KR20190017884A - 중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 방법 - Google Patents

중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 방법 Download PDF

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엔씨씨 나노, 엘엘씨
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Abstract

캐리어 플레이트로부터 중합체 필름을 박리시키기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 캐리어 플레이트는 적어도 부분적으로 투과성이 있고 그리고 흡광 재료의 픽셀화된 패턴 층은 이 캐리어 플레이트 상에 증착되며, 흡광 재료의 픽셀화된 패턴 층 상에, 광 반사 재료의 층이 증착된다. 박리될 수 있는 중합체 필름은 광 반사 재료 층 상에 증착된다. 다음으로, 펄싱된 광 소스는 흡광 재료 층을 가열하기 위해 중합체 필름의 반대편에 있는 측면으로부터 캐리어 플레이트를 통해 조사하는 데 활용된다. 흡광 재료 층의 가열된 영역들은, 결국, 흡광 재료 층과 중합체 필름 사이의 인터페이스에서 전도를 통해 중합체 필름을 가열하며, 이에 의해 중합체 필름의 열적 분해에 의해 중합체 필름으로부터 가스를 생성하며, 이는 중합체 필름이 캐리어 플레이트로부터 방출되는 것을 허용한다.

Description

중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 방법
본 발명은 일반적으로 열 공정들에 관한 것이고, 그리고, 특히, 중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 방법에 관한 것이다.
많은 유형들의 프린팅된 전자 구조들이 중합체 기판 상에 증착될 수 있다. 레지스터링된(registered) 층들을 가지고 그리고/또는 적절하게-규정된 두께를 가지는 고해상도 전자 구조들(high resolution electronic structures)을 프린팅하는 하나의 방법은 매우 평탄한 표면 상에 다양한 층들을 증착시키는 것이다. 이는 강성의 평탄한 캐리어 플레이트(기판), 예컨대 유리 상에 중합체 필름을 증착시키고 그리고 그 후 중합체 필름의 최상부 상에 후속하는 층들을 형성함으로써 이루어진다. 전자 구조들이 형성된 후에, 중합체 필름은 캐리어 플레이트로부터 제거되어야 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 흡광 재료의 픽셀화된 패턴 층(pixelated pattern layer)은 캐리어 플레이트 상에 처음에 증착되며, 그리고 그 후, 광 반사 재료 층은 흡광 재료 층 상에 증착된다. 박리될 수 있는 중합체 필름은 광 반사 재료 층 상에 증착된다. 다음으로, 펄싱된 광 소스는 흡광 재료 층을 가열하기 위해 중합체 필름의 반대편에 있는 측면으로부터 캐리어 플레이트를 통해 조사하는(irradiate) 데 활용된다. 흡광 재료 층의 가열된 영역들은, 결국, 캐리어 플레이트 스택(carrier plate stack)과 중합체 필름 사이의 인터페이스에서 전도를 통해 중합체 필름을 가열하며, 이에 의해 중합체 필름의 열적 분해에 의해 중합체 필름으로부터 가스를 생성하며, 이는 중합체 필름이 캐리어 플레이트로부터 방출되는 것을 허용한다.
선택적으로, 표면 장력 제어된 방출 층은 광 반사 재료의 최상부 층 상에 증착될 수 있다. 또한, 동적 방출 층은 중합체 필름 전에 증착될 수 있다.
캐리어 플레이트는 유리 또는 석영으로 제조될 수 있다. 중합체 필름은 폴리이미드로 제조될 수 있다. 표면 장력 제어된 방출 층은 세라믹, 예컨대, 질화규소 또는 이산화규소로 제조될 수 있다.
본 발명의 모든 특징들 및 이점들은 하기에 상세히 기재된 설명에서 분명해질 것이다.
본 발명 자체, 뿐만 아니라 본 발명의 바람직한 이용 모드, 추가 목적들 및 본 발명의 이점들은 첨부 도면들과 함께 판독할 때 예시적 실시예의 하기 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 것이다.
