JP2015053429A - 電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】転写効率を高めるとともに、欠陥の発生をより確実に回避できる電子デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】同一の金属で構成される金属膜７および金属膜２５において、金属膜７の硬度と、金属膜２５の硬度が異なるように各々の金属膜を成膜させる。そのため、金属膜７と金属膜２５を接合させる際に、硬度の低い金属膜２５は硬度の高い金属膜７と対向押圧させることによって変形する。変形された金属膜２５を構成する金属粒子は、硬度の高い金属膜７を構成する金属粒子の間隙を充填する。その結果、金属粒子同士の結合はより強くなるので、金属膜７と金属膜２５はより安定に接合される。金属膜７と金属膜２５が安定に接合されることにより、スタンプに形成された積層体２３は、基板１へ好適に転写される。従って、製造される電子デバイスに欠陥が発生することを好適に回避できる。【選択図】図７

Description

本発明は、薄膜トランジスタやコンデンサなどの電子デバイスの製造方法に係り、特に転写印刷用のスタンプに形成された薄膜を転写する技術に関するものである。

画像表示ディスプレイやイメージセンサなどの光マトリクスデバイスは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やコンデンサなどの多数の電子デバイスが組み合わされて構成されている。これら電子デバイスの製造方法は、リソグラフィ法の他、印刷技術を応用した方法でも行われる。例えば、凹凸パターンが形成された転写印刷用のスタンプに、半導体などによって構成される薄膜を順次積層させ、積層膜を形成させる。そして、スタンプに形成された積層膜を、対向して配置される対向基板上に転写することによって、対向基板上に微細なパターンを形成させることができる（例えば、特許文献１参照）。

スタンプに形成された薄膜を転写させるに際し、金属膜を成膜させて常温接合させる方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。すなわち、スタンプに形成された薄膜の表面、および対向基板の表面をそれぞれ同一の金属で成膜させる。金属膜の成膜方法としては、電子ビーム蒸着法（ＥＢ蒸着法、ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ）やスパッタ法などが用いられる（例えば、特許文献３，４参照）。また金属膜の材料としては、Ａｕの他にＡｇ，Ｃｕ，Ａｌなどが用いられる。

金属膜を成膜させた後、成膜された金属膜同士が対向するように、基板およびスタンプをチャンバ内に配置する。そして紫外線やイオンビームなど、一方向に加速されたエネルギー波により各々の金属膜の表面を洗浄する。金属膜の表面に付着していた酸化物および有機物はエネルギー波によって除去されるので、金属膜の表面にある金属原子は、活性化されて接合しやすい状態となる。そしてスタンプに圧力を加え、洗浄された金属膜同士を常温で加圧接合させる。加圧接合によって金属膜同士が接触し、各々の金属膜表面にある金属原子同士は強固に結合する。その結果、スタンプに形成された薄膜は対向基板上に転写される。

このような従来例に係る電子デバイスの製造方法を用いる場合、転写を行う工程において材料を加熱させる必要が無い。そのため転写を行う工程において、被接合物の軟化や析出物の生成などの問題が発生することを回避できる。

特開２０１０−２６７７１９号公報 特開平９−１０９６３号公報 特開平１０−３０１７１号公報 特開平９−２９６２６６号公報

しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来例に係る電子デバイスの製造方法は、積層膜と対向基板との接合について安定性が不十分であり、積層膜の転写効率が低い。従って、スタンプに形成された積層膜の凹凸パターンが対向基板に対して正確に転写されないので、製造される電子デバイスに欠陥が発生しやすい。また、対向基板上に転写される場所が限られているので、転写できる凹凸パターンの構成が制限される。そのため、電子デバイスに形成できる電子回路のパターンは限られたものとなる。

従来例において、接合性を向上させて転写率を高めるためには、転写を行う工程において加圧接合を行う時間を長くする方法や、スタンプに加える圧力を高くする方法が挙げられる。しかしながら、圧力を加える時間を長くすると、電子デバイスの製造に要する時間が長くなるので、電子デバイスの生産性が低下する。また加える圧力を高くすると被接合材が変形し、製造される電子デバイスに欠陥が発生しやすくなる。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、転写効率を高めるとともに、欠陥の発生をより確実に回避できる電子デバイスの製造方法を提供することを目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る電子デバイスの製造方法は、基板の表面に第１の金属膜を成膜させる第１成膜工程と、スタンプに形成された積層構造体の表面に第２の金属膜を成膜させる第２成膜工程と、前記第１成膜工程および前記第２成膜工程の後に、スタンプを加圧して前記第１の金属膜と前記第２の金属膜とを接合させる金属膜接合工程とを備え、前記第１の金属膜および前記第２の金属膜は同一の金属で構成されるとともに、前記第１の金属膜の硬度は前記第２の金属膜の硬度と異なることを特徴とするものである。

