特許 7441726 選択可能な表面接着力転写素子を利用した転写基板

(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】

(24)【登録日】2024-02-21

(45)【発行日】2024-03-01

(54)【発明の名称】選択可能な表面接着力転写素子を利用した転写基板

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20240222BHJP

   H01L 27/12 20060101ALI20240222BHJP

【ＦＩ】

H01L21/02 C

H01L27/12 B

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2020092788

(22)【出願日】2020-05-28

(65)【公開番号】P2021002651

(43)【公開日】2021-01-07

【審査請求日】2023-05-22

(31)【優先権主張番号】16/449,844

(32)【優先日】2019-06-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】504407000

【氏名又は名称】パロ アルト リサーチ センター，エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100167911

【弁理士】

【氏名又は名称】豊島 匠二

(72)【発明者】

【氏名】ユンダー・ワン

(72)【発明者】

【氏名】サウラブ・ライチョードゥリー

(72)【発明者】

【氏名】ジェンピン・ルー

【審査官】平野 崇

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－３４３９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国登録特許第１０－０９９８０８７（ＫＲ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

装置であって、
２つ以上の転写素子を備える転写基板であって、前記転写素子の各々が、
第１の温度における第１の表面接着力及び第２の温度における第２の表面接着力を有する接着素子であって、前記第２の表面接着力が、前記第１の表面接着力よりも弱い、接着素子と、
入力に応じて前記接着素子の温度を変化させるように動作可能な熱素子と、を含む、 転写基板と、
前記２つ以上の転写素子の前記熱素子への前記入力を提供するために連結され、前記転写素子のサブセットに、オブジェクトを選択的に保持させ、前記転写素子の前記サブセットの前記第１の表面接着力と前記第２の表面接着力との間の変化に応じて、前記オブジェクトを前記転写基板から選択的に解放させるコントローラであって、前記第１の表面接着力と前記第２の表面接着力との間の前記変化が反復可能かつ可逆的である、コントローラと、を備える、装置。

【請求項2】

前記オブジェクトが、サブミリメートル電子デバイスを備える、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記２つ以上の転写素子が、１μｍ～１ｍｍのピッチで離間された転写素子のアレイを備える、請求項１に記載の装置。

【請求項4】

前記接着素子が、ステアリルアクリレート（ＳＡ）ポリマーを含有するマルチポリマーで形成される、請求項１に記載の装置。

【請求項5】

前記第１の温度と前記第２の温度との間の差が、２０℃未満である、請求項１に記載の装置。

【請求項6】

前記熱素子が、加熱素子を備える、請求項１に記載の装置。

【請求項7】

前記加熱素子が、抵抗性加熱素子を備える、請求項６に記載の装置。

【請求項8】

前記熱素子が、冷却素子を備える、請求項１に記載の装置。

【請求項9】

前記入力が、電気信号を備える、請求項１に記載の装置。

【請求項10】

前記入力が、レーザ光を備える、請求項１に記載の装置。

【請求項11】

前記転写素子が、前記接着素子と前記転写基板との間に断熱体を更に備える、請求項１に記載の装置。

【請求項12】

前記２つ以上の転写素子の前記接着素子が、前記２つ以上の転写素子の全てを覆う連続層を備える、請求項１に記載の装置。

【請求項13】

前記接着素子が、前記第１の温度においては粘着性であり、前記第２の温度においては剛性である、請求項１に記載の装置。

【請求項14】

前記転写素子が、湾曲した基板又はローラ上に実装される、請求項１に記載の装置。

【請求項15】

方法であって、転写基板上の複数の転写素子のサブセットに第１の入力を適用することであって、複数の転写素子の各々が、熱素子と、前記熱素子に熱的に結合された接着素子と、を有し、前記第１の入力は、転写素子のサブセット内の各転写素子に、第１の温度を達成させ、そのため、前記サブセット内の各転写素子の各接着素子が、第１の表面接着力を達成し、前記サブセット内に無い他の転写素子は、前記他の転写素子の各接着素子に、前記第１の表面接着力よりも弱い第２の表面接着力を達成させる、第２の温度にあり、前記第１の表面接着力と前記第２の表面接着力との間の変化が反復可能かつ可逆的である、適用することと、
前記転写素子の少なくとも前記サブセットを、ドナー基板上の複数のオブジェクトのそれぞれのオブジェクトのサブセットに接触させることと、
前記転写基板を前記ドナー基板から離れて移動させることであって、前記オブジェクトのサブセットが、前記第１の表面接着力における前記転写素子のサブセットに接着し、前記転写基板と共に移動する、移動させることと、
前記転写基板上の前記オブジェクトのサブセットを標的基板に接触させることと、
前記オブジェクトのサブセットを前記転写基板から前記標的基板に転写することと、を含む、方法。

