JP2005183616A - 薄膜デバイス装置の製造方法及び薄膜デバイス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分離膜として用いる有機物膜を適正化することにより、薄膜デバイスを損傷することなく基板から剥離できるようにする。
【解決手段】基材１００上に第１の有機物からなる分離膜１２０を形成する第１工程と、分離膜上に薄膜デバイス１４０を形成する第２工程と、薄膜デバイスの基材と反対側に第２の有機物からなる膜１６０を形成する第３工程と、分離膜１２０と基材１００との界面で剥離現象を生じさせることにより基材を薄膜デバイス１４０側から剥がす第４工程とを有し、第１工程では分離膜と基材との界面で部分的に密着力の異なる部位を設け、第４工程の前に前記界面の密着力の良好な部位を機械的に取り除き、第４工程で薄膜デバイスを剥離する薄膜デバイス装置の製造方法において、分離膜１２０との基材１００との界面で部分的に密着力の異なる部位は、基材の表面処理により形成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、薄膜デバイス装置の製造方法及び、この製造方法により得た薄膜デバイス装置に関するものであり、さらには、この薄膜デバイス装置の製造方法を利用したアクティブマトリクス基板の製造方法、この方法により得たアクティブマトリクス基板及び、このアクティブマトリクス基板を用いた電気光学装置に関するものである。さらに詳しくは、薄膜デバイスを基板上に形成した後、この基板から薄膜デバイスを剥離する技術に関するものである。

各種の電気光学装置のうち、電気光学物質として液晶を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置では、アクティブマトリクス基板上にスイッチング素子として薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと言う）を製造する際に、半導体プロセスを利用する。この半導体プロセス中は高温処理を伴う工程を含むため、基板としては耐熱性に優れる材質のもの、すなわち、軟化点及び融点が高いものを使用する必要がある。従って、現在は、１０００℃程度の温度に耐える基板として石英ガラスが使用され、５００℃前後の温度に耐える基板として耐熱ガラスが使用されている。
このように、ＴＦＴ等の薄膜デバイスを搭載する基板は、それらの薄膜デバイスを製造する際の温度条件等に耐え得るものでなければならない。

しかしながら、ＴＦＴ等の薄膜デバイスを搭載した基板が完成した後において、前記の石英ガラスや耐熱ガラスでは好ましくないことがある。例えば、高温処理を伴う製造プロセスに耐え得るように石英基板や耐熱ガラス基板等を用いた場合には、これらの基板が非常に高価であるため、表示装置等の製品価格の上昇を招く。また、パームトップコンピュータや携帯電話機等の携帯用電子機器に使用される液晶表示装置は、可能な限り安価であることに加えて、軽くて多少の変形にも耐え得ること、落としても割れにくいことも求められるが、石英基板やガラス基板は、重いとともに変形に弱く、かつ、落下等によって割れやすい。従って、従来の薄膜デバイス装置に用いられる基板は、製造条件からくる制約、及び製品に要求される特性の双方に対応することができないという問題点がある。

そこで本出願人は先に、多結晶シリコンＴＦＴなどを従来のプロセスと略同様な条件で第１の基材上に形成した後に、この薄膜デバイスを第１の基材から剥離して、第２の基材に転写する技術を提案している（特願平８−２２５６４３号）。この先願技術では、第１の基材と薄膜デバイスとの間に分離層を形成し、この分離層に対して例えばエネルギー光を照射することにより、第１の基材から薄膜デバイスを剥離して、この薄膜デバイスを第２の基材の側に転写している。

近年、有機薄膜電子デバイスとして有機ＴＦＴや有機ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）素子が研究され、その応用として有機ＴＦＴアクティブマトリックス駆動の有機ＥＬディスプレイの試作が試みられている。有機電子デバイスの特徴として、多結晶シリコンＴＦＴの作製に見られるような高価な製造設備を不要とし、安価なデバイスの提供が可能であるという特徴があり、また、先述のパームトップコンピュータや携帯電話機等の携帯用電子機器に使用される表示装置に好適であると思われる。

プラスチックシート（基材）上にこれら有機ＴＦＴを形成する場合、基材の寸法安定性が劣るため、その上にアクティブ素子をじかに形成するのは非常に困難である。
そこで特許文献１では、ガラス等の耐熱性に優れた基板に予め形成したアクティブマトリックス層をプラスチックシート基板上に転写することが開示されている。この公報では、剥離層に金属メッキを用い、アクティブマトリックス層との間に透明電気絶縁層を設けるなど煩雑な工程が必要であり、しかも、接着剤として溶剤型感圧接着剤を用いているため、応力の問題が生じる。また、特許文献２では、転写時の外力からアクティブマトリックス層を保護するために、無機バッファ層を配置したり、スリットを追加形成するなどを行っているが、工程の煩雑さを招いている。

鑑みて、転写法の重要な技術は剥離工程にあり、既報では、アモルファスシリコンのレーザー照射による相変化現象に伴う密着力の減少、放射線照射による密着力の減少（特許文献３）、物理的、化学的基材の除去（特許文献４、特許文献５）、応力を伴う機械的剥離と発生応力からの素子保護方法などに大別できる。