［作用・効果］本発明に係る電子デバイスの製造方法によれば、同一の金属で構成される２つの金属膜において、第１の金属膜の硬度と、第２の金属膜の硬度が異なるように各々の金属膜を成膜させる。そのため、金属膜同士を接合させる際に、硬度の低い金属膜は硬度の高い金属膜と対向押圧させることによって変形する。変形された金属膜を構成する金属粒子は、硬度の高い金属膜を構成する金属粒子の間隙を充填する。その結果、金属粒子同士の結合力が強くなるので、金属膜同士は安定に接合される。金属膜同士が安定に接合されることにより、スタンプに形成された積層構造体は、基板上へ好適に転写される。従って、製造される電子デバイスに欠陥が発生することを好適に回避できる。

また、上述した発明において、前記第１の金属膜の硬度は前記第２の金属膜の硬度に比べて高いことが好ましい。上述の構成によれば、積層構造体に成膜される第２の金属膜の硬度より、基板に成膜される第１の金属膜の硬度が高くなるように各々の金属膜を成膜させる。基板は積層構造体より広い面積を有しているので、第２の金属膜の硬度を高くさせることにより、基板上に成膜される第２の金属膜は、より変形しにくく、安定なものとなる。従って、製造される電子デバイスに欠陥が発生することをより好適に回避できる。

また、上述した発明において、前記第１の金属膜は電子ビーム蒸着法により成膜され、前記第２の金属膜はスパッタ法により成膜されることが好ましい。上述の構成によれば、電子ビーム蒸着法により成膜される第１の金属膜はより確実に硬度が低くなり、スパッタ法により成膜される第２の金属膜はより確実に硬度が高くなる。そのため、スタンプに形成された積層構造体を、より確実に基板上へ転写させることが可能となる。従って、製造される電子デバイスに欠陥が発生することをより好適に回避できる。

また、上述した発明において、前記第１の金属膜および前記第２の金属膜はいずれもＡｕによって構成されることが好ましい。上述の構成によれば、金属膜を構成するＡｕは接合に適しており、かつ導電性の高い金属である。従って、製造される電子デバイスに欠陥が発生することを回避するとともに、電子デバイスの性能をより高くすることが可能となる。

また、上述した発明において、前記第２の金属膜の成膜速度は０．０５ｎｍ／秒以上０．５ｎｍ／秒以下であることが好ましい。上述の構成によれば、第２の金属膜の成膜速度は０．０５ｎｍ／秒以上０．５ｎｍ／秒以下である場合、製造される電子デバイスの欠陥率は好適に低減される。従って、成膜速度を適切に制御することにより、製造される電子デバイスに欠陥が発生することをより確実に回避できる。

本発明に係る電子デバイスの製造方法によれば、同一の金属で構成される２つの金属膜において、第１の金属膜の硬度と、第２の金属膜の硬度が異なるように各々の金属膜を成膜させる。そのため、金属膜同士を接合させる際に、硬度の低い金属膜は硬度の高い金属膜と対向押圧させることによって変形する。変形された金属膜を構成する金属粒子は、硬度の高い金属膜を構成する金属粒子の間隙を充填する。その結果、金属粒子同士の結合はより強くなるので、金属膜同士はより安定に接合される。金属膜同士が安定に接合されることにより、スタンプに形成された積層構造体は、基板上へ好適に転写される。従って、製造される電子デバイスに欠陥が発生することを好適に回避できる。

