用于加工oled装置的方法

用于加工oled装置的方法
【专利说明】用于加工OLED装置的方法
[0001] 本申请根据35U.S.C. §120要求2013年10月07日提交的美国申请系列号 14/047514的优先权，并根据35U.S.C. §119要求2012年12月13日提交的美国申请系列 号61/736871的优先权，上述申请的内容是本申请的基础并通过参考完整地结合于此。 柳0引背景 发明领域
[0003] 本发明设及用于在载体上的柔性片材上加工电子装置的制品和方法，具体来说， 设及在玻璃载体上的柔性玻璃片材上加工电子装置的制品和方法。
【背景技术】
[0004] 因使用卷对卷加工，柔性基材有望提供更廉价的装置，并有可能能够制备更薄、 更轻、更柔性和更耐久的显示器。但是，卷对卷加工高质量显示器所需的技术、设备和工 艺尚没有完全开发。因为面板制造商已重金投资用于加工大玻璃片材的成套工具，所W 把柔性基材层压到载体和通过片材-对-片材加工来制备显示器装置为更薄、更轻和更 柔性显示器的提案提供短期的解决方案。已证实在聚合物片材例如聚糞二甲酸乙二醋 (polyet的Ienenaphthalate)(阳脚上形成显示器，其中装置制造是片材对片材的，且将 PEN层压到玻璃载体。PEN的上限溫度限制了装置质量和可使用的加工。此外，聚合物基材 的高可渗透性导致OL邸装置的环境降解，但是其中需要近乎气密性的封装。薄膜包封有望 克服运个限制，但尚未证实能提供可接受的大规模生产的产率。 阳0化]按照类似的方式，可使用层压到一种或更多种薄玻璃基材的玻璃载体来制造显示 装置。预期薄玻璃的低渗透性和改善的耐溫性和耐化学性实现具有更高性能和更长寿命的 柔性显示器。
[0006] 但是，热、真空、溶剂和酸性、超声的平板显示器（FPD)加工要求薄玻璃牢固地结 合到载体。FTO过程通常设及真空沉积（瓣射金属、透明导电氧化物和氧化物半导体，化学 气相沉积（CVD)沉积无定形娃、氮化娃和二氧化娃，W及金属和绝缘体的干法蚀刻），热过 程（包括~300-400°CCVD沉积，最高达600°C的P-Si结晶，350-450°C氧化物半导体退 火，最高达650°C的渗杂剂退火，和~200-350°C接触退火），酸性蚀刻（金属蚀刻，氧化 物半导体蚀刻），暴露于溶剂（剥离光刻胶，沉积聚合物包封），和暴露于超声波（在光刻 胶的溶剂剥离和水性清洁中，通常在碱性溶液中进行该操作）。
[0007] 粘合剂晶片结合广泛用于微机械系统（MEM巧和半导体加工，用于其中加工苛刻 程度较低的后端步骤。由布鲁尔科技度rewerScience)和汉高化enkel)出售的粘合剂通 常是厚聚合物粘合剂层，为5-200微米厚。运些层的较大的厚度潜在地使大量的挥发物、 被捕获的溶剂和吸附的物质污染FPD过程。运些材料在高于~250°C时热分解和脱气。运 些材料还可通过作为在后续的过程中脱气的气体、溶剂和酸的槽，在下游步骤中导致污染。
[0008] 2012年02月08日提交的、题目为"使用载体加工柔性玻璃（ProcessingFlexible GlasswithaCarrier)"美国临时专利申请号61/596, 727(下文称为US'727)批露下述 概念，其中设及通过范德华力把薄片材例如柔性玻璃片材初始地结合到载体，然后在某些 区域增大结合强度，但仍然保留在加工薄片材/载体W在该薄片材上形成装置（例如，电 子或显示器装置，电子或显示器装置的组件，有机发光装置（OLED)材料，光伏（PV)结 构，或薄膜晶体管）之后，去除部分薄片材的能力。至少部分的薄玻璃结合到载体，从而阻 止装置加工流体进入薄片材和载体之间，由此降低了污染下游过程的可能性，目P，薄片材 和载体之间的结合密封部分是气密性的，在一些优选的实施方式中，运种密封包围在制品 的外面，由此阻止液体或气体进出密封的制品的任何区域。
