KR101971470B1 - 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름 - Google Patents

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윤민아
김재현
정현준
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재단법인 파동에너지 극한제어 연구단
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Abstract

본 발명의 일실시예는 마이크로 소자를 가압 시에 마이크로 소자에 전체적으로 균일한 가압력이 제공되도록 하고, 마이크로 소자의 손상이 방지되도록 할 수 있는 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름을 제공한다. 여기서, 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름은 하중제어층 그리고 점착층을 포함한다. 하중제어층은 1탄성계수를 가지고, 내부 일부에 공간이 형성된다. 점착층은 제1탄성계수보다 작은 제2탄성계수를 가지고 하중제어층의 상부에 마련되며 타겟기판에 전사될 마이크로 소자가 점착된다. 하중제어층은 제1변형률부터 제2변형률까지의 제1변형구간에서 제1응력이 유지되는 제1제로강성영역을 가지고, 서로 간에 틈이 형성되도록 이격되어 마련되는 복수의 단위하중제어층을 가진다.

Description

마이크로 소자 전사용 캐리어 필름{CARRIER FILM FOR TRANSFERRING MICRO-DEVICE}
본 발명은 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로 소자를 가압 시에 마이크로 소자에 전체적으로 균일한 가압력이 제공되도록 하고, 마이크로 소자의 손상이 방지되도록 할 수 있는 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름에 관한 것이다.
최근 전자 제품의 기술적 발달로 인하여 마이크로/나노 기술에 대한 중요도가 증가하고 있다. 마이크로/나노 기술이 접목된 전자 제품들의 경우, 대부분 그 내부에 박막 형태의 소자가 구비된다. 이러한 박막 형태의 소자를 제작하기 위한 리소그래피 기술 등에 대한 연구도 현재 매우 활발히 이루어지고 있는 연구 분야라는 것이 잘 알려져 있다.
반도체 공정, 유연전자제품 공정, 디스플레이 공정, MEMS 공정, LED 공정, 태양전지 공정 등에서 사용되는 생산 장비에는 이러한 박막 형태의 소자를 전사하는 장치가 필요하다. 박막소자는 유연전자 제품에 사용되며, 유연한 밴딩을 위해서는 그 두께가 매우 얇아야 한다. 일반적으로, 단결정 실리콘 박막 소자의 경우, 파단 변형률을 1%로 가정할 때에, 0.5mm의 곡률지름으로 밴딩하기 위해서는 박막의 두께가 5micron 이하이어야 하는 것으로 알려져 있다.
기존의 두께가 두꺼운 소자들은 진공척(vacuum chuck) 기술을 이용하여 박리(picking) 또는 전사(placing) 하는 전사 공정을 진행하였으나, 진공척 기술은 두께가 얇은 소자에 적용할 경우 진공척에서 발생하는 압력으로 인해 소자가 파손되기 때문에, 일반적으로 5micron 이하의 박막 소자에는 적용이 불가능하다.
다른 방법으로 정전척(electrostatic chuck) 기술을 이용하여 소자를 이송하는 방법이 있지만, 두께가 얇은 소자에 적용할 경우 정전기에 의한 소자 파손이 발생될 수 있다.
위와 같은 이유로 두께가 매우 얇은 박막 형태의 소자는 나노 스케일에서 작용하는 반데르발스 힘(van der Waals force)을 이용하여 점착 또는 이송할 수 있는 기술이 공지된 바 있으며, 이러한 반데르발스 힘을 제어할 수 있는 이송 장치를 이용하여 박막 소자를 이송할 수 있다. 이때, 이송 장치의 표면이 매우 딱딱한 경우에는 소자 간의 미소한 두께 차이나 모재(substrate)에 존재하는 곡률 등에 의해 이송 장치와 소자가 서로 접촉이 잘 되지 않기 때문에 박막 소자를 점착하여 이송할 수가 없게 된다. 따라서 이러한 박막 소자의 이송을 위해서는 매우 탄성 계수가 작은 소재, 폴리머나 고무 소재를 이용한 전사장치가 사용되고 있으며, 일 예로, 유연 스탬프가 널리 사용되고 있다.
도 1은 종래의 롤 타입의 전사장치를 나타낸 예시도이고, 도 2는 종래의 플레이트 타입의 전사장치를 나타낸 예시도이다.
