JP2006295049A - 薄膜デバイスの製造方法、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 転写技術を用いてデバイス形成を行う場合において、転写に要する処理時間を短縮すること。
【解決手段】 転写元基板の一方面側に複数の被転写体(14)を形成する工程と、複数の貫通孔(20)を有する仮転写基板(16)の一方面と転写元基板の一方面との相互間に液体溶解性の接着材(18)を介在させることによって、仮転写基板と転写元基板とを接合する工程と、被転写体を転写元基板から仮転写基板へ転写する工程と、仮転写基板の一方面と転写先基板の一方面との相互間に接着材(26)を介在させることによって、仮転写基板と転写先基板(24)とを接合する工程と、仮転写基板の各貫通孔を介して液体溶解性の接着材に所定の溶解用液体を供給することにより当該液体溶解性の接着材を溶かし、被転写体を仮転写基板から転写先基板へ転写する工程と、を含む薄膜デバイスの製造方法である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、転写技術を用いて薄膜素子や薄膜回路等の薄膜デバイスを製造する技術の改良に関する。

薄膜デバイスの製造方法として転写技術を用いる手法が知られている。例えば、特開平１０−１２５９２９号公報（特許文献１）や特開平１０−１２５９３０号公報（特許文献２）には、予め転写元基板上に剥離層を介して薄膜トランジスタ等の被転写体を形成しておき、その後被転写体を転写先基板に接合し、剥離層に光照射等を行って剥離を生じさせることにより、被転写体を転写先基板に転写する手法が開示されている。また、転写元基板から転写先基板へと被転写体を移動させる過程において、一旦、転写元基板から仮転写基板へ被転写体を転写し、その後に仮転写基板から転写先基板へと被転写体を転写する２回転写プロセスも知られている。これらの手法によれば、製造条件の異なる複数種類の薄膜素子や薄膜回路等をそれぞれ最適な条件で転写元基板上に形成した後に、転写先基板へ移動させることにより、所望の電子デバイスを製造することができる。特に、２回転写プロセスを採用した場合には、初めに転写元基板上に形成した被転写体と転写先基板へ最終的に転写された被転写体とで上下方向が逆とならずにすむ利点がある。

特開平１０−１２５９２９号公報 特開平１０−１２５９３０号公報

上述した転写技術を用いたプロセスでは、被転写体を仮転写基板において一旦保持する際に、後の工程において除去が容易になるように水溶性接着材などの液体溶解性を有する接着材を用いていた。そして、２回目の転写時においては、転写先基板と被転写体とを非水溶性の接着材によって接合した後に、被転写体と仮転写基板との間に介在する水溶性接着材を水により溶解させていた。しかしながら、この水溶性接着材を溶解させる過程においては、被転写体と仮転写基板との接合体の外周から両者の隙間を伝って内部へ水を浸透させることになるので、水の侵入可能な開口面積が少なく、水溶性接着材の溶解に長い時間を要していた。

そこで、本発明は、転写技術を用いてデバイス形成を行う場合において、転写に要する処理時間の短縮化が可能な技術を提供することを目的とする。

第１の態様の本発明は、一方面側に剥離層を有する転写元基板の当該一方面側に被転写体を形成する第１工程と、複数の貫通孔を有する仮転写基板の一方面と上記転写元基板の一方面との相互間に液体溶解性（例えば水溶性）の接着材を介在させることによって、上記仮転写基板と上記転写元基板とを接合する第２工程と、上記転写元基板の上記剥離層にエネルギーを付与することによって当該剥離層と上記転写元基板との界面又は当該剥離層層内に剥離を生じさせ、上記被転写体を上記転写元基板から上記仮転写基板へ転写する第３工程と、上記仮転写基板の一方面と転写先基板の一方面との相互間に接着材を介在させることによって、上記仮転写基板と上記転写先基板とを接合する第４工程と、上記仮転写基板に備わった上記貫通孔のそれぞれを介して上記液体溶解性の接着材に所定の溶解用液体（例えば、水）を供給することにより当該液体溶解性の接着材を溶かし、上記被転写体を上記仮転写基板から上記転写先基板へ転写する第５工程と、を含む薄膜デバイスの製造方法である。

ここで、本発明における「被転写体」とは、薄膜素子、薄膜回路、微細構造体、機能性薄膜など各種の薄膜デバイスを含む。より具体的には、被転写体としては、薄膜トランジスタ、薄膜ダイオード、その他の薄膜半導体素子、当該半導体素子を含んで構成される薄膜回路、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、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、磁気記録ヘッド、コイル、インダクタ、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、反射膜、ダイクロックミラー、偏光素子等の光学薄膜、半導体薄膜、超伝導薄膜（例えば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。

