KR100500520B1 - 전사 방법 및 액티브 매트릭스 기판 제조 방법 - Google Patents

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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

기판 상의 박막 디바이스를 전사체에 전사하는 방법으로서, 상기 기판 상에 분리층을 형성하는 공정과, 상기 분리층 상에 박막 디바이스를 포함하는 피전사층을 형성하는 공정과, 상기 박막 디바이스를 포함하는 피전사층을 접착층을 개재하여 상기 전사체에 접합하는 공정과, 상기 분리층에 광을 조사하여, 상기 분리층의 층내 및/또는 계면에서 박리를 발생시키는 공정과, 상기 기판을 상기 분리층으로부터 이탈시키는 공정을 갖는다.

Description

전사 방법 및 액티브 매트릭스 기판 제조 방법{A transferring method and a method for manufacturing an active matrix substrate}
본 발명은 피박리물의 박리 방법, 특히, 기능성 박막과 같은 박막으로 이루어진 피전사층을 박리하고, 투명 기판과 같은 전사체에 전사하는 전사 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 박막 디바이스의 전사 방법 및 그것을 이용하여 제조되는 박막 디바이스, 박막 집적 회로 장치 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.
예를 들면, 트랜지스터(TFT)를 이용한 액정 디스플레이를 제조함에 있어서는 투명 기판 상에 박막 트랜지스터를 CVD법 등에 의해 형성하는 공정을 거친다.
상기의 박막 트랜지스터에는 비정질 실리콘(a-Si)을 이용한 것과, 폴리실리콘(p-Si)을 이용한 것이 있고, 또한, 폴리실리콘에 의한 것은 고온 프로세스를 통해 막형성된 것과, 저온 프로세스를 통해 막형성된 것으로 분류된다.
그런데, 이와 같은 박막 트랜지스터의 투명 기판 상에의 형성은 비교적 고온 처리를 수반하기 때문에, 투명 기판으로서는 내열성이 우수한 재질인 것, 즉, 연화점 및 융점이 높은 것을 사용할 필요가 있다. 그 때문에, 현재로서는 고온 프로세스에 의해 TFT를 제조하는 경우에 있어서는 1000℃ 정도의 온도에도 충분히 견딜 수 있는 것으로서, 석영 유리로 이루어진 투명성 기판이 이용되고 있다. 또한, 저온 프로세스에 의해 TFT를 제조하는 경우에 있어서는 500℃ 전후의 온도가 최고 프로세스 온도로 되기 때문에, 500℃ 전후의 온도에 견딜 수 있는 내열 유리가 이용되고 있다.
상술된 바와 같이, 박막 디바이스를 탑재한 기판은 그들의 박막 디바이스를 제조하기 위한 조건을 만족하지 않으면 안된다. 그러나, 박막 디바이스가 탑재된 기판이 완성된 후의 단계에만 주목하면, 상술된 「기판」이 반드시 바람직하지 않은 경우도 있다.
예를 들면, 고온 처리를 수반한 제조 프로세스에 있어서는 석영 유리나 내열 유리가 이용되지만, 통상의 유리에 비해 희소하고 대단히 고가의 재료이며, 또한, 투명 기판으로서 대형인 것을 제조하는 것이 곤란하다.
또한, 석영 유리도 내열 유리도 저항력이 약해서 깨지기 쉽고, 게다가 중량이 크다. 이것은 TFT와 같은 박막 디바이스를 형성한 기판을 전자기기 등에 탑재함에 있어 중대한 결점이 된다. 즉, 제조 조건에 기인하는 제약과 제품에 요구되는 바람직한 특성간에 장벽이 있고, 이들 쌍방의 조건이나 특성을 만족시키는 것이 대단히 곤란하다.
본 발명은 이와 같은 문제점에 착안하여 이루어진 것으로, 그 목적 중 하나는 피박리물의 특성, 조건 등에 관계없이, 용이하게 박리할 수 있고, 특히, 각종 전사체에의 전사가 가능한 박리 방법을 제공하는 것에 있다. 또한, 박막 디바이스의 제조시에 사용하는 기판과, 예를 들면, 제품의 실사용시에 사용하는 기판(제품의 용도로 보아 바람직한 성질을 갖은 기판)을 독립으로 자유로이 선택하는 것을 가능하게 하는 신규한 기술을 제공하는 것에 있다. 또한, 그 전사 프로세스에 있어서, 박리를 발생하는 박리층에 조사되는 광 에너지를 저감시켜, 기판에 전사된 박막 디바이스의 특성을 열화시키지 않는 신규한 기술을 제공하는 것에 있다.
1. 먼저, 피박리물 혹은 피전사층을 제조기판으로부터 박리하는 박리 방법을 개시한다. 이들의 발명은 이하와 같다.
(1) 본 발명의 박리 방법은 기판 상에 분리층을 개재하여 존재하는 피박리물을 상기 기판으로부터 박리하는 박리 방법에 있어서, 상기 분리층에 조사광을 조사하여, 상기 분리층의 층내 및 계면 중 적어도 어느 한쪽에서 박리를 발생시키고, 상기 피박리층을 상기 기판으로부터 이탈시키는 것을 특징으로 한다.
(2) 투광성 기판 상에 분리층을 개재하여 존재하는 피박리물을 상기 기판으로부터 박리하는 방법에 있어서, 상기 기판측으로부터 상기 분리층에 조사광을 조사하여, 상기 분리층의 층내 및 계면 중 적어도 어느 한쪽에서 박리를 발생시키고, 상기 피박리물을 상기 기판으로부터 이탈시키는 것을 특징으로 한다
(3) 기판 상에 분리층을 개재하여 형성된 피전사층을 상기 기판으로부터 박리하여, 다른 전사체에 전사하는 방법에 있어서, 상기 피전사층의 상기 기판과 반대측에 상기 전사체를 접합한 후, 상기 분리층에 조사광을 조사하여, 상기 분리층의 층내 및 계면 중 적어도 어느 한쪽에서 박리를 발생시키고, 상기 피전사층을 상기 기판으로부터 이탈시켜 상기 전사체에 전사하는 것을 특징으로 한다.
(4) 투광성 기판 상에 분리층을 개재하여 형성된 피전사층을 상기 기판으로부터 박리하여, 다른 전사체에 전사하는 방법에 있어서, 상기 피전사층의 상기 기판과 반대측에 상기 전사체를 접합한 후, 상기 기판측으로부터 상기 분리층에 조사광을 조사하여, 상기 분리층의 층내 및 계면 중 적어도 어느 한쪽에서 박리를 발생시키고, 상기 피전사층을 상기 기판으로부터 이탈시켜 상기 전사체에 전사하는 것을 특징으로 한다.
(5) 투광성 기판 상에 분리층을 형성하는 공정과, 상기 분리층 상에 직접 또는 소정의 중간층을 개재하여 피전사층을 형성하는 공정과, 상기 피전사층의 상기 기판과 반대측에 전사체를 접합하는 공정과, 상기 기판측으로부터 상기 분리층에 조사광을 조사하여, 상기 분리층의 층내 및 계면 중 적어도 어느 한쪽에서 박리를 발생시키고, 상기 피전사층을 상기 기판으로부터 이탈시켜 상기 전사체에 전사하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 이상의 본 발명에 관련하여 하기의 발명을 개시한다.
상기 피전사층의 상기 전사체에의 전사 후, 상기 기판측 및/또는 상기 전사체측으로 부착되어 있는 상기 분리층을 제거하는 공정을 갖도록 하여도 무방하다.
또한, 상기된 상기 피전사층으로서 기능성 박막 또는 박막 디바이스를 이용한다. 특히, 상기 피전사층으로서 기능성 박막 또는 박막 디바이스를 이용한다. 또한, 상기 전사체는 투명 기판으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전사체는 피전사층의 형성시의 최고 온도를 Tmax로 했을 때, 유리 전이점(Tg) 또는 연화점이 Tmax 이하인 재료로 구성되도록 하는 것이 바람직하다. 특히, 상기 전사체는 유리 전이점(Tg) 또는 연화점이 800℃ 이하인 재료로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전사체는 합성수지 또는 유리재로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기판은 내열성을 갖는 것이 바람직하다. 특히, 상기 기판은 피전사층의 형성시의 최고 온도를 Tmax로 했을 때, 왜곡점이 Tmax 이상인 재료로 구성되는 것이 바람직하다.
이상의 박리 방법에 있어서, 상기 분리층의 박리는 분리층을 구성하는 물질의 원자간 또는 분자간 결합력이 소실 또는 감소함으로써 생기는 것으로 한다.
또한, 상기 조사광은 레이저광인 것이 바람직하다. 특히, 상기 레이저광의 파장이 100 내지 350㎚인 것이 바람직하다. 또한, 상기 레이저광의 파장이 350 내지 1200㎚인 것이 바람직하다.
또한, 상기 분리층은 비정질 실리콘으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 특히 상기 비정질 실리콘은 H(수소)를 2원자% 이상 함유하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 분리층은 세락믹으로 구성되어도 무방하다. 상기 분리층은 금속으로 구성되어 있어도 무방하다. 상기 분리층은 유기 고분자 재료로 구성되어도 무방하다. 그 경우, 상기 유기 고분자 재료는 -CH2-, -CO-, CONH-, -NH-, -COO-, -N=N-, -CH=N- 중 적어도 1종류의 결합을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 유기 고분자 재료는 구성식 중에 방향족 탄화수소를 갖는 것이 바람직하다.
2. 다음에 상술된 발명에 있어서의 분리층을 다수의 적층체로 구성된 발명을 개시한다. 그들의 발명은 이하와 같다.
최초에, 이전 항 1에 개시된 발명에 있어서의 분리층을 다층의 적층체로 구성하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 분리층은 조성 또는 특성이 상이한 적어도 2개의 층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 분리층은 상기 조사광을 흡수하는 광흡수층과, 상기 광흡수층은 조성 또는 특성이 상이한 다른 층을 포함하는 것이 바람직하다. 특히, 상기 분리층은 상기 조사광을 흡수하는 광흡수층과, 조사광을 차광하는 차광층을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 차광층은 광흡수층에 대해, 상기 조사광의 입사 방향과 반대측에 위치하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 차광층은 조사광을 반사하는 반사층인 것이 바람직하다. 특히, 상기 반사층은 금속 박막으로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
3. 다음에, 박막 디바이스를 피박리물 혹은 피전사체에서 이용된 박막 디바이스의 전사 방법을 개시한다.
기판 상의 박막 디바이스를 전사체에 전사하는 방법에 있어서, 상기 기판 상에 분리층을 형성하는 공정과, 상기 분리층 상에 박막 디바이스를 포함하는 피전사층을 형성하는 공정과, 상기 박막 디바이스를 포함한 피전사층을 접착층을 개재하여 상기 전사체에 접합하는 공정과, 상기 분리층에 광을 조사하고, 상기 분리층의 층내 및 계면 중 적어도 어느 한쪽에서 박리를 발생시키는 공정과, 상기 기판을 상기 분리층으로부터 이탈시키는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 디바이스 제조에 있어서의 신뢰성이 높은 기판 상에, 예를 들면, 광을 흡수하는 특성을 갖은 분리층을 형성하고 있고, 그 기판 상에 TFT 등의 박막 디바이스를 형성한다. 다음에, 특히 한정되지 않지만, 예를 들면, 접착층을 개재하여 박막 디바이스를 원하는 전사체에 접합하며, 그 후에 분리층에 광을 조사하고, 이것에 의해, 그 분리층에 있어서 박리현상을 발생시켜, 그 분리층과 상기 기판간의 밀착성을 저하시킨다. 그리고, 기판에 힘을 가하여 그 기판을 박막 디바이스로부터 이탈시킨다. 이것에 의해, 어떤 전사체에서도, 원하는 신뢰성이 높은 디바이스를 전사(형성)할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 있어서, 접착층을 개재하여 박막 디바이스(박막 디바이스를 포함한 피전사층)를 전사체에 접합하는 공정과, 기판을 박막 디바이스로부터 이탈시키는 공정은 그 순서에 관계없이, 어느 것을 먼저해도 상관없다. 단, 기판을 이탈시킨 후의 박막 디바이스(박막 디바이스를 포함한 피전사층)의 핸들링에 문제가 있는 경우에는 먼저, 박막 디바이스를 전사체에 접합하고, 그 후에 기판을 이탈시키는 것이 바람직하다.
또한, 박막 디바이스의 전사체에의 접합에 이용되는 접착층으로서, 예를 들면, 평탄화 작용을 갖는 물질(예를 들면, 열경화성 수지)을 이용하면, 박막 디바이스를 포함한 피전사층의 표면에 다소의 단차가 발생되었다고 해도, 그 단차는 평탄화되어 무시할 수 있게 되며, 따라서, 항상 양호한 전사체에의 접합이 가능하게 되어, 편리하다. 또한, 상기 기판은 투광성 기판이며, 상기 분리층으로의 상기 광의 조사는 상기 투광성 기판을 통해 행해지는 것을 특징으로 한다. 예를 들면, 석영 기판 등의 투명한 기판을 이용하면, 신뢰성이 높은 박막 디바이스를 제조가능함과 동시에, 기판의 이면으로부터 광을 분리층의 전면에 일괄적으로 조사할 수 있어, 전사효율이 향상된다.
4. 또한 상기 3항에 개시된 박막 디바이스의 전사 방법의 공정의 일부를 개량한 발명을 개시한다. 그들의 발명은 이하와 같다.
(1) 기판 상의 박막 디바이스를 포함한 피전사층을 전사체에 전사하는 방법에 있어서, 상기 기판 상에 비정질 실리콘층을 형성하는 제 1 공정과, 상기 비정질 실리콘층 상에 상기 박막 디바이스를 포함한 상기 피전사층을 형성하는 제 2 공정과, 상기 박막 디바이스를 포함한 상기 피전사층을 접착층을 개재하여 상기 전사체에 접합하는 제 3 공정과, 상기 기판을 통해 상기 비정질 실리콘층에 광을 조사하고, 상기 비정질 실리콘층의 층내 및 계면 중 적어도 어느 한쪽에서 박리를 발생시켜, 상기 기판과 상기 피전사층과의 결합력을 저하시키는 제 4 공정과, 상기 기판을 상기 비정질 실리콘층으로부터 이탈시키는 제 5 공정을 갖고, 상기 제 2 공정에서 형성되는 상기 피전사층은 박막 트랜지스터를 포함하며, 상기 제 1 공정에서 형성되는 상기 비정질 실리콘층의 박막은 상기 제 2 공정에서 형성되는 상기 박막 트랜지스터의 채널층의 박막보다도 얇게 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명에서는 제 1 공정에서 기판 상에 형성되며, 제 4 공정에서 광조사에 의해 박리를 일으키는 층으로서, 비정질 실리콘층을 이용하고 있다. 이 비정질 실리콘층은 도 39에 도시된 바와 같이, 막두께가 얇아지는 만큼, 해당 비정질 실리콘층에 광조사되어 박리(도 39에서는 어블레이션(ablation)이라 칭하고 있다)를 발생시키는데 필요한 광 에너지를 작게할 수 있다.
여기서, 제 2 공정에서 형성되는 피전사층은 박막 디바이스로서 박막 트랜지스터를 포함하고 있고, 그 채널층은 폴리실리콘 혹은 비정질 실리콘 등의 실리콘층으로서 형성되며, 일반적으로, 25㎚를 초과하는 예를 들면, 50㎚ 정도의 막두께로서 형성된다. 본 발명에서는 제 1 공정에서 형성되는 분리층(어브레이션층)으로서의 비정질 실리콘의 막두께를, 피전사층내의 박막 트랜지스터의 채널층보다도 얇게 형성되어 있다. 따라서, 광조사 공정에서의 소비 에너지가 저감됨과 동시에, 그것에 이용되는 광원장치의 소형화를 꾀할 수 있다. 또한 조사되는 광 에너지가 적기 때문에, 만일 비정질 실리콘층으로부터 광누출되어, 그 누출된 광이 박막 디바이스에 입사되어도, 광 에너지가 적은 만큼 박막 디바이스의 특성의 열화가 저감된다.
또한, 비정질 실리콘층의 막두께의 정의를 대신하여, 해당 층의 막두께를 25㎚이하로 정의한다. 상술된 바와 같이, 비정질 실리콘층은 도 39에 도시된 바와 같이, 막두께가 얇게되는 만큼, 해당 비정질 실리콘층에 광조사되어 박리를 발생시키는 데에 필요한 광 에너지를 작게할 수 있고, 상기된 막두께이면, 광 에너지를 충분히 작게 할 수 있다. 또한, 비정질 실리콘층의 막두께 범위는 5 내지 25㎚로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 15㎚ 이하, 혹은 11㎚ 이하로 하면, 비정질 실리콘층에 광조사되어 박리를 발생시키는데에 필요한 광 에너지를 더욱 작게 할 수 있다.
또한, 상기 제 2 공정에서는 저압 기상 성장법(LPCVD)에서 상기 비정질 실리콘층을 형성하는 것을 특징으로 한다. LPCVD에서 비정질 실리콘층을 형성하면, 플라즈마 CVD, 대기압(AP) CVD, ECR 등과 비교하여, 밀착성이 높고, 상기 박막 디바이스를 포함한 피전사층을 형성할 때에, 수소가 발생하고, 막 벗겨짐 등의 불량이 발생할될 위험이 적다.
(2) 기판 상의 박막 디바이스를 포함한 피전사층을 전사체에 전사하는 벙법으로서, 상기 기판 상에 분리층을 형성하는 공정과, 상기 분리층 상에 실리콘계 광흡수층을 형성하는 공정과, 상기 실리콘계 광흡수층 상에 상기 박막 디바이스를 포함한 상기 피전사층을 형성하는 공정과, 상기 박막 디바이스를 포함한 상기 피전사층을 접착층을 개재하여 상기 전사체에 접합하는 공정과, 상기 기판을 통해 상기 분리층에 광을 조사하고, 상기 분리층의 층내 및 계면 중 적어도 어느 한쪽에서 박리를 발생시키는 공정과, 상기 기판을 상기 분리층으로부터 이탈시키는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 만일 분리층으로부터 광누출되어도, 그 누출된 광은 박막 디바이스에 입사하기 전에, 실리콘계 광흡수층에 흡수된다. 따라서, 박막 디바이스에 광이 입사하는 것을 확실히 방지할 수 있어, 광입사에 기인한 박막 디바이스의 특성의 열화를 방지할 수 있다. 게다가, 박막 디바이스를 포함한 피전사층은 실리콘계 광흡수층 상에 형성할 수 있다. 이 때문에, 광반사 효과를 갖는 금속층 상에 피전사층을 형성하는 경우와 같이, 금속 오염의 우려가 없고, 종래부터 확립되어 있는 실리콘상으로의 박막형성 기술을 이용하여, 박막 디바이스를 형성할 수 있다.
또한, 상기 분리층 및 상기 광흡수층은 비정질 실리콘으로 형성되며, 상기 분리층 및 상기 광흡수층간에, 실리콘계의 개재층을 형성하는 공정을 또한 형성한 것을 특징으로 한다. 도 39에 도시된 바와 같이, 조사된 광을 흡수하여, 그 광 에너지가 소정치 이상으로 되었을 때에 박리되는 비정질 실리콘층을 분리층 및 실리콘계 광흡수층으로서 이용하고 있다. 상기의 2층의 비정질 실리콘층을 분리하기 위한 개재층으로서 실리콘계, 예를 들면, 실리콘 산화물을 이용하고 있다.
(3) 기판 상의 박막 디바이스를 포함한 피전사층을 전사체에 전사하는 방법에 있어서, 상기 기판 상에 분리층을 형성하는 제 1 공정과, 상기 분리층 상에 상기 박막 디바이스를 포함한 상기 피전사층을 형성하는 제 2 공정과, 상기 박막 디바이스를 포함한 상기 피전사층을 접착층을 개재하여 상기 전사체에 접합하는 제 3 공정과, 상기 기판을 통해 상기 분리층에 광을 조사하고, 상기 분리층의 층내 및 계면 중 적어도 어느 한쪽에서 박리를 발생시키는 제 4 공정과, 상기 기판을 상기 분리층으로부터 이탈시키는 제 5 공정을 갖고, 상기 제 4 공정에서는 상기 분리층의 층내 및 계면 중 적어도 어느 한쪽에서 박리가 발생했을 때에 상기 분리층의 상층에 작용하는 응력을, 상기 분리층의 상층이 갖는 내력에 의해 받고, 상기 분리층의 상층의 변형 또는 파괴를 방지하는 것을 특징으로 한다.
