KR20160080265A - 마이크로 디바이스의 전사장치, 마이크로 디바이스의 전사방법, 및 그 전사장치의 제조방법 - Google Patents

마이크로 디바이스의 전사장치, 마이크로 디바이스의 전사방법, 및 그 전사장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 마이크로 디바이스의 전사장치에는, 베이스; 및 상기 베이스에 제공되는 스탬핑 어레이가 포함되고, 상기 스탬핑 어레이에는 상기 베이스로부터 돌출되는 적어도 두 개의 전사돌기가 서로 소정의 간격으로 이격되어 제공된다.
본 발명에 따르면 마이크로 디바이스와 목표기판의 접촉부분의 성능을 개선할 수 있고, 전사장치를 영구적으로 사용할 수 있고, 간단히 제어할 수 있고, 마이크로 디바이스의 핸들링이 소요되는 비용을 절감할 수 있고, 마이크로 디바이스의 장착위치를 다양한 차원으로의 축적을 조정하여 스케일러블(scalable)한 양상으로 마이크로 디바이스를 장착할 수 있는 장점을 얻을 수 있다.

Description

마이크로 디바이스의 전사장치, 마이크로 디바이스의 전사방법, 및 그 전사장치의 제조방법{Transferring apparatus and transferringmethod for a micro-device, and fabricating method for the transferring apparatue}
본 발명은 마이크로 디바이스의 전사장치, 마이크로 디바이스의 전사방법, 및 그 전사장치의 제조방법에 관한 것이다. 상세하게는, 마이크로 디바이스를 전기적인 성능의 손상없이 높은 효율로 전사할 수 있는 전사장치, 전사방법, 및 전사장치의 제조방법에 관한 것이다.
반도체로 예시될 수 있는 마이크로 디바이스는 높은 속도의 발전을 거듭하여 현대 산업에 필수불가결한 기기로 자리 잡고 있다. 이들 마이크로 디바이스는 실리콘으로 예시되는 무기기판으로서 제조기판에서 제조된 다음에, 목표로 하는 목표기판에 전사되는 형태로 사용되는 것이 일반적이다. 본 발명에서는 상기 마이크로 디바이스를, 상기 제조기판으로부터 상기 목표기판의 정확한 위치에 이송하는 전사장치, 전사방법 및 전사장치의 제공방법에 관심을 가지고 있다.
여기서, 상기 마이크로 디바이스는 반도체에 제한되는 것이 아니라, 필름, 소형부품 등과 같은 다양한 물품을 포함하는 것으로 이해하여야 할 것이다. 또한, 전사에 있어서는 제조기판에서 목표기판으로의 이송뿐만이 아니라, 상기 마이크로 디바이스가 원래 놓여있는 어떠한 곳에서 목표로 하는 어떠한 위치로 이송하는 모든 전사공정도 포함하는 것으로 이해하여야 할 것이다. 이하 본 발명에 대한 설명에 있어서도 동일하다.
상기 마이크로 디바이스를 상기 목표기판으로 옮기는 방법으로 근래들어 도입된 방법으로, PDMS로 예시되는 스탬프로 상기 마이크로 디바이스를 붙여서 상기 목표기판으로 옮기는 방법이 도입되었다. 이 공정 중에서, 상기 스탬프로부터 상기 마이크로 디바이스를 떼어낼 때에는, 상기 스탬프를 제거하거나, 상기 목표기판 위에 접착층을 제공하여 상기 마이크로 디바이스와 상기 목표기판을 접착시켜서 상기 스탬프를 떼어내는 방법이 이용되었다.
그러나, 상기 스탬프를 제거하는 방법은 희생기판으로서 상기 스탬프를 한번 밖에 사용할 수 없는 비효율이 있고, 상기 목표기판 위에 상기 접착층을 두는 경우에는 접착층이 목표기판의 효율을 저하시키는 문제점으로 작용한다.
