TWI695531B - 薄形基板及其製造方法、以及基板之搬送方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題在於提供：於基板之製造中，將薄膜或玻璃貼合於搬送用基板，且可容易地剝離之技術。

本發明之解決手段在於：提供一種製造方法，其係在表面上形成電子元件的基板之製造方法，其特徵為具備：於在表面上形成電子元件的基板之接合搬送用基板的接合預定面與用於搬送該基板之搬送用基板的接合預定面之至少一者上，形成無機材料層之形成步驟；將基板與搬送用基板互相地壓緊，隔著無機材料層接合基板與搬送用基板之接合步驟；及剝離基板與搬送用基板之剝離步驟。

Description

薄形基板及其製造方法、以及基板之搬送方法
本發明關於薄形基板及其製造方法、以及基板之搬送方法。
利用有機電致發光(有機EL)之有機電致發光元件(有機EL元件)，係利用由在透明基板上形成的有機化合物所成的面狀發光層所構成，並逐漸朝向薄形顯示器等的實用化進展。利用有機EL元件的有機EL顯示器，與液晶顯示器比較下，由於視野角大，消耗電力小，具有柔軟可折彎的柔軟性，故商業利用價值高。又，即使於IC之3D INTEGRATION領域或MEMS領域中，使用薄形晶圓(1μm等)的製程開發亦進行著。
然而，薄形基板一般為0.5μm至0.2mm之厚度，在裝置製造時的薄形基板之搬送方法有問題。於基板尺寸為小尺寸中，亦有晶片尺寸，但通常為4吋見方以上，大的情況為1m見方以上。以機器人等搬送如此的薄形基板者係困難。
因此而考慮者為以0.1mm厚以上至1.1mm厚左右為止的玻璃基板、薄膜或晶圓(wafer)作為搬送用基板，在其表面上貼附上述的薄形基板而搬送之方法。若 為此方法，則具有現成的設備可直接使用之優點。然而，搬送用基板係在裝置完成後，必須自搬送用基板剝離。
薄形基板中有3個種類。一個為薄形玻璃，另一個為以聚醯亞胺代表的耐熱性薄膜。第3個為晶圓。晶圓係取決於情況，亦有以黏著劑附著的膠帶來保護之情況。此時，基板係晶圓與薄膜之積層體。
目前已提案的搬送方法為使用玻璃或晶圓作為搬送的載體之方法。於薄形玻璃時，係根據玻璃彼此的特性，將載體玻璃表面保持在潔淨的狀態，藉由直接貼附而接合之方法。
又，於耐熱性薄膜時，係在搬送玻璃與薄膜之間，藉由雷射照射形成發生破壞現象的膜，於貼合後，以雷射照射進行剝離之方法。又，於薄形基板為晶圓之情況，有提案非接觸的搬送方法或特殊夾具方法，但在可搬送的厚度有限度。100μm前後為可能之範圍，1μm等之厚度係沒有搬送方法。
於此情況中，考慮使用搬送基板之方法。惟，不是在剝離方法良好之方法。又，於晶圓之情況，為了減薄而有使用研磨。此時，於晶圓上黏貼黏著帶，防止研磨後破裂或崩碎。此時，亦有提案使用玻璃作為載體。
[發明之概要]
薄形基板例如係在顯示器中的TFT形成程序等中，具有300℃至500℃左右的加熱步驟。又，於晶圓 等之半導體程序中，在退火步驟中有800℃以上的步驟存在。由於經過如此的加熱步驟，而在自搬送基板剝離薄形基板的方法中不是有希望的方式。
薄形基板為玻璃，搬送基板亦為玻璃時，玻璃彼此的密著力為強固，於剝離時有超薄形玻璃缺損等之問題。搬送基板為玻璃且薄形基板為薄膜時，嘗試將特定的膜置入搬送玻璃與薄膜之間，於面板完成後，自玻璃側進行雷射照射而剝落之方法。
然而，由於雷射照射係以掃描方式進行而費時間。又，有薄膜因雷射照射而受傷等之問題。又，薄形晶圓之搬送係考慮玻璃、晶圓等，但沒有剝離方法，無實際性。
又，藉由對於晶圓照射紫外線，黏貼可剝離的黏著帶，然後進行將晶圓減薄用的研磨，所謂之背面研磨步驟，當時亦有需要載體玻璃作為支撐基板之情形。
此時，亦要求於研磨之壓力下不剝離，於研磨後黏著帶與玻璃之容易剝離方法。
本發明係鑒於如上述的習知技術之問題而完成者，提供於薄形基板之製造步驟的搬送方法中，將基板(玻璃、薄膜或晶圓)貼合於搬送用基板，且可容易地剝離之技術。
依照本發明，提供一種製造方法，其係在表面上形成電子元件的基板之製造方法，其特徵為具備：於在表面上形成電子元件的基板之接合搬送用基板的接合預定面與用於搬送該基板之搬送用基板的接合預定面 之至少一者上，形成單層或複數種類的無機材料層之形成步驟；將基板與搬送用基板互相地壓緊，隔著無機材料層接合基板與搬送用基板之接合步驟；及剝離基板與搬送用基板之剝離步驟。
依照本發明之一態樣，於上述製造方法中，進一步具備：在接合步驟之前或後，且在剝離步驟之前，在基板上形成電子元件之電子元件形成步驟，及以其他的基板密封電子元件之密封步驟。
依照本發明之一態樣，於上述製造方法中，進一步具備：在接合步驟之前，藉由照射具備指定的動能之粒子而使基板或搬送用基板中至少一者的接合面活性化之表面活性化步驟。
依照本發明之一態樣，於上述製造方法中，進一步具備：在接合步驟之前，藉由照射具備指定的動能之粒子而使無機材料層的表面活性化之表面活性化步驟。
依照本發明之一態樣，於上述製造方法中，在接合步驟之前，將基板之一部分予以選擇地表面活性化。
