KR101684815B1 - 대량 이송 기구 - Google Patents

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KR101684815B1
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존 에이. 히긴슨
안드레아스 비블
데이비드 알버탈리
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애플 인크.
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Abstract

캐리어 기판으로부터 마이크로 디바이스를 이송하기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 일 실시예에서, 대량 이송 기구는 관절형 이송 헤드 조립체, 캐리어 기판 홀더, 및 관절형 이송 헤드 조립체와 캐리어 기판 홀더 간의 공간적 관계를 조정하기 위한 구동기 조립체를 포함한다. 관절형 이송 헤드 조립체는 정전기 이송 헤드들의 어레이를 지지하는 정전기 전압원 접속부 및 기판을 포함할 수 있다.

Description

대량 이송 기구{MASS TRANSFER TOOL}
본 발명은 마이크로 디바이스에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명의 실시예들은 캐리어 기판으로부터 마이크로 디바이스를 이송하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
집적 및 패키징 문제는 무선 주파수(RF) 마이크로전기기계 시스템(microelectromechanical system, MEMS) 마이크로스위치, 발광 다이오드(LED) 디스플레이 시스템, 및 MEMS 또는 석영-기반 오실레이터와 같은 마이크로 디바이스들의 상업화에 대한 주요 장애물 중 하나이다.
디바이스들을 이송하기 위한 전통적인 기술은 웨이퍼 접합에 의한 이송 웨이퍼로부터 수용 웨이퍼로의 이송을 포함한다. 그러한 일 구현예는 이송 웨이퍼로부터 수용 웨이퍼로 디바이스들의 어레이를 접합하는 한 단계 - 그 후, 이송 웨이퍼는 분리됨 - 를 수반하는 "직접 인쇄(direct printing)"이다. 이의 다른 구현예는 접합/접합해제의 두 단계를 수반하는 "전사 인쇄(transfer printing)"이다. 전사 인쇄에서는, 이송 웨이퍼가 공여 웨이퍼로부터 디바이스들의 어레이를 픽업(pick up)하고, 이어서 디바이스들의 어레이를 수용 웨이퍼에 접합한 후, 그 후, 이송 웨이퍼는 분리될 수 있다.
이송 공정 동안 디바이스가 선택적으로 접합 및 접합해제될 수 있는 일부 인쇄 공정 변형 형태가 개발되어 왔다. 전통적인 형태 및 변형 형태의 직접 인쇄 및 전사 인쇄 기술 둘 모두에서, 이송 웨이퍼는 디바이스를 수용 웨이퍼에 접합한 후에 디바이스로부터 접합해제된다. 게다가, 디바이스들의 어레이를 갖는 전체 이송 웨이퍼가 이송 공정에 수반된다.
대량 이송 기구 및 대량 이송 기구를 작동시키는 방법이 개시된다. 일 실시예에서, 대량 이송 기구는 정전기 전압원 접속부를 갖는 관절형 이송 헤드 조립체 및 정전기 이송 헤드들의 어레이를 지지하는 기판을 포함한다. 기판은 이송 헤드 조립체의 장착 표면에 릴리스 가능하게 부착가능하고 정전기 전압원 접속부와 전기적으로 접속 가능할 수 있다. 예를 들어, 장착 표면은 기판에 석션을 가하기 위하여 진공원(vacuum source)과 결합된 진공 포트를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 정전기 전압원 접속부는 기판을 누르는 탄성 전도체를 포함할 수 있다. 대량 이송 기구는 또한 캐리어 기판 홀더, 수용 기판 홀더, 및 관절형 이송 헤드 조립체와 캐리어 기판 홀더 또는 수용 기판 홀더 간의 공간적 관계(spatial relationship)를 조정하기 위한 구동기 조립체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 구동기 조립체는 적어도 6의 자유도(degrees of freedom)에서 공간적 관계를 조정할 수 있다. 더 상세하게는, 구동기 조립체는 적어도 4의 자유도에서 관절형 이송 헤드 조립체 상태를 조정하기 위하여 관절형 이송 헤드 조립체와 결합된 제1 구동기 부분조립체 및 적어도 2의 자유도에서 캐리어 기판 홀더 상태를 조정하기 위하여 캐리어 기판 홀더와 결합된 제2 구동기 부분조립체를 포함할 수 있다. 제2 구동기 부분조립체는 또한 적어도 2의 자유도에서 수용 기판 홀더 상태를 조정하기 위하여 수용 기판 홀더와 결합될 수 있다. 대안적으로, 수용 기판 홀더는 별도의 구동기 부분조립체와 결합될 수 있다. 보다 더 구체적으로는, 제1 구동기 조립체는 정전기 이송 헤드들의 어레이의 접촉 표면에 직교하는 방향으로 관절형 이송 헤드 조립체의 이동을 제한하기 위하여 관절형 이송 헤드 조립체에 결합된 제1 만곡부(flexure)를 포함할 수 있다. 제1 구동기 조립체는 제1 만곡 표면에 실질적으로 평행하게 배향된 제2 만곡 표면을 포함하는, 관절형 이송 헤드 조립체와 결합된 제2 만곡부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 대량 이송 기구는 기판, 캐리어 기판 홀더, 및 수용 기판 홀더를 가열하기 위하여 하나 이상의 가열기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 관절형 이송 헤드는 가열기를 포함할 수 있고, 캐리어 및 수용 기판 홀더는 각각 가열기에 결합될 수 있다.
일 실시예에서, 대량 이송 기구는 캐리어 기판 홀더 상의 캐리어 기판의 상태를 검출하기 위하여 장착 표면에 대하여 고정되는 제1 상태 센서를 포함할 수 있다. 대량 이송 기구는 또한 관절형 이송 헤드 조립체 상태를 검출하기 위하여 캐리어 기판 홀더에 대하여 고정되는 제2 상태 센서를 포함할 수 있다. 또한, 대량 이송 기구는 제1 만곡 표면의 휘어짐을 검출하기 위하여 구동기 조립체와 결합된 제3 상태 센서를 포함할 수 있다. 이 상태 센서들 각각은 스펙트럼 간섭 레이저 변위계일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 대량 이송 기구는 캐리어 기판 홀더에 가해지는 힘을 측정하기 위하여 캐리어 기판 홀더와 결합된 힘 측정기(force gauge)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 대량 이송 기구는 카메라와 같은 하나 이상의 이미징 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 관절형 이송 헤드 조립체에 대하여 고정된 제1 이미징 디바이스는 제1 이미징 평면을 가질 수 있다. 추가로, 대량 이송 기구는 또한 제2 이미징 평면을 가질 수 있는, 캐리어 기판 홀더에 대하여 고정된 제2 이미징 디바이스를 포함할 수 있다. 피듀셜 마크(fiducial mark)가 이미징 디바이스들의 제1 이미징 평면과 제2 이미징 평면 사이에 위치될 수 있다. 예를 들어, 피듀셜 마크는 투명 플레이트의 일부인 비대칭 패턴일 수 있다.
일 실시예에서, 대량 이송 기구를 작동시키는 방법은 x-축 및 x-y 평면을 포함하는 기준계(frame of reference)를 설정하는 단계, 및 기준계에 맞춰 정전기 이송 헤드들의 어레이를 지지하는 기판을 정렬하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 기준계는 x-y 기준(x-y datum)을 세팅하고 z-기준(z-datum)을 세팅함으로써 설정된다. x-y 기준은 제1 및 제2 이미징 디바이스 사이의 피듀셜 마크에 제1 및 제2 이미징 디바이스를 정렬함으로써 세팅될 수 있다. 예를 들어, x-y 기준은 제1 이미징 평면과 제2 이미징 평면 사이의 피듀셜 마크에 맞춰 제1 이미징 평면을 갖는 제1 이미징 디바이스 및 제2 이미징 평면을 갖는 제2 이미징 디바이스를 정렬함으로써 세팅될 수 있다. 예를 들어, 이미징 디바이스들은 카메라일 수 있다. 제1 및 제2 이미징 평면은 x-y 평면에 평행할 수 있다. z-기준은 제1 및 제2 상태 센서 사이에 있고 x-y 기준을 갖는 x-y 평면에 평행한 제1 및 제2 동일 평면 표면을 보냄으로써 세팅될 수 있다. 예를 들어, z-기준은 제1 및 제2 상태 센서를 이용하여 각각 z-측정기(z-gauge)의 제1 및 제2 표면을 감지함으로써 세팅될 수 있다. 상태 센서들은 둘 모두 x-y 평면에 직교하는 감지 방향을 가질 수 있고, 제1 및 제2 표면은 x-y 평면에 동일 평면에 있고 평행할 수 있다. 예를 들어, 상태 센서들은 스펙트럼 간섭 레이저 변위 센서일 수 있다. z-측정기는 대량 이송 기구의 장착 표면에 릴리스 가능하게 부착될 수 있다. 예를 들어, z-기준은 정전기 이송 헤드들의 어레이의 접촉 표면으로부터 100 마이크로미터 이하로 떨어져 있을 수 있다.
일 실시예에서, 기판은 관절형 이송 헤드 조립체를 관절동작 및 회전시킴으로써 기준계에 맞춰 정렬된다. 정전기 이송 헤드들의 어레이를 x-y 평면에 평행하게 정렬하기 위하여 관절형 이송 헤드 조립체를 관절동작시킨다. 이 관절동작시키는 것은 기판 상의 4 개의 기준점의 각각으로의 거리를 검출하는 것 및 4 개의 기준점의 각각까지의 거리가 동일하게 될 때까지 관절형 이송 헤드 조립체를 이동시키는 것을 포함할 수 있다. 기준점들은 스펙트럼 간섭 레이저 변위 센서와 같은, x-y 평면에 직교하는 감지 방향을 갖는 제1 상태 센서를 이용하여 검출될 수 있다. 기판의 제1 기준 부호 및 제2 기준 부호를 통과하는 기준선(reference line)을 x-축에 평행하게 정렬하기 위하여 관절형 이송 헤드 조립체를 회전시킬 수 있다. 이 회전시키는 것은 x-y 평면에 평행한 제1 이미징 평면을 갖는, 카메라와 같은 제1 이미징 디바이스를 이용하여 제1 기준 부호 및 제2 기준 부호를 검출하는 것을 포함할 수 있다 제1 기준 부호 및 제2 기준 부호는 정전기 이송 헤드일 수 있다.
일 실시예에서, 기준계를 설정하는 것은 후속 이동 동작에서 사용되는 온도까지 관절형 이송 헤드 조립체를 이동시키는 것을 포함한다. 예를 들어, 관절형 이송 헤드 조립체의 장착 표면은 섭씨 약 100 내지 350 도의 온도 범위까지 가열된다. 일 실시예에서, 기준계에 맞춰 기판을 정렬할 때 정전기 이송 헤드들의 어레이를 지지하는 기판은 섭씨 약 100 내지 350 도의 온도 범위까지 가열된다.
일 실시예에서, 대량 이송 기구를 작동시키는 방법은 구동기 조립체를 이용하여 관절형 이송 헤드 조립체와 캐리어 기판 홀더 간의 공간적 관계를 조정하는 단계를 포함한다. 캐리어 기판 홀더 상의 캐리어 기판 위의 마이크로 디바이스들의 어레이가 관절형 이송 헤드 조립체와 결합된 정전기 이송 헤드들의 어레이에 의해 접촉된다. 관절형 이송 헤드 조립체의 정전기 전압원 접속부를 통해 정전기 이송 헤드들의 어레이에 전압이 인가되고 마이크로 디바이스들의 어레이가 캐리어 기판으로부터 픽업된다.
공간적 관계를 조정하는 것은 캐리어 기판 홀더 상의 및 캐리어 기판의 배향을 결정하는 것 및 관절형 이송 헤드 조립체와 결합된 기판의 배향을 상기 배향에 일치시키는 것을 포함할 수 있다. 캐리어 기판의 배향을 결정하는 것은, 스펙트럼 간섭 레이저 변위 센서와 같은, x-y 평면에 직교하는 제1 감지 방향을 갖는 제1 상태 센서를 이용하여 캐리어 기판 상의 4 개의 기준점의 각각까지의 거리를 검출하는 것을 포함할 수 있다. 게다가, 카메라와 같은, x-y 평면에 평행한 제1 이미징 평면을 갖는 제1 이미징 디바이스는 캐리어 기판 상의 제1 기준 부호 및 제2 기준 부호를 검출할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 이미징 디바이스는 또한 초점 거리를 결정함으로써 캐리어 기판 상의 4 개의 기준점들의 각각까지의 거리를 검출할 수 있다. 기판 및 캐리어 기판의 배향을 일치시키는 것은 관절형 이송 헤드 조립체를 회전 및 관절동작시키는 것을 포함한다. 캐리어 기판의 제1 기준 부호 및 제2 기준 부호를 통과하는 선에 평행하게, 기판의 제1 기준 부호 및 제2 기준 부호를 통과하는 기준선을 정렬하기 위하여 관절형 이송 헤드 조립체를 회전시킨다. 회전시키는 것은 각각 x-y 평면에 평행한 제1 및 제2 이미징 평면을 갖는 제1 및 제2 이미징 디바이스를 이용하여 제1 및 제2 기준 부호를 검출하는 것을 포함할 수 있다. 정전기 이송 헤드들의 어레이를 캐리어 기판에 평행하게 정렬하기 위하여 관절형 이송 헤드 조립체를 관절동작시킨다. 관절동작시키는 것은 x-y 평면에 직교하는 제1 감지 방향을 갖는 제1 상태 센서를 이용하여 캐리어 기판 상의 4 개의 기준점의 각각까지의 거리를 검출하는 것 및 기판이 캐리어 기판에 평행하게 될 때까지 관절형 이송 헤드 조립체를 이동시키는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 캐리어 기판을 마이크로 디바이스들의 어레이와 접촉시키는 것은 접촉을 감지하는 것을 포함한다. 예를 들어, 접촉은 스펙트럼 간섭 레이저 변위 센서와 같은 제1 상태 센서를 이용하여 관절형 이송 헤드 조립체와 결합된 만곡부의 휘어짐을 감지함으로써 감지될 수 있다. 일 실시예에서, 스펙트럼-인터페이스 레이저 변위 센서는 만곡부의 50 나노미터 휘어짐을 구별할 수 있다. 대안적으로, 접촉은 캐리어 기판 홀더와 결합된 힘 측정기에 의해 측정되어, 캐리어 기판 홀더에 가해지는 하중의 변화에 기초하여 감지될 수 있다. 일 실시예에서, 힘 측정기는 적어도 마이크로그램 분해능으로 측정할 수 있다.
마이크로 디바이스들을 픽업하는 것은 관절형 이송 헤드 조립체와 결합된 만곡부의 휘어짐에 기초하여 캐리어 기판으로부터 마이크로 디바이스들의 어레이를 분리하는 것을 감지하는 것을 포함할 수 있다. 휘어짐은 스펙트럼 간섭 레이저 변위 센서와 같은 구동기 조립체와 결합된 제1 상태 센서에 의해 감지될 수 있다. 대안적으로, 캐리어 기판으로부터 마이크로 디바이스들의 어레이를 분리하는 것은 캐리어 기판 홀더와 결합된 힘 측정기에 의해 측정되어, 캐리어 기판 홀더에 가해지는 하중의 변화에 기초하여 감지될 수 있다. 일 실시예에서, 힘 측정기는 적어도 마이크로그램 분해능으로 측정할 수 있다. 일 실시예에서, 캐리어 기판에서 마이크로 디바이스들의 어레이를 픽업한 이후에, 마이크로 디바이스들의 어레이가 정전기 이송 헤드들의 어레이에 부착된 것이, 예를 들어 정전기 이송 헤드 또는 캐리어 기판의 광학 검사에 의해 확인된다.
일 실시예에서, 대량 이송 기구를 작동시키는 방법은 마이크로 디바이스들의 어레이를 이용하여 수용 기판 홀더와 결합된 수용 기판을 접촉시키는 것을 포함한다. 접촉은 여러 방식으로 감지될 수 있다. 예를 들어, 접촉은 구동기 조립체와 결합된 스펙트럼 간섭 레이저 변위 센서와 같은 제1 상태 센서를 이용하여 관절형 이송 헤드 조립체와 결합된 만곡부의 휘어짐을 감지함으로써 감지될 수 있다. 대안적으로, 접촉은 수용 기판 홀더와 결합된 힘 측정기에 의해 측정되어, 수용 기판 홀더에 가해지는 하중의 변화에 기초하여 감지될 수 있다. 일 실시예에서, 힘 측정기는 적어도 마이크로그램 분해능으로 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 전압은 정전기 이송 헤드들의 어레이로부터 제거될 수 있다. 이어서 정전기 이송 헤드들의 어레이는 수용 기판 상의 마이크로 디바이스들의 어레이로부터 분리될 수 있다. 마이크로 디바이스들로부터 정전기 이송 헤드들을 분리하는 것은 여러 방식으로 감지될 수 있다. 예를 들어, 분리는 구동기 조립체와 결합된 스펙트럼 간섭 레이저 변위 센서와 같은 제1 상태 센서를 이용하여 관절형 이송 헤드 조립체와 결합된 만곡부의 휘어짐을 감지함으로써 감지될 수 있다. 대안적으로, 분리는 수용 기판 홀더와 결합된 힘 측정기에 의해 측정되어, 수용 기판 홀더에 가해지는 하중의 변화에 기초하여 감지될 수 있다. 일 실시예에서, 힘 측정기는 적어도 마이크로그램 분해능으로 측정할 수 있다. 일 실시예에서, 마이크로 디바이스들로부터 정전기 이송 헤드들을 분리한 이후에, 정전기 이송 헤드들의 어레이로부터 마이크로 디바이스들의 어레이가 릴리스된 것은, 예를 들어 정전기 이송 헤드 또는 수용 기판의 광학 검사에 의해 확인된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 대량 이송 기구의 사시도 도시.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 관절형 이송 헤드 조립체를 갖는 대량 이송 기구의 상부 조립체 부분의 사시도 도시.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 관절형 이송 헤드 조립체를 갖는 대량 이송 기구의 상부 조립체 부분의 사시도 도시.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 관절형 이송 헤드 조립체를 갖는 대량 이송 기구의 상부 조립체 부분에서 도 2의 선(A-A)에 대하여 취해진 단면의 사시도 도시.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 만곡부의 사시도 도시.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 정전기 전압원 접속부를 갖는 대량 이송 기구의 관절형 이송 헤드 조립체의 일부분의 단면의 사시도 도시.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따라 장착 표면에 부착되고 하나 이상의 정전기 전압원 접속부와 전기적으로 접속되는 정전기 이송 헤드들의 어레이를 지지하는 기판의 개략적인 측면도 도시.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 캐리어 기판 홀더 및 수용 기판 홀더를 갖는 대량 이송 기구의 하부 조립체 부분의 사시도 도시.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 캐리어 기판 홀더 및 수용 기판 홀더를 갖는 대량 이송 기구의 하부 조립체 부분에서 도 7의 선(B-B)에 대하여 취해진 단면의 사시도 도시.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 삼각대 구동기(tripod actuator)를 갖는 대량 이송 기구의 상부 조립체 부분의 사시도 도시.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 센서들을 갖는 대량 이송 기구의 하부 조립체 부분의 사시도 도시.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 관절형 이송 헤드 조립체를 갖는 대량 이송 기구의 상부 조립체 부분의 개략적 측면도 도시.
