JP2018533221A - 第２基板に接合された第１基板を加工する方法 - Google Patents

第２基板に接合された第１基板を加工する方法 Download PDF

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Abstract

第２基板に接合された第１基板を加工する方法であって、界面に沿ってワイヤを移動させて剥離前縁を伝播させ、第１基板を第２基板から剥離する工程を有してなる。ある実施形態において、前記第１基板は、約３００μｍ以下の厚さを有する。さらなる実施形態において、ワイヤは、第１基板の臨界破壊応力より小さい引張強度を有する。さらなる実施形態において、第２基板から第１基板の対応する内部が剥離する前に第２基板から第１基板の１つ以上のエッジが剥離されるように、ワイヤを移動させる工程の間、ワイヤは剥離前縁の形状に従うように構成される。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、その内容が、ここに参照することによってその全体が本願に援用される、２０１５年１０月３０日出願の米国仮特許出願第６２／２４８８２３号の優先権の利益を主張する。
本開示は、概して、第２基板に接合された第１基板を加工する方法に関し、より詳細には、第２基板から第１基板を剥離する方法に関する。
ガラス基板は一般に、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）、有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）などのディスプレイ用途において使用される。そのようなガラス基板は一般に、（例えばスロットドロー、フロート、ダウンドロー、フュージョンダウンドロー、及びアップドローなどの）様々なガラスリボン成形技術を用いて、溶融材料を引いて作成したガラスリボンから製造される。ガラス基板を加工するときに、ガラス基板の取り扱いを容易にするために、ガラス基板を、第２基板（例えば、キャリア基板）に接合させる場合がある。ガラス基板の加工が完了するとすぐに、ガラス基板を第２基板から剥離することができる。しかしながら、いくつかの従来の剥離技術は、困難で、時間がかかる場合があり、さらにガラス基板に損傷をもたらすことさえある。実際に、通常の剥離技術は、ガラス基板の破損（例えば、ガラス基板の割れ）、ガラス基板の亀裂、及び／又はガラス基板の強度を減らすエッジの不完全性(edge imperfections)の導入をもたらすことがある。
第１基板を第２基板から剥離する方法及び装置を記載する。ある例において、本発明は、剥離の間における第１基板の屈曲を減らす細い柔軟なワイヤを用いて第１基板の第２基板からの剥離をもたらす。剥離の間における第１基板の曲げが減ると、相対的に少ない曲げ応力が剥離プロセスの間に第１基板に加えられる。さらに、ワイヤの柔軟性により、そのワイヤを剥離前縁に適合させることができ、従って、ガラスの傷のため生じうる形状変化との相互作用により成長することがある応力を解放することができる。結果として、本発明の剥離技術は、他の従来の剥離技術と比較して、（例えば、亀裂、割れなどにより）ガラス基板を損傷する低減された可能性で第１基板を第２基板から剥離するという、技術的利益をもたらす。本明細書で用いられる「ガラス基板」は、ガラス、ガラスセラミック、セラミック、又はシリコンウェハを含んでいてよい。
第１の実施形態において、第２基板に接合された第１基板を加工する方法は、第１基板と第２基板の間の界面に開口を作出し(initiating an opening)、前記開口にワイヤを挿入し、さらに、前記界面に沿って前記ワイヤを移動させて剥離前縁を伝播させ、第１基板を第２基板から剥離する工程を含む。第１の実施形態の１つの例において、第１基板は、約３００μｍ以下の厚さを有する。第１の実施形態の別の例において、ワイヤは、約５０μｍ〜約３００μｍの直径を有する。第１の実施形態のさらに別の例において、ワイヤは、約２５ＭＰａ〜約１０ＧＰａの引張強度を有する。第１の実施形態のさらに別の例において、ワイヤは柔軟である。例えば、柔軟なワイヤは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ナイロン、及びフルオロカーボンの少なくとも１つを含んでいてよい。第１の実施形態のさらなる例において、その方法は、第１基板の剥離部分と第２基板の対応部分との間の少なくとも最小離間距離を維持することをさらに含む。１つの例において、最小離間距離は、ワイヤの直径以上である。別の例では、その最小離間距離は、第１基板の全剥離長さにわたり維持される。第１の実施形態のさらに別の例では、ワイヤは、第１基板の臨界破壊応力より小さい第１引張強度を有する。１つの例において、その方法は、ワイヤを取り除き、第１基板と第２基板の間に新たなワイヤを挿入する工程をさらに含む。そのような例において、その方法は、界面に沿って新たなワイヤを移動させて、剥離前縁をさらに伝播させ、第１基板を第２基板からさらに剥離する工程をさらに含み、その際に、新たなワイヤは、第１引張強度より大きくかつ第１基板の臨界破壊応力より小さい第２引張強度を有する。第１の実施形態は、単独で、又は上述した第１の実施形態の１つ以上の例と組み合わせて提供することができる。
