TW201840382A - 剝離基板及雷射剝除方法 - Google Patents
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Abstract
本發明之雷射剝除用剝離基板係藉由雷射光的照射而在預先設定的邊界面處將多層膜剝離之雷射剝除用剝離基板；具備有：面狀的基板，係具有透光性；以及剝離層，係層積在該基板的一面上，且由含有氫之非晶矽所構成，藉由從該基板的另一面照射該雷射光來產生氫氣，而以該氫氣的壓力來引發剝離作用；該剝離層係在較位於該基板側的下層要靠上層之區域處使該氫含量變多。藉此，便可抑制污染物質附著在被剝離層來加以剝離。
Description
本發明係關於一種藉由雷射光的照射而在預先設定的邊界面處將多層膜剝離之雷射剝除(Laser Lift Off)用剝離基板及雷射剝除方法，特別是可抑制污染物質附著來加以剝離之剝離基板及雷射剝除方法。
傳統的雷射剝除所應用之剝離方法例如，係從層積有含有氫之非晶矽所構成的光吸收層與金屬薄膜所構成的反射層之積層體(即分離層)及被剝離層之透光性基板的內面側來照射雷射光，而於光吸收層引起消融，來讓分離層開始發生剝離，以使被剝離層自基板脫離(例如，參閱日本特開平10-125929號公報)。
此處，上述剝離方法中，已知有一種藉由雷射光的照射，會因消融而釋放出氫，便成為氫氣而於分離層產生壓力，則被剝離層便會因該壓力而自分離層剝離。
但傳統的剝離方法中，當提高非晶矽內的氫含量時，會在基板與光吸收層的邊界面附近處大量地產生氫氣，造成光吸收層內部容易發生剝離，且光吸收層的一部分亦會自基板剝離，成為污染物質而附著在被剝離層，便有污染被剝離層的情況。
因此，有鑑於上述般的問題點，本發明之目的為提供一種可抑制污染物質附著在被剝離層來加以剝離之剝離基板，以及使用該剝離基板之雷射剝除方法。
為達成上述目的，本發明之剝離基板係藉由雷射光的照射而在預先設 定的邊界面處將多層膜剝離之雷射剝除用剝離基板；具備有：面狀的基板，係具有透光性；以及剝離層，係層積在該基板的一面上，且由含有氫之非晶矽所構成，藉由從該基板的另一面照射該雷射光來產生氫氣，而以該氫氣的壓力來引發剝離作用；該剝離層係在較位於該基板側的下層要靠上層之區域處使該氫含量變多。
又，本發明之雷射剝除方法係藉由雷射光的照射而在預先設定的邊界面處將多層膜剝離之雷射剝除方法；會實行以下處理：針對一具有剝離基板及被剝離層之積層體，而從一基板的另一面來照射該雷射光之處理，該剝離基板包含有具透光性之面狀的基板，以及層積在該基板的一面上，且由含有氫之非晶矽所構成，在較位於該基板側的下層要靠上層之區域處會使氫含量變多的剝離層，該被剝離層係包含層積在該剝離層上之樹脂膜；起因於該雷射光的照射，而在較該剝離層內的該下層要靠該上層之區域處讓氫氣大量地產生之處理；以及利用該氫氣的壓力，而在照射有該雷射光之該剝離層與該樹脂膜的邊界面處發生剝離之處理。
依據本發明之剝離基板，由於係在較位於上述基板側的下層要靠上層之區域處使上述氫含量變多，故氫氣的壓力在上層處會較下層要高，可在該區域處引發剝離作用。
又，依據本發明之雷射剝除方法，由於係使用上述剝離基板，故在上述剝離層與上述樹脂膜的邊界面處容易發生剝離。於是，便可抑制污染被剝離層。
A‧‧‧箭頭
1‧‧‧剝離基板
2‧‧‧積層體
3‧‧‧搬送機構
4‧‧‧雷射照射光學系統
5‧‧‧雷射光源
6‧‧‧耦合光學系統
7‧‧‧遮光遮罩
8‧‧‧對物透鏡
10‧‧‧基板
11‧‧‧剝離層
12‧‧‧樹脂膜
13‧‧‧有機EL用元件
14‧‧‧被剝離層
100‧‧‧雷射剝除裝置
圖1係顯示本發明的剝離基板一例之示意圖。
圖2係顯示積層體一例之示意圖。
圖3係顯示雷射剝除裝置一例之概略結構圖。
圖4係說明剝離層內之厚度方向的特性之圖表。
圖5係說明剝離層內氫氣的主要產生位置之示意圖。
圖6係顯示剝離層與被剝離層之邊界面處的剝離之示意圖。
圖7係說明剝離層內之厚度方向的其他特性之圖表。