상기의 제 4 공정에서 광조사하면, 분리층을 구성하는 물질이거나 광학적 또는 열적으로 여기되며, 그 표면이나 내부의 분자 또는 원자의 결합이 절단되어, 해당 분자 또는 원자가 외부로 방출된다. 이 현상은 주로, 분리층을 구성하는 물질의 전부 또는 일부가 용융, 증산(기화) 등의 상변화를 일으키는 현상으로서 나타난다. 이때, 상기의 분자 또는 원자의 방출에 따른, 분리층의 상층에 응력이 작용한다. 그러나, 이 응력은 분리층의 상층이 갖는 내력에 의해 받고, 분리층의 상층의 변형 또는 파괴가 방지된다.
상기와 같은 내구성을 고려하여, 분리층의 상층을 구성하는 구성층의 재질 및/또는 두께를 설계하면 된다. 예를 들면, 접착층의 두께, 피전사층의 두께, 전사체의 재질 및 두께 중의, 하나 또는 다수가 상기 내구성을 고려하여 설정된다.
또한, 상기 제 4 공정의 실시전에, 상기 분리층의 상층이 되는 어느 하나의 위치로서, 상기 내력을 확보하기 위한 보강층을 형성하는 공정을, 또한 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서는 분리층의 상층을 구성하는 최소한의 구성층인 접착층, 피전사층 및 전사체에서만 상기의 내구성을 확보할 수 없을 때에, 보강층을 추가함으로써, 박막 디바이스의 변형, 파괴를 방지할 수 있다.
(4) 기판 상에 분리층을 형성하는 제 1 공정과, 상기 분리층 상에 박막 디바이스를 포함하는 피전사층을 형성하는 제 2 공정과, 상기 박막 디바이스를 포함하는 피전사층을 접착층을 개재하여 전사체에 접합하는 제 3 공정과, 상기 분리층에 광을 조사하여, 상기 분리층의 층내 및 계면 중 적어도 어느 한쪽에서 박리가 발생하게 되는 제 4 공정과, 상기 기판을 상기 분리층으로부터 이탈시키는 제 5 공정을 갖고, 상기 기판 상의 상기 박막 디바이스를 포함하는 상기 전사층을 상기 전사체에 전사하는 방법으로서, 상기 제 4 공정은 상기 분리층에 국소적으로 조사되는 빔을 순차 주사하여 이루어지고, 또한, 상기 빔에 의해 조사되는 N(N은 1이상의 정수)번째의 빔조사 영역과 다른 조사 영역이 서로 겹치지 않도록 하여 빔주사되는 것을 특징으로 한다.
특히, 제 4 공정에서는 분리층의 거의 전면에 광을 조사하기 때문에, 분리층에 국소적으로 조사되는 스폿빔, 라인빔 등의 빔을, 간헐적으로 이동 주사하고 있다. 또, 이 빔주사는 분리층이 형성된 기판과 빔광원 자체 또는 그 광학 시스템을 상대적으로 이동시킴으로서 실현되며, 상대적 이동시에 광조사를 계속 행하여도 무방하고, 혹은 이동시에 광조사를 정지하여도 된다. 이 발명에서는 이 간헐적인 빔주사 시에, 서로 인접한 빔조사 영역끼리가 겹치지 않게 되어 있다.
만약, 각 회의 빔조사 영역끼리가 겹친 영역에서는 분리층의 층내 및 계면 중 적어도 어느 한쪽에서 박리를 발생시키는 데에 충분한 광이상의 과도한 광이 조사될 우려가 있다. 이 과도한 광의 일부가 누출되어 분리층을 개재하여 박막 디바이스에 입사되어, 그 박막 디바이스의 특성 예를 들면, 전기적 특성이 열화되는 것을 본 발명자의 해석에 의해 판명되었다.
본 발명에서는 그와 같은 과도한 광이 분리층에 조사되지 않기 때문에, 박막 디바이스가 전사체에 전사된 후도, 그 박막 디바이스의 원래의 특성을 유지할 수 있다. 또, 각 회의 빔조사 영역의 사이는 상대 이동시에만 광이 조사되는 저조사 영역으로 되거나, 혹은 이동시에 광조사를 정지시키면 완전히 광조사되지 않은 비조사 영역으로 된다. 따라서, 이 저조사 영역 혹은 비조사 영역의 분리층에서는 박리가 생기지 않지만, 그 양측의 빔조사 영역에서의 박리에 의해, 분리층과 기판의 밀착성을 충분히 저감시킬 수 있다.
또한, 다음 2개의 발명은 박막 디바이스의 특성의 열화를 방지 또는 저감하기 위해서, 각 회의 빔주사를 상기 (4)의 발명과는 다른 관점에서 정의하고 있다.
본 발명은 상기 제 4 공정이, 상기 분리층에 국소적으로 조사되는 빔을 순차 주사하며, 상기 빔은 그 중심 영역에서 광강도가 최대로 되는 플랫 피크 영역을 갖으며, 빔주사 시의 N(N은 1이 L의 정수)번째의 빔조사 영역과 다른 빔조사 영역은 각 회의 빔의 상기 플랫 피크 영역끼리가 겹치지 않도록 빔주사 되는 것을 특징으로 한다.
또 하나 발명은 상기 제 4 공정이, 상기 분리층에 국소적으로 조사되는 빔을 순차 주사하고, 상기 빔은 그 중심 영역에서 광강도가 최대로 되어, 빔주사 시의 N(N은 1이상의 정수)번째의 빔조사 영역과 다른 빔조사 영역은 각 회의 빔의 최대광강도의 90% 이상이 되는 빔조사 유효 영역끼리가 겹치지 않도록 빔주사되는 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 각 회의 빔의 플랫 피크 영역끼리, 혹은 각 회의 빔의 최대 광강도의 90% 이상이 되는 빔조사 유효 영역끼리가 겹치지 않도록 빔주사함으로써, 청구항 1과는 달리, 분리층의 동일 영역에 2회 연속하여 빔조사 되는 경우도 포함된다.
그러나, 그 동일 영역에서의 토탈 빔조사량(광강도×시간의 합)은 플랫 피크 영역 혹은 최대 광강도의 90% 이상이 되는 빔조사 유효 영역이 2회 연속하여 동일 영역에 설정되는 경우보다도 적어진다. 이 결과, 그 2회의 빔조사로 처음으로 그 영역의 분리층이 박리되는 경우가 있고, 이 경우에는 상술한 과도의 빔조사로는 되지 않는다. 혹은, 가령 1회째의 빔조사로 분리층이 박리되었다고 해도, 2회째의 빔조사에 기인하여 박막 디바이스로 입사되는 광을 적게 할 수 있고, 박막 디바이스의 전기적 특성의 열화를 방지하거나, 혹은 저감할 수 있다.
또한, 본 발명의 박막 디바이스의 전사기술(박막구조의 전사기술)을 사용하여, 임의의 기판 상에 형성되는 박막 디바이스는 분리층을 박리하기 위한 광조사 공정의 개선에 의해, 그 박막 디바이스의 특성이 열화하는 것을 방지 또는 저감할 수 있다.
상기 박막 디바이스는 박막 트랜지스터(TFT)이면, 분리층을 박리하기 위한 광조사 공정의 개선에 의해, 그 TFT의 채널층에 조사한 광이 손상을 주어, 온 전류의 감소, 오프 전류의 증대를 야기하여, 최악의 경우는 TFT를 파괴하게 되는 것을 방지할 수 있다.
5. 또한, 이상의 각 발명에 관련하여, 이하의 발명을 개시한다.
상기 전사체에 부착되어 있는 상기 분리층을 제거하는 공정을, 또한 갖는 것을 특징으로 한다. 이것은 불필요한 분리층을 완전히 제거한 것이다.
상기 전사체는 투명 기판인 것을 특징으로 한다. 예를 들면, 소다 유리 기판 등의 염가의 기판이나, 가요성을 갖는 투명한 플라스틱 필름 등을 전사체에서 사용할 수 있다. 상기 전사체는 피전사층의 형성시의 최고 온도를 Tmax로 하였을 때, 유리 전이점(Tg) 또는 연화점이 상기 Tmax 이하의 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
디바이스 제조시의 최고 온도에 견딜 수 없고, 종래는 사용할 수 없었던 염가인 유리 기판 등을, 자유로이 사용할 수 있게 된다.
상기 전사체는 유리 전이점(Tg) 또는 연화점이 상기 박막 디바이스의 형성 프로세스의 최고 온도 이하인 것을 특징으로 한다. 유리 전이점(Tg) 또는 연화점의 상한을 규정한 것이다. 상기 전사체는 합성 수지 또는 유리재로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. 예를 들면, 플라스틱 필름 등의 가요성을 갖는 합성 수지판에 박막 디바이스를 전사하면, 강성이 높은 유리 기판에서는 얻을 수 없는 우수한 특성이 실현가능하다. 본 발명을 액정 표시 장치에 적용하면, 부드럽고, 가볍고 또한 낙하에도 강한 디스플레이 장치가 실현된다.
또한, 상기 전사 방법을 사용하여, 합성 수지 기판 상에 TFT를 전사함으로써, TFT를 사용하여 구성된 싱글칩 마이크로 컴퓨터 등의 박막 집적 회로를 구성하는 것도 가능하다.
또한, 예를 들면, 소다 유리 기판 등의 염가인 기판도 전사체에서 사용할 수 있다. 소다 유리 기판은 저가격이고, 경제적으로 유리한 기판이다. 소다 유리 기판은 TFT 제조시의 열처리에 의해 알카리 성분이 용출된다고 하는 문제가 있고, 종래는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치에의 적용이 곤란하였다. 그러나, 본 발명에 의하면, 이미 완성된 박막 디바이스를 전사하기 때문에, 상술의 열처리에 따른 문제는 해소된다. 따라서 액티브 매트릭스형의 액정 표시 장치의 분야에서, 소다 유리 기판 등의 종래 문제가 있던 기판도 사용 가능하게 된다.
상기 기판은 내열성을 갖는 것을 특징으로 한다. 이것에 의해, 박막 디바이스의 제조 시에 원하는 고온 처리가 가능해지고, 신뢰성이 높은 고성능의 박막 디바이스를 제조할 수 있다.
상기 기판은 310㎚의 광을 10% 이상 투과하는 기판인 것을 특징으로 한다. 이것에 의해, 분리층에 있어서 어블레이션이 발생되기에 충분한 광 에너지를 공급할 수 있는 투광성 기판을 사용한 것이다.
상기 기판은 피전사층의 형성시의 최고 온도를 Tmax로 하였을 때, 왜곡점이 상기 Tmax 이상의 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. 박막 디바이스의 제조 시에 원하는 고온처리가 가능해지고, 신뢰성이 높은 고성능의 박막 디바이스를 제조할 수 있다.
상기 분리층은 비정질 실리콘으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. 비정질 실리콘은 광을 흡수하고, 또한, 그 제조도 용이하며, 실용성이 높다.
상기 비정질 실리콘은 수소(H)를 2원자% 이상 함유하는 것을 특징으로 한다. 수소를 포함하는 비정질 실리콘을 사용한 경우, 광의 조사에 따라 수소가 방출되어, 이것에 의해서 분리층내에 내압이 발생하며, 분리층에 있어서의 박리를 촉진하는 작용이 있다. 상기 비정질 실리콘은 수소(H)를 10원자% 이상 함유하는 것을 특징으로 한다. 수소의 함유율이 증가함으로써, 분리층에 있어서의 박리를 재촉하는 작용이 보다 현저하게 된다.
또한, 상기 분리층이 질화 실리콘으로 이루어진 것을 특징으로 한다. 분리층으로서 질화 실리콘을 사용하면, 광의 조사에 따라 질소가 방출되어, 이것에 의해서 분리층에 있어서의 박리가 촉진된다.
또한, 상기 분리층이 수소함유 합금으로 이루어진 것을 특징으로 한다. 그것에 의하여, 분리층으로서 수소함유 합금을 사용하면, 광의 조사에 따라 질소가 방출되어, 이것에 의해서 분리층에서의 박리가 촉진된다.
또한, 상기 분리층이 질소함유 금속 합금으로 이루어진 것을 특징으로 한다. 이것에 의해, 분리층으로서 질소함유 합금을 사용하면, 광의 조사에 따라 질소가 방출되어, 이것에 의해서 분리층에 있어서의 박리가 촉진된다.
또한, 상기 분리층은 다층막으로 이루어진 것을 특징으로 한다. 이것은 단층막에 한정되지 않음이 분명한 것이다. 이 다층막은 비정질 실리콘 막과 그 위에 형성된 금속막으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분리층은 세라믹, 금속, 유기 고분자 재료의 적어도 일종으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. 금속으로서는 예를 들면, 수소함유 합금이나 질소함유 합금도 사용가능하다. 이 경우, 비정질 실리콘의 경우와 같이, 광의 조사에 따른 수소 가스나 질소 가스의 방출에 의해서, 분리층에 있어서의 박리가 촉진된다.
또한, 상기 광은 레이저광인 것을 특징으로 한다. 이것에 의해, 레이저광은 코히렌트광이고, 분리층내에 있어서 박리가 발생시키는 것에 적합하다. 상기 레이저광의 파장이, 100㎚ 내지 350㎚인 것을 특징으로 한다. 이것에 의해, 단파장으로 광 에너지의 레이저광을 사용함으로써, 분리층에 있어서의 박리를 효과적으로 할 수 있다. 상술의 조건을 만족하는 레이저로서는 예를 들면, 액시머 레이저가 있다. 액시머 레이저는 단파장 자외역의 고에너지의 레이저광 출력이 가능한 가스 레이저이고, 레이저 매질로서 희가스(Ar, KF, Xe)와 할로겐 가스(F2, HC1)를 조합한 것을 사용함으로써, 대표적인 4종류의 파장의 레이저광을 출력할 수 있다(XeF=351㎚, XeC1=308㎚, KrF:248㎚, ArF=193㎚). 액시머 레이저광의 조사에 의해, 기판 상에 형성되어 있는 분리층에 있어서, 열영향이 없는 분자결합의 직접 절단이나 가스 증발 등의 작용을 발생시킬 수 있다.
또한, 상기 레이저광의 파장이 350㎚ 내지 1200㎚인 것을 특징으로 한다. 분리층에 있어서, 예를 들면, 가스 방출, 기화, 승화 등의 상변화를 일으켜 분리 특성이 주어지게 되는 경우에는 파장이 350㎚ 내지 1200㎚ 정도의 레이저광도 사용가능하다.
또한, 상기 박막 디바이스는 박막 트랜지스터(TFT)인 것을 특징으로 한다. 또한, TFT를 CM0O형 TFT로 하는 것을 특징으로 한다.
고성능인 TFT를, 원하는 전사체 상에 자유롭게 전사(형성)할 수 있다. 따라서, 여러가지 전자회로를 그 전사체 상에 탑재하는 것도 가능하게 된다. 즉, 이상의 각 발명을 이용함으로써, 상기 전사체에 전사된 박막 디바이스를 포함하여 구성되는 박막 집적 회로 장치를 실현할 수 있다. 또한, 매트릭스 형상으로 배치된 박막 트랜지스터와, 그 박막 트랜지스터의 일단에 접속된 화소 전극을 포함하여 화소부가 구성되며, 상기 화소부의 박막 트랜지스터를 전사함으로써 제조된 액티브 매트릭스 기판을 갖는 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.
이하, 본 발명의 박리 방법의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
[제 1 실시예]
도 1 내지 도 8은 각각, 본 발명의 박리 방법의 제 1 실시예의 공정을 도시한 단면도이다. 이하, 이들의 도면을 참조하여, 본 발명의 박리 방법(전사 방법)의 공정을 순차 설명한다.
[1] 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(1)의 한 면(분리층 형성면(11))에 분리층(광흡수층)을 형성한다. 기판(1)은 기판(1)측에서 조사광(7)을 조사하는 경우, 그 조사광(7)이 투과할 수 있는 투광성을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 조사광(7)의 투과율은 10% 이상인 것이 바람직하고, 50% 이상인 것이 보다 바람직하다. 상기의 투과율이 너무 낮으면, 조사광(7)의 감쇠(loss)가 크게 되어, 분리층(2)을 분리하는 데에 보다 큰 광량을 필요로 한다.
또한, 기판(1)은 신뢰성이 높은 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하고, 특히, 내열성이 뛰어난 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 그 이유는 예를 들면, 후술하는 피전사층(4)이나 중간층(3)을 형성할 때에, 그 종류나 형성 방법에 따라서는 프로세스 온도가 높게 되는 것(예를 들면, 350 내지 1000℃ 정도)이 있지만, 그 경우에도, 기판(1)이 내열성이 우수하면, 기판(1) 상에의 피전사층(4) 등의 형성시에, 그 온도 조건 등의 막형성 조건의 설정 폭이 넓어지기 때문이다.
따라서, 기판(1)은 피전사층(4)의 형성시의 최고 온도를 Tmax로 하였을 때, 왜곡점이 Tmax 이상인 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는 기판(1)의 구성 재료는 왜곡점이 350℃ 이상의 것이 바람직하고, 500℃ 이상의 것이 보다 바람직하다. 이러한 것에서는 예를 들면, 석영 유리, 소다 유리, 코닝 7059, 일본 전기 유리 OA-2 등의 내열성 유리를 들 수 있다.
또, 후술하는 분리층(2), 중간층(3) 및 피전사층(4)의 형성시의 프로세스 온도를 낮게 하는 것이면, 기판(1)에 관해서도, 융점이 낮은 염가의 유리재나 합성 수지를 사용할 수 있다.
또한, 기판(1)의 두께는 특히 한정되지 않지만, 통상은 0.1 내지 5.0mm 정도인 것이 바람직하고, 0.5 내지 1.5mm 정도인 것이 보다 바람직하다. 기판(1)의 두께가 지나치게 얇으면 강도의 저하를 초래하고, 지나치게 두꺼우면, 기판(1)의 투과율이 낮은 경우에, 조사광(7)의 감쇠가 쉽게 발생하게 된다. 또, 기판(1)의 조사광(7)의 투과율이 높은 경우에는 그 두께는 상기 상한치를 초과하는 것이라도 무방하다. 또, 조사광(7)을 균일하게 조사되도록, 기판(1)의 분리층 형성 부분의 두께는 균일한 것이 바람직하다. 또한, 기판(1)의 분리층 형성면(11)이나 조사광 입사면(12)은 도시와 같이 평면에 한정되지 않고, 곡면이라도 무방하다. 본 발명에서는 기판(1)을 에칭 등에 의해 제거하지 않고, 기판(1)과 피전사층(4) 사이에 있는 분리층(2)을 박리하여 기판(1)을 이탈시키기 때문에, 작업이 용이함과 동시에, 예를 들면, 비교적 두께가 두꺼운 기판을 사용하는 등, 기판(1)에 관한 선택의 폭도 넓다.
다음에, 분리층(2)에 관해서 설명한다. 분리층(2)은 후술하는 조사광(7)을 흡수하여, 그 층내 및/또는 계면(2a 또는 2b)에 있어서 박리(이하,「층내박리」,「계면박리」라고 한다)를 생기도록 하는 성질을 갖는 것으로서, 바람직하게는 조사광(7)의 조사에 의해, 분리층(2)을 구성하는 물질의 원자간 또는 분자간의 결합력이 소실 또는 감소하는 것, 현실적으로는 어블레이션 등을 발생시킴으로서 층내 박리 및/또는 계면박리에 이르는 것이다. 또한, 조사광(7)의 조사에 의해 분리층(2)으로부터 기체가 방출되어, 분리 효과가 발현되는 경우도 있다. 즉, 분리층(2)에 함유되어 있던 성분이 기체로 되어 방출되는 경우와, 분리층(2)이 광을 흡수하여 일순간 기체로 되어, 그 증기가 방출되어, 분리에 기여하는 경우가 있다.
이러한 분리층(2)의 조성에서는 예를 들면, 다음과 같은 것 ① 내지 ⑥을 들수 있다.
① 비정질 실리콘(a-Si) :
상기 비정질 실리콘 중에는 H(수소)가 함유되어 있어도 무방하다. 이 경우, H의 함유량은 2원자% 이상 정도인 것이 바람직하고, 2 내지 20at% 정도인 것이 보다 바람직하다. 이와 같이, H가 소정량 함유되어 있으면, 조사광(7)의 조사에 의해, 수소가 방출되어, 분리층(2)에 내압이 발생하고, 그것이 상하의 박막을 박리하는 힘이 된다. 비정질 실리콘 중의 H의 함유량은 막형성 조건, 예를 들면, CVD에서의 가스 조성, 가스압, 가스 분위기, 가스 유량, 온도, 기판 온도, 투입 파워 등의 조건을 적절히 설정함으로써 조정할 수 있다.
