JP2004349543A - 積層体の剥離方法、薄膜装置の製造法、薄膜装置、電子機器 - Google Patents
積層体の剥離方法、薄膜装置の製造法、薄膜装置、電子機器 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】基板間に積層体を転写する剥離転写技術において、レーザ照射による積層体の破壊やダメージを回避して剥離を生ぜしめる剥離方法を提供する。
【解決手段】基板（１）上に剥離層（２）を介して複数の膜を積層して積層体（４）を形成する工程（図１）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（図２）と、を含む基板の剥離方法において、上記剥離層への光照射を、矩形状または有限の幅を持つライン状の各照射領域の外周部同士を互いに重ね合わせてレーザ照射を繰り返すことによって行い、当該外周部がレーザ強度プロファイルの立上がり部又は立下がり部で２回以上照射される（図５）。
【選択図】 図２
【解決手段】基板（１）上に剥離層（２）を介して複数の膜を積層して積層体（４）を形成する工程（図１）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（図２）と、を含む基板の剥離方法において、上記剥離層への光照射を、矩形状または有限の幅を持つライン状の各照射領域の外周部同士を互いに重ね合わせてレーザ照射を繰り返すことによって行い、当該外周部がレーザ強度プロファイルの立上がり部又は立下がり部で２回以上照射される（図５）。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜積層体の剥離方法、特に、第１の基板に形成した微細構造体や薄膜回路のような積層体を剥離し、これを第２の基板に転写する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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等の積層体を第１の基板上に剥離層を介して製造した後、この剥離層を破壊して該基板から積層体を第２の基板等に貼り付けることによって薄膜装置や電気光学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。
【０００３】
このような剥離転写技術を使用して、例えば、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高性能の薄膜表示装置をより安価に製造することが可能となった。
【０００４】
【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】
上述した剥離転写技術では、耐熱性の第１の基板上に剥離層（あるいは分離層）を介して微細構造体や薄膜回路なとの積層体を形成する。これを第２の基板に貼り付けた後に剥離層にエネルギを付与して界面剥離または層内剥離を生ぜしめ、第１の基板を分離して積層体を第２の基板側に移動する。上記剥離層に対するエネルギの付与に際しては、レーザ照射によって所要の剥離層の溶融・再結晶化、あるいはアブレーションを生ぜしめている。
【０００５】
上記積層体の被転写領域の面積が、１回のレーザ照射によって照射可能な面積よりも大きい場合には、上記被転写領域の全面積がレーザ照射を受けるように、レーザ照射を複数回実施する必要がある。しかしながら、照射するレーザ光の強度がある分布を持つ場合、必ずしも所望のエネルギで全面積をカバーすることができない場合がある。例えば、レーザ照射領域の周辺部では、エネルギが急激に低下する領域が必ず存在するため、この領域では意図したエネルギ、すなわち、上記剥離層の界面剥離または層内剥離を生ぜしめる最適な条件とは異なるエネルギが付与されてしまう。したがって、このような箇所においては、最適な剥離条件が実現されないため、剥離不良を生じてしまう虞がある。
【０００６】
よって、本発明はレーザ照射条件のばらつきによる積層体の破壊やダメージを回避して剥離層に剥離を生ぜしめる積層体の剥離方法を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は基板に剥離層を介して形成された積層体のレーザ照射条件のばらつきによる破壊やダメージを回避して積層体を基板間で転写することにより、薄膜装置を製造する薄膜装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は改良された剥離転写技術を使用した製造方法によって製造される薄膜装置、電子機器を提供することを目的とする。
【０００９】
【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、基板上に剥離層を介して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、上記剥離層への光照射を、矩形状または有限の幅を持つライン状の各照射領域の外周部同士を互いに重ね合わせてレーザ照射を繰り返すことによって行い、当該外周部がレーザ強度プロファイルの立上がり部又は立下がり部で２回以上照射されることを特徴とする。
【００１０】
かかる構成とすることによって、余分のレーザ照射を減らす共に剥離に必要限度のエネルギでレーザ照射を行う。それにより、欠陥のない剥離や積層体へのダメージの回避を可能とする。
【００１１】
好ましくは、上記剥離層が、シリコン層またはアモルファスシリコン層を含んで構成され、上記各照射領域に上記剥離層にレーザアブレーションを生ぜしめる閾値Ｅａｂを越えるレーザエネルギ照射を行うように上記レーザ照射領域の重ね合わせ幅を設定する。それにより、レーザ照射後の基板の引き剥がし力を十分に小さくすることが可能となる。
【００１２】
好ましくは、上記剥離層が、シリコン層またはアモルファスシリコン層を含んで構成され、上記各照射領域に上記剥離層に結晶化を生ぜしめる閾値Ｅｃｒを越える照射を行うように上記レーザ照射領域の重ね合わせ幅を設定する。それにより、レーザ照射後の基板を剥離することが容易となる。
【００１３】
