KR102402189B1 - Transfer unit for micro device - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛은 마이크로 디바이스들을 픽업(Pick-up)하는 복수의 픽업 헤드들, 상기 복수의 픽업 헤드들을 지지하는 헤드 홀더 및 상기 헤드 홀더를 지지하는 기판을 포함하고, 상기 헤드 홀더는 상기 복수의 픽업 헤드들과 상기 기판 사이에 배치되고, 상기 복수의 픽업 헤드의 움직임에 의해 그 형상이 변형되어 상기 복수의 픽업 헤드들에게 자유도를 제공하는 것을 특징으로 한다.A pickup head unit of a micro device according to an embodiment of the present invention comprises a plurality of pickup heads for picking up micro devices, a head holder for supporting the plurality of pickup heads, and a substrate for supporting the head holder. wherein the head holder is disposed between the plurality of pickup heads and the substrate, and its shape is deformed by movement of the plurality of pickup heads to provide degrees of freedom to the plurality of pickup heads .

Description

마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛{Transfer unit for micro device}Pickup head unit of micro device {Transfer unit for micro device}

본 발명의 일 실시예는 마이크로 디바이스 전사 유닛에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 더 상세하게는, 본 발명의 실시예들은 공여 기판으로부터 마이크로 디바이스를 이송하기 위한 전사 유닛에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to a micro device transfer unit, and more particularly, more particularly, embodiments of the present invention relate to a transfer unit for transferring a micro device from a donor substrate.

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.Integration and packaging issues are one of the major obstacles to the commercialization of microdevices such as radio frequency (RF) microelectromechanical systems (MEMS) microswitches, light emitting diode (LED) display systems, and MEMS or quartz-based oscillators. .

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.Traditional techniques for transferring devices include transfer from transfer wafer to receiving wafer by wafer bonding. One such implementation is “direct printing,” which involves one step of bonding an array of devices from a transfer wafer to a receiving wafer, after which the transfer wafer is separated. Another embodiment of this is "transfer printing", which involves two steps of bonding/debonding. In transfer printing, a transfer wafer picks up an array of devices from a donor wafer, and then bonds the array of devices to a receiver wafer, after which the transfer wafer can be separated.

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. Some printing process variants have been developed in which devices can be selectively bonded and debonded during the transfer process. In both traditional and variant forms of direct printing and transfer printing techniques, the transfer wafer is debonded from the device after bonding the device to the receiving wafer. Furthermore, an entire transfer wafer with an array of devices is involved in the transfer process.

이러한 이송 공정의 표시장치는 이송 웨이퍼와 수용 웨이퍼 사이 및 이송 웨이퍼와 공여 웨이퍼 사이의 수평 및 정렬(alignment)을 위해 다축으로 회전 및 이동되는 엑츄에이터 등을 사용하여 수평을 맞추었다. 그러나, 이러한 다축 회전 및 이송되는 엑츄에이터는 다양한 센서(영상, 거리 등을 인식하는 센서)의 입력 값을 기준으로 하는 데, 이러한 입력 값이 부정확한 문제점과, 정확한 수평을 맞출 수 없는 문제점이 존재한다.The display device of the transfer process is leveled using an actuator that rotates and moves in multiple axes for horizontal and alignment between the transfer wafer and the receiving wafer and between the transfer wafer and the donor wafer. However, these multi-axis rotation and transport actuators are based on input values of various sensors (sensors that recognize images, distances, etc.), and there is a problem in that these input values are inaccurate, and there is a problem in that it cannot be accurately leveled. .

또한, 이송 웨이퍼와 수용 웨이퍼 사이에는 수평되게 정렬되지만, 국소적으로 경사가 존재하거나, 국소적으로 높이차가 있는 경우, 마이크로 디바이스의 픽업에 어려움이 존재한다.
In addition, although horizontally aligned between the transfer wafer and the receiving wafer, there is a difficulty in picking up the microdevice if there is a local inclination or a local height difference.

본 발명의 실시예는 간단한 구조로 각각의 픽업 헤드에 자유로를 부가하여 셀프 레벨링(self-leveling)이 가능한 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛을 제공한다.An embodiment of the present invention provides a pickup head unit of a micro device capable of self-leveling by adding a free path to each pickup head with a simple structure.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛은 마이크로 디바이스들을 픽업(Pick-up)하는 복수의 픽업 헤드들, 상기 복수의 픽업 헤드들을 지지하는 헤드 홀더 및 상기 헤드 홀더를 지지하는 기판을 포함하고, 상기 헤드 홀더는 상기 복수의 픽업 헤드들과 상기 기판 사이에 배치되고, 상기 복수의 픽업 헤드의 움직임에 의해 그 형상이 변형되어 상기 복수의 픽업 헤드들에게 자유도를 제공하는 것을 특징으로 한다.
A pickup head unit of a micro device according to an embodiment of the present invention for solving the above problems includes a plurality of pickup heads for picking up micro devices, a head holder supporting the plurality of pickup heads, and the a substrate for supporting a head holder, wherein the head holder is disposed between the plurality of pickup heads and the substrate, and its shape is deformed by the movement of the plurality of pickup heads to give the plurality of pickup heads a degree of freedom It is characterized in that it provides.

실시예는 마이크로 디바이스들을 대면적을 가지는 수용 기판으로 정확하고 효율적으로 전사할 수 있는 이점이 존재한다.The embodiment has the advantage of being able to accurately and efficiently transfer micro devices to a receiving substrate having a large area.

또한, 실시예는 간단한 구조를 가져서 제조가 용이하고, 제조 비용이 절감되는 이점이 존재한다.In addition, since the embodiment has a simple structure, manufacturing is easy, and manufacturing cost is reduced.

또한, 실시예는 센서와 이송기구를 사용하지 않고, 공여 기판과 픽업 헤드들의 수평 및 단차를 정렬할 수 있다.In addition, the embodiment can align the horizontal and level differences between the donor substrate and the pickup heads without using a sensor and a transfer mechanism.

또한, 실시예는 다수의 픽업 헤드들에 개별적으로 큰 자유도를 제공하는 이점이 존재한다.
The embodiment also has the advantage of providing a large degree of freedom individually for multiple pick-up heads.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로 디바이스 전사장치를 도시한 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 제1실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛의 평면도,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛의 단면도,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛의 평면도,
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛의 개념도,
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛의 단면도,
도 7은 본 발명의 제5실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛의 단면도,
도 8은 본 발명의 제6실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛의 단면도,
도 9는 본 발명의 마이크로 디바이스의 전사장치가 작동되는 모습을 도시한 플로챠트,
도 10은 본 발명의 제7실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛의 단면도,
도 11은 본 발명의 제7실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛의 평면도,
도 12는 본 발명의 제8실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛의 단면도,
도 13은 본 발명의 제8실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛의 평면도,
도 14는 본 발명의 제9실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛의 평면도,
도 15는 본 발명의 마이크로 디바이스의 전사장치가 작동되는 모습을 도시한 플로챠트이다.1 is a cross-sectional view showing a micro device transfer apparatus according to a first embodiment of the present invention;
2 is a plan view of a pickup head unit of the micro device according to the first embodiment shown in FIG. 1;
3 is a cross-sectional view of a pickup head unit of a micro device according to a second embodiment of the present invention;
4 is a plan view of a pickup head unit of a micro device according to a second embodiment of the present invention;
5 is a conceptual diagram of a pickup head unit of a micro device according to a third embodiment of the present invention;
6 is a cross-sectional view of a pickup head unit of a micro device according to a fourth embodiment of the present invention;
7 is a cross-sectional view of a pickup head unit of a micro device according to a fifth embodiment of the present invention;
8 is a cross-sectional view of a pickup head unit of a micro device according to a sixth embodiment of the present invention;
9 is a flowchart showing a state in which the transfer apparatus of the micro device of the present invention is operated;
10 is a cross-sectional view of a pickup head unit of a micro device according to a seventh embodiment of the present invention;
11 is a plan view of a pickup head unit of a micro device according to a seventh embodiment of the present invention;
12 is a cross-sectional view of a pickup head unit of a micro device according to an eighth embodiment of the present invention;
13 is a plan view of a pickup head unit of a micro device according to an eighth embodiment of the present invention;
14 is a plan view of a pickup head unit of a micro device according to a ninth embodiment of the present invention;
15 is a flowchart illustrating an operation of the micro device transfer apparatus of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.Spatially relative terms "below", "beneath", "lower", "above", "upper", etc. It can be used to easily describe the correlation between an element or components and other elements or components. The spatially relative terms should be understood as terms including different orientations of the device during use or operation in addition to the orientation shown in the drawings. For example, when an element shown in the figures is turned over, an element described as "beneath" or "beneath" another element may be placed "above" the other element. Accordingly, the exemplary term “below” may include both directions below and above. The device may also be oriented in other orientations, and thus spatially relative terms may be interpreted according to orientation.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, "comprises" and/or "comprising" refers to the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements mentioned. or addition is not excluded.

