特許 6976972 マイクロデバイスのマスクレス並列ピックアンドプレース移載

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6976972

(24)【登録日】2021年11月12日

(45)【発行日】2021年12月8日

(54)【発明の名称】マイクロデバイスのマスクレス並列ピックアンドプレース移載

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/00 20100101AFI20211125BHJP

   H01L 21/52 20060101ALI20211125BHJP

   H05K 3/34 20060101ALI20211125BHJP

   G09F 9/00 20060101ALI20211125BHJP

   G02B 26/08 20060101ALI20211125BHJP

   G02B 26/10 20060101ALI20211125BHJP

   G02F 1/13 20060101ALN20211125BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/00 H

   H01L21/52 F

   H05K3/34 501Z

   G09F9/00 338

   G02B26/08 E

   G02B26/10 101

   !G02F1/13 101

【請求項の数】9

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2018-564747(P2018-564747)

(86)(22)【出願日】2017年6月9日

(65)【公表番号】特表2019-530201(P2019-530201A)

(43)【公表日】2019年10月17日

(86)【国際出願番号】US2017036804

(87)【国際公開番号】WO2017214540

(87)【国際公開日】20171214

【審査請求日】2020年6月5日

(31)【優先権主張番号】62/348,691

(32)【優先日】2016年6月10日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100101502

【弁理士】

【氏名又は名称】安齋 嘉章

(72)【発明者】

【氏名】トタドリ マニバンナン

(72)【発明者】

【氏名】ビィッサー ロバート ジャン

【審査官】 淺見 一喜

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２５１３６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０２５０８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０４１５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１２２６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２９９８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１６３１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−００５１００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１１８１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５３５２７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２５１３５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１４−５１５８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１６−５０４７５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／０１０１１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１０３６６４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−０７７９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−０２１９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１７３２１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１７５２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３０５６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０１４７９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

Ｈ０１Ｌ ２１／５２

Ｈ０５Ｋ ３／３４

Ｇ０９Ｆ ９／００

Ｇ０２Ｂ ２６／０８

Ｇ０２Ｂ ２６／１０

Ｇ０２Ｆ １／１３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

移載先基板上にマイクロデバイスを位置決め配置するための装置であって、
移載先基板を保持するための第１の支持体と、
その表面に形成された連続粘着層を有する移載体と、
前記移載体を提供又は保持するための第２の支持体と、
前記第１の支持体と前記第２の支持体の互いに対する相対動作を提供するように構成された１つ以上のアクチュエータと、
前記移載体の前記連続粘着層の領域を選択的にかつマスクを使用せずに露光するように構成された照射システムであって、
前記照射システムはデジタルマイクロミラーの二次元アレイ及び光学系を備え、
前記デジタルマイクロミラーの二次元アレイ及び光学系は、前記デジタルマイクロミラーの二次元アレイからのイメージが前記移載体全体に及ぶような視野を有している、照射システムと、
コントローラであって、
前記１つ以上のアクチュエータに相対動作を生じさせることで、前記連続粘着層に取り付けられた複数のマイクロデバイスを前記移載先基板に接触させ、
前記照射システムに選択的に前記連続粘着層の１つ以上の部分を露光させることで、前記視野内の前記連続粘着層の前記１つ以上の部分のすべてを同時に露光しながら、１つ以上の無効化された部分を作り出し、
前記１つ以上のアクチュエータに相対動作を生じさせることで、前記表面と前記移載先基板が互いに離れ、前記連続粘着層の前記１つ以上の無効化された部分に対応する１つ以上のマイクロデバイスが前記移載先基板上に残るように構成されたコントローラと、
移載元基板を保持する第３の支持体であって、
前記１つ以上のアクチュエータは、前記第２の支持体と前記第３の支持体の互いに対する相対動作を提供するように構成され、
前記コントローラは、前記１つ以上のアクチュエータに前記移載元基板と前記移載体の互いに対する相対動作を生じさせることで、前記複数のマイクロデバイスが前記移載元基板上にあるときに前記移載体の前記表面の前記連続粘着層が前記複数のマイクロデバイスに接触して、前記複数のマイクロデバイスが前記移載体の前記連続粘着層に付着するように構成されている、第３の支持体と、
前記マイクロデバイスから前記移載元基板を分離するためのエネルギー源とを備える装置。

【請求項2】

前記第２の支持体は、ロボットアームを備えて前記移載体を保持し、
前記ロボットアームは、前記第３の支持体と前記第１の支持体との間で前記移載体を移動させるように動作可能になっている、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

移載先基板上にマイクロデバイスを位置決め配置するための装置であって、
移載先基板を保持するための第１の支持体と、
その表面に形成された連続粘着層を有する移載体と、
前記移載体を提供又は保持するための第２の支持体と、
前記移載体と前記第１の支持体の互いに対する相対動作を提供するように構成された１つ以上のアクチュエータと、
光ビームを発生させる光源と、
前記光ビームを前記移載体の前記連続粘着層に調節可能に当てるように構成されたデジタルマイクロミラーの二次元アレイ及び光学系であって、前記デジタルマイクロミラーの二次元アレイからのイメージが前記移載体全体に及ぶような視野を有するデジタルマイクロミラーの二次元アレイ及び光学系と、
コントローラであって、
前記１つ以上のアクチュエータに相対動作を生じさせることで、前記移載体の前記連続粘着層に取り付けられた複数のマイクロデバイスを前記移載先基板に接触させ、
前記光源に前記光ビームを発生させ、前記デジタルマイクロミラーの二次元アレイ及び光学系を調整して前記光ビームを前記連続粘着層に当てることで、選択的に前記連続粘着層の１つ以上の部分を露光して、前記視野内の前記連続粘着層の前記１つ以上の部分のすべてを同時に露光しながら、１つ以上の無効化された部分を作り出し、
前記１つ以上のアクチュエータに相対動作を生じさせることで、前記移載体と前記移載先基板が互いに離れて、前記連続粘着層の前記１つ以上の無効化された部分に対応する１つ以上のマイクロデバイスが前記移載先基板上に残るように構成されたコントローラと、
移載元基板を保持する第３の支持体であって、
前記１つ以上のアクチュエータは、前記第２の支持体と前記第３の支持体の互いに対する相対動作を提供するように構成され、
前記コントローラは、前記１つ以上のアクチュエータに前記移載元基板と前記移載体の互いに対する相対動作を生じさせることで、前記複数のマイクロデバイスが前記移載元基板上にあるときに前記移載体の前記表面の前記連続粘着層が前記複数のマイクロデバイスに接触して、前記複数のマイクロデバイスが前記移載体の前記連続粘着層に付着するように構成されている、第３の支持体と、
前記マイクロデバイスから前記移載元基板を分離するためのエネルギー源とを備える装置。

