JP2006120726A - 薄膜装置の製造方法、電気光学装置、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 転写技術を利用して高密度実装及び薄型化が可能な薄膜装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 転写元基板（１００）上に、所定のエネルギ付与によって剥離する第１剥離層（１０２）を介して薄膜装置を含む被転写層（１１０）を形成する工程、被転写層を仮転写基板（１１６）に接合する工程、エネルギを付与して第１剥離層（１０２）に界面剥離及び／又は層内剥離を生じさせることにより転写元基板（１００）を被転写層（１１０）から剥離する工程により、仮転写基板（１１６）に被転写層（１１０）が接合された積層構造を一対形成し、転写先基板（１２０）の両面に、一対の積層構造の被転写層（１１０）をそれぞれ接着する工程、及び被転写層の各々から仮転写基板（１１６）を分離する工程を備えることにより、転写先基板（１２０）の両面に各被転写層（１１０）を転写する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、薄膜装置の基板間転写技術を使用した薄膜装置の製造方法に関する。

液晶表示装置（ＬＣＤ）、電界発光（エレクトロルミネッセンス：ＥＬ）表示装置のような半導体応用装置では、変形や落下による壊れ防止、柔軟性、軽量化等の理由などにより下地基板にプラスチック基板を使用することが望ましい場合がある。しかし、プラスチック基板は、半導体装置製造で必要とされる高温プロセスに対する耐熱性が無いため、プラスチック基板上に通常の半導体製造プロセスによって半導体装置を形成することができない。

従来、プラスチック基板上に半導体装置を形成するための技術として、薄膜半導体装置を耐熱の製造元基板上に形成した後、該基板から薄膜半導体装置が形成されている素子形成層（被転写層）を剥離し、これを転写先基板であるプラスチック基板に貼り付けることによって半導体応用装置を製造する転写技術があった。これらの転写技術は、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、「剥離方法」等として詳細に説明されている。
特開平１０−１２５９２９号公報 特開平１０−１２５９３０号公報 特開平１０−１２５９３１号公報

しかしながら、近年の電気光学機器や電子機器は、高密度実装化かつ薄型化が求められており、上記転写技術を使用して製造した薄膜装置においても、厚みの増加を抑えながら実装密度を高めることが求められている。

そこで、本発明は、転写技術を利用して高密度実装及び薄型化が可能な薄膜装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の薄膜装置の製造方法は、転写元基板上に、所定のエネルギ付与によって剥離する第１剥離層を介して薄膜装置を含む被転写層を形成する工程と、被転写層を仮転写基板に接合する工程と、剥離層にエネルギを付与して第１剥離層に界面剥離及び／又は層内剥離を生じさせることにより転写元基板を被転写層から剥離する工程と、により、仮転写基板に被転写層が接合された積層構造を一対形成し、転写先基板の両面に、一対の積層構造の被転写層をそれぞれ接着する工程と、転写先基板に接着された被転写層の各々から仮転写基板を分離する工程と、を備えることにより、転写先基板の両面に各被転写層を転写することを特徴とする。

上記方法によれば、一対の被転写層が仮転写基板に仮固定された後、一枚の転写先基板の両面に接着され転写され、その後仮転写基板が分離されるので、一枚の転写先基板両面に転写技術により薄膜装置を設けることが可能である。このため、厚膜化を抑えながら薄膜装置を高密度実装することが可能である。また、転写先基板へは転写技術により被転写層が転写されるので、転写先基板自体が被転写層の製造工程における高温プロセス等に耐えられなくてもよく、例えばプラスチック基板等に高温プロセスで製造される薄膜装置を設けることが可能である。

ここで、本発明において転写先基板は、プラスチック基板に限定されるものではなく、ガラスやセラミックなど種種の基板が使用可能である。

また、剥離層としては、光の照射によって原子間又は分子間の結合力が消失又は減少する材料で形成されていることが好ましい。このような性質を有していれば、光の照射によって容易に物理的な結合力を消滅又は減少させ、剥離作業を簡単にできるからである。

このような材料としては、アモルファスシリコンを含むことが好ましい。アモルファスシリコンによれば、上記特性を有し、容易に転写元基板から剥離するからである。

ここで、上記被転写層を仮転写基板に接合する工程は、仮転写基板上に所定のエネルギ付与によって剥離する第２剥離層を形成する工程と、仮転写基板上に形成された第２剥離層と被転写層とを接着層を介して接合する工程と、を含み、仮転写基板を分離する工程は、第２剥離層にエネルギを付与して第２剥離層に界面剥離及び／又は層内剥離を生じさせることにより仮転写基板を被転写層から剥離する工程と、を含むことが可能である。上記工程によれば、仮転写基板が第２剥離層を介して接合されているので、エネルギの付与により容易に仮転写基板を分離することが可能である。

また上記転写先基板の両面に被転写層をそれぞれ接着する工程は、接着層を介して被転写層を転写先基板に接着するものであることが好ましい。接着層のみを介すものであるため、薄膜装置が厚膜化することを抑制可能である。

また本発明の薄膜装置の製造方法は、転写先基板の第１面に薄膜装置を含む被転写層が転写された積層構造を製造する工程と、被転写層が接着された基板の第２面を薄膜装置が形成された他の基板と対向させて接着する工程と、を備えたことを特徴とする。

上記工程によれば、転写先基板の第１面に被転写層が接着され、その基板の裏面である第２面が他の薄膜装置を有する基板と接着されることで基板の両面に薄膜装置を製造することが可能である。このため高密度実装が可能であり、基板を極力薄く形成することで、薄膜装置全体を薄膜化することが可能である。

