JP2006509229A - ディスプレイの製造方法 - Google Patents

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Abstract

ディスプレイ、特に、可撓性ディスプレイの製造方法が、記述される。基板を多孔性にし、この基板（１）内にトレンチを形成して小さい開口部（２）を備えた基板（１）が、使用される。除去可能な層（３）は、基板（１）に付着される。耐エッチ性および耐熱性層（４）は、除去可能な層（３）の上に堆積され、ディスプレイは前記耐エッチ性および耐熱性層（４）上に処理される。除去可能な層（３）は、基板（１）内の開口部（２）を通したエッチングにより除去され、基板は再利用されてもよい。

Description

本発明は、ディスプレイの製造方法に関する。
ディスプレイ、特に、可撓性ディスプレイは、将来における必需品である。可撓性ディスプレイは、例えば、PDAやe-bookのような、消費者製品のための自由形状ディスプレイ（freeshape display）に使用されてもよい。情報を歩行時にいろいろな角度から見られるのを可能にする円形ディスプレイは、例えば、看板に用いられると、興味深い。可撓性ディスプレイのためのアプリケーションの他の領域は、例えば、日刊紙に使用され得る、巻き上げディスプレイに関係する。
現在のディスプレイの製造方法は、通常、堅く、高価な基板の使用を必要とする。現在使用されている、一般的な材料は、ポリマ、または薄いガラスである。それにもかかわらず、既述のように、幾つかのアプリケーションに対しては可撓性で軽量のディスプレイが望まれ、このことは製造工程において堅い基板を使用するのを困難にする。
幾つかのディスプレイ技術、例えば、アクティブマトリクスは、良い品質のディスプレイを作るのに高温を要求する。しかしながら、現行の透過可撓性基板（transparent flexible substrate）は、製造工程における高温の必要性に耐えることができない。例えば、ポリマやガラスからなる基板は、２５０℃より高温の処理に十分耐えることができない。
EP1 024 523は、例えば、太陽電池や発光ダイオードなどの、薄膜半導体デバイスの製造方法を開示する。すべての高温処理に耐える高品質の再利用型基板が使用される。半導体膜は再利用型基板の表面に多孔性の層状に形成される。支持台への装着後、完成した薄膜半導体デバイスは、多孔性層のウエットエッチングにより、基板から除去される。
しかしながら、基板から薄膜を除去させるための除去ステップは、EP1 024 523に従った方法における重要なステップである。基板の大きさに依存して、多孔性層を除去するための数センチを超える横方向のエッチングを実施することを可能にする処理が要求される。さらに、このエッチング処理は、薄膜や半導体デバイスに関するとともに、また基板にも関する選択的な方法により多孔性層を除去しなければならない。
EP1 024 523によれば、エッチマスクは、製造されたディスプレイの片側がエッチング容液にさらされることのみを防ぐ。ディスプレイ部品がエッチング液に敏感である場合には、エッチング液は、処理の間、常にディスプレイに接した状態になるので、EP1 024 523に従う方法を用いることは不可能である。
さらに、EP1 024 523によれば、横方向エッチングは、基板からディスプレイを除去するために実施されなければならない。そのような横方向エッチングは、特に、処理されるディスプレイの表面が大きい場合は、多孔性層への化学的溶液のアクセスが限られるので、実施することが困難である。さらに、製造コストを減らすため、小さいディスプレイもまた、望ましくは同時に多数のディスプレイを製造するのを可能にするための大きい基板上に製造される。要求された横方向エッチングの制限により、EP1 024 523に従う方法は、しかしながら、大きい基板上の幾つかの小さいディスプレイの製造のためには適切ではない。
そこに加えて、EP1 024 523において開示された耐エッチ性支持台は、望ましくは、プラスチックまたはポリマから成り、したがって、耐熱性がない。それ故、もし、処理が高温を要求するならば、支持台は、ディスプレイが処理された後まで適用されてはならない。
それ故、本発明の目的は、エッチング液をディスプレイに接触させることなく、除去可能な層のエッチングにより、ディスプレイの高温処理と基板の再利用とを可能にするディスプレイ、特に、可撓性ディスプレイの製造のための、安価で、単純で、そして、信頼性の高い、方法を提供することにある。
