KR101874230B1 - 마이크로 소자 분리 장치 및 이를 이용하는 마이크로 소자의 이송 방법 - Google Patents

마이크로 소자 분리 장치 및 이를 이용하는 마이크로 소자의 이송 방법 Download PDF

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박성주
임상엽
임용철
박윤정
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광주과학기술원
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Abstract

마이크로 소자의 분리 장치 및 이를 이용한 마이크로 소자의 이송 방법이 개시된다. 성장용 기판 상에 마이크로 사이즈로 개별화된 발광체는 선택적으로 분리되고, 수용 기판에 실장된다. 마이크로 소자의 선택적 분리는 분리 장치에 구비된 선택적 광 반사부를 통해 수행된다. 선택적 광 반사부는 개별화된 발광체에 대한 정보에 상응하여 성장용 기판으로부터 분리될 수 있는 발광체를 선택한다.

Description

마이크로 소자 분리 장치 및 이를 이용하는 마이크로 소자의 이송 방법{Separating Apparatus of Micro Device and Method of transporting the Micro Device using the same}
본 발명은 마이크로 소자 분리 장치 및 이를 이용하는 마이크로 소자의 이송 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 한번의 공정으로 형성된 마이크로 소자들을 대량으로 분리할 수 있는 분리 장치 및 이를 이용하여 복수개의 마이크로 소자를 수용 기판에 전사할 수 있는 마이크로 소자의 이송 방법에 관한 것이다.
차세대 디스플레이로 관심을 받고 있는 마이크로 디스플레이의 구현을 위해 선진 디스플레이 업체들은 마이크로 사이즈의 발광 다이오드에 대한 기술개발을 활발히 진행하고 있다. 마이크로 사이즈의 발광 다이오드는 성장용 기판 상에 조밀히 형성되어야 하며, 형성된 마이크로 소자의 이송은 선택된 복수개의 소자가 동시에 수용 기판 상에 특정의 목적지에 전사될 것이 요구된다.
먼저, 마이크로 소자를 수용 기판 상에 전사하기 위해 탄성 중합체가 일종의 스탬프로 이용될 수 있다. 이는 성장용 기판 상에 마이크로 소자를 성장시킨 다음, 스탬프를 이용하여 전사하는 것이다. 스탬프에 전사된 마이크로 소자들은 다시 수용 기판 상에 실장된다.
이외에 마이크로 소자를 정전기를 이용하여 이송하는 기술이 사용된다. 이는 캐리어 기판 또는 전사 기판으로 마이크로 소자를 전사하는 과정에서 출발한다. 전사 기판에 마이크로 소자들을 전사하고 일시적으로 고정하기 위해 금속 재질의 접합층이 사용된다. 또한, 전사 기판으로부터 마이크로 소자를 수용 기판으로 최종적으로 이송하기 위해서는 전사 기판과 마이크로 소자 사이의 분리 공정이 필요하다. 이를 위해 복수개의 히터가 국부적으로 이용되며, 마이크로 소자에 열의 인가하여 접합층을 용해할 필요가 있다. 접합층이 용해된 상태에서 복수개의 이송 헤드는 선택된 마이크로 소자에 접근하여 정전기적 인력을 인가하고, 전사 기판으로부터 복수개의 마이크로 소자를 탈착한다.
상술한 과정에서 이송 헤드에는 전사 기판과 마이크로 소자 사이에는 표면장력 및 마이크로 소자의 무게 등에 따른 인력이 요구된다. 또한, 유기물을 기반으로 한 접합층이 사용되는 경우, 선택된 복수개의 마이크로 소자들을 전사 기판으로부터 분리하기 위해 이송 헤드에는 접합층을 기계적으로 파괴할 수 있는 인력이 요구된다.
따라서, 복수개의 이송 헤드들로 복수개의 마이크로 소자들을 탈착 및 이송하고, 높은 수율을 확보하기 위해서는 전사 기판 또는 캐리어 기판을 거치지 않고, 수용 기판으로 정밀하게 전사될 필요가 있다.
