JP6932676B2 - Transfer method, manufacturing method of image display device using this, and transfer device - Google Patents
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Description
本発明は、チップ部品を基板に転写するための転写方法およびこれを用いた画像表示装置の製造方法ならびに転写装置に関する。 The present invention relates to a transfer method for transferring a chip component to a substrate, a method for manufacturing an image display device using the transfer method, and a transfer device.
微細加工技術の進歩による半導体チップの微小化や、LEDの発光効率向上によるLEDチップの小型化が進んでいる。このため、半導体チップやLEDチップ等のチップ部品を、1枚のウェハ基板に、密に多数形成できるようになってきている。 Semiconductor chips are becoming smaller due to advances in microfabrication technology, and LED chips are becoming smaller due to improved luminous efficiency of LEDs. Therefore, a large number of chip components such as semiconductor chips and LED chips can be densely formed on one wafer substrate.
近年、図15(a)にようにウェハ基板Wに密に形成されダイシングされたチップ部品Cを、所定の間隔を開けて配線基板Sに再配列し、高速高精度に実装する(図15(c))用途がある。例えば、画像表示装置として注目されているマイクロLEDディスプレイ製造においては、百万個以上のLEDチップを、間隔を開けTFT基板の所定位置に実装する必要がある。 In recent years, the chip component C densely formed and diced on the wafer substrate W as shown in FIG. 15A is rearranged on the wiring substrate S at a predetermined interval and mounted at high speed and with high accuracy (FIG. 15A). c)) There are uses. For example, in the manufacture of micro LED displays, which are attracting attention as image display devices, it is necessary to mount one million or more LED chips at predetermined positions on a TFT substrate at intervals.
ここで、ウェハ基板Wの断面を示す図15(b)および配線基板Sの断面を示す図15(d)の拡大図を図16(a)および図16(b)に示すが、チップ部品Cのバンプ電極Bを配線基板Sのそれぞれの電極(図示せず)に確実に接合するために、許容誤差が数μm程度以下の精度が必要となる。 Here, an enlarged view of FIG. 15B showing a cross section of the wafer substrate W and FIG. 15D showing a cross section of the wiring board S is shown in FIGS. 16A and 16B, but the chip component C is shown. In order to reliably bond the bump electrode B to each electrode (not shown) of the wiring board S, an accuracy with a margin of error of about several μm or less is required.
そこで、図15(a)のようにウェハ基板W上に密に形成されたチップ部品Cを、図15(c)のように配線基板Sに所定の間隔を空け、高精度に実装するプロセスが種々検討されている。 Therefore, a process of mounting the chip components C densely formed on the wafer substrate W as shown in FIG. 15A on the wiring board S at predetermined intervals as shown in FIG. 15C with high accuracy is performed. Various studies have been conducted.
なかでも、レーザーリフトオフ法については多くの検討がなされている(例えば特許文献1)。 In particular, many studies have been made on the laser lift-off method (for example, Patent Document 1).
図17はレーザーリフトオフ法によりウェハ基板Wから配線基板Sにチップ部品Cを転写配置する例を示している。図17(a)では左端のチップ部品Cにレーザー光Lを照射して、配線基板Sに転写する状態を示している。ここで、左端のチップ部品Cは配線基板Sの所定位置上部に位置合わせされている。また、図17(a)におけるレーザー光Lの波長はチップ部品CをウェハWから剥離するのに適した範囲から選ばれる。例えば、チップ部品の素材に吸収される波長を用いれば、温度上昇に伴い素材が分解して生じたガスによりウェハ基板Wからチップ部品Cは剥離される。 FIG. 17 shows an example in which the chip component C is transferred and arranged from the wafer substrate W to the wiring substrate S by the laser lift-off method. FIG. 17A shows a state in which the leftmost chip component C is irradiated with the laser beam L and transferred to the wiring board S. Here, the leftmost chip component C is aligned with the upper portion of the wiring board S at a predetermined position. Further, the wavelength of the laser beam L in FIG. 17A is selected from a range suitable for peeling the chip component C from the wafer W. For example, if a wavelength absorbed by the material of the chip component is used, the chip component C is peeled from the wafer substrate W by the gas generated by the decomposition of the material as the temperature rises.
図17(b)は、レーザー光Lの照射によりウェハ基板Wから剥離した左端のチップ部品Cが配線基板Sに転写された状態を示している。ここで、左端のチップ部品Cは直下に転写されるため、配線基板Sの所定位置に配置される。なお、転写に伴うチップ部品Cの直下への移動距離dを、チップ部品CとバンプBの高さの合計より大きくしておけば、配線基板Sにチップ部品Cが転写されていても、干渉することなく、ウェハ基板Wを水平方向に移動させることは可能である。 FIG. 17B shows a state in which the leftmost chip component C peeled off from the wafer substrate W by irradiation with the laser beam L is transferred to the wiring substrate S. Here, since the leftmost chip component C is transferred directly below, it is arranged at a predetermined position on the wiring board S. If the moving distance d directly below the chip component C due to transfer is made larger than the total height of the chip component C and the bump B, even if the chip component C is transferred to the wiring board S, it interferes. It is possible to move the wafer substrate W in the horizontal direction without doing so.
