JP2010050313A - 薄膜転写方法及び薄膜電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便に基板を剥離することができる薄膜転写方法を提供する。また、基板の大型化や量産化にも容易に対応可能な薄膜転写方法を提供する。
【解決手段】表面に剥離層と前記剥離層上の薄膜転写層を備えた第一の基板を、接着層を表面全体に備えた第二の基板と接着させた後、前記薄膜転写層が剥離した第一の基板と前記薄膜転写層が接着した第二の基板に分離させる薄膜転写方法であって、前記第一の基板または前記第二の基板を通して前記剥離層に光を照射する第一の工程と、ブレード(170)により前記剥離層の少なくとも一部に切り込みを入れる第二の工程と、前記切り込み近傍から気体を吹き込み剥離を誘発し、前記剥離層全面まで剥離を広げる第三の工程と、前記第一の基板を前記第二の基板から遠ざけ一定位置に固定する第四の工程と、を備える。このように切り込みを入れた後、切り込み近傍から気体を吹き込み、一気に剥離を行う。
【選択図】図１２

Description

本発明に係る一態様は、薄膜転写方法及び薄膜電子デバイスの製造方法に関する。

薄膜トランジスタ等を含んで構成される薄膜電子デバイスの製造方法の１つに、転写元基板上に形成された被転写体（薄膜電子デバイス）を、転写先基板に転写するものが知られている。このような製造方法によれば、薄膜電子デバイスを形成する際のプロセス温度に耐えられないような種々の基板上に薄膜電子デバイスを形成することができ、例えばフレキシブルな基板上にも薄膜電子デバイスを形成することが可能となる。

上記薄膜電子デバイスの製造方法は、例えば、被転写体が形成された転写元基板と転写先基板とを接着剤を介して貼り合わせ、被転写体を転写先基板側に固着させた状態で、転写元基板を転写先基板から剥離する工程が含まれる。この剥離の方法として、特許文献１には、転写元基板と転写先基板との積層界面に空気等の流体を噴射しながら両基板を引き離す方向に力を印加して剥離する方法が開示されている。
特開２００５− ８９００７号公報

しかしながら、上記の方法においては、例えば比較的小さな基板に対しては有効であるが、基板が大型化した場合、流体が基板の中心に届きにくいとか、部分的に剥離していない箇所が発生しやすい等、スムーズに剥離が進行しない課題が生じていた。

そこで、本発明に係る幾つかの態様は、簡便にかつ確実に基板を剥離することができる薄膜転写方法を提供することを目的とする。また、基板の大型化や量産化にも容易に対応可能な薄膜転写方法を提供することを目的とする。

本発明に係る薄膜転写方法は、表面に剥離層と前記剥離層上の薄膜転写層を備えた第一の基板を、接着層を表面全体に備えた第二の基板と接着させた後、前記薄膜転写層が剥離した第一の基板と前記薄膜転写層が接着した第二の基板に分離させる薄膜転写方法であって、前記第一の基板または前記第二の基板を通して前記剥離層に光を照射する第一の工程と、ブレードにより前記剥離層の少なくとも一部に切り込みを入れる第二の工程と、前記切り込み近傍から気体を吹き込み剥離を誘発し、前記剥離層全面まで剥離を広げる第三の工程と、前記第一の基板を前記第二の基板から遠ざけ一定位置に固定する第四の工程と、を備える。

かかる方法によれば、第二の工程により切り込みを入れた後、第三の工程において、前記切り込み近傍から気体を吹き込み、一気に剥離を行うことで、気体を剥離面全面に行渡らせることができ、また、剥離面全面に常時気体を吹きかけることが可能となり、基板間の再付着を防止することができる。

上記薄膜転写方法において、前記第二の基板は前記第一の基板より大きい。かかる方法によれば、ブレードを差し込みやすくなる。

上記薄膜転写方法において、前記第一の基板と前記第二の基板のうち少なくとも一方は、光透過性である。かかる方法によれば、第一の工程で目的の剥離層へ効率良く光を照射することができる。

上記薄膜転写方法において、前記光は、レーザ光である。レーザー光を剥離層に照射し、剥離層の構造を例えばアモルファスから多結晶に変化させる。この際、剥離層の体積に変化が生じ、基板との間に微小な間隙が形成され基板との剥離が容易になる。

上記薄膜転写方法において、前記第三の工程の実施時に、前記第一の基板を、前記第二の基板と逆方向に１〜１０ｍｍ離すように引っ張り応力を印加することを特徴とする薄膜転写方法。このように剥離後の基板間隔を１ｍｍ以上とすることで、両基板の再付着を防止することができる。また、剥離後の基板間隔を１０ｍｍ以下とすることで、基板の撓みを抑えて基板及び被転写体の破損を防止することができる。