第２の実施形態において、第２基板に接合された第１基板を加工する方法は、第１基板と第２基板の間の界面に沿ってワイヤを移動させて剥離前縁を伝播させ、第１基板を第２基板から剥離する工程を含む。第１基板は約３００μｍ以下の厚さを有し、かつワイヤは第１基板の臨界破壊応力より小さい引張強度を有する。第２の実施形態の１つの例において、その方法は、ワイヤを移動させる工程の間、剥離角を実質的に一定に維持することを含む。第２の実施形態の別の例において、ワイヤを移動させる工程の前に、その方法は、第１基板及び第２基板の温度を少なくとも約１５０℃の温度まで上昇させることにより、第１基板と第２基板の間の接合強度を高めることを含む。第２の実施形態のさらに別の例では、ワイヤを移動させる工程の前に、その方法は、第１基板に接合された第２基板に背を向けた第１基板の主面に、機能要素を付けることを含む。第２の実施形態のさらに別の例において、ワイヤを移動させる工程は、第１基板を第２基板から完全に剥離する。第２の実施形態は、単独で、又は上述した第２の実施形態の１つ以上の例と組み合わせて提供することができる。
第３の実施形態において、第２基板に接合された第１基板を加工する方法は、第１基板と第２基板の間の界面に開口を作出する工程を含む。その方法は、前記開口にワイヤを挿入し、さらに前記界面に沿って前記ワイヤを移動させて剥離前縁を伝播させ、第１基板を第２基板から剥離する工程をさらに含む。第２基板から第１基板の対応する内部が剥離する前に第２基板から第１基板の１つ以上のエッジが剥離されるように、ワイヤを移動させる工程の間、ワイヤは剥離前縁の形状に従うように構成される。第３の実施形態の１つの例において、剥離前縁の形状は、剥離前縁の伝播方向に対して窪んだ形（凹形）である。第３の実施形態の別の例において、ワイヤは、第１基板の破損の前に、降伏するか破損するか少なくとも一方であるように構成される。第３の実施形態のさらに別の例において、剥離前縁における接合強度は、少なくとも部分的に、第１基板と第２基板の間のウェハ接合及び第１基板と第２基板の間の接着剤の少なくとも１つに基づき決定される。第３の実施形態は、単独で、又は上述した第３の実施形態の１つ以上の例と組み合わせて提供することができる。
単独で又は対応する実施形態の例の任意の１つ以上と組み合わせて、第１の実施形態、第２の実施形態及び／又は第３の実施形態の任意の組合せにより、さらなる実施形態を提供することができる。
上記の及び他の特徴、態様及び利点は、添付の図面を参照して本開示の以下の詳細な説明を読んだ場合によりよく理解される。
第１基板と第２基板の間の界面に開口を作出することにより第１基板を第２基板から剥離する例示の最初の工程 片持ち梁の略図 図２の３−３のラインに沿った片持ち梁の断面図 本発明の態様に従いワイヤを用いて第２基板から剥離されている第１基板の例示的概略断面図 本発明の態様に従いワイヤを用いて第２基板から剥離されている第１基板の別の例示的概略断面図 本発明の態様に従いワイヤを用いて第２基板から剥離されている第１基板の別の例示的概略断面図 本発明の態様に従いワイヤを用いて第２基板から剥離されている第１基板の概略図
ここで、添付の図面を参照して、例示的実施形態を以下にさらに十分に記載する。可能な限り、図面を通して、同じ又は同様の部分に言及するのに同じ参照番号が用いられる。しかしながら、特許請求の範囲に包含される主題は、多くの様々な形態で具体化することができ、この中に示されている実施形態に限定されると解釈すべきでない。
この中で用いられている指向性用語（例えば、「上方」、「下方」、「右」、「左」、「前方」、「後方」、「上部」、「底部」）は、描かれている図面に関してのみであり、絶対方向を示すことを意図していない。
実施形態は、第２基板に接合された第１基板の取り外しを容易にするのに用いることができる。例えば、ある実施形態は、第２基板（例えば、キャリア基板）からの第１基板（例えば、ガラス基板）の、最初の、部分的な又は完全な分離を容易にすることができる。
ある実施形態では、本開示の第１基板は、フレキシブルガラス基板を含んでいてよいが、本開示の第１基板は他のタイプの基板を含んでいてもよい。フレキシブルガラス基板は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）、有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、タッチセンサ、太陽光発電装置などを製造するのによく用いられる。加工の間におけるフレキシブルガラス基板の取り扱いを可能にするため、例えば接着剤（例えば、ポリマー接着剤、或いは国際公開第２０１４／０９３７７５号、国際公開第２０１４／０９３１９３号、国際公開第２０１５／１１３０２０号、国際公開第２０１５／１１３０２３号、国際公開第２０１５／１１２９５８号、国際公開第２０１５／１５７２０２号、米国特許出願第６２／１８５，０９５号明細書、又は米国特許出願第６２／２０１，２４５号明細書に記載されているような接着剤）を用いて、フレキシブルガラス基板を、比較的剛性の第２基板に接合させることができる。
ある実施形態において、第２基板、及び第２基板に接合された第１基板はそれぞれ、それら基板の対応する主表面間に画成される厚さを有していてよい。第２基板は、任意選択的に、第２基板に取り外し可能に接合された第１基板の厚さよりも大きな厚さを有する第２基板を提供することにより、所望レベルの剛性を導入することができる。さらに又は代わりに、ある実施形態では、第２基板は、第２基板と第２基板に接合された第１基板の全体の厚さが、その第２基板と第２基板に接合された第１基板の全体の厚さの範囲内の厚さを有する比較的厚いガラス基板を加工するように構成された既存の加工機械で使用できる範囲内の厚さを有するように選択することができる。そのような例において、第２基板は、第１基板よりも薄くてもよいが、それでもなお加工のために組み合せた物品に所望の厚さ及び／又は剛性をもたらす。
第２基板の剛性特性及びサイズは、さもなければ第１基板（例えば、フレキシブルガラス基板及び／又はフレキシブルガラス基板にマウントした機能要素）に損傷を生じさせうる著しい曲げなしに、接合された第１基板を製造において取り扱うことを可能にする。加工（例えば、取扱い、要素の付加、処理など）の後に、ある実施形態を用いて、第１基板（例えば、ガラス基板又はシリコンウェハ）から第２基板を最初に又は完全に取り外す、或いは第２基板から第１基板を取り外すことができる。
