KR20170034386A - 박형 기판 및 그 제조 방법과 기판의 반송 방법 - Google Patents

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Abstract

[과제] 기판의 제조에 있어서, 필름 또는 유리를 반송용 기판에 붙이고 또한 용이하게 박리할 수 있는 기술을 제공한다. [해결수단] 표면에 전자 소자가 형성되는 기판의 제조 방법으로서, 표면에 전자 소자가 형성되는 기판의 반송용 기판이 접합되는 접합 예정면과 이 기판을 반송하기 위한 반송용 기판의 접합 예정면 중 적어도 한쪽에 무기 재료층을 형성하는 형성 공정과, 기판과 반송용 기판을 서로 눌러붙여, 무기 재료층을 개재하여 기판과 반송용 기판을 접합하는 접합 공정과, 기판과 반송용 기판을 박리하는 박리 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 제조 방법이 제공된다.

Description

박형 기판 및 그 제조 방법과 기판의 반송 방법{Thin substrate, method for manufacturing same, and method for transporting substrate}
본 발명은 박형(薄型) 기판 및 그 제조 방법과 기판의 반송 방법에 관한 것이다.
유기 일렉트로루미네센스(유기 EL)를 이용한 유기 일렉트로루미네센스 소자(유기 EL 소자)는, 투명 기판 상에 형성된 유기 화합물로 이루어지는 면상 발광층에 의해 구성되어 박형 디스플레이 등에의 실용화가 진행되고 있다. 유기 EL 소자를 이용한 유기 EL 디스플레이는, 액정 디스플레이에 비해 시야각이 크고 소비전력이 작으며 부드럽게 절곡할 수 있는 유연성을 갖고 있으므로 상업 이용 가치가 높다. 또한, IC의 3D INTEGRATION 분야나 MEMS 분야에서도 박형 웨이퍼(1μm 등)를 사용한 프로세스 개발이 이루어져 있다.
그러나, 박형 기판은 일반적으로 0.5μm에서 0.2mm의 두께로서, 디바이스 제조시에서의 박형 기판의 반송 방법에 문제가 있다. 기판 크기는 작은 크기로는 칩 크기도 있지만 통상은 가로세로 4인치 이상이며, 큰 경우는 가로세로 1m 이상이다. 이러한 박형 기판을 로봇 등으로 반송하는 것은 어렵다.
그래서 생각한 것은, 0.1mm 두께 이상 1.1mm 두께 정도까지의 유리 기판, 필름 또는 웨이퍼를 반송용 기판으로 하여 그 표면에 상기 박형 기판을 붙여 반송하는 방법이다. 이 방법이면 이미 이루어진 설비를 그대로 사용할 수 있다는 이점이 있다. 그러나, 반송용 기판은 디바이스가 완성된 후 반송용 기판으로부터 벗겨져야 한다.
박형 기판에는 3가지 종류가 있다. 하나는 박형 유리이고, 다른 하나는 폴리이미드로 대표되는 내열성 필름이다. 3번째는 웨이퍼이다. 웨이퍼는 경우에 따라서는 점착제가 붙어 있는 테이프로 보호되어 있는 경우도 있다. 이 경우, 기판은 웨이퍼와 필름의 적층체이다.
현재 제안되어 있는 반송 방법은 반송의 캐리어로서 유리나 웨이퍼를 사용하는 방법이다. 박형 유리의 경우는 유리들의 특성으로부터 캐리어 유리 표면을 청정한 상태로 유지하고 직접 붙임으로써 접합하는 방법이다.
또한 내열성 필름의 경우, 반송 유리와 필름의 사이에 레이저 조사에 의해 파괴 현상이 일어나는 막을 형성하고 붙인 후 레이저 조사로 박리하는 방법이다. 또한 박형 기판이 웨이퍼인 경우, 비접촉 반송 방법이나 특수 척(Chuck) 방법이 제안되어 있지만 반송할 수 있는 두께에 한도가 있다. 100μm 전후가 가능한 영역이며, 1μm 등의 두께는 반송 방법이 없다.
이 경우에는 반송 기판을 사용하는 방법을 생각할 수 있다. 단지 박리 방법에 좋은 방법이 없다. 또한, 웨이퍼의 경우는 얇게 하기 위해 연마를 이용하는 경우가 있다. 이 경우는 웨이퍼에 점착 테이프를 붙이고 연마 후 갈라짐이나 빠짐을 막는다. 이 경우도 캐리어로서 유리를 사용하는 것이 제안되어 있다.
박형 기판은 예를 들어 디스플레이에서는 TFT 형성 프로세스 등에서 300℃에서 500℃ 정도의 가열 공정이 있다. 또한, 웨이퍼 등의 반도체 프로세스에서는 어닐 공정에서 800℃ 이상의 공정이 존재한다. 이러한 가열 공정을 거치기 때문에, 반송 기판으로부터 박형 기판을 벗기는 방법에 유력한 방식이 없다.
박형 기판이 유리이고 반송 기판도 유리인 경우, 유리들간의 밀착력은 강고하고, 박리시에 초박형 유리가 손상되는 등의 문제가 있다. 반송 기판이 유리이고 박형 기판이 필름인 경우, 반송 유리와 필름의 사이에 특정의 막을 넣고 패널 완성 후 유리측으로부터 레이저 조사하여 벗기는 방법이 시도되고 있다.
그러나, 레이저 조사는 스캐닝 방식으로 이루어지기 때문에 시간이 걸린다. 또한, 필름이 레이저 조사로 손상을 받는 등의 문제가 있다. 또한, 박형 웨이퍼의 반송은 유리, 웨이퍼 등을 생각할 수 있지만, 박리 방법이 없고 현실성이 없다.
또한, 웨이퍼에 자외선을 조사함으로써 박리 가능한 점착 테이프를 붙이고, 그 후 웨이퍼를 얇게 하기 위해 연마하는 이른바 백그라인드 공정이 있지만, 그 경우도 지지 기판으로서 캐리어 유리가 필요한 경우가 있다.
이 경우도 연마의 압력으로는 박리하지 않고, 연마 후에 점착 테이프와 유리의 용이한 박리 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 박형 기판의 제조 공정에서의 반송 방법에 있어서, 기판(유리, 필름 또는 웨이퍼)을 반송용 기판에 붙이고 또한 용이하게 박리할 수 있는 기술을 제공한다.
