KR20110118616A - 전단-보조 탄성 스탬프 전사에 의한 프린팅 반도체 소자 - Google Patents

전단-보조 탄성 스탬프 전사에 의한 프린팅 반도체 소자 Download PDF

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Abstract

수신 기판에 반도체 소자의 전사 프린팅을 위한 방법 및 장치를 제공한다. 일 측면에서, 프린팅은 반도체 소자에서 잉크로 칠해진 탄성 중합체 스탬프와 수신 기판 사이에 등각 접촉으로 이루어지고, 스탬프 제거 동안, 전단 오프셋이 스탬프와 수신 기판 사이에 적용된다. 전단-오프셋 프린팅 처리는 좋은 배치 정밀도와 함께 높은 프린팅 전사 이득을 획득한다. 스탬프-백킹 압력 적용 및 수직 변위를 다양하게 하는 시간을 포함하는, 전사 프린팅 동안 처리 파라미터 선택은 수반하는 전사 프린팅 개선으로 충분히 일정한 박리(delamination) 비율을 생기게 한다.

Description

전단-보조 탄성 스탬프 전사에 의한 프린팅 반도체 소자{PRINTING SEMICONDUCTOR ELEMENTS BY SHEAR-ASSISTED ELASTOMERIC STAMP TRANSFER}
본 출원은 2008년 11월 19일에 출원된 미국 가 출원 제 61/116,136호의 이점을 청구하며, 여기에 상반되지 않는 범위에 참조하여 명확히 구체화된다.
본 발명은, 적어도 일부분, 미국 국립과학재단 보조금 IIP-0712017에 의해 수여된 미국 정부 지원으로 만들어졌다. 이 발명에서 미국 정부는 일정한 권리를 갖는다.
반도체 칩 또는 다이(die) 자동화 조립장비(automated assembly equipment)는 일반적으로 진공 그리퍼(vacuum gripper) 또는 픽 앤 플레이스(pick-and-place) 기구로서 종종 언급된 진공에서 동작되는 배치 헤드(placement head)의 사용에 의존한다. 간단한 실시예에서, 이들 배치 헤드는 일반적으로 물리적인 접착을 이루기 위한 다이에 날인하는 드릴된 노즐면을 가지는 오픈 엔드 실린더(open ended cylinder)로 구성된다. 극박(ultra thin), 무른(fragile) 또는 아주 작은 반도체 칩 또는 다이는 종래의 진공 그리퍼에 의해 경제적으로 처리될 수 없다. 그 결과, 자기조립(self-assembly) 또는 건조 전사 프린팅(dry transfer printing) 기술과 같은 대체 방안이 연구되고 있다.
전사 프린팅은, 유리, 플라스틱, 메탈 또는 다른 반도체를 포함하는 가상의 어느 기판 물질에 대량 병렬 조립(massively parallel assembly)을 가능하게 한다(예를 들면, 2005.6.2.자 제출된 U.S. Pat. App. No. 11/145.574 METHODS AND DEVICES FOR FABRICATING AND ASSEMBLING PRINTABLE SEMICONDUCTOR ELEMENTS 참조). 이 반도체 전사 프린팅 기술은 소스 웨이퍼로부터 장치를 선택적으로 픽업(pick-up)하기 위하여 미세구조 탄성 스탬프(microstructured elastomeric stamp)의 사용에 의존하고, 그 다음 타겟 기판상에서 이들 장치를 프린트한다.
픽 앤 플레이스 기구가 흡입력(suction force)에 의존하는 반면, 건조 전사 프린팅 기구는 반도체 장치의 픽업 및 릴리즈를 제어하기 위해 면 접착력(surface adhesion force)에 의존한다. 건조 전사 프린팅을 용이하게 하기 위하여, 반도체 소자와 탄성 스탬프 사이의 접착력을 제어하는 방법이 요구된다. 이러한 방법 중 하나가 2006.6.9.자 제출된 U.S. Pat. App. No. 11/423,192 "PATTERN TRANSFER PRINTING BY KINETIC CONTROL OF ADHESION TO AN ELASTOMERIC STAMP"에 기술된다. 그 방법에서, 탄성 전사 스탬프의 박리 비율을 조정함으로써 탄성 스탬프 접착력이 제어된다. 분리 또는 박리 비율의 제어는 소스 웨이퍼로부터 반도체 소자를 픽업하기 위해 필요한 스탬프 접착력을 증가시키는 수단을 제공한다. 그러나, 이 기술에 대해 스탬프로부터 수신기판에 반도체 소자를 전사하는 것과 관련하여 문제점이 있다. 첫째, 느린 스탬프 박리 비율(< 1 ㎜/s)이 가리지 않은 타겟 기판(bare target substrate) 또는 저 점착성 면 접착물로 칠해진 기판상에 반도체 소자를 전사하도록 종종 요구된다. 이것은 처리 시간을 증가시키고, 전사 프린팅의 높은-처리량을 수행하는 능력에 나쁜 영향을 준다. 둘째, 일반적으로 높은 배치 정확도로 건조 전사 프린팅 반도체 소자를 위해 최적화된 스탬프는 딱딱한 백킹 레이어를 사용한다. 프린팅 또는 전사 단계 동안, 딱딱한 백킹 레이어가 굽힘력(bending force)을 받을 때 이들 스탬프의 박리 비율은 불안정할 수 있고 제어하는데 어려움이 있다. 셋째, 극도로 매끄럽거나 저 점착성면이 아닌 면에서 프린팅 이득은 매우 낮을 수 있다.
따라서, 높은 이득 및 배치 정확도록 반도체 소자를 프린팅하는 전사를 위한 향상된 방법, 큰 사이즈의 탄성 스탬프로 확장하는 방법, 시스템 및 공정이 필요하다.
전단 오프셋(shear offset)에 의한 반도체 및 반도체 소자의 건조 전사 프린팅을 위한 방법 및 시스템을 제공한다. 전단 오프셋 프린팅 시스템은 전단 오프셋이 적용되지 않은 종래의 기술과 비교하여, 프린팅 이득 또는 정밀도의 손실없이 전사 프린팅 동안 이루어지는 높은 박리 비율을 가능하게 한다. 따라서, 여기에 제안된 방법 및 시스템은 더 빠르고 보다 신뢰성 있는 전사 프린팅을 제공하고, 그것에 의해 처리 시간의 감소 및 프린팅 효율을 증가시킨다.
박리 처리 동안 전단 오프셋의 증가는 전사 이득을 증가시킨다. 전단 오프셋은 반도체 소자를 전사하기 위해 사용된 전사 스탬프에서 기계적 변형을 일으키고, 그것에 의해 반도체 소자로부터 전사 스탬프 면의 박리를 일으키도록 요구된 에너지를 낮춘다. 좋은 전사 이득(예를 들면, 95% 이상의 전사)을 위한 중요한 다른 파라미터는 일정한 박리 비율이다. 여기에 제공된 것은, 최소의 편차로 일정한 박리 비율을 확보하기 위한 다수의 파라미터를 최적화하는 기술이다. 예를 들어, 스탬프는 변형가능한 레이어, 변형가능한 레이어의 전사면에 릴리프 특징의 기학적인 형태 및 패턴, 영률(Young's modulus), 변형가능한 레이어에 접속된 리지 백킹 레이어(rigid backing layer)의 상대적인 두께의 하나 또는 그 이상의 조합을 최적화함으로써 적절한 박리 비율을 제공하기 위해 설계된다. 박리 비율에 영향을 주는 다른 파라미터는, 제한적이진 않지만, 수신 기판으로부터 스탬프가 제거되는 비율뿐만 아니라 등각 접촉을 확립하기 위해 사용된 힘(예를 들면, 압력)을 포함한다. 일 측면에서, 이들 파라미터의 각각은 프린팅 단계의 코스에 걸쳐 박리 비율의 편차를 최소화하기 위해 박리 사이클의 코스에 걸쳐 변화한다.
일 측면에서, 본 발명은, 예를 들면 전사면을 가지는 탄성 스탬프를 제공함으로써 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅하는 방법이다. 반도체 소자는 전사면에 의해 지지된다. 제어 및 프린팅 이득을 더 증가시키기 위해, 반도체 소자를 지지하는 전사면은 반도체 소자를 적어도 부분적으로 접촉하는 릴리프 특징의 3차원 패턴을 가질 수 있다. 반도체 소자에 "잉크로 칠해진" 스탬프가 수신면과 등각 접촉하게 되면, 반도체 소자의 적어도 일부분이 수신면과 접촉한다. 수신면은 접착 레이어로 적어도 일부에 임의로 도포된다. 대신에, 수신면은 접착물로 덮히지는 않는다. 대신에, 수신면은 접착 레진의 패턴으로 패턴된다. 탄성 스탬프는 수신면에 대하여 수평 거리를 오프셋하고, 그것에 의해 릴리프 특징의 패턴의 적어도 일부에 기계적 변형을 발생하며, 여기서 오프셋은 전사면 또는 수신면으로부터 반도체 소자를 분리하지는 않는다. 수신면과 전사면 사이에 오프셋이 있으면, 오프셋을 구동하는 영역은 중요하지 않다(예를 들면, 스탬프 및 수신면의 하나 또는 둘 다 오프셋될 수도 있다). "수평 오프셋(Horizontal offset)"은 잉크로 칠해진 접촉면과 수신면 사이의 접촉에 의해 정의된 평면(plane) 또는 면(surface)에 사실상 나란하게 하는 오프셋에 관계된다. 스탬프는 수신면으로부터 분리되고, 그것에 의해 수신면에 반도체 소자를 프린팅한다.
일 측면에서, 등각 접촉 단계는, 적어도 일부에서, 탄성 스탬프의 상면에 공기력을 적용함으로써 확립된다. 예를 들면, 스탬프는 수신면에 매우 근접하게(예를 들면, 약 100㎛ 이하) 될 수도 있고, 공기력이 등각 접촉을 확립하기 위해 적용된다. 실시예에서 스탬프는 리지 백킹 레이어를 가지는 복합 스탬프이고, 스탬프의 상면은 상면(예를 들면, 노출된 면 또는 전사면에 마주하는 면)에 해당한다. "상(top)" 면은 시스템의 기학학적 구성에 따라, 면을 구분하기 위해 사용된 상대어로 이해되고, 사실 상면은 아래로 향하는 위치에 놓일 수도 있다.
최종 결과가 수신면에 대해 전사면의 이동이 있다면, 오프셋팅(offsetting)은 종래에 알려진 어떠한 의미일 수 있다. 일 실시예에서, 오프셋팅은 탄성 스탬프에 면내 변위(in plane displacement)의 적용에 의한다. 일 실시예에서, 면내 변위는, 5㎛ 이상이고 100㎛ 이하인 수신면에 대한 스탬프 상면의 수평 변위에 의해 획득될 수 있다.
