JP2022506168A - 半導体チップを転写するための転写ツールおよび方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、半導体チップ（２）を転写するための転写ツール（１）に関し、該転写ツール（１）は、－半導体チップ（２）を受容するための接着面（４）を有する粘着スタンプ（３）と、－接着面（４）の面積を調整するためのデバイス（１５）と、を備え、ここで：－粘着スタンプ（３）は変形可能に形成されており、－接着面（４）は、粘着スタンプ（３）の外面の一部によって形成されており、－接着面（４）の面積は、粘着スタンプ（３）の変形によって設定調整可能である。その上さらに、本発明は、半導体チップ（２）を転写するための方法に関する。
Description
本発明は、転写ツールに関し、さらに本発明は、半導体チップを転写するための方法に関する。
本発明の解決すべき課題は、半導体チップを転写するための改良された転写ツールを提供することにある。本発明の解決すべきさらなる課題は、転写ツールを用いて、特に効率的に半導体チップを転写することができる方法を提供することにある。
本発明によれば、半導体チップを転写するための転写ツールが提供される。この転写ツールは、ソース支持体からターゲット支持体へ少なくとも１つの半導体チップ、特に複数の半導体チップの特に選択的な転写および／または平行な転写を実施可能にすることを想定している。
これらの半導体チップは、例えば電子的な半導体チップ、特にオプトエレクトロニクス半導体チップである。例えば発光ダイオードチップ、フォトダイオードチップ、またはレーザーダイオードチップなどのオプトエレクトロニクス半導体チップは、電磁ビームを検出もしくは生成するのに適した活性ゾーンを備えたエピタキシャル成長した半導体層積層体を有する。
少なくとも１つの実施形態によれば、半導体チップを転写するための転写ツールは、粘着スタンプを含む。この転写ツールは、１つ以上の粘着スタンプを含むことができる。この粘着スタンプは、転写すべき半導体チップが転写中にピックアップされて保持される転写ツールのコンポーネントである。粘着スタンプは、半導体チップに損傷を与えることなく、半導体チップに押し付けることができるように形成されている。
少なくとも１つの実施形態によれば、粘着スタンプは、半導体チップを受容するための接着面を有する。例えば、粘着スタンプは、横方向に離間されて互いに平行に延びるように配置されてよい複数の接着面を含む。接着面は、粘着スタンプが転写中に半導体チップと直接接触する面である。この接着面は、半導体チップに面している。
少なくとも１つの実施形態によれば、転写ツールは、接着面の面積を調整するためのデバイスを有する。この接着面の面積を調整するためのデバイスは、例えば、ひいては接着面の面積を変更し、ひいては面積を調整するための少なくとも１つのポンプ、コンデンサ、電磁石、および／または発光ダイオードもしくはレーザーダイオードなどのビーム発光部品を有する。例えば、このデバイスを用いることにより、接着面の面積を変化させる応力を粘着スタンプに加えることができる。
少なくとも１つの実施形態によれば、粘着スタンプは変形可能に形成されている。これは、例えば、粘着スタンプの形状が、少なくとも所々で応力の作用によって変化することを意味する。好適には、粘着スタンプは、少なくとも所々エラストマーなどの弾性材料で形成されている。特に好適には、粘着スタンプは、変形後、可及的に完全に元の形状に戻る。
少なくとも１つの実施形態によれば、粘着スタンプの接着面は、粘着スタンプの外面の一部によって形成されている。粘着スタンプの外面は、粘着スタンプを外方に向けて画定している面である。つまり、外面は、粘着スタンプの立体を外方に向けて画定する。粘着スタンプは、半導体チップの転写の際に粘着スタンプと直接接触するように存在する少なくとも１つの外面の領域を有する。この外面の領域は、接着面を形成する。外面は、例えばエラストマーで形成されてよい。
少なくとも１つの実施形態によれば、接着面の面積は、粘着スタンプの変形によって調整可能である。特に、変形可能な粘着スタンプによって接着面の面積を調整することができる。これは、粘着スタンプの外面の形状が、粘着スタンプの変形によって変更可能であることを意味する。この外面の形状の変更は、接着面の面積に変化を生じさせる。つまり、半導体チップの転写中に半導体チップに直接接する粘着スタンプの領域の面積は、粘着スタンプの変形によって減少もしくは増加する。
少なくとも１つの実施形態によれば、半導体チップを転写するための転写ツールは、半導体チップを受容するための接着面を有する粘着スタンプと、接着面の面積を調整するためのデバイスと、を含み、ここで、粘着スタンプは、変形可能に形成されており、接着面は、粘着スタンプの外面の一部によって形成されている。接着面の面積は、粘着スタンプの変形によって調整可能である。
少なくとも１つの実施形態によれば、接着面は、中断することなく形成されている。中断することなくとは、接着面が途切れることなく形成されていることを意味する。その場合、接着面は、特に凹部を有さない。したがって、ボリューム領域の凹部は、接着面までは延在しておらず、特に接着面を貫通することはない。特に、凹部は、粘着スタンプを完全に通って延在していない。
少なくとも１つの実施形態によれば、粘着スタンプは、変形可能なボリューム領域を含み、接着面はボリューム領域の外面の一部によって形成されている。ボリューム領域は、好適には粘着スタンプの一部であり、例えば、粘着スタンプの本体の隆起もしくは膨らみによって形成されている。好適には、ボリューム領域は、エラストマーなどの弾性材料で形成されている。有利なことに、動作中に粘着スタンプのボリューム領域は、ひいてはソース支持体からターゲット支持体への半導体チップの転写を容易にするために、特に半導体チップの近傍に案内することができる。粘着スタンプは、例えば、横方向に離間されて配置されてよい複数のボリューム領域を含む。例えば、粘着スタンプは、好適には、８００～１００００のボリューム領域を有する。
