KR102409486B1 - 마이크로 엘이디 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이저를 조사하여 웨이퍼의 마이크로 엘이디칩을 기판에 전사하는 마이크로 엘이디 제조 장치에 있어서, 상기 웨이퍼가 위치되는 웨이퍼 스테이지와, 상기 기판이 위치되는 기판 스테이지와, 상기 기판 스테이지 하부에 형성되는 하부 기대와, 상기 웨이퍼 스테이지가 이동되도록 기판 스테이지에 형성되는 제1구동부재, 및 상기 기판 스테이지가 이동되도록 하부 기대에 형성되는 제2구동부재를 포함하고, 상기 기판 스테이지의 상부에 웨이퍼 스테이지가 이동되는 구조가 형성되어 하부 기대를 기준으로 기판 스테이지와 웨이퍼 스테이지가 일체로 동시에 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 제조 장치에 관한 것이다.

Description

마이크로 엘이디 제조 장치{Micro LED manufacturing apparatus}
본 발명은 마이크로 엘이디 제조 장치에 관한 것으로, 좀 더 자세히 설명하면 마이크로 엘이디 제조 장치를 구성하는 웨이퍼 스테이지와 기판 스테이지가 작업 상태에 따라서 일체로 이동될 수 있는 구조가 형성된 마이크로 엘이디 제조 장치에 관한 것이다.
전자기기의 표시등, 계산기의 숫자판, LED TV의 배면광, 그리고 각종 조명기구 등의 사용이 증가함에 따라 발광 다이오드의 수요 또한 증가하게 되었다.
발광 다이오드는 P-N 접합 다이오드에 순방향(N형을 양, P형을 음)으로 전압을 인가함으로써 정공과 전자를 주입하고 그 재결합으로 생기는 에너지를 빛으로 방출시키는 것으로 LED(Light Emitting Diode)라고도 불리며, 효율이 높고 수명이 길며 전력소모와 유지보수 비용을 크게 절감할 수 있는 장점이 있어서 차세대 조명기기 응용 분야에서 주목을 받고 있다.
일반적으로 LED 제작은 질화갈륨(GaN), 인화갈륨(GaP), 비소화 갈륨(GaAs) 등과 같은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체를 사용한다. Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체는 금속안정성이 우수하고 직접천이형의 에너지 밴드(band)의 구조를 갖고 있어 최근 가시광선 및 자외선 영역의 발광소자용 물질로 많은 각광을 받고 있다.
최근 전세계적인 이슈로 많은 연구가 되고 있는 LED는 기존의 cm2 수준의 대면적 램프용 광소자가 아닌, 발광면적을 100㎛×100㎛급 이내의 마이크로급 LED칩을 개발하는 기술이 화두로 되고 있다.
그러나, 너무 작은 크기의 마이크로 LED칩 개발로 인하여 개발되는 마이크로 LED칩을 직접 사용하기 위해서는 이를 응용단계의 기판 위에 바로 소자를 그대로 옮길 수 있는 전사기술이 중요시되고 있다.
마이크로 LED칩을 광원의 셀(cell)로 활용하기 위해서 가장 필요한 기술이 마이크로 LED칩을 디스플레이 소재로 활용하는 투명 글라스 기판 상에 전사하는 기술이다.
현재 신뢰성이 높으면서도 신속하게 마이크로 LED칩을 투명 글라스 기판 상에 전사하기 위하여, 웨이퍼 기판상에 마이크로 LED 구조를 성장시킨 뒤 LED 구조를 레이저 리프트 오프(LLO;Laser Lift-Off) 기술을 이용해 글라스 기판으로 전사한다.
이러한 전사 기술은 웨이퍼 기판과 글라스 기판 사이의 간격을 100마이크로 미터 이하로 유지하면서 진행되어야 하기 때문에 웨이퍼 기판과 글라스 기판이 개별적으로 이동하는 과정을 통하여 미세한 오차에 의해 서로 접촉되는 등의 원인으로 불량이 발생하는 문제가 있다.
한국등록특허 제10-1160158호
본 발명은 마이크로 LED칩 전사과정에서 웨이퍼 기판과 글라스 기판의 이동시 발생되는 웨이퍼 기판과 글라스 기판 사이의 간격 변화를 최소화하는 구조가 형성된 마이크로 엘이디 제조 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 레이저를 조사하여 웨이퍼의 마이크로 엘이디칩을 기판에 전사하는 마이크로 엘이디 제조 장치에 있어서, 상기 웨이퍼가 위치되는 웨이퍼 스테이지와, 상기 기판이 위치되는 기판 스테이지와, 상기 기판 스테이지 하부에 형성되는 하부 기대와, 상기 웨이퍼 스테이지가 이동되도록 기판 스테이지에 형성되는 제1구동부재, 및 상기 기판 스테이지가 이동되도록 하부 기대에 형성되는 제2구동부재를 포함하고, 상기 기판 스테이지의 상부에 웨이퍼 스테이지가 이동되는 구조가 형성되어 하부 기대를 기준으로 기판 스테이지와 웨이퍼 스테이지가 일체로 동시에 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 제조 장치를 제공한다.
상기 웨이퍼 스테이지는 상기 제1구동부재에 의해 제1방향으로 이동되는 웨이퍼 스테이지 하판과, 상기 웨이퍼 스테이지 하판에 형성되는 제3구동부재에 의해 상기 제1방향과 상이한 제2방향으로 이동되는 웨이퍼 스테이지 상판과, 상기 웨이퍼 스테이지 상판에 형성된 중앙 구멍 둘레 하부에 형성되는 웨이퍼 흡착부를 포함할 수 있다.
상기 기판 스테이지는 상기 제2구동부재에 의해 제3방향으로 이동되는 기판 스테이지 하판과, 상기 기판 스테이지 하판에 형성되는 제4구동부재에 의해 상기 제3방향과 상이한 제4방향으로 이동되는 기판 스테이지 중판과, 상기 기판 스테이지 중판의 상부에서 승하강되도록 형성되는 기판 스테이지 상판을 포함할 수 있다.
