KR20200114225A - 미세 소자 레이저 전사시스템 및 전사방법 - Google Patents

미세 소자 레이저 전사시스템 및 전사방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200114225A
KR20200114225A KR1020190035578A KR20190035578A KR20200114225A KR 20200114225 A KR20200114225 A KR 20200114225A KR 1020190035578 A KR1020190035578 A KR 1020190035578A KR 20190035578 A KR20190035578 A KR 20190035578A KR 20200114225 A KR20200114225 A KR 20200114225A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
carrier
substrate
laser
vision unit
alignment
Prior art date
Application number
KR1020190035578A
Other languages
English (en)
Inventor
김병석
박진성
Original Assignee
한미반도체 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한미반도체 주식회사 filed Critical 한미반도체 주식회사
Priority to KR1020190035578A priority Critical patent/KR20200114225A/ko
Publication of KR20200114225A publication Critical patent/KR20200114225A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67259—Position monitoring, e.g. misposition detection or presence detection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67703—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations
    • H01L21/67712—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations the substrate being handled substantially vertically
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67703—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations
    • H01L21/67721—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations the substrates to be conveyed not being semiconductor wafers or large planar substrates, e.g. chips, lead frames

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

본 발명은 미세 소자 레이저 전사 시스템 내에서 촬상축이 일치 또는 평행한 한 쌍의 비전유닛을 통해 전사대상 미세 소자가 부착된 캐리어와 미세 소자가 전사될 기판의 정렬상태를 함께 검사하여 정렬 오차를 최소화하고 공정 효율을 향상시킬 수 있는 미세 소자 레이저 전사방법에 관한 것이다.

Description

미세 소자 레이저 전사시스템 및 전사방법{Laser Transfering System Of Micro Element and Transfering Method}
본 발명은 미세 소자 레이저 전사시스템 및 전사방법에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 전사대상 미세 소자가 부착된 캐리어와 미세 소자가 전사될 기판의 위치 맞춤 정렬을 통해 전사 정밀도를 향상시킬 수 있는 미세 소자 레이저 전사 시스템 및 전사방법에 관한 것이다.
전자기기들에 구비된 회로기판 등은 PCB 등의 기판에 반도체 소자들을 솔더링 또는 본딩하는 방식으로 부착하여 제조되었지만, 최근 플렉서블 디스플레이 구현을 위하여 마이크로 LED 등의 미세 소자 등을 기판에 레이저 전사하여 어태칭하는 전사공정이 연구 및 활용되고 있다.
마이크로 LED 등의 미세 소자는 종래의 솔더링 또는 본딩과 달리 소자의 크기가 매우 미세하여 개별적으로 미세 소자를 하나씩 픽업 및 어태칭 하기에는 수천 및 수만번의 작업을 반복해야 하기 때문에 수율이 나오지 않아 공정에 어려움이 있으므로 수천 및 수만개의 미세 소자를 한번에 픽업 및 어태칭 하는 방법이 수행되고 있다.
그 중에서도 레이저를 이용하여 미세 소자를 대량 전사하는 방법이 대두되고 있으며, 이를 위해 미세소자가 부착된 캐리어와 기판을 근접시킨 상태에서 캐리어에 레이저를 조사하면, 캐리어로부터 미세소자가 낙하하면서 기판에 미세소자가 전사되는 방식이 사용된다.
이 경우, 레이저 전사되는 미세 소자의 크기가 매우 작으므로 전사되는 미세 소자 및 회로 패턴이 구비된 기판의 전사위치가 각각 맞춰진 상태에서 전사 공정이 수행되어야 하며, 이러한 미세 소자의 레이저 전사를 정밀하게 하기 위하여 위치 맞춤 정렬 작업은 종래의 반도체 자재의 솔더링 작업 또는 본딩 작업에서보다 훨씬 정밀함 및 신뢰성을 필요로 한다.
일반적으로 기판과 기판에 어태칭되는 미세 소자의 정렬 검사 및 정렬 작업은 서로 다른 곳에 배치된 상부 비전유닛과 하부 비전유닛을 이용하여 하방 촬상 및 상방 촬상작업을 통해 촬상된 미세 소자의 이미지와 미세소자가 전사될 기판 이미지의 위치 오차를 반영하여 어태칭 과정에서 위치 오차를 제거하는 방법이 사용된다.
