JP4284911B2 - Element transfer method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、素子の分離方法及び素子の転写方法に関し、特に微細素子の分離及び転写に好適な素子の分離方法及び素子の転写方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、電子機器等においては、微細な素子、電子部品、電子デバイス、さらにはそれらをプラスチックのような絶縁体に埋め込んだ電子部品等を多数配列することにより構成されたものが広く用いられている。
【0003】
例えばアクティブマトリクス駆動の発光ダイオード(LED)ディスプレイの画素は、アクティブマトリクス駆動用素子(駆動チップ)と各色のLED素子とにより構成されている。そして、駆動チップとLED素子とが同一基板上に配置されるが、駆動素子の厚みが厚い場合にはLED素子からの発光を効率良く利用することができないため、バルクシリコン基板から作製する駆動チップはLED素子の厚みに合わせて数十μm程度まで薄膜化する必要がある。この駆動チップは、ウエハプロセス工程においては基板厚みが1mm程度あるため、これを薄膜化及び画素チップサイズの1mm各以下にペレタイズする必要がある。ペレタイズするために、従来は、図20に示すようにプロセス工程の終了したシリコン基板101のチップ分離領域に所望の仕上がり厚さよりやや深い分離溝102を形成した後、当該シリコン基板101を粘着テープ103で支持基板104に貼り付け、図21に示すようにシリコン基板101の裏面側より所望の厚みまで当該シリコン基板101を研削することでチップ分割を行ういわゆるDBGプロセスが行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法では、分離溝の底まで研削が進むと、シリコン基板にはその主面方向に押される応力が働き、粘着テープの接着性によってはチップずれが発生してしまうという問題がある。さらに、この粘着テープのベースフィルムの伸縮によりチップのピッチがずれてしまい、分離後のチップの転写が正確に行えないという問題もある。また、素子が微細化された場合には、研削が溝に達したときに粘着テープの粘着力では、粘着力不足によりチップを確実に保持することができず、チップが剥離したり、倒れてしまうという問題がある。
【0005】
また、近年、半導体装置に対してその特性向上や歩留りの向上による低コスト化がより一層求められるようになってきているのに伴い、素子形成時の高密度化が急務となっている。
【0006】
例えば薄膜トランジスタ(TFT)液晶の場合には、R、G,Bの3色のLEDからなる一画素の輝度を制御するために、トランジスタ及びキャパシター等からなる素子が必要となる。現在、大型液晶素子などでは、ガラス基板上にこれらの駆動回路を作り込んでいる。しかしながら、基板の大面積化により、面内での特性のばらつきが大きくなり、許容できなくなりつつある。このため、複数の半導体チップを一つのパッケージで構成するMCM(Multi-Chip Module)に代表されるように、駆動回路をシリコン基板上などの他の基板上で作製した後に所望の基板上に拡大転写する技術が注目されている。
【0007】
しかし、TFT素子等の数百μm□サイズの素子の場合、従来のダイヤモンド鋸歯等を使用するダイシングにより素子分離方法では、ダイヤモンド鋸歯の厚みが例えば30μm〜40μm程度あるため、素子分離領域の幅を大きく設定しなければならない。すなわち、ダイシングにおける切断代を確保するため、素子形成時の素子の高密度化が困難であるという問題がある。
【0008】
したがって、本発明は、上述した従来の実情に鑑みて創案されたものであり、基板上に形成された素子を精度良く且つ確実に素子分離し、さらに転写することが可能な素子の分離方法及び転写方法を提供することを目的とする。
【0009】
また、本発明の他の目的は、素子の高密度形成を可能とすることにより半導体装置を安価に提供可能とする素子の分離方法及び転写方法を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成する素子の分離方法は、素子形成基板上に形成された複数の素子を分離する素子の分離方法であって、素子形成基板の素子が形成された側と反対側の主面を研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、素子形成基板の複数の素子間を研削が施された研削面側からエッチングすることにより素子を分離する分離工程とを備えることを特徴とするものである。
【0011】
以上のような素子の分離方法では、素子形成基板を薄厚化した後に、エッチングにより素子分離を行うため、素子分離時の素子分離領域が、例えば5μm程度となり、従来のダイシングにより素子分離を行う場合と比べて大幅に狭くなる。そして、このようなエッチングとしては、例えば塩素系ガスを用いたプラズマドライエッチングが好適である。
【0012】
そして、この素子分離方法では、最終的な素子分離工程が機械的な切削に因らないため、チッピングなどの機械的な切削に起因して素子に悪影響が及ぶことが無く、また、分離工程中に素子が剥離したり倒れたりすることがないため、素子の品質が保持されたまま確実に素子分離される。
【0013】
また、以上の目的を達成する本発明に係る素子の転写方法は、素子形成基板上に配列形成された複数の素子の一部を、転写基板に転写する素子の転写方法であって、素子形成基板を中間基板に素子と当該中間基板とが対向するように接着・剥離層により接着する接着工程と、素子形成基板の中間基板と反対側の主面を研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、素子形成基板の複数の素子間を研削が施された研削面側からエッチングすることにより素子を分離する分離工程と、分離された素子を転写基板に転写する転写工程を備えることを特徴とするものである。
【0014】
以上のような本発明に係る素子の転写方法では、素子分離を行う際に、素子形成基板を薄厚化した後にエッチングにより素子分離を行うため、素子分離時の素子分離領域が、例えば5μm程度となり、従来のダイシングにより素子分離を行う場合と比べて大幅に狭くなる。そして、このようなエッチングとしては、例えば塩素系ガスを用いたプラズマドライエッチングが好適である。
【0015】
また、最終的な素子分離工程は機械的な切削に因らないため、チッピングなどの機械的な切削に起因して素子に悪影響が及ぶことが無く、また、分離工程中に素子が剥離したり倒れたりすることがないため、素子の品質が保持されたまま確実に素子分離され、品質の良好な状態で分離された素子が転写される。
【0016】
また、以上の目的を達成する素子の分離方法は、素子形成基板上に形成された複数の素子を分離する素子の分離方法であって、素子形成基板の素子が形成された側の主面に素子分離溝を形成する分離溝形成工程と、素子形成基板の素子分離溝が形成された側と反対側の主面を上記素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削して素子形成基板を薄厚化する研削工程と、連結部を除去して素子を分離する分離工程とを備えることを特徴とするものである。
【0017】
以上のような素子の分離方法では、素子形成基板の素子分離溝が形成された側と反対側の主面を上記素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削し、その後、連結部を除去して素子を分離する。したがって、連結部の存在により、素子分離のプロセスにおいて素子形成基板の主面方向の応力に起因する不具合の発生が防止される。
【0018】
そして、この素子分離方法では、最終的な素子分離工程が機械的な切削に因らないため、チッピングなどの機械的な切削に起因して素子に悪影響が及ぶことが無く、また、分離工程中に素子が剥離したり倒れたりすることがないため、素子の品質が保持されたまま確実に素子分離される。
【0019】
また、以上の目的を達成する本発明に係る素子の転写方法は、素子形成基板上に配列形成された複数の素子の一部を、転写基板に転写する素子の転写方法であって、素子形成基板の素子を形成した側の主面の素子間に素子分離溝を形成する分離溝形成工程と、素子形成基板を中間基板に素子と当該中間基板とが対向するように接着・剥離層により接着する接着工程と、素子形成基板の素子分離溝が形成された側と反対側の主面を素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、連結部を除去して素子を分離する分離工程と、分離された素子を転写基板に転写する転写工程を備えることを特徴とするものである。
【0020】
以上のような本発明に係る素子の転写方法では、素子分離を行う際に、素子形成基板の素子分離溝が形成された側と反対側の主面を上記素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削し、その後、連結部を除去して素子を分離する。したがって、連結部の存在により、素子分離のプロセスにおいて素子形成基板の主面方向の応力に起因する不具合の発生が防止される。
【0021】
そして、最終的な素子分離工程が機械的な切削に因らないため、チッピングなどの機械的な切削に起因して素子に悪影響が及ぶことが無く、また、分離工程中に素子が剥離したり倒れたりすることがないため、素子の品質が保持されたまま確実に素子分離され、品質の良好な状態で分離された素子が転写される。
【0022】
また、本発明においては、中間基板としてレーザー光の照射により形状変化を生じないものを用いるため、レーザ光を用いて素子を剥離する場合においても中間基板が伸縮することが無く、分離された素子のピッチにずれが生じることが防止される。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【0024】
