CN114864474A - 一种激光投影接近式巨量转移装置、方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于MicroLED组装领域,公开了一种投影接近式巨量转移装置,装置可以在单激光和双激光下实现转移工作。该装置包括支撑层、动态释放层和粘性发泡层,其中,支撑层为基底层;动态释放层设置在支撑层上,在紫外或者红外激光的作用下,动态释放层被烧蚀产生烧蚀气体,进而使得动态释放层产生鼓泡;粘性发泡层设置在动态释放层上,发泡层与待转移MicroLED接触,在加热作用或者激光的作用下,粘性发泡层内部的发泡颗粒膨胀,降低发泡层的粘性,从而在印章和芯片界面,形成具有微结构的鼓泡,实现与待转移MicroLED的剥离。本发明解决了现有MicroLED巨量转移过程中转移速度和良品率低的问题。
Description
技术领域
本发明属于微型发光二极管(MicroLED)组装领域,更具体地,涉及一种激光投影接近式MicroLED巨量转移方法和设备。
背景技术
显示技术正朝着柔性化、超大尺寸、超高分辨率方向发展。微型发光二极管(MicroLED)显示技术与传统显示技术(液晶技术、OLED技术)相比,具有分辨率更高、对比度更好、能耗更低、寿命更长、响应时间更快及能耗更低等优点,被视为下一代最有前途的显示技术。虽然MicroLED优势众多,但MicroLED的商业化面临的困难主要在于全色化,波长一致性和巨量转移,其中巨量转移对于大面积显示应用来说至关重要,需要将红、蓝、绿三色MicroLED依次选择性批量集成在显示基底上,并且需要确保转移良率不低于99.9999%,芯片转移误差不超过±0.5μm,转移效率大于50-100万/小时,因此需要有效且可靠的巨量转移技术和设备。
目前,针对这一难题,业界已经提出或尝试开发了一些巨量转移工艺和设备,主要可分为以下四种:(1)Rogers等在《Heterogeneously integrated optoelectronicdevices enabled by micro-transfer printing》提到的转印图章流派;(2)Apple公司为主导的静电吸附流派(美国专利CN12039712928B);(3)KIMM研究所为主导的滚轮转写流派;(4)Uniqarta主导的的激光无接触转移(即:Laser-Enabled Advanced Placement(LEAP))等多种技术。转印图章主要依靠粘性印章方法和转移芯片之间的物理接触,通过调控印章和芯片的粘附界面强度粘性从而实现拾取和转印。X-Celeprint公司初步以转印图章技术为基础,开发了相应的巨量转移设备,其转移效率只有~2.6万/小时,转移良率~99%,同时无法进行选择性转移。静电吸附主要通过对芯片表面进行特殊处理使其在表面形成静电吸附层,从而实现芯片的转移。LuxVue公司使用临时基底载体,加上静电吸附方式,成功转移了1μm到30μm的MicroLED芯片。然而静电吸附需要在特定的带静电材料MicroLED上和印章上才能实现转移,具有一定的局限性。滚轮转写可通过机械变形同时转移和互联MicroLED,KIMM研究所以此技术为核心,设计和开发了卷到卷(RTR)巨量转移设备,其转移效率只有~20万片/小时,无法满足实际生产需求。激光无接触转移技术是以激光为驱动实现无接触选择性加工,并以图案化激光光斑的方式实现MicroLED阵列化和批量化的转移。以Uniqarta公司为主导的图案化激光前向转移流派技术方法,其基于激光-材料界面相互作用,具有对器件损伤小、高度可选择性、响应快速(转移效率~100M万/小时)、受影响区域局部化等独特优势,可以实现MicroLED阵列化和批量化的高效转移,有望应用于超大尺寸和高分辨率MicroLED显示制造的巨量转移过程。
现阶段激光无接触转移工艺主要有气体冲击-激光前向转移技术和鼓泡-激光前向转移技术。气体冲击-激光前向转移技术通过烧蚀印章中牺牲层产生的冲击波,从而实现芯片转移,然而冲击波会影响芯片的飞行轨迹,导致芯片的破碎。鼓泡-激光前向转移技术可以较好地解决这一问题,其主要通过在中间引入一层DRL层,将冲击波包裹其中,从而减小冲击波对芯片转移的影响,激光与动力释放层相互作用导致动力释放层汽化形成鼓泡推动芯片转移。然而该种转移过程中,激光光斑形状、光斑分辨率和芯片与接收基底的间距等多种参数影响转移精度,降低了转移精度的可控性。如转移670μm×670μm×50μm芯片,在195μm的转移间距下,仍然存在偏移,其平均值、中位数和标准差分别为61.2μm、50.0μm和46.3μm。为了进一步提高转移效果,目前已有一些解决办法,如基于磁力驱动芯片自对准工艺,其采用磁场将激光诱导掉落的芯片磁化,并牵引滑移至目标位置实现自主定位。虽然该方法可以进一步提高精度,但无法轻易实现MicroLED芯片在接收基底上较紧密的阵列化排布,且芯片需要一层磁化层,因此具有一定的局限性。中国专利号CN135975898B提出一种基于石墨烯的形状记忆聚合物微结构薄膜和MicroLED转移装置,采用激光发射单元发射激光光束使其照射区域内的基于石墨烯的形状记忆聚合物,使加热状态下形成微鼓泡,从而实现MicroLED的转移。虽然该方法可以重复使用和选择性释放,但采用石墨烯的形状记忆聚合物反应时间慢,鼓泡变化小,影响效率,同时激光光斑尺寸,与印章对准等情况,依旧无法解决。
