JP7406393B2 - チップ転写装置 - Google Patents

Description

本発明は、ドナー基板の表面に配置された転写対象チップにレーザビームを照射して、当該転写対象チップをターゲット基板の表面に設定された転写ターゲット部位に転写させるチップ転写装置に関する。

従来から、基板上に成膜された薄膜の除去等のために、スポット上に集光させたレーザビームを照射（いわゆる、レーザアブレーション）する装置（レーザ加工装置）が知られている。

そして、レーザビームとガルバノスキャナを使用したレーザーアブレーション技術により、転写元基板（ドナー基板）上に配列された素子（チップ）を選択的に剥離し、剥離した素子を対向配置させた転写先基板（ターゲット基板）に転写する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００６－４１５００号公報

このようにドナー基板をターゲット基板の上方に対峙させて、ドナー基板側の転写対象チップをターゲット基板側の転写ターゲット部位に転写しようとすると、ターゲット基板は裏面（下面側）から全面的に支え保持できるため、平坦な状態を保つことが容易である。

一方、ドナー基板は、当該ドナー基板越しにレーザビームを転写対象チップに照射するため、全面を支えることができず、チップが配置されていない外縁部しか支え保持するところがない。そのため、チップ転写の際、ドナー基板は自重によりたわみが生じた状態となってしまう。

この様にたわんだドナー基板を平坦なターゲット基板と対峙させると、ドナー基板とターゲット基板との隙間距離（ギャップ）が広いところと狭いところができてしまう。

そして、ドナー基板とターゲット基板との隙間距離（ギャップ）が広いと、当該ギャップと直交する方向に位置ズレしたり回転したりし易くなり、所望の位置精度でチップ転写ができなくなるおそれがある。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ドナー基板がたわんだ状態で支え保持されていても、所望の位置精度でチップ転写を行うことができるチップ転写装置を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明に係る一態様は、
ドナー基板の表面に配置された転写対象チップにレーザビームを照射して、当該転写対象チップをターゲット基板の表面に設定された転写ターゲット部位に転写させるチップ転写装置において、
ターゲット基板を所定の姿勢で支え保持するターゲット基板保持部と、
ドナー基板の表面に配置された転写対象チップとターゲット基板の表面とが対峙するように、当該ドナー基板の所定部位を支え保持するドナー基板保持部と、
ドナー基板保持部で保持したドナー基板のたわみ量を測定するたわみ量測定部と、
ドナー基板越しに転写対象チップに向けてレーザビームを照射するレーザ照射部と、
ターゲット基板保持部およびドナー基板保持部とレーザ照射部とを相対移動させる相対移動部と、
ターゲット基板毎に、ドナー基板にレーザビームを照射する位置および順序を含む転写加工パターン情報を取得し、当該転写加工パターン情報に基づいて、相対移動部を制御しながら、当該ドナー基板越しに転写対象チップに向けてレーザビームを逐次照射する制御部とを備え、
相対移動部は、
ターゲット基板とドナー基板との隙間距離を変更するギャップ変更部を備え、
制御部は、
ドナー基板越しに転写対象チップに向けてレーザビームを逐次照射する際、たわみ量測定部で測定したドナー基板のたわみ量に基づいて、ギャップ変更部を制御する
ことを特徴とする、チップ転写装置である。

このようなチップ転写装置によれば、チップ転写を行うためにレーザビームを照射する際、ドナー基板とターゲット基板との隙間距離（ギャップ）を所定範囲内に保つことができる。

ドナー基板がたわんだ状態で支え保持されていても、所望の位置精度でチップ転写を行うことができる。

本発明を具現化する形態で扱う基板の一例を示す斜視図である。 本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。 本発明を具現化する形態におけるチップ配置例とチップ転写の様子を示す断面図である。 本発明を具現化する形態の一例の要部を示す概略図である。 本発明を具現化する形態の一例におけるフロー図である。

以下に、本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。

なお、以下の説明では、直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、水平方向をＸ方向、Ｙ方向と表現し、ＸＹ平面に垂直な方向（つまり、重力方向）をＺ方向と表現する。また、Ｚ方向は、重力に逆らう方向を上、重力がはたらく方向を下と表現する。また、Ｚ方向を中心軸として回転する方向をθ方向と呼ぶ。また、Ｘ方向を横、Ｙ方向を縦、ＸＹ方向を縦横と表現することがある。

図１は、本発明を具現化する形態で扱う基板の一例を示す斜視図である。
図１（ａ）には、チップ転写前のドナー基板Ｗｄの一例が図示されている。ドナー基板Ｗｄの表面（図では下面側）には、実線四角で示す様に正常なチップＣｎが格子状に多数配置されているが、部分的に充足していない（欠落している）ところがある。そして、詳細は下述するが、正常なチップＣｎの中から転写対象チップＣｄ（図ではグレー四角で示す）に設定される。

一方、図１（ｂ）には、チップ転写前のターゲット基板Ｗｔの一例が図示されている。ターゲット基板Ｗｔの表面（図では上面側）には、実線四角で示す様に正常なチップＣｎが格子状に多数配置されているが、破線四角で示す様に部分的に充足していない（欠落している）ところがある。そして、詳細は下述するが、チップが欠落しているところに対して転写ターゲット部位Ｃｘ（図ではグレー四角で示す）が設定される。

図２は、本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。図２には、本発明に係るチップ転写装置１の概略図が示されている。

チップ転写装置１は、ドナー基板Ｗｄの表面に配置された転写対象チップＣｄにレーザビームＢを照射して、当該転写対象チップＣｄをターゲット基板Ｗｔの表面に設定された転写ターゲット部位Ｃｘに転写させるものである。
具体的には、チップ転写装置１は、ターゲット基板保持部２ｔ、ドナー基板保持部２ｄ、たわみ量測定部Ｍ、レーザ照射部３、相対移動部４、転写チップ分布情報取得部５、転写加工パターン情報生成部６、制御部７等を備えている。