본 발명은 상기되는 배경하에서 제안되는 것으로서, 접착층으로 인하여 발생하는 상기 목표기판에 대한 효율저하의 문제를 개선하고 영구적으로 사용할 수 있는 마이크로 디바이스의 전사장치, 마이크로 디바이스의 전사방법, 및 그 전사장치의 제조방법을 제안한다. 이 경우에, 상기 목표기판과 상기 마이크로 디바이스의 접촉면에서 열적 전기적 저항이 개선되는 장점을 얻을 수 있고, 상기 접착층의 존재로 인하여 발생하는 물리적인 성능저하가 개선되는 장점을 기대할 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로 디바이스의 전사장치에는, 베이스; 및 상기 베이스에 제공되는 스탬핑 어레이가 포함되고, 상기 스탬핑 어레이에는 상기 베이스로부터 돌출되는 적어도 두 개의 전사돌기가 서로 소정의 간격으로 이격되어 제공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 마이크로 디바이스의 전사방법에는, 점착력이 있는 전사돌기를 마이크로 디바이스에 접촉하여 하중을 가하여 상기 마이크로 디바이스를 전사장치에 접착시키는 것; 상기 전사장치를 제 1 방향으로 이동시켜서, 상기 마이크로 디바이스를 원래 위치에서 분리하는 것; 상기 마이크로 디바이스를 피전사기판에 접촉시키는 것; 및 상기 전사장치를 제 2 방향으로 이동시켜서, 상기 마이크로 디바이스를 상기 전사장치에서 분리시키는 것이 포함된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 마이크로 디바이스의 전사장치에는, 베이스; 및 상기 베이스에 제공되는 스탬핑 어레이가 포함되고, 상기 스탬핑 어레이에는 상기 베이스로부터 돌출되는 적어도 두 개의 전사돌기가 제공되고, 상기 전사돌기가 마이크로 디바이스에 접착된 상태에서, 상기 전사돌기의 이동방향, 상기 전사돌기의 이동속도, 및 상기 전사돌기와 상기 마이크로 디바이스와의 계면이 가하여지는 하중 중의 적어도 어느 하나를 조정함으로써, 상기 전사돌기와 상가 마이크로 디바이스 간의 점착력을 제어하여, 상기 전사돌기와 마이크로 디바이스의 접착 및 분리를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 더 다른 측면에 따른 마이크로 디바이스의 전사장치의 제조방법에는, 기판에 주형을 제공하는 것; 및 상기 주형에 PDMS를 주입하여 전사장치를 제공하는 것이 포함되고, 상기 기판에 주형을 제공하기 위하여, 광감응물질을 상기 기판에 도포하는 것; 포토레지스터를 도포하는 것; 및 상기 포토레지스터가 도포된 상태에서 조사방향이 다른 두 빛을 상기 광감응물질에 조사하는 것이 포함된다.
본 발명에 따르면 마이크로 디바이스와 목표기판의 접촉부분의 성능을 개선할 수 있고, 전사장치를 영구적으로 사용할 수 있고, 간단히 제어할 수 있고, 마이크로 디바이스의 핸들링이 소요되는 비용을 절감할 수 있고, 마이크로 디바이스의 장착위치를 다양한 차원으로의 축적을 조정하여 스케일러블(scalable)한 양상으로 마이크로 디바이스를 장착할 수 있는 장점을 얻을 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 마이크로 디바이스의 전사장치의 일 부분을 확대하여 찍은 사진.
도 2는 실시예에 따른 마이크로 디바이스의 전사장치에서 전사돌기의 작용을 설명하는 도면.
도 3 내지 도 7은 실시예에 따른 마이크로 디바이스의 전사방법을 모식적으로 설명하는 도면.
도 7 내지 도 10은 실시예에 따른 마이크로 디바이스의 전사장치의 작용을 설명하는 사진.
도 11은 상기 마이크로 디바이스를 제조기판에서 떼어낼 때 가하는 하중을 실험한 결과를 나타내는 그래프.
도 12는 마이크로 디바이스를 제조기판에서 떼어낼 때 상기 전사장치를 이동시키는 속도를 실험한 결과를 나타내는 그래프.
도 13은 마이크로 디바이스를 이동시킬 때 전사장치를 이동시키는 각도를 실험한 결과를 나타내는 그래프.
도 14 내지 도 16은 실시예에 따른 전사장치에 삼차원으로 위치를 제어할 수 있는 구동장치를 장착함으로써 얻을 수 있는 효과를 설명하는 도면.
도 17 내지 도 23은 마이크로 디바이스 전사장치의 제조방법을 설명하는 도면.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 사상이 이하에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다양한 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한, 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 것으로 이해하여야 한다.
