(57)【要約】  本明細書には、物品と、シートおよび支持体を含む物品、例えばガラス物品を製造する方法とが記載されており、シートおよび支持体は、例えばフルオロカーボンポリマーコーティング層であるコーティング層を使用して、関連する堆積方法を使用して、コーティング層のフッ素含量、およびシートと支持体との間のファンデルワールス力、水素および共有結合を制御するためにシート、支持体、またはその双方の上に適用され得る不活性ガス処理を使用して、一緒に結合される。コーティング層は、高温加工中のシートと支持体との層間剥離を防ぐのに十分な結合強度でシートと支持体とを一緒に結合し、その一方で、高温処理中の永久結合を防ぎ、その一方で同時に、高温処理中の層間剥離を防ぐのに十分な結合を維持する。
2021507106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面を処理するための方法であって、
ａ．ベース基板を反応チャンバ内のチャック上に配置するステップであって、前記反応チャンバが、誘導結合プラズマコイルおよびガス供給入口を含み、前記チャックおよび前記誘導結合プラズマコイルが、別々に給電源に接続されている、ステップと、
ｂ．ポリマー形成フッ素ガス源を前記ガス供給入口に供給し、前記ポリマー形成フッ素ガス源を前記反応チャンバ内に流して、前記チャック上に配置された前記基板と接触させるステップであって、前記ポリマー形成フッ素ガス源が、式ＣｘＨｚＦｙのフッ素成分を含み、式中、ｘが１〜４より選択され、ｙが３〜８より選択され、ｚが０〜３より選択され、ｘが１のとき、ｙが３であり、ｚが１である、ステップと、
ｃ．前記誘導結合プラズマコイルおよび前記チャックに電力を供給するステップと、
ｄ．前記ポリマー形成フッ素ガス源に由来する炭素系材料を堆積させて、前記基板上にコーティング層を形成するステップと、
ｅ．堆積した前記コーティング層を処理ガスに曝して、処理されたコーティング済みの基板を形成するステップと、
ｆ．前記処理されたコーティング済みの基板を前記反応チャンバから取り出すステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記炭素系材料が、プラズマ重合フルオロポリマーを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記プラズマ重合フルオロポリマーが、１５％未満のフッ素の原子表面濃度を含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記ポリマー形成フッ素ガス源が、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ４、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、およびそれらの任意の組み合わせから成る群より選択されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記ポリマー形成フッ素ガス源が、エッチングガスを含まない、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記エッチングガスが、ＣＦ４、ＳＦ６、ＮＦ３、およびそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記コーティング層が、１〜１０ｎｍの範囲の平均厚さを含む、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記コーティング層が単層である、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記ベース基板が、３００μｍ以下の厚さを含むガラスである、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記炭素系材料を堆積させる前記ステップの間、前記反応チャンバが、３０Ｔｏｒｒ（３９９９．６７Ｐａ）未満の内部圧力を含む、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、米国特許法第１１９条のもと、２０１７年１２月１５日に出願された米国仮特許出願第６２／５９９，３４８号の優先権を主張し、その内容は、その全体が参照により本明細書に依拠され、援用される。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、概して、支持体上にシートを製造するための方法に関し、より詳細には、処理されたガラス支持体上に制御可能に結合されるガラスシートを製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
フレキシブル基板は、ロール・ツー・ロール加工を使用して、より安価なデバイスを製造する能力と、より薄く、より軽く、より柔軟でかつ耐久性のあるディスプレイを製造する可能性とを提示する。しかしながら、高品質のディスプレイのロール・ツー・ロール加工に必要な技術、設備およびプロセスは、まだ十分には開発されていない。パネルメーカーは、大型のガラスシートを加工するための工具類にすでにかなりの投資をしているため、シート・ツー・シート加工による、支持体へのフレキシブル基板の積層およびフレキシブル基板上でのディスプレイデバイスの製造は、より薄く、より軽くかつより柔軟なディスプレイを開発するためのより短期的な解決策を提示する。ディスプレイは、ポリマーシート、例えばポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）上で実証されており、デバイスの作製は、ＰＥＮがガラス支持体に積層されたシート・ツー・シート式であった。しかしながら、ＰＥＮの温度上限により、デバイスの品質および使用可能なプロセスが制限される。さらに、ポリマー基板の透過率が高いことにより、ほぼ気密のパッケージが必要とされる有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスの環境劣化がもたらされる。フィルム封入は、この制限を克服するための展望を提示しているものの、大きなボリュームで許容可能な収率を提示することはまだ実証されていない。
【０００４】
同様の方法で、１つ以上のガラス基板に積層されたガラス支持体を使用して、ディスプレイデバイスを製造することができる。ガラスの低い透過率と、改善された耐熱性および耐薬品性とによって、より高性能でより長い寿命のフレキシブルディスプレイが可能になると期待されている。
【０００５】
幾つかのデバイスでは、カラーフィルター（ＣＦ）またはアモルファスシリコンフィルムトランジスタ（ａ−Ｓｉ  ＴＦＴ）が使用され、これらは、一般的に、それぞれ約２５０℃および３５０℃の温度で作製される。しかしながら、例えば、インジウムガリウム亜鉛酸化物（ＩＧＺＯまたは酸化物ＴＦＴ）および低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）デバイスを含む高温用途も重要である。酸化物ＴＦＴ加工は、一般的に、４００〜４５０℃の温度で実施される。ＬＴＰＳデバイスの作製プロセスでは、温度は、一般的に、６００℃以上に達する。これらの各々の加工技術では、真空およびウェットエッチング環境も利用されることがある。これらの条件により、使用可能な材料が限定され、支持体／シートに高い要求が課せられる。したがって、望ましいのは、製造業者の既存の資本インフラを利用し、より高い処理温度で、ガラスと支持体との間の汚染または結合強度の損失なく、ガラス、すなわち厚さ０．３ミリメートル（ｍｍ）以下の厚さのガラスの加工を可能にする支持体手法であって、プロセスの終わりにガラスが支持体から容易に剥離する支持体手法である。この手法により、ａ）好ましくは積層の必要なく、室温で支持体とシートとの間にて自発的に結合させ、１００〜５００ｍＪ／ｍ２ほどの十分な結合または接着エネルギーをもたらすことと、ｂ）シートを支持体から取り外すことなく、続いて湿式および乾式加工することと、ｃ）結合された対が、作製の熱的、化学的、真空、および湿式加工ステップに耐える能力と、ｄ）熱処理の間に最小限のガスが放出されることと、ｅ）加工終了時に支持体からのシートの分離が容易であることとが可能になるべきである。
【０００６】
商業上の１つの利点は、製造業者が、例えば、光起電（ＰＶ）構造、ＯＬＥＤ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、およびパターン化薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）電子機器のための薄いシート、例えばガラスシートの利点を得つつ、加工設備に製造業者の既存の資本投資を利用することが可能なことである。さらに、そのような手法により、結合を促進するためのガラスシートおよび支持体の洗浄および表面調製のためのプロセスを含むプロセス柔軟性が可能になる。
【０００７】
公知の結合方法の課題は、ポリシリコンＴＦＴを加工するために利用される高い温度である。携帯型ディスプレイ、ノート型およびデスクトップ型ディスプレイに対するより高い画素密度、高解像度および速いリフレッシュレートの要求、ならびにＯＬＥＤディスプレイの幅広い利用は、パネルメーカーを、アモルファスシリコンＴＦＴバックプレーンから酸化物ＴＦＴまたはポリシリコンＴＦＴバックプレーンへと推し進めている。ＯＬＥＤは電流駆動デバイスであるため、高い移動度が望ましい。ポリシリコンＴＦＴには、ドライバおよび他の構成要素の起動を統合するという利点もある。ポリシリコンＴＦＴプロセスでは、ドーパントの活性化にとって、理想的には６００℃を超える温度の比較的高い温度が好ましい。
【発明の概要】
【０００８】
上記を踏まえて、高温加工を（それが使用される半導体またはディスプレイの製造プロセスに適合しないであろうガス放出なしで）含むＴＦＴおよびフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）加工の厳しさに耐えることができ、それでいて、別のシートを加工するために支持体の再利用が可能になるように、シートの全領域を支持体から（一度にすべて、または部分ごとのいずれかで）取り外すことが可能な、基板対基板（例えばシート−支持体）物品が必要とされている。本明細書には、支持体とシートとの間の接着を制御し、ＴＦＴおよびＦＰＤ加工（任意の範囲およびその間の部分範囲を含む、約３００℃、約４００℃、約５００℃、および最大少なくとも６００℃の温度での加工を含む）に耐えるほどに十分強力であるが、高温加工後でさえもシートを支持体から剥離できるほどに十分弱い一時的な結合をもたらす方法が記載されている。そのように制御された結合を利用して、再利用可能な支持体を有する物品、あるいは支持体とシートとの間の制御された結合のパターン化領域を有する物品を作製することができる。より具体的には、本開示は、シートと支持体との間の、室温のファンデルワールス力結合および／または水素結合と、高温の共有結合との双方を制御するために、シート、支持体、またはその双方に設けることが可能な改質またはコーティング（以下「コーティング」）層（様々な材料および関連する表面熱処理を含む）を提供する。さらに、本開示には、シートを支持体に結合するのに役立つコーティング層を堆積させる方法、結合のためのコーティング層を調製し、コーティング層をシートおよび支持体の双方に結合する方法が記載されている。これらの方法により、結合エネルギーが高過ぎて、電子デバイスの加工後に構成要素が分離できなくならないように、また、結合エネルギーが低過ぎて、結合品質が損なわれ、それにより、電子デバイスの加工中にシートと支持体との間で剥離または流体侵入が起こり得ないように、構成要素間に結合がもたらされる。これらの方法により、低いガス放出性を示し、かつ高温加工、例えば、ａ−Ｓｉ  ＴＦＴ加工、ならびに更なる加工ステップ、例えば、湿式洗浄およびドライエッチングに耐えるガラス物品も製作される。代替的な実施形態では、コーティング層を使用して、共有結合領域とともに、様々な制御された結合領域（真空加工、湿式加工、および／または超音波洗浄加工を含む様々な加工を通して支持体およびシートが十分に結合したままになる）を作製すると、更なる加工オプションをもたらすことができ、例えば、更なるデバイス加工のために物品をより小さな小片にダイシングした後でさえも、支持体とシートとの間の気密性を維持することができる。