일 측면에서, 분리 단계는 스탬프 상면에 적용된 공기력을 감소하는 단게를 포함한다. 대안적으로, 분리 단계는 수신면으로부터 수직 방향으로 스탬프를 물리적으로 이동하는 단계를 포함한다. 일 측면에서, 분리 단계는, 동시에 또는 순차적 방식으로, 공기력을 감소하는 단계와 수직방향으로 이동을 모두 포함한다.
일 실시예에서, 여기에 나타낸 어떠한 처리 또는 장치에 사용된 어떠한 스탬프는 복합 스탬프일 수 있다. 일 측면에서, 탄성 스탬프는 전사면과 저면(bottom surface)을 가지는 리지 백킹 레이어와 마주하는 상면과 함께 탄성 레이어를 포함하며, 저면은 탄성 레이어 상면에 인접하여 위치된다. 리지 백킹 레이어를 가지는 이러한 탄성 스탬프는 전사면과 잉크로 칠해진 반도체 소자 및/또는 수신 기판면 사이의 인터페이스에 적용된 압력 및 이동(예를 들면, 수직 및/또는 수평)을 전사하기 위해 유리하다. 예를 들면, 강성 백킹에 적용된 공기력은 능동적인 프린팅 영역에 균일하게 전달될 수 있다. 다른 양상에서, 탄성 스탬프도 리지 백킹 레이어에 동작 가능하게 접속된 강화(reinforcement) 레이어를 가지며, 강화 레이어는 전사면에 릴리프 특징의 적어도 일부에 수직으로 일치하는 개구(opening)를 갖는다.
일 측면에서, 여기에 제공된 어떠한 방법은 건조 전사 프린팅 기구에 탄성 스탬프를 장착하는 단계를 더 포함한다. 오프셋 단계는 건조 전사 프린팅 기구에 면내 변위를 적용함으로써 선택적으로 이루어지고, 그것에 의해 릴리프 특징의 적어도 일부에서 기계적 변위를 발생한다. "면내 변위"는 박리를 일으키는 인터페이스에 사실상 평행한 방향인 오프셋에 관련한다. 이 측면에서, "사실상 평행한(substantially parallel)"은 인터페이스에 의해 정의된 면 또는 평면의 2°이내인 방향에 관련된다.
발명의 일 실시예에서, 등각 접촉은 리지 백킹 레이어인 상면과 같은, 장착된 스탬프의 상면에 압력을 적용함으로써, 적어도 일부에서 확립된다.
수신면에 대해 수직 방향으로 탄성 스탬프에 장착된 전사 프린팅 기구를 이동하는 것 같이, 스탬프가 수직 방향으로 면 중 하나를 이동시킴으로써 수신면으로부터 분리된다는 측면에서, 어떤 하나 또는 그 이상의 파라미터는 박리 사이클 동안 변화될 수 있다. 예를 들어, 스탬프에 적용된 압력은 수신면으로부터 스탬프를 분리하는 수직방향 이동 동안 변화될 수 있다. 일 실시예에서, 압력은, 4kPa와 10kPa 사이의 최대값 및 0kPa와 2kPa 사이의 최소값과 같이, 최대값으로부터 최소값으로 감소될 수 있다. 일 측면에서, 압력은 압력 감소 비율 및 수직방향 이동 비율은 사실상 일정한 수신 기판으로부터(또는 수신면에 의해 지지된 반도체 소자로부터) 스탬프 포스트의 박리 비율을 제공하기 위해 선택된다.
일 실시예에서, 릴리프 특징은 복수의 포스트를 포함한다. 포스트는 도너면(donor surface)으로부터 반도체 소자 리프트 오프(lift-off) 및/또는 스탬프로부터 수신면에 반도체 소자 전사(transfer)를 가능하게 하는 것을 도울 수 있다. 이 실시예의 일 측면에서, 복수의 포스트는 1% 이상이고 25% 이하인 범위로부터 선택된 전사면 상에 접촉 영역 부분(contacting area fraction)을 갖는다. "접촉 영역 부분(contacting area fraction)"은 프린트 가능한 면 영역에 걸쳐 포스트에 의해 면 영역 범위의 퍼센트에 관련된다. 릴리프 특징이 복수의 집단을 폼한다는 측면에서, 릴리프 특징은 포스트 사이에 산재된 복수의 고정 특징(stabilization feature)을 포함하고, 고정 특징은 포스트의 접촉 영역보다 작은 접촉 영역을 갖는다.
일 측면에서, 여기에 제공된 어떠한 방법은, 제한적이진 않지만, 전사 프린팅 이득을 포함하는 기능 파라미터에 관하여 기술된다. 예를 들어, 처리는 접착제의 얇은 레이어로 코팅된 수신면에 대해 99.5% 이상의 이득을 제공할 수 있다. 대안적으로, 이득은 1㎜/s/ 이상인 스탬프 박리 비율에 대해 99.5% 이상일 수 있다.
임의의 실시예에서, 어떠한 방법은 수신면으로 스탬프를 광학적으로 정렬하고, 수신면으로부터 100㎛ 이내의 수직 분리 거리에 반도체 소자를 위치시키고 스탬프와 수신면 사이에 등각 접촉을 확립하기 위해 스탬프의 상면에 압력을 적용하는 것을 포함한다. 압력은 종래에 알려진 수단에 의해 적용될 수 있다. 예를 들어, 리지 백킹 레이어에 대응하는 상면을 포함하는 스탬프 상면에 일정한 공기력의 적용에 의해 압력이 적용될 수 있다.
여기에 기술된 어떠한 방법은 단일 반도체 소자 또는 복수의 반도체 소자를 프린트하기 위해 사용될 수 있고, 릴리프 특징의 패턴은 단일 또는 복수의 반도체 소자를 지지한다.
일 측면에서, 여기에 제공된 전사 방법은, 저 점착성(low-tack)면인 수신면에 반도체 소자를 프린팅하는 전사를 위한 것이다.
분리 단계는, 제한적이진 않지만, 스탬프 및/또는 수신면에 수직 오프셋(vertical offset)을 적용함으로써 수신면에 대해 스탬프를 제거하는 단계를 포함하는 종래에 알려진 어떠한 수단에 의해 수행된다. 면을 지지하는 구조에 어떠한 오프셋을 적용하는 것 같이, 이 적용은 직접 또는 간접적일 수 있다. 유사하게, 오프셋 하는 단계는 스탬프에 면내 변위를 적용하거나, 수신면에 면내 변위를 적용하거나 둘 다에 면내 변위를 적용함으로써 임의로 제공된다.
공기력이 등각 접촉을 확립하기 위해 적어도 일부에 적용되고 스탬프가 수신면으로부터 수직으로 분리된다는 측면에서, 공기력 및 수직 분리 비율은 박리 사이클 동안 시간에 걸쳐 다양하게 될 수 있다. 예를 들어, 박리 사이클이, 제 1 시간 간격이 제 2 시간 간격 이전이고, 사실상 겹치지 않는 적어도 2개의 시간 간격으로 분리되는 실시예에서, 공기력은 수직 분리가 제 1 시간 간격에 걸쳐 일정하게 유지되는 동안 제 1 시간 간격에 걸쳐 다양하게 될 수 있다. 반면에,수직 분리가 제 2 시간 간격 동안 증가하는 반면 제 2 시간 간격 동안 공기력은 일정하게 유지될 수 있다. 이 실시예에서, 시간에 관한 압력 및 준리 거리의 선택은 박리 사이클에 걸쳐 일정한 박리 비율을 쉽게 도와주는 최적화 단계이고, 이러한 박리 비율은 제 1 및 제 2 시간 간격에 걸쳐 평균 박리 비율에서 5% 이하로 편향하는 사용자 지정 편향(user-specified deviation) 이하로 편향한다.
본 발명의 다른 측면은 수신기판에 반도체의 건조 전사 프린팅을 위한 장치에 관한 것으로, 이러한 장치는 여기에 기술된 어떠한 전단 오프셋(shear-offset) 처리를 이행하는 것이 가능하다.
일 실시예에서, 장치는 내부 면(internal surface) 및 내부 면에 마주하여 위치된 외부 면(external surface)으로 변형 가능한 레이어와 복수의 릴리프 특징을 가지는 변형가능한 레이어의 외부 면을 가지는 강화 복합 스탬프를 지지한다. 강성 지지 레이어는 변형 가능한 레이어의 내부 면에 접속되고, 여기서 강정 지지 레이어는 저면과 저면에 마주하여 위치된 상면을 가지고, 저면은 변형 가능한 내부 면에 근접하여 위치된다. 강화 레이어(reinforcement layer)는 강성 지지 레이어에 동작 가능하게 접속되고, 강화 레이어는 변형 가능한 레이어의 외부 면의 릴리플 특징의 적어도 일부에 수직으로 일치하는 개구(opening)를 갖는다. 일 실시예에서, 복합 스탬프는 변형 가능한 레이어 외부 면에 마운팅 플렌지(mounting flange)를 동작 가능하게 접속한 수직부(vertical section)에 의해 지지된다. 수신면을 가지는 전사 프린팅 기구 헤드는 마운팅 플랜지 상면을 접속한다. 액츄에이터(actuator)는 변형 가능한 레이어 내부 면과 수신면 사이에 수평 변위를 발생하는 마운팅 플랜지 또는 전사 프린팅 기구 헤드에 동작가능하게 접속된다. 따라서, 액츄에이터가 스탬프 또는 수신면을 제거하고, 그것에 의해 스탬프와 수신면 사이의 오프셋을 수행한다.
제어가능한 오프셋이 수행된다면, 어떠한 액츄에이터가 사용될 수 있다. 변위 액츄에이터에 제한적이지는 않지만, 액츄에이터의 예는 모터, 스테퍼 모터(stepper motor), 마이크로포지셔너(micropositioner), 압력 발생기, 또는 압전 액츄에이터(piezoelectric actuator)를 포함한다. 오프셋 발생 액츄에이터의 다른 예는 직접 변위를 제어하지 않을 수 있고, 대신 압력 발생기, 온도 제어기 또는 전압 발생기와 같은 결국 오프셋을 일으키는 물리적인 파라미터에 영향을 준다.
복수의 릴리프 외부 면에 분배된 복수의 포스트를 임의로 포함한다. 일 실시예에서, 복수의 고정 특징은 외부 면에 분배되고, 고정 특징의 높이는 포스트의 높이보다 낮다. 고정 특징은 제 1 및 제 2 포퓰레이션을 포함하고, 각 포퓰레이션은 기하학 풋프린트(geometric footprint)를 가지고 제 1 포퓰레이션 기하학 풋프린트는 상기 제 2 포퓰레이션 기하학 풋프린트 보다 크다. "기하학 풋프린트"는 수신면을 향하는 효과적인 면 영역에 관련한다.
