KR20170101667A - 마이크로 소자 이송 시스템 - Google Patents

마이크로 소자 이송 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 마이크로 소자들의 안착 공간을 제공하고, 상부와 하부에서 상기 마이크로 소자들을 영상으로 관측 가능하도록 형성되는 소자 안착부; 상기 소자 안착부의 하부에 배치되어, 상기 마이크로 소자들의 후면을 영상으로 획득하도록 구성되는 제1 카메라; 상기 소자 안착부의 상부에 배치되어, 상기 마이크로 소자들의 전면을 영상으로 획득하도록 구성되는 제2 카메라; 상기 마이크로 소자를 핸들링하도록 구성되는 핸들링 유닛; 및 상기 제1 카메라 및 상기 제2 카메라의 광축과 상기 마이크로 소자의 중심의 정렬이 이루어진 정렬 상태에서 상기 마이크로 소자의 좌표 정보를 검출하고, 검출한 상기 좌표 정보를 이용하여 상기 핸들링 유닛을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 이송 시스템을 개시한다.

Description

마이크로 소자 이송 시스템{MICRO ELEMENT TRANSFER SYSTEM}
본 발명은 마이크로 소자를 핸들링하고 이송시키는 마이크로 소자 이송 시스템에 관한 것이다.
마이크로(micro) 단위의 크기를 갖는 초소형의 물체, 칩(chip) 등의 소자들(elements)를 개별적으로 핸들링(handling)하기 위한 기술들이 다양하게 존재한다. 여기서, 상기 핸들링은 소자를 들어올리거나(pick up) 내려놓는(release) 동작들을 의미한다.
이러한 마이크로 소자의 핸들링 기술에서는, 마이크로 소자들의 크기가 매우 작아 핸들링의 타겟이 되는 소자의 물리적인 위치 정보를 정확하게 검출하는 기술이 매우 중요하다.
한편, 종래의 마이크로 소자의 위치 정보를 검출하기 위한 방법으로, 카메라로 마이크로 소자의 이미지를 촬영하여, 마이크로 소자의 중심과 카메라의 광축을 정렬시키고, 상기 정렬이 이루어진 상태에서 상기 마이크로 소자의 위치 정보를 검출하는 기술이 개시되었다.
하지만, 기존의 카메라를 이용하여 위치 정보를 검출하는 마이크로 소자 핸들링 시스템에서는, 하나의 카메라를 사용하며, 마이크로 소자를 핸들링하는 핸들링 툴이 상기 카메라와 하나의 바디로 구성되어, 상기 핸들링 툴이 상기 카메라의 시야를 가로막는 현상이 발생될 수 있다.
이러한 경우, 마이크로 소자의 중심과 카메라의 광축의 정렬에 대한 정확도가 저하되고, 결과적으로 검출되는 마이크로 소자의 위치 정보의 신뢰성이 크게 떨어진다. 이처럼, 종래의 마이크로 소자 핸들링 시스템에서는, 핸들링 툴에 의한 핸들링 동작이 정상적으로 이루어지지 못하는 현상이 발생될 우려가 있다.
본 발명의 일 목적은, 카메라로 촬영되는 영상을 이용하여 마이크로 소자의 위치 정보를 검출하고, 검출한 위치 정보를 이용하여 마이크로 소자를 핸들링하는 시스템에 있어서, 마이크로 소자의 중심과 카메라의 광축의 정렬이 보다 정밀하게 이루어지며, 높은 신뢰도를 나타내도록 구성되는 마이크로 소자 이송 시스템을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 일 목적은, 핸들링되는 마이크로 소자들의 배열 상태를 안정적으로 유지할 수 있는 마이크로 소자 안착 공간을 구비한 마이크로 소자 이송 시스템을 제공하는 데에 있다.