依照本發明之一態樣，於上述製造方法中，在接合步驟之前，將無機材料層之一部分予以選擇地表面活性化。
依照本發明之一態樣，於上述製造方法中，形成不同種類的複數個無機材料層。
依照本發明之一態樣，於上述製造方法中， 基板係玻璃。
依照本發明之一態樣，於上述製造方法中，基板係由有機材料所成之薄膜。
依照本發明之一態樣，於上述製造方法中，基板係由矽或化合物半導體所成之晶圓。
依照本發明之一態樣，於上述製造方法中，基板係以複數個層所構成，包含由玻璃所成之層，且包含由有機材料所成之層。
依照本發明之一態樣，於上述製造方法中，基板係以由玻璃所成之層與由有機材料所成之層所構成，由有機材料所成之層的側係接合於搬送用基板。
依照本發明之一態樣，於上述製造方法中，基板係以複數個層所構成，包含由矽或化合物半導體所成之層，且包含由有機材料所成之層。
依照本發明之一態樣，於上述製造方法中，基板係以由矽或化合物半導體所成之層與由有機材料所成之層所構成，由有機材料所成之層的側係接合於搬送用基板。
依照本發明之一態樣，於上述製造方法中，於形成無機材料層之形成步驟之前，在基板之接合預定面上設置有包含樹脂材料層與基材層之薄膜。
依照本發明之一態樣，於上述製造方法中，基板之厚度為0.5μm以上0.5mm以下。
依照本發明之一態樣，於上述製造方法中，搬送用基板係厚度為0.1mm以上1.1mm以下。
依照本發明之一態樣，於上述製造方法中，於自基板平面側之平面觀察中，以將形成在基板上的電子元件包圍之方式，形成無機材料層。
依照本發明之一態樣，於上述製造方法中，無機材料層係離散地形成。
又，依照本發明，提供一種製造方法，其係在表面上形成電子元件的基板之製造方法，其特徵為：具備形成步驟與接合步驟，而製造裝置基板；形成步驟：於在表面上形成電子元件的基板之接合薄膜的接合預定面與用於搬送該基板之薄膜的接合預定面之至少一者上，形成無機材料層；接合步驟：將基板與薄膜互相地壓緊，隔著無機材料層接合基板與薄膜；該裝置基板包含該基板與該薄膜。
依照本發明之一態樣，於上述製造方法中，接合步驟係以輥對輥方式進行。
依照本發明之一態樣，於上述製造方法中，進一步具備：於接合步驟之前或後，且於剝離步驟之前，在基板上形成電子元件之電子元件形成步驟，及以其他的基板密封電子元件之密封步驟。
依照本發明之一態樣，於上述製造方法中，於基板接合步驟之前，將基板與搬送用基板的接合面之至少一者暴露在包含惰性氣體的氣體環境中。
依照本發明之一態樣，於上述製造方法中，惰性氣體係氮、氬或此等的混合氣體。
依照本發明之一態樣，於上述製造方法中，基板接合步驟係在真空環境中或包含惰性氣體的氣體環境中進行。
依照本發明之一態樣，於上述製造方法中，惰性氣體係氮、氬或此等的混合氣體。
依照本發明之一態樣，於上述製造方法中，基板接合步驟係在背景壓力為1×10-8Pa以上且小於大氣壓的真空或減壓環境中進行。
依照本發明之一態樣，提供一種薄形基板，其係藉由上述之製造方法所製造。
依照本發明之一態樣，提供一種電子元件形成基板，其係在上述之薄形基板之表面上形成有電子元件。
又，依照本發明，提供一種基板之搬送方法 ，其特徵為具備：於在表面上形成電子元件的基板之接合搬送用基板的接合預定面與用於搬送該基板之搬送用基板的接合預定面之至少一者上，形成無機材料層之形成步驟；將基板與搬送用基板互相地壓緊，隔著無機材料層接合基板與搬送用基板之接合步驟；及剝離基板與搬送用基板之剝離步驟。
另外，依照本發明，提供一種基板之搬送方法，其特徵為具備形成步驟與接合步驟，而製造裝置基板；該形成步驟，其係於在表面上形成電子元件的基板之接合薄膜的接合預定面與用於搬送該基板之薄膜的接 合預定面之至少一者上，形成無機材料層；該接合步驟，其係將基板與薄膜互相地壓緊，隔著無機材料層接合基板與薄膜；該裝置基板包含該基板與該薄膜。
依照本發明，提供於基板之製造中，將基板貼合於搬送用基板，且可容易地剝離之方法。
1‧‧‧搬送用基板
2‧‧‧無機材料層
3‧‧‧基板
4‧‧‧電子元件
5‧‧‧覆蓋側基板
6‧‧‧玻璃層
7‧‧‧有機材料層
8‧‧‧積層基板
第1圖係說明本發明之實施形態的製造方法之步驟的概念圖。
第2圖係本發明之一實施形態的基板接合體之概念的側視圖。
第3圖係本發明之一實施形態的基板接合體之概念的上視圖。
第4圖係本發明之一實施形態的基板接合體之概念的上視圖。
第5圖係顯示本發明之實施例的接合體之剝離面的解析結果之圖。
第6圖係顯示本發明之實施例的接合體之剝離強度的曲線圖。
第7圖係拍攝本發明之實施例的接合體之接合面的照片。
第8圖係拍攝本發明之實施例的接合體之接合面的照片。
[實施發明之形態]
以下，舉出實施形態來說明本發明，惟理所當然地，本發明不受此等的具體實施形態所限定。
[實施形態1]
本實施形態之製造方法係在表面上形成電子元件的基板之製造方法，具備：於在表面上形成電子元件4的基板3之接合搬送用基板的接合預定面與用於搬送該基板之搬送用基板1的接合預定面之至少一者上，形成無機材料層2之形成步驟；將基板3與搬送用基板1互相地壓緊，隔著無機材料層2接合基板3與搬送用基板1之接合步驟；及剝離基板3與搬送用基板1之剝離步驟。