例えば、他の基板も、同様の被転写層が転写された転写先基板である場合、このような一対の基板は、双方とも可撓性を有することになる。

また例えば、他の基板を通常の製造方法で薄膜装置が積層製造された基板とすれば、少なくとも一方を他方に比べ高い剛性を有するもの、例えばガラス基板とすることができる。ガラス基板等で構成する場合には、転写元基板として用いられるような基板上に直接薄膜装置を形成し、他方の基板と貼り合わせることが考えられる。

例えば、積層構造を製造する工程は、転写元基板上に、エネルギを付与することによって剥離する第１剥離層を介して被転写層を形成する工程と、被転写層を仮転写基板に接合する工程と、第１剥離層にエネルギを付与して第１剥離層に界面剥離及び／又は層内剥離を生じさせることにより転写元基板を被転写層から剥離する工程と、被転写層を転写先基板の第１面に接着する工程と、被転写層から仮転写基板を分離する工程を備える。これら工程によれば、各被転写層は、転写元基板上で形成された後に転写先基板に接着されるので、基板自体が被転写層の製造工程における高温プロセス等に耐えられなくてもよく、例えばプラスチック基板等に高温プロセスで製造される薄膜装置を設けることが可能である。

例えば、被転写層を仮転写基板に接合する工程は、仮転写基板上に所定のエネルギ付与によって剥離する第２剥離層を形成する工程と、仮転写基板上に形成された第２剥離層と被転写層とを接着層を介して接合する工程と、を含む。また、仮転写基板を分離する工程は、第２剥離層にエネルギを付与して第２剥離層に界面剥離及び／又は層内剥離を生じさせることにより仮転写基板を被転写層から剥離する工程を含む。この工程によれば、仮転写基板が第２剥離層を介して接合されているので、エネルギの付与により容易に仮転写基板を分離することが可能である。

例えば、積層構造を製造する工程は、転写元基板上に、エネルギを付与することによって剥離する第１剥離層を介して薄膜装置を含む被転写層を形成する工程と、被転写層を転写先基板の第１面に接着する工程と、第１剥離層にエネルギを付与して第１剥離層に界面剥離及び／又は層内剥離を生じさせることにより転写元基板を被転写層から剥離する工程と、を備える。上記工程によれば、被転写層は、転写元基板上で形成された後に転写先基板の第１面に接着されるので、基板自体が被転写層の製造工程における高温プロセス等に耐えられなくてもよく、例えばプラスチック基板等に高温プロセスで製造される薄膜装置を設けることが可能である。

例えば、転写先基板の第２面を他の基板と対向させて接着する工程は、接着層を介して接着するものである。接着層のみを介すものであるため、薄膜装置が厚膜化することを抑制可能である。

また、転写先基板の第２面を他の基板と対向させて接着する工程は、基板同士を圧着するものであることは好ましい。基板間には中間層を介さず圧着されているので、さらに薄膜化が可能である。

ここで、例えば薄膜装置は、配線膜、電極、または半導体装置のいずれか１以上を含む。被転写層に含まれ、基板外と電気的な接続を要するものとしてこれらが考えられるからである。

例えば、接着層は永久接着剤であることが好ましい。永久接着剤であれば、転写先基板に半永久的に接着可能だからである。

本発明は、本発明の薄膜装置の製造方法を用いて製造された薄膜トランジスタを備える電気光学装置でもある。ここで、「電気光学装置」とは、電気的作用によって発光するあるいは外部からの光の状態を変化させる電気光学装置を備えた装置一般をいい、例えば電気光学装置として、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置の他、液晶表示装置、電気泳動装置、電界の印加により発生した電子を発光板に当てて発光させる電子放出装置を備えたものをも含む。

また本発明は、このような電気光学装置を備えた電子機器でもある。「電子機器」とは、複数の素子または回路の組み合わせにより一定の機能を奏する機器一般をいい、例えば電気光学装置やメモリを備えて構成される。その構成に特に限定が無いが、例えば、上記電気光学装置を含むテレビジョン装置、ロールアップ形テレビジョン装置、パーソナルコンピュータ、携帯電話、ビデオカメラ、ヘッドマウントディスプレイ、リア型またはフロント型のプロジェクター、さらに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、ＩＣカード、宣伝公告用ディスプレイ等が含まれる。

次に図面を参照しながら、本発明の最良の実施の形態を説明する。以下の各実施形態は本発明の単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を制限するものではない。各本実施形態は、薄膜装置として薄膜トランジスタを製造する場合に関する。
（実施形態１）
本発明の実施形態１における薄膜装置の製造方法は、転写先基板の両面に薄膜装置を設けるもので、基本的に次の工程を備える。

１）転写元基板上に、所定のエネルギ付与によって剥離する第１剥離層を介して薄膜装置を含む被転写層を形成する工程；
２）被転写層を仮転写基板に接合する工程；及び
３）剥離層にエネルギを付与して第１剥離層に界面剥離及び／又は層内剥離を生じさせることにより転写元基板を被転写層から剥離する工程
により、仮転写基板に被転写層が接合された積層構造を一対形成し、さらに、
４）転写先基板の両面に、一対の積層構造の被転写層をそれぞれ接着する工程；及び
５）転写先基板に接着された被転写層の各々から仮転写基板を分離する工程を備えることにより、転写先基板の両面に各被転写層を転写する。

さらに、上記２）の被転写層を仮転写基板に接合する工程は、
２−１）仮転写基板上に所定のエネルギ付与によって剥離する第２剥離層を形成する工程；及び
２−２）仮転写基板上に形成された第２剥離層と被転写層とを接着層を介して接合する工程、を含み、
上記５）仮転写基板を分離する工程は、第２剥離層にエネルギを付与して第２剥離層に界面剥離及び／又は層内剥離を生じさせることにより仮転写基板を被転写層から剥離する工程を含む。