또한, MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 공법을 통한 소자의 성장을 기반으로 에피텍셜 성장된 발광 다이오드는 하나의 웨이퍼에서 넓은 파장의 분포를 가진다. 따라서, 개별적인 발광체로 분리되더라도 서로 다른 특성을 가질 수 있다. 따라서, 웨이퍼 상에 개별적으로 분리된 발광체에 대한 분류가 필요하다. 만일 분리된 발광체에 대한 분류가 수행되지 않는다면, 수용 기판 상에 실장된 각각의 화소들은 방출되는 광의 파장에서 차이를 유발할 수 있다. 즉, 청색광을 형성하는 화소들은 동일 전압 조건 하에서 동일한 파장과 동일한 휘도를 가질 것이 요구되나, 분류가 수행되지 않고 수용 기판 상에 실장되면 서로 다른 파장과 다른 휘도를 가질 수 있다.
따라서, 웨이퍼 상태에서 선택적인 분리가 요구되며 이를 통해 효과적인 마이크로 소자를 수용 기판 상에 전사할 수 있는 기술이 요구된다 할 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 제1 기술적 과제는 성장용 기판 상에 개별화된 마이크로 사이즈의 발광체들을 선택적으로 동시에 분리할 수 있는 마이크로 소자의 분리 장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 제2 기술적 과제는 상기 제1 기술적 과제의 달성을 통해 제공되는 마이크로 소자의 분리장치를 이용한 마이크로 소자의 이송 방법을 제공하는데 있다.
상술한 제1 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, UV 광원에서 입사되는 제1 자외선을 확대하여 제2 자외선을 형성하기 위한 빔 확대부; 상기 빔 확대부에서 형성된 상기 제2 자외선이 입사되고, 성장용 기판 상에 형성되고 선택된 발광체에 상응하는 자외선 만을 선택하여 반사하여 패턴화된 형태의 패턴 자외선을 형성하기 위한 선택적 광 반사부; 및 상기 선택적 광 반사부의 상기 패턴 자외선을 집속하여 상기 선택된 발광체에 대한 패턴 집속 자외선을 형성하기 위한 광 집속부를 포함하는 마이크로 소자의 분리 장치를 제공한다.
상술한 제2 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 성장용 기판 상에 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층을 가지는 발광체를 형성하는 단계; 상기 발광체를 선택적으로 식각하여 상기 성장용 기판 상에 상기 발광체들을 개별화하는 단계; 상기 성장용 기판 상에 개별화된 발광체들을 본딩층이 구비된 수용 기판 상에 배치시키는 단계; 및 상기 개별화된 발광체들에 선택적으로 자외선을 조사하여 상기 수용 기판 상에 선택된 발광체를 실장하는 단계를 포함하는 마이크로 소자의 이송 방법을 제공한다.
상술한 본 발명에 따르면, 성장용 기판 상에 개별화된 발광체에 대한 특성 등의 정보는 마이크로 소자의 분리 장치에 구비된 반사 제어부를 통해 선택적 광 반사부에 인가되고, 선택적 광 반사부는 선택된 발광체들에만 자외선 광을 조사하고 레이저 리프트 오프 공정을 수행할 수 있다. 따라서, 한번의 자외선 광의 조사를 통해 선택된 복수개의 발광체들을 성장용 기판과 분리할 수 있다. 또한, 이를 이용하여 수용 기판 상에 임의로 발광체들을 선택하여 실장할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 개별화된 발광체를 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 소자의 분리장치를 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 도 3의 마이크로 소자의 분리장치의 동작에서 자외선 광의 형상의 일례를 도시한 개략도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 성장용 기판 상에서 개별화된 발광체가 수용 기판 상으로 전사되는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
실시예
도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 개별화된 발광체를 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 1을 참조하면, 성장용 기판(100) 상에 버퍼층(210), 제1 반도체층(220), 활성층(230), 제2 반도체층(240) 및 접합 전극층(310)이 형성된다.
상기 성장용 기판(100)은 사파이어, AlN, GaN 또는 ZnO의 재질을 가질 수 있다. 상기 재질을 가진 성장용 기판(100) 상에서는 청색광 또는 녹색광을 형성할 수 있는 발광체의 형성이 용이하다. 또한, 상기 성장용 기판(100)은 GaAs 재질을 가질 수 있으며, 상기 재질의 성장용 기판(100)은 적색광을 형성할 수 있는 발광체의 형성이 용이하다.
