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JP7143210B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents

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Description

本発明の一態様は、基板の洗浄方法に関する。本発明の一態様は、ガラス基板及びガラス基板の洗浄方法に関する。本発明の一態様は、剥離方法、半導体装置の作製方法、及び表示装置の作製方法に関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置（例えば、タッチセンサなど）、入出力装置（例えば、タッチパネルなど）、それらの駆動方法、またはそれらの製造方法を一例として挙げることができる。
なお、本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。トランジスタ、半導体回路、表示装置、発光装置、入力装置、入出力装置、演算装置、記憶装置等は半導体装置の一態様である。また、撮像装置、電気光学装置、発電装置（薄膜太陽電池、有機薄膜太陽電池等を含む）、及び電子機器は半導体装置を有している場合がある。
有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子や、液晶素子が適用された表示装置が知られている。そのほか、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子を備える発光装置、電気泳動方式などにより表示を行う電子ペーパなども、表示装置の一例として挙げることができる。
有機ＥＬ素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を挟持したものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の有機化合物から発光を得ることができる。このような有機ＥＬ素子が適用された表示装置は、薄型、軽量、高コントラストで且つ低消費電力な表示装置を実現できる。
また、可撓性を有する基板（フィルム）上に、トランジスタなどの半導体素子や、有機ＥＬ素子などの表示素子を形成することによりフレキシブルな表示装置が実現できる。
特許文献１では、犠牲層を介して耐熱性樹脂層及び電子素子が設けられた支持基板（ガラス基板）にレーザ光を照射して、耐熱性樹脂層をガラス基板から剥離することで、フレキシブルな表示装置を作製する方法が開示されている。
特開２０１５－２２３８２３号公報
本発明の一態様は、新規な基板（代表的にはガラス基板）の洗浄方法、ガラス基板、剥離方法、半導体装置の作製方法、または表示装置の作製方法を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、ガラス基板の再利用を課題の一つとする。本発明の一態様は、低コストで量産性の高い剥離方法、半導体装置の作製方法、または表示装置の作製方法を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、歩留まりの高い剥離方法を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、大判基板を用いて半導体装置または表示装置を作製することを課題の一つとする。本発明の一態様は、半導体装置または表示装置を低温で作製することを課題の一つとする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一態様は、一方の面に第１の材料を有するガラス基板を準備する工程と、第１の材料の少なくとも一部を除去する工程と、を有するガラス基板の洗浄方法である。第１の材料は、金属及び金属酸化物のうち一方または双方を有する。第１の材料の少なくとも一部を除去する工程では、ウエットエッチング、ドライエッチング、アッシング、洗浄、及び研磨のうち一つ以上が行われることが好ましい。
本発明の一態様は、一方の面に第１の材料及び第２の材料を有するガラス基板を準備する工程と、第２の材料の少なくとも一部を除去し、第１の材料を露出させる工程と、を有するガラス基板の洗浄方法である。第１の材料は、金属及び金属酸化物のうち一方または双方を有する。第２の材料は、樹脂及び樹脂の分解物のうち一方または双方を有する。第１の材料を露出させる工程では、ウエットエッチング、ドライエッチング、アッシング、洗浄、及び研磨のうち一つ以上が行われることが好ましい。
本発明の一態様は、ガラス基板上に第１の材料層を形成する工程、第１の材料層上に第２の材料層を形成する工程、第２の材料層上に第１の被剥離層を形成する工程、第１の材料層と第２の材料層を用いて、ガラス基板と第１の被剥離層とを分離する工程、及び、ガラス基板に残存した第１の材料層の少なくとも一部を除去する工程を有する、半導体装置の作製方法である。第１の材料層の少なくとも一部を除去する工程の後に、さらに、ガラス基板上に、第３の材料層を形成する工程、第３の材料層上に、第４の材料層を形成する工程、第４の材料層上に、第２の被剥離層を形成する工程、及び、第３の材料層と第４の材料層を用いて、ガラス基板と第２の被剥離層とを分離する工程を有していてもよい。第１の材料層及び第３の材料層は、それぞれ、金属及び金属酸化物のうち一方または双方を有する。第２の材料層及び第４の材料層は、それぞれ、樹脂を有する。第１の材料層の少なくとも一部を除去する工程では、ウエットエッチング、ドライエッチング、アッシング、洗浄、及び研磨のうち一つ以上が行われることが好ましい。
本発明の一態様は、ガラス基板上に第１の材料層を形成する工程、第１の材料層上に第２の材料層を形成する工程、第２の材料層上に第１の被剥離層を形成する工程、第１の材料層と第２の材料層を用いて、ガラス基板と第１の被剥離層とを分離する工程、及び、ガラス基板に残存した第２の材料層の少なくとも一部を除去し、第１の材料層を露出させる工程を有する、半導体装置の作製方法である。第１の材料層を露出させる工程の後に、さらに、第１の材料層上に、第３の材料層を形成する工程、第３の材料層上に、第２の被剥離層を形成する工程、及び、第１の材料層と第３の材料層を用いて、ガラス基板と第２の被剥離層とを分離する工程を有していてもよい。第１の材料層は、金属及び金属酸化物のうち一方または双方を有する。第２の材料層及び第３の材料層は、それぞれ、樹脂を有する。第１の材料層を露出させる工程では、ウエットエッチング、ドライエッチング、アッシング、洗浄、及び研磨のうち一つ以上が行われることが好ましい。
第１の材料層とガラス基板とは、共通の金属を有することが好ましい。
本発明の一態様は、一方の面に第１の材料及び第２の材料を有するガラス基板を準備する工程、第２の材料の少なくとも一部を除去し、第１の材料を露出させる工程、露出した第１の材料上に第３の材料を形成する工程、第１の材料と第３の材料とが積層された状態で加熱される工程、及び、第１の材料と第３の材料とを分離する工程を有するガラス基板の洗浄方法である。第１の材料は、金属及び金属酸化物のうち一方または双方を有する。第１の材料は、水素、酸素、及び水のうち一つまたは複数を有する。第２の材料及び第３の材料は、それぞれ、樹脂を有する。加熱される工程では、第１の材料と第３の材料との界面または界面近傍に水が析出する。分離する工程では、界面または界面近傍に存在する水に光が照射されることにより、第１の材料と第３の材料とが分離する。第１の材料を露出させる工程の後に、露出した第１の材料上に第４の材料を形成する工程を有していてもよい。その場合、第３の材料を形成する工程では、第４の材料上に、第３の材料を形成する。第４の材料は、第１の材料と共通の金属を有する。
第１の材料を露出させる工程では、ウエットエッチング、ドライエッチング、アッシング、洗浄、及び研磨のうち一つ以上が行われることが好ましい。
光は、波長領域が１８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下を有するように照射されることが好ましい。
光は、レーザ装置を用いて照射されることが好ましい。
光は、２５０ｍＪ／ｃｍ２以上３６０ｍＪ／ｃｍ２以下のエネルギー密度で照射されることが好ましい。
第１の材料は、チタン及び酸化チタンのうち一方または双方を有することが好ましい。
本発明の一態様は、一方の面に、第１の材料及びと、第１の材料上の第２の材料とを有するガラス基板である。第１の材料は、金属及び金属酸化物のうち一方または双方を有する。第１の材料は、チタン及び酸化チタンのうち一方または双方を有することが好ましい。第２の材料は、樹脂を有する。第２の材料は、構造式（１００）で表される化合物の残基を有することが好ましい。
Figure 0007143210000001
本発明の一態様により、新規な基板の洗浄方法、ガラス基板、剥離方法、半導体装置の作製方法、または表示装置の作製方法を提供することができる。本発明の一態様により、ガラス基板の再利用が可能となる。本発明の一態様により、低コストで量産性の高い剥離方法、半導体装置の作製方法、または表示装置の作製方法を提供することができる。本発明の一態様により、歩留まりの高い剥離方法を提供することができる。本発明の一態様により、大判基板を用いて半導体装置または表示装置を作製することができる。本発明の一態様により、半導体装置または表示装置を低温で作製することができる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
剥離方法の一例を示す模式図。 剥離方法の一例を示す模式図。 剥離方法の一例を示す模式図。 金属酸化物層と樹脂層との界面の一例を示す模式図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 洗浄方法の一例を示す断面図。 マルチチャンバー設備、インライン設備、及びアッシング装置それぞれの一例を示す図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図及び上面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図及び上面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の一例を示す上面図及び断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図及び上面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図及び上面図。 表示装置の一例を示す上面図及び断面図。 積層体の作製装置の一例を示す図。 レーザ照射ユニットの一例を示す図。 表示装置の一例を示す斜視図。 表示装置の一例を示す断面図。 表示モジュールの一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 実施例１の剥離結果を示す図。 実施例１の試料の断面ＳＴＥＭ観察写真。
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
また、図面において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、又は、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能である。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能である。
本明細書等において、金属酸化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）とは、広い表現での金属の酸化物である。金属酸化物は、酸化物絶縁体、酸化物導電体（透明酸化物導電体を含む）、酸化物半導体（Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒまたは単にＯＳともいう）などに分類される。例えば、トランジスタの半導体層に金属酸化物を用いた場合、当該金属酸化物を酸化物半導体と呼称する場合がある。つまり、ＯＳ ＦＥＴと記載する場合においては、金属酸化物または酸化物半導体を有するトランジスタと換言することができる。
また、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）と呼称してもよい。
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の剥離方法、表示装置の作製方法、及び基板の洗浄方法について図１～図２７を用いて説明する。
本実施の形態では、トランジスタ及び有機ＥＬ素子を有する表示装置（アクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置ともいう）を例に挙げて説明する。当該表示装置は、基板に可撓性を有する材料を用いることで、フレキシブルデバイスとすることができる。なお、本発明の一態様は、有機ＥＬ素子を用いた発光装置、表示装置、及び入出力装置（タッチパネルなど）に限られず、他の機能素子を用いた半導体装置、発光装置、表示装置、及び入出力装置等の各種装置に適用することができる。
本実施の形態では、まず、基板上に第１の材料層、ここでは金属酸化物層を形成する。次に、金属酸化物層上に、第２の材料層、ここでは樹脂層を形成する。そして、光を照射することで、金属酸化物層と樹脂層とを分離する。
本実施の形態では、基板と樹脂層の間に下地となる層（下地層ともいう）を形成する。この下地層は、樹脂層との密着性（接着性）が、基板よりも低い層である。本実施の形態では、下地層として金属酸化物層を用いる場合を例に挙げて説明するが、これに限られない。
金属酸化物層と樹脂層とを分離する際に、光を用いると好ましい。光は、金属酸化物層と樹脂層との界面またはその近傍（界面または界面近傍とも記す）に照射されることが好ましい。また、光は、金属酸化物層中に照射されてもよい。また、光は、樹脂層中に照射されてもよい。なお、本明細書等において、「ＡとＢとの界面またはその近傍」、「ＡとＢとの界面または界面近傍」とは、少なくともＡとＢとの界面を含み、ＡとＢとの界面から、ＡまたはＢのいずれか一方の厚さの２０％以内の範囲を含むものとする。
光を照射することで、金属酸化物層と樹脂層との界面（さらには金属酸化物層中及び樹脂層中）を加熱し、金属酸化物層と樹脂層との密着性（接着性）を低くすることができる。さらには金属酸化物層と樹脂層とを分離することができる。
分離後、金属酸化物層が残存する基板（例えばガラス基板）を洗浄することができる。
本発明の一態様の基板の洗浄方法は、一方の面に第１の材料を有する基板を準備する工程と、第１の材料の少なくとも一部を除去する工程と、を有する。第１の材料は、金属及び金属酸化物のうち一方または双方を有する。第１の材料の少なくとも一部を除去する工程では、ウエットエッチング、ドライエッチング、アッシング、洗浄、及び研磨のうち一つ以上が行われることが好ましい。
また、分離後、基板には、金属酸化物層だけでなく、樹脂層が残存していることもある。
本発明の一態様の基板の洗浄方法は、一方の面に第１の材料及び第２の材料を有する基板を準備する工程と、第２の材料の少なくとも一部を除去する工程と、を有する。第１の材料は、金属及び金属酸化物のうち一方または双方を有する。第２の材料は、樹脂及び樹脂の分解物のうち一方または双方を有する。第２の材料の少なくとも一部を除去する工程では、ウエットエッチング、ドライエッチング、アッシング、洗浄、及び研磨のうち一つ以上が行われることが好ましい。第２の材料の少なくとも一部を除去することで、第１の材料が露出する。第２の材料の少なくとも一部を除去する工程において、第１の材料の少なくとも一部が除去される場合がある。
本発明の一態様の基板の洗浄方法により処理された基板は、再利用が可能である。当該基板を用いて、半導体装置、表示装置等の各種装置を作製することができる。基板を再利用することで、コストの大幅な削減を図ることができる。
例えば、当該基板を、本発明の一態様の表示装置の作製方法で用いる基板に採用することができる。
一例として、本発明の一態様の表示装置の作製方法で用いる基板に、第１の材料が露出している基板を採用する場合について説明する。本発明の一態様の基板の洗浄方法を適用することで、第１の材料が露出している基板を得ることができる。このような基板を用いることで、基板上に第１の材料を形成する工程を省略することができる。第１の材料が一方の面に形成された基板を準備し、第１の材料上に第２の材料を形成することができる。または、第１の材料上に、さらに、第１の材料（または第１の材料と同じ金属を含む第４の材料）を形成してもよい。例えば、基板に残存する第１の材料の厚さが薄すぎる場合などは、第１の材料上にさらに第１の材料または第４の材料を形成してもよい。
第１の材料とガラス基板とは、共通の金属を有することが好ましい。もともとガラス基板に含まれる金属がガラス基板上に残存していても、当該金属は、各種装置の作製に悪影響を及ぼしにくい（不純物となりにくい）。そのため、本発明の一態様の基板の洗浄方法により処理された基板に、第１の材料が一部残存していても、当該基板を様々な用途で再利用することができる。本発明の一態様の表示装置の作製方法以外（例えば、第１の材料を用いない方法）で用いる基板に採用することもできる。
なお、本発明の一態様の基板の洗浄方法では、様々な基板の洗浄が可能である。つまり、洗浄される基板は、本実施の形態で例示する剥離方法、表示装置の作製方法等で用いた基板に限定されない。また、本発明の一態様の基板の洗浄方法を用いて処理された基板は、様々な用途で利用することができる。つまり、洗浄された基板の用途は、本実施の形態で例示する剥離方法、表示装置の作製方法等で用いるのみに限定されない。
図１～図３を用いて、金属酸化物層と樹脂層とを分離する原理の一例を説明する。
まず、図１及び図２を用いて、Ｈ２Ｏが、金属酸化物層２０と樹脂層２３との密着性を阻害する作用（以下、阻害作用）について説明する。
図１において、作製基板１４上に金属酸化物層２０が設けられ、金属酸化物層２０上に樹脂層２３が設けられている。
金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面、及び、金属酸化物層２０中のうち一方または双方には、Ｈ２Ｏ、水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）、水酸基（ＯＨ）、水素ラジカル（Ｈ＊）、酸素ラジカル（Ｏ＊）、ヒドロキシラジカル（ＯＨ＊）のうち一つまたは複数が存在する。これらは、金属酸化物層２０の成膜工程、金属酸化物層２０成膜後の添加（ｄｏｐｅ）工程等によって供給することができる。図１のステップ（ｉ）では、金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面、及び、金属酸化物層２０中に、それぞれ、Ｈ２Ｏ、Ｈ、Ｏ等を有する例を示す。
金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面、及び、金属酸化物層２０中に供給されたＨ、Ｏ、Ｈ２Ｏなどは、樹脂層２３（例えば、ポリイミドなど）を固体化（固化、硬化）させる工程（例えば、３５０℃での加熱）で当該界面にＨ２Ｏとして析出する場合がある。この場合、金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面に析出したＨ２Ｏが、金属酸化物層２０と、樹脂層２３との密着性を阻害する可能性がある。つまり、金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面に析出したＨ２Ｏは、密着性を阻害する作用（阻害作用）を有する。図１のステップ（ｉｉ）では、金属酸化物層２０中のＨ２Ｏが金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面に析出する例を示す。また、図１のステップ（ｉｉ）では、金属酸化物層２０中の水素と水酸基（ＯＨ）とが、金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面にＨ２Ｏとして析出する例を示す。
次に、作製基板１４、金属酸化物層２０、及び樹脂層２３を有する積層体に光を照射する。図２のステップ（ｉｉｉ）では、作製基板１４が上側に位置する状態で積層体を配置する例を示す。図２のステップ（ｉｉｉ）では、搬送機構（図示しない）を用いて、図中の矢印方向に積層体を移動させることで、図の右側から左側に向かって光が照射される。光は、作製基板１４を介して、金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面またはその近傍に照射される。ここでは、線状のレーザ光を用いる例を示す。図２のステップ（ｉｉｉ）、（ｉｖ）では、線状ビーム２６が、作製基板１４を介して、加工領域２７に照射される例を示す。光照射により、金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面（さらには金属酸化物層２０中及び樹脂層２３中）が加熱される。また、光照射により、金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面に存在するＨ２Ｏが、高エネルギーで瞬間的に気化（蒸発）してアブレーションする（爆発する、ともいう）。
図２のステップ（ｖ）では、積層体の上下を反転する例を示す。図２のステップ（ｖｉ）では、金属酸化物層２０と樹脂層２３とが分離されている例を示す。光照射により、Ｈ２Ｏが水蒸気となり、体積が膨張する。これにより、金属酸化物層２０と樹脂層２３の密着性が弱くなり、金属酸化物層２０と樹脂層２３の間を分離することができる。
次に、図３を用いて、金属酸化物層２０と樹脂層２３との間の結合について説明する。
図３において、金属酸化物層２０と樹脂層２３とが積層されている。
金属酸化物層２０と樹脂層２３との間には、結合が生じていると考えられる。具体的には共有結合、イオン結合、水素結合等の化学結合が、金属酸化物層２０と樹脂層２３との間に生じている。
図３のステップ（ｉ）では、金属酸化物層２０が有する金属Ｍと、樹脂層２３が有する炭素Ｃとが、酸素Ｏによって結合されている例を示す。
金属酸化物層２０と樹脂層２３の積層構造に光を照射する（図３のレーザ光５５参照）。ここでは、線状のレーザ光を用いる例を示す。基板と光源とを相対的に移動させることでレーザ光５５を走査し、剥離したい領域に亘ってレーザ光５５を照射する。
光照射により、金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面（さらには金属酸化物層２０中及び樹脂層２３中）が加熱され、式（１）（下記及び図３参照）の反応が生じる。光を照射することで、Ｈ２Ｏ（水蒸気）が、金属Ｍ－酸素Ｏ－炭素Ｃの結合を切断する。そして、金属酸化物層２０と樹脂層２３との間の結合を、水素結合にする。
Ｍ－Ｏ－Ｃ＋Ｈ２Ｏ→Ｍ－ＯＨ＋Ｃ－ＯＨ・・・（１）
図３のステップ（ｉｉ）では、金属酸化物層２０が有する金属Ｍと酸素Ｏが結合し、樹脂層２３が有する炭素Ｃと別の酸素Ｏが結合している例を示す。２つの酸素は、それぞれ、別の水素と共有結合を形成している。また、２つの酸素は、それぞれ、他方の酸素と結合している水素と水素結合を形成している。
水素結合は、共有結合に比べて極めて弱い結合であるため、容易に切断することができる。また、光照射のエネルギーにより、水は蒸発して水蒸気になる。このとき膨張する力によって、金属酸化物層２０と樹脂層２３の間の水素結合を切断することができる場合がある。したがって、金属酸化物層２０と樹脂層２３とを容易に分離することができる。
図３のステップ（ｉｉｉ）では、水素結合で結合されていた酸素と水素が離れ、金属酸化物層２０と樹脂層２３とが分離されている例を示す。金属酸化物層２０が有する金属Ｍと酸素Ｏが結合し、樹脂層２３が有する炭素Ｃと別の酸素Ｏが結合している。２つの酸素は、それぞれ、別の水素と共有結合を形成している。
以上のように、金属酸化物層２０と樹脂層２３の積層構造に光を照射することで、Ｈ２Ｏが、金属酸化物層２０と樹脂層２３の間の強固な結合を、弱い結合である水素結合に変える。これにより、金属酸化物層２０と樹脂層２３の間の分離に要する力を低減させることができる。また、光照射のエネルギーにより、Ｈ２Ｏが膨張することで、金属酸化物層２０と樹脂層２３とを分離することができる。
次に、上記阻害作用及び上記式（１）に示す反応に係るＨ２Ｏについて説明する。
Ｈ２Ｏは、金属酸化物層２０中、樹脂層２３中、及び金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面などに存在する場合がある。