この目的と他の目的とは、
−基板を準備し、
−前記基板に、少なくとも前記基板の一部を覆う、除去可能な層を堆積することを含むディスプレイの製造方法であって、
−本質的に前記除去可能な層を覆う、耐エッチ性および耐熱性層を前記除去可能な層上に堆積し、
−前記耐エッチ性および耐熱性層の少なくとも一部の上にディスプレイを処理し、
−エッチング液によるエッチングで前記除去可能な層を除去し、前記耐エッチ性および耐熱性層は、エッチング液が前記ディスプレイに接触するのを防ぐ、ことを特徴とする、
ディスプレイの製造方法の使用により達成される。
本発明に至る研究において、再利用型基板と除去可能な層とを採用するディスプレイを製造する新しいアプローチが、開発された。
本発明者らは、除去可能な層を被覆する耐エッチ性および耐熱性層を堆積させる方法を、意外にも発見し、それにより、エッチング液をディスプレイに接触させることなく、除去可能な層をエッチングすることにより、耐エッチ性および耐熱性層上にディスプレイを処理し、基板を再利用することを可能とした。
耐エッチ性および耐熱性層の耐熱性は、したがって、ディスプレイ部品をエッチング液に接触させることを必要とすることなく、高温ディスプレイ処理を再利用型基板に施すことを可能にする。
請求項２に定義された方法は、横方向エッチングが実施される従来技術と比較すると、エッチングが一斉に大きな表面に渡って実施され、より急速で、一様な除去可能な層のエッチングを可能にするという有利な点を有する。エッチ開口部のある基板を有することの利益が耐エッチ性および耐熱性層が存在するか否かに拘わらず達成されることは、注目されるべきである。
請求項３ないし６において定義された方法は、エッチングは、シリコン/ポリシリコンは、とても強固な材料であり、処理ステップと設備とは容易に得ることができるという利点を有する。
請求項７において定義された方法は、ディスプレイは異なった形状に製造することができるという利点を有する。
本発明のこれらのおよび他の態様は、以下に記述される実施例を参照して、明確に理解され説明されるだろう。
本発明は、ここで、添付図面を参照して、より詳細に記述される。基板（１）は、処理側に除去可能な層（３）（不等角堆積）により閉じられている、小さいエッチ開口部（２）を有する。もし必要ならば、次の平坦化とアニールとは、（示されていないが）実施されることができる。必要不可欠なことは、耐エッチ性および耐熱性層（４）のさらなる堆積である。ディスプレイは、この耐エッチ性および耐熱性層（４）上において処理される。
ディスプレイ処理完了の後、ディスプレイは、基板（１）のエッチング開口部（２）を通したウエットエッチにより、基板から外される。エッチング液は、基板の後側から開口部に入るとともに、基板の前側の除去可能な層をエッチングすることができる。このエッチング液は、ディスプレイが上に処理された耐エッチ性および耐熱性層により阻止される。続いて、ディスプレイは、粗く切断され、必要に応じて、保護される。基板（１）は、洗浄され、再利用される。
ここで使用された用語”基板（substrate）”は、ディスプレイの製造のため使用される支持台を示す。基板は、その上に部品が製造される構造的に堅固な物質を構成とする。
ここで使用された用語”エッチ開口部（etch opening）”は、基板を多孔性にし、基板内に通してトレンチを形成して、エッチング液が通過することができる基板内の小さい穴を示す。
ここで使用された用語”除去可能な層（removable layer）”は、エッチ開口部を閉じる不等角性堆積について示している。除去可能な層は、エッチング液により溶解可能であり、基板からディスプレイを除去するとき犠牲にされる。除去可能な層もまた耐熱性でなければならない。
ここで使用された用語”耐エッチ性および耐熱性層（etch and temperature resist layer）”は、強固な、耐熱性層、すなわち、除去可能な層を封じエッチング液による影響を受けないエッチマスクを示す。また、この層は、ディスプレイの処理中に高温により影響を受けない。
ここで使用された用語”エッチング（etching）”は、物質が到達して、溶解可能な生成物を形成することを示す。
ここで使用された用語”エッチング液（etchant）”は、ディスプレイを傷つけることなく、耐エッチ性および耐熱性層をエッチングせず、除去可能な層をエッチングすることができる溶液を示す。
