JP2004140380A

JP2004140380A - 薄膜デバイスの転写方法、及びデバイスの製造方法

Info

Publication number: JP2004140380A
Application number: JP2003382626A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Shimoda; 下田　達也; Satoshi Inoue; 井上　聡; Wakao Miyazawa; 宮沢　和加雄
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 2003-11-12
Publication date: 2004-05-13

Abstract

【課題】被剥離物の特性、条件等にかかわらず、容易に剥離することができ、特に、種々の転写体への転写が可能な剥離方法を提供すること。
【解決手段】基板上に分離層を介して形成された薄膜デバイスを含む被転写層を前記基板から剥離し、転写体に転写する薄膜デバイスの転写方法において、前記被転写層の前記基板とは反対側に前記転写体を配置する工程、及び、前記分離層の層内および／または界面において剥離を生ぜしめ、前記被転写層を前記基板から離脱させて前記転写体へ転写する工程、を具備してなり、前記転写を複数回行うことにより、前記被転写層の表裏を前記基板に形成したときの状態と同じにすることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

　本発明は、薄膜デバイスの転写方法、機能性薄膜のような薄膜よりなる被転写層を剥離し、透明基板のような転写体へ転写する転写方法に関するものである。

　例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を製造するに際しては、透明基板上に薄膜トランジスタをＣＶＤ等により形成する工程を経る。

　この薄膜トランジスタには、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）を用いたものと、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）を用いたものとがあり、さらに、ポリシリコンによるものは、高温プロセスを経て成膜されるものと、低温プロセスを経て成膜されるものとに分類される。

　ところで、このような薄膜トランジスタの透明基板上への形成は、高温下でなされるため、透明基板としては、耐熱性に優れる材質のものを使用する必要がある。そのため、現在では、軟化点および融点が高く、高温プロセスにおいては、１０００℃程度の温度にも十分耐え得るものとして、石英ガラスよりなる透明基板が用いられている。また、低温プロセスにおいては、５００℃前後の温度が最高プロセス温度になるので、耐熱ガラスが用いられている。

　しかしながら、このような耐熱性に優れる石英ガラスは、通常のガラスに比べて、希少で非常に高価な材料であり、かつ、透明基板として大型のものを製造することが困難である。また、耐熱ガラスも石英ガラスより大型化が可能であるが、通常のガラスに比べて桁違いに高価である。また、石英ガラスも耐熱ガラスも脆く割れ易く、しかも重量が大きい。これは、ＬＣＤを構成する上で重大な欠点となる。そのため、大型で安価な液晶ディスプレイを製造する上での障害となっていた。

　本発明の目的は、被剥離物の特性、条件等にかかわらず、容易に剥離することができ、特に、種々の転写体への転写が可能な剥離方法を提供することにある。

　本発明は、基板上に分離層を介して形成された薄膜デバイスを含む被転写層を前記基板から剥離し、転写体に転写する薄膜デバイスの転写方法において、前記被転写層の前記基板とは反対側に前記転写体を配置する工程、及び、前記分離層の層内および／または界面において剥離を生ぜしめ、前記被転写層を前記基板から離脱させて前記転写体へ転写する工程、を具備してなり、前記転写を複数回行うことにより、前記被転写層の表裏を前記基板に形成したときの状態と同じにすることを特徴とする。
また、前記分離層に光を照射することにより前記剥離を生ぜしめることを特徴とする。
また、前記基板が透光性であり、前記基板側から前記分離層に光を照射することを特徴とする。
また、前記分離層上に直接又は中間層を介して前記被転写層を形成することを特徴とする。
また、前記被転写層の転写後、前記基板側および／または前記転写体側に付着している前記分離層を除去する工程を有することを特徴とする。
また、前記薄膜デバイスが薄膜トランジスタであることを特徴とする。
また、前記転写体は、透明基板であることを特徴とする。
また、前記転写体は、前記被転写層の形成の際の最高温度をＴmax としたとき、ガラス転移点（Ｔｇ）または軟化点がＴmax 以下の材料で構成されていることを特徴とする。
また、前記転写体は、ガラス転移点（Ｔｇ）または軟化点が８００℃以下の材料で構成されていることを特徴とする。
また、前記基板は、被転写層の形成の際の最高温度をＴmax としたとき、歪点がＴmax 以上の材料で構成されていることを特徴とする。
また、前記分離層の剥離は、分離層を構成する物質の原子間または分子間の結合力が消失または減少することにより生じることを特徴とする。
また、前記照射光は、レーザ光であることを特徴とする。
また、前記分離層は、非晶質シリコン、セラミックス、金属又は有機高分子材料で構成されていることを特徴とする。
また、前記非晶質シリコンは、Ｈ（水素）を２at％以上含有するものであることを特徴とする。
また、前記有機高分子材料は、−ＣＨ2 −、−ＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨ−、−ＣＯＯ−、−Ｎ＝Ｎ−、−ＣＨ＝Ｎ−のうちの少なくとも１種の結合を有するものであることを特徴とする。
また、前記有機高分子材料は、構成式中に芳香族炭化水素を有するものであることを特徴とする。

　本発明のデバイスの製造方法は、上記してきた薄膜デバイスの転写方法によって薄膜デバイスを転写する工程を具備することを特徴とする。

　以下、本発明の剥離方法を添付図面に示す好適実施例に基づいて詳細に説明する。

　図１〜図８は、それぞれ、本発明の剥離方法の実施例の工程を示す断面図である。以下、これらの図に基づいて、本発明の剥離方法（転写方法）の工程を順次説明する。

　［１］　図１に示すように、基板１の片面（分離層形成面１１）に、分離層（光吸収層）２を形成する。

　基板１は、基板１側から照射光７を照射する場合、その照射光７が透過し得る透光性を有するものであるのが好ましい。

　この場合、照射光７の透過率は、１０％以上であるのが好ましく、５０％以上であるのがより好ましい。この透過率が低過ぎると、照射光７の減衰（ロス）が大きくなり、分離層２を剥離するのにより大きな光量を必要とする。

