JP2004349541A

JP2004349541A - 剥離方法、薄膜装置の製造方法、電気光学装置、電子機器

Info

Publication number: JP2004349541A
Application number: JP2003146170A
Authority: JP
Inventors: Sumio Utsunomiya; 純夫宇都宮
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-05-23
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2004-12-09

Abstract

【課題】薄膜回路層内に剥離強度の弱い膜を含む場合であっても薄膜回路層にダメージを与えることなく、薄膜回路層を基板間で剥離転写することを可能とする剥離方法を提供する。
【解決手段】本発明の剥離方法は、基板（１１）上に剥離層（１２）を介して複数の膜を積層して積層体（３０）を形成する工程（図１（ａ））と、上記剥離層に光を照射して該剥離層の結合力を減少させる工程（図１（ｂ））と、上記積層体から上記基板を剥離する工程と、を含む基板（１１）の剥離方法において、光照射後の上記剥離層の結合力を上記剥離層に含有させるガス成分の濃度と上記光の照射強度によって設定する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被剥離物の剥離方法、特に、機能性薄膜のような薄膜よりなる被転写層を転写元基板から剥離し、透明基板のような転写対象体へ転写する転写方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
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、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。
【０００４】
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。これは大型で安価な液晶ディスプレイを製造する上で好ましくない。
【０００５】
そこで、出願人は高温半導体プロセスを含む半導体製造技術によって一定の電気的あるいは機械的役割を果たす機能性薄膜や薄膜回路層を耐熱の基板上に剥離層を介して製造した後、剥離層を破壊して該基板から薄膜回路層を安価なプラスチック基板等に貼り付けることによって薄膜装置を製造する転写技術を提案している。例えば、特開平１０−１２５９２９号公報、特開平１０−１２５９３０号公報、特開平１０−１２５９３１号公報に剥離転写技術が紹介されている。
【０００６】
このような剥離転写技術を使用して高温プロセスで製造した薄膜トランジスタ等の薄膜回路層をプラスチック基板に転写することによって薄膜装置を作製することが可能となった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−１２５９２９号公報
【特許文献２】
特開平１０−１２５９３０号公報
【特許文献３】
特開平１０−１２５９３１号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、機能性薄膜や薄膜回路層がシリコン、酸化シリコン等の無機材料からなる膜のみならず、有機ＥＬ表示装置のように発光材料や樹脂膜などの密着強度の弱い機能膜を含む薄膜回路（あるいは薄膜装置）が開発されるに至っている。このような密着強度の弱い薄膜を含む薄膜回路層を上述した剥離技術を適用して基板間に転写しようとすると、当該薄膜の界面で異常剥離が起こる場合が生じ得る。一般的に、有機材料と無機材料との界面、有機材料同士の界面は、無機材料同士の界面に比べて膜の密着力や破壊強度が低い傾向がある。
【０００８】
このため、剥離層が破壊されやすいように剥離層を脆く形成することが考えられるが、この場合には装置の製造工程途中で剥離層が破壊して基板が脱落してしまう不具合が生じ得る。
【０００９】