그러나, 각각의 비전유닛을 이용하여 이미지의 위치 정보를 획득하는 경우 위치 관계가 변화하면 보정량에 있어서도 오차가 발생하기 때문에 상대적인 위치를 보증하기가 어렵다. 예를 들어 주위 온도의 변화에 의해 비전유닛 설치 부재의 열팽창이 생기거나 시간 경과 등에 의해 광축의 위치 어긋남이 발생할 수 있고, 기구부의 열팽창으로 인한 위치오차를 파악하기 어려워 위치 정밀도를 유지하기가 어렵기 때문에 비전유닛의 상대적 위치 관계가 변화하여 정확한 위치 맞춤을 할 수 없는 문제가 있다.
또한, 각 비전유닛에 의해 획득되는 이미지를 위치 맞춤하여 변환하는 과정도 복잡하고, 각각의 비전유닛의 비전축이 달라 위치 얼라인시 정밀도가 떨어지는 문제가 있으며, 비전유닛 간의 위치 관계를 항상 동일하게 유지하기에도 어려움이 있다.
이 외에도 마이크로 LED 등의 전사 대상 미세 소자는 크기가 미세하여 비전유닛 촬상 검사를 위한 이송과정에서도 쉽게 오차가 발생될 수 있으므로 미세 소자의 레이저 전사 공정을 위한 새로운 정렬 검사 및 정렬 작업이 요구된다.
본 발명은 레이저 전사시스템 내에서 촬상축 상에 배치된 비전유닛을 통해 전사대상 미세 소자가 부착된 캐리어와 미세 소자가 전사될 기판의 정렬상태를 함께 검사하여 정렬 오차를 최소화하여 전사 정밀도를 확보하고 공정 효율을 향상시킬 수 있는 미세 소자 레이저 전사시스템 및 전사방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명의 일 특징에 따른 캐리어의 일면에 부착된 미세 소자를 기판에 레이저 전사하기 위한 미세 소자 레이저 전사 시스템은 상기 미세 소자가 하부를 향하도록 상기 캐리어를 픽업하고, X축 및 Y축 방향으로 이동 가능하게 구비되는 캐리어 픽커; 상기 미세 소자가 전사될 기판이 재치되고, X축 및 Y축 방향으로 이동 가능하게 구비되는 기판 스테이지; 상기 캐리어 픽커에 픽업된 캐리어의 상면을 촬상하기 위하여 상기 캐리어의 상부에 구비되는 상부 비전유닛; 상기 기판 스테이지에 재치된 기판의 하면을 촬상하기 위하여 상기 기판의 하부에 구비되는 하부 비전유닛; 및 상기 캐리어 픽커에 픽업된 상기 캐리어의 상면으로 레이저를 조사하여 상기 캐리어에 부착된 상기 미세 소자를 상기 캐리어로부터 분리하여 상기 기판에 전사되도록 하는 레이저조사장치;를 포함하고, 상기 상부 비전유닛과 상기 하부 비전유닛은 동축으로 배치되며, 상기 상부 비전유닛으로 상기 캐리어의 위치 얼라인을 수행하고, 상기 하부 비전유닛으로 상기 기판의 위치 얼라인을 수행하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 캐리어는 투명한 재질로 형성되고, 중심 영역에 미세 소자가 부착되며 상기 상부 비전유닛으로 상기 캐리어의 위치 얼라인을 수행하기 위하여 일면에 하나 이상의 피두셜 마크가 마련되고, 상기 캐리어 픽커는 상기 레이저조사장치로부터 레이저를 캐리어의 상면에 조사할 수 있도록 상기 미세소자가 부착된 캐리어의 중심 영역이 개방된 개구부; 및 상기 미세 소자가 부착되지 않은 캐리어의 외곽 영역을 픽업하기 위한 픽업부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기판의 하면에는 하나 이상의 피두셜 마크가 마련되어 있으며, 상기 기판 스테이지는 상기 기판의 하면에 마련된 피두셜 마크를 상기 하부 비전유닛으로 검사할 수 있도록 개구부가 형성되며, 상기 개구부는 외곽 지지영역을 제외한 중심 영역에 형성되거나 상기 기판에 마련된 피두셜마크에 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 레이저 조사장치는 레이저 광경로 상에서 상기 레이저를 상기 캐리어 측으로 조사하기 위한 미러를 구비하고, 상기 상부 비전유닛의 촬상축과 상기 하부 비전유닛의 촬상축이 일직선 상에 배치되되 상기 레이저가 조사되는 레이저 조사영역에 마련되며, 상기 상부비전은 상기 미러를 통해 광경로를 반사하거나 투과하는 형태로 상기 캐리어의 위치 정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 캐리어의 일면에 부착된 미세 소자를 기판에 레이저 전사하기 위한 미세 소자 레이저 전사 방법은 상기 캐리어의 상면을 촬상하기 위한 상부 비전유닛의 촬상축과 상기 기판의 하면을 촬상하기 위한 하부 비전유닛의 촬상축이 