【請求項16】

前記転写素子の少なくとも前記サブセットをオブジェクトの前記それぞれのサブセットに接触させることが、前記複数の転写素子の全てを前記ドナー基板上の前記それぞれの複数のオブジェクトの全てに接触させることを含み、前記他の転写素子によって接触された他のオブジェクトは、前記転写基板に接着せず、かつ前記転写基板と共に移動しない、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記転写基板から前記標的基板に前記オブジェクトのサブセットを転写することが、前記転写素子のサブセットに第２の温度を達成させ、そのため、前記サブセット内の各転写素子の前記接着素子が、前記第２の表面接着力を達成することを含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項18】

前記標的基板が、前記オブジェクトのサブセットを前記転写基板から前記標的基板に転写することを容易にする反力を印加する、請求項１５に記載の方法。

【請求項19】

方法であって、複数の転写素子を、ドナー基板上の対応する複数のオブジェクトに接触させることであって、前記転写素子の各々は、第１の温度における第１の表面接着力及び第２の温度における第２の表面接着力を有する接着素子であって、前記第２の表面接着力が、前記第１の表面接着力よりも弱い、接着素子と、前記接着素子の温度を変化させて、前記第１の表面接着力と前記第２の表面接着力との間で反復可能かつ可逆的に変化させるように動作可能な熱素子と、を備える、接触させることと、
前記転写素子のサブセット内の各転写素子の前記接着素子に前記第１の表面接着力を達成させるため、複数の前記転写素子のサブセットの前記熱素子に第１の入力を適用することであって、前記サブセット内に無い他の転写素子の前記接着素子が、前記第２の表面接着力である、適用することと、
オブジェクトの対応するサブセットが前記転写素子のサブセットに接着し、転写基板と共に移動するように、前記転写基板を前記ドナー基板から離れて移動させることと、
前記転写基板上の前記オブジェクトのサブセットを標的基板に接触させることと、
前記オブジェクトのサブセットを前記転写基板から前記標的基板に転写することと、を含む、方法。

【請求項20】

前記転写基板から前記標的基板に前記オブジェクトのサブセットを転写することが、前記転写素子のサブセットに、前記第２の表面接着力を達成させることを含む、請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

前記標的基板が、前記オブジェクトのサブセットを前記転写基板から前記標的基板に転写することを容易にする反力を印加する、請求項１９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【発明の概要】

【0001】

本開示は、選択可能な表面接着素子を利用する転写基板に関する。一実施形態では、装置は、２つ以上の転写素子を有する転写基板を含む。各転写素子は、第１の温度における第１の表面接着力及び第２の温度における第２の表面接着力を有する接着素子を含む。第２の表面接着力は、第１の表面接着力よりも弱い。各転写素子は、入力に応じて接着素子の温度を変化させるように動作可能な熱素子を有する。コントローラは、２つ以上の転写素子の熱素子への入力を提供するために連結されており、転写素子のサブセットの第１の表面接着力と第２の表面接着力との間の変化に応じて、転写素子のサブセットを選択的に保持させ、かつオブジェクトを転写基板から解放させる。

【0002】

別の実施形態では、方法は、転写基板上の複数の転写素子のサブセットに第１の入力を適用することを伴う。複数の転写素子の各々は、熱素子と、接着素子に熱的に結合された接着素子と、を有する。第１の入力は、サブセット内の各転写素子の各接着素子が第１の表面接着力を達成するように、転写素子のサブセット内の各転写素子に第１の温度を達成させる。第２の温度におけるサブセット内に無い他の転写素子は、他の転写素子の各接着素子に、第１の表面接着力よりも弱い第２の表面接着力を達成させる。少なくとも転写素子のサブセットは、ドナー基板上の複数のオブジェクトのそれぞれのオブジェクトのサブセットに接触させられる。転写基板は、ドナー基板から離れて移動させられる。オブジェクトのサブセットは、第１の表面接着力における転写素子のサブセットに接着し、転写基板と共に移動する。転写基板上のオブジェクトのサブセットは、標的基板に接触させられ、オブジェクトのサブセットは、転写基板から標的基板に転写される。

