CN110520962A - 半导体装置的制造方法及半导体装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种包括剥离工序的成品率高的半导体装置的制造方法。本发明的一个方式是一种剥离方法，包括：在衬底上形成第一材料层和第二材料层的叠层的工序；以及使第一材料层与第二材料层分离的工序。第二材料层隔着第一材料层形成在衬底上。第一材料层包括与第二材料层接触的第一化合物层以及位于比第一化合物层更靠近衬底一侧的位置的第二化合物层。第一化合物层是在第一材料层所包括的层中氧含量最多的层。第二化合物层是在第一材料层所包括的层中氮含量最多的层。第二材料层包含树脂。在分离工序中，通过向第一材料层与第二材料层的界面或界面附近照射光，使第一材料层与第二材料层分离。

Description

半导体装置的制造方法及半导体装置
技术领域
本发明的一个方式涉及一种剥离方法、半导体装置的制造方法及显示装置的制造方法。本发明的一个方式涉及一种半导体装置及显示装置。
注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。作为本发明的一个方式的技术领域的一个例子，可以举出半导体装置、显示装置、发光装置、电子设备、照明装置、输入装置(例如，触摸传感器等)、输入输出装置(例如，触摸面板等)以及上述装置的驱动方法或制造方法。
背景技术
已知应用有机EL(Electro Luminescence：电致发光)元件或液晶元件的显示装置。作为显示装置的一个例子，还可以举出具备发光二极管(LED：Light Emitting Diode)等发光元件的发光装置、以电泳方式等进行显示的电子纸等。
有机EL元件的基本结构是在一对电极之间夹有包含发光性有机化合物的层的结构。通过对该元件施加电压，可以得到来自发光性有机化合物的发光。通过应用这种有机EL元件，可以实现薄型、轻量、高对比度且低功耗的显示装置。
通过在柔性衬底(薄膜)上形成晶体管等半导体元件或有机EL元件等显示元件，可以实现柔性显示装置。
在专利文献1中公开了对隔着牺牲层设置有耐热性树脂层及电子元件的支撑衬底(玻璃衬底)照射激光，将耐热性树脂层从玻璃衬底剥离，制造柔性显示装置的方法。
[先行技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利申请公开第2015-223823号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的剥离方法、半导体装置的制造方法或显示装置的制造方法。本发明的一个方式的目的之一是提供一种成本低且生产率高的剥离方法、半导体装置的制造方法或显示装置的制造方法。本发明的一个方式的目的之一是提供一种成品率高的剥离方法。本发明的一个方式的目的之一是使用大型衬底制造半导体装置或显示装置。本发明的一个方式的目的之一是以低温制造半导体装置或显示装置。
本发明的一个方式的目的之一是提供一种功耗低的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是显示装置的薄型化或轻量化。本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有柔性或具有曲面的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种不容易损坏的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的显示装置、输入输出装置或电子设备等。
注意，这些目的的记载并不妨碍其他目的的存在。本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述目的以外的目的。
解决技术问题的手段
本发明的一个方式是一种半导体装置的制造方法，包括：在衬底上形成第一材料层和第二材料层的叠层的工序；以及使第一材料层与第二材料层分离的工序。第二材料层隔着第一材料层形成在衬底上。第一材料层包括与第二材料层接触的第一化合物层以及位于比第一化合物层更靠近衬底一侧的位置的第二化合物层。第一化合物层是在第一材料层所包括的层中氧含量最多的层。第二化合物层是在第一材料层所包括的层中氮含量最多的层。第二材料层包含树脂。在分离工序中，通过向第一材料层与第二材料层的界面或界面附近照射光，使第一材料层与第二材料层分离。
本发明的一个方式是一种半导体装置的制造方法，包括：在衬底上形成第一材料层的工序；在第一材料层上形成第二材料层的工序；对层叠的第一材料层和第二材料层进行加热的工序；以及使第一材料层与第二材料层分离的工序。在加热工序中，与第二材料层接触的第一化合物层以及位于比第一化合物层更靠近衬底一侧的位置的第二化合物层形成在第一材料层中。第一化合物层是在第一材料层所包括的层中氧含量最多的层。第二化合物层是在第一材料层所包括的层中氮含量最多的层。第二材料层包含树脂。在分离工序中，通过向第一材料层与第二材料层的界面或界面附近照射光，使第一材料层与第二材料层分离。
本发明的一个方式包括：在衬底上形成第一材料层的工序；以第一温度加热第一材料层的工序；在以第一温度加热的第一材料层上形成第二材料层的工序；对层叠的第一材料层和第二材料层以第二温度进行加热的工序；以及使第一材料层与第二材料层分离的工序。第一温度高于第二温度。在以第一温度加热的工序中，与第二材料层接触的第一化合物层以及位于比第一化合物层更靠近衬底一侧的位置的第二化合物层形成在第一材料层中。第一化合物层是在第一材料层所包括的层中氧含量最多的层。第二化合物层是在第一材料层所包括的层中氮含量最多的层。第二材料层包含树脂。在分离工序中，通过向第一材料层与第二材料层的界面或界面附近照射光，使第一材料层与第二材料层分离。
第一材料层优选包括位于比第二化合物层更靠近衬底一侧的位置的第三化合物层。
所照射的光优选具有180nm以上且450nm以下的波长。所照射的光优选具有308nm或其附近的波长。光优选使用激光装置被照射。光优选使用线状激光装置被照射。光的能量密度优选为300mJ/cm2以上且360mJ/cm2以下。
衬底、第一材料层及第二材料层的叠层结构中的光的吸收率优选为80％以上且100％以下。
第一材料层优选包含钛、钼、铝、钨、硅、铟、锌、镓、钽和锡中的一种或多种。例如，第一化合物层优选包含氧化钛，并且第二化合物层优选包含氮化钛或氧氮化钛。
第二材料层优选具有厚度为0.1μm以上且5μm以下的区域。第二材料层优选包含聚酰亚胺树脂或丙烯酸树脂。在波长为450nm以上且700nm以下的范围内，第二材料层的光透过率的平均值优选为70％以上。
分离工序优选在对分离界面供应液体的同时进行。液体优选含有水。
在本发明的一个方式的半导体装置的制造方法中，优选还包括：对第一材料层的表面进行等离子体处理的工序；以及将进行了等离子体处理的第一材料层加工为岛状的工序。优选以覆盖加工为岛状的第一材料层的端部的方式形成第二材料层。在等离子体处理中，优选将第一材料层的表面暴露于包含氧和水蒸气中的一方或双方的气氛。
本发明的一个方式是一种半导体装置，包括：依次层叠的衬底、粘合层、树脂层及功能层。功能层包括晶体管。树脂层的粘合层一侧的表面在对其进行表面分析时检测出钛。优选利用飞行时间二次离子质谱分析法进行表面分析。
例如，晶体管优选在沟道形成区域中包含金属氧化物，并且树脂层优选包含聚酰亚胺树脂。此外，晶体管优选在沟道形成区域中包含金属氧化物，并且树脂层优选包含丙烯酸树脂。此外，晶体管优选在沟道形成区域中包含氢化非晶硅，并且树脂层优选包含聚酰亚胺树脂。此外，晶体管优选在沟道形成区域中包含氢化非晶硅，并且树脂层优选包含丙烯酸树脂。此外，晶体管优选在沟道形成区域中包含多晶硅，并且树脂层优选包含聚酰亚胺树脂。衬底优选具有柔性。此外，晶体管优选在沟道形成区域中包含多晶硅，并且树脂层优选包含丙烯酸树脂。衬底优选具有柔性。
发明效果
根据本发明的一个方式，可以提供一种新颖的剥离方法、半导体装置的制造方法或显示装置的制造方法。根据本发明的一个方式，可以提供一种成本低且生产率高的剥离方法、半导体装置的制造方法或显示装置的制造方法。根据本发明的一个方式，可以提供一种成品率高的剥离方法。根据本发明的一个方式，可以使用大型衬底制造半导体装置或显示装置。根据本发明的一个方式，可以以低温制造半导体装置或显示装置。
根据本发明的一个方式，可以提供一种功耗低的显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种可靠性高的显示装置。根据本发明的一个方式，可以实现显示装置的薄型化或轻量化。根据本发明的一个方式，可以提供一种具有柔性或具有曲面的显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种不容易损坏的显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种新颖的显示装置、输入输出装置或电子设备等。
注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。本发明的一个方式并不一定必须具有所有上述效果。可以从说明书、附图、权利要求书等的记载显而易见地看出并抽出上述以外的效果。
附图简要说明
[图1]示出半导体装置的制造方法的一个例子的截面图。
[图2]示出半导体装置的制造方法的一个例子的截面图。
[图3]示出半导体装置的制造方法的一个例子的截面图。
[图4]示出半导体装置的制造方法的一个例子的截面图。
[图5]示出半导体装置的制造方法的一个例子的截面图。
[图6]示出半导体装置的制造方法的一个例子的截面图。
[图7]示出半导体装置的制造方法的一个例子的截面图。
[图8]示出剥离方法的一个例子的示意图。
[图9]示出剥离方法的一个例子的示意图。
[图10]示出剥离方法的一个例子的示意图。
[图11]示出金属化合物层与树脂层的界面的一个例子的示意图。
[图12]示出发光装置的制造方法的一个例子的截面图。
[图13]示出发光装置的制造方法的一个例子的截面图。
[图14]示出发光装置的制造方法的一个例子的截面图。
[图15]示出显示装置的制造方法的一个例子的截面图。
[图16]示出显示装置的制造方法的一个例子的截面图。
[图17]示出显示装置的制造方法的一个例子的截面图。
[图18]示出显示装置的制造方法的一个例子的截面图。
[图19]示出显示装置的制造方法的一个例子的截面图。
[图20]示出显示装置的制造方法的一个例子的截面图。
[图21]示出叠层体的制造装置的一个例子的图。
[图22]示出激光照射单元的一个例子的图。
[图23]示出电子设备的一个例子的图。
[图24]示出电子设备的一个例子的图。
[图25]实施例1的样品的截面观察照片。
[图26]实施例1的样品的截面观察照片。
[图27]实施例1的样品的XPS分析结果。
[图28]实施例2的样品的截面观察照片。
[图29]实施例2的样品的XPS分析结果。
[图30]实施例3的样品的截面观察照片。
[图31]实施例3的样品的XPS分析结果。
[图32]实施例4的样品的截面观察照片。
[图33]实施例4的样品的XPS分析结果。
[图34]实施例5的样品的截面观察照片。
[图35]实施例6的样品的利用ToF-SIMS测量的结果。
[图36]示出实施例7和8的样品的制造方法的截面图。
[图37]实施例7的样品的SEM照片。
[图38]实施例8的晶体管的Id-Vg特性。
[图39]示出实施例8的晶体管的截面图。
[图40]实施例8的晶体管的GBT压力测试的结果。
[图41]实施例9的显示器的显示照片。
[图42](A)示出实施例9的显示器的结构的图。(B)(C)示出实施例9的弯曲测试机的图。
[图43]实施例10的显示器的显示照片。
实施发明的方式
参照附图对实施方式进行详细说明。注意，本发明不局限于以下说明，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅局限在以下所示的实施方式所记载的内容中。
注意，在以下说明的发明的结构中，在不同的附图中共同使用相同的附图标记来表示相同的部分或具有相同功能的部分，而有时省略其重复说明。此外，当表示具有相同功能的部分时有时使用相同的阴影线，而不特别附加附图标记。
另外，为了便于理解，有时附图中示出的各构成要素的位置、大小及范围等并不表示其实际的位置、大小及范围等。因此，所公开的发明不一定局限于附图所公开的位置、大小、范围等。
注意，根据情况或状况，可以互相替换用语“膜”和“层”。例如，有时可以将“导电层”变换为“导电膜”。此外，有时可以将“绝缘膜”变换为“绝缘层”。
在本说明书等中，金属氧化物(metal oxide)是指广义上的金属的氧化物。金属氧化物被分类为氧化物绝缘体、氧化物导电体(包括透明氧化物导电体)和氧化物半导体(Oxide Semiconductor，也可以简称为OS)等。例如，在将金属氧化物用于晶体管的半导体层的情况下，有时将该金属氧化物称为氧化物半导体。换言之，可以将OS FET称为包含金属氧化物或氧化物半导体的晶体管。
此外，在本说明书等中，有时将包含氮的金属氧化物也称为金属氧化物(metaloxide)。此外，也可以将包含氮的金属氧化物称为金属氧氮化物(metal oxynitride)。
(实施方式1)
在本实施方式中，参照图1至图7对本发明的一个方式的剥离方法及半导体装置的制造方法进行说明。
<剥离方法的摘要>
在本实施方式中，首先，在衬底上形成第一材料层和第二材料层的叠层。在此，作为第一材料层形成金属化合物层，作为第二材料层形成树脂层。然后，通过照射光，分离金属化合物层与树脂层。
优选对金属化合物层与树脂层的界面或其附近(也记为界面或界面附近)照射光。此外，也可以使光照射到金属化合物层中。另外，也可以使光照射到树脂层中。此外，在本说明书等中，“A与B的界面或其附近”、“A与B的界面或界面附近”至少包括A与B的界面，还包括从A与B的界面至A和B中的任一个的厚度的20％以内的范围。
通过照射光，加热金属化合物层与树脂层的界面(还加热金属化合物层及树脂层中)，可以降低金属化合物层与树脂层的密接性(粘着性)。再者，可以将金属化合物层与树脂层分离。
金属化合物层优选具有叠层结构。构成该叠层结构的各层优选包含同一金属。
金属化合物层优选包括与树脂层接触的第一化合物层以及位于比第一化合物层更靠近衬底一侧的位置的第二化合物层。第一化合物层优选是在金属化合物层所包括的层中氧含量最多的层。第二化合物层优选是在金属化合物层所包括的层中氮含量最多的层。
金属化合物层优选还包括位于比第二化合物层更靠近衬底一侧的位置的第三化合物层。第三化合物层优选包含氧及氮。
当使用这种两层或三层的金属化合物层时，在金属化合物层的内部产生歪曲，因此容易在金属化合物层与树脂层之间产生分离。例如，作为金属化合物层，可以采用层叠有密度、应力或结晶性彼此不同的多个层的结构。
另外，通过使用这种两层或三层的金属化合物层，有时金属化合物层的光的吸收率得到提高。另外，有时在金属化合物层与树脂层的界面或其附近能够形成光的吸收峰。由此，金属化合物层与树脂层之间的结合容易被分断，而在金属化合物层与树脂层之间容易产生分离。
另外，通过使用这种两层或三层的金属化合物层，有时膜面方向(也可以称为大致与膜厚方向垂直的方向、大致与金属化合物层的被形成面平行的方向等)的热传导性得到提高。这里，当尘埃等附着于衬底的光照射面时，有时产生光照射不均匀。在照射不到充分光的区域中，有与其他区域相比难以剥离的担忧。此时，通过使金属化合物层包括膜面方向的热传导性高的层，可以将热传导到照射不到充分光的区域，由此可以减少剥离不良。
作为金属化合物层，可以使用包含钛、钼、铝、钨、硅、铟、锌、镓、钽、锡、铪、钇、锆、镁、镧、铈、钕、铋及铌中的一个或多个的层。金属化合物层可以包含金属、合金及它们的化合物(金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物等)。金属化合物层优选包含钛、钼、铝、钨、硅、铟、锌、镓、钽和锡中的一个或多个。
例如，第一化合物层优选包含氧化钛(TiOa(a>1))。第二化合物层优选包含氧氮化钛(TiObNc(b>0，c>0))或氮化钛(TiNd(d>0))。第三化合物层优选包含氧化钛(TiOe(0<e<a))。
例如，树脂层优选包含聚酰亚胺树脂或丙烯酸树脂。
层内的元素比率例如可以利用X射线光电子能谱(XPS：X-ray PhotoelectronSpectroscopy)进行分析(以下，记载为XPS分析)。具体而言，通过在对样品进行蚀刻的同时进行XPS分析(例如，交替进行使用离子激光的溅射和XPS分析)，能够进行深度方向的定量分析。在本说明书等中，主要说明从第一化合物层一侧(从最靠近树脂层的层)进行分析的情况。
例如，构成金属化合物层的各层包含同一金属，并且，在XPS分析中，各层可以具有该金属的比率为30atomic％以上且70atomic％以下的区域。尤其是，第一化合物层中的该金属的比率优选低于其他层。
在XPS分析中，金属化合物层优选在第一化合物层中具有氧比率最高的区域。在XPS分析中，第一化合物层优选具有氧的比率为40atomic％以上且70atomic％以下的区域。
在XPS分析中，金属化合物层优选在第二化合物层中具有氮的比率最高的区域。在XPS分析中，第二化合物层优选具有氮的比率为10atomic％以上且40atomic％以下的区域。
第二化合物层优选包含氧及氮。对第二化合物层中的氧的比率和氮的比率的哪一个高于另一个。例如，在XPS分析中，第二化合物层可以具有氧的比率为5atomic％以上且60atomic％以下的区域。
在XPS分析中，第三化合物层优选具有氧的比率低于第一化合物层的区域。在XPS分析中，第三化合物层优选具有氮的比率低于第二化合物层的区域。对第三化合物层中的金属的比率和氧的比率的哪一个高于另一个。
为了使第一化合物层的表面均匀，优选将第一化合物层形成得充分厚。具体而言，第一化合物层的厚度优选为5nm以上且50nm以下，更优选为10nm以上且30nm以下。在第一化合物层的厚度小于5nm时，有其组成不均匀的担忧，有时剥离的成品率得到下降。此外，虽然可以将第一化合物层形成得厚于50nm，但是在厚度为50nm以下时，可以缩短成膜时间，所以是优选的。另外，在第一化合物层过厚时，第二化合物层对剥离界面及其附近的影响变弱。因此，第一化合物层的厚度优选在上述范围内。
对第二化合物层的厚度没有特别的限制，例如可以将第二化合物层形成得薄于第一化合物层。例如，第二化合物层的厚度可以为5nm以上且15nm以下。
对第三化合物层的厚度没有特别的限制。例如，第三化合物层的厚度优选为5nm以上且50nm以下，更优选为10nm以上且30nm以下。虽然可以将第三化合物层形成得厚于50nm，但是在厚度为50nm以下时，可以缩短成膜时间，所以是优选的。
当利用本实施方式的剥离方法时，通过对从金属化合物层剥离而露出的树脂层的表面进行分析，有时检测出该金属化合物层中的金属。例如，可以使用XPS、二次离子质谱分析法(SIMS)、飞行时间二次离子质谱分析法(ToF-SIMS)等对树脂层的表面进行分析。具体而言，在作为金属化合物层使用钛化合物时，可以从树脂层的表面检测出钛。
接着，对光照射进行说明。
可以使用灯、激光装置等照射光。
优选使用线性激光装置照射激光。由于可以使用低温多晶硅(LTPS(LowTemperature Poly-Silicon))等的生产线的激光装置，所以可以有效利用这些装置。
将线性激光装置聚成长矩形状(形成线性激光束)并对金属化合物层与树脂层的界面照射光。
所照射的光优选具有180nm以上且450nm以下的波长。所照射的光更优选具有308nm或其附近的波长。
在本发明的一个方式中，衬底、第一材料层(例如，金属化合物层)及第二材料层(例如，树脂层)的叠层结构的激光的吸收率优选为高。例如，该叠层结构中的波长为308nm的光的吸收率优选为80％以上且100％以下，更优选为85％以上且100％以下。激光的大部分被该叠层结构吸收，可以提高剥离的成品率。此外，可以抑制对功能元件照射激光，由此可以抑制功能元件的可靠性的下降。
光能量密度优选为250mJ/cm2以上且400mJ/cm2以下，更优选为250mJ/cm2以上且360mJ/cm2以下。
当使用激光装置照射光时，对同一个部分照射激光的次数为1次以上且50次以下，优选多于1次且10次以下，更优选多于1次且5次以下。
光束的短轴方向的两端存在光强度低的部分。因此，优选在一次照射与下一次照射之间设置宽度为上述光的强度低的部分的宽度以上的重叠部分。由此，激光的照射次数优选为1.1次以上，更优选为1.25次以上。
在本说明书中，激光的照射次数是指某个点(区域)被照射激光的照射次数，该照射次数取决于光束宽度、扫描速度、频率或重叠率等。此外，当向某个扫描方向移动线性光束时，脉冲与脉冲之间(即，在一次照射与下一次照射之间)具有重叠部分，将其重叠比率称为重叠率。此外，重叠率越近于100％，照射次数越多。重叠率越远于100％，照射次数越少。扫描速度越快，照射次数越少。
上述激光的照射次数为1.1次照射是指连续的两次照射之间包括光束的十分之一左右的宽度的重叠，可以说重叠率为10％。同样地，1.25次照射是指连续的两次照射之间包括光束的四分之一左右的宽度的重叠，可以说重叠率为25％。
这里，在LTPS的激光晶化工序中照射的光的能量密度高，例如，350mJ/cm2以上且400mJ/cm2以下。此外，需要照射激光的次数也较多，例如，10次以上且100次以下。
另一方面，在本发明的一个方式中，用来将金属化合物层与树脂层分离的光照射与在激光晶化的工序中使用的条件相比能量密度更低或照射次数更少。因此，可以增加使用激光装置能够处理的衬底个数。此外，可以降低激光装置的运行成本，例如可以降低维修频率等。因此，可以降低半导体装置等的制造成本。
此外，由于光照射以与在激光晶化工序中使用的条件相比能量密度低或次数少的方式进行，所以可以降低衬底因激光照射受到的损伤。因此，即使衬底被使用过一次，其强度也不容易降低，所以可以进行再次利用。因此，可以抑制成本。
在本实施方式中，在衬底与树脂层之间配置金属化合物层。通过使用金属化合物层，与不使用金属化合物层的情况相比，可以以能量密度低或照射次数少的方式进行光照射。
当隔着衬底照射光时，如果尘埃等异物附着于衬底的光照射面，有时发生光照射不均匀并形成剥离性低的部分而导致金属化合物层与树脂层的分离工序的成品率降低。因此，优选在照射光之前或照射光之期间洗涤光照射面。例如，可以使用丙酮等有机溶剂、水等洗涤衬底的光照射面。此外，也可以边使用气刀喷射气体边照射光。由此，降低光照射的不均匀，可以提高分离的成品率。
在本实施方式的半导体装置中，优选晶体管的沟道形成区域中包括金属氧化物。金属氧化物可以被用作氧化物半导体。
当晶体管的沟道形成区域使用低温多晶硅(LTPS：Low Temperature Poly-Silicon)时，由于需要施加500℃至550℃左右的温度，所以树脂层需要具有耐热性。有时，为了缓和激光晶化的工序中的损伤，需要使树脂层的厚度较厚。
另一方面，沟道形成区域中使用金属氧化物的晶体管可以在350℃以下，甚至在300℃以下形成。因此，树脂层不需要具有高耐热性。因此，可以降低树脂层的耐热温度，由此材料的选择范围扩大。
