１６ 接続端子
３１８ フレキシブルプリントサーキット
３１９ 異方性導電膜
４０１ 筐体
４０２ 液晶モジュール
４０３ 主画面
４０４ モデム
４０５ 受信機
４０６ リモコン操作機
４０７ 表示部
４０８ サブ画面
４０９ スピーカー部
４１０ 筐体
４１１ 表示部
４１２ キーボード部
４１３ スピーカー部
４２１ 本体
４２２ 表示部
４２４ 記憶媒体
４２５ 操作スイッチ
４２６ アンテナ
５００ ガラス基板
５０１ 酸化窒化シリコン膜
５０２ タングステン膜
５０３ 酸化窒化シリコン膜
５０４ 酸化窒化シリコン膜
５０５ 酸化窒化シリコン膜
５０６ 非晶質シリコン膜
５０７ 酸化窒化シリコン膜
５０８ 酸化窒化シリコン膜
５１０ 溝

Claims (2)

  1. 基板上に設けられた構造物を含む層を前記基板から剥離する剥離装置であり、
    前記構造物を含む層は、剥離層と、半導体素子を含む素子形成層とを有し、
    前記剥離層は、表面に金属の酸化膜を有し、
    前記構造物を含む層は、端部に第１の領域を有し、
    前記構造物を含む層は、前記第１の領域に溝を有し、
    前記溝は、前記剥離層と前記素子形成層との界面が露出されるように設けられ、
    前記剥離装置は、前記剥離層と前記素子形成層との界面付近に液体を供給する手段を有し、
    前記液体は水であり、
    前記剥離装置は、前記構造物を含む層に貼り付けられたフィルムを第１の方向に移動させ、前記第１の方向とは異なる第２の方向に前記基板を移動させることにより、前記構造物を含む層を変形させて、前記構造物を含む層を前記基板から剥離する手段を有し、
    前記剥離装置は、前記第１の領域の前記剥離層と前記素子形成層との界面付近を変形させて剥離を生じさせるとともに、前記溝が設けられた領域に前記液体を供給する機能を有することを特徴とする剥離装置。
  2. 基板上に設けられた構造物を含む層を前記基板から剥離する剥離装置であり、
    前記構造物を含む層は、剥離層と、半導体素子を含む素子形成層とを有し、
    前記剥離層は、表面に金属の酸化膜を有し、
    前記構造物を含む層は、端部に第１の領域を有し、
    前記構造物を含む層は、前記第１の領域に溝を有し、
    前記溝は、前記剥離層と前記素子形成層との界面が露出されるように設けられ、
    前記剥離装置は、前記剥離層と前記素子形成層との界面付近に液体を供給する手段を有し、
    前記液体は極性液体であり、
    前記液体は非エッチング剤であり、
    前記剥離装置は、前記構造物を含む層に貼り付けられたフィルムを第１の方向に移動させ、前記第１の方向とは異なる第２の方向に前記基板を移動させることにより、前記構造物を含む層を変形させて、前記構造物を含む層を前記基板から剥離する手段を有し、
    前記剥離装置は、前記第１の領域の前記剥離層と前記素子形成層との界面付近を変形させて剥離を生じさせるとともに、前記溝が設けられた領域に前記液体を供給する機能を有することを特徴とする剥離装置。
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