特開平８−６２５９１号公報 特開平２００１−３５６３７０号公報 特開平８−１５２５１２号公報 特開平１０−１８９９２４号公報 特開平１１−３１８２８号公報

しかしながら、従来の剥離方法及び転写方法では、分離層での剥離現象が適正に起こらないという問題点がある。また、基板サイズに制約を受け、特に有機電子デバイスの特徴である大面積素子への展開が不可能であった。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、分離膜として用いる有機物膜を適正化することにより、薄膜デバイスを損傷することなく基板（第１の基材）からの剥離を可能にし、さらに、剥離層が機械的強度を有するので、従来の転写用基板を用いずに、そのまま自立体として製造ハンドリングでき、基材及びその接合工程を一部省略できる薄膜デバイス装置の製造方法を提供することを目的（課題）とする。また、第１の基材から薄膜デバイスを剥離した後に、第１の基材と同じ側に、支持基板として第２の基材を接合することができる薄膜デバイス装置の製造方法を提供することを目的（課題）とする。そして本発明は、この製造方法により得た薄膜デバイス装置を提供することを目的（課題）とする。さらに本発明は、上記の薄膜デバイス装置の製造方法を用いたアクティブマトリクス基板の製造方法、この製造方法により製造したアクティブマトリクス基板、及びこのアクティブマトリクス基板を用いた電気光学装置を提供することを目的（課題）とする。

上記課題を解決するための手段として、本発明では以下のような特徴を有している。
（１）：第１の基材上に第１の有機物からなる分離膜を形成する第１の工程と、前記第１の有機物からなる分離膜上に薄膜デバイスを形成する第２の工程と、前記薄膜デバイスの前記第１の基材と反対側に第２の有機物からなる膜を形成する第３の工程と、前記第１の有機物からなる分離膜と前記第1の基材との界面で剥離現象を生じさせることにより前記第１の基材を前記薄膜デバイス側から剥がす第４の工程と、を有する薄膜デバイス装置の製造方法であって、前記第１の工程では前記分離膜と第１の基材との界面で部分的に密着力の異なる部位を設け、前記第４の工程の前に前記界面の密着力の良好な部位を機械的に取り除き、前記第４の工程で薄膜デバイスを剥離する薄膜デバイス装置の製造方法において、前記分離膜と第１の基材との界面で部分的に密着力の異なる部位が、前記第１の基材の表面処理により形成されていることを特徴とする。
（２）：（１）に記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、前記第１の基材としてシリコン（Ｓｉ）基板を用い、前記分離膜とＳｉ基板との界面で部分的に密着力の異なる部位が、前記Ｓｉ基板の表面処理により形成されていることを特徴とする。
（３）：（２）に記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、前記分離膜とＳｉ基板との界面で部分的に密着力の異なる部位は、Ｓｉ基板表面に水素終端処理を部分的に施し、その後、分離膜を堆積することによりなることを特徴とする。
（４）：（２）に記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、前記分離膜とＳｉ基板との界面で部分的に密着力の異なる部位は、Ｓｉ基板に水酸基終端表面と水素終端表面の２つの部位からなる表面を形成し、その後、分離膜を堆積することによりなることを特徴とする。
（５）：（１）〜（４）の何れか一つに記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、前記第１の有機物からなる分離膜及び／または前記第２の有機物からなる膜は、有機物原料及び／または、そのガスを用いた化学気相堆積法により形成された有機物膜であることを特徴とする。
（６）：（１）〜（４）の何れか一つに記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、前記第１の有機物膜はパリレン材料、フッ素化ポリマー、またはシクロファン誘導体からなる有機物膜であることを特徴とする。
（７）：（１）〜（６）の何れか一つに記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、前記第２の有機物膜が前記第１の有機物膜と同じ材料の膜であることを特徴とする。
（８）：（１）〜（７）の何れか一つに記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、前記第１の有機物膜の膜厚が１０μｍ以上であることを特徴とする。
（９）：（１）〜（８）の何れか一つに記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、前記第４の工程の前に前記界面の密着力の良好な部位を機械的に取り除く方法として、前記第１の基材と分離膜との界面の密着力の良好な部位を、ダイシングあるいはレーザーアブレーションにより切断・除去することを特徴とする。
（１０）：（１）〜（９）の何れか一つに記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、前記第４の工程で前記薄膜デバイスを前記第１の基材から剥離した後、該薄膜デバイスの前記第１の基材と同じ側に第２の基材を接着する第５の工程を有することを特徴とする。
（１１）：（１０）に記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、前記第２の基材がフレキシブル基板からなることを特徴とする。
（１２）：（１）〜（１１）の何れか一つに記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、前記第２の工程では、前記第１の基材上に、前記薄膜デバイスとして、少なくとも有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）を形成することを特徴とする。
（１３）：（１２）に記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、前記有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）に含まれるゲート絶縁膜が、パリレン材料、フッ素化ポリマー、またはシクロファン誘導体からなる有機物膜であることを特徴とする。
（１４）：薄膜デバイスを有する薄膜デバイス装置において、（１）〜（１３）の何れか一つに記載の薄膜デバイス装置の製造方法により形成されたことを特徴とする。
（１５）：（１）〜（１３）の何れか一つに記載の薄膜デバイス装置の製造方法を利用したアクティブマトリクス基板の製造方法において、前記第２の工程では、前記第１の基材上に、前記薄膜デバイスとして画素スイッチング用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をマトリクス状に形成して、該薄膜トランジスタをマトリクス状に有するアクティブマトリクス基板を製造することを特徴とする。
（１６）：アクティブマトリクス基板であって、（１５）に記載のアクティブマトリクス基板の製造方法により形成されたことを特徴とする。
（１７）：電気光学装置であって、（１６）に記載のアクティブマトリクス基板を用いたことを特徴とする。