도 1a 및 도 1b는 제1 실시예에 따라, 중합체 필름의 선택적인 박리를 수행하기 위한 방법을 예시한다.
도 2는 최상부로부터 보이는 바와 같이, 흡광 재료 및 광 반사 재료의 패턴을 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 제2 실시예에 따라, 중합체 필름의 선택적인 박리를 수행하기 위한 방법을 예시한다.
캐리어 플레이트로부터 중합체 필름을 제거하는 하나의 방법은 중합체 필름을 증착하기 전에 캐리어 플레이트 상에 열 방출 층을 우선적으로 증착하는 것이다. 중합체 필름 상의 전자 구조들을 형성한 후에, 전체 조립체(캐리어 플레이트, 열 방출 층, 중합체 필름, 및 전자 구조들)는, 열 방출 층이 중합체 필름을 방출하기에 충분히 높은 온도로 가열된다. 이러한 방법의 하나의 단점은, 전자 구조들을 형성하기 위해 필요한 처리 온도가 열 방출 층의 방출 온도보다 더 낮아야 한다는 점이다.
캐리어 플레이트로부터 중합체 필름을 제거하는 다른 방법은 펄스형 엑시머 레이저(pulsed excimer laser), 예컨대, 308 nm의 XeFl 레이저를 사용하는 것이다. 엑시머 레이저로부터의 레이저 빔은 캐리어 플레이트 측면을 통해 비춰지고(shined) 그리고 중합체 필름과 캐리어 플레이트 사이의 인터페이스에 포커싱된다(focused). 이러한 공정은 중합체 필름과 캐리어 플레이트 사이의 인터페이스에서 중합체 필름을 박리시키는(delaminate) 매우 작은 양의 가스를 생성한다. 박리의 영역이 매우 작기 때문에(대략 1 mm2), 레이저 빔은 보다 큰 영역을 박리시키기 위해 펄싱될(pulsed) 수 있고 스캐닝될(scanned) 수 있다. 이러한 방법의 제1 단점은, 엑시머 레이저들이 매우 값비싼 경향이 있다는 점이며, 그리고 제2 단점은, 이러한 방법이 다른 방법들과 비교할 때 매우 낮은 처리량(throughput)을 갖는다는 점이다.
이제 도면들 및 특히 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 제1 실시예에 따라, 중합체 필름의 선택적인 박리를 수행하기 위한 방법의 2개의 다이어그램들이 묘사된다. 우선적으로, 캐리어 플레이트(11)에는 흡광 재료(12)의 층이 부분적으로 커버링된다. 바람직하게는, 캐리어 플레이트(11)는 적어도 부분적으로 광 투과성(light transparent)이며, 그리고 흡광 재료(12)는, 예를 들어, 픽셀화된 패턴(pixelated pattern)으로 캐리어 플레이트(11) 상에 증착될 수 있다. 다음으로, 광 반사 재료(13)의 층은 흡광 재료 층(12) 상에 증착되며, 이는, 흡광 재료 층(12)에 의해 커버링되지 않은 캐리어 플레이트(11)의 부분들이 도 2에서 도시되는 바와 같이 캐리어 플레이트(11)의 최상부로부터 보이는 바와 같이 반사성으로 만든다. 중합체 필름(14)은, 그 후, 흡광 재료 층(12) 및 광 반사 재료 층(13) 상에 증착되며, 도 1a에서 도시되는 바와 같이, 중합체 필름(14) 상에 전자 구조들(미도시)의 형성으로 이어진다.
중합체 필름(14)은, 도 1b에서 도시되는 바와 같이, 플래쉬램프(flashlamp)(19)로부터의 광 펄스(light pulse)로 중합체 필름(14)의 반대편에 있는 측면으로부터 캐리어 플레이트(11)를 조명함으로써 캐리어 플레이트(11)로부터 박리될 수 있다. 플래쉬램프(19)로부터의 광 펄스는 흡광 재료 층(12)을 가열하며, 그리고 열은 중합체 필름(14)을 분해함으로써 흡광 재료 층(12)과 중합체 필름(14) 사이의 인터페이스(21)에 가스를 생성하기 위해 중합체 필름(14)으로 전송될 것이다.
