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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2021-61396(P2021-61396A)
(43)【公開日】2021年4月15日
(54)【発明の名称】チップ転写方法及びチップ転写装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/67 20060101AFI20210319BHJP
H01L 33/48 20100101ALI20210319BHJP
G09F 9/33 20060101ALI20210319BHJP
G09F 9/00 20060101ALI20210319BHJP
H05K 13/04 20060101ALI20210319BHJP
H01L 21/683 20060101ALI20210319BHJP
【ＦＩ】
H01L21/68 E
H01L33/48
G09F9/33
G09F9/00 338
H05K13/04 B
H01L21/68 N
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】23
(21)【出願番号】特願2020-160468(P2020-160468)
(22)【出願日】2020年9月25日
(31)【優先権主張番号】10-2019-0122272
(32)【優先日】2019年10月2日
(33)【優先権主張国】KR
(71)【出願人】
【識別番号】510223380
【氏名又は名称】エーピー システムズ インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110001427
【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ペク ソンファン
(72)【発明者】
【氏名】キム モーイル
(72)【発明者】
【氏名】キム ホアム
(72)【発明者】
【氏名】キム ヒョンジュン
【テーマコード（参考）】
5C094
5E353
5F131
5F142
5G435
【Ｆターム（参考）】
5C094AA43
5C094BA25
5E353BB08
5E353BC02
5E353EE02
5E353JJ02
5E353JJ19
5E353KK01
5E353KK11
5E353MM08
5E353QQ01
5F131AA04
5F131AA10
5F131BA53
5F131BA54
5F131CA32
5F131DA33
5F131DA42
5F131DA43
5F131EA07
5F131EB01
5F131EB63
5F131EC42
5F131EC52
5F131EC62
5F131EC67
5F131EC72
5F131EC73
5F131FA17
5F131FA23
5F131FA32
5F131KA14
5F131KA72
5F131KB07
5F131KB12
5F131KB32
5F131KB53
5F142AA54
5F142AA82
5F142BA32
5F142CA11
5F142CB14
5F142CB23
5F142CD02
5F142CD16
5F142CD32
5F142FA32
5F142FA38
5F142GA02
5G435AA17
5G435BB04
5G435KK05
(57)【要約】
【課題】パターンの形成されたマスクを用いて被転写基板上の定められた位置に複数のチップを転写することのできるチップ転写方法及びチップ転写装置を提供する。【解決手段】複数のチップが与えられた転写基板を被転写基板の上に設ける手順と、ラインビームを放出する手順と、前記ラインビームの経路に設けられたマスクを用いて、前記ラインビームから複数のパターンビームを整形する手順と、前記パターンビームを前記転写基板に照射して、前記転写基板から複数のチップを引き離す手順と、前記転写基板から引き離された複数のチップを前記被転写基板に載置する手順と、を含むチップ転写方法、及びここに適用されるチップ転写装置。
【選択図】図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のチップが与えられた転写基板を被転写基板の上に設ける手順と、
ラインビームを放出する手順と、
前記ラインビームの経路に設けられたマスクを用いて、前記ラインビームから複数のパターンビームを整形する手順と、
前記パターンビームを前記転写基板に照射して、前記転写基板から複数のチップを引き離す手順と、
前記転写基板から引き離された複数のチップを前記被転写基板に載置する手順と、
を含むチップ転写方法。
ラインビームを放出する手順と、
前記ラインビームの経路に設けられたマスクを用いて、前記ラインビームから複数のパターンビームを整形する手順と、
前記パターンビームを前記転写基板に照射して、前記転写基板から複数のチップを引き離す手順と、
前記転写基板から引き離された複数のチップを前記被転写基板に載置する手順と、
を含むチップ転写方法。
【請求項2】
前記複数のチップを引き離す手順は、
前記転写基板から引き離すべき前記複数のチップに前記複数のパターンビームをそれぞれ対応させて照射する手順を含む請求項１に記載のチップ転写方法。
前記転写基板から引き離すべき前記複数のチップに前記複数のパターンビームをそれぞれ対応させて照射する手順を含む請求項１に記載のチップ転写方法。
【請求項3】
前記マスクに形成された複数のパターンのうち、前記複数のチップのそれぞれと大きさが対応するパターンに前記ラインビームを通過させて前記パターンビームに整形できるように、前記マスクの位置を変更するパターン取り替え手順をさらに含む請求項２に記載のチップ転写方法。
【請求項4】
前記ラインビームの経路に設けられた前記マスクを用いて、前記ラインビームからマーカビームを整形する手順と、
前記マーカビームを前記転写基板に照射し、前記転写基板上の前記マーカビームを撮影してマーカビーム画像を生成する手順と、
前記マーカビーム画像を用いて、前記転写基板に対する前記マスクの位置をアラインする１次アライン手順と、
を含む請求項３に記載のチップ転写方法。
前記マーカビームを前記転写基板に照射し、前記転写基板上の前記マーカビームを撮影してマーカビーム画像を生成する手順と、
前記マーカビーム画像を用いて、前記転写基板に対する前記マスクの位置をアラインする１次アライン手順と、
を含む請求項３に記載のチップ転写方法。
【請求項5】
同じラインビームを用いて、前記パターンビームを整形する手順と、前記マーカビームを整形する手順と、を同時に行うが、前記ラインビームの一部分から前記マーカビームを整形し、その残りの部分から前記パターンビームを整形する請求項４に記載のチップ転写方法。
【請求項6】
前記パターンビームを前記転写基板に照射し、前記転写基板を透過した前記パターンビームを撮影してパターンビーム画像を生成する手順と、
前記パターンビーム画像を用いて、前記マスクを通過して前記転写基板に照射されるパターンビームのフォーカシングのために前記転写基板に対する前記マスクの勾配及び距離をアラインする２次アライン手順と、
を含む請求項４に記載のチップ転写方法。
前記パターンビーム画像を用いて、前記マスクを通過して前記転写基板に照射されるパターンビームのフォーカシングのために前記転写基板に対する前記マスクの勾配及び距離をアラインする２次アライン手順と、
を含む請求項４に記載のチップ転写方法。
【請求項7】
前記マーカビームを整形する手順は、
前記複数のパターンの両側にそれぞれ形成された複数のアラインマーカのうち、前記複数のチップと大きさが合致するパターンの両側に形成された一対のアラインマーカに前記ラインビームを通過させて前記パターンビームの両側に一対のマーカビームを形成する手順を含む請求項４に記載のチップ転写方法。
前記複数のパターンの両側にそれぞれ形成された複数のアラインマーカのうち、前記複数のチップと大きさが合致するパターンの両側に形成された一対のアラインマーカに前記ラインビームを通過させて前記パターンビームの両側に一対のマーカビームを形成する手順を含む請求項４に記載のチップ転写方法。
【請求項8】
前記マーカビーム画像を生成する手順は、
前記転写基板の上側から下方へと前記転写基板に照射された前記一対のマーカビームにより前記転写基板に形成された一対の位置合わせマークを撮影する手順と、
前記マーカビームに対応するように前記転写基板に表示された目安マークの座標を目安に、前記位置合わせマークを撮影した画像に前記目安マークを挿入する手順と、
を含む請求項７に記載のチップ転写方法。
前記転写基板の上側から下方へと前記転写基板に照射された前記一対のマーカビームにより前記転写基板に形成された一対の位置合わせマークを撮影する手順と、
