專利名稱：機械剝離的膜的固定曲率力加載方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及電子器件制造方法，并具體涉及剝離方法。
背景技術(shù)：
一種用于將薄晶體層從源基板轉(zhuǎn)移到另一基板(塑料、玻璃、金屬等)的方法為受控基板剝離(controlled substrate spalling)。在這種方法中，通過在要分裂的表面(即，基底基板)上沉積應(yīng)力材料(例如，金屬)而去除基板的表面，其中應(yīng)力材料的厚度和應(yīng)力值低于自發(fā)基底基板剝離所需的厚度和應(yīng)力值，但是其足夠高而允許斷裂開始之后的剝離。受控剝離提供一種用于從比較昂貴的厚基底基板移除多個薄半導(dǎo)體層的低成本且簡單的方法?！?br>
發(fā)明內(nèi)容
本公開提供在剝離期間控制基底基板的斷裂的方法。在一個實施例中，剝離方法包括在基底基板的表面上沉積應(yīng)力施加層并且使應(yīng)力施加層與平坦轉(zhuǎn)移表面在基底基板的第一邊緣處接觸。在平坦轉(zhuǎn)移表面接觸應(yīng)力施加層之后，平坦轉(zhuǎn)移表面在從基底基板的第一邊緣到基底基板的相對的第二邊緣的方向上沿一平面橫移，該平面平行于基底基板的上表面并從基底基板的上表面垂直偏移。平坦轉(zhuǎn)移表面沿著其橫移的平面與基底基板的上表面之間的垂直偏移為沿著基底基板的寬度(從基底基板的第一邊緣到基底基板的第二邊緣)的固定距離。從基底基板的第一邊緣到基底基板的第二邊緣橫移平坦轉(zhuǎn)移表面使基底基板裂開并將基底基板的被剝離部分轉(zhuǎn)移到平坦轉(zhuǎn)移表面。固定距離，其提供平坦轉(zhuǎn)移表面沿著其橫移的平面與基底基板的上表面之間的垂直偏移，對于提供均勻的剝離力有貢獻。在一些實施例中，剝離方法還包括輥，所述輥用于確?；谆宓谋粍冸x部分與平坦轉(zhuǎn)移表面的實質(zhì)上無空隙接合。在另一實施例中，提供一種例如通過剝離轉(zhuǎn)移材料層的方法，該方法包括在基底基板的表面上沉積應(yīng)力施加層。然后使應(yīng)力施加層與轉(zhuǎn)移輥在基底基板的第一邊緣處接觸，其中轉(zhuǎn)移輥的半徑選擇為提供一種輥，該輥的曲率等于從基底基板轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移輥的材料層的平衡曲率。在轉(zhuǎn)移輥接觸應(yīng)力施加層之后，使轉(zhuǎn)移輥從基底基板的第一邊緣橫移到基底基板的相對的第二邊緣。轉(zhuǎn)移輥從基底基板的第一邊緣橫移到基底基板的第二邊緣使基底基板分裂并將基底基板的被剝離部分轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移輥。


通過結(jié)合附圖將最佳地理解以下詳細(xì)說明，所述詳細(xì)說明通過舉例的方式給出并且不旨在限制本公開，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件和部件，在附圖中圖I是不出根據(jù)本公開的一個實施例在基底基板的表面上沉積應(yīng)力施加層(stressorlayer)的側(cè)視截面圖；圖2是描述根據(jù)本公開在基底基板的第一邊緣處使應(yīng)力施加層與平坦轉(zhuǎn)移表面接觸的一個實施例的側(cè)視截面圖；圖3和圖4是側(cè)視截面圖，其描述了根據(jù)本公開在從基底基板的第一邊緣到基底基板的相對第二邊緣的方向上，沿著平行于基底基板的上表面并且具有相對于基底基板的上表面的垂直偏移的平面橫移平坦轉(zhuǎn)移表面，以使基底基板分裂并且將基底基板的被剝離部分轉(zhuǎn)移到平坦轉(zhuǎn)移表面的一個實施例；圖5是描述根據(jù)本公開的一個實施例的轉(zhuǎn)移到平坦轉(zhuǎn)移表面的基底基板的被剝離部分的側(cè)視截面圖；圖6是描述根據(jù)本公開的一個實施例的輥(roller)的側(cè)視截面圖，該輥用以將應(yīng)力施加層壓到平坦轉(zhuǎn)移表面；圖7是描述根據(jù)本公開的一個實施例的用于轉(zhuǎn)移材料層的轉(zhuǎn)移輥的側(cè)視截面圖。
具體實施例方式
