JP2003298029A - Apparatus and method for exfoliation transfer, semiconductor device and ic card - Google Patents

Apparatus and method for exfoliation transfer, semiconductor device and ic card

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JP2003298029A
JP2003298029A JP2002093106A JP2002093106A JP2003298029A JP 2003298029 A JP2003298029 A JP 2003298029A JP 2002093106 A JP2002093106 A JP 2002093106A JP 2002093106 A JP2002093106 A JP 2002093106A JP 2003298029 A JP2003298029 A JP 2003298029A
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JP
Japan
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transfer
peeling
substrate
thin film
source substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002093106A
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Japanese (ja)
Inventor
Mutsumi Kimura
睦 木村
Sumio Utsunomiya
純夫 宇都宮
Fukumi Dobashi
福美 土橋
Tomoyuki Kamakura
知之 鎌倉
Masashi Kasuga
昌志 春日
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for exfoliation transfer which can precisely conduct alignment regulation. <P>SOLUTION: The apparatus for exfoliation transfer comprises a holder (14), having a moving mechanism for grasping a transfer original board (11) including an element chip (12) to be release transferred and formed via a release layer so that its thickness direction perpendicularly crossing the vertical direction and alignment regulation, and a stage having an alignment mechanism for fixing a transfer destination board (13) for transferring the chip (12), formed on the board (11) so that its thickness direction perpendicularly crosses with the vertical direction and aligns with the board (11). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は薄膜素子の剥離転写
技術に関し、特に、高精度なアライメント調整を可能と
する改良技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a peeling transfer technique for thin film elements, and more particularly to an improved technique capable of highly accurate alignment adjustment.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、剥離層を介して転写元基板(第1
基板)上に形成された薄膜トランジスタなどの薄膜素子
を転写先基板(第2基板)に接着し、剥離層にレーザ光
を照射することで剥離層の層内若しくは界面においてア
ブレーションを生じさせて層内剥離若しくは界面剥離を
誘起し、薄膜素子を転写元基板に転写する技術が知られ
ている(Suftra : Surface Free Technology by Laser
Ablation,T.Shimada etal ,Techn. Dig. IEDM1999. 28
9, S. Utsunomiya ,et al, Dig Tech. Pap. SID2000,91
6,T.Shimada Proc.Asia Display/IDW 01,327,S Utsunom
iya,et al,ProcAsia Display / IDW ’01.339)。同技
術によれば、転写元基板として薄膜トランジスタの製造
に好適な材料を用いることができるので、高駆動能力、
高信頼性の薄膜トランジスタを製造することができる。
また、転写元基板として、適度な強度を有する基板であ
れば、特定の材料に限定されることなく自由に選択可能
である上に、薄膜トランジスタの剥離転写も簡便なプロ
セスで実現可能であるため、製造コストを下げることが
できる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a transfer source substrate (first
A thin film element such as a thin film transistor formed on a substrate) is adhered to a transfer destination substrate (second substrate), and the peeling layer is irradiated with laser light to cause ablation in the peeling layer or at the interface to cause the inside of the layer. A technique for inducing peeling or interface peeling to transfer a thin film element to a transfer source substrate is known (Suftra: Surface Free Technology by Laser
Ablation, T.Shimada et al, Techn. Dig. IEDM1999. 28
9, S. Utsunomiya, et al, Dig Tech. Pap. SID2000,91
6, T.Shimada Proc.Asia Display / IDW 01,327, S Utsunom
iya, et al, ProcAsia Display / IDW '01 .339). According to this technique, since a material suitable for manufacturing a thin film transistor can be used as a transfer source substrate, high driving capability,
A highly reliable thin film transistor can be manufactured.
Further, as the transfer source substrate, as long as it is a substrate having an appropriate strength, it can be freely selected without being limited to a specific material, and since peeling transfer of a thin film transistor can be realized by a simple process, The manufacturing cost can be reduced.

【0003】図5は同技術を利用した剥離転写装置の構
成図である。同図において、11はレーザ光透過可能な
転写元基板、12は薄膜トランジスタを少なくとも1以
上含む素子チップ(回路素子)、13は素子チップ12
の転写先となる基板、14は転写元基板11を載置し、
転写元基板11の平面位置、高さ及び傾き等を微調整す
るためのホルダ、15は真空吸着により転写先基板13
を固定するためのステージ、16はレーザ光源、17は
アライメント調整用のカメラである。また、図示上下方
向が鉛直方向と平行になっているものとする。転写元基
板11は比較的大面積のガラス基板であり、その裏面
(転写先基板に対向する面)には剥離層を介して素子チ
ップ12が仮貼着されている。転写元基板11と転写先
基板13の各々には位置合わせ用のアライメントマーク
が施されており、所望の平面的位置関係が得られるよう
にアライメントカメラ17からの出力信号をフィードバ
ック制御し、ホルダ14とステージ15の水平方向の移
動を微調整する。転写元基板11は透視可能なガラス基
板であるため、転写元基板11のアライメントだけでな
く、転写元基板11を通して転写先基板13のアライメ
ントが可能である。
FIG. 5 is a block diagram of a peeling transfer device using the same technique. In the figure, 11 is a transfer source substrate capable of transmitting laser light, 12 is an element chip (circuit element) including at least one thin film transistor, and 13 is an element chip 12
A transfer target substrate, 14 is a transfer source substrate 11,
A holder for finely adjusting the plane position, height, inclination, etc. of the transfer source substrate 11, and 15 is a transfer destination substrate 13 by vacuum suction.
Is a laser light source, and 17 is a camera for alignment adjustment. Further, the vertical direction in the drawing is assumed to be parallel to the vertical direction. The transfer source substrate 11 is a glass substrate having a relatively large area, and the element chip 12 is temporarily attached to the back surface (the surface facing the transfer destination substrate) via a release layer. Each of the transfer source substrate 11 and the transfer destination substrate 13 is provided with alignment marks for alignment, and the output signal from the alignment camera 17 is feedback-controlled so that a desired planar positional relationship can be obtained, and the holder 14 is moved. And finely adjust the horizontal movement of the stage 15. Since the transfer source substrate 11 is a transparent glass substrate, not only the alignment of the transfer source substrate 11 but also the alignment of the transfer destination substrate 13 through the transfer source substrate 11 is possible.

