JP4711163B2 - 薄膜デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、薄膜素子や薄膜回路等を含む被転写体を一の基板から他の基板上へ転写することにより薄膜デバイスを製造する技術の改良に関する。

本出願人は、薄膜トランジスタ等の薄膜素子を所望の基板上に形成する方法として、基板（転写元基板）上に剥離層を介して被転写体を形成し、これを他の基板（転写先基板）に接合してから剥離層に光を照射し剥離を生じさせ、一方の基板から他方の基板へ被転写体を転写する技術を開発し、既に特許出願している（特開平１０−１２５９３１号公報：特許文献１）。同じく本出願人は、被転写体を仮の転写先基板（仮転写基板）に接合し、これをさらに最終的な転写先基板に転写する技術を開発し、既に特許出願している（特開平１１−２６７３３号公報：特許文献２）。これらの製造技術によれば、製造に高温プロセスを要求される機能性デバイスを、耐熱性の低いプラスチック基板等も含めて所望の基板上に形成することができる。

特開平１０−１２５９３１号公報 特開平１１−２６７３３号公報

上述した従来の転写技術では、転写元基板上の被転写体を転写先基板（又は仮転写基板）に接合させるために両基板の間隙に液状の接着剤を注入する。かかる接着材の注入方法として真空注入方式が検討されていた。真空注入方式では、まず接着剤を充填すべき領域を囲むシール部材等を設けて転写元基板と転写先基板とを貼り合わせることにより、当該領域をほぼ密閉する。このとき、当該領域の一部は開口しておく。次に、両基板の周辺雰囲気を減圧し、接着剤を充填すべき領域の開口部に接着剤を配置する。その後、減圧を解除することにより、接着剤を充填すべき領域と外界とに圧力差を生じ、これによって接着剤が注入される。

しかし、転写先基板として撓みやすいものを使用した場合や、基板の厚みが比較的に薄く、接着剤を注入すべき領域の面積が大きい場合等においては、基板の周辺雰囲気を減圧した際に基板が凹状に撓みやすくなる。この結果、接着剤を注入すべき空間と外部との圧力差が相対的に小さくなり、接着剤の注入に要する時間が長くなる。このような問題は傾きによる接着層の厚みの差が拡大される大型基板で、より顕著に表れる傾向にあった。

そこで、本発明は、薄膜素子の転写技術において、転写元基板と転写先基板との間隙に接着剤を注入する際に要する時間の大幅な短縮を可能とする技術を提供することを目的とする。

本発明に係る薄膜デバイスの製造方法は、薄膜素子を含む被転写体を転写元基板から転写先基板へ転写して薄膜デバイスを製造する方法であって、転写元基板上に剥離層を介して被転写体を形成する第１工程と、上記転写元基板上の転写対象領域又は上記転写先基板上の被転写対象領域を取り囲む囲み部を形成する第２工程と、上記転写元基板と上記転写先基板とを、上記転写元基板と上記転写先基板と上記囲み部とによって閉空間が画定されるように貼り合わせる第３工程と、上記転写元基板と上記転写先基板との接合体を減圧雰囲気に置く第４工程と、上記閉空間と連通するように上記転写元基板又は上記転写先基板のいずれかに予め設けられる貫通孔の上記閉空間と当接しない一方の開口に接着剤を配置する第５工程と、上記転写元基板と上記転写先基板との接合体を上記減圧雰囲気よりも高圧な雰囲気に晒し、上記貫通孔を介して上記閉空間へ上記接着剤を注入する第６工程と、上記接着剤を硬化させる第７工程と、上記剥離層にエネルギーを与えて当該剥離層の密着力を弱める第８工程と、上記転写元基板を取り外し、上記接着剤により上記転写先基板に固着した上記転写対象領域の被転写体を当該転写先基板に転写する第９工程と、を含むものである。

かかる方法では、真空注入法によって接着剤の充填を行う場合において、転写元基板又は転写先基板に、接着剤を充填すべき閉空間に連通する貫通孔を設けておき、当該貫通孔を介して接着剤を注入しているので、接着剤の流路が短くなり、注入に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。特に、基板サイズが大きくなった場合にも適宜複数の貫通孔を設ければよく、基板サイズによらず接着剤の注入に要する時間を短縮できる利点がある。なお、貫通孔が一つ或いは少数であっても、従来の方法に比べて接着剤の注入時間を短縮する効果が得られる。

ここで「被転写体」とは、薄膜トランジスタ、ダイオード、抵抗、インダクタ、キャパシタ、その他能動素子・受動素子を問わない単体の素子、一定の機能を奏するように素子が集積され配線された集積回路等の回路（チップ）、さらに複数の素子の組み合わせからなる回路の一部、集積回路等の回路を１以上組み合わせて一定の機能を奏するように構成された装置の全部又は一部を意味する。すなわち、「被転写体」の構成や形状、大きさには限定はない。

また、「転写元基板」とは、被転写体が複数集積して形成される基板をいい、必ずしも平板であることを要しない。例えば被転写体が球面に形成されるものでもよく、また可撓性を有するフィルムのように一定の剛性を有しないものでもよい。「転写先基板」とは、被転写体を配置すべき対象をいい、必ずしも平板であることを要しない。例えば被転写体が球面に形成されるものでもよく、また可撓性を有するフィルムのようなものでもよい。また、転写プロセスを２回繰り返す場合において、１回目の転写プロセスで被転写体が仮に配置される基板（仮転写基板）であってもよい。