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本文描述了本公開的具體實施例；然而，應(yīng)該理解的是，所公開的實施例僅為本文描述的結(jié)構(gòu)和方法的示例，本文描述的結(jié)構(gòu)和方法可以實施為各種形式。此外，結(jié)合本公開的不同實施例給出的每個示例旨在說明性，而非限制性。另外，附圖不一定按比例繪制，為了表示特定部件的細(xì)節(jié)，可能夸大了一些特征。因此，本文公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)解釋為限制，而僅作為教導(dǎo)本領(lǐng)域的技術(shù)人員不同地采用所公開的方法和結(jié)構(gòu)的代表性基準(zhǔn)。說明書中提及“ 一個實施例”、“實施例”、“示例實施例”等表明所述實施例可以包括特定特征、結(jié)構(gòu)或特性，但是每個實施例都不是必須包括所述特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。此夕卜，這樣的用語不一定指某個實施例。另外，當(dāng)結(jié)合實施例描述了特定特征、結(jié)構(gòu)或特性時，應(yīng)該認(rèn)為，結(jié)合其它實施例實現(xiàn)這樣的特征、結(jié)構(gòu)或特性落入本領(lǐng)域技術(shù)人員的認(rèn)知之內(nèi)，無論是否明確說明。下文，出于說明的目的，術(shù)語“上”、“下”、“右”、“左”、“垂直”、“水平”、“頂”、“底”及
其衍生術(shù)語將如同其在附圖中取向涉及本公開。術(shù)語“交疊”、“在……頂上”、“位于……上”或者“位于……頂上”表明諸如第一結(jié)構(gòu)的第一元件存在于諸如第二結(jié)構(gòu)的第二元件上，其中諸如界面結(jié)構(gòu)的中間元件可以存在于第一元件與第二元件之間。術(shù)語“直接接觸”表明諸如第一結(jié)構(gòu)的第一元件與諸如第二結(jié)構(gòu)的第二元件在沒有任何中間導(dǎo)電層、絕緣層或半導(dǎo)體層位于兩個元件的界面處的情況下連接。圖I至圖6描述了剝離方法的一個實施例，所述剝離方法包括在基底基板10的上表面SI上沉積應(yīng)力施加層5 ;使應(yīng)力施加層5在基底基板10的第一邊緣El處與平坦轉(zhuǎn)移表面15接觸；以及在從基底基板10的第一邊緣El到基底基板10的相對第二邊緣E2的方向上，沿著平行于基底基板10的上表面SI并且從基底基板10的上表面SI垂直偏移的平面Pl橫移平坦轉(zhuǎn)移表面15，以使基底基板10分裂(cleave)并且將基底基板10的被剝離部分11轉(zhuǎn)移到平坦轉(zhuǎn)移表面15。如同下文將更為詳細(xì)地描述的，平坦轉(zhuǎn)移表面15橫移所沿的平面Pl與基底基板10的上表面SI之間的垂直偏移Dl為固定距離，所述固定距離在平坦轉(zhuǎn)移表面15橫移跨過基底基板10的整個寬度Wl時使平坦轉(zhuǎn)移表面15與基底基板10的上表面SI分離，其提供均勻的剝離力?！熬鶆虻膭冸x力”是指，保持裂紋傳播(crackpropagation)的力在基底基板10的整個寬度Wl上實質(zhì)上相同，裂紋傳播使基底基板10分裂?！皩嵸|(zhì)上相同”是指，在基底基板上傳播裂紋的力的差異小于10%的差異。圖I示出在基底基板10的上表面SI上沉積應(yīng)力施加層5的一個實施例。本公開中采用的基底基板10可以包括半導(dǎo)體材料、玻璃、陶瓷、或者其斷裂韌度(fracturetoughness)小于后續(xù)要形成的應(yīng)力施加層5的斷裂韌度的任何其它材料。斷裂韌度是描述包含裂紋的材料抵抗斷裂的能力的屬性。當(dāng)基底基板10包含半導(dǎo)體材料時，所述半導(dǎo)體材料可單獨或組合地包括但不限于Si、Ge、SiGe, SiGeC, SiC, Ge合金、GaSb、GaP、GaN、GaAs,InAs, InP, Al2O3以及所有其它的III-V或II-VI族化合物半導(dǎo)體。在一些實施例中，基底基板10為塊體(bulk)半導(dǎo)體材料。在其它實施例中，例如，基底基板10可以包括層狀的半導(dǎo)體材料，諸如絕緣體上半導(dǎo)體或者在單晶基板上生長的異質(zhì)外延層?？