また、剥離層を破壊するレーザエネルギを大としてその後の剥離力を僅かで済むようにすることも考えられるが、レーザエネルギを大とすると、剥離層のみならず、隣接する薄膜回路層が破壊されたり、ダメージを受ける不具合が生じ得る。
【００１０】
よって、本発明は薄膜回路層内に剥離強度の弱い膜を含む場合であっても薄膜回路層にダメージを与えることなく、薄膜回路層を基板間で転写することを可能とする薄膜回路層の剥離方法を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明はかかる薄膜回路層の剥離転写技術を用いた薄膜装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明はかかる製造方法を用いて作成した電気光学装置、電子機器を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の剥離方法は、基板上に剥離層を成膜する工程と、上記剥離層上に複数の膜を積層して積層体を形成する工程と、上記剥離層に光を照射して該剥離層の結合力を減少させる工程と、上記積層体から上記基板を剥離する工程と、を含む基板の剥離方法において、上記剥離層の成膜工程は、上記基板にガス成分を含ませて膜材料を堆積する工程と、堆積された上記膜材料に熱処理を施して膜中の前記ガス成分を減少させる工程と、を含む。
【００１４】
かかる構成によって剥離層中のガス成分濃度を正確にコントロールすることが可能となり、ガス成分濃度の不適切による基板の剥離性の低下、製造工程途中における基板脱落を回避可能となる。
【００１５】
好ましくは、光照射後の上記剥離層の結合力を上記剥離層に含有させるガス成分の濃度と上記光の照射強度によって設定する。それにより、光照射後の剥離層の剥離に要する力を設計することが可能となる。ここで、結合力は、剥離層の界面の密着力（界面剥離）と剥離層内の破壊強度（層内剥離）とを含む。
【００１６】
好ましくは、上記ガス成分は水素、アルゴン、窒素、ヘリウムのいずれかを含む。このような半導体プロセスにおいて使用される不活性ガスを使用すると都合がよい。
【００１７】
好ましくは、上記剥離層は２〜１０ａｔ％（原子％）の水素を含む非晶質シリコンである。それにより、剥離特性の良い剥離層が得られる。また、非晶質シリコンを使用すると上部に積層される半導体層（シリコン層）への不純物の侵入がなく具合がよい。
【００１８】
好ましくは、上記熱処理は、上記膜材料の結晶化を禁止する温度で行われる。例えば、非晶質シリコンに２０ａｔ％の水素を含有させた場合、４５０℃、１時間の熱処理を行うことによって水素含有量を調整する。
【００１９】
好ましくは、光照射後の上記剥離層の結合力は、上記積層体を構成する複数の膜のうち互いに隣接する膜相互間の密着力のうち最も小さいものを越えないように設定される。それにより、基板剥離の際の積層体の破壊を防止可能となる。
【００２０】
好ましくは、上記積層体は有機材料の膜と無機材料の膜とを含み、光照射後の上記剥離層の結合力は、互いに隣接する有機材料膜及び無機材料膜相互の密着力、又は互いに隣接する有機材料膜同士の密着力を越えないように設定される。それにより、基板剥離の際の有機材料膜の破損やダメージを回避可能となる。
【００２１】
また、本発明の薄膜装置の製造方法は、第１の基板の一面に剥離層を成膜する工程と、上記剥離層上に微細構造体又は薄膜回路層を複数の膜を積層して形成する工程と、上記第１の基板に第２の基板を接合する工程と、上記第１の基板の他面から上記剥離層に光を照射して該剥離層の結合力を減少し、上記第１の基板を分離する工程と、を含み、上記剥離層を成膜する工程は、上記第１の基板にガス成分を含ませて膜材料を堆積する工程と、堆積された膜材料に熱処理を施して膜中の上記ガス成分を減少させる工程と、を含む。
【００２２】
かかる構成とすることによって、適切な量の剥離用ガスを含む剥離層を使用した薄膜装置の製造が可能となる。
【００２３】
好ましくは、光照射後の上記剥離層の結合力は、上記剥離層に残留するガス成分の濃度と上記光の照射強度によって設定される。それによって、剥離に要する力を設計することが可能となる。