본 발명에 의하면, 표면에 전자 소자가 형성되는 기판의 제조 방법으로서, 표면에 전자 소자가 형성되는 기판의 반송용 기판이 접합되는 접합 예정면과 이 기판을 반송하기 위한 반송용 기판의 접합 예정면 중 적어도 한쪽에 단층 또는 복수 종류의 무기 재료층을 형성하는 형성 공정과, 기판과 반송용 기판을 서로 눌러붙여, 무기 재료층을 개재하여 기판과 반송용 기판을 접합하는 접합 공정과, 기판과 반송용 기판을 박리하는 박리 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제조 방법에 있어서, 접합 공정 전 또는 후, 또한 박리 공정 전에, 기판 상에 전자 소자를 형성하는 전자 소자 형성 공정 및 전자 소자를 다른 기판으로 봉지하는 봉지 공정을 더 구비한다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제조 방법에 있어서, 접합 공정 전에, 기판과 반송용 기판의 적어도 한쪽의 접합면을, 소정의 운동 에너지를 구비하는 입자를 조사함으로써 활성화시키는 표면 활성화 공정을 더 구비한다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제조 방법에 있어서, 접합 공정 전에, 무기 재료층의 표면을, 소정의 운동 에너지를 구비하는 입자를 조사함으로써 활성화시키는 표면 활성화 공정을 더 구비한다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제조 방법에 있어서, 접합 공정 전에 기판의 일부를 선택적으로 표면 활성화한다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제조 방법에 있어서, 접합 공정 전에 무기 재료층의 일부를 선택적으로 표면 활성화한다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제조 방법에 있어서, 다른 종류의 복수의 무기 재료층이 형성된다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제조 방법에 있어서, 기판이 유리이다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제조 방법에 있어서, 기판이 유기 재료로 이루어지는 필름이다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제조 방법에 있어서, 기판이 실리콘 또는 화합물 반도체로 이루어지는 웨이퍼이다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제조 방법에 있어서, 기판이 복수의 층으로 구성되고, 유리로 이루어지는 층을 포함하며, 유기 재료로 이루어지는 층을 포함한다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제조 방법에 있어서, 기판이 유리로 이루어지는 층과 유기 재료로 이루어지는 층으로 구성되고, 유기 재료로 이루어지는 층 쪽이 반송용 기판에 접합된다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제조 방법에 있어서, 기판이 복수의 층으로 구성되고, 실리콘 또는 화합물 반도체로 이루어지는 층을 포함하며, 유기 재료로 이루어지는 층을 포함한다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제조 방법에 있어서, 기판이 실리콘 또는 화합물 반도체로 이루어지는 층과 유기 재료로 이루어지는 층으로 구성되고, 유기 재료로 이루어지는 층 쪽이 반송용 기판에 접합된다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제조 방법에 있어서, 무기 재료층을 형성하는 형성 공정 전에, 기판의 접합 예정면에 수지 재료층과 베이스재층을 포함하는 필름이 설치된다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제조 방법에 있어서, 기판의 두께가 0.5μm 이상 0.5mm 이하이다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제조 방법에 있어서, 반송용 기판이 두께가 0.1mm 이상 1.1mm 이하이다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제조 방법에 있어서, 기판 평면 측으로부터 보아, 기판 상에 형성되는 전자 소자를 둘러싸도록 무기 재료층이 형성된다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제조 방법에 있어서, 무기 재료층이 이산 이산적(離散的)으로 형성된다.
또한, 본 발명에 의하면, 표면에 전자 소자가 형성되는 기판의 제조 방법으로서, 표면에 전자 소자가 형성되는 기판의 필름이 접합되는 접합 예정면과 이 기판을 반송하기 위한 필름의 접합 예정면 중 적어도 한쪽에 무기 재료층을 형성하는 형성 공정과, 기판과 필름을 서로 눌러붙여, 무기 재료층을 개재하여 기판과 필름을 접합하는 접합 공정을 구비하고, 이 기판과 이 필름을 포함하는 디바이스 기판을 제조하는 것을 특징으로 하는 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제조 방법에 있어서, 접합 공정이 롤-투-롤 방식으로 행해진다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제조 방법에 있어서, 접합 공정 전 또는 후, 또한 박리 공정 전에, 기판 상에 전자 소자를 형성하는 전자 소자 형성 공정 및 전자 소자를 다른 기판으로 봉지하는 봉지 공정을 더 구비한다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제조 방법에 있어서, 기판 접합 공정 전에 기판과 반송용 기판의 접합면의 적어도 한쪽을 비활성 가스를 포함하는 가스 분위기 중에 노출한다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제조 방법에 있어서, 비활성 가스가 질소, 아르곤 또는 이들의 혼합 가스이다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제조 방법에 있어서, 기판 접합 공정이 진공 분위기 중 또는 비활성 가스를 포함하는 가스 분위기 중에서 행해진다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제조 방법에 있어서, 비활성 가스가 질소, 아르곤 또는 이들의 혼합 가스이다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제조 방법에 있어서, 기판 접합 공정이 백그라운드 압력이 1×10-8Pa 이상 대기압 미만인 진공 내지는 감압 분위기 중에서 행해진다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제조 방법에 따라 제조되는 박형 기판이 제공된다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 박형 기판의 표면에 전자 소자를 형성한 전자 소자 형성 기판이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 표면에 전자 소자가 형성되는 기판의 반송용 기판이 접합되는 접합 예정면과 이 기판을 반송하기 위한 반송용 기판의 접합 예정면 중 적어도 한쪽에 무기 재료층을 형성하는 형성 공정과, 기판과 반송용 기판을 서로 눌러붙여, 무기 재료층을 개재하여 기판과 반송용 기판을 접합하는 접합 공정과, 기판과 반송용 기판을 박리하는 박리 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판의 반송 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 표면에 전자 소자가 형성되는 기판의 필름이 접합되는 접합 예정면과 이 기판을 반송하기 위한 필름의 접합 예정면 중 적어도 한쪽에 무기 재료층을 형성하는 형성 공정과, 기판과 필름을 서로 눌러붙여, 무기 재료층을 개재하여 기판과 필름을 접합하는 접합 공정을 구비하고, 이 기판과 이 필름을 포함하는 디바이스 기판을 제조하는 것을 특징으로 하는 기판의 반송 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 기판의 제조에 있어서 기판을 반송용 기판에 붙이고 또한 용이하게 박리할 수 있는 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 제조 방법의 공정을 설명하는 개념적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 관한 기판 접합체의 개념적인 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 관한 기판 접합체의 개념적인 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 관한 기판 접합체의 개념적인 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 관한 접합체의 박리면의 해석 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 관한 접합체의 박리 강도를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 관한 접합체의 접합면을 촬영한 사진이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 관한 접합체의 접합면을 촬영한 사진이다.
이하에 실시형태를 들어 본 발명을 설명하지만, 본 발명이 이들의 구체적인 실시형태에 한정되지 않는 것은 자명하다.
[실시형태 1]
본 실시형태의 제조 방법은, 표면에 전자 소자가 형성되는 기판의 제조 방법으로서, 표면에 전자 소자(4)가 형성되는 기판(3)의 반송용 기판이 접합되는 접합 예정면과 이 기판을 반송하기 위한 반송용 기판(1)의 접합 예정면 중 적어도 한쪽에 무기 재료층(2)을 형성하는 형성 공정과, 기판(3)과 반송용 기판(1)을 서로 눌러붙여, 무기 재료층(2)을 개재하여 기판(3)과 반송용 기판(1)을 접합하는 접합 공정과, 기판(3)과 반송용 기판(1)을 박리하는 박리 공정을 구비한다.
본 실시형태에 있어서, 표면이란 평판형 부재의 표리면을 의미한다.
상기 구성으로 이루어지는 제조 방법에서는, 무기 재료층을 개재하여 기판과 반송용 기판을 접합함으로써, 기판 접합 후의 공정에서 예를 들어 300℃에서 500℃의 가열 처리 등을 행해도 나중에 기판과 반송용 기판을 용이하게 박리할 수 있다. 또는, 재료나 조건에 따라서는 추가적인 고온에서 가열 처리를 행해도 기판과 반송 기판은 용이하게 박리할 수 있을 가능성이 있다.