実施例に係る電子デバイスの製造方法の工程を説明するフローチャートである。 実施例に係る、ステップＳ０１およびステップＳ０２の工程を示す縦断面図である。 （ａ）はゲート電極の形成後、 （ｂ）は保護膜の形成後、 （ｃ）は金属膜の形成後における電子デバイスの概略構成を示している。 ナノインデンテーション法を用いて金属膜の硬度を測定する概略を説明する図である。 （ａ）は金属膜と接触前のカンチレバーの状態、 （ｂ）はカンチレバーが反っている状態、 （ｃ）はカンチレバーが撓んでいる状態を示している。 実施例に係るステップＳ１１における電子デバイスの概略構成を示す縦断面図である。 （ａ）は原版に形成されたスタンプを示す縦断面図であり、 （ｂ）は原版から離型したスタンプを示す縦断面図である。 実施例に係るステップＳ１２における電子デバイスの概略構成を示す縦断面図である。 （ａ）は金属膜の形成後、 （ｂ）は保護膜の形成後、 （ｃ）は半導体膜の形成後における電子デバイスの概略構成を示している。 実施例に係るステップＳ１３およびステップＳ１４における電子デバイスの概略構成を示す縦断面図である。 （ａ）は絶縁膜の形成後、 （ｂ）は保護膜の形成後、 （ｃ）は金属膜の形成後における電子デバイスの概略構成を示している。 実施例に係るステップ２１における電子デバイスの概略構成を示す縦断面図である。 実施例に係るステップ２２において、積層体を転写させる際における電子デバイスの概略構成を示す縦断面図である。 実施例に係るステップ２２において、スタンプを離型させる際における電子デバイスの概略構成を示す縦断面図である。 実施例に係るステップ２３ないしステップＳ２７における電子デバイスの概略構成を示す縦断面図である。 （ａ）はレジスト膜の形成および露光、 （ｂ）は現像、 （ｃ）はソース電極およびドレイン電極の形成の各工程における電子デバイスの概略構成を示している。 実施例に係る金属膜接合工程における金属粒子の挙動を説明する概略図である。 実施例に係る金属膜接合工程における金属粒子の挙動を説明する概略図である。 （ａ）は積層体の転写、 （ｂ）はスタンプの離型の各工程における電子デバイスの概略構成を示している。 実施例および従来例の各々に係る電子デバイスの欠陥率を示すグラフ図である。 金属膜の成膜速度が異なる実施例の各々に係る電子デバイスの欠陥率を示すグラフ図である。 金属膜の硬度が高い従来例に係る金属膜接合工程において、金属膜を構成する金属粒子の挙動を説明する概略図である。 （ａ）は対向押圧前、 （ｂ）は対向押圧後における金属粒子の挙動を示している 金属膜の硬度が低い従来例に係る金属膜接合工程において、金属膜を構成する金属粒子の挙動を説明する概略図である。 （ａ）は対向押圧前、 （ｂ）は対向押圧後、における金属粒子の挙動を示している 従来例に係る金属膜接合工程における金属粒子の挙動を説明する概略図である。 （ａ）は積層体の転写、 （ｂ）はスタンプの離型、の各工程における電子デバイスの概略構成を示している。

以下、図面に基づいて、この発明の実施例を詳細に説明する。なお、電子デバイスの製造方法の例として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造方法を説明する。

図１に示すように、本実施例に係る電子デバイスの製造方法は、ステップＳ２１に係る工程の前に、並行する２つの工程がある。１つは基板側の工程（ステップＳ０１〜Ｓ０３）であり、もう１つは転写印刷用のスタンプ側の工程（ステップＳ１１〜Ｓ１５）である。

ステップＳ０１（ゲート電極の形成）
図２（ａ）に示すように、基板１の表面上にゲート電極３を形成させる。基板１は、例えばガラスで構成される。ゲート電極３の形成方法の一例として、インクジェット法が挙げられる。ゲート電極３を基板１上に形成させた後、図２（ｂ）に示すように、基板１およびゲート電極３を覆うように保護膜５を形成させる。保護膜５の形成方法の例としては、インクジェット法、ディスペンサ法、スピンコート法などが挙げられる。保護膜５を構成する材料の一例として、モリブデン（Ｍｏ）などが挙げられる。

ステップＳ０２（第１成膜工程）
保護膜５を形成させた後、第１成膜工程を開始する。すなわち図２（ｃ）に示すように保護膜５の表面を研磨し、保護膜５を覆うように金属膜７を形成させる。本実施例では金属膜７の形成方法の一例として、スパッタ法が用いられる。スパッタ法における投入電力の一例は１００Ｗであり、電流の一例は０．２Ａであり、ガス圧の一例は５ｍＴｏｒｒである。金属膜７を構成する材料の一例として、金（Ａｕ）が挙げられる。金属膜７の厚みは５０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲であることが好ましい。また成膜される金属膜７の硬度は０．０１１Ｖ／ｎｍ程度である。なお、金属膜７は本発明における第１の金属膜に相当する。