도 12a는 본 발명의 실시예에 따라 기준계(frame of reference)에 맞춰 정전기 이송 헤드들의 어레이를 지지하는 기판을 정렬하는 방법을 도시하는 플로차트.
도 12b는 본 발명의 실시예에 따라 기준계를 설정하는 방법을 도시하는 플로차트.
도 12c는 본 발명의 실시예에 따라 도시되는 마이크로 디바이스들의 어레이를 이송하기 위한 대량 이송 기구를 작동시키는 방법을 도시하는 플로차트.
도 13a는 본 발명의 실시예에 따라 x-y 기준(datum)을 세팅하는 방법의 개략적 측면도 도시.
도 13b는 본 발명의 실시예에 따라 x-y 기준을 세팅하는 방법의 개략적 사시도 도시.
도 14a는 본 발명의 실시예에 따라 z 기준을 세팅하는 방법의 측면도 도시.
도 14b는 본 발명의 실시예에 따라 z 기준을 세팅하는 방법의 측면도 도시.
도 15a는 본 발명의 실시예에 따라 기준계에 맞춰 기판을 정렬하는 방법의 개략적 사시도 도시.
도 15b는 본 발명의 실시예에 따라 기준계에 맞춰 기판을 정렬하는 방법의 개략적 사시도 도시.
도 17은 본 발명의 실시예에 따라 도시되는 마이크로 디바이스들의 어레이를 픽업하기 위한 대량 이송 기구를 작동시키는 방법을 도시하는 플로차트.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 관절형 이송 헤드 조립체와 캐리어 기판 홀더 간의 공간적 관계의 조정의 개략도 도시.
도 16a 내지 도 16c는 본 발명의 실시예에 따라 대량 이송 기구를 이용하여 배향을 일치시키고 캐리어 기판에 기판을 접촉시키는 방법의 개략적 측면도 도시.
도 19a는 관절형 이송 헤드 조립체와 캐리어 기판 홀더 간의 공간적 관계가 본 발명의 실시예에 따라 조정된 이후에 캐리어 기판 상의 마이크로 디바이스들의 어레이 위에 배치되는 정전기 이송 헤드들의 어레이의 단면의 측면도 도시.
도 19b는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 디바이스들의 어레이와 접촉하는 정전기 이송 헤드들의 어레이의 단면의 측면도 도시.
도 19c는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 디바이스들의 어레이를 픽업하는 정전기 이송 헤드들의 어레이의 단면의 측면도 도시.
도 19d는 본 발명의 실시예에 따른 수용 기판 상에 릴리스된 마이크로 디바이스들의 어레이의 단면의 측면도 도시.
도 20은 본 발명의 실시예에 따라 이용될 수 있는 예시적인 컴퓨터 시스템(150)의 개략적 도시.
본 발명의 실시예들은 캐리어 기판으로부터 마이크로 디바이스 또는 마이크로 디바이스들의 어레이를 이송하기 위한 시스템 및 방법을 설명한다. 일부 실시예들에서, 본 명세서에서 설명하는 마이크로 디바이스들 또는 마이크로 디바이스들의 어레이는 관련된 미국 특허 출원 제13/372,222호, 제13/436,260호, 및 제13/458,932호에서 도시되고 설명되는 마이크로 LED 디바이스 구조물들 중 임의의 것일 수 있다. 본 발명의 일부 실시예는 마이크로 LED 디바이스들에 관하여 특정하여 설명하고 있지만, 본 발명의 실시예들은 그렇게 제한되지 않으며 소정 실시예들은 또한 다른 마이크로 LED 디바이스들뿐만 아니라 다이오드, 트랜지스터, IC 및 MEMS와 같은 다른 마이크로 디바이스들에 적용가능할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
다양한 실시예들에서, 도면들을 참조하여 설명된다. 그러나, 소정 실시예들은 이들 구체적 세부사항 중 하나 이상 없이, 또는 다른 알려진 방법 및 구성과 조합하여 실시될 수 있다. 하기의 설명에서는, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 구체적 구성, 치수 및 공정 등과 같은 많은 구체적 세부사항이 언급된다. 다른 경우에, 잘 알려진 공정 및 제조 기술은 본 발명을 불필요하게 불명료하게 하지 않기 위해 특별히 상세히 기술되지 않았다. 본 명세서 전반에 걸친 "일 실시예", "실시예" 등의 언급은 실시예와 관련되어 기술된 특정 특징, 구조, 구성 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 곳에서 "일 실시예", "실시예" 등의 언급의 출현이 반드시 본 발명의 동일한 실시예를 가리키지는 않는다. 또한, 특정한 특징, 구조, 구성 또는 특성은 하나 이상의 실시예에서 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "마이크로" 디바이스 또는 "마이크로" LED 구조체는 본 발명의 실시예에 따른 소정 디바이스들 또는 구조체들의 서술적인 크기를 가리킬 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "마이크로" 디바이스 또는 구조체는 1 내지 100 μm의 스케일을 가리키는 것을 의미한다. 그러나, 본 발명의 실시예들이 반드시 그렇게 제한되는 것은 아니며, 실시예들의 소정의 태양들이 보다 큰 그리고 가능하게는 보다 작은 크기 스케일로 적용가능할 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다. 일 실시예에서, 마이크로 디바이스들의 어레이의 단일 마이크로 디바이스와 정전기 이송 헤드들의 어레이의 단일 정전기 이송 헤드는 둘 모두 최대 치수가, 예를 들어 길이 또는 폭이 1 내지 100 μm이다. 일 실시예에서, 각각의 정전기 이송 헤드의 상부 접촉 표면은 최대 치수가 1 내지 100 μm, 더 구체적으로는 3 내지 10 μm이다. 일 실시예에서, 마이크로 디바이스들의 어레이의 피치, 및 그에 대응하는 정전기 이송 헤드들의 어레이의 피치는 (1 내지 100 μm) x (1 내지 100 μm), 예를 들어 10 μm x 10 μm 또는 5 μm x 5 μm 피치이다.
일 양태에서, 본 발명의 실시예들은 정전기 이송 헤드들의 어레이를 이용하여 사전 제작된 마이크로 디바이스들의 어레이를 대량 이송하기 위한 방식을 설명한다. 예를 들어, 사전 제작된 마이크로 디바이스는 발광용 LED, 로직 및 메모리용 실리콘 IC, 및 무선 주파수(RF) 통신용 비소화갈륨(GaAs) 회로와 같은, 그러나 이로 한정되지는 않는, 특정 기능성을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 픽업 준비가 된 마이크로 LED 디바이스들의 어레이들은 10 μm x 10 μm 피치, 또는 5 μm x 5 μm 피치와 같은 마이크로 크기의 피치를 갖는다. 이러한 밀도에서, 6 인치 기판은, 예를 들어 10 μm x 10 μm 피치를 갖는 대략 1억 6천5백만 개의 마이크로 LED 디바이스들, 또는5 μm x 5 μm 피치를 갖는 대략 6억 6천만 개의 마이크로 LED 디바이스들을 수용할 수 있다. 해당하는 마이크로 LED 디바이스들의 어레이의 피치의 정수배에 일치하는 정전기 이송 헤드들의 어레이를 포함하는 대량 이송 기구를 이용하여 마이크로 LED 디바이스들의 어레이를 픽업하고 수용 기판으로 이송할 수 있다. 이러한 방식으로, 마이크로 LED 디바이스들을 마이크로 디스플레이로부터 대면적 디스플레이에 이르는 임의의 크기의 기판들을 비롯한 이종 집적 시스템들 내로 높은 이송 속도로 통합 및 조립하는 것이 가능하다. 예를 들어, 1 cm x 1 cm의 정전기 이송 헤드들의 어레이가 100,000개 초과의 마이크로 디바이스들을 픽업 및 이송할 수 있으며, 정전기 이송 헤드들의 어레이가 더 클수록 더 많은 마이크로 디바이스들을 이송할 수 있다.
다른 양태에서, 본 발명의 실시예들은 마이크로 디바이스들에 정전기력을 가하기 위한 정전기 이송 헤드들의 어레이를 지지하는 기판을 이용하여 마이크로 디바이스들의 대량 이송을 가능하게 하는 시스템 및 방법을 설명한다. 일 실시예에서, 기판은 분리 및 시스템에 재부착될 수 있는, 즉, 기판은 교체 가능할 수 있다. 기판이 분리 가능하기 때문에, 시스템 및 기판은 더 쉽게 검사, 청소, 및 개조될 수 있다. 기판이 정전기 이송 헤드들의 어레이의 마모율에 대응하는 수명을 가질 수 있다면, 기판의 분리는 어레이 정전기 이송 헤드들이 고장나기 이전에 낡은 기판의 교환을 가능하게 해준다. 따라서, 기판이 교체 가능한 시스템은 시스템 수명을 개선하고 시스템 신뢰성을 증가시킬 수 있다.
다른 양태에서, 본 발명의 실시예들은 실온을 초과하는 증가된 온도에서 마이크로 디바이스들의 어레이를 이송하는 시스템 및 방법을 설명한다. 일부 실시예들에서, 캐리어 기판으로부터 마이크로 디바이스들의 어레이를 픽업하는 것 및/또는 수용 기판 상에 마이크로 디바이스들의 어레이를 배치하는 것은 증가된 온도에서 수행되어, 예를 들어, 마이크로 디바이스들의 어레이를 캐리어 기판에 연결하는 접착층의 상변화를 생성하기 위하여 또는 수용 기판 상에 마이크로 디바이스들의 어레이를 배치하는 동안 상변화를 생성하거나 접착층을 합금시킬 수 있다. 캐리어 기판에서 수용 기판으로 이송하는 동안의 하나 이상의 동작이 증가된 온도에서 수행되는 일부 실시예들에서, 대량 이송 기구의 정렬 동작들 또한 증가된 동작 온도에서 수행되어 열팽창으로 인한 이송 기구 컴포넌트들의 변화를 보상한다.
다른 양태에서, 본 발명의 실시예들은 구동기 조립체 및 시스템 컴포넌트들의 상태와 관련된 피드백을 제공하는 다양한 센서들을 이용하여 마이크로 디바이스들의 대량 이송을 가능하게 하는 시스템 및 방법을 설명한다. 구동기 조립체는 하나 이상의 기준계 및 다른 시스템 컴포넌트들에 대하여 시스템 컴포넌트들의 움직임을 생성할 수 있는 임의의 개수의 구동기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 구동기 조립체는 캐리어 기판 상에서 적어도 6의 자유도로 정전기 이송 헤드들의 어레이를 지지하는 기판과 마이크로 디바이스들의 어레이를 서로에 대하여 이동시킬 수 있다. 게다가, 구동기 조립체는 시스템 컴포넌트들의 정밀한 정렬과 이동에 사용될 수 있다. 정밀한 움직임 제어가 가능하도록, 다양한 센서들을 사용하여 컴퓨터 시스템 또는 제어기에 시스템 컴포넌트들의 위치 및 상태에 관련된 피드백을 제공할 수 있다. 예를 들어, 센서들이 약 50 나노미터의 해상도로 시스템 컴포넌트들의 위치를 검출할 수 있고 구동기들이 그 위치들에 따라 제어, 즉, 구동될 수 있다. 따라서, 조합된 구동기 조립체와 센서들은 시스템 컴포넌트들의 공간적 관계가 마이크로미터 크기로 조정되도록 한다. 예를 들어, 정전기 이송 헤드들의 어레이는 약 1 마이크로미터 내에서 마이크로 디바이스들의 어레이의 위치에 평행하게 정렬될 수 있다. 따라서, 아래에 설명한 바와 같이 구동기 조립체 및 센서들을 갖는 시스템이 높은 공정 처리량 및 수율로 마이크로 디바이스들의 어레이를 정밀하게 픽업하여 이송할 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다.
또 다른 양태에서, 본 발명의 실시예들은 시스템 컴포넌트들 간의 접촉의 적용 또는 분리를 감지하기 위한 센서들을 이용하여 마이크로 디바이스들의 대량 이송을 가능하게 하는 시스템 및 방법을 설명한다. 예를 들어, 상태 센서 또는 힘 측정기는 정전기 이송 헤드들의 어레이와 마이크로 디바이스들의 어레이 간의 접촉을 감지할 수 있다. 게다가, 구동기들은 접촉에 따라 제어, 즉, 구동될 수 있다. 상태 센서 또는 힘 측정기는 유사하게 캐리어 기판으로부터 마이크로 디바이스들의 어레이가 분리되는 것을 감지할 수 있다. 따라서, 시스템 컴포넌트들 간의 접촉의 적용을 감지하기 위한 센서들을 갖는 시스템이 높은 공정 처리량 및 수율로 마이크로 디바이스들의 어레이를 정밀하게 픽업하여 이송할 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다.
이제 도 1을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 대량 이송 기구의 사시도 도시를 나타낸다. 대량 이송 기구(100)는 앞서 설명한 양태들에 따라 작동한다. 그렇게 하기 위해, 대량 이송 기구(100)는 정전기 이송 헤드들의 어레이를 이용하여 마이크로 디바이스들의 대량 이송을 가능하게 하는 기능들을 갖는 다양한 컴포넌트들 및 부분조립체들을 갖는 하나 이상의 조립체를 포함한다. 예를 들어, 대량 이송 기구(100)는 정전기 이송 헤드들의 어레이를 포함하는 기판을 수용하기 위한 관절형 이송 헤드 조립체(106)를 갖는 상부 조립체(102)를 포함할 수 있고, 이는 아래에 추가로 설명될 바와 같다. 관절형 이송 헤드 조립체(106)는 기판의 교환 및 정전기력을 이용하여 마이크로 디바이스의 픽업을 가능하게 하는 전압을 정전기 이송 헤드들에 전달하는 것을 가능하게 해주는 특징부들을 포함할 수 있고, 이는 아래에 추가로 설명될 바와 같다.
대량 이송 기구(100)는 또한 캐리어 기판 홀더(108) 및 수용 기판 홀더(124)를 갖는 하부 조립체(104)를 포함할 수 있다. 캐리어 기판 홀더(108)는 마이크로 디바이스들의 어레이를 지지하는 캐리어 기판을 보유하도록 구성될 수 있다. 게다가, 수용 기판 홀더(124)는 이송된 마이크로 디바이스들을 수용하기 위한 수용 기판을 보유하도록 구성될 수 있다. 따라서, 마이크로 디바이스들의 어레이는 정전기 이송 헤드들의 어레이를 이용하여 캐리어 기판에서 수용 기판으로 이송될 수 있고, 이는 아래에 추가로 설명될 바와 같다.
단지 쉬운 설명을 위해 상부 조립체(102) 및 하부 조립체(104)를 임의로 지칭하는 것 및 대량 이송 기구(100)의 컴포넌트들 및 부분조립체들은 상부 조립체(102)와 하부 조립체(104) 중 어느 하나 또는 둘 모두의 일부일 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다. 예를 들어, 상부 조립체(102)와 하부 조립체(104) 둘 모두는 구동기 조립체(110)의 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 구동기 조립체(110)는 대량 이송 기구(100)의 다양한 컴포넌트들을 이동시키고, 더 구체적으로는, 그것은 기판 상의 정전기 이송 헤드들의 어레이를 이용하여 마이크로 디바이스들의 이송을 가능하게 하기 위하여 컴포넌트들 간의 공간적 관계를 조정할 수 있다. 예를 들어, 관절형 이송 헤드 조립체(106) 및 캐리어 기판 홀더(108) 및 수용 기판 홀더(124)는 관절형 이송 헤드 조립체에 부착된 기판에 의해 지지되는 정전기 이송 헤드들의 어레이가 캐리어 기판 홀더에 의해 유지되는 캐리어 기판 또는 수용 기판 홀더에 의해 유지되는 수용 기판에 가깝게 일치하도록 조정될 수 있다. 이러한 유형들의 조정은 다중 자유도의 정밀한 이동을 필요로 한다. 예를 들어, 관절형 이송 헤드 조립체(106)는 적어도 4의 자유도를 갖는 구동기 조립체(110)의 삼각대 구동기(111)에 의해 이동될 수 있다. 유사하게, 캐리어 기판 홀더(108)는 적어도 2의 자유도를 갖는 구동기 조립체(110)의 x-y 스테이지(112)에 의해 이동될 수 있다. 따라서, 관절형 이송 헤드 조립체에 부착되는 기판에 의해 지지되는 정전기 이송 헤드들의 어레이 및 캐리어 기판 홀더에 의해 유지되는 캐리어 기판에 의해 지지되는 마이크로 디바이스들의 어레이뿐만 아니라, 수용 기판 홀더에 의해 유지되는 수용 기판은 6의 자유도로 서로에 대하여 정밀하게 이동될 수 있다. 구동기 조립체(110)는 많은 가능성 있는 구성들 중 하나이고 그것은 임의의 수의 컴포넌트들을 포함할 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다. 예를 들어, 도 1에 도시되는 특정 실시예는 오직 하부 조립체(104)에만 x-y 스테이지(112)를 도시하지만, 상부 조립체(102)의 관절형 이송 헤드 조립체(106)가 x-y 스테이지(112)에 추가적으로, 또는 대안적으로 x-y 스테이지 상에 장착될 수 있다는 것이 고려된다. 따라서, 적어도 6의 자유도에서 컴포넌트들 간의 공간적 관계를 조정할 수 있는 본 발명의 실시예들에 따라 다양한 구성들이 고려된다.