以下、本発明をより具体的に説明する。
本発明は、第１の基材上に第１の有機物膜からなる分離膜を形成する第１の工程と、前記第１の有機物膜上に薄膜デバイスを形成する第２の工程と、前記薄膜デバイスの前記第１の基材と反対側に第２の有機物膜を形成する第３の工程と、前記第１の有機物膜と第1の基材との界面で剥離現象を生じさせることにより前記第１の基材を前記薄膜デバイス側から剥がす第４の工程とを有し、基材なしの自立体を形成する薄膜デバイス装置の製造方法、あるいは、前記第４の工程で前記薄膜デバイスを前記第１の基材から剥離した後、該薄膜デバイスの前記第１の基材と同じ側に第２の基材を接着する第５の工程を有する薄膜デバイス装置の製造方法であって、前記第１の工程では分離膜と第1の基材との界面で部分的に密着力の異なる部位を設けて分離膜を形成し、前記第４の工程の前に密着力の良好な部位を機械的に取り除き、前記第４の工程で分離膜と第1の基材との界面から剥離することを特徴としている。そして、前記分離膜と第１の基材との界面で部分的に密着力の異なる部位は、前記第１の基材の表面処理により形成されている。より具体的には、前記第１の基材としてＳｉ基板（例えばＳｉウェハ）を用いた場合、分離膜とＳｉ基板との界面で部分的に密着力の異なる部位は、Ｓｉ基板の表面処理により形成されている。すなわち、分離膜とＳｉ基板との界面で部分的に密着力の異なる部位は、Ｓｉ基板表面に水素終端処理を部分的に施し、その後、分離膜を堆積することにより得るか、あるいは、Ｓｉ基板に水酸基終端表面と水素終端表面の２つの部位からなる表面を形成し、その後、分離膜を堆積することにより得られる。

次にＳｉウェハ表面の水素終端処理について記述する。
Ｓｉウェハ表面はシリコンダングリングボンドを酸化物が終端したところの自然酸化膜が存在し、通常表面では空気中浮遊物吸着により有機物汚染された状態、もしくは自然酸化膜に水素結合を介して吸着水、または水酸基終端している。分離膜にポリパラキシリレンを用いた場合、この有機物汚染表面、や水酸基終端表面での密着力は乏しく、分離工程では容易に界面剥離が生じるものの、有機ＴＦＴプロセスには不十分である。
水素終端処理として、有機溶媒による有機洗浄、酸素プラズマ灰化処理により有機物を除去し、自然酸化膜をフッ酸水溶液に浸漬させ除去、その後、弱アルカリ下でのフッ化アンモニウム溶液浸漬により水素終端Ｓｉウェハ表面が得られる。この表面は非常に安定であり、通常の放置下では２４時間、酸性溶液下でも１時間、表面状態は保持される。
ポリパラキシリレン分離膜とこの水素終端表面の密着性は良好であり、従って、水素終端表面を部分的に配置させることで、密着力の乏しい他の部分をこの部分が補うことで、有機ＴＦＴプロセス下での剥離事故を防止させることができる。

本発明において、第１の有機物膜は、密着力の乏しい界面のみでの剥離となり、容易に界面で剥離現象が起こるので、第１の基材を薄膜デバイス側から剥がして有機物膜自立体を得ることができる。よって、本発明によれば、信頼性の高い薄膜デバイス装置を効率よく製造できる。
尚、本発明において、前記第２の工程では、有機物膜は有機ＴＦＴプロセスには十分耐えうる基材密着力を有し、また、前記第４の工程では、その密着力の低減により剥離現象を容易に行うことができるように形成される。また、第４の工程に先だって、第１の基材と分離膜との界面の密着力の良好な部位を、ダイシング法あるいはレーザーアブレーション法により切断・除去することにより、第４の工程での剥離を容易に行うことができる。

本発明において、前記第１の有機物膜は、有機物原料及び／または、そのガスを用いた化学気相堆積法により形成された有機物膜を第１の有機物膜として用いてもよい。
また、前記第１の有機物膜は、パリレン材料からなる有機物膜や、フッ素化ポリマーからなる有機物膜であり、またはシクロファン誘導体からなる有機物膜であってもよい。特にパリレン膜は有効である。

ここで、パリレン膜とは、米国のユニオン・カーバイド・ケミカルズ・アンド・プラスチック社が開発したポリパラキシリレン樹脂からなる気相合成法によるコーティング膜である。このコーティング膜は原料であるジパラキシリレン固体ダイマーを気化、熱分解し、この時発生した安定なジラジカルパラキシリレンモノマーが基材上において吸着と重合の同時反応を起こすことによって形成される。このコーティング膜は従来の液状コーティングや粉末コーティングでは不可能な精密コーティングが可能である他、コーティング時の被着物の形状、材質を選ばない、室温でのコーティングが可能であるなど、他に類の無い数々の優れた特質を有することにより、超精密部品のコーティングをはじめ、汎用品のコーティングに至るまで、最適なコンフォーマル（同型）コーティング被膜として知られている。具体的にはハイブリッドＩＣの絶縁膜コーティング、ディスクドライブ部品のダスト粉の発生防止、ステッピングモーターの潤滑用膜、生体材料の腐食防止膜にその応用例を見ることができる。

第２の有機物膜としては、第１の有機物膜と同じ材料を用いることができ、第１の有機物膜と同じ材料を同種の作製方法にて形成すれば、製造設備の低減を図ることができる。特に、パリレン材料を用いた有機物膜は、第１及び第２の有機物膜として有効であり、パリレン材料自体が機械的強度に優れているので、第４の工程で第１の基材から剥離したとき、自立体としてハンドリング可能である。また、第４の工程で第１の基材から薄膜デバイスを剥離した後、第５の工程で薄膜デバイスを第２の基材に接合することで、安定した信頼性の高い薄膜デバイス装置を提供することができる。尚、第２の基材としては種々の基材を用いることができ、また、フレキシブルシートやフィルム等のフレキシブル基板を用いることができる。

