(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】P2024160547
(43)【公開日】2024-11-14
(54)【発明の名称】素子の転写方法及び素子転写装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/60 20060101AFI20241107BHJP
H01L 21/603 20060101ALI20241107BHJP
H05K 13/02 20060101ALI20241107BHJP
【ＦＩ】
H01L21/60 311T
H01L21/603 C
H05K13/02 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023075668
(22)【出願日】2023-05-01
(71)【出願人】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100132241
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 博史
(74)【代理人】
【識別番号】100091524
【弁理士】
【氏名又は名称】和田 充夫
(72)【発明者】
【氏名】鎌谷 淳一
【テーマコード（参考）】
5E353
5F044
【Ｆターム（参考）】
5E353BB03
5E353EE02
5E353GG29
5E353JJ02
5E353JJ13
5E353JJ21
5E353JJ28
5E353JJ60
5E353KK02
5E353QQ12
5F044PP16
5F044PP17
(57)【要約】
【課題】簡易な構成でスタンプからの素子の脱落及び残存を防止するとともに、素子とターゲット基板の位置ズレを抑制し、高精度な転写を実現できる素子の転写方法及び素子転写装置を提供する。
【解決手段】素子の転写方法は、ソース基板１上の素子１０とスタンプ３の位置をアライメントし、ソース基板とスタンプとを相対的に接近離間させて素子をスタンプの粘着力でスタンプにピックアップし、スタンプヘッドに設けられた入れ子状の押圧体３１，３２，３３に少なくとも１つ以上の突起７１，７２，７３を有する押圧ピン７０を接触させることでスタンプの粘着力を低減させ、ターゲット基板２と素子の位置をアライメントし、ターゲット基板とスタンプとを相対的に接近離間させて素子をスタンプからターゲット基板に転写する。
【選択図】図１
【解決手段】素子の転写方法は、ソース基板１上の素子１０とスタンプ３の位置をアライメントし、ソース基板とスタンプとを相対的に接近離間させて素子をスタンプの粘着力でスタンプにピックアップし、スタンプヘッドに設けられた入れ子状の押圧体３１，３２，３３に少なくとも１つ以上の突起７１，７２，７３を有する押圧ピン７０を接触させることでスタンプの粘着力を低減させ、ターゲット基板２と素子の位置をアライメントし、ターゲット基板とスタンプとを相対的に接近離間させて素子をスタンプからターゲット基板に転写する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ソース基板上の素子とスタンプとの位置をアライメントし、
前記ソース基板と前記スタンプとを相対的に接近離間させて前記素子を前記スタンプの粘着力で前記スタンプにピックアップし、
前記スタンプを保持するスタンプヘッドに設けられた入れ子状の押圧体に少なくとも１つ以上の突起を有する押圧ピンを接触させることで前記スタンプの前記粘着力を低減させ、
ターゲット基板と前記素子との位置をアライメントし、
前記ターゲット基板と前記スタンプとを相対的に接近離間させて前記素子を前記スタンプから前記ターゲット基板に転写する、素子の転写方法。
前記ソース基板と前記スタンプとを相対的に接近離間させて前記素子を前記スタンプの粘着力で前記スタンプにピックアップし、
前記スタンプを保持するスタンプヘッドに設けられた入れ子状の押圧体に少なくとも１つ以上の突起を有する押圧ピンを接触させることで前記スタンプの前記粘着力を低減させ、
ターゲット基板と前記素子との位置をアライメントし、
前記ターゲット基板と前記スタンプとを相対的に接近離間させて前記素子を前記スタンプから前記ターゲット基板に転写する、素子の転写方法。
【請求項2】
前記ソース基板と前記スタンプとを相対的に接近離間させて前記素子を前記スタンプの前記粘着力で前記スタンプにピックアップするとき、前記ソース基板を上昇し、接触検知部により前記素子と前記スタンプとの接触を検知し、前記ソース基板を降下することで、前記素子を前記スタンプの前記粘着力で前記スタンプにピックアップし、
前記スタンプヘッドに設けられた入れ子状の前記押圧体に前記少なくとも１つ以上の突起を有する前記押圧ピンを接触させることで前記スタンプの前記粘着力を低減させるとき、前記スタンプのＺ軸方向の上方に設けられた入れ子状の前記押圧体に対して、前記少なくとも１つ以上の突起を有する前記押圧ピンを降下させることで前記スタンプの前記粘着力を低減させ、
前記ターゲット基板と前記スタンプとを相対的に接近離間させて前記素子を前記スタンプから前記ターゲット基板に転写するとき、前記ターゲット基板を上昇し、前記接触検知部により前記ターゲット基板と前記素子との接触を検知し、前記ターゲット基板を降下することで、前記素子を前記ターゲット基板に転写する、
請求項１に記載の素子の転写方法。
前記スタンプヘッドに設けられた入れ子状の前記押圧体に前記少なくとも１つ以上の突起を有する前記押圧ピンを接触させることで前記スタンプの前記粘着力を低減させるとき、前記スタンプのＺ軸方向の上方に設けられた入れ子状の前記押圧体に対して、前記少なくとも１つ以上の突起を有する前記押圧ピンを降下させることで前記スタンプの前記粘着力を低減させ、
前記ターゲット基板と前記スタンプとを相対的に接近離間させて前記素子を前記スタンプから前記ターゲット基板に転写するとき、前記ターゲット基板を上昇し、前記接触検知部により前記ターゲット基板と前記素子との接触を検知し、前記ターゲット基板を降下することで、前記素子を前記ターゲット基板に転写する、
請求項１に記載の素子の転写方法。
【請求項3】
前記押圧ピンの降下は、前記スタンプを保持しているスタンプヘッドに設けられた入れ子状の前記押圧体を押圧し、前記スタンプを弾性変形させて前記素子と前記スタンプとの接触面積を減らすことで前記スタンプの前記素子への前記粘着力を低減させる、
請求項２に記載の素子の転写方法。
請求項２に記載の素子の転写方法。
【請求項4】
素子が形成されたソース基板を設置するソース基板設置台と、
ターゲット基板を設置するターゲット基板設置台と、
前記素子を粘着力でピックアップ可能なスタンプを有するスタンプヘッドと、
前記スタンプが前記ソース基板設置台と前記ターゲット基板設置台とにそれぞれ対向可能に前記スタンプヘッドを保持するフレームと、
前記スタンプに対する前記ソース基板と前記ターゲット基板との位置をそれぞれ調整可能とするとともに前記ソース基板と前記スタンプとを相対的に接近離間可能にかつ前記ターゲット基板と前記スタンプとを相対的に接近離間可能な基板位置調整機構と、
前記素子と前記スタンプとを撮像するとともに前記素子と前記ターゲット基板とを撮像することにより前記素子と前記スタンプとの位置ズレ量及び前記素子と前記ターゲット基板との位置ズレ量をそれぞれ検出可能とする撮像部と、
前記スタンプヘッドに設けられた入れ子状の押圧体に少なくとも１つ以上の突起が押圧可能な押圧ピンと、
前記スタンプヘッドの前記押圧体に対する前記押圧ピンの位置を調整する押圧ピン調整機構と、