図17(c)は、レーザー光Lの直下に、次に転写すべきチップ部品Cと配線基板Sの所定位置を配置してから、レーザー光Lを照射している状態を示している。このレーザー照射により、先に転写配置したチップ部品Cと間隔を空けて、次のチップ部品Cが配線基板Sの所定位置に転写配置される。 FIG. 17C shows a state in which the laser beam L is irradiated after the predetermined positions of the chip component C and the wiring board S to be transferred next are arranged directly under the laser beam L. By this laser irradiation, the next chip component C is transferred and arranged at a predetermined position on the wiring board S at a distance from the chip component C previously transferred and arranged.
以降も、レーザー光Lの直下に転写すべきチップ部品Cと配線基板Sの所定位置(チップ部品Cを実装すべき位置)を随時配置して、チップ部品Cを転写することにより、図15(c)に示したような配線基板Sへのチップ部品Cの転写配置を行なうことが出来る。なお、ウェハ基板W上のチップ部品C配置で、配置ピッチの整数倍が配線基板Sの配置位置と整合している場合には、ウェハ基板Wを動かさずにレーザー光Lの照射位置を変更して転写させることもできる。 After that, by arranging the chip component C to be transferred and the predetermined position of the wiring board S (the position where the chip component C should be mounted) at any time directly under the laser beam L and transferring the chip component C, FIG. The chip component C can be transferred and arranged on the wiring board S as shown in c). When the chip component C is arranged on the wafer substrate W and the integral multiple of the arrangement pitch matches the arrangement position of the wiring board S, the irradiation position of the laser beam L is changed without moving the wafer substrate W. Can also be transferred.
ところが、図17(a)から図17(b)に示したようにチップ部品Cをウェハ基板Wから剥離するためには、チップ部品Cにはレーザー光Lによる大きなエネルギーが加わる。このため、図17(b)に示した移動距離dの間にもチップ部品Cは加速された状態で配線基板Sに達する。一方、配線基板Sの電極部分は金属であり、加速されたチップ部品Cのバンプ電極Bが金属電極に接する際の衝撃により、図18のようにチップ部品Cが破損することもある。このような衝撃を緩和するために、(封止に用いる未硬化の)熱硬化性粘着剤(あるいは導電性ペーストやACF等)をチップ部品Cのバンプあるいは配線基板Cの電極に被覆しておくことも考えられるが、被覆厚みは5μm以下であり衝撃を緩和するには不充分である。 However, in order to separate the chip component C from the wafer substrate W as shown in FIGS. 17A to 17B, a large amount of energy due to the laser beam L is applied to the chip component C. Therefore, the chip component C reaches the wiring board S in an accelerated state even during the moving distance d shown in FIG. 17B. On the other hand, the electrode portion of the wiring board S is made of metal, and the chip component C may be damaged as shown in FIG. 18 due to the impact when the bump electrode B of the accelerated chip component C comes into contact with the metal electrode. In order to alleviate such an impact, a thermosetting adhesive (or a conductive paste, ACF, etc.) (which is uncured used for sealing) is coated on the bump of the chip component C or the electrode of the wiring board C. Although it is possible, the coating thickness is 5 μm or less, which is insufficient to alleviate the impact.
以上のように、ウェハ基板Wから配線基板Sへの直接転写ではチップ部品Cに加わる衝撃が大きいことから、別に転写基板を用いる転写方式が一般化している。 As described above, since the impact applied to the chip component C is large in the direct transfer from the wafer substrate W to the wiring substrate S, a transfer method using a transfer substrate is generally used.
転写基板を用いる転写方式は、図19(a)に示すように、まずウェハ基板Wのチップ部品Cに第1転写基板1を密着させて、レーザー光等によりチップ部品Cを剥離して第1転写基板1に転写する。なお、第1転写基板1は、ベース基板10と、ベース基板10のチップ部品Cを保持する側に粘着層11を設けた構成となっている。ここで、チップ部品Cは第1転写基板と密着した状態で転写するため、加速されることなく、第1転写基板1の粘着層11上に転写される。
In the transfer method using a transfer substrate, as shown in FIG. 19A, first, the
ところで、図19(b)に示すように、第1転写基板1ではチップ部品CのバンプBが密着しているため、この状態から配線基板Sにチップ部品Cを転写しても、バンプBを配線基板Sの電極と接触させることはできない。そこで、第1転写基板1のチップ部品Cを第2転写基板2に再度転写する必要がある。この際、チップ部品Cの間隔を広げて第2転写基板2に転写することが多い。このため、第1転写基板1から第2転写基板2への転写には、主にレーザーリフトオフ法が用いられる。また、第1転写基板1と同様に、第2転写基板2もベース基板20と、ベース基板20のチップ部品Cを保持する側に粘着層21を設けた構成となっている。
By the way, as shown in FIG. 19B, since the bump B of the chip component C is in close contact with the
図19(c)は、第1転写基板1のチップ部品Cが配置された面と、第2転写基板2の粘着層21を、間隔を空けて対向させた状態から、左端のチップ部品Cにレーザー光Lを照射して、第2転写基板2に転写する状態を示しているこの状態から、レーザー光Lを照射されたチップ部品Cは第2転写基板2に転写される(図20(d))。
FIG. 19C shows the leftmost chip component C from a state in which the surface on which the chip component C of the
その後、第1転写基板1と第2転写基板2の面方向の相対位置を変化させ、第2転写基板の所定位置にチップ部品Cを転写させる(図20(e)、図20(f))ことで、第2転写基板2へのチップ部品Cの転写を完了させる。
After that, the relative positions of the
