EP4360132A1 - Verfahren und system zur herstellung mikrostrukturierter komponenten - Google Patents

Verfahren und system zur herstellung mikrostrukturierter komponenten

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Publication number
EP4360132A1
EP4360132A1 EP22733525.4A EP22733525A EP4360132A1 EP 4360132 A1 EP4360132 A1 EP 4360132A1 EP 22733525 A EP22733525 A EP 22733525A EP 4360132 A1 EP4360132 A1 EP 4360132A1
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EP
European Patent Office
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substrate
micro
transfer
functional elements
film
Prior art date
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Pending
Application number
EP22733525.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Kober
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3D Micromac AG
Original Assignee
3D Micromac AG
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Filing date
Publication date
Application filed by 3D Micromac AG filed Critical 3D Micromac AG
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Pending legal-status Critical Current

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    • H01L2924/12041—LED

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for producing a microstructured component that has a large number of microfunctional elements on a substrate, in which laser processing is carried out in at least one method step in a laser processing station under the control of a control unit.
  • a preferred area of application is the production of a micro-LED display, which has a substrate that carries an array of pixel-forming micro-light-emitting diodes, which are arranged on an electrical supply structure arranged on the substrate.
  • micro-LED sometimes also called micro-LED or pLED - stands for a flat screen technology based on light emitting diodes (LED).
  • Micro LED displays are microelectronic components based on arrays of microscopic light-emitting diodes that form the display's picture elements, also known as pixels. There are gaps between the individual pLEDs. Individual pixels can consist of three sub-pixels, i.e. three pLEDs for red (R), green (G) and blue (B), so that there are gaps between the pLEDs even within a pixel.
  • the micro-LEDs are self-illuminating, dimmable and can be switched off completely and therefore do not require any backlighting, as is the case with liquid crystal displays (LCDs for short).
  • Micro-LEDs are an example of multi-layer optoelectronic micro-functional elements.
  • LEDs light-emitting diodes
  • GaN gallium nitride
  • sapphire wafer serving as a growth substrate.
  • These layers each have a thickness of a few ⁇ m.
  • the total thickness of the various GaN layers can be less than 10 ⁇ m, for example.
  • the GaN layers can be structured, for example by laser processing, in order to produce individual components or to prepare for their production.
  • a thin, generally metallic connecting layer is applied to the GaN layer stack, for example by vapor deposition.
  • the growth substrate with the GaN layer stack located thereon is connected to a further flat substrate to which the optoelectronically active micro-functional elements are to be transferred.
  • the planar connection between the growth substrate and the GaN stack is released. This will open up the GaN stack transferred to the other substrate.
  • the further substrate with the GaN stack carried by it then serves as the basis for further steps in the production of the microelectronic component. It can serve as a temporary transfer substrate in order to supply some or all of the transferred micro-functional elements in an ordered arrangement to a downstream process step.
  • Separation of the functional layer stack comprising the further substrate and the GaN layer stack from the growth substrate is nowadays usually carried out with the aid of the so-called laser lift-off method (LLO method).
  • LLO method laser lift-off method
  • a buffer layer which is located in the border area between the growth substrate and the GaN layers, is destroyed or decomposed by laser irradiation, so that a thin Ga layer and gaseous nitrogen remain.
  • the irradiation takes place from the back of the growth substrate and through it, with the laser beam being focused on the buffer layer or the boundary area.
  • the growth substrate can then be separated from the other layers by the action of an external force.
  • Laser-induced forward transfer is a class of processes in which laser radiation is used to transfer material from a starting substrate (donor) to a target substrate (acceptor) over a certain flight distance.
  • This transfer technique can be used as an alternative to the LLO process, for example, to transfer the micro-functional elements from the growth substrate to a transfer substrate.
  • LIFT can also be used to transfer the pLEDs from a transfer substrate to the substrate of the microstructured component.
  • massive parallel processing is implemented in order to be able to transfer a large number of pLEDs economically.
  • masks with a large number of openings or apertures are used, which split a processed laser beam into a corresponding number of partial beams.
  • the mask openings emitting laser radiation are then imaged onto the processing plane of the laser processing unit.
  • a first substrate is populated with the components.
  • a second substrate is provided with an adhesive layer comprising a hot melt adhesive material. The components on the first substrate are contacted with the adhesive layer on the second substrate while the adhesive layer is being melted. The adhesive layer is allowed to set to form an adhesive bond between the components and the second substrate.
  • the first and second substrates are moved apart to transfer the components from the first substrate to the second substrate. At least a subset of the components is transferred from the second substrate to a third substrate by shining light onto the adhesive layer to form a jet of molten adhesive carrying the components. Further transmission steps can be provided.
  • one object of the invention is to provide a method and a system for the production of microstructured components that allow such components to be produced economically and with high quality.
  • the invention provides a method with the features of claim 1. Furthermore, a system with the features of claim 13 and a novel use of a sawing film with the features of claim 11 is provided. Advantageous developments are specified in the dependent claims. The wording of all claims is incorporated into the description by reference.
  • the method is used to produce a microstructured component that has a large number of microfunctional elements on a substrate.
  • laser processing is carried out in at least one method step in a laser processing station under the control of a control unit.
  • the method provides for an indirect transfer of micro functional elements from a first substrate to a second substrate using a transfer substrate.
  • a transfer substrate is a substrate that is only used temporarily, which serves as a production aid in the transfer process and is suitable for increasing the flexibility of the transfer.
  • Micro functional elements within the meaning of this application are primarily electrically operable, multi-layer components based on semiconductors, eg optoelectronic functional elements such as pLEDs or light-sensitive sensors, possibly also other electronic components with typical dimensions (length and width or diameter) of some a few microns up to a few hundred microns (e.g. from 20 pm to 1 mm).
  • a first substrate which carries a multiplicity of micro-functional elements which are arranged on a first side of the first substrate in a first spatial arrangement.
  • a first transfer step micro-functional elements are transferred from the first substrate to a transfer substrate.
  • all of the microfunctional elements present on the first substrate can be transferred using the same transfer step, but optionally also only a subset or a selection of the microfunctional elements, so that others remain on the first substrate for the time being.
  • micro functional elements are transferred from the transfer substrate to a second substrate in such a way that the transferred micro functional elements are arranged on the second substrate in a second spatial arrangement.
  • the second spatial arrangement can correspond to the first spatial arrangement.
  • the indirect transfer by means of a transfer substrate also makes it possible to implement a second spatial arrangement that is different from the first spatial arrangement.
  • a special feature of the process is that a sawing film stretched in a clamping frame is used as the transfer substrate, which has an elastically stretchable base film under surface tension with an adhesive layer attached to the base film for temporarily fixing micro-functional units to the sawing film.
  • saw film stands for certain elastically expandable or stretchable films, which are usually referred to by the English term “dicing tape” in the field of semiconductor chip production.
  • a sawing foil has an elastically extensible base foil and an adhesive layer attached to one side of the base foil.
  • the base film can consist, for example, of an elastically extensible polymer such as PVC or a polyolefin (PO).
  • PO polyolefin
  • the adhesive layer may comprise a single ply or multiple plies. Acrylic can be used as an adhesive material, for example.
  • the inventors have recognized that commercially available sawing foils have structural and functional properties due to their intended tasks, which can be used to advantage in a hitherto unknown manner in the production of microstructured components with a large number of microfunctional elements on a substrate. There are also commercially available additional devices for handling the saw foils. Within the scope of the method according to the invention, these can optionally be used for new purposes without modification.
  • the conventional intended use of sawing foils or dicing tapes is in the area of assembling semiconductor chips. Processes and equipment have been developed for this area, which allow production with the highest precision at large production volumes and low costs.
  • One basis for this is the so-called dicing process, in which a wafer is separated into chips (so-called dies) after lithographic structuring, e.g. Sawing (or cut-off grinding) on dicing tape (saw foil) has established itself as the dominant process for this production stage.
  • a sawing film is used for direct lamination on the back of a wafer.
  • the adhesive layer has an adhesive strength suitable therefor.
  • the lamination is usually carried out manually or semi-automatically using a "wafer mounter".
  • the elastic saw foil with the chips adhering to it is expanded or pulled apart evenly on all sides in order to enlarge the gaps between the dies of the sawed wafer, thereby preventing the chip edges from chipping off during transport or assembly and subsequent picking -up operations to facilitate.
  • a clamping frame holds the sawing foil with the chips or dies adhering to it in the expanded state.
  • the saw foil is held by clamping between an inner ring and an outer ring.
  • a special feature of the method described in this application is that a sawing film stretched or expanded in a clamping frame is used as the transfer substrate.
  • the saw foil is under surface tension similar to a tensioned drum skin due to being clamped in the flat tensioning frame and thus decreases in the otherwise unstressed area State a planar shape so that the stretched dicing film can form a planar transfer substrate.
  • the saw foil is still empty during clamping, so it does not yet have any components.
  • the adhesive layer which is present in saw foils anyway due to its usual purpose, gives the saw foil adhesive properties that can be used in a hitherto unknown manner when used as a transfer substrate in a generic production method.
  • the microfunctional units to be transferred can be temporarily fixed to the sawing film by means of the adhesive layer and, if necessary, can be detached again relatively easily from the sawing film.
  • the benefit of this new concept is increased by the fact that sawing foils with adhesive layers of different adhesive strengths are available, so that a sawing foil can be selected for every application that has the optimal adhesive strength for taking over micro functional units.
  • saw foils are available in which the adhesive strength of the adhesive layer can be changed in a targeted manner, for example by irradiation with ultraviolet light (UV light) and/or by heat treatment.
  • UV light ultraviolet light
  • the adhesive force or the adhesive force can be reduced in a targeted manner if required, in order to facilitate the transfer of adhering micro functional units to another substrate (in particular to the substrate of the microstructured component to be produced).
  • the use of a sawing film with an elastically extensible base film and an adhesive layer attached to the base film for the production of a transfer substrate for the temporary fixing of micro-functional elements in a method for producing a microstructured component is thus proposed that has a large number of micro-functional elements on a substrate.
  • the sawing film is expanded or stretched flat in the empty state and clamped in a clamping frame in such a way that the sawing film clamped in the clamping frame is under surface tension in a usable area surrounded by the clamping frame and forms a flat, limited elastically flexible transfer substrate, which has an adhesive layer on a side intended for receiving micro-functional elements.
  • the first substrate is formed by a so-called growth substrate and the micro-functional elements are produced on the first substrate.
  • the method thus includes the production of a multiplicity of micro-functional elements in the first spatial arrangement on the first substrate or growth substrate. These are thus transferred to the transfer substrate and fed to further process steps with the aid of the transfer substrate.
  • the second substrate can already be the substrate of the microstructured component to be produced, for example the display substrate of a pLED display. It can thus be the case that the method comprises only precisely a first transfer step (from the growth substrate to the transfer substrate) and a second transfer step (from the transfer substrate to the intermediate product or end product to be produced (the microstructured component)).
  • further intermediate steps one or more
  • the production process can also include more than two transfer steps.
  • the indirect transfer from the growth substrate to the substrate of the microstructured component to be produced using (at least) one transfer substrate offers the possibility of producing microstructured components in which the number and/or the arrangement of micro-functional elements attached thereto differ from that number and/or or arrangement differs, which is present in the production of the micro-functional elements.
  • the growth substrate can be, for example, a sapphire wafer, that is to say a disc-shaped substrate which essentially consists of corundum (aluminum oxide) in a highly pure monocrystalline form.
  • growth substrates made of other growth substrate materials are also possible, for example made of a semiconductor material, such as a silicon-based semiconductor material or a germanium-based semiconductor material, or made of a glass material.
  • a UV-sensitive sawing film is used as the sawing film, i.e. a sawing film that has an adhesive layer whose adhesive force to solid bodies can be reduced by irradiating ultraviolet light from a first adhesive force in the unirradiated state to a second adhesive force that is reduced compared to the first adhesive force .
  • This property can be particularly useful in the second transfer step in order to facilitate the detachment of the micro-functional elements to be transferred from the transfer substrate onto the second substrate.
  • a thermal release sawing film is used as the sawing film, which has an adhesive layer whose adhesive force to solid bodies can be reduced by heating from a first adhesive force present at room temperature to a second adhesive force that is reduced compared to the first adhesive force. Then the detachment of the micro-functional elements to be transferred from the transfer substrate can be facilitated by a preceding heat treatment.
  • the transfer substrate is preferably connected in a bonding step to the first substrate carrying the micro-functional elements to form a composite arrangement by free surfaces of the micro-functional elements facing away from the first substrate being in adhesive contact with the adhesive layer of the sawing film under the action of a pressing force to be brought.
  • the resulting adhesion strength or adhesive force between the micro-functional elements to be transferred and the (self-adhesive) transfer substrate there are different external options for adjusting the resulting adhesion strength or adhesive force between the micro-functional elements to be transferred and the (self-adhesive) transfer substrate.