「転写対象領域」とは、転写される一以上の被転写体を含む領域であり、必ずしも転写元基板上に形成された被転写体全部を含む必要はない。「囲み部」とは、転写対象領域を取り囲む一定の厚み（高さ）の壁や土台のようなものをいい、薄膜プロセスで形成される薄膜であるかエッチング等の造形手段で形成される構造であるか印刷等によって一定の厚みに形成されるバンクであるか等を問わない。

上記第５工程における上記貫通孔は、少なくとも上記転写元基板又は上記転写先基板の略中央に一つ設けられることが好ましい。

貫通孔の少なくとも一つが基板の略中央に設けられることにより、当該貫通孔を介して注入された接着剤が基板平面上で八方に広がって充填されるので、特に基板全体に一括して接着剤を供給したい場合に有利である。

また、上記第５工程における上記貫通孔は、上記転写元基板又は上記転写先基板に複数設けられることも好ましい。

貫通孔を複数設けることにより、接着剤の供給時間をより短縮することが可能となる。

更に、上記貫通孔を複数設ける場合には、各貫通孔が等間隔に配置されるのも好ましい。

これにより、接着剤をムラ無く均一に充填することが容易となる。

また、上記第５工程における上記貫通孔は、上記転写先基板に、上記被転写体が転写されるべき位置を外して配置されることも好適である。

例えば、被転写体が比較的にデリケートな素子である場合などにおいて、接着剤の流動による影響を受けにくくなり都合がよい。

また、上記被転写体が複数存在する場合には、上記第２工程における上記囲み部が複数の上記被転写体のそれぞれを囲むように複数設けられ、上記第５工程における上記貫通孔は、上記転写先基板上に複数の上記囲み部のそれぞれと一対一に対応して設けられることが好ましい。

これにより、各被転写体に対してより確実に接着剤を供給することが可能となる。また、場合によっては、各貫通孔に対して選択的に接着剤を供給することにより、被転写体を選択的に転写することも可能となる。

また、上記貫通孔の上記一方の開口の周辺に予め接着剤停留部を設けておき、上記第５工程では、当該接着剤停留部に上記接着剤を配置することが好ましい。特に、上記接着剤停留部は上記貫通孔と一対一に対応して設けられることが好ましい。

これにより、各貫通孔に対して必要充分な量の接着剤をより確実に供給することが可能となる。

また、上記接着剤停留部は複数の上記貫通孔に渡る範囲に設けられることも好ましい。

複数の貫通孔に渡って接着剤停留部を形成することにより、各貫通孔の近傍に個別に接着剤を配置する場合にくらべて接着剤の供給が簡単になる。また、広範囲をカバーするように接着剤停留部を設けることにより、貫通孔を多数設けた場合にも、各貫通孔に対して必要充分な量の接着剤を安定して供給することが可能となる。

また、上記第３工程に先立って、上記転写元基板と上記転写先基板との間隙を一定に保つスペーサを上記転写元基板上及び／又は上記転写先基板上に配置する第１０工程を更に含むことも好ましい。ここで「スペーサ」は、基板間に挟まれた場合に基板間を所定間隔に保つ機能を担う部材のをいい、微小チップや微粒子、ファイバー等がペーストに拡散されたいわゆるギャップ材等をいう。

これにより、転写元基板と転写先基板との間隙を所望状態に保つことが容易となり、接着剤の注入時間を更に短縮することが可能となる。

また、上記貫通孔が上記転写先基板に設けられる場合には、上記第６工程及び上記第７工程においては、上記貫通孔に上記接着剤が残留するように当該接着剤の注入及び硬化を行うことが好ましい。

これにより、貫通孔が接着剤によって埋められる。最終的に、薄膜デバイスを構成する基板として貫通孔が不要な場合や貫通孔が存在すると不都合な場合等において、特に都合がよい。

本明細書において、「回路基板」とは、一方面及び／又は他方面に複数の回路素子（例えば薄膜トランジスタ、抵抗、コンデンサ等）を有し、必要に応じて各回路素子の相互間を接続する配線等も有する基板をいい、例えば、有機ＥＬ表示装置等の表示装置に用いられるアクティブマトリクス基板が挙げられる。

「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素子を備えた装置一般をいい、自ら光を発するものと外部からの光の通過を制御するもの双方を含む。例えば、電気光学素子として、液晶素子、電気泳動素子、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子、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素子を備えたアクティブマトリクス型の表示装置等をいう。

「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。回路基板を一枚または複数備えることが可能である。その構成に特に限定が無いが、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、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、本発明の好適な実施の形態を図面を参照しながら説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態の薄膜デバイスの製造方法について概略的に説明する斜視図である。図１に示すように本実施形態の製造方法は、予め転写元基板１０上に薄膜素子を含む被転写体１２を形成しておき、その後これらの被転写体１２を転写先基板２０へ転写することによって、薄膜デバイスを製造するものである。これらの被転写体１２を転写する際には、各被転写体１２を転写先基板２０へ接合させるために接着剤を供給する必要がある。本実施形態では、転写元基板１０と転写先基板２０との相互間に所定の間隙を与えて貼り合わせた後に、転写先基板２０に設けられた貫通孔２２を介して接着剤を供給する。接着剤を供給した後に、転写元基板１０を離脱させることによって、被転写体１２が転写先基板２０へ移動する。転写元基板１０上には、各被転写体１２を含む転写対象領域を取り囲む囲み部１４が設けられる。また、転写元基板１０上（又は転写先基板２０上）には当該転写元基板１０と転写先基板２０との間隙を一定に保つ機能を担うスペーサ１６が設けられる。また、転写先基板２０には、各貫通孔２２の一方の開口の周辺に、接着剤を供給する際に一時的に留める機能を担う凹状の接着剤停留部（たまり部）２４が設けられる。

