CN101859728A - 转移器件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及转移器件的方法。该方法包括以下步骤：将第一基板和第二基板布置为彼此相对地隔开，所述第一基板上设有器件，具有等于或小于所述器件的平面形状的剥离层位于所述第一基板和所述器件之间，并且所述第二基板上设有粘合剂层，其中所述器件和所述粘合剂层彼此面对；以及将照射面积比所述剥离层的基底面积大的激光束从所述第一基板侧照射在所述剥离层的整个表面上，剥离所述剥离层，所述器件与所述第一基板分离后被转移到第二基板上。根据该方法，可相对于第一基板和第二基板的表面垂直控制剥离层的剥离引起的器件散布方向，并能够在不处理器件表面的情况下精确地将器件转移到第二基板上。

Description

转移器件的方法
相关申请的交叉参考
本申请包含与2009年4月10日向日本专利局提交的日本在先专利申请2009-095896的公开内容相关的主题，在此将该在先申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及转移器件的方法，具体地，涉及通过激光剥离技术将器件从第一基板转移到第二基板上的方法。
背景技术
作为选择性地且精确地将布置在第一基板上的一组器件的一部分转移到第二基板上的方法，试图采用激光剥离技术。利用激光剥离技术实现器件转移如下文所述。首先，第一基板和第二基板布置为，第一基板的器件布置表面与形成第二基板的表面的粘合剂层彼此面对。在此情况下，激光束只从第一基板侧照射与将要转移的器件对应的位置。于是，设在第一基板和器件之间的剥离层立刻被蒸发(剥离)并气化，从而器件从第一基板剥离，然后粘附固定在第二基板的粘合剂层上。
在先技术还提出一种方法，当照射激光束时，第一基板和第二基板布置为彼此相对地隔开。于是，不存在由于作用在两个基板上的压力不均匀所致的问题和关于对准的问题。此外，也不存在转移之后粘合剂粘在多余的部分或者两个基板彼此不完全分离的情况。而且，根据该技术，其上照射激光束的器件的表面被预先处理，从而可调整激光照射所致的气体的压力作用方向并且可控制器件散布方向(参见JP-A-2002-314053(0010段和0020段))。
发明内容
然而，利用上述方法，需要预先处理照射激光束的器件的表面以精确地将器件转移到分开布置的第二基板上，这会带来很大麻烦。此外，当器件的表面应该保持平坦时，难以控制器件散布方向。
因此，期望提供转移器件的方法，该方法能够精确地将器件转移到分开布置的第二基板上而无需处理器件的表面。
本发明实施例的转移器件的方法按如下方式实现。首先，将第一基板和第二基板布置为彼此相对地隔开，所述第一基板上设有器件，剥离层位于所述第一基板和所述器件之间，并且所述第二基板上设有粘合剂层，其中所述器件和所述粘合剂层彼此面对。在此情况下，所述剥离层具有等于或小于所述器件的平面形状。在此情况下，将照射面积比所述剥离层的基底面积大的激光束从所述第一基板侧照射在所述剥离层的整个表面上。于是，剥离层被剥离，并且器件从第一基板上剥离后被转移到第二基板上。
利用该方法，可相对于第一基板和第二基板的表面在垂直方向上控制因剥离层的剥离引起的器件散布方向。
因此，根据本发明的实施例，能够在不处理器件表面的情况下精确地将器件转移到第二基板上。
附图说明
图1A～图1D是表示本发明第一实施例的转移器件的方法的剖面处理图。
图2A～图2F是表示每激光束的照射能量的转移结果的图。
图3A和图3B是用来说明第二实施例的具有器件缺少部分的第二基板的配置图。
图4A～图4D是表示根据第二实施例修补器件缺少部分的方法的剖面处理图。
图5是表示发光强度分布和多个发光器件安装在第一基板上的情况的图。
图6A是表示第三实施例的转移方法的图(第一图)。
图6B是表示第三实施例的转移方法的图(第二图)。
图6C是表示第三实施例的转移方法的图(第三图)。
图6D是表示第三实施例的转移方法的图(第四图)。
图7A是表示第四实施例的转移方法的图(第一图)。
图7B是表示第四实施例的转移方法的图(第二图)。
图7C是表示第四实施例的转移方法的图(第三图)。
具体实施方式
以下，按照如下顺序说明本发明的各实施例。
1.第一实施例(器件从第一基板转移到第二基板上的示例)
