KR20070004655A - 극박 필름의 분리를 위한 유리-변형 응력파 및나노일렉트로닉스 장치 제작 - Google Patents
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Abstract
기판 및 코팅 사이에 인장력을 만들기 위한 장치로, 상기 기판은 제 1 축 내의 제 1 면 및 제 2 면에 의하여 한정된 두께를 가지고, 상기 코팅은 상기 코팅 및 상기 기판이 코팅/기판 접촉면을 형성하기 위하여 밀접하게 접촉한 상태에서 제 1 축을 따라 축 방향으로 이격되도록 상기 기판의 제 1 면에 가해진다. 상기 장치는 상기 기판의 제 1 면에 배치되고 제 1 축을 따라 일정한 간격을 이루는 유리 부재를 가진다. 상기 유리 부재는 코팅/기판 접촉면에 응력파를 전파하여 기판 및 코팅 사이에 인장력을 만들도록 구성된다.
응력파, 인장응력
Description
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기술 분야
본 발명은 일반적으로 화이버 또는 평평한 기판 위로 코팅을 하는 것에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 기판과 박막 사이의 접촉면 인장 강도를 측정하고 극박 필름을 파쇄하기 위한 개선된 방법 및 시스템에 관한 것이다.
필름 및 코팅은 다른 산업에서 널리 사용되어 왔다. 그 중 특히, 예를 들어, 엔진에 대한 열장벽 코팅; 커팅 툴, 씰(seal), 및 조인트에서 트라이볼로지 코팅; 페인트 어셈블리에서 중합체 층; 합성물에서 화이버 코팅; 전자 장치에서 전기, 자기 및 광학적인 다층; MEMS-기초 기계적 및 임상적 장치에서 금속 및 세라믹 필름을 포함한다. 합성 물질 분야에서 얇은 코팅과 화이버 사이의 접촉면은 작용하는 매트릭스 갈라짐을 피하도록 하기 위하여 고려된다. 트라이볼로지 분야에서, 다양한 유형의 자기, 전도, 광학 또는 전기적인 기능적 코팅, 열장벽, 부식 또는 마모 저항성과 같은 보호적 코팅, 또는 장식적인 코팅과 그들의 아래쪽 기판 사이의 접촉면이 흥미로운 대상이다.
앞서 말한 다양한 적용에서, 접촉면의 인장 강도는 접촉면 분리 과정을 직접 조절하고, 종종 코팅 성분의 용도 및 신뢰도를 조절하는 중요한 특성이다. 필름의 유착은 그들의 목적 기능을 수행하기 위하여 필수적이다. 그러므로, 이러한 모든 적용에서의 중심 목표는 유착을 최대화하는 것에 의하여 필름 박리 및 코팅 파괴를 피하고, 코팅된 성분의 오랜 기간 신뢰도롤 예측하는 것이다. 부가적으로, 접촉면 인장 강도의 측정은 상기 적용에서 코팅의 신뢰할 만한 성취를 위하여 중요한 것이다. 이들 이슈는 대개 프로세스의 기능(필름 증착 및 표면 변화) 및 서비스(습도 및 온도) 변화와 같은 다른 층들 사이의 유착면에 대한 기초적인 이해를 구하는 것에 의하여 제기된다.
이들 목적은 일반적으로 기술계에서 흔히 적용되는 레이저 파쇄 기술과 같은 유착 계측 기구를 사용하여 달성된다. 전형적으로, 고에너지를 갖는 레이저 펄스는 지압 플레이트, 금속 층, 기판 플레이트, 및 코팅 조합체의 평면 배열에 작용하도록 만들어진다. 레이저 펄스는 대상 기판의 뒷 표면과 레이저 파장이 투과되는 융해 석영 지압 플레이트 사이에 끼워진 두꺼운 금속 필름에 작용한다. 일반적으로, 금 또는 알루미늄이 레이저 흡수 필름으로 사용된다. 지압된 금에 레이저 에너지가 흡수되면 어셈블리 축의 구속에 의하여, 테스트 코팅 접촉면을 향하여 쏘아지는 압축 충격파를 만들게 되는 필름의 갑작스런 팽창을 이끈다. 압축 펄스가 접촉면을 칠 때 상기 압축 펄스의 일부는 코팅으로 전달된다. 이 압축 펄스가 있는 코팅의 자유 표면으로부터 코팅을 제거하게 되는 인장 펄스로의 반영이고 충분히 높은 진폭으로 주어져 있다.
미국 특허 번호 5,438,402는 1 마이크로미터 두께로 내려가는 접촉 평면의 인장 강도를 결정하기 위하여 기술계에서 주목할 만한 개선점을 제공한다. 그러나, 0.5 마이크로미터 이하의 두께를 가진 극박 필름이 나노테크놀로지를 사용하는 초 고밀도 장치를 개발하기 위한 마이크로일렉트로닉스 산업에서 연구의 초점으로 되었다. 또한, 유사한 길이 규모에서의 유착은 대량 양산시 MEMS 기초한 기계적이고 임상적인 장치의 물질 최적화에 중요하게 될 것이다. 그러므로, 0.5μm이하 두께의 필름으로 측정 능력을 확장할 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 매우 얇은 필름 사이에 접촉면의 인장 강도를 측정하는 것이다.
다른 목적은 유리 변형 응력파를 사용하여 반도체 및 공학적 기판로부터 얇은 필름 라인 또는 그들의 완성된 구조를 분리시키고 들어올리며, 구조를 재구성하기 위하여 원하는 기판 위에 놓는 것이다. 이는 현재 사용되는 습에칭 기술을 생략하여 MEMS 및 나노 스케일 장치를 제작하는 방법으로 더 빠른 방법이 된다. 적어도 이들 목적의 일부는 다음 발명에서 충족될 것이다.
본 발명의 한 측면은 기판 및 코팅 사이에 인장 응력을 만들기 위한 장치로서, 상기 기판은 제 1 축 내의 제 1 면 및 제 2 면에 의하여 한정된 두께를 가지고, 상기 코팅은 코팅/기판 접촉면을 형성하기 위하여 상기 코팅 및 기판이 밀접하게 접촉한 상태로 제 1 축을 따라 축 방향으로 이격되도록 상기 기판의 제 1 면에 도포된다. 상기 장치는 기판의 제 2 면에 놓이고 제 1 축을 따라 축 방향으로 이격된 유리 부재를 가진다. 상기 유리 부재는 코팅/기판 접촉면에 응력파를 전달하여 기판 및 코팅 사이에 인장력 또는 인장응력을 만들도록 구성된다.
본 측면의 더욱 바람직한 형태에서, 인장응력은 코팅/기판 접촉면에서 기판로부터 코팅을 분리하기 위하여 구성된다. 일반적으로, 응력파는 대락 5 나노세컨드에서 100 나노세컨드까지의 길이 범위를 가진다. 이상적으로, 응력파는 희박화 충격(rarefaction shock) 형성을 포함한다. 유리 기판은 대략 0.5μm 보다 얇은 두께를 가지는 코팅을 분리하도록 구성된다. 그러나, 본 발명은 대략 0.5μm 보다 두꺼운 두께를 가지는 다양한 코팅에 사용될 수도 있다.