ところで、粘着層11を介して第1転写基板1に保持されるチップ部品Cを剥離する力は、ウェハ基板Wから剥離するよりは小さくて済む。このため、図18に示すようなチップ部品の破損は、第1転写基板1から第2転写基板2に転写への転写では低減される。しかし、第1転写基板1から第2転写基板2にチップ部品を転写するレーザーリフトオフ法においても破損を生じることがある。例えば、チップ部品Cにレーザー光Lを照射する際に、図21(a)に示すように、スポット径が小さい場合、チップ部品C周辺部まで第1転写基板1の粘着層11から剥離するために必要なレーザー強度は高くなる。このため、粘着層11から剥離したチップ部品Cは大きな運動エネルギーで第2転写基板2の粘着層21に到達して破損を生じることがある(図21(b))。これを抑制するために、粘着層21の工夫により衝撃力を緩和することは出来るが、破損を皆無にすることは困難である。
By the way, the force for peeling the chip component C held on the
一方において、図22(a)のように、レーザー光Lのスポット径を広げることにより、チップ部品C周辺部も剥離しやすくなり、粘着層21に到達する際の破損も防ぐことができる。ただし、スポット径が広くなりすぎると、転写対象に隣接するチップ部品Cにもレーザー光Lが照射され、図22(b)のような部分剥離を生じることもあり、好ましくない。また、レーザー照射の位置合わせも高精度が要求される。
On the other hand, as shown in FIG. 22A, by widening the spot diameter of the laser beam L, the peripheral portion of the chip component C can be easily peeled off, and damage when reaching the
本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、レーザーリフトオフ法で転写基板が保持するチップ部品を転写先の基板に転写するのに際して、転写対象のチップのみを破損することなく確実に転写することができる転写方法およびこれを用いた画像表示装置の製造方法を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and when the chip component held by the transfer substrate is transferred to the transfer destination substrate by the laser lift-off method, only the transfer target chip is reliably transferred without being damaged. It provides a transfer method which can be performed and a method for manufacturing an image display device using the transfer method.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、光硬化性の粘着層を介して転写基板に保持されたチップ部品を転写先基板に転写する転写方法であって、
前記粘着層を硬化する波長の光により前記粘着層をパターン露光して、前記粘着層の粘着力を部分的に低下させる露光工程と、前記露光工程の後に、レーザーリフトオフ法により前記チップ部品を前記転写先基板に転写するレーザーリフトオフ工程とを備える転写方法である。
In order to solve the above problems, the invention according to
After the exposure step of pattern-exposing the adhesive layer with light having a wavelength that cures the adhesive layer to partially reduce the adhesive force of the adhesive layer, and the exposure step, the chip component is subjected to the laser lift-off method. This is a transfer method including a laser lift-off step of transferring to a transfer destination substrate.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の転写方法であって、
前記露光工程に際して遮光する遮光領域を、少なくとも前記レーザーリフトオフ工程でレーザーを照射するレーザー照射範囲内に設ける転写方法である。
The invention according to
This is a transfer method in which a light-shielding region that is shielded from light during the exposure step is provided at least within a laser irradiation range for irradiating a laser in the laser lift-off step.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の転写方法であって、前記レーザー照射範囲内に設けた前記遮光領域が、5μm角以上で50μm角以下の範囲に相当する転写方法である。
The invention according to
請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の転写方法であって、
前記レーザーリフトオフ工程に用いる前記レーザー光がガウシャンビームであって、レーザー照射範囲が前記チップ部品のサイズより大きい転写方法である。
The invention according to
The laser beam used in the laser lift-off step is a Gaussian beam, which is a transfer method in which the laser irradiation range is larger than the size of the chip component.
請求項5に記載の発明は、前記チップ部品としてLEDチップを用い、
請求項1から請求項4の何れかに記載の転写方法により、前記転写先基板に転写した前記LEDチップを、前記転写先基板からTFT基板に転写する工程を備えた画像表示装置の製造方法である。
The invention according to
A method for manufacturing an image display device comprising a step of transferring the LED chip transferred to the transfer destination substrate from the transfer destination substrate to the TFT substrate by the transfer method according to any one of
請求項6に記載の発明は、前記チップ部品としてLEDチップを用い、前記転写先基板としてTFT基板を用い、
請求項1から請求項4の何れかに記載の転写方法により、前記LEDチップを前記TFT基板に転写する工程を備えた画像表示装置の製造方法である。
The invention according to
A method for manufacturing an image display device, which comprises a step of transferring the LED chip to the TFT substrate by the transfer method according to any one of
請求項7に記載の発明は、光硬化性の粘着層を介して転写基板に保持されたチップ部品を転写先基板に転写する転写装置であって、
前記転写基板を保持する転写基板保持手段と、前記転写基板の前記チップ保持面の反対側から前記粘着層に、前記粘着層を硬化する波長の光を照射する光源と、
前記転写基板と前記光源の間に前記光を部分的に遮光するマスクを配し、前記チップ部品に対して位置合わせを行う機能と、前記転写基板から前記マスクを退避させる機能を有したマスク配置手段と、前記マスクを前記転写基板から退避させた状態で、前記転写基板の前記チップ保持面の反対側から前記チップ部品にレーザー光を照射するレーザー光源とを備えた転写装置である。
The invention according to
A transfer substrate holding means for holding the transfer substrate, and a light source for irradiating the adhesive layer with light having a wavelength that cures the adhesive layer from the opposite side of the chip holding surface of the transfer substrate.
