柔性电子器件的制造方法技术

通过使柔性电子器件的制造工序中的临时支撑基板的再利用成为可能，从而降低柔性电子器件的制造成本。一种柔性电子器件的制造方法，其特征在于，包括：(a)用水溶液A清洗无机基板的工序，(b)在所述无机基板的至少一个表面的一部分或全部形成高分子膜而得到层叠体的工序，(c)在所述层叠体的高分子膜上形成电子器件的工序，(d)将所述电子器件与高分子膜一起从无机基板剥离的工序，所述水溶液A为下述(1)～(3)中的任一项：(1)水溶液A为碱性水溶液，所述碱性水溶液中包含的二价以上的多价金属离子的含量为10ppm以下，(2)是含有选自由氨、尿素及有机碱化合物形成的组中的1种以上的化合物的碱性水溶液，(3)是含有选自由高氯酸碱金属盐及高锰酸碱金属盐形成的组中的一种以上的化合物的水溶液。种以上的化合物的水溶液。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】柔性电子器件的制造方法


[0001]本专利技术涉及一种柔性的显示器、柔性传感器阵列、可拉伸的电子器件等柔性电子器件的制造方法。

技术介绍

[0002]作为信息通信设备(广播设备、移动无线电、便携式通信设备等)、雷达、高速信息处理装置等中的电子部件，使用半导体元件、MEMS元件、显示器元件等功能元件(器件，devise)，但这些以往通常是在玻璃、硅晶圆、陶瓷基材等无机基板上形成或搭载。但是，近年来，随着对电子部件要求轻量化、小型
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薄型化、灵活化，已经尝试在高分子膜上形成各种功能元件。
[0003]在高分子膜表面形成各种功能元件时，理想的是通过利用了作为高分子膜特性的柔韧性(flexibility)的所谓卷对卷工艺进行加工。然而，在半导体产业、MEMS产业、显示器产业等行业中，将晶圆或玻璃基板等刚性平面基板作为对象的工艺技术是主流。因此，为了利用现有的基础设施，在高分子膜表面形成各种功能元件，开发有：将由无机物(玻璃板、陶瓷板、硅晶圆、金属板、金属箔等)形成的刚性基板作为临时支撑体使用，将高分子的溶液或前体溶液进行涂布干燥进行膜化，在其上形成期望的元件(功能元件)后从支撑体上剥离这样的工艺；在由无机物形成的支撑体上将膜暂时固定，将期望的元件形成为膜状后从支撑体上剥离这样的工艺(专利文献1～3)。
[0004]通常，在形成功能元件的工序中多使用相对较高的温度。例如，在形成多晶硅和氧化物半导体等功能元件时，使用120～500℃左右的温度范围。在低温多晶硅薄膜晶体管的制作中，为了脱氢化，有时需要加热到约450℃。在制作氢化非晶硅薄膜中也需要150～250℃左右的温度范围。这里示例的温度范围对于无机材料不是很高的温度，但是对于高分子膜和一般利用于高分子膜的贴合的粘合剂，不能不说是相当高的温度。在上述将高分子膜贴合于无机基板而形成功能元件后将其剥离这样的方法中，使用的高分子膜及用于贴合的粘合剂、粘接剂也需要足够的耐热性，但是作为现实的问题，能够在如此高的温度范围内经受住实用的高分子膜是有限的。此外，现状是提到现有的贴合用的粘合剂、粘接剂，具有充分的耐热性的粘合剂、粘接剂很少。
[0005]以上例示的在由无机物形成的支撑体上涂布高分子的溶液或前体溶液进行干燥进行膜化，并在其上形成期望的元件后从支撑体剥离的工艺是由于无法得到将高分子膜暂时贴合在无机基板的耐热粘合手段而设计的技术。但是，通过这样的手段得到的高分子膜，由于牢固地粘合在无机基板上，因此即使想要从无机基板剥离，也会容易脆化开裂，所以从无机基板剥离时破坏功能元件的情况多。特别是剥离大面积的器件，难度极高，生产率不充分。
[0006]本专利技术人鉴于上述情况，作为用以形成功能元件的高分子膜和支撑体的层叠体，提出一种将耐热性优异、坚韧且能够薄膜化的聚酰亚胺膜通过偶联剂贴合在由无机物形成的支撑体(无机层)而得到的层叠体(专利文献4)。
[0007]高分子膜本来就是柔软的材料，稍微进行伸缩或弯曲并无问题。另一方面，高分子膜上形成的电子器件大多情况下具有将由无机物形成的导电体、半导体以规定的图案组合的微细结构，由于微小的伸缩或弯曲拉伸这样的应力，其结构被破坏，作为器件的特性被损坏。这样的应力在将电子器件与高分子膜一起从无机基板剥离时容易产生。
[0008]因此，本专利技术人进一步重复改进，提出了如下的技术：对进行偶联剂处理的无机基板进行部分失活处理，形成偶联剂的活性度高的部分和低的部分。贴合高分子膜时，制作比较难剥离的良粘合部和比较容易剥离的易剥离部，在易剥离部形成电子器件，在高分子膜的易剥离部/良粘合部的边界处切入切口，通过仅剥离易剥离部，由此能够在降低施加于电子设备的应力的状态下进行剥离(专利文献5)。
[0009]另一方面，提出有若干关于在这些工艺中使用的无机基板、玻璃基板的再利用的方案。例如，公开有如下技术：若将具有特定化学结构的聚酰亚胺膜形成为玻璃状，将该聚酰亚胺膜从玻璃基板剥离后，将玻璃基板进行碱洗，则可以进行玻璃再利用(专利文献6)。另外，提出有如下的技术：若将聚酰亚胺前体涂布在玻璃基板，以特定的条件进行聚酰亚胺膜化，则将聚酰亚胺膜从玻璃基板剥离后，对玻璃基板进行溶剂清洗、碱液清洗、UV清洗、臭氧清洗、超声波清洗、通过清洗剂的清洗、氢氟酸清洗、灰化处理、加热热处理或膨化处理，来对玻璃进行再利用(专利文献7)。进一步地，也提出有如下技术：将聚酰亚胺和玻璃基板通过特定的方法贴合，通过将使用后的玻璃基板用10％氢氧化钠溶液清洗，由此可以再利用(专利文献8)。现有技术文献专利文献
[0010]专利文献1：日本特开昭58
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91446号公报专利文献2：日本特开平10
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125930号公报专利文献3：日本特开2000
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243943号公报专利文献4：日本特开2010
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283262号公报专利文献5：日本特开2013
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010342号公报专利文献6：日本专利6259028号公报专利文献7：日本特开2015
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199350号公报专利文献8：日本专利6447135号公报