상기 기판 스테이지 중판과 기판 스테이지 상판 사이에는 3지점에 제1승하강부가 형성되며, 상기 제1승하강부는 상기 기판 스테이지 상판의 하면에 내부가 빈 구형 공간이 형성된 볼하우징부와, 상기 볼하우징부에 인입되는 볼이 형성되는 실린더부와, 상기 실린더부의 하부에 형성된 힌지 부재를 포함할 수 있다.
상기 기판 스테이지 하판에는 기판 스테이지 하판이 이동되는 속도를 파악하는 제1속도 센서가 형성되고, 상기 하부 기대에는 제1속도 센서와 대향되는 위치에 제1감지부재가 형성될 수 있다.
상기 하부 기대 상면에는 "ㄷ"자 형태의 단면으로 형성된 제1가이드 부재와 제2가이드 부재가 서로 대향되게 형성되고, 상기 기판 스테이지 하판의 일측단은 상기 제1가이드 부재에 인입되고, 기판 스테이지 하판의 타측단은 상기 제2가이드 부재에 인입될 수 있다.
상기 기판 스테이지 상판에는 웨이퍼 스테이지 하판에 초음파를 발사하여 웨이퍼 스테이지 하판이 수평인지를 판단하는 제1수평감지센서와 제2수평감지센서가 형성될 수 있다.
상기 기판 스테이지 상판에는 이물질을 감지하기 위해서 글라스 기판의 일측에 형성되는 광발생부와, 상기 글라스 기판의 타측에 광발생부에서 조사되는 광을 수광하는 수광부가 형성될 수 있다.
상기 웨이퍼 흡착부에는 웨이퍼 흡착부와 글라스 기판 사이의 간격이 균일한지 측정하기 위한 제1거리측정센서와 제2거리측정센서가 형성될 수 있다.
상기 하부 기대에는 제2구동부재인 제1리니어 모터부가 형성되고, 상기 기판 스테이지 하판에는 상기 제1리니어 모터부의 동력을 전달받아 이동되는 제1이동블록이 형성될 수 있다.
상기 웨이퍼 스테이지 상판의 웨이퍼 중앙 구멍 둘레 하부에는 제2승하강부가 형성되고, 상기 제2승하강부 하부에는 웨이퍼 흡착부가 형성될 수 있다.
상기 하부 기대에는 제2구동부재의 일측에 가이드 철선이 형성되고, 상기 기판 스테이지 하판에는 상기 가이드 철선을 감싸는 링이 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 제조 장치.
본 발명은 하부 기대의 상부에 기판 스테이지가 이동될 수 있는 구조가 형성되고, 기판 스테이지의 상부에 웨이퍼 스테이지가 이동될 수 있는 구조가 형성되어 하부 기대를 기준으로 기판 스테이지와 웨이퍼 스테이지가 일체로 동시에 이동될 수 있는 구조가 형성되는 것과 더블어 하부 기대를 기준으로 기판 스테이지가 고정된 상태에서 기판 스테이지 상부에서 웨이퍼 스테이지만 이동될 수 있는 구조가 형성되는 효과가 발생된다.
따라서, 본 발명은 기판 스테이지의 상부에 웨이퍼 스테이지가 이동될 수 있는 구조가 형성되어 하부 기대를 기준으로 기판 스테이지와 웨이퍼 스테이지가 일체로 동시에 이동될 수 있기 때문에, 하부 기대의 상부에 기판 스테이지가 이동될 수 있는 구조가 형성되고, 상부 기대에 웨이퍼 스테이지가 이동될 수 있는 구조가 형성되어 기판 스테이지와 웨이퍼 스테이지가 동시에 이동될 때 간격 유지가 일정하게 되지 않는 문제를 해결하는 효과가 발생된다.
또한, 본 발명은 기판 스테이지의 상부에 웨이퍼 스테이지가 이동될 수 있는 구조가 형성되기 때문에 기판 스테이지의 상부에서 웨이퍼 스테이지가 이동될 때 마이크로 엘이디칩과 글라스 기판부 사이의 간격이 용이하게 유지될 수 있는 효과가 발생된다.
도 1은 본 발명인 마이크로 엘이디 제조 장치의 중요부분을 나타내는 개략 측면도이다.
도 2는 웨이퍼를 나타내는 개략 정면도이다.
도 3은 마이크로 엘이디칩이 전사되는 과정을 나타내는 제1개념도이다.
도 4는 마이크로 엘이디칩이 전사되는 과정을 나타내는 제2개념도이다.
도 5는 본 발명인 마이크로 엘이디 제조 장치의 일부를 나타내는 개략 사시도이다.
도 6은 도 5에서 상부 기대를 생략한 상태를 나타내는 개략 사시도이다.
도 7는 도 6에서 하부 기대에 기판 스테이지 하판이 형성된 상태를 나타내는 개략 사시도이다.
도 8은 도 7의 기판 스테이지 하판 위로 기판 스테이지 중판과 기판 스테이지 상판이 형성된 상태를 나타내는 개략 사시도이다.
도 9의 (a)는 제1승하강부에 의해 기판 스테이지 상판이 승하강하는 경우를 나타내는 개략 사시도이고, 도 9의 (b)는 제1승하강부에 의해 기판 스테이지 상판이 기울어지는 경우를 나타내는 개략 사시도이다.
도 10은 도 8의 기판 스테이지 상판 위로 웨이퍼 스테이지 하판이 형성된 상태를 나타내는 개략 사시도이다.
도 11은 도 10의 웨이퍼 스테이지 하판 위로 웨이퍼 스테이지 상판이 형성된 상태를 나타내는 개략 사시도이다.
도 12는 상기 웨이퍼 스테이지 상판 A-A' 부분의 개략 단면도이다.