【0003】

別の実施形態では、方法は、複数の転写素子を、ドナー基板上の対応する複数のオブジェクトに接触させることを伴う。各転写素子は、第１の温度で第１の表面接着性及び第２の温度での第２の表面接着性を有する接着素子を含む。第２の表面接着力は、第１の表面接着力よりも弱い。転写素子はまた、接着素子の温度を変化させるように動作可能な熱素子を各々含む。第１の入力が、複数の転写素子のサブセットの熱素子に適用され、転写素子のサブセット内の各転写素子の接着素子に、第１の表面接着力を達成させる。サブセット内に無い他の転写素子の接着素子は、第２の表面接着力である。転写基板は、オブジェクトの対応するサブセットが転写素子のサブセットに接着し、転写基板と共に移動するように、ドナー基板から離れて移動させられる。転写基板上のオブジェクトのサブセットは、目標基板に接触させられる。オブジェクトのサブセットは、転写基板から標的基板に転写される。

【0004】

様々な実施形態のこれら及び他の特徴及び態様は、以下の詳細な説明及び添付の図面を考慮して理解され得る。

【図面の簡単な説明】

【0005】

以下の説明は、以下の図を参照するが、同じ参照番号は、複数の図において類似の／同じ構成要素を識別するために使用されてもよい。図面は必ずしも縮尺どおりではない。

【0006】

【図1】例示的実施形態による組立プロセスを示すブロック図である。

【図2】例示的実施形態による組立プロセスを示すブロック図である。

【図3】例示的実施形態による装置の側面図である。

【図4】例示的実施形態による転写基板の切替えマトリックスの概略図である。

【図5】例示的実施形態による転写基板の切替えマトリックスの概略図である。

【図6】例示的実施形態による転写基板の側面図である。

【図7】様々な例示的実施形態による転写基板の側面図である。

【図8】様々な例示的実施形態による転写基板の側面図である。

【図9A】例示的な実施形態による方法の図である。

【図9B】例示的な実施形態による方法の図である。

【図10】例示的実施形態による接着素子に使用されるポリマーの接着特性を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0007】

本開示は、オブジェクトの操作及びアセンブリに関するものであり、いくつかの実施形態では、転写基板を介したマイクロオブジェクトの大量アセンブリに関する。いくつかの電子デバイスは、小型のオブジェクトを互いの上に機械的に重ね合わせることによって製造される。マイクロ電子及び微小光学構成要素は、層の堆積、マスキング、及びエッチングなどのウェハ形成技術を使用して製造されるが、特定の種類の材料は、互いに成長互換性がない。このような場合、アセンブリは、第１の基板上に第１のクラスのデバイスを形成することと、第２の基板上に第２のクラスのデバイスを形成することと、その後、例えば、フリップチップ又は転写印刷技術を介してそれらを機械的に接合することを伴い得る。

【0008】

本明細書に記載される態様は、個々のマイクロオブジェクトの高度な位置合わせを維持しながら、ドナー基板から別の基板に多数のマイクロオブジェクト（例えば、粒子／チップレット／ミニ又はマイクロＬＥＤダイ）を平行に転写できるシステムに関する。このシステムは、転写基板からマイクロオブジェクトを選択的に転写し、マイクロオブジェクトを宛先又は目標基板に選択的に配置することができる。このシステムは、マイクロＬＥＤディスプレイなどのデバイスを組み立てるために使用されてもよい。

【0009】

一般的に、マイクロＬＥＤディスプレイは、個々の転写素子を形成する顕微鏡ＬＥＤのアレイで作製される。ＯＬＥＤと共に、マイクロＬＥＤは、主に小型の低エネルギーモバイルデバイスを目的とする。ＯＬＥＤ及びマイクロＬＥＤの両方は、従来のＬＣＤシステムと比較して、大幅に低減されたエネルギー要件を提供する。ＯＬＥＤとは異なり、マイクロＬＥＤは、従来のＧａＮ ＬＥＤ技術に基づくものであり、ＯＬＥＤが生成するよりも高い総輝度と、単位電力当たりの放出光の高い効率を提供する。また、ＯＬＥＤのより短い寿命に悩まされることもない。

【0010】

マイクロＬＥＤを利用する４Ｋテレビ１台には、～２５００万個の小さなＬＥＤサブ画素があり、それらを組み立てる必要がある。チップレットの大量転写は、マイクロＬＥＤ製造に使用され得る１つの技術である。マイクロＬＥＤを目標バックプレーンに迅速かつ正確に高い歩留まりで転写することは、マイクロＬＥＤを実現可能な大量市場製品とするために、製造業者が完成する必要がある技術のうちの１つである。以下に記載される技術は、多数の（典型的には）小さいオブジェクトを一度に移動させる必要ある場合、そのようなデバイスのサブセットを転写媒体に及び／又は転写媒体から選択的に移動させることが必要であり得る、マイクロＬＥＤ製造、並びに他の組立手順に使用され得る。このようなマイクロオブジェクトとしては、インク、予め堆積された金属フィルム、シリコンチップ、集積回路チップ、ビーズ、マイクロＬＥＤダイ、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）構造物、及び任意の他の既製のマイクロ構造物を挙げることができるが、これらに限定されない。