동축에 배치되도록 정렬하는 촬상축 정렬단계; 상부 비전유닛의 하방으로 미세소자가 하부를 향하도록 캐리어를 배치하고, 상기 상부 비전유닛과 동축으로 배치되는 하부 비전유닛의 상방으로 상기 미세소자가 전사될 기판이 배치되도록 캐리어를 픽업하는 캐리어 픽커와 상기 기판을 재치하는 기판 스테이지를 이동시키는 캐리어-기판 이동단계; 상기 상부 비전유닛으로 상기 캐리어 픽커에 픽업된 상기 캐리어의 피두셜마크를 검사하고, 상기 하부 비전유닛으로 상기 기판 스테이지에 재치된 상기 기판의 하면에 형성된 피두셜마크를 검사하는 캐리어-기판 검사 단계; 상기 검사 단계에서 검사된 이미지 정보를 이용하여 상기 캐리어 또는 상기 기판의 위치를 정렬하거나 상기 캐리어와 상기 기판의 위치를 정렬하는 캐리어-기판 정렬단계; 및, 상기 캐리어-기판 정렬단계에서 정렬된 캐리어 상부에서 레이저를 조사하여 캐리어에 구비된 미세 소자를 기판에 전사하는 레이저 전사단계;를 포함하고, 상기 촬상축 정렬단계는, 상기 기판 스테이지의 상부에 정렬용 지그를 거치한 상태에서 상기 상부 비전유닛의 촬상축과 상기 하부 비전유닛의 촬상축이 상기 정렬용 지그의 센터와 일치되도록 셋팅하며, 상기 미세 소자 레이저 전사방법을 수행하기 전에 기 셋팅되며, 상기 레이저 전사단계는, 상기 캐리어와 상기 기판의 위치 정렬을 수행한 후, 상기 미세 소자가 부착된 캐리어와 상기 기판을 함께 X축 및 Y축 방향으로 이동시키면서 상기 기판에 전사될 미세 소자의 상부로 레이저를 전사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 미세 소자 레이저 전사시스템 및 전사방법에 의하면, 정렬 검사를 위한 한 쌍의 상부 비전유닛 및 하부 비전유닛의 촬상축을 일치시켜 미세 소자가 부착된 캐리어와 미세 소자가 부착될 전사대상 기판의 정렬 검사 및 정렬 공정이 동시에 수행되므로 정렬 검사 및 정렬 공정의 효율성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 미세 소자 레이저 전사시스템 및 전사방법에 의하면, 전사 공정 직전에 미세 소자가 부착된 캐리어와 전사대상 기판의 정렬 검사 및 정렬 공정이 수행되므로 정렬 검사를 위하여 미세 소자가 부착된 캐리어 또는 전사대상 기판의 독립적인 이송 과정에서 발생될 수 있는 정렬 오차의 발생을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 미세 소자 레이저 전사시스템 및 전사방법에 의하면, 상부 비전유닛과 하부 비전유닛이 동축에 위치한 상태에서 상부 비전유닛으로 캐리어의 위치 얼라인을 수행하고, 하부 비전유닛으로 기판의 위치 얼라인을 수행하여 캐리어와 기판의 위치를 일치시킴으로써 위치 정밀도가 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 미세 소자 레이저 전사시스템 및 전사방법에 의하면, 상부 비전유닛과 하부 비전유닛의 촬상축을 일치시킨 상태에서 각각 캐리어와 기판의 위치 얼라인을 수행한 후 레이저를 이용하여 미세 소자를 기판에 전사함으로써 대량 전사의 정밀도 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 상부 비전유닛과 하부 비전유닛의 촬상축을 동일하게 셋팅하는 축정렬 작업을 수행하기 때문에, 시간경과, 온도 경과 등에 따라 광축이 달라지는 부분에 대한 오차를 바로 잡을 수도 있고, 촬상축을 일치시킴으로써 상대적인 위치 보증이 가능하여 고정밀화, 안정성 향상 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 미세 소자 레이저 전사시스템 및 전사방법에 의하면, 미세소자 레이저 전사 전에 캐리어 픽커와 기판 스테이지의 위치 오차를 바로잡는 정렬 작업이 수행될 수 있으므로 캐리어 픽커와 기판 스테이지의 실시간 위치 보정이 가능해지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 레이저 전사 시스템의 하나의 실시예의 평면도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 레이저 전사 시스템의 다른 실시예의 평면도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 미세 소자 레이저 전사방법 수행과정의 블록도를 도시한다.
