JP2004063510A

JP2004063510A - 素子の転写方法

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Publication number: JP2004063510A
Application number: JP2002215915A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Tomota; 友田　勝寛
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2002-07-25
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】低コストで、生産性が高く、しかも素子にダメージを与えにくい、素子の転写方法を提供すること。
【解決手段】第１の基板１上に配された素子３を第２の基板５へ転写する方法において、従来の転写層を形成する接着材のかわりに粘着手段２を用いるとともに、粘着手段２の剥離性や、粘着手段と他の材料との界面における離型性を高める処置を付加する。即ち、第１の転写方法では、接着材層４ａを半硬化状態にとどめ、粘着手段２と接着材層４との結びつきが強くなりすぎるのを防止する。第２の転写方法では、第１の基板１及び／又は粘着手段２に対して、第１の基板１と粘着手段２との離型性及び／又は粘着手段２の剥離性を高める処理を行う。第３の転写方法では、第１の基板１を剥離させようとする力が、弾力性のある第１の基板１の変形によって、粘着手段２とその界面に集中的に作用するようにする。いずれの方法も他の方法と併用可能である。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子や光学素子等の素子の転写方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ＩＣ（集積回路）チップを用いて半導体集積回路装置を製造する場合、素子形成基板に形成された複数の半導体チップを素子分離し、別の基板上に所望のピッチで再配列した後、電源との配線等を行い、目的の装置を製造する。
【０００３】
このような、素子形成基板に形成された複数の素子を分離して、別の基板に再配列して目的の装置を製造する製造工程には、素子形成基板上の素子を一時的に保持基板に転写する工程や、この保持基板上の素子を最終的な配置先である装置基板に転写する工程等の、素子の転写工程が含まれる。
【０００４】
図９は、従来の素子の転写方法を示す概略断面図であり、第１の基板１０１上に配された素子１０３を第２の基板１０５上へ転写するものである。
【０００５】
まず、図９（ａ）に示すように、第１の基板１０１上に接着材からなる転写層１０２を設ける。続いて、転写層１０２上の所望の位置に素子１０３を固定した後、転写層１０２を硬化させる。
【０００６】
次に、図９（ｂ）に示すように、素子１０３を第２の基板１０５上に固定するための接着材を、素子１０３及び転写層１０２表面に被着させ、素子１０３を被覆する接着材層１０４を形成する。続いて、接着材層１０４の表面に第２の基板１０５を貼り合わせた後、接着材層１０４を硬化させる。
【０００７】
最後に、図９（ｃ）に示すように、第１の基板１０１を接着材層１０４から分離する。従来の素子の転写方法では、転写層１０２が接着材層であるため、第１の基板１０１が、転写層１０２を介して接着材層１０４に固着しているため、第１の基板１０１を接着材層１０４から物理的な力で剥離させることができない。従って、第１の基板１０１を接着材層１０４から分離するに際して、転写層１０２を化学的な方法で分解して除去することが必要になる。通常、転写層１０２の除去には、レーザアブレーション法又はサイドエッチング法が用いられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
レーザアブレーション法では、ＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ　Ａｌｕｍｉｎｕｍ　Ｇａｒｎｅｔ）レーザなどの強力なレーザ光を第１の基板１０１の裏面から照射して、転写層１０２にレーザアブレーションを生じさせる。レーザアブレーションとは、強いレーザ光を吸収した固体材料が光化学的又は熱的に励起され、その表面や内部の原子又は分子の結合が切断され、これらの原子や分子が放出されることをいい、主に固体材料の全部又は一部が融解又は蒸発する相変化を生じる現象である。
【０００９】
レーザアブレーション法には、大掛かりな装置が必要で装置コストが高くなる欠点がある。また、レーザ光を発生させる過程や光によって物質を分解する過程のエネルギー効率は一般に低いので、エネルギーコストも高くなる。更に、ビーム光による処理の生産性は低いという問題点もある。
【００１０】
エッチング法の主な問題点は、転写層１０２の大部分が第１の基板で覆われているので、側面のわずかな露出部からのサイドエッチングにならざるを得ず、エッチングの能率が悪いこと、及び、図９（ｂ）からわかるように、配置上、エッチング液が素子に長時間接触する可能性が高く、エッチング液が素子にダメージを与える可能性が高くなること、又、これを防ぐためにエッチング液の選択が制限されることである。
【００１１】
