装置改性的基材制品及其制备方法与流程

本申请要求2014年04月09日提交的、题目为“装置改性的基材制品及其制备方法”的美国专利申请号61/977364的优先权，其全文通过引用结合于此。

本申请涉及但不要求下述共同拥有和转让的共同待审的专利申请的优先权：2012年02月08日提交的、题目为“使用载体加工柔性玻璃”的美国序列号61/596727；2013年10月14日提交的、题目为“具有低弹性模量层和保留强度的制品”的美国序列号14/053093；2013年10月14日提交的、题目为“具有中等粘合和保留强度的层压件制品”的美国序列号14/053139；2012年12月13日提交的、题目为“用于控制片材和载体之间结合的促进的加工”的美国序列号61/736880；和2012年12月12日提交的、题目为“玻璃和制备玻璃制品的方法”的美国序列号61/736887。

本申请涉及但不要求下述申请的优先权：2014年04月09日提交的、题目为“包括具有中等粘合和保留强度的膜的玻璃制品”的USSN14/248,868。

本文所述的任何出版物或专利文献的全文内容通过参考结合于本文。

背景

本发明涉及层压件制品,层压件制品的制造和使用,以及具有装置改性的表面的玻璃片制品或非玻璃片制品，其用于或用作例如电气或电子装置。此外，本发明涉及一种用于粘合和脱粘玻璃片制品或非玻璃片制品与载体基材的方法。

概述

在一些实施方式中,本发明提供具有装置改性的表面的玻璃装置基材或非玻璃装置基材。

在一些实施方式中,本发明提供包含可逆地粘结到可再次使用的载体的玻璃装置基材工件的层压件制品,所述层压件在界面处具有消耗硅和氧且富集氟和碳的玻璃表面。

在一些实施方式中,本发明提供一种用于粘结和脱粘层压件的方法，所述层压件包含玻璃装置基材工件和用于所述工件的载体基材。

在一些实施方式中,本发明提供一种用于在载体和薄玻璃装置基材之间形成适度或中等强度粘结或粘附从而形成临时粘结的方法,所述临时粘结强到足以耐受例如薄膜晶体管(TFT)加工,但所述粘结弱到足以在装置基材的表面加工完成之后实现及时地脱粘或分离载体基材和玻璃装置基材。中等强度粘结或适度粘结性质实现可再次使用的载体功能和制造循环。适度粘结性质可为例如在载体基材和装置基材工件之间区域的一个或多个部分中,或在载体基材和装置基材工件之间的整体区域中。

附图简要说明

在本发明的实施方式中：

图1显示本文所述的可再次使用的载体工艺(100)的示意图。

图2A和2B显示用于CF₄和CHF₃等离子体聚合物处理的玻璃表面的接触角(图2A)和表面能(图2B)的变化。

图3A和3B显示用于氟碳等离子体处理的用不同摩尔分数的CF₄和CHF₃处理的玻璃表面的如通过XPS所测量的氟(310)和碳(320)和氧(330)的表面浓度(图3A)以及如通过XPS所测量的无机氟原子(粘结到金属)的浓度(340)和有机氟原子(在含氟聚合物中)的浓度(350)(图3B)。

图4显示如通过XPS所测量且用原子％表示的用于独立的CHF₃或CF₄等离子体处理的玻璃表面元素组成随着增加形成聚合物的等离子体处理时间的变化。

图5A到5B显示用于选定表面处理的粘附或粘结能作为退火温度(图5A)和退火时间(图5B)的函数的变化。

图6是具有插入器的薄片材和载体的俯视图。

图7是沿着图6的线7-7获得的薄片和载体的横截面视图。

图8是横截面视图，这类似于图20的横截面视图，但具有设置在薄片上的额外的装置。

详细描述

下面将参考附图(如果有)详细描述本发明的各种实施方式。对各种实施方式的参考不限制本发明的范围，本发明范围仅受所附权利要求书的范围的限制。此外，在本说明书中列出的任何实施例都不是限制性的，且仅列出要求保护的本发明的诸多可能实施方式中的一些实施方式。

定义

“原子％”、“原子％”等指原子或原子的百分比。

“临时粘结”指本文所述的层压件的玻璃装置基材和载体基材之间的非毁灭性和可逆的粘附,所述粘结足以耐受进一步的表面改性加工,但可使用例如机械力来破坏所述粘结以实现分离加工的薄玻璃装置基材和载体基材。

“薄玻璃装置基材”指例如,玻璃,并具有如本文所定义的厚度。

“包括”、“包含”或类似术语意为包括但不限于，即内含而非排它。

用来描述本发明实施方式的修饰例如组合物中成分的量、浓度、体积、加工温度、加工时间、产量、流速、压力、粘度等数值及它们的范围或者组分的尺寸等数值以及它们的范围的“约”指数量的变化，可发生在例如：制备材料、组合物、复合物、浓缩物、组分零件、制品制造或应用制剂的典型测定和处理步骤中；这些步骤中的无意误差；制造、来源或用来实施所述方法的原料或成分的纯度方面的差异中；以及类似考虑因素中。术语“约”还包括由于具有特定初始浓度或混合物的组合物或制剂的老化而不同的量，以及由于混合或加工具有特定初始浓度或混合物的组合物或制剂而不同的量。

“任选的”或“任选地”意指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，描述内容包括事件或情况发生的场合以及事件或情况没有发生的场合。

除非另外说明，否则，本文所用的不定冠词“一个”或“一种”及其相应的定冠词“该”表示至少一(个/种)，或者一(个/种)或多(个/种)。

可采用本领域普通技术人员熟知的缩写(例如，表示小时的“h”或“hr”，表示克的“g”或“gm”，表示毫升的“mL”，表示室温的“rt”，表示纳米的“nm”以及类似缩写)。

在组分、成分、添加剂、尺度、条件、时间和类似方面公开的具体和优选的数值及其范围仅用于说明，它们不排除其他限定数值或限定范围内的其他数值。本发明的设备和方法可包括本文所述的任何数值或数值、具体数值、更具体的数值和优选数值的任何组合，包括明示或暗示的中间值和范围。

在一些实施方式中,本发明提供一种通过表面改性形成临时粘结的方法,所述表面改性在工件基材表面的至少一部分和玻璃载体基材表面的至少一部分之间构建适度或中等粘附，以制造用于从工件基材制备装置改性的基材的层压件。

层压件中的临时粘结情况消除了废弃物，且可通过允许制造商来重复利用载体部件来在薄玻璃片上的装置制造来降低制造成本，如图1示意性地所示。

在一些实施方式中,本发明提供一种制备层压件制品的方法，所述方法包括:在玻璃载体基材以及工件例如玻璃片、玻璃基材或非玻璃基材(例如,柔性玻璃片或硅晶片)的至少一部分之间形成临时粘结。

形成临时粘结可通过下述来实现：例如,处理来实施表面改性,所述表面改性在工件和载体基材之间构建适度粘附。

中等或适度粘附可通过下述来取得：硅原子和氧原子的表面层消耗以及氟原子和碳原子的表面层富集。硅原子的消耗还导致在玻璃工件或载体基材中其它阳离子的相对富集,所述其它阳离子不与硅原子一起消耗。例如,如处理的表面层中二氧化硅中硅原子的消耗导致氧化铝和碱土原子的相对富集。在一些实施方式中,改性的表面可通过例如蚀刻过程来形成。然而,沉积过程或蚀刻过程可消耗玻璃工件表面的二氧化硅、硼和其它玻璃组分，结果可相对地使玻璃工件表面富集碱土和氟反应产物。