먼저, 도 1에서 보는 바와 같이, 롤 타입의 전사장치에서는, 타겟기판(10)의 상부에 롤러(11)가 위치된다. 롤러(11)의 외주면에는 유연한 점착층(12)이 마련되어, 점착층(12)에는 마이크로 소자(13)가 점착될 수 있다. 그리고 롤러(11)가 회전하면, 점착층(12)에 점착된 마이크로 소자(13)는 타겟기판(10)과의 사이에서 가압되면서 타겟기판(10)에 전사되게 된다.
한편, 마이크로 소자(13)가 타겟기판(10)에 안정적으로 전사되도록 하기 위해서는, 점착층(12)은 타겟기판(10)과 수평이 되어야 한다. 그래야만 전사과정에서 마이크로 소자(13)에 균일한 가압력이 가해질 수 있게 된다. 그러나, 롤 타입의 전사장치에서는 롤러(11)의 가공 오차나, 롤러(11)를 포함하는 각종 구성간의 조립 오차나, 마이크로 소자(13)에 가해지는 가압력을 제어하는 과정에서 발생할 수 있는 하중제어 오차 등에 의해 마이크로 소자(13)에 균일한 가압력이 가해지지 못하는 문제점이 있다. 이러한 경우, 마이크로 소자(13)에 가해지는 압력이 작은 곳에서는 마이크로 소자(13)의 전사가 잘 이루어지지 않게 되고, 가해지는 압력이 큰 곳에서는 마이크로 소자(13)가 눌려 손상이 발생할 수 있다.
또한, 점착층(12)은 일반적으로 탄성계수가 작기 때문에, 롤러(11)와 타겟기판(10)의 사이에서 압축될 때, 롤러(11)의 원주방향으로 인장변형이 발생하게 된다. 이러한 인장변형은 점착층(12)에 점착된 마이크로 소자(13)에 전달되어 마이크로 소자(13)가 찢기거나 늘어나는 등의 손상을 초래할 수 있다.
이러한 문제점은 플레이트 타입의 전사장치에서도 발생될 수 있다. 즉, 도 2에서 보는 바와 같이, 타겟기판(20)의 상부에 위치되는 가압플레이트(21)의 하면에 마련되는 점착층(22)에 점착된 마이크로 소자(23)가 타겟기판(20)에 가압될 때, 전술한 여러 오차에 의해 마이크로 소자(23)에 전체적으로 균일하게 압력을 가하기가 어렵고, 이 경우, 타겟기판(20)에 마이크로 소자(23)가 안정적으로 전사되기가 어렵다.
또한, 가압플레이트(21)와 타겟기판(20)의 사이에서 점착층(22)이 압축될 때, 점착층(22)에는 수평방향으로 인장변형이 발생하게 되며, 이에 따라 마이크로 소자(23)의 손상을 초래할 수 있다.
따라서, 각종 오차에 기인하는 가압력의 불균일을 극복하고, 타겟기판으로 전사 시에 마이크로 소자에 전체적으로 균일한 가압력이 제공되도록 하면서 마이크로 소자의 손상을 방지할 수 있는 기술이 요구된다.
대한민국 등록특허공보 제1241964호(2013.03.11. 공고)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 마이크로 소자를 가압 시에 마이크로 소자에 전체적으로 균일한 가압력이 제공되도록 하고, 마이크로 소자의 손상이 방지되도록 할 수 있는 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 제1탄성계수를 가지고, 내부 일부에 공간이 형성되는 하중제어층; 그리고 상기 제1탄성계수보다 작은 제2탄성계수를 가지고 상기 하중제어층의 상부에 마련되고 타겟기판에 전사될 마이크로 소자가 점착되는 점착층을 포함하며, 상기 하중제어층은 제1변형률부터 제2변형률까지의 제1변형구간에서 제1응력이 유지되는 제1제로강성영역을 가지고, 상기 하중제어층은 서로 간에 틈이 형성되도록 이격되어 마련되는 복수의 단위하중제어층을 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 하중제어층 및 상기 점착층의 사이에 상기 제1탄성계수보다 큰 제3탄성계수를 가지는 변위제어층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1변형구간에서 상기 제1응력보다 큰 제2응력이 유지되도록, 상기 하중제어층이 상부에 마련되는 베이스부 및 상기 하중제어층의 사이에 상기 제1탄성계수보다 큰 제4탄성계수를 가지는 보강층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1응력이 유지되는 상태에서, 상기 제1변형구간의 시작변형률은 상기 하중제어층의 두께에 따라 상기 제1변형률보다 커지거나 작아질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 공간은 기공(Porous) 형태로 형성될 수 있다.