이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 마이크로 소자 이송 시스템는, 마이크로 소자들의 안착 공간을 제공하고, 상부와 하부에서 상기 마이크로 소자들을 영상으로 관측 가능하도록 형성되는 소자 안착부; 상기 소자 안착부의 하부에 배치되어, 상기 마이크로 소자들의 후면을 영상으로 획득하도록 구성되는 제1 카메라; 상기 소자 안착부의 상부에 배치되어, 상기 마이크로 소자들의 전면을 영상으로 획득하도록 구성되는 제2 카메라; 상기 마이크로 소자를 핸들링하도록 구성되는 핸들링 유닛; 및 상기 제1 카메라 및 상기 제2 카메라의 광축과 상기 마이크로 소자의 중심의 정렬이 이루어진 정렬 상태에서 상기 마이크로 소자의 좌표 정보를 검출하고, 검출한 상기 좌표 정보를 이용하여 상기 핸들링 유닛을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 이송 시스템을 개시한다.
상기 제어부는, 상기 좌표 정보와, 상기 정렬 상태에서 상기 마이크로 소자의 회전각 정보를 이용하여 상기 핸들링 유닛을 제어할 수 있다.
상기 제1 카메라는, 상기 핸들링 유닛의 핸들링 동작을 관측한 핸들링 영상을 획득하도록 구성되고, 상기 제어부는, 상기 핸들링 영상을 근거로, 검출된 상기 좌표 정보와 상기 회전각 정보를 보정하도록 이루어질 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 카메라가 고정된 상태에서 상기 소자 안착부를 상대 이동시켜 상기 제1 카메라의 광축과 상기 마이크로 소자의 중심을 제1 정렬시키고, 상기 제1 정렬이 이루어진 상태에서 상기 제2 카메라를 이동시켜 상기 정렬 상태를 이루도록 제2 정렬시킬 수 있다.
상기 소자 안착부는, 관통홀을 구비하는 플레이트부; 및 상기 플레이트부 상부에 배치되고, 일면 상에 상기 마이크로 소자들이 안착되며, 투광성 재질로 이루어지는 안착층을 포함하고, 상기 제1 카메라는, 상기 관통홀을 통해 상기 마이크로 소자들의 후면을 영상으로 획득하도록 이루어질 수 있다.
상기 소자 안착부는, 상기 안착층에 적층되며, 점착성을 나타내는 물질로 구성되는 점착층을 더 포함하고, 상기 마이크로 소자들은, 적어도 일부가 상기 점착층에 점착된 상태로 배열될 수 있다.
상기 점착층은, PDMS(polydimethylsiloxane)로 구성될 수 있다.
상기 점착층은, 돌출되게 형성되며, 상기 돌출되는 일면이 상기 마이크로 소자들의 후면의 일 영역에 점착되는 돌출부를 구비할 수 있다.
상기 돌출부의 돌출되는 일면은, 상기 마이크로 소자들의 후면보다 작은 크기로 형성될 수 있다.
상기 제2 카메라와 상기 핸들링 유닛은, 하나의 바디로 구성되며 적어도 하나의 동작을 공유하도록 이루어질 수 있다.
상기 핸들링 유닛은, 전압을 인가받아 상기 마이크로 소자를 대전(electrification)시키고, 상기 대전으로 발생되는 인력(attractive force)에 의해 상기 마이크로 소자를 핸들링하도록 구성될 수 있다.
상기 핸들링 유닛은, 상기 마이크로 소자와 접하는 헤드부를 포함하고, 상기 헤드부는, 서로 다른 극성을 나타내는 제1 헤드 및 제2 헤드를 구비할 수 있다.
상기 핸들링 유닛은, 상기 마이크로 소자와의 전위차를 해소하도록, 전압이 인가되지 않은 상태에서 상기 마이크로 소자와 접촉하여 그라운드(ground)하도록 구성될 수 있다.
상기 핸들링 유닛은, 인가되는 전압의 크기에 따라 상기 인력의 크기가 조절되도록 구성될 수 있다.
