KR102188505B1 - 마이크로-구조물 이송 시스템 - Google Patents

마이크로-구조물 이송 시스템 Download PDF

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헬렌 에이. 홀더
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휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
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Abstract

마이크로-구조물 이송 시스템은, 프린트헤드 및 프린트헤드와 결합된 유체의 압력을 제어하는 압력 제어 디바이스를 포함할 수 있다. 압력 제어 디바이스는, 다수의 마이크로-구조물들을 픽업하기 위해 프린트헤드 내에 정의된 다수의 노즐들에서 유체의 메니스커스(meniscus)를 형성한다. 마이크로-구조물들을 이송하기 위한 프린트헤드는, 다수의 유체 챔버들, 유체가 챔버들을 빠져 나갈 수 있는 오리피스 판에 정의된 다수의 노즐들, 및 챔버들 각각 내의 유체의 압력을 제어하는 압력 제어 디바이스를 포함한다. 압력 제어 디바이스는, 다수의 마이크로-구조물들을 픽업하기 위해 프린트헤드 내에 정의된 다수의 노즐들에서 유체의 메니스커스를 형성한다.

Description

마이크로-구조물 이송 시스템
마이크로- 및 나노- 제작은 마이크로미터 및 나노미터 스케일의 구조물들을 제작하는 프로세스이다. 이러한 스케일의 구조물들은 마이크로-구조물들이라고 지칭될 수 있다. 마이크로-발광 다이오드(μLED)는 마이크로미터 또는 더 작은 스케일로 제작된 LED이며, 개개의 픽셀 요소로서 역할하는 디스플레이 디바이스에 이용될 수 있다. μLED는 더 큰 콘트라스트와 더 빠른 응답 시간을 제공하면서, 다른 디스플레이 디바이스 기술보다 훨씬 적은 에너지를 소비한다. 그러나, μLED 등의 마이크로-구조물들의 극히 작은 크기로 인해, 마이크로-구조물들을 포함하는 μLED 디스플레이 디바이스 등의 전기 디바이스들을 제조하는 것은 그들의 극히 작은 크기로 인해 어려울 수 있다. 이것은, 제조 프로세스 동안에 마이크로-구조물들이 하나의 기판으로부터 또 다른 기판으로 이송되는 경우 특히 어려울 수 있는 것으로 드러났다.
첨부된 도면은 본 명세서에서 설명되는 원리의 다양한 예를 도시하며 명세서의 일부가 된다. 도시된 예들은 단지 예시를 위해 주어졌으며, 청구항들의 범위를 제한하지 않는다.
도 1은 본 명세서에서 설명된 원리의 한 예에 따른 마이크로-구조물 이송 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 명세서에서 설명된 원리의 한 예에 따른 메니스커스(meniscus)를 도시하는 도 1의 마이크로-구조물 이송 시스템의 프린트헤드의 일부의 블록도이다.
도 3은 본 명세서에서 설명된 원리의 또 다른 예에 따른 프린트헤드에 형성된 메니스커스에 대한 마이크로-구조물 디바이스의 접착을 도시하는 도 1의 마이크로-구조물 이송 시스템의 프린트헤드의 일부의 블록도이다.
도 4는 본 명세서에서 설명된 원리의 또 다른 예에 따른 작동기의 발사(firing)를 도시하는 도 1의 마이크로-구조물 이송 시스템의 프린트헤드의 일부의 블록도이다.
도 5는 본 명세서에서 설명된 원리의 또 다른 예에 따른 도 1의 마이크로-구조물 이송 시스템의 블록도이다.
도 6은 본 명세서에서 설명된 원리의 한 예에 따른 마이크로-구조물들을 이송하는 방법을 도시하는 플로차트이다.
도 7은 본 명세서에서 설명된 원리의 또 다른 예에 따른 마이크로-구조물들을 이송하는 방법을 도시하는 플로차트이다. 도면 전체를 통해, 동일한 참조 번호는, 유사하지만 반드시 동일하지는 않은 요소들을 가리킨다.
전술된 바와 같이, 마이크로-구조물들을 포함하는 전기 디바이스를 제조하는 것은 마이크로-구조물들의 극히 작은 크기로 인해 어려울 수 있는 것으로 드러났다. 마이크로-구조물들을 픽업하는데 이용되는 툴은, μLED 디스플레이 디바이스 등의 디바이스를 형성하고 그에 따라 제작하는데 이용하기에는 비용 부담이 클 수 있는 허용오차를 가질 수 있다. 또한, 의도된 위치 및 배향으로 마이크로-구조물들을 픽업 및 배치하는 능력과 연관된 허용오차는 대규모 제조 스케일에서 재현하기가 어려울 수 있다. 또한, 일부 픽앤 플레이스(pick and place) 프로세스에서, 중요한 배치후 프로세스는 시간 소모적이며 마이크로-구조물-기반 디바이스의 제조 비용을 증가시키는 것으로 드러났다. 이들 프로세스는 단순히, 너무 비싸고 너무 적은 양의 완성된 마이크로-구조물-기반 제품을 생산하여, 이용가능한 경제적 생산 프로세스로서는 폐기되었다.
따라서, 본 명세서에서 설명되는 예는, 프린트헤드 및 프린트헤드와 결합된 유체의 압력을 제어하는 압력 제어 디바이스를 포함할 수 있는 마이크로-구조물 이송 시스템을 제공한다. 압력 제어 디바이스는, 다수의 마이크로-구조물들을 픽업하기 위해 프린트헤드 내에 정의된 다수의 노즐들에서 유체의 메니스커스를 형성한다. 프린트헤드는, 노즐들을 통해 유체를 사출함으로써 타겟 기판 상에 마이크로-구조물들을 배치하는 다수의 유체 사출 요소들을 더 포함한다. 압력 제어 디바이스는 메니스커스(meniscus)를 형성하기 위해 다수의 펌프들, 다수의 저항성 요소들, 또는 이들의 조합들을 포함한다.
웨이퍼의 마이크로-구조물들을 테스트하여 마이크로-구조물들 각각의 작동성(operability)을 정의하는 웨이퍼 맵 정보(wafer map information)를 생성하는 테스팅 디바이스가 포함될 수 있다. 마이크로-구조물 이송 시스템은, 웨이퍼 맵 정보에 기초하여, 프린트헤드의 다수의 작동기들을 작동시켜 타겟 기판 상에 기능성 마이크로-구조물들(functioning micro-structure)을 배치하고, 작동기를 작동시켜 작동불능 마이크로-구조물들을 처분 영역(disposal area)에 배치한다.