この場合、接着面は、特に、ボリューム領域の外面の一部によって形成されている。好適には、各ボリューム領域は、ボリューム領域の外面の一部によって形成されている正確に１つの接着面を含む。ボリューム領域の外面のこの領域は、転写中半導体チップに面し、ここでは「チップ受容面」と称される。ボリューム領域のチップ受容面は、ボリューム領域の動作状態に対応し、その間、例えば接着面の転写が行われる。この場合、チップ受容面は、割り当てられた半導体チップと完全に接触する。その場合、チップ受容面は、特に平坦に形成され、接着面の面積は最大になる。接着面の面積がボリューム領域の変形により低減すると同時に、接着面は、ボリューム領域のチップ受容面よりも小さくなる。ボリューム領域のチップ受容面は、その場合、所々で凸状および／または凹状に湾曲する。ここでは、凸状の領域は、凹状の領域によって相互に分離されてよい。これは、凹状の領域および凸状の領域が例えば交互に配置されてよいことを意味する。これにより、特に、チップ受容面が隆起および窪みを有し、ひいては－例えば波形板のように－凹状および凸状に湾曲することが可能である。
平坦な状態では、チップ受容面は、例えば矩形に形成され、５μｍ以上２００μｍ以下の縁部長さを有する。特に好適には、ボリューム領域のチップ受容面は、平坦な状態において少なくとも１０μｍの縁部長さを有する。好適には、各粘着スタンプは、複数のチップ受容面を有する。好適には、例えば、８００個以上１００００個以下の間の半導体チップを転写ツールごとに転写することができる。これは、転写ツールが、例えば８００個以上１００００個以下のチップ受容接着面を有することを意味する。
平坦な状態の粘着スタンプのボリューム領域のチップ受容面の縁部長さは、有利なことに半導体チップの縁部長さよりも短い。これにより、動作中有利なことにボリューム領域の接着面からの半導体チップの剥離に要する応力は少なくて済む。
少なくとも１つの実施形態によれば、粘着スタンプは、弾性ポリマーを有するか、または弾性ポリマーから形成されている。好適には、粘着スタンプは、エラストマーを有するか、またはエラストマーから形成されている。特に好適には、粘着スタンプは、シリコーンを有するか、またはシリコーンから形成されている。例えば、粘着スタンプは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を有するか、またはＰＤＭＳから形成されている。ＰＤＭＳは通常、透明で化学的に不活性であり、高度な弾性を有する。特に、ボリューム領域は、言及した材料の１つを含むか、または言及した材料の１つからなり得る。
少なくとも１つの実施形態によれば、粘着スタンプは開口部を有する。この開口部は、好適には、粘着スタンプの主延在面に対して横断方向または垂直方向に配置されている。開口部は、粘着スタンプの材料によって少なくとも部分的に取り囲まれ、ボリューム領域のチップ受容面とは反対側に開口箇所を有する。開口部は、例えば、ボリューム領域内で、チップ受容面の上方に位置する。
少なくとも１つの実施形態によれば、接着面の面積を調整するためのデバイスは、前記開口部のボリュームを調整するように構成されている。開口部のボリュームは、例えば、外力によって調整することができる。開口部の開口箇所を通して、転写ツールのデバイス、例えばポンプなどを用いることにより、粘着スタンプ内の圧力を変更することができる。これにより、粘着スタンプが変形し、それによって、接着面の面積も調整可能になる。
少なくとも１つの実施形態によれば、接着面の面積を調整するためのデバイスは、開口部内への充填材料の量を調整するように構成されている。この充填材料は、好適には、液体または気体である。例えば、充填材料は、油、水、または空気であってよい。好適には、このデバイス、例えば転写ツールのポンプにより、開口部内の充填材料の圧力が変更される。この圧力は、好適には、粘着スタンプに伝達され、それによって、粘着スタンプが変形する。これにより、ボリューム領域のチップ受容面の形状が変化し、このことは、接着面の変化につながる。
動作中、例えばボリューム領域は、外圧の印加によって膨張し、ボリューム領域のチップ受容面、つまり半導体チップに面している面が変形する。ボリューム領域のチップ受容面の変形は、接着面の面積を調整する。
転写された半導体チップの離脱のために、接着面の面積が低減される。このことは、チップ受容面の変形によって達成される。例えば、チップ受容面の形状が平坦状から凸状に湾曲して変化する。半導体チップには剛性があるため、半導体チップは、動作中にボリューム領域のチップ受容面の変形に追従することができず、剥離してしまう。
圧力は、有利なことに可変であり、一方では、開口部内の充填材料への圧力は、増加もしくは低減させることができる。これにより、チップ受容面の凸状もしくは凹状の形状を調整することができる。両形状とも接着面の減少につながる。
半導体チップを接着面から剥離するために、ボリューム領域のチップ受容面をどの程度変形させなければならないかは、半導体チップの厚さ、粘着スタンプの接着面の材料や半導体チップ材料、半導体チップから接着面への相互作用エネルギー、ならびに粘着スタンプの接着面の面積を調整する速度に依存する。
