TW201705244A - 用於控制並啓動基材自載體脫結之方法與設備 - Google Patents

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Abstract

本案提供一種處理基材之方法，該方法包括以下步驟：獲得具有第一主要表面及第二主要表面以及複數個邊緣之載體；獲得具有矽、玻璃、玻璃-陶瓷或陶瓷組成物之基材，其中該基材使用表面改質層來結合至該載體之該第一主要表面以界定該載體與該基材之間之結合區域；並且將熱輸入引導至該載體之外圍部分或該基材之外圍部分以在該結合區域之一部分中產生熱輔助機械應力。此外，在該結合步驟之後並且在該引導步驟之前的該基材之任何額外熱處理之後，進行該引導步驟歷時熱輸入時間，該時間足以減少將該載體自該基材分離之分離力。

Description

用於控制並啟動基材自載體脫結之方法與設備 【相關申請案之交互參照】
本申請案根據專利法主張2015年5月13日申請之美國臨時申請案第62/160779號、2015年4月27日申請之美國臨時申請案第62/153168號，及2015年3月4日申請之美國臨時申請案第62/128468號的優先權益，該等申請案中之每一者之內容為本發明之依據及以引用方式併入本文。
本發明針對處理載體上之基材的方法，並且更具體而言針對控制並啟動玻璃、玻璃-陶瓷及陶瓷基材，包括可撓性玻璃基材，自載體脫結的方法。
可撓性基材提供使用輥對輥處理來生產成本效益好之裝置的希望，以及製造更薄、更亮、更可撓性及耐久性顯示器之潛力。然而，輥對輥處理高品質顯示器所需要的技術、設備及製程仍然處於新興發展狀態中。由於涉及製造習知顯示裝置之面板生產商已經大量投資於成套工具來處理特定厚度之較大玻璃片材，因此將較薄、可撓性基材層疊至較厚載體並且藉由片材對片材方法來製造顯示裝置提供短期解決方案，該解決方案 有利於開發所擬訂的非常有用的更薄、更亮並且更可撓性之顯示器。已經證明顯示器可用聚合物片材，例如，聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate；PEN)來製造。具體而言，此等顯示器之裝置製造製程係片材對片材製程，其中將PEN層疊至玻璃載體。然而，PEN之溫度上限限制裝置品質及可使用之製程。另外，聚合物基材之較高滲透性導致OLED裝置之環境品質質損，而作為替代地，接近氣密之封裝係更有利的。
以類似方式，可撓性顯示裝置可使用層疊至一或多個可撓性、較薄玻璃基材之玻璃載體來製造。預期較薄玻璃之較低滲透性及改良之耐溫度及化學性使得能夠製造更高性能及更長壽命可撓性顯示器。為此，已經使用黏合層將可撓性玻璃基材層疊至玻璃載體以產生具有適度結合能量之結合。隨後，在相對較高溫度下，在可撓性玻璃基材上處理有源裝置，包括薄膜電晶體(thin film transistor；TFT)元件。因此，玻璃載體與基材之間之結合具有一定結合能量，該結合能量足以承受與下游裝置處理(例如，有源裝置形成)相關之溫度，但是該結合能量足夠微弱以便在此等下游處理步驟完成之後促進載體與基材分離。
同樣地，半導體裝置可藉由在半導體晶圓基材上形成有源裝置來製造。半導體晶圓可包含例如玻璃、矽、多晶矽、單晶矽、氧化矽、氧化鋁、此等之組合及/或類似者。通常在單一晶圓上製造數百或數千個積 體電路(integrated circuit；IC)或晶粒。通常，複數個絕緣、導電及半導體材料層在晶圓上依序沉積並圖案化以形成IC。
在IC形成之後，晶圓可經受背面處理。背面處理可包括將晶圓減薄以準備晶圓封裝。舉例而言，在一些技術中，背面處理可包括形成電氣連接，該等電氣連接係連接至在晶圓中所形成的貫穿基材通孔，以便提供背面接觸。在此實例中，晶圓之背面經由諸如研磨之製程來減薄以暴露晶圓之背面上之導電通孔。此減薄晶圓之製程可破壞晶圓之邊緣並且可使晶圓變得甚至更加易碎並且在晶圓之隨後運輸及處理期間易於損壞。
為了幫助減輕此等類型之破壞，經常將載體連接至晶圓。此載體使用黏合劑來連接，並且意欲藉由處置載體來允許處置晶圓。此外，在許多應用中，在晶圓上形成有源裝置的製造及處理步驟之前，將載體連接至晶圓。因此，黏合層可用於在載體與晶圓之間產生具有適度結合能量之結合，類似於黏合層。
在可撓性基材、半導體晶圓以及結合至載體之其他玻璃、玻璃-陶瓷及陶瓷基材上形成有源裝置之後的某個時點，必須將載體自基材移除。此移除製程可被稱為「脫結」製程。典型脫結製程可包括將利刃(例如，刀片)插入載體與基材之間之間隙以「啟動」載體自基材分離。在「啟動」之後，可使用一或多個機械夾具來緩慢地將載體與基材分離。
此等與機械有關之脫結程序涉及夾具、刀片及其他硬質及/或鋒利設備與載體及基材之間之顯著實體接觸。因此，此等脫結製程傾向於在載體、基材及/或在基材上形成之任何有源電子裝置元件中產生缺陷、切屑、劃痕及其他瑕疵。因此，習知脫結製程傾向於低良率及較高生產成本。
鑒於上述考慮，存在對於脫結製程及設備之需要，該等製程及設備限制或另外消除基材、載體以及在基材上形成之任何電子裝置元件的實體接觸以及在該等基材、載體及元件中發生缺陷、瑕疵等之其他誘因。
根據本揭示案之一個態樣，提供處理基材之方法，該方法包括：獲得具有第一主要表面及第二主要表面之載體；獲得具有矽、玻璃、玻璃-陶瓷或陶瓷組成物之基材，其中基材使用表面改質層來結合至載體之第一主要表面以界定載體與基材之間之結合區域；並且將熱輸入引導至載體之第二主要表面之一部分以在結合區域之一部分中產生熱輔助機械應力。此外，在結合步驟之後並且在引導步驟之前的基材之任何額外熱處理之後，進行引導步驟歷時足以減少將載體自基材分離之分離力的熱輸入時間。
根據本揭示案之額外態樣，提供處理基材之方法，該方法包括：獲得具有第一主要表面及第二主要表面以及複數個邊緣之載體；獲得具有矽、玻璃、玻璃- 陶瓷或陶瓷組成物之基材，其中基材使用表面改質層來結合至載體之第一主要表面以界定載體與基材之間之結合區域；並且將熱輸入引導至載體之邊緣之一者之一部分以在結合區域之一部分中產生熱輔助機械應力。此外，在結合步驟之後並且在引導步驟之前的基材之任何額外熱處理之後，進行引導步驟歷時足以減少將載體自基材分離之分離力的熱輸入時間。
根據本揭示案之另一個態樣，提供處理基材之方法，該方法包括：獲得具有第一主要表面及第二主要表面以及複數個邊緣之載體；獲得具有矽、玻璃、玻璃-陶瓷或陶瓷組成物之基材，其中基材使用表面改質層來結合至載體之第一主要表面以界定載體與基材之間之結合區域；並且將熱輸入引導至載體之外圍部分或基材之外圍部分以在結合區域之一部分中產生熱輔助機械應力。此外，在結合步驟之後並且在引導步驟之前的基材之任何額外熱處理之後，進行引導步驟歷時足以減少將載體自基材分離之分離力的熱輸入時間。
在前述方法中，載體可由具有玻璃、玻璃-陶瓷或陶瓷組成物之一或多種材料製造。在前述方法之某些實施例中，基材係可撓性基材，該可撓性基材具有玻璃組成物(例如，Corning® Willow®玻璃)及300μm或更小(例如，300、275、250、225、200、175、150、125、100、75、50或25μm)之厚度，並且載體具有玻璃組成物(例如，Corning® Eagle XG®玻 璃)及約200μm至約1mm(例如，200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950及1000μm)之厚度。另外，基材可含有一或多個光電子裝置元件、有源裝置、TFT、濾色鏡陣列元件，以及在利用該基材之半導體裝置、顯示裝置等中使用的其他元件。
在某些態樣中，熱輸入可藉由雷射或另一種熱源來產生，該熱源能夠在載體及/或基材之較小外部區域(例如，500至3000mm2)內提供較高熱能量歷時相對較短持續時間(例如，小於10秒)。舉例而言，當熱輸入藉由雷射源提供時，熱輸入時間可限於2秒或更短(例如約1秒)。
根據某些態樣，可進行結合步驟以界定具有約300mJ/m2與800mJ/m2之間之黏合能量的結合區域。在一些態樣中，結合區域可展現約300mJ/m2與500mJ/m2之間之黏合能量。此外，表面改質層可包含例如六甲基二矽氮烷(hexamethyldisilazane；HMDS)、電漿聚合含氟聚合物或芳族矽烷。
