KR100787901B1 - 박막 디바이스 공급체, 박막 디바이스 공급체의 제조 방법, 전사 방법 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

박막 디바이스 공급체, 박막 디바이스 공급체의 제조 방법, 전사 방법 및 반도체 장치의 제조 방법 Download PDF

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다이메이 고다이라
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 간편하게 피전사층을 유연성 또는 가요(可撓)성을 갖는 전사체에 박리 전사하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 또한, 본 발명은 이러한 박리 전사 기술을 이용하여 반도체 장치를 제조하는 방법 및 그에 따라 제조되는 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
기판 위에 형성된 피전사층을 유연성 또는 가요성을 갖는 전사체에 전사하는 방법으로서, 기판 위에 피전사층을 형성하는 제 1 공정과, 기판 위에 형성된 피전사층을 고정구에 고정한 유연성 또는 가요성을 갖는 전사체에 접합하는 제 2 공정과, 기판으로부터 전사체에 피전사층을 박리 전사하는 제 3 공정을 포함하는 피전사층의 전사 방법에 의해서 상기 과제를 해결한다.
전사체, 피전사층, 박막 디바이스, 반도체 장치, 임시 고정용 접착층

Description

박막 디바이스 공급체, 박막 디바이스 공급체의 제조 방법, 전사 방법 및 반도체 장치의 제조 방법{THIN FILM DEVICE SUPPLY BODY, METHOD OF FABRICATING THIN FILM DEVICE, METHOD OF TRANSFER, AND METHOD OF FABRICATING SEMICONDUCTOR DEVICE}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 형태를 설명하는 제조 공정 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예의 형태를 설명하는 제조 공정 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예의 형태를 설명하는 제조 공정 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예의 형태를 설명하는 공정도.
도 5는 본 발명의 실시예의 형태를 설명하는 제조 공정 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예의 형태를 설명하는 제조 공정 단면도.
도 7은 제 2 실시 형태의 피전사층의 전사 방법의 일례를 설명하기 위한 도면.
도 8은 제 3 실시 형태의 피전사층의 전사 방법을 설명하기 위한 도면.
도 9는 제 3 실시 형태의 피전사층의 전사 방법을 설명하기 위한 도면.
도 10은 전기 광학 장치(예:유기 EL 표시 장치)를 포함하여 구성되는 각종 전자 기기의 예를 나타내는 도면.
도 11은 전기 광학 장치(예: 유기 EL 표시 장치)를 포함하여 구성되는 각종 전자 기기의 예를 나타내는 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
9 : 지지 기판 이면(裏面)
10 : 지지 기판
14 : 지지 기판과 접하는 제 1 박리층 계면
15 : 제 1 박리층
16 : 제 1 임시 고정용 접착층과 접하는 제 1 박리층 계면
20 : 제 1 임시 고정용 접착층
25 : 플렉시블 기판
26 : 박막 소자를 접하는 제 2 박리층 계면
27 : 제조원(元) 기판
28 : 제 2 박리층
29 : 제조원 기판과 접하는 제 2 박리층 계면
30 : 박막 디바이스
33 : 영구 접착층
34 : 제조원 기판이 제거된 면
35 : 박막 소자
40 : 제 2 임시 고정용 접착층
44 : 제 2 임시 고정용 접착층을 접하는 제 3 박리층 계면
45 : 제 3 박리층
46 : 임시 고정 기판과 접하는 제 3 박리층 계면
50 : 임시 고정용 기판
60 : 경계부
61 : 홈부
70 : 조사광
110 : 기판
111 : 이면
112 : 제 1 분리층
114 : 피전사층
116 : 접착층
118 : 제 2 분리층
120 : 1차 전사체
123 : 조사광
124 : 접착층
126 : 2차 전사체
128 : 접착층
130 : 접착층
131 : 조사광
132 : 최종 전사체(2차 전사체)
134 : 접착층
136 : 고정구
600 : 전기 광학 장치
830 : 휴대 전화
831 : 안테나부
832 : 음성 출력부
833 : 음성 입력부
834 : 조작부
840 : 비디오 카메라
841 : 수상부
842 : 조작부
843 : 음성 입력부
850 : 컴퓨터
851 : 카메라부
852 : 조작부
860 : 헤드 마운트 디스플레이
861 : 밴드
862 : 광조사 수납부
900 : 텔레비젼
910 : 롤업식 텔레비젼
본 발명은 박막 소자의 전사 기술에 관하여, 상세하게는 전사체가 유연성 또는 가요성을 갖는 경우에도 용이하게 박리 전사하는 것이 가능한 전사 방법, 반도체 장치의 제조 방법 및 전자 기기에 관한 것이다.
최근, 박막 트랜지스터(TFT)나 박막 다이오드(TFD) 등의 박막 소자를 구비한 박막 디바이스의 제조에 관해서 박막 소자를 그 자신이 제조되는 제조원(元) 기판으로부터 예를 들어, 가요성을 구비한 플렉시블 기판에 전사함으로써, 경량이며 내(耐)충격성이 우수하고, 가요성을 갖는 박막 디바이스를 제조하기 위한 기술이 검토되고 있다.
예를 들어, 본 출원인은 제조원 기판 위에 제조된 박막 소자를 전사선(先) 기판인 플렉시블 기판 등에 전사하는 방법으로서, 제조원 기판 위에 박리층을 통해서 박막 소자를 제조하고, 이를 전사선 기판에 접착하고 나서 박리층에 조사광을 실시하여 박리를 발생시키고, 제조원 기판을 박막 소자로부터 이탈시키는 전사 방법을 개발하여 이미 특허 출원하고 있다(일본국 특개평10-125931호 공보).
또한, 본 출원인은 박막 소자를 가전사 기판(1차 전사체)에 1차 전사하고, 이를 또한 전사선 기판(2차 전사체)에 2차 전사하는 전사 방법을 개발하여 이미 특허 출원하고 있다(일본국 특개평11-26733호 공보, 일본국 특개2001-189460호 공보).
이들 전사 방법에 의하면, 제조에 고온 프로세스나 엄밀한 가공 정도를 필요 로 하는 박막 소자를 내열성이나 형상 안정성이 뛰어나고, 박막 소자의 제조에 적합한 제조원 기판 위에 제조한 후에, 예를 들어 수지 기판과 같은 경량이며 유연성을 갖는 기판 위에 전사함으로써 플렉시블 박막 디바이스를 제조하는 것이 가능해진다.
[특허문헌 1] 일본국 특개평10-125931호 공보
[특허문헌 2] 일본국 특개평11-26733호 공보
[특허문헌 3] 일본국 특개2001-189460호 공보
그러나, 상술한 종래의 전사 기술을 이용하여 제조된 플렉시블 박막 디바이스는 경량이며 유연성이 우수한 반면, 형상이 불안정하기 때문에 취급이 곤란하다는 결점이 있었다. 즉, 기판이 유연하기 때문에, 종래의 유리나 실리콘 웨이퍼를 취급하는 것과 동일한 방법으로는 기판의 유지나 운반시에 낙하 등의 실수가 발생하기 쉽다. 특히, 수 평방 밀리미터로부터 수 평방 센치미터 정도의 비교적 작은 면적에 분할된 박막 디바이스를 대량으로 제조하는 경우에서는 하나하나의 박막 디바이스를 개별적으로 취급하고, 검사나 실장 공정을 신속히 실시하는 것이 매우 곤란했다.
또한, 필름과 같은 부드러운 전사체에 피전사층을 전사하는 경우에는 박리하기가 어렵다. 가전사 기판(1차 전사체)으로서 딱딱한 전사체를 이용한 경우에도, 최종적으로 전사하는 전사선 기판(2차 전사체)이 필름 등의 유연성 또는 가요성이 있는 재료로 구성되어 있으면, 아직 1차 전사체를 피전사층이 접합된 2차 전사체로 부터 분리하기 어렵다는 문제가 있었다.
또한, 1차 전사체를 에칭 등으로 제거 가능한 재료로 구성한 경우에도, 재료의 선택이 복잡해지는 등의 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 형상 불안정성을 갖는 박막 디바이스라도, 제조나 출하의 취급을 용이하게 하는 박막 디바이스의 공급체, 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 더욱 간편하게 피전사층을 유연성 또는 가요성을 갖는 전사체에 박리 전사하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
또한, 본 발명은 이러한 박리·전사 기술을 이용하여 반도체 장치를 제조하는 방법 및 그에 따라 제조되는 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 박막 디바이스 공급체는 지지 기판 위에 임시 고정용 접착층을 통해서 박막 디바이스가 고정된 구조를 구비한 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의하면 박막 디바이스가 고정된 지지 기판을 통해서 박막 디바이스를 간접적으로 취급하는 것이 가능해진다.