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본 발명의 실시예에 따르면, 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름이 특정 변형구간에서 특정 응력이 유지되는 제로강성(Zero Stiffness)영역을 가지는 하중제어층을 포함함으로써, 여러가지 오차 요인으로 인해 변위가 달라지더라도, 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름이 특정 변형구간 내에서 변형되도록 적절하게 가압력을 제공하여 마이크로 소자에 균일한 접촉압력이 가해지도록 할 수 있다. 즉, 하중제어층이 제로강성영역을 가지는 특정 변형구간에서 압축 변형되도록 압축력이 가해지도록 제어함으로써 전사 공정에 필요한 적절한 크기의 접촉압력이 마이크로 소자에 균일하게 가해지도록 할 수 있으므로, 마이크로 소자의 전사가 더욱 안정적이고 효과적으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 하중제어층은 서로 이격되어 마련되어 틈을 가지는 복수의 단위하중제어층을 가질 수 있다. 따라서, 베이스부에 의해 압력이 가해져서 단위하중제어층에 측방향으로 제1힘이 작용하더라도, 점착층에는 제1힘보다 작은 힘이 작용될 수 있다. 이를 통해, 마이크로 소자에는 측방향의 접촉압력, 즉, 인장력이 작게 적용될 수 있으며, 마이크로 소자의 파손이 효과적으로 방지될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 하중제어층보다 더 단단한 변위제어층이 하중제어층 및 점착층의 사이에 마련됨으로써, 베이스부에 의해 압력이 가해져서 하중제어층에 측방향으로 제1힘이 작용하더라도, 점착층에는 제1힘보다 작은 힘이 작용되도록 할 수 있으며, 이를 통해, 마이크로 소자의 파손이 효과적으로 방지될 수 있다.
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본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래의 롤 타입의 전사장치를 나타낸 예시도이다.
도 2는 종래의 플레이트 타입의 전사장치를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름이 적용된 전사장치를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름의 하중제어층이 가지는 제로강성영역을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름의 하중제어층의 공간을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름을 중심으로 나타낸 예시도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름의 작동예를 나타낸 예시도이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름을 나타낸 예시도이다.
도 10은 본 발명의 제5실시예에 따른 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름을 나타낸 예시도이다.
도 11은 본 발명의 제5실시예에 따른 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름의 하중제어층이 가지는 제로강성영역을 설명하기 위한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 제6실시예에 따른 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름을 나타낸 예시도이다.
도 13은 본 발명의 제6실시예에 따른 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름의 하중제어층이 가지는 제로강성영역을 설명하기 위한 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결(접속, 접촉, 결합)”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 “간접적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름이 적용된 전사장치를 나타낸 예시도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름의 하중제어층이 가지는 제로강성영역을 설명하기 위한 그래프이고, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름의 하중제어층의 공간을 설명하기 위한 예시도이다.
먼저, 본 발명에서 마이크로 소자(50)는 마이크로 내지 나노 두께의 박막 형태의 모든 소자를 포함하는 의미일 수 있다. 그리고, 마이크로 내지 나노 두께의 마이크로 소자는 그래핀(Graphene)을 포함할 수 있다.
도 3 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름(200)은 하중제어층(210) 및 점착층(250)을 포함할 수 있다.
하중제어층(210)은 제1변형률(E1)부터 제2변형률(E2)까지의 제1변형구간(EP1)에서 제1응력(S1)이 유지되는 제1제로강성(Zero Stiffness)영역(ZA1)을 가질 수 있다.
먼저, 제로강성(Zero Stiffness)에 대해서 설명한다.
도 4에서 가로축은 압축 변형률을 나타내고, 세로축은 압축 응력을 나타낸다. 이를 참조하면, 해당 구성에 압축력이 가해져서 해당 구성이 압축 변형되는 동안에 해당 구성에서의 압축 응력을 알 수 있다.
해당 구성이 두 개의 다른 구성 사이에 밀착되어 마련되고, 이 중 어느 하나의 구성에 의해 가압될 때, 해당 구성은 압축 변형된다. 압축력이 지속되면 압축 변형도 지속적으로 발생하게 되며, 이때, 해당 구성에서는 압축 응력이 발생하게 된다. 압축 응력이 증가하는 경우, 해당 구성에 가해지는 압축력은 해당 구성과 접촉된 다른 구성으로 전달되게 된다.