上記薄膜転写方法において、前記気体を吹き込むノズルを２箇所以上設ける。かかる方法によれば、剥離をより容易に行うことができる。

本発明に係る薄膜電子デバイスの製造方法は、上記薄膜転写方法を用いる。かかる方法によれば、薄膜電子デバイスを構成する基板への薄膜転写の際、基板間を簡便に剥離することができ、また、基板の大型化や量産化にも容易に対応することができる。

＜実施形態１＞
以下、図面を参照し、薄膜電子デバイスの製造方法（薄膜転写方法）の実施形態について説明する。なお、同一の機能を有するものには同一もしくは関連の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。また、各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。

（薄膜電子デバイスの製造方法）
図１は、本実施形態に係る薄膜電子デバイスの製造方法を示すフローチャートである。図２から図７は、薄膜電子デバイスの製造工程を示す模式図であり、各図（ａ）は斜視図、各図（ｂ）は各図（ａ）中のＡ−Ａ線ないしＦ−Ｆ線における断面図である。本実施形態の薄膜電子デバイスの製造方法は、転写元のガラス基板３０上に形成された被転写体３４（図２）を、転写先基板４０（図７）に転写する工程を有している。転写先基板４０上に転写された被転写体３４が、上記薄膜電子デバイスに対応する。以下、図１のフローチャートに沿って詳述する。

工程Ｓ１では、転写元基板３０上に、剥離層３２、被転写体（転写層、薄膜転写層）３４をこの順に形成する（図２）。

より詳しくは、まず転写元基板３０上に剥離層３２を形成する。転写元基板３０は、例えば略矩形状であり、石英基板やガラス基板を用いることができる。転写元基板３０は、被転写体３４を転写前後で変わらず維持できるものであれば良く、可撓性を有するフィルムのように剛性を有しないものでもよい。ただし、被転写体３４のプロセス温度に耐え得るような耐熱性を備えていることが必要である。例えば、被転写体３４を形成する際の最高温度をＴｍａｘとしたとき、歪点（ガラス転移温度Ｔｇ又は軟化点）がＴｍａｘ以上のものを用いることが望ましい。低温ポリシリコン半導体層を備えた被転写体３４を形成する場合には、歪点が３５０℃以上であることが好ましく、５００℃以上であることがより好ましい。

剥離層３２は、エネルギーの付与によって層内又は界面において剥離（以下、「層内剥離」又は「界面剥離」という）を生じるような性質を有するものであり、好ましくは、光の照射により剥離層３２を構成する物質の原子間又は分子間の結合力が消失又は減少すること、すなわち、層内剥離又は界面剥離に至るものがよい。例えばモノシランガスを用いて、５００〜６００℃の温度下で基板を加熱しながら形成したアモルファスシリコンを剥離層３２として用いることができる。アモルファスシリコン膜の膜厚は、５０〜２００オングストローム（Å＝１０^-10ｍ）である。続いて、剥離層３２に重ねて被転写体３４を形成する。被転写体３４は、薄膜電子デバイスとして完成した後に適用する電子デバイスの大きさに合わせた領域に形成する。本実施形態では、転写元基板３０上に４つの被転写体３４を形成する。被転写体３４と同層には、薄膜電子デバイスとしての機能を持たない枠部３５も同時に形成される。本実施形態では、隣り合う被転写体３４の間の領域と、転写元基板３０の周辺部に枠部３５が形成されている。被転写体３４及び枠部３５の厚さは略同一となっており、一繋がりに結合していてもよく、互いに分離していてもよい。

ここで、被転写体３４は、例えば薄膜トランジスタ、薄膜ダイオード、シリコンＰＩＮ接合からなる光電変換素子（光センサ、太陽電池）、シリコン抵抗素子、電極、スイッチング素子、メモリ、圧電素子等のアクチュエータ、マイクロミラー（ピエゾ薄膜セラミックス等）、磁気記録薄膜ヘッド、コイル、インダクタ、抵抗、キャパシタ、薄膜高透磁材料及びそれらを組み合わせたマイクロ磁気デバイス、フィルタ、反射膜、ダイクロイックミラー、その他の能動素子、受動素子を問わない単体の素子、一定の機能を奏するように素子が集積され配線された集積回路等の回路（チップ）、複数の素子の組み合わせからなる回路の一部、集積回路等の回路を１以上組み合わせて一定の機能を奏するように構成された装置の全部または一部とすることができる。

被転写体３４及び枠部３５の表面に対しては、後述の接着剤（接着層）３８（図４）との密着性を向上させるために、あらかじめプラズマ処理、コロナ処理等の方法で表面処理を行ってもよい。また、被転写体３４及び枠部３５と、剥離層３２との間には、それぞれの特性に合わせて、密着性向上を目的とした中間層を設けてもよい。この中間層は、例えば製造時または使用時において被転写体３４を物理的、化学的に保護する保護層、絶縁層、あるいは被転写体３４へのガス、水分等の侵入を阻止するバリア層、反射層としての機能の少なくとも一つを有するものである。