また、金属酸化物層２０中、樹脂層２３中、及び金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面などに存在していた水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）、水酸基（ＯＨ）、水素ラジカル（Ｈ＊）、酸素ラジカル（Ｏ＊）、ヒドロキシラジカル（ＯＨ＊）等は、加熱されてＨ２Ｏとなる場合がある。
金属酸化物層２０の内部、金属酸化物層２０の表面（樹脂層２３と接する面）、または金属酸化物層２０と樹脂層２３の界面に、Ｈ２Ｏ、水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）、水酸基（ＯＨ）、水素ラジカル（Ｈ＊）、酸素ラジカル（Ｏ＊）、ヒドロキシラジカル（ＯＨ＊）のうち一つまたは複数を添加することが好ましい。
なお、本実施の形態の剥離方法では、上記の阻害作用と、先に示す式（１）の反応と、が同時に生じる場合がある。この場合、金属酸化物層２０と樹脂層２３との密着性をさらに低下させる、別言すると金属酸化物層２０と樹脂層２３との剥離性をさらに高めることができると推定される。
金属酸化物層２０中、樹脂層２３中、及び金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面などに、Ｈ２Ｏ、水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）、水酸基（ＯＨ）、水素ラジカル（Ｈ＊）、酸素ラジカル（Ｏ＊）、ヒドロキシラジカル（ＯＨ＊）等を多く有することが好ましい。反応に寄与するＨ２Ｏを多くすることで、反応を促進し、分離に要する力をより低減させることができる。
例えば、金属酸化物層２０を形成する際に、金属酸化物層２０中、または金属酸化物層２０表面に、Ｈ２Ｏ、水素、酸素、水酸基、水素ラジカル（Ｈ＊）、酸素ラジカル（Ｏ＊）、ヒドロキシラジカル（ＯＨ＊）等を多く含ませることが好ましい。
具体的には、金属層を形成し、金属層の表面にラジカル処理を行うことで金属酸化物層２０を形成することが好ましい。ラジカル処理では、酸素ラジカル及びヒドロキシラジカルのうち少なくとも一方を含む雰囲気に、金属層の表面を曝すことが好ましい。例えば、酸素または水蒸気（Ｈ２Ｏ）のうち一方または双方を含む雰囲気でプラズマ処理を行うことが好ましい。
または、金属酸化物層２０を形成し、金属酸化物層２０の表面にラジカル処理を行うことが好ましい。ラジカル処理では、酸素ラジカル、水素ラジカル、及びヒドロキシラジカルのうち少なくとも１種を含む雰囲気に、金属酸化物層２０の表面を曝すことが好ましい。例えば、酸素、水素、または水蒸気（Ｈ２Ｏ）のうち一つまたは複数を含む雰囲気でプラズマ処理を行うことが好ましい。
ラジカル処理は、プラズマ発生装置またはオゾン発生装置を用いて行うことができる。
例えば、酸素プラズマ処理、水素プラズマ処理、水プラズマ処理、オゾン処理等を行うことができる。酸素プラズマ処理は、酸素を含む雰囲気下でプラズマを生成して行うことができる。水素プラズマ処理は、水素を含む雰囲気下でプラズマを生成して行うことができる。水プラズマ処理は、水蒸気（Ｈ２Ｏ）を含む雰囲気下でプラズマを生成して行うことができる。特に水プラズマ処理を行うことで、金属酸化物層２０の表面または内部に水分を多く含ませることができ好ましい。
酸素、水素、水（水蒸気）、及び不活性ガス（代表的にはアルゴン）のうち２種以上を含む雰囲気下でのプラズマ処理を行ってもよい。当該プラズマ処理としては、例えば、酸素と水素とを含む雰囲気下でのプラズマ処理、酸素と水とを含む雰囲気下でのプラズマ処理、水とアルゴンとを含む雰囲気下でのプラズマ処理、酸素とアルゴンとを含む雰囲気下でのプラズマ処理、または酸素と水とアルゴンとを含む雰囲気下でのプラズマ処理などが挙げられる。プラズマ処理のガスの一つとして、アルゴンガスを用いることで金属層または金属酸化物層２０にダメージを与えながら、プラズマ処理を行うことが可能となるため好適である。
２種以上のプラズマ処理を大気に暴露することなく連続で行ってもよい。例えば、アルゴンプラズマ処理を行った後に、水プラズマ処理を行ってもよい。
これにより、図４に示すように、金属酸化物層２０の表面または内部に、水素、酸素、水素ラジカル（Ｈ＊）、酸素ラジカル（Ｏ＊）、ヒドロキシラジカル（ＯＨ＊）等を含ませることができる。また、図４では、樹脂層２３に、炭素Ｃと結合した水素Ｈ、水酸基ＯＨが含まれる例を示す。これらが、加熱処理や光照射により加熱され、Ｈ２Ｏとなることが考えられる。
ランプ、レーザ装置等を用いて光を照射することができる。
線状レーザ装置を用いてレーザ光を照射することが好ましい。低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ－Ｓｉｌｉｃｏｎ））等の製造ラインのレーザ装置を使用することができるため、これらの装置の有効利用が可能である。線状レーザは、矩形長尺状に集光（線状レーザビームに成形）して、金属酸化物層と樹脂層との界面に光を照射する。
光は、波長領域が１８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下を有するように照射されることが好ましい。光は、波長領域が３０８ｎｍ又はその近傍を有するように照射されることがより好ましい。
光のエネルギー密度は、２５０ｍＪ／ｃｍ２以上４００ｍＪ／ｃｍ２以下が好ましく、２５０ｍＪ／ｃｍ２以上３６０ｍＪ／ｃｍ２以下がより好ましい。
レーザ装置を用いて光を照射する場合、同一箇所に照射されるレーザ光のショット数は、１ショット以上５０ショット以下とすることができ、１ショットより多く１０ショット以下が好ましく、１ショットより多く５ショット以下がより好ましい。
ビームの短軸方向の両端には、光の強度が低い部分が存在する。そのため、当該光の強度が低い部分の幅以上、一つのショットと次のショットの間にオーバーラップする部分を設けることが好ましい。そのため、レーザ光のショット数は、１．１ショット以上とすることが好ましく、１．２５ショット以上とすることがより好ましい。
なお、本明細書中、レーザ光のショット数とは、ある点（領域）に照射されるレーザ光の照射回数を指し、ビーム幅、スキャン速度、周波数、またはオーバーラップ率などで決定される。また、線状のビームをあるスキャン方向に移動させているパルスとパルスの間、即ち、一つのショットと次のショットの間にオーバーラップする部分があり、その重なる比率がオーバーラップ率である。なお、オーバーラップ率が１００％に近ければ近いほどショット数は多く、離れれば離れるほどショット数は少なくなり、スキャン速度が速ければ速いほどショット数は少なくなる。
上記のレーザ光のショット数が１．１ショットとは、連続する２つのショットの間にビームの１０分の１程度の幅のオーバーラップを有することを示し、オーバーラップ率１０％といえる。同様に、１．２５ショットとは、連続する２つのショットの間にビームの４分の１程度の幅のオーバーラップを有することを示し、オーバーラップ率２５％といえる。
ここで、ＬＴＰＳのレーザ結晶化の工程で照射する光のエネルギー密度は高く、例えば３５０ｍＪ／ｃｍ２以上４００ｍＪ／ｃｍ２以下が挙げられる。また、レーザのショット数も多く必要であり、例えば１０ショット以上１００ショット以下が挙げられる。
一方、本実施の形態において、金属酸化物層２０と樹脂層２３とを分離するために行う光の照射は、レーザ結晶化の工程で用いる条件よりも低いエネルギー密度、または少ないショット数で行うことができる。そのため、レーザ装置での処理可能な基板枚数を増やすことができる。また、レーザ装置のメンテナンスの頻度の低減など、レーザ装置のランニングコストの低減が可能となる。したがって、表示装置などの作製コストを低減することができる。
また、光の照射が、レーザ結晶化の工程で用いる条件よりも低いエネルギー密度、または少ないショット数で行われることから、基板がレーザ光の照射により受けるダメージを低減できる。そのため、基板を一度使用しても、強度が低下しにくく、基板を再利用できる。したがって、コストを抑えることが可能となる。
また、本実施の形態では、作製基板１４と樹脂層２３との間に金属酸化物層２０を配置する。金属酸化物層２０を用いることで、金属酸化物層２０を用いない場合に比べて、光の照射を、低いエネルギー密度、または少ないショット数で行うことができることがある。
作製基板を介して光を照射する際、作製基板の光照射面にゴミなどの異物が付着していると、光の照射ムラが生じ、剥離性が低い部分が形成され、金属酸化物層と樹脂層とを分離する工程の歩留まりが低下することがある。そのため、光を照射する前、または光を照射している間に、光照射面を洗浄することが好ましい。例えば、アセトンなどの有機溶剤、水等を用いて作製基板の光照射面を洗浄することができる。また、エアナイフを用いて気体を噴きつけながら光を照射してもよい。これにより、光の照射ムラを低減し、分離の歩留まりを向上させることができる。
または、本実施の形態では、まず、基板上に金属酸化物層を形成する。次に、金属酸化物層上に樹脂層を形成する。次に、基板上及び樹脂層上に、樹脂層の端部を覆う絶縁層を形成する。次に、樹脂層上に、絶縁層を介して、チャネル形成領域に金属酸化物を有するトランジスタを形成する。次に、金属酸化物層と樹脂層との界面またはその近傍に光を照射する。次に、樹脂層の少なくとも一部を金属酸化物層から分離することで、分離の起点を形成する。そして、金属酸化物層と樹脂層とを分離する。
基板上には、樹脂層が接する部分と、絶縁層が接する部分と、が設けられる。絶縁層は、樹脂層の端部を覆って設けられる。絶縁層は、樹脂層に比べて、金属酸化物層に対する密着性もしくは接着性が高い。樹脂層の端部を覆って絶縁層を設けることで、光を照射した後に、樹脂層が基板から意図せず剥がれることを抑制できる。例えば、レーザ装置から別の場所に基板を搬送する時などに樹脂層が剥がれることを抑制できる。そして、分離の起点を形成することで、所望のタイミングで、金属酸化物層と樹脂層とを分離することができる。つまり、本実施の形態では、金属酸化物層と樹脂層の分離のタイミングを制御でき、かつ、分離に要する力が小さい。これにより、金属酸化物層と樹脂層の分離工程、及び表示装置の作製工程の歩留まりを高めることができる。
本実施の形態の表示装置は、トランジスタのチャネル形成領域に、金属酸化物を有することが好ましい。金属酸化物は、酸化物半導体として機能することができる。
トランジスタのチャネル形成領域に低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ－Ｓｉｌｉｃｏｎ））を用いる場合、５００℃から５５０℃程度の温度をかける必要があるため、樹脂層に耐熱性が求められる。また、レーザ結晶化の工程でのダメージを緩和するため、樹脂層の厚膜化が必要となることがある。
一方、チャネル形成領域に金属酸化物を用いたトランジスタは、３５０℃以下、さらには３００℃以下で形成することができる。そのため、樹脂層に高い耐熱性は求められない。したがって、樹脂層の耐熱温度を低くすることができ、材料の選択の幅が広がる。
また、チャネル形成領域に金属酸化物を用いたトランジスタは、レーザ結晶化の工程が不要である。そして、本実施の形態では、レーザ結晶化の工程で用いる条件よりも、低いエネルギー密度または少ないショット数で光を照射することができる。また、レーザ結晶化の工程では、レーザ光が基板を介さずに樹脂層に照射されるが、本実施の形態では、作製基板と金属酸化物層とを介して樹脂層に照射される。このように、樹脂層が受けるダメージが少ないため、樹脂層の厚さを薄くすることができる。樹脂層に高耐熱性が要求されず、薄膜化できることで、デバイス作製の大幅なコストダウンが期待できる。また、ＬＴＰＳを用いる場合に比べて、工程が簡略化でき好ましい。
ただし、本発明の一態様の表示装置は、トランジスタのチャネル形成領域に、金属酸化物を有する構成に限定されない。例えば、本実施の形態の表示装置は、トランジスタのチャネル形成領域に、シリコンを用いることができる。シリコンとしては、アモルファスシリコンまたは結晶性シリコンを用いることができる。結晶性シリコンとしては、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコン等が挙げられる。
チャネル形成領域には、ＬＴＰＳを用いることが好ましい。ＬＴＰＳなどの多結晶シリコンは、単結晶シリコンに比べて低温で形成でき、かつアモルファスシリコンに比べて高い電界効果移動度と高い信頼性を備える。
樹脂層２３の厚さは、０．１μｍ以上５μｍ以下としてもよい。樹脂層２３を薄く形成することで、低コストで表示装置を作製できる。また、表示装置の軽量化及び薄型化が可能となる。また、表示装置の可撓性を高めることができる。
樹脂層２３の可視光の透過性は特に限定されない。例えば、有色の層であってもよく、透明の層であってもよい。ここで、表示装置の表示面側に樹脂層２３が位置する場合、樹脂層２３が着色している（有色である）と、光取り出し効率が低下する、取り出される光の色味が変わる、表示品位が低下する等の不具合が生じることがある。
樹脂層２３は、ウエットエッチング装置、ドライエッチング装置、アッシング装置等を用いて除去することができる。特に、酸素プラズマを用いたアッシングを行って樹脂層２３を除去することが好適である。
本実施の形態では、作製基板１４と樹脂層２３との間に金属酸化物層２０を有する。金属酸化物層２０が光を吸収する機能を有するため、樹脂層２３の光の吸収率が低くても、光照射による効果が得られる。したがって、可視光の透過率が高い樹脂層２３を用いることができる。そのため、表示装置の表示面側に樹脂層２３が位置していても、高い表示品位を実現できる。また、表示品位を高めるために、着色している（有色の）樹脂層２３を除去する工程を削減できる。また、樹脂層２３の材料の選択の幅が広がる。
樹脂層２３の波長４５０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲の光の透過率の平均値は、７０％以上１００％以下が好ましく、８０％以上１００％以下が好ましく、９０％以上１００％以下がより好ましい。
本実施の形態では、樹脂層の耐熱温度以下の温度で、トランジスタ等を形成する。樹脂層の耐熱性は、例えば、加熱による重量減少率、具体的には５％重量減少温度等で評価できる。本実施の形態の剥離方法及び表示装置の作製方法では、工程中の最高温度を低くすることができる。例えば、本実施の形態では、樹脂層の５％重量減少温度を、２００℃以上６５０℃以下、２００℃以上５００℃以下、２００℃以上４００℃以下、または２００℃以上３５０℃以下とすることができる。そのため、材料の選択の幅が広がる。なお、樹脂層の５％重量減少温度は、６５０℃より高くてもよい。
分離前または分離中に、分離界面に水を含む液体を供給することが好ましい。分離界面に水が存在することで、樹脂層２３と金属酸化物層２０との密着性もしくは接着性をより低下させ、分離に要する力を低減させることができる。また、分離界面に水を含む液体を供給することで、樹脂層２３と金属酸化物層２０との間の結合を弱めるもしくは切断する効果を奏することがある。液体との化学結合を利用して、樹脂層２３と金属酸化物層２０の間の結合を切って分離を進行させることができる。例えば、樹脂層２３と金属酸化物層２０との間に水素結合が形成されている場合、水を含む液体が供給されることで、水と、樹脂層２３または金属酸化物層２０との間に水素結合が形成され、樹脂層２３と金属酸化物層２０との間の水素結合が切れることが考えられる。
金属酸化物層２０は、表面張力が小さく、水を含む液体に対する濡れ性が高いことが好ましい。これにより、金属酸化物層２０の表面全体に水を含む液体を行き渡らせ、分離界面に水を含む液体を容易に供給できる。金属酸化物層２０全体に水が広がることで、均一な剥離ができる。
金属酸化物層２０の水を含む液体との接触角は、０°より大きく６０°以下が好ましく、０°より大きく５０°以下がより好ましい。なお、水を含む液体に対する濡れ性が極めて高い場合（例えば接触角が約２０°以下の場合）には、接触角の正確な値の取得が困難なことがある。金属酸化物層２０は、水を含む液体に対する濡れ性が高いほど好適であるため、上記接触角の正確な値が取得できないほど、水を含む液体に対する濡れ性が高くてもよい。
分離界面に水を含む液体が存在することで、分離時に生じる静電気が、被剥離層に含まれる機能素子に悪影響を及ぼすこと（半導体素子が静電気により破壊されるなど）を抑制できる。また、イオナイザなどを用いて、分離により露出した被剥離層の表面を除電してもよい。
分離界面に液体を供給した場合は、分離により露出した被剥離層の表面を乾燥してもよい。
以下では、本実施の形態の表示装置の作製方法について、具体的に説明する。
なお、表示装置を構成する薄膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、スパッタリング法、化学気相堆積（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、真空蒸着法、パルスレーザ堆積（ＰＬＤ：Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、原子層成膜（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いて形成することができる。ＣＶＤ法としては、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法や、熱ＣＶＤ法でもよい。熱ＣＶＤ法の例として、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ ＣＶＤ）法を使ってもよい。
表示装置を構成する薄膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等の方法により形成することができる。
表示装置を構成する薄膜を加工する際には、リソグラフィ法等を用いて加工することができる。または、遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の薄膜を形成してもよい。または、ナノインプリント法、サンドブラスト法、リフトオフ法などにより薄膜を加工してもよい。フォトリソグラフィ法としては、加工したい薄膜上にレジストマスクを形成して、エッチング等により当該薄膜を加工し、レジストマスクを除去する方法と、感光性を有する薄膜を成膜した後に、露光、現像を行って、当該薄膜を所望の形状に加工する方法と、がある。
リソグラフィ法において光を用いる場合、露光に用いる光は、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）、またはこれらを混合させた光を用いることができる。そのほか、紫外線やＫｒＦレーザ光、またはＡｒＦレーザ光等を用いることもできる。また、液浸露光技術により露光を行ってもよい。また、露光に用いる光として、極端紫外光（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ－ｖｉｏｌｅｔ）やＸ線を用いてもよい。また、露光に用いる光に換えて、電子ビームを用いることもできる。極端紫外光、Ｘ線または電子ビームを用いると、極めて微細な加工が可能となるため好ましい。なお、電子ビームなどのビームを走査することにより露光を行う場合には、フォトマスクは不要である。
薄膜のエッチングには、ドライエッチング法、ウエットエッチング法、サンドブラスト法などを用いることができる。
［剥離方法］
まず、作製基板１４上に、金属酸化物層２０を形成する（図５（Ａ１））。または、作製基板１４上に、金属層１９と金属酸化物層２０とを積層する（図５（Ａ２））。
作製基板１４は、搬送が容易となる程度に剛性を有し、かつ作製工程にかかる温度に対して耐熱性を有する。作製基板１４に用いることができる材料としては、例えば、ガラス、石英、セラミック、サファイヤ、樹脂、半導体、金属または合金などが挙げられる。ガラスとしては、例えば、無アルカリガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス等が挙げられる。
上述の通り、本実施の形態では、作製基板１４と樹脂層２３の間に下地層を形成する。下地層は、樹脂層２３との密着性（接着性）が、作製基板１４よりも低い層である。本実施の形態では、金属酸化物層２０を用いる場合を例に挙げて説明するが、これに限られない。
具体的には、下地層には、チタン、モリブデン、アルミニウム、タングステン、シリコン、インジウム、亜鉛、ガリウム、タンタル、錫、ハフニウム、イットリウム、ジルコニウム、マグネシウム、ランタン、セリウム、ネオジム、ビスマス、及びニオブのうち一つまたは複数を有する層を用いることができる。下地層には、金属、合金、及びそれらの化合物（金属酸化物など）を含むことができる。下地層は、チタン、モリブデン、アルミニウム、タングステン、シリコン、インジウム、亜鉛、ガリウム、タンタル、及び錫のうち一つまたは複数を有することが好ましい。
また、下地層の材料は、無機材料に限られず、有機材料を用いてもよい。例えば、有機ＥＬ素子のＥＬ層に用いることができる各種有機材料を用いてもよい。下地層として、これら有機材料の蒸着膜を用いることができる。これにより、密着性の低い膜を形成できる。
金属層１９には、各種金属や合金等を用いることができる。
金属酸化物層２０には、各種金属の酸化物を用いることができる。金属酸化物としては、例えば、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、酸化モリブデン、酸化アルミニウム、酸化タングステン、シリコンを含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、インジウム亜鉛酸化物、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物等が挙げられる。
そのほか、金属酸化物としては、酸化インジウム、チタンを含むインジウム酸化物、タングステンを含むインジウム酸化物、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、チタンを含むＩＴＯ、タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ガリウムを含むＺｎＯ、酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化マグネシウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化ネオジム、酸化スズ、酸化ビスマス、チタン酸塩、タンタル酸塩、ニオブ酸塩等が挙げられる。
金属酸化物層２０の形成方法に特に限定は無い。例えば、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、蒸着法、ゾルゲル法、電気泳動法、スプレー法等を用いて形成することができる。
金属層を成膜した後に、当該金属層に酸素を導入することで、金属酸化物層２０を形成することができる。このとき、金属層の表面のみ、または金属層全体を酸化させる。前者の場合、金属層に酸素を導入することで、金属層１９と金属酸化物層２０との積層構造が形成される（図５（Ａ２））。
例えば、酸素を含む雰囲気下で金属層を加熱することで、金属層を酸化させることができる。酸素を含むガスを流しながら金属層を加熱することが好ましい。金属層を加熱する温度は、１００℃以上５００℃以下が好ましく、１００℃以上４５０℃以下がより好ましく、１００℃以上４００℃以下がより好ましく、１００℃以上３５０℃以下がさらに好ましい。
金属層は、トランジスタの作製における最高温度以下の温度で加熱されることが好ましい。これにより、表示装置の作製における最高温度が高くなることを防止できる。トランジスタの作製における最高温度以下とすることで、トランジスタの作製工程における製造装置などを流用することが可能となるため、追加の設備投資などを抑制することができる。したがって、生産コストが抑制された表示装置とすることができる。例えば、トランジスタの作製温度が３５０℃までである場合、加熱処理の温度は３５０℃以下とすることが好ましい。
または、金属層の表面にラジカル処理を行うことで金属層を酸化させることができる。ラジカル処理では、酸素ラジカル及びヒドロキシラジカルのうち少なくとも一方を含む雰囲気に、金属層の表面を曝すことが好ましい。例えば、酸素または水蒸気（Ｈ２Ｏ）のうち一方または双方を含む雰囲気でプラズマ処理を行うことが好ましい。
上述の通り、金属酸化物層２０の表面または内部に、水素、酸素、水素ラジカル（Ｈ＊）、酸素ラジカル（Ｏ＊）、ヒドロキシラジカル（ＯＨ＊）等を含ませることで、金属酸化物層２０と樹脂層２３との分離に要する力を低減できる。このことからも、金属酸化物層２０の形成に、ラジカル処理もしくはプラズマ処理を行うことは好適である。
金属層の表面にラジカル処理もしくはプラズマ処理を行うことで金属層を酸化させる場合、金属層を高温で加熱する工程が不要となる。そのため、表示装置の作製における最高温度が高くなることを防止できる。