金属膜７の硬度を測定する方法の一例として、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ−９７００）によるナノインデンテーション法が用いられる。すなわち図３（ａ）に示すように、成膜された金属膜７を、カンチレバー８に設けられた探針９に近づける。そして金属膜７と探針９との距離を変えながら、探針９に働く力を測定する。探針９に働く力は、カンチレバー８の反り、またはカンチレバー８の撓みから求めることができる。カンチレバー８の反りは、図３（ｂ）に示すように、探針９と接触した金属膜７が、探針９を押し上げる力によって発生する。そしてカンチレバー８の撓みは、図３（ｃ）に示すように探針９と接触した金属膜７を引き下げる際に、金属膜７と探針９の間に働く吸着力によって発生する。

カンチレバー８の反り、または撓みは、カンチレバー８の背面に照射するレーザー光の反射を光検出器で計測し、計測された情報に基づいて算出される。カンチレバー８の反りは、探針９に働く力に比例してより大きくなる。従って、カンチレバー８の反りから探針９に働く力を算出できる。そこで金属膜７と探針９の距離を変えながら、探針９に働く力を計算してフォースカーブを測定し、金属膜７の硬度を算出している。

金属膜７の硬度が高いほど、カンチレバー８を反らせるために、より大きな力を必要とする。金属膜７が探針９と接触した後、金属膜７をカンチレバー８の方向に移動させる距離をＡ（単位：ｎｍ）、カンチレバーの反りをＢ（単位：Ｖ）とする。この場合、金属膜７の硬度Ｃは、下の（１）で示される数式によって算出することができる。
Ｃ＝Ｂ／Ａ（単位：Ｖ／ｎｍ） …（１）

ステップＳ０３（金属膜の活性化）
第１成膜工程の終了後、ＵＶオゾン処理による金属膜７の活性化処理を行う。ＵＶオゾン処理において照射するＵＶの強度は、一例として１８．８ｍＷ／ｃｍ２である。ＵＶオゾン処理を行う時間は、例えば１０分間である。活性化処理により、金属膜７の膜表面に付着する有機物は揮発除去される。活性化処理は、ＵＶオゾン処理以外にもアルゴンプラズマ処理、または酸素プラズマ処理などの方法を用いてもよい。

次に上記ステップＳ０１〜Ｓ０３とは別工程であって、転写印刷用のスタンプ側に対して行われる、ステップＳ１１〜Ｓ１５の工程について説明する。

ステップＳ１１（スタンプの作製）
まず、転写印刷用のスタンプ１１を作製する。スタンプ１１は弾力性を有するシリコン系の材料で構成されており、本実施例ではポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ：Ｐｏｌｙ ＤｉＭｅｔｈｙｌ Ｓｉｌｏｘａｎｅ）が用いられている。スタンプ１１は図４（ａ）に示すように、凹凸パターンを有する原版１３にＰＤＭＳをコーティングして硬化させ、図４（ｂ）に示すように原版１３から剥離させることで作製される。

ステップＳ１２（半導体膜の形成）
次に図５（ａ）に示すように、スタンプ１１の凹凸パターンを有する面に、金属膜１４を形成させる。金属膜１４の形成方法の一例としては、スパッタ法、真空蒸着法などが挙げられる。金属膜１４を構成する材料の一例として、Ａｕが挙げられる。金属膜１４を形成させた後、図５（ｂ）に示すように、金属膜１４の表面に保護膜１５を形成させる。保護膜１５の形成方法の一例として、インクジェット法が挙げられる。保護膜１５は例えばモリブデン（Ｍｏ）で構成される。

保護膜１５を形成させた後、図５（ｃ）に示すように、保護膜１５の表面に半導体膜１７を形成させる。半導体膜１７の形成は真空チャンバ内にスタンプ１１を収容させて行う。チャンバ内の真空度は約１Ｐａ以下が好ましい。半導体膜１７の形成方法の例としては、スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法などが挙げられる。半導体膜１７を構成する材料として、本実施例ではＩｎＧａＺｎＯ４（ガリウム・インジウム酸化亜鉛）が用いられている。なお、半導体膜１７を構成する材料として、ＺｎＯ（酸化亜鉛）などの酸化物半導体や、ペンタセンなどの有機半導体を用いてもよい。

ステップＳ１３（絶縁膜の形成）
半導体膜１７の形成後、図６（ａ）に示すように、半導体膜１７の表面に絶縁膜１９を形成させる。絶縁膜１９の形成方法の例としては、スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法などが挙げられる。絶縁膜１９を構成する材料として本実施例ではＳｉＯ２が用いられている。なお、絶縁膜１９を構成する材料として、ＴｉＯ２などの金属酸化物や、アクリル系樹脂などの有機物を用いてもよい。