前記素子と前記スタンプとの接触を検知するとともに前記素子と前記ソース基板との接触を検知する接触検知部と、
前記位置ズレ量が減少するように前記基板位置調整機構を制御し、前記スタンプヘッドの前記押圧体に対して前記押圧ピンの押圧及び押圧解除するように前記押圧ピン調整機構を制御し、前記ソース基板と前記スタンプとを相対的に接近離間させて前記素子を前記スタンプの粘着力で前記スタンプにピックアップするとともに、前記ターゲット基板と前記スタンプとを相対的に接近離間させて前記素子を前記スタンプから前記ターゲット基板に転写するように前記基板位置調整機構を制御する制御部と、を備える素子転写装置。
ターゲット基板を設置するターゲット基板設置台と、
前記素子を粘着力でピックアップ可能なスタンプを有するスタンプヘッドと、
前記スタンプが前記ソース基板設置台と前記ターゲット基板設置台とにそれぞれ対向可能に前記スタンプヘッドを保持するフレームと、
前記スタンプに対する前記ソース基板と前記ターゲット基板との位置をそれぞれ調整可能とするとともに前記ソース基板と前記スタンプとを相対的に接近離間可能にかつ前記ターゲット基板と前記スタンプとを相対的に接近離間可能な基板位置調整機構と、
前記素子と前記スタンプとを撮像するとともに前記素子と前記ターゲット基板とを撮像することにより前記素子と前記スタンプとの位置ズレ量及び前記素子と前記ターゲット基板との位置ズレ量をそれぞれ検出可能とする撮像部と、
前記スタンプヘッドに設けられた入れ子状の押圧体に少なくとも１つ以上の突起が押圧可能な押圧ピンと、
前記スタンプヘッドの前記押圧体に対する前記押圧ピンの位置を調整する押圧ピン調整機構と、
前記素子と前記スタンプとの接触を検知するとともに前記素子と前記ソース基板との接触を検知する接触検知部と、
前記位置ズレ量が減少するように前記基板位置調整機構を制御し、前記スタンプヘッドの前記押圧体に対して前記押圧ピンの押圧及び押圧解除するように前記押圧ピン調整機構を制御し、前記ソース基板と前記スタンプとを相対的に接近離間させて前記素子を前記スタンプの粘着力で前記スタンプにピックアップするとともに、前記ターゲット基板と前記スタンプとを相対的に接近離間させて前記素子を前記スタンプから前記ターゲット基板に転写するように前記基板位置調整機構を制御する制御部と、を備える素子転写装置。
【請求項5】
前記制御部により前記基板位置調整機構を制御して、前記ソース基板と前記スタンプとを相対的に接近離間させて前記素子を前記スタンプの前記粘着力で前記スタンプにピックアップするとき、前記ソース基板を上昇し、接触検知部により前記素子と前記スタンプの接触を検知し、前記ソース基板を降下することで、前記素子を前記スタンプの前記粘着力で前記スタンプにピックアップし、
前記制御部により前記押圧ピン調整機構を制御して、前記スタンプヘッドに設けられた入れ子状の前記押圧体に前記少なくとも１つ以上の突起を有する前記押圧ピンを接触させることで前記スタンプの前記粘着力を低減させるとき、前記スタンプのＺ軸方向の上方に設けられた入れ子状の前記押圧体に対して、前記少なくとも１つ以上の突起を有する前記押圧ピンを降下させて前記スタンプを弾性変形させて前記素子と前記スタンプとの接触面積を減らすことで前記スタンプの前記粘着力を低減させ、
前記制御部により前記基板位置調整機構を制御して、前記ターゲット基板と前記スタンプとを相対的に接近離間させて前記素子を前記スタンプから前記ターゲット基板に転写するとき、前記ターゲット基板を上昇し、前記接触検知部により前記ターゲット基板と前記素子の接触を検知し、前記ターゲット基板を降下することで、前記素子を前記ターゲット基板に転写する、請求項４に記載の素子転写装置。
前記制御部により前記押圧ピン調整機構を制御して、前記スタンプヘッドに設けられた入れ子状の前記押圧体に前記少なくとも１つ以上の突起を有する前記押圧ピンを接触させることで前記スタンプの前記粘着力を低減させるとき、前記スタンプのＺ軸方向の上方に設けられた入れ子状の前記押圧体に対して、前記少なくとも１つ以上の突起を有する前記押圧ピンを降下させて前記スタンプを弾性変形させて前記素子と前記スタンプとの接触面積を減らすことで前記スタンプの前記粘着力を低減させ、
前記制御部により前記基板位置調整機構を制御して、前記ターゲット基板と前記スタンプとを相対的に接近離間させて前記素子を前記スタンプから前記ターゲット基板に転写するとき、前記ターゲット基板を上昇し、前記接触検知部により前記ターゲット基板と前記素子の接触を検知し、前記ターゲット基板を降下することで、前記素子を前記ターゲット基板に転写する、請求項４に記載の素子転写装置。
【請求項6】
前記スタンプは、粘弾性を有する材料である、請求項５に記載の素子転写装置。
【請求項7】
前記押圧ピンは、前記押圧体に対応して前記押圧体と相対する面に多段構造を有している、請求項５に記載の素子転写装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、素子の転写方法及び素子転写装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、高速通信、大容量通信及びセンシングの分野において、光の活用が検討されている。特に、半導体電子回路と同様に、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）プロセスでシリコン基板上に光回路を形成する「シリコンフォトニクス」と呼ばれる技術が注目を集めている。シリコンフォトニクスにより形成される光回路は、光制御機能を有する微細なサイズの回路であり、光入出力部及び光変調器などが形成される。これらは、サブミクロンオーダーの微細な光導波路で互いに接続されている。通常、光回路を機能させる際はＬＤ等の光源からの光を光ファイバ等の外部伝送体を介して、光入力部に高精度に接続させる必要があるが、ＬＤチップ又は光学素子自体を直接光回路基板上に直接配置し、光接続させることにより、省スペース且つ部品点数が少なく、光回路を機能させることが可能である。
【0003】
同じく、微小チップを配置する必要があるデバイスとして、マイクロＬＥＤディスプレイがある。従来、マイクロＬＥＤディスプレイを製造する際は、ウエハを個片化して形成された複数のマイクロＬＥＤをピックアンドプレイス工程により、１つずつ回路基板に配置する手法がとられていた。このような製造方法では、ピックアンドプレイス工程を数万回以上繰り返す必要があるため、工程に時間がかかり、製造コストが上昇してしまう。
【0004】
特許文献１には、粘着スタンプ等の一時保持部材を用いて、１回のピックアンドプレイス工程で複数の素子をターゲット基板に転写する方法が開示されている。したがって、工程に要する時間を短縮し製造コストを削減することができる。
【0005】
ところで、このような保持部材が素子を保持するための粘着力が弱い場合、保持された素子が保持部材から脱落することで、ターゲット基板の所望の位置に素子が転写されず、動作不具合が生じ得る。そのため、保持部材は素子を保持するための粘着力を強くすることが求められる。一方で、保持部材が素子を保持するための粘着力が強すぎる場合、保持された素子がターゲット基板上に転写されず、保持部材に保持されたまま残ってしまう。これにより、ターゲット基板の所望の位置に素子が転写されず、動作不具合が生じる。また、保持部材に素子が残ったままピックアンドプレイス工程を進めると、基板上の素子と保持部材に残った素子が衝突してしまい、素子が破損してしまう。
【0006】