상기 제조 방법에 있어서, 접합 공정 전 또는 후, 또한 박리 공정 전에, 기판 상에 전자 소자(4)를 형성하는 전자 소자 형성 공정을 더 구비해도 된다. 또한, 전자 소자를 다른 기판으로 봉지하는 봉지 공정을 더 구비해도 된다.
기판(3) 상에 형성되는 전자 소자(4)는 TFT나 유기 EL 소자 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지는 않는다. 전자 소자(4)가 예를 들어 TFT(박막 트랜지스터)인 경우, 그 형성 프로세스 등에서 300℃에서 500℃ 정도의 가열 공정이 있다.
도 1은, 본 실시형태에 관한 제조 방법의 일례를 설명하는 도면이다. 이 예에서는, 반송용 기판(1) 상에 무기 재료층(2)을 형성하는 형태를 나타내고 있다.
(a) 반송용 기판의 준비 공정
표면에 전자 소자(4)가 형성되는 기판(3)을 올려놓기 위한 반송용 기판(1)을 준비한다.
(b) 형성 공정
기판(3)을 반송하기 위한 반송용 기판(1)의 표면(기판(3)과의 접합면)에 무기 재료층(2)을 형성한다.
(c) 접합 공정
기판(3)과 반송용 기판(1)을 서로 눌러붙여, 무기 재료층(2)을 개재하여 기판(3)과 반송용 기판(1)을 접합하여 기판 접합체를 형성한다.
(d) 전자 소자 형성 공정
기판 접합체의 기판(3) 상에 전자 소자(4)를 형성한다. 그 후, 기판 접합체의 전자 소자(4)를 봉지하도록 다른 기판(커버측 기판(5))을 붙이는 봉지 공정을 거쳐 디바이스가 형성된다.
(e) 박리 공정
전자 소자(4)가 형성된 기판(3)과 반송용 기판(1)을 박리한다. 이 공정에 의해, 전자 소자(4)가 표면에 형성된 기판(3)을 포함하는 디바이스를 얻을 수 있다. 이 예에서는, 무기 재료층(2)은 반송용 기판(1) 측에 남아 있다.
상기 제조 방법에 있어서, (b)와 (c)의 사이에 후술하는 표면 활성화 공정을 더 구비해도 된다.
상기 제조 방법에 있어서, 접합 공정 전에, 기판(3)이나 반송용 기판(1)의 적어도 한쪽의 접합면을, 소정의 운동 에너지를 구비하는 입자를 조사함으로써 활성화시키는 표면 활성화 공정을 더 구비해도 된다.
혹은, 상기 제조 방법에 있어서, 접합 공정 전에, 무기 재료층(2)의 표면을, 소정의 운동 에너지를 구비하는 입자를 조사함으로써 활성화시키는 표면 활성화 공정을 더 구비해도 된다.
표면 활성화 공정에서의 표면 활성화 처리에 의해, 기판 접합 공정에 있어서 반송용 기판(1), 무기 재료층(2) 또는 기판(3) 중 어느 양자간의 접합 계면의 접합 강도를 늘릴 수 있다.
소정의 운동 에너지를 갖는 입자를 충돌시켜, 접합면을 형성하는 물질을 물리적으로 튕겨 날리는 현상(스퍼터링 현상)을 발생시킴으로써, 산화물이나 오염물 등 표면층을 제거하여 표면 에너지가 높은, 즉 활성인 무기 재료의 신생 표면을 노출시킬 수 있다.
표면 활성화 처리에 이용하는 입자로서 예를 들어 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 헬륨(He) 등의 희가스 또는 비활성 가스를 채용할 수 있다. 이들 희가스는 충돌되는 접합면을 형성하는 물질과 화학 반응을 일으키기 어려우므로, 화합물을 형성하여 접합면의 화학적 성질을 크게 변화시키는 일은 없다.
표면 활성화되는 접합면에 충돌시키는 입자에는, 입자 빔원이나 플라즈마 발생 장치를 이용하여 입자를 접합면으로 향하여 가속함으로써 소정의 운동 에너지를 부여할 수 있다.
표면 활성화되는 접합면에 충돌시키는 입자의 운동 에너지는, 1eV에서 2keV인 것이 바람직하다. 상기 운동 에너지에 의해, 효율적으로 표면층에서의 스퍼터링 현상이 발생한다고 생각된다. 제거해야 할 표면층의 두께, 재질 등의 성질, 신생 표면의 재질 등에 따라 상기 운동 에너지의 범위로부터 원하는 운동 에너지의 값을 설정할 수도 있다.
입자 빔원을 이용하여 입자에 소정의 운동 에너지를 부여할 수도 있다. 입자 빔원은, 예를 들어 백그라운드 압력이 1×10-8Pa(파스칼) 이하 등의 비교적 높은 진공 중에서 작동한다. 비교적 높은 진공으로 하기 위해 진공 펌프의 작동에 의해, 금속 영역의 표면으로부터 제거된 물질이 효율적으로 분위기 밖으로 배기된다.
이에 의해, 노출된 신생 표면에 바람직하지 않은 물질의 부착을 억제할 수 있다. 나아가 입자 빔원은 비교적 높은 가속 전압을 인가할 수 있으므로, 높은 운동 에너지를 입자에 부여할 수 있다. 따라서, 효율적으로 표면층 제거 및 신생 표면의 활성화를 행할 수 있다고 생각된다.
혹은, 백그라운드 압력이 1×10-8Pa 이상 대기압 미만인 진공 내지는 감압 분위기 중에서 표면 활성화 처리를 행해도 된다.
입자 빔원으로서 이온 빔을 방사하는 이온 빔원이나 중성 원자 빔을 방사하는 중성 원자 빔원을 이용할 수 있다. 이온 빔원으로서는 콜드 캐소드형 이온원을 이용할 수 있다.
중성 원자 빔원으로서는, 고속 원자 빔원(FAB, Fast Atom Beam)을 이용할 수 있다. 고속 원자 빔원(FAB)은, 전형적으로 떼어내는 플라즈마를 발생시키고, 이 플라즈마에 전계를 걸어 플라즈마로부터 전리한 입자의 양이온을 적출하고 전자 구름 중을 통과시켜 중성화하는 구성을 갖고 있다.
이 경우, 예를 들어 희가스로서 아르곤(Ar)의 경우, 고속 원자 빔원(FAB)에의 공급 전력을 1.5kV(킬로볼트), 15mA(밀리암페어)로 설정해도 되고, 혹은 0.1 내지 500W(와트) 사이의 값으로 설정해도 된다. 예를 들어, 고속 원자 빔원(FAB)을 100W(와트)에서 200W(와트)로 가동하여 아르곤(Ar)의 고속 원자 빔을 2분 정도 조사하면, 접합면의 상기 산화물, 오염물 등(표면층)은 제거되어 신생 표면을 노출시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 표면 활성화에 이용되는 입자는 중성 원자 또는 이온이어도 되고, 또한 라디칼종이어도 되고, 더욱이 이들이 혼합된 입자군이어도 된다.
각 플라즈마 또는 빔원의 가동 조건 또는 입자의 운동 에너지에 따라 표면층의 제거 속도는 변화할 수 있다. 그래서, 표면 활성화 처리에 필요한 처리 시간을 조절할 필요가 있다.
예를 들어, 오제 전자 분광법(AES, Auger Electron Spectroscopy)이나 X선 광전자 분광법(XPS, X-ray Photo Electron Spectroscopy) 등의 표면 분석법을 이용하여 표면층에 포함되는 산소나 탄소의 존재를 확인할 수 없게 되는 시간 또는 그보다 긴 시간을 표면 활성화 처리의 처리 시간으로서 채용해도 된다.