または、酸素雰囲気下で、金属酸化物層２０を形成することができる。例えば、酸素を含むガスを流しながら、スパッタリング法を用いて金属酸化物膜を成膜することで、金属酸化物層２０を形成できる。この場合も、金属酸化物層２０の表面にラジカル処理を行うことが好ましい。ラジカル処理では、酸素ラジカル、水素ラジカル、及びヒドロキシラジカルのうち少なくとも１種を含む雰囲気に、金属酸化物層２０の表面を曝すことが好ましい。例えば、酸素、水素、または水蒸気（Ｈ２Ｏ）のうち一つまたは複数を含む雰囲気でプラズマ処理を行うことが好ましい。
ラジカル処理の詳細については、先に記した内容を参照できる。
そのほか、酸素、水素、水等の導入方法としては、イオン注入法、イオンドーピング法、プラズマイマージョンイオン注入法等を用いることができる。
金属層１９の厚さは、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましく、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下がより好ましく、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下がより好ましい。
金属酸化物層２０の厚さは、例えば、１ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好ましく、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下がより好ましく、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下がより好ましい。なお、金属層を用いて金属酸化物層２０を形成する場合、最終的に形成される金属酸化物層２０の厚さは、成膜した金属層の厚さよりも厚くなることがある。
分離前または分離中に、金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面に水を含む液体を供給することで、分離に要する力を低減させることができる。金属酸化物層２０と当該液体との接触角が小さいほど、液体供給による効果を高めることができる。具体的には、金属酸化物層２０の水を含む液体との接触角は、０°より大きく６０°以下が好ましく、０°より大きく５０°以下がより好ましい。
金属酸化物層２０には、酸化チタン、酸化タングステン等が好適である。酸化チタンを用いると、酸化タングステンよりもコストを低減でき、好ましい。
次に、金属酸化物層２０上に、第１の層２４を形成する（図５（Ｂ））。
図５（Ｂ）では塗布法を用いて金属酸化物層２０の一面全体に第１の層２４を形成する例を示す。これに限られず、印刷法等を用いて第１の層２４を形成してもよい。金属酸化物層２０上に、島状の第１の層２４、開口または凹凸形状を有する第１の層２４等を形成してもよい。
第１の層２４は、各種樹脂材料（樹脂前駆体を含む）を用いて形成することができる。
第１の層２４は、熱硬化性を有する材料を用いて形成することが好ましい。
第１の層２４は、感光性を有する材料を用いて形成してもよく、感光性を有さない材料（非感光性の材料ともいう）を用いて形成してもよい。
感光性を有する材料を用いると、光を用いたリソグラフィ法により、第１の層２４の一部を除去し、所望の形状の樹脂層２３を形成することができる。
第１の層２４は、ポリイミド樹脂またはポリイミド樹脂前駆体を含む材料を用いて形成されることが好ましい。第１の層２４は、例えば、ポリイミド樹脂と溶媒を含む材料、またはポリアミック酸と溶媒を含む材料等を用いて形成できる。ポリイミドは、表示装置の平坦化膜等に好適に用いられる材料であるため、成膜装置や材料を共有することができる。そのため本発明の一態様の構成を実現するために新たな装置や材料を必要としない。
具体的には、樹脂層２３は、構造式（１００）で表される化合物（オキシジフタル酸）の残基を有することが好ましい。
Figure 0007143210000002
樹脂層２３には、オキシジフタル酸またはオキシジフタル酸誘導体を含む酸成分と、芳香族アミンまたは芳香族アミン誘導体を含むアミン成分と、を用いて得られるポリイミド樹脂が好適である。オキシジフタル酸誘導体としては、例えば、オキシジフタル酸無水物が挙げられる。また、樹脂層２３は、フッ素を含んでいてもよい。樹脂層２３中にフッ素を含む場合、当該フッ素を用いて、金属酸化物層２０と樹脂層２３の間の水素結合が形成されることがある。
そのほか、第１の層２４の形成に用いることができる樹脂材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂、及びこれら樹脂の前駆体等が挙げられる。
第１の層２４は、スピンコータを用いて形成することが好ましい。スピンコート法を用いることで、大判基板に薄い膜を均一に形成することができる。
第１の層２４は、粘度が５ｃＰ以上５００ｃＰ未満、好ましくは５ｃＰ以上１００ｃＰ未満、より好ましくは１０ｃＰ以上５０ｃＰ以下の溶液を用いて形成することが好ましい。溶液の粘度が低いほど、塗布が容易となる。また、溶液の粘度が低いほど、気泡の混入を抑制でき、良質な膜を形成できる。
そのほか、第１の層２４の形成方法としては、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等が挙げられる。
次に、第１の層２４に対して加熱処理を行うことで、樹脂層２３を形成する（図５（Ｃ））。
加熱処理は、例えば、加熱装置のチャンバーの内部に、酸素、窒素、及び希ガス（アルゴンなど）のうち一つまたは複数を含むガスを流しながら行うことができる。または、加熱処理は、大気雰囲気下で加熱装置のチャンバー、ホットプレート等を用いて行うことができる。
大気雰囲気下や酸素を含むガスを流しながら加熱を行うと、樹脂層２３が酸化により着色し、可視光に対する透過性が低下することがある。
そのため、窒素ガスを流しながら、加熱を行うことが好ましい。これにより、樹脂層２３の可視光に対する透過性を高めることができる。
加熱処理により、樹脂層２３中の脱ガス成分（例えば、水素、水等）を低減することができる。特に、樹脂層２３上に形成する各層の作製温度以上の温度で加熱することが好ましい。これにより、トランジスタの作製工程における、樹脂層２３からの脱ガスを大幅に抑制することができる。
例えば、トランジスタの作製温度が３５０℃までである場合、樹脂層２３となる膜を３５０℃以上４５０℃以下で加熱することが好ましく、４００℃以下がより好ましく、３７５℃以下がさらに好ましい。これにより、トランジスタの作製工程における、樹脂層２３からの脱ガスを大幅に抑制することができる。
加熱処理の温度は、トランジスタの作製における最高温度以下の温度とすることが好ましい。トランジスタの作製における最高温度以下とすることで、トランジスタの作製工程における製造装置などを流用することが可能となるため、追加の設備投資などを抑制することができる。したがって、生産コストが抑制された表示装置とすることができる。例えば、トランジスタの作製温度が３５０℃までである場合、加熱処理の温度は３５０℃以下とすることが好ましい。
トランジスタの作製における最高温度と、加熱処理の温度を等しくすると、加熱処理を行うことで表示装置の作製における最高温度が高くなることを防止でき、かつ樹脂層２３の脱ガス成分を低減できるため、好ましい。
処理時間を長くすることで、加熱温度が比較的低い場合であっても、加熱温度がより高い条件の場合と同等の剥離性を実現できる場合がある。そのため、加熱装置の構成により加熱温度を高められない場合には、処理時間を長くすることが好ましい。
加熱処理の時間は、例えば、５分以上２４時間以下が好ましく、３０分以上１２時間以下がより好ましく、１時間以上６時間以下がさらに好ましい。なお、加熱処理の時間はこれに限定されない。例えば、加熱処理を、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）法を用いて行う場合などは、５分未満としてもよい。
加熱装置としては、電気炉や、抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導または熱輻射によって被処理物を加熱する装置等、様々な装置を用いることができる。例えば、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置等のＲＴＡ装置を用いることができる。ＬＲＴＡ装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプなどのランプから発する光（電磁波）の輻射により、被処理物を加熱する装置である。ＧＲＴＡ装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置である。ＲＴＡ装置を用いることによって、処理時間を短縮することができるので、量産する上で好ましい。また、加熱処理はインライン型の加熱装置を用いて行ってもよい。
なお、加熱処理により、樹脂層２３の厚さは、第１の層２４の厚さから変化する場合がある。例えば、第１の層２４に含まれていた溶媒が除去されることや、硬化が進行し密度が増大することにより、体積が減少し、第１の層２４よりも樹脂層２３が薄くなる場合がある。
加熱処理を行う前に、第１の層２４に含まれる溶媒を除去するための熱処理（プリベーク処理ともいう）を行ってもよい。プリベーク処理の温度は用いる材料に応じて適宜決定することができる。例えば、５０℃以上１８０℃以下、８０℃以上１５０℃以下、または９０℃以上１２０℃以下で行うことができる。または、加熱処理がプリベーク処理を兼ねてもよく、加熱処理によって、第１の層２４に含まれる溶媒を除去してもよい。
樹脂層２３は、可撓性を有する。作製基板１４は、樹脂層２３よりも可撓性が低い。
樹脂層２３の厚さは、０．０１μｍ以上１０μｍ未満であることが好ましく、０．１μｍ以上５μｍ以下であることがより好ましく、０．５μｍ以上３μｍ以下であることがさらに好ましい。樹脂層を薄く形成することで、低コストで表示装置を作製できる。また、表示装置の軽量化及び薄型化が可能となる。また、表示装置の可撓性を高めることができる。低粘度の溶液を用いることで、樹脂層２３を薄く形成することが容易となる。ただし、これに限定されず、樹脂層２３の厚さは、１０μｍ以上としてもよい。例えば、樹脂層２３の厚さを１０μｍ以上２００μｍ以下としてもよい。樹脂層２３の厚さを１０μｍ以上とすることで、表示装置の剛性を高めることができるため好適である。
樹脂層２３の熱膨張係数は、０．１ｐｐｍ／℃以上５０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましく、０．１ｐｐｍ／℃以上２０ｐｐｍ／℃以下であることがより好ましく、０．１ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下であることがさらに好ましい。樹脂層２３の熱膨張係数が低いほど、加熱により、トランジスタ等を構成する層にクラックが生じることや、トランジスタ等が破損することを抑制できる。
次に、樹脂層２３上に、被剥離層２５を形成する（図５（Ｄ））。
被剥離層２５として、例えば、絶縁層、機能素子（トランジスタ、表示素子など）を設けることができる。
被剥離層２５は、絶縁層を有することが好ましい。当該絶縁層は、後の加熱工程において、金属酸化物層２０及び樹脂層２３などから放出される水素、酸素、及び水をブロックする機能を有することが好ましい。
被剥離層は、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、または窒化酸化シリコン膜を有することが好ましい。例えば、窒化シリコン膜を、シランガス、水素ガス、及びアンモニア（ＮＨ３）ガスを含む成膜ガスを用いたプラズマＣＶＤ法により成膜する。絶縁層の厚さは特に限定されない。例えば、５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の厚さとすることができる。
なお、本明細書等において「酸化窒化シリコン」とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多いものをいう。また、本明細書等において、「窒化酸化シリコン」とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多いものをいう。
そして、被剥離層２５上に保護層を形成する。保護層は、表示装置の最表面に位置する層である。保護層は、可視光に対する透過性が高いことが好ましい。保護層が、有機絶縁膜を有すると、表示装置の表面に傷がつくことや、クラックが生じてしまうことを抑制できるため好ましい。
図５（Ｄ）には、接着層７５ｂを用いて被剥離層２５上に基板７５ａを貼り合わせた例を示す。
接着層７５ｂには、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤等の各種硬化型接着剤を用いることができる。また、接着シート等を用いてもよい。
基板７５ａには、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミド樹脂（ナイロン、アラミド等）、ポリシロキサン樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ＡＢＳ樹脂、セルロースナノファイバー等を用いることができる。基板７５ａには、可撓性を有する程度の厚さのガラス、石英、樹脂、金属、合金、半導体等の各種材料を用いてもよい。
次に、レーザ光５５を照射する（図６（Ａ））。レーザ光５５は、例えば、図６（Ａ）においては、左側から右側に走査される線状レーザビームで、その長軸は、その走査方向及びその入射方向（上から下）に垂直である。レーザ装置において、作製基板１４が上側にくるように積層体を配置する。積層体には、積層体（作製基板１４）の上側からレーザ光５５が照射される。
レーザ光５５は、作製基板１４を介して金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面またはその近傍に照射されることが好ましい（図６（Ａ）の加工領域６４０参照）。また、レーザ光５５は、金属酸化物層２０中に照射されてもよく、樹脂層２３中に照射されてもよい。
金属酸化物層２０は、レーザ光５５を吸収する。樹脂層２３は、レーザ光５５を吸収してもよい。
作製基板１４と金属酸化物層２０の積層構造におけるレーザ光５５の吸収率は、５０％以上１００％以下が好ましく、７５％以上１００％以下がより好ましく、８０％以上１００％以下がさらに好ましい。当該積層構造が、レーザ光５５の大半を吸収することで、金属酸化物層と樹脂層２３との界面で確実に剥離することが可能となる。また、樹脂層２３が光から受けるダメージを低減できる。
レーザ光５５の照射により、金属酸化物層２０と樹脂層２３の密着性もしくは接着性が低下する。レーザ光５５の照射により、樹脂層２３が脆弱化されることがある。
レーザ光５５としては、少なくともその一部が作製基板１４を透過し、かつ金属酸化物層２０に吸収される波長の光を選択して用いる。レーザ光５５は、可視光線から紫外線の波長領域の光であることが好ましい。例えば波長が１８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の光、好ましくは２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の光、より好ましくは波長が２５０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の光を用いることができる。
レーザ光５５は、金属酸化物層２０のエネルギーギャップよりも高いエネルギーを有することが好ましい。例えば、酸化チタンのエネルギーギャップは、約３．２ｅＶである。したがって、金属酸化物層２０に酸化チタンを用いる場合、光は、３．２ｅＶより高いエネルギーを有することが好ましい。
特に、波長３０８ｎｍのエキシマレーザを用いると、生産性に優れるため好ましい。エキシマレーザは、ＬＴＰＳにおけるレーザ結晶化にも用いるため、既存のＬＴＰＳ製造ラインの装置を流用することができ、新たな設備投資を必要としないため好ましい。波長３０８ｎｍの光のエネルギーは、約４．０ｅＶである。つまり、金属酸化物層２０に酸化チタンを用いる場合、波長３０８ｎｍのエキシマレーザは好適である。また、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第三高調波である波長３５５ｎｍのＵＶレーザなどの固体ＵＶレーザ（半導体ＵＶレーザともいう）を用いてもよい。固体レーザはガスを用いないため、エキシマレーザに比べて、ランニングコストを低減でき、好ましい。また、ピコ秒レーザ等のパルスレーザを用いてもよい。
レーザ光５５として、線状のレーザ光を用いる場合には、作製基板１４と光源とを相対的に移動させることでレーザ光５５を走査し、剥離したい領域に亘ってレーザ光５５を照射する。
ここで、作製基板１４の光照射面にゴミなどの異物１８が付着していると、光の照射ムラが生じることがある。図７（Ａ）では、作製基板１４上に接して樹脂層２３が形成されている比較例である。図７（Ａ）では、作製基板１４と樹脂層２３の界面またはその近傍において、異物１８の真下に、光の照射された領域１６が途切れている部分を有する。この部分は、他の部分に比べて剥離性が低く、作製基板１４と樹脂層２３とを分離する工程の歩留まりが低下することが懸念される。
一方、本実施の形態では、作製基板１４と樹脂層２３との間に下地層を形成する。下地層としては、金属層１９、金属酸化物層２０、または、図７（Ｂ）に示すように、金属層１９と金属酸化物層２０の積層等が挙げられる。下地層は熱伝導性が高い層を有することが好ましい。例えば、図７（Ｂ）に示す金属層１９の熱伝導性が高いと、作製基板１４の光照射面に異物１８が付着していても、異物１８の周辺の金属層１９が加熱されることで、金属層１９全体にムラなく熱が伝導する。金属層１９の異物１８の陰になる部分にも熱が伝わることで、剥離性の低い部分が生じることを抑制できる。図７（Ｂ）に示すように、金属層１９と金属酸化物層２０の界面またはその近傍において、異物１８の真下を含んで一面全体に、加熱された領域１７が形成される。
金属酸化物層２０と樹脂層２３の界面またはその近傍において、光が当たらない領域は、一箇所または複数箇所設けられていてもよい。光が当たらない領域の面積は、特に限定は無く、例えば、それぞれ、１μｍ２以上１ｃｍ２以下である。場合によっては、光が当たらない領域の面積は、１μｍ２以下、または１ｃｍ２以上であってもよい。
次に、作製基板１４と樹脂層２３とを分離する。金属酸化物層２０と樹脂層２３との密着性もしくは接着性が低いため、金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面で分離が生じる（図６（Ｂ１））。また、脆弱化された樹脂層２３中で分離が生じる場合もある。
例えば、樹脂層２３に垂直方向に引っ張る力をかけることにより、作製基板１４と樹脂層２３とを分離することができる。具体的には、基板７５ａの上面の一部を吸着し、上方に引っ張ることにより、作製基板１４から樹脂層２３を引き剥がすことができる。
ここで、分離時に、分離界面に水や水溶液など、水を含む液体を添加し、該液体が分離界面に浸透するように分離を行うことで、分離を容易に行うことができる。また、分離時に生じる静電気が、トランジスタなどの機能素子に悪影響を及ぼすこと（半導体素子が静電気により破壊されるなど）を抑制できる。図６（Ｂ２）では、液体供給機構２１を用いて、分離界面に液体を供給する例を示す。
供給する液体としては、水（好ましくは純水）、中性、アルカリ性、もしくは酸性の水溶液や、塩が溶けている水溶液が挙げられる。また、エタノール、アセトン等が挙げられる。また、各種有機溶剤を用いてもよい。
分離前に、樹脂層２３の一部を作製基板１４から分離することで、分離の起点を形成してもよい。例えば、作製基板１４と樹脂層２３との間に、刃物などの鋭利な形状の器具を差し込むことで分離の起点を形成してもよい。または、基板７５ａ側から鋭利な形状の器具で樹脂層２３を切り込み、分離の起点を形成してもよい。または、レーザアブレーション法等のレーザを用いた方法で、分離の起点を形成してもよい。
本実施の形態では、金属酸化物層２０及び樹脂層２３を積層し、光を照射する。これにより、金属酸化物層２０と樹脂層２３との密着性もしくは接着性を低下させることができる。そのため、作製基板１４と樹脂層２３とを容易に分離することができる。
本実施の形態の剥離方法を用いることで、低コストで量産性の高い剥離方法、または半導体装置の作製方法を提供することができる。また、本実施の形態の基板の洗浄方法を用いることで、分離後の作製基板１４を洗浄または再生することができる。例えば、本実施の形態の剥離方法では、作製基板１４（例えば、ガラス基板）、または作製基板１４と金属酸化物層２０との積層体を、複数回繰り返し使うことが可能となるため、生産コストを抑制することができる。
［洗浄方法及び洗浄装置］
次に、基板の洗浄方法及び洗浄装置の一例について、図８及び図９を用いて説明する。ここでは、上記剥離方法で用いた作製基板１４の洗浄方法を例に挙げて説明する。
図８（Ａ１）、（Ａ２）に示すように、基板７５ａ（図６（Ｂ１）等参照）と分離された作製基板１４上には、金属酸化物層２０が残存している。さらに、金属酸化物層２０上には、樹脂層２３が残存していることがある。図８（Ａ１）では、樹脂層２３が金属酸化物層２０上に部分的に残存している例を示す。図８（Ａ２）では、樹脂層２３が金属酸化物層２０に膜状に残存している例を示す。
次に、図８（Ｂ）に示すように、樹脂層２３の少なくとも一部を除去する。図８（Ｂ）では、酸素プラズマ５０を用いたアッシングを行い、樹脂層２３を除去する例を示す。なお、金属酸化物層２０の少なくとも一部を除去してもよい。
樹脂層２３及び金属酸化物層２０のうち少なくとも一方の除去に用いることができる方法としては、例えば、エッチング、アッシング、洗浄、及び研磨が挙げられる。そのほか、プラズマ処理、光照射処理等を行ってもよい。
エッチング法としては、ウエットエッチング法、ドライエッチング法、サンドブラスト法などが挙げられる。
ドライエッチング法としては、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ ＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）法、ＩＣＰエッチング法、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）エッチング法、平行平板型（容量結合型）エッチング法、マグネトロンプラズマエッチング法、２周波プラズマエッチング法、又はヘリコン波プラズマエッチング法等が挙げられる。
酸素プラズマを用いたアッシングは、樹脂等の有機材料を除去する際に特に好適である。
洗浄としては、メガソニック洗浄などの超音波洗浄、２流体ジェット洗浄等が挙げられる。また、フッ酸、アルカリ、純水、オゾン水等を用いて洗浄することができる。
研磨は、例えば、化学的機械研磨法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）を用いて行うことができる。
光照射処理には、例えば、レーザ、ランプ等を用いることができる。光照射処理では、例えば、紫外光を照射することができる。
また、ＵＶオゾン処理を行ってもよい。
以上により、図８（Ｃ１）に示すように、樹脂層２３を除去することができる。また、図８（Ｃ２）に示すように、金属酸化物層２０の一部が除去され、薄膜化する場合がある。また、処理によっては、金属酸化物層２０が除去され、作製基板１４の表面が露出する場合がある。
図８（Ｃ１）または図８（Ｃ２）に示す積層体を用いて、各種装置を作製することで、作製基板１４、さらには金属酸化物層２０の再利用が可能である。これにより、コストの削減を図ることができる。例えば、上記の剥離方法において、当該積層体を用いることができる。具体的には、図５（Ａ１）の金属酸化物層２０を形成する工程を行うことなく、図５（Ｂ）において、図８（Ｃ１）または図８（Ｃ２）に示す積層体上に、第１の層２４を形成することができる。これにより、工程の削減を図ることができる。
次に、本発明の一態様の洗浄方法に用いることができる設備について説明する。以下では、アッシング装置を有する設備について説明するが、本発明の一態様はこれに限定されない。例えばアッシング装置にかえて、エッチング装置、洗浄装置、または研磨装置等を有していてもよい。
図９（Ａ）に、マルチチャンバー設備１５０の一例を示す。図９（Ｂ）に、インライン設備１６０の一例を示す。図９（Ｃ）に、アッシング装置１５１の一例を示す。マルチチャンバー設備１５０及びインライン設備１６０は、それぞれ、アッシング装置１５１を１つ以上有する。