【0011】

任意のパターンでチップレットを選択的に転写することができることにより、マイクロＬＥＤディスプレイ製造のための有効な転写プロセス、画素修復、孔／空孔再充填を容易にするのに有用であり、高いプロセスの歩留まりをもたらす。このタイプの用途では、エラストマースタンプを使用してマイクロスケールＬＥＤチップを確定的に転写する。しかしながら、エラストマースタンプは、固定パターンを有し、チップレットの任意のパターンを転写することができない。必然的に、チップレットの一部のサブセットに不良があるため、そのようなスタンプを使用して一部のチップレットを交換することが困難となる。

【0012】

図１及び図２は、例示的な実施形態によるデバイス、システム、及び方法を使用して達成することができる組立プロセスの一例を示すブロック図である。図１では、基板１００上に成長又は配置され得るチップレット１０１のアレイを含むドナーウェハ／基板１００が示されている。アレイ１０１内の網掛けされたチップレットは不良であると識別されており、チップレットが標的基板１０２に転写されると、チップレットアレイのサブセット１０１ａのみが転写され、つまり、網掛けされていない良好なチップレットが転写される。これは、図２に示されるように、一旦識別されるとドナー基板１００からサブセット１０１ａのみを選択的にピックアップすることができる転写基板２００を用いて達成され得る。図２に示されるように、転写基板２０２はその後、（例えば、異なるドナー基板から）第２のチップレット２００のセットをピックアップする。セット２００内のチップレットの位置は、第１のドナー基板１００上の不良チップレットの位置に対応する。転写基板２０２は、このセット２００を標的基板１０２に移動させ、結果として、動作可能なチップレットの完全なセット２０１が標的基板１０２上に配置される。

【0013】

本開示は、とりわけ、マイクロオブジェクトのサブセットを選択的に保持することができる転写素子のセット（例えば、転写画素）を有する転写基板に関する。したがって、全ての転写素子がサブセットよりも大きいマイクロオブジェクトのアレイと接触している場合であっても、サブセットのみが接着及び転写され、サブセットの外側のオブジェクトは、後方に残されるか、又は影響を受けない。同様に、転写基板は、転写素子の全てが現在マイクロオブジェクトを保持していても、サブセットのみが標的に転写されるように、転写基板は、基板に現在取り付けられているマイクロオブジェクトのサブセットを選択的に解放することができる。このプロセスは、オブジェクトの選択的保持又は解放に影響を及ぼす恒久的な接合が必要とされないように、反復可能かつ可逆的である。

【0014】

図３において、側面図は、例示的な実施形態による装置３００の詳細を示す。装置は、２つ以上の転写素子３０４を有する転写基板３０２を含む。転写素子３０４の各々は、第１の温度における第１の表面接着力及び第２の温度における第２の表面接着力を有する接着素子３０６を含む。第２の表面接着力は、第１の表面接着力よりも弱い。転写素子３０４の各々はまた、例えば、入力３１０を介して、入力に応じて接着素子３０６の温度を変化させるように動作可能な熱素子３０８を含む。コントローラ３１２は、入力３１０を熱素子３０８に提供するように連結され、それによって、転写素子３０４のサブセットを選択的にピックアップしてオブジェクト３１４を保持させ、転写基板３０２からオブジェクト３１４を（所望により）解放させる。具体的には、オブジェクト３１４は、第２の表面接着力では転写素子３０４に付着しないが、第１の表面接着力では付着する。

【0015】

装置３００は、転写基板３０２から目標基板３１６にマイクロオブジェクト（例えば、１μｍ～１ｍｍ）を転写するために使用されるシステムであるマイクロ転写システムの一部であり得る。接着素子３０６は、ステアリルアクリレート系（ＳＡ）を含有するマルチポリマーで形成され得る。そのような場合、第１の温度と第２の温度との間の差は、表面接着力に顕著な差が出るように、接着素子３０６の粘着性を調節するために、２０℃未満（第２の温度が、第１の温度よりも低い場合）であり得る。いくつかの材料は、比較的高い温度で表面接着力を失い得ることが理解されよう。そのような場合、本明細書に記載される方法及び装置は、第２の温度が第１の温度よりも高くなるように構成されてもよい。