여기서, 지지 기판에는 유리나 석영, 실리콘 웨이퍼 등의 경질이며 형상 안정성이 뛰어난 기판이 포함된다. 이들 기판은, 반도체나 액정 디스플레이의 제조 공정에서 극히 일반적으로 이용되는 것으로서, 그 취급도 매우 용이하다.
상기 지지 기판에는 박리층이 형성되는 것이 바람직하고, 또한, 상기 지지 기판은 투광성 기판인 것이 바람직하다. 그에 따라, 상기 지지 기판을 통해서 박리층 또는 임시 고정용 접착층에 박리를 발생시키고, 또는 접착력을 소멸(감소)시키는 광(光) 에너지의 부여가 가능해진다.
상기 박막 디바이스는 가요성을 갖는 플렉시블 기판 위에 박막 소자층이 탑재된 구조를 구비하는 것이 바람직하다. 그에 따라, 가요성의 박막 디바이스가 지지 기판에 의해서 서포트되므로 전사 대상의 박막(박막 장치)의 취급이 용이해진다.
상기 임시 고정용 접착층은 박막 디바이스를 일시적으로 지지 기판에 고정하는 기능과, 필요에 따라서 박막 디바이스를 분리할 수 있는 기능을 구비한다. 이 접착층의 성상으로서는 액상이나 페이스트 형상의 전구체를 열 경화나 광 경화 등의 수단을 이용하여 경화시킴으로써 접착력을 발휘하는 것이어도 좋고, 점착 시트와 같이 점착력에 의해서 박막 디바이스를 지지 기판에 고정하는 것이어도 좋다.
또한, 본 발명의 박막 디바이스 공급체는 지지 기판 위에 형성된 박리층 및 임시 고정용 접착층을 통해서 박막 디바이스가 고정된 구조를 구비한 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의하면, 임시 고정용 접착층의 접착력의 제어가 곤란하고, 임시 고정용 접착층에서 박막 디바이스를 지지 기판으로부터 분리하는 것이 곤란했던 경우에도, 박리층도 박막 디바이스의 분리에 이용할 수 있고, 박막 디바이스의 박리가 용이해진다. 그에 따라, 임시 고정용 접착층으로서 이용 가능한 재료의 선택 범위를 넓힐 수 있다. 상술한 바와 같이, 박막 디바이스는 가요성을 갖는 플렉시 블 기판 위에 박막 소자층이 탑재된 구성으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 박막 디바이스 공급체의 제조 방법은, 지지 기판 위에 박막 디바이스를 박리 전사 가능하게 떠맡는 박막 디바이스 공급체의 제조 방법에서, 제조원 기판의 표면에 제조된 상기 박막 소자층에 제 1 임시 고정용 접착층을 통해서 임시 고정 기판을 고정하는 공정과, 상기 박막 소자층으로부터 상기 제조원 기판을 제거하는 공정과, 상기 막박 소자층의 상기 제조원 기판이 제거된 면에 영구 접착층을 통해서 플렉시블 기판을 접착하는 공정과, 상기 플렉시블 기판의 상기 박막 소자가 접착된 면과 반대의 면에 제 2 임시 고정용 접착층을 통해서 지지 기판을 고정하는 공정과, 상기 박막 소자로부터 상기 임시 고정용 기판을 제거하는 공정을 포함한다.
상기 박막 소자층으로부터 상기 제조원 기판을 제거하는 공정은 상기 제조원 기판으로서 투광성 기판을 이용하고, 이 기판의 표면에 미리 형성된 박리층에 대하여 상기 기판의 이면(裏面)으로부터 조사광을 실시하고, 상기 박리층에 계면 박리 및/또는 층내 박리를 발생시키는 것인 것이 바람직하다. 또한, 상기 공정은 상기 제조원 기판을 연삭 및/또는 에칭하여 제거하는 것이어도 좋다.
상기 박막 소자로부터 상기 임시 고정 기판을 제거하는 공정은 상기 제 1 임시 고정용 접착층에 광조사 또는 가열을 실시하고, 이 접착층의 접착력을 현저하게 감소 또는 소실시킴으로써, 상기 임시 고정 기판을 제거하는 것인 것이 바람직하다. 또한, 상기 공정은 상기 임시 고정 기판에 미리 형성된 박리층에 대하여 광조사를 실시하고, 이 박리층에 계면 박리 및/또는 층내 박리를 발생시키는 것이어도 좋다. 또한, 상기 공정은 상기 제 1 임시 고정용 접착층을 용매로 용해시키는 공정이라도 좋다.
상기 임시 고정용 기판은 유리나 석영(석영 유리)과 같은 기판으로 투광성을 나타내고 있으면 더욱 좋다.
또한, 상술한 본 발명에서 각 박리층은 레이저 광선 등의 광조사에 의해서 원자간력 또는 분자간력의 결합력이 손실 또는 감소하고, 박리(ablation)를 발생하는 재료로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 박막 디바이스 공급체의 제조 방법은, 또한, 상기 박막 소자층을 상기 지지 기판, 상기 임시 고정 기판 및 상기 제조원 기판 중 어느 하나에 고정한 후에, 상기 박막 소자층을 복수의 영역에 분할하는 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 박막 소자층을 복수의 영역에 분할하는 공정은 상기 박막 소자층의 상기 복수의 영역의 경계부에 홈부를 형성하는 공정과, 상기 플렉시블 기판을 상기 복수의 영역의 경계부에서 분할하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 플렉시블 기판을 상기 복수의 영역의 경계면에서 분할하기 위한 상기 플렉시블 기판 피가공 영역의 폭은 상기 박막 소자층의 복수의 박막 소자나 박막 회로의 영역의 경계부에 형성된 홈부의 폭보다도 작은 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 전자 기기는 상술한 기재의 박막 디바이스의 공급체로부터 공급되는 박막 디바이스를 탑재하여 구성된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 피전사층의 전사 방법은 기판 위에 형성된 피전사층을 유연성 또는 가요성을 갖는 전사체에 전사하는 방법으로서, 상기 기판 위에 피전사층을 형성하는 제 1 공정과, 상기 기판에 형성된 상기 피전사층을 고정구에 고정한 유연성 또는 가요성을 갖는 전사체에 접합하는 제 2 공정과, 상기 기판으로부터 상기 전사체에 상기 피전사층을 박리 전사하는 제 3 공정을 포함한다.
이것에 의하면, 유연성 또는 가요성을 갖는 전사체를 고정구에 고정함으로써, 박리할 때에 기판과 전사체에 균일한 힘을 가하는 것이 가능해지므로, 간편하게 기판을 피전사층이 접합된 전사체로부터 박리하는 것이 가능해진다. 이 피전사층의 전사 방법은 예를 들어, 박막 반도체 장치의 제조, 시트 형상의 전기 광학 장치의 제조 방법, 전자 기기의 제조법 등에 사용된다.
본 발명의 다른 형태는 기판 위에 형성된 피전사층을 유연성 또는 가요성을 갖는 전사체에 전사하는 방법으로서, 상기 기판 위에 피전사층을 형성하는 제 1 공정과, 상기 기판을 상기 피전사층과 1차 전사체에 접합하는 제 2 공정과, 상기 기판으로부터 상기 1차 전사체에 상기 피전사층을 박리 전사하는 제 3 공정과, 상기 1차 전사체에 전사된 상기 피전사층을 고정구에 고정한 유연성 또는 가요성을 갖는 2차 전사체에 접합하는 제 4 공정과, 상기 1차 전사체로부터 상기 2차 전사체에 상기 피전사층을 박리 전사하는 제 5 공정을 포함하는 전사 방법을 제공하는 것이다.
이것에 의하면, 전사를 2회할 때에 최종적(2회째)으로 전사되게 되는 2차 전사체가 유연성 또는 가요성을 갖는 것인 경우에도, 2차 전사체를 고정구에 고정함으로써, 간편하게 1차 전사체를 피전사층이 접합된 2차 전사체로부터 박리하는 것 이 가능해진다.
