JP2007242662A - 微小チップの剥離方法及び剥離装置、微小チップの選択転写方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 必要数の微小チップを有効に且つ精度良く短時間に取り出すことが可能な微小チップ剥離方法及び剥離装置を提供する。
【解決手段】 エキスパンションシート３上に貼り付けられた微小チップ４群から選択的に微小チップ４を剥離する。剥離対象となる微小チップ４に対応して所定の間隔で配列された複数の固定突起（突き上げピン１４）によりエキスパンションシート３上の微小チップ４を選択的に支持するとともに、各突き上げピン１４の近傍に設けられた真空吸引孔１５によりエキスパンションシート３を真空吸引する。これにより、密集した微小チップ４群の中から選択的に取り出したい微小チップ４のみが水平な位置状態を保ったまま他の微小チップ４よりも鉛直方向上方に正確に飛び出す形になる。この状態でチップ保持機構（例えば熱剥離シート１７や真空ピックアップ３０）により選択された複数の微小チップ４をエキスパンションシート３から剥離する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の平面ディスプレイ基板に微小チップ（例えば画素制御素子）を間隔を拡大して転写する際に適用される微小チップの剥離方法及び剥離装置に関するものであり、さらには、これを利用した微小チップの選択転写方法に関する。

例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイに代表される平面ディスプレイにおいては、ガラス基板上に化学気相堆積法（ＣＶＤ法）等を利用して各画素を駆動する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の微小電子デバイスを直接形成することが行われている。この微小電子デバイスで各画素のオン、オフ、濃淡等を制御することにより、画像表示が可能となる。

この種の平面ディスプレイにおいては、大画面化への需要が旺盛であり、これに伴い基板面積の拡大が急務となっている。当然のことながら、大画面化に対応して、使用するガラス基板の面積も大面積化する必要があり、前記従来技術では、この大面積化されたガラス基板上に駆動素子である薄膜トランジスタ等を直接形成する必要がある。

しかしながら、大面積化されたガラス基板上に駆動素子である薄膜トランジスタ等を直接形成しようとすると、様々な困難を伴い、製造コストを大幅に上昇する要因となっている。具体的には、基板面積の拡大に伴い、ガラス基板上に薄膜トランジスタ等の微小電子デバイスを作製するための製造装置（ＣＶＤ装置等）を必然的に大型化する必要があり、それらを設置するクリーンルームも大型化する必要がある。その結果として、多大な設備投資が必要となり、これが製造コストの上昇に繋がっている。

また、ガラス基板上に駆動素子である薄膜トランジスタ等を直接形成する方法では、素子（薄膜トランジスタ）の特性の点でも問題を残しており、平面ディスプレイの表示品質を向上する上で大きな障害となっている。前記方法では、ガラス基板が耐えられる３００℃程度の低温における堆積薄膜で作製可能なアモルファス・シリコン（ａ−Ｓｉ）膜を半導体膜として使用せざるを得ず、結晶シリコンを使用する半導体電子デバイスに較べ動作性能が劣る。これを解決するために、例えば堆積されたａ−Ｓｉ膜をレーザー照射により溶融させて多結晶シリコン（ポリシリコン）とし、これを用いて移動度が大きい薄膜トランジスタを形成することも検討されているが、この場合には、レーザー溶融による多結晶シリコンの作製に高コストを要し、現状では適用範囲が比較的小さな面積の平面ディスプレイに限られる。

このような状況から、本願発明者らは、薄膜トランジスタ等の電子デバイスをウエハ等に密集状態で形成し、これをダイシングした微小チップをガラス基板上の所定の位置に実装することで大画面平面ディスプレイを実現する技術を提案している（例えば特許文献１及び特許文献２等を参照）。

特許文献１には、平面ディスプレイ基板のピッチを自然数で除したピッチにて画素制御素子を多数形成し、平面ディスプレイ基板のピッチに対応する画素制御素子を選択的にピックアップし、平面ディスプレイ基板上に形成した透明熱可塑性樹脂フィルムの塑性変形により画素制御素子を保持させ、透明紫外線硬化樹脂膜により画素制御素子の周辺を固定するという画素制御素子の転写方法が開示されており、特許文献２には、これを応用して平面ディスプレイ基板を製造する方法が開示されている。

ところで、前記画素制御素子のような微小チップを間隔を拡大して転写する方法では、密集状態にある切断済み微小チップ群から選択的に転写対象となる複数の微小チップを剥離し取り出す必要がある。前記特許文献１や特許文献２記載の発明では、真空チャックを利用して粘着テープ上の微小チップ（画素制御素子）を吸着する方法が開示されているが、剥離に際しては加熱等により前記粘着テープの粘着力を局所的に低下させる必要があること、粘着テープの粘着力が高いと確実に真空チャックによって剥離することが難しこと、微小チップが密集しているため取り出し対象となる微小チップに対して真空チャックを正確に位置決めすることが難しいこと等の問題がある。

密集した微小チップ群の中から所定の微小チップを確実に取り出す方法としては、いわゆるエクスパンションシート上に微小チップ群を載せ、取り出したい微小チップの位置を割り出した後、微小チップの背面側からピンを突き上げて微小チップを押し出し、他の微小チップと分離してピックアップで取り出す方法が知られている。しかしながら、この場合には、取り出す微小チップの数が増加するに伴って取り出し時間が長くなり、その結果エクスパンションシートが偏って伸びたままになり、次第に微小チップを確実に取り出すことが難しくなるという問題が生ずる。また、微小チップの取り出しを確実なものとするためには、微小チップの突き上げ量を大きくすることが有利であるが、微小チップの突き上げ量を大きくすると、エキスパンションシートの変形量が増え、微小チップの取り出しが難しくなるという矛盾もある。