まず、第1の実施の形態について説明する。本発明に係る素子の分離方法は、素子形成基板上に形成された複数の素子を分離する素子の分離方法であって、素子形成基板の素子が形成された側と反対側の主面を研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、素子形成基板の複数の素子間を研削が施された研削面側からエッチングすることにより素子を分離する分離工程とを備えるものである。
【0025】
また、この素子の分離方法を適用した本発明に係る素子の転写方法は、素子形成基板上に配列形成された複数の素子の一部を転写基板に転写する素子の転写方法であって、素子形成基板を中間基板に素子と当該中間基板とが対向するように接着・剥離層により接着する接着工程と、素子形成基板の中間基板と反対側の主面を研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、素子形成基板の複数の素子間を研削が施された研削面側からエッチングすることにより素子を分離する分離工程と、分離された素子を転写基板に転写する転写工程とを備えるものである。
【0026】
第1の実施の形態では、上記の素子の分離方法及び素子の転写方法を、素子形成基板であるシリコン基板に形成された素子(アクティブチップ)を転写基板に転写する場合を例に説明する。
【0027】
本発明により素子の分離及び転写を行うには、まず、図1に示すように、ウエハプロセス工程が終了し複数の素子が形成された素子形成基板であるシリコン基板1と中間基板である石英基板とを接着・剥離層により接着する。ここでは、接着・剥離層が剥離層3と接着層4とからなる場合について説明する。まず、シリコン基板1の素子2が形成された側の主面上に樹脂を均一に塗布することにより例えば厚み10μm程度の剥離層3を形成する。ここで、剥離層3は、後述するようにレーザー光を照射した際に、アブレーションを起こして素子を固定材料から剥がす役割をするものである。すなわち、これらの材料をレーザー光で一気に昇華させることで素子2を固定材料から剥がす役割をするものである。したがって、剥離層3としては、レーザー光を照射することによりアブレーションを起こしやすい材料を用いる。また、このときの剥離層3形成後に素子形成基板であるシリコン基板1に反りが生じないように低応力の材料を用いることが好ましい。このような剥離層3を構成する材料としては、例えばポリイミド、エポキシ、シリコン、ビルドアップ材料等を用いることができる。また、剥離層3を形成する際の塗布方法は特に限定されるものではなく、ローラを用いた方法や、スピンコーターなど、従来公知の方法を用いることができる。
【0028】
次に、図2に示すように、剥離層3が形成されたシリコン基板1の当該剥離層3上に、接着層4として両面が粘着面とされた固着テープを積層し、さらにその上に光透過性材料からなる中間基板として石英基板5を載置して、素子形成基板であるシリコン基板1と中間基板である石英基板5とを接着する。ここで、中間基板は、後述するように剥離層3にレーザー光を照射する際に、レーザー光が透過可能な光透過性を有し、レーザー光を照射しても延びたり収縮したりする等の形状変化を生じないものを用いる。このような中間基板としては、石英基板5の他にも、例えばサファイヤ基板、あるいは無アルカリ性のガラス等が好適である。また、無アルカリ性のガラスとしては、具体的には、1737(商品名、コーニング社製)などを用いることができる。
【0029】
中間基板として、従来の粘着テープを用いた場合には、後の工程で接着層13にレーザー光を照射した際に、粘着テープが焼けて延びたり収縮したりしてしまうため、分離された素子のピッチにずれが生じてしまい、精度良く転写を行うことができない。この問題は、素子が微細化されるほど影響が大きくなり、転写精度を確保することが困難となる。
【0030】
しかしながら、本発明においては、中間基板としてレーザー光を照射しても形状変化を生じないものを用いるため、後の工程で素子を分離した際にも素子が保持されている中間基板が伸縮することが無く、分離された素子のピッチにずれが生じることが防止されており、精度良く素子の転写を行うことが可能とされる。
【0031】
次に、図3に示すように石英基板5に固定されたシリコン基板1を例えば研磨機6により機械的に研削して例えば厚み30〜100μm程度に薄厚化する。このとき、シリコン基板1は、石英基板5と反対側の主面、すなわち、素子2が形成された側と反対側の主面を研削するがシリコン基板1を研削する手段としては、CMP(Chemical Mechanical Polishing)やBGAなどを用いることができる。また、本発明においては、シリコン基板1の薄厚化は、このような機械的な研削に限定されるものではなく、例えばドライエッチングによりシリコン基板1を全面的にエッチバックすることによりシリコン基板1を研削することも可能である。
【0032】
次に、薄厚化したシリコン基板1の裏面、すなわち、上記において研削を施した側の主面に後述するドライエッチングにおいて使用するマスクとして、図4に示すようにSiマスク7を形成する。Siマスク7を形成するには、例えばスピンコートによりシリコン基板1の研削を施した側の主面にレジストなどの樹脂材料を塗布する。次いで、フォトリソグラフィによりパターニングして所望の領域、すなわち、素子領域を開口させる。そして、パターニングされたレジストをマスクとしてSiをプラズマCVDにより成膜する。その後、レジストを除去することによりSiマスク7を形成することができる。マスク材料としては、塩素系ガスに耐性を有するものであれば特に限定されることはなく、Siの他に例えばSiOやSi3N4等を用いることができる。
【0033】
次いで、薄厚化したシリコン基板1の裏面、すなわち、上記において研削を施した側の主面を、Siマスク7を用いて塩素系ガス、例えばCCl4によるプラズマドライエッチングを行う。これにより、Siマスク7が形成されていない部分、すなわち、素子分離領域のみがエッチングされ、その結果、図5に示すように各素子が分離される。ここで、プラズマドライエッチングに用いる塩素系ガスとしては、CCl4の他にSiCl4、Cl2等を用いることができる。
【0034】
次いで、転写基板である無アルカリガラス基板8に石英基板5上において素子分離された素子2を転写する。まず、無アルカリガラス基板8上に素子2を接着するための接着層9を例えばスクリーン印刷等により塗布して形成する。ここで、転写基板としては、無アルカリガラス等のガラス基板やプラスチック基板等を用いることができる。また、接着層9は、例えばアクリル系樹脂等を用いることができる。そして、接着層9を形成した無アルカリガラス基板8上の所定の位置に石英基板5を位置合わせし、転写する素子2と接着層8とを対向させる。その後、図6に示すように、石英基板5の裏面側、すなわち、シリコン基板1と反対側から、例えば波長248nmのクリプトンフッ素(KrF)エキシマレーザー光を転写する素子2の上部、すなわち転写する素子2に対応する剥離層3に選択的に照射する。これにより、剥離層3がKrFエキシマレーザー光で一気に昇華させることで素子を石英基板5から引きはがす。すなわち、剥離層3がアブレーションを起こし、素子2は石英基板5から剥離して無アルカリガラス基板8上に形成された接着層9により無アルカリガラス基板8に接着される。以上により、素子分離された素子を中間基板から転写基板に選択的に転写することができる。
【0035】
以上において説明したように、本発明においては、素子形成基板であるシリコン基板1を薄厚化した後に素子分離領域のみをドライエッチングして各素子2を分離する。従来のダイヤモンド鋸歯等を使用するダイシングにより素子分離を行う場合、回転砥石鋸歯の厚みが例えば30μm〜40μm程度あるため、素子分離領域の幅を大きく設定しなければならず、素子形成基板における素子の高密度形成が図れなかった。
【0036】
しかしながら、本発明においては、エッチングにより素子分離を行うため、素子分離時の素子分離領域は、例えば5μm程度と、ダイシングにより素子分離を行う場合と比べて大幅に狭くすることが可能である。その結果、素子形成基板に高密度で素子を形成することが可能となり、素子の低コスト化を図ることが可能となる。
【0037】
また、従来のダイシングによる素子分離の場合、素子分離時の素子のチッピング、すなわち、素子の欠けの発生が顕在化する。しかしながら、上述したように各素子2を分離することにより、従来のダイシングにおいて問題となっていた素子分離時の素子2のチッピング、すなわち素子周辺部の欠けを防止することができ、素子2のチッピングによる不良品の発生を防止することができる。そして、品質の良好な素子を転写することが可能となる。その結果、歩留まりを向上させることができ、生産性を向上させることが可能となるため、素子の低コスト化を図ることが可能となる。
【0038】
また、ダイシングにより素子分離を行う場合は、チッピング防止のために加工速度を上げることができないため、低速加工となり、素子分離プロセスが著しく長時間化する。しかしながら、本発明においては、素子形成基板全面を一括して素子分離することができるため、素子分離プロセス時間を大幅に短縮することが可能である。したがって、生産性を向上させることができ、素子の低コスト化を図ることが可能となる。
【0039】
また、本発明において最終的な素子の分離は機械的な切削に因らず、素子自体に無理な応力が加わることが無い。このため、素子自体が薄膜化された場合においても素子分離が素子の品質に影響を与えることはなく、素子の薄膜化と品質との両立を実現することが可能となる。
【0040】
そして、この素子分離方法では、最終的な素子分離工程が機械的な切削に因らないため、機械的な切削により発生するシリコン基板の主面方向の応力により分離工程中に素子が剥離したり倒れたりすることがないため、素子の品質が保持されたまま確実に素子分離することが可能とされ、良好な品質の素子を転写することが可能となる。そして、この効果は素子が微細化された場合に特に有効である。