　また、基板１は、信頼性の高い材料で構成されているのが好ましく、特に、耐熱性に優れた材料で構成されているのが好ましい。その理由は、例えば後述する被転写層４や中間層３を形成する際に、その種類や形成方法によってはプロセス温度が高くなる（例えば３５０〜１０００℃程度）ことがあるが、その場合でも、基板１が耐熱性に優れていれば、基板１上への被転写層４等の形成に際し、その温度条件等の成膜条件の設定の幅が広がるからである。

　従って、基板１は、被転写層４の形成の際の最高温度をＴmax としたとき、歪点がＴmax 以上の材料で構成されているものが好ましい。具体的には、基板１の構成材料は、歪点が３５０℃以上のものが好ましく、５００℃以上のものがより好ましい。このようなものとしては、例えば、石英ガラス、ソーダガラス、コーニング７０５９、日本電気ガラスＯＡ−２等の耐熱性ガラスが挙げられる。

　なお、後述する分離層２、中間層３および被転写層４の形成の際のプロセス温度を低くするのであれば、基板１についても、融点の低い安価なガラス材や合成樹脂を用いることができる。

　また、基板１の厚さは、特に限定されないが、通常は、０．１〜５．０mm程度であるのが好ましく、０．５〜１．５mm程度であるのがより好ましい。基板１の厚さが薄過ぎると強度の低下を招き、厚過ぎると、基板１の透過率が低い場合に、照射光７の減衰を生じ易くなる。なお、基板１の照射光７の透過率が高い場合には、その厚さは、前記上限値を超えるものであってもよい。

　なお、照射光７を均一に照射できるように、基板１の分離層形成部分の厚さは、均一であるのが好ましい。

　また、基板１の分離層形成面１１や、照射光入射面１２は、図示のごとき平面に限らず、曲面であってもよい。

　本発明では、基板１をエッチング等により除去するのではなく、基板１と被転写層４との間にある分離層２を剥離して基板１を離脱させるため、作業が容易であるとともに、例えば比較的厚さの厚い基板を用いる等、基板１に関する選択の幅も広い。

　次に、分離層２について説明する。

　分離層２は、後述する照射光７を吸収し、その層内および／または界面２ａまたは２ｂにおいて剥離（以下、「層内剥離」、「界面剥離」と言う）を生じるような性質を有するものであり、好ましくは、照射光７の照射により、分離層２を構成する物質の原子間または分子間の結合力が消失または減少すること、現実的には、アブレーション等を生ぜしめることにより層内剥離および／または界面剥離に至るものである。

　さらに、照射光７の照射により、分離層２から気体が放出され、分離効果が発現される場合もある。すなわち、分離層２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、分離層２が光を吸収して一瞬気体になり、その蒸気が放出され、分離に寄与する場合とがある。

　このような分離層２の組成としては、例えば次のようなものが挙げられる。

　（1）　非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）
　この非晶質シリコン中には、Ｈ（水素）が含有されていてもよい。この場合、Ｈの含有量は、２at％以上程度であるのが好ましく、２〜２０at％程度であるのがより好ましい。このように、Ｈが所定量含有されていると、照射光７の照射により、水素が放出され、分離層２に内圧が発生し、それが上下の薄膜を剥離する力となる。

　非晶質シリコン中のＨの含有量は、成膜条件、例えばＣＶＤにおけるガス組成、ガス圧、ガス雰囲気、ガス流量、温度、基板温度、投入パワー等の条件を適宜設定することにより調整することができる。

　（2）　酸化ケイ素またはケイ酸化合物、酸化チタンまたはチタン酸化合物、酸化ジルコニウムまたはジルコン酸化合物、酸化ランタンまたはランタン酸化合物等の各種酸化物セラミックス、誘電体（強誘電体）あるいは半導体
　酸化ケイ素としては、ＳｉＯ、ＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｏ2 が挙げられ、ケイ酸化合物としては、例えばＫ2 ＳｉＯ3 、Ｌｉ2 ＳｉＯ3 、ＣａＳｉＯ3 、ＺｒＳｉＯ4 、Ｎａ2 ＳｉＯ3 が挙げられる。

　酸化チタンとしては、ＴｉＯ、Ｔｉ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 が挙げられ、チタン酸化合物としては、例えば、ＢａＴｉＯ4 、ＢａＴｉＯ3 、Ｂａ2 Ｔｉ9 Ｏ20、ＢａＴｉ5 Ｏ11、ＣａＴｉＯ3 、ＳｒＴｉＯ3 、ＰｂＴｉＯ3 、ＭｇＴｉＯ3 、ＺｒＴｉＯ2 、ＳｎＴｉＯ4 、Ａｌ2 ＴｉＯ5 、ＦｅＴｉＯ3 が挙げられる。

　酸化ジルコニウムとしては、ＺｒＯ2 が挙げられ、ジルコン酸化合物としては、例えばＢａＺｒＯ3 、ＺｒＳｉＯ4 、ＰｂＺｒＯ3 、ＭｇＺｒＯ3 、Ｋ2 ＺｒＯ3 が挙げられる。