図１に示すように、複合基板１００は、第１基板１１０、例えば、ガラス基板（例えば、薄いフレキシブルガラス基板）、シリコンウェハ又は他の比較的薄い基板、を含んでいてよい。第１基板１１０は、例として、ガラス、ガラスセラミック又はセラミックを含む、任意の適切な材料から形成されていてよく、透明であっても透明でなくてもよい。ガラスでできている場合、第１基板１１０は、アルミノケイ酸塩、ホウケイ酸塩、アルミノホウケイ酸塩、ソーダ石灰ケイ酸塩などの、任意の適切な組成物であってよく、その最終用途に応じて、アルカリ含有又は無アルカリのいずれであってもよい。
第１基板１１０は、第２主面１１２に平行である第１主面１１１を備える。第１基板１１０の第１主面１１１は、第２基板１２０の第１主面１２１に接合していてよい。さらに、第１基板１１０の第２主面１１２は、任意選択的に、意図された用途及びプロセス条件の少なくとも１つに応じて、薄膜被覆されていてよい。
第１基板１１０の第１主面１１１及び第２主面１１２は、平均厚さ１１３により互いに離れている。１つの実施形態において、第１基板１１０の平均厚さ１１３は、約３００μｍ以下（例えば、「超薄」）であってよく、例えば約４０μｍ〜約３００μｍ、例えば約４０μｍ〜約２８０μｍ、例えば約４０μｍ〜約２６０μｍ、例えば約４０μｍ〜約２４０μｍ、例えば約４０μｍ〜約２２０μｍ、例えば約４０μｍ〜約２００μｍ、例えば約４０μｍ〜約１８０μｍ、例えば約４０μｍ〜約１６０μｍ、例えば約４０μｍ〜約１４０μｍ、例えば約４０μｍ〜約１２０μｍ、例えば約４０μｍ〜約１００μｍ、例えば約４０μｍ〜約８０μｍ、例えば約４０μｍ〜約６０μｍ、例えば約６０μｍ〜約３００μｍ、例えば約８０μｍ〜約３００μｍ、例えば約９０μｍ〜約３００μｍ、例えば約１００μｍ〜約３００μｍ、例えば約１１０μｍ〜約３００μｍ、例えば約１２０μｍ〜約３００μｍ、例えば約１３０μｍ〜約３００μｍ、例えば約１４０μｍ〜約３００μｍ、例えば約１５０μｍ〜約３００μｍ、例えば約１６０μｍ〜約３００μｍ、例えば約１７０μｍ〜約３００μｍ、例えば約１８０μｍ〜約３００μｍ、例えば約１９０μｍ〜約３００μｍ、例えば約２００μｍ〜約３００μｍ、例えば約２１０μｍ〜約３００μｍ、例えば約２２０μｍ〜約３００μｍ、例えば約２３０μｍ〜約３００μｍ、例えば約２４０μｍ〜約３００μｍ、例えば約２５０μｍ〜約３００μｍ、例えば約２６０μｍ〜約３００μｍ、例えば約２７０μｍ〜約３００μｍ、例えば約２８０μｍ〜約３００μｍ、例えば約２９０μｍ〜約３００μｍ、例えば約５０μｍ〜約３００μｍ、例えば約６０μｍ〜約２９０μｍ、例えば約７０μｍ〜約２８０μｍ、例えば約８０μｍ〜約２７０μｍ、例えば約９０μｍ〜約２６０μｍ、例えば約１００μｍ〜約２５０μｍ、例えば約１１０μｍ〜約２４０μｍ、例えば約１２０μｍ〜約２３０μｍ、例えば約１３０μｍ〜約２２０μｍ、例えば約１４０μｍ〜約２１０μｍ、例えば約１５０μｍ〜約２００μｍ、例えば約１６０μｍ〜約１９０μｍ、例えば約１７０μｍ〜約１８０μｍ、及びそれらの間の平均厚さの全ての部分範囲であってよい。
図１にさらに示すように、複合基板１００は、第２基板１２０（例えばガラス基板）を含んでいてよく、それは、ガラス、ガラスセラミック、セラミック、並びに有機及び無機材料の複合体などの、任意の適切な材料でできていてよく、透明であっても透明でなくてもよい。ガラスでできている場合、第２基板１２０は、アルミノケイ酸塩、ホウケイ酸塩、アルミノホウケイ酸塩、ソーダ石灰ケイ酸塩などの、任意の適切な組成物であってよく、その最終用途に応じて、アルカリ含有又は無アルカリのいずれであってもよい。ある実施形態において、第２基板は、第１基板及び第２基板の温度が少なくとも約１５０℃、例えば約１５０℃〜約９００℃、例えば約１５０℃〜約７００℃、例えば約１５０℃〜約６００℃、及びそれらの間の全ての部分範囲の温度に達することがある高温加工技術に耐えることができる材料（例えば、上記の材料）から形成されていてよい。第２基板１２０は、１つの層、又は互いに接合されて複合基板１００の一部を形成する多層（複数の薄板を含む）からできていてよい。第２基板１２０は、第１基板１１０と、同じ又は同様のサイズ及び／又は形状であっても、或いは異なるサイズ及び／又は形状であってもよい。
第２基板１２０は、第１主面１２１と平行な第２主面１２２を備える。第２基板１２０の第１主面１２１及び第２主面１２２は、平均厚さ１２３によってお互いに離れている。ある実施形態において、平均厚さ１２３は、第１基板１１０の厚さよりも大きくてよい。比較的厚い第２基板を提供することにより、複合基板１００の有効剛性及び厚さを高めるのを助けて、第１基板１１０が有するよりも相対的に大きな厚さ及び／又は相対的に高い剛性を有する基板を加工するために設計された機械装置を用いて、第１基板を加工することを可能にすることができる。ある実施形態において、第２基板１２０は、第１基板１１０よりも高い剛性を有する。
ある実施形態において、第２基板１２０の平均厚さ１２３は、約２００μｍ〜約７００μｍであってよく、例えば約２５０μｍ〜約７００μｍ、例えば約３００μｍ〜約７００μｍ、例えば約３５０μｍ〜約７００μｍ、例えば約４００μｍ〜約７００μｍ、例えば約４５０μｍ〜約７００μｍ、例えば約５００μｍ〜約７００μｍ、例えば約５５０μｍ〜約７００μｍ、例えば約６００μｍ〜約７００μｍ、例えば約６５０μｍ〜約７００μｍ、及びそれらの間の平均厚さの全ての部分範囲であってよい。
さらなる実施形態において、第２基板１２０の平均厚さ１２３は、約２００μｍ〜約６５０μｍであってよく、例えば約２００μｍ〜約６００μｍ、例えば約２００μｍ〜約５５０μｍ、例えば約２００μｍ〜約５００μｍ、例えば約２００μｍ〜約４５０μｍ、例えば約２００μｍ〜約４００μｍ、例えば約２００μｍ〜約３５０μｍ、例えば約２０００μｍ〜約３０００μｍ、例えば約２００μｍ〜約２５０μｍ、及びそれらの間の平均厚さの全ての部分範囲であってよい。