구동기 조립체(110)의 컴포넌트들을 공유하는 것뿐만 아니라, 상부 조립체(102) 및 하부 조립체(104)는 또한 시스템 컴포넌트들 간의 공간적 관계, 예를 들어, 접촉을 감지하고 구동기 조립체(110)와 공동 작업하여 시스템 컴포넌트들의 정렬을 용이하게 하도록 계획된 다양한 센서들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴포넌트들이 조정될 수 있는 기준계를 설정하기 위하여 하향 이미징 디바이스(126) 및 상향 이미징 디바이스(128)가 정렬 기구(130)를 이용하여 서로에 대하여 정렬될 수 있다. 유사하게, 컴포넌트들이 조정될 수 있는 기준계를 추가로 설정하기 위하여 상태 센서들(도시되지 않음)이 대량 이송 기구(100) 내에 통합되고 캐리지(120) 및 관절형 이송 헤드 조립체(106)에 대하여 장착될 수 있다. 또한 시스템 컴포넌트들을 적절히 제어하기 위하여, 다양한 센서들을 사용하여 기준계 내에서 컴포넌트들의 상태를 검출하고 입력들을 수신 및 처리할 수 있는 컴퓨터 시스템(150)으로 피드백을 제공할 수 있다. 다양한 센서들이 아래에 더 자세히 설명될 것이다.
다양한 컴포넌트들 및 부분조립체들이 다양한 방식으로, 예를 들어, 갠트리(113), 베이스(114), 사이드 빔(116), 브래킷(118), 및 기타 구조적 연결기들의 사용을 통해 결합될 수 있다. 따라서, 도 1에 도시되는 대량 이송 기구(100)는 본 발명의 범주에 따른 시스템의 일부일 수 있는 모든 컴포넌트들이 완벽하지 않고, 설명이 이러한 관점으로 제한되어야 하는 것도 아니라는 것을 인식하게 될 것이다. 높은 수준에서 대량 이송 기구(100)를 설명했지만, 대량 이송 기구(100) 컴포넌트들 및 구조가 이제 더 구체적으로 자세하게 설명될 것이다.
이제 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 관절형 이송 헤드 조립체를 포함하는 대량 이송 기구의 상부 조립체 부분의 저부 사시도 도시를 나타낸다. 앞서 논의한 바와 같이, 대량 이송 기구(100)는 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이를 지지하는 교체 가능한 기판(200)을 수용하기 위한 관절형 이송 헤드 조립체(106)를 포함할 수 있다. 기판(200)이 관절형 이송 헤드 조립체(106)에 부착되어 보인다. 더 상세하게는, 기판(200)이 관절형 이송 헤드 조립체(106)의 장착 표면(202)에 부착된다. 기판(200)은 구조적 지지를 제공할 수 있는 실리콘, 세라믹, 폴리머와 같은 다양한 재료들로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 기판(200)은 또한 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이와 접속하는 배선 또는 비아를 포함한다. 각각의 이송 헤드는 메사 구조체, 메사 구조체 위에 형성되거나 메사 구조체와 일체적으로 형성될 수 있는 전극, 및 전극을 덮는 유전체층을 추가로 포함할 수 있다. 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이는 캐리어 기판(도시되지 않음) 상에 위치한 마이크로 디바이스들의 피치의 정수배에 일치하도록 선택된 피치로 형성될 수 있고, 이는 아래에 설명한 바와 같다. 일 실시예에서, 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이는 관련된 미국 특허 출원 제13/372,277호, 제13/466,966호, 제13/481,592호, 제13/543,675호, 및 제13/543,684호에서 설명된 이송 헤드들의 어레이들 중 임의의 것이고, 각각 본 명세서에서 참조로서 포함된다. 기판(200)은 또한 기판(200)의 정확한 배치 및 정렬을 가능하게 하도록 하나 이상의 기준 부호(206)를 포함할 수 있고, 이는 아래에 설명한 바와 같다.
관절형 이송 헤드 조립체는 하우징(210)으로 둘러싸일 수 있다. 하우징(210)은 관절형 이송 헤드 조립체(106)를 외부 물체로부터 분리함으로써 그것을 보호할 수 있다. 게다가, 하우징(210)은 구동기 조립체(110) 컴포넌트들 중 만곡부 및 축방향 구동기(axial actuator)와 같은 컴포넌트들을 지지할 수 있고, 이는 아래에 추가로 설명될 것이다. 이러한 구동기 조립체(110) 컴포넌트들은 관절형 이송 헤드 조립체(106)의 이동을 가능하게 할 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서 하우징(210) 및 관절형 이송 헤드 조립체(106)는 서로에 대하여 이동할 수 있다. 하우징(210)은 다양한 구동기들에 의해 관절형 이송 헤드 조립체(106)와 결합되는 것뿐만 아니라, 또한 장착 플레이트(212)에 결합될 수 있는데, 이는 다른 구동기 조립체(110) 컴포넌트들의 일부이거나 그것에 결합된다. 예를 들어, 장착 플레이트(212)는 하우징(210) 및 관절형 이송 헤드 조립체(106)의 구동을 가능하게 하기 위한 삼각대(111)에 결합될 수 있다.
앞서 논의한 바와 같이, 대량 이송 기구(100)는 거리를 측정하고 검출하여 구동기 조립체(110)의 조정을 돕는 제어 피드백을 제공하기 위한 다양한 센서들을 포함할 수 있다. 도 2는 관절형 이송 헤드 조립체(106)에 포함된 그와 같은 센서, 즉, 상태 센서(208)를 도시한다. 상태 센서(208)는 컴퓨터 시스템(150)과 직접 또는 간접적으로 신호를 주고 받기 위한 상태 센서 리드(214)를 가질 수 있다. 상태 센서(208)는 장착 표면(202)과 거의 동일 평면에 있는 원단부로 끝날 수 있다. 게다가, 상태 센서(208)의 원단부는 장착 표면(202)에 대하여 고정될 수 있다. 결과적으로, 상태 센서(208)는 장착 표면(202)을 기준으로 표면까지의 거리를 검출할 수 있다. 예를 들어, 관절형 이송 헤드 조립체(106)와 캐리어 기판 홀더(108) 간의 공간적 관계가 구동기 조립체(110)에 의해 조정되는 경우, 상태 센서(208)는 관절형 이송 헤드 조립체(106)의 장착 표면(202)과 캐리어 기판 홀더(108) 간의 거리에 관한 피드백을 제공할 수 있다. 피드백은 정보 제공적일 수 있는, 예를 들어, 사용자에게 대량 이송 기구 상태의 시각적 디스플레이를 제공할 수 있거나 구동기 조립체(110)의 움직임을 제어하기 위한 양의 피드백 루프(positive feedback loop)의 일부일 수 있다.
상태 센서(208)는 관절형 이송 헤드 조립체(106)와 캐리어 기판 홀더(108) 간의 공간적 관계를 감지할 뿐만 아니라, 다른 컴포넌트들 간의 공간적 관계를 감지하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 상태 센서(208)를 이용하여 장착 표면(202)에 부착된 기판(200)에 의해 지지되는 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이와 캐리어 기판 홀더(108)에 의해 유지되는 캐리어 기판 간의 거리를 직접 또는 간접적으로 감지할 수 있다.
일 실시예에서, 상태 센서(208)는 일본 오사카 소재의 키엔스 코포레이션(Keyence Corporation)에 의해 제조되는 마이크로 헤드 스펙트럼 간섭 레이저 변위계와 같은 스펙트럼 간섭 레이저 변위계를 포함할 수 있다. 스펙트럼 간섭 레이저 변위계의 사용은 계기 교정의 필요성 없이 절대 변위 측정의 이득을 제공한다. 예를 들어, 동작 중에 기판(200)이 교체되는 경우 대량 이송 기구 정렬에 시간 소비가 덜 필요하기 때문에 그와 같은 기능은 본 명세서에 설명된 애플리케이션에서 증가된 효율성의 이득을 제공할 수 있다. 게다가, 스펙트럼 간섭 레이저 변위계는 위치들을 감지하는 사이에 재교정이 필요 없이 다수의 표면을 감지할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상태 센서(208)가 근접 센서, 광학 센서, 및 초음파 센서를 포함하는 다른 유형의 센서들을 포함할 수 있다는 것을 인식할 것이다.
이제 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 관절형 이송 헤드 조립체를 갖는 대량 이송 기구의 상부 조립체 부분의 사시도 도시를 나타낸다. 이 도시에서, 기판(200)이 장착 표면(202)에 부착되어 있지 않다. 따라서, 앞서 설명한 바와 같이, 적어도 하나의 실시예에서 기판(200)은 장착 표면(202)에 릴리스 가능하게 부착 및 분리될 수 있다. 일 실시예에서, 장착 표면(202)은 장착 표면(202)에 붙여 위치한 물체에 석션을 빨아들이기 위한 진공원(도시되지 않음)과 결합되는 적어도 하나의 진공 포트(302)를 포함할 수 있다. 더 상세하게는, 기판(200)이 장착 표면(202)에 붙여 배치되면, 진공 포트(302)를 통해 석션을 빨아들여 하나 이상의 진공 채널(304)들 내에 음의 압력을 생성한다. 도시된 바와 같이, 진공 채널(304)들을 교차하는 선들의 패턴으로 형성하여 석션 영역을 생성할 수 있다. 따라서, 기판(200)은 진공 채널(304)들과 주변 대기 간의 압력차에 의해 장착 표면(202) 쪽으로 밀린다. 결과적으로, 기판(200)이 장착 표면(202)에 부착된다. 진공원이 단절되거나 진공 채널(304)들의 음의 압력이 기판(200)을 유지하는 데 불충분한 경우, 부착은 릴리스되고 기판(200)은 분리될 수 있다.
장착 표면(202)은 일반적으로 도 3에 도시된 바와 같이 편평하지만, 장착 표면(202)은 대신에 다양한 윤곽을 가질 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다. 예를 들어, 일 실시예에서, 장착 표면(202)은 쐐기 형상이거나 그렇지 않으면 기판(200)이 놓일 수 있는 기준 특징부를 제공하도록 윤곽이 만들어질 수 있다. 즉, 쐐기 형상의 장착 표면(202) 및 쐐기 형상의 기판(200)의 경우에, 기판(200)이 쐐기 윤곽 내에 분리 및 설치될 때마다 동일한 각도의 배향으로 배향된다는 것을 알게될 것이다.
이제 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 관절형 이송 헤드 조립체를 갖는 대량 이송 기구의 상부 조립체 부분의 일부분에서 도 2의 선(A-A)에 대하여 취해진 단면의 사시도 도시를 나타낸다. 기판(200)이 관절형 이송 헤드 조립체(106)의 장착 표면(202)에 부착되어 도시된다. 일 실시예에서, 장착 표면(202)은 가열기(400)와 열적으로 결합된다. 예를 들어, 가열기(400)는 가열기 막대(heater rods)와 같이 전류의 인가에 응하여 열을 생성하는 하나 이상의 가열 소자(402)를 포함할 수 있다. 가열 소자(402)들은 온도를 증가시켜 기판(200)으로 열을 전달할 수 있다. 예를 들어, 열은 금속 블록(도시되지 않음)을 통해 전도될 수 있다. 대안적으로, 열은 에어 갭 사이를 걸쳐 대류 또는 복사 가열에 의해 기판(200)으로 전달될 수 있다. 일 양태에서, 가열기(400)는 섭씨 약 50 내지 500 도의 범위까지 장착 표면(202)의 온도를 증가시키도록 구성될 수 있다. 더 상세하게는, 가열기(400)는 섭씨 약 100 내지 350 도의 범위까지 장착 표면(202)의 온도를 증가시키도록 구성될 수 있다. 다른 온도 및 온도 범위가 본 개시 내용의 범주 내에서 고려될 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다.
장착 표면(202)의 가열로 인해 기판(200)에 의해 지지되는 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이로 열이 전달될 것이고 따라서, 열이 정전기 이송 헤드들의 어레이가 접촉하게 되는 마이크로 디바이스들의 어레이에 전달될 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다. 이 열은 캐리어 기판으로부터 마이크로 디바이스들이 분리되는 것 및/또는 수용 기판 상에 마이크로 디바이스들을 배치하는 것을 용이하게 할 수 있고, 이는 아래에 추가로 설명되는 바와 같다.
앞서 설명한 바와 같이, 관절형 이송 헤드 조립체(106), 또는 그것의 일부분은, 구동기 조립체(110)의 하나 이상의 컴포넌트를 통해 하우징(210)과 같은 대량 이송 기구(100)의 주변 구조물들에 결합될 수 있다. 예를 들어, 관절형 이송 헤드 조립체(106)는 만곡부(404)에 의해 대량 이송 기구(100)의 하우징(210)에 결합될 수 있다. 만곡부(404)는 만곡부의 내측 에지를 따라 관절형 이송 헤드 조립체(106)에 고정될 수 있다. 유사하게, 만곡부(404)는 외측 에지를 따라 또는 체결구 홀을 통해 대량 이송 기구(100)의 하우징(210)에 고정될 수 있다. 따라서, 관절형 이송 헤드 조립체(106)는 만곡부(404)의 휘어짐을 통해 하우징(210)에 대하여 이동할 수 있다. 예를 들어, 관절형 이송 헤드 조립체(106)의 상부 표면을 정의할 수 있는 플레이트(416)는 하우징(210)에 장착된 상태 센서(414)에 대하여 이동할 수 있다. 게다가, 아래에 설명한 바와 같이, 적어도 하나의 실시예에서, 장착 표면(202)은 만곡부 표면에 평행할 수 있기 때문에 이송 헤드 조립체(106)의 이동은 장착 표면(202)에 직교한 방향으로 제한될 수 있다. 그러나, 일부 실시예들에서, 장착 표면(202)은 비평면 표면으로 형성될 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 실시예에서, 만곡부(404)는 장착 표면(202)에 평행하거나 평행하지 않을 수 있는 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이의 접촉 표면(205)들의 어레이(도 6b 참조)에 직교하는 방향으로 이송 헤드 조립체(106)의 이동을 제한할 수 있다.
일 실시예에서, 제2 만곡부(404')를 사용하여 아래에 설명한 방식으로 관절형 이송 헤드 조립체(106)의 이동을 추가로 제한할 수 있다. 만곡부(404')는 만곡부(404)와 유사한 형상 및 구성을 포함할 수 있다. 게다가, 만곡부(404')는 만곡부(404)와 동일하거나 상이한 구조에 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 만곡부(404')의 만곡부 표면은 만곡부(404)의 만곡부 표면에 실질적으로 평행하게 배향될 수 있다. 결과적으로, 만곡부(404)와 만곡부(404')는 동일한 방향으로 장착 표면(202)의 이동을 제한할 수 있다.
이송 헤드 조립체(106)의 이동이 적어도 두 방식에서 영향을 받을 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다. 첫째, 부착된 기판(200)에 의해 지지되는 정전기 이송 헤드들의 어레이가 다른 물체 또는 표면으로, 예를 들어, 캐리어 기판 상에서 지지되는 마이크로 디바이스들의 어레이로 이동되도록 관절형 이송 헤드 조립체(106)가 이동되는 경우, 충격으로 인한 반동력이 만곡부(404)의 휘어짐으로 변환할 수 있는 장착 표면(202) 상에 바이어싱 하중을 주게 될 것이다. 둘째, 장착 표면(202)을 갖는 관절형 이송 헤드 조립체(106)는 구동기 조립체(110)의 축방향 구동기(406) 컴포넌트와 같은 다른 구동기 컴포넌트에 의해 이동될 수 있다. 일 실시예에서, 축방향 구동기(406)는 선형 구동기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 축방향 구동기(406)는 보이스 코일(voice coil) 구동기를 포함할 수 있다. 보이스 코일 구동기에서, 전류가 축방향 구동기(406)의 보이스 코일을 통과하여 축방향 구동기가 선형적으로 연장되도록 영구 자석을 이동시키는 자기장을 생성할 수 있다. 선형 모터, 유압 피스톤과 같은 기타 구동기들, 및 축방향 운동을 만드는 기타 구동기들이 사용될 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다. 일 양태에서, 만곡부(404)는 한 방향을 따라 이송 헤드 조립체(106)의 이동을 제한하여, 이송 헤드 조립체에 현저한 측방향 하중을 부여하는 구동기들도 축방향 구동기(406)의 기능을 수행하는 데 사용될 수 있도록 한다.
이제 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 만곡부의 사시도 도시를 나타낸다. 이 실시예에서, 만곡부(404)는 외측 에지(502), 내측 에지(504), 및 그것들 사이의 만곡부 표면(506)을 포함하는 디스크 구성을 갖는다. 만곡부 표면(506)을 따라, 하나 이상의 슬롯(508)을 형성하여 슬롯이 형성된 영역의 부분적인 유연성을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 내측 에지(504)와 외측 에지(502) 사이의 고리 모양 영역에 배열된 동심원으로 형성된 여러 슬롯(508)들은 만곡 표면(510)을 생성할 수 있다. 만곡 표면(510)은 한 방향으로 만곡부 휘어짐을 제한할 수 있다. 더 상세하게는, 만곡 표면(510)은 내측 에지(504)와 외측 에지(502) 둘 모두 동심원으로 배치되는 축을 따르는 방향으로 외측 에지(502)에 대하여 내측 에지(504)의 움직임을 제한할 수 있다.
