(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータアセンブリと、
静電転写ヘッドのアレイを支持するベース基板と、
を備え、
各静電転写ヘッドが、ｘ及びｙの両次元に１〜１００μｍ程度の寸法のメサ形構造体を含み、前記ヒータアセンブリが各静電転写ヘッドを１５６．７℃よりも高い温度に加熱するように構成されている、転写ヘッドアセンブリ。
【請求項２】
前記ヒータアセンブリが発熱体及び熱分配プレートを含む、請求項１に記載の転写ヘッドアセンブリ。
【請求項３】
各静電転写ヘッドの前記メサ形構造体を覆う誘電体層を更に備える、請求項１に記載の転写ヘッドアセンブリ。
【請求項４】
各静電転写ヘッドが単極電極の構成を組み込む、請求項１に記載の転写ヘッドアセンブリ。
【請求項５】
各静電転写ヘッドが双極電極の構成を組み込む、請求項１に記載の転写ヘッドアセンブリ。
【請求項６】
各メサ形構造体が前記ベース基板と一体的に形成されている、請求項３に記載の転写ヘッドアセンブリ。
【請求項７】
前記誘電体層が０．５〜２．０μｍ厚である、請求項３に記載の転写ヘッドアセンブリ。
【請求項８】
各メサ形構造体が１〜５μｍ厚である、請求項３に記載の転写ヘッドアセンブリ。
【請求項９】
各静電転写ヘッドが、１〜１００μｍ程度の別個のマイクロデバイスに別個の静電グリップ圧力を印加するように構成されている、請求項１に記載の転写ヘッドアセンブリ。
【請求項１０】
各静電転写ヘッドが、各メサ形構造体のｘ及びｙの両次元に１〜１００μｍ程度の寸法の１対のメサ形構造体を含む、請求項５に記載の転写ヘッドアセンブリ。
【請求項１１】
各メサ形構造体が、前記ベース基板と一体的に形成されている、請求項１０に記載の転写ヘッドアセンブリ。
【請求項１２】
各メサ形構造体及び前記ベース基板がシリコンを含む、請求項１１に記載の転写ヘッドアセンブリ。
【請求項１３】
各静電転写ヘッドの前記１対のメサ形構造体を覆う誘電体層を更に備える、請求項１２に記載の転写ヘッドアセンブリ。
【請求項１４】
ヒータアセンブリと、
静電転写ヘッドのアレイを支持するベース基板と、
を含み、
各静電転写ヘッドが、ｘ及びｙの両次元に１〜１００μｍ程度の寸法でメサ形構造体を含み、前記ヒータアセンブリが各静電転写ヘッドを１５６．７℃よりも高い温度に加熱するように構成されている、転写ヘッドアセンブリと、
キャリア基板ヒータアセンブリと、
を備える、転写ツール。
【請求項１５】
前記キャリア基板ヒータアセンブリがキャリア基板を１４６．７℃に加熱するように構成されている、請求項１４に記載の転写ツール。
【請求項１６】
前記キャリア基板ヒータアセンブリがキャリア基板を３４９℃に加熱するように構成されている、請求項１４に記載の転写ツール。
【請求項１７】
前記キャリア基板ヒータアセンブリが、キャリア基板用発熱体及びキャリア基板用熱分配プレートを含む、請求項１４に記載の転写ツール。
【請求項１８】
転写先基板ヒータアセンブリを更に備える、請求項１４に記載の転写ツール。
【請求項１９】
前記転写先基板ヒータアセンブリが、転写先基板を１４６．７℃に加熱するように構成されている、請求項１８に記載の転写ツール。
【請求項２０】
前記転写先基板ヒータアセンブリが、転写先基板を３４９℃に加熱するように構成されている、請求項１８に記載の転写ツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、この参照により全開示が本明細書内に組み込まれる、２０１１年１１月１８日付で出願された米国特許仮出願第６１／５６１，７０６号、２０１２年２月３日付で出願された米国特許仮出願第６１／５９４，９１９号、２０１２年２月９日付で出願された米国特許仮出願第６１／５９７，１０９号、及び２０１２年２月１０日付で出願された米国特許仮出願第６１／５９７，６５８号の優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は、マイクロデバイスに関する。より具体的には、本発明の実施形態は、マイクロデバイス転写ヘッドを用いて１つ以上のマイクロデバイスを転写先基板（receiving substrate）に転写する（transfer）方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
集積化及びパッケージングの問題は、無線（ＲＦ）微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）マイクロスイッチ、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイシステム、及びＭＥＭＳ発振器又は水晶発振器などのマイクロデバイスの商品化の主な障害の一つである。
【０００４】
デバイスを転写する従来の技術には、転写ウェーハから転写先ウェーハへのウェーハ接着による転写が含まれる。このような一実施方法として、デバイスのアレイを転写ウェーハから転写先ウェーハに接着させた後に転写ウェーハを取り除く１つの工程を伴う「直接捺染」がある。このような実施の別の方法としては、２つの接着／剥離工程を必要とする「転写捺染」がある。転写捺染では、転写ウェーハがドナーウェーハからデバイスのアレイをピックアップし、次にデバイスのアレイを転写先ウェーハに接着した後に転写ウェーハを取り除くことができる。
【０００５】
転写工程においてデバイスを選択的に接着し剥離することのできる、幾つかの捺染工程の変型が開発されている。直接捺染及び転写捺染の従来技術並びにその変型のどちらにおいても、転写先ウェーハにデバイスを接着した後に、転写ウェーハがデバイスから剥離される。更に、デバイスのアレイを有する転写ウェーハ全体が転写工程に関わる。
【発明の概要】
【０００６】
マイクロデバイス転写ヘッド及びヘッドアレイ、並びに１つ以上のマイクロデバイスを転写先基板に転写する方法を開示する。例えば、転写先基板は、ディスプレイ基板、照明基板、トランジスタ若しくは集積回路（ＩＣ）のような機能デバイスを有する基板、又は金属再配線を有する基板であることができるが、これらに限定されるものではない。
【０００７】
一実施形態において、マイクロデバイス転写ヘッドは、ベース基板、側壁を含むメサ形構造体、メサ形構造体を覆って形成された少なくとも１つの電極、及び電極を覆う誘電体層を含む。例えば、マイクロデバイス転写ヘッドは、単極又は双極の電極構造体を組み込むことができる。メサ形構造体は、ベース基板とは別個に、又はこれと一体的に形成することができる。側壁はテーパ形状であり、ベース基板から離れて、メサ形構造体の上面に突出することができ、電極は上面の上に形成される。電極リード線は、ベース基板内の配線と接触し、マイクロデバイス転写ヘッドを静電グリッパアセンブリの作動電子装置に接続するために、電極から延出することができる。電極リード線は、メサ形構造体の上面上の電極から、メサ形構造体の側壁に沿って伸びることができる。あるいは、電極リード線は、メサ形構造体の下を伸び、メサ形構造体の中を電極まで貫通するビアに接続することができる。
【０００８】
電極及び電極リード線は、堆積された誘電体層で覆うことができる。誘電体層の好適な材料としては、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）及び酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。誘電体層が堆積されるので、電極及び電極リード線は、プラチナ及び耐熱金属又はチタンタングステン（ＴｉＷ）などの耐熱金属合金のような高融点金属をはじめとする、高い堆積温度に耐え得る材料で形成することができる。
【０００９】
一実施形態において、マイクロデバイスを転写する方法は、転写ヘッドをキャリア基板に接続されたマイクロデバイスの上方に配置する工程を含む。マイクロデバイスが転写ヘッドと接触し、転写ヘッド内の電極に電圧が印加されてマイクロデバイスに対してグリップ圧力が生じる。転写ヘッドがマイクロデバイスをピックアップし、次にマイクロデバイスを転写先基板上にリリースする。電圧は、マイクロデバイスが転写ヘッドと接触する前、接触する過程、又は接触した後に、電極に印加することができる。電圧は、定電流電圧又は交流電圧であってよい。一実施形態では、交流電圧が双極電極構造体に印加される。一実施形態では、マイクロデバイスをピックアップする前に、又はその過程で、マイクロデバイスをキャリア基板に接続する接着層内で相転移を生じさせる作業が追加的に実行される。
【００１０】
一実施形態において、接着層は、マイクロデバイスをピックアップする前に、又はその過程で加熱され、接着層内で固体から液体への相転移が生じる。作業条件次第では、マイクロデバイスと共に接着層のかなりの部分をピックアップし、転写することができる。ピックアップ時、転写時、転写先基板との接触時、並びにマイクロデバイス及び接着層の部分の転写先基板上でのリリース時に、接着層の部分の相を制御するための様々な作業を行うことができる。例えば、マイクロデバイスと共にピックアップされた接着層の部分は、転写先基板との接触時及び転写先基板上へのリリース作業時には液体状態に維持することができる。別の実施形態において、接着層の部分は、ピックアップされた後に固相にまで冷却させることができる。例えば、接着層の部分は、転写先基板と接触する前に、又は接触する過程で、固相であることができ、リリース作業の過程で再び液体状態に融解することができる。本発明の実施形態によれば、様々な温度サイクル及び物質相サイクルを実行することができる。
【００１１】
一実施形態において、マイクロデバイスのアレイを転写する方法は、転写ヘッドのアレイをマイクロデバイスのアレイの上方に配置する工程を含む。マイクロデバイスのアレイが転写ヘッドのアレイと接触し、転写ヘッドのアレイの一部分に電圧が選択的に印加される。電圧を選択的に印加する工程は、アレイ内の転写ヘッドの全てに、又はアレイ内の全てよりも少ない数の転写ヘッドに対応する部分に電圧を印加する工程を含むことができる。次に、マイクロデバイスのアレイの対応する部分が転写ヘッドのアレイの部分によってピックアップされ、マイクロデバイスのアレイの部分が少なくとも１つの転写先基板上に選択的にリリースされる。一実施形態において、転写ヘッド又はマイクロデバイスの何れかの接触面上に存在する可能性のある一切の微粒子を除去するために、接触しようとする過程においてマイクロデバイスのアレイの上で転写ヘッドのアレイを擦ることができる。一実施形態において、マイクロデバイスのアレイをピックアップする前に、マイクロデバイスのアレイをキャリア基板に接続する接着層の横方向の別個の場所のアレイ内で相転移が生じる。
【００１２】
一実施形態において、マイクロデバイス転写ヘッドアレイを製造する方法は、各メサ形構造体が側壁を含むメサ形構造体のアレイをベース基板上に形成する工程を含む。各メサ形構造体を覆って別個の電極が形成され、メサ形構造体のアレイ及び各電極を覆って誘電体層が堆積される。一実施形態において、誘電体層は、原子層成長法（ＡＬＤ）によって堆積され、ピンホールを含まないようにすることができる。誘電体層は、１つの誘電体層又は複数の誘電体層を含むことができる。対応する各々のメサ形構造体を覆う別個の電極を形成する前に、必要に応じて、ベース基板及びメサ形構造体のアレイを覆う共形不活性化層を成長させ、又は堆積させてもよい。一実施形態において、誘電体層を覆って形成され、メサ形構造体の各々を囲む、導電性接地平面が形成される。
【００１３】
一実施形態において、マイクロデバイスを転写する方法は、接着層に接続されたマイクロデバイスを搬送するキャリア基板を接着層の液層温度よりも低い温度に加熱する工程と、転写ヘッドを接着層の液層温度よりも高い温度に加熱する工程とを含む。マイクロデバイスに転写ヘッドが接触し、熱が転写ヘッドから接着層内へと伝導して接着層を少なくとも部分的に融解する。転写ヘッドに電圧が印加されることでマイクロデバイスに対してグリップ圧力が生じ、転写ヘッドがマイクロデバイスをピックアップする。次に、マイクロデバイスを転写先基板と接触させ、その上にリリースすることができる。転写工程を補助するために、転写先基板を全体的に、又は局所的に加熱してもよい。
【００１４】