  • the transfer substrate with a sawing foil, the adhesive layer of which already has a suitable adhesive force in relation to the material of the surfaces of the micro-functional elements.
  • the adhesive strength can be influenced via the pressure force during bonding, so that there are numerous optimization options in the bonding step, depending on the process.
  • the first transfer step i.e. the transfer of micro-functional elements from the first substrate to the transfer substrate, includes irradiation with laser radiation in a laser processing station (preferably as an LLO process), with spatially selective or area-wide laser radiation creating an adhesive force between the first substrate and the micro-function elements to be transferred is reduced.
  • a laser processing station preferably as an LLO process
  • the laser irradiation is preferably carried out in such a way that the adhesive force acting between the first substrate and the micro functional elements to be transferred becomes smaller than the adhesive force acting between the micro functional elements to be transferred and the adhesive layer.
  • ultraviolet laser radiation with a wavelength of less than 360 nm is preferably used, for example laser radiation from a 248 nm excimer laser.
  • the laser processing can be carried out in such a way that the connection between the micro functional elements to be transferred and the first substrate is weakened solely by the laser irradiation to such an extent that when the transfer substrate is detached from the composite arrangement, the micro functional elements to be transferred are taken with it without exception.
  • the transfer substrate provided with transferred micro functional units is detached from the first substrate and possibly from micro functional units remaining thereon, separating the connection between the transferred micro functional units and the first substrate.
  • first transfer step by means of a LIFT method.
  • LIFT for this purpose, no physical contact is required between the micro-functional elements of the growth substrate and the transfer substrate.
  • Variants with LIFT for the first transmission step can be preferred, for example, if the first and the second spatial arrangement of the micro-functional elements are to differ.
  • the transfer of micro-functional elements in the second transfer step from the transfer substrate to the second substrate is carried out in a laser processing station under the influence of laser radiation.
  • method variants of the known Laser-Induced-Forward-Transfer (LIFT) can be used for this purpose, in which laser radiation is used to transfer individual or all micro-functional units carried by the transfer substrate from the transfer substrate serving as the starting substrate or donor substrate to a target substrate or an acceptor be, in particular on the second substrate.
  • LIFT Laser-Induced-Forward-Transfer
  • a bonding step is carried out without the use of laser radiation, in that the transfer substrate with the micro-functional elements to be transferred is connected to the second substrate to form a composite arrangement, in that free surfaces of the micro-function elements that are remote from the transfer substrate Functional elements are brought into adhesive contact with an adhesive layer of the second substrate and then the connection between the micro-functional elements to be transferred and the transfer substrate is released.
  • the invention also relates to a system for manufacturing a microstructured component.
  • the system includes a control unit, a laser processing station with a laser processing unit that can be controlled by the control unit, a workpiece holding device for holding a workpiece to be processed, and a workpiece movement system for positioning a workpiece to be processed in a processing position of the laser processing station in response to movement signals from the control unit.
  • the system is characterized by devices for the production and handling of a transfer substrate, which has a sawing film stretched in a clamping frame, which has an elastically stretchable base film under surface tension with an adhesive layer attached to the base film for temporarily fixing micro-functional units to the sawing film .
  • the devices can include one or more of the following components: a wafer mounter for mounting an unstretched dicing film on a frame and for mounting the growth substrate on the already stretched dicing film; a die matrix expander for stretching and mounting saw foils on a clamping frame; a heating system for reducing the adhesive force between the growth substrate and the micro functional units or for reducing the adhesive force of thermal saw foils; a UV lamp to reduce the adhesion of UV-sensitive saw foils.
  • Figure 1 shows an unstretched saw foil mounted on a metal frame
  • Fig. 2 shows an expanding operation in which a saw film is stretched and then fixed in a stretched state in a tenter
  • 3 shows a finished transfer substrate according to an embodiment
  • 4 and 5 show two phases of a first transfer step of micro-functional elements from a growth substrate to the transfer substrate (mounting/placement and pressing of the growth substrate with the front side onto the transfer substrate;
  • FIG. 6 and 7 show schematic components of a laser processing station, which is used in FIG. 6 for a laser lift-off (LLO) between growth substrate and transfer substrate and in FIG. 7 for a laser-induced forward transfer (LIFT) between growth substrate and transfer substrate;
  • LLO laser lift-off
  • LIFT laser-induced forward transfer
  • FIG. 8 shows the laser processing station during the irradiation of a layered composite comprising a transfer substrate lying on top with micro-functional elements still adhering thereto and a display substrate lying underneath with an upwardly directed connection structure;
  • Figures 9 and 10 show schematically a first transfer step performed as an LLO step
  • FIG. 11 schematically shows a layered composite analogous to FIG. 8 during exposure to UV radiation.
  • FIG. 12 schematically shows a second transmission step, which is carried out as a LIFT step.
  • microelectronic components each have a large number of micro-functional elements that are applied to a substrate.
  • the area of application that is in the foreground in the exemplary embodiments is the production of a micro-LED display.
  • a micro-LED display comprises a substrate (display substrate) carrying an array of micro light-emitting diodes (pLEDs) intended to form the individual picture elements or pixels of the display. These are applied to an electrical supply structure.
  • pLEDs micro light-emitting diodes
  • the micro LEDs are optoelectronic micro functional elements with a multi-layer structure.
  • laser processing is carried out in a laser processing station, which can also be referred to as laser microprocessing, since fine structures with typical structure sizes in the order of one or a few micrometers can be processed and/or produced.
  • the traditional bonding of a dicing tape to a wafer is a temporary bond that has been optimized to allow residue-free removal of the dicing tape after wafer processing.
  • Dicing tapes are also designed to stretch/stretch a significant amount without tearing. Elongations of at least 100% are usually possible, maximum elongations can be up to 300% or up to 500% or more.
  • An advantage of using dicing tapes within the scope of the claimed invention is that they have been developed for use in microelectronics, in the cleanest environments and with the highest precision in terms of dimensions and properties, and are of correspondingly high quality and large quantity (e.g. as Rolled goods) are available at low cost. Furthermore, industrial solutions in the form of additional dicing devices for applying and stretching (expanding, brushing) the films are available on the market both as manual and automated solutions.
  • the inventors have recognized that a highly developed product is available with dicing tapes, which can advantageously be used as a temporary support or as a transfer substrate. Developing your own film or adhesive for temporarily mounting the wafers for the m-LED transfer, on the other hand, would incur high costs and mean a time-consuming development. These costs can be saved in order to realize the production of the manufactured components more cost-effectively than before while at least maintaining the same quality of the end product.
  • the sawing foil 100 used in FIG. 1 has an elastically stretchable base foil 102, which can consist, for example, of an elastically stretchable polymer, such as PVC.
  • base foil 102 On one side of An adhesive layer 104 or adhesive layer is applied to the base film 102, which can have a single-layer or multi-layer structure.
  • Typical film thicknesses (base film plus adhesive layer) can be, for example, in the range from 80 ⁇ m to 150 ⁇ m, with the adhesive layer taking up only a fraction of the total film thickness (for example between 10 ⁇ m and 20 ⁇ m).
  • the sawing film 100 (or the dicing tape 100) is first applied to a flat, annular metal frame or frame 110 with the adhesive adhesive side 104 using a wafer/film frame tape applicator (not shown, but known to those skilled in the art). assembled. Then there is a framed sawing film 100, ie a flexible sawing film 100, which is stabilized by the metal frame 110 (FIG. 1).
  • the sawing foil 100 which is not yet under tension, lies flat, but can deform under load. For example, the weight of an assembled EPI wafer would cause sagging.
  • the sawing film 100 remains dimensionally stable even under load, it is stretched or expanded on all sides in the second step using a die matrix expander (not shown in full, but known to those skilled in the art).
  • This expansion operation is also referred to as "stretching" and is shown schematically in FIG.
  • a preferably closed circular retaining ring 202 e.g. made of plastic
  • the framed sawing film 100 is inserted and the frame 110 is fixed in the die matrix expander.
  • the stamp 210 with the retaining ring 202 inserted therein is moved upwards by a defined amount relative to the metal frame 110, so that the sawing foil 100 experiences the desired expansion and is under a surface tension acting uniformly in all directions.
  • the elongation can be 100% or more, e.g. in the range from 200% to 500%, possibly also above or below.
  • a second retaining ring 204 (e.g. a plastic ring) is now provided, the inner diameter of which is slightly larger than the outer diameter of the first retaining ring 202.
  • the second retaining ring is pushed tightly onto the edge of the sawing foil 100, so that the sawing foil 100 lies between the two plastic rings (first Retaining ring or inner ring 202 and second retaining ring or outer ring 204) is clamped under tension and does not relax again after removal.
  • the outer parts of the saw foil not held under tension with the frame 110 are now cut off and the inner tensioned saw foil, which is held under surface tension by the two rings 202, 204, is removed.
  • the two retaining rings (inner ring 202, outer ring 204) form a torsion-resistant clamping device 200, which holds the saw foil 100 in the area enclosed by the rings or the clamping device, similar to a stretched eardrum under all-round surface tension. In the absence of external forces, the tensioned thin sawing foil assumes a flat shape and can now be used as a transfer substrate.
  • Fig. 3 shows the finished transfer substrate 250 and an enlarged detail to show the layer structure of the transfer substrate 250.
  • the flat transfer substrate 250 is formed by the sawing film 100 stretched in the flat clamping frame 200 and thus under surface tension, which forms an elastically stretched base film 102 and the adhesive bonding layer 104 single-sidedly attached thereto.
  • This transfer substrate 250 can be used as a temporary carrier for micro functional elements in different method variants within the framework of the transfer of micro functional elements between other substrates.
  • the adhesive layer 104 of the sawing film 100 (in the area where the first substrate will later be mounted) still has a thin protective film during these manufacturing steps, which protects the adhesive side of the sawing film from dirt and damage and which only before use of the transfer substrate is removed.
  • the liner protective film
  • the liner is usually selectively cut in a circle, for example using a knife or laser, so that when it is subsequently pulled off, only the outer area of the liner is removed (for mounting the frame and the clamping rings) and the area where the first substrate will later be is mounted, still remains protected.
  • the liner can be removed completely and a prepared circular piece of the protective film can be reapplied.
  • a first transfer step is explained below with reference to FIGS. 4 and 5, in which micro-functional elements 450 in the form of multi-layer pLEDs are transferred from a first substrate 400 to the transfer substrate 250.
  • FIG. In preparation for this, a first substrate 400 in the form of a growth substrate 400 is provided in the exemplary embodiment, which carries a multiplicity of micro functional elements 450 which are arranged on a first side 402 of the first substrate 400 in a first spatial arrangement.
  • FIG. 4 shows a growth substrate 400 in the form of a flat sapphire wafer.
  • P-doped and n-doped semiconductor layers made of gallium nitride (GaN) are formed by epitaxial growth on the front side 402 (first side) of the growth substrate 400, which has been machined with high precision.
  • the growth substrate is therefore also referred to as an EPI wafer.
  • a thin buffer layer 452 is formed in the border area to the growth substrate 400 .
  • the buffer layer can be a separate layer, for example made of undoped GaN, or a thin partial layer of the first GaN layer.
  • the GaN layers each have a thickness of a few ⁇ m; the total thickness of the various GaN layers can be less than 10 ⁇ m, for example.
  • the GaN layers can be structured, for example by laser processing, in order to produce individual components or to prepare for their production.
  • a connecting layer which is generally a few ⁇ m thick, is applied to the GaN layer stack, for example by vapor deposition.
  • This connection layer can consist of gold, platinum, chromium or other metals, for example.
  • the growth substrate 400 with the microfunctional elements 450 located thereon, ie the GaN layer stacks, is connected to the adhesively acting adhesive layer 104 of the transfer substrate 250 with the aid of this connecting layer.
  • This assembly step is carried out semi-automatically using a wafer/film frame tape applicator.
  • the sawing foil 100 is first inserted with the adhesive surface or the adhesive layer 104 facing upwards. Then the wafer with the m LED dies is placed on the adhesive surface of the foil (Fig. 4). The wafer is now pressed firmly against the adhesive surface of the sawing foil 100 with the aid of a roller 460 under a pressing force F (FIG. 5).
  • the mounted wafer is now placed in the workpiece holding device of a laser processing station 600 for the LLO process.
  • the workpiece holding device has an annular receiving groove on its upper side in order to be able to receive the clamping frame 200 of the workpiece 500 in a defined position.
  • the laser processing station is configured for the laser lift-off (LLO) method between growth substrate and transfer substrate, in FIG. 7 for laser-induced forward transfer ( Laser-Induced Forward Transfer, LIFT) between growth substrate and transfer substrate.