【００２４】
好ましくは、光照射後の上記剥離層の結合力は、上記微細構造体又は薄膜回路層を構成する複数の膜のうち互いに隣接する膜相互間の密着力のうち最も小さいものを越えないように設定される。それにより、基板を剥離する際に薄膜回路等の破壊が回避可能となる。
【００２５】
好ましくは、上記微細構造体又は薄膜回路層は有機材料の膜と無機材料の膜とを含み、光照射後の上記剥離層の結合力は互いに隣接する有機材料膜及び無機材料膜相互の密着力、又は互いに隣接する有機材料膜同士の密着力を越えないように設定される。それにより、基板分離の際に比較的に強度の弱い有機材料膜の破壊やダメージを回避可能となる。
【００２６】
好ましくは、上記剥離層は水素を２〜１０ａｔ％含む非晶質シリコンである。それにより、製造工程における結合力の保持と、剥離のために大きいレーザエネルギを必要としない剥離層を得ることが可能となる。
【００２７】
また、本発明の電気光学装置は上述した薄膜装置の製造方法によって製造される薄膜装置を含む。
【００２８】
また、本発明の電子機器は上述した薄膜装置の製造方法によって製造された薄膜装置を含む。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態では、第１の基板に剥離層を介して微細構造体や薄膜回路等の積層体が形成される。この第１の基板に第２の基板が接着（接合）され、その後、第１の基板を剥離することによって積層体が第１の基板から第２の基板に転写あるいは移動する。剥離は剥離層へのエネルギ付与によって、具体的には光照射によって行われる。光照射後の剥離層の剥離強度は剥離膜内への含有ガス量と光照射による剥離層のアブレーション程度によって決定される。含有ガス量は脱ガス処理によってコントロールされる。また、剥離層にレーザアブレーションを使用時させる光の強度に剥離層の光照射後の破壊強度を積層体の最も密着力の弱い膜の密着よりも高くしないことによって当該膜の破壊やダメージを防止する。また、当該膜の密着力を増加させることによってその破壊やダメージを防止する。
【００３０】
図１（ａ）乃至同（ｄ）は、薄膜回路装置が形成された基板から不要となった基板の剥離方法を説明する説明図である。なお、剥離転写技術を使用した薄膜装置の具体的な製作例については後述の図６等を参照して別途説明される。
【００３１】
図１（ａ）乃至同（ｄ）において、１１は微細構造体や薄膜回路を成膜するガラス板などの透明な基板である。薄膜半導体装置の製造には、例えば、３５０℃〜１０００℃のプロセス温度が使用されるので、石英ガラス、ソーダガラス、等の耐熱のガラスが好ましい。基板１１の厚さは０．５〜５ｍｍ程度が好ましい。１２は基板１１上に形成された所定量以上のエネルギを付与されることによって接合力（あるいは接合力）が低下して後述の「界面剥離」や「層内剥離」を生ずる剥離層である。剥離層１２は、例えば、ＣＶＤ（化学堆積）法によって成膜された非晶質シリコンを使用することができる。非晶質シリコンには、ＣＶＤプロセスにおいて水素などのガス化成分を含めると都合がよい。非晶質シリコンにレーザを照射するとアブレーションが生じ、また、ガス化成分がガス化して「界面剥離」や「層内剥離」を生ずる。非晶質シリコン中の水素濃度は、成膜の際の、ＣＶＤプロセスにおけるガス組成、ガス圧、ガス雰囲気、ガス流量、温度、基板温度、投入パワー等のプロセス条件を適宜に設定することによって調整される。剥離層１２を複数の層の積層体によって構成することもできる。そのような例が、特開平１０−１２５９２９号公報に記載されている。
【００３２】
３０は剥離層１２の上に形成される微細構造体や薄膜回路層である（以下、「薄膜回路層」という。）。微細構造体には、圧電体、振動体、回折格子、レンズ、色フィルタ、遮光膜等の光学要素、やマイクロマシンが含まれる。薄膜回路層３０には、この回路層を形成する積層膜の一部に有機材料による薄膜が含まれる。この有機薄膜の他の膜との密着力は無機材料による薄膜同士の密着力よりも弱い傾向がある。薄膜回路３０にその膜厚を広げる方向の力が作用すると有機薄膜の界面で剥離が生じたり、有機薄膜自体が破壊したりし易い。
