CN116508142A - 具有高生产率的批量转移工具 - Google Patents

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Abstract

描述了用于微型器件阵列的高密度转移的批量转移工具和方法。在一个实施方案中，批量转移工具包括与主平移轨道联接的多个铰接式转移头组件，其中每个铰接式转移头组件能够沿着该主平移轨道在供体衬底台与接收衬底台之间平移。

Description

具有高生产率的批量转移工具
背景技术
技术领域
本文所述的实施方案涉及用于转移微型器件的系统和方法。
背景技术
集成和封装问题是微型器件商业化的主要障碍之一，这些微型器件为诸如射频(RF)微机电系统(MEMS)微型开关、发光二极管(LED)、MEMS或基于石英的振荡器。
用于转移器件的传统技术诸如“直接印刷”和“转移印刷”包括通过晶圆键合从转移晶圆转移到接收晶圆。在直接印刷和转移印刷技术的传统和变化形式中，在将器件键合到接收晶圆上之后，将转移晶圆与器件解键合。此外，在该转移过程中涉及具有器件阵列的整个转移晶圆。
在一种工艺变化形式中，使用包括静电转移头阵列的转移工具来拾取微型器件阵列并将其从载体(供体)衬底转移到接收衬底。在此类具体实施中，转移头根据静电夹持器的原理进行操作，使用相反电荷的吸引来拾取微型器件。在特定具体实施中，已建议使用静电转移头阵列，以用微型LED器件阵列填充显示器背板，其中执行顺序拾取和放置转移操作，以用来自不同供体衬底的多个不同彩色发射微型LED填充显示器背板。工具的循环时间由从一次拾取到下一次拾取的平均时间确定，包括用于检查、维护等的任何停机时间。
发明内容
描述了用于微型器件阵列的高密度转移的批量转移工具和方法。根据实施方案，可通过结合多个铰接式转移头组件和多个转移通道的各种组合来提高工具吞吐量，所述多个转移通道可具有多种构型，包括线性构型、环形构型以及它们的组合。
在一个实施方案中，批量转移工具(MTT)包括接收衬底台、供体衬底台、主平移轨道和与主平移轨道联接的多个铰接式转移头组件。每个铰接式转移头组件可以能够沿着主平移轨道在供体衬底台与接收衬底台之间平移。各种附加子系统或站可沿主平移轨道定位，或可定位到主平移轨道，诸如清洁站、微型拾取阵列(MPA)装载站、检查站等。
在一个实施方案中，MTT包括多个子系统，这些子系统包括供体衬底台、放置前检查站、接收衬底台和放置后检查站。MTT可另外包括一个或多个铰接式转移头组件和运动系统，该运动系统用以将一个或多个铰接式转移头组件以环路顺序定位在多个子系统上。同样，可集成附加的子系统，诸如清洁站或MPA装载站。各种子系统也可以组合到单个站中。
附图说明
图1A至图1B是根据实施方案的批量转移工具组件的示意图。
图2是根据实施方案的安装到铰接式转移头组件上的微型拾取阵列和枢转安装件的等距视图。
图3是根据实施方案的批量转移工具组件的示意性顶视图。
图4A是根据实施方案的由微型拾取阵列装载站的环形支撑结构支撑的微型拾取阵列的示意性俯视图。
图4B是根据实施方案的由微型拾取阵列装载站的多个支撑结构支撑的微型拾取阵列的示意性俯视图。
图4C是根据实施方案的由一个或多个支撑结构支撑的微型拾取阵列的示意性横截面侧视图。
图5是根据实施方案的利用多个铰接式转移头组件转移多组LED的顺序的处理流程。
图6A至图6D是根据实施方案的利用多个铰接式转移头组件转移多组LED的顺序的示意性横截面侧视图。
图7是示出根据实施方案的为了提高吞吐量而添加多个铰接式转移头组件和转移通道的图示。
图8是根据实施方案的包括布置在环路架构中的多个子系统的MTT的示意性俯视图。
图9是根据实施方案的包括多个臂的MTT的示意性俯视图，所述多个臂可定位在布置成环路架构的多个子系统上。
具体实施方式
实施方案描述了批量转移工具(MTT)组件和操作方法，其能够利用多个铰接式转移头组件从一个或多个供体衬底拾取高密度的微型器件并将微型器件组放置到一个或多个接收衬底上。根据实施方案，可通过结合多个铰接式转移头组件和多个转移通道的各种组合来提高工具吞吐量。
在一个实施方案中，每个铰接式转移头组件承载微型拾取阵列(MPA)，根据MPA的尺寸和接收衬底的规格，该微型拾取阵列可包括数千个单独的转移头。根据实施方案的转移头可被设计成用于各种操作模式。例如，转移头可包括用于拾取和放置的弹性体接触表面，包括真空孔，或根据静电原理操作，以便产生更高的夹持压力和减小的尺寸。转移头可包括台面结构，以为转移头提供局部接触点。静电转移头可以是单极的或多极的(例如，双极等)。例如，在目标衬底(例如供体、接收、显示器)未保持在参考电压的情况下，可利用多极转移头来减轻残余电荷累积或提供电荷差。