特に、動作中、転写ツールのデバイスにより、接着面の面積は所期のように調整することができる。半導体チップは、例えば転写の前に、例えばそれらの品質に関して、または他の予め定められた特性に関して検査される。その場合、本明細書で説明する方法を用いることにより、チップ受容面の形状を個別に調整することができる。これにより、半導体チップの選択的な転写が可能になる。つまり、特定の品質の半導体チップまたは特定の特性を備えた半導体チップを転写することが可能になる。そのため、例えば欠陥のある半導体チップを選別して、無傷の半導体チップのみを転写することができ、あるいはその逆も可能である。
少なくとも１つの実施形態によれば、粘着スタンプは、ボリューム領域の横方向に隣接する変形領域を有する。この変形領域は、粘着スタンプの一部であり、粘着スタンプのボリューム領域と機械的に接続されている。変形領域は、例えば、隣接する２つのボリューム領域の間に位置する。変形領域は、例えば、ボリューム領域の材料とは異なるさらなる材料を有することができる。例えば、変形領域は、ボリューム領域の材料に比べてより高い弾性係数を備えた材料を有する。代替的に、ボリューム領域および変形領域は、同じ材料で形成されていることも可能である。
少なくとも１つの実施形態によれば、変形領域における粘着スタンプの厚さは、ボリューム領域における粘着スタンプの厚さに比べて薄い。粘着スタンプの厚さは、粘着スタンプの主延在面に対して横断方向または垂直方向に決定される。変形領域の厚さは、隣接するボリューム領域の距離に依存する。例えば、変形領域の厚さは、隣接するボリューム領域相互の距離と同じような大きさである。好適には、隣接するボリューム領域相互の距離は、チップ受容面の少なくとも３倍の大きさである。異なる厚さによって生じる利点は、動作中に粘着スタンプのボリューム領域は、ひいてはソース支持体からターゲット支持体への半導体チップの転写を容易にするために、特に半導体チップの近傍に案内できることである。さらに、変形領域は、低減された厚さに基づいて、より大きな厚さの変形領域よりも少ない労力で変形可能である。
少なくとも１つの実施形態によれば、変形領域における粘着スタンプは、空洞を有する。この空洞は、変形領域の材料によって完全に取り囲まれ、好適には、開口箇所を有していない。粘着スタンプの変形領域は、この空洞に基づき、空洞なしの変形領域に比べて、より少ない応力で変形可能である。
少なくとも１つの実施形態によれば、接着面の面積を調整するためのデバイスは、変形領域において、粘着スタンプの主延在面に対して横断方向または垂直方向に配向された応力が粘着スタンプに加えられるように構成されている。主延在面は、接着面に対して平行であり、したがって、接着面は、粘着スタンプの変形領域に作用する応力に対して横断方向または垂直方向に延びる。
動作中、変形領域は、転写ツールのデバイスの外力によって変形される。変形領域の変形は、横方向に隣接するボリューム領域に伝達される。それにより、ボリューム領域のチップ受容面も変形し、ひいては粘着スタンプの接着面の面積が調整される。ボリューム領域のチップ受容面の変形に要する使用すべき応力は、変形領域内では好適には特に小さくなる。例えば、変形領域においてボリューム領域のチップ受容面の変形に要する労力は、ボリューム領域を直接変形する場合の労力よりもはるかに小さくなるであろう。
少なくとも１つの実施形態によれば、応力は磁力または静電力である。応力を加えるためのデバイスは、例えば電磁石またはコンデンサを含む。動作中に転写ツールのデバイスによって変形領域に静電力または磁力が加えられると、変形領域のこの変形が、粘着スタンプのボリューム領域に伝達され、これにより、ボリューム領域のチップ受容面が変形し、ひいては粘着スタンプの接着面の面積が低減される。
少なくとも１つの実施形態によれば、粘着スタンプの外面は金属層を有する。この金属層は、以下の導電性材料、例えば、グラフェン、コバルト、銀、銅、アルミニウム、タングステン、鉄、鋼、グラファイトなどを含むことができる。金属層のための強磁性材料として、とりわけキュリー温度が室温より低い材料、例えば、鉄、ニッケル、コバルト、ガドリニウム、およびジスプロシウムが使用され得る。その他に、例えば、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、またはカドミウムなどの金属を含むフェライトベースのソフトフェライト、ならびに例えば、ニッケル、亜鉛、コバルト、マンガン亜鉛、バリウム、またはストロンチウムなどのハードフェライト、ならびにさらなる磁性材料が利用可能である。金属層は、好適には、電磁石またはコンデンサのフィールドに配置されている。金属層は、転写ツールのデバイスを用いて外部から磁力または静電力を伝達するために用いられる。
少なくとも１つの実施形態によれば、金属層は変形領域に配置されている。この金属層は、例えば、粘着スタンプの変形領域の外面に位置している。変形領域の外面は、特に粘着スタンプの主延在面に対して平行に延びている。
少なくとも１つの実施形態によれば、接着面の面積を調整するためのデバイスは、ボリューム領域の材料の密度を変更するように構成されている。この材料は、動作状態において半導体チップを受容している間は、接着面からの半導体チップの剥離の場合よりも低い密度を有する。より高い密度によれば、ボリューム領域が変形し、これによって、接着面の面積も変化し、接着面からの半導体チップの剥離が促進される。
少なくとも１つの実施形態によれば、ボリューム領域は、光異性化可能な材料を有するか、または光異性化可能な材料からなる。ここでは、一方では、ボリューム領域全体とチップ受容面とが光異性化可能な材料を有することができ、他方では、ボリューム領域の一部の領域だけが光異性化可能な材料を有することができる。例えば、チップ受容面は、光異性化可能な材料で形成された、ボリューム領域の一部領域の材料とは異なる材料を有することができる。好適には、チップ受容面は、半導体チップを受容するのに良好な粘着性を有しかつチップ受容面の変形による半導体チップの剥離の際に容易な剥離が可能である材料を有する。このために適した材料は、例えば、ポリジメチルシロキサンであってよい。