本発明の目的は、上記のような問題点を解消し、低コストで、生産性が高く、しかも素子にダメージを与えにくい、素子の転写方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、第１の基体上に配された素子を第２の基体へ転写する方法において、前記第１の基体上に粘着手段を設ける工程と、前記粘着手段の上に前記素子を固定する工程と、接着材を前記素子及び前記粘着手段表面に被着させて、前記素子を被覆する接着材層を形成する工程と、前記接着材層表面に前記第２の基体を貼り合わせる工程と、前記接着材層を半硬化させる工程と、この半硬化状態で、前記素子を被覆した前記接着材層から前記第１の基体を剥離する工程とを有することを特徴とする、素子の転写方法（第１の素子の転写方法）に係わる。
【００１３】
又、第１の基体上に配された素子を第２の基体へ転写する方法において、前記第１の基体上に粘着手段を設ける工程と、前記粘着手段の上に前記素子を固定する工程と、接着材を前記素子及び前記粘着手段表面に被着させて前記素子を被覆する接着材層を形成する工程と、前記接着材層表面に前記第２の基体を貼り合わせる工程と、前記接着材層を硬化させる工程と、前記素子を被覆した前記接着材層から前記第１の基体を剥離する工程と、前記第１の基体を剥離する工程の前に、前記粘着手段の剥離性を向上させる処理を前記第１の基体及び／又は前記粘着手段に行う工程とを有することを特徴とする、素子の転写方法（第２の素子の転写方法）に係わる。
【００１４】
又、第１の基体上に配された素子を第２の基体へ転写する方法において、前記第１の基体上に粘着手段を設ける工程と、前記粘着手段の上に前記素子を固定する工程と、接着材を前記素子及び前記粘着手段表面に被着させて前記素子を被覆する接着材層を形成する工程と、前記接着材層表面に前記第２の基体を貼り合わせる工程と、前記接着材層を硬化させる工程と、前記素子を被覆した前記接着材層から前記第１の基体を剥離する工程とを有し、前記第１の基板として、弾力性があって前記第２の基体と同等の若しくは近似した熱膨張係数をもつ材料を用いることを特徴とする、素子の転写方法（第３の素子の転写方法）に係わる。
【００１５】
又、前記第１、第２及び第３の素子の転写方法の少なくとも２つを併用する素子の転写方法に係わる。
【００１６】
本発明によれば、従来用いられてきた転写層を形成する接着材のかわりに前記粘着手段を用いるとともに、前記粘着手段自体の剥離性や、前記粘着手段と他の材料との界面における離型性を高める処置を付加している。
【００１７】
即ち、第１の素子の転写方法では、前記接着材層を半硬化状態にとどめ、前記粘着手段と前記接着材層との結びつきが強くなりすぎるのを防止する。第２の素子の転写方法では、前記第１の基体及び／又は前記粘着手段に対して、前記第１の基体と前記粘着手段との離型性及び／又は前記粘着手段の剥離性を高める処理を行う。第３の素子の転写方法では、第１の基板を剥離させようとする力が、前記弾力性のある第１の基板の変形によって、前記粘着手段とその界面に集中的に作用するようにする。また、いずれの方法も他の方法と併用可能である。
【００１８】
このような工夫によって、剥離する方向に物理的な力を加えるだけで、前記接着材層から前記第１の基体を剥離させることができる。従来の方法における転写層の分解のように、化学的な分解を必要とする工程が含まれないから、コストが低く、生産性が高い。
【００１９】
第３の素子の転写方法では、前記第１の基体及び前記第２の基体の前記熱膨張係数が同等であるか或いは近似しているので、弾力性のある基体を用いていても、加熱処理工程における素子の位置ずれや歪みを最小限に抑えることができる。
【００２０】
前記粘着手段の除去に関しても、前記第１の基体を分離した後に行うので、付着面全体を一気に処理でき、サイドエッチングに比べて能率的であり、短時間で処理できる。また、硬化してしまった接着材層に比べ前記粘着手段の除去は容易であるから、除去に際して前記素子にダメージを与えにくい方法及び材料を選択でき、短い処理時間とあいまって、前記素子に与えるダメージを最小限に抑えることができる。
【００２１】
なお、前記接着材とは、接着時には液体状で、物体表面のミクロな凹凸内に侵入する流動性をもつが、結合能を発揮するまでの過程で液状からゴム状又はガラス状に相変化し、接着する物質と物理的及び化学的作用で相互に結合する性質を有するものをいう。接着材は硬化すると、そのまま安定な構成材料として使用可能である。
【００２２】
一方、前記粘着材とは、粘着時の弱い圧力下での接触によって粘着する物体に対し結合力を示すが、一貫して粘弾性体として存在し、結合力の発揮において化学的又は物性的な変化を示さないものをいう。
【００２３】
【発明の実施の形態】
請求項１に係わる発明では、前記剥離工程後に、前記接着材層を本硬化させる工程を行うのがよい。前記素子を確実に保持し、電極の形成等の次の工程に耐えられるようにするには、本硬化は、必ず行わなければならない工程である。
【００２４】
また、前記剥離工程後に、前記素子の表面を清浄化するのがよい。
【００２５】
また、前記剥離工程後に、前記第２の基体を剥離するのがよい。
【００２６】
また、前記接着材層を形成する接着剤は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂であり、前記接着材層を半硬化させる加熱処理工程を、前記熱硬化性樹脂の硬化温度より低い温度で行い、本硬化させる加熱処理工程を、前記硬化温度と略等しい温度で行うのがよい。
【００２７】
また、前記第１の基体上に複数個又は複数種の前記素子を固定するのがよい。
【００２８】
請求項１０に係わる発明では、前記第１の基体の表面をアルコール処理した後、この処理面に前記粘着手段を設け、この処理面で前記剥離を行うのがよい。