【請求項4】

前記移載体は着脱可能な移載基板を備えている、請求項３に記載の装置。

【請求項5】

前記第２の支持体は、ロボットアームを備えて前記移載体を保持し、
前記ロボットアームは、移載元基板を保持するための第３の支持体と前記移載先基板を保持するための前記第１の支持体との間で前記移載体を少なくとも横方向に移動させるように動作可能である、請求項３に記載の装置。

【請求項6】

前記コントローラは、前記１つ以上のアクチュエータに相対動作を生じさせることで、前記移載元基板から前記移載体に移載される前記複数のマイクロデバイスが、前記移載体へ移載される前記移載元基板上の全ての前記マイクロデバイスを含むように構成されている、請求項３に記載の装置。

【請求項7】

前記コントローラは、前記１つ以上のアクチュエータに相対動作を生じさせることで、前記移載元基板から前記移載体に移載される前記複数のマイクロデバイスが、前記移載元基板上の全ての前記マイクロデバイスよりも少なくなるように構成されている、請求項３に記載の装置。

【請求項8】

前記コントローラは、前記１つ以上のアクチュエータに相対動作を生じさせることで、前記移載元基板から前記移載体に移載される前記複数のマイクロデバイスが、前記複数のマイクロデバイスのみであるように構成されている、請求項３に記載の装置。

【請求項9】

前記エネルギー源は、前記連続粘着層の前記１つ以上の部分を溶融するように構成されている、請求項３に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、移載元基板から移載先基板へのマイクロデバイスの移載に関する。

【背景】

【0002】

多種多様な製品が基板上に別個のデバイスのアレイを備えており、それらのデバイスは、その基板上の回路によってアドレス指定可能又は制御可能である。個々のデバイスがミクロンスケール、例えば幅１００ミクロン未満である場合、それらのデバイスはマイクロデバイスと見なすことができる。一般に、マイクロデバイスは、一連の層を堆積及び製作するための、堆積技術、リソグラフィー技術、エッチング技術などの一連の微細加工技術を使用して製造され得る。

【0003】

別個のマイクロデバイスのアレイを含むデバイスを製造するための１つの手法は、製品の一部を形成することになる基板上に別個のマイクロデバイスを直接製造することである。この技術を使用して、例えばアクティブマトリクス方式液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のＴＦＴパネル及びカラーフィルターパネルが製造されてきた。

【0004】

ある提案されたディスプレイパネル技術ではＬＥＤのアレイが使用されており、ここでは個々のＬＥＤが個別に制御可能なピクセル素子を形成している。このようなＬＥＤパネルは、コンピュータ、タッチパネル装置、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話、テレビモニターなどに用いられ得る。

【0005】

有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）パネルが使用されているが、ＩＩＩ−Ｖ族半導体技術に基づくミクロンスケールのＬＥＤ（マイクロＬＥＤとも呼ばれる）を使用するＬＥＤパネルはさらなる問題に直面している。特に、最終のディスプレイ基板上に直接ＩＩＩ−Ｖ族半導体マイクロＬＥＤを堆積させて成長させることには、技術上及び製造上の困難が伴う。さらに、マイクロＬＥＤパネルは、湾曲ディスプレイ又は屈曲可能なディスプレイに製造するのが困難である。

【概要】

【0006】

本開示は、一般に、大面積にわたってマイクロデバイスを表面実装するためのシステム及び方法に関する。

【0007】

一つの態様において、移載先基板上にマイクロデバイスを位置決め配置するための装置は、移載先基板を保持するための第１の支持体と、粘着層を受け入れる表面を有する移載体を提供又は保持するための第２の支持体と、第１の支持体と第２の支持体との間に相対動作を提供するように構成された１つ以上のアクチュエータと、移載体の粘着層の領域を選択的にかつマスクを使用せずに露光するように構成された照射システムと、コントローラとを備える。コントローラは、１つ以上のアクチュエータに相対動作を生じさせることで、粘着層に取り付けられた複数のマイクロデバイスを移載先基板に接触させ、照射システムに選択的に粘着層の１つ以上の部分を露光させることで、１つ以上の無効化された部分を作り出し、１つ以上のアクチュエータに相対動作を生じさせることで、表面と移載先基板が互いに離れ、粘着層の１つ以上の無効化された部分に対応する１つ以上のマイクロデバイスが移載先基板上に残るように構成されている。

【0008】

実施形態は、以下のフィーチャーの１つ以上を含んでもよい。

【0009】

第３の支持体が移載元基板を保持してもよい。１つ以上のアクチュエータは、第１の支持体と第３の支持体との間に相対動作を提供するように構成されてもよい。コントローラは、１つ以上のアクチュエータに移載元基板と移載体との間に相対動作を生じさせることで、複数のマイクロデバイスが移載元基板上にあるときに移載基板の表面の粘着層が複数のマイクロデバイスに接触して、複数のマイクロデバイスが移載体の粘着層に付着するように、構成されてもよい。第２の支持体は、移載体を保持するためのロボットアームを備えてもよい。ロボットアームは、移載体を第３の支持体と第１の支持体との間で移動させるように動作可能であってもよい。ロボットアームは、第１の支持体及び第３の支持体に対して移載体を垂直に移動させるように動作可能であってもよい。
移載体は、第２の支持体から着脱可能な移載基板であってもよい。第２の支持体は、移載基板を解放可能に保持するためのエンドエフェクタを有するロボットアームを備えてもよい。

【0010】

照射システムは、個別に作動可能なミラーのアレイを有するデジタルミラーデバイスを備えてもよい。デジタルミラーデバイスは、ミラーの二次元アレイを備えてもよい。照射システムの視野は移載体の一部にしか及ばず、アクチュエータが、二次元アレイ直線アレイと１つ以上の支持体との間に相対動作を生じさせてもよい。デジタルミラーデバイスはミラーの直線アレイであって、アクチュエータが直線アレイと１つ以上の支持体の間に相対動作を提供してもよい。

【0011】

別の態様では、マイクロデバイスの表面実装方法は、粘着層を有する移載面に移載元基板上の複数のマイクロデバイスを付着させることと、複数のマイクロデバイスが移載面に付着した状態を維持すると共に、移載元基板から複数のマイクロデバイスを取り除くことと、移載先基板に対して移載面を位置決め配置して、移載面の複数のマイクロデバイスの少なくとも一部を移載先基板上の複数の収容位置の少なくとも一部に当接させることと、マイクロデバイスのサブセットに対応する移載面の粘着層の複数の領域を選択的にかつマスクを使用せずに光に露光して、マイクロデバイスのサブセットを粘着層から取り外すことであって、サブセットは２つ以上のマイクロデバイスを含むが、複数のマイクロデバイスの全マイクロデバイスよりは少ないマイクロデバイスを含むことと、移載体を移載先基板から引き離して、マイクロデバイスのサブセットを移載先基板上に残すこととを含む。