A mask arrangement having a function of arranging a mask that partially blocks the light between the transfer board and the light source to align the chip components and a function of retracting the mask from the transfer board. It is a transfer device including means and a laser light source that irradiates the chip component with laser light from the opposite side of the chip holding surface of the transfer substrate in a state where the mask is retracted from the transfer substrate.
請求項8に記載の発明は、光硬化性の粘着層を介して転写基板に保持されたチップ部品を転写先基板に転写する転写装置であって、
前記転写基板を保持する転写基板保持手段と、前記転写基板の前記チップ保持面の反対側から前記粘着層を硬化する波長のレーザー光を走査しながら照射して前記粘着層の粘着力を部分的に低下させる機能と、前記チップ部品をレーザーリフトオフ法により前記転写基板から前記転写先基板に転写するレーザー光を照射する機能とを有したレーザー光源とを備えた転写装置である。
The invention according to
A transfer substrate holding means for holding said transfer substrate, said portion of the adhesive force from the opposite side was irradiated while scanning the laser beam having a wavelength of curing the adhesive layer and the adhesive layer of the chip holding surface before Symbol transfer substrate It is a transfer device including a laser light source having a function of substantially lowering the chip components and a function of irradiating a laser beam for transferring the chip component from the transfer substrate to the transfer destination substrate by a laser lift-off method.
本発明の転写方法を用いることで、レーザーリフトオフ法でチップ部品を転写基板から転写先基板に転写する際に、レーザー光のパワーを過大にすることがなくなり、転写対象のチップのみを破損することなく確実に転写することができ、配線基板へのチップ部品の転写および実装も確実に行なうことが出来る。このため、数百万個のLEDチップをTFT基板に転写するような画像表示装置の製造にも好適である。 By using the transfer method of the present invention, when the chip component is transferred from the transfer substrate to the transfer destination substrate by the laser lift-off method, the power of the laser beam is not excessive and only the chip to be transferred is damaged. It can be reliably transferred without any trouble, and the chip components can be reliably transferred and mounted on the wiring board. Therefore, it is also suitable for manufacturing an image display device that transfers millions of LED chips to a TFT substrate.
本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図1は本発明の実施形態に係る転写基板である第1転写基板1である。図1に示すように第1転写基板1はベース基板10に粘着層11が積層される構成となっている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a
ベース基板10は、レーザーリフトオフ法に用いるレーザー光Lの波長に対して透光性を有している必要がある。これは、レーザー光Lをチップ部品Cと粘着層11の界面に照射する必要があるためである。
The
粘着層11は、例えばシリコーンやアクリル系等に樹脂素材によって形成され、光硬化性を有しており、所定の波長の光により硬化して粘着性が低下するものである。すなわち、図2(a)に示すように、フォトマスクPMで部分的に遮光した状態で露光した場合、粘着層11を硬化させる波長が含まれた光UVであれば、露光した部分の粘着層11は粘着力が低下し低粘着部11Cとなる(図2(b))。ここで、低粘着部11Cは粘着性を有しない非粘着性の場合も含む。一方、遮光された部分は粘着部11Aとして粘着性を維持する。ただし、回折等による光の回り込みにより、粘着部11Aの外周部の粘着力が低下することはある。なお、以上の説明では、ベース基板10が粘着層11を硬化する波長の光を透過させることを前提としている。
The
以下、基板W上のチップ部品Cを第2転写基板2に転写するまでの工程に、図1に示す構成の第1転写基板1を用いた実施形態を、図3、図4および図5を用いて説明する。
Hereinafter, an embodiment using the
図3(a)はウェハ基板Wに形成されダイシングされたチップ部品Cを示す図であり、個々のチップ部品Cにはバンプ電極Bが形成されている。なお、本発明が対象とするチップ部品は1辺が100μm以下にダイシングされた微小サイズのものを主とするが、これに限定されるものではない。 FIG. 3A is a diagram showing a chip component C formed on the wafer substrate W and diced, and a bump electrode B is formed on each chip component C. The chip components targeted by the present invention are mainly those having a minute size dicing to a side of 100 μm or less, but the present invention is not limited to this.