  • LLO laser lift-off
  • LIFT laser-induced Forward Transfer
  • the laser processing station 600 has a laser processing unit 610 that works with laser radiation from a laser radiation source 612 in the form of a KrF excimer laser emits a laser beam 605 with a laser wavelength of approx. 248 nm, i.e. laser radiation in the deep ultraviolet range (DUV).
  • the laser beam is irradiated in a horizontal direction parallel to the x-axis of the system coordinate system.
  • the expanded and/or otherwise prepared laser beam passes through a mask 607, which is arranged in a mask plane 608 and has a grid arrangement of apertures or openings 609, each of which lets through partial beams, so that a group of partial beams exits, which requires parallel processing ( simultaneous processing at a large number of points on the workpiece).
  • the mask can have several hundred or several thousand mask openings 609, which are generally of the same design (cf. detail).
  • the mask openings can have different shapes, e.g. square, scalene rectangular or similar.
  • the beams of the partial bundles are deflected at a beam deflection device 615 and then propagate essentially vertically or parallel to a main axis 616 of the laser processing unit 610 (parallel to the z-direction) or at more or less acute angles thereto downwards in the direction of a workpiece 500 to be processed .
  • the arrangement of illuminated mask openings 609 in the mask plane 608 is imaged in the processing plane 622 of the laser processing unit 610 with the aid of an imaging objective 620 .
  • the optical axis of the imaging lens 620 defines or corresponds to the main axis 616 of the laser processing unit.
  • the image can be enlarging, reducing or retaining the size (1:1 image).
  • the intensity distribution in the processing level is the same as in the mask level, but on a smaller scale.
  • the laser processing station 600 comprises a workpiece movement system 660 which is set up to position a workpiece to be processed in a desired processing position of the laser processing station in response to movement signals from the control unit 690 .
  • the workpiece moving system 660 comprises a first substrate table 665 serving as a workpiece holding device, which is very precisely positioned parallel to the x-y (horizontal) plane of the system coordinate system and in the height direction (parallel to the z-direction) to a desired position moved and rotated about a vertical axis of rotation can be (PHI axis).
  • a first substrate table 665 serving as a workpiece holding device, which is very precisely positioned parallel to the x-y (horizontal) plane of the system coordinate system and in the height direction (parallel to the z-direction) to a desired position moved and rotated about a vertical axis of rotation can be (PHI axis).
  • precisely controllable direct electric drives are provided in the example.
  • a second substrate table 670 is arranged above the first substrate table 665, which can also be moved in any direction horizontally (parallel to the x-y plane) and vertically (parallel to the z-direction) and rotated about a vertical axis can.
  • the laser processing station 600 can contain both substrate tables, however, in the process stage of FIG. 6 the second substrate table is not used and is therefore not shown.
  • the mask 607 is supported by a mask motion system, not shown, which, under control of the controller, allows the mask 607 to translate in the mask plane 608 (parallel to the y-z plane) and to rotate the mask about an axis parallel to the x-direction .
  • the laser processing station 600 is set up for a laser lift-off (LLO).
  • the mounted wafer i.e. the workpiece 500 in the form of the flat composite of transfer substrate 250 and growth substrate 400 and the microfunctional elements 450 arranged between the substrates and held thereon, is now placed in the workpiece holding device of the laser processing station for the LLO process.
  • the back of the growth substrate 400 is directed upwards and serves as an entry surface for the laser radiation.
  • the LLO process is performed.
  • all dies are irradiated locally, ie only the dies and not the spaces in between.
  • FIG. 6 shows the workpiece or the arrangement before the planar connection is released (compare also FIG. 9).
  • the upper flat substrate 400 is the growth substrate 400, which in this case is also referred to as the donor substrate because it later releases the microfunctional elements 450 applied thereto.
  • the transfer substrate 250 lying on the first substrate table 665 functions here as an acceptor substrate because it accepts or accommodates the functional elements 450 .
  • the acceptor substrate (transfer substrate 250) with the GaN stacks carried thereby serves as the basis for the further steps of the production of the microelectronic component.
  • the workpiece 500 is positioned in such a way that the processing plane 622 is in the area between the donor substrate 400 and the GaN elements 450 is located in order to solve the surface connection between them by means of laser processing.
  • the buffer layer 452 which is located in the boundary region between the growth substrate and the GaN elements, is destroyed (or decomposed, so that a thin Ga layer and gaseous nitrogen remain) by laser radiation.
  • the laser irradiation takes place through the laser-transparent growth substrate 400 .
  • the laser irradiation alone weakens the connection in the area of the buffer layer to such an extent that the growth substrate and the transfer substrate with the transferred micro-functional elements adhering thereto can be easily separated from one another (see FIG. 10).
  • the composite of growth substrate 400 with the pLEDs and the stretched dicing tape is subjected to a heat treatment (annealing) after the LLO.
  • annealing preferably takes place at a temperature of approx. 50° C. for approx. 10 minutes. This further weakens the connection between the EPI wafer and pLEDs, so that the EPI wafer can be removed with relatively little force (while maintaining the annealing temperature). Thereafter, the temperature is gradually cooled down to room temperature.
  • the UV irradiation in the LLO can also be carried out over a large area, for example by means of a scanned line beam, provided that no damage occurs in the spaces between the pLEDs, e.g. on the acceptor substrate.
  • a scanned line beam provided that no damage occurs in the spaces between the pLEDs, e.g. on the acceptor substrate.
  • the tape (the saw foil 100) is stretched at the beginning. Then there is a taut foil (like a drum) that serves as a transfer substrate and that behaves similarly to a plate, so that the positions of the dies no longer change after the removal of the EPI wafer 400 and the required high level of accuracy is guaranteed.
  • the pLEDs used in the example of FIGS. 5 and 6 are RGB LEDs, so there is only one type of EPI wafer.
  • the laser processing station 600 is set up for a LIFT process in order to transfer the pLEDs from the growth substrate 400 (donor) over a certain free flight distance to the adhesive side of the transfer substrate 250 (acceptor).
  • This is held in position by the first substrate table 655, the adhesive upper side to be equipped with laser diodes faces upwards.
  • the growth substrate 400 which is transparent to the laser radiation, is held by the second substrate table 667 and carries the microelectronic functional elements 450 directed downwards.
  • the micro-LEDs to be transferred are then separated from the donor Substrate 400 detached and transferred to the acceptor substrate 250.
  • the donor-acceptor distance 658 which is a measure of the flying distance of the micro-functional elements 450 to be transferred, is generally between 30 ⁇ m and 500 ⁇ m, in particular between 80 ⁇ m and 200 ⁇ m.
  • the LIFT process is particularly suitable for transferring only a selected subset of micro-functional elements onto the transfer substrate 250. If the transfer from the EPI wafer to the dicing tape takes place using LIFT, pLEDs from three different EPI wafers (red, green and blue) can also be transferred, for example.
  • the dicing tape (the transfer substrate) with the pLEDs is now removed and turned over so that the micro-functional elements 450 point downwards. Thereafter, the pLEDs are bonded to the second substrate 700, in the example to a display front glass, e.g. by means of an adhesive.
  • FIG. 8 shows the constellation of the resulting layered composite after bonding and after being placed on the substrate table of the laser processing station. 600.
  • the transfer substrate 250 with the micro functional elements still adhering to it is now on top, the front glass 700 on the bottom.
  • the pLEDs are mounted on the front glass and, in a later processing step, the front glass with the pLEDs is contacted with the backplane. As a result, the backplane is not exposed to UV radiation. It is also possible to place the display front glass 700 with the connection structure (backplane) 702 facing up and bond the pLEDs to the backplane
  • the UV dicing tape (the transfer substrate) is irradiated from its upper rear side with UV photons (asterisk symbol). This drastically reduces the adhesion strength of the adhesive layer pointing downwards, so that it can be detached from the pLEDs with little force.
  • the positions at which the dies are located can also be selectively irradiated again using a UV laser, provided this makes detachment significantly easier or if selective detachment of part of the pLEDs is required.
  • the process can also be modified depending on the pLED technology.
  • the pLED can also be transferred from the transfer substrate 250 (from the dicing tape) to the second substrate (here, for example, the display substrate 700 with backplane) by means of LIFT (cf. FIG. 12). If required, an additional transfer step can be added to ensure the correct orientation of the pLEDs on the display.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer mikrostrukturierten Komponente, die eine Vielzahl von Mikro-Funktionselementen auf einem Substrat aufweist, wird in wenigstens einer Verfahrensstufe in einer Laserbearbeitungsstation unter der Steuerung durch eine Steuereinheit eine Laserbearbeitung durchgeführt. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Bereitstellen eines ersten Substrats, welches eine Vielzahl von Mikro-Funktionselementen trägt, die auf einer ersten Seite des ersten Substrats in einer ersten räumlichen Anordnung angeordnet sind; Übertragen von Mikro-Funktionselementen in einem ersten Übertragungsschritt von dem ersten Substrat auf ein Transfersubstrat; und Übertragen von Mikro-Funktionselementen in einem zweiten Übertragungsschritt von dem Transfersubstrat auf ein zweites Substrat derart, dass die Mikro-Funktionselemente auf dem zweiten Substrat in einer zweiten räumlichen Anordnung angeordnet sind. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass als Transfersubstrat (250) eine in einem Spannrahmen (200) gedehnt eingespannte Sägefolie (100) verwendet wird, die eine unter Flächenspannung stehende elastisch dehnbare Basisfolie (102) mit einer an der Basisfolie angebrachten Klebeschicht (104) zum temporären Fixieren von Mikro- Funktionseinheiten an der Sägefolie (100) aufweist. Das Verfahren kann zur Herstellung eines Micro-LED-Displays eingesetzt werden, welches ein Substrat aufweist, das ein Array von Pixel bildenden Micro-Leuchtdioden auf einer elektrischen Versorgungsstruktur trägt.

Description

Verfahren und System zur Herstellung mikrostrukturierter Komponenten
ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Herstellung einer mikrostrukturierten Komponente, die eine Vielzahl von Mikro-Funktionselementen auf einem Substrat aufweist, worin in wenigstens einer Verfahrensstufe in einer Laserbearbeitungsstation unter der Steuerung durch eine Steuereinheit eine Laserbearbeitung durchgeführt wird. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die Herstellung eines Micro-LED-Displays, welches ein Substrat aufweist, das ein Array von Pixel bildenden Micro-Leuchtdioden trägt, die auf einer auf dem Substrat angeordneten elektrischen Versorgungsstruktur angeordnet sind.
Der Begriff Micro-LED - manchmal auch Mikro-LED oder pLED genannt - steht für eine Flachbildschirmtechnologie auf Basis von Leuchtdioden (light emitting diode, LED). Micro- LED-Displays sind mikroelektronische Komponenten, die auf Anordnungen (Arrays) mikroskopisch kleiner Leuchtdioden basieren, die die Bildelemente des Displays, auch als Pixel bezeichnet, bilden. Zwischen den einzelnen pLEDs liegen jeweils Zwischenräume. Einzelne Pixel können aus drei Subpixeln, d.h. drei pLEDs für Rot (R), Grün (G) und Blau (B) bestehen, so dass auch innerhalb eines Pixels Zwischenräume zwischen den pLEDs bestehen. Die Micro-LEDs sind selbstleuchtend, dimmbar und komplett abschaltbar und benötigen deshalb keine Hintergrundbeleuchtung wie bei Flüssigkristallanzeigen (Liquid Crystal Displays, kurz: LCDs). Micro-LEDs sind ein Beispiel für mehrschichtig aufgebaute optoelektronische Mikro-Funktionselemente.
Lichtemittierende Dioden (LEDs) werden heutzutage häufig hergestellt, indem auf einem als Aufwachssubstrat dienenden Saphirwafer durch epitaktisches Wachstum p- und n-dotierte Halbleiterschichten aus Galliumnitrid (GaN) gebildet werden. Diese Schichten haben jeweils eine Dicke von wenigen pm die Gesamtdicke der verschiedenen GaN-Schichten kann z.B. weniger als 10 pm betragen. Vor der weiteren Bearbeitung kann eine Strukturierung der GaN- Schichten, beispielsweise durch Laserbearbeitung, erfolgen, um einzelne Bauelemente herzustellen oder deren Herstellung vorzubereiten. Auf den GaN-Schichtstapel wird eine dünne, in der Regel metallische Verbindungsschicht beispielsweise durch Aufdampfen aufgebracht. Mit Hilfe dieser Verbindungsschicht wird das Aufwachssubstrat mit dem darauf befindlichem GaN- Schichtstapel mit einem weiteren flachen Substrat verbunden, auf das die optoelektronisch aktiven Mikro-Funktionselemente übertragen werden sollen. Dazu wird die flächige Verbindung zwischen dem Aufwachssubstrat und dem GaN-Stapel gelöst. Dadurch wird der GaN-Stapel auf das weitere Substrat übertragen. Das weitere Substrat mit dem davon getragenen GaN-Stapel dient dann als Basis für weitere Schritte zur Herstellung der mikroelektronischen Komponente. Es kann als temporär genutztes Transfersubstrat dienen, um einige oder alle der übertragenen Mikro-Funktionselemente in geordneter Anordnung einem nachgeschalteten Prozessschritt zuzuführen.