가스가 흡광 재료 층(12)과 중합체 필름(14) 사이의 인터페이스(21)에서 생성됨에 따라, 마찬가지로, 흡광 재료 층(12)의 표면 아래에 있는 중합체 필름(14)의 표면에서 생성되는 가스가 존재하지 않는다. 반사 표면들에 대한 흡수의 비율(즉, 광 반사 재료 층(13)에 대한 흡광 재료 층(12)의 비율)을 변경시킴으로써, 가스 생성 레벨은 중합체 필름(14) 상에 형성되는 전자 구조들을 손상시킴 없이 캐리어 플레이트(11)로부터 중합체 필름(14)을 박리시키기 위해 중합체 필름(14)의 측면을 향하는 램프에서 제어될 수 있다.
가스 생성의 부가의 제어는 강도를 증가시킴으로써 그리고 플래쉬램프(19)로부터 광 펄스의 시간 지속 기간을 변경시킴으로써 달성될 수 있다. 중합체 필름(14)의 캐리어 플레이트(11)의 대향 표면에서 생성된 가스에서 부가의 제어를 달성하기 위해, 부가의 층들은 도 3a 및 도 3b에서 설명되는 바와 같이 흡광 재료 층(12) 및 광 반사 재료 층(13)에 후속하여 증착될 수 있다.
이제 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제2 실시예에 따라, 중합체 필름의 선택적인 박리를 수행하기 위한 방법의 2개의 다이어그램들이 묘사된다. 우선적으로, 캐리어 플레이트(31)에는, 예를 들어, 픽셀화된 패턴으로 제1 흡광 재료 층(32a)이 부분적으로 커버링된다. 바람직하게는, 캐리어 플레이트(31)는 적어도 부분적으로 광 투과성이다. 다음으로, 투과성 열적 지연 층(35)은 흡광 재료 층(32a) 상에 증착된다. 그 후, 열적 지연 층(35)에는, 예를 들어, 픽셀화된 패턴으로 제2 흡광 재료 층(32b)이 부분적으로 커버링된다. 후속하여, 광 반사 필름(33)은 흡광 재료 필름(32b) 상에 증착되며, 이는, 도 2와 유사하게, 캐리어 플레이트(31)의 최상부로부터 보이는 바와 같이, 흡광 재료 층(32b)에 의해 커버링되지 않은 열적 지연 층(35)의 부분들이 반사성이 되게 한다. 중합체 필름(34)은, 그 후, 제2 흡광 재료 층(32b) 및 광 반사 재료 층(33) 상에 증착되며, 도 3a에서 도시되는 바와 같이, 중합체 필름(34) 상에 전자 구조들(미도시)의 형성으로 이어진다.
열적 지연 층(35)은 가스 생성시에 부가의 제어를 허용하는데, 왜냐하면 양자 모두의 흡광 재료 층들(32a, 32b)이 단일 광 펄스에 의해 동시에 가열되기 때문이다. 그러나, 제1 흡광 필름(32a)을 향하는 캐리어 플레이트(31)로부터의 열 펄스는 중합체 필름(34)에 보다 가깝게 위치되는 제2 흡광 필름(32b)으로부터 시간에서 지연된다. 열 펄스로부터의 시간의 지연은, 도 1b에서 도시되는 바와 같이 단일 광 펄스로부터의 시간의 지연보다 더 부드럽게 중합체 필름(34)을 박리시키기 위해 지퍼 효과(zipper effect)를 생성한다.