前記マーカビームに対応するように前記転写基板に表示された目安マークの座標を目安に、前記位置合わせマークを撮影した画像に前記目安マークを挿入する手順と、
を含む請求項７に記載のチップ転写方法。
【請求項9】
前記１次アライン手順は、
前記マーカビーム画像から前記目安マークに対する前記位置合わせマークのオフセットを算出する手順と、
前記位置合わせマークを前記目安マークに一致できるように、前記ラインビームの進行方向と交わる向きに、前記オフセットに見合う分だけ前記マスクの位置及び勾配を調節する手順と、
を含む請求項８に記載のチップ転写方法。
前記マーカビーム画像から前記目安マークに対する前記位置合わせマークのオフセットを算出する手順と、
前記位置合わせマークを前記目安マークに一致できるように、前記ラインビームの進行方向と交わる向きに、前記オフセットに見合う分だけ前記マスクの位置及び勾配を調節する手順と、
を含む請求項８に記載のチップ転写方法。
【請求項10】
前記パターンビーム画像を生成する手順は、
前記転写基板の上側から下方へと前記転写基板を透過した前記複数のパターンビームが並べられた方向に沿って前記転写基板をスキャンしながら前記複数のパターンビームの焦点画像を撮影する手順を含む請求項６に記載のチップ転写方法。
前記転写基板の上側から下方へと前記転写基板を透過した前記複数のパターンビームが並べられた方向に沿って前記転写基板をスキャンしながら前記複数のパターンビームの焦点画像を撮影する手順を含む請求項６に記載のチップ転写方法。
【請求項11】
前記２次アライン手順は、
前記焦点画像から前記複数のパターンビームの特性を寄せ集め、寄せ集められた特性を目安特性と対比する手順と、
前記寄せ集められた特性が前記目安特性と一致するように前記ラインビームの進行方向に前記マスクの位置及び勾配を調節する手順と、
を含む請求項１０に記載のチップ転写方法。
前記焦点画像から前記複数のパターンビームの特性を寄せ集め、寄せ集められた特性を目安特性と対比する手順と、
前記寄せ集められた特性が前記目安特性と一致するように前記ラインビームの進行方向に前記マスクの位置及び勾配を調節する手順と、
を含む請求項１０に記載のチップ転写方法。
【請求項12】
転写基板から被転写基板へと複数のチップを転写するチップ転写装置であって、
ラインビームを複数のパターンビームに整形して転写基板に照射できるようにパターンが形成されたマスクと、
前記マスクを移動及び回転自在に支持するマスク支持部と、
複数のチップを転写できるように前記マスクに向かってラインビームを放出するレーザ光源部と、
を備えるチップ転写装置。
ラインビームを複数のパターンビームに整形して転写基板に照射できるようにパターンが形成されたマスクと、
前記マスクを移動及び回転自在に支持するマスク支持部と、
複数のチップを転写できるように前記マスクに向かってラインビームを放出するレーザ光源部と、
を備えるチップ転写装置。
【請求項13】
前記マスクには、大きさの異なる複数のパターンが形成され、
前記複数のパターンのうちのいずれか一つのパターンは、前記複数のチップのそれぞれと大きさが対応する請求項１２に記載のチップ転写装置。
前記複数のパターンのうちのいずれか一つのパターンは、前記複数のチップのそれぞれと大きさが対応する請求項１２に記載のチップ転写装置。
【請求項14】
前記複数のパターンのうち、前記転写基板に取り付けられた前記複数のチップと大きさが合致するパターンに前記ラインビームを通過させるように前記マスク支持部を制御して前記マスクの位置を変更するパターン取り替え部をさらに備える請求項１３に記載のチップ転写装置。
【請求項15】
前記複数のパターンは、それぞれ複数本のパターン孔を備え、前記ラインビームの幅方向に同一線の上に並べられたパターン孔は、形状、大きさ及び配列が同様であり、前記ラインビームの幅方向と交わる向きに並べられたパターン孔は、形状、大きさ及び配列が異なる請求項１３に記載のチップ転写装置。
【請求項16】
前記ラインビームの幅方向に前記複数のパターンの両側には複数のアラインマーカが形成され、
前記複数のアラインマーカは、前記複数のパターンと前記ラインビームの幅方向に互いに同一線の上にそれぞれ並べられ、
複数のマイクロＬＥＤチップと大きさが合致するパターンを通過した前記複数のパターンビーム及び前記複数のマイクロＬＥＤチップと大きさが合致するパターンの両側に位置する一対のアラインマーカを通過した一対のマーカビームが前記転写基板に同時に照射される請求項１４または請求項１５に記載のチップ転写装置。
前記複数のアラインマーカは、前記複数のパターンと前記ラインビームの幅方向に互いに同一線の上にそれぞれ並べられ、
複数のマイクロＬＥＤチップと大きさが合致するパターンを通過した前記複数のパターンビーム及び前記複数のマイクロＬＥＤチップと大きさが合致するパターンの両側に位置する一対のアラインマーカを通過した一対のマーカビームが前記転写基板に同時に照射される請求項１４または請求項１５に記載のチップ転写装置。
【請求項17】
前記転写基板に照射された前記一対のマーカビームを撮影してマーカビーム画像を生成する第１のアラインモニタリング部と、
前記転写基板の上側から下方へと前記転写基板に照射された前記一対のマーカビームにより前記転写基板に形成された一対の位置合わせマークが、前記一対のマーカビームに対応するように前記転写基板に表示された目安マークと一致するように前記マスク支持部を制御して前記ラインビームの進行方向と交わる向きに前記マスクの位置及び勾配を変更する第１のアライン調節部と、
を備える請求項１６に記載のチップ転写装置。
前記転写基板の上側から下方へと前記転写基板に照射された前記一対のマーカビームにより前記転写基板に形成された一対の位置合わせマークが、前記一対のマーカビームに対応するように前記転写基板に表示された目安マークと一致するように前記マスク支持部を制御して前記ラインビームの進行方向と交わる向きに前記マスクの位置及び勾配を変更する第１のアライン調節部と、
を備える請求項１６に記載のチップ転写装置。
【請求項18】
前記転写基板を透過した前記複数のパターンビームの焦点画像を撮影してパターンビーム画像として生成する第２のアラインモニタリング部と、
前記転写基板の上側から下方へと前記転写基板を透過した前記複数のパターンビームの焦点画像から寄せ集められた前記複数のパターンビームの特性が目安特性と一致するように前記マスク支持部を制御して前記ラインビームの進行方向に前記マスクの位置及び勾配を変更する第２のアライン調節部と、
を備える請求項１６に記載のチップ転写装置。
前記転写基板の上側から下方へと前記転写基板を透過した前記複数のパターンビームの焦点画像から寄せ集められた前記複数のパターンビームの特性が目安特性と一致するように前記マスク支持部を制御して前記ラインビームの進行方向に前記マスクの位置及び勾配を変更する第２のアライン調節部と、
を備える請求項１６に記載のチップ転写装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、チップ転写方法及びチップ転写装置に係り、さらに詳しくは、パターンの形成されたマスクを用いて被転写基板上の定められた位置に複数のチップを転写することのできるチップ転写方法及びチップ転写装置に関する。
【背景技術】
【0002】
マイクロ発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ディスプレイ装置は、画面を構成する全てのピクセルがマイクロＬＥＤチップからなるディスプレイ装置である。マイクロＬＥＤディスプレイ装置は、液晶表示（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）装置よりも電力の消耗が少なく、耐久性に優れており、発光効率が高く、軽量化及び小型化が可能であり、大面積化に有利であり、伸縮性を有する次世代ディスプレイ装置であると言われており、さかんな取り組みが行われている。
【0003】
マイクロＬＥＤディスプレイ装置を製造する工程は、エピ工程、チップ工程、転写工程及びボンディング工程を含む。中でも、転写工程は、例えば、各種の配線と薄膜トランジスタが形成された基板の上に多数のマイクロＬＥＤチップを転写して、ピクセルを形成する工程である。
【0004】
例えば、マイクロＬＥＤチップが製造されたウェハの上に転写基板を設けた後、転写基板にマイクロＬＥＤチップを取り付け、ウェハからマイクロＬＥＤチップを引き離す。そして、各種の配線と薄膜トランジスタが形成された被転写基板の上に転写基板を位置させた後、転写基板からマイクロＬＥＤチップを引き離して被転写基板上の定められた位置にマイクロＬＥＤチップを転写する。
【0005】
