(57)【要約】  所定のパターンに従って目標キャリアに複数の粒子を個別に位置付けて取り付ける方法及び装置。特に、複数の粒子は、１０μｍ乃至１ｍｍの範囲内の直径を有する帯電可能材料な球であり、導電性である。
2013508960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標キャリアに複数の粒子を取り付ける取り付けツールであって、当該取り付けツールは：
前記複数の粒子を有する導電性蓄積ビンであって、前記複数の粒子は粒子直径を有する、導電性蓄積ビン；
絶縁層を備えた複数の導電性捕捉領域の第１パターンを備えた中間キャリアであって、前記導電性捕捉領域は領域直径を有し、前記領域直径は、各々の捕捉領域が実質的に１つの粒子を捕捉するように、前記粒子直径より小さい又は前記粒子直径に実質的に等しい、中間キャリア；
前記第１パターンに従って前記蓄積ビンから前記中間キャリアに前記複数の粒子を移動させる第１移動手段であって、該第１移動手段は前記捕捉領域を帯電させる手段を有する、第１移動手段；
前記第１パターンに従って前記中間キャリアから前記目標キャリアに前記複数の粒子を移動させる第２移動手段；
を有する取り付けツール。
【請求項２】
前記第１移動手段は、複数の粒子が前記帯電された捕捉領域に引き付けられるように、前記複数の粒子の直接的な近傍に前記中間キャリアを移動させる手段を更に有し、
前記第２移動手段は、前記目標キャリアの直接的な近傍に前記中間キャリアを位置付ける手段と、前記目標キャリアにおいて前記複数の粒子を位置付けて固定させる手段とを有する、
請求項１に記載の取り付け手段。
【請求項３】
前記第１パターンの前記複数の捕捉領域は導電的に相互接続され、
前記帯電させる手段は、前記複数の粒子を有する前記導電性ビンと前記第１パターンの前記相互接続された導電性捕捉領域との間に電圧を印加する電源を有し、
前記第１移動手段は、前記中間キャリアに対して平行な軸の周りで前記導電性ビン及び前記中間キャリアを共に回転させる回転手段を更に有する、
請求項２に記載の取り付け手段。
【請求項４】
前記電圧は極性を有し、前記電源は、ある間隔の後の各々の時間に前記印加される電圧の極性を反転させる極性反転手段を有する、請求項３に記載の取り付け手段。
【請求項５】
前記中間キャリアは、複数のドット及び該複数のドット間の複数のトレースの導電性パターンを備えた平坦な基板を有し、前記複数のドットは前記第１パターンに対応し、前記捕捉領域を構成する、請求項１乃至４の何れか一項に記載の取り付け手段。
【請求項６】
前記中間キャリアは、複数の金属ボールを備えた金属シートを有し、少なくとも３つの金属ボールの間のキャビティが前記捕捉領域を構成する、請求項１乃至４の何れか一項に記載の取り付け手段。
【請求項７】
目標キャリアに複数の粒子を個別に位置付けて取り付ける方法であって、蓄積ビンから中間キャリアに前記複数の粒子を移動させる第１移動ステップと、前記中間キャリアから前記目標キャリアに前記複数の粒子を移動させる第２移動ステップと、を有する、方法であり、前記第１移動ステップは：
前記中間キャリアの第１側の相互接続された導電性捕捉領域のパターンに電圧を印加するステップであって、前記パターンは絶縁層で覆われている、ステップ；
前記導電性蓄積ビン内に蓄積された複数の粒子の直接的な近傍に前記中間キャリアの前記第１側をもたらすステップ；
前記中間キャリアに対して平行な軸の周りで前記ビン及び前記中間キャリアを共に回転させるステップ；
前記相互接続された導電性捕捉領域から前記電圧を遮断するステップ；
前記ビンから前記パターンに従って粒子の単層を有する前記中間キャリアを移動させるステップ；
を有し、前記第２移動ステップは：
前記目標キャリアの前に前記パターンに従って前記粒子の単層を有する前記中間キャリアを位置付けるステップであって、前記目標キャリアは接着層が備えられている、ステップ；
前記目標キャリアの前記接着層に対して前記粒子の単層を押圧するステップ；並びに
前記目標キャリアに対して前記粒子の単層を固定するために前記接着層を硬化させるステップ；
を有する、方法。
【請求項８】
印加される前記電圧は極性を有し、前記第１移動ステップは、前記電圧を印加するステップの前に、前記電圧の極性を反転させるステップを有する、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリアに複数の粒子を取り付ける装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
