KR101565638B1 - 초음파를 사용해 캐리어로부터 유리 기판을 비접착하는 방법 - Google Patents

초음파를 사용해 캐리어로부터 유리 기판을 비접착하는 방법 Download PDF

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Abstract

얇은 작동 기판을 포함한 장치 제조 공정은 작동 기판을 캐리어 기판에 접착하는 단계와, 작동 구성요소를 작동 기판상에 형성하는 단계와, 초음파를 접합 경계면에 적용함으로써 상기 작동 기판을 상기 캐리어 기판으로부터 비접착하는 단계를 포함한다. 초음파 적용은 작동 기판에 가해지는 인장 스트레스를 감소시킴으로써 비접착 단계에 도움이 된다.

Description

초음파를 사용해 캐리어로부터 유리 기판을 비접착하는 방법{DEBONDING A GLASS SUBSTRATE FROM CARRIER USING ULTRASONIC WAVE}
본 발명은 얇은 기판상에 기초한 장치를 제조하는 방법 및 기기에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 캐리어 기판에 지지된 얇은 기판의 표면상에서 장치를 제조하는 방법 및 기기에 관한 것이다. 본 발명은 예를 들면, 두께가 500㎛ 이하인 얇은 가요성 유리 기판의 표면상에서, 캐리어 기판을 사용해 디스플레이 장치와 같은 광전자 장치를 제조하는데 유용하다.
전통적인 TFT LCD 디스플레이는 유리 기판의 표면상에 박막 반도체 트랜지스터를 형성함으로써 제조된다. 유효 두께가 대략 500㎛ - 700㎛인 유리기판이 사용된다. LCD 패널 제조자는 이들 비교적 두꺼운 유리 기판용 생산 라인에 많은 자본 투자를 행하고 있다.
TFT 장치 아래에 있는 유리 기판이 보다 얇고 보다 경량이 되는 경향이 점점 증대하고 있다. 500㎛이하, 예를 들면 300㎛, 100㎛ 또는 이보다 더 얇은 두께를 갖는 유리 기판이 특히 랩탑 컴퓨터, 소형(hand-held) 장치 등과 같은 이동가능한 장치에 대한 특정 디스플레이 분야에 바람직할 수 있다. 이러한 장치에서 두께를 얇게 하는 한 방법은 기판을 화학적 및/또는 기계적으로 박막화 시키고 이어서, 보다 두꺼운 유리 기판에 기초한 장치를 먼저 제조하는 것이다. 이러한 공정이 효과적인 한편, 박막화 단계를 제거하기 위하여, 얇은 기판상에 장치를 직접적으로 제조하는 것이 바람직하다.
그러나, 이러한 얇은 유리 기판의 조정은, 중요한 공정 변경 없이 상당히 더욱 얇은 유리 기판을 처리하는 특성을 갖도록 많은 생산 라인이 설계되지 않았기 때문에, 패널 제조자에게 중요한 기술적 도전이다.
두꺼운 유리 기판의 종래의 공정에 대한 하나의 제안된 변경은 접착제를 사용해 얇은 유리 기판을 캐리어 유리 기판에 접착하는 것이며 상기 접착제에는 하류 처리 단계와 호환성이 있는 접착제가 포함된다. 접착된 기판의 보다 두꺼운 결합된 두께는 종래의 TFT 제조 라인에서의 조정 문제를 해결할 수 있다.
캐리어 기판에 의해 지지된 얇은 작동 유리 기판의 표면상에 반도체 장치를 형성할 때, 상기 작동 유리 기판은 상기 캐리어 기판으로부터 분리될 필요가 있다. 그러나, 작동 기판 및/또는 상기 작동 기판에 형성된 장치에 손상을 입히지 않는 비접착에 영향을 미치는 사항이 중요하다.
따라서, 얇은 작동 기판을 캐리어 기판에서 비접착하기 위한 효과적인 방법이 필요하게 되었다.
본 발명은 이러한 여러 필요성을 만족한다.
본 발명의 여러 특징이 본 명세서에 개시되어 있다. 이들 특징이 서로 겹쳐질 수도 또는 겹쳐지지 않을 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 하나의 특징의 일부가 다른 하나의 특징의 범주 내에 속할 수 있고, 아니면 다른 하나의 특징의 일부가 하나의 특징의 범주 내에 속할 수 있다.
각각의 특징은 하나 이상의 특정 실시예를 포함하는 많은 실시예로써 설명되어 있다. 이러한 실시예는 서로 겹쳐지거나 겹쳐지지 않을 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 일 실시예의 일부나, 특정 실시예의 일부가 본 발명의 다른 일 실시예나 특정 실시예의 범주 내에 포함될 수도 포함되지 않을 수 있으며, 이 반대의 경우도 가능하다.
본 발명은 제 1 표면, 상기 제 1 표면 반대쪽 제 2 표면, 그리고 상기 제 1 표면과 상기 제 2 표면 사이의 두께(T1)를 갖는 얇은 작동 기판을 포함한 장치 제조 공정에 관한 것으로서, 상기 장치 제조 공정은,
(A) 접착제 층을 접합 경계면에서 사용하여, 두께(T2)를 갖는 캐리어 기판에 작동 기판의 제 1 표면을 접착하는 단계;
(B) 상기 작동 기판의 상기 제 2 표면을 처리하는 단계; 및
(C) 초음파를 상기 접합 경계면에 적용함으로써, 상기 작동 기판으로부터 상기 캐리어 기판을 분리하는 단계를 포함한다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, T2 > T1이다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, T1 ≤ 500㎛이다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, (B) 단계에 있어서, 작동 구성요소는 작동 기판의 제 2 표면에 형성된다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, 작동 기판과 캐리어 기판 모두는 유리 재료를 포함한다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, (A) 단계에서 사용된 접착제가 실리콘 접착제 및 과불소 탄성체(perfluoro elastomer) 중 하나 이상을 포함한다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, 접착제의 층은 (a) 10 내지 90 범위의 쇼어 A 경도; 및 (b) 기껏해야 183 나노미터의 거칠기를 갖는 엘라스토머이다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, 캐리어 기판과 접착제 층 사이의 접착이 20 밀리미터/분의 박리 속도 및 90°의 박리 각도에서 측정될 때, 적어도 0.5 킬로뉴톤/미터의 박리 강도를 갖는다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, (C) 단계에 있어서, 초음파가 액욕(liquid bath)을 통해 접합 경계면에 적용된다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, (C) 단계에 있어서, 초음파가 에탄올처럼 20℃에서 물보다 낮은 표면 장력을 갖는 유기 솔벤트를 포함한 액욕을 통해 접합 경계면에 적용된다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, (C) 단계에 있어서, 초음파가 트랜스듀서를 통해 접합 경계면에 적용된다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, (C) 단계에 있어서, 초음파가 작동 기판과 캐리어 기판 사이의 접합 경계면의 주변 영역에 적용된다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, (C) 단계에 있어서, 초음파가 캐리어 기판과 작동 기판 사이의 접합 경계면의 중앙 영역보다 주변 영역에 보다 큰 파워가 적용된다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, (C) 단계는, 초음파를 접합 경계면에 적용한 이후에, 작동 기판을 캐리어 기판으로부터 멀리 박리하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, 상기 작동 기판을 캐리어 기판으로부터 멀리 박리하는 단계 동안에, 박리 반경은 적어도 5cm이며, 특정 실시예에서는 적어도 10㎝이고, 특정 다른 실시예에서는 적어도 20㎝이며, 특정 다른 실시예에서는 적어도 30㎝이다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, 상기 작동 기판을 캐리어 기판으로부터 멀리 박리하는 단계는 비접착 롤러를 사용하는 단계를 포함한다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, 작동 기판의 두께(T1)는 기껏해야 400㎛이며, 