【0016】

熱素子３０８は、加熱素子及び冷却素子の一方又は両方を含み得る。入力３１０は、電気信号及び／又はレーザ光を含み得る。入力３１０は、転写素子３０４の総数よりもコントローラ３１２に進む線が少ないように（例えば、マトリックス回路を使用して）構成され得る。転写素子３０４は、接着素子３０６と転写基板３０２との間に断熱体３０９を更に含み得る。断熱体３０９は、基板３０２への熱伝達を防止するのに役立ち、それにより、接着素子３０６での温度変化に影響を与えるために必要なエネルギーの量を減らし、応答時間を減らす。

【0017】

一般に、転写素子３０４は、その粘着性が温度の関数として調節され得る（例えば、剛性から粘着性になり得る）中間転写表面を形成する。このような表面を使用して、制御された選択可能な方法でマイクロオブジェクトのグループをピックアップ及び解放し得る。各転写素子３０４は、数マイクロメートル～数百マイクロメートルの横方向寸法Ｗを有し得る。各転写素子３０４は、１マイクロン未満～数百マイクロンの総厚さＴを有し得る。転写アレイのピッチは、数マイクロン～数ミリメートルで変動し得る。いくつかの実施形態では、熱素子３０８及び断熱層３０９は、互いに物理的に絶縁されていない連続層である。したがって、転写素子「画素」は、加熱／冷却素子が個別にアドレス指定され制御され得る領域である（図６参照）。基板３０２の材料としては、ガラス、石英、シリコン、ポリマー、及び炭化ケイ素が含まれ得るが、これらに限定されない。基板３０２は、数十マイクロン～数ミリメートルの範囲の厚さ、及び数ミリメートル～１メートルの横方向寸法を有し得る。

【0018】

図示した実施形態では、２つ以上の転写素子３０４を示しているが、場合によっては、単一の転写素子が使用されてもよいことに留意されたい。例えば、単一の転写素子３０４は、ロボットアームの端部に配置されるマニピュレータの一部であってもよい。そのような構成では、単一の転写素子３０４を使用して、ペンチ、真空、磁気などの使用を必要とせずにオブジェクトをピックアップし得る。他の構成では、１つ以上の転写素子をペンチ又は他の保持付属物の端部に配置して、保持されるオブジェクトに過度の圧力を加えることなく把持を支援することができる。他の実施形態と同様に、熱素子は、保持動作中に表面接着力を増大させ、解放動作中に表面接着力を減少させ得る。

【0019】

ステアリルアクリレート（ＳＡ）を含む相遷移ポリマーは、接着素子に使用するための双安定電気活性ポリマー（ＢＳＥＰ）として研究されてきた。ＢＳＥＰポリマーは、そのガラス転移温度（Ｔｇ）未満の剛性ポリマーである。Ｔｇを超えると、破断点伸びが大きく、高い電界強度を示すエラストマーになる。電気的作動は、誘電性エラストマーとして機能するゴム状ＢＳＥＰを用いてＴｇを超えて実行され得る。ポリマーをＴｇ未満に冷却すると、変形が固定される。ポリマーがＴｇを超えて再加熱されると、形状の変化は元に戻り得る。

【0020】

ステアリルアクリレート（オクタデシルアクリレート、ＳＡ）系ポリマーは、ステアリル部分の結晶状態と融解状態との間の顕著な相遷移により、形状記憶ポリマーとして研究されてきた。ステアリル部分の結晶性凝集体の急激かつ可逆的な相遷移により、温度サイクル中のポリマーの剛性状態とゴム状態との間で急速なシフトが生じる。ＳＡの遷移は、１０℃未満の狭い相変化温度範囲にあり、通常５０℃未満である。したがって、ＳＡは、剛性からゴム状への顕著な遷移を実現するための理想的な構成要素である。この材料の剛性からゴム状への顕著な遷移はまた、非粘着性から粘着性への顕著な表面遷移に対応することも判明した。この特性を検証するために、いくつかの予備実験が行われてきた。

【0021】

１つの実験では、パイレックス（登録商標）製のフラスコ底部を、パイレックス（登録商標）製の皿内のＳＡポリマーに室温で押し付けた。室温では、ポリマーの表面には全く粘着性が無く、パイレックス（登録商標）製の皿をピックアップすることができなかった。ポリマーの温度が～６５℃に上昇すると、表面は強い粘着性を示し、その結果、パイレックス（登録商標）製の皿がフラスコによってピックアップされ得る。実験は繰り返し可能であり、接着の切替えが可逆的であることが判明した。粘着性はまた、異なる温度下で試験され、図１０のグラフに示されるように、粘着性は非常に顕著になることが判明した。この特性は、マイクロ粒子アセンブリ用のピックアンドプレースマシン、インク及び色調転写用の転写印刷システム、又はマイクロＬＥＤディスプレイ組み立て用などの、マイクロチップアセンブリ用のマイクロアセンブラツールで使用され得る。室温での粘着性の顕著な遷移により、システムは、接着切替え用にポリマーを加熱／冷却するために使用されるエネルギーを最小限に抑えることができる。

