(57)【要約】【課題】スループットを低下させることなく被剥離層の剥離を補助することができる剥離補助装置および剥離補助方法を提供する。【解決手段】フラッシュ光を透過するガラス基板８１に貼り付けられたポリイミド膜８２の中央部にはデバイス構造が形成されている。ガラス基板８１とポリイミド膜８２との界面のうち、ポリイミド膜８２の端縁部に対応する集光領域８８にはフラッシュランプから出射されたフラッシュ光の一部が集光レンズ６０によって集光され、中央部に対応する非集光領域８９には集光レンズ６０による集光を受けることなくフラッシュランプからのフラッシュ光がそのまま照射される。その結果、集光領域８８はポリイミド膜８２の熱分解温度以上である第１の温度に加熱され、非集光領域８９は第１の温度よりも低い第２の温度に加熱される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラッシュ光を透過する基板上に貼り付けられた被剥離層の剥離を補助する剥離補助装置であって、
前記基板および前記被剥離層を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内にて、前記被剥離層が貼り付けられた前記基板を保持する保持部と、
前記保持部に保持された前記基板および前記被剥離層に対して前記基板の側からフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、
前記フラッシュランプから出射されたフラッシュ光の一部を前記被剥離層の端縁部に集光する集光部と、
を備え、
前記基板と前記被剥離層との界面のうち、前記集光部によってフラッシュ光が集光されて照射された集光領域は第１の温度に加熱されるとともに、前記集光部による集光を受けることなく前記フラッシュランプからのフラッシュ光が照射された非集光領域は前記第１の温度よりも低い第２の温度に加熱され、
前記第１の温度は前記被剥離層の熱分解温度以上であることを特徴とする剥離補助装置。
【請求項２】
請求項１記載の剥離補助装置において、
前記集光領域は、前記被剥離層の端縁部に対応し、
前記非集光領域は、デバイス構造が形成されている前記被剥離層の中央部に対応することを特徴とする剥離補助装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の剥離補助装置において、
前記集光部は、レンズを含むことを特徴とする剥離補助装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の剥離補助装置において、
前記集光部は、反射鏡を含むことを特徴とする剥離補助装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の剥離補助装置において、
前記被剥離層はポリイミド膜であり、
前記第１の温度は５００℃以上であることを特徴とする剥離補助装置。
【請求項６】
フラッシュ光を透過する基板上に貼り付けられた被剥離層の剥離を補助する剥離補助方法であって、
フラッシュランプから出射されたフラッシュ光を前記基板の側から前記基板と前記被剥離層との界面に照射する照射工程を備え、
前記照射工程では、フラッシュ光の一部を前記被剥離層の端縁部に集光し、前記基板と前記被剥離層との界面のうち、フラッシュ光が集光されて照射された集光領域は第１の温度に加熱されるとともに、集光を受けることなく前記フラッシュランプからのフラッシュ光が照射された非集光領域は前記第１の温度よりも低い第２の温度に加熱され、
前記第１の温度は前記被剥離層の熱分解温度以上であることを特徴とする剥離補助方法。
【請求項７】
請求項６記載の剥離補助方法において、
前記集光領域は、前記被剥離層の端縁部に対応し、
前記非集光領域は、デバイス構造が形成されている前記被剥離層の中央部に対応することを特徴とする剥離補助方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の剥離補助方法において、
前記被剥離層はポリイミド膜であり、
前記第１の温度は５００℃以上であることを特徴とする剥離補助方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラッシュ光を透過する基板上に貼り付けられた被剥離層の剥離を補助する剥離補助装置および剥離補助方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子ペーパーの実用化にともない、ポリイミド等のフレキシブルな樹脂フィルム上にＴＦＴ素子等の半導体デバイスを形成することが試みられている。可撓性を有する樹脂フィルムはそのままでは搬送等の取り扱いが困難であるため、例えばガラス基板上に樹脂フィルムを形成し、その樹脂フィルム上にデバイスを形成している。ガラス基板をキャリア基板とすれば、ＦＰＤ(Flat Panel Display)製造用途などの既存のプロセス技術および設備を流用することができるため好都合である。そして、デバイス形成のためのプロセスが終了した後、ガラス基板から樹脂フィルムを剥離している。
【０００３】
このような剥離技術として、フラッシュランプからガラス基板を透過するフラッシュ光を照射して樹脂フィルムを加熱することによって当該樹脂フィルムを剥離するプロセス技術が開発されている（例えば、特許文献１，２参照）。特に、特許文献２には、樹脂フィルムの端縁部においてガラス基板との密着性が強くなることに鑑み、端縁部に黒色の塗料を塗布して光吸収層を形成することが提案されている。光吸収層を形成することによってフラッシュ光照射時に端縁部が集中的に加熱されることとなり、強く密着していた樹脂フィルムの端縁部とガラス基板との結合力を低下させて剥離しやすくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１４５８０８号公報