図２及び図３は、第１の実施形態の薄膜デバイスの製造方法を具体的に説明する工程図である。各図は図１のａ−ａ切断面に対応する断面図である。

（被転写体形成工程）
まず、図２（Ａ）に示すように、転写元基板１０上に剥離層１１を介して各被転写体１２を形成する。

転写元基板１０は、光が透過し得る透光性を有するものであることが好ましい。後述する工程において、基板１０を介して剥離層１１に光を照射することができ、剥離層１１を光照射によって迅速かつ正確に剥離させることができるからである。光の透過率は１０％以上であるのが好ましく、５０％以上であるのがより好ましい。この透過率が高い程光の減衰（ロス）がより少なくなり、剥離層１１を剥離するのにより小さな光量で済むからである。

転写元基板１０は、信頼性の高い材料で構成されているのが好ましく、特に、耐熱性に優れた材料で構成されているのが好ましい。その理由は、被転写体１２を形成する際に、その種類や形成方法によってはプロセス温度が高くなる（例えば３５０℃〜１０００℃程度）ことがあるが、そのとき転写元基板１０が耐熱性に優れていれば、転写元基板１０上への被転写体１２の形成に際し、その温度条件等の成膜条件の設定の幅が広がるからである。これにより転写元基板上に多数の素子や回路を製造する際、所望の高温処理が可能となり、信頼性が高く高性能の素子や回路を製造することができる。従って、転写元基板１０は、被転写体１２の形成の際の最高温度をＴmaxとしたとき、歪点がＴmax以上の材料で構成されているものが好ましい。具体的には、転写元基板１０の構成材料は、歪点が３５０℃以上のものが好ましく、５００℃以上のものがより好ましい。

また、転写元基板１０の厚さは、特に限定されないが、通常は、０．１ｍｍ〜５．０ｍｍ程度であるのが好ましく、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度であるのがより好ましい。転写元基板１０の厚さがより厚ければより強度が上昇し、より薄ければ転写元基板１０の透過率が低い場合に、光の減衰をより生じにくくなるからである。なお、転写元基板１０の光の透過率が高い場合には、その厚さは、上記上限値を超えるものであってもよい。なお、光を均一に照射できるように、転写元基板１０の厚さは、均一であるのが好ましい。

上述したような種々の条件を満たす転写元基板１０は比較的に高価となるが、転写元基板は最終製品となる転写先基板とは異なり、繰り返し利用することが可能であるため、繰り返しの利用により、全体の製造コストの上昇を抑えることが可能である。

剥離層１１は、照射される光を吸収し、その層内及び／または界面において剥離（以下、「層内剥離」、「界面剥離」と言う）を生じるような性質を有するものであり、好ましくは、光の照射により剥離層１１を構成する物質の原子間または分子間の結合力が消失または減少すること、すなわち、アブレーションが生じて層内剥離および／または界面剥離に至るものがよい。光の照射により、剥離層１１から気体が放出されて分離効果が発現される場合もある。すなわち、剥離層１１に含有されていた成分が気体となって放出される場合と、剥離層１１が光を吸収して一瞬気体になり、その蒸気が放出され、分離に寄与する場合とがある。

このような剥離層１１の組成としては、半導体、金属、強誘電体、有機化合物など種々のものが考えられるが、特にアモルファスシリコンが好適に用いられる。アモルファスシリコンはＣＶＤ、特に低圧ＣＶＤやプラズマＣＶＤにより成膜するのが好ましい。また、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。この場合、水素の含有量は、２原子％以上程度であるのが好ましく、２〜２０原子％程度であるのがより好ましい。このように、水素が所定量含有されていると、光の照射によって水素が放出され、剥離層１１に内圧が発生し、それが上下の薄膜を剥離する力となる。アモルファスシリコン中の水素の含有量は、成膜条件、例えばＣＶＤにおけるガス組成、ガス圧、ガス雰囲気、ガス流量、温度、基板温度、投入パワー等の条件を適宜設定することにより調整することができる。アモルファスシリコンは光吸収性がよく、また、成膜も容易であり実用性が高い。したがって、剥離層をアモルファスシリコンで構成することによって、光照射により正確に剥離を生じる剥離層を安価に形成することができる。その他、剥離層１１を水素含有合金で構成することもできる。剥離層に水素含有合金を用いた場合、光の照射に伴い水素が放出され、これによって剥離層１１における剥離が促進されるからである。

剥離層１１の厚さは、剥離目的や剥離層の組成、層構成、形成方法等の諸条件により異なるが、通常は、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。剥離層１１の膜厚がより大きい程より成膜の均一性を保て剥離にムラを生じにくくなる一方、膜厚がより薄い程剥離層１１の良好な剥離性を確保するための光のパワー（光量）が小さくて済むとともに、後に剥離層１１を除去する際にその作業にかかる時間がより少なくなるからである。なお、剥離層１１の膜厚は、できるだけ均一であるのが好ましい。