基板とエッチ開口部
本発明に従う方法における使用のための多孔性の再利用可能な基板は、幾つかの異なった方法により構成されてもよい。好ましくは、前記基板は、シリコン材料を含む。他の基板、例えば、あまり知られてはいないが、鋼鉄またはセラミックもまた、使用されることができた。
本発明に従う方法における使用のための最適な基板は、ポリシリコンから成る。ポリシリコンは、どのような寸法でも得ることができ、確かに、実際の大きなディスプレイもまた作ることができた。基板内のエッチ開口部は、ダブルプラズマエッチ法（double plasma etch method）により形成される。
シリコン材料上で、１μmシリコン酸化物は、炉（１０００℃でH2O/O2が88%/12%）内で成長させられる。この酸化物の前側（処理されるべきディスプレイの側）において、レジスト（resist）が、コートされ、露光され、そして、一方向において２μmより小さい寸法の小さい線パターンに形成される。レジストマスクは、プラズマ酸化物エッチャ(plasma oxide etcher)において、酸化物をエッチングするのに使用される。酸化物は、そこで、約４０μmの深さにシリコンをエッチングするための主マスクとして使用される。レジストは、酸素プラズマ（バレル（barrel））で除去され、５０nmの酸化が実施される。LPCVDで１００nmSiN堆積が、実施される。後面はレジストがコートされ、露光され、そして、大きな線または円形（穴を与える）パターンを生成する（線は使用されたが、しかし、円もまた作用すべきである。線は、前側上の線に対して９０°回転させられた。）。再び酸化物はエッチングされ、そして、シリコンは溝内のSiNまでエッチングされる。再びレジストは除去され、１００nmのシリコン酸化物は、成長し、SiNは、１４０℃のH3PO４/H2SO4でエッチングされる。そして、保護LPCVD SINが、堆積される。
本発明に従う使用のための基板を得るための他のコスト効率の良い方法は、＜１００＞シリコンウェーハの異方性ウエットエッチングである。KOH溶液を用いて、垂直トレンチは、＜１１０＞シリコンにエッチングで作ることができる。ウェーハの前面上において、１μmのオーダの幅を有する長いトレンチは、エッチングで作ることができる。トレンチとトレンチとの間の距離もまた、１μmのオーダが選択される。長い距離は、強い基板を提供するが、ディスプレイ処理の完了後、長時間基板をエッチングすることとなる。トレンチの可能な長さと幅の比率は、リソグラフィ段階の正確さに依存する。大きいトレンチがウェーハの後側から小さいトレンチと交わるようにエッチングされることができるので、小さいトレンチは、ウェーハを貫通してエッチングされる必要はない。
商業的に入手可能なシリコンマイクロシーブ（microsieves）もまた、本発明に従う方法に使用されてもよい。これらのシーブは、マクロ多孔性シリコン支持台に付着したマイクロ多孔性シリコン窒化膜から成る。これらは、ウエットエッチング技術とドライエッチング技術との組合せの使用により製造される。
HF溶液とUV光とを用いてシリコンウェーハを通して穴がエッチングで作られる、さらなる処理は、本発明に従う方法に使用するための基板を得るのに用いられてもよい。
基板は、平面板の形状を採用することが好ましい。もし、ディスプレイの特有の前面が要求されたならば、基板は反対形状を有することができる。ディスプレイ上の小さいレンズ、すなわち特有のアウトカップリング（outcoupling）構造が考えられた。平面ではない前面または後面を有するディスプレイ、例えば、３Dテレビのための特有のアウトカップリング構造を有するディスプレイもまた作製された。
さらに、基板は、除去後ディスプレイに構造を形成するために、ディスプレイ上に与えられた高さのプロファイルを有してもよい。このように、幾つかの幾何学的形状や寸法を有する基板は、本発明に従う方法において使用されることができた。
エッチ開口部は、除去可能な層の適用の後、それらは除去可能な層に垂直に配置されるような方法で形成されることが望ましい。しかしながら、穴の配置は、エッチング液が基板を通過するとともに、除去可能な層に接触する能力がある限りは、本発明の本質ではない。
本発明の他の実施例においては、基板の一部に、基板を貫通する穴を有する。ディスプレイの後の除去を容易にするように、開口部は、端に形成されていないことが好ましい。