Das Trennen des das weitere Substrat und den GaN-Schichtstapel aufweisenden Funktions- Schichtstapels vom Aufwachssubstrat erfolgt heutzutage meist mithilfe des sogenannten Laser- Lift-Off-Verfahrens (LLO-Verfahren). Dabei wird eine Pufferschicht, die sich im Grenzbereich zwischen dem Aufwachssubstrat und den GaN-Schichten befindet, durch Laserbestrahlung zerstört bzw. zersetzt, so dass eine dünne Ga-Schicht und gasförmiger Stickstoff verbleiben. Die Bestrahlung erfolgt dabei von der Rückseite des Aufwachssubstrats und durch dieses hindurch, wobei der Laserstrahl auf die Pufferschicht bzw. den Grenzbereich fokussiert ist. Anschließend kann das Aufwachssubstrat durch externe Krafteinwirkung von den anderen Schichten getrennt werden.
Im Rahmen der Micro-LED-Technologie gibt es weitere Nutzungsmöglichkeiten für die Laserbearbeitung. Dazu gehört der Laser-Induced-Forward-Transfer (LIFT). Der laserinduzierte Vorwärtstransfer (LIFT) ist eine Klasse von Verfahren, bei denen mittels Laserstrahlung Material von einem Ausgangssubstrat (Donor) über eine gewisse Flugstrecke auf ein Zielsubstrat (Akzeptor) übertragen wird. Diese Übertragungstechnik kann z.B. alternativ zum LLO-Verfahren genutzt werden, die Mikro-Funktionselemente vom Aufwachssubstrat auf ein Transfersubstrat zu übertragen. LIFT kann auch genutzt werden, um die pLEDs von einem Transfersubstrat auf das Substrat der mikrostrukturierten Komponente zu übertragen.
In jedem Fall wird eine massive Parallelbearbeitung realisiert, um eine große Anzahl an pLED wirtschaftlich übertragen zu können. Dazu werden Masken mit einer Vielzahl von Öffnungen bzw. Aperturen verwendet, die einen aufbereiteten Laserstrahl in eine entsprechende Vielzahl von Teilstrahlen aufteilen. Die Laserstrahlung emittierenden Maskenöffnungen werden dann auf die Bearbeitungsebene der Laserbearbeitungseinheit abgebildet.
Eine Übersicht zum Einsatz von laserbasierten Technologien bei der Fertigung von Micro-LEDs findet man in dem Whitepaper „MicroLEDs - Laser Processes for Display Production“ über die Homepage der Firma Coherent unter https://de.coherent.com/microled, betrieben von Coherent Shared Services B.V., Dieselstraße 5b, D-64807 Dieburg. Die EP 3 742 477 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Übertragen von Bauelementen, wie z.B. Mikro-LEDs. Ein erstes Substrat wird mit den Bauelementen bestückt. Ein zweites Substrat ist mit einer Klebeschicht versehen, die ein Schmelzklebematerial umfasst. Die Bauteile auf dem ersten Substrat werden mit der Klebeschicht auf dem zweiten Substrat kontaktiert, während die Klebeschicht geschmolzen wird. Man lässt die Klebeschicht erstarren, um eine Klebeverbindung zwischen den Komponenten und dem zweiten Substrat zu bilden. Das erste und das zweite Substrat werden auseinander bewegt, um die Komponenten von dem ersten Substrat auf das zweite Substrat zu übertragen. Mindestens eine Teilmenge der Komponenten wird von dem zweiten Substrat auf ein drittes Substrat übertragen, indem Licht auf die Klebstoffschicht gestrahlt wird, um einen Strahl aus geschmolzenem Klebstoff zu bilden, der die Komponenten trägt. Es können weitere Übertragungsschritte vorgesehen sein.
Es besteht ein Bedarf an Verfahren und Einrichtungen, die eine kostengünstige und dennoch hochpräzise Massenfertigung von Micro-LED-Displays und/oder anderen mikrostrukturierten Komponenten mit einer Vielzahl von Mikro-Funktionselementen auf einem Substrat ermöglichen.
AUFGABE UND LOSUNG
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren und ein System zur Herstellung mikrostrukturierter Komponenten bereitzustellen, die eine wirtschaftliche Fertigung solcher Komponenten bei hoher Qualität erlauben.
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Weiterhin wird ein System mit den Merkmalen von Anspruch 13 sowie eine neuartige Verwendung einer Sägefolie mit den Merkmalen von Anspruch 11 bereitgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Das Verfahren dient zur Herstellung einer mikrostrukturierten Komponente, die eine Vielzahl von Mikro-Funktionselementen auf einem Substrat aufweist. Dabei wird in wenigstens einer Verfahrensstufe in einer Laserbearbeitungsstation unter der Steuerung durch eine Steuereinheit eine Laserbearbeitung durchgeführt. Das Verfahren sieht eine indirekte Übertragung von Mikro- Funktionselementen von einem ersten Substrat auf ein zweites Substrat mithilfe eines Transfersubstrats vor. Ein Transfersubstrat ist ein nur temporär genutztes Substrat, das als Fertigungs-Hilfsmittel im Übertragungsprozess dient und geeignet ist, die Flexibilität der Übertragung zu erhöhen. Mikro-Funktionselemente im Sinne dieser Anmeldung sind in erster Linie elektrisch betreibbare, mehrschichtig aufgebaute Bauelemente auf Halbleiterbasis, z.B. optoelektronische Funktionselemente wie z.B. pLEDs oder auch lichtempfindliche Sensoren, ggf. auch andere elektronische Bauelemente mit typischen Abmessungen (Länge und Breite bzw. Durchmesser) von einigen wenigen Mikrometern bis zu einigen hundert Mikrometern (z.B. von 20 pm bis zu 1 mm).
Bei dem Verfahren wird ein erstes Substrat bereitgestellt, das eine Vielzahl von Mikro- Funktionselementen trägt, die auf einer ersten Seite des ersten Substrats in einer ersten räumlichen Anordnung angeordnet sind. In einem ersten Übertragungsschritt werden Mikro- Funktionselemente von dem ersten Substrat auf ein Transfersubstrat übertragen. Dabei können alle auf dem ersten Substrat vorhandenen Mikro-Funktionselemente mittels desselben Übertragungsschritts übertragen werden, gegebenenfalls aber auch nur ein Subset bzw. eine Auswahl der Mikro-Funktionselemente, so dass andere vorerst auf dem ersten Substrat verbleiben. Zeitlich danach werden Mikro-Funktionselemente in einem zweiten Übertragungsschritt von dem Transfersubstrat auf ein zweites Substrat übertragen in der Weise, dass die übertragenen Mikro-Funktionselemente auf dem zweiten Substrat in einer zweiten räumlichen Anordnung angeordnet sind. Die zweite räumliche Anordnung kann der ersten räumlichen Anordnung entsprechen. Durch die indirekte Übertragung mittels eines Transfersubstrats ist es jedoch auch möglich, eine gegenüber der ersten räumlichen Anordnung veränderte zweite räumliche Anordnung zu realisieren.
Eine Besonderheit des Verfahrens besteht darin, dass als Transfersubstrat eine in einem Spannrahmen gedehnt eingespannte Sägefolie verwendet wird, die eine unter Flächenspannung stehende elastisch dehnbare Basisfolie mit einer an der Basisfolie angebrachten Klebeschicht zum temporären Fixieren von Mikro-Funktionseinheiten an der Sägefolie aufweist.
Der Begriff „Sägefolie“ steht in diese Anmeldung für bestimmte elastisch expandierbare bzw. dehnbare Folien, die im Bereich der Herstellung von Halbleiterchips meist mit dem englischen Begriff „Dicing Tape“ bezeichnet werden. Eine Sägefolie weist eine elastisch dehnbare Basisfolie und eine an einer Seite der Basisfolie angebrachte Klebeschicht bzw. Haftschicht auf. Der Basisfilm kann z.B. aus einem elastisch dehnbaren Polymer, wie z.B. PVC oder einem Polyolefin (PO) bestehen. Die Klebeschicht kann eine einzige oder mehreren Lagen umfassen. Als Klebermaterial kann z.B. Acryl genutzt werden. Die Erfinder haben erkannt, dass handelsübliche Sägefolien aufgrund ihrer bestimmungsgemäßen Aufgaben strukturelle und funktionale Eigenschaften aufweisen, die bei der Herstellung von mikrostrukturierten Komponenten mit einer Vielzahl von Mikro- Funktionselementen auf einem Substrat auf eine bisher nicht bekannte Weise mit Vorteil genutzt werden können. Außerdem gibt es kommerziell erhältliche Zusatzgeräte zur Handhabung der Sägefolien. Diese können im Rahmen erfindungsgemäßer Verfahren ggf. ohne Modifikation für neue Zwecke genutzt werden.
Die herkömmliche bestimmungsgemäße Nutzung von Sägefolien bzw. Dicing Tapes liegt im Bereich der Assemblierung von Halbleiterchips. Für diesen Bereich sind Verfahren und Einrichtungen entwickelt worden, die eine Fertigung mit höchster Präzision bei großem Fertigungsvolumen und geringen Kosten gestatten. Eine Grundlage hierfür ist der sogenannte Dicing-Prozess, bei dem ein Wafer nach der lithographischen Strukturierung z.B. durch Trennschleifen oder Sägen in Chips (sogenannte Dies) vereinzelt wird und die Chips außerdem noch positions- und lagegenau für den nächsten Verarbeitungsschritt vorbereitet werden. Als dominierender Prozess für diese Fertigungsstufe hat sich das Sägen (bzw. Trennschleifen) auf Dicing Tape (Sägefolie) etabliert. Dabei dient eine Sägefolie zum direkten Laminieren auf die Rückseite eines Wafers. Die Klebeschicht hat eine dafür geeignete Klebkraft. Das Auflaminieren wird meist manuell oder halbautomatisch mithilfe eines „Wafer Mounters“ durchgeführt.
Danach (nach dem Vereinzeln) wird die elastische Sägefolie mit den darauf haftenden Chips allseitig gleichmäßig expandiert bzw. auseinandergezogen, um die Zwischenräume zwischen den Dies des gesägten Wafers zu vergrößern, dadurch ein Abplatzen der Chipkanten während des Transports oder der Bestückung zu verhindern und nachfolgende Pick-up-Operationen zu erleichtern. Nach der Expansion hält ein Spannrahmen die Sägefolie mit den daran anhaftenden Chips bzw. Dies im expandierten Zustand. Dazu wird die Sägefolie durch Verklemmung zwischen einem Innenring und einem Außenring gehalten. Zum Aufziehen von Sägefolien auf Spannringe und zum Expandieren von gesägten Wafern von Waferframes auf Spannringe gibt es spezielle Dicing-Zusatzgeräte, die meist als „Die-Matrix-Expander“ oder „Expandierer“ bezeichnet werden.
Eine Besonderheit des in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahrens besteht nun darin, dass eine in einem Spannrahmen gedehnt bzw. expandiert eingespannte Sägefolie als Transfersubstrat verwendet wird. Die Sägefolie steht bei der erfindungsgemäßen Verwendung aufgrund der Einspannung in dem ebenen Spannrahmen ähnlich wie ein gespanntes Trommelfell unter einer Flächenspannung und nimmt dadurch im ansonsten unbelasteten Zustand eine ebene Form an, so dass die gedehnte Sägefolie ein ebenes Transfersubstrat bilden kann. Die Sägefolie ist während des Aufspannens noch leer, trägt also noch keine Komponenten. Die Klebeschicht, die bei Sägefolien aufgrund ihrer üblichen Bestimmung ohnehin vorhanden ist, verleiht der Sägefolie Hafteigenschaften, die bei der Verwendung als Transfersubstrat in einem gattungsgemäßen Herstellungsverfahren auf bisher nicht bekannte Weise genutzt werden können. Die zu übertragenden Mikro-Funktionseinheiten können nämlich mittels der Klebeschicht temporär bzw. vorübergehend an der Sägefolie fixiert und bei Bedarf relativ leicht wieder von der Sägefolie gelöst werden. Der Nutzen dieses neuen Konzepts wird dadurch erhöht, dass Sägefolien mit Klebeschichten unterschiedlicher Klebekraft verfügbar sind, so dass für jeden Anwendungsfall eine Sägefolie ausgewählt werden kann, die eine für die Übernahme von Mikro-Funktionseinheiten optimale Klebekraft besitzt. Außerdem sind Sägefolien verfügbar, bei denen die Klebekraft der Klebeschicht gezielt verändert werden kann, z.B. durch Bestrahlung mit Ultraviolettlicht (UV-Licht) und/oder durch Wärmebehandlung. Dadurch kann die Klebekraft bzw. die Haftkraft bei Bedarf gezielt reduziert werden, um die Übergabe anhaftender Mikro-Funktionseinheiten auf ein anderes Substrat (insbesondere auf das Substrat der herzustellenden mikrostrukturierten Komponente) zu erleichtern.