【００２９】
また、前記粘着手段を複数の粘着材層の積層により形成し、これらの粘着材層の界面で前記剥離を行うのがよい。
【００３０】
また、前記剥離工程後に、前記素子の表面を清浄化するのがよい。
【００３１】
また、前記剥離工程後に、前記第２の基体を剥離するのがよい。
【００３２】
また、前記接着材層を半硬化させる工程を有し、この半硬化状態で、前記素子を被覆した前記接着材層から前記第１の基体を剥離し、前記剥離工程後に、前記接着材層を硬化させる工程を行うのがよい。
【００３３】
この場合、前記接着材層を形成する接着剤は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂であり、前記接着材層を半硬化させる加熱処理工程を、前記熱硬化性樹脂の硬化温度より低い温度で行い、本硬化させる加熱処理工程を、前記硬化温度と略等しい温度で行うのがよい。
【００３４】
また、前記第１の基体上に複数個又は複数種の前記素子を固定するのがよい。
【００３５】
請求項２２に係わる発明では、少なくとも、前記接着材層表面に前記第２の基体を貼り合わせる工程において、弾力性のある前記第１の基板の裏面を平坦な支持基体によって支持するのがよい。
【００３６】
前記第１の基体として熱膨張係数の小さな材料を用いるのがよい。又、前記第２の基体として、弾力性のある、熱膨張係数の小さな材料を用いるのもよい。支障がなければ、熱膨張による歪みを抑えるという観点では、前記第１の基体と前記第２の基体の材料が同じであるのが最も好都合である。
【００３７】
前記第１の基体及び前記第２の基体の前記熱膨張係数が同等で、且つ小さければ、弾力性のある基体を用いても、加熱処理工程における素子の位置ずれや基体の歪みを最小限に抑えることができる。
【００３８】
前記第１の基体として、弾力性があり、しかも前記熱膨張係数の小さな材料として、例えば、鉄とニッケルとの合金、又は鉄とニッケルとコバルトとの合金を用いるのが望ましい。この場合、合金の組成を調節することで、合金の前記熱膨張係数を前記第２の基体の前記熱膨張係数を合わせるのが望ましい。
【００３９】
また、前記剥離工程後に、前記素子の表面を清浄化するのがよい。
【００４０】
また、前記剥離工程後に、前記第２の基体を剥離するのがよい。
【００４１】
また、前記接着材層を半硬化させる工程を有し、この半硬化状態で、前記素子を被覆した前記接着材層から前記第１の基体を剥離し、前記剥離工程後に、前記接着材層を硬化させる工程を行うのがよい。
【００４２】
この場合、前記接着材層を形成する接着剤は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂であり、前記接着材層を半硬化させる加熱処理工程を、前記熱硬化性樹脂の硬化温度より低い温度で行い、本硬化させる加熱処理工程を、前記硬化温度と略等しい温度で行うのがよい。
【００４３】
また、前記第１の基体上に複数個又は複数種の前記素子を固定するのがよい。
【００４４】
本発明において、前記第１の基体及び第２の基体として使用可能な材料は、前記接着材層の加熱硬化や前記粘着材層の除去等の処理工程において、変性、分解及び反り等がなければ、特に限定されるべきものではなく、例えば、金属基板、ポリカーボネートやポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）などのプラスチック基板、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、及びシリコン基板などの種々の基板を用いることができる。
【００４５】
本発明の前記接着材層を形成する接着材としては、熱硬化性樹脂、例えばエポキシ系樹脂などの耐熱性及び耐薬品性に優れた樹脂を主成分とする接着材を用いるのがよい。
【００４６】
また、前記素子が発光素子やマイクロレンズ等の光学素子である場合には、光を遮らないように、光透過性に優れたエポキシ系樹脂などで前記接着剤層を形成する。
【００４７】
また、熱膨張や熱変形による位置ずれを防ぐ等の目的で加熱処理を避けたい場合には、ポリメタクリル酸メチルのように光照射で硬化する樹脂を接着材として用いてもよい。
【００４８】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に具体的に説明する。
【００４９】
実施の形態１
下記に、接着材層の半硬化による離型性を利用して半導体素子を転写する方法の１例を、図１〜４を参照しながら順を追って説明する。図１と図２は、転写工程を示す概略断面図であり、図３と図４は、転写された複数の半導体素子に一括してはんだバンプを形成した後、各素子を個々の個片に切り分け、実装基板にマウントする工程を示す概略断面図である。
【００５０】
まず、図１（ａ）に示すように、第１の基板１上に粘着材からなる粘着材層２を設ける。第１の基板１の表面は平坦であるのがよい。粘着材としては、シリコーン系粘着材を用いるのがよく、スピンコートや印刷やスプレー等の方法で均一に付着させる。
【００５１】
続いて、図１（ｂ）に示すように、例えば半導体ＩＣチップ等の素子３を、粘着材層２上の所望の位置に、電極形成面を下向きにして固定する。
【００５２】
次に、図１（ｃ）に示すように、接着材を素子３及び粘着材層２表面に被着させ、素子３を被覆するように、未硬化の接着材層４ａを形成する。未硬化の接着材層４ａを形成する方法は特に限定されず、スピンコート法や印刷法や液滴法等の中から、接着材の粘性等を考慮して最適の方法を用いる。