【０００９】
第１の態様には、基板表面を処理するための方法であって、ａ．ベース基板（例えば支持体）を反応チャンバ内のチャック上に配置するステップであって、反応チャンバが、誘導結合プラズマコイルおよびガス供給入口を有し、チャックおよび誘導結合プラズマコイルが、別々に給電源に接続されている、ステップと、ｂ．ポリマー形成フッ素ガス源をガス供給入口に供給し、ポリマー形成フッ素ガス源を反応チャンバ内に流して、チャック上に配置された基板と接触させるステップであって、ポリマー形成フッ素ガス源が、式ＣｘＨｚＦｙのフッ素成分を含み、式中、ｘが１〜４より選択され、ｙが３〜８より選択され、ｚが０〜３より選択され、ｘが１のとき、ｙが３であり、ｚが１である、ステップと、ｃ．誘導結合プラズマコイルおよびチャックに電力を供給するステップと、ｄ．ポリマー形成フッ素ガス源に由来する炭素系材料を堆積させて、基板上にコーティング層を形成するステップと、ｅ．堆積したコーティング層を処理ガスに曝して、処理されたコーティング済みの基板を形成するステップと、ｆ．処理されたコーティング済みの基板を反応チャンバから取り出すステップとを含む、方法がある。
【００１０】
第１の態様の例では、炭素系材料は、プラズマ重合フルオロポリマーを含む。
【００１１】
第１の態様の別の例では、プラズマ重合フルオロポリマーは、１５％未満のフッ素の原子表面濃度を有する。
【００１２】
第１の態様の別の例では、ポリマー形成フッ素ガス源は、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ４、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、およびそれらの任意の組み合わせより選択されている。
【００１３】
第１の態様の別の例では、ポリマー形成フッ素ガス源は、エッチングガスを含まない。
【００１４】
第１の態様の別の例では、エッチングガスは、ＣＦ４、ＳＦ６、ＮＦ３、およびそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含む。
【００１５】
第１の態様の別の例では、コーティング層は、１〜１０ナノメートル（ｎｍ）の範囲の平均厚さを有する。
【００１６】
第１の態様の別の例では、コーティング層は単層である。
【００１７】
第１の態様の別の例では、ベース基板はガラスであり、３００μｍ以下の厚さを有する。
【００１８】
第１の態様の別の例では、炭素系材料を堆積させてコーティング層を形成するステップの間、反応チャンバは、３０Ｔｏｒｒ（３９９９．６７Ｐａ）未満の内部圧力を有する。
【００１９】
第１の態様の別の例では、ステップｃは、チャックに３〜５Ｗ／ｍ２の電力を供給するステップを含む。
【００２０】
第１の態様の別の例では、チャックは、６０Ｖ未満の自己バイアスで動作する。
【００２１】
第１の態様の別の例では、処理ガスは、窒素、酸素、水素、二酸化炭素ガス、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つである。
【００２２】
第１の態様の別の例では、チャックは、堆積したコーティング層を処理ガスに曝す間、１５０Ｖ〜２５０Ｖの範囲の自己バイアスで動作する。
【００２３】
第１の態様の別の例では、堆積したコーティング層は、０．５〜１０秒にわたり処理ガスに曝される。
【００２４】
第１の態様の別の例では、処理されたコーティング済みの基板のコーティング層は、結合表面を有する。
【００２５】
第１の態様の別の例では、結合表面は、４０％未満のフッ素の原子表面濃度を有し、原子表面濃度は、結合表面を第２の基板と接触させる前に、結合表面から測定される。
【００２６】
第１の態様の別の例では、コーティング層は、０．５ｎｍ未満の表面粗さを有する。
【００２７】
第１の態様の別の例では、結合表面は、３０％未満のフッ素の原子表面濃度を有する。
【００２８】
第１の態様の別の例では、結合表面は、５％超のケイ素の原子表面濃度を有し、原子表面濃度は、結合表面を第２の基板と接触させる前に、結合表面から測定される。
【００２９】
第１の態様の別の例では、結合表面は、８〜１２％の範囲のケイ素の原子表面濃度を有する。
【００３０】
第２の態様では、コーティング層を第２の基板と直接結合して、物品を形成するステップであって、コーティング層が、ベース基板と第２の基板との間に配置されていて、ベース基板および第２の基板の双方と直接接触した状態にあり得るステップをさらに含む、態様１の方法が提供される。
【００３１】
第２の態様の例では、コーティング層と第２の基板との間の結合エネルギーは、物品を窒素雰囲気のもと７５０℃で１０分にわたり保持した後、８００ｍＪ／ｍ２未満または約３００〜約８００ｍＪ／ｍ２の範囲にある。
【００３２】
第２の態様の別の例では、ベース基板および第２の基板はガラスである。
【００３３】
第３の態様には、物品を製造する方法であって、ａ．ベースガラス基板を反応チャンバ内のチャック上に配置するステップであって、反応チャンバが、誘導結合プラズマコイルおよびガス供給入口を有し、チャックが、第１の給電源に接続されており、誘導結合プラズマコイルが、第２の給電源に接続されており、第１および第２の給電源が、互いに異なっていて、独立している、ステップと、ｂ．ポリマー形成フッ素ガス源をガス供給入口に供給し、ポリマー形成フッ素ガス源を反応チャンバ内に流して、チャック上に配置された基板と接触させるステップであって、ポリマー形成フッ素ガス源が、式ＣｘＨｚＦｙのフッ素成分を含み、式中、ｘが１〜４より選択され、ｙが３〜８より選択され、ｚが０〜３より選択され、ｘが１のとき、ｙが３であり、ｚが１である、ステップと、ｃ．誘導結合プラズマコイルおよびチャックに電力を供給するステップであって、チャックが、６０Ｖ未満の自己バイアスで動作させられる、ステップと、ｄ．ポリマー形成フッ素ガス源に由来する炭素系材料を堆積させて、ガラス基板上にコーティング層を形成するステップと、ｅ．堆積したコーティング層を処理ガスに曝して、処理されたコーティング済みの基板を形成するステップであって、処理されたコーティング済みの基板のコーティング層が、自由なかつ露出した結合表面を有し、結合表面が、４０％未満のフッ素の原子表面濃度を有し、原子表面濃度が、結合表面を第２の基板と接触させる前に、結合表面から測定される、ステップと、ｆ．処理されたコーティング済みの基板を反応チャンバから取り出すステップと、ｇ．コーティング層を第２のガラス基板と直接結合して、物品を形成するステップであって、コーティング層が、ベースガラス基板と第２のガラス基板との間に配置されている、ステップとを含む方法がある。
【００３４】
第３の態様の例では、結合表面は、５％超のケイ素の原子表面濃度を有し、原子表面濃度は、結合表面を第２の基板と接触させる前に、結合表面から測定される。
【００３５】
第３の態様の別の例では、結合表面は、８〜１２％の範囲のケイ素の原子表面濃度を有する。
【００３６】
第３の態様の別の例では、結合表面は、２０％未満または約１０〜約２０％の範囲のフッ素の原子表面濃度を有する。
【００３７】
第３の態様の別の例では、コーティング層と第２の基板との間の結合エネルギーは、物品を窒素雰囲気のもと７５０℃で１０分にわたり保持した後、８００ｍＪ／ｍ２未満または約３００〜約８００ｍＪ／ｍ２の範囲にある。
【００３８】
第３の態様の別の例では、チャックは、堆積したコーティング層を処理ガスに曝す間、１５０Ｖ〜２５０Ｖの範囲の自己バイアスで動作し、堆積したコーティング層は、０．５〜１０秒にわたり処理ガスに曝される。
【００３９】
第３の態様の別の例では、ステップｃは、チャックに３〜５Ｗ／ｍ２の電力を供給するステップを含む。
【００４０】
第３の態様の別の例では、炭素系材料は、プラズマ重合フルオロポリマーを含む。
【００４１】
第３の態様の別の例では、プラズマ重合フルオロポリマーは、ＣＨＦ３−Ｃ４Ｆ８プラズマ重合フルオロポリマーを含む。
【００４２】
第３の態様の別の例では、ポリマー形成フッ素ガス源は、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ４、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、およびそれらの任意の組み合わせより選択されている。
【００４３】
第３の態様の別の例では、コーティング層は、１〜１０ｎｍの範囲の平均厚さを有する。
【００４４】
第３の態様の別の例では、炭素系材料は、反応チャンバ内にてエッチングガスなしで堆積させられる。例えば、反応チャンバは、ポリマー形成フッ素ガス源のみを含み、他のガスは存在しないかまたは実質的に存在しない。
【００４５】
第３の態様の別の例では、エッチングガスは、ＣＦ４、ＳＦ６、ＮＦ３、およびそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含む。
【００４６】
上記の態様（またはそれらの態様の例）のうちのいずれか１つは、単独で提供されてもよいし、上述のその態様の例のうちのいずれか１つ以上と組み合わせて提供されてもよく、例えば、第１の態様は、単独で提供されてもよいし、上述の第１の態様の例のうちのいずれか１つ以上と組み合わせて提供されてもよく、第２の態様は、単独で提供されてもよいし、上述の第２の態様の例のうちのいずれか１つ以上と組み合わせて提供されてもよく、以降同様である。
【００４７】
添付の図面は、本開示の原理の更なる理解をもたらすために同封されており、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は幾つかの例を図示しており、その説明とともに、例として、その原理および動作を説明する役割を果たす。本明細書および図面に開示されている様々な特徴は、あらゆる組み合わせで使用可能であると理解されたい。非限定的な例として、様々な特徴を、本明細書において先に態様として記載されているように、互いに組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
本明細書に開示されている実施形態の上記および他の特徴、態様および利点は、添付の図面を参照して以下の詳細なその説明を読むと、より良好に理解される。