프린트헤드의 작동기들 각각은, 웨이퍼 맵 정보에 기초하여 개개의 저항성 요소들을 활성화시키기 위해 개별적으로 어드레싱가능하다. 마이크로-구조물 이송 시스템은, 타겟 기판 상의 마이크로-구조물들의 위치를 정의하는 픽셀 피치(pixel pitch)에 기초하여 타겟 기판 상에 마이크로-구조물들을 배치한다. 마이크로-구조물 이송 시스템은 적어도 2개의 좌표 방향으로 프린트헤드를 이동시키는 캐리지(carriage)를 더 포함할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 예들은 또한, 마이크로-구조물들을 이송하기 위한 프린트헤드를 제공한다. 프린트헤드는, 다수의 유체 챔버들, 유체가 챔버들을 빠져 나갈 수 있는 오리피스 판(orifice plate) 또는 탑 햇(top hat) 내에 정의된 다수의 노즐들, 및 챔버들 각각 내의 유체의 압력을 제어하는 압력 제어 디바이스를 포함한다. 압력 제어 디바이스는, 다수의 마이크로-구조물들을 픽업하기 위해 프린트헤드 내에 정의된 다수의 노즐들에서 유체의 메니스커스를 형성한다. 프린트헤드는, 압력 제어 디바이스가 메니스커스를 형성하는 것을 보조하고, 노즐들을 통해 챔버들로부터 유체를 사출하도록 챔버 내에 압력을 생성하는 다수의 작동기들을 챔버들 각각에 더 포함할 수 있다. 작동기들은, 타겟 기판의 길이를 따라 마이크로-구조물들을 선택적으로 배치하도록 개별적으로 선택적으로 제어된다.
본 명세서에서 설명되는 예들은, 프린트헤드의 압력 제어 디바이스를 이용하여, 프린트헤드에 정의된 다수의 노즐들로부터 돌출하는 유체의 메니스커스를 형성하도록 프린트헤드에 정의된 다수의 유체 채널들 내의 유체의 압력을 제어하는 단계, 및 유체와 마이크로-구조물 사이의 접착력들을 이용하여 메니스커스를 통해 웨이퍼로부터 다수의 마이크로-구조물들을 픽업하는 단계를 포함하는, 마이크로-구조물들을 이송하는 방법을 더 제공한다. 이 방법은, 프린트헤드의 다수의 작동기들을 작동시켜 타겟 기판 상에 마이크로-구조물들을 배치하고, 결함있는 마이크로-구조물들을 처분하는 단계를 더 포함한다. 압력 제어 디바이스는 메니스커스를 형성하기 위해 다수의 스프링 백(spring bag)들, 형태들, 펌프들, 저항성 요소들, 또는 이들의 조합들을 이용한다. 한 예에서, 압력 제어 디바이스는 유체 소스 내에 포함되거나 유체 소스의 일부일 수 있다. 이 방법은, 마이크로-구조물들의 각각의 작동성을 정의하는 웨이퍼 맵 정보를 생성하기 위해 웨이퍼에서 마이크로-구조물들을 테스팅하는 단계와, 웨이퍼 맵 정보에 기초하여, 프린트헤드의 다수의 작동기들을 작동시켜 마이크로-구조물들을 처분 영역에 배치하는 단계를 더 포함한다.
본 명세서에서 설명되는 실시예는, μLED, 및 프린트헤드-보조식 픽앤 플레이스 제조 프로세스를 이용한 μLED 디스플레이 디바이스의 제조에 관한 것이다. 그러나, 프린트헤드-보조식 픽앤 플레이스 제조 프로세스는, 임의의 유형의 마이크로-구조물 또는 마이크로-구조물들이 포함될 수 있는 임의의 디바이스의 제조와 관련하여 이용될 수 있다.
심지어 더 나아가, 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용될 때, "다수의" 또는 유사한 용어들은, 1 내지 무한대를 포함하는 임의의 양의 수로서 넓게 이해되어야 한다는 것을 의미한다; 0은 숫자가 아니라, 숫자의 부재이다.
이하의 설명에서, 설명의 목적을 위해, 본 시스템 및 방법의 철저한 이해를 제공하기 위하여 수 많은 특정한 상세사항이 개시된다. 그러나, 본 장치, 시스템, 및 방법이 이들 특정한 상세사항 없이도 실시될 수 있다는 것은 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 명세서에서 "한 예" 또는 유사한 용어의 언급은, 그 예와 관련하여 설명된 특정한 피쳐, 구조, 또는 특성이 설명된 바와 같이 포함되지만, 다른 예들에는 포함되지 않을 수 있다는 것을 의미한다.
이제 도면을 참조하면, 도 1은 본 명세서에서 설명된 원리의 한 예에 따른 마이크로-구조물 이송 시스템(100)의 블록도이다. 마이크로-구조물 이송 시스템(100)은, 프린트헤드(101)로부터 유체를 사출하는 다수의 노즐들(103)을 포함하는 프린트헤드(101), 및 프린트헤드(101)와 결합된 유체의 압력을 제어하는 압력 제어 디바이스(102)를 포함할 수 있다. 프린트헤드(101)로부터 사출된 유체는, 마이크로-구조물 이송 시스템(100)에 의해 이송되는 마이크로-구조물의 기능을 방해하지 않고, 마이크로-구조물들이 배치되고 있는 디바이스의 기능을 방해하지 않는 임의의 유체일 수 있다. 한 예에서, 유체는 순수 분자 H2O(즉, 물)일 수 있다.
유체는 또한, 그 접착 속성에 기초하여 선택될 수 있다. 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 마이크로-구조물 이송 시스템(100)은 유체의 접착 속성을 이용하여 마이크로-구조물들을 픽업하여, 운반하고, 타겟 기판 상에 배치한다. 접착은, 유체가 마이크로-구조물들을 구성하는 재료 등의 다른 물질에 달라 붙는 유체의 경향을 정의하는 유체의 물리적 속성이다. 유체와 마이크로-구조물들 사이에 접착을 야기하는 힘은, 화학적 접착, 분산 접착, 확산 접착, 또는 이들의 조합들의 기능을 담당하는 분자간 힘을 포함할 수 있다. 따라서, 유체는, 마이크로-구조물을 형성하는 다수의 재료들에 관한 유체의 접착 상호작용뿐만 아니라 유체의 접착 속성에 기초하여 선택될 수 있다.
또 다른 예에서, 유체는 프린트헤드(101)의 챔버 및 노즐로부터 방출될 수 있는 그 능력에 기초하여 선택될 수 있다. 한 예에서, 프린트헤드(101)는, 가열 디바이스로서 작용하는 저항성 요소가 챔버 내에 배치되는 열 프린트헤드(thermal printhead)일 수 있다. 저항성 요소가 작동될 때, 챔버에서 유체의 신속한 증발이 발생하고, 구동 버블(drive bubble)이 형성된다. 구동 버블은 챔버 내에 증가된 압력을 생성하고, 유체를 챔버에 결합된 노즐 밖으로 밀어 낸다. 열 프린트헤드의 예에서, 유체는, 증발을 통해 구동 버블을 형성하기 위해 휘발성 성분을 갖는다.
또 다른 예에서, 프린트헤드(101)는, 유체가 채워진 챔버 내에 압전 재료가 배치되는 압전 프린트헤드일 수 있다. 압전 재료에 전압이 인가되고, 압전 재료의 속성으로 인해 압전 재료는 그 형상이 변한다. 압전 재료의 형상 변화는 유체에서 압력 펄스를 발생시키고, 이것은 노즐로부터 잉크 방울을 밀어 낸다. 압전 프린트헤드의 예에서, 노즐을 통해 챔버로부터 유체를 밀어 내기 위해 어떠한 휘발성 성분도 포함되지 않기 때문에 유체는 더 넓은 범위의 유체일 수 있다.
