(57)【要約】フレキシブルガラス基板を処理する方法が提供される。この方法は、エネルギー入力を受けると構造変化を起こす無機結合層を用いてキャリア基板に結合された、フレキシブルガラス基板を含む、基板積層体を提供するステップを含む。構造変化を開始させるために、無機結合層にエネルギー入力が提供される。この構造変化は、フレキシブルガラス基板をキャリア基板から分離させるために、無機結合層の結合強度を低下させる。
2015532004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブルガラス基板を処理する方法であって、
エネルギー入力を受けると構造変化を起こす無機結合層を用いてキャリア基板に結合された、フレキシブルガラス基板を含む、基板積層体を提供するステップ、および、
前記フレキシブルガラス基板を前記キャリア基板から分離させるために前記無機結合層の結合強度を低下させる前記構造変化を開始させるよう、前記無機結合層に前記エネルギー入力を提供するステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
フレキシブルガラス基板を処理する方法であって、
ガラス支持表面を有するキャリア基板を提供するステップ、
第１の幅広面および第２の幅広面を有する、前記フレキシブルガラス基板を提供するステップ、
前記フレキシブルガラス基板の前記第１の幅広面を前記キャリア基板の前記ガラス支持表面に、無機結合層を用いて結合させるステップ、および、
前記フレキシブルガラス基板を前記キャリア基板から取り外すために、前記無機結合層の構造を変化させて前記フレキシブルガラス基板と前記キャリア基板との間の結合強度を低下させるステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
前記無機結合層の前記構造を変化させて前記フレキシブルガラス基板と前記キャリア基板との間の前記結合強度を低下させるために、前記無機結合層にエネルギー入力を提供するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記エネルギー入力が、前記無機結合層に少なくとも２５０℃までの加熱をもたらす、熱エネルギーまたは光エネルギーであることを特徴とする請求項１または３記載の方法。
【請求項５】
前記無機結合層が、レーザまたはフラッシュランプを使用して局所的に加熱されることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記無機結合層が、前記フレキシブルガラス基板の外周に沿って位置付けられた無機結合材料を含むことを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記構造変化が、結晶化、前記無機結合層の空隙率の増加、または前記無機結合層の微小破壊の増加、を含むことを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記無機結合層に前記エネルギー入力を提供した後に、前記フレキシブルガラス基板を前記キャリア基板から取り外すステップをさらに含むことを特徴とする請求項１または３から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記結合材料が、ガラス、ガラスセラミック、セラミック、炭素、およびシリコンのうちの１以上を含むことを特徴とする請求項１から８いずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記エネルギー入力が熱エネルギーまたは光エネルギーであり、かつ前記結合材料を、前記結合強度を低下させることなく少なくとも２５０℃の温度まで加熱するステップを含むことを特徴とする請求項１または３から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
基板積層体であって、
ガラス支持表面を有するキャリア基板、
前記キャリア基板の前記ガラス支持表面によって支持される、フレキシブルガラス基板、および、
前記フレキシブルガラス基板を前記キャリア基板に結合する無機結合層であって、前記フレキシブルガラス基板を前記キャリア基板から取り外すために、構造変化して前記フレキシブルガラス基板と前記キャリア基板との間の結合強度を低下させる結合材料を含む、無機結合層、
を備えていることを特徴とする基板積層体。
【請求項１２】
前記結合材料が、ガラス、ガラスセラミック、およびセラミックのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１１記載の基板積層体。
【請求項１３】
前記構造変化が、結晶化、前記無機結合層の空隙率の増加、または前記無機結合層の微小破壊の増加、を含むことを特徴とする請求項１１または１２記載の基板積層体。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、その内容が引用されその全体が参照することにより本書に組み込まれる、２０１２年８月２２日に出願された米国仮特許出願第６１／６９１９０４号の優先権の利益を米国特許法第１１９条の下で主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、キャリア基板上の薄型基板を処理する装置および方法に関し、より具体的にはキャリア基板上のフレキシブルガラスの薄型基板に関する。
【背景技術】
【０００３】
今日、ＰＶ、ＯＬＥＤ、ＬＣＤ、タッチセンサ、フレキシブルエレクトロニクス、およびパターン形成薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）用途に関連するフレキシブル電子装置では、フレキシブルプラスチックフィルムが一般に使用されている。
【０００４】
フレキシブルガラス基板には、フレキシブルプラスチック技術を上回るいくつかの技術的利点がある。１つの技術的利点は、ＯＬＥＤディスプレイ、ＯＬＥＤ照明、および有機太陽電池デバイスにおける主な劣化メカニズムである水分または空気のバリアとして働く、ガラスの能力である。第２の利点は、パッケージ基板の１以上の層の削減または排除による、パッケージ全体のサイズ（厚さ）および重量を減少させるその可能性にある。フレキシブルガラス基板の他の利点は、光の透過、寸法安定性、熱的能力、および表面品質における利益を含む。
【０００５】
より薄い／フレキシブルガラス基板（厚さ０．３ｍｍ未満）に対する需要は電子ディスプレイ産業内に及んでいるため、パネル製造業者は、より薄い／フレキシブルガラス基板の取扱いおよび適合に関するいくつかの課題に直面した。１つのオプションは、より厚いガラスのシートを処理し、次いでこのパネルをエッチングまたは研磨して全体の正味厚さをより薄くするものである。これによれば、厚さ０．３ｍｍ以上の基板に基づく既存のパネル製造インフラの使用が可能であるが、生産量が潜在的に減少すると共にプロセス終了までの仕上げコストが追加される。第２のアプローチは、より薄い基板のために既存のパネルプロセスを設計し直すものである。プロセスでのガラスのロスは大きな障害になり、また支持されていないフレキシブルガラス基板に基づくシート・トゥ・シートプロセスにおいてもハンドリングロスを最小限に抑えるために大幅な資本が必要になる。第３のアプローチは、薄型フレキシブルガラス基板に対して、ロール・トゥ・ロール処理技術またはローラハンドリングに基づく技術を利用するものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
望まれているのは、厚さ０．３ｍｍ以上の剛性の基板に基づく製造者の既存の資本のインフラを利用して、薄型のフレキシブルガラス基板、すなわち厚さ約０．３ｍｍ以下のガラスの処理を可能にする運搬アプローチである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の構想は、熱エネルギーなどのエネルギー入力を受けると構造変化する無機結合層を用いて、薄型シート、例えばフレキシブルガラス基板を、キャリア基板に結合させるものである。この構造変化は、フレキシブルガラス基板をキャリア基板から分離させるために、無機結合層の結合強度を低下させる。
【０００８】