このような不都合を解消するために、取り出し対象となる微小チップの周辺のエキスパンションシートを微小チップ突き出し用ピンと同芯状に配された吸着孔によって吸引し、ピンの突き出し量を小さく済ませようという試みもなされている（例えば特許文献３を参照）。

特許文献３には、粘着シート上に並ぶチップを真空吸着用コレットを用いて個々にピックアップする方法であって、粘着シートのうちチップの周囲に相当する部分を筒状のニードルスリーブの先端で下方から所定量だけ押し上げ、更に粘着シートのうちチップの直下に相当する部分をこのニードルスリーブの内側に嵌合するニードルの先端で所定量だけ突き上げた状態で、チップの上面に当接したコレットによってチップを真空吸引してピックアップするチップピックアップ方法が開示されている。
特許第３４７４１８７号公報 特許第３４９２６７９号公報 特開平５−１２１５２５号公報

しかしながら、前記特許文献３記載の方法は、微小チップを個々にピックアップする方法であって、多数個の微小チップを一度に取り出す用途に適用しようとすると、装置構成が複雑になるという大きな欠点があり、そのような提案はされていない。

前述のように、例えばウエハリング上に密集した状態の微小チップ群から多数個同時に、しかも離間した微小チップを選択的に直接ピックアップする有効な方法が未だ開発されておらず、それ故、１個ずつ取り出すか、あるいは複数取り出せても数十個程度が限度であり、確実性がないばかりか作業に長時間を要しているのが現状である。

本発明は、前述の従来の実情に鑑みて提案されたものであり、密集した微小チップ群の中から選択した微小チップだけを効率良く突出させることができ、またエキスパンションテープにダメージを与えることがなく、必要数の微小チップを有効に且つ精度良く短時間に取り出すことが可能な微小チップ剥離方法及び剥離装置を提供することを目的とする。また、こうして取り出した微小チップを使用して移載用基板や大面積基板を精度良く短時間に製造することが可能な微小チップの選択転写方法を提供することを目的とする。

前述の目的を達成するために、本発明の微小チップ剥離方法は、エキスパンションシート上に貼り付けられた微小チップ群から選択的に微小チップを剥離する微小チップ剥離方法であって、剥離対象となる微小チップに対応して所定の間隔で配列された複数の固定突起により前記エキスパンションシート上の微小チップを選択的に支持するとともに、各固定突起の近傍に設けられた真空吸引孔によりエキスパンションシートを真空吸引し、この状態でチップ保持機構により選択された複数の微小チップをエキスパンションシートから剥離することを特徴とする。

また、本発明の微小チップ剥離装置は、エキスパンションシート上に貼り付けられた微小チップ群から選択的に微小チップを剥離する微小チップ剥離装置であって、剥離対象となる微小チップに対応して所定の間隔で配列される複数の固定突起と、各固定突起の近傍に設けられた真空吸引孔とを有するチップ剥離板と、剥離対象となる複数の微小チップを一括して保持し、前記エキスパンションシートから剥離するチップ保持機構とを備え、前記エキスパンションシート上の微小チップを前記チップ剥離板の固定突起により選択的に支持するとともに、前記真空吸引孔により固定突起近傍のエキスパンションシートを真空吸引し、この状態で前記チップ保持機構により選択された複数の微小チップをエキスパンションシートから剥離することを特徴とする。

本発明では、微小チップ分離用の固定突起の周辺に真空吸引孔を設け、この真空吸引孔によりエキスパンションシートをその上に載置される微小チップとともに引き込むことで、選択的に取り出したい微小チップが一度に分離される。すなわち、本発明は、取り出したい微小チップを選択的に突き上げるという発想ではなく、選択しない微小チップを全て押し下げ、相対的に取り出したい微小チップを浮き上がらせ、他の微小チップから分離するという特徴を有する。

前記特徴を有する本発明の剥離方法、剥離装置は、構造が簡単でありながら、精度が高く確実に剥離対象となる微小チップを剥離し得る画期的な剥離方法、剥離装置ということができる。例えば、選択した微小チップの位置が分離前と分離後で変わらないので、安定した微小チップの取り出しが実現される。また、取り出したい微小チップ周辺の他の微小チップが強制的に均一に押し下げられる方式であるので、固定突起の突出高さを従来方式の数分の１に抑えることができる。それ故、エキスパンションシートに無理な張力がかからず、微小チップの取り出し操作を繰り返し行ってもその変形が進まず、微小チップの取り出し精度が悪くならない。

前述の構成を有する本発明の剥離方法及び剥離装置によれば、密集した微小チップ群の中から選択した微小チップだけを効率良く分離することができ、またエキスパンションテープにダメージを与えることがなく、必要数の微小チップを精度良く短時間に取り出すことが可能である。したがって、これを適用した本発明の微小チップの選択転写方法によれば、微小チップが離間して配列された大面積基板を精度良く短時間に製造することが可能であり、例えば、これまで実用化が困難と思われていた大画面高性能ディスプレイや大面積高性能太陽電池パネル等を、安価に且つ大量に作製することが可能になる。

以下、本発明を適用した微小チップの剥離方法及び剥離装置、さらには微小チップの選択転写方法の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（微小チップ移載プロセス）
本発明の微小チップの剥離方法及び剥離装置の説明に先立って、先ず、本発明の微小チップの剥離方法及び剥離装置が適用される微小チップ移載プロセス（微小チップの選択転写方法）について説明する。