② 산화규소 또는 규산화합물, 산화 티타늄 또는 티타늄 산화합물, 산화 지르코늄 또는 지르콘 산화합물, 산화 랜턴 또는 랜턴 산화합물 등의 각종 산화물 세라믹, 유전체(강유전체) 혹은 반도체:
상기의 산화규소로서는 SiO, SiO2, Si3O2를 들 수 있고, 규산 화합물로서는 예를 들면, K2SiO3, Li2SiO3, CaSiO3, ZrSiO4 , Na2SiO3를 들 수 있다. 상기의 산화 티타늄으로서는 TiO, Ti2O3, TiO2를 들 수 있고, 티타늄 산화합물로서는 예를 들면, BaTiO4, BaTiO3, Ba2Ti9O20, BaTi5O 11, CaTiO3, SrTiO3, PbTiO3, MgTiO3, ZrTiO2 , SnTiO4, Al2TiO5, FeTiO3을 들 수 있다. 상기의 산화 지르코늄으로서는 ZrO2를 들수 있고, 지르콘산 화합물로서는 예를 들면, BaZrO3, ZrSiO4, PbZrO3, MgZrO 3, K2 ZrO3을 들 수 있다.
③ PZT, PLZT, PLLZT, PBZT 등의 세라믹 혹은 유전체(강유전체) :
④ 질화규소, 질화알루미늄, 질화 티타늄 등의 질화물 세라믹 :
⑤ 유기 고분자 재료:
유기 고분자 재료로서는 -CH2-, -CO-(케톤), -CONH-(아미드), -NH-(이미드), -COO-(에스테르), -N=N-(아조), -CH=N-(시프) 등의 결합(조사광(7)의 조사에 의해 이들의 결합이 절단된다)을 갖는 것, 특히 이들의 결합을 많이 갖는 것이면 어떠한 것이라도 무방하다. 또한, 유기 고분자 재료는 구성식 중에 방향족 탄화수소(1또는 2이상의 벤젠환 또는 그 축합환)를 갖는 것도 무방하다. 이러한 유기 고분자 재료의 구체적인 예에서는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에테르설폰(PES), 엑폭시 수지 등을 들 수 있다.
⑥ 금속:
금속으로는 예를 들면, Al, Li, Ti, Mn, In, Sn, Y, La, Ce, Nd, Pr, Gd, Sm, 또는 이들 중 적어도 1종류를 포함하는 합금을 들 수 있다.
다음에, 분리층(2)의 두께는 박리 목적이나 분리층(2)의 조성, 층 구성, 형성 방법 등의 여러 가지 조건에 따라 다르지만, 통상은 1㎚ 내지 20㎛ 정도인 것이 바람직하고, 10㎚ 내지 2㎛ 정도인 것이 보다 바람직하며, 40㎚ 내지 1㎛ 정도인 것이 더욱 바람직하다. 분리층(2)의 막두께가 지나치게 작으면 , 막형성의 균일성이 손상되어, 박리에 얼룩이 생기기도 하고, 또한, 막두께가 지나치게 두꺼우면, 분리층 (2)의 양호한 박리성을 확보하기 위해서, 조사광(7)의 파워(광량)를 크게 할 필요가 있음과 동시에, 이후에 분리층(2)을 제거할 때에 그 작업에 시간이 걸린다. 또, 분리층(2)의 막두께는 가능한 한 균일한 것이 바람직하다.
분리층(2)의 형성 방법은 특히 한정되지 않고, 막조성이나 막두께 등의 여러 가지 조건에 따라서 적절히 선택된다. 예를 들면, CVD(MOCVD, 저압 CVD, ECR- CVD를 포함한다), 증착, 분자선 증착(MB), 스퍼터링, 이온플레이팅, PVD 등의 각종 기상 성막법, 전기 도금, 침지 도금(dipping), 무전해 도금 등의 각종 도금법, 랭뮤어.블로제트(LB)법, 스핀코팅, 스프레이코팅, 롤코팅 등의 도포법, 각종 인쇄법, 전사법, 잉크제트법, 분말 제트법 등을 들 수 있고, 이들 중 2개 이상을 조합하여 형성할 수도 있다. 예를 들면, 분리층(2)의 조성이 비정질 실리콘(a-Si)의 경우에는 CVD, 특히 저압 CVD나 플라즈마 CVD에 의해 막형성하는 것이 바람직하다. 또한, 분리층(2)을 졸-겔법에 의한 세라믹으로 구성하는 경우나, 유기 고분자 재료로 구성하는 경우에는 도포법, 특히 스핀 코팅에 의해 막형성하는 것이 바람직하다. 또한, 분리층(2)의 형성은 2공정 이상의 공정(예를 들면, 층의 형성 공정과 열처리 공정)에서 행하여도 무방하다.
[2] 도 2에 도시된 바와 같이, 분리층(2) 상에 중간층(하지층)(3)을 형성한다. 이 중간층(3)은 여러가지의 형성 목적으로 형성되며, 예를 들면, 제조시 또는 사용시에 있어서 후술하는 피전사층(4)을 물리적 또는 화학적으로 보호하는 보호층, 절연층, 도전층, 조사광(7)의 차광층, 피전사층(4)에의 또는 피전사층(4)으로부터의 성분의 이행(migration)을 저지하는 배리어층, 반사층으로서의 기능 중 적어도 1개를 발휘하는 것을 들 수 있다.
이 중간층(3)의 조성에서는 그 형성 목적에 따라서 적절히 설정되어, 예를 들면, 비정질 실리콘에 의한 분리층(2)과 박막 트랜지스터에 의한 피전사층(4) 사이에 형성된 중간층(3)인 경우에는 SiO2 등의 산화규소를 들 수 있고, 분리층(2)과 PZT에 의한 피전사층(4) 사이에 형성되는 중간층(3)의 경우에는, 예를 들면, Pt, Au, W, Ta, Mo, Al, Cr, Ti 또는 이들을 주로 하는 합금과 같은 금속을 들 수 있다. 이러한 중간층(3)의 두께는 그 형성 목적이나 발휘할 수 있는 기능의 정도에 따라서 적절히 결정되지만, 통상은 10㎚ 내지 5㎛ 정도인 것이 바람직하고, 40㎚ 내지 1㎛ 정도인 것이 보다 바람직하다. 또한, 중간층(3)의 형성 방법도, 상기 분리층(2)에서 예로 든 형성 방법과 같은 방법을 들 수 있다. 또한, 중간층(3)의 형성은 2공정이상의 공정에서 행해져도 무방하다.
또, 이러한 중간층(3)은 동일 또는 다른 조성인 것을 2층 이상 형성하는 것도 가능하다. 또한, 본 발명에서는 중간층(3)을 형성하지 않고, 분리층(2) 상에 직접 피전사층(4)을 형성하여도 무방하다.
[3] 도 3에 도시된 바와 같이, 중간층(3) 상에 피전사층(피박리층)(4)을 형성한다. 피전사층(4)은 후술하는 전사체(6)로 전사되는 층으로, 상기 분리층(2)에서 예로 든 형성 방법과 같은 방법에 의해 형성할 수 있다.
피전사층(4)의 형성 목적, 종류, 형태, 구조, 조성, 물리적 또는 화학적 특성 등은 특히 한정되지 않지만, 전사의 목적이나 유용성을 고려하여, 박막, 특히 기능성 박막 또는 박막 디바이스인 것이 바람직하다. 기능성 박막 및 박막 디바이스로서는, 예를 들면, 박막 트랜지스터, 박막 다이오드, 그 밖의 박막 반도체 디바이스, 전극(예: ITO, 메사막과 같은 투명 전극), 태양 전지나 이미지 센서 등에 사용되는 광전변환 소자, 스위칭 소자, 메모리, 압전 소자 등의 액츄에이터, 마이크로 미러(피에조 박막 세라믹), 자기 기록 매체, 광자기 기록 매체, 광 기록 매체 등의 기록 매체, 자기 기록 박막 헤드, 코일, 인덕터, 박막 고투자 재료 및 그들을 조합한 마이크로 자기 디바이스, 필터, 반사막, 다이클로익 미러, 편광 소자 등의 광학 박막, 반도체 박막, 초전도 박막(예: YBCO 박막), 자성 박막, 금속다층 박막, 금속 세라믹 다층 박막, 금속 반도체 다층 박막, 세라믹 반도체 다층 박막, 유기 박막과 다른 물질의 다층 박막 등을 들 수 있다. 이 중에서도, 특히, 박막 디바이스, 마이크로 자기 디바이스, 마이크로 삼차원 구조물의 구성, 액츄에이터, 마이크로 미러 등에 적용하는 것이 유용성이 높고, 바람직하다.
이러한 기능성 박막 또는 박막 디바이스는 그 형성 방법과의 관계로, 통상, 비교적 높은 프로세스 온도를 통해 형성된다. 따라서, 이 경우, 전술된 바와 같이, 기판(1)에서는 그 프로세스 온도에 견딜 수 있는 신뢰성이 높은 것이 필요하게 된다.
또, 피전사층(4)은 단층이든, 다층의 적층체이든 무방하다. 더욱이, 상기 박막 트랜지스터 등과 같이, 소정의 패터닝이 실시된 것이라도 무방하다. 피전사층(4)의 형성(적층), 패터닝은 그것에 따른 소정의 방법에 의해 행해진다. 이러한 피전사층(4)은 통상 다수의 공정을 통해 형성된다.
박막 트랜지스터에 의한 피전사층(4)의 형성은 예를 들면, 특허공개공보 평 2-50630호 공보나, 문헌: H. Ohshimaetal: International Symposium Digest of Technical Papers SID l983" B/W and Color LC Video Display addressed by Poly Si TFTs"에 기재된 방법에 따라서 행할 수 있다.
또한, 피전사층(4)의 두께도 특히 한정되지 않고, 그 형성 목적, 기능, 조성, 특성 등의 여러 가지 조건에 따라서 적절히 설정된다. 피전사층(4)이 박막 트랜지스터의 경우, 그 합계 두께는 바람직하게는 0.5 내지 200㎛ 정도, 보다 바람직하게는 0.5 내지 10㎛ 정도로 된다. 또한, 그 밖의 박막인 경우, 적합한 합계 두께는 더욱 넓은 범위에서도 무방하고, 예를 들면, 50㎚ 내지 1000㎛ 정도로 할 수 있다.
또, 피전사층(4)은 전술된 바와 같은 박막에 한정되지 않고, 예를 들면, 도포막이나 시트와 같은 막두께라도 무방하고, 더욱이, 예를 들면, 가루 형태와 같은 막(층)을 구성하지 않은 피전사물 또는 피박리물이라도 무방하다.
[4] 도 4에 도시된 바와 같이, 피전사층(피박리층)(4) 상에 접착층(5)을 형성하고, 해당 접착층(5)을 개재하여 전사체(6)를 접착(접합)한다. 접착층(5)을 구성하는 접착제의 적합한 예로서는 반응 경화형 접착제, 열경화형 접착제, 자외선 경화형 접착제 등의 광경화형 접착제, 혐기 경화형 접착제 등의 각종 경화형 접착제를 들 수 있다. 접착제의 조성으로서는 예를 들면, 엑폭시계, 아크릴레이트계, 실리콘계 등, 어떠한 것이라도 무방하다. 이와 같은 접착층(5)의 형성은 예를 들면, 도포법에 의해 이루어진다.
상기 경화형 접착제를 사용하는 경우, 예를 들면, 피전사층(4) 상에 경화형 접착제를 도포하고, 그 이후에 후술하는 전사체(6)를 접합한 후, 경화형 접착제의 특성에 따른 경화 방법에 의해 상기 경화형 접착제를 경화시키고, 피전사층(4)과 전사체(6)를 접착, 고정한다. 광경화형 접착제를 사용한 경우는 투광성의 전사체(6)를 미경화의 접착층(5) 상에 배치한 후, 전사체(6) 상으로부터 경화용 광을 조사하여 접착제를 경화시키는 것이 바람직하다. 또한, 기판(1)이 투광성을 갖는 것이면, 기판(1)과 전사체(6)의 양측에서 경화용 광을 조사하여 접착제를 경화시키면, 경화가 확실하게되어 바람직하다.
또한, 도시와 달리, 전사체(6)측에 접착층(5)을 형성하여, 그 위에 피전사층(4)을 접착하여도 무방하다. 또한, 피전사층(4)과 접착층(5) 사이에, 전술된 바와 같은 중간층을 형성하여도 무방하다. 또한, 예를 들면, 전사체(6) 자체가 접착 기능을 갖는 경우 등에는 접착층(5)의 형성을 생략하여도 무방하다.
전사체(6)로서는 특히 한정되지 않지만, 기판(판재), 특히 투명 기판을 들 수 있다. 또, 이러한 기판은 평판이든, 만곡판이든 무방하다. 또한, 전사체(6)는 상기 기판(1)에 비해, 내열성, 내식성 등의 특성이 뒤떨어지는 것도 무방하다. 그 이유는 본 발명에서는 기판(1)측에 피전사층(4)을 형성하여, 그 후, 해당 피전사층(4)을 전사체(6)에 전사하기 위해서, 전사체(6)에 요구되는 특성, 특히 내열성은 피전사층(4)의 형성시의 온도 조건 등에 의존하지 않기 때문이다.
따라서, 전사층(4)의 형성시의 최고 온도를 Tmax로 하였을 때, 전사체(6)의 구성 재료로서, 유리 전이점(Tg) 또는 연화점이 Tmax 이하인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 전사체(6)는 유리 전이점(Tg) 또는 연화점이 바람직하게는 800℃ 이하, 보다 바람직하게는 500℃ 이하, 더욱 바람직하게는 320℃ 이하의 재료로 구성할 수 있다.
또한, 전사체(6)의 기계적 특성으로서는 어느 정도의 강성(강도)을 갖는 것이 바람직하지만, 가소성, 탄성을 갖는 것이라도 무방하다. 이러한 전사체(6)의 구성 재료로서는 각종 합성 수지 또는 각종 유리재를 들 수 있고, 특히, 각종 합성 수지나 통상의(저융점의) 염가의 유리재가 바람직하다.
합성 수지로서는 열가소성 수지, 열경화성 수지 중 어느 하나라도 무방하고, 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-초산 비닐 공중합체(EVA) 등의 폴리올레핀, 환상 폴리올레핀, 변성 폴리올레핀, 폴리염화 비닐, 폴리염화비닐리딘, 폴리스틸렌, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리카보네이트, 폴리(4-메틸펜텐-1), 아이오노머, 아크릴계 수지, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 아크릴니트릴부타디엔-스틸렌 공중합체(ABS 수지), 아크릴니트릴스틸렌 공중합체(AS 수지), 부타디엔-스틸렌 공중합체, 폴리옥시메틸렌, 폴리비닐알콜(PVA), 에틸렌-비닐 알콜 공중합체(EVOH), 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌텔레프탈레이트(PBT), 폴리사이클로헥산텔레프탈레이트(PCT) 등의 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리에테르케톤(PEK), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르이미드, 폴리아세탈(POM), 폴리페닐렌옥사이드, 변성 폴리페닐렌옥사이드, 폴리설폰, 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에테르설폰(PES), 폴리아릴레이트, 방향족 폴리에스테르(액정 폴리머), 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리불화비닐리딘, 기타 불소계 수지, 스틸렌계, 폴리올레핀계, 폴리염화 비닐계, 폴리우레탄계, 폴리에스테르계, 폴리아미드계, 폴리부타디엔계, 트랜스폴리이소프렌계, 불소 고무계, 염소화 폴리에틸렌계 등의 각종 열가소성 엘라스토머, 엑폭시 수지, 페놀수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 불포화 폴리에스테르, 실리콘 수지, 폴리우레탄 등, 또는 이들을 주로 하는 공중합체, 혼합체, 폴리머 합금 등을 들 수 있고, 이들 중 1종류 또는 2종류 이상을 조합하여(예를 들면, 2층 이상의 적층체로서) 사용할 수 있다.
유리재로서는, 예를 들면, 규산 유리(석영 유리), 규산 알카리 유리, 소다석회 유리, 칼륨석회 유리, 납(알카리) 유리, 바륨 유리, 붕규산 유리등을 들 수 있다. 이 중, 규산 유리 이외의 것은 규산 유리에 비해 융점이 낮고, 또한, 성형, 가공도 비교적 용이하고, 또한 염가임으로, 바람직하다.
전사체(6)로서 합성 수지로 구성된 것을 사용하는 경우에는 대형의 전사체(6)를 일체적으로 성형할 수 있음과 동시에, 만곡면이나 요철을 갖는 것 등의 복잡한 형상도 용이하게 제조할 수 있고, 또한, 재료 비용, 제조 비용도 염가인 여러 가지 이점을 누릴 수 있다. 따라서, 대형이며 저렴한 디바이스(예를 들면, 액정 디스플레이)를 용이하게 제조할 수 있게 된다.
또, 전사체(6)는 예를 들면, 액정 셀과 같이, 그 자체 독립된 디바이스를 구성하는 것이나, 예를 들면, 컬러 필터, 전극층, 유전체층, 절연층, 반도체 소자와 같이, 디바이스의 일부를 구성하는 것도 무방하다. 또한, 전사체(6)는 금속, 세라믹, 석재, 목재, 종이 등의 물질도 되고, 어떤 물품을 구성하는 임의의 면상(시계의 면상, 에어콘 표면상, 프린트 기판 위 등), 또한 벽, 기둥, 대들보, 천장, 창문 유리 등의 구조물의 표면 상에도 무방하다.
[5] 도 5에 도시된 바와 같이, 기판(1)의 이면측(조사광 입사면(12)측)으로부터 조사광(7)을 조사한다. 이 조사광(7)은 기판(1)을 투과한 후, 계면(2a)측에서 분리층(2)에 조사된다. 이것에 의해, 도 6 또는 도 7에 도시된 바와 같이, 분리층(2)에 층내 박리 및/또는 계면 박리가 발생하여, 결합력이 감소 또는 소멸하기 때문에, 기판(1)과 전사체(6)를 분리시키면, 피전사층(4)이 기판(1)으로부터 이탈하여, 전사체(6)로 전사된다.
또, 도 6은 분리층(2)에 층내 박리가 발생한 경우를 도시하고, 도 7은 분리층(2)에 계면(2a)에서의 계면 박리가 발생한 경우를 도시한다. 분리층(2)의 층내 박리 및/또는 계면박리가 발생하는 원리는 분리층(2)의 구성 재료에 어블레이션이 발생하는 것, 또한, 분리층(2) 내에 내장되어 있는 가스의 방출, 또한 조사 직후에 발생하는 용융, 증산 등의 상변화에 의한 것이 추정된다.
여기서, 어블레이션이란, 조사광을 흡수한 고체 재료(분리층(2)의 구성 재료)가 광화학적 또는 열적으로 여기되어, 그 표면이나 내부의 원자 또는 분자의 결합이 절단되어 방출되는 것을 말하고, 주로, 분리층(2)의 구성 재료의 전부 또는 일부가 용융, 증산(기화) 등의 상변화를 일으키는 현상으로서 나타난다. 또한, 상기 상변화에 의해서 미소한 발포 상태로 되어, 결합력이 저하되는 경우도 있다. 분리층(2)이 층내 박리를 일으키거나 계면박리를 일으키거나, 또는 그 양쪽이거나는 분리층(2)의 조성이나, 기타 여러 가지의 요인에 좌우되며, 그 요인의 하나로서, 조사광(7)의 종류, 파장, 강도, 도달 깊이 등의 조건을 들 수 있다.
조사광(7)으로서는 분리층(2)에 층내 박리 및/또는 계면 박리를 일으키는 것이면 어떤 것이든 무방하고, 예를 들면, X선, 자외선, 가시광, 적외선(열선), 레이저광, 밀리파, 마이크로파, 전자선, 방사선(α선, β선, γ선) 등을 들 수 있지만, 그 중에서도, 분리층(2)의 박리(어블레이션)를 쉽게 발생시킨다고 하는 점에서, 레이저광이 바람직하다.