本発明において、前記第２の工程では、前記第１の基材上に、前記薄膜デバイスとして、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成する。この薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は電界効果型トランジスタであり、この素子を構成するゲート絶縁膜は、上記パリレン膜であっても良い。

本発明に係る薄膜デバイス装置の製造方法は、アクティブマトリクス基板の製造方法として利用できる。この場合には、前記第２の工程では、前記第１の基材上に、前記薄膜デバイスとして薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をマトリクス状に形成して、該薄膜トランジスタをマトリクス状に有するアクティブマトリクス基板を製造する。
また、本発明では、前記第１の基材上に、前記薄膜デバイスとして、駆動回路用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成して、該薄膜トランジスタを備える駆動回路を有するアクティブマトリクス基板を製造してもよい。
さらに、本発明では、前記第１の基材上に、前記薄膜デバイスとして有機ＴＦＴ、有機ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）素子を形成してもよい。

本発明に係るアクティブマトリクス基板については、対向基板との間に液晶等の電気光学物質を挟持させることによって、液晶表示装置等の電気光学装置を構成するのに適している。また、有機ＥＬ表示装置、電界入力により反射率変化を生じる表示装置等の電気光学装置を構成するのに適している。すなわち、本発明によれば、最終的に製品に搭載される基板として、大型の基板、安価な基板、軽い基板、変形に耐え得る基板、割れない基板を用いることができるので、安価、軽量、耐衝撃性等に優れた電気光学装置を構成することができる。

以上のように、本発明においては、分離膜は、薄膜デバイスの形成プロセス中は強固な密着力を有する部分により密着力の乏しい部分が第１の基材上に保持され、各種プロセスを経て、終了し、その後、密着力の強固な部分を取り除くことにより第１の基材から薄膜デバイスを剥離するので、第１の基材を薄膜デバイス側から容易に分離することができる。また、最終的に薄膜デバイスを第２の基材に接着することができる。よって、本発明によれば、基板種を選ばず、信頼性の高い薄膜デバイス装置を効率よく製造できる。また、本発明の製造方法を用いることにより、信頼性の高い薄膜デバイス装置を提供することができる。さらには、アクティブマトリクス基板の製造も容易になり、信頼性の高いアクティブマトリクス基板を用いた電気光学装置の提供が可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図１〜図５は、本発明の第１の実施形態に係る薄膜デバイス装置の製造方法のうち、第１の基材上に薄膜デバイスを形成した後、薄膜デバイスを第１の基材から剥離するまでの工程を説明するための工程説明図である。

（第１の工程）
本実施形態の薄膜デバイス装置の製造方法では、まず、図１に示すように、第１の基材（例えばＳｉウェハ）１００上に第１の有機物を堆積して分離膜１２０を形成する。
この時、Ｓｉウェハ１００の表面処理により、周辺部のみを密着力良好に、また、それ以外は乏しい密着性になるようにＳｉウェハ１００の表面改質を行い、分離膜１２０を形成する。
本実施形態において、分離膜１２０は、有機ＴＦＴからなるアクティブマトリックス層を形成可能なだけの耐熱性や、アクティブマトリックス層形成時のパターニングする際のエッチングプロセス等に対する耐性を有し、一方、第４の工程時には他層にダメージを与えずに剥離可能であるような密着性を有するものであり、例えば９０°剥離試験で〜１０ｇ／ｃｍ以下の強度に制御可能なことが重要である。また、分離膜１２０の厚さは、通常は、１０〜２００μｍ程度であるのが好ましい。

（第２の工程）
次に、図２に示すように、分離膜１２０上に、各種薄膜デバイスを含む薄膜デバイス層１４０を形成する。また、薄膜デバイス層１４０は、図３に示すように有機ＴＦＴ素子を含んでいる。また、薄膜デバイス層１４０の最下面に中間層を配置して有機ＴＦＴ素子を形成しても良い。この有機ＴＦＴ素子は、逆スタガー構造のＴＦＴを示しており、有機半導体層１４４、ゲート絶縁膜１４８、ゲート電極１５０、及びソース・ドレイン電極１５２を備えている。
図２に示す例では、薄膜デバイス層１４０は、ＴＦＴ等の薄膜デバイスを含む層であるが、この薄膜デバイス層１４０に形成される薄膜デバイスは、ＴＦＴ以外にも、製造する機器の種類に応じて、例えば有機薄膜ダイオード、有機電子材料のＰＩＮ接合からなる光電変換素子（光センサ、太陽電池）、有機抵抗素子、その他の有機薄膜半導体デバイス、各種有機電極、スイッチング素子、メモリー、等であってもよい。これらいずれの有機薄膜デバイスも、大面積、集積化により機能を向上させることができる。

（第３の工程）
次に、図４に示すように、薄膜デバイス層１４０の上（Ｓｉウェハ１００とは反対側）に第２の有機物膜１６０を成膜する。有機ＴＦＴは耐候性に劣る場合があるので、第２の有機物膜１６０としては、水、酸素などに対するバリア性の高い材料が選ばれる。

（第４の工程）
次に、図５に示すように、第１の基材（Ｓｉウェハ）１００と分離膜（第１の有機物膜）１２０との間の界面から剥離を行う。また、この第４の工程に先だって、図４の積層体の端部を切断しておく。
すなわち、Ｓｉウェハ１００の表面改質により周辺部を除く他の部分は乏しい密着力であるので、剥離工程の前に周辺部の密着性の良好な部分をダイシング法やレーザーアブレーション法などにより切断しておくことで、容易に剥離できるようになる。
従って、図５に示すように、Ｓｉウェハ１００を剥がすように力を加えると、Ｓｉウェハ１００を第１の有機物膜からなる分離膜１２０で容易に剥がすことができる。その結果、第１の有機物膜１２０上に薄膜デバイス層１４０を有し、第２の有機物膜１６０を保護膜とする有機物膜自立型素子ができる。
また、Ｓｉウェハ１００を再利用（リサイクル）することにより、製造コストの低減を図ることができる。