マイクロＬＥＤチップは、大きさが１００マイクロメートル以下と極めて小さく、大きさが小さい分だけ取り扱い難い。したがって、転写基板から被転写基板へと、マイクロＬＥＤチップを個別のチップ単位で、例えば、バラバラに転写することには多大な難点がある。
【0006】
本発明の背景となる技術は、下記の特許文献に掲載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】ＫＲ１０−２０１９−００７２１９６Ａ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、パターンの形成されたマスクを用いて、被転写基板上の定められた位置に複数のチップを一括して転写することのできるチップ転写装置及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の実施形態に係るチップ転写方法は、複数のチップが与えられた転写基板を被転写基板の上に設ける手順と、ラインビームを放出する手順と、前記ラインビームの経路に設けられたマスクを用いて、前記ラインビームから複数のパターンビームを整形する手順と、前記パターンビームを前記転写基板に照射して、前記転写基板から複数のチップを引き離す手順と、前記転写基板から引き離された複数のチップを前記被転写基板に載置する手順と、を含む。
【0010】
前記複数のチップを引き離す手順は、前記転写基板から引き離すべき前記複数のチップに前記複数のパターンビームをそれぞれ対応させて照射する手順を含んでいてもよい。
【0011】
前記チップ転写方法は、前記マスクに形成された複数のパターンのうち、前記複数のチップのそれぞれと大きさが対応するパターンに前記ラインビームを通過させて前記パターンビームに整形できるように、前記マスクの位置を変更するパターン取り替え手順をさらに含んでいてもよい。
【0012】
前記チップ転写方法は、前記ラインビームの経路に設けられた前記マスクを用いて、前記ラインビームからマーカビームを整形する手順と、前記マーカビームを前記転写基板に照射し、前記転写基板上の前記マーカビームを撮影してマーカビーム画像を生成する手順と、前記マーカビーム画像を用いて、前記転写基板に対する前記マスクの位置をアラインする１次アライン手順と、を含んでいてもよい。
【0013】
同じラインビームを用いて、前記パターンビームを整形する手順と、前記マーカビームを整形する手順と、を同時に行うが、前記ラインビームの一部分から前記マーカビームを整形し、その残りの部分から前記パターンビームを整形してもよい。
【0014】
前記チップ転写方法は、前記パターンビームを前記転写基板に照射し、前記転写基板を透過した前記パターンビームを撮影してパターンビーム画像を生成する手順と、前記パターンビーム画像を用いて、前記マスクを通過して前記転写基板に照射されるパターンビームのフォーカシングのために前記転写基板に対する前記マスクの勾配及び距離をアラインする２次アライン手順と、を含んでいてもよい。
【0015】
前記マーカビームを整形する手順は、前記複数のパターンの両側にそれぞれ形成された複数のアラインマーカのうち、前記複数のチップと大きさが合致するパターンの両側に形成された一対のアラインマーカに前記ラインビームを通過させて前記パターンビームの両側に一対のマーカビームを形成する手順を含んでいてもよい。
【0016】
前記マーカビーム画像を生成する手順は、前記転写基板の上側から下方へと前記転写基板に照射された前記一対のマーカビームにより前記転写基板に形成された一対の位置合わせマークを撮影する手順と、前記マーカビームに対応するように前記転写基板に表示された目安マークの座標を目安に、前記位置合わせマークを撮影した画像に前記目安マークを挿入する手順と、を含んでいてもよい。
【0017】
前記１次アライン手順は、前記マーカビーム画像から前記目安マークに対する前記位置合わせマークのオフセットを算出する手順と、前記位置合わせマークを前記目安マークに一致できるように、前記ラインビームの進行方向と交わる向きに、前記オフセットに見合う分だけ前記マスクの位置及び勾配を調節する手順と、を含んでいてもよい。
【0018】
前記パターンビーム画像を生成する手順は、前記転写基板の上側から下方へと前記転写基板を透過した前記複数のパターンビームが並べられた方向に沿って前記転写基板をスキャンしながら前記複数のパターンビームの焦点画像を撮影する手順を含んでいてもよい。
【0019】
前記２次アライン手順は、前記焦点画像から前記複数のパターンビームの特性を寄せ集め、寄せ集められた特性を目安特性と対比する手順と、前記寄せ集められた特性が前記目安特性と一致するように前記ラインビームの進行方向に前記マスクの位置及び勾配を調節する手順と、を含んでいてもよい。
【0020】
本発明の実施形態に係るチップ転写装置は、転写基板から被転写基板へと複数のチップを転写するチップ転写装置であって、ラインビームを複数のパターンビームに整形して転写基板に照射できるようにパターンが形成されたマスクと、前記マスクを移動及び回転自在に支持するマスク支持部と、複数のチップを転写できるように前記マスクに向かってラインビームを放出するレーザ光源部と、を備える。
【0021】
前記マスクには、大きさの異なる複数のパターンが形成され、前記複数のパターンのうちのいずれか一つのパターンは、前記複数のチップのそれぞれと大きさが対応していてもよい。
【0022】
前記チップ転写装置は、前記複数のパターンのうち、前記転写基板に取り付けられた前記複数のチップと大きさが合致するパターンに前記ラインビームを通過させるように前記マスク支持部を制御して前記マスクの位置を変更するパターン取り替え部をさらに備えていてもよい。
【0023】
前記複数のパターンは、それぞれ複数本のパターン孔を備え、前記ラインビームの幅方向に同一線の上に並べられたパターン孔は、形状、大きさ及び配列が同様であり、前記ラインビームの幅方向と交わる向きに並べられたパターン孔は、形状、大きさ及び配列が異なっていてもよい。
【0024】
前記ラインビームの幅方向に前記複数のパターンの両側には複数のアラインマーカが形成され、前記複数のアラインマーカは、前記複数のパターンと前記ラインビームの幅方向に互いに同一線の上にそれぞれ並べられ、複数のマイクロＬＥＤチップと大きさが合致するパターンを通過した前記複数のパターンビーム及び前記複数のマイクロＬＥＤチップと大きさが合致するパターンの両側に位置する一対のアラインマーカを通過した一対のマーカビームが前記転写基板に同時に照射されてもよい。
【0025】
前記チップ転写装置は、前記転写基板に照射された前記一対のマーカビームを撮影してマーカビーム画像を生成する第１のアラインモニタリング部と、前記転写基板の上側から下方へと前記転写基板に照射された前記一対のマーカビームにより前記転写基板に形成された一対の位置合わせマークが、前記一対のマーカビームに対応するように前記転写基板に表示された目安マークと一致するように前記マスク支持部を制御して前記ラインビームの進行方向と交わる向きに前記マスクの位置及び勾配を変更する第１のアライン調節部と、を備えていてもよい。
【0026】
前記チップ転写装置は、前記転写基板を透過した前記複数のパターンビームの焦点画像を撮影してパターンビーム画像として生成する第２のアラインモニタリング部と、前記転写基板の上側から下方へと前記転写基板を透過した前記複数のパターンビームの焦点画像から寄せ集められた前記複数のパターンビームの特性が目安特性と一致するように前記マスク支持部を制御して前記ラインビームの進行方向に前記マスクの位置及び勾配を変更する第２のアライン調節部と、を備えていてもよい。
【発明の効果】
【0027】
本発明の実施形態によれば、パターンの形成されたマスクを用いて、被転写基板上の定められた位置に複数のチップを一括して転写することができる。
【0028】
例えば、マイクロＬＥＤチップの転写工程に適用される場合、大きさが１００マイクロメートルと極めて小さなマイクロＬＥＤチップを転写基板から被転写基板へと転写するとき、パターンを用いて整形される複数のパターンビームの本数に見合う分だけ複数のマイクロＬＥＤチップを被転写基板に一括して転写することができる。
【0029】
これにより、工程時間を短縮することができ、マイクロＬＥＤチップの転写工程の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明の実施形態に係るチップ転写装置の概略図である。
【図2】本発明の実施形態に係る複数の互いに異なるパターンが形成されたマスクの概略図である。
【図3】本発明の実施形態に係るチップ転写方法及び装置を用いたチップ転写工程の工程手順図である。
【図4】本発明の実施形態に係るチップ転写方法及び装置を用いたチップ転写工程の工程手順図である。