为了实现巨量转移的高可靠、高精度和高效率要求,光斑的阵列化方式、芯片对准定位方法和装置的设计是其中三个非常重要的问题。目前主流的激光光斑图案化的方法有以下三种:(1).光学掩模板(Mask);(2).衍射光学元件(DOE);(3).空间光调制器(SLM)。由于光学掩模版构造简单、成本低廉而用途广泛。然而由于有些激光具有危险性,例如准分子激光等,所以这些光路通常是密封起来的,造成了光学掩模版的调节不便,由于光学掩模版的位置和形状最终会直接影响加工面的图案化激光光斑的位置和形状,所以最终导致激光光斑调节不便。此外,在芯片拾取和释放过程中都需要组装装置与微器件进行定位对准,以此满足组装精度和工艺可靠性。采用视觉相机辅助定位是工业界普遍采用的方法。由于镜片加工的限制,镜头的视野越大,其光学精度越低。对于晶圆上的芯片,芯片尺寸很小,但数量众多,采用单个视觉组件很难同时满足大视野和高精度的要求。如何在晶圆上快速找到目标芯片并同时观测到该芯片的特征实现精准定位也是业界面临的主要难题。目前光刻机(如申请号:中国专利CN201512664834.7一种用单面光刻曝光机上晶圆正反面光刻图案的对位方法)基本只能实现光刻掩模版与被光刻物体二者之间的对准;而键合机(如申请号:中国专利CN201312013119.8一种键合机台装置与键合对准的方法)也基本只能实现晶圆与被键合物体二者之间的对准等,以上对准方法只能实现两个物体之间的精确对准,难以同时实现光斑、芯片和驱动电路三者的对准。针对巨量转移实验装置的结构和系统设计,目前已经取得了一些新的进展。中国专利CN19712928B公开了一种适用于微型器件的高精度转印设备及系统,转印头可以在移动装置的控制下进行水平面和竖直面的移动,对不同规格的转印衬底进行转移,提高了转移效率,降低了生产成本。中国专利CN111584689A公开了一种MicroLED巨量转移装置及其转移方法,采用掩模光照与传送带转移实现多阵列MicroLED辐照转移,转移时位于蓝宝石衬底上的MicroLED被激光辐照转移至传送带的粘性发泡层上。该方式通过阵列化光斑的方式,提高了巨量转移装置及方法的效率。以上进展主要集中在巨量转移装置新结构的探索方面,在转移过程中,供体基底与接收基底需与激光光斑协同运动,且二者的间距与相对平行度直接影响了巨量转移的良率及精度,目前的装置设计并未考虑这一领域。
基于上述缺陷和不足,本领域急需一种高可靠、高精度和高效率的激光巨量转移MicroLED的方法和装置,来解决现有MicroLED巨量转移过程中由于光斑、粘性、驱动力过小、基底间距和响应慢等因素造成的操作良品率低、成本高、精度低、速率慢等问题,并在保证精准度之外,进一步满足低成本、易操作、高良率、高效率等需求。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种巨量转移装置、方法和设备,其目的在于,解决现有MicroLED巨量转移过程中转移速度和良品率低的问题。
为了实现上述目的,按照本发明的一个方面,提供了一种激光投影接近式巨量转移装置,包括:激光器模块、激光掩模投影光路模块、视觉模块和巨量转移模块,所述巨量转移模块包括自上而下设置的支撑层、动态释放层和粘性发泡层;其中,
所述支撑层为基底层;所述动态释放层设置在所述支撑层上,在激光的作用下,该动态释放层被烧蚀产生烧蚀气体,进而使得该动态释放层产生鼓泡;所述粘性发泡层设置在所述动态释放层上,该粘性发泡层与待转移MicroLED接触,在热刺激或者激光的作用下,该粘性发泡层内部的发泡颗粒膨胀,降低该粘性发泡层的粘性,从而实现与待转移MicroLED的剥离;
激光器模块用于发射所述激光,激光掩模投影光路模块用于将所述激光投射至动态释放层,视觉模块用于实时观测待转移MicroLED的转移过程。
进一步地,所述动态释放层采用的材料为聚酰亚胺、GaN、三氮烯聚合物、金和钛中的一种。
进一步地,所述粘性发泡层中包括发泡基体和均匀分布在该发泡基体中的发泡颗粒。
进一步地,所述发泡颗粒为发泡温度为160℃~180℃、颗粒粒径为1μm~15μm的材料。
进一步地,所述发泡颗粒的材料为阿克苏微球发泡剂JH-PG07、JH-PG16或JH-PG18。
进一步地,所述粘性发泡基体的材料为具有粘弹性的热塑性材料。
进一步地,所述支撑层的厚度为500μm~1000μm。
为了实现上述目的,按照本发明的另一个方面,提供了一种如前所述的激光投影接近式巨量转移装置中的巨量转移模块的制备方法,包括下列步骤:
S1选取硬质且透明的基底作为所述支撑层;
S2在该支撑层上旋涂所述动态释放层的溶液,固化;
S3选取粘性发泡层基体和发泡颗粒的材料,将二者混合均匀形成混合溶液,将该混合溶液旋涂在固化后的所述动态释放层上,固化,以此获得所需的巨量转移装置。
进一步地,在步骤S2中,所述固化的温度为180℃~220℃,固化时间为3小时~5小时。
进一步地,在步骤S3中,所述固化的温度为60℃~90℃,时间为10分钟~20分钟。
为了实现上述目的,按照本发明的另一个方面,提供了一种利用如前所述的激光投影接近式巨量转移装置进行单激光巨量转移的方法,包括下列步骤:
S1、将巨量转移装置设置在待转移MicroLED上方,并一一对应;
S2、将带有MicroLED阵列的转移装置,放置到热板加热到120~180℃,粘性发泡层中发泡球受热膨胀,印章和MicroLED芯片界面形成微结构,初步形成改变界面粘性;
S3、将带有制备MicroLED阵列转移印章移动到激光驱动平台上;采用单激光照射所述巨量转移装置,激光穿过所述支撑层照射在所述动态释放层,使得动态释放层烧蚀或发生相变鼓泡,巨量转移装置的粘性发泡层和待转移MicroLED界面接触面积进一步减少;
S4巨量转移装置鼓泡产生回弹,使得MicroLED完全从印章上剥离,并成功转移到接收基底上。
为了实现上述目的,按照本发明的另一个方面,提供了一种激光投影接近式巨量转移设备,包括如前任一项所述的激光投影接近式巨量转移装置以及运动平台;
所述激光器模块包括紫外激光器和红外激光器;
所述激光掩模投影光路模块包括光路系统、全反射镜、望远系统、观测相机、衰减器、半透半反镜片、匀光器、场镜和汇聚透镜系统和焦平面,其中:
所述衰减器设置在所述紫外激光器的前方,用于调节所述紫外激光器发出的激光的输出能量;所述望远系统设置在所述衰减器后方,用于将来自所述衰减器的光斑进行扩束和整形;所述匀光器设置在所述望远系统后方,用于从来自所述望远系统的光中截取一段波长稳定的光束;所述半透半反镜片在衰减器和望远系统之间,用于改变述紫外激光器和红外激光器光源的方向;所述观测相机在透半反镜片,用于观测芯片和光斑的对位情况;所述的场镜和汇聚透镜系统设置在所述透半反镜片的后方,用于将来自所述匀光器的光进行图案化和聚焦,所述运动平台设置在所述场镜和汇聚透镜系的下方。
进一步地,所述匀光器与所述望远系统之间均设置有反射镜,用于改变紫外激光器和红外激光光源光路的方向。
进一步地,所述系统中还包括场镜和汇聚透镜系统,用于汇聚和图案化紫外激光器和红外激光光源。
为了实现上述目的,按照本发明的另一个方面,提供了一种利用如前所述的激光投影接近式巨量转移装置进行双激光巨量转移的方法,包括下列步骤:
S1、将巨量转移模块设置在待转移MicroLED上方,并一一对应;