一実施形態において、マイクロデバイスのアレイを転写する方法は、接着層の複数の場所に接続されたマイクロデバイスのアレイを搬送する基板を接着層の液相線温度よりも低い温度に加熱する工程と、転写ヘッドのアレイを接着層の液相線温度よりも高い温度に加熱する工程とを含む。マイクロデバイスのアレイが転写ヘッドのアレイと接触し、転写ヘッドのアレイから接着層の複数の場所内に熱が伝導して接着層の複数の場所の部分を少なくとも部分的に融解する。転写ヘッドのアレイの一部分に電圧が選択的に印加され、転写ヘッドのアレイのうちのこの部分によって、マイクロデバイスのアレイのうちのこれに対応する部分がピックアップされる。次に、マイクロデバイスのアレイのうちのこの部分を少なくとも１つの転写先基板に接触させ、その上に選択的にリリースすることができる。転写工程を補助するために、転写先基板を全体的に、又は局所的に加熱してもよい。
【００１５】
一実施形態において、マイクロデバイス及びマイクロデバイスのアレイはマイクロＬＥＤデバイスであり、その各々がマイクロｐ−ｎダイオード、及びマイクロｐ−ｎダイオードと基板上に形成された接着層との間の金属被覆層を含んでいる。マイクロＬＥＤデバイス及びマイクロＬＥＤデバイスのアレイをピックアップする工程は、マイクロｐ−ｎダイオード、金属被覆層、及び接着層の一部分をピックアップする工程を含むことができる。共形誘電体バリア層は、マイクロｐ−ｎダイオードの側壁及びマイクロｐ−ｎダイオードの底面にまで広がることができる。共形誘電体バリア層は、マイクロｐ−ｎダイオードの底面の下方で裂くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る、様々な寸法のマイクロデバイスをピックアップするために表面張力を克服するのに必要な圧力を示すグラフの図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る、ピックアップ作業中に生じる表面張力とギャップ距離の増加との関係のグラフの図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る、様々な引き上げ速度のピックアップ作業中に生じる粘性圧力（viscous force pressure）とギャップ距離の増加との関係のグラフの図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る、転写ヘッドがマイクロデバイスから撤収されるときに転写ヘッドによってマイクロデバイスに加えられるグリップ圧力を示す、モデル解析によって得られたグラフの図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る単極マイクロデバイス転写ヘッドの側面断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る単極マイクロデバイス転写ヘッドの等角図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る、双極マイクロデバイス転写ヘッドの側面断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る、双極マイクロデバイス転写ヘッドの等角図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る、双極マイクロデバイス転写ヘッドの平面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る、双極マイクロデバイス転写ヘッドの平面図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る、導電性ビアを含む双極マイクロデバイス転写ヘッドの等角図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る、双極マイクロデバイス転写ヘッドアレイの等角図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る、導電性接地平面を含む双極マイクロデバイス転写ヘッドアレイの等角図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る、導電性接地平面を含む双極マイクロデバイス転写ヘッドアレイの側面断面図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係る、キャリア基板からマイクロデバイスをピックアップし、転写先基板に転写する方法を例示するフローチャートである。
【図１６】本発明の一実施形態に係る、双極電極の間に印加された交流電圧の模式図である。
【図１７】本発明の一実施形態に係る、双極電極の間に印加されている定電圧の模式図である
【図１８】本発明の一実施形態に係る単極電極に印加されている定電圧の模式図である。
【図１９】マイクロｐ−ｎダイオードの上面よりも狭い幅を有する接触開口部を含む、様々なマイクロＬＥＤ構造体の側面断面図である。
【図２０】マイクロｐ−ｎダイオードの上面よりも広い幅を有する接触開口部を含む、様々なマイクロＬＥＤ構造体の側面断面図である。
【図２１】マイクロｐ−ｎダイオードの上面と同じ幅を有する接触開口部を含む、様々なマイクロＬＥＤ構造体の側面断面図である。
【図２２】本発明の一実施形態に係るウィッキングした接着層の側面断面図である。
【図２３Ａ】本発明の実施形態に係るキャリアウェーハ及びマイクロＬＥＤデバイスのアレイの平面図及び側面断面図を含んでいる。
【図２３Ｂ】本発明の実施形態に係るキャリアウェーハ及びマイクロＬＥＤデバイスのアレイの平面図及び側面断面図を含んでいる。
【図２４】本発明の一実施形態に係る、キャリア基板からマイクロデバイスをピックアップし、転写先基板に転写する方法を例示するフローチャートである。
【図２５】本発明の一実施形態に係る、キャリア基板からマイクロデバイスのアレイをピックアップし、少なくとも１つの転写先基板に転写する方法を例示するフローチャートである。
【図２６】本発明の一実施形態に係る、マイクロＬＥＤデバイスのアレイと接触しているマイクロデバイス転写ヘッドのアレイの側面断面図である。
【図２７】本発明の一実施形態に係る、マイクロＬＥＤデバイスのアレイと接触しているマイクロデバイス転写ヘッドのアレイの側面断面図である。
【図２８】本発明の一実施形態に係る、マイクロＬＥＤデバイスのアレイをピックアップしているマイクロデバイス転写ヘッドのアレイの側面断面図である。
【図２９】本発明の一実施形態に係る、マイクロＬＥＤデバイスのアレイの一部分をピックアップしているマイクロデバイス転写ヘッドのアレイの側面断面図である。
【図３０】本発明の一実施形態に係る、マイクロＬＥＤデバイスのアレイが転写先基板の上方に配置されているマイクロデバイス転写ヘッドのアレイの側面断面図である。
【図３１】本発明の一実施形態に係る、転写先基板上に選択的にリリースされたマイクロデバイスの側面断面図である。
【図３２】本発明の一実施形態に係る、キャリア基板からマイクロデバイスをピックアップし、転写先基板に転写する方法を例示するフローチャートである。
【図３３Ａ】本発明の一実施形態に係る横方向に連続した接着層の少なくとも部分的に融解した場所の側面断面図である。
【図３３Ｂ】本発明の一実施形態に係る横方向に連続した接着層の少なくとも部分的に融解した場所の側面断面図である。
【図３４Ａ】本発明の一実施形態に係る接着層の、少なくとも部分的に融解した横方向の別個の場所の側面断面図である。
【図３４Ｂ】本発明の一実施形態に係る接着層の、少なくとも部分的に融解した横方向の別個の場所の側面断面図である。
【図３５Ａ】本発明の一実施形態に係るポスト上の接着層の少なくとも部分的に融解した横方向の別個の場所の側面断面図である。
【図３５Ｂ】本発明の一実施形態に係るポスト上の接着層の少なくとも部分的に融解した横方向の別個の場所の側面断面図である。
【図３６】本発明の一実施形態に係る、キャリア基板からマイクロデバイスのアレイをピックアップし、少なくとも１つの転写先基板に転写する方法を例示するフローチャートである。
【図３７】本発明の一実施形態に係る、マイクロＬＥＤデバイスのアレイと接触しているマイクロデバイス転写ヘッドのアレイの側面断面図である。
【図３８】本発明の一実施形態に係る、マイクロＬＥＤデバイスのアレイをピックアップしているマイクロデバイス転写ヘッドのアレイの側面断面図である。
【図３９】本発明の一実施形態に係る、マイクロＬＥＤデバイスのアレイが転写先基板の上方に配置されているマイクロデバイス転写ヘッドのアレイの側面図である。
【図４０】本発明の一実施形態に係る、転写先基板上に選択的にリリースされたマイクロＬＥＤデバイスのアレイの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態は、マイクロデバイス転写ヘッド及びヘッドアレイ、並びにマイクロデバイス及びマイクロデバイスのアレイを転写先基板に転写する方法について説明する。例えば、転写先基板は、ディスプレイ基板、照明基板、トランジスタ若しくは集積回路（ＩＣ）のような機能デバイスを有する基板、又は金属再配線を有する基板であることができるが、これらに限定されるものではない。実施形態によっては、本明細書内で説明するマイクロデバイス及びマイクロデバイスのアレイは、図１９〜図２１に図示したマイクロＬＥＤデバイス構造体、並びに関連する米国特許仮出願第６１／５６１，７０６号及び米国特許仮出願第６１／５９４，９１９号に記載されているものの何れかであることができる。本発明の実施形態の幾つかは特にマイクロＬＥＤについて説明しているが、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、特定の実施形態はダイオード、トランジスタ、ＩＣ、及びＭＥＭＳのような他のマイクロデバイスにも適用できることが理解されるべきである。
【００１８】
種々の実施形態において、図を参照して説明がなされている。しかしながら、特定の実施形態は、これらの具体的な詳細のうちの１つ以上を伴わずに、又はその他の既知の方法及び構成との組み合わせで実施することができる。以下の説明において、本発明の完全な理解を提供するために、具体的な構成、寸法、及び工程などの数多くの具体的な詳細が明らかにされている。他の例では、本発明を不必要にあいまいにしないために、半導体の周知の工程及び製造技術について特に詳細な説明を行っていない。本明細書全体を通して「一実施形態（one embodiment）」、「一実施形態（an embodiment）」などへの言及は、その実施形態に関連して説明される特定の機構、構造、構成、若しくは特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通じて各所にある「一実施形態において」、「一実施形態」などの記述は、必ずしも本発明の同一の実施形態を指すものではない。更に、特定の機構、構造、構成、又は特性は、１つ以上の実施形態の中で任意の好適な方法で組み合わせることができる。
【００１９】
本明細書内で使用される「を覆う」、「に対して」、「との間」、及び「の上」という言葉は、他の層に対する１つの層の相対的な位置の言及である場合がある。別の層「を覆って」若しくは「の上に」、又は「に対して」接着された１つの層は、他方の層と直接接触している場合もあれば、１つ以上の介在層を有する場合もある。層と層「との間」の１つの層は、両方の層と直接接触している場合もあれば、１つ以上の介在層を有する場合もある。
【００２０】
本明細書内で使用される「マイクロ」デバイス又は「マイクロ」ＬＥＤ構造体という言葉は、本発明の実施形態に係る特定のデバイス又は構造体の記述的大きさを指す場合がある。本明細書内で使用されるとき、「マイクロ」デバイス又は構造体という言葉は、１〜１００μｍの尺度を指すことが意図されている。しかしながら、本発明の実施形態は必ずしもこれに限定されず、これら実施形態の特定の態様はより大きな尺度又は場合によってはより小さな尺度に適用できる場合があることが理解されるべきである。
【００２１】
