JP7200884B2 - 微小構造体の実装方法 - Google Patents
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- H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
- H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
- H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
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- H01L33/005—Processes
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- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
Description
また、特許文献2では、仮基板に接着されたGaNエピタキシャルウェハと、熱伝導・電気伝導層とを高温でボンディングする過程において、エポキシ系瞬間接着剤が炭化されて仮基板が脱落するため、目的とするデバイスや材料がエポキシ系瞬間接着剤を炭化させることのできる温度まで耐熱性がないと使えない。また、高温状態によりウエハに反りが生じたり、剥離の際の接着剤残りやその洗浄が必要になる等、課題が多い。
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、マイクロLED等の微小構造体の移載において、一枚のドナー基板に微小構造体を仮固定した状態で複数の工程に供することができるため、各工程に適した新たな仮固定材が必要なく、しかもこの仮固定材による仮固定工程およびその除去工程が不要なため、工程数の増加なしに微小構造体の移載を精度よく、効率的に行うことができる微小構造体の移載方法および微小構造体の実装方法を提供することを目的とする。
1. (i)供給基板の一方の面に形成された複数の微小構造体と、ドナー基板上に形成されたシリコーン系ゴム層とを貼り合わせる工程、
(ii)前記供給基板から複数の微小構造体の一部または全部を分離して、前記シリコーン系ゴム層を介して前記ドナー基板へ移送することにより、複数の微小構造体が仮固定されたドナー基板を得る工程、
(iii)前記複数の微小構造体が仮固定されたドナー基板を洗浄または中和する工程、
(iv)前記洗浄または中和後の複数の微小構造体が仮固定されたドナー基板を乾燥する工程、
(v)前記乾燥後の複数の微小構造体が仮固定されたドナー基板を次の工程に供するべく移載する工程
を少なくとも含む微小構造体の移載方法、
2. 前記ドナー基板の基板が、合成石英ガラス基板である1に記載の微小構造体の移載方法、
3. 前記合成石英ガラス基板が、6.01mm×6.01mmの領域について、白色干渉計によりピクセル数1240×1240で測定して得られる空間周波数1mm-1以上におけるパワースペクトル密度が、1012nm4以下である合成石英ガラス基板である2に記載の微小構造体の移載方法、
4. 前記(i)における貼り合わせる工程が、0.01~5kPaの荷重をかけて行う工程である1~3のいずれかに記載の微小構造体の移載方法、
5. 前記(ii)の工程が、前記供給基板の一方の面に形成された複数の微小構造体と、ドナー基板上のシリコーン系ゴム層とを貼り合わせた状態で、前記供給基板における前記複数の微小構造体が形成された面と反対側の面からパルス発振によるレーザ光を照射して、前記供給基板から複数の微小構造体の一部または全部を剥離して、前記ドナー基板へ移送することにより複数の微小構造体が仮固定されたドナー基板を得る工程である1~4のいずれかに記載の微小構造体の移載方法、
6. 前記パルス発振によるレーザ光が、KrFエキシマレーザーである5に記載の微小構造体の移載方法、
7. 前記供給基板が、サファイア基板である5または6に記載の微小構造体の移載方法、
8. 前記(ii)の工程後に行われる(iii)における洗浄する工程が、酸により洗浄する工程である5~7のいずれかに記載の微小構造体の移載方法、
9. 前記酸が、塩酸、硝酸、硫酸からなる群から選ばれる酸である8記載の微小構造体の移載方法、