본 발명의 사상을 이해함에 있어서, 상기 마이크로 디바이스는 반도체에 제한되는 것이 아니라, 필름, 소형부품, 마크 등과 같은 다양한 물품을 포함하는 것으로 이해하여야 할 것이다. 다만, 바람직하게는 정밀도가 요구되는 반도체 등의 장치에 더 사용성이 높게 이용될 수 있다. 또한, 전사에 있어서는 제조기판에서 목표기판으로의 이송뿐만이 아니라, 상기 마이크로 디바이스가 원래 놓여있는 어떠한 곳에서 목표로 하는 어떠한 위치로 이송하는 모든 이송공정도 포함하는 것으로 이해하여야 한다.
도 1은 실시예에 따른 마이크로 디바이스의 전사장치의 일 부분을 확대하여 찍은 사진이다.
도 1을 참조하면, 전사장치(1)에는, 베이스(2)와, 상기 베이스(2)에 제공되는 스탬핑 어레이(3)가 포함된다. 상기 스탬핑 어레이(3)에는 소정의 규칙을 따르는 특정의 위치에 적어도 두 개의 전사돌기(4)가 제공된다.
상기 전사돌기(4)는 상기 베이스(2)에 대한 수직선을 기준으로 할 때 어느 방향으로 비스듬히 경사지게 마련될 수 있다. 상기 전사돌기(4)가 상기 베이스와 접하는 부분은 상기 베이스(2)의 어느 수평선을 따르는 일방향으로 길게 제공될 수 있다. 상기 전사돌기(4)는 모두가 같은 양상으로 제공될 수 있다. 상기 스탬핑 어레이(3)에는 상기 전사돌기(4)는 적어도 네 개 이상이 제공될 수 있다. 상기 전사돌기(4)는 어느 일방향으로는 모두가 등 간격으로 배치될 수 있다. 상기 전사돌기(4)가 놓이는 위치는 수직방향으로 일정간격, 수평방향으로 일정간격으로 가지고 가로 세로로 정렬되어 제공될 수 있다.
상기 전사돌기(4)의 배치/형상의 실시예로서, 전사돌기의 길이(w)는 500㎛이고, 전사돌기 간의 좌우 간격(s)은 75㎛이고, 전사돌기의 높이(h)는 70㎛이고, 전사돌기 바닥부의 폭(t)은 25㎛로 제공될 수 있다. 전사돌기의 상하간격은 구체적으로 제시되지 않았으나, 상기 전사돌기(4)의 변형시에 서로가 접촉되지 않을 수 있고, 이웃하는 전사돌기 간의 움직임에 방해가 되지 않은 정도로 서로 떨어져 있으면 좋다.
상기 전사돌기(4)에는, 상기 베이스(2)로부터 경사방향으로 솟아오르는 몸체를 이루는 바디부(41)와, 상기 바디부(41)의 팁에 제공되는 끝단부(42)가 포함될 수 있다. 상기 바디부(41)는 상기 끝단부(42)를 향할수록 그 폭이 좁게 제공되도록 할 수 있다. 상기 바디부(41)가 끝단으로 갈수록 폭이 좁게 제공되는 것은, 상기 바디부(41)가 용이하게 휘어질 수 있도록 하기 위한 일목적과 상기 마이크로 디바이스가 붙어서 고정되는 작용을 확실히 하기 위한 일목적을 가질 수 있다. 상기 끝단부(42)의 첨단은 볼록하게 제공될 수 있다. 상기 끝단부(42)가 그와 같이 라운드 형상을 가지는 것은 전사돌기(4)가 베이스(2)에 불었을 때에도 바디부(41)의 탄성에 의한 복원력에 의해서 전사돌기(4)가 원래의 형상으로 쉽게 복원될 수 있도록 하는 것을 일 목적으로 가질 수 있다.
상기 바디부(41)가 기울어지는 각도는 대략 70도로 제공될 수 있는데, 어느 일방향으로 경사지기 때문에, 실시예에서는 상기 바디부(41)의 단면의 외형을 기준으로 할 때, 크게 기울어진 쪽은 72도, 작게 기울어진 쪽은 65도로 제공될 수 있다.
