轉移器件的方法

2023-05-02 23:03:16 4

專利名稱：轉移器件的方法
技術領域：
本發明涉及轉移器件的方法，具體地，涉及通過雷射剝離技術將器件從第一基板 轉移到第二基板上的方法。
背景技術：
作為選擇性地且精確地將布置在第一基板上的一組器件的一部分轉移到第二基 板上的方法，試圖採用雷射剝離技術。利用雷射剝離技術實現器件轉移如下文所述。首先， 第一基板和第二基板布置為，第一基板的器件布置表面與形成第二基板的表面的粘合劑層 彼此面對。在此情況下，雷射束只從第一基板側照射與將要轉移的器件對應的位置。於是， 設在第一基板和器件之間的剝離層立刻被蒸發(剝離)並氣化，從而器件從第一基板剝離， 然後粘附固定在第二基板的粘合劑層上。在先技術還提出一種方法，當照射雷射束時，第一基板和第二基板布置為彼此相 對地隔開。於是，不存在由於作用在兩個基板上的壓力不均勻所致的問題和關於對準的問 題。此外，也不存在轉移之後粘合劑粘在多餘的部分或者兩個基板彼此不完全分離的情況。 而且，根據該技術，其上照射雷射束的器件的表面被預先處理，從而可調整雷射照射所致的 氣體的壓力作用方向並且可控制器件散布方向(參見JP-A-2002-314053(0010段和0020 段))。

發明內容
然而，利用上述方法，需要預先處理照射雷射束的器件的表面以精確地將器件轉 移到分開布置的第二基板上，這會帶來很大麻煩。此外，當器件的表面應該保持平坦時，難 以控制器件散布方向。因此，期望提供轉移器件的方法，該方法能夠精確地將器件轉移到分開布置的第 二基板上而無需處理器件的表面。本發明實施例的轉移器件的方法按如下方式實現。首先，將第一基板和第二基板 布置為彼此相對地隔開，所述第一基板上設有器件，剝離層位於所述第一基板和所述器件 之間，並且所述第二基板上設有粘合劑層，其中所述器件和所述粘合劑層彼此面對。在此情 況下，所述剝離層具有等於或小於所述器件的平面形狀。在此情況下，將照射面積比所述剝 離層的基底面積大的雷射束從所述第一基板側照射在所述剝離層的整個表面上。於是，剝 離層被剝離，並且器件從第一基板上剝離後被轉移到第二基板上。利用該方法，可相對於第一基板和第二基板的表面在垂直方向上控制因剝離層的剝離引起的器件散布方向。因此，根據本發明的實施例，能夠在不處理器件表面的情況下精確地將器件轉移 到第二基板上。


圖1A 圖1D是表示本發明第一實施例的轉移器件的方法的剖面處理圖。圖2A 圖2F是表示每雷射束的照射能量的轉移結果的圖。圖3A和圖3B是用來說明第二實施例的具有器件缺少部分的第二基板的配置圖。圖4A 圖4D是表示根據第二實施例修補器件缺少部分的方法的剖面處理圖。圖5是表示發光強度分布和多個發光器件安裝在第一基板上的情況的圖。圖6A是表示第三實施例的轉移方法的圖(第一圖)。圖6B是表示第三實施例的轉移方法的圖(第二圖)。圖6C是表示第三實施例的轉移方法的圖(第三圖)。圖6D是表示第三實施例的轉移方法的圖(第四圖)。圖7A是表示第四實施例的轉移方法的圖(第一圖)。圖7B是表示第四實施例的轉移方法的圖(第二圖)。圖7C是表示第四實施例的轉移方法的圖(第三圖)。