在沟道形成区域中使用金属氧化物的晶体管不需要激光晶化的工序。而且，在本实施方式中，与在激光晶化工序中使用的条件相比，可以以能量密度低或照射次数少的方式进行光照射。此外，在激光晶化工序中，激光不经过衬底照射到树脂层，但是在本实施方式中，激光经过形成用衬底及金属氧化物层照射到树脂层。如此，由于树脂层受到的损伤少，所以可以减薄树脂层的厚度。树脂层不需要具有高耐热性，且可以薄膜化，由此可以期待大幅降低装置的制造成本。此外，与使用LTPS的情况相比，可以简化工序，所以是优选的。
注意，本发明的一个方式的半导体装置不局限于晶体管的沟道形成区域中包含金属氧化物的结构。例如，在本实施方式的半导体装置中，可以在晶体管的沟道形成区域中使用硅。作为硅，可以使用氢化非晶硅(a-Si：H)或者结晶硅。作为结晶硅，可以举出微晶硅、多晶硅和单晶硅等。
优选在沟道形成区域中使用LTPS。LTPS等多晶硅可以以比使用单晶硅的情况更低的温度形成，且具有比非晶硅高的场效应迁移率及可靠性。
优选在沟道形成区域中使用氢化非晶硅。与结晶硅相比，氢化非晶硅能够以低温度形成，生产性高，容易使用大型衬底形成。
树脂层的厚度也可以为0.1μm以上且5μm以下。通过将树脂层形成得薄，可以以低成本制造半导体装置。此外，可以实现半导体装置的轻量化及薄型化。此外，可以提高半导体装置的柔性。
对树脂层的对可见光的透过性(也称为可见光透过性)没有特别的限制。例如，可以是有色层，也可以是透明层。这里，当树脂层位于显示装置的表面一侧时，若树脂层着色(有色)，可能出现如光提取效率的降低、被提取的光的颜色的变化、显示品质的降低等问题。
树脂层可以使用湿蚀刻装置、干蚀刻装置、灰化装置等去除。尤其优选使用利用氧等离子体的灰化去除树脂层。
在本实施方式中，在衬底与树脂层之间包括金属化合物层。由于金属化合物层具有吸收光的功能，所以即使树脂层的光吸收率低，也可以得到光照射的效果。因此，可以使用可见光的透过率高的树脂层。由此，即使树脂层位于显示装置的显示面一侧，也可以实现高显示品质。此外，可以缩减为了提高显示品质去除着色的(有色的)树脂层的工序。此外，可以扩大树脂层的材料的选择范围。
树脂层的波长范围为450nm以上且700nm以下的光的平均透过率优选为70％以上且100％以下，更优选为80％以上且100％以下，进一步优选为90％以上且100％以下。树脂层的波长范围为400nm以上且700nm以下的光的平均透过率优选为70％以上且100％以下，更优选为80％以上且100％以下，进一步优选为90％以上且100％以下。
在树脂层的对可见光的透过性高的情况下，即使在剥离后树脂层残留在显示面一侧，光提取效率也不容易下降，所以是优选的。因为丙烯酸树脂的对可见光的透过性较高，所以适合于树脂层的材料。当丙烯酸树脂的焙烧温度低时，可以提高对可见光的透过性。丙烯酸树脂的焙烧温度优选为200℃以上且350℃以下，更优选为250℃以上且300℃以下。
在本实施方式中，以树脂层的耐热温度以下的温度形成晶体管等。树脂层的耐热性例如可以利用由于加热的重量减少率，具体而言，5％失重温度等进行评价。在本实施方式的剥离方法及半导体装置的制造方法中，可以降低工序中的最高温度。例如，在本实施方式中，可以将树脂层的5％失重温度设定为200℃以上且650℃以下、200℃以上且500℃以下、200℃以上且400℃以下或200℃以上且350℃以下。因此，可以扩大材料的选择范围。此外，树脂层的5％失重温度也可以高于650℃。
优选在分离之前或分离时对分离界面供应包含水的液体。当水存在于分离界面时，可以进一步降低树脂层与金属化合物层的密接性或粘着性，从而可以降低分离所需要的力。另外，当对分离界面供应包含水的液体时，有时产生使树脂层与金属化合物层之间的结合变弱或切断的效果。通过利用与液体之间的化学键，可以切断树脂层与金属化合物层之间的结合来进行分离。例如，在树脂层与金属化合物层之间形成有氢键的情况下，可以认为：由于包含水的液体的供应，在水与树脂层或者金属化合物层之间形成氢键，而使树脂层与金属化合物层之间的氢键切断。
优选金属化合物层的表面张力小且对包含水的液体具有高润湿性。由此可以使包含水的液体均匀地扩散至金属化合物层的整个表面，从而可以更容易地对分离界面供应包含水的液体。通过使水扩散至整个金属化合物层，可以进行均匀的剥离。
金属化合物层与包含水的液体的接触角优选大于0°且为60°以下，优选大于0°且为50°以下。另外，在金属氧化物层20对包含水的液体具有极高的润湿性的情况下(例如，接触角大约为20°以下的情况下)，有时难以取得接触角的准确值。金属化合物层对包含水的液体的润湿性越高越好，因此金属氧化物层对包含水的液体的润湿性高到不能取得接触角的准确值的程度也可以。
当包含水的液体存在于分离界面时，可以抑制分离时所产生的静电对功能元件造成负面影响(半导体元件因静电而破损等)。另外，也可以使用离子发生器等消除由于分离而露出的功能层的表面的静电。
在对分离界面供应液体的情况下，可以对由于分离而露出的功能层的表面进行干燥。
下面，具体地说明剥离方法。
在本实施方式中，以包括晶体管的半导体装置为例进行说明。通过作为衬底使用具有柔性的材料，可以使该半导体装置为柔性装置。注意，本发明的一个方式不局限于半导体装置，可以适用于使用其他功能元件的半导体装置、发光装置、显示装置以及输入输出装置等各种装置。
构成各种装置的薄膜(绝缘膜、半导体膜、导电膜等)可以利用溅射法、化学气相沉积(CVD：Chemical Vapor Deposition)法、真空蒸镀法、脉冲激光沉积(PLD：Pulsed LaserDeposition)法、原子层沉积(ALD：Atomic Layer Deposition)法等。作为CVD法，也可以利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD：Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)法、热CVD法。作为热CVD法的例子，也可以利用有机金属化学气相沉积(MOCVD：MetalOrganic CVD)法。
构成各种装置的薄膜(绝缘膜、半导体膜、导电膜等)可以利用旋涂法、浸渍法、喷涂法、喷墨法、分配法、丝网印刷法、胶版印刷法、刮刀(doctor knife)法、狭缝式涂布法、辊涂法、帘式涂布法、刮刀式涂布法等方法形成。
当对构成各种装置的薄膜进行加工时，可以利用光刻法等进行加工。另外，可以利用使用遮蔽掩模的成膜方法形成岛状薄膜。另外，可以利用纳米压印法、喷砂法、剥离法等对薄膜进行加工。在光刻法中有如下方法：在要进行加工的薄膜上形成抗蚀剂掩模，通过蚀刻等对该薄膜进行加工，来去除抗蚀剂掩模的方法；在形成感光性薄膜之后，进行曝光及显影来将该薄膜加工为所希望的形状的方法。
当在光刻法中使用光时，作为用于曝光的光，例如可以使用i线(波长365nm)、g线(波长436nm)、h线(波长405nm)或将这些光混合了的光。此外，还可以使用紫外线、KrF激光或ArF激光等。此外，也可以利用液浸曝光技术进行曝光。作为用于曝光的光，也可以使用极紫外线(EUV：Extreme Ultra-violet)或X射线。此外，也可以使用电子束代替用于曝光的光。当使用极紫外线、X射线或电子束时，可以进行极其精细的加工，所以是优选的。注意，在通过利用电子束等光束进行扫描等而进行曝光时，不需要光掩模。
作为薄膜的蚀刻方法，可以利用干蚀刻法、湿蚀刻法及喷砂法等。
<剥离方法实例1>
这里，说明包括如下工序的剥离方法：在衬底上形成第一材料层的工序；在第一材料层上形成第二材料层的工序；对层叠的第一材料层和第二材料层进行加热的工序；以及使第一材料层与第二材料层分离的工序。另外，以利用该剥离方法制造包括晶体管的半导体装置的情况为例进行说明。在加热工序中，与第二材料层接触的第一化合物层以及位于比第一化合物层更靠近衬底一侧的位置的第二化合物层形成在第一材料层中。此外，加热工序可以兼作使第二材料层硬化的工序。因此，可以减少半导体装置的制造工序数及制造成本。
首先，在形成用衬底101上形成金属层102(图1A)。金属层102是后面成为金属化合物层105的层。
形成用衬底101具有容易传送的程度的刚性，且对制造工序时的温度具有耐热性。作为能够用于形成用衬底101的材料，例如可以举出玻璃、石英、陶瓷、蓝宝石、树脂、半导体、金属或合金等。作为玻璃，例如可以举出无碱玻璃、钡硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃等。
作为金属层102，可以使用各种金属及合金等。作为金属层102，可以使用包含钛、钼、铝、钨、硅、铟、锌、镓、钽、锡、铪、钇、锆、镁、镧、铈、钕、铋及铌中的一个或多个的层。金属层102优选包含钛、钼、铝、钨、硅、铟、锌、镓、钽和锡中的一个或多个。
金属层102的厚度优选为10nm以上且100nm以下，更优选为10nm以上且50nm以下。通过以10nm以上的厚度形成金属层102，可以抑制剥离的成品率的下降。此外，在金属层102的厚度为100nm以下，或者50nm以下时，可以缩短成膜时间，所以是优选的。
对金属层102的形成方法没有特别的限制。例如，可以使用溅射法、等离子体CVD法、蒸镀法、溶胶-凝胶法、电泳法或喷射法等形成。
接着，在金属层102上形成第一层122(图1B)。第一层122是后面成为树脂层123的层。
图1B示出利用涂敷法在金属层102的整个面形成第一层122的例子。此外，不局限于此，也可以利用印刷法等形成第一层122。另外，也可以在金属层102上形成岛状的第一层122、具有开口或凹凸形状的第一层122等。
第一层122可以使用各种树脂材料(包括树脂前体)形成。
第一层122优选使用具有热硬化性的材料形成。
第一层122可以使用具有感光性的材料形成，也可以使用不具有感光性的材料(也被称为非感光性材料)形成。
在使用具有感光性的材料形成第一层122时，可以利用光刻法去除第一层122的一部分容易形成具有所希望的形状的树脂层123。
第一层122优选使用包含聚酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂前体或丙烯酸树脂的材料形成。第一层122例如可以使用包含聚酰亚胺树脂和溶剂的材料、包含聚酰胺酸(polyamicacid)和溶剂的材料、或丙烯酸树脂和溶剂的材料等形成。此外，当作为第一层122使用聚酰亚胺树脂或聚酰亚胺树脂前体的材料时，可以使其具有较高的耐热性，所以是优选的。此外，在作为第一层122使用包含丙烯酸树脂的材料时，可以提高对可见光的透过性，所以是优选的。由于聚酰亚胺树脂及丙烯酸树脂分别是适用于半导体装置或显示装置等各种装置中的平坦化膜等的材料，所以可以使用之前已使用的成膜装置及材料。因此，不需要为了实现本发明的一个方式的结构而追加新的装置或材料。如上所述，由于第一层122可以使用用于半导体装置或显示装置等各种装置的树脂材料而不需要使用特别的材料，所以可以降低成本。
此外，作为能够用于第一层122的树脂材料，例如可以使用环氧树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺酰胺树脂、硅氧烷树脂、苯并环丁烯类树脂、酚醛树脂及这些树脂的前体等。
第一层122优选使用旋涂机形成。通过利用旋涂法，可以在大型衬底上均匀地形成薄膜。
第一层122优选使用粘度为5cP以上且小于500cP，优选为5cP以上且小于100cP，更优选为10cP以上且50cP以下的溶液形成。溶液的粘度越低，越容易涂敷。另外，溶液的粘度越低，越可以抑制气泡的混入，从而可以形成品质良好的膜。
另外，作为第一层122的形成方法，可以举出浸渍法、喷涂法、喷墨法、分配法、丝网印刷法、胶版印刷法、刮刀法、狭缝式涂布法、辊涂法、帘式涂布法、刮刀式涂布法等。
接着，通过对层叠的金属层102和第一层122进行加热处理来形成金属化合物层105和树脂层123(图1C1)。
通过对金属层102进行加热，形成金属化合物层105。通过对第一层122进行加热，形成树脂层123。
图1C2和图1C3示出金属化合物层105的结构实例。图1C2所示的金属化合物层105具有三层结构，图1C3所示的金属化合物层105具有两层结构。图1C2和图1C3所示的金属化合物层105包括与树脂层123接触的第一化合物层111以及位于比第一化合物层111更靠近形成用衬底101一侧的位置的第二化合物层112。如图1C2所示，金属化合物层105可以还包括位于比第二化合物层112更靠近形成用衬底101一侧的位置的第三化合物层113。金属化合物层105可以具有四层以上的叠层结构。
通过截面观察或进行深度方向(也可以称为膜厚方向)的分析，可以确认金属化合物层105的结构。例如，通过使用扫描透射电子显微镜(STEM：Scanning TransmissionElectron Microscopy)或透射电子显微镜(TEM：Transmission Electron Microscope)等观察截面，可以确认金属化合物层105的叠层数及厚度等。如上所述，可以利用XPS确认各层的元素比率。此外，可以使用高分辨率TEM-EDX(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)等。
第一化合物层111优选是在金属化合物层105所包括的层中氧含量最多的层。第二化合物层112优选是在金属化合物层105所包括的层中氮含量最多的层。第三化合物层113优选包含氧及氮。关于各层的详细内容，也可以参照上述记载。
金属化合物层105的厚度例如优选为10nm以上且100nm以下，更优选为10nm以上且50nm以下。在使用金属层102形成金属化合物层105的情况下，最终形成的金属化合物层105的厚度有时厚于刚成膜之后的金属层102的厚度。
例如可以边对加热装置的处理室的内部供应包含氧、氮和稀有气体(氩等)中的一个或多个的气体边进行加热处理。或者，加热处理可以在大气气氛下使用加热装置的处理室、加热板等进行。
优选的是，边导入氮气体边进行加热处理。由此，可以使金属化合物层105包含充分的氮
此外，当在大气气氛下或者在边供应包含氧的气体边进行加热时，有时树脂层123因氧化而着色导致对可见光的透过性降低。因此，优选的是，边导入氮气体边进行加热。由此，可以使包含在加热气氛中的氧比大气气氛中的氧少，从而抑制树脂层123的氧化，可以提高树脂层123的对可见光的透过性。
通过进行加热处理，可以降低树脂层123中的脱气成分(例如，氢、水等)。尤其是，优选在形成在树脂层123上的各层的形成温度以上的温度下进行加热。由此，可以大幅度地减少晶体管的制造工序中的来自树脂层123的脱气。
例如，当在晶体管的制造温度为350℃以下时，以350℃以上且450℃以下，更优选为350℃以上且400℃以下，进一步优选为350℃以上且375℃以下的温度对将成为树脂层123的膜进行加热。由此，可以大幅度地减少晶体管的制造工序中的来自树脂层123的脱气。
加热处理的温度优选为晶体管的制造中的最高温度以下。通过以晶体管的制造中的最高温度以下的温度进行加热，例如还可以将晶体管的制造工序中所使用的制造装置等用于本实施方式的显示装置的制造方法中，因此可以减少额外的设备投资等。因此，可以降低半导体装置的生产成本。例如，在晶体管的制造温度为350℃以下的情况下，加热处理的温度优选为350℃以下。
通过使制造晶体管时的最高温度与加热处理的温度相等，可以防止制造半导体装置时的最高温度因加热处理而变高并可以降低树脂层123的脱气成分，所以是优选的。
通过延长处理时间，有时即使加热温度较低，可以实现与加热温度更高的条件的情况相同的剥离性。因此，在因为加热装置的结构而不能使加热温度变高时，优选使处理时间延长。
加热处理的时间例如优选为5分钟以上且24小时以下，更优选为30分钟以上且12小时以下，进一步优选为1小时以上且6小时以下。注意，加热处理的时间不局限于此。例如，当利用RTA(Rapid Thermal Annealing：快速热退火)法进行加热处理时，也可以短于5分钟。
作为加热装置，可以使用电炉或利用来自电阻发热体等发热体的热传导或热辐射对被处理物进行加热的装置等各种装置。例如，可以使用GRTA(Gas Rapid ThermalAnneal：气体快速热退火)装置、LRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal：灯快速热退火)装置等RTA装置。LRTA装置是利用从灯如卤素灯、金卤灯、氙弧灯、碳弧灯、高压钠灯或高压汞灯等发出的光(电磁波)的辐射加热被处理物的装置。GRTA装置是使用高温的气体进行加热处理的装置。因为通过使用RTA装置可以缩短处理时间，所以从进行量产的角度来看是优选的。此外，也可以使用串列式加热装置进行加热处理。
注意，有时因加热处理而树脂层123的厚度从第一层122的厚度变化。例如，有时因包含在第一层122中的溶剂被去除或硬化进展且密度增大，体积减少，树脂层123的厚度变得比第一层122薄。
在进行加热处理之前，也可以进行用来去除包含在第一层122中的溶剂的加热处理(也称为预烤处理)。预烤处理的温度可以根据使用材料适当地决定。例如，可以以50℃以上且180℃以下、80℃以上且150℃以下或90℃以上且120℃以下进行预烤处理。或者，加热处理也可以兼做预烤处理，也可以通过进行加热处理去除包含在第一层122中的溶剂。
树脂层123具有柔性。形成用衬底101的柔性比树脂层123低。
树脂层123的厚度优选为0.01μm以上且小于10μm，更优选为0.1μm以上且5μm以下，进一步优选为0.5μm以上且3μm以下。通过将树脂层形成得薄，可以以低成本制造半导体装置。此外，可以实现半导体装置的轻量化及薄型化。此外，可以提高半导体装置的柔性。通过使用低粘度的溶液，可以容易将树脂层123形成得薄。注意，不局限于此，树脂层123的厚度也可以为10μm以上。例如，树脂层123的厚度也可以为10μm以上且200μm以下。通过将树脂层123的厚度设定为10μm以上，可以提高半导体装置的刚性，所以是优选的。
树脂层123的热膨胀系数优选为0.1ppm/℃以上且50ppm/℃以下，更优选为0.1ppm/℃以上且20ppm/℃以下，进一步优选为0.1ppm/℃以上且10ppm/℃以下。树脂层123的热膨胀系数越低，越可以抑制因加热而在构成晶体管等的层中产生裂缝或晶体管等损伤。
接着，在树脂层123上形成功能层135(图2A)。
作为功能层135，例如可以设置绝缘层、功能元件。作为功能元件，例如可以举出晶体管等半导体元件、无机EL元件、有机EL元件、发光二极管(LED)等发光元件、液晶元件、电泳元件、使用MEMS(微电子机械系统)的显示元件等显示元件、以及感测元件。
功能层135优选包括绝缘层。该绝缘层优选具有如下功能：在后面的加热工序中，阻挡从金属化合物层105及树脂层123等释放的氢、氧及水。
功能层135例如优选包含氮化硅膜、氧氮化硅膜或氮氧化硅膜。例如，通过利用使用包含硅烷气体、氢气体及氨(NH3)气体的成膜气体的等离子体CVD法形成氮化硅膜。对绝缘层的厚度没有特别的限制，例如可以为50nm以上且600nm以下，优选为100nm以上且300nm以下。
注意，在本说明书等中“氧氮化硅”是指氧含量比氮含量多的物质。另外，在本说明书等中，“氮氧化硅”是指氮含量比氧含量多的物质。
并且，在功能层135上形成保护层。保护层是位于半导体装置的最表面的层。当保护层具有有机绝缘膜时，可以抑制半导体装置的表面受到损伤或产生裂缝，所以是优选的。
图2A示出使用粘合层145将衬底146贴合到功能层135的例子。
作为粘合层145，可以使用紫外线硬化粘合剂等光硬化粘合剂、反应硬化粘合剂、热硬化粘合剂、厌氧粘合剂等各种硬化粘合剂。另外，也可以使用粘合薄片等。
作为衬底146，例如可以使用如下材料：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚酯树脂、聚丙烯腈树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、聚醚砜(PES)树脂、聚酰胺树脂(尼龙、芳族聚酰胺等)、聚硅氧烷树脂、环烯烃树脂、聚苯乙烯树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、聚氨酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚偏二氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚四氟乙烯(PTFE)树脂、ABS树脂以及纤维素纳米纤维等。作为衬底146，还可以使用其厚度允许其具有柔性的玻璃、石英、树脂、金属、合金或半导体等各种材料。
接着，照射激光155(图2B)。激光155例如在图2B中是从左侧向右侧扫描的线性激光束，其长轴与其扫描方向及其入射方向(从上往下)垂直。在激光装置中，以形成用衬底101位于上侧的方式配置叠层体。从叠层体(形成用衬底101)的上侧对叠层体照射激光155。
激光155优选经过形成用衬底101照射到金属化合物层105与树脂层123的界面或其附近(参照图2B的加工区域156)。此外，激光155既可以照射到金属化合物层105的内部，又可以照射到树脂层123的内部。
金属化合物层105吸收激光155。树脂层123也可以吸收激光155。
形成用衬底101与金属化合物层105的叠层结构的激光155的吸收率优选为50％以上且100％以下，更优选为75％以上且100％以下，进一步优选为80％以上且100％以下。通过使该叠层结构吸收大部分激光155，可以确实地使金属化合物层105与树脂层123在界面分离。此外，可以降低树脂层123因光受到的损伤。
通过照射激光155，金属化合物层105与树脂层123的密接性或粘着性降低。通过激光155的照射，有时使树脂层123脆化。
作为激光155，选择至少一部分透过形成用衬底101且被金属化合物层105吸收的波长的光。激光155优选为可见光线至紫外线的波长区域的光。例如可以使用波长为180nm以上且450nm以下的光，优选为200nm以上且400nm以下的光，更优选为250nm以上且350nm以下的光。
激光155优选具有比金属化合物层105的能隙高的能量。例如，氧化钛的能隙大约为3.2eV。因此，当金属化合物层105使用氧化钛时，优选使用具有比3.2eV高的能量的光。
尤其是，当使用波长为308nm的准分子激光时，可以实现高生产率，所以是优选的。准分子激光还被用于LTPS的激光晶化，因此可以利用现有的LTPS生产线的设备，而不需要新的设备投资，所以是优选的。波长为308nm的光能量大约为4.0eV。也就是说，当金属化合物层105使用氧化钛时，优选使用波长为308nm的准分子激光。此外，也可以使用Nd：YAG激光的第三谐波的波长为355nm的UV激光等固体UV激光(也称为半导体UV激光)。由于固体激光不使用气体，与准分子激光相比，可以降低运行成本，所以是优选的。此外，也可以使用微微秒激光等脉冲激光。
当作为激光155使用线性激光时，通过使形成用衬底101与光源相对地移动来以激光155进行扫描并对需要分离的区域照射激光155。
这里，如图3A所示，当尘埃等异物158附着于形成用衬底101的光照射面时，有时产生光照射不均匀。图3A示出比较例，作为该比较例以在形成用衬底101上且与其接触的方式形成树脂层123。在图3A中，在形成用衬底101与树脂层123的界面或其附近，异物158的正下方的被光照射的区域159被间断。该部分与其他部分相比剥离性低，有形成用衬底101与树脂层123分离的工序的成品率降低的担忧。