이 레이저광을 발생시키는 레이저 장치로서는 각종 기체 레이저, 고체 레이저(반도체 레이저) 등을 들 수 있지만, 액시머 레이저, Nd-YAG 레이저, Ar 레이저, CO2 레이저, CO 레이저, He-Ne 레이저 등을 적합하게 이용할 수 있고, 그 중에서도 액시머 레이저가 특히 바람직하다. 액시머 레이저는 단파장역으로 고 에너지를 출력하기 때문에, 대단히 단시간으로 분리층(2)에 어블레이션을 발생시킬 수 있고, 따라서, 인접 또는 근방의 중간층(3), 피전사층(4), 기판(1) 등에 온도 상승을 거의 발생시키지 않으며, 즉 열화, 손상을 발생시키지 않는 분리층(2)을 박리할 수 있다. 또한, 분리층(2)에 어블레이션을 발생시켰을 때의 조사광에 파장 의존성이 있는 경우, 조사되는 레이저광의 파장은 100 내지 350㎚ 정도인 것이 바람직하다. 또한, 분리층(2)에, 예를 들면, 가스 방출, 기화, 승화 등의 상변화를 일으켜 분리 특성을 주게되는 경우, 조사되는 레이저광의 파장은 350 내지 1200㎚ 정도인 것이 바람직하다.
또한, 조사되는 레이저광의 에너지 밀도, 특히, 액시머 레이저인 경우의 에너지 밀도는 10 내지 5000mJ/cm2 정도로 하는 것이 바람직하고, 100 내지 1000m J/cm2 정도로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 조사 시간은 1 내지 1000nsec 정도로 하는 것이 바람직하고, 10 내지 100nsec 정도로 하는 것이 보다 바람직하다. 에너지 밀도가 낮거나 또는 조사 시간이 짧으면, 충분한 어블레이션 등이 생기지 않고, 또한, 에너지 밀도가 높거나 또는 조사 시간이 길면 , 분리층(2) 및 중간층(3)을 투과한 조사광에 의해 피전사층(4)으로의 악영향을 미치게 하는 것이 있다. 이러한 레이저광에 대표되는 조사광(7)은 그 강도가 균일하게 조사되는 것이 바람직하다. 조사광(7)의 조사 방향은 분리층(2)에 대하여 수직인 방향에 한정되지 않고, 분리층(2)에 대하여 소정각도 경사된 방향이라도 무방하다.
또한, 분리층(2)의 면적이 조사광의 1회의 조사 면적보다 큰 경우에는 분리층(2)의 전영역에 대하여, 여러 회로 나누어 조사광을 조사할 수 있게 된다. 또한, 동일한 곳에 2회 이상 조사하여도 무방하다. 또한, 다른 종류, 다른 파장(파장역)의 조사광(racer광)을 동일 영역 또는 다른 영역에 2회 이상 조사하여도 무방하다.
[6] 도 8에 도시된 바와 같이, 중간층(3)에 부착되어 있는 분리층(2)을, 예를 들면, 세정, 에칭, 애싱, 연마 등의 방법 또는 이들을 조합한 방법에 의해 제거한다. 도 6에 도시된 분리층(2)의 층내 박리인 경우에는 기판(1)에 부착되어 있는 분리층(2)도 마찬가지로 제거된다.
또한, 기판(1)이 석영 유리와 같은 고가인 재료, 희소한 재료로 구성되어 있는 경우 등에는 기판(1)은 바람직하게는 재이용(recycle)에 제공된다. 바꾸어 말하면, 재이용하고자 하는 기판(1)에 대하여, 본 발명을 적용할 수 있어 유용성이 높다.
이상과 같은 각 공정을 통해, 피전사층(4)의 전사체(6)에의 전사가 완료된다. 그 후, 피전사층(4)에 인접한 중간층(3)의 제거나, 다른 임의의 층의 형성 등을 행할 수 있다.
본 발명에서는 피박리물인 피전사층(4) 자체를 직접 박리하지 않고, 피전사층(4)에 접합된 분리층(2)에서 박리하기 때문에, 피박리물(피전사층(4))의 특성, 조건 등에 관계없이, 용이하고 또한 확실하게, 더구나 균일하게 박리(전사)할 수 있고, 박리 조작에 따른 피박리물(피전사층4)에의 손상도 없고, 피전사층(4)의 높은 신뢰성을 유지할 수 있다.
또한, 도시의 실시예에서는 피전사층(4)의 전사체(6)에의 전사 방법에 관해서 설명하였지만, 본 발명의 박리 방법은 이와 같은 전사를 행하지 않은 것도 무방하다. 이 경우에는 전술된 피전사층(4)을 대신하여, 피박리물로 된다. 이 피박리물은 층형상인 것, 층을 구성하지 않은 것도 무방하다.
또한, 피박리물의 박리 목적은 예를 들면, 전술된 바와 같은 박막(특히 기능성 박막)의 불필요한 부분의 제거(trimming), 먼지, 산화물, 중금속, 탄소, 기타 불순물 등과 같은 부착물의 제거, 그것을 이용한 기판 등의 리사이클 등 어떤것이든 무방하다.
또한, 전사체(6)는 전술된 것에 한정되지 않고, 예를 들면, 각 중금속재료, 세라믹, 탄소, 종이재, 고무 등, 기판(1)과 완전히 성질이 다른 재료(투광성의 유무와 무관함)로 구성된 것도 무방하다. 특히, 전사체(6)가, 피전사층(4)을 직접 형성할 수 없거나 또는 형성하기에 적합하지 않은 재료인 경우에는 본 발명을 적용하는 것의 가치가 높다.
또한, 도시의 실시예에서는 기판(1)측에서 조사광(7)을 조사하였지만, 예를 들면, 부착물(피박리물)을 제거하는 경우나, 피전사층(4)이 조사광(7)의 조사에 의해 악영향을 받지 않는 것인 경우에는 조사광(7)의 조사 방향은 상기에 한정되지 않고, 기판(1)과 반대측에서 조사광을 조사하여도 무방하다.
이상, 본 발명의 박리 방법을 예시의 실시예에 관해서 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.
예를 들면, 분리층(2)의 양방향에 대하여 부분적으로, 즉 소정의 패턴으로 조사광을 조사하여, 피전사층(4)을 상기 패턴으로 박리 또는 전사하는 구성도 가능하다(제 1 방법). 이 경우에는 상기 [5]의 공정시에, 기판(1)의 조사광 입사면(12)에 대하여, 상기 패턴에 대응하는 마스킹을 실시하여 조사광(7)을 조사하거나 혹은, 조사광(7)의 조사 위치를 정밀하게 제어하는 등의 방법에 의해 행할 수 있다.
또한, 분리층(2)을 기판(1)의 분리층 형성면(11)의 전면에 형성하지 않고, 분리층(2)을 소정의 패턴으로 형성할 수도 있다(제 2 방법). 이 경우, 마스킹 등에 의해 분리층(2)을 미리 소정의 패턴으로 형성하거나 혹은, 분리층(2)을 분리층 형성면(11)의 전면에 형성한 후, 에칭 등에 의해 패터닝 또는 트리밍하는 방법이 가능하다. 이상과 같은 제 1 방법 및 제 2 방법에 의하면, 피전사층(4)의 전사를, 그 패터닝이나 트리밍과 같이 할 수 있다.
또한, 전술된 방법에 의해, 전사를 2회 이상 반복하여 행하여도 무방하다. 이 경우, 전사 회수가 짝수회이면, 최후의 전사체에 형성된 피전사층의 표면·이면의 위치 관계를, 최초에 기판(1)에 피전사층을 형성한 상태와 같게 할 수 있다.
또한, 대형의 투명 기판(예를 들면, 유효 영역이 900mm×1600mm)을 전체(6)로 하고, 소형의 기판(1)(예를 들면, 유효 영역이 45mm×40mm)에 형성된 소단위의 피전사층(4)(박막 트랜지스터)을 여러회(예를 들면, 약 800회), 바람직하게는 인접 위치에 순차 전사하여, 대형의 투명 기판인 유효 영역 전체에 피전사층(4)을 형성하여, 최종적으로 상기 대형인 투명 기판과 같은 사이즈의 액정 디스플레이를 제조하는 것도 가능하다.
다음에, 제 1 실시예에 있어서의 구체적인 실시예에 관해서 설명한다.
(실시예 1)
세로 50mm×가로 50mm×두께 1.1mm의 석영 기판(연화점 1630℃, 왜곡점이 1070℃, 액시머 레이저의 투과율: 거의 100%)을 준비하고, 이 석영 기판의 한 면에, 분리층(레이저광 흡수층)으로서 비정질 실리콘(a-Si)막을 저압 CVD법(Si2H6 가스, 425℃)에 의해 형성하였다. 분리층의 막두께는 100㎚이었다.
다음에, 분리층 상에, 중간층으로서 SiO2막을 ECR-CVD법(SiH4+O2 가스, 100℃)에 의해 형성하였다. 중간층의 막두께는 200㎚이었다.
다음에, 중간층 상에, 피전사층으로서 막두께 50㎚의 다결정(폴리) 실리콘 막을 CVD 법(Si2H6 가스)에 의해 형성하였다. 그 후, 이 폴리실리콘막에 대하여, 소정의 패터닝을 실시하여, 박막 트랜지스터의 소스·드레인·채널이 되는 영역을 형성하였다. 이다음, 1000℃ 이상의 고온에 의해 폴리시리콘막 표면을 열산화하여 게이트 절연막 SiO2을 형성한 후, 게이트 절연막 상에 게이트 전극(폴리시리콘에 Mo 등의 고융점 금속이 적층 형성된 구조)을 형성하여, 게이트 전극을 마스크로서 이온 주입함으로써, 자기 정합적(셀퍼라인)으로 소스·드레인 영역을 형성하여, 박막 트랜지스터를 형성하였다.
또한, 상술과 같은 고온 프로세스가 아니고, 저온 프로세스를 사용하여도 같은 특성의 박막 트랜지스터를 형성할 수 있다. 예를 들면, 분리층 상에, 중간층으로서의 SiO2막 상에, 피전사층로서 막두께 50㎚의 비정질 실리콘 막을 저압 CVD법 (Si2H5 가스, 425℃)에 의해 형성하고, 이 비정질 실리콘막에 레이저광(파장 308㎚)을 조사하여, 결정화시켜, 폴리시리콘막으로 하였다. 그 후, 이 폴리시리콘막에 대하여, 소정의 패터닝을 실시하고, 박막 트랜지스터의 소스·드레인·채널로 되는 영역을 형성하였다. 그 후, 저압 CVD법에 의해 폴리실리콘막 상에 게이트 절연막 SiO2를 퇴적한 후, 게이트 절연막 상에 게이트 전극(폴리실리콘에 Mo 등의 고융점 금속이 적층 형성된 구조)을 형성하여, 게이트 전극을 마스크로 하여 이온 주입함으로써, 자기 정합적(셀퍼라인)으로 소스·드레인 영역을 형성하여, 박막 트랜지스터를 형성하였다.
이후, 필요에 따라서, 소스·드레인 영역에 접속되는 전극 및 배선, 게이트 전극에 연결되는 배선이 형성된다. 이들의 전극이나 배선에는 Al이 사용되지만, 이것에 한정되지 않는다. 또한, 이후 공정의 레이저 조사에 의해 Al의 용융이 우려되는 경우는 Al보다도 고융점의 금속(이후 공정의 레이저 조사에 의해 용융되지 않은 것)을 사용하여도 무방하다.
다음에, 상기 박막 트랜지스터 상에, 자외선 경화형 접착제를 도포하고(막두께: 100㎛), 또한 그 도포막에, 전사체에서 세로 200mm×가로 300mm×두께 1.1 mm의 대형의 투명한 유리 기판(소다 유리, 연화점: 740℃, 왜곡점: 511℃)을 접합한 후, 유리 기판측에서 자외선을 조사하여 접착제를 경화시켜, 이들을 접착 고정하였다.
다음에, Xe-Cl 액시머 레이저(파장: 308㎚)를 석영 기판측에서 조사하여, 분리층에 박리(층내 박리 및 계면 박리)를 발생시켰다. 조사한 Xe-C1 액시머 레이저의 에너지 밀도는 300mJ/cm2, 조사 시간은 20nsec 이었다. 또, 액시머 레이저의 조사는 스폿 빔 조사와 라인 빔 조사가 있고, 스폿 빔 조사의 경우는 소정의 단위 영역(예를 들면, 8mm×8mm)에 스폿 조사하여, 이 스폿 조사를 단위 영역의 1/l0 정도씩 어긋나게하면서 조사하게 된다. 또한, 라인 빔 조사의 경우는 소정의 단위영역(예를 들면, 378mm×0.1mm이나 378mm×0.3mm(이들은 에너지의 90% 이상을 얻게되는 영역))을 마찬가지로 1/10 정도씩 어긋나게하면서 조사하게 된다. 이것에 의해, 분리층의 각 점은 적어도 l0회의 조사를 받는다. 상기의 레이저 조사는 석영 기판 전면에 대하여, 조사 영역을 어긋나게하면서 실시된다.
이후에, 석영 기판과 유리 기판(전사체)을 분리층에 있어서 박리하고, 석영 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터 및 중간층을 유리 기판측에 전사하였다.
그 후, 유리 기판측의 중간층의 표면에 부착한 분리층을, 에칭이나 세정 또는 그들의 조합에 의해 제거하였다. 또한, 석영 기판에 관해서도 같은 처리를 실시하여, 재사용에 제공된다.
또, 전사체가 되는 유리 기판이 석영 기판보다 큰 기판이면, 본 실시예와 같은 석영 기판으로부터 유리 기판에의 전사를, 평면적으로 다른 영역에 반복하여 실시하고, 유리 기판 상에, 석영 기판에 형성 가능한 박막 트랜지스터의 수보다 많은 박막 트랜지스터를 형성할 수 있다. 또한, 유리 기판에 반복하여 적층하고, 마찬가지로 보다 많은 박막 트랜지스터를 형성할 수 있다.
(실시예 2)
분리층을, H(수소)를 20at% 함유하는 비정질 실리콘막으로 한 이외는 실시예1과 같이, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다. 또, 비정질 실리콘 막중의 H량의 조정은 저압 CVD법에 의해 막형성시의 조건을 적절히 설정함으로써 행하였다.
(실시예 3)
분리층을, 스핀 코팅에 의해 졸-겔법으로 형성한 세라믹 박막(조성: PbTiO3, 막두께 2200㎚)으로 한 이외는 실시예 1과 같이 하여, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다.
(실시예 4)
분리층을 스퍼터링에 의해 형성한 세라믹 박막(조성: BaTiO3, 막두께: 400 ㎚)으로 한 이외는 실시예 1과 같이 하여, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다. (실시예 5)
분리층을 레이저 어블레이션법에 의해 형성한 세라믹 박막(조성: Pb(Zr, Ti)O3(PZT), 막두께: 50㎚)으로 한 이외는 실시예 1과 같이하고, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다.
(실시예 6)
분리층을, 스핀 코팅에 의해 형성한 폴리이미드막(막두께 2200㎚)으로 한 이외는 실시예 1과 같이 하여, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다.
(실시예 7)
분리층을, 스핀 코팅에 의해 형성한 폴리페닐렌설파이드막(막두께 2200㎚)으로 한 이외는 실시예 1과 같이 하여, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다.
(실시예 8)
분리층을, 스퍼터링에 의해 형성한 Al층(막두께: 300㎚)으로 한 이외는 실시예 1과 마찬가지로, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다.
(실시예 9)
조사광으로서, Kr-F 액시머 레이저(파장: 248㎚)를 사용한 이외는 실시예 2와 같이 하여, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다. 또, 조사한 레이저의 에너지 밀도는 250mJ/cm2, 조사 시간은 20nsec이었다.
(실시예 10)
조사광으로서, Nd-YAIG 레이저(파장: 1068㎚)를 사용한 이외는 실시예 2와 같이 하여 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다. 또, 조사한 레이저의 에너지 밀도는 400mJ/cm2, 조사 시간은 20nsec이었다.
(실시예 11)
피전사층으로서, 고온 프로세스 1000℃에 의한 폴리실리콘막(막두께 80㎚)의 박막 트랜지스터로 한 이외는 실시예 1과 같이 하여, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다.
(실시예 12)
전사체에서, 폴리카보네이트(유리 전이점: 130℃)제의 투명 기판을 사용한 이외는 실시예 1과 같이 하여, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다.
(실시예 13)
전사체에서, AS 수지(유리 전이점 270 내지 90℃)제의 투명 기판을 사용한 이외는 실시예 2와 마찬가지로 하여, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다.
(실시예 14)
전사체에서, 폴리메틸메타크릴레이트(유리 전이점 270 내지 90℃)제의 투명 기판을 사용한 이외는 실시예 3과 같이 하여, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다. (실시예 15)
전사체에서, 폴리에틸렌프탈레이트(유리 전이점: 67℃)제의 투명 기판을 사용한 이외는 실시예 5와 같이 하여, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다.
(실시예 16)
전사체에서, 고밀도 폴리에틸렌(유리 전이점 277 내지 90℃)제의 투명 기판을 사용한 이외는 실시예 6과 마찬가지로 하여, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다.
(실시예 17)
전사체에서, 폴리아미드(유리 전이점 2145℃)제의 투명 기판을 사용한 이외는 실시예 9와 같이하여, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다.
(실시예 18)
전사체에서, 엑폭시 수지(유리 전이점: 120℃)제의 투명 기판을 사용한 이외는 실시예 10과 같이하여, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다.
(실시예 19)
전사체에서, 폴리메틸메타크릴레이트(유리 전이점: 70 내지 90℃)제의 투명 기판을 사용한 이외는 실시예 11과 같이 하여, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다. 이상의 구체적 실시예 1 내지 19에 관해서, 각각, 전사된 박막 트랜지스터의 상태를 육안과 현미경으로 관찰한 바, 모두, 결함이나 얼룩 없이, 균일하게 전사가 이루어졌다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 박리 방법에 의하면, 피박리물(피전사층)의 특성, 조건 등에 관계없이, 용이하고 또한 확실하게 박리할 수 있고, 특히, 전사체를 선택하지 않으면, 여러가지의 전사체에의 전사가 가능해진다. 예를 들면, 박막을 직접 형성할 수 없거나 또는 형성하는데 적합하지 않은 재료, 성형이 용이한 재료, 염가인 재료 등으로 구성된 것이나, 이동하기 어려운 대형의 물체 등에 대하여도, 전사에 의해 그것을 형성할 수 있다.
특히, 전사체는 각종 합성 수지나 융점이 낮은 유리재와 같은 기판재료에 비해 내열성, 내식성 등의 특성이 열화되는 것을 사용할 수 있다. 그 때문에, 예를 들면, 투명 기판 상에 박막 트랜지스터(특히 폴리실리콘 TFT)를 형성한 액정 디스플레이를 제조함에 있어서는 기판으로서, 내열성이 우수한 석영 유리 기판을 사용하고, 전사체에서, 각종 합성 수지나 융점이 낮은 유리재와 같은 염가이며 또한 가공이 용이한 재료의 투명 기판을 사용함으로써, 대형이며 염가인 액정 디스플레이를 용이하게 제조할 수 있게 된다. 이와 같은 이점은 액정 디스플레이에 한정되지 않고, 다른 디바이스의 제조에 관해서도 마찬가지이다.
또한, 이상과 같은 이점을 갖으면서도, 신뢰성이 높은 기판, 특히 석영 유리 기판과 같은 내열성이 높은 기판에 대하여 기능성 박막과 같은 피전사층을 형성하고, 또한 패터닝할 수 있기 때문에, 전사체의 재료 특성에 관계없이, 전사체 상에 신뢰성이 높은 기능성 박막을 형성할 수 있다.
[제 2 실시예]
이하, 본 발명의 제 2 실시예의 박리 방법을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 제 2 실시예는 제 1 실시예의 분리층(2)을 다층의 적층구조로 한 것이다.
도 9 내지 도 16은 각각, 본 발명의 박리 방법의 실시예의 공정을 도시한 단면도이다. 이하, 이들의 도면을 참조하여, 본 발명의 박리 방법(전사 방법)의 공정을 순차 설명한다. 또, 제 1 실시예와 공통되는 사항이 많기 때문에, 공통되는 구성에는 동일부호를 부여하지만 자세한 설명은 적절히 할애한다. 단지, 제 1 실시예와 다른 부분에 관해서 설명을 추가한다.
[1] 도 9에 도시된 바와 같이, 기판(1)의 한 면(분리층 형성면(11))에, 다수층의 적층체로 이루어진 분리층(2)을 형성한다. 이 경우, 분리층(2)은 기판(1)에 가까운 측의 층으로부터 순차로, 후술하는 방법으로 적층된다. 기판(1)은 기판(1)측으로부터 조사광(7)을 조사하는 경우, 그 조사광(7)이 투과할 수 있는 투광성을 갖는 것이 바람직하다.