取决于蚀刻气体和聚合物形成剂的相对比例，改性的表面的表面能可在例如和玻璃之间调节。在优选的实施方式中,将包含高比例的蚀刻气体的等离子体暴露于聚合物形成剂可构建高度极性的表面，其具有在改性的玻璃表面上的稀少的碳基聚合物覆盖，其中大多数金属和氧的键合已被金属和氟的键合取代。这个高度极性表面呈现高表面能，其易于与玻璃粘结，前提是表面粗糙度较小，例如小于约2nm。临时粘结优选地强到足以耐受平板显示器(FPD)加工,包含例如湿法超声、真空、和热过程，且仍然保持在施加足够的剥离力后是可脱粘的(de-bondable)。脱粘允许崩解层压件,即从因为中间加工在薄玻璃片表面上具有例如装置或结构的加工的薄玻璃片分离玻璃载体基材。如有需要，分离的玻璃载体可重复地在本文所述的方法的多次循环中再次使用。

在一些实施方式中,本文所述的方法使用柔性玻璃片(即,工件)与玻璃载体的适度粘结,所述适度粘结实现后续地从载体除去薄玻璃片，从而提供可再次使用的载体。

在多个方面中，本发明的方法是有优势的，包括例如：

消除柔性玻璃片和玻璃载体基材之间的空气间隙,所述空气间隙在现有方法中披露，从而提供在真空、超声和湿加工中的更大的制造可靠性；

提供柔性、薄的等玻璃片或非玻璃片工件，其具有更平坦的平面加工表面，其可通过减少在层压件之内的高度变化来改善用户在工件和加工(例如,光刻)上的电路或装置建造的获得范围(latitude)。

提供更简单的粘结表面制备和粘结表面加工；

提供更容易的从载体基材脱粘或分离工件；

提供可再次使用的载体基材；和

在工件和载体基材之间提供粘结表面，其比市售的聚合物晶片粘结方法提供更高的热稳定性。

在一些实施方式中,本文所述的柔性基材提供使用例如卷对卷加工来成本更低地制造装置的机会，以及制备更薄、更轻、更柔性和耐久显示器的潜能。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的成套工具,所以把柔性基材层压到载体基材和通过片材-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有价值提案提供短期的解决方案。已证实在聚合物片材例如聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate)(PEN)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的上限温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OLED装置的环境降解，其中通常需要近乎气密性的封装。薄膜包封提供克服这个限制的有希望的潜在的解决方案，但尚未证实包封方法能提供可接受的大规模生产的产率。

按照类似的方式，可使用已经层压到一种或更多种柔性玻璃基材的玻璃载体基材来制造显示装置。预期柔性玻璃基材的低渗透性和改善的耐温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。

如上所述的共同拥有和转让的USSN 61596727提及首先通过范德华力将薄片材例如柔性玻璃片粘结到载体，然后在某些区域增加粘结强度，同时保留在加工薄片材或载体以在其上形成装置之后除去薄片材的能力,所述装置包括例如电子装置或显示器装置,电子装置或显示器装置的组件,OLED材料，光伏(PV)结构,或薄膜晶体管。将薄玻璃的至少一部分粘结到载体基材，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,即,薄片材和载体之间的粘结密封是气密性的，在一些优选的实施方式中，这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。

转让给Asahi的JP2013184346和WO2013179881提及一种可剥离的玻璃层压体，其具有含第一无机层的支撑基材,和提供有第二无机层的含无机层的玻璃基材,第一无机层和第二无机层中的一种或两种包含下述的至少一种:金属氧化物,金属氮化物,金属氧氮化物,金属碳化物,金属碳氮化物,金属硅化物,或金属氟化物。

在低温多晶硅(LTPS)装置制造工艺中，可使用接近或大于600℃的温度、真空和湿法蚀刻环境。这些条件限制可使用的材料，且对包括载体基材和片材基材的层压件的组件提出了较高的稳定性要求。

在一些实施方式中,本发明提供一种拥有将柔性玻璃片粘结到载体基材来形成层压件,加工层压件,例如在柔性玻璃片的外部未粘结的表面上构建电路或装置,和从载体脱粘柔性玻璃片的方法。所述方法可使用现有的投资基础设施，实现加工薄柔性玻璃例如厚度小于或等于0.3mm厚的玻璃,且在更高加工温度下不污染或损失薄柔性玻璃和载体基材之间的粘结强度,以及在加工结束时所得表面或装置改性的薄柔性玻璃容易地从载体基材脱粘。

在一些实施方式中,本发明提供一种具有可观的操作灵活性的方法，包括例如：清洁和表面准备柔性玻璃片和载体基材以促进粘结；在粘结区域处，在柔性片材和载体基材之间保持足够的粘结强度；保持柔性片材从载体基材的释放能力；和任选地清洁分离的载体基材用于在方法中重复利用。

在一些实施方式中,在玻璃-和-玻璃粘结工艺中，可在层压连接之前清洁工件和载体基材玻璃表面来除去所有外来金属、有机物和颗粒残留物，并留下大多数硅醇封端的接触表面。

如果使用热量和任选地压力首先使玻璃接触表面亲密接触，其中范德华力将它们牵拉在一起，那么表面硅醇基团可缩合来越过相对的玻璃表面之间的界面形成较强的Si-O-Si键，从而将相对的玻璃工件永久地融合在一起，导致在不破碎的情况下不能使相对的工件分离。金属、有机物和颗粒残留物可用来通过遮蔽至少一个玻璃表面和阻止亲密接触来阻止或限制相对玻璃工件的粘结,对于工件基材和载体基材玻璃之间的进一步的适度粘结可能需要所述遮蔽。

高硅醇表面浓度可在相对玻璃工件之间形成不利的高强粘结。每单位面积的粘结数目将通过相对表面上两个硅醇物质反应缩合出水的概率来测定。Zhuravlel报道对于良好水合的二氧化硅，平均羟基数/nm²是4.6-4.9。(参见Zhuravlev,L.T.,无定形二氧化硅的表面化学，Zhuravlev模型(The Surface Chemistry of Amorphous Silika,Zhuravlev Model),《胶体和表面A：物理化学工程方面(Colloids and Surfaces A:Physiochemical Engineering Aspects)》,173(2000)1-38)。

在上述提及的共同待审的USSN 61/596727中，在粘结的周界之内形成非粘结区域，且所述的用于形成这种非粘结区域的主要手段是增加表面粗糙度。需要大于2nm Ra的粗糙度来阻止在粘结过程的升高的温度阶段形成相对的玻璃-和-玻璃粘结。在共同待审的USSN 61/736880中，通过弱化载体和薄玻璃之间的范德华力粘结，来形成非粘结区域。

热、真空、溶剂、酸性和超声平板显示器(FPD)加工要求薄柔性玻璃牢固地粘结到载体。

在用于FPD背板制造的大量生产中，使用3种晶体管技术，包括：无定形硅(aSi)底栅TFT；多晶硅(pSi)顶栅TFT；和无定形氧化物(IGZO)底栅TFT。一般方法从清洁玻璃基材开始，通常使用超声或超音搅拌在热的碱性溶液中，然后进行DI水淋洗。

