JP6562260B2 - 電子素子の製造方法、可撓性基板の製造方法、および電子素子 - Google Patents
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Description
以下、本開示の実施の形態の一態様を説明するのに先立ち、本実施の形態の一態様を得るに至った経緯について説明する。
以下、本開示の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、工程(ステップ)、工程の順序などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
まず、実施の形態に係る積層基板1について、図1を用いて説明する。図1は、実施の形態に係る積層基板1の構成を示す断面図である。
支持基板10は、板状の基板である。支持基板10は、可撓性を有する樹脂基板30を支持基板10の上方に形成するために、平坦性が高く、また、変形しにくい材料を用いて形成されているとよい。
剥離層20は、支持基板10と樹脂基板30との間に形成される。本実施の形態において、剥離層20は、支持基板10上に形成される。
樹脂基板30は、剥離層20の上に形成される。樹脂基板30は可撓性を有する可撓性基板である。支持基板10から剥離した後の樹脂基板30の一方の面であるオモテ面(剥離層20が形成されていない面)には、例えば、発光素子等の機能素子が形成される。可撓性を有する樹脂基板30に機能素子を形成することによって、可撓性を有する電子素子を得ることができる。
次に、実施の形態に係る積層基板1の製造方法について、図2を用いて説明する。図2は、実施の形態に係る積層基板1の製造方法の各工程を示す断面図である。
次に、実施の形態に係る電子素子2の構成について、図3Aおよび図3Bを用いて説明する。図3Aは、実施の形態に係る電子素子2の構成を示す断面図である。図3Bは、変形例に係る電子素子2の構成を示す断面図である。
次に、実施の形態に係る電子素子2の製造方法について、図4を用いて説明する。図4は、実施の形態に係る電子素子2の製造方法の各工程を示す断面図である。
次に、本実施の形態の効果について、比較例と対比して説明する。図5は、比較例の電子素子の製造方法の各工程を示す断面図である。
次に、本開示の実施例について各種実験を行ったので、その実験結果と本開示の作用効果等について説明する。なお、各種実験を行うにあたり、以下の[実施例1]〜[実施例16]、[比較例1]、[比較例5]、[比較例6]、および[実験例2]〜[実験例4]の積層基板を準備した。また、樹脂基板を構成する樹脂材料は、いずれもポリイミド(PI)に統一した。
支持基板10として、無アルカリガラスからなるガラス基板(EagleXG:コーニング社の登録商標)を準備した。そして、支持基板10上に、酸化インジウム亜鉛(InZnO)からなる剥離層20を成膜した。具体的には、酸化インジウム亜鉛をターゲットとして、DCマグネトロンスパッタ法で厚みが200nmのInZnO膜を成膜した。この際、スパッタの雰囲気はAr100%(酸素ガス比0%)に保った。次に、ポリアミド酸として、U−ワニスS(宇部興産社製)を剥離層20上にスピンコートで塗布し、その後、窒素雰囲気下にて400℃で焼成してイミド化することにより、厚み20μmのポリイミドからなる樹脂基板30を形成した。実施例1では、以上の方法によって、積層基板1を作製した。なお、実施例1における剥離層20(InZnO膜)は、酸素欠損状態である。
実施例2では、剥離層20を成膜するときのスパッタ雰囲気をAr96%O24%(酸素ガス比4%)とした以外は、実施例1と同様の方法で積層基板1を作製した。実施例2における剥離層20(InZnO膜)は、酸素欠損状態ではない。
実施例3では、剥離層20を成膜するときのスパッタ雰囲気をAr90%O210%(酸素ガス比10%)とした以外は、実施例1と同様の方法で積層基板1を作製した。実施例3における剥離層20(InZnO膜)は、酸素欠損状態ではない。
支持基板10として、実施例1と同じガラス基板を準備した。そして、支持基板10上に、酸化亜鉛(ZnO)からなる剥離層20を成膜した。具体的には、酸化亜鉛をターゲットとして、DCマグネトロンスパッタ法で厚みが200nmのZnO膜を成膜した。この際、スパッタの雰囲気はAr100%(酸素ガス比0%)に保った。次に、ポリアミド酸として、U−ワニスS(宇部興産社製)を剥離層20上にスピンコートで塗布、その後、窒素雰囲気下にて400℃で焼成してイミド化することにより、厚み20μmのポリイミドからなる樹脂基板30を形成した。実施例4では、以上の方法によって、積層基板1を作製した。