플라즈마 발생 장치를 이용하여 입자에 소정의 운동 에너지를 부여할 수도 있다. 기판의 접합면에 대해 교번 전압을 인가함으로써, 접합면 둘레에 입자를 포함하는 플라즈마를 발생시키고, 플라즈마 중의 전리한 입자의 양이온을 상기 전압에 의해 접합면으로 향하여 가속시킴으로써 소정의 운동 에너지를 부여한다.
플라즈마는 수파스칼(Pa) 정도의 저진공도 분위기에서 발생시킬 수 있으므로, 진공 시스템을 간이화할 수 있고 진공화 등의 공정을 단축화할 수 있다.
상기 제조 방법에 있어서, 기판(3)과 반송용 기판(1)을 접합하는 접합 공정 전에 기판의 일부에 선택적으로 표면 활성화 처리를 실시해도 된다.
또한, 접합 공정 전에 무기 재료층의 일부에 선택적으로 표면 활성화를 실시해도 된다.
무기 재료층의 일부란 예를 들어 기판(3)의 외주부로서, 외주부만 표면 활성화 처리를 실시함으로써 기판(3)의 중앙부에 대해 외주부의 접합력이 높아져 바람직하다.
상기 제조 방법에 있어서, 다른 종류의 복수의 무기 재료층을 형성해도 된다. 예를 들어, 기판(3)의 중앙부와 외주부에서 다른 종류의 무기 재료층을 형성하도록 해도 된다.
이에 의해, 기판(3)의 중앙부와 외주부에서 접합 강도의 차이를 마련할 수 있고, 예를 들어 기판에 맞추어 접합 강도를 제어하는 것이 가능해진다.
혹은, 다른 종류의 복수의 무기 재료층을 적층하여 무기 재료층을 구성해도 된다. 이에 의해, 기판과 반송 기판 각각에 대해 적절한 접합 강도를 갖는 무기 재료층을 선택적으로 형성할 수 있다.
또한, 이들 복수의 무기 재료층의 일부를 선택적으로 표면 활성화 처리를 해도 된다.
반송용 기판(1)은 판형 또는 필름형 유리, 내열성 필름, 웨이퍼 또는 이들 복합 재료에 의해 형성되어 있어도 된다.
보다 구체적으로 반송용 기판(1)은, 기판(3)이 박형 유리인 경우는 내열성 필름 또는 유리 기판 또는 유리에 내열성 필름이 붙여진 기판이 바람직하고, 기판(3)이 내열성 필름인 경우는 유리, 기판(3)이 웨이퍼인 경우는 웨이퍼 또는 유리인 것이 바람직하다. 또는 기판(3)이 웨이퍼와 필름으로 구성되어도 된다.
반송용 기판(1)은, 시트형상 또는 롤형상으로 감겨진 형태로 제공되어도 된다.
반송용 기판(1)은, 이미 설치된 설비를 사용할 수 있다는 관점에서 두께가 0.1mm 이상 1.1mm 이하인 것이 바람직하다.
무기 재료층(2)은 금속, 반도체, 질화물, 질화 산화물, 산화물 및 탄화물로 이루어지는 군에서 선택되는 무기 재료를 주성분으로 하여 형성하도록 한 것이다. 이에 의해, 후공정인 TFT 공정에서의 세정 공정에서도 기판과 반송용 기판이 박리되는 것을 억제할 수 있다.
무기 재료층(2)으로서는 알루미늄(Al)이나 니켈(Ni), 구리(Cu), 철(Fe), 티타늄(Ti), 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 금(Au)이나 백금(Pt) 등의 전이 금속을 포함하는 금속, 주석(Sn), 은(Ag)을 포함하는 땜납 합금 또는 이들의 합금, 실리콘(Si) 등의 반도체, 산화 규소(SiO2), 질화 규소(SiNx), 산화 질화 규소(SiNxOy), 산화 알루미늄(Al2O3), 질화 알루미늄(AlN), 질화 티타늄(TiN) 등 탄화 규소(SiC), 탄화 티타늄(TiC) 등의 질화물, 질화 산화물, 산화물 또는 탄화물을 채용할 수 있다.
무기 재료층(2)은 복수 형성해도 된다. 즉, 제1 무기 재료층과 제2 무기 재료층이 적층된 구조로 해도 된다. 이 경우, 제1 무기 재료층과 제2 무기 재료층은 가열시에도 막간에 접합 강도가 증대되지 않는 Si, SiN 등의 재료가 선택된다. 단지 접합 강도가 증대되지 않는다는 조건에서는 다른 막도 고려된다.
무기 재료층(2)은, 플라즈마 촉진 화학 기상 성장법(PECVD)이나 스퍼터 증착 등 퇴적 방법으로 형성되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않는다. 무기 재료층(2)을 형성할 때에 소정의 마스크를 이용함으로써 소정의 영역에만 형성할 수 있다.
또한, 소정의 무기 재료를 플라즈마 촉진 화학 기상 성장법(PECVD)이나 스퍼터 증착 등으로 소정의 무기 재료를 퇴적시킴으로써 무기 재료층(2)을 형성할 때에, 상기 소정의 무기 재료 이외의 무기 재료를 혼합시켜도 된다.
예를 들어, 입자 빔을 스퍼터 타겟에 조사함으로써, 스퍼터 타겟의 소정의 무기 재료를 상기 스퍼터 타겟으로부터 방출시켜 스퍼터 증착을 행할 때에, 입자 빔의 경로에 상기 소정의 무기 재료 이외의 무기 재료로 이루어지는 타겟을 배치해도 된다.
이에 의해, 소정의 무기 재료에 상기 소정의 무기 재료 이외의 무기 재료가 혼합된 혼합 무기 재료를 스퍼터 증착할 수 있다. 예를 들어, 상기 소정의 무기 재료를 실리콘(Si)으로 하고, 상기 소정의 무기 재료 이외의 무기 재료를 철(Fe) 등의 전이 금속으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 무기 재료층(2)의 접합력이 높아지고 강도가 높아 봉지 성능이 높은 접합 계면을 형성할 수 있다.
기판(3)과 반송용 기판(1)의 접합을 위해 이용되는 무기 재료층(2)은, 가열 공정이나 세정 공정 등을 거친 후 용이하게 벗겨지는 상태로 막두께, 막질이 조정되는 것이 바람직하다.
기판(3)은 유리인 것이 바람직하다. 또는, 기판(3)은 PI(폴리이미드), PEN(폴리에틸렌나프탈레이트), PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 또는 COP(시클로 올레핀 폴리머) 등의 유기 재료로 이루어지는 필름인 것이 바람직하다.
또는, 기판(3)은 실리콘, 화합물 반도체(예를 들어, GaP, GaAs, InP, GaN) 등으로 이루어지는 웨이퍼인 것이 바람직하다.
기판(3)의 두께는 0.5μm 이상 0.5mm 이하인 것이 바람직하고, 0.5μm 이상 0.2mm 이하인 것이 보다 바람직하다. 기판(3)의 공급 형태는 시트 또는 롤로 감긴 형태로 제공되어도 된다.