S2、在双激光组合先紫外后红外配合下,先调整红外激光器先触发,红外激光照射到巨量转移装置中的粘性发泡层,使发泡物质受热膨胀,使得MicroLED和印章初步形成微结构;
或者,在双激光组合先红外后紫外情况下,则先调整紫外激光器先触发,紫外激光照射到巨量转移装置中的动态释放层,使得动态释放层内部烧蚀,并初步形成鼓泡和气体;
S3、随后,在双激光组合先紫外后红外配合下,在一次调整紫外激光器后触发,使得动态释放层受热膨胀、或发生相变、或产生声波从而发生流动等,从而薄膜鼓起形成鼓泡,使得巨量转移装置和MicroLED界面粘附急剧减弱;
或者,在双激光组合先红外后紫外情况下,此时在调整红外激光器先触发,红外照射到巨量转移装置中的动态释放层的烧蚀气体,使得气体受热膨胀,并加热粘性发泡层中膨胀物质,从而使得鼓泡变大,使得巨量转移装置和MicroLED界面粘附急剧减弱;
S4、施加缓慢的剥离力,MicroLED被顶出直至完全与转移装置分离。
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,具备下列有益效果:
1、激光剥离:目前MicroLED大多生长在蓝宝石基底的GaN衬底上。在进行MicroLED芯片巨量转移之前,需要将GaN基LED芯片从衬底上剥离并转移到临时基板上。GaN的局部分解是依靠吸收强的光子能量,能量的大小要在GaN(3.42eV)的带隙电压以上。本发明的激光投影接近式巨量转移设备可以实现图案化激光剥离GaN工艺。通过扫描或整体照射方式完成MicroLED从原生基板到临时基板的转移。
2、巨量转移:本发明中一种激光投影接近式巨量转移设备主要服务于巨量转移工艺。本文上述中提到的多种转移方法均可在设备上实现。本发明在图章所在平面形成能量均匀分布的光斑,光斑照射在图章上,根据材料和转移方法的不同,激光与图章相互作用产生鼓泡。鼓泡为芯片转移提供驱动力,芯片被顶起导致芯片与图章界面发生分离。对于本发明的激光投影接近式MicroLED巨量转移的方法,其特征在于芯片与接收基板的间距需满足一定要求。被顶起的芯片和接收基板产生微弱的接触,限制芯片错位移动,保证了转移精度。值得注意的是,作为本发明的具体实施实例,该设备涉及的巨量转移功能不局限上文中提到的工艺方法,也同样适用于激光非接触转移和接触式转移。
3、坏点剔除:本发明中一种激光投影接近式巨量转移设备中提供了一种激光投影光斑与多运动平台对准装置。更换不同的掩模板可以得到不同图案的光斑。作为本发明的一种实例,该设备可以用于MicroLED坏点剔除工艺。将掩模板更换为单孔掩模后,可以得到一个近似点光斑。MicroLED转移到临时基板后,难免会有产生一些坏点,并且晶圆上的MicroLED芯片也有一定的坏点率。为了保证MicroLED芯片巨量转移的良率,需要先对临时基板上的坏点芯片进行剔除。本发明的设备中具备高精度光学定位对准能力并且可以形成单个小光斑对单个芯片照射实现坏点剔除。
4、本发明提供的“接近方式”激光巨量转移MicroLED的方法,其不仅仅可以通过激光快速调控印章的具有微结构的鼓泡形式、具有微结构的鼓泡高度和芯片-印章界面粘性,同时还需要匹配MicroLED与接受基底的微间距,使得芯片与接收基底从原先的无接触转成微弱接触,从而实现高精度、高可靠式转移,避免激光冲击波、芯片飞行、不对称剥离、芯片在接收基底上回弹、芯片偏转等因素对转移精度的影响,显著提高了MicroLED转移精度和效率。
5、本发明采用激光投影式系统,可以将激光光束通过掩模板投影阵列为多个单束激光,从而实现并行转移;同时采用投影的方式,使得掩模孔加工时比所需光斑尺寸同比放大一定倍数,大幅度降低了掩模板的加工难度,提高了光斑分辨率,进一步减少激光衍射效应,并可以进一步均匀化光斑形状,减少不均匀光斑能量和形状对转移精度的影响,从而大大提高巨量转移精度。
6、本发明提出一种“激光组合方式”设计,其单激光或者双激光组合下实现“冗余工艺”,即“带有微结构的鼓泡”。并可在转移过程中通过机器视觉,检测到依旧未转移MicroLED芯片,再次调控未转移芯片与转移印章间粘性力,从而将未转移芯片转移下来,为芯片转移良率提供进一步保证。
7、本发明提出一种单激光和双激光都可以使用的设备,从而突破转移芯片材料和激光吸收材料的极限性,即,可以采用“先紫后红”工艺去转移不耐高温的光敏感材料,也可以采用“先红后紫”工艺去转移耐高温的MicroLED芯片。同时也可以采用单激光工艺,可以转移大尺寸芯片。
附图说明
图1是本发明所涉及激光投影接近式MicroLED巨量转移的方法(LaserPPT)的原理图;
图2是本发明激光“投影式”设计的阵列化光斑缩小一定倍数后的尺寸说明示意图说明图。
图3是本发明所涉及“激光组合”设计方法在先“先红外激光后紫外激光”的工艺模式下的原理图;
图4是本发明所涉及“激光组合”设计方法在“先紫外激光后红外激光”的工艺模式下的原理图;
图5是本发明所涉及“激光组合”设计方法的冗余工艺的原理图;
图6是本发明“先红后紫”工艺模式下的投影接近式巨量转移装置的原理和激光时序图;
图7是本发明“先紫后红”工艺模式下的投影接近式巨量转移装置的原理和激光时序图;
图8是“先紫外激光后红外激光”的工艺模式下的巨量转移流程图;
图9是本发明提出的单激光投影接近式MicroLED巨量转移的方法与工作原理图。
图10是本发明所涉及的单激光投影接近式下的巨量转移流程图。
图11是本发明所述的激光投影接近式巨量转移设备整体布局图。
图12是本发明所述的激光掩模投影光路图。
图13是本发明所述的运动平台结构图。
在所有附图中,相同的附图标记用来表示相同的元件或结构,其中:
0101-激光光束,匀光器-0102,光学掩模板-0103,聚焦系统-0104,转移印章-0105,MicroLED-0106,支撑层-0107,动态释放层-0108,粘性发泡层-0109,接收基底-0110,红外激光-0111,紫外激光-0112,微结构-0113,具有微结构的鼓泡-0114,缓慢剥离力-0115,延时器-0116,相机光源-0117,高速相机-0118,含有带转移的Micro-LED的蓝宝石基底-0119,热释放胶层-0120,临时接收基底-0121,加热融化胶层-0122,表面改性的热释放胶层-0123,加热-0124,激光器模块-0125,激光掩模投影光路模块-0126,运动平台-0127,视觉模块-0128,激光器可调支座-0129,光学面板-0130,光路防护罩-0131,紫外激光器-0132,红外激光器-0133,光路系统-0134,全反射镜-0135,望远系统-0136,观测相机-0137,衰减器-0138,半透半反镜片-0139,匀化器-0140,接收基板-0110,成像系统-0141,焦平面-0142,龙门上晶圆运动组件-0143,龙门上晶圆运动X2轴-0144,飞行观测频闪光源-0145,龙门上晶圆运动Z2轴-0146,龙门下晶圆运动组件-0147,龙门上晶圆运动Y2轴-0148,大理石基座-0149,运动平台支架-0150,支撑底座-0151,龙门下晶圆运动Y1轴-0152,龙门下晶圆运动X1轴-0153,龙门下晶圆运动Z1轴-0154,龙门下晶圆运动转盘θ1-0155,真空吸附组件-0156,龙门上晶圆运动转盘θ2-0157,飞行观测相机-0158
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示,是本发明所涉及激光投影接近式MicroLED巨量转移的方法(LaserPPT)的原理图。如图1(a)所示,在激光光束0101经过匀光器0102进行均匀化处理后,通过可控的光学掩模板0103投影形成图案化激光阵列光斑,经过光斑缩放和聚焦系统0104,缩小一定倍数后,形成阵列化光斑精确作用于设计好的转移印章0105。如图1(b)是“接近方式”巨量转移说明,在MicroLED0106未转移之前,控制粘附在转移印章0105上的MicroLED阵列0106与接受基底间存在一个微米级别的间隔(如图1b,h1所示),并在激光作用下,调控印章产生“具有微结构的鼓泡0114”,通过微结构和鼓泡产生的“冗余”高度,接近MicroLED阵列0106与接收基底之间的间距,从而使得MicroLED阵列与接收基底相接触,此时,印章与MicroLED间粘性力大大减小,缓慢抬起转移印章,从而实现MicroLED阵列的图案化转移。
本发明的LaserPPT是根据不同激光与图章的作用原理,设计不同的印章结构和选择不同的激光组合,并通过可控的光学掩模板投影形成的图案化激光阵列光斑。同时采用“接近式”转移方法,即在未转移之前,粘附在印章上的MicroLED与接收基底间隔一个微米级别的距离,精确作用于设计好的转移印章结构,调控印章并产生一个“具有微结构的鼓泡”;通过微结构和鼓泡产生的“冗余”高度,;“冗余”具有微结构的鼓泡高度接近MicroLED与基底之间的间距(微米级别),从而可以兼顾图章接触式转印的高精度优势和激光前向转移高效率的优点,避免激光冲击波、光斑不均匀、芯片飞行、不对称剥离在接收基底上回弹等因素对转移精度的影响,显著提高了MicroLED转移精度和效率。LaserPPT方法的主要包括“激光组合方式”、“投影方式”、“接近方式”三部分设计方法,其特征在于:
所述“激光组合方式”设计主要包括红外和紫外激光及多束激光组合方式,其中多束激光可以通过多路信号脉冲延迟发生器进行控制:
1)激发一束激光作用在相应的印章上,并使印章产生“具有微结构的鼓泡”。
2)根据工况,灵活调整两束激光器触发的先后顺序,即“先紫外激光后红外激光”,“先红外激光后紫外激光”,“单紫外激光”或者“单红外激光”等工艺模式,共同作用在所述印章内部粘性发泡层和动态释放层,从而产生不同的“具有微结构的鼓泡冗余”效果,进一步的改变MicroLED和印章之间的粘性和与接收基底的间距。
3)多束激光组合方式可以同轴布局(即通过促发时间控制激光的先后顺序),也可以异轴布局(即通过移动方向控制激光的先后顺序),从而适应不同MicroLED转移场景。
所述“投影方式”设计,主要采用激光投影式光路系统,即采用光学系统将高斯分布的激光均匀化为平顶光束,并为了实现阵列化,通过光学投影的方式将掩模板上的图案缩小一定倍数,聚焦并与印章上待转移芯片对准,辐射在印章动态释放层上,这种光学投影式方法可以有效地提高激光辐射分辨率,减少衍射效应、高斯光斑不均匀等影响,并且很大程度地降低了掩模板的加工难度,并且降低激光对掩模板的照射能量密度,提高掩模板的使用寿命。
所述“接近方式”设计,主要在未转移之前,所述的粘有MicroLED的印章需要与接收基底间隔一个微米级别的距离,并在所述激光作用下,诱导印章中动态释放层和粘性发泡层,产生“具有微结构的鼓泡”,从而使得芯片与接收基底从原先的“无接触”转成“微接触”。其具体需要的间距处于动态释放层中烧蚀气体使得具有微结构的鼓泡的“冗余高度”逐渐趋于平衡阶段的高度和趋于平衡阶段的最高鼓泡高度之间,以免前期烧蚀气体在激光作用强烈鼓泡变化,带来速度冲击以及和接收基底之间的粘弹性效应。同时该设计还可以包括单/多激光投影接近式工艺,其核心是图章的形式不同,如多激光投影接近式工艺主要采用带有微发泡球粘性发泡层的印章,该种带有微发泡球粘性发泡层印章,可以在激光作用下膨胀,从而改变粘性和“具有微结构的鼓泡”高度。
本发明中一种激光投影接近式巨量转移设备可以实现以下功能:
1、激光剥离:目前MicroLED大多生长在蓝宝石基底的GaN衬底上。在进行MicroLED芯片巨量转移之前,需要将GaN基LED芯片从衬底上剥离并转移到临时基板上。GaN的局部分解是依靠吸收强的光子能量,能量的大小要在GaN(3.42eV)的带隙电压以上。本发明的激光投影接近式巨量转移设备可以实现图案化激光剥离GaN工艺。通过扫描或整体照射方式完成MicroLED从原生基板到临时基板的转移。
2、巨量转移:本发明中一种激光投影接近式巨量转移设备主要服务于巨量转移工艺。本文上述中提到的多种转移方法均可在设备上实现。本发明在图章所在平面形成能量均匀分布的光斑,光斑照射在图章上,根据材料和转移方法的不同,激光与图章相互作用产生鼓泡。鼓泡为芯片转移提供驱动力,芯片被顶起导致芯片与图章界面发生分离。对于本发明的激光投影接近式MicroLED巨量转移的方法,其特征在于芯片与接收基板的间距需满足一定要求。被顶起的芯片和接收基板产生微弱的接触,限制芯片错位移动,保证了转移精度。值得注意的是,作为本发明的具体实施实例,该设备涉及的巨量转移功能不局限上文中提到的工艺方法,也同样适用于激光非接触转移和接触式转移。