상기 예들에서, 임의의 수의 챔버 및 노즐이 프린트헤드(101) 내에 포함될 수 있다. 한 예에서, 1000개보다 많은 챔버 및 대응하는 노즐이 프린트헤드(101)에 포함될 수 있다. 또한, 다수의 프린트헤드들(101)이 페이지 폭 어레이(page wide array) 등의 어레이에 포함될 수 있다. 이 예에서, 페이지 폭 어레이 내의 프린트헤드(101)는, 적어도 1만개 이상 및 아마도 수십만개의 챔버 및 대응하는 노즐을 포함할 수 있다. 이러한 구성에서, 마이크로-구조물-기반 디바이스의 제조 동안 마이크로-구조물들의 이송은, 더 저렴하고 더 적게 시간 소모적인 방식으로 완성품을 제공할 수 있다. 또한, 본 명세서의 예들에서, 챔버로부터 노즐을 통해 유체를 방출하는데 이용되는 디바이스는 작동기라고 지칭될 수 있다. 전술된 저항성 요소 및 압전 재료의 예뿐만 아니라 다른 디바이스들은, 본 명세서에서 작동기라고 지칭될 수 있다.
압력 제어 디바이스(102)는 프린트헤드(101)의 유체 전달 시스템의 유체 슬롯 내의 배압(back pressure)을 제어한다. 한 예에서, 압력 제어 디바이스(102)는, 유체 슬롯을 통해 챔버(212) 내로, 및 프린트헤드(101) 내의 다른 채널들을 통해 유체를 이동시킬 수 있는 펌프 또는 기타의 디바이스일 수 있다. 압력 제어 디바이스(102)는, 챔버(212), 유체 슬롯(217), 및 프린트헤드(101)의 다른 부분들 내의 압력을 식별하여, 압력 제어 디바이스(102)가 프린트헤드(101)의 이들 영역에서 압력의 양을 증가시키거나 감소시켜야 할지를 결정하기 위한 압력 센서를 포함할 수 있다. 한 예에서, 압력 제어 디바이스는 유체 소스 내에 포함되거나 유체 소스의 일부일 수 있다.
한 예에서, 압력 제어 디바이스(102)는, 유체가 노즐로부터 돌출되도록 노즐들 각각의 외부에 유체의 메니스커스를 형성하는데 이용된다. 그 다음, 유체의 메니스커스를 이용하여 다수의 마이크로-구조물들을 픽업하기 위해 이용될 수 있다. 유체와 노즐의 오리피스 사이의 표면 장력으로 인해 각각의 노즐에서 형성된 메니스커스가 형성되되, 돌출 볼록 메니스커스가 형성된다. 볼록 메니스커스는, 액체의 분자들 또는 입자들이 그들의 응집 속성을 통해 노즐의 재료보다 서로에 대해 더 강한 인력을 가질 때 형성된다.
한 예에서, 마이크로-구조물 이송 시스템(100)은, 프린트헤드가 마이크로-구조물들의 어레이를 향해 이동될 때 유체의 접착 속성을 통해 임의의 마이크로-구조물들의 어레이로부터 다수의 마이크로-구조물들을 픽업하기 위해 유체의 메니스커스를 이용할 수 있다. 이 예에서, 마이크로-구조물들의 어레이는, 웨이퍼 상에 제조된 마이크로-구조물들의 어레이일 수 있다. 이러한 방식으로, 마이크로-구조물들은, 마이크로-구조물 이송 시스템(100)에 의해 수행된 픽앤 플레이스 프로세스 이전에 중간 기판 또는 위치로 이동되지 않는다.
또 다른 예에서, 압력 제어 디바이스(102)와 프린트헤드(101)의 챔버 내의 작동기들의 조합이 메니스커스를 형성하는데 이용될 수 있다. 이 예에서, 작동기는 적어도 부분적으로 작동되어 각각의 노즐에서 메니스커스의 형성을 보조할 수 있다. 따라서, 압력 제어 디바이스(102)는, 다수의 마이크로-구조물들을 픽업하기 위해 프린트헤드(101) 내에 정의된 다수의 노즐들(103) 각각에서 유체의 메니스커스를 형성한다. 마이크로-구조물 이송 시스템(100)에 관한 더 상세한 설명이 이제 도 2 및 도 3과 관련하여 설명될 것이다.
도 2는 본 명세서에 설명된 원리의 한 예에 따른 메니스커스(201)를 도시하는 도 1의 마이크로-구조물 이송 시스템(100)의 프린트헤드(101)의 일부의 블록도이다. 도 3은 본 명세서에 설명된 원리의 또 다른 예에 따른 프린트헤드(101)에 형성된 메니스커스(201)로의 마이크로-구조물 디바이스(250)의 접착을 도시하는 도 1의 마이크로-구조물 이송 시스템(100)의 프린트헤드(101)의 일부의 블록도이다. 도 4는 본 명세서에 설명된 원리의 또 다른 예에 따른 작동기(202)의 발사를 도시하는 도 1의 마이크로-구조물 이송 시스템(101)의 프린트헤드(101)의 일부의 블록도이다.
전술된 바와 같이, 프린트헤드(101)는 오리피스 판(210)을 포함할 수 있고, 여기서 다수의 노즐들(103)이 오리피스 판(210) 내에 정의되어 있다. 오리피스 판(210)은 유체 챔버(212)의 한 측면을 형성하며, 여기서, 챔버 층(213) 및 프린트헤드 기판(214)이 유체 챔버(212)의 다른 측면을 형성한다. 작동기(202)는 프린트헤드 기판(214) 내에 내장되거나, 또 다른 예에서는, 프린트헤드 기판(214) 위에 배치될 수 있다. 어느 예에서든, 작동기(202)는 유체 챔버(210) 내의 유체(215)를 가압하여 가압 유체의 구역(216)을 생성하고, 유체(215)가 프린트헤드(101)로부터 방출되게 하거나, 한 예에서는 메니스커스(201)가 형성되게 하거나, 이들의 조합들을 할 수 있다.
유체(215)는 유체 슬롯(217)을 통해 프린트헤드에 진입할 수 있다. 유체 슬롯(217)은 유체 소스(218)에 유체 결합되어, 유체 소스(218)로부터의 유체(215)가 유체 챔버(212) 상으로 도입될 수 있게 할 수 있다. 압력 제어 디바이스(102)는, 유체 소스(218)와 잉크 슬롯(217)과 유체 챔버(212) 사이에 배치된다. 이 위치에서, 압력 제어 디바이스(102)는 유체(215)에 압력을 가하여 메니스커스(201)를 형성할 수 있다. 또 다른 예에서, 압력 제어 디바이스(102)는 유체 소스(218)에 결합되거나 유체 소스(218) 내에 위치할 수 있다. 도 2 내지 도 4의 예에서, 압력 제어 디바이스(102)는 유체 챔버(212)에 관해 오프축(off-axis) 위치한다. 이러한 방식으로, 압력 제어 디바이스(102)는 프린트헤드(101)로부터의 유체의 방출에 직접 기여하지는 않지만, 유체 챔버(212) 내의 압력의 추가에 기여할 수 있다. 한 예에서, 압력 제어 디바이스(102)는 유체 소스(218) 내에 포함되거나 유체 소스(218)의 일부일 수 있다.