【0022】

接着素子３０６は、ステアリルアクリレート（オクタデシルアクリレート、ＳＡ）系ポリマー、ステアリルアクリレート及びウレタンジアクリレートコポリマー、又は他の種類のポリマーを含むがこれらに限定されない材料から作製されてもよい。接着素子３０６は、好ましくは、剛性からゴム状への顕著な遷移を有し、それゆえに接着は、温度変化によって容易に調節され得る。熱素子３０８は、熱電加熱／冷却素子、抵抗加熱器、ダイオード加熱器、誘導加熱素子、光学加熱素子などであってもよい。熱素子３０８は、薄膜抵抗器、ダイオード構造物、及び／又はカーボンブラック、カーボンナノチューブ、工学的ナノ粒子などの高光学エネルギー吸収効率材料を含んでもよい。断熱体３０９は、ポリイミド、ＰＤＭＳ、パリレン、ガラス、酸化ケイ素、Ａｌ_ｘＯ_ｙ及びＳｉｘＮｙ、並びにこれらの組み合わせなどの材料から作製されてもよい。

【0023】

一実施形態では、転写基板３０２は、能動電子構成要素アレイを含み、熱素子３０８はグリッド内でそれらと相互接続されてもよい。これは、図４及び図５に概略的に示されている。図４に示されるようなダイオード又は図５に示すトランジスタによって、加熱素子の２Ｄアレイ（これらの実施例では抵抗器）を制御することができる。図４に示す実施形態では、加熱素子Ｒ１～Ｒ９は、ダイオードＤ１～Ｄ９のマトリックスによって制御される。これは、加熱素子をコントローラチップに接続するために必要とされる電線の数を低減する受動切替えマトリックスと称され得る。

【0024】

この場合、加熱素子はロウごとにアドレス指定される。例えば、Ｒ１は０Ｖにバイアスされ得、一方、Ｒ２及びＲ３は５Ｖにバイアスされる。Ｃ１、Ｃ２及びＣ３バイアス電圧は、加熱素子Ｒ１、Ｒ２又はＲ３がオンにされるか（カラムが５Ｖにバイアスされる）か、又はオフ（カラム線が０Ｖにバイアスされる）を判定する。ダイオードが電流を遮断するので、他のヒータは全てオフである。このプロセスは、選択されたロウの残りの全てのロウが０Ｖにバイアスされ、他の全てのロウが５Ｖにバイアスされるまで繰り返される。加熱素子の熱時定数は、２Ｄヒータ走査の「フレームレート」よりも長くなるように設計され、各アドレス指定可能な転写ごとに準一定温度が維持されるようにする。

【0025】

図５の概略図は、ヒータ素子がダイオードの代わりにトランジスタによって制御される別の回路を示し、これは「アクティブマトリックス切替え」と称され得る。トランジスタを使用する利点は、より大きな電圧範囲及びより良好な絶縁が達成され得ることである。この場合、選択されない全てのロウは、トランジスタをオフにするために、例えば－５Ｖにバイアスされる。ロウが選択されると、ロウ線は、トランジスタをオンにするために、例えば２０Ｖにバイアスされる。カラム線を特定の電圧にバイアスすることにより、選択されたロウの対応する加熱素子を所望の温度まで加熱することが可能になる。図４の実施形態と同様に、他のロウの残りの部分についても、このプロセスが繰り返される。

【0026】

図６において、側面図は、別の例示的な実施形態による転写基板６０２を示す。図３の実施形態と同様に、転写基板６０２は、温度によって変化する表面接着力を有する接着素子６０６を各々含む２つ以上の転写素子６０４を有する。転写素子６０４の各々はまた、入力に応じて、局所接着素子６０６（例えば、熱素子６０８付近の素子の一部）の温度を変化させるように動作可能な熱素子６０８を含む。この例では、接着素子６０４は、２つ以上の転写素子６０４、この場合、図示された素子６０４の全てを覆う連続層の一部である。本明細書に記載される実施形態のいずれかは、図６に示されるものと同様の複数の素子を覆う単一層で形成された接着素子を使用し得る。