특정 실시예에 있어서 기껏해야 300㎛이고, 특정 실시예에 있어서 기껏해야 200㎛이고, 특정 실시예에 있어서 기껏해야 100㎛이며, 특정 실시예에 있어서 기껏해야 50㎛이다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, (A) 단계에 있어서, 접합 경계면에서의 접착제 층의 두께는 기껏해야 300㎛이며, 특정 실시예에 있어서 기껏해야 200㎛이고, 특정 다른 실시예에 있어서 기껏해야 150㎛이고, 특정 다른 실시예에 있어서 기껏해야 100㎛이고, 특정 실시예에 있어서 1㎛ 내지 80㎛이고, 특정 실시예에 있어서 5㎛ 내지 60㎛이며, 특정 실시예에 있어서 10㎛ 내지 50㎛이다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, (C) 단계에 있어서, (B) 단계에서 형성된 작동 구성요소가 손상을 입지 않도록 초음파가 적용된다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, (C) 단계에 있어서, 초음파가 20kHz 내지 400kHz 범위의 주파수와, 0.1와트 내지 500와트 범위의 파워를 갖도록 선택된다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, (C) 단계에 있어서, 초음파가 캐리어 기판과 작동 기판 사이의 접합 경계면에 실질적으로 일정한 파워로 적용된다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, 접착제의 층이 작동 기판보다 캐리어 기판에 대해 접착력이 더 강하다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, (C) 단계의 끝 부분에, 캐리어 기판이 접착제의 층에 접착된 상태를 유지한다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, (A) 단계는,
(A01) 캐리어 기판의 표면상에 접착제의 예-중합 층을 도포하는 단계; 및 이어서
(A02) 상기 캐리어 기판에 접착된 접착제의 중합 층을 얻기 위하여, 상기 예-중합 층을 중합하는 단계; 및
(A03) 상기 접착제과 상기 캐리어 기판의 접착보다 더 약한 상기 작동 기판과의 접착이 달성되도록, 상기 접착제의 중합 층 상에 상기 작동 기판의 제 1 표면을 배치하는 단계를 포함한다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, (A) 단계는:
(A11) 캐리어 기판의 표면상에서 제 1 코팅의 제 1 층을 형성하는 단계;
(A12) 작동 기판의 제 1 표면과 상기 제 1 코팅의 상기 제 1 층 사이에 접착제를 도포하는 단계를 포함한다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, 단계 (A11)에서, 제 1 코팅의 제 1 층은 시레인(silane)을 포함한다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, 작동 기판은 폴리이미드와 같은 중합체와 복층의 유리를 포함한다.
본 발명의 공정의 특정 실시예에 있어서, 단계 (C) 이후에, 접착제 층에 접착하는 캐리어 기판은 다른 한 작동 기판의 처리공정 사이클에서 재사용된다.
본 발명의 공정의 하나 이상의 실시예가 아래 기재된 바와 같은 장점을 갖는다.
초음파 비-접착 방법을 사용하면 디스플레이 제조자의 현 설비 및 제조 조건 하에서 얇은 유리 기판의 사용이 가능하다. 얇은 유리 기판은 플라스틱 기판 및 스테인레스 스틸 기판보다 굽힘 스트레스에 의한 파손이 보다 더 발생할 여지가 있다. 초음파 비-접착 접근법의 사용은 유리 기판에서의 기계적인 고장을 야기시킬 수 있는 기판 굽힘 스트레스를 최소화한다.
공정에 의하면 캐리어 기판이 세정된 이후에 재사용될 수 있으므로, 총 비용을 절감할 수 있다.
초음파 비-접착 접근법은 수개의 접착 방법과 호환가능하다. 초음파 접근법은 기판-캐리어 접착부가 모든 구조체 전체에서 가장 취약부인 경우에 작동 기판의 표면에 형성된 작동 구성요소의 심한 악영향 없이 기판을 캐리어로부터 분리할 수 있다. 기판의 초음파 배출이 넓은 영역에서 평행하게 행해질 수 있다.
이러한 처리 방법은 0.5㎜ 두꺼운 유리에서의 디스플레이를 제조할 필요성을 없게 하거나 감소시키고, 0.3㎜ 이하의 두께로 기판을 HF 엣칭하거나 폴리싱할 필요성을 없게 하거나 감소시킨다. 이는 HF 사용 및 배치에 의해, 보다 환경 친화적인 방법이 가능하게 된다.
이러한 초음파 비-접착 접근법의 사용은 유리 기판의 고유의 엣지 강도를 보존한다(품질저하 없이). 이러한 비-접착 접근법은 유리 기판 엣지의 파손과 손상을 최소화하고 이에 따라 디스플레이 제조자의 설비에서의 기계적인 고장을 최소화한다.
본 발명의 부가적인 특징과 장점이 아래의 상세한 설명에 설명되어 있고, 상기 설명은 당업자에게 용이하게 적어도 파악될 수 있으며 본 발명의 실시예 및 청구범위뿐만 아니라 첨부된 도면에 나타난 바와 같이 본 발명이 실시될 수 있을 것이다.
상기 일반적인 설명과 아래 상세한 설명은 단지 예시적인 것으로서, 청구범위로 특정된 본 발명의 특징과 특성의 전반적인 이해를 돕기 위한 것임을 알 수 있을 것이다.
첨부한 도면은 본 발명의 이해를 더욱 돕기 위해 본 명세서의 일부를 이루도록 포함되어 있다.
도 1은 TFT 디스플레이를 제조하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 공정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 접착제의 층을 통해 작동 기판에 접착된 캐리어 기판을 포함한 조립체에, 액욕을 통해 초음파를 적용하는 단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 접착제 층을 통해 작동 기판에 접착된 캐리어 기판을 포함한 조립체에, 액욕을 통해 초음파를 적용하는 단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 접착제의 층을 통해 작동 기판에 접착된 캐리어 기판을 포함한 조립체에, 도파관을 통해 초음파를 적용하는 단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 접착제의 층을 통해 작동 기판에 접착된 캐리어 기판을 포함한 조립체에, 접착제의 층을 통해 초음파를 적용하는 단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접착 롤을 사용함으로써, 접착제의 층을 통해 캐리어 기판에 접착된 작동 기판을 상기 캐리어 기판으로부터 박리하는 단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 작동 기판 및 캐리어 기판에 접착된 프라이잉(prying) 플레이트를 사용함으로써, 접착제의 층을 통해 캐리어 기판에 접착된 작동 기판을 상기 캐리어 기판으로부터 들어올리는 단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
명세서 및 청구범위에서 사용된 특정 물리적인 특성에 대한 성분, 치수 및 값의 중량 퍼센트를 나타낸 모든 수치들은 별도로 특정하여 지시하지 않았다면 "대략"이라는 표현에 의해 모든 실시예에서 변경되어 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 청구범위와 명세서에서 사용된 정확한 수치 값이 발명의 부가적인 실시예를 형성한다는 것을 알 수 있을 것이다.　 실시예에 개시된 수치 값의 정확도를 보장하려는 노력이 계속되어 오고 있다.　 하지만, 임의의 측정된 수치 값이 그 각각의 측정 기술에서 발견된 표준 편차로부터 초래된 특정 에러를 원래 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 기재되고 청구된 본 발명에 있어서, 본 명세서에서 사용된 표현이 비록 단수로 기재되어 있지만, 이들 표현은 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 의미하는 것으로서, 따로 특별히 지시하지 않았다면, 단지 한 개로만 한정되지 않음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 예를 들면, 별도로 명확하게 지시되지 않았다면, "접착제"는 실시예에서 2개 이상의 접착제를 포함할 수 있다.