이제 도 6a를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 정전기 전압원 접속부를 갖는 대량 이송 기구의 관절형 이송 헤드 조립체 부분의 일부분의 단면도 도시를 나타낸다. 정전기 전압원 접속부(410)를 이용하여 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이로 정전기력을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 정전기 전압원 접속부(410)는 접촉부(604), 굴곡부(606), 및 베이스 클립(608)을 갖는 탄성 전도체(602)를 포함할 수 있다. 베이스 클립(608)은 대량 이송 기구(100)의 배선에 부착되어 접촉부(604)에 전압을 전달할 수 있다. 베이스 클립(608) 및 접촉부(604)는 탄성 전도체(602)의 단말측 종단에 배치되고 굴곡부(606)에 의해 구분될 수 있다. 굴곡부(606)는 탄성 전도체(602)에 만곡 표면을 제공할 수 있다. 굴곡부(606)의 형상, 및 정전기 전압원 접속부(410)를 만드는 데 사용되는 물질의 선택에 의해, 굴곡부(606)는 탄성적으로 압축될 수 있다. 즉, 기판(200)이 장착 표면(202)에 부착되어 접촉부(604)를 누르면 굴곡부(606)가 구부러질 수 있다. 기판(200)은 장착 표면(202)에 형성된 진공 포트(302)를 통해 기판(200) 상에 석션을 빨아들임으로써 장착 표면(202)에 부착될 수 있고, 앞서 설명한 바와 같이, 이 석션은 기판(200)에 가해지는 유지력뿐만 아니라 탄성 전도체(602) 상에 가해지는 압축 하중 둘 모두를 제공할 수 있다. 따라서, 기판(200)에 가해지는 유지력이 접촉부(604)에서 탄성 전도체(602)에 전달되어, 물질이 휘도록 하는 데 충분한 하중을 생성하고 굴곡부(606)에서 구부러지게 하기 때문에, 굴곡부(606)가 구부러진다. 기판(200)을 분리하면, 굴곡부(606)는 이완되어, 접촉부(604)가 베이스 클립(608)으로부터 멀어지게 장착 표면(202) 너머로 연장되도록 할 수 있다. 따라서, 굴곡부(606)는 대량 이송 기구(100)의 동작 동안 전기적 접촉을 유지할 만큼 충분한 힘으로 접촉부(604)가 기판(200)을 누르도록 하기 위한 에너지를 저장한다. 그 결과로서, 적어도 하나의 실시예에서, 굴곡부(606)는 또한 진공 포트(302)를 통해 진공을 중단함으로써 석션이 제거되는 경우 기판(200)을 제거하기 위한 배출 메커니즘으로서 기능할 수 있다.
굴곡부(606)는 탄성 전도체(602)가 적절하게 기판(200)과 접촉하도록 보장하기 위한 탄성 구조물을 제공하는 단지 하나의 방식을 나타낼 뿐이라는 것을 인식하게 될 것이다. 탄성 구조물을 제공하는 기타 잠재적인 형상들은 나선형, 아치형, 지그재그형 및 전체 구조물의 탄성 변형에 도움이 되는 기타 형상들을 포함한다. 게다가, 기타 구조물들, 예컨대 스프링이 들어 있는 접촉 핀들을 탄성 구조물 대신에 사용하여 정전기 전압원 접속부와 기판 간에 충분한 전기적 접촉이 이루어지도록 보장할 수 있다.
일 실시예에서, 정전기 전압원 접속부(410)는 부분적으로 또는 전체적으로 전기전도성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 정전기 전압원 접속부(410)는 베릴륨 구리 합금으로 형성될 수 있다. 재료는 찍어내거나, 구부리거나, 감거나 또는 다른 방식으로 처리되어 탄성 전도체(602)를 위한 탄성 구조물을 생성할 수 있다.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 장착 표면(202)에 부착되고 하나 이상의 정전기 전압원 접속부(410)들과 전기적으로 접속되는 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이를 지지하는 기판(200)의 개략적인 측면도 도시이다. 전압원 접속부(410)들은 단일 전압원 또는 별개의 전압원들에 접속될 수 있다. 하나 이상의 전압원은 정전류 전압, 또는 교류 전압을 인가할 수 있다. 일 실시예에서, 교류 전압이 각각의 정전기 이송 헤드의 바이폴라 전극 구조물에 인가된다. 도시된 바와 같이, 하나 이상의 정전기 전압원 접속부(410)를 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이에 전기적으로 결합하는 것은, 예를 들어, 접촉부(604) 지점으로부터 기판(200)을 지나 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이에 연결되는 비아 구조물(207) 또는 배선을 통해 이루어질 수 있다. 대안적으로, 전기적 결합은 접촉부(604) 지점으로부터 기판(200)을 넘어서 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이에 연결되는 배선으로 이루어질 수 있다.
이제 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 다른 캐리어 기판 홀더 및 수용 기판 홀더를 갖는 대량 이송 기구의 하부 조립체 부분의 상면의 사시도 도시를 나타낸다. 하부 조립체(104) 부분은 대량 이송 기구(100)의 캐리지(120)와 결합되고 마이크로 디바이스들의 어레이를 지지하는 캐리어 기판(706)을 유지하도록 구성될 수 있는 캐리어 기판 홀더(108)를 포함한다. 일 실시예에서, 캐리어 기판(706)은 캐리어 기판 홀더(108)의 홈 안에 놓인다. 예를 들어, 캐리어 기판 홀더(108)는 상부 표면에 형성된 카운터보어를 포함할 수 있고, 카운터보어는 캐리어 기판(706)의 종단면과 일치하고 그보다 약간 더 큰 종단면을 갖는다.
대안적인 실시예에서, 캐리어 기판(706)은 캐리어 기판 홀더(108) 내에 적극적으로 유지될 수 있다. 예를 들어, 캐리어 기판(706)은 진공원과 결합된 진공 포트를 포함하는 유지 표면 상에 놓일 수 있고, 이는 아래에 추가로 설명되는 바와 같다. 캐리어 기판(706)이 유지 표면 위에 배치되면 진공 포트에 의해 석션이 캐리어 기판(706)에 가해질 수 있다. 적극적으로 캐리어 기판(706)을 유지하는 대안적인 방법이 본 개시 내용의 범주 내에서 고려될 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다. 예를 들어, 캐리어 기판 홀더(108)는 캐리어 기판 홀더(108) 내에 캐리어 기판(706)을 유지하기 위하여 캐리어 기판(706)의 표면에 대고 누르는 그립퍼들을 갖는 기계 바이스와 같은 척(chuck)을 포함할 수 있다. 이 대안적인 실시예들의 각각은 캐리어 기판 홀더(108) 내에서 캐리어 기판(706)의 상태를 유지하고 안정화시키는 기능을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 캐리어 기판 홀더(108)와 결합된 힘 측정기(704)가 있다. 예를 들어, 캐리어 기판 홀더(108)는 다양한 체결재들을 이용하여 힘 측정기(704)의 플레이트에 고정될 수 있다. 결과적으로, 힘 측정기(704)는 캐리어 기판 홀더(108)에 가해지는 힘을 측정할 수 있다. 캐리어 기판 홀더(108)에 가해지는 하중이 없으면, 힘 측정기(704)는 캐리어 기판 홀더(108)의 중량을 측정할 수 있다. 캐리어 기판(706)이 캐리어 기판 홀더(108)에 배치되면, 힘 측정기(704)는 캐리어 기판(706)과 캐리어 기판 홀더(108)의 누적된 중량을 측정할 수 있다. 게다가, 관절형 이송 헤드 조립체(106)의 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이가 축방향 구동기(406)에 의해 캐리어 기판(706)으로 이동되는 경우와 같이 추가적인 힘이 가해지는 경우, 힘 측정기(704)는 관절형 이송 헤드 조립체(106)에 의해 캐리어 기판 홀더(108)에 가해지는 누적된 중량 및 힘을 측정할 수 있다. 다양한 규격들의 힘 측정기가 본 개시 내용의 범주 내에서 사용될 수 있지만, 적어도 하나의 실시예에서, 힘 측정기(704)는 적어도 마이크로그램 분해능으로 측정할 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다.
캐리어 기판 홀더(108)는 본 설명의 범주 내에서 추가적인 특징부들을 포함할 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다. 예를 들어, 캐리어 기판 홀더(108)는 캐리어 기판 홀더(108)에 의해 유지되는 캐리어 기판(706)을 틸트하도록 조정되거나 또는 다른 방식으로 캐리어 기판 배향을 조정할 수 있는 잭 스크류(jack screws)(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 여러 특징부들이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 개시 내용의 범주 내에서 고려될 것이다.
계속 도 7을 참조하여, 하부 조립체(104) 부분은 대량 이송 기구(100)의 캐리지(120)와 결합된 수용 기판 홀더(124)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 수용 기판(714)은 수용 기판 홀더(124)의 홈 안에 놓인다. 예를 들어, 수용 기판 홀더(124)는 상부 표면에 형성된 카운터보어를 포함할 수 있고, 카운터보어는 수용 기판(714)의 종단면과 일치하고 그보다 약간 더 큰 종단면을 갖는다.
대안적인 실시예에서, 수용 기판(714)은 수용 기판 홀더(124) 내에 적극적으로 유지될 수 있다. 예를 들어, 유지 표면은 진공원과 결합된 진공 포트를 포함할 수 있고, 이는 아래에 추가로 설명되는 바와 같다. 수용 기판(714)이 유지 표면 위에 배치되면 진공 포트에 의해 석션이 수용 기판(714)에 가해질 수 있다. 적극적으로 수용 기판을 유지하는 대안적인 방법이 본 개시 내용의 범주 내에서 고려될 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다. 예를 들어, 수용 기판 홀더(124)는 수용 기판 홀더(124) 내에 수용 기판(714)을 유지하기 위하여 수용 기판의 표면에 대고 누르는 그립퍼들을 갖는 기계 바이스와 같은 척을 포함할 수 있다. 이 대안적인 실시예들의 각각은 수용 기판 홀더(124) 내에서 수용 기판(714)의 상태를 유지하고 안정화시키는 기능을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 수용 기판 홀더(124)와 결합된 힘 측정기(712)가 있다. 예를 들어, 수용 기판 홀더(124)는 다양한 체결재들을 이용하여 힘 측정기(712)의 플레이트에 고정될 수 있다. 결과적으로, 힘 측정기(712)는 수용 기판 홀더(124)에 가해지는 힘을 측정할 수 있다. 수용 기판 홀더(124)에 가해지는 하중이 없으면, 힘 측정기(712)는 수용 기판 홀더(124)의 중량을 측정할 수 있다. 따라서, 수용 기판(714)이 수용 기판 홀더(124)에 배치되면, 힘 측정기(712)는 수용 기판(714)과 수용 기판 홀더(124)의 누적된 중량을 측정할 수 있다. 게다가, 관절형 이송 헤드 조립체(106)의 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이가 축방향 구동기(406)에 의해 수용 기판(714)으로 이동되는 경우와 같이 추가적인 힘이 가해지는 경우, 힘 측정기는 관절형 이송 헤드 조립체(106)에 의해 수용 기판 홀더(124)에 가해지는 누적된 중량 및 힘을 측정할 수 있다. 다양한 규격들의 힘 측정기가 본 개시 내용의 범주 내에서 사용될 수 있지만, 적어도 하나의 실시예에서, 힘 측정기(712)는 적어도 마이크로그램 분해능으로 측정할 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다.
수용 기판 홀더(124)는 본 설명의 범주 내에서 추가적인 특징부들을 포함할 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다. 예를 들어, 수용 기판 홀더(124)는 수용 기판 홀더(124)에 의해 유지되는 수용 기판(714)을 틸트하도록 조정되거나 또는 다른 방식으로 수용 기판 배향을 조정할 수 있는 잭 스크류(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 여러 특징부들이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 개시 내용의 범주 내에서 고려될 것이다.
이제 도 8을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 캐리어 기판 홀더 및 수용 기판 홀더를 갖는 대량 이송 기구의 하부 조립체 부분에서 도 7의 선(B-B)에 대하여 취해진 단면의 사시도 도시를 나타낸다. 일 실시예에서, 캐리어 기판 홀더(108)는 유지 표면(802) 상에 캐리어 기판(706)을 수용한다. 유지 표면(802)은 챔퍼일 수 있거나 다른 형상 또는 형상들의 조합일 수 있다. 예를 들어, 유지 표면(802)은 편평한 표면일 수 있다. 게다가, 앞서 설명한 바와 같이, 유지 표면(802)은 캐리어 기판(706)을 적극적으로 유지하는 진공을 가하기 위한 진공 포트(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
캐리어 기판(706)이 캐리어 기판 홀더(108)에 의해 유지되면, 열 분배 플레이트(804)와 나란히 놓일 수 있다. 열 분배 플레이트(804)는 열 전도를 위해, 예를 들어, 알루미늄과 같은 금속 또는 탄화규소로 형성될 수 있다. 따라서, 열이 열 분배 플레이트(804)를 통해 가열기(806)에서 캐리어 기판(706)으로 쉽게 전달되어 마이크로 디바이스들을 캐리어 기판(706)에서 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이로 이송하는 것을 용이하게 할 수 있다. 가열기(806)는 다수의 상이한 구성을 갖는 가열 소자일 수 있다. 예를 들어, 가열기(806)는 전기 디스크 가열기일 수 있다. 대안적으로, 가열기(806)는 복사 가열기일 수 있다. 일 실시예에서, 가열기(806)에서 캐리어 기판(706)으로 전달되는 열은 섭씨 약 100 내지 200 도의 온도 범위까지 캐리어 기판(706)의 온도를 증가시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 캐리어 기판(706)의 온도는 섭씨 약 140 내지 180 도의 온도 범위까지 증가할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 수용 기판(714)의 온도는 섭씨 약 150 도의 온도까지 증가할 수 있다.
일 실시예에서, 수용 기판 홀더(124)는 유지 표면(810) 상에 수용 기판(714)을 수용한다. 유지 표면(810)은 챔퍼일 수 있거나 다른 형상 또는 형상들의 조합일 수 있다. 예를 들어, 유지 표면(810)은 편평한 표면일 수 있다. 게다가, 앞서 설명한 바와 같이, 유지 표면(810)은 캐리어 기판(706)을 적극적으로 유지하는 진공을 가하기 위한 진공 포트(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
수용 기판(714)이 수용 기판 홀더(124)에 의해 유지되면, 열 분배 플레이트(812)와 나란히 놓일 수 있다. 열 분배 플레이트(812)는, 예를 들어, 우수한 열 전도 특성을 갖는 알루미늄과 같은 금속 또는 탄화규소로 형성될 수 있다. 따라서, 열이 가열기(814)에서 수용 기판(714)으로 쉽게 전달되어 마이크로 디바이스들을 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이에서 수용 기판(714)으로 이송하는 것을 용이하게 할 수 있다. 가열기(814)는 다수의 상이한 구성을 갖는 가열 소자일 수 있다. 예를 들어, 가열기(814)는 전기 디스크 가열기일 수 있다. 대안적으로, 가열기(814)는 복사 가열기일 수 있다. 일 실시예에서, 가열기(814)에서 수용 기판(714)으로 전달되는 열은 실온과 섭씨 약 250 도 사이의 온도 범위까지 수용 기판(714)의 온도를 증가시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 수용 기판(714)의 온도는 섭씨 약 100 내지 200 도의 온도 범위까지 증가할 수 있다. 다른 실시예에서, 수용 기판(714)의 온도는 섭씨 약 150 도의 온도까지 증가할 수 있다.
앞의 설명을 고려하여, 캐리어 기판 홀더(108)에 의해 유지되는 캐리어 기판(706)에서 수용 기판 홀더(124)에 의해 유지되는 수용 기판(714)으로, 관절형 이송 헤드 조립체(106)에 부착된 기판(200)에 의해 지지되는 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이를 이용하여 마이크로 디바이스들의 어레이를 이송하기 위하여, 관절형 이송 헤드 조립체(106)가 기판 홀더들에 대하여 이동될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 더 상세하게는, 다양한 대량 이송 기구(100) 컴포넌트들 간의 상대적인 움직임과 공간적 관계는 마이크로 디바이스들의 어레이의 이송을 용이하게 하도록 조정될 수 있다. 더 구체적으로는, 관절형 이송 헤드 조립체(106)와 캐리어 기판 홀더(108) 간의 공간적 관계는 6의 자유도로 조정되어, 이 컴포넌트들과 그것들에 고정 또는 결합된 임의의 컴포넌트들 간의 공간 상의 완벽한 관절운동을 가능하게 해줄 수 있다. 공간적 관계 조정은 다양한 구동기 조립체(110) 컴포넌트들에 의해 이루어질 수 있다.
앞서 논의한 바와 같이, 하부 조립체(104)는 갠트리(113), 베이스(114), 또는 사이드 빔(116)과 같은 기준점에 대하여 캐리어 기판 홀더(108)를 조정하기 위하여 캐리어 기판 홀더(108)와 결합된 구동기 조립체(110) 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하부 조립체(104)는 두 축을 따라 선형적으로 이동하는 구동기들을 갖는 구동기 조립체(110) 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 이 구동기들은 캐리지(120)와 결합된 x-y 스테이지(112)일 수 있고, 캐리지(120) 상에 장착된 캐리어 기판 홀더(108)에 의해 유지되는 캐리어 기판(200)이 2의 자유도에서 완벽하게 제어되어 단일 평면에서 옮겨질 수 있도록 한다. 따라서 스테이지는 캐리지 및 캐리지에 결합된 컴포넌트들에 병진 운동을 부여할 수 있다. 그와 같은 구동기는 단독으로 2의 자유도에서 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이와 캐리어 기판(706) 간의 조정을 가능하게 해줄 수도 있다.
이제 도 9를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 삼각대 구동기를 갖는 대량 이송 기구의 상부 조립체 부분의 사시도 도시를 나타낸다. 일 실시예에서, 상부 조립체(102)는 갠트리(113), 베이스(114), 또는 사이드 빔(116)과 같은 기준점에 대하여 관절형 이송 헤드 조립체(106)를 조정하기 위하여 관절형 이송 헤드 조립체(106)와 결합된 구동기 조립체(110) 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 상부 조립체(102) 부분은 적어도 하나의 자유축(axis of freedom)을 제공하는 하나 이상의 구동기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 구동기들은 3 개의 선형 구동기(902)를 갖는 삼각대 구동기(111)의 일부일 수 있다. 3 개의 선형 구동기의 경우에, 각각의 선형 구동기(902)는 각자 수축 또는 연장되어 베이스 플레이트(906)에 대한 축을 중심으로 장착 플레이트(212)의 회전을 일으키도록 할 수 있다. 유사하게, 모든 구동기(902)들이 동시에 이동되어 베이스 플레이트(906)에 직교하는 축을 따라 장착 플레이트(212)의 직선 운동을 일으키도록 할 수 있다.
추가적인 직선 운동의 축들이 있다면, 장착 플레이트(212)는 베이스 플레이트(906)에 대하여 팁, 틸트, 연장, 또는 수축 방향으로만 이동되지 않을 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다. 예를 들어, 6 개의 선형 구동기(도시되지 않음)가 있는 육각대(hexapod) 구동기의 경우에, 베이스 플레이트(906)에 직교하는 축을 중심으로 장착 플레이트(212)를 회전시키는 회전 운동이 성취될 수 있다. 당연히, 이 회전 운동은 또한 베이스 플레이트(906)와 대량 이송 기구(100)의 다른 부분 사이에 스텝퍼 모터와 같은 회전 구동기(도시되지 않음)의 추가에 의해 성취될 수 있다. 따라서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 임의의 수의 구동기들이 추가되어 장착 플레이트(212)와 베이스 플레이트(906) 사이에 자유도를 증가시킬 수 있다는 것을 인식할 것이다.