이 경우, 조사광(7)의 투과율은 제 1 실시예와 같다. 또한, 기판(1)은 재료에 관해서는 제 1 실시예와 같다. 또한, 기판(1)의 두께는 제 1 실시예와 같다. 또, 조사광(7)을 균일하게 조사할 수 있도록, 기판(1)의 분리층 형성 부분의 두께는 균일한 것이 바람직하다. 또한, 기판(1)의 분리층 형성면(11)이나, 조사광 입사면(12)은 도시와 같은 평면에 한정되지 않고, 곡면도 무방하다.
본 발명에서는 기판(1)을 에칭 등에 의해 제거하지 않고, 기판(1)과 피전사층(4) 사이에 있는 분리층(2)을 박리하여 기판(1)을 이탈시키기 때문에, 작업이 용이함과 동시에, 예를 들면, 비교적 두께가 두꺼운 기판을 사용하는 등, 기판(1)에 관한 선택의 폭도 넓다.
다음에, 분리층(2)에 관해서 설명한다. 분리층(2)은 후술하는 조사광(7)을 흡수하여, 그 층내 및/또는 계면에서 박리(이하, 「층내박리」,「계면박리」라고 한다)가 발생하는 성질을 갖는 것이다. 이 분리층(2)은 조성 또는 특성이 상이한 적어도 2개의 층을 포함하고 있고, 특히, 조사광(7)을 흡수하는 광흡수층(21)과, 해당 광흡수층(21)과는 조성 또는 특성이 상이한, 다른 층을 포함하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 다른 층은 조사광(7)을 차광하는 차광층(반사층(22))인 것이 바람직하다. 이 차광층은 광흡수층(21)에 대하여 조사광(7)의 입사 방향과 반대측(도면 중의 위쪽)에 위치하고 있고, 조사광(7)을 반사 또는 흡수하여, 조사광(7)이 피전사층(4)측으로 침입하는 것을 저지 또는 억제하는 기능을 발휘한다.
본 실시예에서는 차광층으로서, 조사광(7)을 반사하는 반사층(22)이 형성된다. 이 반사층(22)은 조사광(7)을 바람직하게는 10%이상, 보다 바람직하게는 30% 이상의 반사율로 반사할 수 있는 것이면 무방하다. 이러한 반사층(22)으로서는 단층 또는 다층으로 이루어진 금속 박막, 굴절율이 다른 다수의 박막 적층체로 이루어진 광학박막 등을 들 수 있지만, 형성이 용이한 등의 이유 때문에, 주로 금속 박막으로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
금속 박막의 구성 금속으로서는 예를 들면, Ta, W, Mo, Cr, Ni, Co, Ti, Pt, Pd, Ag, Au, Al 등, 혹은 이들 중 적어도 1종류를 기본 성분으로 하는 합금을 들 수 있다. 합금을 구성하는 바람직한 첨가 원소로서는 예를 들면, Fe, Cu, C, Si, B를 들 수 있다. 이들을 첨가함으로써, 열전도율이나 반사율을 제어할 수 있다. 또한, 반사층(22)을 물리증착에 의해 형성하는 경우, 타겟을 간단히 제조할 수 있는 이점도 있다. 또한, 합금화함으로써, 순금속보다 재료의 입수가 용이하고, 또한 저 비용이라고 하는 이점도 있다.
또한, 이러한 반사층(차광층)(22)의 두께는 특히 한정되지 않지만, 통상, 10㎚ 내지 l0㎛ 정도가 바람직하고, 50㎚ 내지 5㎛ 정도가 보다 바람직하다. 이 두께가 지나치게 두꺼우면, 반사층(22)의 형성에 시간이 걸리고, 또한, 이후에 행해지는 반사층(22)의 제거에도 시간이 걸린다. 또한, 이 두께가 지나치게 얇으면, 막조성에 따라서는 차광 효과가 불충분해지는 경우가 있다.
광흡수층(21)은 분리층(2)의 분리에 기여하는 층이고, 조사광(7)을 흡수하여, 해당 광흡수층(21)을 구성하는 물질의 원자간 또는 분자간의 결합력이 소실 또는 감소하는 것, 현상론적으로는 어블레이션 등을 발생시킴으로서 층내 박리 및/또는 계면박리에 이른다. 또한, 조사광(7)의 조사에 의해, 광흡수층(21)으로부터 기체가 방출되어, 분리층이 발현되는 경우도 있다. 즉, 광흡수층(21)에 함유되어 있던 성분이 기체로 되어 방출되는 경우와, 분리층(2)이 광을 흡수하여 일순 기체가 되어, 그 증기가 방출되어, 분리에 기여하는 경우가 있다.
이러한 광흡수층(21)의 조성으로서는 제 1 실시예의 분리층(2)에 의해 설명한 ① 내지 ④의 조성과 같은 것을 사용할 수 있다. 제 2 실시예에 있어서는 이밖에 다음 조성을 광흡수층(21)에 사용할 수 있다.
⑤ 유기 고분자 재료:
유기 고분자 재료로서는 -CH-, -CH2-, -CO-(케톤), -CONH-(아미드), -NH -(이미드), -COO-(에스테르), -N=N-(아조), -CH=N-(시프) 등의 결합(조사광(7)의 조사에 의해 이들의 결합이 절단된다)을 갖는 것, 특히 이들의 결합을 많이 갖는 것이면 어떠한 것이든 무방하다. 구체적으로는 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에테르설폰(PES), 엑폭시 수지 등을 들 수 있다.
⑥ 금속:
금속으로서는 예를 들면, Al, Li, Ti, Mn, In, Sn이나, Y, La, Ce, Nd, Pr, Sm, Gd와 같은 희토류 금속, 또는 이들 중 적어도 1종류를 포함하는 합금을 들 수 있다.
⑦ 수소 흡장 합금:
구체예로서는 LaNi5와 같은 희토류 천이 금속 화합물의 수소 흡장 합금 또는 Ti계, Ca계의 수소 흡장 합금에 수소를 흡장시킨 것을 들 수 있다.
⑧ 질소 흡장 합금:
구체예로서는 Sm-Fe계, Nd-Co계와 같은 희토류철, 희토류 코발트, 희토류 니켈이나, 희토류 망간 화합물에 질소를 흡장시킨 것을 들 수 있다.
다음에, 광흡수층(21)의 두께는 박리 목적이나 분리층(2)의 조성, 층구조, 형성 방법 등의 여러 가지 조건에 따라 다르지만, 통상은 1㎚ 내지 20㎛ 정도인 것이 바람직하고, 10㎚ 내지 2㎛ 정도인 것이 보다 바람직하고, 40㎚ 내지 1㎛ 정도인 것이 더욱 바람직하다. 광흡수층(21)의 막두께가 지나치게 작으면 , 막형성의 균일성이 손상되어, 박리에 얼룩이 발생하기도 하고, 또한, 막두께가 지나치게 두꺼우면, 양호한 박리성을 확보하기 위해서, 조사광(7)의 파워(광량)를 크게 할 필요가 있음과 동시에, 후에 분리층(2)을 제거할 때에 그 작업에 시간이 걸린다. 또, 광흡수층(21) 및 반사층(22)의 막두께는 가능한 한 균일한 것이 바람직하다. 또한, 상기와 같은 이유 때문에, 분리층(2)의 합계 두께는 2㎚ 내지 50㎛ 정도인 것이 보다 바람직하고, 20㎚ 내지 20㎛ 정도인 것이 더욱 바람직하다.
분리층(2)을 구성하는 각층(본 실시예에서는 광흡수층(21) 및 반사층(22))의 형성 방법은 특히 한정되지 않고, 막조성이나 막두께 등의 여러 가지 조건에 따라서 적절히 선택된다. 예를 들면, CVD(M℃VD, 저압 CVD, ECR-CVD를 포함한다), 증착, 분자선 증착(MB), 스퍼터링, 이온 플레이팅, PVD 등의 각종 기상막 형성법, 상기 도금, 침지 도금(dipping), 무전해 도금 등의 각종 도금법, 랭뮤어·블로제트(LB)법, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 롤 코팅 등의 도포법, 각종 인쇄법, 전사법, 잉크 제트법, 분말 제트법 등을 들 수 있고, 이들 중 2개 이상을 조합하여 형성하는 것도 가능하다. 또, 광흡수층(21)과 반사층(22)의 형성 방법은 동일하거나 달라도 무방하고, 그 조성 등에 따라서 적절히 선택된다.
예를 들면, 광흡수층(21)의 조성이 비정질 실리콘(a-Si)의 경우에는 CVD, 특히 저압 CVD나 플라즈마 CVD에 의해 막형성하는 것이 바람직하다. 또한, 광흡수층(21)을 졸-겔법에 의한 세라믹으로 구성하는 경우나, 유기 고분자 재료로 구성하는 경우에는 도포법, 특히 스핀 코팅에 의해 막형성하는 것이 바람직하다.
또한, 금속 박막에 의한 반사층(22)은 증착, 분자선 증착(MB), 레이저 어블레이션 증착, 스퍼터링, 이온 플레이팅, 상기 각종 도금 등에 의해 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 분리층(2)을 구성하는 각 층의 형성은 2공정 이상의 공정(예를 들면, 층의 형성 공정과 열처리 공정)으로 행하여도 무방하다.
[2] 도 10에 도시된 바와 같이, 분리층(2) 상에 중간층(기초층)(3)을 형성한다.
이 중간층(3)은 다양한 목적으로 형성되며, 예를 들면, 제조시 또는 사용시에 있어서 후술하는 피전사층(4)을 물리적 또는 화학적으로 보호하는 보호층, 절연층, 도전층, 조사광(7)의 차광층, 피전사층(4)에의 또는 피전사층(4)으로부터의 성분의 이행(마이블레이션)을 저지하는 배리어층, 반사층으로서의 기능 중 적어도 1개를 발휘하는 것을 들 수 있다.
상기의 중간층(3)의 조성으로서는 그 형성 목적에 따라서 적절히 설정되고, 예를 들면, 비정질 실리콘에 의한 광흡수층(21)을 포함하는 분리층(2)과 박막 트랜지스터에 의한 피전사층(4) 사이에 형성되는 중간층(3)의 경우에는 SiO2 등의 산화 규소를 들 수 있고, 분리층(2)과 PZT에 의한 피전사층(4) 사이에 형성되는 중간층(3)의 경우에는 Pt, Au, W, Ta, Mo, Al, Cr, Ti 또는 이들을 주로 하는 합금과 같은 금속을 들 수 있다.
이와 같은 중간층(3)의 두께는 제 1 실시예와 같다. 또한, 중간층(3)의 형성 방법도 제 1 실시예와 같다. 또한, 상기와 같은 중간층(3)은 동일 또는 다른 조성인 것을 2층 이상 형성하는 것도 가능하다. 본 발명에서는 중간층(3)을 형성하지 않고, 분리층(2) 상에 직접 피전사층(4)을 형성하여도 된다.
[3] 도 11에 도시된 바와 같이, 중간층(3) 상에 피전사층(피박리물)(4)을 형성한다. 피전사층(4)은 후술하는 전사체(6)로 전사되는 층으로서, 상기 분리층(2)에서 예로든 형성 방법과 같은 방법에 의해 형성할 수 있다. 피전사층(4)의 형성목적, 종류, 형태, 구조, 조성, 물리적 또는 화학적 특성 등은, 특히 한정되지 않지만, 전사의 목적이나 유용성을 고려하여, 박막, 특히 기능성 박막 또는 박막 디바이스인 것이 바람직하다. 기능성 박막 및 박막 디바이스의 예는 제 1 실시예와 같다.
이러한 기능성 박막 또는 박막 디바이스는 그 형성 방법과의 관계에서, 통상, 비교적 높은 프로세스 온도를 통해 형성된다. 따라서, 이 경우, 전술된 바와 같이, 기판(1)에서는 그 프로세스 온도에 견딜 수 있는 신뢰성이 높은 것이 필요하게 된다. 또, 피전사층(4)은 단층이든, 다층의 적층체이든 무방하다. 더욱이, 상기 박막 트랜지스터 등과 같이, 소정의 패터닝이 실시된 것이라도 된다. 피전사층(4)의 형성(적층), 패터닝은 그것에 따른 소정의 방법에 의해 행하여진다. 이러한 피전사층(4)은 통상, 복수의 공정을 통해 형성된다. 또한, 피전사층(4)의 두께도, 제 1 실시예와 같다.
[4] 도 12에 도시된 바와 같이, 피전사층(피박리물)(4) 상에 접착층(5)을 형성하여, 해당 접착층(5)을 개재하여 전사체(6)를 접착(접합)한다. 접착층(5)을 구성하는 접착제가 적합한 예는 제 1 실시예와 같다. 경화형 접착제를 사용하는 경우, 예컨대 피전사층(4) 상에 경화형 접착제를 도포하고, 그 위에 후술하는 전사체(6)를 접합한 후, 경화형 접착제의 특성에 따른 경화 방법에 의해 상기 경화형 접착제를 경화시켜, 피전사층(4)과 전사체(6)를 접착하여, 고정한다. 광경화형 접착제의 경우는 투광성의 전사체(6)를 접착층(5) 상에 배치한 후, 전사체(6) 상에서 광조사하여 접착제를 경화시키는 것이 바람직하다. 또한, 기판(1)이 투광성이면, 기판(1)과 전사체(6)의 양측에서 광조사하여 접착제를 경화시키면, 경화가 확실하게 되어, 바람직하다.
또, 도시와는 달리, 전사체(6)측에 접착층(5)을 형성하고, 그 위에 피전사층(4)을 접착하여도 된다. 또한, 피전사층(4)과 접착층(5)과의 사이에, 전술된 바와 같은 중간층을 형성하여도 된다. 또한, 예컨대 전사체(6) 자체가 접착 기능을 갖는 경우 등에는 접착층(5)의 형성을 생략하여도 무방하다.
전사체(6)의 예나 그 재료 및 그 특성도, 제 1 실시예와 같다.
[5] 도 13에 도시된 바와 같이, 기판(1)의 이면측(조사광 입사면(12)측)으로부터 조사광(7)을 조사한다. 이 조사광(7)은 기판(1)을 투과한 후, 계면(2a)측으로부터 분리층(2)에 조사된다. 보다 자세하게는 광흡수층(21)에 조사되어 흡수되고, 광흡수층(21)에서 흡수되지 않은 조사광(7)의 일부가 반사층(22)에서 반사되어 다시 광흡수층(21)내를 투과한다. 이것에 의해, 분리층(2)에 층내박리 및/또는 계면박리가 발생하여, 결합력이 감소 또는 소멸되기 때문에, 도 14 또는 도 15에 도시된 바와 같이, 기판(1)과 전사체(6)가 떨어지게 되면, 피전사층(4)이 기판(1)으로부터 이탈하여, 전사체(6)로 전사된다.
또, 도 14는 분리층(2)에 층내 박리가 발생한 경우를 도시하고, 도 15는 분리층(2)에 계면(2a)에서의 계면 박리가 발생한 경우를 도시한다. 분리층(2)의 층내 박리 및/또는 계면 박리가 발생하는 원리는 광흡수층(21)의 구성재료에 어블레이션 이 발생하는 것, 또한, 광흡수층(21) 내에 내장되어 있는 가스의 방출, 또한 조사 직후에 발생하는 용융, 증산 등의 상변화에 의한 것이 추정된다.
여기서, 어블레이션이란, 조사광을 흡수한 고체재료(광흡수층(21)의 구성재료)가 광화학적 또는 열적으로 여기되어, 그 표면이나 내부의 원자 또는 분자의 결합이 절단되어 방출되는 것을 말하고, 주로, 광흡수층(21)의 구성재료의 전부 또는 일부가 용융, 증산(기화) 등의 상변화를 일으키는 현상으로서 나타난다. 또한, 상기 상변화에 의해서 미소한 발포상태로 되어, 결합력이 저하되기도 한다. 분리층(2)이 층내박리를 일으키거나, 계면 박리를 일으키거나 또는 그 양쪽인가는, 분리층(2)의 층구성, 광흡수층(21)의 조성이나 막두께, 기타 다양한 요인에 좌우되어, 그 요인의 하나로서, 조사광(7)의 종류, 파장, 강도, 도달깊이 등의 조건을 들 수 있다.
조사광(7)의 예 및 그것을 발생시키는 장치는 제 1 실시예와 같다.
또한, 광흡수층(21)에 어블레이션을 발생시킬 때에 있어서의 조사광에 파장 의존성이 있는 경우, 조사되는 레이저광의 파장은 100 내지 350㎚ 정도인 것이 바람직하다. 또한, 분리층(2)에, 예를 들면, 가스방출, 기화, 승화 등의 상변화를 일으켜 분리 특성이 주어지는 경우, 조사되는 레이저광의 파장은 350 내지 1200㎚ 정도인 것이 바람직하다. 또한, 조사되는 레이저광의 에너지 밀도, 특히, 액시머 레이저인 경우의 에너지 밀도는 10 내지 5000mJ/cm2정도로 하는 것이 바람직하고, 100 내지 1000mJ/cm2정도로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 조사시간은 1 내지 1000nsec 정도로 하는 것이 바람직하고, 10 내지 100nsec 정도로 하는 것이 보다 바람직하다. 에너지 밀도가 낮거나 또는 조사 시간이 짧으면, 충분한 어블레이션이 생기지 않고, 또한, 에너지 밀도가 높거나 또는 조사 시간이 길면, 분리층(2)을 과잉으로 파괴할 우려가 있다. 이러한 레이저광에 대표되는 조사광(7)은 그 강도가 균일하게 조사되는 것이 바람직하다.
조사광(7)의 조사 방향은 분리층(2)에 대하여 수직인 방향에 한정되지 않고, 분리층(2)에 대하여 소정 각도 경사진 방향이라도 무방하다. 또한, 분리층(2)의 면적이 조사광의 1회의 조사 면적보다 큰 경우에는 분리층(2)의 전영역에 대하여, 여러회로 나누어 조사광을 조사할 수 있게 된다. 또한, 동일한 곳에 2회 이상 조사하여도 무방하다. 또한, 다른 종류, 다른 파장(파장역)의 조사광(레이저광)을 동일 영역 또는 다른 영역에 2회 이상 조사하여도 무방하다.
본 실시예에서는 광흡수층(21)의 기판(1)과 반대측에 인접하여 반사층(22)을 형성함으로써, 조사광(7)을 로스없이 유효하게 광흡수층(21)으로 조사할 수 있게 됨 과 동시에, 반사층(차광층)(22)의 차광기능에 의해, 조사광(7)이 전사층(4) 등에 조사되는 것을 방지하여, 피전사층(4)의 변질, 열화 등의 악영향을 방지할 수 있는 이점을 갖는다.
특히, 조사광(7)을 로스없이 유효하게 광흡수층(21)으로 조사할 수 있다고 하는 것은 그 만큼, 조사광(7)의 에너지 밀도를 작게 할 수 있다고 하는 것, 즉, 1회의 조사면적을 보다 크게 할 수 있다고 하는 것이며, 따라서, 분리층(2)의 일정한 면적을 보다 적은 조사 회수로 박리할 수 있어, 제조상 유리하다.
[6] 도 16에 도시된 바와 같이, 중간층(3)에 부착되어 있는 분리층(2)을, 예를 들면, 세정, 에칭, 애싱, 연마 등 방법 또는 이들을 조합한 방법에 의해 제거한다. 도 14에 도시된 바와 같은 분리층(2)의 층내 박리인 경우에는 필요에 따라, 기판(1)에 부착되어 있는 광흡수층(21)도 마찬가지로 제거한다.
또, 기판(1)이 석영 유리와 같은 고가의 재료, 희소한 재료로 구성되어 있는 경우 등에는 기판(1)은 바람직하게는 재이용(recycle)에 제공된다. 바꾸어 말하면, 재이용하고자 하는 기판(1)에 대하여, 본 발명을 적용할 수 있어, 유용성이 높다.
이상과 같은 각 공정을 통해, 피전사층(4)의 전사체(6)에의 전사가 완료한다. 그 후, 피전사층(4)에 인접하는 중간층(3)의 제거나, 다른 임의의 층의 형성 등을 행할 수도 있다.