光異性化可能な材料は、ひいては材料の密度を調整するために、電磁ビームによる領域の配向が可能な材料である。光異性化可能な材料は、例えば、アゾ官能化液晶エラストマーであってよい。ここでは、例えば、アゾベンゼンまたはスチルベンのシス－トランス異性体を使用することができる。
少なくとも１つの実施形態によれば、ボリューム領域は、光異性化可能材料で形成された第２の層を有し、ここで、この第２の層の、接着面に面する側には光異性化可能材料を含まない第１の層が被着されている。この第１の層は、好適には、弾性ポリマーを有するか、または弾性ポリマーから形成される。例えば、第１の層は、ポリジメチルシロキサンから形成され、接着面もしくはチップ受容面を含む。それに対して、第２の層は、光異性化可能な材料を有するか、または光異性化可能な材料からなる。動作中、第２の層は、変形可能であり、ここで、この変形は、第１の層に伝達され、それによって、接着面の面積が調整される。その場合、変形したチップ受容面は、複数の凹状の変形および凸状の変形を有する。例えば、チップ受容面は、波形板状またはしわ状に形成されている。
付加的に、ボリューム領域は、第３の層およびベースを有することができる。この第３の層およびベースは、第１および／または第２の層とは異なる材料で形成されてもよい。
少なくとも１つの実施形態によれば、接着面の面積を調整するためのデバイスは、電磁ビームをボリューム領域の光異性化可能な材料に案内するように構成されている。このデバイスは、動作中に赤外線ビームからＵＶビームまでのスペクトル範囲の電磁ビームを生成する少なくとも１つの発光ダイオードまたはレーザーダイオードを含むことができる。さらに、このデバイスは、電磁ビームの一部をボリューム領域に案内する光導波路を含むことができる。例えば、光導波路は、ボリューム領域の開口部を通って延在し得る。電磁ビームは、動作中、ボリューム領域の光異性化可能な材料に作用し、粘着スタンプのボリューム収縮を引き起こす。したがって、ボリューム領域の変形は、粘着スタンプの接着面の面積を変更し、それを低減させる。
少なくとも１つの実施形態によれば、ボリューム領域の変形により、接着面の面積が調整される。ボリューム領域の変形により、ボリューム領域のチップ受容面は、ボリューム領域の凹状および／または凸状のチップ受容面が好適に形成されるように変形される。それにより、接着面の面積が調整され、有利なことに低減される。これにより、半導体チップの剥離が促進される。ボリューム領域の開口部および／または変形領域の空洞は、変形可能なボリューム領域、特にボリューム領域のチップ受容面が、凹状の変形および／または凸状の変形を有する結果をもたらす。有利なことに、半導体チップは、このようにして剪断運動なしでターゲット支持体に被着させることができ、ターゲット支持体の表面の材料をより自由に選択することができる。
さらに、半導体チップを転写するための方法が提供される。これは、転写ツールについて開示されているすべての特徴が、半導体チップを転写するための方法についても開示されていることを意味し、その逆も可能であることを意味する。
半導体チップを転写するための方法の少なくとも１つの実施形態によれば、転写ツールが提供される。この転写ツールは、特に、本明細書で説明する転写ツールである。
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、複数の半導体チップが、特に規則的な配列でソース支持体上に提供される。このソース支持体は、例えば、成長基板上もしくは補助支持体上に半導体チップを備えたウェーハか、または既に事前分類された半導体チップを備えた人工ウェーハである。
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、転写ツールは、ソース支持体に接近し、ここで、ボリューム領域の接着面は、半導体チップと接触を開始する。
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、半導体チップは、ファンデルワールス力を介してボリューム領域の接着面に接着する。その場合、特に半導体チップは、専らファンデルワールス力に基づいてボリューム領域の接着面に付着する。ボリューム領域のチップ受容面は、接着されるとき好適には平坦である。なぜなら、半導体チップも平坦で剛性のある表面を有するからである。このことは、有利なことに付着の促進につながる。半導体チップは、ボリューム領域のチップ受容面と完全に面結合されている。
特に、ボリューム領域の選択されたチップ受容面は、欠陥のある半導体チップが受容されるのを防止するために、転写ツールのデバイスによって所期のように調整することができる。ここでは、接着面の面積が、転写ツールのデバイスによって所期のように調整され、ボリューム領域の接着面の面積は低減され、ボリューム領域のチップ受容面は、凹状および／または凸状に変形する。それにより、好適には、欠陥のある選択された半導体チップの受容がもはや不可能になる。
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、転写ツールを、ソース支持体から持ち上げるステップが行われる。複数の半導体チップは、粘着スタンプのボリューム領域の接着面に付着する。
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、転写ツールは、ターゲット支持体に接近し、ここで、転写ツール上に配置された半導体チップは、ターゲット支持体と接触を開始する。