具體實施例方式以下，按照如下順序說明本發明的各實施例。1.第一實施例(器件從第一基板轉移到第二基板上的示例)2.第二實施例(器件從第一基板轉移到第二基板的器件缺少部分並且被修補的 示例)3.第三實施例(第一基板的布置被改變並且器件重新布置在第二基板上的第一 示例)4.第四實施例(第一基板的布置被改變並且器件重新布置在第二基板上的第二 示例)第一實施例圖1A 圖1D是表示採用本發明的轉移器件的方法的剖面處理圖。這裡所述的轉 移器件的方法例如是，在發光二極體(LED)以矩陣形式布置的顯示裝置的製造過程等中將 LED器件從第一基板轉移到第二基板上的方法。按如下步驟實施該方法。首先，如圖1A所示，多個器件5位於第一基板1上，剝離層3夾在器件5與第一基 板1之間。粘合劑層9設於第二基板7上。第一基板1例如是用於安裝構成顯示裝置的器件的基板。第一基板1由不吸收該 轉移方法中所使用的雷射束的材料製成，並且該材料使得可在雷射束的波長之外的波長範 圍內通過第一基板1觀察第一基板1上的器件5。例如，可使用石英基板作為第一基板1， 但本發明並不局限於此。剝離層3由通過吸收該轉移方法中所使用的雷射束而被爆發性地蒸發和去除(所 謂的剝離)的材料製成。例如，可使用聚醯亞胺作為該材料，但本發明並不局限於此。
重要的是，剝離層3被圖形化為具有等於或略小於設於第一基板1上的每個器件 5的基底的形狀，即，該形狀足以與器件的基底的範圍配合。剝離層3優選地具有與器件相 似的形狀。當器件具有軸對稱的形狀時，剝離層3優選地具有關於器件的軸線對稱的形狀。 利用器件5或下面的對應於器件5的掩模圖案，通過蝕刻形成剝離層3。可通過利用溼式蝕 刻過蝕刻形成剝離層3。器件5的示例包括例如LED器件這樣的發光器件、液晶控制器件、光電轉換器件、 壓電器件、薄膜電晶體、薄膜二極體、電阻器、開關器件、微磁器件和微光器件等。在第一基板1上，器件5以矩陣形式布置為預定的布置狀態。在形成於晶片上的 多個器件中的以預定間隔布置在晶片上的器件被轉移到第一基板1上，同時保持在晶片上 的布置狀態。這樣，器件5設於第一基板1上。第二基板7例如是構成顯示裝置的安裝基板或用於臨時安裝器件的第二基板。對 於第二基板7，使用具有所需特性的基板作為安裝基板或者使用具有所需特性的基板作為 用於臨時安裝器件的基板。當第二基板7是安裝基板時，將要與待轉移的器件5相連的任 意布線部形成於第二基板7上。粘合劑層9由對器件5具有粘附性的材料製成。粘合劑層9可以由所謂的粘合劑 製成的層形成，或者可以由基於粘合劑的材料製成。第一基板1和第二基板7布置為在器件5和粘合劑層9彼此面對的狀態下彼此隔 開。在此情況下，第一基板1和第二基板7布置為彼此平行地相對隔開，使得第一基板1上 的器件5和第二基板7上的粘合劑層9之間的距離d大於器件5的厚度。在此情況下，第一基板1和第二基板7由獨立的移動裝置支撐，並且通過移動裝置 的驅動布置為如上所述的彼此相對。該移動裝置各自包括驅動系統和平臺，該驅動系統和 平臺可以在後文所述的垂直於雷射束光軸的方向上及平面內移動第一基板1和第二基板 7。該移動裝置還各自包括測量所支撐的第一基板1和第二基板7之間距離d的傳感器，以 及驅動單元等，該驅動單元驅動平臺，從而根據傳感器所測得的值使第一基板1和第二基 板7之間的距離d處於預定狀態。在此狀態下，如圖1B所示，從第一基板1側照射雷射束Lh。所照射的雷射束Lh的 波長為，使得只有剝離層3吸收從雷射束源(未圖示)射向剝離層3的雷射束Lh。在此情 況下，雷射束Lh選擇性地照射與選自設於第一基板1上的多個器件5中的器件5對應的區 域。控制雷射束Lh的照射位置，將雷射束Lh的照射表面的形狀調整為等於或大於剝 離層3的基底形狀，使得雷射束Lh照射在每個選出的器件5和第一基板1之間的剝離層3 的整個表面上。照射雷射束Lh，使得照射光束的截面關於剝離層3的整個表面對稱，於是， 使得在關於剝離層3對稱的照射位置處平面內強度分布均勻。優選地照射具有一定照射能量的雷射束Lh，使得各選出的器件5和第一基板1之 間的剝離層3通過剝離被完全蒸發並去除。關於雷射束Lh的照射，在雷射束源一側具有預定點狀(照射表面形狀)的雷射束 Lh只是點狀地照射在與選出的器件5對應的區域中的剝離層3上。在此情況下，雷射束Lh 可以通過具有開口的遮光掩模(未圖示)只照射在與選自多個器件5的器件5對應的區域 上。遮光掩模布置在雷射束源和第一基板1之間。當使用該遮光掩模時，雷射束Lh可以同