도 13은 도 11의 변형례를 나타내는 개략 일부 사시도이다.
도 14는 도 13의 제3-1웨이퍼 중앙 구멍 주위 측면 개략도이다.
이하, 본 발명의 장점 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 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명인 마이크로 엘이디 제조 장치의 중요부분을 나타내는 개략 측면도이고, 도 2는 웨이퍼를 나타내는 개략 정면도이다.
본 발명인 마이크로 엘이디 제조 장치(100)는 레이저를 조사하는 레이저 광원부(120)와, 상기 레이저 광원부(120)에서 조사되는 레이저를 받도록 레이저 광원부(120)의 하부에 위치되는 웨이퍼부(140)와, 상기 웨이퍼부(140)의 하부에 위치되어 웨이퍼부(140)의 마이크로 엘이디칩(154)이 전사되는 글라스 기판부(160)를 포함한다.
상기 레이저 광원부(120)는 레이저를 발생시키는 레이저 광원(122)과, 상기 레이저 광원(122)에서 발사된 레이저 광이 통과되는 경통부(124)와, 상기 경통부(124)의 중간에서 레이저 광의 일부만 통과시키는 마스크부(126)와, 상기 마스크부(126)를 통과한 레이저 광을 상기 웨이퍼부(140)에 조사시키는 스캐너부(128)를 포함한다.
상기 레이저 광원(122)에서 발생되는 레이저 광은 밴드갭 에너지에 따라 엑시머 레이저, DPSS 레이저 등 다양한 종류의 레이저가 사용될 수 있다. 본 실시예의 경우, 레이저 조사모듈은 157nm 내지 350nm 파장을 갖는 엑시머 레이저가 사용될 수 있다. 또한, 레이저 조사모듈로부터 출력되는 레이저 광의 파장은 자외선 파장 영역인 것이 바람직하다.
상기 마스크부(126)는 레이저 광의 일부만 통과되도록 하여 웨이퍼부(140)에서 특정 마이크로 엘이디칩(154)에서만 전사가 진행되도록 작용한다.
상기 스캐너부(128)는 마스크부(126)를 통과한 레이저 광이 웨이퍼부(140)의 특정 영역에 조사되도록 경로를 조절하는 작용을 한다.
상기 웨이퍼부(140)는 중앙에 레이저 광이 통과되는 레이저 광투과부(152-1)가 형성된 웨이퍼 스테이지(142)와, 상기 웨이퍼 스테이지(142)의 하부에 진공 흡착되는 웨이퍼(152)와, 상기 웨이퍼(152)의 하면에 형성되는 마이크로 엘이디칩(154)을 포함한다.
상기 웨이퍼(152)는 마이크로 엘이디칩(154)이 블록(block)(155) 단위로 배치되어 있으며 1개의 블록(155)은 가로 개수 × 세로 개수의 마이크로 엘이디(LED)칩(154)으로 구성되어 있다.
또한, 상기 웨이퍼(152)는 R-웨이퍼, G-웨이퍼, B-웨이퍼가 있을 수 있고, 본 발명에서는 도 2를 통하여 R-웨이퍼가 도시되어 있다. R-웨이퍼의 경우 마이크로 Red-LED칩이 복수개 형성되어 있고, G-웨이퍼의 경우 마이크로 Green-LED칩이 복수개 형성되어 있으며, B-웨이퍼의 경우 마이크로 Blue-LED칩이 복수개 형성되어 있다.
상기 글라스 기판부(160)는 상기 마이크로 엘이디칩(154) 하부에 이격되도록 형성되는 글라스 기판(162)과, 상기 글라스 기판(162)이 상부에 진공 흡착되는 기판 스테이지(164)를 포함한다.
상기 웨이퍼 스테이지(142)의 하면과 기판 스테이지(164) 상면 사이의 간격(a)은 100마이크로 미터 이하로 매우 좁은 간격만큼 이격된 상태이다.
상기 레이저 광원(122)에서 발사된 레이저가 웨이퍼(152)에 형성된 마이크로 엘이디칩(154)을 상기 글라스 기판(162)에 낙하시키는 것을 전사(Lift-Off)라고 한다.
상기 레이저 광원부(120)는 고정된 상태이고, 스캐너부(128)를 통과한 레이저는 상기 웨이퍼(152)의 하면에 형성된 복수개의 마이크로 엘이디칩(154) 전체 중 일부 영역에만 조사된다.
따라서, 웨이퍼(152)의 하면에 형성된 복수개의 마이크로 엘이디칩(154) 전체가 전사되기 위해서는 일부를 전사시키고 웨이퍼 스테이지(142)가 기판 스테이지(164)가 동시에 다음 전사 영역만큼 이동된 후 레이저가 조사되어 전사가 진행되는 과정이 복수개의 마이크로 엘이디칩(154) 전체가 전사될 때까지 반복된다.
아래에서 전사 과정이 좀 더 자세히 설명된다.
도 3은 마이크로 엘이디칩이 전사되는 과정을 나타내는 제1개념도이고, 도 4는 마이크로 엘이디칩이 전사되는 과정을 나타내는 제2개념도이다.
도 3에 표기된 화살표는 레이저 광이 조사되는 순서에 따라서 표기된 것이며, 실제로 레이저 광은 고정된 상태에서 동일한 위치의 영역에 조사되고 화살표의 방향과 반대 방향으로 웨이퍼 스테이지(142)와 기판 스테이지(164)가 일체로 이동되면서 전사가 진행된다.