성장용 기판(100) 상에는 버퍼층(210)이 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(210)은 성장용 기판(100)과 제1 반도체층(210) 사이의 격자상수의 차이에 의한 결정성의 손상을 치유하기 위해 구비된다.
버퍼층(210) 상에는 제1 반도체층(220)이 구비된다. 또한, 연속 공정을 통해 활성층(230) 및 제2 반도체층(240)이 순차적으로 형성될 수 있다. 특히, 제1 반도체층(220), 활성층(230) 및 제2 반도체층(240)은 발광체(200)를 형성하며, 3-5족 화합물 반도체, 2-6족 화합물 반도체 또는 Si으로 이루어질 수 있다.
제1 반도체층(220)과 제2 반도체층(240)은 특정의 도전형을 가지며, 해당하는 도전형에 적합하게 불순물로 도핑된다. 다만, 제1 반도체층(220)과 제2 반도체층(240)은 상호 상보적인 도전형을 가진다. 예컨대, 제1 반도체층(220)이 n형으로 도핑되면, 제2 반도체층(240)은 p형으로 도핑된다. 제1 반도체층(220)이 n형으로 도핑되기 위해 도판트로 Si이 사용될 수 있으며, 제2 반도체층(240)이 p형으로 도핑되기 위해 도판트로 Mg이 사용될 수 있다.
제1 반도체층(220)과 제2 반도체층(240) 사이에 배치된 활성층(230)은 발광 동작을 수행한다. 발광 동작의 수행은 반도체층들(220, 240)로부터 유입되는 캐리어인 전자와 정공의 재결합에 따른다. 효과적인 발광 동작을 위해 활성층(230)은 양자구속효과를 유발할 수 있는 구조를 가짐이 바람직하다. 즉, 장벽층과 우물층을 교대로 형성하여, 전자 및 정공이 우물층에 구속되고 재결합되도록 함이 바람직하다. 예시적으로 발광체(200)가 청색 또는 녹색광을 형성하기 위해 GaN이 장벽층을 구성하고, InGaN이 우물층을 형성할 수 있으며, 발광체(200)가 적색광을 형성하기 위해 AlGaInP이 우물층을 구성하고, InGaP이 장벽층을 구성할 수 있다. 다만, 설계자의 의도에 따라 우물층과 장벽층을 구성하는 물질은 다양하게 선택될 수 있다.
제2 반도체층(240) 상에는 접합 전극층(310)이 형성된다. 상기 접합 전극층(310)은 단일층일 수 있으며, 복수개의 도전성 구조가 적층된 구조를 가질 수도 있다.
예컨대, 접합 전극층(310)은 제2 반도체층(240)과 오믹 접합을 위한 오믹 접합층을 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 오믹 접합층은 Ni, Cr, Pt, Co, ITO 또는 ZnO을 포함한다.
또한, 접합 전극층(310)은 활성층(230)에서 생성된 광을 반사할 수 있는 반사층을 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 반사층은 Al 또는 Ag를 포함할 수 있다.
또한, 접합 전극층(310)은 접합층을 가질 수 있다. 사용될 수 있는 접합층은 Ni, Pd, Rh, Ti, Cr, Al, Ag, Au, Ge, Si, In, Ga, Sb, W, Mo, Pt, Co, Sn 또는 Ta을 포함한다.
예컨대, 접합 전극층(310)은 제1 반도체층(220) 상에 순차적으로 형성된 오믹 접합층, 반사층 및 접합층으로 구성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 도 1에 개시된 구조물에 대한 식각 공정이 수행되고, 발광체(200)의 분리 동작이 수행된다. 즉, 에피텍셜 성장 및 증착 공정에 의해 발광체(200) 및 접합 전극층(310)이 성장용 기판(100) 전체에 걸쳐 연속하여 형성된 상태에서 개별화 작업이 진행된다.
발광체(200)의 분리 동작은 접합 전극층(310) 상에 포토레지스트를 도포하고, 통상의 포토리소그래피 공정을 통해 포토레지스트 패턴을 형성한 다음, 이를 식각 마스크로 이용한 식각 공정을 통해서 달성될 수 있다. 식각 공정은 건식 식각 및 습식 식각 중 선택적으로 이용될 수 있다. 건식 식각이 이용되는 경우, 사용될 수 있는 에천트로는 Cl2, Ar, CH4, H2, HBr, SiCl4BN 또는 BCl3일 수 있으며, 유도 결합 플라즈마, 반응성 이온 식각 등 다양한 방법이 사용될 수 있다.