以下，依據添附圖式來詳細地說明本發明之實施型態。
圖1係顯示本發明的剝離基板一例之示意圖。圖1所示之剝離基板1係藉由雷射光的照射而在預先設定的邊界面處將多層膜剝離之雷射剝除用剝離基板，其本身可作為製品來做販售。
剝離基板1係具有具透光性之面狀的基板10，與層積在該基板10之剝離層11。基板10為可讓例如可見光穿透之透明的玻璃基板。玻璃的材質可為例如石英或藍寶石。
剝離層11為含有氫之非晶矽膜。但剝離層11係在較位於基板10側的下層要上層處使氫含量變多。此處，使非晶矽膜含有氫之方法已知有一種可利用例如電漿化學氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition：PECVD)法，而針對成為原料之單矽烷(SiH4)氣體，來使氫(H2)氣與Ar氣體等非活性氣體的濃度比成為預先設定的值，藉以製作含有對應於該濃度比的氫之非晶矽膜。此情況下，可適當地設定PECVD法中其他的控制參數(例如基板溫度、投入電力等)條件。
本實施型態中，可進一步地應用上述PECVD法，而在PECVD的實行中改變氫氣與Ar氣體等非活性氣體的濃度比，藉以製作氫含量會依循預先設定的斜度而變化之剝離層11。亦即，可藉由控制氫氣與Ar氣體等非活性氣體的濃度比，來使氫(H：氫原子)的含量(at%)在剝離層11內部變化。此外，「剝離層」之用語有被稱作「犧牲層」或「光吸收層」的情況。
圖2係顯示積層體一例之示意圖。圖2所示之積層體2係於剝離基板1上進一步地層積有聚醯亞胺等樹脂膜12。此外，樹脂膜12亦可塗覆在剝離基板1上般來加以層積。樹脂膜12係被使用於有機EL(Electroluminescence)等顯示面板。該樹脂膜12上係層積有有機EL用元件13。該元件13係包含有構成有機EL顯示器的畫素之RGB各色有機EL的發光層。有機EL的發光層係藉由真空蒸鍍而被層積。亦即，積層體2係由包含有剝離層11或樹脂膜12等多層膜之階層構造所形。此外，積層體2中的樹脂膜12或有機EL用元件13係由例如購入剝離基板1之業者所製作。然後，最終地， 使樹脂膜12與剝離層11的邊界面處發生剝離，來使積層體2自剝離基板1被移除後之物便成為製品。本實施型態中，係將樹脂膜12及層積在較其要上層者作為被剝離層14。但在以下之圖3、5及6的說明中，為了容易掌握本發明之特徵，有關於被剝離層14係僅以樹脂膜12來加以圖示。以下，就如何不會污染到被剝離層14的最下層(即樹脂膜12)，而使該樹脂膜12與剝離層11的邊界面處發生剝離來繼續做說明。
圖3係顯示雷射剝除裝置一例之概略結構圖。雷射剝除裝置100會將樹脂膜12自剝離基板1剝離，係具備有搬送機構3與雷射照射光學系統4。又，雷射剝除裝置100亦具備有會總括地控制以後述雷射光源5所產生之雷射光的照射及搬送機構3的動作之控制機構(圖示省略)。
搬送機構3會保持圖2所示之積層體2並以例如一定的速度來往一方向(箭頭A方向)搬送，可使用公知的搬送機構。本實施型態中，係針對搬送機構3會以樹脂膜12成為下側之方式而加以搬送的情況來加以說明。
搬送機構3之搬送面的上方係設置有雷射照射光學系統4。該雷射照射光學系統4會在搬送機構3所搬送中之積層體2中從剝離基板1之基板10的內面側來照射雷射光。
詳細來說，雷射照射光學系統4係在雷射光的行進方向依序配置而具有雷射光源5、耦合光學系統6、遮光遮罩7及對物透鏡8。
雷射光源5會以預先設定的間隔來射出雷射光，例如，使用波長為355nm(第三高諧波)的YAG(Yttrium Aluminum Garnet)雷射來射出雷射光。此外，雷射光源5並不限於此，只要是可脈衝地發出由波長100~1200nm當中所選擇之所欲波長的雷射光者即可，亦可採用例如波長為308nm之準分子雷射等其他波長的脈衝雷射。
耦合光學系統6會使從雷射光源5所射出之雷射光的束徑擴大，且使束徑內的輝度分佈均勻後將平行光照射在遮光遮罩7。該耦合光學系統6係具有擴束器、光積分儀及聚光鏡(省略圖示)。此外，聚光鏡可依用途而為會聚光在正交雙軸方向之球面透鏡，或是聚光在單軸方向之柱面透鏡。
