JP4396472B2 - 薄膜状素子の転写方法 - Google Patents

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Description

本発明は、透光性基板上に形成された薄膜状素子を別の被転写基板へ転写する方法および転写した薄膜状素子を含み構成される薄膜回路デバイスに関する。
シリコン基板やガラス基板上に薄膜トランジスタ等の機能素子を形成し、この機能素子を樹脂基板等の比較的耐熱性が低い被転写基板上に転写して、薄膜状素子を搭載した薄膜回路デバイスを実現することが検討されている。これは、樹脂基板等の比較的耐熱性が低い被転写基板では、良好な特性を有する薄膜トランジスタが作製できない等の理由による。このため、耐熱性や結晶性の良好な基板を用いて必要とする特性を有する機能素子を作製した後、樹脂基板等の被転写基板上に転写する方法が検討されている。
さらに、所定の形状の配線導体を基板上に形成した後、被転写基板上に転写して回路パターンを形成する方法も検討されている。このような転写による回路パターンや回路デバイスの形成においては、転写不良の発生の防止や必要な箇所に必要な薄膜状素子を転写する技術が必要とされる。
これらに対して、樹脂基板等の被転写基板上に転写するときに、紫外線照射または熱処理により粘着性が低下する特性を有する粘着層を用いることで、転写不良や回路パターンの断線等を防止する方法が示されている（例えば、特許文献１）。図１７は、この転写方法を説明する工程断面図である。
まず、透明な樹脂フィルム３１０の片面に、光照射によってその粘着力が低下する粘着層３２０を形成する。次に、この粘着層３２０の上に金属箔を貼付する。さらに、フォトエッチング法を用いて、この金属箔を所定のパターンにエッチング加工する。これにより、図１７（ａ）に示すような粘着層３２０の上に回路パターン３３０が形成された状態が得られる。
次に、図１７（ｂ）に示すように、薄膜回路を形成すべき被転写基板３４０に回路パターン３３０を埋め込む。この埋め込みは、被転写基板３４０として半硬化状態の樹脂からなる絶縁シートを用い、この被転写基板３４０と回路パターン３３０が形成された樹脂フィルム３１０とを重ね合せて圧着することによって行われる。
次に、図１７（ｃ）に示すように、樹脂フィルム３１０側から紫外線等の光３５０を照射して粘着層３２０の粘着力を低下させた感光済粘着性層３２０ａに変換する。これにより、回路パターン３３０と感光済粘着性層３２０ａとの間は容易に剥離できるようになる。
次に、図１７（ｄ）に示すように、樹脂フィルム３１０を感光済粘着性層３２０ａとともに被転写基板３４０から剥離することによって、被転写基板３４０に回路パターン３３０が埋め込まれた構成が得られる。その後、被転写基板３４０を熱硬化することによって回路基板が形成される。
なお、図１７においては、回路パターン３３０が被転写基板３４０に完全に埋め込まれた例を示しているが、回路パターン３３０が被転写基板３４０から剥離しない程度に埋め込まれていてもよいとされている。
この形成方法においては、樹脂フィルム３１０の材料としてポリエステル、ポリイミド、ポリプロピレン等が使用され、粘着層３２０の材料としてはアクリル系、シリコーン系、エポキシ系の光硬化型樹脂が用いられている。
また、同様に転写不良や寸法誤差の問題を解消する方法として、転写シートに塗布する粘着層の粘着力を調整することも示されている。この方法においては、樹脂フィルムと、樹脂フィルムの一方の表面に設けられた粘着層と、この粘着層上に形成された回路パターン上の金属層とからなる転写シートにおいて、金属層が形成されていない表面の粘着力が、金属層が形成されている表面の粘着力よりも小さく設定されている。このように設定することで、絶縁性基板と転写シートとを重ね合せて導体回路を転写させる際の導体回路の位置ずれや気泡の巻き込み等を有効に防止できるとしている（例えば、特許文献２）。
さらに、回路パターンを乱すことなく被転写基板である絶縁基板に回路パターンを転写するために、以下の方法が示されている。これは、金属箔からなる回路パターンが粘着テープの表面に形成された回路転写テープの回路パターンが形成された面を絶縁基板に圧着して回路パターンを絶縁基板に接着させて転写する方法であるが、このときに回路転写テープの粘着テープ側から光を照射して光架橋型粘着剤を架橋させ、粘着力を低減させて接着することが特徴である（例えば、特許文献３）。
また、同様に粘着層の粘着力を低減させて転写する方法としては、さらに種々の技術が示されている（例えば、特許文献４、非特許文献１）。
特開平１０−１７３３１６号公報 特開平１０−１７８２５５号公報 特開２００４−８８０３９号公報 米国特許第５４３８２４１号明細書 電子材料、工業調査会発行、２００３年６月号、Ｐ５５
上記の第１および第２の例は、少なくとも回路パターンの一部を被転写基板に埋め込んでおり、単層の回路基板または積層用の単層基板を製造することは容易である。しかし、これらの工程を繰り返して複雑な形状の回路パターンを有する薄膜回路デバイスを構成することは困難である。
また、第３の例は金属箔を転写する技術であり、この技術を用いて金属箔に比べて非常に薄い薄膜状素子、例えば薄膜コンデンサや薄膜抵抗等を転写することは困難なように思われる。また、転写した金属箔からなる回路パターンに対してさらに重ね合せて転写することも困難である。
最近の携帯用電子機器の薄型、高機能化に伴い、従来のチップ部品を実装する電子回路に対して、薄膜技術や厚膜技術を用いて抵抗やコンデンサ等を形成してさらに薄型の電子回路を実現することが検討されている。このような電子回路を実現する一つの手法として転写方式による薄膜回路の作製があるが、上記の従来技術による方式を用いても、これらの要求を満足する薄膜回路デバイスの作製は難しい。
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、薄膜技術や厚膜技術により形成された種々の薄膜状素子を回路構成に応じて効率よく、かつ精度よく、基板に転写して高性能の薄膜回路デバイスを実現する方法を提供することを目的とする。
この目的を達成するために本発明の薄膜状素子の転写方法は、透光性基板の一方の面に光照射によって粘着力が低下する粘着層とこの粘着層上に遮光性の薄膜状素子とが設けられたキャリア基板に対して、薄膜状素子側から粘着層が感光する波長の光を照射して薄膜状素子で遮光された領域を除く粘着層の粘着力を低下させた感光済粘着性層とする第１の光照射工程と、薄膜状素子が転写される被転写基板とキャリア基板とを密着させて薄膜状素子と被転写基板とを接着剤層により接着する接着工程と、透光性基板側から粘着層が感光する波長の光を照射して薄膜状素子と透光性基板との間の粘着層の粘着力を低下させた感光済粘着性層とする第２の光照射工程と、薄膜状素子と被転写基板との接着領域を除く接着剤層と粘着層とを透光性基板とともに被転写基板から分離する工程とを有する方法からなる。
この方法により、第１の光照射工程によって薄膜状素子以外の領域に露出している粘着層が感光済粘着性層となるので、接着剤層と感光済粘着性層とは強固に接着させることができる。一方、薄膜状素子と被転写基板とを接着剤層により接着し、第２の光照射工程を経ることにより、不要な接着剤層と感光済粘着性層とを透光性基板と一緒に被転写基板から容易に剥離することができる。この結果、接着剤層は薄膜状素子の下部領域にのみ設けられるので、追加して他の薄膜状素子を順次転写することも容易にできる。さらに、転写された薄膜状素子はすべて同じ表面上にあるので、これらを接続するための配線導体の形成も容易に行える。この結果、複数の薄膜状素子を含む薄膜回路デバイスを容易に、かつ歩留まりよく作製することができる。
また、本発明の薄膜状素子の転写方法は、透光性基板の一方の面に光照射によって粘着力が低下する粘着層と粘着層上に遮光性の薄膜状素子とが設けられたキャリア基板に対して、薄膜状素子側から粘着層が感光する波長の光を照射して薄膜状素子で遮光された領域を除く粘着層の粘着力を低下させた感光済粘着性層とする第１の光照射工程と、薄膜状素子およびその近傍の透光性基板上に少なくとも光硬化性を有する接着剤を用いて接着剤層を形成する工程と、透光性基板側から粘着層および接着剤層が感光する波長の光を照射して薄膜状素子と透光性基板の間の粘着層の粘着力を低下させた感光済粘着性層とするとともに薄膜状素子により遮光された領域を除く接着剤層を光硬化する第２の光照射工程と、被転写基板とキャリア基板とを密着させて薄膜状素子と被転写基板とを非感光領域の接着剤層により接着する工程と、薄膜状素子と被転写基板との接着領域を除く接着剤層と粘着層とを透光性基板とともに被転写基板から分離する工程とを有する方法からなる。