図3(b)は、ウェハ基板W上のチップ部品Cを第1転写基板1に転写する工程を説明するもので、ウェハ基板Wのチップ部品Cに第1転写基板1を密着させた状態でチップ部品Cをウェハ基板Wから剥離して第1転写基板1の粘着層11に転写する状態を示したものである。図3(b)の状態において、ウェハ基板Wを透過したレーザー光等によりチップ部品Cを加熱することにより、チップ部品Cを構成する成分が分解し、チップ部品Cとウェハ基板Wの界面で生じたガスによりチップ部品Cが剥離する。
FIG. 3B describes a step of transferring the chip component C on the wafer substrate W to the
この後、ウェハ基板Wと第1転写基板1を離せば、図3(c)のようにチップ部品Cは第1転写基板1側に転写され粘着層11に保持される。
After that, when the wafer substrate W and the
次に、チップ部品Cが転写された第1転写基板1(図4(a))において、粘着層11の粘着力を部分的に低下させる露光工程について説明する。
Next, an exposure step of partially reducing the adhesive force of the
本実施形態の露光工程においては、粘着層11を硬化させる波長の光により、図4(b)に示すようにパターン露光を行なう。すなわち、チップ部品の配置に合わせたパターンを有するフォトマスクPMを、第1転写基板1のチップ部品Cを保持する面の反対面に配置して、粘着層11を硬化する波長を含む光UVを、フォトマスクPMを介して照射して露光するものである。
In the exposure step of the present embodiment, pattern exposure is performed as shown in FIG. 4B with light having a wavelength that cures the
この露光により、図4(c)に示すように、光UVを照射された部分の粘着層11は硬化して低粘着部11Cとなる。一方、フォトマスクPMにより遮光されていた部分は硬化せず、粘着性を維持しているので粘着部11Aとなる(図4(c))。ここで、光UVの照射量により低粘着部11Cと粘着部11Aの粘着力差を変化させることは可能であり、チップ部品Cの保持は実質的に粘着部11Aのみが担うような差を設けることが好ましい。なお、図4(c)のようにチップ部品Cを保持した第1転写基板1の粘着層11を部分的に低粘着部11Cとした状態をチップ部品転写基板100と呼ぶ。
By this exposure, as shown in FIG. 4C, the
図4(c)では、チップ部品Cの中心部分の一定領域を残して、低粘着層11Cとする例を示しており、このように低粘着部11Cのパターンを形成するようなフォトマスクPMが図4(b)に示す露光に用いられる。
FIG. 4C shows an example in which the low-
次に、チップ部品転写基板100からチップ部品Cを第2転写基板2にレーザーリフトオフ法により転写するレーザーリフトオフ工程について図5を用いて説明する。
Next, a laser lift-off step of transferring the chip component C from the chip
まず、図5(a)に示すように、チップ部品Cと粘着層21が対向するようにして、スペーサー102を介して第1転写基板1と第2転写基板2を平行に配置する。ここで、スペーサー102は、一部のチップ部品Cを第2転写基板2に転写した後も、第1転写基板1が保持するチップ部品Cと第2転写基板2に転写されたチップ部品Cが干渉することなく、第1転写基板1と第2転写基板2の相対位置を平行移動できるだけの高さを有している。
First, as shown in FIG. 5A, the
この状態から、図5(b)のように、レーザー光Lを照射することにより、ベース基板10を透過した光は粘着層11とチップ部品Cの界面に到達する。ここで、レーザー光Lの波長がチップ部品Cに吸収されるものであれば、チップ部品Cから生じたガス圧により、チップ部品Cには、粘着層11から剥離する方向に力が加わる。なお、粘着層11の材質が、未硬化状態で特定の波長を吸収してガスを放出するものであれば、レーザー光Lの波長を粘着部11Aが吸収する波長としてもよい。また、レーザー光Lの照射範囲は、チップ部品Cの面サイズ内に納まるようにして、隣接するチップ部品Cへの影響を回避することが望ましい。
From this state, as shown in FIG. 5B, by irradiating the laser beam L, the light transmitted through the
図5(b)に示すようなレーザー光Lの照射により、チップ部品Cには粘着層11から離れる方向の力が加わるが、チップ部品Cを実質的に保持する粘着部11Aの面積を適切にしておくことにより、過度な運動エネルギーが加わることなくチップ部品Cを粘着層11から確実に剥離することが出来る。具体的には、粘着層11の粘着部11Aが、レーザー光Lの照射範囲内にあるのであれば、チップ部品Cを実質的に保持している部分とレーザーリフトオフ法により剥離させる箇所が一致するので、適度なエネルギーのレーザー光Lでレーザーリフトオフが確実に行なえる。すなわち、過大なエネルギーのレーザー光Lによってチップ部品を破損するようなことが防げる。このため、図4(b)の露光工程で用いるフォトマスクPMによって遮光する遮光領域を、レーザーリフトオフ工程のレーザー照射範囲内としておくことが望ましい。
By irradiating the laser beam L as shown in FIG. 5B, a force is applied to the chip component C in the direction away from the
さらに、レーザー光Lのスポット径が小さめであってもチップ部品C周辺部は粘着保持されていないので、チップ部品C全体を剥離することが容易となる。このため、転写対象に隣接するチップ部品Cがレーザー光Lの影響を受けることも防げる。 Further, even if the spot diameter of the laser beam L is small, the peripheral portion of the chip component C is not adhesively held, so that the entire chip component C can be easily peeled off. Therefore, it is possible to prevent the chip component C adjacent to the transfer target from being affected by the laser beam L.