　（3）　ＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ＰＬＬＺＴ、ＰＢＺＴ等のセラミックスあるいは誘電体（強誘電体）
　（4）　窒化珪素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化物セラミックス
　（5）　有機高分子材料
有機高分子材料としては、−ＣＨ2 −、−ＣＯ−（ケトン）、−ＣＯＮＨ−（アミド）、−ＮＨ−（イミド）、−ＣＯＯ−（エステル）、−Ｎ＝Ｎ−（アゾ）、−ＣＨ＝Ｎ−（シフ）等の結合（照射光７の照射によりこれらの結合が切断される）を有するもの、特にこれらの結合を多く有するものであればいかなるものでもよい。また、有機高分子材料は、構成式中に芳香族炭化水素（１または２以上のベンゼン環またはその縮合環）を有するものであってもよい。

　このような有機高分子材料の具体的例としては、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、エポキシ樹脂等が挙げられる。

　（6）　金属
金属としては、例えば、Ａｌ、Ｌｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｇｄ、Ｓｍ、またはこれらのうちの少なくとも１種を含む合金が挙げられる。

　また、分離層２の厚さは、剥離目的や分離層２の組成、層構成、形成方法等の諸条件により異なるが、通常は、１nm〜２０μm 程度であるのが好ましく、１０nm〜２μm 程度であるのがより好ましく、４０nm〜１μm 程度であるのがさらに好ましい。

　分離層２の膜厚が小さすぎると、成膜の均一性が損なわれ、剥離にムラが生じることがあり、また、膜厚が厚すぎると、分離層２の良好な剥離性を確保するために、照射光７のパワー（光量）を大きくする必要があるとともに、後に分離層２を除去する際にその作業に時間がかかる。なお、分離層２の膜厚は、できるだけ均一であるのが好ましい。

　分離層２の形成方法は、特に限定されず、膜組成や膜厚等の諸条件に応じて適宜選択される。例えば、ＣＶＤ（ＭＯＣＶＤ、低圧ＣＶＤ、ＥＣＲ−ＣＶＤを含む）、蒸着、分子線蒸着（ＭＢ）、スパッタリング、イオンプレーティング、ＰＶＤ等の各種気相成膜法、電気メッキ、浸漬メッキ（ディッピング）、無電解メッキ等の各種メッキ法、ラングミュア・ブロジェット（ＬＢ）法、スピンコート、スプレーコート、ロールコート等の塗布法、各種印刷法、転写法、インクジェット法、粉末ジェット法等が挙げられ、これらのうちの２以上を組み合わせて形成することもできる。

　例えば、分離層２の組成が非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）の場合には、ＣＶＤ、特に低圧ＣＶＤやプラズマＣＶＤにより成膜するのが好ましい。

　また、分離層２をゾル−ゲル法によるセラミックスで構成する場合や、有機高分子材料で構成する場合には、塗布法、特にスピンコートにより成膜するのが好ましい。

　また、分離層２の形成は、２工程以上の工程（例えば、層の形成工程と熱処理工程）で行われてもよい。

　［２］　図２に示すように、分離層２の上に中間層（下地層）３を形成する。

　この中間層３は、種々の形成目的で形成され、例えば、製造時または使用時において後述する被転写層４を物理的または化学的に保護する保護層、絶縁層、導電層、照射光７の遮光層、被転写層４へのまたは被転写層４からの成分の移行（マイグレーション）を阻止するバリア層、反射層としての機能の内の少なくとも１つを発揮するものが挙げられる。

　この中間層３の組成としては、その形成目的に応じて適宜設定され、例えば、非晶質シリコンによる分離層２と薄膜トランジスタによる被転写層４との間に形成される中間層３の場合には、ＳｉＯ2 等の酸化ケイ素が挙げられ、分離層２とＰＺＴによる被転写層４との間に形成される中間層３の場合には、例えば、Ｐｔ、Ａｕ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉまたはこれらを主とする合金のような金属が挙げられる。

　このような中間層３の厚さは、その形成目的や発揮し得る機能の程度に応じて適宜決定されるが、通常は、１０nm〜５μm 程度であるのが好ましく、４０nm〜〜１μm 程度であるのがより好ましい。

　また、中間層３の形成方法も、前記分離層２で挙げた形成方法と同様の方法が挙げられる。また、中間層３の形成は、２工程以上の工程で行われてもよい。

　なお、このような中間層３は、同一または異なる組成のものを２層以上形成することもできる。また、本発明では、中間層３を形成せず、分離層２上に直接被転写層４を形成してもよい。

　［３］　図３に示すように、中間層３の上に被転写層（被剥離物）４を形成する。

　被転写層４は、後述する転写体６へ転写される層であって、前記分離層２で挙げた形成方法と同様の方法により形成することができる。

　被転写層４の形成目的、種類、形態、構造、組成、物理的または化学的特性等は、特に限定されないが、転写の目的や有用性を考慮して、薄膜、特に機能性薄膜または薄膜デバイスであるのが好ましい。

　機能性薄膜および薄膜デバイスとしては、例えば、薄膜トランジスタ、薄膜ダイオード、その他の薄膜半導体デバイス、電極（例：ＩＴＯ、メサ膜のような透明電極）、太陽電池やイメージセンサ等に用いられる光電変換素子、スイッチング素子、メモリー、圧電素子等のアクチュエータ、マイクロミラー（ピエゾ薄膜セラミックス）、磁気記録媒体、光磁気記録媒体、光記録媒体等の記録媒体、磁気記録薄膜ヘッド、コイル、インダクター、薄膜高透磁材料およびそれらを組み合わせたマイクロ磁気デバイス、フィルター、反射膜、ダイクロイックミラー、偏光素子等の光学薄膜、半導体薄膜、超伝導薄膜（例：ＹＢＣＯ薄膜）、磁性薄膜　、金属多層薄膜、金属セラミック多層薄膜、金属半導体多層薄膜、セラミック半導体多層薄膜、有機薄膜と他の物質の多層薄膜等が挙げられる。