일 측면에서, 장치는 강성 지지 레이어의 상면에 포지티브 압력을 제어가능하게 적용하기 위한 복합 스탬프의 강성 지지 레이어에 동작가능하게 접속된다. 적용된 압력은 면 사이의 등각 접촉을 확립하는데 유용하다. 일 실시예에서, 상면에 압력은 강성 지지 레이어의 상면에 걸쳐 사실상 균일하다. 일 실시예에서, 주어진 시간에서 압력이 사실상 일정하기는 하지만, 압력은 박리 사이클의 시간에서 시간에 대해 변화할 수 있다.
어떠한 특정한 논리에 의해 결합되는 것 없이, 발명의 실시예에 관련하는 기본 원칙 또는 메카니즘의 신뢰 또는 이해의 검토가 여기에 있을 수 있다. 어떠한 설명 또는 가설의 궁극적인 정확도에 관계없이, 발명의 실시예가 효과가 있고 유용하다는 것이 인지된다.
본 발명에 따른, 전단 오프셋 프린팅 시스템은 전단 오프셋이 적용되지 않은 종래의 기술과 비교하여, 프린팅 이득 또는 정밀도의 손실 없이 전사 프린팅 동안 이루어지는 높은 박리 비율을 가능하게 한다.
따라서, 제안된 본 발명의 방법 및 시스템은 더 빠르고 보다 신뢰성 있는 전사 프린팅을 제공하고, 그것에 의해 처리 시간의 감소 및 프린팅 효율을 증가시킨다.
도 1은 전단 오프셋 프린팅의 일 실시예를 실시하기 위한 단계를 나타내는 단면도로서 공정 흐름도이다. 도 1a는 전사 프린팅 스탬프의 배열, 도 1b는 스탬프 백킹에 공기력을 적용하여 전사 프린팅 스탬프를 적층하는 것이고, 도 1c는 주어진 X 및/또는 Y 위치에서 기구 헤드를 움직여 스탬프 포스트 상에 면내 전단을 적용하는 것이며, 도 1d는 Z 방향으로 기구 헤드를 위로 움직이고 동시에 스탬프 백킹 상에 적용된 공기력을 감소시켜 스탬프를 얇은 조각층으로 가르는 것을 나타낸다.
도 2a는 전단 오프셋 프린팅을 위해 사용되어지는 복합 스탬프(composite stamp)의 3차원 개략도의 일예를 나타내는 도면이다.
도 2b는 전단 오프셋 프린팅과 함께 사용되어지는 다양한 스탬프 포스트의 개략적인 단면을 나타내는 도면이다.
도 3은 안티-새그(anti-sag) 및 고정 특징(stabilization feature)을 포함하는 탄성 스탬프의 전사면에 릴리프 특징을 위한 레이아웃의 일예를 나타내는 도면이다.
도 4a는 전사 프린팅 기구 헤드 장치에 부착된 보강된 복합 스탬프를 나타내는 개략적인 단면도이다. 도 4a는 프린트 기구 헤드에 전단 오프셋을 위한 실시예를 나타내는 도면이고, 도 4b는 수신 기판에 전단 오프셋을 위한 실시예를 나타내는 도면이고, 도 4c는 전사 프린팅 기구의 일 실시예의 사진을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4a의 화살표에 나타낸 플랜지를 장착한 강화된 복합 스탬프에 적용된 전단 오프셋의 기능으로서 실리콘 칩렛 전사 프린팅 이득을 그림으로 표현한 도면이다. 삽입물은 전사 프린트된 실리콘 칩렛의 3×2 서브-어레이의 고해상도 광학 이미지를 나타낸다.
도 6a는 힘이 적용된 상태에서 기판으로부터 박리(delamination)를 하는 스탬프 포스트의 유한요소 시뮬레이션(finite element simulation)을 수행하기 위해 사용된 복합 스탬프 모델을 나타내는 개략도이다.
도 6b는 도 5a에 나타낸 기판으로부터 박리하는 스탬프 포스트의 유한요소 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다. 스탬프 내부 메시(mesh) 요소의 수직 변위는 등고선 플롯(contour plot)을 이용하여 나타낸다.
도 7a는 스탬프 글래스 백킹 레이어에 적용된 전단 오프셋의 기능으로서 복합 스탬프 포스트를 박리하기 위해 필요한 계산된 최대 에너지에 일반화된 에너지의 결과로 인실리코(in silico)의 플롯이다.
도 7b는 스탬프 글래스 백킹 레이어에 적용된 전단 오프셋의 기능으로서 복합 스탬프 포스트의 박리 비율의 결과로 인실리코의 플롯이다.
도 8a는 기판으로부터 박리하는 플랫(비구성된 프린팅 면) 스탬프의 유한요소 시뮬레이션을 수행하기 위해 사용된 복합 스탬프 모델의 개략도이다.
도 8b는 기판으로부터 박리하는 도 7a의 복합 스탬프의 결과로 유한요소 시뮬레이션을 나타내는 도면이다. 스탬프 내부 메시 요소의 수직 변위가 표시된다. 도면 명료성을 향상하기 위해, 형상이 변형된 스탬프는 100이란 인자로 확대된다.
도 9a는 복합 스탬프 글래스 백킹에 적용된 공기력의 기능으로서 에지 길이가 박릭된 복합 스탬프의 결과로 유한요소 시뮬레이션을 나타내는 도면이다.
도 9b는 스탬프 외부 에지에 수직 변위의 기능으로서 에지-길이가 박리된 복합 스탬프의 결과로 유한요소 시뮬레이션을 나타내는 도면이다.
도 10a는 복합 스탬프의 정상화된 시간 유닛당 65㎜의 일정한 박리 비율을 수행하기 위해 시간에 걸쳐 압력 프로필의 모델 예보를 제공하는 도면이다.
도 10b는 복합 스탬프의 일정한 박리 비율을 수행하기 위해 수직 동작 시간 코스(예를 들면, 스탬프 에지와 기판 사이의 수직 분리의 비율)의 모델 예보를 제공하는 도면이다.
도 10c는 최적화된 압력 및 수직 동작 프로필이 이행될 때, 시간(정상화된)의 기능으로서 박리된 에지 길이를 플로팅함으로써 복합 스탬프 박리 비율의 결과로 유한요소 시뮬레이션을 제공하는 도면이다.
"프린팅"은 제 1 면으로부터 제 2 면에, 반도체 소자와 같은, 특징을 전사하는 처리에 관련된다. 일 측면에서, 제 1 면은 도너 면(donor surface)이고 제 2 면은 수신면이고, 전사는 전사면을 가지는 스탬프와 같이 중간면에 의해 개재된다. 일 측면에서, 제 1 면은 하나 이상의 반도체 소자가 지지된 스탬프 상의 전사면이고, 스탬프는 타겟 기판상의 수신면에 소자를 방출하고, 그것에 의해 반도체 소자를 전사한다. 일 측면에서, 프린팅은 프린트 가능한 반도체의 건조 전사 프린팅이고, 고체 대상(solid object) 및 스탬프 면 사이의 접착력은 비율-민감도(rate-sensitive)이다.
"스탬프"는 프린팅, 예를 들면 건조 전사 프린팅을 통한 구조 및 물질의 전사, 조립 및/또는 통합에 대한 구성에 관련된다. 복합 스탬프는, 참조로서 여기에 구체화된 2008년 8월 29일 제출된 12/177,963에 기술된 복합 스탬프로서, 픽업 및 릴리즈/프린트 시스템에 대해 각별히 유용하고, 여기서 스탬프는 그 도너 기판으로부터 마이크로 또는 나노구조를 픽업하기 위한 도너 기판과 첫번째로 적층 또는 접촉될 수 있고, 마이크로- 또는 나노구조를 전사하는 수신 기판과 접촉을 순차적으로 이룬다.
"복합 스탬프"는 하나 이상의 물질과 같이, 하나 이상의 성분을 가지는 스탬프에 관련한다. 일 측면에서, 복합 스탬프는 변형 가능한 레이어와 강성 지지 레이어로 구성되고, 변형 가능한 레이어와 지지 레이어는 다른 화학적 성분 및 기계적 성질을 갖는다. 변형 가능한 레이어는, 예를 들어 글래스 또는 탄성 섬유, 예를 들어 나노 미립자 또는 마이크로 미립자 또는 그것의 조합과 같은 미립자와 같은 하나 이상의 폴리머와 섬유의 조합을 가지는 강화 레이어와 같은 복합 폴리머 레이어를 임의로 포함한다.
변형 가능한 레이어는 탄성 중합체 레이어(elastomer layer)일 수 있다. "탄성 중합체(Elastomer)" 또는 "탄성(elastomeric)"은 늘려지거나 변형될 수 있고 실질적인 불변의 변형이 아닌 원래 형태로 되돌아오는 중합체의 물질과 관련된다. 일반적으로 탄성 중합체는 사실상 탄력 있는 변형을 받는다. 본 발명에 유용한 모범적인 탄성 중합체는 폴리머, 코폴리머, 폴리머와 코폴리머의 복합 물질 또는 합성물을 포함할 수 있다. 탄성 레이어는 적어도 하나의 탄성 중합체를 포함하는 레이어에 관련된다. 또한 탄성 레이어는 도펀트(dopant) 및 다른 비-탄성 물질을 포함할 수 있다. 본 발명에 유용한 탄성 중합체는, 제한적이지는 않지만, 폴리(디메틸 실록세인(dimethyl siloxane))(예를 들어, PDMS 및 h-PDMS), 폴리(메틸 실록세인(methyl siloxane)), 부분적으로 알킬화된 폴리(메틸 실록세인), 폴리(알킬 메틸 실록세인(alkyl methyl siloxane)) 및 폴리(페닐 메틸 실록세인(phenyl methyl siloxane), 실리콘 변형 탄성 중합체(silicon modified elastomer),열가소성 탄성 중합체, 스티레닉 물질(styrenic material), 올레페닉 물질(olefenic material), 폴리올레핀(polyolefin), 폴리우레탄 열가소성 탄성 중합체, 폴리아미드(polyamide), 합성 고무, 폴리이소부틸렌(polyisobutylene), 폴리(스티렌-부타디엔-스티렌(styrene-butadiene-styrene)), 폴리우레탄, 폴리클로로프렌(polychloroprene) 및 실리콘을 포함하는 폴리실록세인과 같은 폴리머를 내포하는 실리콘을 포함할 수 있다.