본 발명의 또 다른 형태는 기판 위에 형성된 피전사층을 유연성 또는 가요성을 갖는 전사체에 전사하는 방법으로서, 상기 기판 위에 피전사층을 형성하는 제 1 공정과, 상기 기판을 상기 피전사층을 통해서 고정구에 고정한 유연성 또는 가요성을 갖는 1차 전사체에 접합하는 제 2 공정과, 상기 기판으로부터 상기 1차 전사체에 상기 피전사층을 박리 전사하는 제 3 공정과, 상기 1차 전사체에 전사된 상기 피전사층을 고정구에 고정한 유연성 또는 가요성을 갖는 2차 전사체에 접합하는 제 4 공정과, 상기 1차 전사체로부터 상기 2차 전사체에 상기 피전사층을 박리 전사하는 제 5 공정을 포함하는 피전사층의 전사 방법을 제공하는 것이다.
이에 따르면, 일시적으로 피전사층을 전사하는 1차 전사와, 최종적인 전사체가 되는 2차 전사체의 양쪽이 유연성 또는 가요성을 갖는 것인 경우에도, 1차 전사체와 2차 전사체의 쌍방에 고정구를 고정함으로써, 간편하게 피전사층의 전사가 가능해진다.
상기 고정구로서는 예를 들어, 보조 기판이 이용된다.
상기 피전사층으로서는 예를 들어, 박막 트랜지스터 등의 박막 디바이스를 들 수 있다.
본 발명의 다른 형태는 상기 전사 방법을 이용한 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다. 이에 따르면, 상기 전사 방법을 이용하고 있으므로, 간편하게 박리 전사를 행하는 것이 가능해 지고, 반도체 장치의 생산성을 향상시키는 것이 가능해진다. 따라서, 반도체 장치의 가격을 저감하는 것이 가능해진다.
본 발명의 다른 형태는 상기 제조 방법에 의해 얻어지는 반도체 장치를 이용한 전자 기기이다. 이에 따르면, 저가의 전자 기기를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 가요성 기판을 이용한 전기 광학 장치 등의 전자 기기의 제조 공정에서 박리 전사법에 의해서 TFT(박막 트랜지스터) 회로 등이 형성된 박막 소자층을 가요성 기판에 전사한다. 이 때에, 취급이 어려운 가요성 기판에 기계 강도가 높은 지지 기판(또는, 고정구)을 접합하여 지지함으로써 공정 중에서의 가요성 기판의 구부러짐 등을 회피하고, 박리 전사의 정밀도 향상이나 박리 박막의 취급의 용이화를 도모한다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 박막 디바이스의 공급체를 나타내고 있다. 상기 도면에 나타낸 바와 같이, 이 실시예의 박막 디바이스의 공급체는 지지 기판(10)의 편면(상면)에 제 1 임시 고정용 접착층(20)을 통해서 박막 디바이스(30)를 형성하고 있다.
지지 기판(10)은 박막 디바이스를 안정적으로 올려 놓는 것이며, 석영 유리 이외에, 소다 유리, 코닝7059(상품명), 일본 전기 초자OA-2(상품명) 등의 내열성 유리 등의 유리나 실리콘 웨이퍼 등이 사용된다. 이들 등 기판은 경질이며 형상 안정성이 우수한 특징을 갖는다.
지지 기판(10)은 그 이면(9)측으로부터 임시 고정 접착층(20)에 광 에너지(또는, 열)를 부여하기 때문에, 투광성 기판인 것이 바람직하다.
임시 고정용 접착층(20)은 광조사 또는 가열에 의해서 접착력을 현저하게 감 소 또는 소실하는 특징을 갖는 것이 바람직하다.
임시 고정용 접착층(20)의 성상으로서는 액상이나 페이스트 형상 등의 전구체를 열 경화, 광 경화 등의 수단을 이용하여 경화시킴으로써 접착력을 발휘하는 것을 이용할 수 있다. 점착 시트와 같이 점착력에 의해서 박막 디바이스를 지지 기판에 고정하는 것이어도 좋다.
이 임시 고정용 접착층(20)은 여러가지 형성 목적으로 형성된다. 예를 들어, 제조시 또는 사용시에서 후술하는 박막 소자(또는 박막 소자층)(35)를 물리적 또는 화학적으로 보호하는 보호막, 도전층, 조사광(70)의 차광층 또는 반사층, 박막 소자(35)로의 또는 박막 소자(35)로부터의 성분의 이동을 저지하는 배리어층으로서의 기능 중 적어도 하나를 발휘하는 것을 들 수 있다.
박막 디바이스(30)는 박막 트랜지스터(TFT), 다이오드, 발광 소자, 광소자, 각종 검출 소자, 커패시터, 저항, 유도자(inductor), 배선, 전극, 절연체 등에 의해서 구성되고 일정한 기능을 발휘하는 박막 회로나 박막 장치, 상술한 박막 소자 단체(單體) 등이 해당한다.
이러한 구성으로 함으로써, 소요의 물리적·기계적 강도를 갖는 지지 기판(10)을 통해서 박막 디바이스(30)를 간접적으로 취급하는 것이 가능해진다.
박막 디바이스(30)는 예를 들어, 지지 기판(10)에 올려 놓은 상태에서 도시되지 않은 전사 대상체(전사선 기판)에 영구 접착제로 접착된 후에, 레이저 광 조사 등에 의해서 전사 대상 영역의 임시 고정 접착층(20)의 접착력을 소멸시킴으로써 지지 기판(10)으로부터 박리되고, 전사 대상체에 이동(박리 전사) 가능해진다.
(실시예 2)
도 2는 본 발명의 제 2 실시예를 나타내고 있다. 상기 도면에서 도 1과 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 이러한 부분의 설명은 생략한다.
이 실시예의 박막 디바이스 공급체에서는 지지 기판(10)은 제 1 박리층(15)을 갖고 있다. 이 박리층(15)의 상면(지지 기판(10)에 접하지 않는 면)에 임시 고정용 접착층(20)을 통해서 박막 디바이스(30)가 형성되어 있다. 즉, 지지 기판(10)과 박막 디바이스(30) 사이에는 박리층(15) 및 임시 고정용 접착층(20)이 개재하고 있다. 후술하는 바와 같이, 박리층(15)으로서는 비정질 실리콘층 등을 사용하는 것이 가능하다. 박리층(15)은 예를 들어, 레이저광에 의해서 에너지가 부여되면, 원자, 분자 사이의 결합력을 잃는다. 그 결과, 박리층(15) 내, 박리층(15)과 지지 기판(10)의 계면(16), 박리층(15)과 임시 고정용 접착층(20)의 계면(14) 등에 박리(파괴)가 발생한다.
이러한 임시 고정용 접착층(20)에 더불어 박리층(15)을 지지 기판(10)과 박막 디바이스(30) 사이에 개재시키는 구성에 따르면, 임시 고정용 접착층(20)의 접착력의 제어가 곤란하여 임시 고정용 접착층(20)에서 박막 디바이스를 지지 기판(10)으로부터 분리하는(박리 전사) 것이 곤란할 때에, 박리층(15)도 박리 디바이스의 분리에 이용할 수 있고, 박막 디바이스의 이동이 용이해진다.
(실시예 3)
도 3은 본 발명의 제 3 실시예를 나타내고 있다. 상기 도면에서 도 1과 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 이러한 부분의 설명은 생략한다.
이 실시예의 박막 디바이스 공급체에서는 박막 디바이스(30)는 박리층(15) 및 임시 고정용 접착층(20)을 통해서 지지 기판에 고정되어 있다. 그리고, 박막 디바이스(30)는 플렉시블 기판(25) 및 그 위에 형성된 박막 소자층(35) 등에 의해서 구성되어 있다. 박막 디바이스(30)는 도시되지 않은 접착층(후술하는 영구 접착층(34)(도 4 참조))을 통해서 플렉시블 기판(25)에 접합된다. 즉, 박막 디바이스의 공급체는 지지 기판(10), 박리층(15), 임시 고정용 접착층(20), 플렉시블 기판(25), (영구 접착층(34)) 및 박막 소자층(35)을 적층하여 구성되어 있다.
플렉시블 기판(25)으로서는 기계적 특성으로서 가요성, 탄성을 갖는 것이다. 바람직하게는 어느 정도의 강성(강도)을 갖는 것이 바람직하다. 이렇게 가요성을 갖는 플렉시블 기판(25)을 이용하면, 강성이 높은 유리 기판 등의 것으로는 얻을 수 없는 우수한 특성이 실현 가능하다.