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、半導体チップを、粘着スタンプのボリューム領域の接着面の面積の低減によって接着面から剥離するステップが行われる。転写ツールのデバイスにより、例えば、主延在面に対して垂直方向もしくは横断方向に応力が粘着スタンプの変形領域もしくはボリューム領域に加えられる。これにより、ボリューム領域のチップ受容面が凹状および／または凸状に変形し、接着面の面積は低減し、半導体チップは、ボリューム領域のチップ受容面と少なくとも部分的に接触する。したがって、剛性の半導体チップは、好適に剥離することができる。その後、半導体チップは、ターゲット支持体上に留まる。
半導体チップを転写するための方法の少なくとも１つの実施形態によれば、最初に転写ツールが提供される。引き続き、複数の半導体チップがソース支持体上で規則的な配列で提供され、転写ツールがソース支持体に接近し、ここで、ボリューム領域の接着面が半導体チップと接触を開始する。次のステップでは、半導体チップがファンデルワールス力を介してボリューム領域の接着面に付着し、引き続き転写ツールがソース支持体から持ち上げられる。最後のステップでは、転写ツールがターゲット支持体に接近し、ここで、転写ツールに配置された半導体チップがターゲット支持体と接触を開始し、ボリューム領域の接着面の面積の低減によって半導体チップの剥離が行われる。
本発明の転写ツールの１つの考察は、転写ツールのデバイスによって変形できる変形可能な粘着スタンプを提供することである。これにより、変形可能な粘着スタンプの接着面の面積が調整され、ひいてはボリューム領域のチップ受容面からの半導体チップの取り外しが可能になる。
この考察は、ソース支持体から取り外す際の粘着スタンプと半導体チップとの間の適度な付着状態を得る点と、半導体チップをターゲット支持体上に置く際の粘着スタンプの接着面と半導体チップとの間の付着状態は僅かでなければならない点とにある。有利なことに、半導体チップを置く際の剪断運動が省かれ、したがって、ターゲット支持体の表面のための材料をより自由に選択することができる。
半導体チップを転写するための本方法の特別な利点は、本方法が、選択された半導体チップの選択的な転写を可能にしたことにある。このことは、本方法を用いることにより、ソース支持体上に提供された半導体チップのすべてを転写する必要がないことを意味する。その代わりに、本方法は、ソース支持体上に配置された半導体チップの選択された一部のみを転写することを可能にする。このことは、例えば、機能し得ることがわかっている半導体チップのみを転写し、欠陥のあることがわかっている半導体チップはソース支持体上に残すことを可能にさせる。その場合同時に、半導体チップの、例えば機能可能な半導体チップとして選択された一部は、ソース支持体からターゲット支持体に転写することができる。
好適には、本方法は、複数の半導体チップを、同時に、つまり同じ転写ステップで転写することを可能にする。それにより、本方法を用いることによって、多くの半導体チップを安価にかつ短時間でソース支持体からターゲット支持体に転写することができる。
半導体チップを転写するための転写ツールおよび方法のさらなる好適な実施形態および発展形態は、以下で図面に関連して説明される実施例から明らかになる。
同一の要素、同種の要素、または同一に作用する要素には、図面中同じ参照符号が付されている。これらの図面ならびに図中に示されている要素の相互間のサイズ比は、縮尺どおりと見なされるべきではない。むしろ、個々の要素、特に層厚さは、より良好な説明および／またはより良好な理解のために誇張的に大きく表示され得る。
図１の実施例による転写ツール１は、接着面４の面積を調整するためのデバイス１５と、変形可能な粘着スタンプ３とを備える。
粘着スタンプ３は、弾性ポリマーを有するか、または弾性ポリマーから形成されている。この粘着スタンプ３は、開口部６を含むボリューム領域５を有する。開口部６は、粘着スタンプ３の主延在面に対して横断方向または垂直方向に配置されている。開口部６は、粘着スタンプ３の材料によって少なくとも部分的に取り囲まれ、ボリューム領域５のチップ受容面１４とは反対側に開口箇所を有する。開口部６は、ボリューム領域５内で、チップ受容面１４の上方に位置している。
チップ受容面１４は、半導体チップ２に面している。半導体チップ２は、ボリューム領域５のチップ受容面１４の縁部長さよりも長い縁部長さを有する。チップ受容面１４は、図１の実施例では、半導体チップ２と完全に面接触している。チップ受容面１４は、図１に示される転写ツールの動作状態では平坦に形成されている。このことは、半導体チップ２の転写中のチップ受容面１４の動作状態に対応する。ボリューム領域５のチップ受容面１４は、この動作状態では接着面４に対応する。接着面４の面積は、この動作状態では最大となる。
図１とは異なり、図２に示される転写ツールの動作状態では、充填材料１２が、ボリューム領域５の開口部６内に位置する。この充填材料１２は、例えば、油、水、または他の液体もしくは気体を含む。転写ツール１のデバイス１５、例えば少なくとも１つのポンプにより、当該デバイス１５を用いて充填材料１２に応力が加えられる。この応力は、粘着スタンプ３に伝達され、これにより、粘着スタンプのボリューム領域５が変形する。それにより、ボリューム領域５のチップ受容面１４の形状が変化し、このことは、接着面４の面積の変化につながる。接着面４の面積は、この動作状態では、ボリューム領域５の変形によって図１に示される動作状態に比べて低減する。
チップ受容面１４は、図２の実施例の動作状態では、半導体チップ２と不完全に面接触している。チップ受容面１４は、粘着スタンプ３の変形に基づいて凸状に形成されている。これは、半導体チップ２を接着面４から剥離する間のチップ受容面１４の状態に対応する。ボリューム領域５のチップ受容面１４は、この動作状態では接着面４よりも大きい。