[0009] US'727继续批露了在低溫多晶娃化TP巧（与固相结晶加工相比的低溫，固相结 晶加工可最高达约750°C)设备制造过程中，可使用约600°C或更高的溫度，真空，和湿 蚀刻环境。运些条件限制可使用的材料，并对载体/薄片材提出了很高的要求。因此，本 领域所需的是一种载体方法，该方法利用制造商的现有资金基础结构，使得能加工薄玻璃 (即厚度《0. 3mm厚的玻璃），且在较高的加工溫度下不污染或损失薄玻璃和载体之间的结 合强度，和其中在加工结束时能容易地将薄玻璃与载体解除结合。
[0010] 如US'727所述，US'727批露的方法的商业化优势之一是制造商将能使用它们现 有的对加工设备的资金投入，并获得用于例如PV，OLE化LCD和图案化薄膜晶体管灯FT)电 子装置的薄的玻璃板的益处。此外，该方法实现加工灵活性，包括用于清洁和表面制备薄玻 璃片材和载体来促进结合；用于强化结合区域中在薄片材和载体之间的结合；用于保持非 结合（或强度减少/降低的结合）区域中薄片材与载体的可释放性；W及用于切割薄片材 来促进从载体的提取。
[0011] 在玻璃和玻璃结合过程中，清洁玻璃表面来去除所有的金属、有机物和微粒 残留物，并得到大体娃醇封端的表面。首先使玻璃表面亲密接触，其中范德华力和/或 氨-键结合力将它们拉在一起。借助热量和任选的压力，表面娃醇基团缩合W在整个界 面形成强力共价Si-O-Si键，永久性地烙合玻璃工件。金属、有机物和微粒残留物通过 隐藏表面防止结合所需的亲密接触来阻止结合。还需要高娃醇表面浓度来形成强力结 合，单位面积上的结合数目由在相对的表面上的两娃醇物质反应W缩合出水的概率决定。 朱拉威尔狂huravlel)报道对于良好水合的氧化娃，平均径基数/nm2是4. 6-4. 9。朱拉 威尔LT.狂huravlel,L.T.),无定形氧化娃的表面化学，朱拉威尔模型（TheSurface QiemistryofAmo;rphousSiUka,ZhuravlevModel),《胶体和表面A:理化工程方面 (ColloidsandSurfacesA:PhysiochemicalEngineeringAspects)》173 (2000) 1-38。在 US'727中，在结合周界之内形成非结合区域，所述的形成运种非结合区域的主要方式是 增加表面粗糖度。平均表面粗糖度大于2nmRa可阻止在升高溫度的结合过程中形成玻璃 和玻璃结合。在由相同发明人在2012年12月13日提交的、题目为"用于控制片材和载体 之间的结合的促进的加工（FacilitatedProcessingforControllingBondingBetween aieetandCarrier)"的美国临时申请系列号61/736, 880(下文称为US'880)中，通过控 制载体和薄玻璃片材之间的范德华力和/或氨键结合形成受控的结合区域，但也还使用了 共价结合区域。因此，虽然US'727和US'880中使用载体用于加工薄片材的制品和方法 能耐受FTO加工的苛刻环境，但对于有些应用而言不利地是，由于结合区域中薄玻璃和玻 璃载体之间的强力共价键阻止了载体的再次利用，在所述结合区域中，该薄玻璃和玻璃载 体通过粘附力为~1000-2000mJ/m2的共价作用（例如Si-O-Si)结合进行结合，该粘附力在 玻璃断裂强度的量级。擦开/剥离不能用来从载体分离共价地结合部分的薄玻璃，因此， 不能从载体去除整个薄片材。相反，划割和提取上面具有装置的非结合区域，留下在载体上 的薄玻璃片材的结合的周界。 柳1引概述
[0013] 鉴于上述，本领域需要薄片材（sheet)-载体制品，其可耐受Fro加工的苛刻条 件，包括高溫加工（不发生脱气，脱气与使用该制品的半导体或显示器制备过程是不兼容 的），但又允许从载体去除整个区域的薄片材（所有区域一次性去除，或者分成几部分去 除），从而可W再次利用载体来加工另一薄片材。本文描述了控制载体和薄片材之间的粘附 W形成临时结合的方法，该临时结合强到足W耐受FTO加工（包括LTPS加工），但又弱到 甚至在高溫度加工之后，允许解除片材与载体的结合。运种受控的结合可用来形成具有可 再利用性的载体的制品，或者在载体和片材之间具有受控的结合和共价结合的图案化的 区域的制品。