도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다. In the drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description. In addition, the size and area of each component do not fully reflect the actual size or area.

또한, 실시예에서 표시장치의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 표시장치를 이루는 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.In addition, angles and directions mentioned in the process of describing the structure of the display device in the embodiment are based on those described in the drawings. In the description of the structure constituting the display device in the specification, if the reference point for the angle and the positional relationship are not clearly mentioned, reference is made to the related drawings.

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 적용 가능할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.Although some embodiments of the invention are specifically described with respect to micro LED devices, embodiments of the invention are not so limited and certain embodiments may also be used with other micro LED devices as well as other micro LED devices such as diodes, transistors, ICs and MEMS. It should be understood that it may be applicable to micro devices.

이하에서는 도면을 참조하여 실시예를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, an embodiment will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로 디바이스 전사장치를 도시한 단면도, 도 2는 도 1에 도시된 제1실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛의 평면도이다.1 is a cross-sectional view showing a micro device transfer apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of a pickup head unit of the micro device according to the first embodiment shown in FIG. 1 .

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로 디바이스 전사장치(1)는 마이크로 디바이스(60)의 픽업 헤드유닛(10)을 포함하여서, 마이크로 디바이스(60)의 픽업 헤드유닛(10)을 이용하여 마이크로 디바이스(60)(마이크로 LED)를 대량으로 픽업(Pick-up)하고 이송한다.1 and 2 , the micro device transfer apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention includes the pickup head unit 10 of the micro device 60 , and thus the pickup head of the micro device 60 . By using the unit 10, a large amount of the micro device 60 (micro LED) is picked up and transported.

또한, 제1실시예의 마이크로 디바이스 전사장치(1)는 마이크로 디바이스(60)의 픽업 헤드유닛(10)을 고정하고 이송하는 헤드 이송 유닛(20)과, 마이크로 디바이스(60)가 위치되는 공여 기판 또는 마이크로 디바이스(60)가 이송되는 대상인 수용 기판(70)이 안착되는 기판 홀더(40)를 포함한다.In addition, the micro device transfer apparatus 1 of the first embodiment includes a head transfer unit 20 for fixing and transferring the pickup head unit 10 of the micro device 60, a donor substrate on which the micro device 60 is located, or It includes a substrate holder 40 on which the receiving substrate 70 to which the micro device 60 is transferred is mounted.

명세서에서 상부 방향은 공간좌표계에서 X축 방향을 의미하고, 하부 방향은 공간좌표계에서 X축의 반대방향을 의미한다. 수평면은 Y-Z축 평면을 의미한다. 수직방향은 상부와 하부 방향을 포함하는 방향이다.In the specification, the upper direction means the X-axis direction in the spatial coordinate system, and the lower direction means the opposite direction to the X-axis direction in the spatial coordinate system. The horizontal plane means the Y-Z axis plane. The vertical direction is a direction including an upper direction and a lower direction.

기판 홀더(40)는 마이크로 디바이스(60)들을 지지하는 공여 기판(50) 또는 수용 기판(70)이 안착된다. 기판 홀더(40)는 마이크로 디바이스(60)의 분리와 결합을 위해 가열요소(미도시)를 더 포함할 수 있다.In the substrate holder 40 , the donor substrate 50 or the receiving substrate 70 supporting the micro devices 60 is mounted. The substrate holder 40 may further include a heating element (not shown) for separation and coupling of the micro device 60 .

기판 홀더(40)는 공여 기판(50) 또는 수용 기판(70)이 지지되는 장착면을 가지고, 이러한 일면은 평평하게 형성된다. 물론, 이러한 기판 홀더(40)는 2개가 설치되어서, 하나의 기판 홀더(40)는 공여 기판(50)을 지지하고, 다른 하나는 수용 기판(70)을 지지할 수도 있다.The substrate holder 40 has a mounting surface on which the donor substrate 50 or the receiving substrate 70 is supported, and one surface thereof is formed to be flat. Of course, two such substrate holders 40 may be installed, so that one substrate holder 40 supports the donor substrate 50 and the other supports the receiving substrate 70 .

기판 홀더(40)는 적어도 2개의 자유도를 갖는 구동기구(미도시)에 의해 Y-Z 평면 상에서 이동될 수 있다. 기판 홀더(40)는 수평면 상에서 이동되며, 마이크로 디바이스(60)의 픽업 헤드유닛(10)과 정렬(Align)된다.The substrate holder 40 may be moved on the Y-Z plane by a driving mechanism (not shown) having at least two degrees of freedom. The substrate holder 40 is moved on a horizontal plane, and is aligned with the pickup head unit 10 of the micro device 60 .

도 1에는 기판 홀더(40)에 공여 기판(50)이 지지되는 것을 도시하고 있다. 공여 기판(50) 상에는 마이크로 디바이스(60)의 픽업 헤드유닛(10) 의해 픽업되는 대상이 되는 다수의 마이크로 디바이스(60)가 위치된다.1 illustrates that the donor substrate 50 is supported on the substrate holder 40 . A plurality of micro devices 60 to be picked up by the pickup head unit 10 of the micro devices 60 are positioned on the donor substrate 50 .

헤드 이송 유닛(20)의 장착면(도 1에서 하부면)을 가지고, 장착면에는 마이크로 디바이스(60)의 픽업 헤드유닛(10)이 장착된다. 헤드 이송 유닛(20)의 장착면은 실직적으로 평평하게 형성된다. 헤드 이송 유닛(20)은 마이크로 디바이스(60)의 픽업 헤드유닛(10)을 이송한다.It has a mounting surface (a lower surface in FIG. 1) of the head transfer unit 20, and the pickup head unit 10 of the micro device 60 is mounted on the mounting surface. The mounting surface of the head transfer unit 20 is formed to be substantially flat. The head transfer unit 20 transfers the pickup head unit 10 of the micro device 60 .

구체적으로, 헤드 이송 유닛(20)은 마이크로 디바이스(60)의 픽업 헤드유닛(10)에 적어도 6개의 자유도를 갖는 구동기구(미도시)에 의해 이동될 수 있다. 더욱 구체적으로, 헤드 이송 유닛(20)은 X축, Y축 및 Z축 방향으로 왕복 운동되고, X축, Y축 및 Z축 방향을 축 방향으로 하여 회전운동 된다. 이러한 헤드 이송 유닛(20)의 자유도에 의해 마이크로 디바이스(60)의 픽업 헤드유닛(10)이 마이크로 디바이스(60) 상에 정확하게 배치 및 정렬된다.Specifically, the head transfer unit 20 may be moved by a driving mechanism (not shown) having at least six degrees of freedom in the pickup head unit 10 of the micro device 60 . More specifically, the head transfer unit 20 reciprocates in the X-axis, Y-axis and Z-axis directions, and rotates with the X-axis, Y-axis and Z-axis directions as axial directions. The pickup head unit 10 of the micro device 60 is precisely positioned and aligned on the micro device 60 by the degree of freedom of the head transfer unit 20 .