상기 마이크로 소자와 상기 마이크로 소자가 이송되는 타겟부를 본딩(bonding)하도록, 상기 마이크로 소자와 상기 타겟부의 접합 영역에 도전성을 갖는 페이스트(paste)를 도포하는 도포 유닛; 및 도포된 상기 페이스트를 경화시키도록, 상기 페이스트에 빛을 조사하는 광원부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 소자 안착부에 안착되는 마이크로 소자들이 소자 안착부의 상부와 하부에서 영상을 관측 가능하도록 형성되며, 소자 안착부의 하부와 상부에 각각 배치되어, 마이크로 소자들의 후면과 전면의 영상을 각각 획득하도록 구성되는 제1 카메라 및 제2 카메라를 구비한다. 그리고, 제어부는 제1 및 제2 카메라의 광축과 마이크로 소자의 중심이 정렬된 상태에서, 마이크로 소자의 좌표 정보를 검출하도록 구성된다. 이와 같은 구성에 의하면, 2개의 카메라의 광축과 마이크로 소자의 중심이 정렬된 상태에서 상기 좌표 정보를 검출하므로, 상기 좌표 정보의 정확도를 크게 증가시킬 수 있고, 소자 안착부 하부에 배치되는 제1 카메라는 시야가 가려지지 않는 상태로 마이크로 소자들의 후면을 연속적으로 관측할 수 있다.
아울러, 본 발명의 소자 안착부는, 마이크로 소자들이 안착되는 안착층에 적층되고 점착성을 띠는 물질로 이루어지는 점착층을 구비하여, 마이크로 소자들의 배열된 상태가 안정적으로 유지될 수 있다. 또한, 점착층에서 돌출되게 형성되는 돌출부를 구비하여, 마이크로 소자를 핸들링하기 위해 소비되는 에너지의 양을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 소자 이송 시스템을 나타낸 개념도.
도 2는 도 1에 도시된 제1 카메라로 관측되는 마이크로 소자들의 영상을 개념적으로 나타낸 도면.
도 3은 도 1에 도시된 소자 안착부의 제1 실시예를 개념적으로 나타낸 도면.
도 4는 도 1에 도시된 소자 안착부의 제2 실시예를 개념적으로 나타낸 도면.
도 5a 내지 도 5e는 도 1에 도시된 핸들링 유닛이 마이크로 소자를 핸들링하는 과정을 나타낸 개념도들.
도 6a 내지 도 6d는 도 1에 도시된 마이크로 소자 이송 시스템에 구비되는 도포 유닛과 광원부의 동작 상태를 나타낸 개념도들.
이하, 본 발명에 관련된 마이크로 소자 이송 시스템에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
서로 다른 실시예라고 하더라도, 앞선 실시예와 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일·유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 소자 이송 시스템(100)을 나타낸 개념도이고, 도 2는 도 1에 도시된 제1 카메라(120)로 관측되는 마이크로 소자들(E)의 영상을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 마이크로 소자 이송 시스템(100)은, 소자 안착부(110), 제1 카메라(120), 제2 카메라(130), 핸들링 유닛(140) 및 제어부(미도시)를 포함한다.
소자 안착부(110)는, 마이크로(micro) 단위의 크기로 이루어진 마이크로 소자들(E,elements)의 안착 공간을 제공하며, 마이크로 소자들(E)이 안착된 상부와 하부에서 마이크로 소자들(E)을 영상으로 관측 가능하도록 형성된다.
제1 카메라(120)는, 소자 안착부(110)의 하부에 배치되어, 마이크로 소자들(E)의 후면을 영상으로 획득하도록 구성된다.
제2 카메라(130)는, 소자 안착부(110)의 상부에 배치되어, 마이크로 소자들(E)의 전면을 영상으로 획득하도록 구성된다. 또한, 제1 및 제2 카메라(120,130)는, 상기 마이크로 소자들(E)을 비추는 플래시 유닛(미도시)을 구비할 수 있다.
핸들링 유닛(140)은, 상기 마이크로 소자들(E) 중 하나를 핸들링(handling)하도록 구성된다. 상기 핸들링은, 마이크로 소자(E)를 들어올리거나(pick up) 내려놓는(release) 동작, 그리고 마이크로 소자(E)를 목표 지점으로 이송시키는 동작 등을 의미한다. 또한, 본 도면에서는 도시되지 않았으나, 핸들링 유닛(140)은 마이크로 소자들(E) 중 어느 하나가 아닌 복수의 마이크로 소자들(E)을 핸들링하도록 구성될 수도 있다. 한편, 제2 카메라(130)와 핸들링 유닛(140)은, 하나의 바디로 구성되어 좌우 이동 또는 상하 이동 등의 동작 중 적어도 하나의 동작을 공유하도록 이루어질 수 있다. 예를 들어, 핸들링 유닛(140)과 제2 카메라(130)는 하나의 바디로 구성된 상태에서, 레일(131)을 따라 좌우로 이동될 수 있다. 또한, 핸들링 유닛(140)은, 도시된 바와 같이, 제2 카메라(130)에 결합된 상태에서 상하로 이동되게 구성될 수 있다. 그리고, 핸들링 유닛(140)에 구비되는 헤드부(143), 제1 헤드(143a) 및 제2 헤드(143b)에 대한 설명은 후술하기로 한다.