捎米骰谆?0的絕緣體上半導(dǎo)體基板的示例性示例包括絕緣體上娃和絕緣體上娃鍺。當(dāng)基底基板10包括半導(dǎo)體材料時，所述半導(dǎo)體材料可以是摻雜的、未摻雜的、或者包含摻雜區(qū)和未摻雜區(qū)。在一個實施例中，可用作基底基板10的半導(dǎo)體材料可以是單晶的(即，這樣一種 材料，其中整個樣品的晶格是連續(xù)和未破壞的直至樣品的邊緣，而且沒有晶界)。在另一個實施例中，可用作基底基板10的半導(dǎo)體材料可以是多晶的(即，這樣一種材料，其由不同尺寸和不同取向的許多微晶構(gòu)成；方向的變化可能由于生長和處理條件而可以是隨機的(稱為隨機構(gòu)型(random texture))或者定向的)。在本公開的又一個實施例中，可用作基底基板10的半導(dǎo)體材料可以是非晶的(即，非晶材料，其不具備晶體的長程有序特性)。典型地，可用作基底基板10的半導(dǎo)體材料為單晶材料。當(dāng)基底基板10包括玻璃時，所述玻璃可以是未摻雜的或者摻雜有適當(dāng)摻雜劑的SiO2基玻璃?？捎米骰谆?0的SiO2基玻璃的示例包括未摻雜硅酸鹽玻璃、硼硅酸鹽玻璃、磷硅酸鹽玻璃、氟硅酸鹽玻璃以及硼磷硅酸鹽玻璃。當(dāng)基底基板10包括陶瓷時，所述陶瓷例如可以是任何無機非金屬性固體，諸如氧化物(包括但不限于氧化鋁、氧化鈹、氧化鈰以及氧化鋯)、非氧化物(包括但不限于碳化物、硼化物、氮化物或者硅化物)或者包括氧化物和非氧化物的組合的復(fù)合材料(compos i te )。在本公開的一些實施例中，可以在進一步處理之前清洗基底基板10的上表面SI，以從其去除表面氧化物和/或其它污染物。在本公開的一個實施例中，通過將諸如丙酮和異丙醇的溶劑施加到基底基板10來清洗基底基板10，所述溶劑能夠從基底基板10的上表面SI去除污染物和/或表面氧化物。在一些實施例中，在后續(xù)要形成的應(yīng)力施加層5對基底基板10的材料具有差的粘附性的實施例中，可采用可選的含金屬的粘附層(未示出)。典型地，在應(yīng)力施加層5包括金屬時，采用可選的含金屬的粘附層。本公開中可采用的可選的含金屬的粘附層包括任何金屬粘附材料，諸如但不限于，Ti/W、Ti、Cr、Ni或者其任意組合?？蛇x的含金屬的粘附層可以包含單層或者其可以包括包含至少兩層不同金屬粘附材料的多層結(jié)構(gòu)?？蛇x的含金屬的粘附層可以在室溫(15°C至25°C)或以上的溫度形成。在一個實施例中，可選的含金屬的粘附層在從20°C至180°C的溫度形成。在另一個實施例中，可選的含金屬的粘附層在從20°C至60 C的溫度形成。可選的含金屬的粘附層可利用沉積技術(shù)(諸如濺射、化學(xué)氣相沉積、等離子體增強化學(xué)氣相沉積、化學(xué)溶液沉積、物理氣相沉積和電鍍)形成。當(dāng)采用濺射沉積時，所述濺射沉積工藝還可以包括沉積之前的原位濺射清洗工藝。在采用可選的含金屬的粘附層時，可選的含金屬的粘附層的厚度典型地為從5nm至200nm,厚度更典型地為IOOnm至150nm。本公開中也可以采用在上述厚度范圍以下和/或以上的可選的含金屬的粘附層的其它厚度。在一個實施例中，應(yīng)力施加層5位于基底基板10的上表面SI的頂上，并且與基底基板10的上表面SI直接接觸。在另一個實施例中，當(dāng)存在含金屬的粘附層時，應(yīng)力施加層5直接接觸含金屬的粘附層的上表面。形成在基底基板10的上表面SI的頂上的應(yīng)力施加層5具有在基底基板10中導(dǎo)致剝離模式斷裂發(fā)生的臨界厚度和應(yīng)力值。“剝離模式斷裂”是指，在基底基板10中形成裂紋，并且加載力的組合使裂紋軌跡保持在應(yīng)力施加體/基板界面下方的一深度處。“臨界條件”是指，對于給定的應(yīng)力施加材料和基板材料組合，應(yīng)力施加層的厚度值和應(yīng)力施加值被選擇為使得剝離模式斷裂可能(可產(chǎn)生大于基板的Krc的K1·值)。具體而言，應(yīng)力施加層5的厚度被選擇為在基底基板10中提供希望的斷裂深度。例如，如果應(yīng)力施加層5被選擇為Ni，則斷裂將會發(fā)生在應(yīng)力施加層5下方大致為Ni厚度的2倍至3倍的深度處。于是，應(yīng)力施加層5的應(yīng)力值被選擇為滿足剝離模式斷裂的臨界條件。這可以通過轉(zhuǎn)化由t*= {(2. 