본 발명은 종래의 TFT 디스플레이 장치와 같은, 유리 기판에 기초한 광전자 장치의 제조에 유리하게 적용될 수 있다. 그러나, 당업자가 본 발명과 본 발명의 장점을 이해하였다면, 2개 기판 사이의 접착제의 사용을 포함한 비접착 단계가 제조 공정에 요구되는 한, 금속 기판이나 또는 유기 기판에 기초한 장치와 같은 여러 장치의 제조에 본 발명이 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 청구범위로 특정된 본 발명이 상기 기재된 처리공정만으로 한정되지 않을지라도, 본 발명은 TFT 디스플레이 장치의 제조와 관련하여 아래에서 더욱 설명될 것이다.
두께가 400㎛, 300㎛ 등을 포함한 기껏해야 500㎛인 유리 기판을 구비한 제품과 같은 더욱 얇고 보다 경량의 휴대용 디스플레이 제품에 대한 관심이 증대되고 있다. 더욱 두꺼운 유리 기판(두께가 대략 700㎛인 유리 기판)을 주로 처리하도록 설계된 생산 라인의 상기 제품을 제조하는데 매우 바람직하여, 얇은 유리 기판에 특히 적합한 생산 라인의 개발과 설치에 필요한 막대한 자본 투자를 감소시킬 수 있다.
하나의 접근법은 표준 디스플레이를 500㎛ 내지 700㎛ 두꺼운 유리 작동 기판에 제조하는 것이다. 작동 장치가 제조된 이후에, 엣칭 공정이나 폴리싱 공정 중 어느 한 공정이 사용되어 작동 기판을 예를 들면 400㎛, 300㎛, 200㎛ 또는 100㎛처럼 500㎛ 이하로 얇게 할 수 있다.
박막화 하는 단계를 제거하기 위하여, 작동 기판을 임시 캐리어 기판에 임시로 접착하는 캐리어-접착 공정이 제시되었다. 장치가 작동 기판에 제조된 이후에, 상기 작동 기판은 캐리어 기판으로부터 비-접착되고, 상기 캐리어 기판은 잠재적으로 재사용된다. 2009년 5월 6일에 출원되고 "Carrier for Glass Substrates"를 발명의 명칭으로 하는 유럽 특허출원번호 제09305404.7호는 이와 같은 캐리어-접착 공정을 상세하게 기재하였고, 이와 관련된 부분이 인용되어 본 명세서에서 참조를 위해 통합되어 있다.
유기 기반의 접착제 필름, 엘라스토머, 직접적인 유리-대-유리 접착 층이나 또는 무기 접착 층의 사용과 같은 상이한 접착 방법이 사용될 수 있다. 이와 같이, 수개의 상이한 방법이 작동 기판을 얇은층으로 디라미네이트(delaminate) 하는데 충분한 이러한 일시적인 접착을 약화시키기 위해 제시된다. 이들 약화 방법은 접착 재료 및 기구에 대해 최적화되어 있지만, 제시된 대부분의 방법은 특정 양의 기판 굽힘을 필요로 한다. 제조된 장치가 강성일지라도, 어느 정도의 인장 굽힘 스트레스는 작동 기판이 캐리어 기판에서 박리되거나 들어올려질 때 발생된다. 작동 기판에 사전에 형성된 임의의 작동 장치에서의 기판 파손이나 불리한 결과를 피하기 위하여, 상기 작동 기판을 캐리어 기판으로부터 박리하거나 들어올림으로써 야기된 인장 굽힘 스트레스가 바람직하게 최소화될 수 있다. 본 발명의 방법은, 비접착 단계 동안에 초음파를 사용함으로써, 비접착 동안에 굽힘 스트레스 적용의 감소나 제거에 도움이 될 수 있다.
본 발명의 출원일 시점에서의, 디스플레이 시장의 전형적인 종래의 TFT 장치에 있어서, 전기 회로의 트랜지스터, 레지스터, 인덕터, 와이어 등과 같은 작동 구성요소가 고-정밀 유리 기판의 표면상에 형성된다. 따라서, 본 발명의 공정에 있어서, 작동 기판은 유리 기판일 수 있다. 특히 바람직한 실시예에 있어서, 작동 기판의 두께는 기껏해야 500㎛, 예를 들면 150㎛, 200㎛, 250㎛, 300㎛, 350㎛, 400㎛, 및 450㎛이다. 상기 기재한 바와 같이, 이러한 얇은 작동 기판이 캐리어 기판과 결합될 때, 상기 작동 기판은 예를 들면, 두께가 대략 600㎛ 및 700㎛인 더욱 두꺼운 기판에 대해 특히 설계되고 제조된 표준 종래의 설비에 대해 장점이 될 수 있다. 유리 작동 기판의 구성이 작동 구성요소를 표면상에 제조하는데 적당한 경우, 본 발명에서는 중요하지 않다. 아래 기재된 예시적인 상업적 유리의 구성은 본 발명의 작동 기판에 적당할 수 있으며, 상기 기판에는 미국 뉴욕 코팅에 위치한 Corning Incorporated사(이후 "코닝")의 Eagle XG®; 코닝사의 Jade ®; 일본 Nippon Electric Glass사의 OA-20; 및 일본 Asahi사의 AN-100이 있다. 그러나, 작동 기판이 재료에 기초할 수 있거나 또는 여러 재료를 포함한다고 배제되면 안되며, 상기 재료에는 예를 들면: 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리설폰, 폴리에테르, 폴리올핀 등과 같은 유기 중합체; β-리타아휘석(β-spodumene), β-석영(β-quartz), 첨정석(spinel), 또는 여러 결정질 상과 같은 것을 포함한 유리-세라믹 재료; 지르코니아, 크리스토발라이트와 같은 세라믹 재료; 및 단일의 결정질 실리콘, SiC, GaAs 등과 같은 결정질 재료가 포함될 수 있다. 작동 기판은 미처리(bare) 유리 기판의 경우에서와 같이, 단일의 균질한 재료로 만들어질 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 유리 기판과 같은 작동 기판은 마모 보호, 접착 조정 및/또는 취성의 감소와 같은 요구되는 특성을 제공할 수 있는 임의의 중합체나 분자로 코팅될 수 있다. 예로서, 퍼플루오로옥타데킬트리클로로시레인(perfluorooctadecyltrichlorosilane)이 사용되어 유리 접착을 엘라스토머에 조정하고 1㎛ - 50㎛ 두꺼운 폴리이미드 코팅이 사용되어 유리 표면을 접촉 손상으로부터 보호할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 작동 기판은 복잡한 복층 구조체를 구비하고, 상기 복층 구조체는 예를 들면 (i) 사전에 만들어진 광학 구성요소나 전기 구성요소를 지지하는 시트 재료; 및 (ⅱ) 2개의 유리 시트를 포함한 유리 패키지를 포함하며, 상기 2개의 유리 시트는 상기 2개의 유리 시트 사이에서 사전에 만들어진 광학 구성요소나 전기 구성요소를 사이에 개재한다.