상기 제조 방법에 있어서, 기판이 복수의 층으로 구성되고, 유리로 이루어지는 층을 포함하며, 유기 재료로 이루어지는 층을 포함해도 된다. 이 때, 기판이 유리로 이루어지는 층과 유기 재료로 이루어지는 층으로 구성되고, 유기 재료로 이루어지는 층 쪽이 반송용 기판에 접합되어도 된다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 유리층(6)과 유기 재료층(7)으로 이루어지는 적층 기판(8)을 이용해도 된다. 이 경우, 유리층(6)과 유기 재료층(7)을 구성하는 재료는 유리와 PI의 조합이 특히 바람직하다. 또한, 유리층(6)과 유기 재료층(7)을 접합하려면, 무기 재료를 유리층(6) 또는 유기 재료층(7) 중 어느 한쪽에 구성하고, 또한 무기 재료 표면에 소정의 에너지를 부여하여 표면 활성화하는 수법을 이용하는 것이 바람직하다. 이는 접착제 등을 사용한 경우, 가열 공정에서의 응고 등의 문제를 일으키기 때문이다.
상기 제조 방법에 있어서, 기판이 복수의 막으로 구성되어도 된다. 상기 제조 방법에 있어서, 무기 재료층을 형성하는 형성 공정 전에 기판의 접합 예정면에 수지 재료층과 베이스재층을 포함하는 필름이 설치되어도 된다.
예를 들어, 베이스재층을 구성하는 재료로서는 특별히 한정되지 않지만, PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), PEN(폴리에틸렌나프탈레이트), PI(폴리이미드)가 있고, 이들이 함유된 것이 수지 재료층을 담지하는 필름의 베이스재가 된다. 베이스재층은 연신성을 갖는 것이 바람직하고, 특정 파장의 광에 대한 투과성을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 필름은 수지 재료층을 포함하고, 이에 의해 필름이 기판에 붙여져, 접착제층, 점착제층으로서 기능하는 것이 바람직하다. 수지 재료층을 구성하는 재료로서는 특별히 한정되지 않지만, 자외선·전자선 조사, 가열 등에 의해 분해 또는 경화하는 것이 바람직하고, 아크릴 수지, 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
예를 들어, 실리콘 웨이퍼(기판(3))에 점착재층이 설치된 필름이 붙여져, 필름이 반송용 기판에 접합되어도 된다.
상기 제조 방법에 있어서, 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(3) 평면 측으로부터 보아, 기판(3) 상에 형성되는 전자 소자(4)를 둘러싸도록 무기 재료층(2)이 형성되어도 된다.
이에 의해, 박리 공정에 있어서 무기 재료층(2)의 외주 부분을 잘라 버림으로써 반송용 기판(1)과 기판(3)은 용이하게 벗겨진다.
상기 제조 방법에 있어서, 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이, 무기 재료층(2)이 이산적으로 형성되어도 된다. 그 밖에도 무기 재료층(2)의 형태는, 예를 들어 격자형상 등의 형상이 채용된다. 이러한 구성으로 함으로써, 박리시에 기판(3) 등에 가해지는 힘을 억제할 수 있고 손상 등을 막을 수 있다.
종래 한 번 사용한 반송용 기판은 일회용이었지만, 상기 실시형태의 제조 방법에 의하면, 레이저 조사 등의 기판에 손상을 주지 않고 유기계 접착제를 사용하지 않는다는 이유에서 반송용 기판을 재이용할 수 있다.
[실시형태 2]
본 발명의 다른 실시형태에 의하면, 표면에 전자 소자가 형성되는 기판의 제조 방법으로서, 표면에 전자 소자가 형성되는 기판의 필름이 접합되는 접합 예정면과 이 기판을 반송하기 위한 필름의 접합 예정면 중 적어도 한쪽에 무기 재료층을 형성하는 형성 공정과, 기판과 필름을 서로 눌러붙여, 무기 재료층을 개재하여 기판과 필름을 접합하는 접합 공정을 구비하고, 이 기판과 이 필름을 포함하는 디바이스 기판을 제조하는 것을 특징으로 하는 제조 방법이 제공된다.
또한, 상기 제조 방법에 있어서, 접합 공정 전 또는 후, 기판 상에 전자 소자를 형성하는 전자 소자 형성 공정을 더 구비해도 된다. 또한, 전자 소자 형성 후, 커버 유리, 커버 필름 등이 붙여지는 봉지 공정을 더 구비해도 된다.
상기 제조 방법에 있어서, 접합 공정이 롤-투-롤 방식으로 행해져도 된다. 이에 의해, 박형 기판의 양산성이 매우 올라가는 이점이 있다.
예를 들어, 전술한 표면 활성화 공정을 거친 경우 기판끼리의 접합력이 강고해지고, 각 공정의 조건이나 재료의 선택에 따라서는 박리 공정에서 반송용 기판으로부터 기판을 용이하게는 벗길 수 없게 된다.
실시형태 2의 제조 방법에서는, 기판으로서 박형 유리를 사용하고 반송용 필름을 캐리어로서 사용할 뿐만 아니라, 기판의 보호 필름으로서 이용할 수 있는 이점을 가진다. 이 제조 방법을 채용한 경우, 기판을 박리할 필요성이 없다.
이상으로 설명한 각 실시형태에 관한 제조 방법에 있어서, 기판 접합 공정은 진공 분위기 중 또는 비활성 가스를 포함하는 가스 분위기 중에서 행해져도 된다. 이에 의해, 반송용 기판(1)과 기판(3)의 접합 강도를 용이하게 컨트롤할 수 있다. 비활성 가스를 포함하는 가스 분위기에는, 예를 들어 아르곤으로 희석한 수소나 수증기 분압을 컨트롤한 질소 가스 등이 포함된다.
비활성 가스는 질소, 아르곤 또는 이들의 혼합 가스를 주성분으로 해도 된다. 비활성 가스는 질소, 아르곤 또는 이들의 혼합 가스이어도 된다.
상기 실시형태에 관한 제조 방법에 있어서, 기판 접합 공정 전에 기판과 반송용 기판의 접합면을 비활성 가스 분위기 중에 노출해도 된다. 이에 의해, 가열에 의한, 반송용 기판(1)과 기판(3)의 접합 강도의 변화가 발생하기 어렵다. 비활성 가스를 포함하는 가스 분위기에는, 예를 들어 아르곤으로 희석한 수소나 수증기 분압을 컨트롤한 질소 가스 등이 포함된다.
비활성 가스는 질소, 아르곤 또는 이들의 혼합 가스를 주성분으로 해도 된다. 비활성 가스는 질소, 아르곤 또는 이들의 혼합 가스이어도 된다.
상기 실시형태에 관한 제조 방법에 있어서, 기판 접합 공정이 백그라운드 압력이 1×10-8Pa 이상 대기압 미만인 진공 내지는 감압 분위기 중에서 행해져도 된다.
기초 진공도를 컨트롤함으로써, 무기막 중에 포함되는 수분, 산소를 적정하게 컨트롤할 수 있다. 적정하게 컨트롤된 수분, 산소량을 갖는 무기막은 가열시에도 접합 강도가 증대되는 일이 없고 박리도 용이하다.
또한, 예를 들어 전술한 표면 활성 공정을 거치지 않고 기판끼리의 접합을 행해도 된다. 예를 들어 진공 중에서 증착 등에 의해 형성된 무기 재료층은, 표면에서 산화나 불순물에 의한 오염 등이 진행되지 않아 표면 에너지가 높은 상태에 있다.