另一方面，在本实施方式中，在形成用衬底101与树脂层123之间形成金属化合物层105。金属化合物层105优选包括导热性高的层。例如，当图3B所示的金属化合物层105的导热性高时，即使金属化合物层105被部分加热，也向金属化合物层105整体均匀地导热。因此，通过向金属化合物层105的被异物158遮光的部分导热，即使异物158附着于形成用衬底101的光照射面，也可以抑制产生剥离性低的部分。如图3B所示，在金属化合物层105与树脂层123的界面或其附近，在包括异物158的正下方的部分的整个面形成有被加热的区域154。此外，有时金属化合物层105中形成有被加热的区域154。
在金属化合物层105与树脂层123的界面或其附近，也可以设置一个或多个不照射光的区域。对不照射光的区域的面积没有特别的限制，例如，为1μm2以上且1cm2以下。根据情况，不照射光的区域的面积也可以为1μm2以下或1cm2以上。
接着，使形成用衬底101与树脂层123分离。因为金属化合物层105与树脂层123之间的密接性或粘着性低，所以在金属化合物层105与树脂层123的界面产生分离(图2C1)。此外，有时在脆化的树脂层123中产生分离。
例如，通过在垂直方向上对树脂层123施加拉力，可以使形成用衬底101与树脂层123分离。具体而言，通过吸附衬底146的顶面的一部分向上方拉伸，可以将树脂层123从形成用衬底101剥离。
在此，通过对分离界面添加水或水溶液等含有水的液体，将该液体渗透到分离界面，可以更容易地进行分离。此外，能够抑制分离时产生的静电给晶体管等功能元件带来不良影响(由于静电而使半导体元件损坏等)。图2C2示出使用液体供应机构157对分离界面供应液体的例子。
作为所供应的液体，例如可以举出水(优选为纯水)、中性、碱性或酸性的水溶液、溶解有盐的水溶液。另外，也可以举出乙醇或丙酮等。另外，还可以使用各种有机溶剂。
此外，也可以在分离之前使树脂层123的一部分与形成用衬底101分离来形成分离起点。例如，可以将刀具等锐利的形状的器具插入形成用衬底101与树脂层123之间来形成分离起点。另外，也可以使用锐利的形状的器具从衬底146一侧切入树脂层123来形成分离起点。此外，也可以利用激光烧蚀法等使用激光的方法来形成分离起点。
在本实施方式中，层叠金属化合物层105及树脂层123并对其照射光。由此，可以降低金属化合物层105与树脂层123的密接性或粘着性。因此，可以容易地分离形成用衬底101与树脂层123。
通过使用本实施方式的剥离方法，可以提供成本低且生产率高的剥离方法或者半导体装置的制造方法。例如，在本实施方式的剥离方法中，可以多次反复使用形成用衬底101(例如，玻璃衬底)或者形成用衬底101与金属化合物层105的叠层体，因此可以抑制生产成本。
在本实施方式的剥离方法中，由于使用因光照射而可以容易分离的金属化合物层105和树脂层123，所以可以高成品率地进行剥离。此外，通过用来形成树脂层123(使树脂层123硬化)的加热工序，同时形成树脂层123和金属化合物层105，由此可以抑制工序数的增加。
<剥离方法实例2>
在剥离方法实例1中，通过对金属层102进行加热，形成金属化合物层105。在本剥离方法实例2中，主要说明如下方法：使金属层102的至少一部分氧化，形成包含金属氧化物的层103，对包含金属氧化物的层103进行加热，由此形成金属化合物层105。通过形成包含金属氧化物的层103，可以减少剥离所需要的力，由此可以提高剥离的成品率。
在下面的剥离方法实例中，关于与剥离方法实例1同样的工序，省略详细说明。
首先，在形成用衬底101上形成金属层102(图4A)。
接着，使金属层102的至少一部分氧化。在图4B中，示出对金属层102的表面照射等离子体110的例子。因此，形成包含金属氧化物的层103(图4C)。
包含金属氧化物的层103包含金属氧化物。作为金属氧化物，例如，可以举出氧化钛(TiOx)、氧化钼、氧化铝、氧化钨、包含硅的铟锡氧化物(ITSO)、铟锌氧化物和In-Ga-Zn氧化物等。
此外，作为金属氧化物，可以举出氧化铟、包含钛的铟氧化物、包含钨的铟氧化物、铟锡氧化物(ITO)、包含钛的ITO、包含钨的铟锌氧化物、氧化锌(ZnO)、包含镓的ZnO、氧化铪、氧化钇、氧化锆、氧化镓、氧化钽、氧化镁、氧化镧、氧化铈、氧化钕、氧化锡、氧化铋、钛酸盐、钽酸盐和铌酸盐等。
在本剥离方法实例2中，通过在形成金属层102之后对该金属层102引入氧，形成包含金属氧化物的层103。此时，仅使金属层102的表面氧化或者使整个金属层102氧化。在是前者的情况下，通过对金属层102引入氧，来形成金属层与金属氧化物层的叠层结构。
通过在包含氧的气氛下加热金属层102，可以使金属层102氧化。优选边供应包含氧的气体边加热金属层102。加热金属层102的温度优选为100℃以上且500℃以下，更优选为100℃以上且450℃以下，进一步优选为100℃以上且400℃以下，更进一步优选为100℃以上且350℃以下。
优选以晶体管的制造中的最高温度以下的温度加热金属层102。由此可以防止半导体装置的制造中的最高温度变高。通过以晶体管的制造中的最高温度以下的温度进行加热，例如还可以将晶体管的制造工序中所使用的制造装置等用于本实施方式的半导体装置的制造方法中，因此可以减少额外的设备投资等。因此，可以降低半导体装置的生产成本。例如，在晶体管的制造温度为350℃以下的情况下，加热处理的温度优选为350℃以下。
或者，通过对金属层102的表面进行自由基处理，可以使金属层102氧化。在自由基处理中，优选将金属层102的表面暴露于包含氧自由基和羟基自由基中的至少一个的气氛。例如，优选在包含氧和水蒸气(H2O)中的一个或两个的气氛下进行等离子体处理。
将在实施方式2中详细说明，通过使金属化合物层105的表面或者内部包含氢、氧、氢自由基(H＊)、氧自由基(O＊)或羟基自由基(OH＊)等，可以降低金属化合物层105与树脂层123的分离所需要的力。
在对金属层102的表面进行自由基处理或等离子体处理来使金属层102氧化的情况下，不需要进行以高温加热金属层102的工序。因此，可以防止半导体装置的制造中的最高温度变高。
或者，也可以通过在金属层102上形成金属氧化物膜，来形成包含金属氧化物的层103。例如，在供应包含氧的气体的同时通过溅射法形成金属氧化物膜，由此可以形成包含金属氧化物的层103。此外，也可以在形成用衬底101上直接形成金属氧化物膜而不形成金属层102。在通过形成金属氧化物膜来形成包含金属氧化物的层103的情况下，优选对包含金属氧化物的层103的表面进行自由基处理。在自由基处理中，优选将包含金属氧化物的层103的表面暴露于包含氧自由基、氢自由基和羟基自由基中的至少一种的气氛。例如，优选在包含氧、氢和水蒸气(H2O)中的一个或多个的气氛下进行等离子体处理。
此外，作为氧、氢、水等的引入方法，可以使用离子注入法、离子掺杂法、等离子体浸没离子注入法等。
包含金属氧化物的层103的厚度例如优选为10nm以上且100nm以下，更优选为10nm以上且50nm以下。在使用金属层102形成包含金属氧化物的层103的情况下，最终形成的包含金属氧化物的层103的厚度有时厚于刚成膜之后的金属层102的厚度。
包含金属氧化物的层103优选包含氧化钛或氧化钨。通过使用氧化钛，与使用氧化钨的情况相比可以降低成本，所以是优选的。
接着，在包含金属氧化物的层103上形成第一层122(图4D)。
接着，通过对层叠的包含金属氧化物的层103和第一层122进行加热处理来形成金属化合物层105和树脂层123(图4E1)。
通过对包含金属氧化物的层103进行加热，形成金属化合物层105。通过对第一层122进行加热，形成树脂层123。
图4E2和图4E3示出金属化合物层105的结构实例。图4E2所示的金属化合物层105具有三层结构，图4E3所示的金属化合物层105具有两层结构。图4E2和图4E3所示的金属化合物层105包括与树脂层123接触的第一化合物层111以及位于比第一化合物层111更靠近形成用衬底101一侧的位置的第二化合物层112。如图4E2所示，金属化合物层105可以还包括位于比第二化合物层112更靠近形成用衬底101一侧的位置的第三化合物层113。
以下，可以参照剥离方法实例1的图2A之后的工序。
如上所述，在剥离方法实例2中，使金属化合物层105的表面或者内部包含氢、氧、氢自由基(H＊)、氧自由基(O＊)或羟基自由基(OH＊)等。由此，可以降低金属化合物层105与树脂层123的分离所需要的力。
<剥离方法实例3>
在剥离方法实例1中，通过对金属层102进行加热，形成金属化合物层105。在本剥离方法实例3中，主要说明通过对层叠的金属层102和金属氮化物层104进行加热来形成金属化合物层105的方法。
首先，在形成用衬底101上形成金属层102，在金属层102上形成金属氮化物层104(图5A)。
金属层102和金属氮化物层104优选使用同一金属形成。金属层102和金属氮化物层104例如可以使用溅射法形成。例如，金属层102可以将氩气体用作工艺气体来形成。例如，金属氮化物层104可以将氮气体用作工艺气体来形成。
接着，在金属氮化物层104上形成第一层122(图5B)。
注意，可以通过在形成第一层122之前对金属氮化物层104进行等离子体处理来形成包含金属氧化物的层。例如，可以通过使金属氮化物层104的表面一侧氧化来从形成用衬底101一侧形成金属层102、金属氮化物层104及金属氧化物层的叠层结构。该叠层结构可以称为包含金属氧化物的层。
接着，通过对层叠的金属层102、金属氮化物层104和第一层122进行加热处理来形成金属化合物层105和树脂层123(图5C1)。
通过对金属层102和金属氮化物层104进行加热，形成金属化合物层105。通过对第一层122进行加热，形成树脂层123。
图5C2和图5C3示出金属化合物层105的结构实例。图5C2所示的金属化合物层105具有三层结构，图5C3所示的金属化合物层105具有两层结构。图5C2和图5C3所示的金属化合物层105包括与树脂层123接触的第一化合物层111以及位于比第一化合物层111更靠近形成用衬底101一侧的位置的第二化合物层112。如图5C2所示，金属化合物层105可以还包括位于比第二化合物层112更靠近形成用衬底101一侧的位置的第三化合物层113。
以下，可以参照剥离方法实例1的图2A之后的工序。
如上所述，形成用衬底101与树脂层123(第一层122)之间的层能够使用包含金属的各种材料形成。
<剥离方法实例4>
这里，说明如下剥离方法：在衬底上形成第一材料层的工序；以第一温度加热第一材料层的工序；在以第一温度加热的第一材料层上形成第二材料层的工序；对层叠的第一材料层和第二材料层以第二温度进行加热的工序；以及使第一材料层与第二材料层分离的工序。这里，第一温度高于第二温度。通过以第一温度进行加热，第一化合物层以及位于比第一化合物层更靠近衬底一侧的位置的第二化合物层形成在第一材料层中。通过以充分高的温度加热第一材料层，可以提高第一材料层与第二材料层的剥离性。另一方面，可以使第二温度低于第一温度。因此，第二材料层的材料不被要求高耐热性，其选择范围大。此外，在对第二材料层进行加热的温度低时，对可见光的透过性不容易下降。如此，通过以不同的温度进行加热工序两次，可以实现高剥离性和第二材料层的高可见光透过性。
首先，在形成用衬底101上形成金属层102(图6A)。
接着，以第一温度加热金属层102，来形成金属化合物层105(图6B1)。
第一温度例如优选为200℃以上且500℃以下，更优选为200℃以上且450℃以下。
图6B2和图6B3示出金属化合物层105的结构实例。图6B2所示的金属化合物层105具有三层结构，图6B3所示的金属化合物层105具有两层结构。图6B2和图6B3所示的金属化合物层105包括第一化合物层111以及位于比第一化合物层111更靠近形成用衬底101一侧的位置的第二化合物层112。如图6B2所示，金属化合物层105可以还包括位于比第二化合物层112更靠近形成用衬底101一侧的位置的第三化合物层113。
接着，在金属化合物层105上形成第一层122(图6C)。
接着，对层叠的金属化合物层105和第一层122以第二温度进行加热处理。通过对第一层122进行加热，来形成树脂层123(图6D1)。
第二温度例如优选为100℃以上且450℃以下，更优选为100℃以上且400℃以下，进一步优选为100℃以上且350℃以下。
图6D2和图6D3示出金属化合物层105的结构实例。金属化合物层105的结构与图6B2和图6B3同样。
在形成第一层122之后进行加热的目的是从第一层122去除溶剂(预烤处理)、使第一层122硬化(后烤处理)等。可以使这些处理的温度低于用来形成金属化合物层105的加热处理。也就是说，可以使第二温度低于第一温度。
可以降低第一层122(树脂层123)的加热温度，作为第一层122可以使用耐热性低的材料，由此可以扩大材料的选择范围。此外，可以抑制树脂层123被着色。
可以分别独立地设定第一温度及第二温度的加热处理条件。例如，除了温度以外还可以设定彼此不同的气氛、气体或时间等。
注意，第一温度的加热处理和第二温度的加热处理优选都在氮气氛下或在使氮气体流过的同时进行。由此，可以使金属化合物层105包含充分的氮。此外，可以抑制树脂层123的氧化而维持高可见光透过性。
以下，可以参照剥离方法实例1的图2A之后的工序。
如上所述，在本发明的一个方式中，可以抑制对树脂层123施加的最高温度且容易使金属化合物层105与树脂层123分离。因此，可以维持树脂层123的可见光透过性并提高剥离的成品率。
<剥离方法实例5>
在剥离方法实例5中，主要说明金属层102的表面处理和加工时序。在对金属层102进行表面处理及加工的双方的情况下，可以想到两种方法，即在表面处理之后进行加工的方法(工序1)以及在加工之后进行表面处理的方法(工序2)。
参照图7A1、图7B1、图7C1、图7D1、图7E及图7F说明工序1。参照图7A2、图7B2、图7C2、图7D2、图7E及图7F说明工序2。
首先，在两种工序中，在形成用衬底101上形成金属层102(图7A1和图7A2)。
接着，在工序1中，如图7B1所示，通过向金属层102照射等离子体110，形成图7C1所示的包含金属氧化物的层103。然后，将包含金属氧化物的层103加工为岛状(图7D1)。
另一方面，在工序2中，如图7B2所示，将金属层102加工为岛状。然后，向岛状金属层102照射等离子体110(图7C2)来形成岛状的包含金属氧化物的层103(图7D2)。
本实施方式的剥离方法都可以利用工序1和工序2进行。尤其是，工序1有时与工序2相比可以减少剥离所需要的力，所以是优选的。这是因为：在将金属层102加工为岛状之前后，等离子体处理时的放电情况得到变化，由此产生金属层102表面的氧化状态的差异。也就是说，可以认为：通过在将金属层102加工为岛状之前(对金属层102进行图案化之前)使金属层102氧化，可以实现更均匀的氧化，由此可以减小剥离所需要的力。
关于等离子体处理等表面处理，可以参照剥离方法实例2及实施方式2的记载。
作为金属层102或包含金属氧化物的层103的加工方法，可以使用干蚀刻、湿蚀刻等。
然后，在两种工序中，在岛状的包含金属氧化物的层103上形成第一层122(图7E)。
并且，通过对层叠的包含金属氧化物的层103和第一层122进行加热处理，形成金属化合物层105和树脂层123(图7F)。作为图7F所示的金属化合物层105的结构实例，可以举出图4E2和图4E3所示的两层或三层结构。
以下，可以参照剥离方法实例1的图2A之后的工序。
在此，根据形成在树脂层123上的功能层135的结构，有时功能层135与金属化合物层105的密接性较低。当功能层135与金属化合物层105的密接性较低时，在半导体装置的制造工序中发生膜剥离(peeling)而导致成品率降低的问题。例如，当作为金属化合物层105的最靠近树脂层123一侧的层(第一化合物层)使用氧化钛膜，作为功能层135的最靠近树脂层123一侧的层使用氧化硅膜、氧氮化硅膜等无机绝缘膜时，有时确认到膜剥离。
因此，如图7F所示，树脂层123优选覆盖岛状的金属化合物层105的端部。由此，可以抑制在叠层结构中产生密接性低的部分，从而可以抑制膜剥离。因此，可以提高半导体装置的制造工序的成品率。此外，因为不需要考虑功能层135与金属化合物层105的密接性等，所以用于功能层135和金属化合物层105的材料的选择范围得到扩大。
如上所述，在本发明的一个方式中，可以抑制密接性低的界面的产生，并且可以在所希望的时序使金属化合物层105与树脂层123分离。由此，可以抑制工序中的膜剥离，从而可以提高成品率。
如本实施方式所示，通过层叠金属化合物层和树脂层并对其照射光，可以使金属化合物层和树脂层分离。通过利用该方法，可以在形成用衬底上隔着金属化合物层及树脂层形成功能层之后将功能层从形成用衬底剥离并转置到其他衬底。例如，可以将在耐热性高的形成用衬底上形成的功能层转置到耐热性低的衬底，功能层的制造温度不会因耐热性低的衬底受到限制。可以将功能层转置到比形成用衬底更轻、更薄或者柔性更高的衬底等，而能够实现半导体装置、发光装置、显示装置等各种装置的轻量化、薄型化、柔性化。
本实施方式可以与其他实施方式及实施例适当地组合而实施。另外，在本说明书中，当在一个实施方式中示出多个结构实例时，可以适当地组合结构实例。
(实施方式2)
在本实施方式中，参照图8至图11说明使金属化合物层与树脂层分离的原理的一个例子。
首先，参照图8及图9对H2O削弱金属化合物层20与树脂层23的密接性的作用(以下，削弱作用)进行说明。
在图8中，在形成用衬底14上设置有金属化合物层20，在金属化合物层20上设置有树脂层23。
在金属化合物物层20与树脂层23的界面及/或金属化合物层20中存在H2O、氢(H)、氧(O)、羟基(OH)、氢自由基(H＊)、氧自由基(O＊)和羟基自由基(OH＊)中的一个或多个。上述H2O、氢(H)、氧(O)、羟基(OH)、氢自由基(H＊)、氧自由基(O＊)和羟基自由基(OH＊)可以通过形成金属化合物层105的工序(金属层、金属氮化物层、包含金属氧化物的层或金属化合物层的形成工序、等离子体处理、加热处理等)中的至少一个供应。图8的步骤(i)示出金属化合物层20与树脂层23的界面及金属化合物层20中存在H2O、H及O等的例子。
供应到金属化合物层20与树脂层23的界面及金属化合物层20中的H、O及H2O等有时通过使树脂层23(例如，聚酰亚胺树脂、丙烯酸树脂等)固体化(固化或硬化)的工序(例如，以350℃进行加热)作为H2O析出在该界面。在此情况下，析出在金属化合物层20与树脂层23的界面的H2O有可能削弱金属化合物层20与树脂层23的密接性。换言之，析出在金属化合物层20与树脂层23的界面的H2O具有削弱密接性的作用(削弱作用)。图8的步骤(ii)示出金属化合物层20中的H2O析出在金属化合物层20与树脂层23的界面的例子。另外，在图8的步骤(ii)中，金属化合物层20中的氢与羟基(OH)作为H2O析出在金属化合物层20与树脂层23的界面的例子。
接着，对包括形成用衬底14、金属化合物层20及树脂层23的叠层体照射光。在图9的步骤(iii)中示出在形成用衬底14位于上侧的状态下配置叠层体的例子。在图9的步骤(iii)中使用传送机构(未图示)向附图中的箭头方向移动叠层体，从附图中的右侧向左侧照射光。穿过形成用衬底14对金属化合物层20与树脂层23的界面或其附近照射光。这里，示出使用线性激光的例子。在图9的步骤(iii)、(iv)中，示出线性光束26经过形成用衬底14照射到加工区域27的例子。通过光照射，加热金属化合物层20与树脂层23的界面(金属化合物层20及树脂层23的内部也被加热)。此外，通过光照射，存在于金属化合物层20与树脂层23的界面的H2O以高能量瞬时气化(蒸发)并烧蚀。
在图9的步骤(v)中示出叠层体的上下倒转的例子。在图9的步骤(vi)中示出将金属化合物层20与树脂层23分离的例子。通过光照射，H2O变为水蒸气，体积膨胀。由此，金属化合物层20与树脂层23的密接性变弱，可以在金属化合物层20与树脂层23之间进行分离。
接着，参照图10对金属化合物层20与树脂层23之间的结合进行说明。
在图10中，层叠有金属化合物层20和树脂层23。
可认为金属化合物层20与树脂层23之间产生结合。具体而言，共价键、离子键或氢键等化学键产生在金属化合物层20与树脂层23之间。
图10的步骤(i)示出金属化合物层20所具有的金属M与树脂层23所具有的碳C通过氧O彼此键合的例子。
对金属化合物层20与树脂层23的叠层结构照射激光55(参照图10)。这里，示出使用线性激光的例子。通过相对地移动衬底及光源，以激光55进行扫描并对需要分离的区域照射激光55。
通过光照射，加热金属化合物层20与树脂层23的界面(金属化合物层20及树脂层23的内部也被加热)，产生式(1)(参照以下式及图10)的反应。通过照射光，H2O(水蒸气)切断金属M-氧O-碳C的键合。并且，金属化合物层20与树脂层23之间的结合变成氢键。
M-O-C+H2O→M-OH+C-OH…(1)
图10的步骤(ii)示出金属化合物层20所具有的金属M与氧O键合，树脂层23所具有的碳C与其他的氧O键合的例子。两个氧分别与不同的氢形成共价键。另外，两个氧分别与键合到另一个氧的氢形成氢键。
氢键比共价键弱得多，因此可以更容易地被切断。此外，通过光照射能量，水蒸发而变为水蒸气。此时，通过膨胀力，有时可以切断金属化合物层20与树脂层23之间的氢键。因此，可以更容易地分离金属化合物层20与树脂层23。
图10的步骤(iii)示出通过氢键彼此键合的氧和氢分离而使金属化合物层20与树脂层23分离的例子。金属化合物层20所具有的金属M与氧O键合，树脂层23所具有的碳C与其他的氧O键合。两个氧分别与不同的氢形成共价键。
如上所述，当对金属化合物层20和树脂层23的叠层结构照射光时，H2O使金属化合物层20与树脂层23之间的坚固的结合变为结合力较弱的氢键。由此可以降低金属化合物层20与树脂层23之间的分离所需要的力。此外，通过光照射能量，H2O膨胀，可以将金属化合物层20与树脂层23分离。
接着，对与上述削弱作用及上述式(1)所示的反应有关的H2O进行说明。
H2O有时存在于金属化合物层20中、树脂层23中及金属化合物层20与树脂层23的界面等。
另外，有时存在于金属化合物层20中、树脂层23中及金属化合物层20与树脂层23的界面等的氢(H)、氧(O)、羟基(OH)、氢自由基(H＊)、氧自由基(O＊)或羟基自由基(OH＊)等因加热而变成H2O。
优选对金属化合物层20的内部、金属化合物层20的表面(与树脂层23接触的面)或金属化合物层20与树脂层23的界面添加H2O、氢(H)、氧(O)、羟基(OH)、氢自由基(H＊)、氧自由基(O＊)和羟基自由基(OH＊)中的一个或多个。
在本实施方式的剥离方法中，有时同时发生上述削弱作用及上述式(1)的反应。可以推测：在该情况下，金属化合物层20与树脂层23的密接性被进一步降低，也就是说，可以进一步提高金属化合物层20与树脂层23的剥离性。
金属化合物层20中、树脂层23中及金属化合物层20与树脂层23的界面等优选包含较多的H2O、氢(H)、氧(O)、羟基(OH)、氢自由基(H＊)、氧自由基(O＊)或羟基自由基(OH＊)等。通过包含较多有助于反应的H2O，可以促进反应而进一步降低分离所需要的力。
例如，当形成金属化合物层20时，优选使金属化合物层20中或者金属化合物层20表面包含较多的H2O、氢、氧、羟基、氢自由基(H＊)、氧自由基(O＊)或羟基自由基(OH＊)等。