そのため、特許文献１には、プラズマ処理により素子の転写を容易にさせる方法又は、熱処理により保持部材の粘着力を低減させることで素子の転写を容易にする方法も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特許第６４５３４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献１に開示されている従来技術では、プラズマを発生させる高価な装置が必要であり、プラズマ処理中の光学素子の脱落が生じ得る。また、熱処理による光学素子、保持部材及びターゲット基板の熱膨張係数の違いにより、所望の位置に転写されない。つまり、素子とターゲット基板の相対的な位置ズレが生じ得る。
【0009】
本開示の非限定的な実施例は、簡易な構成で素子の脱落及び保持部材への残存を防止するとともに、素子とターゲット基板の位置ズレを抑制し、高精度な転写を実現できる素子の転写方法及び素子転写装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本開示の一態様に係る素子の転写方法は、
ソース基板上の素子とスタンプとの位置をアライメントし、
前記ソース基板と前記スタンプとを相対的に接近離間させて前記素子を前記スタンプの粘着力で前記スタンプにピックアップし、
前記スタンプを保持するスタンプヘッドに設けられた入れ子状の押圧体に少なくとも１つ以上の突起を有する押圧ピンを接触させることで前記スタンプの前記粘着力を低減させ、
ターゲット基板と前記素子との位置をアライメントし、
前記ターゲット基板と前記スタンプとを相対的に接近離間させて前記素子を前記スタンプから前記ターゲット基板に転写する。
ソース基板上の素子とスタンプとの位置をアライメントし、
前記ソース基板と前記スタンプとを相対的に接近離間させて前記素子を前記スタンプの粘着力で前記スタンプにピックアップし、
前記スタンプを保持するスタンプヘッドに設けられた入れ子状の押圧体に少なくとも１つ以上の突起を有する押圧ピンを接触させることで前記スタンプの前記粘着力を低減させ、
ターゲット基板と前記素子との位置をアライメントし、
前記ターゲット基板と前記スタンプとを相対的に接近離間させて前記素子を前記スタンプから前記ターゲット基板に転写する。
【0011】
本開示の一態様に係る素子転写装置は、
素子が形成されたソース基板を設置するソース基板設置台と、
ターゲット基板を設置するターゲット基板設置台と、
前記素子を粘着力でピックアップ可能なスタンプを有するスタンプヘッドと、
前記スタンプが前記ソース基板設置台と前記ターゲット基板設置台とにそれぞれ対向可能に前記スタンプヘッドを保持するフレームと、
前記スタンプに対する前記ソース基板と前記ターゲット基板との位置をそれぞれ調整可能とするとともに前記ソース基板と前記スタンプとを相対的に接近離間可能にかつ前記ターゲット基板と前記スタンプとを相対的に接近離間可能な基板位置調整機構と、
前記素子と前記スタンプとを撮像するとともに前記素子と前記ターゲット基板とを撮像することにより前記素子と前記スタンプとの位置ズレ量及び前記素子と前記ターゲット基板との位置ズレ量をそれぞれ検出可能とする撮像部と、
前記スタンプヘッドに設けられた入れ子状の押圧体に少なくとも１つ以上の突起が押圧可能な押圧ピンと、
前記スタンプヘッドの前記押圧体に対する前記押圧ピンの位置を調整する押圧ピン調整機構と、
前記素子と前記スタンプとの接触を検知するとともに前記素子と前記ソース基板との接触を検知する接触検知部と、
前記位置ズレ量が減少するように前記基板位置調整機構を制御し、前記スタンプヘッドの前記押圧体に対して前記押圧ピンの押圧及び押圧解除するように前記押圧ピン調整機構を制御し、前記ソース基板と前記スタンプとを相対的に接近離間させて前記素子を前記スタンプの粘着力で前記スタンプにピックアップするとともに、前記ターゲット基板と前記スタンプとを相対的に接近離間させて前記素子を前記スタンプから前記ターゲット基板に転写するように前記基板位置調整機構を制御する制御部と、を備える。
素子が形成されたソース基板を設置するソース基板設置台と、
ターゲット基板を設置するターゲット基板設置台と、
前記素子を粘着力でピックアップ可能なスタンプを有するスタンプヘッドと、
前記スタンプが前記ソース基板設置台と前記ターゲット基板設置台とにそれぞれ対向可能に前記スタンプヘッドを保持するフレームと、
前記スタンプに対する前記ソース基板と前記ターゲット基板との位置をそれぞれ調整可能とするとともに前記ソース基板と前記スタンプとを相対的に接近離間可能にかつ前記ターゲット基板と前記スタンプとを相対的に接近離間可能な基板位置調整機構と、
前記素子と前記スタンプとを撮像するとともに前記素子と前記ターゲット基板とを撮像することにより前記素子と前記スタンプとの位置ズレ量及び前記素子と前記ターゲット基板との位置ズレ量をそれぞれ検出可能とする撮像部と、
前記スタンプヘッドに設けられた入れ子状の押圧体に少なくとも１つ以上の突起が押圧可能な押圧ピンと、
前記スタンプヘッドの前記押圧体に対する前記押圧ピンの位置を調整する押圧ピン調整機構と、
前記素子と前記スタンプとの接触を検知するとともに前記素子と前記ソース基板との接触を検知する接触検知部と、
前記位置ズレ量が減少するように前記基板位置調整機構を制御し、前記スタンプヘッドの前記押圧体に対して前記押圧ピンの押圧及び押圧解除するように前記押圧ピン調整機構を制御し、前記ソース基板と前記スタンプとを相対的に接近離間させて前記素子を前記スタンプの粘着力で前記スタンプにピックアップするとともに、前記ターゲット基板と前記スタンプとを相対的に接近離間させて前記素子を前記スタンプから前記ターゲット基板に転写するように前記基板位置調整機構を制御する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【0012】
本開示の前記態様によれば、押圧体と突起との簡易な構成でスタンプからの素子の脱落及び残存を防止するとともに、素子とターゲット基板の位置ズレを抑制し、高精度な転写を実現できる素子の転写方法及び素子転写装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本開示の実施の形態に係る素子転写装置の構成例を示す図
【図2】本開示の実施の形態に係る素子転写装置のスタンプヘッド及び押圧ピンを示す図
【図3】本開示の実施の形態に係る素子の転写方法を示すフローチャート
【図4A】本開示の実施の形態に係る素子の転写方法を説明するための図
【図4B】本開示の実施の形態に係る素子の転写方法を説明するための図
【図4C】本開示の実施の形態に係る素子の転写方法を説明するための図
【図4D】本開示の実施の形態に係る素子の転写方法を説明するための図
【図4E】本開示の実施の形態に係る素子の転写方法を説明するための図
【図4F】本開示の実施の形態に係る素子の転写方法を説明するための図
【図4G】本開示の実施の形態に係る素子の転写方法を説明するための図
【図4H】本開示の実施の形態に係る素子の転写方法を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。以下の図において、それぞれに示される構成部材の形状、厚み、又は長さなどは、図面の作成上、実際の構成部材の形状、厚み、又は長さなどと異なる。さらに、各構成部材の材質は、本実施の形態に記載される材質に限定されるものではない。
【0015】
