JP2010045287A

JP2010045287A - 素子の移載方法

Info

Publication number: JP2010045287A
Application number: JP2008209730A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Mizuno; 剛水野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2008-08-18
Filing date: 2008-08-18
Publication date: 2010-02-25

Abstract

【課題】アブレーション技術を適用して第１の基板から第２の基板上に素子を移載するに際し、基板上の全面において高精度に素子の移載を行なうことが可能な基板移載方法を提供する。
【解決手段】剥離層３を介して素子５が設けられた第１の基板１と、接着層９が設けられた第２の基板７とを、素子５と接着層９とを密着させる状態で対向配置して減圧雰囲気内に保つ。減圧雰囲気内において、第１の基板１側からレーザ光Ｌｈを照射することにより、剥離層３をアブレーションさせて素子５を第１の基板１上から剥離し、第２の基板７上に移載する。
【選択図】図１

Description

本発明は素子の移載方法に関し、特にはレーザアブレーション技術によって第１の基板側から第２の基板側に素子を移載する方法に関する。

複数の素子を一枚の基板上に搭載してなる電子機器の製造工程においては、第１の基板上に配された素子を、第２の基板上の所定位置に移載する工程が行われている。

例えば、第２の基板側に素子と嵌合する凹部を形成しておき、この凹部内に素子を落とし込む方法が提案されている（例えば、下記特許文献１，２参照）。しかしながら、このような方法では、素子の位置や向きを高精度に制御することはできなかった。また、基板間での素子の移載を複数回繰り返すことにより、ウェハから実装基板上に、複数の素子を所定の配列状態で搭載する技術が提案されているものの、具体的な手法については提示されていない（下記特許文献３参照）。

他方、選択的かつその範囲を徐々に拡大していくような素子の移動方法について具体的な考え方が提示されている（下記特許文献４参照）。

このような移載方法を実現する方法として、レーザアブレーション技術を適用することが試みられている。レーザアブレーション技術を適用した素子の移載は、例えば次のように行なわれる。先ず、図７（１）に示すように、第１の基板１０１上には、剥離層１０３を介して素子１０５を固定しておく。また第２の基板２０１上には接着剤２０３を設けておく。そして、第１の基板１０１の素子１０５の形成面と、第２の基板２０１の接着剤２０３の形成面とを向かい合わせて配置する。この状態で、例えば、図７（２）に示すように、素子１０５と接着剤２０３とを当接した状態で配置する。次に、図７（３）に示すように、第１の基板１０１において素子が形成された側と反対側の面から、移載の対象となる素子１０５に対応する位置にのみ選択的にレーザ光Ｌｈを照射する。これにより、剥離層１０３のアブレーションによって素子１０５が第１の基板１０１側から剥離する。そして図７（４）に示したように、第１の基板１０１を第２の基板２０１側から移動させることにより、第２の基板２０１上に接着層２０３を介して素子１０５が固定される（以上、下記特許文献５参照)。

米国特許５７８３８５６号米国特許５８２４１８６号特開昭５６−１７３８５号特開２００２−１１８１２４号公報特開２００３−７７９４０号公報（例えば段落００６７〜００７０）

しかしながら、第１の基板１０１および第２の基板２０１は、剥離層１０３および素子１０５や接着層２０３の形成により、それ自体に反りや微小な凹凸が生じている。このような基板１０１，２０１の反りは、基板が大型化するほど顕著である。

そしてこのような基板１０１，２０１の反りや微小な凹凸によって、基板１０１，２０１上においての接着層２０３に対する素子１０５の接触常態が不均一となるだけでなく、剥離層１０３へのレーザ光Ｌｈの照射状態も不均一になる。結果として、アブレーション効果が不均一となる。このため、第１の基板１０１上の全面に、精度良好に素子１０５を移載することが困難であった。

そこで本発明は、アブレーション技術を適用して第１の基板から第２の基板上に素子を移載するに際し、基板上の全面において高精度に素子の移載を行なうことが可能な基板移載方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するための本発明の移載方法は、次のように行なうことを特徴としている。先ず、剥離層を介して素子が設けられた第１の基板と、接着層が設けられた第２の基板とを、素子と接着層とを向かい合わせて対向配置して減圧雰囲気内に保つ。次に、減圧雰囲気内において、第１の基板側からレーザを光照射する。これにより、剥離層をアブレーションさせて素子を第１の基板上から剥離する。