선형 구동기(902)들은 선형 모터, 유압 피스톤, 및 직선 운동을 만들 수 있는 기타 구동기들을 포함할 수 있다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 한 지점이 자유축을 따라 이동하는 것은 축 위에서 그것의 상태의 관점에서 정의될 수 있기 때문에 자유축이 자유도를 제공한다는, 즉, 그것의 축방향 상태는 1의 자유도를 갖다는 것을 인식할 것이다. 선형 구동기(902)들은 또한 장착 플레이트(212)와 결합하기 위한 단부 및 베이스 플레이트(906)와 결합하기 위한 단부를 포함할 수 있다. 베이스 플레이트(906)를 사용하여 브래킷(118)을 통해 삼각대 구동기(111)를 갠트리(113)에 고정시킴으로써, 장착 플레이트(212)의 이동을 위한 기준점을 만들 수 있다. 선형 구동기(902)들은 체결재, 힌지, 또는 기타 연결 장치들을 통해 플레이트들과 결합될 수 있다. 따라서, 선형 구동기(902)들의 각자의 축을 따라 그것들을 구동하는 것은 장착 플레이트(212) 상의 한 지점과 베이스 플레이트(906) 상의 한 지점 사이의 상대적인 상태의 변화를 만든다. 이런 방식으로, 각각의 선형 구동기(902)는 베이스 플레이트(906)에 대하여 장착 플레이트(212)에 적어도 하나의 자유도를 제공한다. 앞서 설명한 바와 같이, 관절형 이송 헤드 조립체(106)가 장착 플레이트(212)에 고정될 수 있고, 따라서, 삼각대 구동기(111)를 이용하여 베이스 플레이트(906), 갠트리(113), 또는 기타 시스템 컴포넌트들에 대하여 관절형 이송 헤드 조립체(106)를 이동시킬 수 있다.
본 개시 내용의 범주 내에서 구동기 조립체(110)가 앞서 설명한 것들과 상이한 구동기들을 포함할 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다. 예를 들어, 앞의 설명은 수동 구동기들, 예를 들어, 만곡부(404)뿐만 아니라 능동 구동기들, 예를 들어, 삼각대 구동기(111), 축방향 구동기(406), 및 x-y 스테이지(112)를 참조하였다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 다른 구동기들이 관절형 이송 헤드 조립체(106)와 캐리어 기판 홀더(108) 간의 공간적 관계에 대하여 추가적인 제어를 제공하기 위하여 구동기 조립체(110)에 포함될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어 제한 없이, 구동기 조립체(110)는, 전기 모터, 공기압 구동기, 유압 피스톤, 릴레이, 빗살 드라이브(comb drives), 압전 구동기, 및 열 바이모프를 포함할 수 있다.
앞의 설명으로부터, 시스템 컴포넌트들 간의 이동, 그리고 더 구체적으로는, 관절형 이송 헤드 조립체(106)와 캐리어 기판 홀더(108)와 수용 기판 홀더(124) 간의 이동이 구동기 조립체(110)에 의해 제공될 수 있다는 것이 이해하게 될 것이다. 구동기 조립체(110)에 의해 제공되는 정밀한 움직임은 대량 이송 기구(100)에 걸쳐 다양한 센서들로부터의 피드백 입력들에 기초하여 컴퓨터 시스템(150)에 의해 제어될 수 있다. 이러한 다양한 센서들 및 그것들의 동작 모드는 아래에 추가로 논의될 것이다.
이제 도 10을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 센서들을 갖는 대량 이송 기구의 하부 조립체 부분의 사시도 도시를 나타낸다. 대량 이송 기구는 하나 이상의 이미징 디바이스(126, 128)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미징 디바이스(126)는 상부 조립체(102)와 결합되고 관절형 이송 헤드 조립체(106) 근처에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 이미징 디바이스(126)는 관절형 이송 헤드 조립체(106)에 대하여 고정될 수 있다. 추가로, 이미징 디바이스(128)는 하부 조립체(104)에 결합되고 캐리어 기판 홀더(108) 근처에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 이미징 디바이스(128)는 캐리어 기판 홀더(108)에 대하여 고정될 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 관심 있는 새로운 위치를 보여주기 위한 두 이미징 디바이스의 이동으로 인해 관련된 관절형 이송 헤드 조립체(106) 또는 캐리어 기판 홀더(108)를 그에 대응하여 이동시키게 된다. 이런 방식으로, 관절형 이송 헤드 조립체(106)와 캐리어 기판 홀더(108) 간의 상대적인 움직임은 이미징 디바이스(126, 128)의 이동에 기초하여 결정될 수 있다.
이미징 디바이스(128)는 기판(200)에 의해 지지되는 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이에서 하나의 정전기 이송 헤드를 보여줄 만큼 충분한 분해능과 초점 범위를 갖는 카메라를 포함할 수 있다. 예를 들어, 카메라는 1 마이크로미터 미만의 크기를 해상하는 이미지 분해능을 가질 수 있다. 이미징 디바이스(126)는 캐리어 기판(704)에 의해 지지되는 하나의 마이크로 디바이스를 보여줄 만큼 충분한 분해능과 초점 범위를 갖는 카메라를 포함할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 상부와 하부 조립체(102, 104)의 각각에 위치하는 다중 이미징 디바이스가 있을 수 있다. 예를 들어, 각각의 부분조립체는 고배율 카메라(126, 128) 및 저배율 카메라(1002, 1004)를 포함할 수 있다. 예를 들어 제한 없이, 저배율 카메라(1102, 1004)를 사용하여 구동기 조립체(110)의 대략적인 조정 및 이동을 제어하기 위한 컴퓨터 시스템(150)으로의 피드백 입력을 제공할 수 있는 반면, 고배율 카메라(126, 128)를 사용하여 구동기 조립체(110)의 미세한 조정 및 이동을 제어하기 위한 컴퓨터 시스템(150)으로의 피드백 입력을 제공할 수 있다.
이미징 디바이스(126, 128)는 상부 및 하부 부분조립체들(102, 104) 또는 그것에 부착된 컴포넌트들의 상태에 관련된 피드백을 제공하기 위한 단지 하나의 대안을 나타낸다는 것을 인식하게 될 것이다. 다른 디바이스들이 본 개시 내용의 범주 내에서 고려될 수 있다. 예를 들어, 이미징 디바이스들을 이용하는 것 이외에, 대량 이송 기구(100)는 관절형 이송 헤드 조립체(106)와 캐리어 기판 홀더(108)를 정렬하기 위한 용량성 근접 센서들을 포함할 수 있다. 대량 이송 기구(100)의 기능성에 대한 다음의 논의로부터 다른 대안들이 명백할 것이다.
이미징 디바이스(126, 128)는 구동기 조립체(110)를 위한 기준점을 설정하고 구동기 조립체(110)의 움직임을 제어하는 데 사용될 수 있는 데이터를 생성하기 위하여 시스템 컴포넌트들 상의 관심 특징부 및 위치, 예를 들어, 기판(200) 상의 기준 부호(206)들을 식별하는 것을 용이하게 할 수 있다. 일 실시예에서, 이미징 디바이스(126, 128) 사이에 기준점 설정을 용이하게 하기 위하여, 대량 이송 기구(100)는 정렬 기구(130)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 정렬 기구는 피듀셜 마크(1006)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 피듀셜 마크(1006)는 정렬 브래킷(1010)에 의해 지지되는 투명 플레이트(1008)(예를 들어, 유리)의 부분품일 수 있다. 더 상세하게는, 피듀셜 마크(1006)를 갖는 플레이트(1008)는 상향 이미징 디바이스(128) 및 하향 이미징 디바이스(126) 사이에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 플레이트(1008)는 두 평면 사이에 위치될 수 있는데, 한 평면은 상향 이미징 디바이스(128)의 이미징 평면과 거의 일치하고 다른 평면은 하향 이미징 디바이스(126)의 이미징 평면과 거의 일치한다. 이미징 평면들은 디지털 카메라의 전하 결합 디바이스(CCD) 이미지 센서 표면과 동일 평면에 있는 것으로 정의될 수 있다. 따라서, 피듀셜 마크(1006)는 동시에 또는 다른 시간에 상향 이미징 디바이스(128)와 하향 이미징 디바이스(126)에 의해 관찰될 수 있다.
피듀셜 마크(1006)는 여러 상이한 방법들을 이용하여 형성될 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다. 예를 들어, 피듀셜 마크(1006)는 잉크 또는 레이저 인쇄 공정을 이용하여 플레이트(1008) 상에 인쇄될 수 있다. 대안적으로, 피듀셜 마크(1006)는, 예를 들어, 불소 화합물과 같은 산성 식각액을 이용하여 플레이트(1008) 안으로 식각될 수 있다. 또한, 부식성 또는 연마성 식각액을 사용하여 피듀셜 마크(1006)를 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 피듀셜 마크(1006)는 비대칭 패턴을 포함한다. 예를 들어, 피듀셜 마크(1006)는 숫자 "1"의 윗부분과 비슷할 수 있는데, 숫자의 우측 상단 부분에서부터 멀어지게 좌측을 향하여 굴곡이 있지만 우측 방향으로는 굴곡이 없다. 대안적으로, 피듀셜 마크(1006)는 수직선과 수평선이 각 선들의 중간 이외의 지점에서 교차하는 십자 패턴일 수도 있다. 따라서, 고배율에서 보면, 피듀셜 마크(1006)는 그것의 배향에 관련된 정보를 제공한다. 예를 들어, 숫자 "1"의 굴곡이 대량 이송 기구(100)의 전면을 향하는 지점이라고 알려진 경우, 카메라에서 보면, 피듀셜 마크(1006)는 대량 이송 기구 배향에 대한 이미지의 배향에 관한 정보를 제공할 수도 있다.
이미징 센서들(126, 128)이 기준계를 설정하기 위한 기준 부호들의 인식을 용이하게 하고 컴포넌트들을 정렬하기 위하여 구동기 조립체(110)의 이동을 가능하게 할 수 있는 반면, 아래에 추가로 설명될 바와 같이, 추가적인 상태 센서들이 대량 이송 기구 컴포넌트들의 상대적인 상태에 관련된 피드백을 제공하기 위하여 대량 이송 기구(100)에 포함될 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다. 그와 같은 하나의 상태 센서(208)를 이미 앞서 설명하였다. 다른 실시예에서, 상태 센서(1011)를 캐리어 기판 홀더(108) 근처에 장착하여 구동기 조립체(110)의 조정을 돕는 피드백 입력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상태 센서(1011)는 유지 표면(802)(도 8) 또는 캐리어 기판 홀더(108)의 표면과 거의 동일 평면에 있는 원단부로 끝날 수 있다. 따라서, 상태 센서는 캐리어 기판 홀더(108)에 대하여 표면까지의 거리를 검출할 수 있다. 예를 들어, 이 컴포넌트들이 서로에 대하여 조정될 때, 상태 센서는 캐리어 기판 홀더(108)에 의해 유지되는 캐리어 기판(706)과 관절형 이송 헤드 조립체(106)에 부착되는 기판(200) 간의 거리에 관련된 피드백을 제공할 수 있다.
대량 이송 기구의 다양한 센서들은 시스템 컴포넌트들의 상대적인 상태를 검출하는 것뿐만 아니라, 또한 시스템 컴포넌트들의 휘어짐과 접촉을 감지하는 데 이용될 수 있다. 이제 도 11을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 관절형 이송 헤드 조립체를 갖는 대량 이송 기구의 상부 조립체 부분의 개략적 측면도 도시를 나타낸다. 이 도면은 위에서 도 4에서 이전에 도시된 대량 이송 기구 부분의 개략적인 표현을 제공한다. 기판(200)이 관절형 이송 헤드 조립체(106)의 장착 표면(202)에 부착된다. 관절형 이송 헤드 조립체(106)는 하나 이상의 만곡부(404, 404')에 의해 대량 이송 기구의 하우징(210)에 결합되는 플레이트(416)를 포함한다. 관절형 이송 헤드 조립체(106)의 두 부분 모두 이동할 수 있지만 만곡부(404, 404')가 그것들을 분리시켜서, 기판(200)과의 접촉이 이동 플레이트(416)를 움직이게 만들지만, 만곡부(404, 404')가 휘어져서 하우징(210)에 전달되는 어떠한 힘도 약화시키도록 한다는 것을 인식하게 될 것이다. 따라서, 플레이트(416)는 하우징(210)에 대하여 이동할 수 있다. 게다가, 상태 센서(414)는 하우징(210)과 결합될 수 있다. 상태 센서(414)가 하우징(210)에 대하여 고정되어, 검출 빔이 플레이트(416)를 감지하고 플레이트와 주변 부분 간의 거리(1102)의 변화에 관련된 피드백을 제공할 수 있도록 한다. 상태 센서(414)에 의해 검출된 거리(1102)가 변하면, 만곡부(404, 404')가 휘어졌다고 결정되어, 기판(200)과 다른 구조, 예를 들어, 캐리어 기판(706) 또는 수용 기판(714) 간의 접촉이 이루어졌거나 분리되었다고 나타낼 수 있다. 일 실시예에서, 상태 센서(414)는 50 나노미터의 만곡부(404)의 휘어짐 또는 50 나노미터의 플레이트(416)와 하우징(210) 간의 상대적인 이동을 검출할 수 있는 스펙트럼 간섭 레이저 변위 센서일 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 대안적인 실시예에서, 캐리어 기판 홀더(108)와 결합된 힘 측정기(704)(도 7)는 캐리어 기판 홀더(108)에 가해진 하중을 감지하고 구동기 조립체(110)를 제어하기 위하여 이 하중에 관련된 피드백을 제공할 수 있다. 예를 들어, 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이가 캐리어 기판(706)과 접촉할 때 캐리어 기판 홀더(108)에 가해지는 하중이 증가할 것이다. 이러한 하중의 증가는 힘 측정기(704)에 의해 측정될 수 있고, 힘 측정기(704)는 구동기 조립체(110)를 제어하기 위하여 컴퓨터 시스템(150)에 피드백 입력을 제공할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 힘 측정기(704)는, 예를 들어, 캐리어 기판 홀더(108)가 장착된 캐리지(210)와 통합될 수 있다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 힘 측정기(704)를 다른 방식으로 다른 위치에 장착하여 언제 하중이 캐리어 기판 홀더(108)에 의해 유지되는 캐리어 기판(706)에 가해지는지 감지할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 유사하게, 수용 기판 홀더(124)와 결합된 힘 측정기(712)는 수용 기판 홀더(124)에 가해지는 하중을 감지하고 구동기 조립체(110)를 제어하기 위하여 이 하중과 관련된 피드백을 제공할 수 있다.
대량 이송 기구(100)의 컴포넌트들 및 구조물의 일부 양태를 설명했고, 대량 이송 기구(100)를 작동시키는 방법의 일부 실시예들이 아래에 설명될 것이다. 더 구체적으로는, 대량 이송 기구 컴포넌트들을 정렬하는 방법 및 대량 이송 기구를 이용하여 마이크로 디바이스들을 이송하는 방법들이 설명된다. 다음의 방법들은 본 설명의 범주 내에서 조합되고 임의의 순서대로 수행될 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다. 게다가, 모든 동작들이 수행될 필요는 없다. 예를 들어, 이송 방법은 마이크로 디바이스가 이송될 때마다 일어날 수 있는 반면, 정렬 방법은 그보다 덜 빈번히 수행될 수 있다.
게다가, 대량 이송 기구를 작동시키는 다음의 방법들의 실시예는 하드웨어(예를 들어 회로, 전용 로직, 프로그램 가능 로직, 마이크로 코드 등), 소프트웨어(예컨대 프로세싱 디바이스 상에서 실행되는 명령어들) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있는 프로세싱 로직에 의해 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 그 방법들은 대량 이송 기구(100)와 컴퓨터 시스템(150)을 포함하는 대량 이송 기구 시스템에 의해 수행된다. 컴퓨터 시스템(150)은 대량 이송 기구(100) 외부에 있거나 대량 이송 기구로 통합될 수 있다.
이제 도 17을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따라 마이크로 디바이스들의 어레이를 픽업하기 위한 대량 이송 기구를 작동시키는 방법을 도시하는 플로차트를 나타낸다. 도시 목적으로, 도 17의 다음 설명 또한 도 18 내지 도 19d에 도시된 실시예들을 참조한다. 동작(1701)에서 기판(200)과 결합된 관절형 이송 헤드 조립체(106)와 캐리어 기판(706)을 유지하는 캐리어 기판 홀더(108) 간의 공간적 관계를 조정할 수 있다. 관절형 이송 헤드 조립체(106)와 캐리어 기판 홀더(108) 간의 공간적 관계는 구동기 조립체(110)를 이용하여 조정될 수 있다. 공간적 관계의 조정은 관절형 이송 헤드 조립체(106) 및 캐리어 기판 홀더(108)와 결합되는, 선형 또는 회전 구동기들과 같은, 하나 이상의 구동기의 구동 또는 이동에 의해 영향 받을 수 있다. 게다가, 이런 맥락에서 공간적 관계는 캐리어 기판 홀더(108)에 대한 관절형 이송 헤드 조립체(106)의 위치뿐만 아니라, 캐리어 기판 홀더(108)에 대한 관절형 이송 헤드 조립체(106)의 상태 또는 배향을 참조할 수 있다. 더 상세하게는, 공간적 관계는 대량 이송 기구 컴포넌트들 간의 자유도에 의해 정의될 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따라 도시된 관절형 이송 헤드 조립체와 캐리어 기판 홀더 간의 공간적 관계의 조정의 개략도 도시이다. 이것은 도 17의 동작(1701)의 양태를 도시한다. 4의 자유도에서 이동 가능한 관절형 이송 헤드 조립체(106)가 도시된다. 더 구체적으로는, 관절형 이송 헤드 조립체(106)는 z-축(1802) 상에서 선형적으로 이동할 수 있고, 또는 그것은 x-축(1804), y-축(1806), 및 z-축(1802)을 중심으로 x-회전, y-회전, 또는 z-회전으로 회전할 수 있다. 유사하게, 2의 자유도에서 이동 가능한 캐리어 기판 홀더(108)가 도시된다. 더 구체적으로는, 캐리어 기판 홀더(108)는 x'-축(1808)과 y'-축(1810)을 따라 선형적으로 이동할 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, x-축은 x'-축에 맞춰 정렬될 수 있고 y-축은 y'-축에 맞춰 정렬될 수 있다. 따라서, 도시된 6의 자유도 내에서 각각의 컴포넌트의 상태를 알고 있는 경우 관절형 이송 헤드 조립체(106)와 캐리어 기판 홀더(108) 간의 상대적인 상태가 설명될 수 있다는 것을 고려한다면, 관절형 이송 헤드 조립체(106)와 캐리어 기판 홀더(108) 간의 공간적 관계가 6의 자유도를 가진 것과 같이 도시된다. 따라서, 이 공간적 관계는 그것들의 각자의 자유도에서 두 컴포넌트를 이동시킴으로써 조정될 수 있다. 예를 들어, 캐리어 기판 홀더(108)는 캐리어 기판 홀더(108)가 부착된 x-y 스테이지(112)를 이동시킴으로써 x'-축(1808)을 따라 1의 자유도에서 이동될 수 있다. 이런 방식으로, 공간적 관계는 대량 이송 기구(100)의 구동기 조립체(110)의 다양한 구동기들 중 임의의 것에 의해 조정될 수 있다. 조정은 관절형 이송 헤드 조립체(106)와 캐리어 기판 홀더(108) 간의 공간적 관계를 조정할 뿐만 아니라, 그것에 결합된 기판(200) 및 캐리어 기판(706)과 같은 컴포넌트들을 조정할 것이라는 것을 인식하게 될 것이다. 게다가, 도 18에 도시된 특정 실시예는 관절형 이송 헤드 조립체(106)의 4의 자유도와 캐리어 기판 홀더(108)의 2의 자유도를 도시하지만, 적어도 6의 자유도에서 컴포넌트들 간의 공간적 관계를 조정하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 다른 구성들이 고려된다는 것을 이해하게 된다. 예를 들어, 관절형 이송 헤드 조립체(106)는 또한 x-y 스테이지 상에 장착될 수 있다.