次に、工程Ｓ２では、転写元基板３０のうち、被転写体３４が形成された側の面に、囲み部材（シール剤）３６を形成する（図３）。より詳しくは、転写元基板３０上のうち、平面視で被転写体３４と重なる領域を除いた枠状の領域（すなわち枠部３５上）に囲み部材３６を形成する。ここで平面視とは、転写元基板３０の法線方向から見ることをいう。

囲み部材３６の形成は、接着剤３８（図４）を囲み部材３６内に保持できる十分な強さと高さを維持できればどのような方法、部材を用いて行っても構わない。工程Ｓ２は、例えば、囲み部材３６の形成材料を、ディスペンサ塗布法、スクリーン印刷法、液滴吐出法等によって転写元基板３０上に塗布する工程と、囲み部材３６の形成材料を硬化させて囲み部材３６を形成する工程とを含む。囲み部材３６の高さは、被転写体３４の凹凸を十分に埋める接着剤３８を保持可能な高さであればよい。

囲み部材３６の形成材料は、紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等、硬化後に適度な強度を持つものであれば任意の材料を用いることができ、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン系紫外線硬化型樹脂、湿熱紫外線併用硬化型樹脂等を用いることができる。これらの樹脂は、粘度が低いと塗布後直ちに形状が変化してしまうため、ある程度の粘度を有していることが好ましい。また、ディスペンサを用いて塗布する場合には、吐出に要する圧力が高くなりすぎないよう、粘度を一定の値以下とすることが好ましい。これらの観点から、容易に塗布可能で、かつ形状変化が少ない粘度範囲としては、１０〜１００Ｐａ・ｓ、好ましくは２０〜５０Ｐａ・ｓを選択することができる。また、囲み部材３６の高さは、後述の転写工程（工程Ｓ５）における剥離の際に、くさび形状のものを差し込みやすい寸法にしておくことが好ましい。具体的には、くさびの先端から十分な長さが差し込めるように、例えば、５０〜 ２００μｍの高さにすることが好ましい。また、くさびの進入をより容易にするためには、囲み部材３６の幅を出来うる限り細く形成することが好ましい。この場合、囲み部材３６の材質、転写先基板４０及び転写元基板３０との接着性等にも依存するが、囲み部材３６の幅は、例えば５ｍｍ以下、より好適には１ｍｍ以下とすることが好ましい。

囲み部材３６には、転写元基板３０と転写先基板４０とを貼り合わせる際（図５）に基板間ギャップを均一化するために、スペーサーを混合してもよい。スペーサーとしては、シリカ微粒子やプラスチック微粒子等の粒径の整ったものが用いられる。

次に、工程Ｓ３では、転写元基板３０上のうち囲み部材３６に囲まれた領域（被転写体３４に対応する領域）に接着剤３８を塗布する（図４）。接着剤３８の塗布は、例えばディスペンサ等の液体精密定量吐出装置によって行われる。より詳しくは、接着剤３８塗布用ディスペンサのノズルを、囲み部材３６の内側に移動させ、そこで所定量の接着剤３８を塗布する。塗布される接着剤３８の量は、転写元基板３０と転写先基板４０とを貼り合わせた際に生じるギャップの体積分となるように調整する。量が多すぎると接着剤３８が貼り合わせ後に漏れる等の不具合が生じ、少なすぎると貼り合わせを行った後に基板が均一な厚みにならない等の不具合が生じる。

接着剤３８の種類としては、反応性硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、光硬化型接着剤（紫外線硬化型接着剤等）、嫌気硬化型接着剤、その他の各種硬化型接着剤を用いることができる。具体的には、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、シリコン系接着剤、天然ゴム系接着剤、ポリウレタン系接着剤、フェノール系接着剤、酢酸ビニル系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、ポリビニルアルコール系接着剤、ポリイミド系接着剤、ポリアミド系接着剤等を用いることができ、これらを目的に合わせて変性する等してもよい。

次に、工程Ｓ４では、転写元基板３０と転写先基板４０とを、囲み部材３６及び接着剤３８を介して貼り合わせる（図５）。貼り合わせの際に基板間に気泡が混入することを防ぐために、減圧下で貼り合わせを行ってもよい。ここで、転写先基板４０は、最終的に被転写体３４が配置される基板であり、例えば、略矩形状のガラス、石英、樹脂、金属等、被転写体３４を転写したい任意の大きさ、材質の基板とすることができ、可撓性を有する基板としてもよい。この貼り合わせの際には、被転写体３４と転写先基板４０とが、囲み部材３６を介して対向した状態となるので、被転写体３４と転写先基板４０との間隔を、囲み部材３６の高さに揃えることができる。