好ましくは、上記剥離層が、シリコン層またはアモルファスシリコン層を含んで構成され、上記各照射領域に上記剥離層に結晶化を生ぜしめる閾値Ｅｃｒを越え、レーザアブレーションを生ぜしめる閾値Ｅａｂを越えないレーザエネルギ照射を行うように上記レーザ照射領域の重ね合わせ幅を設定する。それにより、基板剥離を容易にすると共に、積層体へのレーザによるダメージを回避可能となる。
【００１４】
好ましくは、上記レーザ照射の断面強度分布は台形状である。それにより、レーザ照射範囲全体的を均一な照射レベルで行うことが可能となって具合がよい。
【００１５】
また、本発明の薄膜装置の製造方法は、第１の基板に剥離層を介して微細構造体又は薄膜回路を含む積層体を形成する工程と、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の基板を介して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、を含む薄膜装置の製造方法において、上記剥離層への光照射を、矩形状または有限の幅を持つライン状の各照射領域の外周部同士を互いに重ね合わせてレーザ照射を繰り返すことによって行い、当該外周部がレーザ強度プロファイルの立上がり部又は立下がり部で２回以上照射される。
【００１６】
かかる構成とすることによって、余分のレーザ照射を減らすと共に剥離に必要限度のエネルギでレーザ照射を行い、欠陥のない剥離や積層体へのダメージの回避を可能とする。
【００１７】
好ましくは、上記剥離層が、シリコン層またはアモルファスシリコン層を含んで構成され、上記各照射領域に上記剥離層にレーザアブレーションを生ぜしめる閾値Ｅａｂを越えるレーザエネルギ照射を行うように前記レーザ照射領域の重ね合わせ幅を設定する。それにより、レーザ照射後の基板の引き剥がし力を十分に小さくすることが可能となる。
【００１８】
好ましくは、上記剥離層が、シリコン層またはアモルファスシリコン層を含んで構成され、上記各照射領域に上記剥離層に結晶化を生ぜしめる閾値Ｅｃｒを越える照射を行うように前記レーザ照射領域の重ね合わせ幅を設定する。それにより、レーザ照射後の基板を剥離することが容易となる。
【００１９】
好ましくは、上記剥離層が、シリコン層またはアモルファスシリコン層を含んで構成され、上記各照射領域に上記剥離層に結晶化を生ぜしめる閾値Ｅｃｒを越え、レーザアブレーションを生ぜしめる閾値Ｅａｂを越えないレーザエネルギ照射を行うように前記レーザ照射領域の重ね合わせ幅を設定する。それにより、基板剥離を容易にすると共に、積層体へのレーザによるダメージを回避可能となる。
【００２０】
好ましくは、上記レーザ照射の断面強度分布は台形状である。それにより、レーザ照射範囲全体的を均一な照射レベルで行うことが可能となって具合がよい。
【００２１】
また、本発明の薄膜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。
【００２２】
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。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
【００２４】
まず、剥離転写技術の概略について説明する。図１乃至図３は剥離転写技術を使用して第１の基板に形成した薄膜回路を第２の基板に移動する例を説明するものである。
【００２５】
図１（ａ）に示すように、適度な厚さの透明な基板１の片面１１に剥離層２を形成する。基板１は石英ガラスやソーダガラス等の耐熱性材料、例えば、半導体装置製造のプロセス温度である３５０〜１０００℃程度に耐えられるものが望ましい。剥離層２は、レーザなどのエネルギ照射を受けることによって剥離する特性を有する膜である。例えば、非晶質シリコン、金属膜、セラミック、有機膜などが挙げられる。積層体が半導体薄膜回路で有る場合には、シリコン層に不純物を侵入させない点で非晶質シリコンは好ましい。非晶質シリコンは、例えば、モノシラン（ＳｉＨ４）やジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）を材料ガスとしてＬＰ（低圧）ＣＶＤ法やＰＥ（プラズマ）ＣＶＤ法によって堆積することによって得ることができる。このＣＶＤプロセスにおいて非晶質シリコン膜中には、適量の水素（ガス成分）を含有させる。水素を適量含有させると、レーザ照射により水素が放出され、剥離層２に内圧が発生し、それが上下の薄膜を剥離する力ともなる。
【００２６】
次に、同図（ｂ）に示すように、剥離層２の上に下地保護層３を形成する。下地保護層３は、剥離層２から積層体４への不純物の移動を防止する。また、後述の剥離層破壊の際に積層体４に破壊やダメージが及ぶことを防止する。下地保護層３は、例えば、酸化シリコン層（ＳｉＯ２）である。酸化シリコン層はシランと酸素を材料ガスとしてＥＣＲ−ＣＶＤ法によって成膜することができる。
【００２７】
同図（ｃ）に示すように、剥離層２の上に複数の膜からなる積層体４を形成する。積層体４は、具体的には、微細構造体（あるいは機能性薄膜）や薄膜回路等が該当する。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。 なお、積層体４は単層構造でもよい。更には、上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。
【００２８】
図１（ｄ）に示すように、積層体４の上に後に除去可能な仮接着層５を塗布する。この接着層５を介して基板１に仮転写基板６を接着（接合）する。仮接着剤として、例えば、水溶性接着剤を使用することができる。仮転写基板６としては、ガラス板、プラスチック板、金属板等を使用することが可能である。
【００２９】
図２（ａ）に示すように、基板１の背面１２側からレーザ１０を照射して剥離層２にレーザアブレーションを生じさせる。アブレーションは、照射光を吸収した固体材料（剥離層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される状態であり、主に、剥離層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、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。
【００３０】