캐리어는 디스플레이 기판으로 사용될, 매우 높은 함유물이나, 코드나 또는 줄무늬 결함 레벨의 산업용 또는 여러 저 품질의 유리 기판으로 만들어질 수 있다. 그러나, 이들 물리적 또는 광학 결함은 캐리어 기판으로 사용되는 것을 방지하지 못한다. 캐리어는 또한 융합(fusion), 슬롯(slot), 플로트(float), 또는 여러 시트 성형 방법을 통해 성형될 수 있다. 캐리어는 작동 기판과 동일한 영역일 수 있거나 또는 약간 더 큰 영역일 수 있다. 캐리어가 약간 더 크다면, 상기 캐리어는 장치 처리 방법 동안에 엣지 충격으로부터 작동 기판을 보호할 것이다. 예를 들면, 캐리어는 5㎜만큼 약간 더 크며, 상기 캐리어의 엣지가 다듬질되거나, 라운드처리되거나 또는 연마되어, 장치 제조 설비에서 겪게 되는 전형적인 충격을 감당한다. 또한 캐리어가 작동 기판과 상이한 기하학적 형상을 취할 수 있다. 또한 작동 기판은 더욱 큰 캐리어 기판상에 타일로 덮힐 수 있다. 또한 캐리어가 표면 특징부, 홈, 또는 구멍을 구비할 수 있어, 접착제 접착이나 또는 위치결정을 가능하게 한다. 캐리어 기판과 작동 기판이 함께 접착되었을 때 결합 강성이 전형적인 처리 설비로 적용가능한 경우에 캐리어 기판이 홀로 작동 기판과 동일한 두께 및 강성을 갖는다.
작동 기판과 캐리어 기판 사이의 접착제가 이어지는 단계의 필요한 공정 조건에 따라, 예를 들면, 유기물 기반의 접착제 필름, 엘라스토머, 또는 무기 접착 층일 수 있다. 오염물에 민감한 반도체 재료 및 장치가 작동 기판의 하류 처리에서 형성되는 경우에, 저 탈가스(low outgassing) 접착제가 요구된다. 특정 실시예에 있어서, 접착제 층이 특히 비-평탄한 엘라스토머와 같은 엘라스토머인 것이 유리하며, 이러한 실시예에는 실리콘 탄성체, 플루오로실리콘(fluoroslicone) 탄성체 및 과불소탄성체(perfluoroelastomer)가 포함된다. 이들 중에서, 과불소탄성체는 완벽한 가교(cross-linking)를 이루는 능력과 불소 원자에 의한 수소 원자의 총 재배치 때문에 여러 경우에 특히 매우 적합하며, 이는 예를 들면, 실리콘 및 플루오로실리콘 보다 우수한 화학적 내구성과 400℃에 이르는 온도의 열적 안정성과 같은, 저 레벨의 탈가스(예를 들면, 325℃에서 1시간 침지 후 검출되지 않은 탈가스) 및 고 레벨의 열적 안정성과 화학적 안정성을 함께 야기시킨다. 과불소탄성체는 작동 기판 및 캐리어 기판의 구성에 따른 여러 경우에 대한 부가적인 장점일 수 있는 실리콘 탄성체보다 유리에 대한 보다 고 접착 에너지를 나타낼 수 있다.
실리콘 탄성체는, 상기 실리콘 탄성체의 접착 레벨이 경화 동안에 가교제(cross-linker)의 양을 변경시킴으로써 간단하게 조정될 수 있다는 장점을 가진다. 그러나, 최종 제품에서의 미반응 가교제 및/또는 저 분자 중량의 부(species)는 전자제품의 구성요소가 제조되는 동안에, 허용가능하지 않은 레벨의 탈가스를 발생시킬 수 있다. 상기 기재한 바와 같이, 과불소탄성체는 전형적으로 탈가스의 문제점을 가지지 않는다.
접착제는 작동 기판과 캐리어 기판 사이의 접합 경계면에 도포될 때 액체이거나 또는 실질적으로 고체일 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에 있어서, 접착제가 양면 접착제 테이프로 개시될 수 있다. 다른 일 실시예에 있어서, 접착제가 먼저 예-중합 액체나 고체로 도포되고, 이후 예를 들면, 열적 또는 방사선요법(irradiation) 개시로써 유도된 중합처리된다. 경우에 따라, 접착제가 캐리어 기판의 전체 표면과 작동 기판의 제 1 표면, 또는 상기 표면의 일부를 커버할 수 있다. 부분 적용 범위가 작동 기판의 캐리어 기판과 접착제 사이, 또는 이들 양자의 접착 강도를 조정하도록 사용될 수 있다. 액체 형태나 또는 고체 형태의 예-중합 접착제의 도포는 주조, 플로우(flow) 코팅, 브러쉬 코팅, 스프레이 코팅, 딥(dip) 코팅, 스크린 프린팅 등과 같은 당업자에게 알려진 종래의 설비 및 공정에 의해 영향을 받을 수 있다.
도포 및 이어지는 공정 조건에 따라, 접착제가 (i) 먼저 캐리어 기판의 표면에 도포되고, 중합되어, 이후 작동 기판의 제 1 표면에 부착되거나; 또는 (Ⅱ) 먼저 상기 작동 기판의 상기 제 1 표면에 도포되고, 중합되어, 이후 상기 캐리어 기판의 표면에 부착되거나; 또는 (ⅲ) 중합에 이어서, 상기 작동 기판의 상기 제 1 표면과 상기 캐리어 기판의 표면에 동시에 직접적으로 도포되어, 2개의 기판 사이의 필요한 접착에 영향을 미친다. 특정 실시예에 있어서, 접착제 층이 작동 기판의 제 1 표면과 직접 접촉하는 충분하게 매끈한 표면을 구비하도록 요구된다. 이 때문에, 접착제의 예-중합 층이 캐리어 기판의 표면에 먼저 도포되면, 예를 들면, 퍼플루오로시레인(perfluorosilane)(예를 들면, 퍼플루오로데킬트리클로로(perfluorodecyltrichlorosilane))의 얇은 층의 증착에 의해 소수성이 된 유리 시트와 같은 매끈한 소수성 가압 기판으로 중합 동안에 커버될 수 있다. 가압 기판의 표면 품질과 상기 가압 기판이 접착제에 가하는 하중은 중합 단계의 끝 부분에서 접착제의 두께와 표면 거칠기를 제어하기 위해 변할 수 있다. 일반적으로, 접착제의 예-중합 층이 캐리어 기판의 표면에 먼저 도포되고, 이어서 중합되며, 이후 작동 기판이 중합 접착제 층에 부착되면, 상기 접착제와 상기 작동 기판 사이의 접착보다 상기 중합 접착제와 상기 캐리어 기판 사이의 접착이 보다 단단할 수 있다. 이는 중합 반응으로부터 초래된 중합 접착제 사이의 접착이 공유 결합을 포함하기 때문인 한편으로, 작동 기판과 중합 접착제 사이에 이어서 형성된 접착이 주로 van der Waals 타입이다.