상기 제어부는, 소자 안착부(110)에 안착된 마이크로 소자들(E) 중 핸들링 타겟이 되는 마이크로 소자(E)의 좌표 정보를 검출하고, 검출한 상기 좌표 정보를 이용하여 상기 핸들링 유닛(140)을 제어하도록 구성된다. 구체적으로, 핸들링 유닛(140)을 이용하여 핸들링 타겟이 되는 마이크로 소자(E)를 정밀하게 핸들링하기 위해서는, 마이크로 소자(E)의 정확한 위치 정보에 관한 검출이 먼저 이루어져야 한다. 상기 제어부는, 마이크로 소자(E)의 위치 정보를 검출하기 위하여, 제1 카메라(120) 및 제2 카메라(130)의 각각의 광축(120a,130a)과, 타겟이 되는 마이크로 소자(E)의 중심(C)의 정렬이 이루어지는 정렬 상태에서, 상기 마이크로 소자(E)의 좌표 정보를 검출하고, 검출한 상기 좌표 정보를 이용하여 핸들링 유닛(140)을 제어하도록 구성된다. 이처럼, 마이크로 소자(E)의 상기 좌표 정보는, 하나의 광축과 마이크로 소자(E)의 중심을 정렬시킨 상태가 아닌, 서로 다른 2개의 광축(120a,130a)과 마이크로 소자(E)의 중심을 정렬시킨 상태에서 검출이 이루어진다. 또한, 상기 좌표 정보는, 도 2에 도시된 바와 같이, x축과 y축 값으로 표현될 수 있다. 참고로, 상기 광축(120a,130a : optical axis)은, 광학계를 구성하는 렌즈의 중심이 되는 축으로, 광축(120a,130a)을 중심으로 회전하여도 광학적 변동은 일어나지 않는다.
한편, 상기 제어부는, 마이크로 소자(E)의 상기 좌표 정보와, 상기 정렬 상태에서 마이크로 소자(E)의 회전각 정보를 이용하여 핸들링 유닛(140)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 마이크로 소자들(E)은, x축과 y축을 기준으로 일정 각도 틀어진 상태로 상기 소자 안착부(110)에 안착될 수 있다. 상기 제어부는, 마이크로 소자(E)가 상기 x축과 y축을 기준으로 틀어진 각도를 검출하기 위하여, 기저장된 마이크로 소자(E)의 마스터 이미지(M)를 기준으로, 상기 마이크로 소자(E)의 틀어진 정도 즉 회전각 정보를 검출하고, 검출한 상기 회전각 정보와 상기 좌표 정보를 이용하여 상기 핸들링 유닛(140)을 제어할 수 있다.
상기 마스터 이미지(M)는, 상기 제1 카메라(120) 또는 상기 제2 카메라(130)를 통해 관측되는 마이크로 소자(M)의 기준이 되는 이미지로서, 상기 핸들링 유닛(140)은, 상기 마스터 이미지(M)를 기준으로 정상적인 핸들링 동작이 가능하도록 설정될 수 있다. 여기서, 상기 제어부는, 상기 마이크로 소자(E)의 실제 관측된 이미지와, 상기 마스터 이미지(M)를 비교하여, 마이크로 소자(E)의 틀어진 정도 즉, 상기 회전각 정보를 검출하여, 상기 핸들링 유닛(140)의 동작을 보다 신뢰성 있게 구현시킬 수 있다.