3、坏点剔除:本发明中一种激光投影接近式巨量转移设备中提供了一种激光投影光斑与多运动平台对准装置。更换不同的掩模板可以得到不同图案的光斑。作为本发明的一种实例,该设备可以用于MicroLED坏点剔除工艺。将掩模板更换为单孔掩模后,可以得到一个近似点光斑。MicroLED转移到临时基板后,难免会有产生一些坏点,并且晶圆上的MicroLED芯片也有一定的坏点率。为了保证MicroLED芯片巨量转移的良率,需要先对临时基板上的坏点芯片进行剔除。本发明的设备中具备高精度光学定位对准能力并且可以形成单个小光斑对单个芯片照射实现坏点剔除。
图2是本发明激光阵列化光斑缩小一定倍数的尺寸说明示意图。均匀化的激光光束0101经过掩模板0103形成阵列或者图案化光斑,此时图案尺寸为5×,其经过光斑缩放和聚焦系统0104,其尺寸缩小到1×在印章0105的支撑层0107(本实施例优选为透明玻璃)上。
实施例1:一种双激光组合的投影接近式巨量转移装置和方法
如图3所示,是本发明所涉及双激光组合投影接近式巨量转移方法在先红外激光作用,后紫外激光作用的“先红后紫”的工艺模式下的原理图。其中图(a)是MicroLED0106被双激光-转移印章装置捕获,实现整体MicroLED拾起的示意图,其中,印章0105由三层结构组成:支撑层0107、动态释放层0108以及粘性发泡层0119,经捕获后的MicroLED阵列0106与粘性发泡层0119紧密粘接;图(b)是将红外激光0111从支撑层0107的背侧作用于粘性发泡层0119,得到发泡颗粒膨胀后的粘性发泡层,形成微结构0112,此时MicroLED阵列0106与发泡颗粒膨胀后的粘性发泡层间接触面积明显减少,两者粘接处于临界状态;图(c)是将紫外激光0112从支撑层0107的背侧作用于动态释放层0108,动态释放层被紫外激光0108烧蚀后,产生烧蚀气体并形成鼓泡0114,鼓泡0114将改变粘性发泡层的曲率,同时改变接收基底0110距离,使得从原先的无接触变成微接触模式;图(d)在剥离力0115作用,抬起双激光-转移印章0105,并完成MicroLED阵列0106转移。该种工艺模式适用于耐高温(1-200℃)的MicroLED的转移。
如图4所示,是本发明所涉及双激光组合投影接近式巨量转移方法在先紫外激光作用,后红外激光作用的工艺模式下的原理图;图(a)是MicroLED被双激光-转移印章装置捕获,实现整体MicroLED拾起的示意图;图(b)是将紫外激光0112从支撑层0107的背侧作用于动态释放层0108,动态释放层被紫外激光0112烧蚀后,产生烧蚀气体并形成鼓泡0114,此时MicroLED阵列0106与粘性发泡层0109间接触面积减少,两者粘接处于临界状态;图(c)是将红外激光0111从支撑层0107的背侧作用于粘性发泡层0109,发泡颗粒膨胀后,明显减少MicroLED阵列0106与粘性发泡层0109间接触面积,同时使得原先被紫外激光0112烧蚀而产生气体被继续加热,动态释放层0108产生更大鼓泡0114,MicroLED阵列0106与粘性发泡层0109间粘性力大大减小,从而使得MicroLED阵列0106下落并被接收基底0110接收;图(d)在剥离力0115作用,抬起双激光-转移印章0105,并完成MicroLED阵列0106转移。该种工艺模式适用于不耐高温的MicroLED的转移。
如图5所示,是本发明所涉及双激光组合投影接近式巨量转移方法的冗余工艺的原理图,冗余工艺即用于二次转移之前没有转下来的MicroLED;图(a)是经过双激光作用后,采用机器视觉等方法观测到存在个别未转移的芯片的情况;如图(b)所示,此时则开启红外激光器,利用红外激光0111再次作用,使得原先被紫外激光0112烧蚀而产生气体被继续加热,动态释放层0108产生更大鼓泡,同时加热气体可以进一步加热粘性发泡层0109的发泡球继续膨胀,改变粘性发泡层粘性,从而将未转移芯片转移下来,以此实现MicroLED阵列0106全部成功转移到接收基底。
如图6所示,是按照本发明优选实施方式所构建的激光同轴布局模式下的双激光组合投影接近式巨量转移装置的原理图及激光时序图。图(a)是在激光同轴布局模式下的双激光组合投影接近式巨量转移装置的原理图,巨量转移装置由动态释放层0105、双激光系统、相机观测模块以及接收基底0110组成,其中,双激光系统由红外激光0111、紫外激光0112以及高速相机0118组成,红外激光0111与紫外激光0112严格同轴,根据激光时序图,系统控制红外和紫外激光的开闭;相机观测模块由相机光源0117和高速相机0118组成,用于观测激光作用后MicroLED阵列0106的转移情况。图(b)是该布局模式下的激光时序图,由高速相机0118控制红外激光0111、紫外激光0112以及相机光源0117的开启与关闭,转移时,首先开启红外激光0111,作用一段时间后,再开启紫外激光0112作用,当双激光作用完成后,控制相机光源采集图像,检查MicroLED的转移情况,若存在未转移MicroLED,则再次开启红外激光0111,使MicroLED完全成功转移。当完成一次转移后,则移动一个MicroLED的间隙距离,进行下一次转移。在该种布局模式下,适用于高精度、小规模转移的场合。
如图7所示,是按照本发明优选实施方式所构建的激光异轴布局模式下的双激光组合投影接近式巨量转移装置的原理图及激光时序图。图(a)是在激光异轴布局模式下的双激光组合投影接近式巨量转移装置的原理图,巨量转移装置由动态释放层、双激光系统、相机观测模块以及接收基底0110组成,其中,双激光系统由红外激光0111、紫外激光0112以及高速相机0118组成,红外激光0111与紫外激光0112间隔若干倍MicroLED的间隙距离Δd,根据激光时序图,系统控制红外和紫外激光的开闭;相机观测模块由相机光源0117和高速相机0118组成,用于观测激光作用后MicroLED阵列0106的转移情况。图(b)是该布局模式下的激光时序图,由高速相机0118控制红外激光0111、紫外激光0112以及相机光源0117的开启与关闭,初次转移时,首先开启红外激光0111,关闭紫外激光0112,待红外激光0111作用后,移动一个MicroLED的间隙距离Δd,此时同步开启红外激光0111和紫外激光0112,当双激光作用完成后,控制相机光源采集图像,检查MicroLED的转移情况。在这种布局模式下,适用于大规模、高效率转移的场合。