ターゲット基板保持部２ｔは、ターゲット基板Ｗｔを所定の姿勢で支え保持するものである。具体的には、ターゲット基板保持部２ｔは、転写ターゲット部位Ｃｘを上面側に向けてターゲット基板Ｗｔを下面側から水平状態を保ちつつ支えるものである。より具体的には、ターゲット基板保持部２ｔは、クランプ機構や負圧吸引手段、静電密着手段等を備え、ターゲット基板Ｗｔの下面や外縁部等を保持する構成をしている。

ドナー基板保持部２ｄは、ドナー基板Ｗｄの表面に配置された転写対象チップＣｄとターゲット基板Ｗｔの表面とが対峙するように、当該ドナー基板Ｗｄの所定部位を支え保持するものである。具体的には、ドナー基板保持部２ｄは、転写対象チップＣｄを下面側に向けてドナー基板Ｗｄを水平状態に保ちつつ、ドナー基板Ｗｄの外縁部Ｗｒを支え保持するものである。より具体的には、ドナー基板保持部２ｄは、クランプ機構や負圧吸引手段、静電密着手段等（不図示）を備え、ドナー基板Ｗｄの外縁部Ｗｒを保持する構成をしている。

たわみ量測定部Ｍは、ドナー基板保持部２ｄで保持したドナー基板Ｗｄのたわみ量を測定するものである。なお、ドナー基板Ｗｄのたわみ量とは、ドナー基板Ｗｄの厚み方向のたわみが無い場合の位置に対する変位（変形量ともいう）である。

図３は、本発明を具現化する形態の一例の要部を示す概略図である。図３（ａ）には、ドナー基板保持部２ｄで保持されて自重でたわんでいるドナー基板Ｗｄのたわみ量を示す等高線Ｌ１～Ｌ５が、平面図として示されている。このドナー基板Ｗｄは、中央部が最もたわんでおり、概ね同心円状にたわんでいる。図３（ｂ）には、ドナー基板保持部２ｄで保持されたドナー基板Ｗｄと、たわみ量測定部Ｍとの位置関係が側面図として示されている。具体的には、たわみ量測定部Ｍは、たわみ量を測定しようとするドナー基板Ｗｄの上面Ｗａまでの距離を測定し、基準位置までの距離との差分を算出することで、たわみ量を測定する。
より具体的には、たわみ量測定部Ｍは、ドナー基板保持部２ｄの上方に取り付けられたレーザ変位計を備えた構成が例示できる。当該レーザ変位計は、ドナー基板Ｗｄに向けてレーザビームＭＬを照射し、ドナー基板Ｗｄの上面Ｗａで反射したレーザビームの受光位置を測ることで、たわみ量測定部Ｍの基準位置Ｍｆからドナー基板Ｗｄの上面Ｗａまでの距離Ｓａを測定する。そして、当該距離Ｓａと、ドナー基板Ｗｄの厚み方向のたわみが無い場合の位置まで距離Ｓｚとの差分を算出し、たわみ量を測定するものである。
そして、たわみ量測定部Ｍは、詳細を後述する相対移動部４にてドナー基板Ｗｄに対するレーザ変位計を矢印Ｍｖで示す方向に相対移動させながら、距離Ｓａやたわみ量を測定する。なお、矢印Ｍｖで示す方向は、ドナー基板Ｗｄの中央部が含まれるようＸＹ方向に設定しておく。

レーザ照射部３は、ドナー基板Ｗｄ越しに転写対象チップＣｄに向けてレーザビームＢを照射するものである。具体的には、レーザ照射部３は、詳細を後述する制御部７からの制御指令に基づいて、レーザビームＢを、転写対象チップＣｄの転写に足りるエネルギー密度で、所望の縦横寸法のビームスポットＰｓに適宜設定して、ドナー基板Ｗｄに照射するものである。より具体的には、レーザ照射部３は、レーザ発振器３０、ミラー３１、ビームエキスパンダ３２、ビームサイズ変更部３４、対物レンズ３５等を備えている。そして、レーザ照射部３の各部は、チップ転写装置１のフレーム（不図示）に直接または連結金具等を介して取り付けられている。

なお、レーザビームＢは、レーザ発振器３０から出射されたレーザビームＢ１、ビームエキスパンダ２２を通過したレーザビームＢ２、アパーチャ の開口部Ａおよび対物レンズ３５を通過したレーザビームＢ３に区別することができるが、これらを総じてレーザビームＢと呼ぶ。

レーザ発振器３０は、レーザビームＢをパルス状に出射するものである。具体的には、レーザ発振器３０は、制御部７から出力されるトリガ信号を受けて、パルス状のレーザビームＢ１を出射する構成をしている。より具体的には、レーザビームＢは、光軸と直交する断面方向に着目すると、円形ないし楕円形状のスポット形状をしており、概ねガウス分布のエネルギー分布（ガウシアンなビームプロファイルとも言う）を有している。例えば、レーザ発振器３０として、ＹＡＧレーザ（基本波長１０６４ｎｍ）の第二高調波を利用するグリーンレーザ（波長５３２ｎｍ）が例示できる。

ミラー３１は、レーザビームＢ１の方向を変更するものである。図1の構成では、Ｘ方向に出射されたレーザビームＢ１を下向きに方向を変えて出射している。

ビームエキスパンダ３２は、レーザ発振器３０から出射されたレーザビームＢ１を、所望のスポット径のレーザビームＢ２に変換（拡大とも言う）するものである。

ビームサイズ変更部３４は、転写対象チップＣｄが配置されたドナー基板Ｗｄに対して１ショットのビーム照射で転写加工できるビーム照射範囲Ｐｓを変更するものである。
具体的には、ビームサイズ変更部３４は、レーザビームＢ２の一部のみ通過させ、それ以外を遮光することで、ドナー基板Ｗｄに照射されるレーザビームＢ３のビーム照射範囲Ｐｓを所定の縦横寸法に変更するものである。
より具体的には、ビームサイズ変更部３４は、開口部ＡのＸＹ方向の縦横寸法を変更できる遮光板と、アクチュエータ（不図示）を備えている。