この方法により、透光性基板側に形成された接着剤層は、透光性基板側から光照射する第２の光照射工程によって薄膜状素子で遮光されている領域を除き光硬化されるため、被転写基板とは薄膜状素子領域部の接着剤層のみで接着される。すなわち、薄膜状素子を基板に接着するときに、薄膜状素子で遮光されていた領域の接着剤層は大きな接着力を有するが、第２の光照射工程で光照射された領域は硬化しているため接着力はほとんど生じない。このため、感光済粘着性層と硬化済接着剤層とを透光性基板と一緒に分離することをさらに確実に行える。
また、上記転写方法において、光透過性を有する素子形成基板上に光照射により剥離性を発現する犠牲層が形成されており、この犠牲層上に上記薄膜状素子が形成されており、キャリア基板は粘着層に粘着された薄膜状素子を介して素子形成基板も一体化した構成からなり、第１の光照射工程において、薄膜状素子側から素子形成基板を介して光を照射することにより、上記犠牲層の剥離性を発現させて薄膜状素子と素子形成基板を分離するとともに薄膜状素子で遮光された領域を除く粘着層を感光済粘着性層とする方法としてもよい。
この方法により、耐熱性の高い素子形成基板を用いて良好な特性の薄膜状素子を形成後、耐熱性の低い、例えば樹脂基板等の被転写基板上に薄膜状素子を転写することができる。
また、上記転写方法において、異なる特性または材料の薄膜状素子をそれぞれ別々の透光性基板上に粘着した複数のキャリア基板を用いて、同一の被転写基板のそれぞれ別々の位置にこれらの薄膜状素子を転写する方法としてもよい。
この方法により、同じ基板の同一表面上にそれぞれ異なる特性または材料の薄膜状素子を転写することができるので、薄膜回路デバイスを歩留まりよく、かつ生産性よく作製することができる。例えば、従来の薄膜回路デバイスでは、同じ基板上に薄膜抵抗や薄膜コンデンサを作製する場合、先に作製された薄膜状素子が後の薄膜状素子の作製工程中に特性変動やパターンの変形等が生じてしまうことがあった。しかし、本発明では、それぞれ別の基板上でこれらの薄膜状素子を形成してから転写するので、このような不良が生じることを解消できる。この結果、歩留まりがよく、かつ生産性の良好な薄膜回路デバイスを実現することができる。
また、上記転写方法において、被転写基板上に転写された複数の薄膜状素子間を接続する配線導体を形成する工程をさらに有する方法としてもよい。あるいは、被転写基板が多層配線構成からなり、被転写基板の薄膜状素子を転写する領域を除く表面の設定した位置に電極端子が形成されており、配線導体は電極端子とも接続する方法としてもよい。これにより、複雑な薄膜回路デバイスを容易に実現することができる。なお、多層配線構成からなる被転写基板の薄膜状素子を転写しない領域にチップ部品や半導体素子等を実装していてもよい。
また、上記転写方法において、透光性基板の一方の面に設けられた粘着層は少なくとも二層構成からなり、透光性基板側には光照射により粘着力が低下しない第１の粘着性層が設けられ、第１の粘着性層上に光照射により粘着力が低下する第２の粘着性層が設けられた構成を用いてもよい。また、この粘着層は第１の粘着性層と第２の粘着性層との間にさらに透光性樹脂フィルムが設けられた構成を用いてもよい。あるいは、透光性基板の一方の面に設けられた粘着層は光照射により気体を発生する材料を含む方法としてもよい。
これにより、粘着層は光照射により薄膜状素子との間の粘着性を喪失して感光済粘着性層とすることができるので、薄膜状素子を基板に転写してから透光性基板を分離するときに、粘着層も確実に透光性基板と一緒に分離することができる。
なお、光照射により粘着性が低下する粘着層としては、紫外線により架橋反応等を生じて粘着性が低下する材料、光照射により気体または気泡を発生して粘着されている薄膜状素子を剥離させる作用を有する材料、あるいは光照射による熱により反応が生じて粘着性が低下する材料等を用いることができる。さらに、第１の粘着性層と第２の粘着性層との間に透光性樹脂フィルムを挿入した三層構成の粘着層とすれば、透光性基板に対して粘着層を容易に貼付することができる。なお、光照射により気泡または気体を発生する材料からなる粘着層は単層でもよい。あるいは、上記の二層構成、三層構成の場合には、第２の粘着性層がこの材料を含むようにすればよい。
さらに、本発明の薄膜回路デバイスは、被転写基板と、この被転写基板の同じ表面上の異なる位置にそれぞれ接着層を介して接着された複数の薄膜状素子と、複数の薄膜状素子間を含み接続する配線導体とを含み、上記接着層が薄膜状素子と同じ形状からなる構成を有する。この構成により、種々の異なる特性を有する薄膜状素子を転写し、複雑な薄膜回路デバイスを容易に作製することができる。
さらに、本発明の薄膜回路デバイスは、被転写基板が多層配線構成からなり、被転写基板の薄膜状素子を転写する領域を除く表面の設定した位置に電極端子が形成されており、配線導体は電極端子とも接続する構成としてもよい。この構成により、さらに複雑な薄膜回路デバイスを実現することができる。なお、多層配線構成からなる基板の薄膜状素子を転写しない領域にチップ部品や半導体素子等を実装してもよい。
本発明の薄膜状素子の転写方法は、種々の異なる特性を有する薄膜状素子を別々のキャリア基板上に配置して、被転写基板の設定された位置に転写していくことで、複雑な薄膜回路デバイスを容易に作製することができるという大きな効果を奏する。
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。なお、同じ構成要件については、同じ符号を付しているので説明を省略する場合がある。
（第１の実施の形態）
図１および図２は、本発明の第１の実施の形態にかかる薄膜状素子の転写方法を説明する工程断面図である。
最初に、図１（ａ）に示すような転写用のキャリア基板２０を作製する。この転写用のキャリア基板２０を作製するために、最初に透光性基板１の一方の主面に粘着層２を設ける。この粘着層２は、透光性の樹脂基材２ａの両面に粘着性を有する層を設けた三層構成からなる。すなわち、透光性基板１と接着する面には第１粘着性層２ｂが形成されており、薄膜状素子３が粘着する面には第２粘着性層２ｃが形成されている。第１粘着性層２ｂは、紫外線照射等の光照射によっても粘着性は低下しない材料からなる。また、第２粘着性層２ｃは、紫外線照射等の光照射により感光して粘着力が大きく低下する材料から形成されている。
次に、この粘着層２の上に、少なくとも第２粘着性層２ｃが感光する波長の光を遮光することができる薄膜状素子３を配置する。これにより、図１（ａ）に示す転写用のキャリア基板２０が得られる。薄膜状素子３は、単なる配線導体であってもよいし、また抵抗素子やコンデンサ素子等の受動素子、あるいは薄膜トランジスタ、センサ、発光素子や受光素子等の機能素子であってもよい。本発明で用いる薄膜状素子３は、粘着層２上に配置された段階ですでに素子としての特性を有しているものであり、被転写基板に転写後は必要な配線導体を形成するだけでよいものをいう。
これらは、この粘着層２上に、例えば蒸着やスパッタリング、化学気相成膜（ＣＶＤ）方式等の物理的成膜方式だけでなく、印刷やめっき等の化学的成膜方式等により必要な薄膜を形成し、フォトリソグラフィープロセスとエッチングプロセスを経て形成してもよい。あるいは、別の素子形成基板上にこれらを形成しておき、粘着層２上に転写してもよい。例えば、素子形成基板上に薄膜状素子３を形成し、これを粘着層２に貼り付けた後、素子形成基板を所定の薬液やエッチングガス等で除去すれば、薄膜状素子３が粘着層２上に貼着された状態を得ることができる。この場合、素子形成基板が侵される薬液やエッチングガス等で薄膜状素子３、粘着層２および透光性基板１が侵されないように材料を選択することが必要とされる。例えば、素子形成基板として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）基板を用いる場合、ＭｇＯ基板は燐酸溶液により侵されて除去できるので、この基板上に圧電体素子やその他の薄膜状素子を形成する場合には、薄膜状素子３としてはこれらに侵されない材料を用いればよい。また、素子形成基板としてシリコン基板を用いる場合には、このシリコン基板はフッ硝酸溶液やアルカリ溶液等の薬液だけでなく、フッ素ガスや塩素ガス等を含むドライエッチングでも侵されて除去できるので、薄膜状素子３としては同様にこれらに侵されない材料を用いればよい。特に、ドライエッチングで除去する場合には、ガスに曝されないようにすることが容易であるので、材料選択の自由度が大きくできる。