위에서 언급된 캐리어 플레이트(31)로부터 중합체 필름(34)을 박리시키기 위한 동일한 지퍼 효과는 또한, 그레이 스케일 픽셀들을 사용함으로써 생성될 수 있으며, 여기서 내부 부품은 대부분의 광을 흡수하고 그리고 외부 부품은 더 적게 흡수한다. 조명하는 동안, 상 변화는 항상 내부 부품에서 시작할 것이고 외측방으로 전파될 것이다.
더욱이, 표면 장력 제어된 방출 층(미도시)은, 중합체 필름(34)이 증착되기 전에 광 반사 재료 층(33) 상에 증착될 수 있다. 또한, 동적 방출 층(미도시)은, 중합체 필름(34)이 증착되기 전에 증착될 수 있다. 동적 방출 층은 중합체 필름(34)보다 더 낮은 상 변화 온도를 가지는 재료로 제조될 수 있으며, 이는 고온의 흡광 재료 층들(32a, 32b)로부터 중합체 필름(34)에 대한 열적 손상을 방지하는 것을 돕는다. 동적 방출 층은, 가열될 때 동적 방출 층이 겪을 수 있는 2개의 상이한 유형들의 상 변화들이 존재하기 때문에, 2개의 상이한 기구들을 가질 수 있다. 제1 유형의 상 변화는 동적 방출 층의 가스화이다. 제2 유형은 동적 방출 층의 용융이며, 이는 표면 장력으로 인한 이의 탈안정화(de-stabilization)를 초래한다. 양자 모두의 경우들에서, 중합체 필름(34)은 캐리어 플레이트(31)로부터 방출될 수 있다. 동적 해제 층들이 용융하는 경우를 위해, 이는 바람직하게는 낮은 용융점을 가지지만, 매우 높은 표면 장력을 갖는 재료, 예컨대, 금속 또는 금속 합금으로 제조된다. 바람직하게는, 동적 방출 층은 아연 또는 알루미늄으로 제조된다.
선택적으로, 도 1a에서 도시되는 제1 실시예에서, 동적 방출 층은, 증착 중합체 층(14)을 증착하기 전에, 광 반사 재료 층(13) 상에 증착될 수 있다. 또한, 표면 장력 제어된 층은, 중합체 층(14)을 증착하기 전에, 광 반사 재료 층(13) 상에 증착될 수 있다.
캐리어 플레이트들(11 및 31)은 유리 또는 석영으로 제조될 수 있다. 흡광 재료 층들(12, 32a 및 32b)은 텅스텐으로 제조될 수 있다. 광 반사 재료 층들(13, 33)은 알루미늄으로 제조될 수 있다. 중합체 필름들(14 및 34)은 폴리이미드로 제조될 수 있다. 열적 지연 층(36)은 산화 규소 또는 이산화규소로 제조될 수 있다. 표면 장력 제어된 층은 세라믹, 예컨대, 이산화규소 또는 질화규소로 제조될 수 있다. 동적 방출 층은 상대적으로 낮은 용융 온도를 갖는 중합체 또는 금속일 수 있다.
설명되어 있는 바와 같이, 본 발명은 중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 개선된 방법을 제공한다. 엑시머 레이저 박리 기술을 넘는 본 발명의 방법의 이점은, 광 소스가 매우 값싸며(~10X) 그리고 광의 펄스 당 박리 영역은 엑시머 레이저의 광의 펄스 당 박리 영역보다 매우 더(~1,000X) 클 수 있다.
본 발명이 특히 바람직한 실시예들을 참조하여 도시 및 설명되고 있지만, 당업자들에 의해서 형태 및 상세의 다양한 변형예들이 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않으면서 본 발명 내에서 만들어질 수 있음이 이해될 것이다.