도포에 따라, 접착제가 작동 기판과 캐리어 기판 중 어느 한 기판과 보다 강한 접착을 나타내거나, 또는 양 기판과 실질적으로 동일한 레벨의 접착을 나타낼 수 있다. 그러나, 특정 실시예에 있어서, 특히 접착제가 작동 기판의 제 1 표면보다 캐리어 기판과 보다 강한 접착을 나타내는 것이 바람직하다. 특정 실시예에 있어서, 캐리어 기판과 접착제 사이의 필요한 레벨의 접착이 달성되기 위하여, 상기 접착제가 상기 캐리어 기판의 표면에 도포되기 전에, 접착 촉진제가 상기 캐리어 기판의 표면에 도포된다. 접착이 실리콘의 경화율을 변경시킴으로써 촉진될 수 있다. Gent, The Journal of Adhesion, 79, pp315-325, (2003)를 참조하기 바람. 여러 엘라스토머에 대해, 접착 촉진제가 접착의 필수 레벨을 달성하는데 도움이 될 수 있다. L. Leger, Macromol. Symp. 149, pp197-205 (2000)를 참조하기 바람. 예를 들면, 과불소탄성체 및 유리로 이루어진 지지체의 경우에, 예를 들면, FDS(perfluorooctadecyltrichlorosilane)와 같은 하나 이상의 불소첨가된 시레인이 접착 촉진제로서 사용될 수 있다. 불소첨가된 시레인이 유리 상에 증착되어 불소첨가된 체인(chain)이 과불소탄성체로 침투되고 이 결과 엘라스토머와 유리 지지체 사이의 접착을 향상시킬 수 있다. 캐리어 기판과의 이러한 보다 강한 접착은 접착제 및 캐리어 기판으로부터 작동 기판의 차별적인 비접착을 야기시켜, 상기 작동 기판의 이후 조정 및 처리를 용이하게 할 수 있다. 특정 실시예에 있어서, 접착제의 층을 지지하는 캐리어 기판이 어느 하나의 작동 기판의 처리를 위해 재사용되고 재생될 수 있도록 매우 요구된다. 이들 실시예에 있어서, 접착제와 캐리어 기판 사이의 보다 강한 접착이 특히 장점이 된다. 상기 기재한 바와 같이, 캐리어 기판과의 이러한 더욱 강한 접착이 캐리어 기판의 표면에 적용시 그러나 작동 기판에 부착되기 전에 접착제의 중합에 의해 영향을 받을 있다. 다른 한편으로, 캐리어 기판과 접착제 사이의 보다 약한 접착이 요구되는 경우에, 접착-감소 층은 접착제가 캐리어 기판의 표면에 도포되기 전에 상기 캐리어 기판의 표면에 도포될 수 있다.
도포에 따라, 작동 기판과 캐리어 기판 사이의 접착제의 두께가 폭넓게 변할 수 있으며, 예를 들면, 그 두께의 범위는 1㎛ 내지 수천 마이크로미터이며, 특정 실시예에 있어서 기껏해야 1000㎛이고, 예를 들면 1㎛ 내지 300㎛이거나, 1㎛ 내지 200㎛이거나, 1㎛ 내지 100㎛이거나, 또는 1㎛ 내지 50㎛이다. 작동 기판의 두께가 500㎛이하이고, 작동 기판과 캐리어 기판의 총 두께가 1000㎛ 이하인 경우에, 접착제의 두께의 범위가 1㎛ 내지 200㎛이며, 예를 들면 1㎛ 내지 100㎛이거나, 1㎛ 내지 50㎛이거나, 10㎛ 내지 100㎛이거나, 또는 10㎛ 내지 80㎛이도록 요구된다. 접착제의 두께가 도포 방법과 적용된 접착제의 양에 따라 제어될 수 있다. 접착제의 영(Young)의 계수의 범위가 또한 폭넓다. 예를 들면, 이 범위는 대략적으로 1MPa 내지 10MPa, 예를 들면, 대략적으로 1MPa 내지 5MPa이다.
쇼어 A 경도는　연질의 재료의 경도를 측정하도록 사용된 표준화된 테스트이다. 여러 경도 테스트와 같이, 압입기가 제시된 외력으로 재료를 가압하고, 그리고 압입 깊이(즉, 삽입에 대한 재료의 저항)가 쇼어 A 경도 값을 결정하도록 사용된다. 작동 기판과 캐리어 기판 사이에 있는 접착제가 엘라스토머인 경우에, 상기 엘라스토머의 쇼어 A 경도의 범위가 10 내지 90이며, 특정 실시예에 있어서 10 내지 80이거나, 또는 특정 실시예에 있어서 10 내지 60이거나, 또는 15 내지 60, 10 내지 50, 20 내지 50, 30 내지 50 등과 같이 10 내지 70 이도록 매우 요구된다.
거칠기(Ra)는 스캐닝 간섭 현미경을 사용해 측정되며 상기 스캐닝 간섭 현미경은 표면 품질을 나타내는 간섭 핑거프린트가 알려진 기준 표면을 포함한다. 샘플의 거칠기를 결정하기 위하여, 광원은 샘플 및 기준 표면 모두를 조광한다. 샘플 및 기준 표면으로부터 반사된 광은 샘플의 거칠기에 따른 간섭 핑거프린트를 제공하도록 재결합되고 나노미터의 거칠기 값으로 변환된다. 예를 들면 기껏해야 183nm, 기껏해야 180nm, 기껏해야 175nm, 기껏해야 170nm, 기껏해야 160nm, 기껏해야 150nm, 기껏해야 140nm, 기껏해야 130nm, 기껏해야 120nm, 또는 기껏해야 110nm로 작동 기판의 제 1 표면에 접착하는 접착제의 표면 거칠기는 접착제의 예-중합 층의 중합에 의해 형성된 캐리어 기판과 접착제 사이의 접착보다 실질적으로 더 낮은 작동 기판과 접착제 사이의 바람직한 접착에 특히 유리하다고 알려졌다. 상기 기재한 바와 같이, 접착제의 중합 층의 표면 거칠기는 접착제의 예-중합 층이 중합되는 단계 동안에 사용된 가압 기판의 표면의 품질로써 제어될 수 있다.
캐리어 기판에 사전에 접착된 접착제의 중합 층에 작동 기판의 제 1 표면을 부착하는 것은, 상기 작동 기판을 접착제의 표면상에 배치함으로써, 달성될 수 있다. 상기 기재한 바와 같이, 다른 처리 없이, 작동 기판의 제 1 표면과 접착제 사이의 접착이 van der Waals 외력에 의해 일반적으로 야기되고, 충분하지만 일반적으로 약하며, 이는 접착제와 작동 기판 사이의 경계면에서의 이어지는 비접착을 용이하게 할 수 있다. 작동 기판의 제 1 표면이 접착제와 작동 기판 사이의 접착을 증가시키거나 또는 감소시키기 위해, 예를 들면 코팅 층을 적용함으로써 화학적으로 변경될 수 있다.