　このなかでも、特に、薄膜デバイス、マイクロ磁気デバイス、マイクロ三次元構造物の構成、アクチュエータ、マイクロミラー等に適用することの有用性が高く、好ましい。

　このような機能性薄膜または薄膜デバイスは、その形成方法との関係で、通常、比較的高いプロセス温度を経て形成される。従って、この場合、前述したように、基板１としては、そのプロセス温度に耐え得る信頼性の高いものが必要となる。

　なお、被転写層４は、単層でも、複数の層の積層体でもよい。さらには、前記薄膜トランジスタ等のように、所定のパターンニングが施されたものであってもよい。被転写層４の形成（積層）、パターンニングは、それに応じた所定の方法により行われる。このような被転写層４は、通常、複数の工程を経て形成される。

　薄膜トランジスタによる被転写層４の形成は、例えば、特公平２−５０６３０号公報や、文献：H.Ohshima et al : International Symposium Digest of Technical Papers SID 1983 ”B/W and Color LC Video Display Addressed by Poly Si TFTs”に記載された方法に従って行うことができる。

　また、被転写層４の厚さも特に限定されず、その形成目的、機能、組成、特性等の諸条件に応じて適宜設定される。被転写層４が薄膜トランジスタの場合、その合計厚さは、好ましくは０．５〜２００μm 程度、より好ましくは１．０〜１０μm 程度とされる。また、その他の薄膜の場合、好適な合計厚さは、さらに広い範囲でよく、例えば５０nm〜１０００μm 程度とすることができる。

　なお、被転写層４は、前述したような薄膜に限定されず、例えば、塗布膜やシートのような厚膜であってもよく、さらには、例えば粉体のような膜（層）を構成しない被転写物または被剥離物であってもよい。

　［４］　図４に示すように、被転写層（被剥離物）４上に接着層５を形成し、該接着層５を介して転写体６を接着（接合）する。

　接着層５を構成する接着剤の好適な例としては、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気硬化型接着剤等の各種硬化型接着剤が挙げられる。接着剤の組成としては、例えば、エポキシ系、アクリレート系、シリコーン系等、いかなるものでもよい。このような接着層５の形成は、例えば、塗布法によりなされる。

　前記硬化型接着剤を用いる場合、例えば被転写層４上に硬化型接着剤を塗布し、その上に後述する転写体６を接合した後、硬化型接着剤の特性に応じた硬化方法により前記硬化型接着剤を硬化させて、被転写層４と転写体６とを接着、固定する。

　光硬化型接着剤を用いる場合は、透光性の転写体６を未硬化の接着層５上に配置した後、転写体６上から硬化用の光を照射して接着剤を硬化させることが好ましい。また、基板１が透光性を有するものであれば、基板１と転写体６の両側から硬化用の光を照射して接着剤を硬化させれば、硬化が確実となり好ましい。

　なお、図示と異なり、転写体６側に接着層５を形成し、その上に被転写層４を接着してもよい。また、被転写層４と接着層５との間に、前述したような中間層を設けてもよい。また、例えば転写体６自体が接着機能を有する場合等には、接着層５の形成を省略してもよい。

　転写体６としては、特に限定されないが、基板（板材）、特に透明基板が挙げられる。なお、このような基板は、平板であっても、湾曲板であってもよい。

　また、転写体６は、前記基板１に比べ、耐熱性、耐食性等の特性が劣るものであってもよい。その理由は、本発明では、基板１側に被転写層４を形成し、その後、該被転写層４を転写体６に転写するため、転写体６に要求される特性、特に耐熱性は、被転写層４の形成の際の温度条件等に依存しないからである。

　従って、被転写層４の形成の際の最高温度をＴmax としたとき、転写体６の構成材料として、ガラス転移点（Ｔｇ）または軟化点がＴmax 以下のものを用いることができる。例えば、転写体６は、ガラス転移点（Ｔｇ）または軟化点が好ましくは８００℃以下、より好ましくは５００℃以下、さらに好ましくは３２０℃以下の材料で構成することができる。

　また、転写体６の機械的特性としては、ある程度の剛性（強度）を有するものが好ましいが、可撓性、弾性を有するものであってもよい。

　このような転写体６の構成材料としては、各種合成樹脂または各種ガラス材が挙げられ、特に、各種合成樹脂や通常の（低融点の）安価なガラス材が好ましい。

　合成樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−（４−メチルペンテン−１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンテレフタレート（ＰＣＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて（例えば２層以上の積層体として）用いることができる。

　ガラス材としては、例えば、ケイ酸ガラス（石英ガラス）、ケイ酸アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリ石灰ガラス、鉛（アルカリ）ガラス、バリウムガラス、ホウケイ酸ガラス等が挙げられる。このうち、ケイ酸ガラス以外のものは、ケイ酸ガラスに比べて融点が低く、また、成形、加工も比較的容易であり、しかも安価であり、好ましい。

　転写体６として合成樹脂で構成されたものを用いる場合には、大型の転写体６を一体的に成形することができるとともに、湾曲面や凹凸を有するもの等の複雑な形状であっても容易に製造することができ、また、材料コスト、製造コストも安価であるという種々の利点が享受できる。従って、大型で安価なデバイス（例えば、液晶ディスプレイ）を容易に製造することができるようになる。

　なお、転写体６は、例えば、液晶セルのように、それ自体独立したデバイスを構成するものや、例えばカラーフィルター、電極層、誘電体層、絶縁層、半導体素子のように、デバイスの一部を構成するものであってもよい。