【００５３】
接着材は、原理的には第２の基板５の上に被着させることも可能であるが、特別な理由がなければ、上記のようにする。その理由は、第２の基板５の上に接着材層を形成し、素子３が配された第１の基板１側に押しあてると、素子３の周囲に空気が気泡として残り、製品の品質を低下させる欠陥が形成される心配があるからである。
【００５４】
続いて、接着材層４ａの表面に第２の基板５を貼り合わせる（図１（ｄ））。
【００５５】
図１（ｃ）及び（ｄ）では、予め基板に接着材を被着させてから、基板の貼り合わせを行った。変形例として、接着材が被着されていない第１の基板１と第２の基板５とを重ね合わせ、両基板の側面の隙間から接着材をしみ込ませ、毛細管現象によって両基板間の空隙に接着材を満たして、接着材層４ａを形成してもよい。
【００５６】
次に、接着材の硬化温度より低い温度に加熱し、接着材層４ｂと粘着材層２との界面の離型性を維持しながら、且つ素子３を保持できる程度に内部が硬化状態になった、半硬化状態の接着材層４ｂを形成する。例えば、接着材がエポテック社のエポキシ系接着材（型番３５４）の場合、１２０±５℃で２０±１０分間加熱することにより、半硬化状態の接着材層４ｂを形成することができる（図２（ｅ））。
【００５７】
半硬化状態の接着材層４ｂを形成する加熱温度及び加熱時間は、接着材の種類に応じて設定すればよい。例えば、接着材の硬化温度が１３０℃である場合、硬化温度より２０℃低い温度である１１０℃で１５分間加熱するのが一応の目安である。加熱方法としては、加熱ガスが循環するオーブンやホットプレートを用いるのが一般的であるが、それに限定されず、赤外線を照射することにより加熱するなど各種の加熱方法が可能である。
【００５８】
また、加熱を避けたい場合には、光照射で硬化する樹脂を接着材として用い、光量や照射時間を調節して半硬化状態の接着材層４ｂを形成することもできる。
【００５９】
次に、この半硬化の状態で、接着材層４ｂと粘着材層２との界面の離型性を利用して、接着材層４ｂから第１の基板１を剥離する（図２（ｆ））。接着材層４ｂは素子３を保持できる程度に半硬化した状態になっているので、素子３の位置がずれることはない。
【００６０】
次に、第２の基板５上で半硬化状態の接着材層４ｂを十分に硬化させ、本硬化した接着材層４に素子３を固着させる（図２（ｇ））。例えば、接着剤がエポテック社のエポキシ系接着剤（型番３５４）の場合、２００℃以上の高温で３０分間以上加熱して、本硬化させる。
【００６１】
接着材層４を本硬化する加熱温度及び加熱時間は、接着剤の種類に応じて設定すればよい。例えば、接着剤の硬化温度１３０℃である場合、１３０℃で２５分間加熱するのが一応の目安である。
【００６２】
素子３の電極形成部などに残った粘着材は、分子レベルの汚れであっても電極の定着性を低下させる原因になる。そこで、本硬化後、まず、図２（ｈ）に示すように、第２の基板５側の剥離面を酸素プラズマに１分間曝し、残存する有機物を酸化分解して除去する。次に、粘着材が酸化されて生じる酸化シリコンを、フッ化水素酸で溶解除去する。
【００６３】
図１と図２とでは、素子３の形状は、平板状として図示したが、その他の形状を有する素子であってもよい。平板状以外の形状を有する素子の場合には、素子を樹脂で被覆して平板状のチップとしておくことにより、取り扱いが容易となる。
【００６４】
このように、実施の形態１に基づく素子の転写方法は、低コストで、生産性が高く、しかも素子にダメージを与えにくい、素子の転写方法である。
【００６５】
図３と図４では、上記の転写工程に引き続いて、転写された複数の素子に一括してはんだバンプを形成した後、各素子を個々の個片に切り分け、実装基板にマウントする工程を示す。
【００６６】
図３（ｉ）は、第２の基板５上に転写された素子３を接着材層４ごと、第２の基板５から剥離して得られた疑似ウエーハ６を示す。この分離は、第２の基板５の表面に剥離層を形成しておき、この剥離層を介して第２の基板５を接着剤層４に貼り付けることで可能となる。
【００６７】
図３（ｊ）は、疑似ウエーハ６を、素子３の電極面５１が上になるようにひっくり返した状態を示す。電極面５１は同図に拡大して示すように、Ｓｉ基板５３上にＳｉＯ_２膜５２を介してＡｌ電極パッド５５及びパッシベーション膜５４が形成されたものである。
【００６８】
図３（ｋ）は、Ｎｉ無電解めっき法にて、開口されたＡｌ電極パッド５５面の上のみに、選択的にＮｉ無電解めっき層（ＵＢＭ：Ｕｎｄｅｒ　Ｂｕｍｐ　Ｍｅｔａｌ）５６を形成した状態を示す。なお、このＮｉ無電解めっき層（ＵＢＭ）５６は、Ａｌ電極パッド５５の上面をリン酸系エッチ液で前処理した後に、Ｚｎ処理によりＺｎを置換析出させ、さらにＮｉ−Ｐめっき槽に浸漬させることにより、容易に形成でき、Ａｌ電極パッド５５とはんだバンプとの接続を助けるＵＢＭとして作用する。
【００６９】
図３（ｌ）は、印刷マスク３８を当てて、はんだペースト３９を印刷法によりＮｉ無電解めっき層（ＵＢＭ）５６上に転写した状態である。図４（ｍ）は、ウエットバック法ではんだペースト３９を溶融して、はんだバンプ３２を形成した状態である。このように、Ｎｉ無電解めっき法及びはんだペーストスクリーン印刷法等を用いることにより、フォトプロセスを用いずに簡単にはんだバンプ３２を形成できる。
【００７０】
図４（ｎ）は、ブレード４２（又はレーザ）でスクライブライン４３に沿ってダイシング４１して、素子３を樹脂４で保護して補強したチップ状電子部品１３を単位として個々の個片とする工程を示す。