즉, 웨이퍼(152)에 형성되어 있는 마이크로 엘이디칩(154)의 전사는 도 3과 같이 웨이퍼(152)의 제1구역(1)에서 진행되고, 레이저 광은 제1구역(1)의 위치에 고정된 상태에서 웨이퍼 스테이지(142)와 기판 스테이지(164)가 일체로 이동되면서 제2구역(2)이 제1구역(1) 위치로 이동되고, 이후에 전사가 진행되며, 다시 웨이퍼 스테이지(142)와 기판 스테이지(164)가 일체로 이동되면서 제3구역(3)이 레이저 광이 조사되는 기존 제1구역(1) 위치로 이동되어 전사가 진행되고, 이러한 과정은 제4구역(4), 제5구역(5) 및 제6구역(6)에서도 동일하게 진행된다.
이때, 상기 웨이퍼(152)에 형성된 마이크로 엘이디칩(154) 전체는 3종류의 칩인 레드, 그린, 블루 중 어느 하나이기 때문에 하나의 영역에 있는 칩이 모두 한 번에 글라스 기판(162)에 전사되는 것이 아니고, 마스크부(126)의 작용에 의하여 하나의 영역에 있는 칩들 중 일정 간격마다 위치된 칩만 전사된다.
제6구역(6)까지 전사가 완료되면, 기판 스테이지(164)는 고정된 상태에서 웨이퍼 스테이지(142)만 도 3의 위치에서 도 4의 위치로 이동된다.
이후, 도 4에서는 도 3을 통하여 설명된 전사 과정과 유사하게 웨이퍼 스테이지(142)와 기판 스테이지(164)가 일체로 이동되면서 제7구역(7)이 기존 제1구역(1)의 위치로 이동되어 레이저 광을 통하여 전사가 진행되고, 그 후 웨이퍼 스테이지(142)와 기판 스테이지(164)가 일체로 이동되면서 제8구역(8)이 기존 제1구역(1) 위치로 이동되어 레이저 광을 통하여 전사가 진행되며, 이러한 과정이 제9구역(9), 제10구역(10), 제11구역(11) 및 제12구역(12)을 통하여 진행된다.
상기 전사 과정 중에서 상기 웨이퍼 스테이지(142)의 하면과 기판 스테이지(164) 상면 사이의 간격은 100마이크로 미터 이하로 매우 좁은 간격만큼 이격된 상태이므로, 웨이퍼 스테이지(142) 하부에 위치된 마이크로 엘이디칩(154)과 글라스 기판(162)의 상면 사이의 간격은 더욱 좁으며, 이러한 좁은 간격을 유지하면서 이동되는 과정을 통하여 마이크로 엘이디칩(154)과 글라스 기판(162)이 서로 접촉되어 불량이 발생되는 것이 방지되어야 한다.
본 발명은 아래 내용을 통하여 웨이퍼 스테이지(142)와 기판 스테이지(164)의 형성구조를 설명한다.
도 5는 본 발명인 마이크로 엘이디 제조 장치의 일부를 나타내는 개략 사시도이고, 도 6은 도 5에서 상부 기대를 생략한 상태를 나타내는 개략 사시도이며, 도 7는 도 6에서 하부 기대에 기판 스테이지 하판이 형성된 상태를 나타내는 개략 사시도이고, 도 8은 도 7의 기판 스테이지 하판 위로 기판 스테이지 중판과 기판 스테이지 상판이 형성된 상태를 나타내는 개략 사시도이다.
본 발명인 마이크로 엘이디 제조 장치(100)는 도 5와 같이 상기 레이저 광원부(120)의 하부가 위치되는 공간이 마련된 상부 기대(102)와, 상기 상부 기대(102)의 양측 하부에 위치되는 기대 기둥들(104)과 상기 기대 기둥들(104)의 하부가 위치되는 하부 기대(106)와, 상기 하부 기대(106)와 상부 기대(102) 사이 공간에 형성되는 기판 스테이지(164)와 웨이퍼 스테이지(142)를 포함한다.
본 발명은 도 6과 같이 하부 기대(106)와, 상기 하부 기대(106)의 상부에 위치되는 기판 스테이지 하판(164-1)과, 상기 기판 스테이지 하판(164-1)의 상부에 위치되는 기판 스테이지 상판(164-3)과, 상기 기판 스테이지 상판(164-3)의 상부에 위치되는 웨이퍼 스테이지 하판(142-1)과, 상기 웨이퍼 스테이지 하판(142-1)의 상부에 위치되는 웨이퍼 스테이지 상판(142-3)이 포함된다.
도 7을 통하여 상기 하부 기대(106)에 기판 스테이지 하판(164-1)이 위치되는 구조를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서는 하부 기대(106)의 전후 방향을 x축 방향으로 정의하고, 하부 기대(106)의 좌우 방향을 y축 방향으로 정의한다.
상기 하부 기대(106)의 상부에는 전후 방향으로 4개의 오목홈(108-1, 108-2, 108-3, 108-4)이 일정 간격으로 형성되며, 제1오목홈(108-1)과 제2오목홈(108-2) 사이에 형성되는 제1볼록부(109-1)의 상부에는 구동부재인 제1리니어 모터(201-1)가 내측에 위치된 제1리니어 모터부(211-1)가 형성되고, 제3오목홈(108-3)과 제4오목홈(108-4) 사이에 형성되는 제2볼록부(109-2)의 상부에는 구동부재인 제2리니어 모터(201-2)가 내측에 위치된 제2리니어 모터부(211-2)가 형성된다.
상기 제1리니어 모터부(211-1)의 양측에는 제1-1가이드 철선(221-1)과 제1-2가이드 철선(221-2)이 형성된다. 그리고 상기 제2리니어 모터부(211-2)의 양측에는 제2-1가이드 철선(222-1)과 제2-2가이드 철선(222-2)이 형성된다.
상기 제1오목홈(108-1)에 인접하는 하부 기대(106) 일단 상면에는 제1가이드 부재(231)가 "ㄷ"자 형태의 단면으로 하부 기대(106)의 전후 방향으로 형성되며, 제4오목홈(108-4)에 인접하는 하부 기대(106)의 타단 상면에는 상기 제1가이드 부재(231)와 마주보는 형태로 "ㄷ"자 형태의 단면인 제2가이드 부재(233)가 하부 기대(106)의 전후 방향으로 형성된다.