具体而言，优选形成实施方式1所例示的金属层102和金属氮化物层104中的一方或双方并进行自由基处理。在自由基处理中，优选将金属层102或金属氮化物层104的表面暴露于包含氧自由基和羟基自由基中的至少一个的气氛。例如，优选在包含氧和水蒸气(H2O)中的一个或两个的气氛下进行等离子体处理。注意，自由基处理的对象不局限于金属层及金属氮化物层，也可以对包含金属氧化物、金属氧氮化物等金属化合物的层进行自由基处理。另外，在自由基处理中，优选将对象物的表面暴露于包含氧自由基、氢自由基和羟基自由基中的至少一个的气氛。例如，优选在包含氧、氢和水蒸气(H2O)中的一个或多个的气氛下进行等离子体处理。
自由基处理可以使用等离子体产生装置或者臭氧产生装置进行。
例如，可以进行氧等离子体处理、氢等离子体处理、水等离子体处理或臭氧处理等。氧等离子体处理可以通过在包含氧的气氛下生成等离子体来进行。氢等离子体处理可以通过在包含氢的气氛下生成等离子体来进行。水等离子体处理可以通过在包含水蒸气(H2O)的气氛下生成等离子体来进行。尤其是，通过进行水等离子体处理，可以使金属化合物层20的表面或者内部包含大量的水分，所以是优选的。
此外，也可以在包含氧、氢、水(水蒸气)和惰性气体(典型的是氩)中的两种以上的气氛下进行等离子体处理。作为该等离子体处理，例如可以举出包含氧和氢的气氛下的等离子体处理、包含氧和水的气氛下的等离子体处理、包含水和氩的气氛下的等离子体处理、包含氧和氩的气氛下的等离子体处理或者包含氧、水及氩的气氛下的等离子体处理等。通过将氩气体用于等离子体处理气体，可以在对金属层或金属化合物层20造成损伤的同时进行等离子体处理，所以是优选的。
此外，也可以以不暴露于大气的方式连续地进行两种以上的等离子体处理。例如，可以在进行氩等离子体处理之后进行水等离子体处理。
由此，如图11所示，可以使金属化合物层20的表面或者内部包含氢、氧、氢自由基(H＊)、氧自由基(O＊)或羟基自由基(OH＊)等。图11示出树脂层23包含与碳C键合的氢H(C-H)及与碳C键合的羟基OH(C-OH)的例子。可认为它们因加热处理或光照射被加热而成为H2O。
如上所述，通过使金属化合物层的表面或者内部包含氢、氧、氢自由基(H＊)、氧自由基(O＊)或羟基自由基(OH＊)等，可以降低金属化合物层与树脂层的分离所需要的力。
本实施方式可以与其他实施方式及实施例适当地组合。
(实施方式3)
在本实施方式中，参照图12至图20说明发光装置的制造方法及显示装置的制造方法。此外，参照图21和图22说明用来制造这些装置的制造装置。
在本实施方式中，主要说明使用实施方式1所示的剥离方法实例4的情况。剥离方法实例4具有对第二材料层施加的最高温度低于对第一材料层施加的最高温度的特征。当对第二材料层施加的最高温度较低时，第二材料层能够维持高可见光透过性。因此，即使第二材料层残留在提取光一侧(发光面或显示面)，光提取效率也不容易下降，所以是优选的。
注意，关于与实施方式1所说明的剥离方法同样的部分，省略详细说明。
[制造方法实例1]
在本制造方法实例1中，以包括有机EL元件的发光装置为例进行说明。通过作为衬底使用具有柔性的材料，可以使该发光装置为柔性装置。
首先，在形成用衬底101a上形成金属层102a(图12A)。
接着，使金属层102a的至少一部分氧化。在图12B中，示出对金属层102a的表面照射等离子体110的例子。因此，形成包含金属氧化物的层103a(图12C)。
接着，以第一温度加热包含金属氧化物的层103a，来形成金属化合物层105a。注意，在以第一温度进行加热之前，将包含金属氧化物的层103a加工为岛状。或者，在以第一温度进行加热之后，将金属化合物层105a加工为岛状。因此，形成岛状的金属化合物层105a(图12D)。
通过以第一温度加热包含金属氧化物的层103a，第一化合物层以及位于比第一化合物层更靠近衬底一侧的位置的第二化合物层形成在金属化合物层105a中。通过以充分高的温度加热包含金属氧化物的层103a，可以提高包含金属氧化物的层103a与树脂层123a的剥离性。
接着，在金属化合物层105a上形成第一层122a(图12E)。然后，将第一层122a加工为岛状。在本实施方式中，以覆盖金属化合物层105a的端部的方式形成岛状的第一层122a。
第一层122a优选通过光刻法进行加工。在形成第一层122a之后，进行预烤处理，然后使用光掩模进行曝光。接着，进行显影处理，由此可以去除不需要的部分。
注意，第一层122a(后面的树脂层123a)的形状不局限于一个岛状，例如可以为多个岛状、具有开口的形状等。此外，也可以利用使用半色调掩模或灰色调掩模的曝光技术或者多重曝光技术等，在第一层122a(后面的树脂层123a)的表面形成凹凸形状。
此外，通过在第一层122a或树脂层123a上形成抗蚀剂掩模、硬掩模等掩模并进行蚀刻，可以形成具有所希望的形状的树脂层123a。在使用非感光性材料时，上述方法是特别优选的。
例如，在树脂层123a上形成无机膜，在无机膜上形成抗蚀剂掩模。在使用抗蚀剂掩模对无机膜进行蚀刻之后，可以以无机膜为硬掩模对树脂层123a进行蚀刻。
作为能够用于硬掩模的无机膜，可以举出各种无机绝缘膜、能够用于导电层的金属膜及合金膜等。
在以极薄的厚度形成掩模且与进行蚀刻同时去除掩模的情况下，可以省略去除掩模的工序，所以是优选的。
接着，对层叠的金属化合物层105a和第一层122a以第二温度进行加热处理。通过对岛状的第一层122a进行加热，使第一层122a硬化，来形成岛状的树脂层123a(图12F1)。可以使第二温度低于第一温度。由此，可以形成可见光透过性高的树脂层123a。
图12F2和图12F3示出金属化合物层105a的结构实例。图12F2所示的金属化合物层105a具有三层结构，图12F3所示的金属化合物层105a具有两层结构。图12F2和图12F3所示的金属化合物层105a包括与树脂层123a接触的第一化合物层111a以及位于比第一化合物层111a更靠近形成用衬底101a一侧的位置的第二化合物层112a。如图12F2所示，金属化合物层105a可以还包括位于比第二化合物层112a更靠近形成用衬底101a一侧的位置的第三化合物层113a。
接着，依次形成发光装置的构成要素。具体而言，在树脂层123a上形成绝缘层167，在绝缘层167上形成导电层171、辅助布线172、导电层173、绝缘层178及发光元件160，在发光元件160上形成绝缘层165。然后，使用粘合层174贴合衬底175(图13A)。
在发光装置的构成要素的制造工序中，对树脂层123a施加的温度优选为第二温度以下。因此，可以维持树脂层123a的高可见光透过性，从而可以提高发光装置的光提取效率。此外，可以抑制从树脂层123a脱离的气体，而可以提高发光装置的可靠性。
可以将绝缘层167用作防止包含在树脂层123a中的杂质扩散到后面形成的发光元件160的阻挡层。绝缘层167例如优选在加热树脂层123a时防止包含在树脂层123a中的水分等扩散到发光元件160。由此，绝缘层167优选具有高阻挡性。
作为绝缘层167，例如可以使用氮化硅膜、氧氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜、氧化铝膜、氮化铝膜等无机绝缘膜。此外，氧化铪膜、氧化钇膜、氧化锆膜、氧化镓膜、氧化钽膜、氧化镁膜、氧化镧膜、氧化铈膜及氧化钕膜等。此外，也可以层叠上述绝缘膜中的两个以上。尤其是，优选在树脂层123a上形成氮化硅膜，在氮化硅膜上形成氧化硅膜。
无机绝缘膜由于成膜温度越高越成为致密且高阻挡性的膜，所以优选以高温形成。
绝缘层167的成膜时的衬底温度优选为室温(25℃)以上且350℃以下，更优选为100℃以上且300℃以下。
发光元件160可以采用顶部发射结构、底部发射结构或双面发射结构。作为提取光一侧的电极使用透过可见光的导电膜。另外，作为不提取光一侧的电极优选使用反射可见光的导电膜。
图13A所示的发光元件160是底部发射型发光元件。第一电极161是提取光一侧的电极，使可见光透过。第二电极163是不提取光一侧的电极，反射可见光。
作为EL层162可以使用低分子化合物或高分子化合物，还可以包含无机化合物。
第一电极161及第二电极163分别可以通过蒸镀法或溅射法等形成。
导电层171及导电层173分别被用作外部连接电极。导电层171与第一电极161电连接。导电层171隔着绝缘层178与第二电极163电绝缘。导电层173与第二电极163电连接。导电层173隔着绝缘层178与第一电极161电绝缘。
使可见光透过的导电膜的电阻率有时高于金属膜等。因此，优选设置与第一电极161接触的辅助布线172。辅助布线172与导电层171及导电层173可以使用同一材料及同一工序形成。作为辅助布线172优选使用电阻率低的金属材料。
绝缘层165被用作抑制水等杂质扩散至发光元件160的保护层。发光元件160被绝缘层165密封。优选在形成第二电极163之后以不暴露于大气的方式形成绝缘层165。
绝缘层165优选包括能够用于绝缘层167的阻挡性高的无机绝缘膜。另外，也可以使用无机绝缘膜和有机绝缘膜的叠层。
绝缘层165可以通过ALD法或溅射法等形成。ALD法及溅射法能够以低温进行成膜，所以是优选的。当利用ALD法时，绝缘层165的覆盖性变高，所以是优选的。
关于粘合层174，可以援用粘合层145的记载。
关于衬底175，可以援用衬底146的记载。
接着，照射激光155(图13B)。在激光装置中，以形成用衬底101a位于上侧的方式配置叠层体。从叠层体(形成用衬底101a)的上侧对叠层体照射激光155。
接着，在树脂层123a中形成分离起点(图13C)。例如，从衬底175一侧在树脂层123a的端部的内侧插入刀具等锐利的形状的器具153，以框状形成切口。上述方法在作为衬底175使用树脂的情况下是优选的。或者，也可以对树脂层123a以框状照射激光。
在本制造方法实例1中，金属化合物层105a及树脂层123a设置为岛状。形成用衬底101a上的不设置有这些层的部分(形成用衬底101a与绝缘层167接触的部分)在对其照射激光155之后也具有高密接性。因此，可以抑制树脂层123a的从金属化合物层105a的非意图的剥离。并且，通过形成分离起点，可以在所希望的时序使金属化合物层105a与树脂层123a分离。因此，可以控制分离时序，并且分离所需要的力小。由此，可以提高分离工序及发光装置的制造工序的成品率。
接着，使金属化合物层105a与树脂层123a分离(图14A)。如图14A所示，在金属化合物层105a与树脂层123a的界面产生分离。
然后，使用粘合层176将衬底177贴合到露出的树脂层123a(图14B)。此外，如图14B所示，在衬底175及粘合层174中形成到达导电层171的开口和到达导电层173的开口，使导电层171及导电层173露出。
另外，如图14C所示，可以去除树脂层123a并使用粘合层176将衬底177贴合到绝缘层167。例如，树脂层123a可以通过利用氧等离子体的灰化而去除。通过去除树脂层123a，可以减薄发光装置的厚度而提高柔性。
如上所述，在本制造方法实例1中，可以提高树脂层123a的可见光透过性。因此，即使树脂层123a残留在提取发光元件160所发射的光的一侧，光提取效率也不容易下降。由此，即便不去除树脂层123a也可以制造光提取效率高的发光装置。由此，可以使发光装置的制造工序简化。
此外，在本实施方式中，不需要将树脂层123a形成得厚。树脂层123a的厚度例如可以为0.1μm以上且5μm以下，或者0.1μm以上且3μm以下。由此，即便不去除树脂层123a也可以制造高柔性的发光装置。由此，可以省略树脂层123a的去除工序，所以是优选的。
粘合层176及衬底177优选对发光元件160所发射的光具有高透过性。
可以将衬底177用作发光装置的支撑衬底。作为衬底177优选使用薄膜，特别优选使用树脂薄膜。由此可以实现发光装置的轻量化、薄型化。另外，使用薄膜衬底的发光装置与使用玻璃或金属等的情况相比不容易破损。另外，可以提高发光装置的柔性。
粘合层176可以使用能够用于粘合层174的材料形成。衬底177可以使用能够用于衬底175的材料形成。
如上所述，在本实施方式中，可以使用具有高可见光透过性的树脂层使形成用衬底剥离。由此，即便不去除树脂层也可以制造光提取效率高的发光装置。此外，由于可以使用厚度薄的树脂层，所以可以制造柔性高的发光装置。
[制造方法实例2]
在本制造方法实例2中，以包括晶体管及有机EL元件的显示装置(也称为有源矩阵型有机EL显示装置)为例进行说明。注意，在本制造方法实例2中，还说明包括晶体管、有机EL元件及感测元件的显示装置(也可以称为输入输出装置或触摸面板，下面记载为触摸面板)。通过作为衬底使用柔性材料，可以使这些显示装置具有柔性。
在本制造方法实例2中，在形成用衬底101a上形成显示装置的一个衬底一侧的构成要素，在形成用衬底101b上形成显示装置的另一个衬底一侧的构成要素。这些构成要素在形成用衬底上隔着金属化合物层和树脂层被形成。因此，这些构成要素从形成用衬底剥离并转置到具有柔性的衬底。
首先，与制造方法实例1同样，进行图12A至图12F的各工序，在形成用衬底101a上形成金属化合物层105a和树脂层123a的叠层。
接着，依次形成显示装置的一个衬底一侧的构成要素。因为树脂层123a是可见光透过性高的层，优选在树脂层123a上形成位于显示面一侧的位置的构成要素。具体而言，在树脂层123a上形成绝缘层191，在绝缘层191上形成着色层197及遮光层198(图15A)。此外，可以形成保护层等。
在显示装置的构成要素的制造工序中，对树脂层123a施加的温度优选为第二温度以下。因此，可以维持树脂层123a的高可见光透过性，从而可以提高显示装置的光提取效率。此外，可以抑制从树脂层123a脱离的气体，而可以提高显示装置的可靠性。
关于绝缘层191，可以援用绝缘层167的记载。
作为着色层197可以使用滤色片等。着色层197以与发光元件160的显示区域重叠的方式配置。
作为遮光层198可以使用黑矩阵等。遮光层198以与绝缘层209重叠的方式配置。
在形成触摸面板时，在绝缘层191上形成感测元件，在感测元件上形成着色层197及遮光层198(图15B)。
作为触摸传感器，可以应用检测出手指等检测对象的接近或接触的各种传感器。
作为触摸传感器例如可以应用电容式触摸传感器。作为电容式，有表面型电容式、投影型电容式等。作为投影电容式，有自电容式、互电容式等。当利用互电容式时，可以同时进行多点检测，所以是优选的。
图15B所示的感测元件包括导电层181及导电层182。导电层181及导电层182上设置有绝缘层184，绝缘层184上设置有导电层183。导电层183使夹着一个导电层181设置的两个导电层182电连接。导电层183上设置有绝缘层185，绝缘层185上设置有着色层197及遮光层198。因为导电层181及导电层182重叠于显示装置的显示区域，所以使用对可见光的透过性高的材料形成。
另外，如图16A所示，在形成用衬底101b上形成金属化合物层105b和树脂层123b的叠层。金属化合物层105b和树脂层123b可以使用实施方式1所例示的方法中的一个或多个形成。例如，可以使用与金属化合物层105a和树脂层123a同样的制造方法。
此外，如实施方式1的剥离方法实例1至3等所示，可以通过一次的加热处理形成金属化合物层105b和树脂层123b。树脂层123b不是位于显示装置的光提取面一侧的层，因此其可见光透过性可以较低。
例如，优选作为树脂层123a使用丙烯酸树脂且作为树脂层123b使用聚酰亚胺树脂。因为丙烯酸树脂与聚酰亚胺树脂相比具有高可见光透过性，所以适合于位于提取光一侧的位置的树脂层123a的材料。此外，因为聚酰亚胺树脂与丙烯酸树脂相比具有高耐热性，所以能够以较高的温度在聚酰亚胺树脂上形成晶体管等。因此，可以制造可靠性高的晶体管，所以是优选的。
接着，依次形成显示装置的另一个衬底一侧的构成要素。具体而言，在树脂层123b上形成绝缘层141，在绝缘层141上形成晶体管210、绝缘层208、绝缘层209及发光元件160(图16A)。
关于绝缘层141，可以援用绝缘层167的记载。
在此，说明可用于显示装置的晶体管。
对显示装置所包括的晶体管的结构没有特别的限制。例如，可以采用平面型晶体管、交错型晶体管或反交错型晶体管。此外，也可以采用顶栅结构或底栅结构的晶体管。或者，也可以在沟道的上下设置有栅电极。
图16A示出作为晶体管210形成在半导体层中包含金属氧化物的顶栅结构的晶体管的情况。金属氧化物能够被用作氧化物半导体。
晶体管的半导体优选使用氧化物半导体。通过使用带隙比硅宽且载流子密度比硅小的半导体材料，可以降低晶体管的关态电流(off-state current)，所以是优选的。
晶体管210包括导电层201、绝缘层202、导电层203a、导电层203b、半导体层、导电层205、绝缘层206及绝缘层207。导电层201被用作栅极。导电层205被用作背栅极。绝缘层202及绝缘层206被用作栅极绝缘层。半导体层包括沟道区域204a及一对低电阻区域204b。沟道区域204a隔着绝缘层206与导电层205重叠。沟道区域204a隔着绝缘层202与导电层201重叠。导电层203a通过设置于绝缘层207的开口与一对低电阻区域204b中的一个电连接。同样地，导电层203b与一对低电阻区域204b中的另一个电连接。可以将各种无机绝缘膜用于绝缘层202、绝缘层206及绝缘层207。特别是，作为包括在绝缘层202及绝缘层206中的与沟道区域204a接触的绝缘膜，优选使用氧化物绝缘膜，而作为绝缘层207，优选使用氮化物绝缘膜。
晶体管210应用由两个栅极夹有形成沟道的半导体层的结构。优选通过连接两个栅极连接并对它们供应同一信号来驱动晶体管。这种晶体管可以实现比其他晶体管高的场效应迁移率，从而可以增大开启电流。其结果是，可以制造能够进行高速驱动的电路。再者，还可以缩小电路部的占有面积。通过应用开启电流大的晶体管，在使显示装置大型化或高清晰化时即便布线数量增加也能够降低各布线的信号延迟，从而能够抑制显示不均匀。或者，通过对两个栅极中的一个施加用来控制阈值电压的电位，对另一个施加用来进行驱动的电位，可以控制晶体管的阈值电压。
显示装置所包括的导电层分别可以使用铝、钛、铬、镍、铜、钇、锆、钼、银、钽或钨等金属或者以这些金属为主要成分的合金的单层结构或叠层结构。或者，也可以使用氧化铟、ITO、包含钨的铟氧化物、包含钨的铟锌氧化物、包含钛的铟氧化物、包含钛的ITO、铟锌氧化物、ZnO、包含镓的ZnO或者包含硅的ITO等具有透光性的导电材料。另外，也可以使用通过使其含有杂质元素等而被低电阻化的多晶硅或氧化物半导体等半导体或者镍硅化物等硅化物。此外，也可以使用包含石墨烯的膜。包含石墨烯的膜例如可以使包含氧化石墨烯的膜还原形成。此外，也可以使用包含杂质元素的氧化物半导体等半导体。或者，也可以使用银、碳或铜等的导电膏或者聚噻吩等的导电聚合物形成。导电膏廉价，所以是优选的。导电聚合物容易涂布，所以是优选的。
被用作半导体层的金属氧化物膜可以使用惰性气体和氧气体中的任一个或两个形成。此外，对金属氧化物膜的成膜时的氧的流量比(氧分压)没有特别的限制。注意，在得到场效应迁移率高的晶体管时，金属氧化物膜的成膜时的氧的流量比(氧分压)优选为0％以上且30％以下，更优选为5％以上且30％以下，进一步优选为7％以上且15％以下。
金属氧化物优选至少包含铟或锌。尤其优选包含铟及锌。关于金属氧化物，将在实施方式4中进行详细说明。
金属氧化物的能隙优选为2eV以上，更优选为2.5eV以上，进一步优选为3eV以上。如此，通过使用能隙宽的金属氧化物，可以减少晶体管的关态电流。
金属氧化物膜可以通过溅射法形成。除此之外，还可以利用PLD法、PECVD法、热CVD法、ALD法、真空蒸镀法等。
图16B至图16D示出其他晶体管的结构实例。
图16B所示的晶体管220是在半导体层204中包括金属氧化物的底栅结构的晶体管。
晶体管220包括导电层201、绝缘层202、导电层203a、导电层203b及半导体层204。导电层201被用作栅极。绝缘层202被用作栅极绝缘层。半导体层204隔着绝缘层202与导电层201重叠。导电层203a和导电层203b都与半导体层204电连接。晶体管220优选被绝缘层211及绝缘层212覆盖。作为绝缘层211及绝缘层212可以使用各种无机绝缘膜。特别是，作为绝缘层211，优选使用氧化物绝缘膜，而作为绝缘层212，优选使用氮化物绝缘膜。
图16C所示的晶体管230是在半导体层中包括LTPS的顶栅结构的晶体管。
晶体管230包括导电层201、绝缘层202、导电层203a、导电层203b、半导体层及绝缘层213。导电层201被用作栅极。绝缘层202被用作栅极绝缘层。半导体层包括沟道区域214a及一对低电阻区域214b。半导体层也可以包括LDD(Lightly Doped Drain)区域。图16C示出在沟道区域214a和低电阻区域214b之间包括LDD区域214c的例子。沟道区域214a隔着绝缘层202与导电层201重叠。导电层203a通过设置于绝缘层202及绝缘层213的开口与一对低电阻区域214b中的一个电连接。同样地，导电层203b与一对低电阻区域214b中的另一个电连接。作为绝缘层213，可以使用各种无机绝缘膜。特别是，作为绝缘层213，优选使用氮化物绝缘膜。
图16D所示的晶体管240是在半导体层224中包括氢化非晶硅的底栅结构的晶体管。
晶体管240包括导电层201、绝缘层202、导电层203a、导电层203b、杂质半导体层225及半导体层224。导电层201被用作栅极。绝缘层202被用作栅极绝缘层。半导体层224隔着绝缘层202与导电层201重叠。导电层203a和导电层203b都通过杂质半导体层225与半导体层224电连接。晶体管240优选被绝缘层226覆盖。作为绝缘层226，可以使用各种无机绝缘膜。特别是，作为绝缘层226，优选使用氮化物绝缘膜。
接着，说明形成在晶体管210上的构成要素。
在晶体管210上形成绝缘层208。在绝缘层208中形成到达导电层203b的开口。绝缘层208是具有后面形成的发光元件160的被形成面的层，由此优选具有平坦化层的功能。作为绝缘层208，可以使用各种有机绝缘膜及各种无机绝缘膜。
图16A所示的发光元件160是顶部发射型发光元件。第一电极161是不提取光一侧的电极，反射可见光。第二电极163是提取光一侧的电极，使可见光透过。第一电极161的端部被绝缘层209覆盖。作为绝缘层209，可以使用各种有机绝缘膜及各种无机绝缘膜。第一电极161通过绝缘层208中的开口与导电层203b电连接。由此，可以使晶体管210与发光元件160电连接。
EL层162可以利用蒸镀法、涂敷法、印刷法、喷射法等方法形成。当在每个像素分别形成EL层162时，可以利用金属掩模等遮蔽掩模的蒸镀法或喷墨法等形成。当不在每个像素分别形成EL层162时，可以利用不使用金属掩模的蒸镀法。
接着，使用粘合层195将形成用衬底101b的形成有晶体管210等的面与形成用衬底101a的形成有着色层197等的面贴合(图17A)。
接着，照射激光155(图17B)。
既可以先分离形成用衬底101a也可以先分离形成用衬底101b。这里示出在分离形成用衬底101b之前分离形成用衬底101a的例子。
激光155优选经过形成用衬底101a照射到金属化合物层105a与树脂层123a的界面或其附近。此外，激光155既可以照射到金属化合物层105a的内部，又可以照射到树脂层123a的内部。