　さらに、転写体６は、金属、セラミックス、石材、木材、紙等の物質であってもよいし、ある品物を構成する任意の面上（時計の面上、エアコンの表面上、プリント基板の上等）、さらには壁、柱、梁、天井、窓ガラス等の構造物の表面上であってもよい。

　［５］　図５に示すように、基板１の裏面側（照射光入射面１２側）から照射光７を照射する。この照射光７は、基板１を透過した後、界面２ａ側から分離層２に照射される。これにより、図６または図７に示すように、分離層２に層内剥離および／または界面剥離が生じ、結合力が減少または消滅するので、基板１と転写体６とを離間させると、被転写層４が基板１から離脱して、転写体６へ転写される。

　なお、図６は、分離層２に層内剥離が生じた場合を示し、図７は、分離層２に界面２ａでの界面剥離が生じた場合を示す。分離層２の層内剥離および／または界面剥離が生じる原理は、分離層２の構成材料にアブレーションが生じること、また、分離層２内に内蔵しているガスの放出、さらには照射直後に生じる溶融、蒸散等の相変化によるものであることが推定される。

　ここで、アブレーションとは、照射光を吸収した固体材料（分離層２の構成材料）が光化学的または熱的に励起され、その表面や内部の原子または分子の結合が切断されて放出することを言い、主に、分離層２の構成材料の全部または一部が溶融、蒸散（気化）等の相変化を生じる現象として現れる。また、前記相変化によって微小な発泡状態となり、結合力が低下することもある。

　分離層２が層内剥離を生じるか、界面剥離を生じるか、またはその両方であるかは、分離層２の組成や、その他種々の要因に左右され、その要因の１つとして、照射光７の種類、波長、強度、到達深さ等の条件が挙げれる。

　照射光７としては、分離層２に層内剥離および／または界面剥離を起こさせるものであればいかなるものでもよく、例えば、Ｘ線、紫外線、可視光、赤外線（熱線）、レーザ光、ミリ波、マイクロ波、電子線、放射線（α線、β線、γ線）等が挙げられるが、そのなかでも、分離層２の剥離（アブレーション）を生じさせ易いという点で、レーザ光が好ましい。

　このレーザ光を発生させるレーザ装置としては、各種気体レーザ、固体レーザ（半導体レーザ）等が挙げられるが、エキシマレーザ、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ、Ａｒレーザ、ＣＯ2 レーザ、ＣＯレーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザ等が好適に用いられ、その中でもエキシマレーザが特に好ましい。

　エキシマレーザは、短波長域で高エネルギーを出力するため、極めて短時間で分離層２にアブレーションを生じさせることができ、よって、隣接するまたは近傍の中間層３、被転写層４、基板１等に温度上昇をほとんど生じさせることなく、すなわち劣化、損傷を生じさせることなく分離層２を剥離することができる。

　また、分離層２にアブレーションを生じさせるに際しての照射光に波長依存性がある場合、照射されるレーザ光の波長は、１００〜３５０nm程度であるのが好ましい。

　また、分離層２に、例えばガス放出、気化、昇華等の相変化を起こさせて分離特性を与える場合、照射されるレーザ光の波長は、３５０〜１２００nm程度であるのが好ましい。

　また、照射されるレーザ光のエネルギー密度、特に、エキシマレーザの場合のエネルギー密度は、１０〜５０００mJ/cm2程度とするのが好ましく、１００〜５００mJ/cm2程度とするのがより好ましい。また、照射時間は、１〜１０００nsec程度とするのが好ましく、１０〜１００nsec程度とするのがより好ましい。エネルギー密度が低いかまたは照射時間が短いと、十分なアブレーション等が生じず、また、エネルギー密度が高いかまたは照射時間が長いと、分離層２および中間層３を透過した照射光により被転写層４へ悪影響を及ぼすことがある。

　このようなレーザ光に代表される照射光７は、その強度が均一となるように照射されるのが好ましい。

　照射光７の照射方向は、分離層２に対し垂直な方向に限らず、分離層２に対し所定角度傾斜した方向であってもよい。

　また、分離層２の面積が照射光の１回の照射面積より大きい場合には、分離層２の全領域に対し、複数回に分けて照射光を照射することもできる。また、同一箇所に２回以上照射してもよい。

　また、異なる種類、異なる波長（波長域）の照射光（レーザ光）を同一領域または異なる領域に２回以上照射してもよい。

　［６］　図８に示すように、中間層３に付着している分離層２を、例えば洗浄、エッチング、アッシング、研磨等の方法またはこれらを組み合わせた方法により除去する。

　図６に示すような分離層２の層内剥離の場合には、基板１に付着している分離層２も同様に除去する。

　なお、基板１が石英ガラスのような高価な材料、希少な材料で構成されている場合等には、基板１は、好ましくは再利用（リサイクル）に供される。換言すれば、再利用したい基板１に対し、本発明を適用することができ、有用性が高い。

　以上のような各工程を経て、被転写層４の転写体６への転写が完了する。その後、被転写層４に隣接する中間層３の除去や、他の任意の層の形成等を行うこともできる。

　本発明では、被剥離物である被転写層４自体を直接剥離するのではなく、被転写層４に接合された分離層２において剥離するため、被剥離物（被転写層４）の特性、条件等にかかわらず、容易かつ確実に、しかも均一に剥離（転写）することができ、剥離操作に伴う被剥離物（被転写層４）へのダメージもなく、被転写層４の高い信頼性を維持することができる。

　また、図示の実施例では、被転写層４の転写体６への転写方法について説明したが、本発明の剥離方法は、このような転写を行わないものであってもよい。この場合には、前述した被転写層４に代えて、被剥離物とされる。この被剥離物は、層状のもの、層を構成しないもののいずれでもよい。