於本實施形態中，所謂的表面意指平板狀的構件之表背面。
於由上述構成所成的製造方法中，藉由隔著無機材料層接合基板與搬送用基板，基板接合後之步驟中，例如即使進行300℃至500℃之加熱處理等，之後也可容易地剝離基板與搬送用基板。或者，取決於材料或條件，即使在更高溫下進行加熱處理，也具有基板與搬送基板可容易地剝離之可能性。
於上述製造方法中，在接合步驟之前或後，且在剝離步驟之前，亦可進一步具備：在基板上形成電子元件4之電子元件形成步驟。又，亦可進一步具備：以其他基板密封電子元件之密封步驟。
形成於基板3上的電子元件4，可舉出TFT或有機EL元件等，但不受此等所限定。電子元件4例如為 TFT(薄膜電晶體)時，在其形成程序等中，有300℃至500℃左右的加熱步驟。
第1圖係說明本實施形態的製造方法之一例的圖。於此例中，顯示在搬送用基板1上形成無機材料層2之形態。
(a)搬送用基板之準備步驟
準備用於載置在表面上形成電子元件4的基板3之搬送用基板1。
(b)形成步驟
於用於搬送基板3之搬送用基板1的表面(與基板3之接合面)上，形成無機材料層2。
(c)接合步驟
將基板3與搬送用基板1互相地壓緊，隔著無機材料層2接合基板3與搬送用基板1，而形成基板接合體。
(d)電子元件形成步驟
於基板接合體之基板3上形成電子元件4。然後，以密封基板接合體的電子元件4之方式，經過貼合其他的基板(覆蓋側基板5)之密封步驟，形成裝置。
(e)剝離步驟
剝離形成有電子元件4的基板3與搬送用基板1。藉由此步驟，得到包含電子元件4已形成在表面上的基板3之裝置。於此例中，無機材料層2係殘留在搬送用基板1側。
於上述之製造方法中，在(b)與(c)之間，亦可進一步具備後述的表面活性化步驟。
於上述製造方法中，亦可進一步具備：在接 合步驟之前，藉由照射具備指定的動能之粒子而使基板3或搬送用基板1中至少一者的接合面活性化之表面活性化步驟。
或者，於上述製造方法中，亦可進一步具備：在接合步驟之前，藉由照射具備指定的動能之粒子而使無機材料層2的表面活性化之表面活性化步驟。
藉由表面活性化步驟中的表面活性化處理，於基板接合步驟中，可增加搬送用基板1、無機材料層2或基板3之任一者彼此的接合界面之接合強度。
藉由使具有指定的動能之粒子碰撞，使形成接合面之物質發生物理的彈飛現象(濺射現象)，而去除氧化物、污染物等表面層，可使表面能量高、即活性的無機材料之新生表面露出。
作為表面活性化處理所用之粒子，例如可採用氖(Ne)、氬(Ar)、氟(Kr)、氙(Xe)、氦(He)等之稀有氣體或惰性氣體。此等稀有氣體由於難以與形成被碰撞的接合面之物質發生化學反應，所以不會形成化合物等之使接合面的化學性質大幅地變化。
在碰撞於被表面活性化的接合面之粒子中，藉由使用粒子束源或電漿產生裝置，使粒子朝向接合面加速，而可給予指定的動能。
碰撞於被表面活性化的接合面之粒子的動能，較佳為1eV至2keV。茲認為藉由上述動能，有效率地發生表面層的濺射現象。亦可按照應去除的表面層之厚度、材質等之性質、新生表面之材質等，自上述動能之 範圍中設定所欲的動能之值。
亦可使用粒子束源而對粒子給予指定的動能。粒子束源例如係在背景壓力為1×10-8Pa(帕斯卡)以下等之比較高的真空中作動。為了抽成比較高的真空，藉由真空泵之作動，自金屬區域之表面所去除的物質係高效率地排氣到環境外。
藉此，可抑制不宜的物質對所露出的新生表面之附著。再者，粒子束源由於可以施加比較高的加速電壓，故能將高動能賦予粒子。因此，茲認為：可高效率地進行表面層之去除及新生表面之活性化。
或者，亦可在背景壓力為1×10-8Pa以上且小於大氣壓之真空或減壓環境中進行表面活性化處理。
作為粒子束源，可使用放射離子束的離子束源或放射中性原子束的中性原子束源。作為離子束源，可使用冷陰極型離子源。
作為中性原子束源，可使用高速原子束源(FAB，Fast Atom Beam)。高速原子束源(FAB)係具有產生典型的剝落之電漿，對此電漿施加電場，而自電漿取出經電離的粒子之陽離子，而使通過電子雲之中，進行中性化之構成。
此時，例如在氬(Ar)作為稀有氣體時，可將對於高速原子束源(FAB)的供給電力設定在1.5kV(千伏特)、15mA(毫安培)，或者亦可設定在0.1至500W(瓦特)之間的值。例如，若以100W(瓦特)至200W(瓦特)運轉高速原子束源(FAB)，照射約2分鐘氬(Ar)的高速原子束， 則可去除接合面之上述氧化物、污染物等(表面層)，而使新生表面露出。
於本發明中，用於表面活性化的粒子，係可為中性原子或離子，更且可為自由基物種，而且更可為混合有此等的粒子群。
對應於各電漿或束源之運轉條件或粒子之動能，可使表面層之去除速度變化。因此，需要調節表面活性化處理所需的處理時間。
例如，可使用奧格電子分光法(AES，Auger Electron Spectroscopy)或X射線光電子分光法(XPS，X-ray Photo Electron Spectroscopy)等之表面分析法，採用表面層中所含有的氧、碳之存在變無法確認之時間或比其長之時間作為表面活性化處理之處理時間。