도 1에 나타낸 종래의 나노 박막소자 전사장치에서와 같이, 롤러(11)에 점착층(12)만이 마련되고, 점착층(12)에 마이크로 소자(13)가 점착된 상태에서 롤러(11)에 의해 마이크로 소자(13)가 가압되는 경우, 점착층(12)은 도 4에서 보는 바와 같이 변형률이 증가함에 따라 압축 응력이 지속적으로 증가하는 형태의 응력변형곡선(70)을 나타낸다. 즉, 롤러(11)에 의해 점착층(12)이 가압되면 점착층(12)은 압축 변형되고, 이때 압축 응력이 증가되는데, 압축 응력이 증가함에 따라, 점착층(12)에 점착된 마이크로 소자(13)에는 롤러(11)에서 가해지는 압축력이 전달되게 된다. 그리고 점착층(12)의 압축 응력의 반작용으로 압축 응력에 대응되는 크기의 압력이 마이크로 소자(13)에 전달되게 된다. 특히, 응력변형곡선(70)을 참고하면 점착층(12)의 압축 응력이 급격하게 증가되기 때문에, 마이크로 소자(13)에 적용되는 접촉압력의 크기도 급격하게 커지게 되어 마이크로 소자(13)가 파손되기 쉽게 된다.
반면에, 본 발명에서 하중제어층(210)은 제1변형률(E1)부터 제2변형률(E2)까지의 제1변형구간(EP1)에서 제1응력(S1)이 유지되는 제1제로강성영역(ZA1)을 가질 수 있다.
즉, 하중제어층(210)은 외부에서 압축력이 가해지면 제1변형률(E1)까지 변형되는 동안에는 제1응력(S1)까지 압축 응력이 증가한다. 그러나, 제1변형률(E1)부터 제2변형률(E2)까지의 제1변형구간(EP1)에서는 더 이상 압축 응력이 증가하지 않고 제1응력(S1)이 유지된다. 다시 말하면, 하중제어층(210)은 압축력에 의해 압축 변형되는 중에 특정한 압축 변형 구간, 즉, 제1변형구간(EP1)에서는 압축 응력이 증가하지 않게 된다.
이는, 하중제어층(210)이 제1변형구간(EP1)에서 변형되도록 외부에서 적절한 압축력이 가해지게 되면, 마이크로 소자(50)에는 접촉압력이 일정하게 가해질 수 있음을 의미한다.
따라서, 롤러와 같이 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름(200)에 압축력을 제공하는 구성의 가공 오차나, 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름(200)의 두께 오차나, 롤러 등을 포함하는 각종 구성간의 조립 오차나, 마이크로 소자(50)에 가해지는 가압력을 제어하는 과정에서 발생할 수 있는 하중제어 오차 등에 의해 마이크로 소자(50)에 균일한 접촉압력이 가해지지 못할 조건이 되더라도, 하중제어층(210)이 제1변형구간(EP1) 내에서 변형되도록 적절하게 가압력을 제공하게 되면, 마이크로 소자(50)에는 균일한 접촉압력이 가해질 수 있다.
마이크로 소자 전사용 캐리어 필름(200)에 압축력을 제공하는 베이스부(100)는 롤러이거나, 가압플레이트일 수 있다. 베이스부(100)가 롤러인 경우, 마이크로 소자 전사장치는 롤 타입으로 구현될 수 있다. 그리고, 베이스부(100)가 가압플레이트인 경우, 마이크로 소자 전사장치는 플레이트 타입으로 구현될 수 있다. 이하에서는 편의상 마이크로 소자 전사장치가 롤 타입인 경우로 설명하며, 베이스부(100)가 롤러인 경우로 설명한다.
마이크로 소자 전사용 캐리어 필름(200)이 베이스부(100)에 마련될 때, 하중제어층(210)은 베이스부(100)의 상부에 마련될 수 있다. 그리고, 하중제어층(210)의 내부 일부에는 공간이 형성될 수 있다.
하중제어층(210)에 형성되는 공간(211)은 도 5의 (a)에서 보는 바와 같이 기공(Porous) 형태로 형성될 수 있다.
또한, 하중제어층(210)에 형성되는 공간(211)은 도 5의 (b)에서 보는 바와 같이 하중이 가해지면 접히기 쉬운 형태로 형성되는 격벽(212)에 의해 구획되어 형성될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 도 5의 (c)에서 보는 바와 같이, 공간(211)은 직선 형태로 형성되되 하중이 가해지면 접히는 격벽(213)에 의해 구획되어 형성될 수도 있다.