具体来说，本发明提供表面改性层（包括各种材料和相关的表面热处理）， 可在薄片材和/或载体上提供该表面改性层，从而同时控制薄片材和载体之间的室溫范德 华力和/或氨键结合和高溫共价结合。更具体来说，可控制室溫结合，从而在真空加工、湿 加工和/或超声清洁加工过程中，足W将薄片材和载体固定在一起。且同时，可控制高溫 共价结合，从而阻止高溫加工过程中薄片材和载体之间的永久结合，W及保持足够的结合 来阻止在高溫加工过程中发生脱层。在替代实施方式中，表面改性层可用来形成各种受控 的结合区域（其中在通过各种过程（包括真空加工、湿加工和/或超声清洁加工）之后，载 体和片材仍然是充分结合的），该受控的结合区域与共价的结合区域一起提供其它加工选 择，例如，甚至在将制品切割成更小的方块（dice)工件（piece)用于其它装置加工之后， 保持载体和片材之间的气密性。此外，有些表面改性层提供控制载体和片材之间的结合， 并同时减少FPD(例如LTP巧加工环境中苛刻条件下的脱气排放，该FTO加工例如包括高 溫和/或真空加工。
[0014] 在W下的详细描述中提出了本发明的附加特征和优点，其中的部分特征和优点对 本领域的技术人员而言由所述内容而容易理解，或按文字描述W及附图中所述实施各种方 面而被认识。应理解，前面的一般性描述和W下的详细描述都只是各种方面的示例，用来提 供理解要求保护的本发明的性质和特性的总体评述或框架。
[0015] 包括的附图提供了对本发明原理的进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成 说明书的一部分。附图图示说明了本发明的一个或多个实施方式，并与说明书一起用来说 明例如本发明的原理和操作。应理解，在本说明书和附图中掲示的各种特征可WW任意和 所有的组合使用。作为非限制性的例子，可W按所附权利要求中所述，将各种特征相互组 厶 1=1 O
[0016] 附图简要说明
[0017] 图1是制品的示意性侧视图，该制备具有使用在它们之间的表面改性层结合到薄 片材的载体。
[0018] 图2是图1所示制品的分解视图和部分剖视图。
[0019] 图3是氧化娃上表面径基浓度随溫度变化的关系图。
[0020] 图4是SCl-清洁的玻璃片材的表面能随退火溫度变化的关系图。
[0021] 图5是沉积在玻璃片材上的薄含氣聚合物膜的表面能随制备膜的成分材料之一 的百分比的变化关系图。
[0022] 图6是通过结合区域结合到载体的薄片材的示意俯视图。
[0023] 图7是测试装置的示意图。
[0024] 图8是在不同条件下，不同材料的（图A所示的测试装置的不同部分）的表面能 随时间变化的关系图的集合。
[00巧]图9是不同材料的气泡面积变化百分数随溫度变化的关系图。
[00%] 图10是不同材料的气泡面积变化百分数随溫度变化的另一关系图。
[0027]详细描述
[00測在W下的详述中，为了说明而非限制，给出了说明具体细节的示例性实施方式，W提供对本发明的各种原理的充分理解。但是，对于本领域普通技术人员显而易见的是，在从 本说明书获益后，可WW不同于本文详述的其它实施方式实施本发明。此外，可省略对熟知 装置、方法和材料的描述，从而不会模糊对本发明的各种原理的描述。最后，在任何适用的 情况下，相同的附图注释表示相同的元件。
[0029] 在此，范围可W表示为从"约"一个具体值和/或至r约"另一个具体值的范围。当 表示运样一个范围的时候，另一个实施方式包括从一个特定值和/或到另一个特定值。类 似地，当使用前缀"约"表示数值为近似值时，应理解，具体数值形成另一个方面。还应理解 的是，每个范围的端点值在与另一个端点值有关和与另一个端点值无关时，都是有意义的。
[0030] 本文所用的方向术语，例如上、下、左、右、前、后、顶、底，仅仅是参照绘制的附图而 言，并不用来表示绝对的取向。
[0031]如本文中所用，单数形式的"一个"、"一种"和"该"包括复数指代形式，除非文中 另有明确说明。因此，例如，提到的一种"组件"包括具有两种或更多种运类组件的方面，除 非文本中有另外的明确表示。