本アプローチの１つの商業上の利点は、製造者が処理設備において、既存の設備投資を利用することができると同時に、例えばＰＶ、ＯＬＥＤ、ＬＣＤ、タッチセンサ、フレキシブルエレクトロニクス、およびパターン形成薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）エレクトロニクスのための薄型ガラスシートの利益が得られることである。
【０００９】
第１の態様によれば、フレキシブルガラス基板を処理する方法は、
エネルギー入力を受けると構造変化を起こす無機結合層を用いてキャリア基板に結合された、フレキシブルガラス基板を含む、基板積層体を提供するステップ、および、
フレキシブルガラス基板をキャリア基板から分離させるために無機結合層の結合強度を低下させる構造変化を開始させるよう、無機結合層にエネルギー入力を提供するステップ、
を含む。
【００１０】
第２の態様によれば、エネルギー入力が熱エネルギーであり、無機結合層を少なくとも約２５０℃の温度まで加熱するステップを含む、態様１の方法が提供される。
【００１１】
第３の態様によれば、エネルギー入力が、無機結合層に少なくとも約２５０℃までの加熱をもたらす光エネルギーである態様１または２の方法が提供される。
【００１２】
第４の態様によれば、無機結合層が、フレキシブルガラス基板の外周に沿って位置付けられた無機結合材料を含む態様１から３のいずれか１つの方法が提供される。
【００１３】
第５の態様によれば、無機結合層がレーザを使用して局所的に加熱される態様１から４のいずれか１つの方法が提供される。
【００１４】
第６の態様によれば、構造変化が結晶化を含む態様１から５のいずれか１つの方法が提供される。
【００１５】
第７の態様によれば、構造変化が無機結合層の空隙率の増加を含む態様１から６のいずれか１つの方法が提供される。
【００１６】
第８の態様によれば、構造変化が無機結合層の微小破壊の増加を含む態様１から７のいずれか１つの方法が提供される。
【００１７】
第９の態様によれば、無機結合層にエネルギー入力を提供した後に、フレキシブルガラス基板をキャリア基板から取り外すステップをさらに含む、態様１から８のいずれか１つの方法が提供される。
【００１８】
第１０の態様によれば、フレキシブルガラス基板に電気部品を適用するステップをさらに含む態様１から９のいずれか１つの方法が提供される。
【００１９】
第１１の態様によれば、フレキシブルガラス基板の厚さが約０．３ｍｍ以下である、態様１から１０のいずれか１つの方法が提供される。
【００２０】
第１２の態様によれば、キャリア基板がガラスを含む態様１から１１のいずれか１つの方法が提供される。
【００２１】
第１３の態様によれば、結合材料が、ガラス、ガラスセラミック、およびセラミックのうちの１以上を含む、態様１から１２のいずれか１つの方法が提供される。
【００２２】
第１４の態様によれば、結合材料が炭素を含む態様１から１３のいずれか１つの方法が提供される。
【００２３】
第１５の態様によれば、結合材料がシリコンを含む態様１から１４のいずれか１つの方法が提供される。
【００２４】
第１６の態様によれば、結合材料の構造を変化させたときにフレキシブルガラス基板とキャリア基板とを少なくとも部分的に剥離するステップを含む、態様１から１５のいずれか１つの方法が提供される。
【００２５】
第１７の態様によれば、入力エネルギーが熱エネルギーあり、かつ結合材料を、結合強度を低下させることなく少なくとも約２５０℃の温度まで加熱するステップを含む、態様１から１６のいずれか１つの方法が提供される。
【００２６】
第１８の態様によれば、入力エネルギーが光エネルギーあり、かつ結合材料を、結合強度を低下させることなく少なくとも約２５０℃の温度まで加熱するステップを含む、態様１から１７のいずれか１つの方法が提供される。
【００２７】
第１９の態様によれば、フレキシブルガラス基板を処理する方法は、
ガラス支持表面を有するキャリア基板を提供するステップ、
第１の幅広面および第２の幅広面を有する、フレキシブルガラス基板を提供するステップ、
フレキシブルガラス基板の第１の幅広面をキャリア基板のガラス支持表面に、無機結合層を用いて結合させるステップ、および、
フレキシブルガラス基板をキャリア基板から取り外すために、無機結合層の構造を変化させてフレキシブルガラス基板とキャリア基板との間の結合強度を低下させるステップ、
を含む。
【００２８】
第２０の態様によれば、無機結合層の構造を変化させてフレキシブルガラス基板とキャリア基板との間の結合強度を低下させるために、無機結合層にエネルギー入力を提供するステップを含む、態様１９の方法が提供される。
【００２９】
第２１の態様によれば、エネルギー入力が熱エネルギーであり、無機結合層を少なくとも約２５０℃の温度まで加熱するステップを含む、態様２０の方法が提供される。
【００３０】
第２２の態様によれば、エネルギー入力が光エネルギーであり、無機結合層を少なくとも約２５０℃の温度まで加熱するステップを含む、態様２０または２１の方法が提供される。
【００３１】
第２３の態様によれば、無機結合層がレーザを使用して局所的に加熱される態様１９から２２のいずれか１つの方法が提供される。
【００３２】
第２４の態様によれば、無機結合層がフラッシュランプを使用して加熱される態様１９から２３のいずれか１つの方法が提供される。
【００３３】
第２５の態様によれば、フレキシブルガラス基板の厚さが約０．３ｍｍ以下である、態様１９から２４のいずれか１つの方法が提供される。
【００３４】
第２６の態様によれば、基板積層体が、
ガラス支持表面を有するキャリア基板、
キャリア基板のガラス支持表面によって支持される、フレキシブルガラス基板、および、
フレキシブルガラス基板をキャリア基板に結合する無機結合層であって、フレキシブルガラス基板をキャリア基板から取り外すために、構造変化してフレキシブルガラス基板とキャリア基板との間の結合強度を低下させる結合材料を含む、無機結合層、
を備えている。
【００３５】
第２７の態様によれば、結合材料が炭素を含む態様２６の基板積層体が提供される。
【００３６】
第２８の態様によれば、結合材料がシリコンを含む態様２６または２７の基板積層体が提供される。
【００３７】
第２９の態様によれば、結合材料が、ガラス、ガラスセラミック、およびセラミックのうちの少なくとも１つを含む、態様２６の基板積層体が提供される。
【００３８】
第３０の態様によれば、結合材料がアモルファスシリコンを含む態様２６の基板積層体が提供される。
【００３９】
第３１の態様によれば、構造変化が結晶化を含む態様２６から３０のいずれか１つの基板積層体が提供される。
【００４０】
第３２の態様によれば、フレキシブルガラス基板の厚さが約０．３ｍｍ以下である、態様２６から３１のいずれか１つの基板積層体が提供される。
【００４１】
さらなる特徴および利点は以下の詳細な説明の中に明記され、ある程度は、その説明から当業者には容易に明らかになるであろうし、あるいは書かれた説明および添付の図面で例示するように、また添付の請求項において画成するように、本発明を実施することにより認識されるであろう。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、本発明の単なる例示であり、また請求される本発明の本質および特徴を理解するための概要または構成を提供することを意図したものであることを理解されたい。
【００４２】
添付の図面は、本発明の原理のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれかつその一部を構成する。図面は１以上の実施形態を示し、そしてその説明とともに、例を用いて本発明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おいて開示される本発明の種々の特徴は、任意の組合せで、また全て組み合わせて、使用し得ることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】キャリア基板によって支持されたフレキシブルガラス基板を含む、基板積層体の一実施の形態の側面図
【図２】図１の基板積層体の分解斜視図
【図３】図１のフレキシブルガラス基板と基板積層体とを処理する方法の一実施の形態を示した図
【図４】異なるサイズを有するフレキシブルガラス基板およびキャリア基板を含む、基板積層体の一実施の形態の上面図
【図５】異なる形状を有するフレキシブルガラス基板およびキャリア基板を含む、基板積層体の別の実施形態の上面図