【0004】転写元基板11と転写先基板13の所定の
平面的位置関係が得られたところで、ホルダ14を降下
させ、転写元基板11と転写先基板13とを密着せしめ
る。転写先基板11の表面には予め接着剤が塗布されて
いるため、転写元基板11と転写先基板13との間にて
適度な圧力で肉厚方向に挟持された素子チップ12は転
写先基板13に接合する。次いで、レーザ光源16から
のレーザ光を転写元基板11を介して剥離層に照射する
ことで、剥離層又は界面にアブレーションを生じさせ、
素子チップ12を転写元基板13から剥離する。これに
より、素子チップ12は転写先基板13上に転写される
こととなる。
When the predetermined planar positional relationship between the transfer source substrate 11 and the transfer destination substrate 13 is obtained, the holder 14 is lowered to bring the transfer source substrate 11 and the transfer destination substrate 13 into close contact with each other. Since the adhesive is applied on the surface of the transfer destination substrate 11 in advance, the element chip 12 sandwiched between the transfer source substrate 11 and the transfer destination substrate 13 in the thickness direction with an appropriate pressure is used as the transfer destination substrate. Join to 13. Next, by irradiating the peeling layer with laser light from the laser light source 16 through the transfer source substrate 11, ablation is caused in the peeling layer or the interface,
The element chip 12 is peeled off from the transfer source substrate 13. As a result, the element chip 12 is transferred onto the transfer destination substrate 13.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の剥離
転写装置では、転写元基板11を、その肉厚方向を鉛直
方向とほぼ平行に保ち、同基板11の四隅とホルダ14
で支持する構成を採用しているため、転写元基板11と
して大型のガラス基板を用いると、その重量により転写
元基板の撓みが生じ、正確なアライメント調整が困難に
なるとい不都合が生じる。また、ホルダ14にはアライ
メント用の可動機構が必要となるため、堅牢な構成にす
ることはできず、転写元基板11の重力によって歪みが
生じるおそれがある。転写元基板11及びホルダ14に
撓みや歪みが生じると、転写元基板11と転写先基板1
3の正確なアライメント調整が困難になる。
By the way, in the conventional peeling transfer apparatus, the transfer source substrate 11 is maintained with its thickness direction substantially parallel to the vertical direction, and the four corners of the substrate 11 and the holder 14 are kept.
Since a large glass substrate is used as the transfer source substrate 11, the weight of the transfer source substrate causes the transfer source substrate to bend, making it difficult to perform accurate alignment adjustment. Further, since the holder 14 needs a movable mechanism for alignment, it cannot be made to have a robust structure, and there is a possibility that the transfer source substrate 11 is distorted due to gravity. When the transfer source substrate 11 and the holder 14 are bent or distorted, the transfer source substrate 11 and the transfer destination substrate 1
The accurate alignment adjustment of 3 becomes difficult.

【0006】そこで、本発明は上記の問題点を解消し、
正確なアライメント調整を行える転写装置及び剥離転写
方法を提供することを課題とする。また、同方法を用い
て製造した半導体装置及びICカードを提供することを
課題とする。
Therefore, the present invention solves the above problems,
An object of the present invention is to provide a transfer device and a peeling transfer method capable of performing accurate alignment adjustment. Another object is to provide a semiconductor device and an IC card manufactured by using the same method.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の剥離転写装置は、剥離転写対象となる薄膜
素子が剥離層を介して形成された転写元基板をその肉厚
方向が鉛直方向と直交するように把持し、アライメント
調整を行うための移動機構を備えた把持手段と、前記転
写元基板に形成された薄膜素子を転写するための転写先
基板をその肉厚方向が鉛直方向と直交するように固定
し、前記転写元基板との位置合わせを行うアライメント
機構を備えた固定手段を含む。
In order to solve the above-mentioned problems, the peeling transfer apparatus of the present invention has a transfer source substrate in which a thin film element to be peeled and transferred is formed with a peeling layer interposed therebetween in a thickness direction thereof. The gripping means is provided with a moving mechanism for gripping so as to be orthogonal to the vertical direction and performing alignment adjustment, and the transfer destination substrate for transferring the thin film element formed on the transfer source substrate has a vertical thickness direction. The fixing means includes an alignment mechanism that is fixed so as to be orthogonal to the direction and is aligned with the transfer source substrate.