剥離層１１上に形成される各被転写体１２は、薄膜トランジスタその他の能動素子や受動素子、又はそれらの組み合わせからなる回路である。被転写体１２は、個々の素子であったり集積回路等の独立した機能を有するチップであったり、さらに両者の中間の独立した機能は奏しないが他の素子や回路と組み合わせることにより独立して機能する回路の部分であったりする。したがってその構造やサイズに限定はない。各被転写体１２は、同じ機能の素子又は回路を複数形成する場合の他、異なる機能の素子又は回路を複数形成したり、異なる種類の素子又は回路をそれぞれ複数個ずつ形成したりしてもよい。このような薄膜素子の例として、薄膜トランジスタの他に、例えば、薄膜ダイオードや、シリコンのＰＩＮ接合からなる光電変換素子（光センサ、太陽電池）やシリコン抵抗素子、その他の薄膜半導体デバイス、電極（例：ＩＴＯ、メサ膜のような透明電極）、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）、磁気記録薄膜ヘッド、コイル、インダクター、抵抗、キャパシタ、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、フィルター、反射膜、ダイクロイックミラー等がある。

（囲み部形成工程）
次に、図２（Ｂ）に示すように、転写元基板１０上の転写対象領域を取り囲む囲み部１４を形成する。

本例では、転写元基板１０上に形成された全ての被転写体１０を一括して転写する場合を想定しており、これら各被転写体１０を含む範囲が転写対象領域に対応するため、当該領域を取り囲むようにして囲み部１４を形成している。囲み部１４は、転写元基板１０と転写先基板２０とを一定間隔に保つ機能も兼ねるべく均一な厚みで形成される。囲み層１４は、例えば５μｍ〜５０μｍ程度の厚みに形成される。

なお、各被転写体１０を選択的に転写する場合には、当該選択的な転写の対象となる一又は複数の被転写体１０を含む範囲を転写対象領域とし、当該領域のそれぞれを取り囲むように囲み部１４を形成するとよい。また、囲み部１４は転写先基板２０上の各被転写体１２が転写されるべき領域（被転写対象領域）を囲むように形成されてもよい。

囲み部１４の材料としては、均一形成が可能であって、一時的な間隔保持に耐えられるような強度を有する材料であればよい。例えば、一般の薄膜材料を公知の薄膜形成方法で形成し、その後パターニングすることで囲み部１４が得られる。具体的には、窒化膜や酸化膜を公知ＣＶＤ法やスパッタ法で一定膜厚に形成し、フォトリソグラフィ法を適用してパターニングすることで囲み部１４を得る。また、公知の印刷法、例えばスクリーン印刷法を適用してもよい。

また、本工程において、囲み部１４の形成の前後または同時に、転写対象領域であって被転写体１０に重ならない位置にスペーサ１６を形成する。転写対象領域のどの位置においても基板間が同一の間隔に保たれるように、スペーサ１６は転写対象領域内に均等に分散させることが好ましい。スペーサ１６としては、金属球など一な径の微小球を乳剤中に適量分散したものが好適に用いられ、例えばシリカ微粒子やグラスファイバーといったものが利用可能である。

（基板貼り合わせ工程）
次に、図２（Ｃ）に示すように、転写元基板１０と転写先基板２０とを貼り合わせる。このとき、両基板間に囲み部１４が介在し、転写元基板１０と転写先基板２０と囲み部１４とによって閉空間が画定されるようにして貼り合わせを行う。両基板の間隙は、囲み部１４及びスペーサ１６によって均一に保たれる。

転写先基板２０としては、特に限定されないがガラス、プラスチック等の透明基板が好適に用いられる。また転写先基板２０は、転写元基板１０に比べ、耐熱性等の特性が劣るものであってもよい。本実施形態では、デバイス形成に適した条件を有する転写元基板１０に被転写体１２を形成し、その後、被転写体１２を転写先基板２０に転写するため、転写先基板２０に要求される特性（特に耐熱性）が被転写体１２の形成時のプロセス温度に依存しないからである。従って、被転写体１２の形成の際の最高温度をＴmaxとしたとき、転写先基板２０の構成材料として、ガラス転移点（Ｔｇ）または軟化点がＴmax以下のものを用いることができる。例えば、転写先基板２０は、ガラス転移点（Ｔｇ）または軟化点が好ましくは８００℃以下、より好ましくは５００℃以下、さらに好ましくは３２０℃以下の材料で構成することができる。

転写元基板１０と転写先基板２０とは重ね合わせた状態を接着剤が充填され硬化するまで保持することを要する。すなわち重ね合わせただけでは両基板の密着性が低く、上述した閉空間の密封性が低いので、何らかの外力により両基板を相対的に動くことなく仮固定しておく必要がある。囲み部１４の上面に薄く接着剤を塗布して両基板を仮固定しておけば、囲み部４で囲まれる空間の気密性を保てるため好ましい。また、両基板を適度に押圧してその状態を保持するように構成された治具等を用いてもよい。

（減圧工程）
次に、転写元基板１０と転写先基板２０との接合体（図２（Ｃ）参照）を減圧雰囲気に置く。例えば、転写元基板１０と転写先基板２０との接合体を真空チャンバ内に配置し、その後真空チャンバ内を排気して相対的な低圧雰囲気（例えば０．１ｍｍＨｇ〜１０ｍｍＨｇ）に減圧する。これにより、両基板と囲み部１４とによる閉空間内についても、各貫通孔２２を介して排気されて真空チャンバ内と同様に減圧される。