レーザは、例えば、波長が３０８ｎｍ、照射時間が２０ナノ秒程度のエキシマレーザを使用する。レーザビームの照射形状は、例えばスポット状又はライン状である。レーザの照射態様については後述する。例えば、非晶質シリコンは強いレーザ照射を受けることによってアブレーションやガスを発生する。これが剥離層内の結合力を低下させ、隣接膜を押し広げる力となって剥離を生じ易くさせる。レーザ照射によって剥離層を破壊した後、基板１と仮転写基板６とを引き剥がす。
【００３１】
図２（ｂ）及び同図（ｃ）は、剥離状態の例を示している。同図（ｂ）は層内剥離を示している。剥離が剥離層２内で生じている。同図（ｃ）は界面剥離を示している。界面剥離は剥離層２と隣接する膜３との界面や剥離層２と基板１との界面で剥離が生じる。このようにして、基板１が分離されて基板１側から仮転写基板６に積層体４が移動する。
【００３２】
次に、図３（ａ）に示すように、下地層３の下部に残った剥離層をエッチング、研磨、アッシング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。
【００３３】
同図（ｂ）に示すように、下地層３又は最終基板８に非水溶性の永久接着剤７を塗布し、接着剤７を介して仮転写基板６と最終基板８とを貼り合わせる。最終基板８は、例えばプラスチック基板を使用することができる。
【００３４】
次に、貼り合わせた基板を水洗して接着剤層５を除去して仮転写基板６を分離する。それにより、図３（ｃ）に示すように、最終基板に積層体４が再度移動する。
【００３５】
このようにして、石英ガラス等の基板１を使用して形成された積層体４をプラスチック等の最終基板８に転写することができる。
【００３６】
次に、剥離の際のレーザの照射態様について説明する。
【００３７】
図４（ａ）は、モノシラン（ＳｉＨ４）を材料ガスとしてＰＥ（プラズマ）ＣＶＤ法によって堆積された膜厚５０ｎｍの非晶質シリコン層と、膜厚１００ｎｍの非晶質シリコン層にレーザを照射した場合の相変化の実験例を示している。実験例ではＣＶＤプロセス条件の設定等によって非晶質シリコン膜に５〜１０原子％の水素を含めている。レーザは、上述した、波長が３０８ｎｍ、照射時間が２０ナノ秒のエキシマレーザを使用する。
【００３８】
膜厚５０ｎｍの非晶質シリコン層は照射レーザのエネルギ密度が３００ｍＪ／ｃｍ２以下では、非晶質のままである。照射レーザのエネルギ密度が３００ｍＪ／ｃｍ２〜約４００ｍＪ／ｃｍ２の範囲内では非晶質シリコンは溶融して結晶化する。更に、照射レーザのエネルギ密度が約４００ｍＪ／ｃｍ２を越えるとアブレーションが発生する。
【００３９】
また、１００ｎｍの膜厚の非晶質シリコン層も照射レーザのエネルギ密度が３００ｍＪ／ｃｍ２以下では、非晶質のままである。照射レーザのエネルギ密度が３００ｍＪ／ｃｍ２〜約４５０ｍＪ／ｃｍ２の範囲内では非晶質シリコンは溶融して結晶化する。更に、照射レーザのエネルギ密度が約４５０ｍＪ／ｃｍ２を越えるとアブレーションが発生する。
【００４０】
第１の基板に非晶質シリコン層からなる剥離層を介して積層体を形成し、第２の基板と貼り合わせた後に結晶化領域のレーザエネルギを照射し、第１の基板と第２の基板とを引き剥がした場合、剥離層は第１の基板側に残る傾向がある。また、アブレーション領域のレーザエネルギを照射して第１の基板と第２の基板とを引き剥がした場合、剥離層は積層体側に残る傾向がある。
【００４１】
図４（ｂ）は、膜厚１００ｎｍの剥離層２に照射するレーザの強度プロファイルの例を示している。同図において縦軸はレーザ強度を示している。縦軸に示されるレーザの強度Ｅｃｒは照射後の非晶質シリコンに結晶化を生じさせる閾値レベル（３００ｍＪ／ｃｍ２）である。強度Ｅａｂは照射後の非晶質シリコンにアブレーションを生じさせる閾値レベル（約４５０ｍＪ／ｃｍ２）である。横軸はレーザ走査方向のレーザスポット位置を示している。レーザスポットは、例えば、１０×１０ｍｍの矩形状とすることができる。この例では、レーザの強度プロファイルは照射領域の一方の外縁から急激に立ち上がり、平坦なピーク値を経て他方の外縁で急激に立ち下がる台形状の特性を示している。なお、レーザスポットはラインビームであっても良く、例えば、３７８×０．１ｍｍのような線状のものであっても良い。
【００４２】
図５は、エキシマレーザで剥離層全面を走査してレーザ照射する第１のレーザ照射態様を示している。
【００４３】
この例では、剥離層の全ての領域で閾値Ｅａｂ以上のエネルギ照射を受けるようにしている。このため、各レーザショットのピーク強度を非晶質シリコンにアブレーションを生じさせる閾値Ｅａｂを越えるレベルであって、積層体にダメージを与えないレベルに設定し、各レーザショットの隣接する照射領域のエッジ部分同士を少し重ね合わせている。レーザの強度プロファイルの立ち下がり部分と立ち上がり部分を重ね合わせた当該重畳部分の強度が閾値Ｅａｂを越えるように設定して剥離層が全ての照射領域でＥａｂ以上の照射エネルギを受けるようにしている。従って、レーザスポットによる各照射領域の外周部同士を互いに重ね合わせてレーザ照射が繰り返され、照射領域の外周部がレーザ強度プロファイルの立上がり部又は立下がり部で２回照射される。
【００４４】
図６は、図５の照射パターンで剥離層にレーザ照射を行った場合の、基板１を引き剥がした場合の剥離層２の残留の様子を示している。閾値Ｅａｂを越えるレーザ照射を行った場合には、積層膜４の下地層３側に剥離層２が残る。
【００４５】
図７（ａ）は、エキシマレーザで剥離層全面を走査してレーザ照射する第２のレーザ照射態様を示している。
【００４６】
この例では、剥離層の全ての領域で少なくとも閾値Ｅｃｒ以上のエネルギ照射を受けるようにしている。このため、各レーザショットのピーク強度を非晶質シリコンにアブレーションを生じさせる閾値Ｅａｂを越えるレベルであって、積層体にダメージを与えないレベルに設定し、各レーザショットの隣接する照射領域のエッジ部分同士を少し重ね合わせている。レーザの強度プロファイルの立ち下がり部分と立ち上がり部分を重ね合わせた当該重畳部分の強度が閾値Ｅｃｒを越えるように設定して剥離層が全ての照射領域でＥｃｒ以上の照射エネルギを受けるようにしている。
【００４７】