遮光板は、長方形の金属板を４枚組み合わせて矩形状の開口部Ａおよび遮光部を形成するものである。

アクチュエータは、開口部Ａを隔てて対向配置された遮光板をＸ方向またはＹ方向に移動させて、開口部Ａを所望の縦横寸法に変更するものである。
具体的には、アクチュエータは、制御部７からの指令に基づいて遮光板を所望の位置に移動／静止させ、レーザビームＢ３にて１ショットで転写加工できるビーム照射範囲Ｐｓを変更する構成をしている。例えば、ビームサイズ変更部３４にて設定できるビーム照射範囲Ｐｓは、転写対象チップＣｄの外形サイズやレーザビームＢ３のエネルギー分布等に基づいて設定する。

対物レンズ３５は、ビームサイズ変更部３４の遮光板で形成された開口部Ａを通過する光の像をドナー基板Ｗｄの下面（つまり、転写対象チップＣｄとの接合部）に投影するものである。対物レンズ３５は、例えば、縮小投影倍率が１０倍、２０倍、５０倍等のレンズ群ユニットで構成されており、レボルバー機構３６に取り付けられている。

レボルバー機構３６は、複数ある対物レンズ（つまり、倍率）を切り替え、レーザビームＢ３の投影倍率およびエネルギー密度を変更するものである。具体的には、レボルバー機構３６は、制御部７からの指令に基づいて使用する対物レンズ３５を選択的に切り替え、レーザビームＢ３の投影倍率およびエネルギー密度を変更する構成をしている。

なお、レーザ照射部２は、必要に応じて、レーザビームＢの光路中にミラー３１やビームエキスパンダ３２，３３、アッテネータなど（不図示）を備えた構成としても良い。

相対移動部４は、ターゲット基板保持部２ｔおよびドナー基板保持部２ｄとレーザ照射部３とを相対移動させるものである。また、相対移動部４は、ドナー基板保持部２ｄとたわみ量測定部Ｍとを相対移動させるものである。
具体的には、相対移動部４は、ターゲット基板保持部２ｔとドナー基板保持部２ｄとでターゲット基板Ｗｔとドナー基板Ｗｄとが所定の位置関係で対峙するように対向配置させたまま、これら基板Ｗｄ，Ｗｔに対してレーザ照射部３から出射されるレーザビームＢ３の照射位置や、たわみ量測定部Ｍから出射されるレーザビームＭＬの照射位置を変更するものである。そして、相対移動部４は、ドナー基板Ｗｄとターゲット基板Ｗｔの厚み方向（Ｚ方向）に直交する方向（ＸＹ方向）に、これら基板Ｗｄ，ＷｔとレーザビームＢ３との相対位置を移動させ、チップ転写（レーザビームＢ３の照射）に際して、これら基板Ｗｄ，Ｗｔに設定された１つまたは複数の転写対象チップＣｄとビーム照射範囲Ｐｓとの相対位置や角度を整合（つまり、アライメント）させる構成をしている。
より具体的には、相対移動部４は、第１Ｘ軸アクチュエータ４１ｘ、第１Ｙ軸アクチュエータ４１ｙ、第２Ｘ軸アクチュエータ４２ｘ、第２Ｙ軸アクチュエータ４２ｙ、θ軸アクチュエータ４θ、ギャップ変更部４Ａ等を備えている。

ギャップ変更部４Ａは、ターゲット基板Ｗｔとドナー基板Ｗｄとの隙間距離Ｇを変更するものである。
具体的には、ギャップ変更部４Ａは、ターゲット基板Ｗｔとドナー基板Ｗｄとの相対的な傾斜角度を変更する傾斜角度変更部と、ターゲット基板Ｗｔとドナー基板Ｗｄとの相対的な距離を変更する距離変更部の少なくとも一方を備えている。
より具体的には、傾斜角度変更部としてα軸アクチュエータ４２αとβ軸アクチュエータ４２βを備え、距離変更部としてＺ軸アクチュエータ４１ｚを備えている。

α軸アクチュエータ４２αは、ドナー基板保持部２ｄの傾斜角度αを変更し、所定の角度で静止させるものである。
β軸アクチュエータ４２βは、ドナー基板保持部２ｄの傾斜角度βを変更し、所定の角度で静止させるものである。
具体的には、α軸アクチュエータ４２αとβ軸アクチュエータ４２βは、傾斜ステージとアクチュエータで構成されている。そして、ドナー基板保持部２ｄが、α軸アクチュエータ４２αとβ軸アクチュエータ４２βに取り付けられている。

Ｚ軸アクチュエータ４１ｚは、ターゲット基板保持部２ｔの高さ位置（つまり、基板の厚み方向の位置）Ｚ１を変更し、所定の高さで静止させるものである。具体的には、Ｚ軸アクチュエータ４１ｚは、昇降ステージとアクチュエータ等で構成されている。そして、ターゲット基板保持部２ｔが、Ｚ軸アクチュエータ４１ｚに取り付けられている。

図４は、本発明を具現化する形態の一例の要部を示す断面図である。図４には、ドナー基板保持部２ｄで保持されたドナー基板Ｗｄと、ターゲット基板保持部２ｔで保持されているターゲット基板Ｗｔとが対峙している際の姿勢や位置関係が示されている。また、図４（ａ）には、ドナー基板Ｗｄの左方の外縁部Ｗｒに配置されている転写対象チップＣｄ１を転写ターゲット位置Ｃｘ１に転写させる際の、これら基板Ｗｄ，Ｗｔの姿勢や位置関係と、転写対象チップＣｄ１にレーザビームＢ（Ｂ３）を照射している様子が示されている。
一方、図４（ｂ）には、ドナー基板Ｗｄの中央に配置されている転写対象チップＣｄ４を転写ターゲット位置Ｃｘ４に転写する際の、これら基板Ｗｄ，Ｗｔの姿勢や位置関係、転写対象チップＣｄ４にレーザビームＢ（Ｂ３）を照射している様子が示されている。