図３の実施例による転写ツール１は、接着面４の面積を調整するためのデバイス１５および変形可能な粘着スタンプ３を有する。粘着スタンプ３は、変形領域７を含む。この変形領域７は、粘着スタンプ３の一部であり、それぞれ隣接する２つのボリューム領域５の間に位置する。変形領域７は、例えば、ボリューム領域の材料とは異なるさらなる材料またはボリューム領域と同じ材料からなるさらなる材料を有することができる。粘着スタンプ３の変形領域７は、ボリューム領域５の粘着スタンプ３の厚さＤに比べて薄い厚さＤを有する。図３の粘着スタンプ３は、変形領域７内に空洞８を有する。この空洞８は、変形領域７の材料によって完全に取り囲まれており、開口箇所を有していない。粘着スタンプ３の外面、特に変形領域７の外面には、金属層９が配置されている。この金属層９は、転写ツール１のデバイス１５を用いて外部から磁力または静電力を変形領域７に伝達するために用いられる。応力を加えるためのデバイス１５は、例えば、電磁石またはコンデンサを含む。
チップ受容面１４は、半導体チップ２に面している。チップ受容面１４は、図３の実施例では半導体チップ２と完全に面接触している。このチップ受容面１４は、平坦に形成されている。これは、半導体チップ２の転写中のチップ受容面１４の状態に対応する。ボリューム領域５のチップ受容面１４は、この動作状態では接着面４に対応する。半導体チップ２は、ボリューム領域５のチップ受容面１４の縁部長さよりも長い縁部長さを有する。接着面４の面積は、この動作状態では最大となる。
図４に示す実施例は、変形領域７にデバイス１５の磁力または静電力が加えられるという点で、図３の転写ツール１の動作状態とは異なる動作状態の転写ツール１を有する。応力は、粘着スタンプ３の主延在面に対して横断方向または垂直方向に配向されている。粘着スタンプ３の変形領域７へのこの応力によって、変形領域７は変形する。この変形は、ボリューム領域に伝達される。それにより、最終的に接着面４の面積が調整される。
チップ受容面１４は、図４の実施例では、半導体チップ２と不完全に面接触している。チップ受容面１４は、粘着スタンプ３の変形に基づき凸状に形成されている。これは、半導体チップ２を接着面４から剥離する間のチップ受容面１４の状態に対応する。ボリューム領域５のチップ受容面１４は、この動作状態では接着面４よりも大きい。接着面４の面積は、この動作状態では変形領域７の変形によって低減する。
図５の実施例による転写ツール１は、接着面４の面積を調整するためのデバイス１５および変形可能な粘着スタンプ３を有する。粘着スタンプ３は、ボリューム領域５を有する。ボリューム領域５は、光異性化可能な材料を有するか、または光異性化可能な材料からなる。光異性化可能な材料は、例えば、アゾ官能化液晶エラストマーである。ここでは、例えば、アゾベンゼンとスチルベンのシス－トランス異性体を使用することができる。ボリューム領域５は、完全に光異性化可能な材料からなり得る。代替的に、ボリューム領域５の中間層のみが光異性化可能材料で形成されていることも可能である。その場合、チップ受容面１４では、ボリューム領域５は、例えばポリジメチルシロキサンなどの異なる材料で形成されてもよい。
ボリューム領域５に変形を加えるためのデバイス１５は、この実施例では、動作中に赤外線ビームからＵＶビームまでのスペクトル範囲の電磁ビームを生成する発光ダイオードまたはレーザーダイオードを含む。さらに、このデバイスは、電磁ビームの一部をボリューム領域５に案内する光導波路１６を含むことができる。例えば、光導波路は、ボリューム領域５の開口部６を通って延在し得る。
チップ受容面１４は、半導体チップ２に面している。チップ受容面１４は、図５の実施例では半導体チップ２と完全に面接触している。チップ受容面１４は、平坦に形成されている。これは、半導体チップ２の転写中のチップ受容面１４の状態に対応する。ボリューム領域５のチップ受容面１４は、この動作状態では接着面４に対応する。半導体チップ２は、ボリューム領域５のチップ受容面１４の縁部長さよりも長い縁部長さを有する。接着面４の面積は、この動作状態では最大となる。
図６に示される実施例は、電磁ビームがボリューム領域５に配向されるという点で、図５の転写ツール１の動作状態とは異なる動作状態の転写ツール１を有する。ボリューム領域５の光異性化可能材料への電磁ビームにより、ボリューム収縮が起こる。これは、光異性化可能な材料の密度が増加することを意味する。密度、ひいてはボリュームの変更により、接着面４が変形する。チップ受容面１４は、複数の凹状および凸状の変形を有する。例えば、チップ受容面１４は、波形板状に形成されている。
チップ受容面１４は、図６の実施例では、半導体チップ２と不完全に面接触している。これは、半導体チップ２を接着面４から剥離する間のチップ受容面１４の状態に対応する。ボリューム領域５のチップ受容面１４は、この動作状態では接着面４よりも大きい。接着面４の面積は、この動作状態ではボリューム領域５の変形によって低減する。
図７の実施例による転写ツール１は、接着面４の面積を調整するためのデバイス１５および変形可能な粘着スタンプ３を有する。粘着スタンプ３は、ボリューム領域５を有する。このボリューム領域５は、複数の層、第１の層１７、第２の層１８、第３の層１９、およびベース２０を有する。第１の層１７は、チップ受容面１４を有し、第２の層１８と直接接触している。第２の層１８は、第３の層１９と直接接触しており、第３の層１９は、ベース２０に直接結合されている。第１の層１７は、弾性ポリマーを有するか、または弾性ポリマーから形成されている。第２の層１８は、光異性化可能な材料を有するか、または光異性化可能な材料からなる。付加的に、第３の層１９およびベース２０は、それぞれ第１および／または第２の層とは異なる材料で形成されてもよい。