【００３３】
３３は薄膜回路層３０を再度転写するための仮転写基板、あるいは最終転写基板である。仮転写基板は転写された薄膜回路層３０を最終基板に再度転写することにより、最終基板に薄膜回路３０を正立の状態で転写するために使用される。後述の実施例で使用されている。例えば、仮転写基板にはガラス基板が使用され、最終転写基板には安価で割れ難いプラスチック基板が使用される。基板３３は図示しない接着剤を介して薄膜回路層３０と接合されている。
【００３４】
図１（ａ）は、石英ガラスなどの耐熱性基板１１上に剥離層１２を介して薄膜回路層３０が作製され、接着剤を介して仮転写基板３３が接合された状態を示している。この状態から基板１１を剥離する。
【００３５】
基板１１の剥離は、基板１１の下方からエキシマレーザを透明な基板１１を介して非晶質シリコン１２に照射し、剥離層１２にレーザアブレーション及び水素ガスの発生を生じさせることによって行う。エキシマレーザは短波長域で高エネルギを出力するので短時間でアブレーションを生じさせることができる。
【００３６】
図１（ｂ）及び同（ｃ）は、上述した界面剥離の例を示している。また、同図（ｃ）は層内剥離の例を示している。剥離が界面で生ずるか、層内で生ずるかは、レーザの照射条件、剥離層１２の成膜条件等によって決定される。
【００３７】
図２は、膜圧１００ｎｍの非晶質シリコンの剥離層にアブレーションを生じさせるに必要な剥離層内のガス成分濃度とレーザエネルギ密度との関係の一例を示すグラフである。同図の横軸は非晶質シリコン内に含まれる水素の濃度（ａｔ％）を、縦軸はエキシマレーザのエネルギ密度（ｍＪ／ｃｍ^２）の例を示している。また、図中にレーザ照射による非晶質シリコンの相変化を示す。
【００３８】
同図中に右下がりに傾斜した線分ａｂで示されるように、非晶質シリコン層中の水素の含有量の増加と共にアブレーションの生ずるレーザエネルギは減少する。水素の含有量１ａｔ％のときに、６００ｍＪ／ｃｍ^２を必要としたものが、水素の含有量２０ａｔ％では、３００ｍＪ／ｃｍ^２となる。なお、非晶質シリコン層中の水素濃度が２０％を越える領域では、非晶質シリコン層が脆くなりシリコンの結合力が弱くなる。この状態ではレーザを照射しなくとも後の薄膜回路層３０の製造工程などにおいて基板１１の剥離が生じてしまう。この場合、水素濃度は２０％が限界となる。また、図中の線分ａ−ｂ以下のレーザエネルギ領域では、レーザ照射後に非晶質シリコン層は結晶化し、あるいは非晶質状態のままで剥離できないか、剥離に大きい力を要する。
【００３９】
図３は、剥離層の非晶質シリコンの膜厚とレーザ照射のエネルギによって生ずる非晶質シリコン層の相変化の例を示している。この非晶質シリコン層はＬＰＣＶＤ法によって成膜され、層内には１〜２ａｔ％の濃度の水素を含んでいる。この例では、１００ｎｍの膜厚の非晶質シリコンのアブレーションは約６２０ｍＪ／ｃｍ^２で生じている。
【００４０】
図２及び図３のグラフから最適なアブレーションの条件を検討する。基板１１の剥離の際に、レーザのエネルギ密度が低いと剥離層１２に十分なアブレーションが生じず、基板１１の分離に要する分離力が大となる。これは、基板１１を分離する際に薄膜回路層３０等に破壊やダメージを与える原因となる。特に、有機材料膜のように密着力や機械的強度の低いものが存在する場合には問題が起き易い。
【００４１】
また、レーザのエネルギ密度が高いと剥離層１２のアブレーションが進み過ぎて薄膜回路層３０の破壊やダメージ等の悪影響を及ぼす。レーザエネルギを抑制してアブレーションの確保を図るためには、適量の水素の添加が有効である。前述のように水素の添加量が多い場合には低いレーザエネルギでアブレーションを生じさせることが可能であるが、非晶質シリコン層への水素の含有量が増えると、後の製造工程においてレーザ照射前に基板１１が外れる不具合を生じ得る。このような点を種々検討すると、非晶質シリコン層内の水素濃度は２〜１０ａｔ％の範囲内の図中の斜線領域での使用が好ましい。
【００４２】