貼り合わせ後には、接着剤３８を所定の方法で硬化させる。接着剤３８の硬化方法としては、例えば熱硬化型の接着剤３８を使用している場合においては基板全体の温度を上げたり、レーザー光や水銀ランプ光を照射したりして一部の温度を上昇させて接着剤３８を順次硬化させる。光硬化型（紫外線硬化型）の接着剤３８を使用している場合には転写先基板４０側から紫外線を照射して硬化させる。したがって、接着剤３８が光硬化型である場合には、転写先基板４０は透明であることが望ましい。

接着剤３８に紫外線硬化性の樹脂を用いた場合には、接着剤３８を硬化させる工程は、接着剤３８と、囲み部材３６の形成に用いられた紫外線硬化性樹脂との双方に紫外線を照射する工程を含むことが好ましい。このような方法によれば、囲み部材３６を形成する際の硬化工程において紫外線硬化性樹脂の硬化が不十分であっても、接着剤３８の硬化の際に再硬化させて十分な強度の囲み部材３６を形成することが可能である。また、接着剤３８を硬化させるための紫外線により、囲み部材３６を構成する紫外線硬化性樹脂も同時に一つの工程で硬化させることも可能である。

最後に、工程Ｓ５では、転写元基板３０から転写先基板４０へ、被転写体３４を転写する。この工程では、まず、転写元基板３０の剥離層３２に対して基板の下側から光Ｌを照射する（図６）。ここで、剥離層３２は、アモルファスシリコンが用いられているため、光Ｌの照射によって転写元基板３０との間で剥離が生じる。照射する光Ｌとしては、剥離層３２に層内剥離又は界面剥離を起こさせるものであればいかなるものでもよい。例えば、レーザー光をアモルファスシリコン（剥離層）に照射し、多結晶化させ、剥離層の体積変化を生じさせることで、微小な間隙が形成される。今回は、アルゴンレーザーで、出力は４００〜７００ｍJ／ｃｍ²を用いたが、４５０〜７００ｍJ／ｃｍ²がさらに望ましい。また、転写元基板３０を、光透過性とすることで剥離層３２へ効率良く光を照射することができる。

その後、転写元基板３０と転写先基板４０とを引き離す力（引っ張り応力）を加えて、転写元基板３０を転写先基板４０から剥離する（図７）。これにより、被転写体３４は、接着剤３８を介して貼り合わされた状態で転写先基板４０側に残る。すなわち、被転写体３４は転写先基板４０に転写されたことになる。本実施形態は、この剥離に用いる装置及び剥離方法に特徴を有しており、その詳細は後述する。

転写後の被転写体３４の表面には、剥離層３２の残渣が付着していることがある。この残渣は、例えば洗浄、エッチング、アッシング、研磨等の方法、又はこれらの組み合わせにより除去することができる。転写終了後には、被転写体３４の外形に合わせて、適宜転写先基板４０を切断する。

以上の工程を経て、転写先基板４０上に被転写体３４を有する薄膜電子デバイスが製造される。

（剥離装置及び剥離方法）
ここで、上述した工程Ｓ５において剥離を行うための剥離装置及び剥離方法について詳述する。図８は、薄膜電子デバイスの製造装置としての剥離装置１を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＧ−Ｇ線における断面図である。

剥離装置１は、対向して貼り合わされた転写元基板３０と転写先基板４０とを剥離するための装置である。剥離装置１は、転写元基板３０、転写先基板４０の一方を吸着して保持するステージ１４と、転写元基板３０、転写先基板４０の他方を吸着して、転写元基板３０と転写先基板４０とを積層方向に引き離す力を印加する吸着部の一例としての吸着パッド２４と、転写元基板３０と転写先基板４０との積層界面に、この積層界面に沿った方向に流体を噴射するノズル５０と、転写元基板３０と転写先基板４０とが剥離された後に、吸着パッド２４を係止させるストッパー２２と、転写元基板３０及び転写先基板４０を保持した状態のステージ１４及び吸着パッド２４を、転写元基板３０に垂直な軸を中心として回転させる回転機構１２とを備える。

以下、剥離工程を順を追って説明するとともに、剥離装置１の構成をより明確にする。

＜工程Ａ＞
ステージ１４は、平板状の基部１３上に取り付けられている。ステージ１４は、表面に多数の吸着孔１５を有しており、基板を載置した状態で吸着孔１５内を負圧にすることで基板を吸着保持することができる。本実施形態では、ステージ１４には転写先基板４０が載置されている。したがって、図８（ｂ）における転写元基板３０と転写先基板４０との位置関係は、図６（ｂ）における位置関係とは上下逆になっている。本明細書では、ステージ１４の面をＸ−Ｙ平面とし、ステージ１４上に載置された転写先基板４０の直交する２辺の方向をＸ方向、Ｙ方向とする。ステージ１４のＸ方向、Ｙ方向の幅は、いずれも転写先基板４０のＸ方向、Ｙ方向の幅より小さくなっており、ステージ１４の面積は、転写先基板４０の面積より小さくなっている。すなわち、ステージ１４が転写先基板４０を保持する面積は、転写先基板４０の面積よりも小さくなっている。このため、基板の着脱を容易にすることができる。また、基板を剥がすときに基板端面において、若干ではあるが曲がることが可能となり第１の基板と第２の基板の間に隙間が生じ易くなり、剥離を容易に行うことができる。