結果として、図5(c)に示したように、第1転写基板1から第2転写基板2に、チップ部品Cを破損することなく確実に転写することが出来る。
As a result, as shown in FIG. 5C, the chip component C can be reliably transferred from the
なお、図5(c)に示した第2転写基板2の粘着層21は、チップ部品Cを保持する粘着性に加えて、第1転写基板1から転写されるチップ部品Cの衝撃を緩和する柔軟性も有していることが望ましい。
The
図6および図7は、以上のような工程で第1転写基板1から第2転写基板2にチップ部品Cの転写を行なう装置の一例である転写装置101の構成および動作を示したものである。
6 and 7 show the configuration and operation of the
図6(a)は転写装置101の構成を示すものであり、転写基板である第1転写基板1が光硬化性粘着剤11を介して保持したチップ部品Cを、転写先基板である第2転写基板2に転写する例を示している。
FIG. 6A shows the configuration of the
転写装置101は、転写先基板ステージ3、転写基板保持手段4、マスク配置手段5、光源6、レーザー光源7、スライド機構8、レーザー光源スライド機構70を構成要素としている。
The
転写先基板ステージ3は転写先基板を保持するものであり、本実施形態においては第2転写基板2を保持する機能を有している。転写基板保持手段4は転写基板を保持して、転写先基板と平行な状態で、間隔および平面方向の相対位置を調整するのに用いるものであり、本実施形態においては第1転写基板1を保持する機能を有している。マスク配置手段5はフォトマスクPMを転写基板(本実施形態では第1転写基板1)のチップ部品が保持されていない面に配置するものである。光源6は、粘着層11を硬化させる波長を含む光UVを転写基板のチップ部品が保持されていない側から照射するものである。図6(a)において光源6はライン状の光を照射する形状としているが、これに限定されるものではない。レーザー光源7は、転写基板に保持されたチップ部品Cにスポット的なレーザー光Lを照射するものであり、レーザー光Lを照射されたチップ部品Cは剥離して転写先基板に転写される。スライド機構8は、マスク配置手段5、光源6を直線的(図6(a)ではY方向にスライドさせる機能を有している。また、レーザー光源スライド機構70はレーザー光源7を直線的(図6(a)ではX方向)にスライドさせる機能を有するとともに、スライド機構により直線的(Y方向)に移動する機能を有している。
The transfer
図6(a)に示した構成の転写装置101では、露光工程を行なうのに際して、まず図6(b)のように、マスク配置手段5がフォトマスクPMを転写基板(第1転写基板1)と位置合わして配置してから、図7(c)のように光源6が光UVを照射して露光が行なわれる。転写装置101では光源6が、ライン状(X方向)の光UVを照射するため、スライド機構8に沿って(Y方向に)移動して面状の露光を実施する。
In the
露光工程の後は、図7(d)のように、マスク配置手段5がフォトマスクPMを転写基板の上から退避させ、レーザー光Lによるチップ部品Cのレーザーリフトオフ工程を行なう。レーザーリフトオフに際しては、スライド機構8およびレーザー光源スライド機構70により、個々のチップ上にレーザー光源7を位置合わせしてレーザー光Lをチップ部品Cに照射する。
After the exposure step, as shown in FIG. 7D, the
レーザーリフトオフ工程においては、転写先基板(第2転写基板2)上の所定の位置にチップ部品Cを転写するよう、転写基板保持手段4を用いて転写基板(第1転写基板1)を所定位置に配置する。 In the laser lift-off step, the transfer substrate (first transfer substrate 1) is placed in a predetermined position using the transfer substrate holding means 4 so that the chip component C is transferred to a predetermined position on the transfer destination substrate (second transfer substrate 2). Place in.