【特許文献２】特開２０１４−１２０６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に開示される手法では、端縁部に黒色の塗料を塗布して光吸収層を形成する工程が必要となるため、工程数が多くなってスループットも低下するという問題がある。また、樹脂フィルムを剥離した後のガラス基板をキャリア基板として再利用したいという要望も強いが、黒色の塗料を塗布したガラス基板を再利用するためには煩雑な洗浄処理を行う必要があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、スループットを低下させることなく被剥離層の剥離を補助することができる剥離補助装置および剥離補助方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、フラッシュ光を透過する基板上に貼り付けられた被剥離層の剥離を補助する剥離補助装置において、前記基板および前記被剥離層を収容するチャンバーと、前記チャンバー内にて、前記被剥離層が貼り付けられた前記基板を保持する保持部と、前記保持部に保持された前記基板および前記被剥離層に対して前記基板の側からフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、前記フラッシュランプから出射されたフラッシュ光の一部を前記被剥離層の端縁部に集光する集光部と、を備え、前記基板と前記被剥離層との界面のうち、前記集光部によってフラッシュ光が集光されて照射された集光領域は第１の温度に加熱されるとともに、前記集光部による集光を受けることなく前記フラッシュランプからのフラッシュ光が照射された非集光領域は前記第１の温度よりも低い第２の温度に加熱され、前記第１の温度は前記被剥離層の熱分解温度以上であることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る剥離補助装置において、前記集光領域は、前記被剥離層の端縁部に対応し、前記非集光領域は、デバイス構造が形成されている前記被剥離層の中央部に対応することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る剥離補助装置において、前記集光部は、レンズを含むことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る剥離補助装置において、前記集光部は、反射鏡を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの発明に係る剥離補助装置において、前記被剥離層はポリイミド膜であり、前記第１の温度は５００℃以上であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６の発明は、フラッシュ光を透過する基板上に貼り付けられた被剥離層の剥離を補助する剥離補助方法において、フラッシュランプから出射されたフラッシュ光を前記基板の側から前記基板と前記被剥離層との界面に照射する照射工程を備え、前記照射工程では、フラッシュ光の一部を前記被剥離層の端縁部に集光し、前記基板と前記被剥離層との界面のうち、フラッシュ光が集光されて照射された集光領域は第１の温度に加熱されるとともに、集光を受けることなく前記フラッシュランプからのフラッシュ光が照射された非集光領域は前記第１の温度よりも低い第２の温度に加熱され、前記第１の温度は前記被剥離層の熱分解温度以上であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７の発明は、請求項６の発明に係る剥離補助方法において、前記集光領域は、前記被剥離層の端縁部に対応し、前記非集光領域は、デバイス構造が形成されている前記被剥離層の中央部に対応することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８の発明は、請求項６または請求項７の発明に係る剥離補助方法において、前記被剥離層はポリイミド膜であり、前記第１の温度は５００℃以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１から請求項５の発明によれば、基板と前記被剥離層との界面のうち、集光部によってフラッシュ光が集光されて照射された集光領域は第１の温度に加熱されるとともに、集光部による集光を受けることなくフラッシュランプからのフラッシュ光が照射された非集光領域は第１の温度よりも低い第２の温度に加熱され、第１の温度は被剥離層の熱分解温度以上であるため、１回のフラッシュ光照射によって集光領域を相対的に高温に加熱することができ、スループットを低下させることなく被剥離層の剥離を補助することができる。
【００１６】
請求項６から請求項８の発明によれば、フラッシュ光の一部を被剥離層の端縁部に集光し、基板と被剥離層との界面のうち、フラッシュ光が集光されて照射された集光領域は第１の温度に加熱されるとともに、集光を受けることなくフラッシュランプからのフラッシュ光が照射された非集光領域は第１の温度よりも低い第２の温度に加熱され、第１の温度は被剥離層の熱分解温度以上であるため、１回のフラッシュ光照射によって集光領域を相対的に高温に加熱することができ、スループットを低下させることなく被剥離層の剥離を補助することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る剥離補助装置の要部構成を示す図である。
【図２】剥離補助装置における処理手順を示すフローチャートである。
【図３】被処理体の構造を示す断面図である。
【図４】集光レンズと被処理体との位置関係を示す図である。
【図５】集光レンズと被処理体との位置関係を示す図である。
【図６】被処理体にフラッシュ光が照射される様子を示す図である。
【図７】ポリイミド膜における集光領域と非集光領域とを示す図である。
【図８】フラッシュ光照射時にガラス基板とポリイミド膜との界面に生じる現象を説明するための図である。
【図９】ガラス基板から被剥離層たるポリイミド膜を剥離する様子の一例を示す図である。
【図１０】フラッシュ光照射前のガラス基板とポリイミド膜との結合力を示す図である。
【図１１】第２実施形態の集光レンズを示す図である。
