KR102573207B1

KR102573207B1 - 시트와 캐리어의 결합을 위한 물품 및 방법

Info

Publication number: KR102573207B1
Application number: KR1020177036039A
Authority: KR
Inventors: 카베 아딥; 로버트 앨런 벨맨
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2015-05-19
Filing date: 2016-05-17
Publication date: 2023-08-31
Also published as: JP2018524201A; CN107635769B; CN107635769A; WO2016187186A1; US11167532B2; US11660841B2; US20210402743A1; KR20180008644A; TW201704184A; TWI746440B; US20180126705A1; EP3297824A1

Abstract

시트와 캐리어 사이의 반 데르 발스, 수소 및 공유 결합을 제어하기 위해 시트, 캐리어, 또는 이들 둘 다에 적용될 수 있는 유기실리콘 개질 층 및 연관된 침착 방법 및 불활성 기체 처리가 본원에 기재된다. 개질 층은 고온 가공에서 영구적 결합이 방지될 뿐만 아니라 고온 가공 동안 층간박리를 방지하기에 충분한 결합을 유지하도록 시트 및 캐리어를 함께 결합시킨다.

Description

시트와 캐리어의 결합을 위한 물품 및 방법

관련 출원에 대한 상호-참조

본 출원은 35 U.S.C. § 119 하에 2015년 8월 5일에 출원된 미국 가출원 일련 번호 62/201245의 우선권 이익을 주장하며, 2015년 5월 19일에 출원된 미국 가출원 일련 번호 62/163821의 우선권 이익을 주장하고, 이들 각각의 내용은 신뢰되며 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.

분야

본 개시내용은 일반적으로 캐리어 상에 시트를 가공하기 위한 물품 및 방법, 및 보다 특히 유리 캐리어 상에 가요성 유리 시트를 가공하기 위한 물품 및 방법에 관한 것이다.

가요성 기판은 롤-대-롤 가공을 사용하는 보다 저렴한 장치의 가능성, 및 보다 얇고, 보다 가벼우며, 보다 가요성이고 내구적인 디스플레이를 제조하는 잠재력을 제공한다. 그러나, 고품질 디스플레이의 롤-대-롤 가공에 요구되는 기술, 장비 및 공정은 아직 충분히 개발되어 있지 않다. 패널 제조사가 이미 대형 유리 시트를 가공하기 위한 툴세트에 많은 투자를 해 왔으므로, 가요성 기판을 캐리어에 라미네이팅하고 시트-대-시트 가공에 의해 디스플레이 장치를 제조하는 것은 보다 얇고, 보다 가벼우며, 보다 가요성인 디스플레이의 가치있는 과제를 발전시키기 위한 보다 단기적인 해결책을 제공한다. 디스플레이는 중합체 시트 예를 들어 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN)에 대해 시연된 바 있으며, 여기서 장치 제작은 시트-대-시트로, PEN이 유리 캐리어에 라미네이팅된다. PEN의 온도 상한치는 장치 품질 및 사용될 수 있는 공정을 제한한다. 또한, 중합체 기판의 높은 투과성은 유기 발광 다이오드 (OLED) 장치의 환경적 열화로 이어지며, 여기서 기밀에 가까운 패키지가 요구된다. 박막 캡슐화가 이러한 한계를 극복할 가능성을 제공하지만, 대형 부피에서 허용가능한 수율을 제공하는 것은 아직 시연된 바 없다.

유사한 방식으로, 디스플레이 장치는 1개 이상의 얇은 유리 기판에 라미네이팅된 유리 캐리어를 사용하여 제조될 수 있다. 얇은 유리의 낮은 투과성 및 개선된 내온도성 및 내화화성이 보다 고성능의, 보다 장기 수명의 가요성 디스플레이를 가능하게 할 것이라 예상된다.

개념은 얇은 시트, 예를 들어 가요성 유리 시트를 초기에 반 데르 발스 힘에 의해 캐리어에 결합시킨 다음, 그 위에 디바이스 (예를 들어, 전자 또는 디스플레이 장치, 전자 또는 디스플레이 장치의 구성요소, OLED 물질, 광기전력 (PV) 구조체 또는 박막 트랜지스터 (TFT))를 형성하는 얇은 시트/캐리어의 가공 후에 얇은 시트의 부분을 제거하는 능력을 유지하면서, 특정 영역에서의 결합 강도를 증가시키는 것을 수반한다. 얇은 유리의 적어도 부분은 장치 공정 유체가 얇은 시트와 캐리어 사이에 진입하는 것이 방지되도록 캐리어에 결합되고, 이에 의해 하류 공정의 오염 가능성이 감소되며, 즉, 얇은 시트와 캐리어 사이의 결합된 실링 부분이 기밀이고, 일부 바람직한 실시양태에서는, 이러한 실링이 물품의 외부를 포괄함으로써, 실링된 물품의 임의의 영역 안으로의 또는 밖으로의 액체 또는 기체 관입이 방지된다.

저온 폴리실리콘 (LTPS) 장치 제작 공정에서, 예를 들어 600℃ 또는 그 초과에 근접한 온도로, 진공 및 습식 에칭 환경이 사용될 수 있다. 이들 조건은 사용될 수 있는 물질을 제한하며, 캐리어/얇은 시트에 대한 요구가 높아지게 한다. 따라서, 제조업체의 기존의 주요 기반시설을 이용하고, 오염 또는 보다 높은 가공 온도에서의 얇은 유리와 캐리어 사이의 결합 강도의 손실 없이 얇은 유리, 즉, 두께 ≤ 0.3 밀리미터 (mm)의 두께를 갖는 유리의 가공을 가능하게 하며, 여기서 공정 후반에 얇은 유리는 캐리어로부터 용이하게 탈-결합되는 것인 캐리어 접근법이 요망된다.

하나의 상업적 이점은 제조업체가, 예를 들어 PV, OLED, 액정 디스플레이 (LCD) 및 패턴화 TFT 전자기기를 위한 얇은 유리 시트의 이점을 획득하면서, 가공 장비에 대한 기존의 자본 투자를 이용할 수 있을 것이라는 점이다. 추가적으로, 이러한 접근법은 결합을 용이하게 하기 위한 얇은 유리 시트 및 캐리어의 세정 및 표면 제조를 위한 공정; 결합된 영역에서의 얇은 시트와 캐리어 사이의 결합을 강화하는 공정; 제어가능하게 결합된 (또는 감소된/저강도 결합) 영역에서의 캐리어로부터의 얇은 시트의 이형성을 유지하는 공정; 및 캐리어로부터의 추출을 용이하게 하기 위한 얇은 시트를 절단하는 공정을 포함한, 공정 유연성을 가능하게 한다.

유리-대-유리 결합 공정에서, 유리 표면은 세정되어 모든 금속, 유기 및 미립자 잔류물을 제거하고, 대부분 실란올 말단 표면을 남긴다. 유리 표면은 먼저 친밀한 접촉 상태가 되며, 여기서 반 데르 발스 및/또는 수소-결합 힘이 이들을 함께 끌어당긴다. 열 및 임의로 압력 하에, 표면 실란올 기는 축합되어 계면에 걸쳐 강한 공유 Si--O--Si 결합을 형성하여, 영구적으로 유리 조각을 융합시킬 수 있다. 금속, 유기 및 미립자 잔류물은 표면을 가림으로써, 결합을 위해 요구되는 친밀한 접촉을 방해하여, 결합을 방해할 것이다. 단위 면적당 결합의 수가 대향하는 표면 상의 두 실란올 종이 반응하여 물이 축합되어 나올 확률에 의해 결정될 것이므로, 높은 실란올 표면 농도가 또한 강한 결합을 형성하기 위해 요구된다. 추라블레프(Zhuravlev)는 잘 수화된 실리카의 경우에 nm²당 히드록실의 평균 수가 4.6 내지 4.9인 것으로 보고한 바 있다. (Zhuravlev, L. T., The Surface Chemistry of Amorphous Silica, Zhuravlev Model, Colloids and Surfaces A: Physiochemical Engineering Aspects 173 (2000) 1-38.)

공지된 결합 방법의 도전과제는 폴리실리콘 TFT의 고온 요건이다. 헨드 헬드 디스플레이, 노트북 및 데스크톱 디스플레이의 보다 높은 픽셀 음영, 고해상도 및 빠른 재생률, 뿐만 아니라 OLED 디스플레이의 보다 광범위한 사용에 대한 요구로 인해 패널 제조사는 무정형 실리콘 TFT 백플레인으로부터 옥시드 TFT 또는 폴리실리콘 TFT 백플레인으로 이동하고 있다. OLED는 전류 구동 장치이므로, 높은 이동성이 바람직하다. 폴리실리콘 TFT는 또한 드라이버 및 다른 구성요소 활성화의 통합의 이점을 제공한다. 도펀트 활성화를 위해서는 보다 고온, 이상적으로 600℃ 이상의 온도가 바람직하다. 전형적으로, 이는 pSi 백플레인 공정에서의 최고 온도이다.

공지된 결합 방법의 또 다른 도전과제는 조면 기판과의 결합이다. 2종의 강성 물질의 웨이퍼 결합 방법은 물질이 결합을 개시하기 위해 친밀한 접촉 상태가 되도록 하는 편평도 및 청정도를 요구한다. 조면 표면을 갖는 기판, 예컨대 에칭된 인터포저, 또는 비-용융 인발된 유리의 경우에, 기판이 접촉 상태가 되도록 탄성적으로 또는 가소적으로 변형될 수 있는 보다 두껍고 보다 유연한 결합 층을 이용한 결합이 보다 용이하다.

상기 관점에서 보면, 고온 가공을 포함하는, TFT 및 평판 디스플레이 (FPD) 가공의 엄격함을 견딜 수 있으며 (그것이 사용될 반도체 또는 디스플레이 제조 공정과 비상용성일 기체방출 없이), 또한 또 다른 얇은 시트의 가공을 위한 캐리어의 재사용을 가능하게 하기 위해 얇은 시트의 전체 영역이 캐리어로부터 제거되도록 할 수 있는 (모두 한 번에, 또는 나누어서) 얇은 시트--캐리어 물품이 요구된다. 본 명세서는 캐리어와 얇은 시트 사이의 접착을, TFT 및 FPD 가공 (LTPS 가공 포함)을 견뎌내기에 충분히 강하지만, 심지어 고온 가공 후에도 캐리어로부터의 시트의 탈결합을 허용하기에 충분히 약한 일시적 결합을 생성하도록 제어하는 방법을 기재한다. 이러한 제어된 결합은 재-사용가능한 캐리어를 갖는 물품, 또는 대안적으로 캐리어와 시트 사이의 제어된 결합 및 공유 결합의 패턴화된 영역을 갖는 물품을 생성하는데 이용될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 개시내용은 얇은 시트와 캐리어 사이의 실온 반 데르 발스 및/또는 수소 결합, 및 고온 공유 결합을 둘 다 제어하기 위해 얇은 시트, 캐리어, 또는 이들 둘 다에 제공될 수 있는 표면 개질 층 (다양한 물질 및 연관된 표면 열 처리 포함)을 제공한다. 보다 더 구체적으로, 실온 결합은 진공 가공, 습식 가공 및/또는 초음파 세정 가공 동안 얇은 시트 및 캐리어를 함께 유지하기에 충분하도록 제어될 수 있다. 또한 동시에, 고온 공유 결합은 고온 가공 동안 얇은 시트와 캐리어 사이의 영구적 결합을 방지할 뿐만 아니라, 고온 가공 동안 층간박리를 방지하기에 충분한 결합을 유지하도록 제어될 수 있다. 대안적 실시양태에서, 표면 개질 층은 추가의 가공 옵션, 예를 들어 심지어 물품을 추가의 장치 가공을 위해 보다 작은 조각으로 다이싱한 후에도 캐리어와 시트 사이의 기밀성을 유지하는 것을 제공하기 위한 공유 결합 영역과 함께, 다양한 제어된 결합 영역 (여기서 캐리어 및 얇은 시트는 진공 가공, 습식 가공 및/또는 초음파 세정 가공을 포함한, 다양한 공정을 통해 충분히 결합된 상태로 유지됨)을 생성하는데 사용될 수 있다. 또한 추가로, 일부 표면 개질 층은 캐리어와 시트 사이의 결합의 제어를 제공함과 동시에, 예를 들어 고온 및/또는 진공 가공을 포함한, TFT 또는 FPD (예를 들어 LTPS) 가공 환경에서의 가혹한 조건 동안 기체방출 발생을 감소시킨다.

제1 측면에서,

제1 시트 결합 표면을 갖는 제1 시트;

제2 시트 결합 표면을 갖는 제2 시트;

개질 층 결합 표면을 갖는 개질 층으로서, 유기실리콘을 포함할 수 있는 개질 층

을 포함하는 유리 물품이며,

개질 층 결합 표면은 제1 시트 결합 표면과 접촉 상태에 있고, 제2 시트 결합 표면은 그 사이에 개질 층을 두고서 제1 시트 결합 표면과 커플링되며, 여기서 제1 시트 결합 표면은 유리 물품이 10분 동안 질소 분위기 하의 600℃에서 유지된 후에 600 mJ/m² 미만의 결합 에너지로 개질 층 결합 표면과 결합되어 있는 것인 유리 물품이 존재한다.

측면 1의 예에서, 제1 시트 결합 표면은 유리 물품이 10분 동안 질소 분위기 하의 700℃에서 유지된 후에 600 mJ/m² 미만의 결합 에너지로 개질 층 결합 표면과 결합되어 있다.