【0012】

実施形態は、以下のフィーチャーの１つ以上を含んでもよい。

【0013】

複数のマイクロデバイスは、移載元基板上の全てのマイクロデバイスを含んでもよい。移載元基板は、その上に複数のマイクロデバイスが製造された移載元基板であってもよい。

【0014】

複数のマイクロデバイスは、移載面上に第１のアレイ状に配置されてもよく、複数の収容位置は、移載先基板上に第２のアレイ状に配置されてもよい。第１のアレイの空間密度は、第２のアレイの空間密度よりも大きくてもよい。第１のアレイは、第１の軸に沿った第１のピッチＰＸ１及び第１の軸に直交する第２の軸に沿った第２のピッチＰＹ１で配置された複数のマイクロデバイス用のセルを有する第１の長方形アレイであってもよい。第２のアレイは、第１の軸に沿った第３のピッチＰＸ２及び第１の軸に直交する第２の軸に沿った第４のピッチＰＹ２で配置された収容位置を有する第２の長方形アレイであってもよい。第３のピッチＰＸ２は第１のピッチＰＸ１の整数倍であってもよく、第４のピッチＰＹ２は第２のピッチＰＹ１の整数倍であってもよい。

【0015】

マイクロデバイスはマイクロＬＥＤを含んでもよい。パッシベーション層が、移載先基板上のマイクロデバイスのサブセットに被さって配置されてもよい。

【0016】

複数の領域の選択的な露光には、デジタルミラーデバイスに光を向けることと、デジタルミラーデバイスから選択されたミラーを作動させて、複数の領域へ向けて光を反射させることが含まれてもよい。

【0017】

別の態様では、移載先基板上にマイクロデバイスを位置決め配置するための装置は、移載先基板を保持するための第１の支持体と、粘着層を受け入れる表面を有する移載体を提供又は保持するための第２の支持体と、移載体と第１の支持体との間に相対動作を提供するように構成された１つ以上のアクチュエータと、光ビームを発生させる光源と、平行光ビームを移載体の粘着層に調節可能に当てるように構成されたミラーと、コントローラとを備える。コントローラは、１つ以上のアクチュエータに相対動作を生じさせることで、移載体の粘着層に取り付けられた複数のマイクロデバイスを移載先基板に接触させ、光源に光ビームを発生させてミラーを調整して光ビームを粘着層に当てることで、選択的に粘着層の１つ以上の部分を露光して１つ以上の無効化された部分を作り出し、１つ以上のアクチュエータに相対動作を生じさせることで、表面と移載先基板が互いに離れ、粘着層の１つ以上の無効化された部分に対応する１つ以上のマイクロデバイスが移載先基板上に残るように、構成されている。

【0018】

実施形態は、以下のフィーチャーの１つ以上を含んでもよい。

【0019】

移載体は、着脱可能な移載基板であってもよい。第２の支持体は、移載体を保持するためのロボットアームを備えてもよい。ロボットアームは、移載元基板を保持するための第３の支持体と移載先基板を保持するための第１の支持体との間で移載体を少なくとも横方向に移動させるように動作可能であってもよい。

【0020】

ミラーは、ガルバノミラースキャナのミラーであってもよい。光源はレーザ装置でもよく、光ビームはレーザビームでもよい。

【0021】

別の態様では、マイクロデバイスの表面実装方法には、第１の複数のマイクロデバイスを移載元基板から第１の移載面に移載し、第１の移載面の第１の粘着層に付着させることと、第１の複数のマイクロデバイスを第１の移載面から第２の移載面に移載し、第２の移載面の第２の粘着層に付着させることと、第１の粘着層の領域を選択的に無効化してマイクロデバイスの１列を第１の粘着層から取り外すことによって複数のマイクロデバイスを一度に１列ずつ第１の移載面から解放し、列移載の各間に第２の移載面に対して第１の移載面を移動させて列を第１のピッチで揃えることと、第１の複数のマイクロデバイスを第２の移載面から移載先基板に移載し、第２の粘着層の領域を選択的に無効化してマイクロデバイスの１行を第１の粘着層から取り外すことによって複数のマイクロデバイスを一度に１行ずつ第２の移載面から解放することと、行移載の各間に移載先基板に対して第２の移載面を移動させて行を第２のピッチで揃えることが含まれる。

【0022】

実施形態は、以下のフィーチャーの１つ以上を含んでもよい。

【0023】

第１の複数のマイクロデバイスの移載元基板から第１の移載面への移載には、移載元基板上の全てのマイクロデバイスの第１の移載面への移載が含まれてもよい。第１の複数のマイクロデバイスは、移載元基板上の全てのマイクロデバイスよりも少なくてもよい。第１の複数のマイクロデバイスの第１の移載面から第２の移載面への移載には、第１の複数のマイクロデバイスのみの移載が含まれてもよい。

【0024】

複数のマイクロデバイスは、第１の移載面上に第１のアレイ状に配置されてもよく、複数の収容位置は、移載先基板上に第２のアレイ状に配置されてもよい。第１のアレイの空間密度は、第２のアレイの空間密度よりも大きくてもよい。

【0025】

移載元基板は、その上に複数のマイクロデバイスが製造された移載元基板であってもよい。マイクロデバイスはマイクロＬＥＤであってもよい。パッシベーション層が、移載先基板上のマイクロデバイスのサブセットに被さって配置されてもよい。

【0026】

領域の選択的な無効化には、領域の選択的な露光が含まれてもよい。複数の領域の選択的な露光には、光をデジタルミラーデバイスに向けることと、デジタルミラーデバイスの選択されたミラーを作動させて複数の領域へ向けて光を反射させることとが含まれてもよい。

【0027】

実施形態は、以下の利点のうちの１つ以上を（これらに限定されないが）任意選択的に提供することができる。移載元基板上のマイクロデバイスを、移載先基板に対して望まれる空間密度よりも高い空間密度で作り上げることができ、それによってマイクロデバイスを作り上げるときのスループットが向上し、ウェハスペースが節約される。多数のマイクロデバイスを移載元基板から移載先基板に並行して移載することができる。高精度な移載が可能である。したがって、歩留まりを向上させることができ、製造時間及びコストを削減することができる。移載元基板上の欠陥を有するマイクロデバイスを識別し、それを移載から除外することができる。マイクロデバイスが移載元基板とは異なるピッチで移載先基板上に配置される場合には、従来技術と比較して移載工程の回数を減らすことができる。

【0028】

マイクロデバイスがマイクロＬＥＤである場合には、この技術を用いて３色以上の副画素を有するディスプレイなどの多色ディスプレイを製造できる。フレキシブルディスプレイ及び／又は伸縮性ディスプレイをさらに容易に製造できる。

【0029】

他の態様、フィーチャー、及び利点は、本明細書及び図面、並びに特許請求の範囲から明らかになるであろう。

【0030】

以下に様々な実施形態を説明する。ある１つの実施形態の要素及びフィーチャーは、具体的な記述がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれ得ることが企図されている。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】マイクロデバイスのアレイを有する移載元基板の概略斜視図である。