그리고 상기 하부 기대(106)의 일단 상면에는 제1가이드 부재(231)와 인접되게 제1플렉시블 전선 케이블 덕트(310)가 형성되고, 상기 제1플렉시블 전선 케이블 덕트(310)는 기판 스테이지 하판(164-1)에 연결된다.
상기 기판 스테이지 하판(164-1)에는 상기 제1리니어 모터부(211-1)의 동력을 전달받아 x축 방향으로 이동되는 제1이동블록(410)과, 제2리니어 모터부(211-2)의 동력을 전달받아 x축 방향으로 이동되는 제2이동블록(420)이 내측에 형성된다.
상기 제1플렉시블 전선 케이블 덕트(310)는 하부 기대(106)를 통하여 상기 기판 스테이지 하판(164-1)에 전달되는 전선이 기판 스테이지 하판(164-1)의 이동을 방해하지 않으면서 기판 스테이지 하판(164-1)에 연결되도록 가이드하는 역할을 한다.
상기 기판 스테이지 하판(164-1)은 상기 제1-1가이드 철선(221-1)을 감싸는 제1-1링(141-1)과, 상기 제1-2가이드 철선(221-2)을 감싸는 제1-2링(141-2)과, 상기 제2-1가이드 철선(222-1)을 감싸는 제2-1링(142-1)과, 상기 제2-2가이드 철선(222-2)을 감싸는 제2-2링(142-2)을 포함한다.
그리고 기판 스테이지 하판(164-1)의 일측단(164-1a)은 상기 제1가이드 부재(231)에 인입되고, 기판 스테이지 하판(164-1)의 타측단(164-1b)은 상기 제2가이드 부재(233)에 인입된다.
상기 기판 스테이지 하판(164-1)은 제1리니어 모터부(211-1)와 제2리니어 모터부(211-2)가 작동되면 x축 방향으로 이동된다.
상기 기판 스테이지 하판(164-1)에는 초음파 등이 발사되는 제1속도 센서(501)가 형성되고, 상기 하부 기대(106)에는 제1속도 센서(501)와 대향되는 위치에 제1감지부재(511)가 형성된다.
상기 제1속도 센서(501)에서 초음파가 발사되어 제1감지부재(511)에서 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 하부 기대(106) 상에서 기판 스테이지 하판(164-1)이 이동하는 속도를 측정한다.
상기 기판 스테이지 하판(164-1)의 상부에는 y축 방향으로 구동부재인 제3리니어 모터부(211-3)와, 상기 제3리니어 모터부(211-3)와 인접되어 나란히 구동부재인 제4리니어 모터부(211-4)가 형성된다.
상기 제3리니어 모터부(211-3)와 제4리니어 모터부(211-4)는 각각 내부에 리니어 모터가 형성되며 외부 형태는 y축 방향으로 길게 형성되는 직사각형 블록 형태이다.
상기 기판 스테이지 하판(164-1)의 상부에는 도 8과 같이 기판 스테이지 중판(164-2)이 형성되고, 상기 기판 스테이지 중판(164-2)의 상부에는 기판 스테이지 상판(164-3)이 형성된다.
상기 기판 스테이지 중판(164-2)의 하부에는 상기 제3리니어 모터부(211-3)를 감싸는 형태의 제1기판 오목홈(610-1)과, 상기 제4리니어 모터부(211-4)를 감싸는 형태의 제2기판 오목홈(610-2)이 하부에 형성된다.
상기 제1기판 오목홈(610-1)과 제2기판 오목홈(610-2)은 서로 평행하게 형성된다.
그리고 상기 기판 스테이지 중판(164-2) 중 제1기판 오목홈(610-1)의 상부에는 제3리니어 모터부(211-3)의 동력을 전달받아 이동되는 제3이동블록(430)이 형성되고, 기판 스테이지 중판(164-2) 중 제2기판 오목홈(610-2)의 상부에는 제4리니어 모터부(211-4)의 동력을 전달받아 이동되는 제4이동블록(440)이 형성된다.
상기 기판 스테이지 중판(164-2)은 제3리니어 모터부(211-3)와 제4리니어 모터부(211-4)가 작동되면 y축 방향으로 이동된다.
상기 기판 스테이지 하판(164-1)의 상부에는 제2플렉시블 전선 케이블 덕트(320)가 형성되고, 상기 제2플렉시블 전선 케이블 덕트(320)는 기판 스테이지 상판(164-3)과 연결된다.
상기 기판 스테이지 상판(164-3)의 상면에는 기판 스테이지 상판(164-3)이 y축 방향으로 이동되는 속도를 파악하는 제2속도 센서(502)가 형성되고, 상기 하부 기대(106)에는 제2속도 센서(502)와 대향되는 위치에 제2감지부재(512)가 형성된다.
상기 제2속도 센서(502)에서 초음파가 발사되어 제2감지부재(512)에서 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 하부 기대(106) 상에서 기판 스테이지 상판(164-3)이 이동하는 속도를 측정한다.
그리고 상기 기판 스테이지 상판(164-3)의 상면에는 상방으로 초음파를 발생하는 제1수평감지센서(520)과 제2수평감지센서(521)이 형성된다.
상기 제1수평감지센서(520)과 제2수평감지센서(521)는 웨이퍼 스테이지 하판(142-1)의 하면에서 반사되는 초음파의 시간이 일치하면 웨이퍼 스테이지 하판(142-1)의 하면이 수평이라고 판단하고, 웨이퍼 스테이지 하판(142-1)의 하면에서 반사되는 초음파의 시간이 불일치하면 웨이퍼 스테이지 하판(142-1)의 하면이 수평이 아니라고 판단한다.