"지지된(Supported)"은 소자가 다른 면(예를 들면, 수신면)에 전사되어질 수 있도록 스탬프의 면(예를 들면, 전사면) 상에, 예를 들어 반도체를 형성하는 마이크로 또는 나노 구조와 같은 반도체 소자를 수신했던 스탬프에 관련된다. "잉크로 칠해진(Inking)"은 도너 기판으로부터 스탬프에 마이크로 또는 나노 구조의 픽업(pickup) 또는 전사(transfer)의 단계에 관련된다.
여기에 사용된 표현 "반도체 소자" 및 "반도체 구조"는 같은 뜻으로 사용되고 대체적으로 물질, 구조, 장치 및/또는 장치의 조합에 관련된다. 반도체 소자는 고품질의 단결정(single crystalline) 및 다결정(polycrystalline) 반도체, 고온 처리를 통해 제조된 반도체 물질, 도프된(doped) 반도체 물질, 유기 및 무기질 반도체와 반도체 물질 및 하나 이상의 추가적인 반도체 성분 및/또는 비-반도체 성분, 예를 들어 절연 레이어 또는 물질 및/또는 전도 레이어 또는 물질과 같은 구조의 합성물을 포함한다. 반도체 소자는 반도체 장치 및 제한적이지는 않지만, 트랜지스터, 태양전지를 포함하는 포토발테익스(photovoltaics), 다이오드, 발광 다이오드, 레이저, p-n 접합, 포토다이오드, 집적 회로 및 센서를 포함하는 장치 성분을 포함한다. 게다가, 반도체 소자는 기능적 반도체 단(end functional semiconductor)을 형성하는 부분 또는 일부에 관련된다.
"반도체(Semiconductor)"는 물질이 매우 낮은 온도에서 절연체이나 약 300켈빈(Kelvin)의 온도에서 뚜렷한 전기 전도도를 가지는 어떠한 물질과 관련된다. 발명의 상세한 설명에서, 용어 반도체의 사용은 마이크로 전자 및 전자 장치의 종래의 용어 사용과 일치되는 것으로 해석된다. 본 발명에서 유용한 반도체는 예를 들면, 실리콘, 게르마늄 및 다이아몬드와 같은 소자 반도체와 예를 들면, SiC 및 SiGe와 같은 Ⅳ족 합성물 반도체(group Ⅳ compound semiconductors), AlSb, AlAs, Aln, AlP, BN, GaSb, GaAs, GaN, GaP, InSb, InAs, InN 및 InP와 같은 Ⅲ-Ⅴ족 반도체, AlxGa1 - xAs와 같은 Ⅲ-Ⅴ족 3원 반도체 합금(group Ⅲ-Ⅴ ternary semiconductors alloys), CsSe, CdS, CdTe, ZnO, ZnSe, ZnS 및 ZnTe와 같은 Ⅱ-Ⅵ족 반도체, CuCl과 같은 Ｉ-Ⅶ족 반도체, PbS, PbTe 및 SnS와 같은 Ⅳ-Ⅵ족 반도체, PbI2, MoS2 및 GaSe와 같은 레이어 반도체, CuO 및 Cu2O와 같은 산화물 반도체 등의 화합물 반도체를 포함한다. 용어 반도체는, 주어진 응용 또는 장치에 대해 유용한 전자적 성질을 제공하기 위해, p-타입 도핑 물질 및 n-타입 도핑 물질을 가지는 반도체를 포함하는 하나 이상 선택된 물질로 도핑된 진성 반도체 및 불순물 반도체를 포함한다. 용어 반도체는 반도체 및/또는 도펀트의 혼합물을 포함하는 복합 물질을 포함한다. 본 발명의 몇몇 응용에 유용한 특정한 반도체 물질은, 제한적이진 않지만, Si, Ge, SiC, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, GaSb, InP, InAs, InSb, ZnO, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, PbS, PbSe, PbTe, AlGaAs, AlInAs, AlInP, GaAsP, GnInAs, GaInP, AlGaAsSb, AlGaInP 및 GaInAsP를 포함한다. 다공성 실리콘 반도체 물질은 발광 다이오드(LEDs)와 고체 레이저와 같은 센서와 발광 물질의 분야에서 본 발명의 응용에 유용하다. 반도체 물질의 불순물은 반도체 물질에 제공된 반도체 물질 자신 또는 어떠한 도펀트 이외의 원자, 원소, 이온 및/또는 분자이다. 불순물은 반도체 물질의 전자 성질에 부정적으로 나쁜 영향을 줄 수 있는 반도체 물질에 존재하는 바람직하지 않은 물질이고, 제한적이진 않지만, 산소, 카본 및 중금속을 포함하는 금속을 포함한다. 중금속 불순물은, 제한적이진 않지만, 주기율표 상의 구리와 납(lead) 사이의 원소 그룹, 칼슘, 나트륨 및 모든 이온과 그들의 합성물 및/또는 복합체를 포함한다.
"릴리프 특징(Relief feature)"은, 도너 기판으로부터 타겟 기판에 반도체 소자의 건조-전사 프린팅을 촉진하는, 예를 들어 3차원 릴리프 패턴과 같이, 변형 가능한 레이어의 저면 또는 외부 면에 돌기, 연장 또는 돌출과 관련된다. 일 측면에서, 변형 가능한 레이어의 릴리프 특징은 프린트 가능한 면적을 정의한다. "프린트 가능한 면 구역" 또는 "영역"은 도너 기판으로부터 타겟 기판에 전사 구조에 사용된 스탬프의 일부와 관련된다. "활성 면 영역(Active surface region)"은 "프린트 가능한 면 영역"과 교체 가능하게 사용된다. "릴리플 특징의 패턴"은, 예를 들어 특징의 어레이와 같이, 복수의 나노 구조 또는 마이크로 구조를 포함하는 복수의 특징과 관련된다. 릴리프 특징은 특정한 기능을 만족시키기 위해 요구된 각 집단(population)으로, 복수의 별개 집단으로부터 차례차례 구성될 수 있다. 예를 들면, 하나의 집단은 반도체 소자의 리프트-오프(lift-off) 및 전사를 촉진하는 프린팅 포스트를 포함할 수 있다. 다른 집단은 휨, 비틀림이 없는 스탬프를 확보하는 고정 특징(stability feature)을 포함할 수 있고, 만약 그렇지 않으면, 수신 기판 면으로 적층 및/또는 박리 동안 원하지 않는 변형을 받을 수 있다. 일 측면에서, 각 집단은 높이, 길이 또는 폭과 같은 다른 기하학 구조, 치수를 가지거나, 또는 예를 들어, 그 집단에 대한 효과적인 영률(Young's modulus)과 같이 다른 물리적 파라미터를 야기하는 물질로부터 구성된다. 일 측면에서, 집단은 복수의 서브-집단을 포함한다.
"적층(Lamination)"은 복합 물질의 레이어를 결합하는 처리 또는 제 1 물질 또는 레이어와 제 2 레이어 또는 물질(예를 들어, 리지 백킹(rigid backing)과 강화 레이어, 리지 백킹과 변형 가능한 레이어, 강화 레이어와 변형 가능한 레이어, 반도체 소자와 전사면 또는 수신면 사이와 같이) 사이의 접촉을 일으키는 처리에 관련된다. "박리(Delamination)"는 스탬프 전사면-반도체 소자 분리 또는 스탬프 전사면-수신 기판 분리에 관련된다. 특히, 스탬프가, 반도체 소자로 잉크된 프린팅 포스트인 릴리프 특징을 가지는 실시예에서, 박리 비율은 반도체 소자로부터 프린팅 포스트 면의 분리에 관련된다. 박리 비율은 개개의 반도체 소자로부터 박리하는 단일 포스트 면에 관련될 수 있다. 대안적으로, 박리 비율은 프린트 가능한 면 영역 내에 모든 포스트 구종에 대한 공간적으로 평균화된 비율(spatially-averaged rate)에 관련될 수 있다. 일반적으로, 여기에 제공된 처리들은 종래의 기술보다 충분히 높은 박리 비율을 위해 높은 전사 이득 및 배치 정확도를 촉진한다. 예를 들면, 전단이 없고, 전사 이득 또는 배치 정확도 상의 어떠한 측정가능한 영향이 없는 종래 기술과 비교하여, 박리 비율은 2배 더 높거나, 또는 최대 10배 더 높을 수 있다.
"충분히 일정한(Substantially constant)"은 평균값과 비교하여 10% 이하로 변화하는 변수와 관련된다. 예를 들어, 충분히 일정한 박리 비율은 박리 사이클에 걸쳐 평균 비율로부터 10% 이하로 변화하는 비율과 관련된다. 충분히 평행한은 실제 평행의 적어도 10% 이내인 방향에 관련된다.
"기판"은, 예를 들어 반도체 소자의 패터닝(patterning), 조립 및/또는 집적과 같이, 처리가 안내되는 구조 또는 물질에 관련된다. 기판은, 제한적이진 않지만, (ⅰ) 반도체 소자가 조립되고, 퇴적되고, 전사 또는 지지되는 구조; (ⅱ) 장기 기판, 예를 들면, 전자 장치 기판; (ⅲ) 다음의 전사, 조립 또는 집적을 위한, 반도체 소자와 같은, 원소를 가지는 도너 기판; 및 (ⅳ) 반도체 소자와 같은, 프린트 가능한 구조를 수신하는 타켓 기판을 포함한다.
"배치 정밀도(Placement accuracy)"는 패턴 전사 방법 또는 기판의 선택된 영역에 패턴을 생성하는 장치의 능력과 관련된다. "좋은 배치" 정밀도는 5 마이크론(micron)이거나 이하의 단호히 정확한 오리엔테이션으로부터 공간 편차로 기판의 선택 영역에서 패터닝을 생성할 수 있는, 특히 타겟 기판 상의 반도체 소자의 패턴을 생성할 수 있는 방법 및 장치에 관련된다.
"동작가능하게 접속된"은 접속될 때 구성요소 또는 레이어의 기능이 유지되도록 본 발명의 복합 패터닝 장치의 레이어 및/또는 장치 요소의 구성에 관련된다. 동작가능하게 접속된 레이어 또는 장치 요소는, 배치에 관련되고, 여기서 레이어 또는 장치 요소에 적용된 힘은 다른 레이어 또는 장치 요소에 전달된다. 동작가능하게 접속된 레이어 또는 장치 요소는, 물리적 접촉으로 내부 및/또는 외부 면을 가지는 레이어와 같이, 접촉될 수 있다. 대안적으로, 동작가능하게 접속된 레이어 및/또는 장치 요소는, 2개의 레이어 또는 장치 요소의 내부 및/또는 외부 면 사이에 위치되거나, 또는 2개 이상의 레이어 또는 요소 사이에 움직이는, 얇은 금속 레이어 또는 강화 레이어와 같은, 하나 이상의 접속 레이어에 접속될 수 있다. 일 실시예에서, 강화 레이어에서 스탬프가 휘지 않거나 리지 레이어 분열을 가지지 않는 보다 높은 활성력을 견딜수 있도록 리지 레이어 및 강화 레이어는 "동작가능하게 접속"되고, 그렇지 않으면, 강화 레이어가 없는 스탬프와 비교하여 손해를 입는다.