또한, 헤드 이송 유닛(20)과, 기판 홀더(40)는 다양한 센서에서 입력된 입력 갑을 기준으로 헤드 이송 유닛(20)과, 기판 홀더(40) 사이의 거리 및 헤드 이송 유닛(20)과, 기판 홀더(40)의 장착면 사이의 수평 들을 조정할 수 있다. 이러한 센서는 헤드 이송 유닛(20)과, 기판 홀더(40)의 조정을 돕는 제어 피드백을 제공한다.In addition, the head transfer unit 20 and the substrate holder 40 are the distance between the head transfer unit 20 and the substrate holder 40 and the head transfer unit 20 based on the input cap input from various sensors, The horizontals between the mounting surfaces of the substrate holder 40 can be adjusted. These sensors provide control feedback to assist in the adjustment of the head transfer unit 20 and the substrate holder 40 .

또한, 마이크로 디바이스(60)의 픽업 헤드유닛(10)에는 기판(110)과 공여 기판(50)을 고정하는 고정수단(미도시)가 구비될 수 있다. 예를 들면, 고정수단은 진공흡입기를 포함할 수 있다.
In addition, fixing means (not shown) for fixing the substrate 110 and the donor substrate 50 may be provided in the pickup head unit 10 of the micro device 60 . For example, the fixing means may include a vacuum sucker.

마이크로 디바이스(60)의 픽업 헤드유닛(10)은 기판 홀더(40)에 지지된 공여 기판(50) 상에 위치된 마이크로 디바이스(60)를 픽업하여서, 수용 기판(70) 상으로 이송한다.The pickup head unit 10 of the micro device 60 picks up the micro device 60 positioned on the donor substrate 50 supported by the substrate holder 40 , and transfers it onto the receiving substrate 70 .

예를 들면, 마이크로 디바이스(60)의 픽업 헤드유닛(10)은 마이크로 디바이스(60)들을 픽업(Pick-up)하는 복수의 픽업 헤드(130)들과, 복수의 픽업 헤드(130)들을 지지하는 헤드 홀더(120) 및 헤드 홀더(120)를 지지하는 기판(110)을 포함한다.For example, the pickup head unit 10 of the micro device 60 includes a plurality of pickup heads 130 for picking up the micro devices 60 , and a plurality of pickup heads 130 supporting the pickup heads 130 . It includes a head holder 120 and a substrate 110 supporting the head holder 120 .

기판(110)은 헤드 홀더(120)에 구조적 지지를 제공한다. 기판(110)은 지지력과 강성을 가지는 재질이 선택된다. 기판(110)은 실리콘, 세라믹, 폴리머와 같은 다양한 재료들로 형성될 수 있다. 구체적으로, 기판(110)은 헤드 홀더(120)와 이종 또는 동졸 재질로 이루어진다. 기판(110)은 헤드 홀더(120)의 경도 보다 큰 경도(hardness)를 가진다. 여기서, 어느 물체의 경도란 그 물체를 다른 물체로 눌렀을 때 그 물체의 변형에 대한 저항력의 크기로 정의된다. 바람직하게는 기판(110)은 딱딱한 재질로 이루어진다.The substrate 110 provides structural support to the head holder 120 . For the substrate 110 , a material having support and rigidity is selected. The substrate 110 may be formed of various materials such as silicon, ceramic, and polymer. Specifically, the substrate 110 is made of a material different from that of the head holder 120 or copper. The substrate 110 has a hardness greater than that of the head holder 120 . Here, the hardness of an object is defined as the magnitude of the resistance to deformation of the object when the object is pressed with another object. Preferably, the substrate 110 is made of a hard material.

기판(110)을 판 형상으로 일면에 헤드 홀더(120)가 지지되는 지지면(하면)을 가진다. 기판(110)의 지지면은 플랫(flat)하게 형성된다.The substrate 110 has a support surface (lower surface) on which the head holder 120 is supported on one surface in a plate shape. The support surface of the substrate 110 is formed to be flat.

복수의 픽업 헤드(130)들은 접착력에 의해 마이크로 디바이스(60)들을 픽업(Pick-up)한다. 복수의 픽업 헤드(130)들은 마이크로 디바이스(60)가 접착되는 접착면(131)을 가진다. 복숙의 픽업 헤드(130)들은 공여 기판(50)에서 마이크로 디바이스(60)를 픽업하기 위해 마이크로 디바이스(60)와 접착력을 가질 수 있다.The plurality of pickup heads 130 pick up the micro devices 60 by adhesive force. The plurality of pickup heads 130 have an adhesive surface 131 to which the micro device 60 is adhered. The multiple pickup heads 130 may have an adhesive force with the micro device 60 to pick up the micro device 60 from the donor substrate 50 .

예를 들면, 복수의 픽업 헤드(130)들의 접착면(131)에는 접착력을 가지는 본딩물질이 도포될 수 있다. 이러한 도포물질은 외부에 열이 가해져서 그 접착력이 해제된다.For example, a bonding material having an adhesive force may be applied to the adhesive surfaces 131 of the plurality of pickup heads 130 . The adhesive force of these coating materials is released when heat is applied to the outside.

다른 예를 들면, 도 1에서 도시하는 바와 같이, 복수의 픽업 헤드(130)들은 정전기에 의해 마이크로 디바이스(60)와 접착될 수 있다. 따라서, 실시예의 마이크로 디바이스 전사장치(1)는 정전기 전압원을 더 포함할 수 있다. 정전기 전압원이 온/오프되면서 픽업 헤드(130)와 마이크로 디바이스(60) 간의 접착이 유지 또는 해제된다.For another example, as shown in FIG. 1 , the plurality of pickup heads 130 may be adhered to the micro device 60 by static electricity. Accordingly, the micro device transfer apparatus 1 of the embodiment may further include an electrostatic voltage source. As the electrostatic voltage source is turned on/off, the adhesion between the pickup head 130 and the micro device 60 is maintained or released.

복수의 픽업 헤드(130)들은 수평면 상에서 일정한 피치(Pitch)가지고 배열된다. 구체적으로, 복수의 픽업 헤드(130)들의 피치는 복수의 마이크로 디바이스(60) 피치와 대응된다. 즉, 복수의 픽업 헤드(130)들의 피치는 복수의 마이크로 디바이스(60) 피치와 일치되거나, 정수배로 구성된다. 더욱 구체적으로, 복수의 픽업 헤드(130)들은 수평면 사에서 다수의 열과 오를 가지며 배치될 수 있다.The plurality of pickup heads 130 are arranged with a constant pitch on a horizontal plane. Specifically, the pitch of the plurality of pickup heads 130 corresponds to the pitch of the plurality of micro devices 60 . That is, the pitch of the plurality of pickup heads 130 matches the pitch of the plurality of microdevices 60 or is configured as an integer multiple. More specifically, the plurality of pickup heads 130 may be arranged with a plurality of rows and columns in a horizontal plane yarn.

복수의 픽업 헤드(130)들은 다양한 재질은 가질 수 있다. 예를 들면, 복수의 픽업 헤드(130)들은 실리콘, 유리 및 탄성체 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 복수의 픽업 헤드(130)들은 탄성력을 가져서 어느 정도 유동될 수 있다.The plurality of pickup heads 130 may have various materials. For example, the plurality of pickup heads 130 may include any one of silicon, glass, and an elastic body. The plurality of pickup heads 130 may have an elastic force and thus may flow to some extent.

바람직하게는 복수의 픽업 헤드(130)들의 경도는 헤드 홀더(120)의 경도 보다 큰 경도를 가질 수 있다. Preferably, the hardness of the plurality of pickup heads 130 may be greater than that of the head holder 120 .

헤드 홀더(120)는 복수의 픽업 헤드(130)들을 구조적으로 지지한다. 헤드 홀더(120)는 복수의 픽업 헤드(130)들과 기판(110) 사이에 위치되어서 복수의 픽업 헤드(130)와 기판(110)을 결합한다.The head holder 120 structurally supports the plurality of pickup heads 130 . The head holder 120 is positioned between the plurality of pickup heads 130 and the substrate 110 to couple the plurality of pickup heads 130 and the substrate 110 .