【0008】かかる構成により、転写元基板をその肉厚
方向が鉛直方向と垂直方向になるように把持し、転写先
基板とのアライメント調整を行うため、転写元基板がそ
の重量により撓むことがなく、精密なアライメント調整
を行うことができる。
With this structure, since the transfer source substrate is gripped so that the thickness direction thereof is perpendicular to the vertical direction and alignment adjustment with the transfer destination substrate is performed, the transfer source substrate may be bent due to its weight. Without, precise alignment adjustment can be performed.

【0009】好ましくは、前記転写元基板はガラス基板
とする。
Preferably, the transfer source substrate is a glass substrate.

【0010】大型のガラス基板は特に歪みやすいため、
本発明に好適である。
Since a large glass substrate is particularly susceptible to distortion,
It is suitable for the present invention.

【0011】好ましくは、前記剥離層に層内剥離若しく
は界面剥離を誘起させるためのレーザ光源を含む。
Preferably, the peeling layer includes a laser light source for inducing intralayer peeling or interfacial peeling.

【0012】レーザ照射により、照射スポットを選択的
に形成できるため、薄膜素子の剥離転写に好適である。
Since the irradiation spot can be selectively formed by laser irradiation, it is suitable for peeling transfer of a thin film element.

【0013】本発明の剥離転写方法は、剥離転写対象と
なる薄膜素子が剥離層を介して形成された転写元基板を
その肉厚方向が鉛直方向と直交するように把持するステ
ップと、前記転写元基板が形成された薄膜素子を転写す
るための転写先基板をその肉厚方向が鉛直方向と直交す
るように固定するステップと、前記転写元基板と転写先
基板とのアライメント調整を行うステップと、前記薄膜
素子を転写先基板に接着するステップと、前記剥離層に
層内剥離若しくは界面剥離を誘起させ、転写元基板から
前記薄膜素子を剥離し、薄膜素子を転写先基板に転写す
るステップとを含む。
In the peeling transfer method of the present invention, a step of gripping a transfer source substrate on which a thin film element to be peeled and transferred is formed via a peeling layer so that the thickness direction thereof is orthogonal to the vertical direction, Fixing the transfer destination substrate for transferring the thin film element on which the original substrate is formed so that the thickness direction thereof is perpendicular to the vertical direction; and performing the alignment adjustment between the transfer source substrate and the transfer destination substrate. A step of adhering the thin film element to a transfer destination substrate, a step of inducing intralayer peeling or interface peeling in the peeling layer, peeling the thin film element from the transfer source substrate, and transferring the thin film element to the transfer destination substrate. including.

【0014】転写元基板をその肉厚方向が鉛直方向と垂
直方向になるように把持し、転写先基板とのアライメン
ト調整を行うため、転写元基板がその重量により撓むこ
とがなく、精密なアライメント調整を行える。
Since the transfer source substrate is grasped so that the thickness direction thereof is perpendicular to the vertical direction and alignment adjustment with the transfer destination substrate is performed, the transfer source substrate does not bend due to its weight and is precise. Alignment can be adjusted.

【0015】本発明の半導体装置は、本発明の剥離転写
方法を用いて剥離転写された薄膜素子を回路素子とす
る。
In the semiconductor device of the present invention, the thin film element peeled and transferred by the peeling transfer method of the present invention is used as a circuit element.

【0016】精密なアライメント調整の下で薄膜素子が
転写されるため、高信頼性の半導体装置を得ることがで
きる。
Since the thin film element is transferred under the precise alignment adjustment, a highly reliable semiconductor device can be obtained.

【0017】好ましくは、前記薄膜素子は、低温プロセ
スで製造された多結晶シリコンを能動層とする薄膜トラ
ンジスタとする。
Preferably, the thin film element is a thin film transistor having polycrystalline silicon manufactured by a low temperature process as an active layer.

【0018】低温多結晶シリコンを能動層とする薄膜ト
ランジスタを用いることで、高性能な半導体装置を得る
ことができる。
A high performance semiconductor device can be obtained by using a thin film transistor having low temperature polycrystalline silicon as an active layer.

【0019】このような半導体装置として、例えば、I
Cカードが好適である。
As such a semiconductor device, for example, I
C cards are preferred.

【0020】本発明の剥離転写方法でICカードを製造
することで、低コストで高機能なICカードを製造でき
る上に、薄膜素子は薄く曲げやすいため、曲げに対する
信頼性の高いICカードを得ることができる。
By manufacturing an IC card by the peeling transfer method of the present invention, a high-performance IC card can be manufactured at low cost, and since the thin film element is thin and easily bent, an IC card with high reliability against bending can be obtained. be able to.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、各図を参照して本実施形態
について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present embodiment will be described below with reference to the drawings.