【図１】支持体（第１の基板）がシート（第２の基板）に結合されており、その間にコーティング層があり、支持体およびシートと直接接触している物品の概略側面図である。
【図２】図１の物品の部分切取図である。
【図３】ベース基板上にコーティング層を堆積させるためのシステムを示す概略図である。
【図４】ベース基板上に堆積したコーティング層の結合表面の表面組成のグラフである。
【図５】ベース基板上に堆積したコーティング層の結合表面の炭素種の表面組成のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
これより、例示的な実施形態が示されている添付の図面を参照して、以下で例示的な実施形態をより十分に説明する。可能な限り、図面全体で同じ参照番号を使用して、同じまたは類似した部分を指す。しかしながら、実施形態は、多くの異なる形態を取ることができ、本明細書に記載の例に限定されると解釈されるべきではない。これらの例示的な実施形態は、この開示が十分かつ完全であり、請求項の範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。
【００５０】
本明細書で使用される方向の用語（例えば、上方、下方、左右、前、後、上部、底部）は、描かれた図面に関してのみ用いられ、絶対的な向きを暗示する意図はない。
【００５１】
本明細書で使用されるように、「約」という用語は、分量、サイズ、配合、パラメータ、ならびに他の量および特性が正確ではなく、また正確である必要がなく、必要に応じて、許容誤差、変換率、四捨五入、測定誤差など、および当業者に公知の他の要素を反映して、近似値であっても、かつ／またはそれより大きくても、またはそれより小さくてもよいことを意味する。「約」という用語が範囲の値または終点を表す際に使用される場合、本開示は、言及される特定の値または終点を含むと理解されるべきである。本明細書における範囲の数値または終点に「約」が用いられているかどうかにかかわらず、範囲の数値または終点は、２つの実施形態を含むことを意図しており、すなわち、１つは「約」で修飾されたものであり、もう１つは「約」で修飾されていないものである。さらに、各範囲の終点は、他の終点との関係でも、また他の終点とは無関係でも、重要であると理解される。
【００５２】
本明細書で使用される「実質的な」、「実質的に」という用語、およびそれらの変形語は、説明される特徴が値または説明と等しいまたはほぼ等しいことを表すことを意図している。例えば、「実質的に平らな」表面は、平らまたはほぼ平らな表面を示すことを意図している。さらに、「実質的に」は、２つの値が等しいまたはほぼ等しいことを示すことを意図している。幾つかの実施形態では、「実質的に」は、互いに約１０％、例えば、互いに約５％または互いに約２％の値を示し得る。
【００５３】
本明細書において、「実質的に」および「約」という用語は、任意の定量的比較、値、測定、または他の表現に起因し得る固有の程度の不確実性を表すために用いられ得ることに留意されたい。本明細書において、これらの用語はまた、論点の主題の基本的な機能を変化させることなく、量的表現が、述べられた参照とは異なるものになり得る程度を表すために用いられる。したがって、一例として、Ｂ２Ｏ３を「含まない」または「実質的に含まない」ガラスは、例えば、Ｂ２Ｏ３が積極的にガラスに添加またはバッチ処理されていないものの、汚染物質として非常に少量（例えば０．００１モル％未満）で存在し得るガラスである。Ｂ２Ｏ３と同様に、酸素を「含まない」または「実質的に含まない」化合物などの他の成分は、同じ手法で特徴付けることが可能である。
【００５４】
ベース基板上の第２の基板（「シート」と称されることもある）の加工を可能にするための解決策がもたらされ、それにより、第２の基板、例えばガラスシートの少なくとも一部（最大すべてを含む）は、シート上で加工されたデバイスがベース基板、例えば支持体から取り外し可能であるように、「非結合」状態のままである。有利な表面形状特徴を維持するために、支持体は、一般的に、ディスプレイ等級のガラス基板である。したがって、状況によっては、支持体を一度使用した後に単に廃棄することは無駄であり、費用がかかる。したがって、ディスプレイの製造費を削減するために、支持体を再利用して１つより多くのシートを加工できることが望ましい。本開示には、高温加工を含む、加工ライン、例えばＴＦＴの厳しい環境を通してシートを加工可能にするための物品および方法であって、高温加工が、約４００℃以上の温度での加工であり、製造されるデバイスのタイプに応じて様々であり得、例えば、アモルファスシリコンまたはアモルファスインジウム・ガリウム・亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ）のバックプレーン加工の場合のように約４５０℃まで、結晶質ＩＧＺＯ加工の場合のように約５００〜５５０℃まで、またはＬＴＰＳおよびＴＦＴプロセスに一般的なように約６００〜６５０℃までの温度であり、またそれでいて、シートまたは支持体に損傷（例えば、支持体およびシートの一方が２つ以上の小片に壊れるまたは割れる）を与えることなく、シートを支持体から容易に取り外すことができ、それにより支持体を再利用することができる、物品および方法が記載されている。
【００５５】
物品
図１および２に示されるように、物品２、例えばガラス物品は、厚さ８を有し、厚さ１８を有するベース基板（例えば支持体）１０、厚さ２８を有する第２の基板（例えばシート）２０、および厚さ３８を有するコーティング層３０を含む。第２の基板２０の平均厚さ２８は、例えば、約３００マイクロメートル（μｍ）以下であってよく、これには、例えば、任意の範囲およびそれらの間の部分範囲を含む、約１０〜約５０μｍ、約５０〜約１００μｍ、約１００〜約１５０μｍ、約１５０〜約３００μｍ、約３００μｍ、約２５０μｍ、約２００μｍ、約１９０μｍ、約１８０μｍ、約１７０μｍ、約１６０μｍ、約１５０μｍ、約１４０μｍ、約１３０μｍ、約１２０μｍ、約１１０μｍ、約１００μｍ、約９０μｍ、約８０μｍ、約７０μｍ、約６０μｍ、約５０μｍ、約４０μｍ、約３０μｍ、約２０μｍ、または約１０μｍの厚さが含まれるが、これらに限定されることはない。
【００５６】
物品２は、より厚いシート、例えば、約０．４ｍｍ以上のオーダー、例えば、約０．４ｍｍ、約０．５ｍｍ、約０．６ｍｍ、約０．７ｍｍ、約０．８ｍｍ、約０．９ｍｍ、または約１．０ｍｍの平均厚さを有するシートのために設計された設備において第２の基板２０の加工を可能にするように配置されているが、第２の基板２０自体は、約３００μｍ以下である。物品２の厚さ８は、厚さ１８、２８、および３８の合計であり、１つの設備、例えば、基板シート上に電子デバイスの構成要素を配置すべく設計された設備が加工するように設計されたより厚いシートの厚さと等しくてもよい。一例では、コーティング層の厚さ３８が無視できる程度のものであると想定すると、加工設備が７００μｍのシートのために設計されており、シートが約３００μｍの厚さ２８を有する場合、厚さ１８は、約４００μｍと選択されるだろう。すなわち、コーティング層３０は、一定の縮尺で描かれておらず、むしろ、説明のためだけに大幅に誇張されている。さらに、図２において、コーティング層３０は、切取図で部分的に示されている。コーティング層３０は、再利用可能な支持体を提供する場合、結合表面１４上に均一または実質的に均一に配置することが可能である。一般的に、平均厚さ３８は、ナノメートル（ｎｍ）のオーダー、例えば、約２ｎｍ〜約１μｍ、約５ｎｍ〜約２５０ｎｍもしくは約２０ｎｍ〜約１００ｎｍ、または約３０ｎｍ、約４０ｎｍ、約５０ｎｍ、約６０ｎｍ、約７０ｎｍ、約８０ｎｍもしくは約９０ｎｍである。別の例では、厚さ３８は、約２００ｎｍ、約１５０ｎｍ、約１００ｎｍ、約７５ｎｍ、約５０ｎｍ、約４０ｎｍ、約３０ｎｍ、約２０ｎｍ、または約１０ｎｍ未満であってもよい。コーティング層３０の存在は、表面化学分析により、例えば飛行時間型二次イオン質量分析（ＴｏＦ  ＳＩＭＳ）またはＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）により検出することができる。したがって、コーティング層の結合表面上の成分の原子濃度は、例えばこれが支持体上に堆積された後、別の基板との結合前に測定することができる。
【００５７】
ベース基板１０は、第１の表面１２、結合表面１４、および周囲１６を有する。ベース基板１０は、ガラスを含む任意の適切な材料のものであってよい。ベース基板は、（表面エネルギーおよび／または結合を、ガラス支持体に関連して以下に記載されるものと同様の方法で制御することができるため）非ガラス材料、例えば、セラミック、溶融シリカ、ガラスセラミック、シリコン、金属、またはそれらの組み合わせであり得る。基板１０は、ガラス製である場合、アルミノケイ酸塩、ホウケイ酸塩、アルミノホウケイ酸塩、ソーダ石灰ケイ酸塩を含む任意の適切な組成のものであってもよく、その最終用途に応じて、アルカリ含有またはアルカリ不含のいずれかであってもよい。さらに、幾つかの例において、ベース基板結合表面は、ガラス、ガラスセラミック、または他の材料から製造されている場合、基板の下側のバルク材料上に配置される金属材料のコーティングまたは層から製作されていてもよい。厚さ１８は、約０．２〜約３ｍｍ、またはそれより大きくてもよく、例えば、任意の範囲およびそれらの間の部分範囲を含む、約０．２ｍｍ、約０．３ｍｍ、約０．４ｍｍ、約０．５ｍｍ、約０．６ｍｍ、約０．６５ｍｍ、約０．７ｍｍ、約１．０ｍｍ、約２．０ｍｍ、または約３．０ｍｍであるか、またはそれより大きくてもよく、上述のように、厚さ３８が無視できる程度のものでない場合、厚さ２８および厚さ３８に依存する。幾つかの実施形態における基板１０の平均厚さ１８は、第２の基板２０の厚さ２８より大きくてもよい。幾つかの実施形態では、厚さ１８は、厚さ２８より小さくてもよい。幾つかの実施形態では、基板１０は、示されるように、単層から製造されていてもよいし、互いに結合された複数の層（複数のシートを含む）から製造されていてもよい。本明細書で使用されるように、単層は、本明細書に記載の単一のコーティング層堆積ステップから得られる層を指す。したがって、複数のコーティング層堆積ステップにより、複数のコーティング層が得られる。さらに、ベース基板は、第１世代のサイズ以上、例えば、第２世代、第３世代、第４世代、第５世代、第８世代以上（例えば、約１００ｍｍ×１００ｍｍ〜約３メートル×３メートル以上のシートサイズ）のものであってもよい。
【００５８】
第２の基板２０は、第１の表面２２、結合表面２４、および周囲２６を有する。周囲１６（基板１０）および２６（第２の基板２０）は、任意の適切な形状のものであってもよいし、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。さらに、第２の基板２０は、ガラス、セラミック、ガラスセラミック、シリコン、金属、またはそれらの組み合わせを含む任意の適切な材料のものであってもよい。基板１０について先に記載したように、第２の基板２０は、ガラス製である場合、アルミノケイ酸塩、ホウケイ酸塩、アルミノホウケイ酸塩、ソーダ石灰ケイ酸塩を含む任意の適切な組成のものであってもよく、その最終用途に応じて、アルカリ含有またはアルカリ不含のいずれかであってもよい。第２の基板の熱膨張率を、高温での加工中に物品のいかなる反りも減少させるために、ベース基板の熱膨張率と実質的に同じに一致させてもよい。第２の基板２０の平均厚さ２８は、上述のように、約３００μｍ以下、例えば約２００μｍもしくは約１００μｍ、または上述の厚さである。さらに、第２の基板２０は、第１世代のサイズ以上、例えば、第２世代、第３世代、第４世代、第５世代、第８世代以上（例えば、約１００ｍｍ×１００ｍｍ〜約３メートル×３メートル以上のシートサイズ）のものであってもよい。