尚、薄膜デバイス層１４０の形成プロセス終了後（第２の工程後）、密着力の良好な部位をレーザーアブレーション法により除去し、その後、第３の工程に移っても良い。
また、密着力の異なる分離膜の形成方法としては、第１の基材（Ｓｉウェハ）１００上に界面活性剤を周知の印刷技術により部分的に配置させた後、分離膜としてパリレンを成膜すれば容易に形成することができる。

［第２の実施の形態］
次に本発明の第２の実施の形態を説明する。
（第１〜４の工程）
本実施形態では、第１の実施の形態と同様の第１〜４の工程（図１〜５）を経て、薄膜デバイスを形成し第１の基材１００から剥離する。

（第５の工程）
次に剥離した薄膜デバイスの第１の基材があった側の面に第２の基材２００を接着層１７０を介して接合する。図６に第２の基材２００を接着した薄膜デバイス装置１の概略断面図を示す。
接着層１７０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接着剤が挙げられる。この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１７０の形成は、例えば塗布法によりなされる。

接着層１７０に硬化型接着剤を用いる場合には、例えば薄膜デバイス層１４０上に接着剤を塗布し、その上に第２の基材２００を接合した後、接着剤の特性に応じた硬化方法により接着剤を硬化させて薄膜デバイス層１４０と第２の基材２００とを接着固定する。
接着層１７０に光硬化型接着剤を用いた場合には、例えば薄膜デバイス層１４０上に接着剤を塗布し、その上に第２の基材２００を接合した後、第２の基材２００に光透過性のものを用いた場合は、第２の基材２００の側から接着剤に光を照射することにより接着剤を硬化させて薄膜デバイス層１４０と第２の基材２００とを接着固定する。また、第１、第２の有機物膜１２０，１６０に光透過性のものを用いた場合は、第１の有機物膜１２０の側から接着剤に光を照射することにより接着剤を硬化させて薄膜デバイス層１４０と第２の基材２００とを接着固定することができる。また、第２の基材２００の側と第１の有機物膜１２０の側の両方から光を照射してもよい。ここで用いる接着剤としては、薄膜デバイス層１４０に影響を与えにくい紫外線硬化型等の接着剤が望ましい。

尚、薄膜デバイス層１４０の側に接着層１７０を形成する代わりに、第２の基材２００の側に接着層１７０を形成し、この接着層１７０を介して、薄膜デバイス層１４０に第２の基材２００を接着してもよい。
また、第２の基材２００自体が接着機能を有する場合等には、接着層１７０の形成を省略してもよい。

第２の基材２００の機械的特性としては、製造する機器の種類によっては、ある程度の剛性（強度）を有するものが用いられるが、可撓性、弾性を有するフレキシブルな基板であってもよい。
第２の基材２００としては、例えば、融点がそれほど高くない安価なガラス基板、シート状やフィルム状の薄いプラスチック基板、あるいはかなり厚めのプラスチック基板など、製造する機器の種類によって最適なものが用いられる。また、第２の基材２００は、平板でなく、湾曲しているものであってもよい。

第２の基材２００としてプラスチック基板を用いる場合に、それを構成する合成樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよい。例えば、ポリエチレン、ポロプロピレン、エチレン−プレピレン共重合体、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−メチルベンテン−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、アクリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオ共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、プ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、変形ポリフェニレンオキシド、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、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１種、または２種以上を積層した積層体を用いることができる。

第２の基材２００としてプラスチック基板を用いた場合には、大型の第２の基材２００を一体的に成形することができる。また、第２の基材２００がプラスチック基板であれば、湾曲面や凹凸を有するもの等、複雑な形状であっても容易に製造することができる。さらに、第２の基材２００がプラスチック基板であれば、材料コストや製造コストが低く済むという利点もある。それ故、第２の基材２００がプラスチック基板であれば、大型で安価なデバイス（例えば、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置）を製造する際に有利である。

本実施形態において、第２の基材２００は、例えば、アクティブマトリクス型液晶表示装置や、電界印加による反射率変化を用いた表示装置（粒子の電気泳動効果を用いた電気泳動表示パネル）等のアクティブマトリクス基板を薄膜デバイス装置として構成した場合のように、それ自体が独立してデバイスの基体を構成するものや、例えばカラーフィルタ、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。
このように、本実施形態の薄膜デバイス装置１の製造方法では、被剥離物である薄膜デバイス層１４０自体を直接に剥離するのではなく、薄膜デバイス層１４０とＳｉウェハ１００とを第１の有機物膜（分離膜）１２０で剥離する。このため、薄膜デバイス層１４０の側からＳｉウェハ１００を容易、かつ、確実に剥がすことができる。従って、剥離操作に伴う薄膜デバイス層１４０へのダメージがなく、信頼性の高い薄膜デバイス装置を製造することができる。

以下に本発明のより具体的な実施例を記述する。

［第１の実施例］
本発明の第１の実施の形態の具体例としてＳｉウェハ１００の側に、薄膜デバイスとして有機ＴＦＴを含む薄膜デバイス層１４０を形成し、この薄膜デバイス層１４０をＳｉウェハ１００から剥離してなる、有機物膜１２０上に形成した薄膜デバイス装置の製造方法を説明する。