図１に、微小チップ移載プロセスの概要を示す。この微小チップ移載プロセスは、シリコンウエハに作り込んだ素子（例えば画素制御素子）を切断後、選択的に取り出し、最終的にはマザーボード（例えば平面ディスプレイ基板）上に所定の間隔で配列するように転写することで、例えば大画面平面ディスプレイを実現するものである。

前記微小チップ移載プロセスでは、図１（Ａ）に示すように、シリコンウエハ１に薄膜トランジスタ等の微小電子デバイスを作り込む。大画面平面ディスプレイを作製する場合には、画素制御素子を作り込む。

次いで、微小電子デバイスを作り込んだシリコンウエハ１をウエハリング２に所定のテンションで張設されたエクステンションシート３上に載置し、図１（Ｂ）に示すように、各微小電子デバイスに対応して微小チップ４に切断（ダイシング）し、エクステンションシート３上に微小チップ群が密集して載置された状態とする。各微小チップ４の形状は、例えば０．４ｍｍ角の方形状であり、チップ間隔は例えば０．０６ｍｍである。エクステンションシート３上に載置される微小チップ４の個数は、例えば１２５×１２５個であり、微小チップ４が配列される微小チップ領域は５７．５ｍｍ角である。

前記エクステンションシート３上の微小チップ４は、複数個おきに選択的に取り出すことで、各微小チップ４間の間隔を拡大する。例えば、微小チップ４を３個飛ばして４個おきに順次取り出せば、微小チップ４間の間隔は１．８４ｍｍに拡大される。選択的に取り出した微小チップ４は、図１（Ｃ）に示すように、例えば選択的取り出しシート５上に配列する形で転写する。本例では、選択的取り出しシート５上の微小チップ４間の間隔は１．８４ｍｍであり、微小チップ４の個数は２５×２５個、微小チップ４が配列される微小チップ領域は４６ｍｍ角である。

選択的取り出しシート５上の微小チップ４は、図１（Ｄ）に示すように、チップバッチ移載用基板６上に転写する。ここでは、４枚の選択的取り出しシート５上の微小チップ４をチップバッチ移載用基板６上に転写する。このチップバッチ移載用基板６の形状は、例えば１２５ｍｍ角であり、材質は例えばステンレスである。チップバッチ移載用基板６の微小チップ４の載置面には粘着材層を形成しており、微小チップ４を粘着力により保持する。

図１（Ｅ）に示すように、このようなチップバッチ移載用基板６を複数枚、例えば１６×９枚用意し、図１（Ｆ）に示すように、各チップバッチ移載用基板６上の微小チップ４をマザーボード７上に順次転写する。マザーボード７の形状は、１６２０ｍｍ×９４８ｍｍの矩形状である。１６×９枚のチップバッチ移載用基板６の微小チップ４を転写することで、マザーボード７上には８００×４５０個の微小チップ４がマトリクス状に配列されることになる。平面ディスプレイとする場合、表示領域は１４７２ｍｍ×８２８ｍｍであり、大画面ディスプレイが実現される。この方法の利点としては、前記チップバッチ移載用基板６の段階で転写状態を確認することができ、最終的なマザーボード７の歩留まりを上げることができる点を挙げることができる。最終的なマザーボード７の段階で微小チップ４の転写状態を確認するのでは、仮に転写不良があった場合にはマザーボード７全体がＮＧになってしまうが、前記チップバッチ移載用基板６の段階で確認すれば、転写不良が発生しているチップバッチ移載用基板６を取り除くことで、マザーボード７の段階での不良の発生を最小限に抑えることができる。

（第１の実施形態）
本発明の微小チップの剥離方法や剥離装置は、前記微小チップ移載プロセスにおいて、エクステンションシート３上の微小チップ４の選択的な取り出しに適用されるものである。以下、本実施形態の微小チップの剥離方法及び剥離装置について説明するが、本実施形態は、微小チップの剥離を粘着面を有する熱剥離シートにより行う場合の実施形態である。

図２（Ａ）〜図２（Ｆ）に本実施形態の微小チップの剥離方法を工程順に示す。本実施形態において、エクステンションシート３上の微小チップ４を選択的に取り出すには、先ず、図２（Ａ）に示すように、エクステンションシート３が張設され微小チップ４が密集状態で載置されたウエハリング２を前記剥離装置に設置する。ウエハリング２は、ここではリング状としたが、必ずしもこれに限らず、例えば正方形の枠体等であってもよい。

前記剥離装置においては、ステンレス製のベース１１上に多孔質吸着プレート１２が固定され、その上にチップ剥離板１３が取り付けられている。さらに、ベース１１上には、チップ剥離板１３を取り囲むようにしてウエハリング２の位置決めを行う位置決め装置（図示は省略する。）が取り付けられている。

前記位置決め装置は、例えばウエハリング２を周辺の４方向から内側に押し込むようにしてウエハリング２の位置合わせを行う。前記位置決め装置を設置することで、例えば、ウエハリング２上に配列される微小チップ４の配列ピッチが後述のチップ剥離板１３に形成される突き上げピンの配列ピッチに比べて大きくなっていても、これを吸収することができる。前記位置決め装置によって周辺からウエハリング２を押し込む量を増やすことによってウエハリング２が圧縮され、その上にある微小チップ４も配列ピッチが圧縮されるからである。したがって、ウエハリング２上の微小チップ４の配列ピッチとチップ剥離板１３に形成される突き上げピンの配列ピッチに僅かな違いがあったとしても、前記位置決め装置を調製することでそれを吸収することができる。