在以下描述中，具体参考用于转移微型发光二极管(LED)的工具和方法来描述各种实施方案。应当理解，MTT和顺序也可应用于其他应用，以提高器件群，特别是微型器件的吞吐量。如本文所用，术语“微型”器件或“微型”LED可以指根据实施方案的某些器件或结构的描述性尺寸。如本文所用，术语“微型”是指1μm至300μm的尺度。例如，每个微型器件可具有1μm至300μm、1μm至100μm或更小的最大长度或宽度。在一些实施方案中，微型LED可具有20μm、10μm或5μm的最大长度和宽度。然而，应当理解，本发明的实施方案未必受此限制，实施方案的特定方面可以适用于更大和可能更小的尺度。
在一个方面，实施方案描述了一种MTT，其中多个铰接式转移头组件以固定间距附接到同一个主平移轨道或滑架，所述固定间距可以是母衬底(例如显示器玻璃)上的最终产品间距的倍数。在此类实施方案中，铰接式转移头组件可从相同或不同供体衬底(例如uLED供体)按顺序拾取，在检查站上按顺序扫描，并且按顺序或同时放置到母衬底的不同区域上或不同的接收衬底上。这会增加工具的循环时间，但也将通过减小进行多次转移所需的总行进距离来提高工具的吞吐量。在另一个方面，可在MTT中安装多个供体衬底保持器。每个供体衬底保持器可具有在x、y和θ(旋转)方向上移动的能力。这将允许多个铰接式转移头组件同时拾取，这可减少工具的非生产性时间并减少工具的循环时间。例如，供体衬底台可以是能够调节的，以用于不同供体衬底的粗略对准，而每个铰接式转移头组件进一步能够在六个运动度上调节，以用于精细对准。在一个实施方案中，第一组铰接式转移头组件附接到与主平移轨道联接的第一滑架，并且第二组铰接式转移头组件附接到与主平移轨道联接的第二滑架。使用单独的滑架可减小供体衬底保持器中的一者所需的运动自由度。为了减少循环时间和行进距离，进一步扩展是使工具仅填充接收衬底的一半(最接近供体衬底的一半)。一旦第一半完成，可将接收衬底旋转并带回至相同或不同的工具以处理另一半。
根据实施方案，可安装一个或多个配重，其以与铰接式转移头组件相反的运动移动。可对运动轨迹进行匹配，使得来自配重的惯性抵消来自铰接式转移头组件(连同附接的保持器、马达和轴承，以及任何其他运动子系统，诸如复检相机)的惯性。此类配置可减少调节时间(工具达到位置稳定所花费的时间)和总循环时间。进一步的扩展是结合实施单拾取多放置(SPMP)，其中每个转移头组件将按顺序将微型器件的一部分释放到接收衬底的不同位置上，或不同的接收衬底上。
在另一个实施方案中，MTT子系统可布置成环路架构(例如圆形、椭圆形等)。在环路架构中，具有多个铰接式转移头组件的转盘可精确地旋转。每个铰接式转移头组件可位于特定站上方，例如供体衬底(或MPA装载)、放置前检查站(例如面向上的检查相机和/或线扫描相机)、接收衬底(例如母玻璃)、放置后检查站(例如面向上的检查相机和/或线扫描相机)或清洁站。转盘可在每个循环递增。因此，MTT的循环时间可包括运动时间加上离开各个站的最长步骤(例如，在接收衬底上的放置操作)。与线性系统相比，此类工具架构可具有短得多的循环时间，因为所有站或子系统操作都是流水线式的，而不是串联执行。环路架构的各种扩展包括在转盘上具有并排的两个铰接式转移头。另一扩展是在接收衬底的相对侧上包括两个转盘。
在各种实施方案中，参照附图来进行描述。然而，可在不具有这些特定细节中的一者或多者的情况下或与其他已知的方法和构造组合地实践某些实施方案。在以下的描述中，示出许多具体细节诸如特定构型、尺寸和工艺等，以提供对实施方案的透彻理解。在其他实例中，尚未特别详细地描述众所周知的过程和制造技术，以便不会不必要地模糊实施方案。整个说明书中所提到的“一个实施方案”是指结合实施方案所描述的特定特征、结构、构造或特性被包括在至少一个实施方案中。因此，整个说明书中多处出现短语“在一个实施方案中”不一定是指相同的实施方案。此外，特定特征、结构、构造或特性可以任何适当的方式组合在一个或多个实施方案中。