또한, 발광체(200)의 분리 동작은 하부의 성장용 기판(100)의 일부가 노출될 때까지 진행된다.
또한, 실시의 형태에 따라 도 1의 접합 전극층(310)은 도 2의 개별화된 발광체(200)의 형성 이후에 형성될 수 있다. 즉, 개별화된 발광체(200)에 대한 각 소자의 불량 여부, 형성 파장, 반치폭 또는 광량에 대한 평가가 수행된 이후에 개별화된 발광체(200) 상에 접합 전극층(310)이 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 소자의 분리장치를 도시한 개략도이다.
도 3을 참조하면 마이크로 소자의 분리장치는 UV 광원(400), 빔 확대부(410), 선택적 광 반사부(420), 반사 제어부(430) 및 광 집속부(440)를 포함한다.
UV 광원(400)에서 발생된 자외선 광은 빔 확대부(410)로 입사된다. 빔 확대부(410)는 입사되는 자외선 광을 확대하고, 평면광으로 형성한다. 이를 위해 상기 빔 확대부(410)는 빔을 확대할 수 있는 오목 렌즈 등의 광학계를 가질 수 있다. 빔 확대부(410)에서 광의 확대는 UV 광원에서 형성된 좁은 면적의 광을 선택적 광 반사부(420) 상부에 위치하는 복수개의 반사거울 전체 또는 일부 면적을 커버할 수 있도록 이루어진다.
또한, 실시의 형태에 따라 UV 광원(400)과 빔 확대부(410) 사이에는 자외선 광의 간섭을 제거하거나 최소화하기 위한 디퓨저나 회전하는 편광자와 같은 광학 부품이 추가적으로 구비될 수 있다.
빔 확대부(410)에 의해 조사 면적이 확대된 자외선 광은 선택적 광 반사부(420)에 입사된다. 선택적 광 반사부(420)는 복수개의 반사 거울들(421, 422)을 구비한다. 상기 선택적 광 반사부(420)는 이진 동작을 수행한다. 즉, 반사 제어부(430)로부터 반사 제어 신호 CTL_SEL가 선택적 광 반사부(420)에 인가되고, 반사 제어 신호 CTL_SEL에 따라 선택적 광 반사부(420)는 광 반사의 선택 동작을 수행한다. 예컨대, 디지털 신호 ”이 입력되면, 이를 수신한 반사 거울(422)은 입사되는 자외선 광을 반사하여 광 집속부(440)로 입사시킨다. 반면, 반사 제어부(430)로부터 디지털 신호 ”이 입력되면, 이를 수신한 반사 거울(421)은 입사되는 자외선 광을 반사하고 광 집속부(440)로부터 이탈시킨다. 물론 자외선 광을 선택하여 광 집속부(440)로 입사시키기 위한 디지털 신호는 역으로 설정되고 동작될 수 있다.
반사 제어부(430)는 선택적 광 반사부(420)와 전기적으로 연결된다. 또한, 반사 제어부(430)는 상기 도 2에 도시된 복수개의 발광체(200)에 대한 정보가 저장된다. 저장된 정보는 각각의 좌표에 해당하는 발광체들(200)의 불량 여부, 정상 동작의 여부, 분리하고자 선택된 발광체의 좌표값, 반치폭 또는 발광파장 등의 값이다.
이를 근거로 반사 제어부(430)는 자외선 광을 조사할 발광체들을 선택하고, 선택된 발광체와 매칭되는 반사 거울(421, 422)에 반사 제어 신호 CTL_SEL를 인가한다. 상기 반사 제어 신호 CTL_SEL가 인가된 선택적 광 반사부(420)는 자외선 광을 조사할 필요가 있는 발광체에 상응하는 반사 거울(422)의 각도를 조절하여 자외선 광을 광 집속부(440)로 입사시킨다. 또한, 인가되는 반사 제어 신호 CTL_SEL를 통해 선택되지 않는 발광체에 해당하는 신호를 가지면, 선택적 광 반사부(420)는 상기 신호에 해당하는 반사 거울의 각도를 조절하여 자외선 광이 광 집속부(440)에 입사되지 않도록 동작한다.