好適な本発明の実施例において、基板全体を貫通する、より少ない開口部を有する溝パターンが基板の上部に備えられている。
前面において小さい開口部があり、後面からこの小さい開口部に向かって到達する少し大きい開口部があることが好ましい。
除去可能な層の堆積
穴のあいた基板上に、高圧の５μmPECVD３００℃SiO2堆積は、実施される。
これは、最高２μmまで穴を閉じる。使用されることができた適切な除去可能な層の他の例は、SiO2のLPCVDである。もし、スパッタまたはPVDによって堆積されたならば、幾つかの金属、例えば、Alがうまくいくのと同じように、AlOもまた、好適であるだろう。
プラズマ化学的気層成長法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition(PECVD))は、低温において、電気的に帯電した粒子またはプラズマを含む蒸気により増加された、１つ以上の気体のリアクタ（reactor）が、ウェーハの表面に個体の絶縁性または導電性の層を形成するために使用される技術である。
穴のあいた基板内の開口部を閉じることは、成功裏に試験された。
基板の平坦化
基板は、例えば、SOG（Spin on Glass）で、または化学機械研磨（Chemical Mechanical Polishing）により、選択的に平坦化されることができる。しかしながら、残存する凹みは、かなり小さく、それゆえ、平坦化は、任意に省略されることができる。
幾つかの応用のため、基板はまた、ディスプレイ上に特別の形状を作るため、深さ構造（depth structure）を有する。これは、例えば、画像上に、より良い光取り出し（light outcoupling）のためのマイクロレンズを形成するのに有用である。平面方向におけるさらにすぐれた光取り出しもまた、この技術で得ることができる。これは、（アクティブマトリクス（active matrix））LCDディスプレイの視野角問題の補償に有用であるだろう。
この基板は、ディスプレイ処理で要求される最も高温でアニールされることが好ましい。例においては、30分800℃N2アニールが用いられた。酸化物は、安定なままであった。
ディスプレイ処理のための耐エッチ性および耐熱性層
本質は、強固で、透明な、耐エッチ性および耐熱性層のさらなる堆積である。
基板上で、耐エッチ性および耐熱性層、シール層、すなわち６２５℃の200nmLPCVDSi3O4は、堆積される。適当な耐エッチ性および耐熱性層の他の例は、窒化物と酸化シリコン/窒化シリコンとの積層、例えば、Si3N4とSiO2またはSiONとの積層、Si3N4とSiONとの積層、SiO2とSiONとの積層、Si3N4、SiO2およびSiONの積層である。
この層上で、さらなるディスプレイ処理は、実施されることができる。耐エッチ性層は、強固で、透明な、そして耐熱性であることが好ましい。
低圧化学的気相成長法(Low pressure Chemical Vapor Deposition (LPCVD))は、低圧、高温状態の下、１つ以上の気体のリアクタが、ウェーハの表面に個体の絶縁性または導電性の層を形成するために使用される技術である。
ディスプレイ処理
（処理は要求されたディスプレイに依存し、本発明の本質ではない）
本発明に従う方法は、可撓性ディスプレイ、特にアクティブマトリクスポリLED/OLED、そして、アクティブマトリクスLCDディスプレイの製造に使用されると好適である。
アクティブマトリクスポリシリコンポリLEDに関して、これは、インプラ、構造化ステップ、レーザ再結晶、および相互接続のトランジスタの処理を意味する。その後、ITO、PEDOT、PPV、カソードが堆積されてもよい。そして、ゲッタ（getter）を有するふたが接合され、または、頂上の強化層にフィルムパッケージが使用される。
ディスプレイの除去
除去可能な層のエッチングにより、処理されたディスプレイは基板から除去される。
基板内のエッチ開口部を通したエッチングは、７：１NH4F：HFで、PECVD酸化物を除去する。このエッチングは、酸化物をエッチングするが、LPCVDSi3N4はエッチングしない。ディスプレイは、未だ、望ましくは孔が形成されていない基板の端に接続されている。それから、ディスプレイは、基板から切断/除去され、必要であれば、ディスプレイの前面上の保護層、例えば、透明なプラスチックが接着され、または、他の方法で取り付けられる。