압력 제어 디바이스(102)를 통한 메니스커스(201)의 형성은 다음과 같은 정보를 이용하여 정의될 수 있다. 메니스커스(201)를 형성하는 마이크로-구조물 이송 시스템(100) 내의 액체(215)의 압력은 다음과 같이 결정될 수 있다 :
Figure 112019035615486-pct00001
여기서, Pa는 대기압 또는 주변 기압이고, σ는 표면 장력이며, R은 메니스커스의 곡률이고, α는 Navier-Stokes 방정식이다 :
Figure 112019035615486-pct00002
여기서, a는 유체 가속도이고, Phigh는 버블 압력이며, ρ는 유체(215)의 밀도이고, l은 유체가 작동기(202)로부터 노즐(103)의 출구 보어(exit bore)까지 이동하는 유체 경로 길이이다. 유체(215)의 흐름에 대한 구동력은 다음과 같이 메니스커스(201)에 걸친 압력 강하일 수 있다 :
Figure 112019035615486-pct00003
여기서, θc는 메니스커스(201)가 노즐(103)의 벽을 인터셉트하는 접촉 각이다.
이들 방정식을 이용하여, 메니스커스(201)를 선택적으로 생성하기 위해 압력 제어 디바이스(102)가 제어될 수 있다. 이것은, 프린트헤드(101)가, 다수의 노즐들(103)과 함께, 타겟 기판(도 4, 450)으로 이송하기 위한 다수의 마이크로-구조물들(250)을 포획하고 도 4에 도시된 바와 같이 유체 방출 프로세스를 통해 타겟 기판 상에 배치하는 것을 허용한다.
전술된 바와 같이, 압력 제어 디바이스(102)는 메니스커스(201)가 노즐(103)에 형성되게 한다. 유체(215)의 접착 속성 및 돌출 볼록 메니스커스(201)를 이용하여, 프린트헤드(101)는, 예를 들어 웨이퍼(252) 상의 마이크로-구조물(250)을 향하여, 좌표 표시기(251)에 의해 표시된 바와 같이 Z 방향으로 이동될 수 있다. 도 3은 프린트헤드(101)에 형성된 메니스커스(201)에 대한 마이크로-구조물 디바이스(250)의 접착을 도시한다.
가압 유체의 구역(216)과 관련하여, 구역(216)은 메니스커스(201)의 형성 동안에 생성될 수 있다. 또한, 작동기를 이용하여 프린트헤드(101)로부터 유체를 방출하는 동안 가압 유체의 더 큰 또는 더 많은 가압 구역(216)이 형성될 수 있다. 전술된 바와 같이, 열 프린트헤드 내의 작동기(216)는 유체(215)를 가열하여 유체의 신속한 증발이 발생하게 하는 저항성 요소일 수 있다. 이 예에서, 가압 유체의 구역(216)은, 증발의 결과로서 형성되는 위에서 언급된 구동 버블이다. 또 다른 예에서, 가압 유체의 구역(216)은, 압전 프린트헤드 내의 압전 재료가 여기시에 편향되거나 기타의 방식으로 형상이 변하여 구역(216) 내의 유체(215)에 증가된 압력을 부여하는 것으로부터 발생할 수 있다. 어느 예이든, 가압 유체의 구역(216)은 유체가 노즐(103) 밖으로 방출되게 할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 유체(215)의 양은 노즐(103)을 통해 유체 챔버(212)로부터 사출된다. 이것은, 메니스커스(도 2 및 도 3, 201)에 부착된 마이크로-구조물 디바이스(250)가 좌표 표시기(251)에 의해 표시된 바와 같이 Z 방향으로 타겟 기판(450)을 향해 발사되거나 구동되게 한다. 이러한 방식으로, 타겟 기판(450)은 다수의 마이크로-구조물들(250)로 채워진다. 또한, 프린트헤드(101)와 접착된 마이크로-구조물(250) 사이에 이동이 거의 발생하지 않기 때문에, 프린트헤드(101) 상의 마이크로-구조물(250)이, 픽업되고, 운반되고, 타겟 기판(450) 상에 배치될 때의 배향은 유지된다. 따라서, 마이크로-구조물(250)은, TFT 상의 본드 패드 등의 전기 접속부와 용이하게 정렬될 수 있다.
한 예에서, 마이크로-구조물들(250)이 픽업되는 웨이퍼(도 2, 252)는, 마이크로-구조물들(250)이 제조된 반도체 재료의 얇은 조각일 수 있다. 마이크로-구조물들(250)의 제조는, 예를 들어, 웨이퍼(252) 상에 마이크로-구조물들(250)을 형성하기 위해, 도핑, 에칭, 다수의 재료들의 퇴적, 포토리소그래피를 포함할 수 있다. 마이크로-구조물들(250)의 제조는 또한, 마이크로-구조물들(250)이 웨이퍼(252)의 표면으로부터 제거되는 것을 허용하는 레이저 리프트-오프 프로세스(laser lift-off process)를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 한 예에서, 타겟 기판(도 4, 450)은 박막 트랜지스터(TFT)일 수 있다. TFT는, 지지용의 비도전성 기판 위에 유전체 층 및 금속 컨택트뿐만 아니라 활성 반도체 층의 박막들을 배치함으로써 형성되는 일종의 전계 효과 트랜지스터이다. 한 예에서, 마이크로-구조물들(250)은, 전술된 바와 같이, μLED 디스플레이 디바이스에서의 이용을 위한 μLED일 수 있다. 이 예에서, μLED(250)는, 전술된 메니스커스 접착 프로세스를 이용하여 웨이퍼(252)로부터 픽업될 수 있고 전술된 유체 사출 프로세스를 이용하여 TFT(450) 상에 배치될 수 있다. 일부 예에서, UHD(ultra-high definition) μLED 디스플레이 디바이스는 수백만 개의 μLED(250)를 포함할 수 있다. 그러나, μLED(250)는, 예를 들어, 특히, SD(standard definition) 디스플레이 디바이스, FHD(full high definition)(1080p) 디스플레이 디바이스, 4K UHD 디스플레이 디바이스, 및 8K UHD 디스플레이 디바이스를 포함한, 임의의 해상도 디스플레이 디바이스에 이용될 수 있다. 디스플레이 디바이스의 해상도에 따라, 마이크로-구조물 이송 시스템(100)에 의해 디스플레이 디바이스 내에 배치되는 μLED(250)의 수는, 저해상도 디스플레이 디바이스의 경우 4백만개의 μLED(250) 내지 UDH 디스플레이 디바이스의 경우 2400만개의 μLED(250)일 수 있다. 따라서, 마이크로-구조물 이송 시스템(100)은, μLED 등의 마이크로-구조물들(250)의 디스플레이 디바이스 등의 디바이스 내로의 배치를 크게 간소화하고, 가속하며, 완벽하게 한다.
도 5는 본 명세서에서 설명되는 원리의 또 다른 예에 따른 도 1의 마이크로-구조물 이송 시스템(100)의 블록도이다. 마이크로-구조물 이송 시스템(100)은 어레이(501)로 배열된 다수의 프린트헤드들(101)을 포함할 수 있다. 도 5의 예에서, 10개의 프린트헤드(101)가 어레이(501) 내에 배열되어 있다. 각각의 프린트헤드(101)는, 한 번에 20,000개 내지 50,000개 이상의 마이크로-구조물들(250)을 픽업하고 배치하는 마이크로-구조물 이송 시스템(100)의 능력으로 이어지는, 2000개 내지 5000개의 노즐(도 1 내지 도 4, 103) 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
어레이(501)는, 좌표 표시기(251)에 의해 표시된 바와 같이 X, Y 및 Z 방향의 임의의 조합으로 어레이(501)를 운반하거나 수송하는 프린트헤드 캐리지(502)에 결합될 수 있다. 임의의 방향으로 이동하는 이러한 능력을 이용하여, 프린트헤드 캐리지(502)는 웨이퍼(도 2, 252)로 이동하고, 전술된 메니스커스 접착 프로세스를 이용하여 다수의 마이크로-구조물들(250)을 픽업하고, 타겟 기판(도 4, 450)으로 이동하고, 전술된 유체 사출 프로세스를 이용하여 마이크로-구조물들(250)을 배치할 수 있다. 마이크로-구조물 이송 시스템(100)의 어레이(501)를 이용하여 픽업되어 배치될 수 있는 방대한 수의 마이크로-구조물들(250)에 의해, 4백만개 내지 24백만개의 마이크로-구조물들(250)을 배치하는데 걸리는 시간이 비례적으로 단축된다.