（第１の工程）
・Ｓｉウェハ（第１の基材１００）の表面処理。
（部分）水素終端処理：Ｓｉウェハの周辺部のみを水素終端させる。
有機溶媒洗浄。
酸素プラズマ処理。
フォトリソグラフィーによる被水素終端部以外のレジストカバー形成。
２％−ＨＦ（フッ酸）水溶液による熱酸化膜除去。
ｐＨ８に調整した４０％−ＮＨ_４Ｆ（フッ化アンモニウム水溶液）に５分間浸漬。
レジスト除去。
・乾燥：１２０℃、３０分。
・パリレン成膜（分離膜１２０の形成）。
第三化成社製 diX_C
成膜室雰囲気：０．０１Torr
昇華温度：１００〜１７０℃
熱分解温度：６５０℃
成膜室温度：室温
パリレン膜厚：１０μｍ形成

（第２の工程）
・有機ＴＦＴ形成プロセス。
ゲート電極の成膜：クロム（Ｃｒ）膜をスパッタリング法により、膜厚５０ｎｍ堆積。
ゲート電極のパターニング：フォトリソグラフィーとエッチングでゲート電極（１５０）を形成。
ゲート絶縁膜（１４８）：有機絶縁体膜をスピンコーティング法により形成。有機絶縁体膜としてはポリビニルブチラールを用い、膜厚は１００ｎｍとする。
有機半導体膜（１４４）：ポリヘキシルチオフェン有機半導体材料をスピンコーティング法により形成。膜厚は８０ｎｍとする。
素子のパターン化、ゲート電極コンタクト：フォトリソグラフィーとエッチングで形成。
ソース・ドレイン電極（１５２）の形成。
尚、ゲート絶縁膜にパリレンを用いることにより、成膜工程の共通化が図れ、製造コストを低減できるので良い。

このようにして、有機ＴＦＴを備えた薄膜デバイス層１４０が形成される。尚、層間絶縁層上にはさらに保護膜を形成してもよい。

（第３の工程）
次に、有機ＴＦＴを備える薄膜デバイス層１４０の上に、第２の有機物膜１６０としてパリレン膜を５０μｍ成膜する。

（第４の工程）
次に、Ｓｉウェハ１００の端部をダイシング法やレーザーアブレーション法などにより切断し（全ての層を含む）、剥離を実施する。
このようにしてＳｉウェハ（第１の基材）１００と分離膜１２０との界面で剥離現象を起こさせてから、薄膜デバイス層１４０の側からＳｉウェハ１００を剥がす。その結果、有機物膜（パリレン）自立型薄膜デバイスが形成される。

（第５の工程）
次に、この有機物膜（パリレン）自立型薄膜デバイスに、第２の基材２００としてプラスチックからなるフレキシブルシートを接着層１７０を介して接合し、薄膜デバイス装置１を作製する（図６）。
このようにして薄膜デバイス装置１を製造することにより、曲げに強く、軽量であるために落下にも強いという利点を有する有機薄膜デバイス装置１が形成される。また、有機薄膜デバイスの構成要素として、ＣＰＵ、ＲＡＭ、入力回路、さらに太陽光発電セルを搭載して、自立型マイクロコンピュータを製造することができる。

［第２の実施例］
次に、Ｓｉウェハ１００の側に各種のＴＦＴを含む薄膜デバイス層１４０を形成し、これを剥離した後、第２の基材２００に接着して液晶表示装置や電気泳動表示装置などの電気光学装置に用いるアクティブマトリクス基板（薄膜デバイス装置）を製造する際の製造方法を説明する。

本実施例の電気光学装置（液晶表示装置または電気泳動表示装置）は、アクティブマトリクス基板と、このアクティブマトリクス基板に所定の間隔を介して貼り合わされた対向基板と、この対向基板とアクティブマトリクス基板との間に封入された液晶または電気泳動流体とから概略構成されている。アクティブマトリクス基板と対向基板とは、対向基板の外周縁に沿って形成されたギャップ材含有のシール材によって所定の間隙を介して貼り合わされ、このシール材の内側領域が液晶または電気泳動流体の封入領域とされる。シール材としては、エポキシ樹脂や各種の紫外線硬化樹脂などを用いることができる。ここで、シール材は部分的に途切れているので、対向基板とアクティブマトリクス基板とを貼り合わせた後、シール材の内側領域を減圧状態にすれば、シール材の途切れ部分から表示液を減圧注入でき、封入した後は、途切れ部分を封止剤で塞げばよい。
本実施例において、対向基板はアクティブマトリクス基板よりも小さく、アクティブマトリクス基板の対向基板の外周縁よりはみ出た領域には、後述する走査線駆動回路やデータ線駆動回路等のドライバー部が形成されている。

このように構成した電気光学装置に用いるアクティブマトリクス基板では、中央領域が実際の表示を行う画素部であり、その周辺部分が駆動回路部とされる。画素部では、導電性半導体膜などで形成されたデータ線及び走査線に接続した画素用スイッチングの有機ＴＦＴが、マトリクス状に配列された各画素毎に形成されている。データ線に対しては、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン、アナログスイッチなどを備えるデータ側駆動回路が構成されている。走査線に対しては、シフトレジスタ及びレベルシフタなどを備える走査側駆動回路が構成されている。以下、本実施例のアクティブマトリクス基板の製造方法を説明する。

（第１の工程）
第１の実施例にて示した方法と同様に、第１の基材１００上にパリレン膜からなる分離膜１２０を形成する。本実施例では、１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍ（厚さ）のＳｉウェハ上に、パリレン膜を成膜した。基板表面改質は第1の実施例と同様に行った。