한편, 제1 카메라(120)는 핸들링 유닛(140)의 핸들링 동작을 관측한 핸들링 영상을 획득하도록 구성되며, 여기서, 상기 제어부는, 상기 제1 카메라(120)에서 획득한 상기 핸들링 영상을 근거로, 검출된 상기 좌표 정보와 상기 회전각 정보를 보정하도록 이루어질 수 있다. 이와 같이, 상기 제어부는, 제1 카메라(120)에 의해 실시간을 관측된 마이크로 소자들(E)의 상기 핸들링 영상을 근거로, 검출된 상기 좌표 정보와 상기 회전각 정보에 의한 실제 상기 핸들링 동작이 정상적으로 이루어지지 않는 경우, 상기 좌표 정보와 상기 회전각 정보를 보정하여 상기 핸들링 동작이 정상적으로 이루어지도록 구현시킬 수 있다.
다음으로, 상기 제어부는, 제1 정렬과 제2 정렬을 통하여 상기 정렬 상태를 구현할 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부는, 제1 카메라(120)의 이동이 고정된 상태에서, 상기 소자 안착부(110)를 상대 이동시켜 제1 카메라(120)의 광축(120a)과 마이크로 소자(E)의 중심을 제1 정렬시킬 수 있다. 여기서, 상기 제1 카메라(120)는 기저장된 상기 마스터 이미지(M)를 근거로 상기 핸들링 타겟이 되는 마이크로 소자(E)를 검출할 수 있다. 또한, 상기 제1 정렬을 위하여, 소자 안착부(110)는, x축과 y축으로 이동 가능하게 구성될 수 있다. 또한, 본 도면에서는 도시되지 않았으나, 소자 안착부(110)는, z축 즉, 상하 방향으로 이동 가능하게 구성될 수도 있다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 제1 정렬이 이루어진 상태에서, 상기 제2 카메라(130)를 이동시켜 상기 정렬 상태 즉, 상기 제1 카메라(120) 및 상기 제2 카메라(130)의 광축(120a,130a)과 상기 마이크로 소자(E)의 중심의 정렬이 이루어진 상태를 이루도록 제2 정렬시키도록 구성될 수 있다.
이상에 설명한 본 발명에 의하면, 마이크로 소자 이송 시스템(100)은, 소자 안착부(110)에 안착되는 마이크로 소자들(E)이 소자 안착부(110)의 상부와 하부에서 영상을 관측 가능하도록 형성되며, 소자 안착부(110)의 하부와 상부에 각각 배치되어, 마이크로 소자들(E)의 후면과 전면의 영상을 각각 획득하도록 구성되는 제1 카메라(120) 및 제2 카메라(130)를 구비한다. 그리고, 상기 제어부는 제1 및 제2 카메라(120,130)의 광축(120a,130a)과 마이크로 소자(E)의 중심이 정렬된 상태에서의, 마이크로 소자(E)의 상기 좌표 정보를 검출하도록 구성된다. 이에 따라, 2개의 카메라(120,130)의 광축(120a,130a)과 마이크로 소자(E)의 중심(C)이 정렬된 상태에서 상기 좌표 정보를 검출하므로, 상기 좌표 정보의 정확도를 크게 증가시킬 수 있고, 소자 안착부(110) 하부에 배치되는 제1 카메라(120)는 시야가 가려지지 않는 상태로 마이크로 소자들(E)의 후면을 실시간으로 관측할 수 있다.
또한, 본 발명은, 핸들링 타겟이 되는 마이크로 소자들(E)을 개별적으로 각각 핸들링 가능하도록 구성되어, 복수의 마이크로 소자들(E)을 한번에 핸들링하는 경우 발생되는 결함부분들 예를 들어, 핸들링 동작이 실패한 부분들을 복구(repair)하거나, 마이크로 소자들(E)을 개별적으로 핸들링하므로 결함의 발생을 근원적으로 예방할 수 있다. 나아가, 본 발명은, 마이크로 소자들(E)을 개별적으로 핸들링 하여 들어올려진 마이크로 소자(E)가 이송되어 놓여지는 대상이 평면이 아닌 굴곡진 형태인 경우에도, 효과적으로 상기 핸들링 동작을 수행할 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 마이크로 소자 이송 시스템(100)은, 마이크로 소자(E)의 정밀한 핸들링 작업이 필요한 다양한 기술 분야에서 응용이 가능하다.
한편, 소자 안착부(110)는, 플레이트부(111) 및 안착층(112)을 포함할 수 있다.
플레이트부(111)는, 일 영역을 관통하는 관통홀(111a)을 구비할 수 있다.