（接着剤配置工程）
次に、図２（Ｄ）に示すように、各貫通孔２２の一方の開口、具体的には転写元基板１０、転写先基板２０及び囲み部１４によって画定される上記の閉空間と当接せず、外部に接している側の開口近傍に接着剤２６を配置する。接着剤２６は、例えば滴下式のディスペンサ等の供給装置によって供給される。接着剤２６としては、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気硬化型接着剤等の各種硬化型接着剤が挙げられる。適当な粘度となるよう、接着剤２６には適当な溶剤を添加して粘度を調節しておいてもよい。本実施形態では、各貫通孔２２の一方の開口に連接して凹状の接着剤停留部２４によって、接着剤２６が各貫通孔２２の開口近傍に一時的に停留する。従って、必要充分な量の接着剤２６をより安定して供給することが可能となる。

（接着剤注入工程）
次に、転写元基板１０と転写先基板２０との接合体を上述した減圧雰囲気よりも高圧な雰囲気に晒す。具体的には、減圧状態にした真空チャンバ内の気圧を常圧に戻す。なお、原理的には、必ずしも常圧に戻さなくても、上記した減圧工程における真空チャンバ内の気圧よりも高い気圧にすればよい。両基板間の閉空間が低圧状態となっているところで真空チャンバ内の気圧が上がるため、その気圧差によって、図３（Ａ）に示すように液状の接着剤２６が各貫通孔２２を介して転写対象領域を含む基板間の空間に注入される。そして、図３（Ｂ）に示すように、閉空間に接着剤２６が充填される。また、本実施形態では、各貫通孔２２及びこれらのそれぞれに連接する接着剤停留部２４にも接着剤２６が残留するように接着剤２６の供給量を調整する。

（接着剤硬化工程）
次に、転写元基板１０と転写先基板２０との間に注入された接着剤２６を硬化させる。本実施形態では、貫通孔２２及び接着剤停留部２４に残留させた接着剤２６についても硬化し、これらの貫通孔２２等が接着剤２６によって塞がれる。接着剤２６の硬化方法については当該接着剤２６の種類によって選択される。例えば、熱硬化型接着剤を使用した場合には、雰囲気温度を上げたりレーザ光やμ波を照射したりして一部の温度を上昇させて接着剤を順次硬化していく。光硬化型接着剤を使用した場合には、紫外線や赤外線、可視光、レーザ光等の光源を充填された接着剤２６に照射して硬化させるとよい。光による硬化を行う場合には、光照射を転写先基板２０側から行うことが好ましい。被転写体１２の光透過性の有無に依らず、接着剤を均一に硬化させることができるからである。この場合には、転写先基板２０として光透過性を備えているものを用いるとよい。

（密着力弱化工程）
次に、剥離層１１にエネルギーを与えることにより剥離（層内剥離および／または界面剥離）を生じさせて、当該剥離層１１の密着力を弱める。エネルギー付与の方法については、剥離層１１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、特にレーザ光照射によって行うことが好適である。本実施形態では、図３（Ｃ）に示すように、転写元基板１０を介して剥離層１１に対してレーザ光３０を照射することによってエネルギー付与を行う。

剥離層１１に層内剥離および／または界面剥離が生じる原理は、剥離層１１の構成材料にアブレーションが生じること、また、剥離層１１に含まれているガスの放出、さらには照射直後に生じる溶融、蒸散等の相変化によるものである。ここで、アブレーションとは、照射光を吸収した固定材料（剥離層１１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することをいい、主に、剥離層１１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、上記の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。剥離層１１が層内剥離を生じるか、界面剥離を生じるか、またはその両方であるかは、剥離層１１の組成や、その他種々の要因に左右され、その要因の１つとして、照射される光の種類、波長、強度、到達深さ等の条件が挙げられる。

本実施形態では、上述したように剥離層１１としてアモルファスシリコンを採用しているので、かかる材料に対して好適なレーザ光３０の照射条件が設定される。レーザ光３０の波長は１００ｎｍ〜３５０ｎｍであることが好ましい。このように短波長レーザ光を用いることにより、光照射精度が高められるとともに、剥離層１１における剥離を効果的に行うことができる。上述の条件を満たすレーザ光としては、例えばエキシマレーザを挙げることができる。エキシマレーザは、短波長域で高エネルギーを出力するため、極めて短時間で剥離層１１にアブレーションを生じさせることができる。よって、転写元基板１０に温度上昇をほとんど生じさせることなく、被転写体１２等に劣化、損傷を生じさせることなく、剥離層１１を剥離することができる。また、レーザ光のエネルギー密度は、１０〜５０００ｍＪ／ｃｍ²程度とするのが好ましく、１００〜５００ｍＪ／ｃｍ²程度とするのがより好ましい。また、レーザ光の照射時間は、１ｎ秒〜１０００ｎ秒程度とするのが好ましく、１０ｎ秒〜１００ｎ秒程度とするのがより好ましい。エネルギー密度がより高くまたは照射時間がより長い程アブレーション等が生じ易く、一方で、エネルギー密度がより低くまたは照射時間がより短い程、剥離層１１を透過した照射光により被転写体１２等に悪影響を及ぼすおそれを低減できるからである。

（転写工程）
次に、図３（Ｄ）に示すように、転写元基板１０を転写先基板２０から取り外し、接着剤２６により転写先基板２０に固着した転写対象領域の被転写体１２を当該転写先基板２０に転写する。転写元基板１０の取り外しは、例えばくさび状の部材を転写元基板１０と転写先基板２０との間に差し入れて、両基板を引き離す力を加えることによって行われる。なお、転写元基板１０の取り外し後、転写先基板２０へ転写された被転写体１２の底面及び転写元基板１０の表面には剥離層１１が残留する場合がある。この残留分を完全に取り除くための方法としては、例えば洗浄、エッチング、アッシング、研磨等の方法、またはこれらを組み合わせた方法の中から適宜選択して採用することができる。