【図１２】第３実施形態の剥離補助装置の要部構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係る剥離補助装置１の要部構成を示す図である。この剥離補助装置１は、ガラス基板上に樹脂膜を貼り付けた被処理体８にフラッシュ光を照射することによって、その樹脂膜の剥離を補助する装置である。剥離補助装置１は、主たる要素として、被処理体８を収容するチャンバー１０と、被処理体８を保持する保持プレート２０と、被処理体８にフラッシュ光を照射するフラッシュ光源７０と、フラッシュ光の一部を集光する集光レンズ６０と、を備える。また、剥離補助装置１は、装置に設けられた各種動作機構を制御して処理を進行させる制御部３を備える。なお、図１および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。
【００２０】
チャンバー１０は、フラッシュ光源７０の下方に設けられており、チャンバー側壁１１およびチャンバー底部１２によって構成される。チャンバー底部１２は、チャンバー側壁１１の下部を覆う。チャンバー側壁１１およびチャンバー底部１２によって囲まれる空間が処理空間１５として規定される。また、チャンバー１０の上部開口にはチャンバー窓１８が装着されて閉塞されている。
【００２１】
チャンバー１０の天井部を構成するチャンバー窓１８は、石英により形成された板状部材であり、フラッシュ光源７０から照射された光を処理空間１５に透過する石英窓として機能する。チャンバー１０の本体を構成するチャンバー側壁１１およびチャンバー底部１２は、例えば、ステンレススチール等の強度と耐熱性に優れた金属材料にて形成されている。
【００２２】
また、処理空間１５の気密性を維持するために、チャンバー窓１８とチャンバー側壁１１とは図示省略のＯリングによってシールされている。すなわち、チャンバー窓１８の下面周縁部とチャンバー側壁１１との間にＯリングを挟み込み、これらの隙間から気体が流出入するのを防いでいる。
【００２３】
チャンバー１０の内部には保持プレート２０が設けられている。保持プレート２０は、金属製（例えば、アルミニウム製）の平坦な板状部材である。保持プレート２０の上面には複数の支持ピン２２が設けられている。保持プレート２０は、チャンバー１０内にて複数の支持ピン２２によって被処理体８を支持して略水平姿勢に保持する。支持ピン２２は、図示省略の昇降駆動機構（例えば、エアシリンダ等）によって昇降可能とされていても良い。
【００２４】
また、保持プレート２０はヒータ２１を内蔵する。ヒータ２１は、ニクロム線などの抵抗加熱線で構成されており、図外の電力供給源からの電力供給を受けて発熱し、保持プレート２０を加熱する。なお、保持プレート２０には、ヒータ２１に加えて、水冷管等の冷却機構を設けるようにしても良い。
【００２５】
保持プレート２０には、熱電対を用いて構成された図示省略の温度センサが設けられている。温度センサは保持プレート２０の上面近傍の温度を測定し、その測定結果は制御部３に伝達される。制御部３は、温度センサによる測定結果に基づいてヒータ２１の出力を制御し、保持プレート２０を所定の温度とする。保持プレート２０に保持された被処理体８は、保持プレート２０のヒータ２１によって所定の温度に加熱されることとなる。
【００２６】
また、剥離補助装置１は、チャンバー１０内の処理空間１５に処理ガスを供給するガス供給機構４０および処理空間１５から雰囲気の排気を行う排気機構５０を備える。ガス供給機構４０は、処理ガス供給源４１、供給配管４２および供給バルブ４３を備える。供給配管４２の先端側はチャンバー１０内の処理空間１５に連通接続され、基端側は処理ガス供給源４１に接続される。供給配管４２の経路途中に供給バルブ４３が設けられる。供給バルブ４３を開放することによって、処理ガス供給源４１から処理空間１５に処理ガスが供給される。処理ガス供給源４１は、被処理体８の種類や処理目的に応じた適宜の処理ガスを供給することが可能であり、例えば窒素ガス（Ｎ２）を供給する。
【００２７】
排気機構５０は、排気装置５１、排気配管５２および排気バルブ５３を備える。排気配管５２の先端側はチャンバー１０内の処理空間１５に連通接続され、基端側は排気装置５１に接続される。排気配管５２の経路途中に排気バルブ５３が設けられる。排気装置５１は、例えばドライポンプとスロットルバルブとを備える。排気装置５１を作動させつつ、排気バルブ５３を開放することによって、処理空間１５の雰囲気を装置外に排出することができる。これらガス供給機構４０および排気機構５０によって、処理空間１５の雰囲気を調整することができる。また、処理空間１５は密閉空間であるため、ガス供給機構４０から処理ガスの供給を行うことなく排気機構５０による雰囲気排出を行うと、処理空間１５内の雰囲気を大気圧未満にまで減圧することもできる。
【００２８】
フラッシュ光源７０は、チャンバー１０の上方に設けられている。フラッシュ光源７０は、複数本（図１では図示の便宜上１１本としているが、これに限定されるものではない）のフラッシュランプＦＬと、それら全体の上方を覆うように設けられたリフレクタ７２と、を備えて構成される。フラッシュ光源７０は、チャンバー１０内にて保持プレート２０に保持される被処理体８に対して石英のチャンバー窓１８を介してフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射する。
【００２９】
複数のフラッシュランプＦＬは、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が水平方向に沿って互いに平行となるように平面状に配列されている。本実施形態では、フラッシュランプＦＬとしてキセノンフラッシュランプを用いている。キセノンフラッシュランプＦＬは、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設された棒状のガラス管（放電管）と、該ガラス管の外周面上に付設されたトリガー電極と、を備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、コンデンサーに電荷が蓄積されていたとしても通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気が両端電極間の放電によってガラス管内に瞬時に流れ、そのときのキセノンの原子あるいは分子の励起によって光が放出される。このようなキセノンフラッシュランプＦＬにおいては、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが０．１ミリ秒ないし１００ミリ秒という極めて短い光パルスに変換されることから、連続点灯のランプに比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。