キャリアに複数の粒子を取り付けるための取り付けツールについての要請が存在している。特に、例えば、典型的には２００μｍの小さい直径及び特定の物理的特性を有する粒子が、適切に画定され、制御されるように、キャリアにおいて位置付けられる必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、キャリアに複数の粒子を個別に位置付けて、取り付けるための取り付けツール及び方法を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このために、取り付けツールは、
−  絶縁層を備えた導電性捕捉領域の第１パターンを備えた中間キャリアであって、導電性捕捉領域は領域直径を有し、領域直径は、各々の捕捉領域が実質的に１つの粒子を捕捉するように、粒子直径より小さい又は粒子直径と実質的に等しい、中間キャリアと、
−  第１パターンに従って蓄積ビンから中間キャリアに粒子を移動させる第１移動手段であって、捕捉領域を帯電させる手段を有する、第１移動手段と、
−  第１パターンに従って中間キャリアから目標キャリアに粒子を移動させる第２移動手段と、
を有する。
【０００５】
目標キャリアに取り付けられるように粒子の位置を正確に制御することができることは好ましいことである。これは、粒子を捕捉するための複数の適切に画定された捕捉位置を有する中間キャリアを備えることにより実現される。中間キャリアにおける捕捉領域のパターンの任意のレイアウトが可能であり、従って、各々の捕捉領域の位置であって、故に、取り付けられる各々の粒子の位置は、個別に画定されることが可能である。
【０００６】
粒子の直径がパターン内の位置を決定する捕捉領域の直径と同じオーダーの大きさを有することを考慮することにより、１つの単独の粒子が１つの単独の捕捉領域に捕捉されることを達成することが可能である。
【０００７】
粒子が中間キャリアにおける捕捉領域に引き付けられる帯電が起こる。
【０００８】
更なる実施形態においては、第１移動手段は、粒子が帯電された捕捉領域に引き付けられるように粒子の直接的な近傍に中間キャリアを移動させるための手段を有し、第２の移動手段は、目標キャリアの直接的な近傍に中間キャリアを位置付ける手段及び目標キャリアに粒子を位置付けて固定する手段を有する。
【０００９】
更なる実施形態においては、第１パターンの複数の捕捉領域は相互接続され、帯電手段は、複数の粒子を有する導電性ビンと第１パターンの相互接続導電性捕捉領域との間に電圧を印加する電源を有し、第１移動手段は、中間キャリアに対して平行な軸の周囲で導電性ビン及び中間キャリアを共に回転させるための回転手段を更に有する。
【００１０】
この実施形態においては、帯電は適切に制御され、電気力を制御する。導電性ビン及び中間キャリアのアセンブリを回転させることにより、上下逆の位置で、重力により、すべての捕捉領域がそれらの直接的な近傍で何れの粒子も得ることができ、各々の捕捉領域における１つの粒子の捕捉は電気力により達成される。その後、回転が終了し、ビンが最初の位置に到達するとき、捕捉された粒子は、中間キャリアのそれらの位置にとどまり、余剰粒子は導電性ビンに戻る。
【００１１】
次の実施形態においては、電源は極性反転回路を有する。この実施形態においては、極性はときどき反転され、故に、中間キャリアの外側で帯電された何れかの残りの電荷が中性化されることが可能である。そのような累積電荷の蓄積は電界強度を低減し、故に、静電クランピング力を低減する。
【００１２】
例えば、誘電材料の分極効果のために、複数の取り付けサイクルに亘って累積的な残りの電荷蓄積を回避するように、印加電圧の極性は各々の取り付けサイクルについて一回、反転される。これは、前の取り付けサイクルにより残された何れかの残りの電荷を中性化する。電気的引力については、電圧極性は、電気力についての式における電圧の二乗に関して関連性はない。更に、すべてのゆっくりした誘電性の絶縁材料の分極効果（例えば、ポリイミドにおける外部電界に対する極性分子のゆっくりしたアライメントのための）は、このようにして中性化される。
【００１３】
本発明については、添付図を参照しながら詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】捕捉領域のパターンと共に中間キャリアを模式的に示す図である。