よりさらなる実施形態において、第２基板１２０の平均厚さ１２３は、約２５０μｍ〜約６００μｍであってよく、例えば約３００μｍ〜約５５０μｍ、例えば約３５０μｍ〜約５００μｍ、例えば約４００μｍ〜約４５０μｍ、及びそれらの間の平均厚さの全ての部分範囲であってよい。
複合基板１００は、製造プロセスに関連して利用される既存の又は将来の基本的施設に基づく装置及び機器を用いて操作するように設計することができる。第１基板１１０は、界面１１５で第２基板１２０に接合していてよい。例えば、第１基板１１０の第１主面１１１は、界面１１５で、第２基板１２０の第１主面１２１に接合していてよい。第１基板１１０と第２基板１２０の間の接合は、少なくとも部分的に、ウェハ接合、接着剤（例えば、加工のために一時的に基板を一緒に接合させるが、加工後にそれらを互いから解放させる穏やかな接着剤）、及び熱アニーリングサイクルの少なくとも１つに基づくであろう。従って、第１基板１１０と第２基板１２０の間の接合は、少なくとも部分的に、界面１１５での化学結合に基づいていてよい。
第１基板１１０と第２基板１２０の間の所望の接合強度を達成するために、接着物質を加熱し、冷却し、乾燥し、他の物質と混合し、又は反応を引き起こしてよく、また第１基板１１０及び第２基板１２０に圧力を加えてもよい。本明細書で用いる場合、「接合強度」は、動的剪断強度、動的剥離強度、静的剪断強度、静的剥離強度、及びそれらの組合せの任意の１つ以上を意味する。剥離強度は、例えば、剥離モードで、第１基板１１０及び第２基板１２０の一方又は両方に加えられた応力により破損（例えば、静的）を開始し及び／又は特定の破損速度（例えば、動的）を維持するのに必要な単位幅あたりの力である。剪断強度は、剪断モードで、第１基板１１０及び第２基板１２０の一方又は両方に加えられた応力により、破損（例えば、静的）を開始し及び／又は特定の破損速度（例えば、動的）を維持するのに必要な単位幅あたりの力である。任意の適切な剥離及び／又は剪断強度試験を含む、任意の適切な方法を用いて接合強度を特定することができる。例えば、２つの表面の間の接着エネルギー（すなわち、接合エネルギー又は接合強度）は、二重片持ち梁試験法（double cantilever beam method）又はくさび試験(wedge test)により測定することができる。その試験は、修飾層／第１シート界面での接着接合継手に対する力及び影響を定性的態様でシミュレートする。くさび試験は、接合エネルギーを測定するのに一般的に用いられる。例えば、ＡＳＴＭＤ５０４１「接合継手における接着剤の劈開における破壊強度の標準試験法」、及びＡＳＴＭＤ３７６２「アルミニウムの接着結合耐久性の標準試験法」は、くさびを用いて基板の接合を測定する標準試験法である。また、例えば、接合強度を測定する１つの方法は、２０１５年８月５日出願の米国特許出願第６２／２０１，２４５号に記載されている。
ガラス基板の形態の第１基板１１０は、限定はされないが、ディスプレイ及びタッチ用途などの、様々な用途に用いることができる。さらに、第１基板１１０は、第２基板１２０と共に、フレキシブルでかつ適合性であってよく、さらに高温に耐えることができる。例えば、第１基板及び第２基板は、第１基板１１０の加工の間に、少なくとも約１５０℃の温度、例えば約１５０℃〜約９００℃、例えば約１５０℃〜約７００℃、例えば約１５０℃〜約６００℃、及びそれらの間の全ての部分範囲の温度で、加熱することができる。ある実施形態において、第１基板１１０はガラス基板を含み、そのガラス基板は、第２基板と共に、例えばガラス基板に機能要素を付加するなどの加工技術の間に、少なくとも約１５０℃の温度で加熱される。さらなる実施形態において、少なくとも約１５０℃の温度は、約１５０℃〜約７００℃、例えば約４００℃〜約７００℃、例えば約５５０℃〜約６５０℃、及びそれらの間の全ての部分範囲である。第１基板１１０を取り扱う及び支持するための態様を提供するために、第１基板１１０が単独で有するよりも厚く及び／又は第１基板により高い剛性をもたらす第２基板１２０に、第１基板１１０を接合させてよい。加工が完了すると、第１基板１１０を第２基板１２０から剥離することができる。
第１基板１１０を第２基板１２０から剥離する例示的方法は、第１基板１１０と第２基板１２０の間の界面１１５に開口１０５を作出することを含む。開口１０５は、界面１１５における第１基板１１０と第２基板１２０の間の接合と反対の方向に力１０８（例えば、剥離力）を加えることにより作り出すことができる。さらに又は代わりに、かみそりの刃又は少なくとも１つの鋭く、薄く及び平坦な物を用いて、第１基板１１０の第１主面１１１と第２基板１２０の第１主面１２１の間の界面１１５に、そのかみそりの刃又は少なくとも１つの鋭く、薄く及び平坦な物の先端を挿入することにより、開口１０５を作出することができる。開口１０５が作出されると、剥離前縁１０７が形成される。ある実施形態において、本開示の目的において、図１及び４〜７に示すように剥離前縁１０７と力１０８との間の距離として規定される、有効亀裂先端長さ１０６が成長するであろう。
本明細書を通して、剥離前縁１０７は、界面１１５の外周を意味し、界面１１５の外周の片側において、第１基板１１０と第２基板１２０は互いに接合しており；界面１１５の外周の別の側において、第１基板１１０と第２基板１２０は互いから剥離されている。図７の平面図に示すように、剥離前縁１０７は、例えば、剥離前縁１０７の伝播方向１３０に曲線（例えば、凹形）をなす図示されている曲線形状のような、曲線の外形を有して広がる。以下に述べるように、剥離前縁１０７の曲線形状は、第１基板（例えば、ガラス基板）のエッジにおける応力を減らすことができ、それにより、第１基板の対応する内部と比較して相対的にもろいエッジをもたらしうるエッジにおける不完全性による第１基板の破損の可能性を減らすことができる。剥離前縁１０７は凹形状で図示されているが、他の曲線形状であってもよい。さらに又は代わりに、剥離前縁１０７は、少なくとも部分的に、又は完全に、まっすぐ、直線（例えば、階段状）、又は別の適切な形状であってよい。