측면 1의 또 다른 예에서, 제1 시트 결합 표면은 유리 물품이 10분 동안 질소 분위기 하의 750℃에서 유지된 후에 600 mJ/m² 미만의 결합 에너지로 개질 층 결합 표면과 결합되어 있다.

측면 1의 또 다른 예에서, 제1 시트 결합 표면은 유리 물품이 10분 동안 질소 분위기 하의 650℃에서 유지된 후에 450 mJ/m² 미만의 결합 에너지로 개질 층 결합 표면과 결합되어 있다.

측면 1의 또 다른 예에서, 개질 층은 5 나노미터 (nm) 내지 10 마이크론 (μm 또는 마이크로미터) 범위의 두께를 갖는다.

측면 1의 또 다른 예에서, 개질 층은 10 nm 내지 500 nm 범위의 두께를 갖는다.

측면 1의 또 다른 예에서, 제1 시트는 300 마이크론 미만의 두께를 갖는 유리이다.

측면 1의 또 다른 예에서, 유기실리콘은 유기실란 단량체를 제1 시트 결합 표면 상에 침착시킴으로써 형성된다.

제2 측면에서, 유기실란 단량체가 화학식 (R₁)_xSi(R₂)_y를 가지며, 여기서 R₁은 아릴, 알킬, 알키닐 및 /또는 알케닐이고, x는 1, 2 또는 3이고, R₂는 수소, 할로겐, 아릴, 알킬, 알키닐 및 /또는 알케닐 또는 그의 조합이고, y는 1, 2 또는 3이고, 여기서 R₁ 및 R₂는 산소가 아닌 것인, 측면 1의 유리 물품이 제공된다.

측면 2의 예에서, R₁ 또는 R₂는 아릴, 페닐, 톨릴, 크실릴, 나프틸 또는 그의 조합이다.

측면 2의 또 다른 예에서, R₂는 수소, 메틸 또는 그의 조합이다.

측면 2의 또 다른 예에서, R₁ 또는 R₂는 아릴이다.

측면 2의 또 다른 예에서, R₁ 또는 R₂는 디-아릴이다.

제2 측면은 단독으로 또는 상기 논의된 제2 측면의 어느 하나 이상의 예와 조합되어 제공될 수 있다.

측면 1의 또 다른 예에서, 유기실리콘은 유기실란 단량체를 제1 시트 결합 표면 상에 침착시킴으로써 형성되고, 유기실란 단량체는 페닐실란, 메틸페닐실란, 디페닐실란, 메틸디페닐실란 및 트리페닐실란으로 이루어진 군으로부터 선택된다.

측면 1의 또 다른 예에서, 유기실리콘은 유기실란 단량체를 제1 시트 결합 표면 상에 침착시킴으로써 형성되고, 유기실란 단량체는 산소 원자를 함유하지 않는다.

측면 1의 또 다른 예에서, 개질 층은 페닐실리콘, 메틸페닐실리콘, 디페닐실리콘, 메틸디페닐실리콘 및 트리페닐실리콘으로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물의 침착에 의해 형성된다.

측면 1의 또 다른 예에서, 개질 층은 단층이 아니다.

측면 1의 또 다른 예에서, 개질 층은 중합된 무정형 유기실리콘이다.

측면 1의 또 다른 예에서, 제2 시트는 개질 층과 접촉 상태에 있다.

측면 1의 또 다른 예에서, 개질 층은 0.9 미만의 산소 대 실리콘의 원자 퍼센트 비를 가지며, 여기서 실리콘 및 산소의 원자 퍼센트는 표면 개질 전이며 제1 시트 결합 표면과 접촉 상태에 있는 개질 층으로부터 측정된다.

측면 1의 또 다른 예에서, 개질 층은 0.8 미만의 산소 대 실리콘의 원자 퍼센트 비를 가지며, 여기서 실리콘 및 산소의 원자 퍼센트는 표면 개질 전이며 제1 시트 결합 표면과 접촉 상태에 있는 개질 층으로부터 측정된다.

측면 1의 또 다른 예에서, 개질 층 결합 표면은 1 내지 3 범위의 산소 대 실리콘의 원자 퍼센트 비 및 0.5 내지 1.5 범위의 질소 대 실리콘의 원자 퍼센트 비를 가지며, 여기서 실리콘, 산소 및 질소의 원자 퍼센트는, 개질 층 결합 표면의 표면 에너지를 55 내지 75 mJ/m²의 범위로 증가시키기 위해 개질 층 결합 표면이 질소 함유 반응물에 노출된 후에 개질 층 결합 표면으로부터 측정된다.

측면 1의 또 다른 예에서, 개질 층 결합 표면은 2.5 미만의 산소 대 실리콘의 원자 퍼센트 비를 가지며, 여기서 실리콘 및 산소의 원자 퍼센트는, 개질 층 결합 표면의 표면 에너지를 55 내지 75 mJ/m²의 범위로 증가시키기 위해 개질 층 결합 표면이 질소 함유 반응물에 노출된 후에 개질 층 결합 표면으로부터 측정된다.

측면 1의 또 다른 예에서, 개질 층 결합 표면은 1 내지 3 범위의 산소 대 실리콘의 원자 퍼센트 비 및 2.5 내지 6.5 범위의 질소 대 실리콘의 원자 퍼센트 비를 가지며, 여기서 실리콘, 산소 및 질소의 원자 퍼센트는, 유리 물품이 10분 동안 질소 함유 반응물 하의 700℃에서 유지된 다음, 유리 물품이 실온으로 냉각된 후 제1 시트가 제2 시트로부터 분리된 후에 개질 층 결합 표면으로부터 측정된다.

측면 1의 또 다른 예에서, 개질 층 결합 표면은 2.6 미만의 산소 대 실리콘의 원자 퍼센트 비를 가지며, 여기서 실리콘 및 산소의 원자 퍼센트는, 유리 물품이 10분 동안 질소 함유 반응물 하의 700℃에서 유지된 다음, 유리 물품이 실온으로 냉각된 후 제1 시트가 제2 시트로부터 분리된 후에 개질 층 결합 표면으로부터 측정된다.

측면 1의 또 다른 예에서, 유리 물품이 분당 600℃의 속도로 실온에서부터 600℃로 사이클링되는 챔버에서 가열되고, 10분 동안 600℃에서 유지된 다음, 유리 물품이 실온으로 냉각되도록 함으로써 유리 물품이 온도 사이클에 적용된 후에, 블리스터 영역의 퍼센트의 변화는 5 퍼센트 미만이다.

측면 1의 또 다른 예에서, 유리 물품이 분당 600℃의 속도로 실온에서부터 700℃로 사이클링되는 챔버에서 가열되고, 10분 동안 700℃에서 유지된 다음, 유리 물품이 실온으로 냉각되도록 함으로써 유리 물품이 온도 사이클에 적용된 후에, 블리스터 영역의 퍼센트의 변화는 1 퍼센트 미만이다.

측면 1의 또 다른 예에서, 유리 물품이 분당 600℃의 속도로 실온에서부터 700℃로 사이클링되는 챔버에서 가열되고, 10분 동안 700℃에서 유지된 다음, 유리 물품이 실온으로 냉각되도록 함으로써 유리 물품이 온도 사이클에 적용된 후에, 제1 시트가 2개 이상의 조각으로 파단되지 않으면서 제1 시트가 제2 시트로부터 분리될 수 있다.

측면 1의 또 다른 예에서, 300 내지 650℃의 온도 범위에서 개질 층으로부터의 기체방출은 없다.

제1 측면은 단독으로 또는 상기 논의된 제1 측면의 임의의 하나 이상의 예와 조합되어 제공될 수 있다.

제3 측면에서,

제1 시트 결합 표면을 갖는 제1 시트;

제2 시트 결합 표면을 갖는 제2 시트;

개질 층 결합 표면을 갖는 개질 층으로서, 유기실리콘을 포함하고 단층이 아닌 개질 층

을 포함하는 유리 물품이며,

개질 층 결합 표면은 제1 시트 결합 표면과 접촉 상태에 있고, 제2 시트 결합 표면은 그 사이에 개질 층을 두고서 제1 시트 결합 표면과 커플링되며, 여기서 제1 시트 결합 표면은 400 내지 600℃의 온도 범위에 걸쳐 150 내지 600 mJ/m² 범위 내의 결합 에너지로 개질 층 결합 표면과 결합되어 있고, 여기서 상기 범위의 임의의 특정한 온도에서의 결합 에너지는 유리 물품이 10분 동안 질소 분위기 하의 그 특정한 온도에서 유지됨으로써 측정되는 것인 유리 물품이 존재한다.

측면 3의 예에서, 제1 시트 결합 표면은 400 내지 600℃의 온도 범위에 걸쳐 300 내지 400 mJ/m² 범위 내의 결합 에너지로 개질 층 결합 표면과 결합되어 있으며, 여기서 상기 범위의 임의의 특정한 온도에서의 결합 에너지는 유리 물품이 10분 동안 질소 분위기 하의 그 특정한 온도에서 유지됨으로써 측정된다.

측면 3의 또 다른 예에서, 제1 시트 결합 표면은 400 내지 600℃의 온도 범위에 걸쳐 350 내지 400 mJ/m² 범위 내의 결합 에너지로 개질 층 결합 표면과 결합되어 있으며, 여기서 상기 범위의 임의의 특정한 온도에서의 결합 에너지는 유리 물품이 10분 동안 질소 분위기 하의 그 특정한 온도에서 유지됨으로써 측정된다.

측면 3의 또 다른 예에서, 제1 시트 결합 표면은 500 내지 600℃의 온도 범위에 걸쳐 300 내지 400 mJ/m² 범위 내의 결합 에너지로 개질 층 결합 표면과 결합되어 있으며, 여기서 상기 범위의 임의의 특정한 온도에서의 결합 에너지는 유리 물품이 10분 동안 질소 분위기 하의 그 특정한 온도에서 유지됨으로써 측정된다.

측면 3의 또 다른 예에서, 제1 시트 결합 표면은 500 내지 600℃의 온도 범위에 걸쳐 500 내지 600 mJ/m² 범위 내의 결합 에너지로 개질 층 결합 표면과 결합되어 있으며, 여기서 상기 범위의 임의의 특정한 온도에서의 결합 에너지는 유리 물품이 10분 동안 질소 분위기 하의 그 특정한 온도에서 유지됨으로써 측정된다.

측면 3의 또 다른 예에서, 제1 시트 결합 표면은 450 내지 750℃의 온도 범위에 걸쳐 400 내지 600 mJ/m² 범위 내의 결합 에너지로 개질 층 결합 표면과 결합되어 있으며, 여기서 상기 범위의 임의의 특정한 온도에서의 결합 에너지는 유리 물품이 10분 동안 질소 분위기 하의 그 특정한 온도에서 유지됨으로써 측정된다.

측면 3의 또 다른 예에서, 제1 시트 결합 표면은 550 내지 650℃의 온도 범위에 걸쳐 300 내지 400 mJ/m² 범위 내의 결합 에너지로 개질 층 결합 표면과 결합되어 있으며, 여기서 상기 범위의 임의의 특정한 온도에서의 결합 에너지는 유리 물품이 10분 동안 질소 분위기 하의 그 특정한 온도에서 유지됨으로써 측정된다.

측면 3의 또 다른 예에서, 유리 물품이 분당 600℃의 속도로 실온에서부터 600℃로 사이클링되는 챔버에서 가열되고, 10분 동안 600℃에서 유지된 다음, 유리 물품이 실온으로 냉각되도록 함으로써 유리 물품이 온도 사이클에 적용된 후에, 블리스터 영역의 퍼센트의 변화는 5 퍼센트 미만이다.

측면 3의 또 다른 예에서, 유리 물품이 분당 600℃의 속도로 실온에서부터 700℃로 사이클링되는 챔버에서 가열되고, 10분 동안 700℃에서 유지된 다음, 유리 물품이 실온으로 냉각되도록 함으로써 유리 물품이 온도 사이클에 적용된 후에, 블리스터 영역의 퍼센트의 변화는 1 퍼센트 미만이다.

제3 측면은 단독으로 또는 상기 논의된 제3 측면의 임의의 하나 이상의 예와 조합되어 제공될 수 있다.

제4 측면에서, 하기 단계를 포함하는, 유리 물품을 제조하는 방법이 존재한다:

유기실란 단량체를 제2 시트의 결합 표면 상에 침착시킴으로써 개질 층을 제2 시트의 결합 표면 상에 형성하며, 개질 층은 유기실리콘을 포함하고 개질 층 결합 표면을 갖는 것인 단계;

개질 층 결합 표면의 표면 에너지를 증가시키는 단계; 및

제1 시트의 결합 표면을 개질 층의 결합 표면에 결합시키는 단계.

측면 4의 예에서, 개질 층 결합 표면의 표면 에너지는 질소, 산소, 수소, 이산화탄소 기체 또는 그의 조합에 대한 노출에 의해 증가된다.

측면 4의 또 다른 예에서, 개질 층 결합 표면의 표면 에너지는 60° 미만의 물/공기 접촉각에서 55 mJ/m² 이상으로 증가된다.

측면 4의 또 다른 예에서, 개질 층은 5 nm 내지 10 마이크론 범위의 두께를 갖는다.

측면 4의 또 다른 예에서, 제1 시트는 300 마이크론 이하의 두께를 갖는 유리이고, 제2 시트는 300 마이크론 이상의 두께를 갖는 유리이다.

측면 4의 또 다른 예에서, 개질 층은 0.9 미만의 산소 대 실리콘의 원자 퍼센트 비를 가지며, 여기서 실리콘 및 산소의 원자 퍼센트는 표면 개질 전이며 제1 시트의 결합 표면과 접촉 상태에 있는 개질 층으로부터 측정된다.