如图8所示,是本发明所提出的通过转移装置实现对MicroLED的整体拾取和选择性释放,将MicroLED从中间透明载体基底上选择性、图案化的转移到接收基底上的过程示意图。以先红外激光作用,后紫外激光作用的“先红后紫”工艺模式为例,该方法的实现通常包括以下工艺步骤:
(1)将蓝宝石基底0119上的MicroLED阵列0106按压至临时接收基底0121上,MicroLED阵列0106与热释放胶层0120粘接。
(2)利用紫外激光0112透过蓝宝石基底0119,照射于MicroLED阵列0106与蓝宝石基0119的界面处。由于MicroLED阵列0106的基底由氮化镓材料构成,氮化镓可以吸收紫外激光,发生热分解,形成液态镓和氮气。因此,被激光照射后MicroLED阵列0106与蓝宝石基底0119界面的粘附强度显著降低,可以将MicroLED阵列0106与蓝宝石基底0119分离。
(3)完成MicroLED阵列0106整体转移至临时接收基底0121上。
(4)将本发明提出的双激光-转移印章0105按压在带有MicroLED阵列0106的临时接收基底0121上。双激光-转移印章0105由支撑层0107、动态释放层0108以及粘性发泡层0109的三层结构组成。
(5)由于临时接收基底0121是起临时过渡作用,因此MicroLED阵列0106与临时接收基底0121(如热释放胶基底0702)之间的界面粘附力可以在一定作用下降低直至消失,实现对MicroLED阵列0106的释放。该种方法0123包括加热融化胶层降低粘性或者通过紫外照射胶层降低粘性等,在此不做赘述,由于临时接收基底0121与MicroLED阵列0106界面粘性减少,此时双激光-转移印章的粘性发泡层0109可以实现MicroLED阵列0106的整体转移。
(6)将带有制备MicroLED阵列0106的双激光-转移印章0105移动到激光驱动平台上。
(7)让双激光-转移印章0105上的MicroLED阵列0106与接收电路基底0708上的电极0707严格一一对应。
(8)使用红外激光0111作用于粘性发泡层0109,粘性发泡层0109内部发泡颗粒受热,得到发泡颗粒膨胀后的粘性发泡层0109,此时MicroLED阵列0106与发泡颗粒膨胀后的粘性发泡层0109间接触面积明显减少,两者粘接处于临界状态。
(9)使用紫外激光0112从玻璃基底0301的背侧作用于动态释放层0108,动态释放层0108被紫外激光0112烧蚀后,形成鼓泡0114,鼓泡0114将改变粘性发泡层的曲率,进一步减小MicroLED阵列0106与发泡颗粒膨胀后的粘性发泡层0109间接触面积,同时烧蚀动态释放层0108所产生的气体冲击MicroLED阵列0106,辅助其脱离发泡颗粒膨胀后的粘性发泡层0109。
(10)MicroLED阵列0106从发泡颗粒膨胀后的粘性发泡层0109脱落,并转移到接收基底0110相应的位置上。
(11)经过双激光作用后,采用机器视觉等方法观测是否存在个别未转移的芯片的情况;
(12)如果存在个别未转移的芯片,此时则开启红外激光器,利用红外激光0111再次作用,使得原先被紫外激光0112烧蚀而产生气体被继续加热,动态释放层0108产生更大鼓泡0114,同时加热气体可以进一步加热粘性发泡层的发泡球继续膨胀,改变粘性发泡层粘性,从而将未转移芯片转移下来,以此实现MicroLED阵列0106全部成功转移到接收基底0111;
(13)完成转移过程,抬起转移印章0105。
粘性发泡层0110中发泡颗粒选择刚开始发泡温度较低、颗粒粒径为1-15μm的材料,可以是阿克苏微球发泡剂JH-PG07、JH-PG16、JH-PG18等;粘性发泡层基体可以是高聚物聚二甲基硅氧烷(PDMS)、粘弹性等材料。
动态释放层0108可以为聚酰亚胺(PI)、金属薄膜(如金、铝)、GaN薄膜、三氮烯聚合物等。
利用激光剥离技术中的激光可以采用308nm、248nm准分子激光器,飞秒355nm等激光器。
微小间隙需要超过动态释放层0108和粘性发泡层0110产生的鼓泡高度,可以是8~50μm。
红外激光器可以是波长为808nm、1016nm的红外激光器。
紫外激光器可以是波长为308nm的紫外激光器。
上述巨量转移装置的成形方法包括下列步骤:
S1选取硬质且透明的基底作为所述支撑层;
S2在该支撑层上旋涂所述动态释放层的溶液,固化;
S3选取粘性发泡层基体和发泡颗粒的材料,将二者混合均匀形成混合溶液,将该混合溶液旋涂在固化后的所述动态释放层上,固化,以此获得所需的巨量转移装置。
固化温度不能超过发泡颗粒的开始发泡温度,的发泡颗粒与粘性发泡层溶液可以通过磁力搅拌、超声搅拌、研磨法等方式均匀混合。
本发明的主要特点是:
1)采用双激光模式,利用红外激光作用于芯片表面接触的粘性发泡层,使得粘性发泡层内部发泡颗粒受热体积变大,致使粘性发泡层粘性变小(粘性改变比~1000倍),利用紫外激光作用于动态释放层,通过烧蚀动态释放层产生气泡改变粘性发泡层表面曲率,致使MicroLED与粘性发泡层粘性力减小;在双激光辅助作用,如先红外激光作用后紫外激光作用(“先红后紫”)、先紫外激光作用后红外激光作用(“先紫后红”)等工艺模式下,通过调控转移印章与MicroLED的接触面积达到改变粘性力的效果,从而实现MicroLED的转移;
2)采用“接近式”方式,控制印章与接收基底之间的间隙,通过激光烧蚀而快速产生鼓泡微间距,从而使得芯片与接收基底从原先的无接触转成微弱接触,实现高精度、高可靠转移;
3)提供多种工艺模式,如先红外激光作用后紫外激光作用(“先红后紫”)、先紫外激光作用后红外激光作用(“先紫后红”)等工艺模式,根据不同转移工况,可灵活选用不同工艺模式,大大拓宽了工艺的适用范围,保证MicroLED转移良率和转移速率;
实施例2:
图9为本发明提出的单紫外激光投影接近式MicroLED巨量转移的方法的工作原理图。1)如图9a,带有MicroLED芯片0106的印章0105与接收基底0110保持一个微米级别的间隔,激光-鼓泡印章0106由支撑层0902,动态释放层0108和粘性发泡层0109组成;2)在加热作用下,粘性发泡层0109中的发泡球膨胀,印章0105和MicroLED芯片0106界面形成微结构0112,接触面积初步减少,粘附初步减弱;3)在激光0111照射下(图9c),印章0105中的动态释放层0108烧蚀汽化,形成鼓泡,印章0105和MicroLED芯片0106界面接触面积进一步减少,粘附急剧减弱,同时由于印章0105的具有微结构的鼓泡高度可以达到使得MicroLED芯片0106与接收基底0110产生微弱接触;4)缓慢施加剥离力0115(图9c),升起印章,使得。