2.第二实施例(器件从第一基板转移到第二基板的器件缺少部分并且被修补的示例)
3.第三实施例(第一基板的布置被改变并且器件重新布置在第二基板上的第一示例)
4.第四实施例(第一基板的布置被改变并且器件重新布置在第二基板上的第二示例)
第一实施例
图1A～图1D是表示采用本发明的转移器件的方法的剖面处理图。这里所述的转移器件的方法例如是，在发光二极管(LED)以矩阵形式布置的显示装置的制造过程等中将LED器件从第一基板转移到第二基板上的方法。按如下步骤实施该方法。
首先，如图1A所示，多个器件5位于第一基板1上，剥离层3夹在器件5与第一基板1之间。粘合剂层9设于第二基板7上。
第一基板1例如是用于安装构成显示装置的器件的基板。第一基板1由不吸收该转移方法中所使用的激光束的材料制成，并且该材料使得可在激光束的波长之外的波长范围内通过第一基板1观察第一基板1上的器件5。例如，可使用石英基板作为第一基板1，但本发明并不局限于此。
剥离层3由通过吸收该转移方法中所使用的激光束而被爆发性地蒸发和去除(所谓的剥离)的材料制成。例如，可使用聚酰亚胺作为该材料，但本发明并不局限于此。
重要的是，剥离层3被图形化为具有等于或略小于设于第一基板1上的每个器件5的基底的形状，即，该形状足以与器件的基底的范围配合。剥离层3优选地具有与器件相似的形状。当器件具有轴对称的形状时，剥离层3优选地具有关于器件的轴线对称的形状。利用器件5或下面的对应于器件5的掩模图案，通过蚀刻形成剥离层3。可通过利用湿式蚀刻过蚀刻形成剥离层3。
器件5的示例包括例如LED器件这样的发光器件、液晶控制器件、光电转换器件、压电器件、薄膜晶体管、薄膜二极管、电阻器、开关器件、微磁器件和微光器件等。
在第一基板1上，器件5以矩阵形式布置为预定的布置状态。在形成于晶片上的多个器件中的以预定间隔布置在晶片上的器件被转移到第一基板1上，同时保持在晶片上的布置状态。这样，器件5设于第一基板1上。
第二基板7例如是构成显示装置的安装基板或用于临时安装器件的第二基板。对于第二基板7，使用具有所需特性的基板作为安装基板或者使用具有所需特性的基板作为用于临时安装器件的基板。当第二基板7是安装基板时，将要与待转移的器件5相连的任意布线部形成于第二基板7上。
粘合剂层9由对器件5具有粘附性的材料制成。粘合剂层9可以由所谓的粘合剂制成的层形成，或者可以由基于粘合剂的材料制成。
第一基板1和第二基板7布置为在器件5和粘合剂层9彼此面对的状态下彼此隔开。在此情况下，第一基板1和第二基板7布置为彼此平行地相对隔开，使得第一基板1上的器件5和第二基板7上的粘合剂层9之间的距离d大于器件5的厚度。
在此情况下，第一基板1和第二基板7由独立的移动装置支撑，并且通过移动装置的驱动布置为如上所述的彼此相对。该移动装置各自包括驱动系统和平台，该驱动系统和平台可以在后文所述的垂直于激光束光轴的方向上及平面内移动第一基板1和第二基板7。该移动装置还各自包括测量所支撑的第一基板1和第二基板7之间距离d的传感器，以及驱动单元等，该驱动单元驱动平台，从而根据传感器所测得的值使第一基板1和第二基板7之间的距离d处于预定状态。
在此状态下，如图1B所示，从第一基板1侧照射激光束Lh。所照射的激光束Lh的波长为，使得只有剥离层3吸收从激光束源(未图示)射向剥离层3的激光束Lh。在此情况下，激光束Lh选择性地照射与选自设于第一基板1上的多个器件5中的器件5对应的区域。
控制激光束Lh的照射位置，将激光束Lh的照射表面的形状调整为等于或大于剥离层3的基底形状，使得激光束Lh照射在每个选出的器件5和第一基板1之间的剥离层3的整个表面上。照射激光束Lh，使得照射光束的截面关于剥离层3的整个表面对称，于是，使得在关于剥离层3对称的照射位置处平面内强度分布均匀。
优选地照射具有一定照射能量的激光束Lh，使得各选出的器件5和第一基板1之间的剥离层3通过剥离被完全蒸发并去除。
关于激光束Lh的照射，在激光束源一侧具有预定点状(照射表面形状)的激光束Lh只是点状地照射在与选出的器件5对应的区域中的剥离层3上。在此情况下，激光束Lh可以通过具有开口的遮光掩模(未图示)只照射在与选自多个器件5的器件5对应的区域上。遮光掩模布置在激光束源和第一基板1之间。当使用该遮光掩模时，激光束Lh可以同时照射在第一基板1的整个表面上。于是，可通过激光束Lh的单次照射同时且选择性地转移多个器件5。