一態様において、本発明の実施形態は、転写ヘッドのアレイを用いて既製のマイクロデバイスのアレイを大量転写する方法について説明する。例えば、既製のマイクロデバイスは、発光用ＬＥＤ、論理及びメモリ用シリコンＩＣ、及び無線（ＲＦ）通信用のガリウムヒ素（ＧａＡｓ）回路などであり、かつこれらに限定されない特定の機能性を有することができる。実施形態によっては、ピックアップされる状態にあるマイクロＬＥＤデバイスのアレイは、１０μｍ×１０μｍのピッチ又は５μｍ×５μｍのピッチを有するとして記述されている。これらの密度では、例えば６インチ基板であれば、約１億６千５百万個の１０μｍ×１０μｍのピッチでマイクロＬＥＤデバイス、又は約６億６千万個の５μｍ×５μｍのピッチでマイクロＬＥＤデバイスを収容することができる。マイクロＬＥＤデバイスのアレイをピックアップして転写先基板に転写するために、対応するマイクロＬＥＤデバイスのアレイのピッチの整数倍に合致する転写ヘッドのアレイを含む転写ツールを使用することができる。この方法では、マイクロディスプレイから大面積ディスプレイまでの任意の大きさの基板を含む異種機能集積システム（heterogeneously integrated system）内に、高速の転写速度で、マイクロＬＥＤデバイスを集積し、組み立てることが可能である。例えば、１ｃｍ×１ｃｍのマイクロデバイス転写ヘッドのアレイであれば、１００，０００個よりも多くのマイクロデバイスをピックアップして転写することができ、マイクロデバイス転写ヘッドのより大きなアレイであれば更に多くのマイクロデバイスを転写することが可能である。転写ヘッドのアレイ内の各転写ヘッドはまた、個別に制御可能とすることができ、これによりマイクロデバイスの選択的なピックアップ及びリリースが可能となる。
【００２２】
一態様において、本発明の実施形態は、特定の理論に限定されることなく、相反する電荷の引力を利用してマイクロデバイスをピックアップする静電グリッパの原理に従って動作するマイクロデバイス転写ヘッド及びヘッドアレイを説明する。本発明の実施形態によれば、マイクロデバイスに対するグリップ力を発生させてマイクロデバイスをピックアップするために、マイクロデバイス転写ヘッドにはプルイン電圧が印加される。グリップ力は、帯電しているプレートの面積に比例するので、圧力として計算される。理想的な静電理論に従えば、単極電極と導電性基板との間の非導電性の誘電体層は、下記式（１）においてパスカル（Ｐａ）の単位で表されるグリップ圧力を生じさせる。
0005783481.tif 000002
式中、εｏ＝８．８５．１０−１２、Ｖはボルト（Ｖ）の単位で表される電極−基板間電圧、εｒは誘電率、及びｄはメートル（ｍ）の単位で表される誘電体の厚さである。２本のグリップ電極を使用する双極グリッパでは、上記式の電圧（Ｖ）は電極ＡとＢとの間の電圧の半分、即ち［ＶＡ−ＶＢ］／２である。基板の電位は、平均電位、即ち［ＶＡ＝ＶＢ］／２に中心がある。この平均値は、通常、ＶＡ＝［−ＶＢ］となり、ゼロである。
【００２３】
別の態様において、本発明の実施形態は、特定の加工及び取扱い作業中にマイクロデバイスをキャリア基板上に維持することができ、またピックアップ作業時には、相転移を経てマイクロデバイスを保持できる一方で容易にリリースすることもできる媒質を提供する接着層を説明する。例えば、接着層は、ピックアップ作業前又は作業中に接着層が固体状態から液体状態へと相転移を経るように、再溶融可能又は再流動化可能とすることができる。液体状態では、接着層は、キャリア基板上にマイクロデバイスを保持できると共に、マイクロデバイスを容易にリリースできる媒質も提供する。特定の理論に限定されることなく、キャリア基板からマイクロデバイスをピックアップするために必要なグリップ圧力を決定する上で、グリップ圧力は、マイクロデバイスをキャリア基板に保持する力を超えるべきであり、この力には、表面張力、毛管力、粘性効果、弾性回復力、ファンデルワールス力、スティクション、及び重力が挙げることができるが、これらに限定されない。
【００２４】
本発明の実施形態によれば、マイクロデバイスの寸法が特定の範囲よりも小さくなると、マイクロデバイスをキャリア基板に保持する液体接着層の表面張力が、マイクロデバイスを保持しているその他の力よりも優勢となる場合がある。図１は、モデル解析によって得られた一実施形態のグラフの図であり、１５６．７℃の融解温度で５６０ｍＮ／ｍの表面張力を有する液体インジウム（Ｉｎ）接着層を前提として、様々な寸法のマイクロデバイスをピックアップするために表面張力の力を克服するのに必要とされる圧力を示している。例えば、図１を参照すると、１０μｍ×１０μｍ幅の例示的なマイクロデバイスは、１５６．７℃の融解温度で５６０ｍＮ／ｍの液体表面張力を有するインジウム接着層によって、約２．２気圧（ａｔｍ）の表面張力圧でキャリア基板上に保持される。これは、重力による圧力（幅１０μｍ×１０μｍ、高さ３μｍの例示的な窒化ガリウム（ＧａＮ）の一片には約１．８×１０−６ａｔｍが掛かる）よりも著しく大きい。
【００２５】
また、表面張力圧及び粘性効果も、ピックアップ作業時には動的である場合がある。図２は、モデル解析によって得られた一実施形態のグラフの図であり、溶融インジウム（Ｉｎ）接着層によってキャリア基板上に保持された、１０μｍ×１０μｍ幅の例示的なマイクロデバイスをピックアップする作業中に生じる表面張力とギャップ距離の増加との関係を示している。図２内で参照されるｘ軸上のギャップ距離は、マイクロデバイスの底部とキャリア基板との間の距離であり、Ｉｎ接着層の溶融していないときの厚さに対応する２μｍから始まっている。図２に図示するように、ｙ軸上の２．２ａｔｍの表面張力圧は、ピックアップ作業の開始時のグリップ圧力によって初期の段階で克服される。次にマイクロデバイスがキャリア基板から持ち上げられると表面張力は急激に低下し、マイクロデバイスがキャリア基板から更に離れて持ち上げられるに従って圧力は横ばいとなる。
【００２６】
図３は、モデル解析によって得られた一実施形態のグラフの図であり、溶融インジウム（Ｉｎ）接着層によってキャリア基板上に保持された、１０μｍ×１０μｍの例示的なマイクロデバイスの様々な引き上げ速度でのピックアップ作業中に生じる粘性圧力（ａｔｍ）とギャップの距離（μｍ）の増加との関係を示している。図３内で参照されるギャップ距離は、マイクロデバイスの底部とキャリア基板との間の距離であり、Ｉｎ接着層の溶融していないときの厚さに対応する２μｍから始まっている。図示のとおり、粘性圧力は、０．１ｍｍ／ｓのような、よりゆっくりとした持ち上げ速度のときよりも１，０００ｍｍ／ｓのような、より速い持ち上げ速度のときによりはっきりと表れる。とはいえ、図３に図示した例示的な持ち上げ速度を用いた粘性効果から発生する圧力は、図２で発生し図示されている表面張力圧よりも著しく小さい。このことは、表面張力圧が、ピックアップ作業時のグリップ圧力が克服しなければならない優勢な圧力であることを示唆している。
【００２７】
マイクロデバイス転写ヘッドの誘電体層とマイクロデバイスの導電性の上面との間に大きさ（ｇ）のエアギャップ（ｇ）が存在する場合、式（２）のグリップ圧力は以下のとおりとなる。
0005783481.tif 000003
【００２８】
微粒子の混入、反り、及び転写ヘッド若しくはマイクロデバイスの何れかの表面の位置ずれ、又は転写ヘッド若しくはマイクロデバイスの上の追加の層の存在（例えばマイクロデバイスの導電性の上面の周りの共形誘電体バリア層のリップ）を含みかつこれらに限定されない様々な原因により、エアギャップは存在し得ると考えられる。一実施形態において、共形誘電体バリア層のリップは、接触開口部が形成されたところにエアギャップを生じさせ、転写ヘッドの誘電体層の、リップが存在するところの有効厚さを増加させる。
【００２９】
上記式（１）及び（２）から分かるように、マイクロデバイス転写ヘッドとピックアップされるべきマイクロデバイスとの間にエアギャップが存在しない場合は、より低い電圧を利用することができる。しかし、エアギャップが存在する場合は、空気の静電容量が誘電体層の静電容量と競合する可能性のある直列静電容量が存在する。ピックアップされるべきマイクロデバイスのアレイに対応して、これらの上方にあるマイクロデバイス転写ヘッドのアレイのうちの任意のもの同士の間の空気の静電容量の可能性を補正するために、より高い動作電圧、誘電性材料のより高い誘電率、又はより薄い誘電性材料を使用して電界を最大化することができる。しかし、潜在的な誘電破壊及びアーク発生の故に、より高い電界の使用には限界がある。
【００３０】
図４は、モデル解析によって得られた一実施形態のグラフの図であり、転写ヘッドがマイクロデバイスの導電性の上面から撤収されるときに、エアギャップの大きさの増加に対応して転写ヘッドによってマイクロデバイスに加えられるグリップ圧力を示している。異なる線は、電界が一定に保たれた状態における、転写ヘッド上のＴａ２Ｏ５誘電体層の０．５μｍ〜２．０μｍの異なる厚さに対応している。図示のように、これらの条件下では、約１ｎｍ（０．００１μｍ）未満の大きさのエアギャップではグリップ圧力には有意な影響は見られず、条件によっては更に１０ｎｍ（０．０１μｍ）の大きさであっても有意な影響は見られない。しかし、条件を変更することにより、許容できるエアギャップを増加させたり減少させたりすることができることが理解されるべきである。このように、本発明の幾つかの実施形態によれば、ピックアップ作業時にエアギャップの一定の大きさの許容誤差は発生し得、マイクロデバイス転写ヘッドとマイクロデバイスの導電性の上面との実際の接触は必ずしも必要ではない。
【００３１】
ここで、キャリア基板からマイクロデバイスをピックアップするために必要なグリップ圧力がキャリア基板上にマイクロデバイスを保持している圧力の合計（並びにエアギャップに起因する一切の圧力低下）を超えるべきであると仮定すると、グリップ圧力の方程式を解くことによって、動作電圧、誘電率、及びマイクロデバイス転写ヘッド内の誘電性材料の誘電体の厚さの相互関係を導き出すことが可能である。明瞭性を目的として、エアギャップの距離がゼロであると仮定すると、これは、単極電極については以下のとおりとなる。
0005783481.tif 000004
【００３２】
本発明の実施形態に係るグリップ圧力、電圧、誘電率、及び誘電体の厚さの相互依存性を例示するために、２５Ｖ〜３００Ｖの範囲の動作電圧におけるＡｌ２Ｏ３誘電材料及びＴａ２Ｏ５誘電材料に関する２ａｔｍ（２０２６５０Ｐａ）及び２０ａｔｍ（２０２６５００Ｐａ）の望ましいグリップ圧力を得るための誘電体の厚さの値の計算値の例示的な範囲を、表１に提示する。提示した誘電率はおおよその値であり、形成方法次第で値は異な
る場合があることが理解される。
【表１】
0005783481.tif 000005
【００３３】
グリップ圧力は誘電体の厚さの逆二乗に比例するので、表１の誘電体の厚さの計算値は、所定の動作電圧において必要なグリップ圧力を実現するために形成できる最大厚さを表している。表１に提示された値よりも薄い厚さは、所定の動作電圧においてより高いグリップ圧力を生じさせることができるが、より薄い厚さは誘電体層全体に印加される電界を増加させ、これにより、誘電材料には、短絡を生じさせずに印加電界に十分に耐え得る絶縁耐力を有することが要求される。表１に提示したグリップ圧力、電圧、誘電率、及び誘電体の厚さの値は、本質的に例示であり、本発明の実施形態に係るマイクロデバイス転写ヘッドの動作範囲の根拠を提供するために提示されていることが理解されるべきである。表１に提示したグリップ圧力、電圧、誘電率、及び誘電体の厚さの値の関係は、理想的な静電理論に従って例示されており、本発明の実施形態はこれらに限定されるものではない。
【００３４】
図５を参照すると、本発明の一実施形態に係る単極マイクロデバイス転写ヘッド及びヘッドアレイの側面図が提示されている。図示のとおり、各単極デバイス転写ヘッド１００は、ベース基板１０２、上面１０８及び側壁１０６を含むメサ形構造体１０４、メサ形構造体１０４を覆って形成され、上面１０９及び側壁１０７を含む、任意の不活性化層１１０、メサ形構造体１０４（及び任意の不活性化層１１０）を覆って形成された電極１１６、並びに電極１１６を覆う上面１２１を有する誘電体層１２０を含むことができる。ベース基板１０２は、シリコン、セラミックス、及びポリマーのように、構造的な支持を提供することのできる様々な材料から形成することができる。一実施形態において、ベース基板は、１０３〜１０１８Ω・ｃｍの導電性を有する。ベース基板１０２は、更に、マイクロデバイス転写ヘッド１００を静電グリッパアセンブリの作動電子装置に接続する配線（図示せず）を含むことができる。
【００３５】
メサ形構造体１０４は好適な加工技術を用いて形成することができ、ベース基板１０２と同じ材料又は異なる材料から形成することができる。一実施形態において、メサ形構造体１０４は、例えばリソグラフィによるパターン形成及びエッチング技術、又は鋳造技術を用いることによってベース基板１０２と一体的に形成される。一実施形態において、メサ形構造体１０４のテーパ形状の側壁１０６を形成するために、異方性エッチング技術を利用することができる。別の実施形態において、メサ形構造体１０４は、ベース基板１０２の上面に堆積又は成長させ、パターン形成することができる。一実施形態において、メサ形構造体１０４は、シリコンなどの半導体基板を覆って形成され、パターン形成された二酸化ケイ素などの酸化膜である。