본 발명은 다음의 제한하지 않는 예시에 의해 더 이해될 수 있다. 이에 의하여 여기에 인용된 모든 참조는 여기의 기재에 상반하지는 범위까지의 참조에 의해 통합된다. 비록 여기의 기재가 많은 한정성을 내포하지만, 이들은 발명의 현재 우선하는 몇몇 실시예의 예증을 단지 제공하는 것일 뿐 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되는 것은 아니다. 따라서, 예를 들어, 발명의 범위는, 주어진 예시들에 의하기보다는, 첨부된 청구범위와 그와 동등한 것에 의해 확인되어 질 것이다.
여기에 제공된 공정들은 증가된 정확도로 프린트 가능한 반도체 소자의 높은 전사 이득을 달성한다. 여기에 기재된 방법은 전사 프린팅 스탬프의 면으로부터 타겟 기판의 면에 프린트 가능한 반도체 소자를 릴리즈하고, 종래의 전사 프린팅에서 사용된 기판의 중요한 접착성에 의해 제안된 변화를 극복한다. 기판 면의 접착성은 박리를 느리게 하고, 전사 품질의 역효과를 주며, 종합적인 전사 이득을 감소시킨다. 여기에 제안된 방법 및 장치는 저 접착성 면을 가지는 기판 상에 프린트 가능한 반도체 소자의 전사 프린팅을 가능하게 하고, 제어되고 최적화된 전사 스탬프 박리 비율로 프린트 가능한 반도체 소자의 높은 스피드 프린팅의 실현을 가능하게 한다. 방법, 시스템 및 공정은 다양한 사이즈의 탄성 스탬프 및 다양한 사이즈의 도너, 수신 또는 타겟 기판에 장착할 수 있다. 다양한 일면(multi-facet)의 시리즈 및 제어된 테스트는 다음의 명세서, 모범적인 실시예 및 도면을 통해 명백한 것으로, 기술된 장치 및 전사 프린팅 방법의 이익 및 실행 장점을 설명한다.
도 1은 전사 프린팅 스탬프의 박리를 제어하는 발명의 일 실시예에 사용된 단계를 나타낸다. 먼저, 스탬프(10)는 발표된 건조 전사 프린팅 문헌(예를 들어, Khang 등 미국 특허 출원 11/145,574 참조)에 기재된 바와 같이 표준 절차를 사용하는 프린트 가능한 반도체 소자(semiconductor element)(20)의 배열로 덧붙여진다. 일 측면에서, 반도체 소자(20)는 릴리프 특징(relief features)(74)의 3차원 패턴의 외부 면에 대응하는 프린팅 면(72) 상에 있다. 스탬프는 수신 기판 면(30)(도 1a)에 근접(예를 들어, < 100㎛ 이내)하게 된다. 수신 기판(30)에 스탬프(10)의 정확한 광학 배열 이후에, 스탬프는 스탬프 백킹 상면(backing top surface)(40)상에 균일한 공기력(35)의 적용에 의해 기판과 등각 접촉(conformal contact)을 이룬다(도 1b). 다음에, 면내 전단력(in plane shear force)(50)(예를 들어, x-y 면에 사실상 평행한 방향으로 적용된)이 정확한 변위 오프셋(displacement offset)(65)(배열된 위치에서 떠나서)(65)에 의해 기구 헤드 장치(스탬프를 고정하는)를 움직임으로써 스탬프 및/또는 수신 기판의 정확한 변위에 의해 수신 기판에 적용된다(도 1c). 이 측면에서, 도 1c에 나타낸 바와 같이, 결과가 잉크된 스탬프 및 수신 기판 사이의 등각 접촉을 너무 빨리 완전하게 깨트리지 않고, 스탬프와 수신 기판 사이의 면내 변위 또는 전단 오프셋(65)이기만 하면, 전단력 또는 변위(50)는 스탬프, 수신 기판, 또는 둘 다에 적용될 수 있다. 이 전단력은 스탬프 프린팅 포스트(70)의 몇몇 탄성의 기계적 변형을 일으키는, 스탬프 저면(bottom surface)에 전달된다. 마지막으로, 스탬프는 수신 기판(30)에 대해 수직(Z) 방향(80)으로 스탬프(10)를 이동시키고 동시에 스탬프 백킹에 적용된 공기력(35)을 감소시킴으로써 수신 기판으로부터 갈라진다(도 1d). 수직 이동은 수직 방향으로 화살표(80)에 의해 표시되고, 여기서 수직 이동은 스탬프(10), 기판(30) 또는 서로에 관하여 둘 다를 움직임으로써 제어될 수 있다. 공기력에 대한 감소는 화살표(35)의 크기에서 감소에 의해 묘사된다.
도 2a는 스탬프의 전체 면에 걸쳐 적용된 면내 전단력(리지 스탬프 백킹 레이어(rigid stamp backing layer)에 의해)의 균일한 전사를 쉽게 하는 복합 스탬프의 3차원 개략도를 나타낸다. 복합 스탬프는 릴리프(70)와 리세스(recess)(104) 특징을 가지는 탄성 중합체 레이어(elastomeric layer)(202)의 상면(205)에 접속된 리지 백킹 레이어(201)로 구성된다. 글래스 백킹 레이어 두께(230), 탄성 중합체 레이어 두께(231), X(211) 및 Y 방향(221)에서의 스탬프 프린팅 포스트 피치(pitch), 스탬프 프린팅 포스트 폭 및 길이(210, 220) 및 스탬프 프린팅 포스트 높이(212)와 같은 다른 스탬프 크기가 적용된 전단력의 영향을 각각 좌우할 수 있고, 여기에 기재된 전단-오프셋 방법에 의해 높은 이득 및 정확한 전사 프린팅을 제공하기 위해 임의로 최적화된다. 일 측면에서, 어떠한 하나 이상의 이들 파라미터는 원하는 전사 이득, 배치 정확도 및/또는 박리 비율 불변성(delamination rate constancy)을 이루기 위해 선택된다. 탄성 중합체 레이어(202)의 영률(Young's modulus), 스탬프 포스트(70)의 형태(도 2b)는 전단 원조된 스탬프 릴리즈 방법(shear assisted stamp release method)의 효율을 최적화하기 위하여 임의로 조정된다. 일 측면에서, 어떠한 하나 이상의 이들 파라미터는 원하는 전사 이득 및/또는 배치 정확도를 이루기 위해 선택된다. 예를 들면, 도 2b는 4개의 다른 포스트 형태의 예: 표준(선택 가능한 높이(212), 폭(210), 길이(도시하지 않음)), 흡입 컵(suction cup) 및 리엔트런트 프로파일(re-entrant profiles)를 제공한다.
도 3은 안티-새그(anti-sag) 특징(310)과 같은, 프린팅 포스트(70) 및 고정 특징(stabilization features)(320)을 포함하는 스탬프 포스트 정렬을 위한 대표적인 레이아웃을 나타낸다. 프린팅 포스트(70)는 전사 프린팅 사이클 동안 프린트 가능한 반도체 소자를 지지하기 위해 고려된다. 안티-새그 특징(310)은 이들 리세스된 영역과 도너/수신 기판의 면 사이에 접촉을 회피하기 위해 스탬프(104)의 리세스된 영역을 지지하기 위해 고려된다. 따라서, 일 실시예에서, 안티-새그 특징은 도 2b에 나타낸 프린팅 포스트의 높이(212) 보다 작은 높이를 갖는다. 고정 특징(320)은, 예를 들면 어떠한 특징이 높은 종횡비(aspect ratio)(예를 들어, 높이/폭 >1)를 가질 때, 스탬프 면, 프린팅 포스트(70) 또는 안티-새그 특징(310)의 버클링(buckling)을 방지할 수 있다.
반도체 소자의 전단 오프셋 프린팅을 제공할 수 있는 장치의 개략도가 도 4에 제공된다. 2008년 8월 29일 제출된 12/177,963에 기재된 어떠한 복합 스탬프와 같은, 복합 스탬프는 프린트 기구 헤드(500)에 접속된다. 기구 헤드(500)의 더 상세한 것은, 예를 들어, 복합 스탬프, 복합 스탬프를 고정하는 장치 및 프린팅 공정을 위한 참조로 여기에 명확하게 구체화된 12/177,963에 제공된다. 12/177,963에 기재된 바와 같은, 강화된 복합 스탬프(400)는 탄성 중합체 레이어 및/또는 탄성 중합체 레이어와 리지 백킹 레이어 사이의 강화 레이어(410)를 따라, 수신 기판 면(30)을 향하는 릴리프 패턴(74)을 가지는 탄성 중합체 레이어(202)에 접속된, 리지 백플레인 레이어(rigid backplane layer)(201)로 구성된다. 액추에이터(420)는, 면내 변위와 같이 제어된 변위를 제공할 수 있는 종래에 알려진 어떠한 장치이다. 공기력 제어기와 같은, 압력 제어기(430)는 스탬프 상면(40)에 걸쳐 사용자-선택 가능한 균일한 압력(user-selectable uniform pressure)(35)의 적용에 의해 스탬프 상면(40)에 제어 가능한 힘 적용을 제공한다. 도 4a에서, 전단 오프셋은 복합 스탬프(400)가 접속된 기구 헤드(500)의 면내 변위에 의한 스탬프의 면내 변위에 의해 제공된다. 도 4b에 나타낸 바와 같이, 대안적으로, 전단 오프셋은 복합 스탬프(400)와 관련하여 수신 기판(30)의 면내 변위에 의해 제공된다. 여기에 사용된 바와 같이, "면내 변위"는, 도 4에서 xyz축에 의해 지시된 바와 같이, x-y면에서 변위와 관련된다. 변위의 방향이 도 4에 나타낸 x-y축에 의해 형성된 면에 평행으로 10% 이내, 5% 이내 또는 1% 이내이면, 변위는 "면내(in plane)"로 불린다.