10. 前記(ii)の工程が、前記供給基板をエッチングにより前記供給基板から複数の微小構造体の一部または全部を分離して、前記ドナー基板のシリコーン系ゴム層へ移送することにより複数の微小構造体が仮固定されたドナー基板を得る工程である1~4のいずれかに記載の微小構造体の移載方法、
11. 前記エッチングが、ウェットエッチングである10に記載の微小構造体の移載方法、
12. 前記供給基板が、ヒ化ガリウム基板である10または11に記載の微小構造体の移載方法、
13. (vi)基板上に紫外線硬化型シリコーン粘着剤組成物の硬化物からなる粘着層を備えた微小構造体転写用スタンプを用いて、5~9のいずれかに記載の微小構造体の移載方法により移載された複数の微小構造体が仮固定されたドナー基板から、任意の微小構造体を選択的にピックアップする工程、
(vii)前記微小構造体転写用スタンプによりピックアップされた微小構造体を回路基板上の所用の箇所へ移載し、前記微小構造体と回路基板を接合する工程、
(viii)前記微小構造体転写用スタンプから前記ピックアップされた微小構造体を分離して、前記回路基板へ実装する工程
を少なくとも含む微小構造体の実装方法、
14. 前記(vi)の工程において、紫外線硬化型シリコーン粘着剤組成物の硬化物の粘着力が、前記ドナー基板のシリコーン系ゴム層の粘着力より強い13に記載の微小構造体の実装方法、
15. 前記(vi)の工程における紫外線硬化型シリコーン粘着剤組成物が、
(A)下記一般式(1)
で示される基を1分子中に2個有するオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)シロキサン構造を含まない単官能(メタ)アクリレート化合物:1~200質量部、
(C)(a)下記一般式(2)
で示される単位、(b)R4 3SiO1/2単位(式中、R4は、炭素原子数1~10の一価炭化水素基を表す。)および(c)SiO4/2単位からなり、(a)単位および(b)単位の合計と(c)単位とのモル比が0.4~1.2:1の範囲にあるオルガノポリシロキサンレジン:1~1,000質量部、および
(D)光重合開始剤:0.01~20質量部
を含有し、非架橋性のオルガノポリシロキサンレジンを含まない紫外線硬化型シリコーン粘着剤組成物である13または14に記載の微小構造体の実装方法、
16. 前記(vii)の工程において、回路基板の引張強度が、紫外線硬化型シリコーン粘着剤組成物の硬化物の粘着力より強い13~15のいずれかに記載の微小構造体の実装方法
を提供する。
(i)供給基板の一方の面に形成された複数の微小構造体と、シリコーン系ゴム層を基板上に備えたドナー基板とを貼り合わせる工程
供給基板1には、一方の面に複数の微小構造体2が形成されている(図1(A))。
ここで、供給基板に用いられる基板としては、例えば、サファイア基板、GaAs基板(ヒ化ガリウム基板)、Si基板、SiC基板等が挙げられ、口径は任意である。
また、微小構造体としては、マイクロ発光ダイオード等の発光ダイオード(以下、「LED」ともいう。)、パワー半導体のようなディスクリート半導体、ロジックIC、メモリーIC等が挙げられる。
微小構造体としては、供給基板上にエピタキシャル成長、イオン注入、ウェットエッチング、ドライエッチング、蒸着、電極形成等の通常の半導体前工程において行われるプロセスにより、デバイスとしての基本構造を備えた後に、素子を分離する深さまでのブレードダイシング、ドライエッチング、レーザーダイシング等の常法により分離されて得られる素子等が挙げられる。
また、微小構造体の大きさは任意であるが、例えばパワーLEDの場合、1mm角程度の大きさである。この他にも、LED素子の場合は300μm角程度であり、ミニLEDの場合は100μm角程度であり、マイクロLEDの場合は60μm角以下程度であり、極小サイズのマイクロLEDの場合は30μm角以下である。
なお、上記に記載した微小構造体の形状は概ね正方形の例であるが、本発明ではこれに限られない。例えば、マイクロLEDの場合、一方の辺が30~60μm、他方の辺が10~30μmという長方形の形状でも構わない。
また、微小構造体の厚さは、供給基板上へのエピタキシャル成長厚さによるものであり、特に制限されないが、好ましくは3~10μm程度である。
ここで、ドナー基板に用いられる基板としては、例えば、合成石英ガラス基板、フロートガラス等が挙げられ、特に平坦性の観点から、合成石英ガラス基板が好ましい。
また、ドナー基板に用いられる基板の大きさは、用いる供給基板の口径と同じか、それよりも大きいものが好ましい。具体的には、供給基板として外径が4インチのサファイア基板を用いる場合には、外径が4~8インチのドナー基板を用いることができる。