図７（ｂ）は、図７（ａ）の照射パターンで剥離層にレーザ照射を行って基板１を引き剥がした場合の剥離層２の残留の様子を示している。閾値Ｅａｂを上回るレーザ照射を行った部分では、積層膜４の下地層３側に剥離層２が残る。閾値Ｅａｂを下回るレーザ照射を行った部分では、基板１側に剥離層２が残る。このように、レーザ照射条件の差異によって剥離層の残留形態が異なっても、剥離層のみに破壊が生じるために、積層膜はダメージを受けることなく転写することが可能となる。
【００４８】
図８は、エキシマレーザで剥離層全面を走査してレーザ照射する第３のレーザ照射態様を示している。
【００４９】
この例では、剥離層の全ての領域で少なくとも閾値Ｅｃｒ以上のエネルギ照射を受けるようにしている。このため、各レーザショットのピーク強度を非晶質シリコンにアブレーションを生じさせる閾値Ｅａｂを越えないレベルであって、閾値Ｅｃｒ以上のレベルに設定し、各レーザショットの隣接する照射領域同士を一部重ね合わせ（パターンＩ）、あるいは隣接する照射領域のエッジ部分同士を少し重ね合わせている（パターンＩＩ）。レーザの強度プロファイルの立ち下がり部分と立ち上がり部分を重ね合わせた当該重畳部分の強度が閾値Ｅｃｒを越えるように設定して剥離層が全ての照射領域でＥｃｒ以上の照射エネルギを受けるようにしている。
【００５０】
上述したように、下地層３に残留した剥離層（シリコン）２、あるいは基板１に残留した剥離層２はエッチングなどによって除去される。
【００５１】
図９は、図８の照射パターンで剥離層にレーザ照射を行って基板１を引き剥がした場合の剥離層２の残留の様子を示している。閾値Ｅａｂを下回るレーザ照射を行っているので、基板１側に剥離層２が残る。
【００５２】
図１０は比較例を示している。アブレーションを生ずる閾値Ｅａｂを越えるレーザ照射を照射領域を重ねて繰り返した場合には積層体４へのダメージが生じ得る。また、最初のレーザ照射によって水素ガスが発生して内圧となり、剥離を促進するが２回目以降の照射を同じ場所に重ねて行ってもガス発生の効果は少ない。
【００５３】
これに対して上述した実施例では、閾値Ｅａｂを越えるレーザ照射は照射領域のエッジ部のみが少し重なるようになされる（図５）。閾値Ｅａｂを越えないレーザ照射は照射領域のエッジ部が少し重なるようになされると共に、当該重なり部分のレーザ強度は閾値Ｅｃｒを超えるようになされる（図８）。従って、実施例のレーザ照射態様によれば、積層体への影響が少なく、照射回数も少なくて済む。
【００５４】
上述した積層体を基板間に転写する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、あるいは有機ＥＬ表示装置の表示パネル等として利用することができる。
【００５５】
図１１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。
【００５６】
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１２に電気光学装置を適用可能な電子機器の例を挙げる。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
以上説明したように、剥離層に剥離を生じさせるためのレーザの照射態様を適切に設定することによって剥離を容易にし、積層体へのレーザ照射の影響の防止とレーザ照射工程の短時間化を図ることが可能となって具合がよい。また、こ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等の積層体を第２の基板に転写する際に、レーザ照射条件を最適化することによってレーザ照射後に基板を引き剥がす力を適切に設定することが可能となり、基板剥離の際に積層体を構成する成膜間の剥がれや破壊強度の弱い膜の壊れを回避することが可能となって具合がよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）乃至同（ｄ）は、剥離転写工程を説明する工程図である。
【図２】図２（ａ）乃至同（ｃ）は、剥離転写工程を説明する工程図である。
【図３】図３（ａ）乃至同（ｃ）は、剥離転写工程を説明する工程図である。
【図４】図４（ａ）はレーザビーム強度による非晶質シリコンの相変化を説明する説明図である。図４（ｂ）はレーザビームの強度プロファィルの例を説明する説明図である。
【図５】図５は、剥離層へのレーザ照射態様の第１の例を説明する説明図である。
【図６】図６は、第１の例における基板の剥離例を説明する説明図である。
【図７】図７（ａ）は、剥離層へのレーザ照射態様の第２の例を説明する説明図であり、図７（ｂ）は、第２の例における基板の剥離例を説明する説明図である。
【図８】図８は、剥離層へのレーザ照射態様の第３の例を説明する説明図である。
【図９】図９は、第３の例における基板の剥離例を説明する説明図である。
【図１０】図１０は、比較例のレーザ照射態様を説明する説明図である。
【図１１】図１１は、剥離法を使用して製造される薄膜装置である有機ＥＬ表示装置（電気光学装置）の例を説明する説明図である。
【図１２】図１２は、剥離法を使用して製造された薄膜装置を使用した電子機器の例を説明する説明図である。
【符号の説明】
１…基板、２…剥離層、３…下地層、４…積層体、５…仮接着層、６…仮転写基板、７…永久接着層、８…最終基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜積層体の剥離方法、特に、第１の基板に形成した微細構造体や薄膜回路のような積層体を剥離し、これを第２の基板に転写する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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等の積層体を第１の基板上に剥離層を介して製造した後、この剥離層を破壊して該基板から積層体を第２の基板等に貼り付けることによって薄膜装置や電気光学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。
【０００３】
このような剥離転写技術を使用して、例えば、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高性能の薄膜表示装置をより安価に製造することが可能となった。
【０００４】