激光155的大部分被照射激光155一侧的形成用衬底、金属化合物层及树脂层的三层吸收。因此，通过一次照射激光155，可以仅降低金属化合物层105a与树脂层123a的密接性和金属化合物层105b与树脂层123b的密接性中的一方。由于可以使形成用衬底101a及形成用衬底101b的分离的时序不同，所以可以在不同工序中分离形成用衬底101a及形成用衬底101b。因此，可以提高分离工序及显示装置的制造工序的成品率。
接着，使形成用衬底101a与树脂层123a分离(图18A)。注意，可以形成分离起点。
接着，使用粘合层174将从形成用衬底101a分离而露出的树脂层123a与衬底175贴合(图18B)。
如上所述，在本制造方法实例2中，可以提高树脂层123a的可见光透过性。因此，即使树脂层123a残留在提取发光元件160所发射的光的一侧，光提取效率也不容易下降。由此，即便不去除树脂层123a也可以制造光提取效率高的发光装置。由此，可以使发光装置的制造工序简化。注意，也可以去除树脂层123a而贴合绝缘层191和衬底175。
粘合层174及衬底175优选对发光元件160所发射的光具有高透过性。
接着，照射激光155(图19A)。激光155优选经过形成用衬底101b照射到金属化合物层105b与树脂层123b的界面或其附近。此外，激光155既可以照射到金属化合物层105b的内部，又可以照射到树脂层123b的内部。
接着，在树脂层123b中形成分离起点(图19B)。在图19B中，将刀具等锐利的形状的器具153从衬底175一侧插入树脂层123b的端部的内侧，以框状形成切口。
通过形成分离起点，可以在所希望的时序使形成用衬底101b与树脂层123b分离。因此，可以控制分离时序且分离所需要的力小。由此，可以提高分离工序及显示装置的制造工序的成品率。
接着，使形成用衬底101b与树脂层123b分离(图20A)。
接着，使用粘合层176将从形成用衬底101b分离而露出的树脂层123b与衬底177贴合(图20B)。
树脂层123b、粘合层176及衬底177位于与提取发光元件160所发射的光的一侧相反的一侧的位置，因此对它们的可见光透过性没有限制。
制造方法实例2是进行本发明的一个方式的剥离方法两次制造显示装置的例子。在本发明的一个方式中，由于构成显示装置的功能元件等都形成在形成用衬底上，所以即使在制造分辨率高的显示装置时柔性衬底也不需要高位置对准精度。因此，可以简单地贴合柔性衬底。
如上所述，在本实施方式中，可以使用具有高可见光透过性的树脂层使形成用衬底剥离。由此，即便不去除树脂层也可以制造光提取效率高的显示装置。此外，由于可以使用厚度薄的树脂层，所以可以制造柔性高的显示装置。
注意，当对本实施方式所例示的发光装置或显示装置中的树脂层123a、123b的表面进行分析时，有时检测出金属化合物层105a、105b所包含的金属。
[叠层体制造装置的例子]
接着，参照图21对叠层体制造装置的例子进行说明。图21所示的叠层体制造装置可以用本发明的一个方式的剥离方法将功能层从形成用衬底剥离并转置到另一个衬底。使用图21所示的叠层体制造装置可以制造半导体装置或显示装置等的叠层体。
图21所示的叠层体制造装置包括激光照射单元610、衬底反转单元630、多个传送辊(传送辊643、644、645、646等)、胶带卷筒602、收卷卷筒683、方向转变辊604及压辊606。
能够使用图21所示的叠层体制造装置进行处理的叠层体56例如具有层叠有被剥离体56a及支撑体56b的结构。叠层体56在被剥离体56a与支撑体56b之间发生剥离。被剥离体56a例如包括树脂层，支撑体56b例如包括形成用衬底。
在图21所示的叠层体制造装置中，将支撑体601贴合到叠层体56并拉起支撑体601，由此将被剥离体56a从叠层体56剥离。可以使用支撑体601自动地分离叠层体56，由此可以实现工作时间的缩短及产品的制造成品率的提高。
从支撑体56b分离的被剥离体56a由粘合剂贴合到支撑体671。由此，可以制造依次层叠有支撑体601、被剥离体56a及支撑体671的叠层体59。
多个传送辊可以传送叠层体56。传送叠层体56的传送机构不局限于传送辊，也可以使用传送带或传送机器人等。另外，可以在传送机构上的载物台配置叠层体56。
传送辊643、传送辊644、传送辊645、传送辊646是多个排列的传送辊中的一个，以固定的间隔设置且在叠层体56、被剥离体56a或支撑体56b的传送方向(实线箭头所示的右旋转方向)上旋转。利用未图示的驱动部(发动机等)使多个排列的传送辊旋转。
激光照射单元610是对叠层体56照射激光的单元。作为激光器，例如可以使用输出波长308nm的紫外线的准分子激光器等。另外，也可以使用高压汞灯或UV-LED等。
如图21所示，叠层体56以支撑体56b位于上侧的方式传送到激光照射单元610。
准分子激光器是高输出的脉冲激光器，可以使用光学系统将光束形成为线形。通过使衬底在线性激光束的照射位置上移动，可以对衬底整体或指定部分照射激光。注意，通过使线性光束的长度为所使用的衬底的一个边的长度以上，只需将衬底向一个方向移动就可以对衬底整体照射激光。脉冲激光的振荡频率优选为1Hz以上且300Hz以下，更优选为60Hz附近。
作为准分子激光装置，除了安装了一个激光振荡器的装置以外，还可以使用安装两个以上的激光振荡器的装置。在安装多个激光振荡器的装置中，可以通过使用光学系统合成(重叠)从各激光振荡器同步输出的激光来获得高能量密度的激光。因此，在本实施方式的用途中，也可以进行第3.5代(600mm×720mm)以上、第6代(1500mm×1850mm)以上、第7代(1870mm×2200mm)以上或第8代(2160mm×2460mm)以上的尺寸的玻璃衬底的处理。另外，由于在安装多个激光振荡器的装置中从各激光振荡器输出的激光互相弥补输出偏差，因此各脉冲的强度偏差变少，而可以进行成品率高的处理。注意，也可以使用多个准分子激光装置代替安装多个激光振荡器的装置。
图22A示出使用准分子激光的激光照射单元610的一个例子。使用光学系统635合成从包括两个激光振荡器的准分子激光装置660输出的激光610a及610b。再者，被光学系统635拉伸为横宽的激光610c通过反射镜650入射到透镜680。与激光610c相比，穿过透镜680的激光610d被缩小。此时，隔着支撑体56b(例如玻璃衬底)对叠层体56所包括的加工区域640照射激光610d。以下，将激光610d中照射到加工区域640的部分记为线性光束610e。
这里示出包括两个激光振荡器的例子，但是也可以采用包括一个激光振荡器的结构，由此可以使装置简化。此外，也可以采用包括三个以上的激光振荡器的结构，由此可以提高线性光束610e的强度。
通过使用传送辊644向附图中的箭头方向移动叠层体56，可以对加工区域640照射线性光束610e。
如图22A所示，通过边使用传送辊644以一定速度传送叠层体56边照射线性光束610e，可以缩短工序时间。此外，也可以将叠层体56配置在至少能够向一个方向移动的载物台上，边移动载物台边照射线性光束610e。此外，当使用载物台时，优选采用能够在相对于前进方向的横向方向上及高度方向上移动并具有可以调整线性光束610e的焦点的位置或深度的结构的载物台。此外，在图22A中示出通过移动叠层体56照射线性光束610e的结构，但是不局限于此。例如，也可以使叠层体56固定，通过移动准分子激光装置660等对叠层体56照射线性光束610e。
图22A示出照射线性光束610e的加工区域640位于叠层体56的端部的内侧的例子。由此，由于加工区域640的外侧的区域可以保持密接性高的状态，所以可以抑制在传送时发生剥离。此外，也可以使线性光束610e的宽度相等于或大于叠层体56的宽度。此时，可以对叠层体56的整体照射线性光束610e。
图22B示出线性光束610e照射到叠层体56的加工区域640的情况。叠层体56包括形成用衬底58、第一层57a以及第二层57b。这里，包括形成用衬底58及第二层57b的部分相当于支撑体56b，包括第一层57a的部分相当于被剥离体56a。
例如，第一层57a相当于上述树脂层123，第二层57b相当于上述金属化合物层105。
优选的是，激光610d穿过形成用衬底58，线性光束610e照射到第一层57a与第二层57b的界面或其附近。尤其优选的是，线性光束610e的焦点位于第一层57a与第二层57b的界面或其附近。
此外，当线性光束610e的焦点位于第一层57a与第二层57b的界面时，有时可能存在于第一层57a与第二层57b的界面的水气化而使水的体积急剧膨胀。此时，可以推测随着水的体积膨胀在第一层57a与第二层57b的界面或其附近产生剥离现象。
此外，有对非晶硅膜照射激光而使非晶硅膜晶化的技术。当使用该技术时，使激光的焦点位于非晶硅膜的内部。但是，在本发明的一个方式中，如图22B所示，激光(这里，线性光束610e)的焦点位于第一层57a与第二层57b的界面或其附近。如此，本发明的一个方式的技术的激光焦点位置与使非晶硅膜晶化的技术不同。
当线性光束610e的焦点深度充分大(深)时，有时线性光束610e的焦点不仅位于第一层57a与第二层57b的界面或其附近，而且位于第一层57a的厚度方向整体、第二层57b的厚度方向整体或第一层57a与第二层57b的双方的厚度方向整体。
作为准分子激光优选使用波长等于或大于308nm的激光。当波长为308nm以上时，即使作为支撑体56b使用玻璃衬底也可以使加工所需的激光充分地穿过。
图21所示的衬底反转单元630是将叠层体56上下调换的单元。例如，衬底反转单元630也可以具有包括夹持叠层体56的上下的传送辊且该传送辊具有旋转机构的结构。此外，衬底反转单元630的结构不局限于此，既可以采用夹持叠层体56的上下的传送辊配置为螺旋状的结构，又可以采用具有能够反转的传送臂部的结构。
如图21所示，经过衬底反转单元630的叠层体56变为被剥离体56a位于上侧的状态。
胶带卷筒602能够释放卷材状支撑体601。支撑体601的释放速度优选是可变的。例如，通过使该速度比较慢，可以抑制叠层体的剥离不良或在被剥离的构件中发生裂缝。
收卷卷筒683能够将叠层体59收卷。
可以使用胶带卷筒602及收卷卷筒683对支撑体601施加张力。
支撑体601连续地或间歇地被释放出来。通过连续地释放支撑体601，可以以均匀的速度且均匀的力进行剥离，所以是优选的。在剥离工序中，优选不停地连续进行剥离，更优选以等速进行剥离。与连续进行剥离的情况不同，当中途停止剥离并再次从停止剥离的区域开始剥离时，该区域会发生变形等。由此，有时会发生该区域的微细结构的变化或该区域中的电子装置等的特性变化，例如，会对显示装置的显示造成影响。
作为支撑体601，可以使用包含有机树脂、金属、合金或者玻璃等的卷材状薄膜。
在图21中，将与被剥离体56a一起构成所制造的装置(例如，柔性装置)的构件(如柔性衬底等)用于支撑体601。支撑体601也可以为载带等不构成所制造的装置的构件。
通过使用方向转变辊604，可以改变支撑体601的传送方向。图21示出方向转变辊604设置在胶带卷筒602与压辊606之间的例子。
支撑体601通过压辊606及传送辊646被贴合到叠层体56(被剥离体56a)。
在图21的结构中，可以防止支撑体601到达压辊606之前接触于叠层体56。由此，可以抑制气泡混入支撑体601与叠层体56之间。
压辊606利用未图示的驱动部(发动机等)进行旋转。当压辊606旋转时，剥离被剥离体56a的力被施加到叠层体56，被剥离体56a被剥离。此时，优选在叠层体56中形成有剥离起点。被剥离体56a从剥离起点开始剥离。并且，叠层体56分成被剥离体56a和支撑体56b。
从叠层体56剥离被剥离体56a的机构不局限于压辊606，可以使用具有凸面(还可以称为凸曲面、凸状曲面)的结构体。例如，可以为具有圆筒状(包括圆柱状、直圆柱状、椭圆柱状、抛物柱状等)、球状等的结构体。例如，作为结构体可以使用圆筒状辊等辊。作为结构体的形状的例子，可以举出其底面由曲线构成的柱体(其底面为正圆的圆柱、其底面为椭圆的椭圆柱等)、其底面由直线及曲线构成的柱体(其底面为半圆或半椭圆的柱体等)。在结构体的形状为上述柱体中的任一时，凸曲面相当于该柱体的曲面部分。
作为结构体的材料，可以举出金属、合金、有机树脂、橡胶等。结构体也可以在其内部具有空间或空洞。作为橡胶，可以举出天然橡胶、聚氨酯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶等。在使用橡胶的情况下，使用不容易因摩擦或剥离而带电的材料或者采取防止静电的措施。例如，图21所示的压辊606包括使用橡胶或有机树脂的中空圆筒606a及位于圆筒606a的内侧的使用金属或合金的圆柱606b。
压辊606的旋转速度优选是可变的。通过控制压辊606的旋转速度，可以进一步提高剥离的成品率。
可以使压辊606和多个辊能够在至少一个方向(例如，上下、左右或者前后等)上移动。如果压辊606的凸面与传送辊的支撑面之间的距离是可变的，就可以进行各种厚度的叠层体的剥离，所以是优选的。
对压辊606使支撑体601折转的角度没有特别的限制。图21示出压辊606使支撑体601折转的角度为钝角的例子。
图21所示的叠层体制造装置还包括辊617。辊617可以沿着凸面将支撑体601从压辊606传送至收卷卷筒683。
辊617可以在一个以上的方向上移动。
通过移动辊617的轴，可以用辊617对支撑体601施加张力。换言之，可以将辊617称为张力辊。具体而言，辊617可以将支撑体601向被压辊606改变的传送方向拉起。
通过移动辊617的轴，可以用辊617控制压辊606使支撑体601折转的角度。
辊617可以使支撑体601折转而改变支撑体601的传送方向。例如，可以将支撑体601的传送方向变为水平方向。或者，可以用辊617使支撑体601折转而改变支撑体601的传送方向，然后用位于辊617与收卷卷筒683之间的方向转变辊607再次改变支撑体601的传送方向，而使支撑体601的传送方向变成水平方向。
图21所示的叠层体制造装置还包括导辊(导辊631、632、633等)、收卷卷筒613、液体供应机构659、干燥机构614及离子发生器(离子发生器639、620)。
叠层体制造装置也可以包括用来将支撑体601引导至收卷卷筒683的导辊。导辊可以为一个或多个。如导辊632那样，导辊也可以对支撑体601施加张力。
另外，也可以将胶带600(也称为分离薄膜)贴合到支撑体601的至少一个面。此时，叠层体制造装置优选包括能够将贴合到支撑体601的一个面的胶带600收卷的卷筒。图21示出收卷卷筒613位于胶带卷筒602与压辊606之间的例子。叠层体制造装置还可以包括导辊634。导辊634可以将胶带600引导至收卷卷筒613。
叠层体制造装置也可以包括干燥机构614。包括在被剥离体56a中的功能元件(例如，晶体管或薄膜集成电路)易受静电影响，因此优选剥离之前对被剥离体56a与支撑体56b的界面供应液体或者边对该界面供应液体边进行剥离。另外，当液体存在于产生剥离的部分时，可以降低剥离所需要的力。可以使用液体供应机构659边对该界面供应液体边进行剥离。如果残留在被剥离体56a的液体挥发，就有可能产生水痕，因此优选在剥离之后去除液体。因此，优选对包括功能元件的被剥离体56a进行干燥，来去除残留在被剥离体56a上的液滴。由此可以抑制水痕的发生。另外，为了防止支撑体601的变形，还可以设置载流子板609。
优选在向相对于水平面成倾斜的方向传送支撑体601的同时，使气流沿着支撑体601的倾斜方向向下方流动，来使液滴下落。
虽然支撑体601的传送方向可以为相对于水平面成垂直的方向，但是优选为相对于水平面成倾斜的方向，由此传送时的支撑体601变得稳定而可以抑制振动。
在工序中，优选在有可能发生静电的位置上使用叠层体制造装置所具有的静电消除机。对静电消除机没有特别的限制，例如可以使用电晕放电方式、软X射线方式及紫外线方式等的离子发生器。
例如，在叠层体制造装置中设置离子发生器，从离子发生器对被剥离体56a喷吹空气或氮气体等来进行除电处理，来降低静电对功能元件的影响。尤其优选在贴合两个构件的工序及分离一个构件的工序中使用离子发生器。
例如，优选的是，利用离子发生器639对被剥离体56a与支撑体56b的界面附近照射离子，边去除静电边将叠层体56分离成被剥离体56a及支撑体56b。
叠层体制造装置也可以包括衬底装载盒641及衬底卸载盒642。例如，可以将叠层体56供应到衬底装载盒641。衬底装载盒641可以将叠层体56供应到传送机构等。另外，可以将支撑体56b供应到衬底卸载盒642。
胶带卷筒672将卷材状支撑体671释放出。作为支撑体671可以使用与支撑体601相同的材料。
可以使用胶带卷筒672及收卷卷筒683对支撑体671施加张力。
叠层体制造装置还可以包括将支撑体671引导至收卷卷筒683的导辊677、678、679。
可以利用方向转变辊676改变支撑体671的传送方向。
压辊675可以在进行加压的同时将被剥离体56a与从胶带卷筒672释放的支撑体671贴合在一起。由此，可以抑制气泡混入支撑体671与被剥离体56a之间。
另外，也可以将分离胶带670贴合到支撑体671的至少一个面。卷筒673可以收卷分离胶带670。导辊674可以将分离胶带670引导至卷筒673。
所制造的叠层体59可以被收卷，也可以被分断。图21示出收卷卷筒683将叠层体59收卷的例子。此外，也可以包括导辊665、666那样的将叠层体59引导至收卷卷筒683的导辊。
在图21所示的叠层体制造装置中，使用压辊606从叠层体56剥离被剥离体56a，使用压辊675将被剥离体56a转置到支撑体671。
本实施方式可以与其他实施方式及实施例适当地组合。
(实施方式4)
在本实施方式中，对可用于在本发明的一个方式中公开的晶体管的金属氧化物进行说明。以下，特别是对金属氧化物和CAC(Cloud-Aligned Composite)-OS的详细内容进行说明。
CAC-OS或CAC-metal oxide在材料的一部分中具有导电性的功能，在材料的另一部分中具有绝缘性的功能，作为材料的整体具有半导体的功能。此外，在将CAC-OS或CAC-metal oxide用于晶体管的沟道形成区域的情况下，导电性的功能是使被用作载流子的电子(或空穴)流过的功能，绝缘性的功能是不使被用作载流子的电子流过的功能。通过导电性的功能和绝缘性的功能的互补作用，可以使CAC-OS或CAC-metal oxide具有开关功能(开启/关闭的功能)。通过在CAC-OS或CAC-metal oxide中使各功能分离，可以最大限度地提高各功能。
此外，CAC-OS或CAC-metal oxide包括导电性区域及绝缘性区域。导电性区域具有上述导电性的功能，绝缘性区域具有上述绝缘性的功能。此外，在材料中，导电性区域和绝缘性区域有时以纳米粒子级分离。另外，导电性区域和绝缘性区域有时在材料中不均匀地分布。此外，有时导电性区域被观察为其边缘模糊且以云状连接。
在CAC-OS或CAC-metal oxide中，有时导电性区域及绝缘性区域以0.5nm以上且10nm以下，优选为0.5nm以上且3nm以下的尺寸分散在材料中。
此外，CAC-OS或CAC-metal oxide由具有不同带隙的成分构成。例如，CAC-OS或CAC-metal oxide由具有起因于绝缘性区域的宽隙的成分及具有起因于导电性区域的窄隙的成分构成。在该结构中，当使载流子流过时，载流子主要在具有窄隙的成分中流过。此外，具有窄隙的成分与具有宽隙的成分互补作用，与具有窄隙的成分联动地在具有宽隙的成分中载流子流过。因此，在将上述CAC-OS或CAC-metal oxide用于晶体管的沟道形成区域时，在晶体管的导通状态中可以得到高电流驱动力，即大通态电流及高场效应迁移率。
就是说，也可以将CAC-OS或CAC-metal oxide称为基质复合材料(matrixcomposite)或金属基质复合材料(metal matrix composite)。
CAC-OS例如是指包含在金属氧化物中的元素不均匀地分布的构成，其中包含不均匀地分布的元素的材料的尺寸为0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸。注意，在下面也将在金属氧化物中一个或多个金属元素不均匀地分布且包含该金属元素的区域混合的状态称为马赛克(mosaic)状或补丁(patch)状，该区域的尺寸为0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸。
金属氧化物优选至少包含铟。尤其是，优选包含铟及锌。除此之外，也可以还包含选自铝、镓、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种。
例如，In-Ga-Zn氧化物中的CAC-OS(在CAC-OS中，尤其可以将In-Ga-Zn氧化物称为CAC-IGZO)是指材料分成铟氧化物(以下，称为InOX1(X1为大于0的实数))或铟锌氧化物(以下，称为InX2ZnY2OZ2(X2、Y2及Z2为大于0的实数))以及镓氧化物(以下，称为GaOX3(X3为大于0的实数))或镓锌氧化物(以下，称为GaX4ZnY4OZ4(X4、Y4及Z4为大于0的实数))等而成为马赛克状，且马赛克状的InOX1或InX2ZnY2OZ2均匀地分布在膜中的构成(以下，也称为云状)。
换言之，CAC-OS是具有以GaOX3为主要成分的区域和以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域混在一起的构成的复合金属氧化物。在本说明书中，例如，当第一区域的In与元素M的原子个数比大于第二区域的In与元素M的原子个数比时，第一区域的In浓度高于第二区域。
注意，IGZO是通称，有时是指包含In、Ga、Zn及O的化合物。作为典型例子，可以举出以InGaO3(ZnO)m1(m1为自然数)或In(1+x0)Ga(1-x0)O3(ZnO)m0(-1≤x0≤1，m0为任意数)表示的结晶性化合物。
上述结晶性化合物具有单晶结构、多晶结构或CAAC(c-axis aligned crystal)结构。CAAC结构是多个IGZO的纳米晶具有c轴取向性且在a-b面上以不取向的方式连接的结晶结构。
另一方面，CAC-OS与金属氧化物的材料构成有关。CAC-OS是指如下构成：在包含In、Ga、Zn及O的材料构成中，一部分中观察到以Ga为主要成分的纳米粒子状区域以及一部分中观察到以In为主要成分的纳米粒子状区域分别以马赛克状无规律地分散。因此，在CAC-OS中，结晶结构是次要因素。
CAC-OS不包含组成不同的两种以上的膜的叠层结构。例如，不包含由以In为主要成分的膜与以Ga为主要成分的膜的两层构成的结构。
注意，有时观察不到以GaOX3为主要成分的区域与以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域之间的明确的边界。
在CAC-OS中包含选自铝、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种以代替镓的情况下，CAC-OS是指如下构成：一部分中观察到以该元素为主要成分的纳米粒子状区域以及一部分中观察到以In为主要成分的纳米粒子状区域以马赛克状无规律地分散。
CAC-OS例如可以通过在对衬底不进行意图性的加热的条件下利用溅射法来形成。在利用溅射法形成CAC-OS的情况下，作为成膜气体，可以使用选自惰性气体(典型的是氩)、氧气体和氮气体中的一种或多种。另外，成膜时的成膜气体的总流量中的氧气体的流量比越低越好，例如，将氧气体的流量比设定为0％以上且低于30％，优选为0％以上且10％以下。