以下、図１〜図３を参照して、本実施形態１における薄膜装置の製造方法を説明する。図１〜図３は、製造工程断面図の模式図である。

＜１：被転写層形成工程＞
図１（ａ）に示すように、転写元基板１００上に第１剥離層１０２を介して被転写層１１０が形成される。

転写元基板（製造元基板）１００としては、薄膜トランジスタを製造するための高温プロセスに十分耐えられる基板、例えば、１０００℃程度に耐える石英ガラス党の透光性耐熱基板が利用可能である。転写元基板１００には、石英ガラスの他、ソーダガラス、コーニング７０５９、日本電気ガラスＯＡ―２等の耐熱性ガラス等を使用可能である。転写元基板１００の厚みは、最終製品に用いられるものではないため大きな制限要素はないが、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度であることが好ましく、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであることがより好ましい。転写元基板の厚さが薄すぎると強度の低下を招き、逆に厚すぎると、転写元基板の透過率が低い場合に照射光の減衰を招く。ただし、転写元基板の照射光の透過率が高い場合には、上記上限値を越えてその厚みを厚くすることができる。

第１剥離層１０２は、所定のエネルギ付与によって剥離する特性を有するものである。剥離する特性とは、レーザ光等の照射光により当該層内や界面において剥離（「層内剥離」または「界面剥離」ともいう）を生ずる性質である。すなわち、一定の強度の光を照射することにより、第１剥離層１０２を構成する材料の原子または分子における原子間または分子間の結合力が消失しまたは減少し、アブレーション(ablation)等を生じ、剥離を起こすものである。また、光の照射により、第１剥離層１０２から気体が放出され、分離に至る場合もある。第１剥離層１０２に含有されていた成分が気体となって放出され分離に至る場合と、第１剥離層１０２が光を吸収して気体になり、その蒸気が放出されて分離に至る場合とがある。

このような特性を備える第１剥離層１０２に適する組成としては、例えば、アモルファス（非晶質）シリコン(ａ−Ｓｉ)を使用することができる。このアモルファスシリコン中には、水素（Ｈ）が含有されていてもよい。水素の含有量は、２ａｔ％程度以上であることが好ましく、２〜２０ａｔ％であることがさらに好ましい。水素が含有されていると、光の照射により水素が放出されることにより第１剥離層１０２に内圧が発生し、これが剥離を促進する。水素の含有量は、成膜条件、例えば、ＣＶＤ法を用いる場合には、そのガス組成、ガス圧力、ガス雰囲気、ガス流量、ガス温度、基板温度、投入する光のパワー等の条件を適宜設定することによって調整する。

その他、第１剥離層１０２の材料としては、酸化ケイ素若しくはケイ酸化合物や酸化チタン若しくはチタン酸化合物等の各種酸化物セラミックス、または誘電体あるいは半導体、窒化ケイ素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化物セラミックス、各種有機高分子材料、各種金属が利用可能である。

第１剥離層１０２の厚さとしては、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。第１剥離層１０２の厚みが薄すぎると、形成された膜厚の均一性が失われて剥離にむらが生ずるからである。また第１剥離層１０２の厚みが厚すぎると、剥離に必要とされる照射光のパワー（光量）を大きくする必要があったり、また、剥離後に第１剥離層１０２をパターニングするのに時間を要したりするからである。

第１剥離層１０２の形成方法は、均一な厚みで剥離層を形成可能な方法であればよく、第１剥離層１０２の組成や厚み等の諸条件に応じて適宜選択することが可能である。例えば、ＣＶＤ（ＭＯＣＣＶＤ、低圧ＣＶＤ、ＥＣＲ―ＣＶＤ含む）法、蒸着、分子線蒸着（ＭＢ）、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＰＶＤ法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）、無電解メッキ法等の各種メッキ法、ラングミュア・ブロジェット（ＬＢ）法、スピンコート、スプレーコート法、ロールコート法等の塗布法、各種印刷法、転写法、インクジェット法、粉末ジェット法等に適用できる。これらのうち２種以上の方法を組み合わせてもよい。また、第１剥離層１０２をゾルーゲル(sol-gel)法によりセラミックを用いて成膜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。

被転写層１１０は、薄膜装置が含まれる素子形成層そのものとなっている。薄膜装置としては、配線膜、電極、または半導体装置のいずれか１以上を含むものである。本実施形態では、薄膜装置として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成する場合を例示する。

図３に、薄膜トランジスタＴ１及びＴ２を含む被転写層１１０の拡大断面図を示す。図３に示すように、被転写層１１０は、第１剥離層１０２上に下地層１０４が形成されその上に、薄膜トランジスタＴ１及びＴ２が形成されている。薄膜トランジスタＴ１及びＴ２は、ソース１０３ｓ、ドレイン１０３ｄ、チャネル１０３ｃからなる半導体膜１０３，ゲート絶縁膜１０６、ゲート電極１０５、層間絶縁膜１０８、配線層１０７ｓ・１０７ｄを備えて構成されている。この薄膜トランジスタは通常の薄膜半導体製造技術を適用して製造される。以下、その概要を例示する。

下地層１０４は。例えば製造時または使用時において被転写層を物理的または化学的に保護する保護層、絶縁層、被転写層へのまたは被転写層からの成分の移行（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うち少なくとも一つを発揮するものである。

下地層１０４の組成は、その目的に応じて適宜選択されえるが、複数層化するのがより好ましい。本実施形態のように、非晶質シリコンで構成された剥離層と被転写層との間に形成される場合には、ＳｉＯ₂等の酸化珪素が挙げられる。その他、各種金属が挙げられる。下地層１０４の厚みは、その形成目的に応じて適宜決定される。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。下地層が薄すぎると、上記保護層等の機能を果たすことができず、下地層が厚すぎると全体が厚膜化してしまうからである。下地層１０４の形成方法としては、第１剥離層１０２で説明した各種の方法が適用可能であるが、ここではＣＶＤ法によってシリコン酸化膜を堆積する。なお下地層は、一層で形成する他、同一または異なる組成を有する複数の材料を用いて二層以上形成することもできる。