5xl06 (Kic32) ] / ο 2給出的經(jīng)驗公式來估算，其中為臨界應(yīng)力施加層厚度(微米)，Krc為基底基板10的斷裂韌度(單位為MPa. m1/2)，而σ為應(yīng)力施加層的應(yīng)力值(MPa)。以上表達式為指導(dǎo)性的，實際上，在比上述表達式預(yù)計的應(yīng)力值或厚度值小高達20%的應(yīng)力值或厚度值的情形下，可發(fā)生剝離。根據(jù)本公開，應(yīng)力施加層5在剝離溫度下存在于基底基板10上時處于張應(yīng)力狀態(tài)?？捎米鲬?yīng)力施加層5的材料的示例性示例包括但不限于金屬、諸如剝離誘導(dǎo)帶層的聚合物或其任意組合。應(yīng)力施加層5可以包括單一應(yīng)力施加層，或者可以采用包括至少兩層不同應(yīng)力施加材料的多層應(yīng)力施加結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，應(yīng)力施加層5由金屬構(gòu)成。當(dāng)金屬被用作應(yīng)力施加層5時，所述金屬可包括例如Ni、Ti、Cr、Fe或W。也可以采用這些金屬的合金。在一個實施例中，應(yīng)力施加層5包括由Ni構(gòu)成的至少一層。在另一個實施例中,應(yīng)力施加層5包括聚合物。當(dāng)應(yīng)力施加層5包括聚合物時，所述聚合物為由重復(fù)結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的大分子。這些子單元典型地通過共價化學(xué)鍵連接。應(yīng)力施加層5可包括的聚合物的示例性示例包括但不限于聚酰亞胺、聚酯、聚烯烴、聚丙烯酸酯、聚亞胺酯、聚乙酸乙烯酯和聚氯乙烯。在又一個實施例中，應(yīng)力施加層5包括剝離誘導(dǎo)帶。在另一個實施例中，例如，應(yīng)力施加層5可以包括兩部分應(yīng)力施加層，兩部分應(yīng)力施加層包括下部和上部。兩部分應(yīng)力施加層的上部可包括剝離誘導(dǎo)帶層。在剝離誘導(dǎo)帶層用作應(yīng)力施加層5時，所述剝離誘導(dǎo)帶層包括任何壓敏帶?！皦好魩А笔侵福瑹o需溶劑、熱或水來激活，施加應(yīng)力將粘住的粘接帶。典型地，本公開中應(yīng)力施加層5包括的壓敏帶至少包括粘附層和基底層。壓敏帶的粘附層和基底層的材料包括聚合物材料，諸如丙烯酸樹脂、聚酯、石蠟和乙烯樹脂(vinyl),具有或不具有適當(dāng)?shù)脑鏊軇?plasticizer)。增塑劑是添加劑,其可增加它們被添加至的聚合物材料的塑性。在一個實施例中，本公開中采用的應(yīng)力施加層5在室溫(15°C至25°C)的溫度形成。在另一個實施例中，當(dāng)包括帶層時，所述帶層可在15°C至60°C的溫度形成。當(dāng)應(yīng)力施加層5包括金屬或聚合物時，應(yīng)力施加層5可利用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的沉積技術(shù)來形成，所述沉積技術(shù)包括例如浸涂、旋涂、刷涂、濺射、化學(xué)氣相沉積、等離子體增強化學(xué)氣相沉積、化學(xué)溶液沉積、物理氣相沉積和電鍍。當(dāng)應(yīng)力施加層5包括剝離誘導(dǎo)帶層時，所述帶層可以通過手動或者通過機械裝置施加到結(jié)構(gòu)。本公開中可用作應(yīng)力施加層5的剝離誘導(dǎo)帶的一些示例包括例如NittoDenko3193MS 熱釋帶、Kapton KPT-1 以及 Diversified biotech 的 CLEAR-170 (丙烯酸粘合劑，乙烯樹脂基底)。在一個實施例中，兩部分應(yīng)力施加層可形成在基底基板10的上表面SI的頂上，其中兩部分應(yīng)力施加層的下部在室溫或者略高(例如，15°C至60°C)的第一溫度形成，其中兩部分應(yīng)力施加層的上部包含在輔助溫度(其是室溫)形成的剝離誘導(dǎo)帶層。典型地，剝離誘導(dǎo)帶層與金屬屬性的應(yīng)力施加層組合使用。如果應(yīng)力施加層5為金屬屬性，則其典型地具有3 μ m至50 μ m的厚度，更典型地4μπ 至8μπ 的厚度。本公開中也可以采用在上述厚度范圍以下和/或以上的金屬應(yīng)力施