【００７１】
次に、図４（ｏ）のように、配線基板４６上のソルダー（はんだ）レジスト４５で囲まれかつソルダー（はんだ）ペースト４４を被着した電極４８を設けた実装基板４７に、個片化された電子部品１３をマウントする。この時、電子部品１３の側面と裏面は樹脂４で覆われているため、電子部品１３が実装時のハンドリング等で直接のダメージを受けることがなく、高い信頼性を持つフリップチップ実装が期待できる。
【００７２】
このように、本発明に基づく転写方法は、素子を樹脂で被覆し、チップ状部品とするものであれば、半導体ＩＣチップ以外にも、発光ダイオード等の他のチップ部品にも適用できる。
【００７３】
実施の形態２
下記に、第１の基板１と粘着材層２との離型性を高めて、これを利用する素子の転写方法の１例を、転写工程を示す概略断面図である図５と図６を参照しながら工程順に説明する。なお、実施の形態１と説明が重複する所は、実施の形態１に前述した記述を参照することとする。
【００７４】
まず、図５（ａ）に示すように、第１の基板１上に粘着材からなる粘着材層２を設ける。
【００７５】
粘着材層２を設ける前処理として、通常は第１の基板１のアセトン洗浄を行うのに対し、ここでは第１の基板１の表面をエタノールで軽く拭くのにとどめておくのが、実施の形態２のポイントである。このようにすると、第１の基板１の表面に付着していた油溶性の不純物が取り切れずに残り、第１の基板１と粘着材層２との界面における離型性を高める働きをする。
【００７６】
変形例として、第１の基板１の表面をアセトンで完全に洗浄した後、第１の基板１及び粘着材層２の少なくとも一方に対して親和性の低い材料で、第１の基板１の表面を部分的に被覆してもよい。
【００７７】
続いて、図５（ｂ）に示すように、粘着材層２上の所望の位置に素子３を固定する。
【００７８】
次に、図５（ｃ）に示すように、接着材を素子３及び粘着材層２表面に被着させ、素子３を被覆するように、未硬化の接着材層４ａを形成する。
【００７９】
続いて、未硬化の接着材層４ａの表面に第２の基板５を貼り合わせる（図５（ｄ））。
【００８０】
次に、未硬化の接着材層４ａを硬化させ、本硬化した接着剤層４に素子３を固着させる（図６（ｅ））。例えば、接着剤がエポテック社のエポキシ系接着剤（型番３５４）の場合、２００℃以上の高温に３０分間以上加熱する。
【００８１】
実施の形態２においては、第１の基板１の表面の前処理により、第１の基板１と粘着材層２との離型性が十分に確保されているので、あえて接着材層４と粘着材層２との間に離型性をもたせる必要はない。従って、工程（ｅ）では、接着材層４を本硬化させてしまってかまわない。
【００８２】
しかしながら、ここで接着材層４ａの硬化を半硬化にとどめ、実施の形態１と同様に、半硬化の効果を併用するのも効果的である。その場合は、接着剤がエポテック社のエポキシ系接着剤（型番３５４）であれば、１２０±５℃で２０±１０分間加熱する。
【００８３】
次に、第１の基板１の表面の前処理により確保されていた離型性を利用して、接着材層４から第１の基板１を剥離する（図６（ｆ））。剥離後、第２の基板５の側に付着している粘着材層２は、ピールして、除去する。
【００８４】
図６（ｅ）の工程で接着材層を半硬化の状態にとどめている場合には、次に、接着材層４ｂを本硬化させ、本硬化した接着剤層４に素子３を固着させる。例えば、接着剤がエポテック社のエポキシ系接着剤（型番３５４）の場合、２００℃以上の高温に３０分間以上加熱する。
【００８５】
接着剤層４を本硬化させた後、ピールで除き切れなかった粘着材を適当な溶媒で溶解除去してもよい。素子３の電極形成部などに残った粘着材は、分子レベルの汚れであっても電極の定着性を低下させる原因になるので、実施の形態１と同様に、まず、酸素プラズマ処理を１分間行って有機物を酸化分解して除去し、残る酸化シリコンはフッ化水素酸で溶解除去する（図６（ｇ））。
【００８６】
この後、実施の形態１と同様に、転写された素子に一括してはんだバンプを形成し、各素子を個々の個片に切り分け、実装基板にマウントする工程をおこなってもよい。このとき、第２の基板５に弾力性があれば、剥離しやすいため、好都合である。
【００８７】
このように、実施の形態２に基づく素子の転写方法も、低コストで、生産性が高く、しかも素子にダメージを与えにくい、素子の転写方法である。
【００８８】
実施の形態３
下記に、粘着材層２を積層構造にすることによって粘着材層２自体の剥離性を高めて、これを利用する素子の転写方法の１例を、転写工程を示す概略断面図である図７と図８を参照しながら工程順に説明する。なお、実施の形態１と説明が重複する所は、実施の形態１に前述した記述を参照することとする。
【００８９】
まず、図７（ａ）に示すように、第１の基板１上に粘着材からなる第１の粘着材層２Ａを設ける。
【００９０】
第１の粘着材層２Ａの表面が乾いたら、次に、図７（ｂ）に示すように、第１の粘着材層２Ａの上に第２の粘着材層２Ｂを積層する。粘着材層２Ａと２Ｂとは、同一材料からなるものであってもよいし、異なる材料からなるものであってもよい。同一材料からなっていても、第１の粘着材層２Ａの表面が形成された後、第２の粘着材層２Ｂが形成されるので、２Ａと２Ｂとは一体ではなく、両者の界面には剥離性がある。粘着材層２Ａと２Ｂとが互いに親和性の小さい異種材料からなる場合は、両者の界面における剥離性は、より高められる。
【００９１】
２Ａと２Ｂとが同一材料からなる場合、粘着材として、例えばシリコーン系粘着剤が好適である。２Ａと２Ｂとが異種材料からなる場合、粘着材として、それぞれ、例えばシリコーン系粘着剤とアクリル系粘着剤とが好適である。