한 태양에서, 유리는 제 1 축에서 쏘아진 Nd-Yag 레이저 빔에 의하여 응력파를 전달하기 위하여 구성된다. 전형적으로, 유리 부재는 기판의 제 2 면에 결합된다. 유리 부재는 파이렉스, 소다 석회, 석영, 붕규산염 또는 유사한 물질을 포함할 수 있다. 유리 부재는 어떠한 두께를 가질 수 있으나, 바람직하게는 대략 0.1mm 내지 5mm 범위의 두께를 가진다.
몇몇 태양에서, 장치는 상기 유리 부재에 인접하여 배치된 구속 부재를 더 포함할 수 있다. 또한, 에너지 흡수층은 구속층 및 유리 부재 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 기판로부터 코팅을 분리하는 방법을 포함하고, 상기 기판은 제 1 축에 교차하여 배치되는 제 1 면과 제 2 면을 가지고, 상기 코팅은 코팅/기판 접촉면을 형성하기 위하여 상기 코팅 및 기판이 밀접하게 접촉한 상태로 제 1 축을 따라 축 방향으로 이격되도록 상기 기판의 제 1 면에 가해진다. 상기 방법은 제 1 축을 따라 기판의 제 2 면 위에 유리 부재를 위치시키는 단계, 제 1 축에서 상기 유리 부재에 레이저 펄스를 쏘이는 단계; 유리 부재를 통하여 코팅/기판 접촉면으로 응력파를 전파하여 기판 및 코팅 사이에 인장 응력을 만드는 단계; 및 응력파 발생 인장 응력에 의하여 상기 기판로부터 코팅을 분리하는 단계를 포함한다.
바람직한 태양에서, 전달되는 응력은 대략 0.5μm 보다 얇은 두께를 가지는 코팅을 분리하기 위하여 구성된 길이를 가진다.
다른 태양에서, 상기 방법은 제 1 축을 따라 유리 부재를 위치시키는 단계가 상기 기판의 제 2 면에 유리 부재를 결합시키는 단계를 포함하는 것을 더 포함한다. 또한, 구속 부재는 유리 부재의 자유 측면에 인접하여 위치될 수 있다. 상기 방법은 제 1 축에서 레이저 펄스를 쏘는 것이 유리 부재 위에 코팅된 에너지 흡수층에 레이저 펄스를 쏘는 것을 포함하도록 구속층 및 유리 부재 사이에 있는 유리 부재의 자유 측면 위에 에너지 흡수층을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 측면의 한 형태에서, 코팅/기판 접촉면에서 응력파에 의하여 만들어진 응력은 대략 1.0GPa을 초과한다. 특히, 코팅/기판 접촉면에서 응력파에 의하여 만들어진 응력은 대략 2.0 GPa을 초과한다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 장치는 제 1 기판로부터 나노 구조를 분리하기 위하여 공개되고, 상기 나노 구조는 제 1 기판의 앞면에 부착된다. 상기 장치는 상기 나노 구조의 반대편인 제 1 기판의 뒷면에 배치된 유리 부재, 및 상기 유리 부재에 레이저 빔을 쏘기 위하여 구성되는 레이저원, Nd-Yag 레이저를 포함한다. 상기 유리 부재는 레이저 빔의 작용으로 상기 나노 구조에 응력파를 전파하여 나노 구조 및 제 1 기판 사이에 인장응력을 만드는 것에 의하여 상기 나노 구조를 제 1 기판로부터 분리하도록 구성된다.
현재 측면의 한 형태에서, 상기 장치는 제 1 기판의 앞면의 맞은편에 위치된 제 2 기판을 더 포함하고, 상기 제 2 기판은 제 1 기판으로부터 분리된 나노 구조를 수용하기 위하여 구성된다.
바람직한 태양에서, 장치는 제 2 기판 위에 배치되는 유착 층을 더 포함한다. 상기 유착 층은 일반적으로 나노 구조와 제 2 기판 사이의 결합을 형성하기 위하여 구성된다. 하나 이상의 스페이서가 제 2 기판로부터 제 1 기판을 분리하기 위하여 더 포함될 수 있다.
다른 측면에서, 수용 기판으로 실리콘 플랫폼을 전달하기 위한 장치는 상기 실리콘 플랫폼의 뒷면에 배치된 유리 기판, 및 상기 유리 부재에 레이저 빔을 쏘기 위하여 구성되는 레이저원을 포함한다. 상기 유리 부재는 레이저 빔에 의하여 작용시킨 결과 실리콘 플랫폼과 유리 기판 사이에 인장응력을 발생시키고, 상기 인장응력이 실리콘 플랫폼을 수용 기판으로 보내도록 구성된다.
현 양상의 한 모드에서, 에너지 흡수층은 실리콘 플랫폼으로부터 반대측에 있는 유리 기판에 인접하여 위치되어, 에너지 흡수층 및 유리 기판은 실리콘 플랫폼 및 유리 기판 사이에 인장응력을 발생시키기 위하여 유리 기판을 통하여 응력파를 전달하도록 구성될 수 있다.
에너지 흡수층이 없는 다른 형태에서, 레이저 빔은 실리콘 플랫폼과 유리 기판 사이에 인장응력을 만들기 위하여 유리 기판을 통과한다.
많은 태양에서, 실리콘 플랫폼은 하나 이상의 회로를 포함한다. 실리콘 플랫폼은 얇은 Si 필름을 포함할 수도 있다.
다른 형태에서, 수용 기판은 폴리머를 포함한다. 상기 수용 기판은 폴리머 필름으로 스핀(spin) 코팅될 수 있다.
본 발명의 다른 양상은 명세서의 다음 부분에서 설명될 것이고, 상세한 설명은 발명을 제한하는 것이 하니고 더욱 바람직한 태양을 공개하기 위한 목적이다.
본 발명은 오직 설명을 위하여 다음 도면을 참조하는 것에 의하여 더욱 완전하게 이해될 것이다.
설명을 위하여 도면을 더욱 구체적으로 참조하여, 본 발명은 도 4 내지 도 6 및 도 7B 내지 도 13에서 일반적으로 나타낸 장치로 구체화된다. 본 장치는 구성 및 부분이 세부적으로 다를 수 있고, 본 방법은 여기에서 발표된 것과 같은 기본 개념을 벗어나지 않는 범위에서, 특정 단계 및 순서가 다를 수 있음을 기억하여야할 것이다.
본 발명의 장치 및 방법은 매우 얇은 필름 접촉면(0.5 마이크로미터보다 얇은 두께), 및 공학적 기판 위에 놓인 그들의 다층의 인장 강도(유착성)를 측정한다. 본 발명은 유리 변형 응력파를 사용하여 반도체 및 공학적 기판로부터 얇은 필름 라인 또는 그들의 완성된 구조를 분리하고 들어올린다. 장치 및 방법들은 구조를 재구성하기 위한 원하는 기판 위에 이들 얇은 필름 또는 구조를 붙잡도록 더욱 노출된다. 이는 일반적으로 사용되는 습에칭 기술을 생략하는 것에 의하여 MEMS 및 나노 스케일 장치를 제작하는 더욱 빠른 길로 이를 수 있다. 이 방법은 나노 회로 또는 마이크로 회로를 만들기 위한 매력적인 대안을 제공할 수도 있다.