【図2】移載先基板の概略斜視図である。

【図3】移載元基板から移載先基板へ複数のマイクロデバイスを移載する方法を示すフロー図である。

【図4】〜

【図10】移載元基板から移載先基板へ複数のマイクロデバイスを移載する方法を説明する概略側面断面図である。

【図11A】移載元基板から移載先基板へマイクロデバイスを移載するためのシステムの概略側面断面図である。

【図11B】移載基板上の粘着層を照射するためのシステムの概略側面断面図である。

【図11C】デジタルマイクロミラーデバイスの概略斜視図である。

【図12】マイクロデバイスのアレイが実装された移載先基板の概略斜視図である。

【図13】一部のマイクロデバイスが移載された後の移載装置の概略斜視図である。

【図14】セル当たりに複数のマイクロデバイスを有する移載先基板の概略斜視図である。

【図15】マイクロＬＥＤが実装されたフレキシブル基板の概略斜視図である。

【図16】多段階移載プロセスを説明する概略上面図である。種々の図面における同様の参照符号は、同様の構成要素を示す。

【詳細な説明】

【0032】

一部のデバイスを製造するためには、大面積基板又はフレキシブル基板などの基板上にマイクロデバイスを正確かつ優れた費用対効果で形成する新しい手法が必要とされている。例えば、マイクロＬＥＤには、明るさ、寿命、効率の点で有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）装置を上回る優位な利点があるので、ＩＩＩ−Ｖ族半導体技術に基づくＬＥＤパネルを提供することは、望ましいことである。

【0033】

別個のマイクロデバイスから成るアレイを備える装置を製造する方法に、初期基板上にマイクロデバイスをひとまとめに製作し、その後、そのマイクロデバイスを製品の一部になる受入基板又は移載先基板へ移載する方法がある。初期基板でマイクロデバイスを造る理由の１つは、移載先基板が、例えばエッチングや堆積といった、マイクロデバイスを形成するのに必要とされる製造プロセスと両立しない材料である場合があるからである。例えば、ＬＥＤの場合には、ＬＥＤの堆積は、単結晶窒化ガリウム（ＧａＮ）膜がサファイヤウェハ上に成長するエピタキシャル成長プロセスである（サファイヤウェハは、主に、他のウェハ材料と比較してＧａＮ成長に対する格子不整合が小さいために使用されている）。初期基板でマイクロデバイスを造るもう１つの理由は、移載先基板で必要とされる空間密度よりも高い空間密度でマイクロデバイスを製造できることで、マイクロデバイスを造る際にスループットを高め、ウェハ資源を節約でき、その結果としてコストが下がるからである。

【0034】

初期基板から移載先基板へマイクロデバイスを移載する手法の１つが、例えば、一度に１つのマイクロデバイスを移載するロボットのような、ピックアンドプレース装置である。しかし、この手法は価値のない製造方法である。なぜならば、移載しなければならないマイクロデバイスが多数になることを特に考慮すると、低いスループットが欠点になっているからである。

【0035】

前述のように、マイクロデバイスを製造するための方法には改良が必要とされている。以下の記載のように、大面積にわたってマイクロデバイスを表面実装するための方法が開示される。本方法は、粘着層を有する移載基板を移載元基板上のマイクロデバイスの上に配置し、粘着層をマイクロデバイスに付着させ、マイクロデバイスを粘着層に付着させておくと共に、移載元基板から取り外し、移載先基板上の目標位置にマイクロデバイスの位置を合わせ、マイクロデバイスを配置し、光源に移載基板を露光させてマイクロデバイスを移載基板から分離させ、マイクロデバイスが移載基板に残ると共に、マイクロデバイスから移載基板を遠ざけるステップを含む。本方法を利用したマイクロデバイスをポリマーフォトレイヤーへ移載し、その後、マスクレスリソグラフィを用いて多数のパターンで移載先基板に移載することができる。本方法を利用したマイクロデバイスは、多種多様な基板に移載可能である。

【0036】

さらに、マスクレスリソグラフィ技術を使用して、マイクロデバイスを選択的に粘着層から解放することができる。粘着層上への光のマスク投影法とは対照的に、マスクレス技術は、種々の解放パターンに適応でき、各々の解放計画ごとに新たなマスクを作る必要もないのでコストも低く、マスクを製作する時間も必要ないので、より敏速である。

【0037】

図１には、マイクロデバイス１１０のアレイを有する移載元基板１００が示されている。マイクロデバイス１１０は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）などの小型電子素子及び論理ＩＣ、プロセッサ、メモリ、コントローラなどの集積回路チップである。マイクロデバイス１１０はミクロンスケールのデバイスであり、例を挙げると、最大横寸法は約１〜１００ミクロンである。このデバイスの横寸法は、例えば約１〜５０ミクロン、例えば５〜５０ミクロン、例えば１０〜３０ミクロンの場合があり得る。全てのマイクロデバイス１１０を同一に、すなわち、同一の寸法、回路パターン及びレイヤー構造にすることが可能である。

【0038】

図１には、移載元基板の面に平行な２つの直交方向にＰＸ１及びＰＹ１のピッチで、規則的な長方形アレイ状に並べられたマイクロデバイス１１０が示されているが、例えば千鳥アレイなどの他のアレイ構成も可能である。

【0039】

マイクロデバイス１１０を移載元基板１００の上に直接製造することが可能であり、例えばデバイス基板などの別の基板の上で製造しておいて、ピッチを変えることなく、移載元基板１００に移載することも可能である。例えば、デバイス基板の上ではマイクロデバイスを比較的高密度に製造することが可能であり、移載元基板１００を粘着テープにして、デバイスと接触させて配置することも可能である。次に、デバイス基板を取り除くか、切り離して、各マイクロデバイス１１０を例えば粘着テープである移載元基板に個別に取り付けることが可能である。

【0040】

図２は、セル２０５のアレイを有する移載先基板２００を示す。各セル２０５には、マイクロデバイス１１０を収容するスポット２１０がある。したがって、スポット２１０もアレイ状に配置されている。しかし、移載先基板２００上のスポット２１０のアレイの間隔は、移載元基板１００上のマイクロデバイス１１０の間隔とは異なる場合がある。通常は、スポット２１０間の間隔は、移載元基板１００上のマイクロデバイス１１０間の間隔よりも大きい。例えば、図２には、移載先基板２００の面に平行な２つの直交方向にＰＸ２及びＰＹ２のピッチで、長方形アレイ状に並べられたスポット２１０が示されている。したがって、ピッチＰＸ２はピッチＰＸ１よりも大きく、ピッチＰＹ２はピッチＰＹ１よりも大きい場合がある。上記のように、例えば千鳥アレイなどの他のアレイ構成も可能である。スポット２１０間の間隔はマイクロデバイス１１０間の間隔とは異なるので、マイクロデバイスをひとまとめに移載しようとして、移載元基板１００を単純に移載先基板２００に当接させて置くことはできない。