絶縁膜１９を形成させた後、図６（ｂ）に示すように、絶縁膜１９の表面に保護膜２１を形成させる。保護膜２１の形成方法の例としては、インクジェット法、ディスペンサ法、スピンコート法などが挙げられる。保護膜２１は、その一例としてモリブデン（Ｍｏ）によって構成される。なお、保護膜１５、半導体膜１７、絶縁膜１９および保護膜２１から構成される積層膜を以下、積層体２３とする。積層体２３は、本発明における積層構造体に相当する。

ステップＳ１４（第２成膜工程）
保護膜２１を形成させた後、第２成膜工程を開始する。すなわち保護膜２１の表面を研磨し、図６（ｃ）に示すように、研磨された保護膜２１を覆うように金属膜２５を形成させる。本実施例では金属膜２５の形成方法の一例として、電子ビーム蒸着法（ＥＢ蒸着法）が用いられる。

金属膜２５を構成する金属は、金属膜７を構成する金属と同一である。すなわち本実施例において、金属膜２５はＡｕを用いて構成される。金属膜２５の厚みは５０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲であることが好ましい。そして、成膜される金属膜２５の硬度は０．００７Ｖ／ｎｍ程度である。なお、金属膜２５は本発明における第２の金属膜に相当する。

上述のように、スタンプ１１を真空チャンバ内に収容し、真空チャンバ内を真空にして金属膜１４、保護膜１５、半導体膜１７、絶縁膜１９、保護膜２１および金属膜２５を連続して形成させる。これにより、各々の膜の間に有機物などの汚れが付着することを防止できる。そのため、有機物の付着によって電子デバイスに欠陥が発生することを回避できる。

ステップＳ１５（金属膜の活性化）
第２成膜工程の終了後、ＵＶオゾン処理によって金属膜２５の活性化処理を行う。ＵＶオゾン処理において照射させるＵＶの強度は、一例として１８．８ｍＷ／ｃｍ２である。そしてＵＶオゾン処理を行う時間は、例えば１０分間である。活性化処理により、金属膜２５の膜表面に付着する有機物は揮発除去される。活性化処理は、ＵＶオゾン処理以外にもアルゴンプラズマ処理、または酸素プラズマ処理などの方法を用いてもよい。

次に、ステップＳ１１〜Ｓ１５によりスタンプ１１に形成された積層体２３を、ステップ０３に係る工程が行われた後の基板１に転写させる工程について説明する。

ステップＳ２１（スタンプの載置）
図７に示すように、基板１を支持台２７に載置させる。そして加圧装置２９に、積層体２３および金属膜２５が形成されたスタンプ１１を載置させる。この際に、金属膜７と金属膜２５が対向するとともに、ゲート電極３上の所定の位置に積層体２３が転写されるように、基板１およびスタンプ１１の各々について、載置させる位置を調整する。

ステップＳ２２（金属膜接合工程）
基板１とスタンプ１１を載置させた後、図８に示すように、加圧装置２９を用いて図の矢印で示した方向からスタンプ１１に圧力を加えさせる。スタンプ１１への加圧は常温下で空気を用いて行われ、加えられる圧力は、その一例として０．２ＭＰａである。対向押圧を行う時間は、その一例として１７時間である。スタンプ１１に対して対向押圧を行うことにより、金属膜２５は金属膜７と接触する。

金属膜７と金属膜２５において、活性化処理によって各々の表面に−ＯＨ基が数多く露出されるので、金属膜７と金属膜２５との接触面において脱水縮合反応が起こりやすくなる。そのため金属膜７を構成するＡｕと金属膜２５を構成するＡｕとは、接触面において強固に結合することとなる。

加圧装置２９を用いてスタンプ１１の加圧を行った後、図９に示すようにスタンプ１１を離型させる。金属膜７と金属膜２５は強固に結合しているので、積層体２３はスタンプ１１との界面で剥離して基板１に転写される。これにより保護膜５、金属膜７、および金属膜２５を介して、ゲート電極３の上に積層体２３が形成される。

ステップＳ２３（レジスト膜の形成）
金属膜接合工程の終了後、図１０（ａ）に示すように、基板１に転写された積層体２３の表面上にレジスト膜３１を形成させる。レジスト膜３１は、インクジェット法やディスペンサ法などを用いることにより、積層体２３を覆うように形成される。