図１以降において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向は、それぞれ、Ｘ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚ軸に平行な方向を表す。Ｘ軸方向とＹ軸方向は、互いに直交する。Ｘ軸方向とＺ軸方向は、互いに直交する。Ｙ軸方向とＺ軸方向は、互いに直交する。ＸＹ平面は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に平行な仮想平面を表す。ＸＺ平面は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に平行な仮想平面を表す。ＹＺ平面は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に平行な仮想平面を表す。また、図１以降において、Ｘ軸方向のうち、矢印で示す方向はプラスＸ軸方向とし、当該方向とは逆の方向はマイナスＸ軸方向とする。また、図１以降において、Ｙ軸方向のうち、矢印で示す方向はプラスＹ軸方向とし、当該方向とは逆の方向はマイナスＹ軸方向とする。また、図１以降において、Ｚ軸方向のうち、矢印で示す方向はプラスＺ軸方向とし、当該方向とは逆の方向はマイナスＺ軸方向とする。Ｚ軸方向は、例えば鉛直方向、又は上下方向に等しく、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、例えば水平方向又は左右方向に等しい。
【0016】
［実施の形態１］
＜素子転写装置＞
まず、図１及び図２を参照して、本開示の実施の形態に係る素子転写装置Ｄ１について説明する。図１は、本開示の実施の形態に係る素子転写装置Ｄ１の構成例を示す図であり、図２は本開示の実施の形態に係る素子転写装置Ｄ１のスタンプヘッド３０及び押圧ピン７０を示す図である。
＜素子転写装置＞
まず、図１及び図２を参照して、本開示の実施の形態に係る素子転写装置Ｄ１について説明する。図１は、本開示の実施の形態に係る素子転写装置Ｄ１の構成例を示す図であり、図２は本開示の実施の形態に係る素子転写装置Ｄ１のスタンプヘッド３０及び押圧ピン７０を示す図である。
【0017】
素子転写装置Ｄ１は、ソース基板設置台１１、ターゲット基板設置台２１、スタンプヘッド３０、フレーム４０、基板位置調整機構５１、撮像部６０、撮像部調整機構６１、押圧ピン７０、押圧ピン調整機構７４、接触検知部８０、及び制御部Ｃ１を少なくとも備えている。素子転写装置Ｄ１は、ソース基板１から素子１０をスタンプ３の粘着力でピックアップし、粘着力を低減したのち、スタンプ３の素子１０をターゲット基板２に転写するものである。
【0018】
ソース基板設置台１１は、一例として四角形板状の、ソース基板１を設置する台である。ソース基板設置台１１は、ソース基板１を設置できるものであればよく、その種類は問わない。ソース基板設置台１１は、例えばソース基板１を吸着させるための吸着孔を設けて、吸着孔に負圧を与えることでソース基板１をソース基板設置台１１に密着させてもよい。
【0019】
ここで、ソース基板１は、一例として四角形板状の部材であって、その表面に素子１０が形成されている。素子１０は、例えば、ＣＭＯＳプロセスによりソース基板１上に形成された光学素子である。素子１０の形成方法は、所望の性能が得られる手法で形成されていればよく、その種類は問わない。ソース基板１及び素子１０は、スタンプ３によりソース基板１からピックアップされる際に、スタンプ３と素子１０との位置合わせを行う目的で、アライメントマークが形成されていてもよい。
【0020】
ターゲット基板設置台２１は、一例として四角形板状の、ターゲット基板２を設置する台である。ターゲット基板設置台２１は、ターゲット基板２を設置できるものであればよく、その種類は問わない。ターゲット基板設置台２１は、例えばターゲット基板２を吸着させるための吸着孔を設けて、吸着孔に負圧を与えることでターゲット基板２をターゲット基板設置台２１に密着させてもよい。
【0021】
ここで、ターゲット基板２は、一例として四角形板状の部材であって、その表面に、ソース基板１に形成された素子１０が転写される基板である。ターゲット基板２は、素子１０が転写された際に、所望の性能が得られるように、不図示の電気回路又は光回路が形成されていてもよい。ターゲット基板２は、素子１０をソース基板１からピックアップして転写する際に、素子１０とターゲット基板２との位置合わせを行う目的で、アライメントマークを設けていてもよい。
【0022】
スタンプヘッド３０は、フレーム４０の天板４０ｂの中央部の貫通穴４０ａの下面に保持され、スタンプ３を保持するための、一例として四角形板状の台である。スタンプヘッド３０は、例えば側面Ｔ字状の、言い換えれば、中央部３ａが下向きに四角形板状に突出した四角形板状のスタンプ３を保持できるものであればよく、その種類は問わない。スタンプヘッド３０は、例えばスタンプ３を吸着させるための吸着孔を設けて、吸着孔に負圧を与えることでスタンプ３をスタンプヘッド３０に密着させてもよい。
【0023】
ここで、スタンプ３は、粘弾性を有し、その粘弾性すなわち粘着力で、ソース基板１に形成された素子１０をスタンプ３の中央部３ａによりピックアップし、ターゲット基板２の所望の位置に素子１０を転写するための部材である。スタンプ３は、粘弾性を有する、シリコーンゴムなどである。スタンプ３は、粘弾性を有するものであればよく、その種類を問わない。但し、スタンプ３を、透明とすることにより、後述する撮像部６０で撮像するときＺ軸方向上方からスタンプ３と素子１０との位置、又は、スタンプ３にピックアップされた素子１０とターゲット基板２との位置を同時に観察することができる。スタンプ３は、突出した中央部３ａのように、素子１０と相対する面に素子１０とＸ軸方向及びＹ軸方向に同じ大きさの凸構造を設けてもよい。これにより、素子１０とスタンプ３とが接触する際に、ソース基板１に形成されている他の素子のピックアップを防止することができる。スタンプ３の凸構造は、素子１０とＸ軸方向及びＹ軸方向に同じ大きさに限らず、素子１０よりもＸ軸方向及びＹ軸方向に大きい寸法でもよいし、素子１０よりもＸ軸方向及びＹ軸方向に小さい寸法でもよい。スタンプ３の凸構造のＺ軸方向の寸法は、素子１０のＺ軸方向の寸法の２倍以上の寸法にすることで、素子１０とスタンプ３とが接触する際に、他の素子のピックアップを容易に防止することができる。
【0024】
図２に示すように、スタンプヘッド３０は、押圧体の例として、第一押圧体３１、第二押圧体３２、及び第三押圧体３３を備えている。第一押圧体３１、第二押圧体３２、及び第三押圧体３３は、例えばスタンプヘッド３０とＺ軸方向の寸法が同じでかつスタンプヘッド３０内に入れ子状に備わっている部材である。すなわち、スタンプヘッド３０内の中央に四角柱状の第一押圧体３１がＺ軸方向に上下可能に配置されている。第一押圧体３１の外側に四角筒状の第二押圧体３２がＺ軸方向に上下可能に配置されている。第二押圧体３２の外側に四角筒状の第三押圧体３３がＺ軸方向に上下可能に配置されている。第一押圧体３１、第二押圧体３２、及び第三押圧体３３は、それぞれ、独立してＺ軸方向に上下可能となっている。第一押圧体３１、第二押圧体３２、及び第三押圧体３３の３個の部材の下端にはスタンプ３の中央部３ａが配置されて、第一押圧体３１、第二押圧体３２、及び第三押圧体３３がＺ軸方向の下方に下降すると、スタンプ３の中央部３ａが下向き凸に弾性変形可能としている。
【0025】
