JP2007266414A - 仮転写基板を使用した被転写体の転写方法、薄膜デバイスの製造方法及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】転写技術を用いて薄膜デバイスを形成する際に、転写に要する処理時間を短縮化することが可能な技術を提供することを目的としている。
【解決手段】第１の基板上に第１の剥離層を介して被転写体を形成する工程と、一方面側に第２の剥離層が設けられ、複数の貫通孔を有する仮転写基板と第１の基板とを、被転写体と第２の剥離層とが対向する向きで、遮光性材料を含む溶剤可溶性の接着剤を介して接合する工程と、第１の剥離層にエネルギーを付与することによって剥離を生ぜしめ、被転写体を仮転写基板へ転写する工程と、仮転写基板の一方面と第２の基板の一方面が対向するように、仮転写基板と第２の基板とを接合する工程と、第２の剥離層に光エネルギーを付与することによって剥離を生ぜしめる工程と、仮転写基板の複数の貫通孔を介して接着剤に溶剤を供給することにより当該接着剤を除去し、被転写体を仮転写基板から第２の基板へ転写する工程とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、薄膜デバイスの転写技術の改良に関する。

半導体素子などの積層体の形成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）或いは特開平１０−１２５９３０号公報（特許文献２）には、予め製造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、被転写体を含む被転写層を仮転写基板に接合し、剥離層に光照射して剥離を生じさせることにより、被転写体を仮転写基板に転写する手法が開示されている。この手法によれば、製造条件の異なる複数種類の薄膜素子や薄膜回路などをそれぞれに最適な条件下で仮転写基板上に形成した後で任意の転写先基板へ移動させるので、設計の幅が広がり、所望の電子機器を製造することができる。
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手法では、被転写体を仮転写基板に一旦保持する際に、後の工程で除去が可能となるように、水などの溶剤に可溶な接着剤（例えば、水溶性接着剤など）を用いていた。そして、２回目の転写時に、転写先基板と被転写体とを非水溶性の接着剤によって接合した後、被転写体と仮転写基板との間に介在する水溶性接着剤を水により溶解させ、除去していた。しかしながら、この水溶性接着剤を除去する過程では、転写先基板と仮転写基板との接合体の外周から両者の間隙を伝うなどして内部へ水を浸透させ、溶解していくことになるので、水と接触可能な面積が少なく、水溶性接着剤の溶解に長い時間を要していた。

そこで、本発明は、転写技術を用いて薄膜デバイスを形成する際に、転写に要する処理時間を短縮化することが可能な技術を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、第１の基板の一方面側に第１の剥離層を介して被転写体を形成する第１工程と、一方面側に第２の剥離層が設けられた透光性基板から構成され、複数の貫通孔を有する仮転写基板と前記第１の基板とを、前記被転写体と前記第２の剥離層とが対向する向きで、遮光性材料を含む溶剤可溶性の接着剤を介して接合する第２工程と、前記第１の基板の前記第１の剥離層にエネルギーを付与することによって剥離を生ぜしめ、前記被転写体を前記第１の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第２の基板の一方面が対向するように、前記仮転写基板と前記第２の基板とを接合する第４工程と、前記仮転写基板の他方面側から前記第２の剥離層に光エネルギーを付与することによって剥離を生ぜしめる第５工程と、前記仮転写基板の前記複数の貫通孔を介して前記接着剤に溶剤を供給することにより当該接着剤を除去し、前記被転写体を前記仮転写基板から前記第２の基板へ転写する第６工程と、を含む、仮転写基板を使用した被転写体の転写方法を提供するものである。

これによれば、被転写体と仮転写基板との間に剥離層を設け、被転写体と仮転写基板とを分離する際に、剥離層に光エネルギーを与えて剥離を生じさせているので、後に貫通孔を介して被転写体と仮転写基板とを接合している接着剤（以下、仮接着剤ともいう）に溶剤を供給した際に、さらに、第２の基板（転写先基板）と被転写体との分離を促進させることができ、転写に要する時間を短縮することができる。しかも、被転写体と仮転写基板とが遮光性材料を含む接着剤により接着されているので、第２の剥離層に光エネルギーを付与する際に、遮光性材料を含む接着剤層より下層に設けられた被転写体に光エネルギーによる劣化などの影響を及ぼすことが無い。したがって、歩留まりよく転写を行うことが可能となる。