图1A至图1B是根据实施方案的批量转移工具100的示意图。批量转移工具100可包括一个或多个铰接式转移头组件200，每个组件用于从由供体衬底台104保持的载体(供体)衬底拾取微型器件阵列，并用于将微型器件阵列转移和释放到由接收衬底台106保持的接收衬底(例如母玻璃)上。在一个实施方案中，检查站121子系统位于供体衬底台104与接收衬底台106之间。例如，这可包括面向上的检查相机120和/或线扫描相机122。以此方式，当铰接式转移头组件200在供体衬底台104与接收衬底台106之间移动时，可以检查铰接式转移头组件200(例如，承载一组微型器件的微型拾取阵列)的下侧，以验证转移操作的功效。在一个实施方案中，面向上的检查相机120可用于识别微型拾取阵列103(MPA，见图2)或铰接式转移头组件200的其他部分上的基准点(例如，编码器)，这可触发线扫描相机122拼接MPA底表面的图像，以识别由MPA保持的微型器件存在还是不存在，以及微型器件从转移头阵列的偏移。MTT 100可另外包括清洁站116和MPA装载站112。例如，清洁站116可包括用于清洁或去除MPA中的碎屑或微型器件的衬底。此类衬底可包括粘性涂层，或者静电图案。MPA装载站112可包括多个暂存区域，以供应或替换MPA。批量转移工具100和铰接式转移头组件200的操作可至少部分地由计算机108控制。
现在参考图2，其示出了根据一个实施方案的铰接式转移头组件200的透视图。铰接式转移头组件200可用于批量转移工具100中，以使用由枢转安装组件300支撑的微型拾取阵列(MPA)103将微型器件转移到衬底(例如，接收衬底或供体衬底)或从衬底转移微型器件。枢转安装组件300可包括支撑结构(例如基座)302、枢转平台304和多个弹簧臂306，并且支撑静电转移头阵列115的MPA 103安装在枢转平台304上。在一个实施方案中，枢转安装组件300可包括柔性电路308以与位于铰接式转移头组件200内附近的印刷电路板(PCB)通信，从而通过限制信号必须行进的距离来减少信号劣化。
在一个实施方案中，MPA 103包括转移头阵列115。在一个具体实施方案中，每个转移头根据静电原理进行操作，以拾取和转移相应的微型器件。或者，每个转移头可包括弹性体表面，以利用范德华力拾取和转移相应的微型器件。在一个实施方案中，每个转移头具有局部接触面，其特征在于在x-维度和y-维度上的最大尺寸为1μm至300μm。在一个实施方案中，每个转移头接触表面具有1μm至100μm或更小的最大横向尺寸。在一些实施方案中，每个转移头接触表面具有20μm、10μm或5μm的最大长度和宽度。类似地，每个微型器件诸如LED或芯片可具有1μm至300μm或1μm至100μm的最大横向尺寸，诸如20μm、10μm或5μm。铰接式转移头组件200可包括一些特征，所述特征允许在MPA装载站处交换MPA并用于将电压递送到转移头以便于使用静电力拾取微型器件和/或使用静电力将MPA 103保持到枢转平台304上。
参照图1A至图1B和图2，计算机108可控制MTT 100的铰接式转移头组件200的操作。例如，铰接式转移头组件200可包括致动器组件，该致动器组件用于基于从MTT 100的各种传感器接收到的反馈信号以至少六个自由度(例如，翻转、倾斜、旋转以及沿x、y和z方向的运动)调节由转移头组件保持的MPA 103。计算机108还可控制马达和滑架202的运动，以使铰接式转移头组件200沿主平移轨道110(例如，x方向)在供体衬底台104和接收衬底台106以及清洁站116和MPA装载站112上方平移。在图1A所示的具体实施方案中，每个铰接式转移头组件200附接到可由马达驱动的同一滑架202。在图1B所示的具体实施方案中，可将铰接式转移头组件200的集合附接到相应的滑架202，每个滑架由单独的马达独立地驱动。或者，每个铰接式转移头组件200可具有其自己的相应滑架202和马达，以进行独立运动。在一个实施方案中，包括面向上的检查相机120和/或线扫描相机122的检查站可沿着主平移轨道110位于供体衬底台104与接收衬底台106之间。可在例如批量转移工具100的结构部件与铰接式转移头组件200、供体衬底台104、接收衬底台106、清洁站116和MPA装载站112之间设置附加致动器，以提供这些子组件中的一者或多者沿x、y或z方向的运动。例如，台架可支撑铰接式转移头组件200并使铰接式转移头组件200例如在平行于主平移轨道110的运动轴线的方向上沿上梁或侧轨移动。因此，由转移头组件200支撑的MPA 103上的转移头阵列和目标衬底(例如，由供体衬底台104或接收衬底台106支撑)可在所有三个空间维度内相对于彼此精确地移动。