根據前述方法之某些實施方式，可進行引導步驟以使基材在不需要進一步機械輔助的情況下自載體脫結。亦即，可進行引導步驟歷時預定時間，該預定時間足以在結合區域之一部分中使載體之至少一部分自基材分離。在其他實施方式中，可進行引導步驟歷時一熱輸入時間，該時間足以減少分離力至少50%。另外，可 進行引導步驟以使得該步驟亦產生載體之一部分相對於基材及/或基材之一部分相對於載體的位移，該位移藉由設備監測以控制熱輸入時間。在某些實施方式中，該等方法可包括以大於或等於分離力之力使載體自基材分離的步驟，該分離力在已經完成引導步驟之後(即，在已經完成一或多個脫結處理步驟之後)存在於載體與基材之間。
根據本揭示案之額外態樣，提供用於處理基材之設備。設備包括：載體嚙合構件，該載體嚙合構件包含用於可移除地耦合至載體之主要表面的嚙合表面；及基材嚙合構件，該基材嚙合構件包含用於可移除地耦合至具有矽、玻璃、玻璃-陶瓷或陶瓷組成物之基材之主要表面的嚙合表面，該基材藉由表面改質層來結合至載體以界定載體與基材之間之結合區域。設備亦包括熱源，該熱源被佈置成將熱輸入引導至載體及基材之一者之外圍部分上。此外，熱源及嚙合構件被共同地佈置以控制外圍部分上之熱輸入以在結合區域中產生熱輔助機械應力歷時一熱輸入時間，該時間足以減少將結合至載體之基材分離之分離力。
其他特徵及優勢在以下詳細說明中闡明，並且自說明書中部分地為熟習此項技術者顯而易知或藉由實施如書面說明書及附圖中例示之各種態樣來認識到。應瞭解前述一般描述及以下詳細描述僅僅例示各種態 樣，並且意欲提供概況或框架以便瞭解所要求保護之本發明之本質及特性。
附圖包括在內以提供本發明之原則之進一步瞭解，並且併入本說明書中並構成本說明書之一部分。附圖例示一或多個實施例，並且與說明書一起用於經由舉例來解釋本發明之原則及操作。
11‧‧‧夾具
11a‧‧‧夾具
11b‧‧‧夾具
100‧‧‧基材
100a‧‧‧基材
100b‧‧‧基材
115‧‧‧間隙
116a‧‧‧剪切應力
116b‧‧‧拉伸應力
130‧‧‧表面改質層
150‧‧‧載體
150’‧‧‧位移載體
150a‧‧‧載體
150b‧‧‧載體
152‧‧‧第二主要表面
154‧‧‧第一主要表面
156‧‧‧邊緣
160‧‧‧光電子部件
191a‧‧‧外圍部分
191b‧‧‧外圍部分
191c‧‧‧隅角部分
192‧‧‧高度
193‧‧‧基底
200‧‧‧雷射輸入
200a‧‧‧光束光學器件
240‧‧‧位置偵測裝置
241a‧‧‧圖案
241b‧‧‧反射光圖案
245‧‧‧光源
300a‧‧‧方法
300b‧‧‧方法
300c‧‧‧方法
400a‧‧‧方法
第1A圖係在脫結處理步驟期間的基材(結合至載體)之示意性側視圖，在該處理步驟中雷射被引導至載體之主要表面上以啟動基材自載體脫結。
第1B圖係在脫結步驟期間的基材(結合至載體)之示意性側視圖，在該步驟中雷射被引導至載體之邊緣以啟動基材自載體脫結。
第2圖係在脫結處理步驟期間的一對基材(具有結合至一對載體的主要表面)之透視圖，在該處理步驟中雷射被引導至載體之一者之主要表面上以啟動基材自載體脫結。
第2A圖係用第2圖描繪之雷射照射之載體的主要表面的一部分的平面示意圖。
第3圖係在脫結處理步驟期間的基材(結合至載體)之示意性側視圖，在該處理步驟中雷射被引導至載體之主要表面上以啟動基材自載體脫結並且位置偵測設備用於在脫結處理步驟期間監測載體之位移。
第4A圖係藉由第3圖描繪之位置偵測設備產生之光束圖案之平面示意圖。
第4B圖係藉由載體之主要表面之一部分反射之光束圖案之平面示意圖，該載體藉由雷射照射並且藉由第3圖描繪之位置偵測設備偵測。
在以下詳細說明中，出於解釋而非限制目的，闡明揭示具體細節之示例性實施例以提供本發明之各種原理之全面瞭解。然而，受益於本揭示案之普通熟習此項技術者顯而易知，本發明可在偏離本文揭示之具體細節之其他實施例中實施。此外，熟知裝置、方法及材料之描述可省去以便不使本發明之各種原理之描述模糊。最後，在任何適用情形下，相同參考數字係指相同元件。
範圍可在本文中表達為自「約」一個特定值，及/或至「約」另一個特定值。當表達此範圍時，另一個實施例包括自一個特定值及/或至另一個特定值。同樣地，在值藉由使用先行詞「約」來表達為近似值時，應瞭解特定值形成另一個實施例。應進一步瞭解範圍中之每一者之端點與另一個端點有關地，以及與另一個端點無關地均為有效的。
如本文使用之方向用語，例如上方、下方、右側、左側、前部、後部、頂部、底部僅參照所繪製之附圖來產生並且不意欲暗示絕對定向。
除非上下文另外明確指出，否則如在本文中使用，單數形式「一個(種)」及「該」包括複數個指示物。因此，舉例而言，除非上下文另外明確指出，否則提及「部件」包括具有兩個或兩個以上此等部件之態樣。
本揭示案總體上針對經由熱輸入來控制並啟動矽、玻璃、玻璃-陶瓷及陶瓷基材，包括可撓性玻璃基材自載體脫結的方法及設備。為了在被設計成處理較厚片材之現有設備中處理薄基材，即，具有300微米或更小，例如300、275、250、225、200、175、150、125、100、75、50、20或10微米之厚度的彼等基材，薄基材臨時與載體結合以形成片材組件，該片材組件具有適合於特定處理設備之厚度。薄基材可為例如薄矽酸鹽玻璃片材，電子裝置在該片材上建造，其中電子裝置受益於矽酸鹽玻璃之高溫處理能力及氣密性(為了簡單起見，用語「玻璃片材」及「玻璃基材」在本文中用於意指矽酸鹽玻璃片材)。
通常，玻璃基材藉由臨時結合劑(例如，表面改質層)來結合至載體以形成片材組件，在該片材組件中，在與基材相關之處理已經完成之後，薄基材與載體可彼此分離。將片材組件處理以例如在薄基材中製造電子裝置部件，然後將薄基材自載體移除。舉例而言，片材組件可包括：堆疊在一起並且臨時在一個載體上結合之多個薄片材；或具有臨時結合至第一載體之第一薄片材、臨時結合至第二載體之第二薄片材的堆疊，其中第 一及第二薄片材彼此永久性結合為電子裝置之一部分。在後一情況中，兩個薄片材可個別地在其相應載體上處理以形成例如用於液晶顯示(liquid crystal display；LCD)裝置之薄膜電晶體(thin film transistor；TFT)底板及濾色鏡。然後，兩個薄片材圍繞其周邊彼此永久性結合來形成LCD顯示屏。在完成LCD面板後，將兩個載體從其中移除。
在前述情況中，本文所述脫結啟動可用於促進載體自基材(例如，薄玻璃片材)之剝離或移除。為了將薄基材自載體移除，當薄基材係玻璃片材時，可有利地啟動局部脫結，即，在小於整個區域之區域內啟動脫結，該等片材為了有利於處理在該整個區域內進行結合。一旦脫結已經啟動，可使用例如機械枉桿或其他夾具來使薄玻璃片材自載體剝離。藉由在薄玻璃片材結合至載體之區域的一部分內啟動脫結(例如，在該區域之該部分內沒有刀片等之任何實體接觸)，與在沒有脫結啟動的情況下試圖將薄玻璃片材自載體剝離相比，破壞薄玻璃片材之風險得以減少。亦即，與在剝離已經開始之後保持薄片材自載體剝離的力相比，啟動脫結之力更大。因此，若試圖在一次運作中啟動脫結並剝離，則用於啟動之較高力亦將用於保持剝離，從而將增加破壞或另外損壞薄片材或載體之風險。另一方面，在以兩個單獨操作來首先啟動脫結，然後剝離時，脫結啟動可以較高所需力來執行，並且剝離可以較低力來執行，從而減少破 壞或另外損壞薄片材或載體之風險。此外，片材之分離藉由雷射光束或優選朝向基材或載體之外圍部分引導之其他合適發熱源來啟動以快速加熱外圍部分之較小區域，從而部分地基於在基材或載體之相應外圍部分內出現之所得熱梯度來誘導基材相對於載體之一些相對位移。因此，組件之兩個片材，例如超薄玻璃及載體，可在不破壞片材的情況下分離，其中載體可再次用於另一個製程，並且在超薄玻璃上建造之電子裝置不受損壞，從而為裝置製造商產生較高良率。
通常，本揭示案針對控制並啟動使片材組件脫結之方法及設備，該片材組件例如已經使用表面改質層來臨時結合至載體之基材。雷射光束或其他合適發熱源優選朝向基材或載體之外圍部分引導以快速加熱外圍部分之較小區域，從而部分地基於在基材或載體之相應外圍部分內出現之所得熱梯度來誘導基材相對於載體之一些相對位移。此相對位移在基材與載體之間之結合區域內或在該結合區域附近產生機械應力，從而減少將基材自載體分離所需要之力。因此，將載體自基材分離所需要之力得以減少，從而促進更容易的脫結製程並且增加製造良率。