【００３０】
また、リフレクタ７２は、複数のフラッシュランプＦＬの上方にそれら全体を覆うように設けられている。リフレクタ７２の基本的な機能は、複数のフラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光を処理空間１５の側に反射するというものである。
【００３１】
第１実施形態においては、チャンバー１０の内部に集光レンズ６０が設けられている。集光レンズ６０は、上面が平面で下面が凸面の平凸レンズである。また、集光レンズ６０は、保持プレート２０に保持された矩形の被処理体８の端縁部の上方に枠型に設けられたシリンドリカルレンズでもある。集光レンズ６０は、フラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光の一部を被剥離層たる樹脂膜の端縁部に集光するのであるが、その詳細についてはさらに後述する。
【００３２】
制御部３は、剥離補助装置１に設けられた上記の種々の動作機構を制御する。制御部３のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部３は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えて構成される。制御部３のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって剥離補助装置１における処理が進行する。
【００３３】
上記の構成以外にも剥離補助装置１には、種々の構成要素が適宜設けられる。例えば、チャンバー側壁１１には、被処理体８を搬入出するための搬送開口部が形設されている。また、フラッシュランプＦＬからの光照射による過剰な温度上昇を防止するために、チャンバー側壁１１に水冷管を設けるようにしても良い。さらに、剥離補助装置１には、チャンバー１０内の気圧を測定する圧力計が設けられている。
【００３４】
次に、上記構成を有する剥離補助装置１における処理手順について説明する。図２は、剥離補助装置１における処理手順を示すフローチャートである。以下に説明する剥離補助装置１の処理手順は、制御部３が剥離補助装置１の各動作機構を制御することにより進行する。
【００３５】
まず、チャンバー１０内に被処理体８が搬入される（ステップＳ１）。被処理体８の搬入は、剥離補助装置１外部の搬送ロボットによって行うようにしても良いし、手動にて行うようにしても良い。図３は、被処理体８の構造を示す断面図である。本実施形態の被処理体８は、ガラス基板８１の上面にポリイミド膜８２が貼り付けられて構成されている。ガラス基板８１の材質としては、例えば石英ガラスを用いることができる。石英ガラスのガラス基板８１は、フラッシュランプＦＬから放射されるフラッシュ光を概ね全波長域にわたって透過する。ポリイミドの溶液（厳密には、ポリアミド酸の溶液）をガラス基板８１の上面に塗布して乾燥させ、所定温度の熱処理によってイミド化させることにより、ガラス基板８１上にポリイミド膜８２が形成される。ポリイミドの種類にも依存するが、このような塗布法によって形成されたポリイミド膜８２とガラス基板８１との密着性は概ね良好である。
【００３６】
ガラス基板８１は、可撓性を有するポリイミド膜８２の搬送等の取り扱いを容易にするために用いるキャリア基板である。ガラス基板８１は矩形形状を有しており、そのガラス基板８１に貼り付けられたポリイミド膜８２も矩形形状を有している。但し、ガラス基板８１のサイズよりもポリイミド膜８２のサイズは僅かに小さい。
【００３７】
また、ポリイミド膜８２の上面にはデバイス８３が形成されている。ポリイミド膜８２の塗布形成およびデバイス８３の形成は剥離補助装置１とは異なる設備にて行われる。リジッド基板であるガラス基板８１上にポリイミド膜８２を貼り付け、さらにその上にデバイス８３を形成しているため、既存の設備の多くを流用してデバイス形成を行うことができる。デバイス８３はポリイミド膜８２の端縁部には形成されない。そして、デバイス８３が形成された後に、図３のような被処理体８がチャンバー１０内に搬入される。
【００３８】
チャンバー１０内に搬入された被処理体８は支持ピン２２を介して保持プレート２０に載置されて保持される（ステップＳ２）。ここで、被処理体８は、デバイス８３が形成された側の面を下側に向けて、つまりガラス基板８１を上側に向けて保持プレート２０に保持される。また、被処理体８は、複数の支持ピン２２によって点接触で支持されて保持プレート２０に保持される。複数の支持ピン２２は、デバイス８３が形成されていないガラス基板８１の端縁部を支持するのが好ましい。
【００３９】
保持プレート２０は、内蔵するヒータ２１によって予め所定温度に加熱されている。保持プレート２０の温度は制御部３によって制御されている。ガラス基板８１にポリイミド膜８２が貼り付けられた被処理体８が複数の支持ピン２２によって保持プレート２０に近接支持されることにより、デバイス８３が形成されたポリイミド膜８２を含む被処理体８の全体が加熱される。被処理体８を加熱する温度は、デバイス８３に熱的ダメージを与えない範囲で適宜に設定される。このときの加熱効率を高めるため、複数の支持ピン２２によって支持する被処理体８の高さ位置は保持プレート２０の上面に近い方が好ましい。
【００４０】
また、保持プレート２０に保持された被処理体８の端縁部は集光レンズ６０の下方に位置することとなる。図４および図５は、集光レンズ６０と被処理体８との位置関係を示す図である。図４は上方から見た図であり、図５は側方から見た図である。上述したように、集光レンズ６０は上面が平面で下面が凸面の平凸レンズである。集光レンズ６０は、保持プレート２０に保持された被処理体８のポリイミド膜８２の端縁部上方に位置するように設置されている。図４に示すように、ポリイミド膜８２は矩形形状であるため、ポリイミド膜８２の端縁部に沿って設けられた集光レンズ６０は枠型のシリンドリカルレンズである。