도 1은 레이저 도플러 변이 간섭계 12 및 레이저 파쇄 기구를 사용하는 접촉면 인장강도 측정 시스템을 나타낸다. 입력 레이저 20는 제 1 축을 따라 빛의 펄스 빔을 만든다. 제 1 광학 부재 22는 빛의 입력 빔을 수용하기 위하여 제 1 축을 따라 위치된다. 상기 부재 22는 입력 빔을 조준하고 상기 조준된 빔 24을 제 1 축에 거의 평행하고 샘플 어셈블리 16와 일치하는 제 2 축을 따라 통과시킨다. 샘플 어셈블리 16는 일반적으로 구속 부재, 에너지 흡수층, 기판 부재 및 샘플 코팅을 포함하고, 이들은 제 2 축을 따라 순차적으로 일정한 간격을 이루고 이에 가로질러 위치된다.
레이저 도플러 변이 간섭계 시스템 12은 제 2 입력 레이저 34, 상기 레이저 34 입력 빔을 수용하도록 위치되는 제 1 조준 렌즈 L1, 및 제 1 고정 거울 M2을 포함하는 측정 수단이다. 상기 거울 M2은 제 1 반사 축 38을 따라 레이저 빔을 통과시키기 위하여 제 1 조준 렌즈 L1로부터 각을 이루어 오프셋된다. 제 1 반사 축 38은 레이저 34에 의하여 만들어지는 입력 빔을 거의 가로지른다. 빔 스플리터 28는 입력 빔 38의 선택 부분을 수용하도록 반사 축 38을 따라 배치된다. 빔 스플리터 28 위로 투과되는 빔의 일부는 제 2 반사 축 40을 따라 이를 통하여 지나간다. 또한, 반사 축 38을 따라 지나가는 빔의 선택된 일부는 빔 스플리터 28에 의하여 제1 출력 축 41을 따라 제 2 고정 거울 M1로 쏘아진다. 제 2 반사 축 40을 따라 지나가는 레이저 빔은 샘플 어셈블리 16의 자유 표면을 투과하고 축 40을 따라 빔 스플리터 28로 다시 반사된다. 빔 스플리터 28는 샘플 어셈블리 16로부터 반사된 빔의 선택된 일부를 제 2 출력 축 42을 따라 통과시킨다. 제 1 및 제 2 출력 축 41, 42은 반사 축 38, 40에 가로질러 배치된다. 제 2 조준 렌즈 L2는 빔 스플리터 28로부터 빔의 반사된 부분을 수용하도록 제 2 출력 축 42을 따라 위치된다. 제 2 조준 렌즈 L2는 제 2 출력 축 42을 따라 포토 다이오드 44로 빔을 통과시킨다. 포토 다이오드 44는 반사된 빔을 수용하기 위하여 제 2 출력 축 42을 따라 위치되기도 한다. 포토 다이오드 44는 투과한 빔의 반사 부분에 대응하여 신호 45를 만든다. 포토 다이오드 신호 45는 디지타이저 46와 전기적인 통신을 한다. 디지타이저 46는 컴퓨터 48와 전기적인 통신을 하는 출력 신호 47를 만들기도 한다.
샘플 어셈블리 16의 자유 표면에 유발된 진동을 측정하기 위하여, 도 1의 레이저 도플러 변위 시스템 12이 사용된다. 레이저 34는 축 36을 따라 레이저 빔을 만들기 위하여 작동된다. 제 1 조준 렌즈 L1는 빔을 조준하고 고정 거울 M2를 따라 빔을 통과시킨다. 거울 M2은 축 36에 대하여 각을 이루어 오프셋된다. 거울 M2은 반사 축 38을 따라 레이저 34 빔을 반사시킨다. 빔 스플리터 28는 반사된 레이저 빔을 수용하도록 반사 축 38을 따라 위치된다. 빔 스플리터 28는 반사 축 40을 따라 반사된 빔의 선택된 부분을 통과시키면서, 동시에 제 1 출력 축 41을 따라 투과 빔의 선택된 부분을 통과시킨다. 바람직한 태양에서, 빔 스플리터는 반사 축 38에 대하여 어떤 각으로 놓일 수 있으나, 바람직하게는 45도 각이다. 또한, 빔 스플리터는 바람직하게는 레이저 빔을 두 개의 동일한 빔으로 나눈다.
고정 거울 M1으로부터 반사되는 빔은 참조파이고 제 2 축 40을 따라 코팅 32의 자유 표면으로부터 반사된 빔은 신호 빔이다. 참조파 및 신호 빔은 빔 스플리터 28에서 섞이고, 제 2 출력 축 42을 따라 통과된다. 렌즈 22, 바람직하게는 콘벡스 렌즈는 섞인 빔을 조준하고 축 42을 따라 포토 다이오드 42로 빔을 통과시킨다. 포토 다이오드 44는 코팅 자유 표면의 움직임, 예를 들어, 전이 속도에 비례하는 신호 45를 만든다. 포토 다이오드 44 출력 전압 신호는 디지타이저 46와 전기적으로 통신한다. 그 후, 디지타이저는 컴퓨터 48와 통신하는 출력 신호 47를 만들기 위하여 작동된다.
디지타이저 46는 포토 다이오드 44의 프린지 레코드에 대응하는 신호 47를 만든다. 프린지 레코드는 컴퓨터 48에 의한 샘플 어셈블리 자유 표면 16의 속도에 관계된다. 코팅 자유 표면의 전이 속도는 일련의 웨이브 기계식을 통하여 접촉면 응력에 관련된다. 더욱 상세하게는, 레이저 영향의 각 레벨에서 만들어진 피크 접촉면 인장 응력은 컴퓨터 48를 통한 최대 자유 표면 속도에 관계된다. 컴퓨터 48는 기판의 자유 표면에서 측정된(각각 측정된) 응력 펄스를 얻고 기판 면에 있는 접촉면 위에 작용하며, 접촉면 및 코팅 자유 표면에서 (일반화 요인을 통하여 일반화되는) 응력의 피크 인장 진폭을 결정한다. 앞의 진폭의 비는 코팅 또는 기판 자유 표면에서 측정된 피크 응력을 접촉면 피크 응력으로 전환하기 위하여 사용되는 전달 계수를 포함한다.
도 2A는 기술계에서 흔히 사용되는 레이저 파쇄 기술을 사용하는 실험을 나타낸다. A 3-나노세컨드(ns) 길이 Nd: YAG 레이저 펄스는 샘플 어셈블리 50에 쏘아지고 (12-25mm 직경 및 1-mm 두께를 가지는 기판 디스크의 뒷 표면과 SiO2의 10 내지 20μm 두께 층 사이에 끼워진 0.5μm 알루미늄 필름 52위의 3mm 직경 영역에 걸쳐 작용하도록 만들어진다.
작동시, 제 1 입력 레이저 20는 제 1 축을 따라 렌즈 22를 통과하는 레이저 펄스를 만든다. 렌즈 22는 구속층 50에 투과되는 조준 빔 24으로 레이저 펄스를 조준한다.