원하는 기능을 달성하기 위해, 마이크로-구조물 이송 시스템(100)은 다양한 하드웨어 컴포넌트를 포함한다. 이들 하드웨어 컴포넌트들 중에는, 다수의 프린터 제어기들(503), 및 다수의 데이터 저장 디바이스들(504)이 있을 수 있다.
데이터 저장 디바이스(504)는, 프린터 제어기(503) 또는 다른 처리 디바이스에 의해 실행되는 실행가능한 프로그램 코드 등의 데이터를 저장할 수 있다. 논의될 바와 같이, 데이터 저장 디바이스(504)는, 구체적으로, 프린터 제어기(503)가 적어도 여기서 설명된 기능을 구현하기 위해 실행하는 다수의 애플리케이션들을 나타내는 컴퓨터 코드를 저장한다. 데이터 저장 디바이스(504)는, 휘발성 및 비휘발성 메모리를 포함한, 다양한 유형의 메모리 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 예의 데이터 저장 디바이스(504)는, RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 및 HDD(Hard Disk Drive) 메모리를 포함한다. 많은 다른 유형의 메모리가 역시 이용될 수 있고, 본 명세서는, 본 명세서에서 설명되는 원리의 특정한 응용에 적합할 수 있는 데이터 저장 디바이스(504)에서 많은 다양한 유형(들)의 메모리의 이용을 고려한다. 소정의 예에서, 데이터 저장 디바이스(504) 내의 상이한 유형들의 메모리가 상이한 데이터 저장 요구들을 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 소정 예에서 프린터 제어기(503)는 ROM(Read Only Memory)으로부터 부팅하고, HDD(Hard Disk Drive) 메모리에서 비휘발성 저장을 유지하며, RAM(Random Access Memory)에 저장된 프로그램 코드를 실행할 수 있다.
데이터 저장 디바이스(504)는, 특히, 컴퓨터 판독가능한 매체, 컴퓨터 판독가능한 저장 매체, 또는 비일시적 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 데이터 저장 디바이스(504)는, 전자적, 자기적, 광학적, 전자기적, 적외선 또는 반도체 시스템, 장치, 또는 디바이스, 또는 이들의 임의의 적절한 조합일 수 있지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다. 컴퓨터 판독가능한 저장 매체의 더 구체적인 예는, 예를 들어, 다음을 포함할 수 있다 : 다수의 와이어들을 갖는 전기적 접속, 휴대형 컴퓨터 디스켓, 하드 디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 소거가능하고 프로그램가능한 판독 전용 메모리(EPROM 또는 플래시 메모리), 휴대형 콤팩트 디스크 판독 전용 메모리(CD-ROM), 광학 저장 디바이스, 자기 저장 디바이스, 또는 이들의 임의의 적절한 조합. 본 문서의 정황에서, 컴퓨터 판독가능한 저장 매체는, 명령어 실행 시스템, 장치, 또는 디바이스에 의해 이용되거나 이와 연계하여 이용되는 컴퓨터 이용가능한 프로그램 코드를 포함하거나 저장할 수 있는 임의의 유형 매체(tangible medium)일 수 있다. 또 다른 예에서, 컴퓨터 판독가능한 저장 매체는, 명령어 실행 시스템, 장치, 또는 디바이스에 의해 이용되거나 이와 연계하여 이용되는 프로그램을 포함하거나 저장할 수 있는 임의의 비일시적 매체(non-transitory medium)일 수 있다.
프린터 제어기(503)는, 데이터 저장 디바이스(504)로부터 실행가능한 코드를 회수하고 실행가능한 코드를 실행하는 하드웨어 아키텍처를 포함할 수 있다. 실행가능한 코드는, 프린터 제어기(503)에 의해 실행될 때, 프린터 제어기(503)로 하여금, 외부 컴퓨팅 디바이스(507)로부터 적어도 마이크로-구조물 데이터(506)를 획득하는 기능을 구현하게 할 수 있다. 마이크로-구조물 데이터(506)는, 웨이퍼(252) 상의 다수의 마이크로-구조물들(250)의 위치, 배열, 및 작동성을 정의할 수 있다. 마이크로-구조물 데이터(506)는 또한, 마이크로-구조물 데이터(506)가 마이크로-구조물들(250)의 공간 내의 주소 또는 물리적 위치를 정의 또는 계획하고, 작동불능 마이크로-구조물들(250) 및 그 위치를 식별하기 때문에, 웨이퍼 맵 정보라고 지칭될 수 있다. 웨이퍼 맵 정보는 또한, 웨이퍼 상의 개개의 마이크로-구조물들(250)의 작동성을 검출하는 웨이퍼 테스팅에 기초하여 어떤 마이크로-구조물들(250)이 작동가능하거나 작동불능인지에 관한 기록된 정보를 포함한다.
또한, 한 예에서, 외부 컴퓨팅 디바이스(507)는 전기적 웨이퍼 개시(electrical wafer starting; EWS) 또는 웨이퍼 테스팅 프로세스와 연관된 컴퓨팅 디바이스일 수 있다. EWS 테스팅은 마이크로-구조물들(250) 등의 반도체 디바이스의 제작 동안에 수행되는 프로세스이다. EWS 테스팅 동안, 및 웨이퍼가 다이 준비작업(die preparation)에 보내지기 전에, 웨이퍼 상에 존재하는 다수의 개개의 마이크로-구조물들(250)이 다수의 테스트 패턴들을 적용함으로써 기능적 결함에 대해 테스트된다. 웨이퍼 테스팅은 웨이퍼 프로버(wafer prober)라 불리는 테스트 장비에 의해 수행된다. 따라서, 작동불능 또는 결함있는 마이크로-구조물들(250)은 웨이퍼(도 2, 252) 상의 마이크로-구조물들(250)의 어레이 내에서 식별되고 어드레싱될 수 있다.
실행가능한 코드는 또한, 프린터 제어기(503)에 의해 실행될 때, 프린터 제어기(503)로 하여금, 마이크로-구조물 데이터(506)를 데이터 저장 디바이스(504)에 저장되는 노즐 제어 데이터(505)로 변환하게 할 수 있다. 노즐 제어 데이터(505)는, 웨이퍼(252) 상의 마이크로-구조물들(250)의 어레이 내의 각각의 마이크로-구조물(250)의 식별, 웨이퍼(252) 상의 마이크로-구조물들(250)의 어레이 내의 그들의 주소에 의해 정의되는 공간에서의 그들의 물리적 위치, 및 각각의 마이크로-구조물들(250)의 작동성을 정의하는 데이터를 포함할 수 있다.