【図5】本発明の実施形態に係るチップ転写方法及び装置を用いたチップ転写工程の工程手順図である。
【図6】本発明の実施形態に係るチップ転写方法及び装置を用いたチップ転写工程の工程手順図である。
【図7】本発明の実施形態に係るチップ転写方法及び装置を用いたチップ転写工程の工程手順図である。
【図8】本発明の実施形態に係るチップ転写方法の手順図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態をより詳しく説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化され、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。本発明を説明するに当たって、同じ構成要素に対しては同じ参照符号を付し、図面は、本発明の実施形態を正確に説明するために大きさが部分的に誇張されてもよく、図中、同じ符号は、同じ構成要素を指し示す。
【0032】
本発明の実施形態に係るチップ転写方法及び装置は、パターンの形成されたマスクを用いて、被転写基板上の定められた位置に複数のチップを一括して転写し得る技術的な特徴を提示する。
【0033】
また、本発明の実施形態に係るチップ転写方法及び装置は、互いに異なる複数のパターンが形成された一枚のマスクを用いて基板の上に互いに異なる複数の大きさのチップを転写し得る技術的な特徴を提示する。
【0034】
本発明の実施形態に係るチップ転写方法及び装置は、レーザビームを用いたマイクロＬＥＤチップの転写工程に使用可能である。
【0035】
言うまでもなく、本発明の実施形態に係るチップ転写方法及び装置は、レーザビームを用いて様々な電子素子を犠牲基板から狙いの基板へと転写する各種の工程にも活用可能である。
【0036】
以下、マイクロＬＥＤチップの転写工程を基準として、本発明の実施形態に係るチップ転写方法及び装置について詳しく説明する。
【0037】
図１は、本発明の実施形態に係るチップ転写装置の概略図であり、図２は、本発明の実施形態に係る複数のパターンが形成されたマスクの概略図である。なお、図３から図７は、本発明の実施形態に係るチップ転写方法及び装置を用いたマイクロＬＥＤチップの転写工程の工程手順図である。
【0039】
本発明の実施形態に係るチップ転写装置は、転写基板Ｓ’から被転写基板Ｓへと複数のチップ、例えば、複数のマイクロＬＥＤチップ１を転写するチップ転写装置であって、ラインビームＬからパターンビームＬ’を整形して転写基板Ｓ’に照射できるようにパターンＰが形成されるマスク１０と、マスク１０を移動及び回転自在に支持するマスク支持部２０と、複数のマイクロＬＥＤチップ１を転写できるようにマスク１０に向かってラインビームＬを放出するレーザ光源部３０を備える。なお、チップ転写装置は、マスク１０を通過しながら整形された複数のパターンビームＬ’を転写基板Ｓ’に反射させる反射ミラー部４０を備えていてもよい。
【0040】
このとき、マスク１０には、大きさの異なる複数のパターンＰが形成されてもよい。さらに詳しくは、マスク１０には、形状、大きさ及び配列が互いに異なる複数のパターンＰが形成されてもよい。なお、複数のパターンＰのうちのいずれか一つのパターンは、複数のマイクロＬＥＤチップ１のそれぞれと大きさが対応していてもよい。
【0041】
ここで、「大きさが対応していて」とは、マイクロＬＥＤチップ１０の一つの大きさと、パターンビームＬ’の一本の大きさと、が予め定められた所定の誤差値内において一致することをいう。このとき、マイクロＬＥＤチップ１０の一つの大きさよりも、パターンビームの一本の大きさの方が誤差値内において相対的にさらに大きくてもよい。一方、誤差値は、余裕もしくはマージンとも呼ばれる。
【0042】
また、複数のパターンＰのうちのいずれか一つのパターンは、複数のマイクロＬＥＤチップ１のそれぞれと形状及び配列が一致してもよい。
【0043】
さらに、チップ転写装置は、複数のパターンＰのうち、転写基板Ｓ’に取り付けられた複数のマイクロＬＥＤチップ１と大きさが合致するパターンにラインビームＬを通過させるようにマスク支持部２０を制御してマスク１０の位置を変更するパターン取り替え部５０をさらに備えていてもよい。
【0044】
チップは、マイクロＬＥＤチップ１であってもよい。いうまでもなく、チップは、マイクロＬＥＤチップ１に加えて、様々な電子素子チップを備えていてもよい。
【0045】
マイクロＬＥＤチップ１は、サファイアもしくはシリコン基板の上にＡｌ、Ｇａ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ及びＩｎなどの無機物材質の薄膜を成長させる方式により製造されてもよい。マイクロＬＥＤチップ１は、例えば、１０〜１００マイクロメートルの大きさであってもよい。マイクロＬＥＤチップ１は、青色、緑色及び赤色のマイクロＬＥＤチップを備えていてもよい。製造済みのマイクロＬＥＤチップ１は、サファイアもしくはシリコン基板から引き離され、転写基板Ｓ’に取り付けられてもよい。一方、マイクロＬＥＤチップ１は、転写基板Ｓ’の上にＡｌ、Ｇａ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ及びＩｎなどの無機物材質の薄膜を成長させる方式により直接的に製造されてもよい。
【0046】
転写基板Ｓ’は、複数のマイクロＬＥＤチップ１がアレイ状に配置されて取り付けられたウェハであってもよい。いうまでもなく、転写基板Ｓ’において複数のマイクロＬＥＤチップ１を直接的に成長させてもよい。転写基板Ｓ’を一時基板と称することもある。
【0047】
以下では、説明のしやすさのために、被転写基板を略して基板Ｓと称することもある。
【0048】
基板Ｓは、ガラスであってもよい。基板Ｓには、各種の配線と薄膜トランジスタが形成されてもよい。チップ転写装置を用いて、転写基板Ｓ’から基板Ｓの画素領域へと青色、緑色及び赤色のマイクロＬＥＤチップを転写してもよい。いうまでもなく、基板Ｓの種類と材質は種々に変更可能である。一方、基板Ｓをターゲット基板と称することもある。基板Ｓ及び基板Ｓの上に形成された各種の配線と薄膜トランジスタは、例えば、透明な材質であってもよい。
【0049】
転写基板Ｓ’は、第１のステージ（図示せず）に支持されてもよく、基板Ｓは、第２のステージ（図示せず）に支持されてもよい。第１及び第２のステージは、チャンバ（図示せず）の内部に収容されてもよく、上下方向Ｙに互いに対向してもよい。
【0050】
第１のステージは、例えば、四角い板状もしくは円板状に形成されてもよく、中心部に開口が配備されてもよい。第１のステージの面積は、転写基板Ｓ’の面積よりも大きく形成され、開口の面積は、転写基板Ｓ’の面積よりも小さく形成されてもよい。
【0051】
第１のステージは、下部に吸着器（図示せず）が配備されてもよい。吸着器は、開口の周りに沿って並べられてもよい。転写基板Ｓ’は、吸着器により第１のステージの下部に吸着されて支持されてもよい。このとき、開口を介して転写基板Ｓ’の上部面の一部が外部に露出されてもよい。このため、開口を介してパターンビームＬ’が転写基板Ｓ’に照射されることが可能になる。一方、第１のステージの形状及び第１のステージが転写基板Ｓ’を支持する方式は種々に変更可能である。
【0052】
第２のステージは、第１のステージの下側に配置されてもよい。第２のステージは、基板Ｓを支持する役割を果たす。第２のステージは、例えば、四角い形状であってもよい。第２のステージの上面に基板Ｓが載置されて支持されてもよい。第２のステージの上面の面積は、基板Ｓの面積よりも大きく形成されてもよい。一方、第２のステージの構造と形状は種々に変更可能である。
【0053】
第１のステージに転写基板Ｓ’が載置され、第２のステージに基板Ｓが載置されることにより、転写基板Ｓ’と基板Ｓとが上下方向に互いに対向することができる。
【0054】
チップ転写装置は、第１及び第２の駆動部（図示せず）をさらに備えていてもよい。第１及び第２の駆動部により第１及び第２のステージがそれぞれ別々に移動及び回転することができる。したがって、第１及び第２の駆動部を用いて第１及び第２のステージをそれぞれ別々に移動させて、転写基板Ｓ’と基板Ｓとを上下方向Ｙに位置合わせすることができる。
【0055】
第１の駆動部は、第１のステージを前後方向Ｚ、左右方向Ｘ及び上下方向Ｙに移動させることができ、上下方向Ｙを中心として回転させることができる。なお、第２の駆動部は、第２のステージを前後方向Ｚ、左右方向Ｘ及び上下方向Ｙに移動させることができ、上下方向Ｙを中心として回転させることができる。このための第１及び第２の駆動部の構成と方式は種々に変更可能である。
【0056】