【００４１】
また、被処理体８がチャンバー１０内に搬入されて、処理空間１５が密閉空間とされた後、チャンバー１０内の雰囲気置換を行うようにしても良い。具体的には、排気機構５０によってチャンバー１０内の雰囲気を排出するとともに、ガス供給機構４０が例えば窒素ガスを供給して処理空間１５を窒素雰囲気とするようにしても良い。或いは、ガス供給機構４０からのガス供給を行うことなく排気機構５０による排気を行うことにより、チャンバー１０内の処理空間１５を大気圧未満の減圧雰囲気としても良い。
【００４２】
保持プレート２０に保持された被処理体８が加熱されて所定の温度にまで到達した後、制御部３の制御によりフラッシュ光源７０の複数のフラッシュランプＦＬが一斉に点灯する（ステップＳ３）。フラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光（リフレクタ７２によって反射されたフラッシュ光を含む）はチャンバー窓１８を透過し、処理空間１５にて保持プレート２０に保持された被処理体８へと向かう。フラッシュランプＦＬから出射されるフラッシュ光は、予め蓄えられていた静電エネルギーが極めて短い光パルスに変換された、照射時間が０．１ミリ秒以上１００ミリ秒以下程度の極めて短く強い閃光である。
【００４３】
図６は、被処理体８にフラッシュ光が照射される様子を示す図である。チャンバー１０内にて、被処理体８はガラス基板８１を上側に向けて保持プレート２０に保持されている。チャンバー１０の上方に設けられたフラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光は、被処理体８の上側から、つまりガラス基板８１の側から照射される。ガラス基板８１は、フラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光を透過する。その結果、フラッシュ光は、上側のガラス基板８１を透過し、ガラス基板８１とポリイミド膜８２との界面に照射されることとなる。
【００４４】
また、図６に示すように、フラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光の一部は集光レンズ６０によって被剥離層たるポリイミド膜８２の端縁部に集光される。ガラス基板８１とポリイミド膜８２との界面のうち、集光レンズ６０によってフラッシュ光の一部が集光されて照射される領域が集光領域８８である。一方、ガラス基板８１とポリイミド膜８２との界面のうち、集光レンズ６０による集光を受けることなくフラッシュランプＦＬからのフラッシュ光がそのまま照射される領域が非集光領域８９である。
【００４５】
図７は、ポリイミド膜８２における集光領域８８と非集光領域８９とを示す図である。集光レンズ６０によってフラッシュ光の一部が集光される集光領域８８は、ポリイミド膜８２の端縁部に対応する。一方、フラッシュ光が集光されることなく照射される非集光領域８９は、ポリイミド膜８２の端縁部よりも内側の中央部に対応する。ポリイミド膜８２の中央部にはデバイス８３が形成されているが、ポリイミド膜８２の端縁部にはデバイス８３は形成されていない（図３参照）。
【００４６】
ガラス基板８１とポリイミド膜８２との界面はフラッシュ光を吸収して急激に昇温し、その後急速に降温する。このときに、ガラス基板８１およびポリイミド膜８２の双方の界面近傍の領域が昇温する。照射時間が０．１ミリ秒以上１００ミリ秒以下程度の極めて短いフラッシュ光照射であれば、ガラス基板８１とポリイミド膜８２との界面近傍のみを選択的に昇温することができる。このため、フラッシュ光照射によってポリイミド膜８２上に形成されたデバイス８３を必要以上に加熱して熱的ダメージを与えることは防止される。
【００４７】
フラッシュ光照射によってガラス基板８１とポリイミド膜８２との界面近傍が急速に昇温したときに、集光領域８８および非集光領域８９ではそれぞれ次のような現象が生じる。図８は、フラッシュ光照射時にガラス基板８１とポリイミド膜８２との界面に生じる現象を説明するための図である。まず、集光レンズ６０によってフラッシュ光の一部が集光される集光領域８８では、当然のことながら集光を受けない非集光領域８９よりも照度が高くなり、その分昇温の程度も大きくなる。フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射時に、フラッシュ光の一部が集光される集光領域８８は第１の温度Ｔ１にまで昇温して加熱される。
【００４８】
第１の温度Ｔ１は、被剥離層たるポリイミド膜８２の熱分解温度以上である。熱分解温度とは、樹脂の酸化反応が生じて構造が崩壊する温度である。樹脂が熱分解温度以上に加熱されると、その機械的特性が顕著に劣化する。耐熱性に優れたポリイミド膜８２の熱分解温度は、ポリイミドの種類にもよるが少なくとも５００℃以上である。よって、第１の温度Ｔ１は５００℃以上である。
【００４９】
集光領域８８がポリイミド膜８２の熱分解温度以上の第１の温度Ｔ１にまで加熱されると、集光領域８８に対応するポリイミド膜８２の端縁部では熱分解が生じる。このような熱分解が生じると、ポリイミド膜８２の機械的特性が著しく劣化し、ポリイミド膜８２とガラス基板８１との結合力が顕著に低下する。
【００５０】
一方の集光レンズ６０による集光を受けることなくフラッシュ光がそのまま照射された非照射領域８９では、集光領域８８よりも照度が低くなり、昇温の程度も相対的に小さくなる。フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射時に、フラッシュ光が集光されることなく照射される非集光領域８９は第２の温度Ｔ２にまで昇温して加熱される。換言すれば、集光を行うことなくそのままフラッシュ光を照射したときに、ガラス基板８１とポリイミド膜８２との界面近傍が第２の温度Ｔ２に昇温する照射エネルギーにてフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射する。
【００５１】