ここで、被転写体には、限定するものではないが、例えば、薄膜トランジスタ、薄膜抵抗、キャパシタ、インダクタ、回路配線、これ等を含む薄膜回路（層）、集積回路、マイクロデバイスなど（一定の機能を果たす薄膜素子）が含まれる。

好ましくは、前記遮光性材料が前記光エネルギーの波長を吸収する材料である。これによれば、より確実に遮光性材料より下層への光エネルギーの影響を遮断することが可能となる。

好ましくは、前記遮光性材料が前記接着剤に可溶な材料である。これによれば、遮光性材料を前記接着剤中に略均一に分散し得るので、ムラ無く光エネルギーの影響を回避することが可能となる。このような遮光性材料としては、例えば、顔料インク、染料インクなどのインクが挙げられる。

好ましくは、前記第６工程を溶剤中に浸漬させることにより行う。これによれば、仮接着剤の溶解が、基板の外周及び貫通孔から同時に進行することになるので、処理時間の一層の短縮化を図ることができる。また、剥離層に剥離が生じているため、基板の外周からの溶剤の浸透も促進され、より一層の処理時間の短縮化が図れる。

本発明の薄膜デバイスの製造方法は、上記のいずれかの被転写体の転写方法を用いている。したがって、製造時間の短縮化を図ることができ、かつ、歩留まりよく薄膜デバイスを製造することが可能となる。

本発明の電子機器は、上記薄膜デバイス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。これによれば、信頼性が高く、かつ処理時間の短縮化が図られた転写技術を用いて製造した薄膜デバイスを使用しているので、電子機器のコストダウン及び信頼性の向上が期待できる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１（Ａ）に示すように、転写元基板１２（第１の基板）の一方面側に剥離層１４（第１の剥離層）を形成する。転写元基板１２としては、適当な厚さを有し、耐熱性材料から構成される基板が用いられる。具体的には、例えば半導体装置のプロセス温度である３５０℃〜１０００℃程度に耐え得る材料から構成されているもの、例えば、石英ガラスやソーダガラス等が用いられる。また、転写元基板１２は、後の工程で剥離層１４に光エネルギーを付与し得るように、照射する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１４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１４としては、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、導電性のセラミックス膜などが挙げられる。剥離層１４の形成方法としては、特に限定されず、たとえば、ＣＶＤ、スパッタリング等の各種気相成膜法、メッキ法、塗布法等の公知の方法により形成し得る。

図１（Ｂ）に示すように、剥離層１４上に複数の被転写体１６ａを含む被転写層１６を形成する。各被転写体１６ａは、例えば、複数の薄膜素子（例えば薄膜トランジスタ）や配線などを含んで構成されるものである。

更に、同図に示すように、複数の貫通孔２６を有する仮転写基板２０の剥離層２２（第２の剥離層）側の面と転写元基板１２の被転写層１６側の面との間に、遮光性材料を含む、例えば水溶性接着剤などの溶剤に可溶な（溶剤可溶性の）接着剤１８（仮接着剤）を介在させることによって、仮転写基板２０と転写元基板１２とを接合する。

遮光性材料としては、後の工程で剥離層２２に照射される光エネルギーを、吸収及び／又は反射するなどして遮光し得る材料が用いられる。このような遮光性材料は、前記接着剤に可溶な材料であることが好ましい。そのような材料を使うことで、遮光性材料を接着剤中に略均一に分散し得るので、ムラ無く光エネルギーの影響を回避することが可能となる。また、後の接着剤を除去する工程で、接着剤の溶解性をより高めるために、接着剤を溶解させる溶剤に可溶であることが好ましい。例えば、水溶性接着剤を用いる場合には、水性の遮光性材料が用いられる。遮光性材料の例としては、例えば、染料インク又は顔料インクなどのインクを用いることができる。インクの色相は、後の光照射時に使用するレーザ光の波長等の性状によって適宜選択され、特に限定されるものではないが、赤、緑、青、茶、紫、黒などの各系統色が好ましく用いられる。また、カーボンブラックに代表されるカーボン粒子を含むインクを使用すると、広い波長範囲の光を吸収することができるので、遮蔽性が高く好ましい。