또한, 기판 스테이지 상판(164-3)의 상면에는 기판 스테이지 상판(164-3)의 상면에 위치되는 글라스 기판(162)과 웨이퍼(152) 사이의 간격에서 발생되는 이물질을 감지하기 위해서 글라스 기판(162)의 일측에 형성되는 광발생부(522)와, 상기 글라스 기판(162)의 타측에 광발생부(522)에서 조사되는 광을 수광하는 수광부(524)가 형성된다.
상기 광발생부(522)에서 조사된 광이 수광부(524)에서 수광될 때 글라스 기판(162)과 웨이퍼(152) 사이에 이물질이 있는 경우에는 이물질이 위치된 영역은 다른 영역에 비하여 수광되는 빛의 강도가 낮게 나타나 이물질 존재를 감지할 수 있다.
상기 기판 스테이지 상판(164-3)의 하부와 기판 스테이지 중판(164-2)의 상부 사이에는 3지점에 제1승하강부(530, 540, 550)가 형성된다.
상기 제1-1승하강부(530)는 기판 스테이지 상판(164-3)의 하면에 내부가 빈 구형 공간이 형성된 볼하우징부(536)와, 상기 볼하우징부(536)에 인입되는 볼(534-1)이 형성되는 실린더부(534)와, 상기 실린더부(534)의 하부에 형성된 힌지 부재(532)를 포함한다.
상기 실린더부(534)는 신축가능하다. 그리고 상기 볼(534-1)은 볼하우징부(536)의 내부에서 회전 가능하다.
상기 힌지 부재(532)는 상기 기판 스테이지 중판(164-2)의 상면에 고정된다.
도 9의 (a)는 제1승하강부에 의해 기판 스테이지 상판이 승하강하는 경우를 나타내는 개략 사시도이고, 도 9의 (b)는 제1승하강부에 의해 기판 스테이지 상판이 기울어지는 경우를 나타내는 개략 사시도이다.
도 9의 (a)와 같이 상기 제1승하강부(530, 540, 550)는 3지점에 형성되어 3개의 제1승하강부(530, 540, 550)가 모두 동일한 크기로 승하강되는 경우에는 기판 스테이지 상판(164-3)이 기판 스테이지 중판(164-2)을 기준으로 높이가 승하강된다.
그리고 도 9의 (b)와 같이 제1승하강부(530, 540, 550) 중 제1-1승하강부(530)만 하강하면 기판 스테이지 상판(164-3)이 제1-1승하강부(530)가 위치된 부분으로 아래로 기울어진다.
상기와 같은 구성을 통하여 본 발명에서는 기판 스테이지 상판(164-3)의 승하강과 틸팅이 가능하다.
상기 기판 스테이지 상판(164-3)의 상부 중앙에는 글라스 기판(162)이 위치되는 기판 영역부(710)가 형성되며, 상기 기판 영역부(710)의 양측에 x축 방향으로 구동부재인 제5리니어 모터부(211-5)와 제6리니어 모터부(211-6)가 형성된다.
도 10은 도 8의 기판 스테이지 상판 위로 웨이퍼 스테이지 하판이 형성된 상태를 나타내는 개략 사시도이고, 도 11은 도 10의 웨이퍼 스테이지 하판 위로 웨이퍼 스테이지 상판이 형성된 상태를 나타내는 개략 사시도이다.
본 발명은 상기 기판 스테이지 상판(164-3)에 도 10과 같이 제3플렉시블 전선 케이블 덕트(330)가 형성되고, 상기 제3플렉시블 전선 케이블 덕트(330)는 웨이퍼 스테이지 하판(142-1)과 연결된다.
상기 웨이퍼 스테이지 하판(142-1)에는 상기 제5리니어 모터부(211-5)를 감싸는 제1웨이퍼 오목홈(710-1)과 제6리니어 모터부(211-6)를 감싸는 제2웨이퍼 오목홈(710-2)이 형성된다.
그리고 상기 웨이퍼 스테이지 하판(142-1)에는 제1웨이퍼 오목홈(710-1)의 상부에 제5리니어 모터부(211-5)에 의해 구동되는 제5이동블록(450)이 형성되고, 제2웨이퍼 오목홈(710-2)의 상부에 제6리니어 모터부(211-6)에 의해 구동되는 제6이동블록(460)이 형성된다.
웨이퍼 스테이지 하판(142-1)은 제5리니어 모터부(211-5)와 제6리니어 모터부(211-6)가 작동되면 x축 방향으로 이동된다.
웨이퍼 스테이지 하판(142-1)에 초음파를 발생하는 제3속도 센서(503)가 형성되고, 기판 스테이지 상판(164-3)의 상면에 제3속도 센서(503)에서 발생되는 초음파가 반사되는 제3감지부재(513)가 구비된다.
웨이퍼 스테이지 하판(142-1)이 x축 방향으로 이동될 때, 상기 제3속도 센서(503)와 제3감지부재(513)는 웨이퍼 스테이지 하판(142-1)의 이동속도를 측정할 수 있다.
그리고 웨이퍼 스테이지 하판(142-1)의 중앙에는 제1웨이퍼 중앙 구멍(810)이 형성되고, 상기 제1웨이퍼 중앙 구멍(810)의 양측에는 y축 방향으로 형성되는 구동부재인 제7리니어 모터부(211-7)와 제8리니어 모터부(211-8)가 형성된다.
상기 웨이퍼 스테이지 하판(142-1)에는 도 11과 같이 제4플렉시블 전선 케이블 덕트(340)가 형성되고, 상기 제4플렉시블 전선 케이블 덕트(340)는 웨이퍼 스테이지 상판(142-3)과 연결된다.
상기 웨이퍼 스테이지 상판(142-3)에는 상기 제7리니어 모터부(211-7)를 감싸는 제3웨이퍼 오목홈(710-3)과, 제8리니어 모터부(211-8)를 감싸는 제4웨이퍼 오목홈(710-4)이 형성된다.