マスク１０は、マスク支持部２０に支持されてもよく、反射ミラー部４０とレーザ光源部３０との間に配置されてもよい。このため、マスク１０は、レーザ光源部３０から反射ミラー部４０へと進むラインビームＬをマスク１０に配備されたパターンＰに通過させてパターンＰの形状に整形することができる。パターンＰの形状が整形されたパターンビームＬ’は、反射ミラー部４０において反射されて転写基板Ｓ’に照射されることが可能になる。
【0057】
マスク１０は、プレート状に形成されてもよい。マスク１０には、パターンＰが形成されてもよい。パターンＰは、複数本のパターン孔を備えていてもよい。複数本のパターン孔は、ラインビームＬの幅方向に並べられてもよく、一本の列をなしてもよく、ラインビームＬを通過させてパターンＰの形状に整形する役割を果たす。
【0058】
いうまでもなく、マスク１０には、複数のパターンＰが形成されてもよい。これらの複数のパターンＰは、ラインビームＬを通過させてパターンの形状に整形する役割を果たす。複数のパターンＰは、上下方向Ｙに並べられてもよい。
【0059】
複数のパターンＰを複数本の列ｒのパターンＰと称することもある。ここで、複数本の列ｒは、例えば、第１の列ｒ１、第２の列ｒ２、第３の列ｒ３、第４の列ｒ４及び第５の列ｒ５を含んでいてもよい。複数のパターンＰは、各列に沿って形成され、第１の列パターンＰ１、第２の列パターンＰ２、第３の列パターンＰ３、第４の列パターンＰ４及び第５の列パターンＰ５を含んでいてもよい。いうまでもなく、複数本の列の本数は種々に変更可能である。
【0060】
複数のパターンＰは、それぞれ複数本のパターン孔を備えていてもよい。左右方向Ｘに同一線の上に並べられた複数本のパターン孔が一本の列をなしながら一つのパターンＰを形成してもよい。
【0061】
複数本のパターン孔は、ラインビームＬを通過させ、ラインビームＬの形状をパターン孔の形状に整形することができる。すなわち、マスク１０に達したラインビームＬの一部が複数本のパターン孔を通過してパターンビームＬ’に整形されることが可能であり、残りはマスク１０を通過できないことがある。このため、複数本のパターン孔を通過したパターンビームＬ’は、転写基板Ｓ’の上に複数本のパターン孔の形状と同じパターンの形状に照射されることが可能になる。
【0062】
ラインビームＬの幅方向、例えば、左右方向Ｘに同一線の上に並べられて一つのパターンＰを形成する複数本のパターン孔は、その形状、大きさ及び配列が互いに同一であってもよい。すなわち、同一の列ｒをなすパターン孔は、その形状と大きさと配列とが互いに同一である。ここで、配列とは、パターン孔同士の左右の間隔のことをいう。このように、左右方向Ｘに同一の形状、大きさ及び配列のパターン孔が並べられて一本のラインを形成することができる。
【0063】
また、ラインビームＬの幅方向と交わる向き、例えば、高さ方向Ｙに並べられたパターン孔は、形状、大きさ及び配列のうちの少なくともいずれか一つが互いに異なっていてもよい。すなわち、列ｒが異なると、パターン孔の形状、大きさ及び配列のうちの少なくともいずれか一つが互いに異なっていてもよい。例えば、上下方向Ｙに互いに異なる形状や大きさや配列のパターン孔を有するラインが並べられてもよい。
【0064】
すなわち、第１の列ｒ１に沿って形成された第１の列パターンＰ１のパターン孔と、第２の列ｒ２に沿って形成された第２の列パターンＰ２のパターン孔は、その形状、大きさ及び配列のうちの少なくともいずれか一つが互いに異なる。これと同様に、第１の列パターンＰ１のパターン孔と第３の列パターンＰ３のパターン孔もまた、その形状、大きさ及び配列のうちの少なくともいずれか一つが互いに異なる。すなわち、各列ｒに沿って形成されたパターンのパターン孔は、その形状、大きさ及び配列のうちの少なくともいずれか一つが互いに異なる。このため、マスク１０は、パターンＰの数に見合う分だけ様々にパターンビームＬ’を整形することができる。すなわち、ラインビームＬを通過させるパターンＰの形状、大きさ及び配列に応じて、転写基板Ｓ’に照射されるパターンビームＬ’の形状、大きさ及び配列が決定され得る。
【0065】
ラインビームＬの幅方向に複数のパターンＰの両側には複数のアラインマーカＭがそれぞれ形成されてもよい。複数のアラインマーカＭは、例えば、第１の列アラインマーカＭ１、第２の列アラインマーカＭ２、第３の列アラインマーカＭ３、第４の列アラインマーカＭ４及び第５の列アラインマーカＭ５を含んでいてもよい。これらのアラインマーカＭは、ラインビームの幅方向に複数のパターンＰと互いに同一線の上にそれぞれ並べられてもよい。
【0066】
例えば、第１の列に位置するパターンとアラインマーカとが左右方向Ｘに同一線の上に位置してもよい。残りの列も同様に、各列に位置するパターンとアラインマーカとが左右方向Ｘに同一線の上に位置してもよい。アラインマーカをアライン孔と称することがある。アラインマーカは、十字状に形成されてもよい。このため、アラインマーカを通過しながら整形されたマーカビームＬM は、転写基板Ｓ’に十字状に表示されることが可能になる。いうまでもなく、アラインマーカの形状は種々に変更可能である。
【0067】
左右方向Ｘに延びた形状のラインビームＬは、複数本の列のうちのいずれか一本の列に形成されたパターン孔及びアラインマーカを通過しながら複数のパターンビームＬ’とマーカビームＬM に整形されることが可能であり、転写基板Ｓ’に複数の点状に照射され得る。このとき、ラインビームＬが通過する列のパターン孔の形状及び大きさに応じて、転写基板Ｓに照射されるパターンビームの形状及び大きさが決定され得る。一方、転写基板Ｓ’に照射された十字状のマーカビームＬM の形状及び位置を観察して、転写基板Ｓ’に対するマスク１０の位置合わせ具合を確認してもよい。
【0068】
マスク支持部２０は、マスク１０を移動及び回転自在に支持してもよい。例えば、マスク支持部２０は、マスク１０を左右方向Ｘ、前後方向Ｚ及び上下方向Ｙに移動自在に支持してもよい。このとき、マスク支持部２０は、マスク１０の上下左右の４つの隅角部を前後方向Ｚに互いに異なる距離だけそれぞれ移動自在に支持してもよい。なお、マスク支持部２０は、マスク１０を前後方向Ｚを中心として回転可能なように支持してもよい。
【0069】
マスク支持部２０は、転写基板Ｓ’が支持された第１のステージから上側へと離れてもよく、レーザ光源部３０と反射ミラー部４０との間に位置してもよい。マスク支持部２０は、上下方向Ｙ及び左右方向Ｘに延びて所定の面積を有していてもよく、前後方向Ｚに所定の厚さを有していてもよい。マスク支持部２０は、例えば、中心部が開口された四角いプレート状であってもよい。いうまでもなく、マスク支持部２０の形状は種々に変更可能である。マスク支持部２０は、マスク１０を支持する役割を果たす。
【0070】
マスク支持部２０は、マスク１０の周縁を支持してもよい。マスク支持部２０の中心部の開口を介して、マスク１０の中心部に形成された複数のパターンＰ及びアラインマーカＭがレーザ光源部３０に露出されてもよい。
【0071】
マスク支持部２０には、駆動体（図示せず）が配備されてもよい。駆動体は、前後駆動体（図示せず）、左右駆動体（図示せず）、上下駆動体（図示せず）及び回転駆動体（図示せず）のうちの少なくとも一つを備えていてもよい。駆動体にマスク１０が支持されてもよい。マスク支持部２０は、駆動体を用いて、マスク１０の位置及び勾配を複数の方向に調節してもよい。
【0072】
マスク支持部２０は、転写基板Ｓに取り付けられたマイクロＬＥＤチップ１の大きさ、形状及び配列に合致するパターンＰをラインビームＬが通過できるように、マスク１０の位置を変更してもよい。すなわち、マスク支持部２０は、複数のパターンＰのうち、ラインビームＬを通過させるべきパターンＰを選択できるように、複数の方向にマスク１０を移動及び回転させてもよい。したがって、マスク１０は、複数のパターンＰのうち、転写基板Ｓ’に取り付けられた複数のマイクロＬＥＤチップ１と形状、大きさ及び配列が合致するいずれか一本の列のパターンにラインビームＬを通過させることができる。このため、転写基板Ｓ’に照射すべきパターンビームＬ’の形状、大きさ及び配列をマイクロＬＥＤチップ１と形状、大きさ及び配列に合致するように選択することができる。
【0073】
レーザ光源部３０は、マスク１０と、例えば、前後方向Ｚに互いに離れていてもよく、マスク１０に向かってレーザビームを、例えば、ラインビームＬの形状に放出してもよい。ラインビームＬは、左右方向Ｘに延びてもよく、前後方向Ｚに放出されてもよい。レーザ光源部３０のレーザ源は種々に変更可能である。
【0074】