マルチチャンバー設備１５０は、アッシング装置１５１、搬送室１５２、ロードロック室１５３、及び基板供給室１５５等を有する。図９（Ａ）のマルチチャンバー設備１５０は、アッシング装置１５１を３つ有する例を示すが、アッシング装置の数は限定されない。基板供給室１５５は、被処理基板を収容するカセットポート１５４を１つ以上有する。図９（Ａ）では、基板供給室１５５が、カセットポート１５４を３つ有する例を示す。基板供給室１５５に供給された基板は、ロードロック室１５３と搬送室１５２を介してアッシング装置１５１内の真空チャンバー１７１に搬送されてアッシングが行われる。アッシングが終了した基板は、アッシング装置からロードロック室１５３と搬送室１５２を介して基板供給室１５５に搬送される。なお、基板供給室１５５及び搬送室１５２には、被処理基板を搬送するための搬送ロボットがそれぞれ配置されている。
図９（Ｂ）に示すインライン設備は、前処理部１６１、処理室１６２、処理室１６３、処理室１６４、後処理部１６５、及びアッシング装置１５１等を有する。
前処理部１６１はローダ部１６１ａと前処理室１６１ｂを有する。ローダ部１６１ａは大気圧で搬入される複数の基板を蓄え、図示されない排気手段により所望の圧力まで減圧するための部屋である。前処理室１６１ｂでは、前処理により基板に付着した不純物を除去する。前処理としては、例えば真空加熱処理やＵＶ照射処理などをその例に挙げることができる。
図９（Ｂ）には、処理室１６２、処理室１６３、処理室１６４を示す。また、処理室１６３と処理室１６４の間に、１以上の処理室をさらに有していてもよい。処理室では、それぞれ、成膜、加工、分離等の各処理を行うことができる。各処理室は、搬送機構及び排気機構をそれぞれ有する。また、各処理室間には、緩衝部１６９が設けられている。緩衝部１６９を介することで、基板を圧力が異なる処理室に搬送することができる。
インライン設備１６０を用いて、上記剥離方法の各工程を行う例を説明する。なお、本実施の形態では、予め金属酸化物層２０が形成されている作製基板１４を搬入する場合について説明する。まず、金属酸化物層２０が形成されている作製基板１４が、前処理部１６１に搬入される。前処理部１６１にて、当該作製基板１４に前処理が施された後、作製基板１４が処理室１６２に搬入される。次に、作製基板１４が、処理室１６２から処理室１６４の前まで搬送される間に、金属酸化物層２０上に樹脂層２３、被剥離層２５、基板７５ａ等が形成される。そして、処理室１６４で、金属酸化物層２０と樹脂層２３とが分離される。基板７５ａを含む積層体は、後処理部１６５に搬入される。また、金属酸化物層２０及び樹脂層２３が残存する作製基板１４は、アッシング装置１５１に搬入される。アッシング装置１５１では、アッシングにより、樹脂層２３を除去することができる。樹脂層２３が除去され、金属酸化物層２０が残存する作製基板１４は、アッシング装置１５１から処理室１６２に搬入される。処理室１６２以降で処理が繰り返される。これにより、作製基板１４及び金属酸化物層２０の繰り返しの使用が可能となる。
後処理部１６５は後処理室１６５ａ及びアンローダ部１６５ｂを有する。後処理室１６５ａでは、基板７５ａを含む積層体の、分離により露出した面に、フィルム等の基板を貼り合わせることができる。そして、アンローダ部１６５ｂより、積層体を搬出することができる。
図９（Ｃ）に示すアッシング装置１５１は、真空チャンバー１７１を有する。
真空チャンバー１７１の上部には、複数のガス吹き出し口と、プラズマ発生源であるＩＣＰコイル１７２（誘導結合プラズマコイル）が配置されている。
複数のガス吹き出し口は、それぞれ、酸素ガスを供給するためのガス供給源と、ガス流路１７３を介して接続されている。ガス供給源は、マスフローコントローラ等を備え、所望の流量（０より多く１０００ｓｃｃｍ以下）でガス流路１７３に対して酸素ガスを供給することができる。ガス供給源から供給される酸素ガスは、ガス流路１７３からガス吹き出し口を介して真空チャンバー１７１内に供給される。
ＩＣＰコイル１７２は、複数本の帯状の導体を螺旋状に配置してなる。各導体の一端は、インピーダンス調整のためのマッチング回路を介して高周波電源１７４（例えば１３．５６ＭＨｚ）に電気的に接続され、他端は接地されている。
真空チャンバー１７１の下部には、下部電極として機能する基板ステージ１７５が配置されている。基板ステージ１７５に設けられた静電チャックなどにより、基板ステージ１７５上に被処理基板１７６が着脱可能に保持される。基板ステージ１７５は、加熱機構としてヒータ、冷却機構としてＨｅガス流路を備えている。基板ステージ１７５は、基板バイアス電圧印加用の高周波電源１７７（例えば３．２ＭＨｚ）に接続されている。
真空チャンバー１７１には、排気口が設けられ、自動圧力制御弁１７８（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｖａｌｖｅ、ＡＰＣとも呼ぶ）が備えられる。ＡＰＣはターボ分子ポンプ１７９ａに接続され、さらにターボ分子ポンプ１７９ａを介してドライポンプ１７９ｂに接続される。ＡＰＣは真空チャンバー内の圧力制御を行い、ターボ分子ポンプ１７９ａ及びドライポンプ１７９ｂは、真空チャンバー１７１内を減圧する。
例えば、図９（Ｃ）に示す真空チャンバー１７１内に酸素プラズマを発生させ、被処理基板１７６に設けられている樹脂層２３に酸素プラズマを照射することで、樹脂層２３を除去することができる。
［作製方法例１］
次に、本実施の形態の表示装置の作製方法例について説明する。先に説明した剥離方法と同様の部分について、説明を省略することがある。
まず、作製基板１４上に、金属酸化物層２０を形成する（図１０（Ａ））。金属酸化物層２０については、上記剥離方法における記載を参照できる。
次に、金属酸化物層２０上に、第１の層２４を形成する（図１０（Ｂ））。第１の層２４については、上記剥離方法における記載を参照できる。
本実施の形態では、感光性及び熱硬化性を有する材料を用いて第１の層２４を形成する。なお、第１の層２４は、非感光性の材料を用いて形成してもよい。
第１の層２４を成膜した後、溶媒を除去するための熱処理（プリベーク処理）を行い、その後フォトマスクを用いて露光を行う。続いて、現像処理を施すことで、不要な部分を除去することができる。次に、所望の形状に加工された第１の層２４に対して加熱処理を行うことで、樹脂層２３を形成する（図１０（Ｃ））。図１０（Ｃ）では、島状の樹脂層２３を形成する例を示す。
なお、樹脂層２３の形状は１つの島状に限られず、例えば、複数の島状、開口を有する形状などでもよい。また、ハーフトーンマスクもしくはグレートーンマスクを用いた露光技術、または多重露光技術などを用い、樹脂層２３の表面に凹凸形状を形成してもよい。
第１の層２４または樹脂層２３上にレジストマスク、ハードマスク等のマスクを形成し、エッチングすることで、所望の形状の樹脂層２３を形成することができる。この方法は、非感光性の材料を用いる場合に特に好適である。
例えば、樹脂層２３上に無機膜を形成し、無機膜上にレジストマスクを形成する。レジストマスクを用いて、無機膜をエッチングした後、無機膜をハードマスクに用いて、樹脂層２３をエッチングすることができる。
ハードマスクとして用いることができる無機膜としては、各種無機絶縁膜や、導電層に用いることができる金属膜及び合金膜などが挙げられる。
マスクを極めて薄い厚さで形成し、エッチングと同時にマスクを除去することができると、マスクを除去する工程を削減でき、好ましい。
加熱処理の詳細は、上記剥離方法における加熱処理の記載を参照できる。
次に、樹脂層２３上に、絶縁層３１を形成する（図１０（Ｄ））。絶縁層３１は、樹脂層２３の端部を覆って形成される。金属酸化物層２０上には、樹脂層２３が設けられていない部分が存在する。そのため、金属酸化物層２０上に接して絶縁層３１を形成することができる。
絶縁層３１は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。加熱処理の温度より低い温度で形成することが好ましい。
絶縁層３１は、樹脂層２３に含まれる不純物が、後に形成するトランジスタや表示素子に拡散することを防ぐバリア層として用いることができる。例えば、絶縁層３１は、樹脂層２３を加熱した際に、樹脂層２３に含まれる水分等がトランジスタや表示素子に拡散することを防ぐことが好ましい。そのため、絶縁層３１は、バリア性が高いことが好ましい。
絶縁層３１としては、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。また、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等を用いてもよい。また、上述の絶縁膜を２以上積層して用いてもよい。特に、樹脂層２３上に窒化シリコン膜を形成し、窒化シリコン膜上に酸化シリコン膜を形成することが好ましい。
無機絶縁膜は、成膜温度が高いほど緻密でバリア性の高い膜となるため、高温で形成することが好ましい。
絶縁層３１の成膜時の基板温度は、室温（２５℃）以上３５０℃以下が好ましく、１００℃以上３００℃以下がさらに好ましい。
次に、絶縁層３１上に、トランジスタ４０を形成する（図１０（Ｅ））。
表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート構造またはボトムゲート構造のいずれのトランジスタ構造としてもよい。または、チャネルの上下にゲート電極が設けられていてもよい。
ここではトランジスタ４０として、金属酸化物層４４を有する、ボトムゲート構造のトランジスタを作製する場合を示す。金属酸化物層４４は、トランジスタ４０の半導体層として機能することができる。金属酸化物は、酸化物半導体として機能することができる。
本実施の形態において、トランジスタの半導体には、酸化物半導体を用いる。シリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい半導体材料を用いると、トランジスタのオフ状態における電流を低減できるため好ましい。
トランジスタ４０は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。トランジスタ４０は、加熱処理の温度より低い温度で形成することが好ましい。
具体的には、まず、絶縁層３１上に導電層４１を形成する。導電層４１は、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することで形成できる。
導電膜の成膜時の基板温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、室温以上３００℃以下がさらに好ましい。
表示装置が有する導電層には、それぞれ、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、もしくはタングステン等の金属、またはこれを主成分とする合金を単層構造または積層構造として用いることができる。または、酸化インジウム、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、タングステンを含むインジウム酸化物、タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、チタンを含むインジウム酸化物、チタンを含むＩＴＯ、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ガリウムを含むＺｎＯ、またはシリコンを含むＩＴＯ等の透光性を有する導電性材料を用いてもよい。また、不純物元素を含有させる等して低抵抗化させた、多結晶シリコンもしくは酸化物半導体等の半導体、またはニッケルシリサイド等のシリサイドを用いてもよい。また、グラフェンを含む膜を用いることもできる。グラフェンを含む膜は、例えば酸化グラフェンを含む膜を還元して形成することができる。また、不純物元素を含有させた酸化物半導体等の半導体を用いてもよい。または、銀、カーボン、もしくは銅等の導電性ペースト、またはポリチオフェン等の導電性ポリマーを用いて形成してもよい。導電性ペーストは、安価であり、好ましい。導電性ポリマーは、塗布しやすく、好ましい。
続いて、絶縁層３２を形成する。絶縁層３２は、絶縁層３１に用いることのできる無機絶縁膜を援用できる。
続いて、金属酸化物層４４を形成する。金属酸化物層４４は、金属酸化物膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該金属酸化物膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することで形成できる。
金属酸化物膜の成膜時の基板温度は、３５０℃以下が好ましく、室温以上２００℃以下がより好ましく、室温以上１３０℃以下がさらに好ましい。
金属酸化物膜は、不活性ガス及び酸素ガスのいずれか一方または双方を用いて成膜することができる。なお、金属酸化物膜の成膜時における酸素の流量比（酸素分圧）に、特に限定はない。ただし、電界効果移動度が高いトランジスタを得る場合においては、金属酸化物膜の成膜時における酸素の流量比（酸素分圧）は、０％以上３０％以下が好ましく、５％以上３０％以下がより好ましく、７％以上１５％以下がさらに好ましい。
金属酸化物膜は、少なくともインジウムまたは亜鉛を含むことが好ましい。特にインジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。
金属酸化物は、エネルギーギャップが２ｅＶ以上であることが好ましく、２．５ｅＶ以上であることがより好ましく、３ｅＶ以上であることがさらに好ましい。このように、エネルギーギャップの広い金属酸化物を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。
金属酸化物膜は、スパッタリング法により形成することができる。そのほか、ＰＬＤ法、ＰＥＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、真空蒸着法などを用いてもよい。
続いて、導電層４３ａ及び導電層４３ｂを形成する。導電層４３ａ及び導電層４３ｂは、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。導電層４３ａ及び導電層４３ｂは、それぞれ、金属酸化物層４４と接続される。
なお、導電層４３ａ及び導電層４３ｂの加工の際に、レジストマスクに覆われていない金属酸化物層４４の一部がエッチングにより薄膜化する場合がある。
導電膜の成膜時の基板温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、室温以上３００℃以下がさらに好ましい。
以上のようにして、トランジスタ４０を作製できる（図１０（Ｅ））。トランジスタ４０において、導電層４１の一部はゲートとして機能し、絶縁層３２の一部はゲート絶縁層として機能し、導電層４３ａ及び導電層４３ｂは、それぞれソースまたはドレインのいずれか一方として機能する。
次に、トランジスタ４０を覆う絶縁層３３を形成する（図１１（Ａ））。絶縁層３３は、絶縁層３１と同様の方法により形成することができる。
また、絶縁層３３として、酸素を含む雰囲気下で成膜した酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜等の酸化物絶縁膜を用いることが好ましい。さらに、当該酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜上に窒化シリコン膜などの酸素を拡散、透過しにくい絶縁膜を積層することが好ましい。酸素を含む雰囲気下で形成した酸化物絶縁膜は、加熱により多くの酸素を放出しやすい絶縁膜とすることができる。このような酸素を放出する酸化物絶縁膜と、酸素を拡散、透過しにくい絶縁膜を積層した状態で、加熱処理を行うことにより、金属酸化物層４４に酸素を供給することができる。その結果、金属酸化物層４４中の酸素欠損、及び金属酸化物層４４と絶縁層３３の界面の欠陥を修復し、欠陥準位を低減することができる。これにより、極めて信頼性の高い表示装置を実現できる。
以上の工程により、樹脂層２３上に絶縁層３１、トランジスタ４０、及び絶縁層３３を形成することができる（図１１（Ａ））。
この段階において、後述する方法を用いて作製基板１４とトランジスタ４０とを分離することで、表示素子を有さないデバイスを作製することができる。例えば、トランジスタ４０や、トランジスタ４０に加えて容量素子、抵抗素子、及び配線などを形成することで、半導体装置を作製することができる。
次に、絶縁層３３上に絶縁層３４を形成する（図１１（Ａ））。絶縁層３４は、後に形成する表示素子の被形成面を有する層であるため、平坦化層として機能することが好ましい。絶縁層３４は、絶縁層３１に用いることのできる有機絶縁膜または無機絶縁膜を援用できる。
絶縁層３４は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。絶縁層３４は、加熱処理の温度より低い温度で形成することが好ましい。
絶縁層３４に有機絶縁膜を用いる場合、絶縁層３４の形成時に樹脂層２３にかかる温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、室温以上３００℃以下がさらに好ましい。
絶縁層３４に無機絶縁膜を用いる場合、成膜時の基板温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、１００℃以上３００℃以下がさらに好ましい。
次に、絶縁層３４及び絶縁層３３に、導電層４３ｂに達する開口を形成する。
その後、導電層６１を形成する。導電層６１は、その一部が発光素子６０の画素電極として機能する。導電層６１は、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。
導電層６１は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。導電層６１は、加熱処理の温度より低い温度で形成することが好ましい。
導電膜の成膜時の基板温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、室温以上３００℃以下がさらに好ましい。
次に、導電層６１の端部を覆う絶縁層３５を形成する。絶縁層３５は、絶縁層３１に用いることのできる有機絶縁膜または無機絶縁膜を援用できる。
絶縁層３５は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。絶縁層３５は、加熱処理の温度より低い温度で形成することが好ましい。
絶縁層３５に有機絶縁膜を用いる場合、絶縁層３５の形成時に樹脂層２３にかかる温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、室温以上３００℃以下がさらに好ましい。
絶縁層３５に無機絶縁膜を用いる場合、成膜時の基板温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、１００℃以上３００℃以下がさらに好ましい。
次に、ＥＬ層６２及び導電層６３を形成する。導電層６３は、その一部が発光素子６０の共通電極として機能する。
ＥＬ層６２は、蒸着法、塗布法、印刷法、吐出法などの方法で形成することができる。ＥＬ層６２を画素毎に作り分ける場合、メタルマスクなどのシャドウマスクを用いた蒸着法、またはインクジェット法等により形成することができる。ＥＬ層６２を画素毎に作り分けない場合には、メタルマスクを用いない蒸着法を用いることができる。
ＥＬ層６２には、低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。
導電層６３は、蒸着法やスパッタリング法等を用いて形成することができる。
導電層６３は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度かつＥＬ層６２の耐熱温度以下の温度で形成する。また、加熱処理の温度より低い温度で形成することが好ましい。
以上のようにして、発光素子６０を形成することができる（図１１（Ａ））。発光素子６０は、一部が画素電極として機能する導電層６１、ＥＬ層６２、及び一部が共通電極として機能する導電層６３が積層された構成を有する。
ここでは、発光素子６０として、トップエミッション型の発光素子を作製する例を示したが、本発明の一態様はこれに限られない。
発光素子は、トップエミッション型、ボトムエミッション型、デュアルエミッション型のいずれであってもよい。光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。
次に、導電層６３を覆って絶縁層７４を形成する（図１１（Ａ））。絶縁層７４は、発光素子６０に水などの不純物が拡散することを抑制する保護層として機能する。発光素子６０は、絶縁層７４によって封止される。導電層６３を形成した後、大気に曝すことなく、絶縁層７４を形成することが好ましい。
絶縁層７４は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度かつ発光素子６０の耐熱温度以下の温度で形成する。絶縁層７４は、加熱処理の温度より低い温度で形成することが好ましい。
絶縁層７４は、例えば、上述した絶縁層３１に用いることのできるバリア性の高い無機絶縁膜が含まれる構成とすることが好ましい。また、無機絶縁膜と有機絶縁膜を積層して用いてもよい。
絶縁層７４は、ＡＬＤ法やスパッタリング法等を用いて形成することができる。ＡＬＤ法及びスパッタリング法は低温成膜が可能であるため好ましい。ＡＬＤ法を用いると絶縁層７４のカバレッジが良好となり好ましい。
次に、絶縁層７４上に保護層７５を形成する（図１１（Ａ））。保護層７５としては、図５（Ｄ）に示すように、接着層７５ｂ及び基板７５ａを用いてもよい。
次に、レーザ光５５を照射する（図１１（Ｂ１））。レーザ光５５は、例えば、図１１（Ｂ１）においては、左側から右側に走査される線状レーザビームで、その長軸は、その走査方向及びその入射方向（上から下）に垂直である。レーザ装置において、作製基板１４が上側にくるように積層体を配置する。積層体には、積層体（作製基板１４）の上側からレーザ光５５が照射される。
レーザ光の照射工程については、上記剥離方法における記載を参照できる。
なお、１枚の作製基板で複数の表示装置を形成する（多面取りする）場合、１つの樹脂層２３を用いて、複数の表示装置を形成することができる。または、複数の樹脂層２３を用いて、表示装置ごとに樹脂層２３を作り分けてもよい。図１１（Ｂ２）は作製基板に１つの樹脂層２３を有する例である。図１１（Ｂ３）、（Ｂ４）は作製基板に４つの樹脂層２３を有する例である。
レーザ装置は、大判の基板の処理が困難であること、もしくは高価であることがある。そのため、作製基板のサイズによっては、図１１（Ｂ４）に示すように、作製基板を分断した後に、分断した作製基板それぞれに対してレーザ光を照射してもよい。
次に、樹脂層２３に分離の起点を形成する（図１２（Ａ）～（Ｃ））。
例えば、保護層７５側から、樹脂層２３の端部よりも内側に刃物などの鋭利な形状の器具６５を差し込み、枠状に切れ目６４を入れる。
または、樹脂層２３に、枠状にレーザ光を照射してもよい。
上述の通り、多面取りにより、１つの樹脂層２３を用いて、複数の表示装置を形成することができる。例えば、図１２（Ｂ）の切れ目６４の内側に、複数の表示装置が配置される。これにより、複数の表示装置を一度にまとめて作製基板と分離することができる。
または、複数の樹脂層２３を用いて、表示装置ごとに樹脂層２３を作り分けてもよい。図１２（Ｃ）では、作製基板上に、４つの樹脂層２３を形成する例を示す。４つの樹脂層２３それぞれに、枠状に切れ目６４を入れることで、各表示装置を異なるタイミングで作製基板と分離することができる。
作製方法例１では、金属酸化物層２０上に、樹脂層２３が接する部分と、絶縁層３１が接する部分と、を設ける。金属酸化物層２０と絶縁層３１との密着性（接着性）は、金属酸化物層２０と樹脂層２３との密着性（接着性）よりも高い。そのため、樹脂層２３が金属酸化物層２０から意図せず剥がれることを抑制できる。そして、分離の起点を形成することで、所望のタイミングで、金属酸化物層２０と樹脂層２３とを分離することができる。したがって、分離のタイミングを制御でき、かつ、分離に要する力が小さい。これにより、分離工程、及び表示装置の作製工程の歩留まりを高めることができる。
次に、金属酸化物層２０と樹脂層２３とを分離する（図１３（Ａ））。
そして、露出した樹脂層２３に、接着層２８を用いて、基板２９を貼り合わせる（図１３（Ｂ））。
基板２９は、表示装置の支持基板として機能することができる。基板２９にはフィルムを用いることが好ましく、特に樹脂フィルムを用いることが好ましい。これにより表示装置の軽量化、薄型化が可能となる。また、フィルム基板を用いた表示装置は、ガラスや金属などを用いる場合に比べて、破損しにくい。また、表示装置の可撓性を高めることができる。
本実施の形態の剥離方法を用いることで、作製基板１４上に作製したトランジスタ４０及び発光素子６０等を、作製基板１４から剥離し、基板２９に転置することができる。