次に、図１（ｂ）に示すように、薄膜状素子３側から第２粘着性層２ｃが感光する波長の光４を照射する。これにより、薄膜状素子３が粘着している領域以外の第２粘着性層２ｃが感光済粘着性層２ｄになる。薄膜状素子３が粘着している領域の第２粘着性層２ｃには光４が照射されないため感光せず、したがって、粘着力が低下することはなく、薄膜状素子３は透光性基板１に粘着した状態を維持する。一方、感光済粘着性層２ｄは、光４により感光して粘着性が喪失するので、次工程において形成される接着剤層とはさらに光照射等を受けても安定して接着が維持される。
次に、図１（ｃ）に示すように、一方の主面に接着剤層６が塗布された被転写基板５の所定の位置に薄膜状素子３を位置合せする。なお、被転写基板５は、薄膜回路デバイスを形成すべき基板であって、あらかじめ他の電子部品が搭載されていてもよい。あるいは、多層配線基板を用いて、その最表面層に上記の薄膜状素子３を転写するようにしてもよい。この場合、多層配線の電極端子と薄膜状素子３とを接続する配線導体を最終工程で形成してもよい。なお、この被転写基板５は、例えばガラス基板やセラミック基板等でもよいし、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の樹脂基板を用いることができる。
次に、図１（ｄ）に示すように、キャリア基板２０と被転写基板５とを密着させ、接着剤層６を薄膜状素子３および感光済粘着性層２ｄに接触させた状態で、例えば加熱して硬化処理を行う。これにより接着剤層６は硬化する。以降、これを硬化済接着剤層６ａとよぶ。感光済粘着性層２ｄはあらかじめ粘着性が喪失しており、一般的な樹脂表面と同様な性質を有しているので硬化済接着剤層６ａとは接着される。
次に、図２（ａ）に示すように、透光性基板１側から第２粘着性層２ｃが感光する波長の光４を照射する。透光性基板１および粘着層２は、この波長の光４に対して透過性を有しているので、薄膜状素子３が粘着している第２粘着性層２ｃは感光して粘着性を喪失する。すなわち、この領域の第２粘着性層２ｃも感光済粘着性層２ｄとなる。なお、図１（ｂ）に示す工程において感光した感光済粘着性層２ｄは、すでに感光してしまっているので、透光性基板１側からの光４の照射によってその性質が変化することはない。すなわち、この領域部の感光済粘着性層２ｄはすでに粘着性を喪失しているために、この光４を照射する工程を経ても硬化済接着剤層６ａとの接着性が失われることはない。
次に、図２（ｂ）に示すように、透光性基板１を分離する。このとき、粘着層２および薄膜状素子３が接着された領域以外の硬化済接着剤層６ａも、透光性基板１の分離に伴い分離する。これにより、図２（ｃ）に示すように被転写基板５には硬化済接着剤層６ａによって接着固定された薄膜状素子３が残り、被転写基板５の上に薄膜状素子３が転写された構成が得られる。以降、必要に応じて薄膜状素子を他の電子部品や外部機器と接続するための配線導体を形成するが、本実施の形態では図示していない。
なお、本実施の形態においては、粘着層２の第１粘着性層２ｂと透光性基板１との粘着強度および感光済粘着性層２ｄと硬化済接着剤層６ａとの接着強度とが、被転写基板５と硬化済接着剤層６ａとの接着強度より大きくなるように、それぞれの材料を設定している。これにより、薄膜状素子３のみを再現性よく、かつ転写不良を生じることなく被転写基板５へ転写できる。しかも、被転写基板５には、転写した薄膜状素子３の下部領域のみに硬化済接着剤層６ａが残り、それ以外の領域には残存しない。したがって、転写した薄膜状素子３を他の電子部品や外部機器と接続するための配線導体を形成することも容易である。また、被転写基板５の表面の薄膜状素子３を転写しない領域にあらかじめ電子部品を配置しておいてから薄膜状素子３を転写することもできる。
なお、本実施の形態の薄膜状素子の転写方法においては、図１（ｄ）に示す接着工程の後に、図２（ａ）に示すように光４を照射したが、本発明ではこれらの工程を逆にすることも可能である。
なお、透光性基板１はフレキシブルなフィルム状、剛性のあるシート状のいずれであってもよいが、粘着層２を感光済粘着性層２ｄとするための紫外線等の光透過率がよい材料を選択することが必要である。例えば、透光性基板１の材料としてはポリエステル、ポリイミド、ポリプロピレン等を用いることができる。また、第２粘着性層２ｃの材料としては、アクリル系、シリコーン系、エポキシ系で光照射によって粘着性を低下または喪失する粘着材料を用いることができる。さらに、第１粘着性層２ｂの材料としては、主として工業的に通常用いられている粘着材料であれば、特に制約なく使用可能である。また、接着剤としては熱硬化型、光硬化型および熱・光併有硬化型のエポキシ樹脂系の接着剤を用いることができる。
また、図１および図２に示す一連の工程を用いて複数個の薄膜状素子を一度に基板に転写することもできる。図３は、第１の実施の形態の転写方法により複数の薄膜状素子を同時に転写する方法を説明するための主要工程の断面図である。これらの図に示す工程は、基本的には図１および図２に示す工程と同じであり、異なる点を主体に説明する。なお、ここでは、薄膜状素子の例として、薄膜コンデンサ１０および薄膜抵抗１３を同時に転写する場合について説明する。
図３（ａ）は、透光性基板１上に薄膜状素子である薄膜コンデンサ１０および薄膜抵抗１３が配置されているキャリア基板２２の断面図である。薄膜コンデンサ１０は上部電極７、誘電体膜８および下部電極９から構成されており、薄膜抵抗１３は電極１１と抵抗体薄膜１２から構成されている。これらの薄膜状素子は、この粘着層２上に直接形成してもよいし、別の基板上にそれぞれの工程で形成して転写してもよいし、あるいは異なる基板上に形成した薄膜状素子をこの透光性基板１上にそれぞれ転写してもよい。
次に、図１（ｂ）に示す方法と同様に、薄膜状素子側から光を照射して薄膜状素子で遮蔽された領域以外の第２粘着性層２ｃを感光済粘着性層２ｄにする。その後、図３（ｂ）に示すように、一方の主面に接着剤層６が塗布された被転写基板５の所定の位置に薄膜コンデンサ１０と薄膜抵抗１３とを位置合せする。
位置合せ後、密着させてから、図１（ｄ）に示す方法と同様に、被転写基板５を加熱して接着剤層６の硬化処理を行う。さらに、図２（ａ）に示す方法と同様に、透光性基板１側から光を照射して薄膜コンデンサ１０と薄膜抵抗１３の上の第２粘着性層２ｃを感光済粘着性層２ｄにする。次に、図２（ｂ）に示す方法と同様に、透光性基板１を分離する。このようにして、被転写基板５には硬化済接着剤層６ａによって接着固定された薄膜状素子が残り、他の領域の硬化済接着剤層６ａは透光性基板１とともに除去される。
次に、図３（ｃ）に示すように、薄膜コンデンサ１０と薄膜抵抗１３とを含み、相互接続する配線導体１４を形成する。これにより、転写された薄膜状素子を含む薄膜回路デバイスを形成することができる。
このように、本実施の形態では、薄膜状素子を転写した場合に、転写された薄膜状素子の下部領域部のみに硬化済接着剤層が存在するだけとなる。したがって、個別の薄膜状素子をそれぞれ基板に転写しても、転写された薄膜状素子はすべて同じ平面上に配置できる。したがって、これらの薄膜状素子間を接続する配線導体の形成を容易に行える。また、複数の薄膜状素子を一括転写することもできる。この場合でも転写された薄膜状素子は同じ平面上に配置されるので、これらを接続する配線導体の形成を容易に行える。この結果、転写した薄膜状素子を用いて所定の薄膜回路デバイスを容易に作製することができる。
（第２の実施の形態）
図４および図５は、本発明の第２の実施の形態にかかる薄膜状素子の転写方法を説明する工程断面図である。