根据实施方案的铰接式转移头组件200可为MPA 103的小移动提供可忽略的横向或纵向连带运动，例如，围绕中性位置小于约5mrad的运动。在一个实施方案中，铰接式转移头组件包括翻转-倾斜组件210和安装在翻转-倾斜组件210下方的压电台组件250。翻转-倾斜组件210与压电台组件250一起可提供六个运动度。具体地，翻转-倾斜组件210可提供翻转(θx)和倾斜(θy)，其中压电台组件250提供z运动、x运动、y运动和旋转(θz)。在所示的具体实施方案中，安装板280固定在压电台组件250下面。可使用多种方式将枢转安装组件300安装到安装板280上，诸如使用突片或唇缘将枢转安装组件压靠在转移头组件200上、粘结、真空、静电夹持或弹簧针阵列板。可使用合适的技术诸如静电夹具、真空或机械夹将MPA103安装在枢转安装组件300的枢转平台304上。在一个实施方案中，使用静电夹具将MPA103安装到枢转平台304上以产生强保持力，其可被关闭，以用MPA装载站112进行MPA更换。
现在参见图3，其提供了根据一个实施方案的MTT 100组件的示意性俯视图。具体地，MTT 100是线性组件，具有邻近或沿着主平移轨道110定位的各种站或子组件。如图所示，批量转移工具100可包括接收衬底台106，其可保持一个或多个接收衬底150，诸如用于显示应用的母玻璃。接收衬底150可被图案化为多个区域152，例如，这些区域可对应于独立的最终产品区域(例如，显示面板)，这些最终产品区域可被刻划或剥离，以由相同的接收衬底150形成多个产品。可使用多种技术(包括重力、夹具、真空等)将接收衬底150固定到接收衬底台106上。类似地，可使用多种技术(包括重力、夹具、真空等)将供体衬底固定到供体衬底台104上。
如图3所示，MTT 100可包括一个或多个供体衬底台104。对于微型LED转移，供体衬底可以是包括数千个微型LED的图案化晶圆，这些微型LED已经过处理，使它们准备好用铰接式转移头组件200拾取并转移到接收衬底。每个供体衬底台可任选地在x、y和/或θ方向中的任一或全部方向上移动。或者，不同的供体衬底台104可具有不同的自由度。例如，在包括两个供体衬底台的情况下，它们中的至少一个可以至少两个运动自由度移动，包括平行于主平移轨道110的纵向轴线135的方向(例如x方向)。这允许两个相邻的供体衬底台104与铰接式转移头组件粗略对准。或者，可将铰接式转移头组件200附接到不同的滑架202上，或者可将铰接式转移头组件200的集合/组附接到不同的滑架202上，以去除两个供体衬底台104的自由度(例如，x方向)，从而简化工具。可将每个供体衬底台104任选地固定到供体衬底台平移轨道105上，所述供体衬底台平移轨道能够在与主平移轨道110直接重叠的可操作位置与远离主平移轨道110的不可操作位置之间平移。在示例性具体实施中，每个供体衬底台平移轨道105在与纵向轴线135正交的方向(例如，y方向)上。此类y运动可以是供体衬底台的x、y和/或θ方向自由度的附加或部分。因此，在示例性实施方案中，除了能够沿着供体衬底台平移轨道105平移之外，供体衬底台还可在y方向上移动。出于多种原因，可包括多个供体衬底台104，诸如在转移顺序或多个铰接式转移头组件200可从多个供体衬底拾取的转移顺序中使用另一个供体衬底的同时装载新的供体衬底。
在图3所示的具体实施方案中，四个铰接式转移头组件200被示为与主平移轨道110联接，并能够沿主平移轨道110在供体衬底台104与接收衬底台106之间平移。虽然示出了四个铰接式转移头组件200，但这是示例性的，并且实施方案不限于特定的数量。在一个实施方案中，铰接式转移头组件200与主平移轨道(例如，在滑架202上)以彼此固定的间距联接。另外，铰接式转移头组件200可与滑架202以固定间距联接，并且在多个滑架承载多个铰接式转移头组件202的情况下，多个滑架可独立地移动。例如，此固定间距可对应于接收衬底150上的多个区域152，其也可对应于最终产品间距。例如，每个区域152可对应于可从接收衬底150(例如母玻璃)刻划或剥离的显示面板。或者，铰接式转移头组件可利用不同滑架202与平移轨道联接，或者铰接式转移头组件的集合/组可附接到不同的滑架上。
再次参照图1B，在所示实施方案中，两个铰接式转移头组件200附接到相应的滑架202上。在示例性使用中，第一和第三铰接式转移头组件可同时定位在图3的两个供体衬底台104上方。此外，可独立地调节用于第一和第三铰接式转移头组件202的相应滑架202位置。以此方式，这可释放供体衬底台104中的一者的自由度(例如，x平移)，从而进一步简化工具。一旦执行拾取操作，第二和第四铰接式转移头组件200可独立地定位在两个供体衬底台104上方，以进行第二拾取操作。