구속 물질 50은 입력 레이저 펄스가 일반적으로 투과하고, 이에 의하여 에너지 흡수 알루미늄층 52으로 펄스를 전달한다. 에너지 흡수층 52에 의한 레이저 펄스의 흡수는 어셈블리의 축의 구속, 예를 들어 구속 물질 54 및 기판 56로 인하여, 기판 56 앞 표면에 배치된 테스트 코팅 58 및 기판 56을 향하여 쏘아진 압축 충격파 또는 펄스를 만드는 알루미늄층 52의 갑작스런 융해 유도 팽창에 이른다.
도 2B에서 나타낸 것과 같이, 기판 56을 통하여 퍼지는 압축 응력 펄스가 기판 56 및 테스트 코팅 또는 샘플 58 사이의 접촉면을 투과한다. 압축 펄스가 접촉면에 부딪힐 때 압출 펄스의 일부는 코팅으로 전달된다. 압축 펄스는 반사되는 코팅 자유 표면 60에 도달하고, 이에 의하여 신장 펄스 T를 형성한다. 접촉면 인장 응력은 도 2A에서 나타낸 광학 간섭계를 사용하여 (펄스 반사 동안 유도된) 코팅의 자유 표면 60의 전이 변위 히스토리를 측정하는 것에 의하여 얻어진다. 이는 충분히 높은 진폭이 주어진, 기판/코팅 접촉면으로부터 코팅 58의 제거를 이끄는 인장 펄스 T의 형성이다.
인장 펄스가 코팅 58 또는 기판 56의 자유 표면으로부터 반사될 때, 자유 표면에 있는 입자들이 비추는 응력 펄스의 전이 프로파일에 비례하는 전이 속도를 경험한다. 이 전이 속도는 도 2A의 레이저 도플러 간섭계 시스템 70에 의하여 직접 측정된다. 도플러 간섭계 시스템 70은 제 2 입력 (아르곤 이온) 레이저 72, 일련의 조준 렌즈, 거울 M1-M3, 및 포토 다이오드 74 및 디지타이저 76를 포함한다.
밀도 ρ 및 두께 h의 코팅에 대하여, 접촉면 응력 δ는 측정된 전이 속도 v(t)로부터 측정된다:
δ(h,t)=1/2ρc[v(t+h/c)-v(t-h/c)]
c는 필름에서 수직 응력파 속도이다.
상기 검토된 기본 기술에서 필름을 분리시키기 위하여 사용되는 레이저 발생 응력파 프로파일은 도 3에서 다시 만들어진다. 이들 측정은 Si 와퍼 기판과 함께 만들어졌다. 상승 및 포스트 피크 감쇠 시간은 증가하는 레이저 영향에서 얻어진 증가하는 응력 펄스 진폭과 함께 크게 변하지 않는다. 전형적인 응력 펄스 프로파일은 1-2ns의 상승 시간 및 약 16-20ns 정도의 점진적인 포스트 피크 감쇠를 가진다. 그러나, 수백 나노세컨드까지의 응력파가 혼합 기판에서 만들어질 수 있다. 필름이 응력파의 파장에 비하여 매우 얇다면 초기 압축 펄스의 꼬리 말단은 앞 말단이 필름의 자유 표면으로부터 반사한 후 인장파로써 되돌아오는 동안 여전히 접촉면에 있다. 소거 간섭 때문에, 피크 접촉면 인장응력은 항상 초기 압축파의 진폭보다 작다.
피크 접촉면 인장응력의 진폭이 필름 두께, 인장 펄스의 상승 시간 및 포스트 피크 감소 시간과 함께 l비선형적으로 감소하고 필름 두께가 0으로 되는 제한적인 경우에 0이 된다. 그러므로, 얇은 층에 대하여, 피크 접촉면 인장응력은 기판 내부 피크 인장응력보다 더 낮을 수 있다. 본래의 강한 접촉면에서, 그러한 조건은 대개 원하는 접촉면이 분리될 수 있기 전에 기판 내에서 파괴된다.
표 1은 Si 와퍼 기판 56 위에 배치된 코팅 58 스푸터를 가진 Cu/TaN 이중층 시스템에 대하여 기본적인 레이저 파쇄 기술을 사용하는 접촉면 인장 강도 측정을 요약한다. 코팅 58의 불충분한 코팅 두께 때문에 처음 세 샘플에 대한 Si 기판 내에서 파괴가 관찰되었다. 이들 샘플에 대한 Si 기판 내에서 피크 인장 강도에서의 일관성이 주목되었는데, 5GPa의 Si의 인장 강도를 나타내었다. 이를 샘플에 대하여 Si/TaN 접촉면 인장 강도는 오히려 더 낮고, 그 접촉 강도 이하이다. 필름 두께가 증가할 때, 파괴 궤적은 기판로부터 접촉면으로 변화하였다. 일관적으로, Si 내의 피크 인장 응력은 이전 샘플에서 측정된 강도보다 더 낮다. 접촉 강도는 접촉면 화학 조성이 다양한 두께의 필름에 대하여 동일하다면 실험은 동일한 기본 강도를 측정한다는 것을 나타내면서, 마지막 두 개의 샘플에 대하여 동일한 것으로 밝혀졌다. 그러므로, 접촉면 강도는 단순하게 반사 압축 펄스에 대하여 충분한 "공간"을 제공하기 위하여 필름 두께를 증가시키거나 상부에 다른 층을 첨가하는 것에 의하여 극박 필름 샘플에서 측정될 수 있다.
그러나, 몇몇 시스템에서 증가된 필름 두께로 인하여 가능한 필름 구조 및 화학 조성 변화에 관한 이슈 때문에, 바람직한 방법은 항상 실제적인 서비스 장치 및 적용에 사용되도록 그들의 초기의 얇은 두께 상태 또는 동일한 형태에서 필름을 테스트하는 것이다. 따라서, 극박 필름(0.5μm보다 얇은 두께)의 연속적인 파쇄 및 결과적인 그들의 유착성의 측정은 크게 중요하게 되었다.
유한 부재-기초 시뮬레이션을 사용하여, Yuan 및 Gupta(1993)는 주어진 코팅 두께에 대하여 포스트 피크 붕괴 시간이 접촉면 인장 강도를 최대화하는데 가장 중요하다는 것을 나타내었다. 실제로, 포스트 피크 붕괴 시간이 0으로 줄어든다면, 즉, 웨이브 프로파일이 "희박화 쇼크"를 가진다면, 이론적으로 임의의 작은 두께의 필름에 대한 접촉면 인장 응력은 들어오는 압축 펄스의 진폭과 동일할 것이다. 본 발명에 따라, 이러한 이론적인 가능성은 유리층을 사용한 샘플 어셈블리로 실험적으로 현실화되었다.
도 4는 본 발명에 따른 예시적인 샘플 어셈블리 100를 나타낸다. 샘플 어셈블리 100는 구속 부재 102, 에너지 흡수층 104, 유리 기판 부재 106, 실리콘 기판 부재 108, 및 자유 표면 112을 가지는 코팅 110을 포함하고, 모두 축을 따라 순차적으로 일정한 간격을 이루며 가까이 마주보고 접촉한 상태로 축에 가로질러 배치된다.