도 19a는 관절형 이송 헤드 조립체와 캐리어 기판 홀더 간의 공간적 관계가 본 발명의 실시예에 따라 조정된 이후에 캐리어 기판(706) 상의 마이크로 디바이스(708)들의 어레이 위에 배치되는 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이의 단면의 측면도 도시이다. 다시 도 17을 참조하여, 동작(1705)에서 기판(200)에 의해 지지되는 정전기 헤드(204)들의 어레이를 옮겨 캐리어 기판(706) 상의 마이크로 디바이스들의 어레이와 접촉시킨다. 도 19b는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 디바이스(708)들의 어레이와 접촉하는 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이의 단면의 측면도 도시이다. 도시된 바와 같이, 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이의 피치는 마이크로 디바이스(708)들의 어레이의 피치의 정수배이다. 구동기 조립체(110)의 하나 이상의 구동기를 이용하여 캐리어 기판 홀더(108)를 향하여 관절형 이송 헤드 조립체(106)를 이동시킴으로써 접촉이 이루어질 수 있다. 기판(200)과 캐리어 기판(706)의 정밀한 정렬을 통해, 기판(200)과 캐리어 기판(706)이 실질적으로 서로 평행하게 배향되어 접촉이 이루어진다는 것을 인식하게 될 것이다. 따라서, 접촉 지점에서 대향하는 표면들의 사이드 로딩(side loading) 또는 구부러짐이 가장 작다. 이것은 정전기 헤드(204)들의 어레이와 캐리어 기판 표면 상에 배치되는 하나 이상의 마이크로 디바이스 간의 불일치를 방지할 수 있기 때문에 이점이 있다. 그것은 또한 정전기 헤드(204)들의 어레이와 하나 이상의 마이크로 디바이스에 손상을 주는 위험을 줄인다.
정전기 이송 헤드(204)들의 어레이와 마이크로 디바이스들이 작은 크기 및 구조적 특성을 갖는다면, 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이와 캐리어 기판(706) 상의 마이크로 디바이스들의 어레이 간의 접촉이 언제 이루어졌는지 정확하게 감지하는 것이 중요할 수 있다. 접촉은 다양한 방법으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 관절형 이송 헤드 조립체(106)가 컴포넌트들 간의 계산된 상태의 차이에 기초하여 미리 결정된 거리만큼 캐리어 기판(706)을 향하여 이동되는 접촉 방법 구동이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 능동 피드백 제어를 이용하여 언제 접촉이 이루어지는지 감지하고 관련된 신호를 제공하여 구동기 조립체(110)의 움직임을 제어할 수 있다. 만곡부의 휘어짐 또는 관절형 이송 헤드 조립체의 이동을 감지하는 것 그리고 캐리어 기판 홀더와 결합되는 힘 측정기에 의해 측정되는 하중의 변화를 감지하는 것과 같은 접촉을 감지하기 위한 다양한 실시예들을 앞서 설명된다.
동작(1710)에서 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이는 정전기 전압원 접속부(410)를 통해 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이에 전압을 인가함으로써 활성화될 수 있다. 전압은 캐리어 기판(706)과 접촉하기 이전, 도중, 또는 이후에 정전기 이송 헤드(204)들의 전극에 인가될 수 있다. 일 실시예에서, 전압은 정전류 또는 교류 전압일 수 있다. 전압의 인가는 마이크로 디바이스들에 그립 압력을 생성하여 마이크로 디바이스들의 픽업을 가능하게 한다. 일 실시예에서, 마이크로 디바이스 픽업을 위하여 1 기압보다 큰(예를 들어 2-20 기압) 충분한 그립 압력이 약 25 V 내지 300 V 사이의 동작 전압을 인가함으로써 생성될 수 있다.
일 실시예에서, 캐리어 기판 상의 마이크로 디바이스들의 어레이에 선택적으로 열을 가하여, 예를 들어, 마이크로 디바이스들의 어레이를 캐리어 기판에 유지시키는 접착층의 상변화를 일어나게 할 수 있다. 예를 들어, 열은 관절형 이송 헤드(106)의 가열기(400) 및/또는 캐리어 기판 홀더(108)와 연결된 가열기(806)로부터 가해질 수 있다.
다시 도 17을 참조하여, 동작(1715)에서, 캐리어 기판(706)에서 마이크로 디바이스들의 어레이를 픽업할 수 있다. 도 19c는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 디바이스(708)들의 어레이를 픽업하는 정전기 이송 헤드들의 어레이의 단면의 측면도 도시이다. 일 실시예에서, 축방향 구동기(406)와 같은 구동기를 사용하여 캐리어 기판(706)으로부터 멀어지게 관절형 이송 헤드 조립체(106)를 이동시키고, 따라서 장착 표면(202)에 부착된 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이에 의해 붙잡힌 마이크로 디바이스들의 어레이의 픽업을 하게 한다. 대안적으로, 픽업은 만곡부(404)와 같은 수동 구동기를 이용하여 성취될 수 있는데, 이는 다른 구동기, 예를 들어, 축방향 구동기(406)가 무전압 상태가 되면 수축력을 가한다. 그와 같은 실시예에서, 무전압 상태가 관절형 이송 헤드 조립체(106)에 가해지고 있는 확장력을 제거하고, 따라서, 관절형 이송 헤드 조립체(106)는 만곡부(404)의 내재하는 스프링 힘에 기초하여 캐리어 기판 표면(806)으로부터 수축한다.
마이크로 디바이스들의 어레이의 픽업은 접촉의 성사를 감지하기 위하여 앞서 설명한 것들과 유사한 방식으로 감지될 수 있다. 일 실시예에서, 구동기 조립체(110) 또는 하우징(210)과 결합된 상태 센서(414)는 만곡부(404)의 휘어짐 또는 관절형 이송 헤드 조립체(106)의 이동을 검출할 수 있다. 일 실시예에서, 캐리어 기판 홀더와 결합된 힘 측정기에 의해 측정되는 하중의 변화는 마이크로 디바이스들의 어레이의 픽업을 나타낼 수 있다.
도 19d는 본 발명의 실시예에 따른 수용 기판(714) 상에 릴리스된 마이크로 디바이스(708)들의 어레이의 단면의 측면도 도시이다. 마이크로 디바이스(708)들의 어레이를 릴리스하기 전에, 마이크로 디바이스(708)들의 어레이는 수용 기판과 접촉할 때 수용 기판(714) 위로 내려올 수 있다. 수용 기판(714)과 마이크로 디바이스(708)들의 어레이 간의 접촉은 대량 이송 기구의 구동을 통해 이루어질 수 있다. 게다가, 상태 센서 또는 힘 측정기를 이용하여 접촉이 감지될 수 있고, 이는 동작(1705)에 대하여 앞서 설명한 바와 같다.
수용 기판 상에 마이크로 디바이스들의 어레이를 배치하는 것을 증가된 온도에서 수행하여, 예를 들어, 마이크로 디바이스(708)들의 어레이 및/또는 수용 기판(706) 상의 접착층의 상변화를 생성하기 위하여 또는 수용 기판 상에 마이크로 디바이스들의 어레이를 배치하는 동안 상변화를 생성하거나 접착층을 합금시킬 있다.
마이크로 디바이스들의 어레이가 수용 기판(714)과 접촉한 후에, 정전기 전압원 접속부(410)를 통해 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이에 인가된 전압이 제거되거나 변경되어 수용 기판(714) 상으로 마이크로 디바이스들의 어레이를 릴리스할 수 있다.
이후에 관절형 이송 헤드 조립체(106)는 수용 기판(714)으로부터 멀어지게 이동될 수 있다. 마이크로 디바이스들의 어레이로부터 정전기 이송 헤드들의 어레이를 분리하는 것은 픽업을 감지하기 위해 앞서 설명한 것들과 유사한 방식으로 수용 기판으로부터 멀어지게 이동할 때 감지될 수 있다. 게다가, 마이크로 디바이스들의 어레이로부터 정전기 이송 헤드들의 어레이를 분리하는 것은 상태 센서 또는 힘 측정기를 이용하여 감지될 수 있고, 이는 동작(1715)에 대하여 앞서 설명한 바와 같다.
일 실시예에서, 상향 이미징 디바이스(128)를 이용하여 마이크로 디바이스들의 존재에 대하여 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이를 검사할 수 있다. 더 상세하게는, 픽업 이후에, 마이크로 디바이스들의 존재는 구동기 조립체(110)를 이용하여 이미징 디바이스(128) 위의 위치로 관절형 이송 헤드 조립체(106)와 기판(200)을 이동시킴으로써 상향 이미징 디바이스(128)에 의해 관찰될 수 있다. 관찰은 고배율과 저배율 둘 모두에서 수행될 수 있고, 이는 기술 분야에서 잘 알려진 바와 같다.
도 12a는 본 발명의 실시예에 따라 기준계에 맞춰 정전기 이송 헤드들의 어레이를 지지하는 기판을 정렬하는 방법을 도시하는 플로차트이다. 동작(1201)에서, x-축과 x-y 평면을 포함하는 기준계를 설정한다. 기준계는 대량 이송 기구(100) 내의 다양한 컴포넌트들의 정렬을 가능하게 하는 데 유용할 수 있다. 더 구체적으로는, 기준계는 시스템 컴포넌트들이 기준 기하학적 구조 및 서로에 대하여 이동하는 것을 가능하게 해준다. 이 컴포넌트들의 이동은 모니터되어 구동기 조립체(110)를 제어하는 컴퓨터 시스템(150)으로 입력될 수 있다. 동작(1220)에서, 대량 이송 기구(100)의 다양한 센서들을 이용하여 설정된 기준계에 맞춰 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이를 지지하는 기판(200)을 정렬한다. 일 실시예에서, 기준계에 맞춰 기판을 정렬하기 전에 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이를 지지하는 기판(200)은 관절형 이송 헤드 조립체(106)의 장착 표면(202)에 릴리스 가능하게 부착되고 하나 이상의 정전기 전압원 접속부(410)에 접속된다.
도 12b는 본 발명의 실시예에 따라 기준계를 설정하는 방법을 도시하는 플로차트이다. 동작(1203)에서, 제1 및 제2 이미징 디바이스들 사이의 피듀셜 마크에 제1 및 제2 이미징 디바이스들을 정렬함으로써 x-y 기준을 세팅한다. 동작(1205)에서, 제1 및 제2 상태 센서들 사이에 있고 x-y 기준을 갖는 x-y 평면에 평행한 제1 및 제2 동일 평면 표면을 보냄으로써 z-기준을 세팅한다. 일 실시예에서, x-y 기준 및 z-기준을 사용하여 기준계를 정의한다.
도 12c는 본 발명의 실시예에 따라 도시되는 마이크로 디바이스들의 어레이를 이송하기 위한 대량 이송 기구를 작동시키는 방법을 도시하는 플로차트이다. 동작(1230)에서, 대량 이송 기구(100)의 다양한 센서들을 이용하여 캐리어 기판 홀더(108) 상의 캐리어 기판(706)의 배향을 결정한다. 동작(1240)에서, 수용 기판 홀더(124) 상의 수용 기판(714)의 배향을 결정한다. 동작(1245)에서, 기판(200)의 배향을 캐리어 기판(706)에 일치시킨다. 동작(1250)에서, 캐리어 기판(706)에서 마이크로 디바이스들의 어레이를 픽업한다. 동작(1255)에서, 기판(200)의 배향을 수용 기판(714)에 일치시킨다. 동작(1260)에서, 마이크로 디바이스들의 어레이를 수용 기판 상에 릴리스한다. 도 12c에서 설명한 동작들은 추가적으로 분할되거나 다른 순서대로 수행될 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다.
다음의 설명은 도 12a 내지 도 12b에 도시된 정렬 프로세스 및 도 12c에 도시된 이송 프로세스의 동작들에 관한 추가적인 상세 내용들을 제공할 것이다. 본 설명은 종종 도 12a 내지 도 12c를 다시 참조하여 추가적인 상세 내용이 제공되고 있는 구체적인 동작을 명확하게 할 것이다. 그러나, 다음의 상세 내용들은 본 설명의 범주 내에서 정렬 및 동작의 대안적인 방법들에 적용될 수 있고 앞서 설명한 동작들의 방법 전체에 대하여 독립적으로 수행될 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다.
도 13a를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따라 x-y 기준을 세팅하는 방법의 개략적 측면도 도시를 나타낸다. 이 도시는 도 12b의 동작(1203)의 양태를 설명한다. 도시된 대량 이송 기구의 일부는 하향 이미징 디바이스(1302) 및 상향 이미징 디바이스(1304)를 포함하고, 둘 모두, 예를 들어, 카메라를 포함할 수 있다. 상향 이미징 디바이스(1304)와 하향 이미징 디바이스(1302) 사이에 플레이트(1008)가 배치될 수 있다. 더 상세하게는, 플레이트(1008)는 상향 이미징 디바이스(1304)의 이미징 평면(1308)과 하향 이미징 디바이스(1302)의 이미징 평면(1316) 사이에 배향될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 플레이트(1008)는 피듀셜 마크(1006)를 포함하고 구동기 조립체(110)의 하나 이상의 구동기를 구동함으로써 상향 이미징 디바이스(1304)와 하향 이미징 디바이스(1302)를 이동시켜 피듀셜 마크(1006)를 동시에 관찰할 수 있다.
상향 이미징 디바이스(1304)와 하향 이미징 디바이스(1302)가 피듀셜 마크(1006)를 동시에 관찰하여, 피듀셜 마크(1006)가 이미징 디바이스들의 각각의 이미지 내에 중앙에 위치하고 초점이 맞춰지면, 이미징 디바이스들은 정렬될 것이다. 따라서, 그 상태에서, 피듀셜 마크(1006)는 상향 카메라(1304) 또는 하향 카메라(1302) 중 어느 하나의 이동을 비교하여 이미징 평면들에 평행한 평면에서 이미징 디바이스들의 상대적인 상태를 결정할 수 있는 기준점이 된다. 일 실시예에서, 상향 이미징 디바이스(1304)가 캐리어 기판 홀더(108)에 대하여 고정되고 하향 이미징 디바이스(1302)가 관절형 이송 헤드 조립체(106)에 대하여 고정되는 경우, 피듀셜 마크(1006)는 관절형 이송 헤드 조립체(106) 또는 캐리어 기판 홀더(108)의 이동을 비교하여 x-축 및 y-축 방향에서 이 컴포넌트들의 상대적인 상태를 결정할 수 있는 기준점이 된다.
도 13b를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따라 x-y 기준을 세팅하는 방법의 개략적 사시도 도시를 나타낸다. 이 도시 또한 도 12b의 동작(1203)의 양태를 설명한다. 상향 이미징 디바이스(1304)와 하향 이미징 디바이스(1302)는 둘 모두 플레이트(1008) 상의 피듀셜 마크(1006)를 관찰하는 상태로 이동될 수 있고, 이는 도 13a에 대하여 설명한 바와 같다. 도 13b에서, 피듀셜 마크(1006)가 이미징 디바이스(1302, 1304)에 의해 동시에 중앙에 위치하고 초점이 맞춰지면 x-y 기준(1320)을 설정한다. 게다가, x-축(1322)과 y-축(1324)이 x-y 기준(1320)를 가로지르도록 결정된다. 일 실시예에서, x-축(1322)과 y-축(1324)은 상향 이미징 디바이스가 결합되는 x-y 스테이지의 움직임의 축들과 부합한다. 게다가, x-축(1322)과 y-축(1324)은 x-y 평면(1326)을 정의하고, 이것은 x-축(1322), y-축(1324), 및 x-y 기준(1320)을 통과한다. 따라서, x-축(1322) 및 x-y 평면(1326)을 갖는 기준계가 앞서 설명한 방법에 따라 설정될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 일부 실시예는 오직 하부 조립체(104)에만 x-y 스테이지(112)를 포함하는 것으로 설명되고 도시되지만, 상부 조립체(102)의 관절형 이송 헤드 조립체(106)가 x-y 스테이지(112)에 추가적으로, 또는 대안적으로 x-y 스테이지 상에 장착될 수 있다는 것이 고려된다. 그와 같은 실시예에서, x-축(1322)과 y-축(1324)은 하향 이미징 디바이스가 결합되는 x-y 스테이지의 움직임의 축들과 부합할 수 있다.