亦可使用電漿產生裝置而對粒子給予指定的動能。藉由對基板之接合面施加交流電壓，使在接合面之周圍產生包含粒子的電漿，藉由上述電壓，使電漿中之經電離的粒子之陽離子朝向接合面加速，而可給予指定的動能。
電漿由於可在數帕斯卡(Pa)左右的低真空度之環境下產生，故可簡化真空系統，而且可縮短抽真空等之步驟。
於上述製造方法中，在接合基板3與搬送用基板1的接合步驟之前，亦可對於基板之一部分，選擇地施予表面活性化處理。
又，於接合步驟之前，亦可對於無機材料層之一部 分，選擇地施予表面活性化。
無機材料層之一部分例如是基板3之外周部，藉由僅在外周部施予表面活性化處理，相對於基板3之中央部，外周部之接合力變高而較佳。
於上述製造方法中，亦可形成不同種類的複數個無機材料層。例如，於基板3之中央部與外周部，亦可形成不同種類之無機材料層。
藉此，於基板3之中央部與外周部，可設有接合強度之差，例如可配合基板，控制接合強度。
或者，亦可積層不同種類的複數個無機材料層而構成無機材料層。藉此，對於基板與搬送基板之各自，可選擇地形成具有適當的接合強度之無機材料層。
又，亦可對於此等之複數的無機材料層之一部分，選擇地進行表面活性化處理。
搬送用基板1係可藉由板狀或薄膜狀的玻璃、耐熱性薄膜、晶圓或此等之複合材料來形成。
更具體地，搬送用基板1，當基板3為薄形玻璃時，較佳為耐熱性薄膜、或玻璃基板、或在玻璃上貼有耐熱性薄膜之基板，當基板3為耐熱性薄膜時，較佳為玻璃，當基板3為晶圓時，較佳為晶圓或玻璃。或者，基板3亦可由晶圓與薄膜所構成。
搬送用基板1亦可以片狀或捲筒狀捲繞之形式提供。
從能使用既有的設備之觀點來看，搬送用基板1係厚度較佳為0.1mm以上1.1mm以下。
無機材料層2係以選自包含金屬、半導體、氮 化物、氮化氧化物、氧化物及碳化物之群組的無機材料作為主成分而形成。藉此，即使於以後步驟的TFT步驟之洗淨步驟中，亦可抑制基板與搬送用基板剝離。
作為無機材料層2，可採用：包含鋁(Al)或鎳(Ni)、銅(Cu)、鐵(Fe)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、金(Au)或鉑(Pt)等之過渡金屬的金屬、包含錫(Sn)、銀(Ag)的焊料合金或此等之合金、矽(Si)等之半導體、氧化矽(SiO2)、氮化矽(SiNx)、氧氮化矽(SiNxOy)、氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)、氮化鈦(TiN)等、碳化矽(SiC)、碳化鈦(TiC)等之氮化物、氮氧化物、氧化物或碳化物。
無機材料層2亦可複數形成。即，可為第一無機材料層與第二無機材料層所積層之構造。此時，第一無機材料層與第二無機材料層係選擇即使在加熱時，於膜間接合強度也不增加之Si、SiN等的材料。惟，所言之接合強度不增加的條件，係其他的膜亦考慮。
無機材料層2較佳為以電漿促進化學氣相成長法(PECVD)、濺鍍蒸鍍等堆積方法而形成，但不受此所限定。形成無機材料層2時，藉由使用指定的遮罩，可僅在指定區域形成。
又，對於指定的無機材料，在以電漿促進化學氣相成長法(PECVD)、濺鍍蒸鍍等使指定的無機材料堆積而形成無機材料層2時，亦可混合該指定的無機材料以外之無機材料。
例如，在藉由將粒子束照射於濺鍍靶，而使濺鍍靶之指定的無機材料自該濺鍍靶放出而進行濺鍍蒸 鍍時，亦可在粒子束的路徑中配置由該指定的無機材料以外之無機材料所構成之靶。
藉此，可將在指定的無機材料中混合有該指定的無機材料以外之無機材料的混合無機材料予以濺鍍蒸鍍。例如，較佳為上述指定的無機材料採用矽(Si)，上述指定的無機材料以外之無機材料採用鐵(Fe)等之過渡金屬。藉此，無機材料層2的接合力提高，可形成強度高且密封性能高之接合界面。
基板3與搬送用基板1之接合用的無機材料層2，較佳為以在經過加熱步驟、洗淨步驟等後，容易剝落的狀態，調整膜厚、膜質。
基板3較佳為玻璃。或者，基板3較佳為由PI(聚醯亞胺)、PEN(聚萘二甲酸乙二酯)、PET(聚對苯二甲酸乙二酯)或COP(環烯烴聚合物)等之有機材料所成的薄膜。
或者，基板3較佳為由矽、化合物半導體(例如GaP、GaAs、InP、GaN)等所成的晶圓。
基板3之厚度較佳為0.5μm以上0.5mm以下，更佳為0.5μm以上0.2mm以下。基板3之供給形態亦可以片或捲筒捲繞之形式提供。
於上述製造方法中，基板亦可以複數個層所構成，包含由玻璃所成之層，且包含由有機材料所成之層。此時，基板亦可以由玻璃所成之層與由有機材料所成之層所構成，由有機材料所成之層的側係接合於搬送用基板。
例如，如第2圖所示，亦可使用由玻璃層6與有機材料層7所成之積層基板8。此時，構成玻璃層6與有機材料層7之材料，特佳為玻璃與PI之組合。又，為了接合玻璃層6與有機材料層7，較佳為在玻璃層6或有機材料層7之任一者上構成無機材料，或對於無機材料表面，使用給予指定的能量而進行表面活性化之手法。此係因為在使用接著劑等時，於加熱步驟中發生凝固等之問題。