【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】
上述した剥離転写技術では、耐熱性の第１の基板上に剥離層（あるいは分離層）を介して微細構造体や薄膜回路なとの積層体を形成する。これを第２の基板に貼り付けた後に剥離層にエネルギを付与して界面剥離または層内剥離を生ぜしめ、第１の基板を分離して積層体を第２の基板側に移動する。上記剥離層に対するエネルギの付与に際しては、レーザ照射によって所要の剥離層の溶融・再結晶化、あるいはアブレーションを生ぜしめている。
【０００５】
上記積層体の被転写領域の面積が、１回のレーザ照射によって照射可能な面積よりも大きい場合には、上記被転写領域の全面積がレーザ照射を受けるように、レーザ照射を複数回実施する必要がある。しかしながら、照射するレーザ光の強度がある分布を持つ場合、必ずしも所望のエネルギで全面積をカバーすることができない場合がある。例えば、レーザ照射領域の周辺部では、エネルギが急激に低下する領域が必ず存在するため、この領域では意図したエネルギ、すなわち、上記剥離層の界面剥離または層内剥離を生ぜしめる最適な条件とは異なるエネルギが付与されてしまう。したがって、このような箇所においては、最適な剥離条件が実現されないため、剥離不良を生じてしまう虞がある。
【０００６】
よって、本発明はレーザ照射条件のばらつきによる積層体の破壊やダメージを回避して剥離層に剥離を生ぜしめる積層体の剥離方法を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は基板に剥離層を介して形成された積層体のレーザ照射条件のばらつきによる破壊やダメージを回避して積層体を基板間で転写することにより、薄膜装置を製造する薄膜装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は改良された剥離転写技術を使用した製造方法によって製造される薄膜装置、電子機器を提供することを目的とする。
【０００９】
【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、基板上に剥離層を介して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、上記剥離層への光照射を、矩形状または有限の幅を持つライン状の各照射領域の外周部同士を互いに重ね合わせてレーザ照射を繰り返すことによって行い、当該外周部がレーザ強度プロファイルの立上がり部又は立下がり部で２回以上照射されることを特徴とする。
【００１０】
かかる構成とすることによって、余分のレーザ照射を減らす共に剥離に必要限度のエネルギでレーザ照射を行う。それにより、欠陥のない剥離や積層体へのダメージの回避を可能とする。
【００１１】
好ましくは、上記剥離層が、シリコン層またはアモルファスシリコン層を含んで構成され、上記各照射領域に上記剥離層にレーザアブレーションを生ぜしめる閾値Ｅａｂを越えるレーザエネルギ照射を行うように上記レーザ照射領域の重ね合わせ幅を設定する。それにより、レーザ照射後の基板の引き剥がし力を十分に小さくすることが可能となる。
【００１２】
好ましくは、上記剥離層が、シリコン層またはアモルファスシリコン層を含んで構成され、上記各照射領域に上記剥離層に結晶化を生ぜしめる閾値Ｅｃｒを越える照射を行うように上記レーザ照射領域の重ね合わせ幅を設定する。それにより、レーザ照射後の基板を剥離することが容易となる。
【００１３】
好ましくは、上記剥離層が、シリコン層またはアモルファスシリコン層を含んで構成され、上記各照射領域に上記剥離層に結晶化を生ぜしめる閾値Ｅｃｒを越え、レーザアブレーションを生ぜしめる閾値Ｅａｂを越えないレーザエネルギ照射を行うように上記レーザ照射領域の重ね合わせ幅を設定する。それにより、基板剥離を容易にすると共に、積層体へのレーザによるダメージを回避可能となる。
【００１４】
好ましくは、上記レーザ照射の断面強度分布は台形状である。それにより、レーザ照射範囲全体的を均一な照射レベルで行うことが可能となって具合がよい。
【００１５】
また、本発明の薄膜装置の製造方法は、第１の基板に剥離層を介して微細構造体又は薄膜回路を含む積層体を形成する工程と、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の基板を介して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、を含む薄膜装置の製造方法において、上記剥離層への光照射を、矩形状または有限の幅を持つライン状の各照射領域の外周部同士を互いに重ね合わせてレーザ照射を繰り返すことによって行い、当該外周部がレーザ強度プロファイルの立上がり部又は立下がり部で２回以上照射される。
【００１６】
かかる構成とすることによって、余分のレーザ照射を減らすと共に剥離に必要限度のエネルギでレーザ照射を行い、欠陥のない剥離や積層体へのダメージの回避を可能とする。
【００１７】
好ましくは、上記剥離層が、シリコン層またはアモルファスシリコン層を含んで構成され、上記各照射領域に上記剥離層にレーザアブレーションを生ぜしめる閾値Ｅａｂを越えるレーザエネルギ照射を行うように前記レーザ照射領域の重ね合わせ幅を設定する。それにより、レーザ照射後の基板の引き剥がし力を十分に小さくすることが可能となる。
【００１８】
好ましくは、上記剥離層が、シリコン層またはアモルファスシリコン層を含んで構成され、上記各照射領域に上記剥離層に結晶化を生ぜしめる閾値Ｅｃｒを越える照射を行うように前記レーザ照射領域の重ね合わせ幅を設定する。それにより、レーザ照射後の基板を剥離することが容易となる。
【００１９】
好ましくは、上記剥離層が、シリコン層またはアモルファスシリコン層を含んで構成され、上記各照射領域に上記剥離層に結晶化を生ぜしめる閾値Ｅｃｒを越え、レーザアブレーションを生ぜしめる閾値Ｅａｂを越えないレーザエネルギ照射を行うように前記レーザ照射領域の重ね合わせ幅を設定する。それにより、基板剥離を容易にすると共に、積層体へのレーザによるダメージを回避可能となる。
【００２０】
好ましくは、上記レーザ照射の断面強度分布は台形状である。それにより、レーザ照射範囲全体的を均一な照射レベルで行うことが可能となって具合がよい。