雷射光的強度係設定為剝離層11所含的氫可因消融而作為氫氣來被釋放出之值。此設定係適當地藉由實驗來決定為適當的值。此外，雷射光所 致之消融的情況，除了氫氣以外雖亦會生成其他的化學物種，但由於氫氣主要有關於剝離作用，故本實施型態中，係將重點放在氫氣來加以說明，而針對其他的化學物種則省略說明。
對物透鏡8係會使通過遮光遮罩7的開口窗之雷射光聚光在剝離層11者，例如，會聚光在單軸方向之柱面透鏡。柱面透鏡係配置為其圓柱軸會與搬送機構3的搬送方向垂直地交叉。此外，對物透鏡8可依用途而為會聚光在正交雙軸方向之球面透鏡。
接下來，針對上述方式所構成之雷射剝除裝置100的動作，以及利用雷射剝除裝置100之雷射剝除方法來加以說明。
開啟圖3所示之雷射剝除裝置100的電源而成為可進行雷射照射的準備狀態後，當接收到雷射剝除之動作開始的指示輸入後，雷射剝除裝置100中，搬送機構3便會開始將圖3所示之積層體2往箭頭A方向(從上游側往下游側)搬送之處理。此係為了能夠一邊使積層體2與會照射雷射光之雷射照射光學系統4相對地移動，一邊將具有預先設定的線寬之線狀雷射光束依序照射在基板10的內面。
然後，雷射剝除裝置100為了使積層體2對位於雷射照射位置，係具有攝影機構(省略圖示)，該攝影機構會相對於雷射照射光學系統4而在搬送方向的上游側位置處檢測出積層體2的移動。攝影機構會從內面側穿透積層體2中的基板10來拍攝剝離層11，並依據該拍攝影像，來檢測出成為積層體2最先受到雷射照射的區域之端部(圖3所示之積層體2的右側端部)。以下，便將圖3中積層體2的右側端部稱作第1端部，而將積層體2的左側端部稱作第2端部。
檢測出積層體2的第1端部後，以其作為觸發，控制機構會開始計算積層體2的移動距離。然後，當積層體2移動了預先設定的距離來使第1端部對齊於遮光遮罩7所設置之開口窗的成像位置後，控制機構會藉由對雷射光源5傳送開始照射之控制訊號等，便會從雷射光源5射出脈衝發光的雷射光。圖3係顯示第1端部對齊於上述成像位置之狀態。
雷射光會因耦合光學系統6而使束徑被擴大，且強度分佈均勻化。之後，雷射光會成為平行光而被照射在遮光遮罩7。
照射在遮光遮罩7之雷射光會因遮光遮罩7的開口窗而被整形為光束的剖面形狀為在與搬送方向垂直地交叉之方向上具有長軸之線狀。然後，從遮光遮罩7射出的雷射光會藉由對物透鏡8而被聚光在剝離層11之預先設定的照射區域般地來從內面側穿透透明基板10。藉此，受到雷射光的照射之剝離層11內便會因消融而釋放出氫氣，而引發剝離作用。以下，伴隨著搬送機構3使積層體2的移動，雷射光會依序照射在剝離層11。然後，朝向積層體2的第2端部之雷射光的照射結束後，控制機構會停止雷射光的照射。藉由以上所說明的雷射剝除方法，剝離基板1便會自積層體2被移除。以下，詳述剝離作用的機制。
圖4係說明剝離層內厚度方向的特性之圖表。橫軸表示厚度方向的距離(nm)。剝離層11的膜厚舉一例為100nm。又，縱軸係將吸收雷射的強度、溫度斜度、氫含量、產生的氫氣量等複數參數顯示於1個圖式。因此，縱軸便為任意單位(arbitrary unit)。又，氫含量與產生的氫氣量之對應關係雖顯示大致相同的傾向，但為了易於理解，故稍微錯開地描繪。
圖4之圖式中，從左側依序描繪有基板10、剝離層11及樹脂膜12，在基板10與剝離層11的邊界面附近處所照射之雷射光主要會被吸收，藉此便會在剝離層11內發生消融的現象。此情況下，係藉由雷射加熱所致之熱擴散來將剝離層11內整體地加熱。剝離層11內的溫度斜度係相對於厚度方向而稍微下降，來被加熱至可產生氫氣之程度。但是，氫氣的產生量則會與剝離層11內的氫含量及溫度成比例而變多。亦即，由於氫含量在剝離層11側，即剝離層11與樹脂膜12的邊界面附近處較多，故其邊界面附近的氫氣產生量便會變多。該等氫氣在欲朝樹脂膜12穿透之際，會作為壓力而作用，來將樹脂膜12推開，藉此，便容易在剝離層11與樹脂膜12的邊界面處發生剝離。