図１及び４〜７を継続参照して、ある実施形態において、第１基板１１０と第２基板１２０の間の界面１１５は、剥離前縁１０７における又はその近くでの第１基板１１０及び第２基板１２０の物理的挙動及び特徴が、少なくとも部分的に、第１基板１１０と第２基板１２０の間の接合の性質の理論的又は仮説的理解に基づくように、数ナノメートル未満の規模でありうることが理解されるべきである。そのような第１基板１１０と第２基板１２０の間の接合の性質の理論的又は仮説的理解は、剥離前縁１０７における又はその近くでの第１基板１１０及び第２基板１２０の実際の物理的挙動及び特徴に一致しても一致しなくてもよい。さらに、界面１１５の比較的薄い厚さのせいで、剥離前縁１０７において、例えば人間の目により認めることができる剥離特性は、第２基板１２０から第１基板１１０が剥離するときに、剥離前縁１０７で実際に生じるものと異なっていてよい。
次に図２を参照して、剥離プロセスの間に剥離前縁１０７（例えば、片持ち梁２１０の位置２０７にほぼ相当する）において第１基板１１０で生じる応力の概算を説明するために、加えられた端部荷重Ｐを受けた片持ち梁２１０の略図２００を提供する。第１基板１１０は、元の状態でかつ欠陥がないものとすることができる。しかしながら、ある実施形態では、第１基板１１０の薄い性質のせいで、第１基板１１０は、高い曲げ応力の影響を受けやすい場合がある。高い曲げ応力は、第１基板１１０を第２基板１２０から剥離するプロセスを含む、複合基板１００が受けるであろう１つ以上のプロセスの間に生じうる。例えば、位置２０７において片持ち梁２１０に引き起こされる応力（σ）は、下記の式を用いて概算することができ、式中、Ｐは加えられる端部荷重を表し、Ｌは片持ち梁２１０のスパンを表し、ｂは片持ち梁２１０の幅を表し（図３を参照）、さらにｈは片持ち梁２１０の高さを表す（図３を参照）：
Figure 2018533221
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片持ち梁２１０の位置２０７での応力（σ）の上記の概算は、位置２０７での曲げ応力（σ）が、スパンＬが増えると増大し、かつ高さｈが減るとより高い割合で増大することを示す。さらに、スパンＬが増えると、剥離又は層間剥離（例えば、第１基板１１０の第２基板１２０からの純粋なリフトオフ）の最初のモード（例えば、モードＩ）は、モードＩ及び剪断（例えば、モードＩＩ）の両方にシフトする。従って、剥離前縁１０７を伝播させるために、加える荷重Ｐを増やすことができる。さらに、剥離前縁１０７での応力は加える荷重Ｐの方向と反対方向であるため、剥離前縁１０７の伝播を停止させることができる。そのような筋書きは、第１基板１１０における曲げ応力（σ）の単調増大、及び剥離前縁１０７での引張応力の増大を引き起こす。曲げ応力（σ）は、第１基板１１０に（例えば、第１基板１１０のエッジに沿って）存在する傷又は他の不完全性と相互作用し、第１基板１１０の破損（例えば、亀裂、割れ、破壊、又は破壊的な破損）を生じさせることがある。従って、本発明の方法及び装置は、曲げ応力（σ）を、第１基板１１０の破損を生じさせるレベル（例えば、臨界値又は許容限度）未満に維持しながら、第１基板１１０を第２基板１２０から剥離することができる。その臨界値は、少なくとも部分的に、第１基板１１０に存在する傷又は不完全性；第１基板１１０の厚さ（例えば、平均厚さ１１３により特定される）；第１基板１１０のエッジの質及び第１基板１１０のエッジの切断の質を含む、第１基板１１０の質；のうちの少なくとも１つに基づくであろう。
図４に示すように、第１基板１１０を第２基板１２０から剥離する方法及び装置は、開口１０５にワイヤ１２５を挿入することを含んでいてよい。その方法はさらに、図５及び６に示すように、界面１１５に沿って（例えば、剥離前縁１０７の伝播の方向１３０に沿って）ワイヤ１２５を移動させて、剥離前縁１０７を伝播させ、第１基板１１０を第２基板１２０から剥離することをさらに含む。限定はされないが、任意の１つ以上の方向（例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚ）に沿った動き（例えば、並行移動及び回転移動の少なくとも１つ）を単独で又は組み合わせて含む、ワイヤ１２５の任意の動きがこの中で意図されており、本開示の範囲内であるとみなされることを理解すべきである。さらに、第１基板１１０と第２基板１２０の間の界面１１５に沿って、任意の１つ以上の縦、横、又は平面方向に、手動で（例えば、手で）又は自動で（例えば、機械、機器又は装置により）、ワイヤ１２５を引いてよい。ワイヤ１２５（例えば、ワイヤの動き）は、第１基板１１０を第２基板１２０から引き離す力１０８を与えることにより、第１基板１１０と第２基板１２０の間の界面１１５での接着を壊す。他の実施形態では、外部支援（例えば、紫外線（ＵＶ）照射、熱エネルギー、音響エネルギー、空気圧）を用いて、第１基板１１０と第２基板１２０の間の界面１１５での接合強度を低減する又は弱めてもよい。
ある実施形態において、ワイヤ１２５は、約５０μｍ〜約３００μｍの直径を有していてよく、例えば約５０μｍ〜約２５０μｍ、例えば約５０μｍ〜約２００μｍ、例えば約５０μｍ〜約１５０μｍ、例えば約５０μｍ〜約１００μｍ、例えば約１００μｍ〜約３００μｍ、例えば約１５０μｍ〜約３００μｍ、例えば約２００μｍ〜約３００μｍ、例えば約２５０μｍ〜約３００μｍ、例えば約７５μｍ〜約３００μｍ、例えば約１００μｍ〜約２５０μｍ、例えば約１５０μｍ〜約２００μｍ、及びそれらの間の全ての部分範囲の直径を有していてよい。