예컨대, 성장용 기판(100) 상에 분할된 복수개의 발광체들(200) 중 제1 좌표에 해당하는 제1 발광체가 정상동작을 가지고, 제2 좌표에 해당하는 제2 발광체가 불량으로 판명되는 경우, 반사 제어부(430)는 반사 제어 신호 CTL_SEL를 통해 제1 좌표에 상응하는 반사 거울(422)을 정상 위치로 세팅하여 입사광을 반사하여 광 집속부(440)로 입사시킨다. 또한, 반사 제어부(430)는 반사 제어 신호 CTL_SEL를 제2 좌표에 상응하는 반사 거울(421)을 비정상 위치 또는 오프 위치로 세팅하여 반사광이 광 집속부(440)를 벗어나도록 동작시킨다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 도 3의 마이크로 소자의 분리장치의 동작에서 자외선 광의 형상의 일례를 도시한 개략도이다.
도 4를 참조하면, UV 광원으로부터 점 광원 또는 매우 작은 면적의 광인 제1 자외선(401)이 제1 면적을 가지고 빔 확대부(410)로 입사된다. 입사된 광은 빔 확대부(410)에 의해 제1 면적보다 넓은 제2 면적을 가진 제2 자외선(411)으로 형성된다. 제2 자외선(411)은 선택적 광 반사부(420)에 입사된다.
선택적 광 반사부(420)에는 반사 제어 신호 CTL_SEL가 인가되어 반사 제어 신호 CTL_SEL에 의해 활성화 또는 정상 동작으로 선택된 반사 거울에 해당하는 자외선 만이 광 집속부(440)로 입사된다. 상기 도 4에서 정상 동작으로 선택된 반사 거울들에 의해 입사되고 반사되는 자외선은 빗금으로 표시된다.
또한, 반사 제어 신호 CTL_SEL를 형성하는 반사 제어부(430)에는 상기 도 2에서 정상 동작을 수행하는 발광체들에 대한 정보가 제공되고, 이에 따라 반사 제어 신호 CTL_SEL가 형성된다.
선택적 광 반사부(420)에 의해 선택된 자외선은 패턴화된 형태의 패턴 자외선(425)을 형성하고, 광 집속부(440)로 입사된다. 광 집속부(440)는 입사된 패턴 자외선(425)을 축소하고, 이를 집속하여 패턴 집속 자외선(441)을 형성한 뒤, 발광체들 하부에 위치하는 버퍼층과 성장용 기판의 계면에 자외선을 조사한다. 패턴 집속 자외선(441)은 상기 도 2에서 정상 동작을 수행하는 발광체들에만 입사되고, 레이저 리프트 오프 공정을 통한 성장용 기판(100)과 발광체(200) 사이의 분리 공정이 수행된다.
또한, 상기 도 3 및 도 4에서는 발광체가 불량인 경우, 성장용 기판(100)으로부터 분리가 배제되며, 성장용 기판(100)으로부터 분리되는 발광체는 설계자의 선택에 의해 조절될 수 있다. 즉, 정상동작으로 판명된 발광체라 하더라도, 반사 제어부(430)의 선택에 의해 성장용 기판(100)으로부터 분리되지 않고 잔류할 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 성장용 기판 상에서 개별화된 발광체가 수용 기판 상으로 전사되는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5를 참조하면, 상기 도 2에서 개별화된 발광체들(200)은 수용 기판(500) 상에 접합된다. 수용 기판(500)은 디스플레이 기판 또는 조명 기판일 수 있으며, 수용 기판(500) 상에는 트랜지스터 등의 능동 소자 또는 금속 배선, 저항, 커패시터 또는 인덕터 등의 수동 소자가 실장될 수 있다.
또한, 수용 기판(500)은 GaN, 유리, 실리콘, SiC, 사파이어 또는 쿼츠로 이루어진 단단한 재질의 기판일 수 있으며, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르설폰(PES), 폴리사이클릭올레핀(PCO) 또는 폴리이미드(PI)의 유기 재료이거나 유연한 재질일 수 있다.