측면 4의 또 다른 예에서, 개질 층은 0.8 미만의 산소 대 실리콘의 원자 퍼센트 비를 가지며, 여기서 실리콘 및 산소의 원자 퍼센트는 표면 개질 전이며 제1 시트의 결합 표면과 접촉 상태에 있는 개질 층으로부터 측정된다.

측면 4의 또 다른 예에서, 개질 층은 수소를 제외한, 존재하는 원자의 총량의 40 원자 퍼센트 미만의 산소 및 질소 원자 함량을 가지며, 여기서 산소 및 질소의 원자 퍼센트는 제1 시트의 결합 표면과 접촉 상태가 되기 전에 개질 층 결합 표면으로부터 측정된다.

측면 4의 또 다른 예에서, 개질 층 결합 표면은 1 내지 3의 산소 대 실리콘의 원자 퍼센트 비 및 2.5 내지 6.5 범위의 질소 대 실리콘의 원자 퍼센트 비를 가지며, 여기서 실리콘, 산소 및 질소의 원자 퍼센트는, 유리 물품이 10분 동안 질소 하의 700℃에서 유지된 다음, 유리 물품이 실온으로 냉각된 후 제1 시트가 제2 시트로부터 분리된 후에 개질 층 결합 표면으로부터 측정된다.

측면 4의 또 다른 예에서, 개질 층 결합 표면은 2.6 미만의 산소 대 실리콘의 원자 퍼센트 비를 가지며, 여기서 실리콘 및 산소의 원자 퍼센트는, 유리 물품이 10분 동안 질소 하의 700℃에서 유지된 다음, 유리 물품이 실온으로 냉각된 후 제1 시트가 제2 시트로부터 분리된 후에 개질 층 결합 표면으로부터 측정된다.

측면 4의 또 다른 예에서, 개질 층은 페닐실리콘, 메틸페닐실리콘, 디페닐실리콘, 메틸디페닐실리콘 및 트리페닐실리콘으로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물의 침착에 의해 형성된다.

측면 4의 또 다른 예에서, 개질 층은 단층이 아니다.

측면 4의 또 다른 예에서, 개질 층은 중합된 무정형 아릴실리콘이다.

측면 4의 또 다른 예에서, 유기실란 단량체는 화학식 (R₁)_xSi(R₂)_y를 가지며, 여기서 R₁은 아릴, 알킬, 알키닐 및 /또는 알케닐이고, x는 1, 2 또는 3이고, R₂는 수소, 할로겐, 아릴, 알킬, 알키닐 및 /또는 알케닐 또는 그의 조합이고, y는 1, 2 또는 3이고, 여기서 R₁ 및 R₂는 산소가 아니다.

제5 측면에서, 유기실란 단량체가 화학식 (R₁)_xSi(R₂)_y를 가지며, 여기서 R₁은 아릴, 알킬, 알키닐 및 /또는 알케닐이고, x는 1, 2 또는 3이고, R₂는 수소, 할로겐, 아릴, 알킬, 알키닐 및 /또는 알케닐 또는 그의 조합이고, y는 1, 2 또는 3이고, 여기서 R₁ 및 R₂는 산소가 아닌 것인, 측면 4의 방법이 제공된다.

측면 5의 예에서, R₁ 또는 R₂는 아릴, 페닐, 톨릴, 크실릴, 나프틸 또는 그의 조합이다.

측면 5의 또 다른 예에서, R₂는 수소, 메틸 또는 그의 조합이다.

측면 5의 또 다른 예에서, R₁ 또는 R₂는 아릴이다.

측면 5의 또 다른 예에서, R₁ 또는 R₂는 디-아릴이다.

측면 5의 또 다른 예에서, 유기실란 단량체는 페닐실란, 메틸페닐실란, 디페닐실란, 메틸디페닐실란 및 트리페닐실란으로 이루어진 군으로부터 선택된다.

측면 5의 또 다른 예에서, 유기실란 단량체는 산소 원자를 함유하지 않는다.

제5 측면은 단독으로 또는 상기 논의된 제5 측면의 임의의 하나 이상의 예와 조합되어 제공될 수 있다.

측면 4의 또 다른 예에서, 제1 시트의 결합 표면은 유리 물품이 10분 동안 질소 분위기 하의 600℃에서 유지된 후에 600 mJ/m² 미만의 결합 에너지로 개질 층 결합 표면과 결합되어 있다.

측면 4의 또 다른 예에서, 제1 시트의 결합 표면은 유리 물품이 10분 동안 질소 분위기 하의 700℃에서 유지된 후에 600 mJ/m² 미만의 결합 에너지로 개질 층 결합 표면과 결합되어 있다.

측면 4의 또 다른 예에서, 제1 시트의 결합 표면은 유리 물품이 10분 동안 질소 분위기 하의 750℃에서 유지된 후에 600 mJ/m² 미만의 결합 에너지로 개질 층 결합 표면과 결합되어 있다.

측면 4의 또 다른 예에서, 제1 시트의 결합 표면은 유리 물품이 10분 동안 질소 분위기 하의 650℃에서 유지된 후에 450 mJ/m² 미만의 결합 에너지로 개질 층 결합 표면과 결합되어 있다.

제4 측면은 단독으로 또는 상기 논의된 제4 측면의 임의의 하나 이상의 예와 조합되어 제공될 수 있다.

첨부 도면은 기재된 원리의 추가의 이해를 제공하기 위해 포함된 것으로, 본 명세서에 포함되며 그의 일부를 구성한다. 도면은 하나 이상의 실시양태(들)를 예시하며, 설명과 함께 이러한 실시양태의 원리 및 작업을 예로서 설명하는 기능을 한다. 본 명세서 및 도면에 개시된 다양한 특색은 임의의 모든 조합으로 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 비제한적 예로서 다양한 특색이 본 명세서에서 측면으로서 제시된 바와 같이 서로 조합될 수 있다.

상기 설명, 및 다른 특색, 측면 및 이점은 첨부 도면을 참조하여 하기 상세한 설명을 읽으면 더욱 잘 이해되며, 여기서:
도 1은 그 사이에 개질 층을 두고서 얇은 시트에 결합된 캐리어를 갖는 물품의 개략적인 측면도이다.
도 2는 도 1의 물품의 분해도 및 부분 절단면도이다.
도 3은 아릴실리콘 중합체를 형성하는 히드라이드 아릴실리콘 반응의 예의 개략도이다.
도 4는 2 마이크론의 두께를 갖는 페닐실리콘 층의 표면 에너지의 그래프이다.
도 5는 250 nm의 두께를 갖는 페닐실리콘 층에 결합된 얇은 유리에 대한 결합 에너지 및 퍼센트 블리스터 영역의 변화의 그래프이다. 페닐실리콘 층은 그에 얇은 유리를 결합시키기 전에 질소로 플라즈마 처리되었다.
도 6은 100 nm의 두께를 갖는 메틸페닐실리콘 층에 결합된 얇은 유리에 대한 결합 에너지 및 퍼센트 블리스터 영역의 변화의 그래프이다. 페닐실리콘 층은 그에 얇은 유리를 결합시키기 전에 질소로 플라즈마 처리되었다.
도 7은 30 nm의 두께를 갖는 디페닐실리콘 층에 결합된 얇은 유리에 대한 결합 에너지 및 퍼센트 블리스터 영역의 변화의 그래프이다. 디페닐실리콘 층은 그에 얇은 유리를 결합시키기 전에 질소로 플라즈마 처리되었다.
도 8은 시험 설정의 개략도이다.
도 9는 도 8에 따른 시험 설정에서 유리 캐리어 상에 플라즈마 침착된 250 nm의 두께를 갖는 페닐실리콘 층, 및 커버 웨이퍼에 대한 표면 에너지의 그래프이다.
도 10은 도 8에 따른 시험 설정에서 유리 캐리어 상에 플라즈마 침착된 37 nm의 두께를 갖는 페닐실리콘 층, 및 커버 웨이퍼에 대한 표면 에너지의 그래프이다.

하기 상세한 설명에서, 제한이 아닌 설명의 목적을 위해, 구체적 세부사항을 개시하는 예시 실시양태가 제시되어 본 발명의 다양한 원리 및 측면의 철저한 이해를 제공한다. 그러나, 본 발명은 본원에 개시된 구체적 세부사항으로부터 벗어난 다른 실시양태로도 실시될 수 있다는 것이 본 개시내용의 이익을 갖는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 더욱이, 널리-공지된 장치, 방법 및 물질의 설명은 본원에 제시된 다양한 원리의 설명을 불명료하게 하지 않도록 생략될 수 있다. 마지막으로, 적용가능한 어느 경우이든지, 유사 도면 부호는 유사 요소를 지칭한다.

본원에 사용된 방향 용어 (예를 들어, 위, 아래, 우측, 좌측, 앞, 뒤, 상부, 하부)는 단지 도시된 도면에 대한 것이며, 절대적 배향을 의미하도록 의도되지는 않는다.

범위는 본원에서 "약" 하나의 특정한 값부터 및/또는 "약" 또 다른 특정한 값까지로서 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 때, 또 다른 실시양태는 하나의 특정한 값부터 및/또는 다른 특정한 값까지를 포함한다. 유사하게, 값이 근사값으로서 표현될 때, 선행하는 "약"의 사용에 의해, 특정한 값이 또 다른 실시양태를 형성하는 것으로 이해될 것이다. 추가로, 각 범위의 종점은 다른 종점과 관련하여, 및 다른 종점과 상관없이 둘 다 중요한 것으로 이해될 것이다.

이에 의해 제1 시트, 예를 들어 얇은 유리 시트의 적어도 부분이 제2 시트, 예를 들어 캐리어와 "제어가능하게 결합된" 상태로 유지되어, 얇은 시트 상에 가공된 장치가 캐리어로부터 제거될 수 있는, 캐리어 상에 얇은 시트의 가공을 가능하게 하는 해결책이 제공된다. 유리한 표면 형상 특징을 유지하기 위해, 캐리어는 전형적으로 디스플레이 등급 유리 기판이다. 따라서, 일부 상황에서, 캐리어를 단지 1회 사용 후에 폐기하는 것은 낭비이고 많은 비용이 든다. 따라서, 디스플레이 제조의 비용을 감소시키기 위해, 캐리어를 1개 초과의 얇은 시트 기판을 가공하는데 재사용할 수 있는 것이 바람직하다. 본 개시내용은 얇은 시트의 고온 가공을 포함하는 가공 라인의 가혹한 환경을 통한 가공을 가능하게 하고, 또한 여전히 얇은 시트가 얇은 시트 또는 캐리어에 대한 손상 (예를 들어, 여기서 캐리어 및 얇은 시트 중 하나가 2개 이상의 조각으로 파단 또는 균열됨) 없이 캐리어로부터 용이하게 제거됨으로써, 캐리어가 재사용될 수 있도록 하기 위한 물품 및 방법을 제시한다. 고온 가공은 ≥ 400℃의 온도에서의 가공을 포함할 수 있으며, 제조되는 장치의 유형에 따라 다양할 수 있다. 예를 들어, 고온 가공은 무정형 실리콘 또는 무정형 인듐 갈륨 아연 산화물 (IGZO) 백플레인 가공에서와 같이 최대 약 450℃, 결정질 IGZO 가공에서와 같이 최대 약 500-550℃, 또는 LTPS 및 TFT 공정에서 전형적인 바와 같이 최대 약 600-650℃의 온도를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 물품 및 방법은, 예를 들어 700℃ 내지 800℃ 범위의 다른 고온 가공에도 적용될 수 있으며, 또한 여전히 얇은 시트를 유의하게 손상시키지 않으면서 얇은 시트가 캐리어로부터 제거되도록 할 수 있다.

도 1 및 2에 제시된 바와 같이, 유리 물품(2)은 두께(8)를 가지며, 두께(28)를 갖는 제1 시트(20) (예를 들어, 얇은 유리 시트, 예를 들어 10-50 마이크론, 50-100 마이크론, 100-150 마이크론, 150-300 마이크론, 300, 250, 200 190, 180, 170, 160, 150, 140, 130, 120, 110, 100, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20 또는 10 마이크론의 두께를 포함하나, 이에 제한되지는 않는, 예를 들어 약 300 마이크론 이하의 두께를 갖는 것), 두께(38)를 갖는 개질 층(30), 및 두께(18)를 갖는 제2 시트(10) (예를 들어, 캐리어)를 포함한다.

유리 물품(2)은 보다 두꺼운 시트, 예를 들어 약 0.4 mm 이상 정도, 예를 들어 0.4 mm, 0.5 mm, 0.6 mm, 0.7 mm, 0.8 mm, 0.9 mm 또는 1.0 mm의 것들을 위해 설계된 장비에서의 얇은 시트(20)의 가공을 가능하게 하도록 배열되지만, 얇은 시트(20) 자체는 약 300 마이크론 이하이다. 두께(18, 28 및 38)의 합계인, 두께(8)는 하나의 장비, 예를 들어 기판 시트 상에 전자 장치 구성요소를 배치하기 위해 설계된 장치가 가공하도록 설계된 보다 두꺼운 시트의 두께에 상당할 수 있다. 예에서, 가공 장비가 700 마이크론의 시트를 위해 설계되었고, 얇은 시트는 300 마이크론의 두께(28)를 갖는다면, 두께(38)가 무시할 정도라는 가정 하에, 두께(18)는 400 마이크론으로서 선택될 것이다. 즉, 개질 층(30)은 일정한 비율로 제시된 것이 아니라, 오히려 단지 예시를 위해 크게 과장된다. 추가적으로, 도 2에서, 개질 층은 절단면이 제시된다. 개질 층은 재사용가능한 캐리어를 제공할 때 결합 표면(14) 위에 균일하게 배치될 수 있다. 전형적으로, 두께(38)는 나노미터 정도, 예를 들어 2 nm 내지 1 마이크론, 5 nm 내지 250 nm, 또는 20 내지 100 nm, 또는 약 30, 40, 50, 60, 70, 80 또는 90 nm일 것이다. 개질 층의 존재는 표면 화학 분석에 의해, 예를 들어 비행시간형 2차 이온 질량 분광측정법 (ToF Sims)에 의해 검출될 수 있다.