しかしながら、非晶質シリコン層内の水素濃度を正確に設定し、コントロールすることは成膜中に膜中の水素濃度を検出できないので難しい。
【００４３】
図４は、膜中の水素濃度が２〜１０ａｔ％になるようにした非晶質シリコン層をＰＥＣＶＤ（プラズマ・エンハンストＣＶＤ）法と脱水素アニールによって製作した例を示している。
【００４４】
この例では、ＰＥＣＶＤ法のプロセス温度を３５０〜５００℃、好ましくは、３８０〜４５０℃とする。雰囲気中に水素を供給してガラス基板上に堆積される非晶質シリコン層に多量の水素を含ませる。膜内に含まれる水素が飽和するに近い状態、例えば、２０ａｔ％の水素を含む状態で非晶質シリコン層を成膜する。この水素を含んだ非晶質シリコンを成膜した基板を熱処理炉に入れ、例えば、４００℃で１時間の熱処理を行い、非晶質シリコン層内の水素を脱気し、膜内の水素量を減らす。なお、ＰＥＣＶＤ装置を上述した成膜から脱水素アニールまで連続的に行えるように構成しても良い。
【００４５】
この手法によれば、膜内の水素量が略一定となった状態から熱処理時間をコントロールすることによって脱水素量を調整し、膜内の水素量を２〜１０ａｔ％に設定することができる。
【００４６】
図４に示すように、２〜１０ａｔ％の水素を含む、１００ｎｍの膜厚の非晶質シリコン層のレーザアブレーションは、約４５０ｍＪ／ｃｍ^２で生じている。これは、図３の例の６２０ｍＪ／ｃｍ^２と比較してレーザパワーを１７０ｍＪ／ｃｍ^２程度下げることができている。
【００４７】
よって、上述した図２における好適な使用領域に適合するように、膜特性、レーザエネルギ、水素含有量を設定することが可能となって具合がよい。
【００４８】
上述のようにして正確な水素含有量によって所要限度の密着力を確保し、これに対応したレーザエネルギを設定することによって、光照射後の基板剥離に要する力を過大なエネルギ照射をすることなく低い剥離力に設定することが可能となる。それにより、有機材料の薄膜のように密着力の小さい膜において剥離や破壊が生じないようにして基板１１を除去することが可能となる。
【００４９】
図５乃至図７は、有機ＥＬ表示装置を上述した剥離方法を使用した剥離転写法によって製造する製造工程を説明する工程図である。
【００５０】
まず、図５（ａ）に示すように、第１の基板である透明なガラス基板１１上に剥離層として非晶質シリコン１２をＰＥＣＶＤ法、脱水素アニールによって成膜する。この非晶質シリコン中には、上述した手法によって５〜２０ａｔ％の水素が含有されている。
【００５１】
この非晶質シリコン１２上に、絶縁層として酸化シリコン層（ＳｉＯ_２）１３を成膜する。次に、酸化シリコン層１３を下地層とし、この上にＣＶＤ法によって半導体層としてシリコン層１４を成膜する。このシリコン層１４にエキシマレーザ等によって熱処理を施し、多結晶化させる。なお、プラズマＣＶＤ法によってポリシリコン層を成膜しても良い。このシリコン層１４をフォトエッチング法によってパターニングして薄膜トランジスタを形成する活性化領域を形成する。
【００５２】
シリコン層１４上にゲート絶縁膜としての酸化シリコン層１５をＣＶＤ法によって形成する。この上に高濃度で不純物を含むシリコン層をＣＶＤ法で成膜し、フォトエッチング法によってパターニングしてゲート電極及び配線１６を形成する。ゲート電極１６をマスクとしてイオン注入法によって薄膜トランジスタのソース・ドレイン領域に不純物を注入する。熱処理を行って不純物を活性化する。ゲート絶縁膜１５及びゲート電極及び配線１６上に層間絶縁膜としてシリコン酸化膜１７をＣＶＤ法によって成膜する。
【００５３】
薄膜トランジスタのソース・ドレイン領上のシリコン酸化膜１７にフォトエッチング法によってコンタクトホールを開口する。ソース・ドレイン電極及び配線としてアルミニウムなどの金属層あるいはポリシリコン層を成膜し、フォトエッチング法によってパターニングを施してソース・ドレイン電極及び配線１８を形成する。
【００５４】