하중제어층(210)에 압축력이 가해지면 하중제어층(210)이 압축 변형되면서 하중제어층(210)에 형성되는 공간의 체적도 줄어들게 된다. 공간이 초기의 부피를 가지는 상태에서 압축이 되어 점점 공간의 체적이 줄어들게 되면 압축 응력도 점차 증가하게 된다. 그리고, 공간의 부피가 특정 부피로 감소되는 시점, 즉, 제1변형률(E1)에 도달하는 시점(이때, 압축 응력을 제1응력(S1)이라 하자)부터는 공간의 부피가 점점 감소하면서 하중제어층(210)이 압축 변형되더라도 압축 응력은 제1응력(S1)으로 유지될 수 있다. 그리고, 하중제어층(210)이 계속 압축 변형되어 하중제어층(210) 내부의 공간의 부피가 다른 특정 부피로 감소되는 시점, 즉, 제2변형률(E2)에 도달하는 시점이 되면 하중제어층(210)의 압축 응력은 다시 증가하게 된다.
본 발명에 따르면, 마이크로 소자(50)에 가해지는 접촉압력이 마이크로 소자(50)의 손상을 야기하지 않는 크기가 되는 제1변형구간(EP1)에서 하중제어층(210)이 압축 변형될 수 있도록 베이스부(100)에 의해 하중제어층(210)에 압축력이 가해지도록 하면, 전사에 필요한 적절한 크기의 접촉압력이 마이크로 소자(50)에 균일하게 가해지도록 할 수 있으므로, 마이크로 소자(50)의 전사가 더욱 안정적이고 효과적으로 이루어질 수 있다. 여기서, 마이크로 소자(50)의 전사는 소스기판에서 마이크로 소자(50)를 박리하는 피킹(Picking) 공정과, 마이크로 소자(50)를 타겟기판에 플레이싱(Placing)하는 공정을 모두 포함할 수 있다.
그리고, 제1변형구간(EP1)의 시작변형률은 제1응력(S1)이 유지되는 상태에서 하중제어층(210)의 두께에 따라 조절될 수 있다.
즉, 하중제어층(210)의 두께가 조절됨으로써, 제1제로강성영역(ZA1)의 제1응력(S1)이 유지되는 상태에서, 제1변형구간(EP1)의 시작변형률은 제1변형률(E1)보다 커지거나 작아질 수 있다. 구체적으로, 하중제어층(210)의 두께가 얇아질수록, 제1응력(S1)이 유지되는 상태에서 제1변형구간(EP1)의 시작변형률은 제1변형률(E1)보다 작아질 수 있다. 즉, 제1변형구간(EP1)의 임계변형률은 작아질 수 있다. 그리고, 하중제어층(210)의 두께가 두꺼워질수록 제1변형구간(EP1)의 시작변형률은 제1변형률(E1)보다 커 질 수 있다. 즉, 제1변형구간(EP1)의 임계변형률은 커질 수 있다.
하중제어층(210)은 폴리디메틸실록산(PDMS: Polydimethylsiloxane), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리우레탄(Polyurethane) 중 어느 하나 이상의 소재로 이루어질 수 있다.
점착층(250)은 하중제어층(210)의 상부에 마련될 수 있으며, 점착층(250)에는 타겟기판(60)에 전사될 마이크로 소자(50)가 점착될 수 있다.
하중제어층(210)은 제1탄성계수를 가질 수 있으며, 점착층(250)은 제1탄성계수보다 작은 제2탄성계수를 가질 수 있다. 즉, 점착층(250)은 하중제어층(210)보다 소프트 할 수 있다.
한편, 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름(200) 및 베이스부(100)의 사이에는 베이스필름(미도시)이 더 마련될 수 있다. 베이스필름은 점착력을 가질 수 있으며, 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름(200)이 베이스부(100)에 부착되도록 점착력을 제공할 수 있다. 베이스필름은 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름(200)이 베이스부(100)에서 분리 시, 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름(200)과 함께 베이스부(100)에서 분리될 수 있다. 하중제어층(210)이 베이스부(100)에 직접 점착되는 경우, 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름(200)을 베이스부(100)에서 분리 시에 점착력에 의해 하중제어층(210)이 파손될 수 있는데, 베이스필름이 더 마련됨으로써 하중제어층(210)의 파손이 방지될 수 있다.
또한, 베이스부(100)가 롤러인 경우, 베이스필름은 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름(200)을 베이스부(100)에 기계적으로 부착시킬 수 있다. 예를 들어, 롤러에 한 쌍의 후크가 설치되고, 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름(200)이 롤러의 외주면에 밀착된 상태에서, 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름(200)의 양단부가 각각 후크에 걸리도록 이루어진 롤러의 경우, 베이스필름은 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름(200) 및 베이스부(100)의 사이에 마련되어 양단부가 각각 후크에 결합될 수 있으며, 이를 통해 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름(200)이 베이스부(100)에 기계적으로 부착되도록 할 수 있다.