【００３６】
一態様において、メサ形構造体１０４は、ピックアップ作業時に特定のマイクロデバイスをピックアップするための局所的な接触点を提供するように、ベース基板から離れて突出する輪郭を形成する。一実施形態において、メサ形構造体１０４は、約１μｍ〜５μｍ、より具体的には約２μｍの高さを有する。メサ形構造体１０４の具体的な寸法は、ピックアップされるべきマイクロデバイスの具体的な寸法並びにメサ形構造体を覆って形成される全ての層の厚さに依存してもよい。一実施形態において、ベース基板１０２上のメサ形構造体１０４のアレイの高さ、幅、及び平面性は、ピックアップ作業時に各マイクロデバイス転写ヘッド１００が対応する各マイクロデバイスと接触することができるように、ベース基板全体に亘って均一である。一実施形態において、各マイクロデバイス転写ヘッドの上面１２１の幅は、ピックアップ作業時に、転写ヘッドが、対応する目的のマイクロデバイスに隣接するマイクロデバイスと誤って接触することのないように、対応するマイクロデバイスアレイ内の各マイクロデバイスの上面の幅よりも僅かに広く、ほぼ同じ幅で、又は僅かに狭い。下記に更に詳細に説明するように、追加の層１１０、１１２、１２０はメサ形構造体１０４を覆って形成できるので、メサ形構造体の幅は、各マイクロデバイス転写ヘッドの上面１２１の幅が、対応するマイクロデバイスアレイ内の各マイクロデバイスの上面の幅よりも僅かに広く、ほぼ同じに、又は狭くなるように、これを覆う層の厚さの主要因となる場合がある。
【００３７】
引き続き図５を参照して、メサ形構造体１０４は、平面であってもよい上面１０８と側壁１０６とを有する。一実施形態において、側壁１０６は、例えば、最大１０度までのテーパ形状であってもよい。下記に更に説明するように、側壁１０６をテーパ形状にすると、電極１１６及び電極リード線１１４を形成する上で有益であり得る。次に、必要に応じて、ベース基板１０２及びメサ形構造体１０４のアレイを覆って不活性層１１０を堆積又は成長させることができる。不活性化層１１０は、化学気相成長法（ＣＶＤ）、スパッタリング、又は原子層成長法（ＡＬＤ）のような様々な好適な技術によって堆積することができる。一実施形態において、不活性化層１１０は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、又は酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）などの、しかしこれらに限定されない０．５μｍ〜２．０μｍ厚の酸化物であってよい。
【００３８】
次に、メサ形構造体１０４のアレイ及び任意の不活性化層１１０を覆って導電層１１２を堆積し、パターン形成して電極１１６及び電極リード線１１４を形成することができる。例えば、基板を覆ってレジスト層を堆積させてパターン形成した後、金属層を堆積し、レジスト及び金属層のうちのレジスト上の部分を剥離することで所望のパターンを残す、リフトオフ技術を利用して電極１１６及び電極リード線１１４を形成することができる。あるいは、金属層を堆積させた後にパターン形成及びエッチングを実施して所望のパターンを実現することもできる。電極リード線１１４は、電極１１６からメサ形構造体１０４の上面１０８（及び任意の不活性化層１１０の上面１０９）を覆って、メサ形構造体１０４の側壁１０６に沿って（かつ任意の不活性化層１１０の側壁１０７に沿って）伸びることができる。電極１１６及び電極リード線１１４を形成するために使用される導電層１１２は、単一の層であってもよく、又は複数の層であってもよい。金属、金属合金、耐熱金属、及び耐熱金属合金などの様々な導電性材料を用いて導電層１１２を形成することができる。一実施形態において、導電層１１２は、最大５，０００オングストローム（０．５μｍ）の厚さを有する。一実施形態において、導電層１１２は、プラチナ又は耐熱金属若しくは耐熱金属合金のような高融点金属を含む。例えば、導電層は、プラチナ、チタン、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、及びこれらの合金を含むことができる。一般に、耐熱金属及び耐熱金属合金はその他の金属よりも高い耐熱性及び耐摩耗性を呈する。一実施形態において、導電層１１２は、約５００オングストローム（０．０５μｍ）厚のチタンタングステン（ＴｉＷ）耐熱金属合金である。
【００３９】
次に、誘電体層１２０が、電極１１６及びベース基板１０２上のその他の露出層を覆って堆積される。一実施形態において、誘電体層１２０は、マイクロデバイス転写ヘッド１００に要求されるグリップ圧力を実現する好適な厚さ及び誘電率、並びに動作電圧で破壊されない十分な絶縁耐力を有する。誘電体層は、単一の層であってもよく、又は複数の層であってもよい。一実施形態において、誘電体層は０．５μｍ〜２．０μｍの厚さであるが、転写ヘッド１００及びその下に位置するメサ形構造体１０４の特定の形状次第で厚さが増減してもよい。好適な誘電材料としては、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）及び酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。上記の表１の参照に戻ると、２２Ｖ／μｍ〜７１Ｖ／μｍの電界（電圧を誘電体の厚さで除することによって決定される）が印加されたＡｌ２Ｏ３誘電体層、及び９Ｖ／μｍ〜２８Ｖ／μｍの電界が印加されたＴａ２Ｏ５誘電体層の実施形態が提示されていた。本発明の実施形態によれば、誘電体層１２０は、動作中の転写ヘッドの短絡を回避するように、印加電界よりも大きな絶縁耐力を有している。誘電体層１２０は、化学気相成長法（ＣＶＤ）、原子層成長法（ＡＬＤ）、及びスパッタリングのような物理的気相成長法（ＰＶＤ）などの様々な好適な技術によって堆積することができる。誘電体層１２０は、更に、堆積後にアニール処理することができる。一実施形態において、誘電体層１２０は、少なくとも４００Ｖ／μｍの絶縁耐力を持っている。このような高い絶縁耐力により、例示的な表１に提示した計算上の厚さよりも薄い誘電体層を使用することを可能とすることができる。ＡＬＤのような技術を利用して、均一で、共形で、稠密で、かつ／又はピンホールのない、良好な絶縁耐力を有する誘電体層を堆積することができる。また、複数の層を利用しても、このようなピンホールのない誘電体層１２０を実現することができる。また、異なる誘電材料からなる複数の層を利用して誘電体層１２０を形成することもできる。一実施形態において、下層に位置する導電層１１２は、誘電体層の堆積温度を選択する上での限定要因となることのないように、誘電体層材料の堆積温度よりも高い融解温度を持つプラチナ又は耐熱金属若しくは耐熱金属合金を含んでいる。一実施形態において、誘電体層１２０の堆積後、誘電体層１２０を覆うメッキ（図示せず）を形成することで、特定のスティクション係数をもたらして横方向の摩擦を加え、ピックアップ作業時にマイクロデバイスが転写ヘッドから払い落とされるのを防ぐことができる。このような実施形態において、追加のメッキが接触面として上面１２１を代替し、この面は、本明細書内で説明するアレイの寸法上の要件を保っている。更に、この追加のメッキは、マイクロデバイス転写ヘッドの誘電特性に影響する可能性があり、それによりマイクロデバイス転写ヘッドの操作性に影響する可能性がある。一実施形態において、この追加のメッキの厚さは、グリップ圧力に対して有意な影響を及ぼさないか、ほとんど及ぼさないように、最小限（例えば１０ｎｍ未満）であることができる。
【００４０】
図６は、メサ形構造体１０４を覆う、任意の不活性化層１１０を覆って形成された電極１１６及び電極リード線１１４の近接等角図である。明瞭性を目的として、上層の誘電体層１２０は図示しておらず、任意の不活性化層１１０及びメサ形構造体１０４は、単一のメサ形構造体／不活性化層１０４／１１０として図示している。不活性化層１１０及び誘電体層１２０が共に０．５μｍ厚である例示的な一実施形態において、その上に電極１１６が形成されているメサ形構造体／不活性化層１０４／１１０の上面１０８／１０９は、転写ヘッド１００の８μｍ×８μｍの上面を実現するために、約７μｍ×７μｍである。一実施形態によれば、電極１１６は、パターン形成の許容誤差内に留まりながらも、メサ形構造体／不活性化層１０４／１１０の上面１０８／１０９の表面積を、可能な限り最大限覆っている。空きスペースの大きさを最小限にすることにより静電容量が増大し、その結果、マイクロデバイス転写ヘッドによって実現できるグリップ圧力を増加させることができる。図６にはメサ形構造体／不活性化層１０４／１１０の上面１０８／１０９の上に一定の大きさの空きスペースが図示されているものの、電極１１６は、上面１０８／１０９全体を覆うことができる。電極１１６はまた、上面１０８／１０９よりも僅かに大きくてもよく、メサ形構造体／不活性化層１０４／１１０の側壁１０６／１０７を部分的に下方に延伸して上面１０８／１０９を完全に覆うことを確実にすることができる。メサのアレイは様々に異なるピッチを有することができ、本発明の実施形態は、１０μｍピッチのメサ形構造体／不活性化層１０４／１１０の例示的な７μｍ×７μｍの上面に限定されないことが理解されるべきである。
【００４１】
ここで図７を参照すると、本発明の一実施形態に係る、双極マイクロデバイス転写ヘッド１００及びヘッドアレイの側面図が提示されている。図示のとおり、双極デバイス転写ヘッド１００は、ベース基板１０２、上面１０８及び側壁１０６を含むメサ形構造体１０４、上面１０９及び側壁１０７を含む不活性化層１１０、メサ形構造体１０４を覆って形成された１対の電極１１６Ａ、１１６Ｂ及び電極リード線１１４Ａ、１１４Ｂ、任意の不活性化層１１０、並びに１対の電極１１６Ａ、１１６Ｂを覆う誘電体層１２０を含むことができる。
【００４２】
図８は、メサ形構造体１０４を覆う、任意の不活性化層１１０を覆って形成された電極１１６Ａ、１１６Ｂ及び電極リード線１１４Ａ、１１４Ｂの近接等角図である。明瞭性を目的として、上層の誘電体層１２０は図示しておらず、任意の不活性化層１１０及びメサ形構造体１０４は、単一のメサ形構造体／不活性化層１０４／１１０として図示している。図８は、電極リード線１１４Ａ、１１４Ｂがメサ形構造体／不活性化層１０４／１１０の反対側の側壁ではなく単一の側壁に沿って伸びるように図示されている点が、図７とは僅かに異なっている。本発明の実施形態によれば、電極リード線１１４Ａ、１１４Ｂは、任意の好適な側壁に沿って伸びることができる。メサ形構造体／不活性化層１０４／１１０の上面１０８／１０９が１０μｍピッチのメサのアレイに対応して約７μｍ×７μｍである例示的な実施形態において、電極は、電極１１６Ａ、１１６Ｂ間に分離をもたらしたままで、メサ形構造体／不活性化層１０４／１１０の上面１０８／１０９の表面積の大きさを、可能な限り最大限に覆うことができる。最小離隔距離は、電極からの電界の重畳を回避する一方で表面積を最大化する考慮によってバランスを取ることができる。例えば、電極１１６Ａ、１１６Ｂは０．５μｍ以下によって分離することができ、最小離隔距離は電極の高さによって限定することができる。一実施形態において、電極は１方向において上面１０８／１０９よりも僅かに長く、メサ形構造体／不活性化層１０４／１１０の側壁を部分的に下方に延伸して上面１０８／１０９を最大限覆うことを確実にしている。メサのアレイは様々に異なるピッチを有することができ、本発明の実施形態は、１０μｍピッチのメサ形構造体／不活性化層１０４／１１０の例示的な７μｍ×７μｍの上面に限定されないことが理解されるべきである。
【００４３】
ここで図９〜図１０を参照すると、本発明の実施形態に係る、双極マイクロデバイス転写ヘッドの電極１１６Ａ、１１６Ｂの平面図が提示されている。ここまでは、メサ形構造体１０４を、図９に示すような単一のメサ形構造体として説明してきた。しかし、本発明の実施形態は、これに限定されるものではない。図１０に図示した実施形態では、各電極１１６が、トレンチ１０５によって分離された別個のメサ形構造体１０４Ａ、１０４Ｂの上に形成されている。任意の不活性化層１１０（図示せず）は、メサ形構造体１０４Ａ、１０４Ｂの双方を覆うことができる。