도 4에서 나타낸 것과 같이, Nd-Yag 레이저 펄스 114는 구속층 102에 일반적으로 교차하는 샘플 어셈블리 100에 쏘아진다. 레이저 펄스는 에너지 흡수 알루미늄층 104에 작용하고 이를 가열하기 위하여 물-유리 구속층 102를 통하여 지나간다. 알루미늄층 104의 연속적인 팽창은 유리 기판 106 및 실리콘 기판 108을 통하여 전파되는 압축 충격파 또는 웨이브를 만든다. 펄스 웨이브는 신장 펄스를 형성하기 위하여 코팅 110으로 전달된다.
에너지 흡수층 104은 금 또는 게르마늄 또는 심지어는 평범한 검은 스카치 테이프와 같은 다양한 금속 또는 비금속 물질로 구성될 수 있으나, 바람직하게는 얇은 알루미늄 필름으로 구성된다. 구속 부재 102는 바람직하게는 고체 물 유리(water glass)로 구성되고 5 마이크로미터 및 100 마이크로미터 두께 사이이며; 바람직하게는 5마이크로미터이다. 구속 부재는 2-프로판올, 물, 실리콘 다이옥시드와 같은, 업계에서 알려진 유사한 질을 가진 많은 다른 조성물을 포함할 수도 있다. 대안의 태양으로, 구속 부재는 심지어 투명 스카치 테이프를 포함할 수 있다.
실리콘 기판 30은 바람직하게는 원래 원형이고 직경 10밀리미터 및 30밀리미터 사이이고, 바람직하게는 1밀리미터 두께인 단일 결정질 실리콘 (Si) 와퍼로 구성된다. 샘플 코팅 32은 0.5마이크로미터 두께보다 얇을 수 있다.
응력파는 여기에서 전체로서 참조에 의하여 통합된 미국 특허 번호 5,438,402 및 도 1에서 구체화된 실험 절차를 사용하여 파이렉스, 소다 석회, 석영 및 붕규산염 유리를 포함하는 유리 기판 부재 108로 측정되었다. 유리 견본에 들어오는 응력파 프로파일을 정확하게 정의하기 위하여, 이들 테스트는 0.5μm 두께 광학 등급 EPOTECH 301 FL 에폭시를 사용하여 0.7mm 두께 Si 와퍼에 1.0mm 두께의 유리 슬라이드를 결합하는 것에 의하여 수행되었다. 응력파는 상기 검토된 방법으로 물유리-구속 Al 필름 104을 벗기는 것에 의하여 Si 내에서 만들어졌다. 간섭계 측정에 대하여, Al의 400Å 층은 유리의 자유 표면 위에 배치되었다. 도 5A 및 5B는 소다 석회 유리를 포함하는 유리 기판 부재 108로 측정된, 증가하는 레이저 영향을 가진 일련의 응력 펄스 프로파일을 나타낸다. 도 5A에서 나타낸 것과 같이, 낮은 응력 진폭에서, 상기 프로파일은 유한 상승 시간 및 점진적인 포스트 피크 감쇠를 가지는, Si 및 다른 물질 내의 프로파일과 유사하다. 그러나, 응력 펄스 진폭이 어떤 스레숄드를 초과할 때, 응력파 120의 상승 시간은 더 길어지나, 포스트 피크 응력 프로파일은 오히려 빠르게 붕괴되기 시작한다 122. 결국, 프로파일은 "희박한 쇼크"에서와 같이, 실제로 즉석으로 떨어지는(드롭 시간은 우리 기구의 한계 내이다) 포스트 피크 응력와 함께 달성된다. 오직 Si 기판만을 가지는 샘플 어셈블리와 비교되는 유리 기판 부재 샘플 어셈블리 100의 결과 응력파 프로파일에서의 변형은 도 5B에서 나타난다.
도 6은 유리 기판 부재 108로써 파이렉스, 소다 석회, 석영, 및 붕규산염 유리로 측정된 펄스 프로파일을 나타낸다. 상기 효과의 크기는 유리마다 다른 것으로 밝혀졌으나, 모두 희박한 쇼크를 형성한 것으로 나타났다.
플레이트 임팩트 기구를 사용한 이전의 조사자들은 그들의 작업에서의 펄스 길이가 견본 두께보다 더 크기 때문에, 유리에서 희박화 쇼크의 형성을 밝힐 수 없었다. 상기 제안된 것과 같이, 희박화 쇼크 영향은 물질로 펄스의 유한 전파 거리때문에 나타난다. 이는 본 발명의 기구에서 견본 두께(~1mm)와 비교한 응력파의 짧은 길이 (~0.1mm)때문에 이들 결과를 성취하는 것이 가능하게 되었다.
유리-변형 응력파의 사용을 입증하기 위하여, 표 2에서 요약된 샘플 세트가 준비되었다. 모든 필름(코팅 110)은 표에서 나타난 두께를 가진, 기판 위에 배치된 스푸터였다. 응력파는 유리 내부에서 직접 만들어졌다. 레이저 파쇄 절차와 일관성 있게, 유리의 자유 표면은 0.5μm 두께의 Al 필름으로 코팅되고 물 유리의 40-50μm 두께 층을 사용하여 상부로부터 구속되었다. 디스플레이 기술에서 관심을 가지는 TiN/유리, 및 Ni/유리 시스템은 매우 얇은 필름 접촉면을 분리하는데 유리 변형 웨이브의 적용 가능성을 입증하기 위하여 선택되었다.
유리 기판에 더하여, Cu(1400nm)/TiN(70nm) 이중층 시스템은 Si 기판 와퍼 108의 자유 표면 위에 코팅 112으로써 배치되었다. 미리, 응력 펄스가 Si 와퍼 내에서 직접 만들어졌을 때, 표 2에 있는 샘플 1에서 나타난 것과 같이, Si 내에서 파괴가 관찰되었다. 상기 검토한 것과 같이, 이는 접촉면의 매우 높은 강도 때문이다.
본 발명을 테스트하는 경우, Si 기판 108의 코팅 자유 표면은 유리-변형 웨이브로 인한 로딩을 허락하도록 UV 회전 에폭시를 사용하여 파이렉스, 석영 또는 붕규산염 유리층 106에 결합되었다. 파쇄 절차와 같이, 레이저 흡수 Al 층 104은 유리 기판 106의 뒷면에 증착되었고 상부로부터 물유리 102의 40-50mm 두께 층에 의하여 구속되었다. 표 2는 각 구조에 대한 특정 인장 강도 값과 함께, 다양한 구조에 대한 관심 있는 접촉면에서 파괴가 관찰되었다는 것을 나타낸다. 표 2는 매우 얇은 필름 경계면의 인장 강도를 측정하는데 본 발명에 따른 유리 기판을 사용할 가능성을 입증한다. 도 7A 및 7B는 표 2의 샘플 #1과 샘플 #2 사이에서 현실화된 대비 파괴 궤적을 나타낸다. 도 7A에서 나타낸 것과 같이, 파괴 궤적은 유리 기판이 사용되지 않았을 때, Cu(1400nm)/TiN(70nm)/Si 시스템에서 Si 기판 108 내에서 발생하였다. 반면에, 도 7B는 본 발명의 유리 변형 웨이브가 사용되었을 때 파괴의 높은 확대도를 나타낸다. 화실표는 Si 기판 108 내에서 균열을 가지지 않는 Cu/TiN 접촉면(즉, 코팅층 110 내)에서 파괴를 나타낸다. 2.62GPa의 접촉면 인장 강도 값이 측정되었다. 이는 오히려 높은 값이고, 기본적인 파쇄 기구를 사용하여 성취하는 것은 불가능하였다.