ステージ１４の近傍には、基板を所定の位置に固定するための位置決めピン２００が配置されている。この位置決めピン２００の位置は基板のサイズによって異なる位置に適宜調整される。また、この位置決めピン２００は剥離工程時に障害とならないよう例えば上下可動に配置されることが好ましい。

吸着部としての吸着パッド２４は、転写先基板４０、転写元基板３０を挟んでステージ１４の反対側に配置されている。吸着パッド２４は、転写元基板３０を吸着保持している。吸着パッド２４は、転写元基板３０の四隅及び中央に対応して５つ配置されており、そのそれぞれに接続されたチューブ２５からの排気により内部を負圧とすることで、転写元基板３０を吸着保持している。吸着パッド２４は、金属のアーム２３を介して金属の中継部材２１に取り付けられている。中継部材２１にはレール（図示せず）が設置されており、金属アーム２３をＸ軸方向へ移動することが可能である。金属アーム２３は、中継部材２１側の端部を含む２点で固定されており、いずれか１点の固定を外すことにより、固定された１点から円を描くような移動が可能となっている。これにより、ステージ１４への基板の搭載を容易にしている。

吸着パッド２４、アーム２３、中継部材２１のＺ方向における相対的な位置関係は固定されており、中継部材２１が上下方向に（Ｚ方向に）移動すると、これにともなってアーム２３及び吸着パッド２４も上下方向に移動する。これにより、吸着パッド２４のＺ方向における位置を決定することができる。

中継部材２１は、ワイヤー２０によって吊り下げられている。ワイヤー２０は、支持体１７に取り付けられた滑車１９を通して重り１８に接続されている。したがって、中継部材２１は、ワイヤー２０により、重り１８にかかる重力と同等の力で上方に引き上げられている。この力は、中継部材２１に固定された吸着パッド２４にもかかるため、結果的に、吸着パッド２４は、転写元基板３０を、重り１８にかかる重力と同等の力で上方に引き上げようとする。一方、転写先基板４０は、ステージ１４により吸着保持されている。よって、転写元基板３０と転写先基板４０とは、吸着パッド２４及びステージ１４から、両基板の積層方向に沿って引き離そうとする力を受ける。剥離装置１のこのような機構によって、工程Ａ、すなわち転写元基板３０及び転写先基板４０を保持し、転写元基板３０と転写先基板４０とを積層方向に引き離す力を印加する工程が行われる。この力が、転写元基板３０と転写先基板４０との密着強度を上回ると、両基板は剥離される。

吸着パッド２４にかかる、垂直に転写元基板３０を持ち上げる力は、転写元基板３０の重力よりも大きくなければならない。実際にかける力は、転写元基板３０が容易に剥離できるように、剥離する目的の基板の大きさ及び材料に合わせて適宜調節される。また、吸着パッド２４の垂直方向への引き上げは、本実施形態のように５箇所で行う方法に限られないが、３箇所以上で保持して引き上げることが好ましい。１箇所又は２箇所で行うと、転写元基板３０の大きさ、装置の精度等にもよるが、剥離後に転写元基板３０が傾く等して基板の再付着が起こるためである。

また、剥離後に帯電した剥離面を除電する為にステージ１４の両側にイオナイザー（図示せず）を配置することが好ましい。イオナイザーとしては、ファンタイプ、バータイプ、スポットタイプ等がある。剥離した基板間の隙間を除電するにはスポットを絞りやすいバータイプ又はスポットタイプが好ましい。

なお、基部１３上には、Ｙ方向に沿って一対のレール１６が延設されている。レール１６には支持体１７が取り付けられている。支持体１７をレール１６に沿って移動させることで、吸着パッド２４のＹ方向の位置を調整することができる。例えば、転写元基板３０に対する吸着位置の調整を行うことができる。また、後述の工程Ｂ、工程Ｃを経て剥離が終了した後に支持体１７をレール１６に沿ってＹ方向に移動させることにより、転写元基板３０を転写先基板４０上から移動させることができ、ステージ１４上の転写先基板４０を容易に取り出すことができる。

＜工程Ｂ＞
工程Ａに並行して、積層界面に対して、ブレード１７０を、転写元基板３０と転写先基板４０との積層界面（剥離層３２）に差し込み、基板間の少なくとも一部を剥離する。図９は、ブレード１７０を差し込み、基板間に剥離領域６０(斜線部）を形成する様子を示す平面図である。