【００４４】
ここで図１１を参照すると、本発明の一実施形態に係る別の方法の電極リード線の構成の等角図が提示されている。このような実施形態では、電極リード線１１４Ａ、１１４Ｂはメサ形構造体１０４の一部分の下を伸び、導電性ビア１１７Ａ、１１７Ｂがメサ形構造体１０４（及び図示していない、任意の不活性化層１１０）の中を貫通して電極１１６Ａ、１１６Ｂをそれぞれの電極リード線１１４Ａ、１１４Ｂに接続している。このような実施形態において、電極リード線１１４Ａ、１１４Ｂはメサ形構造体１０４の形成以前に形成することができ、電極リード線１１４Ａ、１１４Ｂ及び電極１１６Ａ、１１６Ｂと同じ導電性材料、又は異なる導電性材料で形成することができる。図１１では双極電極構造についてビア１１７Ａ、１１７Ｂを図示しているものの、上述のビアはまた、単極電極構造体内に組み込むこともできることが理解されるべきである。
【００４５】
ここで図１２〜図１４を参照すると、誘電体層を覆い、メサ形構造体のアレイを囲んで導電性接地平面が形成されている、本発明の一実施形態が図示されている。図１２は、図８について前述した双極電極の構成を有するマイクロデバイス転写ヘッド１００のアレイの等角図である。明瞭性を目的として、任意の下層の不活性化層及び上層の誘電体層は図示していない。ここで、図１３〜図１４を参照すると、導電性接地平面１３０が、誘電体層１２０を覆い、メサ形構造体１０４のアレイを囲んで形成されている。接地平面１３０の存在は、とりわけ高電圧を印加中に転写ヘッド１００間のアーク発生を防止する補助をする。接地平面１３０は、電極又はビアを形成するために使用する導電性材料と同じ導電性材料、又は異なる導電性材料で形成することができる。また、接地平面１３０の形成後に誘電体層１２０に匹敵する質（例えば絶縁耐性）の誘電体層を堆積する必要がないので、接地平面１３０は、電極を形成するために使用する導電性材料よりも低い融解温度を有する導電性材料で形成することもできる。
【００４６】
図１５は、キャリア基板からマイクロデバイスをピックアップし、転写先基板に転写する、本発明の一実施形態に係る方法を例示するフローチャートである。作業１５１０において、転写ヘッドは、キャリア基板に接続されているマイクロデバイスの上方に配置される。上述の実施形態で説明したように、転写ヘッドは、メサ形構造体、メサ形構造体を覆う電極、及び電極を覆う誘電体層を備えている。したがって、上述の実施形態で説明したように、転写ヘッドは、単極電極又は双極電極の構成、並びにその他任意の構造上の変型を有することができる。次に、作業１５２０で、マイクロデバイスは、転写ヘッドと接触する。一実施形態において、転写ヘッドの誘電体層１２０がマイクロデバイスに接触する。別の実施形態において、転写ヘッドは、グリップ圧力に著しく影響することなく転写ヘッドとマイクロデバイスとを分離する、例えば１ｎｍ（０．００１μｍ）又は１０ｎｍ（０．０１μｍ）の好適なエアギャップを開けてマイクロデバイスの上方に配置される。作業１５３０において、電極に電圧が印加されることでマイクロデバイスに対してグリップ圧力が生じ、作業１５４０において、転写ヘッドがマイクロデバイスをピックアップする。次に、作業１５５０において、マイクロデバイスが転写先基板上にリリースされる。
【００４７】
図１５では作業１５１０〜１５５０が順次図示されているものの、実施形態はこれに限定されるものではなく、追加の作業を実行することもでき、特定の作業を異なる順序で実行することもできることが理解されるべきである。例えば、一実施形態において、マイクロデバイスが転写ヘッドと接触した後、転写ヘッド又はマイクロデバイスの何れかの接触面上に存在する一切の微粒子を取り除くために、転写ヘッドがマイクロデバイスの上面全域に亘って擦られる。別の実施形態では、マイクロデバイスをピックアップする前、又はその過程で、マイクロデバイスをキャリア基板に接続する接着層内で相転移を生じさせる作業が実行される。マイクロデバイスと共に接着層の一部分がピックアップされる場合、後続の加工工程中に接着層の一部分の相を制御する追加作業を実行することができる。
【００４８】
電極に電圧を印加してマイクロデバイスに対してグリップ圧力を生じさせる作業１５３０は、様々な順番で実行することができる。例えば、電圧は、マイクロデバイスが転写ヘッドと接触する前に、マイクロデバイスが転写ヘッドと接触する過程で、又はマイクロデバイスが転写ヘッドと接触した後に印加することができる。また、電圧は、接着層に相転移を生じさせる前に、その過程で、又はその後に印加することもできる。
【００４９】
図１６は、本発明の一実施形態に係る、転写ヘッドがマイクロデバイスと接触している状態で双極電極の間に印加されている交流電圧の模式図である。図示のように、電極１１６Ａに負の電圧が印加されるある特定の時点に電極１１６Ｂに正の電圧が印加され、その逆も同様であるように、別個の交流（ＡＣ）電圧源を各電極リード線１１４Ａ、１１４Ｂに適用して電極１１６Ａ、１１６Ｂの対の間に交流電圧を印加することができる。マイクロデバイスを転写ヘッドからリリースすることは、電圧源のスイッチを切る、電極の対の間に掛かる電圧を下げる、ＡＣ電圧の波形を変化させる、及び電圧源を接地するなど、様々な方法で達成することができる。図１７は、本発明の一実施形態に係る、双極電極に印加されている定電圧の模式図である。図示の特定の実施形態では、電極１１６Ａに負の電圧が印加されている一方で電極１１６Ｂには正の電圧が印加されている。図１８は、本発明の一実施形態に係る単極電極に印加されている定電圧の模式図である。電極１１６には単一電圧のみが印加されているので、転写ヘッドが図１８に図示したマイクロデバイスをピックアップした後は、転写ヘッドがマイクロデバイスを保持できる時間は、誘電体層の放電率の関数とすることができる。図１４に図示した転写ヘッドからマイクロデバイスをリリースすることは、電圧源のスイッチを切る、電圧源を接地する、又は定電圧の極性を反転させることにより、達成することができる。
【００５０】
図１６〜図１８に図示した特定の実施形態において、マイクロデバイス２００は、図１９に図示した例１９Ｏである。もっとも、図１６〜図１８に図示したマイクロデバイスは、図１９〜図２１に図示したマイクロＬＥＤデバイス構造体、並びに関連する米国特許仮出願第６１／５６１，７０６号及び米国特許仮出願第６１／５９４，９１９号に記載されているものの何れかであることができる。例えば、マイクロＬＥＤデバイス２００は、マイクロｐ−ｎダイオード２３５、２５０、及びマイクロｐ−ｎダイオード２３５、２５０と基板２０１上に形成された接着層２１０との間の金属被覆層２２０を含むことができる。一実施形態において、マイクロｐ−ｎダイオード２５０は、上部ｎドープ層２１４、１つ以上の量子井戸層２１６、及び下部ｐドープ層２１８を含んでいる。マイクロｐ−ｎダイオードは、直立の側壁又はテーパ形状の側壁を有するように製造することができる。特定の実施形態において、マイクロｐ−ｎダイオード２５０は、外向きに（上部から底部へ）テーパ形状の側壁２５３を有している。特定の実施形態において、マイクロｐ−ｎダイオード２３５は、内向きに（上部から底部へ）テーパ形状の側壁２５３を有している。金属被覆層２２０は、１つ以上の層を含むことができる。例えば、金属被覆層２２０は、電極層、及び電極層と接着層との間のバリア層を含むことができる。マイクロｐ−ｎダイオード及び金属被覆層は各々、上面、底面、及び側壁を有することができる。一実施形態において、マイクロｐ−ｎダイオード２５０の底面２５１は、マイクロｐ−ｎダイオードの上面２５２よりも広く、側壁２５３は上部から底部へと外向きにテーパ形状である。マイクロｐ−ｎダイオード２３５の上面は、ｐ−ｎダイオードの底面よりも広くてもよく、又はほぼ同じ幅であってもよい。一実施形態において、マイクロｐ−ｎダイオード２５０の底面２５１は、金属被覆層２２０の上面２２１よりも広い。マイクロｐ−ｎダイオードの底面は、金属被覆層の上面よりも広くてもよく、又は金属被覆層の上面とほぼ同じ幅であってもよい。
【００５１】
必要に応じて、マイクロｐ−ｎダイオード２３５、２５０及びその他の露出面を覆って共形誘電体バリア層２６０を形成することができる。共形誘電体バリア層２６０は、バリア層がその上に形成されるトポグラフィの外形を共形誘電体バリア層２６０が形成するように、マイクロｐ−ｎダイオード２３５、２５０、金属被覆層２２０、及び必要に応じて接着層２１０よりも薄くすることができる。一実施形態において、マイクロｐ−ｎダイオード２３５、２５０は、３μｍのように数マイクロメートルの厚さで、金属被覆層２２０は０．１μｍ〜２μｍ厚、及び接着層２１０は０．１μｍ〜２μｍ厚である。一実施形態において、共形誘電体バリア層２６０は、約５０〜６００オングストローム厚の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）である。共形誘電体バリア層２６０は、原子層成長法（ＡＬＤ）などの、かつこれに限定されない様々な好適な技術によって堆積させることができる。共形誘電体バリア層２６０は、ピックアップ工程中に隣接したマイクロｐ−ｎダイオード間にアークを発生させる帯電を防止することができるので、ピックアップ工程中に隣接するマイクロｐ−ｎダイオードが互いにくっつくことを防止することができる。また、共形誘電体バリア層２６０は、マイクロｐ−ｎダイオードの完全性に影響を及ぼす可能性のある混入物からマイクロｐ−ｎダイオードの側壁２５３、量子井戸層２１６、及び底面２５１を保護することもできる。例えば、共形誘電体バリア層２６０は、マイクロｐ−ｎダイオード２５０の側壁及び量子層２１６に対する接着層材料２１０のウィッキングの物理的な障壁として機能することができる。共形誘電体バリア層２６０はまた、マイクロｐ−ｎダイオード２５０が転写先基板上に定置された後にこれを絶縁することができる。一実施形態において、共形誘電体バリア層２６０は、マイクロｐ−ｎダイオードの側壁２５３にまで広がり、マイクロｐ−ｎダイオード内の量子井戸層２１６を覆うことができる。共形誘電体バリア層はまた、マイクロｐ−ｎダイオードの底面２５１にまで部分的に広がることができ、更には金属被覆層２２０の側壁にまで広がることができる。実施形態によっては、共形誘電体バリア層はまた、パターン形成された接着層２１０の側壁にまで広がっている。共形誘電体バリア層２６０内に接触開口部２６２を形成してマイクロｐ−ｎダイオードの上面２５２を露出させることができる。一実施形態において、共形誘電体バリア層２６０は、結合ヘッドの誘電体層１２０と同じ材料で形成されている。また、特定のマイクロＬＥＤデバイスの構造次第では、共形誘電体バリア層２６０は、接着層２１０の側壁並びにキャリア基板、及びポストが存在する場合にはポストにまで広げることができる。
【００５２】
図１９を参照すると、接触開口部２６２は、マイクロｐ−ｎダイオードの上面２５２よりも狭い幅を有することができ、共形誘電体バリア層２６０は、マイクロｐ−ｎダイオードの上面２５２の縁部の周りにリップを形成している。図２０を参照すると、接触開口部２６２はマイクロｐ−ｎダイオードの上面よりも僅かに広い幅を有することができる。このような実施形態において、共形誘電体バリア層２６０が量子井戸層２１６を覆って絶縁する一方で、接触開口部２６２は、マイクロｐ−ｎダイオードの上面２５２及びマイクロｐ−ｎダイオードの側壁２５３の上部部分を露出させている。図２１を参照すると、共形誘電体バリア層２６０は、マイクロｐ−ｎダイオードの上面とほぼ同じ幅を有することができる。共形誘電体バリア層２６０はまた、図１９〜図２１に図示したマイクロｐ−ｎダイオードの底面２５１に沿って広げることもできる。
【００５３】