【0041】
なお、上記においては素子形成基板がシリコン基板1である場合について説明したが、本発明においては、素子形成基板はシリコン基板1に限定されるものではなく、例えばIII−V族化合物半導体やII−VI族化合物半導体からなる層を有するものを用いることができ、具体的には、GaAs基板、GaP基板、GaN基板などを例示することができる。
【0042】
また、上記においては、接着・剥離層が剥離層3と接着層4との2層からなる場合について説明したが、本発明においては接着・剥離層は、剥離層3と接着層4との2層からなるものに限定されず、接着・剥離層は例えば接着剤層単層からなるものであってもよい。すなわち、図7に示すようにシリコン基板1上に接着・剥離層として接着剤層10が形成され、当該接着材層10によりシリコン基板1が石英基板5に接着された構成とされても良い。このような構成の場合には、接着・剥離層である接着材層10にレーザー光を照射すると接着材層10がレーザー光を吸収してアブレーションを起こすことにより剥離可能となるものである。したがって、接着剤としては、レーザー光を照射することによりアブレーションを起こしやすい材料を用いる。このような接着剤としては、例えばエポキシ系の接着剤を用いることができる。
【0043】
また、剥離層3にレーザー光を照射する際には、他の素子にレーザー光が当たらないように専用のマスクを用いて石英基板5の全面にレーザー光を照射しても良い。マスクを用いることにより、確実に転写する素子にのみレーザー光を照射することができるため、より確実に選択転写を行うことができる。
【0044】
また、レーザーブレーションを行う際に剥離層に照射するレーザー光としては、KrFエキシマレーザー光の他にYAGレーザー光などを用いることができる。
【0045】
また、転写基板である無アルカリガラス基板8上には、上述した接着層9の代わりにシリコン層を設けておくことによっても、中間基板である石英基板5から剥離した素子2を確実に捕獲し、素子2の位置ずれや素子の損傷を防止して転写することが可能である。
【0046】
次に、本発明に係る他の素子の分離方法及び素子の転写方法について説明する。本発明に係る他の素子の分離方法は、素子形成基板上に形成された複数の素子を分離する素子の分離方法であって、素子形成基板の素子が形成された側の主面に素子分離溝を形成する分離溝形成工程と、素子形成基板の素子分離溝が形成された側と反対側の主面を素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削して素子形成基板を薄厚化する研削工程と、連結部を除去して素子を分離する分離工程とを備えるものである。
【0047】
また、この素子の転写方法を適用した本発明に係る素子の転写方法は、素子形成基板上に配列形成された複数の素子の一部を転写基板に転写する素子の転写方法であって、素子形成基板の素子を形成した側の主面の素子間に素子分離溝を形成する分離溝形成工程と、素子形成基板を中間基板に素子と当該中間基板とが対向するように接着・剥離層により接着する接着工程と、素子形成基板の素子分離溝が形成された側と反対側の主面を素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、連結部を除去して素子を分離する分離工程と、分離された素子を転写基板に転写する転写工程とを備えるものである。
【0048】
第2の実施の形態では、上記の素子の分離方法及び素子の転写方法を、素子形成基板であるシリコン基板に形成された素子(アクティブチップ)を転写基板に転写する場合を例に説明する。
【0049】
本発明により素子の分離及び転写を行うには、まず、図8に示すように、ウエハプロセス工程が終了し、薄膜、回路パターン等が形成された素子形成基板であるシリコン基板11の素子12が形成された側の主面上に接着・剥離層を形成する。ここでは、接着・剥離層が剥離層13と接着層15とからなる場合について説明する。
【0050】
ここで、剥離層13は、後述するようにレーザー光を照射した際に、アブレーションを起こして素子を固定材料から剥がす役割をするものである。すなわち、これらの材料をこれらの材料をレーザー光で一気に昇華させることで素子12を固定材料から剥がす役割をするものである。したがって、剥離層13としては、レーザー光を照射することによりアブレーションを起こしやすい材料を用いる。また、このときの剥離層13形成後に素子形成基板であるシリコン基板1に反りが生じないように低応力の材料を用いることが好ましい。
【0051】
このような剥離層13を構成する材料としては、例えばポリイミド、エポキシ、シリコン、ビルドアップ材料等を用いることができる。また、剥離層13を形成する際の塗布方法は特に限定されるものではなく、ローラを用いた方法や、スピンコーターなど、従来公知の方法を用いることができる。
【0052】
また、素子12を後述する中間基板に確実に接着するため、ゲル状の接着材を用いる。このような接着剤としては、例えばエポキシ系の接着剤を用いることができる。接着剤の塗布方法は特に限定されるものではなく、ローラを用いた方法や、スピンコーターなど、従来公知の方法を用いることができる。
【0053】
次に、図9に示すように剥離層13が形成されたシリコン基板11に、素子12を分離するための素子分離溝14を当該剥離層の上から形成する。ここで、シリコン基板の厚みは1mm程度であり、素子分離溝は例えば100μm程度の深さで形成する。素子分離溝14の深さは特に限定されるものではなく、素子12の厚みより大きい値であれば良く、作製される素子12により適宜設定すればよい。また、シリコン基板11の素子分離溝14の形成は、例えば回転ブレードにより形成する方法、シリコン基板1上にレジストを形成してパターニングすることにより素子の分離領域を開口させた後、例えば水酸化カリウム、硝酸、フッ酸系溶液によるウエットエッチングにより形成する方法、またはCCl4等によるプラズマドライエッチング法などにより行うことができる。
【0054】
次に、素子分離溝14が形成されたシリコン基板11上に接着剤を塗布して接着層15を形成する。接着剤は、素子分離溝14に入り込まないように選択的に塗布する。接着剤の塗布方法は特に限定されず、接着剤の付いたローラをシリコン基板11上で転がすなど、公知の方法を用いることができる。ここで、接着剤は、ゲル状の接着剤を用いる。
【0055】
次に、剥離層13、接着層15が形成されたシリコン基板11上に図10に示すように光透過性材料からなる中間基板である石英基板16を配し、例えば200℃の温度で30分の熱処理をすることにより接着剤を加熱硬化させて図11に示すように石英基板16をシリコン基板11に接着する。本発明においては、このようにゲル状の接着剤を用いて素子形成基板であるシリコン基板11を中間基板である石英基板16に接着するため、シリコン基板11が確実に石英基板16に接着される。その結果、後の工程の途中においても分離した素子12が石英基板16から剥がれたり、また、石英基板16上において倒れたりすることがない。また、中間基板としては、光透過性を有し、レーザー光を照射しても伸びたり収縮したりする等の形状変化を生じないものを用いる。このような中間基板としては、石英基板16の他にガラス基板が好適である。ここで、中間基板として、従来の粘着テープを用いた場合には、後の工程で接着層13にレーザー光を照射した際に、粘着テープが焼けて延びたり収縮したりしてしまうため、分離された素子のピッチにずれが生じてしまい、精度良く転写を行うことができない。この問題は、素子が微細化されるほど影響が大きくなり、転写精度を確保することが困難となる。
【0056】
しかしながら、本発明においては、中間基板としてレーザー光を照射しても形状変化を生じないものを用いるため、後の工程で素子を分離した際にも素子が保持されている中間基板が伸縮することが無く、分離された素子のピッチにずれが生じることが防止されており、精度良く素子の転写を行うことが可能とされる。
【0057】
次に、図12に示すようにシリコン基板11を裏面側から研削して薄厚化する。このとき、シリコン基板11は、先に設けた素子分離溝14の底部に所定の厚みの連結部17を残した状態に研削する。このように、素子分離溝14の底部に連結部17を残すことにより素子12同士が連結された状態が保持されるため、研削により生じるシリコン基板11の主面方向の応力により素子が剥がれたり、倒れることが防止される。したがって、接着力の比較的弱い接着剤を用いることも可能となり、接着剤の選択の自由度が大きなものとなる。ここで、連結部の厚みは一例として例えば、基板の厚みが70μm程度の場合には、5μm〜50μm程度とすることができるが、特に限定されることはなく、適宜変更可能である。
【0058】
次いで、連結部17を機械的手段に因らずに除去する。すなわち、石英基板16の裏面、すなわち上記において研削した側の主面を、例えば塩素系ガスであるCCl4のプラズマドライエッチングによりエッチングする。これにより、図13に示すように素子分離溝14の底部に残された連結部17が除去され、その結果、各素子が分離される。ここで、プラズマドライエッチングに用いるガスとしては、CCl4の他にSiCl4、Cl2等を用いることができる。
【0059】
次いで、転写基板である無アルカリガラス基板18に石英基板16上において素子分離された素子12を転写する。まず、無アルカリガラス基板18上に素子12を接着するための接着層19を例えばスクリーン印刷等により塗布して形成する。ここで、転写基板としては、無アルカリガラス等のガラス基板やプラスチック基板等を用いることができる。また、接着層19は、例えばアクリル系樹脂等を用いることができる。そして、接着層19を形成した無アルカリガラス基板18上の所定の位置に石英基板16を位置合わせし、転写する素子12と接着層18とを対向させる。その後、図14に示すように、石英基板16の裏面側、すなわち、シリコン基板11と反対側から、例えば波長248nmのクリプトンフッ素(KrF)エキシマレーザー光を転写する素子2の上部、すなわち転写する素子12に対応する剥離層3に選択的に照射する。これにより、剥離層13をKrFエキシマレーザー光で一気に昇華させることで素子12を石英基板16から引き剥がす。すなわち、剥離層13がアブレーションを起こし、素子12は石英基板16から剥離して無アルカリガラス基板18上に形成された接着層19により無アルカリガラス基板18に接着される。以上により、素子分離された素子を中間基板から転写基板に選択的に転写することができる。