第１Ｘ軸アクチュエータ４１ｘは、ターゲット基板保持部２ｔとドナー基板保持部２ｄとをＸ１方向に所定の速度で移動させ、所定の位置で静止させるものである。
具体的には、図２に示すように、第１Ｘ軸アクチュエータ４１ｘは、装置フレーム１０ｆに取り付けられたＸ１方向に所定の長さを有するレールと、当該レール上を所定の速度で移動したり、所定の位置で静止したりできるスライダーを含んで構成されている。そして、当該スライダーには、ベースプレート４０が取り付けられている。

第１Ｙ軸アクチュエータ４１ｙは、ターゲット基板保持部２ｔをＹ１方向に所定の速度で移動させ、所定の位置で静止させるものである。
具体的には、第１Ｙ軸アクチュエータ４１ｙは、ベースプレート４０に取り付けられたＹ１方向に所定の長さを有するレールと、当該レール上を所定の速度で移動したり、所定の位置で静止したりできるスライダーを含んで構成されている。そして、当該スライダーには、θ軸アクチュエータ４θが取り付けられている。

θ軸アクチュエータ４θは、ターゲット基板保持部２ｔを、Ｚ方向を回転軸とするθ方向に所定の角速度で回転させたり、所定の角度で静止させたりするものである。
具体的には、θ軸アクチュエータ４θは、ＤＤモータや微動回転ステージとアクチュエータ等で構成されている。そして、θ軸アクチュエータ４θには、上述のＺ軸アクチュエータ４１ｚが取り付けられている。

第２Ｘ軸アクチュエータ４２ｘは、ドナー基板保持部２ｄをＸ２方向に所定の速度で移動させ、所定の位置で静止させるものである。
具体的には、第２Ｘ軸アクチュエータ４２ｘは、ベースプレート４０に取り付けられたＸ２方向に所定の長さを有するレールと、当該レール上を所定の速度で移動したり、所定の位置で静止したりできるスライダーを含んで構成されている。そして、当該スライダーには、第２Ｙ軸アクチュエータ４２ｙが取り付けられている。

第２Ｙ軸アクチュエータ４２ｙは、ドナー基板保持部２ｄをＹ２方向に所定の速度で移動させ、所定の位置所で静止させるものである。
具体的には、第２Ｙ軸アクチュエータ４２ｙは、Ｙ１方向に所定の長さを有するレールと、当該レール上を所定の速度で移動したり、所定の位置で静止したりできるスライダーを含んで構成されている。そして、当該スライダーには、上述のα軸アクチュエータ４２αとβ軸アクチュエータ４２βが取り付けられている。

これらα軸アクチュエータ４２α、β軸アクチュエータ４２β、Ｚ軸アクチュエータ４１ｚ、第１Ｘ軸アクチュエータ４１ｘ、第１Ｙ軸アクチュエータ４１ｙ、θ軸アクチュエータ４θ、第２Ｘ軸アクチュエータ４２ｘ、第２Ｙ軸アクチュエータ４２ｙは、制御部７から出力される制御信号に基づいて駆動制御される。なお、相対移動部４において、Ｘ１方向とＸ２方向は、Ｘ方向と一致するよう構成されており、Ｙ１方向とＹ２方向は、Ｙ方向と一致するよう構成されている。

なお、ドナー基板Ｗｄとターゲット基板ＷｔのＸＹ方向の位置決め（アライメント）は、これら基板Ｗｄ，Ｗｔの外周部を外側から内側に向かって狭持するメカニカルクランプ方式や、これら基板Ｗｄ，Ｗｔに付与された基準マークをカメラで撮像したり、これら基板Ｗｄ，Ｗｔに設けられたノッチやオリエンテーションフラットをカメラで撮像／センサで検出等したりして、位置や角度を把握し、コンピュータ等で位置決め移動の際の送りピッチや角度を補正制御するソフトアライメント方式等が例示できる。

相対移動部４は、この様な構成をしているため、ターゲット基板保持部２ｔおよびドナー基板保持部２ｄと、レーザ照射部３やたわみ量測定部Ｍを相対移動させることができ、ひいては、ドナー基板Ｗｄとターゲット基板Ｗｔの相対移動やアライメント、これら基板Ｗｄ，Ｗｔとレーザ照射部３やたわみ量測定部Ｍとの相対移動を行うことができる。
さらに、相対移動部４は、ドナー基板保持部２ｄとターゲット基板保持部２ｔとの相対的な傾斜角度を変更したり、相対的な距離を変更したりして、ターゲット基板Ｗｔとドナー基板Ｗｄとの隙間距離Ｇを変更することができる。

ドナー基板Ｗｄの左方の外縁部Ｗｒに配置されている転写対象チップＣｄ１を転写ターゲット位置Ｃｘ１に転写させる際、ドナー基板Ｗｄが図４（ｂ）に示すような傾斜角度のままで、転写対象チップＣｄ１を転写ターゲット位置Ｃｘ１に近づけようとすると、所望の隙間距離Ｇに近づける前に転写対象チップＣｄ４がターゲット基板Ｗｔと接触してしまう。そこで、α軸アクチュエータ４２αとβ軸アクチュエータ４２βを制御して、ドナー基板Ｗｄの傾斜角度α，βを変更し、転写対象チップＣｄ１とターゲット基板Ｗｔとの距離が、転写対象チップＣｄ１～Ｃｄ７とターゲット基板Ｗｔとの距離の中で最も近づく状態にする。その状態で、Ｚ軸アクチュエータ４１ｚを制御してターゲット基板Ｗｔの高さ位置Ｚ１を変更し、転写ターゲット位置Ｃｘ１のターゲット基板Ｗｔとドナー基板Ｗｄとｎの隙間距離Ｇが所定範囲内に収まるようする。この状態で、転写対象チップＣｄ１にレーザビームＢ（Ｂ３）をすれば、所望の位置精度でチップ転写を行うことができる。