더하여, 베이스부(100)가 가압플레이트이고, 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름(200)이 진공압에 의해 가압플레이트에 부착되는 형태인 경우, 베이스필름은 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름(200) 및 베이스부(100)의 사이에 마련되어 진공압이 효과적으로 적용될 수 있도록 할 수 있다. 즉, 하중제어층(210)은 표면이 평탄하지 않을 수 있기 때문에, 이러한 형태의 하중제어층(210)이 가압플레이트에 직접 접촉되는 경우 충분한 진공압이 형성되기 어려운데, 베이스필름이 더 마련됨으로써 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름(200)에는 부착을 위한 충분한 진공압이 제공될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름을 중심으로 나타낸 예시도이고, 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름의 작동예를 나타낸 예시도이다. 본 실시예에서는 하중제어층의 구성이 다를 수 있으며, 다른 구성은 전술한 제1실시예와 동일하므로, 반복되는 내용은 가급적 생략하도록 하며, 제1실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 기호를 사용하여 설명한다.
도 6 및 도 7에서 보는 바와 같이, 하중제어층(210)은 복수의 단위하중제어층(220)을 가질 수 있다. 그리고, 각각의 단위하중제어층(220)은 서로 이격되어 마련될 수 있으며, 이를 통해, 각각의 단위하중제어층(220)의 사이에는 틈(221)이 형성될 수 있다.
서로 이격되어 형성되는 단위하중제어층(220)에 압축력이 가해지면, 단위하중제어층(220)은 압축 변형되면서 높이가 줄어드는 대신에, 측방향으로 부피가 늘어나게 된다. 단위하중제어층(220)의 사이에 형성되는 이러한 틈(221)은 각각의 단위하중제어층(220)이 압축 변형 시에 단위하중제어층(220)의 일부분(222)이 측방향으로 돌출될 수 있는 공간을 제공할 수 있다.
따라서, 베이스부(100)에 의해 압력(F)이 가해져서 단위하중제어층(220)에 측방향으로 제1힘(F1)이 작용하더라도, 점착층(250)에는 제1힘(F1)보다 작은 제2힘(F2)이 작용될 수 있다. 이를 통해, 마이크로 소자(50)에는 측방향의 접촉압력, 즉, 인장력이 작게 적용될 수 있으며, 마이크로 소자(50)의 파손이 방지될 수 있다.
단위하중제어층(220)은 베이스부(100)의 외주면 상에 격자형태로 형성되거나(도 6의 (b) 참조), 띠 형태로 형성될 수 있다(도 6의 (c) 참조). 그러나, 단위하중제어층(220)의 형태가 이러한 형태로 한정되는 것은 아니며, 틈(221)을 가지는 다양한 형태로 이루어질 수 있음은 물론이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름을 설명하기 위한 예시도이다. 본 실시예에서는 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름이 변위제어층을 더 가질 수 있으며, 다른 구성은 전술한 제1실시예와 동일하므로 반복되는 내용은 가급적 생략하도록 하며, 제1실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 기호를 사용하여 설명한다.
도 8에서 보는 바와 같이, 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름(200)은 변위제어층(260)을 더 가질 수 있다. 변위제어층(260)은 하중제어층(210) 및 점착층(250)의 사이에 마련될 수 있다.
그리고, 변위제어층(260)은 하중제어층(210)의 제1탄성계수보다 큰 제3탄성계수를 가질 수 있다. 즉, 변위제어층(260)은 하중제어층(210)보다 더 단단할 수 있다.
이에 따라, 베이스부(100)에 의해 압력(F)이 가해져서 하중제어층(210)에 측방향으로 제1힘(F1)이 작용하게 되면, 하중제어층(210)보다 더 단단한 변위제어층(260)에 의해 점착층(250)에는 제1힘(F1)보다 작은 제3힘(F3)이 발생될 수 있다. 이를 통해, 마이크로 소자(50)에는 측방향의 접촉압력이 작게 적용될 수 있고, 마이크로 소자(50)의 파손이 효과적으로 방지될 수 있다.
변위제어층(260)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; Polyethylene terephthalate) 소재로 이루어질 수 있다.
도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름을 나타낸 예시도이다. 본 실시예에서는 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름이 보강층을 더 가질 수 있으며 다른 구성은 전술한 제1실시예와 동일하므로, 반복되는 내용은 가급적 생략하도록 하며, 제1실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 기호를 사용하여 설명한다.