可在多个材料沉积和光刻图案化然后进行材料蚀刻的减法循环中制造装置结构。可通过真空工艺(例如溅射金属、透明导电氧化物和氧化物半导体，在150-450℃的升高的温度下化学气相沉积(CVD)沉积无定形硅、氮化硅和二氧化硅)来沉积金属、介电和半导体材料。其它热加工步骤可包括例如最高达600℃的p-Si结晶，350-450℃的氧化物半导体退火，最高达650℃的掺杂剂退火和约200-350℃的接触退火。可通过下述来图案化层：聚合物光刻胶(resist)的光刻图案化、蚀刻和随后的光刻胶剥落。可使用真空等离子体(干燥)蚀刻和酸性湿法蚀刻工艺。在FPD加工中，通常通过热溶剂和例如与超声或超音搅拌一起，来剥落光刻胶。

粘合剂晶片粘结广泛用于微电机械系统(MEMS)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(Brewer Science)和汉高(Henkel)出售的粘合剂通常是约为5-200微米厚的聚合物粘合剂层。这些层的较大的厚度可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。这些材料在高于约250℃时可热分解和脱气。这些材料还可通过作为在后续的过程或加工步骤中脱气的气体、溶剂和酸的槽，在下游步骤中导致污染。

薄玻璃工件和玻璃载体之间极强的共价键可排除载体的完全分离和可再次使用性。

在上述提及的共同待审的USSN6 1/596727中，申请人演示了通过绕着结合到载体的薄玻璃片的周界形成高强共价键的FPD，且结合到载体的薄玻璃片是耐久的，足以耐受FPD加工。但是，载体是不可再次使用的。周界通过具有约2000mJ/m²的粘附力的共价的Si-O-Si键接永久粘结,这在玻璃的断裂强度的量级，其约为2500mJ/m²。不能使用撬或剥离来分离柔性玻璃工件和载体。相反，划割和提取具有表面建造的装置的未粘结的中央，在载体上留下作为残余物的粘结的周界。

虽然无意受限于理论，但已广泛地研究和报道了表面粘附理论(“用于表面能和界面能估算的理论.I.界面张力的推导和应用(A theory for the estimation of surface and interfacial energies.I.derivation and application to interfacial tension)”,L.A.格利法科(L.A.Girifalco)和R.J.固德(R.J.Good),J.Phys.Chem.,61,904(1957))。

在共同待审的USSN 61/736887中，已表明薄等离子体含氟聚合物表面处理可使玻璃表面能在和水之间变化。

通过表面改性将范德华力和共价相互作用精确地控制在它们的分数数值来获得所需的粘附能是本发明的一方面。

在一些实施方式中,本发明提供一种制备支撑在玻璃载体基材上的装置改性的基材的方法,所述方法包括下述步骤：

处理玻璃装置基材第一表面的至少一部分,玻璃载体基材第一表面的至少一部分,或其组合,其中处理的玻璃表面具有:

约0.1-约14原子％的硅；

约1-约40原子％的氧；

约3-60原子％的碳；

约5-65原子％的氟；和

约1:1-约1:3的金属和氟(M:F)原子比例；

使处理的玻璃表面接触未处理的或类似-处理的配对的(counterpart)玻璃装置基材或玻璃载体基材，从而形成包含粘结到玻璃载体基材的玻璃装置基材的层压件；

用至少一种装置表面改性处理改性层压件的玻璃装置基材的未粘结第二表面的至少一部分；和

任选地分离具有装置改性的第二表面的玻璃装置基材与玻璃载体基材。

在一些实施方式中,当装置改性的基材是玻璃,例如,(“EXG”)时,处理的表面或界面可优选地具有:

约2-约9原子％的硅；

约7-约14原子％的氧；

约4-10原子％的碳；和

约45-60原子％的氟,如通过XPS所测量。

测量的原子％可根据所选定的表面测量方法而变化,例如,XPS或ESCA可检测表面的最外部的10nm,例如2-6nm。

在一些实施方式中,所述方法还可包括在至少一种装置表面改性处理中，将层压件在约200-约700℃下加热1秒到1200分钟。

在一些实施方式中,处理可包含或包括,例如:使玻璃表面的至少一部分接触氟碳等离子体，所述氟碳等离子体包含聚合试剂或蚀刻剂,或其组合。

在一些实施方式中,聚合试剂可包含或包括例如CHF₃,C₄F₈,C₃F₆,C₃F₈,H₂,CH₄,选自烷烃、烯烃、烷基、芳香族的具有3-12个碳原子且不含氟原子的烃,或其组合中的至少一种，且蚀刻剂包括CF₄,C₂F₆,NF₃,SF₆,HF,或其组合中的至少一种。

在一些实施方式中,层压件可在玻璃装置基材和玻璃载体基材之间具有含约100-约2,000mJ/m²粘合强度的界面粘结。

在一些实施方式中,处理可例如在玻璃装置基材和玻璃载体基材上实现,或者可只在玻璃装置基材或玻璃载体基材中的一种上实现。

在一些实施方式中,玻璃装置基材可具有例如约10-约500微米的厚度,载体玻璃基材具有例如约200微米-3毫米的厚度,且玻璃装置基材和玻璃载体基材之间的界面粘结层的厚度是例如从约单一原子层到约100纳米。

在一些实施方式中,用至少一种装置表面改性处理的改性选自例如下述的至少一种:蚀刻、涂覆、印刷、电镀、气相沉积、溅射和类似改性处理,或其组合。

在一些实施方式中，分离可为例如下述中的至少一种：

从玻璃载体基材剥离装置表面改性的玻璃装置基材,和/或从玻璃装置基材剥离玻璃载体基材；以及

使玻璃装置基材或玻璃载体基材中的至少一种接触抽吸装置、夹具装置、刀边缘或其组合。

在一些实施方式中,所述方法还可包括例如清洁分离的玻璃载体基材，用于在所述方法中重复地再次使用。

在一些实施方式中,玻璃载体基材和/或玻璃装置基材可为例如柔性的、刚性的，或者具有中等柔性或刚性。

在一些实施方式中,本发明提供层压件玻璃制品,其包含:

粘结到玻璃载体基材的玻璃装置基材，所述玻璃载体基材具有已用选自下述的等离子体处理的至少一个粘结表面：

含氟聚合物；

氟化蚀刻剂的反应产物；

或其组合，

其中玻璃装置基材和载体玻璃基材之间的界面粘结强度是约100-约1,000mJ/m²,玻璃装置基材和玻璃载体之间的界面具有约1-约14原子％的硅含量；约5-60原子％的氟含量,且玻璃装置基材和玻璃载体基材之间的界面具有约1:1到1:3的金属和氟(M:F)原子比例。

在一些实施方式中,与玻璃载体基材的面部接触面积相比，玻璃装置基材或装置改性的基材具有更小、更大或相同尺寸的面部接触面积。

在一些实施方式中,制品还可包含,例如具有至少一个装置改性的表面区域的层压件制品中的玻璃装置基材的未粘结第二表面。

在一些实施方式中,玻璃装置基材可具有约20-约500微米的厚度,载体玻璃基材具有约200微米-约3毫米的厚度,且玻璃装置基材和玻璃载体基材之间的界面粘结层的厚度可为例如约单一原子层到约100纳米。