一方、ドナー基板Ｗｄの中央ｒに配置されている転写対象チップＣｄ４を転写ターゲット位置Ｃｘ４に転写させる際、ドナー基板Ｗｄが図４（ａ）に示すような傾斜角度のままで、転写対象チップＣｄ４を転写ターゲット位置Ｃｘ４に近づけようとすると、所望の隙間距離Ｇに近づける前に転写対象チップＣｄ１がターゲット基板Ｗｔと接触してしまう。そこで、α軸アクチュエータ４２αとβ軸アクチュエータ４２βを制御して、ドナー基板Ｗｄの傾斜角度α，βを変更し、転写対象チップＣｄ４とターゲット基板Ｗｔとの距離が、転写対象チップＣｄ１～Ｃｄ７とターゲット基板Ｗｔとの距離の中で最も近づく状態にする。その状態で、Ｚ軸アクチュエータ４１ｚを制御してターゲット基板Ｗｔの高さ位置Ｚ１を変更し、転写ターゲット位置Ｃｘ１のターゲット基板Ｗｔとドナー基板Ｗｄとｎの隙間距離Ｇが所定範囲内に収まるようする。この状態で、転写対象チップＣｄ４にレーザビームＢ（Ｂ３）をすれば、所望の位置精度でチップ転写を行うことができる。

なお、他の転写対象チップＣｄ２等も、上述と同様にしてチップ転写を行う。

転写チップ分布情報取得部５は、転写対象チップＣｄを転写させるためにドナー基板Ｗｄおよびターゲット基板Ｗｔを対向状態で保持させたとき、当該ターゲット基板Ｗｔの表面に設定された転写ターゲット部位Ｃｘに転写可能な、当該ドナー基板Ｗｄの表面に配置された当該転写対象チップＣｄの分布情報Ｊを取得するものである。

転写対象チップＣｄの分布情報Ｊは、ドナー基板Ｗｄおよびターゲット基板Ｗｔを予め設定された対向位置関係において、ドナー基板Ｗｄに縦横所定ピッチでマトリクス状に多数配列された正常なチップＣｎのうち、どれが転写対象チップＣｄかを示すものである。

具体的には、転写チップ分布情報取得部５は、これからチップ転写しようとするターゲット基板Ｗｔに対してドナー基板Ｗｄをどのような位置関係で対向配置させるか（つまり、ＸＹ方向の対向位置関係）、当該位置関係においてチップ転写が可能な転写対象チップＣｄのドナー基板Ｗｄ内の座標等が含まれた分布情報Ｊを、検査装置等の上流工程の装置やワーク搬送装置、ホストコンピュータ等（隣接装置等と呼ぶ）から通信回線等を介して取得する。

図１（ａ）（ｂ）に例示されているように、ドナー基板Ｗｄとターゲット基板Ｗｔの各々外形が円形でノッチＷｆ（オリフラの場合もある）が手前になる姿勢を基準とすると、転写対象チップＣｄの分布情報Ｊは、これら基板Ｗｄ，Ｗｔの中心やノッチ位置等を基準にして、転写対象チップＣｄに該当するものがどこにあるかを判別（区別、識別とも言う）するための情報（座標データ、アドレス値、フラグ情報など）を含んで構成されている。具体的には、ドナー基板Ｗｄとターゲット基板Ｗｔとの中心がＸＹ方向に同じ位置で重なり合うように（つまり、オフセットなしで）対向配置させるよう規定すれば、ドナー基板Ｗｄに配置されている正常なチップＣｎのうち、ターゲット基板Ｗｔに正常なチップＣｎが無くターゲット部位Ｃｘが設定し得るところにあるものが、転写対象チップＣｄとして設定される。
より具体的には、転写加工チップ分布情報取得部５は、コンピュータなど（ハードウェア）と、その実行プログラム（ソフトウェア）で構成されている。

転写加工パターン情報生成部６は、転写チップ分布情報取得部５で取得した分布情報Ｊに基づいて、ターゲット基板Ｗｔ毎に転写加工パターン情報Ｔを生成するものである。

転写加工パターン情報Ｔは、チップ転写するターゲット基板Ｗｔ毎に、どのようなＸＹ方向の位置関係でドナー基板Ｗｄを対向配置させるか、ターゲット基板Ｗｔと対向配置させたドナー基板Ｗｄに対してレーザビームＢを照射する位置および順序（移動パスとも言う）等の情報が含まれている。
さらに、転写加工パターン情報Ｔには、チップ転写する転写対象チップＣｄのドナー基板Ｗｄ内の座標に紐付けて、当該転写対象チップＣｄにレーザビームＢを照射する際の傾斜角度変更部で変更する傾斜角度α，βや距離変更部で変更する高さ位置Ｚ１に関する情報等が含まれている。
また、転写加工パターン情報Ｔには、レーザビームＢの出力、レーザビームＢの１ショットの出射時間、ビーム照射範囲Ｐｓ（詳しくは、開口部Ａの縦横寸法と使用する対物レンズ２５の投影倍率。転写加工サイズとも良う）等の転写対象チップＣｄの転写加工に関する情報を含んで構成されている。

具体的には、転写加工パターン情報生成部６は、チップ転写する際の隙間距離Ｇの許容範囲や加工条件等が予め登録されており、これら加工条件に基づいて、転写加工パターン情報Ｔを生成する。
より具体的には、転写加工パターン情報生成部６は、コンピュータなど（ハードウェア）と、その実行プログラム（ソフトウェア）で構成されており、転写加工パターン情報Ｔを生成するプログラムを備えている。