（第２の工程）
次に、分離膜１２０の上に、有機ＴＦＴを形成する。ゲート電極１５０として、Ｃｒ金属膜をスパッタリング法により、膜厚５０ｎｍ堆積させ、フォトリソグラフィーとエッチングにより所望の電極パターン（ゲート電極１５０）を形成する。
次にゲート絶縁膜１４８を形成する。この膜は有機絶縁体膜をスピンコーティング法により形成する。有機絶縁体膜としてポリビニルブチラールを用い、１００ｎｍの膜厚に形成する。
次に有機半導体膜１４４を形成する。ポリヘキシルチオフェン有機半導体材料をスピンコーティング法により８０ｎｍの膜厚に形成する。
素子のパターン化や、ゲート電極コンタクトはフォトリソグラフィーとエッチングによりなされる。
また、或るレジストパターンはエッチング工程終了後、除去することなく、そのままコンタクトホールを有する層間絶縁膜として使用する。
次に、ソース・ドレイン電極１５２を形成する。
このようにして、有機ＴＦＴを備えた薄膜デバイス層１４０が形成される。尚、層間絶縁層上にはさらに保護膜を形成してもよい。また、画素スイッチング用の有機ＴＦＴのドレイン電極１５２と画素個別電極を接続することで薄膜デバイスが形成される。

（第３の工程）
次に薄膜デバイス層の上に第2の有機物膜１６０としてパリレン膜を成膜する。

（第４の工程）
次に、Ｓｉウェハ１００の端部をダイシング法やレーザーアブレーション法などにより切断した後、剥離を実施する。
このようにしてＳｉウェハ１００と分離膜１２０との界面で剥離現象を起こさせてから、薄膜デバイス層１４０の側からＳｉウェハ１００を剥がす。その結果、有機物膜（パリレン）自立型薄膜デバイスが形成される。

（第５の工程）
次に、この有機物膜（パリレン）自立型薄膜デバイスに、第２の基材２００を接着層１７０を介して接合し、アクティブマトリクス基板を作製する。
以上の工程によりアクティブマトリクス基板が完成する。このアクティブマトリクス基板を用いることにより、電気光学表示セル等を形成することが可能になる。

［第３の実施例］
本発明の第２の実施の形態の具体例として、Ｓｉウェハ１００の側に薄膜デバイス層１４０として、有機ＴＦＴを配置した薄膜デバイスを形成し、これを第１の基材１００から剥離した後、第２の基材２００に接着して、電気光学装置のアクイティブマトリクス基板を形成する製造方法を説明する。
図７は、本実施例の有機ＥＬ素子を用いた電気光学装置の要部を示す断面図である。尚、本実施例のアクイティブマトリクス基板の基本的な構成及び製造方法は、第２の実施例と同様であるので、それらの説明を省略する。

薄膜デバイス層１４０は有機ＴＦＴと有機ＥＬ素子からなる。有機ＴＦＴの製造工程は先述の第１の実施例と同様である。
有機ＴＦＴの一端のソース電極１５２と電気的に接続した有機ＥＬ素子中の第１の個別電極２１０を透明導電膜にて形成する。
次に有機発光層２３０の成膜を行う。また、透明導電膜（個別電極）２１０と有機発光層２３０の間に、電荷注入効率を稼ぐための導電性高分子膜（電荷注入層）２２０を配置しても良い。具体的には透明導電膜（個別電極）２１０として、インジウム（Ｉｎ）とスズ（Ｓｎ）からなるＩＴＯ膜をスパッタリングにて膜厚１００ｎｍに選択形成し、次に、ポリエチレンジオキシチオフェン膜をスピンコーティングにて５０ｎｍ成膜する。有機発光層２３０の材料としてポリフェニレンビニレン材料を、スピンコーティングにて８０ｎｍの膜厚に形成する。
次に共通電極２４０としてバリウム（Ｂａ）、銀（Ａｇ）を真空蒸着にて成膜する。このようにして有機ＴＦＴと有機ＥＬ素子及び電極を有する薄膜デバイス層１４０が形成される。

このように、本実施形態に係る電気光学装置に用いるアクティブマトリクス基板と有機ＥＬ素子は、Ｓｉウェハ１００上に最適な条件で形成した後、このＳｉウェハ１００から剥離して、プラスチックシート基板等からなるフレキシブルな第２の基材２００の側に、接合したものである。
さらに、本実施例では薄膜デバイス層１４０を第１の基材１００から剥離した後、その剥離した側の面に第２の基材２００を接着するため、薄膜デバイス層１４０を第２の基材２００に接着し終えた状態で、薄膜デバイス層１４０は、Ｓｉウェハ１００にＴＦＴを形成したときの積層構造のままであるという特徴を有している。

以上説明したように、本発明によれば、基板種を選ばず、信頼性の高い薄膜デバイス装置を効率よく製造することができる。また、本発明の製造方法を用いることにより、有機ＴＦＴ素子や有機ＥＬ素子を有する信頼性の高い薄膜デバイス装置を製造することができる。従って、本発明の製造方法は有機ＴＦＴ素子や有機ＥＬ素子を有するアクティブマトリクス基板の製造や、それを用いた電気光学装置の製造に好適に利用することができ、信頼性の高いアクティブマトリクス基板や、それを用いた電気光学装置（液晶表示装置、電気泳動表示装置等）を提供することができる。

本発明の第１の実施形態における薄膜デバイス装置の製造工程の一部を示す工程説明図である。 本発明の第１の実施形態における薄膜デバイス装置の製造工程の一部を示す工程説明図である。 薄膜デバイス層に形成される有機機能性素子の一例を示す有機ＴＦＴ素子の断面図である。 本発明の第１の実施形態における薄膜デバイス装置の製造工程の一部を示す工程説明図である。 本発明の第１の実施形態における薄膜デバイス装置の製造工程の一部を示す工程説明図である。 本発明の第２の実施形態における薄膜デバイス装置の概略断面図である。 本発明の一実施例を示すアクティブマトリクス基板を用いた電気光学装置の概略要部断面図である。