도 14a를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따라 z-기준을 세팅하는 방법의 측면도 도시를 나타낸다. 이 도시는 도 12b의 동작(1205)의 양태를 설명한다. 하향 상태 센서(1402)가 기준계의 x-y 평면(1326)을 향하여 아래 방향(1404)으로 관찰한다. 동시에, 상향 상태 센서(1406)는 아래 방향의 반대로 위 방향(1408)으로 관찰한다. 따라서, 상향 및 하향 상태 센서(1402, 1406)의 방향이 서로에 대하여 거의 평행하고 x-y 평면(1326)에 대하여 거의 직교할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 상태 센서들은 물체까지의 절대 거리를 측정할 수 있는 스펙트럼 간섭 레이저 변위 센서일 수 있다.
관절형 이송 헤드 조립체(106)의 장착 표면(202)에 측정기(1410)가 릴리스 가능하게 부착되고 상향 및 하향 상태 센서(1402, 1406) 사이에 위치될 수 있다. 측정기(1410)는 기준계에서 z-기준을 설정하기 위하여 사용되기 때문에 "z-측정기"라고 지칭될 수 있다. z-측정기(1410)의 부착은 장착 표면(202)에 기판(200)을 부착하는 것과 유사한 방식으로 성취될 수 있다. 예를 들어, 장착 표면(202)의 진공 포트를 통해 z-측정기(1410) 상에 석션을 뽑아낼 수 있다.
도 14a에 도시된 바와 같이, z-측정기(1410)가 x-y 평면(1326)과 평행하지 않는 경우, 즉, z-측정기(1410)가 기준계 내에서 틸트되어 있으면, 상향 상태 센서(1406)는 제1 표면(1412)까지의 거리를 감지할 수 있고 하향 상태 센서(1402)는 제2 표면(1414)까지의 거리를 감지할 수 있다. 이러한 표면들은, 예를 들어, z-측정기(1410)의 외측 표면에 형성된 두 카운터보어의 바닥일 수 있다. 카운터보어가 형성된 표면(1412, 1414)은 서로 동일 평면을 이룰 수 있다. 일 실시예에서, 카운터보어들이 각각 z-측정기(1410)의 두께의 절반까지 연장되기 때문에 그 표면들은 동일 평면에 있다.
일 실시예에서, 제1 표면(1412)과 제2 표면(1414)은 표면 평면(1416)과 동일 평면에 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, z-측정기(1410)는 관통홀을 갖는 두 실리콘 웨이퍼로 형성될 수 있다. 두 실리콘 웨이퍼를 결합하여 관통홀의 개방부가 다른 웨이퍼의 표면에 인접하게 하도록 한다. 따라서, 관통홀의 바닥은 다른 웨이퍼의 표면일 것이고, 웨이퍼를 서로 나란히 붙이기 때문에 그것들의 결합 표면은 동일 평면이다. 따라서, 관통홀의 바닥들 또한 동일 평면이고 z-측정기(1410)를 위한 카운터보어로서 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 및 제2 표면(1412, 1414)은 동일 평면이 아니다. 예를 들어, 표면(1412, 1414)은 균일하고 알려진 두께의 층에 의해 분리될 수 있다.
z-측정기(1410)가 x-y 평면(1326)과 평행하지 않으면, 상향 상태 센서(1406)와 하향 상태 센서(1402) 각각으로부터 제1 표면(1412)과 제2 표면(1414)까지의 거리가 z-축에서 상이한 위치일 것이고, 그 이유는 그것들이 평행하지 않은 평면 상의 다른 지점에 존재하기 때문이다. 결과적으로, 상향 상태 센서(1406)와 하향 상태 센서(1402) 사이에 공통 z-기준이 없다.
따라서, z-측정기(1410)를 설치하기 전 또는 후에, 관절형 헤드 조립체(106)의 장착 표면(202)을 x-y 평면(1326)과 평행하게 하여 기준계의 z-기준 설정을 용이하게 할 수 있다. 그렇게 하기 위해, 상향 상태 센서(1406)는 장착 표면(202), z-측정기(1410), 또는 장착 표면(202)에 평행한 것으로 알려진 기타 다른 구조물 상의 둘 이상의 지점에 대한 거리를 측정할 수 있다. 이후에 관절형 이송 헤드 조립체(106)는 상향 상태 센서(1406)로부터 측정된 다양한 지점까지의 거리가 동일한 거리일 때까지 구동기 조립체(110)에 의해 기울어지고 틸트될 수 있다. 이렇게 되면, 장착 표면(202)은 상향 상태 센서(1406)의 검출 방향에 직교할 수 있고, 따라서, 장착 표면(202)은 x-y 평면(1326)에 거의 평행하다. 장착 표면이 x-y 평면(1326)에 평행하게 배향되면, z-기준이 설정될 수 있다.
도 14b를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 대량 이송 기구의 일부분의 측면도 도시를 나타낸다. 이 도시는 도 12b의 동작(1205)의 양태를 설명한다. 여기에서, 상향 상태 센서(1406)에 대하여 관절형 이송 헤드 조립체(106)를 이동시킴으로써 장착 표면(202) 또는 z-측정기(1410) 중 어느 하나가 x-y 평면(1326)에 평행하게 정렬되었기 때문에, 표면 평면은 x-y 평면(1326)에 평행한 것으로 알려져 있고, 이는 앞서 설명한 바와 같다. 따라서, 표면 평면(1416)이 x-y 평면(1326)에 평행하면 상향 상태 센서(1406)로부터 제1 표면(1412)까지의 거리 및 하향 상태 센서(1402)로부터 제2 표면(1414)까지의 거리는 표면 평면(1416)까지의 알려진 거리로 기록될 수 있다. 제1 및 제2 표면(1412, 1414)이 동일 평면에 있음을 고려하면, 표면 평면(1416)은 이 배향의 z-기준(1420)으로서 설정될 수 있고, z-기준(1420)까지의 거리는 상향 상태 센서(1406) 또는 하향 상태 센서(1402) 중 어느 하나를 이용하여 측정될 수 있다.
z-기준(1420)이 설정되면, x-축(1322) 및 x-y 평면(1326)을 따라, 대량 이송 기구(100)의 컴포넌트들을 이동시키기 위한 기준계가 알려진다. 예를 들어, z-측정기(1410)는 이제 장착 표면으로부터 제거되고 이송 헤드(204)들의 어레이를 지지하는 기판(200)으로 교체될 수 있다. 기판(200)은 앞서 설명한 방법들 중 임의의 것을 이용하여 관절형 이송 헤드 조립체(106)의 장착 표면(602)에 부착될 수 있다. 일 실시예에서, 진공을 이용하여 장착 표면(202) 상에 기판(200)을 유지하고 접촉부(604)의 굴곡부(606)를 압축시켜서, 기판(200)을 하나 이상의 전압원 접속부(410)와 접속시킨다. 일 실시예에서, 표면 평면(1416)이 기판(200)에 의해 지지되는 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이의 접촉 표면(205)(도 6b)과 일치하는 위치의 약 100 마이크로미터 내에 있도록 z-측정기(1410)가 형성될 수 있다. 따라서, z-측정기(1410)가 기판(200)에 의해 교체되면, z-기준(1420)은 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이와 거의 일치하여, 상향 및 하향 센서(1402, 1406)를 이용하여 후속 조정들을 수행하기 더 용이하게 만든다.
이제 도 15a를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따라 기준계에 맞춰 기판을 정렬하는 방법의 개략적 사시도 도시를 나타낸다. 이것은 도 12a의 동작(1220)의 양태를 도시한다. 기준계가 설정된 이후에, 기판(200)은 기준계에 맞춰 정렬될 수 있다. 일 실시예에서, 기준계를 설정한 뒤 관절형 이송 헤드 조립체(106)의 장착 표면(202)에 기판(200)을 부착시킨 이후에 기판(200)이 정렬된다. 기준계는 앞서 설명한 방법들에 기초하여 알려진다. 더 상세하게는, 기준계는 x-축(1322), y-축(1324), 및 x-y 평면(1326)의 식별 또는 배정에 기초하여 설정된다. 게다가, 기준계(1502)에 대한 기판(200)의 상태는 대량 이송 기구(100)의 다양한 센서들에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 상향 이미징 디바이스(1406)는 기판(200)의 제1 정렬 표시(1504)를 관찰할 수 있고, 제1 정렬 표시(1504)를 관찰하고 x-y 기준(1320)과 일치하는 피듀셜 마크(1006)를 관찰하는 상향 이미징 디바이스(1406)의 상태 차이에 기초하여, x-축(1322) 및 y-축(1324) 상의 제1 정렬 표시(1504)의 상대적인 상태가 결정될 수 있다. 예를 들어, 구동기 부분조립체(110)의 인코더에 의해 제공되는 데이터로부터 그와 같은 상태 차이가 결정될 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다. 더 상세하게는, 상향 이미징 디바이스(1406)를 이동시키기 위하여 사용되는 x-y 스테이지(112), 또는 이미징 디바이스가 결합된 캐리지(120)는, x-y 스테이지(112)의 상태에 관련된 데이터, 및 그로 인한 상향 이미징 디바이스(1406)의 상태를 제공하는 로터리 인코더를 포함할 수 있다. 유사하게, 제2 정렬 표시(1506)의 상태는 x-y 기준(1320)에 대하여 결정될 수 있다.
기판 표면 상의 적어도 두 정렬 표시(1504, 1506)를 식별하면, 정렬축(1508)이 제1 정렬 표시(1504)와 제2 정렬 표시(1506)를 관통하는 것으로 계산될 수 있다. 게다가, 정렬축(1508)과 기준계의 축, 예를 들어, x-축(1322) 사이에 비교가 이루어져, z-축(1510)을 중심으로 기준계(1502)에 대하여 기판(200)의 배향을 결정할 수 있다.
제1 정렬 표시(1504)와 제2 정렬 표시(1506)는 기판(200) 상에 배치되는 임의의 알려진 표시일 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다. 예를 들어, 일 실시예에서, 정렬 표시들은 잉크 또는 레이저 인쇄, 또는 심지어 식각을 이용하여 기판(200)에 추가될 수 있다. 대안적으로, 정렬 표시들은 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이의 둘 이상의 정전기 이송 헤드들일 수 있다. 예를 들어, 어레이(204)의 외측 에지 상의 두 정전기 이송 헤드는 어레이(204)의 외측 에지와 일치하고, 참조를 허용하는 정렬축(1508)을 생성할 수도 있다.
기판(200)과 x-y 평면(1326) 사이의 각도 관계 또한 상향 상태 센서(1406)를 이용하여 측정될 수 있다. 기판(200) 표면 상의 둘 이상의 지점이 상향 상태 센서(1406)에 의해 검출될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 기판(200) 표면 상의 4 개의 지점이 상향 상태 센서(1406)에 의해 검출될 수 있다. 그 지점들까지의 거리를 사용하여 그 지점들을 관통하는 평면, 즉, 기판(200)의 표면과 일치하는 평면을 계산할 수 있다. 이 표면은, 예를 들어, 전극들의 어레이 위에 유전체층과 같은 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이 상의 접촉 표면(205)들일 수 있다. 따라서, 기판 표면과 기준계(1502)의 x-y 평면(1326) 사이의 비교가 이루어져 x-축(1322) 및 y-축(1324)을 중심으로 기준계(1502)에 대하여 기판(200)의 배향을 결정할 수 있다.
도 15b를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따라 기준계에 맞춰 기판을 정렬하는 방법의 개략적 사시도 도시를 나타낸다. 이것은 도 12a의 동작(1220)의 양태를 도시한다. 기준계(1502)와 기판(200) 간의 관계에 기초하여, 기판(200)은 기준계(1502)에 맞춰 정렬될 수 있다. 더 상세하게는, 관절형 이송 헤드 조립체(106)는 기판(200)의 정렬축(1508)을 x-축(1322)에 평행하게 정렬하기 위하여 그리고 기판 표면을 x-y 평면(1326)에 평행하게 정렬하기 위하여 여러 자유도 내에서 조정될 수 있다. 이것은 구동기 조립체(110)의 다양한 구동기들을 이용하여 관절형 이송 헤드 조립체(106)를 팁핑, 틸팅, 및 회전함으로서 성취될 수 있다.
대안적인 실시예에서, 기준계(1502)를 이용한 기판(200)의 정렬은 기판(200) 상의 둘 이상의 지점, 예를 들어, 정렬 표시(1504, 1506)를 관찰하는 것을 포함할 수 있고, 이미징 디바이스는 기판(200)이 이미징 디바이스의 이미징 평면에 평행하다는 것을 결정한다. 더 구체적으로는, 상향 이미징 디바이스는 기판(200) 상의 적어도 두 지점을 관찰할 수 있고 이 지점들을 검출하기 위한 초점 거리가 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 정전기 헤드, 또는 정렬 표시(1504)가 이미징 디바이스에 의해 관찰되고 초점으로 옮겨질 수 있다. 제1 정전기 헤드가 초점에 있으면, 이미지는 제1 초점 거리를 갖는다. 이어서 이미징 디바이스를 사용하여 이미징 디바이스를 동일한 평면에서 새로운 위치로 이동시킴으로써 제2 정전기 헤드 또는 정렬 표시(1506)를 관찰할 수 있다. 정전기 헤드들 또는 정렬 표시(1504, 1506)가 이미징 평면으로부터 동일한 거리에 있는 경우, 초점 거리가 각각에 대하여 동일할 것이기 때문에 초점을 다시 맞출 필요가 없을 것이다. 그러나, 이미징 디바이스가 제2 정전기 헤드를 초점으로 이동시키기 위하여 초점을 다시 맞춰야 하는 경우, 초점 거리들은 상이하고, 정전기 헤드들의 어레이를 지지하는 기판 표면이 이미징 평면과 평행하지 않다. 따라서 관절형 이송 헤드 조립체(106)는 이미징 디바이스가 기판(200) 상의 기준점들을 관찰하기 위하여 위치들 사이에서 이동할 때 다시 초점을 맞출 필요가 없을 때까지 기울어지고 틸트될 수 있다. 이것이 일어나면 초점 재조정은 요구되지 않고, 따라서 기판(200)은 기준계의 대응하는 평면에 평행하다.
이제 기준계(1502)에 맞춰 기판(200)을 정렬하는 방법을 설명했고, 기준계가 대량 이송 기구(100) 내에서 다양한 컴포넌트들의 정렬을 가능하게 하는데 유용하다는 것을 이제 이해하게 될 것이다. 더 구체적으로는, 기준계는 시스템 컴포넌트들이 기준 기하학적 구조 및 서로에 대하여 이동하는 것을 가능하게 해준다. 이 컴포넌트들의 이동은 모니터되어 구동기 조립체(110)를 제어하는 컴퓨터 시스템(150)으로 입력될 수 있다. 예를 들어, 기준계를 설정한 이후에, x-y 스테이지(112)에 부착된 캐리지(120) 상에 장착된 캐리어 기판 홀더(108)의 이동은 x-y 스테이지(112)의 인코더에 의해 결정될 수 있다. 따라서, x-y 스테이지(112)가 y-축을 따라 3 인치만큼 이동하는 경우, 인코더는 캐리어 기판 홀더(108)가 y-축 방향으로 3 인치만큼 상태를 변경했다고 결정할 것이다. 유사하게, 관절형 이송 헤드 조립체(106)가 이동 동안 정지된 상태로 있는 경우, 캐리어 기판 홀더(108)와 관절형 이송 헤드 조립체(106) 사이의 상태 변화는 y-축 방향의 3 인치로 알려진다. 이것은 기준계 설정의 중요성에 대한 기본적인 설명이고, 기준계를 사용하여 시스템에 걸쳐 많은 상이한 컴포넌트들 간의 상대적인 상태를 결정할 수 있다는 것을 알려준다. 그와 같이, 다음의 설명은 도 12c에 도시된 방법들의 양태들에 대하여 더 상세하게 다룰 것이고, 이는 캐리어 기판에서 수용 기판으로 마이크로 디바이스들의 어레이를 이송하기 위하여 컴포넌트들을 서로에 대하여 이동시키는 능력을 활용한다.
다시 도 12c를 참조하여, 동작(1230)에서 캐리어 기판(706)의 배향을 결정할 수 있다. 예를 들어, 캐리어 기판은 캐리어 기판(706)을 유지하고 안정화시키기 위한 진공을 가하는 유지 표면(802) 상에서 유지될 수 있다. 대안적으로, 기계적 그립핑 메커니즘 또는 마찰 결합(friction fit)을 사용하여 캐리어 기판(706)을 유지할 수 있다. 캐리어 기판(706) 배향은 장착 표면(202)에 부착된 기판(200)의 배향을 결정하기 위하여 앞서 설명된 것들에 유사한 방법들을 이용하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 하향 이미징 디바이스는 캐리어 기판(706)의 여러 표시들을 관찰하여 기준계의 x-y 기준(1320)까지의 표시들의 상대적 거리를 결정할 수 있다. 이 결정을 사용하여 기준계의 z-축을 중심으로 캐리어 기판(706)의 배향을 결정할 수 있다. 게다가, 기준계의 x-축과 y-축을 중심으로 캐리어 기판(706)의 배향을 결정하기 위하여 하향 상태 센서(1402)를 사용하여 캐리어 기판(706)의 표면 상의 여러 지점들을 검출할 수 있다. 예를 들어, 하향 상태 센서(1402)를 사용하여 캐리어 기판(706)의 표면 상의 4 개의 지점들을 검출할 수 있다. 따라서, 캐리어 기판(706)에 대한 정렬축 및 표면 배향을 결정하여 기준계 내에서 캐리어 기판(706)의 관계를 결정할 수 있다.
동작(1240)에서 수용 기판(714)의 배향이 도 12c의 동작(1230)에 관하여 앞서 설명한 것과 유사한 방식으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 수용 기판(714)은 캐리어 기판(706)에 관하여 앞서 설명한 것과 유사한 방식으로 수용 기판 홀더 상에 유지될 수 있다.
캐리어 기판(706)과 수용 기판(124)의 배향을 결정한 이후에, 캐리어 기판(706)에서 수용 기판(124)으로의 마이크로 디바이스들의 이송이 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 캐리어 기판(706)에서 수용 기판으로의 마이크로 디바이스들의 이송을 증가된 온도에서 수행하여, 예를 들어 마이크로 디바이스들의 어레이를 캐리어 기판에 연결하는 접착층의 상변화를 생성하거나 수용 기판 상에 마이크로 디바이스들의 어레이를 배치할 때 상변화를 생성하거나 접착층을 합금시킬 수 있다.