実施例5では、剥離層20を成膜するときのスパッタ雰囲気をAr83%O217%(酸素ガス比17%)とした以外は、実施例4と同様の方法で積層基板1を作製した。
実施例6では、剥離層20を成膜するときのスパッタ雰囲気をAr67%O233%(酸素ガス比33%)とした以外は、実施例4と同様の方法で積層基板1を作製した。
支持基板10として、実施例1と同じガラス基板を準備した。そして、支持基板10上に、酸化アルミニウム(AlO)からなる剥離層20を成膜した。具体的には、酸化アルミニウムをターゲットとして、DCマグネトロンスパッタ法で厚みが200nmのAlO膜を成膜した。この際、スパッタの雰囲気はAr98%O22%(酸素ガス比2%)に保った。次に、ポリアミド酸として、U−ワニスS(宇部興産社製)を剥離層20上にスピンコートで塗布し、その後、窒素雰囲気下にて400℃で焼成してイミド化することにより、厚み20μmのポリイミドからなる樹脂基板30を形成した。実施例7では、以上の方法によって、積層基板1を作製した。
実施例8では、剥離層20を成膜するときのスパッタ雰囲気をAr94%O26%(酸素ガス比6%)とした以外は、実施例7と同様の方法で積層基板1を作製した。
支持基板10として、実施例1と同じガラス基板を準備した。そして、支持基板10上に、酸化インジウムスズ(ITO)からなる剥離層20を成膜した。具体的には、酸化インジウムスズをターゲットとして、DCマグネトロンスパッタ法で厚みが200nmのITO膜を成膜した。この際、スパッタの雰囲気はAr100%(酸素ガス比0%)に保った。次に、ポリアミド酸として、U−ワニスS(宇部興産社製)を剥離層20上にスピンコートで塗布し、その後、窒素雰囲気下にて400℃で焼成してイミド化することにより、厚み20μmのポリイミドからなる樹脂基板30を形成した。実施例9では、以上の方法によって、実施例9の積層基板1を作製した。
実施例10では、剥離層20の膜厚を10nmとした以外は、実施例2と同様の方法で積層基板1を作製した。
実施例11では、剥離層20の膜厚を50nmとした以外は、実施例2と同様の方法で積層基板1を作製した。
実施例12では、剥離層20の膜厚を100nmとした以外は、実施例2と同様の方法で積層基板1を作製した。
実施例13では、剥離層20の膜厚を600nmとした以外は、実施例2と同様の方法で積層基板1を作製した。
支持基板10として、実施例1と同じガラス基板を準備した。そして、支持基板10上に、酸化インジウム亜鉛(InZnO)からなる剥離層20を成膜した。具体的には、酸化インジウム亜鉛をターゲットとして、DCマグネトロンスパッタ法で厚みが200nmのIZO膜を成膜した。この際、スパッタの雰囲気はAr100%に保った。次に、ポリアミド酸として、下記の化学式(化1)に示されるポリアミド酸のDMAc(ジメチルアセトアミド)溶液を剥離層20上にスピンコートで塗布し、その後、窒素雰囲気下にて400℃で焼成してイミド化することにより、厚み20μmのポリイミドからなる樹脂基板30を形成した。実施例14では、以上の方法によって積層基板1を作製した。
実施例15では、ポリイミドからなる樹脂基板30の膜厚を2μmとした以外は、実施例1と同様の方法で積層基板1を作製した後に、スパッタ法でMoW薄膜を75nmの厚みになるように成膜して積層基板1を作製した。
実施例16では、ポリイミドの材料を透明ポリイミドとした以外は、実施例1と同様の方法で積層基板1を作製した。
支持基板10として、実施例1と同じガラス基板を準備した。そして、ポリアミド酸として、U−ワニスS(宇部興産社製)を支持基板10上にスピンコートで塗布し、その後、窒素雰囲気下にて400℃で焼成してイミド化することにより、厚み20μmのポリイミドからなる樹脂基板30を形成した。比較例1では、以上の方法によって積層基板を作製した。
実験例2では、剥離層20を成膜するときのスパッタ雰囲気をAr96%O24%(酸素ガス比4%)とした以外は、実施例9と同様の方法で積層基板を作製した。
実験例3では、剥離層20を成膜するときのスパッタ雰囲気をAr90%O210%(酸素ガス比10%)とした以外は、実施例9と同様の方法で積層基板を作製した。