【００５９】
物品２は、既存の設備による加工に適合する厚さを有することができ、同様に、加工が行われる厳しい環境に耐えることができる。例えば、ＴＦＴ加工は、高温（例えば、約２００℃以上、３００℃以上、４００℃以上、および最大５００℃未満）で実施されてもよい。上述のように、幾つかのプロセスについて、温度は、任意の範囲およびそれらの間の部分範囲を含む、約２００℃以上、約２５０℃以上、約３００℃以上、約３５０℃以上、約４００℃以上、約５００℃以上、約６００℃以上、約７００℃以上、および約７５０℃以下であってもよい。
【００６０】
物品２が加工される厳しい環境に耐えるために、結合表面１４は、第２の基板２０がベース基板１０から自発的に分離しないような十分な強度で結合表面２４に結合されるべきである。この強度は、加工中に第２の基板２０が第１の基板１０から分離しないように、加工中ずっと維持されるべきである。さらに、第２の基板２０を第１の基板１０から取り外すためには（例えば、基板１０、例えば支持体を再利用可能にするには）、結合表面１４は、最初に想定された結合力、および／または例えば、物品が高温、例えば、任意の範囲およびそれらの間の部分範囲を含む、約２００℃以上、約３００℃以上、約４００℃以上、約５００℃以上、約６００℃以上、約７００℃以上、および７５０℃以下の温度での加工を経る場合に生じ得るような最初に想定された結合力の変更により生じる結合力のいずれによっても、結合表面２４にあまりに強く結合されるべきではない。
【００６１】
これらの目的の双方を達成するために、コーティング層３０を使用して、結合表面１４と結合表面２４との間の結合強度を制御してもよい。この制御された結合力は、第２の基板２０および基板１０の極性および非極性の表面エネルギー成分を調整することにより制御される全接着エネルギーに対するファンデルワールス力（および／または水素結合）および共有引力（covalent attractive）エネルギーを制御することにより達成される。代替的には、コーティング層３０は、一方の基板の一方の結合表面（例えば結合表面１４）を完全に覆い、別の基板の別の結合表面（例えば結合表面２４）に結合するためのコーティング層結合表面（一方の結合表面上の特徴とは独立した特徴を有する）を示すことがある。この制御された結合は、例えば、任意の範囲およびそれらの間の部分範囲を含む、約２００℃以上の温度、幾つかの場合には、約２００℃以上、約２５０℃以上、約３００℃以上、約３５０℃以上、約４００℃以上、約４５０℃以上、約５００℃以上、約５５０℃以上、約６００℃以上、約７００℃以上、および７５０℃以下の処理温度を含むＴＦＴ加工に耐えるほど十分に強力であり、また基板を分離するのに十分であるが第２の基板２０および／または基板１０に著しい損傷を与えない力を加えることで剥離可能な状態のままである。例えば、この加えられる力は、第２の基板２０または基板１０のいずれも破壊すべきではない。そのような剥離により、第２の基板２０およびその上に作製されたデバイスの取り外しが可能になり、また基板１０を支持体として再利用することも可能になる。
【００６２】
コーティング層３０は、第２の基板２０と基板１０との間の固体層として示されているが、そうである必要はない。例えば、コーティング層３０は、約０．１ｎｍ〜約１μｍのオーダーの厚さ（例えば、約１ｎｍ〜約１０ｎｍ、約１０ｎｍ〜約５０ｎｍ、約５０ｎｍ〜約１００ｎｍ、約２５０ｎｍ、約５００ｎｍ〜約１μｍ）であってもよく、結合表面１４の全部分を完全には覆わなくてもよい。例えば、結合表面１４の被覆率は、任意の範囲およびそれらの間の部分範囲を含む、結合表面１４の約１００％以下、約１％〜約１００％、約１０％〜約１００％、約２０％〜約９０％、または約５０％〜約９０％であってもよい。幾つかの実施形態では、コーティング層３０は単層であり、他の実施形態では、コーティング層３０は実質的に単層である。他の実施形態では、層３０は、約５０ｎｍまでの厚さであってもよく、または他の実施形態では、約１００ｎｍ〜約２５０ｎｍまでの厚さでさえあってもよい。コーティング層３０は、基板１０と第２の基板２０との間に、それらと直接接触して配置されると考えてもよい。他の実施形態では、コーティング層３０は、結合表面１４が結合表面２４と結合する能力を変化させ、それにより、基板１０と第２の基板２０との間の結合強度を制御する。コーティング層３０の材料および厚さ、ならびに結合前の結合表面１４、２４の処理、および結合表面のフッ素、炭素および／またはケイ素含量の制御を利用して、基板１０と第２の基板２０との間の結合強度（接着エネルギー）を制御することができる。
【００６３】
コーティング層の組成
コーティング層に使用可能な材料の例としては、フルオロカーボン、特にフルオロカーボンポリマーが挙げられる。そのようなフルオロカーボンポリマーは、ベース基板または第２の基板のいずれかに、少なくとも１つのフルオロカーボン含有モノマー化合物を含むポリマー形成フッ素ガス源からのガスを堆積させることにより形成することができる。
【００６４】
ガス源としてのフルオロカーボン含有モノマーの一群は、式ＣｘＨｚＦｙの化合物である。式中、ｘは１〜４より選択され、ｚは０〜３より選択され、ｙは３〜８より選択され、ｘが１のとき、ｙは３であり、ｚは１である。フルオロカーボン化合物の例としては、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ４、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、およびそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
【００６５】
幾つかの実施形態では、ポリマー形成フッ素ガス源としては、１つ以上のフルオロカーボン含有モノマー化合物のほかに、更なるガスが挙げられ得る。他の実施形態では、ガス源は、ＣＦ４、ＳＦ６、およびＮＦ３などのエッチングガスを含まないことが好ましい。
【００６６】
コーティング層の堆積
本明細書に記載の物品の製造において、コーティング層は、まずベース基板上に堆積させられ得る。図３に示されるような、コーティング層の堆積のためのベース基板（例えば支持体）を製造するための例示的なプロセスでは、ベース基板を、まずロードロックモジュール１００に送り、そこでベース基板の周りの圧力を真空にすることができ、ベース基板の温度を上げることができる。続いて、ベース基板は、真空で維持されている間に移送モジュール２００に送られ、これにより、ベース基板は、コーティング層が堆積させられるプロセスモジュール３００に移送される。
【００６７】
ロードロックモジュール１００は、通過させることでガラスベース基板などの材料をロードロックチャンバ１０１に送ることができる第１のドア１０２を有する。ロードロックモジュール１００は、ロードロックチャンバ１０１を外部環境から密閉するためのチャンバ壁１０３と、ロードロックチャンバからガスを除去するための第１の真空ポンプ１０４と、ガス源１０６からのガスをロードロックチャンバ１０１に導入するための第１のガス供給入口１０５と、ロードロックチャンバ内の材料を加熱するための加熱ランプ１０７と、通過させることで材料を移送モジュール２００に送ることができる第２のドア２０２とを含む。第１のドア１０２および第２のドア２０２は、材料がそれらを通過できるように開放することができ、また外部環境からロードロックチャンバ１０１を密閉するために閉鎖することもできる。
【００６８】
移送モジュール２００は、第２のドア２０２を介してロードロックモジュール１００に接続される。移送モジュール２００は第２のドア２０２を有し、これを通して、材料をロードロックチャンバ１０１から移送チャンバ２０１により受け取ることができる。移送モジュール２００は、移送チャンバ２０１を外部環境から密閉するためのチャンバ壁２０３と、移送チャンバ２０１内のガスを除去するための第２の真空ポンプ２０４と、ガス源２０６からのガスを移送チャンバ２０１に導入するための第２のガス供給入口２０５と、通過させることで材料をプロセスモジュール３００に送ることができる第３のドア３０２とを含む。第２のドア２０２および第３のドア３０２は、材料がそれらを通過できるように開放することができ、また外部環境から移送チャンバ２０１を密閉するために閉鎖することもできる。
【００６９】
プロセスモジュール３００は、第３のドア３０２を介して移送モジュール２００に接続される。プロセスモジュール３００は第３のドア３０２を有し、これを通して、材料を移送チャンバ２０１からプロセスチャンバ３０１により受け取ることができる。プロセスモジュール３００は、プロセスチャンバ３０１を外部環境から密閉するためのチャンバ壁３０３と、プロセスチャンバ３０１からガスを除去するための第３の真空ポンプ３０４と、通過させることで１つ以上の第３のガス源３０６ａ／３０６ｂからのガスをプロセスチャンバに送ることができる第３のガス供給入口３０５と、第３のガス供給入口３０５からのガスをプラズマに変換するための誘導結合プラズマ（「ＩＣＰ」）コイル３１０と、ベース基板などの材料が置かれる静電チャック（「チャック」）３０８とを含む。第３のドア３０２は、材料がそれを通過できるように開放することができ、また外部環境からプロセスチャンバ３０１を密閉するために閉鎖することもできる。第３のガス供給入口３０５は、１種以上のガスを第３のガス供給入口３０５を通して同時または別々にプロセスチャンバ３０１に供給することができるように、複数のガス源３０６ａ／３０６ｂに接続されていてもよい。ガス源からのガスの例としては、コーティング層の作製に使用すべきフルオロカーボンガス、プロセスチャンバをパージするための窒素などのパージガス、プロセスチャンバを洗浄するための酸素などの洗浄ガス、およびアルゴンなどの不活性ガスが挙げられる。ＩＣＰコイル３１０およびチャック３０８は、電力を供給するために、好ましくは別々に（３０９ａ／３０９ｂを参照）給電源３０９に接続されている。プロセスモジュール３００はまた、チャンバ壁３０３およびチャック３０８の温度を制御するための少なくとも１つの機構またはデバイス、例えばヒータを有する。
【００７０】