【００９２】
また、離型性を高める効果のある薬剤で第１の粘着材層２Ａの表面を処理したり、粘着材層２Ａ及び２Ｂの少なくとも一方に親和性の低い離型剤を第１の粘着材層２Ａの表面に散布するのもよい。粘着材層２Ａと２Ｂとの界面の離型性を高める処理であれば、過度にならない限り、すべての処理が適用可能である。
【００９３】
続いて、図７（ｃ）に示すように、第２の粘着材層２Ｂ上の所望の位置に素子３を固定する。
【００９４】
次に、図７（ｄ）に示すように、接着材を素子３及び粘着材層２Ｂ表面に被着させ、素子３を被覆するように、未硬化の接着材層４ａを形成する。
【００９５】
続いて、未硬化の接着材層４ａの表面に第２の基板５を貼り合わせる（図８（ｅ））。
【００９６】
次に、未硬化の接着材層４ａを硬化させ、本硬化した接着剤層４に素子３を固着させる（図８（ｆ））。例えば、接着剤がエポテック社のエポキシ系接着剤（型番３５４）の場合、２００℃以上の高温に３０分間以上加熱する。
【００９７】
実施の形態３においては、粘着材層２を積層構造にすることにより、粘着材層自体の剥離性が十分に確保されているので、あえて接着材層４と第２の粘着材層２Ｂとの間に離型性をもたせる必要はない。従って、工程（ｆ）では、接着材層４を本硬化させてしまってかまわない。
【００９８】
しかしながら、ここで接着材層４ａの硬化を半硬化にとどめ、実施の形態１と同様に、半硬化の効果を併用するのも効果的である。その場合は、接着剤がエポテック社のエポキシ系接着剤（型番３５４）であれば、１２０±５℃で２０±１０分間加熱する。
【００９９】
次に、積層構造の粘着材層２自体の剥離性を利用して、接着材層４から第１の基板１を剥離する（図８（ｇ））。剥離後、第２の基板５の側に付着している粘着材層２Ａは、ピールして除去する。
【０１００】
図８（ｆ）の工程で接着材層を半硬化の状態にとどめている場合には、次に、接着材層を本硬化させ、接着剤層４に素子３を固着させる。例えば、接着剤がエポテック社のエポキシ系接着剤（型番３５４）の場合、２００℃以上の高温に３０分間以上加熱する。
【０１０１】
接着剤層４を本硬化させた後、ピールで除き切れなかった粘着材を適当な溶媒で溶解除去してもよい。素子３の電極形成部などに残った粘着材は、分子レベルの汚れであっても電極の定着性を低下させる原因になるので、実施の形態１と同様に、まず、酸素プラズマ処理を１分間行って有機物を酸化分解して除去し、残る酸化シリコンはフッ化水素酸で溶解除去する（図８（ｈ））。
【０１０２】
この後、実施の形態１と同様に、転写された素子に一括してはんだバンプを形成し、各素子を個々の個片に切り分け、実装基板にマウントする工程をおこなってもよい。このとき、第２の基板５に弾力性があれば、剥離しやすいため、好都合である。
【０１０３】
実施の形態３の変形例として、粘着材層２Ａ及び／又は２Ｂを、光照射によって粘着性が低下する材料、例えば光変性性のアクリル樹脂で形成しておき、接着材層４の硬化後、粘着材層２Ａ及び／又は２Ｂに光を照射して粘着性を低下させてから、第１の基板１の剥離を行ってもよい。
【０１０４】
また、実施の形態２で説明した、第１の基板１の表面処理と併用してもよい。
【０１０５】
このように、実施の形態３に基づく素子の転写方法も、低コストで、生産性が高く、しかも素子にダメージを与えにくい、素子の転写方法である。
【０１０６】
実施の形態４
以下に、第１の基板１として弾力性のある基板を用い、その変形によって、第１の基板１を剥離させようとする力が粘着材層２やその界面に効果的に作用するようにする素子の転写方法の１例を、転写工程を示す概略断面図である図９と図１０を参照しながら順を追って説明する。なお、実施の形態１と説明が重複する所は、実施の形態１に前述した記述を参照することとする。
【０１０７】
まず、図９（ａ）に示すように、弾力性があって熱膨張係数の小さい第１の基板１１、例えばＦｅ−Ｎｉ又はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金の基板１１上に粘着材からなる粘着材層２を設ける。
【０１０８】
続いて、図９（ｂ）に示すように、粘着材層２上の所望の位置に素子３を固定する。
【０１０９】
次に、図９（ｃ）に示すように、接着材を素子３及び粘着材層２表面に被着させ、素子３を被覆するように、未硬化の接着材層４ａを形成する。
【０１１０】
続いて、図９（ｄ）に示すように、表面が平坦な支持基板１２で弾力性のある第１の基板１１を下から支持しながら、接着材層４ａの表面に第２の基板５、例えば第１の基板１１と熱膨張係数が同等若しくは近似のサファイア基板５を貼り合わせる。このようにして、貼り合わせの平坦性を確保することができる。
【０１１１】
次に、接着材層４ａを硬化させ、本硬化した接着剤層４に素子３を固着させる（図１０（ｅ））。例えば、接着剤がエポテック社のエポキシ系接着剤（型番３５４）の場合、２００℃以上の高温に３０分間以上加熱する。
【０１１２】
実施の形態４においては、第１の基板１１の変形によって、第１の基板１１を粘着材層２から剥離させようとする力が、両者の界面に集中的に作用するので、工程（ｅ）では接着材層４ａを本硬化させてしまってかまわない。
【０１１３】
しかしながら、ここで接着材層４ａの硬化を半硬化にとどめ、実施の形態１と同様に、半硬化の効果を併用するのもよい。その場合は、接着剤がエポテック社のエポキシ系接着剤（型番３５４）であれば、１２０±５℃で２０±１０分間加熱する。