激光束Lh相对于多个器件5连续地点状照射。关于相对于多个器件5的激光束Lh的点状照射，激光束Lh的照射位置可相对于第一基板1和第二基板7移动。或者，第一基板1和第二基板7可相对于激光束Lh的照射位置移动。在此情况下，可使用移动装置(驱动系统或平台)在垂直于激光束Lh光轴的平面内移动第一基板1和第二基板7。
当只转移一个器件5时，在与选出的器件5对应的区域中的剥离层3上进行单次点照射。
通过上述激光照射，如图1C所示，在激光束Lh的照射位置处的剥离层3通过剥离被蒸发和去除。如果剥离层3被剥离，则器件5与第一基板1分离，向第二基板7成直线散布，并且粘附固定在第二基板7的粘合剂层9上。
之后，如图1D所示，相对于其上载有被转移来的选出的器件5的第二基板7移动第一基板1。于是，未被照射到激光束Lh而留下的剥离层3上的器件5和剥离层3一起被留在第一基板1侧。
之后，利用其上形成有其他器件的新的第一基板以及其上已被转移了器件5的第二基板7重复上述步骤，从而把其他多种器件转移到第二基板7上。
当转移其他多种器件时，第一基板1和第二基板7被布置为彼此相对地隔开，使得第一基板1上的器件5和第二基板7上的粘合剂层9之间的距离d大于已经转移到第二基板7上的器件5的厚度。于是，可以把其他多种器件转移到第二基板7上，而不影响已经转移到第二基板7上的器件5。
第一基板1相对于第二基板7沿水平方向在第一基板1的表面内相对移动，移动位置参照图1A～图1D所述的步骤。
根据上述第一实施例的转移器件的方法，如参照图1B所述的，当从布置为与第二基板7隔开的第一基板1侧照射激光束Lh时，激光束Lh照射在等于或小于器件5的剥离层3的整个表面上。于是，可相对于第一基板1和第二基板7的表面在垂直方向上控制因剥离层3的剥离引起的器件5的散布方向。
因此，器件5的散布方向得到令人满意地控制而无需处理器件5的表面，从而器件5可以精确地从第一基板1转移到第二基板7上。
图2A～图2F是当转移器件时器件5和激光束Lh的轴对称逐渐偏移时第一基板1和第二基板7的显微照片。参照图2A～图2F，轴对称偏移逐渐增大。在图2A～图2F中，A表示第一基板侧，虚线部分表示将要转移的器件的布置部分。在图2A～图2F中，B表示第二基板侧，加框部分表示器件的转移区域。
如附图所示，可以看出，在图2A～图2C中，轴对称略微偏移，第一基板侧的剥离层未留下，器件5被规则地转移到第二基板上。同时，在图2D～图2F中，轴对称明显偏移，由于照射能量小，第一基板(由白箭头表示的部分)上留下了没有被剥离的剥离层。在图2D的B中可以看到，一些所转移的器件以转移位置被旋转的状态转移到第二基板上。从图2E的B中可以看到，大部分所转移的器件以转移位置不确定或被旋转的状态转移到第二基板上。此外，从图2F的B中可以看到，所有所转移的器件以转移位置不确定或被旋转的状态转移到第二基板上。
如上所述可以看出，当照射激光束Lh时，基本保持器件5和激光束Lh的轴对称，能够防止剥离物被留下，并且能够相对于第一基板1和第二基板7的表面可靠地在垂直方向上控制器件5的散布方向。此外，能够防止所转移的器件在基板表面内旋转。
在第一基板1和第二基板7布置为彼此相对地隔开的情况下实现上述转移方法，就可获得下面的1)～6)所述的有益效果。
1)不管布置有器件的第一基板1与第二基板7之间在尺寸和形状上的差异，可以任意设定被转移到第二基板7上的器件5的个数或者器件尺寸以及第二基板7上的转移位置，并且转移器件的范围不受限制。
2)不存在由于第一基板1和第二基板7的接触所致的相对位置偏移。因此，能够防止转移位置的精度不好，确保高的可重复性。
3)能够防止由于第一基板1和第二基板7的接触所致产生或粘上杂质。
4)不需要使第一基板1和第二基板7彼此紧密接触或者使彼此紧密接触的第一基板1和第二基板7分开，于是缩短了生产时间。
5)与已经转移到第二基板7上的器件5无关，可以将新的器件5从新的第一基板1转移到已经有被转移来的器件5的第二基板7上。因此，如随后的第二实施例所述，当一些器件未能被转移时，可以容易地进行修补。