於上述製造方法中，基板亦可以複數個膜所構成。於上述製造方法中，在形成無機材料層的形成步驟之前，亦可在基板之接合預定面上設置包含樹脂材料層與基材層之薄膜。
例如，作為構成基材層之材料，並沒有特別的限定，但有PET(聚對苯二甲酸乙二酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二酯)、PI(聚醯亞胺)，含有此等者係成為載持樹脂材料層的薄膜之基材。基材層較佳為具有延伸性，較佳為對於特定波長之光具有穿透性。
又，薄膜包含樹脂材料層，因此薄膜較佳為貼合於基板，具有作接著劑層、黏著劑層之機能。作為構成樹脂材料層之材料，並沒有特別的限定，但較佳為藉由紫外線．電子線之照射、加熱等而分解或硬化者，可舉出丙烯酸樹脂、環氧樹脂等。
例如，於矽晶圓(基板3)上貼附設有黏著材層的薄膜，薄膜亦可接合於搬送用基板。
於上述製造方法中，例如，如第3圖中所示，自基板3平面側的平面觀察中，亦可以將形成在基板3上 的電子元件4包圍之方式，形成無機材料層2。
藉此，於剝離步驟中，藉由切掉無機材料層2之外周部分，可容易地剝離搬送用基板1與基板3。
於上述製造方法中，例如，如第4圖中所示，亦可離散地形成無機材料層2。此外，無機材料層2之形態例如可採用格子狀等形狀。藉由成為如此的構成，在剝離時可抑制對基板3等所施加的力，而可防止損傷等。
以往，經一次使用的搬送用基板係用後拋棄，若依照上述實施形態之製造方法，則基於雷射照射等不對於基板造成損傷，而且不使用有機系接著劑之理由，而可再利用搬送用基板。
[實施形態2]
依照本發明之另一實施形態，提供一種製造方法，其係在表面上形成電子元件的基板之製造方法，其特徵為具備：於在表面上形成電子元件的基板之接合薄膜的接合預定面與用於搬送該基板之薄膜的接合預定面之至少一者上，形成無機材料層之形成步驟，及將基板與薄膜互相地壓緊，隔著無機材料層接合基板與薄膜之接合步驟；而製造包含該基板與該薄膜之裝置基板。
又，於上述製造方法中，亦可進一步具備：在接合步驟之前或後，在基板上形成電子元件之電子元件形成步驟。又，亦可進一步具備：於電子元件形成後，附上覆蓋玻璃、覆蓋薄膜等之密封步驟。
於上述製造方法中，接合步驟亦可以輥對輥方式進行。藉此，具有薄形基板之量產性格外地升高之 優點。
例如，經過前述之表面活性化步驟時，基板彼此的接合力變強固，藉由各步驟之條件、材料之選擇，於剝離步驟中，可自搬送用基板容易地剝離基板。
於實施形態2之製造方法中，使用薄形玻璃作為基板，不僅使用搬送用薄膜作為載體，而且具有能作為基板的保護膜使用之優點。採用此製造方法時，沒有剝離基板之必要性。
於以上說明的各實施形態之製造方法中，基板接合步驟亦可在真空環境中或包含惰性氣體的氣體環境中進行。藉此，可容易地控制搬送用基板1與基板3之接合強度。於包含惰性氣體的氣體環境中，例如包含經氬稀釋的氫、或已控制水蒸氣分壓的氮氣等。
惰性氣體係可以氮、氬或此等的混合氣體作為主成分。惰性氣體也可為氮、氬或此等的混合氣體。
於上述實施形態之製造方法中，在基板接合步驟之前，可將基板與搬送用基板之接合面暴露於惰性氣體環境中。藉此，因加熱而搬送用基板1與基板3之接合強度的變化係難以發生。於包含惰性氣體的氣體環境中，例如包含經氬稀釋的氫、或已控制水蒸氣分壓的氮氣等。
惰性氣體係可以氮、氬或此等的混合氣體作為主成分。惰性氣體也可為氮、氬或此等的混合氣體。
於上述實施形態之製造方法中，基板接合步驟係可在背景壓力為1×10-8Pa以上且小於大氣壓之真空 或減壓環境中進行。
藉由控制基礎真空度，可恰當地控制無機膜中所含的水分、氧。具有經恰當控制的水分、氧量之無機膜，係即使在加熱時也不會增加接合強度，而剝離亦容易。
又，例如亦可不經過前述之表面活性步驟，而進行基板彼此的接合。例如於真空中經由蒸鍍等所形成的無機材料層，係在表面中沒有進行氧化或雜質所致的污染等，表面能量為高之狀態。
藉由使如此的無機材料層之表面彼此接觸，可形成強度比較高的接合界面。
另外，於基板3之表面與搬送用基板1上所形成的無機材料牢固地結合時，在基板3上不需要形成第二無機材料層。
於上述實施形態中，對於覆蓋側基板5，亦可施予上述實施形態所說明之對於基板3的處理。
覆蓋側基板5係有施熱步驟少之情況，當覆蓋側基板5為彩色濾光片等時，施予200℃前後之加熱。
[其他實施形態]
於上述實施形態中，使用耐熱薄膜作為基板時，以聚醯亞胺為代表的耐熱薄膜由於水分容易穿透，元件側之面需要附有用於防止水分穿透之無機膜。
因此，要求表面之平坦性。為了確保成為基板的薄膜表面之平坦性，可將液狀的樹脂等塗布於玻璃上，使乾燥而形成薄膜。
樹脂等之塗布方法較宜使用狹縫塗布。又，上述無機材料亦可以複數個膜所構成。此係因為與液狀樹脂部接觸的無機膜，係即使在液狀樹脂部硬化後，剝離時殘留在硬化樹脂側時，也成為在形成於搬送基板側的無機膜與附著於樹脂部的無機膜之層間可剝離之複數膜的構成。
無機材料層之形成以及樹脂之塗布，較佳為在真空中或氮氣環境下進行。此係因為考慮接合界面的水分量對於加熱後之接合造成大的影響。水分係因加熱而使接合成為強固，對於剝離造成不良影響。