【0022】図1は本実施形態の剥離転写装置の構成図
である。同図において、11はレーザ光透過可能な転写
元基板、12は薄膜トランジスタを少なくとも1以上含
む素子チップ、13は素子チップ12の転写先となる基
板、14は転写元基板11を把持し、転写元基板11の
位置、高さ及び傾き等を微調整するためのホルダ、15
は真空吸着により転写先基板13を固定するためのステ
ージ、16はレーザ光源、17はアライメント調整用の
カメラである。転写先基板13として、プラスチック基
板、フィルム、フォイルなど材質を問わず各種の基板を
用いることができる。例えば、液晶ディスプレイを製造
する場合には、転写先基板13はTFTアレイ基板とな
る。また、図示上下方向が鉛直方向と平行になっている
ものとする。同装置においては、ガラス製の大型基板で
ある転写元基板11をその肉厚方向が鉛直方向とほぼ直
交するようにホルダ14によってその四隅が把持されて
おり、同基板11の重量の影響によって歪みが生じない
ように工夫してある。さらに、同基板11の転写先基板
13に対向する面には剥離層を介して素子チップ12が
形成されている。
FIG. 1 is a block diagram of the peeling transfer device of this embodiment. In the figure, 11 is a transfer source substrate capable of transmitting a laser beam, 12 is an element chip including at least one thin film transistor, 13 is a substrate to which the element chip 12 is transferred, 14 is a source substrate 11 that holds the transfer source substrate 11, A holder for finely adjusting the position, height, inclination, etc. of the substrate 11, 15
Is a stage for fixing the transfer destination substrate 13 by vacuum suction, 16 is a laser light source, and 17 is a camera for alignment adjustment. As the transfer destination substrate 13, various substrates such as plastic substrates, films and foils can be used regardless of the material. For example, when manufacturing a liquid crystal display, the transfer destination substrate 13 is a TFT array substrate. Further, the vertical direction in the drawing is assumed to be parallel to the vertical direction. In this apparatus, the four corners of a transfer source substrate 11, which is a large glass substrate, are held by holders 14 so that the thickness direction thereof is substantially perpendicular to the vertical direction, and distortion occurs due to the weight of the substrate 11. It has been devised so that it does not occur. Further, the element chip 12 is formed on the surface of the substrate 11 facing the transfer destination substrate 13 with a release layer interposed therebetween.

【0023】剥離層としては、照射光を吸収すること
で、層内剥離若しくは界面剥離を誘起させるものが望ま
しく、より具体的には、光照射により物質の原子間若し
くは分子間距離が消失又は減少すること、つまり、アブ
レーションが生じて層内剥離若しくは界面剥離に至るも
のがよい。また、光照射により、剥離層から気体が放出
され、分離効果が発現されるものでもよい。つまり、剥
離層に含有されていた成分が気体となって放出される場
合と、剥離層が光を吸収して一瞬気体になり、その蒸気
が放出されて分離に至るものでもよい。このような剥離
層として、非晶質シリコン、酸化珪素、珪酸化合物、酸
化チタン、チタン酸化合物、酸化ジルコニウム、ジルコ
ン酸化合物、酸化ランタン、ランタン酸化合物、PZ
T、PLZT、PLLZT、PBZT、窒化珪素、窒化
アルミニウム、窒化チタン、有機高分子材料、アルミニ
ウム、チタン、マンガン、インジウムなどが好適であ
る。
The peeling layer is preferably one that induces intra-layer peeling or interfacial peeling by absorbing irradiation light. More specifically, the light irradiation eliminates or reduces the interatomic or intermolecular distance of the substance. In other words, it is preferable that the ablation occurs to cause intralayer peeling or interfacial peeling. Alternatively, the gas may be released from the peeling layer by light irradiation to exhibit a separating effect. That is, the case where the component contained in the peeling layer is released as a gas, and the case where the peeling layer absorbs light and becomes a gas for a moment, and the vapor thereof is released may be separated. As such a peeling layer, amorphous silicon, silicon oxide, silicic acid compound, titanium oxide, titanic acid compound, zirconium oxide, zirconic acid compound, lanthanum oxide, lanthanum acid compound, PZ
T, PLZT, PLLZT, PBZT, silicon nitride, aluminum nitride, titanium nitride, organic polymer materials, aluminum, titanium, manganese, indium and the like are preferable.

【0024】転写元基板11と転写先基板13の各々に
は位置合わせ用のアライメントマークが施されており、
所望の平面的位置関係が得られるようにアライメントカ
メラ17からの出力信号をフィードバック制御し、ホル
ダ14とステージ15の上下左右方向の移動を微調整す
る。転写元基板11は透視可能なガラス基板であるた
め、転写元基板11のアライメントだけでなく、転写元
基板11を通して転写先基板13のアライメントが可能
である。転写元基板11と転写先基板13の所定の平面
的位置関係が得られたところで、ホルダ14を転写先基
板11に近接するように移動させ、転写元基板11と転
写先基板13とを密着せしめる。転写先基板11の表面
には予め接着剤が塗布されているため、転写元基板11
と転写先基板13との間にて適度な圧力で肉厚方向に挟
持された素子チップ12は転写先基板13に接合する。
Alignment marks for alignment are provided on each of the transfer source substrate 11 and the transfer destination substrate 13,
The output signal from the alignment camera 17 is feedback-controlled so that a desired planar positional relationship is obtained, and the vertical and horizontal movements of the holder 14 and the stage 15 are finely adjusted. Since the transfer source substrate 11 is a transparent glass substrate, not only the alignment of the transfer source substrate 11 but also the alignment of the transfer destination substrate 13 through the transfer source substrate 11 is possible. When the predetermined planar positional relationship between the transfer source substrate 11 and the transfer destination substrate 13 is obtained, the holder 14 is moved so as to be close to the transfer destination substrate 11 to bring the transfer source substrate 11 and the transfer destination substrate 13 into close contact with each other. . Since the adhesive is previously applied to the surface of the transfer destination substrate 11, the transfer source substrate 11
The element chip 12 sandwiched between the transfer target substrate 13 and the transfer target substrate 13 in the thickness direction with appropriate pressure is bonded to the transfer target substrate 13.