상기 기재한 바와 같이, 접착제의 표면과 작동 기판 사이의 경계면에서의 차별적인 비접착은 특정 실시예에서 매우 요구되므로, 비접착 단계의 끝부분에서, 접착제 층이 캐리어 기판의 표면에 부착 유지될 수 있다. 그러나 (엘라스토머와 같은) 접착제와 캐리어 기판 사이에 형성된 접착이 충분한 고 박리 강도를 가질 필요가 있으므로, 캐리어 기판 - 작동 기판 조립체의 처리공정이 일단 완료되면, 상기 작동 기판이 상기 엘라스토머로부터 박리됨에 따라 접착제 층이 캐리어 기판에 부착되어 유지된다. 정량적으로, 캐리어 기판과 접착제의 표면 사이의 접착이 이러한 작동성을 이루도록, 20 밀리미터/분의 박리 속도 및 90도의 박리 각도에서 측정될 때, 적어도 0.5 킬로뉴톤/미터의 박리 강도를 가질 필요가 있다. 박리 강도는 인장 강도를 측정하도록 구성된 INSTRON® 기기를 사용해 측정된다. 주어진 박리 속도 및 각도에 대해, 즉, 접착제 층과 캐리어 기판 사이의 경계면에 대한 20 밀리미터/분 및 90도에 대해, 인장 부하가 측정되는 동안 모니터되어 에너지로 변환된다.
일단 접착제로 합쳐진 작동 기판 및 캐리어 기판을 포함한 조립체가 형성되면, 상기 작동 기판의 제 2 표면이 상기 조립체의 두께를 갖는 단일의, 두꺼운 기판에 대해 유사한 방식으로 처리될 수 있다. 이러한 처리는 예를 들면, 작동 구성요소의 제조뿐만 아니라, 두께 감소, 표면 폴리싱과 같은 표면 변경, 러프닝(roughening), 필름 증착, 엣칭, 방사선 노출, 부가적인 기판이나 또는 필름에 접착 등을 포함한다. 다양한 작동 구성요소가 작동 기판의 제 2 표면상에 형성될 수 있다. 이러한 작동 구성요소는 광학 장치, 기계 장치, 전기 장치 또는 이들의 조합품이나 결합품을 포함할 수 있다. 예를 들면, 광학 구성요소는 디스플레이; 색상 필터; 평탄한 도파관; 평탄한 도파관 구성요소 및 장치; 렌즈; 광 증폭기; 멀티플렉서; 디멀티플렉서; 등을 포함한다. 기계적 구성요소는 MEMS; 밸브; 등을 포함한다. 전기 구성요소는 예를 들면, 트랜지스터; 다이오드; 커패시터; 레지스터; 인덕터; 안테나; 트랜시버; 컨덕터; 센서; 포토다이오드; 및 이들의 조합품 및 결합품; 등을 포함한다. 작동 구성요소는 재료의 작동 층이거나 또는 그 일부일 수 있다. 예를 들면, 작동 층은 실리콘(비결정질, 다결정질 또는 단일의-결정질)의 단일의 층일 수 있다. 당업자는 작동 기판의 제 2 표면상의 이러한 작동 구성요소를 제조하는데 필요한 처리 조건 및 재료를 알고 있다. 작동 구성요소를 성형하는 단계 동안에, 조립체가 고온, 다양한 화학 용액, 증기, 다양한 에너지 레벨 및 양(dosage)에서의 방사능, 기계적 진동, 기계적 스크러빙(scrubbing), 브러싱(brushing), 가속 및 감속 등으로 처리될 수 있다. 접착제에 대해 선택된 재료, 그리고 상기 접착제와 2개의 기판 사이의 접착 강도가 이러한 처리 조건을 견딜 수 있도록 상당히 요구된다.
본 발명에 따르면, 캐리어 기판으로부터의 작동 기판의 비접착은 초음파를 접합 경계면에 적용하면 도움이 된다. 제조된 장치의 적용에 따라, 접착제와 작동 기판 사이의 보다 약한 접착이 요구되는 경우에 상기 접착제와 상기 작동 기판 사이의 경계면에서 비접착이 발생하거나, 또는 상기 접착제와 캐리어 기판 사이의 보다 약한 접착이 요구되는 경우에 접착제 층과 상기 캐리어 기판 사이의 경계면에서 비접착이 발생하거나, 또는 상기 양 경계면에서, 상기 접착제 층의 양면에서의 접착이 분리 단계에서 파손되도록 충분하게 깨지는 것이 요구되는 경우에 비접착이 발생하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 기재한 바와 같이, 일반적으로, 접착제 층과 작동 기판 사이의 경계면이 비접착되어 이어지는 작동에 기판 조정을 용이하게 하고 가능한 접착제의 층을 구비한 캐리어 기판의 재사용과 재생을 가능하게 하는 것이 보다 바람직하다.
초음파 에너지가 전형적인 초음파 유닛을 사용해 적용될 수 있다. 대표 주파수의 범위는 20kHz - 400kHz이거나, 예를 들면 20kHz 내지 300kHz이다. 하나의 옵션으로서 초음파 세정 욕이 있다. 일례의 설비가 Bransonic 및 Sonix IV Corporation에 의해 판매된다. 더욱 정교한 유닛이 스캐닝 초음파 현미경에 포함된 것과 유사하다. 이들은 적용된 초음파 에너지의 크기, 위치 및 주파수를 스윕(sweep)할 수 있다. 초음파 주파수 및 파워가 투과하는 음파의 빔의 목표 특정 깊이 및 영역으로 제어된다. 이렇듯, 초음파 파워가 작동 기판과 캐리어 기판 사이의 접착 층으로 이송될 수 있다. 일례의 이러한 설비가 Sonix, Inc에 의해 판매된다. 다른 한 옵션으로서 치과의술에 사용된 초음파 공구가 있다. 이들은 자기변형으로써 에너지를 만들고, 초음파 에너지를 전달하는 집중된 액체의 스트림을 제공한다. 초음파 유닛에 대한 일례의 판매자로 Bonart Medical Technology가 있다.
특히 유리한 실시예에 있어서, 조립체는 초음파가 적용되는 액욕에 배치된다. 액은 초음파를 접합 경계면에 전달한다. 특정 이론으로써 구속되지 않으면서, 초음파 적용에 의해 야기된 액상의 매개물에서의 마이크로캐비테이션의 붕괴는 접합 경계면이 파손되게 하고 기판이 분리되게 한다고 여겨진다. 욕에 사용되는 일례의 액체가 탈이온화된 물일 것이다.
조립체가 배치된 액상의 매개물의 표면 장력은 초음파 비접착 공정의 효능에 영향을 미친다고 알려졌다. 전형적으로, 욕에서의 액상의 매개물의 표면 장력이 낮으면 낮을수록, 비접착 공정은 더욱더 효과적이다. 특정 이론에 구속되지 않으면서, 표면 장력이 낮으면 낮을수록, 액체가 보다 용이하게 습윤될 수 있고 접합 경계면의 크랙을 통과하며, 이에 따라 초음파 에너지가 보다 용이하게 상기 접합 경계면으로 깊게 전파하여, 완전한 파손 및 분리를 야기시킨다고 여겨진다. 따라서, 비교적 적은 표면 장력을 갖는 액체를 액욕에 포함하는 것이 유리하다. 이 때문에, 에탄올, 아세톤, 에탄올과 아세톤의 혼합물, 물과 에탄올의 혼합물, 물과 아세톤의 혼합물, 계면활성제를 포함한 수용액 등은 보다 낮은 표면 장력이 주어져 순수한 탈이온화된 물보다 액욕에 대해 보다 유리할 수 있다. 에탄올이 제조 공정에서 사용된 재료와 호환가능하게 주어진 디스플레이 장치와 같은 광전자 가전제품용 작동 기판에 특히 유리한 초음파 커플링 매개물이다.