【0041】

図２に示されていないが、移載先基板１００は、特にそれが製品の一部を形成することになる基板である場合には、正しくスポット２１０に固定された時に、マイクロデバイス１１０に電力を供給するために、及び／又はマイクロデバイス１１０をアドレス指定するために、及び／又はマイクロデバイス１１０を制御するために、回路及び他の構成部品を備えることができる。例えば、各スポット２１０は、マイクロデバイス１１０の１つ以上のボンドパッドに電気的に接続するボンドパッドを１つ以上備えることができる。

【0042】

図１１Ａは移載元基板から移載先基板へマイクロデバイスを移載するためのシステムの概略側面断面図である。図１１Ａには、移載元基板１００から移載先基板２００へマイクロデバイスを移載するためのシステム６００が示されている。議論のため、Ｚ軸を基板１００、２００の平面に対して垂直な方向、Ｘ軸及びＹ軸を基板４００の平面に平行な２つの直交する方向とする。通常は、Ｚ軸は鉛直軸、すなわち重力の方向と一致する軸であるが、このことは必須ではない。

【0043】

装置６００は、移載元基板１００を支持するステージ６１０、移載先基板２００を支持するステージ５１０、及び移載装置６３０を備える。移載装置６３０は、粘着層４２０を配置することが可能な表面６３２を備える。移載装置６３０は、入れ替え可能な移載基板４２０を備えることが可能であり、この移載基板に粘着層４２０が形成される。選択的に、表面６３２は、移載装置６３０と一体になっている部分でもよい。

【0044】

表面６３２は平面、例えば平板の底部とすることができ、ステージ６１０、５１０の上面と平行にすることができる。選択的に、表面６３２は円筒形、例えば回転ドラムの外面とすることができる。

【0045】

１つ以上のアクチュエータが、移載装置６３０と、ステージ６１０及び６２０との間の相対動作を提供する。例えば、移載装置６３０は、表面６３２をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿って移動させることができる３軸ロボットアーム５１２を備えることができる。しかし、他にも多くの構成が可能である。例えば、ロボットアーム５１２はＹ軸及びＹ軸の運動のみを提供すると共に、ステージ６１０、６２０が垂直に移動可能であるか、又は、両ステージはＹ軸に沿って移動可能である場合などの構成が可能である。移載装置６３０が交換可能な移載基板４１０を備えるならば、ロボットアーム５１２はその移載基板を保持するためのエンドエフェクタを備えてもよい。このエンドエフェクタは、真空チャック又は端縁把持用アクチュエータでもよい。

【0046】

装置６００はまた、表面６３２に接する粘着層４２０の一部を選択的に「無効化」するためのシステムを備える。この文脈において、「無効化」には、例えば溶解又は溶融によって粘着層を完全に除去すること、又はその材料の物理的性質を改変して、粘着層がもはや粘着性を持たなくなる（「変性される」とも呼ばれる）ことのいずれかが含まれている。そのシステムを、表面６３２を備える物体の背面に光源からの光を選択的に向ける照射システム５３０とすることができる。選択的に、そのシステムは、表面６３２を備える物体に埋め込まれた、個別に制御可能なヒーターを備えてもよい。

【0047】

プログラム可能なコンピュータなどのコントローラ６５０は、装置の各種構成要素、例えばアクチュエータ及び照射システムの動作を調整する。動作にあたっては、表面６３２に接する粘着層４２０は、移載元基板１００上のマイクロデバイス１１０と接触するように降ろされて、そのマイクロデバイスと共に持ち上げられる。粘着層４２０上のマイクロデバイス１１０は、移載先基板２００の上まで横に移動して、移載先基板２００の上に降ろされる。次に、選択された領域内の粘着層が無効化され、表面６３２は、残った粘着層４２０と共に移載先基板２００から離れて持ち上げられて、マイクロデバイスは、粘着層が無効化された領域に対応する移載先基板上のスポットに残ったままになる。上記の説明では、表面６３２が相対動作を提供するものとして表現されているが、ステージ６１０、６２０の動作が必要な相対動作の一部又は全部を提供することも可能であることが理解されよう。

【0048】

図３は、移載元基板から移載先基板へ複数のマイクロデバイスを移載する方法３００のフロー図である。図４〜１０は、移載元基板から移載先基板へ複数のマイクロデバイスを移載する方法を説明する概略側面断面図である。

【0049】

図４に示されるように、マイクロデバイス１１０のアレイを有する移載元基板１００を製造するか、又は製造工場から受け取る。（ステップ３０４）

【0050】

図５に示されるように、移載元基板１００は、移載装置６３０の表面６３２に近接して位置決め配置される（ステップ３０８）。移載元基板の方向を合わせることで、移載装置６３０と向かい合う移載元基板１００の面にマイクロデバイス１１０が来る。移載装置は、粘着層４２０を備える。粘着層４２０は、着脱可能な移載基板４００の一部とすることができる。粘着層４２０は、例えば未硬化又は部分的に硬化したポジ型フォトレジストなどの粘着性ポリマーでもよい。

【0051】

粘着層４２０は、少なくともマイクロデバイス１１０のアレイに対応する表面６３２の部分の全体にわたって延在する。いくつかの実施形態では、粘着層４２０は、全マイクロデバイス１１０にまたがる連続した単一層である。このような単一層の利点は、移載元基板１００に対して移載装置６３０を横方向に正確に位置決めする必要がないことである。いくつかの実施形態では、粘着層６３２は複数の別々の島状に分割され、各島がマイクロデバイス１１０の１つずつに対応している。しかし、そのような実施形態では、移載装置６３０を横方向に位置決めして、島を移載元基板１００上のマイクロデバイス１１０に接触させる必要がある。

【0052】

スピンコーティング又は液滴吐出型描画法によって移載装置６３０の表面６３２に粘着層４２０を塗布できる。例えばバッキング基板４１０のような表面６３２を備える物体の材料は、例えばガラス又は石英のように、粘着層４２０を硬化又は溶解するために使用される光の波長に対して実質的に透明な材料である。

【0053】

図５では、粘着層４２０が連続層として示されているが、このことは必須ではない。例えば、移載元基板１１０上のマイクロデバイス１１０の位置に対応する個々のスポットに、又は縞模様状や他のパターンで、粘着層４２０を塗布できる。

【0054】

次に、図６に示されるように、移載装置６３０を移載元基板１００に近接して配置して、マイクロデバイス１１０を粘着層４２０に付着させる（ステップ３１２）。

【0055】

図５、６に示される方法の代替方法として、粘着層４２０を移載元基板１００上に直接堆積させて、粘着材料が少なくともマイクロデバイス１１０を覆うことが可能である。例えば、粘着材料の全面連続層４２０を、少なくともマイクロデバイス１１０のアレイの全体にわたって堆積させることができる。次いで、移載装置６３０の表面６３２を下降させて粘着層４２０と接触させることができる。