웨이퍼(252) 상의 마이크로-구조물들(250)의 식별 및 주소에 관한 데이터에 의해, 프린터 제어기(503)는, 프린트헤드 어레이(501)에게, 웨이퍼(252) 상의 마이크로-구조물들(250)로 이동하고, 노즐(도 1 내지 도 4, 103)을 웨이퍼(252) 상의 마이크로-구조물들(250)과 정렬시키고, 웨이퍼(도 2, 252)의 표면으로부터 다수의 마이크로-구조물들(250)을 픽업하도록 지시할 수 있다.
한 예에서, 프린트헤드(101) 상의 개개의 노즐(103)들 사이의 간격은, 웨이퍼(도 2, 252) 상에 배열된 마이크로-구조물들(250)들 사이의 거리와 일치하지 않을 수 있다. 이 예에서, 프린터 제어기(503)는, 노즐 아래에 있는 다수의 마이크로-구조물들(250)을 픽업하고, 후속 픽업 프로세스에서, 이미 픽업된 마이크로-구조물들(250)과 이웃하는 마이크로-구조물들(250)을 픽업하고, 웨이퍼(도 2, 252)로부터 마이크로-구조물들(250)을 픽업하는 패턴으로서 노즐(103)의 배열을 이용하여 픽업하기 위한 마이크로-구조물들(250)을 선택할 수 있다.
실행가능한 코드는 또한, 프린터 제어기(503)에 의해 실행될 때, 마이크로-구조물들(250)이 배치될 공간 내의 주소를 정의하는 마이크로-구조물 이송 시스템(100)에 전송된 주소 정보에 기초하여 프린터 제어기(503)가 마이크로-구조물들(250)을 타겟 기판(도 4, 450) 상에 배치하게 한다. 마이크로-구조물들(250)이 배치될 공간 내의 주소는 노즐 제어 데이터(505)의 일부로서 저장되고 전술된 유체 사출 프로세스 동안 프린터 제어기(503)에 의해 이용될 수 있다.
또한, 실행가능한 코드는 또한, 프린터 제어기(503)에 의해 실행될 때, 프린터 제어기(503)로 하여금 작동불능 마이크로-구조물들(250)을 관리하게 할 수 있다. 전술된 바와 같이, 웨이퍼(252) 상의 다수의 마이크로-구조물들(250)은 EWS 테스팅 프로세스에 의해 정의된 바와 같이 작동불능으로서 식별될 수 있다. 작동가능한 마이크로-구조물들(250)은 마이크로-구조물 데이터(506)에서 식별되고 프린터 제어기(503)에 의해 노즐 제어 데이터(505)로 변환될 수 있다. 이 정보를 이용하여, 프린터 제어기(503)는 프린트헤드 어레이(501)의 프린트헤드(101)에게 작동불능 마이크로-구조물들(250)을 픽업하지 않거나 작동불능 마이크로-구조물들(250)을 픽업하여 처분할 것을 지시할 수 있다. 따라서, 한 예에서, 프린터 제어기(503)는, 프린트헤드 어레이(501)의 프린트헤드(101)에게 웨이퍼(252) 상에 배치된 작동불능 마이크로-구조물들(250) 위에 있을 수 있는 노즐(103)을 활성화하지 않도록 지시할 수 있다. 이 예에서, 작동불능 마이크로-구조물들(250)은 단순히 웨이퍼(252) 상에 남아있다. 또 다른 예에서, 프린터 제어기(503)는 프린트헤드 어레이(501)의 프린트헤드(101)에게 처분 영역으로 이동하고 작동불능 마이크로-구조물들(250)을 처분 영역에 배치하도록 지시할 수 있다. 작동불능 마이크로-구조물들(250)의 처분은, 타겟 기판(도 4, 450) 상의 작동가능 마이크로-구조물들(250)의 배치 전 또는 후에 발생할 수 있다.
따라서, 프린터 제어기(503)에 의해 실행될 때, 실행가능한 코드는 프린터 제어기(503)로 하여금 적어도 본 명세서에서 설명된 예들에 따라 제공되는 기능을 구현하게 한다. 코드를 실행하는 과정 동안에, 프린터 제어기(503)는 다수의 다른 하드웨어 유닛들로부터 입력을 수신하고 출력을 제공할 수 있다.
마이크로-구조물 데이터(506) 및 노즐 제어 데이터(505)와 연관된 어드레싱가능한 데이터를 설명하였지만, 한 예에서, 웨이퍼(도 2, 252) 상의 마이크로-구조물들(250)의 간격은, 예를 들어, 타겟 기판(도 4, 450) 상에 배치될 때 마이크로-구조물들(250)들 사이의 간격보다 약 5 배(5X) 더 조밀할 수 있다. 따라서, 마이크로-구조물 이송 시스템(100)은, 타겟 기판(450) 상에 마이크로-구조물들(250)을 배치하기 위하여 마이크로-구조물들(250)이 마이크로-구조물 데이터(506) 및 노즐 제어 데이터(505)에 기초하여 픽업되고 배치될 공간에서 주소를 정의하기 위해 프린터 제어기(503)를 이용할 수 있다. 타겟 기판(450) 상에 마이크로-구조물들(250)을 배치하는 주소에 대한 명령어는, 마이크로-구조물 이송 시스템(100)의 사용자로부터 또는 마이크로-구조물들(250)의 배치를 위한 주소를 정의하는 또 다른 컴퓨팅 디바이스로부터 수신될 수 있다. 이러한 방식으로, 마이크로-구조물 이송 시스템(100)은 어드레싱가능한 위치에서의 배치를 제공한다.
한 예에서, 프린트헤드(101) 내의 각각의 노즐(103) 및 그들 각각의 작동기(202)는 선택적으로 발사될 수 있다. 이 예에서, 프린트헤드(101) 내의 임의의 작동기(202)는 프린트헤드(101) 내의 다른 작동기(202)의 발사와는 관계없이 발사될 수 있다. 작동기(202)의 선택적 발사는, 작동불능 또는 결함있는 마이크로-구조물들(250)을 처분 영역 내에 배치하는 능력을 허용한다. 선택적 발사는 또한, 노즐 제어 데이터(505)에 의해 정의되는 바와 같이 작동가능 마이크로-구조물들(250)을 타겟 기판(도 4, 450) 상에 배치하는 프린트헤드(101)의 능력을 제공한다. 프린트헤드(101) 내의 작동기(202)의 선택적 발사가 없다면, 모든 마이크로-구조물들(250)은 한번에 배치될 수 있으며, 이것은 타겟 기판(도 4의 450) 상에 놓인 전기 접속부와 정렬되지 않거나 타겟 기판(도 4, 450) 상의 마이크로-구조물들(250)의 원하는 밀도 또는 어드레싱을 따르지 않을 수 있다.