ボリューム領域５に変形を加えるためのデバイス１５は、この実施例では、動作中に赤外線ビームからＵＶビームまでのスペクトル範囲の電磁ビームを生成する発光ダイオードまたはレーザーダイオードを含む。さらに、このデバイスは、電磁ビームの一部を光異性化可能な第２の層１８に案内する光導波路１６を含むことができる。例えば、光導波路は、ボリューム領域５の開口部６を通って延在し得る。
チップ受容面１４は、半導体チップ２に面している。チップ受容面１４は、図７の実施例では、半導体チップ２と完全に面接触している。チップ受容面１４は、平坦に形成されている。これは、半導体チップ２の転写中のチップ受容面１４の状態に対応する。ボリューム領域５のチップ受容面１４は、この動作状態では接着面４に対応する。半導体チップ２は、ボリューム領域５のチップ受容面１４の縁部長さよりも長い縁部長さを有する。接着面４の面積は、この動作状態では最大となる。
図８に示される実施例は、電磁ビームがボリューム領域５に配向されるという点で、図７の転写ツール１の動作状態とは異なる動作状態の転写ツール１を有する。ボリューム領域５の第２の層１８の光異性化可能材料への電磁ビームにより、ボリューム収縮が起こる。これは、第２の層１８の光異性化可能な材料の密度が増加することを意味する。密度、ひいてはボリュームの変更により、接着面４が変形する。チップ受容面１４は、複数の凹状および凸状の領域を有する。例えば、チップ受容面１４は、波形板状またはしわ状に形成されている。
チップ受容面１４は、図８の実施例では、半導体チップ２と不完全に面接触している。これは、半導体チップ２を接着面４から剥離する間のチップ受容面１４の状態に対応する。ボリューム領域５のチップ受容面１４は、この動作状態では接着面４よりも大きい。接着面４の面積は、この動作状態ではボリューム領域５の変形によって低減する。
図９、図１０、図１１、および図１２は、概略的断面図に基づいて、本明細書に記載の方法の１つの実施例による、半導体チップを転写するための方法の様々な方法ステップを示す。デバイス１５ならびに開口部６および空洞８は、見やすさの改善のために、図９から図１２には示されていない。
図９～図１２の実施例による半導体チップ２を転写するための方法では、第１のステップにおいて、ボリューム領域５の接着面４が、ソース支持体１０上に配置された半導体チップ２と直接接触するように、転写ツール１が半導体チップ２に接近する（図９）。これらの半導体チップ２は、規則的な配列で、例えば行方向および列方向に沿ってソース支持体１０上に配置されている。転写ツール１は、粘着スタンプ３の各ボリューム領域５が、ソース支持体１０の上面にそれぞれ割り当てられた半導体チップ２の上方に配置されるように、ソース支持体１０の上面に接近する。チップ受容面１４は、半導体チップ２と完全に面接触している。チップ受容面１４は、平坦に形成されている。ボリューム領域５のチップ受容面１４は、接着面４に対応する。接着面４の面積は、この動作状態では最大である。
転写ツール１は、ソース支持体１０から離れるように移動する（図１０）。半導体チップ２は、ファンデルワールス力を介して、ボリューム領域５の接着面４に付着する。欠陥のある半導体チップ１３がソース支持体１０上に存在するならば、この半導体チップ１３は、粘着スタンプ３の接着面４に所期のように付着することはできない。転写ツール１は、デバイス１５を用いて、粘着スタンプ３のボリューム領域５のチップ受容面１４が所期のように変形でき、かつ半導体チップ２の付着が所期のように調整できるように、調整することができる。
次のステップでは、半導体チップ２を備えた転写ツール１がターゲット支持体１１に接近する（図１１）。転写ツール１に配置された半導体チップ２は、ターゲット支持体１１と直接接触する。ここでは、半導体チップ２の下面が、ターゲット支持体１１の上面に面している。これらの半導体チップ２は、ボリューム領域５の接着面４の面積の低減によって剥離される。ボリューム領域５の接着面４の面積は、転写ツール１のデバイス１５によって低減する。チップ受容面１４は凸状に形成されている。剛性のある半導体チップ２は、ボリューム領域５の凸状のチップ受容面１４から剥離し、ターゲット支持体１１上に留まる。
転写ツール１は、図１２のターゲット支持体１１から持ち上げられる。粘着スタンプ３のボリューム領域５の接着面４に事前に取り付けられた半導体チップ２は、ターゲット支持体１１の上面に残る。それにより、ソース支持体１０からターゲット支持体１１への半導体チップ２の転写が完了する。
本明細書で説明する方法を用いることにより、半導体チップを所期のように選択的に転写することが特に簡単な方法で可能となる。
図面に関連して説明した特徴および実施例は、すべての組み合わせが明示的に説明されていなくても、さらなる実施例に従って互いに組み合わせることができる。さらに、図面に関連して説明した実施例は、代替的または付加的に、一般的な部分の説明によるさらなる特徴を有することができる。
本発明は、実施例に基づく説明によってこれらの実施例に限定されるものではない。むしろ、本発明は、あらゆる新規の特徴ならびにこれらの特徴のあらゆる組み合わせを含む。このことは、特に当該の特徴または当該の組み合わせ自体が明示的に特許請求の範囲または実施例に示されていない場合であっても、特許請求の範囲の特徴のあらゆる組み合わせを包含する。
この特許出願は、独国特許出願公開第１０２０１８１２７１２３．９号明細書の優先権を主張しており、その開示内容は援用により本明細書に組み込まれる。
１ 転写ツール
２ 半導体チップ
３ 粘着スタンプ
４ 接着面
５ ボリューム領域
６ 開口部
７ 変形領域
８ 空洞