このように、本実施形態では、真空注入法によって接着剤の充填を行う場合において、転写元基板又は転写先基板に、接着剤を充填すべき閉空間に連通する貫通孔を設けておき、当該貫通孔を介して接着剤を注入しているので、接着剤の流路が短くなり、注入に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。特に、基板サイズが大きくなった場合にも適宜複数の貫通孔を設ければよく、基板サイズによらず接着剤の注入に要する時間を短縮できる利点がある。

＜第２の実施形態＞
図４は、第２の実施形態の薄膜デバイスの製造方法について概略的に説明する斜視図である。図示のように、本実施形態では、多数の貫通孔２２ａが等間隔に設けられた転写先基板２０ａを用いる場合について説明する。また本例では、複数の貫通孔２２ａを含む範囲、すなわち全ての貫通孔２２ａに渡る範囲に対応して、転写先基板２０ａの一面の大部分を凹ませることによって接着剤停留部２４ａが設けられている。これらの貫通孔２２ａ及び接着剤停留部２４ａの態様以外の条件ついては、上述した第１の実施形態の場合と同様である。また本例では、接着剤停留部２４ａに接着剤を配置して当該接着剤２６の供給を行った後の残余分を取り除きやすくすべく、着脱自在であり、接着剤停留部２４ａの一部を開放可能にするドレイン部２１が設けられる。

図５は、第２の実施形態の薄膜デバイスの製造方法を具体的に説明する工程図である。各図は図４のｂ−ｂ切断面に対応する断面図である。なお、上記第１の実施形態と重複する内容については適宜説明を省略し、主に両実施形態の相違点を詳細に説明する。

まず、上述した第１の実施形態と同様にして、被転写体形成工程、囲み部形成工程、基板貼り合わせ工程及び減圧工程の各工程を行う（図２（Ａ）〜図２（Ｃ）参照）。

（接着剤配置工程）
次に、図５（Ａ）に示すように、各貫通孔２２ａの一方の開口、具体的には転写元基板１０、転写先基板２０ａ及び囲み部１４によって画定される上記の閉空間と当接せず、外部に接している側の開口近傍に接着剤２６を配置する。本実施形態では、多数の貫通孔２２ａに渡って接着剤停留部２４ａを形成しているので、各貫通孔に対して一対一に接着剤停留部を設け、各接着剤停留部に個別に接着剤を配置する場合にくらべて接着剤の供給が簡単になる。また、広範囲をカバーするように接着剤停留部２４ａを設けているので、多数の貫通孔２２ａに対しても必要充分な量の接着剤２６をより安定して供給することが可能となる。

（接着剤注入工程）
次に、図５（Ｂ）に示すように、転写元基板１０と転写先基板２０との接合体を上述した減圧雰囲気よりも高圧な雰囲気に晒し、各貫通孔２２を介して転写対象領域を含む基板間の空間に接着剤２６を注入する。更に本例では、接着剤２６を必要十分に注入した後には、図５（Ｃ）に示すように、ドレイン部２１を取り外して接着剤停留部２４ａの一部を開放し、スキージ２７などの治具を用いて、接着剤２６の残余分を取り除く処理を行う。本実施形態においても、各貫通孔２２ａ内には接着剤２６を残留させておくとよい。

その後、上述した第１の実施形態と同様にして、接着剤硬化工程、密着力弱化工程及び転写工程の各工程を行う（図３（Ｃ）〜図３（Ｄ）参照）。

本実施形態においても、注入に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。多数の貫通孔を設けているので、特に、基板サイズが大きい場合にも当該基板サイズによらず接着剤の注入に要する時間を短縮できる。また、各貫通孔が等間隔に配置されるので、接着剤をムラ無く均一に充填することが容易となる。

＜第３の実施形態＞
図６は、第３の実施形態の薄膜デバイスの製造方法について概略的に説明する斜視図である。図示のように、本実施形態では、各被転写体１２のそれぞれに一対一に対応して囲み部１４ｂが設けられる。また、転写先基板２０ｂに、各被転写体１２のそれぞれが転写されるべき位置と一対一に対応して各貫通孔２２ｂが設けられ、各貫通孔２２ｂの周囲に各接着剤停留部２４ｂが設けられる。これらの囲み部１４ｂ、貫通孔２２ｂ及び接着剤停留部２４ｂの態様以外の条件ついては、上述した第１の実施形態の場合と同様である。

図７は、第３の実施形態の薄膜デバイスの製造方法を具体的に説明する工程図である。各図は図６のｃ−ｃ切断面に対応する断面図である。なお、上記第１の実施形態と重複する内容については適宜説明を省略し、主に両実施形態の相違点を詳細に説明する。

まず、上述した第１の実施形態と同様にして、被転写体形成工程を行う（図２（Ａ）参照）。

（囲み部形成工程）
次に、図７（Ａ）に示すように、転写元基板１０上に各被転写体１２をそれぞれ取り囲むように各囲み部１４ｂを形成する。図示のように、各囲み部１４ｂは、隣接する他の囲み部１４ｂとの相互間に空間が生じるようにして形成される。これらの囲み部１４ｂは、フォトリソグラフィ法を利用した薄膜パターン成形技術によって製造することは可能であるが、その幅が微細であることから、ここでは印刷法、例えば公知のスクリーン印刷法によって形成するとよい。本例では上述した実施形態のようにスペーサを用いず、各囲み部１４ｂにその機能を兼ねさせている。このため、囲み部１４ｂは、転写元基板１０と転写先基板２０との相互間を所望の間隔に保って貼り合わせるのに必要充分な厚さ、幅、強度を有するように形成される。囲み部１４ｂの高さは、例えば１０μｍ〜３０μｍ程度に形成される。