在一些实施方式中,本发明提供一种制备包含装置基材的层压件制品的方法，所述装置基材具有支撑在玻璃载体基材上的装置改性的半导体基材,所述方法包括:

处理玻璃载体基材的第一表面的至少一部分,其中处理的第一表面具有:

约0.1-约14原子％的硅；

约1-约40原子％的氧；

约3-60原子％的碳；

约5-65原子％的氟；和

约1:1-约1:3的金属和氟(M:F)原子比例；

以及

使处理的第一表面接触装置半导体基材来形成层压件，所述层压件包含粘结到玻璃载体基材的处理的第一表面的装置半导体基材；

用至少一种装置表面改性处理来改性层压件的装置半导体基材的未粘结第二表面的至少一部分；和

任选地分离具有装置改性的第二表面的装置半导体基材与玻璃载体基材。

在一些实施方式中,玻璃装置基材可具有约20-约500微米的厚度,载体玻璃基材具有约200微米-约3毫米的厚度,且玻璃装置基材和玻璃载体基材之间的界面粘结层的厚度可为例如约单一原子层到约100纳米。

在一些实施方式中,所述方法还可包括例如在至少一种装置表面改性处理中，将层压件在约200-约700℃下加热1秒到1200分钟。

在实施方式中，处理可包括:使玻璃表面接触氟碳等离子体，所述等离子体包含聚合试剂、蚀刻剂或其组合；和

所述装置基材选自硅(Si),砷化镓(GaAs),或组合基材。

在一些实施方式中,聚合试剂可为例如CHF₃,C₄F₈,C₃F₆,C₃F₈,H₂,CH₄,选自烃基部分如烷烃、烯烃、烷基、芳香族的具有3-12个碳原子且不含氟原子的烃,或其组合中的至少一种，且蚀刻剂包括CF₄,C₂F₆,NF₃,SF₆,HF,或其组合中的至少一种。

在一些实施方式中,层压件可在装置半导体基材和玻璃载体基材之间具有含约100-约1,000mJ/m²粘合强度的界面粘结。

在一些实施方式中,装置半导体基材具有约20-约1000微米的厚度,载体玻璃基材具有约200微米-3毫米的厚度,且装置半导体基材和玻璃载体基材之间的界面粘结层的厚度是约单一原子层到约100纳米。

在一些实施方式中,用至少一种装置表面改性处理的改性可为例如下述的至少一种:蚀刻、涂覆、印刷、电镀、气相沉积、溅射,或其组合。

在一些实施方式中,制备装置半导体基材的方法还可包括例如清洁分离的玻璃载体基材，用于在所述方法中重复地再次使用。

在一些实施方式中,玻璃载体基材可为例如柔性的、刚性的，或者可具有中等柔性或刚性。

在一些实施方式中,装置基材可为例如柔性的、刚性的，或者具有中等柔性或刚性。

在一些实施方式中,所述层压件玻璃制品可包含例如:

粘结到玻璃载体基材的装置半导体基材,所述粘结包含玻璃载体，所述玻璃载体具有通过来自下述至少一种的等离子体处理改性的表面:含氟聚合物；氟化蚀刻剂与玻璃基材的反应产物；或其组合,

其中装置半导体基材和载体玻璃基材之间的界面粘结强度是约100-约1,000mJ/m²,装置半导体基材和玻璃载体之间的界面具有约0.1-约14原子％的硅含量；约5-60原子％的氟含量,且柔性玻璃片制品和玻璃载体之间的界面具有约1:1到1:3的金属和氟(M:F)原子比例。

在一些实施方式中,与玻璃载体基材的面部接触面积相比，装置半导体基材具有更小、更大或相同尺寸的面部接触面积。

在一些实施方式中,所述制品还可包含具有至少一个装置改性的表面的层压件制品中的装置半导体基材的未粘结第二表面。

在一些实施方式中,装置半导体基材具有约20-约1000微米的厚度,载体玻璃基材具有约200微米-约3毫米的厚度,且装置半导体基材和玻璃载体基材之间的界面粘结层的厚度可为例如约单一原子层到约100纳米。

参考附图，图1显示本文所述的可再次使用的载体工艺(100)的示意图。可再次使用的工艺(100)可包含例如,载体清洁或预调整步骤(110)，其中对载体基材(105)基材例如新的(105)或再次使用的(140)基材进行清洁(110)，从而制备清洁的或预调整的载体(105或140)。载体(105)可为例如,由玻璃、陶瓷等材料或者材料的组合制成的片材或卷材供应物。可对所得载体(105或140)进行本文所述的粘合剂表面调整或粘合剂表面处理(115)，从而例如使用延长的处理或更优选地的使用更短的处理来沉积粘合剂层，在处理的载体(106)上形成化学改变的界面(117)。粘合剂处理可为例如加法等离子体含氟聚合物处理,减法蚀刻剂处理,或其组合,如本文所述。接下来,在粘结或组合(120)步骤中，具有粘合剂调整表面处理(117)的载体(106)接收工件(122),例如柔性玻璃片,从而提供层压件。粘合剂调整或表面处理可包括在存在或不存在工件(122)的情况下，加热调整的表面(117)和/或载体(106)。所述层压件包含粘结的或组合的工件(122)和载体(106),可进行例如一个或多个装置表面改性步骤(125),这改性了柔性玻璃片工件(122)的外部加工表面,即在不面向或不直接接触载体(106)或不直接接触界面粘合剂层(117)的工件表面上,从而提供具有外部表面改性的层压件，其包含组合的工件(122)和载体(106)且在工件(122)上具有装置改性的加工表面(127)。装置或加工表面改性可包含显著改变加工表面至少一部分的任意一个或多个可兼容的步骤,例如加法加工、减法加工,或其组合,例如涂覆、沉积、受控的形貌改变、划割、切割、钻孔、机械加工、电路构建、装置构建、平板显示器(FPD)制造和类似表面改性,或其组合。具有改性的加工表面(127)的包含组合的工件(122)和载体(106)的层压件可通过任何合适的方式、方法或设备来分离或脱粘(130),例如通过机械力或接触,例如使用刀边缘或刀片,抽吸杯或夹具,空气刀,和类似工具或技术，从而从载体(106)分离工件(135)，例如装置表面改性的玻璃片。如上所述，可清洁使用过的载体(140)，来制备再次使用的载体(105)，且可连续地重复如上所述的工艺。

图2A和2B显示用于CF₄和CHF₃等离子体聚合物处理的玻璃表面的接触角(图2A)和表面能(图2B)的变化。图2A中的接触角测量使用不同溶剂(210,水；215,二碘甲烷；和220,十六烷)。图2B中的表面能测量使用不同的能量度量标准(230,总能量；240,极性能量；和250,色散能量；其中总能量(230)是极性能量和色散能量之和,即,“240+250”)。通过拟合固液界面能的Wu模型(参见S.Wu,J.Polym.Sci C 34,19(1971))与3种测试液体：水、二碘甲烷和十六烷的3种接触角，来测量表面能和极性分量和色散分量。