実験例4では、剥離層20を成膜するときのスパッタ雰囲気をAr92%O28%(酸素ガス比8%)とした以外は、実施例7と同様の方法で積層基板を作製した。
比較例5では、ポリイミドからなる樹脂基板30の膜厚を2μmとした以外は、比較例1と同様の方法で積層基板を作製した後に、スパッタ法でMoW薄膜を75nmの厚みになるように成膜して積層基板を作製した。
比較例6では、ポリイミドの材料を透明ポリイミドとした以外は、比較例1と同様の方法での積層基板を作製した。
実施例1〜9、比較例1、および実験例2〜4の積層基板の各々をレーザー光で照射した時の樹脂基板30の変形量を測定した。レーザー光の照射は、ビームサイズ25mm×1.8mmのトップフラット型に整形したエキシマレーザーを用いた。また、本実験では、エネルギー密度を変えながら1ショットのみでレーザー光を照射して、支持基板10から剥離した後のレーザー光照射領域における樹脂基板30の高さ(Height)を、樹脂基板30の変形の変位量として、触針式段差計を用いて測定した。
次に、上記の実験結果による樹脂基板30の変形の変位量と透過率との相関を調べるために、各積層基板における、レーザー光の波長における剥離層20の透過率を測定した。本実験では、実施例1〜9および実験例2〜4で用いた剥離層20の材料を石英基板上に積層し、紫外可視分光測定機で透過率を測定した。その結果を図8に示す。なお、剥離層を用いない比較例1については、そのまま同様の方法で測定した。
次に、剥離層20の膜厚の効果を調べるために、実施例2、10、11、12、13の剥離層20の膜厚が異なる積層基板を用いて、レーザー光照射後の樹脂基板30の変化の変位量(Height)を測定した。その結果を図9に示す。
次に、金属酸化物によって構成された剥離層20の酸素欠損状態の有無による剥離のメカニズムについて、以下に説明する。本実験では、剥離のメカニズムを推定するために、実施例1および実施例3の積層基板にレーザー光を照射して樹脂基板30(ポリイミド基板)を剥離した後の剥離層20の表面状態を分析した。図11A、図11B、図12Aおよび図12Bはその分析結果を示す図である。また、図11Aおよび図11Bは実施例1の積層基板の分析結果を示しており、図12Aおよび図12Bは実施例3の積層基板の分析結果を示している。また、図11Aおよび図12Aは、剥離層20の表面の光学顕微鏡写真であり、図11Bおよび図12BはX線回折(XRD:X‐ray diffraction)の分析結果である。
次に、フッ素元素を含有する樹脂基板30を用いた実施例14の積層基板について、剥離閾値の低減効果と推定される剥離メカニズムとについて以下に説明する。
次に、本実施例の剥離層20を用いることによる樹脂基板の膜厚低減の効果について説明する。
次に、本実施例の剥離層20を用いることによる透明ポリイミド樹脂基板に関する剥離効果について説明する。
以上、本開示に係る電子素子の製造方法、可撓性基板の製造方法、積層基板および電子素子について、実施の形態および実施例に基づいて説明したが、本開示は上記の実施の形態および実施例に限定されるものではない。
2 電子素子
10 支持基板
20 剥離層
30 樹脂基板
31 表面層
40 機能素子
Claims (24)
- 支持基板を準備し、
前記支持基板の一方の面上に、金属または金属酸化物を含む剥離層を形成し、
前記剥離層上に樹脂基板を形成し、
前記樹脂基板上に機能素子を形成し、
前記樹脂基板の前記剥離層側の界面に到達するときのエネルギー密度が前記樹脂基板の加工閾値より小さくなるよう、エネルギー密度が調整されたレーザー光を前記支持基板の他方の面から照射することにより、前記樹脂基板と前記剥離層との前記界面に金属フッ素結合を有する物質を生成し、
前記樹脂基板を前記支持基板から分離させる、
電子素子の製造方法。 - 前記レーザー光の波長における前記剥離層の透過率が30%以下である、
請求項1に記載の電子素子の製造方法。 - 前記剥離層は、前記金属を含み、
前記金属は、亜鉛、インジウム、モリブデン、および、タングステンのうちのいずれか1つ以上で構成される、
請求項1又は2に記載の電子素子の製造方法。 - 前記剥離層は、前記金属酸化物を含み、
前記金属酸化物は、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛、酸化インジウムスズ、酸化アルミニウム、酸化モリブデン、および、酸化タングステンのうちいずれか1つ以上で構成される、