캐리어(10)는 제1 표면(12), 결합 표면(14) 및 주연부(16)를 갖는다. 캐리어(10)는 유리를 포함한, 임의의 적합한 물질일 수 있다. 캐리어는 비-유리 물질, 예를 들어 세라믹, 유리-세라믹, 실리콘 또는 금속일 수 있는데, 그 이유는 표면 에너지 및/또는 결합이 유리 캐리어와 관련하여 하기 기재된 것과 유사한 방식으로 제어될 수 있기 때문이다. 유리로 제조된다면, 캐리어(10)는 알루미노-실리케이트, 보로-실리케이트, 알루미노-보로-실리케이트, 소다-석회-실리케이트를 포함한, 임의의 적합한 조성을 가질 수 있으며, 그의 최종 적용에 따라 알칼리 함유 또는 알칼리-무함유일 수 있다. 두께(18)는 약 0.2 내지 3 mm, 또는 그 초과, 예를 들어 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.65, 0.7, 1.0, 2.0 또는 3 mm, 또는 그 초과일 수 있으며, 상기 나타낸 바와 같이, 두께(38)가 무시할 정도가 아닌 경우에는 두께(28) 및 두께(38)에 좌우될 것이다. 한 실시양태에서, 캐리어(10)는 제시된 바와 같이 1개 층으로, 또는 함께 결합된 다중 층 (다수의 얇은 시트 포함)으로 구성될 수 있다. 추가로, 캐리어는 Gen 1 크기 또는 그 초과, 예를 들어 Gen 2, Gen 3, Gen 4, Gen 5, Gen 8 또는 그 초과일 수 있다 (예를 들어, 100 mm x 100 mm 내지 3 미터 x 3 미터 또는 그 초과의 시트 크기).

얇은 시트(20)는 제1 표면(22), 결합 표면(24) 및 주연부(26)를 갖는다. 주연부(16 (캐리어) 및 26)는 임의의 적합한 형상일 수 있으며, 서로 동일할 수 있거나, 또는 서로 상이할 수 있다. 추가로, 얇은 시트(20)는 유리, 세라믹 또는 유리-세라믹, 실리콘 웨이퍼 또는 금속을 포함한, 임의의 적합한 물질일 수 있다. 캐리어(10)에 대해 상기 기재된 바와 같이, 얇은 시트(20)는 유리로 제조될 때, 알루미노-실리케이트, 보로-실리케이트, 알루미노-보로-실리케이트, 소다-석회-실리케이트를 포함한, 임의의 적합한 조성을 가질 수 있으며, 그의 최종 적용에 따라 알칼리 함유 또는 알칼리 무함유일 수 있다. 얇은 시트의 열 팽창 계수는 승온에서의 가공 동안 물품의 뒤틀림을 감소시키기 위해, 캐리어의 열 팽창 계수와 실질적으로 동일할 수 있다. 얇은 시트(20)의 두께(28)는 상기 나타낸 바와 같이, 300 마이크론 이하이다. 추가로, 얇은 시트는 Gen 1 크기 또는 그 초과, 예를 들어 Gen 2, Gen 3, Gen 4, Gen 5, Gen 8 또는 그 초과일 수 있다 (예를 들어, 100 mm x 100 mm 내지 3 미터 x 3 미터 또는 그 초과의 시트 크기).

유리 물품(2)은 기존의 장비로의 가공을 수용하는 두께를 가질 수 있으며, 마찬가지로 가공이 발생하는 가혹한 환경을 견뎌낼 수 있다. 예를 들어, FPD 가공은 습식 초음파, 진공 및 고온 (예를 들어, ≥ 400℃) 가공을 포함할 수 있다. 일부 공정의 경우에, 상기 나타낸 바와 같이, 온도는 ≥ 500℃, ≥ 550℃, ≥ 600℃, ≥ 650℃, ≥ 700℃, 및 최대 750℃일 수 있다.

물품(2)이 가공될 가혹한 환경을 견뎌내기 위해, 결합 표면(14)은 제1 시트(20)가 제2 시트(10)로부터 분리되지 않도록 충분한 강도로 결합 표면(24)에 결합되어야 한다. 또한 이러한 강도는 시트(20)가 가공 동안 시트(10)로부터 분리되지 않도록 전체 가공에 걸쳐 유지되어야 한다. 추가로, 시트(20)가 시트(10)로부터 제거되도록 하기 위해 (그에 따라 캐리어(10)가 재사용될 수 있음), 결합 표면(14)은 초기에 설계된 결합 힘에 의해, 및/또는 예를 들어 물품이 고온, 예를 들어 ≥ 400℃ 내지 ≥ 750℃의 온도에서 가공을 겪을 때 발생할 수 있는 바와 같이 초기에 설계된 결합 힘의 개질로 인해 유발되는 결합 힘에 의해 너무 강하게 결합 표면(24)에 결합되어서는 안된다. 표면 개질 층(30)은 이들 목적 둘 다를 달성하기 위해 결합 표면(14)과 결합 표면(24) 사이의 결합 강도를 제어하는데 사용될 수 있다. 제어된 결합 힘은 시트(20) 및 시트(10)의 극성 및 비-극성 표면 에너지 구성요소를 조정함으로써 제어되는 전체 접착 에너지에 대한 반 데르 발스 (및/또는 수소 결합) 및 공유 인력 에너지의 기여를 제어함으로써 달성된다. 이러한 제어된 결합은 예를 들어 ≥ 400℃의 온도를 포함하는 FPD 가공, 및 일부 경우에 ≥ 500℃, ≥ 550℃, ≥ 600℃, ≥ 650℃, ≥ 700℃, 및 최대 750℃의 가공 온도를 견뎌내기에 충분히 강하고, 시트를 분리하기에는 충분하나, 시트(20) 및/또는 시트(10)에 대한 유의한 손상을 유발하지 않을 힘을 적용함으로써 탈-결합가능한 상태로 유지된다. 예를 들어, 힘은 시트(20) 또는 시트(10) 중 어느 것도 파단시키지 않아야 한다. 이러한 탈-결합은 시트(20) 및 그 위에 제작된 장치의 제거를 허용하며, 또한 캐리어로서의, 또는 일부 다른 목적을 위한 시트(10)의 재-사용을 가능하게 한다.

개질 층(30)이 시트(20)와 시트(10) 사이의 고체 층으로서 제시되어 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 예를 들어, 층(30)은 0.1 nm 내지 1 μm 정도의 두께 (예를 들어, 1 nm 내지 10 nm, 10 nm 내지 50 nm, 100 nm, 250 nm, 500 nm 내지 1 μm)일 수 있으며, 결합 표면(14)의 전체 부분을 완전히 피복하지 않을 수 있다. 예를 들어, 피복율은 결합 표면(14)의 ≤ 100%, 1% 내지 100%, 10% 내지 100%, 20% 내지 90% 또는 50% 내지 90%일 수 있다. 다른 실시양태에서, 층(30)은 최대 50 nm의 두께일 수 있거나, 또는 다른 실시양태에서는 심지어 최대 100 nm 내지 250 nm의 두께일 수 있다. 개질 층(30)은 시트(10) 및 시트(20) 중 하나 또는 다른 하나와 접촉할 수 없을지라도, 시트(10)와 시트(20) 사이에 배치된 것으로 간주될 수 있다. 개질 층(30)의 또 다른 측면에서, 층은 결합 표면(14)의 결합 표면(24)과의 결합 능력을 개질시키며, 이에 의해 시트(10)와 시트(20) 사이의 결합 강도를 제어한다. 개질 층(30)의 물질 및 두께, 뿐만 아니라 결합 전의 결합 표면(14, 24)의 처리가 시트(10)와 시트(20) 사이의 결합 강도 (접착 에너지)를 제어하는데 사용될 수 있다.

개질 층의 침착

개질 층을 제공하기 위한, 코팅 방법의 예는 화학 증착 (CVD) 기술 및 유사 방법을 포함한다. CVD 기술의 구체적 예는 CVD, 저압 CVD, 대기압 CVD, 플라즈마 강화 CVD (PECVD), 대기압 플라즈마 CVD, 원자 층 침착 (ALD), 플라즈마 ALD 및 화학 빔 에피택시를 포함한다.

필름을 제조하는데 사용되는 반응성 기체 혼합물은 또한 수소 및 불활성 기체 (주기율표의 VIII족), 예를 들어 He, Ar, Kr, Xe으로부터 선택된 소스 기체 (캐리어 기체)의 제어된 양을 포함할 수 있다. 낮은 무선 주파수 (RF) 에너지를 사용할 때, 소스 기체는 질소를 포함할 수 있다. 소스 기체의 양은 사용된 기체의 유형에 의해, 또는 필름 침착 공정 조건에 의해 제어될 수 있다.

개질 층의 표면 에너지

일반적으로, 개질 층(30)의 표면 에너지는 침착 시 및/또는 예를 들어 질소로의 활성화에 의해, 추가로 처리된 후에 측정될 수 있다. 고체 표면의 표면 에너지는 공기 중에서 고체 표면 상에 개별적으로 침착된 3종의 액체 - 물, 디아이오도메탄 및 헥사데칸 -의 정적 접촉각을 측정함으로써 간접적으로 측정된다. 3종의 액체의 접촉각 값으로부터, 회귀 분석을 실시하여 고체 표면의 극성 및 분산 에너지 구성요소를 계산한다. 표면 에너지 값을 계산하는데 사용되는 이론적 모델은 3종의 액체의 3개의 접촉각 값 및 고체 표면 뿐만 아니라 3종의 시험 액체의 표면 에너지의 분산 및 극성 구성요소에 관한 하기 3개의 독립 방정식을 포함한다:

여기서, 아래첨자 "W", "D" 및 "H"는 각각 물, 디아이오도메탄 및 헥사데칸을 의미하고, 위첨자 "d" 및 "p"는 각각 표면 에너지의 분산 및 극성 구성요소를 의미한다. 디아이오도메탄 및 헥사데칸은 사실상 비-극성 액체이므로, 방정식의 상기 세트는 하기와 같이 환산된다:

3개 방정식 (4-6)의 상기 세트로부터, 회귀 분석에 의해, 2개의 미지의 파라미터, 즉 고체 표면의 분산 및 극성 표면 에너지 구성요소

및

가 계산된다. 그러나, 이러한 접근법은, 그 이하에서 고체 표면의 표면 에너지가 측정될 수 있는 한계 최대 값이 있다. 이러한 한계 최대 값은 73 mJ/m²인 물의 표면 장력이다. 고체 표면의 표면 에너지가 인지가능하게 물의 표면 장력보다 더 크면, 표면을 물에 의해 완전히 젖게 하여, 이에 의해 접촉각이 0에 근접하도록 할 것이다. 따라서, 표면 에너지의 이러한 값을 능가하면, 모든 계산된 표면 에너지 값은 실제 표면 에너지 값과 상관없이 ~ 73-75 mJ/m²에 상응할 것이다. 예를 들어, 두 고체 표면의 실제 표면 에너지가 75 mJ/m² 및 150 mJ/m²인 경우에, 액체 접촉각을 사용하여 계산된 값은 이들 표면 둘 다에 대해 ~75 mJ/m²일 것이다.

따라서, 본원에 개시된 모든 접촉각은 공기 중에서 고체 표면 상에 액체 액적을 놓아 두고, 접촉 라인에서 고체 표면과 액체-공기 계면 사이의 각도를 측정함으로써 측정된다. 따라서, 55 mJ/m² 내지 75 mJ/m²인 표면 에너지 값에 관한 청구항의 경우에, 이들 값은 상기 기재된 방법에 기반하여 계산된 표면 에너지 값에 상응하며, 계산된 값이 75 mJ/m²에 근접할 때 상기 값 초과일 수 있는 실제 표면 에너지 값은 아닌 것으로 이해되어야 한다.

제1 시트의 개질 층과의 결합 에너지

일반적으로, 두 표면 사이의 접착 에너지 (즉, 결합 에너지)는 이중 캔틸레버 빔 방법 또는 웨지 시험에 의해 측정될 수 있다. 시험은 개질 층 / 제1 시트 계면에서의 접착 결합 접합부에 대한 힘 및 효과를 정성적 방식으로 모의한다. 웨지 시험이 결합 에너지를 측정하기 위해 통상적으로 사용된다. 예를 들어, ASTM D5041, 즉 결합된 접합부에서의 접착의 절단 시 파괴 강도에 대한 표준 시험 방법 및 ASTM D3762, 즉 알루미늄의 접착제-결합 표면 내구성에 대한 표준 시험 방법이 웨지로 기판의 결합을 측정하기 위한 표준 시험 방법이다.