图3A和3B显示用于在等离子体中具有不同CF₄和CHF₃摩尔分数的CF₄和CHF₃等离子体含氟聚合物处理的Eagle玻璃表面、如通过XPS所测量的氟(310)、碳(320)和氧(330)的表面浓度(图3A),以及因金属氟化物导致的氟原子浓度(340)和归因于含氟聚合物的氟原子浓度(350)(图3B)。在CF₄和CHF₃气体混合物中,氟的表面浓度变化较小(例如,49原子％到52原子％)，但碳浓度随着增加的CF₄下降。高氟浓度(49原子％-52原子％)和低氧(7.5原子％-12原子％)与形成金属氟化物表面的CHF₃和CF₄等离子体聚合物表面处理一致。

图4显示如通过XPS所测量的元素表面组成的变化作为不同等离子体处理时间的函数。在每一种情况下，气体流量是在50毫托(milli-torr)压力下的50标准立方厘米/分钟(sccm)。等离子体处理是纯CHF₃或纯CF₄(400,410,和420分别指6秒,60秒,和600秒CHF₃等离子体处理，且430,440,和450分别指6秒,60秒,和600秒CF₄等离子体处理时间)。还提供未处理的平坦玻璃的表面组成用于比较(460；阴性对照)。数据表明虽然对于6秒等离子体处理,碳的表面浓度小于10原子％,但氟的表面浓度超过40原子％。

图4还显示对于CF₄等离子体聚合物表面处理，在6秒之后，碳浓度或氟浓度增加较少。硅浓度、氧浓度和硼浓度随着CF₄等离子体暴露时间增加而下降,而Al,Mg,Ca,和Sr浓度随着CF₄等离子体暴露时间增加而增加。这与蚀刻玻璃表面和消耗表面硅,氧,和硼的CF₄等离子体处理一致。

用于粘结到SC1清洁的薄玻璃的CF₄和CHF₃等离子体聚合物处理的Eagle载体的粘结能变化相对于退火温度和退火时间的变化参见图5A,以及用于SC1处理的Eagle载体与SC1处理的薄玻璃的粘结能变化相对于退火温度和退火时间的变化参见图5B。

图5A显示用于通过如图2所述改变气体比例来制备的具有3种不同表面能的RIE模式CF4和CHF3处理的Eagle载体的粘附或粘结能变化相对于退火温度的变化:在40mJ/m²表面能(510)下，粘结能太弱且不足以耐受低温多晶(LTPS)加工。在55mJ/m²表面能(511)下，粘结能足以耐受LPTS加工；和在72mJ/m²表面能(512)下，仍然足以耐受LTPS加工但更难以从载体剥离掉柔性玻璃片。粘结能(SE)或粘附极限(515)是约2500mJ/m²，其中尝试的分离导致玻璃破碎失效。

图5B显示在100℃(520),150℃(521),200℃(522),250℃(523)和300℃(524)下，SC1处理的Eagle载体与SC1处理的薄玻璃的粘结能(SE)或层压件中柔性玻璃片与载体的粘附作为退火时间的函数。观察到粘结能随着增加的温度快速增加。在300℃(524)下,薄玻璃被永久地粘结，且在大于或等于10分钟的退火时间时，不能在不破碎的情况下除去。

使用楔测试方法(参见Tong,Q.Y.等，“半导体晶片粘结(Semiconductor Wafer Bonding)”,Annu Rev Mater Sci,卷号：28,期号：1,页码：215-241,1998)来实现粘结能(BE)测量。表面处理的载体和清洁的柔性玻璃之间的粘结能或粘附可通过插入薄的刀片并测量裂纹长度来测定。粘结能γ通过下述公式与载体杨氏模量E₁,载体厚度t_w1,柔性玻璃模量E₂,柔性玻璃厚度t_w2,刀片厚度t_b,和裂纹长度L相关联:

从图5A中的实施例可知，通过任选地与聚合物沉积组合的非均相蚀刻玻璃表面来形成富含碱土氟化物的消耗硅和氧的以及富集氟和碳的表面可容易地与其它高能表面例如玻璃特别是薄玻璃形成临时可除去的或可释放的粘结。

在一些实施方式中,柔性玻璃片可具有约50-约300微米的厚度,且载体玻璃制品可具有约200微米-3毫米的厚度。出乎意料地，在低于约600℃的温度下，消耗硅和氧且富集氟和碳的表面不永久地粘结到玻璃表面。

本文所述的表面处理可用于在半导体和/或插入器加工中处理薄晶片。本发明的一些例子总体涉及粘结到更薄的基材并从更薄的基材除去的载体，从而实现加工更薄的基材。具体来说，本发明的一些实施例涉及用于将晶片粘结到载体用于半导体和/或插入器加工且随后在这种加工之后从载体脱粘晶片的方法和设备。

通过在半导体晶片之上或之内形成有源(active)装置来制造半导体装置。半导体晶片可包括例如玻璃、硅、多晶硅、单晶硅、氧化硅、氧化铝、这些的组合，和/或类似物质。通常在单一晶片上制造数以百计或千计的集成电路(IC)或模头。通常，在晶片上依次沉积和图案化多个绝缘、导电和半导体材料层来形成IC。最上面形成的材料层之一通常包括用于粘结垫的层，其形成与下面的有源区域和晶片之内的组件的电气连接。

在形成IC之后，可对晶片进行背侧加工。背侧加工可包括薄化晶片来制备用于封装的晶片。例如，在一些技术中，背侧加工可包括形成与穿过晶片形成的穿过基材通孔的电气连接，用于提供背侧接触。在该例子中，通过例如研磨的过程来薄化晶片的背侧，从而使晶片背侧上的导电通孔暴露。这种薄化晶片的过程可损坏晶片边缘，且可使晶片在晶片的后续传输和加工过程中甚至更脆弱和易于损坏。

为了有助于减缓这些类型的损坏，可将载体连接到晶片。之前通常使用粘合剂来连接这种载体，且用于允许通过加工载体来加工晶片。此外，增加的载体强度支撑晶片，从而通过运输和/或加工造成的应力不损坏晶片。一种典型的载体可为使用粘合剂连接到晶片的玻璃基材。但是，已发现在加工过程中晶片可翘曲，且典型的载体不提供阻止翘曲的足够的支撑。作为晶片翘曲的结果，加工可失效和/或导致警报情况。IC制造的第一部分被称作前端制程(front-end-of-line)(FEOL)加工，其中在半导体中图案化有源晶体管、电阻器、和RC电路以及互连晶体管的局部布线。FEOL加工还可包括：井区形成；栅模块形成；源漏模块形成；DRIE(干燥反应性离子蚀刻)；PVD,Ti或Cu,或其它；CVD TiN或其它；PECVD SiO₂,或其它；电解Cu(或其它)电镀；Cu(或其它)退火；计量(X-射线或其它)；Cu(或其它)CMP(化学机械抛光)；Cu(H₂O₂+H₂SO₄)+Ti(DHF)湿法蚀刻；溅射粘附层(Ti或其它)；溅射种子层(Cu或其它)；光刻(光刻胶，曝光，剥落，蚀刻Cu)。因为与FEOL加工相关的一些高温(例如,≥500℃,在一些情况下,500℃-650℃,和在一些情况下最高达700℃)工艺，许多粘合剂基溶液不能使用，因为它们可不能保持粘结和/或它们可脱气污染物。许多粘合剂甚至在低得多的温度例如约300℃下脱气。其中在晶片上使用布线互连越过单个芯片和到达离开芯片位置的连接更长距离的粗布线的IC制造线的部分称作后端制程(back-end-of-line)(BEOL)布线。BEOL加工还可包括下述中的一种或多种：形成接触件、绝缘层、互连布线、RF屏蔽、钝化、ESD保护、粘结垫和用于芯片-到-封装解决方案的其它粘结位点。虽然BEOL加工温度通常低于FEOL加工温度，但介电沉积通常在350-450℃下进行，且大多数粘合剂在这些更低温度下脱气。此外，大多数临时粘合剂具有与晶片和载体材料不匹配的高CTE，且难以在使晶片上的精巧微观结构保持完整的同时除去。此外，粘合剂和晶片和/或载体材料之间的CTE不匹配可导致不利的晶片翘曲。还此外，当粘结到载体时粘合剂可进入插入器的通孔，并不利地阻止通孔的至少一部分的金属化。