　また、被剥離物の剥離目的は、例えば、前述したような薄膜（特に機能性薄膜）の不要部分の除去（トリミング）、ゴミ、酸化物、重金属、炭素、その他不純物等のような付着物の除去、それを利用した基板等のリサイクル等いかなるものであってもよい。

　また、転写体６は、前述したものに限らず、例えば、各種金属材料、セラミックス、炭素、紙材、ゴム等、基板１と全く性質が異なる材料（透光性の有無を問わない）で構成されたものでもよい。特に、転写体６が、被転写層４を直接形成することができないかまたは形成するのに適さない材料の場合には、本発明を適用することの価値が高い。

　また、図示の実施例では、基板１側から照射光７を照射したが、例えば、付着物（被剥離物）を除去する場合や、被転写層４が照射光７の照射により悪影響を受けないものの場合には、照射光７の照射方向は前記に限定されず、基板１と反対側から照射光を照射してもよい。

　以上、本発明の剥離方法を図示の実施例について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。

　例えば、分離層２の面方向に対し部分的に、すなわち所定のパターンで照射光を照射して、被転写層４を前記パターンで剥離または転写するような構成であってもよい（第１の方法）。この場合には、前記［５］の工程に際し、基板１の照射光入射面１２に対し、前記パターンに対応するマスキングを施して照射光７を照射するか、あるいは、照射光７の照射位置を精密に制御する等の方法により行うことができる。

　また、分離層２を基板１の分離層形成面１１全面に形成するのではなく、分離層２を所定のパターンで形成することもできる（第２の方法）。この場合、マスキング等により分離層２を予め所定のパターンに形成するか、あるいは、分離層２を分離層形成面１１の全面に形成した後、エッチング等によりパターンニングまたはトリミングする方法が可能である。

　以上のような第１の方法および第２の方法によれば、被転写層４の転写を、そのパターンニングやトリミングと共に行うことができる。

　また、前述した方法と同様の方法により、転写を２回以上繰り返し行ってもよい。この場合、転写回数が偶数回であれば、最後の転写体に形成された被転写層の表・裏の位置関係を、最初に基板１に被転写層を形成した状態と同じにすることができる。

　また、大型の透明基板（例えば、有効領域が９００mm×１６００mm）を転写体６とし、小型の基板１（例えば、有効領域が４５mm×４０mm）に形成した小単位の被転写層４（薄膜トランジスタ）を複数回（例えば、約８００回）好ましくは隣接位置に順次転写して、大型の透明基板の有効領域全体に被転写層４を形成し、最終的に前記大型の透明基板と同サイズの液晶ディスプレイを製造することもできる。

　次に、本発明の具体的実施例について説明する。

　（実施例１）
　縦５０mm×横５０mm×厚さ１．１mmの石英基板（軟化点：１６３０℃、歪点：１０７０℃、エキシマレーザの透過率：ほぼ１００％）を用意し、この石英基板の片面に、分離層（レーザ光吸収層）として非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）膜を低圧ＣＶＤ法（Ｓｉ2 Ｈ6 ガス、４２５℃）により形成した。分離層の膜厚は、１００nmであった。

　次に、分離層上に、中間層としてＳｉＯ2 膜をＥＣＲ−ＣＶＤ法（ＳｉＨ4 ＋Ｏ2 ガス、１００℃）により形成した。中間層の膜厚は、２００nmであった。

　次に、中間層上に、被転写層として膜厚５０nmの非晶質シリコン膜を低圧ＣＶＤ法（Ｓｉ2 Ｈ6 ガス、４２５℃）により形成し、この非晶質シリコン膜にレーザ光（波長３０８nm）を照射して、結晶化させ、ポリシリコン膜とした。その後、このポリシリコン膜に対し、所定のパターンニングを施し、薄膜トランジスタのソース・ドレイン・チャネルとなる領域を形成した。この後、１０００°Ｃ以上の高温によりポリシリコン膜表面を熱酸化してゲート絶縁膜ＳｉＯ2 を形成した後、ゲート絶縁膜上にゲート電極（ポリシリコンにＭｏ等の高融点金属が積層形成された構造）を形成し、ゲート電極をマスクとしてイオン注入することによって、自己整合的（セルファライン）にソース・ドレイン領域を形成し、薄膜トランジスタを形成した。この後、必要に応じて、ソース・ドレイン領域に接続される電極及び配線、ゲート電極につながる配線が形成される。これらの電極や配線にはＡｌが使用されるが、これに限定されるものではない。また、後工程のレーザー照射によりＡｌの溶融が心配される場合は、Ａｌよりも高融点の金属（後工程のレーザー照射により溶融しないもの）を使用してもよい。

　次に、前記薄膜トランジスタの上に、紫外線硬化型接着剤を塗布し（膜厚：１００μm ）、さらにその塗膜に、転写体として縦２００mm×横３００mm×厚さ１．１mmの大型の透明なガラス基板（ソーダガラス、軟化点：７４０℃、歪点：５１１℃）を接合した後、ガラス基板側から紫外線を照射して接着剤を硬化させ、これらを接着固定した。

　次に、Ｘｅ−Ｃｌエキシマレーザ（波長：３０８nm）を石英基板側から照射し、分離層に剥離（層内剥離および界面剥離）を生じさせた。照射したＸｅ−Ｃｌエキシマレーザのエネルギー密度は、２５０mJ/cm2、照射時間は、２０nsecであった。なお、エキシマレーザの照射は、スポットビーム照射とラインビーム照射とがあり、スポットビーム照射の場合は、所定の単位領域（例えば８mm×８mm）にスポット照射し、このスポット照射を単位領域の１／１０程度ずつずらしながら照射していく。また、ラインビーム照射の場合は、所定の単位領域（例えば３７８mm×０．１mmや３７８mm×０．３mm（これらはエネルギーの９０％以上が得られる領域））を同じく１／１０程度ずつずらしながら照射していく。これにより、分離層の各点は少なくとも１０回の照射を受ける。このレーザ照射は、石英基板全面に対して、照射領域をずらしながら実施される。