於此實施形態之情況中，亦可將自液狀的樹脂等來形成基板的構成除外，採用前述實施形態1及2之構成。
提供藉由上述實施形態之製造方法所製造的薄形基板。又，提供藉由上述實施形態之製造方法所製造之在薄形基板之表面上形成有電子元件之電子元件形成基板。
又，提供一種基板之搬送方法，其特徵為具備：於在表面上形成電子元件的基板之接合搬送用基板的接合預定面與用於搬送該基板之搬送用基板的接合預定面之至少一者上，形成無機材料層之形成步驟；將基板與搬送用基板互相地壓緊，隔著無機材料層接合基板與搬送用基板之接合步驟；及剝離基板與搬送用基板之剝離步驟。
另外，提供一種基板之搬送方法，其特徵為 具備：於在表面上形成電子元件的基板之接合薄膜的接合預定面與用於搬送該基板之薄膜的接合預定面之至少一者上，形成無機材料層之形成步驟，及將基板與薄膜互相地壓緊，隔著無機材料層接合基板與薄膜之接合步驟；而製造包含該基板與該薄膜之裝置基板。
以上，說明本發明之實施形態，惟，理所當然地，組合此等之實施形態的各構成者亦包含於本發明中。
[實施例]
以下顯示實施例。
實施例1至4之試驗係用以下之程序進行。
(1)玻璃基板(搬送用基板)之準備
假定是搬送用基板，準備厚度為0.5mm之無鹼玻璃。
(2)聚醯亞胺薄膜之準備
準備厚度及表面粗糙度不同的2種類之聚醯亞胺薄膜。
為了去除薄膜本身所具有的水分，在100℃進行一小時之加熱。
(3)無機材料層之形成
使用離子束濺鍍，於玻璃基板與聚醯亞胺薄膜雙方之表面上形成Si(矽)與Cu(銅)之無機材料層。此時的離子束之輸入值為1.2Kv/400mA。
又，接合膜之膜厚亦作成二種類，調整各自對於接合強度之影響。表1中顯示無機材料層之各條件。
(4)常溫接合處理
於下述條件下，進行常溫接合處理。表1中顯示各條件。
(常溫接合條件)
．離子束照射條件：Si 1.2kV/400mA,Ar=80sccm,3掃描
Cu 1.2kV/400mA,Ar=80sccm,1掃描
．加壓條件：5kN/5min
(5)剝離試驗
以手作業進行剝離試驗。
無加熱時、加熱(300℃、400℃、500℃)皆可剝離。惟，由於聚醯亞胺薄膜之表面粗糙度的差異，會有無機材料層殘留在聚醯亞胺薄膜的表面之情形、與殘留在玻璃的表面之情形。
Figure 104123102-A0202-12-0024-1
其次，顯示實施例5至40。實施例5至40之試驗係用以下之程序進行。
(1)玻璃基板(基底基板)之準備
假定是搬送用基板，準備厚度為0.5mm之無鹼玻璃。各基板之大小(直徑)與固定地方係如表2至6中所示。GB內係意指手套箱內之接合。此時的手套箱內之條件係 大氣壓N2環境。
(2)玻璃基板(覆蓋基板)之準備
準備厚度為0.5mm之無鹼玻璃。各基板之大小(直徑)與固定地方係如表2至6中所示。GB內係意指手套箱內的接合。此時的手套箱內之條件係大氣壓N2環境。
(3)前處理
對於幾個實施例，在單面或雙面的玻璃基板之表面進行前處理。前處理之條件為1.3kV/400mA、Ar=70sccm，掃描數係如表2至6中記載。
(4)無機材料層(中間膜)之形成
使用離子束濺鍍，在單面或雙面的玻璃基板之表面上形成Si(矽)或SiN(氮化矽)之無機材料層。
此時的離子束之輸入值係在Si(矽)時為1.2kV/400mA，在SiN(氮化矽)時為1.5kV/400mA。掃描速率為20mm/s。
(5)後處理
對於幾個實施例，在單面或雙面的玻璃基板之表面進行後處理。後處理之條件為1.3kV/400mA、Ar=70sccm，掃描數係如表2至6中記載。
Figure 104123102-A0202-12-0026-4
Figure 104123102-A0202-12-0026-6
Figure 104123102-A0202-12-0027-7
Figure 104123102-A0202-12-0027-8
Figure 104123102-A0202-12-0027-9
(6)常溫接合處理
於表7至11之條件下，進行常溫接合處理及剝離試驗。
(7)剝離試驗
於表7至11之條件下，對於經接合的基板，進行無加熱時與加熱時(350℃、450℃、500℃、550℃)之剝離試驗。
Figure 104123102-A0202-12-0029-10
Figure 104123102-A0202-12-0029-11
Figure 104123102-A0202-12-0030-12
Figure 104123102-A0202-12-0030-13
Figure 104123102-A0202-12-0030-14
以下，顯示玻璃基板彼此之接合及剝離試驗之結果。於實驗例(41~44)中，在真空中進行接合。
Figure 104123102-A0202-12-0031-15
(強度評價之結果)
於強度評價之結果中，初期強度大者係實驗例(44)與實驗例(49)、實驗例(50)、實驗例(51)~(53)。又，加熱後之強度低(<0.5J/m2)者係實驗例(49)、實驗例(50)、實驗例(51)~(53)。