ステップＳ２４（露光）
レジスト膜３１を形成した後、基板１を挟んでレジスト膜３１の反対側から紫外線を照射して露光を行う。この場合、ゲート電極３がマスクとなる。レジスト膜３１のうち、ゲート電極３の影になる部分では、ゲート電極３により紫外線が遮られるので紫外線が照射されない。一方、レジスト膜３１のうち、ゲート電極３の影にならない部分では紫外線が照射される。これにより、基板１を挟んでレジスト膜３１の反対側から露光させることができる。

ステップＳ２５（現像）
露光が終了した後、図１０（ｂ）に示すように、露光されたレジスト膜３１を現像する。現像により、ゲート電極３によってマスクされた部分を除いてレジスト膜３１が除去される。現像方法の例としては、パドル式、ディップ式、シャワー式などが挙げられる。

ステップＳ２６（水素イオンのドープ処理）
レジスト膜３１の現像が終了した後、積層体２３に対して水素イオンをドープする処理を行う。水素イオンをドープする処理は、アルゴンガスを例とする不活性ガスと、水素ガスとを供給し、プラズマで処理をすることによって行われる。すなわち励起されてプラズマ状態となることにより、アルゴンイオンと水素イオンが生成される。アルゴンイオンは、積層体２３の表面に衝突して有機物などの汚れを除去する。一方、水素イオンは電子を供給するドナーとして積層体２３を構成する半導体膜１７の内部にドープされる。そのため、積層体２３の表面を洗浄するとともに、酸化物半導体である半導体膜１７の抵抗率を低下させることができる。

ステップＳ２７（ソース電極およびドレイン電極の形成）
水素イオンのドープ処理が行われた後、図１０（ｃ）に示すように、積層体２３の表面にゲート電極３を挟んで、ソース電極３３およびドレイン電極３５を形成する。ソース電極３３およびドレイン電極３５を形成する導電体の例として、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕなどが挙げられる。ソース電極３３およびドレイン電極３５の形成方法の例として、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法などが挙げられる。

なお、ゲート電極３と、金属膜７と、積層体２１と、ソース電極３３と、ドレイン電極３５によってＴＦＴ３７が構成される。ソース電極３３およびドレイン電極３５の形成後、ゲート電極３の直上にあるレジスト膜３１を除去してもよいし、除去することなく封止用のキャップとしてもよい。ステップＳ０１〜Ｓ２７の工程により、ＴＦＴ３７が製造される。

＜実施例による効果＞
ここで図を用いて、実施例に係る電子デバイスの製造方法によって得られる効果について説明する。

従来例に係る電子デバイスの製造方法において、全ての金属膜は同じ手法を用いて同じ条件の下で成膜される。すなわち、金属膜７および金属膜２５の硬度はいずれも略同じである。このような構成を有する従来例において、基板１に対する積層体２３の転写率が低いという問題が発生する。その結果、製造される電子製品の欠陥率が高くなる。

上述の問題が発生する原因について鋭意検討を行った結果、以下のような知見を得るに至った。すなわち、従来例では図１５（ａ）に示すように、金属膜７および金属膜２５のいずれも硬度が高い構成、または図１６（ａ）に示すように、金属膜７および金属膜２５のいずれも硬度が低い構成をとる。

また、従来例において図１５（ａ）に示される構成をとる場合、金属膜７と金属膜２５の硬度はいずれも高いので、対向押圧しても変形しにくい。そのため図１５（ｂ）に示すように、金属膜７の表面上の金属粒子Ｐと金属膜２５の表面上の金属粒子Ｑは、いずれも対向押圧によってその配列が変わりにくい。従って金属粒子Ｑは金属粒子Ｐ同士の間にある空隙を効率よく充填できない。その結果、金属膜７と金属膜２５の間に空隙が多く残るので、金属膜同士の結合力が弱く、基板１に対する積層体２３の転写効率が低くなる。

従来例において、図１６（ａ）に示される構成をとる場合、金属膜７および金属膜２５の硬度はいずれも低いので、対向押圧によって変形しやすい。そのため図１６（ｂ）に示すように、金属膜７の表面上の金属粒子Ｐと、金属膜２５の表面上の金属粒子Ｑは、いずれも対向押圧によって例えば矢印Ｒの方向にずれてしまう。すなわち金属粒子Ｑは、金属粒子Ｐ同士の間にある空隙を効率よく充填することができない。その結果、金属膜７と金属膜２５の間に空隙が多く残るので、金属膜同士の結合力は弱く、基板１に対する積層体２３の転写効率が低くなる。従っていずれの場合においても、従来例に係る電子デバイスにおいて、欠陥発生率を低減させることは困難である。