또한, 상기 수용 기판(500) 상에는 상부의 발광체(200)에 상응하는 위치에 형성된 본딩층(510)이 형성될 수 있다.상기 본딩층(510)은 In, Bi, Sn, Ag, Au, Ga, Sb, Cu, Cd, Pb, Zn, V, W, Ni 또는 Co로 형성되거나 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 본딩층들(510)은 저융점을 제공하는 상기 기술된 순금속 재료 및 합금재료기반의 솔더 재료일 수 있다. 예컨대, 2원계 Sn-Pb 유연 솔더는 고상선 온도(solidus temperature)와 액상선 온도(liquidus temperature)가 183.0 ℃로 동일하며, 용융점 온도가 낮고, 냉각 중 균열 발생이 적어 열 손상가능성이 적다. 또한, 2원계 In-Sn 유연 솔더는 고상선 온도(solidus temperature)와 액상선 온도(liquidus temperature)가 118.0 ℃로 동일하며, 용융점 온도가 낮아 발광체에 대한 열 손상가능성이 매우 적다.
또한, 상기 본딩층(510)은 공지된 다양한 종류의 다양한 접합재료일수 있다. 예컨대, 상기 본딩층들(510)은 전도성 입자를 포함하는 열경화성 중합체 혹은 광경화성 중합체일 수 있다.
또한, 수용 기판(500) 상에는 돌출부(520)가 구비될 수 있다. 돌출부(520)는 개별화된 발광체(200)가 안착되는 영역을 정의하며, 돌출부(520)에 의해 정의되는 영역 내에는 상기 본딩층(510)이 구비된다. 또한, 성장용 기판(100) 상에 형성된 각각의 발광체들(200)은 돌출부(520)에 의해 정의된 영역 내에 안착될 수 있는 위치에 배치된다.
이어서, 도 3 및 도 4에 설명된 패턴 집속 자외선이 입사된다. 패턴 집속 자외선은 성장용 기판(100) 상에 형성된 발광체들(200)에 대한 정보를 가지며, 형성된 발광체들(200)에 대해 선택적인 분리동작을 수행할 수 있다. 즉, 패턴 집속 자외선의 일회의 조사를 통해 선택된 복수개의 발광체들(200)은 성장용 기판(100)으로부터 분리될 수 있다.
성장용 기판(100)으로부터 분리되고, 돌출부(520)에 의해 정의된 영역에 안착된 발광체들(200)은 수용 기판(500)에 접합된다. 수용 기판(500)과의 접합은 본딩층(510)에 의해 수행된다. 예컨대, 수용 기판(500)의 배면으로부터 열이 인가되고, 금속 재질의 본딩층(510)은 상기 도 3의 접합 전극층(310)과 융착된다. 융착을 원활하게 하기 위해 안착된 발광체들(200) 상에는 적절한 수단을 통해 압력이 인가될 수 있다. 예컨대, 챔버 내에 발광체(200)가 안착된 수용 기판(500)을 배치하고, 내부의 공기압의 상승을 통해서 발광체들(200)에 압력을 인가할 수 있다. 이외에 수용 기판 상에 안착된 복수개의 발광체 상에 탄성 롤러 등을 도입하여 탄성 압력을 인가하면서 융착 공정을 수행할 수 있다.
또한, 패턴 집속 자외선이 인가되지 않음을 통해 선택되지 않은 발광체는 성장용 기판(100) 상에 잔류하며, 수용 기판(500)에 접합되지 않는다.
도 6을 참조하면, 발광체가 안착되어 고정되지 않은 수용 기판(100) 상의 영역에 이종 발광체(201)가 안착되고, 접합된다. 안착 및 접합 공정은 상기 도 5에 설명된 바와 동일하다. 이종 발광체(201)는 상기 도 5에 개시된 발광체(200)와 다른 광을 형성할 수 있으며, 이를 위해 상기 도 1 내지 도 2, 도 5에 개시된 성장용 기판(100)과 다른 종류의 기판에 의해 결정 성장이 이루어진 것일 수 있다.
또한, 실시의 형태에 따라 상기 수용 기판(500) 상에 안착되는 이종 발광체(201)는 상기 도 5에서 안착되고 접합된 발광체(200)와 동일한 종류의 광을 형성하여도 무방하다.