前記チップ剥離板１３には、前記の通り、微小チップ４を選択的に取り出すための多数の突き上げピン１４が固定突起として形成されている。前記突き上げピン１４は、ウエハリング２のエクステンションシート３上に配列された微小チップ４のうち、選択的に取り出したい微小チップ４の真下にくるように配列形成されており、例えば配列される微小チップ４のうち４個おきに取り出す場合には、これに相当するピッチで配列形成する。

また、前記チップ剥離板１３の突き上げピン１４の周囲には、真空吸引孔１５が形成されている。この真空吸引孔１５は、微小チップ４を粘着固定するエクスパンションシート３を吸着するためのものであり、例えば図３に示すように各突き上げピン１４の周囲４箇所、及び突き上げピン１４間の領域に形成されている。

前記多孔質吸着プレート１２は、前記チップ剥離板１３に設けられた真空吸引孔１５において真空吸引を行うために用いられるものであり、真空吸着及び圧空解放のための配管１２ａが設けられるとともに、この配管１２ａに前記真空吸着及び圧空解放を制御する空圧制御機構が接続されている。なお、この多孔質吸着プレート１２は、必ずしも多孔質板でなくてもよく、チップ剥離板１３を支持して真空吸引孔１５を通してエキスパンションシート３を吸着するという機能を有していれば、例えば切り溝加工された板や、少なくとも真空吸引孔１５の直下に貫通孔を有する板であってもよい。この場合、真空吸着するための板に前記突き上げピン１４を一体に形成し、チップ剥離板１３と一体物とすることも可能である。

図２（Ｂ）は、エクステンションシート３が張設され微小チップ４が密集状態で載置されたウエハリング２の前記剥離装置への装着状態を示すものである。微小チップ４の剥離、取り出しに際しては、切断分離済みの微小チップ４が密集してエキスパンションシート３に粘着固定されたウエハリング２を前記チップ剥離板１３の上に載せる。このとき、エキスパンションシート３の微小チップ４が粘着固定される面とは反対側の面（下側面）が、チップ剥離板１３の突き上げピン１４が形成されていない周辺部分に僅かに接触する程度の高さになるように調整された台座１６の上に載せる。そして、選択的に取り出そうとしている微小チップ４の真下に微小チップ４を突き上げるための突き上げピン１４が位置するようにウエハリング２の位置合わせを行う。この位置合わせは、前記位置決め装置を使用して行えばよく、例えばウエハリング２上の微小チップ４の配列ピッチが突き上げピン１４の配列ピッチよりも大きい場合には、前記位置合わせ装置を調整（例えば、位置合わせネジを逆位相に回転）し、ウエハリング２を圧縮して取り出し対象となる微小チップ４が突き上げピン１４のピッチに合うように調整する。

この状態で多孔質吸着プレート１２の配管１２ａから真空吸引を開始すると、その上に載置されるチップ剥離板１３の真空吸引孔１５を通して空気が吸引され、エキスパンションシート３とチップ剥離板１３の間の空間の気圧が徐々に下がり、エキスパンションシート３がチップ剥離板１３に大気圧で押し付けられるようになる。また、前記真空吸引孔１５は突き上げピン１４の周囲にも形成されているため、エキスパンションシート３は突き上げピン１５４の直近部分においても鉛直方向に押し下げられる。それ故、前記突き上げピン１４の高さは僅かなもので済み、例えば０．４ｍｍ程度の高さがあればよい。

前記の結果、図２（Ｃ）に示すように、突き上げピン１４の真上の微小チップ４は突き上げピン１４の上に乗ったような形となり、他の微小チップ４よりも高い位置にとどまることになる。他の微小チップ４は、突き上げピン１４にような支えがないため、エキスパンションシート３に貼り付いたままチップ剥離板１３に引き寄せられる。このとき、突き上げピン１４の周辺の微小チップ４は、チップ剥離板１３まで完全に引き寄せられることはないが、エキスパンションシート３の傾斜した面にしたがって突き上げピン１４上にある微小チップ４よりはチップ剥離板１３方向に向かって下方に位置することになる。

以上により、密集した微小チップ群の中から選択的に取り出したい微小チップ４のみが水平な位置状態を保ったまま他の微小チップ４よりも鉛直方向上方に正確に飛び出す形になる。また、突き上げピン１４上の微小チップ４においては、エキスパンションシート３との接触面積も小さくなっているので、エキスパンションシート３による粘着力が低下し、剥離し易い状態となる。

そこで次に、前記選択的に取り出したい微小チップ４（飛び出した形の微小チップ４）の剥離（取り出し）を行うが、本実施形態では、前記微小チップ４剥離のためのチップ保持機構として熱剥離シートを用いる。

熱剥離シート１７は透明樹脂枠１８に取り付けられており、図２（Ｄ）に示すように、粘着面１７ａが下になるようにして選択的に飛び出した微小チップ４上に載置する。そして、図２（Ｅ）に示すように、熱剥離シート１７の粘着面１７ａとは反対側の面を、剥離しようとする微小チップ４群の端から順にスキージのような部材で押し付けるようにすると、熱剥離シート１７の押し下げられた部分の粘着面１７ａが微小チップ４の上面に押し付けられる。その後、スキージが通り過ぎると、熱剥離シート１７がその張力（復帰張力）で元の位置に戻ろうとし、これに伴い取り出し対象となる微小チップ４を順に剥離していく。なお、熱剥離シート１７の押し付け方法としては、前記スキージに限らず、例えば熱剥離シート１７に空気圧を加えることにより行ってもよい。