符号の説明

１：薄膜デバイス装置
１００：第１の基材（Ｓｉウェハ）
１２０：第１の有機物膜（分離膜）
１４０：薄膜デバイス層
１４４：有機半導体
１４８：ゲート電極
１５０：ゲート電極
１５２：ソース・ドレイン電極
１６０：第2の有機物膜
１７０：接着層
２００：第２の基材
２１０：個別電極
２２０：電荷注入層
２３０：有機発光層
２４０：共通電極

Claims (17)

1. 第１の基材上に第１の有機物からなる分離膜を形成する第１の工程と、前記第１の有機物からなる分離膜上に薄膜デバイスを形成する第２の工程と、前記薄膜デバイスの前記第１の基材と反対側に第２の有機物からなる膜を形成する第３の工程と、前記第１の有機物からなる分離膜と前記第1の基材との界面で剥離現象を生じさせることにより前記第１の基材を前記薄膜デバイス側から剥がす第４の工程と、を有する薄膜デバイス装置の製造方法であって、前記第１の工程では前記分離膜と第１の基材との界面で部分的に密着力の異なる部位を設け、前記第４の工程の前に前記界面の密着力の良好な部位を機械的に取り除き、前記第４の工程で薄膜デバイスを剥離する薄膜デバイス装置の製造方法において、
   前記分離膜と第１の基材との界面で部分的に密着力の異なる部位が、前記第１の基材の表面処理により形成されていることを特徴とする薄膜デバイス装置の製造方法。
2. 請求項１記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、
   前記第１の基材としてシリコン（Ｓｉ）基板を用い、前記分離膜とＳｉ基板との界面で部分的に密着力の異なる部位が、前記Ｓｉ基板の表面処理により形成されていることを特徴とする薄膜デバイス装置の製造方法。
3. 請求項２記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、
   前記分離膜とＳｉ基板との界面で部分的に密着力の異なる部位は、Ｓｉ基板表面に水素終端処理を部分的に施し、その後、分離膜を堆積することによりなることを特徴とする薄膜デバイス装置の製造方法。
4. 請求項２記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、
   前記分離膜とＳｉ基板との界面で部分的に密着力の異なる部位は、Ｓｉ基板に水酸基終端表面と水素終端表面の２つの部位からなる表面を形成し、その後、分離膜を堆積することによりなることを特徴とする薄膜デバイス装置の製造方法。
5. 請求項１〜４の何れか一つに記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、
   前記第１の有機物からなる分離膜及び／または前記第２の有機物からなる膜は、有機物原料及び／または、そのガスを用いた化学気相堆積法により形成された有機物膜であることを特徴とする薄膜デバイス装置の製造方法。
6. 請求項１〜４の何れか一つに記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、
   前記第１の有機物膜はパリレン材料、フッ素化ポリマー、またはシクロファン誘導体からなる有機物膜であることを特徴とする薄膜デバイス装置の製造方法。
7. 請求項１〜６の何れか一つに記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、
   前記第２の有機物膜が前記第１の有機物膜と同じ材料の膜であることを特徴とする薄膜デバイス装置の製造方法。
8. 請求項１〜７の何れか一つに記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、
   前記第１の有機物膜の膜厚が１０μｍ以上であることを特徴とする薄膜デバイス装置の製造方法。
9. 請求項１〜８の何れか一つに記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、
   前記第４の工程の前に前記界面の密着力の良好な部位を機械的に取り除く方法として、前記第１の基材と分離膜との界面の密着力の良好な部位を、ダイシングあるいはレーザーアブレーションにより切断・除去することを特徴とする薄膜デバイス装置の製造方法。
10. 請求項１〜９の何れか一つに記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、
    前記第４の工程で前記薄膜デバイスを前記第１の基材から剥離した後、該薄膜デバイスの前記第１の基材と同じ側に第２の基材を接着する第５の工程を有することを特徴とする薄膜デバイス装置の製造方法。
11. 請求項１０記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、
    前記第２の基材がフレキシブル基板からなることを特徴とする薄膜デバイス装置の製造方法。
12. 請求項１〜１１の何れか一つに記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、
    前記第２の工程では、前記第１の基材上に、前記薄膜デバイスとして、少なくとも有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）を形成することを特徴とする薄膜デバイス装置の製造方法。
13. 請求項１２記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、
    前記有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）に含まれるゲート絶縁膜が、パリレン材料、フッ素化ポリマー、またはシクロファン誘導体からなる有機物膜であることを特徴とする薄膜デバイス装置の製造方法。
14. 薄膜デバイスを有する薄膜デバイス装置において、
    請求項１〜１３の何れか一つに記載の薄膜デバイス装置の製造方法により形成されたことを特徴とする薄膜デバイス装置。
15. 請求項１〜１３の何れか一つに記載の薄膜デバイス装置の製造方法を利用したアクティブマトリクス基板の製造方法において、
    前記第２の工程では、前記第１の基材上に、前記薄膜デバイスとして画素スイッチング用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をマトリクス状に形成して、該薄膜トランジスタをマトリクス状に有するアクティブマトリクス基板を製造することを特徴とするアクティブマトリクス基板の製造方法。
16. 請求項１５記載のアクティブマトリクス基板の製造方法により形成されたことを特徴とするアクティブマトリクス基板。
17. 請求項１６記載のアクティブマトリクス基板を用いたことを特徴とする電気光学装置。
    

Images