【0060】
以上において説明したように、本発明においては、素子形成基板であるシリコン基板11を薄厚化する際に所定の厚みの連結部17を残した状態に研削し、当該連結部をエッチングすることにより連結部17を除去して素子分離を行う。従来のダイシングによる素子分離においては、シリコン基板11の主面方向の応力が発生するため素子が中間基板上から剥がれたり、中間基板上において倒れたりするという問題があった。そして、素子が微細化されるほど素子と中間基板との接着力を保持することが困難となるため、この問題は、素子が微細化されるほど顕著となる。
【0061】
しかしながら、本発明においては、連結部17により、薄厚化の研削の際に生じるシリコン基板11の主面方向の応力により素子が剥がれたり、倒れたりすることがない。そして、エッチングにより最終的な素子分離を行うため、シリコン基板11の主面方向の応力が発生することがなく、素子は中間基板の所定の位置に接着された状態で素子分離を行うことができる。また、本発明においては、シリコン基板11を中間基板である石英基板16に接着する際にゲル状の接着剤を用いているため、粘着テープなどのゾル状の接着剤を用いた場合と比較して、より確実に素子12を中間基板である石英基板16に接着することが可能とされ、素子分離の工程中において素子12が石英基板16から剥がれたり、また、石英基板16上において倒れたりすることがない。
【0062】
したがって、本発明においては、素子分離時にシリコン基板の主面方向の応力に起因する不良品の発生が防止されている。その結果、歩留まりを向上させることができ、生産性を向上させることが可能となるため、素子の低コスト化を図ることが可能となる。そして、この効果は素子が微細化された場合に特に有効である。
【0063】
また、ダイシングによる素子分離の場合、回転砥石鋸歯の厚みが例えば30μm〜40μm程度あるため、素子分離領域の幅を大きく設定しなければならず、素子形成基板における素子の高密度形成が図れなかった。しかしながら、本発明においては、最終的な素子分離をエッチングにより行うため、素子分離溝もエッチングで形成することにより、素子分離時の素子分離領域を例えば5μm程度と、ダイシングにより素子分離を行う場合と比べて大幅に狭くすることが可能である。その結果、素子形成基板に高密度で素子を形成することが可能となり、素子の低コスト化を図ることが可能となる。
【0064】
また、ダイシングにより素子分離を行う場合は、チッピング防止のために加工速度を上げることができないため、低速加工となり、素子分離プロセスが著しく長時間化する。しかしながら、本発明においては、素子形成基板全面を一括して素子分離することができるため、素子分離プロセス時間を大幅に短縮することが可能である。したがって、生産性を向上させることができ、素子の低コスト化を図ることが可能となる。
【0065】
また、本発明における素子の最終的な分離は機械的な切削に因らず、素子自体に無理な応力が加わることが無い。このため、素子自体が薄膜化された場合においても素子分離が素子の品質に影響を与えることはなく、素子の薄膜化と品質との両立を実現することが可能となる。
【0066】
なお、上記においては素子形成基板がシリコン基板1である場合について説明したが、本発明においては、素子形成基板はシリコン基板1に限定されるものではなく、例えばIII−V族化合物半導体やII−VI族化合物半導体からなる層を有するものを用いることができ、具体的には、GaAs基板、GaP基板、GaN基板などを例示することができる。
【0067】
また、上記においては、接着・剥離層が剥離層13と接着層15との2層からなる場合について説明したが、本発明においては接着・剥離層は、剥離層13と接着層15との2層からなるものに限定されず、接着・剥離層は例えば接着剤層単層からなるものであってもよい。すなわち、図15に示すようにシリコン基板11上に接着・剥離層として接着剤層20が形成され、当該接着材層20によりシリコン基板11が石英基板16に接着された構成とされても良い。このような構成の場合には、接着・剥離層である接着材層20にレーザー光を照射すると接着材層10がレーザー光を吸収してアブレーションを起こすことにより剥離可能となるものである。したがって、接着剤としては、レーザー光を照射することによりアブレーションを起こしやすい材料を用いる。このような接着剤としては、例えばエポキシ系の接着剤を用いることができる。
【0068】
また、上記においては、シリコン基板11の裏面全面をエッチングすることにより連結部17を除去したが、マスクを設けて連結部17のみをエッチングして連結部17を除去しても良い。そして、上記においては、ドライエッチングにより連結部17を除去する場合について説明したが、これに限定されることはなく、ウエットエッチングにより連結部17を除去することも可能である。
【0069】
また、剥離層3にレーザー光を照射する際には、他の素子にレーザー光が当たらないように専用のマスクを用いて石英基板5の全面にレーザー光を照射しても良い。マスクを用いることにより、確実に転写する素子にのみレーザー光を照射することができるため、より確実に選択転写を行うことができる。
【0070】
また、レーザーブレーションを行う際に剥離層に照射するレーザー光としては、KrFエキシマレーザー光の他にYAGレーザー光などを用いることができる。
【0071】
また、転写基板である無アルカリガラス基板18上には、上述した接着層19の代わりにシリコン層を設けておくことによっても、中間基板である石英基板16から剥離した素子12を確実に捕獲し、素子12の位置ずれや素子の損傷を防止して転写することが可能である。
【0072】
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。第3の実施の形態では、上述した第2の実施の形態においてエッチングの代わりにレーザー光を用いて素子分離する場合について説明する。
【0073】
まず、第2の実施の形態と同様にして素子形成基板であるシリコン基板11を中間基板である石英基板16に接着し、シリコン基板11の裏面を研削して図12に示すように連結部17を残した状態で薄厚化する。
【0074】
次いで、転写基板である無アルカリガラス基板18上に素子12を接着するための接着層19を例えばスクリーン印刷等により塗布して形成する。そして、接着層19を形成した無アルカリガラス基板18上の所定の位置に石英基板16を位置合わせし、転写する素子12と接着層18とを対向させる。その後、図14に示すように、石英基板16の裏面側、すなわち、シリコン基板11において素子12が形成された側から、例えば波長248nmのクリプトンフッ素(KrF)エキシマレーザー光を転写する素子2の上部、すなわち転写する素子12に対応する剥離層3及び当該素子12を他の素子と連結している連結部17に選択的に照射する。これにより、レーザー光が照射された連結部17のシリコンが昇華し、除去され、その結果、所望の素子12が分離される。また、これと同時に、剥離層13をレーザー光で一気に昇華させることにより素子12を石英基板16から引き剥がす。すなわち、剥離層13がアブレーションを起こし、素子12は石英基板16から剥離して無アルカリガラス基板18上に形成された接着層19により無アルカリガラス基板18に接着される。ここで、照射エネルギーや波長などのレーザー光の照射条件を選択することにより、シリコンの昇華と剥離層13のアブレーションとの双方を同時に生じさせ、上記のように素子12を転写することができる。以上により、素子分離された素子を中間基板から転写基板に選択的に転写することができる。
【0075】
以上のような方法においても上述した第2の実施の形態において説明した本発明の効果を得ることができ、効率的、且つ確実に素子の分離及び転写を行うことができる。さらに、レーザー光の照射のみで素子の最終的な分離と転写とを行うことができるため、工程を簡略化することができ、またプロセス時間をさらに短縮することが可能である。
【0076】
また、上記においては、素子の最終的な分離と転写とを同時に行う場合について説明したが、素子の最終的な分離と転写とを同時に行わずに、先に連結部17を除去し、その後に分離された素子12の転写を行っても良い。この場合には、連結部17を除去する際と分離された素子12を転写する際とでレーザー光の照射条件を変えても良い。また、連結部17を除去する際には、シリコン基板11の薄厚化のための研削を施した側からレーザー光を照射しても良い。
【0077】
次に、本発明の第4の実施の形態を説明する。第4の実施の形態では、上述した第3の実施の形態において、素子分離溝14を先に形成し、その後に剥離層13を形成する場合について説明する。
【0078】
まず、図16に示すように素子形成基板であるシリコン基板11に素子分離溝14を形成する。そして、図17に示すように素子分離溝14が形成されたシリコン基板11上に剥離層13を形成する。このとき、素子分離溝14に剥離層13の樹脂が入り込まないようにする。
【0079】
次いで、図18に示すように中間基板である石英基板16の主面にゲル状の接着剤を塗布して接着層15を形成する。そして、剥離層13が形成されたシリコン基板11と、接着層15が形成された石英基板16とを剥離層13と接着層15とが対向するように重ね合わせ、例えば200℃の温度で30分の熱処理をすることにより接着剤を加熱硬化させて石英基板16をシリコン基板11に接着する。
【0080】