在本揭示案中概述之製程及相關設備提供超過基材及載體之習知脫結方法的各種優勢。此等製程之關鍵優勢係其不依賴於夾具、工具等與基材及載體界面之間之任何實體接觸，由此減少破壞及製程變化之可能 性。另一個優勢係本揭示案之脫結啟動製程可在較短持續時間，如短至兩秒或更短時間內進行。進一步優勢係本揭示案之製程及設備可相對於各種基材/載體系統來靈活地採用並定製。此外，雷射(或在較短時間週期內、在較小區域中產生熱量之其他合適裝置)之使用提供製程靈活性，因為可精確控制雷射熱量輸入以在基材與載體之間之結合區域中達成必要熱輔助機械應力以便啟動或促進脫結，而不會在整體基材及載體中達到可導致此等部件失效的應力位準。額外優勢係在給定許多雷射配置在各種預先界定之掃描區域內光柵化處理之能力的情況下，使用雷射之脫結設備可進行調整以便覆蓋各種基材/載體幾何形狀。
參看第1A圖，描繪處理基材之方法300a。基材100使用表面改質層130來臨時結合至載體150。夾具11(例如，真空夾具)可移除地連接至如所示的基材100，較佳連接至其主要表面之一者。載體150具有第二主要表面152及第一主要表面154。在方法300a期間，一或多個夾具11可替代地或額外地可移除地連接至載體150，較佳連接至主要表面152、154之一者。如在第1A圖中更具體地示出，載體150之第一主要表面154使用表面改質層130來臨時結合至基材100。結合製程在載體150與基材100之間產生結合區域，該結合區域特徵係約50mJ/m2與約800mJ/m2之間之黏合能 量。因此，由於結合製程而導致存在用於使載體150自基材100分離之分離力。
如第1A圖進一步描繪，方法300a在載體150之第二主要表面152之外圍部分191a上使用雷射輸入200以便在載體150與基材100之間之結合區域之一部分中產生熱輔助機械應力。在方法300a之大多數實施方式中，雷射輸入200被引導至外圍部分191a，該外圍部分實質性接近載體150之一或多個邊緣。較佳地，外圍部分191a相鄰於或遠離基材150的可移除地耦合至夾具11(例如，可移除地耦合至基材150之主要表面152的夾具11)之外圍部分來定位。在第1A圖描繪之方法300a中，熱輔助機械應力可呈基材100及載體150之外部邊緣附近之剪切應力116a形式。根據方法300a，可進行雷射輸入200歷時足以減少分離力之熱輸入時間，該分離力在載體與基材最初使用表面改質層130來結合之後存在於此等部件之間。亦應瞭解在載體150與基材100已經藉由表面改質層130來結合之後在此等部件之間存在的分離力可經由在基材上進行之額外熱處理來進一步增加，該額外熱處理包括但不限於在基材100上形成光電子裝置元件。因此，可進行雷射輸入200歷時一熱輸入時間，該時間足以減少在載體及基材已經結合之後存在的初始分離力並且在某些態樣中，減少在載體及基材已經經受結合之後的額外熱處理之後並且在雷 射輸入200被引導至載體150之前存在的分離力(即，大於初始分離力之分離力)。
如第1A圖中示出，在方法300a之某些實施方式中，剪切應力116a可在基材100與載體150之間之結合區域之一部分中產生間隙115。此間隙115有效地減少將載體自基材分離之分離力。亦應瞭解雷射輸入200亦可根據方法300a及本揭示案之其他態樣來進行，以便在不形成任何對應間隙、分層或其他相似特徵的情況下減少分離力。
在第1A圖描繪之方法300a之態樣中，被引導至載體150之外圍部分191a上之雷射輸入200在載體內產生熱梯度，導致載體150相對於基材100之一些位移，由此產生位移載體150’。當雷射輸入200被引導至載體150之外圍部分191a上時，載體隨著其在雷射輸入200之操作波長下之吸收率而變化來吸收雷射輸入200。在一些實施例中，僅載體150之薄層(例如，直至約5至50微米之深度)吸收雷射輸入200。在載體150之外圍部分191a吸收雷射輸入200的較短週期期間，外圍部分191a附近的載體150之表面溫度可超過載體150及基材100之未曝光區域100℃或更高。因此，在較短持續時間內由雷射輸入200產生之溫度梯度可導致相對於基材100位移的位移載體150’。此位移可產生剪切應力116a，該剪切應力導致在位移載體150’與基材100之間出現間隙115。
根據方法300a，在基材100與載體150之間之結合區域中藉由雷射輸入200產生之間隙115有利地減少使基材100自載體150分離所需要的力。不希望受理論束縛，根據方法300a之雷射輸入200可在基材100與載體150之間之結合區域中產生微米或奈米大小的缺陷或其他類似特徵，從而有效地減少此等部件之間之分離力。因此，較低分離力對於將基材100自載體150完全分離是必不可少的，從而導致較高生產良率及較低產品成本。
用於方法300a及本揭示案之其他態樣中之基材100具有矽、玻璃、玻璃-陶瓷或陶瓷組成物。在本揭示案之許多實施方式中，在本揭示案中強調形成熱輔助機械應力的情況下，基材100具有非零熱膨脹係數。在雷射輸入200被引導至基材100上的實施方式中，基材之組成物應選定為在用於產生雷射輸入200之雷射之波長範圍中具有足夠吸收率；Corning® Willow®玻璃係可根據本揭示案之方法，包括方法300a來處理的一個此類實施方式。基材100亦可自各種合適玻璃材料，包括矽酸鹽玻璃、硼-矽酸鹽玻璃、鋁-硼-矽酸鹽玻璃或鹼石灰-矽酸鹽玻璃來製造。此等玻璃組成物包括無鹼及含鹼玻璃組成物。在其他較佳實施方式中，基材100呈晶圓形式，該晶圓具有矽(例如，低溫多晶矽(low temperature polysilicon；LTPS)、高溫多晶矽(high temperature polysilicon；HTPS)、非晶 矽(a-Si)等)或其他半導體材料組成物(例如，GaAs)。更進一步，基材100可製造成中介層形式(例如電子裝置行業中通常理解)，該中介層具有延伸至或穿過其厚度之複數個孔。此外，基材100可為任何合適大小，例如，Gen1(300x400mm)、Gen2(360x465mm)、Gen3、Gen4、Gen5(1100x1300mm)、Gen6、Gen7、Gen8(2200x2500mm)或Gen10。
在某些較佳實施方式中，基材100呈可撓性基材形式，該可撓性基材具有玻璃組成物及300μm或更小之厚度，例如300μm、275μm、250μm、225μm、200μm、175μm、150μm、125μm、100μm、75μm、50μm、25μm、20μm、15μm或10μm。亦應瞭解基材100可在其主要表面之間具有一或多個邊緣(例如，大致上平行於厚度方向之短邊緣)。該一或多個邊緣可存在於基材100之整個周邊或其周邊之一部分內。如第1A圖描繪，基材100之邊緣與其主要表面成直角，但是邊緣不一定具有正方形形狀。或者，該一或多個邊緣可為圓角、圓形(不對稱或對稱)或倒角(不對稱或對稱)。
用於方法300a及本揭示案之其他態樣中之載體150亦可具有矽、玻璃、玻璃-陶瓷或陶瓷組成物。因此，載體150可自各種合適玻璃材料，包括矽酸鹽玻璃、硼-矽酸鹽玻璃、鋁-硼-矽酸鹽玻璃或鹼石灰-矽酸鹽玻璃製造。此等玻璃組成物包括無鹼及含鹼玻璃組成 物。在本揭示案之許多實施方式中，載體150亦選定為具有非零熱膨脹係數之組成物。對於雷射輸入200被引導至載體150上之實施方式(例如第1A圖描繪)，載體之組成物應選定為在用於產生雷射輸入200之雷射之波長範圍內具有足夠吸收率。
在某些較佳實施方式中，載體150呈剛性或半剛性基材形式，該剛性或半剛性基材具有約200μm至約1mm之厚度，例如200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm、550μm、600μm、650μm、700μm、750μm、800μm、850μm、900μm、950μm或1000μm。Corning® Eagle XG®玻璃係可根據本揭示案之方法，包括方法300a來處理之載體150的一個此類實施方式。此外，載體150可為任何合適大小，例如，Gen1(300x400mm)、Gen2(360x465mm)、Gen3、Gen4、Gen5(1100x1300mm)、Gen6、Gen7、Gen8(2200x2500mm)或Gen10。