안착층(112)은, 도시된 바와 같이, 플레이트부(111) 상부에 배치되며, 일면 상에 마이크로 소자들(E)이 안착되고, 투광성 재질로 이루어진다. 여기서, 소자 안착부(110) 특히, 플레이트부(111) 하부에 배치되는 상기 제1 카메라(120)는, 관통홀(111a)를 통해 안착층(112)에 안착된 상태로 배열된 상기 마이크로 소자들(E)의 후면을 영상으로 획득하도록 이루어질 수 있다.
이하, 앞서 설명한 소자 안착부(110)의 실시예들을 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.
도 3은 도 1에 도시된 소자 안착부(110)의 제1 실시예를 개념적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 도 1에 도시된 소자 안착부(110)의 제2 실시예를 개념적으로 나타낸 도면이다.
먼저, 도 3을 참조하면, 소자 안착부(110)는, 안착층(112)에 적층되는 점착층(113)을 더 포함할 수 있다.
점착층(113)은, 투광성 재질로 이루어지는 안착층(112)에 적층되며, 점착성을 나타내는 물질로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 마이크로 소자들(E)은, 적어도 일부가 점착층(113)에 점착된 상태로 배열될 수 있다. 예를 들어, 마이크로 소자(E)의 일 부분은, 전체가 점착층(113)에 의해 감싸질 수 있으며, 마이크로 소자(E)의 다른 일 부분은, 일부 영역만 점착층(113)에 접하여 고정될 수 있다.
또한, 상기 안착층(112)은, 투광성 필름(film) 또는 유리(glass)로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 투광성 필름의 경우에는, 분극 현상이 잘 일어나지 않는 재질 즉, 정전기 발생이 잘 일어나지 않는 재질로 구성될 수 있다.
다음으로, 도 4를 참조하면, 소자 안착부(210)는, 점착성을 띠는 물질로 구성되며 상기 안착층(212)에 적층되되, PDMS(polydimethylsiloxane)로 구성되는 점착층(213)을 구비할 수 있다.
또한, 상기 점착층(213)은, 돌출부(213a)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 PDMS는 성형성이 뛰어나 식각(etching) 기술을 적용하여 다양한 형상을 구현할 수 있다. 돌출부(213a)는, 돌출되는 일면이 마이크로 소자들(E)의 후면의 일 영역에 점착되게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 식각은, 화학용액이나 가스를 이용하여 필요한 부분만을 남기고 나머지 부분들은 제거하는 기술을 말한다.
그리고, 상기 돌출부(213a)의 돌출되는 일면은, 도 4에 도시된 바와 같이, 마이크로 소자들(E)의 후면보다 작은 크기로 형성될 수 있다. 이에 따라, 마이크로 소자들(E)의 점착되는 면적이 줄어들어, 마이크로 소자(E)를 핸들링하기 위해 소비되는 에너지의 양을 줄일 수 있다.
이상에 설명한, 소자 안착부(110,210)에 의하면, 마이크로 소자들(E)이 안착되는 안착층(112,212)에 적층되고 점착성을 띠는 물질로 이루어지는 점착층(113,213)을 구비하여, 마이크로 소자들(E)의 배열된 상태를 안정적으로 유지시킬 수 있다.
이하, 앞서 설명한 핸들링 유닛(140)의 동작 상태에 대하여 도 5a 내지 도 5e를 참조하여 설명한다.
도 5a 내지 도 5e는 도 1에 도시된 핸들링 유닛(140)이 마이크로 소자(E)를 핸들링하는 과정을 나타낸 개념도들이다.
도시된 도면들을 참조하면, 핸들링 유닛(140)은, 전압을 인가받아 상기 핸들링 타겟이 되는 마이크로 소자(E)를 대전(electrification)시키고, 상기 대전으로 발생되는 인력(attractive force)에 의해 마이크로 소자(E)를 핸들링하도록 구성될 수 있다. 여기서, 상기 핸들링 유닛(140)은, 인가되는 전압의 크기에 따라 상기 인력의 크기가 조절되도록 구성될 수 있다. 예를 들어,상기 핸들링 유닛(140)에 인가되는 전압은, 마이크로 소자(E)의 무게나 마이크로 소자(E)의 점착된 정도에 따라 50V 이상 250V 이하의 범위에서 조절될 수 있다.