【図６】キャリア基板のガラス支持表面上に適用された結合層を含む、基板積層体の一実施の形態の上面図
【図７】キャリア基板のガラス支持表面上に適用された結合層を含む、基板積層体の別の実施形態の上面図
【図８】キャリア基板のガラス支持表面上に適用された結合層を含む、基板積層体の別の実施形態の上面図
【図９】結合層に対する室温でのＸ線回折データを示した図
【図１０】図９の結合層に対する１８０℃でのＸ線回折データを示した図
【図１１】図９の結合層に対する２５０℃でのＸ線回折データを示し、結合層の結晶化の増加を示している図
【図１２】炭素ベース結合層の吸収度を示している図
【図１３】アモルファスシリコン結合層を含む基板積層体を処理する方法の一実施の形態を示した図
【図１４Ａ】フレキシブルガラス基板を通じて結合層に熱エネルギーを適用するプロセスを示した図
【図１４Ｂ】キャリア基板を通じて結合層に熱エネルギーを適用するプロセスを示した図
【図１５】アモルファスシリコン結合層を含む基板積層体を処理する方法の別の実施形態を示した図
【図１６】アモルファスシリコン結合層を含む基板積層体を処理する方法の別の実施形態を示した図
【図１７】キャリア基板のガラス支持表面上に適用された結合層を含む、基板積層体の一実施の形態の上面図
【図１８】複数の所望部分を形成するための、基板積層体の一実施の形態の上面図
【図１９】フレキシブルガラス基板をキャリア基板から解除する方法の一実施の形態を示した図
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本書で説明する実施形態は、一般に、本書ではデバイス基板と称することもある、フレキシブルガラス基板の処理に関する。フレキシブルガラス基板は、キャリア基板とキャリア基板に無機結合層によって結合されたフレキシブルガラス基板とを概して含む、基板積層体の一部とすることができる。本書において「無機材料」という用語は、炭化水素ではない、あるいはその誘導体ではない、化合物を称する。以下でより詳細に説明するが、この結合層はエネルギー入力を受けると構造変化を起こす。結合層がエネルギー入力を受けると、エネルギー入力の前に比べてフレキシブルガラス基板をキャリア基板からより容易に分離させるために、この構造変化で結合層の結合強度を減少させ、あるいはそうでなくても変化させる。
【００４５】
図１および２を参照すると、基板積層体１０はキャリア基板１２とフレキシブルガラス基板２０とを含む。キャリア基板１２は、ガラス支持表面１４と、対向する支持表面１６と、外縁１８とを有する。フレキシブルガラス基板２０は、第１の幅広面２２と、対向する第２の幅広面２４と、外縁２６とを有する。フレキシブルガラス基板２０の厚さ２８は、限定するものではないが、例えば約０．０１〜０．０５ｍｍ、約０．０５〜０．１ｍｍ、約０．１〜０．１５ｍｍ、および約０．１５〜０．３ｍｍの厚さなど、約０．３ｍｍ以下の「極薄」でもよい。
【００４６】
フレキシブルガラス基板２０はその第１の幅広面２２で、キャリア基板１２のガラス支持表面１４に結合層３０を用いて結合される。結合層は、無機結合材料を含む無機結合層でもよい。キャリア基板１２およびフレキシブルガラス基板２０が結合層３０によって互いに結合されると、組み合わさった基板積層体１０の厚さ２５はフレキシブルガラス基板２０単体の厚さに比べて厚さが厚い単一のガラス基板と同じになり得、これは既存のデバイス処理インフラでの使用に適し得る。例えば、デバイス処理インフラの処理設備が０．７ｍｍシート用に設計され、かつフレキシブルガラス基板２０の厚さ２８が０．３ｍｍである場合には、キャリア基板１２の厚さ３２は例えば結合層３０の厚さに応じて０．４ｍｍ以下の何等かになるように選択され得る。
【００４７】
キャリア基板１２は、例としてガラス、ガラスセラミック、またはセラミックを含む、任意の適切な材料のものでもよく、また透明でもよいし、あるいは透明でなくてもよい。キャリア基板１２は、ガラスから作製される場合、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もよく、またその最終的な用途に応じてアルカリ含有のものでもよいし、あるいはアルカリを含まないものでもよい。キャリア基板１２の厚さ３２は、約０．２から３ｍｍ、例えば、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．６５、０．７、１．０、２．０、または３ｍｍでもよく、また上記のようにフレキシブルガラス基板２０の厚さ２８次第になり得る。さらに、キャリア基板１２は図示のように１つの層から作製されたものでもよいし、あるいは基板積層体１０の一部を形成するように一緒に結合された、複数の層（複数の薄型シートを含む）から作製されたものでもよい。
【００４８】
フレキシブルガラス基板２０は、例としてガラス、ガラスセラミック、またはセラミックを含む、任意の適切な材料から形成され得、また透明でもよいし、あるいは透明でなくてもよい。フレキシブルガラス基板２０は、ガラスから作製される場合、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もよく、またその最終的な用途に応じてアルカリ含有のものでもよいし、あるいはアルカリを含まないものでもよい。フレキシブルガラス基板２０の厚さ２８は、上記のように約０．２ｍｍ以下、約０．１ｍｍなど、約０．３ｍｍ以下でもよい。本書で述べるように、フレキシブルガラス基板２０はキャリア基板１２と同じサイズおよび／または形状のものでもよいし、あるいは異なるサイズおよび／または形状のものでもよい。
【００４９】
図３を参照すると、フレキシブルガラス基板２０の処理の一部として解除可能な結合方法４０が示されている。ステップ４２ではキャリア基板１２およびフレキシブルガラス基板２０が、例えばそのサイズ、厚さ、材料、および／または最終用途に基づいて選択される。キャリア基板１２およびフレキシブルガラス基板２０が選択されると、ステップ４４で、ガラス支持表面１４とフレキシブルガラス基板２０の第１の幅広面２２との一方または両方に結合層３０が適用され得る。結合層３０の適用には、ノズルなどによる加圧塗布、展着、溶解、スピンキャスト法、吹付け、浸漬、真空または大気中での成膜などのうちの１以上など、任意の適切な方法を使用することができる。
【００５０】
ステップ４６では、フレキシブルガラス基板２０をキャリア基板１２に結合層３０を用いて、接着または他のやり方によって結合させる。フレキシブルガラス基板２０とキャリア基板１２との間で所望の結合強度を得るために、結合層３０を形成する結合材料に対して加熱、冷却、乾燥、他の材料との混合、反応誘起、圧力印加などを行ってもよい。本書において「結合強度」とは、動的せん断強度、動的引き剥がし強度、静的せん断強度、静的引き剥がし強度、およびこれらの組合せのうちの任意の１以上を称する。引き剥がし強度とは、例えば、引き剥がしモードでフレキシブルガラス基板とキャリア基板とのうちの一方または両方に加えられる応力を用いて損傷を開始させる（静的）および／または特定の損傷速度を維持する（動的）のに必要な、単位幅当たりの力である。せん断強度とは、せん断モードでフレキシブルガラス基板とキャリア基板とのうちの一方または両方に加えられる応力を用いて損傷を開始させる（静的）および／または特定の損傷速度を維持する（動的）のに必要な、単位幅当たりの力である。結合強度の変化は結合層３０への所望のエネルギー入力の前後に測定した結合強度の比較であるため、任意の適切な引き剥がし強度試験および／またはせん断強度試験を含む任意の適切な方法を用いて結合強度を判定することができる。
【００５１】