かかる製造方法によれば、複数の貫通孔を有する仮転写基板を用い、貫通孔のそれぞれを介して液体溶解性の接着材に所定の溶解用液体を供給するようにしているので、溶解用液体の侵入可能な開口面積を大きく確保して当該液体を効率よく供給することが可能となる。したがって、液体溶解性の接着材の溶解に要する時間を短縮することが可能となり、転写に要する処理時間を大幅に短縮することが可能となる。

好ましくは、上記仮転写基板の上記貫通孔は、当該仮転写基板の全体に分散して配置される。

これにより、また、液体溶解性の接着材の全体に対して均一に溶解用液体を行き渡らせることが可能となり、溶解用液体の供給効率をより向上させることが可能となる。

また、上記仮転写基板の上記貫通孔は、上記被転写体の転写対象領域の相互間に存在する余剰領域に設けられていることが好ましい。

これにより、被転写体の性質等の都合より、貫通孔を通過した溶解用液体が被転写体と直接的に接触しないようにしたい場合においても、余剰領域を利用して好適に溶解用液体を供給することができる。

また、上記仮転写基板の上記貫通孔は、上記被転写体の転写対象領域と当該転写対象領域の相互間に存在する余剰領域のいずれにも設けられていてもよい。この場合には、各貫通孔は、上記転写対象領域の上記貫通孔よりも上記余剰領域の上記貫通孔の方が大径に形成されていることが好ましい。

これにより、溶解用液体をより効率よく供給し、更なる処理時間の短縮を図ることが可能となる。

また、上記仮転写基板は、上記貫通孔の相互間をつなぐようにして当該仮転写基板の一方面側に設けられる溝を更に備えることも好ましい。

これにより、貫通孔から導入された溶解用液体が溝を伝って拡がるので、溶解用液体をより効率よく供給し、更なる処理時間の短縮を図ることが可能となる。

また、上記第５工程は、上記仮転写基板の他方面側のみを上記溶解用液体に浸して行われることも好ましい。

これにより、被転写体を溶解用液体に浸したくないような場合にも、溶解用液体を液体溶解性の接着材に対して供給することが可能となる。

また、上記第５工程は、上記溶解用液体を加圧しながら上記仮転写基板の他方面側から上記貫通孔に導入することも好ましい。

これにより、溶解用液体を更に効率よく供給し、処理時間の短縮を図ることが可能となる。

第２の態様の本発明は、上述した製造方法によって製造される薄膜デバイスを含んで構成される電子機器である。ここで「電子機器」とは、回路基板やその他の要素を備え、一定の機能を奏する機器一般をいい、その構成に特に限定はない。かかる電子機器としては、例えば、ＩＣカード、携帯電話、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、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、テレビジョン、ロールアップ式テレビジョン、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、宣伝公告用ディスプレイ等が含まれる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１及び図２は、一実施形態の薄膜デバイスの製造方法について説明する図である。図３は、被転写体（詳細は後述）の具体例を示す断面図である。図４は、被転写体のレイアウトを説明する平面図である。図５は、仮転写基板（詳細は後述）の構造を説明するための平面図である。本実施形態では、予め転写元基板上に形成した被転写体を一旦、仮転写基板によって保持した後に転写先基板へ移動させる２回転写プロセスについて説明する。

まず、図１（Ａ）に示すように、転写元基板１０の一方面側に剥離層１２を形成し、更にこの剥離層１２の上側に複数の被転写体１４を形成する。各被転写体１４は、図４に示すように形成される。各被転写体１４は、例えば図３に示すように複数の薄膜素子（例えば薄膜トランジスタＴ）や配線などを含んで構成されるものである。

ここで、本工程における転写元基板１０としては、適度な厚さを有し、石英ガラスやソーダガラス等の耐熱性材料、例えば半導体装置のプロセス温度である３５０℃〜１０００℃程度に耐えうるものが用いられる。また、転写元基板１０は、後の工程で剥離層１２に対するエネルギーの付与を光照射によって行うことが可能となるように、当該光の波長に対して透明であることが望ましい。また、剥離層１２としては、光照射などのエネルギー付与を受けることによって剥離を生じる特性を有するものが用いられる。このような剥離層１２は、例えばアモルファスシリコン膜等の半導体膜、金属膜、導電性の酸化物膜、導電性の高分子膜又は導電性のセラミックスなどによって形成することが可能である。