更に、ソース・ドレイン電極及び配線１８等の上に保護層として酸化シリコン１９をＣＶＤ法によって成膜する。次に、フォトエッチング法によってドレイン電極上の酸化シリコン１９を開口する。この上にＩＴＯなどの透明電極層を成膜し、フォトエッチング法によってパターニングすることによって有機ＥＬ発光素子の下部電極層２０を形成する。この上に酸化シリコン２１を成膜し、フォトエッチング法によって下部電極（ＩＴＯ）２０部分を開口する。更に、画素領域を分離するバンク層として有機材料の感光性樹脂２２を塗布し、下部電極２０のパターン露光を行って現像し、下部電極２０上を開口した膜２２を形成する。前述したように有機材料のバンク層２２は密着力が無機材料膜に比べて弱い傾向がある。このため、後述の基板１１の剥離力がこの密着力を越えないように剥離層１２の光照射後の残留結合力が設計される。
【００５５】
なお、必要によりバンク層２２と酸化シリコン層２１との界面に密着力増加を図る構造を形成しても良い。下地の絶縁層１３乃至バンク層２２は薄膜回路層３０を形成する。薄膜回路層３０は有機材料の膜２２を含んでいる。
【００５６】
薄膜回路層３０が転写対象となるが、他の薄膜装置ではこの部分に転写対象となる微細構造体を単独で、あるいは薄膜回路層と共に形成することができる。上述したように、微細構造体には、圧電振動体、静電振動体、アクチュエータ、回折格子、マイクロミラー、マイクロレンズ、光学素子、生体試料やＤＮＡ試料のプルーブ構造等を含む。
【００５７】
次に、図５（ｂ）に示すように、第１の基板のバンク層（樹脂膜）２２の上に仮接着層として水溶性接着剤３１を平坦に塗布し、第３の基板である仮転写基板３３を貼り合わせる。
【００５８】
図５（ｃ）に示すように、下方から透明なガラス基板１１を介してエキシマレーザを剥離層である非晶質シリコン層１２に照射してアブレーションを生じさせ、剥離を生ぜしめる。このときのレーザのエネルギ密度は４５０ｍＪ／ｃｍ^２程度に設定する。
【００５９】
図５（ｄ）に示すように、剥離によってガラス基板１１を分離する。基板１１を仮転写基板３３側から分離するために基板１１に印加する外力は、バンク層２２と酸化シリコン層２１との間の密着力、及びバンク層と接着剤層３１との間の密着力を越えない。それによって、薄膜回路層３０がガラス基板１１側から仮転写基板３３側に転写（移動）される。薄膜回路層３０下部に残った剥離層１２の残留分をエッチングによって除去する。
【００６０】
図６（ａ）に示すように、薄膜回路層３０下部に非水溶性の永久接着剤４１を塗布し、第２の基板である最終転写基板４２を貼り付ける。最終転写基板４２は、例えば、プラスチック基板である。
【００６１】
図６（ｂ）に示すように、水溶性接着剤３１を水洗して除去し、仮転写基板３３を分離する。薄膜回路層３０は最終転写基板４２側に再転写（移動）される。
【００６２】
次に、図７（ａ）に示すように、液滴吐出ヘッド（図示せず）のノズル６１から下部電極２０上に有機ＥＬ材料６１を吐出し、塗布パターンを形成して発光層を形成する。
【００６３】
すなわち、図７（ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッドによって発光層となる正孔輸送層５１、ＥＬ発光層５２の膜材料を下部電極２０上に塗布し、成膜する。
【００６４】
図７（ｃ）に示すように、電子輸送層としてカルシウム層５３を形成し、スパツタ法によって陰極としてアルミニウム層５４を成膜する。
【００６５】
図７（ｄ）に示すように、最上部に保護膜としての封止剤５５を塗布し、有機ＥＬ表示装置（薄膜装置）を完成する。図示の場合には、下方に向かって発光する倒立型の有機ＥＬ発光素子が形成される。
【００６６】
上述した薄膜回路（有機ＥＬ表示装置）の製造プロセスにおいては、薄膜回路層３０が最終転写基板４２に仮転された後（図５（ｄ）参照）には、フォトエッチングプロセスを行っていないので、プラスチック基板のような形状性の安定の悪い基板を用いてもパターンの寸法精度は特に問題とはならない。
【００６７】
なお、上述した実施例においては、仮転写基板（第３の基板を）を使用して薄膜回路層３０が最終基板（第２の基板）４２上に正立した状態で転写あるいは移動するようにしたが、薄膜回路層３０が最終基板４２上に倒立する状態で使用できる場合には、仮転写基板（第３の基板を）を使用する仮転写工程は不要となる。この場合には、第１の基板から第２の基板に直接転写あるいは移動することができる。