適切なエッチング液は、エッチングされなければならない物質、およびエッチングされるべきではない物質によって決まる。SiO-SiNの組合せについては、他の緩衝および非緩衝HF溶液もまた、使用されることができる。
本発明は、このように、再利用型基板と除去可能な層とを使用する、ディスプレイの製造のための新しいそして向上された方法を提供する。本発明に従う方法は、高温処理を可能にし、ディスプレイ部品をエッチング液に接触させることのない除去可能な層のエッチングを可能にする。
本発明の好ましい実施例の記述は、発明の範囲を限定するものとして、全く考えられるものではない。勿論、例えば、プラスチック電子機器、受動的集積回路、およびメムス（MEMS(micro-Electro Mechanical Systems)）のような、ディスプレイのないアプリケーションのための本発明を実施する代替的な方法もまた、本発明の範囲に含まれる。
本発明に従う概略図の構成である。 本発明に従う基板、層、およびエッチ開口部の断面図である。

Claims (18)

  1. 基板を準備し、
    前記基板に、少なくとも前記基板の一部を覆う、除去可能な層を堆積することを含むディスプレイの製造方法であって、
    本質的に前記除去可能な層を覆う、耐エッチ性および耐熱性層を前記除去可能な層上に堆積し、
    前記耐エッチ性および耐熱性層の少なくとも一部の上にディスプレイを処理し、
    エッチング液によるエッチングで前記除去可能な層を除去し、前記耐エッチ性および耐熱性層はエッチング液が前記ディスプレイに接触するのを防ぐ、
    ことを特徴とするディスプレイの製造方法。
  2. 前記基板には、エッチ開口部が備えられており、前記エッチングは、前記エッチ開口部を通じて、エッチング液を前記基板に通すことにより実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記基板は、シリコン材料を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
  4. 前記基板は、ポリシリコン板を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
  5. 前記基板は、シリコンマイクロシーブを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 前記基板は、シリコンウェーハを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
  7. 前記基板は、前記ディスプレイに上に与えられた高さのプロファイルを有することを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載の方法。
  8. 前記耐エッチ性および耐熱性層は、Si3N4を含むことを特徴とする請求項１ないし７の何れかに記載の方法。
  9. 前記耐エッチ性および耐熱性層は、Si3N4とSiO2との積層を含むことを特徴とする請求項１ないし８の何れかに記載の方法。
  10. 前記耐エッチ性および耐熱性層は、SiOＮを含むことを特徴とする請求項１ないし９の何れかに記載の方法。
  11. 前記耐エッチ性および耐熱性層は、Si3N4とSiOＮとの積層を含むことを特徴とする請求項１ないし１０の何れかに記載の方法。
  12. 前記耐エッチ性および耐熱性層は、SiO2およびSiOＮとの積層を含むことを特徴とする請求項１ないし１１の何れかに記載の方法。
  13. 前記耐エッチ性および耐熱性層は、Si3N4、SiO2、およびSiOＮの積層を含むことを特徴とする請求項１ないし１２の何れかに記載の方法。
  14. 前記除去可能な層は、SiO2を含むことを特徴とする請求項１ないし１３の何れかに記載の方法。
  15. 前記エッチング液は、HF溶液を含むことを特徴とする請求項１ないし１４の何れかに記載の方法。
  16. 前記エッチング液は、NH4F:HFを含むことを特徴とする請求項１ないし１５の何れかに記載の方法。
  17. 請求項１ないし１６の何れかに記載の方法を用いて得られることを特徴とするディスプレイ。
  18. 非ディスプレイのアプリケーション、例えば、プラスチック電子機器、MEMS、および、受動的な集積回路のための請求項１ないし１７の何れかに記載の方法。
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