仮転写基板２０は、後の工程で剥離層２２に照射する光の波長に対して透明な透光性基板２４とその一方面側に設けられた剥離層２２から構成されている。透光性基板２４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、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２０には、透光性基板２４と剥離層２２を貫通する複数の貫通孔２６が設けられている。各貫通孔２６の数及び径については、特に限定されず、適宜決定することができる。各貫通孔２６の径は、例えば、１μｍ〜１ｍｍ程度に設定される。このような貫通孔２６は、例えば、フォトリソグラフィー技術、エッチング技術又はレーザ加工技術等を用いて形成することができる。

図１（Ｃ）に示すように、転写元基板１２の剥離層１４に、エネルギーを付与することによって、剥離層１４と転写元基板１２との界面又は剥離層１４の層内に剥離を生じさせる。

具体的には、同図に図示したように、転写元基板１２を介して剥離層１４にレーザ光Ｌ１を照射して剥離層１４にレーザアブレーションを生じさせる。ここで、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１４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１４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、被転写層１６は、転写元基板１２から分離され、仮転写基板２０側に転写される。

次に、図２（Ａ）に示すように、仮転写基板２０の被転写層１６が存在する一方面と転写先基板３２（第２の基板）の一方面とが対向するように、仮転写基板２０と転写先基板３２とを接着剤３４を介して接合する。本工程において用いられる接着剤３４としては、永久接着剤が用いられ、その好適な例としては、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、光硬化型接着剤（例：紫外線硬化型接着剤）、嫌気硬化型接着剤等が挙げられる。接着剤の組成は、エポキシ系、アクリレート系、シリコーン系のいずれであってもよい。

図２（Ｂ）に示すように、仮転写基板２０の被転写層１６が存在しない面側（他方面側）から、剥離層２２に光エネルギーを付与して剥離層２２に剥離を生じさせる。具体的には、透光性基板２４を介して剥離層２２にレーザ光Ｌ２を照射して剥離層２２と透光性基板２４との界面又は剥離層２２の層内に、上述したレーザアブレーションを生じさせる。

図２（Ｃ）に示すように、剥離が生じている転写先基板３２と仮転写基板２０との接合体を、上記接着剤１８を溶解することのできる溶剤４４の入った槽４２中に浸漬させる。具体的には、例えば接着剤１８として水溶性接着剤を用いた場合には、水の入った水槽に接合体を浸漬させる。接合体全体を溶剤４４に浸漬させることで、溶剤４４と接着剤１８を、接合体の外周からのみならず、貫通孔２６から接触させることができ、溶剤４４と接着剤１８との接触面積が格段に増すので、溶解処理時間を大幅に短縮化し得る。また、接合体の剥離層２２に剥離が生じているので、剥離層２２の亀裂から転写先基板３２と仮転写基板２０との間への溶剤の浸透が促進され、接着剤１８の溶解が一層促進され、接着剤１８の溶解処理時間の一層の短縮化が図られる。

なお、接合体全体を溶剤に浸漬させる代わりに、仮転写基板２０の他方面側のみを溶剤に浸して貫通孔２６内にのみ溶剤を進行させるようにしてもよい。また、溶剤を仮転写基板２０の他方面側から、加圧しつつ吹きかけることにより、各貫通孔２６に溶剤を導入するようにしてもよい。各貫通孔２６を介して溶剤が供給され、接着剤１８が溶解され除去されると、仮転写基板２０は転写先基板３２から分離される。