図４（ａ）、（ｂ）に示す工程は、第１の実施の形態の薄膜状素子の転写方法で説明した図１（ａ）、（ｂ）と同じである。すなわち、図４（ａ）は、透光性基板１の一方の主面に光照射によって粘着力が低下する第２粘着性層２ｃを有する粘着層２を形成し、その粘着層２の上に遮光性の薄膜状素子３を配置してキャリア基板２０とした状態を示す断面図である。
また、図４（ｂ）は、薄膜状素子３側から第２粘着性層２ｃを感光させる紫外線等の光４を照射し、薄膜状素子３により遮光されている領域以外の露出している第２粘着性層２ｃを感光済粘着性層２ｄとした状態の断面図である。
次に、図４（ｃ）に示すように、少なくとも薄膜状素子３を覆うように光硬化性あるいは光硬化性と熱硬化性とを併有する接着剤からなる接着剤層１５を形成する。図４（ｃ）では、全体に均一な厚みの接着剤層１５を形成した状態を示している。しかし、この接着剤層１５が必要な領域は、薄膜状素子３の表面部分のみである。このため、描画法やインクジェット法等により薄膜状素子３上とその近傍にのみ接着剤層１５を形成してもよい。
次に、図４（ｄ）に示すように、透光性基板１側から第２粘着性層２ｃが感光する紫外線等の光４を照射する。この光照射により、薄膜状素子３と透光性基板１との間の第２粘着性層２ｃを感光済粘着性層２ｄにする。同時に、薄膜状素子３により遮光されている領域部以外の接着剤層１５も光硬化させて硬化済接着剤層１５ａとする。これにより、この硬化済接着剤層１５ａは感光済粘着性層２ｄと強固に接着する。一方、硬化済接着剤層１５ａは光照射により硬化しているので、次の工程で被転写基板５の表面と接触させて加熱等しても、この被転写基板５とは接着しない。それに対して、薄膜状素子３は遮光性を有しているので、薄膜状素子３の領域部の接着剤層１５は光照射されず、接着剤としての特性を保持している。
この状態で、図５（ａ）に示すように、キャリア基板２０を被転写基板５に密着させる。このときには、被転写基板５には接着剤等は全く塗布しないでよい。なお、薄膜状素子３と透光性基板１との間の第２粘着性層２ｃはすでに感光して感光済粘着性層２ｄとなっている。しかし、透光性基板１を被転写基板５に密着させる工程では、薄膜状素子３の周囲の硬化済接着剤層１５ａの接着力も含めて薄膜状素子３が透光性基板１から脱落することはない。
次に、密着させた状態で接着剤層１５を加熱等により硬化させる。このとき、全体を密着させて加熱しても、薄膜状素子３の領域以外の接着剤層１５はすでに硬化済接着剤層１５ａとなり硬化が完了している。このため、この加熱によって、被転写基板５と接着することはない。一方、薄膜状素子３の領域の接着剤層１５は光照射を受けていないため、被転写基板５に密着させ加熱して硬化させると硬化済接着剤層１５ａとなり、被転写基板５と薄膜状素子３とを強固に接着させることができる。この状態を図５（ｂ）に示す。
次に、図５（ｃ）に示すように、透光性基板１を被転写基板５から分離する。薄膜状素子３を形成した領域以外での硬化済接着剤層１５ａと粘着層２との接着力は、その領域における硬化済接着剤層１５ａと被転写基板５との接着力より充分大きい。また、薄膜状素子３の下部領域の硬化済接着剤層１５ａと被転写基板５との接着力も、薄膜状素子３を形成した領域外での硬化済接着剤層１５ａと被転写基板５との接着力より充分大きい。したがって、透光性基板１を分離するときに、薄膜状素子３は被転写基板５と接着し、その他の硬化済接着剤層１５ａと粘着層２とは透光性基板１と一緒に分離できる。この結果、被転写基板５の表面上に薄膜状素子３が必要な箇所のみに転写される。しかも、転写するための硬化済接着剤層１５ａは、薄膜状素子３の下部領域にのみしか存在しないので、別の薄膜状素子を同様な手法で被転写基板５の表面に転写することもできる。
なお、本実施の形態において、透光性基板、粘着層、接着剤層およびキャリア基板等については、第１の実施の形態と同様な材料を用いることができる。また、本実施の形態では、光硬化性を有する接着剤を用いたが、光硬化性と熱硬化とを併有する接着剤を用いてもよい。
このようにして、薄膜状素子の下部領域部のみに硬化済接着剤層を設けて転写することができるので、複数の薄膜状素子を同じ被転写基板上にさらに転写していくことができる。この結果、これらを接続する配線の形成を容易に行え、かつ複数の特性の異なる薄膜状素子を転写して所定の薄膜回路デバイスを容易に作製することができる。
なお、図４および図５に示す本実施の形態の転写方法でも、複数個の薄膜状素子を一度に基板に転写することができる。図６は、本実施の形態の薄膜状素子の転写方法を用いて、複数個の薄膜状素子を転写する方法を説明する主要工程の断面図である。これらの工程は、基本的には図４および図５に示す工程と同じであり、異なる点を主体に説明する。
まず、図６（ａ）に示すように、第１の実施の形態と同様に、透光性基板１上に薄膜状素子として薄膜コンデンサ１０および薄膜抵抗１３を配置してキャリア基板２２とした場合について説明する。以下、薄膜状素子１０、１３あるいは個別の薄膜コンデンサ１０、薄膜抵抗１３の表現を適当に使用する。薄膜コンデンサ１０は上部電極７、誘電体膜８および下部電極９から構成されており、薄膜抵抗１３は電極１１と抵抗体薄膜１２から構成されている。これらの薄膜状素子１０、１３は、粘着層２が形成された透光性基板１上に直接形成してもよいし、別の基板上にそれぞれの工程で形成して転写してもよいし、あるいは異なる基板上に形成した薄膜状素子１０、１３をこの透光性基板１上にそれぞれ転写してもよい。
次に、図４（ｂ）に示す方法と同様に、薄膜状素子１０、１３側から光を照射して薄膜状素子１０、１３で遮光された領域以外の第２粘着性層２ｃを感光済粘着性層２ｄにする。
次に、図４（ｃ）に示す方法と同様に、少なくとも薄膜状素子１０、１３を覆うように光硬化性を有する接着剤からなる接着剤層１５を形成する。この場合、全体として均一な厚みの接着剤層を形成してもよいが、必要とするのは薄膜状素子１０、１３の表面部分である。このため、描画法やインクジェット法等により薄膜状素子１０、１３上とその近傍にのみ接着剤層１５を形成してもよい。
次に、図４（ｄ）に示す方法と同様に、透光性基板１側から第２粘着性層２ｃが感光する紫外線等の光を照射する。この光照射により、薄膜状素子１０、１３上の第２粘着性層２ｃを感光済粘着性層２ｄにする。同時に、薄膜状素子１０、１３により遮光されている領域部以外の接着剤層１５も光硬化させて硬化済接着剤層１５ａとする。これにより、硬化済接着剤層１５ａは感光済粘着性層２ｄと強固に接着する。しかし、硬化済接着剤層１５ａは光照射により硬化するので、次の工程で被転写基板５の表面と接触させて加熱しても、この被転写基板５とは接着しない。それに対して、薄膜状素子１０、１３は遮光性であるので、薄膜状素子１０、１３の領域部の接着剤層１５は光照射されず、接着剤としての特性を保持している。
次に、図６（ｂ）に示すように、キャリア基板２２を被転写基板５に密着させる。このときには、被転写基板５に接着剤等は全く塗布しないでよい。次に、密着させた状態で加熱する。このとき、全体を密着させて加熱しても、薄膜状素子１０、１３の領域以外の接着剤層はすでに硬化済接着剤層１５ａとなり硬化してしまっているため、この加熱によって接着性は生じない。一方、薄膜状素子１０、１３の領域の接着剤層１５は光照射を受けていないため、被転写基板５に密着させて加熱すると硬化して硬化済接着剤層１５ａとなり、薄膜状素子１０、１３と被転写基板５とを強固に接着させることができる。
次に、図５（ｃ）に示す方法と同様にして、透光性基板１を被転写基板５から分離させる。硬化済接着剤層１５ａと感光済粘着性層２ｄとの間の接着力は大きく、かつ薄膜状素子１０、１３以外の領域の硬化済接着剤層１５ａと被転写基板５とはほとんど接着力がない。一方、薄膜状素子１０、１３の下部領域の硬化済接着剤層１５ａと被転写基板５との接着力は充分大きい。したがって、透光性基板１を分離するときに、薄膜状素子１０、１３は被転写基板５に接着し、かつその領域以外の硬化済接着剤層１５ａおよび粘着層２は透光性基板１と一緒に分離される。この結果、被転写基板５の表面上の所定箇所に薄膜状素子１０、１３が転写される。
次に、図６（ｃ）に示すように、薄膜コンデンサ１０と薄膜抵抗１３とを含み、相互接続する配線導体１４を形成する。これにより、薄膜状素子１０、１３を転写し、これらを含む薄膜回路デバイスを形成することができる。