複数の微小構造体の一部または全部が供給基板からドナー基板へ確実に移送されるためには、供給基板の一方の面に形成された複数の微小構造体と、シリコーン系ゴム層を基板上に備えたドナー基板との貼り合わせにおいて、個々の微小構造体がドナー基板のシリコーン系ゴム層に一時的に一様に仮固定された状態が好ましい。
また、ドナー基板は、微小構造体を精度よく仮固定させるため、ドナー基板用の基板は、厚みばらつきが小さいものが好ましい。例えば、溝尻光学工業所社の波長変換フィゾー式フラットネステスターにより測定した厚みばらつき(TTV)が、好ましくは2μm以下、より好ましくは1μm以下、さらに好ましくは0.5μm以下である。
シリコーン系ゴム層は、例えば、前記シリコーン系ゴム組成物をスピンコーティングにより、好ましくは1~200μm、より好ましくは5~100μm、さらに好ましくは10~50μmの厚みになるようにコーティングし、好ましくは20~200℃にて、5~90分間加熱炉に入れて硬化することにより形成される。
特にLEDは単結晶材料から構成されており、小さく薄くなると割れ、欠けが生じやすいものである。このため、硬化型接着剤等で接着すると、材料からの応力により割れ、欠けが生じる場合がある。これに対して、本発明のようなゴム層の場合、ゴム層の表面タックにより貼り合わせるため、応力がかからず歩留まりが向上する。
前記供給基板から複数の微小構造体の一部または全部を分離して、前記シリコーン系ゴム層を介して前記ドナー基板へ移送することにより、複数の微小構造体が仮固定されたドナー基板を得る方法としては、レーザリフトオフ(laser lift off)法とエッチング法の大きく2つの方法がある。
例えば、サファイヤ基板等の供給基板に固定されている窒化ガリウム微小構造体の場合、エキシマレーザーやYAGレーザー等のレーザ光の照射により照射部分の窒化ガリウムが溶解し、窒化ガリウム微小構造体が供給基板から剥離する。この場合、特にマイクロLEDにおいては、微小構造体の信頼性の観点から、KrFエキシマレーザー光が好ましい。
具体的には、レーザ光を選択的に照射して、選択対象となる微小構造体と供給基板の界面にレーザーアブレーションを生じさせる。これにより、選択対象となる微小構造体と供給基板の間では、例えば窒化ガリウム微小構造体の場合、窒化ガリウムが金属ガリウムと窒素に分解してガスが発生し、微小構造体が比較的簡単に剥離できる。
前記複数の微小構造体が仮固定されたドナー基板を洗浄または中和する工程は、前記供給基板から複数の微小構造体の一部または全部を分離した方法に応じて、洗浄または中和する工程が異なる。
具体的には、レーザリフトオフ法による場合には、酸により洗浄を行い、例えば、窒化ガリウム微小構造体の場合、微小構造体の裏に付着した金属ガリウム2aを洗浄する(図3)。
ここで、洗浄に用いる酸は、微小構造体の裏に付着した金属を洗浄することができるものであれば特に制限されないが、塩酸、硝酸、硫酸からなる群から選ばれる強酸が好ましい。
なお、用いるエッチャントの種類により、洗浄工程前に中和工程を設けることが好ましい。例えば、アルカリ性のエッチャントを用いた場合には酸性の溶液による中和工程、酸性のエッチャントを用いた場合にはアルカリ性の溶液による中和工程を入れることが望ましい。具体的には、Si基板についてエッチャントとしてフッ酸と硝酸を用いた場合には、アンモニア水で中和することが好ましい。そして、中和工程終了後には、純水洗浄を行うことが好ましい。
また、上記以外の方法として、供給基板を機械的な方法で除去することもできる。例えば、供給基板と微小構造体の間に刃を入れ機械的に剥離する方法や、供給基板側から研削により供給基板を削り取る方法を用いても構わない。
本発明においては、いずれの分離方法でも、洗浄または中和する工程中、微小構造体は分離せずにドナー基板に仮固定されていることから、別な基板等に置き換える手間を省けることができる。しかも、置換えに伴う微小構造体の脱落はなく、高さのばらつきが、好ましくは10μm以内、より好ましくは5μm以内、さらに好ましくは2μm以内におさまるようにすることができる。
洗浄工程後の複数の微小構造体が仮固定されたドナー基板は、別な基板等に置き換えることなく仮固定されたそのまま常法により乾燥される。具体的には、60~100℃の乾燥空気中にて、10~60分間乾燥する。