第２の温度Ｔ２は、第１の温度Ｔ１よりも低く、ポリイミド膜８２の熱分解温度未満である。よって、非照射領域８９ではポリイミド膜８２の熱分解が生じることはない。非照射領域８９では、フラッシュ光照射によってガラス基板８１とポリイミド膜８２との界面近傍が第２の温度Ｔ２にまで昇温したときに、ガラス基板８１およびポリイミド膜８２のそれぞれの界面近傍領域が昇温して熱膨張することとなる。このとき、ガラス基板８１とポリイミド膜８２とでは線膨張係数が異なるため、同じ温度Ｔ２に昇温したとしても膨張の程度が異なる。ガラス基板８１およびポリイミド膜８２の種類にも依存するが、一般にはポリイミド膜８２の線膨張係数がガラス基板８１のそれよりも顕著に大きい（数倍程度以上）。
【００５２】
また、フラッシュ光照射によって直接的に加熱されるのは界面近傍のポリイミド膜８２であり（ガラス基板８１はフラッシュ光を透過する）、ガラス基板８１は昇温したポリイミド膜８２からの熱伝導によって加熱される。よって、フラッシュ光照射時の到達温度自体も通常はポリイミド膜８２の方がガラス基板８１よりも高い。このため、フラッシュ光照射によって非照射領域８９のガラス基板８１およびポリイミド膜８２の中央部のそれぞれの界面近傍領域が昇温したときに、ポリイミド膜８２の方がガラス基板８１よりも大きく熱膨張することとなる。その結果、図８の矢印ＡＲ８にて示すように、非照射領域８９のガラス基板８１とポリイミド膜８２の中央部との界面には、当該界面と平行な方向に沿ってポリイミド膜８２がガラス基板８１よりも大きく伸びようとするせん断応力が作用する。このようなガラス基板８１とポリイミド膜８２との界面に沿ったせん断応力が作用することにより、その界面におけるガラス基板８１とポリイミド膜８２との結合力が低下することとなる。
【００５３】
被処理体８に対するフラッシュ光照射が終了した後、チャンバー１０から処理後の被処理体８が搬出される（ステップＳ４）。このときに、チャンバー１０内を減圧雰囲気としていた場合には、ガス供給機構４０によってチャンバー１０内を大気圧に腹圧してから被処理体８を搬出する。被処理体８がチャンバー１０から搬出されて、剥離補助装置１における一連の剥離補助処理は完了する。
【００５４】
チャンバー１０から搬出された被処理体８はポリイミド膜８２の剥離処理に供される（ステップＳ５）。図９は、ガラス基板８１から被剥離層たるポリイミド膜８２を剥離する様子の一例を示す図である。ポリイミド膜８２の端部を剥がして把持部材（図示省略）によって機械的に把持し、その把持部材が図９中の矢印ＡＲ９にて示すように移動することによってポリイミド膜８２がガラス基板８１から剥離される。
【００５５】
このときに、剥離補助装置１でのフラッシュ光照射によってガラス基板８１とポリイミド膜８２との結合力は低下している。より詳細には、ガラス基板８１とポリイミド膜８２との界面のうち集光領域８８では、ポリイミド膜８２の端縁部が第１の温度Ｔ１に加熱されて熱分解することによって結合力が顕著に低下している。一方、ガラス基板８１とポリイミド膜８２との界面のうち非集光領域８９では、第２の温度Ｔ２に昇温したときのガラス基板８１とポリイミド膜８２との熱膨張差に起因したせん断応力が作用することによって結合力が低下している。すなわち、集光領域８８と非集光領域８９とでは異なるメカニズムによってガラス基板８１とポリイミド膜８２との結合力が低下しているのである。熱分解による結合力の低下の程度は、熱膨張差に起因したせん断応力による結合力の低下の程度よりも著しく大きい。
【００５６】
図１０は、フラッシュ光照射前のガラス基板８１とポリイミド膜８２との結合力を示す図である。同図の横軸にはガラス基板８１に貼り付けられたポリイミド膜８２の幅方向位置を示し、縦軸にはガラス基板８１とポリイミド膜８２との結合力を示す。図１０に示すように、ガラス基板８１とポリイミド膜８２との結合力はポリイミド膜８２の中央部よりも端縁部において強くなる。
【００５７】
上述したように、本実施形態においては、ポリイミド膜８２の端縁部にて生じる熱分解による結合力の低下の程度が中央部にて生じる熱膨張差による結合力の低下の程度よりも著しく大きい。すなわち、ガラス基板８１との結合力が相対的に強いポリイミド膜８２の端縁部における結合力の低下の程度は、結合力が相対的に弱いポリイミド膜８２の中央部における結合力の低下の程度より大きい。その結果、フラッシュ光照射により、ガラス基板８１とポリイミド膜８２との界面の全面にわたって同程度にまで結合力が低下することとなる。
【００５８】
ガラス基板８１とポリイミド膜８２との界面の全面にわたって同程度にまで結合力が低下し、それらの密着が脆弱になることにより、ステップＳ５の剥離工程では小さな応力にて簡単にポリイミド膜８２をガラス基板８１から剥離することができる。なお、この剥離工程にて、把持部材に代えて、ポリイミド膜８２の端部をドラムに巻き付け、そのドラムを回転させることによってポリイミド膜８２をガラス基板８１から剥離するようにしても良い。或いは、ベルヌーイチャックによってポリイミド膜８２を吸引しつつガラス基板８１から剥離するようにしても良い。
【００５９】
第１実施形態においては、ガラス基板８１とポリイミド膜８２との界面のうち、集光領域８８にはフラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光の一部が集光レンズ６０によって集光され、非集光領域８９には集光レンズ６０による集光を受けることなくフラッシュランプＦＬからのフラッシュ光がそのまま照射される。その結果、集光領域８８はポリイミド膜８２の熱分解温度以上である第１の温度Ｔ１に加熱され、非集光領域８９は第１の温度Ｔ１よりも低い第２の温度に加熱される。
【００６０】
集光領域８８が第１の温度Ｔ１に加熱されることによってポリイミド膜８２の端縁部では熱分解が生じ、ポリイミド膜８２とガラス基板８１との結合力が顕著に低下する。一方の非集光領域８９が第２の温度Ｔ２に加熱されることによって、ガラス基板８１とポリイミド膜８２の中央部との界面に熱膨張差に起因したせん断応力が作用して両者の結合力が低下する。
【００６１】