헤드 홀더(120)는 복수의 픽업 헤드(130)의 움직임에 의해 그 형상이 변형되어 복수의 픽업 헤드(130)들에 자유도를 제공한다. 공여 기판(50) 상에 위치된 마이크로 디바이스(60)를 픽업 하기 위해, 기판 홀더(40)와, 헤드 이송 유닛(20)의 움직임에 의해 복수의 픽업 헤드(130)의 접착면(131)과, 공여 기판(50) 사이의 대략적인 수평이 맞추어진다. 그러나, 공여 기판(50)은 국소적으로 단차가 존재할 수 있고, 마이크로 디바이스(60) 상면 사이에 단차가 존재하거나, 공여 기판(50)이 국소적으로 복수의 픽업 헤드(130)들의 접착면(131)이 수평되지 않는 경우가 존재한다. 이때, 헤드 홀더(120)가 복수의 픽업 헤드(130)들에 자유도를 제공하여서, 다수의 마이크로 디바이스(60)를 효율적으로 픽업할 수 있게 한다.The shape of the head holder 120 is deformed by the movement of the plurality of pickup heads 130 to provide degrees of freedom to the plurality of pickup heads 130 . In order to pick up the micro device 60 positioned on the donor substrate 50 , the substrate holder 40 and the adhesive surface 131 of the plurality of pickup heads 130 by the movement of the head transfer unit 20 and , approximately leveled between the donor substrates 50 . However, a step may exist locally in the donor substrate 50 , and a step may exist between the top surfaces of the micro devices 60 , or the donor substrate 50 may be locally attached to the adhesive surface of the plurality of pickup heads 130 ( 131) is not level. In this case, the head holder 120 provides a degree of freedom to the plurality of pickup heads 130 , so that a plurality of micro devices 60 can be efficiently picked up.

구체적으로, 복수의 픽업 헤드(130)의 접착면(131)들의 레벨(Level)은 헤드 홀더(120)의 변형에 의해 개별적으로 변경된다. 여기서, 복수의 픽업 헤드(130)의 접착면(131)들의 레벨은 수직방향에서 상대적인 위치를 의미한다.Specifically, the levels of the adhesive surfaces 131 of the plurality of pickup heads 130 are individually changed by the deformation of the head holder 120 . Here, the level of the adhesive surfaces 131 of the plurality of pickup heads 130 means relative positions in the vertical direction.

또한, 복수의 픽업 헤드(130)의 접착면(131)들의 수평각은 헤드 홀더(120)의 변형에 의해 개별적으로 변경된다. 여기서, 복수의 픽업 헤드(130)의 접착면(131)들의 수평각은 수평면과 복수의 픽업 헤드(130)의 접착면(131)들 사이의 경사를 의미한다.
In addition, the horizontal angles of the adhesive surfaces 131 of the plurality of pickup heads 130 are individually changed by the deformation of the head holder 120 . Here, the horizontal angle of the adhesive surfaces 131 of the plurality of pickup heads 130 means an inclination between the horizontal plane and the adhesive surfaces 131 of the plurality of pickup heads 130 .

헤드 홀더(120)는 복수의 픽업 헤드(130)가 위치되는 공간을 제공한다. 구체적으로, 헤드 홀더(120)는 수평면 상에서 복수의 픽업 헤드(130)를 지지하는 지지면(128)을 가지는 판 형상이다. 헤드 홀더(120)의 지지면(128)은 평평하게 형성되는 것이 바람직하다. 헤드 홀더(120)의 지지면(128)은 변형 전에 수평면과 평행하게 배치된다. 복수의 픽업 헤드(130)의 접착면(131)은 헤드 홀더(120)의 지지면(128)에서 이격되어 배치된다.The head holder 120 provides a space in which the plurality of pickup heads 130 are located. Specifically, the head holder 120 has a plate shape having a support surface 128 for supporting the plurality of pickup heads 130 on a horizontal plane. The support surface 128 of the head holder 120 is preferably formed flat. The support surface 128 of the head holder 120 is placed parallel to the horizontal plane before deformation. The adhesive surfaces 131 of the plurality of pickup heads 130 are spaced apart from the supporting surfaces 128 of the head holder 120 .

헤드 홀더(120)는 외력에 의해 그 형상이 변형되고, 외력이 해제되는 경우 다시 복원된다. 헤드 홀더(120)는 탄성 복원력을 가진다. 상세히는, 헤드 홀더(120)는 적어도 수직방향으로 유연성을 가진다.The shape of the head holder 120 is deformed by an external force, and is restored when the external force is released. The head holder 120 has an elastic restoring force. Specifically, the head holder 120 is flexible at least in the vertical direction.

예를 들면, 헤드 홀더(120)는 기판(110) 또는/및 복수의 픽업 헤드(130) 보다 부드러운 재질이 선택된다. 구체적으로, 헤드 홀더(120)는 기판(110) 경보 보다 작은 경도를 가진다. 헤드 홀더(120)는 복수의 픽업 헤드(130)들이 경도 보다 작은 경도를 가진다. 구체적으로, 헤드 홀더(120)는 탄성력을 가지는 수지물질이다. 바람직하게는, 헤드 홀더(120)는 탄성력을 가지는 실리콘(sylgard 184)일 수 있다.For example, a material softer than the substrate 110 and/or the plurality of pickup heads 130 is selected for the head holder 120 . Specifically, the head holder 120 has a hardness smaller than that of the substrate 110 alarm. The head holder 120 has a hardness smaller than that of the plurality of pickup heads 130 . Specifically, the head holder 120 is made of a resin material having an elastic force. Preferably, the head holder 120 may be silicone (sylgard 184) having an elastic force.

또한, 헤드 홀더(120)에는 헤드 홀더(120)의 유동성을 촉진하는 중공(124), 홀 및 그루브(121) 중 적어도 어느 하나가 형성될 수 있다. 이러한, 중공(124), 관통홀(122) 및 그루브(121)(groove)에 의해 복수의 픽업 헤드(130)의 자유도가 증가된다.In addition, at least one of a hollow 124 , a hole, and a groove 121 that promotes fluidity of the head holder 120 may be formed in the head holder 120 . The degree of freedom of the plurality of pickup heads 130 is increased by the hollow 124 , the through-hole 122 and the groove 121 .

구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 헤드 홀더(120)에는 헤드 홀더(120)의 형상 변형 시에 변형되는 그루브(121)가 형성된다.Specifically, as shown in FIG. 1 , a groove 121 that is deformed when the shape of the head holder 120 is deformed is formed in the head holder 120 .

그루브(121)는 헤드 홀더(120)의 지지면(128)이 함몰되어서 형성된다. 그루브(121)의 깊이는 제한이 없지만, 헤드 홀더(120)의 두께의 20 % 내지 80%인 것이 바람직하다. 그루브(121)의 폭은 복수의 픽업 헤드(130)의 자유도와 비례한다. 그루브(121)의 폭은 픽업 헤드(130) 자유도에 따라 설정한다. 복수의 픽업 헤드(130)가 움직이면, 그 외력에 의해 헤드 홀더(120)가 압착되며 그루브(121)로 편향된다. 따라서, 헤드 홀더(120)에 형성된 그루브(121)에 의해 수직방향의 유연성 또는 변화율이 향상되게 된다.The groove 121 is formed by depression of the support surface 128 of the head holder 120 . The depth of the groove 121 is not limited, but is preferably 20% to 80% of the thickness of the head holder 120 . The width of the groove 121 is proportional to the degree of freedom of the plurality of pickup heads 130 . The width of the groove 121 is set according to the degree of freedom of the pickup head 130 . When the plurality of pickup heads 130 move, the head holder 120 is compressed by the external force and is deflected into the groove 121 . Accordingly, the flexibility or rate of change in the vertical direction is improved by the groove 121 formed in the head holder 120 .