第一押圧体３１、第二押圧体３２、及び第三押圧体３３は、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、アクリルエポキシ樹脂、又は、シリコン樹脂などでそれぞれ形成されている。第一押圧体３１、第二押圧体３２、及び第三押圧体３３は、スタンプヘッド３０に入れ子状に備えられていればよく、その種類又は形状は問わない。但し、第一押圧体３１、第二押圧体３２、及び第三押圧体３３を透明とすることにより、後述する撮像部６０で撮像するとき、Ｚ軸方向の上方からスタンプ３と素子１０との位置又はスタンプ３にピックアップされた素子１０とターゲット基板２との位置をそれぞれ同時に観察することができる。第一押圧体３１、第二押圧体３２、及び第三押圧体３３のＸ軸方向及びＹ軸方向の幅は、第一押圧体３１から第三押圧体３３に向けて順に小さくなるように設けられている。押圧体は、１つのみ設けられていてもよいが、押圧体を複数設けることにより、後述する押圧ピン７０により、押圧された際に、素子１０を保持しているスタンプ３の変形量が押圧ピン７０により押圧された中心から外側に向かってなだらかに変化させるようにすることができ、スタンプ３の変形による素子１０の脱落を防止することができる。また、押圧体はスタンプヘッド３０のＸＹ平面内に複数設けられていてもよい。
【0026】
フレーム４０は、下向きＣ字状の部材であって、スタンプヘッド３０を天板４０ｂの中央部の貫通穴４０ａの下面の位置に保持している。フレーム４０の貫通穴４０ａの上方には、後述する撮像部６０を配置し、撮像部６０で貫通穴４０ａの下方のスタンプヘッド３０側を撮像することにより、Ｚ軸方向上方からスタンプ３と素子１０との相対位置又はスタンプ３にピックアップされた素子１０とターゲット基板２との相対位置をそれぞれ観察できるようにしている。フレーム４０の材質は、ステンレスなどである。
【0027】
基板ステージ５０は、フレーム４０の天板４０ｂの下方に配置された台であり、基板位置調整機構５１で支持されている。基板ステージ５０の上面には、ソース基板設置台１１及びターゲット基板設置台２１が設置されている。基板ステージ５０は、ソース基板設置台１１及びターゲット基板設置台２１と一体となっていてもよいし、別部材としてねじなどでソース基板設置台１１及びターゲット基板設置台２１が固定されていてもよい。
【0028】
基板位置調整機構５１は、基板ステージ５０の位置をＸ軸方向及びＹ軸方向及びＺ軸方向に調整するための可動ステージである。具体的には、ピックアップ時に基板ステージ５０上のソース基板設置台１１に設置されたソース基板１の素子１０とスタンプ３とのＸ軸方向及びＹ軸方向の相対位置がおおよそ一致するように基板位置調整機構５１により基板ステージ５０の位置をＸ軸方向及びＹ軸方向に調整可能とする。また、転写時に基板ステージ５０上のターゲット基板設置台２１に設置されたターゲット基板２と、スタンプ３にピックアップされた素子１０とのＸ軸方向及びＹ軸方向の相対位置がおおよそ一致するように基板位置調整機構５１により基板ステージ５０の位置をＸ軸方向及びＹ軸方向に調整可能とする。さらに、基板位置調整機構５１は、ピックアップ時に基板ステージ５０上のソース基板設置台１１に設置されたソース基板１の素子１０とスタンプ３とが接触及び離間してピックアップ動作ができるように基板ステージ５０のＺ軸方向の位置を制御する。また、基板位置調整機構５１は、転写時に基板ステージ５０上のターゲット基板設置台２１に設置されたターゲット基板２と、スタンプ３にピックアップされた素子１０とが接触及び離間して転写動作ができるように基板ステージ５０のＺ軸方向の位置を制御する。基板位置調整機構５１は、例えばリニアボールガイドを用いた直動ステージ、ゴニオステージなどを組み合わせることで実現される。
【0029】
基板ステージ５０の位置調整のときの位置ズレ検出には、後述する撮像部６０が用いられる。基板位置調整機構５１は、少なくともそれぞれ互いに異なる４軸方向に可動できるように構成されている。４軸方向には、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向とＺ軸回りの回転方向とが含まれる。これにより、後述する素子の転写方法における各工程で、細かな動作を実現できるため、転写精度が向上し、高品質な転写を実現できる。なお、基板位置調整機構５１の可動方向は、Ｘ軸方向と、Ｙ軸方向と、Ｚ軸方向と、これらの各軸を中心とする回転方向の６軸であってもよい。基板位置調整機構５１には、不図示のモータ及び不図示のエンコーダが設けられ、不図示のエンコーダによって検出される位置情報は、制御部Ｃ１に入力される。
【0030】
撮像部６０は、フレーム４０の貫通穴４０ａの上方に上下方向沿いに配置され、スタンプ３とソース基板１上の素子１０とを撮像するとともに、スタンプ３にピックアップされた素子１０とターゲット基板２とを撮像することにより、スタンプ３とソース基板１上の素子１０との位置ズレ量及びスタンプ３にピックアップされた素子１０とターゲット基板２との位置ズレ量をそれぞれ検出可能とするユニットである。撮像部６０は、例えば、レンズとカメラで構成されており、カメラで撮像した情報が制御部Ｃ１に入力され、制御部Ｃ１の演算部Ｃ２で位置ズレ量を算出している。
【0031】
撮像部調整機構６１は、撮像部６０の位置を調整するための可動ステージである。具体的には、ピックアップ時にスタンプ３とソース基板１上の素子１０とが撮像部６０で観察できるとともに、転写時にスタンプ３にピックアップされた素子１０とターゲット基板２が撮像部６０で観察できる位置に、撮像部６０の位置をそれぞれ調整する。撮像部調整機構６１は、例えばリニアボールガイドを用いた直動ステージなどを組み合わせることで実現される。撮像部調整機構６１は、少なくともそれぞれ互いに異なる３軸方向に可動できるように構成されている。３軸方向には、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向が含まれる。撮像部調整機構６１には、不図示のモータ及び不図示のエンコーダが設けられ、不図示のエンコーダによって検出される位置情報は、制御部Ｃ１に入力される。
【0032】
押圧ピン７０は、フレーム４０の貫通穴４０ａの上方に上下方向沿いに配置され、スタンプヘッド３０に設けられた入れ子状の第一押圧体３１、第二押圧体３２、及び第三押圧体３３を押圧する部材である。押圧ピン７０は、入れ子状の第一押圧体３１、第二押圧体３２、及び第三押圧体３３をそれぞれ押圧するために、例えば、四角形板状の第一突起７１、四角形板状の第二突起７２、及び四角形板状の第三突起７３の多段構造を備えている。すなわち、一例として、第一突起７１が第一押圧体３１の上面にのみ接触押圧可能に配置され、第二突起７２が第二押圧体３２の上面にのみ接触押圧可能に配置され、第三突起７３が第三押圧体３３の上面にのみ接触押圧可能に配置されている。第一突起７１、第二突起７２、及び第三突起７３は、押圧ピン本体７０ａの下端面に、第三突起７３の下端面、第二突起７２の下端面、第一突起７１の下端面の順に下向きに突出するように固定されている。
【0033】
押圧ピン７０の第一突起７１のＸ軸方向とＹ軸方向の寸法は、第一押圧体３１のＸ軸方向とＹ軸方向の寸法と同じか僅かに小さく設けられている。また、押圧ピン７０の第二突起７２のＸ軸方向とＹ軸方向の寸法は、第二押圧体３２のＸ軸方向とＹ軸方向の寸法と同じか僅かに小さく設けられている。また、押圧ピン７０の第三突起７３のＸ軸方向とＹ軸方向の寸法は、第三押圧体３３のＸ軸方向とＹ軸方向の寸法と同じか僅かに小さく設けられている。各突起の寸法を各押圧体の寸法よりも僅かに小さくすることで、後述する押圧ピン調整機構７４により行われる押圧ピン７０の位置の調整が容易になる。押圧ピン７０の第一突起７１、第二突起７２、及び第三突起７３のＺ軸方向の寸法は、徐々に小さくなるように設けられている。つまり、第一突起７１、第二突起７２、及び第三突起７３のＺ軸方向の寸法は、第一突起７１が最も大きく、第三突起７３が最も小さくなるように設けられている。また、第一突起７１、第二突起７２、及び第三突起７３のＺ軸方向の寸法は、１［μｍ］～５［ｍｍ］の間で設計される。押圧ピン７０は、スタンプヘッド３０に設けられた入れ子状の第一押圧体３１、第二押圧体３２、及び第三押圧体３３を押圧できるものであればよく、その種類又は形状は問わないが、例えばステンレスを切削加工することにより得ることができる。また、押圧ピン７０は、スタンプヘッド３０のＸＹ平面内に複数の押圧体が設けられている場合、同数の押圧ピン７０を設けてもよい。