또한, 분리층(2)의 층구성은 도시된 것에 한정되지 않고, 예를 들면, 막조성, 막두께, 특성 등의 조건 중 적어도 1개가 다른 다층의 광흡수층울 적층한 것, 또한, 이들에 추가하여, 전술된 반사층과 같은 다른 층을 갖는 것 등, 다층이 적층된 것이면, 어떤 것이든 무방하다. 예를 들면, 분리층(2)은 제 1 광흡수층과 제 2 광흡수층과의 사이에 반사층을 개재시킨 3층 적층체로 구성된 것으로 할 수 있다.
또한, 분리층(2)을 구성하는 각 층간의 계면은 반드시 명확할 필요는 없고, 계면 부근에서, 조성, 소정의 성분의 농도, 분자구조, 물리적 또는 화학적 특성 등이 연속적으로 변화하도록(구배를 갖는다)한 것이라도 무방하다.
또한, 도시의 실시예에서는 피전사층(4)의 전사체(6)로의 전사 방법에 관해서 설명하였지만, 본 발명의 박리 방법은 이러한 전사를 행하지 않은 것이라도 무방하다.
또한, 피박리물의 박리 목적은 예를 들면, 제 1 실시예와 같이 다양한 목적으로 사용할 수 있다. 또한, 전사체(6)는 전술된 것에 한정되지 않고, 제 1 실시예와 같이 여러가지의 것을 사용할 수 있다.
또한, 도시된 실시예에서는 기판(1)측에서 조사광(7)을 조사하였지만, 예를 들면, 부착물(피박리물)을 제거하는 경우나, 피전사층(4)이 조사광(7)의 조사에 의해 악영향을 받지 않는 것의 경우에는 조사광(7)의 조사 방향은 상기에 한정되지 않고, 기판(1)과 반대측에서 조사광을 조사하여도 무방하다. 이 경우, 분리층(2)은 광흡수층(21)과 반사층(22)의 위치관계를 상기와 역으로 하는 것이 바람직하다.
이상, 본 발명의 박리 방법을 도시된 실시예에 관해서 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 제 1 실시예와 같이 여러가지의 변형이 가능하다. 그 변형예의 설명은 제 1 실시예에서의 설명을 참조하고자 한다.
다음에, 제 2 실시예의 구체적 실시예에 관해서 설명한다.
(실시예 1)
세로 50mm×가로 50mm×두께 1.1mm의 석영 기판(연화점: 1630℃, 왜곡점: 1070℃, 액시머 레이저 등의 투과율: 거의 100%)을 준비하여, 이 석영 기판의 한 면에, 광흡수층과 반사층의 2층 적층체로 이루어진 분리층을 형성하였다.
광흡수층으로서는 비정질 실리콘(a-Si)막을 저압 CVD법(Si2H6 가스, 425℃)에 의해 형성하였다. 이 광흡수층의 막두께는 120㎚이었다. 또한, 반사층은 광흡수층 상에, Ta에 의한 금속 박막을 스퍼터링에 의해 형성하였다. 이 반사층의 막두께는 100㎚이고, 후술하는 레이저광의 반사율은 60%이었다.
다음에, 분리층 상에, 중간층으로서 SiO2막을 ECR-CVD법(SiH4+O2 가스, 100 ℃)에 의해 형성하였다. 중간층의 막두께는 200㎚이었다. 다음에, 중간층 상에, 전사층으로서 막두께 60㎚의 비정질 실리콘 막을 저압 CVD법(Si2H6 가스, 425℃)에 의해 형성하고, 이 비정질 실리콘 막에 레이저광(파장 308㎚)을 조사하여, 결정화시켜, 폴리실리콘막으로 하였다. 그 후, 이 폴리실리콘막에 대하여, 소정의 패터닝, 이온 주입 등을 실시하여, 박막 트랜지스터를 형성하였다.
다음에, 상기 박막 트랜지스터 상에, 자외선 경화형 접착제를 도포하고(막두께: 100㎛), 또한, 그 도포막에, 전사체에서 세로 200mm×가로 300mm×두께 1.1 mm의 대형의 투명한 유리 기판(소다 유리, 연화점: 740℃, 왜곡점: 511℃)을 접합한 후, 유리 기판측에서 자외선을 조사하여 접착제를 경화시켜, 이들을 접착 고정하였다.
다음에, Xe-Cl 액시머 레이저(파장 2308㎚)를 석영 기판측에서 조사하여, 분리층에 박리(층내 박리 및 계면 박리)가 발생되었다. 조사된 Xe-C1 액시머 레이저의 에너지 밀도는 160mJ/cm2, 조사시간은 20nsec이었다. 또, 액시머 레이저의 조사에는 스폿 빔조사와 라인빔 조사가 있어, 스폿 빔 조사의 경우는 소정의 단위영역(예를 들면, 10mm×10mm)에 스폿 조사하여, 이 스폿 조사를 단위 영역의 1/10 정도씩 어긋나게 하면서 조사하여 간다. 또한, 라인 빔 조사의 경우는 소정의 단위영역(예를 들면, 378mm×0.1mm나 378mm×0.3mm(이들은 에너지의 90% 이상을 얻을 수 있는 영역)을 마찬가지로 1/10 정도씩 어긋나게 하면서 조사하여 간다. 이것에 의해, 분리층의 각 점은 적어도 10회의 조사를 받는다. 이 레이저 조사는 석영 기판전면에 대하여, 조사 영역을 어긋나게 하면서 실시된다.
이후, 석영 기판과 유리 기판(전사체)을 분리층에 있어서 떼어내어, 박막 트랜지스터 및 중간층을 유리 기판측에 전사하였다.
그 후, 유리 기판측의 중간층의 표면에 부착한 분리층을, 에칭, 세정 또는 그들의 조합에 의해 제거하였다. 또한, 석영 기판에 관해서도 같은 처리를 행하여, 재사용에 제공하였다.
(실시예 2)
광흡수층을 H(수소)를 18at% 함유하는 비정질 실리콘막으로 한 이외는 실시예 1과 같이 하여, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다. 또, 비정질 실리콘 막중의 H량의 조정은 저압 CVD법에 의해 막형성시의 조건을 적절히 설정함으로써 행하였다.
(실시예 3)
광흡수층을, 스핀 코팅에 의해 졸-겔법으로 형성한 세라믹 박막(조성: Pb TiO3, 막두께: 200㎚)으로 한 이외는 실시예 1과 같이 하여, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다.
(실시예 4)
광흡수층을 스퍼터링에 의해 형성한 세라믹 박막(조성: BaTiO3, 막두께: 2400㎚)으로 하고, 반사층을 스퍼터링에 의해 형성한 Al에 의한 금속 박막(막두께: 120㎚, 레이저광의 반사율 285%)으로 한 이외는 실시예 1과 같이 하여, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다.
(실시예 5)
광흡수층을 레이저 어블레이션법에 의해 형성한 세라믹 박막(조성: Pb(Zr, Ti)O3(PZT), 막두께: 50㎚)으로 하고, 반사층을, 합금 타겟을 사용하여 스퍼터링에 의해 형성한 Fe-Cr 합금에 의한 금속 박막(막두께: 80㎚, 레이저광의 반사율: 65%)으로 한 이외는 실시예 1과 같이 하여, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다.
(실시예 6)
광흡수층을 스핀 코팅에 의해 형성한 폴리이미드막(막두께: 200㎚)으로 한 이외는 실시예 1과 같이 하여, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다.
(실시예 7)
광흡수층을 스퍼터링에 의해 형성한 Pr층(희토류 금속 증가)(막두께: 500㎚)으로 한 이외는 실시예 1과 같이 하여, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다.
(실지예 8)
조사광으로서, Kr-F 액시머 레이저(파장: 248㎚)을 사용한 이외는 실시예 2와 마찬가지로 하여, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다. 또, 조사한 레이저의 에너지 밀도는 180mJ/cm2, 조사 시간은 20nsec이었다.
(실시예 9)
조사광으로서, Ar 레이저(파장: 1024㎚)를 사용한 이외는 실시예 2와 같이하여 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다. 또, 조사한 레이저의 에너지 밀도는 250mJ /cm2, 조사 시간은 50nsec이었다.
(실시예 10)
피전사층을, 고온 프로세스(l000℃)에 의한 폴리실리콘막(막두께 90㎚)의 박막 트랜지스터로 한 이외는 실시예 1과 같이하여, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다.
(실시예 11)
피전사층을, 고온 프로세스(1030℃)에 의한 폴리실리콘막(막두께 80㎚)의 박막 트랜지스터로 한 이외는 실시예 2와 같이 하여, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다.
(실시예 12)
피전사층을, 고온 프로세스(1030℃)에 의한 폴리실리콘막(막두께 80㎚)의 박막 트랜지스터로 한 이외는 실시예 4와 같이 하여, 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다.
(실시예 13 내지 실시예 20)
상기의 실시예 외의, 제 1 실시형태인 실시예 12 내지 19와 같은 조건으로 박막 트랜지스터의 전사를 행하였다.
실시예 1 내지 20에 관해서, 전사된 박막 트랜지스터의 상태를 육안과 현미경으로 관찰한 바, 모두, 결함이나 얼룩이 없고, 균일하게 전사가 이루어졌다.
이상과 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 제 1 실시예에서 얻을 수 있는 효과를 갖을 뿐만 아니라, 분리층이 차광층, 특히 반사층을 갖는 경우에는 조사광의 투과에 의해 박막 트랜지스터와 같은 피전사층 등에 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있고, 또한, 반사층에 의한 반사광을 이용할 수 있기 때문에, 분리층의 박리를 보다 효율적으로 행할 수 있다.
[제 3 실시예]
이하, 본 발명의 박리 방법의 제 3 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 제 3 실시예는 제 1 실시예의 피박리물 혹은 피전사층을 박막 디바이스로 한 것이다.
도 17 내지 도 22는 본 발명의 박리 방법의 실시예의 공정을 도시한 단면도이다. 이하, 이들의 도면을 참조하여, 본 발명의 박리 방법(전사 방법)의 공정을 순차 설명한다. 또, 제 1 실시예와 공통되는 사항이 많기 때문에, 공통되는 구성에는 동일부호를 부여하지만 자세한 설명은 적절히 할애한다. 단지, 제 1 실시예와 다른 부분에 관해서 설명을 추가한다.
[공정 1] 도 17에 도시된 바와 같이, 기판(100) 상에 분리층(광흡수충) (120)을 형성한다. 이하, 기판(100) 및 분리층(120)에 관해서 설명한다.
① 기판(100)에 관한 설명
기판(100)은 광이 투과할 수 있는 투광성을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우에, 광의 투과율은 제 1 실시예와 같다. 또한, 기판(100)의 재료나 두께도, 제 1 실시예와 같다.
② 분리층(120)의 설명
분리층(120)은 조사되는 광을 흡수하여, 그 층내 및/또는 계면에서 박리(이하,「층내박리」,「계면박리」라고 한다)를 발생하게 되는 성질을 갖는 것으로, 바람직하게는 광의 조사에 의해, 분리층(120)을 구성하는 물질의 원자간 또는 분자간의 결합력이 소실 또는 감소하는 것, 즉, 어블레이션이 발생하여 층내 박리 및/또는 계면박리에 이르는 것이 좋다.
또한, 광의 조사에 의해, 분리층(120)으로부터 기체가 방출되어, 분리 효과가 발현되는 경우도 있다. 즉, 분리층(120)에 함유되어 있던 성분이 기체로 되어 방출되는 경우와, 분리층(120)이 광을 흡수하여 일순 기체가 되어, 그 증기가 방출되어, 분리에 기여하는 경우가 있다. 이러한 분리층(120)의 조성은 제 1 실시예와 같은 것을 들 수 있다.
또한, 분리층(120)의 두께 및 그 형성 방법도, 제 1 실시예와 같은 것을 들 수 있다.
[공정 2] 다음에, 도 18에 도시된 바와 같이, 분리층(120) 상에, 피전사층(박막 디바이스층)(140)을 형성한다. 이 박막 디바이스층(140)의 K 부분(도 18에 있어서 일점선쇄선으로 둘러쌓여 나타낸 부분)의 확대 단면도를 도 18의 오른쪽에 도시한다. 도시된 바와 같이, 박막 디바이스층(140)은, 예를 들면, SiO2막(중간층)(142) 상에 형성된 TFT(박막 트랜지스터)를 포함하여 구성되며, 이 TFT는 폴리실리콘층에 n형 불순물을 도입하여 형성된 소스, 드레인층(146)과, 채널층(144)과, 게이트 절연막(148)과, 게이트 전극(150)과, 층간 절연막(154)과, 예를 들면, 알루미늄으로 이루어진 전극(152)을 구비한다.
본 실시예에서는 분리층(120)에 접속되어 형성되는 중간층으로서 SiO2막을 사용하고 있지만, Si3N4 등의 그 밖의 절연막을 사용할 수도 있다. SiO2막(중간층)의 두께는 그 형성 목적이나 발휘할 수 있는 기능의 정도에 따라서 적절히 결정되지만, 통상은 10㎚ 내지 5㎛ 정도인 것이 바람직하고, 40㎚ 내지 1㎛ 정도인 것이 보다 바람직하다. 중간층은 여러가지의 목적으로 형성되며, 예를 들면, 피전사층(140)을 물리적 또는 화학적으로 보호하는 보호층, 절연층, 도전층, 레이저광의 차광층, 이동 방지용 배리어층, 반사층으로서의 기능 중 적어도 1개를 발휘하는 것을 들 수 있다.
또, 경우에 따라서는 SiO2막 등의 중간층을 형성하지 않고, 분리층(120) 상에 직접 피전사층(박막 디바이스층)(140)을 형성하여도 무방하다.
피전사층(140)(박막 디바이스층)은 도 18의 우측에 도시된 TFT 등의 박막 디바이스를 포함한 층이다. 박막 디바이스로서는 TFT 외에도, 제 1 실시예와 같은 것을 적용할 수 있다. 이러한 박막 디바이스(박막 소자)는 그 형성 방법과의 관계로, 통상, 비교적 높은 프로세스 온도를 통해 형성된다. 따라서, 이 경우, 상술된 바와 같이, 기판(100)으로서는 그 프로세스 온도에 견딜 수 있는 신뢰성이 높은 것이 필요하게 된다.
[공정 3] 다음에, 도 19에 도시된 바와 같이, 박막 디바이스층(140)을, 접착층(160)을 개재하여 전사체(180)에 접합(접착)한다. 접착층(160)을 구성하는 접착제가 적합한 예로서는 제 1 실시예와 같은 것이 사용된다.
경화형 접착제를 사용하는 경우, 예를 들면, 피전사층(박막 디바이스층)(140) 상에 경화형 접착제를 도포하고, 그 위에 전사체(180)를 접합한 후, 경화형 접착제의 특성에 따른 경화방법에 의해 상기 경화형 접착제를 경화시켜, 피전사층(박막 디바이스층)(140)과 전사체(180)를 접착하여, 고정한다. 접착제가 광경화형인 경우, 광투과성의 기판(100) 또는 광투과성의 전사체(180)의 한쪽의 외측으로부터(혹은 광투과성의 기판 및 전사체의 양외측에서)광을 조사한다. 접착제로서는 박막 디바이스층에 영향을 쉽게 주지 않는 자외선 경화형 등의 광경화형 접착제가 바람직하다.
또, 도시와는 달리, 전사체(180)측에 접착층(160)을 형성하고, 그 위에 피전사층(박막 디바이스층)(140)을 접착하여도 무방하다. 또, 예를 들면, 전사체(180) 자체가 접착 기능을 갖는 경우 등에는 접착층(160)의 형성을 생략하여도 무방하다. 전사체(180)의 예로서는 제 1 실시예에서의 예시와 같은 것을 사용할 수 있다.
[공정 4] 다음에, 도 20에 도시된 바와 같이, 기판(l00)의 이면측에서 광을 조사한다. 이 광은 기판(100)을 투과한 후에 분리층(120)에 조사된다. 이것에 의해, 분리층(120)에 층내 박리 및/또는 계면 박리가 발생하여, 결합력이 감소 또는 소멸한다. 분리층(120)의 층내 박리 및/또는 계면박리가 발생하는 원리는 분리층(120)의 구성재료에 어블레이션이 발생하는 것, 또한, 분리층(120)에 포함되어 있는 가스의 방출, 또한 조사 직후에 발생하는 용융, 증산 등의 상변화에 의한 것으로 추정된다.
여기서, 어블레이션이란, 제 1 실시예에서의 설명과 같은 현상을 말한다.
조사하는 광으로서는 제 1 실시예에서 사용한 것과 같은 광을 사용할 수 있다. 그 중에서도 액시머 레이저가 특히 바람직하다. 액시머 레이저는 단파장역으로 고 에너지를 출력하기 때문에, 극히 단시간에 분리층(2)에 어블레이션을 발생시킬 수 있으며, 따라서 인접하는 전사체(180)나 기판(100) 등에 온도 상승을 거의 일으키지 않고, 즉 열화, 손상을 주지않고 분리층(120)을 박리할 수 있다.
또한, 분리층(120)에 어블레이션이 발생시킬 때에 있어서, 광의 파장 의존성이 있는 경우, 조사되는 레이저광의 파장은 100㎚ 내지 350㎚ 정도인 것이 바람직하다.
도 23에, 기판(100)의 광의 파장에 대한 투과율의 일례를 도시한다. 도시된 바와 같이, 300㎚의 파장에 대하여 투과율이 급격히 증대하는 특성을 갖는다. 이러한 경우에는 300㎚ 이상의 파장인 광(예를 들면, 파장 308㎚의 Xe-Cl 액시머 레이저광)을 조사한다. 또한, 분리층(120)에, 예를 들면, 가스방출, 기화, 승화 등의 상변화를 일으켜 분리 특성이 주어지는 경우, 조사되는 레이저광의 파장은 350 내지 1200㎚ 정도인 것이 바람직하다.
또한, 조사되는 레이저광의 에너지 밀도, 특히, 액시머 레이저의 경우의 에너지 밀도는 제 1 실시예와 같다.
또, 분리층(120)을 투과한 조사광이 피전사층(140)에까지 달하여 악영향을 미치는 경우의 대책으로서는 예를 들면, 도 38에 도시된 바와 같이, 분리층(레이저 흡수층)(120) 상에 탄탈(Ta) 등의 금속막(124)을 형성하는 방법이 있다. 이것에 의해, 분리층(120)을 투과한 레이저광은 금속막(124)의 계면에서 완전히 반사되어, 그것 보다 위의 박막 소자에 악영향을 주지 않는다. 레이저광에 대표되는 조사광은 그 강도가 균일하게 조사되는 것이 바람직하다. 조사광의 조사 방향은 분리층(120)에 대하여 수직인 방향에 한정되지 않고, 분리층(120)에 대하여 소정각도 경사진 방향이라도 무방하다.
또한, 분리층(120)의 면적이 조사광의 1회의 조사 면적보다 큰 경우에는 분리층(120)의 전영역에 대하여, 여러회로 나누어 조사광을 조사할 수도 있게 된다. 또한, 동일한 곳에 2회 이상 조사하여도 무방하다. 또한, 다른 종류, 다른 파장(파장역)의 조사광(레이저광)을 동일 영역 또는 다른 영역에 2회 이상 조사하여도 무방하다.
다음에, 도 21에 도시된 바와 같이, 기판(100)에 힘을 가하여, 이 기판(100)을 분리층(120)으로부터 이탈시킨다. 도 21에서는 도시되지 않았지만, 이 이탈 후, 기판(100) 상에 분리층이 부착하는 것도 있다.
다음에, 도 22에 도시된 바와 같이, 잔존하고 있는 분리층(120)을, 예를 들면, 세정, 에칭, 애싱, 연마 등 방법 또는 이들을 조합한 방법에 의해 제거한다. 이것에 의해, 피전사층(박막 디바이스층)(140)이, 전사체(180)에 전사된 것으로 된다. 또, 이탈한 기판(100)에도 분리층의 일부가 부착되어 있는 경우에는 마찬가지로 제거한다. 또, 기판(100)이 석영 유리와 같은 비싼 재료, 희소한 재료로 구성되어 있는 경우 등에는 기판(100)은 바람직하게는 재이용에 제공된다. 즉, 재이용하고자 하는 기판(100)에 대하여, 본 발명을 적용할 수 있어, 유용성이 높다. 이상과 같은 각 공정을 통해, 피전사층(박막 디바이스층)(140)의 전사체(180)에의 전사가 완료된다. 그 후, 피전사층(박막 디바이스층)(140)에 인접하는 SiO2막의 제거나, 피전사층(140) 상에의 배선 등의 도전층이나 원하는 보호막의 형성 등을 행할 수도 있다.