技术实现思路

专利技术要解决的问题
[0011]根据上述的专利文献1～3中记载的技术，高分子膜的剥离难易度高、剥离高分子膜后的无机基板上，高分子膜的端部、或粘合剂等残渣以牢固地粘合在无机基板的状态残留，因此难以对无机基板进行再利用。另外，根据上述的专利文献4、专利文献5所记载的层叠体，不使用所谓粘合剂、粘接剂而可以进行高分子膜与无机基板的贴合，进一步地该层叠体即使在制作薄膜器件时暴露在必要的高温中，也不会产生高分子膜的剥离。因此，可以将该层叠体供于在现有的玻璃板或硅晶圆等无机物的基板上直接形成电子器件的工艺。但是，说起来，在作为临时支撑基板使用的无机物的基板上，由于残留有用于粘合高分子膜而使用的处理等痕迹、未剥离而
残留的高分子膜的残渣，因此难以再利用。
[0012]专利文献6～8是包含这样的无机基板、主要是玻璃基板的再利用的技术方案。专利文献6中虽然通过碱清洗使玻璃基板的再利用变得可能，但是未示出具体的碱清洗条件。专利文献7中也记载了通过包含碱清洗的各种清洗处理、以及加热处理、抛光处理，玻璃基板可以再利用的主旨，但是同样地完全没有记载具体的处理条件等。另外，示例了加热处理、灰化处理，虽然这些处理对有机成分的除去有效，但对于无机成分的处理而言效果小。进一步地，原来附着的有机成分碳化而牢固地附着的情况较多。对于抛光处理而言，对玻璃面产生伤痕的可能性高，可再利用的用途变窄，至少难以沿用于相同的用途。关于专利文献8中公开的在10％氢氧化钠溶液中室温下浸渍20小时的处理，除去由有机成分形成的残渣是充分的，但该水平的强碱具有连玻璃基板表面也溶解的能力，对玻璃表面进行过度的蚀刻的可能性高，存在玻璃基板丧失平面性的可能性。特别是待处理的表面上存在有机、无机的残渣时，玻璃表面的溶解变得不均匀，产生微裂纹的微小缺陷，由此有时玻璃本身容易破裂。用以解决问题的手段<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种柔性电子器件的制造方法，其特征在于，包括：(a)用水溶液A清洗无机基板的工序，(b)在所述无机基板的至少一个表面的一部分或全部形成高分子膜而得到层叠体的工序，(c)在所述层叠体的高分子膜上形成电子器件的工序，(d)将所述电子器件与高分子膜一起从无机基板剥离的工序，所述水溶液A为下述(1)～(3)中的任一项：(1)水溶液A为碱性水溶液，所述碱性水溶液中包含的二价以上的多价金属离子的含量为10ppm以下，(2)是含有选自由氨、尿素及有机碱化合物形成的组中的1种以上的化合物的碱性水溶液，(3)是含有选自由高氯酸碱金属盐及高锰酸碱金属盐形成的组中的一种以上的化合物的水溶液。2.根据权利要求1所述的柔性电子器件的制造方法，其特征在于，所述(1)中的碱性水溶液为氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液。3.根据权利要求1或2所述的柔性电子器件的制造方法，其特征在于，在所述(1)中的(a)用碱性水溶液清洗无机基板的工序后，具有用二价以上的多价金属离子的含量为10ppm以下的中性清洗水冲洗的工序。4.根据权利要求1～3中任一项所述的柔性电子器件的制造方法，其特征在于，所述(1)中的碱性水溶液中的氢氧化物浓度大于碳酸盐浓度。5.根据权利要求1所述的柔性电子器件的制造方法，其特征在于，所述(2)中的有机碱化合物是由通式(4)表示的氢氧化铵化合物，通式(4){(R1)3‑
N
+
‑
R2}
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OH
‑
通式(4)中，R1表示H或C1～8的烷基，R2表示H、C1～8的烷基或C1～8的羟烷基，R1相同或不同。6.根据权利要求1或5所述的柔性电子器件的制造方法，其特征在于，所述(2)中的水溶液A进一步含有碱金属氢氧化物。7.根据权利要求1、5或6所述的柔性电子器件的制造方法，其特征在于，所述(2)中的(a)清洗工序包括：将无机基板、尿素及水装入密闭容器，加热至60℃以上、150℃以下的温度范围的工序。8.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：德田桂也，渡边直树，奥山哲雄，前田乡司，
申请(专利权)人：东洋纺株式会社，
类型：发明
国别省市：