因此，本领域需要耐受加工条件，特别是FEOL加工的高温需求的改进的载体-基材溶液。此外，可耐受FEOL的苛刻且在之后提供易于脱粘的载体-基材溶液将实现从开始就使用更薄的初始基材，由此减缓后端薄化的需求。即，典型的现有半导体工具设计用于加工在大于或等于500微米量级的晶片。但是，使用支撑晶片的载体，组合厚度只需在工具加工厚度范围之内。因此，例如,具有400微米厚度的载体可用于支撑100微米的晶片,且在现有半导体工具中加工该组合。使用本发明，因为甚至在高温加工之后实现方便分离的受控粘结，可将100微米晶片用作基材，由此避免废弃物和潜在的在晶片上形成装置之后的薄化的产率下降。耐受FEOL加工的能力将允许载体-基材溶液从具有≤200微米厚度的晶片开始,例如,200,190,180,170,160,150,140,130,120,110,100,90,80,70,60,50,40,30,或20微米。具有这种厚度(≤200微米，例如)的晶片可连接到载体，加工，且随后从载体除去。例如,当将多晶硅或单晶硅晶片用作基材时，这可为主要优势，因为这可避免除去和废弃非常昂贵的材料；可简单地在其刚形成的厚度下加工该材料。

此外，3D IC技术已被半导体工业广泛接受作为主要技术趋势来改善半导体性能，且无需任何更昂贵的先进光刻溶液或无需更大的芯片尺寸来容纳更多的电路。用于3D IC的这种技术依赖于薄化的硅IC，且还依赖于插入器来以平坦的构造(2.5D IC)在单一插入器上直接地在IC之间重新分布电气信号以及堆叠薄化的IC(3D IC)。

这些插入器可由多晶硅、单晶硅或玻璃制成，并通过将路径长度从毫米降低到微米来实现通讯速度的显著改善。例如，这种新技术的领先应用是场可编程的栅阵列(FPGA),由Xilinx(圣何赛(San Jose)，美国加利福尼亚州)制造的高端特种功能。

当下插入器特征在50um-100um厚度、200mm OD-300mm OD尺寸，且长期来看趋于更大尺寸的面板。在金属化之后通过其加工电气信号的通孔是5um OD-150um OD，且密度通常是1-20个通孔/平方毫米，这取决于设计和应用。插入器定义上就是薄的，因为厚的插入器导致不可接受的形式因素(高度)和性能(热量)障碍。薄通常认为是约100微米，但通常不超过200微米。另一方面，用于半导体的国际技术路线图(ITRS)允许小到50微米的厚度。同样地，这些厚度的基材通常不能在现有工具中加工。因此，本发明设想优选地使用载体，甚至在高温加工过程中该载体可保持与晶片连接，且在这种加工之后该载体又允许容易地释放晶片。

虽然插入器技术较新，但主要的插入器基材是单晶硅，且玻璃新兴作为替代。玻璃的吸引力是性能和成本，但目前不存在解决方案来实现这些用于玻璃的优势。本发明的概念允许在各种条件下(包括FEOL和BEOL)加工各种作为晶片的薄基材(包括硅和玻璃)，从而提供各种装置(包括IC、RC电路和插入器)。

本发明的粘结解决方案实现通过所有现有所需的加工步骤高产率和低加工时间地来加工薄形式的具有最终厚度的玻璃，以及薄化的硅。在通过金属化、分布层设置加工薄晶片之后，其可进行脱粘，使得薄化的和加工的插入器和/或IC保持完整。此外，使用具有已经薄化(在≤200微米量级)硅晶片的载体允许于在其上加工任何装置之前筛选晶片。因此，可降低成本和/或提高产率。

鉴于上述，本领域需要薄片材(sheet)–载体制品，其可耐受FEOL加工的苛刻，包括高温加工(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)。本文描述了控制载体和薄片材之间的粘附以形成临时粘结的表面处理，该临时粘结强到足以耐受FEOL加工(包括高温加工)，但又弱到甚至在高温度加工之后，允许解除片材与载体的粘结。具体来说,本发明提供表面处理，其可在薄片材和/或载体上提供该表面处理,从而同时控制薄片材和载体之间的室温范德华力和/或氢键合和高温共价键合。更具体来说,可控制室温粘结，从而在真空加工、湿加工和/或超声清洁加工过程中，足以将薄片材和载体固定在一起。且同时,可控制高温共价粘结，从而阻止高温加工过程中薄片材和载体之间的永久粘结,以及保持足够的粘结来阻止在高温加工过程中发生脱层。

使用形成临时粘结条件的表面处理的另一用处是提供使用在载体上的薄片材，从而在需要≥400℃(例如≥450℃,≥500℃,≥550℃,≥600℃)温度的工艺中加工薄片材,例如在FEOL加工中。即，薄片材可为晶片，所述晶片在无须后续地薄化它的厚度下加工。如本文所述的表面处理可用于提供在这种温度条件下再次使用载体。具体来说，这些表面处理可用于在薄片材和载体之间形成临时粘结,由此在加工之后，可将整个薄片材从载体分离。薄片材可一次性分离，或可分几部分分离，例如当首先去除在薄片材的部分上制备的装置和然后去除任何其余部分来清洁载体用于再次利用时。在通过作为整体除去薄片材或者通过除去薄片材的切割的部分且所述薄片材的切割的部分之和等于整体薄片材来从载体除去整体薄片材的情况下，可通过简单地在载体上放置另一薄片材来再次使用载体。或者,可清洁载体，并通过重新形成表面处理，准备用于再次携带薄片材。因为表面处理提供薄片材和载体之间的临时粘结,所以它们可用于其中温度是≥600℃的加工。当然，尽管这些表面处理可在温度≥600℃的加工过程中控制粘结表面能,但它们也可用于制备耐受较低温度加工的薄片材和载体组合,例如≥400℃的温度(例如≥450℃,≥500℃,≥550℃),且可用于这种低温应用中来控制粘结，例如在BEOL加工中。薄片材可为多晶硅或单晶硅晶片、硅晶片、玻璃、陶瓷、玻璃-陶瓷、石英、蓝宝石,具有≤200微米的厚度,且在FEOL加工中可在例如≥500℃的温度下加工来在其上形成RC电路、ICs或其它电子装置。在FEOL加工之后，可在不损坏电子装置的情况下，容易地从载体除去晶片。但是，在除去之前，晶片可进行进一步的低温加工，例如在BEOL加工中。

提供临时粘结的表面处理的第二个应用是制造插入器。在这种情况下，薄片材是插入器，其可为由任何合适材料制成的晶片，包括例如,硅,多晶硅,单晶硅,玻璃,陶瓷,玻璃-陶瓷,石英,蓝宝石,且例如其可具有≤200微米的厚度。