【0056】

図７に示されるように、ここで、移載元基板１００を取り除いて（ステップ３１６）、マイクロデバイス１１０を移載装置６３０の粘着層４２０に取り付けた状態にしておくことができる。例えば、レーザ装置などの赤外線熱源を使用して、各マイクロデバイス１１０が移載元基板１００に取り付けられている領域を溶融することで、マイクロデバイス１１０から移載元基板１００を取り外すことができる。

【0057】

図８を参照する。移載装置６３０を位置決め配置して、マイクロデバイス１１０を移載先基板２００と接触させて置くことが可能である（ステップ３２０）。

【0058】

図８及び図９を参照する。移載先基板２００に引き渡されるべきマイクロデバイス１１０に対応する、粘着層４２０の選択された領域４３０に、例えば除去や変性などの無効化が施される（ステップ３２４）。例えば、光４５０は、例えばバッキング基板４１０などの表面６３２を備える物体を通過して、領域４３０に選択的に向けられ得る。光は、粘着層４２０の領域４３０を溶融又は溶解することができ、あるいは領域４３０を非粘着性組成物に硬化させることができる。いくつかの実施形態では、光は粘着層４２０を露光し、その露光部分は現像液で除去される。

【0059】

図１１Ｂは、移載基板４００から移載先基板２００へマイクロデバイスを移載するための装置５００の例を示している。議論のため、Ｚ軸を移載基板４００の平面に対して垂直な方向、Ｘ軸及びＹ軸を移載基板４００の平面に平行な２つの直交する方向とする。通常は、Ｚ軸は鉛直軸、すなわち重力の方向と一致する軸であるが、このことは必須ではない。

【0060】

装置５００は移載先基板２００を支持するステージ５１０と、移載基板４００を保持する、例えば端縁把持用アクチュエータなどのホルダ５２０を備える。リニアアクチュエータなどのアクチュエータ５１２によって、ステージ５１０とホルダ５２０との間にＺ軸に沿う相対動作が提供される。図示されるように、アクチュエータ５１２を連結し、かつ構成して、ホルダ５２０が静止している状態を維持すると共に、ステージ５１０をＺ軸に沿って移動させることが可能である。また、その逆も同様に可能である。

【0061】

いくつかの実施形態では、１つ以上の追加アクチュエータによって、ステージ５１０とホルダ５２０の間にＸ軸及びＹ軸に沿う相対動作が提供される。ここでも再び、そのアクチュエータを連結し、かつ構成して、ホルダ５２０が静止している状態を維持すると共に、ステージ５１０をＸ−Ｙ平面内で移動させることが可能である。また、その逆も同様に可能である。例えば、Ｘ−Ｙ平面内での動作を提供するロボットアームにホルダ５２０を位置決め配置することができる。

【0062】

装置５００はまた、照射システム５３０を備える。照射システム５３０は、光源５３２と、光源からの光を選択的に移載基板４００の背面に向ける機構とを備える。ある実施形態では、照射システム５３０は、独立して制御可能なミラー、例えばデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）５３４の二次元アレイを備える。照射システム５３０はまた、光源５３２からの光をＤＭＤ５３４に向けるための照射光学系５３６、及び／又は、ＤＭＤ５３４の駆動ミラーによって反射された光を粘着層４２０に向けるための投影光学系５３８を備えることができる。ＤＭＤ５３４のどのミラーを作動させるかを制御することによって、光４５０を所望の領域４３０に選択的に向けることができる。

【0063】

図１１Ｃを参照する。ＤＭＤ５３４は複数の独立したミラー５５０を備えることができる。例えばミラー５５０ａによって示される第１の位置と、例えばミラー５５０ｂによって示される第２の位置との間で、各ミラー５５０を独立して傾けることが可能である。第１の位置では、光源５３２からの入射光は、反射されて投影光学系５３８に送られ、結像面内の特定の画素（例えば移載基板４００に接する粘着層）を照射し、第２の位置では、光源５３２からの入射光は、反射光が結像領域（例えば移載基板４００に接する粘着層）に到達しない経路に沿って反射される。個々のミラー５５０を制御するために回路が形成される基板５５４の上の支柱５５２で、ミラー５５０を支持することができる。しかし、それ以外にも多くの形式がＤＭＤには可能である。

【0064】

光源５３２は、例えば水銀アーク灯などのアーク灯、又は、例えば固体レーザダイオードなどのレーザ装置とすることができる。一群の光ファイバーの束の一方の端を、１つ以上のレーザダイオードに接続することが可能であり、その光ファイバーの他方の端からの光を照射光学系５３６に向けるか、又は直接ＤＭＤ５３４に送ることも可能である。

【0065】

ＤＭＤを備える照射システムに関する更なる議論は、米国特許出願公開第２０１６／０２８２７２８号、第２０１６／０２１９６８４号、第２０１６／０１２４３１６号に記載されている。特に、米国特許公開第２０１６／０１２４３１６号は、照射−投影ビームセパレータを備える光学システムについて述べており、その照射−投影ビームセパレータを使用して光源５３２からの光をＤＭＤ５３４に向け、反射した光４５０を分離することが可能である。

【0066】

いくつかの実施形態では、投影光学系５３８の視野は、移載基板４００の全体に及ぶ。この場合には、光４５０と移載基板４００との間で横方向の動作を行う必要はない。しかし、いくつかの実施形態では、投影光学系５３８の視野は、移載基板４００の一部にしか及ばない。この場合には、アクチュエータが、移載基板４００の露光の各間に、照射システム５３０と移載基板４００との間のＸ−Ｙ平面内の相対動作を提供することが可能である。

【0067】

照射システム５３０は、ミラーの二次元アレイではなく、むしろミラーの直線アレイを備え、アクチュエータが照射システム５３０と移載基板４００との間のＸ−Ｙ平面内の相対動作を提供し、移載基板４００の全域にわたってミラーの直線アレイを走査させることが可能である。選択的に、照射システム５３０は、ミラーの直線アレイを備え、例えばガルバノスキャナなどのアクチュエータで直線ＤＭＤアレイ５３４を回転させ、結果として生じる反射光を移載基板４００の全域にわたって走査させることが可能である。

【0068】

別の実施形態として、例えばレーザ装置からの光ビームを移載基板４００の全域にわたってラスタ走査させ、走査に伴ってＤＭＤと同じ機能を提供しながら、その光ビームを変調することが可能である。例えば、照射システム４３０は、２つの直交軸の周りに１つのミラーを回転させることができる２軸ミラージンバルを備えることで、光ビームを移載基板上で２つの直交軸に沿って走査させることが可能である。別の実施例として、照射システム４３０は、２つのガルバノミラースキャナを（光ビームの経路に沿って）直列に備えることができ、これによって、光ビームを移載基板上で２つの直交軸に沿って走査させることが可能になる。