加層的其它厚度。如果應(yīng)力施加層5為聚合物屬性，則其典型地具有10 μ m至200 μ m的厚度，更典型地50 μ m至100 μ m的厚度。本公開中也可以采用在上述厚度范圍以下和/或以上的聚合物應(yīng)力施加層的其它厚度。圖2描述了在基底基板10的第一邊緣El使應(yīng)力施加層5與平坦轉(zhuǎn)移表面15接觸的一個實施例。平坦轉(zhuǎn)移表面15提供基底基板10的被剝離部分被轉(zhuǎn)移到其上的表面。“平坦”是指，表面為平坦的，即位于一個平面內(nèi)。平坦轉(zhuǎn)移表面15可通過具有粘附表面的處理基板而提供。在一個實施例中，提供平坦轉(zhuǎn)移表面15的基底材料的處理基板可以包含半導(dǎo)體材料、玻璃、陶瓷、金屬、聚合物或者其組合。當(dāng)處理基板包含半導(dǎo)體材料時，所述半導(dǎo)體材料可以單獨或者組合地包括但不限于Si、Ge、SiGe、SiGeC、SiC、Ge合金、GaSb、GaP、GaAs,GaN, Al2O3> InAs、InP以及所有其它的III-V或II-VI族化合物半導(dǎo)體。在一些實施例中，處理基板為塊體半導(dǎo)體材料。在其它實施例中，處理基板例如可包括層狀半導(dǎo)體材料，諸如絕緣體上半導(dǎo)體或者單晶基板上生長的異質(zhì)外延層。當(dāng)處理基板包括半導(dǎo)體材料時，所述半導(dǎo)體材料可以是摻雜的、未摻雜的、或者包含摻雜區(qū)和未摻雜區(qū)。在一個實施例中，可用作處理基板的半導(dǎo)體材料可以是單晶的(B卩，這樣一種材料，其中整個樣品的晶格是連續(xù)和未破壞的直至樣品邊緣，而且沒有晶界)。在另一個實施例中，可用作處理基板的半導(dǎo)體材料可以是多晶地(即，這樣一種材料，其由不同尺寸和不同取向的許多微晶構(gòu)成；方向的變化可能由于生長和處理條件而可以是隨機的(稱為隨機構(gòu)型)或者定向的)。在本公開的又一個實施例中，可用作處理基板的半導(dǎo)體材料可以是非晶的(即，非晶材料，其不具備晶體的長程有序特性)。典型地，可用作處理基板的半導(dǎo)體材料為單晶材料。當(dāng)處理基板包括玻璃時，所述玻璃可以是SiO2基玻璃，其可以是未摻雜的或者摻雜有適當(dāng)?shù)膿诫s劑。可用作處理基板的SiO2基玻璃的示例包括未摻雜硅酸鹽玻璃、硼硅酸鹽玻璃、磷硅酸鹽玻璃、氟硅酸鹽玻璃以及硼磷硅酸鹽玻璃。當(dāng)處理基板包括陶瓷時，所述陶瓷可例如是任何無機非金屬性固體，諸如氧化物(包括但不限于氧化鋁、氧化鈹、氧化鈰以及氧化鋯)、非氧化物(包括但不限于碳化物、硼化物、氮化物或者硅化物)，或者包括氧化物和非氧化物的組合。當(dāng)處理基板包括金屬時，所述金屬可以是剛性金屬性基板或者薄金屬箔。這樣的金屬處理基板包括但不限于不銹鋼、銅、招、鑰、因瓦合金(Invar)、科瓦合金(Kovar)以及其它金屬及其合金。
當(dāng)處理基板包括聚合物時，所述聚合物可以是剛性基板或者薄聚合物膜，具有或者不具有用以接合存在于基底基板10上的應(yīng)力施加層5的粘合表面。粘合劑可以通過諸如壓敏帶的粘接帶提供。典型地，用于平坦轉(zhuǎn)移表面15的粘附構(gòu)件的壓敏帶至少包括粘附層和基底層。壓敏帶的粘附層和基底層的材料例如包括聚合物材料，諸如丙烯酸樹脂、聚酯、石蠟和乙烯樹脂(vinyl)，具有或不具有適當(dāng)?shù)脑鏊軇３松鲜稣辰訋?壓敏帶之外，存在于平坦轉(zhuǎn)移表面15的處理基板上的粘合劑也可以由膠合劑提供，該膠合劑使用刷涂、噴涂、浸涂、幕式涂布沉積(curtain deposition)及其組合沉積在處理基板上。注意,粘合劑的示例僅提供用于示例性目的，而不旨在限制本公開，因為能沉積在處理基板上并且在剝離工藝的裂紋開始和裂紋傳播期間能保持平坦轉(zhuǎn)移表面15與基底基板10(例如，應(yīng)力施加層5)之間的連結(jié)性的任何粘附材料都是適當(dāng)?shù)?。在一些實施例中，處理基板包括用于接合存在于基底基?0上的應(yīng)力施加層5的粘合劑。粘合劑可以通過諸如壓敏帶的粘接帶提供。典型地，用作平坦轉(zhuǎn)移表面15的粘附構(gòu)件的壓敏帶至少包括粘附層和基底層。用于壓敏帶的粘附層和基底層的材料例如包括聚 合物材料，諸如丙烯酸樹脂、聚酯、石蠟和乙烯樹脂(vinyl)，具有或不具有適當(dāng)?shù)脑鏊軇?。