상기 베이스(2) 및 상기 전사돌기(4)는 모두 같은 물질로서 일체형으로 제공될 수 있다. 바람직하게는 동일한 재질로서 한번의 공정으로 한꺼번에 제작될 수 있다. 상기 베이스(2) 및 상기 전사돌기(4)의 재질로는 점착력이 있는 탄성중합체 재질의(elastomeric) 물체가 사용될 수 있고, 예를 들어, PDMS(PolyDiMethylSiloxane) 또는 폴리우레탄이 사용될 수 있다. 상기 탄성중합체는 점착력이 있고 탄성력이 있는 물질을 지칭할 수 있다. 상기 전사돌기(4)로 상기 마이크로 디바이스를 소정의 압력으로 누르면 상기 마이크로 디바이스는 탄성중합체의 점착력에 의해서 상기 전사돌기(4)에 붙게 된다.
도 2는 실시예에 따른 마이크로 디바이스의 전사장치에서 전사돌기의 작용을 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 맨위에 그림은 전사돌기(4)가 베이스(2)에 제공되어 있는 상태의 도면이다. 구체적으로는, 상기 전사돌기(4)에 외력이 가하여졌을 때, 전사돌기(4)가 연장되는 경사방향으로 전사돌기(4)가 눕게 되고, 전사돌기(4)는 베이스(2)에 붙게 된다. 이는 전사돌기(4)와 베이스(2)가 모두 점착력이 있는 탄성중합체로서 서로 점착력이 있기 때문이다. 그러나, 일정한 시간이 지나면 탄성중합체의 탄성력에 의해서 전사돌기(4)는 원래의 형상으로 복원될 수 있다. 가운데 그림과 맨 밑에 그림은 시간이 지남에 따라서 전사돌기(4)가 원래 형상으로 복원되는 과정을 설명하고 있다.
상기 전사돌기(4)가 원래의 형상으로 복원되는 과정이 원활하게 일어나는 것은, 전사돌기(4)의 끝단부(42)가 볼록한 형상으로 라운드짐으로써, 끝단부(42)와 베이스(2)간의 서로 점착된 부분이 서로 잘 떨어질 수 있기 때문이다. 이는 상기 끝단부(42)가 첨점으로 제공되어, 상기 끝단부가 상기 베이스(2)에 0에 가까운 접촉각으로 접촉되는 경우와 비교하면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
도 3 내지 도 6은 실시예에 따른 마이크로 디바이스의 전사방법을 모식적으로 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 예를 들어 "G"자 형상의 마이크로 디바이스(5)가 제조되어 있는 제조기판(original substrate)(6)를 향하여 전사장치(1)를 소정의 하중(preload)으로 누른다. 그러면, 전사돌기(4)는 원래 경사진 방향으로 구부러져 변형되고 변형된 전사돌기(4)의 윗면에 마이크로 디바이스(5)가 붙게 된다.
도 4를 참조하면, 상기 전사장치(1)를 상기 전사돌기(4)의 경사방향에서 연장되는 방향으로 이동시킨다. 이때 상기 전사장치(1)의 이동방향(θ_retract_1)은 상기 전사돌기(4)의 경사방향의 각도는 차이가 있을 수 있으나, 상기 베이스(2)에 대한 수직선을 기준으로 할 때 전사돌기(4)의 경사방향과 같은 방향으로 이동시키는 것이 바람직하다. 이로써 마이크로 디바이스(5)와 상기 전사돌기(4) 간의 접착력을 극대화시켜서 제조기판(6)에서 마이크로 디바이스를 분리시킬 수 있다. 다시 설명하면, 상기 전사장치(4)가 상기 전사돌기(4)의 경사방향에서 연장되는 방향으로 이동함에 따라서, 전사돌기(4)와 마이크로 디바이스(5)간의 접촉면은 그 접촉면이 전체로서 서로 떨어지려고 한다. 따라서, 상기 전사돌기(4)와 상기 마이크로 디바이스(5)는 쉽게 분리될 수가 없다.