通常，基材100及載體150之尺寸及形狀是匹配的。因此，基材100及載體150之邊緣可在基材100及載體150之周邊之一部分或全部處重合(即，一致或對準)。在此情況下，基材100及載體150具有相同或大致上相同大小(例如，Gen5)。或者，載體150可大於基材100。在此等實施方式中，在載體150及基材100之周邊之一部分或全部處，偏置可存在於載體150與基材 100之間。舉例而言，此偏置可在大致上平行於載體150及基材100之主要表面的方向上。例如3mm或更小之偏置可引入載體150與基材100之間以防止將不易移除之材料沉積於載體150上，該材料可與在基材100上製備電子部件之製程相關聯。若偏置太大，則與在基材100上之此電子部件處理相關聯之材料可沉積於載體150上，由此防止此部件之再使用。
表面改質層130用於方法300a及本揭示案之其他態樣中，以使基材100結合至載體150，由此產生約50與800mJ/m2之間之黏合能量。可用作根據本揭示案之方法及設備之表面改質層130的各種表面改質層詳述於均在2014年6月19日公開之美國專利申請公開案第2014/0165654及2014/0170378號(US‘654及US‘378)中。同樣地，表面改質層可包括如EP2025650詳述之聚矽氧材料或如KR2013044774詳述之臨時結合劑。與此等表面改質層相關之US‘654及US‘378之顯著部分在本揭示案中全部以引用形式併入本文。
在一些實施方式中，表面改質層130應以足夠黏合能量及耐熱性來形成以便在與基材上形成電子裝置部件(例如，TFT陣列、光電子裝置元件等)相關聯之處理及處置期間確保基材100及載體150不由於重力(或其他限制力)而分離。示例性表面改質層130包括但不限於六甲基二矽氮烷(hexamethyldisilazane； HMDS)、電漿聚合含氟聚合物及芳族矽烷，如US‘654公開案中進一步詳述。代替表面改質層130，其他結合材料可用於臨時將基材100及載體150保持在一起，隨後本揭示案之脫結啟動技術亦適用於促進將基材100與載體150分離。
在較佳實施方式中，表面改質層130用於方法300a中以使得基材100與載體150之間之結合展現約300mJ/m2與800mJ/m2之間之黏合能量。因此，可進行根據方法300a之結合步驟來界定基材100與載體150之間之結合區域，該結合區域具有約300mJ/m2與800mJ/m2之間之黏合能量。在一些態樣中，結合區域及表面改質層130可展現約300mJ/m2與500mJ/m2之間之黏合能量。更進一步，對於基材100與載體150之間之黏合能量超過800mJ/m2，直至高達約1500mJ/m2之黏合能量的情況，方法300a(及本揭示案概述之其他方法)之某些實施方式可用來產生載體與基材之間之分離力的減少。
如第1A圖描繪，方法300a可使用各種雷射來產生雷射輸入200。較佳地，雷射應選定為具有一定波長(或波長範圍)以在經受雷射輸入200之基材100或載體150之外圍部分(例如，外圍部分191a)中控制所需溫度梯度。具體而言，雷射及其相關聯的波長應基於選定用於基材100或載體150之材料之吸收率來選擇，該基材或該載體根據方法300a使用雷射來照射。根據本揭 示案，對於具有矽酸鹽玻璃組成物之載體及基材，具有長於3μm之波長之雷射應足以在基材100與載體150之間之結合區域中產生熱輔助機械應力以便減少分離力。在較佳實施方式中，雷射之波長應長於5μm並且甚至更佳，長於8μm。舉例而言，量子級聯雷射可提供4μm至12μm範圍內的寬範圍之波長。作為另一個實例，習知CO2雷射可提供9μm至約10.6μm範圍內之波長，輸出功率為大約幾十千瓦。
根據方法300a，夾具11(參見第1A圖)或夾具11之組合可包含一或多個真空夾具，不論可移除地施加或另外耦合至基材100及載體150中之一者或兩者。夾具11或夾具11之組合以一定組態來可移除地耦合至基材100及/或載體150，該組態在熱輸入200到達外圍部分191a時輔助或另外控制該熱輸入以產生剪切應力116a。舉例而言，可調整一或多個夾具11與基材100及/或載體150之間之耦合力以影響由於熱輸入200而出現之剪切應力116a。舉例而言：(1)在夾具與基材100/載體150之間可能沒有耦合力，即，基材100/載體150可如同桌子上之物件藉由重力擱置在桌子上一樣簡單地放置於夾具11上；(2)夾具可簡單耦合基材100/載體150，如藉由施加真空；或(3)夾具可用於與基材100/載體150耦合(如藉由施加真空)並且亦將負載力(機械牽引力)施加至基材100及/或載體150以輔助啟動，如下所述。同樣地，可移除地耦合至基材100及/或載體 150的一或多個夾具11之位置亦可相對於外圍部分191a來控制以影響剪切應力116a。更進一步，夾具11之機械運動可在雷射啟動期間加以控制以藉由提供傾向於將基材100自載體150分離之機械牽引力來輔助啟動。當在雷射啟動期間使用機械輔助力時，可控制力之方向及幅度，例如，施加至隅角並且最初法向於基材100之平面(但是當基材100自載體剝離時保持其方向)的約1.2鎊力(約5.34N)之力可用於在基材/載體對中產生約500微米之偏轉，其中偏轉相對於施加熱輸入之載體/基材對之表面之起始點來量測。舉例而言，如第1A圖中示出，偏轉藉由表面152之初始位置(在施加負載之前)與施加負載之後之表面152之位置之間之距離來量測。負載及偏轉提供輔助啟動之力。根據一個實例，500微米偏轉有利於啟動0.5mm厚載體與0.1mm厚基材之間之分離。根據另一個實例，350微米偏轉有利於啟動0.7mm厚載體與0.1mm厚基材之間之分離。通常，有利的力及偏轉之量取決於基材及/或載體之厚度，並且可藉由基材及/或載體之邊緣強度限制。
亦應瞭解根據本揭示案之方法及設備，夾具11之各種替代方案是合適的。舉例而言，黏合劑材料層可施加於基材100與夾具11之間以確保在根據方法300a之脫結製程期間夾具與基材100之間之足夠黏合。用於此目的之合適黏合劑材料包括但不限於環氧樹脂、聚合物、油脂及橡膠黏合劑、其組合，包括與具有 在夾具11與基材100(或載體150)之間提供一些真空力之能力的夾具之組合。
在方法300a之某些態樣中，除了雷射輸入200以外之熱輸入可藉由另一種熱源(例如，微波加熱裝置)產生，只要此熱源在載體150及/或基材100之較小外部區域(例如，500至3000mm2)內賦予較高熱能量歷時相對短持續時間(例如，小於10秒)。因此，應瞭解在載體150與基材100之組合之整體上在超過幾十分鐘之持續時間內提供均勻熱輸入之熱源總體上不由本揭示案涵蓋，因為此等熱輸入不在載體及/或基材中產生必要熱梯度以便產生足以減少此等部件之間之分離力的熱輔助機械應力。
在較佳實施方式中，基材100或載體150(例如，外圍部分191a)曝露於雷射輸入200之持續時間可限於2秒或更短，例如約1秒，即，在熱輸入藉由雷射源提供時。亦應瞭解方法300a及本揭示案詳述之其他方法之態樣亦可包括被引導至基材100或載體150之外圍部分之振動能量部件，該振動能量部件補充雷射輸入200或其他熱輸入。亦即，此等部件可適當地固定或另外組配以使得振動能量(例如，來自超聲波或兆聲波能量源)優選施加至基材100與載體150之間之結合區域以幫助減少將基材100與載體150剝離所需要的分離力，該基材與該載體藉由表面改質層130來臨時結合。
在方法300a之某些態樣，及本揭示案之其他態樣中，控制雷射輸入200是至關重要的，以使得含有光電子或其他電子裝置部件之基材100之表面附近之溫度保持低於任何臨界溫度，該臨界溫度可導致此等部件之破壞或失效。在方法300a之一些態樣中，如在操作領域內所理解，具有數位輸出及/或測溫點之溫度感測器可出於此目的在基材100之此等表面附近使用。通常，應控制雷射輸入200以使得任何此等光電子或其他電子裝置部件附近之溫度不超過250℃。較佳地，應限制雷射輸入200之熱輸入持續時間及/或相關能量以使得此等溫度不超過200℃或，甚至更佳保持低於150℃，例如低於約140℃，例如約138℃。
根據方法300a，在將雷射輸入200引導至基材100或載體150之外圍部分之步驟之後，可進行將載體150自基材100分離之步驟。對於此等實施方式，分離步驟可涉及向基材100及載體150中之一者或兩者施加分離力，該分離力低於該基材及該載體藉由表面改質層130來結合之後立即存在的用於將該基材與該載體分離所需要的分離力。根據一實施例，雷射啟動在基材100及載體150之隅角處將該基材自該載體分離。然後，最初分離區域可跨基材100/載體150界面之一個邊緣擴大。根據一實施例，最初分離區域可藉由使用流體噴嘴來擴大。流體噴嘴可在載體150與基材100之間之界面處對準最初分離區域。噴嘴可垂直於載體150/基材100 對之邊緣來安置，或可相對於該邊緣偏斜。然後，當噴嘴沿著載體150/基材100對之邊緣平移時，流體經由噴嘴(例如，在垂直於邊緣之線上，以及在基材與載體之間存在約100至200微米間隙之位置處，55-60磅/平方吋以及22-26立方呎/小時之流動速率下之空氣)朝向界面流出以使最初分離區域在邊緣之範圍內擴展。為了最大限度地減少對於在基材上建造之裝置之干擾，流體可為氣體，例如空氣或氮氣。流體之壓力及流動速率至少部分地取決於分離之片材之厚度。