이러한 플렉시블 기판(25)의 재료로서는 각종 합성 수지가 바람직하다. 합성 수지로서는 열 가소성 수지, 열 경화성 수지 중 어떤 것이라도 좋고, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌프로필렌 공중합체, 에틸렌일초산비닐 공중합체(EVA) 등의 폴리올레핀 고리 형상 폴리올레핀, 변성 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐렌, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리카네이트, 폴리(4-메탈벤젠-1), 이오노머, 아크릴 수지, 폴리메틸메타크릴레이트, 아크릴스티렌 공중합체(AS 수지), 부타젠스틸 공중합체, 폴리올 공중합체(EVOH), 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌텔레프탈레이트(PBT), 폴리시클로헥산텔레프탈레이트(PCT) 등의 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르이미드, 폴리아세타르(POM), 폴리페닐렌옥시드, 변성 폴리페닐렌옥시드, 폴리아릴레이트, 방향족 폴리에스테르(액정 폴리머), 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리불화비닐리덴, 기타 불소계 수지, 스티렌계, 폴리올레핀계, 폴리염화비닐계, 폴리우레탄계, 불소고무계, 염소화폴리에틸렌계 등의 각종 열가소성 엘라스토머, 에폭시 수지, 페놀 수지, 유리아 수지, 멜라민 수지, 불포화 폴리에스테르, 실리콘 수지, 폴리우레탄 등, 또는 이들 중 1종 또는 2 종 이상을 조합하여(예를 들어, 2층 이상의 적층체로서) 이용할 수 있다.
또한, 이 플렉시블 기판(25)은 투광성을 갖고 있는 것이 바람직하다.
또한, 플렉시블 기판(25)의 두께는 플렉시블 기판(25), 영구 접착층(33)의 강도, 박막 소자(35)의 두께로 선택되지만, 예를 들어, 20㎛~500㎛ 정도로 하는 것이 바람직하다.
(실시예 4)
이어서, 본 발명의 박막 디바이스 공급체의 제조 방법에 대해서, 도 4의 (a) 내지 상기 도면의 (e-3)을 참조하여 설명한다.
우선, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 예를 들어, 1000℃ 정도에 견딜 수 있는 석영 유리 등의 투광성 내열 기판을 제조원 기판(27)으로 한다.
제조원 기판(27)은 석영 유리 이외에, 소다 유리, 코닉7059(상품명), 일본 전기 초자OA-2(상품명) 등의 내열성 유리 등이 사용 가능하다. 제조원 기판(27)의 두께에는 큰 제한 요소는 없지만, 0.1㎜~0.5㎜ 정도인 것이 바람직하고, 0.5㎜로부터 1.5㎜인 것이 보다 바람직하다. 제조원 기판(27)의 두께가 너무 얇으면 강도의 저하를 초래하고, 역으로 너무 두꺼우면 제조원 기판(27)의 투과율이 낮은 경우에 조사광의 감쇠(減衰)를 초래한다. 단, 제조원 기판(27)의 조사광의 투과율이 높은 경우에는, 상기 상한치를 초과하여 그 두께를 두껍게 할 수 있다.
이 제조원 기판(27) 위에 박리층(28)이 형성된다. 박리층(28)은 예를 들어, CVD법에 의해서 비정질 실리콘층을 제조원 기판(27) 위에 퇴적함으로써 형성된다.
이 박리층의 위에 박막 소자층(35)이 형성된다. 박막 소자층(35)은 실리콘층의 퇴적, 결정화, 패터닝, 절연막의 형성, 이온 주입, 열처리, 배선·전극 형성 등의 알려져 있는 박막 반도체 장치의 제조 프로세스를 이용하여 형성된다.
이 박막 소자층(35) 위에 제 1 임시 고정용 접착층(40)을 형성한다. 임시 고정용 접착층(40)을 구성하는 접착층의 적절한 예로서는, 반응 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 자외선 경화형 접착제 등의 광 경화형 접착제, 혐기 경화형 접착제 등의 각종 경화형 접착제를 들 수 있다. 접착제의 조성으로서는, 예를 들어, 에폭시계, 아크릴계, 실리콘계 등 어떠한 것이라도 좋다. 또한, 임시 고정용 접착층(40)은 점착 시트와 같은 것이라도 좋다.
또한, 임시 고정용 접착층(40)은 열 조사 또는 가열을 실시함으로써, 임시 고정용 접착층(40)의 접착력을 현저하게 감소 또는 소실하는 것이 바람직하다. 또는, 임시 고정용 접착층(40)에 용해성의 접착제를 사용한 경우에는 물 속에 담금으로써, 임시 고정용 접착층(40)만을 용해시킬 수 있는 것인 것이 바람직하다. 수용성 접착제를 사용한 경우에는 물 속에 담금으로써 임시 고정용 접착층(40)만을 용해시킬 수 있다.
이어서, 상술한 임시 고정용 접착층(40) 위에 박리층(45)을 표면에 형성한 임시 고정용 기판(50)을 접합한다. 임시 고정용 기판(50)은 상술한 지지 기판(10)과 동일한 재질의 유리 등의 기판이 사용된다. 박리층(45)은 도시하지 않은 박리층(15)과 동일한 별도 공정에 의해서 임시 고정용 기판(50) 위에 형성된다.
이어서, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 제조원 기판(27)측으로부터 광조사(70)를 행하여 박리층(28)과 박막 소자층(35)의 사이에서 박리를 발생시킨다. 도시된 예에서는 박리층(28)의 계면(26)과 박막 소자(35)의 계면(34)의 사이에서 박리가 발생하고 있다. 또한, 박막 소자층(35)의 하지에는 미리 보호층을 형성해 둘 수 있다.
도 4의 (c)에 나타낸 바와 같이, 박막 소자층(35)의 박리면(34)에 영구 접착층(33)을 도포하여 플렉시블 기판(25)을 접착한다.
이어서, 도 4의 (d)에 나타낸 바와 같이, 플렉시블 기판(25)에 제 2 임시 고정용 접착층(20)을 도포하여 지지 기판(10)을 접합한다. 또한, 지지 기판(10)에는 미리 박리층(15)(도 3 참조)을 형성해 둘 수 있다.
이와 같이 하여, 지지 기판(10) 위에 임시 고정용 접착층(20), 플렉시블 기판(25), 영구 접착층(33), 박막 소자층(35), 임시 고정용 접착층(40), 박리층(45) 및 임시 고정용 기판(50)이 적층된 중간 구조체를 얻을 수 있다. 여기서, 중간 구조체의 지지 기판(10) 내지 박막 소자층(35)이 도 1, 도 2 및 도 3에 나타낸 박막 디바이스 공급체에 대응하는 부분으로 되어 있다.
이어서, 상기 중간 구조체로부터 박막 디바이스 공급체 부분을 분리한다. 도 4의 (e-1) 내지 상기 도면의 (e-3)은 각각 분리의 형태를 나타내고 있다.
도 4의 (e-1)은 제 1 분리 형태를 나타내고 있다. 이 예에서는 임시 고정 기판(50)의 위쪽으로부터, 레이저 등의 고 에너지를 갖는 조사광(70)을 임시 고정용 접착층(40)에 공급한다. 그에 따라, 임시 고정용 접착층(40)의 결합력을 소감시켜서 중간 구조체로부터 지지 기판(10) 내지 박막 소자층(35)으로 이루어지는 박막 디바이스의 공급체를 분리시키고, 박막 디바이스의 공급체를 얻고 있다.
도 4의 (e-2)는 제 2 분리 형태를 나타내고 있다. 이 예에서는 임시 고정 기판(50)의 위쪽으로부터 레이저 등의 고 에너지를 갖는 조사광(70)을 박리층(45)에 공급하고 있다. 그에 따라, 박리층(45)의 결합력을 감소시켜서 중간 구조체로부터 지지 기판(10) 내지 임시 고정 접착층(40)으로 이루어지는 박막 디바이스의 공급체를 분리시키고, 박막 디바이스의 공급체를 얻고 있다.
도 4의 (e-3)은 제 3 분리 형태를 나타내고 있다. 이 예에서는 임시 고정용 접착층(40)을 용매에 녹이는 용해성 접착제, 바람직하게는 수용성 접착제로 구성해 두고, 용매에 의해서 임시 고정용 접착층(40)을 제거한다. 그에 따라, 중간 구조체로부터 지지 기판(10) 내지 박막 소자층(35)으로 이루어지는 박막 디바이스의 공급체를 분리시키고, 박막 디바이스의 공급체를 얻고 있다.
이와 같이 하여, 박막 디바이스의 공급체가 제조되지만, 본 발명의 박막 디바이스의 공급체는 상술한 제조 방법에 의해서 제조된 것에 한정되는 것은 아니다.
상술한 제조 공정에서의 요소 기술에 대해서 설명을 보충한다.