도 5는 강화된 복합 프린팅 스탬프(도 4a에 개략적으로 표현된)로부터 수신 기판에 칩렛(chiplets)의 전사 이득을 제공한다. 강화된 복합 스탬프는 건조 전사 프린팅 기구(도 4c에 나타낸)에 장착된다. 수신 유리 기판은 BCB(Cyclotene, Dow Chemical Co.)의 얇은 레이어로 코팅된다. 도 5의 각각의 데이터 포인트는 그래프 상의 데이터 포인트당 1,024 칩렛의 총합에 대응하는 256 실리콘 칩렛의 정렬의 4개의 연속하는 건조 전사 프린트의 평균 전사 이득을 나타낸다. 모든 시험을 위해, 실리콘 칩렛은 다음의 물리적 치수: 길이 = 167㎛, 폭 = 50㎛, 두께 = 5㎛를 갖는다. 도 5의 삽입물은 6개의 전사 프린트된 실리콘 칩렛의 광학 이미지이다. 이들 실리콘 칩렛은 그들의 상면에 13 금속의 상호 접속 패드의 정렬을 갖는다. 스탬프는 다음의 물리적 치수: 포스트 피치 = 185 × 185㎛, 포스트 길이 = 167㎛, 폭 = 50㎛, 두께 = 40㎛로 16 × 16 포스트의 정렬을 갖는다. 스탬프는 다음의 물리적 치수: 디스크 직경 = 76.2㎜, 두께는 ~200㎛로 글래스 백킹 레이어를 갖는다. 스탬프의 강화 레이어는, 4-하니스 새틴 스타일 위브 패턴(4-Harness Satin style weave pattern)으로, ~3Oz/Yd2의 중량 밀도 및 90-115㎛의 평균 두께를 가지는 스타일 120E-글래스 섬유 유리 구조(Style 120E-Galss fiberglass fabrics)를 포함하는 우븐 유리 섬유(woven fiberglass)의 링이다. 강화 링(reinforcement ring)은 다음의 물리적 파라미터: 54㎜의 내부 직경, 120㎜의 외부 직경, 2㎜의 홀 직경을 가지는 관통된 링 형태로 레이저 절단된다. 일정한 전단 오프셋은 전체 스탬프 박기 단계에 걸쳐서 강화된 복합 스탬프 마운팅 플랜지에 적용된다. 다른 전단 오프셋 값은, 도 5에 요약된 바와 같이, 오프셋에 따라 변화하는 평균 전사 프린팅 이득을 얻는 각 시험에 사용된다. 제로의 전단 오프셋은 어떠한 전단 오프셋을 사용하지 않는 종래의 전사 프린팅 공정에 대응한다. 이들 결과는 스탬프 전사 프린팅 포스트에 전사된 전단력이 칩렛 전사 프린팅 이득을 포함하는 전사 프린팅 이득에서 중요한 증가를 제공하는 것을 나타낸다. 도 5는, 이들 실험의 상태 하에서, 50㎛의 전단 오프셋을 제공하는 것은 95%부터 99.5% 이상의 반도체 전사 이득을 증가시키는 갓을 나타낸다.
이 공정을 뒷받침하는 물리적 메카니즘을 더 이해하기 위하여, 유한요소 시뮬레이션(finite element simulation)이 수행된다. 도 6a는 단일 프린팅 포스트의 박리를 연구하기 위해 사용된 모델의 개략적인 도면을 나타낸다. 전단 오프셋(50) 및 균일한 힘(801)은 스탬프의 프린팅 힘과 수신 기판(30) 사이의 전개 접촉 인터페이스(evolving contact interface)(500)로 프린팅 포스트(70)를 가지는 탄성 중합체 레이어(202)에 접촉되는 리지 스탬프 레이어(201)에 적용된다. 비 선형 힘 경계 조건은 시뮬레이션 소프트웨어에 의해 사용된 뉴턴 타입 반복 알고리즘(Newton-type iterative algorithms)의 수렴을 쉽게하기 위하여, 하위 경계 조건(low-order boundary condition)이 사용된다:
Figure pct00001

이 경계 조건은 스탬프-기판 인터페이스에 존재하는 발데르발스(Van-der Walls) 및 단기 척력(short range repulsion force)을 정확히 설계하지는 않지만, 그럼에도 불구하고 박리 프린팅 포스트의 형태를 적당히 예측하기에는 충분하다. 도 6b는 박리된 길이(610)를 가지는 인터페이스(500)의 일부로 (200um thick)스탬프 글래스 백킹 레이어에 적용된 10um의 전단 오프셋에 대한 기판으로부터 박리하는 프린팅 포스트(50um wide, 40um tall)의 경우에 대해 얻어진 시뮬레이션 실행의 스크린 샷 카피(screen shot copy)를 나타낸다.
시뮬레이션 결과의 분석은 여기에 기술된 전단 오프셋 박리 공정이 2개의 다른 측면에 관하여 효과적인 것을 나타낸다. 첫 번째로, 전단 오프셋은 박리 비율, 특히 타겟 또는 수신 기판으로부터 스탬프 프린팅 포스트의 박리 비율을 제어하기 위한 효과적인 공정이다. 도 7b는 스탬프 글래스 백킹 레이어에 적용된 전단 오프셋의 작용으로서 스탬프 프린팅 포스트 박리 비율비(rate ratio)의 변화를 나타낸다. "박리 비율비"는 스탬프 글래스 백킹 레이어의 수직 변위 당 앞의 포스트 박리의 수평 변위에 관련된다. 이들 인실리코 결과는 스탬프 글래스 백킹에 전단 오프셋의 적용이 스탬프 프린팅 포스트 박리 비율의 실질적인 감소와, 스탬프를 박리하기 위해 요구된 에너지에 상응하는 감소를 야기하는 것을 나타낸다(도 7a 참조). 더 느리고 안정된 스탬프 박리 비율은 일반적으로 대부분의 면에 더 높은 프린팅 이득을 낳는다. 그러나, 전단 오프셋의 적용은, 전단 오프셋을 적용하지 않는 종래의 기술과 비교하여 프린팅 이득의 손실 없이, 수행된 더 높은 박리 비율을 고려한다.
비록, 스탬프가 낮은 과피율(peel rate)로 박리되어도, 일반적으로 플라스틱 기판에 대항하는 면, 특히 초-평탄(ultra-smooth)하지 않는 이들 면에 대해 높은 전사 프린팅 이득을 얻는 것은 어렵다. 여기에 기술된 "전단" 방법은 프린팅 이득을 상당히 향상시키고, 타겟 기판으로부터 프린팅 포스트를 분리하기 위해 요구된 에너지가 최소화될 수 있다(도 7a 참조). 이 에너지의 중요한 부분은 변형된 스탬프 프린팅 포스트에서 기계적 피로 에너지(strain energy)로서 저장된다. 도 7a는 스탬프 글래스 백킹에 적용된 전단 오프셋의 작용으로서 스탬프 프린팅 포스트를 박리하기 위해 일반화된 에너지의 변화를 나타낸다. 이 에너지는 스탬프 프린팅 포스트와 칩렛 사이의 인터페이스에서 경계 힘에 의해 행해진 작업을 통합함으로써 얻어진다. 이들 인실리코 결과는 점착의 작업의 최소화가 전사 프린팅 이득의 실험적으로 관측된 증진에 대해 책임지는 것을 제안한다.
높은 전사 프린팅 이득을 얻기 위하여, 전사 프린팅 스탬프의 일정한 박리 비율을 유지하는 것이 요구된다. 복합 스탬프가 타겟 기판으로부터 박리될 때, 유한요소 시뮬레이션은 스탬프 박리 비율의 변화를 분석하기 위해 수행된다. 도 8a는 플랫 전사면 결합구조에 대한 박리를 연구하기 위해 사용된 스탬프 시스템의 개략적인 도면이다. 동일한 비 선형 힘 경계조건은 리지 백킹 레이어(201)와 타겟 기판 수신면(30)에 접속된 탄성 중합체 레이어(202)의 외측 면에 스탬프 전사면 사이의 전개 접촉 인터페이스(500)를 설계하기 위해 사용된다. 스탬프 글래스 백킹 레이어(201)의 외측 에지(803)는 강요된 위치 경계조건(forced position boundary condition)(Δx=0, Δz)을 받는다. 균일한 압력(예를 들어, 단위 면적당 힘(801))은 스탬프의 상면(예를 들어, 리지 백킹 레이어의 상면)에 적용된 공기력의 작용을 시뮬레이팅하는, 복합 스탬프 글래스 백킹(적용된 힘(801)에 상응하는)의 상면(40)에 적용된다. 이 연구는 스탬프 박리 전 연속적인 변화를 얻기 위해 어떠한 릴리프 특징이 없는 복합 스탬프(예를 들어, 플랫 전사면)에 대해 처리된다. 또한, 이 특정한 상황은 분석을 단순화하고 컴퓨터 모델 메시(mesh)의 복잡성을 감소시킨다. 도 8b는 기판 수신면(30)으로부터 박리하는(610) 도 8a의 복합 스탬프의 코드화된 플롯(coded plot)을 나타낸다. 스탬프 변형은 기판(30)으로부터 박리된(610) 스탬프 영역의 형태를 강조하기 위한 인자(100)에 의해 확대된다. 설계된 복합 스탬프는: 100㎜의 폭, 200um의 글래스 백킹 두께, 200um의 탄성 중합체 레이어 두께를 갖는다. 이 특정한 경우에서, 스탬프 에지(803)는 타겟 기판(30)으로부터 수직으로 100㎛ 움직이도록 힘을 받는다. 0.5kPa의 균일한 압력이 복합 스탬프 글래스 백킹 상면(40)에 적용된다.
공기력의 영향과 스탬프의 박리에 스탬프 글래스 백킹 에지의 수직 이동을 분리하기 위해 2개의 다른 파라메틱 시뮬레이션이 처리된다. 첫 번째로, 스탬프 글래스 백킹 외측 에지(803)는 Z-오프셋 위치(타겟 기판(30)으로부터 100㎛ 수직 분리)에서 유지되고, 글래스 백킹에 적용된 공기력은 5kPa에서 0.5kPa로 점진적으로 감소된다.
도 9a는 적용된 공기 압력의 작용으로서 스탬프 적층 에지 길이(801)(도 8b 참조)의 변화를 나타낸다. "적층된 에지 길이"는 타겟 또는 수신 기판(30)과 등각 접촉에서의 스탬프의 길이와 관련된다. 전단 오프셋 프린팅의 공정 동안, 스탬프가 수신 기판으로부터 수직으로 제거될 때 적층된 에지 길이는 전사의 초기에 최대에서 제로로 감소한다. 이들 결과는, 적용된 공기 압력이 1kPa 아래로 떨어질 때 스탬프 적층 에지 길이가 빠르게 감소하는 것을 나타낸다. 따라서, 박리 비율로부터 스탬프 웨팅(wetting)의 갑작스런 변화를 피하기 위한 박리 단계 동안 복합 스탬프에 잔여 공기 압력의 일부 레벨을 유지하는 것이 바람직하다. 도 9a에서, 글래스 백킹에 적용된 공기 압력은 일정하게(0.5kPa) 유지되고 스탬프 글래스 백킹 외측 에지(803)는 수직방향으로 타겟 기판으로부터 떨어져 점진적으로 이동된다.