【0027】

また、この実施形態は、転写素子６０４と基板６０２との間の断熱体６０９の使用を示しているが、このような断熱体６０９は任意であってもよいことに留意されたい。また、破線で示されるように、熱素子６０８及び断熱体６０９の一方又は両方は、２つ以上の転写素子６０４を覆う単一層として実装され得る。このような実施形態では、個々の信号線（例えば、図３の線３１０及び／又は図７の導波路１１１２）は、個々の転写素子６０８のサイズ及び場所を画定する領域内で局所的な温度変化が誘発されるように、熱素子層６０８に取り付けら得る。

【0028】

図７において、側面図は、別の例示的な実施形態による転写基板１１０２を示す。図３の実施形態と同様に、転写基板１１０２は、温度によって変化する表面接着力を有する接着素子１１０６を各々含む２つ以上の転写素子１１０４を有する。転写素子１１０４の各々はまた、入力に応じて接着素子１１０６の温度を変化させるように動作可能な熱素子１１０８を含む。この例では、熱素子１１０８は、基板１１０２内の導波路１１１２を介して送達されるレーザ光１１１０によって活性化される。光は、１つ以上のレーザ１１１６から提供され、加熱されるべきではない転写素子から光を吸収又は出力先を変更する光切替え素子１１１４を介して、転写素子１１０４を選択的に活性化し得る。複数のレーザ１１１６は、１つの転写素子当たりの数で使用されてもよく、それらは基板１１０２内に一体化されてもよく、又は外部に搭載され得る。光スイッチ１１１４は、電気的に活性化されてもよく、コントローラへの線の数を減らすために、図４及び図５に示されるダイオード及びトランジスタと同様のマトリックスに配設され得る。

【0029】

図８において、側面図は、別の例示的な実施形態による転写基板１２０２を示す。図３の実施形態と同様に、転写基板１２０２は、温度によって変化する表面接着力を有する接着素子１２０６を各々含む２つ以上の転写素子１２０４を有する。転写素子１２０４の各々はまた、入力に応じて接着素子１２０６の温度を変化させるように動作可能な熱素子１２０８を含む。転写素子１２０４の各々はまた、熱素子１２０８を転写基板１２０２から断熱する断熱体１２０９を含む。

【0030】

この実施形態では、転写基板１２０２は湾曲しており、標的基板１２１６に対して回転するローラ１２１３に搭載される。ローラ１２１３及び標的基板はまた、転写素子１２０４（例えば、単一素子１２０４）のサブセットのみが転写基板１２１６に一度で接触するように、互いに対して直線的に（この図では水平に）移動する。転写素子１２０４のサブセットは、オブジェクト１２１４の一部が標的基板１２１６に選択的に転写されるように、オブジェクト１２１４を保持又は解放するために選択的に活性化される。なお、左側の網掛けオブジェクト１２１４は、標的基板１２１６に転写されなかったことに留意されたい。ローラ１２１３及び基板１２０２の別の部分が、ドナー基板（図示せず）と接触し得るので、オブジェクトの転写は、オブジェクト１２１４がドナーからピックアップされ、標的１２１６へ転写されるローリング転写プロセスであり得ることに留意されたい。ローラ１２１３及び基板１２０２は、ドナー基板及び標的基板と同時に、又は異なる時に接触してもよい。そのような場合、第２の転写基板（図示せず）は、不要なオブジェクト１２１４を堆積するために使用され得、この第２の転写基板はまた、湾曲した基板を使用し得る。本明細書に記載される他の実施形態のいずれも、図８に示すように、湾曲した転写基板及びローリング転写プロセスを使用し得る。

【0031】

図９Ａ及び図９Ｂは、例示的な実施形態による方法を示すブロック図である。ブロック１３００では、転写素子のアレイ１３０４～１３０７を有する転写基板１３０２が示される。転写基板１３０２は、転写素子１３０４～１３０７のアレイがそれぞれのオブジェクト１３０９～１３１２の上に位置合わせされるように、ドナー基板１３０８上に配置されて示される。網掛けによって示されるように、オブジェクト１３０９、１３１１は、オブジェクト１３０９～１３１２のサブセットを形成し、ドナー基板１３０８から転写されることが意図される。矢印によって示されるように、転写基板１３０２は、ドナー基板１３０８に向かって移動させられるか、又はその逆である。

【0032】

転写素子１３０４～１３０７とオブジェクト１３０９～１３１２の入力との間で接触が行われた後のブロック１３１６で見られるように、転写素子１３０４のサブセット１３０４、１３０６に適用される。入力は、サブセット内の各転写素子１３０４、１３０６の接着素子が第１の表面接着力を達成するように、転写素子１３０４、１３０６のサブセット内の各転写素子が第１の温度を達成させる。この入力は、転写素子１３０４、１３０６のサブセットが、オブジェクト１３０９のそれぞれのサブセットに接触する前又は後に適用され得る。オブジェクト１３０９のサブセットは、第１の表面接着力において、転写素子１３０４、１３０６のサブセットに接着する。