박리층(15, 28 및 45)은 조사광(70)을 흡수하고, 그에 따라, 인접층과의 경 계면 또는 박리층내에 박리를 발생시키는 성질을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 조사광(70)의 조사에 의해서, 박리층(15, 28 및 45)에 함유되는 기체가 방출되고, 방출된 기체가 계면에 공극을 발생시킴으로써, 각 박리층의 형상 변화를 일으키도록 할 수도 있다. 이 경우, 조사광(70)의 조사 횟수 및/또는 기체 원소의 함유량에 의해, 조사광(70)을 조사한 후의 박리층(15, 28 및 45)의 불균일함을 제어하는 것이 가능하다.
이러한 박리층(15, 28 및 45)의 조성으로서는 예를 들어, 비정질 실리콘을 들 수 있다. 상기 기체 원소로서는 후술하는 바와 같이 수소를 들 수 있다.
비정질 실리콘은 레이저 등의 고 에너지를 갖는 광의 조사에 의해 순간적으로 용융하고, 다시 응고할 때에 폴리실리콘으로 변화한다. 비정질 실리콘이 결정화할 때에, 결정 입계(粒界)가 형성되기 때문에, 박리층(15, 28 및 45)에는 결정 입계에 기인하는 기복이 발생한다. 또한 결정화한 박리층(15, 28 및 45)에 대하여 반복 조사광(70)을 조사한 경우, 결정 입계와 결정 입(粒) 내에서는 용융·응고의 형태가 다르기 때문에, 박리층(15, 28 및 45)의 불균일함은 증대한다.
또한, 이 비정질 실리콘에는 수소가 함유되어 있어도 좋다. 이 경우, 수소의 함유량은 2at% 이상 정도인 것이 바람직하고, 2~20at% 정도인 것이 보다 바람직하다. 이렇게 수소가 소정량 함유되어 있으면, 조사광의 조사에 의해 수소가 방출되고, 방출된 수소가 계면에 공극을 발생시키고, 박리층(15, 28 및 45)에 기복을 형성한다. 또한, 조사광을 반복 조사한 경우, 함유되는 수소가 서서히 방출되고, 계면의 불균일함이 증대하는 경우가 있다. 이 경우 수소 함유량에 따른 횟수의 조 사(照射)를 받음으로써, 수소가 완전히 방출되면, 그 후는 조사광을 반복 조사하여도 변화는 발생하지 않는다.
또한, 박리층(15, 28 및 45)의 조성으로서, 예를 들어, 폴리실리콘을 들 수도 있다.
폴리실리콘은 상기 비정질 실리콘과 마찬가지로, 고 에너지를 갖는 광의 조사에 의해 순간적으로 용융하여 다시 응고한다. 이 때, 결정 입계와 결정 입 내에서는 용융·응고의 형태가 다르기 때문에, 조사광(70)을 반복하여 조사함으로써 박리층(15, 28 및 45)의 불균일함을 증대시킬 수 있다.
박리층(15, 28 및 45)의 조성으로서 폴리실리콘을 채용하는 것의 이점은 비정질 실리콘이 폴리실리콘에 서로 전이하는 경계 온도를 Tth로 했을 때에, 상기 Tmax를 Tth이상의 온도로 설정할 수 있는 점이다. 다시말하면, 박막 소자층(35)을 형성할 때의 프로세스 온도의 폭을 넓힐 수 있다.
예를 들어, 박막 소자(35)로서 박막 트랜지스터를 형성하는 경우, 형성 방법으로서 저온 프로세스 뿐만 아니라 고온 프로세스를 적용하는 것이 가능해진다.
박리층(15, 28 및 45)의 두께는 각 박리층의 조성, 층구성, 형성 방법 등의 제 조건에 의해 다르지만, 조사광(70)을 흡수하기 위해서 충분한 두께를 갖는 것이 바람직하다. 각 박리층의 두께가 너무 작으면, 각 박리층에서 흡수되지 않고 투과한 조사광(70)이 박막 소자층(35)에 손상을 줄 경우가 있다. 또한, 각 박리층의 막두께가 너무 크면, 박리층 계면까지 광 에너지가 전달되지 않고, 조사광을 조사해도 계면에는 어떠한 변화를 일으키지 않는 경우가 있다.
예를 들어, 박리층이 비정질로 실리콘이며, 조사광이 엑시머 레이저(XeCL)(파장 308nm)인 경우, 박리층(15, 28 및 45)의 두께는 25nm 이상인 것이 바람직하고, 50~200nm인 것이 보다 바람직하다.
박리층(15, 28 및 45)은 조사광(70)이 각 박리층을 투과하여 박막 소자(35)에 도달하고, 상기 박막 소자(35)에 영향을 끼치는 것을 방지할 목적으로, 도광층 및/또는 반사층을 포함하고 있어도 좋다.
조사광(70)의 광원으로서는 레이저광이 적합하게 이용된다. 레이저광의 종류는 루비 레이저, YAG 레이저, 유리 레이저 등의 고체 레이저, He-Ne 레이저, CO2 레이저, 엑시머 레이저 등의 기체 레이저, ZnS, GaAs, GaP, GaAlAs 등을 발광원으로 하여 이용한 반도체 레이저 등, 어떠한 종류의 것이라도 상관 없다. 특히, 엑시머 레이저, YAG 레이저, CO2 레이저는 고출력이며 균일한 에너지 밀도 분포를 얻기 쉽기 때문에 바람직하다.
또한, 레이저 발진의 형태는 연속 발진, 펄스 발진의 어떤 형태라도 상관 없고, 또한, 빔 형상에 관해서도, 스포트 조사, 라인 조사 등 어떠한 형상이라도 상관 없다.
제조원 기판(27), 박리층(15), 박리층(28), 박리층(45) 박막 소자(35)의 조성 및 특성에 따라서, 조사광(70)의 광원으로서 할로겐 램프 등으로부터 발광되는 가시광, 적외선, 자외선, 마이크로파 등을 이용할 수도 있다.
(실시예 5)
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 박막 디바이스 공급체의 다른 제조 방법을 나타내고 있다. 이 제조 방법에서는 상술한 제조 공정(도 4 참조)에 더불어 박막 디바이스(30)를 지지 기판(10), 임시 고정 기판(50), 제조원 기판(27)의 적어도 하나에 고정한 상태에서 복수의 영역으로 분할하는 공정을 또한 포함하고 있다. 도 5에서는 박막 디바이스(30)를 지지 기판(10)에 고정한 것을 분할하는 예로 나타내고 있다. 박막 디바이스(30)를 복수의 영역에 분할하는 공정은 예를 들어, 제조원 기판(27)의 표면에 제조된 박막 소자층(35)의 복수의 영역의 경계부(60)에 홈부(61)를 형성하는 공정과, 플렉시블 기판(25)을 상기 복수 영역의 경계면에서 분할하는 공정을 포함하여 실시된다.
지지 기판(10) 등에 박막 디바이스(30)를 고정함으로써, 박막 디바이스의 분할 및 분할한 박막 디바이스의 취급이 용이해진다.
도 6은 상기 박막 디바이스 공급체의 제조 방법의 분할을 더욱 설명하는 것이다. 상기 플렉시블 기판(25)의 분할시에, 플레시블 기판(25)의 분할을 위한 상기 기판(25)의 피가공 영역(60a)의 폭은 상기 박막 소자층(35)의 복수 영역의 경계부(60)에 형성된 홈부(61)의 폭보다도 작게 설정된다.
본 발명은 박막 소자의 전사에 의해 박막 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이며, 특히, 개량 형상 불안정성을 갖는 플렉시블 박막 디바이스를 대량으로 제조할 때에 유리한 제조 방법에 관한 것이다. 여러가지 전자 디바이스가 박막화 또는 플렉시블화하는 중에 이 발명은 여러가지 분야의 박막 디바이스를 제조할 때에 사용된다. 또한, 박막 디바이스는 후술하는 전기 광학 장치 및 전자 기기 등에 사 용된다.
(실시예 6)
이하, 각 도면을 참조하여 본 발명의 제 6 실시예에 대해서 설명한다.
본 실시예에서는 피전사층을 최종 전사체에 1회 전사하는 경우를 반도체 장치의 제조 방법을 예로 들어 설명한다. 여기서, 최종 전사체는 최종적으로 반도체 장치를 구성하게 되는 전사체를 의미한다.
도 7은 제 1 실시예의 피전사층의 전사 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기판(110)의 한쪽면에 제 1 분리층(112)을 통해서 피전사층(114)을 형성한다.