Gemäß einer anderen Formulierung wird somit die Verwendung einer Sägefolie mit einer elastisch dehnbaren Basisfolie und einer an der Basisfolie angebrachten Klebeschicht zur Herstellung eines Transfersubstrat zum temporären Fixieren von Mikro-Funktionselementen in einem Verfahren zur Herstellung einer mikrostrukturierten Komponente vorgeschlagen, die eine Vielzahl von Mikro-Funktionselementen auf einem Substrat aufweist.
Im Rahmen der Verwendung wird die Sägefolie im leeren Zustand flächig expandiert bzw. ausgedehnt und in einen Spannrahmen derart eingespannt, dass die in den Spannrahmen eingespannte Sägefolie in einem von dem Spannrahmen umgebenen Nutzbereich unter einer Flächenspannung steht und ein ebenes, begrenzt elastisch nachgiebiges Transfersubstrat bildet, das an einer zur Aufnahme von Mikro-Funktionselementen vorgesehenen Seite eine Klebeschicht aufweist.
Bei bevorzugten Verfahrensvarianten wird das erste Substrat durch ein sogenanntes Aufwachssubstrat gebildet und die Mikro-Funktionselemente werden auf dem ersten Substrat erzeugt. Das Verfahren umfasst somit das Erzeugen einer Vielzahl von Mikro- Funktionselementen in der ersten räumlichen Anordnung auf dem ersten Substrat bzw. Aufwachssubstrat. Diese werden damit auf das Transfersubstrat übertragen und mithilfe des Transfersubstrats weiteren Verfahrensschritten zugeführt. Bei dem zweiten Substrat kann es sich bereits um das Substrat der herzustellenden mikrostrukturierten Komponente handeln, z.B. das Display-Substrat eines pLED-Displays. Es kann somit sein, dass das Verfahren lediglich genau einen ersten Übertragungsschritt (vom Aufwachssubstrat auf das Transfersubstrat) und einen zweiten Übertragungsschritt (vom Transfersubstrat auf das herzustellende Zwischenprodukt oder Endprodukt (die mikrostrukturierte Komponente)) umfasst. Es sind jedoch auch weitere Zwischenschritte (einer oder mehrere) möglich, beispielsweise unter Verwendung eines weiteren Transfersubstrats, so dass der Herstellprozess auch mehr als zwei Übertragungsschritte umfassen kann.
In jedem Fall bietet die indirekte Übertragung vom Aufwachssubstrat zum Substrat der herzustellenden mikrostrukturierten Komponente unter Verwendung (wenigstens) eines Transfersubstrats die Möglichkeit, mikrostrukturierte Komponenten herzustellen, bei denen sich die Anzahl und/oder die Anordnung von darauf angebrachten Mikro-Funktionselementen von derjenigen Anzahl und/oder Anordnung unterscheidet, die bei der Herstellung der Mikro- Funktionselemente vorliegt. Bei dem Aufwachssubstrat kann es sich beispielsweise um einen Saphir-Wafer handeln, also um ein scheibenförmiges Substrat, das im Wesentlichen aus Korund (Aluminiumoxid) in hochreiner einkristalliner Form besteht. Es sind jedoch auch Aufwachssubstrate aus anderen Aufwachssubstratmaterialien möglich, beispielsweise aus einem Halbleitermaterial, wie zum Beispiel einem Silicium-basierten Halbleitermaterial oder einem Germanium-basierten Halbleitermaterial oder aus einem Glasmaterial.
Bei manchen Verfahrensvarianten wird als Sägefolie eine UV-empfindliche Sägefolie verwendet, also eine Sägefolie, die eine Klebeschicht aufweist, deren Haftkraft gegenüber Festkörpern durch Einstrahlen von Ultraviolettlicht von einer im unbestrahlten Zustand vorliegenden ersten Haftkraft zu einer gegenüber der ersten Haftkraft reduzierten zweiten Haftkraft abgesenkt werden kann. Diese Eigenschaft kann speziell im zweiten Übertragungsschritt nützlich sein, um das Ablösen der zu übertragenden Mikro- Funktionselemente vom Transfersubstrat auf das zweite Substrat zu erleichtern.
Bei anderen Verfahrensvarianten wird als Sägefolie eine Thermal Release-Sägefolie verwendet, die eine Klebeschicht aufweist, deren Haftkraft gegenüber Festkörpern durch Aufheizen von einer bei Raumtemperatur vorliegenden ersten Haftkraft zu einer gegenüber der ersten Haftkraft reduzierten zweiten Haftkraft abgesenkt werden kann. Dann kann das Ablösen der vom Transfersubstrat zu übertragenden Mikro-Funktionselemente durch eine vorgeschaltete Wärmebehandlung erleichtert werden. lm Rahmen des ersten Übertragungsschritts wird vorzugsweise in einem Bonding-Schritt das Transfersubstrat mit dem die Mikro-Funktionselemente tragenden ersten Substrat zu einer Verbundanordnung verbunden, indem dem ersten Substrat abgewandte freie Oberflächen der Mikro-Funktionselemente unter Einwirkung einer Andrückkraft mit der Klebeschicht der Sägefolie in Haftkontakt gebracht werden. Für diesen Bonding-Schritt gibt es unterschiedliche externe Einflussmöglichkeiten, die resultierende Adhäsionsstärke bzw. Haftkraft zwischen den zu übertragenden Mikro-Funktionselementen und dem (selbstklebenden) Transfersubstrat einzustellen. Zum einen bietet sich die Möglichkeit, das Transfersubstrat mit einer Sägefolie aufzubauen, deren Klebeschicht in Bezug auf das Material der Oberflächen der Mikro- Funktionselemente eine geeignete Haftkraft bereits mitbringt. Außerdem kann über die Andrückkraft beim Bonden die Haftstärke beeinflusst werden, so dass prozessabhängig zahlreiche Optimierungsmöglichkeiten beim Bonding-Schritt existieren.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der erste Übertragungsschritt, also die Übertragung von Mikro-Funktionselementen vom ersten Substrat auf das Transfersubstrat, eine Bestrahlung mit Laserstrahlung in einer Laserbearbeitungsstation umfasst, (bevorzugt als LLO-Prozess) wobei mittels räumlich selektiver oder flächendeckender Laserstrahlung eine Haftkraft zwischen dem ersten Substrat und den zu übertragenden Mikro-Funktionselementen reduziert wird.
Die Laserbestrahlung wird dabei vorzugsweise so durchgeführt, dass dadurch die zwischen dem ersten Substrat und den zu übertragenden Mikro-Funktionselementen wirkende Haftkraft kleiner wird als die zwischen den zu übertragenden Mikro-Funktionselementen und der Klebeschicht wirkende Haftkraft. Vorzugsweise wird dabei ultraviolette Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von weniger als 360 nm verwendet, beispielsweise Laserstrahlung eines 248 nm Excimer-Lasers.
Die Laserbearbeitung kann so durchgeführt werden, dass allein durch die Laserbestrahlung die Verbindung zwischen den zu übertragenden Mikro-Funktionselementen und dem ersten Substrat so weit geschwächt wird, dass beim Ablösen des Transfersubstrats von der Verbundanordnung die zu übertragenden Mikro-Funktionselemente ausnahmslos mitgenommen werden.
In anderen Fällen kann es zweckmäßig sein, zusätzlich zu der Laserbestrahlung die Verbundanordnung einer Wärmebehandlung zu unterziehen, wobei ein Temperaturprofil und eine Dauer der Wärmebehandlung derart ausgelegt sind, dass die zwischen dem ersten Substrat und den zu übertragenden Mikro-Funktionselementen wirkende Haftkraft durch die Wärmebehandlung reduziert wird. ln jedem dieser Fälle wird zum Abschluss des ersten Übertragungsschritts das mit übertragenen Mikro-Funktionseinheiten versehene Transfersubstrat unter Trennen der Verbindung zwischen den übertragenen Mikro-Funktionseinheiten und dem ersten Substrat von dem ersten Substrat und gegebenenfalls von darauf verbleibenden Mikro-Funktionseinheiten abgelöst.
Es ist auch möglich, den ersten Übertragungsschritt im Wege eines LIFT-Verfahrens durchzuführen. Dazu wird kein Berührungskontakt zwischen den Mikro-Funktionselementen des Aufwachssubstrats und dem Transfersubstrat benötigt. Varianten mit LIFT für den ersten Übertragungsschritt können z.B. dann bevorzugt sein, wenn sich die erste und die zweite räumliche Anordnung der Mikro-Funktionselemente unterscheiden sollen.
Bei manchen Verfahrensvarianten ist vorgesehen, dass das Übertragen von Mikro- Funktionselementen in dem zweiten Übertragungsschritt vom Transfersubstrat auf das zweite Substrat in einer Laserbearbeitungsstation unter Einwirkung von Laserstrahlung durchgeführt wird. Insbesondere können hierzu Verfahrensvarianten des an sich bekannten Laser-Induced- Forward-Transfer (LIFT) genutzt werden, indem mittels Laserstrahlung einzelne oder alle vom Transfersubstrat getragenen Mikro-Funktionseinheiten von dem als Ausgangssubstrat bzw. Donorsubstrat dienenden Transfersubstrat auf ein Zielsubstrat bzw. einen Akzeptor übertragen werden, insbesondere auf das zweite Substrat.
Es ist jedoch nicht zwingend, die Übertragung von Mikro-Funktionselementen in dem zweiten Übertragungsschritt unter Verwendung von Laserstrahlung durchzuführen. Bei manchen Verfahrensvarianten ist vorgesehen, dass im zweiten Übertragungsschritt ohne Einsatz von Laserstrahlung ein Bonding-Schritt durchgeführt wird, indem das Transfersubstrat mit den zu übertragenden Mikro-Funktionselementen mit dem zweiten Substrat zu einer Verbundanordnung verbunden wird, indem dem Transfersubstrat abgewandte freie Oberflächen der Mikro-Funktionselemente mit einer Klebeschicht des zweiten Substrats in Haftkontakt gebracht werden und danach die Verbindung zwischen den zu übertragenden Mikro- Funktionselementen und dem Transfersubstrat gelöst wird.
Dies kann z.B. unter Nutzung einer UV-Sägefolie als Transfersubstrat realisiert werden, dessen Haftkraft durch Bestrahlung mit Hilfe einer geeigneten UV-Lampe ausreichend reduziert werden kann. Gegebenenfalls kann auch eine Sägefolie verwendet werden, deren Haftkraft deutlich geringer ist als die Haftkraft der Klebeschicht des zweiten Substrats. Dann kann die Folie ohne Verringerung der Haftkraft abgezogen werden. Gegebenenfalls können dazu Standard Dicing Tapes verwendet werden, deren Haftung hoch genug ist, um den Die während des Sägens festzuhalten, aber niedrig genug, um den Die mit Die-Bondern oder Pick & Place-Geräten leicht zu entfernen. Bei Bedarf können an sich bekannte Hilfsmittel zum schonenden Abziehen eines Dicing-Tapes verwendet werden.
Die Erfindung betrifft auch ein System zur Herstellung einer mikrostrukturierten Komponente. Das System umfasst eine Steuereinheit, eine Laserbearbeitungsstation mit einer durch die Steuereinheit steuerbaren Laserbearbeitungseinheit, eine Werkstück-Halteeinrichtung zur Aufnahme eines zu bearbeitenden Werkstücks sowie ein Werkstück-Bewegungssystem zum Positionieren eines zu bearbeitenden Werkstücks in einer Bearbeitungsposition der Laserbearbeitungsstation in Reaktion auf Bewegungssignale der Steuereinheit. Das System ist gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Herstellung und zur Handhabung eines Transfersubstrats, das eine in einem Spannrahmen gedehnt eingespannte Sägefolie aufweist, die eine unter Flächenspannung stehende elastisch dehnbare Basisfolie mit einer an der Basisfolie angebrachten Klebeschicht zum temporären Fixieren von Mikro-Funktionseinheiten an der Sägefolie aufweist.
Die Einrichtungen können eine oder mehrere der folgenden Komponenten umfassen: einen Wafer Mounter zum Montieren einer ungedehnten Sägefolie auf einen Rahmen sowie zum Montieren des Aufwachssubstrats auf die bereits gedehnte Sägefolie; einen Die-Matrix- Expander zum Dehnen und Aufziehen von Sägefolien auf einen Spannrahmen; ein Heizsystem zum Reduzieren der Haftkraft zwischen Aufwachssubstrat und den Mikro-Funktionseinheiten bzw. zum Reduzieren der Haftkraft von thermischen Sägefolien; eine UV-Lampe zum Reduzieren der Haftkraft von UV-empfindlichen Sägefolien.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind.