이러한 무기 재료층의 표면끼리를 접촉시킴으로써 비교적 강도가 높은 접합 계면을 형성할 수 있다.
또한, 기판(3)의 표면이 반송용 기판(1) 상에 형성된 무기 재료와 강하게 결합되는 경우에는, 기판(3) 상에 제2 무기 재료층을 형성할 필요는 없다.
상기 실시형태에 있어서, 커버측 기판(5)에 대해서도 상기 실시형태에서 설명한 기판(3)에 대한 처리를 실시할 수 있다.
커버측 기판(5)은 열이 가해지는 공정이 적은 경우가 있고, 커버측 기판(5)이 컬러 필터 등인 경우에는 200℃ 전후의 가열이 실시된다.
[다른 실시형태]
상기 실시형태에 있어서, 내열 필름을 기판으로서 사용하는 경우, 폴리이미드로 대표되는 내열 필름은 수분을 용이하게 투과하기 때문에, 소자측의 면은 수분 투과를 막기 위한 무기막을 붙일 필요가 있다.
그 때문에, 표면의 평탄성이 요구된다. 기판이 되는 필름 표면의 평탄성을 확보하기 위해, 액상 수지 등을 유리에 도포하고 건조시켜 필름을 형성해도 된다.
수지 등의 도포 방법은 슬릿 코팅이 바람직하게 이용된다. 또한, 상기 무기 재료는 복수의 막으로 구성해도 된다. 이는, 액상 수지부와 접촉하는 무기막이 액상 수지부가 경화 후 박리시에 경화 수지 측에 남은 경우에도, 반송 기판 측에 형성한 무기막과 수지부에 닿은 무기막의 층간에 박리하는 복수 막의 구성을 하기 위해서이다.
무기 재료층의 형성 및 수지의 코팅은 진공 중 또는 질소 가스 환경 하에서 행해지는 것이 바람직하다. 이는 접합 계면의 수분량이 가열 후의 접합에 큰 영향을 준다고 생각되기 때문이다. 수분은 가열에 의해 접합을 강고하게 하여 박리에 악영향을 준다.
이 실시형태의 경우도, 액상 수지 등으로 기판을 형성하는 구성을 제외하고 전술한 실시형태 1 및 2의 구성을 채용할 수 있다.
상기 실시형태에 관한 제조 방법에 따라 제조되는 박형 기판이 제공된다. 또한, 상기 실시형태에 관한 제조 방법에 따라 제조되는 박형 기판의 표면에 전자 소자를 형성한 전자 소자 형성 기판이 제공된다.
또한, 표면에 전자 소자가 형성되는 기판의 반송용 기판이 접합되는 접합 예정면과 이 기판을 반송하기 위한 반송용 기판의 접합 예정면 중 적어도 한쪽에 무기 재료층을 형성하는 형성 공정과, 기판과 반송용 기판을 서로 눌러붙여, 무기 재료층을 개재하여 기판과 반송용 기판을 접합하는 접합 공정과, 기판과 반송용 기판을 박리하는 박리 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판의 반송 방법이 제공된다.
또한, 표면에 전자 소자가 형성되는 기판의 필름이 접합되는 접합 예정면과 이 기판을 반송하기 위한 필름의 접합 예정면 중 적어도 한쪽에 무기 재료층을 형성하는 형성 공정과, 기판과 필름을 서로 눌러붙여, 무기 재료층을 개재하여 기판과 필름을 접합하는 접합 공정을 구비하고, 이 기판과 이 필름을 포함하는 디바이스 기판을 제조하는 것을 특징으로 하는 기판의 반송 방법이 제공된다.
이상, 본 발명의 실시형태를 설명하였지만, 이들 실시형태의 각 구성을 조합하는 것도 본 발명에 포함되는 것은 자명하다.
실시예
이하에 실시예를 나타낸다.
실시예 1 내지 4의 시험은 이하의 순서로 행하였다.
(1) 유리 기판(반송용 기판)의 준비
반송용 기판으로 가정하여 두께가 0.5mm인 무알칼리 유리를 준비하였다.
(2) 폴리이미드 필름의 준비
두께 및 표면 거칠기가 다른 2종류의 폴리이미드 필름을 준비하였다.
필름 자신이 갖는 수분을 제거하기 위해 100℃로 1시간 가열을 하였다.
(3) 무기 재료층의 형성
이온 빔 스퍼터를 사용하여 Si(실리콘)와 Cu(구리)의 무기 재료층을 유리 기판과 폴리이미드 필름 양쪽의 표면에 형성하였다. 이 때의 이온 빔의 입력값은 1.2Kv/400mA이었다.
또한, 접합막의 막두께도 2종류 작성하여 각각의 접합 강도에의 영향을 조사하였다. 무기 재료층의 각 조건을 표 1에 나타낸다.
(4) 상온 접합 처리
하기 조건으로 상온 접합 처리를 행하였다. 각 조건을 표 1에 나타낸다.
(상온 접합 조건)
·이온 빔 조사 조건:
Si 1.2kV/400mA, Ar=80sccm, 3scan
Cu 1.2kV/400mA, Ar=80sccm, 1scan
·프레스 조건:
5kN/5min
(5) 박리 시험
수작업으로 박리 시험을 행하였다.
무가열시, 가열(300℃, 400℃, 500℃) 모두 박리할 수 있었다. 단, 폴리이미드 필름의 표면 거칠기의 차이에 의해, 무기 재료층이 폴리이미드 필름의 표면에 남는 경우와 유리의 표면에 남는 경우가 있었다.
Figure pct00001
다음에 실시예 5 내지 40을 나타낸다. 실시예 5 내지 40의 시험은 이하의 순서로 행하였다.
(1) 유리 기판(베이스 기판)의 준비
반송용 기판으로 가정하여 두께가 0.5mm인 무알칼리 유리를 준비하였다. 각 기판의 크기(직경)와 세트 장소는 표 2 내지 6에 나타내는 바와 같다. GB 내란 글로브 박스 내에서의 접합을 의미한다. 이 때 글로브 박스 내의 조건은 대기압 N2 분위기이다.
(2) 유리 기판(커버 기판)의 준비
두께가 0.5mm인 무알칼리 유리를 준비하였다. 각 기판의 크기(직경)와 세트 장소는 표 2 내지 6에 나타내는 바와 같다. GB 내란 글로브 박스 내에서의 접합을 의미한다. 이 때 글로브 박스 내의 조건은 대기압 N2 분위기이다.
(3) 전처리
몇 가지 실시예에 대해서는, 한쪽 혹은 양쪽 유리 기판의 표면에 전처리를 행하였다. 전처리의 조건은 1.3kV/400mA, Ar=70sccm이며, scan 수에 관해서는 표 2 내지 6에 기재된 바와 같다.
(4) 무기 재료층(중간막)의 형성
이온 빔 스퍼터를 사용하여 Si(실리콘)나 SiN(질화 실리콘)의 무기 재료층을 한쪽 혹은 양쪽 유리 기판의 표면에 형성하였다.
이 때 이온 빔의 입력값은 Si(실리콘)의 경우 1.2kV/400mA이고, SiN(질화 실리콘)의 경우 1.5kV/400mA이었다. 스캔 스피드는 20mm/s이었다.