6)第一基板1和第二基板7彼此不接触，所以可在将要转移的器件5与第一基板1和第二基板7之间没有多余干扰的情况下转移器件5。于是，将转移器件5所需的激光束Lh的照射能量降低到去除剥离层3的程度。因而，可预料到以下效果，可以增加每脉冲激光束Lh所转移的器件5的个数，并且可以提高器件5的转移速度。因此，可以大大降低设备成本和运行成本。此外，可降低激光束Lh的能量密度，并且可以大大降低污染(分解剥离层)。当将要转移的器件5例如是LED或LD等半导体器件时，该污染可导致电流-电压特性上的泄漏故障等。因此，通过该方法降低激光照射密度，可减少泄漏故障。
第二实施例
参照图3A～图4D，作为第二实施例，说明关于从第一基板到第二基板的器件缺少部分的转移器件的修补方法。
如图3A的平面图以及图3B的剖面图(对应于沿图3A的A-A′线所示的剖面)所示，器件5通过第一实施例的步骤或其它步骤以预定布置被转移到第二基板7上。在此情况下，第二基板7上存在未转移器件5的器件缺少部分B，相对于器件缺少部分B转移器件5，从而进行修补。
在此情况下，首先，如图4A所示，安装有用于修补的器件5的新的第一基板1布置为与其上已经有转移来的多个器件5的第二基板7相对。在此情况下，类似于第一实施例，第一基板1和第二基板7布置为彼此隔开，其中器件5和粘合剂层9彼此面对。与第二基板7上的器件5的布置间距的周期无关，可不规则地变换第一基板1上的器件5的布置间距的周期。
特别地，重要的是第一基板1和第二基板7被布置为第一基板1上的器件5面对第二基板7的器件缺少部分B。
第一基板1和第二基板7布置为彼此相对地隔开，使得第一基板1上的器件5与第二基板7上的粘合剂层9之间的距离d大于已经转移到第二基板7上的器件5的厚度。第一基板1上的器件5与已经转移到第二基板7上的器件5是相同类型的。因此，如第一实施例所述，第一基板1和第二基板7布置为彼此平行地相对隔开，使得第一基板1上的器件5与第二基板7上的粘合剂层9之间的距离d大于器件5的厚度。
在上述情况下，如图4B所示，激光束Lh从第一基板1侧只选择性地照射与器件缺少部分B对应的位置。这时，与第一实施例相同，所照射的激光束Lh的波长使得只有剥离层3吸收激光束Lh。激光束Lh照射在选出的器件5和第一基板1之间的剥离层3的整个表面上。此外，类似于第一实施例，优选地照射具有一定照射能量的激光束Lh，使得选出的器件5和第一基板1之间的剥离层3完全剥离，被蒸发并去除。
通过上述的激光束照射，如图4C所示，在激光束Lh的照射位置处的剥离层3被剥离，器件5粘附固定在第二基板7的粘合剂层9上，从而器件5被转移到第二基板7上。
之后，如图4D所示，相对于其上有转移来的所选出器件5的第二基板7移动(移走)第一基板1。于是，完成了修补。
当第二基板7上存在多个器件缺少部分B时，可改变照射位置多次照射激光束Lh。此外，可通过利用遮光掩模将激光束Lh同时照射在多个器件缺少部分B上。同时，当第一基板1上的器件5的布置间距的周期偏离第二基板7上的器件5的转移间距的周期时，应该相对移动和定位第一基板1和第二基板7，使得留在第一基板1上的器件5布置为对着第二基板7的将被修补的器件缺少部分B。这时，可只在水平方向上进行基板1和7的相对移动。
根据第二实施例，当从布置为与第二基板7相对隔开的第一基板1侧照射激光束Lh时，激光束Lh照射在设有所用的器件5的剥离层3的整个表面上。于是，可相对于第一基板1和第二基板7的表面垂直地控制器件5的散布方向。因而，相对于器件缺少部分B精确地转移了器件5，实现了修补。
此外，第一基板1和第二基板7被布置为彼此相对地隔开，于是与已经转移到第二基板7上的器件5无关，可将新的器件5从新的第一基板1容易地转移到其上已有转移来的器件5的第二基板7上。
第三实施例
参照图5和图6，作为第三实施例，说明第一基板的布置被改变并且器件被重新布置在第二基板上的第一示例。在此情况下，将对使器件列的特性平均时的转移进行说明。
图5示出了多个发光器件5安装在第一基板1上的情况和发光强度分布的情况。该发光强度分布源于其上形成有发光器件5的晶片上的分布。
在此情况下，首先，如图6A(1)所示，交替布置的器件5从第一基板1转移到第二基板上的第一转移范围A。然后，如图6A(2)所示，在转移范围A沿水平方向移动为在+x方向上关于A偏移一半的位置处，从第一基板向第二基板以嵌套巢状进行第二次转移。此外，如图6A(3)所示，在转移范围沿水平方向移动为在-x方向上关于A偏移一半的位置处，从第一基板向第二基板以嵌套巢状进行第三次转移。之后，如图6B(1)所示，在转移范围沿水平方向移动为在-y方向上关于A偏移一半的位置处，从第一基板向第二基板以嵌套巢状进行第四次转移。随后，如图6B(2)～图6D(2)所示，在转移范围沿水平方向移动为在各方向上偏移的各位置处，以嵌套巢状进行九次转移。