【図２】粒子を有する導電性ビン及び中間キャリアを模式的に示す図である。
【図３】本発明に従った方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
約２００μｍの直径を有し、導電性表面を有する粒子、例えば、コーティングされたガラス球について検討する。
【００１６】
図１は、一方側に相互接続された導電性捕捉領域２のパターンが与えられた、第１実施形態に従った中間キャリア１を模式的に示している。中間キャリアはプリント回路基板の形をとることが可能であり、又はフォトリソグラフィ基板の形をとることが可能である。導電性捕捉領域の中心間の距離は２２０μｍである（図１にはオンスケールで示されていない）。それらの領域は円形形状の領域であり、それらの中心の位置は、目標のキャリアにおける望ましい球の位置と適合する。
【００１７】
特定の実施形態（図１に示されていない）においては、相互接続された導電性捕捉領域の２つの電気的に別個のパターンが与えられている。それらの領域は、例えば、任意の好ましい電圧に設定された領域の２つの群に入ることが可能である。
【００１８】
図２は、複数の粒子を有する導電性ビン及び中間キャリアを示している。中間キャリア１は、絶縁性基板３と、一方側で相互接続された導電性捕捉領域２と、導電性捕捉領域２を覆う絶縁層４であって、例えば、パリレンと、を示す断面図として示されている。
【００１９】
図２は更に、平坦な導電性ビン６内に収集された粒子５と、直流電圧電源７と、極性反転ユニット８と、電圧を印加し、電圧をオフに切り換えるためのスイッチングユニット９と、極性反転ユニット８及びスイッチングユニット９の両方を制御するための制御ユニット１０と、を示している。
【００２０】
本発明に従った方法について、ここで、図３を参照しながら説明する。最初の状態では、複数の粒子が平坦な導電性ビン内に収集される（ステップ３０１）。次のステップ（３０２）においては、中間キャリアが、図２に示すように、ビン内の複数の粒子の上部の層の直接的な近傍に又はその層に接するように備えられる。図２は、直立位置でのビン及び中間キャリアのアセンブリを示していて、重力は下方に方向付けられている。次のステップ（３０３）においては、電圧が一方側の導電性ビンと他方側の相互接続された導電性捕捉領域のパターンとの間に印加される。中間キャリアにおける絶縁性層３は電流の流れを抑制することに留意されたい。電圧電源７から最大約１０００Ｖの電圧が、一方側の導電性表面を有する複数の球及びビンと、他方側の複数の導電性円形捕捉領域との間に印加される。ビンからビン内の複数の球の方に更に導電性を改善するように、ビンの内側が除電ブラシで覆われることが可能である。複数の導電性領域の中心の方に複数の球を引き寄せるかなり大きい電気力が、中間キャリアの近傍でそれらの球に作用し始める。その絶縁性は、電荷の影響を抑えるのに十分強い。中間キャリアにおける円形の捕捉領域を球が覆うとすぐに、電界は局所的に遮蔽され、故に、引き付けられた球の近傍の他の球は、その同じ領域に対する引力の影響を受けない。
【００２１】
垂直方向の電気力は次式の関係により与えられ、
Ｆ＝ε０εｒ（ＡＶ２／ｄ２）
ここで、Ａは誘電性表面の当該面積であり、Ｖは電圧であり、ｄは絶縁層の厚さである。１つの面積は球状であるために、上記式は推定としてのみ与えられる。
【００２２】
次の段階においては、複数の粒子及び中間キャリアを有する導電性ビンのアセンブリは、捕捉領域の直接的な近傍にそれらの複数の球を移動させるように、アセンブリの軸の周囲を一回徐々に回転される（ステップ３０４）。上下逆の位置であって、その一回転の半分において、重力が、それらの球が絶縁層と接し、捕捉領域の電場の影響する範囲内にあるようにする。これに関連して、それらの球が互いと及び導電性ビンと導電性接触し、必要に応じて、除電ブラシが球とビンとの間の接触を保証するように用いられることが可能である。次の半分の回転において、アセンブリは、再び鉛直位置になるように徐々に回転される。ある領域のフィールド内の球のみが捕捉され、この位置にとどまる。
【００２３】