　この後、石英基板とガラス基板（転写体）とを分離層において引き剥がし、石英基板上に形成された薄膜トランジスタおよび中間層をガラス基板側に転写した。

　その後、ガラス基板側の中間層の表面に付着した分離層を、エッチングや洗浄またはそれらの組み合わせにより除去した。また、石英基板についても同様の処理を行い、再使用に供した。

　なお、転写体となるガラス基板が石英基板より大きな基板であれば、本実施例のような石英基板からガラス基板への転写を、平面的に異なる領域に繰り返して実施し、ガラス基板上に、石英基板に形成可能な薄膜トランジスタの数より多くの薄膜トランジスタを形成することができる。さらに、ガラス基板上に繰り返し積層し、同様により多くの薄膜トランジスタを形成することができる。

　（実施例２）
　分離層を、Ｈ（水素）を２０at％含有する非晶質シリコン膜とした以外は実施例１と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。

　なお、非晶質シリコン膜中のＨ量の調整は、低圧ＣＶＤ法による成膜時の条件を適宜設定することにより行った。

　（実施例３）
　分離層を、スピンコートによりゾル−ゲル法で形成したセラミックス薄膜（組成：ＰｂＴｉＯ3 、膜厚：２００nm）とした以外は実施例１と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。

　（実施例４）
　分離層を、スパッタリングにより形成したセラミックス薄膜（組成：ＢａＴｉＯ3 、膜厚：４００nm）とした以外は実施例１と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。

　（実施例５）
　分離層を、レーザアブレーション法により形成したセラミックス薄膜（組成：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 （ＰＺＴ）、膜厚：５０nm）とした以外は実施例１と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。

　（実施例６）
　分離層を、スピンコートにより形成したポリイミド膜（膜厚：２００nm）とした以外は実施例１と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。

　（実施例７）
　分離層を、スピンコートにより形成したポリフェニレンサルファイド膜（膜厚：２００nm）とした以外は実施例１と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。

　（実施例８）
　分離層を、スパッタリングにより形成したＡｌ層（膜厚：３００nm）とした以外は実施例１と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。

　（実施例９）
　照射光として、Ｋｒ−Ｆエキシマレーザ（波長：２４８nm）を用いた以外は実施例２と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。なお、照射したレーザのエネルギー密度は、２５０mJ/cm2、照射時間は、２０nsecであった。

　（実施例１０）
　照射光として、Ｎｄ−ＹＡＩＧレーザ（波長：１０６８nm）を用いた以外は実施例２と同様にして薄膜トランジスタの転写を行った。なお、照射したレーザのエネルギー密度は、４００mJ/cm2、照射時間は、２０nsecであった。

　（実施例１１）
　被転写層として、高温プロセス１０００℃によるポリシリコン膜（膜厚８０nm）の薄膜トランジスタとした以外は実施例１と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。

　（実施例１２）
　転写体として、ポリカーボネート（ガラス転移点：１３０℃）製の透明基板を用いた以外は実施例１と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。

　（実施例１３）
　転写体として、ＡＳ樹脂（ガラス転移点：７０〜９０℃）製の透明基板を用いた以外は実施例２と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。

　（実施例１４）
　転写体として、ポリメチルメタクリレート（ガラス転移点：７０〜９０℃）製の透明基板を用いた以外は実施例３と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。

　（実施例１５）
　転写体として、ポリエチレンテレフタレート（ガラス転移点：６７℃）製の透明基板を用いた以外は実施例５と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。

　（実施例１６）
　転写体として、高密度ポリエチレン（ガラス転移点：７７〜９０℃）製の透明基板を用いた以外は実施例６と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。

　（実施例１７）
　転写体として、ポリアミド（ガラス転移点：１４５℃）製の透明基板を用いた以外は実施例９と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。

　（実施例１８）
　転写体として、エポキシ樹脂（ガラス転移点：１２０℃）製の透明基板を用いた以外は実施例１０と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。

　（実施例１９）
　転写体として、ポリメチルメタクリレート（ガラス転移点：７０〜９０℃）製の透明基板を用いた以外は実施例１１と同様にして、薄膜トランジスタの転写を行った。

　実施例１〜１９について、それぞれ、転写された薄膜トランジスタの状態を肉眼と顕微鏡とで視観察したところ、いずれも、欠陥やムラがなく、均一に転写がなされていた。

　以上述べたように、本発明によれば、被剥離物（被転写層）の特性、条件等にかかわらず、容易かつ確実に剥離することができ、特に、転写体を選ばず、種々の転写体への転写が可能となる。例えば、薄膜を直接形成することができないかまたは形成するのに適さない材料、成形が容易な材料、安価な材料等で構成されたものや、移動しにくい大型の物体等に対しても、転写によりそれを形成することができる。

　特に、転写体は、各種合成樹脂や融点の低いガラス材のような、基板材料に比べ耐熱性、耐食性等の特性が劣るものを用いることができる。そのため、例えば、透明基板上に薄膜トランジスタ（特にポリシリコンＴＦＴ）を形成した液晶ディスプレイを製造するに際しては、基板として、耐熱性に優れる石英ガラス基板を用い、転写体として、各種合成樹脂や融点の低いガラス材のような安価でかつ加工のし易い材料の透明基板を用いることにより、大型で安価な液晶ディスプレイを容易に製造することができるようになる。このような利点は、液晶ディスプレイに限らず、他のデバイスの製造についても同様である。