5時照射在第一基板1的整個表面上。於是，可通過雷射束Lh的單次照射同時且選擇性地轉 移多個器件5。雷射束Lh相對於多個器件5連續地點狀照射。關於相對於多個器件5的雷射束 Lh的點狀照射，雷射束Lh的照射位置可相對於第一基板1和第二基板7移動。或者，第一 基板1和第二基板7可相對於雷射束Lh的照射位置移動。在此情況下，可使用移動裝置 (驅動系統或平臺)在垂直於雷射束Lh光軸的平面內移動第一基板1和第二基板7。當只轉移一個器件5時，在與選出的器件5對應的區域中的剝離層3上進行單次 點照射。通過上述雷射照射，如圖1C所示，在雷射束Lh的照射位置處的剝離層3通過剝離 被蒸發和去除。如果剝離層3被剝離，則器件5與第一基板1分離，向第二基板7成直線散 布，並且粘附固定在第二基板7的粘合劑層9上。之後，如圖1D所示，相對於其上載有被轉移來的選出的器件5的第二基板7移動 第一基板1。於是，未被照射到雷射束Lh而留下的剝離層3上的器件5和剝離層3 —起被 留在第一基板1側。之後，利用其上形成有其他器件的新的第一基板以及其上已被轉移了器件5的第 二基板7重複上述步驟，從而把其他多種器件轉移到第二基板7上。當轉移其他多種器件時，第一基板1和第二基板7被布置為彼此相對地隔開，使得 第一基板1上的器件5和第二基板7上的粘合劑層9之間的距離d大於已經轉移到第二基 板7上的器件5的厚度。於是，可以把其他多種器件轉移到第二基板7上，而不影響已經轉 移到第二基板7上的器件5。第一基板1相對於第二基板7沿水平方向在第一基板1的表面內相對移動，移動 位置參照圖1A 圖1D所述的步驟。根據上述第一實施例的轉移器件的方法，如參照圖1B所述的，當從布置為與第二 基板7隔開的第一基板1側照射雷射束Lh時，雷射束Lh照射在等於或小於器件5的剝離 層3的整個表面上。於是，可相對於第一基板1和第二基板7的表面在垂直方向上控制因 剝離層3的剝離引起的器件5的散布方向。因此，器件5的散布方向得到令人滿意地控制而無需處理器件5的表面，從而器件 5可以精確地從第一基板1轉移到第二基板7上。圖2A 圖2F是當轉移器件時器件5和雷射束Lh的軸對稱逐漸偏移時第一基板1 和第二基板7的顯微照片。參照圖2A 圖2F，軸對稱偏移逐漸增大。在圖2A 圖2F中， A表示第一基板側，虛線部分表示將要轉移的器件的布置部分。在圖2A 圖2F中，B表示 第二基板側，加框部分表示器件的轉移區域。如附圖所示，可以看出，在圖2A 圖2C中，軸對稱略微偏移，第一基板側的剝離層 未留下，器件5被規則地轉移到第二基板上。同時，在圖2D 圖2F中，軸對稱明顯偏移，由 於照射能量小，第一基板(由白箭頭表示的部分)上留下了沒有被剝離的剝離層。在圖2D 的B中可以看到，一些所轉移的器件以轉移位置被旋轉的狀態轉移到第二基板上。從圖2E 的B中可以看到，大部分所轉移的器件以轉移位置不確定或被旋轉的狀態轉移到第二基板 上。此外，從圖2F的B中可以看到，所有所轉移的器件以轉移位置不確定或被旋轉的狀態 轉移到第二基板上。