【００２１】
また、本発明の薄膜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。
【００２２】
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。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
【００２４】
まず、剥離転写技術の概略について説明する。図１乃至図３は剥離転写技術を使用して第１の基板に形成した薄膜回路を第２の基板に移動する例を説明するものである。
【００２５】
図１（ａ）に示すように、適度な厚さの透明な基板１の片面１１に剥離層２を形成する。基板１は石英ガラスやソーダガラス等の耐熱性材料、例えば、半導体装置製造のプロセス温度である３５０〜１０００℃程度に耐えられるものが望ましい。剥離層２は、レーザなどのエネルギ照射を受けることによって剥離する特性を有する膜である。例えば、非晶質シリコン、金属膜、セラミック、有機膜などが挙げられる。積層体が半導体薄膜回路で有る場合には、シリコン層に不純物を侵入させない点で非晶質シリコンは好ましい。非晶質シリコンは、例えば、モノシラン（ＳｉＨ４）やジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）を材料ガスとしてＬＰ（低圧）ＣＶＤ法やＰＥ（プラズマ）ＣＶＤ法によって堆積することによって得ることができる。このＣＶＤプロセスにおいて非晶質シリコン膜中には、適量の水素（ガス成分）を含有させる。水素を適量含有させると、レーザ照射により水素が放出され、剥離層２に内圧が発生し、それが上下の薄膜を剥離する力ともなる。
【００２６】
次に、同図（ｂ）に示すように、剥離層２の上に下地保護層３を形成する。下地保護層３は、剥離層２から積層体４への不純物の移動を防止する。また、後述の剥離層破壊の際に積層体４に破壊やダメージが及ぶことを防止する。下地保護層３は、例えば、酸化シリコン層（ＳｉＯ２）である。酸化シリコン層はシランと酸素を材料ガスとしてＥＣＲ−ＣＶＤ法によって成膜することができる。
【００２７】
同図（ｃ）に示すように、剥離層２の上に複数の膜からなる積層体４を形成する。積層体４は、具体的には、微細構造体（あるいは機能性薄膜）や薄膜回路等が該当する。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。 なお、積層体４は単層構造でもよい。更には、上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。
【００２８】
図１（ｄ）に示すように、積層体４の上に後に除去可能な仮接着層５を塗布する。この接着層５を介して基板１に仮転写基板６を接着（接合）する。仮接着剤として、例えば、水溶性接着剤を使用することができる。仮転写基板６としては、ガラス板、プラスチック板、金属板等を使用することが可能である。
【００２９】
図２（ａ）に示すように、基板１の背面１２側からレーザ１０を照射して剥離層２にレーザアブレーションを生じさせる。アブレーションは、照射光を吸収した固体材料（剥離層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される状態であり、主に、剥離層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、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。
【００３０】
レーザは、例えば、波長が３０８ｎｍ、照射時間が２０ナノ秒程度のエキシマレーザを使用する。レーザビームの照射形状は、例えばスポット状又はライン状である。レーザの照射態様については後述する。例えば、非晶質シリコンは強いレーザ照射を受けることによってアブレーションやガスを発生する。これが剥離層内の結合力を低下させ、隣接膜を押し広げる力となって剥離を生じ易くさせる。レーザ照射によって剥離層を破壊した後、基板１と仮転写基板６とを引き剥がす。
【００３１】
図２（ｂ）及び同図（ｃ）は、剥離状態の例を示している。同図（ｂ）は層内剥離を示している。剥離が剥離層２内で生じている。同図（ｃ）は界面剥離を示している。界面剥離は剥離層２と隣接する膜３との界面や剥離層２と基板１との界面で剥離が生じる。このようにして、基板１が分離されて基板１側から仮転写基板６に積層体４が移動する。
【００３２】
次に、図３（ａ）に示すように、下地層３の下部に残った剥離層をエッチング、研磨、アッシング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。
【００３３】
同図（ｂ）に示すように、下地層３又は最終基板８に非水溶性の永久接着剤７を塗布し、接着剤７を介して仮転写基板６と最終基板８とを貼り合わせる。最終基板８は、例えばプラスチック基板を使用することができる。
【００３４】
次に、貼り合わせた基板を水洗して接着剤層５を除去して仮転写基板６を分離する。それにより、図３（ｃ）に示すように、最終基板に積層体４が再度移動する。
【００３５】
このようにして、石英ガラス等の基板１を使用して形成された積層体４をプラスチック等の最終基板８に転写することができる。
【００３６】
次に、剥離の際のレーザの照射態様について説明する。
【００３７】
図４（ａ）は、モノシラン（ＳｉＨ４）を材料ガスとしてＰＥ（プラズマ）ＣＶＤ法によって堆積された膜厚５０ｎｍの非晶質シリコン層と、膜厚１００ｎｍの非晶質シリコン層にレーザを照射した場合の相変化の実験例を示している。実験例ではＣＶＤプロセス条件の設定等によって非晶質シリコン膜に５〜１０原子％の水素を含めている。レーザは、上述した、波長が３０８ｎｍ、照射時間が２０ナノ秒のエキシマレーザを使用する。
【００３８】
膜厚５０ｎｍの非晶質シリコン層は照射レーザのエネルギ密度が３００ｍＪ／ｃｍ２以下では、非晶質のままである。照射レーザのエネルギ密度が３００ｍＪ／ｃｍ２〜約４００ｍＪ／ｃｍ２の範囲内では非晶質シリコンは溶融して結晶化する。更に、照射レーザのエネルギ密度が約４００ｍＪ／ｃｍ２を越えるとアブレーションが発生する。
【００３９】