（基板貼り合わせ工程・減圧工程）
次に、図７（Ｂ）に示すように、転写元基板１０と転写先基板２０ｂとを貼り合わせる。そして、転写元基板１０と転写先基板２０ｂとの接合体を減圧雰囲気に置く。各工程の詳細内容については第１の実施形態と同様である。

（接着剤配置工程・接着剤注入工程）
次に、図７（Ｃ）に示すように、各貫通孔２２ｂの一方の開口、具体的には転写元基板１０、転写先基板２０ｂ及び囲み部１４ｂによって画定される各閉空間と当接せず、外部に接している側の開口近傍に接着剤２６を配置する。その後、転写元基板１０と転写先基板２０との接合体を上述した減圧雰囲気よりも高圧な雰囲気に晒すことにより、各貫通孔２２ｂを介して接着剤２６を注入する。これにより、図７（Ｄ）に示すように、各囲み部１４ｂによって囲まれる各閉空間のそれぞれに接着剤２６が充填される。

その後、上述した第１の実施形態と同様にして、接着剤硬化工程、密着力弱化工程及び転写工程の各工程を行う（図３（Ｃ）〜図３（Ｄ）参照）。転写工程においては、各囲み部１４ｂの間の空間に空気等の気体（或いは液体でもよい）を吹き込むことによって応力を発生させることにより、転写元基板１０の取り外しが一層容易になる。

本実施形態においても、注入に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。また、各囲み部が複数の被転写体のそれぞれを囲むように複数設けられ、貫通孔も各囲み部のそれぞれと一対一に対応して設けられるので、これにより、各被転写体に対してより確実に接着剤を供給することが可能となる。また、場合によっては、各貫通孔に対して選択的に接着剤を供給することにより、被転写体を選択的に転写することも可能となる。

＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態は、上述した各実施形態の薄膜デバイスの製造方法を適用して製造される電気光学装置に関する。電気光学装置の一例として有機ＥＬ表示装置について説明する。

図８は、第４の実施形態の電気光学装置の構成例を示す断面図であり、一画素分の構造が示されている。図８に示す有機ＥＬ表示装置１００は、各構成要素を支持する基板１１０が上述した各実施形態にかかる転写先基板に対応している。具体的には、有機ＥＬ表示装置１００は、基板１１０と、この基板１１０上及び当該基板１１０の貫通孔１１２に渡って配置される接着層１１１と、薄膜トランジスタ等の薄膜素子を含み、接着層１１１上に配置される薄膜デバイス層１１３と、を含んで構成される。薄膜デバイス層１１３は、二の電極（陽極及び陰極）の間に発光層を介在させてなる有機ＥＬ素子１２０を含む発光素子層が下層側に配置され、有機ＥＬ素子の駆動回路を構成する２つの薄膜トランジスタ１２１、１２２やその他配線等を含む駆動回路層が上層側に配置されている。この薄膜デバイス層１１３は、上述した各実施形態における被転写体に対応しており、上述の転写プロセスによって基板１１０上に形成される。

図９は、電気光学装置の他の構成例を示す断面図である。上述の転写プロセスを２回繰り返すことにより、図９に示すように、駆動回路層が下層側に配置されるように有機ＥＬ表示装置を構成することも可能である。この場合には、上述した転写プロセスにおいて、１回目には接着剤として水溶性など後に除去しやすいものを用いて仮の転写先基板に一旦薄膜デバイスを接合し、その後、２回目の転写プロセスを行って最終的な転写先基板へ薄膜デバイスを転写すればよい。更に図９の例では、駆動回路層のみを転写プロセスによって形成してもよい。

＜第５の実施形態＞
本発明の第５の実施形態は、上述した各実施形態の製造方法によって製造される電子機器に関する。ここでは、上記第４の実施形態において説明した電気光学装置を含んで構成される電子機器について説明する。

図１０は、第５の実施形態にかかる電子機器の具体例を説明する図である。図１０（Ａ）は携帯電話への適用例であり、当該携帯電話２３０はアンテナ部２３１、音声出力部２３２、音声入力部２３３、操作部２３４、および本発明の電気光学装置１００を備えている。このように本発明に係る電気光学装置は表示部として利用可能である。図１０（Ｂ）はビデオカメラへの適用例であり、当該ビデオカメラ２４０は受像部２４１、操作部２４２、音声入力部２４３、および本発明の電気光学装置１００を備えている。図１０（Ｃ）はテレビジョンへの適用例であり、当該テレビジョン３００は本発明の電気光学装置１００を備えている。なお、パーソナルコンピュータ等に用いられるモニタ装置に対しても同様に本発明に係る電気光学装置を適用し得る。図１０（Ｄ）はロールアップ式テレビジョンへの適用例であり、当該ロールアップ式テレビジョン３１０は本発明の電気光学装置１００を備えている。また、電子機器はこれらに限定されず、表示機能を有する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も含まれる。

＜変形実施例＞
本発明の適用範囲は上述した各実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。

例えば、上述した第１の実施形態においては、貫通孔を基板中央の一つのみとした場合であっても、接着剤の流路を短くする効果が得られ、従来の方法に比べて接着剤の注入時間を短縮することが可能である。