前記剥離の際には、微小チップ４とエキスパンションシート３の間の粘着力、及び微小チップ４と熱剥離シート１７の間の粘着力の違いで微小チップ４を剥離することになる。ここで、熱剥離シート１７の粘着力は、同じ面積であればエクスパンションシート３の粘着力よりは小さくなるように設定されているが、実際には、突き上げピン１４の上端の面積を微小チップ４の底面積より小さくしており、突き上げピン１４による突き上げにより微小チップ４とエクスパンションシート３との接触面積（実効的な粘着力）が小さくなっているので、微小チップ４は確実に熱剥離シート１７側に剥離されることになる。熱剥離シート１７への転写状態を図２（Ｆ）に示す。

前記熱剥離シート１７による微小チップ４の選択的取り出しは、先の微小チップ移載プロセスにおいて、図１（Ｂ）から図１（Ｃ）に示される選択的取り出しに相当し、熱剥離シート１７が選択的取り出しシート５に相当する。したがって、前記微小チップ移載プロセスに適用するとすれば、前記熱剥離シート１７上に取り出された微小チップ４は、次にチップバッチ移載用基板に転写する。

図４（Ａ）〜図４（Ｅ）に、熱剥離シート１７上の微小チップ４のチップバッチ移載用基板２０への転写プロセスを示す。

図４（Ａ）に示すように、チップバッチ移載用基板２０は、吸着部２３に対する位置決め用の嵌合孔２１ａを有するチップバッチ移載用背面板２１と、その上に形成される粘着材２２とから構成されており、前記転写に際しては、吸着部２３上に前記チップバッチ移載用基板２０を設置する。吸着部２３はベース板２４上に設置されており、複数の真空吸引孔２３ａが複数設けられるとともに、真空吸引用の配管２３ｂが設けられている。また、前記吸着部２３には、前記チップバッチ移載用基板２０を位置決めするための嵌合ピン２３ｃが植立形成されている。さらに、ベース板２４には、熱剥離シート１７から微小チップ４を剥離するためのヒータが装備されている。

一方、図４（Ｂ）に示すように、前記チップバッチ移載用基板２０と対向して、選択的に微小チップ４が取り出され粘着された状態の４枚の熱剥離シート１７を吸着するための真空ピックアップ２５が装備されており、各真空ピックアップ２５には真空及び圧空のための配管２５ａが接続され、さらに空圧制御機器に接続されている。

微小チップ４を熱剥離シート１７からチップバッチ移載用基板２０に転写するには、先ず、図４（Ｂ）に示すように、真空ピックアップ２５に熱剥離シート１７を吸着固定する。このとき、真空ピックアップ２５に熱剥離シート１７上の微小チップ４に対応して嵌合孔２５ｂを形成しており、各熱剥離シート１７上の微小チップ４がこれら嵌合孔２５ｂに嵌合するように位置合わせをして吸着固定しておく。

転写に際しては、図４（Ｃ）に示すように、熱剥離シート１７を１枚ずつ前記真空ピックアップ２５で吸引し、チップバッチ移載用基板２０の決められた位置に載せて粘着させる。このとき、熱剥離シート１７を吸着固定する真空ピックアップ２５とチップバッチ移載用基板２０が取り付けられたベース板２４との物理的配置は決まっているため、熱剥離シート１７をピックアップしチップバッチ移載用基板２０に押し付けるという動作は、決められた距離分だけ単純に平行移動させるという制御を行うだけでよい。

次に、図４（Ｄ）に示すように、ベース板２４のヒータをオンして熱剥離シート１７を加熱し、微小チップ４を熱剥離シート１７から剥離させてチップバッチ移載用基板２０上に転写する。前記転写に際しては、ベース基板２４による加熱に加えて、別途温風を熱剥離シート１７に吹き付け、熱剥離を促進するようにしてもよい。

前記転写の後、チップバッチ移載用基板２０を吸着部２３から取り外し、チップ移載プロセスのマザーボード上への微小チップの転写工程へと移行する。

以上のように、本実施形態の微小チップ剥離方法及び微小チップ剥離装置では、チップ分離用の突き上げピン１４の周辺に真空吸着用の真空吸引孔１５を設け、この真空吸引孔１５を通してエキスパンションシート３をその上の微小チップ４とともに引き込み、選択的に取り出したい微小チップ４を一気に分離するという特徴を有する。つまり、選択的に取り出したい微小チップ４を突き上げるという発想ではなく、選択しない微小チップ４を全て押し下げ、選択的に取り出したい微小チップ４を相対的に浮き上がらせて分離するという特徴を有する。したがって、構造が簡単でありながら精度が高く安定した微小チップ４の取り出しを実現することができる。

その他、本実施形態の微小チップ剥離方法及び微小チップ剥離装置は、様々な利点を有する。例えば、選択したい微小チップ４の位置が分離前と分離後で変わらないので、安定したチップ取り出しが可能である。また、取り出したい微小チップ４の周辺の他の微小チップが強制的に均一に押し下げられる方式であるため、突き出しピン１４の高さを従来方式（ピンを突き上げる方式）の数分の１で済ませることができる。それ故、エキスパンションシート３に無理な力が加わらず、チップ取り出し操作を繰り返し続けてもその変形が進まないので、チップ取り出し精度が悪くならない。

さらに、移載先の微小チップ４の配置が取り出したピッチそのままである場合には、すなわち選択的に多数の微小チップ４を取り出す場合には特に都合が良いが、仮に１個ずつ微小チップ４を取り出す場合であっても、本発明の利点が生きてくる。例えば、一度位置決めした多数の微小チップ４を分離すれば、その後はピックアップ等により分離された微小チップ４を順に取り出していけばよいからである。全ての微小チップ４を取り出した後には、別の微小チップ群を選択的に分離するという動作を繰り返していけば、微小チップ４の突き上げ動作が簡略化され、チップ取り出し時間が短縮され、しかもその精度が悪くならない。