除了上述粘接?壓敏帶之外，存在于平坦轉(zhuǎn)移表面15的處理基板上的粘合劑還可以由膠合劑提供，該膠合劑使用刷涂、噴涂、浸涂、幕式涂布沉積(curtain deposition)及其組合沉積在處理基板上。注意，粘合劑的上述示例僅提供用于示例性目的，而不旨在限制本公開，因為能沉積在處理基板上并且在剝離工藝的裂紋開始和裂紋傳播期間能保持平坦轉(zhuǎn)移表面15與基底基板10 (例如，應(yīng)力施加層5)之間的連結(jié)性的任何粘附材料都是適當(dāng)?shù)?。在一些實施例中，平坦轉(zhuǎn)移表面15可以包括不具有用于接合存在于基底基板10上的應(yīng)力施加層5的粘合劑的處理基板。例如，在一些實施例中，其中在平坦轉(zhuǎn)移表面15上不存在粘合劑，粘合劑可以存在于應(yīng)力施加層5上，或者粘合劑可以是應(yīng)力施加層5本身。存在于應(yīng)力施加層5上的粘合劑可以與以上關(guān)于平坦轉(zhuǎn)移表面15所述的粘合劑類似，例如包括粘接帶和膠合劑。如在以上的一些實施例中提到的，應(yīng)力施加層5可以用作粘合劑，其提供與平坦轉(zhuǎn)移表面15的接合。在此實施例中，應(yīng)力施加層5可以包括具有粘附特性的聚合物、剝離帶或金屬，該粘附特性具有適于在剝離工藝期間在裂紋開始和裂紋傳播期間能保持平坦轉(zhuǎn)移表面15與基底基板10之間的連結(jié)性的強度。平坦轉(zhuǎn)移表面15連接到應(yīng)力施加層5之后，平坦轉(zhuǎn)移表面15沿平面Pl定位，平面Pi平行于基底基板10的上表面Si且從該上表面SI垂直偏移Dl?！捌叫小笔侵?，平面Pl和基底基板10的上表面SI至少沿著基底基板10的寬度Wl維度(dimension)等距離分開，即垂直偏移Dl。典型地，平面Pl和基底基板10的上表面SI沿著基底基板10的長度維度也等距離分開，即，垂直偏移?；谆?0的長度維度(未示出)垂直于基底基板10的寬度Wl維度，以及垂直于由垂直偏移Dl定義的維度，并且進入和出離紙面。在一個實施例中，平面Pl垂直偏移D10. Icm到20cm的范圍的尺寸。在另一實施例中，平面Pl垂直偏移0. 2cm到IOcm的范圍的尺寸。在又一實施例中，平面Pl垂直偏移0. 5cm到5cm的范圍的尺寸。注意，以上提供的尺寸僅提供用于示例性目的，而不旨在限制本公開，因為任何尺寸都已考慮作為存在于基底基板的上表面SI與平坦轉(zhuǎn)移表面15將沿其橫移的平面Pl之間的垂直偏移D1，只要垂直偏移Dl的尺寸允許均勻的剝離力。圖2-5描繪了在從基底基板10的第一邊緣El到基底基板10的相對的第二邊緣E2的方向上，沿著平行于基底基板10的上表面SI并離開該上表面SI垂直偏移Dl的平面Pl橫移平坦轉(zhuǎn)移表面15的一個實施例。從基底基板10的第一邊緣El到基底基板10的第二邊緣E2橫移平坦轉(zhuǎn)移表面15使基底基板10分裂，并且將基底基板10的被剝離部分11轉(zhuǎn)移到平坦轉(zhuǎn)移表面15。圖2描繪了在基板斷裂開始之后的剝離工藝，基板斷裂使基底基板10裂開。圖2描繪了裂紋傳播至基底基板10的寬度Wl維度的約1/4。在此階段，基底基板10的寬度Wl的約1/4已經(jīng)裂開，基底基板10的被剝離部分11的最終尺寸的約1/4已經(jīng)轉(zhuǎn)移至平坦轉(zhuǎn)移表面15。圖3描繪了沿基底基板10的寬度W l維度的約1/2橫移平坦轉(zhuǎn)移表面15，而圖4描繪了平坦轉(zhuǎn)移表面15橫移超過基底基板10的寬度Wl維度的約3/4。隨著平坦轉(zhuǎn)移表面15橫移跨過基底基板10的寬度W1，例如，如圖2-4所描繪的，均勻的剝離力施加到基底基板10。圖5描繪了在平面轉(zhuǎn)移表面已經(jīng)橫移經(jīng)過基底基板10的第二邊緣E2之后的平坦轉(zhuǎn)移表面15，其中基底基板10的完全轉(zhuǎn)移被剝離部分11被描繪為接合到平坦轉(zhuǎn)移表面15。參見圖2-5，沿著平行于基底基板10的上表面SI的平面Pl橫移平坦轉(zhuǎn)移表面15可允許自平行于基底基板10的上表面SI的平面Pl偏離5度的角度α。自平行平面Pl的偏離可能源自驅(qū)使平坦轉(zhuǎn)移表面15跨過基底基板10的寬度Wl的機械結(jié)構(gòu)內(nèi)的工藝變化。