一方、実施例に係る電子デバイスの製造方法において、金属膜７と金属膜２５は各々の硬度が異なるように成膜される。その一例として金属膜７の硬度は高く、金属膜２５の硬度は低くなるように成膜される。この場合、図１１（ａ）に示されるように、金属膜７を構成する金属粒子Ｐが緻密に配列されるので、金属膜７は変形しにくい。一方、金属膜２５を構成する金属粒子Ｑの配列が粗いので、金属膜２５は変形しやすい。

すなわち実施例に係る金属膜接合工程では、図１１（ｂ）に示すように、硬度が高い金属膜７を構成する金属粒子Ｐは、対向押圧によって配列が変化しにくい。一方、硬度の低い金属膜２５を構成する金属粒子Ｑは、対向押圧によって配列が変化しやすい。そのため安定に配列されている金属粒子Ｐ同士の間にある空隙を、金属粒子Ｑが充填していくので、対向押圧によって金属粒子Ｐと金属粒子Ｑの距離が近づき、接触面積も広くなる。従って、金属膜７と金属膜２５はより強固に結合されることとなるので、金属膜２５が成膜された積層体２３は、より効率よく基板１の上に転写される。

さらに、実施例に係る電子デバイスの製造方法では、積層体２３の転写に対する、金属膜２５の厚みの差による影響がより少なくなるという効果も得られる。電子デバイスの製造工程において、積層体２３に成膜される金属膜２５の厚みは全て均等とは限らない。すなわち図１２（ａ）に示すように、積層体２３ａに成膜される金属膜２５ａと比べて、積層体２３ｂに成膜される金属膜２５ｂの厚さが薄い場合がある。

従来例に係る電子デバイスの製造方法では、図１７（ａ）に示すように、金属膜２５ａは金属膜７と接触することができるので、スタンプ１１を離型させると、積層体２３ａは転写される。一方、金属膜２５ｂは膜厚が薄いので金属膜７と接触することができない。そのため図１７（ｂ）に示すように、積層体２３ｂは基板１に転写されないので、対向押圧の終了後、積層体２３ｂはスタンプ１１とともに基板１から離れてしまう。

一方、実施例に係る電子デバイスの製造方法では、図１１（ａ）に示すように、実施例に係る金属膜接合工程において、金属膜２５は硬度の高い金属膜７と接触すると、金属粒子Ｐの配列は対向押圧によって容易に変化する。そのため図１１（ｂ）に示すように、金属膜２５は膜厚が薄くなる。すなわち膜厚が厚い金属膜２５ａは金属膜７と接触すると、図１２（ｂ）に示すように、金属膜２５ａは膜厚が薄くなる。そのため膜厚の薄い金属膜２５ｂの表面が金属膜７に接触するので、金属膜２５ｂと金属膜７の間でも金属粒子同士が結合する。従って、図１２（ｃ）で示されるように、実施例に係る電子デバイスの製造方法では、積層体２３ａおよび積層体２３ｂのいずれも基板１に転写させることが可能となる。

最後に、本実施例において得られる効果を具体的に説明する。まず図１３は実施例及び従来例における、基板１に対する積層体２３の転写効率を検証した図である。本実験では、底面の一辺が５０ｎｍの正四角柱状に積層された積層体２３を、スタンプ１１の上に５０μｍ間隔で、４００×４００の２次元マトリクス状に配列させる。そして各々の積層体２３に成膜された金属膜２５を、３インチ四方の基板１に成膜された金属膜７と対向させ、スタンプ１１に対して０．２ＭＰａの圧力を１７時間かけて対向押圧させる。その後スタンプ１１を離型させ、基板１に転写されない積層体２３の数を算出する。実験に供される積層体２３の数は４００×４００＝１６００００であるので、本実験における欠陥率は、基板１に転写されない積層体２３の数を、１６００００で割ることによって算出できる。

図１３において、左の棒グラフは実施例に係る製造方法における欠陥率を示している。中央の棒グラフは、従来例においてスパッタ法を用いて金属膜７および金属膜２５を成膜させた場合における欠陥率を示している（従来例Ａ）。右の棒グラフは、従来例においてＥＢ蒸着法を用いて金属膜７および金属膜２５を成膜させた場合における欠陥率を示している（従来例Ｂ）。従来例Ａではいずれの金属膜も硬度が高く、従来例Ｂではいずれの金属膜も硬度が低い構成を有している。