接着層２１０は、特定の加工及び取扱い作業の間にはマイクロＬＥＤデバイス２００をキャリア基板２０１上に維持でき、相転移を経ると、ピックアップ作業中にマイクロＬＥＤデバイス２００をその上に維持できると共にその上から容易にリリースできる媒質を提供できる材料から形成することができる。例えば、接着層は、ピックアップ作業前又は作業中に接着層が固体状態から液体状態へと相転移を経るように、再溶融可能又は再流動化可能とすることができる。液体状態では、接着層はキャリア基板上にマイクロＬＥＤデバイスを保持すると共に、マイクロＬＥＤデバイス２００を容易にリリースできる媒質も提供する。一実施形態において、接着層２１０は、約３５０℃未満、より具体的には約２００℃未満の液相線温度又は融解温度を有する。このような温度では、接着層は、マイクロＬＥＤデバイスの他の構成要素に著しい影響を及ぼさずに相転移を経ることができる。例えば、接着層は、除去可能な金属若しくは金属合金、又は熱可塑性ポリマーで形成することができる。例えば、接着層は、インジウム、スズ、又はポリエチレン若しくはポリプロピレンのような熱可塑性ポリマーを含むことができる。例えば、接着層が温度の変化に応答して固体から液体への相転移を経る場合、ピックアップ作業時に接着層の一部分がマイクロＬＥＤデバイスの上に残ってもよい。このような実施形態において、後続の工程で転写先基板に転写されたときにマイクロＬＥＤデバイスに悪影響を及ぼさないように、接着層は導電性材料で形成されることが有益である可能性がある。この場合、転写中にマイクロＬＥＤデバイス上に残る導電性接着層の一部分は、転写先基板上の導体パッドにマイクロＬＥＤデバイスを接着させる補助をすることができる。ある特定の実施形態において、接着層は、１５６．７℃の融解温度を有するインジウムで形成することができる。接着層は、基板２０１全体に亘って横方向に連続していてもよく、又は横方向の別個の場所に形成することもできる。例えば、接着層の横方向の別個の場所は、マイクロｐ−ｎダイオード若しくは金属被覆層の底面よりも狭い幅又はこれとほぼ同じ幅を有することができる。実施形態によっては、マイクロｐ−ｎダイオードは、必要に応じて基板上のポスト２０２の上に形成することができる。
【００５４】
はんだの多くは一般的に固体状態において延性な材料であり、半導体表面及び金属表面に対して良好な濡れを呈するので、接着層２１０の材料には、はんだが好適であり得る。一般的な合金は単一温度ではなくある温度範囲に亘って融解する。したがって、はんだ合金は、多くの場合、合金が液体の状態に留まる最低温度に対応する液相線温度、及び合金が固体の状態に留まる最高温度に対応する固相線温度によって特徴付けられる。本発明の実施形態に利用できる例示的な低融点はんだ材料のリストを表２に提示する。
【表２】
0005783481.tif 000006
【００５５】
本発明の実施形態に利用できる例示的な熱可塑性ポリマーのリストを表３に提示する。
【表３】
0005783481.tif 000007
【００５６】
ここで図２２を参照すると、幾つかの実施形態によれば、キャリア基板２０１上のマイクロｐ−ｎダイオード２５０のアレイの製造時に、金属被覆層２２０の側面及びマイクロｐ−ｎダイオード２５０の底面２５１に沿ってある量の接着層がウィッキングした可能性がある。このように、マイクロｐ−ｎダイオード２５０の底面２５１及び金属被覆層２２０の側面に沿って広がる共形誘電体バリア層２６０は、キャリア基板からマイクロＬＥＤデバイスをピックアップする工程、及びこのマイクロＬＥＤデバイスを転写先基板上にリリースする工程の過程のような後続の（特に接着層材料２１０の液相線温度又は融解温度よりも高い温度での）温度サイクル中に、接着層材料２１０による汚染からマイクロｐ−ｎダイオード２５０の側壁２５３及び量子井戸層２１６を保護する物理的障壁として機能することができる。
【００５７】
図２３Ａ〜図２３Ｂは、本発明の一実施形態に係るキャリア基板２０１及びマイクロＬＥＤデバイスのアレイの平面図及び側面断面図を含んでいる。図示した特定の実施形態において、アレイはマイクロｐ−ｎダイオード２５０を含む例１９ＮのマイクロＬＥＤデバイスから製造されている。しかし、図２３Ａ〜図２３Ｂは例示として意図されており、マイクロＬＥＤデバイスのアレイは、前述のマイクロＬＥＤデバイスの何れからも形成できることが理解されるべきである。図２３Ａに図示した実施形態において、各個別のマイクロｐ−ｎダイオード２５０は、マイクロｐ−ｎダイオード２５０の上面及び底面の異なる幅、並びにこれに対応して上面と底面との間に広がるテーパ形状の側壁に対応する異なる直径又は幅を有する１対の同心円として図示されている。図２３Ｂに図示した実施形態では、各個別のマイクロｐ−ｎダイオード２５０は、各々がマイクロｐ−ｎダイオード２５０の上面及び底面の異なる幅、並びにこれに対応して上面及び底面から広がるテーパ形状の側壁に対応する異なる幅を有する、テーパ形状のコーナー又は丸コーナーを有する１対の同心正方形として図示されている。しかし、本発明の実施形態はテーパ形状の側壁を必要とせず、マイクロｐ−ｎダイオード２５０の上面及び底面は同じ直径又は幅、及び垂直な側壁を有することができる。図２３Ａ〜図２３Ｂに図示したように、マイクロＬＥＤデバイスのアレイは、ピッチ（Ｐ）、各マイクロＬＥＤデバイス間の間隔（Ｓ）、及び各マイクロＬＥＤデバイスの最大幅（Ｗ）を有するとして説明されている。明瞭性及び簡潔性のために、平面図内にｘ方向の寸法のみが破線によって図示されているものの、ｙ方向にも同様の寸法が存在でき、かつ同じ又は異なる寸法の値を有することができることが分かる。図２３Ａ〜図２３Ｂに図示した特定の実施形態では、平面図内のｘ方向及びｙ方向の寸法の値は、同一である。一実施形態において、マイクロＬＥＤデバイスのアレイは１０μｍのピッチ（Ｐ）を有することができ、各マイクロＬＥＤデバイスは、２μｍの間隔（Ｓ）及び８μｍの最大幅（Ｗ）を有することができる。別の実施形態において、マイクロＬＥＤデバイスのアレイは５μｍのピッチ（Ｐ）を有することができ、各マイクロＬＥＤデバイスは、２μｍの間隔（Ｓ）及び３μｍの最大幅（Ｗ）を有することができる。しかしながら、本発明の実施形態は、これらの特定の寸法に限定されるものではなく、任意の好適な寸法を利用することができる。
【００５８】
図２４は、キャリア基板からマイクロデバイスをピックアップし、転写先基板に転写する、本発明の一実施形態に係る方法を例示するフローチャートである。作業２４１０において、転写ヘッドは、接着層によってキャリア基板に接続されたマイクロデバイスの上方に配置される。転写ヘッドは、本明細書内で説明する任意の転写ヘッドであってよい。マイクロデバイスは、図１９〜図２１に図示したマイクロＬＥＤデバイス構造体、並びに関連した米国特許仮出願第６１／５６１／７０６号及び米国特許仮出願第６１／５９４，９１９号に記載されたもののうちの何れかであってよい。次に、作業２４２０で、マイクロデバイスは、転写ヘッドと接触する。一実施形態において、転写ヘッドの誘電体層１２０がマイクロデバイスに接触する。別の実施形態において、転写ヘッドは、グリップ圧力に著しく影響することのなく転写ヘッドとマイクロデバイスとを分離する、例えば１ｎｍ（０．００１μｍ）又は１０ｎｍ（０．０１μｍ）の好適なエアギャップを開けてマイクロデバイスの上方に配置される。作業２４２５において、接着層２１０内で固体状態から液体状態への相転移を生じさせる作業が実行される。例えば、作業には、Ｉｎ接着層を１５６．７℃の融解温度以上で加熱する工程を含むことができる。別の実施形態では、作業２４２５は、作業２４２０の前に実行することができる。作業２４３０において、電極に電圧が印加されてマイクロデバイスに対するグリップ圧力が生じ、作業２４４０において、マイクロデバイス及び接着層２１０のかなりの部分が転写ヘッドによってピックアップされる。例えば、接着層２１０のほぼ半分をマイクロデバイスと共にピックアップすることができる。別の実施形態では、接着層２１０は一切、転写ヘッドによってピックアップされない。作業２４４５において、マイクロデバイス及び接着層２１０の部分が転写先基板と接触する。次に、作業２４５０において、マイクロデバイス及び接着層２１０の部分が転写先基板上にリリースされる。マイクロデバイス及び接着層２１０の部分の、ピックアップ時、転写時、転写先基板との接触時、並びに転写先基板上でのリリース時に、接着層の部分の相を制御するための様々な作業を行うことができる。例えば、マイクロデバイスと共にピックアップされる接着層の部分は、接触作業２４４５の間及びリリース作業２４５０の間に液体状態に維持することができる。別の実施形態において、接着層の部分は、ピックアップされた後に固相にまで冷却させることができる。例えば、接着層の部分は、接触作業２４４５の間に固相であることができ、リリース作業２４５０の前又はその過程で再び液体状態に融解することができる。本発明の実施形態によれば、様々な温度サイクル及び物質相サイクルを実行することができる。
【００５９】
図２５は、キャリア基板からマイクロデバイスのアレイをピックアップし、少なくとも１つの転写先基板に転写する、本発明の一実施形態に係る方法を例示するフローチャートである。作業２５１０において、各転写ヘッドが、メサ形構造体、メサ形構造体を覆う電極、及び電極を覆う誘電体層を有する、転写ヘッドのアレイが、マイクロデバイスのアレイの上方に配置される。作業２５２０において、マイクロデバイスのアレイが、転写ヘッドのアレイと接触する。別の実施形態において、転写ヘッドのアレイは、グリップ圧力に著しく影響することのなく転写ヘッドのアレイとマイクロデバイスのアレイとを分離する、例えば１ｎｍ（０．００１μｍ）又は１０ｎｍ（０．０１μｍ）の、好適なエアギャップを開けてマイクロデバイスのアレイの上方に配置される。図２６は、マイクロＬＥＤデバイス２００のアレイと接触している、本発明の一実施形態に係るマイクロデバイス転写ヘッド１００のアレイの側面図である。図２６に図示したように、転写ヘッド１００のアレイのピッチ（Ｐ）は、マイクロＬＥＤデバイス２００のピッチと一致し、転写ヘッドのアレイのピッチ（Ｐ）は、転写ヘッド間の間隔（Ｓ）と転写ヘッドの幅（Ｗ）との合計である。
【００６０】
一実施形態において、マイクロＬＥＤデバイス２００のアレイは１０μｍのピッチを有し、各マイクロＬＥＤデバイスは、２μｍの間隔及び最大８μｍの幅を有する。ある例示的な実施形態において、直立した側壁を有するマイクロｐ−ｎダイオード２５０を想定すると、各マイクロＬＥＤデバイス２００の上面は、約８μｍの幅を有する。このような例示的な実施形態において、これに対応する転写ヘッド１００の上面１２１の幅は、隣接したマイクロＬＥＤデバイスとの不慮の接触を回避するために、約８μｍ以下である。別の実施形態において、マイクロＬＥＤデバイス２００のアレイは５μｍのピッチを有することができ、各マイクロＬＥＤデバイスは、２μｍの間隔及び３μｍの最大幅を有することができる。ある例示的な実施形態において、各マイクロＬＥＤデバイス２００の上面は、約３μｍの幅を有する。このような例示的な実施形態において、これに対応する転写ヘッド１００の上面１２１の幅は、隣接したマイクロＬＥＤデバイス２００との不慮の接触を回避するために、約３μｍ以下である。しかしながら、本発明の実施形態は、これらの特定の寸法に限定されるものではなく、任意の好適な寸法であることができる。
【００６１】
図２７は、マイクロＬＥＤデバイス２００のアレイと接触している、本発明の一実施形態に係るマイクロデバイス転写ヘッドのアレイの側面図である。図２７に図示した実施形態において、転写ヘッドのピッチ（Ｐ）は、マイクロデバイスのアレイのピッチの整数倍である。図示した特定の実施形態において、転写ヘッドのピッチ（Ｐ）は、マイクロＬＥＤデバイスのアレイのピッチの３倍である。このような実施形態において、転写ヘッドがより大きなピッチを有することにより、転写ヘッド間のアーク発生を防止することができる。
【００６２】
再び図２５を参照すると、作業２５３０において、転写ヘッド１００のアレイの一部分に選択的に電圧が印加される。このように、各転写ヘッド１００は、個別に操作することができる。作業２５４０において、転写ヘッドのアレイのうちの電圧が選択的に印加された部分によって、マイクロデバイスのアレイのうちのこれに対応する部分がピックアップされる。一実施形態において、転写ヘッドのアレイの一部分に選択的に電圧を印加するということは、転写ヘッドのアレイ内の全ての転写ヘッドに電圧を印加することを意味する。図２８は、本発明の一実施形態に係る、マイクロＬＥＤデバイス２００のアレイをピックアップしているマイクロデバイス転写ヘッドのアレイ内の全ての転写ヘッドの側面図である。別の実施形態では、転写ヘッドのアレイの一部分に選択的に電圧を印加するということは、転写ヘッドのアレイ内の全てよりも少ない数の転写ヘッド（例えば、転写ヘッドの部分集合）に電圧を印加することを意味する。図２９は、本発明の一実施形態に係る、マイクロＬＥＤデバイス２００のアレイの一部分をピックアップしているマイクロデバイス転写ヘッドのアレイの部分集合の側面図である。図２８〜図２９に図示した特定の実施形態において、ピックアップ作業は、マイクロＬＥＤデバイス２００のマイクロｐ−ｎダイオード２５０、金属被覆層２２０、及び共形誘電体バリア層２６０の一部分をピックアップする工程を含む。図２８〜図２９に図示した特定の実施形態において、ピックアップ作業は、接着層２１０のかなりの部分をピックアップする工程を含む。結果的に、図２５〜３１について説明した実施形態の何れもまた、図２４について説明したとおりの接着層２１０の部分の温度を制御する工程を伴うことができる。例えば、図２５〜３１について説明した実施形態は、マイクロデバイスのアレイをピックアップする前に、マイクロデバイスのアレイをキャリア基板２０１に接続する接着層の複数の場所内で固体状態から液体状態への相転移を生じさせる作業を実行する工程を含むことができる。一実施形態において、接着層の複数の場所は、同一の接着層の領域であってもよい。一実施形態において、接着層の複数の場所は、接着層の横方向の別個の場所であってもよい。