도 7A 및 7B에서 나타난 결과는 도 8A 및 8B에 정량적으로 나타내었다. 도 8A는 도 7A 및 7B에서 나타난 파괴에 대응하는 Si 기판 발생 웨이브 및 붕규산염 유리 변형 웨이브로부터 얻어진 측정된 자유 표면 속도 프로파일 130 및 132를 나타낸다. 따라서, 희박화 쇼크 행동은 붕규산염 유리 변형 웨이브 발생 프로파일 132에서 관찰되었다. 접촉면 인장 강도 히스토리 134와 136는 붕규산염 유리 변형 웨이브 프로파일에 대응하고 기판 프로파일은 도 8B에서 나타난다. 도 8B에서 볼 수 있는 바와 같이, 접촉면 인장 강도 프로파일 136의 극적인 증가는 유리 변형 웨이브에서 관찰되었다.
나노테크놀로지 영역에서 중요하게 될 수 있는 관련 적용은 나노스케일 회로를 제조하고 전자 기판(Si, Ge, 등) 위에 나노와이어로 구성된 구조를 가지는 장치와 같은 나노일렉트릭스 및 MEMS 장치 제작에 이들 공간 웨이브를 사용하는 것이다. 나노 회로 기초 장치는 기존의 미크론 스케일 기술이 가지는 가능성보다 훨씬 빠른 진행 속도를 유도하는 것이 기대된다. 오늘날 사용되는 포토리소그래피 기술은 제작될 수 있는 가장 작은 외관 크기의 면에서 한계점에 도달하였다. 나노와이어 제작을 위한 새로운 아이디어는 (매우 느린) E-beam 에칭, 및 이방성-격자-미스매치-기초 필름 증착 아이디어를 포함한다. 후자의 접근에서, 필름 및 기판에 대한 물질은 한 방향에서 실질적인 격자 미스매치가 있고 다른 방향에서는 거의 없도록 선택된다. 넓은 미스매치는 필름 성장을 구속하면서, 제로-격자-미스매치-방향에서 필름 성장을 촉진한다. 그러므로 이 방법은 소수의 선택된 필름/기판 조합으로 제한된다.
도 9A 및 9B는 본 발명에 따른 나노와이어 분리 및 복구 어셈블리 200의 개요도를 나타낸다. 나노와이어 성장을 합성하기 위하여 특정 기판 204 위에 놓인 나노와이어 202는 본 발명의 원칙을 사용하여 분리될 수 있다. 상기 도 4에서 검토된 것과 같이, 레이저 펄스는 유리 기판 206 및 인접 실리콘 기판 204을 통하여 전파되는 압축 충격파를 일으키면서, 유리 기판 206의 자유 측면 위의 얇은 Al층 208으로 쏘아질 수 있다. 충격파는 실리콘 기판 204로부터 나노와이어 202를 분리하는 인장력을 만들기 위하여 나노와이어 202를 반사시킨다. 상기 살펴본 바와 같이, 그러한 얇은 와이어의 분리는 본 발명의 유리-변형 웨이브를 사용하는 경우에만 가능하다.
도 9B에서 나타낸 것과 같이, 분리된 와이어는 나노와이어 202의 자유 표면 반대측에 위치한 원하는 전자 기판 212위에 "잡히거나" 회수될 수 있고, 이에 의하여 스페이서 210에 의하여 분리된다. 전자 기판 212은 유착 214의 매우 얇은 층 또는 자기 조립된 분자층을 가질 수 있다. 회로는 이 과정의 반복된 사용에 의하여 구조될 수 있다. 이 구성하에서, 사용되는 기판의 형태에 대한 제한은 없다.
도 9A의 시스템의 물리적인 묘사는 도 10A에서 나타낸 것과 같은 단면을 가지는 다층 플라스틱 기판 220 위에서 입증된다. 상부 층의 도 10B의 도면은 Si 장치가 기판 회로와 통신하도록 하는 전기 접촉을 위하여 사용되는 리드 범프 222를 나타낸다. 레이저는 기판의 상부층을 향하여 응력파를 보내기 위하여 본 발명에 따른 플라스틱 기판 220의 하면으로 작용되었다. 응력파는 리드 범프 222를 분리하였고 이들 분리된 범프는 도 10B에서 나타낸 것과 같은 연성 플라스틱 테이프 226에서 잡혔다.
이 과정의 성과는 도 10B 및 도 11에서 입증되고, 이는 테이프 226 위에 있는 분리된 리드 범프 222의 낮고 높은 확대 마이크로그래프를 나타낸다. 레이저 에너지가 증가될 때, 리드 범프 영역 아래의 분리 또한 달성된다는 것이 부가적으로 주목되었다.
그러므로, 그러한 경우에, 그 밑에 있는 필름과 함께 이를 따라 리드 범프 22가 기판 220로부터 자유롭게 당겨졌고 플라스틱 테이프에 잡혔다. 도 10A에 어두운 영역 224은 범프 아래에 있던 층이고, 이제 연성 테잎 기판 226의 최상부 위에서 나타난다. 도 11은 전체적으로 분리된 리드 범프의 초점도를 나타낸다. 유리 변형 웨이브의 다른 적용은 플라스틱, 예를 들어 저가 RFID 태그, TFT-기초 고효율 컴퓨터, 및 센서 시스템의 제작에 적용하기 위한 연성 기판 위에 고효율 회로를 만드는 것이다.
도 12에서 나타낸 것과 같이, 매우 높은 질의 폴리실리콘 또는 단일 크리스탈 Si층 302이 앞서 기술된 것과 같은 미리 잘 설립된 프로세스 변수를 사용하여 유리 또는 석영 기판 304 위에 (유한한 영역에 걸쳐서) 위치될 수 있다. 유리 기판 304은 유리 기판 304의 자유 측면 위에 물유리 구속 부재 308 및 알루미늄 필름 306을 가지고, 한 면에서 실리콘 층 302 및 유리 기판 304 사이에 부가적으로 위치된 실리카 층 310을 가질 수 있다.
미리 제작된 고성과 회로는 Si 또는 유리 플랫폼 304 위에 먼저 만들어질 수 있다. 다음으로, 전체 폴리실리콘 표면 302은 폴리머 필름, 즉 "수용 기판" 312으로 스핀 코팅될 수 있다. 이는 유리/Si/폴리머 샌드위치의 결과이다.
폴리머 기판을 스핀 코팅하는 것 대신, 미리 형성된 폴리머 박판 322은 도 13에서 나타낸 것과 같이, (하나 이상의 회로를 포함할 수 있는) Si 플랫폼 324의 폐쇄 위치에 놓일 수도 있었다. 높은 진폭 압축 응력파는 물-유리(328)-구속 Al 필름 330을 가지는 0.5mm-4mm 직경 영역 위로 Nd:YAG 레이저 펄스 326의 초점을 맞추는 것에 의하여 유리 기판 320의 뒷면에 만들어질 것이다. 응력파는 플라스틱 기판 위로 전체 Si 필름, Si 플랫폼, 또는 회로 324를 완전히 옮기기 위하여 Si/유리 접촉면을 직접 분리할 것이다.