도 9와 함께 도 4를 포함하여 보는 바와 같이, 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름(200)은 보강층(270)을 더 가질 수 있다. 보강층(270)은 베이스부(100) 및 하중제어층(210)의 사이에 마련될 수 있다.
보강층(270)은 하중제어층(210)이 가지는 제1탄성계수보다 큰 제4탄성계수를 가질 수 있다.
베이스부(100) 및 하중제어층(210)의 사이에 보강층(270)이 마련되면, 보강층(270)이 없는 상태에서 하중제어층(210)이 가지는 제1제로강성영역(ZA1)을 기준으로 할 때, 제1변형구간(EP1)에서 제1응력(S1)보다 큰 제2응력(미도시)이 유지될 수 있다. 즉, 제1변형구간(EP1)이 시작되는 임계하중(또는 임계응력)이 증가될 수 있다.
도 10은 본 발명의 제5실시예에 따른 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름을 나타낸 예시도이고, 도 11은 본 발명의 제5실시예에 따른 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름의 하중제어층이 가지는 제로강성영역을 설명하기 위한 그래프이다. 본 실시예에서는 하중제어층의 구성이 다를 수 있으며, 다른 구성은 전술한 제1실시예와 동일하므로, 반복되는 내용은 가급적 생략하도록 하며, 제1실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 기호를 사용하여 설명한다.
도 10 및 도 11에서 보는 바와 같이, 하중제어층(210)은 제1강도를 가지는 제1하중제어층(230) 및 제1강도보다 작은 제2강도를 가지는 제2하중제어층(231)을 가질 수 있다. 이를 위해, 제1하중제어층(230)의 공간은 제1공간밀도로 형성될 수 있으며, 제2하중제어층(231)의 공간은 제1공간밀도보다 높은 제2공간밀도로 형성될 수 있다. 또는, 제1하중제어층(230) 및 제2하중제어층(231)은 소재가 다른 것일 수 있다.
여기서, 제1하중제어층(230)의 공간이 기공(Porous) 형태로 형성되는 경우, 제1공간밀도 및 제2공간밀도는 기공밀도(Porous Density)일 수 있다.
제1하중제어층(230)은 제3변형률(E3)부터 제4변형률(E4)까지의 제2변형구간(EP2)에서 제3응력(S3)이 유지되는 제2제로강성영역(ZA2)을 가질 수 있다.
그리고, 제2하중제어층(231)은 제2변형구간(EP2)에서 제3응력(S3)보다 작은 제4응력(S4)이 유지되는 제3제로강성영역(ZA3)을 가질 수 있다.
여기서, 제1하중제어층(230) 및 제2하중제어층(231)은 베이스부(100)의 상부에 동일평면 상에 서로 인접되도록 마련될 수 있다.
따라서, 제1하중제어층(230)을 포함하는 제1영역(G1) 및 제2하중제어층(231)을 포함하는 제2영역(G2)에서는 서로 다른 접촉압력이 발생될 수 있다.
즉, 본 실시예에 따르면, 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름은 동일한 변형구간에서 서로 다른 응력이 유지되는 복수의 제로강성영역을 가질 수 있다. 이에 따라, 베이스부(100)에서 가해지는 압축력에 의해 제1하중제어층(230) 및 제2하중제어층(231)이 동일한 변위만큼 압축 변형되더라도, 제1하중제어층(230)이 마련되는 제1영역(G1)에서는 제2하중제어층(231)이 마련되는 제2영역(G2)에서보다 큰 접촉압력이 발생될 수 있으며, 제2영역(G2)에서는 제1영역(G1)에서보다 작은 접촉압력이 발생될 수 있다.
본 실시예에 따른 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름은, 소스기판에서 마이크로 소자를 박리하거나, 타겟기판에 마이크로 소자를 전사할 때, 전사를 위해 필요한 접촉압력이 위치마다 서로 다른 경우, 효과적으로 사용될 수 있다.
도 10에는 제1하중제어층(230) 및 제2하중제어층(231)이 서로 번갈아 마련되는 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이며, 제1하중제어층(230) 및 제2하중제어층(231)은 박리되거나 전사될 마이크로 소자의 종류, 마이크로 소자의 위치 등에 따라 적절하게 마련될 수 있다.
도 12는 본 발명의 제6실시예에 따른 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름을 나타낸 예시도이고, 도 13은 본 발명의 제6실시예에 따른 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름의 하중제어층이 가지는 제로강성영역을 설명하기 위한 그래프이다. 본 실시예에서는 하중제어층의 구성이 다를 수 있으며, 다른 구성은 전술한 제1실시예와 동일하므로, 반복되는 내용은 가급적 생략하도록 하며, 제1실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 기호를 사용하여 설명한다.