도 9b는 스탬프 글래스 백킹 외측 에지 수직 변위(수신 기판면과 관련)의 작용으로서 스탬프 적층 제이 길이(801)의 변화를 나타낸다. 이들 결과는 스탬프 적층 에지 길이가 기판으로부터 떨어져 글래스 백킹 외측 에지의 초기 이동 동안 빠르게 감소하는 것을 나타낸다. 따라서, 박리 비율로부터 스탬프 웨팅의 갑작스런 변화를 피하기 위한 초기의 박리 단계 동안 복합 스탬프에 보다 높은 공기력을 유지하는 것이 바람직하다. 이것은 스탬프의 상면, 특히, 초기 최대 값에서 감소하는 리지 백킹 레이어의 상면에 시간-변화 압력을 적용하기에 유익할 수 있다는 것을 제안한다.
요컨대, 이들 인실리코 결과는 복합 스탬프 박리 비율에 걸쳐 보다 좋고 더 정확한 제어를 유지하기 위해, 박리 사이클의 초기에서 복합 스탬프 백킹에 적용된 공기 압력을 제어하고 박리 사이클의 끝에서 스탬프 글래스 백킹 외측 에지의 수직 이동을 제어하는 것이 바람직하다는 것을 제안한다. 적용된 공기 압력과 외측 에지 수직 이동이 정확히 조절되면, 고정되고 일정한 스탬프 박리 비율이 얻어질 수 있고, 그것에 의해 전사 프린팅 이득에서 수반하는 향상으로 사실상 일정한 박리 비율을 얻을 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 스탬프 박리 사이클 동안 공기 압력 및 수직 변위를 조절하거나 최적화하는 전형적인 프로토콜이고, 여기에서 공기 압력(도 10a)과 스탬프 에지 수직 분리(도 10b)는 시간(t=0, 박리 사이클의 시작; t=1 박리 사이클의 끝)에 걸쳐 바뀐다. 박리 사이클의 제 1부분 동안, 스탬프 글래스 백킹에 적용된 공기 압력은 급격히 감소되고, 스탬프 외측 에지는 고정된 Z 위치에서 유지된다. 박리 사이클의 제 2부분 동안, 스탬프 글래스 백킹에 적용된 공기 압력은, 비교적 낮은 값으로, 일정하게 유지되고, 스탬프 외측 에지는 로그 방정식(logarithm equation)에 따라 타겟 기판으로부터 떨어져 수직으로 이동된다. 도 10c는 스탬프 적층 길이의 시간에 따른 변화를 나타낸다. 선형 플롯(linear plot)은 박리 비율이 사실상 일정하다는 것을 나타낸다. 이들 결과는 안정된 스탬프 박리 비율이 파라미터, 예를 들어 스탬프의 상면에 압력 및 수직 분리 거리 을 시간에 걸쳐 선택적으로 변화시킴으로써 획득될 수 있다는 것을 나타낸다.
이 출원을 통한 모든 참조, 예를 들어 발행되거나 등록된 특허 또는 동등한 것을 포함하는 특허 문서; 특허 출원 공개물(patent application publications); 및 비-특허 논문 문서 또는 다른 소스 자료;는 이 문서에 의해, 참조로서 각각 포함되는 것처럼, 그들 전체로서 여기에 참조로서 포함되고, 구체화되고, 각 참조의 범위는 이 출원의 명세와 적어도 일부에서 상반하지 않는다(예를 들어, 부분적으로 상반하는 참조는 참조의 부분적으로 상반하는 부분을 제외하면 참조로서 포함된다).
여기에 사용된 용어 및 표현은 설명의 용어로서 사용되고 제한되지 않으며, 보여지고 설명된 특징의 동등한 것이나 그것의 부분을 제외하는 이러한 용어 및 표현으로 사용할 목적은 없지만, 다양한 수정이 청구된 발명의 범위 내에서 가능하다는 것이 고려된다. 따라서, 본 발명이 바람직한 실시예에 의해 구체적으로 기술되어 있다 하여도, 바람직한 실시예 및 여기에 기술된 개념의 선택 특징, 수정 및 변화가 당업자에 의해 의지될 수 있고, 이러한 수정 및 변화는 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된 바와 같이 이 발명의 범위 내에서 고찰되는 것으로 이해될 수 있다. 여기에 제공된 상세한 실시예는 본 발명의 유익한 실시예의 예시이고, 본 발명이 본 명세서 이전에 설정된 장치, 장치 요소, 방법 단계의 많은 변화를 이용하여 수행될 수 있는 당업자에 의해 명확해질 것이다. 당업자에 의해 명확해짐으로써, 본 방법을 위해 유용한 방법 장치는 많은 수의 임의의 조합 및 공정 요소 및 단계를 포함할 수 있다.
치환가능한 그룹이 여기에 기술될 때, 그 그룹 및 서브 그룹의 모든 개별 멤버가 따로따로 기술되는 것으로 이해될 것이다. 마쿠시(Markush) 그룹 및 다른 그룹핑이 여기에 사용될 때, 그룹 및 그룹의 모든 구성 및 서브 구성 가능성의 모든 개별 멤버가 명세서에 각각 포함되도록 한다.
여기에 기술되거나 예시된 구성 요소의 모든 형식 또는 결합은, 다른 언급이 없으면, 발명을 실행하기 위해 사용될 수 있다.
범위가 명세서에 주어질 때마다, 예를 들어, 온도 범위, 사이즈 또는 거리 범위, 시간 범위, 또는 구성이나 농도 범위, 주어진 범위에 포함된 모든 개별 값뿐만 아니라, 모든 중간 범위 및 서브 범위는 명세에 포함되도록 한다. 여기의 명세서에 포함된 어떠한 서브 범위 또는 범위 또는 서브 범위에서의 개별 값은 여기의 특허청구범위로부터 배척될 수 있다.
명세서에 언급된 모든 특허 및 간행물은 발명이 속하는 분야에서 숙련된 기술의 레벨을 나타낸다. 여기에 인용된 참조는 그들의 공표 또는 제출 날짜로서 기술의 상태를 나타내도록 그들 전체에 참조로 여기에 구체화되고 이 정보는 필요하다면, 종래 기술에 있는 특정한 실시예를 제외하여 여기에 채용되어 질 수 있게 한다. 예를 들어, 내용의 구성 요소가 청구되면, 허가 명세서가 여기에 인용된 참조에 제공되는 합성을 포함하는, 출원자의 발명에 종래 기술에 알려지고 이용가능한 합성이 여기의 내용의 구성에 포함되도록 하는 것으로 이해될 수 있다.
여기에 사용된 바와 같이, "포함(comprising)"은 "포함(including)", "내포(containing)", 또는 "특색을 이루는(characterized by)"과 동일한 뜻이고, 포함하거나 제약을 두지 않으며 부가, 재인용된 요소 또는 방법 단계를 제외시키지 않는다. 여기에 사용된 바와 같이, "구성하는(consisting of)"은 청구항 요소에서 특정되지 않은 어떠한 요소, 단계, 또는 성분을 제외한다. 여기에 사용된 바와 같이, "기본적으로 구성하는(consisting essentially of)"은 특허청구범위의 기본 및 새로운 특징에 실질적으로 영향을 주지 않는 물질 또는 단계를 제외시키지 않는다. 각각의 경우에서, 어떠한 용어 "포함", "기본적으로 구성하는" 및 "구성하는"은 다른 2개의 용어 중 어느 한쪽으로 대체될 수 있다. 여기에 설명적으로 기술된 발명은, 여기게 구체적으로 설명되지 않은 어떠한 요소 또는 요소들, 한정 또는 한정들이 없을 경우에 적절히 실행될 수 있다.
이러한 물질 및 방법과 기능적으로 동등한 알려진 모든 기술은 이 발명에 포함되도록 하게 한다. 사용된 용어 및 표현은 설명의 용어로서 사용되고 제한되지 않으며, 보여지고 설명된 특징의 동등한 것이나 그것의 부분을 제외하는 이러한 용어 및 표현으로 사용할 목적은 없지만, 다양한 수정이 청구된 발명의 범위 내에서 가능하다는 것이 인식된다. 따라서, 본 발명이 바람직한 실시예 및 임의의 특징에 의해 구체적으로 설명되어 있다 하여도, 여기에 설명된 개념의 선택 특징, 수정 및 변화가 당업자에 의해 의지될 수 있고, 이러한 수정 및 변화는 첨부된 청구범위에 의해 정의된 바와 같이 이 발명의 범위 내에서 고찰되는 것으로 이해될 수 있다.

Claims (33)

  1. 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅 하는 방법에 있어서,
    a) 상기 반도체 소자가 지지되고, 상기 반도체 소자를 적어도 부분적으로 접촉하는 릴리프 특징(relief feature)의 3차원 패턴을 포함하는 전사면(transfer surface)을 가지는 탄성중합체 스탬프(elastomeric stmap)를 제공하는 단계;
    b) 수신면(receiving surface)을 가지는 기판을 제공하는 단계;
    c) 상기 수신면에 상기 반도체 소자의 적어도 일부분을 접촉함으로써 상기 탄성중합체 스탬프와 상기 수신면 사이의 등각 접촉(conformal contact)을 수립하는 단계;
    d) 상기 탄성중합체 스탬프를 상기 수신면에 대한 수평거리만큼 오프셋하고(offsetting), 그것에 의해 상기 전사면 또는 상기 수신면으로부터 상기 반도체 소자를 분리하지 않고 적어도 일부분의 상기 릴리프 특징의 패턴에 기계적 변형(mechanical deformation)을 발생시키는 단계; 및
    e) 상기 수신면으로부터 상기 스탬프를 분리하고, 그것에 의해 상기 수신면에 상기 반도체 소자를 프린팅하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 투영 접촉 단계는 상기 탄성 중합체 스탬프의 상면에 공기력(air pressure)을 적용하여 수립되는 것을 특징으로 하는 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 오프셋하는 단계는 상기 탄성 중합체 스탬프에 면내 변위(in plane displacement)를 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 면내 변위는 5㎛이상 100㎛이하인 상기 수신면에 관하여 상기 상면의 수평 변위를 포함하는 것을 특징으로 하는 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅 하는 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 분리 단계는 상기 스탬프 상면에 적용된 상기 공기력을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성 중합체 스탬프는,
    a) 상기 전사면에 마주하는 상면을 가지는 탄성 중합체 레이어(elastomeric layer); 및
    b) 저면을 가지는 리지 백킹 레이어(rigid backing layer)를 더 포함하되,
    상기 저면은 상기 탄성 중합체 레이어 상면에 인접하여 위치되는 것을 특징으로 하는 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 탄성 중합체 스탬프는 상기 리지 백킹 레이어에 실시 가능하게 접속된 강화 레이어(reinforcement layer)를 더 포함하되,
    상기 강화 레이어는 상기 전사면 상에 상기 릴리프 특징의 적어도 일부분과 수직으로 일치하는 개구(opening)를 가지는 것을 특징으로 하는 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    건조 전사 프린팅 기구(dry transfer printing tool)에 상기 탄성 중합체 스탬프를 장착하는 단계를 더 포함하고,
    상기 오프셋 단계는 상기 건조 전사 프린팅 수단에 면내 변위를 적용하고, 그것에 의해 상기 릴리프 특징의 적어도 일부분의 기계적 변형을 발생시키는 것을 특징으로 하는 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 장착된 스탬프의 상면에 압력을 적용하는 단계를 더 포함하고, 그것에 의해 상기 스탬프와 상기 수신면 사이의 투영 접촉을 수립하는 것을 특징으로 하는 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅 하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 스탬프는 상기 수신면에 관하여 수직방향으로 상기 탄성 중합체 스탬프에 장착된 상기 전사 프린팅 수단을 움직임으로써 상기 수신면으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅 하는 방법.