半導体膜１０３は、公知の半導体薄膜形成技術を用いて形成される。例えば、下地層１０４上に、ＣＶＤ法によってシリコンを堆積させることにより、シリコン膜が形成される。次いで、シリコン膜を薄膜トランジスタのトランジスタ領域の形状にパターニングすることにより半導体膜１０３が形成される。

半導体膜１０３が形成されたら、それをトランジスタ領域とする薄膜トランジスタを形成する。まず、シリコンをＣＶＤ法で堆積し酸化させることによって、または酸化珪素等を直接堆積することによってゲート絶縁膜１０６が形成される。次いで、半導体膜１０３にチャネル１０３ｃ用のイオン注入を行う。次に、タンタルなどの金属膜を堆積するか、ＣＶＤ法によって不純物を高濃度拡散したポリシリコンを堆積し、パターニングを行うことにより、ゲート電極１０５が形成される。次に、ゲート電極１０５をマスクとして半導体膜１０３のソース１０３ｓ・ドレイン１０３ｄ領域上に高濃度不純物注入を行うことにより、自己整合的にソース１０３ｓ・ドレイン１０３ｄが形成される。次いで、不純物活性化の熱処理を行い、ＣＶＤ法によってシリコン酸化膜を堆積することによって、層間絶縁膜１０８が形成される。層間絶縁膜１０８にソース１０３ｓ・ドレイン１０３ｄまで達するコンタクトホールが設けられる。そして、不純物を高濃度で注入したポリシリコンをＣＶＤ法で、あるいは金属膜をスバッタ法で堆積することにより、これらをパターニングして配線層１０７ｓ・１０７ｄが形成される。

図３に示すように、このようにして薄膜トランジスタＴ１及びＴ２を薄膜装置として含む被転写層（素子形成層）１１０が形成される。薄膜トランジスタの形成方法は上記に限らず、公知の薄膜半導体製造技術を適用することが可能である。被転写層１１０に含まれうる薄膜装置としては、薄膜トランジスタの他、画素電極、接続パッド、抵抗、キャパシタ等の受動部品が挙げられる。

なお、上記実施形態では被転写層１１０が薄膜装置を含む薄膜であったが、被転写層は薄膜に限定されず、塗布膜やシートのような厚膜であってもよい。

＜２：仮転写基板接合工程＞
図１（ｂ）に示すように、次に被転写層１１０が仮転写基板１１６に接合される。

まず、仮転写基板１１６上に所定のエネルギ付与によって剥離する第２剥離層１１４が形成される（工程２−１）。仮転写基板１１６は、最終基板として製品に搭載されるものではないため、転写元基板１００と同様の材料を利用可能である。第２剥離層１１４の組成、形成方法、厚みについても第１剥離層１０２と同様である。

次いで、仮転写基板１１６上に形成された第２剥離層１１４と被転写層１１０とが接着層１１２を介して接合される（工程２−２）。接着層１１２は、被転写層１１０上に、または、第２剥離層１１４上に、接着剤をスピンコートなどによって塗布することにより形成される。この接着剤としては、例えば、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、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使用可能である。組成としては、エポキシ系、アクリレート系、シリコーン系、等適宜に選択される。接着層１１２の厚みは、後に取り除く場合にはなるべく薄くなるよう、接着剤の使用量を極力抑えた方が好ましい。また、接着層１１２をいわゆる保護層として用い、最終製品にも搭載する場合には、十分な保護機能が果たせるような厚みにする。しかし、本発明では薄膜装置を薄く形成できる点に利点があるため、その利点を生かせる限度において厚みを定める。

＜３：剥離工程＞
図１（ｃ）に示すように、第１剥離層１０２にエネルギを付与し第１剥離層１０２に界面剥離及び／又は層内剥離を生じさせることにより転写元基板１００が被転写層１１０から剥離される。

エネルギの付与としてはレーザ光の照射によることが好ましい。レーザ光としては、第１剥離層１０２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いが、特にエキシマレーザは、短波長域で高エネルギを出力し、極めて短時間で剥離層にアブレーションを生じさせることができるため好ましい。レーザ光のエネルギ密度は、エキシマレーザの場合、１０〜５０００ｍＪ／ｃｍ²程度とするのが好ましく、特に１００〜５２９９ｍＪ／ｃｍ²程度とするのがより好ましい。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。エネルギ密度が低いか照射時間が短いと、十分なアブレーションが生ぜず、エネルギ密度が高いか照射時間が長いと、第１剥離層１０２や下地層１０４を透過した照射光により、半導体膜１０３へ悪影響を及ぼすことがあるからである。

レーザ光の照射は、その強度が剥離層全体で均一となるように照射するのが好ましい。光の照射方向は、剥離層に対し垂直な方向に限らず、剥離層に対し所定角傾斜した方向であってもよい。また、剥離層の面積が照射光１回の照射面積より大きい場合には、剥離層全領域に対し、複数回に分け光を照射してもよい。また、同一箇所に複数回照射してもよい。また、異なる種類、異なる波長（波長域）の光を同一領域または異なる領域に複数回照射してもよい。

上記被転写層形成工程、仮転写基板接合工程、剥離工程の各工程を繰り返すことにより、被転写層１１０、接着層１１２，第２剥離層１１４、仮転写基板１１６の積層構造を、少なくとも一対製造してから次の工程に進む。

＜４：転写先基板への接着工程＞
図１（ｄ）及び図２（ａ）に示すように、転写先基板１２０の両面に、上記各工程で形成された一対の積層構造の被転写層１１０がそれぞれ接着される。

転写先基板１２０は永久基板として用いられるものであり、転写元基板に比べ、耐熱性や耐蝕性が比較的劣るものであっても利用可能である。また、剛性が低く、可撓性、弾性を有するものであってもよい。このような材料として、各種合成樹脂が挙げられる。合成樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱効果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等、その他のものが適用可能である。なお、ガラス材としては、例えば、石英ガラス、ケイ酸アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、その他のものが使用可能である。