如上所述可以看出，當照射雷射束Lh時，基本保持器件5和雷射束Lh的軸對稱， 能夠防止剝離物被留下，並且能夠相對於第一基板1和第二基板7的表面可靠地在垂直方 向上控制器件5的散布方向。此外，能夠防止所轉移的器件在基板表面內旋轉。在第一基板1和第二基板7布置為彼此相對地隔開的情況下實現上述轉移方法， 就可獲得下面的1) 6)所述的有益效果。1)不管布置有器件的第一基板1與第二基板7之間在尺寸和形狀上的差異，可以 任意設定被轉移到第二基板7上的器件5的個數或者器件尺寸以及第二基板7上的轉移位 置，並且轉移器件的範圍不受限制。2)不存在由於第一基板1和第二基板7的接觸所致的相對位置偏移。因此，能夠 防止轉移位置的精度不好，確保高的可重複性。3)能夠防止由於第一基板1和第二基板7的接觸所致產生或粘上雜質。4)不需要使第一基板1和第二基板7彼此緊密接觸或者使彼此緊密接觸的第一基 板1和第二基板7分開，於是縮短了生產時間。5)與已經轉移到第二基板7上的器件5無關，可以將新的器件5從新的第一基板 1轉移到已經有被轉移來的器件5的第二基板7上。因此，如隨後的第二實施例所述，當一 些器件未能被轉移時，可以容易地進行修補。6)第一基板1和第二基板7彼此不接觸，所以可在將要轉移的器件5與第一基板 1和第二基板7之間沒有多餘幹擾的情況下轉移器件5。於是，將轉移器件5所需的雷射束 Lh的照射能量降低到去除剝離層3的程度。因而，可預料到以下效果，可以增加每脈衝雷射 束Lh所轉移的器件5的個數，並且可以提高器件5的轉移速度。因此，可以大大降低設備 成本和運行成本。此外，可降低雷射束Lh的能量密度，並且可以大大降低汙染(分解剝離 層)。當將要轉移的器件5例如是LED或LD等半導體器件時，該汙染可導致電流_電壓特 性上的洩漏故障等。因此，通過該方法降低雷射照射密度，可減少洩漏故障。第二實施例參照圖3A 圖4D，作為第二實施例，說明關於從第一基板到第二基板的器件缺少 部分的轉移器件的修補方法。如圖3A的平面圖以及圖3B的剖面圖(對應於沿圖3A的A_A'線所示的剖面)所 示，器件5通過第一實施例的步驟或其它步驟以預定布置被轉移到第二基板7上。在此情 況下，第二基板7上存在未轉移器件5的器件缺少部分B，相對於器件缺少部分B轉移器件 5，從而進行修補。在此情況下，首先，如圖4A所示，安裝有用於修補的器件5的新的第一基板1布置 為與其上已經有轉移來的多個器件5的第二基板7相對。在此情況下，類似於第一實施例， 第一基板1和第二基板7布置為彼此隔開，其中器件5和粘合劑層9彼此面對。與第二基 板7上的器件5的布置間距的周期無關，可不規則地變換第一基板1上的器件5的布置間 距的周期。特別地，重要的是第一基板1和第二基板7被布置為第一基板1上的器件5面對 第二基板7的器件缺少部分B。第一基板1和第二基板7布置為彼此相對地隔開，使得第一基板1上的器件5與 第二基板7上的粘合劑層9之間的距離d大於已經轉移到第二基板7上的器件5的厚度。
7第一基板1上的器件5與已經轉移到第二基板7上的器件5是相同類型的。因此，如第一 實施例所述，第一基板1和第二基板7布置為彼此平行地相對隔開，使得第一基板1上的器 件5與第二基板7上的粘合劑層9之間的距離d大於器件5的厚度。在上述情況下，如圖4B所示，雷射束Lh從第一基板1側只選擇性地照射與器件缺 少部分B對應的位置。這時，與第一實施例相同，所照射的雷射束Lh的波長使得只有剝離 層3吸收雷射束Lh。雷射束Lh照射在選出的器件5和第一基板1之 間的剝離層3的整個 表面上。此外，類似於第一實施例，優選地照射具有一定照射能量的雷射束Lh，使得選出的 器件5和第一基板1之間的剝離層3完全剝離，被蒸發並去除。