また、貫通孔は、転写先基板に、被転写体が転写されるべき位置を外して配置されるようにしてもよい。これにより、例えば、被転写体が比較的にデリケートな素子である場合などにおいて、接着剤の流動による影響を受けにくくなり都合がよい。

また、上述した各実施形態では、転写先基板側に貫通孔が設けられていたが、転写元基板側に貫通孔を設けてもよい。この場合、被転写体の形成領域を外して貫通孔を設けることがより好適である。

また、上述した実施形態では、主に被転写体の転写を１回だけ行うプロセスを中心に説明していたが、本発明は、被転写体を一旦、仮転写基板に転写し、その後最終的な転写先の基板に転写する２回転写プロセスにも適用可能である。この場合には、基本的に、上述した各実施形態における転写方法を２回繰り返せばよい。

また、上述した各実施形態にかかる薄膜デバイスの製造方法は、電気光学装置の製造以外にも種々のデバイスの製造に適用することが可能である。例えば、被転写体として回路素子、単位回路などを所望の基板上に転写することにより、回路基板を形成することが可能である。例えば、上述したような電気光学装置において、表示部の周囲に設けられる走査線駆動回路やデータ線駆動回路などを本発明の製造方法によって形成してもよい。

第１の実施形態の薄膜デバイスの製造方法について概略的に説明する斜視図である。 第１の実施形態の薄膜デバイスの製造方法を具体的に説明する工程図である。 第１の実施形態の薄膜デバイスの製造方法を具体的に説明する工程図である。 第２の実施形態の薄膜デバイスの製造方法について概略的に説明する斜視図である。 第２の実施形態の薄膜デバイスの製造方法を具体的に説明する工程図である。 第３の実施形態の薄膜デバイスの製造方法について概略的に説明する斜視図である。 第３の実施形態の薄膜デバイスの製造方法を具体的に説明する工程図である。 第４の実施形態の電気光学装置の構成例を示す断面図である。 第４の実施形態の電気光学装置の他の構成例を示す断面図である。 第５の実施形態にかかる電子機器の具体例を説明する図である。

符号の説明

１０…転写元基板、 １１…剥離層、 １２…被転写体、 １４…囲み部、 １６…スペーサ、 ２０…転写先基板、 ２２…貫通孔、 ２４…接着剤停留部、 ２６…接着剤

Claims (11)

1. 薄膜素子を含む被転写体を転写元基板から転写先基板へ転写して薄膜デバイスを製造する方法であって、
   転写元基板上に剥離層を介して被転写体を形成する第１工程と、
   前記転写元基板上の転写対象領域又は前記転写先基板上の被転写対象領域を取り囲む囲み部を形成する第２工程と、
   前記転写元基板と前記転写先基板とを、前記転写元基板と前記転写先基板と前記囲み部とによって閉空間が画定されるように貼り合わせる第３工程と、
   前記転写元基板と前記転写先基板との接合体を減圧雰囲気に置く第４工程と、
   前記閉空間と連通するように前記転写元基板又は前記転写先基板のいずれかに予め設けられる貫通孔の前記閉空間と当接しない一方の開口に接着剤を配置する第５工程と、
   前記転写元基板と前記転写先基板との接合体を前記減圧雰囲気よりも高圧な雰囲気に晒し、前記貫通孔を介して前記閉空間へ前記接着剤を注入する第６工程と、
   前記接着剤を硬化させる第７工程と、
   前記剥離層にエネルギーを与えて当該剥離層の密着力を弱める第８工程と、
   前記転写元基板を取り外し、前記接着剤により前記転写先基板に固着した前記転写対象領域の被転写体を当該転写先基板に転写する第９工程と、
   を含む、薄膜デバイスの製造方法。
2. 前記第５工程における前記貫通孔は、少なくとも前記転写元基板又は前記転写先基板の略中央に一つ設けられる、請求項１に記載の薄膜デバイスの製造方法。
3. 前記第５工程における前記貫通孔は、前記転写元基板又は前記転写先基板に複数設けられる、請求項１に記載の薄膜デバイスの製造方法。
4. 複数の前記貫通孔は等間隔に設けられる、請求項３に記載の薄膜デバイスの製造方法。
5. 前記第５工程における前記貫通孔は、前記転写先基板に、前記被転写体が転写されるべき位置を外して配置される、請求項１に記載の薄膜デバイスの製造方法。
6. 前記被転写体が複数存在し、
   前記第２工程における前記囲み部は、複数の前記被転写体のそれぞれを囲むように複数設けられ、
   前記第５工程における前記貫通孔は、前記転写先基板上に、複数の前記囲み部のそれぞれと一対一に対応して設けられる、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、前記貫通孔の前記一方の開口の周辺に予め設けられる接着剤停留部に前記接着剤を配置する、請求項１に記載の薄膜デバイスの製造方法。
8. 前記接着剤停留部は前記貫通孔と一対一に対応して設けられる、請求項７に記載の薄膜デバイスの製造方法。
9. 前記接着剤停留部は複数の前記貫通孔に渡る範囲に設けられる、請求項７に記載の薄膜デバイスの製造方法。
10. 前記第３工程に先立って、前記転写元基板と前記転写先基板との間隙を一定に保つスペーサを前記転写元基板上及び／又は前記転写先基板上に配置する第１０工程を更に含む、請求項１に記載の薄膜デバイスの製造方法。
11. 前記貫通孔が前記転写先基板に設けられ、
    前記第６工程及び前記第７工程は、前記貫通孔に前記接着剤が残留するように当該接着剤の注入及び硬化を行う、請求項１に記載の薄膜デバイスの製造方法。

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