また、本実施形態においては、分離された微小チップ４を剥離するためのチップ保持機構として熱剥離シート１７を用いているが、これはより微小なチップの取り出しに有効である。微小チップ４の表面積が小さくなるにしたがって、例えば真空吸引を利用して微小チップ４を保持する方法では、多数の微小チップ４を同時に取り出すことが困難になる。これは、正しい姿勢で吸着されない微小チップ４が１つでもあると、その微小チップ４の影響で他の微小チップ４の吸引が阻害されるからである。真空圧を利用した吸引力が、摩擦力や静電気による吸引力、あるいは分子間引力といった外乱に比べて相対的に小さくなっていることも関係している。前記熱剥離シート１７の粘着力を利用した取り出し方式は、その後の熱剥離操作が必要であるという点と、熱剥離シート１７自体が消耗品であるという点で不利ではあるが、多数個の微小チップ４の同時取り出しの確実性が高いという大きな利点を有する。

なお、本実施形態では、チップ保持機構として熱剥離シートを使用した場合について説明したが、この熱剥離シートを使用する代わりに粘着面を有する紫外線硬化型シート（ＵＶ硬化型シート）を使用してもよい。その場合、微小チップをエキスパンションシート３から剥離するには、加熱する代わりに粘着面の反対側から紫外線を照射することになる。

（第２の実施形態）
本実施形態は、微小チップをエキスパンションシートから取り出す際にチップ保持機構として真空ピックアップを用いた実施形態である。図５（Ａ）〜図５（Ｆ）に選択的なチップ剥離プロセスを示す。なお、このチップ剥離プロセスにおいて、図５（Ａ）から図５（Ｃ）までの工程は、先の第１の実施形態の図２（Ａ）から図２（Ｃ）までの工程と同じであるので、同一の部材に同一の符号を付して、ここではその説明は省略する。

真空ピックアップ３０によって選択的に微小チップ４の剥離（取り出し）を行う場合、図５（Ｃ）に示すように選択的に取り出したい微小チップ４を飛び出させた後、図５（Ｄ９に示すように、真空ピックアップ３０を微小チップ４上に配置する。真空ピックアップ３０は、各微小チップ４を嵌合するための凹部３１と、この凹部３１の底部を貫通する貫通孔３２が形成されており、さらに真空及び圧空のための配管３３が接続され、空圧制御装置に接続されている。前記凹部３１は、チップバッチ移載用基板２０に転写する微小チップ４の数の整数分の１、例えば１／１６の数だけ形成されている。また、前記凹部３１は、嵌め込まれた微小チップ４の上面が僅かに突出するように、微小チップ４の高さよりもその深さが若干浅くなるように設定されている。

前記真空ピックアップ３０で微小チップ４を取り出すためには、図５（Ｅ）に示すように、真空ピックアップ３０の各凹部３１に微小チップ４が嵌合するように位置合わせをして真空ピックアップ３０を降下させ、前記配管３３から真空吸引を行う。すると、真空吸引力により各微小チップ４が真空ピックアップ３０の凹部３１に吸着固定される。この状態で図５（Ｆ）に示すように、真空ピックアップ３０を上昇させ、微小チップ４をエキスパンションシート３から剥離する。前記の通り、突き上げピン１４上の微小チップ４においては、エキスパンションシート３との接触面積も小さくなっているので、エキスパンションシート３による粘着力が低下し、剥離し易い状態となっている。したがって、前記真空ピックアップ３０の真空吸引力が前記エキスパンションシート３による粘着力よりも大きければ、微小チップ４を簡単に剥離することが可能である。

前記真空ピックアップ３０によって微小チップ４を選択的に取り出した場合、例えば図１（Ｃ）に示す選択的取り出しシート５を経ることなく図１（Ｄ）に示すチップバッチ移載用基板６（チップバッチ移載用基板２０）に転写することも可能であるが、ここでは微小チップ４のチップ位置を修正した後、チップバッチ移載用基板２０へ転写することとする。

前記真空ピックアップ３０においては、微小チップ４に対応して設けられる凹部３１の大きさが実際の微小チップ４の大きさよりも若干大きく形成されている。前記凹部３１の大きさが微小チップ４の大きさと全く同じであると、位置決め精度を非常に厳しく管理する必要があり、現実的には円滑なチップ取り出しが不可能になるおそれがある。ただし、前記凹部３１の大きさを実際の微小チップ４の大きさよりも大きく形成すると、真空吸引に際して微小チップ４が若干の位置ずれを起こしたり、向きがばらつく等の不都合が発生する可能性がある。そこで、本実施形態においては、チップ位置修正板を用い、各微小チップ４の位置や向き等を修正してからチップ移載用基板２０に転写することとする。

図６（Ａ）〜図６（Ｇ）は、チップ位置修正プロセスを示すものである。このチップ位置修正プロセスにおいては、前記真空ピックアップ３０の凹部３１に嵌合して分離した微小チップ４は、先ず、チップ位置修正板４０に移し、位置や向きの修正を行う。