通過上述的雷射束照射，如圖4C所示，在雷射束Lh的照射位置處的剝離層3被剝 離，器件5粘附固定在第二基板7的粘合劑層9上，從而器件5被轉移到第二基板7上。之後，如圖4D所示，相對於其上有轉移來的所選出器件5的第二基板7移動(移 走)第一基板1。於是，完成了修補。當第二基板7上存在多個器件缺少部分B時，可改變照射位置多次照射雷射束Lh。 此外，可通過利用遮光掩模將雷射束Lh同時照射在多個器件缺少部分B上。同時，當第一 基板1上的器件5的布置間距的周期偏離第二基板7上的器件5的轉移間距的周期時，應 該相對移動和定位第一基板1和第二基板7，使得留在第一基板1上的器件5布置為對著第 二基板7的將被修補的器件缺少部分B。這時，可只在水平方向上進行基板1和7的相對移 動。根據第二實施例，當從布置為與第二基板7相對隔開的第一基板1側照射雷射束 Lh時，雷射束Lh照射在設有所用的器件5的剝離層3的整個表面上。於是，可相對於第一 基板1和第二基板7的表面垂直地控制器件5的散布方向。因而，相對於器件缺少部分B 精確地轉移了器件5，實現了修補。此外，第一基板1和第二基板7被布置為彼此相對地隔開，於是與已經轉移到第二 基板7上的器件5無關，可將新的器件5從新的第一基板1容易地轉移到其上已有轉移來 的器件5的第二基板7上。第三實施例參照圖5和圖6，作為第三實施例，說明第一基板的布置被改變並且器件被重新布 置在第二基板上的第一示例。在此情況下，將對使器件列的特性平均時的轉移進行說明。圖5示出了多個發光器件5安裝在第一基板1上的情況和發光強度分布的情況。 該發光強度分布源於其上形成有發光器件5的晶片上的分布。在此情況下，首先，如圖6A⑴所示，交替布置的器件5從第一基板1轉移到第二 基板上的第一轉移範圍A。然後，如圖6A (2)所示，在轉移範圍A沿水平方向移動為在+χ方 向上關於A偏移一半的位置處，從第一基板向第二基板以嵌套巢狀進行第二次轉移。此外， 如圖6A(3)所示，在轉移範圍沿水平方向移動為在-χ方向上關於A偏移一半的位置處，從 第一基板向第二基板以嵌套巢狀進行第三次轉移。之後，如圖6B(1)所示，在轉移範圍沿水 平方向移動為在_y方向上關於A偏移一半的位置處，從第一基板向第二基板以嵌套巢狀進 行第四次轉移。隨後，如圖6B(2) 圖6D(2)所示，在轉移範圍沿水平方向移動為在各方向 上偏移的各位置處，以嵌套巢狀進行九次轉移。於是，如圖6D (2)所示，多個器件5在轉移範圍A內被重新布置，從而發光器件5的發光強度分布平均。第四實施例參照圖5和圖7，作為第四實施例，說明第一基板的布置被改變並且器件被重新布 置在第二基板上的第二示例。這裡，作為使器件列的特性平均時的轉移，類似於圖5中所 示，說明轉移方法，當多個發光器件5按發光強度分布安裝在第一基板1上時，該方法使發 光強度分布平均。在此情況下，首先，如圖7A(1)所示，交替布置的器件5從第一基板1上的區域la 轉移到第二基板上的轉移範圍A。然後，如圖7A(2)所示，從第一基板的區域la僅向第二 基板的轉移範圍A以嵌套巢狀進行第二次轉移，其中第一基板的區域la在水平方向上移動 為使得轉移範圍在+x方向上關於轉移範圍A偏移一半。此外，如圖7A(3)所示，從第一基 板的區域la僅向第二基板的轉移範圍A以嵌套巢狀進行第三次轉移，其中第一基板的區域 la在水平方向上移動為使得轉移範圍在-x方向上關於轉移範圍A偏移一半。