前記乾燥後の複数の微小構造体が仮固定されたドナー基板は、仮固定されたままさらに次の工程に供するべく移載される。
(vi)スタンプ基板上に紫外線硬化型シリコーン粘着剤組成物の硬化物を備えた微小構造体転写用スタンプを用いて、上記移載方法により移載された複数の微小構造体が仮固定されたドナー基板から、任意の微小構造体を選択的にピックアップする工程
微小構造体転写用スタンプ30は、図4(A)に示すように、スタンプ基板31上に粘着層32として紫外線硬化型シリコーン粘着剤組成物の硬化物を備えている。
ここで、微小構造体転写用スタンプに用いられるスタンプ基板としては、例えば、プラスチックフィルム、フロートガラス、合成石英ガラス、アルミニウム、銅、ステンレス等の金属等が挙げられる。厚みや種類等についても特に制限はなく、化学強化処理等をしたものでもよい。
特に所定間隔に離れた複数の微小構造体を同時にピックアップするマイクロLEDに用いる場合、基板表面の形状が重要になるため、合成石英ガラス基板が好ましい。この場合、合成石英ガラス基板のパワースペクトル密度および厚みばらつきは、前記ドナー基板として用いられる合成ガラス基板と同様のものが好ましい。
なお、スタンプ基板と紫外線硬化型シリコーン粘着剤組成物の硬化物の密着性を向上させるために、スタンプ基板に予めプライマー処理、プラズマ処理等を施したものを用いてもよい。微小構造体のピックアップ時の位置ずれを抑制し、ピックアップ精度を高めるためには、平坦度の高い合成石英ガラス基板を使用することが好ましい。
(A)オルガノポリシロキサン
(A)成分は、本組成物の架橋成分であり、下記一般式(1)で示される基を1分子中に2個有し、主鎖が実質的にジオルガノシロキサン単位の繰り返しからなるオルガノポリシロキサンである。
また、これら一価炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部は、その他の置換基で置換されていてもよく、その具体例としては、クロロメチル、ブロモエチル、トリフルオロプロピル等のハロゲン置換炭化水素基や、シアノエチル基等のシアノ置換炭化水素基等が挙げられる。
これらの中でも、R1としては、炭素原子数1~5のアルキル基、フェニル基が好ましく、メチル基、エチル基、フェニル基がより好ましい。
これらの中でも、R2としては、酸素原子、メチレン、エチレン、トリメチレン基が好ましく、酸素原子またはエチレン基がより好ましい。
R3の具体例としては、下記式で示されるものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
これらの具体例としては、上記R1で例示した基と同様のものが挙げられるが、合成の簡便さから、アルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基が好ましく、メチル基、フェニル基、トリフルオロプロピル基がより好ましい。
(A)成分は、これらの分子構造を有する単一の重合体、これらの分子構造からなる共重合体、またはこれらの重合体の2種以上の混合物であってもよい。
本発明において、重合度(または分子量)は、例えば、トルエン等を展開溶媒として、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)分析におけるポリスチレン換算の数平均重合度(または数平均分子量)として求めることができる(以下、同様である。)。
上記式(4)で表されるオルガノポリシロキサンは、両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体と3-(1,1,3,3-テトラメチルジシロキサニル)プロピルメタクリレート(CAS No.96474-12-3)とのヒドロシリル化反応物として得られる。
上記式(5)で表されるオルガノポリシロキサンは、両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体とジクロロメチルシランとのヒドロシリル化反応物に、2-ヒドロキシエチルアクリレートを反応させて得ることができる。
シロキサン構造を含まない単官能(メタ)アクリレート化合物(B)の具体例としては、イソアミルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、エトキシ-ジエチレングリコールアクリレート、メトキシ-トリエチレングリコールアクリレート、2-エチルヘキシル-ジグリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソボルニルアクリレート等が挙げられ、これらは単独で用いても2種以上混合して用いてもよい。