このように、本実施の形態では、薄膜状素子を転写した場合に、転写された薄膜状素子の下部領域部のみに硬化済接着剤層が存在するだけとなる。しかも、本実施の形態では、接着剤層は透光性基板側に塗布するので、基板上に複数の薄膜状素子を個別に転写することがさらに容易にできる。また、個別の薄膜状素子をそれぞれ基板に転写しても、転写された薄膜状素子はすべて同じ平面上に配置できる。したがって、これらの薄膜状素子間を接続する配線の形成を容易に行える。また、複数の薄膜状素子を一括転写することもできる。この場合でも転写された薄膜状素子は同じ平面上に配置されるので、これらを接続する配線の形成を容易に行える。この結果、転写した薄膜状素子を用いて所定の薄膜回路デバイスを容易に作製することができる。
（第３の実施の形態）
図７は、本発明の第３の実施の形態にかかる薄膜状素子の転写方法を説明する主要工程の断面図である。本実施の形態では、キャリア基板の粘着層上の薄膜状素子は光透過性を有する素子形成基板上の光照射により剥離性を発現する犠牲層上に形成された構成からなり、第１の光照射工程において薄膜状素子側から素子形成基板を介して光を照射することにより、上記犠牲層の剥離性を発現させて薄膜状素子と素子形成基板を分離するとともに薄膜状素子で遮光された領域を除く粘着層を感光済粘着性層とする方法とすることが特徴である。
以下、第１の実施の形態と異なる点を主体に図面を用いて説明する。
最初に、図７（ａ）に示すように、素子形成基板９２の表面に犠牲層９４を形成し、この犠牲層９４上に薄膜状素子３を形成する。ここで、犠牲層９４は光照射により剥離作用を発現する材料で構成される。犠牲層９４および薄膜状素子３は、素子形成基板９２の全面に形成した後、フォトリソグラフィープロセスとエッチングプロセスを用いて所定のパターン形成を行う。ただし、このパターン形成は、マスク蒸着等の直接パターン形成方式によって行うこともできる。
次に、図７（ｂ）に示すように、一方の面に粘着層２を設けた透光性基板１を薄膜状素子３と対向させ、薄膜状素子３を粘着層２に粘着させる。なお、粘着層２の厚みは薄膜状素子３の厚みよりも厚い場合もあり、この場合には薄膜状素子３同士の間の隙間部分にも粘着層２がまわり込み、この隙間部分では粘着層２が素子形成基板９２と粘着することもある。
このように粘着させた後、薄膜状素子３の側、すなわち素子形成基板９２から、素子形成基板９２を透過させて粘着層２に紫外線等の光４を照射する第１の光照射工程を行う。この第１の光照射工程により、薄膜状素子３で遮光されない領域の粘着層２の第２粘着性層２ｃが感光済粘着性層２ｄに変化する。同時に、犠牲層９４にも光４が照射されるため、犠牲層９４には剥離性が発現し、薄膜状素子３が容易に剥離できる状態に変化する。
次に、図７（ｃ）に示すように、透光性基板１を素子形成基板９２から分離する。薄膜状素子３で遮光されていない領域の粘着層２の第２粘着性層２ｃは感光済粘着性層２ｄになっているので、素子形成基板９２に粘着層２が粘着した領域があっても容易に剥離できる。また、薄膜状素子３と犠牲層９４との間も光照射により容易に剥離できるように変化している。一方、薄膜状素子３と透光性基板１との間の第２粘着性層２ｃは光照射されていないので粘着性を保持した状態を維持している。したがって、薄膜状素子３は粘着層２により粘着した状態で、素子形成基板９２と犠牲層９４のみが確実に分離できる。これにより、第１の光照射工程が完了するとともに、第１の実施の形態と同様なキャリア基板２１が得られる。
ここまでの工程を経た状態は、第１の実施の形態の図１（ｃ）に示す状態と同じである。したがって、これ以降の工程については、第１の実施の形態の薄膜状素子の転写方法と同じ工程により薄膜状素子を被転写基板に転写することができるので説明を省略する。
本実施の形態では、素子形成基板９２が紫外線等に対して透過性を有すること、および光照射により剥離性を発現する犠牲層９４を設け、薄膜状素子３を透光性基板１の粘着層２に粘着させてから第１の光照射工程を行うことで、第２粘着性層２ｃを感光済粘着性層２ｄとすると同時に犠牲層９４に剥離性を発現させている。
このような方法により、薄膜状素子の形成が高温での処理を必要とする場合であっても、本実施の形態であれば良好な特性の薄膜状素子を形成後、例えば樹脂基板等の被転写基板に転写することも可能となる。例えば、配向性のよい強誘電体薄膜は一般的に高温成膜プロセスが要求される。しかし、本実施の形態の薄膜状素子の転写方法であれば、高温プロセスで作成した強誘電体薄膜からなる薄膜状素子を被転写基板に容易に転写可能であり、樹脂基板等の耐熱性の弱い基板であっても配向性の良好な強誘電体薄膜からなる薄膜状素子を得ることができる。
なお、素子形成基板上に作成する犠牲層について説明する。例えば、薄膜状素子として薄膜圧電体素子を作成する場合、犠牲層としてチタン酸ランタン酸鉛等の鉛（Ｐｂ）を含有する酸化物薄膜を用いることができる。このような酸化物薄膜に対して第１の光照射工程でＫｒＦレーザによる光を６００ｍＪ／ｃｍ２、３０ｎｓ間照射すると、鉛（Ｐｂ）を含有する酸化物薄膜が蒸発し、犠牲層と薄膜圧電体素子との界面で剥離を発生させることができる。また、犠牲層として、水素を含むアモルファスシリコン薄膜を用いてもよい。このアモルファスシリコン薄膜上に薄膜圧電体素子、抵抗素子あるいはコンデンサ素子等の薄膜状素子を形成した後、透光性基板の粘着層に粘着させてから第１の光照射工程で同様にＫｒＦレーザまたはＡｒＦレーザを照射する。この結果、アモルファスシリコン薄膜中の水素が脱離するため、犠牲層であるアモルファスシリコン薄膜と薄膜状素子との間で容易に剥離することができる。この場合に、犠牲層に照射する光の波長と粘着層に照射する光の波長とは必ずしも同一である必要はない。それぞれに感度を有する光を別々に照射してもよいし、あるいはこれらの波長を含む光源から同時に照射するようにしてもよい。
（第４の実施の形態）
図８および図９は、本発明の第４の実施の形態にかかる薄膜状素子の転写方法を説明する工程断面図である。本実施の形態にかかる薄膜状素子の転写方法は、それぞれ別のキャリア基板上に形成された異なる薄膜状素子を同一の基板上に転写することが特徴である。本実施の形態では、異なる薄膜状素子として、薄膜コンデンサと薄膜抵抗とを例として、これらをそれぞれ被転写基板上に転写する方法について説明する。
最初に、薄膜状素子である薄膜コンデンサを転写する方法について説明する。図８（ａ）は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示す工程と同様な工程を経て作製され、透光性基板３０上に薄膜状素子である薄膜コンデンサ３４を粘着層３２により粘着した構成からなるキャリア基板２４の断面図である。図８（ｂ）は、この薄膜コンデンサ３４が形成された領域を拡大した断面図である。透光性基板３０には粘着層３２が形成されている。薄膜コンデンサ３４は、上部電極３４１、誘電体膜３４２および下部電極３４３から構成されている。粘着層３２上に薄膜コンデンサ３４を配置する方法としては、第１の実施の形態と同様な方法により行うことができる。なお、本実施の形態では、薄膜状素子である薄膜コンデンサ３４が透光性基板３０上に一定の配列ピッチで複数配置されている。
粘着層３２は、透光性の樹脂基材３２ａの両面に粘着性層が形成されている。透光性基板３０と接着する面には第１粘着性層３２ｂが、薄膜コンデンサ３４が接着する面には第２粘着性層３２ｃが、それぞれ形成されている。
図８（ａ）、（ｂ）においては、第１の実施の形態と同様に薄膜コンデンサ３４側から紫外線等の光（図示せず）を局部的に照射して、図８（ａ）の左に位置する薄膜コンデンサ３４の近傍領域の第２粘着性層３２ｃを感光済粘着性層３２ｄとした状態を示している。なお、薄膜コンデンサ３４で遮光された領域は第２粘着性層３２ｃの状態を保持している。さらに、図８（ａ）の右に位置する薄膜コンデンサ３４は、この工程においては光照射を受けないようにしているので、これらの近傍の粘着層３２は変化が生じていない。
次に、図８（ｃ）に示すように、薄膜回路デバイスを形成すべき被転写基板３６の主面で、薄膜コンデンサ３４を転写すべき領域に接着剤層３８を形成する。この接着剤層３８としては、熱硬化性接着剤、光硬化性接着剤あるいは両者を混合した接着剤等を用いることができる。接着剤層３８を塗布する領域は、転写する薄膜コンデンサ３４よりやや広い面積とすることが望ましい。ただし、最終的には、この接着剤層３８は硬化済接着剤層３８ａとなり、薄膜コンデンサ３４の下部以外は被転写基板３６から剥離する。したがって、塗布する領域は薄膜コンデンサ３４を接着する領域に対して適当に広くしてもよい。しかし、隣接する領域にすでに転写された薄膜コンデンサ３４を含む別の薄膜状素子３が存在する場合には、この薄膜状素子３に接着剤が塗布されないように形成することが必要である。