幾つかの実施形態では、先に記載のシステムを使用してコーティング層を堆積させる操作は、以下のステップを含み得る。第１のドア１０２が開き、ベース基板がロードロックチャンバ１０１に送られる。第１のドア１０２が閉じて、ロードロックチャンバ１０１を外部環境から密閉し、ロードロックチャンバ１０１内のガスが、第１の真空ポンプ１０４により除去され、所望の水準の真空が内部に生成される。ロードロックチャンバ１０１内の例示的な真空水準は、１×１０−４Ｔｏｒｒ（１×１３３３．２２−４Ｐａ）未満、５×１０−５Ｔｏｒｒ（５×１３３３．２２−５Ｐａ）未満、または１×１０−５Ｔｏｒｒ（１×１３３３．２２−５Ｐａ）未満である。加熱ランプ１０７は、ベース基板を所望の温度に加熱するように動作させられる。ベース基板の望ましい温度の例は、約６５℃〜約９５℃、約７０℃〜約９０℃、または約７５℃〜約８５℃である。第２の真空ポンプ２０４の動作により移送チャンバ２０１が所望の真空水準（例えば、ロードロックチャンバ１０１と同じ真空水準）にある状態で、第２のドア２０２が開放され、ベース基板がロードロックチャンバ１０１から移送チャンバ２０１に移送され、第２のドア２０２が再び閉鎖され、チャンバ２０１が密閉される。その後、ロードロックチャンバ１０１は、別のベース基板の導入に備えて、第１のガス供給入口１０５を通して送られる第１のガス源１０６からのガスで任意にパージされてもよい。第３の真空ポンプ３０４の動作によりプロセスチャンバ３０１が所望の真空水準（例えば、移送チャンバ２０１と同じ真空水準）にある状態で、第３のドア３０２が開放され、ベース基板が移送チャンバ２０１からプロセスチャンバ３０１に移送され、第３のドア３０２が再び閉鎖され、チャンバ３０１が密閉される。その後、移送チャンバ２０１は、別のベース基板の導入に備えて、第２のガス供給入口２０５を通して送られる第２のガス源２０６からのガスで任意にパージされ、その後、第２の真空ポンプ２０４で所望の真空水準に戻されてもよい。プロセスチャンバ３０１内では、チャンバ壁３０３およびチャック３０８が所望の温度に維持されたまま、ベース基板がチャック３０８上に配置され、第３のガス源３０６ａからのポリマー形成フルオロカーボンガスが、ガス供給入口３０５を通して送られる。幾つかの実施形態では、チャンバ壁３０３は、約４５℃超、約５０℃超、約５５℃超に保たれる。チャックは、約２５℃超、約３０℃超、または約３５℃超に保つことが可能である。電力が、ＩＣＰコイル３１０に供給され、フルオロカーボンプラズマを生成するとともに、チャック３０８に供給され、チャック３０８上に配置されたベース基板に向かってフルオロカーボンプラズマを引き付ける電荷をチャック内に生成し、その結果、フルオロカーボンプラズマが、ベース基板の結合表面上に、プラズマ重合コーティング層として堆積させられる。ＩＣＰコイル３１０には、第１の給電源３０９ａから約１１〜約１７ｋＷ、約１２〜約１６ｋＷ、または約１３〜約１５ｋＷで電力を供給して、ポリマー形成フッ素ガスからプラズマが生成される。チャック３０８には、第２の給電源３０９ｂから約１〜約７Ｗ／ｍ２、約２〜約７Ｗ／ｍ２、または約３〜約５Ｗ／ｍ２で電力が供給される。供給された電力により、チャック３０８に、約３５〜約６５Ｖ、約４０〜約６０Ｖ、または約４５〜約５５Ｖの自己バイアスが生じる。この自己バイアスにより、ベース基板のエッチングを最小限に抑えながら、ベース基板上でのコーティング層材料の効率的な蓄積が可能になる。チャック３０８に供給される電力バイアスは、約１〜約２ｋＶ、約１．２〜約１．８ｋＶ、または約１．４〜約１．６ｋＶである。コーティング層は、好ましくは、約０．１〜約２０ｎｍ、約０．５〜約１５ｎｍ、または約１〜約１０ｎｍの平均厚さを有する。ベース基板は、約０．５〜約１０秒にわたり、または約１〜約７秒にわたり、フルオロカーボンプラズマに曝され得る。
【００７１】
コーティング層の堆積後に、第３の真空ポンプ３０４が動作させられて、ポリマー形成ガス、プラズマ、および任意の残留ガスがプロセスチャンバ３０１から除去される。以下でより詳細に説明されるように、コーティング層の任意の表面処理の後に、第３のドア３０２が開放され、コーティング層が堆積させられたベース基板が、真空で維持されたまま、プロセスチャンバ３０１から移送チャンバ２０１に移送される。第３のドア３０２が閉鎖され、第２のドア２０２が開放され、コーティング層を有するベース基板が、真空で維持されたまま、移送チャンバ２０１からロードロックチャンバ１０１に移送される。第２のドア２０２が閉鎖され、第１のドア１０２が開放され、コーティング層を有するベース基板が、標準の温度および圧力条件に戻される。代替的には、基板は、移送モジュール２００およびロードロックモジュール１００について先に記載したものと同様の別の移送チャンバおよび別のロードロックチャンバを有する別の経路でプロセスチャンバ３０１から出てもよい。
【００７２】
コーティング層の表面エネルギー
本明細書で言及されているように、コーティング層の表面エネルギーは、コーティング層がベース基板上に存在するときの、コーティング層の露出表面（例えば結合表面）の表面エネルギーの尺度である。コーティング層は、１つの表面（極性成分および分散成分を含む）について測定して約４８〜約７５ｍＪ／ｍ２の範囲の表面エネルギーを有する結合表面をもたらすことができ、それにより、表面は、別の基板との非永久的な結合を生じさせる。
【００７３】
一般的に、コーティング層の表面エネルギーは、堆積させられてからかつ／またはさらに処理されてから測定され得る。堆積直後（層の堆積の後であり、層に適用される更なる処理なし）のコーティング層の表面エネルギーは、更なる表面活性化ステップの前には、一般的に、約４８〜約６０ｍＪ／ｍ２もしくは約５０〜約５８ｍＪ／ｍ２の範囲、または約５０ｍＪ／ｍ２以上もしくは約６０ｍＪ／ｍ２以下である。例えば、更なる処理の後に、表面エネルギーを約７５ｍＪ／ｍ２以下に増加させてもよく、これにより、ガラスシートとの自己伝播結合がもたらされ、それにより、物品を組み立てる製作時間が合理的かつコスト効率の良いものになる。また、どちらの表面エネルギー範囲（堆積直後およびさらに処理された後）も、２つのシートが互いに永久的に結合されることを防止するための高温での結合を制御するのに効果的であり得る。
【００７４】
固体表面の表面エネルギーは、空気中における固体表面上に個別に堆積させられた３種の液体、水、ジヨードメタンおよびヘキサデカンの静的接触角を測定することにより、間接的に測定することが可能である。本明細書に開示される表面エネルギーは、Ｗｕモデルに従って決定した（S. Wu, J. Polym. Sci. C, 34, 19, 1971参照）。Ｗｕモデルにおいて、全成分、極性成分、および分散成分を含む表面エネルギーは、３種の試験液体：水、ジヨードメタンおよびヘキサデカンの３つの接触角に理論モデルを合わせることにより測定される。３つの液体の接触角値から、回帰分析を行って、固体表面エネルギーの極性成分および分散成分を計算する。表面エネルギー値を計算するために使用される理論モデルは、３種の液体の３つの接触角値と、固体表面（下付き文字「Ｓ」により示される）および３種の試験液体の表面エネルギーの分散成分および極性成分とを関連付ける以下の３つの独立した式：
【００７５】
【数１】
2021507106.tif 000003
【００７６】
【数２】
2021507106.tif 000004
【００７７】
【数３】
2021507106.tif 000005
【００７８】
を含む。
【００７９】
式中、下付き文字「Ｗ」、「Ｄ」および「Ｈ」は、それぞれ、水、ジヨードメタンおよびヘキサデカンを表し、上付き文字「ｄ」および「ｐ」は、それぞれ、表面エネルギーの分散成分および極性成分を表す。ジヨードメタンおよびヘキサデカンは、実質的に非極性液体であるため、先の一連の式は、以下：
【００８０】
【数４】
2021507106.tif 000006
【００８１】
【数５】
2021507106.tif 000007
【００８２】
【数６】
2021507106.tif 000008
【００８３】
に変換される。
【００８４】
先の一連の３つの式（４〜６）から、回帰分析により、固体表面の２つの未知のパラメータである分散および極性の表面エネルギー成分
2021507106.tif 000009
【００８５】
および
2021507106.tif 000010
【００８６】
を計算することができる。しかしながら、この手法には限界最大値があり、この限界最大値まで、固体表面の表面エネルギーを測定することができた。この限界最大値は水の表面張力であり、７３ｍＪ／ｍ２である。固体表面の表面エネルギーが水の表面張力よりもかなり大きい場合、この表面は、水で十分に濡れ、それにより、接触角が０に近づく。したがって、表面エネルギーのこの値を超えると、すべての計算された表面エネルギー値は、実際の表面エネルギー値にかかわらず、約７３〜７５ｍＪ／ｍ２に相当するであろう。例えば、２つの固体表面の実際の表面エネルギーが７５ｍＪ／ｍ２および１５０ｍＪ／ｍ２である場合、液体の接触角を使用して計算された値は、双方の表面について、約７５ｍＪ／ｍ２となる。
【００８７】
したがって、本明細書に開示されている接触角はすべて、空気中で固体表面上に液滴を配置し、固体表面と、接触線での液体空気界面との間の角度を測定することにより測定される。よって、表面エネルギー値が４０ｍＪ／ｍ２〜７５ｍＪ／ｍ２であると主張される場合、これらの値は、実際の表面エネルギー値ではなく、先に記載の方法に基づいて計算された表面エネルギー値に対応すると理解されるべきであり、計算値が実際の表面エネルギー値に近づくと、７５ｍＪ／ｍ２より大きくなり得る。
【００８８】
コーティング層を堆積させた後に、これは、任意にアニールされてもよい。アニーリングは、コーティング層内の部分的に重合した材料を除去するのに役立ち得る。この除去により、例えば、高温での第１の基板および第２の基板の加工中のコーティング層のガス放出を大幅に減少させることができる。ガス放出のこの減少により、高温でより強い結合がもたらされ、それにより、基板の加工がより上手くいく。アニーリングは、急速熱処理システム（ＲＴＰ）内で行うことが可能である。アニーリングは、１００℃超、例えば、２００℃超、３００℃超、４００℃超、５００℃超、６００℃超、または７００℃超の温度であり得る。アニーリングは、例えば、窒素、酸素、または空気を含む雰囲気において行うことが可能である。アニーリングは、１５秒以上、例えば、３０秒以上、４５秒以上、１分以上、２分以上、３分以上、４分以上、５分以上、６分以上、７分以上、８分以上、９分以上、または１０分以上であり得る。アニーリングの時間および温度は、コーティング層の組成に応じて変わり得る。
【００８９】
コーティング層の表面処理
プロセスモジュールでのコーティング層の堆積後に、コーティング層の表面は、第２の基板との結合のためのより望ましい特性を達成するために、プロセスモジュールの内部で処理されてもよい。ＩＣＰコイルに電力を供給して処理ガスプラズマを生成しながら、窒素などの処理ガスをガス供給入口に通して供給すると、コーティング層の表面エネルギーを、第２の基板との結合にとってより望ましい水準まで増加させることができる。さらに、処理ガスプラズマでの処理中にチャックに電力を供給すると、コーティング層内のフッ素原子が、ドリフトを介してコーティング層と基板との界面に向かって押し出され、それによっても、コーティング層の結合表面の表面エネルギーを、第２の基板との結合にとってより望ましい水準まで増加させることができる。幾つかの実施形態では、処理後のコーティング層の表面粗さは、約０．７ｎｍ未満、約０．６ｎｍ未満、または約０．５ｎｍ未満である。処理後のコーティング層の結合表面は、４０％未満、３５％未満、３０％未満、２５％未満、２０％未満、または１５％未満のフッ素の原子表面濃度を有する。
【００９０】
表面処理後に、処理済みの基板を、プロセスモジュールから、移送モジュール、ロードロックモジュール、最終的にはシステム外に移動させることで取り出すことができる。
【００９１】