このような方法では、対向配置された第１の基板と第２基板とが減圧雰囲気に保たれるため、基板面内において第１の基板と第２基板との密着性が均一になる。これにより、レーザ光照射による剥離層のアブレーションによる第１の基板側からの素子の剥離が、基板面内において均一化される。

この結果、アブレーション技術を適用して第１の基板から第２の基板上に素子を移載するに際し、基板上の全面において高精度に素子の移載を行なうことが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

≪素子の移載方法≫
図１は、本発明を適用した素子の移載方法を説明する断面工程図である。ここで説明する素子の移載方法は、例えば、発光ダイオード（light Emitting Diode：ＬＥＤ）をマトリクス状に配列した表示装置の製造工程等において、第１の基板上から第２の基板上にＬＥＤ素子を移載する方法であり、次のように行なう。

先ず、図１（１）に示すように、第１の基板１上に剥離層３を介して複数の素子５を載置する。一方、第２の基板７上に接着剤層９を設ける。

第１の基板１は、例えば表示装置を構成する素子を保持するための基板であることとする。このような第１の基板１は、この移載方法で用いるレーザ光に対して非吸収性の材料で構成されるだけではなく、同レーザ光の波長以外の波長領域において、第１の基板１上の素子５を第１の基板１を介して観察可能な材料で構成されることとする。このような第１の基板１としては、例えば石英基板が用いられるが、これに限定されることはない。

剥離層３は、この移載方法で用いるレーザ光を吸収することにより爆発的に蒸発して除去される（いわゆるアブレーションされる）材料を用いる。このような材料としては、例えばポリイミドが用いられるがこれに限定されることはない。また剥離層５は、第１の基板１上に設けられている素子５の底面と同じ形状か、これより一回り小さい形状であって、素子の底面の範囲に納まる形状にパターニングされていることが好ましい。さらに、剥離層５は、素子と相似な形状であることが望ましい。また、素子が軸対称な形状である場合は、剥離層５は、素子の軸に対して対称な形状であることが望ましい。

素子５は、ＬＥＤ素子のような発光素子をはじめとし、液晶制御素子、光電変換素子、圧電素子、薄膜トランジスタ素子、薄膜ダイオード素子、抵抗素子、スイッチング素子、微小磁気素子、微小光学素子、等が挙げられる。

ここで、第１の基板１上における素子５は、所定の配置状態でマトリックス状に配列されていることとする。これらの素子５は、例えば同一のウェハに形成された複数の素子の中から、ウェハ上に所定間隔で配置された素子を、ウェハ上での配列状態を保ったまま第１の基板５上に移載されていることとする。

一方、第２の基板７は、例えば表示装置を構成する実装基板であるか、または素子を一時的に保持するための第２の基板であっても良い。このような第２の基板７は、実装基板として必要な特性を備えたもの、または一時保持を目的とした基板として必要な特性を備えたものを用いる。尚、第２の基板７が実装基板である場合には、この第２の基板７には、移載される素子５に対して接続可能な任意の配線部位が形成されていても良い。

接着剤９は、素子５に対して接着性を備えた材質で構成されていれば良く、いわゆる接着剤の他、これに準ずる材料で構成されていることとする。またこの接着剤９は、素子５に対する接着力が、剥離層３−素子５間の接着力よりも弱いこととする。

以上のような第１の基板１と第２の基板２とを、素子５と接着層９とを向かい合わせる状態で対向配置する。

この状態で、図１（２）に示すように、第１の基板１と第２の基板７とを相対的に押し圧し、接着層９に対して素子５を密着させる。

次に、図１（３）に示すように、第１の基板１と第２の基板７とを減圧室１１内に収納して減圧雰囲気中に保つ。この減圧室１１は、内部に収納された第１の基板1に対向する位置に、移載方法で用いるレーザ光を透過させる透過窓を有していることとする。また、減圧雰囲気の真空度は、１の基板１と第２の基板７とが基板面内における全面で均等に密着し、かつ次に行なうレーザアブレーションの終了後に、第２の基板７側から第１の基板１をリリース可能な程度に設定する。したがって、減圧雰囲気の真空度は、第１の基板１と第２の基板７の大きさや、接着層９と素子５との接着強度などによって適切な値を設定する。