【０１１４】
次に、図１０（ｆ）に示すように、支持基板１２を取り除き、第１の基板１１を変形させ、接着材層４から第１の基板１１を剥離する。剥離後、粘着材層２が多量に付着している場合には、ピールして粘着材を除去する。
【０１１５】
図１０（ｅ）の工程で接着材層を半硬化の状態にとどめている場合には、次に、接着材層を本硬化させ、素子３を接着剤層４に固着させる。例えば、接着剤がエポテック社のエポキシ系接着剤（型番３５４）の場合、２００℃以上の高温に３０分間以上加熱する。
【０１１６】
接着剤層４を本硬化させた後、ピールで除き切れなかった粘着材を適当な溶媒で溶解除去してもよい。素子３の電極形成部などに残った粘着材は、分子レベルの汚れであっても電極の定着性を低下させる原因になるので、実施の形態１と同様に、まず、酸素プラズマ処理を１分間行って有機物を酸化分解して除去し、残る酸化シリコンをフッ化水素酸で溶解除去する（図１０（ｇ））。
【０１１７】
この後、実施の形態１と同様に、転写された素子に一括してはんだバンプを形成し、各素子を個々の個片に切り分け、実装基板にマウントする工程をおこなってもよい。
【０１１８】
このように、実施の形態４に基づく素子の転写方法は、上記した第１の基板１１をその弾力性により容易に剥離できると共に、第１の基板１１と第２の基板５との熱膨張係数が同等であるために、上記の熱処理時に基板の反りや、素子のピッチ変動が生じることを防止することができる。また、実施の形態１〜３と同様に、低コストで、生産性が高く、しかも素子にダメージを与えにくい、素子の転写方法である。
【０１１９】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。
【０１２０】
【発明の作用効果】
本発明によれば、第１の基体上に配された素子を第２の基体へ転写する方法において、従来用いられてきた転写層を形成する接着材のかわりに粘着手段を用いるとともに、粘着手段の剥離性や粘着手段と他の材料との界面における離型性を高める処置を付加している。
【０１２１】
そのため、剥離する方向に物理的な力を加えるだけで、接着材層から第１の基体を剥離させることができる。従来の方法における転写層の分解のように、化学的な分解を必要とする工程が含まれないから、コストが低く、生産性が高い。
【０１２２】
また、第１の基体及び第２の基体の熱膨張係数が同等であるか或いは近似しているので、弾力性のある基体を用いた場合でも、加熱処理工程における素子の位置ずれや歪みを最小限に抑えることができる。
【０１２３】
粘着手段の除去に関しても、第１の基体を分離した後に行うので、付着面全体を一気に処理でき、サイドエッチングに比べて能率的であり、短時間で処理できる。また、硬化してしまった接着材層に比べ粘着手段の除去は容易であるから、除去に際して素子にダメージを与えにくい方法及び材料を選択でき、短い処理時間とあいまって、素子に与えるダメージを最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に基づく素子の転写方法を示す概略断面図である。
【図２】同、素子の転写方法を示す概略断面図である。
【図３】同、素子にはんだバンプを形成し、実装基板にマウントする工程を示す概略断面図である。
【図４】同、素子にはんだバンプを形成し、実装基板にマウントする工程を示す概略断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に基づく素子の転写方法を示す概略断面図である。
【図６】同、素子の転写方法を示す概略断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３に基づく素子の転写方法を示す概略断面図である。
【図８】同、素子の転写方法を示す概略断面図である。
【図９】本発明の実施の形態４に基づく素子の転写方法を示す概略断面図である。
【図１０】同、素子の転写方法を示す概略断面図である。
【図１１】従来の素子の転写方法を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１…第１の基板、２…粘着材層、２Ａ…第１の粘着材層、２Ｂ…第２の粘着材層、３…素子、４…本硬化した接着材層、４ａ…未硬化の接着材層、４ｂ…半硬化した接着材層、５…第２の基板、６…疑似ウェーハ、１０…真空チャンバ、１１…弾力性のある第１の基板、１２…支持基板、１３…チップ状電子部品、３２…はんだバンプ、３８…印刷マスク、３９…はんだペースト、４１…ダイシング、４２…ブレード、４３…スクライブライン、４４…ソルダー（はんだ）ペースト、４５…ソルダー（はんだ）レジスト、４６…配線基板、４７…実装基板、４８…電極、５１…素子電極面、５２…ＳｉＯ_２膜、５３…Ｓｉ基板、５４…パッシベーション膜、５５…Ａｌ電極パッド、５６…Ｎｉ無電解メッキ層（ＵＢＭ）、１０１…第１の基板、１０２…転写層（接着材層）、１０３…素子、１０４…接着材層、１０５…第２の基板

Claims

第１の基体上に配された素子を第２の基体へ転写する方法において、前記第１の基体上に粘着手段を設ける工程と、前記粘着手段の上に前記素子を固定する工程と、接着材を前記素子及び前記粘着手段表面に被着させて、前記素子を被覆する接着材層を形成する工程と、前記接着材層表面に前記第２の基体を貼り合わせる工程と、前記接着材層を半硬化させる工程と、この半硬化状態で、前記素子を被覆した前記接着材層から前記第１の基体を剥離する工程とを有することを特徴とする、素子の転写方法。