これらの中でも、特にイソボルニルアクリレートが好ましい。
特に、(B)成分の添加量は、(A)成分100質量部に対し、5~100質量部が好ましい。
(C)成分は、本組成物の架橋成分の一つであり、(a)下記一般式(2)で示される単位(MA単位)、(b)R4 3SiO1/2単位(M単位)および(c)SiO4/2単位(Q単位)からなる(メタ)アクリロイルオキシ含有基を有するオルガノポリシロキサンレジンである。なお、R4は炭素原子数1~10の一価炭化水素基を表す。
なお、上記R4の一価炭化水素基も、R1と同様に、炭素原子に結合した水素原子の一部または全部が、上述したその他の置換基で置換されていてもよい。
組成物の粘度および硬化物の力学的特性をより適切な範囲とすることを考慮すると、MA単位+M単位とQ単位のモル比は、MA単位+M単位:Q単位=0.6~1.2:1が好ましい。
使用可能な光重合開始剤の具体例としては、2,2-ジエトキシアセトフェノン、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン(BASF製Irgacure 651)、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン(BASF製Irgacure 184)、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン(BASF製Irgacure 1173)、2-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]-フェニル}-2-メチル-プロパン-1-オン(BASF製Irgacure 127)、フェニルグリオキシリックアシッドメチルエステル(BASF製Irgacure MBF)、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノプロパン-1-オン(BASF製Irgacure 907)、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-1-ブタノン(BASF製Irgacure 369)、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド(BASF製Irgacure 819)、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-フォスフィンオキサイド(BASF製Irgacure TPO)等が挙げられ、これらは単独で用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。
これらの中でも、(A)成分との相溶性の観点から、2,2-ジエトキシアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン(BASF製Irgacure 1173)、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド(BASF製Irgacure 819)、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-フォスフィンオキサイド(BASF製Irgacure TPO)が好ましい。
(E)成分の微粉末シリカは、主に組成物の粘度を調整する任意成分であり、ヒュームドシリカ(乾式シリカ)や沈殿シリカ(湿式シリカ)が挙げられるが、ヒュームドシリカ(乾式シリカ)が好ましい。また、(E)成分を配合することにより、硬化物の硬度をさらに高め、微小構造体や部品等を移送する際の位置ずれを抑制する効果もある。
(E)成分の比表面積は、特に限定されるものではないが、50~400m2/gが好ましく、100~350m2/gがより好ましい。比表面積が50m2/g未満であると、組成物のチクソ性が不十分となる場合があり、また400m2/gを超えると、組成物の粘度が過剰に高くなり、作業性が悪くなる場合がある。なお、比表面積は、BET法による測定値である。
この(E)成分の微粉末シリカは、1種単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
この場合、予め表面処理剤で処理した微粉末シリカを用いても、微粉末シリカの混練時に表面処理剤を添加し、混練と表面処理を同時に行ってもよい。