도 16a 내지 도 16c는 본 발명의 실시예에 따라 대량 이송 기구를 이용하여 배향을 일치시키고 캐리어 기판에 기판을 접촉시키는 방법의 개략적 측면도 도시이다. 이것들은 도 12c의 동작(1240, 1245)의 추가적인 양태들을 도시한다. 도시 목적으로 기판(200)과 캐리어 기판 홀더(108)의 유지 표면에 관하여 캐리어 기판(706)의 배향의 차이를 과장한다.
이제 도 16a를 참조하여, 관절형 이송 헤드 조립체(106)에 부착된 기판(200)이 도시된다. 이미 기준계에 맞춰 정렬된 기판(200)의 배향이 도시된다. 더 구체적으로는, 기준계의 x-축과 x-y 평면에 맞춰 각각 정렬된 정렬축과 표면을 갖는 기판이 도시된다. 적어도 하나의 실시예에서, 기판은 기준계의 다른 기준 기하학적 구조에 맞춰 정렬될 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다.
캐리어 기판 홀더(108) 상에 장착된 캐리어 기판(706)이 도시된다. 캐리어 기판(706)의 배향은, 기판(200)과는 다르게, 기준계에 맞춰 정렬되지 않았다. 따라서, 기판(200)과 캐리어 기판(706)의 배향은 정렬되지 않았다. 그러나, 이 배향들 간의 불일치는 결정될 수 있다. 예를 들어, 기판(200)과 캐리어 기판(706)의 배향은 기준계를 이용한 정렬에 기초하여 알려지고, 이는 앞서 설명한 바와 같다. 따라서, 비교를 수행하여 캐리어 기판(706)과 기판(200) 사이의 배향의 오프셋을 결정할 수 있다.
캐리어 기판(706)의 배향 대신에 캐리어 기판 홀더(108)의 배향 또한 결정될 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다. 더 구체적으로는, 캐리어 기판(706)의 표면에 거의 평행한 캐리어 기판 홀더(108) 상의 표면 지점들을 검출하여 캐리어 기판 홀더(108)의 배향을 정의할 수 있다. 이후에 캐리어 기판 홀더(108)와 기판(200) 사이의 배향의 오프셋을 결정하기 위하여 비교를 수행할 수 있다.
도 16b를 참조하여, 관절형 이송 헤드 조립체(106)와 캐리어 기판 홀더(108) 간의 공간적 관계를 조정하여 기판(200)과 캐리어 기판(706)을 정렬할 수 있다. 이것은 도 12c의 동작(1245)의 양태를 도시한다. 더 구체적으로는, 도 16a에 도시된 바와 같이 캐리어 기판(706)의 배향을 결정한 이후에, 관절형 이송 헤드 조립체(106)는 기판(200) 배향이 변형되어 캐리어 기판(706)의 배향과 일치할 때까지 하나 이상의 구동기에 의해 이동될 수 있다. 그러면, 기판(200)과 캐리어 기판(706)은 서로에 대하여 근접하고 그것들의 대향 표면들이 평행하다.
도 16c를 참조하여, 기판(200)에 의해 지지되는 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이를 옮겨 캐리어 기판(706) 상의 마이크로 디바이스들의 어레이와 접촉시킨다. 이것은 도 12c의 픽업 동작(1250)의 양태를 도시한다. 구동기 조립체(110)의 하나 이상의 구동기를 이용하여 캐리어 기판 홀더(108)를 향하여 관절형 이송 헤드 조립체(106)를 이동시킴으로써 이것이 이루어질 수 있다. 기판(200)과 캐리어 기판(706)의 정밀한 정렬을 통해, 기판(200)과 캐리어 기판(706)이 실질적으로 서로 평행하게 배향되어 접촉이 이루어진다는 것을 인식하게 될 것이다. 따라서, 접촉 지점에서 대향하는 표면의 사이드 로딩 또는 구부러짐이 가장 작다. 이것은 정전기 헤드(204)들의 어레이와 캐리어 기판 표면 상에 배치되는 하나 이상의 마이크로 디바이스 간의 불일치를 방지할 수 있기 때문에 이점이 있다. 그것은 또한 정전기 헤드(204)들의 어레이와 하나 이상의 마이크로 디바이스에 손상을 주는 위험을 줄인다. 픽업 동작(1250)은 다양한 방식들로, 다양한 센서들을 이용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 픽업 동작(1250)은 도 17에 관하여 앞서 픽업 동작 설명과 유사하게 수행될 수 있다.
다시 도 12c를 참조하여, 동작(1255, 1260)을 수행하여 픽업된 마이크로 디바이스들을 수용 기판(714)으로 이송할 수 있다. 이 동작들은 도 17뿐만 아니라 앞서 설명된 동작(1245, 1250)과 유사한 방식으로 수행될 수 있다. 더 구체적으로는, 동작(1255)에서, 관절형 이송 헤드 조립체(106)와 수용 기판 홀더(124) 간의 공간적 관계를 조정하여 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이에 의해 픽업된 마이크로 디바이스들의 어레이를 수용 기판(714)의 표면에 근접하게 옮길 수 있다. 게다가, 수용 기판(714)과 마이크로 디바이스들의 어레이 간의 접촉은 대량 이송 기구(100)의 추가의 구동을 통해 이루어질 수 있다. 마이크로 디바이스(708)들의 어레이와 수용 기판(714) 간의 접촉은, 앞서 설명한 것들과 유사한 방식으로, 상태 센서, 힘 측정기, 및 기타 센서들을 이용하여 감지될 수 있다. 일부 실시예에서, 수용 기판 상에 마이크로 디바이스들의 어레이를 배치하는 것을 증가된 온도에서 수행하여, 예를 들어, 수용 기판 상에 마이크로 디바이스들의 어레이를 배치하는 동안 상변화를 생성하거나 접착층을 합금시킬 수 있다.
동작(1260)에서, 마이크로 디바이스들의 어레이가 수용 기판(714)과 접촉하면, 정전기 전압원 접속부(410)를 통해 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이에 인가된 전압은 제거될 수 있다. 그와 같은 제거는 또한 그립 압력을 제거하여 수용 기판(714) 상으로 마이크로 디바이스들의 어레이를 릴리스할 수 있다.
마이크로 디바이스들의 어레이를 릴리스한 이후에, 캐리어 기판(706)에서 수용 기판(714)으로의 마이크로 디바이스들의 이송이 성취된다. 후속적으로, 관절형 이송 헤드 조립체(106)는 수용 기판(714)으로부터 멀어지게 이동될 수 있다. 마이크로 디바이스들의 어레이의 이동 및 분리의 감지 둘 모두 앞서 설명한 것들과 유사한 방식으로 성취될 수 있다. 추가로, 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이는 상향 이미징 디바이스(128)에 의해 검사되어 마이크로 디바이스의 어레이의 릴리스를 확인할 수 있고, 앞서 설명한 것과 유사한 방식이다.
대량 이송 기구의 다양한 컴포넌트들은 앞서 설명한 동작들 중에 가열될 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다. 예를 들어, 일 실시예에서, 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이를 지지하는 기판(200) 및/또는 장착 표면(202)은 (1201)부터 (1260)까지의 동작 중 임의의 동작 동안 섭씨 약 100 내지 350 도의 온도 범위까지 가열될 수 있다. 예를 들어, 감지, 정렬, 및 일치 동작 중 임의의 것이 캐리어 기판에서 수용 기판으로 마이크로 디바이스들을 이송하는 데 사용되는 동작 온도에서 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 동작 온도는 접착층의 상변화를 생성하거나 합금하기 위한 증가된 온도이다. 일 실시예에서, 동작(1203, 1205)에서 x-y 기준 및 z-기준을 세팅할 때 장착 표면(202)은 섭씨 약 100 내지 350 도의 온도 범위까지 가열된다. 일 실시예에서, 기준계에 맞춰 기판을 정렬할 때 장착 표면(202) 및 기판(200)은 섭씨 약 100 내지 350 도의 온도 범위까지 가열된다. 일 실시예에서, 캐리어 또는 수용 기판의 배향을 결정하고 캐리어 또는 수용 기판의 배향에 기판의 배향을 일치시킬 때 장착 표면(202) 및 기판(200)은 섭씨 약 100 내지 350 도의 온도 범위까지 가열된다. 일 실시예에서, 마이크로 디바이스들의 어레이를 접촉, 픽업, 또는 릴리스할 때 장착 표면(202) 및 기판(200)은 섭씨 약 100 내지 350 도의 온도 범위까지 가열된다. 일 실시예에서, 동작(1203, 1205)에서 x-y 기준 및 x-기준을 세팅할 때 캐리어 기판은 실온에서 섭씨 약 200 도의 온도 범위까지 가열된다. 일 실시예에서, 캐리어 또는 수용 기판의 배향을 결정하고 캐리어 또는 수용 기판의 배향에 기판의 배향을 일치시킬 때 캐리어 또는 수용 기판은 실온에서 섭씨 약 200 도의 온도 범위까지 가열된다. 일 실시예에서, 캐리어 기판(706) 상의 마이크로 디바이스들의 어레이가 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이에 의해 접촉되는 동안 캐리어 기판(706)은 실온에서 섭씨 약 200 도의 온도 범위까지 가열될 수 있다. 일 실시예에서, 수용 기판(714)이 정전기 이송 헤드(204)들의 어레이에 의해 접촉되는 동안 수용 기판(714)은 섭씨 약 100 내지 200 도의 온도 범위까지 가열될 수 있다. 이것들은 단지 예시일 뿐이고 여러 대량 이송 기구(100)의 다른 컴포넌트들은 앞서 설명한 방법들의 범주 내에서 상기 온도 범위 또는 다른 온도 범위까지 가열될 수 있는 것을 인식하게 될 것이다.
이제 도 20을 참조하여, 본 발명의 실시예들의 부분들은, 예를 들어, 컴퓨터 제어 시스템의 기계 사용 가능 매체에 존재하는 비일시적 기계 판독 가능 및 기계 실행 가능 명령어들로 구성되거나, 그것들에 의해 제어된다. 도 20은 본 발명의 실시예에 따라 이용될 수 있는 예시적인 컴퓨터 시스템(150)의 개략적 도시이다. 컴퓨터 시스템(150)은 예시적이고, 본 발명의 실시예들이 범용 네트워크 컴퓨터 시스템, 임베디드 컴퓨터 시스템, 라우터, 스위치, 서버 디바이스, 클라이언트 디바이스, 다양한 중간 디바이스/노드, 단독형 컴퓨터 시스템 등을 포함하는 수많은 다른 컴퓨터 시스템 상에서 또는 내에서 동작하거나, 또는 그것들에 의해 제어될 수 있다는 것이 인식될 것이다.
도 20의 컴퓨터 시스템(150)은 정보를 전달하기 위한 어드레스/데이터 버스(2010) 및 정보 및 명령어들을 처리하기 위한 버스(2010)에 결합된 중앙 프로세서 유닛(2001)을 포함한다. 시스템(150)은 또한, 예를 들어, 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 같은 중앙 프로세서 유닛(2001)을 위하여 정보 몇 명령어들을 저장하기 위한 버스(1210)에 결합된 컴퓨터 사용 가능 휘발성 메모리(2002), 예를 들어, 판독 전용 메모리(ROM)와 같은 중앙 프로세서 유닛(2001)을 위하여 고정 정보 및 명령어들을 저장하기 위한 버스(2010)에 결합된 컴퓨터 사용 가능 비휘발성 메모리(2003), 및 정보 및 명령어들을 저장하기 위한 버스(2010)에 결합된 데이터 저장 디바이스(2004)(예를 들어, 자기 또는 광학 디스크 및 디스크 드라이브) 와 같은 데이터 저장 특징부들을 포함한다. 본 실시예의 시스템(2012)은 또한 중앙 프로세서 유닛(2001)으로 정보 및 명령 선택을 전달하기 위한 버스(2010)에 결합되는 문자 및 기능키들을 포함하는 선택적인 문자 입력 디바이스(1206)를 포함한다. 시스템(150)은 또한 선택적으로 중앙 프로세서 유닛(1201)으로 사용자 입력 정보 및 명령 선택을 전달하기 위한 버스(2010)에 결합된 선택적 커서 제어 디바이스(2007)를 포함한다. 본 실시예의 시스템(2012)은 또한 정보를 디스플레이 하기 위한 버스(2010)에 결합된 선택적 디스플레이 디바이스(2005)를 포함한다.
데이터 저장 디바이스(2004)는 본 명세서에서 설명하는 하나 이상의 기법들 또는 동작들 중 임의의 하나 이상을 구현하는 하나 이상의 명령어들의 세트(예를 들어 소프트웨어(2009))가 저장되는 비일시적 기계 판독 가능 저장 매체(2008)를 포함할 수 있다. 소프트웨어(2009)는 또한, 완전히 또는 적어도 부분적으로, 휘발성 메모리(2002), 비휘발성 메모리(2003) 내에, 및/또는 컴퓨터 시스템(150)에 의해 소프트웨어의 실행 동안 프로세서(2001) 내에 존재할 수 있고, 휘발성 메모리(2002), 비휘발성 메모리(2003), 및 프로세서(2001)는 또한 비일시적 기계 판독 가능 저장 매체를 구성한다.
상기 명세서에서, 본 발명은 그의 특정 예시적인 실시예들을 참조하여 기술되었다. 다양한 수정들이 후속하는 특허청구범위에서 설명된 바와 같이 본 발명의 더 넓은 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않고 이에 대해 이루어질 수 있다는 점이 명백할 것이다. 명세서 및 도면들은, 그에 따라, 제한적 의미라기 보다는 예시적인 의미로 간주되어야 한다.

Claims (68)

  1. 대량 이송 기구로서,
    관절형 이송 헤드 조립체 - 상기 관절형 이송 헤드 조립체는,
    정전기 전압원 접속부;
    정전기 이송 헤드들의 어레이를 지지하는 기판; 및
    장착 표면을 포함하고, 상기 기판은 상기 장착 표면에 릴리스 가능하게(releasably) 부착될 수 있고 상기 정전기 전압원 접속부와 전기적으로 접속될 수 있음 -;
    캐리어 기판 홀더; 및
    상기 관절형 이송 헤드 조립체와 상기 캐리어 기판 홀더 간의 공간적 관계(spatial relationship)를 조정하기 위한 구동기 조립체
    를 포함하는, 대량 이송 기구.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 장착 표면은 상기 기판에 석션을 가하기 위하여 진공원(vacuum source)과 결합된 진공 포트를 포함하는, 대량 이송 기구.
  4. 제1항에 있어서, 상기 정전기 전압원 접속부는 탄성 전도체를 포함하고, 상기 탄성 전도체는 상기 기판을 누르는, 대량 이송 기구.
  5. 제1항에 있어서, 상기 구동기 조립체는 적어도 6의 자유도에서 상기 공간적 관계를 조정하는, 대량 이송 기구.
  6. 제5항에 있어서, 상기 구동기 조립체는 적어도 4의 자유도에서 관절형 이송 헤드 조립체 상태를 조정하기 위하여 상기 관절형 이송 헤드 조립체와 결합된 제1 구동기 부분조립체 및 적어도 2의 자유도에서 캐리어 기판 홀더 상태를 조정하기 위하여 상기 캐리어 기판 홀더와 결합된 제2 구동기 부분조립체를 포함하는, 대량 이송 기구.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 구동기 부분조립체는 상기 정전기 이송 헤드들의 어레이의 접촉 표면에 직교하는 방향으로 상기 관절형 이송 헤드 조립체의 이동을 제한하기 위하여 상기 관절형 이송 헤드 조립체와 결합된 제1 만곡부(flexure)를 포함하고, 상기 제1 만곡부는 제1 만곡 표면을 포함하는, 대량 이송 기구.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 구동기 부분조립체는 상기 관절형 이송 헤드 조립체와 결합된 제2 만곡부를 추가로 포함하고, 상기 제2 만곡부는 상기 제1 만곡부의 상기 제1 만곡 표면에 실질적으로 평행하게 배향된 제2 만곡 표면을 포함하는, 대량 이송 기구.
  9. 제6항에 있어서, 상기 캐리어 기판 홀더 상의 캐리어 기판의 상태를 검출하기 위하여 상기 관절형 이송 헤드 조립체의 상기 장착 표면에 대하여 고정된 제1 상태 센서를 추가로 포함하는, 대량 이송 기구.
  10. 제9항에 있어서, 상기 관절형 이송 헤드 조립체 상태를 검출하기 위하여 상기 캐리어 기판 홀더에 대하여 고정된 제2 상태 센서를 추가로 포함하는, 대량 이송 기구.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 상태 센서 및 상기 제2 상태 센서 둘 모두 스펙트럼 간섭 레이저 변위계를 포함하는, 대량 이송 기구.
  12. 제7항에 있어서, 상기 제1 만곡부의 상기 제1 만곡 표면의 휘어짐을 검출하기 위하여 상기 구동기 조립체와 결합된 제3 상태 센서를 추가로 포함하는, 대량 이송 기구.
  13. 제1항에 있어서, 상기 캐리어 기판 홀더에 가해지는 힘을 측정하기 위하여 상기 캐리어 기판 홀더와 결합된 힘 측정기를 추가로 포함하는, 대량 이송 기구.
  14. 제1항에 있어서, 수용 기판 홀더를 추가로 포함하는, 대량 이송 기구.
  15. 제1항에 있어서, 상기 기판을 가열하기 위한 가열기를 추가로 포함하는, 대량 이송 기구.
  16. 제1항에 있어서, 상기 캐리어 기판 홀더를 가열하기 위하여 상기 캐리어 기판 홀더와 결합된 가열기를 추가로 포함하는, 대량 이송 기구.
  17. 제14항에 있어서, 상기 수용 기판 홀더를 가열하기 위하여 상기 수용 기판 홀더와 결합된 가열기를 추가로 포함하는, 대량 이송 기구.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 관절형 이송 헤드 조립체에 대하여 고정되고 제1 이미징 평면을 갖는 제1 이미징 디바이스;
    상기 캐리어 기판 홀더에 대하여 고정되고 제2 이미징 평면을 갖는 제2 이미징 디바이스; 및
    상기 제1 이미징 평면과 상기 제2 이미징 평면 사이에 위치한 피듀셜 마크(fiducial mark)를 추가로 포함하는, 대량 이송 기구.
  19. 제18항에 있어서, 상기 피듀셜 마크는 투명 플레이트의 부분품이고 비대칭 패턴을 포함하는, 대량 이송 기구.
  20. 제18항에 있어서, 상기 제1 이미징 디바이스 및 상기 제2 이미징 디바이스 둘 모두 카메라를 포함하는, 대량 이송 기구.
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