시험 방법의 개요는 시험이 수행되는 온도 및 상대 습도, 예를 들어 실험실에서의 값을 기록하는 것을 포함한다. 제1 시트를 유리 물품의 모서리에서 국부적으로 완만하게 예비-균열시키거나 또는 분리하여, 제1 시트와 제2 시트 사이의 결합을 파괴한다. 제1 시트를 제2 시트로부터 예비-균열시키기 위해 날카로운 면도날, 예를 들어 228 ± 20 마이크론의 두께를 갖는 GEM 브랜드 면도날을 사용할 수 있다. 예비-균열을 형성할 때, 결합의 피로를 위해 순간적인 연속 압력이 필요할 수 있다. 알루미늄 탭이 제거된 납작한 면도날을, 균열 선단이 전파되어 균열 분리가 증가하는 것으로 관찰될 수 있을 때까지 서서히 삽입한다. 납작한 면도날이 균열을 유도하기 위해 유의하게 삽입될 필요는 없다. 일단 균열이 형성되면, 유리 물품을 균열이 안정화되도록 적어도 5분 동안 정치해 둔다. 높은 습도 환경, 예를 들어 50% 초과의 상대 습도에서는 보다 긴 정치 시간이 필요할 수 있다.

균열이 발달된 유리 물품을 현미경으로 평가하여 균열 길이를 기록한다. 균열 길이는 제2 시트로부터의 제1 시트의 최후 분리 지점 (즉, 면도날의 팁으로부터 가장 먼 분리 지점) 및 면도날의 가장 가까운 비-테이퍼링 부분으로부터 측정된다. 균열 길이를 기록하고 하기 방정식에 사용하여, 결합 에너지를 계산한다.

γ = 3t_b ²E₁t_w1 ³E₂t_w2 ³ / 16L⁴(E₁t_w1 ³ + E₂t_w2 ³) (7)

여기서 γ는 결합 에너지이고, t_b는 블레이드, 면도날 또는 웨지의 두께이고, E₁은 제1 시트(20) (예를 들어, 얇은 유리 시트)의 영률이고, t_w1은 제1 시트의 두께이고, E₂는 제2 시트(10) (예를 들어, 유리 캐리어)의 영률이고, t_w2는 제2 시트(10)의 두께이고, L은 상기 기재된 바와 같이 블레이드, 면도날 또는 웨지의 삽입 시 제1 시트(20)와 제2 시트(10) 사이의 균열 길이이다.

결합 에너지는 실리콘 웨이퍼 결합에서와 같이 거동하는 것으로 이해되며, 여기서 웨이퍼의 초기에 수소 결합된 쌍은 가열되어 많은 또는 모든 실란올-실란올 수소 결합이 Si--O--Si 공유 결합으로 전환된다. 초기, 실온, 수소 결합은 결합된 표면의 분리를 가능하게 하는 약 100-200 mJ/m² 정도의 결합 에너지를 발생시키는 반면, 고온 가공 (400 내지 800℃ 정도) 동안 달성된 바와 같은 완전히 공유 결합된 웨이퍼 쌍은 결합된 표면의 분리를 가능하게 하지 않는 약 2000-3000 mJ/m²의 접착 에너지를 가지며; 대신에, 두 웨이퍼가 모노리스로서 작용한다. 다른 한편으로는, 표면이 둘 다 그 밑에 있는 기판의 효과를 차폐하기에 충분히 큰 두께로, 낮은 표면 에너지 물질, 예를 들어 플루오로중합체로 완전히 코팅된다면, 접착 에너지는 코팅 물질의 것이며, 매우 낮아서 결합 표면(14, 24) 사이의 낮은 접착성 또는 무접착성으로 이어질 것이다. 따라서, 얇은 시트(20)는 캐리어(10) 상에 가공될 수 없을 것이다. 2가지의 극단적인 경우를 고려한다: (a) 2개의 표준 세정 1 (SC1, 관련 기술분야에 공지된 바와 같음) 세정된 유리 표면이 수소 결합을 통해 실온에서 함께 결합된 실란올 기로 포화되고 (이에 의해 접착 에너지는 약 100-200 mJ/m²임), 이어서 실란올 기를 공유 Si--O--Si 결합으로 전환시키는 온도로 가열된다 (이에 의해 접착 에너지는 2000-3000 mJ/m²이 됨). 상기 후자의 접착 에너지는 유리 표면 쌍이 박리가능하도록 하기에는 너무 높다; 및 (b) 낮은 표면 접착 에너지 (표면당 약 12-20 mJ/m²)를 갖는 플루오로중합체로 완전히 코팅된 2개의 유리 표면이 실온에서 결합되고 고온으로 가열된다. 상기 후자의 경우 (b)에서, 표면은 저온에서 결합하지 않을 뿐만 아니라 (표면이 함께 모여 있을 때, 약 24 - 40 mJ/m²의 전체 접착 에너지가 너무 낮기 때문에), 이들은 너무 적은 극성 반응 기가 존재하기 때문에 고온에서도 결합하지 않는다. 이들 두 극단 사이에, 목적하는 정도의 제어된 결합을 발생시킬 수 있는 접착 에너지의 범위, 예를 들어 50-1000 mJ/m²가 존재한다. 따라서, 본 발명자들은 서로 결합된 한 쌍의 유리 기판 (예를 들어 유리 캐리어(10) 및 얇은 유리 시트(20))을 FPD 가공의 엄격함을 통해 유지하기에 충분할 뿐만 아니라, (심지어, 예를 들어 ≥ 400℃ 내지 750℃의 고온 가공 후에도) 가공이 완료된 후 시트(10)로부터의 시트(20)의 박리를 가능하게 하는 정도의 제어된 결합이 생성될 수 있도록, 이들 두 극단의 사이에 있는 결합 에너지를 유도하는 개질 층(30)을 제공하는 다양한 방법을 밝혀낸 바 있다. 더욱이, 시트(10)로부터의 시트(20)의 박리는 기계적 힘에 의해, 적어도 시트(20)에 대한 유의한 손상이 없도록 하는 방식으로, 또한 바람직하게는 시트(10)에 대한 유의한 손상이 없도록 수행될 수 있다.

적절한 결합 에너지는 결합 전에 선택 표면 개질제, 즉, 개질 층(30), 및/또는 표면의 열 또는 질소 처리를 사용함으로써 달성될 수 있다. 적절한 결합 에너지는 결합 표면(14) 및 결합 표면(24) 중 어느 하나 또는 둘 다의 화학 개질제의 선택에 의해 달성될 수 있으며, 이러한 화학 개질제는 반 데르 발스 (및/또는 수소 결합, 이들 용어는 본 명세서 전체에 걸쳐 상호교환가능하게 사용됨) 접착 에너지 뿐만 아니라 아마도 고온 가공 (예를 들어, ≥ 400℃ 내지 750℃ 정도)으로부터 유발된 공유 결합 접착 에너지를 둘 다 제어한다.

본 발명자들은 FPD 가공 (LTPS 가공 포함)에 적합한, 얇은 시트 및 캐리어를 포함하는 물품이 제1 시트(20) 및 또는 제2 시트(10)를, 예를 들어 적어도 1종의 페닐실리콘, 메틸페닐실리콘, 디페닐실리콘, 메틸디페닐실리콘 및 트리페닐실리콘 또는 그의 조합을 함유하는 유기실리콘 개질 층으로 코팅함으로써 제조될 수 있는 것으로 밝혀낸 바 있다. 개질 층(30)은 단층이 아니다. 예를 들어, 개질 층(30)은 도 3에 제시된 바와 같은 중합된 무정형 유기실리콘일 수 있다. 다시 말해서, 개질 층(30)은 관련 기술분야에 공지된 바와 같은 자기-조립 단층은 아니지만, 10 nm 초과, 및 예를 들어 20 nm 초과의 두께를 갖는다.

유기실리콘 층은 유기실란 단량체를 수용 표면 상에 침착시킴으로써 형성될 수 있다. 유기실란 단량체는 화학식 (R₁)_xSi(R₂)_y를 가질 수 있으며, 여기서 R₁은 아릴, 알킬, 알키닐 및 /또는 알케닐일 수 있고, x는 1, 2 또는 3이고, R₂는 수소, 할로겐, 아릴, 알킬, 알키닐 및 /또는 알케닐 또는 그의 조합일 수 있고, y는 1, 2 또는 3이고, 여기서 R₁ 및 R₂는 산소가 아니다. 예를 들어, R₁ 또는 R₂는 아릴, 페닐, 톨릴, 크실릴, 나프틸 또는 그의 조합일 수 있다. 다양한 실시양태에서, R₁ 또는 R₂는 아릴 또는 디- 또는 트리-아릴이다. 또 다른 예에서, 유기실란 단량체는 페닐실란, 메틸페닐실란, 디페닐실란, 메틸디페닐실란 및 트리페닐실란으로부터 선택될 수 있다. 또 다른 예에서, 유기실란 단량체는 산소 원자를 함유하지 않을 수 있다.

개질 층(30)은 하나의 표면에 대해 측정 시, 약 55 내지 약 75 mJ/m² 범위의 표면 에너지 (극성 및 분산 구성요소 포함)를 갖는 결합 표면을 제공할 수 있으며, 이에 의해 표면은 단지 약한 결합을 생성한다. 결합을 위해 요구되는 목적하는 표면 에너지는 초기에 침착된 유기실리콘 개질 층의 표면 에너지가 아닐 수 있다. 예를 들어, 침착된 층은 추가로 처리될 수 있다. 추가의 가공 없이 초기에 침착된 그대로의, 유기실리콘 개질 층은 우수한 열적 안정성을 제시한다. 예를 들어, 도 4는 2 마이크론의 두께를 갖는 페닐실리콘 층의 열적 안정성을 제시한다. 제시된 바와 같이, 전체 표면 에너지 (삼각형 데이터 포인트는 전체 표면 에너지를 나타내고, 다이아몬드 데이터 포인트는 분산 구성요소를 나타내며, 정사각형 데이터 포인트는 극성 구성요소를 나타냄)는 층이 500℃로 가열된 후에도 유의하게 변화하지 않는다. 시험된 페닐실리콘 층의 낮은 표면 에너지, 예를 들어 도 4에 제시된 표면 에너지 때문에, 유리와의 결합을 위해서는 표면 활성화가 바람직할 수 있다. 침착된 유기실리콘 층의 표면 에너지는 N₂, N₂-H₂, N₂-O₂, NH₃, N₂H₄, HN₃, CO₂ 또는 그의 혼합물에 대한 플라즈마 노출에 의해 76 mJ/m²로 상승될 수 있다. 표 1은 페닐실리콘 ("PS") 및 디페닐실리콘 ("DPS") 층의 접촉각 (물 "W", 헥사데칸 "HD" 및 디아이오도메탄 "DIM") 및 표면 에너지 (분산 구성요소 "D", 극성 구성요소 "P" 및 전체 "T", 에스. 우(S. Wu) (1971)에 의해 개발된 이론적 모델을 3종의 상기 언급된 시험 액체 W, HD, DIM의 세 접촉각에 피팅함으로써 측정된 바와 같음. 문헌 [S. Wu, J. Polym. Sci. C, 34, 19, 1971] 참조)를 제시한다. 추가적으로, 표 1은 PS 또는 DPS 층이 플라즈마 처리되었는지 또는 그렇지 않은지 여부를 제시하며, "처리" 칼럼에서 특정한 플라즈마 처리를 나타낸다. 따라서, 예를 들어, 표 1의 제1행은 PS 층이 플라즈마 처리되지 않았으며, 74.5의 W 접촉각, 2.63의 HD 접촉각, 24.4의 DIM 접촉각, 및 분산 구성요소가 35.69 mJ/m²를 차지하고 극성 구성요소가 11.73 mJ/m²를 차지하는 47.42 mJ/m²의 전체 표면 에너지를 가졌다는 것을 나타낸다. 유사하게, 표 1의 제2행은 PS 층이 N2-O2로 플라즈마 처리되었으며, 그 결과 13.7의 W 접촉각, 3.6의 HD 접촉각, 40.8의 DIM 접촉각, 및 분산 구성요소가 32.91 mJ/m²를 차지하고 극성 구성요소가 41.28 mJ/m²를 차지하는 74.19 mJ/m²의 전체 표면 에너지를 가졌다는 것을 나타낸다.

표 1

볼 수 있는 바와 같이, 페닐실리콘 및 디페닐실리콘 층의 전체 표면 에너지는 대략 물의 표면 에너지, 또는 약 72-74 mJ/m²로 증가될 수 있다.

개질 층은 특정 원자, 예를 들어 산소, 실리콘 및 질소의 일정 원자 퍼센트 비를 가짐으로써 제1 시트(20) 및 제2 시트(10)의 목적하는 결합을 달성한다. X선 광전자 분광분석법 (XPS)을 사용하여 플라즈마 처리, 예를 들어 N₂ 플라즈마 표면 활성화 전후의 유기실리콘 층의 표면 조성을 결정할 수 있다. XPS는 표면 감응성 기술이고, 샘플링 깊이가 대략 수 나노미터라는 점에서 주목할 만하다.

예로서, N₂ 플라즈마 표면 활성화 전후의 페닐실리콘 층의 표면 조성의 원자 퍼센트 비가 하기 표 2에 제시되어 있다. 하기 기재된 바와 같은 페닐실리콘 층은 하기 공정 조건으로 페닐실란 및 수소로부터 어플라이드 머티리얼스 P5000 범용 CVD 장치에서 수소 캐리어 기체와 함께 유기실리콘 히드라이드 전구체로부터 침착되었다: 85℃ 및 600 sccm H₂에서 유지된 페닐실란 버블러를 통한 120 표준 세제곱 센티미터 (sccm)의 헬륨으로 390℃의 온도, 9 torr의 압력, 210 밀리미터의 간격 및 300 와트 (W), 13.56 MHz RF 에너지 및 30℃의 페닐실란 앰플. 층의 침착 속도는 약 1000 nm/분이었다.