根据实施方案的MTT 100可任选地包括清洁站116。清洁站116可任选地能够沿着清洁站平移轨道117在与主平移轨道110直接重叠的清洁位置与远离主平移轨道110的非清洁位置之间平移。以此方式，铰接式转移头组件200可定位在清洁站116上方。清洁站116可任选地在x、y和/或θ方向中的任一方向或所有方向上移动。清洁站116可包括用于清洁或去除MPA中的碎屑或微型器件的清洁衬底。此类清洁衬底可包括粘性涂层，或者静电图案。类似于供体衬底台104，清洁站116可使用多种技术固定清洁衬底，包括重力、夹具、真空等。包括清洁站116可允许将维护站直接集成到转移顺序路径中，并减少停机时间。虽然示出了直的清洁站平移轨道117，但这不是必需的，并且清洁站平移轨道117可以是弯曲的，等等。
根据实施方案，在MTT 100中可包括一个或多个检查站121。例如，检查站可包括面向上的检查相机120和/或线扫描相机122。在一个实施方案中，多个铰接式转移头组件200能够沿着主平移轨道110平移并可直接在检查站121上方平移。检查站121可处于固定位置，但其也可以能够在x、y和/或θ方向中的任一方向或全部方向上平移和/或移动。在操作中，面向上的检查相机120可用于识别微型拾取阵列103或铰接式转移头组件200的其他部分上的基准点(例如，编码器)，这可触发线扫描相机122拼接MPA 103的底表面的图像。在从供体衬底拾取之后，图像可识别由MPA103保持的微型器件存在还是不存在，以及微型器件从转移头阵列的偏移。铰接式转移头组件200定位在接收衬底上方时，该信息可用于确定是否继续进行放置顺序，或计算放置偏移。或者，该信息可用于触发清洁站116的清洁操作或将MPA103与MPA装载站112互换。一旦放置已经发生，然后铰接式转移头组件200就可朝供体衬底台104平移返回，以进行后续拾取操作。在该平移期间，铰接式转移头组件200然后可再次直接在检查站121上方行进，在此处再次扫描MPA 103的底表面。由此得到的信息同样可用于确定是否继续进行下一个拾取操作、触发清洁站116的清洁操作，或将MPA 103与MPA装载站112互换。
根据实施方案，MTT可包括能够平行于纵向轴线135平移的配重140。配重可包括单个配重或多个配重。配重140可与主平移轨道110联接，或与位于主平移轨道110附近的单独的配重平移轨道142联接。例如，配重平移轨道142可在主平移轨道110的上方、下方或相对侧上，以用于重量平衡。在一个实施方案中，配重联接到在主平移轨道110的相对侧上的配重平移轨道142。在这种构造中，它们的质心可与纵向轴线135和多个铰接式转移头组件等重合。沿着配重平移轨道142布置可另外有助于避免与沿着主平移轨道110的其他系统发生碰撞，并且仍允许配重抵消来自铰接式转移头组件和复检相机的惯性，并减少调节时间。配重可以能够沿着主平移轨道110或配重轨道142独立地平移。因此，可将配重140和多个铰接式转移头组件200连接到单独的马达和附接到它们各自的平移轨道上的滑架。另外，复检相机130可与主平移轨道110联接，并同样能够沿着主平移轨道110独立地平移，例如使用单独的马达和滑架。配重140可被安装成在与铰接式转移头组件200以及复检相机130相反的方向上移动，以抵消来自铰接式转移头组件和复检相机130的惯性，并减少调节时间。复检相机130可用于在微型器件转移之前和/或之后检查接收衬底150。该信息可用于进一步验证转移顺序并检测错误或者错放或未转移的微型器件。
仍然参考图3，MPA装载站112可任选地能够沿着装载站平移轨道113在与主平移轨道110直接重叠的装载位置与远离主平移轨道110的非装载位置之间平移。以此方式，铰接式转移头组件200可定位在MPA装载站112上方。虽然示出了直的装载站平移轨道113，但这不是必需的，并且装载站平移轨道113可以是弯曲的，等等。MPA装载站112可任选地在x、y和/或θ方向中的任一方向或全部方向上移动。在一个实施方案中，MPA装载站112包括多个支撑结构，这些支撑结构可被升高到MPA装载站的基座结构上方，以接收或供给MPA 103。MPA装载站112也可以是可旋转的，以便将特定MPA 103或支撑结构定位在铰接式转移头组件200下方。