このブレード１７０は、図示しない制御手段によって、ＸＹＺ方向に移動可能に配置されている（図８（ａ））。なお、後述するガイドロール２０３に取り付け、後述のノズル５０と連動して動作させるよう構成してもよい。また、ここでは略矩形のブレード１７０を用いているが、他の形状のものを用いてもよい。例えば、楔、針のように先端が鋭利な形状のものを用いてもよい。この剥離はブレード１７０を、光照射等した剥離層にクラックを生じさせる程度差し込めばよく、必要以上に剥離する必要はない。このように予め隙間（剥離領域）を形成することにより、流体を流し込むことが可能となり、また、構造的に弱い部分を形成することで、応力を集中させ剥離の起点とすることができる。

次いで、ノズル５０を上記剥離部近傍に配置し、積層界面に沿った方向に流体を噴射し、剥離を誘発する。即ち、流体供給管５１から供給された流体をノズル５０の先端から噴射する。ノズル５０から気体を吹き込む際の距離は、基板に気体吐出口が基板に接触しない範囲でできる限り近距離から吹き込むことが好ましい。そのために、本装置ではガイドレール２０３および位置決めピン２００を設けることで、基板に対して近距離で水平に気体を吹き込むことができる。ここで流体とは、気体、液体のいずれでも良く、適宜選択される。このうち気体としては、圧縮された空気、窒素ガス等を用いることができ、イオン化等の処置により、剥離時の帯電を軽減するような処置をしてもよい。また、積層界面とは、転写元基板３０と被転写体３４の形成層との間の任意の界面とすることができるが、本実施形態では光Ｌによって層内剥離又は界面剥離が生じている部分、すなわち、剥離層３２、剥離層３２と転写元基板３０との界面、剥離層３２と被転写体３４との界面のいずれかである。

図１０および図１１は、ノズル５０から流体を噴射して剥離を進行させる様子を示す平面図である。図１０（ａ）に示すように、転写元基板３０と転写先基板４０との積層界面のうち、図の左下端部近傍にノズル５０を配置（セット）し、流体（空気）を噴射する。その結果、積層界面の左半分を中心に剥離領域６０Ｂが広がる（図１０（ｂ））。このノズル５０は、ガイドロール２０３に沿って左右に、水平に可動に配置されており、ノズル５０を右（＋Ｘ方向）へ基板の辺に沿って移動させながら流体を噴射していくと、図１０（ｃ）に示すように、剥離領域６０Ｂを広げていくことができ、最終的には、図１１に示すように、剥離領域６０Ｂを全面に行渡らせることができる。このとき、工程Ｂは工程Ａと並行して行われており、既に転写元基板３０及び転写先基板４０には互いに引き離す方向の力が働いているため、流体噴射により一旦剥離が進行すると、上記の引き離す力と、更なる流体噴射により容易に剥離領域６０Ｂを広げていくことができる。こうして剥離領域６０Ｂを広げていくことで、転写元基板３０と転写先基板４０との密着強度を弱めていくことができる。

転写元基板３０と転写先基板４０との密着強度が弱まると、吸着パッド２４及びステージ１４から受ける、両基板の積層方向に沿って引き離そうとする力が密着強度を上回り、両基板は剥離される。上述のように、ノズル５０からの流体噴射によっては積層界面の全面が剥離領域６０Ｂとならなくとも、一旦剥離が進行すると、吸着パッド２４及びステージ１４からの剥離方向の力によっても剥離領域６０Ｂが広がって剥離される。このように、本実施形態では、ノズル５０から流体を噴射して積層界面における剥離を促進しながら、ステージ１４及び吸着パッド２４により剥離方向へ力を印加することができるため、転写元基板３０と転写先基板４０とを、容易に剥離することができる。

図１２は、前述の転写元基板３０と転写先基板４０とが剥離される様子を示す断面図である。図１２（ａ）に示す転写元基板３０と転写先基板４０との積層基板の間に、ブレード１７０を差し込み（図１２（ｂ））、基板間の少なくとも一部を剥離した後、隙間にノズル５０から流体が噴射されることで剥離が進んで、最終的に基板全体が剥離される（図１２（ｃ））。

なお、剥離層３２と被転写体３４（枠部３５）との間には、当該面を平坦化するための中間層（図示せず）を設けることが好ましい。これにより、剥離層３２の転写元基板３０側の面も平坦化するため、当該面における剥離時の応力分布が均一となり、被転写体３４の破損を抑制することができる。

また、吸着パッド２４は、転写元基板３０又は転写先基板４０のうち、相対的に厚さの小さい基板（本実施形態では転写元基板３０）を保持することが好ましい。これにより、吸着パッド２４側の基板が容易に撓むようになるため、ステージ１４側の基板との間に空隙が生じ易くなり、積層界面に流体が入り込みやすくなる。よって、容易に剥離を行うことができる。