본 발명에서는 피박리물인 피전사층(박막 디바이스층)(140) 자체를 직접 박리하는 것이 아니고, 피전사층(박막 디바이스층)(140)에 접합된 분리층에 있어서 박리되기 때문에, 피박리물(피전사층(140))의 특성, 조건 등에 관계없이, 용이하고 또한 확실하게, 게다가 균일하게 박리(전사)할 수 있고, 박리 조작에 따른 피박리물(피전사층(140))으로의 손상도 없고, 피전사층(140)의 높은 신뢰성을 유지할 수 있다. 또, 이상의 제 3 실시예에 있어서도, 제 1 실시예와 같은 실시예 1 내지 19의 조건으로 실시할 수 있다.
[제 4 실시예]
본 실시예는 제 3 실시예의 일부 공정을 변형한 것이다.
[공정 1에서의 비정질 실리콘층의 형성]
분리층((120))의 조성이 비정질 실리콘(a-Si)의 경우에는 기상 성장법(CV D), 특히 저압(LP) CVD가, 플라즈마 CVD, 대기압(AP) CVD 및 ECR보다도 우수하다. 예를 들면, 플라즈마 CVD에 의해 형성된 비정질 실리콘층 중에는 비교적 대부분 수소가 함유된다. 이 수소의 존재에 의해, 비정질 실리콘층을 어블레이션시키기 쉽게 되지만, 막형성시의 기판 온도가 예를 들면, 350℃를 초과하면, 그 비정질 실리콘층에서 수소가 방출된다. 이 박막 디바이스의 형성 공정내에서 이탈하는 수소에 의해, 막박리가 발생하는 것이 있다. 또한, 플라즈마 CVD막은 밀착성이 비교적 약하고, 디바이스 제조 공정 중의 습식 세정 공정에서, 기판(100)과 피전사층(140)이 분리될 우려가 있다. 이 점, LPCVD 막은 수소가 방출될 우려가 없고, 더구나 충분한 밀착성을 확보할 수 있는 점에서 우수하다.
다음에, 분리층으로서의 비정질 실리콘층((120))의 막두께에 관해서, 도 39를 참조하여 설명한다. 도 39는 횡축에 비정질 실리콘층의 막두께를 도시하고, 종축에 해당 층에서 흡수되는 광 에너지를 도시하고 있다. 상술된 바와 같이, 비정질 실리콘층에 광조사하면, 어블레이션이 발생한다.
여기서, 어블레이션이란, 조사광을 흡수한 고정재료(분리층((120))의 구성재료)가 광화학적 또는 열적으로 여기되고, 그 표면이나 내부의 원자 또는 분자의 결합이 절단되어 방출되는 것을 말하고, 주로, 분리층((120))의 구성재료의 전부 또는 일부가 용융, 증산(기화) 등의 상변화를 발생시키는 현상으로서 나타난다. 또한, 상기 상변화에 의해서 미소한 발포상태로 되어, 결합력이 저하되는 것도 있다. 그리고, 이 어블레이션에 도달하는데 필요한 흡수 에너지가, 막두께가 얇은 만큼 낮게되어 종료하는 것을, 도 39에서 알 수 있다.
이상의 것에서, 본 실시예에서는 분리층으로서의 비정질 실리콘층(120)의 막두께를 얇게 하고 있다. 이것에 의해, 비정질 실리콘층(120)에 조사되는 광의 에너지를 작게 할 수 있고, 에너지 절약화와 함께, 광원장치의 소형화를 꾀할 수 있다.
다음에, 분리층으로서의 비정질 실리콘층(120)의 막두께의 수치에 관해서 고찰한다. 도 39와 같이, 어블레이션에 도달하는데 필요한 흡수 에너지가, 비정질 실리콘의 막두께가 얇은 만큼 낮게 종료되는 것을 알 수 있고, 본 발명자의 고찰에 의하면 25㎚ 이하가 바람직하고, 일반의 광원장치의 파워에 의해 충분히 어블레이션을 발생시킬 수 있었다. 막두께의 하한에 관해서는 특별한 제한은 없지만, 그 하한을 바람직하게는 5㎚으로 하면, 비정질 실리콘층의 형성을 확실히 행하고, 또한, 소정의 밀착력을 확보할 수 있는 관점에서 결정된다. 따라서, 분리층으로서의 비정질 실리콘층(120)의 막두께가 적합한 범위는 5 내지 25㎚로 된다. 또한 바람직한 막두께는 15㎚ 이하이고, 또한 에너지 절약화와 밀착력의 확보를 갖을 수 있다. 가장 적합한 막두께 범위는 11㎚ 이하이고, 이 부근이며, 어블레이션에 필요한 흡수 에너지를 각별히 낮게 할 수 있다.
[제 5 실시예]
본 실시예는 제 3 또는 제 4 실시예의 일부 공정을 변형한 것이다.
[공정 3에서의 전사체의 보강]
또한, 전사체(180)의 기계적 특성으로서는 어느정도의 강성(강도)을 갖는 것이 바람직하지만, 가요성, 탄성을 갖는 것이라도 무방하다. 전사체(180)의 기계적 특성은 특히 하기의 점을 고려하면 된다. 이 분리층(120)에 광조사하면, 분리층(120)을 구성하는 물질이 광화학적 또는 열적으로 여기되어, 그 표면이나 내부의 분자 또는 원자의 결합이 절단되고, 해당 분자 또는 원자가 외부로 방출된다. 이 분자 또는 원자의 방출에 따라 분리층(120)의 상층에 작용하는 응력을, 전사체(180)에서 인식되도록, 전사체(180)의 기계적 강도에 의해 그 내구성을 확보하는 것이 바람직하다. 그것에 의하여, 분리층(120)의 상층의 변형 또는 파괴가 방지되기 때문이다. 이러한 내구성을, 전사체(180)의 기계적 강도만으로 확보하는 것에 한정되지 않고, 분리층(120)보다도 상층에 위치하는 층, 즉, 피전사층(140), 접착층(160) 및 전사체(180) 중 어느 하나이거나, 하나 또는 다층의 기계적 강도에 의해 확보하면 바람직하다. 이러한 내구성을 확보하기 위해서, 피전사층(140), 접착층(160) 및 전사체(180)의 재질 및 두께를 적절히 선택할 수 있다.
피전사층(140), 접착층(160) 및 전사체(180)만으로는 상기의 내구성을 확보할 수 없는 경우에는 도 42a 내지 도 42e에 도시된 바와 같이, 분리층(120)으로 이루어진 어느 하나의 위치에, 보강층(132)을 형성할 수도 있다.
도 42a에 도시된 보강층(132)은 분리층(120)과 피전사층(140)과의 사이에 형성되어 있다. 이렇게 하면, 분리층(120)에서 박리를 발생시키며, 그 후 기판(100)을 이탈시킨 후에, 잔존하는 분리층(120)과 같이 보강층(132)을, 피전사층(140)으로부터 제거하는 것도 가능하다. 도 42b와 같이, 전사체(180)의 상층에 형성된 보강층(132)도, 적어도 분리층(120)에서 박리를 발생시킨 후는 전사체(180)에서 제거할 수 있다. 도 42c에 도시된 보강층(132)은 피전사층(140)을 구성하는 다층내에, 예를 들면, 절연층으로서 개재되어 있다. 도 42d, 도 42e의 각 보강층(132)은 접착층(140)의 하층 또는 상층에 배치되어 있다. 이들의 경우에는 후에 제거하는 것은 불가능하게 된다.
[제 6 실시예]
본 실시예는 제 3, 제 4 또는 제 5 실시예의 일부 공정을 변형한 것이다.
[공정 4에서의 분리층에 실리콘계 광흡수층을 형성]
도 38에 대표하는 방법으로서, 도 40, 도 41에 도시된 바와 같은 방법을 채용하는 것이 바람직하다. 도 40은 분리층으로서의 비정질 실리콘층(120)을 사용한 예이고, 피전사층(140)의 하층에, 실리콘계 광흡수층으로서 사용되는 비정질 실리콘층(126)을 또한 형성하고 있다. 이 2개의 비정질 실리콘층(120, 126)을 분리하기 위해서, 실리콘계 개재층으로서 예를 들면, 실리콘 산화막(SiO2)이 개재되어 있다. 이렇게 하면, 만일 조사광이 분리층인 비정질 실리콘층(120)을 투과하여도, 그 투과광은 실리콘계 광흡수층으로서의 비정질 실리콘층(126)에 흡수된다. 이 결과, 그것보다 위의 박막 디바이스에 악영향을 주지 않는다. 더구나, 추가된 2개의 층(126, 128)은 모두 실리콘계의 층이기 때문에, 종래의 박막 형성기술로서 확립되어 있는 바와 같이, 금속오염 등을 일으키지 않는다.
또, 분리층으로서의 비정질 실리콘층(120)의 막두께보다도, 광흡수층으로서의 비정질 실리콘층(126)의 막두께를 두텁게 하면, 비정질 실리콘층(126)으로서 어블레이션이 발생될 우려를 확실히 방지할 수 있다. 그러나, 상기의 막두께의 관계에 한정되지 않고, 비정질 실리콘층(126)에 입사하는 광 에너지는 분리층으로서의 비정질 실리콘층(120)에 직접 입사하는 광 에너지보다도 충분히 적기 때문에, 비정질 실리콘층(126)으로서 어블레이션이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또, 도 41에 도시된 바와 같이, 분리층(120)과 다른 재질의 실리콘계 광흡수층(130)을 형성한 예를 예시하고, 이 경우에는 실리콘계 개재층(128)은 반드시 형성할 필요는 없다.
도 40, 도 41과 같이 구성하여 분리층(120)에서의 광누출 대책을 행한 경우에는 분리층(120)에서 박리가 발생됨으로 인하여 광흡수 에너지가 큰 경우에도, 박막 디바이스로의 악영향을 확실히 방지할 수 있는 이점이 있다.
[제 7 실시예]
본 실시예는 제 3, 제 4, 제 5 또는 제 6 실시예의 일부 공정을 변형한 것이다.
[공정 4에서의 광조사의 변형]
도 38의 금속막(124)을 갖지 않은 경우에 특히 적합한 광조사 방법이고, 또한, 박막 디바이스에 악영향을 주지 않는 본실시예의 광조사 방법에 관해서, 도 43 이후의 도면을 참조하여 설명한다.
도 43 및 도 44는 라인 빔(10)을 순차 주사방향 A에 따라서 주사시키어, 분리층(120)의 거의 전면에 광조사하는 방법을 도시하고 있다. 각 회에 있어서, 라인 빔(10)을 빔 스캔한 회수를 N으로 나타내었을 때, N회째의 라인 빔(10)의 조사 영역(20)(N)과, N+1회째의 라인 빔(10)의 조사 영역(20)(N+1)과의 사이에는 각 회의 빔 스캔이 실시되어 있다. 이 때문에, 인접된 조사 영역(20)(N)과 20(N+1) 사이에는 각회의 조사 영역보다도 충분히 좁은 저조사 영역 혹은 비조사 영역(30)이 형성된다.
여기서, 라인 빔(10)을 기판(100)에 대하여 상대적으로 도시 A 방향으로 이동시켰을 때에, 그 이동시에도 빔을 계속해서 출사하면, 부호(30)의 영역은 저조사 영역으로 된다. 한편, 이동시에는 라인 빔(10)을 출사되지 않도록 하면, 부호(30)의 영역은 비조사 영역으로 된다.
도 43, 도 44의 방식과는 달리, 만약 각 회의 빔조사 영역끼리를 겹치게 하면, 분리층(120)의 층내 및/또는 계면에서 박리를 발생시키는 데에 충분한 광 이상의 과도한 광이 조사되어진다. 이 과도한 광의 일부가 누출되어 분리층(120)을 개재하여 박막 디바이스를 포함하는 전사층(140)에 입사하면, 그 박막 디바이스의 특성 예를 들면, 전기적 특성이 열화되는 원인이 된다.
도 43, 도 44의 방식에서는 그와 같은 과도한 광이 분리층(120)에 조사되지 않기 때문에, 박막 디바이스가 전사체에 전사된 후도, 그 박막 디바이스의 원래의 특성을 유지할 수 있다. 또, 저조사 영역 혹은 비조사 영역(30)에 대응하는 분리층(120)에서는 박리가 발생하지 않지만, 그 양측의 빔조사 영역에서의 박리에 의해, 분리층(120)과 기판(100)과의 밀착성을 충분히 저감시킬 수 있다.
다음에, 라인 빔(10)의 광강도 분포를 고려한 빔 스캔의 예에 관해서, 도 44 내지 도 47을 참조하여 설명한다.
도 44는 도 43과는 달리, N회째의 라인 빔(10)의 조사 영역(20)(N)과, N+1회째의 라인 빔(10)의 조사 영역(20)(N+1)이 겹치도록 하여, 각 회의 빔 스캔이 실시되어 있다. 이 때문에, 근접한 조사 영역(20)(N)과 20(N+1)에는 2도 조사 영역(40)이 형성된다.
이러한 2도 조사 영역(40)이 형성되었다고 해도, 상술된 과도한 광조사에 기인하여 분리층(120)에서 광누출이 생기지 않고, 이것에 의해, 박막 디바이스의 원래의 특성을 유지할 수 있는 이유는 하기와 같다.
도 46 및 도 47은 빔 스캔에 의해 인접된 2개의 라인 빔(10, 10)의 위치에 의존한 광강도 분포를 도시하고 있다.
도 46에 도시한 광강도 분포 특성에 의하면, 각 라인 빔(10)은 그 빔 중심을 포함한 소정폭의 영역에서 광강도가 최대로 되는 플랫 피크(10a)를 갖는다. 그리고, 빔 스캔에 의해서 인접한 2개의 라인 빔(10, 10)은 각각의 플랫 피크(10a)가 겹치지 않도록 하여, 빔 스캔되어 있다.
한편, 도 47에 도시된 광강도 분포 특성에 의하면, 각 라인 빔(10)은 빔중심에서 광강도가 최대로 되며, 빔중심에서 분리됨에 따라서 광강도는 저하하고 있다. 그리고, 빔 스캔에 의해서 인접하는 2개의 라인 빔(10, 10)은, 각각의 라인 빔(10)의 최대 광강도의 90% 이상이 되는 빔조사 유효 영역끼리가 겹치지 않도록 하여, 빔 스캔된다.
이 결과, 2도 조사 영역(40)의 토탈의 빔조사량(각 위치에서의 광강도×시간의 합)은 플래트 피크 영역 혹은 최대 광강도의 90% 이상이 되는 빔조사 유효 영역이 2회 연속하여 동일 영역에 설정되는 경우보다도 적어진다. 이것에 의해, 2도 조사 영역(40)에서는 그 2회의 빔조사로 처음으로 그 영역의 분리층이 박리되는 경우가 있고, 이 경우에는 상술한 과도한 빔조사로는 되지 않는다. 혹은, 가령 1회째의 빔조사로 분리층이 박리되었다고 해도, 2회째의 빔조사에 기인하여 박막 디바이스로 입사되는 광을 적게 할 수 있고, 박막 디바이스의 전기적 특성의 열화를 방지하거나, 혹은 실사용상 문제가 생기지 않는 정도로 저감할 수 있다.
2도 조사 영역(40)에서의 광누출을 억제하기 위해서는 2도 조사 영역(40)에 조사되는 각회의 광강도의 최대치는 각 회의 광조사의 최대 광강도(빔중심의 광강도)에 대하여 90% 미만이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 80% 이하, 보다 바람직하게는 50% 이하로 할 수 있다. 특히, 빔강도의 절대치가 크고, 빔의 광강도의 반치폭(50%)의 강도라도 박리가 가능하면, 빔의 광강도의 반치폭(50%)을 초과하면 겹침을 없게 하도록 하여도 관계없다.
또, 이상의 것은 라인 빔(10)에 한정되지 않고, 스폿 빔(10) 등 다른 형상의 빔에 관해서도 마찬가지이다. 스폿빔의 경우에는 상하, 좌우에서 인접하는 다른 빔조사 영역과의 관계를 고려해야 한다.
또, 레이저광에 대표되는 조사광은 그 강도가 거의 균일하게 되도록 조사되는 것이면, 조사광의 조사 방향은 분리층(120)에 대하여 수직인 방향에 한정되지 않고, 분리층(120)에 대하여 소정 각도 경사진 방향이라도 무방하다.
다음에, 본 발명의 구체적 실시예에 관해서 설명한다. 이 실시예는 제 3 실시예의 실시예 1에 있어서의 레이저 조사에 있어서, 상술한 본 실시예를 실시한 것이다.
(변형 실시예 1)
세로 50mm×가로 50mm×두께 1.lmm의 석영 기판(연화점: 1630℃, 왜곡점이1070℃, 액시머 레이저의 투과율: 거의 100%)을 준비하고, 이 석영 기판의 한 면에, 분리층(레이저광 흡수층)으로서 비정질 실리콘(a-Si)막을 저압 CVD법(Si2H6 가스, 425℃)에 의해 형성하였다. 분리층의 막두께는 100㎚ 이었다.
다음에, 분리층 상에, 중간층으로서 SiO2막을 ECR-CVD법(SiH4+O2 가스, 100 ℃)에 의해 형성하였다. 중간층의 막두께는 200㎚ 이었다.
다음에, 중간층 상에, 피전사층으로서 막두께 50㎚의 다결정(폴리) 실리콘막을 CVD법(Si2H6 가스)에 의해 형성하였다. 그 후, 이 폴리실리콘막에 대하여, 소정의 패터닝을 실시하여, 박막 트랜지스터의 소스·드레인·채널이 되는 영역을 형성하였다. 이 후, 1000℃ 이상의 고온에 의해 폴리실리콘막 표면을 열산화하여 게이트 절연막 SiO2를 형성한 후, 게이트 절연막 상에 게이트 전극(폴리실리콘에 MO 등의 고융점 금속이 적층 형성된 구조)을 형성하여, 게이트 전극을 마스크로서 이온 주입함으로써, 자기 정합적(셀퍼라인)에 소스·드레인 영역을 형성하여, 박막 트랜지스터를 형성하였다.
또, 상기와 같은 고온 프로세스가 아니라, 저온 프로세스를 이용하여도 같은 특성의 박막 트랜지스터를 형성할 수 있다. 예를 들면, 분리층 상에, 중간층으로서의 SiO2막 상에, 전사층으로서 막두께 50㎚의 비정질 실리콘 막을 저압 CVD법(Si2H6 가스, 425℃)에 의해 형성하여, 이 비정질 실리콘 막에 레이저광(파장 308㎚)을 조사하여, 결정화시켜, 폴리실리콘막으로 하였다. 그 후, 이 폴리실리콘막에 대하여, 소정의 패터닝을 실시하여, 박막 트랜지스터의 소스·드레인·채널이 되는 영역을 형성하였다. 이다음에, 저압 CVD법에 의해 폴리실리콘막 상에 게이트 절연막 SiO2를 퇴적한 후, 게이트 절연막 상에 게이트 전극(폴리실리콘에 Mo 등의 고융점 금속이 적층 형성된 구조)을 형성하여, 게이트 전극을 마스크로서 이온 주입함으로써, 자기 정합적(셀퍼라인)으로 소스·드레인 영역을 형성하여, 박막 트랜지스터를 형성하였다.
이후에, 필요에 따라서, 소스·드레인 영역에 접속되는 전극 및 배선, 게이트 전극에 연결되는 배선이 형성된다. 이들의 전극이나 배선에는 Al이 사용되지만, 이것에 한정되지 않는다. 또한, 후 공정의 레이저 조사에 의해 Al의 용융이 우려되는 경우에는 Al보다도 고융점의 금속(후 공정의 레이저 조사에 의해 용융되지 않은 것)을 사용하여도 무방하다.