ステップ４８および５０は、フレキシブルガラス基板２０をキャリア基板１２から取り外すことができるようにフレキシブルガラス基板２０をキャリア基板１２から解除または剥離するステップに関する。フレキシブルガラス基板２０をキャリア基板１２から解除する前および／または解除した後に、フレキシブルガラス基板２０は例えば、ＬＣＤ、ＯＬＥＤ、またはＴＦＴエレクトロニクスなどのディスプレイ装置、あるいはタッチセンサまたは太陽電池などの他の電子装置の形成過程で処理され得る。例えば、電気部品またはカラーフィルタをフレキシブルガラス基板２０の第２の幅広面２４（図１および２）に適用してもよい。さらに、フレキシブルガラス基板２０をキャリア基板１２から解除する前に、最終の電子部品をフレキシブルガラス基板２０と組み立てまたは組み合わせてもよい。例えば、追加のフィルムまたはガラス基板をフレキシブルガラス基板２０の表面に積層させてもよいし、あるいはフレックス回路またはＩＣなどの電気部品を結合させてもよい。フレキシブルガラス基板が処理されると、結合層３０の構造を変化させるエネルギー入力４７をステップ４８で結合層３０に適用してもよい。以下で説明するように、この構造変化は結合層３０の結合強度を減少させ、ステップ４８でのエネルギー入力の前に比べてフレキシブルガラス基板２０のキャリア基板１２からの分離を促進する。ステップ５０で、フレキシブルガラス基板２０をキャリア基板１２から取り外す。例えば、フレキシブルガラス基板２０またはフレキシブルガラス基板２０の一部分をキャリア基板１２から引き剥がすことによって、この取り出しを達成することができる。引き剥がし力は、結合層３０を通って延在する平面Ｐに対してある角度で、これらの基板の一方または両方に力Ｆを加えることによって生成される。
【００５２】
キャリア基板およびフレキシブルガラスシートの選択
キャリア基板１２およびフレキシブルガラス基板２０は、同じ材料、または類似材料、あるいは異なる材料から形成され得る。いくつかの実施形態において、キャリア基板１２およびフレキシブルガラス基板２０は、ガラス、ガラスセラミック、またはセラミック材料から形成される。キャリア基板１２およびフレキシブルガラス基板２０は、同じ成形プロセス、または類似の成形プロセス、あるいは異なる成形プロセスを用いて形成され得る。例えばフュージョンプロセス（ダウンドロープロセスなど）は、フラットパネルディスプレイなどの様々な機器に使用可能な高品質の薄型ガラスシートを形成する。異なる材料が使用される場合、熱膨張係数の値は一致することが望ましいであろう。フュージョンプロセスで生成されるガラスシートの表面は、他の方法によって生成されるガラスシートに比べて優れた平坦度および平滑度を有する。このフュージョンプロセスは、米国特許第３，３３８，６９６号明細書および同第３，６８２，６０９号明細書に記載されている。他の適切なガラスシート形成方法としては、フロートプロセス、リドロープロセス、およびスロットドロー法が挙げられる。フレキシブルガラス基板２０（および／またはキャリア基板１２）は、その第１の幅広面２２と第２の幅広面２４とのうちの一方または両方に、一時的または恒久的な保護層、あるいは他の種類のコーティング層をさらに含み得る。
【００５３】
キャリア基板１２およびフレキシブルガラス基板２０の寸法および／または形状の１以上は、略同じでもよいし、および／または異なっていてもよい。例えば図４を簡単に参照すると、図示のキャリア基板１２はフレキシブルガラス基板２０と実質的に同じ形状を有しているが、フレキシブルガラス基板２０よりも大きい１以上の寸法を有している。こういった配置によると、キャリア基板１２の周縁エリア５２をフレキシブルガラス基板２０の外縁２６の全体または少なくとも一部の周りで、フレキシブルガラス基板２０を超えて外側に延在させることができる。別の例として図５は、フレキシブルガラス基板２０がキャリア基板１２とは異なる形状であり異なる寸法を有している実施形態を示している。こういった配置によると、キャリア基板１２の外縁１８のいくつかの部分５４のみを、フレキシブルガラス基板２０の外縁２６を超えて外側に延在させることができる。矩形と円形の形状が図示されているが、不規則な形状を含む任意の適切な形状を所望の積層体構成に応じて使用することができる。さらにキャリア基板１２のエッジは、衝撃に耐えるように、またハンドリングを助けるように、丸くしたもの、仕上げしたもの、および／または研削したものでもよい。溝および／または孔などの表面特性を、キャリア基板１２にさらに提供してもよい。溝、孔、および／または他の表面特性は、結合材料の位置付けおよび／または接着を、促進および／または抑制し得る。
【００５４】
結合層の選択および適用
結合層３０は、エネルギー入力を受けて構造変化を起こす１以上の結合材料を含み得る。例えば結合層３０は無機材料を含み得、またガラス、ガラスセラミック、セラミック、および炭素含有材料などの材料を含み得る。いくつかの実施形態において結合層３０は炭素から成り、炭素結合層を形成し得る。いくつかの実施形態において結合層３０はシリコンから成り、シリコン結合層を形成し得る。種々の例示的な結合材料を以下で説明する。結合層３０の適用には、ノズルなどによる加圧塗布、展着、溶解、スピンキャスト法、吹付け、浸漬、真空または大気中での成膜などのうちの１以上など、任意の適切な方法を使用することができる。
【００５５】
結合層３０は任意の適切なパターンおよび／または形状で適用してもよい。図６を参照すると、結合層３０はガラス支持表面１４のエリアＡ1上に適用され、これはフレキシブルガラス基板２０によってカバーされるエリアＡ2の実質的に全てなど、エリアＡ2の少なくとも約５０パーセントである。いくつかの実施形態において、Ａ1はＡ2の約２５パーセント以下など、Ａ2の約５０パーセント未満でもよい。結合層３０はフレキシブルガラス基板２０の外周を越えて延在してもよいし、あるいはフレキシブルガラス基板２０の外周の内側に含まれるものでもよい。図７を参照すると、Ａ2の外縁の周りに延在するエリアＡ3などの既定の経路に沿って結合層３０を連続的に適用し（すなわち、連続した外周結合）、結合層３０によって囲まれる結合されていない領域Ｒを残してもよい。図８を参照すると、結合層３０を、互いに間隔を空けた不連続の結合セグメント６０から形成してもよい。図８の実施形態において、不連続の結合セグメントは個別のラインの形を成している。円形、点、ランダム形状、および種々の形状の組合せなど、任意の他の適切な形状を使用してもよい。
【００５６】
結合層の構造の変化
結合層３０の構造を変化させる、または結合層３０の構造を変化させるために使用される、エネルギー入力が結合層３０に与えられる。この構造変化が結合層３０の結合強度をエネルギー入力の前に比べて減少させ、フレキシブルガラス基板２０のキャリア基板１２からの分離を助ける。結合強度は、結合層３０自体の凝集強度、および／または、結合層３０および／またはフレキシブルガラス基板２０とキャリア基板１２との間の接着強度を低下させることによって、減少させることができる。エネルギー入力の種類は、結合層３０に使用される結合材料に少なくともある程度依存する。結合層３０の生成に使用される結合材料と入力エネルギーとの非限定的な例を以下に記載するが、これらは限定することを意図したものではない。最初のいくつかの例は、エネルギーの入力で結合層３０を結晶化するものを示し、これで結合層３０の結合強度を低下させる。こういった結合強度の低下は、フレキシブルガラス基板２０を損傷することなくフレキシブルガラス基板２０をキャリア基板１２から分離するのを助ける。
【実施例１】
【００５７】
ビスマス亜鉛ホウ酸塩（ＢＺＢ）ガラスを形成し、かつ平均粒子サイズ２０μ未満まで粉砕した。ＢＺＢガラス粒子を３５０メッシュスクリーンに通し、かつヘリコーンミキサ（helicone mixer）内において１００℃で、７５質量％で結合剤と混合した。熱的に加熱されたペーストをピペットでキャリア基板上に分注し、ドクターブレードを用いてキャリア基板上に結合層を形成した。結合層を評価のために、おおよその厚さ２５μｍ、７５μｍ、および１２５μｍで形成した。より小さいガラス粒子サイズを用いることによって、あるいは結合層を形成する成膜方法によって、厚さをより薄くすることができる。結合層を形成した後、以下の熱プロファイルを施した：
ａ．５℃／分で室温から２００℃へ；
ｂ．結合剤を焼き飛ばすために２００℃で１時間保持；
ｃ．５℃／分で２００℃から４００℃へ；
ｄ．４００℃で１時間保持；
ｅ．冷却。
熱傾斜およびＢＺＢガラス粒子の粒子サイズに少なくともある程度起因する、結合層の酸化ビスマス、ホウ酸ビスマス、酸化亜鉛、および酸化ホウ素の結晶化がＸ線回折により示された。この結晶化が、結合層によって与えられる結合強度を低下させる。
【実施例２】
【００５８】
リン酸塩ガラス粉末を、粉砕および３２５メッシュスクリーンに通して準備した。次いでリン酸塩ガラス粉末を、８３質量％でＣ１８結合剤と混合した。加熱したペーストを、ドクターブレードを用いて基板に適用し、おおよその評価厚さ２５μｍおよび７５μｍを生成した。より小さいガラス粒子サイズを用いることによって、あるいは結合層を形成する成膜方法によって、厚さをより薄くすることができる。結合層を形成した後、以下の熱プロファイルを施した：