別の実施形態において、ワイヤ１２５は、弾性ポリマーなどの柔軟なワイヤであってよい。ある例において、柔軟なワイヤは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ナイロン、及びフルオロカーボンの少なくとも１つから選択される弾性ポリマーを含んでいてよい。他の例において、ワイヤは、例えば、金属、綿、ウール、ガラス、又はゴムなどの他の材料を含んでいてよい。本明細書において、ワイヤの語は、例えば、ケーブル、チェーン、コード、ファイバ、フィラメント、ロッド、ロープ、ストランド、スレッド、ヤーン、前記のものの複数又は単一の要素メンバー、並びに前記のものから作られた編んだ又は撚り合わせたメンバーのような、他の類似の構造体を包含することが意図されている。ある例示において、ワイヤ（又はその構成要素）は、コア及びクラッドタイプの構造を有していてよく、それら部分の各々が同じ又は異なる材料でできていてよい。
ある実施形態において、ワイヤ１２５は、約２５ＭＰａ〜１０ＧＰａの範囲内の引張強度を有していてよい。さらに又は代わりに、ワイヤ１２５は任意選択的に、第１基板１１０の臨界破壊応力より小さい引張強度を有していてよい。この開示の目的において、第１基板の臨界破壊応力は、４点曲げ試験により特定することができる。４点曲げ試験の間、第１基板を２つの平行外ローラに沿って支持しながら、第１基板に２つの平行上部内ローラに沿って荷重が加えられる。臨界破壊応力は、４点曲げ試験において第１基板が破損する応力である。ある実施形態において、第１基板１１０（例えば、ガラス基板）の臨界破壊応力は、２５ＭＰａより大きく、また１０ＧＰａより大きくてもよい。
第１基板１１０の臨界破壊応力より小さい引張強度を有するワイヤ１２５を提供することにより、第１基板の破損を引き起こす前にワイヤを破損させ、それによって、第１基板が、ワイヤにより生じる応力によって致命的な損傷を受けるのを防ぐ。さらに、剥離の間に用いられるワイヤは、取り換えに比較的費用がかからない。従って、ワイヤ１２５が破損したとしても（例えば、降伏及び破損の少なくとも１つ）、その方法は、第１基板１１０と第２基板１２０の間に新たなワイヤを挿入し、さらに界面１１５に沿って新たなワイヤを移動させて剥離前縁をさらに伝播させ、第１基板１１０を第２基板１２０から剥離し続けることをさらに含んでいてよい。ある実施形態において、新たなワイヤは、第１引張強度より大きくかつ第１基板の臨界破壊応力より小さい第２引張強度を有していてよい。従って、新たなワイヤは、第１基板がその新たなワイヤによりもたらされる応力によって致命的な損傷を受けるのを防ぎながら、元のワイヤよりも破損しにくいであろう。
有効亀裂先端長さ１０６は、ワイヤ１２５の比較的小さな直径のため、比較的小さくすることができる。従って、剥離前縁１０７での曲げ応力は、第１基板１１０と第２基板１２０の間の接着を壊す力１０８の下でさえ、比較的低いままである。ワイヤ１２５を移動する工程の間、剥離前縁１０７より後方の有効亀裂先端長さ１０６で測定される第１基板１１０の剥離部分と第２基板１２０の対応部分の間の角度として規定される剥離角１０９は、ほぼ一定のままにすることができる。従って、剥離前縁１０７での曲げ応力は、剥離プロセスの間、実質的に一定のままにすることができる。次に図５及び６を参照して、ワイヤ１２５を移動させて、剥離前縁１０７を伝播させ、第１基板１１０を第２基板１２０から剥離することができる。第１基板１１０の剥離部分は、ワイヤ１２５の後方に伸びる剥離長さ１０４を有する。図５に示すように、１つの実施形態において、剥離長さ１０４は、第１基板１１０の剥離長さの一部が垂れ下がって第２基板１２０と接触する、垂下長さを含むことがある。その結果生じる第１基板１１０の剥離長さの一部と第２基板１２０との間の接触は、第１基板と第２基板の間の再接着を不所望にもたらす場合がある。或いは、剥離長さ１０４は、オーバーハング長さ（すなわち、第１基板と第２基板との間の接触を生じない長さ）を有していてよい。オーバーハング長さをもって第１基板と第２基板の間の接触を防ぐことにより、第１基板と第２基板の間の望ましくない再接着を防ぐことができる。しかしながら、支持されていないオーバーハング長さは、垂下長さと同様に、ワイヤ１２５に課され及びてこ作用が働く剥離長さの重さのせいで、ワイヤ１２５に望ましくない圧力をもたらすであろう。結果的に、ワイヤ１２５に対する望ましくない圧力は、ワイヤが第１基板を第２基板から剥離するのに用いられているときに、ワイヤ１２５における引張応力を高めるであろう。ワイヤ１２５における引張応力の望ましくない上昇は、剥離プロセスの間にワイヤ１２５の不運な破損をもたらす場合がある。
ワイヤへの圧力を減らすために、図６は、その方法が、任意選択的に、オーバーハング長さを支持しながら、剥離長さ１０４をオーバーハング長さとして提供して、第１基板１１０の剥離部分と第２基板１２０の対応部分の間の最小離間距離１０３を維持する工程を含んでいてよい、実施形態を説明する。オーバーハング長さを支持すると、例えば、ワイヤ１２５への付加的圧力を排除することができる。結果的に、ワイヤへの圧力が減るため、支持されていないオーバーハング長さのせいでワイヤに課されていた付加的引っ張り応力を低減又は排除することができる。ある実施形態において、例えば、第１基板と第２基板の間のワイヤのてこ作用による挟み込みをもたらしうるワイヤへの圧力を減らす（例えば排除する）ために、最小離間距離１０３は、ワイヤ１２５の直径以上である。ワイヤへの圧力をさらに減らす（例えば排除する）ために、最小離間距離１０３は、全オーバーハング長さにわたり維持される。実際に、図６に示されるように、最小離間距離１０３は、ワイヤ１２５と、剥離前縁１０７の後ろに引きずる基板１１０の最も外側の剥離エッジとの間の全オーバーハング長さにわたり維持される。オーバーハング長さの支持は、重力の方向と反対方向の力成分を有する力を加えることにより達成することができる。オーバーハング長さを支持して最小離間距離１０３を維持することは、様々なやり方で実施することができる。例えば、１つ以上の吸盤１３５を用いて、剥離長さ１０４を支持することができる。さらなる実施形態では、非接触支持手段（例えば、ベルヌーイチャックなど）を用いて、剥離長さ１０４を支持することができる。非接触支持を提供することは、第１基板の元の表面を傷つけることを回避するのに有利となりうる。