于是，如图6D(2)所示，多个器件5在转移范围A内被重新布置，从而发光器件5的发光强度分布平均。
第四实施例
参照图5和图7，作为第四实施例，说明第一基板的布置被改变并且器件被重新布置在第二基板上的第二示例。这里，作为使器件列的特性平均时的转移，类似于图5中所示，说明转移方法，当多个发光器件5按发光强度分布安装在第一基板1上时，该方法使发光强度分布平均。
在此情况下，首先，如图7A(1)所示，交替布置的器件5从第一基板1上的区域1a转移到第二基板上的转移范围A。然后，如图7A(2)所示，从第一基板的区域1a仅向第二基板的转移范围A以嵌套巢状进行第二次转移，其中第一基板的区域1a在水平方向上移动为使得转移范围在+x方向上关于转移范围A偏移一半。此外，如图7A(3)所示，从第一基板的区域1a仅向第二基板的转移范围A以嵌套巢状进行第三次转移，其中第一基板的区域1a在水平方向上移动为使得转移范围在-x方向上关于转移范围A偏移一半。之后，如图7B(1)所示，从第一基板的区域1a仅向第二基板的转移范围A以嵌套巢状进行第四次转移，其中第一基板的区域1a在水平方向上移动为使得转移范围在-y方向上关于转移范围A偏移一半。之后，如图7B(2)～图7C(4)所示，在转移范围在水平方向上移动为在各自方向上偏移的各位置处，以嵌套巢状进行九次转移。
于是，如图7C(4)所示，多个器件5在转移范围A内被重新布置，从而发光器件5的发光强度分布平均。
在上述第三和第四实施例中，作为第一基板1上的器件被转移为在第二基板7上重新布置的示例，说明了器件以嵌套巢状布置的方法。除了嵌套巢状之外，可使用利用芯片布置的任意各种平均方法，例如延伸布置或梳齿状布置。
本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其它因素，可以在本发明所附的权利要求及其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合及改变。

Claims (7)

1.一种转移器件的方法，该方法包括以下步骤：
将第一基板和第二基板布置为彼此相对地隔开，所述第一基板上设有器件，具有等于或小于所述器件的平面形状的剥离层位于所述第一基板和所述器件之间，并且所述第二基板上设有粘合剂层，其中所述器件和所述粘合剂层彼此面对；以及
将照射面积比所述剥离层的基底面积大的激光束从所述第一基板侧照射在所述剥离层的整个表面上，剥离所述剥离层，使所述器件与所述第一基板分离，然后把所述器件转移到所述第二基板上。
2.如权利要求1所述的方法，其中，关于所述器件轴对称地照射所述激光束。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述剥离层具有与所述器件相似的平面形状。
4.如权利要求1～3中任一项所述的方法，其中，将所述激光束只照射在与选自设于所述第一基板上的多个器件中的器件对应的所述剥离层上。
5.如权利要求1～4中任一项所述的方法，其中，将所述第一基板和所述第二基板布置为彼此相对地隔开时，使得所述第一基板上的所述器件与所述第二基板上的所述粘合剂层之间的距离大于所述器件的厚度。
6.如权利要求1～5中任一项所述的方法，其中，
将所述器件从所述第一基板转移到所述第二基板之后，在水平方向上相对于所述第一基板移动所述第二基板，并且
在所述第二基板在所述水平方向上移动之后的位置处，将所述激光束照射在与选自所述第一基板上的剩余器件的器件对应的所述剥离层上，使得所述所选择的器件与所述第一基板分离，然后使所述器件转移到所述第二基板上。
7.如权利要求1～6中任一项所述的方法，其中，将所述第一基板和所述第二基板布置为彼此相对地隔开时，使得所述第一基板上的所述器件与所述第二基板上的所述粘合剂层之间的距离大于已经先转移到所述第二基板上的器件的厚度。
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