請求項1又は2に記載の電子素子の製造方法。 - 前記金属酸化物は、酸素欠損状態である、
請求項4に記載の電子素子の製造方法。 - 前記レーザー光の波長は、250nm以上11000nm以下である、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の電子素子の製造方法。 - 前記樹脂基板は、フッ素元素を含む、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の電子素子の製造方法。 - 前記樹脂基板は、透明樹脂によって構成されている、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の電子素子の製造方法。 - 前記剥離層の膜厚は、1000nm以下である、
請求項1〜8のいずれか1項に記載の電子素子の製造方法。 - 前記樹脂基板の膜厚は、0.1μm以上100μm以下である、
請求項1〜9のいずれか1項に記載の電子素子の製造方法。 - 前記樹脂基板の法線方向からみて前記機能素子と重なる領域に前記金属フッ素結合を有する物質が生成される、
請求項1〜10のいずれか1項に記載の電子素子の製造方法。 - 支持基板を準備し、
前記支持基板の一方の面上に、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛、酸化インジウムスズ、酸化アルミニウム、酸化モリブデン、および、酸化タングステンのうちいずれか1つ以上で構成される金属酸化物を含む剥離層を形成し、
前記剥離層上に、フッ素元素を含む樹脂基板を形成し、
前記樹脂基板上に機能素子を形成し、
前記支持基板の他方の面からレーザー光を照射することにより、金属フッ素結合を有する物質を生成し、前記樹脂基板を前記支持基板から分離させる、
電子素子の製造方法。 - 前記樹脂基板の法線方向からみて前記機能素子と重なる領域に前記金属フッ素結合を有する物質が生成される、
請求項12に記載の電子素子の製造方法。 - 支持基板を準備し、
前記支持基板の一方の面上に金属または金属酸化物を含む剥離層を形成し、
前記剥離層上に樹脂基板を形成し、
前記樹脂基板の前記剥離層側の界面に到達するレーザー光のエネルギー密度が前記樹脂基板の加工閾値より小さくなるようにエネルギー密度が調整されたレーザー光を前記支持基板の他方の面から照射することにより、前記樹脂基板と前記剥離層との前記界面に金属フッ素結合を有する物質を生成し、前記樹脂基板を前記支持基板から分離させる、
可撓性基板の製造方法。 - 前記レーザー光の波長における前記剥離層の透過率は、30%以下である、
請求項14に記載の可撓性基板の製造方法。 - 前記金属は、亜鉛、インジウム、モリブデン、および、タングステンのうちのいずれか1つ以上で構成される、
請求項14又は15に記載の可撓性基板の製造方法。 - 前記金属酸化物は、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛、酸化インジウムスズ、酸化アルミニウム、酸化モリブデン、および、酸化タングステンのうちいずれか1つ以上で構成される、
請求項14又は15に記載の可撓性基板の製造方法。 - 前記金属酸化物は、酸素欠損状態である、
請求項17に記載の可撓性基板の製造方法。 - 前記樹脂基板はフッ素元素を含む、
請求項14〜18のいずれか1項に記載の可撓性基板の製造方法。 - 前記樹脂基板は、透明樹脂によって構成されている、
請求項14〜19のいずれか1項に記載の可撓性基板の製造方法。 - 前記剥離層の膜厚は、1000nm以下である、
請求項14〜20のいずれか1項に記載の可撓性基板の製造方法。 - 前記樹脂基板の膜厚は、0.1μ以上100μm以下である、
請求項14〜21のいずれか1項に記載の可撓性基板の製造方法。 - フッ素元素を含む樹脂基板と、
前記樹脂基板の一方の面上に形成された機能素子とを備え、
前記樹脂基板の他方の面側の表面層には、亜鉛、インジウム亜鉛、インジウムスズ、アルミニウム、モリブデン、および、タングステンのうちいずれか1つ以上で構成される金属と、フッ素との結合を有する物質が存在する、
電子素子。 - 前記樹脂基板の法線方向からみて前記機能素子と重なる領域に金属とフッ素との結合を有する物質が生成される、
請求項23に記載の電子素子。
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