【0025】次いで、レーザ光源16からのレーザ光を
転写元基板11を通して剥離層に照射することで、剥離
層又は界面にアブレーションを生じさせ、素子チップ1
2を転写元基板13から剥離する。これにより、素子チ
ップ12は転写先基板13上に転写されることとなる。
レーザ光としては、特に、波長100nm〜350nm
程度のエキシマレーザ光が好ましい。短波長レーザを用
いることで、剥離層において、熱影響のない分子結合の
直接の切断や、ガス蒸発等の作用を生ぜしめることがで
きる。
Next, by irradiating the peeling layer with laser light from the laser light source 16 through the transfer source substrate 11, ablation is caused in the peeling layer or the interface, and the element chip 1
2 is separated from the transfer source substrate 13. As a result, the element chip 12 is transferred onto the transfer destination substrate 13.
As the laser light, in particular, a wavelength of 100 nm to 350 nm
A degree of excimer laser light is preferred. By using a short-wavelength laser, it is possible to cause an action such as direct breaking of molecular bonds without thermal influence or gas evaporation in the peeling layer.

【0026】転写元基板11として、大型のガラス基板
を用いると、撓みやすく、精密なアライメント調整が困
難となるが、本実施形態によれば、転写元基板11はそ
の肉厚方向が鉛直方向と直交するようにホルダ14によ
って把持されているため、重量の影響による同基板11
の撓み及びホルダ14の歪みを防止し、同基板11と転
写先基板13の精密なアライメント調整を可能にでき
る。さらに、従来、横置きにしていた剥離転写装置を縦
置きにすることで、占有面積を節約し、同装置の省スペ
ース化を図ることができる。
If a large glass substrate is used as the transfer source substrate 11, it is easy to bend and precise alignment adjustment becomes difficult. However, according to the present embodiment, the thickness direction of the transfer source substrate 11 is the vertical direction. Since the holder 14 is held so as to be orthogonal to each other, the same substrate 11 due to the influence of weight is used.
And the holder 14 can be prevented from being bent and the substrate 11 and the transfer destination substrate 13 can be precisely aligned. Further, by vertically arranging the peeling transfer device which has been conventionally placed horizontally, the occupied area can be saved and the space of the device can be saved.

【0027】尚、転写元基板11としては、光透過性材
料で構成されるものであれば、ガラス基板に限定される
ものではなく、光透過率10%以上のものが望ましく、
光透過率50%以上のものがより望ましい。光透過率が
低すぎると、光の減衰が大きくなり、剥離層又は界面に
アブレーションを生じさせるのに大量の光量を必要とす
るためである。また、転写元基板11の厚さは、特に限
定されるものではないが、0.1mm〜5.0mm程度
のものが望ましく、さらに0.5mm〜0.5mm程度
がより望ましい。薄いと強度的に不安定になる一方で、
厚すぎると透過光の減衰が大きくなるからである。さら
にアライメント調整を精密に行うには、平坦な基板であ
ることが要求される。
The transfer source substrate 11 is not limited to a glass substrate as long as it is made of a light transmissive material, and a light transmissivity of 10% or more is desirable.
A light transmittance of 50% or more is more desirable. This is because if the light transmittance is too low, the light is greatly attenuated and a large amount of light is required to cause ablation in the peeling layer or the interface. The thickness of the transfer source substrate 11 is not particularly limited, but is preferably about 0.1 mm to 5.0 mm, more preferably about 0.5 mm to 0.5 mm. While it becomes unstable in strength when it is thin,
This is because if the thickness is too large, the attenuation of transmitted light will increase. Further, in order to perform alignment adjustment with high precision, a flat substrate is required.