茲認為：此係因為玻璃與Si中間層之反應小。又，加熱後之強度係不太依賴於氮．真空之接合環境。
此處，所謂的對稱，意指在雙面的玻璃基板上設置有無機材料層者。又，所謂的非對稱，意指在一方的玻璃基板上設置有無機材料層，在另一方的玻璃基板上不設置無機材料層，不施予活性化處理者。
茲認為：藉由加熱，於Si彼此、Fe彼此之對稱接合中，因擴散而強度增加。
由上述之結果可知，於未活性化者之僅對稱 Fe中間層、僅對稱Si中間層中，初期強度低。另一方面，於對稱Fe-Si(實驗例(44))中，初期強度高。
(初期強度)
對稱Fe中間層、對稱Si中間層、對稱Fe-Si中間層皆與真空接合、氮接合無關，初期強度(加熱前之接合強度)低。茲認為：此係因為氮吸附於Si或Fe中間層之表面，而阻礙所吸附的面彼此之接合。
又，於SiN之情況(實驗例(54))，在加熱之前後，為中等程度(0.5J/m2)。
於非對稱之例中，可知與真空接合、氮接合無關，初期強度高。茲認為：此係因為僅氮對於玻璃表面之物理吸附，無助於化學鍵結，氮已吸附於Si或Fe之面Si-N、Fe-N與玻璃面SiO2係發生鍵結。
(加熱之影響)
因加熱而強度皆成為中等程度之強度(0.3~0.7J/m2)。茲認為：Si、Fe係因擴散而變均勻，Si-Fe層之平均為0.4J/m2，Si層之平均為0.5J/m2，沒有因界面層所致之差異。
又，關於真空接合與氮接合，亦看不到大的差異。
因加熱所致的強度之上升為一般，但包含氮時，預料亦有阻礙界面層的緻密化之可能性，因此判斷強度之增加成為中等程度。
第5圖係實驗例(61)的加熱(450℃、90分鐘)前後之剝離面的XPS(X射線光電子分光)之掃描數據。
如第5圖中所示，根據XPS之掃描數據，於加熱前後 ，看不到剝離面之變化。
若將加熱後之強度為中等程度且為比較容易剝離的強度，而且與其相比，初期強度為比較高之條件設為最適合，則成為非對稱的Si中間層(未處理玻璃與Si中間層之組合)之氮接合或真空接合；更且，考慮程序的容易性時，則其中的氮接合為最適合。
其次，顯示接合環境為氬氣環境之實驗例(55)~實驗例(57)的結果。
Figure 104123102-A0202-12-0033-16
實驗例(55)係兩基板皆進行矽製膜，於氬中貼合之例。實驗例(56)係僅單側的基板進行製膜，不進行惰性氣體置換，而在真空一貫地貼合之例。實驗例(57)係僅單側的基板進行製膜，於氬環境中貼合之例。
於以下之實施例中，於隔著無機材料層接合聚醯亞胺薄膜與玻璃基板的情況，顯示僅矽的無機材料層之實驗例、與在矽的無機材料層之表面上進一步具備 Fe無機材料層之實驗例的接合強度之測定結果。
作為聚醯亞胺薄膜，使用XENOMAX(東洋紡製，厚度38μm，表面粗糙度(Ra)1nm以下)。作為玻璃基板，使用無鹼玻璃(厚度500μm，直徑2吋，表面粗糙度(Ra)0.4nm以下)。
接合上述的聚醯亞胺薄膜與玻璃基板，成為設有2nm的矽層之接合體、設有4nm的矽層之接合體、設有6nm的矽層之接合體、設有6nm的矽層與Fe層之接合體，作為接合體。
對於所接合的各接合體，進行剝離試驗。第6圖中顯示剝離試驗之結果。第6圖顯示將各接合體以400℃加熱時的加熱時間(annealing time)與剝離強度(peel strength)之關係。
由此結果可知，於矽的無機材料層之表面上進一步具備Fe無機材料層時，亦可能剝離。又，可知因於矽的無機材料層之表面上進一步具備Fe無機材料層，而接合強度比僅由矽所成的無機材料層更提高。
第6圖的曲線圖中之虛線係表示0.48N/m之強度。於實施例之薄膜時，強度若為0.48N/m以上，則薄膜係塑性變形。
第7圖係以在矽的無機材料層之表面上設有Fe無機材料層的無機材料層，使聚醯亞胺薄膜與玻璃基板接合後之接合體的接合部之電子顯微鏡照片。矽與Fe之界面為緻密；茲認為因形成如此的界面，而接合強度變高。
第8圖係以在矽的無機材料層之表面上設有Fe無機材料層的無機材料層，使聚醯亞胺薄膜與玻璃基板接合後之接合體的接合部之電子顯微鏡照片，顯示因加熱所致的變化。
於第8圖中，顯示(a)加熱前、(b)在400℃加熱10分鐘、(c)在400℃加熱60分鐘。因加熱而首先界面緻密化，然後矽係隨著加熱時間而徐徐地擴散至聚醯亞胺(PI)內部，最後變成看不到界面層。
此表示相當於因加熱所致的矽之擴散，破壞係自聚醯亞胺玻璃界面起，往聚醯亞胺內部移動。(b)在400℃加熱10分鐘時，可能剝離，(c)在400℃加熱60分鐘時，聚醯亞胺有斷裂的可能性。
根據上述之結果，可理解藉由具備本發明之形成步驟、接合步驟、剝離步驟的製造方法，將基板貼合於搬送用基板，且可容易地剝離。
1‧‧‧搬送用基板
2‧‧‧無機材料層
3‧‧‧基板
4‧‧‧電子元件
5‧‧‧覆蓋側基板

Claims (28)

  1. 一種基板之製造方法，其係在表面上形成電子元件的基板之製造方法，其特徵為具備：於在表面上形成電子元件的基板之接合搬送用基板的接合預定面與用於搬送該基板之搬送用基板的接合預定面之至少一者上，形成無機材料層之形成步驟；將基板與搬送用基板互相地壓緊，隔著無機材料層接合基板與搬送用基板之接合步驟；及剝離基板與搬送用基板之剝離步驟；其中於基板接合步驟之前，將基板與搬送用基板的接合面之至少一者暴露在包含惰性氣體的氣體環境中。