이때, 상기 마이크로 디바이스(5)와 상기 피전사기판(7)간의 접착력은 반데르발스의 힘 및 정전기 등의 힘이 작용할 수 있다. 그러므로, 상기 마이크로 디바이스(5)를 제조기판(6)에서 떼어낼 때에는, 반데르발스의 힘 및 정전기에 의해서 주어지는 상기 마이크로 디바이스(5)와 상기 제조기판(7)의 접착력이, 상기 전사돌기(4)와 상기 마이크로 디바이스(5) 간의 접착력에 비하여 작게 작용하는 것으로 이해할 수 있다. 이와 같은 힘의 작용은 상기 전사돌기(4)의 형상 및 상기 전사장치(1)의 이동방향의 제어 하에 놓여있는 것으로 이해할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 마이크로 디바이스(5)가 상기 전사장치(1)가 붙어 있는 상태에서 피전사기판(7)으로 이동할 수 있다. 이 때에 상기 전사돌기(4)는 탄성에 따른 복원력에 의해서 원래의 형상으로 돌아올 수 있고, 그렇다 할지라도 전사돌기(4)는 비스듬히 경사지기 때문에 상기 마이크로 디바이스(5)는 전사돌기(4)에 붙어 있을 수 있다.
이 때에는 상기 마이크로 디바이스(5)와 상기 제조기판(6)간의 접착력을 제공하는 반데르발스의 힘 및 정전기 등의 힘이 없기 때문에, 상기 전사돌기(4)와 상기 마이크로 디바이스(5)가 넓은 접촉면, 즉 큰 접착력으로 붙어 있지 않더라도 상기 마이크로 디바이스(5)는 상기 전사장치(1)에 접착되어 있을 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 피전사기판(7) 상의 원하는 위치로 상기 마이크로 디바이스(5)를 이동시킨 다음에는, 전사장치(1)를 살짝 누른 다음에 상기 전사돌기(4)의 경사방향과 반대되는 방향으로 전사장치를 이동시킨다. 이때 상기 전사장치(1)의 이동방향(θ_retract_2)은 상기 전사돌기(4)의 경사방향의 각도와 반대방향으로 할 수 있다. 이와 같이 전사장치(1)의 이동방향을 조작함으로써, 상기 전사돌기(4)와 상기 마이크로 디바이스(5)는 용이하게 서로 분리될 수 있다. 상기 전사돌기(4)와 상기 마이크로 디바이스(5)의 분리작용은, 상기 전사장치(4)가 상기 전사돌기(4)의 경사방향과 반대방향으로 이동함에 따라서, 전사돌기(4)와 마이크로 디바이스(5)간 접촉면의 어느 한쪽(정확하게는, 상기 접착면 중에서 상기 베이스(2)에 가까운 쪽)부터 상기 전사돌기(4)에서 서서히 분리되기 때문인 것으로 이해할 수 있다.
상기 마이크로 디바이스(5)와 상기 피전사기판(7)간의 접착력은 반데르발스의 힘 및 정전기 등의 힘이 작용할 수 있다. 따라서, 마이크로 디바이스(5)를 전사시킬 때에는, 반데르발스의 힘 및 정전기에 의해서 주어지는 상기 마이크로 디바이스(5)와 상기 피전사기판(7)의 접착력이, 상기 전사돌기(4)와 상기 마이크로 디바이스(5) 간의 접착력에 비하여 크게 작용하는 것으로 이해할 수 있다.
상기 마이크로 디바이스(5)를 상기 제조기판(6)에서 떼어낼 때와 상기 피전사기판(7)에 전사할 때, 상기 전사장치(1)의 이동방향(θ_retract_1)(θ_retract_1)에 대하여는 더 상세하게 후술한다.
도 7 내지 도 10은 실시예에 따른 마이크로 디바이스의 전사장치의 작용을 사진으로 촬영한 것이다.
도 7을 참조하면, 상기 전사돌기(4)가 경사방향으로 누으면서 상기 마이크로 디바이스(5)를 접착시키는 것을 볼 수 있다. 도 8을 참조하면 전사돌기(4)가 변형되면서 마이크로 디바이스(5)를 접착시키고, 다음으로 도 9를 참조하면, 전사돌기(4)가 원래의 형상으로 복원되면서도 상기 마이크로 디바이스(5)가 전사장치(1)에 잘 붙어있는 것을 확인할 수 있다. 도 10을 참조하면, 전사가 완료된 다음에 상기 피전사기판(7)에 마이크로 디바이스(5)가 안착되어 있는 것을 볼 수 있다.