然後，在將雷射輸入200引導至基材100或載體150之外圍部分(例如，外圍部分191a)之步驟之後，或在如以上解釋之雷射啟動分離及最初分離區域擴展之後，為了將基材100與載體150完全剝離開來，可移除地耦合至基材100及/或載體150之一或多個夾具11可用於將載體自基材分離。在一個示例性組態中，耦合至基材100之夾具11可將基材100保持於適當位置，同時可移除地耦合至載體150之第二夾具11可相對於基材100移動(例如，剝離掉)以將載體150自基材100分離。
在另一個實施方案中，用於處理基材之方法300b在第1B圖中描繪。應瞭解本揭示案之附圖中之相同編號元件具有相同或相似構造及組成物。舉例而言，第1B圖描繪藉由表面改質層130來結合至載體150之基材100。夾具11可移除地連接至基材100，如示出。 在方法300b期間，一或多個夾具11可移除地連接至載體150。載體150具有第二主要表面152、第一主要表面154及一或多個邊緣156，如1B圖中示出。此外，載體150之第一主要表面154藉由表面改質層130來結合至基材100。結合製程產生載體150與基材100之間之結合區域，該結合區域之特徵係約50mJ/m2與約800mJ/m2之間之黏合能量。因此，由於結合製程而導致存在用於使載體150自基材100分離之分離力。
如第1B圖進一步描繪，方法300b在載體150之邊緣156之外圍部分191b上使用雷射輸入200以便在載體150與基材100之間之結合區域之一部分中產生熱輔助機械應力。在第1B圖描繪之方法300b中，熱輔助機械應力可呈基材100及載體150之外部邊緣(例如邊緣156)附近之拉伸應力116b形式。根據方法300b，可進行雷射輸入200歷時足以減少將載體與基材剝離所需之分離力的熱輸入時間，該基材與該載體藉由表面改質層130來臨時結合。如第1B圖中示出，在方法300b之某些實施方式中，拉伸應力116b可在基材100與載體150之間之結合區域之一部分中產生間隙115。此間隙115有效地減少將載體自基材分離之分離力。亦應瞭解雷射輸入200亦可根據方法300b及本揭示案之其他態樣來進行，以便在不形成任何對應間隙、分層或其他相似特徵的情況下減少分離力。
在第1B圖描繪之方法300b之態樣中，被引導至載體150之邊緣156之外圍部分191b上之雷射輸入200在載體內產生熱梯度，導致載體150相對於基材100之一些位移，由此產生位移載體150’。當雷射輸入200被引導至載體150之邊緣156之外圍部分191b上時，載體隨著其在雷射輸入200之操作波長下之吸收率而變化來吸收雷射輸入200。較佳地，雷射輸入200之寬度(例如，雷射光束直徑)具有小於照射邊緣156之寬度(例如，載體150之厚度)的尺寸。雷射輸入200之光束大小可小至幾十微米，確保僅邊緣156之窄條帶藉由雷射輸入200來曝光或以其他方式照射。因此，邊緣156之相對較小外圍部分191b可相對於基材100擴大，由此產生位移載體150’。此位移可產生拉伸應力116b，該拉伸應力可導致在位移載體150’與基材100之間形成間隙115。與方法300a一樣，夾具11可用於輔助雷射提供啟動。夾具11或夾具11之組合以一定組態來可移除地耦合至基材100及/或載體150，該組態在熱輸入200到達外圍部分191b時輔助或另外控制該熱輸入以產生拉伸應力116b。舉例而言，可調整一或多個夾具11與基材100及/或載體150之間之耦合力以影響由於熱輸入200而出現之拉伸應力116b。舉例而言：(1)在夾具與基材100/載體150之間可能沒有耦合力，即，基材100/載體150可如同桌子上之物件藉由重力擱置在桌子上一樣簡單地放置於夾具11上；(2)夾具可簡單耦合基材 100/載體150，如藉由施加真空；或(3)夾具可用於與基材100/載體150耦合(如藉由施加真空)並且亦將負載力(機械牽引力)施加至基材100及/或載體150以輔助啟動，如下所述。同樣地，可移除地耦合至基材100及/或載體150的一或多個夾具11之位置亦可相對於外圍部分191b來控制以影響拉伸應力116b。更進一步，夾具11之機械運動可在雷射啟動期間加以控制以藉由提供傾向於將基材100自載體150分離之機械牽引力來輔助啟動。當在雷射啟動期間使用機械輔助力時，可控制力之方向及幅度，例如，施加至隅角並且最初法向於基材100之平面(但是當基材100自載體剝離時保持其方向)的約1.2鎊力(約5.34N)之力可用於在基材/載體對中產生約500微米之偏轉，其中偏轉相對於施加熱輸入之片材之載體/基材對之最外側表面之起始點來量測。舉例而言，如第1B圖中示出，偏轉藉由表面152之初始位置(在施加負載之前)與施加負載之後之表面152之位置之間之距離來量測。負載及偏轉提供輔助啟動之力。根據一個實例，500微米偏轉有利於啟動0.5mm厚載體與0.1mm厚基材之間之分離。根據另一個實例，350微米偏轉有利於啟動0.7mm厚載體與0.1mm厚基材之間之分離。通常，有利的力及偏轉之量取決於基材及/或載體之厚度，並且可藉由基材及/或載體之邊緣強度限制。
根據方法300b，在基材100與載體150之間之結合區域中藉由雷射輸入200產生之間隙115有利地減少使基材100自載體150分離所需要的力。亦應瞭解根據方法300b之雷射輸入200可在基材100與載體150之間之結合區域中產生微米或奈米大小的缺陷或其他類似特徵，從而有效地減少此等部件之間之分離力。因此，較低分離力對於將基材100自載體150完全分離是必不可少的，從而導致較高生產良率及較低產品成本。
與方法300a一樣，在將雷射輸入200引導至基材100或載體150之外圍部分之步驟之後，可進行將載體150自基材100分離之步驟作為方法300b之一部分。對於此等實施方式，分離步驟可涉及向基材100及載體150中之一者或兩者施加分離力，該分離力低於該基材及該載體藉由表面改質層130來結合之後立即存在的用於將該基材與該載體分離所需要的分離力。根據一實施例，雷射啟動將基材100自載體150在其隅角處分離。然後，最初分離區域可跨基材100/載體150界面之一個邊緣擴大。根據一實施例，最初分離區域可藉由使用流體噴嘴來擴大。流體噴嘴可在載體150與基材100之間之界面處對準最初分離區域。噴嘴可垂直於載體150/基材100對之邊緣來安置，或可相對於該邊緣偏斜。然後，當噴嘴沿著載體150/基材100對之邊緣平移時，流體經由噴嘴(例如，在垂直於邊緣之線上，以及在基材與載體之間存在約100至200微米間隙之位置處， 55-60磅/平方吋以及22-26立方呎/小時之流動速率下之空氣)朝向界面流出以使最初分離區域在邊緣之範圍內擴展。為了最大限度地減少對於在基材上建造之裝置之干擾，流體可為氣體，例如空氣或氮氣。流體之壓力及流動速率至少部分地取決於分離之片材之厚度。
然後，在將雷射輸入200引導至基材100或載體150之外圍部分(例如，外圍部分191b)之步驟之後，或在如以上解釋之雷射啟動分離及最初分離區域擴展之後，為了將基材100與載體150完全剝離開來，可移除地耦合至基材100及/或載體150之一或多個夾具11可用於將載體自基材分離。在一個示例性組態中，耦合至載體150之夾具11可將載體150保持於適當位置(參見例如第1B圖)，同時可移除地耦合至基材100之第二夾具11可相對於載體150移動(例如，剝離掉)以將基材100自載體150分離。