制御部７は、転写加工パターン情報生成部６で生成された転写加工パターン情報Ｔに基づいて、相対移動部４を制御しながら、ドナー基板Ｗｄ越しに転写対象チップＣｄに向けてレーザビームＢ３を逐次照射するものである。
具体的には、制御部７は、ビームサイズ変更部３４のアパーチャのサイズを適宜変更しつつ、レーザビームＢ３のビーム照射範囲Ｐｓとドナー基板Ｗｄの表面に配置された転写対象チップＣｄ（図１ではグレー四角で示す）とが重なるように、相対移動部４を相対移動させ、転写対象チップＣｄにレーザビームＢ３を逐次照射することで、ドナー基板Ｗｄからターゲット基板Ｗｔにチップ転写を行う。

具体的には、制御部７は、以下の機能を備えている。
・ターゲット基板保持部２ｔでターゲット基板Ｗｔを保持したり、保持解除させたりする機能。
・ドナー基板保持部２ｄでドナー基板Ｗｄを保持したり、保持解除させたりする機能。
・レーザ発振器３０に対してレーザビームＢをパルス状に照射するためのトリガ信号を送信する機能。
・レーザ照射部３のレボルバー機構３６に制御信号を出力し、対物レンズ３５の倍率を切り替える機能。
・ビームサイズ変更部３４のアクチュエータを制御し、開口部Ａの縦横寸法（すなわち、ビーム照射範囲Ｐｓ）を変更する機能。
・第１Ｘ軸アクチュエータ４１ｘ、第１Ｙ軸アクチュエータ４１ｙ、θ軸アクチュエータ４θ、第２Ｘ軸アクチュエータ４２ｘ、第２Ｙ軸アクチュエータ４２ｙ、α軸アクチュエータ４２αやβ軸アクチュエータ４２β、Ｚ軸アクチュエータ４１ｚ等の現在位置情報を把握し、これらアクチュエータ４１ｘ，４１ｙ，４θ，４２ｘ，４２ｙ，４２α，４２β，４１ｚ等の移動速度や位置、角度等を制御し、ドナー基板Ｗｄやターゲット基板Ｗｔのアライメントや位置・角度を補正する機能。
・転写加工パターン情報生成部６で生成された転写加工パターン情報Ｔに基づいて、相対移動部４を制御してドナー基板Ｗｄに対するレーザビームＢ３（ビームスポットＰｓ）の照射位置をＸＹ方向に相対移動させたり、θ方向に回転や角度変更させたりする機能。

つまり、制御部７は、転写加工パターン情報生成部６から出力されたデータ等を入力し、ターゲット基板保持部２ｔ、ドナー基板保持部２ｄ、レーザ照射部３、相対移動部４等に対して制御信号やデータ等を出力し、各部を制御するものである。より具体的には、制御部７は、コンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ、制御用コントローラなど（ハードウェア）と、その実行プログラム（ソフトウェア）で構成されており、信号入出力手段やデータ通信手段などを介して各部を制御して、上述の機能等を実行するプログラムを備えている。

図５は、本発明を具現化する形態の一例におけるフロー図である。図５には、本発明に係るチップ転写装置１を用いてドナー基板Ｗｄからターゲット基板Ｗｔにチップ転写を行うフローが示されている。

ターゲット基板保持部２ｔにてターゲット基板Ｗｔを保持させ、ドナー基板保持部２ｄにてドナー基板Ｗｄを保持させる（ステップｓ１）。

次に、転写チップ分布情報取得部５にて、分布情報Ｊを取得し（ステップｓ２）、転写対象チップＣｄに向けて１ショットでレーザビームＢ３を照射する際のビーム照射範囲Ｐｓを設定する（ステップｓ３）。

次に、ドナー基板保持部２ｄとたわみ量測定部ＭとをＸＹ方向に相対移動させながら、ドナー基板Ｗｄのたわみ量の分布を測定する（ステップｓ４）。

次に、転写加工パターン情報生成部６にて、ドナー基板Ｗｄに対する転写加工パターン情報Ｊを生成し（ステップｓ５）、ターゲット基板Ｗｔとドナー基板Ｗｄとが所定の位置関係で対向配置するようアライメントする（ステップｓ６）。

そして、相対移動部４で所定方向にスキャン移動（またはステップ・リピート方式で所定の位置に位置決め移動）しながら、傾斜角度α，βや高さ位置Ｚ１を変更し（ステップｓ７）、転写対象チップＣｄにレーザビームＢ３を逐次照射する（ステップｓ８）。

そして、次の転写加工位置があるかどうかを判定し（ステップｓ９）、次の転写加工位置があれば、上述のステップｓ７６～ｓ９を繰り返す。一方、次の転写加工位置がなければ、ドナー基板Ｗｄとターゲット基板Ｗｔを別の対向位置関係に設定してチップ転写を継続するかどうかを判定する（ステップｓ１０）。

そして、別の対向位置関係に設定する場合は、上述のステップｓ６～ｓ１０を繰り返す。一方、別の対向位置関係に設定せず、チップ転写を終了する場合は、ターゲット基板Ｗｔとドナー基板Ｗｄとを払い出し（ステップｓ１１）、一連のフローを終了する。

この様な構成をしているので、本発明に係るチップ転写装置１によれば、チップ転写を行うためにレーザビームＢ（Ｂ３）を照射する際、ドナー基板Ｗｄとターゲット基板Ｗｔとの隙間距離（ギャップ）Ｇを所定範囲内に保つことができる。そのため、ドナー基板Ｗｄがたわんだ状態で支え保持されていても、所望の位置精度でチップ転写を行うことができる。