도 11은 상기 마이크로 디바이스를 제조기판에서 떼어낼 때 가하는 하중(preload)을 실험한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 11을 참조하면, 하중(preload)이 2N을 넘어서면 하중이 어떻게 변하더라도 마이크로 디바이스와 전사장치 간의 접착력에 따른 수직방향의 힘(normal adhesive force)은 0.26N정도로서 거의 차이가 없는 것을 볼 수 있다. 이는 하중이 2N에 이르면 전사돌기(4)가 충분히 변형되어 마이크로 디바이스(5)와 전사돌기(5)는 충분한 접촉면을 이루는 것으로 생각할 수 있다. 따라서, 1~2N의 하중을 가하면 충분하고, 2N을 넘어서는 경우에는 전사돌기의 영구변형 또는 마이크로 디바이스에 손상을 가할 수 있으므로 바람직하지 않다.
도 11에 제시되는 마이크로 디바이스를 떼어내는 실험의 경우에 전사장치의 이동방향(θ_retract_1)은 60도로 하고, 떼어내는 속도는 200㎛/s의 속도로 하였다.
도 12는 마이크로 디바이스를 제조기판에서 떼어낼 때 상기 전사장치를 이동시키는 속도를 실험한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12를 참조하면, 속도로 크면 클수록 마이크로 디바이스와 전사장치 간의 수직방향의 힘(normal adhesive force)은 커지는 것을 볼 수 있었다. 따라서, 상기 전사장치의 이동속도를 제어함으로써 상기 마이크로 디바이스의 자중이 크더라도 대응할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 12에 제시되는 마이크로 디바이스를 떼어내는 실험의 경우에 전사장치의 이동방향은 60도로 하고 하중(preload)은 1N으로 하였다.
도 13은 마이크로 디바이스를 이동시킬 때 전사장치를 이동시키는 각도를 실험한 결과를 나타내는 그래프로서 10도 단위로 실험을 행하였다.
도 13을 참조하면, 상기 전사장치의 이동방향(θ_retract)이 전사돌기의 경사방향과 대략 일치하는 각도까지는 상기 전사장치의 이동방향이 증가함에 따라서 마이크로 디바이스와 전사장치 간의 수직방향의 힘이 커지는 것을 볼 수 있다. 그 이후에 급격하게 감소하여 100도에 이르는 때에는 최대인 때와 비교하여 거의 1/13 수준으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 여기서 상기 전사장치의 이동방향에 대한 기준은 도 4 및 도 6에 제시되는 각도를 기준으로 하였다.
실험결과에 따르면, 상기 마이크로 디바이스(5)를 제조기판(6)에서 떼어낼 때에 상기 전사장치의 이동방향(θ_retract_1)은 40~75도의 각도로 하고, 상기 마이크로 디바이스(5)를 피전사기판(7)에 안착시킬 때에 상기 전사장치의 이동방향(θ_retract_2)은 90도보다 크게 하는 것에 의해서 달성할 수 있는 것을 알 수 있다. 다시 말하면, 상기 베이스(2)에 수직인 방향을 기준으로 할 때, 상기 전사돌기(4)가 경사지는 방향으로 전사장치를 이동시키는 경우에는 비교적 큰 접착력을 얻을 수 있고, 상기 전사돌기(4)가 경사지는 방향의 반대방향으로 이동시키는 경우에는 작은 접착력을 얻게 된다.
도 13의 실험의 경우에 하중은 1N으로 하고 전사장치의 이동속도는 200㎛/s의 속도로 하였다.
도 14 내지 도 16은 실시예에 따른 전사장치에 삼차원으로 위치를 제어할 수 있는 구동장치를 장착함으로써 얻을 수 있는 효과를 설명하는 도면이다.
도 14는 마이크로 디바이스(5)가 제조되어 있는 제조기판(6)을 도시하고, 도 15 및 도 16은 각각 원래의 제조기판(6)보다 마이크로 디바이스(5)의 실장 밀도가 높거나 낮은 피전사기판(7)에 마이크로 디바이스(5)가 올바른 위치에 실장될 수 있는 개념을 나타내고 있다.
도 17 내지 도 23은 마이크로 디바이스 전사장치의 제조방법을 설명하는 도면이다.