次に、図19に示すようにシリコン基板11を裏面側から研削して薄厚化する。このとき、シリコン基板11は、先に設けた素子分離溝14の底部に所定の厚みの連結部17を残した状態に研削する。
【0081】
次いで、転写基板である無アルカリガラス基板18上に素子12を接着するための接着層19を例えばスクリーン印刷等により塗布して形成する。そして、接着層19を形成した無アルカリガラス基板18上の所定の位置に石英基板16を位置合わせし、転写する素子12と接着層18とを対向させる。その後、図14に示すように、石英基板16の裏面側、すなわち、シリコン基板11と反対側から、例えば波長248nmのクリプトンフッ素(KrF)エキシマレーザー光を転写する素子2の上部、すなわち転写する素子12に対応する剥離層3及び当該素子12を他の素子と連結している連結部17に選択的に照射する。これにより、レーザー光が照射された連結部17のシリコンが昇華し、除去され、その結果、所望の素子12が分離される。また、これと同時に、剥離層13がアブレーションを起こし、素子12は石英基板16から剥離して無アルカリガラス基板18上に形成された接着層19により無アルカリガラス基板18に接着される。以上により、素子分離された素子を中間基板から転写基板に選択的に転写することができる。
【0082】
以上のような方法においても上述した第2の実施の形態において説明した本発明の効果を得ることができ、効率的、且つ確実に素子の分離及び転写を行うことが可能である。
【0083】
【発明の効果】
本発明に係る素子の分離方法は、素子形成基板上に形成された複数の素子を分離する素子の分離方法であって、上記素子形成基板の上記素子が形成された側と反対側の主面を研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、上記素子形成基板の上記複数の素子間を上記研削が施された研削面側からエッチングすることにより素子を分離する分離工程とを備えるものである。
【0084】
以上のような本発明に係る素子の分離方法では、素子形成基板を薄厚化した後にエッチングにより素子分離を行うため、素子分離時の素子分離領域を大幅に狭くすることが可能となる。また、最終的な素子分離工程が機械的な切削に因らないため、高品質な状態が保持されたまま確実に素子分離することができる。したがって、素子形成基板における素子の高密度形成が可能となり、もって、半導体装置を安価に提供することが可能となる。
【0085】
また、本発明に係る素子の転写方法は、素子形成基板上に配列形成された複数の素子の一部を、転写基板に転写する素子の転写方法であって、上記素子形成基板を中間基板に上記素子と当該中間基板とが対向するように接着・剥離層により接着する接着工程と、上記素子形成基板の上記中間基板と反対側の主面を研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、上記素子形成基板の上記複数の素子間を上記研削が施された研削面側からエッチングすることにより素子を分離する分離工程と、上記分離された素子を転写基板に転写する転写工程とを備えるものである。
【0086】
以上のような本発明に係る素子の転写方法では、素子分離を行う際に、素子形成基板を薄厚化した後にエッチングにより素子分離を行うため、素子分離時の素子分離領域を大幅に狭くすることが可能となる。また、最終的な素子分離工程が機械的な切削に因らないため、高品質な状態が保持されたまま確実に素子分離することができ、高品質の素子を転写することができる。したがって、素子形成基板における素子の高密度形成が可能となり、もって、半導体装置を安価に提供することが可能となる。
【0087】
また、本発明に係る素子の分離方法は、素子形成基板上に形成された複数の素子を分離する素子の分離方法であって、上記素子形成基板の上記素子が形成された側の主面に素子分離溝を形成する分離溝形成工程と、上記素子形成基板の上記素子分離溝が形成された側と反対側の主面を上記素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削して上記素子形成基板を薄厚化する研削工程と、上記連結部を除去して素子を分離する分離工程とを備えるものである。
【0088】
以上のような本発明に係る素子の分離方法では、素子形成基板の素子分離溝が形成された側と反対側の主面を上記素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削し、その後、連結部を除去して素子を分離する。したがって、連結部の存在により、素子分離のプロセスにおいて素子形成基板の主面方向の応力に起因する不具合の発生を防止することができる。また、最終的な素子分離工程が機械的な切削に因らないため、高品質な状態が保持されたまま確実に素子分離することができる。したがって、基板上に形成された素子を精度良く且つ確実に素子分離することが可能となり、もって、半導体装置を安価に提供することが可能となる。
【0089】
また、本発明に係る素子の転写方法は、素子形成基板上に配列形成された複数の素子の一部を、転写基板に転写する素子の転写方法であって、上記素子形成基板の上記素子を形成した側の主面の素子間に素子分離溝を形成する分離溝形成工程と、上記素子形成基板を中間基板に上記素子と当該中間基板とが対向するように接着・剥離層により接着する接着工程と、上記素子形成基板の上記素子分離溝が形成された側と反対側の主面を上記素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、上記連結部を除去して素子を分離する分離工程と、上記分離された素子を転写基板に転写する転写工程とを備えるものである。
【0090】
以上のような本発明に係る素子の転写方法では、素子分離を行う際に、素子形成基板の素子分離溝が形成された側と反対側の主面を上記素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削し、その後、連結部を除去して素子を分離する。したがって、連結部の存在により、素子分離のプロセスにおいて素子形成基板の主面方向の応力に起因する不具合の発生が防止することができる。また、最終的な素子分離工程が機械的な切削に因らないため、高品質な状態が保持されたまま確実に素子分離することができ、高品質の素子を精度良く且つ確実に転写することが可能となり、もって、半導体装置を安価に提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図2】本発明に係る第1の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図3】本発明に係る第1の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図4】本発明に係る第1の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図5】本発明に係る第1の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図6】本発明に係る第1の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図7】本発明に係る第1の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図8】本発明に係る第2の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図9】本発明に係る第2の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図10】本発明に係る第2の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図11】本発明に係る第2の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図12】本発明に係る第2の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図13】本発明に係る第2の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図14】本発明に係る第2の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図15】本発明に係る第2の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図16】本発明に係る第4の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図17】本発明に係る第4の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図18】本発明に係る第4の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図19】本発明に係る第4の実施の形態のプロセスを説明する工程図である。
【図20】従来のDBGプロセスを説明する図である。
【図21】従来のDBGプロセスを説明する図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板、2 素子、3 剥離層、4 接着層、5 石英基板、6 研磨機、7 Siマスク、8 転写基板、9 接着層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an element separation method and an element transfer method, and more particularly to an element separation method and an element transfer method suitable for fine element separation and transfer.