在平行于基底基板10的上表面S I的平面的“整個平面上”橫移平坦轉(zhuǎn)移表面15是指，一旦平坦轉(zhuǎn)移表面15接觸基底基板10 (即，接觸基底基板10上的應(yīng)力施加層5)并且到達平行于基底基板10的上表面SI的平面Pl，平坦轉(zhuǎn)移表面15就精確地沿著平行于上表面SI的平面Pl橫移而不與平面Pl有任何偏離。在平坦轉(zhuǎn)移表面15從基底基板10的第一邊緣El到基底基板10的第二邊緣Ε2橫移跨過基底基板10的寬度Wl時，平坦轉(zhuǎn)移表面15在其上橫移的平面Pl與基底基板10的上表面SI之間的垂直偏移Dl是固定的距離。“固定”是指，平坦轉(zhuǎn)移表面15沿其橫移的平面Pl與基底基板10的上表面SI之間的距離Dl在從基底基板10的第一邊緣El到基底基板10的第二邊緣Ε2的基底基板10的寬度Wl上的任意點處均相同。通過保持平坦轉(zhuǎn)移表面15沿其橫移的平面Pl與基底基板10的上表面SI之間的距離D1，在剝離期間在基底基板10的寬度Wl上的每一點處，均勻的剝離力通過平面轉(zhuǎn)移表面15施加到基底基板10。以這種方式，因為剝離力在整個基底基板10的寬度Wl上均勻，所以所公開的方法提供一種在斷裂開始之后的整個層轉(zhuǎn)移工藝期間可施加均勻且恒定的剝離力的機制。恒定的剝離力是在固定距離Dl的機械限制下施加到由被剝離部分11和應(yīng)力施加體5形成的應(yīng)力雙層上的恒定曲率條件的結(jié)果。在一個實施例中，距離Dl可以被選擇為確保被剝離部分11的曲率接近其平衡值(有應(yīng)力的被剝離部分11和應(yīng)力施加體5雙層的自然曲率(natural curvature))。應(yīng)變的雙層的曲率K由下式給出
6/, /, {H, + h') k Iu εK =- ^ ——-
i-;h + 4/;丨 KMlt1 -I- 6/:丨 li2h;h; + Al·, + Elht其中，El和hi是雙層中的一種材料(例如，應(yīng)力施加體5)的楊氏模量和厚度，E2和hi是另一種材料的楊氏模量和厚度，ε是失配應(yīng)變(misfit strain)。失配應(yīng)變ε是每層中的應(yīng)變差；ε =( ε i - ε 2)。被剝離部分11和覆蓋的應(yīng)力施加體5 二者中的殘余應(yīng)變可通過應(yīng)用能量守恒和面內(nèi)力平衡(equilibrium of in-plane forces)而推出。被剝離部分11和覆蓋的應(yīng)力施加體5中的應(yīng)變通過下式給出
權(quán)利要求
1.一種剝離方法，包括 在基底基板的上表面上沉積應(yīng)力施加層； 使所述應(yīng)カ施加層與平坦轉(zhuǎn)移表面在所述基底基板的第一邊緣處接觸；以及在從所述基底基板的所述第一邊緣到所述基底基板的相対的第二邊緣的方向上，沿一平面橫移所述平坦轉(zhuǎn)移表面，所述平面平行于所述基底基板的所述上表面并具有離開所述基底基板的所述上表面的垂直偏移，以使所述基底基板裂開并將所述基底基板的被剝離部分轉(zhuǎn)移到所述平坦轉(zhuǎn)移表面，所述平坦轉(zhuǎn)移表面沿其橫移的所述平面與所述基底基板的所述上表面之間的所述垂直偏移從所述基底基板的第一邊緣到所述基底基板的所述第二邊緣為固定距離，其中所述垂直偏移的所述固定距離提供均勻的剝離力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,其中所述基底基板包括半導(dǎo)體材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述基底基板具有小于所述應(yīng)カ施加層的斷裂韌性。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述應(yīng)カ施加層包含金屬、聚合物、剝離誘導(dǎo)帶或其組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括在所述應(yīng)カ施加層與所述基底基板之間形成粘附層。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述平坦轉(zhuǎn)移表面包括處理基板上的帯。