한 예에서, 마이크로-구조물 이송 시스템(100)은, 타겟 기판(도 4 , 450)에 대해 원하는 또는 지시된 픽셀 피치에 기초하여 타겟 기판(도 4, 450) 상에 마이크로-구조물들(250)을 배치할 수 있다. 이 예에서, 타겟 기판(450)은 전술된 UHD 디스플레이 디바이스 등의 디스플레이 디바이스이다. 픽셀 피치는 디스플레이 디바이스 내의 픽셀들 또는 픽셀 요소들 사이의 물리적 거리이며, 디스플레이 디바이스의 활성 면적을 픽셀 수로 나눈 값으로서 정의될 수 있다. 적색, 녹색, 청색(RGB) 컬러 디스플레이 디바이스의 예에서, 픽셀 피치의 도출된 단위는 컬러의 트리어드(triad)의 크기 + 트리어드들 사이의 거리의 측정치이다. 도 5를 다시 참조하면, 실행가능한 코드는 또한, 프린터 제어기(503)에 의해 실행될 때, 프린터 제어기(503)로 하여금 압력 제어 디바이스(102)를 제어하게 할 수 있다. 전술된 바와 같이, 압력 제어 디바이스(102)는 각각의 노즐(103)에서 개개의 메니스커스(도 2 및 도 3, 201)를 형성하는데 이용된다. 따라서, 프린터 제어기(503)는 다수의 마이크로-구조물들(250)이 웨이퍼(도 2, 252)에서 픽업될 것으로 결정할 때, 프린터 제어기(503)는 압력 제어 디바이스(102)에게 유체(215)에 적절한 압력을 가하여 메니스커스(도 2 및 도 3, 201)를 형성하도록 지시한다.
또한, 한 예에서, 프린트헤드(101)의 챔버(212) 내의 압력 제어 디바이스(102)와 작동기(202)의 조합이 메니스커스(201)를 형성하는데 이용될 수 있다. 이 예에서, 프린터 제어기(503)는 마이크로-구조물들(250)을 픽업하는 동안 작동기(202)를 제어하여 메니스커스(201)를 형성하는데 있어서 압력 제어 디바이스(102)를 보조한다. 한 예에서, 프린터 제어기(503)는, 작동기가 마이크로-구조물들(250)을 타겟 기판(도 4, 450) 상에 배치하는 동안 작동기(202)의 발사 동안에 수신하는, 예를 들어, 35 볼트, 1.5 내지 3.0 μs 펄스와 비교하여, 작동기(202)에 약 20 볼트, 1.0 마이크로초(μs) 펄스를 공급하도록 프린트헤드에 지시할 수 있다. 따라서, 프린터 제어기(503)는 각각의 노즐(103)에서 메니스커스(201)의 형성을 보조하기 위해 작동기(202)를 부분적으로 작동시키도록 프린트헤드에 지시할 수 있다. 다른 예에서, 프린터 제어기(503)는, 프린트헤드(101)의 챔버(212) 내의 압력 제어 디바이스(102)와 작동기(202)의 조합의 이용 동안에 메니스커스(201)를 형성하기 위하여, 작동기(202)의 발사 주파수, 작동기(202)에 공급되는 전압, 작동기(202)에 공급되는 전류, 발사 펄스 길이, 작동기(202)의 발사의 다른 양태들, 또는 이들의 조합들을 조정하도록 프린트헤드에게 지시할 수 있다.
역시 또 다른 예에서, 프린트헤드(101)의 챔버(212) 내의 작동기(202)는 마이크로-구조물 디바이스(250)의 선택적 픽업을 제공하기 위해 메니스커스(201)를 형성하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 다수의 작동기들(202)은 어드레싱가능한 방식으로 활성화되어 어드레싱된 이들 노즐들을 선택해 메니스커스(201)를 형성할 수 있다. 이 예에서, 프린터 제어기(503)는, 작동기가 마이크로-구조물들(250)을 타겟 기판(도 4, 450) 상에 배치하는 동안 작동기(202)의 발사 동안에 수신하는, 예를 들어, 35 볼트, 1.5 내지 3.0 μs 펄스와 비교하여, 마이크로-구조물들(250)의 픽업 동안에 작동기(202)를 제어하여 작동기(202)에 약 20 볼트, 1.0 마이크로초(μs) 펄스를 공급할 수 있다. 따라서, 프린터 제어기(503)는 각각의 노즐(103)에서 메니스커스(201)의 형성을 보조하기 위해 작동기(202)를 부분적으로 작동시키도록 프린트헤드에 지시할 수 있다. 다른 예에서, 프린터 제어기(503)는, 프린트헤드(101)의 챔버(212) 내의 압력 제어 디바이스(102)와 작동기(202)의 조합의 이용 동안에 메니스커스(201)를 형성하기 위하여, 작동기(202)의 발사 주파수, 작동기(202)에 공급되는 전압, 작동기(202)에 공급되는 전류, 발사 펄스 길이, 작동기(202)의 발사의 다른 양태들, 또는 이들의 조합들을 조정하도록 프린트헤드에게 지시할 수 있다. 작동기(202)의 이용을 통한 어드레싱가능한 메니스커스(201) 형성의 이 예는, 작동가능한 마이크로-구조물 디바이스(250)가 선택적으로 픽업되어, 작동불능 마이크로-구조물 디바이스(250)를 웨이퍼 상에 남겨두는 상황에서 이용될 수 있다.
도 6은 본 명세서에서 설명된 원리의 한 예에 따른 마이크로-구조물들(250)을 이송하는 방법을 도시하는 플로차트이다. 도 6의 방법은, 프린트헤드(101)에 정의된 다수의 노즐들(103)로부터 돌출하는 유체(215)의 메니스커스(201)를 형성하기 위해, 프린트헤드(101)의 압력 제어 디바이스(102)를 이용하여, 프린트헤드(101)에 정의된 다수의 유체 채널들(217) 내의 유체(215)의 압력을 제어하는 단계(블록 601)를 포함할 수 있다. 다수의 마이크로-구조물들(250)은, 유체(215)와 마이크로-구조물(250) 사이의 접착력들을 이용하여 메니스커스(201)를 통해 웨이퍼(252)로부터 픽업될 수 있다(블록 602).
도 7은 본 명세서에서 설명된 원리의 또 다른 예에 따른 마이크로-구조물들(250)을 이송하는 방법을 도시하는 플로차트이다. 도 7의 방법은, 각각의 마이크로-구조물들(250)의 작동성을 정의하는 웨이퍼 맵 정보(506)를 생성하기 위해 웨이퍼(252)에서 마이크로-구조물들(250)을 테스팅하는 단계(블록 701)를 포함할 수 있다. 이 정보는, 작동불능 마이크로-구조물들(250)을 어떤 방식으로 처분하는데 이용될 수 있다.
이 방법은 또한, 프린트헤드(101)에 정의된 다수의 노즐들(103)로부터 돌출하는 유체(215)의 메니스커스(201)를 형성하기 위해, 프린트헤드(101)의 압력 제어 디바이스(102)를 이용하여, 프린트헤드(101)에 정의된 다수의 유체 채널들(217) 내의 유체(215)의 압력을 제어하는 단계(블록 702)를 포함할 수 있다. 다수의 마이크로-구조물들(250)은, 유체(215)와 마이크로-구조물(250) 사이의 접착력들을 이용하여 메니스커스(201)를 통해 웨이퍼(252)로부터 픽업될 수 있다(블록 703).