接着層２８には、接着層７５ｂに用いることができる材料を適用することができる。基板２９には、基板７５ａに用いることができる材料を適用することができる。
作製方法例１では、金属酸化物層２０及び樹脂層２３を積層し、光を照射する。これにより、金属酸化物層２０と樹脂層２３との密着性もしくは接着性を低下させることができる。そのため、作製基板１４と樹脂層２３とを容易に分離することができる。
［表示装置の構成例１］
図１４（Ａ）は、表示装置１０Ａの上面図である。図１４（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ、表示装置１０Ａの表示部３８１の断面図及びＦＰＣ３７２との接続部の断面図の一例である。
表示装置１０Ａは、上記の作製方法例１を用いて作製することができる。表示装置１０Ａは、曲がった状態に保持することや、繰り返し曲げることなどが可能である。
表示装置１０Ａは、保護層７５及び基板２９を有する。保護層７５側が表示装置の表示面側である。表示装置１０Ａは、表示部３８１及び駆動回路部３８２を有する。表示装置１０ＡにはＦＰＣ３７２が貼り付けられている。
接続体７６を介して、導電層４３ｃとＦＰＣ３７２とが電気的に接続されている（図１４（Ｂ）、（Ｃ））。導電層４３ｃは、トランジスタのソース及びドレインと同一の材料及び同一の工程で形成することができる。
接続体７６としては、様々な異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）及び異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）等を用いることができる。
図１４（Ｃ）に示す表示装置は、トランジスタ４０を有さず、トランジスタ４９を有している点、及び、絶縁層３３上に着色層９７を有する点で、図１４（Ｂ）の構成と異なる。ボトムエミッション型の発光素子６０を用いる場合、発光素子６０よりも基板２９側に着色層９７を有していてもよい。上記の作製方法例１では、樹脂層２３に可視光の透過率が高い材料を用いることができる。そのため、樹脂層２３を介して発光素子６０の光を取り出す表示装置であっても、高い表示品位を実現できる。
図１４（Ｃ）に示すトランジスタ４９は、図１４（Ｂ）に示すトランジスタ４０の構成に加えて、ゲートとして機能する導電層４５を有する。
トランジスタ４９には、チャネルが形成される半導体層を２つのゲートで挟持する構成が適用されている。このような構成とすることで、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。２つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。このようなトランジスタは他のトランジスタと比較して電界効果移動度を高めることが可能であり、オン電流を増大させることができる。その結果、高速駆動が可能な回路を作製することができる。さらには、回路部の占有面積を縮小することが可能となる。オン電流の大きなトランジスタを適用することで、表示装置を大型化、または高精細化したときに配線数が増大したとしても、各配線における信号遅延を低減することが可能であり、表示ムラを抑制することができる。
または、２つのゲートのうち、一方に閾値電圧を制御するための電位を与え、他方に駆動のための電位を与えることで、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。
［作製方法例２］
まず、上記剥離方法と同様に、作製基板１４上に、金属酸化物層２０から絶縁層３１までを形成する（図１５（Ａ））。
次に、絶縁層３１上にトランジスタ８０を形成する（図１５（Ｂ））。
ここではトランジスタ８０として、金属酸化物層８３と２つのゲートを有するトランジスタを作製する場合を示す。
トランジスタ８０は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。加熱処理の温度より低い温度で形成することが好ましい。
具体的には、まず、絶縁層３１上に導電層８１を形成する。導電層８１は、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することで形成できる。
続いて、絶縁層８２を形成する。絶縁層８２は、絶縁層３１に用いることのできる無機絶縁膜を援用できる。
続いて、金属酸化物層８３を形成する。金属酸化物層８３は、金属酸化物膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該金属酸化物膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することで形成できる。金属酸化物層８３は、金属酸化物層４４に用いることのできる材料を援用できる。
続いて、絶縁層８４及び導電層８５を形成する。絶縁層８４は、絶縁層３１に用いることのできる無機絶縁膜を援用できる。絶縁層８４及び導電層８５は、絶縁層８４となる絶縁膜と、導電層８５となる導電膜とを成膜した後、レジストマスクを形成し、当該絶縁膜及び当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。
次に、金属酸化物層８３、絶縁層８４、及び導電層８５を覆う絶縁層３３を形成する。絶縁層３３は、絶縁層３１と同様の方法により形成することができる。
絶縁層３３は、水素を含むことが好ましい。絶縁層３３に含まれる水素が、絶縁層３３と接する金属酸化物層８３に拡散し、金属酸化物層８３の一部が低抵抗化する。金属酸化物層８３の一部が低抵抗領域として機能するため、トランジスタ８０のオン電流の増大及び電界効果移動度の向上が可能である。
次に、絶縁層３３に、金属酸化物層８３に達する開口を形成する。
続いて、導電層８６ａ及び導電層８６ｂを形成する。導電層８６ａ及び導電層８６ｂは、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。導電層８６ａ及び導電層８６ｂは、それぞれ、絶縁層３３の開口を介して金属酸化物層８３と電気的に接続される。
以上のようにして、トランジスタ８０を作製できる（図１５（Ｂ））。トランジスタ８０において、導電層８１の一部はゲートとして機能し、絶縁層８４の一部はゲート絶縁層として機能し、絶縁層８２の一部はゲート絶縁層として機能し、導電層８５の一部はゲートとして機能する。金属酸化物層８３はチャネル領域と低抵抗領域とを有する。チャネル領域は絶縁層８４を介して導電層８５と重なる。低抵抗領域は導電層８６ａと接続される部分と、導電層８６ｂと接続される部分と、を有する。
次に、絶縁層３３上に絶縁層３４から発光素子６０までを形成する（図１５（Ｃ））。これらの工程は作製方法例１を参照できる。
また、図１５（Ａ）～（Ｃ）までの工程とは独立して、図１６（Ａ）～（Ｃ）の工程を行う。まず、作製基板１４上に金属酸化物層２０を形成する工程と同様に、作製基板９１上に、金属酸化物層９２を形成する（図１６（Ａ））。次に、金属酸化物層２０上に樹脂層２３を形成する工程と同様に、金属酸化物層９２上に第１の層を形成し、加熱処理を行うことで、樹脂層９３を形成する（図１６（Ｂ））。そして、樹脂層２３上に絶縁層３１を形成する工程と同様に、樹脂層９３上に、樹脂層９３の端部を覆う絶縁層９５を形成する（図１６（Ｂ））。
次に、絶縁層９５上に、着色層９７及び遮光層９８を形成する（図１６（Ｃ））。
着色層９７として、カラーフィルタ等を用いることができる。着色層９７は発光素子６０の表示領域と重なるように配置する。
遮光層９８として、ブラックマトリクス等を用いることができる。遮光層９８は、絶縁層３５と重なるように配置する。
次に、作製基板１４のトランジスタ８０等が形成されている面と、作製基板９１の樹脂層９３等が形成されている面とを、接着層９９を用いて貼り合わせる（図１６（Ｄ））。
次に、レーザ光５５を照射する（図１７）。レーザ光５５は、例えば、図１７においては、左側から右側に走査される線状レーザビームで、その長軸は、その走査方向及びその入射方向（上から下）に垂直である。レーザ装置において、作製基板１４が上側にくるように積層体を配置する。積層体には、積層体（作製基板１４）の上側からレーザ光５５が照射される。
作製基板１４と作製基板９１はどちらを先に分離してもよい。ここでは、作製基板９１よりも先に作製基板１４を分離する例を示す。
レーザ光５５は、作製基板１４を介して金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面またはその近傍に照射されることが好ましい。また、レーザ光５５は、金属酸化物層２０中に照射されてもよく、樹脂層２３中に照射されてもよい。
金属酸化物層２０は、レーザ光５５を吸収する。樹脂層２３は、レーザ光５５を吸収してもよい。
レーザ光５５の照射により、金属酸化物層２０と樹脂層２３の密着性もしくは接着性が低下する。レーザ光５５の照射により、樹脂層２３が脆弱化されることがある。
レーザ光の照射工程については、上記剥離方法における記載を参照できる。
次に、樹脂層２３に分離の起点を形成する（図１８（Ａ）、（Ｂ））。
例えば、作製基板１４側から、樹脂層２３に、枠状にレーザ光６６を照射する（図１８（Ｂ）に示すレーザ光の照射領域６７参照）。作製基板１４及び作製基板９１にガラスなどの硬質基板を用いる場合に好適である。
分離の起点を形成するために用いるレーザには特に限定はない。例えば、連続発振型のレーザやパルス発振型のレーザを用いることができる。レーザ光の照射条件（周波数、パワー密度、エネルギー密度、ビームプロファイル等）は、作製基板や樹脂層の厚さ、材料等を考慮して適宜制御する。
作製方法例２では、金属酸化物層２０上に、樹脂層２３が接する部分と、絶縁層３１が接する部分と、を設ける。金属酸化物層２０と絶縁層３１との密着性（接着性）は、金属酸化物層２０と樹脂層２３との密着性（接着性）よりも高い。そのため、樹脂層２３が金属酸化物層２０から意図せず剥がれることを抑制できる。同様に、金属酸化物層９２上には、樹脂層９３が接する部分と、絶縁層９５が接する部分と、を設ける。金属酸化物層９２と絶縁層９５との密着性（接着性）は、金属酸化物層９２と樹脂層９３との密着性（接着性）よりも高い。そのため、樹脂層９３が金属酸化物層９２から意図せず剥がれることを抑制できる。
そして、樹脂層２３または樹脂層９３の一方のみに分離の起点を形成する。樹脂層２３と樹脂層９３とで、分離の起点を形成するタイミングを変えることができるため、作製基板１４と作製基板９１をそれぞれ別工程で分離することができる。これにより、分離工程、及び表示装置の作製工程の歩留まりを高めることができる。
レーザ光６６は、樹脂層２３の一面全体に照射する必要はなく、部分的に照射する。そのため、高価かつランニングコストの高いレーザ装置は不要である。
次に、作製基板１４とトランジスタ８０とを分離する（図１９（Ａ））。ここでは、枠状にレーザ光６６を照射した内側の部分（図１８（Ｂ）に示すレーザ光の照射領域６７の内側の部分ともいえる。）と、作製基板１４とを分離する例を示す。また、図１９（Ａ）では、枠状にレーザ光６６を照射した外側の部分において、接着層９９中で分離が生じる（接着層９９が凝集破壊する）例を示すが、これに限られない。例えば、照射領域６７の外側において、接着層９９は絶縁層９５または絶縁層３３との間で分離が生じる（界面破壊または接着破壊が生じるともいう）場合がある。
作製方法例２では、金属酸化物層２０及び樹脂層２３を積層し、光を照射する。これにより、金属酸化物層２０と樹脂層２３との密着性もしくは接着性を低下させることができる。そのため、作製基板１４と樹脂層２３とを容易に分離することができる。
次に、作製基板１４から分離することで露出した樹脂層２３と、基板２９とを、接着層２８を用いて貼り合わせる（図１９（Ｂ））。基板２９は、表示装置の支持基板として機能することができる。
次に、レーザ光５５を照射する（図２０）。レーザ光５５は、例えば、図２０においては、左側から右側に走査される線状レーザビームで、その長軸は、その走査方向及びその入射方向（上から下）に垂直である。レーザ装置において、作製基板９１が上側にくるように積層体を配置する。積層体には、積層体（作製基板９１）の上側からレーザ光５５が照射される。
レーザ光５５は、作製基板９１を介して金属酸化物層９２と樹脂層９３との界面またはその近傍に照射されることが好ましい。また、レーザ光５５は、金属酸化物層９２中に照射されてもよく、樹脂層９３中に照射されてもよい。
金属酸化物層９２は、レーザ光５５を吸収する。樹脂層９３は、レーザ光５５を吸収してもよい。
レーザ光５５の照射により、金属酸化物層９２と樹脂層９３の密着性もしくは接着性が低下する。レーザ光５５の照射により、樹脂層９３が脆弱化されることがある。
レーザ光の照射工程については、上記剥離方法における記載を参照できる。
次に、樹脂層９３に分離の起点を形成する（図２１（Ａ））。
図２１（Ａ）では、基板２９側から、樹脂層９３の端部よりも内側に刃物などの鋭利な形状の器具６５を差し込み、枠状に切れ目を入れる。基板２９に樹脂を用いる場合に好適である。
または、樹脂層２３に分離の起点を形成した際と同様に、作製基板９１側から、樹脂層９３に、枠状にレーザ光を照射してもよい。
分離の起点を形成することで、所望のタイミングで、作製基板９１と樹脂層９３とを分離することができる。したがって、分離のタイミングを制御でき、かつ、分離に要する力が小さい。これにより、分離工程、及び表示装置の作製工程の歩留まりを高めることができる。
次に、作製基板９１とトランジスタ８０とを分離する（図２１（Ｂ））。ここでは、枠状に切れ目を入れた内側の部分と作製基板９１とを分離する例を示す。
作製方法例２では、金属酸化物層９２及び樹脂層９３を積層し、光を照射する。これにより、金属酸化物層９２と樹脂層９３との密着性もしくは接着性を低下させることができる。そのため、作製基板９１と樹脂層９３とを容易に分離することができる。
次に、作製基板９１から分離することで露出した樹脂層９３と、基板２２とを、接着層１３を用いて貼り合わせる（図２２（Ａ））。基板２２は、表示装置の支持基板として機能することができる。
図２２（Ａ）において、発光素子６０の発光は、着色層９７、絶縁層９５、及び樹脂層９３を通して、表示装置の外部に取り出される。そのため、樹脂層９３の可視光の透過率は高いことが好ましい。本発明の一態様では、樹脂層９３の厚さを薄くすることができる。そのため、樹脂層９３の可視光の透過率を高め、発光素子６０の光取り出し効率の低下を抑制できる。
また、本発明の一態様では、金属酸化物層９２と樹脂層９３との界面またはその近傍に光を照射し、金属酸化物層９２が光の一部を吸収する。そのため、樹脂層９３の光の吸収率が低くても、金属酸化物層９２と樹脂層９３とを容易に分離することができる。よって、樹脂層９３に可視光の透過率が高い材料を用いることができる。したがって、発光素子６０の光取り出し効率の低下を抑制できる。
樹脂層９３を除去してもよい。これにより、発光素子６０の光取り出し効率をさらに高めることができる。図２２（Ｂ）では、樹脂層９３を除去し、接着層１３を用いて絶縁層９５に基板２２を貼り合わせた例を示す。
接着層１３には、接着層７５ｂに用いることができる材料を適用できる。
基板２２には、基板７５ａに用いることができる材料を適用できる。
作製方法例２は、本発明の一態様の剥離方法を２回行って表示装置を作製する例である。本発明の一態様では、表示装置を構成する機能素子等は、全て作製基板上で形成するため、精細度の高い表示装置を作製する場合においても、可撓性を有する基板には、高い位置合わせ精度が要求されない。よって、簡便に可撓性を有する基板を貼り付けることができる。
また、本実施の形態の基板の洗浄方法を用いることで、分離後の作製基板１４及び作製基板９１をそれぞれ洗浄または再生することができる。例えば、本実施の形態の剥離方法では、作製基板１４及び作製基板９１（例えば、それぞれガラス基板）、または作製基板１４と金属酸化物層２０との積層体及び作製基板９１と金属酸化物層９２との積層体を、複数回繰り返し使うことが可能となるため、生産コストを抑制することができる。
［変形例］
作製方法例２（図１６（Ｄ））では、接着層９９が、金属酸化物層２０と絶縁層３１とが接している部分、及び金属酸化物層９２と絶縁層９５とが接している部分の双方と重ねて設けられる場合を示した。
金属酸化物層２０と絶縁層３１の密着性（接着性）、及び金属酸化物層９２と絶縁層９５の密着性（接着性）は、それぞれ、金属酸化物層２０と樹脂層２３の密着性（接着性）、及び金属酸化物層９２と樹脂層９３の密着性（接着性）よりも高い。
金属酸化物層２０と絶縁層３１の界面または金属酸化物層９２と絶縁層９５の界面で剥離を行うと、剥離不良が生じるなど、剥離の歩留まりが低下することがある。そのため、樹脂層に分離の起点を枠状に形成した後、樹脂層と重なる部分のみを作製基板と分離する工程が好適である。
一方、図２３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、接着層９９を、金属酸化物層２０と絶縁層３１とが接している部分、及び金属酸化物層９２と絶縁層９５とが接している部分とは重ねない構成とすることができる。
例えば、流動性の低い接着剤、または接着シートなどを接着層９９に用いると、接着層９９を島状に形成することが容易である（図２３（Ａ））。
または、枠状の隔壁９６を形成し、隔壁９６に囲まれた内側に接着層９９を充填し硬化してもよい（図２３（Ｂ））。
隔壁９６を表示装置の構成要素として用いる場合、隔壁９６には、硬化した樹脂を用いることが好ましい。このとき、隔壁９６も、金属酸化物層２０と絶縁層３１とが接している部分、及び金属酸化物層９２と絶縁層９５とが接している部分とは重ねないことが好ましい。
隔壁９６を表示装置の構成要素として用いない場合、隔壁９６には、未硬化または半硬化の樹脂を用いることが好ましい。このとき、隔壁９６を金属酸化物層２０と絶縁層３１とが接している部分、及び金属酸化物層９２と絶縁層９５とが接している部分の一方または双方と重ねてもよい。
本実施の形態では、隔壁９６に未硬化の樹脂を用い、隔壁９６が、金属酸化物層２０と絶縁層３１とが接している部分、及び金属酸化物層９２と絶縁層９５とが接している部分と重ならない例を示す。
接着層９９が、金属酸化物層２０と絶縁層３１とが接している部分、及び金属酸化物層９２と絶縁層９５とが接している部分と重ならない構成における分離の起点の形成方法について説明する。以下では、作製基板９１を剥離する例を示す。作製基板１４を剥離する場合にも同様の方法を用いることができる。
図２４（Ａ）～（Ｅ）では、作製基板９１と樹脂層９３とを分離する場合のレーザ光６６の照射位置を説明する。
図２４（Ａ）に示すように、樹脂層９３と接着層９９とが重なる領域の少なくとも１か所に、レーザ光６６を照射することで、分離の起点を形成できる。
分離の起点に、作製基板９１と樹脂層９３を引き離す力が集中することが好ましいため、接着層９９の中央部よりも端部近傍に分離の起点を形成することが好ましい。特に、端部近傍の中でも、辺部近傍に比べて、角部近傍に分離の起点を形成することが好ましい。
図２４（Ｂ）～（Ｅ）に、レーザ光の照射領域６７の一例を示す。
図２４（Ｂ）では、接着層９９の角部に１か所、レーザ光の照射領域６７を示す。
連続的もしくは断続的にレーザ光を照射することで、実線状もしくは破線状の分離の起点を形成することができる。図２４（Ｃ）では、接着層９９の角部に３か所、レーザ光の照射領域６７を示す。図２４（Ｄ）では、レーザ光の照射領域６７が、接着層９９の一辺に接し、かつ接着層９９の一辺に沿って伸びている例を示す。図２４（Ｅ）に示すように、レーザ光の照射領域６７が、接着層９９と樹脂層９３とが重なる領域だけでなく、硬化状態でない隔壁９６と樹脂層９３とが重なる領域に位置してもよい。
その後、作製基板９１と樹脂層９３とを分離することができる。なお、作製基板１４側に隔壁９６の一部が残存することがある。隔壁９６は、除去してもよいし、除去せず、次の工程に進んでもよい。
［表示装置の構成例２］
図２５（Ａ）は、表示装置１０Ｂの上面図である。図２５（Ｂ）は、表示装置１０Ｂの表示部３８１の断面図及びＦＰＣ３７２との接続部の断面図の一例である。
表示装置１０Ｂは、上記の作製方法例２を用いて作製することができる。表示装置１０Ｂは、曲がった状態に保持することや、繰り返し曲げることなどが可能である。
表示装置１０Ｂは、基板２２及び基板２９を有する。基板２２側が表示装置１０Ｂの表示面側である。表示装置１０Ｂは、表示部３８１及び駆動回路部３８２を有する。表示装置１０ＢにはＦＰＣ３７２が貼り付けられている。
基板２２及び基板２９にはフィルムを用いることが好ましく、特に樹脂フィルムを用いることが好ましい。これにより表示装置の軽量化、薄型化が可能となる。また、フィルム基板を用いた表示装置は、ガラスや金属などを用いる場合に比べて、破損しにくい。また、表示装置の可撓性を高めることができる。
接続体７６を介して、導電層８６ｃとＦＰＣ３７２とが電気的に接続されている（図２５（Ｂ））。導電層８６ｃは、トランジスタのソース及びドレインと同一の材料及び同一の工程で形成することができる。
［積層体の作製装置の例］
次に、図２６を用いて、積層体の作製装置の一例を説明する。図２６に示す積層体の作製装置は、本実施の形態の剥離方法を用いて作製基板から被剥離層を剥離し、被剥離層を別の基板に転置することができる。図２６に示す積層体の作製装置を用いて、半導体装置、表示装置等の積層体を作製することができる。
図２６に示す積層体の作製装置は、レーザ照射ユニット６１０、基板反転ユニット６３０、複数の搬送ローラ（搬送ローラ６４３、６４４、６４５、６４６等）、テープリール６０２、巻き取りリール６８３、方向転換ローラ６０４、及び押圧ローラ６０６を有する。
図２６に示す積層体の作製装置で処理できる積層体５６は、例えば被剥離体５６ａと支持体５６ｂが積層された構成を有する。積層体５６は、被剥離体５６ａと支持体５６ｂとの間で剥離が生じる。被剥離体５６ａは例えば樹脂層を有し、支持体５６ｂは例えば作製基板を有する。
図２６に示す積層体の作製装置は、積層体５６に支持体６０１を貼り付け、支持体６０１を引っ張ることで被剥離体５６ａを積層体５６から剥離する。支持体６０１を用いて、積層体５６を自動的に分離することができ、作業時間の短縮及び製品の製造歩留まりを向上させることができる。
支持体５６ｂと分離された被剥離体５６ａは、接着剤を用いて支持体６７１と貼り合わされる。これにより、支持体６０１、被剥離体５６ａ、及び支持体６７１がこの順で積層された積層体５９を作製、することができる。
複数の搬送ローラは、積層体５６を搬送することができる。積層体５６を搬送する搬送機構は、搬送ローラに限られず、ベルトコンベア、または搬送ロボット等を用いてもよい。また、搬送機構上のステージに、積層体５６を配置してもよい。
搬送ローラ６４３、搬送ローラ６４４、搬送ローラ６４５、搬送ローラ６４６は、複数に並べられた搬送ローラの１つであり、所定の間隔で設けられ、積層体５６、被剥離体５６ａ、または支持体５６ｂの送出方向（実線矢印で示す右回転する方向）に回転駆動される。複数に並べられた搬送ローラは、それぞれ図示しない駆動部（モータ等）により回転駆動される。
レーザ照射ユニット６１０は、積層体５６にレーザを照射するユニットである。レーザとしては、例えば波長３０８ｎｍの紫外光を出力するエキシマレーザなどを用いることができる。また、高圧水銀ランプやＵＶ－ＬＥＤなどを用いてもよい。
図２６に示すように、積層体５６は、上側に支持体５６ｂが位置する状態で、レーザ照射ユニット６１０に搬送される。
エキシマレーザは高出力のパルスレーザであり、光学系にてビームを線状に整形することができる。線状ビームのレーザ光の照射位置において基板を移動させることで基板全体または必要箇所にレーザ光を照射することができる。なお、線状ビームは、用いる基板の一辺と同等以上の長さとすれば、基板を一方向に移動するのみで基板全体にレーザ光を照射することができる。パルスレーザの発振周波数は、１Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下が好ましく、６０Ｈｚ近傍がより好ましい。
エキシマレーザ装置には、レーザ発振器を一つ搭載した装置の他、二つ以上のレーザ発振器を搭載する装置を用いることもできる。複数のレーザ発振器を搭載する装置においては、それぞれのレーザ発振器から同期されて出力されたレーザ光を光学系にて合成する（重ね合わす）ことで高エネルギー密度のレーザ光を得ることができる。したがって、本実施の形態の用途においては、第３．５世代（６００ｍｍ×７２０ｍｍ）以上、第６世代（１５００ｍｍ×１８５０ｍｍ）以上、第７世代（１８７０ｍｍ×２２００ｍｍ）以上、または第８世代（２１６０ｍｍ×２４６０ｍｍ）以上のサイズのガラス基板の処理を行うこともできる。また、複数のレーザ発振器を搭載する装置では、それぞれのレーザ発振器から出力されるレーザ光が互いに出力ばらつきを補完するため、１パルス毎の強度ばらつきが少なくなり、歩留りの高い処理を行うことができる。なお、複数の発振器に替えて、複数のエキシマレーザ装置を用いてもよい。