なお、転写先基板１２０としては、単一材料からなる基板の他に、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、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部材を用いてもよい。

ここで、被転写層１１０は接着層１２２を介して転写先基板１２０の両面に接着される。この接着層１２２としては、永久接着剤であることが好ましい。永久接着剤であれば、転写先基板に半永久的に接着可能だからである。半永久的に接着可能な接着剤として、例えば、エポキシ系、アクリレート系等が利用可能である。この接着層１２２は、できるだけ薄い方が好ましく、被転写層１１０と転写先基板１２０との親和性が良いものを選択する。

＜５：仮転写基板分離工程＞
図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、転写先基板１２０へ積層構造が接着されたら、被転写層１１０の各々から仮転写基板１１６が分離される。具体的には、第２剥離層１１４にエネルギを付与して第２剥離層１１４に界面剥離及び／又は層内剥離を生じさせることにより仮転写基板１１６が被転写層１１０から剥離される。エネルギの付与はレーザ光によることが好ましい点及びその照射態様については、第１剥離層１０２における場合と同様に考えられる。

最終製品において、接着層１１２を保護膜として機能させる場合には、図２（ｃ）に示すように一対の仮転写基板１１６が剥離された段階で薄膜装置が完成となる。一方、接着層１１２を除去する場合には、接着剤の性質に応じた溶剤等を用いて接着層１１２を除去し、転写先基板１２０の両面に接着層１２２を介して一つの被転写層１１０が設けられた薄膜装置とする（図２（ｄ））。

なお、上記実施形態１では、仮転写基板１１６と接着層１１２とを第２剥離層１１４を介して接合していたが、接着層１１２に直接仮転写基板１１６を接合してもよい。この場合、接着層１１２を構成する接着剤として、熱可塑性、光可塑性のものとし、仮接着後に再び軟化させる等して、仮転写基板１１６を剥離させやすいものを選択する。

以上、本実施形態１の製造方法によれば、被転写層１１０が仮転写基板１１６に仮固定された後、一枚の転写先基板１２０の両面に転写され、その後仮転写基板１１６が分離されるので、一枚の転写先基板１２０に対して、その両面に薄膜装置を形成することが可能である。このため、厚膜化を抑えながら薄膜装置を高密度実装することが可能である。

また、本実施形態１の製造方法によれば、転写先基板へは転写技術により被転写層が転写されるので、転写先基板自体が被転写層の製造工程における高温プロセス等に対し必ずしも耐熱性・耐蝕性を有しなくてもよく、例えばプラスチック基板等に高温プロセスで製造される薄膜装置を設けることが可能である。

また本実施形態１の製造方法によれば、仮転写基板１１６が第２剥離層１１４を介して接合されているので、レーザ光の照射により容易に仮転写基板１１６を分離することが可能である。

また本実施形態１の製造方法によれば、極薄の接着層１２２を介して被転写層１１０を転写先基板１２０に接着するので、薄膜装置が厚膜化することを抑制可能である。

（実施形態２）
本発明の実施形態２における薄膜装置の製造方法は、転写先基板に薄膜装置を転写後、一組の転写先基板を裏面同士を貼り合わせる態様に係り、基本的に次の工程を備える。

（１）転写先基板の第１面に薄膜装置を含む被転写層が転写された積層構造を製造する工程；及び
（２）被転写層が接着された基板の第２面を薄膜装置を備える他の基板（上記（１）で形成されたもの）と対向させて接着する工程。

特に本実施形態２では、上記積層構造を製造する工程（１）は、
（１−１）転写元基板上に、エネルギを付与することによって剥離する第１剥離層を介して被転写層を形成する工程；
（１−２）被転写層を仮転写基板に接合する工程；
（１−３）第１剥離層にエネルギを付与して第１剥離層に界面剥離及び／又は層内剥離を生じさせることにより転写元基板を被転写層から剥離する工程；
（１−４）被転写層を転写先基板の第１面に接着する工程；及び
（１−５）被転写層から仮転写基板を分離する工程を備える。

また、被転写層を仮転写基板に接合する工程（１−２）は、さらに、
（１−２−１）仮転写基板上に所定のエネルギ付与によって剥離する第２剥離層を形成する工程；及び
（１−２−２）仮転写基板上に形成された第２剥離層と被転写層とを接着層を介して接合する工程を含む。このとき、仮転写基板を分離する工程（１−５）は、（１−５−１）第２剥離層にエネルギを付与して第２剥離層に界面剥離及び／又は層内剥離を生じさせることにより仮転写基板を被転写層から剥離する工程を含む。

以下、図４〜図５に示す製造工程断面図の模式図を参照して、本実施形態２における薄膜装置の製造方法を説明する。図４（ｆ）に示すように、当該工程で製造しようとする積層構造とは、転写先基板１２０上に接着層１２２を介して被転写層１１０が接着された構造をいう。その製造方法を以下説明する。

＜１：積層構造製造工程＞
図４（ａ）に示すように、まず、転写元基板１００上に、エネルギを付与することによって剥離する第１剥離層１０２を介して被転写層１１０が形成される（１−１）。この工程は、実施形態１における被転写層形成工程と同様に行われる。

図４（ｂ）に示すように、次に被転写層１１０が仮転写基板１１６に接合される（１−２）。この工程も、実施形態１における仮転写基板接合工程と同様に行われる。すなわち、仮転写基板１１６上に所定のエネルギ付与によって剥離する第２剥離層１１４が形成され（１−２−１）、さらに仮転写基板１１６上に形成された第２剥離層１１４と被転写層１１０とが接着層１１２を介して接合される（１−２−２）。