中央および右の棒グラフで示されるように、従来例に係る電子デバイスの製造方法では、少なくとも４０％程度の欠陥が発生する。一方、実施例に係る電子デバイスの製造方法では、欠陥率が１％に低減される。従って、金属膜７および金属膜２５を異なる硬度で成膜させることによって、電子デバイスにおける欠陥の発生を好適に低減させることが示されている。

次に、実施例に係る製造方法において、異なる成膜速度条件の下で比較した欠陥率を図１４で示している。実施例Ａでは金属膜２５を０．５ｎｍ／秒の速度で成膜させ、実施例Ｂでは金属膜２５を０．０５ｎｍ／秒の速度で成膜させている。なお、成膜された金属膜７および金属膜２５の各々において４箇所の調査点（Ａ〜Ｄ）を任意にとり、各々の調査点において金属膜の硬度を測定している。

実施例Ａおよび実施例Ｂのいずれにおいても、従来例と比べて欠陥率が低減されている（図１５最下段）。従って、成膜速度の条件が異なっていても、実施例に係る欠損率低減の効果が得られていることが示されている。但し、実施例Ａと比較して実施例Ｂでは欠陥率が高い。実施例Ｂで欠陥率が高くなる原因として、以下に述べる理由が挙げられる。

実施例Ａと比較すると、実施例Ｂにおいて成膜される金属膜２５の硬度は、調査点によるバラツキが大きい。すなわち、実施例Ｂによって成膜される金属膜２５は、大部分では硬度が低いものの、一部において硬度が高くなる。金属膜２５において、硬度が低い部分では、金属膜２５と金属膜７の間で各々の金属粒子同士が好適に結合される。そのため大部分では積層体２３は好適に転写される。一方、硬度が高い部分では金属膜７の硬度の差が小さいので、金属膜２５と金属膜７の間で金属粒子同士は強く結合されない。その結果、金属膜２５の硬度が高い部分において積層体２３が好適に転写されず、欠陥率が上昇したと考えられる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した各実施例では、電子デバイスの一例としてＴＦＴの製造方法を説明しているが、これに限られない。すなわち、コンデンサやダイオードなど、ＴＦＴ以外の電子デバイスの製造方法に応用してもよい。また、このような電子デバイスで構成されるパソコンやテレビなどの画像表示ディスプレイや、Ｘ線画像を検出するなどのイメージセンサの製造方法に応用してもよい。

（２）上述した各実施例では、金属膜７および金属膜２５を構成する材料としてＡｕを用いたが、これに限られない。すなわち、Ａｕの代わりにＡｇ，Ｃｕ，Ａｌなどを用いてもよい。

（３）上述した各実施例では、金属膜接合工程において、スタンプ１１を空気で加圧したが、これに限られない。すなわち、加圧用の気体は窒素ガスやアルゴンガスなどであってもよい。

１ …基板
３ …ゲート電極
７ …金属膜（第１の金属膜）
１１ …スタンプ
１７ …半導体膜
１９ …絶縁膜
２３ …積層体（積層構造体）
２５ …金属膜（第２の金属膜）
２９ …加圧装置
３３ …ソース電極
３５ …ドレイン電極
３７ …ＴＦＴ

Claims (5)

1. 基板の表面に第１の金属膜を成膜させる第１成膜工程と、
   スタンプに形成された積層構造体の表面に第２の金属膜を成膜させる第２成膜工程と、
   前記第１成膜工程および前記第２成膜工程の後に、スタンプを加圧して前記第１の金属膜と前記第２の金属膜とを接合させる金属膜接合工程とを備え、
   前記第１の金属膜および前記第２の金属膜は同一の金属で構成されるとともに、前記第１の金属膜の硬度は前記第２の金属膜の硬度と異なることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
2. 請求項１に記載の電子デバイスの製造方法において、前記第１の金属膜の硬度は前記第２の金属膜の硬度に比べて高いことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の電子デバイスの製造方法において、前記第１の金属膜は電子ビーム蒸着法により成膜され、前記第２の金属膜はスパッタ法により成膜されることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法において、前記第１の金属膜および前記第２の金属膜はいずれもＡｕによって構成されることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法において、前記第２の金属膜の成膜速度は０．０５ｎｍ／秒以上０．５ｎｍ／秒以下であることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
   

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