【0069】

図１０及び図１２〜１３に示されるように、選択された領域４３０が照射されたならば、移載装置６３０は持ち上げられ、選択されたマイクロデバイス１１０ａは移載先基板２００上の所定の位置に残されたままになる（ステップ３２８）。粘着層４３０が露光されなかった位置に残ったマイクロデバイス１１０ｂは、移載基板４００に接した状態を維持している。

【0070】

図１−２及び図１２−１３を参照する。移載元基板１００上でのマイクロデバイスの初期の空間密度は、上記故に移載装置６３０上での空間密度も、移載先基板２００上のスポット２１０の空間密度よりも大きい。しかし、スポット２１０と移載基板上の特定のマイクロデバイス１１０の位置が合うならば、スポット２１０に対応するマイクロデバイス１１０だけを移載することができる。例えば、ピッチＰＸ２がピッチＰＸ１の整数倍であり、ピッチＰＹ１がピッチＰＸ２の整数倍である場合、（ＰＸ２＊ＰＹ２）／（ＰＸ１＊ＰＹ１）個のマイクロデバイス１１０毎に１個が移載される。長方形アレイでは、ＰＸ２／ＰＸ１列毎、及びＰＹ２／ＰＹ１行毎に、移載されたマイクロデバイス１１０が位置決め配置され得る。

【0071】

図１３に示されるように、その結果である移載装置６３０’には、マイクロデバイス１１０ｂが欠けているセル４４０が存在することになる。しかし、移載装置６３０’は、別の移載先基板２００で再利用が可能である。手短に言えば、ステップ３２０、３２４、３２８を繰り返すことができるが、別の移載先基板を用いて、さらに移載装置６３０から別組のマイクロデバイスを使用する必要がある。すなわち、移載装置６３０’を新しい移載先基板に近接させて位置決め配置することができるが、別組のマイクロデバイスをスポット１２０と位置決め配置する必要がある。例えば、移載装置６３０’を各繰り返しにつき１セルだけ移動させることができる。これにより、理想的には、長方形アレイでは、移載装置６３０を合計で（ＰＸ２×ＰＹ２）／（ＰＸ１×ＰＹ１）回、使用することが可能になる。

【0072】

図１４に示されるように、いくつかの製品では、各セル２０５内に異なる種類の複数のマイクロデバイス１１０ｉ、１１０ｊ、１１０ｋが必要になる場合がある。例えば、カラーＬＥＤディスプレイの場合には、赤色、青色、緑色のそれぞれに１個ずつ、合計３個のマイクロＬＥＤが必要になることがある。各マイクロＬＥＤは、１つのサブピクセルを提供することができる。サブピクセルには様々なパターンが可能である。例えば、異なる色のサブピクセルを単純に単一の行又は列に配置することができる。選択的に、例えば、セル内のサブピクセルを、例えば赤色及び緑色の２つの色を別個に持つ２つのサブピクセルと、例えば青色である第３の色の単一サブピクセルとで、五の目型パターンに配置することができる（このパターンはまた、ペンタイルアレイとして知られている）。これらの移載技術を用いて、４色以上のサブピクセルを有するディスプレイ、例えば、赤色、緑色、青色及び黄色のマイクロＬＥＤを有するディスプレイを形成することも可能である。

【0073】

こうした異なる色のＬＥＤは、異なる色の光を放射する蛍光体層を有するＬＥＤであってもよい。又は、異なる色のフィルタ層を有するＬＥＤであってもよい。又は、白色光を放射するが、白色光を吸収して異なる色の光を再放射するオーバーレイ用蛍光体材料（この材料は量子ドットでもよい）も備えるＬＥＤであってもよい。

【0074】

異なるマイクロデバイス、例えば異なる色のマイクロＬＥＤを、移載先基板に必要とされる空間密度よりも高い空間密度で別々の移載元基板上に製造できる。その後、各移載元基板に対して移載プロセスを実行できる。すなわち、それぞれ特定の移載元基板から得られたマイクロデバイスを、それ自体の移載基板へ移載することができる。例えば、青色のマイクロＬＥＤを載せた移載基板、赤色のマイクロＬＥＤを載せた移載基板、及び緑色のマイクロＬＥＤを載せた移載基板があり得る。各移載基板では、各セルに対して１個のマイクロデバイスが移載先基板へ移載される。

【0075】

図１５に示されるように、いくつかの実施形態では、移載先基板２００はフレキシブル基板である。例えば、移載先基板２００をフレキシブル回路として、マイクロデバイス１１０をマイクロＬＥＤとすることで、フレキシブルディスプレイスクリーンを提供することができる。選択的に、又は、それに加えて、移載先基板２００を伸縮性基板とすることができる。

【0076】

上記の説明は、移載元基板には（したがってターゲット基板にも）、移載先基板上の各セルでの移載先スポットと適切に位置が合わさるマイクロデバイスがあると仮定していた。これにより、１回の解放操作で全てのマイクロデバイスを移載基板から移載先基板に移載することが可能になる（すなわち、粘着層の対応する全領域を同時に露光する）。

【0077】

しかし、移載元基板上のマイクロデバイス間の間隔が、１回の解放操作で全てのマイクロデバイスを移載先スポットに移載することが不可能な間隔になっている場合があり得る。例えば、ピッチＰＸ２がピッチＰＸ１の整数倍ではない場合、及び／又はピッチＰＹ１がピッチＰＸ２の整数倍ではない場合がある。

【0078】

それでも、少なくとも個々のマイクロデバイスをピックアンドプレースしなければならない場合と比較すると、製造スループットの大幅な向上を達成することは、依然として可能である。図１６を参照する。改良プロセスでは、移載元基板上のマイクロデバイスの当初の間隔に対して任意の間隔を有する長方形アレイにマイクロデバイスを配置することが可能になる。

【0079】

最初に、マイクロデバイス１１０が、移載元基板から第１の移載装置の第１の表面、例えば第１の移載基板４００ａに移載される。マイクロデバイス１１０は、Ｘ軸に沿うピッチＰＸ１及びＹ軸に沿うピッチＰＹ１で第１の移載基板１１０上に並べられている。次に、第２の移載装置の第２の表面、例えば第２の移載基板４００ｂに第１の移載基板４００ａを近接させて位置決め配置する。全てのマイクロデバイスを一度に第２の移載基板に移載するのではなく、一度に１列だけが移載されるが、この時、第１の移載基板には移載の各間に横方向の再位置決め配置が行われて、一方の方向に適切な間隔がもたらされる。続いて、マイクロデバイスは、一度に１行ずつ、第２の移載基板から移載先基板に移載されるが、この時、第１の移載基板には移載の各間に横方向の再位置決め配置が行われて、他の方向に適切な間隔がもたらされる。