상기 웨이퍼 스테이지 상판(142-3)에는 제3웨이퍼 오목홈(710-3)의 상부에 제7리니어 모터부(211-7)에 의해 구동되는 제7이동블록(470)과, 제4웨이퍼 오목홈(710-4)의 상부에 제8리니어 모터부(211-8)에 의해 구동되는 제8이동블록(480)이 형성된다.
상기 웨이퍼 스테이지 상판(142-3)은 제7리니어 모터부(211-7)와 제8리니어 모터부(211-8)가 작동되면 y축 방향으로 이동된다.
상기 웨이퍼 스테이지 상판(142-3)에 초음파를 발생하는 제4속도 센서(504)가 형성되고, 상기 웨이퍼 스테이지 하판(142-1)에 상기 제4속도 센서(504)에서 발생하는 초음파를 반사하는 제4감지부재(514)가 형성된다.
상기 웨이퍼 스테이지 상판(142-3)이 y축 방향으로 이동되는 속도를 상기 제4속도 센서(504)와 제4감지부재(514)를 통하여 측정할 수 있다.
상기 웨이퍼 스테이지 상판(142-3)의 중앙에는 제2웨이퍼 중앙 구멍(820)이 형성된다.
도 12는 상기 웨이퍼 스테이지 상판 A-A' 부분의 개략 단면도이다.
상기 웨이퍼 스테이지 상판(142-3)의 제2웨이퍼 중앙 구멍(820) 둘레 하부에는 제2승하강부(532, 542, 552)가 형성되고, 상기 제2승하강부(532, 542, 552) 하부에는 웨이퍼 흡착부(810)가 형성되며, 상기 웨이퍼 흡착부(810)에는 웨이퍼(152)가 압착되고, 상기 웨이퍼(152)의 하면에는 마이크로 엘이디칩(154)이 형성된다.
상기 제2승하강부(532, 542, 552)는 웨이퍼 스테이지 상판(142-3)과 웨이퍼 흡착부(810) 사이의 3지점에 형성되며, 형상은 제1승하강부(530)와 유사하여 자세한 설명은 생략한다.
상기 웨이퍼 흡착부(810)의 하면에는 초음파를 이용한 제1거리측정센서(527)와 제2거리측정센서(528)가 형성된다.
상기 제1거리측정센서(527)와 제2거리측정센서(528)는 웨이퍼(152)를 중심으로 서로 대향되게 이격된 상태로 하방에 위치된 글라스 기판(162)을 향해 초음파를 발사하고, 반사되는 초음파의 도달 시간을 측정하여 웨이퍼 흡착부(810)와 글라스 기판(162) 사이의 간격이 균일한지 측정한다.
본 발명은 상기 제1거리측정센서(527)와 제2거리측정센서(528)를 통하여 웨이퍼 흡착부(810)와 글라스 기판(162) 사이의 간격을 균일하게 유지하는지 파악할 수 있어 정밀도가 향상된다.
도 13은 도 11의 변형례를 나타내는 개략 일부 사시도이다.
도 13은 웨이퍼 스테이지 하판(142-1)과 웨이퍼 스테이지 상판(142-3) 사이에 웨이퍼 스테이지 중판(142-2)이 형성된 경우이다.
상기 웨이퍼 스테이지 하판(142-1)에는 상기 제5리니어 모터부(211-5)를 감싸는 제1웨이퍼 오목홈(710-1)과 제6리니어 모터부(211-6)를 감싸는 제2웨이퍼 오목홈(710-2)이 형성된다.
상기 웨이퍼 스테이지 하판(142-1)과 상기 웨이퍼 스테이지 중판(142-2) 사이에는 3개의 지점에 제3승하강부(534, 544, 554)가 형성된다.
상기 제3승하강부(534, 544, 554)의 구조는 제2승하강부(532, 542, 552)와 유사하여 자세한 설명은 생략한다.
상기 제3승하강부(534, 544, 554)에 의해 상기 웨이퍼 스테이지 중판(142-2)이 웨이퍼 스테이지 하판(142-1)을 기준으로 승하강될 수 있고, 틸팅될 수도 있다.
그리고, 상기 웨이퍼 스테이지 중판(142-2)에는 y축 방향으로 형성되는 제7리니어 모터부(211-7)와 제8리니어 모터부(211-8)가 형성된다.
상기 웨이퍼 스테이지 하판(142-1)에는 제4플렉시블 전선 케이블 덕트(340)가 형성되고, 상기 제4플렉시블 전선 케이블 덕트(340)는 웨이퍼 스테이지 상판(142-3)과 연결된다.
상기 웨이퍼 스테이지 상판(142-3)에는 상기 제7리니어 모터부(211-7)를 감싸는 제3웨이퍼 오목홈(710-3)과, 제8리니어 모터부(211-8)를 감싸는 제4웨이퍼 오목홈(710-4)이 형성된다.
상기 웨이퍼 스테이지 상판(142-3)의 중앙에는 제3-1웨이퍼 중앙 구멍(810-3)이 형성된다.
도 14는 도 13의 제3-1웨이퍼 중앙 구멍 주위 측면 개략도이다.
본 발명은 도 14와 같이 승하강부가 웨이퍼 스테이지 하판(142-1)과 웨이퍼 스테이지 중판(142-2) 사이에 형성되는 경우에는 상기 웨이퍼 스테이지 상판(142-3)의 제3-1웨이퍼 중앙 구멍(810-3)의 둘레에서 하방으로 복수개의 지지로드(910)가 형성되고, 상기 지지로드(910)의 하부에는 웨이퍼 흡착부(810)가 형성되며, 상기 웨이퍼 흡착부(810)의 하면에는 웨이퍼(152)가 압착되며, 상기 웨이퍼(152)에는 마이크로 엘이디칩(154)이 형성된다.