우선, 기판(110) 위에 제 1 분리층(112)을 형성한다.
기판(110)은 예를 들어, 후 공정에서 조사되는 조사광(123)을 투과할 수 있는 투광성을 갖는 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 기판(110)은 제 1 분리층(112) 및 피전사층(114)을 형성할 때에 최고 온도를 Tmax로 했을 때에, 왜곡점(歪点)이 Tmax 이상의 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
제 1 분리층(112)은 조사되는 광(예: 조사광(123))을 흡수하고, 그 층내 및/또는 계면에서 박리(이하, 「층내 박리」, 「계면 박리」라 칭함)를 발생하는 성질을 갖는 것이며, 바람직하게는 광의 조사에 의해, 제 1 분리층(112)을 구성하는 물질의 원자간 또는 분자간의 결합력이 소실 또는 감소하는 것, 즉, 어브레이션이 발생하여 층내 박리 및/또는 계면 박리에 이르는 것이 좋다.
또한, 광의 조사에 의해, 제 1 분리층(112)으로부터 기체가 방출되고, 분리 효과가 발현되는 경우도 있다. 즉, 제 1 분리층(112)에 함유되어 있던 성분이 기체가 되어서 방출되는 경우도, 제 1 분리층(112)이 광을 흡수하여 일순 기체로 되고, 그 증기가 방출되어 분리에 기여하는 경우가 있다.
이러한 제 1 분리층(112)으로서는 예를 들어, 비정질 실리콘(a-Si)을 들 수 있다. 또한, 제 1 분리층(112)은 다층막으로 구성되어도 좋다. 다층막은 예를 들어, 비정질 실리콘막과 그 위에 형성된 Al 등의 금속막으로 이루어지는 것으로 할 수 있다. 기타, 상기 성상을 갖는 세라믹스, 금속, 유기 고분자 재료 등을 이용하는 것도 가능하다.
제 1 분리층(112)의 형성 방법은, 특히 한정되지 않고, 막 조성이나 막두께 등의 제 조건에 따라서 적절히 선택된다. 예를 들어, CVD, 스퍼터링 등의 각종 기상성막법, 각종 도금법, 스핀 코팅 등의 도포법, 각종 인쇄법, 전사법, 잉크젯 코팅법, 분말 젯법 등을 들 수 있고, 이들 중 2 이상을 조합하여 형성할 수도 있다.
또한, 도 7의 (a)에는 나타내지 않지만, 기판(110) 및 제 1 분리층(12)의 성상에 따라서, 양자의 밀착성의 향상 등을 목적으로 한 중간층을 기판(110)과 제 1 분리층(112) 사이에 설치해도 좋다. 이 중간층은 예를 들어, 제조시 또는 사용시에서 피전사층을 물리적 또는 화학적으로 보호하는 보호층, 절연층, 피전사층으로의 또는 피전사층으로부터의 성분의 이행(마이크로레이션)을 저지하는 배리어층, 반사층으로서의 기능 중 적어도 하나를 발휘하는 것이다.
이어서, 제 1 분리층(112) 위에 피전사층으로서의 박막 디바이스(예:박막 트 랜지스터)(114)를 형성한다. 또한, 이 때 필요에 따라서, 외부와의 전기적 접속에 필요한 접속 단자, 배선 등을 형성한다.
이어서, 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이, 박막 디바이스(114) 위에 접속층(130)을 통해서 최종적으로 반도체 장치를 구성하게 되는 최종 전사체(132)를 접합한다.
본 발명에서 이용되는 최종 전사체(132)는 유연성 또는 가요성을 갖는 것이다. 이러한 최종 전사체(132)는 기판이라도, 시트 또는 필름이라도 좋고, 구성하는 재료도 특히 한정되지 않는다. 최종 전사체(132)를 구성하는 재료로서는 수지여도 유리 재료여도 좋다.
접착층(130)을 구성하는 접착제로서는 영구 접착제가 이용되고, 그 적절한 예로서는 반응 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 광 경화형 접착제(예:자외선 경화형 접착제), 혐기 경화형 접착제 등을 들 수 있다. 접착제의 조성은 에폭시계, 아크릴레이트계, 실리콘계의 어떤 것이라도 좋다.
이어서, 도 7의 (c)에 나타낸 바와 같이, 최종 전사체(132)의 강도를 보강하기 위한 고정구(136)를 임시 고정용 접착층(134)을 통해서 최종 전사체(132)에 접합한다.
고정구(136)는 후 공정에서 최종 전사체(132)와 기판(110)의 분리가 용이하게 하기 위한 것이다. 고정구(136)로서는 최종 전사체(132)의 강도를 보강할 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 유리 또는 수지 등으로 이루어지는 강성이 있는 기판 등이 이용된다. 또한, 작업대 등을 고정구(136)로서 이용해도 좋고, 직접 작업대 등에 고정하는 것이라도 좋다. 고정구(136)를 고정하기 위한 접착층(134)을 구성하는 재료로서는 나중에 제거 가능한 것인 것을 요한다. 이러한 접착제로서는 특정한 광에 의해 취화(脆化)하는 접착제, 특정 용제에 용해하는 접착제 등을 들 수 있다. 구체적으로는 예를 들어, 아크릴 수지계의 수용성 접착제가 이용된다.
또한, 여기서 고정구(136)는 접착층(134)을 통해서 접합했지만, 다른 방법에 의한 것이라도 좋다. 구체적으로는 예를 들어, 진공 흡착에 의해 고정하는 것이라도 좋다.
이어서, 도 7의 (d) 및 도 7의 (e)에 나타낸 바와 같이, 기판(100)의 이면(111)측으로부터 제 1 분리층(112)에 광(123)을 조사함으로써, 기판(110)을 피전사층(114)으로부터 분리한다. 이 조사광(123)은 기판(110)을 투과하고, 제 1 분리층(112)에 조사된다. 이것에 의해, 제 1 분리층(112)에 층내 박리 및/또는 계면 박리가 발생한다. 제 1 분리층(112)의 층내 박리 및/또는 계면 박리가 발생하는 원리는 제 1 분리층(112)의 구성 재료에 어브레이션이 발생하는 것, 또한, 제 1 분리층(112)에 포함되는 가스의 방출, 또한, 조사 직후에 발생하는 용융, 증산 등의 상변화에 의한 것으로 추정된다.
여기서, 어브레이션은 조사광을 흡수한 고정 재료(제 1 분리층(112)의 구성 재료)가 광화학적 또는 열적으로 여기(勵起)되고, 그 표면이나 내부의 원자 또는 분자의 결합이 절단되어서 방출하는 것을 의미하며, 주로, 제 1 분리층(112)의 구성 재료의 전부 또는 일부가 용융, 증산(기화) 등의 상변성을 발생하는 현상으로서 나타난다. 또한, 상기 상변성에 의해서 미소한 발포 상태로 되고, 결합력이 저하는 경우도 있다.
조사광(23)의 광원으로서는 예를 들어, X선, 자외선, 가시광, 적외선, 레이저광, 밀리파, 마이크로파, 전자선, 방사선 등의 어떠한 것이라도 좋다. 이러한 중에서도 어브레이션을 발생시키기 쉽다는 관점으로부터, 레이저광이 적합하게 이용된다. 레이저 광의 종류는 기체 레이저, 고체 레이저(반도체 레이저) 등의 어떠한 것이라도 좋고, 그 중에서도, 엑시머 레이저, Nd-YAG 레이저, Ar 레이저, CO2 레이저, CO 레이저, He-Ne 레이저 등이 바람직하고, 또한 엑시머 레이저가 바람직하다.
이어서, 도 7의 (e)에 나타낸 바와 같이, 기판(110)과 최종 전사체(132)를 분리한다. 예를 들어, 기판(110)과 최종 전사체(132)에 쌍방을 이간시키는 방향에 힘을 가함으로써, 기판(110)을 최종 전사체(132)로부터 분리한다. 상기 광조사에 의해서, 전사할 피전사층(114)과 기판(110)을 접합하는 강도는 약해져 있기 때문에, 용이하게 박리 전사가 행해진다.
또한, 도 7의 (e)에서는 제 1 분리층(112)이 기판(110)측에 부착하는 경우를 나타냈으나, 제 1 분리층(112) 내 또는 제 1 분리층(112)과 기판(110)의 사이에서 박리가 발생하는 경우도 있다. 이 경우에는 피전사층(114)에 제 1 분리층(112)이 부착하여 남지만, 이 피전사층(114)에 부착한 제 1 분리층(112)은 세정, 에칭, 애싱 등에 의해 제거하는 것이 가능하다.