【００６３】
次に、作業２５５０において、マイクロデバイスのアレイの部分が、少なくとも１つの転写先基板上にリリースされる。したがって、マイクロＬＥＤのアレイを全て単一の転写先基板上にリリースすることもでき、又は複数の基板上に選択的にリリースすることもできる。例えば、転写先基板は、ディスプレイ基板、照明基板、トランジスタ若しくはＩＣのような機能デバイスを有する基板、又は金属再配線を有する基板であることができるが、これらに限定されるものではない。リリースは、図１６〜図１８について説明した方法の何れかによって印加電圧に作用することによって達成することができる。
【００６４】
図３０は、複数の駆動回路の接触子３１０を含む転写先基板３０１の上方に対応するマイクロＬＥＤデバイス２００のアレイを保持するマイクロデバイス転写ヘッドのアレイの側面図である。次に、マイクロＬＥＤデバイス２００のアレイを転写先基板と接触させ、次に選択的にリリースすることができる。図３１は、駆動回路の接触子３０１を覆って転写先基板３０１上に選択的にリリースされた、本発明の一実施形態に係る単一のマイクロＬＥＤデバイス２００の側面図である。別の実施形態では、１つより多くのマイクロＬＥＤデバイス２００がリリースされ、又はマイクロＬＥＤデバイス２００のアレイ全体がリリースされる。
【００６５】
図３２は、本発明の一実施形態に係る、キャリア基板からマイクロデバイスをピックアップし、転写先基板に転写する方法を例示するフローチャートである。明瞭性を目的として、図３２は図３３Ａ〜図３５Ｂに図示した様々な構造上の構成に関して説明されているものの、本発明の実施形態はこれらに限定されず、本明細書内で参照したその他の構造上の構成を用いて実施することができる。作業３２１０において、接着層に接続されたマイクロデバイスを搬送するキャリア基板が、必要に応じて、接着層の液相線温度よりも低い温度に加熱される。一実施形態において、キャリア基板は接着層の液相線温度よりも１℃〜１０℃低い温度に加熱されるものの、より低い温度又はより高い温度を用いることもできる。接着層をもほぼ同じ温度に維持するために、キャリア基板からの熱をキャリア基板から接着層へと伝導させることができる。作業３２２０において、転写ヘッドが、接着層の液相線温度よりも高い温度に加熱される。例えば、転写ヘッドは接着層の液相線温度よりも１℃〜１５０℃高い温度に加熱でき、より具体的には１℃〜５０℃高い温度に加熱できるものの、これよりも高い温度を用いることもできる。次に、作業３２２５で、マイクロデバイスが転写ヘッドと接触し、熱が転写ヘッド１００から接着層２１０に伝導して、作業３２３０で接着層が少なくとも部分的に融解する。あるいは、作業３２２５でマイクロデバイスが転写ヘッドと接触し、その後、作業３２３０で熱が転写ヘッド１００から接着層２１０内へと伝導して接着層が少なくとも部分的に融解するように、作業３２２０で転写ヘッドを接着層の液相線温度よりも高い温度に加熱することができる。結果的に、図３２及び図３６に例示したフローチャート内の作業の順序は、順番に番号が付けられている作業とは異なる順序で実行できることが理解されるべきである。一実施形態において、転写ヘッド及びキャリア基板が、マイクロデバイスが液相線温度よりも高くまで加熱された転写ヘッドと接触すると同時に接着層の十分な部分が急速に融解するような温度に加熱されるので、マイクロデバイスをキャリア基板に保持している表面張力を克服するグリップ力が生じると同時に転写ヘッドがマイクロデバイスをピックアップすることができる。マイクロデバイスの大きさ、ピックアップ速度、及びシステムの熱伝導率が温度を決定する上での要因である。
【００６６】
図３３Ａは、本発明の一実施形態に係る、マイクロＬＥＤデバイス２００の直下の横方向に連続した接着層の少なくとも部分的に融解した場所２１５の側面図である。図示のように、マイクロデバイス２００の直下に位置する接着層２１０の場所２１５内のエリア２１１は、接着層２１０の薄い方の影で描かれた部分２１３が固体状態であるのに対して、エリア２１１が液体状態にあることを示す濃い方の影で図示されている。図３３Ａに図示した特定の実施形態では、接着層２１０のエリア２１１の局所的な融解は、マイクロデバイス２００を搬送する基板２０１及び転写ヘッド１００を搬送する転写ヘッドアセンブリを別個に加熱することにより達成することができる。例えば、キャリア基板２０１を、任意の発熱体４０２（破線で指示）及び熱分配プレート４００を用いて接着層の液相線温度よりも１℃〜１０℃低い温度に全体的に加熱することができ、転写ヘッドを、発熱体５０２及び熱分配プレート５００を用いて接着層の液相線温度よりも１℃〜１５０℃高い温度に、より具体的には１℃〜１５０℃高い温度に加熱することができる。熱は、他の方法、中でも特に、赤外線加熱ランプ、レーザー、抵抗発熱体などを用いて加えることができる。また、基板２０１は、局所的に加熱することもできる。
【００６７】
図３３Ｂは、本発明の一実施形態に係る、マイクロＬＥＤデバイスの直下の横方向に連続した接着層の少なくとも部分的に融解した場所の側面図である。図示のとおり、マイクロデバイス２００の直下に位置する接着層２１０の場所は、エリア２１１が液体状態にあることを示すより濃い影で図示されている。図３３Ｂに図示した特定の実施形態において、横方向に連続した接着層２１０の実質的に全部が液体状態２１１にあり、これは、転写ヘッド１００の別個の加熱を必要とせず、例えば発熱体４０２及び熱分配プレート４００を用いて、マイクロデバイス２００を搬送する基板２０１を接着層２１０の液相線温度以上に全体的に加熱することにより達成することができる。
【００６８】
図３４Ａは、本発明の別の実施形態に係る、マイクロＬＥＤデバイス２００の直下の接着層の少なくとも部分的に融解した横方向の別個の場所２１５の側面図である。図示のとおり、マイクロデバイス２００の直下の接着層２１０の場所２１５は横方向の別個の場所であり、接着層のこの横方向の別個の場所２１５は、転写ヘッド１００と接触しているマイクロデバイス２００の直下の、エリア２１１の影で指示された、少なくとも部分的に融解している場所に位置している。図３３Ａと同様に、接着層２１０の横方向の別個の場所のエリア２１１の局所的な融解は、マイクロデバイス２００を搬送する基板２０１及び転写ヘッド１００を搬送する転写ヘッドアセンブリを別個に加熱することにより達成することができる。発熱体４０２は、破線で指示された局所的な加熱のために必要に応じて採用することができる。キャリア基板２０１もまた、局所的に加熱することができる。
【００６９】
図３４Ｂは、本発明の一実施形態に係る接着層の、少なくとも部分的に融解した横方向の別個の場所の側面図である。図示のように、マイクロデバイス２００の下方に位置する接着層２１０の横方向の別個の場所２１５は、エリア２１１が液体状態にあることを示すより濃い影で図示されている。図３４Ｂに図示した特定の実施形態において、接着層２１０の横方向の別個の各々の場所２１５の実質的に全てが融解しており、これは、転写ヘッド１００の別個の加熱を必要とせず、例えば発熱体４０２及び熱分配プレート４００を用いて、マイクロデバイス２００を搬送する基板２０１を接着層２１０の液相線温度以上に全体的に加熱することにより達成することができる。
【００７０】
図３５Ａは、本発明の一実施形態に係るポスト２０２上の接着層の少なくとも部分的に融解した横方向の別個の場所２１５の側面図である。図示のとおり、マイクロデバイス２００の下方に位置する接着層２１０の場所２１５は横方向の別個の場所であり、この接着層の横方向の別個の場所２１５は、転写ヘッド１００と接触しているマイクロデバイス２００の下方の、エリア２１１の影で指示された、少なくとも部分的に融解している場所に位置している。図３３Ａと同様に、接着層２１０の横方向の別個の場所２１５のエリア２１１の局所的な融解は、マイクロデバイス２００を搬送する基板２０１及び転写ヘッド１００を搬送する転写ヘッドアセンブリを別個に加熱することにより達成することができる。発熱体４０２は、破線で指示された局所的な加熱のために必要に応じて採用することができる。キャリア基板２０１もまた、局所的に加熱することができる。
【００７１】
図３５Ｂは、本発明の一実施形態に係るポスト２０２上の接着層の少なくとも部分的に融解した横方向の別個の場所２１５の側面図である。図示のように、マイクロデバイス２００の下方に位置する接着層２１０の横方向の別個の場所は、エリア２１１が液体状態にあることを示すより濃い影で図示されている。図３５Ｂに図示した特定の実施形態において、接着層２１０の横方向の別個の各々の場所２１５が融解しており、これは、転写ヘッド１００の別個の加熱を必要とせず、例えば発熱体４０２及び熱分配プレート４００を用いて、マイクロデバイス２００を搬送する基板２０１を接着層２１０の液相線温度以上に全体的に加熱することにより達成することができる。
【００７２】
再度図３２を参照すると、作業３２４０で転写ヘッド１００内の電極１１６に電圧が印加されてマイクロデバイス２００に対してグリップ圧力が生じ、作業３２５０で転写ヘッドがマイクロデバイスをピックアップする。上述のように、図３２及び図３６に例示したフローチャート内の作業の順序は、順番に番号が付けられている作業とは異なる順序で実行できる。例えば、転写ヘッドに電圧を印加してマイクロデバイスに対してグリップ圧力を生じさせる工程の作業３２４０は、作業の順序のもっと早い段階で実行することができる。一実施形態において、作業３２４５で、転写ヘッド１００によって接着層２１０のかなりの部分がピックアップされる。例えば、接着層２１０のほぼ半分がマイクロデバイス２００と共にピックアップされる。別の実施形態では、接着層２１０は一切、転写ヘッドによってピックアップされない。一実施形態において、共形誘電体バリア層２６０の一部分が、マイクロデバイス２００と共にピックアップされる。例えば、マイクロデバイスの側壁２５３及び底面２５１の一部分にまで広がる共形誘電体バリア層の一部分が、マイクロデバイスと共にピックアップされる。共形誘電体バリア層の側壁２５３にまで広がる部分は、マイクロデバイスの量子井戸層２１６を覆うことができる。作業３２５０において、マイクロデバイス並びに必要に応じて接着層２１０及び共形誘電体バリア層２６０の一部分が転写先基板と接触する。次に、作業３２６０で、マイクロデバイス並びに必要に応じて接着層２１０及び共形誘電体バリア層２６０の一部分が転写先基板上にリリースされる。
【００７３】