ａ．１℃／分で室温から２００℃へ；
ｂ．２００℃で１時間保持；
ｃ．１℃／分で２００℃から４００℃へ；
ｄ．４００℃で１時間保持；
ｅ．冷却。
熱プロファイルおよびリン酸塩ガラス粒子の粒子サイズに少なくともある程度起因する、結合層の酸化バリウム、リン酸亜鉛、リン化亜鉛、酸化亜鉛、およびバリウム亜鉛リン化物（barium zinc phosphide）の結晶化がＸ線回折により示された。この結晶化が、結合層によって与えられる結合強度を低下させる。
【実施例３】
【００５９】
スズフルオロリン酸塩ガラス（tin fluorophosphate glass）の小さい塊状片を、ニューヨーク州コーニング所在のコーニング社（Corning Incorporated）から市販されている厚さ０．７ｍｍの２つのＥＡＧＬＥ２０００（登録商標）ブランド（無アルカリのアルミノホウケイ酸塩ガラス）基板間に置いた。この積層体を、結合力を与えるために上におもりを設けてオーブン内に置いた。６つの異なる熱プロファイルを用いて、これらの基板の一時的な結合と剥離を判定した。より高温への昇温は、全て５℃／分で行った：
１．積層体を最高温度１５０℃まで加熱した。リン酸塩ガラスの溶解または結合の視認できる兆候は認められなかった；
２．積層体を最高温度１６０℃まで加熱した。リン酸塩ガラスの溶解または結合の視認できる兆候は認められなかった；
３．積層体を最高温度１７０℃まで加熱した。ＥＡＧＬＥ２０００−リン酸塩ガラス−ＥＡＧＬＥ２０００の基板間の結合が認められ、結合層に明らかな結晶化の兆候はなかった；
４．積層体を最高温度２００℃まで加熱した。結合層に結晶化の兆候の可能性が認められた；
５．積層体を最高温度１８０℃まで加熱すると、ＥＡＧＬＥ２０００−リン酸塩ガラス−ＥＡＧＬＥ２０００の基板間の結合が認められ、結合層に視認できる結晶化の兆候はなかった。次いでこの積層体を最高温度４００℃まで加熱すると、結合層の機械的性質および密度の変化と共に、結合層全体に亘って結晶化の兆候が認められた；
６．積層体を最高温度１８０℃まで加熱すると、ＥＡＧＬＥ２０００−リン酸塩ガラス−ＥＡＧＬＥ２０００の基板間の結合が認められ、結合層に視認できる結晶化の兆候はなかった。次いでこの積層体を最高温度２５０℃まで加熱すると、結晶化の兆候は認められたが、４００℃で認められた結晶化よりも少なかった。その後ＥＡＧＬＥ２０００基板を分離させた。
【００６０】
上の複数の例は、無機材料の結合層を用いてガラス基板を一緒に結合できることを示している。ある予定される製造ステップの後に、結合層をさらにより高い温度に加熱して、結合層に結晶化および／または他の構造変化を誘起することができる。この構造変化によって、結合層に構造変化が生じる前よりも、ガラス基板をより小さい力で分離させることができる
図９、１０、および１１は、より高温に暴露した実施例３の結合層３０の結晶化を示している。図９は形成時点でのリン酸塩ガラス結合層を示し、図１０は１８０℃でのリン酸塩ガラス結合層を示し、さらに図１１は２５０℃でのリン酸塩ガラス結合層を示す。図９と１０を比較すると、形成時および１８０℃でリン酸塩ガラスに若干の結晶化が存在していたことが分かる。図１１は、２５０℃でリン酸塩ガラスに大幅に高いレベルの結晶化が存在していることを示し、これが結合強度を低下させ、また分離力を加えた際のフレキシブルガラス基板の層間剥離を向上させる。これは、２つの基板が一緒に結合され、かつこれらが熱プロセスに耐え得ることを示している。フレキシブルガラス基板２０をその後、結合層３０の結晶化後に、キャリア基板１２から剥離することができる。
【００６１】
結合材料の最適化は、使用される具体的な機器製造プロセスに対して成されるべきであることに留意されたい。例えば製造温度が約２５０℃以上の、例えば約３５０℃以上、約２５０℃から約６００℃の間などの、ａ−Ｓｉまたはｐ−ＳｉＴＦＴプロセスでは、意図されていない剥離のいかなる可能性も低減するために、剥離の際の熱暴露が２５０℃以上を上回る、例えば３５０℃以上、６００℃以上などの結合材料が選択され得る。しかしながら、製造されるデバイスまたは他の構成要素に対する熱暴露は、いずれのデバイス電子機器または他の構成要素を損傷し得るものも下回るように選択されるべきである。いくつかの実施形態において結合層３０の結合強度は、ターゲットの剥離熱暴露に至るまで実質的に減少しない、あるいはほとんど減少しない（例えば、約２５パーセント未満、約１０パーセント未満、約５パーセント未満、約１パーセントなどの、例えば約５０パーセント未満）ものとし得る。従って剥離材料は、様々な機器の製造状況に対して最適化され得る。さらにエネルギー４７の適用は、結合層３０自体に対して局所的に行ってもよい。例えば結合層３０がエネルギー４７のほとんどを吸収し、それによりフレキシブル基板２０、キャリア基板１２、またはフレキシブル基板２０上の任意のデバイス層への熱的影響がより低くなるように、エネルギー源を最適化することができる。
【実施例４】
【００６２】
この例では、８０モル％のＳｎＯおよび２０モル％のＰ2Ｏ5の、ガラス結合材料組成を使用した。複数のこのガラス片を、５ｃｍ×５ｃｍの２つのＥＡＧＬＥ ＸＧ（登録商標）（ニューヨーク州コーニング所在のコーニング社から入手可能な無アルカリアルミノホウケイ酸塩ガラス）サンプル間に置いた。その後、種々のサンプルに熱サイクルを施し、ガラスがＥＡＧＬＥ ＸＧに結合する温度と、ＡＢＲガラスが結晶化する温度とを判定した。
【００６３】
第１の試験として、ＥＡＧＬＥ ＸＧと結合材料との積層体を、上に３７５ｇのおもりを設けて炉内に置いた。炉を５℃／分で３２０℃まで加熱し、１時間保持し、その後冷却した。結合材料が溶解し、ＥＡＧＬＥ ＸＧ基板に対して結合したことが認められた。結合材料は光学的に透明なままであった。ただし結合材料は、恐らく熱膨張の不一致に起因して、２つのＥＡＧＬＥ ＸＧ基板のうちの一方のみに接着した。実際の実装では、ディスプレイガラス基板にＣＴＥが一致するように結合材料を調節してもよい。
【００６４】
第２の試験として、上記の例に類似したサンプル積層体を組み立て、次いで３５０℃に至るまで熱サイクルを施した。これにより結合材料は結晶化し、かつ光学的に散乱するものとなった。この場合、結合材料はその中で凝集して機能しなくなり、ＥＡＧＬＥ ＸＧガラスは容易に分離した。
【００６５】
結合材料を対象にしたこれらの試験は、無機接着剤をディスプレイガラスに接着させて、その後、より高温で結晶化を生じさせることが可能であることを明示している。１つの予測的な状況の例として、以下が考えられる：
Ａ．デバイスを組み立てる温度を上回る温度で、ディスプレイガラス基板を処理用キャリアに結合させる（例えば３２０℃）；
Ｂ．ディスプレイデバイスを、結合温度を下回る温度（＜３２０℃）で組み立てる；
Ｃ．結合材料を結晶化させて、基板ガラスとキャリアとの間での接着を低減させる。例えばこれは、結合温度を超える温度（例えば３５０℃）で起こるであろう。製造されたデバイスがこの温度を耐えることができない場合、局所的なレーザ暴露または他の吸収エネルギーを用いて差別的に結合ガラスを加熱してもよい；
Ｄ．さらに、ディスプレイガラス基板を処理用キャリアから分離させる。
【実施例５】
【００６６】
薄型のＳｉＯ2結合層を、ダウコーニング（Dow Corning）から入手可能なＦｏｘ−２５などの水素シルセスキオキサン溶液を用いて形成した。積層体を製造するための手順は以下を含むものであった：
ａ．ガラスキャリア基板（ＥＡＧＬＥ２０００）として、５ｃｍ×５ｃｍ、厚さ０．７ｍｍのものを使用した；
ｂ．水素シルセスキオキサン溶液をキャリア基板上に３００ｒｐｍで１５秒間スピンキャスティングし結合層を形成した。より大規模な適用では、他の液体分注および膜形成方法が可能になり得る；
ｃ．結合層が乾燥する前に、デバイス基板を結合層に適用した。デバイス基板はキャリア基板と同じ構成であった；
ｄ．積層体を、１００ｋＰａの最大結合圧力を与えるために上におもりを設けて室温でホットプレート上に置いた；
ｅ．ホットプレートを１７５℃に加熱して５〜１５分間保持し、さらにその後２５０℃に至るまで５〜１５分間加熱した；
ｆ．ホットプレートの温度を１７５℃まで下げて５分間保持した。溶剤を取り去るために使用されるこの最初の熱サイクルが、結合強度に大きく影響を与えることが認められた。
【００６７】