これら表面処理剤は、アルキルアルコキシシラン、アルキルクロロシラン、アルキルシラザン、シランカップリング剤等が挙げられ、これらは、1種単独で用いても、2種以上を同時に、または異なるタイミングで用いてもよい。
(F)成分の帯電防止剤は、表面抵抗率を低下させ、材料に帯電防止性を付与する役割を有する任意成分である。帯電防止剤としては、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の塩、またはイオン液体が挙げられる。ここで、イオン液体とは、室温(25℃)で液体である溶融塩であり、常温溶融塩とも呼ばれるものであり、特に融点が50℃以下のものをいう。好ましくは-100~30℃、より好ましくは-50~20℃のものをいう。このようなイオン液体は、蒸気圧がない(不揮発性)、高耐熱性、不燃性、化学的安定である等の特性を有するものである。
これらの中でも、低抵抗値と溶解度の点から、LiClO4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiAsF6、LiCl等のリチウム塩が好ましく、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2が特に好ましい。
(F)成分の配合量は、帯電防止性および耐熱性の観点から、上記(A)成分100質量部に対して、好ましくは0.001~10質量部、より好ましくは0.005~10質量部である。
このようなオルガノポリシロキサンレジンとしては、一般的に硬化物に粘着性を付与する成分として用いられる、(d)R4 3SiO1/2単位(R4は、上記と同じ意味を表す。)と(e)SiO4/2単位からなり、(d)単位と(e)単位のモル比が0.4~1.2:1の範囲にあるオルガノポリシロキサンレジン等が挙げられる。
また、紫外線硬化型シリコーン粘着剤組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、色材(顔料または染料)、シランカップリング剤、接着助剤、重合禁止剤、酸化防止剤、耐光性安定剤である紫外線吸収剤、光安定化剤等の添加剤を配合することができる。
さらに、紫外線硬化型シリコーン粘着剤組成物には、その他の樹脂組成物と適宜混合して使用することもできる。
この場合、照射する紫外線の光源としては、例えば、UVLEDランプ、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、カーボンアークランプ、キセノンランプ等が挙げられる。
紫外線の照射量(積算光量)は、例えば、本発明の組成物を2.0mm程度の厚みに成形したシートに対して、好ましくは1~10,000mJ/cm2であり、より好ましくは10~8,000mJ/cm2である。すなわち、照度100mW/cm2の紫外線を用いた場合、0.01~100秒程度紫外線を照射すればよい。
本発明において、紫外線照射によって得られた硬化物の粘着力は、特に限定されるものではないが、移送物の剥離性と保持性とのバランスを考慮すると、0.001~100MPaが好ましく、0.01~50MPaがより好ましい。
貼り合わせは、複数の微小構造体が前記粘着層に移送できれば特に制限されないが、例えば、好ましくは0.1~3.0MPa、より好ましくは0.2~2.0MPaの荷重をかけて貼り合わせを行うことが好ましい。
ピックアップに際しては、紫外線硬化型シリコーン粘着剤組成物の硬化物の粘着力が、前記ドナー基板のシリコーン系ゴム層の粘着力より強いことが好ましい。具体的には、紫外線硬化型シリコーン粘着剤組成物の硬化物の粘着力の方が、前記ドナー基板のシリコーン系ゴム層の粘着力より、好ましくは0.1~2.0MPa、より好ましくは0.2~1.5MPa、さらに好ましくは0.2~1.0MPa強いことが望まれる。これにより複数の微小構造体が仮固定されたドナー基板から、任意の微小構造体を選択的にピックアップする場合に、ドナー基板から複数の微小構造体を分離するための別工程を必要とせず、瞬時に粘着可能となる。
微小構造体転写用スタンプによりピックアップされた微小構造体は、回路基板上の所望の位置へ移載される。
移載された微小構造体2は、図5(A)に示すように、回路基板40の微小構造体2を粘着すべき所用の箇所に供給粘着され、回路基板と接合される。接合方法としては、導電性接着剤、はんだ付け等が挙げられる。