现在参考图4A至图4C，其提供了由MPA装载站112的一个或多个支撑结构118支撑的MPA 103的示意性俯视图和横截面侧视图。在图4A所示的实施方案中，MPA 103可由环形支撑结构118支撑。在图4B所示的实施方案中，MPA 103可由多个支撑结构118支撑，所述支撑结构可被成形为柱、壁等。图4C是沿图4A或图4B的线C-C截取的示意性横截面侧视图。如图4C所示，一个或多个支撑结构118可相对于MPA装载台112的基座结构109升高。例如，这可通过可升高和降低的伸缩柱、壁等来实现。在一个实施方案中，一个或多个真空通道119可任选地形成在支撑结构118中，并任选地形成在基座结构109中，以提供吸力来帮助将MPA103固定在支撑结构118上。能够利用支撑结构118升高和降低MPA 103可允许包括转移头115的MPA 103的有效表面保持免受潜在污染。
应当理解，根据实施方案的转移顺序可以多种顺序并使用站或子系统的多种组合来进行。图5是根据实施方案的利用多个铰接式转移头组件转移多组LED的顺序的处理流程。图6A至图6D是根据实施方案的利用多个铰接式转移头组件转移多组LED的顺序的示意性横截面侧视图。为了清楚和简明，下面对图5的处理流程的描述是关于图6A至图6D中所示的顺序进行的。特别地，图5和图6A至图6D中所示的处理顺序示出了多个铰接式转移头组件200与配重140和复检相机130的互操作性。应当理解，所示出的顺序是示例性的，并且MTT100可以其他复杂顺序操作。具体而言，虽然针对每个铰接式转移头组件200描述了顺序拾取操作，但多个铰接式转移头组件200可同时从多个供体衬底拾取，如先前关于图3所述。
参照图6A，在操作5010处，利用第一铰接式转移头组件200A从第一供体衬底拾取第一组LED(或其他微型器件)。在该处理顺序中，多个铰接式转移头组件200被标记为200A、200B、200C、200D。这可包括在主平移轨道110下方平移供体衬底台104。然后第一铰接式转移头组件200A使MPA 103转移头115与供体衬底上的多个LED接触，以从供体衬底拾取第一组LED。仍参考图6A，在供体衬底台104上方平移第一铰接式转移头组件200的运动可伴随复检相机130在将接收LED的接收衬底150上的区域152上方的同时移动。在所示的具体实施方案中，复检相机130位于区域152上方，第四铰接式转移头组件200D将向该区域转移LED。这可在已拾取所有LED之后最小化复检相机130的总转移距离，但实施方案不限于此操作方式。另外，配重140可沿主平移轨道110或配重平移轨道142平移到一位置，以抵抗铰接式转移头组件200A至200D以及复检相机130的运动。为了清楚起见，配重平移轨道142和纵向轴线135仅在图6A中示出，并且不包括在图6B至图6D中。
在操作5020处，第二铰接式转移头组件200B定位在相同的供体衬底和供体衬底台104上方，并与供体衬底接触以拾取第二组LED。如图6B所示，这可伴随着将复检相机定位在将从第三铰接式转移头组件200C接收LED的接收衬底150上的区域152上方。另外，配重140可沿主平移轨道110或配重平移轨道142移动与铰接式转移头组件200A至200D相等但相反的距离。
图6C示出了该顺序的延续，其中第三铰接式转移头组件200C已拾取第三组LED，并且现在第四铰接式转移头组件200D正在拾取第四组LED。类似地，复检相机现在可定位在将从第一铰接式转移头组件200A接收LED的接收衬底150上的区域152上方。另外，配重140可沿主平移轨道110或配重平移轨道142移动与铰接式转移头组件200A至200D相等但相反的距离。
现在参照图6D，在操作5030处，多个铰接式转移头组件200A、200B、200C、200D沿着主平移轨道110朝向接收衬底150平移。在该平移期间，铰接式转移头组件200A、200B、200C、200D中的一者或多者或全部可在检查站121上方平移。还可能的是，在拾取多组LED的先前操作期间，铰接式转移头组件中的一者或多者已在检查站121上方平移并由其检查。例如，这示出在图6C中，这可以进一步减小沿着主平移轨道110行进的总距离。
仍参考图6D，在操作5040处，多个铰接式转移头组件200A、200B、200C、200D然后可定位在接收衬底150的相应的单独区域152上方，并且然后可在操作5050处将不同组的LED放置到接收衬底150的不同区域152上。这种放置可按顺序进行，或者同时进行，以提高吞吐量。