この状態で、減圧室１１における透過窓を介して、第１の基板１側からレーザ光Ｌｈを照射する。

ここで照射するレーザ光Ｌｈは、ここでの図示を省略したレーザ光源から剥離層３までの間において、剥離層３でのみ吸収が生じるような波長を選択する。ここでは、第１の基板１上に設けられた複数の素子５のうち、選択された素子５に対応する領域のみに、レーザ光Ｌｈを選択的に照射する。また、選択された各素子５と第１の基板１との間の剥離層３の全面に、レーザ光Ｌｈが照射されるように、レーザ光Ｌｈの照射位置および照射形状が調整されていることとする。このレーザ光Ｌｈは、剥離層３に対する照射位置に対して、面内の強度分布が均一であることとする。

以上のようなレーザ光Ｌｈの照射は、レーザ光源側において所定のスポット形状に整形されたレーザ光Ｌｈを、選択された素子５に対応する領域の剥離層３のみにスポット照射する。この場合、複数の素子５に対しては、例えば順次レーザ光Ｌｈをスポット照射する。このような複数の素子５に対するレーザ光Ｌｈのスポット照射は、第１の基板１および第２の基板７に対しての、レーザ光Ｌｈの照射位置を移動させれば良い。また、レーザ光Ｌｈの照射位置に対して減圧室１１内において第１の基板１および第２の基板７を移動させても良いし、減圧室１１と共に第１の基板１および第２の基板７を移動させても良い。この場合、第１の基板１および第２の基板７、またはこれらを収納した減圧室１１を、レーザ光Ｌｈの光軸に対して垂直な面内において移動可能な移動手段（駆動系やステージ）を用いることとする。

尚、１つの素子５のみを移載したい場合には、選択された素子５に対応する領域の剥離層３に、１回のスポット照射を行えば良い。

また、選択された素子５に対応する領域のみに開口を備えた遮光マスク（図示を省略）を介してレーザ光Ｌｈを照射しても良い。この遮光マスクは、レーザ光源と第１の基板１との間に配置される。このような遮光マスクを用いる場合であれば、第１の基板１の全面に対してレーザ光Ｌｈを一括で照射することもできる。これにより、一度のレーザ光Ｌｈの照射によって、複数の素子５を同時かつ選択的に移載することが可能である。

以上のようなレーザ照射により、図１（４）に示すように、レーザ光Ｌｈの照射位置の剥離層３をアブレーションさせ、素子５を第１の基板１上から剥離する。この状態で、すでに剥離層３がアブレーションによって除去された部分の素子５は、第２の基板７側に接着層９を介して移載された状態となっている。

そして、図１（５）に示すように、選択された素子５が移載された第２の基板７側から第１の基板１をリリースする。これにより、レーザ光Ｌｈの照射が行なわれずに剥離層３がそのまま残っている素子５は、剥離層３と共に第１の基板１側にリリースされる。

以上の後には、例えば異なる素子が形成された新たな第１の基板と、既に素子５が移載された第２の基板７とを用いて、上述した工程を繰り返すことにより、第２の基板７上に、異なる複数種類の素子を移載することもできる。

またさらに、第２の基板７に対して第１の基板１を基板面内で相対的に移動させ、移動させた位置において先の図１（１）〜図１（５）を用いて説明した工程を繰り返して行っても良い。このような繰り返しの工程を行なう場合には、減圧室１１内において第２の基板７と第１の基板１との相対的な移動を行なうことが好ましい。

以上説明した実施形態の素子の移載方法によれば、図１（３）を用いて説明したように、対向配置された第１の基板１と第２基板７とが減圧雰囲気に保たれるため、基板面内において第１の基板１と第２基板７との密着性が均一になる。これにより、レーザ光Ｌｈの照射による剥離層３のアブレーションによる第１の基板１側からの素子５の剥離が、基板面内において均一化される。

これにより、アブレーション技術を適用して第１の基板１から第２の基板７上に素子５を移載するに際し、基板上の全面において安定かつ歩留まりの高い、確実な素子５の移載を実現できる。

また、第１の基板１と第２の基板７とを密着させて素子５の移載を行なうため、選択された素子５の領域に照射されるレーザ光Ｌｈのビームパターンが、照射する素子５に対して厳密に対称性よく照射されなくても、剥離層３が十分に除去できる程度に位置制御されていれば良い。このため、歩留まりの高い、確実な素子５の移載を実現し易い。この結果、比較的容易な装置構成を得ることができるため、結果としてコストを抑えることが可能になる。