먼저 도 17을 참조하면, 기판(11)에 광감응성물질을 도포하고, 자외선을 조사하여 상기 광감응성물질을 경화시켜서 접착층(12)을 제공한다. 상기 광감응성물질은 SU-8을 이용할 수 있다. 여기서 기판(11)은 투명한 유리기판을 이용할 수 있는데, 이는 추후에 주형(도 21의 16참조)을 제작함에 있어서 기판(11)으로부터 자외선의 반사에 의해서 발생하는 주형의 변형을 방지하는 것을 일 목적으로 한다.
도 18 및 도 19를 참조하면, 상기 접착층(12) 위에 광감응성물질층(13)을 접착층(12)보다 두껍게 도포하고, 그 위에 소정의 패턴으로 포토레지스터(14)를 제공한다. 그 이후에는 소정의 경사각, 일 예로서 60도로 자외선을 조사하여, 상기 광감응성물질층의 일 부분을 경화시킨다.
도 20을 참조하면, 상기 포토레지스터(14)는 그대로 두고 자외선의 조사방향을 달리하여 다른 경사각, 일 예로서 45도로 자외선을 조사하여 상기 광감응성물질층(13)의 일부분을 다시 경화시킨다. 상기되는 과정에 따르면, 상기 광감응성물질층(13)은, 자외선에 의해서 경화된 경화층(18)과, 자외선에 의해서 경화되지 않은 제거가능부분(15)으로 나뉘어질 수 있다.
상기 제거가능부분(15)은, 상기 포토레지스터(14)에 의해서 자외선이 가려진 상태로서, 경화되지 않은 부분으로서 추후 공정에 의해서 제거될 수 있다. 상기 제거가능부분(15)은 대략 삼각형으로서, 해당 영역은 상기 전사돌기(4)의 주형으로서 작용할 수 있는 것을 볼 수 있다.
상기되는 바와 같이 동일한 포토레지스터(14)를 이용하여 자외선의 조사방향만을 달리함으로써, 편리하고 간단하게 전사돌기(4)를 위한 주형을 제공할 수 있다.
또한, 실제 상기 전사돌기(4)에서 상기 바디부(41)가 기울어지는 각도는, 상기 바디부(41)의 단면의 외형을 기준으로 할 때, 크게 기울어진 쪽은 72도, 작게 기울어진 쪽은 65도로 제공되는 것을 설명한 바가 있다. 그러나, 전사장치의 제조방법에 있어서 자외선의 조사방향은 60도와 45도로 하였는데, 이는 자외선의 회절현상에 의해서 상기 광감응성물질이 경화되는 구체적인 형상이 달라지기 때문이다.
도 21을 참조하면, 포토레지스터(14)와 상기 제거가능부분(15)을 제거하면, 기판(11)과, 상기 기판(11) 상에 일체로 제공되는 경화층(18)과 접착층(12)이 남게 된다. 상기 경화층(18)에는 전사돌기(4)를 위한 주형(16)이 포함될 수 있다.
도 22를 참조하면, 상기 경화층(18)에 PDMS로 예시되는 탄성중합체를 도포하여 일정 시간이 경화시킨 다음에 꺼내면, 베이스(2) 상에 전사돌기(4)가 제공되어 있는 전사장치(1)를 얻을 수 있다. 상기 전사돌기(4)의 끝단부(42)가 첨점을 이루는 것은 설명의 편의를 위한 것으로서, 실제로는 자외선의 회절현상에 의해서 상기 주형(16)의 끝단부는 볼록하게 제공될 수 있다. 도 23은 완성된 전사장치를 나타내고 있다.
실시예에 따른 마이크로 디바이스 전사장치의 제조방법에 따르면, 편리하고 간단하게 전사장치를 얻을 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따르면, 마이크로 디바이스를 간단하게 전사할 수 있다. 특히 영구적으로 사용할 수 있고, 피전사기판에 어떠한 구성도 요구되지 않는 장점이 있다. 따라서, 인쇄, 전자부품의 안착, 및 전선 구조물의 제공 등과 같은 다양한 산업분야에 널리 사용될 수 있다.