다음에, 상기 박막 트랜지스터 상에, 자외선 경화형 접착제를 도포하고(막두께: 100㎛), 또한 도포막에, 전사체에서 세로 200mm×가로 300mm×두께 1.1mm의 대형의 투명한 유리 기판(소다 유리, 연화점: 740℃, 왜곡점: 511℃)을 접합한 후, 유리 기판측에서 자외선을 조사하여 접착제를 경화시켜, 이들을 접착 고정하였다. 다음에, Xe-C1 액시머 레이저(파장: 308㎚)를 석영 기판측에서 조사하여, 도43 이후에 도시된 빔 스캔을 실시함으로써, 분리층에 박리(층내박리 및 계면박리)를 발생케 하였다. 조사된 Xe-C1 액시머 레이저의 에너지 밀도는 250mJ/cm2, 조사시간은 20nsec 이었다. 또, 액시머 레이저의 조사는 스폿 빔 조사와 라인 빔조사가 있고, 스폿 빔 조사인 경우는 소정의 단위영역(예를 들면, 8mm×8mm)에 스폿조사하여, 이 스폿 조사를, 도 43에 도시된 바와 같이 각 회의 조사 영역이 겹치지 않도록(전후 좌우에서 겹치지 않도록) 빔주사하면서 조사해 간다. 또한, 라인 빔조사의 경우는 소정의 단위영역(예를 들면, 378mm×0.1mm나 378mm×0.3mm(이들은 에너지의 90% 이상을 얻을 수 있는 영역))을 마찬가지로, 도 43에 도시된 바와 같이 각 회의 조사 영역이 겹치지 않도록 빔주사하면서 조사해 간다. 이것을 대신하여, 도 45에 도시된 바와 같이, 겹쳐서 조사되는 영역의 빔강도가 저하하도록 빔주사하여도 무방하다.
이후, 석영 기판과 유리 기판(전사체)을 분리층에 있어서 잡아떼고, 석영 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터 및 중간층을, 유리 기판측에 전사하였다. 그 후, 유리 기판측의 중간층의 표면에 부착된 분리층을, 에칭이나 세정 또는 그들의 조합에 의해 제거하였다. 또한, 석영 기판에 관해서도 같은 처리를 행하여, 재사용에 제공하였다.
또, 전사체가 되는 유리 기판이 석영 기판보다 큰 기판이면, 본 실시예와 같은 석영 기판으로부터 유리 기판에의 전사를, 평면적으로 다른 영역에 반복하여 실시하고, 유리 기판 상에, 석영 기판에 형성 가능한 박막 트랜지스터의 수보다 많은 박막 트랜지스터를 형성할 수 있다. 또한, 유리 기판 상에 반복하여 적층하고, 마찬가지로 보다 많은 박막 트랜지스터를 형성할 수 있다.
[제 8 실시예]
이하, 본 발명의 박리 방법의 제 8 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 실시예는 제 1 내지 제 7 중 어느 하나의 실시예의 피박리물 혹은 피전사층을 CMOS 구조의 TFT로 한 것이다.
도 24 내지 도 34는 본 발명의 박리 방법의 실시예의 공정을 도시한 단면도이다.
[공정 1] 도 24에 도시된 바와 같이, 기판(예를 들면, 석영 기판)(l00) 상에, 분리층(예를 들면, LPCVD법에 의해 형성된 비정질 실리콘 점)(120)과, 중간층(예를 들면, SiO2막)(142)과, 비정질 실리콘층(예를 들면, LPCVD법에 의해 형성된다)(143)을 순차로 적층 형성하고, 계속해서, 비정질 실리콘층(143)의 전면에 위쪽으로부터 레이저광을 조사하여, 어닐을 실시한다. 이것에 의해, 비정질 실리콘층(143)은 재결정화하여 폴리실리콘층이 된다.
[공정 2] 계속해서, 도 25에 도시된 바와 같이, 레이저-어닐에 의해 얻게 된 폴리실리콘층을 패터닝하여, 아일랜드(144a, 144b)를 형성한다.
[공정 3] 도 26에 도시된 바와 같이, 아일랜드(144a, 144b)를 덮는 게이트 절연막(148a, 148b)을, 예를 들면, CVD법에 의해 형성한다.
[공정 4] 도 27에 도시된 바와 같이, 폴리실리콘 혹은 메탈 등으로 이루어진 게이트전극(150a, 150b)을 형성한다.
[공정 5] 도 28에 도시된 바와 같이, 폴리이미드 등으로 이루어진 마스크층(170)을 형성하여, 게이트 전극(150b) 및 마스크층(170)을 마스크로서 이용하고, 셀퍼라인으로, 예를 들면, 붕소(B)의 이온 주입을 행한다. 이것에 의해서, p+층(172a, 172b)이 형성된다.
[공정 6] 도 29에 도시된 바와 같이, 폴리이미드 등으로 이루어진 마스크층(174)을 형성하여, 게이트 전극(150a) 및 마스크층(174)을 마스크로서 사용하여, 셀퍼라인으로, 예를 들면, 인(P)의 이온 주입을 행한다. 이것에 의해서, n+층(146a, 146b)이 형성된다.
[공정 7] 도 30에 도시된 바와 같이, 층간 절연막(154)을 형성하여, 선택적으로 콘택트 홀 형성 후, 전극(152a 내지 152d)을 형성한다.
이렇게하여 형성된 CMOS 구조의 TFT가, 도18 내지 도 22에 있어서의 피전사층(박막 디바이스층)(140)에 해당한다. 또, 층간 절연막(154) 상에 보호막을 형성하여도 무방하다.
[공정 8] 도 31에 도시된 바와 같이, CMOS 구성의 TFT 상에 접착층으로서의 엑폭시 수지층(160)을 형성하고, 다음에, 그 엑폭시 수지층(160)을 개재하여, TFT를 전사체(예를 들면, 소다 유리 기판)(180)에 접착한다. 계속해서, 열을 가하여 엑폭시 수지를 경화시켜, 전사체(180)와 TFT를 접착(접합)한다.
또, 접착층(160)은 자외선 경화형 접착제인 포토폴리머-수지라도 무방하다. 이 경우는 열이 아니라 전사체(180)측에서 자외선을 조사하여 폴리머를 경화시킨다.
[공정 9] 도 32에 도시된 바와 같이, 기판(100)의 이면에서, 예를 들면, Xe-C1 액시머 레이저광을 조사한다. 이것에 의해, 분리층(120)의 층내 및/또는 계면에서 박리를 발생시킨다.
[공정 10] 도 33에 도시된 바와 같이, 기판(100)을 떼어낸다.
[공정 11] 마지막에, 분리층(120)을 에칭에 의해 제거한다. 이것에 의해, 도 34에 도시된 바와 같이, CMOS 구성의 TFT가, 전사체(180)에 전사된 것으로 된다.
[제 9 실시예]
상술의 제 1 내지 제 8 중 어느 하나의 실시예에서 설명한 박막 디바이스의 전사 기술을 이용하면, 예를 들면, 도 35a에 도시된 바와 같은 박막 소자를 사용하여 구성된 마이크로 컴퓨터를 원하는 기판 상에 형성할 수 있게 된다. 도 35a에서는 플라스틱 등으로 이루어진 플렉시블 기판(182) 상에, 박막 소자를 이용하여 회로가 구성된 CPU(300), RAM(320), 입출력 회로(360) 및 이들 회로의 전원 전압을 공급하기 위한, 비정질 실리콘의 PIN 접합을 구비하는 태양 전지(340)가 탑재되어 있다. 도 35a의 마이크로 컴퓨터는 플렉시블 기판 상에 형성되어 있기 때문에, 도 35b에 도시된 바와 같이 굽힘에도 손상되지 않고, 또한, 경량이기 때문에 낙하에도 강하다고 하는 특징이 있다.
[제 10 실시예]
상술의 제 1 내지 제 4 중 어느 한 실시예에 의한 박막 디바이스의 전사 기술을 이용하여, 도 36, 도 37에 도시된 바와 같은 액티브 매트릭스 기판을 사용한 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치를 작성할 수 있다.
도 36에 도시된 바와 같이, 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치는 백라이트 등의 조명광원(400), 편광판(420),액티브 매트릭스 기판(440), 액정(460), 대향 기판(480), 편광판(500)을 구비한다.
또, 본 발명의 액티브 매트릭스 기판(440)과 대향 기판(480)에 플라스틱 필름과 같은 플렉시블 기판을 사용하는 경우는 조명광원(400)을 대신하여 반사판을 채용한 반사형 액정 패널로서 구성하면, 가소성이 있어 충격에 강하고 또한 경량인 액티브 매트릭스형 액정 패널이 실현된다. 또, 화소전극을 금속으로 형성한 경우, 반사판 및 편광판(420)은 불필요하게 된다.
본 실시예에서 사용하는 액티브 매트릭스 기판(440)은 화소부(442)에 TFT를 배치하여, 또한, 구동기 회로(444)(주사선 구동기 및 데이터선 구동기)를 탑재한 구동기 내장형 액티브 매트릭스 기판이다.
이 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치의 요부의 회로 구성이 도 37에 도시된다. 도 37에 도시된 바와 같이, 화소부(442)는 게이트가 게이트선 G1에 접속되어, 소스·드레인의 한쪽이 데이터선 D1에 접속되며, 소스·드레인의 다른쪽이 액정(460)에 접속된 TFT(M1)와, 액정을 포함한다. 또한, 구동부(444)는 화소부의 TFT(M1)와 같은 프로세스에 의해 형성되는 TFT(M2)를 포함하여 구성된다.
상기한 제 3 및 제 4 실시예에 의해 설명된 전사 방법에 의해, TFT(M1)와 TFT(M2)를 포함한 액티브 매트릭스 기판(440)을 형성할 수 있다.
이상의 설명과 같이, 본 발명은 기판 상에 형성하는 것이 가능한 여러 가지의 피박리물(피전사물)을, 형성에 이용한 기판과는 다른 전사체에 전사함으로써, 제조 기판과는 다른 전사체 상에 상기 피박리물을 배치하는 것이 가능하게 되기 때문에, 액정 표시 장치, 반도체 집적 회로 뿐만 아니라, 여러 가지 디바이스의 제조에 적용할 수 있다.
도 1 내지 도 8은 본 발명의 박리 방법의 제 1 실시예의 공정을 도시한 단면도.
도 9 내지 도 16은 본 발명의 박리 방법의 제 2 실시예의 공정을 도시한 단면도.
도 17 내지 도 22는 본 발명의 박막 소자의 전사 방법의 제 3 실시예의 공정을 도시한 단면도.
도 23은 제 1 기판(도 17의 기판100)의 레이저광의 파장에 대한 투과율의 변화를 도시한 도면.
도 24 내지 도 34는 본 발명의 박막 소자의 전사 방법의 제 4 실시예의 공정을 도시한 단면도.
도 35a, 도 35b는 본 발명을 이용하여 제조된 마이크로 컴퓨터의 사시도. 도 36은 액정 표시 장치의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 37은 액정 표시 장치의 요부의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 38은 본 발명의 박막 소자의 전사 방법의 변형예를 설명하기 위한 도면.
도 39는 분리층을 비정질 실리콘으로서 형성한 경우의, 어블레이션하는 것에 이르는 경위의, 분리층의 광흡수 에너지와 막두께와의 상관 관계를 도시한 도면.
도 40은 분리층인 비정질 실리콘층 상에, 실리콘계 개재층을 개재하여 광흡수층으로 이루어진 비정질 실리콘층을 배치한 변형예를 도시한 도면.
도 41은 분리층 상에, 분리층과는 다른 재질의 실리콘계 광흡수층을 배치한 변형예를 도시한 도면.
도 42a 내지 도 42e는 분리층의 박리시에 박막 디바이스의 변형 또는 파괴를 방지하기 위한 보강층을 배치한 변형예를 도시한 도면.
도 43은 본 발명의 박막 디바이스의 전사 방법의 하나의 공정인 분리층으로의 빔 스캔 동작을 설명하기 위한 도면.
도 44는 도 42의 빔 스캔을 설명하기 위한 평면도.
도 45는 본 발명의 박막 디바이스의 전사 방법의 하나의 공정인 분리층에의 빔 스캔 조작의 다른 예를 설명하기 위한 도면.
도 46은 도 45에 도시한 빔 스캔에 사용하는 빔의 광강도 분포를 도시한 특성도.
도 47은 도 45에 도시한 빔 스캔에 사용되는 빔의 다른 광강도 분포를 도시한 특성도.

Claims (37)

  1. 전사 방법에 있어서:
    기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 상에 분리층을 형성하는 단계;
    상기 분리층 상에 피전사층을 형성하는 단계;
    상기 피전사층에 전사체를 접합하는 단계;
    상기 기판으로부터 상기 피전사층을 제거하여 상기 피전사층을 상기 전사체에 전사하는 단계;
    상기 기판으로부터 상기 분리층의 나머지를 제거하는 단계; 및
    다른 전사를 위해 상기 기판을 재사용하는 단계를 포함하는, 전사 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리층내 및 상기 분리층과 상기 기판간의 계면 중 적어도 어느 한쪽에서 박리를 발생시켜, 상기 피전사층이 상기 기판으로부터 제거되도록 하는, 전사 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 분리층은 상기 박리를 발생시키기 위해 광 조사되는, 전사 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 피전사층 상에 접착층을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 접착층은 상기 피전사층을 상기 전사체에 접합하는, 전사 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 접착층은 경화형 접착제, 반응 경화형 접착제, 광경화형 접착제, 열경화형 접착제, 자외선 경화형 접착제 및 혐기 경화형 접착제로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 접착제를 포함하는, 전사 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판은 투명하고, 상기 접착제를 경화시키기 위해 상기 기판측으로부터 조사되는, 전사 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 전사체는 투명하고, 상기 접착제를 경화시키기 위해 상기 전사체로부터 조사되는, 전사 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 피전사층은, 박막 트랜지스터 및 박막 다이오드를 포함하는 박막 반도체 디바이스, 전극, 광전지 디바이스, 액츄에이터, 마이크로 자기 디바이스, 광 박막, 초전도 박막 및 다층 박막 중 적어도 하나를 포함하는, 전사 방법.
  9. 액티브 매트릭스 기판 제조 방법에 있어서:
    상기 기판 상에 분리층을 형성하는 단계;
    상기 분리층 상에, 복수의 박막 트랜지스터들을 포함하는 피전사층을 형성하는 단계;
    상기 기판으로부터 상기 피전사층을 제거하여 상기 피전사층을 전사체에 전사하는 단계;
    상기 기판으로부터 상기 분리층의 나머지를 제거하는 단계; 및
    다른 전사를 위해 상기 기판을 재사용하는 단계를 포함하는, 액티브 매트릭스 기판 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 액티브 매트릭스 기판은 화소부 및 구동부를 포함하고, 상기 화소부 및 구동부 중 적어도 하나는 상기 트랜지스터를 갖는, 액티브 매트릭스 기판 제조 방법.
  11. 전사 방법에 있어서:
    투명한 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 상에 분리층을 형성하는 단계;
    상기 분리층 상에 피전사층을 형성하는 단계;
    상기 피전사층의 일부분이 소정의 패턴으로 전사체에 전사되도록 상기 분리층을 부분적으로 절단(cleave)하는 단계;
    상기 분리층에 상기 기판을 통해 광 조사하여 박리를 발생시키는 단계; 및
    상기 분리층내 및 상기 분리층과 상기 기판간의 계면 중 적어도 어느 한쪽에서 박리를 발생시켜, 상기 피전사층이 상기 기판으로부터 제거되도록 하는 단계를 포함하는, 전사 방법.
  12. 삭제
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 분리층은 상기 박리를 발생시키기 위해 부분적으로 광 조사되는, 전사 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 광은 마스크를 통해 조사되는, 전사 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 조사를 위한 위치가 제어되는, 전사 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 분리층은 상기 전사체에 반복적으로 전사되는, 전사 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 전사체는 상기 기판보다 큰, 전사 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 피전사층은 반복 사이클에서 나란히(side by side) 전사되는, 전사 방법.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 피전사층 상에 접착층을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 접착층은 상기 피전사층을 상기 전사체에 접합하는, 전사 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 접착층은 경화형 접착제, 반응 경화형 접착제, 광경화형 접착제, 열경화형 접착제, 자외선 경화형 접착제 및 혐기 경화형 접착제로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 접착제를 포함하는, 전사 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 기판은 투명하고, 상기 접착제를 경화시키기 위해 상기 기판측으로부터 조사되는, 전사 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 전사체는 투명하고, 상기 접착제를 경화시키기 위해 상기 전사체로부터조사되는, 전사 방법.
  23. 제 11 항에 있어서,
    상기 피전사층은, 박막 트랜지스터 및 박막 다이오드를 포함하는 박막 반도체 디바이스, 전극, 광전지 디바이스, 액츄에이터, 마이크로 자기 디바이스, 광 박막, 초전도 박막 및 다층 박막 중 적어도 하나를 포함하는, 전사 방법.
  24. 액티브 매트릭스 기판 제조 방법에 있어서:
    투명한 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 상에 분리층을 형성하는 단계;
    상기 분리층 상에, 복수의 박막 트랜지스터들을 포함하는 피전사층을 형성하는 단계;
    상기 피전사층의 일부분이 소정의 패턴으로 반복적으로 전사체에 전사되도록 상기 분리층을 부분적으로 절단하는 단계;
    상기 분리층에 상기 기판을 통해 광 조사하여 박리를 발생시키는 단계; 및
    상기 분리층내 및 상기 분리층과 상기 기판간의 계면 중 적어도 어느 한쪽에서 박리를 발생시켜, 상기 피전사층이 상기 기판으로부터 제거되도록 하는 단계를 포함하는, 액티브 매트릭스 기판 제조 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 전사체는 상기 기판보다 큰, 액티브 매트릭스 기판 제조 방법.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 액티브 매트릭스 기판은 화소부 및 구동부를 포함하고, 상기 화소부 및 구동부 중 적어도 하나는 상기 트랜지스터를 갖는, 액티브 매트릭스 기판 제조 방법.
  27. 전사 방법에 있어서:
    기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 상에 분리층을 형성하는 단계;
    상기 분리층 상에 피전사층을 형성하는 단계; 및
    상기 피전사층에 전사체를 접합하고, 상기 기판으로부터 상기 피전사층을 제거하여 상기 피전사층을 상기 전사체에 전사하는 단계로서, 상기 전사하는 단계는 반복적으로 수행되는 전사 프로세스를 구성하여, 상기 전사 프로세스에 의해 형성된 상기 피전사층의 표면 및 이면의 위치가 상기 기판 상에 형성된 상기 피전사층의 표면 및 이면의 위치와 동일하게 되도록 하는, 상기 전사하는 단계를 포함하는, 전사 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 분리층내 및 상기 분리층과 상기 기판간의 계면 중 적어도 어느 한쪽에서 박리를 발생시켜, 상기 피전사층이 상기 기판으로부터 제거되도록 하는, 전사 방법.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 분리층은 상기 박리를 발생시키기 위해 광 조사되는, 전사 방법.
  30. 제 27 항에 있어서,
    상기 전사 프로세스는 짝수회 반복적으로 수행되는, 전사 방법.
  31. 제 27 항에 있어서,
    상기 피전사층 상에 접착층을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 접착층은 상기 피전사층을 상기 전사체에 접합하는, 전사 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 접착층은 경화형 접착제, 반응 경화형 접착제, 광경화형 접착제, 열경화형 접착제, 자외선 경화형 접착제, 및 혐기 경화형 접착제로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 접착제를 포함하는, 전사 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 기판은 투명하고, 상기 접착제를 경화시키기 위해 상기 기판측으로부터 조사되는, 전사 방법.
  34. 제 31 항에 있어서,
    상기 전사체는 투명하고, 상기 접착제를 경화시키기 위해 상기 전사체로부터 조사되는, 전사 방법.
  35. 제 27 항에 있어서,
    상기 피전사층은, 박막 트랜지스터 및 박막 다이오드를 포함하는 박막 반도체 디바이스, 전극, 광전지 디바이스, 액츄에이터, 마이크로 자기 디바이스, 광 박막, 초전도 박막 및 다층 박막 중 적어도 하나를 포함하는, 전사 방법.
  36. 액티브 매트릭스 기판 제조 방법에 있어서:
    상기 기판 상에 분리층을 형성하는 단계;
    상기 분리층 상에, 복수의 박막 트랜지스터들을 포함하는 피전사층을 형성하는 단계;
    상기 피전사층에 전사체를 접합하고, 상기 기판으로부터 상기 피전사층을 제거하여 상기 피전사층을 상기 전사체에 전사하는 단계로서, 상기 전사하는 단계는 반복적으로 수행되는 전사 프로세스를 구성하여, 상기 전사 프로세스에 의해 형성된 상기 피전사층의 표면 및 이면의 위치가 상기 기판 상에 형성된 상기 피전사층의 표면 및 이면의 위치와 동일하게 되도록 하는, 상기 전사하는 단계를 포함하는, 액티브 매트릭스 기판 제조 방법.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 액티브 매트릭스 기판은 화소부 및 구동부를 포함하고, 상기 화소부 및 구동부 중 적어도 하나는 상기 트랜지스터를 포함하는, 액티브 매트릭스 기판 제조 방법.
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