【００６８】
また、上述の実施例では、薄膜回路層３０の基板間の転写あるいは移動に際しては、転写元の基板１１を剥離層を破壊することによって剥離しているが、転写元の基板１１を研磨によってあるいはエッチングによって除去しても同様の結果を得ることができる。
【００６９】
上述した製造方法により得られた薄膜装置は、例えば、電気光学装置である液晶表示装置の表示パネルとして、或いは有機ＥＬ表示装置の表示パネルとして利用することができる。
【００７０】
図８は、アクティブマトリクス方式で駆動する有機ＥＬ表示装置１００の画素領域の回路構成図であり、当該表示パネルは本発明の製造方法で製造される。各画素は、電界発光効果により発光可能な発光層ＯＬＥＤ、それを駆動するための電流を記憶する保持容量Ｃ、薄膜トランジスタＴ１及びＴ２を備えて構成されている。走査線ドライバ１０２からは、選択信号線Ｖｓｅｌが各画素に供給されている。データ線ドライバ１０３からは、信号線Ｖｓｉｇ及び電源線Ｖｄｄが各画素に供給されている。選択信号線Ｖｓｅｌと信号線Ｖｓｉｇを制御することにより、各画素に対する電流プログラムが行われ、発光部ＯＬＥＤによる発光が制御される。
【００７１】
本発明の製造方法により得られた薄膜回路は電気光学装置を備える各種の電子機器に適用可能である。図９に電気光学装置を適用可能な電子機器の例を挙げる。
【００７２】
同図（ａ）は、携帯電話への適用例であり、携帯電話２３０は、アンテナ部２３１、音声出力部２３２、音声入力部２３３、操作部２３４、及び本発明の薄膜装置（有機ＥＬ表示装置）１００を備えている。このように本発明の薄膜装置１００を携帯電話２３０の表示部として利用可能である。
【００７３】
同図（ｂ）は、ビデオカメラへの適用例であり、ビデオカメラ２４０は、受像部２４１、操作部２４２、音声入力部２４３、及び本発明の薄膜装置１００を備えている。このように本発明の薄膜装置１００は、ファインダや表示部として利用可能である。
【００７４】
同図（ｃ）は、携帯型パーソナルコンピュータへの適用例であり、コンピュータ２５０は、カメラ部２５１、操作部２５２、及び本発明の薄膜装置１００を備えている。このように本発明の電気光学装置は、表示部として利用可能である。
【００７５】
同図（ｄ）は、ヘッドマウントディスプレイへの適用例であり、ヘッドマウントディスプレイ２６０は、バンド２６１、光学系収納部２６２及び本発明の薄膜装置１００を備えている。このように本発明の電気光学装置は画像表示源として利用可能である。
【００７６】
同図（ｅ）は、リア型プロジェクタへの適用例であり、プロジェクタ２７０は、筐体２７１に、光源２７２、合成光学系２７３、ミラー２７４、ミラー２７５、スクリーン２７６、及び本発明の薄膜装置１００を備えている。このように本発明の薄膜装置は画像表示源として利用可能である。
【００７７】
同図（ｆ）は、フロント型プロジェクタへの適用例であり、プロジェクタ２８０は、筐体２８２に光学系２８１及び本発明の薄膜装置１００を備え、画像をスクリーン２８３に表示可能になっている。このように本発明の薄膜装置は画像表示源として利用可能である。
【００７８】
上記例に限らず本発明の薄膜装置１００は、薄膜回路や微細構造体を備える電子機器、例えば、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイなどにも活用することができる。
【００７９】
以上説明したように、本発明の剥離方法を使用して第１の基板に形成した薄膜回路装置を第２の基板に転写すれば、剥離層の成膜条件が最適化されて剥離転写前の基板の脱落が防止される。また、基板剥離の際に照射する光強度を抑制することができ、薄膜回路装置のダメージを回避することができる。また、基板剥離の際に必要な剥離力を減らすことによって薄膜回路装置の膜の壊れを回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）乃至同（ｄ）は、本発明の剥離技術を説明する説明図である。