＜工程Ｃ＞
転写元基板３０と転写先基板４０とが剥離された後に、転写元基板３０と転写先基板４０との間隔を１ｍｍ以上１０ｍｍ以下に保つ工程Ｃを行う。図８において、転写元基板３０と転写先基板４０とが完全に剥離すると、転写先基板４０はステージ１４上に残り、転写元基板３０は、重り１８の重力によって吸着パッド２４とともに上方に引き上げられる。

ここで、支持体１７には、支持体１７の本体から突出した状態に形成されたストッパー２２が設けられている。ストッパー２２は、転写元基板３０と転写先基板４０とが剥離された後に、吸着パッド２４を係止させることができる。ストッパー２２は、吸着パッド２４が剥離前の転写元基板３０を吸着保持している状態において、中継部材２１とストッパー２２との間隔ｄが１ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように配置されている。このため、剥離が起こった後、中継部材２１及び吸着パッド２４は、間隔ｄに等しい距離だけ上方に引き上げられてストッパー２２によって係止される。すなわち、剥離後の中継部材２１及び吸着パッド２４の上昇距離は１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内となる。換言すれば、ストッパー２２は、剥離後の転写元基板３０と転写先基板４０との間隔が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下となる位置で吸着パッド２４を係止させる位置に配置されている。

このように剥離後の転写元基板３０と転写先基板４０との間隔を１ｍｍ以上とすることで、両基板を一定距離以上離すことができるため、再付着を防止することができる。このため、剥離の際に生じた異物等が再付着の際に基板間に挟み込まれ、剥離界面を傷つける等の不具合が生じなくなる。また、剥離後の転写元基板３０と転写先基板４０との間隔を１０ｍｍ以下とすることで、特に転写元基板３０の撓みを抑えて転写元基板３０の破損を防止することができる。

以上に示した工程Ａから工程Ｃを経て、工程Ｓ５における剥離を、容易に、かつ高い歩留りで行うことができる。

このように、本実施形態によれば、切り込みを入れた後、切り込み近傍から気体を吹き込み、一気に剥離を行うことで、気体を剥離面全面に行渡らせることができ、短期間での剥離が可能となる。また、剥離面全面に常時気体を吹きかけることが可能となり、基板間の再付着を防止することができる。また、基板の大型化、例えば、1辺が２００ｍｍ以上の大型基板にも容易に対応可能である。さらに、量産化にも容易に対応可能となる。

＜工程Ｂの変形例＞
図１３は、ブレード１７０を差し込み、基板間に剥離領域６０を形成する他の方法を示す平面図である。上記工程Ｂにおいて、図１３に示すように、転写元基板３０及び転写先基板４０の一の辺から積層界面に、ブレード１７０を差し込んだ後、ブレード１７０を右（＋Ｘ方向）へ基板の辺に沿って始端から終端まで移動させ、剥離領域６０Ｂを大きくしてもよい。この後、上記工程Ｂと同様にノズル５０から流体を噴射して剥離を進行させる。

＜実施形態２＞
実施形態１においては、図１２等に示すように、転写元基板３０と転写先基板４０とをほぼ同等の大きさとしたが、これらの大きさを異ならせても良い。

図１４は、転写元基板３０と転写先基板４０との他の剥離方法を示す断面図である。図示するように、転写先基板４０を転写元基板３０より一回り大きくすることで、ブレード１７０が差し込みやすくなる（図１４（ａ））。また、流体が容易に隙間に導入されやすくなり(図１４（ｂ））、剥離効率が向上する。

なお、ここでは転写先基板４０を転写元基板３０より一回り大きくしたが、２つの基板のうち何れかの大きさを変え、重ね合わせ時に１辺、２辺、又は全体が完全に重ならず、段差ができるよう配置し、上記段差部において、ブレード１７０が差し込み、又は、流体を噴射すればよい。

特に、基板間に作られる隙間は接着剤、囲み部材等の厚みによって決定されるが、当該隙間は、数μｍ〜５００μｍ程度である。この隙間にブレード１７０等を挿入することは高度な制御が必要となる。しかしながら、上記段差を設けることで、機械的にブレード１７０を挿入し、位置あわせする場合においても、その制御性を向上させることができる。また、ノズル５０も位置あわせしやすく、また、段差に沿って効率よく流体を導入できるため、容易に基板の剥離を進行させることができる。

なお、上記実施の形態において、中継部材２１及び吸着パッド２４を上方に引き上げる力を発生させる機構としては、重り１８を用いたものに限られず、シリンダーやステッピングモータ等、種々の装置を用いて構成することができる。