CAC-OS具有如下特征：通过根据X射线衍射(XRD：X-ray diffraction)测定法之一的out-of-plane法利用θ/2θ扫描进行测定时，观察不到明确的峰值。也就是说，根据X射线衍射，可知在测定区域中没有a-b面方向及c轴方向上的取向。
另外，在通过照射束径为1nm的电子束(也称为纳米束)而取得的CAC-OS的电子衍射图案中，观察到环状的亮度高的区域以及在该环状区域内的多个亮点。由此，根据电子衍射图案，可知CAC-OS的结晶结构具有在平面方向及截面方向上没有取向的nc(nano-crystal)结构。
另外，例如在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中，根据通过能量分散型X射线分析法(EDX：Energy Dispersive X-ray spectroscopy)取得的EDX面分析图像，可确认到：具有以GaOX3为主要成分的区域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域不均匀地分布而混合的构成。
CAC-OS的结构与金属元素均匀地分布的IGZO化合物不同，具有与IGZO化合物不同的性质。换言之，CAC-OS具有以GaOX3等为主要成分的区域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域互相分离且以各元素为主要成分的区域为马赛克状的构成。
在此，以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域的导电性高于以GaOX3等为主要成分的区域。换言之，当载流子流过以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域时，呈现氧化物半导体的导电性。因此，当以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域在氧化物半导体中以云状分布时，可以实现高场效应迁移率(μ)。
另一方面，以GaOX3等为主要成分的区域的绝缘性高于以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域。换言之，当以GaOX3等为主要成分的区域在氧化物半导体中分布时，可以抑制泄漏电流而实现良好的开关工作。
因此，当将CAC-OS用于半导体元件时，通过起因于GaOX3等的绝缘性及起因于InX2ZnY2OZ2或InOX1的导电性的互补作用可以实现高通态电流(Ion)及高场效应迁移率(μ)。
另外，使用CAC-OS的半导体元件具有高可靠性。因此，CAC-OS适合于显示器等各种半导体装置。
本实施方式可以与其他实施方式及实施例适当地组合。
(实施方式5)
在本实施方式中，参照图23和图24对本发明的一个方式的电子设备进行说明。
通过本发明的一个方式，可以制造薄型且轻量的可靠性高的电子设备。另外，通过本发明的一个方式，可以制造具有曲面且可靠性高的电子设备。另外，通过本发明的一个方式，可以制造具有柔性且可靠性高的电子设备。
作为电子设备，例如除了电视装置、台式或笔记本型个人计算机、用于计算机等的显示器、数字标牌(Digital Signage)、弹珠机等大型游戏机等具有较大的屏幕的电子设备以外，还可以举出数码相机、数码摄像机、数码相框、移动电话机、便携式游戏机、便携式信息终端、声音再现装置等。
可以将本实施方式的电子设备沿着房屋或高楼的内壁或外壁、汽车的内部装饰或外部装饰的曲面组装。
本实施方式的电子设备也可以包括天线。通过由天线接收信号，可以在显示部上显示图像或数据等。另外，在电子设备包括天线及二次电池时，可以用天线进行非接触电力传送。
本实施方式的电子设备也可以包括传感器(该传感器具有测定如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)。
本实施方式的电子设备可以具有各种功能。例如，可以具有如下功能：将各种信息(静态图像、动态图像、文字图像等)显示在显示部上的功能；触摸面板的功能；显示日历、日期或时间等的功能；执行各种软件(程序)的功能；进行无线通信的功能；读出储存在存储介质中的程序或数据的功能；等。
图23A示出电视装置的一个例子。在电视装置7100中，框体7101中组装有显示部7000。在此示出利用支架7103支撑框体7101的结构。
可以对显示部7000适用本发明的一个方式的显示装置。
可以通过利用框体7101所具备的操作开关或另外提供的遥控操作机7111进行图23A所示的电视装置7100的操作。另外，也可以在显示部7000中具备触摸传感器，也可以通过用指头等触摸显示部7000进行电视装置7100的操作。另外，也可以在遥控操作机7111中具备显示从该遥控操作机7111输出的数据的显示部。通过利用遥控操作机7111所具备的操作键或触摸面板，可以进行频道及音量的操作，并可以对显示在显示部7000上的图像进行操作。
另外，电视装置7100具备接收机及调制解调器等。可以通过利用接收机接收一般的电视广播。再者，通过调制解调器将电视装置连接到有线或无线方式的通信网络，从而进行单向(从发送者到接收者)或双向(发送者和接收者之间或接收者之间等)的信息通信。
图23B示出笔记型个人计算机的一个例子。笔记型个人计算机7200包括框体7211、键盘7212、指向装置7213、外部连接端口7214等。在框体7211中组装有显示部7000。
可以对显示部7000适用本发明的一个方式的显示装置。
图23C和图23D示出数字标牌的例子。
图23C所示的数字标牌7300包括框体7301、显示部7000及扬声器7303等。此外，还可以包括LED灯、操作键(包括电源开关或操作开关)、连接端子、各种传感器、麦克风等。
图23D示出设置于圆柱状柱子7401上的数字标牌7400。数字标牌7400包括沿着柱子7401的曲面设置的显示部7000。
在图23C和图23D中，可以对显示部7000适用本发明的一个方式的显示装置。
显示部7000越大，一次能够提供的信息量越多。显示部7000越大，越容易吸引人的注意，例如可以提高广告宣传效果。
通过将触摸面板用于显示部7000，不仅可以在显示部7000上显示静态图像或动态图像，使用者还能够直觉性地进行操作，所以是优选的。另外，在用于提供线路信息或交通信息等信息的用途时，可以通过直觉性的操作提高易用性。
如图23C和图23D所示，数字标牌7300或数字标牌7400优选通过无线通信可以与用户所携带的智能手机等信息终端设备7311或信息终端设备7411联动。例如，显示在显示部7000上的广告信息可以显示在信息终端设备7311或信息终端设备7411的屏幕上。此外，通过操作信息终端设备7311或信息终端设备7411，可以切换显示部7000的显示。
此外，可以在数字标牌7300或数字标牌7400上以信息终端设备7311或信息终端设备7411的屏幕为操作单元(控制器)执行游戏。由此，不特定多个用户可以同时参加游戏，享受游戏的乐趣。
图24A至图24E是示出电子设备的图。这些电子设备包括框体9000、显示部9001、扬声器9003、操作键9005(包括电源开关或操作开关)、连接端子9006、传感器9007(它具有测量如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)、麦克风9008等。
可以将利用本发明的一个方式制造的显示装置适合用于显示部9001。由此，可以以高成品率制造电子设备。
图24A至图24E所示的电子设备可以具有各种功能。例如，可以具有如下功能：将各种信息(静态图像、动态图像、文字图像等)显示在显示部上；触摸面板；显示日历、日期或时刻等；通过利用各种软件(程序)控制处理；进行无线通信；通过利用无线通信功能来连接到各种计算机网络；通过利用无线通信功能，进行各种数据的发送或接收；读出储存在记录媒体中的程序或数据来将其显示在显示部上等。注意，图24A至图24E所示的电子设备所具有的功能不局限于上述功能，而也可以具有其他的功能。
图24A是示出手表型的便携式信息终端9200的立体图，图24B是示出手表型的便携式信息终端9201的立体图。
图24A所示的便携式信息终端9200可以执行移动电话、电子邮件、文章的阅读及编辑、音乐播放、网络通信、电脑游戏等各种应用程序。另外，显示部9001的显示面弯曲，可沿着其弯曲的显示面进行显示。另外，便携式信息终端9200可以进行基于通信标准的近距离无线通信。例如，通过与可进行无线通信的耳麦相互通信，可以进行免提通话。另外，便携式信息终端9200包括连接端子9006，可以通过连接器直接与其他信息终端进行数据的交换。另外，也可以通过连接端子9006进行充电。另外，充电动作也可以利用无线供电进行，而不通过连接端子9006。
图24B所示的便携式信息终端9201与图24A所示的便携式信息终端不同之处在于显示部9001的显示面不弯曲。此外，便携式信息终端9201的显示部的外形为非矩形(在图24B中为圆形状)。
图24C至图24E是示出能够折叠的便携式信息终端9202的立体图。另外，图24C是将便携式信息终端9202展开的状态的立体图，图24D是将便携式信息终端9202从展开的状态和折叠的状态中的一个转换成另一个时的中途的状态的立体图，图24E是将便携式信息终端9202折叠的状态的立体图。
便携式信息终端9202在折叠状态下可携带性好，而在展开状态下因为具有无缝拼接较大的显示区域所以显示的一览性强。便携式信息终端9202所包括的显示部9001被由铰链9055连结的三个框体9000支撑。通过铰链9055使两个框体9000之间弯曲，可以使便携式信息终端9202从展开的状态可逆性地变为折叠的状态。例如，能够使便携式信息终端9202以1mm以上且150mm以下的曲率半径弯曲。
本实施方式可以与其他实施方式及实施例适当地组合。
实施例1
在本实施例中，对利用本发明的一个方式的剥离方法从形成用衬底剥离功能层的结果进行说明。
<样品的制造>
首先，参照图4说明直到将功能层形成在形成用衬底上为止的工序，然后，参照图2说明此后的工序。
在本实施例中，制造形成在形成用衬底上的金属层的厚度彼此不同的两种样品(样品A1及样品A2)。制造三个样品A1和三个样品A2，将一个样品A1和一个样品A2用于剥离前的截面观察、剥离后的XPS分析及剥离后的截面观察。
首先，如图4A所示，在形成用衬底101上形成金属层102。
作为形成用衬底101，使用厚度大约为0.7mm的玻璃衬底。作为金属层102，通过溅射法形成钛膜。在形成钛膜时，作为工艺气体使用流量为100sccm的氩气体，压力为0.3Pa，功率为58kW。样品A1的钛膜的厚度大约为35nm，样品A2的钛膜的厚度大约为20nm。
接着，对金属层102的表面进行H2O等离子体处理(图4B)，来形成包含金属氧化物的层103(图4C)。H2O等离子体处理的偏压功率为4500W，ICP功率为0W，压力为15Pa，处理时间为600sec，作为工艺气体使用流量为250sccm的水蒸气。在本实施例中，通过H2O等离子体处理使金属层102的表面一侧氧化。由此，作为包含金属氧化物的层103，形成形成用衬底101上的钛膜和钛膜上的氧化钛膜的叠层结构。
接着，如图4D所示，在包含金属氧化物的层103上形成第一层122。
第一层122使用具有感光性且包含聚酰亚胺树脂前体的材料形成。该材料以厚度大约为3μm的方式被涂敷。
接着，对包含金属氧化物的层103和第一层122在含氮气氛下(在使氮气体流过的同时)以450℃进行1小时的焙烧，来形成金属化合物层105和树脂层123(图4E1)。
接着，如图2A所示，在树脂层123上形成功能层135，在功能层135上贴合UV剥离胶带(相当于图2A的粘合层145及衬底146)。
作为功能层135，形成包括氧氮化硅膜和氮化硅膜的叠层结构。该叠层结构的厚度大约为650nm。
<剥离前的样品的截面观察>
接着，示出对剥离前的样品A1及样品A2进行截面STEM观察的结果。注意，各样品示出形成金属化合物层105及树脂层123之后的截面观察结果。具体地，关于样品A1，在形成功能层135之后进行截面STEM观察，关于样品A2，在形成树脂层123之后进行截面STEM观察。
图25A示出样品A1的截面观察结果。金属化合物层105被观察为三层，可认为其具有如图4E2所示那样的三层结构。金属化合物层105的厚度大约为45nm，第一化合物层111的厚度大约为13nm，第二化合物层112的厚度大约为8nm，第三化合物层113的厚度大约为24nm。注意，在各实施例中，各层的厚度通过STEM的测长功能被算出。
图25B示出样品A2的截面观察结果。金属化合物层105被观察为两层，可认为其具有如图4E3所示那样的两层结构。金属化合物层105的厚度大约为30nm，第一化合物层111的厚度大约为21nm，第二化合物层112的厚度大约为9nm。
<剥离>
接着，如图2B所示，从形成用衬底101一侧照射激光155。然后，从形成用衬底101剥离树脂层123。
作为激光振荡器，使用波长为308nm的XeCl准分子激光器。光束短轴聚光宽度为625μm，照射次数为10次，重复频率为60Hz，扫描速度为3.75mm/秒，能量密度大约为360mJ/cm2。
用于形成用衬底101的玻璃衬底中的波长为308nm的光吸收率大约为51％。此外，形成用衬底101和金属化合物层105的叠层结构中的波长为308nm的光吸收率在样品A1(金属化合物层105的厚度大约为45nm)中大约为87％，在样品A2(金属化合物层105的厚度大约为30nm)中大约为85％。由此可认为激光照射到金属化合物层105与树脂层123的界面、金属化合物层105中和树脂层123中。
在样品A1和样品A2中，可以良好地剥离功能层135。尤其是，样品A1的对剥离需要的力小于样品A2。
<剥离后的样品的截面观察>
接着，对剥离后的样品A1及样品A2进行截面STEM观察。图26A示出样品A1的形成用衬底101一侧的截面观察结果，图26B示出样品A1的衬底146一侧的截面观察结果，图26C示出样品A2的形成用衬底101一侧的截面观察结果。
由图25A、图25B、图26A及图26C的结果可知，金属化合物层105的结构及厚度在剥离之前后没有较大的差异。在图26A中，金属化合物层105的厚度大约为42nm，第一化合物层111的厚度大约为12nm，第二化合物层112的厚度大约为6nm，第三化合物层113的厚度大约为24nm。在图26C中，金属化合物层105的厚度大约为32nm，第一化合物层111的厚度大约为23nm，第二化合物层112的厚度大约为9nm。
如图26A和图26C所示，在样品A1及样品A2中，在金属化合物层105与观察用覆盖层(Coat)之间观察不到树脂层123。如图26B所示，在样品A1中，在树脂层123与观察用覆盖层之间观察不到金属化合物层105。由此可知，如图2C1所示，在金属化合物层105与树脂层123之间产生分离。注意，在图26B中，树脂层123与覆盖层之间的黑部分是截面观察时的损伤引起的膜剥离。
<剥离后的样品的深度方向的分析>
接着，对剥离后的样品A1及样品A2进行XPS分析，来算出金属化合物层105的相对于深度方向的氧原子(O)、钛原子(Ti)、氮原子(N)及硅原子(Si)的比率。在此，从在剥离时露出的金属化合物层105的表面一侧进行溅射及测量。
图27A示出样品A1的XPS分析结果，图27B示出样品A2的XPS分析结果。在图27A和图27B中，横轴表示溅射时间(Sputter Time)(min)，纵轴表示定量值(atomic％)。
从XPS分析的结果可确认，样品A1的金属化合物层105具有如图4E2所示那样的三层结构，样品A2的金属化合物层105具有如图4E3所示那样的两层结构。
注意，在本说明书等中说明的XPS分析中，由N1s谱的峰面积的半值规定金属化合物层105中第一层与第二层的边界及第二层与第三层的边界。此外，由Ti2p谱的峰面积的半值规定形成用衬底101与金属化合物层105的边界。但是，为作图的方便起见，图示的边界有时与该规定位置错位。
由图27A和图27B可知，在金属化合物层105所包括的层中氧含量最多的层是第一化合物层111。在第一化合物层111中，氧含量多于钛含量。如图27A所示，样品A1的第一化合物层111所含的氧的比率大致在40atomic％以上且70atomic％以下的范围内。此外，如图27B所示，样品A2的第一化合物层111所含的氧的比率大致在50atomic％以上且70atomic％以下的范围内。此外，各样品的第一化合物层111所含的钛的比率大致在30atomic％以上且45atomic％以下的范围内。
由图27A和图27B可知，在金属化合物层105所包括的层中氮含量最多的层是第二化合物层112。如图27A所示，样品A1的第二化合物层112所含的氮的比率大致在10atomic％以上且20atomic％以下的范围内。此外，如图27B所示，样品A2的第二化合物层112所含的氧的比率大致在5atomic％以上且10atomic％以下的范围内。
另外，如图27A所示，在样品A1中，金属化合物层105包括第三化合物层113。样品A1的第三化合物层113所含的氧的比率大致在30atomic％以上且40atomic％以下的范围内。
此外，金属化合物层105几乎不包含硅，尤其是，第一化合物层111所含的硅的比率大约为5atomic％以下。
根据XPS分析的结果可知，第一化合物层111包含氧化钛(TiOa(a>1))，第二化合物层112包含氧氮化钛(TiObNc(b>0，c>0))，第三化合物层113包含氧化钛(TiOe(0<e<a))。
从本实施例的结果可确认到通过本发明的一个方式的剥离方法可以在金属化合物层105与树脂层123之间的界面将形成用衬底101剥离。
在本实施例中，将金属层102形成得厚的样品A1在剥离时所需要的力小于样品A2。根据剥离前后的截面观察及XPS分析可确认，两个样品中的金属化合物层105结构有差异。具体而言，两层结构与三层结构之差异和第二化合物层112的氮含量等之差异影响到剥离性。
实施例2
在本实施例中，对利用本发明的一个方式的剥离方法从形成用衬底剥离功能层的结果进行说明。
<样品的制造>
首先，参照图1及图5说明直到将功能层形成在形成用衬底上为止的工序，然后，参照图2说明此后的工序。
在本实施例中，制造金属化合物层105的形成方法彼此不同的两种样品(样品B1及样品B2)。制造两个样品B1和两个样品B2，将一个样品B1和一个样品B2用于截面观察及XPS分析。
首先，如图1A及图5A所示，在形成用衬底101上形成金属层102。在样品B1中，还在金属层102上形成金属氮化物层104(图5A)。
作为形成用衬底101，使用厚度大约为0.7mm的玻璃衬底。作为金属层102，通过溅射法形成厚度大约为20nm的钛膜。在形成钛膜时，作为工艺气体使用流量为100sccm的氩气体，压力为0.3Pa，功率为58kW。作为金属氮化物层104，通过溅射法形成厚度大约为10nm的氮化钛膜。在形成氮化钛膜时，作为工艺气体使用流量为210sccm的氮气体，压力为0.4Pa，功率为10kW。
接着，对金属层102的表面或金属氮化物层104的表面进行H2O等离子体处理(未图示)。H2O等离子体处理的偏压功率为4500W，ICP功率为0W，压力为15Pa，处理时间为120sec(样品B1)或600sec(样品B2)，作为工艺气体使用流量为250sccm的水蒸气。在本实施例中，通过H2O等离子体处理使金属层102的表面一侧或金属氮化物层104的表面一侧氧化，来获得包含金属氧化物的层。由此，在样品B1中，作为包含金属氧化物的层，形成形成用衬底101上的钛膜、钛膜上的氮化钛膜和氮化钛膜上的氧化钛膜的叠层结构。另外，在样品B2中，作为包含金属氧化物的层，形成形成用衬底101上的钛膜和钛膜上的氧化钛膜的叠层结构。
接着，在包含金属氧化物的层上形成第一层122(图1B及图5B)。
第一层122使用具有感光性且包含聚酰亚胺树脂前体的材料形成。该材料以厚度大约为3μm的方式被涂敷。
接着，对包含金属氧化物的层和第一层122在含氮气氛下(在使氮气体流过的同时)以450℃进行2小时的焙烧，来形成金属化合物层105和树脂层123(图1C1及图5C1)。
接着，如图2A所示，在树脂层123上形成功能层135，在功能层135上贴合UV剥离胶带(相当于图2A的粘合层145及衬底146)。
作为功能层135，形成包括氧氮化硅膜和氮化硅膜的叠层结构。该叠层结构的厚度大约为650nm。
<样品的截面观察>
接着，示出对样品B1及样品B2进行截面STEM观察的结果。注意，各样品示出形成金属化合物层105及树脂层123之后的截面观察结果。
图28A示出样品B1的截面观察结果。金属化合物层105被观察为三层，可认为其具有如图5C2所示那样的三层结构。金属化合物层105的厚度大约为35nm，第一化合物层111的厚度大约为9nm，第二化合物层112的厚度大约为11nm，第三化合物层113的厚度大约为15nm。
图28B示出样品B2的截面观察结果。金属化合物层105被观察为三层，可认为其具有如图1C2所示那样的三层结构。金属化合物层105的厚度大约为45nm，第一化合物层111的厚度大约为15nm，第二化合物层112的厚度大约为9nm，第三化合物层113的厚度大约为21nm。
<剥离>
接着，如图2B所示，从形成用衬底101一侧照射激光155。然后，从形成用衬底101剥离树脂层123。
作为发射激光155的激光振荡器，使用波长为308nm的XeCl准分子激光器。光束短轴聚光宽度为625μm，照射次数为10次，重复频率为60Hz，扫描速度为3.75mm/秒，能量密度大约为350mJ/cm2。
此外，在剥离时，对剥离界面供应水。
在样品B1和样品B2中，良好地剥离功能层135。
<样品的深度方向的分析>
接着，对样品B1及样品B2进行XPS分析，来算出金属化合物层105的相对于深度方向的氧原子(O)、钛原子(Ti)、氮原子(N)及硅原子(Si)的比率。在此，从金属化合物层105的表面一侧进行溅射及测量。
图29A示出样品B1的XPS分析结果，图29B示出样品B2的XPS分析结果。在图29A和图29B中，横轴表示溅射时间(min)，纵轴表示定量值(atomic％)。
从XPS分析的结果可确认，样品B1及样品B2的金属化合物层105具有如图1C2及图5C2所示那样的三层结构。
由图29A和图29B可知，在金属化合物层105所包括的层中氧含量最多的层是第一化合物层111。在第一化合物层111中，氧含量多于钛含量。如图29A和图29B所示，样品B1及样品B2的第一化合物层111所含的氧的比率大致在40atomic％以上且70atomic％以下的范围内。此外，样品B1及样品B2的第一化合物层111所含的钛的比率大致在30atomic％以上且45atomic％以下的范围内。
由图29A和图29B可知，在金属化合物层105所包括的层中氮含量最多的层是第二化合物层112。如图29A所示，样品B1的第二化合物层112所含的氮的比率大致在20atomic％以上且40atomic％以下的范围内。如图29B所示，样品B2的第二化合物层112所含的氮的比率大致在10atomic％以上且20atomic％以下的范围内。
另外，如图29A所示，样品B1的第三化合物层113所含的氧的比率大致在30atomic％以上且70atomic％以下的范围内。另外，如图29B所示，样品B2的第三化合物层113所含的氧的比率大致在30atomic％以上且40atomic％以下的范围内。
此外，金属化合物层105几乎不包含硅，尤其是，第一化合物层111所含的硅的比率大约为5atomic％以下。