このようにフラッシュ光照射により、ガラス基板８１とポリイミド膜８２との界面の全面にわたって同程度にまで結合力が低下することにより、ステップＳ５の剥離工程にて極めて容易にポリイミド膜８２をガラス基板８１から剥離することが可能となる。すなわち、本発明に係る剥離補助装置１での処理は、ガラス基板８１上に貼り付けられたポリイミド膜８２の剥離を補助するものである。
【００６２】
また、本実施形態では、集光レンズ６０によってフラッシュ光の一部をポリイミド膜８２の端縁部に集光して第１の温度Ｔ１にまで昇温しているため、端縁部に黒色の塗料を塗布するような工程を設けることなく、１回のフラッシュ光照射によってポリイミド膜８２の端縁部を相対的に高温に加熱することができ、工程数の増加に起因したスループット低下は生じない。すなわち、本発明に係る剥離補助装置１によれば、スループットを低下させることなく被剥離層たるポリイミド膜８２の剥離を補助することができるのである。
【００６３】
ここで単にポリイミド膜８２の剥離を補助するためだけであれば、フラッシュランプＦＬからの照射強度を強めてガラス基板８１とポリイミド膜８２との界面の全面を第１の温度Ｔ１に加熱することも考えられる。このようにすれば、ポリイミド膜８２の全面で熱分解が生じてガラス基板８１との結合力が弱くなるため、続く剥離工程にて極めて容易にポリイミド膜８２を剥離することができる。しかしながら、ポリイミド膜８２の中央部にはデバイス８３が形成されているため、そのようなポリイミド膜８２の中央部までをも第１の温度Ｔ１に加熱して熱分解を生じさせるとデバイス８３自体に熱ダメージを与えて損傷させるおそれがある。このため、ポリイミド膜８２の中央部については、第１の温度Ｔ１に加熱することはできない。
【００６４】
これとは反対に、ガラス基板８１とポリイミド膜８２との界面の全面を第２の温度Ｔ２に加熱した場合には、ポリイミド膜８２の全面に熱膨張差に起因したせん断応力が作用してガラス基板８１との結合力が弱まることとなる。ところが、図１０に示したように、ガラス基板８１とポリイミド膜８２との結合力はポリイミド膜８２の中央部よりも端縁部において強く、熱膨張差に起因したせん断応力だけではポリイミド膜８２の端縁部の結合力を十分に低下させることができず、続く剥離工程にて支障が生じるおそれがある。このため、ポリイミド膜８２の端縁部については、第２の温度Ｔ２では足らず第１の温度Ｔ１に加熱して結合力を大きく低下させる必要がある。
【００６５】
本実施形態においては、フラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光の一部を集光レンズ６０によってポリイミド膜８２の端縁部に集光して当該端縁部を第１の温度Ｔ１に加熱するとともに、ポリイミド膜８２の中央部にはフラッシュ光を集光することなくそのまま照射して当該中央部を第２の温度Ｔ２に加熱している。これにより、ポリイミド膜８２の中央部に形成されたデバイス８３に熱ダメージを与えることなく、ガラス基板８１との結合力の強いポリイミド膜８２の端縁部を第１の温度Ｔ１に加熱して熱分解により結合力を大きく低下させることができる。
【００６６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態の剥離補助装置の全体構成は概ね第１実施形態と同様である。また、第２実施形態における剥離補助の処理手順についても第１実施形態と同様である。第２実施形態の剥離補助装置が第１実施形態と相違するのは、集光レンズの構成である。
【００６７】
図１１は、第２実施形態の集光レンズ６１を示す図である。第１実施形態の集光レンズ６０がポリイミド膜８２の端縁部の上方に枠型に設けられたシリンドリカルレンズであったのに対して、第２実施形態の集光レンズ６１はポリイミド膜８２の端縁部上方に沿って配列されたマイクロレンズアレイである。マイクロレンズアレイは、多数の小型レンズを配列したものである。小型レンズの配列ピッチは特に限定されるものではない。マイクロレンズアレイを構成する個々の小型レンズは、例えば上面が平面で下面が凸面の平凸レンズである。集光レンズを除く第２実施形態の残余の構成は第１実施形態と同じである。
【００６８】
このようなマイクロレンズアレイの集光レンズ６１によっても、第１実施形態のシリンドリカルレンズの集光レンズ６０と同様に、フラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光の一部を被剥離層たるポリイミド膜８２の端縁部に帯状に集光することができる。一方、ポリイミド膜８２の中央部にはフラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光が集光されることなくそのまま照射される。その結果、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１２は、第３実施形態の剥離補助装置１ａの要部構成を示す図である。図１２において、第１実施形態の図１と同一の要素については同一の符号を付している。第３実施形態の剥離補助装置１ａの全体構成は概ね第１実施形態と同様である。第３実施形態の剥離補助装置１ａが第１実施形態の剥離補助装置１と相違するのは、集光レンズ６０に代えて集光ミラー９０を備えている点である。
【００７０】
集光ミラー９０は、チャンバー１０の内部に設けられた反射鏡である。集光ミラー９０は、保持プレート２０に保持された矩形の被処理体８の端縁部よりも大きな相似形状の枠型に設けられている。集光ミラー９０を除く第３実施形態の残余の構成は第１実施形態同じである。
【００７１】
また、第３実施形態における剥離補助の処理手順についても第１実施形態と同様である。第３実施形態においては、フラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光の一部（厳密にはチャンバー側壁１１へと向かうフラッシュ光の一部）が被剥離層たるポリイミド膜８２の端縁部に集光される。一方、ポリイミド膜８２の中央部にはフラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光が集光されることなくそのまま照射される。その結果、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