之後，如圖 7B(1)所示，從第一基板的區域la僅向第二基板的轉移範圍A以嵌套巢狀進行第四次轉移， 其中第一基板的區域la在水平方向上移動為使得轉移範圍在_y方向上關於轉移範圍A偏 移一半。之後，如圖7B(2) 圖7C(4)所示，在轉移範圍在水平方向上移動為在各自方向上 偏移的各位置處，以嵌套巢狀進行九次轉移。於是，如圖7C⑷所示，多個器件5在轉移範圍A內被重新布置，從而發光器件5 的發光強度分布平均。在上述第三和第四實施例中，作為第一基板1上的器件被轉移為在第二基板7上 重新布置的示例，說明了器件以嵌套巢狀布置的方法。除了嵌套巢狀之外，可使用利用晶片 布置的任意各種平均方法，例如延伸布置或梳齒狀布置。本領域技術人員應當理解，依據設計要求和其它因素，可以在本發明所附的權利 要求及其等同物的範圍內進行各種修改、組合、次組合及改變。
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權利要求
一種轉移器件的方法，該方法包括以下步驟將第一基板和第二基板布置為彼此相對地隔開，所述第一基板上設有器件，具有等於或小於所述器件的平面形狀的剝離層位於所述第一基板和所述器件之間，並且所述第二基板上設有粘合劑層，其中所述器件和所述粘合劑層彼此面對；以及將照射面積比所述剝離層的基底面積大的雷射束從所述第一基板側照射在所述剝離層的整個表面上，剝離所述剝離層，使所述器件與所述第一基板分離，然後把所述器件轉移到所述第二基板上。
2.如權利要求1所述的方法，其中，關於所述器件軸對稱地照射所述雷射束。
3.如權利要求1或2所述的方法，其中，所述剝離層具有與所述器件相似的平面形狀。
4.如權利要求1 3中任一項所述的方法，其中，將所述雷射束只照射在與選自設於所 述第一基板上的多個器件中的器件對應的所述剝離層上。
5.如權利要求1 4中任一項所述的方法，其中，將所述第一基板和所述第二基板布置 為彼此相對地隔開時，使得所述第一基板上的所述器件與所述第二基板上的所述粘合劑層 之間的距離大於所述器件的厚度。
6.如權利要求1 5中任一項所述的方法，其中，將所述器件從所述第一基板轉移到所述第二基板之後，在水平方向上相對於所述第一 基板移動所述第二基板，並且在所述第二基板在所述水平方向上移動之後的位置處，將所述雷射束照射在與選自所 述第一基板上的剩餘器件的器件對應的所述剝離層上，使得所述所選擇的器件與所述第一 基板分離，然後使所述器件轉移到所述第二基板上。
7.如權利要求1 6中任一項所述的方法，其中，將所述第一基板和所述第二基板布置 為彼此相對地隔開時，使得所述第一基板上的所述器件與所述第二基板上的所述粘合劑層 之間的距離大於已經先轉移到所述第二基板上的器件的厚度。
全文摘要
本發明涉及轉移器件的方法。該方法包括以下步驟將第一基板和第二基板布置為彼此相對地隔開，所述第一基板上設有器件，具有等於或小於所述器件的平面形狀的剝離層位於所述第一基板和所述器件之間，並且所述第二基板上設有粘合劑層，其中所述器件和所述粘合劑層彼此面對；以及將照射面積比所述剝離層的基底面積大的雷射束從所述第一基板側照射在所述剝離層的整個表面上，剝離所述剝離層，所述器件與所述第一基板分離後被轉移到第二基板上。根據該方法，可相對於第一基板和第二基板的表面垂直控制剝離層的剝離引起的器件散布方向，並能夠在不處理器件表面的情況下精確地將器件轉移到第二基板上。
文檔編號H01L21/78GK101859728SQ20101013847
公開日2010年10月13日 申請日期2010年4月2日 優先權日2009年4月10日
發明者友田勝寬, 大畑豐治, 水野剛 申請人:索尼公司