图6A至图6D中所示的处理顺序可以多种方式进行修改。例如，多个铰接式转移头组件可从保持在相应供体衬底台104上的多个不同供体衬底拾取。可以按顺序或同时从多个供体衬底台进行拾取。在一个实施方案中，第一和第三铰接式转移头组件200A、200C同时从两个不同的供体衬底台104拾取，随后平移，并利用第二和第四铰接式转移头组件200B、200D从相同的供体衬底台104拾取。放置也可以按顺序或同时进行。在一个实施方案中，铰接式转移头组件中的一者或多者具有单个拾取操作，随后在接收衬底150的相同或不同区域152上进行多个放置操作。
根据实施方案，可通过结合多个铰接式转移头组件200和多个转移通道的各种组合来提高MTT 100吞吐量。这在图7中示意性地示出，其中左下图示是包括单个供体衬底保持器104、检查站121和铰接式转移头组件200的MTT的图示。如图所示，可通过添加更多铰接式转移头组件200或更多转移通道来提高吞吐量。可通过从不同侧填充接收衬底台106和/或从接收衬底台106的相同侧添加平行转移通道(以及因此主平移轨道)来添加转移通道。因此，虽然关于图1A至图6D描述和示出的实施方案是关于来自接收衬底台106的单侧的单个转移通道(和主平移轨道)作出的，但实施方案也可应用于具有多个转移通道和位于接收衬底台106的一侧或多侧(例如，相对侧)上的不同数量的铰接式转移头组件的MTT系统。
现在参考图8，其提供了根据一个实施方案的MTT 100组件的示意性俯视图，该组件包括布置在环路架构中的多个子系统(或站)。例如，环路可以是圆形、椭圆形等，其中一个或多个铰接式转移头组件200可在不同的子系统上方按顺序移动或旋转就位。具体地，图8示出了包括以环路架构布置的两组子系统(或站)的MTT。在一个实施方案中，MTT 100组件包括多个子系统，这些子系统包括供体衬底台104、放置前检查站121A、接收衬底台106和放置后检查站121B。MTT 100另外包括铰接式转移头组件200和运动系统225，该运动系统将铰接式转移头组件200以环路顺序定位在多个子系统上。例如，运动系统225可包括多个可移动台、臂、平移轨道等。铰接式转移头组件200可以是多个铰接式转移头组件的转盘180的一部分，所述多个铰接式转移头组件能够以环路顺序在多个子系统上方递增。因此，可包括多个铰接式转移头组件200，使得每个在特定子系统上方旋转，例如供体衬底台104(或MPA装载站112)、放置前检查站121A(例如面向上的检查相机120和/或线扫描相机122)、接收衬底台106(例如用于保持接收衬底150)、放置后检查站121B(例如面向上的检查相机120和/或线扫描相机122)或清洁站116。虽然示出了圆形的环路构造，但这是示例性的，任何其他构造都是可以的，诸如椭圆形、卵圆形、卵形等，其中铰接式转移头组件200可沿其离开起始位置的不同路径返回到起始位置。在一个实施方案中，运动系统以及面向上的检查相机120和线扫描相机122被布置成使得多个铰接式转移头组件200对于放置前和放置后都以相同的顺序扫描。转盘180可在每个循环递增。因此，MTT 100的循环时间可包括运动时间加上离开各个站的最长步骤(例如，在接收衬底上的放置操作)。在图8所示的具体实施方案中，两个转盘位于接收衬底台106的相对侧上。
图9是根据一个实施方案的MTT 100的示意性俯视图，其包括转盘180和可定位在以环路架构布置的多个子系统上的分离的臂170。应当理解，虽然每个臂170被示为分立件，但MTT 100可以是更加互连的，并且每个臂170也可以是集成系统的一部分。在一个实施方案中，每个臂可包括对应铰接式转移头组件200。此外，每个臂可包括对应平移臂轨道111，铰接式转移头组件200附接到该平移臂轨道并且能够平移。例如，这可以是沿着臂170的长度的线性轨道。在一个实施方案中，MPA装载站112可位于供体衬底台104附近，使得每个臂的铰接式转移头组件200能够沿着对应平移臂轨道111在供体衬底台104与MPA装载站112之间平移。以这种方式，MPA装载站112可与供体衬底台104集成到相同的子系统中，使得每个循环不需要单独的增量，而是仅在需要维护时才可将铰接式转移头组件200移动到MPA装载站112。