例示的な表面処理においては、コーティング層が堆積させられ、第３の真空ポンプ３０４を介してまたはプロセスモジュールのパージによりコーティング層ガスが除去された後に、処理ガスが、第３のガス源３０６ｂから、第３のガス供給入口３０５を介して、プロセスチャンバ３０１に導入される。チャンバ壁３０３およびチャック３０８は、コーティング層の堆積の間と同じ温度、例えば約６０℃以上に維持される。電力が、ＩＣＰコイル３１０に供給され、処理ガスプラズマを生成するとともに、チャック３０８に供給され、チャック３０８に向かって処理ガスプラズマを引き付ける電荷をチャック内に生成し、その結果、処理ガスプラズマにより、ベース基板上のコーティング層の結合表面の表面エネルギーが上昇する。ＩＣＰコイル３１０には、第１の給電源３０９ａから約１１〜約１７ｋＷ、約１２〜約１６ｋＷ、または約１３〜約１５ｋＷで電力が供給されて、ガスからプラズマが生成される。チャック３０８には、第２の給電源３０９ｂから約５０〜約１４０Ｗ／ｍ２、約５５〜約１３５Ｗ／ｍ２、または約６０〜約１３０Ｗ／ｍ２で電力が供給される。供給された電力により、チャック３０８内に、約１５０〜約２５０Ｖ、約１７０〜約２３０Ｖ、または約１９０〜約２１０Ｖの自己バイアスが生じる。この自己バイアスによって、物理的衝撃によりコーティング層を破壊するほど高過ぎるエネルギーを有する処理ガスプラズマを生じさせることなく、コーティング層内のフッ素原子が、ドリフトを介してベース基板に向かって移動する。したがって、自己バイアスが増加（例えば１５０Ｖ超〜２００Ｖ）することにより、コーティング層に予めセットされたフッ素が、ベース基板表面の界面と反応しかつ結合し、より低い自己バイアス処理（例えば、１５０、１２５、または１００Ｖ未満）に比べてフッ素が減少した、このより低い自己バイアス処理では不可能なコーティング層の結合表面上に、炭素系材料が蓄積されるか、または膜が形成される。チャック３０８に供給される電力バイアスは、約１〜約２ｋＶ、約１．２〜約１．８ｋＶ、または約１．４〜約１．６ｋＶである。処理ガスプラズマへのコーティング層の曝露は、約０．５〜約１０秒、好ましくは約１〜約９．５秒、約２〜約９秒、または約２．５〜約８．５秒であり得る。コーティング層の表面処理後に、第３の真空ポンプ３０４が動作させられて、ガス、プラズマ、および残留ガスがプロセスチャンバ３０１から除去される。その後、先に記載のように、第３のドア３０２が開放され、表面処理されたコーティング層を有するベース基板が、真空で維持されたまま、プロセスチャンバ３０１から移送チャンバ２０１に移送される。第３のドア３０２が閉鎖され、第２のドア２０２が開放され、表面処理されたコーティング層を有するベース基板が、真空で維持されたまま、移送チャンバ２０１からロードロックチャンバ１０１に移送される。第２のドア２０２が閉鎖され、第１のドア１０１が開放され、表面処理されたコーティング層を有するベース基板が、標準の温度および圧力条件に戻される。
【００９２】
図４は、ベース基板上に堆積させられたコーティング層の露出した結合表面の５つの試料の原子レベルでの表面組成を示す。試料１〜４は、実施例１に記載のプロセスを使用して調製および表面処理されたが、比較試料１は、比較例１に記載のプロセスを使用して調製および表面処理された。図４に見られるように、試料１〜４のフッ素の原子表面濃度は、約３０〜約３５％であるが、比較試料１のそれは、６０％近くである。さらに、炭素の原子表面濃度は、試料１〜４では約１０〜約１５％であるが、比較試料１のそれは、５％近くである。窒素の原子表面濃度は、試料１〜４では５％近くであるが、比較試料１のそれは、０％近くである。さらに、酸素の原子表面濃度は、試料１〜４では約２０〜約３０％であるが、比較試料１のそれは、１０％近くである。ケイ素の原子表面濃度は、約８〜約１２％であるが、比較試料１のそれは、５％近くである。本明細書に記載の基板を処理するための方法は、コーティング層の結合表面で、４０％、３５％、および３０％未満のフッ素濃度をもたらす可能性があると分かる。表面のフッ素濃度が低下すると、物品を７５０℃の温度に１０分にわたり曝した後に、第２の基板の剥離可能な取り付けを促進する結合可能な表面がもたらされる。
【００９３】
図５は、ベース基板上のコーティング層の露出した結合表面の５つの試料およびコーティング層なしの１つのベース基板（比較試料２）の原子レベルでの炭素種の表面組成を示す。試料１〜４は、実施例１に記載のプロセスを使用して調製および表面処理されたが、比較試料１は、比較例１に記載のプロセスを使用して調製および表面処理された。図５に見られるように、Ｃ−ＣおよびＣ−Ｈ種の原子表面濃度は、試料１〜４では約５．８〜約８％であるが、比較試料１のそれは、２．５％近くであり、比較試料２のそれは、約１．２５％である。Ｃ−Ｏ、Ｃ−Ｎ、およびＣＨ２−ＣＦ２種の原子表面濃度は、試料１〜４では約１．５〜約２％であるが、比較試料１のそれは、約０．７５％であり、比較試料２のそれは、約０．４％である。さらに、Ｃ＝Ｏ、Ｃ−Ｎ、およびＣ−ＣＦｘ種の原子表面濃度は、試料１〜４では約１〜約２％であるが、比較試料１のそれは、約０．７５％であり、比較試料２のそれは、０％近くである。さらに、ＣＯＯおよびＣＦＨ種の原子表面濃度は、試料１〜４では約１．５〜約２．２５％であるが、比較試料１のそれは、０％近くであり、比較試料２のそれは、０．１％近くである。本明細書に記載の方法により、コーティング層の結合表面における炭素濃度が著しく増加すると分かる。コーティング層の結合表面での炭素濃度の増加は、減少したフッ素の量が表面に存在していることをさらに証明しており、これは、剥離可能なガラス物品を、高温、例えば６００℃超で製造するのに有利である。
【００９４】
コーティング層へのベース基板または第２の基板の結合エネルギー
本明細書で言及されているように、コーティング層の結合エネルギーは、ベース基板と第２の基板とを結合する力の尺度である。一般的に、２つの表面間の接着エネルギー（すなわち、結合エネルギー）は、ダブルカンチレバービーム法またはウェッジ試験により測定することができる。これらの試験は、コーティング層とベース基板との間の、またはコーティング層と第２の基板との間の界面で、接着結合ジョイントに対する力および影響を質的にシミュレートする。ウェッジ試験は、一般的に、結合エネルギーを測定するために使用される。例えば、ASTM D5041, Standard Test Method for Fracture Strength in Cleavage of Adhesives in Bonded Joints、およびASTM D3762, Standard Test Method for Adhesive-Bonded Surface Durability of Aluminumは、ウェッジを有する基板の結合を測定するための標準的な試験方法である。
【００９５】
一例として、上述のＡＳＴＭ法に基づく、本明細書に開示されている結合エネルギーを特定するための試験方法の要約が、ここに開示されている。この試験方法は、試験が行われる温度および相対湿度、例えば実験室内の温度および相対湿度を記録するステップを含み得る。ベース基板と第２の基板との間の結合を破壊するために、ガラス物品の角において、第２の基板（またはシート）に穏やかに予亀裂が形成されるか、または第２の基板（またはシート）が分離される。ベース基板から第２の基板に予亀裂を形成するために、カミソリの刃、例えば、約９５μｍの厚さを有するＧＥＭブランドのカミソリが使用される。予亀裂の形成の際には、結合を疲労させるために、瞬間的な持続圧力が使用される。亀裂および分離が増すように亀裂前縁が伝播するのを観察できるまで、アルミニウムタブが取り外された平らなカミソリがゆっくりと挿入される。亀裂を誘発するために、平らなカミソリを著しく挿入する必要はない。亀裂が形成されたら、ガラス物品を少なくとも５分にわたり静置して、亀裂を安定化させる。高湿度の環境の場合、例えば、相対湿度が５０％超である場合、より長い静置時間が利用される。
【００９６】
亀裂が発生したガラス物品を顕微鏡で評価し、亀裂長さを記録する。亀裂長さは、ベース基板からの第２の基板の端部分離点（すなわち、カミソリの先端から最も離れた分離点）と、カミソリの最も近い非テーパー部分とから測定される。亀裂長さは、記録され、結合エネルギーを計算するために以下の式で使用される。
【００９７】
γ＝３ｔｂ２Ｅ１ｔｗ１３Ｅ２ｔｗ２３／１６Ｌ４(Ｅ１ｔｗ１３＋Ｅ２ｔｗ２３)  （７）
式中、γは結合エネルギーを表し、ｔｂは刃、カミソリまたはウェッジの厚さを表し、Ｅ１はベース基板（例えばガラス支持体）のヤング率を表し、ｔｗ１はベース基板の厚さを表し、Ｅ２は第２の基板（例えばガラスシート）のヤング率を表し、ｔｗ２は第２の基板の厚さを表し、Ｌは、先に記載のカミソリの刃の挿入の際の、ベース基板と第２の基板との間の亀裂長さを表す。
【００９８】
結合エネルギーは、シリコンウェーハ結合の場合のように挙動し、その場合、最初に水素結合されたウェーハ対が加熱されて、シラノール−シラノール水素結合の多くまたはすべてが、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ共有結合に転化されると理解される。最初の室温での水素結合により約１００〜２００ｍＪ／ｍ２ほどの結合エネルギーが生成されることで、結合した表面の分離が可能になるが、約３００〜約８００℃ほどの加工中に達成される完全に共有結合したウェーハ対は、約２０００〜３０００ｍＪ／ｍ２の接着エネルギーを有するため、結合表面の分離が可能にならず、その代わりに、２つのウェーハは、モノリスとして機能する。他方で、両方の表面が、下にある基板の影響を遮蔽するほど十分に大きな厚さの低表面エネルギー材料、例えばフルオロポリマーで完全に被覆されると、接着エネルギーは、その被覆材料のものとなり、非常に低くなり、結合表面の間の接着が低くなるか、またはなくなるであろう。よって、第２の基板は、結合の破損および第２の基板への潜在的な損傷なしには、ベース基板上で加工することが不可能であろう。２つの極端な例を考える：（ａ）シラノール基で飽和した、標準洗浄１（当技術分野で公知のＳＣ１）で洗浄した２つのガラス表面を、水素結合により室温で互いに結合（それにより、接着エネルギーは約１００〜２００ｍＪ／ｍ２である）し、続いて、シラノール基を共有Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合に転化させる温度に加熱した（それにより、接着エネルギーは２０００〜３０００ｍＪ／ｍ２になる）。この後者の接着エネルギーは、ガラス表面の対を取り外し可能にするには高過ぎる；（ｂ）低い表面接着エネルギー（表面１つあたり約１２〜約２０ｍＪ／ｍ２）を有するフルオロポリマーで完全に被覆された２つのガラス表面を室温で結合し、高温に加熱した。この後者（ｂ）の場合、表面は、（これらの表面が合わされる際の約２４〜約４０ｍＪ／ｍ２の総接着エネルギーが低過ぎることから）低温で結合しないのみならず、極性反応基が少な過ぎるため、高温でも結合しない。これら２つの極端な例の間、例えば約５０〜約１０００ｍＪ／ｍ２の間に、より望ましい程度の結合を生じさせることが可能な範囲の接着エネルギーが存在する。結果的に、発明者等は、これらの２つの極端な例の間の結合エネルギーをもたらし、それにより、厳しいＴＦＴまたはＬＴＰＳ加工を通じて互いに結合された一対のガラス基板（例えば、ガラス支持体およびガラスシート）を維持するのに十分であるのみならず、加工が完了した後に（例えば、４００℃以上〜７５０℃の高温加工の後でさえも）ベース基板から第２の基板を取り外すことも可能な程度の制御された結合を生じさせることができる、コーティング層を提供する様々な方法を発見した。さらに、ベース基板からの第２の基板の取り外しは、機械的な力により、少なくとも第２の基板に著しい損傷を与えないように、好ましくはベース基板にも著しい損傷を与えないように、実施することができる。