Fig. 1 zeigt eine nicht gedehnte Sägefolie, die auf einem Metallrahmen montiert ist;
Fig. 2 zeigt eine Expandieroperation, in der eine Sägefolie gedehnt und dann im gedehnten Zustand in einem Spannrahmen fixiert wird;
Fig. 3 zeigt ein fertiges Transfersubstrat gemäß einen Ausführungsbeispiel; Fig. 4 und 5 zeigten zwei Phasen eines ersten Übertragungsschritts von Mikro- Funktionselementen von einem Aufwachssubstrat auf das Transfersubstrat (Montieren/ Aufsetzen und Andrücken des Aufwachssubstrats mit der Vorderseite auf das Transfersubstrat;
Fig. 6 und 7 zeigen schematisch Komponenten einer Laserbearbeitungsstation, die in Fig. 6 für ein Laser-Lift-Off (LLO) zwischen Aufwachssubstrat und Transfersubstrat und in Fig. 7 für einen laserinduzierten Vorwärtstransfer (LIFT) zwischen Aufwachssubstrat und Transfersubstrat genutzt wird;
Fig. 8 zeigt die Laserbearbeitungsstation bei der Bestrahlung eines Schichtverbunds, der ein oben liegendes Transfersubstrat mit noch daran haftenden Mikro-Funktionselementen und ein unten liegendes Display-Substrat mit einer nach oben gerichteten Verbindungsstruktur umfasst;
Fig. 9 und 10 zeigen schematisch einen ersten Übertragungsschritt, der als LLO-Schritt ausgeführt wird;
Fig. 11 zeigt schematisch einen Schichtverbund analog zu Fig. 8 während der Bestrahlung mit UV-Strahlung; und
Fig. 12 zeigt schematisch einen zweiten Übertragungsschritt, der als LIFT-Schritt ausgeführt wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFUHRUNGSBEISPIELE
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele von Verfahren und Systemen zur Herstellung mikroelektronischer Komponenten unter Verwendung von Laserbearbeitungsverfahren dargestellt. Die mikroelektronischen Komponenten weisen jeweils eine Vielzahl von Mikro- Funktionselementen auf, die auf einem Substrat aufgebracht sind. Das bei den Ausführungsbeispielen im Vordergrund stehende Anwendungsgebiet ist die Herstellung eines Mikro-LED-Displays. Ein solches Display umfasst ein Substrat (Display-Substrat), das ein Array von Mikro-Leuchtdioden (pLEDs) trägt, die die einzelnen Bildelemente bzw. Pixel des Displays bilden sollen. Diese sind auf einer elektrischen Versorgungsstruktur aufgebracht. Die Micro- LEDs sind mehrschichtig aufgebaute optoelektronische Mikro-Funktionselemente. ln wenigstens einer Verfahrensstufe wird in einer Laserbearbeitungsstation eine Laserbearbeitung durchgeführt, die auch als Lasermikrobearbeitung bezeichnet werden kann, da damit feine Strukturen mit typischen Strukturgrößen in der Größenordnung von einem oder wenigen Mikrometern bearbeitet und/oder erzeugt werden können.
Bei den nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispielen werden kommerziell erhältliche Sägefolien (Dicing Tapes) in einer neuartigen Verwendung genutzt, nämlich als Transfersubstrat.
Bei dem traditionellen Verbinden eines Dicing-Tapes mit einem Wafer handelt es sich um eine temporäre Verbindung, die dahingehend optimiert wurde, dass eine rückstandsfreie Entfernung des Dicing-Tapes nach der Waferprozessierung möglich ist. Dicing-Tapes sind außerdem so ausgelegt, dass sie sich um einen erheblichen Betrag dehnen / strecken lassen, ohne zu zerreißen. Dehnungen um mindestens 100% sind meist möglich, maximale Dehnungen können bei bis zu 300% oder bis zu 500% oder darüber liegen.
Ein Vorteil der Verwendung von Dicing-Tapes im Rahmen der beanspruchten Erfindung besteht darin, dass diese für die Anwendung in der Mikroelektronik, in reinsten Umgebungen und mit höchster Präzision hinsichtlich der Abmessungen und Eigenschaften entwickelt wurden und in entsprechend hoher Qualität und großer Quantität (z.B. als Rollenware) preiswert zur Verfügung stehen. Des Weiteren sind industrielle Lösungen in Form von Dicing-Zusatzgeräten für das Aufbringen und Dehnen (expandieren, streichen) der Folien sowohl als manuelle als auch als automatisierte Lösungen am Markt verfügbar.
Die Erfinder haben erkannt, dass mit Dicing Tapes ein hochentwickeltes Produkt zur Verfügung steht, das vorteilhaft als temporärer Träger bzw. als Transfersubstrat verwendet werden kann. Die Entwicklung einer eigenen Folie bzw. eines eigenen Klebstoffs zum temporären Montieren der Wafer für den m-LED-Transfer würde dagegen hohe Kosten verursachen und eine zeitaufwändige Entwicklung bedeuten. Diese Kosten können eingespart werden, um die Fertigung der hergestellten Komponenten bei mindestens gleichbleibender Qualität des Endprodukts kostengünstiger als bisher zu realisieren.
Anhand der Figuren 1 bis 3 werden zunächst vorbereitende Verfahrensschritte zum Herstellen eines Transfersubstrats 250 (fertiges Transfersubstrat in Fig. 3) erläutert.
Die in Fig. 1 verwendete Sägefolie 100 weist eine elastisch dehnbare Basisfolie 102 auf, die z.B. aus einem elastisch dehnbaren Polymer, wie z.B. PVC bestehen kann. An einer Seite der Basisfolie 102 ist eine Klebeschicht 104 bzw. Haftschicht aufgebracht, die einlagig oder mehrlagig aufgebaut sein kann. Typische Foliendicken (Basisfolie plus Klebeschicht) können z.B. im Bereich von 80pm bis 150 pm liegen, wobei die Klebeschicht nur einen Bruchteil der gesamten Foliendicke (z.B. zwischen 10 pm und 20 pm) einnimmt.
Bei der hier beschriebenen Ausführungsform wird die Sägefolie 100 (bzw. das Dicing Tape 100) zunächst mit Hilfe eines (nicht dargestellten, aber dem Fachmann bekannten) Wafer/Film Frame Tape Applicators mit der adhäsiven Klebeseite 104 auf einen ebenen ringförmigen Metallrahmen bzw. Frame 110 montiert. Danach liegt eine gerahmte Sägefolie 100 vor, also eine flexible Sägefolie 100, die durch den Metallrahmen 110 stabilisiert ist (Fig. 1). Die noch nicht unter Spannung stehende Sägefolie 100 liegt glatt auf, kann sich bei Belastung jedoch verformen. Beispielsweise würde das Gewicht eines montierten EPI-Wafers zu einem Durchhängen führen.
Damit die Sägefolie 100 auch bei Belastung formstabil bleibt, wird sie im zweiten Schritt unter Verwendung eines (nicht komplett dargestellten, aber dem Fachmann bekannten) Die-Matrix- Expanders allseitig gedehnt bzw. expandiert. Diese Expandieroperation wird auch als „Stretching“ bezeichnet und ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Hierfür wird zunächst ein vorzugsweise kreisförmig geschlossener Haltering 202 (z.B. aus Kunststoff) in den vertikal verfahrbaren Stempel 210 des Die-Matrix-Expanders eingelegt. Dann wird die gerahmte Sägefolie 100 eingelegt und der Rahmen 110 im Die-Matrix-Expander fixiert. Danach wird der Stempel 210 mit dem darin eingelegten Haltering 202 um einen definierten Betrag relativ zum Metallrahmen 110 nach oben gefahren, so dass die Sägefolie 100 die gewünschte Dehnung erfährt und unter einer gleichmäßig in allen Richtungen wirkenden Flächenspannung steht. Die Dehnung kann bei 100% oder mehr liegen, z.B. im Bereich von 200% bis 500%, ggf. auch darüber oder darunter.
Nun wird ein zweiter Haltering 204 (z.B. ein Kunststoffring) bereitgestellt, dessen Innendurchmesser minimal größer ist als der Außendurchmesser des ersten Halterings 202. Der zweite Haltering wird straff auf die Kante der Sägefolie 100 geschoben, so dass die Sägefolie 100 zwischen den beiden Kunststoffringen (erster Haltering bzw. Innenring 202 und zweiter Haltering bzw. Außenring 204) unter Spannung geklemmt ist und sich nach der Entnahme nicht wieder entspannt. Die nicht unter Spannung gehaltenen äußeren Teile der Sägefolie mit dem Rahmen 110 werden jetzt abgeschnitten und die innere gespannte Sägefolie, die durch die beiden Ringe 202, 204 unter Flächenspannung gehalten wird, entnommen. Die beiden Halteringe (Innenring 202, Außenring 204) bilden eine verwindungssteife Spanneinrichtung 200, die die Sägefolie 100 in dem durch die Ringe bzw. die Spanneinrichtung umschlossenen Bereich ähnlich wie bei einem gespannten Trommelfell unter allseitiger Flächenspannung hält. In Abwesenheit äußerer Kräfte nimmt die gespannte dünne Sägefolie eine ebene Gestalt an, sie kann nun als Transfersubstrat verwendet werden.
Die Fig. 3 zeigt das fertige Transfersubstrat 250 und einen vergrößerten Detailausschnitt zur Darstellung der Schichtstruktur des Transfersubstrats 250. Das ebene Transfersubstrat 250 wird durch die in dem ebenen Spannrahmen 200 gedehnt eingespannte und dadurch unter Flächenspannung stehende Sägefolie 100 gebildet, die eine elastisch gedehnte Basisfolie 102 und die daran einseitig angebrachte adhäsive Klebeschicht 104 aufweist. Dieses Transfersubstrat 250 kann bei verschiedenen Verfahrensvarianten im Rahmen der Übertragung von Mikro-Funktionselementen zwischen anderen Substraten als temporärer Träger für Mikro- Funktionselementen verwendet werden.
Es ist möglich, dass die Klebeschicht 104 der Sägefolie 100 (in dem Bereich, wo später das erste Substrat montiert wird) während dieser Herstellungsschritte noch eine dünne Schutzfolie trägt, die die adhäsive Seite der Sägefolie vor Verschmutzung und Beschädigung schützt und die erst vor dem Gebrauch des Transfersubstrats abgenommen wird. Hierzu wird in der Regel der Liner (Schutzfolie) beispielsweise mittels Messer oder Laser kreisförmig selektiv geschnitten, so dass beim anschließenden Abziehen nur der äußere Bereich des Liners entfernt wird (zum Montieren des Rahmens und der Spannringe) und der Bereich, wo später das erste Substrat montiert wird, noch geschützt bleibt. Alternativ kann der Liner auch komplett abgezogen und ein vorbereitetes kreisförmiges Stück der Schutzfolie erneut aufgebracht werden.
Nachfolgend wird anhand der Fig. 4 und 5 ein erster Übertragungsschritt erläutert, in welchem Mikro-Funktionselemente 450 in Form von mehrlagig aufgebauten pLEDs von einem ersten Substrat 400 auf das Transfersubstrat 250 übertragen werden. Vorbereitend dazu wird im Ausführungsbeispiel ein erstes Substrat 400 in Form eines Aufwachssubstrats 400 bereitgestellt, das eine Vielzahl von Mikro-Funktionselementen 450 trägt, die auf einer ersten Seite 402 des ersten Substrats 400 in einer ersten räumlichen Anordnung angeordnet sind.
Fig. 4 zeigt im oberen Teil ein Aufwachssubstrat 400 in Form eines flachen Saphir-Wafers. Auf die mit hoher Präzision eben bearbeitete Vorderseite 402 (erste Seite) des Aufwachssubstrats 400 werden durch epitaktisches Wachstum p-dotierte und n-dotierte Halbleiterschichten aus Galliumnitrid (GaN) gebildet. Daher wird das Aufwachssubstrat auch als EPI-Wafer bezeichnet. lm Grenzbereich zum Aufwachssubstrat 400 wird eine dünne Pufferschicht 452 gebildet. Bei der Pufferschicht kann es sich um eine gesonderte Schicht, z.B. aus undotiertem GaN, oder um eine dünne Teilschicht der ersten GaN-Schicht handeln. Die GaN-Schichten haben in der Regel jeweils eine Dicke von wenigen pm, die Gesamtdicke der verschiedenen GaN-Schichten kann z.B. weniger als 10 pm betragen. Vor der weiteren Bearbeitung kann eine Strukturierung der GaN-Schichten, beispielsweise durch Laserbearbeitung, erfolgen, um einzelne Bauelemente herzustellen oder deren Herstellung vorzubereiten.