反射ミラー部４０は、転写基板Ｓ’の上側に離れ、マスク１０と前後方向Ｚに向かい合っていてもよい。反射ミラー部４０は、マスク１０を通過しながら整形された複数のパターンビームＬ’を転写基板Ｓ’に反射させてもよい。反射ミラー部４０は、パターンビームＬ’の進行方向とは４５°だけ傾くように配置されてもよい。
【0075】
反射ミラー部４０は、複数のマイクロＬＥＤチップと大きさが合致するパターンを通過した複数のパターンビームＬ’、及び複数のマイクロＬＥＤチップと大きさが合致するパターンの両側に位置する一対のアラインマーカを通過した一対のマーカビームＬM を転写基板Ｓ’に反射させてもよい。このため、複数のパターンビームＬ’及び一対のマーカビームＬM が転写基板Ｓ’に同時に照射されることが可能になる。
【0076】
パターンビームＬ’及びマーカビームＬM は、マスク１０と反射ミラー部４０との間において前後方向Ｚに進んでもよく、反射ミラー部４０において下側に反射され、転写基板Ｓ’に向かって上下方向に進んでもよい。
【0077】
パターン取り替え部５０は、複数のパターンＰのうち、転写基板Ｓ’に取り付けられた複数のマイクロＬＥＤチップ１と大きさが合致するパターンにラインビームＬを通過させるようにマスク支持部２０を制御してマスク１０の位置を変更してもよい。
【0078】
パターン取り替え部５０は、マイクロＬＥＤチップの転写工程を行う工程制御器（図示せず）から転写基板Ｓ’に取り付けられたマイクロＬＥＤチップ１の大きさ、形状及び配列に関する情報を入力され、入力されたマイクロＬＥＤチップ１の大きさ、形状及び配列に合致するパターンを選択し、選択したパターンにラインビームＬを通過させるようにマスク支持部２０を制御してマスク１０の位置を変更してもよい。
【0079】
一方、本発明の実施形態に係るマイクロＬＥＤチップの転写装置は、第１のアラインモニタリング部６０と、第１のアライン調節部７０と、第２のアラインモニタリング部８０及び第２のアライン調節部９０を備えていてもよい。
【0080】
第１のアラインモニタリング部６０は、光学カメラであってもよい。第１のアラインモニタリング部６０は、転写基板Ｓ’の上側に複数配置されてもよい。第１のアラインモニタリング部６０は、転写基板Ｓ’に照射されたマーカビームＬM を撮影してマーカビーム画像を生成してもよい。第１のアラインモニタリング部６０で転写基板Ｓ’の上にマーカビームＬM が照射される位置と形状を確認してもよい。
【0081】
第１のアライン調節部７０は、転写基板Ｓ’の上側から下方へと転写基板Ｓ’に照射された一対のマーカビームＬM により転写基板Ｓ’に形成された一対の位置合わせマークが、マーカビームＬM に対応するように転写基板Ｓ’に表示された目安マークと一致するようにマスク支持部２０を制御してラインビームＬの進行方向と交わる向きにマスクの位置及び勾配を変更してもよい。第１のアライン調節部７０は、第１のアラインモニタリング部６０からマーカビーム画像を入力されてもよく、マーカビーム画像に表示された位置合わせマークの位置と形状に応じてマスク支持部２０を制御してマスク１０の位置合わせ具合を調節してもよい。
【0082】
第１のアラインモニタリング部６０及び第１のアライン調節部７０を用いて、転写基板Ｓ’上の目安マークの位置と位置合わせマークの位置とを確認して位置合わせマークが目安マークの位置に移動するようにマスク１０の位置合わせ具合を調節することにより、転写基板Ｓ’に対するマスク１０の位置を１次アラインすることができる。
【0083】
第２のアラインモニタリング部８０は、ビームプロファイルカメラであってもよい。第２のアラインモニタリング部８０は、基板Ｓの下側に移動自在に設けられてもよい。第２のアラインモニタリング部８０は、転写基板Ｓ’を透過したパターンビームＬ’の焦点画像を撮影してパターンビーム画像として生成してもよい。第２のアラインモニタリング部８０で転写基板Ｓ’の上に照射されたパターンビームＬ’の焦点の形状及び特性を確認してもよい。ここで、パターンビームＬ’の特性は、パターンビームＬ’の焦点のエネルギープロファイル及びコントラストを含んでいてもよい。このとき、エネルギープロファイルからパターンビームＬ’のエネルギー密度及び均一度を確認してもよく、パターンビームＬ’のコントラストから鮮明度を確認してもよい。
【0084】
第２のアライン調節部９０は、転写基板Ｓ’の上側から下方へと転写基板Ｓ’を透過した複数のパターンビームＬ’の焦点画像から寄せ集められたパターンビームの特性が目安特性と一致するようにマスク支持部２０を制御してラインビームＬの進行方向にマスク１０の位置及び勾配を変更してもよい。このために、第２のアライン調節部９０は、第２のアラインモニタリング部８０からパターンビーム画像を入力されてもよく、パターンビーム画像から確認されるパターンビームのエネルギープロファイル及びコントラストのうちの少なくともいずれか一方が目安エネルギープロファイル及び目安コントラストのうちの少なくともどちらか一方と一致するようにマスク支持部２０を制御してマスク１０の位置合わせ具合を調節してもよい。
【0085】
第２のアラインモニタリング部８０及び第２のアライン調節部９０を用いて、転写基板Ｓ’の上にパターンビームＬ’が照射された具合を確認して、パターンビームのエネルギープロファイルが目安エネルギープロファイルに一致し、かつ、パターンビームのコントラストが目安コントラストに一致するように、マスク１０の位置合わせ具合を調節することにより、転写基板Ｓ’に対するマスク１０の位置を２次アラインすることができる。このため、パターンビームＬ’の歪みを防ぐことができる。
【0086】
転写基板Ｓ’に対するマスク１０の位置がアラインされれば、転写基板Ｓ’に取り付けられたマイクロＬＥＤチップ１と転写基板Ｓ’との接着面にパターンビームＬ’が正確に照射されることが可能であり、マイクロＬＥＤチップ１を転写基板Ｓ’から円滑に引き離して基板Ｓ上の所望の位置にマイクロＬＥＤチップ１を正確に落下させることができる。
【0087】
上述したところによれば、本発明の実施形態に係るチップ転写装置は、パターンの形成されたマスクを用いて、被転写基板上の定められた位置に複数のチップを一括して転写することができる。
【0088】
すなわち、パターンの形成されたマスクを用いることにより、パターン単位でマイクロＬＥＤチップの転写が行われることが可能になる。
【0089】
また、本発明の実施形態に係るチップ転写装置は、複数のパターンが形成されたマスクを用いて、被転写基板上の定められた位置に複数の大きさのマイクロＬＥＤチップを転写することができる。より具体的に、本発明の実施形態によれば、複数の異なるパターンが形成された一枚のマスクを用いて、被転写基板上の定められた位置に複数の大きさのうち所望の大きさのマイクロＬＥＤチップを簡単に転写することができる。
【0090】
すなわち、たとえ生産型番が変更されてマイクロＬＥＤチップの大きさが変更されたとしても、マスクを取り替えなくても済み、単にマスクを移動させてレーザラインビームが通過するパターンを取り替えることにより、パターンを通過した複数のレーザパターンビームの大きさ、形状及び間隔をマイクロＬＥＤチップの変更済みの大きさに合致するように調節して複数のマイクロＬＥＤチップと転写基板との貼り合わせ面に照射することができるので、様々な大きさのマイクロＬＥＤチップを被転写基板上の定められた位置に簡単に転写することができる。
【0091】
したがって、マスクの取り替えにかかる時間を節約して工程時間を短縮することができ、マスクの取り替えによる作業者の業務への負担を減らすことができ、マスクの取り替えの際に発生し得るアライン不良を根源的に防いで安定的なレーザビームの品質を確保することができる。これにより、マイクロＬＥＤチップの転写工程の生産性を向上させることができる。
【0092】
図８は、本発明の実施形態に係るチップ転写方法の手順図である。
【0093】
以下、本発明の実施形態に係るチップ転写方法について説明する。
【0094】
本発明の実施形態に係るチップ転写方法は、複数のチップ、例えば、複数のマイクロＬＥＤチップ１が与えられた転写基板Ｓ’を被転写基板（以下、基板Ｓと称する）の上に設ける手順と、ラインビームＬを放出する手順と、ラインビームＬの経路に設けられたマスク１０を用いて、ラインビームＬから複数のパターンビームＬ’を整形する手順と、パターンビームＬ’を転写基板Ｓ’に照射して、転写基板Ｓ’から複数のマイクロＬＥＤチップ１を引き離す手順と、転写基板Ｓ’から引き離された複数のチップを基板Ｓに載置する手順と、を含む。
【0095】
また、転写基板Ｓ’を基板Ｓの上に設ける手順とラインビームＬを放出する手順との間に、マスク１０に形成された複数のパターンＰのうち、複数のマイクロＬＥＤチップ１のそれぞれと大きさが対応するパターンにラインビームＬを通過させてパターンビームＬ’に整形できるようにマスク１０の位置を変更するパターン取り替え手順をさらに含んでいてもよい。