구체적으로, 핸들링 유닛(140)은 헤드부(143)를 포함할 수 있다.
헤드부(143)는, 핸들링 유닛(140)의 핸들링 동작 시, 마이크로 소자(E)와 접하도록 이루어진다. 그리고, 상기 헤드부(143)는, 서로 다른 극성을 나타내는 제1 헤드(143a)와 제2 헤드(143b)를 구비할 수 있다. 즉, 상기 헤드부(143)는, 2개의 극성을 띠도록 구성되는 바이폴라(bipolar) 방식으로 이루어질 수 있다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 정전기력(electrostatic force)를 이용하는 핸들링 유닛(140)의 핸들링 동작은, 먼저, 핸들링 타겟이 되는 마이크로 소자(E)의 전위차를 해소하도록, 핸들링 유닛(140)을 이용하여 그라운드(ground)하는 단계를 포함한다. 구체적으로, 도 5a에 도시된 바와 같이, 마이크로 소자들(E)은 자연 상태에서 불필요한 전위차가 발생되어, 정전기력을 이용한 핸들링 유닛(140)의 핸들링 동작이 정상적으로 이루어지지 않을 수 있다. 본 발명의 핸들링 유닛(140)은, 상기 마이크로 소자(E)와의 상기 전위차를 해소하도록, 전압이 인가되지 않은 상태에서, 핸들링 타겟이되는 마이크로 소자(E)와 접촉하여 그라운드하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 마이크로 소자 이송 시스템(100)은, 안착층(112)이 비교적 정전기 발생이 잘 일어나는 재질 예를 들어, 필름(film) 등으로 구성되는 경우에도, 마이크로 소자들(E)의 핸들링 동작을 안정적으로 구현시킬 수 있다.
다음으로, 도 5c에 도시된 바와 같이, 핸들링 유닛(140)은 상기 그라운딩 동작 후 다시 상승하고, 기설정된 크기의 전압이 인가된다. 이후, 도 5d에 도시된 바와 같이, 핸들링 유닛(140)은 상기 전위차가 해소된 마이크로 소자(E)에 접촉하여, 마이크로 소자(E)를 대전시키고, 도 5e에 도시된 바와 같이, 상기 대전으로 발생되는 상기 인력에 의해 마이크로 소자(E)를 들어올리는 동작을 수행한다.
이하, 본 발명의 마이크로 소자 이송 시스템(100)에 구비되는 도포 유닛(150) 및 광원부(160)에 대하여 도 6a 내지 도 6d를 참조하여 설명한다.
도 6a 내지 도 6d는 도 1에 도시된 마이크로 소자 이송 시스템(100)에 구비되는 도포 유닛(150)과 광원부(160)의 동작 상태를 나타낸 개념도들이다.
먼저, 도시된 도면들을 참조하면, 마이크로 소자 이송 시스템(100)은, 도포 유닛(150) 및 광원부(160)을 더 포함할 수 있다.
도포 유닛(150)은, 마이크로 소자(E)와 마이크로 소자(E)가 이송되는 타겟부(10)를 본딩(bonding)하도록, 마이크로 소자(E)와 타겟부(10)의 접합 영역에 도전성을 갖는 물질로 구성되는 페이스트(P, paste)를 도포하도록 이루어진다.
광원부(160)는, 도포된 상기 페이스트(P)를 경화시키도록, 도포된 페이스트(P)에 빛을 조사하도록 이루어진다. 또한, 상기 빛은 자외선(UV)로 이루어질 수 있다.
마이크로 소자(E)를 상기 타겟부(10)에 본딩하는 과정은, 먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이 상기 타겟부(10)의 제1 본딩 영역에 상기 페이스트(P)를 도포하고, 도 6b에 도시된 바와 같이, 핸들링 유닛(140)을 통해 상기 제1 본딩 영역에 마이크로 소자(E)를 이송시켜 내려놓는다. 다음으로, 도 6c에 도시된 바와 같이, 광원부(160)에 의해 상기 제1 본딩 영역을 경화시키고, 도 6d에 도시된 바와 같이, 타겟부(10)의 제2 본딩 영역에 상기 페이스트(P)를 도포한 후, 광원부(160)를 이용하여 상기 제2 본딩 영역을 경화시키도록 이루어진다.