【0080】

例えば、移載先基板にはＮ行Ｍ列のセルがあって、マイクロデバイス１１０を収容すると仮定する。第１の移載基板４００ａは、第２の基板４００ｂに近接して位置決め配置される。照射システムを制御して、単一列内のＮ個のマイクロデバイス１１０に対応する領域を照射する。したがって、Ｎ個のマイクロデバイス１１０を含む１列だけが第２の移載基板４００ｂに移載されることになる。次に、第１の移載基板４００ａを第２の移載基板４００ｂに対してＸ軸に沿って移動させ、照射システムを制御して別の単一列内の別のＮ個のマイクロデバイス１００に対応する領域を照射することで、Ｎ個のマイクロデバイスの列がもう１列、配置される。Ｎ行のマイクロデバイスを有するＭ列が第２の移載基板４００ｂに移載されるまで、この移動と配置のプロセスがＭ−１回繰り返される。第２の移載基板４００ｂに対する第１の移載基板４００ａの移動量は、第２の移載基板４００ｂ上のＸ軸に沿ったマイクロデバイスのピッチが、移載先基板の所望のピッチＰＸ２と一致するピッチになる移動量である。Ｙ軸に沿ったマイクロデバイスのピッチは、ＰＹ１又はＰＹ１の整数倍であればよい。

【0081】

Ｎ行のマイクロデバイスを有するＭ列のアレイが第２の移載基板４００ｂに移載されたならば、マイクロデバイス１１０を移載先基板２００に移載することができる。第２の移載基板４００ｂは、第２の基板４００ｂに近接して位置決め配置される。照射システムを制御して、単一行内のＭ個のマイクロデバイス１１０に対応する領域を照射する。したがって、Ｍ個のマイクロデバイス１１０を含む単一行だけが移載先基板２００に移載されることになる。次に、第２の移載基板４００ｂを移載先基板４００ｂに対してＹ軸に沿って移動させ、照射システムを制御して別の単一行内の別のＭ個のマイクロデバイス１００に対応する領域を照射することで、Ｍ個のマイクロデバイスの行がもう１行、配置される。Ｍ列のマイクロデバイスを有するＮ行が移載先基板２００に移載されるまで、この移動と配置のプロセスがＮ−１回繰り返される。移載先基板２００に対する第２の移載基板４００ｂの移動量は、移載先基板２００上のＹ軸に沿ったマイクロデバイスのピッチが、移載先基板２００の所望のピッチＰＹ２と一致するピッチになる移動量である。その結果、移載先基板上のマイクロデバイスのピッチは、ＰＸ１とＰＸ２の関係及びＰＹ１とＰＹ２の関係は際限なく自由でありながらも、今やＸ軸方向にＰＸ２、Ｙ軸方向にＰＹ２になっている。

【0082】

この多段階移載プロセスの利点は、移載工程の総回数が概ねＭ＋Ｎになっていることである。高解像度ディスプレイでは、この合計数Ｍ＋Ｎは依然として多い数かも知れないが、個別ピックアンドプレース法に必要とされるであろう移載工程の数、すなわちＭ＊Ｎよりは遙かに少ない。

【0083】

いくつかの実施形態では、マイクロデバイスは、移載先基板に移載される前に点検又は検査を受けることになる。マイクロデバイスがまだ移載元基板上にある時に検査が行われることもあり、マイクロデバイスが移載基板上にある時に点検が行われることもある。点検又は検査によってマイクロデバイスに欠陥があることが明らかになった各セルには、移載システムの照射システムを制御して、欠陥のあるマイクロデバイスに対応する移載基板の領域を照射しない。したがって、識別された欠陥のあるマイクロデバイスは、移載先基板に移載されない。こうしてマイクロデバイスを欠くことになった移載先基板上のセルは、どれもがその後のピックアンドプレース操作で機能するマイクロデバイスを収容することができる。これにより、移載先基板を、故に製品をも、非常に高い歩留まりで製造することが可能になる。

【0084】

いくつかの実施形態では、マイクロデバイスのどちらの面を移載先基板と接触させる必要があるかに応じて、マイクロデバイスを裏返すために、そのマイクロデバイスを第３の移載基板に移載することが必要になる（第３の移載基板への移載が、第１の移載基板の前、第２の移載基板の後、又は第１の移載基板と第２の移載基板との間ということもあり得る）。

【0085】

上記の方法は単一のマイクロデバイスの表面実装方法を説明しているが、この方法は２つ以上のマイクロデバイスを含み得ることを理解すべきである。

【0086】

コントローラは、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、又はそれらの組み合わせで実現される。コントローラは、１つ以上のコンピュータプログラム製品を、すなわち例えば非一時的な機械読取り可能記録媒体又は伝搬信号などの情報媒体に明白に具体化される１つ以上のコンピュータプログラムを備えることができる。そして、例えばプログラム可能なプロセッサ、コンピュータ又は複数のプロセッサなどのデータ処理装置、若しくは複数のコンピュータによって実行すること、又はこれら機器の操作の制御を行うことができる。コンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、又はコードとも呼ばれる）は、コンパイル言語又はインタープリター言語を含む任意の形式のプログラミング言語で書かれてもよく、スタンドアロンプログラムや、あるいはモジュール、コンポーネント、サブルーチン、その他コンピュータ環境での使用に適した他の構成単位を含むどのような形式でも導入され得る。コンピュータプログラムは、１台のコンピュータで、若しくは１つのサイトにある、又は複数のサイトにわたって分散しているが通信ネットワークによって相互に接続されている、複数台のコンピュータで実行されるように、導入され得る。

【0087】

本明細書に記載されたプロセス及び論理フローは、１つ以上のコンピュータプログラムを実行する１つ以上のプログラマブルプロセッサによって実行されて、入力データに基づく動作と出力の生成とによる機能が発揮され得る。例えばＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）などの専用ロジック回路によって、それらプロセス及び論理フローを実行することも可能であり、そうした専用ロジック回路として装置を実現することも可能である。

【0088】

鉛直や横といった位置決め配置に関する用語を使用してきた。しかし、そのような用語は、重力に対する絶対的な位置決め配置ではなく、相対的な位置決め配置を指すことを理解されたい。例えば、横方向とは基板表面に平行な一方向であり、それに対して、鉛直方向は基板表面に垂直な方向である。

【0089】

当業者には、上記の例が例示を意図したものであって、限定を意図したものではないことが理解されるであろう。本明細書を読み、図面を検討した当業者には明白である、これらの例に対する全ての置換、強化、等価物及び改良は、本開示の真の趣旨及び範囲に含まれることが意図されている。したがって、添付された以下の特許請求項は、これらの教示の真の趣旨及び範囲に含まれる、このような全ての変更、置換及び等価物を含むことが意図されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】