  2. 如請求項1之基板之製造方法，其進一步具備：於接合步驟之前或後，且於剝離步驟之前，在基板上形成電子元件之電子元件形成步驟，及以其他的基板密封電子元件之密封步驟。
  3. 如請求項1或2之基板之製造方法，其進一步具備：於接合步驟之前，藉由照射具備指定的動能之粒子而使基板或搬送用基板中至少一者的接合面活性化之表面活性化步驟。
  4. 如請求項1或2之基板之製造方法，其進一步具備：於接合步驟之前，藉由照射具備指定的動能之粒子而使無機材料層的表面活性化之表面活性化步驟。
  5. 如請求項1或2之基板之製造方法，其中於接合步驟之前，將基板之一部分予以選擇地表面活性化。
  6. 如請求項1或2之基板之製造方法，其中於接合步驟之前，將無機材料層之一部分予以選擇地表面活性化。
  7. 如請求項1或2之基板之製造方法，其中形成不同種類的複數個無機材料層。
  8. 如請求項1或2之基板之製造方法，其中基板係玻璃。
  9. 如請求項1或2之基板之製造方法，其中基板係由有機材料所成之薄膜。
  10. 如請求項1或2之基板之製造方法，其中基板係由矽或化合物半導體所成之晶圓。
  11. 如請求項1或2之基板之製造方法，其中基板係以複數個層所構成，包含由玻璃所成之層，且包含由有機材料所成之層。
  12. 如請求項11之基板之製造方法，其中基板係以由玻璃所成之層與由有機材料所成之層所構成，由有機材料所成之層的側係接合於搬送用基板。
  13. 如請求項1或2之基板之製造方法，其中基板係以複數個層所構成，包含由矽或化合物半導體所成之層，且包含由有機材料所成之層。
  14. 如請求項13之基板之製造方法，其中基板係以由矽或化合物半導體所成之層與由有機材料所成之層所構成，由有機材料所成之層的側係接合於搬送用基板。
  15. 如請求項1或2之基板之製造方法，其中於形成無機材料層之形成步驟之前，在基板之接合預定面上設置包含樹脂材料層與基材層之薄膜。
  16. 如請求項1或2之基板之製造方法，其中基板之厚度為0.5μm以上0.5mm以下。
  17. 如請求項1或2之基板之製造方法，其中搬送用基板係厚度為0.1mm以上1.1mm以下。
  18. 如請求項1或2之基板之製造方法，其中於自基板平面側之平面觀察中，以將形成在基板上的電子元件包圍之方式，形成無機材料層。
  19. 如請求項1或2之基板之製造方法，其中無機材料層係離散地形成。
  20. 一種基板之製造方法，其係在表面上形成電子元件的基板之製造方法，其特徵為：具備形成步驟與接合步驟，而製造裝置基板；形成步驟：於在表面上形成電子元件的基板之接合薄膜的接合預定面與用於搬送該基板之薄膜的接合預定面之至少一者上，形成無機材料層；接合步驟：將基板與薄膜互相地壓緊，隔著無機材料層接合基板與薄膜；其中於基板接合步驟之前，將基板與薄膜的接合面之至少一者暴露在包含惰性氣體的氣體環境中；該裝置基板包含該基板與該薄膜。
  21. 如請求項20之基板之製造方法，其中接合步驟係以輥對輥方式進行。
  22. 如請求項20或21之基板之製造方法，其進一步具備：於接合步驟之前或後，且於剝離步驟之前，在基板上形成電子元件之電子元件形成步驟，及以其他的 基板密封電子元件之密封步驟。
  23. 如請求項1、2、20中任一項之基板之製造方法，其中惰性氣體係氮、氬或此等的混合氣體。
  24. 如請求項1、2、20中任一項之基板之製造方法，其中基板接合步驟係在真空環境中或包含惰性氣體的氣體環境中進行。
  25. 如請求項24之基板之製造方法，其中惰性氣體係氮、氬或此等的混合氣體。
  26. 如請求項1、2、20中任一項之基板之製造方法，其中基板接合步驟係在背景壓力為1×10-8Pa以上且小於大氣壓的真空或減壓環境中進行。
  27. 一種基板之搬送方法，其特徵為具備：於在表面上形成電子元件的基板之接合搬送用基板的接合預定面與用於搬送該基板之搬送用基板的接合預定面之至少一者上，形成無機材料層之形成步驟；將基板與搬送用基板互相地壓緊，隔著無機材料層接合基板與搬送用基板之接合步驟；及剝離基板與搬送用基板之剝離步驟；其中於基板接合步驟之前，將基板與搬送用基板的接合面之至少一者暴露在包含惰性氣體的氣體環境中。
  28. 一種基板之搬送方法，其特徵為：具備形成步驟與接合步驟，而製造裝置基板；形成步驟：於在表面上形成電子元件的基板之接合薄膜的接合預定面與用於搬送該基板之薄膜的接合 預定面之至少一者上，形成無機材料層；接合步驟：將基板與薄膜互相地壓緊，隔著無機材料層接合基板與薄膜；其中於基板接合步驟之前，將基板與薄膜的接合面之至少一者暴露在包含惰性氣體的氣體環境中；該裝置基板包含該基板與該薄膜。
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