[0002]
[Prior art]
Currently, electronic devices and the like are widely used that are configured by arranging a large number of fine elements, electronic components, electronic devices, and electronic components in which they are embedded in an insulator such as plastic. .
[0003]
For example, a pixel of an active matrix driving light emitting diode (LED) display is composed of an active matrix driving element (driving chip) and LED elements of respective colors. The drive chip and the LED element are arranged on the same substrate, but when the thickness of the drive element is thick, the light emission from the LED element cannot be used efficiently, so the drive chip manufactured from the bulk silicon substrate Needs to be thinned to about several tens of μm in accordance with the thickness of the LED element. Since the driving chip has a substrate thickness of about 1 mm in the wafer process step, it is necessary to reduce the thickness and to pelletize the pixel chip size to 1 mm or less. In order to pelletize, conventionally, as shown in FIG. 20, after forming a
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this method, when grinding proceeds to the bottom of the separation groove, the silicon substrate is subjected to stress that is pushed in the direction of the main surface, and there is a problem that chip displacement occurs depending on the adhesive property of the adhesive tape. Furthermore, there is a problem that the chip pitch is shifted due to the expansion and contraction of the base film of the adhesive tape, and the transfer of the chip after separation cannot be performed accurately. In addition, when the element is miniaturized, when the grinding reaches a groove, the adhesive force of the adhesive tape cannot hold the chip reliably due to insufficient adhesive force, and the chip peels off or falls down There is a problem of end.
[0005]
In recent years, with the demand for lowering the cost of semiconductor devices by improving their characteristics and yield, there is an urgent need to increase the density during element formation.
[0006]
For example, in the case of a thin film transistor (TFT) liquid crystal, an element composed of a transistor, a capacitor, and the like is required to control the luminance of one pixel composed of LEDs of three colors R, G, and B. Currently, for large liquid crystal elements and the like, these drive circuits are built on a glass substrate. However, due to the increase in the area of the substrate, the variation in characteristics within the surface becomes large and is becoming unacceptable. Therefore, as represented by MCM (Multi-Chip Module), which consists of multiple semiconductor chips in one package, the drive circuit is fabricated on another substrate such as a silicon substrate and then expanded on the desired substrate. Transcription technology is attracting attention.
[0007]
However, in the case of an element having a size of several hundreds μm □ such as a TFT element, in the element isolation method by dicing using a conventional diamond saw blade, the thickness of the diamond saw blade is, for example, about 30 μm to 40 μm. Must be set larger. That is, there is a problem that it is difficult to increase the density of the elements when forming the elements in order to secure a cutting allowance in dicing.
[0008]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and an element separation method capable of accurately and reliably separating and further transferring an element formed on a substrate, and It is an object to provide a transfer method.
[0009]
Another object of the present invention is to provide an element isolation method and a transfer method that can provide a semiconductor device at low cost by enabling high-density formation of elements.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Achieve the above objectives Rumo The element separation method is an element separation method for separating a plurality of elements formed on an element formation substrate, and grinding the main surface of the element formation substrate on the side opposite to the element formation side, the element It comprises a grinding step for thinning the formation substrate, and a separation step for separating the elements by etching a plurality of elements of the element formation substrate from the ground surface on which grinding has been performed.
[0011]
As above Raw In the element isolation method, the element formation substrate is thinned and then element isolation is performed by etching. Therefore, the element isolation region at the time of element isolation is, for example, about 5 μm, which is significantly larger than the case of element isolation by conventional dicing. Becomes narrower. As such etching, for example, plasma dry etching using a chlorine-based gas is suitable.
[0012]
In this element isolation method, since the final element isolation process does not depend on mechanical cutting, there is no adverse effect on the element due to mechanical cutting such as chipping. Therefore, the element is not separated or fallen down, so that the element is reliably separated while maintaining the quality of the element.
[0013]
An element transfer method according to the present invention that achieves the above object is an element transfer method for transferring a part of a plurality of elements arranged and formed on an element formation substrate to a transfer substrate. Adhesion process by bonding / peeling the substrate to the intermediate substrate so that the element and the intermediate substrate face each other, and the main surface of the element forming substrate opposite to the intermediate substrate is ground to thin the element forming substrate A separating step for separating the elements by etching between a plurality of elements of the element forming substrate from the ground surface where the grinding has been performed, and a transferring step for transferring the separated elements to the transfer substrate. It is characterized by.
[0014]
In the element transfer method according to the present invention as described above, when element isolation is performed, element isolation is performed by etching after thinning the element formation substrate. Therefore, the element isolation region at the time of element isolation is, for example, about 5 μm. As compared with the case where element separation is performed by conventional dicing, the width is significantly reduced. As such etching, for example, plasma dry etching using a chlorine-based gas is suitable.
[0015]
In addition, since the final element separation process does not depend on mechanical cutting, the element is not adversely affected by mechanical cutting such as chipping, and the element may be peeled off during the separation process. Since the device does not fall down, the device is reliably separated while maintaining the quality of the device, and the separated device is transferred with a good quality.
[0016]
Also, achieve the above purpose Rumo The element separation method is an element separation method for separating a plurality of elements formed on an element formation substrate, and forming an element separation groove on a main surface of the element formation substrate on which the elements are formed. The element forming substrate is thinned by grinding the forming process and the main surface of the element forming substrate opposite to the side where the element separating groove is formed, leaving a connecting portion of a predetermined thickness at the bottom of the element separating groove. And a separation step of separating the element by removing the connecting portion.
[0017]
As above Raw In the element separation method, the main surface of the element formation substrate opposite to the side on which the element separation groove is formed is ground to leave a connection portion having a predetermined thickness at the bottom of the element separation groove, and then the connection portion. To remove the element. Therefore, the presence of the connecting portion prevents the occurrence of defects due to the stress in the main surface direction of the element formation substrate in the element separation process.
[0018]
In this element isolation method, since the final element isolation process does not depend on mechanical cutting, there is no adverse effect on the element due to mechanical cutting such as chipping. Therefore, the element is not separated or fallen down, so that the element is reliably separated while maintaining the quality of the element.
[0019]
An element transfer method according to the present invention that achieves the above object is an element transfer method for transferring a part of a plurality of elements arranged and formed on an element formation substrate to a transfer substrate. Separation groove forming step for forming an element separation groove between elements on the main surface of the substrate on which the element is formed, and bonding the element formation substrate to the intermediate substrate with an adhesive / release layer so that the element and the intermediate substrate face each other The element forming substrate is thinned by grinding the main surface of the element forming substrate opposite to the side on which the element separating groove is formed to leave a connecting portion having a predetermined thickness at the bottom of the element separating groove. And a transfer step of transferring the separated element to a transfer substrate.
[0020]
In the element transfer method according to the present invention as described above, when element isolation is performed, the main surface on the opposite side of the element formation substrate on which the element isolation groove is formed is formed on the bottom of the element isolation groove with a predetermined thickness. Then, the device is ground to leave the connecting portion, and then the connecting portion is removed to separate the element. Therefore, the presence of the connecting portion prevents the occurrence of defects due to the stress in the main surface direction of the element formation substrate in the element separation process.
[0021]
And since the final element separation process does not depend on mechanical cutting, there is no adverse effect on the element due to mechanical cutting such as chipping, and the element may peel off during the separation process. Since the device does not fall down, the device is reliably separated while maintaining the quality of the device, and the separated device is transferred with a good quality.
[0022]
In the present invention, since an intermediate substrate that does not change its shape by irradiation with laser light is used, the intermediate substrate does not expand and contract even when the element is peeled off using laser light. It is possible to prevent a deviation in the pitch.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following description, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably.
[0024]
First, the first embodiment will be described. An element separation method according to the present invention is an element separation method for separating a plurality of elements formed on an element formation substrate, and grinding a main surface of the element formation substrate opposite to the element formed side. Then, a grinding process for thinning the element formation substrate and a separation process for separating the elements by etching a plurality of elements of the element formation substrate from the ground surface on which grinding has been performed are provided.