また、上記実施形態では、転写元基板３０上に囲み部材３６及び接着剤３８を配置してから貼り合わせを行っているが、これに代えて、転写先基板４０上に囲み部材３６及び接着剤３８を配置してから貼り合わせを行ってもよい。転写先基板４０に囲み部材３６を形成する場合には、後に転写元基板３０と貼り合わされたときに被転写体３４を取り囲むような領域に囲み部材３６を形成すればよい。

また、上記実施形態では、囲み部材３６は、個々の被転写体３４を取り囲むように形成されているが、これに代えて、複数の被転写体３４を取り囲むように形成されていてもよく、あるいは転写元基板３０上のすべての被転写体３４を１つの囲み部材３６で取り囲むように形成されていてもよい。

また、上記実施形態は、１回の転写工程を含むものであるが、複数回の転写を行ってもよい。例えば、図１２および図１４に示すように転写先基板４０上に予め剥離層３２を設けておけば当該剥離層３２を利用して更なる転写を行うことができる。

また、ブレード１７０の数やノズル５０の数は適宜変更可能であり、2箇所以上設けてもよい。例えば、対面する辺において、剥離領域を設け、２つのノズル５０から対向して流体を噴射するなど、種々の変更が可能である。

このように、上記実施の形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施の形態の記載に限定されるものではない。そのような組み合わせ又は変更若しくは改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

薄膜電子デバイスの製造方法を示すフローチャート。 薄膜電子デバイスの製造工程を示す模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線における断面図。 薄膜電子デバイスの製造工程を示す模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂ線における断面図。 薄膜電子デバイスの製造工程を示す模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）中のＣ−Ｃ線における断面図。 薄膜電子デバイスの製造工程を示す模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）中のＤ−Ｄ線における断面図。 薄膜電子デバイスの製造工程を示す模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）中のＥ−Ｅ線における断面図。 薄膜電子デバイスの製造工程を示す模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）中のＦ−Ｆ線における断面図。 薄膜電子デバイスの製造装置としての剥離装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＧ−Ｇ線における断面図。 ブレードを差し込み基板間に剥離領域を形成する様子を示す平面図。 ノズルから流体を噴射して剥離を進行させる様子を示す平面図。 ノズルから流体を噴射して剥離を進行させる様子を示す平面図。 転写元基板と転写先基板とが剥離される様子を示す断面図。 ブレードを差し込み基板間に剥離領域を形成する他の方法を示す平面図。 転写元基板と転写先基板との他の剥離方法を示す断面図。

符号の説明

１…剥離装置、１１…基台、１２…回転機構、１３…基部、１４…ステージ、１５…吸着孔、１６…レール、１７…支持体、１９…滑車、２０…ワイヤー、２１…中継部材、２２…ストッパー、２３…アーム、２４…吸着パッド、２５…チューブ、３０…転写元基板、３２…剥離層、３４…被転写体、３５…枠部、３６…囲み部材、３８…接着剤、４０…転写先基板、５０…ノズル、５１…流体供給管、６０Ａ…非剥離領域、６０Ｂ…剥離領域、１６０…ブレード保持部、１７０…ブレード、１８０…流体噴射口、２００…位置決めピン、２０３…ガイドロール。

Claims (8)

1. 表面に剥離層と前記剥離層上の薄膜転写層を備えた第一の基板を、接着層を表面全体に備えた第二の基板と接着させた後、前記薄膜転写層が剥離した第一の基板と前記薄膜転写層が接着した第二の基板に分離させる薄膜転写方法において、
   前記第一の基板または前記第二の基板を通して前記剥離層に光を照射する第一の工程と、
   ブレードにより前記剥離層の少なくとも一部に切り込みを入れる第二の工程と、
   前記切り込み近傍から気体を吹き込み剥離を誘発し、前記剥離層全面まで剥離を広げる第三の工程と、
   前記第一の基板を前記第二の基板から遠ざけ一定位置に固定する第四の工程と、
   を備えることを特徴とした薄膜転写方法。
2. 請求項１において、
   前記第二の基板は前記第一の基板より大きいことを特徴とする薄膜転写方法。
3. 請求項１又は２において、
   前記第一の基板と前記第二の基板のうち少なくとも一方は、光透過性であることを特徴とする薄膜転写方法。
4. 請求項１において、
   前記光は、レーザ光であることを特徴とする薄膜転写方法。
5. 請求項１又は２において、
   前記第三の工程の実施時に、前記第一の基板を、前記第二の基板と逆方向に１〜１０ｍｍ離すように引っ張り応力を印加することを特徴とする薄膜転写方法。
6. 請求項１において、
   前記剥離層が、アモルファスシリコンで形成されていることを特徴とする薄膜転写方法。
7. 請求項１又は２において、
   前記気体を吹き込むノズルを２箇所以上設けることを特徴とする薄膜転写方法。
8. 請求項１又は２に記載の薄膜転写方法を用いた薄膜電子デバイスの製造方法。

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