现在将结合图6-8，来描述插入器及其制造的示例。

参考图6,薄片材20可通过受控的粘结区域40粘结到载体10,即,其中在薄片材20和载体10之间形成临时粘结的区域。

在该实施方式中,载体10可为玻璃基材或具有与玻璃相似表面能的另一种合适材料,例如,硅,多晶硅,单晶硅,陶瓷,玻璃-陶瓷,蓝宝石,或石英。使用玻璃基材的优势在于可以相对低的成本获得具有极小厚度变化的平坦片材，避免了对昂贵载体基材的需求。此外，使用玻璃时可以成本有效的方式来获得高质量。即，可非常廉价地制备非常均匀厚度的玻璃基材，并用作载体。但是，使用本发明的表面处理时，不像其中晶片将薄化到最终厚度的情况下那样，载体无需是具有低总厚度变化的高精确载体。即，当对载体上的晶片进行薄化时，载体必须对总厚度变化具有非常严格的控制，因为载体中的任何变化将在薄化时在薄化的晶片中出现。使用本发明的表面处理时，其允许当晶片已经处于最终厚度时来在晶片上形成装置，所以载体的总厚度变化更不重要得多。

在该实施方式中,薄片材20用来形成插入器56。片材可为硅,包含例如多晶硅或单晶硅晶片,石英,蓝宝石,陶瓷,或玻璃。片材20可具有≤200微米的厚度。插入器56分别具有周界52和通孔的阵列50,其中阵列50具有周界57。虽然显示了10个插入器56，但可在薄片材20上设置任意合适数目的插入器，包括1个。为了便于显示，每一插入器56显示为只具有一个通孔阵列50,但不必如此；相反任何插入器56可具有多于一个阵列50。此外，虽然每一插入器显示为具有相同数目的阵列50，但不必如此；任意数目(包括零个)的插入器可具有相同数目的阵列50。此外，虽然阵列50通常具有相同数目和图案的通孔，但不必如此。为了便于显示，只在插入器56之一的一个阵列50上显示通孔60,但不必如此,即,其余插入器56中的任意一个或多个可具有一个或多个通孔60的阵列50。

现在参考图7,其是沿着图6中的线7-7获得的横截面视图。通孔60可包含透过通孔或盲通孔,即,在片材20厚度之内结束的通孔。通孔60具有直径62,并相隔节距64。尽管将直径62显示为相同，但不必如此，即在插入器56的一个阵列50或不同阵列50中，可存在不同直径的通孔。例如，直径62可为5微米到150微米。类似地,虽然通孔62相隔相同节距64,但不必如此，即在一个薄片材20上的一个插入器56或不同插入器56上的一个阵列50,或不同阵列50中可存在不同节距。例如，节距可使得1-20个通孔/平方毫米，且将取决于插入器的设计和应用。此外，材料61可存在于任意一个或多个通孔60中。材料61可为导电材料,电绝缘材料,或其组合。例如,可在通孔周界上形成导电材料,即在其外部直径62处，且可使用不同导电材料或绝缘材料可来填充通孔的剩余部分。

现在参考图8,其是类似于图7的视图,但具有设置在插入器56上并连接到通孔60的装置/结构。如图8所示,装置66可设置在多个通孔60之上并与多个通孔60连接。装置66可包含集成电路；MEMS；微传感器；功率半导体；发光二极管；光子回路；CPU；SRAM；DRAM,eDRAM；ROM,EEPROM；闪存；插入器；嵌入钝化装置；和在硅、硅-锗、砷化镓和氮化镓上制造的或者由硅、硅-锗、砷化镓和氮化镓制造的微观装置。尽管只显示了一个装置66，但在一个插入器56上可存在任意合适数目的装置66,包含装置56的阵列。或者,结构68可只设置在一个通孔60上并只与一个通孔60连接。结构68可包含:焊接凸起；金属杆；金属柱；互连路线；互连线路；绝缘氧化层；以及从选自下组的材料形成的结构：硅、多晶硅、二氧化硅、(氧)氮化硅、金属(例如,Cu、Al、W)、低k电介质、聚合物电介质、金属氮化物和金属硅化物。尽管只显示了一个结构68，但在一个插入器56上可存在任意合适数目的结构68,包含结构56的阵列。此外，可在装置66上设置一个或多个结构68。

在受控粘结区域40,载体10和薄片材20彼此粘结，从而在重叠的整个区域中,载体10和薄片材20是连接的，但可为彼此分离的，甚至在例如在≥400℃,例如≥450℃,≥500℃,≥550℃,≥600℃,和最高达约650℃,或在一些情况下达700℃的温度下的高温加工之后。

本文所述的表面处理形成界面粘结层30，从而提供在载体10和薄片材20之间的临时粘结区域40。具体来说,这些表面处理可在阵列50的周界52之内形成，要么在载体10上，要么在薄片材20上。因此,当在装置加工过程中在高温下加工制品2时,可在由周界52围住的区域之内提供在载体10和薄片材20之间的临时粘结，由此分离力可分离(但不毁灭性损坏薄片材或载体)在该区域中的薄片材和载体,但薄片材和载体在加工包括超声加工时不发生脱层。此外，因为界面粘结层30的非常小的厚度，即小于100纳米,小于40纳米,小于10纳米,和在一些情况下约2纳米,所以不存在因为晶片和表面处理之间的CTE不匹配而造成的对晶片的影响(而在较厚的粘合剂层即在40-60微米或更大的量级的情况下时，存在影响)。

然后，在提取具有周界52的插入器56(各自具有通孔60的阵列50)时,在加工和在沿着周界52分离薄片材之后，在周界52之内的薄片材20的部分可简单地与载体10分离。或者,薄片材20(或者薄片材20和载体10)可为沿着线5进行切割,由此可从载体10或者在载体与薄片材20一起切割的情况下从载体10的部分除去大于插入器56的周界52的薄片材20部分。因为表面处理提供薄片材和载体的临时粘结,它们可用于其中温度≥600℃的过程。当然，虽然这些表面处理可在温度≥600℃下的加工中控制粘结表面能,但它们也可用于制备将耐受更低温度，例如≥400℃(例如≥450℃,≥500℃,≥550℃)下加工的薄片材和载体组合,并可用于这种更低温度应用。

在一些实施方式中,片材20包含硅,石英,蓝宝石,陶瓷,或玻璃。

在一些实施方式中,片材20的厚度是≤200微米。

在一些实施方式中,片材20还包含在其中的至少一个通孔。在一些实施方式中,所述至少一个通孔具有≤150微米的直径。在一些实施方式中，至少一个通孔可在其中包含导电材料。

在一些实施方式中,片材20包含与临时地粘结到载体10表面相反的装置表面,所述装置表面包含选自下组的装置的阵列：集成电路；MEMS；CPU；微传感器；功率半导体；发光二极管；光子回路；插入器；嵌入钝化装置；和在硅、硅-锗、砷化镓和氮化镓上制造的或者由硅、硅-锗、砷化镓和氮化镓制造的微观装置。

在一些实施方式中,片材20包含与临时地粘结到载体10表面相反的装置表面,所述装置表面包含选自下组的至少一种结构：焊接凸起；金属杆；金属柱；互连路线；互连线路；绝缘氧化层；以及从选自下组的材料形成的结构：硅、多晶硅、二氧化硅、(氧)氮化硅、金属、低k电介质、聚合物电介质、金属氮化物和金属硅化物。