도 4 내지 도 6은 도 1에 도시된 레이저 전사 시스템에서 미세 소자 레이저 전사방법 수행과정 측면도를 도시한다.
도 7 및 도 8은 도 2에 도시된 레이저 전사 시스템에서 미세 소자 레이저 전사방법 수행과정 측면도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 레이저 전사 시스템의 다른 실시예의 측면도를 도시한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명은 캐리어의 일면에 부착된 미세 소자를 기판에 레이저 전사하기 위한 미세 소자 레이저 전사시스템으로서, 미세 소자가 하부를 향하도록 캐리어를 픽업하고, x축 및 y축 방향으로 이동 가능하게 구비되는 캐리어 픽커; 미세 소자가 전사될 기판이 재치되고 x축 및 y축 방향으로 이동 가능하게 구비되는 기판 스테이지; 캐리어 픽커에 픽업된 캐리어의 상면을 촬상하기 위하여 캐리어의 상부에 구비되는 상부 비전유닛; 기판 스테이지에 재치된 기판의 하면을 촬상하기 위하여 기판의 하부에 구비되는 하부 비전유닛; 및 캐리어 픽커에 픽업된 캐리어의 상면으로 레이저를 조사하여 캐리어에 부착된 미세 소자를 캐리어로부터 분리하여 기판에 전사되도록 하는 레이저조사장치를 포함한다.
여기서, 상부 비전유닛과 하부 비전유닛은 동축으로 배치되며, 상기 상부 비전유닛으로 캐리어의 위치 얼라인을 수행하고 하부 비전유닛으로 기판의 위치 얼라인을 수행할 수 있다.
본 발명에서 캐리어는 투명한 재질로 형성되고, 중심 영역에 미세 소자가 부착되며 상부 비전유닛으로 캐리어의 위치 얼라인을 수행하기 위하여 일면에 하나 이상의 피두셜 마크가 마련된다.
캐리어 픽커는 레이저 조사장치로부터 레이저를 캐리어의 상면에 조사할 수 있도록 미세소자가 부착된 캐리어의 중심영역이 개방된 개구부와 미세 소자가 부착되지 않은 캐리어의 외곽 영역을 픽업하기 위한 픽업부재를 구비한다.
이때 픽업부재는 그립퍼 등의 파지수단이 될 수 있고, 진공 흡착에 의한 흡착수단 등이 될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
기판의 하면에는 하나 이상의 피두셜마크가 마련되어 있어서, 하부 비전유닛이 피두셜 마크를 검사하여 기판의 위치 얼라인을 수행할 수 있다.
기판 스테이지는 기판의 하면에 마련된 피두셜 마크를 하부 비전유닛을 통해 검사할 수 있도록 개구부가 형성된다. 여기서, 개구부는 외곽 지지영역을 제외한 중심 영역에 형성되거나, 기판의 하면에 마련된 피두셜마크에 대응되는 위치에 형성될 수도 있다.
본 발명의 레이저 조사장치는 레이저 광경로 상에서 레이저를 캐리어 측으로 조사하기 위한 미러를 구비할 수 있다. 이때 미러를 통해 상부 비전유닛의 광경로를 반사하거나 투과하는 형태로 캐리어의 위치 정보를 획득할 수도 있다. 이러한 경우 상부 비전유닛의 촬상축과 하부 비전유닛의 촬상축은 일직선 상에 배치되고 레이저가 조사되는 레이저 조사영역에 마련될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 레이저 전사시스템에 대하여 도면을 참고하여 보다 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 레이저 전사 시스템(1)의 하나의 실시예의 평면도를 도시한다.
본 발명의 레이저 전사 시스템(1)은 레이저가 전사될 미세 소자가 부착된 캐리어와 캐리어에 부착된 미세 소자가 전사되는 전사 대상 기판을 각각 이송한 후 레이저 전사를 위한 위치 정렬을 수행하고, 레이저 전사장치에서 레이저를 조사하여 미세소자를 전사 대상 기판에 전사하는 시스템이다.