【0096】
ここで、「大きさが対応する」とは、予め定められた所定の誤差値内において大きさが互いに一致することを意味する。例えば、マイクロＬＥＤチップ１の一つの大きさ（「面積」とも称する）とパターンビームＬ’の一本の焦点の大きさとが所定の余裕、例えば、マージンをもって互いに一致してもよい。このとき、パターンビームの大きさの方が相対的にさらに大きくてもよい。したがって、パターンビームをマイクロＬＥＤチップと転写基板Ｓ’との貼り合わせ面に照射するとき、貼り合わせ面の中心部から周縁までまんべんなく均一にパターンビームを照射することができる。
【0097】
さらに、ラインビームＬを放出する手順とマイクロＬＥＤチップ１を引き離す手順との間に、ラインビームＬの経路に設けられたマスク１０を用いてラインビームＬからマーカビームＬM を整形する手順と、マーカビームＬM を転写基板Ｓ’に照射し、転写基板Ｓ’上のマーカビームＬM を撮影してマーカビーム画像を生成する手順と、マーカビーム画像を用いて転写基板Ｓ’に対するマスク１０の位置をアラインする１次アライン手順と、をさらに含んでいてもよい。このとき、マーカビームＬM を整形する手順は、パターンビームＬ’を整形する手順と同時に行われてもよい。
【0098】
さらに詳しくは、マーカビームＬM を整形する手順とパターンビームＬ’を整形する手順は、同一のラインビームＬを用いてラインビームＬの幅方向に同一線の上において同時に行われてもよい。
【0099】
すなわち、同一の一本のラインビームＬからマーカビームＬM とパターンビームＬ’とを同時に整形してもよい。このとき、ラインビームＬの一部分をマーカビームＬM に整形してもよく、ラインビームＬの残りの部分をパターンビームＬ’に整形してもよい。すなわち、ラインビームＬの両側の周縁の部分からマーカビームＬM を整形し、ラインビームＬの残りの部分からパターンビームＬ’を整形してもよい。
【0100】
さらにまた、１次アライン手順とマイクロＬＥＤチップ１を引き離す手順との間に、パターンビームＬ’を転写基板Ｓ’に照射し、転写基板Ｓ’を透過したパターンビームＬ’を撮影してパターンビーム画像を生成する手順と、パターンビーム画像を用いて、マスク１０を通過して転写基板Ｓ’に照射されるパターンビームのフォーカシングのために転写基板Ｓ’に対するマスク１０の勾配及び距離をアラインする２次アライン手順と、を含んでいてもよい。
【0101】
本発明の実施形態に係るチップ転写方法は、転写基板Ｓ’から基板Ｓへと複数のマイクロＬＥＤチップ１を転写してもよい。本発明の実施形態に係るチップ転写方法をマイクロＬＥＤチップの転写方法と称することもある。
【0102】
Ｓ１００：まず、図１を参照すると、複数のマイクロＬＥＤチップ１が与えられた転写基板Ｓ’を基板Ｓの上に設ける。このとき、複数のマイクロＬＥＤチップ１は、転写基板Ｓ’上において製造された複数のマイクロＬＥＤチップ１であってもよい。あるいは、別途の犠牲基板において製造された複数のマイクロＬＥＤチップ１が転写基板Ｓ’に取り付けられてもよい。
【0103】
上下方向Ｙに互いに対向した第１及び第２のステージ（図示せず）を用意し、第１のステージの下面に転写基板Ｓ’を支持させ、第２のステージの上面に基板Ｓを載置してもよい。このとき、第１及び第２の駆動部（図示せず）を用いて第１及び第２のステージをそれぞれ複数の方向に移動及び回転させて上下方向Ｙに転写基板Ｓ’と基板Ｓとを位置合わせしてもよい。
【0104】
このとき、上下方向Ｙに転写基板Ｓ’と基板Ｓとを位置合わせする方式は種々に変更可能である。転写基板Ｓ’と基板Ｓとを位置合わせすることを基板アライン手順と称することもある。
【0105】
Ｓ２００：次いで、マスク１０に形成された複数のパターンＰのうち、複数のマイクロＬＥＤチップ１と大きさが合致するパターンにラインビームＬを通過させてパターンビームＬ’に整形できるように、マスク１０の位置を変更してパターンを取り替える。
【0106】
図３は、第３の列ｒ３に形成されたパターンにラインビームＬを通過させる様子を示すマイクロＬＥＤチップの転写工程の工程手順図である。また、図４は、第１の列ｒ１に形成されたパターンにラインビームＬを通過させるためにマスク１０を移動させる様子を示すマイクロＬＥＤチップの転写工程の工程手順図である。
【0107】
図３及び図４を参照すると、マスク１０を上下方向Ｙに移動させて複数本の列のパターンＰのうちのいずれか一本の列のパターンにラインビームＬが通過できるようにする。このとき、転写基板Ｓ’に対するマスク１０のアラインメントがずれることもある。
【0108】
Ｓ３００：転写基板Ｓ’に向かってラインビームＬを放出する。ラインビームＬは、レーザ光源部３０から転写基板Ｓ’に向かって放出され、レーザ光源部３０と転写基板Ｓ’との間の経路に置かれたマスク１０と反射ミラー部４０とを経て転写基板Ｓ’に照射されてもよい。
【0109】
Ｓ４１０：ラインビームＬの経路に設けられたマスク１０を用いて、ラインビームＬからマーカビームＬM を整形する。例えば、複数のパターンＰの両側にそれぞれ形成された複数のアラインマーカＭのうち、複数のマイクロＬＥＤチップ１と大きさが合致するパターンの両側に形成された一対のアラインマーカにラインビームＬを通過させてパターンビームＬ’の両側に一対のマーカビームＬM を形成する。一対のマーカビームＬM は、一対のアラインマーカを通過しながらアラインマーカの形状、例えば、十字状に整形され、反射ミラー部４０に向かって前後方向Ｚに進んでもよい。
【0110】
Ｓ４２０：次いで、マーカビームＬM を転写基板Ｓ’に照射し、転写基板Ｓ’上のマーカビームＬM を撮影してマーカビーム画像を生成する。すなわち、反射ミラー部４０に向かって前後方向Ｚに進む一対のマーカビームＬM を反射ミラー部４０において反射させて転写基板Ｓ’に進ませ、転写基板Ｓ’の上側から下方へと転写基板Ｓ’に照射された一対のマーカビームＬM により転写基板Ｓ’に形成された一対の位置合わせマークを第１のアラインモニタリング部６０で撮影する。このとき、マーカビーム画像には、転写基板Ｓ’に予め表示された目安マークが一緒に撮影されてもよい。あるいは、マーカビームＬM に対応するように転写基板Ｓ’に表示された目安マークの座標（０，０）を目安にして、位置合わせマークを撮影した画像に目安マークを挿入してもよい。
【0111】
図５は、マスク１０の１次アラインの際にマスク１０の位置及び勾配を調節する様子を示すマイクロＬＥＤチップの転写工程の工程手順図である。
【0112】
Ｓ４３０：次いで、マーカビーム画像を用いて、転写基板Ｓ’に対するマスク１０の位置を１次アラインする。具体的に、第１のアラインモニタリング部６０から第１のアライン調節部７０へと入力されたマーカビーム画像から目安マークに対する位置合わせマークのオフセット（Δｘ，Δｙ，Δθ）を算出し、第１のアラインモニタリング部６０でマスク支持部２０を制御して、転写基板Ｓ’上の位置合わせマークを目安マークに一致できるように、ラインビームＬの進行方向と交わる向きである左右方向Ｘ及び上下方向Ｙに上述したオフセットに見合う分だけマスク１０を移動及び回転させてマスク１０の位置及び勾配を調節する（図４及び図５参照）。ここで、勾配とは、Ｘ−Ｚ平面に対するマスク１０の勾配もしくは回転角度のことをいう。
【0113】
次いで、転写基板Ｓ’上において位置合わせマークが目安マークに一致するように上述したマーカビーム画像を生成する手順と１次アライン手順とを繰り返し行ってもよい。これらの手順によりマスク１０の１次アラインが完了することができ、転写基板Ｓ’の上にマーカビームＬM が所望の位置に照射されることが可能であり、このため、マーカビームＬM の間に位置するパターンビームＬ’もまた転写基板Ｓ’上における所望の位置に正確に照射されることが可能になる。
【0114】
Ｓ５１０：ラインビームＬの経路に設けられたマスク１０を用いて、ラインビームＬから複数のパターンビームＬ’を整形する。このとき、この手順は、前述したラインビームＬからマーカビームＬM を整形する手順と並行して行われてもよい。例えば、ラインビームＬがレーザ光源部３０からマスク１０に放出され、マスク１０を通過しながらパターンビームＬ’に整形される。
【0115】
図６は、第２のアラインモニタリング部８０で転写基板Ｓ’をスキャンしながら転写基板Ｓ’を透過したパターンビームＬ’の焦点画像を撮影する様子を示すマイクロＬＥＤチップの転写工程の工程手順図である。
【0116】