移載に際しては、回路基板の引張強度が、紫外線硬化型シリコーン粘着剤組成物の硬化物の粘着力より強いことが好ましい。具体的には、回路基板の引張強度の方が、前記紫外線硬化型シリコーン粘着剤組成物の硬化物の粘着力より、好ましくは0.1MPa以上、より好ましくは0.2MPa以上強いことが好ましい。
これにより複数の微小構造体が仮固定された紫外線硬化型シリコーン粘着剤組成物の硬化物からなる粘着層から、任意の微小構造体を選択的に移載する場合に、前記粘着層から複数の微小構造体を分離するための別工程を必要とせず、瞬時に粘着可能となる。
なお、ピックアップされた微小構造体は、必要に応じて上記のように回路基板に移載前に、他の中間基板に移送された後に回路基板に移載されても良い。
前記微小構造体と回路基板とを接合した後、図5(B)に示すようにスタンプ30を回路基板40から離間させる。
LEDエピ構造は、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法で、サファイア基板上に、低温GaNバッファ層、n型コンタクトGaN層、nクラッドAlInGaN層、活性層(波長450nmとなるよう調整されたInGaN多重量子井戸層)、p型AlInGaNクラッド層、p型コンタクト層の順に積層した。
以上のエピタキシャル成長終了後、LEDの活性化アニールを行い、最上層のp型コンタクト層の表面に所定の形状のマスクを形成し、n型コンタクト層の表面が露出するまでエッチングした。エッチング後、n型コンタクト層の表面にTi/Alからなるn電極、p型コンタクト層の表面にNi/Auよりなるp電極を形成した。電極形成後、ウェハを30μm×15μm角のチップにレーザーにより素子分離を行い、一方の面に複数のマイクロLEDが形成されたサファイア基板(供給基板)を得た。
この合成石英ガラスウェハ上に、厚み20μmになるように信越化学工業社製のSIM-360をコーティングし、150℃にて30分間加熱炉に入れて硬化させて、合成石英ガラスウェハ上にシリコーン系ゴム層を形成した。
前記サファイア基板に形成された複数のマイクロLEDと、前記シリコーン系ゴム層が接するように、前記サファイア基板をドナー基板上に置き、均一に0.12MPaで荷重をかけた。
一体となったサファイア基板とドナー基板を、レーザー剥離装置にセットし、マイクロLEDが形成された面と反対側の面であるサファイア基板側から、KrFエキシマレーザー(波長248nm)を照射した。基板のサセプターは、レーザー光が基板全面を走査できるように駆動した。
サファイア基板とドナー基板をレーザー剥離装置から取り出し、サファイア基板を横に滑らすと、マイクロLEDはドナー基板に付着したままサファイア基板から取り外すことができた。この工程終了時点において、サファイア基板からドナー基板に全てのマイクロLEDが移送されており、ドナー基板から脱落したマイクロLEDは1個もなかった。
基板上に紫外線硬化型シリコーン粘着剤組成物の硬化物からなる粘着層を備えた微小構造体転写用スタンプは、スタンプ基板上にモールド成型により得た。
スタンプ用基板として、厚さ1.2mm、35mm×35mmの合成石英ガラス基板を用意した。合成石英ガラス基板の厚みばらつき(TTV)は0.3μmであり、6.01mm×6.01mmの領域について、白色干渉計によりピクセル数1240×1240で測定して得られる空間周波数1mm-1以上におけるパワースペクトル密度が、1011nm4であった。
下記式(6)で表されるメタクリロイルオキシ基含有単位、ViMe2SiO1/2単位、Me3SiO1/2単位およびSiO2単位を含有し、メタクリロイルオキシ基含有単位/(ViMe2SiO1/2単位)/(Me3SiO1/2単位)/(SiO2単位)のモル比が0.07/0.10/0.67/1.00であるオルガノポリシロキサンレジン(数平均分子量5,700)の50質量%キシレン溶液
マイクロLEDの裏面に前記スタンプの凸部を0.50MPaで荷重をかけて押し付けたところ、押し付けられた箇所のマイクロLEDがドナー基板から離れ、マイクロLED転写用スタンプにピックアップされた。
マイクロLED転写用スタンプの凹凸と同じピッチで、マイクロLEDの電極と電気的に接続されるための電極が形成された回路基板に、マイクロLEDがピックアップされた凸部を押し付け、マイクロLEDが回路基板に実装された。
2 微小構造体
2a 金属ガリウム
11 ドナー基板
12 基板
13 シリコーン系ゴム層
20 レーザ光
30 微小構造体転写用スタンプ