【0034】
押圧ピン調整機構７４は、押圧ピン７０の位置をＸ軸方向及びＹ軸方向及びＺ軸方向に調整するための可動ステージである。具体的には、押圧ピン調整機構７４は、スタンプ３に素子１０がピックアップされた状態において、押圧ピン７０をスタンプヘッド３０に設けられている第一押圧体３１、第二押圧体３２、及び第三押圧体３３のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置に調整するとともに、押圧ピン７０をＺ軸方向下方に移動させる。押圧ピン７０をＺ軸方向下方に移動させることで、押圧ピン７０がスタンプヘッド３０に設けられている第一押圧体３１、第二押圧体３２、及び第三押圧体３３を押圧し、スタンプ３に弾性変形が生じるとともに、スタンプ３と素子１０の接触面積が減少し、スタンプ３と素子１０に働く粘着力を低減させることができる。また、押圧ピン調整機構７４は、素子１０がターゲット基板２に転写され、基板位置調整機構５１により、ターゲット基板２とスタンプ３が離間した状態において、押圧ピン７０をＺ軸方向上方に移動させる。これにより、押圧ピン７０によって押圧されていたスタンプヘッド３０に設けられている第一押圧体３１、第二押圧体３２、及び第三押圧体３３から、下向きに押圧する外力が取り除かれ、スタンプ３が弾性変形状態から元の状態すなわち非変形状態に戻るとともに、スタンプ３の復元力に伴って、第一押圧体３１、第二押圧体３２、及び第三押圧体３３も元の位置に移動する。押圧ピン調整機構７４は、例えばリニアボールガイドを用いた直動ステージ、ゴニオステージなどを組み合わせることで実現される。押圧ピン調整機構７４は、少なくともそれぞれ互いに異なる３軸方向に可動できるように構成されている。３軸方向には、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向が含まれる。なお、押圧ピン調整機構７４の可動方向は、Ｘ軸方向と、Ｙ軸方向と、Ｚ軸方向と、これらの各軸を中心とする回転方向の６軸であってもよい。押圧ピン調整機構７４の可動方向が６軸の場合、押圧ピン７０の細かな動作を実現できるため、押圧ピン７０の位置決め精度が向上し、スタンプヘッド３０に設けられている第一押圧体３１、第二押圧体３２、及び第三押圧体３３を確実に押圧することができる。押圧ピン調整機構７４には、不図示のモータ及び不図示のエンコーダが設けられ、不図示のエンコーダによって検出される位置情報は、制御部Ｃ１に入力される。
【0035】
接触検知部８０は、スタンプヘッド３０とフレーム４０との間に配置されて、スタンプ３の接触を検知するセンサである。具体的には、例えば、ピックアップ時にスタンプ３とソース基板１上の素子１０との接触、及び、転写時にスタンプ３にピックアップされた素子１０とターゲット基板２との接触をそれぞれ検知する。接触検知部８０は、例えば、圧電式の力センサである。接触検知部８０で測定された電圧及び力情報は、制御部Ｃ１に入力される。接触検知部８０で検知した力情報を制御部Ｃ１でモニタすることにより、素子１０への過剰な圧力付与を制御部Ｃ１で検知することができるため、素子１０の破損を防止することができる。
【0036】
制御部Ｃ１は、素子転写装置Ｄ１を構成する部材の動作を制御する、マイクロコンピュータなどであり、各種の演算、例えば、撮像した情報からの位置ズレ量の算出などを実行する演算部Ｃ２を有している。制御部Ｃ１は、撮像部６０で撮像することにより、ピックアップ時にスタンプ３とソース基板１上の素子１０とが観察できるとともに転写時にスタンプ３にピックアップされた素子１０とターゲット基板２とが観察できるように撮像部調整機構６１をそれぞれ制御する。また、制御部Ｃ１は、ピックアップ時に撮像部６０で検出されたスタンプ３と素子１０とのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ズレ量、及び、転写時にスタンプ３にピックアップされた素子１０とターゲット基板２とのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ズレ量がそれぞれ限りなく０に近づくように、基板位置調整機構５１をそれぞれ制御する。また、制御部Ｃ１は、粘着力低減時にスタンプ３に素子１０がピックアップされた状態において、押圧ピン７０とスタンプヘッド３０に設けられている第一押圧体３１、第二押圧体３２、及び第三押圧体３３のＸ軸方向、及びＹ軸方向の相対位置が限りなく０に近づくように、押圧ピン調整機構７４を制御する。また、制御部Ｃ１は、粘着力低減時に前述の押圧ピン７０の位置が調整された状態において、押圧ピン７０をＺ軸方向に移動するように押圧ピン調整機構７４を制御する。また、制御部Ｃ１は、接触検知部８０で検知された力情報により、ピックアップ時にスタンプ３とソース基板１上の素子１０との接触、及び、転写時にスタンプ３にピックアップされた素子１０とターゲット基板２との接触を検知し、基板位置調整機構５１をそれぞれ制御する。
【0037】
＜素子の転写方法＞
次に、素子１０の転写方法は、少なくとも、以下のステップＳ１０１～Ｓ１０５で実施される。
次に、素子１０の転写方法は、少なくとも、以下のステップＳ１０１～Ｓ１０５で実施される。
【0038】
まず、ステップＳ１０１において、撮像部６０で撮像した情報を基に制御部Ｃ１により基板位置調整機構５１を動作制御して、ソース基板１上の素子１０とスタンプ３の位置をアライメントする（下記のステップＳ１０に対応）。
【0039】
次いで、ステップＳ１０２において、制御部Ｃ１により基板位置調整機構５１を動作制御して、ソース基板１とスタンプ３とを相対的に接近離間させて素子１０をスタンプ３の粘着力でスタンプ３にピックアップする（下記のステップＳ２０、Ｓ２１、Ｓ３０に対応）。
【0040】
次いで、ステップＳ１０３において、制御部Ｃ１により押圧ピン調整機構７４を動作制御して、スタンプヘッド３０に設けられた入れ子状の押圧体３１，３２，３３に少なくとも１つ以上の突起７１，７２，７３を有する押圧ピン７０を接触させてスタンプ３を弾性変形させ、素子１０とスタンプ３との接触面積を減らすことで、スタンプ３の粘着力を低減させる（下記のステップＳ４０に対応）。
【0041】
次いで、ステップＳ１０４において、撮像部６０で撮像した情報を基に制御部Ｃ１により基板位置調整機構５１を動作制御して、ターゲット基板２と素子１０の位置をアライメントする（下記のステップＳ５０に対応）。
【0042】
次いで、ステップＳ１０５において、制御部Ｃ１により基板位置調整機構５１を動作制御して、ターゲット基板２とスタンプ３３とを相対的に接近離間させて素子１０をスタンプ３からターゲット基板２に転写する（下記のステップＳ６０、Ｓ６１、Ｓ７０に対応）。
【0043】
これらのステップについて、以下に詳しく説明する。
【0044】
図３、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄ、図４Ｅ、図４Ｆ、図４Ｇ、及び図４Ｈを参照して、素子転写装置Ｄ１を利用した本開示の実施の形態に係る素子の転写方法について説明する。図３は本開示の実施の形態に係る素子の転写方法を示すフローチャートであり、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄ、図４Ｅ、図４Ｆ、図４Ｇ、及び図４Ｈは、本開示の実施の形態に係る素子の転写方法を説明するための図である。