［変形例］
［たわみ量測定部Ｍについて］
なお上述では、たわみ量測定部Ｍとして、ドナー基板Ｗｄの上面Ｓａまでの距離（図ではＺ方向）を測定するレーザ変位計を備え、相対移動部４をＸＹ方向に移動させて、ドナー基板Ｗｄのたわみ量の分布を測定する構成を例示した。この様な構成であれば、ドナー基板Ｗｄの中央部から外縁部にかけて、たわみ量の変化度合いが品種毎や基板毎に異なっていたり、同心円状にたわんでいなかったりしても、正確なたわみ量の分布を把握することができるため好ましい。

しかし、本発明を具現化する上で、たわみ量測定部Ｍは、この様な構成に限らず、下記のような構成であっても良い。
例えば、ドナー基板Ｗｄが概ね同心円状にたわみが生じ、品種や基板毎に近似関数や換算式でたわみ量が算出できる場合、ドナー基板Ｗｄの代表地点（例えば中央部など）にて上面Ｗａまでの距離Ｓａを測定する構成でも良い。そうすることで、測定回数を減らすことができ、たわみ量測定にかかる時間を短縮できるため、好ましい。

或いは、１度の測定で基板表面の３次元形状が測定可能な手段を用い、ドナー基板Ｗｄの上面までの距離および当該面の傾斜角度を測定する構成でも良い。そうすることで、１枚のドナー基板Ｗｄに設定する測定点数を減らすことができ、たわみ量測定にかかる時間を短縮できるため、好ましい。

或いは、ドナー基板Ｗｄの下面Ｓｂまでの距離Ｓｂを測定し、基準位置までの距離との差分を算出する構成でも良い。

［転写加工パターン情報生成部６について］
なお上述では、予めたわみ量測定部Ｍでドナー基板Ｗｄのたわみ量の分布を測定し、転写加工パターン情報生成部６で生成する転写加工パターン情報Ｔには、移動パスや転写加工に関する情報、加工条件等のほか、傾斜角度変更部や距離変更部で変更するドナー基板保持部２ｄの傾斜角度α，βやターゲット基板保持部２ｔの高さ位置Ｚ１が含まれている構成を示した。

しかし、本発明を具現化する上で、転写加工パターン情報Ｔはこの様な構成に限らず、移動パスや転写加工に関する情報、加工条件、ターゲット基板Ｗｔとドナー基板Ｗｄとの隙間距離Ｇの許容範囲等を含む一方、傾斜角度変更部や距離変更部で変更するドナー基板保持部２ｄの傾斜角度α，βやターゲット基板保持部２ｔの高さ位置Ｚ１が含まれない構成としても良い。この場合、たわみ量測定部Ｍでドナー基板Ｗｄの上面Ｗａや下面Ｗｂまでの距離を逐次測定しながら、制御部７に出力する。そして、制御部７では、相対移動部４の移動中に、α軸アクチュエータ４２αとβ軸アクチュエータ４２β、Ｚ軸アクチュエータ４１ｚを逐次制御して、ターゲット基板Ｗｔとドナー基板Ｗｄとの隙間距離Ｇが許容範囲に収まるようにドナー基板保持部２ｄの傾斜角度α，βやターゲット基板保持部２ｔの高さ位置Ｚ１を変更しながら、転写対象チップＣｄにレーザビームＢ３を適時照射しチップ転写を行う。

［転写チップ分布情報取得部５について］
なお上述では、転写チップ分布情報取得部５で取得する分布情報Ｊとして、これからチップ転写しようとするターゲット基板Ｗｔに対してドナー基板Ｗｄをどのような位置関係で対向配置させるか（つまり、ＸＹ方向の対向位置関係）等が含まれ、隣接装置等から通信回線等を介して取得する例を示した。

しかし、本発明を具現化する上で、ターゲット基板Ｗｔに対するドナー基板ＷｄのＸＹ方向の対向位置関係は、隣接装置等から通信回線等を介して取得する構成に限らず、チップ転写装置１に備えられたコンピュータ等で適宜算出する構成であっても良い。この場合、ドナー基板Ｗｄに配置された正常なチップＣｎの座標位置と、ターゲット基板Ｗｔに配置された正常なチップＣｎの座標位置とが、転写対象チップの分布情報Ｊとして含まれていれば良い。

なお上述では、チップ転写装置１に転写チップ分布情報取得部５と転写加工パターン情報生成部６とを備え、転写チップ分布情報取得部５で取得した転写対象チップの分布情報Ｊに基づいて、転写加工パターン情報Ｔを生成する構成を例示した。
しかし、本発明を具現化する上で、これら転写チップ分布情報取得部５と転写加工パターン情報生成部６は、チップ転写装置１に必須の構成ではなく、これらに代えて隣接装置等で生成された転写加工パターン情報Ｔを取得する転写加工パターン情報取得部を備えた構成であっても良い。この場合、たわみ量測定部Ｍでドナー基板Ｗｄのたわみ量を測定しながら、ターゲット基板Ｗｔとドナー基板Ｗｄとの隙間距離Ｇが所定の範囲内に収まるようギャップ変更部４Ａを制御しながら、適宜レーザビームＢ（Ｂ３）を照射してチップ転写する。

［ギャップ変更部４Ａについて］
なお上述では、ギャップ変更部４Ａとして、α軸アクチュエータ４２α、β軸アクチュエータ４２β、Ｚ軸アクチュエータ４１ｚを備え、ドナー基板保持部２ｄの傾斜角度α，βやターゲット基板保持部２ｔの高さ位置Ｚ１を変更する構成を例示した。

しかし、ギャップ変更部４Ａは、この様な構成に限定されず、ドナー基板保持部２ｄの高さ位置を変更する構成であっても良いし、ターゲット基板保持部２ｔの傾斜角度を変更する構成であっても良い。