그루브(121)는 다양한 배치를 가질 수 있다. 일 예로, 그루브(121)는 헤드 홀더(120)의 지지면(128)에서 도트(dot) 형태로 복수 개가 배치된다. 이러한, 도트 형태의 구루브들은 규칙적으로 배열된다. 또한, 도트 형태의 구루브은 모여서 거시적인 라인(line) 형상으로 배치될 수도 있다.The groove 121 may have various arrangements. For example, a plurality of grooves 121 are disposed in the form of dots on the support surface 128 of the head holder 120 . These dot-shaped grooves are regularly arranged. In addition, the dot-shaped grooves may be gathered and arranged in a macroscopic line shape.

다른 예로, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 그루브(121)는 헤드 홀더(120)의 지지면(128)에서 라인(line) 형태로 복수 개가 배치된다. 이러한, 라인 형태의 구루브들은 일정한 피치를 가지고 배열된다. 라인 형태 형태의 구루브들은 서로 교차되는 매트릭스 형상을 가질 수 있다.As another example, as shown in FIG. 2 , a plurality of grooves 121 are disposed in the form of a line on the support surface 128 of the head holder 120 . These line-shaped grooves are arranged with a constant pitch. The line-shaped grooves may have a matrix shape that intersects each other.

바람직하게는, 헤드 홀더(120)의 지지면(128)은 그루브(121)에 의해 다수의 홀더 블록(B)으로 구획된다. 홀더 블록(B) 내에는 적어도 1개의 픽업 헤드(130)가 지지된다. 바람직하게는 하나의 홀더 블록(B) 내에는 1개 내지 4개의 픽업 헤드(130)가 지지된다. 헤드 홀더(120)의 지지면(128)이 홀더 블록(B)으로 구획되고, 홀더 블록(B) 내에 소수의 픽업 헤드(130)가 위치되어서, 픽업 헤드(130)의 개별적인 자유도를 향상시킬 수 있다.Preferably, the support surface 128 of the head holder 120 is divided into a plurality of holder blocks B by a groove 121 . At least one pickup head 130 is supported in the holder block (B). Preferably, one to four pickup heads 130 are supported in one holder block (B). The support surface 128 of the head holder 120 is partitioned by the holder block B, and a small number of pickup heads 130 are located in the holder block B, so that individual degrees of freedom of the pickup heads 130 can be improved. have.

또한, 헤드 홀더(120)에는 공여 기판(50)과의 위치를 결정하는 위치결정 유닛(129)이 형성된다.In addition, a positioning unit 129 for determining a position with the donor substrate 50 is formed in the head holder 120 .

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛의 단면도, 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛의 평면도이다.3 is a cross-sectional view of a pickup head unit of a micro device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a plan view of a pickup head unit of a micro device according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로 디바이스(60)의 픽업 헤드유닛(10)은 제1실시예와 비교하면 그루브(121)의 배치에 차이점을 가진다.The pickup head unit 10 of the micro device 60 according to the second embodiment of the present invention has a difference in the arrangement of the grooves 121 compared to the first embodiment.

도 3 및 도 4를 참조하면, 제2실시예의 그루브(121)는 헤드 홀더(120)의 지지면(128)에서 닫힌 공간을 형성하는 라인 형태이다. 그루브(121)에 의해 형성된 닫힌 공간에는 복수 개(대부분)의 픽업 헤드(130)가 위치된다. 3 and 4 , the groove 121 of the second embodiment is in the form of a line forming a closed space on the support surface 128 of the head holder 120 . A plurality of (mostly) pickup heads 130 are positioned in the closed space formed by the grooves 121 .

제2실시예는 픽업 헤드(130)들의 자유도가 제1실시예 보다 떨어지지만 제조가 용이한 이점이 존재한다.
The second embodiment has an advantage in that the degree of freedom of the pick-up heads 130 is lower than that of the first embodiment, but it is easy to manufacture.

도 5a는 본 발명의 제3실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛의 단면도, 도 5b는 본 발명의 제3실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛의 평면도이다.5A is a cross-sectional view of a pickup head unit of a micro device according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a plan view of a pickup head unit of a micro device according to a third embodiment of the present invention.

제3실시예는 제1실시예와 비교하면 헤드 홀더(120)에 유연성을 향상시키기 위한 그루브(121) 대신 관통홀(122)을 포함한다.Compared with the first embodiment, the third embodiment includes a through hole 122 in the head holder 120 instead of the groove 121 for improving flexibility.

도 5를 참조하면, 제3실시예의 헤드 홀더(120)는 유연성을 향상시키는 관통홀(122)을 포함한다. 관통홀(122)은 헤드 홀더(120)의 지지면(128)에 형성된다. 구체적으로, 관통홀(122)은 헤드 홀더(120)의 지지면(128)과 교차되는 방향으로 헤드 홀더(120)를 관통하여 형성될 된다. Referring to FIG. 5 , the head holder 120 of the third embodiment includes a through hole 122 that improves flexibility. The through hole 122 is formed in the support surface 128 of the head holder 120 . Specifically, the through hole 122 is formed to pass through the head holder 120 in a direction crossing the support surface 128 of the head holder 120 .

일 예로, 도 5에 도시하는 바와 같이, 관통홀(122)은 헤드 홀더(120)의 지지면(128)에서 라인(line) 형태로 복수 개가 배치된다. 이러한, 라인 형태의 관통홀(122)들은 일정한 피치를 가지고 배열된다. 라인 형태 형태의 관통홀(122)들은 서로 교차되는 매트릭스 형상을 가질 수 있다.For example, as shown in FIG. 5 , a plurality of through-holes 122 are disposed in the form of a line on the support surface 128 of the head holder 120 . The line-shaped through-holes 122 are arranged with a constant pitch. The line-shaped through-holes 122 may have a matrix shape that crosses each other.

바람직하게는, 헤드 홀더(120)는 수평면 상에서 서로 이격되어 배치된 다수의 홀더 블록(B)을 포함한다. 상술한 라인 형태의 관통홀(122)에 의해 다수의 홀더 블록(B)의 정의될 수 있다.Preferably, the head holder 120 includes a plurality of holder blocks (B) spaced apart from each other on a horizontal plane. A plurality of holder blocks B may be defined by the above-described line-shaped through-holes 122 .

홀더 블록(B) 내에는 적어도 1개의 픽업 헤드(130)가 지지된다. 바람직하게는 하나의 홀더 블록(B) 내에는 1개 내지 4개의 픽업 헤드(130)가 지지된다. 헤드 홀더(120)가 다수의 홀더 블록(B)으로 구획되고, 홀더 블록(B) 내에 소수의 픽업 헤드(130)가 위치되어서, 픽업 헤드(130)의 개별적인 자유도를 향상시킬 수 있다.
At least one pickup head 130 is supported in the holder block (B). Preferably, one to four pickup heads 130 are supported in one holder block (B). The head holder 120 is divided into a plurality of holder blocks B, and a small number of pickup heads 130 are positioned in the holder blocks B, so that individual degrees of freedom of the pickup heads 130 can be improved.

도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of a pickup head unit of a micro device according to a fourth embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 제4실시예의 헤드 홀더(120)는 제3실시예와 비교하면 관통홀(123)의 형상에 차이점이 존재한다.Referring to FIG. 6 , the head holder 120 of the fourth embodiment has a difference in the shape of the through hole 123 compared to the third embodiment.

제4실시예의 관통홀(123)은 헤드 홀더(120)의 지지면(128)에서 도트(dot) 형태로 복수 개가 배치된다. 관통홀(123)은 헤드 홀더(120)를 지지면과 교차되는 방향으로 관통한다. 이러한, 도트 형태의 관통홀(123)들은 규칙적으로 배열된다. 또한, 도트 형태의 관통홀(123)들은 모여서 거시적인 라인(line) 형상으로 배치될 수도 있다. 도트 형태의 관통홀(123)들은 외압에 의해 그 형상이 변형되며 헤드 홀더(120)에 유연성을 제공한다.
A plurality of through-holes 123 of the fourth embodiment are disposed in the form of dots on the support surface 128 of the head holder 120 . The through hole 123 passes through the head holder 120 in a direction crossing the support surface. These dot-shaped through-holes 123 are regularly arranged. In addition, the dot-shaped through-holes 123 may be gathered and arranged in a macroscopic line shape. The dot-shaped through-holes 123 are deformed in shape by external pressure and provide flexibility to the head holder 120 .