Claims (20)

  1. 중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 방법으로서,
    상기 방법은:
    광학 투과성 캐리어 플레이트(optically transparent carrier plate)를 제공하는 단계;
    상기 캐리어 플레이트 상에 흡광 재료 층을 증착시키는 단계;
    상기 흡광 재료 층 상에 광 반사 재료 층을 증착시키는 단계;
    상기 광 반사 재료 층 및 상기 흡광 재료 층 상에 중합체 필름을 증착시키는 단계;
    상기 중합체 필름 상에 전자 구조들을 형성하는 단계; 및
    상기 캐리어 플레이트로부터 상기 중합체 필름을 방출하기 위해 상기 흡광 재료 층을 가열하도록 펄싱된 광(pulsed light)으로 상기 캐리어 플레이트를 조사하는(irradiating) 단계를 포함하는,
    중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 조사하는 단계는, 플래쉬램프(flashlamp)로 상기 캐리어 플레이트를 조사하는 단계를 더 포함하는,
    중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 조사하는 단계는, 상기 캐리어 플레이트로부터 상기 중합체 필름을 방출하기 위해 상기 흡광 재료 층과 상기 중합체 필름 사이의 인터페이스(interface)에 가스를 생성하는,
    중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 가스 생성 레벨(gas generation level)은 상기 흡광 재료 층과 상기 광 반사 재료 층 사이의 비율을 변경시킴으로써 제어되는,
    중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 방법은, 상기 중합체 필름이 증착되기 전에, 상기 광 반사 재료 층 상에 동적 방출 층(dynamic release layer)을 증착시키는 단계를 더 포함하는,
    중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 동적 방출 층은 금속으로 제조되는,
    중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 캐리어 플레이트는 석영으로 제조되는,
    중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 캐리어 플레이트는 유리로 제조되는,
    중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 흡광 재료 층은 패턴화되는(patterned),
    중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 흡광 재료 층은 패턴화되지 않는,
    중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 방법.
  11. 중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 방법으로서,
    상기 방법은:
    광학 투과성 캐리어 플레이트를 제공하는 단계;
    상기 캐리어 플레이트 상에 제1 흡광 재료 층을 증착시키는 단계;
    상기 제1 흡광 재료 층 상에 열적 지연 층(thermal retardation layer)을 증착시키는 단계;
    상기 제2 열적 지연 층 상에 제2 흡광 재료 층을 증착시키는 단계;
    상기 제2 흡광 재료 층 상에 광 반사 재료 층을 증착시키는 단계;
    상기 광 반사 재료 층 및 상기 제2 흡광 재료 층 상에 중합체 필름을 증착시키는 단계;
    상기 중합체 필름 상에 전자 구조들을 형성하는 단계; 및
    상기 캐리어 플레이트로부터 상기 중합체 필름을 방출하기 위해 상기 흡광 재료 층들을 가열하도록 펄싱된 광으로 상기 캐리어 플레이트를 조사하는 단계를 포함하는,
    중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 조사하는 단계는, 플래쉬램프로 상기 캐리어 플레이트를 조사하는 단계를 더 포함하는,
    중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 방법은, 상기 중합체 필름이 증착되기 전에 상기 광 반사 금속 층 상에 표면 장력 제어된 방출 층(surface tension controlled release layer)을 증착시키는 단계를 더 포함하는,
    중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 표면 장력 제어된 방출 층은 세라믹으로 제조되는,
    중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 방법.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 방법은, 상기 중합체 필름이 증착되기 전에, 상기 표면 장력 제어된 방출 층 상에 동적 방출 층을 증착시키는 단계를 더 포함하는,
    중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 동적 방출 층은 금속으로 제조되는,
    중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 방법.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 흡광 재료 층들 중 하나는 패턴화되는,
    중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 방법.
  18. 제11 항에 있어서,
    상기 캐리어 플레이트는 석영으로 제조되는,
    중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 방법.
  19. 제11 항에 있어서,
    상기 캐리어 플레이트는 유리로 제조되는,
    중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 방법.
  20. 제11 항에 있어서,
    상기 열적 지연 층은 산화 규소로 제조되는,
    중합체 필름의 박리를 수행하기 위한 방법.
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