1: 전사장치
4: 전사돌기

Claims (15)

  1. 베이스; 및
    상기 베이스에 제공되는 스탬핑 어레이가 포함되고,
    상기 스탬핑 어레이에는 상기 베이스로부터 돌출되는 적어도 두 개의 전사돌기가 서로 소정의 간격으로 이격되어 제공되는 마이크로 디바이스의 전사장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 전사돌기 중의 적어도 하나의 전사돌기는, 상기 베이스에 대한 수직선을 기준으로 할 때 어느 방향으로 비스듬히 경사지게 돌출되는 마이크로 디바이스의 전사장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    적어도 두 개의 전사돌기 중의 적어도 하나의 전사돌기는 상기 베이스의 어느 수평면을 따르는 일방향으로 길게 제공되는 마이크로 디바이스의 전사장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 전사돌기는 상기 베이스의 수평면에서 어느 일방향으로 모두가 같은 간격으로 제공되는 마이크로 디바이스의 전사장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 전사돌기는 상기 베이스의 수평면에서 가로방향 및 세로방향으로 일정간격으로 제공되는 마이크로 디바이스의 전사장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    적어도 두 개의 전사돌기 중의 적어도 하나의 전사돌기는 탄성중합체를 재질로 하는 마이크로 디바이스의 전사장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    적어도 두 개의 전사돌기 중의 적어도 하나의 전사돌기에는, 상기 베이스로부터 연장되고, 상기 베이스에서 멀어질수록 폭이 좁아지는 바디부; 및
    상기 바디부의 끝단에 라운드지는 형상으로 제공되는 끝단부가 포함되는 마이크로 디바이스의 전사장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 전사돌기는 수십마이크로미터에서 수백마이크로미터의 스케일을 가지는 마이크로 디바이스의 전사장치.
  9. 점착력이 있는 전사돌기를 마이크로 디바이스에 접촉하여 하중을 가하여 상기 마이크로 디바이스를 전사장치에 접착시키는 것;
    상기 전사장치를 제 1 방향으로 이동시켜서, 상기 마이크로 디바이스를 원래 위치에서 분리하는 것;
    상기 마이크로 디바이스를 피전사기판에 접촉시키는 것; 및
    상기 전사장치를 제 2 방향으로 이동시켜서, 상기 마이크로 디바이스를 상기 전사장치에서 분리시키는 것이 포함되는 마이크로 디바이스의 전사방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 전사돌기는 경사지게 제공되고,
    상기 전사장치의 이동방향에 있어서, 상기 제 1 방향은 상기 전사돌기가 경사지는 방향과 같은 방향이고, 상기 제 2 방향은 상기 전사돌기가 경사지는 방향과 반대방향인 마이크로 디바이스의 전사방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 전사돌기를 상기 제 1 방향 또는 제 2 방향으로 이동시키는 속도는 수백㎛/s인 마이크로 디바이스의 전사방법.
  12. 베이스; 및
    상기 베이스에 제공되는 스탬핑 어레이가 포함되고,
    상기 스탬핑 어레이에는 상기 베이스로부터 돌출되는 적어도 두 개의 전사돌기가 제공되고,
    상기 전사돌기가 마이크로 디바이스에 접착된 상태에서, 상기 전사돌기의 이동방향, 상기 전사돌기의 이동속도, 및 상기 전사돌기와 상기 마이크로 디바이스와의 계면이 가하여지는 하중 중의 적어도 어느 하나를 조정함으로써, 상기 전사돌기와 상가 마이크로 디바이스 간의 점착력을 제어하여, 상기 전사돌기와 마이크로 디바이스의 접착 및 분리를 제어하는 마이크로 디바이스의 전사장치.
  13. 기판에 주형을 제공하는 것; 및
    상기 주형에 PDMS를 주입하여 전사장치를 제공하는 것이 포함되고,
    상기 기판에 주형을 제공하기 위하여,
    광감응물질을 상기 기판에 도포하는 것;
    포토레지스터를 도포하는 것; 및
    상기 포토레지스터가 도포된 상태에서 조사방향이 다른 두 빛을 상기 광감응물질에 조사하는 것이 포함되는 마이크로 디바이스의 전사장치의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 기판은 투명한 유리기판인 마이크로 디바이스의 전사장치의 제조방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 광감응물질을 도포하기 전에 접착층을 제공하는 것이 포함되는 마이크로 디바이스의 전사장치의 제조방법.
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