図２７（Ａ）にエキシマレーザを用いたレーザ照射ユニット６１０の一例を示す。二つのレーザ発振器を有するエキシマレーザ装置６６０から出力されたレーザ光６１０ａ、６１０ｂは光学系６３５にて合成される。さらに光学系６３５にて横長に伸張されたレーザ光６１０ｃは、ミラー６５０を介してレンズ６８０に入射する。レンズ６８０を透過したレーザ光６１０ｄはレーザ光６１０ｃに比べて縮小される。このとき、レーザ光６１０ｄが、積層体５６が有する加工領域６４０に支持体５６ｂ（例えばガラス基板）を介して照射されるようにする。以下では、レーザ光６１０ｄのうち、加工領域６４０に照射される部分を、線状ビーム６１０ｅと記す。
なお、ここでは二つのレーザ発振器を有する例を示したが、一つのレーザ発振器を有する構成としてもよく、これにより、装置を簡略化できる。また、三つ以上のレーザ発振器を有する構成としてもよく、これにより線状ビーム６１０ｅの強度を高めることができる。
そして、搬送ローラ６４４により図中の矢印方向に積層体５６を移動させることで、加工領域６４０に線状ビーム６１０ｅを照射することができる。
図２７（Ａ）に示すように、積層体５６を搬送ローラ６４４により一定の速度で搬送しながら線状ビーム６１０ｅを照射することにより、プロセス時間を短縮することが可能となる。なお、積層体５６を少なくとも一方向に移動可能なステージに配置し、ステージを動かしながら線状ビーム６１０ｅを照射してもよい。なお、ステージを用いる場合には、進行方向に対して横方向、及び高さ方向に移動可能なステージを用い、線状ビーム６１０ｅの焦点の位置や深さを調整できる構成とすることが好ましい。なお、図２７（Ａ）では、積層体５６を移動させることで、線状ビーム６１０ｅを照射する構成について例示したがこれに限定されない。例えば、積層体５６を固定し、エキシマレーザ装置６６０などを移動させて、積層体５６に線状ビーム６１０ｅを照射してもよい。
図２７（Ａ）では、線状ビーム６１０ｅが照射される加工領域６４０が、積層体５６の端部よりも内側に位置する例を示している。これにより、加工領域６４０の外側の領域は密着性が高い状態を維持するため、搬送時に剥離が生じてしまうことを抑制できる。なお、線状ビーム６１０ｅの幅が積層体５６の幅と等しい、または積層体５６の幅よりも大きくてもよい。その場合、積層体５６全体に線状ビーム６１０ｅが照射することができる。
図２７（Ｂ）に、線状ビーム６１０ｅが積層体５６の加工領域６４０に照射される様子を示す。積層体５６は、作製基板５８と、第１の層５７ａと、第２の層５７ｂとを有する。ここで、作製基板５８と第２の層５７ｂを含む部分が支持体５６ｂに相当し、第１の層５７ａを含む部分が被剥離体５６ａに相当する。
例えば、第１の層５７ａが上記樹脂層２３に相当し、第２の層５７ｂが上記金属酸化物層２０に相当する。
レーザ光６１０ｄは、作製基板５８を透過し、線状ビーム６１０ｅは、第１の層５７ａと第２の層５７ｂの界面、またはその近傍に照射されることが好ましい。特に、線状ビーム６１０ｅは、第１の層５７ａと第２の層５７ｂの界面、またはその近傍に焦点が位置することが好ましい。
また、第１の層５７ａと第２の層５７ｂとの界面に線状ビーム６１０ｅの焦点が位置することで、第１の層５７ａと第２の層５７ｂとの界面に存在しうる水が気化し、水の体積が急激に膨張する場合がある。この場合、水の体積の膨張に伴い、第１の層５７ａと第２の層５７ｂとの界面、またはその近傍で剥離現象が生じると推定される。
なお、アモルファスシリコン膜にレーザ光を照射して、アモルファスシリコン膜を結晶化させる技術がある。当該技術の場合、アモルファスシリコン膜の内部にレーザ光の焦点を合わせる。しかしながら、本発明の一態様においては、図２７（Ｂ）に示すように、レーザ光（ここでは、線状ビーム６１０ｅ）の焦点は、第１の層５７ａと、第２の層５７ｂとの界面またはその近傍である。このように本発明の一態様は、レーザ光の焦点位置がアモルファスシリコン膜を結晶化させる技術と相違している。
また、線状ビーム６１０ｅの焦点深度が十分に大きい（深い）場合、第１の層５７ａと第２の層５７ｂの界面またはその近傍だけでなく、第１の層５７ａの厚さ方向全体、第２の層５７ｂの厚さ方向全体、または第１の層５７ａと第２の層５７ｂの両方の厚さ方向全体に亘って、線状ビーム６１０ｅの焦点が位置する場合がある。
なお、エキシマレーザとしては、波長３０８ｎｍまたはそれよりも波長が長いものを用いることが好ましい。波長３０８ｎｍ以上であれば、支持体５６ｂにガラス基板を用いた場合においても加工に必要なレーザ光を十分に透過させることができる。
図２６に示す基板反転ユニット６３０は、積層体５６の上下を入れ替えるユニットである。例えば積層体５６の上下を挟む搬送ローラを有し、当該搬送ローラが回転する機構を有する構成とすることができる。なお、基板反転ユニット６３０の構成はこれに限られず、積層体５６の上下を挟む搬送ローラが、らせん状に配置された構成としてもよいし、反転可能な搬送アームを有する構成としてもよい。
基板反転ユニット６３０を通過した積層体５６は、図２６に示すように、被剥離体５６ａが上側に位置する状態となる。
テープリール６０２は、ロールシート状の支持体６０１を繰り出すことができる。支持体６０１を繰り出す速度は可変であることが好ましい。例えば、該速度を比較的遅くすることで、積層体の剥離不良、または剥離した部材におけるクラックの発生を抑制できる。
巻き取りリール６８３は、積層体５９を巻き取ることができる。
テープリール６０２及び巻き取りリール６８３を用いて、支持体６０１に張力を加えることができる。
支持体６０１は、連続的または間欠的に繰り出される。支持体６０１を連続的に繰り出すと、均一な速度、均一な力で剥離を行うことができるため、好ましい。剥離工程においては、剥離の進行が途中で停止することなく連続することが好ましく、等速で剥離を進行させることがより好ましい。剥離の進行を途中で停止し再び当該領域から剥離を始めると、剥離の進行が連続した場合とは異なり、当該領域に歪等がかかる。そのため、当該領域の微細構造の変化、または当該領域にある電子デバイス等の特性変化が起こり、例えば表示装置などでは、その影響が表示に現れることがある。
支持体６０１として、有機樹脂、金属、合金、またはガラス等を用いたロールシート状のフィルムを用いることができる。
図２６では、支持体６０１に、可撓性基板など、作製する装置（例えばフレキシブルデバイス）を被剥離体５６ａとともに構成する部材を用いる。支持体６０１は、キャリアテープなど、作製する装置を構成しない部材であってもよい。
方向転換ローラ６０４によって、支持体６０１の送り方向を変えることができる。図２６では、方向転換ローラ６０４は、テープリール６０２と押圧ローラ６０６の間に位置する例を示す。
支持体６０１は、押圧ローラ６０６及び搬送ローラ６４５によって、積層体５６（被剥離体５６ａ）に貼り付けられる。
図２６の構成では、支持体６０１が、押圧ローラ６０６に届く手前で、積層体５６と接触することを抑制できる。そのため、支持体６０１と積層体５６の間に気泡が混入することを抑制できる。
押圧ローラ６０６は、図示しない駆動部（モータ等）により回転駆動される。押圧ローラ６０６が回転することで、積層体５６に被剥離体５６ａを引き剥がす力がかかり、被剥離体５６ａが剥がれる。このとき、積層体５６に剥離の起点が形成されていることが好ましい。被剥離体５６ａは、剥離の起点から剥がれ始める。そして、積層体５６は、被剥離体５６ａと支持体５６ｂに分離される。
積層体５６から被剥離体５６ａを引き剥がす機構は、押圧ローラ６０６に限られず、凸面（凸曲面、凸状の曲面ともいえる）を有する構造体を適用することができる。例えば、円筒状（円柱状、直円柱状、楕円柱状、放物柱状、なども含む）、球状等の構造物を用いることができる。例えば、ドラム状のローラ等のローラを用いることができる。構造体の形状の一例として、底面が曲線で構成される柱体（底面が正円である円柱や、底面が楕円である楕円柱など）や、底面が直線及び曲線で構成される柱体（底面が半円、半楕円である柱体など）が挙げられる。構造体の形状がこれらの柱体のいずれかであるとき、凸面は、該柱体の曲面の部分にあたる。
構造体の材質としては、金属、合金、有機樹脂、ゴム等が挙げられる。構造体は内部に空間または空洞を有してもよい。ゴムとしては、天然ゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム、ネオプレンゴム等が挙げられる。ゴムを用いる場合には、摩擦または剥離による帯電が生じにくい材料を用いる、または静電気を防止する対策を行うことが好ましい。例えば、図２６に示す押圧ローラ６０６は、ゴムまたは有機樹脂を用いた中空の円筒６０６ａと、円筒６０６ａの内側に位置する、金属または合金を用いた円柱６０６ｂと、を有する。
押圧ローラ６０６の回転速度は可変であることが好ましい。押圧ローラ６０６の回転速度を制御することで、剥離の歩留まりをより高めることができる。
押圧ローラ６０６や複数の搬送ローラは、少なくとも一方向（例えば、上下、左右、または前後等）に移動可能であってもよい。押圧ローラ６０６の凸面と搬送ローラの支持面の間の距離が可変であると、様々な厚みの積層体の剥離が行えるため好ましい。
押圧ローラ６０６が支持体６０１を折り返す角度に特に限定はない。図２６では、押圧ローラ６０６が支持体６０１を折り返す角度が鈍角である例を示す。
図２６に示す積層体の作製装置は、さらに、ローラ６１７を有する。ローラ６１７は、凸面に沿って、支持体６０１を押圧ローラ６０６から巻き取りリール６８３に送ることができる。
ローラ６１７は、一以上の方向に移動可能である。
ローラ６１７の軸が移動することで、ローラ６１７は、支持体６０１に張力を加えることができる。つまり、ローラ６１７は、テンションローラということができる。具体的には、支持体６０１を、押圧ローラ６０６によって変えられた送り方向に引っ張ることができる。
ローラ６１７の軸が移動することで、ローラ６１７は、押圧ローラ６０６が支持体６０１を折り返す角度を制御することができる。
ローラ６１７は、支持体６０１を折り返し、支持体６０１の送り方向を変えることができる。例えば、支持体６０１の送り方向を水平方向に変えてもよい。または、ローラ６１７が、支持体６０１を折り返し、支持体６０１の送り方向を変えた後、ローラ６１７と巻き取りリール６８３の間に位置する方向転換ローラ６０７によって、さらに支持体６０１の送り方向を変え、支持体６０１の送り方向を水平方向にしてもよい。
図２６に示す積層体の作製装置は、さらに、ガイドローラ（ガイドローラ６３１、６３２、６３３等）、巻き取りリール６１３、液体供給機構６５９、乾燥機構６１４、及び、イオナイザ（イオナイザ６３９、６２０）を有する。
積層体の作製装置は、支持体６０１を巻き取りリール６８３まで案内するガイドローラを有していてもよい。ガイドローラは単数であっても複数であってもよい。ガイドローラ６３２のように、ガイドローラは、支持体６０１に張力を加えることができてもよい。
支持体６０１の少なくとも一方の面にテープ６００（セパレートフィルムともよぶ）が貼り合わされていてもよい。このとき、積層体の作製装置は、支持体６０１の一方の面に貼り合わされたテープ６００を巻き取ることができるリールを有していることが好ましい。図２６では、巻き取りリール６１３が、テープリール６０２と押圧ローラ６０６の間に位置する例を示す。さらに、積層体の作製装置は、ガイドローラ６３４を有していてもよい。ガイドローラ６３４は、テープ６００を巻き取りリール６１３まで案内することができる。
積層体の作製装置は、乾燥機構６１４を有していてもよい。被剥離体５６ａに含まれる機能素子（例えば、トランジスタや薄膜集積回路）は静電気に弱いため、剥離を行う前に被剥離体５６ａと支持体５６ｂの界面に液体を供給するか、当該界面に液体を供給しながら剥離を行うことが好ましい。また、剥離の進行部に液体が存在することで剥離に要する力を低下させることができる。液体供給機構６５９を用いて、当該界面に液体を供給しながら剥離を行うことができる。被剥離体５６ａに付着したまま液体が揮発するとウォーターマークが形成されることがあるため、剥離直後に液体を除去することが好ましい。したがって、機能素子を含む被剥離体５６ａに対してブローを行い、被剥離体５６ａ上に残った液滴を除去することが好ましい。これにより、ウォーターマークの発生を抑えることができる。また、支持体６０１の撓みを防止するためにキャリアプレート６０９を有していてもよい。
水平面に対して斜め方向に支持体６０１を搬送しながら、支持体６０１の傾きに沿って下方向に気流を流し、液滴を下に落とすことが好ましい。
支持体６０１の搬送方向は、水平面に対して垂直とすることもできるが、水平面に対して斜め方向である方が、搬送中の支持体６０１が安定となり、振動を抑制できる。
工程中、静電気が発生する恐れのある位置では、積層体の作製装置が有する静電気除去器を用いることが好ましい。静電気除去器としては、特に限定はないが、例えば、コロナ放電方式、軟Ｘ線方式、紫外線方式等のイオナイザを用いることができる。
例えば、積層体の作製装置にイオナイザを設け、イオナイザからエアまたは窒素ガス等を、被剥離体５６ａに吹き付けて除電処理を行い、静電気による機能素子への影響を低減することが好ましい。特に、２つの部材を貼り合わせる工程及び１つの部材を分離する工程では、それぞれ、イオナイザを用いることが好ましい。
例えば、イオナイザ６３９を用いて、被剥離体５６ａと支持体５６ｂの界面近傍にイオンを照射し、静電気を取り除きながら、積層体５６を被剥離体５６ａと支持体５６ｂに分離することが好ましい。
積層体の作製装置は、基板ロードカセット６４１及び基板アンロードカセット６４２を有していてもよい。例えば、積層体５６を基板ロードカセット６４１に供給することができる。基板ロードカセット６４１は、積層体５６を搬送機構等に供給することができる。また、支持体５６ｂを基板アンロードカセット６４２に供給することができる。
テープリール６７２は、ロールシート状の支持体６７１を繰り出すことができる。支持体６７１には、支持体６０１と同様の材料を用いることができる。
テープリール６７２及び巻き取りリール６８３を用いて、支持体６７１に張力を加えることができる。
積層体の作製装置は、支持体６７１を巻き取りリール６８３まで案内するガイドローラ６７７、６７８、６７９を有していてもよい。
方向転換ローラ６７６によって、支持体６７１の送り方向を変えることができる。
押圧ローラ６７５は、被剥離体５６ａと、テープリール６７２が繰り出す支持体６７１を加圧しながら貼り合わせることができる。これにより、支持体６７１と被剥離体５６ａの間に気泡が混入することを抑制できる。
支持体６７１の少なくとも一方の面に分離テープ６７０が貼り合わされていてもよい。リール６７３は、分離テープ６７０を巻き取ることができる。ガイドローラ６７４は、分離テープ６７０をリール６７３まで案内することができる。
作製された積層体５９は、巻き取られてもよいし、分断されてもよい。図２６では、巻き取りリール６８３が積層体５９を巻き取る例を示す。ガイドローラ６６５、６６６のように、積層体５９を巻き取りリール６８３に案内するガイドローラを有していてもよい。
図２６に示す積層体の作製装置では、押圧ローラ６０６を用いて、積層体５６から被剥離体５６ａを剥離し、押圧ローラ６７５を用いて被剥離体５６ａを支持体６７１に転置することができる。
以上のように、本実施の形態の剥離方法では、作製基板上に、金属酸化物層と樹脂層とを積層し、光を照射することによって樹脂層の金属酸化物層に対する剥離性を制御する。また、金属酸化物層上に樹脂層が接する部分と、絶縁層が接する部分とを設けることで、所望のタイミングで、作製基板から樹脂層を剥離することができる。したがって、本実施の形態の剥離方法を用いて、高い歩留まりで表示装置等を作製できる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。また、本明細書において、１つの実施の形態の中に、複数の構成例が示される場合は、構成例を適宜組み合わせることが可能である。
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様を適用して作製することができる表示装置について図２８及び図２９を用いて説明する。
本実施の形態の表示装置は、可視光を反射する第１の表示素子と、可視光を発する第２の表示素子とを有する。
本実施の形態の表示装置は、第１の表示素子が反射する光と、第２の表示素子が発する光のうち、いずれか一方、または両方により、画像を表示する機能を有する。
第１の表示素子には、外光を反射して表示する素子を用いることができる。このような素子は光源を持たない（人工光源を使用しない）ため、表示の際の消費電力を極めて小さくすることが可能となる。
第１の表示素子には、代表的には反射型の液晶素子を用いることができる。または、第１の表示素子として、シャッター方式のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）素子、光干渉方式のＭＥＭＳ素子の他、マイクロカプセル方式、電気泳動方式、エレクトロウェッティング方式、電子粉流体（登録商標）方式等を適用した素子などを用いることができる。
第２の表示素子には、発光素子を用いることが好ましい。このような表示素子が射出する光は、その輝度や色度が外光に左右されることがないため、色再現性が高く（色域が広く）、コントラストの高い、鮮やかな表示を行うことができる。
第２の表示素子には、例えばＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ－ｄｏｔ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの自発光性の発光素子を用いることができる。
本実施の形態の表示装置は、第１の表示素子のみを用いて画像を表示する第１のモード、第２の表示素子のみを用いて画像を表示する第２のモード、並びに、第１の表示素子及び第２の表示素子を用いて画像を表示する第３のモードを有し、これらのモードを自動または手動で切り替えて使用することができる。
第１のモードでは、第１の表示素子と外光を用いて画像を表示する。第１のモードは光源が不要であるため、極めて低消費電力なモードである。例えば、表示装置に外光が十分に入射されるとき（明るい環境下など）は、第１の表示素子が反射した光を用いて表示を行うことができる。例えば、外光が十分に強く、かつ外光が白色光またはその近傍の光である場合に有効である。第１のモードは、文字を表示することに適したモードである。また、第１のモードは、外光を反射した光を用いるため、目に優しい表示を行うことができ、目が疲れにくいという効果を奏する。
第２のモードでは、第２の表示素子による発光を利用して画像を表示する。そのため、照度や外光の色度によらず、極めて鮮やかな（コントラストが高く、且つ色再現性の高い）表示を行うことができる。例えば、夜間や暗い室内など、照度が極めて低い場合などに有効である。また周囲が暗い場合、明るい表示を行うと使用者が眩しく感じてしまう場合がある。これを防ぐために、第２のモードでは輝度を抑えた表示を行うことが好ましい。これにより、眩しさを抑えることに加え、消費電力も低減することができる。第２のモードは、鮮やかな画像（静止画及び動画）などを表示することに適したモードである。
第３のモードでは、第１の表示素子による反射光と、第２の表示素子による発光の両方を利用して表示を行う。第１のモードよりも鮮やかな表示をしつつ、第２のモードよりも消費電力を抑えることができる。例えば、室内照明下や、朝方や夕方の時間帯など、照度が比較的低い場合、外光の色度が白色ではない場合などに有効である。
このような構成とすることで、周囲の明るさによらず、視認性が高く利便性の高い表示装置を実現できる。具体的には、外光下でも、室内でも、視認性が高く利便性の高い表示装置を実現できる。
なお、第３のモードは、ハイブリッド表示方法を用いるモードということができる。
また、本実施の形態の表示装置及び入出力装置は、ハイブリッドディスプレイともいうことができる。
ハイブリッド表示とは、１つのパネルにおいて、反射光と自発光とを併用して、色調または光強度を互いに補完して、文字及び／または画像を表示する方法である。または、ハイブリッド表示とは、同一画素または同一副画素において、複数の表示素子からそれぞれの光を用いて、文字及び／または画像を表示する方法である。ただし、ハイブリッド表示を行っているハイブリッドディスプレイを局所的にみると、複数の表示素子のいずれか一を用いて表示される画素または副画素と、複数の表示素子の二以上を用いて表示される画素または副画素と、を有する場合がある。
なお、本明細書等において、上記構成のいずれか１つまたは複数の表現を満たすものを、ハイブリッド表示という。
また、ハイブリッドディスプレイは、同一画素または同一副画素に複数の表示素子を有する。なお、複数の表示素子としては、例えば、光を反射する反射型素子と、光を射出する自発光素子とが挙げられる。なお、反射型素子と、自発光素子とは、それぞれ独立に制御することができる。ハイブリッドディスプレイは、表示部において、反射光、及び自発光のいずれか一方または双方を用いて、文字及び／または画像を表示する機能を有する。
本実施の形態の表示装置は、第１の表示素子を有する第１の画素と、第２の表示素子を有する第２の画素とをそれぞれ複数有する。第１の画素と第２の画素は、それぞれ、マトリクス状に配置されることが好ましい。
第１の画素及び第２の画素は、それぞれ、１つ以上の副画素を有する構成とすることができる。例えば、画素には、副画素を１つ有する構成（白色（Ｗ）など）、副画素を３つ有する構成（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の３色、または、黄色（Ｙ）、シアン（Ｃ）、及びマゼンタ（Ｍ）の３色など）、または、副画素を４つ有する構成（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、白色（Ｗ）の４色、または、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、黄色（Ｙ）の４色など）を適用できる。
本実施の形態の表示装置は、第１の画素でフルカラー表示を行い、第２の画素でフルカラー表示を行う構成とすることができる。または、本実施の形態の表示装置は、第１の画素では白黒表示またはグレースケールでの表示を行い、第２の画素ではフルカラー表示を行う構成とすることができる。第１の画素を用いた白黒表示またはグレースケールでの表示は、文書情報など、カラー表示を必要としない情報を表示することに適している。
図２８は、表示装置３００Ａの斜視概略図である。表示装置３００Ａは、基板３５１と基板３６１とが貼り合わされた構成を有する。図２８では、基板３６１を破線で明示している。
表示装置３００Ａは、表示部３６２、回路３６４、配線３６５等を有する。図２８では表示装置３００ＡにＩＣ（集積回路）３７３及びＦＰＣ３７２が実装されている例を示している。そのため、図２８に示す構成は、表示装置３００Ａ、ＩＣ、及びＦＰＣを有する表示モジュールということもできる。
回路３６４としては、例えば走査線駆動回路を用いることができる。
配線３６５は、表示部３６２及び回路３６４に信号及び電力を供給する機能を有する。当該信号及び電力は、ＦＰＣ３７２を介して外部から、またはＩＣ３７３から配線３６５に入力される。
図２８では、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式またはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｆｉｌｍ）方式等により、基板３５１にＩＣ３７３が設けられている例を示す。ＩＣ３７３は、例えば走査線駆動回路または信号線駆動回路などを有するＩＣを適用できる。なお、表示装置３００Ａ及び表示モジュールは、ＩＣを設けない構成としてもよい。また、ＩＣを、ＣＯＦ方式等により、ＦＰＣに実装してもよい。
図２８には、表示部３６２の一部の拡大図を示している。表示部３６２には、複数の表示素子が有する電極３１１ｂがマトリクス状に配置されている。電極３１１ｂは、可視光を反射する機能を有し、液晶素子１８０の反射電極として機能する。
また、図２８に示すように、電極３１１ｂは開口４５１を有する。さらに表示部３６２は、電極３１１ｂよりも基板３５１側に、発光素子１７０を有する。発光素子１７０からの光は、電極３１１ｂの開口４５１を介して基板３６１側に射出される。発光素子１７０の発光領域の面積と開口４５１の面積とは等しくてもよい。発光素子１７０の発光領域の面積と開口４５１の面積のうち一方が他方よりも大きいと、位置ずれに対するマージンが大きくなるため好ましい。特に、開口４５１の面積は、発光素子１７０の発光領域の面積に比べて大きいことが好ましい。開口４５１が小さいと、発光素子１７０からの光の一部が電極３１１ｂによって遮られ、外部に取り出せないことがある。開口４５１を十分に大きくすることで、発光素子１７０の発光が無駄になることを抑制できる。