與本揭示案之原則一致，可產生第1A圖及1B描繪之方法300a及300b之變化。具體而言，雷射輸入200或其他合適熱輸入可被引導至基材100及/或載體150之一或多個外圍部分以實現載體與基材之間之分離力之減少。舉例而言，夾具11可連接至載體150並且基材100之外圍部分(例如，在邊緣附近之基材100之主要表面、基材之邊緣等上之外圍部分)可直接曝露於雷射輸入200或與本揭示案原則一致之其他足夠熱輸入。亦即，方法、夾具及基材100及/或載體150之各種外圍部 分可選擇並組配以在載體150與基材100之間之結合區域附近產生熱輔助應力(例如，剪切及/或拉伸應力)以減少載體最初藉由表面改質層(例如，表面改質層130)臨時結合至基材之後存在的分離力。在將熱輸入引導至基材100及/或載體150之一或多個外圍部分以減少分離力的製程中應考慮到各種因素。此等考慮因素包括但是不一定限於直接經受熱輸入之部件之吸收率；提供熱輸入之熱源之波長或波長範圍；基材、載體及表面改質層之熱膨脹係數；載體及/或基材之一或多個被照射外圍部分之表面積；及熱量輸入之持續時間。
參看第2圖，描繪根據本揭示案的處理一對基材的示例性方法300c，該等基材夾持複數個電子部件並且臨時結合至一對相應載體。具體而言，方法300c可用於夾持複數個光電子部件160之一對可撓性玻璃基材100a及100b。具有與可撓性玻璃基材100a及100b相似之玻璃組成物的一對載體150a及150b藉由表面改質層(例如，表面改質層130)臨時結合至基材100a及100b。在根據該領域中瞭解之習知製程來形成光電子部件160期間，載體150a及150b輔助保持可撓性玻璃基材100a及100b之平坦定向。舉例而言，光電子部件160可包括適合於在可撓性玻璃基材100a及100b上產生薄膜電晶體-液晶顯示裝置(TFT-LCD)的各種電子裝置元件。
亦如在第2圖中描繪，方法300c使用夾具11a及11b來保持相應載體150a及150b之部分。具體而言，載體150a之實質性部分臨時藉由夾具11a(例如，真空夾具)保持於適當位置，留下暴露的載體150a之隅角部分191c。夾具11a提供足夠力來保持夾具11a與載體150a之實質性外圍部分(除了暴露部分191c)之間之接觸。夾具11a亦可移除地連接至載體150a之此實質性外圍部分。亦如第2圖示出，夾具11b可被組配成可移除地與載體150b之隅角接觸，該隅角總體上與載體150a之暴露部分191c相對。此外，在一些實施方式中，夾具11b可被組配成具有機械設備，該機械設備允許與夾具11b接觸之載體150b之隅角處之可變牽引力。與方法300a一樣，夾具11a、b可用於輔助雷射提供啟動。夾具11a、b以一定組態來可移除地耦合至基材100及/或載體150，該組態在熱輸入200到達外圍部分191b時輔助或另外控制該熱輸入以產生分離應力。舉例而言，可調整一或多個夾具11與基材100及/或載體150之間之耦合力以影響由於熱輸入200而出現之應力。舉例而言：(1)在夾具與基材100/載體150之間可能沒有耦合力，即，基材100/載體150可如同桌子上之物件藉由重力擱置在桌子上一樣簡單地放置於夾具11上；(2)夾具可簡單耦合基材100/載體150，如藉由施加真空；或(3)夾具可用於與基材100/載體150耦合(如藉由施加真空)並且亦將負載力(機械牽引力)施加至基材100及/或 載體150以輔助啟動，如下所述。同樣地，可移除地耦合至載體150a、b之一或多個夾具11a、b之位置亦可相對於外圍部分191b來控制以影響雷射誘導應力。更進一步，夾具11a、b之機械運動可在雷射啟動期間控制以藉由提供傾向於將載體150a、b自其對應基材100a、b分離之機械牽引力來輔助啟動。當在雷射啟動期間使用機械輔助力時，可控制力之方向及幅度，例如，施加至隅角並且最初法向於基材100之平面(但是當基材100自載體剝離時保持其方向)的約1.2鎊力(約5.34N)之力可用於在基材/載體對中產生約500微米之偏轉，其中偏轉相對於施加熱輸入之載體/基材對之表面之起始點來量測。舉例而言，如第2圖中示出，偏轉藉由載體150a之頂部表面之初始位置(在施加負載之前)與施加負載之後之彼同一表面之位置之間之距離來量測。負載及偏轉提供輔助啟動之力。根據一個實例，500微米偏轉有利於啟動0.5mm厚載體與0.1mm厚基材之間之分離，該載體及該基材係堆疊之一部分，該堆疊依序具有0.5mm厚載體、0.1mm厚基材、環氧樹脂、0.1mm厚基材及0.5mm厚載體。根據另一個實例，350微米偏轉有利於啟動0.7mm厚載體與0.1mm厚基材之間之分離，該載體及該基材係堆疊之一部分，該堆疊依序具有0.7mm厚載體、0.1mm厚基材、環氧樹脂、0.1mm厚基材及0.7mm厚載體。通常，有利的力及偏轉之量取決於基 材及/或載體之厚度，並且可藉由基材及/或載體之邊緣強度限制。
對於第2圖描繪之組態，方法300c可用於減少在載體150a及可撓性玻璃基材100a臨時結合之後立即在該載體與該基材之間存在的分離力。具體而言，雷射輸入200被引導至載體150a之暴露部分191c。在某些態樣中，雷射輸入200可被引導至部分191c上，該部分191c被組配成三角形形狀，該三角形形狀具有高度192及基底193(參見第2A圖)。應瞭解方法300c可有效地用於具有任何各種形狀之暴露部分191c，該暴露部分至少部分地受載體150a及可撓性基材100a之幾何形狀影響。舉例而言，具有三角形形狀之部分191c可在形狀上變化(例如，直角三角形、等腰三角形等)，取決於可撓性基材100a及載體150a之總長度及寬度關係。根據一實施例，直角三角形具有各自約40mm之側邊並且其直角總體上與載體150a、b之隅角對準，該直角三角形成功用於在載體150與基材100之間之對應三角形區域上啟動分離。大多數時候，在使用負載力來輔助雷射啟動時，分離在至少與已經施加雷射輸入之區域相等之區域上發生。通常，施加熱輸入之區域避開安置電子裝置之區域是有利的，或至少最大限度地減少此重疊以使得施加至電子裝置之熱量不破壞該等電子裝置。因此，在一些情況下，較小照射區域通常是有利的。
根據方法300c，雷射輸入200應被引導至載體150a之暴露部分191c幾秒或更短時間以確保在載體150a之厚度中形成足夠溫度梯度，而沒有顯著熱擴散至相對載體150b及/或基材100b。當暴露部分191c藉由雷射輸入200照射時，載體150a展現相對於基材100a及100b，及載體150b的一些位移。此外，載體150b藉由夾具11b保持於適當位置。因此，拉伸應力在可撓性玻璃基材100a與載體150a之間之結合區域中，例如，在表面改質層130(在第2圖中未展示)附近發生。此等拉伸應力足以減少載體150a與可撓性玻璃基材100a之間之分離力，促進將載體150a自可撓性玻璃基材100a分離之隨後步驟。亦認為暴露部分191c、雷射輸入200、夾具11a及11b以及載體150a、150b及可撓性玻璃基材100a、100b之材料性質(例如，熱膨脹係數)可根據方法300c單獨或組合地定製，以在載體150b與可撓性基材100b之間之結合區域中產生足夠拉伸應力以減少載體150b與基材100b之間之分離力。
根據方法300c(及先前描述方法300a及300b)，經受熱輸入之基材(例如，可撓性玻璃基材100a)及/或載體(例如，載體150a)之雷射誘導位移在此等部件藉由表面改質層來結合之後達成此等部件之間之分離力之減少的製程中發揮重要作用。根據第2圖描繪之方法300c，為了確保被照射基材或載體之足夠相對位移，雷射功率、暴露外圍部分191c之大小及暴露外圍部 分191c曝露於雷射輸入200之持續時間應加以良好控制。舉例而言，可控制雷射功率及曝露持續時間以提供跨載體厚度之合適熱梯度，該熱梯度導致載體之局部變形，從而產生載體與基材之間之初始分離。
在方法300c之某些實施方式中，夾具11a及11b可翻轉以使得該等夾具分別可移除地連接至載體150b及150a。因此，在此組態中，暴露部分191c存在於載體150b上。然後，雷射輸入200可被引導至載體150b之暴露部分191c上以在可撓性玻璃基材100b與載體150b之間之結合區域中產生拉伸應力以減少基材100b與載體150b之間之分離力，例如，根據與減少基材100a與載體150a之間之分離力相關的方法300c之前述原則。