(5) 후처리
몇 가지 실시예에 대해서는, 한쪽 혹은 양쪽 유리 기판의 표면에 후처리를 행하였다. 후처리의 조건은 1.3kV/400mA, Ar=70sccm이며, scan 수에 관해서는 표 2 내지 6에 기재된 바와 같다.
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
Figure pct00005
Figure pct00006
(6) 상온 접합 처리
표 7 내지 11의 조건으로 상온 접합 처리 및 박리 시험을 행하였다.
(7) 박리 시험
표 7 내지 11의 조건으로 접합된 기판에 대해 무가열시와 가열시(350℃, 450℃, 500℃, 550℃)의 박리 시험을 행하였다.
Figure pct00007
Figure pct00008
Figure pct00009
Figure pct00010
Figure pct00011
이하에 유리 기판끼리의 접합 및 박리 시험의 결과를 나타낸다. 실험예(41~44)에서는, 진공으로 접합을 행하고 있다.
Figure pct00012
(강도 평가의 결과)
강도 평가의 결과에 있어서, 초기 강도가 큰 것은 실험예(44)와 실험예(49), 실험예(50), 실험예(51)~(53)이었다. 또한, 가열 후의 강도가 낮은(<0.5J/㎡) 것은 실험예(49), 실험예(50), 실험예(51)~(53)이었다.
이는 유리와 Si 중간층의 반응이 작기 때문이라고 생각된다. 또한, 가열 후의 강도는 그다지 질소·진공의 접합 분위기에 의존하지 않는다.
여기서, 대칭이란, 양쪽의 유리 기판에 무기 재료층이 설치되어 있는 것을 의미한다. 또한, 비대칭이란, 한쪽의 유리 기판에 무기 재료층이 설치되고, 다른 쪽의 유리 기판에는 무기 재료층이 설치되지 않고 활성화 처리를 실시하지 않는 것을 의미한다.
가열에 의해 Si끼리, Fe끼리의 대칭 접합에서는, 확산에 의해 강도가 증대된다고 생각된다.
상기 결과로부터 활성화하지 않는 것, 대칭 Fe 중간층만, 대칭 Si 중간층만으로는 초기 강도가 낮은 것을 알 수 있다. 한편, 대칭 Fe-Si(실험예(44))에서는 초기 강도가 높다.
(초기 강도)
대칭 Fe 중간층, 대칭 Si 중간층, 대칭 Fe-Si 중간층 모두 진공 접합, 질소 접합에 관계없이 초기 강도(가열 전의 접합 강도)가 낮다. 이는, 질소가 Si 혹은 Fe 중간층의 표면에 흡착되고, 흡착된 면끼리의 접합을 저해하기 때문이라고 생각된다.
또한, SiN의 경우(실험예(54))는 가열 전후에 중간 정도(0.5J/㎡)이었다.
비대칭의 예에서는, 진공 접합, 질소 접합에 관계없이 초기 강도가 높은 것을 알 수 있다. 이는, 질소는 유리 표면에는 물리 흡착만으로 화학 결합에 기여하지 않고, 질소가 Si 내지는 Fe에 흡착된 면 Si-N, Fe-N와 유리면 SiO2은 결합을 일으키기 때문이라고 생각된다.
(가열의 영향)
가열에 의해 강도는 모두 중간 정도의 강도(0.3~0.7J/㎡)가 된다. Si나 Fe는 확산에 의해 균일해진다고 생각되며, Si-Fe층의 평균은 0.4J/㎡, Si층의 평균은 0.5J/㎡으로 계면층에 의한 차이는 없다.
또한, 진공 접합과 질소 접합에 대해서도 큰 차이는 보이지 않는다.
가열에 의한 강도의 상승은 일반적이지만, 질소를 포함한 경우는 계면층의 치밀화가 저해될 가능성도 있다고 예상되며, 그 때문에 강도의 증가가 중간 정도가 된다고 생각된다.
도 5는, 실험예(61)에 대한 가열(450℃, 90분) 전후에서의 박리면의 XPS(X선 광전자 분광)의 스캔 데이터이다.
도 5에 도시된 바와 같이, XPS의 스캔 데이터에서는 가열 전후에 박리면의 변화는 보이지 않는다.
가열 후의 강도는 중간 정도이며, 비교적 벗기기 쉬운 강도이고, 또한 초기 강도는 이에 비해 비교적 높다는 조건을 최적이라고 하면, 비대칭의 Si 중간층(미처리 유리와 Si 중간층의 조합)의 질소 접합 내지는 진공 접합이게 되고, 나아가 프로세스의 용이성을 고려하면 그 중 질소 접합이 최적이게 된다.
다음에, 접합 환경을 아르곤 가스 분위기로 한 실험예(55)~실험예(57)의 결과를 나타낸다.
Figure pct00013
실험예(55)는, 두 기판 모두 실리콘 제막을 하고 아르곤 중에서 붙인 예이다. 실험예(56)는, 한쪽 기판만 제막을 하고 비활성 가스 치환을 하지 않고 진공 일관으로 붙인 예이다. 실험예(57)는, 한쪽 기판만 제막을 하고 아르곤 환경에서 붙인 예이다.
이하의 실시예에서는, 폴리이미드 필름과 유리 기판을 무기 재료층을 개재하여 접합한 경우의, 실리콘의 무기 재료층만의 실험예와, 실리콘의 무기 재료층의 표면에 Fe 무기 재료층을 더 구비하는 실험예에서의 접합 강도 측정 결과를 나타낸다.
폴리이미드 필름으로서 XENOMAX(도요보 제품, 두께 38μm, 표면 거칠기(Ra) 1nm 이하)를 이용하였다. 유리 기판으로서 무알칼리 유리(두께 500μm, 직경 2인치, 표면 거칠기(Ra) 0.4nm 이하)를 이용하였다.
상기 폴리이미드 필름과 유리 기판을 접합하여 2nm의 실리콘층이 설치된 접합체, 4nm의 실리콘층이 설치된 접합체, 6nm의 실리콘층이 설치된 접합체, 6nm의 실리콘층과 Fe층이 설치된 접합체를 접합체로 하였다.
접합한 각 접합체에 대해 박리 시험을 행하였다. 박리 시험의 결과를 도 6에 나타낸다. 도 6은, 각 접합체를 400℃에서 가열하였을 때의 가열 시간(annealing time)과 박리 강도(peel strength)의 관계를 나타내고 있다.
이 결과에서는, 실리콘의 무기 재료층의 표면에 Fe 무기 재료층을 더 구비하는 경우에도 박리가 가능한 것을 알 수 있다. 또한, 실리콘의 무기 재료층의 표면에 Fe 무기 재료층을 더 구비함으로써, 실리콘으로 이루어지는 무기 재료층만 있는 것보다 접합 강도가 향상되는 것을 알 수 있다.
도 6의 그래프 중의 점선은 0.48N/m의 강도를 나타낸다. 해당 실시예의 필름의 경우, 강도가 0.48N/m 이상이면 필름이 소성 변형되었다.
도 7은, 폴리이미드 필름과 유리 기판을, 실리콘의 무기 재료층의 표면에 Fe 무기 재료층을 설치한 무기 재료층으로 접합시킨 접합체의 접합부의 전자 현미경 사진이다. 실리콘과 Fe의 계면이 치밀하고, 이러한 해면이 형성됨으로써 접합 강도가 높아진다고 생각된다.