前記チップ位置修正板４０は、ベース板４１上に載置されており、真空及び圧空のための配管４２が接続され、空圧制御装置に接続されている。また、チップ位置修正板４０の上面には、チップバッチ移載用基板２０に転写する微小チップ４の数だけ凹部４３及び貫通孔４４が形成されている。本実施形態の場合、真空ピックアップ３０に形成される凹部３１の数の４倍の凹部４３が形成されている。前記凹部４３は、図７（Ａ）に示すように、微小チップ４の大きさよりも若干大きく形成されており、直交する２つの辺（凹部４３の内壁）が位置決めのための基準面４３ａ，４３ｂとされている。また、前記凹部４３の深さは、前記微小チップ４が嵌合されたときに上面が若干突出するように、微小チップ４の高さよりも僅かに小さく設定されている。

チップ位置修正に際しては、先ず、図６（Ａ）に示すように、チップ位置修正板４０上の所定の位置に真空ピックアップ３０を移動し、位置決めした状態で図６（Ｂ）に示すように真空ピックアップ３０を下降させる。このとき、真空ピックアップ３０に保持された微小チップ４は、前記チップ位置修正板４０の凹部４３に嵌合される。そして、図６（Ｃ）に示すように、真空ピックアップ３０の真空吸引による吸着を解放し、真空ピックアップ３０を上昇させることで、真空ピックアップ３０の凹部３１に保持されていた各微小チップ４は、前記チップ位置修正板４０の凹部４３内に移動する。この時点では、図７（Ａ）に示すように、各微小チップ４はチップ位置修正板４０の凹部４３内に多少の位置ずれ、向きのバラツキ等をもって配置される。

その後、図６（Ｄ）に示すように、真空ピックアップ３０をチップ位置修正板４０の凹部４３における基準面４３ａ，４３ｂに向かう方向とは逆の方向に僅かに移動させ、図６（Ｅ）に示すように、真空ピックアップ３０を降下させて再び微小チップ４を吸着する。さらに、真空ピックアップ３０を僅かに持ち上げて、図６（Ｆ）に示すように、微小チップ４を図中矢印方向（前記チップ位置修正板４０の凹部４３の基準面４３ａ，４３ｂ側に押し付ける方向）に移動し、各微小チップ４をチップ位置修正板４０の凹部４３に吸着させる。このとき、各微小チップ４は図７（Ｂ）に示すように２辺がチップ位置修正板４０の凹部４３の基準面４３ａ，４３ｂによって位置決めされ、正確な位置、向きに配列される。チップ位置修正板４０による微小チップ４の格納状態を図６（Ｇ）及び図７（Ｂ）に示す。同様の操作を３回繰り返し、チップ位置修正板４０上に全ての微小チップ４を正確に位置決めした状態で格納する。

なお、前記チップ位置修正板４０の構成としては、前記に限らず、例えば図８に示すような構造を採用することも可能である。図８に示す例においては、ベース板４１上に吸着部５１を載置し、さらにその上に支持用突起５３が形成された支持用突起付基板５２を介してチップ位置修正板４０を配置している。チップ位置修正板４０には、前記の通りチップバッチ移載用基板２０に転写する微小チップ４の数だけ凹部４３及び貫通孔４４が形成されている。本構造を採用した場合、図８（Ｂ）に示すように、凹部４３間の領域においてチップ位置修正板４０の背面側が支持用突起付基板５２の支持用突起５３によって支持されることになる。また、微小チップ４の真空吸引は、前記吸着部５１を介して行われる。図８（Ｃ）に、前記構造を採用した場合の微小チップ４格納状態を示す。

以上により、チップ位置修正板４０に微小チップ４を正確に位置決めして格納した後、チップバッチ移載用基板２０への転写を行う。図９（Ａ）〜図９（Ｃ）にこの転写プロセスを示す。

転写に際しては、先ず、図９（Ａ）に示すように、前記チップ位置修正板４０上にチップバッチ移載用基板２０を配置し、図９（Ｂ）に示すように、チップ位置修正板４０上にチップバッチ移載用基板２０を重ね合わせる。このとき、チップ位置修正板４０に位置決めピン６１を植立しておくとともに、チップバッチ移載用基板２０に位置決め孔６２を形成しており、これらを嵌め合わせることにより正確に位置決めをして重ね合わせる。また、チップバッチ移載用基板２０については、粘着材２２が下向きとなるようにしてチップ位置修正板４０上に重ねて静かに押し付け、前記粘着材２２の粘着力を利用して微小チップ４を転写する。チップ位置修正板４０側の真空吸引を停止することにより、微小チップ４の全数を前記粘着材２２に転写することができる。図９（Ｃ）に、微小チップ４のチップバッチ移載用基板２０への転写状態を示す。

本実施形態においては、真空ピックアップ３０を用いて微小チップ４の取り出しを行っているので、微小チップ４が微小になった場合、真空ピックアップ３０の凹部３１周辺の形状に工夫が必要になるが、真空圧を利用して微小チップ４を吸着する方法は、消耗品がなく廉価に微小チップ４を取り出すことができるという利点を有する。

また、前記真空ピックアップ３０を用いて微小チップ４の取り出しを行う場合、前記の通り、微小チップ４が微細になると、真空ピックアップ３０の凹部３１の周辺に形状に工夫が必要になる。個々の微小チップ４を凹部３１に確実に嵌め込んで、その底面で吸着するようにしないと真空圧を効率よく利用できないからである。そのため、真空ピックアップ３０の凹部３１の寸法は、微小チップ４の加工精度に依存し、想定される最も大きな微小チップ４のサイズに凹部３１のサイズを合わせることになる。このように真空ピックアップ３０の凹部３１の大きさを微小チップ４の大きさよりも大きめに形成した場合、単純にそのまま微小チップ４群を移載すると、微小チップ４を吸着する際に平行移動する等の位置ずれが生じ、これを修正しないまま移載することになる。本実施形態では、真空ピックアップ３０に一旦吸着された微小チップ４を、チップ位置修正板４０の基準面４３ａ，４３ｂを利用して位置ずれを修正し、チップバッチ移載用基板２０に移載するようにしているので、チップ移載精度も向上する。