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述平坦轉(zhuǎn)移表面與所述基底基板的上表面之間的所述固定距離被選擇以提供所述基底基板的所述被剝離部分在裂紋傳播時的平衡曲率。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括將所述基底基板的所述被剝離部分壓到所述平坦轉(zhuǎn)移表面上的輥。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中在從所述基底基板的第一邊緣到所述基底基板的所述相對的第二邊緣的方向上，沿著平行于所述基底基板的上表面的所述平面橫移所述平坦轉(zhuǎn)移表面包括以I厘米/秒至1000米/秒的范圍的速度橫移所述平坦轉(zhuǎn)移表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述基底基板的所述被剝離部分的厚度小于100微米。
11.一種轉(zhuǎn)移材料層的方法，包括 在基底基板的上表面上沉積應(yīng)力施加層； 使所述應(yīng)カ施加層與轉(zhuǎn)移輥在所述基底基板的第一邊緣處接觸，其中所述轉(zhuǎn)移輥的半徑選擇以提供ー輥曲率，該輥曲率等于從所述基底基板轉(zhuǎn)移到所述轉(zhuǎn)移輥的所述材料層的平衡曲率；以及 從所述基底基板的所述第一邊緣到所述基底基板的第二邊緣橫移所述轉(zhuǎn)移輥，以使所述基底基板分裂為剩余部分和被剝離部分，其中所述基底基板的所述被剝離部分是被轉(zhuǎn)移到所述轉(zhuǎn)移輥的所述材料層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述基底基板包括半導(dǎo)體材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述基底基板具有比所述應(yīng)カ施加層小的斷裂韌度。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述應(yīng)カ施加層包括金屬、聚合物、剝離誘導(dǎo)帶或其組合。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括在所述應(yīng)カ施加層與所述基底基板之間形成粘附層。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)移輥還包括用于接合所述應(yīng)カ施加層的粘合剤。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中使所述基底基板分裂的從所述基底基板的所述第一邊緣到所述基底基板的第二邊緣的所述轉(zhuǎn)移輥的所述橫移提供均勻的剝離力。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中從所述基底基板的所述第一邊緣到第二邊緣的所述轉(zhuǎn)移輥的所述橫移包括I厘米/秒到1000米/秒的范圍的恒定速度。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述基底基板的所述被剝離部分的厚度小于100微米。
全文摘要
本公開提供一種剝離方法和一種轉(zhuǎn)移材料層的方法。該剝離方法包括在基底基板的表面上沉積應(yīng)力施加層；使應(yīng)力施加層與平坦轉(zhuǎn)移表面接觸。然后平坦轉(zhuǎn)移表面沿一平面橫移，該平面平行于基底基板的上表面并具有離開基底基板的上表面的垂直偏移。在從基底基板的第一邊緣到基底基板的相對的第二邊緣的方向上橫移平坦轉(zhuǎn)移表面，以使基底基板分裂并將基底基板的被剝離部分轉(zhuǎn)移到平坦轉(zhuǎn)移表面。平坦轉(zhuǎn)移表面沿其橫移的所述平面與基底基板的上表面之間的垂直偏移是固定距離。垂直偏移的固定距離提供均勻的剝離力。本公開還提供一種包括轉(zhuǎn)移輥的剝離方法。
文檔編號H01L23/00GK102956568SQ20121030261
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者S.W.比德爾, K.E.福格爾, P.A.勞羅, 劉小虎, D.K.薩達納 申請人:國際商業(yè)機器公司