複合基板１００の平面図が図７に示されている。ワイヤ１２５を移動させる工程の前に、第１基板１１０及び第２基板１２０は、第１基板１１０と第２基板１２０の間の接合強度を高める１つ以上の高温プロセス（例えば、約１５０℃でのアニール、並びに約１５０℃〜約７００℃の範囲内、２５０℃〜約６００℃、又は７００℃超の温度を含む他のプロセス）を受けることができる。ある実施形態において、接合強度は、８００ｍＪ／ｍ２程度１０００ｍＪ／ｍ２程度、又はそれより高くてよい。１つの実施形態において、ワイヤ１２５を移動させる工程の前に、機能要素１４５（図７に概略的に図示する）を第１基板１１０の第２主面１１２に付けてよい。機能要素１４５として、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、光起電力（ＰＶ）素子、有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤ）、及び液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などが挙げられる。別の実施形態において、方法は、第１基板１１０及び第１基板に付けた機能要素１４５を第２基板１２０から分離できるように、第１基板１１０が第２基板１２０から完全に剥離されるまで、ワイヤ１２５を移動させる工程を実施する工程をさらに含む。
図７に示すように、第１基板１１０の対応する内部（例えば、位置１１９で確認される）の第２基板１２０からの剥離の前に、第１基板１１０の１つ以上のエッジ１１８（例えば、位置１１７で確認される）が第２基板１２０から剥離されるように、ワイヤ１２５を移動させる工程の間、ワイヤ１２５は剥離前縁１０７の形状に従うように構成される。この出願の目的において、内部は、エッジが剥離前縁１０７で剥離される２つの位置１１７を結ぶ想像線１１６沿いの位置１１９を含む部分であると考えられる。示されているように、内部は、２つの位置１１７を結ぶ想像線の中間点である描かれている位置１１９を含む部分とも考えられる。対応する内部より前に２つの位置１１７を剥離すると、特にエッジの不完全性によるエッジ破損を受けやすい第１基板のエッジに課される応力を減らすことができる。対応する内部より前に位置１１７での剥離を達成するために、剥離前縁１０７の形状は、剥離前縁１０７の伝播の方向１３０に対して凹形であってよい。さらに、ワイヤ１２５が剥離前縁１０７の形状に従う性質により、第１基板１１０の第２基板１２０からの剥離は、主に（上記の）モードＩとして維持される。モードＩは、例えば、モードＩＩよりも、低い剥離又は層間剥離エネルギーを有する。従って、ワイヤ１２５及び剥離前縁１０７は、剥離プロセスの間、モードＩを最大化しかつモードＩＩを最小化する（例えば、第１基板１１０における不利な応力を最小化する）形状又はプロファイルに移動する又は従う傾向がある。
さらに、ワイヤ１２５の、第１基板１１０の（例えば、第１基板１１０の１つ以上のエッジ１１８に沿った）任意の形状変化、傷、又は不完全性との相互作用、或いは第１基板１１０と第２基板１２０の間のより高い又は頑強な接合強度の界面１１５の位置との相互作用がある場合に、第１基板１１０及び第２基板１２０への任意の損傷を防ぐために、ワイヤ１２５は、第１基板１１０の破損の前に、降伏するか破損するかの少なくとも一方であるように構成される。従って、ワイヤ１２５は、ワイヤの柔軟な性質がなければ生じるであろう第１基板における応力を軽減又は再分配する。上記で述べたとおり、ワイヤ１２５が降伏するか破損するか少なくとも一方である場合、次第に高くした引張強度及び次第に大きくした直径の少なくとも１つを有する新たなワイヤ１２５を用いて、剥離プロセスを１回以上続ける又は繰り返してよい。
この中に記載されている精神及びさまざまな原理から実質的に逸脱することなく、上述の実施形態に対し、多くの変形及び修正を行うことができる。このような修飾及び変形はすべて、本開示及び添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されている。従って、以下の特許請求の範囲の精神及び範囲を逸脱することなく、様々な修飾及び変形を行うことができることは当業者に明白であろう。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
第２基板に接合された第１基板を加工する方法であって、
第１基板と第２基板の間の界面に開口を作出する工程、
前記開口にワイヤを挿入する工程、および
前記界面に沿って前記ワイヤを移動させて剥離前縁を伝播させ、第１基板を第２基板から剥離する工程、
を有してなる方法。
実施形態２
第１基板は、約３００μｍ以下の厚さを有する、実施形態１に記載の方法。
実施形態３
前記ワイヤは、約５０μｍ〜約３００μｍの直径を有する、実施形態１に記載の方法。
実施形態４
前記ワイヤは、約２５ＭＰａ〜約１０ＧＰａの引張強度を有する、実施形態１に記載の方法。
実施形態５
前記ワイヤは柔軟である、実施形態１に記載の方法。
実施形態６
前記ワイヤは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ナイロン、及びフルオロカーボンのうち少なくとも１つを含む、実施形態５に記載の方法。
実施形態７