다른 태양에서, 기판 320의 뒷면에 있는 구속 물유리 층 328 또는 Al 층 330이 제거될 수 있다. 이 구성에서, 레이저 펄스 326는 유리를 통과할 것이고 응력파를 보내기 위하여 Si 표면과 직접 상호작용할 것이다. 이 웨이브는 상부에 있는 폴리머 기판 322으로 Si 플랫폼 324을 전달하기 위하여 Si/유리 접촉면을 파고들 것이다. 그러므로, 패턴 전달의 메카니즘은 양 접근에서 동일하게 남아있다.
상기 설명이 많은 세부 사항을 포함함에도, 이들은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 구성되지 않고 전적으로 본 발명의 바람직한 태양의 일부에 대한 설명을 제공한다. 그러므로, 본 발명의 범위는 당업자에게 명백할 수 있는 다른 태양들 모두 포함하고, 따라서 본 발명의 범위는, 뚜렷하게 제시되지 않는 한 단일의 부재가 "하나 및 오직 하나"를 의미하는 것으로 의도되는 것이 아니고, 오히려 "하나 이상"을 의미하는 것과 같이, 첨부된 청구항 이외의 어떠한 것에 의하여 제한되지 않는다. 당업자에게 알려진 상기 기술된 바람직한 태양의 부재에 대한 모든 구조적, 화학적, 및 기능적 균등물이 참조에 의하여 여기에서 명확하게 통합되고 본 청구항에 의하여 포함되도록 의도된다. 게다가, 본 발명에 의하여 해결하고자 하는 모든 문제를 대비하고 본 청구항에 의하여 포함되는 장치 또는 방법에 대하여 필수적인 것은 아니다. 게다가, 본 문헌의 어떠한 부재, 구성 성분, 또는 방법 단계는 상기 부재, 구성 요소, 또는 방법 단계가 청구항에서 명확하게 인용되는지에 관계없이 공중에 바쳐지는 것으로 의도된다. 여기에서의 어떠한 청구항 요소도 상기 요소가 "위한 수단"이라는 문구를 사용하여 명확하게 인용하지 않은 한, 35 U.S.C. 112, 6번째 문단의 조항하에서 구성되는 것이 아니다.
[표 1] 파괴 형태에서 필름 두께의 효과
| 구성 | 피크 접촉면 인장응력(MPa) | 기판에서의 피크 인장응력(MPa) | 파괴 궤적 |
| Cu[100nm]/TaN[20nm]/Si | 38±4 | 5100 | Si 파괴 |
| Cu[500nm]/TaN[20nm]/Si | 260±18 | 4900 | Si 파괴 |
| Cu[1μm]/TaN[20nm]/Si | 280±29 | 5200 | Si 파괴 |
| Cu[5μm]/TaN[20nm]/Si | 1380±110 | 4700 | 접촉면 파괴 |
| Cu[10μm]/TaN[20nm]/Si | 1370±140 | 4200 | 접촉면 파괴 |
[표 2] 유리 변형 응력파를 사용하여 측정된 접촉면 인장 강도
| 샘플 번호 | 다층 구성 | 피크 접촉면 인장응력(MPa) | 기판에서의 피크 인장 강도(MPa) | 파괴 궤적 |
| 1. | Cu(1400nm)/TiN(70nm)/Si | 451 | 5340 | 실리콘 파괴 |
| 2. | Cu(1400nm/TiN(70nm/Si 붕규산염 유리 | 2620±2120 | Cu/TiN 접촉면 | |
| 3. | Mo[400nm]/붕규산염 유리 | 577±47 | 2624 | Mo/붕규산염 유리 접촉면 |
| 4. | Mo[1000nm]/붕규산염 유리 | 245±26 | 1050 | 붕규산염 유리 파괴 |
| 5. | Mo[400nm]/붕규산염 유리 | 577±33 | 2624 | Mo/붕규산염 유리접촉면 |
| 6. | Mo[400nm]/파이렉스 | 135±11 | 1125 | Mo/파이렉스 접촉면 |
| 7. | Mo[400nm]/석영 | 99±8 | 1110 | Mo/석영 접촉면 |
| 8. | Mo[1000nm]/붕규산염 유리 | 233±24 | 980 | 붕규산염 유리 파괴 |
| 9. | Mo[1000nm]/파이렉스 | 53±6 | 470 | 붕규산염 유리 파괴 |
| 10. | Mo[1000nm]/석영 | 48±4 | 460 | 붕규산염 유리 파괴 |
| 11. | TiN[320nm]/붕규산염 유리 | 164±11 | TiM/붕규산염 접촉면 | |
| 12. | Ni[350nm]/붕규산염 유리 | 120±13 | Ni/붕규산염 접촉면 | |
| 13. | Cr[400nm]/붕규산염 유리 | 197±16 | 2100 | Cr/붕규산염 접촉면 |
| 14. | Mo[1000nm]/Cr[400nm]/붕규산염 유리 | 210±19 | 980 | Cr/붕규산염 접촉면 |
도 1은 레이저 도플러 변위 간섭계를 사용하는 레이저 파쇄 인장강도 측정 시스템의 개요도이다.
도 2A는 종래 얇은 필름 샘플의 유착 특성을 시험하기 위한 시험 기구를 나타낸다.
도 2B는 종래 얇은 필름 샘플 어셈블리의 단면의 확대도를 나타낸 것이다.
도 3은 증가하는 레이저 영향에서 실리콘에 측정된 응력 펄스 프로파일을 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 예시적인 얇은 필름 샘플 어셈블리의 단면도이다.
도 5A는 레이저 영향의 증가 하에서 소다 석회 유리에서 응력파 프로파일의 그래프를 나타낸다.
도 5B는 소다 석회 유리의 응력파 프로파일을 Si와 비교한 그래프를 나타낸다.
도 6은 다른 유형의 유리에서 응력파 프로파일의 그래프를 나타낸다.
도 7A는 유리 없는 Cu/TiN/Si 시스템에서 파괴 궤적을 묘사한 사진이다.
도 7B는 유리를 가진 Cu/TiN/Si 시스템에서 파괴 궤적을 묘사한 사진이다.
도 8A는 도 7A 및 7B의 시스템의 표면 속도 프로파일을 비교한 그래프를 나타낸다.
도 8B는 도 7A 및 7B의 시스템의 Cu/TiN 접촉면에서 응력 히스토리를 비교한 그래프를 나타낸다.
도 9A 및 9B는 본 발명에 따른 나노와이어 분리 및 복구 어셈블리 200의 개요도를 나타낸다.
도 10A는 본 발명에 따른 리드 범프를 가지는 다층 플라스틱 기판의 단면도이다.
도 10B는 본 발명에 따른 연성 플라스틱 테이프에 묶인 응력파 분리 리드 범프를 나타내는 사진이다.
도 11은 분리된 리드 범프를 전체적으로 초점을 맞춘 도면을 나타낸다.
도 12는 폴리머 필름으로 스핀 코팅된 폴리실리콘 표면을 가진 본 발명의 대 안의 태양을 나타낸다.