なお、本発明は、光源6、フォトマスクPMおよびマスク配置手段5がなくても実現可能である。すなわち、レーザー光源7が粘着層11を硬化する波長の光を照射可能であれば、スライド機構8およびレーザー光源スライド機構70により、レーザー光源7を走査して、粘着層11を所定パターンで露光してもよい。ただし、レーザー光源7を用いたパターン露光に際しては、リフトオフ現象を発生させないように発振パワーを制御する必要がある。
The present invention can be realized without the
ところで、レーザー光Lの照射範囲がチップ部品Cの面サイズ内に納まるようにすることが望ましいと記したが、本発明はレーザー光Lの照射範囲がチップ部品Cのサイズより大きい場合においても適用することができる。例えば、図8に示すように、照射範囲がチップ部品Cのサイズよりも大きいガウシャンビームのレーザー光Lgであっても、照射範囲が隣接するチップ部品Cの粘着部11Aまで広がっていなければ、隣接するチップ部品Cへの影響は殆どない。
By the way, it is described that it is desirable that the irradiation range of the laser beam L is within the surface size of the chip component C, but the present invention is applied even when the irradiation range of the laser beam L is larger than the size of the chip component C. can do. For example, as shown in FIG. 8, even if the irradiation range is the laser beam Lg of the Gaussian beam larger than the size of the chip component C, if the irradiation range does not extend to the
また、図9に示すような、ガウシャンビームのように広い照射範囲を有するレーザー光Lgでもレーザーリフトオフ法の適用が困難であった大きめサイズのチップ部品C(以後はチップ部品CWと記す)にも本発明は有効である。すなわち、ガウシャンビームのレーザー光Lgほど広い照射範囲を有しないレーザー光Lを用いる場合であっても、図10(a)のようにチップ部品CWを保持する粘着部11Aのサイズを適切にすることで、図10(b)のようにレーザーリフトオフ法による転写が可能となる。
Further, as shown in FIG. 9, a large-sized chip component C (hereinafter referred to as chip component CW) for which it was difficult to apply the laser lift-off method even with a laser beam Lg having a wide irradiation range such as a Gaussian beam. The present invention is also valid. That is, even when the laser beam L having an irradiation range not as wide as the laser beam Lg of the Gaussian beam is used, the size of the
なお、図10では断面図を示している、チップ部品CWと粘着部11Aの面形状は図11(a)のようになっており、チップ部品CWの1個分で示したのが図11(b)である。ここで、図11(b)に示すように、粘着部11Aの面サイズは、チップ部品C(チップ部品CWに限定しない)のサイズや照射するレーザー光の照射範囲にもよるが、5μm角以上で50μm角のサイズ内に入ることが望ましい。このサイズであれば、形状は限定されず、円形であってもよい。
The surface shapes of the chip component CW and the
なお、チップ部品CWのサイズが大きい場合、粘着部11Aをレーザー光L(Lg)の照射範囲のサイズに合わせた粘着部11Aのみでは淵部から剥離する可能性がある。このため、低粘着部11Cの粘着力が若干強まるように、露光工程において照射する、粘着層11を硬化する波長の光強度を弱めてもよい。ただし、低粘着部11Cの面積が粘着部11Aに比べて大きくなると、レーザーリフトオフ工程を確実に行なうことも困難であり、低粘着部11Cの粘着力を照射光強度で適切に制御するのも難しい。そこで、図12のようにチップ部品CWの淵部近傍に粘着部11aを設けてもよい。ここで、粘着部11aも大きすぎれば、レーザーリフトオフの際にチップ部品CWを剥離する妨げとなり得るが、パターン露光により形成するため、適切なサイズと配置に設定することが容易である。
When the size of the chip component CW is large, the
ここまで説明の実施形態では、レーザーリフト法により第1転写基板1が保持するチップ部品Cを第2転写基板2に転写する場合に限定しているが、本発明は第2転写基板2が保持するチップ部品Cを配線基板Sに転写する場合にも有効である。すなわち、第2転写基板2を転写基板とし、配線基板Sを転写先基板としてもよい。具体的には、図13(a)に示す、ベース基板20と粘着層21からなる第2転写基板2において、粘着層21を第1転写基板1の粘着層11と同様な特性とすればよい。更に、第2転写基板2には衝撃吸収性も要求されることから、図13(a)のベース基板20と粘着層21の間に衝撃吸収層22を設けた構成としてもよい(図13(b))。ここで、衝撃吸収層22は衝撃吸収特性とともに、少なくともレーザー光Lを透過させる光透過性を有しており、更に粘着層21を硬化させる波長の光を透過させる光透過性を有していることが望ましい。
The embodiments described so far are limited to the case where the chip component C held by the
更に、本発明の別の実施形態として、図14(a)のようにチップ部品C側から粘着層11を硬化する波長を含む光UVを照射してもよい。この場合、フォトマスクは用いず、隣接するチップ部品Cの隙間を通過する光UVがチップ部品Cの端部で反射や回折することで、図14(b)のようにチップ部品の周縁部と対面する粘着層11が硬化して低粘着層11Cが形成され、チップ部品Cに比べて粘着部11Aのサイズを小さくすることが出来る。
Further, as another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 14A, light UV including a wavelength for curing the
以上のように、本発明では、チップ部品Cをレーザーリフト法で、第1転写基板1から第2転写基板2に転写するのに際して、あるいは第2転写基板2から配線基板Sに転写するのに際して、転写対象のチップ部品Cを破損することなく確実に転写先の基板に転写することが、転写対象に隣接するチップ部品Cにも悪影響を及ぼすことなく行なえる。
As described above, in the present invention, when the chip component C is transferred from the
このため、本発明の転写基板を、多数のチップ部品を、間隔を空けて配線基板に実装するような用途に用いた場合、工程内のチップ破損率を極めて低く抑えることができ、リペアに要するコストも大幅に低減することができる。したがって、最終的な配線基板としてTFT基板を用い、チップ部品としてLEDチップを用いるような画像表示装置の製造方法として本発明は好適であり、百万個以上のLEDを用いる高品質の画像表示装置の製造方法として極めて適したものである。 Therefore, when the transfer board of the present invention is used in an application in which a large number of chip parts are mounted on a wiring board at intervals, the chip breakage rate in the process can be suppressed to an extremely low level, which is required for repair. The cost can also be significantly reduced. Therefore, the present invention is suitable as a method for manufacturing an image display device in which a TFT substrate is used as a final wiring board and an LED chip is used as a chip component, and a high-quality image display device using one million or more LEDs. It is extremely suitable as a manufacturing method for LEDs.