一旦根據方法300c，成對基材100a、100b與相應載體150a、150b之間之分離力已經減少，可進行將載體150a、150b自基材100a、100b分離之任擇步驟。對於此等實施方式，分離步驟可涉及向基材100a、100b及相應載體150a、150b中之一者或兩者施加分離力，該分離力低於此等部件藉由表面改質層130來結合之後立即存在的用於將此等部件分離所需要的分離力。根據一實施例，雷射啟動在基材100及載體150之隅角處將該基材自該載體分離。然後，最初分離區域可跨基材100/載體150界面之一個邊緣擴大。根據一實施例，最初分離區域可藉由使用流體噴嘴來擴大。 流體噴嘴可在載體150與基材100之間之界面處對準最初分離區域。噴嘴可垂直於載體150/基材100對之邊緣來安置，或可相對於該邊緣偏斜。然後，當噴嘴沿著載體150/基材100對之邊緣平移時，流體經由噴嘴(例如，在垂直於邊緣之線上，以及在基材與載體之間存在約100至200微米間隙之位置處，55-60磅/平方吋以及22-26立方呎/小時之流動速率下之空氣)朝向界面流出以使最初分離區域在邊緣之範圍內擴展。為了最大限度地減少對於在基材上建造之裝置之干擾，流體可為氣體，例如空氣或氮氣。流體之壓力及流動速率至少部分地取決於分離之片材之厚度。
然後，在將雷射輸入200引導至基材100或載體150之外圍部分之步驟之後，或在如以上解釋之雷射啟動分離及最初分離區域擴展之後，為了將基材100與載體150完全剝離開來，可移除地耦合至載體150a、150b之夾具11a及11b可用於將載體150a、150b中之一者或兩者自基材100a、100b分離。舉例而言，耦合至載體150a之夾具11a可將載體150a保持於適當位置，同時可移除地耦合至載體150b之夾具11b可相對於載體150a及基材100a、100b移動(例如，剝離掉)以將載體150b自基材100b分離。然後，夾具11a及11b可翻轉以使得夾具11a可移除地連接至基材100b(即，載體150b現在已經移除)並且夾具11b可移除地連接至載體150a。然後，夾具11b可相對於基材100b移動以使 得載體150a自基材100a分離，而夾具11a保持於適當位置，連接至基材100b。
在第2A圖示出之示例性外圍部分191c中，三角形形狀可藉由來源於CO2雷射之雷射光束之快速掃描來達成，該雷射光束根據以下掃描參數具有3.5mm之光束直徑：0.125mm之步進距離；7500mm/s之掃描速度；及大約1.77秒之掃描時間。用於產生第2A圖示出之暴露部分191c之形狀的CO2雷射在40kHz下操作，具有60%負載比及近似600W輸出。在一些態樣中，已經發現在三角形之隅角(尤其對應於載體150a之隅角的三角形之隅角)處開始雷射掃描並且朝向側邊移動是有利的，其中雷射覆蓋跨三角形的越來越長之距離。
在一個實例中，第2圖描繪之方法300c及配置用於Corning® Willow®玻璃面板，每個玻璃面板具有約100μm之厚度(即，該對面板具有約200μm之總厚度)，該等玻璃面板係可撓性玻璃基材100a及100b。包含電漿聚合含氟聚合物之表面改質層用於使基材100a、100b結合至相應載體150a、150b。載體150a及150b由玻璃面板製造，每個面板具有Corning® Eagle XG®組成物及約0.5mm之厚度(即，該對面板具有約1mm之總厚度)。另外，夾具11b被組配成具有近似73kPa真空之1”x1”三角形形狀，該真空對於載體150b產生約550克之牽引力。前述雷射掃描參數用於以雷射輸入200來照射具有三角形形狀(參見第2A圖) 之載體150a之外圍暴露部分191c歷時約1.77秒。根據此等參數經受方法300c之至少一個樣品需要大約2N之分離力來使載體150a自Willow®玻璃基材100a完全分離。與之相比，在施加方法300c之前，25N之分離力不足以將載體150a自Willow®玻璃基材移除。
根據本揭示案之另一個態樣，在第3圖中描繪用於處理結合至載體150之基材100的方法400a。方法400a併入方法300a之要素，以及與設備相關之其他態樣，該設備用於在將熱輸入引導至載體150之外圍部分191a步驟期間偵測載體150相對於基材100之相對變形或位移。如第3圖描繪，在將雷射輸入200經由光束光學器件200a引導至載體之外圍部分191a之步驟期間或之後，載體150在變形或位移狀態下展示為位移載體150’。
在第3圖描繪之組態中，光源245產生光束圖案241a，該光束圖案被引導至曝露於雷射輸入200之外圍部分191a。光源245可包括光束成形光學元件以產生圖案241a，該圖案由具有相等間隔之直線組成(參見第4A圖)。圖案241a自載體150(未展示)及位移載體150’之暴露外圍部分191a反射成反射光圖案241b形式(參見第4B圖)。位置偵測裝置240接收反射光圖案241b。如第4B圖中示出，當雷射輸入200被引導至外圍部分191a時，反射光圖案241b經歷相對於圖案241a之一些尺寸變化。因此，反射光束圖案241b帶有資訊， 該資訊可與載體150之位移相關並且藉由位置偵測裝置240或耦合至裝置240之微處理器元件(未展示)來分析。
根據第3圖、4A及4B描繪之方法400a及組態，與位移載體150’之特定位移相關之位移資訊可在將雷射輸入200引導至外圍部分191a之步驟期間在閉合迴路中即時監測。然後，位移資訊可藉由控制器利用，該控制器耦合至負責產生雷射輸入200之雷射(未展示)。具體而言，在將雷射輸入200引導至載體150之外圍部分191a之步驟期間，各種雷射參數(例如，功率位準、掃描持續時間、掃描區域等)可隨著載體150之位移來調整。因此，第3圖描繪之閉合迴路配置可在方法400a中用於在基材100與載體150之間之結合區域附近可靠地及反復地產生熱輔助機械應力以實現分離力之受控減少。舉例而言，第3圖描繪之此系統可藉由與方法400a相似之方法在製造環境中使用以考慮到基材100及載體150之尺寸公差，該基材及該載體藉由表面改質層130結合。
應強調本發明之上述實施例，尤其任何「較佳」實施例，僅僅是實施方式之可能實例，闡明該等實例僅僅是為了清楚地瞭解本發明之各種原則。可產生本發明之上述實施例的許多變化及改進而不實質上脫離本發明之精神及各種原則。所有此等改進及變化意欲在本 文中包括於本揭示案及本發明之範圍中並且藉由以下申請專利範圍保護。
舉例而言，第1A圖及1B之方法300a及300b及組態總體上描述基材100之示例性配置，該基材藉由表面改質層130結合至載體150。光電子元件及在基材100上形成之其他電子裝置元件未在第1A及1B圖中描繪，但是可存在於基材100與夾具11之間。或者，夾具11可僅臨時連接至不含有此等電子裝置部件的基材100之部分。作為另一個替代方案，夾具11可固定至載體150並且雷射輸入200可被引導至不含有此等裝置部件的基材之外圍部分。因此，與關於方法300a及300b教導之原則一致的基材-載體對之各種組態及配置在本揭示案之規定內是可行的。
另外，例如，雖然夾具11a(除了暴露外圍部分191c以外)在第2圖中展示為與載體150a大致上重合區域，但是情況不一定如此。替代地，與夾具11b一樣，夾具11a可在比載體150a之區域小得多的區域內接觸載體150a。
此外，例如，雖然夾具11、11a、11b展示為具有用於嚙合基材/載體之平坦表面，但是情況不一定如此。在一些情況下，在基材/載體的與施加雷射之一側相反的一側上具有夾具之彎曲表面可為有利的。在此情況下，當載體/基材(如藉由真空)耦合至夾具之彎曲表面時，夾具之彎曲表面可用於提供載體/基材之上述位移。
此外，例如，雖然第2圖夾具11b展示為在暴露隅角部分191c下方支撐載體150b之隅角，替代地夾具b可具有與夾具11a之組態類似的組態，其中存在在面積上與載體150a之暴露隅角部分191c相似的載體150b之暴露隅角部分。
更進一步，關於描述方法300c在第2圖中描繪的基材100a、100b，載體150a、150b及夾具11a、11b之特定組態是示例性的。在一個替代組態中，可在一對夾具11a及11b內組配交替基材100a及載體150a對之堆疊，如總體上第2圖示出。在藉由表面改質層130使每個基材100a結合至相應載體150a之步驟之後的處理步驟中，每個基材100a-載體150a對可藉由適度強度黏合劑來臨時結合。根據此組態，方法300c可用於藉由使第一對中之載體150a之暴露外圍部分191c經受雷射輸入200來減少與第一基材100a-載體150a對相關之分離力。一旦減少此對之分離力，載體150a可藉由來自夾具11a之剝離操作而自其相應基材100a分離。隨後，夾具11a可施加至載體150a，該載體對應於堆疊內之下一個基材100a-載體150a對，並且將該製程重複直到所有基材-載體對已經分離為止。
應瞭解在本說明書及附圖中揭示之各種特徵可用於任何及所有組合中。作為非限制實例，各種特徵可彼此組合，如以下態樣中闡明。