次に、図８（ｄ）に示すように、薄膜コンデンサ３４を被転写基板３６上の接着剤層３８に押し付けて、紫外線等の光４０を透光性基板３０側から照射して第２粘着性層３２ｃを感光済粘着性層３２ｄとする。なお、接着剤層３８として、熱硬化性接着剤を用いる場合は、この工程で接着剤層３８を硬化するために熱線等により加熱する。また、接着剤層３８として、光硬化性接着剤または熱硬化性と光硬化性とを併有する接着剤を用いる場合は、第２粘着性層３２ｃに照射する光４０により同時に接着剤層３８も硬化させることが望ましい。ただし、第２粘着性層３２ｃの感光波長と接着剤層３８の感光波長とが異なる場合には、それぞれ別々の波長の光を照射すればよい。
このときの光４０を照射する領域部は、図８（ｄ）に示すように被転写基板３６の接着剤層３８が形成された領域部のみとし、透光性基板３０の他の面上に配置されている薄膜コンデンサ３４の近傍には照射されないようにする。
このようにして、薄膜コンデンサ３４を被転写基板３６に接着した後、図８（ｅ）に示すように透光性基板３０を被転写基板３６から分離することによって、薄膜コンデンサ３４が硬化済接着剤層３８ａによって被転写基板３６に接着される。これにより、被転写基板３６の設定した面上に薄膜状素子の一つである薄膜コンデンサ３４が転写される。なお、透光性基板３０上に配置されている他の薄膜コンデンサ３４は、別の被転写基板に転写するときに用いる。
次に、別の薄膜状素子３である薄膜抵抗５２を同じ被転写基板３６の薄膜コンデンサ３４が転写された近傍の所定位置に転写する方法を説明する。図９（ａ）に示すように、透光性基板５０の粘着層３２が設けられた表面上に薄膜抵抗５２が配置されたキャリア基板２６を準備する。なお、粘着層３２の構成は、図８（ａ）および図８（ｂ）で説明したものと同じである。図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す透光性基板５０の右側に配置された薄膜抵抗５２の近傍を拡大して示す断面図である。右側に配置された薄膜抵抗５２の近傍では、薄膜抵抗５２側から紫外線等の光を照射して第２粘着性層３２ｃを感光済粘着性層３２ｄとしている。薄膜抵抗５２の遮光性により、薄膜抵抗５２と透光性基板５０との間の第２粘着性層３２ｃは感光しない状態のまま保持される。また、左側に配置されている薄膜抵抗５２の近傍も光照射されないようにする。これらの薄膜抵抗５２は、両端部に設けた電極５２１と、この電極５２１に接続する抵抗体薄膜５２２とから構成されている。
次に、図８（ｃ）と同様にして、被転写基板３６の薄膜抵抗５２を転写する領域に接着剤層３８を形成する。このとき形成する接着剤層３８は、すでに転写されている薄膜コンデンサ３４には付着されないようにする。また、転写する薄膜抵抗５２よりもやや広い面積に形成する。この接着剤層３８としては、薄膜コンデンサ３４を接着するときに用いた接着剤を用いる。
次に、図９（ｃ）に示すように、薄膜抵抗５２を被転写基板３６上の接着剤層３８に密着させて、紫外線等の光４０を照射して薄膜抵抗５２の領域部の第２粘着性層３２ｃを感光済粘着性層３２ｄとする。接着剤層３８として、熱硬化性接着剤を用いた場合には、この工程で接着剤層３８を硬化するための熱線照射または加熱も行う。また、接着剤層３８として、光硬化性接着剤または熱硬化性と光硬化性を併有する接着剤を用いた場合は、接着剤層３８を硬化することができる波長の光を照射する。
このようにして、薄膜抵抗５２を被転写基板３６に接着した後、図９（ｄ）に示すように透光性基板５０を被転写基板３６から分離する。これにより、被転写基板３６の表面上の設定した位置に薄膜抵抗５２が転写される。この結果、薄膜状素子である薄膜コンデンサ３４と薄膜抵抗５２とが被転写基板３６の同一平面上に設けられ、かつ、これらの薄膜コンデンサ３４、薄膜抵抗５２が転写された領域以外は被転写基板３６の表面が直接露出した構成が得られる。
次に、図９（ｅ）に示すように、薄膜コンデンサ３４と薄膜抵抗５２とを含み、これらを相互に接続する配線導体５４を形成すれば薄膜回路デバイスが得られる。この配線導体５４は、マスク蒸着等の方法で形成してもよいし、印刷により形成してもよい。さらに、全面に蒸着等で金属薄膜を形成してから、フォトリソプロセスとエッチングプロセスによりパターン形成して作製してもよい。
なお、このとき、被転写基板３６を多層配線構成にして、表面の所定の位置に電極端子を設けておき、これらの電極端子との接続もこの配線導体５４により行ってもよい。
このように、電気的特性、作製プロセスあるいは材料の異なる種々の薄膜状素子をそれぞれの透光性基板上に配置した複数のキャリア基板を準備しておき、これらのキャリア基板を用いて薄膜状素子を被転写基板に順次転写すれば、複雑な薄膜回路デバイスを容易に形成することができる。
従来、同一の基板上に種々の異なる特性を有する薄膜状素子を形成する場合、製造プロセスが複雑になるとともに歩留まりが悪化して生産性が改善できなかった。例えば、薄膜コンデンサを形成するプロセスを行うと、すでに形成されている他の薄膜状素子、例えば薄膜抵抗の特性やパターン形状に対して悪影響を及ぼすため、薄膜回路デバイスとしての歩留まりが低下することが多かった。しかし、本発明では、それぞれ別個に作製した別々の薄膜状素子を同じ基板上に順次転写するため、製造プロセスが大幅に簡略化され、かつ生産性も向上できる。また、透光性基板上に配置した状態で薄膜状素子の特性をチェックして良品のみを転写すれば、さらに歩留まりよく薄膜回路デバイスを実現することができる。
なお、透光性基板としては、第２粘着性層を感光させる波長の光を透過する性質を有する材料であれば平板上でもよいが、フレキシブルなシート状のものを用いれば転写の作業性が向上するので望ましい。また、このシートをロール状にして用いてもよい。
（第５の実施の形態）
図１０は、本発明の第５の実施の形態にかかる薄膜状素子の転写方法により被転写基板上に複数の薄膜状素子を転写した後、これらを含んで配線導体を形成して複数の薄膜回路デバイスを作製した状態を示す平面図である。また、図１１は、複数の薄膜回路デバイスが作製された被転写基板を切断線７６、７８により切断して、個々の薄膜回路デバイスとした状態を示す平面図である。
本実施の形態では、複数の薄膜状素子を同一基板上に一括して転写する工程を繰り返して薄膜回路デバイスを作製することが特徴である。本実施の形態により作製される薄膜回路デバイスは、図１０および図１１に示すように３個の薄膜抵抗６２、６４、６６と、２個の薄膜コンデンサ６８、７０とが、被転写基板７４の設定した位置に転写され、かつ、これらを含み接続する配線導体７２を形成して構成されている。これにより必要な回路特性を有する薄膜回路デバイスを実現している。なお、配線導体７２には、外部機器と接続するための電極端子（図示せず）も形成してあり、この電極端子を用いて外部機器とはんだ付けや導電性接着剤により接続する。また、薄膜抵抗６２、６４、６６および薄膜コンデンサ６８、７０の詳細構造は省略して示している。なお、本実施の形態では、薄膜状素子はこれらの３個の薄膜抵抗６２、６４、６６と２個の薄膜コンデンサ６８、７０とをいう。
本実施の形態においては、３個の薄膜抵抗６２、６４、６６と２個の薄膜コンデンサ６８、７０とを含む薄膜回路デバイスを同時に複数個作製するために、薄膜抵抗と薄膜コンデンサとをそれぞれ別のキャリア基板に配置した後に、同じ被転写基板７４にそれぞれ一括して転写することが特徴である。したがって、本実施の形態では、薄膜抵抗が配置されたキャリア基板と薄膜コンデンサが配置されたキャリア基板との２種類を用いて、被転写基板７４上に順次薄膜状素子を転写する。以下、この転写方法について説明する。
最初に、図１０に示す位置に対応して透光性基板８０の粘着層８２上に薄膜抵抗６２、６４、６６が複数配置されたキャリア基板１００を用いて、これらの薄膜抵抗６２、６４、６６を被転写基板７４上に転写する。図１２は、この転写工程を示す工程断面図であり、図１０に示す薄膜抵抗６２、６４、６６が所定のピッチで一列に配置されている領域の断面形状を示している。