図４（ｃ）に示すように、次に、第１剥離層１０２にエネルギを付与して第１剥離層１０２に界面剥離及び／又は層内剥離を生じさせることにより転写元基板１００が被転写層１１０から剥離される（１−３）。この工程も、実施形態１における剥離工程と同様に行われる。

図４（ｄ）に示すように、次に被転写層１１０が転写先基板１２０の第１面に接着される（１−４）。この工程も、実施形態１における転写先基板への接着工程と同様に行われる。

図４（ｅ）に示すように、次に被転写層１１０から仮転写基板１１６が分離される（１−５）。この工程は、実施形態１の仮転写基板分離工程と同様に行われる。すなわち、第２剥離層１１４にエネルギを付与して第２剥離層１１４に界面剥離及び／又は層内剥離を生じさせることにより仮転写基板１１６が被転写層１１０から剥離される（１−５−１）。

以上の各処理によって、転写先基板１２０上に接着層１２２で被転写層１１０が接着・転写された積層構造が形成される（図４（ｆ））。本実施形態２では、この積層構造を一対製造し、それらを互いに貼り合わせる。

＜２：転写先基板第２面接着工程＞
図５（ａ）に示すように、一方の積層構造の転写先基板１２０の第２面（裏面）に接着剤を塗布して接着層１２２とし、他方の積層構造の転写先基板１２０の第２面と接着する。接着層１２２のための接着剤としては、転写先基板１２０と被転写層１１０との接着剤と同様のものを用いることができる。上記のようにして貼り合わせられた一対の転写先基板１２０は、例えば、双方とも可撓性を有することになる。

以上、実施形態２によれば、一対の転写先基板１２０の第１面に被転写層１１０が接着され、転写先基板１２０の裏面である第２面同士が接着されたので、貼り合わせられた転写先基板の両面に薄膜装置を設けることができ、高密度実装が可能である。このとき、転写先基板を極力薄く形成することで、薄膜装置全体を薄膜化することが可能である。

また実施形態２によれば、各被転写層１１０は、転写元基板１００上で形成された後に転写先基板１２０に接着されるので、転写先基板１２０自体が被転写層１１０の製造工程における高温プロセス等に耐えられなくてもよく、例えばプラスチック基板等に高温プロセスで製造される薄膜装置を設けることが可能である。

また実施形態２によれば、仮転写基板１１６が第２剥離層１１４を介して接合されているので、エネルギの付与により容易に仮転写基板１１６を分離することが可能である。

また実施形態２によれば、一対の転写先基板の第２面が接着層１２２を介して接着され、接着層のみを介すものであるため、薄膜装置が厚膜化することを抑制可能である。

（実施形態３）
本発明の実施形態３における薄膜装置の製造方法は、実施形態２において接着された一対の積層構造の一方を通常の薄膜半導体装置の製造方法で製造されたものとした、変形例に関する。

図６に、本実施形態３に係る一対の基板の接着工程の製造工程断面図を示す。

図６（ａ）に示すように、通常の薄膜半導体装置の製造方法で用いられるような基板１００を用い、通常の薄膜半導体装置の製造方法で、転写技術を用いることなく、基板１００上に直接薄膜装置１１０が形成される。このため、図６（ａ）に示す積層構造は、通常の半導体装置の製造方法で用いられるガラス等の基板（前述の転写元基板と同様）１００上に、直接薄膜装置１１０（前述の被転写層と同様）が形成されたものとなる。

一方、転写技術を用いて、相対的に剛性の低い転写先基板１２０上に被転写層１１０を接着した積層構造を別途製造しておく。この積層構造は、例えば上記実施形態２で製造される可撓性に富む転写先基板１２０上に被転写層１１０が転写されて製造されたものである。このため、貼り合わせられる一対の基板のうち、一方の基板１００は、他方の基板１２０に比べ高い剛性を有すものとなっている。

図６（ｂ）に示すように、転写先基板１２０の第２面と、他の基板１００とを接着層１２２等で接着し、薄膜装置を完成させる（図６（ｃ））。

上記実施形態３によれば、貼り合わせられる一方の積層構造を通常の半導体装置の製造方法で薄膜装置が製造されたものを利用することができるので、通常の薄膜半導体装置の製造方法で製造された薄膜装置と転写技術で製造された薄膜装置との間で高密度実装を提供することができる。

（実施形態４）
本発明の実施形態４における薄膜装置の製造方法は、実施形態２における被転写層が接着された一対の転写先基板の第２面を対向させて接着する工程の変形例に関する。

図７に、本実施形態４に係る一対の基板の接着工程の製造工程断面図を示す。

図７（ａ）に示すように、実施形態２で製造された積層構造を接着する場合、本実施形態では接着剤を用いることなく、転写先基板１２０の第２面同士に圧力を加えて圧着する。この圧着の圧力は、被転写層１１０にストレスを掛けない範囲とすることができる。また圧着時に転写先基板１２０の第２面を加熱して溶融が生じ易い状態とすることは好ましい。図７（ｂ）に示すように、圧着処理によって、一対の転写先基板１２０は、中間物を介挿させることなく一体化する。

本実施形態４によれば、転写先基板１２０がプラスチック基板等の樹脂で形成されている場合には、圧力の印加によって局所的な溶融が生じ、基板同士が接着剤を用いることなく融合し接着される。すなわち、本実施形態４によれば、一対の転写先基板１２０を、接着剤等の中間層を介さず圧着されているので、高密度実装を提供しながら、さらに薄膜化が可能である。

（実施形態５）
本発明の実施形態５は、実施形態２における積層構造の製造方法における積層構造製造工程の変形例に関する。

本実施形態５において、上記積層構造を一対製造する工程（１）は、
（１）転写元基板上に、エネルギを付与することによって剥離する第１剥離層を介して薄膜装置を含む被転写層を形成する工程；
（２）被転写層を転写先基板の第１面に接着する工程；及び
（３）第１剥離層にエネルギを付与して第１剥離層に界面剥離及び／又は層内剥離を生じさせることにより転写元基板を被転写層から剥離する工程を備える。