前記剥離工程後に、前記接着材層を本硬化させる工程を行う、請求項１に記載した素子の転写方法。
前記剥離工程後に、前記素子の表面を清浄化する、請求項１に記載した素子の転写方法。
前記剥離工程後に、前記第２の基体を剥離する、請求項１に記載した素子の転写方法。
前記接着材層を形成する接着剤は、熱硬化性樹脂である、請求項１に記載した素子の転写方法。
前記接着材層を半硬化させる加熱処理工程を、前記熱硬化性樹脂の硬化温度より低い温度で行う、請求項５に記載した素子の転写方法。
前記接着材層を本硬化させる加熱処理工程を、前記熱硬化性樹脂の硬化温度と略等しい温度で行う、請求項５に記載した素子の転写方法。
前記熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂である、請求項５に記載した素子の転写方法。
前記第１の基体上に複数個又は複数種の前記素子を固定する、請求項１に記載した素子の転写方法。
第１の基体上に配された素子を第２の基体へ転写する方法において、前記第１の基体上に粘着手段を設ける工程と、前記粘着手段の上に前記素子を固定する工程と、接着材を前記素子及び前記粘着手段表面に被着させて前記素子を被覆する接着材層を形成する工程と、前記接着材層表面に前記第２の基体を貼り合わせる工程と、前記接着材層を硬化させる工程と、前記素子を被覆した前記接着材層から前記第１の基体を剥離する工程と、前記第１の基体を剥離する工程の前に、前記粘着手段の剥離性を向上させる処理を前記第１の基体及び／又は前記粘着手段に行う工程とを有することを特徴とする、素子の転写方法。
前記第１の基体の表面をアルコール処理した後、この処理面に前記粘着手段を設け、この処理面で前記剥離を行う、請求項１０に記載した素子の転写方法。
前記粘着手段を複数の粘着材層の積層により形成し、これらの粘着材層の界面で前記剥離を行う、請求項１０に記載した素子の転写方法。
前記接着材層を半硬化させる工程を有し、この半硬化状態で、前記素子を被覆した前記接着材層から前記第１の基体を剥離する、請求項１０に記載した素子の転写方法。
前記剥離工程後に、前記接着材層を本硬化させる工程を行う、請求項１３に記載した素子の転写方法。
前記剥離工程後に、前記素子の表面を清浄化する、請求項１０に記載した素子の転写方法。
前記剥離工程後に、前記第２の基体を剥離する、請求項１０に記載した素子の転写方法。
前記接着材層を形成する接着剤は、熱硬化性樹脂である、請求項１３に記載した素子の転写方法。
前記接着材層を半硬化させる加熱処理工程を、前記熱硬化性樹脂の硬化温度より低い温度で行う、請求項１７に記載した素子の転写方法。
前記接着材層を本硬化させる加熱処理工程を、前記熱硬化性樹脂の硬化温度と略等しい温度で行う、請求項１７に記載した素子の転写方法。
前記熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂である、請求項１７に記載した素子の転写方法。
前記第１の基体上に複数個又は複数種の前記素子を固定する、請求項１０に記載した素子の転写方法。
第１の基体上に配された素子を第２の基体へ転写する方法において、前記第１の基体上に粘着手段を設ける工程と、前記粘着手段の上に前記素子を固定する工程と、接着材を前記素子及び前記粘着手段表面に被着させて前記素子を被覆する接着材層を形成する工程と、前記接着材層表面に前記第２の基体を貼り合わせる工程と、前記接着材層を硬化させる工程と、前記素子を被覆した前記接着材層から前記第１の基体を剥離する工程とを有し、前記第１の基体として、弾力性があって前記第２の基体と同等の若しくは近似した熱膨張係数をもつ材料を用いることを特徴とする、素子の転写方法。
少なくとも、前記接着材層表面に前記第２の基体を貼り合わせる工程において、前記第１の基体の裏面を平坦な支持基体によって支持する、請求項２２に記載した素子の転写方法。
前記第１の基体として熱膨張係数の小さな材料を用いる、請求項２２に記載した素子の転写方法。
前記熱膨張係数の小さな材料が鉄とニッケルとの合金である、請求項２４に記載した素子の転写方法。
前記熱膨張係数の小さな材料が鉄とニッケルとコバルトとの合金である、請求項２４に記載した素子の転写方法。
前記第２の基体として弾力性のある材料を用いる、請求項２２に記載した素子の転写方法。
前記接着材層を半硬化させる工程を有し、この半硬化状態で、前記素子を被覆した前記接着材層から前記第１の基体を剥離する、請求項２２に記載した素子の転写方法。
前記剥離工程後に、前記接着材層を本硬化させる工程を行う、請求項２８に記載した素子の転写方法。
前記剥離工程後に、前記素子の表面を清浄化する、請求項２２に記載した素子の転写方法。
前記剥離工程後に、前記第２の基体を剥離する、請求項２２に記載した素子の転写方法。
前記接着材層を形成する接着剤は、熱硬化性樹脂である、請求項２８に記載した素子の転写方法。
前記接着材層を半硬化させる加熱処理工程を、前記熱硬化性樹脂の硬化温度より低い温度で行う、請求項３２に記載した素子の転写方法。
前記接着材層を本硬化させる加熱処理工程を、前記熱硬化性樹脂の硬化温度と略等しい温度で行う、請求項３２に記載した素子の転写方法。
前記熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂である、請求項３２に記載した素子の転写方法。
前記第１の基体上に複数個又は複数種の前記素子を固定する、請求項２２に記載した素子の転写方法。
請求項１、請求項１０及び請求項２２に記載した転写方法のうちの少なくとも２つを併用する、素子の転写方法。