図１２（ａ）は、キャリア基板１００において、薄膜抵抗６２、６４、６６が配置された透光性基板８０の薄膜抵抗６２、６４、６６側から紫外線等の光４０を照射して、粘着層８２のうち、薄膜抵抗６２、６４、６６で遮光された領域部を除き感光済粘着性層８２１とした状態を示す。これにより、感光済粘着性層８２１は通常の樹脂と同様な特性を示すようになる。なお、本実施の実施においても、粘着層は第１の実施の形態と同様に三層構成からなる材料を用いてもよいが、二層あるいは単層構成の材料でもよい。
次に、図１２（ｂ）に示すように、被転写基板７４上において、薄膜抵抗６２、６４、６６がそれぞれ転写される位置に接着剤層８４を塗布する。本実施の形態では、薄膜抵抗６２、６４、６６の転写領域部に線状にそれぞれ塗布している。この接着剤層８４は、第１の実施の形態で使用した接着剤を用いてもよい。
次に、図１２（ｃ）に示すように、キャリア基板１００と被転写基板７４とを密着させ接着剤層８４を硬化させて、硬化済接着剤層８４１とする。さらに、透光性基板８０側から紫外線等の光４０を照射して、薄膜抵抗６２、６４、６６の領域の粘着層８２を感光済粘着性層８２１とする。これにより、薄膜抵抗６２、６４、６６は感光済粘着性層８２１から容易に剥離できるようになる。一方、薄膜抵抗６２、６４、６６の領域以外の粘着層はすでに感光済粘着性層８２１になっているので、光４０の照射によってもその性質が変化することはなく、硬化済接着剤層８４１との接着性が失われることはない。
次に、図１２（ｄ）に示すように、透光性基板８０を分離する。これにより、被転写基板７４には硬化済接着剤層８４１によって接着固定された複数の薄膜抵抗６２、６４、６６が設定された位置に転写される。それ以外の領域の硬化済接着剤層８４１は透光性基板８０とともに除去される。したがって、被転写基板７４の表面上に設定された位置に薄膜抵抗６２、６４、６６がそれぞれ配置される。なお、薄膜抵抗６２、６４、６６が転写されない領域では、被転写基板７４の表面が露出する。
図１３は、上記の工程により被転写基板７４上の設定した位置に薄膜抵抗６２、６４、６６を転写した状態を示す平面図である。図１３からわかるように、被転写基板７４の表面上で、個々の薄膜回路デバイスとなるそれぞれの領域に薄膜抵抗６２、６４、６６がそれぞれ転写されている。
次に、薄膜抵抗６２、６４、６６が転写された被転写基板７４の表面に薄膜コンデンサ６８、７０を転写する方法について、図１４および図１５を参照しながら説明する。図１４は、透光性基板８６の粘着層上に薄膜コンデンサ６８、７０が配置されたキャリア基板１２０の平面図である。本実施の形態では、薄膜回路デバイスを被転写基板７４上に複数個同時に形成するために、透光性基板８６の設定した位置に薄膜コンデンサ６８、７０がそれぞれ配置されている。
図１５は、キャリア基板１２０を用いて、薄膜コンデンサ６８、７０を被転写基板７４に転写する工程を示す断面図である。なお、図１５に示す断面図は、図１３に示す薄膜コンデンサを転写する位置であるＢ−Ｂ線部分について示している。
図１５（ａ）は、キャリア基板１２０を用いて薄膜コンデンサ６８、７０が配置された透光性基板８６の薄膜コンデンサ６８、７０側から紫外線等の光４０を照射して、粘着層８８のうち、薄膜コンデンサ６８、７０で遮光された領域部を除く領域を感光済粘着性層８８１とした状態を示す。これにより、感光済粘着性層８８１は通常の樹脂と同様な特性を示すようになる。なお、粘着層は第１の実施の形態と同様に三層構成からなる材料を用いてもよいが、二層あるいは単層構成の材料でもよい。
図１５（ｂ）は、被転写基板７４上において、薄膜コンデンサ６８、７０をそれぞれ転写する位置に接着剤層９０を塗布し、透光性基板８６を位置合せした状態を示す断面図である。接着剤層９０は、すでに転写された薄膜抵抗６２、６４、６６に塗布されないようにするとともに、図１３に示すＢ−Ｂ線に沿って線状にそれぞれ塗布している。この接着剤層９０は、第１の実施の形態で使用した接着剤を用いてもよい。
次に、図１５（ｃ）に示すように、薄膜コンデンサ６８、７０を接着剤層９０に密着させた後、接着剤層９０を硬化させる。さらに、透光性基板８６側から紫外線等の光４０を照射して、薄膜コンデンサ６８、７０と透光性基板８６との間の粘着層８８を感光済粘着性層８８１にする。これにより、薄膜コンデンサ６８、７０は、透光性基板８６から容易に分離できるようになる。
次に、図１５（ｄ）に示すように、透光性基板８６を分離する。これにより、被転写基板７４には、硬化済接着剤層９０１によって接着固定された複数の薄膜コンデンサ６８、７０が設定された位置に転写される。それ以外の領域の硬化済接着剤層９０１は透光性基板８６とともに除去される。したがって、被転写基板７４の表面の設定された位置に薄膜コンデンサ６８、７０がそれぞれ転写される。なお、薄膜コンデンサ６８、７０が転写されない領域では、被転写基板７４の表面が露出する。
以上の工程により、薄膜抵抗６２、６４、６６と薄膜コンデンサ６８、７０が、それぞれ同一の被転写基板７４の表面上に転写される。図１６は、被転写基板７４の表面上に薄膜抵抗６２、６４、６６と薄膜コンデンサ６８、７０とが、それぞれ設定された位置に転写された状態を示す平面図である。図１６からわかるように、１２個の薄膜回路デバイスを被転写基板７４上に一括して形成している。このため、３個の薄膜抵抗６２、６４、６６と２個の薄膜コンデンサ６８、７０とを単位として、それぞれが所定の位置に転写されている。
このように転写した後、配線導体７２を形成して、これらの薄膜抵抗６２、６４、６６および薄膜コンデンサ６８、７０を接続すれば、図１０に示すように被転写基板７４上に複数の薄膜回路デバイスが形成された構成が得られる。その後、切断線７６、７８に沿って被転写基板７４を切断することで、図１１に示す個々の薄膜回路デバイスを得ることができる。
以上のように、本実施の形態では、材料や作製プロセスの異なる薄膜抵抗と薄膜コンデンサ等を別々のキャリア基板に配置して、それぞれを同じ被転写基板面上に転写することで薄膜回路デバイスを実現している。従来の製造方法の場合には、同一基板上で材料や作製プロセスの異なる薄膜抵抗や薄膜コンデンサ等を成膜およびフォトリソプロセスとエッチングプロセスを繰り返しながら順次形成していた。このために、プロセスが複雑となり、かつ歩留まりも悪かった。これに対して本実施の形態では、薄膜抵抗や薄膜コンデンサを別々に形成して転写するため、薄膜回路デバイスを製造するプロセスが簡略化され、歩留まりを向上できる。
なお、本実施の形態では、薄膜抵抗はすべて同時に作製して同じキャリア基板から転写したが、必要とする抵抗値によっては別にしてもよい。すなわち、同じ材料とプロセスで作製できる薄膜抵抗は同時に作製し、同じキャリア基板を用いて転写し、別の材料とプロセスで作製する薄膜抵抗は別のキャリア基板を用いて転写するようにしてもよい。薄膜コンデンサについても同様である。
また、第１の実施の形態から第５の実施の形態までの薄膜状素子の転写方法では、被転写基板側に接着剤層を形成した例について説明した。しかし、本発明はこれに限定されない。すなわち、薄膜状素子側から光を照射して粘着性層を感光済粘着性層とした後、薄膜状素子面上に接着剤層を塗布してもよい。このように接着剤を塗布した後に被転写基板に接着した後、さらに薄膜状素子と透光性基板との間の粘着層に光照射して感光済粘着性層とすれば、薄膜状素子のみを残して他は透光性基板と一緒に容易に分離することができる。
さらに、第１の実施の形態から第４の実施の形態までの薄膜状素子の転写方法では、三層構成からなる粘着層を用いる場合を主体にして説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、粘着層は少なくとも二層構成からなり、透光性基板側には光照射により粘着力が低下しない第１粘着性層が設けられ、第１粘着性層上に光照射により粘着力が低下する第２粘着性層が設けられた構成としてもよい。この構成の粘着層の場合には、透光性基板上に塗布方式で粘着層を形成することができる。