【００９９】
選択された表面改質剤、すなわち、コーティング層および／または堆積方法および結合前の表面の熱処理を利用することにより、適切な結合エネルギーを達成することができる。この適切な結合エネルギーは、結合表面１４および結合表面２４のいずれか一方または双方の化学改質剤の選択により達成することができ、その化学改質剤は、ファンデルワールス力（および／または水素結合、これらの用語は、明細書全体にわたり交換可能であるように使用される）接着エネルギーと、高温加工（例えば、４００℃以上〜７５０℃ほど）により生じる、起こり得る共有結合接着エネルギーとの双方を制御する。
【０１００】
物品の製作
物品を製作するために、コーティング層は、ベース基板、例えばベース基板１０上に形成される。所望であれば、本明細書で説明されるように、コーティング層を、表面活性化などのステップにかけて、表面エネルギーを増加させ、表面からフッ素を減少させ、処理中のガス放出を低減させ、コーティング層の結合能力を改善してもよい。第２の基板、例えば第２のシートを結合するために、第２の基板は、コーティング層の露出した結合表面と接触させられる。コーティング層が十分に高い表面エネルギーを有する場合、第２の基板をコーティング層に導入すると、第２の基板が自己伝播結合を介してコーティング層に結合される。自己伝播結合は、組立時間および／またはコストを削減するのに有利である。しかしながら、自己伝播結合が生じない場合、第２の基板は、積層などの更なる技術を使用して、例えば、シートをローラーで一緒にプレスすることにより、または結合のために２片の材料を一緒にする積層の技術分野で公知の他の技術により、コーティング層に結合することが可能である。
【０１０１】
結合エネルギーの熱試験
基板またはシートへのコーティング層の結合エネルギーは、特定の加熱条件の後に試験された（「結合エネルギー試験」）。特定の表面コーティング層が、シートを支持体に結合したままにすることを可能にし、なおも加工後にシートを支持体から分離可能にするかどうかを確認するために、以下の試験を行った。物品（コーティング層を介して支持体に結合されたシート、またはコーティング層を介して基板に結合された第２の基板）を、毎秒４℃の速度で所望の処理試験温度に上昇する炉または急速熱処理（ＲＴＰ）に入れた。その後、物品を炉（所望の処理試験温度に維持）内で１０分にわたり保持した。その後、炉を４５分で約１５０℃に冷却し、試料を取り出した。その後、本明細書に記載の結合エネルギー試験に従って、物品を結合エネルギーについて試験した。
【０１０２】
先に記載の結合エネルギーの熱試験を利用することで熱処理後に結合エネルギーがどのように増加するかを確認するために、室温での結合後に物品を熱試験にかける。幾つかの例では、物品を、不活性ガス（例えば窒素）雰囲気で１０分にわたり、任意の範囲およびそれらの間の部分範囲を含む、５００℃、５５０℃、６００℃、６５０℃、７００℃、７５０℃の温度で炉内に保持した後、コーティング層は、任意の範囲およびそれらの間の部分範囲を含む、９００ｍＪ／ｍ２以下、８５０ｍＪ／ｍ２以下、８００ｍＪ／ｍ２以下、７５０ｍＪ／ｍ２以下、７００ｍＪ／ｍ２以下、６５０ｍＪ／ｍ２以下、６００ｍＪ／ｍ２以下、５５０ｍＪ／ｍ２以下、または５００ｍＪ／ｍ２以下の結合エネルギーでベース基板または第２の基板に結合された結合表面を有し得る。本明細書で使用される結合エネルギーは、物品を炉室内に入れ、炉を毎分９℃の速度で試験温度（例えば６００℃）に加熱し、物品を、１０分にわたり、好ましくは不活性雰囲気（例えば窒素）にて試験温度で保持し、炉室を、約１分の時間をかけて約２００℃に冷却し、その後、炉室から物品を取り出して、これを室温に冷却した後に測定される。物品を試験するこのプロセスは、物品を熱試験サイクルに供することと称することもできる。
【０１０３】
コーティング層の剥離
本明細書に記載のコーティング層により、ガラス物品が上記の温度サイクルおよび熱試験にかけられた後に、第２の基板を２つ以上の小片に破壊することなく、第２の基板をベース基板から分離することが可能になる。
【０１０４】
ガラス物品の加工
改質されたコーティング層を、本明細書に記載の結合表面の調製とともに使用すると、制御された結合領域、すなわち、物品をＦＰＤタイプのプロセス（真空および湿式プロセスを含む）で加工するのに十分な、ベース基板と第２の基板との間の室温結合をもたらすことができる結合領域、さらには、物品の高温加工、例えばＦＰＤタイプの加工またはＬＴＰＳ加工後に、ベース基板を第２の基板から（これらの基板に損傷を与えずに）取り外すことができるようにベース基板と第２の基板との間の共有結合を（高温でさえも）制御する結合領域も達成することができる。ＦＰＤ加工に適した再利用可能な支持体をもたらすであろう、潜在的な結合表面の調製、および様々な結合エネルギーを有するコーティング層を評価するために、一連の試験を使用して、それぞれの適合性を評価した。異なるＦＰＤ用途には異なる要件があるが、ＬＴＰＳおよび酸化物ＴＦＴプロセスは、現段階では最も厳しいと思われる。したがって、これらのプロセスが物品２の所望の用途であることから、これらのプロセスのステップを代表する試験を選択した。酸化物ＴＦＴプロセスでは、約４００℃のアニーリングが使用されるが、ＬＴＰＳ加工では、６００℃超の結晶化およびドーパント活性化ステップが使用される。よって、以下の試験を実施して、特定の結合表面の調製およびコーティング層により、ＦＰＤ加工中ずっと第２の基板をベース基板に結合したままにすることができる一方で、そのような加工（４００℃以上〜７５０℃の温度での加工を含む）後に、（第２の基板および／またはベース基板に損傷を与えずに）第２の基板をベース基板から取り外すことができる可能性について評価した。
【実施例】
【０１０５】
実施例１
第１の給電源に接続されたＩＣＰコイルに接続されたガス供給入口と、第２の独立した給電源に接続されたチャックとを有するプロセスチャンバ内で、支持体（０．５ｍｍの厚さと、質量パーセントで、６１．５のＳｉＯ２、１９．７のＡｌ２Ｏ３、１．７のＢ２Ｏ３、２．５のＭｇＯ、４．５のＣａＯ、１．８のＳｒＯ、８．１のＢａＯ、０．２のＳｎＯ２、０．０３のＦｅ２Ｏ３、０．０３のＺｒＯ２の公称組成とを有するガラス）をチャック上に配置した。ＩＣＰコイルの出力を１４ｋＷに設定し、ＣＨＦ３を、ガス供給入口およびＩＣＰコイルを通して、１２５０ｓｃｃｍ（２．１１Ｐａ・ｍ３／ｓ）の流量および約８〜約１０ｍＴｏｒｒ（約１０６６．５８ｍＰａ〜約１３３３．２２ｍＰａ）の圧力（試料１の場合は約１０ｍＴｏｒｒ（約１３３３．２２ｍＰａ）、試料２の場合は約８．２ｍＴｏｒｒ（約１０９３．２４ｍＰａ）、試料３の場合は約９．２ｍＴｏｒｒ（約１２２６．５７ｍＰａ）、試料４の場合は約１０ｍＴｏｒｒ（約１３３３．２２ｍＰａ）である）で反応器チャンバに供給した。反応チャンバは、ポリマー形成フッ素ガスのみ含んでいた。チャックバイアス電力を１２５Ｗに設定し、電力バイアスは１．５ｋＶであり、約５０Ｖの自己バイアスが生じた。チャックを４０℃に維持する間、反応器チャンバの壁を６０℃に維持した。約７秒未満（試料１の場合は約６．５秒、試料２の場合は約１．２秒、試料３の場合は約１秒、試料４の場合は約３秒）の処理時間にわたるＣＨＦ３プラズマにより、２ｎｍ未満の厚さを有する支持体上に、薄いフルオロカーボンポリマーコーティング層が堆積させられた。コーティング層の堆積後に、真空ポンプを使用して、反応器チャンバを数回ポンピングし、ガス／プラズマをパージした。ＩＣＰコイルの出力を１４ｋＷに再び設定し、反応チャンバにおいて、Ｎ２を、ガス供給入口およびＩＣＰコイル通して、１２５０ｓｃｃｍ（２．１１Ｐａ・ｍ３／ｓ）の流量および約８〜約１０ｍＴｏｒｒ（約１０６６．５８ｍＰａ〜約１３３３．２２ｍＰａ）の圧力（試料１の場合は約１０ｍＴｏｒｒ（約１３３３．２２ｍＰａ）、試料２の場合は約８．２ｍＴｏｒｒ（約１０９３．２４ｍＰａ）、試料３の場合は約９．２ｍＴｏｒｒ（約１２２６．５７ｍＰａ）、試料４の場合は約１０ｍＴｏｒｒ（約１３３３．２２ｍＰａ）である）で反応器チャンバに供給した。チャックバイアス電力を２１８２〜４２４０Ｗに設定し、電力バイアスは１．５ｋＶであり、約１５０〜２５０Ｖの範囲の自己バイアスが生じた。チャックを４０℃に維持する間、反応器チャンバの壁を６０℃に維持した。約８秒未満（試料１の場合は約６．５秒、試料２の場合は約２．８秒、試料３の場合は約２．３秒、試料４の場合は約８秒）の処理時間にわたるチャックのＮ２プラズマ処理および自己バイアスにより、コーティング層の露出した表面上のＦ原子が、支持体／コーティング層の界面に向かってドリフトし、コーティング層の表面が、０．４ｎｍ以下の粗さ、約７４ｍＪ／ｍ２の表面エネルギー、３０％未満のＦ含量、および１０％超のＳｉ含量に処理された。その後、フッ素が減少したコーティング層の結合表面をガラスシート（０．１ｍｍの厚さと、質量パーセントで、６２．０のＳｉＯ２、１８．３のＡｌ２Ｏ３、４．２のＢ２Ｏ３、２．２のＭｇＯ、４．２のＣａＯ、１．８のＳｒＯ、７．０のＢａＯ、０．２のＳｎＯ２、０．０２のＦｅ２Ｏ３、０．０２のＺｒＯ２の公称組成とを有するガラス）と結合して、ガラス物品を形成した。ガラス物品を空気中にて６００℃で１０分にわたりアニーリングした後、結合エネルギーは、５００〜６００ｍＪ／ｍ２であった。ガラス物品の支持体およびガラスシートは、破損なく分離可能であった。
【０１０６】
比較例１
第１の給電源に接続されたＩＣＰコイルに接続されたガス供給入口と、第２の独立した給電源に接続されたチャックとを有するプロセスチャンバ内で、支持体（０．５ｍｍの厚さと、質量パーセントで、６１．５のＳｉＯ２、１９．７のＡｌ２Ｏ３、１．７のＢ２Ｏ３、２．５のＭｇＯ、４．５のＣａＯ、１．８のＳｒＯ、８．１のＢａＯ、０．２のＳｎＯ２、０．０３のＦｅ２Ｏ３、０．０３のＺｒＯ２の公称組成とを有するガラス）をチャック上に配置した。ＩＣＰコイルの出力を１０ｋＷに設定し、ＣＦ４を、ガス供給入口およびＩＣＰコイルを通して、５００ｓｃｃｍ（０．８５Ｐａ・ｍ３／ｓ）の流量および約７ｍＴｏｒｒ（約９３３．２６ｍＰａ）の圧力で反応器チャンバに供給した。反応チャンバは、ポリマー形成フッ素ガスのみ含んでいた。チャックバイアス電力を２０００Ｗに設定し、電力バイアスは１．５ｋＶであり、約１４１Ｖの自己バイアスが生じた。チャックを４０℃に維持する間、反応器チャンバの壁を６０℃に維持した。約３０秒の処理時間にわたるＣＦ４プラズマにより、２ｎｍ未満の厚さを有する支持体上に、薄いフルオロカーボンポリマーコーティング層が堆積させられた。コーティング層の堆積後に、真空ポンプを使用して、反応器チャンバを数回ポンピングし、ガス／プラズマをパージした。ＩＣＰコイルの出力を再び１０ｋＷに設定し、コーティング層の表面を処理するために、反応チャンバにおいて、ＣＦ４およびＣＨＦ３を、ガス供給入口およびＩＣＰコイルを通して、それぞれ９３７．５ｓｃｃｍ（１．５８Ｐａ・ｍ３／ｓ）および３１２．５ｓｃｃｍ（０．５３Ｐａ・ｍ３／ｓ）の流量ならびに約３０ｍＴｏｒｒ（約３９９９．６７ｍＰａ）の圧力で反応チャンバに供給した。チャックバイアス電力を３０００Ｗに設定し、電力バイアスは１．５ｋＶであり、約１９０Ｖの自己バイアスが生じた。チャックを４０℃に維持する間、反応器チャンバの壁を６０℃に維持した。ＣＦ４およびＣＨＦ３プラズマ処理は、約４５秒の処理時間を有していた。その後、コーティング層の結合表面をガラスシート（０．１ｍｍの厚さと、質量パーセントで、６２．０のＳｉＯ２、１８．３のＡｌ２Ｏ３、４．２のＢ２Ｏ３、２．２のＭｇＯ、４．２のＣａＯ、１．８のＳｒＯ、７．０のＢａＯ、０．２のＳｎＯ２、０．０２のＦｅ２Ｏ３、０．０２のＺｒＯ２の公称組成とを有するガラス）と結合して、ガラス物品を形成した。ガラス物品を空気中にて６００℃で１０分にわたりアニーリングした後、ガラス物品は、あまり良好に機能しなかった。