31 スタンプ基板
32 粘着層
40 回路基板
Claims (11)
- (i)供給基板の一方の面に形成された複数の微小構造体と、ドナー基板上に形成されたシリコーン系ゴム層とを貼り合わせる工程、
(ii)前記供給基板から複数の微小構造体の一部または全部を分離して、前記シリコーン系ゴム層を介して前記ドナー基板へ移送することにより、複数の微小構造体が仮固定されたドナー基板を得る工程、
(iii)前記複数の微小構造体が仮固定されたドナー基板を洗浄または中和する工程、
(iv)前記洗浄または中和後の複数の微小構造体が仮固定されたドナー基板を乾燥する工程、
(v)前記乾燥後の複数の微小構造体が仮固定されたドナー基板を次の工程に供するべく移載する工程
を少なくとも含み、前記(ii)の工程が、前記供給基板の一方の面に形成された複数の微小構造体と、ドナー基板上のシリコーン系ゴム層とを貼り合わせた状態で、前記供給基板における前記複数の微小構造体が形成された面と反対側の面からパルス発振によるレーザ光を照射して、前記供給基板から複数の微小構造体の一部または全部を剥離して、前記ドナー基板へ移送することにより複数の微小構造体が仮固定されたドナー基板を得る工程である微小構造体の移載方法により移載された複数の微小構造体が仮固定されたドナー基板から、(vi)基板上に紫外線硬化型シリコーン粘着剤組成物の硬化物からなる粘着層を備えた微小構造体転写用スタンプを用いて、任意の微小構造体を選択的にピックアップする工程、
(vii)前記微小構造体転写用スタンプによりピックアップされた微小構造体を回路基板上の所用の箇所へ移載し、前記微小構造体と回路基板を接合する工程、
(viii)前記微小構造体転写用スタンプから前記ピックアップされた微小構造体を分離して、前記回路基板へ実装する工程
を少なくとも含む微小構造体の実装方法。 - 前記ドナー基板の基板が、合成石英ガラス基板である請求項1に記載の微小構造体の実装方法。
- 前記合成石英ガラス基板が、6.01mm×6.01mmの領域について、白色干渉計によりピクセル数1240×1240で測定して得られる空間周波数1mm-1以上におけるパワースペクトル密度が、1012nm4以下である合成石英ガラス基板である請求項2に記載の微小構造体の実装方法。
- 前記(i)における貼り合わせる工程が、0.01~5kPaの荷重をかけて行う工程である請求項1~3のいずれか1項に記載の微小構造体の実装方法。
- 前記パルス発振によるレーザ光が、KrFエキシマレーザーである請求項1~4のいずれか1項に記載の微小構造体の実装方法。
- 前記供給基板が、サファイア基板である請求項1~5のいずれか1項に記載の微小構造体の実装方法。
- 前記(ii)の工程後に行われる(iii)における洗浄する工程が、酸により洗浄する工程である請求項1~6のいずれか1項に記載の微小構造体の実装方法。
- 前記酸が、塩酸、硝酸、硫酸からなる群から選ばれる酸である請求項7記載の微小構造体の実装方法。
- 前記(vi)の工程において、紫外線硬化型シリコーン粘着剤組成物の硬化物の粘着力が、前記ドナー基板のシリコーン系ゴム層の粘着力より強い請求項1~8のいずれか1項に記載の微小構造体の実装方法。
- 前記(vi)の工程における紫外線硬化型シリコーン粘着剤組成物が、
(A)下記一般式(1)
で示される基を1分子中に2個有するオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)シロキサン構造を含まない単官能(メタ)アクリレート化合物:1~200質量部、
(C)(a)下記一般式(2)
で示される単位、(b)R4 3SiO1/2単位(式中、R4は、炭素原子数1~10の一価炭化水素基を表す。)および(c)SiO4/2単位からなり、(a)単位および(b)単位の合計と(c)単位とのモル比が0.4~1.2:1の範囲にあるオルガノポリシロキサンレジン:1~1,000質量部、および
(D)光重合開始剤:0.01~20質量部
を含有し、非架橋性のオルガノポリシロキサンレジンを含まない紫外線硬化型シリコーン粘着剤組成物である請求項1~9のいずれか1項に記載の微小構造体の実装方法。 - 前記(vii)の工程において、回路基板の引張強度が、紫外線硬化型シリコーン粘着剤組成物の硬化物の粘着力より強い請求項1~10のいずれか1項に記載の微小構造体の実装方法。
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