图10是本发明所涉及的将MicroLED从蓝宝石基底上转移到临时接收基底上的过程示意图,该方法的实现通常需要包括如下步骤:(1)将MicroLED阵列0106按压至临时接收基底0121上。并利用紫外激光0112照射于MicroLED阵列0106。MicroLED阵列0106的氮化镓基底可以吸收紫外激光,发生热分解,形成液态镓和氮气。因此,被激光照射后MicroLED阵列0106从基底分离。(2)完成MicroLED阵列0106整体转移至临时接收基底0121上。(3)将本发明提出的印章0105按压在MicroLED阵列0106的临时接收基底0121上,并对应。由于临时接收基底0121是起临时过渡作用,因此MicroLED阵列0106与临时接收基底0121(如热释放胶基底)之间的界面粘附力可以在一定作用下降低直至消失,实现对MicroLED阵列0106的释放。(4)加热转移印章0105,发泡球受热膨胀,印章0105和MicroLED芯片0106界面形成微结构,初步形成改变界面粘性。(5)将带有制备MicroLED阵列0106的可编程弹性转移印章0105移动到激光驱动平台上。(6)打开转移过程中激光器0101,并使转移印章0105里面的动态释放层0108汽化,并产生鼓泡,推动MicroLED阵列0106与接收基底0110接触。(6)缓慢施加剥离力50,升起印章,使得MicroLED芯片0115与印章0105逐渐分层(7)完成转移,并抬起转移印章0105。
图11是按照本发明所构建的激光投影接近式巨量转移设备整体构造示意图。其主要包括激光器模块0125、激光掩模投影光路模块0126、运动平台0127和视觉模块0128,激光器模块0125安装在可调支座的底架0129上,该底架0129上还安装有光学平台,用于安装固定激光掩模投影光路模块0126;运动平台0127(优选为龙门式八轴高精度运动平台)及其控制系统紧靠激光器支架0129并排固定;视觉模块0128包括定位观测与飞行观测,其中定位观测包括一套高分辨率高放大倍数视觉模组和一套较低分辨率和较小放大倍数视觉模组,不仅可以在低倍显示视野下快速找到目标芯片,也可以在高倍显示视野下观测到目标芯片的局部特征,从而实现双目同轴观测。飞行观测在装备上集成基于频闪拍摄技术的时间分辨成像系统,频闪拍摄类似高速相机拍摄原理,是借助于频闪光源的连续闪光在极短的曝光时间来捕捉运动物体的清晰图像,频闪光源连续闪烁可以在同一帧图像里面叠加多个图像,适合拍摄运动物体的轨迹,可用于研究激光响应层界面在激光作用下的动态变化规律,实时观测芯片被转移过程,尤其用于“接近式”转移工艺中监测芯片在实际转移过程中从非接触状态到接触状态的转换,可直观判断偏角误差的来源。
图12是本发明所述激光器模块0125和激光掩模投影光路模块0126的结构图和光路系统原理图。本发明的激光投影接近式巨量转移设备中激光器主要选择红外激光、紫外激光或者两种激光组合使用。参见光路原理图,紫外激光器0132首先通过衰减器0138调节激光器光斑能量,然后通过反射镜0135进入望远系统0136,将初始光斑进行一定的扩束和整形,一方面可以降低在各个透镜上的能量密度以避免损坏透镜,另一方面可以兼顾光路传输中几何光学下的光程需求;接着使用匀化器0140在空间上对光斑进行切割并在匀化面进行叠加,对能量不均匀的初始光斑进行匀化;最后由场镜和汇聚透镜组合的成像系统0141将匀化的光斑进行收缩和聚焦,在成像系统的场镜处加入掩模组件,最终在焦平面形成能量均匀分布的自定义图案化阵列光斑,以应用于激光投影接近式巨量转移工艺。红外激光器0133采用光迁传输光路,通过半透半反镜片0139与光路系统0134集成,通过选用合适的汇聚透镜,使红外激光光斑与紫外激光光斑的焦平面0142处于同一空间位置。
图13是本发明所述的运动平台整体结构图,设备中所含八轴高精度运动平台由龙门上晶圆运动组件0143、龙门下晶圆运动组件0147、大理石基座0149、运动平台支架0150、真空吸附组件0157、支撑底座0151等组成,其中龙门下晶圆运动组件0147所含X1轴0153、Y1轴0152两个水平轴负责在图案化转移前的初始对准工作(将激光光斑和放置在接收基板上的电路基板电极对准)以及通过光栅尺实时反馈位置信息的方式保证后续的连续加工精度,所含Z1轴0154负责调节接收基板和供体晶圆上的芯片之间的基板距离,所含θ1转盘0155负责调节放置在接收基板上的电路基板电极的角度;龙门上晶圆运动组件所含X2轴0144、Y2轴0148两个水平轴负责在图案化转移前的初始对准工作(将激光光斑和放置在晶元盘上的芯片对准);所含Z2轴0146负责调节晶元盘上的加工面与激光焦平面之间的距离,所含θ2转盘0157负责调节放置在晶圆上的矩形芯片的角度。飞行观测频闪光源0145和飞行观测相机0158架设在转移基板两侧构成飞行观测模块。
通过以上设计,本方法和装备可以实现图案化激光剥离GaN工艺,通过扫描或整体照射方式完成MicroLED从原生基板到临时基板的转移;用于巨量转移工艺,通过自调平多轴随动模块承载图章和接收基板并进行相对或整体运动,激光掩模投影光路模块在焦平面形成按照一定比例进行了缩放后的投影图案光斑,实现激光转移MicroLED芯片;可以用于MicroLED坏点剔除工艺,将掩模板更换为单孔掩模后,可以得到一个近似点光斑,对临时基板上的坏点芯片进行剔除。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种激光投影接近式巨量转移装置,其特征在于,包括:激光器模块(0125)、激光掩模投影光路模块(0126)、视觉模块(0128)和巨量转移模块,所述巨量转移模块包括自上而下设置的支撑层(0107)、动态释放层(0108)和粘性发泡层(0109);其中,