Ｓ５２０：次いで、パターンビームＬ’を転写基板Ｓに照射し、転写基板Ｓを透過したパターンビームＬ’を撮影してパターンビーム画像を生成する。すなわち、マスク１０を通過したパターンビームＬ’を反射ミラー部４０に進ませ、反射ミラー部４０において反射させて転写基板Ｓ’に照射する。そして、第２のアラインモニタリング部８０で転写基板Ｓ’を透過して転写基板Ｓ’とマイクロＬＥＤチップ１との貼り合わせ面の上に焦点が形成されたパターンビームＬ’を撮影してパターンビーム画像を生成する（図６参照）。
【0117】
このとき、転写基板Ｓ’の上側から下方へと転写基板Ｓ’を透過した複数のパターンビームＬ’が並べられた方向に沿って転写基板Ｓ’をスキャンしながら複数のパターンビームの焦点画像を撮影する。このような手順は、１次アライン手順と複数のマイクロＬＥＤチップを引き離す手順との間に行う。すなわち、１次アラインが完了したマスク１０を通過したパターンビームＬ’を撮影してパターンビーム画像を生成する。
【0118】
図７は、マスク１０の２次アラインの際にマスク１０の位置及び勾配を調節する様子を示すマイクロＬＥＤチップの転写工程の工程手順図である。
【0119】
Ｓ５３０：次いで、第２のアライン調節部９０を用いて、パターンビーム画像を用いて、転写基板Ｓ’の上に照射されるパターンビームＬ’のフォーカシングのための転写基板Ｓ’に対するマスク１０の勾配及び距離を２次アラインする。すなわち、第２のアラインモニタリング部８０において撮影された焦点画像からパターンビームの特性を寄せ集める。焦点画像から寄せ集められるパターンビームの特性は、パターンビームのエネルギープロファイル及びコントラストのうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。次いで、第２のアライン調節部９０を用いて、寄せ集められた特性を目安特性と対比し、寄せ集められた特性が目安特性と一致するようにマスク支持部２０を制御してラインビームＬの進行方向、例えば、前後方向Ｚにマスク１０の位置及び勾配を調節する。このとき、位置は、前後方向Ｚに対する位置であり、勾配は、Ｘ−Ｙ平面に対する勾配を意味する。
【0120】
このとき、マスク１０の上下左右の４つの隅角部を前後方向Ｚにそれぞれ互いに異なる距離ΔＺ１〜ΔＺ４だけ移動させる、あるいは、互いに同じ距離で移動させるなどしてもよい（図７参照）。例えば、レーザ光源部３０に向かって、マスク１０を前後方向Ｚに引っ張ったり押したりすると、パターンビームＬ’の焦点が鮮やかになり、このとき、引っ張ったり押したりする方向に応じてエネルギープロファイルが増加もしくは減少しながら所望の値を有することができる。
【0121】
このような手順で、パターンビームＬ’の焦点画像の乱れを補正することができ、焦点画像の乱れが所望のレベルまで補正できるように上述したパターンビーム画像を生成する手順と２次アライン手順とを繰り返し行ってもよい。このため、マスク１０と転写基板Ｓ’とのアラインメントが完了することができる。
【0122】
Ｓ６００：次いで、１次及び２次アラインが完了したマスク１０を通過しながら整形されたパターンビームＬ’を転写基板Ｓ’に照射して、転写基板Ｓ’とマイクロＬＥＤチップ１との貼り合わせ面に熱エネルギーを加え、転写基板Ｓ’から複数のマイクロＬＥＤチップ１を引き離す。具体的に、転写基板Ｓ’から引き離すべき複数のマイクロＬＥＤチップ１に複数のパターンビームをそれぞれ対応させながら同時に照射してもよい。ここで、「対応させながら照射して」とは、一つのマイクロＬＥＤチップ１に一本のパターンビームを照射することを意味する。この手順において、パターン単位で複数のマイクロＬＥＤチップ１を基板Ｓ、すなわち、被転写基板Ｓに一括して転写することができる。
【0123】
このとき、マスク１０と転写基板Ｓ’とのアラインメントがとられ、転写基板Ｓ’と基板Ｓとのアラインメントがとられた状態であるので、転写基板Ｓ’から複数のマイクロＬＥＤチップ１を円滑に引き離すことができ、後述する手順において基板Ｓの上にマイクロＬＥＤチップ１を正確な位置に載置することができる。
【0124】
次いで、転写基板Ｓ’から引き離された複数のマイクロＬＥＤチップ１を基板Ｓ上の所望の位置に精度よく載置する。このとき、転写基板Ｓ’から引き離される複数のマイクロＬＥＤチップ１の自重を用いて転写基板Ｓ’の下方に複数のマイクロＬＥＤチップ１を落下させる。この手順において、マイクロＬＥＤチップ１が基板Ｓに転写されることが可能になる。
【0125】
このとき、基板Ｓにおけるチップの貼り合わせ部分とマイクロＬＥＤチップ１における基板の貼り合わせ部分とを貼り合わせながら電気的に接続できるように、基板Ｓには、上面にボンディング材質の薄膜層（図示せず）が配備されてもよい。
【0126】
ボンディング材質の薄膜層は、異方導電性フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）層であってもよい。ボンディング材質の薄膜層は、その内部に多数の伝導性粒子が分散されることが可能であり、所定の粘着性を有することができる。ボンディング材質の薄膜層を導電物質層もしくは異方導電性フィルムと称することもある。
【0127】
パターンビームＬ’を転写基板Ｓ’に沿って前後方向にスキャンしながらチップを引き離す手順と、引き離されたチップを被転写基板に転写する手順と、を繰り返し行い、転写基板Ｓ’から基板Ｓへと複数のマイクロＬＥＤチップ１をいずれも引き離し、かつ、転写したら、次の転写基板Ｓ’を第１のステージに搬入して次回の転写工程を行ってもよい。
【0128】
次いで、基板Ｓ、例えば、被転写基板Ｓの所望のすべての位置に複数のマイクロＬＥＤチップ１を転写して画素の形成を完了したら、基板Ｓを次の工程場所に運んで後続工程を行ってもよい。
【0129】
後続工程は、例えば、レーザビームを用いて、基板Ｓに転写されたマイクロＬＥＤチップ１と基板Ｓとの貼り合わせ面に熱を加えることにより、基板Ｓの上に配備されたボンディング材質の薄膜層にマイクロＬＥＤチップ１を貼り合わせ、これらを電気的に接続する工程であってもよい。
【0130】
上述したところによれば、本発明の実施形態に係るチップ転写方法及び装置が適用されたチップ転写工程においては、たとえ生産型番が変更されて転写基板Ｓ’上のマイクロＬＥＤチップ１の大きさが異なっていたとしても、マスク１０を取り替えることなく、マスク１０を移動させてパターン位置のみを変更することができる。
【0131】
具体的に、マイクロＬＥＤディスプレイ装置は、生産型番に応じて、ピクセルを構成するマイクロＬＥＤチップの大きさが異なっていてもよい。このため、工程設備において生産しようとするマイクロＬＥＤディスプレイ装置の生産型番が変更される場合であっても、マスク１０を取り替えることなく、マスク１０を移動させてパターン位置のみを変更することができる。
【0132】
すなわち、本発明の実施形態によれば、たとえ生産型番が変更されたとしても、マスク１０を取り替えることが不要になるので、作業者が工程設備を停止させて既存のマスクを変更済みのマイクロＬＥＤチップの大きさに合致するパターンが形成された新たなマスクに取り替えた後、レーザパターンビームの大きさ、形状及び間隔を新たに調節しなくても済む。これにより、全体の工程時間を短縮することができる。
【0133】
また、本発明の実施形態によれば、パターンの取り替え後に１次及び２次アラインを段階的に行うことにより、安定的なレーザ品質を確保することができる。したがって、マイクロＬＥＤチップを転写する転写工程の生産性を均一に向上させることができる。
【0134】
さらに、転写基板Ｓ’からマイクロＬＥＤチップ１を引き離すとき、レーザラインビームをマスク１０のパターンＰに通過させて互いに離れた複数のレーザパターンビームに加工し、加工された複数のレーザパターンビームＬ’を複数のマイクロＬＥＤチップと転写基板との貼り合わせ面に照射することにより、複数のマイクロＬＥＤチップを一括して引き離すことができ、複数のマイクロＬＥＤチップ１を被転写基板Ｓ上の広い面積にわたって一括して転写することができる。このため、工程速度が速くなる。
【0135】
本発明の前記実施形態は本発明の説明のためのものであり、本発明の制限のためのものではない。本発明の前記実施形態に開示されている構成と方式は、互いに結合したり交差したりして種々の形態に変形される筈であり、これらの変形例もまた、本発明の範囲に収まるものとみなせるということに留意すべきである。すなわち、本発明は、特許請求の範囲及びこれと均等な技術的思想の範囲内において互いに異なる種々の形態に具体化される筈であり、本発明が該当する技術分野における業者は、本発明の技術的思想の範囲内において種々の実施例が可能であるということが理解できる筈である。
【符号の説明】
【0136】
１：マイクロＬＥＤチップＳ：被転写基板
Ｓ’：転写基板
１０：マスク
２０：マスク支持部
３０：レーザ光源部
５０：パターン取り替え部
６０：第１のアラインモニタリング部
８０：第２のアラインモニタリング部