[0025]
An element transfer method according to the present invention to which the element separation method is applied is an element transfer method for transferring a part of a plurality of elements arranged and formed on an element formation substrate to a transfer substrate. The bonding substrate is bonded to the intermediate substrate with an adhesive / peeling layer so that the element and the intermediate substrate face each other, and the main surface of the element forming substrate opposite to the intermediate substrate is ground to thin the element forming substrate. A separating step for separating the elements by etching between the plurality of elements of the element forming substrate from the ground surface where the grinding is performed, and a transferring step for transferring the separated elements to the transfer substrate. It is to be prepared.
[0026]
In the first embodiment, the element separation method and the element transfer method described above will be described using an example in which an element (active chip) formed on a silicon substrate, which is an element formation substrate, is transferred to a transfer substrate.
[0027]
In order to separate and transfer elements according to the present invention, first, as shown in FIG. 1, a
[0028]
Next, as shown in FIG. 2, an adhesive tape having both surfaces of
[0029]
In the case where a conventional adhesive tape is used as the intermediate substrate, the adhesive tape burns and expands or contracts when the
[0030]
However, in the present invention, since an intermediate substrate that does not change its shape even when irradiated with laser light is used, the intermediate substrate holding the element expands and contracts even when the element is separated in a later step. Therefore, it is possible to prevent a shift in the pitch of the separated elements and to transfer the elements with high accuracy.
[0031]
Next, as shown in FIG. 3, the
[0032]
Next, as shown in FIG. 4, a
[0033]
Next, the back surface of the thinned
[0034]
Next, the
[0035]
As described above, in the present invention, after thinning the
[0036]
However, in the present invention, since element isolation is performed by etching, the element isolation region at the time of element isolation can be significantly narrowed, for example, about 5 μm, compared to the case where element isolation is performed by dicing. As a result, it is possible to form elements at a high density on the element formation substrate, and to reduce the cost of the elements.
[0037]
In the case of element separation by conventional dicing, chipping of elements at the time of element separation, that is, occurrence of chipping of the elements becomes obvious. However, by separating each
[0038]
Further, when element isolation is performed by dicing, the processing speed cannot be increased to prevent chipping, resulting in low-speed processing, and the element isolation process is significantly prolonged. However, in the present invention, since the entire element forming substrate can be isolated at once, the element isolation process time can be greatly shortened. Therefore, productivity can be improved and the cost of the element can be reduced.
[0039]
Further, in the present invention, the final separation of the elements does not depend on mechanical cutting, and no excessive stress is applied to the elements themselves. For this reason, even when the element itself is thinned, element separation does not affect the quality of the element, and it is possible to realize both the thinning of the element and the quality.
[0040]
In this element isolation method, since the final element isolation process does not depend on mechanical cutting, the element peels off during the isolation process due to stress in the main surface direction of the silicon substrate generated by mechanical cutting. Since it does not fall down, it is possible to reliably separate the elements while maintaining the quality of the elements, and it becomes possible to transfer the elements of good quality. This effect is particularly effective when the element is miniaturized.
[0041]
In the above description, the case where the element formation substrate is the
[0042]
Further, in the above description, the case where the adhesive / peeling layer is composed of two layers of the
[0043]
Further, when the
[0044]
Moreover, as a laser beam irradiated to a peeling layer when performing laser ablation, a YAG laser beam etc. other than a KrF excimer laser beam can be used.
[0045]
Further, by providing a silicon layer instead of the above-described adhesive layer 9 on the alkali-free glass substrate 8 as a transfer substrate, the
[0046]
Next, another element separation method and element transfer method according to the present invention will be described. Another element separation method according to the present invention is an element separation method for separating a plurality of elements formed on an element formation substrate, the element separation on the main surface of the element formation substrate on which the element is formed. An isolation groove forming step for forming a groove, and an element formed by grinding the main surface of the element forming substrate opposite to the side on which the element isolation groove is formed, leaving a connecting portion of a predetermined thickness at the bottom of the element isolation groove It comprises a grinding step for thinning the formation substrate and a separation step for separating the elements by removing the connecting portions.
[0047]
An element transfer method according to the present invention to which the element transfer method is applied is an element transfer method for transferring a part of a plurality of elements arrayed on an element formation substrate to a transfer substrate. An isolation groove forming step for forming an element isolation groove between elements on the main surface of the forming substrate on which the element is formed, and an adhesive / release layer so that the element forming substrate is an intermediate substrate and the element and the intermediate substrate are opposed to each other. The element forming substrate is ground by grinding the bonding process of bonding and the main surface of the element forming substrate opposite to the side where the element separating groove is formed to leave a connecting portion of a predetermined thickness at the bottom of the element separating groove. It comprises a grinding process for thinning, a separating process for separating the elements by removing the connecting portion, and a transferring process for transferring the separated elements to the transfer substrate.
[0048]
In the second embodiment, the element separation method and the element transfer method described above will be described using an example in which an element (active chip) formed on a silicon substrate, which is an element formation substrate, is transferred to a transfer substrate.
[0049]
In order to perform element separation and transfer according to the present invention, first, as shown in FIG. 8, the wafer process step is completed, and the
[0050]
Here, the
[0051]
As a material constituting such a
[0052]
Moreover, in order to adhere | attach the
[0053]
Next, as shown in FIG. 9,
[0054]
Next, an adhesive is applied on the
[0055]
Next, as shown in FIG. 10, a
[0056]
However, in the present invention, since an intermediate substrate that does not change its shape even when irradiated with laser light is used, the intermediate substrate holding the element expands and contracts even when the element is separated in a later step. Therefore, it is possible to prevent a shift in the pitch of the separated elements and to transfer the elements with high accuracy.
[0057]
Next, as shown in FIG. 12, the
[0058]
Next, the connecting
[0059]
Next, the
[0060]
As described above, in the present invention, when the
[0061]
However, in the present invention, the connecting
[0062]
Therefore, in the present invention, generation of defective products due to stress in the main surface direction of the silicon substrate at the time of element isolation is prevented. As a result, the yield can be improved and the productivity can be improved, so that the cost of the element can be reduced. This effect is particularly effective when the element is miniaturized.
[0063]
Further, in the case of element separation by dicing, the thickness of the rotating grindstone saw blade is, for example, about 30 μm to 40 μm, so the width of the element separation region has to be set large, and high density formation of elements on the element formation substrate cannot be achieved. . However, in the present invention, since the final device isolation is performed by etching, the device isolation groove is also formed by etching, so that the device isolation region at the time of device isolation is, for example, about 5 μm, and device isolation is performed by dicing. It is possible to make it significantly narrower than that. As a result, it is possible to form elements at a high density on the element formation substrate, and to reduce the cost of the elements.
[0064]
Further, when element isolation is performed by dicing, the processing speed cannot be increased to prevent chipping, resulting in low-speed processing, and the element isolation process is significantly prolonged. However, in the present invention, since the entire element forming substrate can be isolated at once, the element isolation process time can be greatly shortened. Therefore, productivity can be improved and the cost of the element can be reduced.
[0065]
In addition, the final separation of the element in the present invention does not depend on mechanical cutting, and no excessive stress is applied to the element itself. For this reason, even when the element itself is thinned, element separation does not affect the quality of the element, and it is possible to realize both the thinning of the element and the quality.
[0066]
In the above description, the case where the element formation substrate is the
[0067]
Further, in the above description, the case where the adhesive / peeling layer is composed of two layers of the
[0068]
In the above description, the connecting
[0069]
Further, when the
[0070]
Moreover, as a laser beam irradiated to a peeling layer when performing laser ablation, a YAG laser beam etc. other than a KrF excimer laser beam can be used.
[0071]
Further, by providing a silicon layer on the alkali-
[0072]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, a case will be described in which element isolation is performed using laser light instead of etching in the above-described second embodiment.
[0073]
First, similarly to the second embodiment, the
[0074]
Next, an
[0075]
Even in the above method, the effects of the present invention described in the second embodiment described above can be obtained, and element separation and transfer can be performed efficiently and reliably. Furthermore, since the final separation and transfer of the element can be performed only by laser light irradiation, the process can be simplified and the process time can be further shortened.
[0076]
In the above description, the case where the final separation and transfer of the element are simultaneously performed has been described. However, the
[0077]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the fourth embodiment, a case will be described in which, in the third embodiment described above, the
[0078]
First, as shown in FIG. 16,
[0079]
Next, as shown in FIG. 18, the
[0080]
Next, as shown in FIG. 19, the
[0081]
Next, an
[0082]
Even in the method as described above, the effects of the present invention described in the second embodiment can be obtained, and element separation and transfer can be performed efficiently and reliably.