도 8은, 폴리이미드 필름과 유리 기판을, 실리콘의 무기 재료층의 표면에 Fe 무기 재료층을 설치한 무기 재료층으로 접합시킨 접합체의 접합부의 전자 현미경 사진으로, 가열에 의한 변화를 나타내고 있다.
도 8에서는 (a) 가열 전, (b) 400℃에서 10분 가열, (c) 400℃에서 60분 가열을 나타낸다. 가열에 의해 우선 계면이 치밀화되고, 그 후 실리콘이 가열 시간에 의해 서서히 폴리이미드(PI) 내부로 확산되고, 마지막으로 계면층이 보이지 않게 된다.
이는, 가열에 의한 실리콘의 확산에 상당하여, 파괴가 폴리이미드 유리 계면으로부터 폴리이미드 내부로 이동하는 것을 나타내고 있다. (b) 400℃에서 10분 가열의 경우에는 박리가 가능하고, (c) 400℃에서 60분 가열의 경우에는 폴리이미드가 파단될 가능성이 있다.
상기 결과에 의하면, 본 발명에 관한 형성 공정, 접합 공정, 박리 공정을 구비하는 제조 방법에 의해, 기판을 반송용 기판에 붙이고 또한 용이하게 박리할 수 있는 것이 이해된다.
1 반송용 기판
2 무기 재료층
3 기판
4 전자 소자
5 커버측 기판
6 유리층
7 유기 재료층
8 적층 기판

Claims (31)

  1. 표면에 전자 소자가 형성되는 기판의 제조 방법으로서,
    표면에 전자 소자가 형성되는 기판의 반송용 기판이 접합되는 접합 예정면과 이 기판을 반송하기 위한 반송용 기판의 접합 예정면 중 적어도 한쪽에 무기 재료층을 형성하는 형성 공정과,
    기판과 반송용 기판을 서로 눌러붙여, 무기 재료층을 개재하여 기판과 반송용 기판을 접합하는 접합 공정과,
    기판과 반송용 기판을 박리하는 박리 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    접합 공정 전 또는 후, 또한 박리 공정 전에, 기판 상에 전자 소자를 형성하는 전자 소자 형성 공정 및 전자 소자를 다른 기판으로 봉지하는 봉지 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    접합 공정 전에, 기판과 반송용 기판의 적어도 한쪽의 접합면을, 소정의 운동 에너지를 구비하는 입자를 조사함으로써 활성화시키는 표면 활성화 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    접합 공정 전에, 무기 재료층의 표면을, 소정의 운동 에너지를 구비하는 입자를 조사함으로써 활성화시키는 표면 활성화 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    접합 공정 전에 기판의 일부를 선택적으로 표면 활성화하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    접합 공정 전에 무기 재료층의 일부를 선택적으로 표면 활성화하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    다른 종류의 복수의 무기 재료층이 형성되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    기판이 유리인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    기판이 유기 재료로 이루어지는 필름인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  10. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    기판이 실리콘 또는 화합물 반도체로 이루어지는 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  11. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    기판이 복수의 층으로 구성되고, 유리로 이루어지는 층을 포함하며, 유기 재료로 이루어지는 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    기판이 유리로 이루어지는 층과 유기 재료로 이루어지는 층으로 구성되고, 유기 재료로 이루어지는 층 쪽이 반송용 기판에 접합되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  13. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    기판이 복수의 층으로 구성되고, 실리콘 또는 화합물 반도체로 이루어지는 층을 포함하며, 유기 재료로 이루어지는 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    기판이 실리콘 또는 화합물 반도체로 이루어지는 층과 유기 재료로 이루어지는 층으로 구성되고, 유기 재료로 이루어지는 층 쪽이 반송용 기판에 접합되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    무기 재료층을 형성하는 형성 공정 전에, 기판의 접합 예정면에 수지 재료층과 베이스재층을 포함하는 필름이 설치되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  16. 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    기판의 두께가 0.5μm 이상 0.5mm 이하인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  17. 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
    반송용 기판이 두께가 0.1mm 이상 1.1mm 이하인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  18. 청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
    기판 평면 측으로부터 보아, 기판 상에 형성되는 전자 소자를 둘러싸도록 무기 재료층이 형성되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  19. 청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
    무기 재료층이 이산적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  20. 표면에 전자 소자가 형성되는 기판의 제조 방법으로서,
    표면에 전자 소자가 형성되는 기판의 필름이 접합되는 접합 예정면과 이 기판을 반송하기 위한 필름의 접합 예정면 중 적어도 한쪽에 무기 재료층을 형성하는 형성 공정과,
    기판과 필름을 서로 눌러붙여, 무기 재료층을 개재하여 기판과 필름을 접합하는 접합 공정을 구비하고,
    상기 기판과 상기 필름을 포함하는 디바이스 기판을 제조하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    접합 공정이 롤-투-롤 방식으로 행해지는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  22. 청구항 20 또는 청구항 21에 있어서,
    접합 공정 전 또는 후, 또한 박리 공정 전에, 기판 상에 전자 소자를 형성하는 전자 소자 형성 공정 및 전자 소자를 다른 기판으로 봉지하는 봉지 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  23. 청구항 1 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 있어서,
    기판 접합 공정 전에, 기판과 반송용 기판의 접합면의 적어도 한쪽을 비활성 가스를 포함하는 가스 분위기 중에 노출하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  24. 청구항 23에 있어서,
    비활성 가스가 질소, 아르곤 또는 이들의 혼합 가스인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  25. 청구항 1 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 있어서,
    기판 접합 공정이 진공 분위기 중 또는 비활성 가스를 포함하는 가스 분위기 중에서 행해지는 제조 방법.
  26. 청구항 25에 있어서,
    비활성 가스가 질소, 아르곤 또는 이들의 혼합 가스인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  27. 청구항 1 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 있어서,
    기판 접합 공정이, 백그라운드 압력이 1×10-8Pa 이상 대기압 미만인 진공 내지는 감압 분위기 중에서 행해지는 제조 방법.
  28. 청구항 1 내지 청구항 27 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 제조되는 박형 기판.
  29. 청구항 28에 기재된 박형 기판의 표면에 전자 소자를 형성한 전자 소자 형성 기판.
  30. 표면에 전자 소자가 형성되는 기판의 반송용 기판이 접합되는 접합 예정면과 이 기판을 반송하기 위한 반송용 기판의 접합 예정면 중 적어도 한쪽에 무기 재료층을 형성하는 형성 공정과,
    기판과 반송용 기판을 서로 눌러붙여, 무기 재료층을 개재하여 기판과 반송용 기판을 접합하는 접합 공정과,
    기판과 반송용 기판을 박리하는 박리 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판의 반송 방법.
  31. 표면에 전자 소자가 형성되는 기판의 필름이 접합되는 접합 예정면과 이 기판을 반송하기 위한 필름의 접합 예정면 중 적어도 한쪽에 무기 재료층을 형성하는 형성 공정과,
    기판과 필름을 서로 눌러붙여, 무기 재료층을 개재하여 기판과 필름을 접합하는 접합 공정을 구비하고,
    상기 기판과 상기 필름을 포함하는 디바이스 기판을 제조하는 것을 특징으로 하는 기판의 반송 방법.
KR1020177001609A 2014-07-16 2015-07-16 박형 기판 및 그 제조 방법과 기판의 반송 방법 KR102359082B1 (ko)

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