また、１００ｎｍの膜厚の非晶質シリコン層も照射レーザのエネルギ密度が３００ｍＪ／ｃｍ２以下では、非晶質のままである。照射レーザのエネルギ密度が３００ｍＪ／ｃｍ２〜約４５０ｍＪ／ｃｍ２の範囲内では非晶質シリコンは溶融して結晶化する。更に、照射レーザのエネルギ密度が約４５０ｍＪ／ｃｍ２を越えるとアブレーションが発生する。
【００４０】
第１の基板に非晶質シリコン層からなる剥離層を介して積層体を形成し、第２の基板と貼り合わせた後に結晶化領域のレーザエネルギを照射し、第１の基板と第２の基板とを引き剥がした場合、剥離層は第１の基板側に残る傾向がある。また、アブレーション領域のレーザエネルギを照射して第１の基板と第２の基板とを引き剥がした場合、剥離層は積層体側に残る傾向がある。
【００４１】
図４（ｂ）は、膜厚１００ｎｍの剥離層２に照射するレーザの強度プロファイルの例を示している。同図において縦軸はレーザ強度を示している。縦軸に示されるレーザの強度Ｅｃｒは照射後の非晶質シリコンに結晶化を生じさせる閾値レベル（３００ｍＪ／ｃｍ２）である。強度Ｅａｂは照射後の非晶質シリコンにアブレーションを生じさせる閾値レベル（約４５０ｍＪ／ｃｍ２）である。横軸はレーザ走査方向のレーザスポット位置を示している。レーザスポットは、例えば、１０×１０ｍｍの矩形状とすることができる。この例では、レーザの強度プロファイルは照射領域の一方の外縁から急激に立ち上がり、平坦なピーク値を経て他方の外縁で急激に立ち下がる台形状の特性を示している。なお、レーザスポットはラインビームであっても良く、例えば、３７８×０．１ｍｍのような線状のものであっても良い。
【００４２】
図５は、エキシマレーザで剥離層全面を走査してレーザ照射する第１のレーザ照射態様を示している。
【００４３】
この例では、剥離層の全ての領域で閾値Ｅａｂ以上のエネルギ照射を受けるようにしている。このため、各レーザショットのピーク強度を非晶質シリコンにアブレーションを生じさせる閾値Ｅａｂを越えるレベルであって、積層体にダメージを与えないレベルに設定し、各レーザショットの隣接する照射領域のエッジ部分同士を少し重ね合わせている。レーザの強度プロファイルの立ち下がり部分と立ち上がり部分を重ね合わせた当該重畳部分の強度が閾値Ｅａｂを越えるように設定して剥離層が全ての照射領域でＥａｂ以上の照射エネルギを受けるようにしている。従って、レーザスポットによる各照射領域の外周部同士を互いに重ね合わせてレーザ照射が繰り返され、照射領域の外周部がレーザ強度プロファイルの立上がり部又は立下がり部で２回照射される。
【００４４】
図６は、図５の照射パターンで剥離層にレーザ照射を行った場合の、基板１を引き剥がした場合の剥離層２の残留の様子を示している。閾値Ｅａｂを越えるレーザ照射を行った場合には、積層膜４の下地層３側に剥離層２が残る。
【００４５】
図７（ａ）は、エキシマレーザで剥離層全面を走査してレーザ照射する第２のレーザ照射態様を示している。
【００４６】
この例では、剥離層の全ての領域で少なくとも閾値Ｅｃｒ以上のエネルギ照射を受けるようにしている。このため、各レーザショットのピーク強度を非晶質シリコンにアブレーションを生じさせる閾値Ｅａｂを越えるレベルであって、積層体にダメージを与えないレベルに設定し、各レーザショットの隣接する照射領域のエッジ部分同士を少し重ね合わせている。レーザの強度プロファイルの立ち下がり部分と立ち上がり部分を重ね合わせた当該重畳部分の強度が閾値Ｅｃｒを越えるように設定して剥離層が全ての照射領域でＥｃｒ以上の照射エネルギを受けるようにしている。
【００４７】
図７（ｂ）は、図７（ａ）の照射パターンで剥離層にレーザ照射を行って基板１を引き剥がした場合の剥離層２の残留の様子を示している。閾値Ｅａｂを上回るレーザ照射を行った部分では、積層膜４の下地層３側に剥離層２が残る。閾値Ｅａｂを下回るレーザ照射を行った部分では、基板１側に剥離層２が残る。このように、レーザ照射条件の差異によって剥離層の残留形態が異なっても、剥離層のみに破壊が生じるために、積層膜はダメージを受けることなく転写することが可能となる。
【００４８】
図８は、エキシマレーザで剥離層全面を走査してレーザ照射する第３のレーザ照射態様を示している。
【００４９】
この例では、剥離層の全ての領域で少なくとも閾値Ｅｃｒ以上のエネルギ照射を受けるようにしている。このため、各レーザショットのピーク強度を非晶質シリコンにアブレーションを生じさせる閾値Ｅａｂを越えないレベルであって、閾値Ｅｃｒ以上のレベルに設定し、各レーザショットの隣接する照射領域同士を一部重ね合わせ（パターンＩ）、あるいは隣接する照射領域のエッジ部分同士を少し重ね合わせている（パターンＩＩ）。レーザの強度プロファイルの立ち下がり部分と立ち上がり部分を重ね合わせた当該重畳部分の強度が閾値Ｅｃｒを越えるように設定して剥離層が全ての照射領域でＥｃｒ以上の照射エネルギを受けるようにしている。
【００５０】
上述したように、下地層３に残留した剥離層（シリコン）２、あるいは基板１に残留した剥離層２はエッチングなどによって除去される。
【００５１】
図９は、図８の照射パターンで剥離層にレーザ照射を行って基板１を引き剥がした場合の剥離層２の残留の様子を示している。閾値Ｅａｂを下回るレーザ照射を行っているので、基板１側に剥離層２が残る。
【００５２】
図１０は比較例を示している。アブレーションを生ずる閾値Ｅａｂを越えるレーザ照射を照射領域を重ねて繰り返した場合には積層体４へのダメージが生じ得る。また、最初のレーザ照射によって水素ガスが発生して内圧となり、剥離を促進するが２回目以降の照射を同じ場所に重ねて行ってもガス発生の効果は少ない。
【００５３】
これに対して上述した実施例では、閾値Ｅａｂを越えるレーザ照射は照射領域のエッジ部のみが少し重なるようになされる（図５）。閾値Ｅａｂを越えないレーザ照射は照射領域のエッジ部が少し重なるようになされると共に、当該重なり部分のレーザ強度は閾値Ｅｃｒを超えるようになされる（図８）。従って、実施例のレーザ照射態様によれば、積層体への影響が少なく、照射回数も少なくて済む。
【００５４】
上述した積層体を基板間に転写する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、あるいは有機ＥＬ表示装置の表示パネル等として利用することができる。
【００５５】