図２９に、図２８で示した表示装置３００Ａの、ＦＰＣ３７２を含む領域の一部、回路３６４を含む領域の一部、及び表示部３６２を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。
図２９に示す表示装置３００Ａは、基板３５１と基板３６１の間に、トランジスタ２０１、トランジスタ２０３、トランジスタ２０５、トランジスタ２０６、液晶素子１８０、発光素子１７０、絶縁層２２０、着色層１３１、着色層１３４等を有する。基板３６１と絶縁層２２０は接着層１４１を介して接着されている。基板３５１と絶縁層２２０は接着層１４２を介して接着されている。
基板３６１には、着色層１３１、遮光層１３２、絶縁層１２１、及び液晶素子１８０の共通電極として機能する電極１１３、配向膜１３３ｂ、絶縁層１１７等が設けられている。基板３６１の外側の面には、偏光板１３５を有する。絶縁層１２１は、平坦化層としての機能を有していてもよい。絶縁層１２１により、電極１１３の表面を概略平坦にできるため、液晶層１１２の配向状態を均一にできる。絶縁層１１７は、液晶素子１８０のセルギャップを保持するためのスペーサとして機能する。絶縁層１１７が可視光を透過する場合は、絶縁層１１７を液晶素子１８０の表示領域と重ねて配置してもよい。
液晶素子１８０は反射型の液晶素子である。液晶素子１８０は、画素電極として機能する電極３１１ａ、液晶層１１２、電極１１３が積層された積層構造を有する。電極３１１ａの基板３５１側に接して、可視光を反射する電極３１１ｂが設けられている。電極３１１ｂは開口４５１を有する。電極３１１ａ及び電極１１３は可視光を透過する。液晶層１１２と電極３１１ａの間に配向膜１３３ａが設けられている。液晶層１１２と電極１１３の間に配向膜１３３ｂが設けられている。
液晶素子１８０において、電極３１１ｂは可視光を反射する機能を有し、電極１１３は可視光を透過する機能を有する。基板３６１側から入射した光は、偏光板１３５により偏光され、電極１１３、液晶層１１２を透過し、電極３１１ｂで反射する。そして液晶層１１２及び電極１１３を再度透過して、偏光板１３５に達する。このとき、電極３１１ｂと電極１１３の間に与える電圧によって液晶の配向を制御し、光の光学変調を制御することができる。すなわち、偏光板１３５を介して射出される光の強度を制御することができる。また光は着色層１３１によって特定の波長領域以外の光が吸収されることにより、取り出される光は、例えば赤色を呈する光となる。
図２９に示すように、開口４５１には可視光を透過する電極３１１ａが設けられていることが好ましい。これにより、開口４５１と重なる領域においてもそれ以外の領域と同様に液晶層１１２が配向するため、これらの領域の境界部で液晶の配向不良が生じ、意図しない光が漏れてしまうことを抑制できる。
接続部２０７において、電極３１１ｂは、導電層２２１ｂを介して、トランジスタ２０６が有する導電層２２２ａと電気的に接続されている。トランジスタ２０６は、液晶素子１８０の駆動を制御する機能を有する。
接着層１４１が設けられる一部の領域には、接続部２５２が設けられている。接続部２５２において、電極３１１ａと同一の導電膜を加工して得られた導電層と、電極１１３の一部が、接続体２４３により電気的に接続されている。したがって、基板３６１側に形成された電極１１３に、基板３５１側に接続されたＦＰＣ３７２から入力される信号または電位を、接続部２５２を介して供給することができる。
接続体２４３としては、例えば導電性の粒子を用いることができる。導電性の粒子としては、有機樹脂またはシリカなどの粒子の表面を金属材料で被覆したものを用いることができる。金属材料としてニッケルや金を用いると接触抵抗を低減できるため好ましい。またニッケルをさらに金で被覆するなど、２種類以上の金属材料を層状に被覆させた粒子を用いることが好ましい。また接続体２４３として、弾性変形、または塑性変形する材料を用いることが好ましい。このとき導電性の粒子である接続体２４３は、図２９に示すように上下方向に潰れた形状となる場合がある。こうすることで、接続体２４３と、これと電気的に接続する導電層との接触面積が増大し、接触抵抗を低減できるほか、接続不良などの不具合の発生を抑制することができる。
接続体２４３は、接着層１４１に覆われるように配置することが好ましい。例えば硬化前の接着層１４１に、接続体２４３を分散させておけばよい。
発光素子１７０は、ボトムエミッション型の発光素子である。発光素子１７０は、絶縁層２２０側から画素電極として機能する電極１９１、ＥＬ層１９２、及び共通電極として機能する電極１９３の順に積層された積層構造を有する。電極１９１は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ２０５が有する導電層２２２ｂと接続されている。トランジスタ２０５は、発光素子１７０の駆動を制御する機能を有する。絶縁層２１６が電極１９１の端部を覆っている。電極１９３は可視光を反射する材料を含み、電極１９１は可視光を透過する材料を含む。電極１９３を覆って絶縁層１９４が設けられている。発光素子１７０が発する光は、着色層１３４、絶縁層２２０、開口４５１、電極３１１ａ等を介して、基板３６１側に射出される。
液晶素子１８０及び発光素子１７０は、画素によって着色層の色を変えることで、様々な色を呈することができる。表示装置３００Ａは、液晶素子１８０を用いて、カラー表示を行うことができる。表示装置３００Ａは、発光素子１７０を用いて、カラー表示を行うことができる。
トランジスタ２０１、トランジスタ２０３、トランジスタ２０５、及びトランジスタ２０６は、いずれも絶縁層２２０の基板３５１側の面上に形成されている。これらのトランジスタは、同一の工程を用いて作製することができる。
液晶素子１８０と電気的に接続される回路は、発光素子１７０と電気的に接続される回路と同一面上に形成されることが好ましい。これにより、２つの回路を別々の面上に形成する場合に比べて、表示装置の厚さを薄くすることができる。また、２つのトランジスタを同一の工程で作製できるため、２つのトランジスタを別々の面上に形成する場合に比べて、作製工程を簡略化することができる。
液晶素子１８０の画素電極は、トランジスタが有するゲート絶縁層を挟んで、発光素子１７０の画素電極とは反対に位置する。
ここで、チャネル形成領域に金属酸化物を有し、オフ電流が極めて低いトランジスタ２０６を適用した場合や、トランジスタ２０６と電気的に接続される記憶素子を適用した場合などでは、液晶素子１８０を用いて静止画を表示する際に画素への書き込み動作を停止しても、階調を維持させることが可能となる。すなわち、フレームレートを極めて小さくしても表示を保つことができる。本発明の一態様では、フレームレートを極めて小さくでき、消費電力の低い駆動を行うことができる。
トランジスタ２０３は、画素の選択、非選択状態を制御するトランジスタ（スイッチングトランジスタ、または選択トランジスタともいう）である。トランジスタ２０５は、発光素子１７０に流れる電流を制御するトランジスタ（駆動トランジスタともいう）である。
絶縁層２２０の基板３５１側には、絶縁層２１１、絶縁層２１２、絶縁層２１３、絶縁層２１４等の絶縁層が設けられている。絶縁層２１１は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層２１２は、トランジスタ２０６等を覆って設けられる。絶縁層２１３は、トランジスタ２０５等を覆って設けられている。絶縁層２１４は、平坦化層としての機能を有する。なお、トランジスタを覆う絶縁層の数は限定されず、単層であっても２層以上であってもよい。
各トランジスタを覆う絶縁層の少なくとも一層に、水や水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。これにより、絶縁層をバリア膜として機能させることができる。このような構成とすることで、トランジスタに対して外部から不純物が拡散することを効果的に抑制することが可能となり、信頼性の高い表示装置を実現できる。
トランジスタ２０１、トランジスタ２０３、トランジスタ２０５、及びトランジスタ２０６は、ゲートとして機能する導電層２２１ａ、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２１１、ソース及びドレインとして機能する導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂ、並びに、半導体層２３１を有する。ここでは、同一の導電膜を加工して得られる複数の層に、同じハッチングパターンを付している。
トランジスタ２０１及びトランジスタ２０５は、トランジスタ２０３及びトランジスタ２０６の構成に加えて、ゲートとして機能する導電層２２３を有する。
トランジスタ２０１及びトランジスタ２０５には、チャネルが形成される半導体層を２つのゲートで挟持する構成が適用されている。このような構成とすることで、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。２つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。このようなトランジスタは他のトランジスタと比較して電界効果移動度を高めることが可能であり、オン電流を増大させることができる。その結果、高速駆動が可能な回路を作製することができる。さらには、回路部の占有面積を縮小することが可能となる。オン電流の大きなトランジスタを適用することで、表示装置を大型化、または高精細化したときに配線数が増大したとしても、各配線における信号遅延を低減することが可能であり、表示ムラを抑制することができる。
または、２つのゲートのうち、一方に閾値電圧を制御するための電位を与え、他方に駆動のための電位を与えることで、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。
表示装置が有するトランジスタの構造に限定はない。回路３６４が有するトランジスタと、表示部３６２が有するトランジスタは、同じ構造であってもよく、異なる構造であってもよい。回路３６４が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよく、２種類以上の構造が組み合わせて用いられていてもよい。同様に、表示部３６２が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよく、２種類以上の構造が組み合わせて用いられていてもよい。
導電層２２３には、酸化物を含む導電性材料を用いることが好ましい。導電層２２３を構成する導電膜の成膜時に、酸素を含む雰囲気下で成膜することで、絶縁層２１２に酸素を供給することができる。成膜ガス中の酸素ガスの割合を９０％以上１００％以下の範囲とすることが好ましい。絶縁層２１２に供給された酸素は、後の熱処理により半導体層２３１に供給され、半導体層２３１中の酸素欠損の低減を図ることができる。
特に、導電層２２３には、低抵抗化された金属酸化物を用いることが好ましい。このとき、絶縁層２１３に水素を放出する絶縁膜、例えば窒化シリコン膜等を用いることが好ましい。絶縁層２１３の成膜中、またはその後の熱処理によって導電層２２３中に水素が供給され、導電層２２３の電気抵抗を効果的に低減することができる。
絶縁層２１３に接して着色層１３４が設けられている。着色層１３４は、絶縁層２１４に覆われている。
基板３５１と基板３６１とが重ならない領域には、接続部２０４が設けられている。接続部２０４では、配線３６５が接続層２４２を介してＦＰＣ３７２と電気的に接続されている。接続部２０４は接続部２０７と同様の構成を有している。接続部２０４の上面は、電極３１１ａと同一の導電膜を加工して得られた導電層が露出している。これにより、接続部２０４とＦＰＣ３７２とを接続層２４２を介して電気的に接続することができる。
基板３６１の外側の面に配置する偏光板１３５として直線偏光板を用いてもよいが、円偏光板を用いることもできる。円偏光板としては、例えば直線偏光板と１／４波長位相差板を積層したものを用いることができる。これにより、外光反射を抑制することができる。また、偏光板の種類に応じて、液晶素子１８０に用いる液晶素子のセルギャップ、配向、駆動電圧等を調整することで、所望のコントラストが実現されるようにする。
なお、基板３６１の外側には各種光学部材を配置することができる。光学部材としては、偏光板、位相差板、光拡散層（拡散フィルムなど）、反射防止層、及び集光フィルム等が挙げられる。また、基板３６１の外側には、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜等を配置してもよい。
基板３５１及び基板３６１には、それぞれ、ガラス、石英、セラミック、サファイヤ、有機樹脂などを用いることができる。基板３５１及び基板３６１に可撓性を有する材料を用いると、表示装置の可撓性を高めることができる。
液晶素子１８０としては、例えば垂直配向（ＶＡ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードが適用された液晶素子を用いることができる。垂直配向モードとしては、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ－Ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｕｐｅｒ Ｖｉｅｗ）モードなどを用いることができる。
液晶素子１８０には、様々なモードが適用された液晶素子を用いることができる。例えばＶＡモードのほかに、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ－Ｐｌａｎｅ－Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ａｌｉｇｎｅｄ Ｍｉｃｒｏ－ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＴＢＡ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｂｅｎｄ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ゲストホストモード等が適用された液晶素子を用いることができる。
液晶素子は、液晶の光学的変調作用によって光の透過または非透過を制御する素子である。液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界（横方向の電界、縦方向の電界または斜め方向の電界を含む）によって制御される。液晶素子に用いる液晶としては、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、高分子ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す。
液晶材料としては、ポジ型の液晶、またはネガ型の液晶のいずれを用いてもよく、適用するモードや設計に応じて最適な液晶材料を用いることができる。
液晶の配向を制御するため、配向膜を設けることができる。なお、横電界方式を採用する場合、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために数重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が短く、光学的等方性である。また、ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。また配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。
反射型の液晶素子を用いる場合には、表示面側に偏光板１３５を設ける。またこれとは別に、表示面側に光拡散板を配置すると、視認性を向上させられるため好ましい。
偏光板１３５よりも外側に、フロントライトを設けてもよい。フロントライトとしては、エッジライト型のフロントライトを用いることが好ましい。ＬＥＤを備えるフロントライトを用いると、消費電力を低減できるため好ましい。
発光素子、トランジスタ、絶縁層、導電層、接着層、接続層等に用いることができる材料については、それぞれ、実施の形態１の説明を参照できる。
以上のように、本実施の形態の表示装置は、２種類の表示素子を有し、複数の表示モードを切り替えて使用することができるため、周囲の明るさによらず、視認性が高く利便性の高い。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができる金属酸化物について説明する。以下では特に、金属酸化物とＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ－Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）－ＯＳの詳細について説明する。
ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。なお、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅを、トランジスタのチャネル形成領域に用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子（またはホール）を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子を流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させることで、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅに付与することができる。ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。
また、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、導電性領域、及び絶縁性領域を有する。導電性領域は、上述の導電性の機能を有し、絶縁性領域は、上述の絶縁性の機能を有する。また、材料中において、導電性領域と、絶縁性領域とは、ナノ粒子レベルで分離している場合がある。また、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ材料中に偏在する場合がある。また、導電性領域は、周辺がぼけてクラウド状に連結して観察される場合がある。
また、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅにおいて、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下のサイズで材料中に分散している場合がある。
また、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅをトランジスタのチャネル形成領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、及び高い電界効果移動度を得ることができる。
すなわち、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、マトリックス複合材（ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、または金属マトリックス複合材（ｍｅｔａｌ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と呼称することもできる。
ＣＡＣ－ＯＳは、例えば、金属酸化物を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、金属酸化物において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。
なお、金属酸化物は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。
例えば、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ－ＯＳ（ＣＡＣ－ＯＳの中でもＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物を、特にＣＡＣ－ＩＧＺＯと呼称してもよい。）とは、インジウム酸化物（以下、ＩｎＯＸ１（Ｘ１は０よりも大きい実数）とする。）、またはインジウム亜鉛酸化物（以下、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２（Ｘ２、Ｙ２、及びＺ２は０よりも大きい実数）とする。）と、ガリウム酸化物（以下、ＧａＯＸ３（Ｘ３は０よりも大きい実数）とする。）、またはガリウム亜鉛酸化物（以下、ＧａＸ４ＺｎＹ４ＯＺ４（Ｘ４、Ｙ４、及びＺ４は０よりも大きい実数）とする。）などと、に材料が分離することでモザイク状となり、モザイク状のＩｎＯＸ１、またはＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２が、膜中に均一に分布した構成（以下、クラウド状ともいう。）である。
つまり、ＣＡＣ－ＯＳは、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合金属酸化物である。なお、本明細書において、例えば、第１の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比が、第２の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比よりも大きいことを、第１の領域は、第２の領域と比較して、Ｉｎの濃度が高いとする。
なお、ＩＧＺＯは通称であり、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、及びＯによる１つの化合物をいう場合がある。代表例として、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ１（ｍ１は自然数）、またはＩｎ（１＋ｘ０）Ｇａ（１－ｘ０）Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ０（－１≦ｘ０≦１、ｍ０は任意数）で表される結晶性の化合物が挙げられる。
上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、またはＣＡＡＣ（ｃ－ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌ）構造を有する。なお、ＣＡＡＣ構造とは、複数のＩＧＺＯのナノ結晶がｃ軸配向を有し、かつａ－ｂ面においては配向せずに連結した結晶構造である。
一方、ＣＡＣ－ＯＳは、金属酸化物の材料構成に関する。ＣＡＣ－ＯＳとは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、及びＯを含む材料構成において、一部にＧａを主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。従って、ＣＡＣ－ＯＳにおいて、結晶構造は副次的な要素である。
なお、ＣＡＣ－ＯＳは、組成の異なる二種類以上の膜の積層構造は含まないものとする。例えば、Ｉｎを主成分とする膜と、Ｇａを主成分とする膜との２層からなる構造は、含まない。
なお、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。
なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれている場合、ＣＡＣ－ＯＳは、一部に該金属元素を主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。
ＣＡＣ－ＯＳは、例えば基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、ＣＡＣ－ＯＳをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス（代表的にはアルゴン）、酸素ガス、及び窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を０％以上３０％未満、好ましくは０％以上１０％以下とすることが好ましい。
ＣＡＣ－ＯＳは、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ－ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）測定法のひとつであるＯｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ法によるθ／２θスキャンを用いて測定したときに、明確なピークが観察されないという特徴を有する。すなわち、Ｘ線回折から、測定領域のａ－ｂ面方向、及びｃ軸方向の配向は見られないことが分かる。