在一些实施方式中,界面粘结层30是0.1-100nm厚。

在一些实施方式中,在≥100平方厘米的区域上，载体和片材是临时地粘结的。

在一些实施方式中,对临时地粘结在一起的片材20和载体10进行FEOL加工。在一些实施方式中,FEOL加工包含500℃-700℃的加工-腔室温度。在一些实施方式中,FEOL加工包括下述的至少一种：DRIE(干燥反应性离子蚀刻)；PVD；CVD TiN；PECVD SiO₂；电解Cu电镀；Cu退火；计量；Cu CMP；Cu(H₂O₂+H₂SO₄)+Ti(DHF)湿法蚀刻；溅射粘附层；溅射种子层；光刻(光刻胶，曝光，剥落，蚀刻Cu)。

实施例

下面的实施例表明根据如上所述的一般步骤来制备、使用和分析本文所述的层压件玻璃产品。下面的实施例还表明控制所得在层压件制品中的组件块之间的界面粘结强度的能力。

实施例1

载体清洁 可在用于本文所述的过程之前，和/或在用于本发明的过程在脱粘或分离玻璃工件之后，清洁载体。清洁步骤可包括例如下述中的一种或多种：DI水淋洗,NH₄OH:H₂O₂:H₂O混合物,O₂等离子体处理,酸淋洗(即,HCl或HCl:H₂O₂)和类似淋洗,或其组合。清洁步骤主要关注显著最小化清洁表面上的颗粒密度。

实施例2

表面处理 在本文所述的加法表面处理过程中,可改性载体或玻璃工件表面来实现范德华力粘结同时消除或最小化共价连接。在最高达适度加工温度(例如,600℃)，处理的表面提供载体和工件之间的粘合稳定性。可使用具有下述加工条件的氟等离子体来实现表面处理：例如,50毫托(mTorr)的真空压力,25sccm CHF₃和25sccm CF₄的反应物流量和浓度,200W RF功率,和60秒氟等离子体暴露时间或处理时间。或者,可在下述中制备类似的表面：具有CF₄作为蚀刻剂和C₄F₈作为含氟聚合物形成剂的ICP等离子体构造,或具有CF₄作为蚀刻剂和CH₄作为含氟聚合物形成剂的RIE腔室,或具有CF₄作为蚀刻剂和H₂作为聚合物形成剂的RIE腔室。

在另一实施例中,待粘结的配对工件可为例如,用于外延法生长的半导体基材或基材，例如硅,砷化镓,或蓝宝石。通过手动粘结或者辊层压，将这些基材粘结到类似于如上所述的薄玻璃基材的经处理的载体玻璃。在刚粘结时和在热加工之后，这些基材材料的粘附都与上述玻璃基材的粘附相似。

实施例3

将薄玻璃工件粘结到载体基材。在示例性粘结步骤中,使薄玻璃工件轻轻地接触已用之前实施例中的任一种处理处理的载体表面。可将例如来自机械来源或类似来源的接触压力施加到薄玻璃工件和载体中一种或两种上的一个或多个点。轻轻施加的压力可诱导粘结波前(wave front)。

在另一示例粘结步骤中，可通过传统机械层压方法来实现粘结，例如通过使用辊层压组件将未处理的或处理的薄玻璃工件施加到经处理的载体。

实施例4

在粘结的薄玻璃工件上制造装置(例如,平板显示器)可使用常规加工技术，在粘结的薄玻璃工件的外部和未粘结的表面上进行装置加工(即，形成、制造、改性等)，从而出现装置,电路,或类似结构或未粘结的薄玻璃工件表面的表面改性。装置加工可包含,例如暴露于酸、碱、真空、膜沉积、等离子体蚀刻、高温退火真空和类似加工步骤。

实施例5

脱粘脱粘加工允许现在具有装置加工的外部表面的粘结的薄玻璃工件，即装置改性的玻璃基材机械地和相对容易地从载体基材除去。从载体除去可通过任意合适的装置或方法来实现，例如使用真空吸附抓取角落且在粘结的薄玻璃工件上牵拉来通过例如剥离从载体除去该薄玻璃工件。

实施例6

测定表面组成的XPS方法使用X射线光电子谱(XPS)来研究和测量所有表面的表面组成和物质(speciation)。使用利用AlKα辐射和45°的出射角(take off angle)的市售XPS仪器(PHI)来收集所有XPS数据。使用XPS仪器供应商提供的软件和灵敏度因子来分析图谱。使用下面的轨道来测定表面组成：Si 2p,Al 2p,O 1s,C 1s,Mg 2s,Ca 2s,B 1s,F 1s,和Sr 3d。报道的这些元素的浓度是这些元素中每一元素在整个XPS信号探测深度上的平均浓度。

实施例7

表面组成变化随着CHF₃(形成含氟聚合物的试剂)和CF₄(蚀刻剂)比例的变化表1显示用于未处理的EXG玻璃以及进行不同比例的CF₄和CHF₃等离子体处理之后EXG玻璃的、从图4获得的选定元素的表面原子比例(Al:Si,Ca:Si,Mg:Si,Sr:Si)。数据清楚地表明相对于未处理的EXG表面，等离子体表面处理导致用于处理的EXG表面的Al:Si,Ca:Si,Mg:Si,和Sr:Si原子比例显著增加，所述结果表明相对于Al,Ca,Mg,和Sr的Si的相对消耗。

表1.与未处理的EXG的表面组成中相同比例比较的从图4获得的选定元素的原子比例。

已知因为源自不同轨道的XPS信号的选择性衰减，存在含碳重叠层影响下面的元素的原子比例。在Ca:Si比例中,因为测量伪差造成的变化较小，且在Al:Si,Mg:Si,和Sr:Si比例中,这些变化是极小的且基本上在检测限以下。

实施例8

测定在玻璃表面上氟化物物质的形成还使用XPS来进行在表面上的氟物质检测。F 1s图谱可使用相隔约1.9eV的两个独特的峰进行峰拟合。更低的粘结能峰指派为作为金属氟化物物质存在的氟，同时更高粘结能指派为与含碳层反应的氟。这样，能获得因金属氟化物导致的用XPS检测的在表面上的氟浓度分数以及在含氟聚合物层存在的氟分数。

知道处于金属氟化物形式的氟浓度，以及通过XPS检测的阳离子总浓度时，能计算总氟和阳离子比例。在这种情况下，将总阳离子浓度定义为在实施例7所限定的条件下通过XPS所检测的B,Al,Mg,Sr,Si,和Ca的总浓度。用于纯CHF₃和纯CF₄等离子体条件的实施例的这种分析的结果参见表2。

表2中的结果表明，对于纯CHF₃的实施例，在表面上大多数通过XPS检测的氟浓度处于含氟聚合物的形式，而在纯CF₄的实施例中,少量通过XPS检测的氟浓度处于含氟聚合物的形式。

表2.在表面上检测的氟的总浓度,作为金属氟化物存在的总的氟部分,以及用于纯CHF₃或纯CF₄等离子体组成的氟和玻璃阳离子比例。

已结合各种具体实施方式和技术对本发明进行了描述。但是，应当了解，可以在本发明的范围内做出多种变化和改进。