図１１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。
【００５６】
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１２に電気光学装置を適用可能な電子機器の例を挙げる。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
以上説明したように、剥離層に剥離を生じさせるためのレーザの照射態様を適切に設定することによって剥離を容易にし、積層体へのレーザ照射の影響の防止とレーザ照射工程の短時間化を図ることが可能となって具合がよい。また、こ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等の積層体を第２の基板に転写する際に、レーザ照射条件を最適化することによってレーザ照射後に基板を引き剥がす力を適切に設定することが可能となり、基板剥離の際に積層体を構成する成膜間の剥がれや破壊強度の弱い膜の壊れを回避することが可能となって具合がよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）乃至同（ｄ）は、剥離転写工程を説明する工程図である。
【図２】図２（ａ）乃至同（ｃ）は、剥離転写工程を説明する工程図である。
【図３】図３（ａ）乃至同（ｃ）は、剥離転写工程を説明する工程図である。
【図４】図４（ａ）はレーザビーム強度による非晶質シリコンの相変化を説明する説明図である。図４（ｂ）はレーザビームの強度プロファィルの例を説明する説明図である。
【図５】図５は、剥離層へのレーザ照射態様の第１の例を説明する説明図である。
【図６】図６は、第１の例における基板の剥離例を説明する説明図である。
【図７】図７（ａ）は、剥離層へのレーザ照射態様の第２の例を説明する説明図であり、図７（ｂ）は、第２の例における基板の剥離例を説明する説明図である。
【図８】図８は、剥離層へのレーザ照射態様の第３の例を説明する説明図である。
【図９】図９は、第３の例における基板の剥離例を説明する説明図である。
【図１０】図１０は、比較例のレーザ照射態様を説明する説明図である。
【図１１】図１１は、剥離法を使用して製造される薄膜装置である有機ＥＬ表示装置（電気光学装置）の例を説明する説明図である。
【図１２】図１２は、剥離法を使用して製造された薄膜装置を使用した電子機器の例を説明する説明図である。
【符号の説明】
１…基板、２…剥離層、３…下地層、４…積層体、５…仮接着層、６…仮転写基板、７…永久接着層、８…最終基板
Claims (12)
- 基板上に剥離層を介して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、
前記剥離層への光照射を、矩形状または有限の幅を持つライン状の各照射領域の外周部同士を互いに重ね合わせてレーザ照射を繰り返すことによって行い、当該外周部がレーザ強度プロファイルの立上がり部又は立下がり部で２回以上照射されることを特徴とする剥離方法。 - 前記剥離層が、シリコン層またはアモルファスシリコン層を含んで構成され、
前記各照射領域に前記剥離層にレーザアブレーションを生ぜしめる閾値Ｅａｂを越えるレーザエネルギ照射を行うように前記レーザ照射領域の重ね合わせ幅を設定することを特徴とする、請求項１記載の剥離方法。 - 前記剥離層が、シリコン層またはアモルファスシリコン層を含んで構成され、
前記各照射領域に前記剥離層に結晶化を生ぜしめる閾値Ｅｃｒを越える照射を行うように前記レーザ照射領域の重ね合わせ幅を設定することを特徴とする、請求項１記載の剥離方法。 - 前記剥離層が、シリコン層またはアモルファスシリコン層を含んで構成され、
前記各照射領域に前記剥離層に結晶化を生ぜしめる閾値Ｅｃｒを越え、レーザアブレーションを生ぜしめる閾値Ｅａｂを越えないレーザエネルギ照射を行うように前記レーザ照射領域の重ね合わせ幅を設定することを特徴とする、請求項１記載の剥離方法。 - 前記レーザ照射の断面強度分布は台形状である請求項１乃至４のいずれかに記載の剥離方法。
- 第１の基板に剥離層を介して微細構造体又は薄膜回路を含む積層体を形成する工程と、
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の基板を介して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、を含む薄膜装置の製造方法であって、
前記剥離層への光照射を、矩形状または有限の幅を持つライン上の各照射領域の外周部同士を互いに重ね合わせてレーザ照射を繰り返すことによって行い、当該外周部がレーザ強度プロファイルの立上がり部又は立下がり部で２回以上照射されることを特徴とする薄膜装置の製造方法。 - 前記剥離層が、シリコン層またはアモルファスシリコン層を含んで構成され、
前記各照射領域に前記剥離層にレーザアブレーションを生ぜしめる閾値Ｅａｂを越えるレーザエネルギ照射を行うように前記レーザ照射領域の重ね合わせ幅を設定することを特徴とする、請求項６記載の薄膜装置の製造方法。 - 前記剥離層が、シリコン層またはアモルファスシリコン層を含んで構成され、
前記各照射領域に前記剥離層に結晶化を生ぜしめる閾値Ｅｃｒを越える照射を行うように前記レーザ照射領域の重ね合わせ幅を設定することを特徴とする、請求項６記載の薄膜装置の製造方法。 - 前記剥離層が、シリコン層またはアモルファスシリコン層を含んで構成され、
前記各照射領域に前記剥離層に結晶化を生ぜしめる閾値Ｅｃｒを越え、レーザアブレーションを生ぜしめる閾値Ｅａｂを越えないレーザエネルギ照射を行うように前記レーザ照射領域の重ね合わせ幅を設定することを特徴とする、請求項６記載の薄膜装置の製造方法。 - 前記レーザ照射の断面強度分布は台形状である請求項６乃至９のいずれかに記載の薄膜装置の製造方法。
- 請求項６乃至１０のいずれかに記載された薄膜装置の製造方法によって製造された薄膜装置。
- 請求項６乃至１０のいずれかに記載され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電子機器。
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