チップ移載プロセスを示す概略斜視図である。 第１の実施形態におけるチップ剥離プロセスを示す図である。 チップ剥離板に設けられる突き上げピン及び真空吸引孔の一例を示す要部概略平面図である。 第１の実施形態におけるチップバッチ移載用基板へのチップ転写プロセスを示す図である。 第２の実施形態におけるチップ剥離プロセスを示す図である。 第２の実施形態におけるチップ位置修正板へのチップ転写プロセスを示す図である （Ａ）は微小チップの位置修正前の状態を示す平面図であり、（Ｂ）は微小チップの位置修正後の状態を示す平面図である。 チップ位置修正板の他の例を示す図である。 第２の実施形態におけるチップバッチ移載用基板へのチップ転写プロセスを示す図である。

符号の説明

１ シリコンウエハ、２ ウエハリング、３ エクステンションシート、４ 微小チップ、５ 選択的取り出しシート、６ チップバッチ移載用基板、７ マザーボード、１１ベース、１２ 多孔質吸着プレート、１３ チップ剥離板、１４ 突き上げピン、１５ 真空吸引孔、１７ 熱剥離シート、２０ チップバッチ移載用基板、２２ 粘着材、３０ 真空ピックアップ、３１ 凹部、４０ チップ位置修正板、４３ 凹部、４３ａ，４３ｂ 基準面

Claims (14)

1. エキスパンションシート上に貼り付けられた微小チップ群から選択的に微小チップを剥離する微小チップ剥離方法であって、
   剥離対象となる微小チップに対応して所定の間隔で配列された複数の固定突起により前記エキスパンションシート上の微小チップを選択的に支持するとともに、各固定突起の近傍に設けられた真空吸引孔によりエキスパンションシートを真空吸引し、この状態でチップ保持機構により選択された複数の微小チップをエキスパンションシートから剥離することを特徴とする微小チップ剥離方法。
2. 多孔質基板を介して前記真空吸引を行うことを特徴とする請求項１記載の微小チップ剥離方法。
3. 前記チップ保持機構として粘着面を有する熱剥離シートまたは紫外線硬化型シートを用い、前記粘着面を微小チップに押し当てることにより複数の微小チップをエキスパンションシートから剥離することを特徴とする請求項１または２記載の微小チップ剥離方法。
4. 前記チップ保持機構として微小チップ嵌合部を有する真空ピックアップを用い、前記微小チップ嵌合部に剥離する微小チップを位置合わせし真空吸着することにより複数の微小チップをエキスパンションシートから剥離することを特徴とする請求項１または２記載の微小チップ剥離方法。
5. 前記真空ピックアップにより吸着保持された微小チップを、基準面を有する位置修正用凹部内に移動し、前記真空ピックアップを所定方向に移動させることで各微小チップを前記基準面に突き当て、位置修正を行うことを特徴とする請求項４記載の微小チップ剥離方法。
6. エキスパンションシート上に貼り付けられた微小チップ群から選択的に微小チップを剥離する微小チップ剥離装置であって、
   剥離対象となる微小チップに対応して所定の間隔で配列される複数の固定突起と、各固定突起の近傍に設けられた真空吸引孔とを有するチップ剥離板と、
   剥離対象となる複数の微小チップを一括して保持し、前記エキスパンションシートから剥離するチップ保持機構とを備え、
   前記エキスパンションシート上の微小チップを前記チップ剥離板の固定突起により選択的に支持するとともに、前記真空吸引孔により固定突起近傍のエキスパンションシートを真空吸引し、この状態で前記チップ保持機構により選択された複数の微小チップをエキスパンションシートから剥離することを特徴とする微小チップ剥離装置。
7. 前記チップ剥離板の背面側に設置される多孔質基板を備え、当該多孔質基板を介して真空吸引を行うことを特徴とする請求項６記載の微小チップ剥離装置。
8. 前記チップ保持機構として粘着面を有する熱剥離シートまたは紫外線硬化型シートを備えることを特徴とする請求項６または７記載の微小チップ剥離装置。
9. 前記チップ保持機構として微小チップ嵌合部を有する真空ピックアップを備えることを特徴とする請求項６または７記載の微小チップ剥離装置。
10. 基準面を有する位置修正用凹部が形成された位置修正治具を備えることを特徴とする請求項９記載の微小チップ剥離装置。
11. 前記位置修正用凹部は直交する２つの基準面を有することを特徴とする請求項１０記載の微小チップ剥離装置。
12. 前記位置修正治具は、基準面を有する位置修正用凹部が形成されるとともに各位置修正用凹部に対応して貫通孔が形成された位置修正用基板と、前記位置修正用基板の位置修正用凹部間の領域を背面から支持する支柱用突起が形成された支柱用突起付基板と、前記支柱用突起付基板の背面側に設置され真空吸引孔を有する吸着機構部とから構成されることを特徴とする請求項１０または１１記載の微小チップ剥離装置。
13. 請求項１から５のいずれか１項記載の微小チップ剥離方法により剥離した微小チップを移載用基板に転写し、さらに複数枚の移載用基板上の微小チップを順次大面積基板に転写することを特徴とする微小チップの選択転写方法。
14. 前記大面積基板が平面ディスプレイ基板であり、前記微小チップが画素制御素子であることを特徴とする請求項１３記載の微小チップの選択転写方法。

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