図２（Ｄ）に示すように、被転写層１６が仮転写基板２０から転写先基板３２（例えば、可撓性の樹脂基板）へ転写され、転写先基板３２上に被転写体が形成されることになる。

本実施形態によれば、被転写層１６と仮転写基板２０との間に剥離層２２を設け、被転写層１６と仮転写基板２０とを分離する際に、剥離層２２に光エネルギーを与えて剥離を生じさせているので、後に貫通孔２６を介して仮接着剤１８に溶剤を供給する際に、さらに転写先基板３２と被転写層１６との分離を促進させることができ、転写に要する時間を短縮することができる。また、本実施形態では、仮接着剤１８を、溶剤を含む槽４２に浸漬させることで溶解させるので、仮転写基板２０と転写先基板３２との接合体の外周及び仮転写基板２０の複数の貫通孔から溶剤が浸透していくことができ、溶剤と接触し得る面積が格段に広がっているため、溶解処理の一層の短縮化が図られている。さらに、本実施形態では、被転写層１６と仮転写基板２０とが遮光性材料を含む接着剤１８により接着されているので、剥離層２２に光エネルギーを付与する際に、接着剤１８より下層に設けられた被転写層１６に光エネルギーによる劣化などの影響が及ぶのを回避することができる。したがって、歩留まりよく薄膜デバイスを製造することが可能となる。

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、仮転写基板２０における貫通孔２６の数、大きさ、分布を、転写元基板上の被転写体の配置パターンに対応させることが出来る。より具体的には、例えば、貫通孔２６の位置を被転写体１６ａが形成された領域以外の領域に対応する位置に設けるようにしてもよく、これにより仮転写基板２０と転写先基板３２との接合時に、貫通孔２６が被転写体１６ａ上に位置することで、被転写体１６ａにかかる圧力分布にばらつきが生じるのを回避することができ、被転写体１６ａの撓みや歪みを回避することができる。

また、上述した実施形態では、液体溶解性の接着剤の一例として水溶性接着剤、溶剤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、事後的に何らかの溶剤を用いて溶解・除去することが可能な接着剤であればいかなるものも溶剤に可溶な接着剤として採用し得る。

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３は、電子機器の例を示す概略斜視図である。図３（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３（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３（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３（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。

図１は、本実施形態の薄膜デバイスの製造方法を説明するための工程図である。 図２は、本実施形態の薄膜デバイスの製造方法を説明するための工程図である。 図３は、薄膜デバイス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

１２ 転写元基板、１４ 剥離層、１６ 被転写層、１６ａ 被転写体、１８ 仮接着剤、２０ 仮転写基板、２２ 剥離層、２４ 透光性基板、２６ 貫通孔、３２ 転写先基板、３４ 接着剤、４２ 槽、４４ 溶剤、５３０ 携帯電話、５４０ ビデオカメラ、５５０ テレビジョン装置、５６０ ロールアップ式テレビジョン装置、Ｌ１ レーザ光、Ｌ２ レーザ光

Claims (6)

1. 第１の基板の一方面側に第１の剥離層を介して被転写体を形成する第１工程と、
   一方面側に第２の剥離層が設けられた透光性基板から構成され、複数の貫通孔を有する仮転写基板と前記第１の基板とを、前記被転写体と前記第２の剥離層とが対向する向きで、遮光性材料を含む溶剤可溶性の接着剤を介して接合する第２工程と、
   前記第１の基板の前記第１の剥離層にエネルギーを付与することによって剥離を生ぜしめ、前記被転写体を前記第１の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第２の基板の一方面が対向するように、前記仮転写基板と前記第２の基板とを接合する第４工程と、
   前記仮転写基板の他方面側から前記第２の剥離層に光エネルギーを付与することによって剥離を生ぜしめる第５工程と、
   前記仮転写基板の前記複数の貫通孔を介して前記接着剤に溶剤を供給することにより当該接着剤を除去し、前記被転写体を前記仮転写基板から前記第２の基板へ転写する第６工程と、
   を含む、仮転写基板を使用した被転写体の転写方法。
2. 前記遮光性材料が前記光エネルギーの波長を吸収する材料である、請求項１に記載の転写方法。
3. 前記遮光性材料が前記接着剤に可溶な材料である、請求項１又は請求項２に記載の転写方法。
4. 前記第６工程を溶剤中に浸漬させることにより行う、請求項１に記載の被転写体の転写方法。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の被転写体の転写方法を用いた薄膜デバイスの製造方法。
6. 請求項５に記載の薄膜デバイス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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