なお上述では、これからチップ転写しようとする転写対象チップとターゲット基板Ｗｔとの距離が、他の転写対象チップとターゲット基板Ｗｔとの距離の中で最も近づく状態にする構成を示した。しかし、本発明を具現化する上では、このような構成に限らず、距離が概ね最も近づいた状態と同一視できる範囲内であれば、最も近づいた状態でなくても良い。或いは、他の転写対象チップがぶつからない程度の隙間距離Ｇが許容されていれれば、当該転写対象チップとターゲット基板との距離は、他の部位と比べて最も近づいた状態でなくても良い。

［相対移動部４について］
なお上述では、相対移動部４として、レーザ照射部３の各部がチップ転写装置１のフレーム等に固定されており、ドナー基板保持部２ｄとターゲット基板保持部２ｔをＸＹ方向に移動させる構成を例示した。しかし、相対移動部４は、この様な構成に限定されず、レーザ照射部３３の位置や、レーザビームＢ３の照射位置を、Ｘ方向および／またはＹ方向に移動させる構成であっても良い。

［レーザ照射部３について］
なお上述では、レーザ発振器３０として、ＹＡＧレーザ（基本波長１０６４ｎｍ）の第二高調波を利用するグリーンレーザ（波長５３２ｎｍ）が例示した。
しかし、レーザ発振器３０は、ＹＡＧレーザ以外にＹＶＯ４レーザを用いても良い。また、レーザ発振器３０として、これらの第二高調波によるチップ転写に限らず、基本波（波長１０６４ｎｍ）を利用してチップ転写しても良いし、第三高調波を利用するＵＶレーザ（波長３５５ｎｍ）や、第四高調波を利用する深紫外レーザ（波長２６６ｎｍ）を用いてチップ転写しても良い。また、レーザ発振器３０として、他方式のものや他の波長を出力するレーザを用いても良く、転写対象チップＣｄのエネルギー吸収特性に応じて選択すれば良い。また上述では、レーザビームＢ３として、円形ないし楕円形状のスポット形状でガウス分布のエネルギー分布を有するものを例示したが、四角形状のスポット形状のものや、フラットトップのエネルギー分布を有するものであっても良い。

１ チップ転写装置
２ｄ ドナー基板保持部
２ｔ ターゲット基板保持部
３ レーザ照射部
４ 相対移動部
５ 転写チップ分布情報取得部
６ 転写加工パターン情報生成部
７ 制御部
Ｍ たわみ量測定部
３０ レーザ発振器
３１ ミラー
３２，３３ ビームエキスパンダ
３４ ビームサイズ変更部
３５ 対物レンズ
３６ レボルバー
４０ ベースプレート
４１ｘ 第１Ｘ軸アクチュエータ
４１ｙ 第１Ｙ軸アクチュエータ
４２ｘ 第２Ｘ軸アクチュエータ
４２ｙ 第２Ｙ軸アクチュエータ
４θ θ軸アクチュエータ
Ｗｄ ドナー基板
Ｗｔ ターゲット基板
Ｃｎ チップ（正常なもの）
Ｃｄ 転写対象チップ
Ｃｘ 転写ターゲット部位
Ｇ 隙間距離
Ｂ（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３） レーザビーム
Ｐｓ ビーム照射範囲
Ａ 開口部
Ｊ 転写対象チップの分布情報
Ｔ 転写加工パターン情報
α，β 傾斜角度
Ｚ１ 高さ位置

Claims (4)

1. ドナー基板の表面に配置された転写対象チップにレーザビームを照射して、当該転写対象チップをターゲット基板の表面に設定された転写ターゲット部位に転写させるチップ転写装置において、
   前記ターゲット基板を所定の姿勢で支え保持するターゲット基板保持部と、
   前記ドナー基板の表面に配置された前記転写対象チップと前記ターゲット基板の表面とが対峙するように、当該ドナー基板の所定部位を支え保持するドナー基板保持部と、
   前記ドナー基板保持部で保持した前記ドナー基板のたわみ量を測定するたわみ量測定部と、
   前記ドナー基板越しに前記転写対象チップに向けてレーザビームを照射するレーザ照射部と、
   前記ターゲット基板保持部および前記ドナー基板保持部と前記レーザ照射部とを相対移動させる相対移動部と、
   前記ターゲット基板毎に、前記ドナー基板に前記レーザビームを照射する位置および順序を含む転写加工パターン情報を取得し、当該転写加工パターン情報に基づいて、前記相対移動部を制御しながら、当該ドナー基板越しに前記転写対象チップに向けて前記レーザビームを逐次照射する制御部とを備え、
   前記相対移動部は、
   前記ターゲット基板と前記ドナー基板との隙間距離を変更するギャップ変更部を備え、
   前記制御部は、
   前記ドナー基板越しに前記転写対象チップに向けて前記レーザビームを逐次照射する際、
   前記たわみ量測定部で測定した前記ドナー基板の前記たわみ量に基づいて、前記ギャップ変更部を制御する
   ことを特徴とする、チップ転写装置。
2. 前記制御部は、
   前記ドナー基板越しに前記転写対象チップに向けてレーザビームを照射する際、当該転写対象チップが配置されている位置と当該ドナー基板の中心からの距離に基づいて、前記ギャップ変更部の前記隙間距離を制御する
   ことを特徴とする、請求項１に記載のチップ転写装置。
3. 前記制御部は、
   前記ドナー基板越しに前記転写対象チップに向けてレーザビームを照射する際、当該転写対象チップと前記転写ターゲット部位における前記隙間距離が予め設定した範囲内に収まるよう、前記ギャップ変更部を制御する
   ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のチップ転写装置。
4. 前記ギャップ変更部は、
   前記ターゲット基板と前記ドナー基板との相対的な傾斜角度を変更する傾斜角度変更部と、
   前記ターゲット基板と前記ドナー基板との相対的な距離を変更する距離変更部の少なくとも一方を備えた
   ことを特徴とする、請求項１～３のいずれかに記載のチップ転写装置。

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