도 7은 본 발명의 제5실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛의 단면도이다. 7 is a cross-sectional view of a pickup head unit of a micro device according to a fifth embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 제5실시예의 헤드 홀더(120)는 제1실시예와 비교하면 헤드 홀더(120)가 그루브(121) 대신 다수의 중공(124)(동공)이 형성된다.Referring to FIG. 7 , in the head holder 120 of the fifth embodiment, as compared with the first embodiment, a plurality of hollows 124 (cavities) are formed in the head holder 120 instead of the grooves 121 .

중공(124)들은 헤드 홀더(120)의 내에 위치된다. 중공(124)은 헤드 홀더(120) 내에서 규칙적 또는 불규칙적으로 위치된다. 이러한 중공(124)은 헤드 홀더(120)의 형상이 변형될 때, 변형되며 헤드 홀더(120)에 유연성을 제공한다. 이로 인해, 픽업 헤드(130)들의 자유도가 증가된다.Hollows 124 are located within the head holder 120 . The hollows 124 are positioned regularly or irregularly within the head holder 120 . The hollow 124 is deformed when the shape of the head holder 120 is deformed and provides flexibility to the head holder 120 . Due to this, the degree of freedom of the pickup heads 130 is increased.

중공(124)의 크기는 제한이 없다. 다만, 중공(124)의 직경은 헤드 홀더(120)의 두께 대비 10% 내지 40%인 것이 바람직하다. 중공(124)의 크기가 너무 크면 헤드 홀더(120)의 강성이 저하되고, 중공(124)의 크기가 너무 작으면 헤드 홀더(120)에 충분한 유연성을 제공할 수 없기 때문이다.
The size of the hollow 124 is not limited. However, the diameter of the hollow 124 is preferably 10% to 40% of the thickness of the head holder 120 . This is because, when the size of the hollow 124 is too large, the rigidity of the head holder 120 is reduced, and when the size of the hollow 124 is too small, sufficient flexibility cannot be provided to the head holder 120 .

도 8은 본 발명의 제6실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛의 단면도이다.8 is a cross-sectional view of a pickup head unit of a micro device according to a sixth embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 제6실시예는 제1실시예와 비교하면, 헤드 홀더(120)에 그루브(121)가 생략되고, 헤드 베이스(132)를 더 포함하는 차이점이 존재한다.Referring to FIG. 8 , compared with the first embodiment, the sixth embodiment has a difference in that the groove 121 is omitted from the head holder 120 and the head base 132 is further included.

헤드 베이스(132)는 복수의 픽업 헤드(130)가 위치되는 공간을 제공한다. 구체적으로, 헤드 베이스(132)는 수평면 상에서 복수의 픽업 헤드(130)를 지지하는 지지면을 가지는 판 형상이다. 헤드 베이스(132)의 지지면은 평평하게 형성되는 것이 바람직하다. 헤드 베이스(132)의 지지면은 변형 전에 수평면과 평행하게 배치된다. 복수의 픽업 헤드(130)의 장착면은 헤드 베이스(132)의 지지면에서 이격되어 배치된다. 헤드 베이스(132)는 헤드 홀더(120)와 픽업 헤드(130)들의 사이에 위치된다. 헤드 베이스(132)는 헤드 홀더(120)에 지지된다.The head base 132 provides a space in which the plurality of pickup heads 130 are located. Specifically, the head base 132 has a plate shape having a support surface for supporting the plurality of pickup heads 130 on a horizontal plane. The support surface of the head base 132 is preferably formed to be flat. The support surface of the head base 132 is disposed parallel to the horizontal plane before deformation. The mounting surfaces of the plurality of pickup heads 130 are disposed to be spaced apart from the support surface of the head base 132 . The head base 132 is positioned between the head holder 120 and the pickup heads 130 . The head base 132 is supported by the head holder 120 .

헤드 베이스(132)는 외력에 의해 그 형상이 변형되고, 외력이 해제되는 경우 다시 복원된다. 헤드 베이스(132)는 탄성 복원력을 가진다. 상세히는, 헤드 베이스(132)는 적어도 수직방향으로 유연성을 가진다.The head base 132 is deformed in shape by an external force, and is restored when the external force is released. The head base 132 has an elastic restoring force. Specifically, the head base 132 is flexible at least in the vertical direction.

예를 들면, 헤드 베이스(132)는 기판(110) 또는/및 복수의 픽업 헤드(130) 보다 부드러운 재질이 선택된다. 구체적으로, 헤드 베이스(132)는 기판(110) 경보 보다 작은 경도를 가진다. 헤드 베이스(132)는 복수의 픽업 헤드(130)들이 경도 보다 작은 경도를 가진다. 구체적으로, 헤드 베이스(132)는 탄성력을 가지는 수지물질이다. 바람직하게는, 헤드 베이스(132)는 탄성력을 가지는 실리콘(sylgard 184)일 수 있다. 이 때, 헤드 홀더(120)는 헤드 베이스(132) 보다 높은 경도를 가지거나, 동일한 경도를 가질 수 있다.For example, a material softer than the substrate 110 and/or the plurality of pickup heads 130 is selected for the head base 132 . Specifically, the head base 132 has a hardness less than that of the substrate 110 alarm. The head base 132 has a hardness smaller than that of the plurality of pickup heads 130 . Specifically, the head base 132 is made of a resin material having elasticity. Preferably, the head base 132 may be made of silicone (sylgard 184) having elasticity. At this time, the head holder 120 may have a higher hardness than the head base 132, or may have the same hardness.

헤드 베이스(132)의 두께는 제한이 없다. 바람직하게는, 헤드 베이스(132)의 두께는 100 ㎛ 내지 300 ㎛ 이다. 헤드 베이스(132)는 헤드 홀더(120)와 일체로 또는 별개로 형성될 수 있다.
The thickness of the head base 132 is not limited. Preferably, the thickness of the head base 132 is 100 μm to 300 μm. The head base 132 may be formed integrally with or separately from the head holder 120 .

도 9는 본 발명의 마이크로 디바이스의 전사장치가 작동되는 모습을 도시한 플로챠트이다.9 is a flowchart illustrating an operation of the micro device transfer apparatus of the present invention.

도 9a를 참조하면, 기판 홀더(40) 상에 다수의 마이크로 디바이스(60)가 배열된 공여 기판(50)이 지지된다. 다양한 센서에서 입력 값을 기준으로, 헤드 이송 유닛(20)과 기판 홀더(40)는 공여 기판(50)의 상면과 헤드 홀더(120)의 지지면(128)이 실질적인 평행이 되게 조정한다. 다만, 공여 기판(50)의 국소적인 부위가 헤드 홀더(120)의 지지면(128)과 평행이 되지 않거나, 마이크로 디바이스(60)들의 상면에 국소적인 단차가 존재할 수 있다.Referring to FIG. 9A , a donor substrate 50 on which a plurality of micro devices 60 are arranged is supported on a substrate holder 40 . Based on input values from various sensors, the head transfer unit 20 and the substrate holder 40 adjust the upper surface of the donor substrate 50 and the support surface 128 of the head holder 120 to be substantially parallel. However, a local portion of the donor substrate 50 may not be parallel to the support surface 128 of the head holder 120 , or a local step may exist on the top surface of the micro devices 60 .

도 9b를 참조하면, 헤드 이송 유닛(20)에 의해 픽업 헤드유닛(10)이 하방으로 이동되고, 픽업 헤드(130)들의 접착면(131)에 마이크로 디바이스(60)들이 접착된다. 이 때, 다른 마이크로 디바이스(60) 보다 상부로 돌출된 마이크로 디바이스(60)를 픽업하는 픽업 헤드(130)는 헤드 홀더(120)(홀더 블록(B))이 변형되며 자동적으로 레벨링이 된다.Referring to FIG. 9B , the pickup head unit 10 is moved downward by the head transfer unit 20 , and the microdevices 60 are adhered to the adhesive surfaces 131 of the pickup heads 130 . At this time, the pickup head 130 that picks up the micro device 60 that protrudes upward than the other micro devices 60 is automatically leveled while the head holder 120 (holder block B) is deformed.