【0033】

転写素子１３０４、１３０６のサブセット内に無い他の転写素子１３０５、１３０７は、第２の温度にあり、それにより、第２の表面接着力を有する転写素子１３０５、１３０７が生じることに留意されたい。この第２の表面接着力では、他の転写素子１３０５、１３０７は、それぞれのオブジェクト１３１０、１３１２に接着しない。ブロック１３００に示される前の工程では、転写素子１３０４～１３０７は、第１及び第２の温度を含む任意の温度であってもよいことに留意されたい。いくつかの実施形態では、ブロック１３１６に示されるように、第２の温度で全ての素子１３０４～１３０７を有するか、又は第１及び第２の温度に設定された素子１３０４～１３０７の全てを有することが望ましい場合がある。

【0034】

ブロック１３１８で見られるように、転写基板１３０２は、ドナー基板（矢印で示される）から離れて移動させられ、オブジェクト１３０９、１３１１のサブセットをドナー基板１３０８から分離させ、他方のオブジェクト１３１０、１３１２はドナー基板上に留められる。図９Ｂのブロック１３２０に見られるように、転写基板１３０２は、標的基板１３２２と位置合わせされ、標的基板１３２２に向かって移動させられる。ブロック１３２４で見られるように、転写基板１３０２上のオブジェクト１３０９、１３１１のサブセットは、標的基板１３２２に接触する。

【0035】

所望により、ブロック１３２４、１３２６の一方又は両方において、第２の入力が転写素子１３０４、１３０６のサブセットに適用され得、サブセット内の各転写素子１３０４、１３０６の接着素子が第２の、より弱い表面接着力を達成するように、サブセット内の各転写素子に、第２の温度を達成させる。第２の表面接着力は、オブジェクト１３０９、１３１１のサブセットが標的基板１３２２に容易に転写することを可能にする。第２の温度が第１の温度よりも冷たい場合、転写基板１３０２の一部又は全ては、冷却された周囲空気、熱電冷却器、蒸気圧縮冷却器、及びクーラントとしてガス／液体を使用する強制対流冷却素子であってもよい。オブジェクト１３０９、１３１１が第１の表面接着力で解放され得るように、オブジェクト１３０９、１３１１のサブセットと標的基板１３２２との間に固有又は能動的に生成された引力が存在してもよく、それによって、転写素子１３０４、１３０６の温度を顕著に変化させる必要性を否定する（ただし、可能な場合には温度を変化させることは有益であり得る）。例えば、接着力、電気力、磁力、及び真空生成力を含むがこれらに限定されない反力が、標的基板１３２２から印加されてもよい。

【0036】

別途記載のない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される特徴サイズ、量、及び物理的特性を表す全ての数は、全ての場合において、「約」という用語によって修飾されるものとして理解されるべきである。したがって、反対に指示されない限り、前述の明細書及び添付の特許請求の範囲に記載される数値パラメータは、本明細書に開示される教示を利用して当業者が得ようとする所望の特性に依存して変化し得る近似値である。端点による数値範囲の使用は、その範囲内の全ての数（例えば、１～５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４及び５を含む）、及びその範囲内の任意の範囲を含む。

【0037】

上記の様々な実施形態は、特定の結果を提供するために相互作用する回路、ファームウェア、及び／又はソフトウェアモジュールを使用して実装され得る。当業者は、当該技術分野において一般的に公知である知識を使用して、モジュール式レベル又は全体でのいずれかで、こうして記載された機能を容易に実装することができる。例えば、本明細書に例解されるフローチャート及び制御図は、プロセッサにより実行されるためのコンピュータ可読命令／コードを作成するために使用されてもよい。こうした命令は、非一時的コンピュータ可読媒体上に格納され、当該技術分野において公知であるように実行するためにプロセッサに転送されてもよい。上記の構造及び手順は、上述の機能を提供するために使用され得る実施形態の代表的な例に過ぎない。

【0038】

例示的な実施形態の前述の説明は、例示及び説明の目的で提示された。網羅的であること、又は実施形態に開示された形態に限定することを意図するものではない。上記の教示に照らして、多くの修正及び変形が可能である。開示される実施形態の任意の又は全ての特徴は、個別に、又は任意の組み合わせで適用することができ、限定することを意図するものではなく、純粋に例示的であることを意図するものある。本発明の範囲は、この発明を実施するための形態に限定されるものではなく、本明細書に添付の特許請求の範囲によって決定されることが意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10】