【0045】
まず、図４Ａに示すように、素子１０とスタンプ３とのアライメント動作を実行する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０では、ソース基板１がソース基板設置台１１に設置され、ターゲット基板２がターゲット基板設置台２１に設置されている。
【0046】
ここで、アライメント動作とは、制御部Ｃ１により基板位置調整機構５１を動作制御して、基板ステージ５０をＸＹ平面における所定の位置に移動させることである。ステップＳ１０において所定の位置とは、例えば、ＸＹ平面におけるソース基板１上の素子１０とスタンプ３の位置が一致する基板ステージ５０の位置である。ここで、素子１０とスタンプ３の位置が一致するとは、アライメントマークが互いに一致するか、又は外形が互いに一致する場合などを意味する。従って、ステップＳ１０では、撮像部６０により、ソース基板１上の素子１０とスタンプ３とを撮像して、撮像した情報を基に所定の位置に対するソース基板１上の素子１０とスタンプ３の位置ズレ量を演算部Ｃ２で算出することにより検出し、検出した位置ズレ量を基に、位置ズレ量が小さくなるように制御部Ｃ１での制御の下に基板位置調整機構５１によって、基板ステージ５０の位置が調整される。基板ステージ５０の位置が調整されることで、ソース基板１の位置が調整されるとともに、ソース基板１上の素子１０の位置が調整される。また、撮像部６０の位置の調整が必要な場合は、制御部Ｃ１での制御の下に撮像部調整機構６１により撮像部６０の位置の調整が行われてもよい。ステップＳ１０の動作による、基板位置調整機構５１の位置調整精度は、ナノメートルオーダーである。なお、ステップＳ１０の動作における位置調整の精度は、ナノメートルオーダーに限定されず、マイクロメートルオーダーとなるように実行されてもよい。図４Ａは、素子１０とスタンプ３のアライメント動作が完了した状態が示されている。
【0047】
次に、図４Ｂに示すように、基板ステージ５０を上昇する（ステップＳ２０）。基板ステージ５０の上昇には、制御部Ｃ１の制御の下に基板位置調整機構５１が用いられる。基板ステージ５０の上昇に伴い、ソース基板１上の素子１０とスタンプ３のＺ軸方向の距離が小さくなる。基板ステージ５０の上昇開始後、接触検知部８０での検知情報を基に制御部Ｃ１で接触検知部８０が素子１０とスタンプ３の接触を検知していないと判断した場合（ステップＳ２１、ＮＯ）、制御部Ｃ１の制御の下に基板位置調整機構５１により基板ステージ５０は上昇し続ける。接触検知部８０での検知情報を基に制御部Ｃ１で接触検知部８０が素子１０とスタンプ３との接触を検知したと判断した場合（ステップＳ２１、ＹＥＳ）、制御部Ｃ１の制御の下に基板位置調整機構５１により基板ステージ５０の上昇は停止する。接触検知部８０により接触したと判断する閾値は、素子１０及びスタンプ３の物性及び形状等により適切に設定される。例えば、接触検知部８０に圧電式の力センサを用いる場合、接触したと判断する閾値は、１［ｎＮ］～１０［Ｎ］である。ステップＳ２０において、制御部Ｃ１の制御の下に基板位置調整機構５１による基板ステージ５０の上昇速度は、例えば、１［ｎｍ／ｓｅｃ］～１０００［ｕｍ／ｓｅｃ］である。なお、接触検知部８０で接触したと判断する閾値を低くする、また基板ステージ５０の上昇速度を低速にすることで、基板ステージ５０の過剰な上昇を抑制することができるため、素子１０の破損を防止することができる。図４Ｂは、基板ステージ５０が上昇し、素子１０とスタンプ３が接触した状態が示されている。
【0048】
次に、図４Ｃに示すように、基板ステージ５０を降下する（ステップＳ３０）。基板ステージ５０の降下には、制御部Ｃ１の制御の下に基板位置調整機構５１が用いられる。素子１０とスタンプ３が接触した状態で、制御部Ｃ１の制御の下に基板ステージ５０を降下することで、スタンプ３の粘着力により、素子１０がソース基板１から剥がれ、スタンプ３にピックアップされる。ここで、スタンプ３の粘着力は、素子１０及び後述するターゲット基板２の物性等によって適切に選択される。ステップＳ３０において、制御部Ｃ１の制御の下での基板位置調整機構５１による基板ステージ５０の降下速度は、例えば、１０［μｍ／ｓｅｃ］～１０００［ｍｍ／ｓｅｃ］である。スタンプ３のような粘弾性材料の粘着力は、一部の速度領域においては、引き剥がしの速度に依存して大きくなることが知られている。従って、素子１０とスタンプ３とが接触した状態で、基板ステージ５０の降下する速度を速くするほど、スタンプ３の粘着力は高くなり、素子１０をソース基板１から剥がす力が強くなる。つまり、素子１０をスタンプ３に容易にピックアップできる。図４Ｃは、素子１０とスタンプ３の接触検知後、上昇していた基板ステージ５０を降下した状態が示されている。
【0049】
次に、図４Ｄに示すように、押圧ピン７０を降下する（ステップＳ４０）。ステップＳ４０では、押圧ピン７０が、撮像部６０により取得した位置情報を基に、制御部Ｃ１により押圧ピン調整機構７４を動作制御して、適切な位置に移動している。ここで適切な位置とは、例えば、ＸＹ平面上における押圧ピン７０の中心位置が、スタンプヘッド３０に設けられた、第一押圧体３１、第二押圧体３２、及び第三押圧体３３の中心位置と一致する押圧ピン７０の位置である。押圧ピン７０の移動及び降下には、制御部Ｃ１の制御の下に押圧ピン調整機構７４が用いられる。押圧ピン７０が降下すると、押圧ピン７０に設けられた第一突起７１、第二突起７２、及び第三突起７３により、スタンプヘッド３０に設けられた、第一押圧体３１、第二押圧体３２、及び第三押圧体３３がそれぞれ押圧され、Ｚ軸方向の下方へ移動する。第一押圧体３１、第二押圧体３２、及び第三押圧体３３がＺ軸方向の下方へ移動すると、スタンプ３にＺ軸方向の下向きに凸となるような弾性変形が生じて、素子１０とスタンプ３の接触面積が減少し、素子１０とスタンプ３に働く粘着力を低減させることができる。図４Ｄは、押圧ピン７０が降下した状態が示されている。
【0050】
次に、図４Ｅに示すように、素子１０とターゲット基板２のアライメント動作を実行する（ステップＳ５０）。ここで、アライメント動作とは、制御部Ｃ１により基板位置調整機構５１を動作制御して、基板ステージ５０をＸＹ平面における所定の位置に移動させることである。ステップＳ５０において所定の位置とは、例えば、ＸＹ平面におけるターゲット基板２とスタンプ３にピックアップされた素子１０の位置が一致する基板ステージ５０の位置である。ここで、ターゲット基板２と素子１０の位置が一致するとは、アライメントマークが互いに一致するか、又は外形が互いに一致する場合などを意味する。従って、ステップＳ５０では、撮像部６０により、ターゲット基板２とスタンプ３にピックアップされた素子１０とを撮像して、撮像した情報を基に所定の位置に対するターゲット基板２とスタンプ３にピックアップされた素子１０との位置ズレ量を演算部Ｃ２で算出することにより検出し、検出した位置ズレ量を基に、位置ズレ量が小さくなるように制御部Ｃ１での制御の下に基板位置調整機構５１によって、基板ステージ５０の位置が調整される。基板ステージ５０の位置が調整されることで、ターゲット基板２の位置が調整される。また、撮像部６０の位置の調整が必要な場合は、制御部Ｃ１での制御の下に撮像部調整機構６１により撮像部６０の位置の調整が行われてもよい。ステップＳ５０の動作による、基板位置調整機構５１の位置調整精度は、ナノメートルオーダーである。なお、ステップＳ５０の動作における位置調整の精度は、ナノメートルオーダーに限定されず、マイクロメートルオーダーとなるように実行されてもよい。図４Ｅは、ターゲット基板２とスタンプ３にピックアップされた素子１０のアライメント動作が完了した状態が示されている。