所述支撑层(0107)为基底层;所述动态释放层(0108)设置在所述支撑层(0107)上,在激光的作用下,该动态释放层(0108)被烧蚀产生烧蚀气体,进而使得该动态释放层产生鼓泡;所述粘性发泡层(0109)设置在所述动态释放层(0108)上,该粘性发泡层(0109)与待转移MicroLED接触,在热刺激或者激光的作用下,该粘性发泡层(0109)内部的发泡颗粒膨胀,降低该粘性发泡层(0109)的粘性,从而实现与待转移MicroLED的剥离;
激光器模块(0125)用于发射所述激光,激光掩模投影光路模块(0126)用于将所述激光投射至动态释放层(0108),视觉模块(0128)用于实时观测待转移MicroLED的转移过程。
2.如权利要求1所述的一种激光投影接近式巨量转移装置,其特征在于,所述动态释放层(0108)采用的材料为聚酰亚胺、GaN、三氮烯聚合物、金和钛中的一种。
3.如权利要求1所述的一种激光投影接近式巨量转移装置,其特征在于,所述粘性发泡层(0109)中包括发泡基体和均匀分布在该发泡基体中的发泡颗粒。
4.如权利要求3所述的一种激光投影接近式巨量转移装置,其特征在于,所述发泡颗粒为发泡温度为160℃~180℃、颗粒粒径为1μm~15μm的材料。
5.如权利要求3或4所述的一种激光投影接近式巨量转移装置,其特征在于,所述发泡颗粒的材料为阿克苏微球发泡剂JH-PG07、JH-PG16或JH-PG18。
6.如权利要求3或4所述的一种激光投影接近式巨量转移装置,其特征在于,所述粘性发泡基体的材料为具有粘弹性的热塑性材料。
7.如权利要求1所述的一种激光投影接近式巨量转移装置,其特征在于,所述支撑层的厚度为500μm~1000μm。
8.一种权利要求1-7任一项所述的激光投影接近式巨量转移装置中的巨量转移模块的制备方法,其特征在于,包括下列步骤:
S1选取硬质且透明的基底作为所述支撑层;
S2在该支撑层上旋涂所述动态释放层的溶液,固化;
S3选取粘性发泡层基体和发泡颗粒的材料,将二者混合均匀形成混合溶液,将该混合溶液旋涂在固化后的所述动态释放层上,固化,以此获得所需的巨量转移装置。
9.如权利要求8所述的制备方法,其特征在于,在步骤S2中,所述固化的温度为180℃~220℃,固化时间为3小时~5小时。
10.如权利要求8所述的制备方法,其特征在于,在步骤S3中,所述固化的温度为60℃~90℃,时间为10分钟~20分钟。
11.一种利用权利要求1-7任一项所述的激光投影接近式巨量转移装置进行单激光巨量转移的方法,其特征在于,包括下列步骤:
S1、将巨量转移装置设置在待转移MicroLED上方,并一一对应;
S2、将带有MicroLED阵列的转移装置,放置到热板加热到120~180℃,粘性发泡层中发泡球受热膨胀,印章和MicroLED芯片界面形成微结构,初步形成改变界面粘性;
S3、将带有制备MicroLED阵列转移印章移动到激光驱动平台上;采用单激光照射所述巨量转移装置,激光穿过所述支撑层照射在所述动态释放层,使得动态释放层烧蚀或发生相变鼓泡,巨量转移装置的粘性发泡层和待转移MicroLED界面接触面积进一步减少;
S4巨量转移装置鼓泡产生回弹,使得MicroLED完全从印章上剥离,并成功转移到接收基底上。
12.一种激光投影接近式巨量转移设备,其特征在于,包括权利要求1~7任一项所述的激光投影接近式巨量转移装置以及运动平台(0127);
所述激光器模块(0125)包括紫外激光器(0132)和红外激光器(0133);
所述激光掩模投影光路模块(0126)包括光路系统(0134)、全反射镜(0135)、望远系统(0136)、观测相机(0137)、衰减器(0138)、半透半反镜片(0139)、匀光器(0140)、场镜和汇聚透镜系统(0141)和焦平面(0142),其中:
所述衰减器(0138)设置在所述紫外激光器(0132)的前方,用于调节所述紫外激光器(0132)发出的激光的输出能量;所述望远系统(0136)设置在所述衰减器(0138)后方,用于将来自所述衰减器(0138)的光斑进行扩束和整形;所述匀光器(0140)设置在所述望远系统(0136)后方,用于从来自所述望远系统(0136)的光中截取一段波长稳定的光束;所述半透半反镜片(0139)在衰减器(0138)和望远系统(0136)之间,用于改变述紫外激光(0132)光源和红外激光器(0133)光源的方向;所述观测相机(0137)在透半反镜片(0139),用于观测芯片和光斑的对位情况;所述的场镜和汇聚透镜系统(0141)设置在所述透半反镜片(0139)的后方,用于将来自所述匀光器的光进行图案化和聚焦,所述运动平台(0127)设置在所述场镜和汇聚透镜系(0141)的下方。
13.如权利要求12所述的一种激光投影接近式巨量转移设备,其特征在于,所述匀光器与(0140)所述望远系统(0136)之间均设置有反射镜(0139),用于改变紫外激光器(0132)和红外激光光源(0133)光路的方向。
14.如权利要求12或13所述的一种激光投影接近式巨量转移设备,其特征在于,所述系统中还包括场镜和汇聚透镜系统(0141),用于汇聚和图案化紫外激光器(0132)和红外激光光源(0133)。
15.一种利用权利要求12-14任一项所述的激光投影接近式巨量转移装置进行双激光巨量转移的方法,其特征在于,包括下列步骤:
S1、将巨量转移模块设置在待转移MicroLED上方,并一一对应;
S2、在双激光组合先紫外后红外配合下,先调整红外激光器先触发,红外激光照射到巨量转移装置中的粘性发泡层,使发泡物质受热膨胀,使得MicroLED和印章初步形成微结构;
或者,在双激光组合先红外后紫外情况下,则先调整紫外激光器先触发,紫外激光照射到巨量转移装置中的动态释放层,使得动态释放层内部烧蚀,并初步形成鼓泡和气体;
S3、随后,在双激光组合先紫外后红外配合下,在一次调整紫外激光器后触发,使得动态释放层受热膨胀、或发生相变、或产生声波从而发生流动等,从而薄膜鼓起形成鼓泡,使得巨量转移装置和MicroLED界面粘附急剧减弱;
或者,在双激光组合先红外后紫外情况下,此时在调整红外激光器先触发,红外照射到巨量转移装置中的动态释放层的烧蚀气体,使得气体受热膨胀,并加热粘性发泡层中膨胀物质,从而使得鼓泡变大,使得巨量转移装置和MicroLED界面粘附急剧减弱;
S4、施加缓慢的剥离力,MicroLED被顶出直至完全与转移装置分离。
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