Auf den GaN-Schichtstapel wird eine in der Regel wenige pm dicke Verbindungsschicht aufgebracht, beispielsweise durch Aufdampfen. Diese Verbindungschicht kann z.B. aus Gold, Platin, Chrom oder anderen Metallen bestehen. Mit Hilfe dieser Verbindungsschicht wird das Aufwachssubstrat 400 mit dem darauf befindlichem Mikro-Funktionselementen 450, also den GaN-Schichtstapeln, mit der adhäsiv wirkenden Klebeschicht 104 des Transfersubstrats 250 verbunden. Dieser Montageschritt wird halbautomatisch mit Hilfe eines Wafer/Film Frame Tape Applicators durchgeführt. Dazu wird zunächst die Sägefolie 100 mit der Klebefläche bzw. der Klebeschicht 104 nach oben eingelegt. Dann wird der Wafer mit den m-LED-Dies zur Klebefläche der Folie platziert (Fig. 4). Der Wafer wird nun mit Hilfe einer Rolle 460 unter einer Andrückkraft F fest an die adhäsive Fläche der Sägefolie 100 angedrückt (Fig. 5).
Dadurch entsteht das in Fig. 5 gezeigte Werkstück 500 in Form eines montierten Wafers, also eines Schichtverbunds mit dem Aufwachssubstrat 400 und den daran aufgewachsenen Mikro- Funktionselementen 450, die mit ihren freien Oberseiten an der Klebeschicht 104 des Transfersubstrats 250 haften.
Der montierte Wafer wird nun in die Werkstückhaltevorrichtung einer Laserbearbeitungsstation 600 für den LLO-Prozess eingelegt. Die Werkstückhaltevorrichtung hat an ihrer Oberseite eine ringförmige Aufnahmenut, um den Spannrahmen 200 des Werkstücks 500 lagedefiniert aufnehmen zu können.
Fig. 6 und 7 zeigen schematisch einige Komponenten einer geeigneten Laserbearbeitungsstation 600. Im Fall der Fig. 6 ist die Laserbearbeitungsstation für das Verfahren des Laser-Lift-Off (LLO) zwischen Aufwachssubstrat und Transfersubstrat konfiguriert, in Fig. 7 für den laserinduzierten Vorwärtstransfer (Laser-Induced Forward- Transfer, LIFT) zwischen Aufwachssubstrat und Transfersubstrat.
Die Laserbearbeitungsstation 600 weist eine Laserbearbeitungseinheit 610 auf, die mit Laserstrahlung einer Laserstrahlungsquelle 612 in Form eines KrF-Excimerlasers arbeitet, der einen Laserstrahl 605 mit einer Laserwellenlänge von ca. 248 nm abgibt, also Laserstrahlung im tiefen Ultraviolettbereich (DUV). Der Laserstrahl wird in horizontaler Richtung parallel zur x- Achse des Systemkoordinatensystems eingestrahlt.
Der aufgeweitete und/oder auf andere Weise aufbereitete Laserstrahl durchtritt eine Maske 607, die in einer Maskenebene 608 angeordnet ist und eine Rasteranordnung von Aperturen bzw. Öffnungen 609 aufweist, die jeweils Teilbündel hindurchlassen, so dass eine Gruppe von Teilbündeln austritt, die eine Parallelbearbeitung (gleichzeitige Bearbeitungen an einer Vielzahl von Stellen am Werkstück) ermöglichen. Die Maske kann mehrere Hundert oder mehrere Tausend in der Regel gleichartig gestaltete Maskenöffnungen 609 aufweisen (vgl. Detail). Die Maskenöffnungen können unterschiedliche Form haben, z.B. quadratisch, ungleichseitig rechteckig o. dgl.
Die Strahlen der Teilbündel werden an einer Strahlumlenkeinrichtung 615 umgelenkt und propagieren dann im Wesentlichen vertikal bzw. parallel zu einer Hauptachse 616 der Laserbearbeitungseinheit 610 (parallel zur z-Richtung) oder in mehr oder weniger spitzen Winkeln dazu nach unten in Richtung eines zu bearbeitenden Werkstücks 500. Die Strahlumlenkeinrichtung 615 hat ein aus synthetischem Quarzglas bestehendes, planparalleles Substrat, an dem eine Planfläche als reflektive Strahlumlenkfläche 618 ausgebildet ist, indem sie mit einer für die Laserstrahlung hochreflektierenden dielektrischen Beschichtung beschichtet ist. Die Anordnung ausgeleuchteter Maskenöffnungen 609 in der Maskenebene 608 wird mithilfe eines Abbildungsobjektivs 620 in die Bearbeitungsebene 622 der Laserbearbeitungseinheit 610 abgebildet. Die optische Achse des Abbildungsobjektivs 620 definiert die Hauptachse 616 der Laserbearbeitungseinheit bzw. entspricht dieser. Die Abbildung kann vergrößernd, verkleinernd oder größenerhaltend (1:1 -Abbildung) sein. Im Beispiel liegt in der Bearbeitungsebene die gleiche Intensitätsverteilung wie in der Maskenebene vor, allerdings im Maßstab verkleinert.
Die Laserbearbeitungsstation 600 umfasst ein Werkstück-Bewegungssystem 660, welches dafür eingerichtet ist, in Reaktion auf Bewegungssignale der Steuereinheit 690 ein zu bearbeitendes Werkstück in einer gewünschten Bearbeitungsposition der Laserbearbeitungsstation zu positionieren.
Bei der Konfiguration von Fig. 6 umfasst das Werkstück-Bewegungssystem 660 einen als Werkstückhaltevorrichtung dienenden ersten Substrattisch 665, der parallel zur (horizontalen) x- y-Ebene des Systemkoordinatensystems sowie in Höhenrichtung (parallel zur z-Richtung) sehr genau auf eine gewünschte Position verfahren sowie um eine vertikale Rotationsachse gedreht werden kann (PHI-Achse). Hierzu sind im Beispielsfall präzise ansteuerbare elektrische Direktantriebe vorgesehen.
In der Konfiguration von Fig. 7 ist oberhalb des ersten Substrattisches 665 ein zweiter Substrattisch 670 angeordnet, der ebenfalls in beliebige Richtungen horizontal (parallel zur x-y- Ebene) sowie vertikal (parallel zur z-Richtung) gesteuert verfahren sowie um eine vertikale Achse gedreht werden kann. Die Laserbearbeitungsstation 600 kann beide Substrattische enthalten, in der Verfahrensstufe von Fig. 6 wird der zweite Substrattisch jedoch nicht genutzt und ist daher nicht dargestellt.
Die Maske 607 wird von einem nicht dargestellten Masken-Bewegungssystem getragen, welches unter der Steuerung durch die Steuereinheit eine Verlagerung der Maske 607 in der Maskenebene 608 (parallel zur y-z-Ebene) sowie eine Drehung der Maske um eine zur x- Richtung parallele Achse erlaubt.
In der Situation von Fig. 6 ist die Laserbearbeitungsstation 600 für einen Laser-Lift-Off (LLO) eingerichtet. Der montierte Wafer, also das Werkstück 500 in Form des flächigen Verbunds aus Transfersubstrat 250 und Aufwachssubstrat 400 sowie den zwischen den Substraten angeordneten und daran gehaltenen Mikro-Funktionselementen 450, wird nun in die Werkstückhaltevorrichtung der Laserbearbeitungsstation für den LLO-Prozess eingelegt. Die Rückseite des Aufwachssubstrats 400 ist dabei nach oben gerichtet und dient als Eintrittsfläche für die Laserstrahlung.
Danach wird der LLO-Prozess durchgeführt. Im Beispielsfall werden alle Dies lokal bestrahlt, also nur die Dies, nicht die Zwischenräume.
Fig. 6 zeigt das Werkstück bzw. die Anordnung vor dem Lösen der flächigen Verbindung (vergleiche auch Fig. 9). Das obere flache Substrat 400 ist das Aufwachssubstrat 400, das in diesem Fall auch als Donor-Substrat bezeichnet wird, weil es die darauf aufgebrachten Mikro- Funktionselemente 450 später abgibt. Das auf dem ersten Substrattisch 665 aufliegende Transfersubstrat 250 fungiert hier als Akzeptor-Substrat, weil es die Funktionselemente 450 akzeptiert bzw. aufnimmt. Das Akzeptor-Substrat (Transfersubstrat 250) mit den davon getragenen GaN-Stapeln dient dann als Basis für die weiteren Schritte der Herstellung der mikroelektronischen Komponente.
Beim Laser-Lift-Off-Verfahren wird das Werkstück 500 so positioniert, dass die Bearbeitungsebene 622 in dem Bereich zwischen Donor-Substrat 400 und den GaN-Elementen 450 liegt, um die flächige Verbindung dazwischen mittels Laserbearbeitung zu lösen. Dabei wird die Pufferschicht 452, die sich im Grenzbereich zwischen dem Aufwachssubstrat und den GaN- Elementen befindet, durch Laserstrahlung zerstört (bzw. zersetzt, so dass eine dünne Ga- Schicht und gasförmiger Stickstoff Zurückbleiben). Die Laserbestrahlung erfolgt dabei durch das lasertransparente Aufwachssubstrat 400 hindurch.
Es ist möglich, dass allein durch die Laserbestrahlung die Verbindung im Bereich der Pufferschicht so weit geschwächt ist, dass sich das Aufwachssubstrat und das Transfersubstrat mit den daran anhaftenden übertragenen Mikro-Funktionselementen leicht voneinander trennen lassen (vgl. Fig. 10).
Bei einer Verfahrensvariante wird der Verbund aus Aufwachssubstrat 400 mit den pLEDs und dem gespannten Dicing-Tape nach dem LLO einer Wärmebehandlung (Tempern) unterzogen. Diese erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur von ca. 50°C für ca. 10 Minuten. Dadurch wird die Verbindung zwischen EPI-Wafer und pLEDs weiter geschwächt, so dass der EPI-Wafer mit relativ geringer Krafteinwirkung (bei Aufrechterhaltung der Tempertemperatur) entfernt werden kann. Danach wird die Temperatur allmählich auf Raumtemperatur abgekühlt.
Je nach Art des Verfahrens kann die UV-Bestrahlung beim LLO auch großflächig beispielsweise mittels eines gescannten Linienstrahls erfolgen, sofern in den Zwischenräumen zwischen den pLEDs keine Schäden z.B. auf dem Akzeptorsubstrat auftreten. Man könnte auch einen quadratischen Strahl (in X und Y-Richtung) scannen.
Das Tape (die Sägefolie 100) wird am Anfang gestreckt. Dann liegt eine straff gespannte Folie (wie bei einer Trommel) vor, die als Transfersubstrat dient und die sich ähnlich wie eine Platte verhält, so dass sich die Positionen der Dies nach dem Entfernen des EPI-Wafers 400 nicht mehr ändern und die erforderliche hohe Genauigkeit gewährleistet ist. Die im Beispiel von Fig. 5 und 6 verwendeten pLEDs sind RGB-LEDs, so dass es nur eine Sorte EPI-Wafer gibt.
In der Situation von Fig. 7 ist die Laserbearbeitungsstation 600 für einen LIFT-Prozess eingerichtet, um die pLEDs vom Aufwachssubstrat 400 (Donor) über eine gewisse freie Flugstrecke auf die adhäsive Seite des Transfersubstrats 250 (Akzeptor) zu übertragen. Dieses wird vom ersten Substrattisch 655 in Position gehalten, die mit Laserdioden zu bestückenden adhäsive Oberseite ist nach oben gerichtet. Das für die Laserstrahlung transparente Aufwachsubstrat 400 wird vom zweiten Substrattisch 667 gehalten und trägt die mikroelektronischen Funktionselemente 450 nach unten gerichtet. Durch positionsgenaue Einstrahlung von Laserstrahlen werden dann die zu übertragenden Mikro-LEDs vom Donor- Substrat 400 abgelöst und auf das Akzeptor-Substrat 250 übertragen. Der Donor-Akzeptor- Abstand 658, der ein Maß für die Flugweite der zu übertragenden Mikro-Funktionselemente 450 ist, beträgt in der Regel zwischen 30 pm und 500 pm, insbesondere zwischen 80 pm und 200 pm.
Der LIFT-Prozess ist besonders dafür geeignet, nur ein ausgewähltes Subset von Mikro- Funktionselementen auf das Transfersubstrat 250 zu übertragen. Wenn die Übertragung vom EPI-Wafer zum Dicing-Tape mittels LIFT erfolgt, können z.B. auch pLEDs von drei verschiedenen EPI-Wafern (rot, grün und blau) übertragen werden.