実施例５のプロセスは、キャリア基板とデバイス基板との間に高せん断強度の結合を生成することができる。２片のテープをキャリア基板とデバイス基板の夫々で使用してせん断力を加えることによりキャリア基板からデバイス基板を分離させることは、比較的困難であることが認められた。しかしながら、引き剥がし力を加えることによってキャリア基板からデバイス基板を分離するのは比較的容易であった。結合層を３５０℃超まで加熱することで、さらなる強度の低下も実現された。
【００６８】
結合層の構造の変化は、結晶化以外の変化、例えば結合材料の容積変化を誘起するもの、結合材料の密度の変化を誘起するもの、結合層内での微小破壊を誘起するもの、結合材料内の凝集破壊を誘起するもの、および結合材料のエッチング感度を増加させるものなどをもたらし得る。１以上の上記の結合材料は結合層の結晶化および／または他の構造変化を示すが、他の材料を使用して結合層を形成することもできる。例えば炭素を含む結合層を使用すると、フレキシブルガラス基板およびキャリア基板を解除可能に結合することができる。
【実施例６】
【００６９】
炭素を含む結合層を、フェノール樹脂溶液から形成した。このプロセスではフェノールホルムアルデヒドコポリマーを利用し、スピンキャスト法および熱硬化プロセスでサンプルを生成した。プロセスステップは以下を含むものであった：
ａ．樹脂７０質量％およびＤＩ水３０質量％の希釈したフェノール樹脂溶液を、３ｋｒｐｍで３０秒間キャリア基板上にスピンキャスティングし、厚さ１０μｍ以下の結合層を得た；
ｂ．結合層を備えたキャリア基板と、この上に置かれたデバイス基板とを、室温でホットプレート上に置いた。１００ｋＰａを超える最大結合圧力を生じさせるおもりを適用した；
ｃ．ホットプレートを１５０℃まで加熱して約１０分間保持し、その後室温まで冷却した；
ｄ．積層体を炉内の空気中で４００℃に至るまで１時間循環させ、その後冷却した。
【００７０】
このプロセスを用いてデバイス基板をキャリア基板に結合させた。これはせん断引張試験に耐えたが、加熱後に残された炭素結合層と加熱中に結合層内に形成された空隙率の増加に少なくともある程度起因して、引き剥がし力が加えられると分離することがあった。デバイス基板およびキャリア基板の両方を、厚さ０．７ｍｍのＥＡＧＬＥ２０００（８ｃｍ×１２ｃｍ）基板から形成した。
【００７１】
実施例６により形成された積層体で、さらなるスクリーニング試験を行った。これらの積層体を５００℃の炉内の空気中で１時間循環させ、結合層に激しい酸化を生じさせた。炭素結合層のこの酸化を利用して、デバイス基板をキャリア基板から剥離することができる。酸化された炭素は蒸発するため、炭素結合層を容易に取り除いてキャリア基板を再利用のために清浄にすることができる。
【００７２】
フレキシブルガラス基板２０とキャリア基板１２との間の結合強度は、炭素ベースの結合層を酸化させることによって低下させることができる。実施例５などのように、酸素の存在下で結合層３０を約５００℃の温度まで加熱すると炭素を酸化させることができる。オゾンの存在下では、炭素結合層の酸化は５００℃未満の温度で生じ得る。完全に組み立てられたデバイス基板を５００℃に至るまで加熱することは、いくつかの実施形態では許容され得ないが、結合層を局所的にレーザで酸化を要する温度まで加熱してもよい。
【００７３】
図１２を参照すると、炭素ベース結合層３０の吸収度が示されている。レーザを使用して、炭素ベース結合層３０（または本書において説明される任意の１以上の結合材料）を局所的に加熱および酸化してもよい。レーザによる炭素ベース結合層３０の局所的加熱を助けるために、炭素ベース結合層３０を外周接合（図７）として適用してもよく、炭素ベース結合層３０がフレキシブルガラス基板２０の外周に近接していることで、より炭素ベース結合層３０に接近することができる。図１２は、上の実施例６において説明したフェノール樹脂から得られる炭素ベース結合層３０に対する、吸収スペクトルを示している。図から分かるように、吸収度は可視およびＵＶスペクトルで増加して、熱酸化に有用な結合材料の加熱を可能にする。結合層にドーパントを加えて、吸収される放射の量を増加させてもよい。
【００７４】
主に結合層３０におけるエネルギー吸収をターゲットにしたレーザ加熱または他の加熱方法では、エネルギー源は結合層の吸収スペクトルに対して調整されるべきである。この場合レーザまたは他のエネルギーは、フレキシブルガラス基板２０またはキャリア基板１２を通して適用される。フレキシブルガラス基板２０またはキャリア基板１２は、このエネルギーを少なくとも部分的に透過することができる。エネルギーの大部分はフレキシブルガラス基板２０またはキャリア基板１２を通過し、次いで結合層３０に吸収される。図１２に示されている炭素ベース膜のスペクトルの場合には、赤色、緑色、青色、またはＵＶ光源を用いることによってこれを実現することができる。レーザ、ＬＥＤ、およびフラッシュランプが光源の例である。図１２のスペクトルは、７００ｎｍ未満の波長で強い吸収を示している。典型的なガラスキャリアと炭素ベース膜の吸収を比較すると、４００ｎｍから５５０ｎｍの範囲の露光波長が最も効率的になり得る。
【００７５】
上で示したように、結合層３０の形成に使用される結合材料は、特定のデバイス製造状況に基づいて選択され得る。ＳｉＴＦＴ製造プロセスでの結合層３０の適合性を明示するために、実施例４で説明したように結合されたＥＡＧＬＥ２０００基板から形成された、８ｃｍ×１２ｃｍのキャリア基板とデバイス基板とで以下のステップを行った。各ステップの後、デバイス基板をキャリア基板から結合層の平面内において引っ張るよう試みることによって、せん断強度を試験した。全ての積層体サンプルがせん断応力試験に耐え、また最後の４００℃の炉サイクルの後に、これらのサンプルをより容易に引き剥がすことができた。この評価を行うために、基板の結合されていない部分でせん断試験および引き剥がし試験を助けることができるよう、基板をずらした構成で一緒に結合した。スクリーニングプロセスは以下を含むものであった：
１．室温でＤＩ水に浸漬、Ｎ2ガンブロー乾燥、１００℃のホットプレートで５分間完全に乾燥；
２．濃縮されたフォトレジスト現像液に５分間浸漬、ＤＩ水によりすすぎ、Ｎ2ガンブロー乾燥、および１００℃のホットプレートで５分間乾燥；
３．クロムエッチング液に５分間浸漬、ＤＩ水によりすすぎ、Ｎ2ガンブロー乾燥、および１００℃のホットプレートで５分間乾燥；
４．金エッチング液に５分間浸漬、ＤＩ水によりすすぎ、Ｎ2ガンブロー乾燥、および１００℃のホットプレートで５分間乾燥；
５．ＤＩ水に９５〜１００℃で１５分間浸漬、Ｎ2ガンブロー乾燥、および１００℃のホットプレートで５分間乾燥；
６．炉サイクル、４００℃で空気中に１時間保持。
【００７６】
さらに他の実施形態では、結合層３０をアモルファスシリコンから形成してもよく、また陽極接合を利用してフレキシブルガラス基板１２をキャリア基板２０に結合させてもよい。アモルファスシリコンは、フレキシブルガラス基板１２およびキャリア基板２０の一方または両方に成膜され得る。電気的バイアスを基板積層体（図１）に亘って印加してもよく、その結果、結合層３０とフレキシブルガラス基板１２およびキャリア基板２０との間の接触面に濃縮酸素層が生じ、これがシリカと反応してフレキシブルガラス基板１２とキャリア基板２０とを結合させるアモルファスシリカ結合層が形成され得る。結合のために、熱および／または圧力を使用してもよいし、または使用しなくてもよい。例えば印加される圧力がない場合には、圧力が印加される場合の温度（例えば、７００℃超）よりも低い温度（例えば、５００℃未満）で、フレキシブルガラス基板１２をキャリア基板１２にアモルファスシリコンを用いて結合することができる。いくつかの実施形態では、より高い温度でフレキシブルガラス基板２０に生じる可能性のある任意の反りまたは他の潜在的な欠陥を、比較的低い温度を用いることで抑制することが望ましいであろう。
【００７７】
上記と同様に、アモルファスシリコンから形成された結合層３０の結合強度はエネルギー入力によって低下させることができる。結合層３０に与えられるエネルギーが、アモルファスシリコンを多結晶シリコンまたは溶融構造に変化させることができ、この材料の変化の特性を利用してフレキシブルガラス基板２０をキャリア基板１２から剥離することができる。
【００７８】