다른 실시예에 있어서, 초음파가 트랜스듀서로부터 액욕과 다른 커플링 매개물을 통해 캐리어/작동 기판 조립체에 적용된다. 이러한 커플링 매개물이 도파관이거나, 또는 초음파를 조립체의 국부 영역에 전달하는 조립체의 국부 영역에 적용된 액체일 수 있다.
비접착 및 분리가 전형적으로 접합 경계면의 엣지로부터 시작하고 보다 깊은 영역으로 전파하기 때문에, 초음파가 조립체의 엣지 영역으로 보다 고 강도를 적용하는 것이 바람직하다. 이 정도로, 비접착 단계의 초기 단계에서 적어도 엣지 영역에 초음파의 방향성 적용이 요구된다. 이러한 초음파의 위치결정은 또한 작동 기판이 캐리어 기판으로부터 비접착함으로서 분리 공정 동안에 이동하도록 조정될 수 있다.
접합 경계면에 단독으로 초음파 에너지를 적용하면, 작동 기판 및/또는 캐리어 기판의 분리 및 접합 경계면의 파손을 야기시킬 수 있다. 선택적인 실시예에 있어서, 초음파 적용은 롤러 비접착, 프라이잉(prying), 엣칭 등과 같은 여러 비접착 기술을 조합하여 사용된다. 초음파 적용은 엣칭 및 여러 기계적 비접착과 동시에 행해질 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 초음파 적용이 기계적 프라이잉 및 롤러 비접착 또는 엣칭 이전에 행해질 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 초음파 적용은 엣칭 단계 이후에 행해질 수 있다. 임의의 이러한 실시예에 있어서, 초음파 적용은 여러 비접착 노력의 집중을 감소시켜고, 이에 따라 작동 기판 및/또는 캐리어 기판에 대한 기계적 손상이나 화학적 손상의 감소를 초래한다. 특히, 초음파 적용은 기계적 굽힘이나 또는 프라이잉에 의해 야기된 인장 스트레스를 감소시키거나 제거하고, 비접착 동안에 화학적 엣칭의 필요성을 감소시키거나 제거하여, 비접착 단계의 수율을 증대시킬 수 있다.
초음파의 강도 및 방향, 주파수 그리고 조립체의 온도가 비접착 공정의 효능을 결정하는 모든 중요한 파라미터이다. 당업자가 본 발명의 기술에 기초한 여러 테스트로써 작동 파라미터를 선택할 수 있다. 일반적으로, 온도가 높으면 높을수록, 비접착이 보다 효과적이다. 더욱이, 온도가 초음파, 특히 엣칭 적용과 연관하여 사용된 여러 비접착 기술의 효능에 영향을 미칠 수 있다.
비접착 롤러가 비접착 단계에서 사용될 때, 또는 기판이 들어올려진다면, 박리 반경이 적어도 5cm이거나, 특정 실시예에 있어서 적어도 10㎝이거나, 특정 다른 실시예에 있어서 적어도 20㎝이거나, 특정 다른 실시예에 있어서 적어도 30㎝인 것이 바람직하다. 박리 반경이 크면 클수록, 박리 동안에 기판이 받게 되는 스트레스가 더 작게 된다.
특정 실시예에 있어서, 비접착 단계 동안, 초음파가 적용될 때 기판 조립체가 수직으로 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 기판이 이러한 공정 동안에 실질적으로 수평으로 배치된다. 그러나, 조립체의 나머지부로부터 캐리어 기판 및/또는 작동 기판을 분리하는 동안에 인장 스트레스 시 기판 중량의 부정적인 영향을 감소시키기 위하여, 초음파 적용 동안에 또는 그 이후에 기판이 서로 분리될 때 조립체가 실질적으로 수직으로 배치되도록 요구된다.
다음에, 본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 아래에서 더욱 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 TFT 디스플레이를 제조하기 위해 본 발명에 따른 일 실시예의 공정을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1의 1A에 있어서, 대략 400㎛의 두께를 갖는 유리 기판으로 만들어진 캐리어 기판(101)이 제공된다. 단계 (1)에 있어서, 예-중합 과불소중합체(103)의 층이 캐리어 기판(101)의 하나의 주 표면에 적용되어 구조체(1B)를 초래한다. 단계 (2)에 있어서, 예-중합체(103)의 층이 열 경화되어, 캐리어 기판을 이후 부가될 작동 기판에 접착하는 접착제의 층으로 사용하는 엘라스토머(105)의 실질적인 탈가스가 없는 층을 초래할 수 있다. 단계 (2)에 있어서, 임시 가압 기판(도시 생략)이 중합 동안에 층(103)을 커버하도록 사용되고, 이후 실질적으로 매끈한 표면이나 또는 제어된 표면 거칠기의 표면을 갖는 중합 층(105)을 얻도록 제거될 수 있다. 단계 (3)에 있어서, 캐리어 기판(101) 및 엘라스토머(105)의 중합 층을 포함한 구조체(1C)의 상부에 작동 기판(107)이 배치되어 구조체(1D)를 만든다. 기판(107)은 TFT을 유리 기판에 제조하는데 적당한 대략 300㎛ 두께의 얇은 유리 기판일 수 있다. 이어지는 단계 (4)에 있어서, 기판(107)의 반대쪽 표면이 TFT 및 여러 작동 구성요소를 포함한 층(109)의 구조체(1E)를 구비한 조립체를 얻도록 처리된다. 이후, 단계 (5)에 있어서, 초음파가 구조체(1E)에 가해져 엘라스토머 층(105) 및 캐리어 기판(101)(구조체(1F))으로부터 작동 기판(107)의 바람직한 분리에 도움이 된다. 이러한 실시예에 있어서, 단계 (5)의 끝 부분에서, 엘라스토머 층(105)이 캐리어 기판(101)에 접착된 상태를 유지한다.
도 1의 단계 (5)에서의 초음파 적용이 다양한 방식으로 실행될 수 있다. 도 2에 있어서, 전체 조립체(1E)가 액욕에 가라앉으며, 상기 액욕은 예를 들면, 액체 에탄올(203)을 컨테이너(201)에서 포함하며, 초음파(205)가 컨테이너의 벽을 통해 다수의 방향으로부터 트랜스듀서에 의해 상기 컨테이너에 적용된다. 초음파의 이러한 다수의-방향성 적용이 작동 기판(107)과 엘라스토머 층(105) 사이의 접합 경계면에 보내어져 이들 사이의 차별적인 비접착을 달성할 수 있다. 도 3에 있어서, 전체 조립체(1E)가 예를 들면, 컨테이너(301) 내의 액체 에탄올(303)을 포함한 액욕에 가라앉으며, 상기 액욕에 초음파(305)가 도 2에 도시된 것보다 더 촛점이 맞춰진 방식으로 트랜스듀서로부터 적용된다. 초음파의 이러한 방향성 적용은 작동 기판(107)과 엘라스토머 층(105) 사이의 접합 경계면의 목표 영역에 전달되어 이들 사이의 차별적인 비접착이 달성될 수 있다. 초음파(305)가 순차적인 비접착을 초래하는 접합 경계면의 총 영역을 스캔하도록 나아가게 될 수 있다. 초음파(305)가 작동 구성요소(109)의 공정 최적화 및 호환성에 따라 작동 기판이나 또는 캐리어 기판 중 어느 한 기판을 통해 나아갈 수 있다.