노즐 제어 데이터(505)에 기초하여, 프린터 제어기(503)는 타겟 기판(450) 상에 마이크로-구조물들(250)을 배치하도록 다수의 작동기들(202)을 작동시킬 수 있다(블록 704). 또한, 웨이퍼 맵 정보(506)에 기초하여, 프린터 제어기(503)는 프린트헤드(101)로 하여금 다수의 작동기들(202)을 작동시켜 마이크로-구조물들을 처분 영역에 배치할 수 있다(블록 705). 전술된 바와 같이, 타겟 기판(450) 상의 작동가능 마이크로-구조물들(250)의 배치는, 작동불능 마이크로-구조물들(250)을 처분 영역에 배치하기 전 또는 후에 수행될 수 있다. 또한, 작동불능 마이크로-구조물들(250)을 처분 영역에 배치하는 것은, 작동불능 마이크로-구조물들(250)을 단순히 웨이퍼(252) 상에 남겨 두는 것을 포함할 수 있다. 본 시스템 및 방법의 양태들이, 본 명세서에서 설명된 원리의 예에 따른 방법, 장치(시스템) 및 컴퓨터 프로그램 제품의 플로차트 예시 및/또는 블록도를 참조하여 여기서 설명되었다. 플로차트 예시 및 블록도들의 각각의 블록, 및 플로차트 및 블록도들 내의 블록들의 조합들은, 컴퓨터 이용가능한 프로그램 코드에 의해 구현될 수 있다. 컴퓨터 이용가능한 프로그램 코드는, 범용 컴퓨터, 특별 목적 컴퓨터, 또는 기타의 프로그램가능한 데이터 처리 장치의 프로세서에 제공되어, 컴퓨터 이용가능한 프로그램 코드가, 예를 들어 마이크로-구조물 이송 시스템(100)의 프린터 제어기(503) 또는 기타의 프로그램가능한 데이터 처리 장치를 통해 실행될 때, 플로차트 및/또는 블록도 블록 또는 블록들에 명시된 기능 또는 동작을 구현하게 하는 머신을 생성한다. 한 예에서, 컴퓨터 이용가능한 프로그램 코드는, 컴퓨터 판독가능한 저장 매체 내에 구현될 수 있다; 컴퓨터 판독가능한 저장 매체는 컴퓨터 프로그램 제품의 일부이다. 한 예에서, 컴퓨터 판독가능한 저장 매체는 비일시적인 컴퓨터 판독가능한 매체이다.
명세서 및 도면은, 마이크로-구조물 이송 시스템이 프린트헤드 및 프린트헤드와 결합된 유체의 압력을 제어하는 압력 제어 디바이스를 포함할 수 있다는 것을 설명한다. 압력 제어 디바이스는, 다수의 마이크로-구조물들을 픽업하기 위해 프린트헤드 내에 정의된 다수의 노즐들에서 유체의 메니스커스를 형성한다. 마이크로-구조물들을 이송하기 위한 프린트헤드는, 다수의 유체 챔버들, 유체가 챔버들을 빠져 나갈 수 있는 오리피스 판에 정의된 다수의 노즐들, 및 챔버들 각각 내의 유체의 압력을 제어하는 압력 제어 디바이스를 포함한다. 압력 제어 디바이스는, 다수의 마이크로-구조물들을 픽업하기 위해 프린트헤드 내에 정의된 다수의 노즐들에서 유체의 메니스커스를 형성한다.
마이크로-구조물 이송 시스템은, 시간 소모적이고 비용이 많이 드는 어떠한 배치후 프로세스없이, 매우 작은 허용오차에서 μLED 등의 매우 작고 다루기 어려운 마이크로-구조물들의 운반을 제공한다. 또한, 마이크로-구조물 이송 시스템은, 예를 들어 μLED를 포함하는 고해상도 디스플레이 디바이스 등의, 마이크로-구조물들을 포함하는 디바이스를 형성하기 위한 높은 처리량, 저렴한 프로세스를 제공한다.
선행하는 설명은, 설명된 원리의 예를 도시하고 설명하기 위해서 제공되었다. 이 설명은, 철저히 남김없이 드러내거나 이들 원리를 개시된 형태 정확히 그대로만으로 제한하기 위한 것이 아니다. 전술된 교시에 비추어 많은 수정과 변형이 가능하다.

Claims (15)

  1. 마이크로-구조물 이송 시스템으로서,
    프린트헤드;
    상기 프린트헤드와 결합된 유체의 압력을 제어하는 압력 제어 디바이스 - 상기 압력 제어 디바이스는, 다수의 마이크로-구조물들을 픽업하기 위해 상기 프린트헤드 내에 정의된 다수의 노즐들에서 유체의 메니스커스(meniscus)를 형성함 -; 및
    마이크로-구조물들 각각의 작동성을 정의하는 웨이퍼 맵 정보를 생성하기 위해 웨이퍼에서 상기 마이크로-구조물들을 테스트하는 테스팅 디바이스를 포함하고,
    상기 마이크로-구조물 이송 시스템은, 상기 웨이퍼 맵 정보에 기초하여,
    상기 프린트헤드의 다수의 작동기들을 작동시켜 기능성 마이크로-구조물들을 타겟 기판 상에 배치하고;
    상기 작동기들을 작동시켜 작동불능 마이크로-구조물들을 처분 영역에 배치하는, 마이크로-구조물 이송 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프린트헤드는, 상기 노즐들을 통해 상기 유체를 사출함으로써 상기 마이크로-구조물들을 타겟 기판 상에 배치하는 다수의 유체 사출 요소들을 더 포함하는, 마이크로-구조물 이송 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 압력 제어 디바이스는, 상기 메니스커스를 형성하기 위해, 다수의 펌프들, 다수의 저항성 요소들, 또는 이들의 조합들을 포함하는, 마이크로-구조물 이송 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 프린트헤드의 작동기들 각각은, 상기 웨이퍼 맵 정보에 기초하여 개개의 저항성 요소들을 활성화하기 위해 개별적으로 어드레싱가능한, 마이크로-구조물 이송 시스템.
  6. 제2항에 있어서, 상기 마이크로-구조물 이송 시스템은 상기 타겟 기판 상의 상기 마이크로-구조물들의 위치를 정의하는 픽셀 피치에 기초하여 상기 타겟 기판 상에 상기 마이크로-구조물들을 배치하는, 마이크로-구조물 이송 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 프린트헤드를 적어도 2개의 좌표 방향으로 이동시키는 캐리지(carriage)를 더 포함하는 마이크로-구조물 이송 시스템.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 마이크로-구조물들을 이송하는 방법으로서,
    프린트헤드의 압력 제어 디바이스를 이용하여, 상기 프린트헤드에 정의된 다수의 노즐들로부터 돌출하는 유체의 메니스커스를 형성하기 위해 상기 프린트헤드에 정의된 다수의 유체 채널들 내의 상기 유체의 압력을 제어하는 단계; 및
    상기 유체와 상기 마이크로-구조물 사이의 접착력들을 이용하여 상기 메니스커스를 통해 웨이퍼로부터 다수의 마이크로-구조물들을 픽업하는 단계
    를 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 마이크로-구조물들을 타겟 기판 상에 배치하기 위해 상기 프린트헤드의 다수의 작동기들을 작동시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 프린트헤드를 이용하여, 결함있는 마이크로-구조물들을 처분하는 단계를 더 포함하는 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 압력 제어 디바이스는, 상기 메니스커스를 형성하기 위해, 다수의 펌프들, 작동기들, 또는 이들의 조합들을 이용하는, 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 마이크로-구조물들 각각의 작동성을 정의하는 웨이퍼 맵 정보를 생성하기 위해 상기 웨이퍼에서 상기 마이크로-구조물들을 테스팅하는 단계; 및
    상기 웨이퍼 맵 정보에 기초하여, 상기 마이크로-구조물들을 처분 영역에 배치하도록 상기 프린트헤드의 다수의 작동기들을 작동시키는 단계
    를 더 포함하는 방법.
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