在利用实施方案的各个方面时，对本领域技术人员将变得显而易见的是，以上实施方案的组合或变型可用于转移微型器件。尽管以特定于结构特征和/或方法行为的语言对实施方案进行了描述，但应当理解，所附权利要求并不一定限于所描述的特定特征或行为。所公开的特定特征和行为相反应当被理解为用于进行例示的权利要求的实施方案。具体地，虽然已经针对LED，并且更具体地针对微型LED特别地描述了上述实施方案，但是MTT100和顺序也可应用于其他应用，以提高器件群特别是微型器件群的吞吐量。因此，LED和显示衬底的上述描述和说明通常可应用于其他微型器件应用和接收衬底，其可使用MTT 100和所述的转移顺序来填充。

Claims (21)

1.一种批量转移工具，包括：
接收衬底台；
供体衬底台；
主平移轨道；和
多个铰接式转移头组件，所述多个铰接式转移头组件与所述主平移轨道联接，每个铰接式转移头组件能够沿着所述主平移轨道在所述供体衬底台与所述接收衬底台之间平移。
2.根据权利要求1所述的批量转移工具，其中每个铰接式转移头组件能够在六个运动度上调节。
3.根据权利要求2所述的批量转移工具，其中所述多个铰接式转移头组件包括附接到与所述主平移轨道联接的第一滑架的第一铰接式转移头组件集合，以及附接到与所述主平移轨道联接的第二滑架的第二铰接式转移头组件集合。
4.根据权利要求1所述的批量转移工具，还包括供体衬底台平移轨道，其中所述供体衬底台能够沿着所述供体衬底台平移轨道在与所述主平移轨道直接重叠的可操作位置与远离所述主平移轨道的不可操作位置之间平移。
5.根据权利要求4所述的批量转移工具，还包括第二供体衬底台平移轨道，其中第二供体衬底台能够沿着所述第二供体衬底台平移轨道在与所述主平移轨道直接重叠的第二可操作位置与远离所述主平移轨道的第二不可操作位置之间平移，并且所述第二供体衬底台能够在至少两个运动度上调节。
6.根据权利要求5所述的批量转移工具，其中所述至少两个运动度中的一个运动度平行于所述主平移轨道的纵向轴线。
7.根据权利要求4所述的批量转移工具，还包括清洁站平移轨道，其中清洁站能够沿着所述清洁站平移轨道在与所述主平移轨道直接重叠的清洁位置与远离所述主平移轨道的非清洁位置之间平移。
8.根据权利要求4所述的批量转移工具，还包括装载站平移轨道，其中微型拾取阵列(MPA)装载站能够沿着所述装载站平移轨道在与所述主平移轨道直接重叠的装载位置与远离所述主平移轨道的非装载位置之间平移。
9.根据权利要求8所述的批量转移工具，其中所述MPA装载站包括多个支撑结构，所述多个支撑结构能够相对于所述MPA装载站的基座结构升高。
10.根据权利要求1所述的批量转移工具，还包括与所述主平移轨道联接的复检相机，其中所述复检相机能够独立于所述多个铰接式转移头组件在所述接收衬底上方沿着所述主平移轨道平移。
11.根据权利要求10所述的批量转移工具，还包括配重，其中所述配重能够独立于所述多个铰接式转移头组件和所述复检相机在所述接收衬底台上方平行于所述主平移轨道的纵向轴线平移。
12.根据权利要求11所述的批量转移工具，其中所述配重与位于所述主平移轨道附近的配重平移轨道联接。
13.根据权利要求1所述的批量转移工具，还包括检查站，其中所述多个铰接式转移头组件能够沿着所述主平移轨道并直接在所述检查站上方平移。
14.一种批量转移工具组件，包括：
多个子系统，所述多个子系统包括供体衬底台、放置前检查站、接收衬底台和放置后检查站；
铰接式转移头组件；和
运动系统，所述运动系统用以将所述铰接式转移头组件以环路顺序定位在所述多个子系统上方。
15.根据权利要求14所述的批量转移工具，其中所述铰接式转移头组件是多个铰接式转移头组件的一部分，所述多个铰接式转移头组件能够以所述环路顺序在所述多个子系统上方递增。
16.根据权利要求15所述的批量转移工具，其中每个铰接式转移头组件能够在六个运动度上调节。
17.根据权利要求15所述的批量转移工具，其中所述运动系统包括多个臂，每个臂包括对应铰接式转移头组件。
18.根据权利要求17所述的批量转移工具，其中每个臂包括对应平移臂轨道，所述对应铰接式转移头组件附接到所述平移臂轨道。
19.根据权利要求18所述的批量转移工具，还包括与所述供体衬底台相邻的微型拾取阵列装载站，其中用于每个臂的所述铰接式转移头组件能够沿着所述对应平移臂轨道在所述供体衬底台与所述微型拾取阵列装载站之间平移。
20.根据权利要求15所述的批量转移工具，其中所述多个子系统包括清洁站。
21.根据权利要求20所述的批量转移工具，其中所述清洁站包括具有粘性涂层或静电图案的衬底。
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