根据XPS分析的结果可知，第一化合物层111包含氧化钛(TiOa(a>1))，第二化合物层112包含氧氮化钛(TiObNc(b>0，c>0))，第三化合物层113包含氧化钛(TiOe(0<e<a))。
从本实施例的结果可确认到通过本发明的一个方式的剥离方法可以在金属化合物层105与树脂层123之间的界面将形成用衬底101剥离。
在本实施例中，可以良好地剥离金属化合物层105的制造方法不同的两个样品中的功能层135。根据截面观察及XPS分析，在两个样品中确认到金属化合物层105的结构中的相同部分。具体而言，它们具有三层结构，第二化合物层112包含充分量的氮，这影响到剥离性。
实施例3
在实施例1及实施例2中，通过XPS分析确认到金属化合物层105中含有的氮。在本实施例中，调查该氮在哪个工序中侵入金属膜或金属化合物膜。
作为氮的供应源，可认为树脂层123和焙烧时的含氮气氛这两个可能性。在本实施例中，确认：当以不形成树脂层123的方式对金属膜或金属化合物膜在含氮气氛下进行焙烧时，金属膜或金属化合物膜是否侵入氮。
<样品的制造>
参照图6A、图B1及图B2说明本实施例的样品的制造方法。在本实施例中，制造两种样品(样品C1及样品C2)。制造两个样品C1，其中一个用于截面观察，另一个用于XPS分析。制造一个样品C2，其用于XPS分析。
在形成用衬底101上形成金属层102，以不形成第一层122的方式在含氮气氛下进行焙烧，来形成金属化合物层105，由此制造样品C1及样品C2。
在样品C1中，在形成用衬底101上形成金属层102，对金属层102进行H2O等离子体处理，然后在含氮气氛下进行焙烧来形成金属化合物层105。换言之，在样品C1中，对包含金属氧化物的层在含氮气氛下进行焙烧来形成金属化合物层105。另一方面，在样品C2中，不对金属层102进行H2O等离子体处理。在样品C2中，对金属层102在含氮气氛下进行焙烧来形成金属化合物层105。下面，示出详细的制造条件。
首先，如图6A所示，在形成用衬底101上形成金属层102。
作为形成用衬底101，使用厚度大约为0.7mm的玻璃衬底。作为金属层102，通过溅射法形成厚度大约为35nm的钛膜。在形成钛膜时，作为工艺气体使用流量为100sccm的氩气体，压力为0.3Pa，功率为58kW。
接着，在样品C1中，对金属层102的表面进行H2O等离子体处理，来形成包含金属氧化物的层。不对样品C2进行该等离子体处理。H2O等离子体处理的偏压功率为4500W，ICP功率为0W，压力为15Pa，处理时间为600sec，作为工艺气体使用流量为250sccm的水蒸气。在本实施例中，通过H2O等离子体处理使金属层102的表面一侧氧化。由此，作为包含金属氧化物的层，形成形成用衬底101上的钛膜和钛膜上的氧化钛膜的叠层结构。
接着，在样品C1中，对包含金属氧化物的层在含氮气氛下(在使氮气体流过的同时)以450℃进行1小时的焙烧，来形成金属化合物层105。在样品C2中，对金属层102在含氮气氛下(在使氮气体流过的同时)以450℃进行1小时的焙烧，来形成金属化合物层105(图6B1)。
通过上述工序，形成样品C1和样品C2。
<样品的截面观察>
示出对样品C1进行截面STEM观察的结果。
图30示出样品C1的截面观察结果。金属化合物层105被观察为三层，可认为其具有如图6B2所示那样的三层结构。金属化合物层105的厚度大约为45nm，第一化合物层111的厚度大约为13nm，第二化合物层112的厚度大约为7nm，第三化合物层113的厚度大约为25nm。
<样品的深度方向的分析>
接着，对样品C1及样品C2进行XPS分析，来算出金属化合物层105的相对于深度方向的氧原子(O)、钛原子(Ti)、氮原子(N)及硅原子(Si)的比率。在此，从金属化合物层105的表面一侧进行溅射及测量。
图31A示出样品C1的XPS分析结果，图31B示出样品C2的XPS分析结果。在图31A和图31B中，横轴表示溅射时间(min)，纵轴表示定量值(atomic％)。
从XPS分析的结果可确认，样品C1及样品C2的金属化合物层105具有如图6B2所示那样的三层结构。
由图31A和图31B可知，在金属化合物层105所包括的层中氧含量最多的层是第一化合物层111。在第一化合物层111中，氧含量多于钛含量。如图31A和图31B所示，各样品的第一化合物层111所含的氧的比率大致在40atomic％以上且70atomic％以下的范围内。此外，各样品的第一化合物层111所含的钛的比率大致在30atomic％以上且45atomic％以下的范围内。
由图31A和图31B可知，在金属化合物层105所包括的层中氮含量最多的层是第二化合物层112。如图31A和图31B所示，各样品的第二化合物层112所含的氮的比率大致在10atomic％以上且20atomic％以下的范围内。
另外，如图31A和图31B所示，各样品的第三化合物层113所含的氧的比率大致在30atomic％以上且40atomic％以下的范围内。
此外，金属化合物层105几乎不包含硅，尤其是，第一化合物层111所含的硅的比率大约为5atomic％以下。
在本实施例中，通过在含氮气氛下进行焙烧，即使在金属层102或包含金属氧化物的层上不形成成为树脂层的膜，也可以形成包含氮的金属化合物层105。由此可认为，在焙烧气氛下氮侵入金属层102或包含金属氧化物的层。此外，无论H2O等离子体处理的有无如何，都在金属化合物层105中包含氧，因此可认为在焙烧气氛下包含氧。
另外，在实施例1的样品A1中，将在含氮气氛下以450℃焙烧1小时的条件改变为在氮和氧的混合气氛(氧浓度为20％)下以450℃焙烧1小时的条件。通过该条件制造的样品的剥离性低于实施例1的样品A1。根据截面STEM观察及XPS分析的结果可以确认，该样品的金属化合物层105为氧化钛的单层，几乎不包含氮。因此可认为，在焙烧气氛下氮侵入样品。另外，通过形成包含氮的金属化合物层105，可以减少剥离所需要的力。
实施例4
在本实施例中，对利用本发明的一个方式的剥离方法从形成用衬底剥离树脂层的结果进行说明。
<样品的制造>
根据实施例3的结果可知，金属化合物层105所含有的氮被供应的时序为含氮气氛下的焙烧。于是，在本实施例的样品D中，在形成成为树脂层123的第一层122之前对金属层102在含氮气氛下进行焙烧，来形成金属化合物层105。并且，作为树脂层123的材料使用其耐热性低于在实施例1中使用的聚酰亚胺树脂的丙烯酸树脂，使形成树脂层123时的焙烧温度低于实施例1。制造这样的样品D，对剥离性进行评价。制造三个样品D，分别用于剥离前的截面观察、剥离后的XPS分析及剥离后的截面观察。
首先，参照图6说明直到将树脂层123形成在形成用衬底上为止的工序，然后，参照图2说明此后的工序。
首先，如图6A所示，在形成用衬底101上形成金属层102。
作为形成用衬底101，使用厚度大约为0.7mm的玻璃衬底。作为金属层102，通过溅射法形成厚度大约为35nm的钛膜。在形成钛膜时，作为工艺气体使用流量为100sccm的氩气体，压力为0.3Pa，功率为58kW。
接着，对金属层102的表面进行H2O等离子体处理，来形成包含金属氧化物的层。H2O等离子体处理的偏压功率为4500W，ICP功率为0W，压力为15Pa，处理时间为120sec，作为工艺气体使用流量为250sccm的水蒸气。在本实施例中，通过H2O等离子体处理使金属层102的表面一侧氧化。由此，作为包含金属氧化物的层，形成形成用衬底101上的钛膜和钛膜上的氧化钛膜的叠层结构。
接着，对包含金属氧化物的层在含氮气氛下(在使氮气体流过的同时)以450℃进行1小时的焙烧，来形成金属化合物层105(图6B1)。
接着，如图6C所示，在金属化合物层105上形成第一层122。
第一层122使用具有感光性且包含丙烯酸树脂的材料形成。该材料以厚度大约为2μm的方式被涂敷。
接着，对金属化合物层105和第一层122在含氮气氛下(在使氮气体流过的同时)以300℃进行1小时的焙烧，来形成金属化合物层105和树脂层123(图6D1)。
接着，如图2A所示，在树脂层123上贴合UV剥离胶带(相当于图2A的粘合层145及衬底146)。注意，在本实施例中，不形成图2A所示的功能层135。
<剥离前的样品的截面观察>
接着，示出对剥离前的样品D进行截面STEM观察的结果。
如图32A所示，可认为金属化合物层105具有如图6D2所示那样的三层结构。金属化合物层105的厚度大约为54nm，第一化合物层111的厚度大约为24nm，第二化合物层112的厚度大约为5nm，第三化合物层113的厚度大约为25nm。
<剥离>
接着，如图2B所示，从形成用衬底101一侧照射激光155。然后，从形成用衬底101剥离树脂层123。
作为激光振荡器，使用波长为308nm的XeCl准分子激光器。光束短轴聚光宽度为625μm，照射次数为10次，重复频率为60Hz，扫描速度为3.75mm/秒，能量密度大约为352mJ/cm2。
在样品D中，可以良好地剥离树脂层123。注意，无论在剥离前从样品D的端部供应水如何都可以良好地进行剥离。
<剥离后的样品的截面观察>
接着，对剥离后的样品D进行截面STEM观察。图32B示出样品D的形成用衬底101一侧的截面观察结果，图32C示出样品D的衬底146一侧的截面观察结果。
由图32A及图32B的结果可知，金属化合物层105的结构及厚度在剥离之前后没有较大的差异。在图32B中，金属化合物层105的厚度大约为47nm，第一化合物层111的厚度大约为18nm，第二化合物层112的厚度大约为6nm，第三化合物层113的厚度大约为23nm。
如图32B所示，在样品D中，在金属化合物层105与观察用覆盖层之间观察不到树脂层123。如图32C所示，在样品D中，在树脂层123与观察用覆盖层之间观察不到金属化合物层105。由此可知，如图2C1所示，在金属化合物层105与树脂层123之间产生分离。
<剥离后的样品的深度方向的分析>
接着，对剥离后的样品D进行XPS分析，来算出金属化合物层105的相对于深度方向的氧原子(O)、钛原子(Ti)、氮原子(N)及硅原子(Si)的比率。在此，从在剥离时露出的金属化合物层105的表面一侧进行溅射及测量。
图33示出样品D的XPS分析结果。在图33中，横轴表示溅射时间(min)，纵轴表示定量值(atomic％)。
从XPS分析的结果可确认，样品D的金属化合物层105具有如图6D2所示那样的三层结构。
由图33可知，在金属化合物层105所包括的层中氧含量最多的层是第一化合物层111。在第一化合物层111中，氧含量多于钛含量。如图33所示，样品D的第一化合物层111所含的氧的比率大致在50atomic％以上且70atomic％以下的范围内。此外，样品D的第一化合物层111所含的钛的比率大致在30atomic％以上且45atomic％以下的范围内。
由图33可知，在金属化合物层105所包括的层中氮含量最多的层是第二化合物层112。如图33所示，样品D的第二化合物层112所含的氮的比率大致在10atomic％以上且20atomic％以下的范围内。
另外，如图33所示，样品D的第三化合物层113所含的氧的比率大致在30atomic％以上且40atomic％以下的范围内。
此外，金属化合物层105几乎不包含硅，尤其是，第一化合物层111所含的硅的比率大约为5atomic％以下。
根据XPS分析的结果可知，第一化合物层111包含氧化钛(TiOa(a>1))，第二化合物层112包含氧氮化钛(TiObNc(b>0，c>0))，第三化合物层113包含氧化钛(TiOe(0<e<a))。
从本实施例的结果可确认到通过本发明的一个方式的剥离方法可以在金属化合物层105与树脂层123之间的界面将形成用衬底101剥离。
本实施例的样品可以在金属化合物层105与树脂层123之间良好地被分离。通过在形成成为树脂层123的第一层122之前对金属层102在含氮气氛下进行焙烧，可以形成与实施例1的样品A1及实施例2的样品B1、B2同样的金属化合物层105。具体而言，根据截面观察及XPS分析可知，金属化合物层105具有三层结构，第二化合物层112包含充分的氮。并且可知，即便降低对树脂层123进行加热的温度也可以得到良好的剥离性。
此外，当对样品D不进行在含氮气氛下、450℃、1小时的焙烧时，所制造的样品的剥离性低于样品D。根据XPS分析的结果可以确认，该样品的金属化合物层105几乎不包含氮。因此可认为，对包含金属氧化物的层在含氮气氛下进行焙烧，来形成包含氮的金属化合物层105，由此可以减少剥离所需要的力。
实施例5
在本实施例中，对利用本发明的一个方式的剥离方法从形成用衬底剥离功能层的结果进行说明。
<样品的制造>
首先，参照图7说明直到将功能层形成在形成用衬底上为止的工序，然后，参照图2说明此后的工序。
在本实施例中，将金属化合物层105和树脂层123形成为岛状。在本实施例中，制造将成为金属化合物层105的膜加工为岛状的时序不同的两种样品(样品E1及样品E2)。
首先，如图7A1和图7B1所示，在形成用衬底101上形成金属层102。
作为形成用衬底101，使用厚度大约为0.7mm的玻璃衬底。作为金属层102，通过溅射法形成厚度大约为35nm的钛膜。在形成钛膜时，作为工艺气体使用流量为100sccm的氩气体，压力为0.3Pa，功率为58kW。
接着，在样品E1中，对金属层102的表面进行H2O等离子体处理(图7B1)，来形成包含金属氧化物的层103(图7C1)。H2O等离子体处理的偏压功率为4500W，ICP功率为0W，压力为15Pa，处理时间为600sec，作为工艺气体使用流量为250sccm的水蒸气。在本实施例中，通过H2O等离子体处理使金属层102的表面一侧氧化。由此，作为包含金属氧化物的层103，形成形成用衬底101上的钛膜和钛膜上的氧化钛膜的叠层结构。然后，在包含金属氧化物的层103上形成抗蚀剂掩模，利用干蚀刻法对该包含金属氧化物的层103进行蚀刻，之后去除抗蚀剂掩模，由此将包含金属氧化物的层103加工为岛状(图7D1)。
另一方面，在样品E2中，首先利用干蚀刻法将金属层102加工为岛状(图7B2)。接着，对岛状的金属层102的表面进行H2O等离子体处理(图7C2)，来形成岛状的包含金属氧化物的层103(图7D2)。注意，等离子体处理的条件与样品E1同样。
接着，如图7E所示，在包含金属氧化物的层103上形成第一层122。
第一层122使用包含聚酰亚胺树脂前体的感光性材料形成。涂敷该材料时的膜厚度大约为3μm。
接着，对包含金属化合物的层103和第一层122在含氮气氛下(在使氮气体流过的同时)以450℃进行2小时的焙烧，来形成金属化合物层105和树脂层123(图7F)。
参照图2对以后的工序进行说明。注意，本实施例的各样品的与图2的叠层结构不同之处在于将金属化合物层105与树脂层123形成为岛状。
接着，如图2A所示，在树脂层123上形成功能层135，在功能层135上贴合UV剥离胶带(相当于图2A的粘合层145及衬底146)。
作为功能层135，形成包括氧氮化硅膜和氮化硅膜的叠层结构。该叠层结构的厚度大约为650nm。
<剥离>
接着，如图2B所示，从形成用衬底101一侧照射激光155。然后，从形成用衬底101剥离树脂层123。
作为激光振荡器，使用波长为308nm的XeCl准分子激光器。光束短轴聚光宽度为625μm，照射次数为10次，重复频率为60Hz，扫描速度为3.75mm/秒，能量密度大约为440mJ/cm2。
在剥离之前从样品的端部供应水。
在样品E1和样品E2中，可以良好地剥离功能层135。尤其是，样品E1的对剥离需要的力小于样品E2。由此可知，通过在使用H2O等离子体处理形成金属化合物层105之后对金属化合物层105进行加工，与对岛状的金属层102进行H2O等离子体处理来形成金属化合物层105的情况相比，可以减小剥离所需要的力。这是因为：在将金属层102加工为岛状之前后，等离子体处理时的放电情况得到变化，由此产生金属层102表面的氧化状态的差异。也就是说，可以认为：通过在将金属层102加工为岛状之前(对金属层102进行图案化之前)使金属层102氧化，可以实现更均匀的氧化，由此可以减小剥离所需要的力。
<剥离后的样品的截面观察>
接着，对剥离后的样品E1及样品E2进行截面STEM观察。图34A示出样品E1的形成用衬底101一侧的截面观察结果，图34B示出样品E2的形成用衬底101一侧的截面观察结果。
如图34A和图34B所示，可认为金属化合物层105具有如图4E2所示那样的三层结构。样品E1的金属化合物层105的厚度大约为48nm，第一化合物层111的厚度大约为16nm，第二化合物层112的厚度大约为9nm，第三化合物层113的厚度大约为23nm。样品E2的金属化合物层105的厚度大约为43nm，第一化合物层111的厚度大约为10nm，第二化合物层112的厚度大约为7nm，第三化合物层113的厚度大约为26nm。
从截面观察结果可知，在样品E1及样品E2中，在金属化合物层105与观察用覆盖层之间观察不到树脂层123。由此可知，如图2C1所示，在金属化合物层105与树脂层123之间产生分离。
从本实施例的结果可确认到通过本发明的一个方式的剥离方法可以在金属化合物层105与树脂层123之间的界面将形成用衬底101剥离。
实施例6
在本实施例中，对利用本发明的一个方式的剥离方法从形成用衬底剥离功能层的结果进行说明。
<样品的制造>
首先，参照图4说明本实施例的样品F中的直到将功能层形成在形成用衬底上为止的工序，然后，参照图2说明此后的工序。
首先，如图4A所示，在形成用衬底101上形成金属层102。
作为形成用衬底101，使用厚度大约为0.7mm的玻璃衬底。作为金属层102，通过溅射法形成钛膜。在形成钛膜时，作为工艺气体使用流量为100sccm的氩气体，压力为0.3Pa，功率为58kW。样品F的钛膜的厚度大约为35nm。
接着，对金属层102的表面进行H2O等离子体处理(图4B)，来形成包含金属氧化物的层103(图4C)。H2O等离子体处理的偏压功率为4500W，ICP功率为0W，压力为15Pa，处理时间为600sec，作为工艺气体使用流量为250sccm的水蒸气。在本实施例中，通过H2O等离子体处理使金属层102的表面一侧氧化。由此，作为包含金属氧化物的层103，形成形成用衬底101上的钛膜和钛膜上的氧化钛膜的叠层结构。
接着，如图4D所示，在包含金属氧化物的层103上形成第一层122。
第一层122使用具有感光性且包含聚酰亚胺树脂前体的材料形成。该材料以厚度大约为3μm的方式被涂敷。
接着，对包含金属氧化物的层103和第一层122在含氮气氛下(在使氮气体流过的同时)以450℃进行2小时的焙烧，来形成金属化合物层105和树脂层123(图4E1)。
接着，如图2A所示，在树脂层123上形成功能层135，使用粘合层145在功能层135上贴合树脂薄膜(相当于图2A的衬底146)。
作为功能层135，形成包括无机绝缘膜和晶体管的叠层结构。作为晶体管的半导体层，使用金属氧化物。
接着，如图2B所示，从形成用衬底101一侧照射激光155。然后，从形成用衬底101剥离树脂层123。
作为激光振荡器，使用波长为308nm的XeCl准分子激光器。光束短轴聚光宽度为625μm，照射次数为10次，重复频率为60Hz，扫描速度为3.75mm/秒，能量密度大约为440mJ/cm2。
此外，在剥离时，对剥离界面供应水。
在本实施例的样品F中，可以良好地剥离功能层135。
<剥离后的样品的ToF-SIMS分析>
接着，对剥离后的样品F进行ToF-SIMS分析。这里，确认是否从在剥离时露出的树脂层123的表面检测出来源于钛(Ti)的峰值。图35示出ToF-SIMS的测量结果(纵轴：Count、横轴：m/z)。注意，测量区域的尺寸是200μm×200μm。
如图35所示，从树脂层123的表面检测出来源于Ti的峰值。
在利用本发明的一个方式的剥离方法进行剥离的样品F的截面观察中，在树脂层123的表面确认不到金属化合物层105的残留物，但是通过对树脂层123的表面进行分析，可确认到金属化合物层105的残留物。
实施例7
在本实施例中，对利用本发明的一个方式的剥离方法从形成用衬底剥离功能层的结果进行说明。
首先，制造比较例的显示装置确认显示状态。首先，在形成用衬底(玻璃衬底)上且与其接触地形成树脂层(聚酰亚胺膜)，在树脂层上形成被剥离层(包括晶体管及显示元件)。然后，通过将激光经过形成用衬底照射到树脂层，从形成用衬底剥离被剥离层，制造显示装置。
从其结果可知，在激光的能量密度过高时，容易产生灰尘(树脂碳化的像粉末那样的物质)。
在能量密度低时，可以抑制灰尘的产生，但是在形成用衬底(玻璃衬底)上残留树脂层(聚酰亚胺膜)，容易降低剥离的成品率。
如此，当在形成用衬底上且与其接触地形成树脂层时，有时适当的激光的照射条件的范围窄，难以控制激光。
于是，在本实施例中，制造两种样品，即在形成用衬底上隔着金属化合物层形成树脂层的样品G1、以及不形成金属化合物层而以接触于形成用衬底上的方式形成树脂层的对比样品G2，并且对在剥离时露出的面进行表面观察。
<样品的制造>
参照图36A1、图36B1、图36C1、图36D1及图36E1说明样品G1的制造方法。参照图36A2、图36B2、图36C2、图36D2及图36E2说明对比样品G2的制造方法。
首先，如图36A1所示，在样品G1的形成用衬底101上形成包含金属氧化物的层103，在包含金属氧化物的层103上形成第一层122。另一方面，在对比样品G2中，不形成包含金属氧化物的层103，而如图36A2所示那样以接触于形成用衬底101的方式形成第一层122。
作为形成用衬底101，使用厚度大约为0.7mm的玻璃衬底。
在样品G1中，形成金属层102，对金属层102的表面进行H2O等离子体处理，由此形成包含金属氧化物的层103。
作为金属层102，通过溅射法形成钛膜。在形成钛膜时，作为工艺气体使用流量为100sccm的氩气体，压力为0.3Pa，功率为58kW。样品G1的钛膜的厚度大约为35nm。
H2O等离子体处理的偏压功率为4500W，ICP功率为0W，压力为15Pa，处理时间为120sec，作为工艺气体使用流量为250sccm的水蒸气。
第一层122使用具有感光性且包含聚酰亚胺树脂前体的材料形成。该材料以厚度大约为2μm的方式被涂敷。
接着，对样品G1中的包含金属氧化物的层103和第一层122在含氮气氛下(在使氮气体流过的同时)以450℃进行2小时的焙烧，来形成金属化合物层105和树脂层123(图36B1)。同样地，对对比样品G2中的第一层122在含氮气氛下(在使氮气体流过的同时)以450℃进行2小时的焙烧，来形成树脂层123(图36B2)。
接着，如图36C1和图36C2所示，在树脂层123上形成功能层135，使用粘合层145在功能层135上贴合衬底146。
作为功能层135，形成交替层叠厚度为200nm的氧氮化硅膜与厚度为100nm的钛膜的四层结构。注意，氧氮化硅膜设置在剥离区域的整个面，在将钛膜用作布线的假定上进行布局。该四层结构的厚度大约为600nm。
作为衬底146，使用树脂薄膜。
<剥离>
接着，如图36D1和图36D2所示，从形成用衬底101一侧照射激光155。
作为激光振荡器，使用波长为308nm的XeCl准分子激光器。光束短轴聚光宽度为625μm，照射次数为10次，重复频率为60Hz，扫描速度为3.75mm/秒，能量密度大约为352mJ/cm2。
在样品G1中，激光155被照射到金属化合物层105和树脂层123的双方(参照图36D1中的加工区域156)。在对比样品G2中，激光155被照射到树脂层123(参照图36D2中的加工区域156)。