　また、以上のような利点を享受しつつも、信頼性の高い基板、特に石英ガラス基板のような耐熱性の高い基板に対し機能性薄膜のような被転写層を形成し、さらにはパターニングすることができるので、転写体の材料特性にかかわらず、転写体上に信頼性の高い機能性薄膜を形成することができる。

　また、このような信頼性の高い基板は、高価であるが、それを再利用することも可能であり、よって、製造コストも低減される。

本発明の剥離方法の実施例の工程を示す断面図である。本発明の剥離方法の実施例の工程を示す断面図である。本発明の剥離方法の実施例の工程を示す断面図である。本発明の剥離方法の実施例の工程を示す断面図である。本発明の剥離方法の実施例の工程を示す断面図である。本発明の剥離方法の実施例の工程を示す断面図である。本発明の剥離方法の実施例の工程を示す断面図である。本発明の剥離方法の実施例の工程を示す断面図である。

符号の説明

　１　　　　　　基板
　１１　　　　　分離層形成面
　１２　　　　　照射光入射面
　２　　　　　　分離層
　２ａ、２ｂ　　界面
　３　　　　　　中間層
　４　　　　　　被転写層
　５　　　　　　接着層
　６　　　　　　転写体
　７　　　　　　照射光

Claims

　基板上に分離層を介して形成された薄膜デバイスを含む被転写層を前記基板から剥離し、転写体に転写する薄膜デバイスの転写方法において、
前記被転写層の前記基板とは反対側に前記転写体を配置する工程、及び、
前記分離層の層内および／または界面において剥離を生ぜしめ、前記被転写層を前記基板から離脱させて前記転写体へ転写する工程、を具備してなり、
前記転写を複数回行うことにより、前記被転写層の表裏を前記基板に形成したときの状態と同じにすることを特徴とする薄膜デバイスの転写方法。
　請求項１に記載の薄膜デバイスの転写方法において、前記分離層に光を照射することにより前記剥離を生ぜしめることを特徴とする薄膜デバイスの転写方法。
　請求項２に記載の薄膜デバイスの転写方法において、前記基板が透光性であり、前記基板側から前記分離層に光を照射することを特徴とする薄膜デバイスの転写方法。
　請求項１乃至請求項３のうちいずれかに記載の薄膜デバイスの転写方法において、前記分離層上に直接又は中間層を介して前記被転写層を形成することを特徴とする薄膜デバイスの転写方法。
　請求項１乃至請求項４のうちいずれかに記載の薄膜デバイスの転写方法において、前記被転写層の転写後、前記基板側および／または前記転写体側に付着している前記分離層を除去する工程を有することを特徴とする薄膜デバイスの転写方法。
　請求項１乃至請求項５のうちいずれかに記載の薄膜デバイスの転写方法において、前記薄膜デバイスが薄膜トランジスタであることを特徴とする薄膜デバイスの転写方法。
　請求項１乃至請求項６のうちいずれかに記載の薄膜デバイスの転写方法において、前記転写体は、透明基板であることを特徴とする薄膜デバイスの転写方法。
　請求項１乃至請求項７のうちいずれかに記載の薄膜デバイスの転写方法において、前記転写体は、前記被転写層の形成の際の最高温度をＴmax としたとき、ガラス転移点（Ｔｇ）または軟化点がＴmax 以下の材料で構成されていることを特徴とする薄膜デバイスの転写方法。
　請求項１乃至請求項７のうちいずれかに記載の薄膜デバイスの転写方法において、前記転写体は、ガラス転移点（Ｔｇ）または軟化点が８００℃以下の材料で構成されていることを特徴とする薄膜デバイスの転写方法。
　請求項１乃至請求項９のうちいずれかに記載の薄膜デバイスの転写方法において、前記基板は、被転写層の形成の際の最高温度をＴmax としたとき、歪点がＴmax 以上の材料で構成されていることを特徴とする薄膜デバイスの転写方法。
　請求項１乃至請求項１０のうちいずれかに記載の薄膜デバイスの転写方法において、前記分離層の剥離は、分離層を構成する物質の原子間または分子間の結合力が消失または減少することにより生じることを特徴とする薄膜デバイスの転写方法。
　請求項１乃至請求項１１のうちいずれかに記載の薄膜デバイスの転写方法において、前記照射光は、レーザ光であることを特徴とする薄膜デバイスの転写方法。
　請求項１乃至請求項１２のうちいずれかに記載の薄膜デバイスの転写方法において、前記分離層は、非晶質シリコン、セラミックス、金属又は有機高分子材料で構成されていることを特徴とする薄膜デバイスの転写方法。
　請求項１３に記載の薄膜デバイスの転写方法において、前記非晶質シリコンは、Ｈ（水素）を２at％以上含有するものであることを特徴とする薄膜デバイスの転写方法。
　請求項１３に記載の薄膜デバイスの転写方法において、前記有機高分子材料は、−ＣＨ2 −、−ＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨ−、−ＣＯＯ−、−Ｎ＝Ｎ−、−ＣＨ＝Ｎ−のうちの少なくとも１種の結合を有するものであることを特徴とする薄膜デバイスの転写方法。
　請求項１３又は請求項１５に記載の薄膜デバイスの転写方法において、前記有機高分子材料は、構成式中に芳香族炭化水素を有するものであることを特徴とする薄膜デバイスの転写方法。
　デバイスの製造方法において、請求項１乃至請求項１６のうちいずれかに記載の薄膜デバイスの転写方法によって薄膜デバイスを転写する工程を具備することを特徴とするデバイスの製造方法。