[0032] 在US'727和US'880中，提供了用于使得能在载体上加工薄玻璃片材的解决方 案，通过使至少一部分的薄玻璃片材仍然是"非结合的"从而可从载体去除在薄玻璃片材 上加工的装置。但是，通过形成共价的Si-O-Si键，使薄玻璃的周界永久性地（或共价地， 或气密性地）结合到载体玻璃。运种共价地结合的周界阻止再次利用载体，因为不能在不 损坏薄玻璃和载体的情况下把薄玻璃从该永久性地结合的区域去除。
[0033] 为了保持有益的表面形状特征，载体通常是显示器级别玻璃基材。因此，在一些 情况下，仅仅在使用一次后就丢弃载体是非常浪费和昂贵的。因此，为了降低制造显示器 的成本，需要能再次利用载体来加工多于一片薄片材基材。本发明详细描述用于能使薄片 材通过Fro加工流水线（lines)的苛刻的环境加工的制品和方法，包括高溫加工一其中高 溫加工是在>400°C的溫度下的加工，并可取决于制备的装置类型而变化，例如，在无定形 娃或无定形氧化铜嫁锋（IGZO)背板加工中最高达约450°C的溫度，在晶体IGZO加工最高 达约500-550°C，或在典型的LTPS加工中最高达约600-650°C-并仍然允许在不损坏（例 如，其中载体和薄片材中的一种破碎或断裂成两块或更多块）薄片材或载体的情况下，容 易地将薄片材从载体去除，由此可再次利用载体。
[0034] 如图1和2所示，玻璃制品2具有厚度8,并包括具有厚度18的载体10,具 有厚度28的薄片材20(即，具有厚度《 300微米的薄片材，包括但不限于厚度为例 如，10-50 微米，50-100 微米，100-150 微米，150-300 微米，300, 250, 200,190, 180, 170 ，160, 150140, 130, 120, 110, 100,90,80, 70,60, 50,4030, 20,或 10 微米），和具有厚度 38 的表面改性层30。玻璃制品2设计成使得能在设计用于较厚片材（即，厚度4mm，例 如，.4mm,. 5mm,. 6mm,. 7mm,. 8mm,. 9mm,或1.Omm量级的那些片材）的装置上加工薄片材 20,但薄片材20自身《300微米。目P，将厚度8 (其是厚度18, 28,和38之和）设计成等于 较厚片材的厚度，该较厚片材是设备一例如，设计来在基材片材上设置电子装置组件的设 备一所设计来加工的工件（piece)。例如，假设厚度38可忽略，如果加工设备设计用于700 微米的片材，且薄片材的厚度28是300微米，那么将厚度18选定为400微米。目P，表面 改性层30并未按照比例显示，相反仅仅为了说明性目的将其显著夸大。此外，表面改性层 显示为切开的。实际上，当提供可再次利用的载体时，表面改性层在结合表面14上均匀地 设置。通常，厚度38在纳米量级，例如0. 1-2. 0皿，或最高达10皿，和在一些情况下可最 高达100皿。厚度38可用楠圆光度仪（ellipsometer)来测量。此外，表面改性层的存在 可通过表面化学分析例如通过ToFSims质谱来检测。因此，厚度38对制品厚度8的贡献 可忽略，在计算决定用于加工具有厚度28的给定薄片材20的载体10的合适的厚度18时， 可忽略厚度38。但是，当表面改性层30到达具有任意显著的厚度38的程度时，在决定用 于给定薄片材20的厚度28的载体10的厚度18,W及加工装置所设计的给定厚度时，应考 虑该厚度38。
[0035] 载体10具有第一表面12,结合表面14,周界16,和厚度18。此外，载体10可 为任意合适的材料例如包括玻璃。载体并非必须是玻璃，但相反可为陶瓷，玻璃-陶瓷或 金属（因为表面能和/或结合可按照类似于下文设及玻璃载体所述的方式进行控制）。如 果载体10由玻璃制成，载体10可为任意合适的组合物，包括侣娃酸盐、棚娃酸盐、棚侣娃 酸盐、钢巧娃酸盐，且取决于其最终应用可包含碱或不含碱。厚度18可为约0.2-3mm，或更 大，例如 0. 2, 0. 3, 0. 4, 0. 5, 0. 6, 0. 65, 0. 7, 1. 0, 2. 0,或 3mm，或更大，并将取决于厚度 28 和厚度38(当厚度38是不可忽略的情况下），如上所述。此外，载体10可由一层（如图 所示）或结合在一起的多层（包括