【0028】図2は本実施形態における剥離転写方法の
工程説明図である。ここでは、説明の便宜上、図示左右
方向が鉛直方向と平行な方向に設定されているものとす
る。まず、同図(a)に示すように、モノシラン(Si
4)を原料ガスとするプラズマ化学気相堆積法(PE
CVD)や、ジシラン(Si26)を原料ガスとした低
圧化学気相堆積法(LPCVD)などの各種成膜技術を
用いて、転写元基板21上に非晶質シリコン膜22を堆
積する。転写元基板21として、石英基板、ガラス基板
などを用いることが可能である。次いで、非晶質シリコ
ン膜22上に薄膜トランジスタ23及びパッド24を順
次形成する。さらに、同図(b)に示すように、転写元
基板21と転写先基板25とを精密なアライメント調整
の下、位置合わせをし、薄膜トランジスタ23を転写元
基板21と転写先基板25の間において、肉厚方向に適
度な圧着力で挟持することで、パッド24を介して薄膜
トランジスタ23を転写先基板25に貼り合わせる。次
いで、剥離転写を予定する薄膜トランジスタ23にレー
ザ光源26からのレーザ光を照射し、非晶質シリコン膜
22の層内剥離を誘起する。すると、同図(c)に示す
ように、レーザ光が照射された非晶質シリコン膜22内
の水素が放出され、膜内部の圧力が高まることで、非晶
質シリコン膜22が破壊される。これにより、薄膜トラ
ンジスタ23が転写元基板21から剥離されることによ
って、同トランジスタ23が転写先基板25に転写され
る。
FIG. 2 is a process explanatory view of the peeling transfer method in this embodiment. Here, for convenience of description, it is assumed that the left-right direction in the drawing is set in a direction parallel to the vertical direction. First, as shown in FIG.
Plasma chemical vapor deposition (PE) using H 4 as a source gas
CVD) or low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) using disilane (Si 2 H 6 ) as a source gas to deposit the amorphous silicon film 22 on the transfer source substrate 21. . A quartz substrate, a glass substrate, or the like can be used as the transfer source substrate 21. Next, the thin film transistor 23 and the pad 24 are sequentially formed on the amorphous silicon film 22. Further, as shown in FIG. 6B, the transfer source substrate 21 and the transfer destination substrate 25 are aligned with each other under precise alignment adjustment, and the thin film transistor 23 is placed between the transfer source substrate 21 and the transfer destination substrate 25. The thin film transistor 23 is bonded to the transfer destination substrate 25 via the pad 24 by sandwiching the thin film transistor 23 in the thickness direction with an appropriate pressure bonding force. Next, the thin film transistor 23 scheduled for peeling transfer is irradiated with a laser beam from the laser light source 26 to induce intralayer peeling of the amorphous silicon film 22. Then, as shown in FIG. 6C, hydrogen in the amorphous silicon film 22 irradiated with the laser beam is released, and the pressure inside the film is increased, so that the amorphous silicon film 22 is destroyed. . As a result, the thin film transistor 23 is separated from the transfer source substrate 21, and the transistor 23 is transferred to the transfer destination substrate 25.

【0029】このように、薄膜トランジスタ23が転写
された転写先基板25を適当な大きさに分割すること
で、所望の半導体装置(例えば、後述するICカード)
を得ることができる。精密なアライメント調整の下で転
写先基板25に転写された薄膜トランジスタ23は配線
パターンに対する位置ずれ等がなく、高性能な半導体装
置を得ることができる。
As described above, by dividing the transfer destination substrate 25 on which the thin film transistor 23 is transferred into appropriate sizes, a desired semiconductor device (for example, an IC card described later) is obtained.
Can be obtained. The thin film transistor 23 transferred to the transfer destination substrate 25 under precise alignment adjustment has no positional deviation with respect to the wiring pattern, and a high-performance semiconductor device can be obtained.

【0030】図3は本発明の剥離転写技術を利用して転
写先基板に転写するための薄膜トランジスタの製造工程
図である。ここでは、低温プロセスで製造される薄膜ト
ランジスタの製造工程を説明する。まず、同図(a)に
示すように、モノシラン(SiH4)を原料ガスとする
プラズマ化学気相堆積法(PECVD)や、ジシラン
(Si26)を原料ガスとした低圧化学気相堆積法(L
PCVD)などの各種成膜技術を用いて、転写元基板3
1上に非晶質シリコン膜32を堆積する。転写元基板3
1として、石英基板、ガラス基板などを用いることが可
能である。次いで、非晶質シリコン膜32にレーザ光3
3を照射し、溶融結晶化させて多結晶シリコン膜を得
る。次いで、同図(b)に示すように、後続工程で能動
層となるべき多結晶シリコン膜32の所定領域をフォト
リソ工程でパターニングし、さらにその上にゲート絶縁
膜34を成膜する。ゲート絶縁膜34上にはゲート電極
35を成膜し、所定の配線パターンにエッチングする。
最後に、同図(c)に示すように、ゲート電極35をマ
スクとして、リンやボロン等の不純物を自己整合的に打
ち込み、活性化し、CMOS構造のソース領域/ドレイ
ン領域36を形成する。さらに、層間絶縁膜37を成膜
し、コンタクトホールを開穴し、ソース電極/ドレイン
電極38を形成する。上述の製造工程で得られた薄膜ト
ランジスタの能動層は低温多結晶シリコンであるため、
高性能なCMOS電界効果トランジスタを得ることがで
きる。
FIG. 3 is a manufacturing process diagram of a thin film transistor for transfer to a transfer destination substrate using the peeling transfer technique of the present invention. Here, a manufacturing process of a thin film transistor manufactured by a low temperature process will be described. First, as shown in FIG. 3A, plasma chemical vapor deposition (PECVD) using monosilane (SiH 4 ) as a source gas and low pressure chemical vapor deposition using disilane (Si 2 H 6 ) as a source gas. Law (L
The transfer source substrate 3 is formed by using various film forming techniques such as PCVD).
An amorphous silicon film 32 is deposited on the surface 1. Transfer source substrate 3
As 1, it is possible to use a quartz substrate, a glass substrate, or the like. Next, laser light 3 is applied to the amorphous silicon film 32.
Irradiation 3 is carried out, and melt crystallization is performed to obtain a polycrystalline silicon film. Next, as shown in FIG. 3B, a predetermined region of the polycrystalline silicon film 32 to be an active layer in a subsequent step is patterned by a photolithography process, and a gate insulating film 34 is further formed thereon. A gate electrode 35 is formed on the gate insulating film 34 and etched into a predetermined wiring pattern.
Finally, as shown in FIG. 3C, using the gate electrode 35 as a mask, impurities such as phosphorus and boron are implanted in a self-aligned manner and activated to form the source / drain regions 36 of the CMOS structure. Further, an interlayer insulating film 37 is formed, a contact hole is opened, and a source electrode / drain electrode 38 is formed. Since the active layer of the thin film transistor obtained in the above manufacturing process is low temperature polycrystalline silicon,
A high performance CMOS field effect transistor can be obtained.