이어서, 도 7의 (f)에 나타낸 바와 같이, 접착층(134)을 제거함으로써, 고정구(136)를 분리한다. 접착층(134)이 수용성 접착제로 구성되는 경우에는, 수세 등에 의해 제거하는 것이 가능하다. 이렇게 접착층(134)을 씻어냄으로써, 고정구(136)를 분리하는 것이 가능해진다. 이렇게 하여, 유연성 또는 가요성을 갖는 최종 전사체(132)에 피전사층(114)이 설치된 반도체 장치를 얻는 것이 가능해진다.
또한, 접착층(134)이 수용성 접착제 이외의 재료로 구성되어 있는 경우, 예를 들어, 광조사 등에 의해 분해 가능한 접착제로 구성되어 있는 경우에는 적당한 광을 조사함으로써 접착층(134)을 제거하는 것이 가능해진다.
본 실시예에 의하면, 유연성 또는 가요성을 갖는 최종 전사체(132)를 고정구(136)에 의해 고정함으로써, 기판(110)을 최종 전사체(132)측으로부터 제거할 때에, 기판(110)과 최종 전사체(132)에 균일한 힘을 가하는 것이 가능해지므로, 용이하게 기판(110)과 최종 전사체(132)를 분리하는 것이 가능해진다. 이와 같이, 본 실시예에 의하면, 고정구(136)를 장착하는 간단한 방법에 의해, 박리 전사를 용이하게 하는 것이 가능해지므로, 생산성을 향상하는 것이 가능해지고, 얻어지는 반도체 장치의 비용 저감에도 기여하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 예에서, 고정구(136)는 광조사 전에 부착했으나, 고정구(136)는 기판(110)을 최종 전사체(132)로부터 분리할 때에 부착하면 되고, 고정구(136)를 부착하는 순서는 특별히 한정되지 않는다.
(실시예 7)
본 실시예에서는 피전사층을 일시적으로 일차 전사체에 전사한 후, 또한 최 종적인 제품을 구성하게 되는 최종 전사체(2차 전사체)에 2차 전사하는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 8 및 도 9는 제 2 실시예의 피전사층의 전사 방법을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 8 및 도 9에서 도 7과 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기판(110)의 한쪽면에 제 1 분리층(112)을 통해서 피전사층(114)을 형성한다. 이어서, 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 피전사층(114) 위에 접착층(116) 및 제 2 분리층(118)을 통해서, 1차 전사체(120)를 접합한다. 1차 전사체(120)로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 유리, 수지 등의 기판이 이용된다. 접착층(116)은 제 2 분리층(118)과 피전사층(114)을 접착시키기 위해 사용되는 것이며, 또한, 후에 1차 전사체(120)를 박리할 때에 제거가 용이한 것인 것이 바람직하다. 이러한 접착층(116)을 구성하는 접착제로서는 예를 들어, 아크릴 수지계의 수용성 접착제가 이용된다. 또한, 제 2 분리층(118)으로서는, 제 1 분리층(112)과 동일한 것이 이용된다.
이어서, 도 8의 (c)에 나타낸 바와 같이, 기판(110)의 뒷면측(111)으로부터 제 1 분리층(112)에 조사광(123)을 조사하고, 제 1 분리층(112)에 층내 박리 및/또는 계면 박리를 발생시킨다. 그 후, 1차 전사체(120)측과, 기판(110)측에 쌍방을 이간시키는 방향에 힘을 가함으로써 기판(110)을 1차 전사체(120)로부터 분리하고, 피전사층(114)을 1차 전사체(120)측에 전사한다.
이어서, 도 8의 (d)에 나타낸 바와 같이, 피전사층(114)의 기판(110)을 제거 한 측의 면에 유연성 또는 가요성을 갖는 2차 전사체(126)를 접착층(124)을 통해서 접합한다.
이어서, 도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이, 2차 전사체(126)에 2차 전사체(126)의 강도를 보강하기 위해서, 고정구(136)를 임시 고정용 접착층(134)을 통해서 접합한다.
이어서, 도 9의 (b) 및 도 9의 (c)에 나타낸 바와 같이, 1차 전사체(120)측으로부터 제 2 분리층(118)에 조사광(131)을 조사하고, 1차 전사체(120)를 접착층(116)이 부착한 피전사층(114)으로부터 박리한다.
이어서, 도 9의 (d)에 나타낸 바와 같이, 접착층(116), 접착층(134) 및 고정구(136)를 제거한다. 접착층(116)및 접착층(134)이 수용성 접착제로 구성되는 경우에는 수세 등에 의해 제거하는 것이 가능하다. 또한, 접착층(134)을 씻어냄으로써, 고정구(136)를 분리하는 것이 가능해진다. 이와 같이 하여, 반도체 장치를 얻는 것이 가능해진다.
또한, 접착층(116) 및 접착층(128)이 수용성 접착제 이외의 재료로 구성되어 있는 경우, 예를 들어, 광조사 등에 의해 분해 가능한 접착제로 구성되어 있는 경우에는, 적당한 광을 조사함으로써 접착층(116) 및 접착층(134)을 제거하는 것이 가능해진다.
본 실시예와 같이, 고정구(136)를 이용함으로써, 1차 전사체(120) 및 2차 전사체(132)에 2차 전사를 행하는 경우에도, 1차 전사체(120)측과 2차 전사체(132)측에 균일한 힘을 가할 수 있으므로, 용이하게 떼어 놓는 것이 가능해진다. 따라서, 작업성이 향상되므로, 생산 효율을 올리는 것이 가능해지며, 반도체 장치의 코스트를 삭감하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 예에서는 2차 전사체(132)가 유연성 또는 가요성을 갖는 재료로 구성하는 경우에 대해서 설명했으나, 1차 전사체(120) 및 2차 전사체(132)의 쌍방이 유연성 또는 가요성을 갖는 재료로 구성되어 있는 경우에도 본 발명의 방법은 이용할 수 있다. 유연성 또는 가요성을 갖는 1차 전사체(120)와 2차 전사체(132)를 분리할 때에, 고정구(136)를 1차 전사체(120)와 2차 전사체(132)의 쌍방에 부착함으로써, 1차 전사체(120) 및 2차 전사체(132)를 용이하게 떼어 놓는 것이 가능해진다.
(전기 광학 장치 및 전자 기기)
상기 방법에 의해 제조된 반도체 장치는 전기 광학 장치 또는 전자 기기 등에 적합하게 이용된다. 본 발명의 전기 광학 장치 및 전자 기기의 구체적인 예를 도 10 및 도 11을 참조하면서 설명한다. 도 10 및 도 11은 전기 광학 장치(600)(예:유기 EL 표시 장치)를 포함하여 구성되는 각종 전자 기기의 예를 나타내는 도면이다.
도 11의 (a)는 휴대 전화로의 적용예이며, 상기 휴대 전화(830)는 안테나부(831), 음성 출력부(832), 음성 입력부(833), 조작부(834) 및 본 발명의 전기 광학 장치(600)를 구비하고 있다. 도 10의 (b)는 비디오 카메라에의 적용예이며, 상기 비디오 카메라(840)는 수상부(841), 조작부(842), 음성 입력부(843), 및 전기 광학 장치(600)를 구비하고 있다. 도 10의 (b)는 비디오 카메라에의 적용예이며, 상기 비디오 카메라(840)는 수상부(841), 조작부(842), 음성 입력부(843), 및 전기 광학 장치(600)를 구비하고 있다. 도 10의 (c)는 휴대형 퍼스널 컴퓨터(이른바 PDA)에의 적용예이며, 상기 컴퓨터(850)는 카메라부(851), 조작부(852) 및 전기 광학 장치(600)를 구비하고 있다. 도 10의 (d)는 헤드 마운트 디스플레이에의 적용예이며, 상기 헤드 마운트 디스플레이(860)는 벤드(861), 광학계 수납부(862) 및 전기 광학 장치(600)를 구비하고 있다.
도 11의 (a)는 텔레비젼에의 적용예이며, 상기 텔레비젼(900)은 전기 광학 장치(600)를 구비하고 있다. 또한, 퍼스널 컴퓨터 등에 이용되는 모니터 장치에 대해서도 마찬가지로 전기 광학 장치(600)를 적용할 수 있다. 도 11의 (b)는 롤업식 텔레비젼에의 적용예이며, 상기 롤업식 텔레비젼(910)은 전기 광학 장치(600)를 구비하고 있다.