1 第1転写基板
2 第2転写基板
3 転写先基板ステージ
4 転写基板保持手段
5 マスク配置手段
6 光源
7 レーザー光源
8 スライド機構
10 ベース基板
11 粘着層
11A 粘着部
11B 低粘着部(非粘着部)
20 ベース基板
21 粘着層
22 衝撃吸収層
70 レーザー光源スライダー
101 転写装置
102 スペーサー
B バンプ
C、CW チップ部品
L レーザー光
PM フォトマスク
S 配線基板
UV 粘着層を硬化させる波長を含む光
W ウェハ基板
1
20
Claims (8)
前記粘着層を硬化する波長の光により前記粘着層をパターン露光して、前記粘着層の粘着力を部分的に低下させる露光工程と、
前記露光工程の後に、レーザーリフトオフ法により前記チップ部品を前記転写先基板に転写するレーザーリフトオフ工程とを備える転写方法。 A transfer method in which a chip component held on a transfer substrate is transferred to a transfer destination substrate via a photocurable adhesive layer.
An exposure step in which the adhesive layer is pattern-exposed with light having a wavelength that cures the adhesive layer to partially reduce the adhesive force of the adhesive layer.
A transfer method including a laser lift-off step of transferring the chip component to the transfer destination substrate by a laser lift-off method after the exposure step.
前記露光工程に際して遮光する遮光領域を、少なくとも前記レーザーリフトオフ工程でレーザーを照射するレーザー照射範囲内に設ける転写方法。 The transfer method according to claim 1.
A transfer method in which a light-shielding region that is shielded from light during the exposure step is provided at least within a laser irradiation range for irradiating a laser in the laser lift-off step.
前記レーザーリフトオフ工程に用いる前記レーザー光がガウシャンビームであって、レーザー照射範囲が前記チップ部品のサイズより大きい転写方法。 The transfer method according to claim 1.
A transfer method in which the laser beam used in the laser lift-off step is a Gaussian beam and the laser irradiation range is larger than the size of the chip component.
請求項1から請求項4の何れかに記載の転写方法により、前記転写先基板に転写した前記LEDチップを、
前記転写先基板からTFT基板に転写する工程を備えた画像表示装置の製造方法。 An LED chip is used as the chip component.
The LED chip transferred to the transfer destination substrate by the transfer method according to any one of claims 1 to 4.
A method for manufacturing an image display device including a step of transferring from a transfer destination substrate to a TFT substrate.
請求項1から請求項4の何れかに記載の転写方法により、前記LEDチップを前記TFT基板に転写する工程を備えた画像表示装置の製造方法。 An LED chip is used as the chip component, and a TFT substrate is used as the transfer destination substrate.
A method for manufacturing an image display device, comprising a step of transferring the LED chip to the TFT substrate by the transfer method according to any one of claims 1 to 4.
前記転写基板を保持する転写基板保持手段と、
前記転写基板の前記チップ保持面の反対側から前記粘着層に、前記粘着層を硬化する波長の光を照射する光源と、
前記転写基板と前記光源の間に前記光を部分的に遮光するマスクを配し、前記チップ部品に対して位置合わせを行う機能と、前記転写基板から前記マスクを退避させる機能を有したマスク配置手段と、
前記マスクを前記転写基板から退避させた状態で、前記転写基板の前記チップ保持面の反対側から前記チップ部品にレーザー光を照射するレーザー光源とを備えた転写装置。 A transfer device that transfers chip components held on a transfer substrate to a transfer destination substrate via a photocurable adhesive layer.
A transfer substrate holding means for holding the transfer substrate and
A light source that irradiates the adhesive layer with light having a wavelength that cures the adhesive layer from the opposite side of the chip holding surface of the transfer substrate.
A mask arrangement having a function of arranging a mask that partially blocks the light between the transfer board and the light source to align the chip components and a function of retracting the mask from the transfer board. Means and
A transfer device including a laser light source that irradiates a chip component with a laser beam from the opposite side of the chip holding surface of the transfer substrate with the mask retracted from the transfer substrate.
前記転写基板を保持する転写基板保持手段と、
前記転写基板の前記チップ保持面の反対側から前記粘着層を硬化する波長のレーザー光を走査しながら照射して前記粘着層の粘着力を部分的に低下させる機能と、前記チップ部品をレーザーリフトオフ法により前記転写基板から前記転写先基板に転写するレーザー光を照射する機能とを有したレーザー光源とを備えた転写装置。 A transfer device that transfers chip components held on a transfer substrate to a transfer destination substrate via a photocurable adhesive layer.
A transfer substrate holding means for holding the transfer substrate and
A function of lowering the adhesive force of the adhesive layer by irradiation while scanning the laser beam having a wavelength of curing the adhesive layer from the opposite side of the chip holding surface before Symbol transfer substrate partially laser the chip component A transfer device including a laser light source having a function of irradiating a laser beam transferred from the transfer substrate to the transfer destination substrate by a lift-off method.
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