【図２】図２は、剥離強度を説明するグラフである。
【図３】図３は、ＬＰＣＶＤ法によって成膜した、水素を１〜２ａｔ％含有した非晶質シリコン層のレーザ照射による相変化を説明するグラフである。
【図４】図４は、ＰＥＣＶＤ法によって成膜した、水素を２〜１０ａｔ％含有した非晶質シリコン層のレーザ照射による相変化を説明するグラフである。
【図５】図５（ａ）乃至同（ｄ）は、有機ＥＬ表示装置の作製に剥離転写技術を適用した例を説明する工程図である。
【図６】図６（ａ）及び同（ｂ）は、有機ＥＬ表示装置の作製に剥離転写技術を適用した例を説明する工程図である。
【図７】図７（ａ）及び同（ｄ）は、有機ＥＬ表示装置の作製に剥離転写技術を適用した例を説明する工程図である。
【図８】図８は、本発明に係る製造技術を適用して作製される電気光学装置の例を説明する説明図である。
【図９】図９（ａ）乃至同（ｆ）は、本発明に係る製造技術を適用して作製される電子機器の例を説明する説明図である。
【符号の説明】
１１…基板、１２…剥離層、３０…薄膜回路層、３３…仮転写基板

Claims

基板上に剥離層を成膜する工程と、
前記剥離層上に複数の膜を積層して積層体を形成する工程と、
前記剥離層に光を照射して該剥離層の結合力を減少させる工程と、
前記積層体から前記基板を剥離する工程と、を含む基板の剥離方法であって、前記剥離層の成膜工程は、前記基板にガス成分を含ませて膜材料を堆積する工程と、堆積された前記膜材料に熱処理を施して膜中の前記ガス成分を減少させる工程と、を含む剥離方法。
光照射後の前記剥離層の結合力を前記剥離層に含有させるガス成分の濃度と前記光の照射強度によって設定する請求項１に記載の剥離方法。
前記ガス成分は水素、アルゴン、窒素、ヘリウムのいずれかを含む請求項１乃至３のいずれかに記載の剥離方法。
前記剥離層は２〜１０ａｔ％の水素を含む非晶質シリコンである請求項１又は２に記載の剥離方法。
前記熱処理は、前記膜材料の結晶化を禁止する温度で行われる請求項１乃至４のいずれかに記載の剥離方法。
光照射後の前記剥離層の結合力は、前記積層体を構成する複数の膜のうち互いに隣接する膜相互間の密着力のうち最も小さいものを越えないように設定される請求項２に記載の剥離方法。
前記積層体は、有機材料の膜と無機材料の膜とを含み、
光照射後の前記剥離層の結合力は、互いに隣接する有機材料膜及び無機材料膜相互の密着力、又は互いに隣接する有機材料膜同士の密着力を越えないように設定される請求項２に記載の剥離方法。
第１の基板の一面に剥離層を成膜する工程と、
前記剥離層上に微細構造体又は薄膜回路層を複数の膜を積層して形成する工程と、
前記第１の基板に第２の基板を接合する工程と、
前記第１の基板の他面から前記剥離層に光を照射して該剥離層の結合力を減少し、前記第１の基板を分離する工程と、を含み、
前記剥離層を成膜する工程は、前記第１の基板にガス成分を含ませて膜材料を堆積する工程と、堆積された前記膜材料に熱処理を施して膜中の前記ガス成分を減少させる工程と、を含む薄膜装置の製造方法。
光照射後の前記剥離層の結合力は、前記剥離層に残留するガス成分の濃度と前記光の照射強度によって設定される請求項８に記載の薄膜装置の製造方法。
光照射後の前記剥離層の結合力は、前記微細構造体又は薄膜回路層を構成する複数の膜のうち互いに隣接する膜相互間の密着力のうち最も小さいものを越えないように設定される請求項８又は９に記載の薄膜装置の製造方法。
前記微細構造体又は薄膜回路層は、有機材料の膜と無機材料の膜とを含み、
光照射後の前記剥離層の結合力は、互いに隣接する有機材料膜及び無機材料膜相互の密着力、又は互いに隣接する有機材料膜同士の密着力を越えないように設定される請求項８又は９に記載の薄膜装置の製造方法。
前記剥離層は水素を２〜１０ａｔ％含む非晶質シリコンである請求項８乃至１１のいずれかに記載の薄膜装置の製造方法。
請求項８乃至１２のいずれかに記載の薄膜装置の製造方法によって製造された薄膜装置を含む電気光学装置
請求項８乃至１２のいずれかに記載の薄膜装置の製造方法によって製造された薄膜装置を含む電子機器。