第１基板の剥離部分と第２基板の対応部分との間の少なくとも最小離間距離を維持する工程をさらに有してなる、実施形態１から６のいずれかに記載の方法。
実施形態８
前記最小離間距離が、前記ワイヤの直径以上である、実施形態７に記載の方法。
実施形態９
前記最小離間距離が、第１基板の全剥離長さにわたり維持される、実施形態７に記載の方法。
実施形態１０
前記ワイヤが、前記第１基板の臨界破壊応力より小さい第１引張強度を有する、実施形態１から６のいずれかに記載の方法。
実施形態１１
前記ワイヤを取り除く工程；
第１基板と第２基板の間に新たなワイヤを挿入する工程；および
前記界面に沿って、前記第１引張強度より大きくかつ前記第１基板の臨界破壊応力より小さい第２引張強度を有する新たなワイヤを移動させて剥離前縁をさらに伝播させ、第１基板を第２基板からさらに剥離する工程、
をさらに有してなる、実施形態１０に記載の方法。
実施形態１２
第２基板に接合された第１基板を加工する方法であって、
約３００μｍ以下の厚さを有する第１基板と、第２基板との間の界面に沿って、前記第１基板の臨界破壊応力より小さい引張強度を有するワイヤを移動させて剥離前縁を伝播させ、第１基板を第２基板から剥離する工程を有してなる方法。
実施形態１３
ワイヤを移動させる工程の間、剥離角を実質的に一定に維持することをさらに含む、実施形態１又は１２に記載の方法。
実施形態１４
ワイヤを移動させる工程の前に、第１基板及び第２基板の温度を少なくとも１５０℃の温度まで上昇させることにより、第１基板と第２基板の間の接合強度を高める工程を含む、実施形態１又は１２に記載の方法。
実施形態１５
ワイヤを移動させる工程の前に、第１基板に接合された第２基板に背を向けた第１基板の主面に、機能要素を付ける工程を含む、実施形態１又は１２に記載の方法。
実施形態１６
ワイヤを移動させる工程は、第１基板を第２基板から完全に剥離する、実施形態１又は１２に記載の方法。
実施形態１７
第２基板から第１基板の対応する内部が剥離する前に第２基板から第１基板の１つ以上のエッジが剥離されるように、前記ワイヤを移動させる工程の間、ワイヤが剥離前縁の形状に従うように構成される、実施形態１又は１２に記載の方法。
実施形態１８
前記剥離前縁の形状は、剥離前縁の伝播方向に対して凹形である、実施形態１７に記載の方法。
実施形態１９
前記ワイヤは、前記第１基板の破損の前に、降伏するか破損するか少なくとも一方であるように構成される、実施形態１７に記載の方法。
実施形態２０
前記剥離前縁における接合強度は、少なくとも部分的に、第１基板と第２基板の間のウェハ接合及び第１基板と第２基板の間の接着剤の少なくとも１つに基づき決定される、実施形態１７に記載の方法。
１００ 複合基板
１０４ 剥離長さ
１０５ 開口
１０６ 有効亀裂先端長さ
１０７ 剥離前縁
１０８ 力
１０９ 剥離角
１１０ 第１基板
１１１ 第１基板の第１主面
１１２ 第１基板の第２主面
１１３ 第１基板の平均厚さ
１１５ 界面
１１６ 想像線
１１８ エッジ
１２０ 第２基板
１２１ 第２基板の第１主面
１２２ 第２基板の第２主面
１２３ 第２基板の平均厚さ
１２５ ワイヤ
１３０ 剥離前縁の伝播方向
１４５ 機能要素

Claims (10)

  1. 第２基板に接合された第１基板を加工する方法であって、
    第１基板と第２基板の間の界面に開口を作出する工程、
    前記開口にワイヤを挿入する工程、および、
    前記界面に沿って前記ワイヤを移動させて剥離前縁を伝播させ、第１基板を第２基板から剥離する工程、
    を有してなる方法。
  2. 第２基板に接合された第１基板を加工する方法であって、
    約３００μｍ以下の厚さを有する第１基板と、第２基板との間の界面に沿って、前記第１基板の臨界破壊応力より小さい引張強度を有するワイヤを移動させて剥離前縁を伝播させ、第１基板を第２基板から剥離する工程を有してなる方法。
  3. 前記ワイヤは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ナイロン、及びフルオロカーボンのうち少なくとも１つを含む、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 第１基板の剥離部分と第２基板の対応部分との間の少なくとも最小離間距離を維持する工程をさらに有してなる、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
  5. 前記最小離間距離が、前記ワイヤの直径以上である、請求項４に記載の方法。
  6. 前記ワイヤが、前記第１基板の臨界破壊応力より小さい第１引張強度を有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
  7. 前記ワイヤを移動させる工程の間、剥離角を実質的に一定に維持する工程をさらに含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
  8. 前記ワイヤを移動させる工程の前に、第１基板に接合された第２基板に背を向けた第１基板の主面に、機能要素を付ける工程を含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
  9. 第２基板から第１基板の対応する内部が剥離する前に第２基板から第１基板の１つ以上のエッジが剥離されるように、前記ワイヤを移動させる工程の間、ワイヤが剥離前縁の形状に従うように構成される、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
  10. 前記剥離前縁の形状は、剥離前縁の伝播方向に対して凹形である、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
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