【0031】図4は本発明の剥離転写技術を用いて作製
したICカードの平面図である。ICカード41は、上
述の剥離転写技術を利用してプラスチック基板上に転写
された端子・回路部42、テキスト表示部43、画像表
示部44を含んで構成されている。端子・回路部42は
上述の薄膜トランジスタを含んで構成される外部インタ
ーフェース回路である。テキスト表示部43及び画像表
示部44は各々、上述の薄膜トランジスタと、液晶表示
素子、電気泳動素子、有機EL素子、発光ポリマー素子
を含んで構成されるテキスト表示用及び画像表示用のデ
ィスプレイである。これらの回路素子は相互に接続して
おり、ICカードとしての機能を実現している。ICカ
ード41は、上述の剥離転写技術を利用して製造される
ため、低コストで高機能なICカードを製造できる。ま
た、素子チップは薄く曲げやすいため、曲げに対する信
頼性の高いICカード41を得ることができる。
FIG. 4 is a plan view of an IC card manufactured by using the peeling transfer technique of the present invention. The IC card 41 is configured to include a terminal / circuit section 42, a text display section 43, and an image display section 44 which are transferred onto a plastic substrate by using the above-mentioned peeling transfer technique. The terminal / circuit section 42 is an external interface circuit including the above-mentioned thin film transistor. The text display section 43 and the image display section 44 are displays for text display and image display each including the above-mentioned thin film transistor, a liquid crystal display element, an electrophoretic element, an organic EL element, and a light emitting polymer element. These circuit elements are connected to each other to realize the function as an IC card. Since the IC card 41 is manufactured by using the peeling transfer technique described above, a high-performance IC card can be manufactured at low cost. Further, since the element chip is thin and easy to bend, it is possible to obtain the IC card 41 with high reliability against bending.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明によれば、転写元基板をその肉厚
方向が鉛直方向と垂直方向になるように把持し、転写先
基板とのアライメント調整を行うため、転写元基板がそ
の重量により撓むことがなく、精密なアライメント調整
を行える。
According to the present invention, the transfer source substrate is grasped so that the thickness direction thereof is perpendicular to the vertical direction and the alignment adjustment with the transfer destination substrate is performed. Precise alignment adjustment can be performed without bending.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の剥離転写装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a peeling transfer device of the present invention.

【図2】本発明の剥離転写工程の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a peeling transfer process of the present invention.

【図3】本発明の薄膜トランジスタの製造工程図であ
る。
FIG. 3 is a manufacturing process diagram of the thin film transistor of the invention.

【図4】本発明のICカードの平面図である。FIG. 4 is a plan view of the IC card of the present invention.

【図5】従来の剥離転写装置の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional peeling transfer device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,21,31…転写元基板 12,27…素子チップ 13,25…転写先基板 14…ホルダ 15…ステージ 16,26…レーザ光源 17…アライメントカメラ 22…非晶質シリコン膜 23…薄膜トランジスタ 24…パッド 32…多結晶シリコン膜 33…レーザ光 34…ゲート絶縁膜 35…ゲート電極 36…ソース領域/ドレイン領域 37…層間絶縁膜 38…ソース電極/ドレイン電極 41…ICカード 42…端子・回路部 43…テキスト表示部 44…画像表示部 11, 21, 31 ... Transfer source substrate 12, 27 ... Element chip 13, 25 ... Transfer destination substrate 14 ... Holder 15 ... Stage 16, 26 ... Laser light source 17 ... Alignment camera 22 ... Amorphous silicon film 23 ... Thin film transistor 24 ... Pad 32 ... Polycrystalline silicon film 33 ... Laser light 34 ... Gate insulating film 35 ... Gate electrode 36 ... Source region / drain region 37 ... Interlayer insulating film 38 ... Source electrode / drain electrode 41 ... IC card 42 ... Terminal / circuit part 43 ... Text display section 44 ... Image display section