以下、図８の製造工程断面図を参照して、本実施形態５における薄膜装置の製造方法を説明する。図８（ｆ）に示すように、当該工程で製造しようとする積層構造は、実施形態２と同様に、転写先基板１２０上に接着層１２２を介して被転写層１１０が接着された構造である。

図８（ａ）に示すように、まず、転写元基板１００上に、エネルギを付与することによって剥離する第１剥離層１０２を介して被転写層１１０が形成される（１）。この工程は、実施形態２と同様である。

図８（ｂ）に示すように、次に被転写層１１０の他方の面と転写先基板１２０とが接着層１２２を介して接着される（２）。接着層１２２については、上述のとおりである。

図８（ｃ）に示すように、次に、第１剥離層１０２にエネルギを付与して第１剥離層１０２に界面剥離及び／又は層内剥離を生じさせることにより転写元基板１００が被転写層１１０から剥離される（３）。この工程も、実施形態２と同様である。

以上の各工程によって、転写先基板１２０に被転写層１１０が転写される（図８（ｄ））。本実施形態では、転写先基板１２０に一回の転写のみが行われるので、転写元基板１００上で製造した時と転写先基板１２０に転写された時とでは薄膜装置の上下が反転していることに注意が必要である。すなわち、この実施形態の製造方法で製造された積層構造を貼り合わせる場合、薄膜装置の上下が反転して接着される。したがって、当該実施形態に用いることが可能な薄膜装置は、製造時と上下が反転しても使用可能な装置、素子、電極であることが好ましい。

本実施形態５によれば、被転写層１１０は、転写元基板１００上で形成された後に転写先基板１２０の第１面に接着されるので、転写先基板１２０自体が被転写層１１０の製造工程における高温プロセス等に耐えられなくてもよく、例えばプラスチック基板等に高温プロセスで製造される薄膜装置を設けることが可能である。

（実施形態６）
本発明の実施形態６は、電気光学装置の例示に関する。

図９に、上記薄膜装置の製造方法を利用して製造される薄膜トランジスタを備えた電気光学装置１の回路図を示す。

当該電気光学装置１は、上記製造方法により、転写先基板１２０上に薄膜装置である薄膜トランジスタＴ１〜Ｔ４が転写されたものであり、転写先基板の両面に薄膜装置が設けられているものである。例えば、転写先基板が透明基板であり、透明基板の一方の面に薄膜装置として薄膜トランジスタによる周辺回路が形成され、透明基板の他方の面に薄膜装置として有機電界発光素子とカラーフィルタとが形成されたものである。

図９に示すように、本電気光学装置１は、各画素Ｇが、上記薄膜トランジスタＴ１〜Ｔ４、配線層１０２ａ〜ｄから電気的に接続された有機電界発光素子ＯＬＥＤ、コンデンサＣを備えて構成され、それらが行方向に配線される走査線Ｖｇｐ及び行選択線Ｖｓｅｌ、列方向に配線される電源線Ｖｄｄ及びデータ線Ｉｄａｔａでマトリクス状に接続されて構成されている。走査ドライバ２からは走査線Ｖｇｐに走査制御信号、行選択線Ｖｓｅｌに行選択信号が供給されるようになっている。電流ドライバ３からは電源線Ｖｄｄに電源電圧が供給され、データ線Ｉｄａｔａにデータ信号が供給されるようになっている。電気光学装置１は、走査線Ｖｇｐとデータ線Ｉｄａｔａがともに選択状態となると、電源線Ｖｄｄからの電流が有機電界発光素子ＯＬＥＤ経由で流れるようになっている。

本実施形態６によれば、基板の両面に薄膜装置を形成して電気光学装置を製造したので、薄膜トランジスタ等の薄膜装置の高密度実装と装置自体の薄膜化という双方の要望を満たすことが可能である。

（実施形態７）
本発明の実施形態７は、本発明の電気光学装置を備えた電子機器の例示に関する。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に、図９に示すような電気光学装置を備えた電子機器の例を示す。図１０（ａ）は、テレビジョン装置３００に適用した例であり、当該電子機器は、本発明に係る電気光学装置１を含んで構成されている。また図１０（ｂ）はロールアップ形テレビジョン装置３１０に本発明に係る電気光学装置１を含んで構成されている。図１０（ｂ）に示すロールアップ形テレビジョン装置３１０は、全体が可撓性を有することを要するため、最終基板がプラスチック基板等の弾性の高い素材であることを要する。

なお、上記電気光学装置や電子機器の構造は単なる例示であり、本発明の薄膜装置の製造方法によって転写され製造された薄膜装置を用いるものに広く適用することが可能である。

本発明における薄膜装置の製造方法は、上記した実施形態に限定されることなく種々に変更して利用することが可能である。例えば薄膜装置としては、薄膜トランジスタのみならず、配線や電極を含めることができる。

また、電気光学装置としては、電界発光装置のみならず、液晶表示装置、電気泳動装置、電子放出装置等、表示に係る素子の形態に限定されず、種々に応用することが可能である。

また、電子機器としては、上記構成に限定されず、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、ビデオカメラ、ヘッドマウントディスプレイ、リア型またはフロント型のプロジェクター、さらに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、ＩＣカード、宣伝公告用ディスプレイ等に適用することが可能である。

本実施形態１における薄膜装置の製造工程断面図であり、一方の積層構造における被転写層形成工程から接着工程までを示す図 本実施形態１における薄膜装置の製造工程断面図であり、他方の積層構造の接着工程から仮転写基板剥離工程までを示す図 本実施形態における薄膜装置の断面図 本実施形態２における薄膜装置の製造工程断面図であり、一方の積層構造の製造工程図 本実施形態２における一対の積層構造の接着工程図 本実施形態３における一対の積層構造の接着工程図 本実施形態４における一対の積層構造の接着工程図であり、実施形態２の変形例 本実施形態５における薄膜装置の製造工程断面図であり、一方の積層構造の製造工程図 実施形態６の電気光学装置の回路図 実施形態７の電子機器の適用例