본 발명은 하부 기대(106)의 상부에 기판 스테이지(164)가 이동될 수 있는 구조가 형성되고, 기판 스테이지(164)의 상부에 웨이퍼 스테이지(142)가 이동될 수 있는 구조가 형성되어 하부 기대(106)를 기준으로 기판 스테이지(164)와 웨이퍼 스테이지(142)가 일체로 동시에 이동될 수 있는 구조가 형성되는 것과 더블어 하부 기대(106)를 기준으로 기판 스테이지(164)가 고정된 상태에서 기판 스테이지(164) 상부에서 웨이퍼 스테이지(142)만 이동될 수 있는 구조가 형성되는 효과가 발생된다.
따라서, 본 발명은 기판 스테이지(164)의 상부에 웨이퍼 스테이지(142)가 이동될 수 있는 구조가 형성되어 하부 기대(106)를 기준으로 기판 스테이지(164)와 웨이퍼 스테이지(142)가 일체로 동시에 이동될 수 있기 때문에, 하부 기대(106)의 상부에 기판 스테이지(164)가 이동될 수 있는 구조가 형성되고, 상부 기대(102)에 웨이퍼 스테이지(142)가 이동될 수 있는 구조가 형성되는 경우에 기판 스테이지(164)와 웨이퍼 스테이지(142)가 동시에 이동될 때 간격 유지가 일정하게 되지 않는 문제를 해결하는 효과가 발생된다.
상기 기판 스테이지(164)의 상부에 웨이퍼 스테이지(142)가 이동될 수 있는 구조가 형성되기 때문에 기판 스테이지(164)의 상부에서 웨이퍼 스테이지(142)가 이동될 때 마이크로 엘이디칩(154)과 글라스 기판부(160) 사이의 간격이 용이하게 유지될 수 있는 효과가 발생된다.
상술한 본 발명의 설명에서의 실시예는 여러가지 실시가능한 예 중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것으로, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경 및 균등한 타의 실시예가 가능한 것이다.
100: 마이크로 엘이디 제조 장치 106: 하부 기대
108-1: 제1오목홈 120: 레이저 광원부
122: 레이저 광원 124: 경통부
126: 마스크부 128: 스캐너부
140: 웨이퍼부 152: 웨이퍼
154: 마이크로 엘이디칩 160: 글라스 기판부
211-1: 제1리니어 모터부 231: 제1가이드 부재
310: 제1플렉시블 전선 케이블 덕트 530, 540, 550: 제1승하강부

Claims (7)

  1. 레이저를 조사하여 웨이퍼의 마이크로 엘이디칩을 글라스 기판에 전사하는 마이크로 엘이디 제조 장치에 있어서,
    상기 웨이퍼가 위치되는 웨이퍼 스테이지와,
    상기 글라스 기판이 위치되는 기판 스테이지와,
    상기 기판 스테이지 하부에 형성되는 하부 기대와,
    상기 웨이퍼 스테이지가 이동되도록 기판 스테이지에 형성되는 제1구동부재, 및
    상기 기판 스테이지가 이동되도록 하부 기대에 형성되는 제2구동부재를 포함하고,
    상기 기판 스테이지의 상부에 웨이퍼 스테이지가 이동되는 구조가 형성되어 하부 기대를 기준으로 기판 스테이지와 웨이퍼 스테이지가 일체로 동시에 이동될 수 있으며,
    상기 기판 스테이지에는 상기 제2구동부재에 의해 제3방향으로 이동되는 기판 스테이지 하판이 형성되고,
    상기 하부 기대 상면에는 "ㄷ"자 형태의 단면으로 형성된 제1가이드 부재와 제2가이드 부재가 서로 대향되게 형성되며,
    상기 기판 스테이지 하판의 일측단은 상기 제1가이드 부재에 인입되고, 기판 스테이지 하판의 타측단은 상기 제2가이드 부재에 인입되고, 상기 하부 기대에는 제2구동부재의 일측에 가이드 철선이 형성되며, 상기 기판 스테이지 하판에는 상기 가이드 철선을 감싸는 링이 형성되며,
    기판 스테이지 상판에는 웨이퍼 스테이지 하판에 초음파를 발사하여 웨이퍼 스테이지 하판이 수평인지를 판단하는 제1수평감지센서와 제2수평감지센서가 형성되며,
    상기 기판 스테이지 상판에는 이물질을 감지하기 위해서, 상기 글라스 기판의 일측에 형성되는 광발생부와, 상기 글라스 기판의 타측에 광발생부에서 조사되는 광을 수광하는 수광부가 형성되고,
    상기 웨이퍼 스테이지는,
    상기 제1구동부재에 의해 제1방향으로 이동되는 웨이퍼 스테이지 하판과, 상기 웨이퍼 스테이지 하판에 형성되는 제3구동부재에 의해 상기 제1방향과 상이한 제2방향으로 이동되는 웨이퍼 스테이지 상판과, 상기 웨이퍼 스테이지 상판에 형성된 중앙 구멍 둘레 하부에 형성되는 웨이퍼 흡착부를 포함하며,
    상기 웨이퍼 흡착부에는 웨이퍼 흡착부와 글라스 기판 사이의 간격이 균일한지 측정하기 위한 제1거리측정센서와 제2거리측정센서가 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 제조 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 스테이지는
    상기 기판 스테이지 하판에 형성되는 제4구동부재에 의해 상기 제3방향과 상이한 제4방향으로 이동되는 기판 스테이지 중판과,
    상기 기판 스테이지 중판의 상부에서 승하강되도록 형성되는 상기 기판 스테이지 상판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 제조 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 기판 스테이지 중판과 기판 스테이지 상판 사이에는 3지점에 제1승하강부가 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 제조 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 기판 스테이지 하판에는 기판 스테이지 하판이 이동되는 속도를 파악하는 제1속도 센서가 형성되고,
    상기 하부 기대에는 제1속도 센서와 대향되는 위치에 제1감지부재가 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 제조 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
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