Zur Vorbereitung des zweiten Übertragungsschritts wird das Dicing-Tape (das Transfersubstrat) mit den pLEDs nun entnommen und umgedreht, so dass die Mikro-Funktionselemente 450 nach unten weisen. Danach werden die pLEDs auf das zweite Substrat 700, im Beispielsfall also auf ein Display-Frontglas gebondet, z.B. mittels eines Klebers.
Fig. 8 zeigt die Konstellation des dadurch entstehenden Schichtverbunds nach dem Bonden und nach Auflegen auf den Substrattisch der Laserbearbeitungsstation. 600. Das Transfersubstrat 250 mit den noch daran haftenden Mikro-Funktionselementen liegt nun oben, das Frontglas 700 unten. Bei dieser Variante werden die pLED auf das Frontglas montiert und in einem späteren Verarbeitungsschritt das Frontglas mit den pLEDs mit der Backplane kontaktiert. Dadurch wird die Backplane nicht mit UV-Strahlung beaufschlagt. Es ist auch möglich, das Display- Frontglas 700 mit der nach oben gerichteten Verbindungsstruktur (Backplane) 702 unten anzuordnen und die pLEDs auf die Backplane zu bonden
Im nächsten Schritt (vgl. Fig. 8 oder Fig. 11) wird das UV-Dicing-Tape (das Transfersubstrat) von seiner oben liegenden Rückseite mit UV-Photonen (Sternchen-Symbol) bestrahlt. Dadurch wird die Adhäsionsstärke der nach unten weisenden Klebeschicht drastisch reduziert, so dass es sich mit geringer Krafteinwirkung von den pLEDs ablösen lässt.
Dazu genügt im Allgemeinen eine großflächige Bestrahlung mit einer geeigneten UV-Lampe. Alternativ können die Positionen, an denen sich die Dies befinden, auch wieder selektiv mittels UV-Laser bestrahlt werden, sofern dies das Ablösen deutlich erleichtert oder wenn ein selektives Ablösen eines Teils der pLEDs gefordert ist.
Das Verfahren kann je nach pLED-Technologie auch modifiziert werden. So kann die Übertragung der pLED vom Transfersubstrat 250 (vom Dicing-Tape) auf das zweite Substrat (hier z.B. das Display-Substrat 700 mit Back-Plane) auch mittels LIFT erfolgen (vgl. Fig. 12). Falls erforderlich, kann ein zusätzlicher Übertragungsschritt eingefügt werden, damit die richtige Orientierung der pLEDs auf dem Display gegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer mikrostrukturierten Komponente, die eine Vielzahl von Mikro-Funktionselementen auf einem Substrat aufweist, insbesondere zur Herstellung eines Micro-LED-Displays, welches ein Substrat aufweist, das ein Array von Pixel bildenden Micro- Leuchtdioden auf einer elektrischen Versorgungsstruktur trägt, worin in wenigstens einer Verfahrensstufe in einer Laserbearbeitungsstation unter der Steuerung durch eine Steuereinheit eine Laserbearbeitung durchgeführt wird, das Verfahren mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines ersten Substrats (400), welches eine Vielzahl von Mikro-Funktionselementen (450) trägt, die auf einer ersten Seite (402) des ersten Substrats (400) in einer ersten räumlichen Anordnung angeordnet sind;
Übertragen von Mikro-Funktionselementen (450) in einem ersten Übertragungsschritt von dem ersten Substrat (400) auf ein Transfersubstrat (250);
Übertragen von Mikro-Funktionselementen (450) in einem zweiten Übertragungsschritt von dem Transfersubstrat (250) auf ein zweites Substrat (700) derart, dass die Mikro-Funktionselemente (450) auf dem zweiten Substrat (700) in einer zweiten räumlichen Anordnung angeordnet sind; dadurch gekennzeichnet, dass als Transfersubstrat (250) eine in einem Spannrahmen (200) gedehnt eingespannte Sägefolie (100) verwendet wird, die eine unter Flächenspannung stehende elastisch dehnbare Basisfolie (102) mit einer an der Basisfolie angebrachten Klebeschicht (104) zum temporären Fixieren von Mikro-Funktionseinheiten an der Sägefolie (100) aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Substrat (400) ein Aufwachssubstrat ist und die Mikro-Funktionselemente auf dem ersten Substrat (400) erzeugt werden und/oder dass das zweite Substrat (700) das Substrat der mikrostrukturierten Komponente ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Sägefolie eine UV-empfindliche Sägefolie verwendet wird, die eine Klebeschicht aufweist, deren Haftkraft gegenüber Festkörpern durch Einstrahlen von Ultraviolettlicht von einer im unbestrahlten Zustand vorliegenden ersten Haftkraft zu einer gegenüber der ersten Haftkraft reduzierten zweiten Haftkraft abgesenkt werden kann oder dass als Sägefolie eine Thermal Release- Sägefolie verwendet wird, die eine Klebeschicht aufweist, deren Haftkraft gegenüber Festkörpern durch Aufheizen von einer bei Raumtemperatur vorliegenden ersten Haftkraft zu einer gegenüber der ersten Haftkraft reduzierten zweiten Haftkraft abgesenkt werden kann.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim ersten Übertragungsschritt in einem Bonding-Schritt das Transfersubstrat (250) mit dem die Mikro-Funktionselemente (450) tragenden ersten Substrat (400) zu einer Verbundanordnung verbunden wird, indem dem ersten Substrat (400) abgewandte freie Oberflächen der Mikro-Funktionselemente (450) unter Einwirkung einer Andrückkraft mit der Klebeschicht (104) der Sägefolie (100) in Haftkontakt gebracht werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Übertragungsschritt eine Bestrahlung der Verbundanordnung mit Laserstrahlung in einer Laserbearbeitungsstation umfasst, wobei mittels räumlich selektiver oder flächendeckender Laserstrahlung eine Haftkraft zwischen dem ersten Substrat und den zu übertragenden Mikro-Funktionselementen reduziert wird, wobei vorzugsweise die Laserbestrahlung so durchgeführt wird, dass dadurch die zwischen dem ersten Substrat und den zu übertragenden Mikro-Funktionselementen wirkende Haftkraft kleiner wird als die zwischen den zu übertragenden Mikro-Funktionselementen und der Klebeschicht (104) wirkende Haftkraft und/oder wobei vorzugsweise ultraviolette Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von weniger als 360 nm verwendet wird, insbesondere Laserstrahlung eines 248 nm Excimer-Lasers.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der Laserbestrahlung die Verbundanordnung einer Wärmebehandlung unterzogen wird, wobei ein Temperaturprofil und eine Dauer der Wärmebehandlung derart ausgelegt sind, dass die zwischen dem ersten Substrat (400) und den zu übertragenden Mikro-Funktionselementen (450) wirkende Haftkraft durch die Wärmebehandlung reduziert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abschluss des ersten Übertragungsschritts das mit übertragenen Mikro-Funktionseinheiten versehene Transfersubstrat (250) unter Trennen der Verbindung zwischen den übertragenen Mikro-Funktionseinheiten (450) und dem ersten Substrat (400) von dem ersten Substrat und gegebenenfalls von darauf verbleibenden Mikro-Funktionseinheiten abgelöst wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Übertragungsschritt im Wege eines LIFT-Verfahrens ohne Berührungskontakt zwischen den Mikro-Funktionselementen (450) des ersten Substrats (400) und dem Transfersubstrat (250) durchgeführt wird, wobei sich vorzugsweise die erste räumliche Anordnung und die zweite räumliche Anordnung der Mikro-Funktionselemente voneinander unterscheiden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragen von Mikro-Funktionselementen (450) in dem zweiten Übertragungsschritt vom Transfersubstrat (250) auf das zweite Substrat (700) in einer Laserbearbeitungsstation (600) unter Einwirkung von Laserstrahlung durchgeführt wird, wobei vorzugsweise eine Verfahrensvariante aus der folgenden Gruppe ausgewählt wird:
(i) es wird ein Laser-Induced-Forward-Transfer (LIFT) genutzt, indem mittels Laserstrahlung einzelne oder alle vom Transfersubstrat (250) getragenen Mikro- Funktionseinheiten von dem Transfersubstrat (250) über eine Flugstrecke auf das zweite, mit einer Haftschicht versehene Substrat (700) übertragen werden.
(ii) es wird ein Laser-Lift-Off-Transfer (LLO) genutzt, indem die vom Transfersubstrat (250) getragenen Mikro-Funktionseinheiten zunächst auf das zweite Substrat gebondet werden und indem die Haftkraft einzelner oder aller vom Transfersubstrat (250) getragenen Mikro- Funktionseinheiten zum Transfersubstrat (250) mittels UV-Laserstrahlung derart reduziert wird, dass das Transfersubstrat (250) unter geringer Krafteinwirkung entfernt werden kann.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragen von Mikro-Funktionselementen (450) in dem zweiten Übertragungsschritt vom Transfersubstrat (250) auf das zweite Substrat (700) in einer Bearbeitungsstation durchgeführt wird, indem die vom Transfersubstrat (250) getragenen Mikro-Funktionseinheiten zunächst auf das zweite Substrat gebondet werden und indem die Haftkraft der vom Transfersubstrat (250) getragenen Mikro-Funktionseinheiten zum Transfersubstrat (250) mittels UV-Strahlung, insbesondere einer UV-Lampe, oder einer Temperaturerhöhung, insbesondere mittels Kontaktheizung oder Wärmestrahler, derart reduziert wird, dass das Transfersubstrat (250) unter geringer Krafteinwirkung entfernt werden kann.
11. Verwendung einer Sägefolie (100) mit einer elastisch dehnbaren Basisfolie (102) und einer an der Basisfolie angebrachten Klebeschicht (104) zur Herstellung eines Transfersubstrats zum temporären Fixieren von Mikro-Funktionseinheiten in einem Verfahren zur Herstellung einer mikrostrukturierten Komponente, die eine Vielzahl von Mikro- Funktionselementen auf einem Substrat aufweist.
12. Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sägefolie (100) flächig expandiert und in einen Spannrahmen (200) derart eingespannt wird, dass die in den Spannrahmen (SR) eingespannte Sägefolie in einem von dem Spannrahmen umgebenen Nutzbereich unter einer Flächenspannung steht und ein ebenes, begrenzt elastisch nachgiebiges Transfersubstrat (250) bildet, das an einer zur Aufnahme von Mikro- Funktionselementen vorgesehenen Seite eine Klebeschicht (104) aufweist.
13. System zur Herstellung einer mikrostrukturierten Komponente, die eine Vielzahl von Mikro-Funktionselementen auf einem Substrat aufweist, insbesondere zur Herstellung eines Micro-LED-Displays, welches ein Substrat aufweist, das ein Array von Pixel bildenden Micro- Leuchtdioden auf einer elektrischen Versorgungsstruktur trägt, umfassend: eine Steuereinheit (690); eine Laserbearbeitungsstation (600) mit einer durch die Steuereinheit steuerbaren Laserbearbeitungseinheit (610); eine Werkstück-Halteeirichtung zur Aufnahme eines zu bearbeitenden Werkstücks; ein Werkstück-Bewegungssystems (660) zum Positionieren eines zu bearbeitenden Werkstücks (500) in einer Bearbeitungsposition der Laserbearbeitungsstation in Reaktion auf Bewegungssignale der Steuereinheit (690); dadurch gekennzeichnet, dass das System Einrichtungen zur Herstellung und/oder Handhabung eines Transfersubstrats umfasst, welches durch eine in einem Spannrahmen (SR) gedehnt eingespannte Sägefolie (100) gebildet wird, die eine unter Flächenspannung stehende elastisch dehnbare Basisfolie (102) und eine an der Basisfolie angebrachte Klebeschicht (104) zum temporären Fixieren von Mikro-Funktionseinheiten an der Sägefolie aufweist.
14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zur Herstellung und/oder Handhabung eines Transfersubstrats eine oder mehrere der folgenden Einrichtungen umfassen:
(i) einen Wafer/Film Frame Tape Applicator zum Montieren einer ungedehnten Sägefolie (100) auf einen Rahmen (110) sowie zum Montieren des ersten Substrats (400) auf die bereits gedehnte Sägefolie (100);
(ii) einen Die-Matrix-Expander zum Dehnen und Aufziehen von Sägefolien (100) auf einen Spannrahmen (200);
(iii) ein Heizsystem zum Reduzieren der Haftkraft zwischen dem ersten Substrat (400) und den Mikro-Funktionseinheiten (450) bzw. zum Reduzieren der Haftkraft von thermischen Sägefolien;
(iv) eine UV-Lampe zum Reduzieren der Haftkraft von UV-empfindlichen Sägefolien;
(v) eine Einrichtung zum Herstellen einer Bondverbindung zwischen den Mikro- Funktionseinheiten (450) auf dem Transfersubstrat (250) und dem zweiten Substrat (700).
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