またＣＡＣ－ＯＳは、プローブ径が１ｎｍの電子線（ナノビーム電子線ともいう。）を照射することで得られる電子線回折パターンにおいて、リング状に輝度の高い領域と、該リング領域に複数の輝点が観測される。従って、電子線回折パターンから、ＣＡＣ－ＯＳの結晶構造が、平面方向、及び断面方向において、配向性を有さないｎｃ（ｎａｎｏ－ｃｒｙｓｔａｌ）構造を有することがわかる。
また例えば、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ－ＯＳでは、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて取得したＥＤＸマッピングにより、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。
ＣＡＣ－ＯＳは、金属元素が均一に分布したＩＧＺＯ化合物とは異なる構造であり、ＩＧＺＯ化合物と異なる性質を有する。つまり、ＣＡＣ－ＯＳは、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域と、に互いに相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。
ここで、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域は、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化物半導体としての導電性が発現する。従って、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度（μ）が実現できる。
一方、ＧａＯＸ３などが主成分である領域は、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、ＧａＯＸ３などが主成分である領域が、酸化物半導体中に分布することで、リーク電流を抑制し、良好なスイッチング動作を実現できる。
従って、ＣＡＣ－ＯＳを半導体素子に用いた場合、ＧａＯＸ３などに起因する絶縁性と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１に起因する導電性とが、相補的に作用することにより、高いオン電流（Ｉｏｎ）、及び高い電界効果移動度（μ）を実現することができる。
また、ＣＡＣ－ＯＳを用いた半導体素子は、信頼性が高い。従って、ＣＡＣ－ＯＳは、ディスプレイをはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示モジュール及び電子機器について説明する。
図３０（Ａ）に示す表示モジュール８０００は、上部カバー８００１と下部カバー８００２との間に、ＦＰＣ８００５に接続された表示パネル８００６、フレーム８００９、プリント基板８０１０、及びバッテリ８０１１を有する。
例えば、本発明の一態様を用いて作製された表示装置を、表示パネル８００６に用いることができる。これにより、高い歩留まりで表示モジュールを作製することができる。
上部カバー８００１及び下部カバー８００２は、表示パネル８００６のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
また、表示パネル８００６に重ねてタッチパネルを設けてもよい。タッチパネルとしては、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルを表示パネル８００６に重畳して用いることができる。また、タッチパネルを設けず、表示パネル８００６に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。
フレーム８００９は、表示パネル８００６の保護機能の他、プリント基板８０１０の動作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレーム８００９は、放熱板としての機能を有していてもよい。
プリント基板８０１０は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であっても良いし、別途設けたバッテリ８０１１による電源であってもよい。バッテリ８０１１は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
また、表示モジュール８０００は、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して設けてもよい。
図３０（Ｂ）は、光学式のタッチセンサを備える表示モジュール８０００の断面概略図である。
表示モジュール８０００は、プリント基板８０１０に設けられた発光部８０１５及び受光部８０１６を有する。また、上部カバー８００１と下部カバー８００２により囲まれた領域に一対の導光部（導光部８０１７ａ、導光部８０１７ｂ）を有する。
上部カバー８００１と下部カバー８００２には、例えばプラスチック等を用いることができる。また、上部カバー８００１と下部カバー８００２とは、それぞれ薄くすることができる。例えば各カバーの厚さを０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることができる。そのため、表示モジュール８０００を極めて軽量にすることができる。少ない材料で上部カバー８００１と下部カバー８００２を作製できるため、作製コストを低減できる。
表示パネル８００６は、フレーム８００９を間に介してプリント基板８０１０やバッテリ８０１１と重ねて設けられている。表示パネル８００６とフレーム８００９は、導光部８０１７ａ、導光部８０１７ｂに固定されている。
発光部８０１５から発せられた光８０１８は、導光部８０１７ａにより表示パネル８００６の上部を経由し、導光部８０１７ｂを通って受光部８０１６に達する。例えば指やスタイラスなどの被検知体により、光８０１８が遮られることにより、タッチ操作を検出することができる。
発光部８０１５は、例えば表示パネル８００６の隣接する２辺に沿って複数設けられる。受光部８０１６は、発光部８０１５と対向する位置に複数設けられる。これにより、タッチ操作がなされた位置の情報を取得することができる。
発光部８０１５は、例えばＬＥＤ素子などの光源を用いることができる。特に、発光部８０１５として、使用者に視認されず、且つ使用者にとって無害である赤外線を発する光源を用いることが好ましい。
受光部８０１６は、発光部８０１５が発する光を受光し、電気信号に変換する光電素子を用いることができる。好適には、赤外線を受光可能なフォトダイオードを用いることができる。
導光部８０１７ａ、導光部８０１７ｂとしては、少なくとも光８０１８を透過する部材を用いることができる。導光部８０１７ａ及び導光部８０１７ｂを用いることで、発光部８０１５と受光部８０１６とを表示パネル８００６の下側に配置することができ、外光が受光部８０１６に到達してタッチセンサが誤動作することを抑制できる。特に、可視光を吸収し、赤外線を透過する樹脂を用いることが好ましい。これにより、タッチセンサの誤動作をより効果的に抑制できる。
本発明の一態様により、曲面を有し、信頼性の高い電子機器を作製できる。また、本発明の一態様により、可撓性を有し、信頼性の高い電子機器を作製できる。
電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
また、本発明の一態様の表示装置は、外光の強さによらず、高い視認性を実現することができる。そのため、携帯型の電子機器、装着型の電子機器（ウェアラブル機器）、及び電子書籍端末などに好適に用いることができる。
図３１（Ａ）、（Ｂ）に示す携帯情報端末８００は、筐体８０１、筐体８０２、表示部８０３、及びヒンジ部８０５等を有する。
筐体８０１と筐体８０２は、ヒンジ部８０５で連結されている。携帯情報端末８００は、折り畳んだ状態（図３１（Ａ））から、図３１（Ｂ）に示すように展開させることができる。これにより、持ち運ぶ際には可搬性に優れ、使用するときには大きな表示領域により、視認性に優れる。
携帯情報端末８００には、ヒンジ部８０５により連結された筐体８０１と筐体８０２に亘って、フレキシブルな表示部８０３が設けられている。
本発明の一態様を用いて作製された表示装置を、表示部８０３に用いることができる。これにより、高い歩留まりで携帯情報端末を作製することができる。
表示部８０３は、文書情報、静止画像、及び動画像等のうち少なくとも一つを表示することができる。表示部に文書情報を表示させる場合、携帯情報端末８００を電子書籍端末として用いることができる。
携帯情報端末８００を展開すると、表示部８０３が大きく湾曲した形態で保持される。例えば、曲率半径１ｍｍ以上５０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以上３０ｍｍ以下に湾曲した部分を含んで、表示部８０３が保持される。表示部８０３の一部は、筐体８０１から筐体８０２にかけて、連続的に画素が配置され、曲面状の表示を行うことができる。
表示部８０３は、タッチパネルとして機能し、指やスタイラスなどにより操作することができる。
表示部８０３は、一つのフレキシブルディスプレイで構成されていることが好ましい。これにより、筐体８０１と筐体８０２の間で途切れることのない連続した表示を行うことができる。なお、筐体８０１と筐体８０２のそれぞれに、ディスプレイが設けられる構成としてもよい。
ヒンジ部８０５は、携帯情報端末８００を展開したときに、筐体８０１と筐体８０２との角度が所定の角度よりも大きい角度にならないように、ロック機構を有することが好ましい。例えば、ロックがかかる（それ以上に開かない）角度は、９０度以上１８０度未満であることが好ましく、代表的には、９０度、１２０度、１３５度、１５０度、または１７５度などとすることができる。これにより、携帯情報端末８００の利便性、安全性、及び信頼性を高めることができる。
ヒンジ部８０５がロック機構を有すると、表示部８０３に無理な力がかかることなく、表示部８０３が破損することを防ぐことができる。そのため、信頼性の高い携帯情報端末を実現できる。
筐体８０１及び筐体８０２は、電源ボタン、操作ボタン、外部接続ポート、スピーカ、マイク等を有していてもよい。
筐体８０１または筐体８０２のいずれか一方には、無線通信モジュールが設けられ、インターネットやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）などのコンピュータネットワークを介して、データを送受信することが可能である。
図３１（Ｃ）に示す携帯情報端末８１０は、筐体８１１、表示部８１２、操作ボタン８１３、外部接続ポート８１４、スピーカ８１５、マイク８１６、カメラ８１７等を有する。
本発明の一態様を用いて作製された表示装置を、表示部８１２に用いることができる。これにより、高い歩留まりで携帯情報端末を作製することができる。
携帯情報端末８１０は、表示部８１２にタッチセンサを備える。電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指やスタイラスなどで表示部８１２に触れることで行うことができる。
また、操作ボタン８１３の操作により、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や、表示部８１２に表示される画像の種類の切り替えを行うことができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。
また、携帯情報端末８１０の内部に、ジャイロセンサまたは加速度センサ等の検出装置を設けることで、携帯情報端末８１０の向き（縦か横か）を判断して、表示部８１２の画面表示の向きを自動的に切り替えることができる。また、画面表示の向きの切り替えは、表示部８１２に触れること、操作ボタン８１３の操作、またはマイク８１６を用いた音声入力等により行うこともできる。
携帯情報端末８１０は、例えば、電話機、手帳または情報閲覧装置等から選ばれた一つまたは複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとして用いることができる。携帯情報端末８１０は、例えば、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、動画再生、インターネット通信、ゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。
図３１（Ｄ）に示すカメラ８２０は、筐体８２１、表示部８２２、操作ボタン８２３、シャッターボタン８２４等を有する。またカメラ８２０には、着脱可能なレンズ８２６が取り付けられている。
本発明の一態様を用いて作製された表示装置を、表示部８２２に用いることができる。これにより、高い歩留まりでカメラを作製することができる。
ここではカメラ８２０を、レンズ８２６を筐体８２１から取り外して交換することが可能な構成としたが、レンズ８２６と筐体８２１とが一体となっていてもよい。
カメラ８２０は、シャッターボタン８２４を押すことにより、静止画、または動画を撮像することができる。また、表示部８２２はタッチパネルとしての機能を有し、表示部８２２をタッチすることにより撮像することも可能である。
なお、カメラ８２０は、ストロボ装置や、ビューファインダーなどを別途装着することができる。または、これらが筐体８２１に組み込まれていてもよい。
図３２（Ａ）～（Ｅ）は、電子機器を示す図である。これらの電子機器は、筐体９０００、表示部９００１、スピーカ９００３、操作キー９００５（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子９００６、センサ９００７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン９００８等を有する。
本発明の一態様を用いて作製された表示装置を、表示部９００１に好適に用いることができる。これにより、高い歩留まりで電子機器を作製することができる。
図３２（Ａ）～（Ｅ）に示す電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信または受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図３２（Ａ）～（Ｅ）に示す電子機器が有する機能はこれらに限定されず、その他の機能を有していてもよい。
図３２（Ａ）は腕時計型の携帯情報端末９２００を、図３２（Ｂ）は腕時計型の携帯情報端末９２０１を、それぞれ示す斜視図である。
図３２（Ａ）に示す携帯情報端末９２００は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。また、表示部９００１はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末９２００は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末９２００は、接続端子９００６を有し、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また接続端子９００６を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は接続端子９００６を介さずに無線給電により行ってもよい。
図３２（Ｂ）に示す携帯情報端末９２０１は、図３２（Ａ）に示す携帯情報端末と異なり、表示部９００１の表示面が湾曲していない。また、携帯情報端末９２０１の表示部の外形が非矩形状（図３２（Ｂ）においては円形状）である。
図３２（Ｃ）～（Ｅ）は、折り畳み可能な携帯情報端末９２０２を示す斜視図である。なお、図３２（Ｃ）が携帯情報端末９２０２を展開した状態の斜視図であり、図３２（Ｄ）が携帯情報端末９２０２を展開した状態または折り畳んだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の斜視図であり、図３２（Ｅ）が携帯情報端末９２０２を折り畳んだ状態の斜視図である。
携帯情報端末９２０２は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末９２０２が有する表示部９００１は、ヒンジ９０５５によって連結された３つの筐体９０００に支持されている。ヒンジ９０５５を介して２つの筐体９０００間を屈曲させることにより、携帯情報端末９２０２を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。例えば、携帯情報端末９２０２は、曲率半径１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
本実施例では、作製基板から樹脂層を剥離した結果について説明する。
図５及び図６を用いて、本実施例の試料の作製方法について説明する。
まず、作製基板１４上に、金属酸化物層２０を形成した（図５（Ａ１））。
作製基板１４には、厚さ約０．７ｍｍのガラス基板を用いた。金属酸化物層２０として、酸化チタン膜を形成した。具体的には、まず、スパッタリング法を用いて、厚さ約５ｎｍのチタン膜を成膜した。その後、窒素ガスと酸素ガスの混合ガス（５８０ＮＬ／ｍｉｎ、酸素濃度２０％）を流しながら、４５０℃で１時間のベークを行うことで、酸化チタン膜を形成した。
次に、金属酸化物層２０上に、第１の層２４を形成した（図５（Ｂ））。第１の層２４は、非感光性の可溶性ポリイミド樹脂を含む材料を用いて形成した。当該材料を塗布した際の膜厚は約２．０μｍであった。
次に、第１の層２４に加熱処理を行うことで、樹脂層２３を形成した（図５（Ｃ））。加熱処理としては、Ｎ２雰囲気下、３５０℃で１時間のベークを行った。
そして、樹脂層２３にＵＶ剥離テープを貼り付けた（図５（Ｄ）の接着層７５ｂ及び基板７５ａに相当）。
本実施例の試料について、作製基板１４側からレーザ光を照射した（図６（Ａ））。レーザ光は上面視において試料の全面に照射した。なお、照射時には試料の外周部に遮光用のマスク（図示しない）を設けた。
レーザ光のレーザ発振器として、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザを用いた。ビーム短軸集光幅は６２５μｍ、エネルギー密度は約４４０ｍＪ／ｃｍ２とした。なお、試料を、レーザ光の照射条件が異なる４つの領域に分けた。４つの領域のショット数は、それぞれ１０ショット、２０ショット、３０ショット、４０ショットとした。繰り返し周波数は６０Ｈｚとした。スキャン速度はショット数によって異なる。１０ショットの領域は３．７５ｍｍ／秒、２０ショットの領域は１．９０ｍｍ／秒、３０ショットの領域は１．２５ｍｍ／秒、４０ショットの領域は０．９３ｍｍ／秒とした。
作製基板１４と金属酸化物層２０の積層構造における、波長３０８ｎｍの光の吸収率は、約７５％であり、透過率は約１３％であった。このことから、金属酸化物層２０と樹脂層２３の界面、金属酸化物層２０中、及び樹脂層２３中のいずれにも、レーザ光が照射されたと考えられる。
レーザ光の照射後、試料の基板７５ａ側から、上記外周部より内側にカッターで切れ目を入れることで、試料から作製基板１４を剥離した（図６（Ｂ１））。
図３３に示すように、ショット数が１０ショットから４０ショットのいずれの領域においても、作製基板１４から基板７５ａを剥離することができた。
図３４に、ショット数が１０ショットの条件の試料の断面ＳＴＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）観察を行った結果を示す。
図３４（Ａ）に、剥離前の試料の断面ＳＴＥＭ写真を示す。金属酸化物層２０の厚さは、約１４ｎｍであった。図３４（Ｂ）に剥離した基板７５ａ側の断面ＳＴＥＭ写真を示す。樹脂層２３と観察用に形成したコート層との間に金属酸化物層２０は観察されなかった。また、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いた分析では、樹脂層２３側にチタンが検出されなかった。図３４（Ｃ）に剥離した作製基板１４側の断面ＳＴＥＭ写真を示す。金属酸化物層２０の厚さは、約１１ｎｍであった。以上の結果から、金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面で分離させることができたと考えられる。
本実施例の結果より、本発明の一態様の剥離方法によって、金属酸化物層２０と樹脂層２３との間を界面として作製基板１４を剥離できることが確認できた。作製基板１４と金属酸化物層２０の積層体を、本発明の一態様の基板の洗浄方法を用いて洗浄することができる。これにより、作製基板１４単体または作製基板１４と金属酸化物層２０の積層体の再利用を図ることができる。
さらに、エネルギー密度が約３０６ｍＪ／ｃｍ２の条件、約３２４ｍＪ／ｃｍ２の条件、約３４２ｍＪ／ｃｍ２の条件、及び約３６０ｍＪ／ｃｍ２の条件であっても、金属酸化物層２０と樹脂層２３との間を界面として作製基板１４を剥離できることが確認できた（ショット数はそれぞれ１０ショット）。このことから、レーザ結晶化の工程で用いる条件よりも低いエネルギー密度で処理が可能であることがわかった。このことから、レーザ装置での処理可能な基板枚数を増やすことができる。また、レーザ装置の長期使用が可能になり、レーザ装置のランニングコストが低減できる。
１４ 作製基板
１６ 領域
１７ 領域
１８ 異物
１９ 金属層
２０ 金属酸化物層
２１ 液体供給機構
２３ 樹脂層
２４ 第１の層
２５ 被剥離層
２６ 線状ビーム
２７ 加工領域
５０ 酸素プラズマ
５５ レーザ光
７５ａ 基板
７５ｂ 接着層
１５０ マルチチャンバー設備
１５１ アッシング装置
１５２ 搬送室
１５３ ロードロック室
１５４ カセットポート
１５５ 基板供給室
１６０ インライン設備
１６１ 前処理部
１６１ａ ローダ部
１６１ｂ 前処理室
１６２ 処理室
１６３ 処理室
１６４ 処理室
１６５ 後処理部
１６５ａ 後処理室
１６５ｂ アンローダ部
１７０ 発光素子
１７１ 真空チャンバー
１７２ ＩＣＰコイル
１７３ ガス流路
１７４ 高周波電源
１７５ 基板ステージ
１７６ 被処理基板
１７７ 高周波電源
１７８ 自動圧力制御弁
１７９ａ ターボ分子ポンプ
１７９ｂ ドライポンプ

Claims (6)

  1. ガラス基板の一方の面上に、金属酸化物層と、前記金属酸化物層上の樹脂層と、を形成する工程と、
    前記樹脂層上に、前記金属酸化物層と接する絶縁層と、トランジスタと、前記トランジスタと電気的に接続される発光素子とを有する第１の被剥離層を形成する工程と、
    前記ガラス基板を介して、レーザ光を前記樹脂層中に照射する工程と、
    前記照射する工程後、前記ガラス基板と、前記樹脂層が設けられた前記第１の被剥離層とを分離する工程と、
    前記分離する工程後、露出した前記樹脂層に接着層を用いてフィルム基板を貼り合わせる工程と、を有する半導体装置の作製方法。
  2. ガラス基板の一方の面上に、金属層と、前記金属層上の樹脂層と、を形成する工程と、
    前記樹脂層上に、前記金属層と接する絶縁層と、トランジスタと、前記トランジスタと電気的に接続される発光素子とを有する第１の被剥離層を形成する工程と、
    前記ガラス基板を介して、レーザ光を前記樹脂層中に照射する工程と、
    前記照射する工程後、前記ガラス基板と、前記樹脂層が設けられた前記第１の被剥離層とを分離する工程と、
    前記分離する工程後、露出した前記樹脂層に接着層を用いてフィルム基板を貼り合わせる工程と、を有する半導体装置の作製方法。
  3. ガラス基板の一方の面上に、金属層と、前記金属層上の金属酸化物層と、前記金属酸化物層上の樹脂層と、を形成する工程と、
    前記樹脂層上に、前記金属酸化物層と接する絶縁層と、トランジスタと、前記トランジスタと電気的に接続される発光素子とを有する第１の被剥離層を形成する工程と、
    前記ガラス基板を介して、レーザ光を前記樹脂層中に照射する工程と、
    前記照射する工程後、前記ガラス基板と、前記樹脂層が設けられた前記第１の被剥離層とを分離する工程と、
    前記分離する工程後、露出した前記樹脂層に接着層を用いてフィルム基板を貼り合わせる工程と、を有する半導体装置の作製方法。
  4. 請求項１又は請求項３において、
    前記金属酸化物層は、酸化チタンを有する半導体装置の作製方法。
  5. 請求項２又は請求項３において、
    前記金属層は、チタンを有する半導体装置の作製方法。
  6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
    前記照射する工程において、前記レーザ光は、前記トランジスタの半導体膜を結晶化させる工程で照射するレーザ光のエネルギー密度より低いエネルギー密度を有する半導体装置の作製方法。
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