更詳細地說明，假設若涵蓋剝離層11整體來使氫含量變多，則在雷射照射之際，即便是剝離層11的下層，仍會產生對應於該含量之氫氣，由於氫氣會欲從其產生位置往樹脂膜12側穿透，故若所產生之氫氣的壓力較剝離層11的膜強度要高，則在剝離層11內部便會發生破壞。或是，若剝離層11的下層所產生之氫氣壓力高於基板10與剝離層11的界面密著力，則 基板10與剝離層11的邊界面處便會發生剝離。亦即，係意指當涵蓋剝離層11內部整體來提高氫含量(at%)的情況，若愈提高氫含量，則污染到樹脂膜12側(圖2所示之被剝離層14)之虞便會提高。
相對於此，在實驗上證明了若使氫氣的產生位置在剝離層11與基板10的邊界面附近處變多，則可抑制剝離層11內部發生破壞之問題，或是基板10與剝離層11的邊界面處發生剝離之問題。
圖5係說明剝離層內氫氣的主要產生位置之示意圖。圖6係顯示剝離層與被剝離層之邊界面處的剝離之示意圖。
圖5中係顯示以橢圓來圍繞氫氣之主要產生位置的一部分。橢圓內，往上的箭頭表示氫氣的移動方向。穿透率係表示剝離層11內所產生的氫氣往樹脂膜12移動之距離的大小，由於氫氣在剝離層11的上層處移動距離較短，故相對地穿透率便愈小。此係意指藉由提高穿透率，如圖6所示般地，便會容易在剝離層11與樹脂膜12的邊界面處發生剝離。再者，可抑制剝離層內11，例如下層附近處氫氣壓力的上升，從而可抑制剝離層11內部的剝離或對於樹脂膜12之污染。
圖7係說明剝離層內厚度方向的其他特性之圖表。圖7係與圖4相同地，圖式中，從左側依序描繪了基板10、剝離層11及樹脂膜12。但相較於圖4，特徵在於剝離層11之氫含量在位於樹脂膜12側之上層的區域處會較位於基板10側之下層呈現段差而急遽地變多。上述段差舉一例，比較段差低的區域與段差高的區域後，可使氫含量的比為1：8。藉由上述方式，便會容易在剝離層11與樹脂膜12的邊界面處發生剝離。
由以上，依據本發明之剝離基板1，便能與上述習知技術不同地，讓剝離層11之氫含量會在較成為與基板的邊界面之下層要為上層的區域變多，故氫氣的壓力在上層會較下層要高，而在此區域處引發剝離作用。又，依據本發明之雷射剝除方法，由於係使用上述剝離基板1，故容易在剝離層11與樹脂膜12的邊界面處發生剝離。從而，便可抑制污染到被剝離層14的情況。
Claims (5)
- 一種剝離基板，係藉由雷射光的照射而在預先設定的邊界面處將多層膜剝離之雷射剝除用剝離基板；具備有：面狀的基板，係具有透光性；以及剝離層，係層積在該基板的一面上，且由含有氫之非晶矽所構成，藉由從該基板的另一面照射該雷射光來產生氫氣，而以該氫氣的壓力來引發剝離作用；該剝離層係在較位於該基板側的下層要靠上層之區域處使該氫含量變多。
- 如申請專利範圍第1項之剝離基板，其中該剝離層會使該氫含量依循預先設定的斜度而變化。
- 如申請專利範圍第1項之剝離基板，其中該剝離層係在較位於該基板側的下層要靠該上層之區域處使該氫含量具有段差而急遽地變多。
- 一種雷射剝除方法，係藉由雷射光的照射而在預先設定的邊界面處將多層膜剝離之雷射剝除方法；會實行以下處理：針對一具有剝離基板及被剝離層之積層體，而從一基板的另一面來照射該雷射光之處理，該剝離基板包含有具透光性之面狀的基板；以及層積在該基板的一面上，且由含有氫之非晶矽所構成，在較位於該基板側的下層要靠上層之區域處會使氫含量變多的剝離層，該被剝離層係包含層積在該剝離層上之樹脂膜；起因於該雷射光的照射，而在較該剝離層內的該下層要靠該上層之區域處讓氫氣大量地產生之處理；以及利用該氫氣的壓力，而在照射有該雷射光之該剝離層與該樹脂膜的邊界面處發生剝離之處理。
- 如申請專利範圍第4項之雷射剝除方法，其中從該基板的另一面來照射該雷射光之處理係一邊使該積層體與會照射該雷射光之雷射照射光學系統相對地移動，一邊將線狀的雷射光束依序照射在該另一面。
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