また、透光性基板上に光照射により気体を発生する材料を含む粘着層を形成して用いても同様な方法で薄膜状素子の転写を行うことができる。すなわち、薄膜状素子側から光照射をした場合に、薄膜状素子により遮光されている領域を除く粘着層は気体を発生する。この気体発生後の感光済粘着性層に対しては、接着剤は充分な接着力を有する。また、被転写基板に薄膜状素子を接着後、透光性基板側から光照射をすると、薄膜状素子が粘着している領域は感光済粘着性層となり薄膜状素子を剥離させる作用をする。この結果、薄膜状素子は被転写基板に接着し、粘着層（この場合には感光済粘着性層）および不要な接着剤層を透光性基板と一緒に確実に分離させることができる。
本発明の薄膜状素子の転写方法では、薄膜技術や厚膜技術により形成された種々の薄膜状素子を回路構成に応じて効率よく、かつ精度よく基板に転写して、高性能の薄膜回路デバイスを実現できるので、小型、薄型、高機能化が要求される電子機器分野に有用である。
本発明の第１の実施の形態にかかる薄膜状素子の転写方法を説明する工程断面図 同実施の形態にかかる薄膜状素子の転写方法を説明する工程断面図 同実施の形態の転写方法により複数の薄膜状素子を同時に転写する方法を説明するための主要工程の断面図 本発明の第２の実施の形態にかかる薄膜状素子の転写方法を説明する工程断面図 同実施の形態にかかる薄膜状素子の転写方法を説明する工程断面図 同実施の形態の薄膜状素子の転写方法を用いて、複数個の薄膜状素子を転写する方法を説明する主要工程の断面図 本発明の第３の実施の形態にかかる薄膜状素子の転写方法を説明する主要工程の断面図 本発明の第４の実施の形態にかかる薄膜状素子の転写方法を説明する工程断面図 同実施の形態にかかる薄膜状素子の転写方法を説明する工程断面図 本発明の第５の実施の形態にかかる薄膜状素子の転写方法により被転写基板上に複数の薄膜状素子を転写した後、これらを含んで配線導体を形成して複数の薄膜回路デバイスを作製した状態を示す平面図 同実施の形態にかかる薄膜状素子の転写方法において複数の薄膜回路デバイスが作製された被転写基板を切断線により切断して、個々の薄膜回路デバイスとした状態を示す平面図 同実施の形態にかかる薄膜状素子の転写工程を示す工程断面図 同実施の形態にかかる薄膜状素子の転写工程により被転写基板上の設定した位置に薄膜抵抗を転写した状態を示す平面図 同実施の形態にかかる薄膜状素子の転写工程により透光性基板の粘着層上に薄膜コンデンサが配置されたキャリア基板の平面図 同実施の形態にかかる薄膜状素子の転写工程によりキャリア基板を用いて薄膜コンデンサを被転写基板に転写する工程を示す断面図 同実施の形態にかかる薄膜状素子の転写工程により被転写基板の表面上に薄膜抵抗と薄膜コンデンサとが、それぞれ設定された位置に転写された状態を示す平面図 紫外線照射または熱処理により粘着性が低下する特性を有する粘着層を用いた従来の転写方法を説明する工程断面図
符号の説明
１，３０，５０，８０，８６ 透光性基板
２，３２，８２，８８，３２０ 粘着層
２ａ，３２ａ 樹脂基材
２ｂ，３２ｂ 第１粘着性層
２ｃ，３２ｃ 第２粘着性層
２ｄ，３２ｄ，３２０ａ，８２１，８８１ 感光済粘着性層
３ 薄膜状素子
４，４０，３５０ 光
５，３６，７４，３４０ 被転写基板
６，１５，３８，８４，９０ 接着剤層
６ａ，１５ａ，３８ａ，８４１，９０１ 硬化済接着剤層
７，３４１ 上部電極
８，３４２ 誘電体膜
９，３４３ 下部電極
１０，３４，６８，７０ 薄膜コンデンサ（薄膜状素子）
１１，５２１ 電極
１２，５２２ 抵抗体薄膜
１３，５２，６２，６４，６６ 薄膜抵抗（薄膜状素子）
１４，５４，７２ 配線導体
２０，２１，２２，２４，２６，１００，１２０ キャリア基板
７６，７８ 切断線
９２ 素子形成基板
９４ 犠牲層
３１０ 樹脂フィルム
３３０ 回路パターン

Claims (9)

  1. 透光性基板の一方の面に光照射によって粘着力が低下する粘着層と前記粘着層上に遮光性の薄膜状素子とが設けられたキャリア基板に対して、前記薄膜状素子側から前記粘着層が感光する波長の光を照射して前記薄膜状素子で遮光された領域を除く前記粘着層の粘着力を低下させた感光済粘着性層とする第１の光照射工程と、
    前記薄膜状素子が転写される被転写基板と前記キャリア基板とを密着させて前記薄膜状素子と前記被転写基板とを接着剤層により接着する接着工程と、
    前記透光性基板側から前記粘着層が感光する波長の光を照射して、前記薄膜状素子と前記透光性基板との間の前記粘着層の粘着力を低下させた感光済粘着性層とする第２の光照射工程と、
    前記薄膜状素子と前記被転写基板との接着領域を除く前記接着剤層と前記粘着層とを前記透光性基板とともに前記被転写基板から分離する工程とを有することを特徴とする薄膜状素子の転写方法。
  2. 透光性基板の一方の面に光照射によって粘着力が低下する粘着層と前記粘着層上に遮光性の薄膜状素子とが設けられたキャリア基板に対して、前記薄膜状素子側から前記粘着層が感光する波長の光を照射して前記薄膜状素子で遮光された領域を除く前記粘着層の粘着力を低下させた感光済粘着性層とする第１の光照射工程と、
    前記薄膜状素子およびその近傍の前記透光性基板上に少なくとも光硬化性を有する接着剤を用いて接着剤層を形成する工程と、
    前記透光性基板側から前記粘着層および前記接着剤層が感光する波長の光を照射して、前記薄膜状素子と前記透光性基板の間の前記粘着層の粘着力を低下させた感光済粘着性層とするとともに、前記薄膜状素子により遮光された領域を除く前記接着剤層を光硬化する第２の光照射工程と、
    被転写基板と前記キャリア基板とを密着させて、前記薄膜状素子と前記被転写基板とを非感光領域の前記接着剤層により接着する工程と、
    前記薄膜状素子と前記被転写基板との接着領域を除く前記接着剤層と前記粘着層とを前記透光性基板とともに前記被転写基板から分離する工程とを有することを特徴とする薄膜状素子の転写方法。
  3. 光透過性を有する素子形成基板上に光照射により剥離性を発現する犠牲層が形成されており、前記犠牲層上に前記薄膜状素子が形成されており、前記キャリア基板は前記粘着層に粘着された前記薄膜状素子を介して前記素子形成基板も一体化した構成からなり、
    前記第１の光照射工程において、前記薄膜状素子側から前記素子形成基板を介して光を照射することにより、前記犠牲層の剥離性を発現させて前記薄膜状素子と前記素子形成基板を分離するとともに前記薄膜状素子で遮光された領域を除く前記粘着層の粘着力を低下させた感光済粘着性層とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薄膜状素子の転写方法。
  4. 異なる特性または材料の前記薄膜状素子をそれぞれ別々の前記透光性基板上に粘着した複数の前記キャリア基板を用いて、同一の前記被転写基板のそれぞれ別々の位置に前記薄膜状素子を転写することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の薄膜状素子の転写方法。
  5. 前記被転写基板上に転写された複数の前記薄膜状素子間を接続する配線導体を形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項４に記載の薄膜状素子の転写方法。
  6. 前記被転写基板は多層配線構成からなり、前記被転写基板の前記薄膜状素子を転写する領域を除く表面の設定した位置に電極端子が形成されており、前記配線導体は前記電極端子とも接続することを特徴とする請求項５に記載の薄膜状素子の転写方法。
  7. 前記透光性基板の一方の面に設けられた前記粘着層は少なくとも二層構成からなり、前記透光性基板側には光照射により粘着力が低下しない第１の粘着性層が設けられ、前記第１の粘着性層上に光照射により粘着力が低下する第２の粘着性層が設けられた構成からなることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載の薄膜状素子の転写方法。
  8. 前記粘着層は、前記第１の粘着性層と前記第２の粘着性層との間にさらに透光性樹脂フィルムが設けられた構成からなることを特徴とする請求項７に記載の薄膜状素子の転写方法。
  9. 前記透光性基板の一方の面に設けられた前記粘着層は光照射により気体を発生する材料を含むことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載の薄膜状素子の転写方法。
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