  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 압력은 상기 수신면으로부터 상기 스탬프를 분리하는 상기 수직방향 움직임 동안 변화하는 것을 특징으로 하는 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅 하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 압력은 최대값으로부터 최소값으로 감소시키고, 상기 최대값은 4kPa 내지 10kPa 사이이고, 상기 최소값은 0kPa 내지 2kPa인 것을 특징으로 하는 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 압력은 비율(rate)을 감소시키고, 상기 수직방향 움직임 비율은 실질적으로 일정한 상기 수신면으로부터 상기 릴리프 특징의 박리 비율(delamination rate)을 제공하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅 하는 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 릴리프 특징은 복수의 포스트(post)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅 하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 포스트는 1% 내지 25%의 범위로부터 선택된 상기 전사면 상에 접촉 영역 단편(contacting area fraction)을 가지는 것을 특징으로 하는 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅 하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 릴리프 특징은,
    상기 포스트 사이의 산재된 복수의 고정 특징(stabilization feature);을 더 포함하고,
    상기 고정 특징은 상기 포스트의 접촉 영역보다 작은 접촉 영역을 가지는 것을 특징으로 하는 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅 하는 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 프린팅은 전사 프린팅 산출량을 제공하고,
    상기 산출량은,
    a) 접착물의 얇은 레이어로 코팅된 수신면에 대한 99.5%이상이거나,
    b) 1mm/s 이상의 스탬프 박리 비율에 대한 99.5%이상인 것을 특징으로 하는 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅 하는 방법.
  18. 제 1 항에 있어서,
    a) 상기 스탬프와 상기 수신면을 광학적으로 정렬하는(aligning) 단계;
    b) 상기 수신면으로부터 100㎛이하의 수직 분리 간격 내에 상기 반도체 소자를 위치시키는 단계; 및
    c) 상기 스탬프의 상면에 압력을 적용하고, 그것에 의해 상기 스탬프와 상기 수신면 사이의 투영 접촉을 수립하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅 하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 압력은 상기 스탬프 상면에 일정한 공기력의 사용에 의해 적용되는 것을 특징으로 하는 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅 하는 방법.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 릴리프 특징의 상기 패턴은 복수의 반도체 소자를 지지하는 것을 특징으로 하는 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅 하는 방법.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신면은 저 점착성(low-tack)면인 것을 특징으로 하는 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅 하는 방법.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리 단계는 상기 스탬프 또는 상기 수신면에 수직 오프셋(vertical offset)을 적용함으로써 상기 수신면에 대해 상기 스탬프를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅 하는 방법.
  23. 제 1 항에 있어서, 상기 오프셋 하는 단계는
    a) 상기 스탬프에 면내 변위를 적용하거나,
    b) 상기 수신면에 면내 변위를 적용함으로써 제공되는 것을 특징으로 하는 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅 하는 방법.
  24. 제 1 항에 있어서,
    a) 상기 투영 접촉을 적어도 부분적으로 수립하도록 공기력을 적용하는 단계; 및
    b) 상기 수신면으로부터 상기 스탬프를 수직으로 분리하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 공기력은 제 1 시간 간격에 걸쳐 변화하고 상기 수직 분리는 상기 제 1 시간 간격에 걸쳐 일정하게 유지되며, 상기 공기력은 상기 제 1 시간 간격에 겹치지 않는 제 2 시간 간격에 걸쳐 일정하게 유지되고, 상기 수직 분리가 상기 제 2 시간 간격 동안 증가하여, 상기 제 1 및 제 2 시간 간격에 걸쳐 평균 박리 비율에서 5% 이하로 편향하는 박리 비율을 유지하는 것을 특징으로 하는 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅 하는 방법.
  25. 수신기판에 반도체의 건조 전사 프린팅을 위한 장치에 있어서,
    강화 복합 스탬프가 내부면(internal surface) 및 상기 내부면에 마주하여 위치된 외부면(external surface)을 가지는 변형 가능한 레이어; 상기 변형 가능한 레이어의 상기 내부면에 접속된 강성 지지 레이어(rigid support layer); 및 상기 강성 지지 레이어에 동작가능하게 접속된 강화 레이어(reinforcement layer);를 포함하되,
    상기 장치는,
    상면(top surface)을 가지는 마운팅 플랜지(mounting flange);
    상기 변형 가능한 레이어의 상기 외부면에 상기 마운팅 플랜지를 동작가능하게 접속하는 수직부(vertical section);
    상기 마운틴 플랜지 상면에 접속되는 수신면을 포함하는 전사 프린팅 기구 헤드;
    상기 변형 가능한 레이어의 내부면과 상기 수신면 사이에 수평 변위(horizontal displacement)를 발생하는 상기 마운팅 플랜지 또는 상기 전사 프린팅 기구 헤드에 동작 가능하게 접속된 액츄에이터(actuator);를 포함하고,
    상기 변형 가능한 레이어의 외부면은 복수의 릴리프 특징(relief feature)을 가지고, 상기 강성 지지 레이어는 저면(bottom surface)과 상기 저면에 마주하여 위치된 상면을 가지며, 상기 저면은 상기 변형 가능한 레이어의 상기 내부면에 근접하여 위치되고, 상기 강화 레이어는 상기 변형 가능한 레이어의 상기 외부면의 상기 릴리프 특징의 적어도 일부분에 수직으로 일치하는 개구(opening)를 가지는 것을 특징으로 하는 수신기판에 반도체의 건조 전사 프린팅을 위한 장치
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 액츄에이터는,
    스테퍼 모터(stepper motor), 마이크로포지셔너(micropositioner), 압력 발생기, 또는 압전 액츄에이터(piezoelectric actuator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기판에 반도체의 건조 전사 프린팅을 위한 장치.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 복수의 릴리프 특징은 상기 외부면에 분배된 복수의 포스트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기판에 반도체의 건조 전사 프린팅을 위한 장치
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 외부면에 분배된 복수의 고정 특징을 더 포함하고, 상기 고정 특징의 높이는 상기 포스트의 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 수신기판에 반도체의 건조 전사 프린팅을 위한 장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 고정 특징은 제 1 포퓰레이션(population)과 제 2 포퓰레이션을 더 포함하고,
    상기 각 포퓰레이션은 기하학 풋프린트(geometric footprint)를 포함하고 상기 제 1 포퓰레이션 기하학 풋프린트는 상기 제 2 포퓰레이션 기하학 풋프린트 보다 큰 것을 특징으로 하는 수신기판에 반도체의 건조 전사 프린팅을 위한 장치.
  30. 제 25 항에 있어서,
    상기 강성 지지 레이어의 상면에 포지티브 압력을 제어가능하게 적용하기 위한 상기 복합 스탬프의 상기 강성 지지 레이어에 동작가능하게 접속된 가변 압력 조절기(variable pressure regulator)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기판에 반도체의 건조 전사 프린팅을 위한 장치.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 상면의 압력은 상기 강성 지지 레이어의 상기 상면에 걸쳐 사실상 균일한 것을 특징으로 하는 수신기판에 반도체의 건조 전사 프린팅을 위한 장치.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 압력은 시간에 대해 변화하는 것을 특징으로 하는 수신기판에 반도체의 건조 전사 프린팅을 위한 장치.
  33. 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅하는 방법에 있어서,
    a) 강화 복합 탄성 중합체 스탬프를 제공하는 단계;
    b) 수신면을 가지는 기판을 제공하는 단계;
    c) 상기 수신면의 약 200㎛ 이내에 전사면을 위치시키는 단계;
    d) 상기 수신면에 상기 스탬프를 정렬시키는 단계;
    e) 상기 탄성 중합체 스탬프와 상기 수신면 사이의 투영 접촉을 수립하고, 그것에 의해 리지 백킹 레이어에 일정한 압력을 적용함으로써 상기 수신면과 상기 반도체 소자의 적어도 일부분을 접촉하는 단계;
    f) 상기 수신면에 대해 상기 탄성 중합체 스탬프를 수평 거리로 오프셋하고, 그것에 의해 상기 스탬프에 면내 전단력(in-plane shear force)을 발생시키는 단계;
    g) 상기 리지 백킹 레이어에 적용된 공기력을 감소시키는 단계; 및
    h) 상기 기판에 대해 수직 방향으로 상기 스탬프를 이동시킴으로써 상기 수신면으로부터 상기 스탬프를 분리하고, 그것에 의해 상기 수신면에 상기 반도체 소자를 프린팅하는 단계를 포함하되,
    상기 복합 탄성 중합체 스탬프는,
    상면과 저면을 가지는 탄성 레이어;
    상기 탄성 레이어의 저면 상의 전사면;
    상기 탄성 레이어의 상면에 인접하여 위치된 저면을 가지는 리지 백킹 레이어;
    상기 리지 백킹 레이어에 동작가능하게 접속된 강화 레이어;를 포함하며, 상기 반도체 소자는 상기 전사면에 의해 지지되고, 상기 전사면은 상기 반도체 소자를 적어도 부분적으로 접촉하는 3차원 패턴의 릴리프 특징을 포함하고, 상기 강화 레이어는 상기 릴리프 특징의 적어도 일부분과 수직으로 일치하는 개구를 가지는 것을 특징으로 하는 전사 가능한 반도체 소자를 프린팅하는 방법.
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