＜変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、第１実施形態では集光レンズ６０としてシリンドリカルレンズを用い、第２実施形態では集光レンズ６１としてマイクロレンズアレイを採用していたが、集光レンズはこれらに限定されるものではなく、フラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光の一部をポリイミド膜８２の端縁部に集光できる形態のものであれば良い。例えば、第２実施形態のマイクロレンズアレイを構成する小型レンズよりは大きなレンズを複数配置するようにしても良い。また、上面が平面で下面が凸面の平凸レンズに代えて、上面が凸面で下面が平面の平凸レンズまたは上下両面が凸面の両凸レンズを集光レンズとして用いるようにしても良い。
【００７３】
また、集光レンズの設置位置はチャンバー１０内の被処理体８の端縁部上方に限定されるものではなく、レンズの光学設計（焦点距離など）に応じた適宜の位置とすることができる。換言すれば、集光レンズの設置位置は、レンズの光学設計に応じて、フラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光の一部をポリイミド膜８２の端縁部に集光できる位置であれば良い。例えば、集光レンズをチャンバー１０外のチャンバー窓１８よりも上方に設けても良いし、被処理体８の端縁部上方から外れた位置に配置するようにしても良い。或いは、石英のチャンバー窓１８の一部を集光レンズとするようにしても良い。
【００７４】
また、集光レンズは、ポリイミド膜８２の端縁部の全体にフラッシュ光を集光するものに限定されず、ポリイミド膜８２の端縁部の一部にフラッシュ光を集光する形態であっても良い。ガラス基板８１とポリイミド膜８２との結合力は、ポリイミド膜８２の四隅において特に強いため、集光レンズはポリイミド膜８２の端縁部の四隅にフラッシュ光を集光するものであっても良い。
【００７５】
また、第３実施形態の集光ミラー９０は平面鏡に限定されるものではなく、集光機能を有する凹面鏡であっても良い。第３実施形態における集光ミラー９０の設置位置もミラーの光学設計に応じた適宜の位置とすることができ、フラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光の一部をポリイミド膜８２の端縁部に集光できる位置であれば良い。
【００７６】
また、第１および第２実施形態の集光レンズと第３実施形態の集光ミラーとの双方を剥離補助装置に設けるようにしても良い。
【００７７】
また、上記各実施形態においては、ガラス基板８１上に貼り付けられたポリイミド膜８２にデバイス８３を形成したものを被処理体８としていたが、被処理体８はこれに限定されるものではなく、種々のバリエーションが可能である。
【００７８】
例えば、ポリイミド膜８２に代えてＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの他の樹脂材料をガラス基板８１に貼り付けたものを被処理体８とし、本発明に係る剥離補助装置１，１ａによって樹脂層の剥離補助を行うようにしても良い。また、ガラス基板８１とポリイミド膜８２等の樹脂層との間に介在層が挟み込まれていても良い。このような介在層としては、接着剤やアモルファスシリコン等の機能層が例示される。ガラス基板８１と樹脂層との間に介在層が挟み込まれている場合であっても、フラッシュ光照射によってガラス基板８１と樹脂層との結合力を低下させることにより、被剥離層たる樹脂層の剥離補助を行うことができる。
【００７９】
また、上記実施形態においては、保持プレート２０に内蔵されたヒータ２１によってフラッシュ光照射前に被処理体８を加熱するようにしていたが、ヒータ２１に代えてハロゲンランプによって被処理体８を加熱するようにしても良い。複数の支持ピン２２によって支持される被処理体８と保持プレート２０の上面との間隔が大きい場合にはハロゲンランプによる加熱が好ましく、樹脂層が透明である場合にはヒータ２１によって加熱するのが好ましい。また、フラッシュ光照射のみによって界面の結合力を十分に低下できる場合には、フラッシュ光照射前の加熱は必須ではない。
【００８０】
また、上記実施形態では、フラッシュ光源７０にキセノンのフラッシュランプＦＬを備えていたが、これに代えてクリプトンなどの他の希ガスのフラッシュランプを用いるようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明に係る剥離補助装置および剥離補助方法は、基板上に被剥離層を貼り付けた種々の被処理体に適用することができ、特に電子ペーパーなどに用いられるフレキシブルデバイス、フレキシブルディスプレイ、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）、電子機器、太陽電池、燃料電池、半導体デバイスなどに好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１，１ａ  剥離補助装置
３  制御部
８  被処理体
１０  チャンバー
１５  処理空間
１８  チャンバー窓
２０  保持プレート
２１  ヒータ
２２  支持ピン
４０  ガス供給機構
５０  排気機構
６０，６１  集光レンズ
７０  フラッシュ光源
７２  リフレクタ
８１  ガラス基板
８２  ポリイミド膜
８３  デバイス
８８  集光領域
８９  非集光領域
ＦＬ  フラッシュランプ
【図１】
2016072293.tif 000003
【図２】
2016072293.tif 000004
【図３】
2016072293.tif 000005
【図４】
2016072293.tif 000006
【図５】
2016072293.tif 000007
【図６】
2016072293.tif 000008
【図７】
2016072293.tif 000009
【図８】
2016072293.tif 000010
【図９】
2016072293.tif 000011
【図１０】
2016072293.tif 000012
【図１１】
2016072293.tif 000013
【図１２】
2016072293.tif 000014