메틸페닐실리콘 층은 하기 공정 조건으로 동일한 어플라이드 머티리얼스 P5000 범용 CVD 장치에서 침착되었다: 85℃ 및 600 sccm H₂에서 유지된 메틸페닐실란 버블러를 통한 200 sccm의 헬륨으로 390℃의 온도, 9 torr의 압력, 210 밀리미터의 간격 및 450 W RF 및 80℃의 메틸페닐실란 앰플.

디페닐실리콘 층은 하기 공정 조건으로 동일한 어플라이드 머티리얼스 P5000 범용 CVD 장치에서 침착되었다: 85℃, 600 sccm H₂에서 유지된 디페닐실란 버블러를 통한 500 sccm He으로 390℃의 온도, 9 torr의 압력, 210 밀리미터의 간격 및 300 W RF 및 80℃의 디페닐실란 앰플. 다른 전구체, 예를 들어 유기실리콘 할라이드도 본원에 제시되고 기재된 것과 유사한 결과를 발생시킬 것이라 생각된다.

표 2

침착된 그대로의, 페닐실리콘 층의 개질 층 표면은 약 4:1의 C:Si 원자 퍼센트 비 및 약 0.5:1의 O:Si 원자 퍼센트 비를 함유한다. 침착 공정 동안에 산소가 의도적으로 첨가되지 않았지만, 침착된 그대로의 페닐실리콘 층은 9.4 원자 퍼센트의 산소를 함유하였다. 유기실리콘 층의 표면 조성에서 산소의 존재는 침착 장비, 예를 들어 반응기 벽으로부터의 산소 함유 종의 스캐빈징, 소스 물질 중의 불순물, 또는 심지어 유리 물품 또는 샘플이 침착 장비 (예를 들어, 침착 챔버)로부터 제거된 후 개질 층의 플라즈마 활성화된 표면과 대기 수분 및 산소의 반응으로부터 유발될 수 있다. 표 2는 개질 층의 N₂로의 활성화 후에, 질소가 표면에 혼입되었기 때문에 상기 원소가 12.5 원자 퍼센트로 증가되었다는 것을 제시한다. O:Si 원자 퍼센트 비는 약 2.5:1로 증가하였고, C:Si 비는 약 1.25:1로 감소하였다. Si의 원자 퍼센트 존재는 페닐실리콘 층의 표면 처리 후에도 거의 변화 없이 유지되었다.

또 다른 예로서, N₂ 플라즈마 표면 활성화 전후의 페닐실리콘 층의 표면 조성의 원자 퍼센트 비가 하기 표 3에 제시되어 있다.

표 3

표 3에 제시된 Si2p 표면 조성은 침착된 그대로의 개질 층 표면에서의 Si 결합이 주로 Si-C 또는 Si-Si이며, Si의 단지 약 25%만이 산소에 결합된다는 것을 제시한다. 개질 층의 N₂로의 표면 활성화 시, 개질 층에 존재하는 표면 산소의 대부분은 SiO₂의 형태이다. 따라서, 활성화 후에는 Si-O 결합의 존재가 적다.

또 다른 예로서, N₂ 플라즈마 표면 활성화 전후의 페닐실리콘 층의 표면 조성의 원자 퍼센트 비가 하기 표 4에 제시되어 있다.

표 4

표 4에 제시된 C1s 표면 조성은 개질 층의 침착된 그대로의 표면에서의 C-C, C-H 및 파이-파이 결합이 주로 C-C 또는 C-H 결합이며, 파이-파이 전이가 관찰된다는 것을 제시한다. N₂ 플라즈마 활성화 후에, 개질 층의 표면에서의 C-C, C-H 및 파이-파이 결합은 유의하게 감소되고, 보다 극성인 C-O 또는 C-N 종이 관찰된다.

또 다른 예로서, N₂ 플라즈마 표면 활성화 전후의 페닐실리콘 층의 표면 조성의 원자 퍼센트 비가 하기 표 5에 제시되어 있다.

표 5

표 4에 제시된 N1 표면 조성은 N-C, N=C 및 NH₂ 형태의 질소가 개질 층의 N₂ 표면 활성화로 도입된다는 것을 제시한다. 예를 들어, 질소의 63%는 아민으로서 표면에 도입된다. 이들 극성 표면 기가 개질 층 표면의 플라즈마 활성화의 원인이 되며, 이에 의해 유기실리콘 개질 층, 예를 들어 페닐실리콘의 표면 에너지가 유리의 표면 에너지 (즉, 약 74 mJ/m²)로 상승되고, 따라서 얇은 유리 시트와의 결합을 가능하게 할 수 있다.

N₂로의 표면 활성화 전후의 침착된 개질 메틸페닐실리콘 (MPS) 및 디페닐실리콘 (DPS) 층의 표면 조성의 개별 원자 원소가 측정되며, 하기 표 6에 기록되어 있다.

표 6

침착된 그대로의 개질 층은 검출가능한 질소를 함유하지 않으며, MPS의 경우에는 0.49 및 DPS의 경우에는 0.78의 O:Si 비를 갖는다. 제시된 바와 같이, N₂ 플라즈마 활성화는 MPS에 10.8 원자 퍼센트의 질소를 혼입하며, DPS에 14.4 원자 퍼센트의 질소를 혼입하고, 개질 층 표면의 O:Si 비를 2 이상으로 증가시킨다.

개질 층의 표면 조성을 상이한 단계에서 시험하여 표면 화학에서의 변화를 결정하였다. 하기 표 7은 N₂ 표면 활성화 및 얇은 유리 시트와의 결합의 존재 및 부재 하에서의 어닐링의 영향을 제시한다.

표 7

표면 활성화 또는 결합 없이 10분 동안 N₂ 하에 700℃에서 어닐링된 DPS 층은 단지 약간의 산화를 제시하며, 조성 변화가 거의 없었다. N₂ 표면 활성화, 얇은 유리와의 결합, 10분 동안 N₂ 하에 700℃에서의 어닐링, 및 샘플링된 3개 위치 중 2개에서의 디페닐실리콘 표면을 노출시키는 탈-결합 후의 층의 XPS는 표 6에 제시된 바와 같은 N₂ 처리된 DPS 표면의 것과 유사하다. 질소 농도는 약 절반이다. 이들 결과는 질소 처리된 표면에서의 접착 파괴에 의해 발생하는 탈-결합과 일치한다. 나머지 위치에서, XPS는 일부 기본 EXG 유리가 노출됨을 제시하며, 이는 얇은 DPS 표면 개질의 일부가 탈-결합 동안에 인열된다는 것을 시사한다.

하기 표 8은 나노압입에 의해 측정 시, 페닐실리콘, 메틸페닐실리콘 및 디페닐실리콘의 1.1 um 두께의 필름의 탄성 계수 ("E") 및 경도 ("H")를 제시한다.

표 8

제시된 바와 같이, 개질 층에 대해 측정된 탄성 계수는 폴리이미드와 같은 전형적인 중합체보다 약 10배 더 크고, 통상적인 디스플레이 유리의 1/4이며, 무정형 실리콘의 134 GPa 계수보다 유의하게 작다 (R. Kuschnereit, H. Fath, A. A. Kolomenskii, M. Szabadi, P. Hess, Mechanical and elastic properties of amorphous hydrogenated silicon films studied by broadband surface acoustic wave spectroscopy, Applied Physics A 1995 (61) 3 269-276). 이는 예상된 구조와 일치하며, 결합 층의 제한된 컴플라이언스를 시사한다.

필요에 따라 결합 표면 제조와 함께, 표면 개질 층(30)의 사용은 제어된 결합 영역, 즉, 물품(2)이 FPD 유형 공정 (진공 및 습식 공정 포함)에서 가공되도록 하기에 충분한 시트(20)와 시트(10) 사이의 실온 결합을 제공할 수 있는 결합 영역, 및 물품(2)의 고온 가공, 예를 들어 FPD 유형 가공 또는 LTPS 가공 후에 시트(20)가 시트(10)로부터 제거되도록 (시트에 대한 손상 없이) 시트(20)와 시트(10) 사이의 공유 결합 (심지어 승온에서)을 제어하는 것을 달성할 수 있다. FPD 가공에 적합한 재사용가능한 캐리어를 제공할, 잠재적 결합 표면 제조 및 다양한 결합 에너지를 갖는 개질 층을 평가하기 위해, 일련의 시험을 사용하여 각각의 적합성을 평가하였다. 상이한 FPD 적용은 상이한 요건을 가지나, LTPS 및 옥시드 TFT 공정이 현재로서는 가장 엄격한 것으로 보인다. 따라서, 이들 공정에서의 단계를 대표하는 시험을 선택하였는데, 그 이유는 이들이 물품(2)의 목적하는 적용이기 때문이다. 400℃에서의 어닐링은 옥시드 TFT 공정에서 사용되는 반면, 600℃ 이상에서의 결정화 및 도펀트 활성화 단계는 LTPS 가공에서 사용된다. 따라서, 하기 시험을 수행하여, 특정한 결합 표면 제조 및 개질 층(30)이 얇은 시트(20)를 FPD 가공 전체에 걸쳐 캐리어(10)에 결합된 상태로 유지하면서, 이러한 가공 (≥ 400℃ 내지 750℃의 온도에서의 가공 포함) 후에 얇은 시트(20)가 캐리어(10)로부터 제거되도록 (얇은 시트(20) 및/또는 캐리어(10)를 손상시키지 않으면서) 할 가능성을 평가하였다.

결합 에너지의 열적 시험

개질 층의 얇은 유리 시트와의 결합 에너지를 가열 조건 하에 추가로 시험하였다. 예를 들어, 표면 활성화 후에, 얇은 유리는 높은 표면 에너지와 일치하는 매우 빠른 결합 속도로 페닐실리콘, 메틸페닐실리콘 및 디페닐실리콘 개질 층 결합 표면에 매우 잘 결합하는 것으로 관찰되었다. 또한 빠른 결합 속도는 물품(2)을 제조하는데 있어서 전체 가공 시간을 감소시키고/거나, 처리량을 증가시키는 제조 이점을 갖는다. 따라서, 급속한 결합 속도를 촉진하는 초기 표면 에너지는 유리하다.

도 5, 6 및 7은 질소 처리된 페닐실리콘 (즉, 도 5), 메틸페닐실리콘 (즉, 도 6) 및 디페닐실리콘 (즉, 도 7)으로 코팅된 코닝(Corning)® 이글 XG® 또는 로투스 XT 캐리어에 결합된 얇은 유리에 대한 결합 에너지의 발생 및 블리스터 영역의 변화를 제시한다. 도면에서 결합 에너지 데이터 포인트는 좌측 Y-축에 척도가 있는 다이아몬드 형상의 마커로 나타내어지고, 반면에 퍼센트 블리스터 영역의 변화는 우측 Y-축에 척도가 있는 정사각형 데이터 포인트에 의해 제시된다. 250 nm의 두께를 갖는 질소 처리된 페닐실리콘 층과 결합된 얇은 유리의 결합 에너지는 400℃에서 약 600 mJ/m²로 상승하며, 과도한 블리스터링이 600℃에서 관찰될 때까지 상기 값 근처에서 유지된다. 따라서, 페닐실리콘 표면 개질 층은 일관되게 600℃까지, 즉, 유리 물품이 10분 동안 불활성 분위기 하의 600℃에서 유지된 후에 얇은 유리 시트와의 약 600 mJ/m² 미만의 결합 에너지를 유지한다.

유사한 결과가 메틸페닐실리콘 (도 6)에 대해서도 관찰되는데, 질소 처리된 메틸페닐실리콘과 결합된 얇은 유리의 결합 에너지는 300-600℃에서 400 mJ/m² 근처에 있으며, 과도한 블리스터링이 600℃에서 관찰된다. 따라서, 메틸페닐실리콘 표면 개질 층은 일관되게 600℃까지, 즉, 유리 물품이 10분 동안 불활성 분위기 하의 600℃에서 유지된 후에 얇은 유리 시트와의 약 400 mJ/m² 미만 (확실히 450 mJ/m² 미만)의 결합 에너지를 유지한다.

도 7에 제시된 바와 같이, 질소 처리된 디페닐실리콘 층은 얇은 유리 시트와의 탁월한 결합 에너지를 나타내는데, 예를 들어 결합 에너지가 650℃까지, 즉, 유리 물품이 10분 동안 불활성 분위기 하의 650℃에서 유지된 후에 400 mJ/m² 근처 (확실히 450 mJ/m² 미만)에서 유지된다. 750℃까지, 디페닐실리콘 층은 일관되게 약 600 mJ/m² 미만의 결합 에너지를 나타냈다. 750℃ 초과에서의 보다 고온의 평가는 코닝® 이글 XG® 유리 (사무소가 뉴욕주 코닝에 소재하는 코닝 인코포레이티드(Corning Incorporated)로부터 입수가능함)와 일치하는 조성을 갖는 얇은 유리의 연화 때문에 불가능하였다.

상기 결과는 N₂ 처리된 페닐실리콘, N₂ 처리된 메틸페닐실리콘 및 N₂ 처리된 디페닐실리콘 표면 개질 층이 각각 600 mJ/m² 미만의 최종 결합 에너지로 LPTS 가공의 경우에 600℃ 및 그 초과까지 충분히 열적으로 안정하다는 것을 제시한다.

개질 층의 기체방출

전형적인 웨이퍼 결합 적용에 사용되는 중합체 접착제는 일반적으로 10-100 마이크론의 두께이며, 그의 온도 한계에서 또는 그 근처에서 그의 질량의 약 5%를 손실한다. 두꺼운 중합체 필름으로부터 발생된, 이러한 물질에 대해, 질량 손실 또는 기체방출의 양은 질량-분광측정법에 의해 용이하게 정량화된다. 다른 한편으로는, 대략 10 내지 100 nm의 두께 또는 그 미만의 얇은 표면 처리, 예를 들어 상기 기재된 플라즈마 중합체 표면 개질 층, 뿐만 아니라 열분해된 실리콘 오일의 박층 또는 자기-조립 단층에 대해 기체방출을 측정하는 것은 보다 어렵다. 이러한 물질에 대해, 질량-분광측정법은 충분히 감응성이지 않다. 그러나, 기체방출을 측정하기 위한 수많은 다른 방법이 있다.