【０１０７】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【０１０８】
実施形態１  
基板表面を処理するための方法であって、
ａ．ベース基板を反応チャンバ内のチャック上に配置するステップであって、前記反応チャンバが、誘導結合プラズマコイルおよびガス供給入口を含み、前記チャックおよび前記誘導結合プラズマコイルが、別々に給電源に接続されている、ステップと、
ｂ．ポリマー形成フッ素ガス源を前記ガス供給入口に供給し、前記ポリマー形成フッ素ガス源を前記反応チャンバ内に流して、前記チャック上に配置された前記基板と接触させるステップであって、前記ポリマー形成フッ素ガス源が、式ＣｘＨｚＦｙのフッ素成分を含み、式中、ｘが１〜４より選択され、ｙが３〜８より選択され、ｚが０〜３より選択され、ｘが１のとき、ｙが３であり、ｚが１である、ステップと、
ｃ．前記誘導結合プラズマコイルおよび前記チャックに電力を供給するステップと、
ｄ．前記ポリマー形成フッ素ガス源に由来する炭素系材料を堆積させて、前記基板上にコーティング層を形成するステップと、
ｅ．堆積した前記コーティング層を処理ガスに曝して、処理されたコーティング済みの基板を形成するステップと、
ｆ．前記処理されたコーティング済みの基板を前記反応チャンバから取り出すステップと
を含む方法。
【０１０９】
実施形態２  
前記炭素系材料が、プラズマ重合フルオロポリマーを含む、実施形態１記載の方法。
【０１１０】
実施形態３  
前記プラズマ重合フルオロポリマーが、１５％未満のフッ素の原子表面濃度を含む、実施形態２記載の方法。
【０１１１】
実施形態４  
前記ポリマー形成フッ素ガス源が、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ４、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、およびそれらの任意の組み合わせから成る群より選択されている、実施形態１から３までのいずれか１つ記載の方法。
【０１１２】
実施形態５  
前記ポリマー形成フッ素ガス源が、エッチングガスを含まない、実施形態１から４までのいずれか１つ記載の方法。
【０１１３】
実施形態６  
前記エッチングガスが、ＣＦ４、ＳＦ６、ＮＦ３、およびそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、実施形態５記載の方法。
【０１１４】
実施形態７  
前記コーティング層が、１〜１０ｎｍの範囲の平均厚さを含む、実施形態１から６までのいずれか１つ記載の方法。
【０１１５】
実施形態８  
前記コーティング層が単層である、実施形態１から７までのいずれか１つ記載の方法。
【０１１６】
実施形態９  
前記ベース基板が、３００μｍ以下の厚さを含むガラスである、実施形態１から８までのいずれか１つ記載の方法。
【０１１７】
実施形態１０  
前記炭素系材料を堆積させる前記ステップの間、前記反応チャンバが、３０Ｔｏｒｒ（３９９９．６７Ｐａ）未満の内部圧力を含む、実施形態１から９までのいずれか１つ記載の方法。
【０１１８】
実施形態１１  
ステップｃが、前記チャックに３〜５Ｗ／ｍ２の電力を供給するステップを含む、実施形態１から１０までのいずれか１つ記載の方法。
【０１１９】
実施形態１２  
前記チャックが、６０Ｖ未満の自己バイアスで動作する、実施形態１から１１までのいずれか１つ記載の方法。
【０１２０】
実施形態１３  
前記処理ガスが、窒素、酸素、水素、二酸化炭素ガス、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、実施形態１から１２までのいずれか１つ記載の方法。
【０１２１】
実施形態１４  
前記チャックが、前記堆積したコーティング層を前記処理ガスに曝す間、１５０Ｖ〜２５０Ｖの範囲の自己バイアスで動作する、実施形態１から１３までのいずれか１つ記載の方法。
【０１２２】
実施形態１５  
前記堆積したコーティング層が、０．５〜１０秒にわたり前記処理ガスに曝される、実施形態１から１４までのいずれか１つ記載の方法。
【０１２３】
実施形態１６  
前記処理されたコーティング済みの基板の前記コーティング層が、結合表面を含む、実施形態１から１５までのいずれか１つ記載の方法。
【０１２４】
実施形態１７  
前記結合表面が、４０％未満のフッ素の原子表面濃度を含み、前記原子表面濃度が、前記結合表面を第２の基板と接触させる前に、前記結合表面から測定される、実施形態１６記載の方法。
【０１２５】
実施形態１８  
前記コーティング層が、０．５ｎｍ未満の表面粗さを含む、実施形態１６または１７記載の方法。
【０１２６】
実施形態１９  
前記結合表面が、３０％未満のフッ素の原子表面濃度を含む、実施形態１６から１８までのいずれか１つ記載の方法。
【０１２７】
実施形態２０  
前記結合表面が、５％超のケイ素の原子表面濃度を含み、前記原子表面濃度が、前記結合表面を第２の基板と接触させる前に、前記結合表面から測定される、実施形態１６から１９までのいずれか１つ記載の方法。
【０１２８】
実施形態２１  
前記結合表面が、８〜１２％の範囲のケイ素の原子表面濃度を含む、実施形態２０記載の方法。
【０１２９】
実施形態２２  
前記コーティング層を第２の基板と直接結合して、物品を形成するステップであって、前記コーティング層が、前記ベース基板と前記第２の基板との間に配置されている、ステップをさらに含む、実施形態１から２１までのいずれか１つ記載の方法。
【０１３０】
実施形態２３  
前記コーティング層と前記第２の基板との間の結合エネルギーが、前記物品を窒素雰囲気のもと７５０℃で１０分にわたり保持した後、８００ｍＪ／ｍ２未満である、実施形態２２記載の方法。
【０１３１】
実施形態２４  
前記ベース基板および前記第２の基板がガラスを含む、実施形態２２または２３記載の方法。
【０１３２】
実施形態２５  
物品を製造する方法であって、
ａ．ベースガラス基板を反応チャンバ内のチャック上に配置するステップであって、前記反応チャンバが、誘導結合プラズマコイルおよびガス供給入口を含み、前記チャックが、第１の給電源に接続されており、前記誘導結合プラズマコイルが、第２の給電源に接続されている、ステップと、
ｂ．ポリマー形成フッ素ガス源を前記ガス供給入口に供給し、前記ポリマー形成フッ素ガス源を前記反応チャンバ内に流して、前記チャック上に配置された前記基板と接触させるステップであって、前記ポリマー形成フッ素ガス源が、式ＣｘＨｚＦｙのフッ素成分を含み、式中、ｘが１〜４より選択され、ｙが３〜８より選択され、ｚが０〜３より選択され、ｘが１のとき、ｙが３であり、ｚが１である、ステップと、
ｃ．前記誘導結合プラズマコイルおよび前記チャックに電力を供給するステップであって、前記チャックが、６０Ｖ未満の自己バイアスで動作させられる、ステップと、
ｄ．前記ポリマー形成フッ素ガス源に由来する炭素系材料を堆積させて、前記ガラス基板上にコーティング層を形成するステップと、
ｅ．堆積した前記コーティング層を処理ガスに曝して、処理されたコーティング済みの基板を形成するステップであって、前記処理されたコーティング済みの基板の前記コーティング層が、結合表面を含み、前記結合表面が、４０％未満のフッ素の原子表面濃度を含み、前記原子表面濃度が、前記結合表面を第２の基板と接触させる前に、前記結合表面から測定される、ステップと、
ｆ．前記処理されたコーティング済みの基板を前記反応チャンバから取り出すステップと、
ｇ．前記コーティング層を前記第２のガラス基板と直接結合して、物品を形成するステップであって、前記コーティング層が、前記ベースガラス基板と前記第２のガラス基板との間に配置されている、ステップと
を含む方法。
【０１３３】
実施形態２６  
前記結合表面が、５％超のケイ素の原子表面濃度を含み、前記原子表面濃度が、前記結合表面を第２の基板と接触させる前に、前記結合表面から測定される、実施形態２５記載の方法。
【０１３４】
実施形態２７  
前記結合表面が、８〜１２％の範囲のケイ素の原子表面濃度を含む、実施形態２６記載の方法。
【０１３５】
実施形態２８  
前記結合表面が、２０％未満のフッ素の原子表面濃度を含む、実施形態２５から２７までのいずれか１つ記載の方法。
【０１３６】
実施形態２９  
前記コーティング層と前記第２の基板との間の結合エネルギーが、前記物品を窒素雰囲気のもと７５０℃で１０分にわたり保持した後、８００ｍＪ／ｍ２未満である、実施形態２５から２８までのいずれか１つ記載の方法。
【０１３７】
実施形態３０  
前記チャックが、前記堆積したコーティング層を前記処理ガスに曝す間、１５０Ｖ〜２５０Ｖの範囲の自己バイアスで動作し、前記堆積したコーティング層が、０．５〜１０秒にわたり前記処理ガスに曝される、実施形態２５から２９までのいずれか１つ記載の方法。
【０１３８】
実施形態３１  
ステップｃが、前記チャックに３〜５Ｗ／ｍ２の電力を供給するステップを含む、実施形態２５から３０までのいずれか１つ記載の方法。
【０１３９】
実施形態３２  
前記炭素系材料が、プラズマ重合フルオロポリマーを含む、実施形態２５から３１までのいずれか１つ記載の方法。
【０１４０】
実施形態３３  
前記プラズマ重合フルオロポリマーが、ＣＨＦ３−Ｃ４Ｆ８プラズマ重合フルオロポリマーを含む、実施形態３２記載の方法。
【０１４１】
実施形態３４  
前記ポリマー形成フッ素ガス源が、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ４、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、およびそれらの任意の組み合わせから成る群より選択されている、実施形態２５から３３までのいずれか１つ記載の方法。
【０１４２】
実施形態３５  
前記コーティング層が、１〜１０ｎｍの範囲の平均厚さを含む、実施形態２５から３４までのいずれか１つ記載の方法。
【０１４３】
実施形態３６  
前記炭素系材料が、前記反応チャンバ内にてエッチングガスなしで堆積させられる、実施形態２５から３５までのいずれか１つ記載の方法。
【０１４４】
実施形態３７  
前記エッチングガスが、ＣＦ４、ＳＦ６、ＮＦ３、およびそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、実施形態３６記載の方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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