또한, 상기 예에서는 전기 광학 장치의 일례로서 유기 EL 표시 장치를 들었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 여러가지 전기 광학 소자(예를 들어, 플라즈마 발광 소자, 전기 영동 소자, 액정 소자 등)를 이용하여 구성되는 전기 광학 장치의 제조 방법에 적용하는 것도 가능하다. 또한, 본 발명의 적용 범위는 전기 광학 장치 및 그 제조 방법에 한정되는 것은 아니며, 전사 기술을 이용하여 형성되는 각종 장치에 널리 적용하는 것이 가능하다. 또한, 전기 광학 장치는 상술한 예에 한정되지 않고, 예를 들어, 표시 기능 장착 플라즈마 장치, 디지털 카메라의 파인더, 휴대형 TV, 전자 수업 등 각종 전자 기기에 적용 가능하다.
본 발명은 형상 불안정성을 갖는 박막 디바이스라도, 제조나 출하의 취급을 용이하게 하는 박막 디바이스의 공급체, 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 더욱 간편하게 피전사층을 유연성 또는 가요성을 갖는 전사체에 박리 전사하는 기술을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 이러한 박리·전사 기술을 이용하여 반도체 장치를 제조하는 방법 및 그에 따라 제조되는 전자 기기를 제공할 수 있다.

Claims (25)

  1. 지지 기판 위에 임시 고정용 접착층을 통해서 박막 디바이스가 고정된 구조를 구비한 것을 특징으로 하는 박막 디바이스의 공급체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 기판은 박리층을 구비한 것을 특징으로 하는 박막 디바이스의 공급체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 박막 디바이스는 가요성을 갖는 플렉시블 기판 위에 박막 소자가 탑재된 구조를 구비한 것을 특징으로 하는 박막 디바이스의 공급체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 임시 고정용 접착층은 광 조사 또는 가열에 의해서 접착력을 감소 또는 소실하는 것을 특징으로 하는 박막 디바이스의 공급체.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 박리층은 광 조사에 의해서 계면(界面) 박리 또는 층내(層內) 박리를 발생하는 것을 특징으로 하는 박막 디바이스의 공급체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 기판은 투광성(透光性)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 박막 디바이스의 공급체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막 디바이스는 복수 영역으로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 디바이스의 공급체.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 광 조사 또는 가열은 상기 박막 디바이스의 분할된 영역 중 선택된 영역만에 대하여 실시하는 것을 특징으로 하는 박막 디바이스의 공급체.
  9. 지지 기판 위에 박막 디바이스를 박리 전사 가능하게 하는 박막 디바이스 공급체의 제조 방법으로서,
    제조원(元) 기판의 표면에 제조된 박막 소자층에 제 1 임시 고정용 접착층을 통해서 임시 고정 기판을 고정하는 공정과,
    상기 박막 소자층으로부터 상기 제조원 기판을 제거하는 공정과,
    상기 박막 소자층의 상기 제조원 기판이 제거된 면에 영구 접착층을 통해서 플렉시블 기판을 접착하는 공정과,
    상기 플렉시블 기판의 상기 박막 소자층이 접착된 면과 반대의 면에 제 2 임시 고정용 접착층을 통해서 지지 기판을 고정하는 공정과,
    상기 박막 소자로부터 상기 임시 고정 기판을 제거하는 공정을 구비하는 박막 디바이스 공급체의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 박막 소자층으로부터 상기 제조원 기판을 제거하는 공정은,
    상기 제조원 기판으로서 투광성 기판을 이용하고, 이 기판의 표면에 미리 형성된 박리층에 대하여 상기 기판의 이면측(裏面側)으로부터 광 조사를 실시하여, 상기 박리층에 계면 박리 또는 층내 박리를 발생시키는 것임을 특징으로 하는 박막 디바이스 공급체의 제조 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 박막 소자층으로부터 상기 제조원 기판을 제거하는 공정은,
    상기 제조원 기판을 연삭 또는 에칭하는 것임을 특징으로 하는 박막 디바이스 공급체의 제조 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 박막 소자층으로부터 상기 임시 고정 기판을 제거하는 공정은,
    상기 제 1 임시 고정용 접착층에 광 조사 또는 가열을 실시하여, 이 접착층 의 접착력을 감소 또는 소실시키는 것임을 특징으로 하는 박막 디바이스 공급체의 제조 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 박막 소자층으로부터 상기 임시 고정 기판을 제거하는 공정은,
    상기 임시 고정 기판에 미리 형성된 박리층에 대하여 광 조사를 실시하여, 이 박리층에 계면 박리 또는 층내 박리를 발생시키는 것임을 특징으로 하는 박막 디바이스 공급체의 제조 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 박막 소자층으로부터 상기 임시 고정 기판을 제거하는 공정은,
    상기 제 1 임시 고정용 접착층을 용매로 용해시키는 것임을 특징으로 하는 박막 디바이스 공급체의 제조 방법.
  15. 제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 박막 소자층을 상기 지지 기판, 상기 임시 고정 기판 및 상기 제조원 기판 중 어느 하나에 고정한 후에, 상기 박막 소자층을 복수 영역으로 분할하는 공정을 더 구비한 것을 특징으로 하는 박막 디바이스 공급체의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 박막 소자층을 복수 영역으로 분할하는 공정은,
    상기 박막 소자층의 상기 복수 영역의 경계부에 홈부를 형성하는 공정과,
    상기 플렉시블 기판을 상기 복수 영역의 경계부에서 분할하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 디바이스 공급체의 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 플렉시블 기판을 상기 복수 영역의 경계부에서 분할하는 공정은,
    상기 플렉시블 기판의 피가공 영역의 폭을 상기 박막 소자층 영역의 경계부에 형성되는 홈부의 폭보다도 작게 되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 디바이스 공급체의 제조 방법.
  18. 제 1 항에 기재된 박막 디바이스의 공급체로부터 공급되는 박막 디바이스를 탑재한 전자 기기.
  19. 기판 위에 형성된 피전사층을 유연성 또는 가요성(可撓性)을 갖는 전사체에 전사하는 방법으로서,
    상기 기판 위에 임시 고정용 접착층을 통해서 피전사층을 형성하는 제 1 공정과,
    상기 기판 위에 형성된 상기 피전사층을 고정구(固定具)에 고정된 유연성 또는 가요성을 갖는 전사체에 접합하는 제 2 공정과,
    상기 기판으로부터 상기 전사체에 상기 피전사층을 박리 전사하는 제 3 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 피전사층의 전사 방법.
  20. 기판 위에 형성된 피전사층을 유연성 또는 가요성을 갖는 전사체에 전사하는 방법으로서,
    상기 기판 위에 제 1 임시 고정용 접착층을 통해서 피전사층을 형성하는 제 1 공정과,
    상기 기판을, 상기 피전사층과 제 2 임시 고정용 접착층을 통해서 1차 전사체에 접합하는 제 2 공정과,
    상기 기판으로부터 상기 1차 전사체에 상기 피전사층을 박리 전사하는 제 3 공정과,
    상기 1차 전사체에 전사된 상기 피전사층을, 고정구에 고정한 유연성 또는 가요성을 갖는 2차 전사체에 접합하는 제 4 공정과,
    상기 1차 전사체로부터 상기 2차 전사체에 상기 피전사층을 박리 전사하는 제 5 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 피전사층의 전사 방법.
  21. 기판 위에 형성된 피전사층을 유연성 또는 가요성을 갖는 전사체에 전사하는 방법으로서,
    상기 기판 위에 제 1 임시 고정용 접착층을 통해서 피전사층을 형성하는 제 1 공정과,
    상기 기판을, 상기 피전사층과 제 2 임시 고정용 접착층을 통해서 고정구에 고정한 유연성 또는 가요성을 갖는 1차 전사체에 접합하는 제 2 공정과,
    상기 기판으로부터 상기 1차 전사체에 상기 피전사층을 박리 전사하는 제 3 공정과,
    상기 1차 전사체에 전사된 상기 피전사층을, 고정구에 고정한 유연성 또는 가요성을 갖는 2차 전사체에 접합하는 제 4 공정과,
    상기 1차 전사체로부터 상기 2차 전사체에 상기 피전사층을 박리 전사하는 제 5 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 피전사층의 전사 방법.
  22. 제 19 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정구가 보조 기판인 전사 방법.
  23. 제 19 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피전사층이 박막 디바이스인 전사 방법.
  24. 제 19 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 기재된 전사 방법을 이용한 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  25. 삭제
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