도 9c를 참조하면, 픽업 헤드유닛(10)이 상방으로 이동되고, 마이크로 디바이스(60)들은 공여 기판(50)에서 이탈된다.Referring to FIG. 9C , the pickup head unit 10 is moved upward, and the micro devices 60 are separated from the donor substrate 50 .

도 9d를 참조하면, 기판 홀더(40) 상에 수용 기판(70)이 지지되고, 헤드 이송 유닛(20)과, 기판 홀더(40)가 이동되며 수평을 조절한다. 헤드 이송 유닛(20)에 의해 픽업 헤드유닛(10)이 하방으로 이동된다. Referring to FIG. 9D , the receiving substrate 70 is supported on the substrate holder 40 , and the head transfer unit 20 and the substrate holder 40 are moved and horizontally adjusted. The pickup head unit 10 is moved downward by the head transfer unit 20 .

도 9e를 참조하면, 마이크로 디바이스(60)가 수용 기판(70) 상에 안착된 후, 픽업 헤드(130)의 접착력은 해제된다. 수용 기판(70) 상에 열적, 화학적 요소를 가하여 마이크로 디바이스(60)와 수용 기판(70)을 접착한다.Referring to FIG. 9E , after the micro device 60 is seated on the receiving substrate 70 , the adhesive force of the pickup head 130 is released. A thermal and chemical element is applied on the receiving substrate 70 to bond the micro device 60 and the receiving substrate 70 to each other.

따라서, 대면적의 수용 기판(70) 상에 다수의 마이크로 LED 신속하고 정확하게 배열할 수 있다.
Accordingly, it is possible to quickly and accurately arrange a plurality of micro LEDs on the large-area accommodating substrate 70 .

도 10은 본 발명의 제7실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛의 단면도, 도 11은 본 발명의 제7실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛의 평면도이다.10 is a cross-sectional view of a pickup head unit of a micro device according to a seventh embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a plan view of a pickup head unit of a micro device according to a seventh embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 제7실시예는 제1실시예와 비교하면, 헤드 홀더(220)에 그루브가 생략되고, 헤드 홀더(220)와 기판(110) 사이에 스페이서(140)를 더 포함하는 차이점이 존재한다.Referring to FIG. 10 , in the seventh embodiment, compared to the first embodiment, the groove is omitted in the head holder 220 , and a spacer 140 is further included between the head holder 220 and the substrate 110 . Differences exist.

제7실시예에서 헤드 홀더(220)는 판 형상으로 형성되고, 다수의 픽업 헤드(130)를 지지한다. 이 때, 제7실시예의 헤드 홀더(220)는 제1실시예의 헤드 홀더(220) 보다 높은 경도를 가지는 재질이 선택될 수 있다. 예를 들면, 실시예의 헤드 홀더(220)는 유연성(flexibility)을 가지는 수지재질이다.In the seventh embodiment, the head holder 220 is formed in a plate shape and supports a plurality of pickup heads 130 . At this time, for the head holder 220 of the seventh embodiment, a material having a higher hardness than the head holder 220 of the first embodiment may be selected. For example, the head holder 220 of the embodiment is made of a resin material having flexibility.

스페이서(140)는 헤드 홀더(220)를 구조적으로 지지한다. 스페이서(140)는 헤드 홀더(220)와 기판(110) 사이에 위치된다. 스페이서(140)는 헤드 홀더(220)와 기판(110) 사이의 공간의 일부에 위치된다.The spacer 140 structurally supports the head holder 220 . The spacer 140 is positioned between the head holder 220 and the substrate 110 . The spacer 140 is positioned in a portion of the space between the head holder 220 and the substrate 110 .

스페이서(140)는 복수의 픽업 헤드(130)의 움직임에 의해 그 형상이 변형되어 헤드 홀더(220)에게 자유도를 제공한다. 스페이서(140)가 변형되면, 헤드 홀더(220)의 기울기, 곡률 등이 변형되어서 픽업 헤드(130)에 자유도를 제공한다.The spacer 140 is deformed in shape by the movement of the plurality of pickup heads 130 to provide the head holder 220 with a degree of freedom. When the spacer 140 is deformed, the inclination, curvature, etc. of the head holder 220 are deformed to provide a degree of freedom to the pickup head 130 .

구체적으로, 복수의 픽업 헤드(130)의 접착면(131)들의 레벨(Level)은 스페이서(140)의 변형에 의해 개별적으로 변경된다. 또한, 복수의 픽업 헤드(130)의 접착면(131)들의 수평각은 스페이서(140)의 변형에 의해 개별적으로 변경된다. Specifically, the levels of the adhesive surfaces 131 of the plurality of pickup heads 130 are individually changed by deformation of the spacer 140 . In addition, the horizontal angles of the adhesive surfaces 131 of the plurality of pickup heads 130 are individually changed by deformation of the spacer 140 .

예를 들면, 스페이서(140)는 기판(110) 또는/및 헤드 홀더(220) 보다 부드러운 재질이 선택된다. 구체적으로, 스페이서(140)는 기판(110) 경보 보다 작은 경도를 가진다. 스페이서(140)는 헤드 홀더(220)의 경도 보다 작은 경도를 가진다. 구체적으로, 스페이서(140)는 탄성력을 가지는 수지물질이다. 바람직하게는, 스페이서(140)는 탄성력을 가지는 실리콘(sylgard 184)일 수 있다.For example, a material softer than the substrate 110 and/or the head holder 220 is selected for the spacer 140 . Specifically, the spacer 140 has a hardness smaller than that of the substrate 110 warning. The spacer 140 has a hardness smaller than that of the head holder 220 . Specifically, the spacer 140 is a resin material having elasticity. Preferably, the spacer 140 may be silicone (sylgard 184) having elasticity.

스페이서(140)의 일측은 기판(110)에 지지되고, 스페이서(140) 타측은 헤드 홀더(220)를 지지한다. 스페이서(140)는 헤드 홀더(220)와 기판(110) 사이의 간격을 형성하고, 스페이서(140)는 헤드 홀더(220)와 기판(110) 사이의 공간의 일부 영역에 배치된다.One side of the spacer 140 is supported on the substrate 110 , and the other side of the spacer 140 supports the head holder 220 . The spacer 140 forms a gap between the head holder 220 and the substrate 110 , and the spacer 140 is disposed in a portion of the space between the head holder 220 and the substrate 110 .

구체적으로, 스페이서(140)는 기판(110)의 지지면 상에서 일정한 피치를 가지고 이격되어 배치된다. 스페이서(140)는 다양한 배치를 가질 수 있다. 일 예로, 도 11에서 도시하는 바와 같이, 스페이서(140)는 기판(110)의 지지면에서 라인(line) 형태로 복수 개가 배치된다. 이러한, 라인 형태의 스페이서(140)들은 일정한 피치를 가지고 배열된다. 라인 형태 형태의 스페이서(140)들은 서로 교차되는 매트릭스 형상을 가질 수 있다.
Specifically, the spacers 140 are spaced apart from each other with a constant pitch on the support surface of the substrate 110 . The spacer 140 may have various arrangements. For example, as shown in FIG. 11 , a plurality of spacers 140 are disposed in the form of a line on the support surface of the substrate 110 . These line-shaped spacers 140 are arranged with a constant pitch. The line-shaped spacers 140 may have a matrix shape that crosses each other.

도 12는 본 발명의 제8실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛의 단면도, 도 13은 본 발명의 제8실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛의 평면도이다.12 is a cross-sectional view of a pickup head unit of a micro device according to an eighth embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a plan view of a pickup head unit of a micro device according to an eighth embodiment of the present invention.

도 12 및 도 13을 참조하면, 제8실시예는 제7실시예와 비교하면, 스페이서(140)의 배치에 차이점이 존재한다.12 and 13 , there is a difference in the arrangement of the spacers 140 in the eighth embodiment compared to the seventh embodiment.