図１３を参照すると、フレキシブルガラス基板１２とキャリア基板２０とを結合するアモルファスシリコンから形成された結合層３０の加熱に使用されるレーザビーム２０２を、レーザ２００が提供することができる。高強度レーザパルスを利用し得るレーザ結晶化を用いて、溶融点を上回るまでアモルファスシリコンを加熱してもよい。いくつかの事例において結合層３０の溶融は、部分的にのみ、例えば結合層３０とフレキシブルガラス基板２０および／またはキャリア基板２０との間の接触面で必要になり得る。次いで溶融シリコンは、冷却されると結晶化し、結合層３０のトポグラフィ２０４を変形させてフレキシブルガラス基板１２の剥離を助けることができる。いくつかの実施形態において、結合層３０のトポグラフィ２０４は結合層３０に、力が加わる領域と膨張する領域を生じさせることができ、これによりフレキシブルガラス基板２０をキャリア基板１２から分離させることができる。
【００７９】
シリコンの溶解および／または除去のために、任意の適切なレーザエネルギーが利用され得る。一例としてＨｅＮｅレーザ６３３ｎｍでは、０．８Ｊ／ｃｍ2未満のフルエンスでシリコン表面を溶解させることはできないが、２Ｊ／ｃｍ2を上回る高いフルエンスではシリコンのレーザアブレーションが生じ得る。持続時間２０ｎｓおよびフルエンス１．６Ｊ／ｃｍ2のレーザパルスは、アブレーションなしでシリコン表面を十分に溶解する。他の適切なレーザとしては、シリコンの高吸収によりＵＶレーザが挙げられる。例えばＸｅＣｌレーザ３０８ｎｍでは、フルエンスが約２から５２Ｊ／ｃｍ2の間の３０ｎｓのパルスを用いてシリコンを除去することができる。別の例としてＡｒＦレーザでは、フルエンスが１Ｊ／ｃｍ2を上回る１２ｎｓのパルスを用いてシリコンを除去することができる。レーザビームは、キャリア基板１２を通して（図１４Ａ）、フレキシブルガラス基板２０を通して（図１４Ｂ）、および／またはキャリア基板１２とフレキシブルガラス基板２０との間で（すなわち側面から）、結合層３０に提供してもよい。
【００８０】
図１５を参照すると、結合層３０のアモルファスシリコンを除去するために使用されるレーザビーム２０２を、レーザ２００が提供することができる。シリコンのアブレーション閾値を超えるフルエンスを利用することによって、結合層３０または少なくともその一部を粉末残留物２０５に変形させることができ、それによりフレキシブルガラス基板１２をキャリア基板２０から取り外すのを助けることができる。シリコンを除去してフレキシブルガラス基板１２を取り外すことができる速さは、レーザのフルエンス、パルス周波数、およびスキャン速度に少なくともある程度依存する。スキャン速度をより速くするために、パルス周波数の他、フルエンスを増加させてもよい。レーザの焦点をシリコンとフレキシブルガラス基板１２との接触面近くに合わせると、フレキシブルガラス基板１２をより効果的に取り外すのを助けることができる。
【００８１】
図１６を参照すると、いくつかの実施形態では、結合層３０のアモルファスシリコンが溶融されると（図１３で示したように、多結晶シリコン構造が形成された後とは対照的に）、フレキシブルガラス基板１２をキャリア基板２０から分離してもよい。アモルファスシリコン構造が溶融すると、レーザ２０２およびレーザビーム２０４を用いて結合強度を局所的に低下させ、これによりフレキシブルガラス基板１２を溶融位置２０６で引き剥がして分離させることができる。シリコンが冷えると、多結晶層２０８が残る。
【００８２】
フレキシブルガラス基板の解除
フレキシブルガラス基板２０をキャリア基板１２から解除するには、任意の適切な方法を利用することができる。一例として、このフレキシブルガラス基板２０を利用する最終的な装置を形成する際の全体的な引張‐圧縮中立軸のずれに起因して、層間剥離のための応力が生じ得る。例えば、フレキシブルガラス基板２０とキャリア基板１２とを一緒に結合すると、結合面は最初に応力中立軸近くに置かれ得る。結合が中立軸に近い場合、機械的引張応力は最小になり得る。キャリア基板１２に結合されたフレキシブルガラス基板２０を用いて、すなわち潜在的にカバーガラスを用いて、機器を完全に組み立てた後、応力中立軸がずれる可能性があり、これが結合平面に沿った引張応力および曲げ応力を大幅に増加させ、少なくともいくらかの層間剥離に繋がり得る。層間剥離は例えば、てこ板（pry plate）、レーザ、ナイフ、罫書きホイール、エッチング液などの、任意の数の器具を用いて開始および／または完成させることも可能であるし、および／または手動でフレキシブルガラス基板を取り外してもよい。
【００８３】
図１７を参照すると、例示的な結合層３０の適用パターンが図示されており、ここでフレキシブルガラス基板２０は、デバイスユニットと称されることもある複数のセグメントに分割またはダイスカットされる。図１７は、上述したようにキャリア基板１２に結合されたフレキシブルガラス基板２０を含む、積層体１００の平面図を示している。結合層（エリアＡ1で表されている）は、キャリア基板１２のガラス支持表面１４上の、フレキシブルガラス基板２０の設置面積全体（あるいは全体に満たない）に亘って適用され得る。図示の実施形態では、フレキシブルガラス基板２０は、さらなる処理のために外周１０４を有するデバイスユニット１０２（さらにエリアＡ2で表されている）にさらに分割される。結合層Ａ1をデバイスユニット１０２の下に適用することによって、続くプロセスを汚染し得る、あるいはフレキシブルガラス基板２０（または少なくともその一部）をキャリア基板１２から時期尚早に分離させ得る、デバイスユニット１０２で画成される領域内へのプロセス流体の漏れを最小限に抑え、または防止することができる。
【００８４】
図ではキャリア基板１２に１つのフレキシブルガラス基板２０を結合して備えるように示されているが、複数のフレキシブルガラス基板２０を１つのキャリア基板１２または複数のキャリア基板１２に結合させてもよい。こういった場合にはキャリア基板１２を複数のフレキシブルガラス基板２０から、同時に分離させてもよいし、または何らかの適切な連続した形で分離させてもよい。
【００８５】
任意の数のデバイスユニット１０２を任意の数の他のデバイスユニット１０２から、外周１０４に沿って切断することによって分離させることができる。フレキシブルガラス基板２０の任意の膨らみ、またはフレキシブルガラス基板２０への他の望まれていない影響を低減するために、通気を設けてもよい。レーザまたは他の切断機器を、フレキシブルガラス基板２０から個別のデバイスユニット１０２を切断するために使用してもよい。さらにキャリア基板１２の再利用を可能にするために、この切断を行う際には、フレキシブルガラス基板２０のみに対して切断または罫書きを行い、キャリア基板１２には行わないようにしてもよい。エッチングおよび／または任意の他の洗浄プロセスを使用して、結合層３０によって残された任意の残留物を取り除くことができる。エッチングを使用すると、キャリア基板１２からフレキシブルガラス基板２０を取り外すのも助けることができる。
【００８６】
図１８を参照すると、例えば電気デバイス１４５または他の所望の構造を形成して備えているフレキシブルガラス基板２０のデバイスユニット１４０を、キャリア基板１２から取り外す方法の一実施の形態が示されている。任意の数のデバイスユニット１４０を、フレキシブルガラス基板２０のサイズとデバイスユニット１４０のサイズとに応じて、キャリア基板に結合されたフレキシブルガラス基板２０から作製することができる。例えば、フレキシブルガラス基板は第２世代のサイズ以上のものでもよく、例えば、第３世代、第４世代、第５世代、第８世代以上（例えば、シートサイズが１００ｍｍ×１００ｍｍから３ｍ×３ｍ以上）でもよい。キャリア基板１２に結合された１つのフレキシブルガラス基板２０から生成したいデバイスユニット１４０の配置−例えばデバイスユニット１４０のサイズ、数、および形状に関して−を、ユーザが決定することができるようにするために、フレキシブルガラス基板２０は図１８に示したように提供され得る。より具体的には、フレキシブルガラス基板２０とキャリア基板１２とを有する基板積層体１０が提供される。フレキシブルガラス基板２０は、非結合エリア１４４を包囲する結合エリア１４２でキャリア基板１２に結合される。
【００８７】