도 13은 폴리머 박편을 사용하는 본 발명의 다른 태양을 나타낸다.
Claims (38)
- 제 1 축 내의 제 1 면 및 제 2 면에 의해 한정된 두께를 가지는 기판;코팅/기판 접촉면을 형성하기 위하여 코팅 및 기판이 밀접하게 접촉한 상태로 제 1 축을 따라 축 방향으로 이격되도록 상기 기판의 제 1 면에 도포된 코팅; 및상기 기판의 제 2 면에 배치되고 제 1 축을 따라 축 방향으로 이격된 유리 부재를 포함하고,상기 유리 부재는 코팅/기판 접촉면으로 응력파를 전파하여 상기 기판 및 코팅 사이에 인장 응력을 만들도록 구성되는, 기판 및 코팅 사이에 인장응력을 만들기 위한 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 인장응력은 상기 코팅/기판 접촉면에서 상기 기판으로부터 상기 코팅을 분리하기 위하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 유리는 제 1 축에서 쏘아진 Nd-Yag 레이저 빔의 작용에 의하여 응력파를 전파하기 위하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 응력파는 약 5 나노세컨드에서 약 1 마이크로세컨드까지의 길이 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 응력파는 희박화 쇼크(rarefaction shock) 현상을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 코팅은 약 0.5μm보다 얇은 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 유리 부재는 상기 기판의 제 2 면에 결합하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 유리 부재는 파이렉스, 소다 석회, 석영 또는 붕규산염 중의 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 유리 부재는 약 0.1mm에서 약 5mm까지의 두께 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판은 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 없음.
- 제 1 항에 있어서,상기 유리 부재에 인접하여 배치된 구속 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 12 항에 있어서,상기 구속층 및 상기 유리 부재 사이에 배치된 에너지 흡수층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 축을 따라 기판의 제 2 면 위에 유리 부재를 위치시키는 단계;제 1 축에서 상기 유리 부재에 레이저 펄스를 쏘는 단계;상기 유리 부재를 통하여 코팅/기판 접촉면으로 응력파를 전파하여 기판 및 코팅 사이에 인장력을 만드는 단계; 및응력파-발생 인장력에 의하여 기판으로부터 코팅을 분리하는 단계를 포함하고,상기 기판은 제 1 축에 가로질러 배치되는 제 1 면 및 제 2 면을 가지고, 상기 코팅은 코팅/기판 접촉면을 형성하기 위하여 상기 코팅 및 상기 기판이 밀접하게 접촉하는 상태에서 제 1 축을 따라 축 방향으로 이격되도록 상기 기판의 제 1 면에 도포되는, 기판으로부터 코팅을 분리하기 위한 방법.
- 제 14 항에 있어서,제 1 축에서 레이저 펄스를 쏘는 단계는 제 1 축에서 Nd-Yag 레이저 빔을 쏘는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 14 항에 있어서,응력파를 전파시키는 단계는 약 5 나노세컨드에서 약 1 마이크로세컨드까지의 길이 범위를 가지는 응력파를 전파시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 16 항에 있어서,상기 응력파는 희박화 쇼크 형성을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 16 항에 있어서,상기 응력파는 약 0.5μm보다 얇은 두께를 가지는 코팅을 분리하기 위하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 16 항에 있어서,제 1 축을 따라 유리 부재를 위치시키는 단계는 기판의 제 2 면에 유리 부재를 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 유리 부재는 파이렉스, 소다 석회, 석영, 또는 붕규산염 중의 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 21 항에 있어서,상기 유리 부재는 약 0.1mm에서 약 5mm까지의 두께 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 유리 부재의 자유 측면에 인접하여 구속 부재를 위치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 22 항에 있어서,상기 구속층 및 유리 부재 사이에 있는 상기 유리 부재의 자유 측면 위에 에너지 흡수층을 코팅하는 단계를 더 포함하고,제 1 축에서 레이저 펄스를 쏘는 단계는 상기 유리 부재 위에 코팅된 에너지 흡수층에 레이저 펄스를 쏘는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 14 항에 있어서,코팅/기판 접촉면에서 응력파에 의하여 만들어진 응력은 약 1.0GPa을 초과하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 24 항에 있어서,코팅/기판 접촉면에서 응력파에 의하여 만들어진 응력은 약 2.0GPa을 초과하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 나노 구조의 반대편인 제 1 기판의 뒷면에 배치된 유리 부재; 및상기 유리 부재에 레이저 빔을 쏘기 위하여 구성되는 레이저원을 포함하고,상기 유리 부재는 레이저 빔의 작용으로 상기 나노 구조에 응력파를 전파하여 상기 나노 구조 및 제 1 기판 사이에 인장응력을 만드는 것에 의하여 상기 나노 구조를 상기 제 1 기판으로부터 분리하는 것으로 구성되는,상기 제 1 기판의 앞면에 부착된 나노 구조를 상기 제 1 기판으로부터 분리하기 위한 장치.
- 제 26 항에 있어서,상기 레이저원은 Nd-Yag 레이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 26 항에 있어서,상기 유리 부재는 파이렉스, 소다 석회, 석영, 또는 붕규산염 중의 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 26 항에 있어서,구속층 및 유리 부재 사이에 배치된 에너지 흡수층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 26 항에 있어서,상기 제 1 기판의 앞면의 반대편에 위치한 제 2 기판을 더 포함하고, 상기 제 2 기판은 상기 제 1 기판으로부터 분리된 나노 구조를 수용하기 위하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 30 항에 있어서,상기 제 2 기판 위에 배치된 유착층을 더 포함하고;상기 유착층은 상기 나노 구조와 상기 제 2 기판 사이의 결합을 형성하기 위 하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 30 항에 있어서,상기 제 1 기판을 상기 제 2 기판으로부터 분리하는 하나 이상의 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 실리콘 플랫폼의 뒷면에 배치된 유리 기판; 및상기 유리 부재에 레이저 빔을 쏘기 위하여 구성되는 레이저원을 포함하고;상기 유리 부재는 레이저 빔의 작용에 의하여 상기 실리콘 플랫폼과 유리 기판 사이에 인장응력을 만들기 위하여 구성되고;상기 인장응력은 상기 실리콘 플랫폼을 수용 기판으로 보내기 위하여 구성되는, 실리콘 플랫폼을 수용 기판으로 보내기 위한 장치.
- 제 33 항에 있어서,상기 실리콘 플랫폼으로부터 반대측에 있는 유리 기판에 인접한 에너지 흡수층을 더 포함하고,상기 에너지 흡수층 및 유리 기판은 실리콘 플랫폼 및 유리 기판 사이에 인장응력을 만들기 위하여 상기 유리 기판에 걸쳐서 응력파를 전파하기 위하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 33 항에 있어서,레이저 빔은 실리콘 플랫폼 및 유리 기판 사이에 인장응력을 만들기 위하여 유리 기판을 통과하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 33 항에 있어서,상기 실리콘 플랫폼은 하나 이상의 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 33 항에 있어서,상기 수용 기판은 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 37 항에 있어서,상기 수용 기판은 폴리머 필름으로 스핀 코팅된 것을 특징으로 하는 장치.
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