도 4는 전체 조립체(1E)를 액욕에 배치시키지 않은 초음파-조력식 비접착 공정을 개략적으로 도시한 도면이다. 대신에, 초음파(405)가 캐리어 기판의 아래로부터, 접합 경계면의 목표 영역으로 액상의 매개물, 커플링제 등과 같은 도파관의 사용을 통해 트랜스듀서(407)로부터 나아가게 된다. 도 3의 실시예와 유사하게, 초음파 빔이 총, 대형 액욕을 사용하지 않고도 순차적인 비접착을 초래하는 접합 경계면의 전체 영역을 스캔하도록 나아갈 수 있다.
도 5는 도 4의 실시예를 약간 변경한 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5에 있어서, 초음파 빔이 접합 경계면의 엣지 영역 쪽을 직접적으로 목표로 하여, 엣지로부터의 잠재적으로 보다 신속한 비접착 개시를 초래한다. 도 4와 유사하게, 커플링제(503)는 액체 스트림일 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 초음파 적용 동안에 또는 그 이후에, 표면 작동 층(109)을 구비한 작동 기판(107)의 분리는 예를 들면, 접착제 또는 진공을 통해, 표면(109)에 부착된 비접착 롤러(601)를 사용함으로써 엘라스토머 층(105) 및 캐리어 기판(101)으로부터 이루어진다. 알 수 있는 바와 같이, 비접착 롤러의 사용 때문에, 기판(107) 및 작동 구성요소 층(109)이 비접착 동안에 기계적 인장 스트레스를 받게 되며, 이러한 스트레스는 최종 롤러-조력식 비접착 단계 동안에 또는 그 이전에 초음파의 적용에 의해 감소된다.
도 7은 작동 기판(107)을 엘라스토머 층(105)(구조체(7B))으로부터 떼어내기 위하여, 양면 접착제를 통해 표면(101 및 109)(구조체(7A 및 7B))에 각각 임시적으로 부착된 프라이잉 플레이트(701 및 703)을 사용하는 것을 나타낸 도면이다. 접합 경계면으로의 초음파 적용 때문에, 이러한 프라이잉 공정이 용이해지고 초음파 적용 없이도 보다 용이하게 된다.
본 발명은 아래에서 예시적으로 기재한 실시예로 또한 설명되어 있다.
실시예
실시예 1
취성 실리카 무기 접착제를 사용해 캐리어 기판에 임시 접합된 작동 기판은 활동성 초음파 욕에 노출되어 있다. 접착 층으로의 미소균열 및 액체의 투과가 관찰된다. 이는 초음파 노출이 접착제와 작동 기판 사이의 접착을 약하게 할 수 있고 분리에 도움이 될 수 있다는 것을 나타낸다.
실시예 2
엘라스토머 접착제(표면 장력 γs = 17 mJ/㎡)를 사용해 캐리어 기판에 임시 접합된 작동 기판의 접착 강도는 고장 없이 물(표면 장력 γL = 72 mJ/㎡) 초음파 욕에서 도 1에 도시된 바와 같은 공정으로 만들어지고 테스트된다. 동일한 장치가 물에 비해 더욱 낮은 표면 장력(γL = 23 mJ/㎡)의 액체, 아세톤에서 테스트되고 디라미네이션(delamination)이 관찰된다.
당업자라면 본 발명에 대한 다양한 변경 및 수정이 본 발명의 범주 및 사상 내에서 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명에 대한 이들 다양한 변경 및 수정이 첨부된 청구범위로 제공된 본 발명의 범주 내에서 이루어진다는 것임을 알 수 있을 것이다.

Claims (19)

  1. 제 1 표면, 상기 제 1 표면의 반대쪽 제 2 표면, 및 상기 제 1 표면과 상기 제 2 표면 사이의 두께(T1)를 갖는 얇은 작동 기판을 포함한 장치 제조 방법에 있어서,
    (A) 접착제의 층을 접합 경계면에서 사용해, 두께(T2)를 갖는 캐리어 기판에 상기 작동 기판의 상기 제 1 표면을 접합하는 단계;
    (B) 상기 작동 기판의 상기 제 2 표면을 처리하는 단계; 및
    (C) 초음파 빔을 상기 접합 경계면의 엣지 영역쪽으로 직접적으로 목표로 하여, 초음파를 상기 접합 경계면에 적용하는 단계를 갖는 비접착 초기 단계를 적어도 포함하는, 상기 작동 기판으로부터 상기 캐리어 기판을 분리하는 단계를 포함하는 얇은 작동 기판을 포함한 장치 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 (A) 단계에서 사용된 접착제는 실리콘 접착제 및 과불소 탄성체 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 얇은 작동 기판을 포함한 장치 제조 방법.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 (C) 단계는 상기 초음파를 상기 접합 경계면에 적용한 이후에, 상기 작동 기판을 상기 캐리어 기판으로부터 박리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 얇은 작동 기판을 포함한 장치 제조 방법.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 (C) 단계에 있어서, 상기 (B) 단계에서 형성된 작동 구성요소가 손상되지 않도록, 상기 초음파가 적용되는 것을 특징으로 하는 얇은 작동 기판을 포함한 장치 제조 방법.
  5. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 접착제의 상기 층은 상기 작동 기판에 대한 접착력보다 상기 캐리어 기판에 대한 접착력이 더 강한 것을 특징으로 하는 얇은 작동 기판을 포함한 장치 제조 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 (C) 단계 끝 부분에서, 상기 캐리어 기판은 상기 접착제의 상기 층에 접착된 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 얇은 작동 기판을 포함한 장치 제조 방법.
  7. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 (A) 단계는
    (A01) 상기 캐리어 기판의 표면상에 상기 접착제의 예-중합 층을 도포하는 단계; 및 이어서
    (A02) 상기 캐리어 기판에 접착된 상기 접착제의 중합 층을 얻기 위하여, 상기 예-중합 층을 중합하는 단계; 및
    (A03) 상기 접착제와 상기 캐리어 기판 사이의 접착보다 더 약한 상기 작동 기판과의 접착이 이루어지도록, 상기 접착제의 상기 중합 층 상에 상기 작동 기판의 상기 제 1 표면을 배치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 얇은 작동 기판을 포함한 장치 제조 방법.
  8. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 (A) 단계는:
    (A11) 제 1 코팅의 제 1 층을 상기 캐리어 기판의 표면상에 형성하는 단계;
    (A12) 상기 제 1 코팅의 상기 제 1 층과 상기 작동 기판의 상기 제 1 표면 사이에 상기 접착제의 상기 층을 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 얇은 작동 기판을 포함한 장치 제조 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 (A11) 단계에 있어서, 상기 제 1 코팅의 상기 제 1 층은 시레인으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 얇은 작동 기판을 포함한 장치 제조 방법.
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