結合エリア１４２はフレキシブルガラス基板２０の外周に配置され、非結合エリア１４４を完全に包囲する。フレキシブルガラス基板２０とキャリア基板１２との間の任意の間隙にプロセス流体が閉じ込められると、基板積層体１０が搬送される続くプロセスをこの閉じ込められたプロセス流体が汚染してしまう可能性があるため、プロセス流体が閉じ込められないように連続した結合エリア１４２を用いて、この任意の間隙をフレキシブルガラス基板２０の外周でシールすることができる。ただし他の実施形態では、不連続の結合エリアを使用してもよい。
【００８８】
ＣＯ2レーザビームを使用して、所望の部分１４０の外周１４６を切断してもよい。ＣＯ2レーザはフレキシブルガラス基板２０のフルボディ切断（厚さの１００パーセント）が可能である。ＣＯ2レーザ切断では、フレキシブルガラス基板２０の表面２４上にレーザビームの焦点を合わせて小さい直径の円形ビーム形状とし、これを要求される軌道に沿って動かし、さらに冷却剤のノズルがこれに続くようにしてもよい。冷却剤のノズルは、例えば圧縮空気流を小さい直径のオリフィスを通じて薄型シートの表面上に送出するエアノズルでもよい。水または空気−液体のミストを活用して利用することもできる。デバイスユニット１４０の外周１４６が切断されると、デバイスユニット１４０を残りのフレキシブルガラス基板２０から取り外すことができる。次いで、結合層３０の構造を変化させるエネルギー入力を結合層３０に適用してもよい。この構造変化が結合層３０の結合強度を低下させ、残りのフレキシブルガラス基板２０をキャリア基板１２から分離させるのを助ける。
【００８９】
図１９を参照すると、フレキシブルガラス基板２０をキャリア基板１２から解除する方法の一実施の形態が示されている。フレキシブルガラス基板２０が所望のデバイス１５０（例えば、ＬＣＤ、ＯＬＥＤ、またはＴＦＴエレクトロニクス）を含むように処理され、かつ例えばデバイスユニット１４０が取り外されると、残りのフレキシブルガラス基板２０（またはフレキシブルガラス基板２０全体）がキャリア基板１２から解除される。この実施形態において結合層１３０は、結合エリア１５４と非結合エリア１５６とを形成する、外周結合１５２として形成され得る。レーザ１５８は、レーザビーム１６０（例えば、約４００ｎｍと７５０ｎｍとの間の波長を有する）をフレキシブルガラス基板２０とキャリア基板１２との間に向けて結合層３０のいくつかの部分を局所的に加熱する。結合層３０の吸収に対して調整されたＬＥＤおよびフラッシュランプ光源も可能である。例えばレーザ１５８を使用して、炭素ベースの結合層３０を局所的に加熱および酸化させることができる。外周結合１５２がフレキシブルガラス基板２０の外周に近接しかつその断面積が比較的小さい（例えば、フレキシブルガラス基板２０の全幅に亘る結合に比べて）ことで、より炭素ベースの結合層３０に接近することが可能になるため、外周結合１５２はレーザ１５８による炭素ベース結合層３０の局所的な加熱を助けることができる。
【００９０】
上述の結合層は、既存の設備および製造条件内での薄型フレキシブルガラス基板の使用を可能にする、無機接着アプローチを提供し得る。キャリア基板は様々なフレキシブルガラス基板で再利用することができる。キャリア基板とフレキシブルガラス基板と結合層とを含む積層体を組み立てて、その後さらなる処理のために輸送してもよい。あるいは、輸送の前にいくつかの積層体を組み立ててもよいし、または輸送の前に積層体を組み立てなくてもよい。キャリア基板は、キャリア基板として使用するために新品同様である必要はない。例えばキャリア基板は、これをディスプレイ装置として使用するのに適さない状態にする、過度のコードまたは筋を受けたものでもよい。キャリア基板を使用すると、真空孔周りでの窪み形成や増加する静電気の問題など、薄型基板を直接使用した場合の問題を回避することができる。結合層の高さは薄くてもよく（例えば、約１０μｍ以下、あるいは約１から１００μｍの間）、これにより撓みなどの平坦度の問題を最小限に抑えることができ、またキャリア基板全体に亘って、または外周の周りなどに局所的に、連続して適用される膜としての使用を助けることができる。
【００９１】
上述の詳細な説明においては、説明のためであって限定するものではなく、具体的詳細を開示する実施形態例を明記して本発明の種々の原理の完全な理解を提供する。しかしながら、本開示の利益を得たことのある通常の当業者には、本発明をここで開示される具体的詳細とは異なる他の実施形態で実施し得ることは明らかであろう。さらに、周知の装置、方法、および材料に関する説明は、本発明の種々の原理の説明を不明瞭にしないよう省略されることがある。最後に、適用できる限り、同じ参照番号は類似の要素を示す。
【００９２】
本書では、範囲を、「約」ある特定の値から、および／または「約」別の特定の値までと表現することがある。範囲がこのように表現されるとき、別の実施形態が、そのある特定の値から、および／または他方の特定の値までを含む。同様に、値が先行詞「約」を用いて近似値で表されるとき、その特定の値は別の実施形態を形成することを理解されたい。各範囲の端点は、他方の端点との関連で、また他方の端点とは無関係に、重要であることをさらに理解されたい。
【００９３】
本書で使用される、例えば、上、下、右、左、前、後、上部、下部などの方向を示す用語は、単に描かれた図に関連したものであって、絶対的な向きを意味することを意図したものではない。
【００９４】
他に明確に述べられていなければ、本書に明記されるいずれの方法も、そのステップを特定の順序で実行する必要があると解釈されることを全く意図していない。したがって、方法の請求項においてこれらのステップが行われる順序が実際に述べられていない場合、あるいは請求項または説明の中でこれらのステップが特定の順序に限定されるべきであると具体的に述べられていない場合には、順序が推測されることはどの点においても全く意図されていない。これは、ステップまたは動作フローの配置に関する論理の問題、文法構成または句読点から導かれる明白な意味、本明細書内で説明される実施形態の数または種類を含めた、全ての可能性のある明示されていない解釈の原則として適用される。
【００９５】
本書では、文脈が明らかに他に指示していなければ、単数形は複数の指示対象を含む。すなわち例えば、ある「構成要素」に言及したときには、文脈が明らかに他に指示していなければ、２以上のこの構成要素を有する態様を含む。上述した本発明の実施形態、特に任意の「好ましい」実施形態は、単に実施可能な例であって、本発明の種々の原理を明確に理解するための単なる説明であることを強調したい。本発明の精神および種々の原理から実質的に逸脱することなく、上述の本発明の実施形態に対して多くの変形および改変を作製することができる。全てのこのような改変および変形は、本書において本開示および以下の請求項の範囲内に含まれると意図されている。
【符号の説明】
【００９６】
１０    基板積層体
１２    キャリア基板
１４    ガラス支持表面
２０    フレキシブルガラス基板
２２    第１の幅広面
２４    第２の幅広面
３０    結合層
４７    エネルギー入力
２００    レーザ
２０２    レーザビーム
【図１】
2015532004.tif 000003
【図２】
2015532004.tif 000004
【図３】
2015532004.tif 000005
【図４】
2015532004.tif 000006
【図５】
2015532004.tif 000007
【図６】
2015532004.tif 000008
【図７】
2015532004.tif 000009
【図８】
2015532004.tif 000010
【図９】
2015532004.tif 000011
【図１０】
2015532004.tif 000012
【図１１】
2015532004.tif 000013
【図１２】
2015532004.tif 000014
【図１３】
2015532004.tif 000015
【図１４Ａ】
2015532004.tif 000016
【図１４Ｂ】
2015532004.tif 000017
【図１５】
2015532004.tif 000018
【図１６】
2015532004.tif 000019
【図１７】
2015532004.tif 000020
【図１８】
2015532004.tif 000021
【図１９】
2015532004.tif 000022
【国際調査報告】
2015532004.tif 000023
2015532004.tif 000024
2015532004.tif 000025
2015532004.tif 000026