９ 金属層
１０ ソース支持体
１１ ターゲット支持体
１２ 充填材料
１３ 欠陥のある半導体チップ
１４ チップ受容面
１５ デバイス
１６ 光導波路
１７ 第１の層
１８ 第２の層
１９ 第３の層
２０ ベース
Ｄ 厚さ
２ 半導体チップ
３ 粘着スタンプ
４ 接着面
５ ボリューム領域
６ 開口部
７ 変形領域
８ 空洞
９ 金属層
１０ ソース支持体
１１ ターゲット支持体
１２ 充填材料
１３ 欠陥のある半導体チップ
１４ チップ受容面
１５ デバイス
１６ 光導波路
１７ 第１の層
１８ 第２の層
１９ 第３の層
２０ ベース
Ｄ 厚さ
Claims (18)
- 半導体チップ（２）を転写するための転写ツール（１）であって、該転写ツール（１）は、
－前記半導体チップ（２）を受容するための接着面（４）を有する粘着スタンプ（３）と、
－前記接着面（４）の面積を調整するためのデバイス（１５）と、を備え、
－前記粘着スタンプ（３）は、変形可能に形成されており、
－前記接着面（４）は、前記粘着スタンプ（３）の外面の一部によって形成されており、
－前記接着面（４）の面積は、前記粘着スタンプ（３）の変形によって設定調整可能であり、
－前記接着面（４）は、中断することなく形成されている、転写ツール（１）。 - 前記粘着スタンプ（３）は、変形可能なボリューム領域（５）を含み、前記接着面（４）は、前記ボリューム領域（５）の外面の一部によって形成されている、請求項１記載の転写ツール（１）。
- 前記粘着スタンプ（３）は、弾性ポリマーを有するか、または弾性ポリマーから形成されている、請求項１または２記載の転写ツール（１）。
- 前記粘着スタンプ（３）は、開口部（６）を有し、前記接着面（４）の面積を調整するための前記デバイス（１５）は、前記開口部（６）のボリュームを調整するように構成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の転写ツール（１）。
- 前記接着面（４）の面積を調整するための前記デバイス（１５）は、前記開口部（６）内への充填材料（１２）の量を調整するように構成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の転写ツール（１）。
- 前記粘着スタンプ（３）は、前記ボリューム領域（５）に隣接する横方向に変形領域（７）を有する、請求項１から５までのいずれか１項記載の転写ツール（１）。
- 前記変形領域（７）における前記粘着スタンプ（３）の厚さ（Ｄ）は、前記ボリューム領域（５）における前記粘着スタンプ（３）の厚さに比べて薄くなっている、請求項６記載の転写ツール（１）。
- 前記変形領域（７）における前記粘着スタンプ（３）は、空洞（８）を有する、請求項６または７記載の転写ツール（１）。
- 前記接着面（４）の面積を調整するための前記デバイス（１５）は、前記変形領域（７）において、前記粘着スタンプ（３）の主延在面に対して横断方向または垂直方向に配向された応力が前記粘着スタンプ（３）に加えられるように構成されている、請求項６から８までのいずれか１項記載の転写ツール（１）。
- 前記応力は、磁力または磁力または静電力である、請求項９記載の転写ツール（１）。
- 前記粘着スタンプ（３）の外面は、金属層（９）を有する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の転写ツール（１）。
- 前記金属層（９）は、前記変形領域（７）に配置されている、請求項１１記載の転写ツール（１）。
- 前記接着面（４）の面積を調整するための前記デバイス（１５）は、前記ボリューム領域（５）の材料の密度を変更するように構成されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の転写ツール（１）。
- 前記ボリューム領域（５）は、光異性化可能な材料を有するか、または光異性化可能な材料からなる、請求項１から１３までのいずれか１項記載の転写ツール（１）。
- 前記ボリューム領域（５）は、光異性化可能材料で形成された第２の層を有し、前記第２の層の、前記接着面（４）に面する側には光異性化可能材料を含まない第１の層が被着されている、請求項１４記載の転写ツール（１）。
- 前記接着面（４）の面積を調整するための前記デバイス（１５）は、電磁ビームをボリューム領域に案内するように構成されている、請求項１５記載の転写ツール（１）。
- 前記ボリューム領域（５）の変形により、前記接着面（４）の面積が調整可能である、請求項１から１６までのいずれか１項記載の転写ツール（１）。
- 半導体チップ（２）を転写するための方法であって、
－請求項１から１７までのいずれか１項記載の転写ツール（１）を提供するステップと、
－複数の半導体チップ（２）を、規則的な配列でソース支持体（１０）上に提供するステップと、
－前記転写ツール（１）を、前記ソース支持体（１０）に接近させるステップであって、ボリューム領域（５）の接着面（４）が半導体チップ（２）と接触を開始するステップと、
－前記半導体チップ（２）を、ファンデルワールス力を介して前記ボリューム領域（５）の前記接着面（４）に接着するステップと、
－前記転写ツール（１）を、前記ソース支持体（１０）から持ち上げるステップと、
－前記転写ツール（１）を、ターゲット支持体（１１）に接近させるステップであって、前記転写ツール（１）上に配置された前記半導体チップ（２）が前記ターゲット支持体（１１）と接触を開始するステップと、
－前記半導体チップ（２）を、前記ボリューム領域（５）の前記接着面（４）の面積の低減によって剥離するステップと、を含む、方法。
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