Claims (15)

  1. 마이크로 소자들의 안착 공간을 제공하고, 상부와 하부에서 상기 마이크로 소자들을 영상으로 관측 가능하도록 형성되는 소자 안착부;
    상기 소자 안착부의 하부에 배치되어, 상기 마이크로 소자들의 후면을 영상으로 획득하도록 구성되는 제1 카메라;
    상기 소자 안착부의 상부에 배치되어, 상기 마이크로 소자들의 전면을 영상으로 획득하도록 구성되는 제2 카메라;
    상기 마이크로 소자를 핸들링하도록 구성되는 핸들링 유닛; 및
    상기 제1 카메라 및 상기 제2 카메라의 광축과 상기 마이크로 소자의 중심의 정렬이 이루어진 정렬 상태에서 상기 마이크로 소자의 좌표 정보를 검출하고, 검출한 상기 좌표 정보를 이용하여 상기 핸들링 유닛을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 이송 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 좌표 정보와, 상기 정렬 상태에서 상기 마이크로 소자의 회전각 정보를 이용하여 상기 핸들링 유닛을 제어하는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 이송 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 카메라는, 상기 핸들링 유닛의 핸들링 동작을 관측한 핸들링 영상을 획득하도록 구성되고,
    상기 제어부는, 상기 핸들링 영상을 근거로, 검출된 상기 좌표 정보와 상기 회전각 정보를 보정하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 이송 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 카메라가 고정된 상태에서 상기 소자 안착부를 상대 이동시켜 상기 제1 카메라의 광축과 상기 마이크로 소자의 중심을 제1 정렬시키고, 상기 제1 정렬이 이루어진 상태에서 상기 제2 카메라를 이동시켜 상기 정렬 상태를 이루도록 제2 정렬시키는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 이송 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 소자 안착부는,
    관통홀을 구비하는 플레이트부; 및
    상기 플레이트부 상부에 배치되고, 일면 상에 상기 마이크로 소자들이 안착되며, 투광성 재질로 이루어지는 안착층을 포함하고,
    상기 제1 카메라는, 상기 관통홀을 통해 상기 마이크로 소자들의 후면을 영상으로 획득하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 이송 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 소자 안착부는,
    상기 안착층에 적층되며, 점착성을 나타내는 물질로 구성되는 점착층을 더 포함하고,
    상기 마이크로 소자들은, 적어도 일부가 상기 점착층에 점착된 상태로 배열되는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 이송 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 점착층은, PDMS(polydimethylsiloxane)로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 이송 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 점착층은,
    돌출되게 형성되며, 상기 돌출되는 일면이 상기 마이크로 소자들의 후면의 일 영역에 점착되는 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 이송 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 돌출부의 돌출되는 일면은, 상기 마이크로 소자들의 후면보다 작은 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 이송 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 카메라와 상기 핸들링 유닛은, 하나의 바디로 구성되며 적어도 하나의 동작을 공유하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 이송 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 핸들링 유닛은, 전압을 인가받아 상기 마이크로 소자를 대전(electrification)시키고, 상기 대전으로 발생되는 인력(attractive force)에 의해 상기 마이크로 소자를 핸들링하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 이송 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 핸들링 유닛은,
    상기 마이크로 소자와 접하는 헤드부를 포함하고,
    상기 헤드부는,
    서로 다른 극성을 나타내는 제1 헤드 및 제2 헤드를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 이송 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 핸들링 유닛은, 상기 마이크로 소자와의 전위차를 해소하도록, 전압이 인가되지 않은 상태에서 상기 마이크로 소자와 접촉하여 그라운드(ground)하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 이송 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 핸들링 유닛은, 인가되는 전압의 크기에 따라 상기 인력의 크기가 조절되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 이송 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 소자와 상기 마이크로 소자가 이송되는 타겟부를 본딩(bonding)하도록, 상기 마이크로 소자와 상기 타겟부의 접합 영역에 도전성을 갖는 페이스트(paste)를 도포하는 도포 유닛; 및
    도포된 상기 페이스트를 경화시키도록, 상기 페이스트에 빛을 조사하는 광원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 이송 시스템.
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