도 12 및 도 13에서 보는 바와 같이, 하중제어층은 제3강도를 가지는 제3하중제어층(240) 및 제3강도보다 큰 제4강도를 가지는 제4하중제어층(241)을 가질 수 있다. 이를 위해, 제3하중제어층(240)의 공간은 제3공간밀도로 형성될 수 있으며, 제4하중제어층(241)의 공간은 제3공간밀도보다 낮은 제4공간밀도로 형성될 수 있다. 또는, 제3하중제어층(240) 및 제4하중제어층(241)은 소재가 다를 수 있다.
제3하중제어층(240)은 압축 변형되는 제5변형률(E5)부터 제6변형률(E6)까지의 제3변형구간(EP3)에서 제5응력(S5)이 유지되는 제4제로강성영역(ZA4)을 가질 수 있다.
또한, 제4하중제어층(241)은 압축 변형되는 제7변형률(E7)부터 제8변형률(E8)까지의 제4변형구간(EP4)에서 제6응력(S6)이 유지되는 제5제로강성영역(ZA5)을 가질 수 있다. 여기서, 제7변형률(E7)은 제6변형률(E6)보다 클 수 있으며, 제6응력(S6)은 제5응력(S5)보다 클 수 있다.
제4하중제어층(241)은 제3하중제어층(240)의 상부에 마련될 수 있으며, 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름이 베이스부(100)에 마련되는 경우, 제3하중제어층(240)은 베이스부(100)의 상부에 마련될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름은 서로 다른 변형구간에서 서로 다른 응력이 유지되는 복수의 제로강성영역을 가질 수 있다. 이에 따라, 베이스부(100)에서 가해지는 압축력에 의해 제3하중제어층(240) 또는 제4하중제어층(241)에서 선택적으로 접촉압력이 발생되도록 할 수 있다. 즉, 낮은 접촉압력이 필요한 경우, 제3하중제어층(240)이 압축 변형되도록 하여 상대적으로 작은 제5응력(S5)이 접촉압력으로 제공되도록 할 수 있다. 그리고, 큰 접촉압력이 필요한 경우, 제4하중제어층(241)이 압축 변형되도록 하여 상대적으로 큰 제6응력(S6)이 접촉압력으로 제공되도록 할 수 있다.
예를 들어, 일반적으로 상대적으로 작은 접촉압력이 요구되는 피킹(Picking) 공정 시에는 제3변형구간(EP3)에서 압축 변형이 이루어지도록 압축력을 제공함으로써 상대적으로 크기가 작은 접촉압력이 균일하게 구현되도록 할 수 있다. 그리고, 상대적으로 큰 접촉압력이 요구되는 플레이싱(Placing) 공정 시에는, 제4변형구간(EP4)에서 압축 변형이 이루어지도록 압축력을 제공함으로써 상대적으로 큰 접촉압력이 균일하게 구현되도록 할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 베이스부
200: 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름
210: 하중제어층
211: 공간
212, 213: 격벽
220: 단위하중제어층
221: 틈
230: 제1하중제어층
231: 제2하중제어층
240: 제3하중제어층
241: 제4하중제어층
250: 점착층
260: 변위제어층
270: 보강층

Claims (15)

  1. 제1탄성계수를 가지고, 내부 일부에 공간이 형성되는 하중제어층; 그리고
    상기 제1탄성계수보다 작은 제2탄성계수를 가지고 상기 하중제어층의 상부에 마련되고 타겟기판에 전사될 마이크로 소자가 점착되는 점착층을 포함하며,
    상기 하중제어층은 제1변형률부터 제2변형률까지의 제1변형구간에서 제1응력이 유지되는 제1제로강성영역을 가지고,
    상기 하중제어층은 서로 간에 틈이 형성되도록 이격되어 마련되는 복수의 단위하중제어층을 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하중제어층 및 상기 점착층의 사이에 상기 제1탄성계수보다 큰 제3탄성계수를 가지는 변위제어층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1변형구간에서 상기 제1응력보다 큰 제2응력이 유지되도록, 상기 하중제어층이 상부에 마련되는 베이스부 및 상기 하중제어층의 사이에 상기 제1탄성계수보다 큰 제4탄성계수를 가지는 보강층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름..
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1응력이 유지되는 상태에서, 상기 제1변형구간의 시작변형률은 상기 하중제어층의 두께에 따라 상기 제1변형률보다 커지거나 작아지는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 공간은 기공(Porous) 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 전사용 캐리어 필름.
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