[0083]
【The invention's effect】
An element isolation method according to the present invention is an element isolation method for isolating a plurality of elements formed on an element formation substrate, the main surface of the element formation substrate opposite to the side on which the element is formed. And a separation step of separating the elements by etching between the plurality of elements of the element formation substrate from the ground surface on which the grinding has been performed. Is.
[0084]
In the element isolation method according to the present invention as described above, element isolation is performed by etching after the element formation substrate is thinned, so that the element isolation region during element isolation can be significantly narrowed. In addition, since the final element separation process does not depend on mechanical cutting, the elements can be reliably separated while maintaining a high quality state. Accordingly, it is possible to form elements on the element formation substrate at a high density, and thus it is possible to provide a semiconductor device at low cost.
[0085]
The element transfer method according to the present invention is an element transfer method for transferring a part of a plurality of elements arranged on an element formation substrate to a transfer substrate, wherein the element formation substrate is used as an intermediate substrate. A bonding process in which the element and the intermediate substrate are bonded to each other by an adhesive / peeling layer, and a grinding of the main surface of the element forming substrate opposite to the intermediate substrate to reduce the thickness of the element forming substrate. A separation step of separating the elements by etching the plurality of elements of the element formation substrate from the ground surface on which the grinding is performed, and a transfer step of transferring the separated elements to a transfer substrate. Is provided.
[0086]
In the element transfer method according to the present invention as described above, when element isolation is performed, element isolation is performed by etching after thinning the element formation substrate, so that the element isolation region during element isolation is greatly reduced. Is possible. In addition, since the final element separation process does not depend on mechanical cutting, the elements can be reliably separated while maintaining a high quality state, and high quality elements can be transferred. Accordingly, it is possible to form elements on the element formation substrate at a high density, and thus it is possible to provide a semiconductor device at low cost.
[0087]
The element separation method according to the present invention is an element separation method for separating a plurality of elements formed on an element formation substrate, and is provided on the main surface of the element formation substrate on the side where the elements are formed. An isolation groove forming step for forming an element isolation groove, and a state in which the main surface of the element formation substrate opposite to the side on which the element isolation groove is formed leaves a connecting portion having a predetermined thickness at the bottom of the element isolation groove A grinding process for thinning the element forming substrate to a thickness, and a separation process for separating the element by removing the connecting portion.
[0088]
In the element isolation method according to the present invention as described above, the main surface of the element formation substrate opposite to the side where the element isolation groove is formed is in a state in which a connecting portion having a predetermined thickness is left at the bottom of the element isolation groove. Then, the connecting portion is removed and the element is separated. Therefore, due to the presence of the connecting portion, it is possible to prevent the occurrence of defects due to the stress in the main surface direction of the element formation substrate in the element isolation process. In addition, since the final element separation process does not depend on mechanical cutting, the elements can be reliably separated while maintaining a high quality state. Therefore, it is possible to accurately and reliably separate elements formed on the substrate, and thus it is possible to provide a semiconductor device at low cost.
[0089]
The element transfer method according to the present invention is an element transfer method for transferring a part of a plurality of elements arrayed on an element formation substrate to a transfer substrate, wherein the element on the element formation substrate is transferred to the element transfer substrate. An isolation groove forming step for forming an element isolation groove between elements on the main surface on the formed side, and an adhesion in which the element formation substrate is bonded to the intermediate substrate by an adhesive / release layer so that the element and the intermediate substrate face each other And grinding the main surface of the element formation substrate opposite to the side where the element isolation groove is formed to a state in which a connecting portion having a predetermined thickness is left at the bottom of the element isolation groove. It comprises a grinding step for thinning, a separation step for removing the connecting portion to separate the elements, and a transfer step for transferring the separated elements to a transfer substrate.
[0090]
In the element transfer method according to the present invention as described above, when element isolation is performed, the main surface on the opposite side of the element formation substrate on which the element isolation groove is formed is formed on the bottom of the element isolation groove with a predetermined thickness. Then, the device is ground to leave the connecting portion, and then the connecting portion is removed to separate the element. Therefore, the presence of the connecting portion can prevent the occurrence of defects due to stress in the main surface direction of the element formation substrate in the element isolation process. In addition, since the final element separation process does not depend on mechanical cutting, it is possible to reliably separate elements while maintaining a high quality state, and to transfer high quality elements accurately and reliably. Accordingly, the semiconductor device can be provided at a low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram illustrating a process according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a process diagram illustrating a process according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a process diagram illustrating a process of the first embodiment according to the present invention.
FIG. 4 is a process diagram illustrating a process according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a process diagram illustrating a process according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a process diagram illustrating a process of the first embodiment according to the present invention.
FIG. 7 is a process diagram for explaining a process of the first embodiment according to the present invention.
FIG. 8 is a process diagram illustrating a process according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a process diagram illustrating a process according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a process diagram illustrating a process according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a process diagram illustrating a process according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a process diagram illustrating a process according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a process diagram illustrating a process according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a process diagram illustrating a process according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a process diagram illustrating a process according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a process diagram illustrating a process according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a process diagram illustrating a process according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a process diagram illustrating a process according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a process diagram illustrating a process according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a diagram illustrating a conventional DBG process.
FIG. 21 is a diagram illustrating a conventional DBG process.
[Explanation of symbols]
1 silicon substrate, 2 elements, 3 peeling layer, 4 adhesive layer, 5 quartz substrate, 6 polishing machine, 7 Si mask, 8 transfer substrate, 9 adhesive layer
Claims (28)
上記素子形成基板の上記中間基板と反対側の主面を研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、
上記素子形成基板の上記複数の素子間を上記研削が施された研削面側からエッチングすることにより素子を分離する分離工程と、
上記接着・剥離層にレーザー光を照射し、アブレーションを起こすことで上記分離された素子を転写基板に転写する転写工程と、を含む
素子の転写方法。 Adhesion that causes ablation when laser light is applied to an element formation substrate on which multiple elements are arrayed and an intermediate substrate that is transparent to laser light and does not change shape when irradiated with laser light Bonding the element and the intermediate substrate so as to face each other by a release layer;
Grinding the main surface of the element forming substrate opposite to the intermediate substrate to thin the element forming substrate; and
A separation step of separating the elements by etching the plurality of elements of the element formation substrate from the ground surface on which the grinding is performed;
A transfer step of transferring the separated element to a transfer substrate by irradiating the adhesive / peeling layer with laser light and causing ablation .
上記研削面上にマスクを形成するマスク形成工程と、
上記マスクを用いて上記素子形成基板の上記複数の素子間を上記研削が施された研削面側からエッチングするエッチング工程と、を含む請求項1記載の素子の転写方法。The separation step is
A mask forming step of forming a mask on the ground surface;
2. An element transfer method according to claim 1, further comprising: an etching step in which the plurality of elements of the element formation substrate are etched from the ground surface side where the grinding is performed using the mask.
上記素子形成基板とレーザー光に対して透過性を有し、レーザー光を照射しても形状変化の生じない中間基板とを、レーザー光を照射するとアブレーションを起こす接着・剥離層によって、上記素子と当該中間基板とが対向するように接着する工程と、
上記素子形成基板の上記素子分離溝が形成された側と反対側の主面を上記素子分離溝の底部に所定の厚みの連結部を残した状態に研削して当該素子形成基板を薄厚化する研削工程と、
上記連結部を除去して素子を分離する分離工程と、
上記接着・剥離層にレーザー光を照射し、アブレーションを起こすことで上記分離された素子を転写基板に転写する転写工程と、を含む
素子の転写方法。An isolation groove forming step of forming an element isolation groove between elements on the main surface on which the element is formed of an element forming substrate on which a plurality of elements are arranged;
The element-forming substrate and an intermediate substrate that is transparent to laser light and does not change in shape when irradiated with laser light are bonded to the element by an adhesive / release layer that causes ablation when irradiated with laser light. Bonding the intermediate substrate so as to face the intermediate substrate;
The element forming substrate is thinned by grinding the main surface of the element forming substrate on the side opposite to the side where the element separating groove is formed to leave a connecting portion having a predetermined thickness at the bottom of the element separating groove. Grinding process;
A separation step of separating the element by removing the connecting portion;
A transfer step of transferring the separated element to a transfer substrate by irradiating the adhesive / peeling layer with laser light and causing ablation .
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