再度図３３Ａ〜図３５Ｂを参照すると、図示した特定の実施形態において、マイクロｐ−ｎダイオード２５０の底面は金属被覆層２２０の上面よりも幅広く、共形誘電体バリア層２６０はマイクロｐ−ｎダイオード２５０の側壁、マイクロｐ−ｎダイオード２５０の底面の一部分、及び金属被覆層２２０の側壁にまで広がっている。一態様において、共形誘電体バリア層２６０のマイクロｐ−ｎダイオード２５０の下側に巻き付いている部分は、転写ヘッド１００によるピックアップ作業中にマイクロｐ−ｎダイオード２５０の側壁上の共形誘電体バリア層２６０が欠けたり又は破損したりすることを防止する。金属被覆層２２０又は接着層２１０に隣接した共形誘電体バリア層２６０内の、特に鋭角となっているコーナー及び場所で応力点が生じることができる。マイクロＬＥＤデバイスが転写ヘッド１００と接触し、かつ／又は接着層内で相転移が生じると、これらの応力点が共形誘電体バリア層２６０内の自然な破断点となり、ここで共形誘電体バリア層を裂くことができる。一実施形態において、マイクロＬＥＤデバイスが転写ヘッドと接触した後及び／又は接着層内で相転移が生じた後に、共形誘電体バリア層２６０は自然な破断点で裂けるが、これはマイクロｐ−ｎダイオード及び金属被覆層をピックアップする前に、又はその過程で起こってもよい。液体状態にあるとき、接着層２１０は、マイクロＬＥＤデバイスと転写ヘッド１００との接触に関連付けられる圧縮力に応答して、その下層構造体の上で平らに伸びることができる。一実施形態において、マイクロＬＥＤデバイスが転写ヘッドと接触した後、転写ヘッドは、接着層内で相転移が生じる前に、マイクロＬＥＤデバイスの上面全域に亘って擦られる。擦ることによって、転写ヘッド又はマイクロＬＥＤデバイスの何れかの接触面上に存在する可能性のある一切の微粒子を除去することができる。また、擦ることによって、圧力を共形誘電体バリア層に伝達させることができる。このように、転写ヘッド１００から共形誘電体バリア層２６０に圧力を伝達すること及び接着層を接着層の液相線温度よりも高くまで加熱することの双方が、共形誘電体バリア層２６０をマイクロｐ−ｎダイオード２５０の下の場所で裂くことに寄与することができ、マイクロＬＥＤデバイス及び量子井戸層の完全性を保存することができる。一実施形態において、マイクロｐ−ｎダイオード２５０の底面は、マイクロｐ−ｎダイオード２５０の底面上に共形誘電体バリア層２６０を形成し破断点を生じさせる余地がある程に、金属被覆層２２０の上面よりも幅広いものの、この距離もまた、リソグラフィの許容誤差によって決定することができる。一実施形態において、マイクロｐ−ｎダイオード２５０の両側の０．２５μｍ〜１μｍの距離に、５０オングストローム〜６００オングストローム厚の共形誘電体バリア層２６０が収まる。
【００７４】
マイクロデバイス及び接着層２１０の部分のピックアップ時、転写時、転写先基板との接触時、及び転写先基板上でのリリース時に、接着層の部分の相を制御するための様々な作業を行うことができる。例えば、マイクロデバイスと共にピックアップされる接着層の部分は、接触作業３２５０の間及びリリース作業３２６０の間に液体状態に維持することができる。別の実施形態において、接着層の部分は、ピックアップされた後に固相にまで冷却させることができる。例えば、接着層の部分は、接触作業３２５０の間に固相であることができ、リリース作業３２６０の前又はその過程で再び液体状態に融解することができる。本発明の実施形態によれば、様々な温度サイクル及び物質相サイクルを実行することができる。
【００７５】
図３３Ａのマイクロデバイスをピックアップし、転写し、転写先基板に接触させ、リリースするときに接着層の部分の相を制御する工程を図示した例示的な実施形態を、以下の図３６に図示した方法及び図３７〜図４０に図示した構造上の構成で更に詳細に説明するが、本発明の実施形態はこれらに限定されるものではなく、その他の構造上の構成を用いて実施することができる。作業３６１０において、必要に応じて、接着層の複数の場所に接続されたマイクロデバイスのアレイを搬送する基板が、接着層の液相線温度よりも低い温度に加熱される。接着層をもほぼ同じ温度に維持するために、キャリア基板からの熱をキャリア基板から接着層へと伝導させることができる。作業３６２０において、転写ヘッドが、接着層の液相線温度よりも高い温度に加熱される。次に、作業３６２５において、マイクロデバイスのアレイが転写ヘッドのアレイと接触し、作業３６３０で転写ヘッド１００のアレイから接着層２１０の複数の場所内へと熱が伝導して接着層の複数の場所の部分を少なくとも部分的に融解する。あるいは、作業３６２５でマイクロデバイスのアレイが転写ヘッドのアレイと接触することができ、続いて作業３６２０で転写ヘッドのアレイが接着層の液相線温度よりも高い温度に加熱されるので、転写ヘッド１００のアレイから接着層２１０の複数の場所内へと熱が伝導し、作業３６３０で接着層の複数の場所の部分を少なくとも部分的に融解する結果的に、図３２及び図３６に例示したフローチャート内の作業の順序は、順番に番号が付けられている作業とは異なる順序で実行できることが理解されるべきである。
【００７６】
図３７は、本発明の一実施形態に係る、濃い影で描かれたエリア２１１によって指示された接着層の複数の場所が少なくとも部分的に融解している、図３３ＡのマイクロＬＥＤデバイスのアレイと接触しているマイクロデバイス転写ヘッドのアレイの側面図である。図３７に図示した特定の一実施形態では、接着層２１０のエリア２１１の局所的な融解は、マイクロデバイス２００を搬送するキャリア基板２０１及び転写ヘッド１００のアレイを別個に加熱することにより達成することができる。例えば、図３３Ａに関して説明したように、キャリア基板２０１を、発熱体４０２及び熱分配プレート４００を用いて接着層の液相線温度よりも１℃〜１０℃低い温度に加熱することができ、転写ヘッド１００のベースアレイを、発熱体５０２及び熱分配プレート５００を用いて接着層の液相線温度よりも１℃〜１５０℃高い温度に、より具体的には１℃〜１５０℃高い温度に加熱することができる。熱は、他の方法、中でも特に、赤外線加熱ランプ、レーザー、抵抗発熱体などを用いて加えることができる。キャリア基板２０１もまた、局所的に加熱することができる。
【００７７】
再度図３６を参照すると、次に、作業３６４０で、転写ヘッド１００のアレイの一部分の中にある電極１１６に電圧が選択的に印加され、対応するマイクロデバイス２００のアレイに対してグリップ圧力が生じ、作業３６４５で、転写ヘッド１００のアレイの部分がマイクロデバイス２００のアレイの対応する部分をピックアップする。上述のように、図３２及び図３６に例示したフローチャート内の作業の順序は、順番に番号が付けられている作業とは異なる順序で実行できる。例えば、転写ヘッドに電圧を印加してマイクロデバイスに対してグリップ圧力を生じさせる工程の作業３６４０は、作業の順序のもっと早い段階で実行することができる。一実施形態において、作業３６４５で、接着層２１０の複数の場所のかなりの部分がマイクロデバイス２００のアレイと共にピックアップされる。例えば、接着層２１０の複数の場所のほぼ半分をマイクロデバイス２００のアレイと共にピックアップすることができる。ある別の方法の実施形態では、接着層２１０は、マイクロデバイス２００のアレイと共に、一切ピックアップされない。一実施形態において、共形誘電体バリア層２６０の一部分がマイクロデバイス２００と共にピックアップされる。例えば、マイクロデバイスの側壁２５３及び底面２５１の一部分にまで広がる共形誘電体バリア層の一部分が、マイクロデバイスと共にピックアップされる。共形誘電体バリア層の側壁２５３にまで広がる部分は、マイクロデバイスの各々の中にある量子井戸層２１６を覆うことができる。図３８は、本発明の一実施形態に係る、マイクロＬＥＤデバイス２００のアレイをピックアップするマイクロデバイス転写ヘッド１００のアレイの側面図であり、この図では、接着層の複数の場所のかなりの部分が、液体状態２１１でマイクロＬＥＤデバイス２００のアレイと共にピックアップされている。
【００７８】
作業３６５０で、ピックアップされたマイクロデバイス２００のアレイの対応する部分、並びに必要に応じてピックアップされた接着層２１０の部分及び共形誘電体バリア層２６０の部分が転写先基板と接触する。接着層２１０は、基板と接触するときには固体状態２１３又は液体状態２１１の何れにあってもよい。次に、作業３６６０で、マイクロデバイスのアレイの部分、並びに必要に応じて接着層２１０の部分及び共形誘電体バリア層２６０の部分が少なくとも１つの転写先基板上に選択的にリリースされる。このように、マイクロデバイスのアレイを全て単一の転写先基板上にリリースすることもでき、又は複数の基板上に選択的にリリースすることもできる。転写先基板は、ディスプレイ基板、照明基板、トランジスタ若しくはＩＣのような機能デバイスを有する基板、又は金属再配線を有する基板であることができるが、これらに限定されるものではない。リリースは、電圧源のスイッチを切る、電圧源を接地する、又は定電圧の極性を反転させることにより、達成することができる。
【００７９】
図３９は、本発明の一実施形態に係る、複数の駆動回路の接触子３１０を含む転写先基板３０１の上方に、マイクロＬＥＤデバイスのアレイと共に配置されたマイクロデバイス転写ヘッドのアレイの側面図であり、この図では、ピックアップされた接着層の部分が液体状態２１１にある。図４０は、本発明の一実施形態に係る、駆動回路の接触子３１０を覆って転写先基板３０１上に選択的にリリースされたマイクロＬＥＤデバイスのアレイの側面図である。別の実施形態では、単一のマイクロＬＥＤデバイス２００又はマイクロＬＥＤデバイス２００の一部分がリリースされる。マイクロデバイス２００を転写先基板３０１上にリリースすると同時に、接着層の対応する部分は固体状態２１３まで冷却することが許される。
【００８０】
一実施形態において、転写先基板３０１は、転写工程を補助するために、接着層２１０の液相線温度よりも高い温度、又は液相線温度よりも低い温度に加熱することができる。転写先基板３０１はまた、局所的に又は全体的に加熱することができる。一実施形態において、転写先基板は、キャリア基板と同様に、発熱体６０２及び熱分配プレート６００によって全体的に加熱される。熱は、他の方法、中でも特に、赤外線加熱ランプ、レーザー、抵抗発熱体などを用いて加えることができる。一実施形態において、接着層又は転写先基板に局所的な加熱を提供するために、転写先基板３０１の上面の上方に局所的レーザーを設けることができる。別の実施形態では、接着層又は転写先基板を裏側から局所的に加熱するように、転写先基板３０１の底面の下方に局所的レーザーを設けることができる。例えばレーザーによる転写先基板３０１の局所的加熱が利用される場合、接着層の液相線温度よりも低い温度、又は液相線温度よりも高い温度を実現することができる。例えば、接着工程を容易にするために、転写先基板３０１の接触子３１０に隣接した局所領域を接着層の液相線温度以上に局所的に加熱し、続いてこれを冷却して接着剤を固結させることができる。同様に、転写先基板３０１は局所的若しくは全体的に接着層の液相線温度よりも低い高温に維持することができ、又は室温を維持することが許される。
【００８１】
マイクロデバイス及び接着層２１０の部分のピックアップ時、転写時、転写先基板との接触時、及び転写先基板上でのリリース時に、接着層の部分の相を制御するための様々な作業を行うことができる。例えば、マイクロデバイスと共にピックアップされる接着層の部分は、接触作業３６５０の間及びリリース作業３６６０の間に液体状態に維持することができる。別の実施形態において、接着層の部分は、ピックアップされた後に固相にまで冷却させることができる。例えば、接着層の部分は、接触作業３６５０の間に固相であることができ、リリース作業３６６０の前又はその過程で再び液体状態に融解することができる。本発明の実施形態によれば、様々な温度サイクル及び物質相サイクルを実行することができる。
【００８２】
本発明の様々な態様を利用するに当たって、マイクロデバイス転写ヘッド及びヘッドアレイを形成するため、並びにマイクロデバイス及びマイクロデバイスアレイを転写するために、上述の実施形態を組み合わせ、又は変型することが可能であることが、当業者にとっては明白となるであろう。本発明は、構造的機構及び／又は方法論的な行為に特有の言語で説明されているものの、添付の請求項に定義される発明は、必ずしも記載の特定の機構又は行為に限定されるものではないことが理解されるべきである。むしろ、記載の特定の機構及び行為は、本発明を例示する上で有用な、請求の発明の特に上手な実施であるとして理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３Ａ】
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【図３３Ｂ】
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【図３４Ａ】
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【図３４Ｂ】
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【図３５Ａ】
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【図３５Ｂ】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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