【0051】
次に、図４Ｆに示すように、基板ステージ５０を上昇する（ステップＳ６０）。基板ステージ５０の上昇に伴い、ターゲット基板２とスタンプ３にピックアップされた素子１０のＺ軸方向の距離が小さくなる。基板ステージ５０の上昇開始後、接触検知部８０での検知情報を基に制御部Ｃ１で接触検知部８０がターゲット基板２とスタンプ３にピックアップされた素子１０の接触を検知していないと判断した場合（ステップＳ６０、ＮＯ）、制御部Ｃ１の制御の下に基板位置調整機構５１により基板ステージ５０は上昇し続ける。接触検知部８０での検知情報を基に制御部Ｃ１で接触検知部８０がターゲット基板２とスタンプ３にピックアップされた素子１０の接触を検知したと判断した場合（ステップＳ６０、ＹＥＳ）、制御部Ｃ１の制御の下に基板位置調整機構５１により基板ステージ５０の上昇は停止する。接触検知部８０により接触したと判断する閾値は、ターゲット基板２、スタンプ３、及び素子１０の機械的物性及び形状等により適切に設定される。例えば、接触検知部８０に圧電式の力センサを用いる場合、接触したと判断する閾値は、１［ｎＮ］～１０［Ｎ］である。ステップＳ６０において、基板位置調整機構５１による基板ステージ５０の上昇速度は、例えば、１［ｎｍ／ｓｅｃ］～１０００［ｕｍ／ｓｅｃ］である。なお、接触検知部８０で接触したと判断する閾値を低くする、また基板ステージ５０の上昇速度を低速にすることで、基板ステージ５０の過剰な上昇を抑制することができるため、素子１０の破損を防止することができる。図４Ｆは、基板ステージ５０が上昇し、ターゲット基板２とスタンプ３にピックアップされた素子１０が接触した状態が示されている。
【0052】
次に、図４Ｇに示すように、基板ステージ５０を降下する（ステップＳ７０）。制御部Ｃ１の制御の下に、ターゲット基板２とスタンプ３にピックアップされた素子１０が接触した状態で、基板ステージ５０を降下することで、ターゲット基板２と素子１０に働くファンデルワールス力により、素子１０がスタンプ３から剥がれ、ターゲット基板２に転写される。ステップＳ４０において、素子１０とスタンプ３に働く粘着力を低減させているため、ターゲット基板２と素子１０に働く力が弱い場合であっても、確実に転写することができる。ステップＳ７０において、基板位置調整機構５１による基板ステージ５０の降下速度は、例えば、１［ｎｍ／ｓｅｃ］～１００［μｍ／ｓｅｃ］である。スタンプ３のような粘弾性材料の粘着力は、一部の速度領域においては、引き剥がしの速度に依存して大きくなることが知られている。従って、ターゲット基板２とスタンプ３にピックアップされた素子１０が接触した状態で、基板ステージ５０を降下する速度を遅くするほど、スタンプ３の粘着力は弱くなり、スタンプ３が素子１０を保持できる力が弱くなる。但し、降下速度の効果は限定的なものであるため、ステップＳ４０において、素子１０とスタンプ３に働く粘着力を低減させていることでターゲット基板２に素子１０を確実に転写できる。図４Ｇは、ターゲット基板２とスタンプ３にピックアップされた素子１０の接触検知後、上昇していた基板ステージ５０を降下した状態が示されている。
【0053】
次に、図４Ｈに示すように、押圧ピン７０を上昇する（ステップＳ８０）。制御部Ｃ１により押圧ピン調整機構７４を動作制御して、押圧ピン７０が上昇すると、押圧ピン７０によって押圧されていたスタンプヘッド３０に設けられている第一押圧体３１、第二押圧体３２、及び第三押圧体３３から外力が取り除かれ、スタンプ３が弾性変形状態（例えばＺ軸方向の下向きに凸の状態）から元の状態（例えばＺ軸方向の下向きの凸が無い状態）に戻るとともに、スタンプ３の復元力に伴って、第一押圧体３１、第二押圧体３２、及び第三押圧体３３も元の位置に移動する。図４Ｈは、降下していた押圧ピン７０を上昇した状態が示されている。
【0054】
以上の工程により、素子１０の転写が実現される。
【0055】
前述の通り、素子１０の転写において、ステップＳ４０においてスタンプヘッド３０に設けられた入れ子状の押圧体３１，３２，３３に少なくとも１つ以上の突起７１，７２，７３を有する押圧ピン７０を接触させてスタンプ３を弾性変形させて素子１０とスタンプ３との接触面積を減らすことにより、素子１０とスタンプ３に働く粘着力を低減させたのちに、ターゲット基板２と素子１０とのアライメントを行っている。このため、ターゲット基板２に素子１０を容易且つ高精度に転写することができる。
【0056】
よって、前記実施の形態によれば、プラズマ処理も熱処理も不要で、押圧体３１，３２，３３と突起７１，７２，７３との簡易な構成でスタンプ３からの素子１０の脱落及び残存を防止するとともに、素子１０とターゲット基板２の位置ズレを抑制し、高精度な転写を実現することができる。
【0057】
また、スタンプヘッド３０に、入れ子状の複数の押圧体３１，３２，３３を設けることで、ステップＳ４０により素子１０とスタンプ３に働く粘着力を低減させる際に、素子１０の脱落を防止することができる。
【0058】
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
【0059】
本開示は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形又は修正は明白である。そのような変形又は修正は、添付した特許請求の範囲による本開示の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。また、実施形態における要素の組み合わせ又は順序の変化は、本開示の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。
【産業上の利用可能性】
【0060】
本開示の一実施例は、素子の転写方法及び素子転写装置に好適に利用できる。また、本開示の前記態様に係る素子の転写方法及び素子転写装置は、光学素子をターゲット基板に高精度に転写できるため、マイクロＬＥＤディスプレイ又は、シリコンフォトニクスに代表される高速光通信及びレーザ光を用いた高精度センシング等の分野で応用可能である。
【符号の説明】
【0061】
１ ソース基板
２ ターゲット基板
３ スタンプ
３ａ 中央部
１０ 素子
１１ ソース基板設置台
２１ ターゲット基板設置台
３０ スタンプヘッド
３１ 第一押圧体
３２ 第二押圧体
３３ 第三押圧体
４０ フレーム
４０ａ 貫通穴
４０ｂ 天板
５０ 基板ステージ
５１ 基板位置調整機構
６０ 撮像部
６１ 撮像部調整機構
７０ 押圧ピン
７０ａ 押圧ピン本体
７１ 第一突起
７２ 第二突起
７３ 第三突起
７４ 押圧ピン調整機構
８０ 接触検知部
Ｃ１ 制御部
Ｃ２ 演算部
Ｄ１ 素子転写装置
２ ターゲット基板
３ スタンプ
３ａ 中央部
１０ 素子
１１ ソース基板設置台
２１ ターゲット基板設置台
３０ スタンプヘッド
３１ 第一押圧体
３２ 第二押圧体
３３ 第三押圧体
４０ フレーム
４０ａ 貫通穴
４０ｂ 天板
５０ 基板ステージ
５１ 基板位置調整機構
６０ 撮像部
６１ 撮像部調整機構
７０ 押圧ピン
７０ａ 押圧ピン本体
７１ 第一突起
７２ 第二突起
７３ 第三突起
７４ 押圧ピン調整機構
８０ 接触検知部
Ｃ１ 制御部
Ｃ２ 演算部
Ｄ１ 素子転写装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図4F】
【図4G】
【図4H】