続いて、電圧がオフに切り換えられる（図轍鮒３０５）。捕捉領域に位置している球は、静電誘起力によりその位置にとどまる。捕捉領域は球と同じ直径を有し、捕捉領域間の距離は、１つの球のみが１つの領域により引き付けられる直径より小さい。残りの球は、重力のために、ビンの下方に落ちる。重力は、粒子の重量により決定される。中間キャリアに弱い振動を与えることにより又は軽く叩くことにより、何れの機械的付着力も克服することができる。ステップ３０６においては、制御ユニットが、電圧が反転される必要があるかどうかを判定する。その判定が肯定的である場合、極性反転回路が作動され、その後、その方法はステップ３０８に進む。その判定が否定的な場合、その方法はステップ３０８に直接、進む。極性反転は、各々のサイクルで起こることが可能であり、又は、複数のサイクルの後に起こることが可能である。第１の場合には、ステップ３０６は省略されることが可能である。ステップ３０６及び３０７は、ステップ３０３乃至３０５の間の手順中のどこでも実行されることが可能である。好適な実施形態においては、極性反転はすべてのサイクルで起こる。
【００２４】
ステップ３０８においては、パターンに従った複数の球が備えられる中間キャリアは、ここで、ビンから離されて、キャリアの反対側に位置付けられる。
【００２５】
ステップ３０９においては、中間キャリアから目標キャリアへの粒子の移動が実行される。提案している実施形態においては、目標キャリアは接着層を備えている、複数の球は、接着層に対してそれらの球を僅かに押圧することにより、キャリアの方に移動する。接着力は電気力より大きく、故に、小さい引き戻しがあるときは、球はキャリアにおける適切な位置にとどまる。目標キャリアが導電性である場合、目標キャリアに印加されることが可能である電圧は、中間キャリアの電圧に等しい。これは、粒子が目標キャリアと接触するとすぐに、電気力を断ち切る。これは、実質的に全体的なすべての球の遷移を保証する。  次に、ステップ３１０において、目標キャリア及び中間キャリアは互いから遠ざかるように移動し、中間キャリアは最初の位置に移動され、好ましい粒子のパターンを備えた目標キャリアが、他の処理ステップのために備える。
【００２６】
ステップ３１１においては、次のサイクルが開始される必要があるかどうかがチェックされる。そのチェックが肯定的である場合、その方法はステップ３０２に戻り、そのチェックが否定的である場合、その方法は終了する（ステップ３１２）。
【００２７】
中間キャリアの第２の実施形態においては、中間キャリアは、金属シートに結合され、絶縁層で覆われた金属ボール（又は、表面において少なくとも導電的である他の球）の単層の形をとる。移動される粒子は、ボール間のキャビティ内に位置付けられる。故に、各々のキャビティは捕捉領域を構成する。
【００２８】
粒子は、電気力によりキャビティ内に入る。キャビティを取り巻く複数のボールによる接線力が、粒子が実際に位置付けられることに対処する。
【００２９】
粒子間の明確に画定された距離を有する好ましい第１パターンを得ることは、ボールの適切な位置、ボールの適切な直径及びボール間の適切な距離についての設計上の選択の問題である。このようにして、最適な粒子の充填が、しかしながら明確に画定された粒子間の距離を有して実現される。
【００３０】
中間キャリアが、軸方向に延びている少なくとも２つのゾーンを有する回転する円筒上の表面、保存ビンから中間キャリアに粒子を移動させるための第１ゾーン、及び中間キャリアから目標キャリアに粒子を移動される第２ゾーン、として具現化される実施形態も構想することができる。その円筒は円形断面を有することが可能であり、ゾーンは１つの粒子の幅を有することが可能である。しかしながら、その円筒が多項式（ｐｏｌｙｎｏｍａｌ）断面を有し、１つのゾーンは円筒形表面の１つの平坦な表面に対応する実施形態も構想することができる。
【００３１】
導電性領域の２つの明確に異なるパターンが中間キャリアに備えられる場合、２つの明確に異なる種類の粒子が、各々のパターンに印加される電圧、各々のパターンの領域の寸法及び一連の処理ステップを制御することにより、目標キャリアに備えられることが可能である。
【００３２】
そのような取り付けるツール及び方法を適用することにより、各々の粒子が実際に目標キャリアに位置付けられ、故に、キャリアにおける粒子間の距離は適切に制御される。
【図１】
2013508960.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
2013508960.tif 000006
2013508960.tif 000007