제8실시예의 스페이서(140)는 헤드 홀더(220)의 테두리를 감싸는 라인 형태로 배치된다. 복수의 픽업 헤드(130)들은 스페이서(140)가 형성하는 공간의 내부와 중첩되게 배치된다. 따라서, 실시예는 픽업 헤드(130)들에게 더욱 큰 자유도를 부가할 수 있다.
The spacer 140 of the eighth embodiment is disposed in the form of a line surrounding the edge of the head holder 220 . The plurality of pickup heads 130 are disposed to overlap the interior of the space formed by the spacer 140 . Accordingly, the embodiment may add greater degrees of freedom to the pickup heads 130 .

도 14는 본 발명의 제9실시예에 따른 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛의 평면도이다.14 is a plan view of a pickup head unit of a micro device according to a ninth embodiment of the present invention.

도 14를 참조하면, 제9실시예는 제7실시예와 비교하면, 스페이서(140)의 배치에 차이점이 존재한다.Referring to FIG. 14 , the ninth embodiment is different from the seventh embodiment in the arrangement of the spacers 140 .

제9실시예의 스페이서(140)는 기판(110)의 지지면에서 도트(dot) 형태로 복수 개가 배치된다. 이러한, 도트 형태의 스페이서(140)들은 규칙적으로 배열된다. 또한, 도트 형태의 스페이서(140)들은 모여서 거시적인 라인(line) 또는 매트릭스 형상으로 배치될 수도 있다.
A plurality of spacers 140 according to the ninth embodiment are disposed in the form of dots on the support surface of the substrate 110 . These dot-shaped spacers 140 are regularly arranged. In addition, the dot-shaped spacers 140 may be arranged in a macroscopic line or matrix shape.

도 15는 본 발명의 마이크로 디바이스의 전사장치가 작동되는 모습을 도시한 플로챠트이다.15 is a flowchart illustrating an operation of the micro device transfer apparatus of the present invention.

도 15a를 참조하면, 기판 홀더(40) 상에 다수의 마이크로 디바이스(60)가 배열된 공여 기판(50)이 지지된다. 다양한 센서에서 입력 값을 기준으로, 헤드 이송 유닛(20)과 기판 홀더(40)는 공여 기판(50)의 상면과 헤드 홀더(220)의 지지면(128)이 실질적인 평행이 되게 조정한다. 다만, 공여 기판(50)의 국소적인 부위가 헤드 홀더(220)의 지지면(128)과 평행이 되지 않을 수 있다.Referring to FIG. 15A , a donor substrate 50 on which a plurality of micro devices 60 are arranged is supported on a substrate holder 40 . Based on input values from various sensors, the head transfer unit 20 and the substrate holder 40 adjust the upper surface of the donor substrate 50 and the support surface 128 of the head holder 220 to be substantially parallel. However, a local portion of the donor substrate 50 may not be parallel to the support surface 128 of the head holder 220 .

도 14b를 참조하면, 헤드 이송 유닛(20)에 의해 픽업 헤드유닛(10)이 하방으로 이동되고, 픽업 헤드(130)들의 접착면(131)에 마이크로 디바이스(60)들이 접착된다. 이 때, 스페이서(140)가 변형되며, 공여 기판(50)의 경사에 대응되게 헤드 홀더(220)가 경사지게 형성된다. Referring to FIG. 14B , the pickup head unit 10 is moved downward by the head transfer unit 20 , and the microdevices 60 are adhered to the adhesive surfaces 131 of the pickup heads 130 . At this time, the spacer 140 is deformed, and the head holder 220 is formed to be inclined to correspond to the inclination of the donor substrate 50 .

도 14c를 참조하면, 픽업 헤드유닛(10)이 상방으로 이동되고, 마이크로 디바이스(60)들은 공여 기판(50)에서 이탈된다. 이후, 마이크로 디바이스(60)가 수용 기판(70) 상에 안착된 후, 픽업 헤드(130)의 접착력은 해제된다.
Referring to FIG. 14C , the pickup head unit 10 is moved upward, and the micro devices 60 are separated from the donor substrate 50 . Thereafter, after the micro device 60 is seated on the receiving substrate 70 , the adhesive force of the pickup head 130 is released.

이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다In the above, preferred embodiments have been illustrated and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and common knowledge in the technical field to which the invention pertains without departing from the gist of the invention as claimed in the claims is not limited thereto. Various modifications may be made by the possessor, of course, and these modified implementations should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.

Claims (18)

마이크로 디바이스들을 픽업(Pick-up)하는 복수의 픽업 헤드들;
상기 복수의 픽업 헤드들을 지지하는 헤드 홀더; 및
상기 헤드 홀더를 지지하는 기판을 포함하고,
상기 헤드 홀더는 상기 복수의 픽업 헤드들과 상기 기판 사이에 배치되고, 상기 복수의 픽업 헤드의 움직임에 의해 그 형상이 변형되어 상기 복수의 픽업 헤드들에게 자유도를 제공하며,
상기 헤드 홀더에는 상기 헤드 홀더의 형상 변형 시에 변형되는 그루브가 형성되고,
상기 복수의 픽업 헤드가 지지되는 상기 헤드 홀더의 지지면은 상기 그루브에 의해 다수의 홀더 블록으로 구획되는 것을 특징으로 하는 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛.a plurality of pickup heads for picking up micro devices;
a head holder supporting the plurality of pickup heads; and
A substrate for supporting the head holder,
The head holder is disposed between the plurality of pickup heads and the substrate, and its shape is deformed by movement of the plurality of pickup heads to provide degrees of freedom to the plurality of pickup heads;
A groove is formed in the head holder, which is deformed when the shape of the head holder is deformed,
The pickup head unit of a micro device, characterized in that the support surface of the head holder on which the plurality of pickup heads are supported is divided into a plurality of holder blocks by the groove. 제1항에 있어서,
상기 복수의 픽업 헤드들은 상기 마이크로 디바이스가 접착되는 접착면을 가지고,
상기 복수의 픽업 헤드의 접착면들의 레벨(Level)은 상기 헤드 홀더의 변형에 의해 개별적으로 변경되는 것을 특징으로 하는 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛.According to claim 1,
The plurality of pickup heads have an adhesive surface to which the micro device is adhered,
The pickup head unit of a micro device, characterized in that the level of the adhesive surfaces of the plurality of pickup heads is individually changed by deformation of the head holder. 제1항에 있어서,
상기 복수의 픽업 헤드들은 상기 마이크로 디바이스가 접착되는 접착면을 가지고,
상기 복수의 픽업 헤드의 접착면들의 수평각은 상기 헤드 홀더의 변형에 의해 개별적으로 변경되는 것을 특징으로 하는 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛.According to claim 1,
The plurality of pickup heads have an adhesive surface to which the micro device is adhered,
The pickup head unit of a micro device, characterized in that the horizontal angles of the adhesive surfaces of the plurality of pickup heads are individually changed by deformation of the head holder. 제1항에 있어서,
상기 헤드 홀더는 상기 기판 보다 작은 경도를 가지는 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛.According to claim 1,
The head holder is a pickup head unit of a micro device having a hardness smaller than that of the substrate. 제4항에 있어서,
상기 헤드 홀더는 상기 복수의 픽업 헤드들 보다 작은 경도를 가지는 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛.5. The method of claim 4,
The head holder is a pickup head unit of a micro device having a hardness smaller than that of the plurality of pickup heads. 제4항에 있어서,
상기 헤드 홀더는 실리콘을 포함하는 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛.5. The method of claim 4,
The head holder is a pickup head unit of a micro device comprising silicon. 제1항에 있어서,
상기 헤드 홀더에는 상기 헤드 홀더의 형상 변형 시에 변형되는 다수의 중공이 형성되는 마이크로 디바이스의 픽업 헤드유닛.






According to claim 1,
A pickup head unit of a micro device in which a plurality of hollows that are deformed when the head holder is deformed are formed in the head holder.






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