소량의 기체방출을 측정하는 제1 방법, 시험 #1은 표면 에너지 측정에 기반하는 것으로, 도 8을 참조하여 기재될 것이다. 이 시험을 수행하기 위해, 도 8에 제시된 바와 같은 설정을 사용할 수 있다. 그 위에 시험될 개질 층을 갖는 제1 기판, 또는 캐리어(900)는 표면(902), 즉, 조성 및 두께에 있어서 시험될 개질 층(30)에 상응하는 개질 층을 제공한다. 제2 기판, 또는 커버(910)는 그의 표면(912)이 캐리어(900)의 표면(902)에 매우 근접하지만, 그와 접촉하지는 않도록 놓여 있다. 표면(912)은 비코팅된 표면, 즉, 커버가 제조된 기본 물질의 표면이다. 스페이서(920)는 캐리어(900)와 커버(910) 사이의 다양한 지점에서 이들을 서로 이격된 관계로 유지하도록 놓여 있다. 스페이서(920)는 물질의 서로 간의 이동을 가능하게 하기 위해 커버(910)를 캐리어(900)로부터 분리할 정도로 충분히 두꺼워야 하지만, 시험 동안 챔버 대기로부터의 표면(902 및 912)에 대한 오염 양이 최소화되도록 충분히 얇아야 한다. 캐리어(900), 스페이서(920) 및 커버(910)는 함께 시험 물품(901)을 형성한다.

시험 물품(901)의 조립 전에, 기본 표면(912)의 표면 에너지를 측정하고, 표면(902), 즉, 그 위에 제공된 개질 층을 갖는 캐리어(900)의 표면의 표면 에너지도 측정한다. 도 9 및 10에 제시된 바와 같은 표면 에너지가, 여기서 전체, 극성 및 분산 구성요소로서, 에스. 우 (1971)에 의해 개발된 이론적 모델을 3종의 시험 액체; 물, 디아이오도메탄 및 헥사데칸의 세 접촉각에 피팅함으로써 측정되었다. (참고문헌: S. Wu, J. Polym. Sci. C, 34, 19, 1971).

조립 후에, 시험 물품(901)을 가열 챔버(930)에 넣고, 시간-온도 사이클을 통해 가열한다. 가열은 대기압에서, 유동하는, 즉, 분당 2 표준 리터의 속도로 화살표(940)의 방향으로 유동하는 N₂ 기체 하에 수행된다.

가열 사이클 동안, 표면(902)에서의 변화 (예를 들어 증발, 열분해, 분해, 중합, 캐리어와의 반응, 및 비-젖음성으로 인한 표면 개질 층에 대한 변화 포함)는 표면(902)의 표면 에너지의 변화에 의해 입증된다. 표면(902)의 표면 에너지의 변화가 그 자체만으로 반드시 표면 개질 층에서 기체방출되었다는 것을 의미하지는 않지만, 그의 특징이 예를 들어 상기 나타낸 메카니즘으로 인해 변화하고 있기 때문에 그 온도에서의 표면 개질 층 물질의 일반적 불안정성을 나타낸다. 따라서, 표면(902)의 표면 에너지의 변화가 작을수록, 개질 층은 보다 더 안정하다. 다른 한편으로는, 표면(912)이 표면(902)에 매우 근접해 있으므로, 표면(902)으로부터 기체방출된 임의의 물질은 표면(912) 상에 수집될 것이며, 표면(912)의 표면 에너지를 변화시킬 것이다. 따라서, 표면(912)의 표면 에너지의 변화는 표면(902) 상에 존재하는 개질 층의 기체방출에 대한 대용물이다.

따라서, 기체방출에 대한 하나의 시험은 커버 표면(912)의 표면 에너지의 변화를 사용한다. 구체적으로, ≥ 10 mJ/m²의-표면(912)의-표면 에너지의 변화가 있다면, 기체방출이 나타내어질 수 있다. 상기 크기의 표면 에너지의 변화는 필름 접착의 손실 또는 물질 특성 및 장치 성능에서의 열화로 이어질 수 있는 오염과 일치한다. ≤ 5 mJ/m²의 표면 에너지의 변화는 표면 에너지 측정의 반복성 및 표면 에너지의 불균질성에 근접한다. 이러한 작은 변화는 최소한의 기체방출과 일치한다.

도 9 및 10의 결과를 발생시키는 시험 동안에, 캐리어(900), 커버(910) 및 스페이서(920)는 코닝® 이글 XG® 유리, 즉 뉴욕주 코닝 소재 코닝 인코포레이티드로부터 입수가능한 알칼리-무함유 알루미노-보로-실리케이트 디스플레이-등급 유리로 제조하였지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 캐리어(900) 및 커버(910)는 직경이 150 mm이며, 두께가 0.63 mm였다. 일반적으로, 캐리어(910) 및 커버(920)는, 그에 대한 기체방출 시험이 요망되는 캐리어(10) 및 얇은 시트(20)와 동일한 물질로 각각 제조될 것이다. 이 시험 동안에, 0.63 mm의 두께, 2 mm의 폭 및 8 cm의 길이를 갖는 실리콘 스페이서를 표면(902 및 912) 사이에 위치시키며, 이에 의해 표면(902 및 912) 사이에 0.63 mm의 간격을 형성하였다. 이 시험 동안에, 챔버(930)를 MPT-RTP600s 급속 열 가공 장비에 합체시켰다. 챔버의 온도는 분당 9.2℃의 속도로 실온에서부터 시험 한계 온도로 사이클링되고, 10분 동안 시험 한계 온도에서 유지된 다음, 퍼니스 속도로 200℃로 냉각되었다. 챔버(930)가 200℃로 냉각된 후에, 시험 물품을 제거하였다. 시험 물품이 실온으로 냉각된 후에, 표면(902 및 912) 각각의 표면 에너지를 다시 측정하였다. 따라서, 예로서, 페닐실리콘 (도 9)에 대해 600℃의 한계 온도까지 시험된 표면 에너지의 변화에 대한 데이터를 사용하여, 삼각형 데이터 포인트는 커버의 전체 표면 에너지를 나타내고, 정사각형 데이터 포인트는 커버의 표면 에너지의 극성 구성요소를 나타내며, 다이아몬드 데이터 포인트는 커버의 표면 에너지의 분산 구성요소를 나타내며, 원형 데이터 포인트는 페닐실리콘-코팅된 캐리어의 전체 표면 에너지를 나타내며, X 데이터 포인트는 페닐실리콘-코팅된 캐리어의 분산 구성요소를 나타내며, 파이프-X 데이터 포인트는 페닐실리콘-코팅된 캐리어의 극성 구성요소를 나타낸다. 약 25℃ (실온)에서의 삼각형 데이터 포인트는 75 mJ/m² (제곱 미터당 밀리-줄)의 표면 에너지를 제시하며, 기본 유리 커버, 즉, 시간-온도 사이클이 아직 실행되지 않아, 커버 상에 수집된 기체방출 물질의 침착이 아직 없는 것의 표면 에너지이다. 기체방출된 물질이 커버 상에 수집될수록, 커버의 표면 에너지는 감소할 것이다. 10 mJ/m² 초과의 커버의 표면 에너지의 감소는 표면(104) 상의 표면 개질 물질로부터의 기체방출을 나타낸다. 300℃에서의 데이터 포인트는 하기와 같이 수행된 시간-온도 사이클 후에 측정된 표면 에너지를 나타낸다: 물품(901) (표면(902)을 제공하기 위해 캐리어(900) 상의 개질 층으로서 사용된 페닐실리콘을 가짐)을 실온 및 대기압에서 가열 챔버(930)에 넣고; 챔버를 분당 2 표준 리터의 N₂ 기체 유동 하에 분당 9.2℃의 속도로 300℃의 시험-한계 온도로 가열하고, 10분 동안 300℃의 시험-한계 온도에서 유지하고; 이어서 챔버를 분당 1℃의 속도로 300℃로 냉각되도록 한 다음, 물품(901)을 챔버(930)로부터 제거하고; 이어서 물품을 실온으로 냉각되도록 하고 (N₂ 유동 분위기 없이); 이어서 표면(912)의 표면 에너지를 측정하고, 300℃에 대한 포인트 (삼각형, 정사각형, 다이아몬드)로서 플롯팅하였다. 250 nm 두께의 페닐실리콘 (도 9, 400℃, 500℃ 및 600℃)에 대한 나머지 데이터 포인트 (삼각형, 정사각형, 다이아몬드), 뿐만 아니라 37 nm 두께의 페닐실리콘 (도 10)에 대한 데이터 포인트 (백색 삼각형, 백색 정사각형 및 백색 다이아몬드)를 유사한 방식으로 이어서 결정하였다. 250 nm 두께의 페닐실리콘 개질 층에 대한 표면(902)의 표면 에너지를 나타내는 데이터 포인트 (도 9에서 원형, X, 파이프-X), 및 37 nm 두께의 페닐실리콘 개질 층에 대한 표면(902)의 표면 에너지를 나타내는 데이터 포인트 (도 10에서 흑색 삼각형, 흑색 정사각형 및 흑색 다이아몬드)를 유사한 방식으로 결정하였다.

도 9의 삼각형 데이터 포인트로부터, 커버(912)의 전체 표면 에너지는 75 mJ/m²에서 대략 일정하게 유지되었다는 것을 볼 수 있으며, 이는 커버(912) 상에 물질이 수집되지 않았다는 것을 나타내고, 표면(902)으로부터의 기체방출이 없는 것과 일치한다. 유사하게, 300℃ 내지 600℃의 범위에 걸쳐, 페닐실리콘 개질 층의 전체 표면 에너지 (원형 데이터 포인트)는 약 10 mJ/m² 미만으로 변화하였고, 이는 최소한의 물질 손실과 일치하고, 개질 층이 매우 안정하다는 것을 나타낸다.

도 10의 백색 삼각형 데이터 포인트로부터, 커버(912)의 전체 표면 에너지는 약 750℃까지 약 75 mJ/m² (750℃에서 단지 약간만 떨어짐)에서 대략 일정하게 유지되었다는 것을 볼 수 있으며, 이는 최소한의 물질이 커버(912) 상에 수집되었다는 것을 나타내고, 표면(902)으로부터의 기체방출이 없는 것과 일치한다. 유사하게, 실온 내지 750℃의 범위에 걸쳐, 페닐실리콘 개질 층의 전체 표면 에너지 (흑색 삼각형 데이터 포인트)는 약 10 mJ/m² 미만으로 변화하였고, 이는 최소한의 물질 손실과 일치하고, 개질 층이 매우 안정하다는 것을 나타낸다.

소량의 기체방출을 측정하는 제2 방법, 시험 #2는 조립된 물품, 즉, 얇은 유리 시트가 유기실리콘 개질 층을 통해 유리 캐리어에 결합된 것에 기반하며, 기체방출을 결정하기 위해 퍼센트 버블 영역의 변화를 사용한다. 유리 물품의 가열 동안, 개질 층의 기체방출을 나타내는 버블이 캐리어와 얇은 시트 사이에 형성되었다. 얇은 시트 아래의 기체방출은 얇은 시트와 캐리어 사이의 강한 접착에 의해 제한될 수 있다. 그러나, ≤ 10 nm 두께의 층 (예를 들어 플라즈마 중합된 물질, SAM 및 열분해된 실리콘 오일 표면 처리)은, 그의 보다 적은 절대 질량 손실에도 불구하고, 열 처리 동안에 여전히 버블을 생성할 수 있다. 또한 얇은 시트와 캐리어 사이의 버블의 생성은 얇은 시트 상에서의 장치 가공 동안에 패턴 생성, 포토리소그래피 가공 및/또는 정렬과 관련된 문제를 유발할 수 있다. 추가적으로, 얇은 시트와 캐리어 사이의 결합된 영역의 경계에서의 버블링은 하나의 공정으로부터의 공정 유체가 하류 공정을 오염시키는 문제를 유발할 수 있다. ≥ 5의 % 버블 영역의 변화가 유의하며, 이는 기체방출을 나타내고 바람직하지 않다. 다른 한편으로는, ≤ 1의 % 버블 영역의 변화는 유의하지 않고 기체방출이 없었다는 지표이다.