次に、図１（Ｂ）に示すように、複数の貫通孔２０を有する仮転写基板１６の一方面と転写元基板１０の一方面との相互間に水溶性接着材１８を介在させることによって、仮転写基板１６と転写元基板１０とを接合する。仮転写基板１６としては、特段の耐熱性を有する必要がないため、ガラス基板のプラスチック基板など種々のものを用いることができる。また、仮転写基板１６の各貫通孔２０は、図５に示すように、被転写体１４の転写対象領域２２（図中、点線で表示する領域）の相互間に存在する余剰領域に設けられている。また、本実施形態では、仮転写基板１６の各貫通孔２０は、図５に示すように仮転写基板１６の全体に分散して配置されている。各貫通孔２０の径については適宜決定すればよいが、例えば１μｍ程度に設定される。

次に、図１（Ｃ）に示すように、転写元基板１０の剥離層１２にエネルギーを付与することによって当該剥離層１２と転写元基板１０との界面又は剥離層層内に剥離を生じさせる。具体的には、図示のように転写元基板１０を介して剥離層１２にレーザ光を照射して当該剥離層１２にレーザアブレーションを生じさせる。アブレーションとは、照射される光を吸収した固体材料（剥離層１２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１２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。これにより、図１（Ｄ）に示すように、被転写体１４が転写元基板１０から仮転写基板１６へ転写される。

次に、図２（Ａ）に示すように、仮転写基板１６の一方面と転写先基板２４の一方面との相互間に接着材２６を介在させることによって、仮転写基板１６と転写先基板２４とを接合する。本工程において用いられる接着材２６としては、エポキシ樹脂系接着材などが挙げられる。

次に、図２（Ｂ）に示すように、仮転写基板１６に備わった各貫通孔２０のそれぞれを介して水溶性接着材１８に溶解用液体としての水を供給することにより、当該水溶性接着材１８を溶かす。併せて本例では、仮転写基板１６と転写先基板２４との接合体の外周から両者の隙間を伝わせて水溶性接着材１８に水を供給することによっても、水溶性接着材１８の溶解を進行させている。これら各経路を介した水の供給によって水溶性接着材１８が溶解し、除去されると、図２（Ｃ）に示すように被転写体１４が仮転写基板１６から転写先基板２４へ転写される。

なお、本工程は、仮転写基板１６と転写先基板２４との接合体の全体を水に浸すことによって行うことができるが、図６に示すように、仮転写基板１６の他方面側のみを水に浸して行うようにすることも好ましい。更に、本工程においては、水を加圧しつつ、仮転写基板１６の他方面側から各貫通孔２０に導入するようにしてもよい。

このように本実施形態によれば、複数の貫通孔２０を有する仮転写基板１６を用い、各貫通孔２０のそれぞれを介して水溶性接着材１８に溶解用液体としての水を供給するようにしているので、水の侵入可能な開口面積を大きく確保して水を効率よく供給することが可能となる。したがって、水溶性接着材１８の溶解に要する時間を大幅に短縮し、被転写体１４の転写に要する処理時間を短縮することが可能となる。

次に、上述した製造方法によって製造される薄膜デバイスを備える電子機器の例について説明する。本実施形態にかかる薄膜デバイスは、各種の電子機器において、表示部を構成する液晶表示パネルやエレクトロルミネッセンス表示パネルなどの製造や、回路部の製造などに適用することができる。

図７は、電子機器の例を示す概略斜視図である。図７（Ａ）は携帯電話への適用例であり、当該携帯電話５３０はアンテナ部５３１、音声出力部５３２、音声入力部５３３、操作部５３４、表示部５３５を備えている。図７（Ｂ）はビデオカメラへの適用例であり、当該ビデオカメラ５４０は受像部５４１、操作部５４２、音声入力部５４３、表示部５４４を備えている。図７（Ｃ）はテレビジョン装置への適用例であり、当該テレビジョン装置５５０は表示部５５１を備えている。図７（Ｄ）はロールアップ式テレビジョン装置への適用例であり、当該ロールアップ式テレビジョン装置５６０は表示部５６１を備えている。また、本発明にかかる薄膜デバイスは、上述した例に限らず各種の電子機器に適用可能である。例えばこれらの他に、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、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。

なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されることなく、本発明の要旨の範囲内で種々に変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態において用いていた仮転写基板の構造に対して以下に説明するような工夫を加えることにより、処理時間の更なる短縮を図ることができる。