然后，如图36E1和图36E2所示，从形成用衬底101剥离功能层135。此外，在剥离时，对剥离界面供应水。
如图36E1所示，在样品G1中，在金属化合物层105与树脂层123的界面产生分离。如图36E2所示，在对比样品G2中，在树脂层123中产生分离。
<剥离后的样品的表面观察>
接着，在各样品中，使用扫描型电子显微镜(SEM)对在剥离时露露出的面(以下，也称为剥离面)进行表面观察。图37示出各样品(样品G1、对比样品G2)中的剥离面(形成用衬底101一侧、衬底146一侧)的SEM照片。图37A为样品G1中的形成用衬底101一侧的剥离面的SEM照片。图37B为样品G1中的衬底146一侧的剥离面的SEM照片。图37C为对比样品G2中的形成用衬底101一侧的剥离面的SEM照片。图37D为对比样品G2中的衬底146一侧的剥离面的SEM照片。
在SEM观察时，以将剥离面向上侧的方式设置样品，在载物台倾斜角度为30°的条件下进行观察。
注意，各附图中的上侧的区域10是在剥离时露出的表面，下侧的区域11是制造SEM观察用样品时的分断面(部分包括裂缝)。
在形成用衬底101一侧的剥离面和衬底146一侧的剥离面中，通过比较图37A和图37B的区域10与图37C和图37D的区域10，可知样品G1的剥离面的凹凸少于对比样品G2的剥离面。
虽然在对样品G2进行光学显微镜观察时确认不到灰尘，但是在SEM观察时确认到的剥离面的凹凸有可能来源于更微细的灰尘。
当在衬底146一侧的剥离面有较多的凹凸或产生灰尘时，例如在该剥离面位于显示装置的显示面一侧的情况下，有时显示品质下降。此外，当在形成用衬底101一侧的剥离面有较多的凹凸或产生灰尘时，有时难以再次使用形成用衬底101。
根据上述结果可知，通过如样品G1那样使用金属化合物层进行剥离，可以抑制剥离面的凹凸或灰尘的产生而抑制显示装置的显示品质的下降。此外可知，通过使用金属化合物层进行剥离，容易再次使用形成用衬底。
实施例8
在本实施例中，说明使用本发明的一个方式制造晶体管并对Id-Vg特性及可靠性进行评价的结果。
首先，说明晶体管的制造方法及对该晶体管的Id-Vg特性进行评价的结果。接着，说明晶体管的制造方法及对该晶体管的可靠性进行评价的结果。
<晶体管的制造1>
参照图36A1、图36B1、图36C1、图36D1及图36E1说明本实施例的晶体管的制造方法。
首先，如图36A1所示，在形成用衬底101上形成包含金属氧化物的层103，在包含金属氧化物的层103上形成第一层122。
作为形成用衬底101，使用厚度大约为0.7mm的玻璃衬底。
形成金属层102，对金属层102的表面进行H2O等离子体处理，由此形成包含金属氧化物的层103。
作为金属层102，通过溅射法形成钛膜。在形成钛膜时，作为工艺气体使用流量为100sccm的氩气体，压力为0.3Pa，功率为58kW。钛膜的厚度大约为35nm。
H2O等离子体处理的偏压功率为4500W，ICP功率为0W，压力为15Pa，处理时间为600sec，作为工艺气体使用流量为250sccm的水蒸气。
第一层122使用具有感光性且包含聚酰亚胺树脂前体的材料形成。该材料以厚度大约为3μm的方式被涂敷。
接着，对包含金属氧化物的层103和第一层122在含氮气氛下(在使氮气体流过的同时)以450℃进行2小时的焙烧，来形成金属化合物层105和树脂层123(图36B1)。
接着，如图36C1所示，在树脂层123上形成功能层135，使用粘合层145在功能层135上贴合衬底146。
作为功能层135，形成绝缘层141和绝缘层141上的晶体管。晶体管是与图16A所示的晶体管210同样的顶栅自对准(TGSA)型晶体管，包括被用作栅极的导电层205和被用作背栅极的导电层201。在半导体层中使用CAC-IGZO。晶体管的沟道长度为2μm，沟道宽度为2μm。
作为衬底146，使用树脂薄膜。
接着，如图36D1所示，从形成用衬底101照射激光155。然后，如图36E1所示，从形成用衬底101剥离功能层135。此外，在剥离时，对剥离界面供应水。
作为激光振荡器，使用波长为308nm的XeCl准分子激光器。光束短轴聚光宽度为625μm，照射次数为10次，重复频率为60Hz，扫描速度为3.75mm/秒，能量密度大约为352mJ/cm2。
<晶体管的Id-Vg特性>
图38示出对晶体管照射激光来进行剥离之前后的Id-Vg特性。图38示出Vd＝0.1V的结果及Vd＝10V的结果。在图38中，虚线(dot)示出剥离前(before separation)的结果，实线(line)示出剥离后(after separation)的结果。在图38中，剥离前后的Id-Vg特性大致互相重叠。如图38所示，剥离前后的特性没有很大的变化，即使沟道长度为2μm，也呈现常关闭特性。
<晶体管的制造2>
参照图36A1、图36B1、图36C1、图36D1及图36E1说明本实施例的晶体管的制造方法。
首先，如图36A1所示，在形成用衬底101上形成包含金属氧化物的层103，在包含金属氧化物的层103上形成第一层122。
作为形成用衬底101，使用厚度大约为0.7mm的玻璃衬底。
形成金属层102，对金属层102的表面进行H2O等离子体处理，由此形成包含金属氧化物的层103。
作为金属层102，通过溅射法形成钛膜。在形成钛膜时，作为工艺气体使用流量为100sccm的氩气体，压力为0.3Pa，功率为58kW。钛膜的厚度大约为35nm。
H2O等离子体处理的偏压功率为4500W，ICP功率为0W，压力为15Pa，处理时间为120sec，作为工艺气体使用流量为250sccm的水蒸气。
第一层122使用具有感光性且包含聚酰亚胺树脂前体的材料形成。该材料以厚度大约为2μm的方式被涂敷。
接着，对包含金属氧化物的层103和第一层122在含氮气氛下(在使氮气体流过的同时)以450℃进行2小时的焙烧，来形成金属化合物层105和树脂层123(图36B1)。
接着，如图36C1所示，在树脂层123上形成功能层135，使用粘合层145在功能层135上贴合衬底146。
作为功能层135，形成绝缘层141和绝缘层141上的晶体管(参照图39)。晶体管是沟道蚀刻型晶体管，具有包括被用作栅极的导电层201和被用作背栅极的导电层205的双栅结构。金属氧化物层234a包括CAC-IGZO，金属氧化物层234b包括CAAC-IGZO。晶体管的沟道长度为3μm，沟道宽度为50μm。
作为粘合层145使用水溶性树脂，作为衬底146使用UV剥离胶带。
接着，如图36D1所示，从形成用衬底101照射激光155。然后，如图36E1所示，从形成用衬底101剥离功能层135。此外，在剥离时，对剥离界面供应水。
作为激光振荡器，使用波长为308nm的XeCl准分子激光器。光束短轴聚光宽度为625μm，照射次数为10次，重复频率为60Hz，扫描速度为3.75mm/秒，能量密度大约为360mJ/cm2。
在剥离后，使用粘合剂贴合露出的树脂层123和树脂薄膜。接着，从衬底146一侧照射紫外光，而对衬底146进行剥离。并且，用水洗涤来去除粘合层145。
<栅极偏压热应力测试>
接着，对剥离后的晶体管进行应力测试。作为应力测试，使用GBT(Gate BiasTemperature)应力测试。GBT应力测试是加速试验的一种，它可以在短时间内评估由于长时间的使用而产生的晶体管的特性变化。在此，在GBT应力测试中，将形成有晶体管的衬底保持为60℃且对晶体管的源极和漏极供应0V的电压，对栅极供应30V或-30V的电压，保持该状态1小时。此时，将对栅极施加正电压的测试记为PBTS，将对栅极施加负电压的测试记为NBTS。另外，在照射10000lx的白色LED光的状态下对栅极施加30V或-30V的电压且保持该状态1小时。此时，将对栅极施加正电压的测试记为PBITS，将对栅极施加负电压的测试记为NBITS。
图40示出GBT应力测试结果。由图40可知，得到阈值变动量(△Vth)大约为±1V以下的优异结果。从此可知，通过本发明的一个方式进行剥离工序也可以制造具有良好特性的晶体管。
注意，在GBT应力测试中获得良好结果的原因被推测为：由于晶体管作为金属氧化物膜包含CAC-OS膜及CAAC-OS膜的叠层，因此形成有埋入沟道，并且背沟道一侧的金属氧化物膜与绝缘膜的界面的缺陷或损伤的影响得到缓和等。
实施例9
在本实施例中，对应用本发明的一个方式制造柔性OLED显示器的结果进行说明。
<柔性OLED显示器的制造>
在本实施例中制造的柔性OLED显示器是有源矩阵型有机EL显示器，其中显示区域为对角线8.67英寸，有效像素数为1080×1920，分辨率为254ppi，开口率为46.0％。在柔性OLED显示器中内置有扫描驱动器，使用COF在外部设置源极驱动器。
作为晶体管，应用使用CAC-OS的沟道蚀刻型晶体管。
作为发光元件使用呈现白色光的串联(叠层)型有机EL元件。发光元件具有顶部发射结构，来自发光元件的光经过滤色片被取出到显示器的外部。
在本实施例的柔性OLED显示器使用实施方式3的制造方法实例2制造。具体而言，将形成有晶体管等的形成用衬底与形成有滤色片等的形成用衬底贴合，进行两次的剥离工序，将晶体管及滤色片等转置到薄膜衬底。
作为在形成晶体管等的形成用衬底上形成的树脂层，使用聚酰亚胺树脂。通过使用与丙烯酸树脂相比具有高耐热性的聚酰亚胺树脂，能够以较高的温度形成晶体管，由此可以提高晶体管的特性。
作为在形成滤色片等的形成用衬底上形成的树脂层，使用丙烯酸树脂。通过使用与聚酰亚胺树脂相比具有高可见光透过性的丙烯酸树脂，即使残留树脂也可以实现高光提取效率。
参照图42A说明形成滤色片等的形成用衬底一侧的构成要素。与图15A所示的结构不同，在本实施例中，以接触于树脂层123a上的方式形成有着色层197及遮光层198。此外，着色层197及遮光层198被保护层196覆盖，保护层196上设置有绝缘层191。在本实施例中，作为保护层196的材料使用丙烯酸树脂，作为绝缘层191形成氮化硅膜。
与图15A的结构不同，在图42A的结构中，绝缘层191设置在靠近柔性OLED显示器的中和面的位置。因此，不容易发生弯曲导致的显示不良等。另一方面，在图15A的结构中，无论着色层197、遮光层198及保护层等中的材料(树脂等)的耐热性如何，都可以以高温形成绝缘层191。由此，根据各层的材料，有时与图42A的结构相比，图15A的结构更容易得到阻挡性高的绝缘层191。
图41A示出在本实施例中制造的柔性OLED显示器的显示结果。如图41A所示，确认不到照射激光时的剥离引起的显示不良，可确认到正常地发光。
<反复弯曲测试>
接着，对柔性OLED显示器进行反复弯曲测试。反复弯曲测试使用图42B和图42C所示的书型反复弯曲测试机进行。图41B示出弯曲测试。
图42B和图42C所示的测试机包括载物台311、载物台312及旋转轴313。载物台311与载物台312由旋转轴313连接。显示面板310配置在载物台311及载物台312上。旋转轴313所具有的旋转机构使图42B的状态的载物台312旋转180°而变为图42C的状态。因此，显示面板310沿着曲率半径R弯曲。此外，旋转机构使图42C的状态的载物台312旋转180°而变为图42B的状态。因此，显示面板310从弯曲形状返回到平面形状。通过反复成为图42B的状态和图42C的状态，进行反复弯曲测试。反复弯曲测试的速度为2秒/次。
在本实施例中，进行了以显示面板的显示面为外侧的方式弯曲显示面板的向外弯曲测试、以及以显示面板的显示面为内侧的方式弯曲显示面板的向内弯曲测试。曲率半径R是2.0mm及3.0mm这两种。每个测试中的弯曲反复次数为10万次。
图41C示出反复弯曲测试前的显示照片(Before bending test)，图41D示出反复弯曲测试后的显示照片(After bending test)。如图41C和图41D所示，弯曲部具有显示区域。在曲率半径为2mm且反复弯曲10万次之后也确认不到弯曲引起的显示不良，可确认到正常地发光。
实施例10
在本实施例中，对应用本发明的一个方式制造柔性OLED显示器的结果进行说明。
<柔性OLED显示器的制造>
在本实施例中制造的柔性OLED显示器是有源矩阵型有机EL显示器，其中显示区域为对角线8.34英寸，有效像素数为7680×4320(8K4K)，分辨率为1058ppi，像素尺寸为24μm×24μm。在柔性OLED显示器中内置有扫描驱动器，在外部设置源极驱动器IC。
作为晶体管，应用使用CAC-OS的TGSA(Top Gate Self Align)型晶体管。
作为发光元件使用呈现白色光的串联(叠层)型有机EL元件。发光元件具有顶部发射结构，来自发光元件的光经过滤色片被取出到显示器的外部。
在本实施例的柔性OLED显示器的制造方法中，将形成有晶体管等的形成用衬底与形成有滤色片等的形成用衬底贴合，进行两次的剥离工序，将晶体管及滤色片等转置到薄膜衬底。在本实施例中，对形成有晶体管等的形成用衬底的剥离工序应用本发明的一个方式。具体而言，在形成用衬底上隔着金属化合物层及树脂层(聚酰亚胺膜)形成晶体管、发光元件等。另一方面，在形成有滤色片等的形成用衬底的剥离工序中使用无机剥离层(氧化钨膜)。
图43示出在本实施例中制造的柔性OLED显示器的显示结果。如图43所示，确认不到照射激光时的剥离引起的显示不良，可确认到正常地发光。
[符号说明]
10 区域
11 区域
14 形成用衬底
20 金属化合物层
23 树脂层
26 线性光束
27 加工区域
55 激光
56 叠层体
56a 被剥离体
56b 支撑体
57a 第一层
57b 第二层
58 形成用衬底
59 叠层体
101 形成用衬底
101a 形成用衬底
101b 形成用衬底
102 金属层
102a 金属层
103 包含金属氧化物的层
103a 包含金属氧化物的层
104 金属氮化物层
105 金属化合物层
105a 金属化合物层
105b 金属化合物层
110 等离子体
111 第一化合物层
111a 第一化合物层
112 第二化合物层
112a 第二化合物层
113 第三化合物层
113a 第三化合物层
122 第一层
122a 第一层
123 树脂层
123a 树脂层
123b 树脂层
135 功能层
141 绝缘层
145 粘合层
146 衬底
153 器具
154 区域
155 激光
156 加工区域
157 液体供应机构
158 异物
159 区域
160 发光元件
161 第一电极
162 EL层
163 第二电极
165 绝缘层
167 绝缘层
171 导电层
172 辅助布线
173 导电层
174 粘合层
175 衬底
176 粘合层
177 衬底
178 绝缘层
181 导电层
182 导电层
183 导电层
184 绝缘层
185 绝缘层
191 绝缘层
195 粘合层
196 保护层
197 着色层
198 遮光层
201 导电层
202 绝缘层
203a 导电层
203b 导电层
204 半导体层
204a 沟道区域
204b 低电阻区域
205 导电层
206 绝缘层
207 绝缘层
208 绝缘层
209 绝缘层
210 晶体管
211 绝缘层
212 绝缘层
213 绝缘层
214a 沟道区域
214b 低电阻区域
214c LDD区域
220 晶体管
224 半导体层
225 杂质半导体层
226 绝缘层
230 晶体管
240 晶体管
600 胶带
601 支撑体
602 胶带卷筒
604 方向转变辊
606 压辊
606a 空圆筒
606b 圆柱
607 方向转变辊
609 载流子板
610 激光照射单元
610a 激光
610b 激光
610c 激光
610d 激光
610e 线性光束
613 卷筒
614 干燥机构
617 辊
620 离子发生器
630 衬底反转单元
631 导辊
632 导辊
633 导辊
634 导辊
635 光学系统
639 离子发生器
640 加工区域
641 衬底装载盒
642 衬底卸载盒
643 传送辊
644 传送辊
645 传送辊
646 传送辊
650 反射镜
659 液体供应机构
660 准分子激光装置
665 导辊
666 导辊
670 分离胶带
671 支撑体
672 胶带卷筒
673 卷筒
674 导辊
675 压辊
676 方向转变辊
677 导辊
678 导辊
679 导辊
680 透镜
683 卷筒
7000 显示部
7100 电视装置
7101 框体
7103 支架
7111 遥控操作机
7200 笔记型个人计算机
7211 框体
7212 键盘
7213 指向装置
7214 外部连接端口
7300 数字标牌
7301 框体
7303 扬声器
7311 信息终端设备
7400 数字标牌
7401 柱子
7411 信息终端设备
9000 框体
9001 显示部
9003 扬声器
9005 操作键
9006 连接端子
9007 传感器
9008 麦克风
9055 铰链
9200 便携式信息终端
9201 便携式信息终端
9202 便携式信息终端

Claims (25)

1.一种半导体装置的制造方法，包括：
在衬底上形成第一材料层和第二材料层的叠层的工序；以及
使所述第一材料层与所述第二材料层分离的工序，
其中，所述第二材料层隔着所述第一材料层形成在所述衬底上，
所述第一材料层包括与所述第二材料层接触的第一化合物层以及位于比所述第一化合物层更靠近所述衬底一侧的位置的第二化合物层，
所述第一化合物层是在所述第一材料层所包括的层中氧含量最多的层，
所述第二化合物层是在所述第一材料层所包括的层中氮含量最多的层，
所述第二材料层包含树脂，
并且，在所述分离工序中，通过向所述第一材料层与所述第二材料层的界面或所述界面附近照射光，使所述第一材料层与所述第二材料层分离。
2.一种半导体装置的制造方法，包括：
在衬底上形成第一材料层的工序；
在所述第一材料层上形成第二材料层的工序；
对层叠的所述第一材料层和所述第二材料层进行加热的工序；以及
使所述第一材料层与所述第二材料层分离的工序，
其中，在所述加热工序中，与所述第二材料层接触的第一化合物层以及位于比所述第一化合物层更靠近所述衬底一侧的位置的第二化合物层形成在所述第一材料层中，
所述第一化合物层是在所述第一材料层所包括的层中氧含量最多的层，
所述第二化合物层是在所述第一材料层所包括的层中氮含量最多的层，
所述第二材料层包含树脂，
并且，在所述分离工序中，通过向所述第一材料层与所述第二材料层的界面或所述界面附近照射光，使所述第一材料层与所述第二材料层分离。
3.一种半导体装置的制造方法，包括：
在衬底上形成第一材料层的工序；
以第一温度加热所述第一材料层的工序；
在以所述第一温度加热的所述第一材料层上形成第二材料层的工序；
对层叠的所述第一材料层和所述第二材料层以第二温度进行加热的工序；以及
使所述第一材料层与所述第二材料层分离的工序，
其中，所述第一温度高于所述第二温度，
在所述以第一温度加热的工序中，与所述第二材料层接触的第一化合物层以及位于比所述第一化合物层更靠近所述衬底一侧的位置的第二化合物层形成在所述第一材料层中，
所述第一化合物层是在所述第一材料层所包括的层中氧含量最多的层，
所述第二化合物层是在所述第一材料层所包括的层中氮含量最多的层，
所述第二材料层包含树脂，
并且，在所述分离工序中，通过向所述第一材料层与所述第二材料层的界面或所述界面附近照射光，使所述第一材料层与所述第二材料层分离。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中所述第一材料层包括位于比所述第二化合物层更靠近所述衬底一侧的位置的第三化合物层。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中所述光具有180nm以上且450nm以下的波长。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中所述光具有308nm或其附近的波长。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中所述光使用激光装置被照射。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中所述光使用线状激光装置被照射。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中所述光的能量密度为300mJ/cm2以上且360mJ/cm2以下。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中所述衬底、所述第一材料层及所述第二材料层的叠层结构中的所述光的吸收率为80％以上且100％以下。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中所述第一材料层包含钛、钼、铝、钨、硅、铟、锌、镓、钽和锡中的一种或多种。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置的制造方法，
其中所述第一化合物层包含氧化钛，
并且所述第二化合物层包含氮化钛或氧氮化钛。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中所述第二材料层具有厚度为0.1μm以上且5μm以下的区域。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中所述第二材料层包含聚酰亚胺树脂或丙烯酸树脂。
15.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中在波长为450nm以上且700nm以下的范围内，所述第二材料层的光透过率的平均值为70％以上。
16.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中所述分离工序在对分离界面供应液体的同时进行。
17.根据权利要求16所述的半导体装置的制造方法，其中所述液体含有水。
18.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置的制造方法，包括：
对所述第一材料层的表面进行等离子体处理的工序；以及
将进行了所述等离子体处理的所述第一材料层加工为岛状的工序，
其中以覆盖所述加工为岛状的所述第一材料层的端部的方式形成所述第二材料层。
19.根据权利要求18所述的半导体装置的制造方法，其中在所述等离子体处理中，将所述第一材料层的表面暴露于包含氧和水蒸气中的一方或双方的气氛。
20.一种半导体装置，包括：
依次层叠的衬底、粘合层、树脂层及功能层，
其中，所述功能层包括晶体管，
并且，所述树脂层的所述粘合层一侧的表面在对其进行表面分析时检测出钛。
21.根据权利要求20所述的半导体装置，其中利用飞行时间二次离子质谱分析法进行所述表面分析。
22.根据权利要求20所述的半导体装置，
其中所述晶体管在沟道形成区域中包含金属氧化物，
并且所述树脂层包含聚酰亚胺树脂。
23.根据权利要求20所述的半导体装置，
其中所述晶体管在沟道形成区域中包含氢化非晶硅，
并且所述树脂层包含丙烯酸树脂。
24.根据权利要求20所述的半导体装置，
其中所述晶体管在沟道形成区域中包含多晶硅，
并且所述树脂层包含聚酰亚胺树脂。
25.根据权利要求20所述的半导体装置，其中所述衬底具有柔性。
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