클래스 1000 클린 룸에서 수동 결합으로 결합된 얇은 유리의 평균 버블 영역은 약 1%이다. 결합된 캐리어에서의 % 버블은 캐리어, 얇은 유리 시트 및 표면 제조의 청정도의 함수이다. 이들 초기 결함이 열 처리 후 버블 성장을 위한 핵형성 부위로서 작용하기 때문에, 열 처리 시 1% 미만의 버블 영역의 임의의 변화는 샘플 제조의 변동성 내에 있다. 이 시험을 수행하기 위해, 투시 유닛을 갖춘 상업적으로 입수가능한 데스크톱 스캐너 (엡손 익스프레션 10000XL 포토)를 사용하여 결합 직후의 얇은 시트 및 캐리어를 결합시킨 영역의 1차 스캔 영상을 제작하였다. 508 dpi (50 마이크론/픽셀) 및 24 bit RGB를 사용하는 표준 엡손 소프트웨어를 사용하여 일부를 스캐닝하였다. 영상 처리 소프트웨어는 먼저, 필요에 따라, 샘플의 상이한 섹션의 영상을 단일 영상으로 스티칭하고, 스캐너 인공물을 제거함으로써 (스캐너에서 샘플 없이 수행된 보정 참조 스캔을 사용함) 영상을 준비한다. 이어서, 결합된 영역을 표준 영상 처리 기술, 예컨대 임계화, 홀 채움, 침식/확장 및 blob 분석을 사용하여 분석한다. 엡손 익스프레션 11000XL 포토도 또한 유사한 방식으로 사용할 수 있다. 투과 모드에서, 결합 영역에서의 버블이 스캐닝된 영상에서 가시적이고, 버블 영역에 대한 값을 결정할 수 있다. 이어서, 버블 영역을 전체 결합 영역 (즉, 얇은 시트와 캐리어 사이의 전체 중첩 영역)과 비교하여 전체 결합 영역에 대한 결합 영역 내의 버블의 % 영역을 계산한다. 이어서, 샘플을 MPT-RTP600s 급속 열 가공 시스템에서 최대 10분 동안 N₂ 분위기 하에 300℃, 400℃, 500℃ 및 600℃의 시험-한계 온도에서 열 처리한다. 특정 예로서, 도 7에 제시된 바와 같이, 샘플을 700℃ 및 750℃의 온도까지 열 처리하였다. 구체적으로, 수행된 시간-온도 사이클은 하기를 포함하였다: 물품을 실온 및 대기압에서 가열 챔버에 삽입하고; 이어서 챔버를 분당 9℃의 속도로 시험-한계 온도로 가열하고; 챔버를 10분 동안 시험-한계 온도에서 유지하고; 이어서 챔버를 퍼니스 속도로 200℃로 냉각시키고; 물품을 챔버로부터 제거하고, 실온으로 냉각되도록 하고; 이어서 물품을 광학 스캐너로 2차 스캐닝하였다. 이어서, 2차 스캔으로부터의 % 버블 영역을 상기와 같이 계산하고 1차 스캔으로부터의 % 버블 영역과 비교하여, % 버블 영역의 변화 (Δ 블리스터 영역 (%))를 결정하였다. 상기 나타낸 바와 같이, ≥ 5%의 버블 영역의 변화가 유의하며 기체방출의 지표이다. 원래 % 버블 영역에서의 변동성 때문에 % 버블 영역의 변화가 측정 기준으로서 선택되었다. 즉, 대부분의 표면 개질 층은 얇은 시트 및 캐리어가 제조된 후 및 이들이 결합되기 전의 취급 및 청정도 때문에 1차 스캔에서 약 2%의 버블 영역을 갖는다. 그러나, 물질 사이에 변동이 발생할 수 있다.

측정된 % 버블 영역은, 퍼센트 버블 영역의 변화에 의해 예시된 바와 같이, 또한 제1 시트(20) 결합 표면(24)과 접촉 상태가 아닌 개질 층 결합 표면의 전체 표면적의 퍼센트로서 특징화될 수 있다. 상기 기재된 바와 같이, 제1 시트와 접촉 상태가 아닌 개질 층 결합 표면의 전체 표면적의 퍼센트는, 유리 물품이 분당 약 400 내지 약 600℃ 범위의 속도로 실온에서부터 500℃, 600℃, 650℃, 700℃ 및 최대 750℃로 사이클링되는 챔버에서 가열된 다음, 10분 동안 시험 온도에서 유지된 후, 유리 물품이 실온으로 냉각되도록 함으로써 유리 물품이 온도 사이클에 적용된 후에 바람직하게는 5% 미만, 3% 미만, 1% 미만 및 0.5% 미만에 이른다. 본원에 기재된 개질 층은 유리 물품이 상기 온도 사이클링 및 열적 시험에 적용된 후, 제1 시트가 2개 이상의 조각으로 파단되지 않으면서 제1 시트가 제2 시트로부터 분리되도록 한다.

기체방출 시험의 결과는 도 5, 6 및 7에 제시되어 있으며, 여기서 블리스터링 데이터는 정사각형 데이터 포인트로서 제시되고, 우측 Y-축에 제시된 바와 같은 척도로 그래프화된다. 도 5는 N₂ 플라즈마 처리 후 및 얇은 유리 시트와의 결합 전의 250 nm 두께의 페닐실리콘 표면 개질 층에 대한 블리스터링 데이터를 제시한다. 페닐실리콘 층은 약 600℃까지 기체방출이 없는 것과 일치하는, 버블 영역의 5% 미만의 변화를 나타내지만, 600℃를 초과하면 급속히 증가하였다. 그러나, 500℃까지, 페닐실리콘 층은 버블 영역의 1% 미만의 변화를 나타냈으며, 이는 다시 기체방출이 없는 것과 일치한다. 또한, 좌측 Y-축의 척도로 그래프화된 다이아몬드 데이터 포인트에 의해 제시된 바와 같이, 페닐실리콘 표면 개질 층은 600℃까지 약 600 mJ/m² 미만의 결합 에너지로 얇은 유리와의 결합을 제공하고, 이는 얇은 유리 시트에 대한 유의한 손상을 유발하지 않으면서 얇은 유리의 캐리어로부터의 탈결합을 허용한다.

도 6은 N₂ 플라즈마 처리 후 및 얇은 유리 시트와의 결합 전의 100 nm 두께의 메틸페닐실리콘 표면 개질 층에 대한 블리스터링 데이터를 제시한다. 메틸페닐실리콘 층은 약 600℃까지 기체방출이 없는 것과 일치하는, 버블 영역의 1% 미만의 변화를 나타내지만, 약 600℃ 초과의 온도에서는 급속히 증가하였다. 또한, 좌측 Y-축의 척도로 그래프화된 다이아몬드 데이터 포인트에 의해 제시된 바와 같이, 메틸페닐실리콘 개질 층은 600℃까지 400 mJ/m² 미만의 결합 에너지로 얇은 유리와의 결합을 제공하고, 이는 얇은 유리 시트에 대한 유의한 손상을 유발하지 않으면서 얇은 유리의 캐리어로부터의 탈결합을 허용한다.

도 7은 N₂ 플라즈마 처리 후 및 얇은 유리 시트와의 결합 전의 30 nm 두께의 디페닐실리콘 개질 층에 대한 블리스터링 데이터를 제시한다. 디페닐실리콘 층은 최대 약 700℃ 및 그를 약간 초과한 온도에서 기체방출이 없는 것과 일치하는, 버블 영역의 0.5% 미만의 변화를 나타냈다. 500℃까지, 디페닐실리콘 층은 버블 영역의 0.1% 미만의 변화를 나타냈고, 이는 다시 기체방출이 없는 것과 일치한다. 또한, 좌측 Y-축의 척도로 그래프화된 다이아몬드 데이터 포인트에 의해 제시된 바와 같이, 디페닐실리콘 개질 층은 적어도 750℃까지 약 600 mJ/m² 미만의 결합 에너지로, 또한 650℃까지 450 mJ/m² 미만의 결합 에너지로 얇은 유리와의 결합을 제공하고, 이는 얇은 유리 시트에 대한 유의한 손상을 유발하지 않으면서 얇은 유리의 캐리어로부터의 탈결합을 허용한다.

본원에 기재된 원리의 취지 및 범주로부터 벗어나지 않으면서 본원에 기재된 실시양태에 대해 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 것은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 기재내용의 범주는 첨부된 청구범위 및 그의 등가물의 범주 내에 있는 변형 및 변경을 포함하도록 의도된다.

예를 들어, 표면 개질 층이 초기에 시트(10) (예를 들어 캐리어) 상에 침착되는 것으로 기재되었지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 대신에, 또는 추가적으로, 표면 개질 층은 시트(20) (예를 들어 얇은 시트) 상에 배치될 수도 있다.

추가로, 예를 들어, 표면 개질 층이 1개 층인 것으로 기재되었지만, 이는 임의의 적합한 수의 층, 예를 들어 2, 3, 4 또는 5개로 구성될 수 있다. 표면 개질 층이 1개 초과의 층을 갖는 경우에, 시트(10) (예를 들어 캐리어)의 결합 표면과 접촉 상태에 있는 층이 시트(20) (예를 들어 얇은 시트)의 결합 표면과 접촉 상태에 있는 층과 동일한 조성을 가질 필요는 없다.

Claims

제1 시트 결합 표면을 포함하는 제1 시트;
제2 시트 결합 표면을 포함하는 제2 시트;
개질 층 결합 표면을 포함하는 개질 층으로서, 유기실리콘을 포함하는 개질 층
을 포함하는 물품이며,
개질 층 결합 표면은 제1 시트 결합 표면과 접촉 상태에 있고, 제2 시트 결합 표면은 그 사이에 개질 층을 두고서 제1 시트 결합 표면과 커플링되며,
여기서 제1 시트 결합 표면은 물품이 10분 동안 질소 분위기 하의 600℃에서 유지된 후에 600 mJ/m² 미만의 결합 에너지로 개질 층 결합 표면과 결합되어 있는 것이고,
여기서 개질 층이 페닐실리콘, 메틸페닐실리콘, 디페닐실리콘, 메틸디페닐실리콘, 트리페닐실리콘, 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 중합된 무정형 유기실리콘이고, 중합된 무정형 유기실리콘은 5 nm 내지 10 마이크론 범위의 두께를 갖는, 물품.
제1항에 있어서, 물품이 10분 동안 질소 분위기 하의 700℃에서 유지된 후에, 제1 시트 결합 표면이 600 mJ/m² 미만의 결합 에너지로 개질 층 결합 표면과 결합되어 있는 것인 물품.
제1항에 있어서, 개질 층이 0.9 미만의 산소 대 실리콘의 원자 퍼센트 비를 포함하며, 여기서 실리콘 및 산소의 원자 퍼센트는 표면 개질 전이며 제1 시트 결합 표면과 접촉 상태에 있는 개질 층으로부터 측정되는 것인 물품.
제1항에 있어서, 개질 층 결합 표면이 1 내지 3 범위의 산소 대 실리콘의 원자 퍼센트 비 및 0.5 내지 1.5 범위의 질소 대 실리콘의 원자 퍼센트 비를 포함하며, 여기서 실리콘, 산소 및 질소의 원자 퍼센트는, 개질 층 결합 표면의 표면 에너지를 55 내지 75 mJ/m²의 범위로 증가시키기 위해 개질 층 결합 표면이 질소 함유 반응물에 노출된 후에 개질 층 결합 표면으로부터 측정되는 것인 물품.
제1항에 있어서, 개질 층 결합 표면이 1 내지 3 범위의 산소 대 실리콘의 원자 퍼센트 비 및 2.5 내지 6.5 범위의 질소 대 실리콘의 원자 퍼센트 비를 포함하며, 여기서 실리콘, 산소 및 질소의 원자 퍼센트는, 물품이 10분 동안 질소 함유 반응물 하의 700℃에서 유지된 다음, 물품이 실온으로 냉각된 후 제1 시트가 제2 시트로부터 분리된 후에 개질 층 결합 표면으로부터 측정되는 것인 물품.
제1항에 있어서, 물품이 분당 600℃의 속도로 실온에서부터 700℃로 사이클링되는 챔버에서 가열되고, 10분 동안 700℃에서 유지된 다음, 물품이 실온으로 냉각되도록 함으로써 물품이 온도 사이클에 적용된 후에, 블리스터 영역의 퍼센트의 변화가 1 퍼센트 미만인 물품.
제1항에 있어서, 물품이 분당 600℃의 속도로 실온에서부터 700℃로 사이클링되는 챔버에서 가열되고, 10분 동안 700℃에서 유지된 다음, 물품이 실온으로 냉각되도록 함으로써 물품이 온도 사이클에 적용된 후에, 제1 시트가 2개 이상의 조각으로 파단되지 않으면서 제1 시트가 제2 시트로부터 분리될 수 있는 것인 물품.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 시트가 300 마이크론 이하의 두께를 포함하는 유리이고, 제2 시트가 300 마이크론 이상의 두께를 포함하는 유리인 물품.
하기 단계를 포함하는, 물품을 제조하는 방법:
유기실란 단량체를 제2 시트의 결합 표면 상에 침착시킴으로써 개질 층을 제2 시트의 결합 표면 상에 형성하며, 개질 층은 유기실리콘을 포함하고 개질 층 결합 표면을 포함하는 것인 단계;
개질 층 결합 표면의 표면 에너지를 증가시키는 단계로, 여기서 개질 층 결합 표면의 표면 에너지가 질소 함유 반응물에 대한 노출에 의해 증가되는 단계; 및
제1 시트를 그 사이에 개질 층을 두고서 제2 시트와 결합시키며, 여기서 제1 시트의 결합 표면은 개질 층의 결합 표면과 접촉하는 것인 단계;
여기서 개질 층이 페닐실리콘, 메틸페닐실리콘, 디페닐실리콘, 메틸디페닐실리콘, 트리페닐실리콘, 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 중합된 무정형 유기실리콘이고, 중합된 무정형 유기실리콘은 5 nm 내지 10 마이크론 범위의 두께를 갖는다.
제9항에 있어서, 질소 함유 반응물이 산소, 수소, 이산화탄소 기체 또는 그의 조합을 더 포함하는 것인 방법.
제9항에 있어서, 유기실란 단량체가 페닐실란, 메틸페닐실란, 디페닐실란, 메틸디페닐실란 및 트리페닐실란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
제9항에 있어서, 유기실란 단량체가 산소 원자를 함유하지 않는 것인 방법.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 시트가 300 마이크론 이하의 두께를 포함하는 유리이고, 제2 시트가 300 마이크론 이상의 두께를 포함하는 유리인 방법.
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