根據第一態樣，提供處理基材之方法，該方法包括以下步驟：提供具有第一主要表面及第二主要表面之載體；提供具有矽、玻璃、玻璃-陶瓷或陶瓷組成物之基材；使用表面改質層將基材結合至載體之第一主要表面以界定(i)載體與基材之間之結合區域，該結合區域具有約50與800mJ/m2之間之黏合能量及(ii)在結合步驟之後將載體與基材分離之分離力；並且將熱輸入引導至載體之第二主要表面之一部分以在結合區域之一部分中產生熱輔助機械應力。此外，進行引導步驟歷時足以減少分離力之熱輸入時間。
根據第二態樣，提供處理基材之方法，該方法包括以下步驟：提供具有第一主要表面及第二主要表面以及複數個邊緣之載體；提供具有矽、玻璃、玻璃-陶瓷或陶瓷組成物之基材；使用表面改質層將基材結合至載體之第一主要表面以界定(i)載體與基材之間之結合區域，該結合區域具有約50與800mJ/m2之間之黏合能量及(ii)在結合步驟之後將載體與基材分離之分離力；並且將熱輸入引導至載體之邊緣之一者之一部分以在結合區域之一部分中產生熱輔助機械應力。此外，進行引導步驟歷時足以減少分離力之熱輸入時間。
根據第三態樣，提供處理基材之方法，該方法包括以下步驟：提供具有第一主要表面及第二主要表面以及複數個邊緣之載體；提供具有矽、玻璃、玻璃-陶瓷或陶瓷組成物之基材；使用表面改質層將基材結合 至載體之第一主要表面以界定(i)載體與基材之間之結合區域，該結合區域具有約50與800mJ/m2之間之黏合能量及(ii)在結合步驟之後將載體與基材分離之分離力；並且將熱輸入引導至載體之外圍部分或基材之外圍部分以在結合區域之一部分中產生熱輔助機械應力。此外，進行引導步驟歷時足以減少分離力之熱輸入時間。
根據第四態樣，提供態樣1-3中任一者之方法，其中基材係具有玻璃組成物及300μm或更小之厚度的可撓性基材，並且載體具有玻璃組成物及約200μm至約1mm之厚度。
根據第五態樣，提供態樣1-4中任一者之方法，其中熱輸入藉由雷射提供。
根據第六態樣，提供態樣1-5中任一者之方法，其中熱輸入時間係約2秒或更短。
根據第七態樣，提供態樣1-6中任一者之方法，其中基材包含一或多個光電子裝置元件。
根據第八態樣，提供態樣1-7中任一者之方法，該方法進一步包含以下步驟：以大於或等於完成引導步驟之後之分離力的力來將載體自基材分離。
根據第九態樣，提供態樣1-8中任一者之方法，其中進行結合步驟以界定結合區域，該結合區域具有約300與800mJ/m2之間之黏合能量。
根據第十態樣，提供態樣1-9中任一者之方法，其中進行引導步驟歷時一熱輸入時間，該時間足以 在結合區域之一部分中使載體之至少一部分自基材分離。
根據第十一態樣，提供態樣1-10中任一者之方法，其中引導步驟進一步產生載體之一部分相對於基材之位移，將該位移監測以控制熱輸入時間。
根據第十二態樣，提供態樣1-11中任一者之方法，該方法進一步包含在引導步驟期間施加傾向於將載體自基材分離之機械力以便補充藉由引導步驟產生之熱輔助機械應力。
根據本揭示案之第十三態樣，提供用於處理基材之設備。設備包括：載體嚙合構件，該載體嚙合構件包含用於可移除地耦合至載體之主要表面的嚙合表面；及基材嚙合構件，該基材嚙合構件包含用於可移除地耦合至具有矽、玻璃、玻璃-陶瓷或陶瓷組成物之基材之主要表面的嚙合表面，該基材藉由表面改質層來結合至載體以界定載體與基材之間之結合區域。設備亦包括熱源，該熱源被佈置成將熱輸入引導至載體及基材之一者之外圍部分上。此外，熱源及嚙合構件被共同地佈置以控制外圍部分上之熱輸入以在結合區域中產生熱輔助機械應力歷時一熱輸入時間，該時間足以減少將結合至基材之基材分離之分離力。
根據第十四態樣，提供態樣13之設備，其中熱源係雷射。
根據第十五態樣，提供態樣14之設備，其中熱輸入時間係約2秒或更短。
根據第十六態樣，提供態樣13-15中任一者之設備，其中結合區域之特徵係約50與800mJ/m2之間之黏合能量。
根據第十七態樣，提供態樣13-16中任一者之設備，其中嚙合構件適於以大於或等於分離力之力來分離基材。
根據第十八態樣，提供態樣13-17中任一者之設備，該設備進一步包含流體噴嘴。
根據第十九態樣，提供態樣10-12中任一者之方法，該方法進一步包含使流體朝向載體與基材之間之間隔流出以便擴大該間隔。
11‧‧‧夾具
100‧‧‧基材
115‧‧‧間隙
116a‧‧‧剪切應力
130‧‧‧表面改質層
150‧‧‧載體
150’‧‧‧位移載體
152‧‧‧第二主要表面
154‧‧‧第一主要表面
191a‧‧‧外圍部分
200‧‧‧雷射輸入
300a‧‧‧方法

Claims (10)

  1. 一種處理一基材之方法，該方法包含以下步驟：獲得具有第一主要表面及第二主要表面之一載體；獲得具有矽、玻璃、玻璃-陶瓷或陶瓷組成物之一基材，其中該基材使用一表面改質層來結合至該載體之該第一主要表面以界定該載體與該基材之間之一結合區域；並且將一熱輸入引導至該載體之該第二主要表面之一部分以在該結合區域之一部分中產生一熱輔助機械應力，其中，在該結合步驟之後並且在該引導步驟之前的該基材之任何額外熱處理之後，進行該引導步驟歷時一熱輸入時間，該時間足以減少將該載體自該基材分離之一分離力。
  2. 一種處理一基材之方法，該方法包含以下步驟：獲得具有第一主要表面及第二主要表面以及複數個邊緣之一載體；提供具有矽、玻璃、玻璃-陶瓷或陶瓷組成物之一基材，其中使用一表面改質層將該基材結合至該載 體之該第一主要表面以界定載體與該基材之間之一結合區域；並且將一熱輸入引導至該載體之該等邊緣之一者之一部分以在該結合區域之一部分中產生一熱輔助機械應力，其中，在該結合步驟之後並且在該引導步驟之前的該基材之任何額外熱處理之後，進行該引導步驟歷時一熱輸入時間，該時間足以減少將該載體自該基材分離之一分離力。
  3. 一種處理一基材之方法，該方法包含以下步驟：獲得具有第一主要表面及第二主要表面以及複數個邊緣之一載體；提供具有矽、玻璃、玻璃-陶瓷或陶瓷組成物之一基材，其中使用一表面改質層將該基材結合至該載體之該第一主要表面以界定載體與該基材之間之一結合區域；並且將一熱輸入引導至該載體之一外圍部分或該基材之一外圍部分以在該結合區域之一部分中產生一熱輔助機械應力，其中，在該結合步驟之後並且在該引導步驟之前的該基材之任何額外熱處理之後，進行該引導步驟 歷時一熱輸入時間，該時間足以減少將該載體自該基材分離之一分離力。
  4. 如請求項1-3中任一項所述之方法，其中該熱輸入藉由一雷射產生，並且進一步其中該熱輸入時間係約2秒或更短。
  5. 如請求項1-3中任一項所述之方法，其進一步包含以下步驟：以大於或等於完成該引導步驟之後之該分離力的一力來將該載體自該基材分離。
  6. 如請求項1-3中任一項所述之方法，其中進行該結合步驟以界定一結合區域，該結合區域具有約50與800mJ/m2之間之一黏合能量。
  7. 如請求項1-3所述之方法，其中進行該引導步驟歷時一熱輸入時間，該時間足以在該結合區域之該部分中使該載體之至少一部分自該基材分離。
  8. 如請求項7所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：使流體朝向該載體與該基材之間之間隔流出以便擴大該間隔。
  9. 如請求項1-3中任一項所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：在該引導步驟期間施加傾向於將該載體自該基材分離之機械力以便補充藉由該引導步驟產生之該熱輔助機械應力。
  10. 一種用於處理一基材之設備，該設備包含：一載體嚙合構件，該載體嚙合構件包含用於可移除地耦合至一載體之一主要表面的一嚙合表面；一基材嚙合構件，該基材嚙合構件包含一嚙合表面，該嚙合表面用於可移除地耦合至一基材之一主要表面，該基材具有矽、玻璃、玻璃-陶瓷或陶瓷組成物，該基材藉由一表面改質層來結合至該載體以界定該載體與該基材之間之一結合區域，及一熱源，該熱源被佈置成將一熱輸入引導至該載體及該基材之一者之一外圍部分上，其中該源及該等嚙合構件被共同地佈置以控制該外圍部分上之該熱輸入以在該結合區域中產生一熱輔助機械應力歷時一熱輸入時間，該時間足以減少將結合至該基材之該基材分離之一分離力。
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