尚、図１（３）を用いて説明したレーザ光Ｌｈの照射においては、遮光マスクを用いることによって、選択された複数の素子に対して同時にレーザ光Ｌｈを照射できる。この際、互いに補完し合う複数の遮光マスクを用い、複数の第１の基板を利用することにより、第２の基板上に複数回の選択的な照射を組み合わせることが可能となる。これにより、第２の基板からさらに第３の基板に素子を移載させる場合、移載させる素子を入れ子状に配することが可能となる。このため、第１の基板１上に配された各素子が、例えば発光素子に見られるように不要な特性分布がある場合でも、第３の基板上に配された素子列の特性を全般的に平均化することが可能となる。また入れ子状以外にも、延伸配置や櫛方配置など、チップ配置の任意性を利用した各種平均化方式を容易に採用可能となる。

ここで、図２〜図６を用いて、素子を入れ子状に配することによって素子列の特性を平均化する場合の移載を説明する。

図２には、第１の基板１上に発光強度分布を有して複数の発光素子５が搭載されている状態を示す。この場合、先に図１を用いて説明した移載方法を適用して縦横に複数個置きに選択した発光素子５を第１の基板１上から第２の基板上に移載する。そして、これをさらに第３の基板に移載する。この際、第２の基板から第３の基板への１回目の移載範囲Ａとする。次に、図３（２）に示すように、移載範囲Ａに対して＋ｘ方向に移載範囲を１／２ずらして、第２の基板から第３の基板に対して２回目の移載を入れ子状に行う。さらに図３（３）に示すように、移載範囲Ａに対して−ｘ方向に移載範囲を１／２ずらして、第２の基板から第３の基板に対して３回目の移載を入れ子状に行う。次に、図４（１）に示すように、移載範囲Ａに対して−ｙ方向に移載範囲を１／２ずらして、第２の基板から第３の基板に対して４回目の移載を入れ子状に行う。以降、図４（２）〜図６（２）に示すように、移載範囲をずらした９回の移載を入れ子状に行う。これにより、図６（２）に示すように、発光素子５の発光強度分布を平均化することができる。

本発明の実施の形態を説明する工程図である。入れ子状に素子を移載する方法が適用される例を説明する図である。入れ子状に素子を移載する方法を説明する図（その１）である。入れ子状に素子を移載する方法が説明する図（その２）である。入れ子状に素子を移載する方法が説明する図（その３）である。入れ子状に素子を移載する方法が説明する図（その４）である。アブレーション技術を適用した素子の移載方法の一例を説明する工程図である。

符号の説明

１…第１の基板、３…剥離層、５…素子、７…第２の基板、９…接着層、１１…減圧室、Ｌｈ…レーザ光

Claims

剥離層を介して素子が設けられた第１の基板と、接着層が設けられた第２の基板とを、前記素子と前記接着層とを密着させる状態で対向配置して減圧雰囲気内に保つ第１工程と、
前記減圧雰囲気内において、前記第１の基板側からレーザ光を照射することにより、前記剥離層をアブレーションさせて前記素子を当該第１の基板上から剥離する第２工程とを行なう
素子の移載方法。
前記対向配置された第1の基板と第２の基板とは、前記レーザ光を透過させる透過窓を有する減圧室内に収納され、当該透過窓を介して前記第１の基板側から前記レーザ光を照射する
請求項１に記載の素子の移載方法。
前記レーザ光の波長は、レーザ光源から前記剥離層までの間において、当該剥離層でのみ吸収が生じるような波長を選択する
請求項１または２に記載の素子の移載方法。
前記第１の基板は、当該第１の基板側から前記素子を観察可能な材料で構成される
請求項１〜３のうちの１項に記載の素子の移載方法。
前記剥離層は、前記素子の底面の範囲に納まる形状にパターニングされている
請求項１〜４のうちの1項に記載の素子の移載方法。
前記レーザ光は、前記パターニングされた剥離層の全面に照射される
請求項５に記載の素子の移載方法。
前記レーザ光は、選択された素子に対応する領域のみにスポット照射される
請求項１〜６の何れか１項に記載の素子の移載方法。
選択された素子に対応する領域のみに開口を備えた遮光マスクを介して、前記第１の基板側から前記レーザ光を照射する
請求項１〜６の何れか１項に記載の素子の移載方法。