図８は、仮転写基板の他の例を説明する部分平面図である。また、図９は、図８に示す仮転写基板のＡ−Ａ線方向における断面図である。図８及び図９に示す仮転写基板１６ａは、複数の貫通孔２０を備えるとともに、これらの貫通孔２０の相互間をつなぐようにして仮転写基板１６ａの一方面側に設けられる溝３０を更に備えている。この仮転写基板１６ａは、上述した実施形態において説明した製造方法において説明した仮転写基板１６と同様にして用いることが可能である。これにより、貫通孔２０から導入された水が溝３０を伝って拡がるので、水溶性接着材に対して水をより効率よく供給し、更なる処理時間の短縮を図ることが可能となる。

図１０は、仮転写基板の他の例を説明する部分平面図である。図１０に示す仮転写基板１６ｂは、被転写体１４の転写対象領域２２の相互間に存在する余剰領域に設けられる貫通孔２２と、転写対象領域２２の内側に設けられる貫通孔３２と、を備えている。また、図示のように各貫通孔２２、３２は、転写対象領域２２に設けられる貫通孔３２よりも、余剰領域に設けられる貫通孔２の方が大径に（径を大きくして）形成されている。これにより、溶解用液体をより効率よく供給し、更なる処理時間の短縮を図ることが可能となる。

また、上述した実施形態では、液体溶解性の接着材の一例として水溶性接着材、溶解用液体として水を用いた場合について説明していたが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、事後的に何らかの液体を用いて溶解・除去することが可能な接着材であればいかなるものも液体溶解性の接着材として採用し得る。

一実施形態の薄膜デバイスの製造方法について説明する図である。 一実施形態の薄膜デバイスの製造方法について説明する図である。 被転写体の具体例を示す断面図である。 被転写体のレイアウトを説明する平面図である。 仮転写基板の構造を説明するための平面図である。 仮転写基板の他方面側のみを水に浸す場合の工程を説明する図である。 電子機器の例を示す概略斜視図である。 仮転写基板の他の例を説明する部分平面図である。 図８に示す仮転写基板のＡ−Ａ線方向における断面図である。 仮転写基板の他の例を説明する部分平面図である。

符号の説明

１０…転写元基板、１２…剥離層、１４…被転写体、１６…仮転写基板、１８…水溶性接着材、２０…貫通孔、２２…転写対象領域、２４…転写先基板、２６…接着材

Claims (8)

1. 一方面側に剥離層を有する転写元基板の当該一方面側に被転写体を形成する第１工程と、
   複数の貫通孔を有する仮転写基板の一方面と前記転写元基板の一方面との相互間に液体溶解性の接着材を介在させることによって、前記仮転写基板と前記転写元基板とを接合する第２工程と、
   前記転写元基板の前記剥離層にエネルギーを付与することによって当該剥離層と前記転写元基板との界面又は当該剥離層層内に剥離を生じさせ、前記被転写体を前記転写元基板から前記仮転写基板へ転写する第３工程と、
   前記仮転写基板の一方面と転写先基板の一方面との相互間に接着材を介在させることによって、前記仮転写基板と前記転写先基板とを接合する第４工程と、
   前記仮転写基板に備わった前記貫通孔のそれぞれを介して前記液体溶解性の接着材に所定の溶解用液体を供給することにより当該液体溶解性の接着材を溶かし、前記被転写体を前記仮転写基板から前記転写先基板へ転写する第５工程と、
   を含む、薄膜デバイスの製造方法。
2. 前記仮転写基板の前記貫通孔は、当該仮転写基板の全体に分散して配置されている、請求項１に記載の薄膜デバイスの製造方法。
3. 前記仮転写基板の前記貫通孔は、前記被転写体の転写対象領域の相互間に存在する余剰領域に設けられている、請求項１に記載の薄膜デバイスの製造方法。
4. 前記仮転写基板の前記貫通孔は、前記被転写体の転写対象領域と当該転写対象領域の相互間に存在する余剰領域のいずれにも設けられており、前記転写対象領域の前記貫通孔よりも前記余剰領域の前記貫通孔の方が大径に形成されている、請求項１に記載の薄膜デバイスの製造方法。
5. 前記仮転写基板は、前記貫通孔の相互間をつなぐようにして当該仮転写基板の一方面側に設けられる溝を更に備える、請求項１乃至４のいずれかに記載の薄膜デバイスの製造方法。
6. 前記第５工程は、前記仮転写基板の他方面側のみを前記溶解用液体に浸して行われる、請求項１に記載の薄膜デバイスの製造方法。
7. 前記第５工程は、前記溶解用液体を加圧しながら前記仮転写基板の他方面側から前記貫通孔に導入する、請求項１に記載の薄膜デバイスの製造方法。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の製造方法によって製造される薄膜デバイスを含んで構成される電子機器。
   
   

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