符号の説明

Ｌ レーザ光、１ 電気光学装置、２ 走査ドライバ、３ 電流ドライバ、１００ 転写元（製造元）基板、１０２ 第１剥離層、１０２ａ〜ｄ 配線層、１０３ 半導体膜、１０３ｃ チャネル、１０３ｓ ソース、１０３ｄ ドレイン、１０４ 下地層、１０５ ゲート電極、１０６ ゲート絶縁膜、１０７ｓ・１０７ｄ 配線層、１０８ 層間絶縁膜、１１０ 被転写層（素子形成層）、１１２ 接着層、１１４ 第２剥離層、１１６ 仮転写基板、１２０ 転写先基板（永久基板）、１２２ 接着層

Claims (15)

1. 転写元基板上に、所定のエネルギ付与によって剥離する第１剥離層を介して薄膜装置を含む被転写層を形成する工程と、
   前記被転写層を仮転写基板に接合する工程と、
   前記剥離層にエネルギを付与して前記第１剥離層に界面剥離及び／又は層内剥離を生じさせることにより前記転写元基板を前記被転写層から剥離する工程と、により、
   前記仮転写基板に前記被転写層が接合された積層構造を一対形成し、
   転写先基板の両面に、一対の前記積層構造の前記被転写層をそれぞれ接着する工程と、
   前記転写先基板に接着された前記被転写層の各々から前記仮転写基板を分離する工程と、を備えることにより、前記転写先基板の両面に各前記被転写層を転写することを特徴とする薄膜装置の製造方法。
2. 前記被転写層を前記仮転写基板に接合する工程は、
   前記仮転写基板上に所定のエネルギ付与によって剥離する第２剥離層を形成する工程と、
   前記仮転写基板上に形成された前記第２剥離層と前記被転写層とを接着層を介して接合する工程と、を含み、
   前記仮転写基板を分離する工程は、
   前記第２剥離層にエネルギを付与して前記第２剥離層に界面剥離及び／又は層内剥離を生じさせることにより前記仮転写基板を前記被転写層から剥離する工程と、を含む、請求項１に記載の薄膜装置の製造方法。
3. 前記転写先基板の両面に前記被転写層をそれぞれ接着する工程は、接着層を介して前記被転写層を前記転写先基板に接着するものである、請求項１または２に記載の薄膜装置の製造方法。
4. 転写先基板の第１面に薄膜装置を含む被転写層が転写された積層構造を製造する工程と、
   前記被転写層が転写された前記転写先基板の第２面を薄膜装置が設けられた他の基板と対向させて接着する工程と、を備えたことを特徴とする薄膜装置の製造方法。
5. 前記積層構造を製造する工程は、
   転写元基板上に、エネルギを付与することによって剥離する第１剥離層を介して前記被転写層を形成する工程と、
   前記被転写層を仮転写基板に接合する工程と、
   前記第１剥離層にエネルギを付与して前記第１剥離層に界面剥離及び／又は層内剥離を生じさせることにより前記転写元基板を前記被転写層から剥離する工程と、
   前記被転写層を前記転写先基板の第１面に接着する工程と、
   前記被転写層から前記仮転写基板を分離する工程を備える、請求項４に記載の薄膜装置の製造方法。
6. 前記被転写層を前記仮転写基板に接合する工程は、
   前記仮転写基板上に所定のエネルギ付与によって剥離する第２剥離層を形成する工程と、
   前記仮転写基板上に形成された前記第２剥離層と前記被転写層とを接着層を介して接合する工程と、を含み、
   前記仮転写基板を分離する工程は、
   前記第２剥離層にエネルギを付与して前記第２剥離層に界面剥離及び／又は層内剥離を生じさせることにより前記仮転写基板を前記被転写層から剥離する工程を含む、請求項５に記載の薄膜装置の製造方法。
7. 前記積層構造を製造する工程は、
   転写元基板上に、エネルギを付与することによって剥離する第１剥離層を介して薄膜装置を含む被転写層を形成する工程と、
   前記被転写層を前記転写先基板の第１面に接着する工程と、
   前記第１剥離層にエネルギを付与して前記第１剥離層に界面剥離及び／又は層内剥離を生じさせることにより前記転写元基板を前記被転写層から剥離する工程と、を備える、請求項４に記載の薄膜装置の製造方法。
8. 前記転写先基板の第２面を他の基板と対向させて接着する工程は、
   接着層を介して接着するものである、請求項４乃至７のいずれかに記載の薄膜装置の製造方法。
9. 前記転写先基板の第２面を他の基板と対向させて接着する工程は、
   前記基板同士を圧着するものである、請求項４乃至７のいずれかに記載の薄膜装置の製造方法。
10. 接着される前記基板は、双方とも可撓性を有する、請求項４に記載の薄膜装置の製造方法。
11. 接着される前記基板の少なくとも一方は、他方に比べ高い剛性を有する、請求項４に記載の薄膜装置の製造方法。
12. 前記薄膜装置は、配線膜、電極、または半導体装置のいずれか１以上を含む、請求項１乃至１１のいずれかに記載の薄膜装置の製造方法。
13. 前記接着層は永久接着剤である、請求項３または８に記載の薄膜装置の製造方法。
14. 請求項１乃至１３のいずれかに記載の薄膜装置の製造方法を用いて製造された薄膜トランジスタを備える電気光学装置。
15. 請求項１４に記載の薄膜装置の製造方法を用いて製造された薄膜トランジスタを備える電子機器。
    
    

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