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土橋 福美 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 鎌倉 知之 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 春日 昌志 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 Fターム(参考) 5B035 BA03 BB09 CA01 5F110 AA01 AA17 BB04 BB20 CC02 DD01 DD24 GG02 GG13 GG45 GG47 HJ01 HJ13 HJ23 NN02 PP03 QQ16    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Fukumi Dobashi             Seiko, 3-3-3 Yamato, Suwa City, Nagano Prefecture             -In Epson Corporation (72) Inventor Tomoyuki Kamakura             Seiko, 3-3-3 Yamato, Suwa City, Nagano Prefecture             -In Epson Corporation (72) Inventor Masashi Kasuga             Seiko, 3-3-3 Yamato, Suwa City, Nagano Prefecture             -In Epson Corporation F-term (reference) 5B035 BA03 BB09 CA01                 5F110 AA01 AA17 BB04 BB20 CC02                       DD01 DD24 GG02 GG13 GG45                       GG47 HJ01 HJ13 HJ23 NN02                       PP03 QQ16

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 剥離転写対象となる薄膜素子が剥離層を
介して形成された転写元基板をその肉厚方向が鉛直方向
と直交するように把持し、アライメント調整を行うため
の移動機構を備えた把持手段と、 前記転写元基板に形成された薄膜素子を転写するための
転写先基板をその肉厚方向が鉛直方向と直交するように
固定し、前記転写元基板との位置合わせを行うアライメ
ント機構を備えた固定手段とを含む、剥離転写装置。
1. A moving mechanism for gripping a transfer source substrate on which a thin film element to be peeled and transferred is formed via a peeling layer so that the thickness direction thereof is perpendicular to the vertical direction and for performing alignment adjustment. The gripping means and the transfer destination substrate for transferring the thin film element formed on the transfer source substrate are fixed so that the thickness direction thereof is orthogonal to the vertical direction, and alignment is performed with the transfer source substrate. And a fixing unit having a mechanism.
【請求項2】 前記転写元基板はガラス基板である、請
求項1に記載の剥離転写装置。
2. The peeling transfer device according to claim 1, wherein the transfer source substrate is a glass substrate.
【請求項3】 前記剥離層に層内剥離若しくは界面剥離
を誘起させるためのレーザ光源を含む、請求項1又は請
求項2に記載の剥離転写装置。
3. The peeling transfer device according to claim 1, further comprising a laser light source for inducing intralayer peeling or interfacial peeling in the peeling layer.
【請求項4】 剥離転写対象となる薄膜素子が剥離層を
介して形成された転写元基板をその肉厚方向が鉛直方向
と直交するように把持するステップと、 前記転写元基板が形成された薄膜素子を転写するための
転写先基板をその肉厚方向が鉛直方向と直交するように
固定するステップと、 前記転写元基板と転写先基板とのアライメント調整を行
うステップと、 前記薄膜素子を転写先基板に接着するステップと、 前記剥離層に層内剥離若しくは界面剥離を誘起させ、転
写元基板から前記薄膜素子を剥離し、薄膜素子を転写先
基板に転写するステップとを含む、剥離転写方法。
4. A step of gripping a transfer source substrate on which a thin film element to be peeled and transferred is formed via a peeling layer so that the thickness direction thereof is orthogonal to the vertical direction, and the transfer source substrate is formed. Fixing the transfer destination substrate for transferring the thin film element so that the thickness direction thereof is orthogonal to the vertical direction; adjusting the alignment between the transfer source substrate and the transfer destination substrate; and transferring the thin film element. A peeling transfer method comprising: a step of adhering to a first substrate; and a step of inducing intra-layer peeling or interfacial peeling in the peeling layer, peeling the thin film element from the transfer source substrate, and transferring the thin film element to the transfer destination substrate. .
【請求項5】 前記転写元基板はガラス基板である、請
求項4に記載の剥離転写方法。
5. The peeling transfer method according to claim 4, wherein the transfer source substrate is a glass substrate.
【請求項6】 前記剥離層にレーザ光を照射すること
で、前記剥離層に層内剥離若しくは界面剥離を誘起させ
る、請求項4又は請求項5に記載の剥離転写方法。
6. The peeling transfer method according to claim 4, wherein the peeling layer is irradiated with a laser beam to induce intra-layer peeling or interfacial peeling in the peeling layer.
【請求項7】 請求項4乃至請求項6のうち何れか1項
に記載の方法を用いて剥離転写された薄膜素子を回路素
子とする、半導体装置。
7. A semiconductor device, comprising a thin film element peeled and transferred by the method according to any one of claims 4 to 6 as a circuit element.
【請求項8】 前記薄膜素子は、低温プロセスで製造さ
れた多結晶シリコンを能動層とする薄膜トランジスタで
ある、請求項7に記載の半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 7, wherein the thin film element is a thin film transistor using polycrystalline silicon manufactured by a low temperature process as an active layer.
【請求項9】 請求項4乃至請求項6のうち何れか1項
に記載の方法を用いて剥離転写された薄膜素子を回路素
子とする、ICカード。
9. An IC card, wherein a circuit element is a thin film element peeled off and transferred by the method according to any one of claims 4 to 6.
【請求項10】 前記薄膜素子は、低温プロセスで製造
された多結晶シリコンを能動層とする薄膜トランジスタ
である、請求項9に記載のICカード。
10. The IC card according to claim 9, wherein the thin film element is a thin film transistor using polycrystalline silicon manufactured by a low temperature process as an active layer.
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