계속에서 각각의 발광체(200, 201)의 제1 반도체층(220) 상에 형성된 버퍼층은 제거된다. 상기 버퍼층의 제거는 CMP 또는 건식 식각을 이용하여 수행될 수 있다. 특히, 건식 식각이 수행되는 경우, 전면 식각 동작을 수행할 수 있는 에치 백 공정이 사용됨이 바람직하다. 버퍼층의 제거를 통해 각각의 발광체들(200, 201)의 제1 반도체층(220)이 노출된다.
만일, 식각 공정을 이용하는 에치백에 의해 손상이 발생될 수 있는 재질로 수용 기판이 선택되는 경우, 건식 또는 습식 식각 공정 이외에 다른 적절한 수단이 사용되어 버퍼층이 제거될 수 있다. 예컨대, 화학적 기계적 연마 공정(Chemical Mechanical Polishing)을 통해 버퍼층이 제거될 수 있다.
도 7을 참조하면, 노출된 제1 반도체층(220) 상에 상부 전극층(320)이 형성된다. 상부 전극층(320)의 형성을 위해 발광 다이오드 제작 공정에서 사용되는 리프트 오프법이 사용될 수 있다. 즉, 각각의 제1 반도체층(220) 상에 패턴화된 포토레지스트 패턴을 형성하고, 전극 물질을 증착한다. 이후에는 포토레지스트를 제거하면 패턴화된 포토레지스트 패턴 사이의 이격공간과 노출된 제1 반도체층(220) 상에 형성된 상부 전극층(320)만 잔류하게 된다.
발광 동작 또는 디스플레이 동작이 수행되기 위해서는 상부 전극층(320)과 접합 전극층(310) 사이에 소정의 전압이 인가되고, 인가되는 전압에 따라 전자와 정공의 재결합에 의한 발광 동작 또는 디스플레이 동작이 수행된다. 또한, 수용 기판(500) 상에 실장된 각각의 발광체(200, 201)는 인접한 발광체와 다른 휘도와 다른 컬러의 광을 생성할 수 있다.
상술한 본 발명에 따르면, 패턴화된 패턴 집속 자외선을 형성하는 기판 분리 장치에 의해 성장용 기판 상에 형성되고 개별화된 발광체들은 선택적으로 분리될 수 있다. 또한, 한번의 패턴 집속 자외선의 조사를 통해 복수개의 발광체들은 성장용 기판으로 이탈될 수 있다.
이를 통해 마이크로 디스플레이를 용이하게 구현할 수 있다.
100 : 성장용 기판 200 : 발광체
210 : 버퍼층 220 : 제1 반도체층
230 : 활성층 240 : 제2 반도체층
310 : 접합 전극층 320 : 상부 전극층
400 : UV 광원 410 : 빔 확대부
420 : 선택적 광 반사부 430 : 반사 제어부
440 : 광 집속부 500 : 수용 기판

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  7. 성장용 기판 상에 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층을 가지는 발광체를 형성하는 단계;
    상기 제2 반도체층 상에 접합 전극층을 형성하는 단계;
    상기 발광체를 선택적으로 식각하여 상기 성장용 기판 상에 상기 발광체들을 개별화하는 단계;
    상기 성장용 기판 상에 개별화된 발광체들을 본딩층이 구비되고, 능동 소자, 금속 배선 또는 수동 소자가 배치되어 디스플레이 기판으로 작용하는 수용 기판 상에 배치시키는 단계;
    상기 개별화된 발광체들에 선택적으로 자외선을 조사하여 상기 수용 기판 상에 선택된 발광체를 실장하는 단계; 및
    상기 수용 기판 상에 실장된 발광체의 노출된 제1 반도체층 상에 상부 전극층을 형성하는 단계를 포함하는 마이크로 소자의 이송 방법.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서, 상기 수용 기판 상에는 돌출부가 구비되고, 상기 돌출부에 의해 정의되는 영역 상에 상기 본딩층이 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자의 이송 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 선택된 발광체를 실장하는 단계는,
    상기 선택된 발광체에 자외선을 조사하여 상기 성장용 기판으로부터 상기 선택된 발광체를 분리하는 단계; 및
    상기 선택된 발광체와 상기 수용 기판을 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자의 이송 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 선택된 발광체와 상기 수용 기판을 접합하는 단계는 상기 본딩층에 열을 가하여 상기 본딩층을 부분 용융하는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자의 이송 방법.
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