상기 레이저 전사 시스템(1)은 레이저 전사 대상 기판을 공급하는 기판 공급부(100), 레이저가 전사될 미세 소자가 부착된 캐리어가 공급되는 캐리어 공급부(200), 상기 기판과 캐리어가 비전 검사로 정렬 검사 및 정렬되는 기판-캐리어 정렬부(500), 정렬 검사와 정렬 작업이 수행된 기판 상부에 캐리어에 구비된 미세 소자가 레이저 전사되는 레이저 전사부(600), 미세 소자의 레이저 전사가 완료된 기판의 전사 상태를 강화하기 위한 레이저 어시스트 본딩(laser assisted bonding; LAB)이 수행되는 레이저 어시스트 본딩부(800), 레이저 어시스트 본딩이 완료된 기판이 반출되는 기판 반출부(900) 등이 구비될 수 있다.
전사대상 기판은 기판 공급부(100)에서 인출되어 기판 이송 테이블(110)에 거치된 상태로 기판-캐리어 정렬부(500) 방향(도 1에서 x축 방향)으로 이송될 수 있다. 상기 기판 이송 테이블(110)에 거치된 기판은 y축 방향으로 이송 가능한 기판 픽커(130)에 의하여 기판-캐리어 정렬부(500)로 이송되어 x축 또는 y축 방향으로 이송하거나 z축 방향으로 회전시켜 기판의 정렬을 수행하는 기판 스테이지(460)에 거치될 수 있다.
그리고, 전사될 미세 소자가 부착된 캐리어는 캐리어 공급부(200)에서 인출 공급되어 픽커로 픽업된 상태에서 x축 방향으로 이송 가능한 캐리어 셔틀(230)에 거치되고 캐리어 셔틀에 거치된 캐리어는 x축 또는 y축 방향으로 이송 가능한 캐리어 픽커(410)에 픽업되어 기판-캐리어 정렬부(500)로 이송될 수 있다.
상기 기판-캐리어 정렬부(500)는 촬상축이 수직방향으로 일치되도록 동축에 세팅된 상부 비전유닛(510) 및 하부 비전유닛(560)이 상부와 하부에 구비되며, 상기 상부 비전유닛(510)의 하부에 캐리어를 픽업한 캐리어 픽커(410)를 이송 배치하고, 상기 하부 비전유닛(560) 상부에 전사대상 기판이 거치된 기판 스테이지(460)를 이송 배치한 상태에서 각각의 비전유닛에 의한 촬상 검사 및 촬상된 이미지 정보를 이용하여 상기 캐리어 또는 상기 기판의 위치를 정렬한 후 상기 캐리어-기판 정렬 검사 및 정렬작업이 수행된 상기 캐리어 픽커(410) 및 상기 기판 스테이지(460)를 레이저 조사장치(600)의 하부로 함께 이송하고, 상기 레이저 조사장치(600)에서 상기 캐리어 픽커(410)에 픽업된 캐리어의 상면으로 레이저를 조사하여 레이저 전사 공정이 수행될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 미세 소자 레이저 전사장치에 의하면, 정렬 검사를 위한 한 쌍의 상부 비전유닛(510) 및 하부 비전유닛(560)의 촬상축을 일치시킴으로써, 미세 소자가 부착된 캐리어와 전사대상 기판의 정렬 검사 및 정렬 공정이 동시에 수행되므로 정렬 검사 및 정렬 공정의 효율성이 향상될 수 있고, 정렬이 완료된 캐리어와 기판을 함께 레이저 조사장치로 이송하여 레이저 전사 공정 직전에 미세 소자가 부착된 캐리어와 전사대상 기판의 정렬 검사 및 정렬 공정이 수행되므로 정렬 검사를 위하여 미세 소자가 부착된 캐리어 또는 전사대상 기판의 독립적인 이송 과정에서 발생될 수 있는 정렬 오차의 발생을 최소화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
레이저 전사 공정이 수행된 후 미세 소자 전사가 완료된 빈캐리어는 역방향으로 캐리어 공급부(200)로 회수되고, 전사가 완료된 기판은 다시 기판 픽커(130)에 의해 픽업되어 이송레일 상에 기판을 전달하며 이송레일을 통해 비전 검사부(700)로 이송되어 검사부 비전유닛(710)에 의하여 레이저 전사 과정에서 발생된 전사 불량 유무를 검사하며, 전사 불량이 발생된 경우에 해당 기판은 기판 반출부(900)에 임시 반출한 후 추후 후속 작업이 필요한 경우 누락된 미세 소자를 붙이는 보강작업을 수행하거나 잘못 전사된 미세 소자를 제거하고 다시 붙이는 보강 작업을 수행할 수도 있다. 전사 불량이 발생하지 않은 양호한 기판은 레이저 전사 상태를 강화하기 위한 레이저 어시스트 본딩 작업이 수행될 수 있다.
본 발명의 미세 소자 전사 시스템(1)은 레이저 전사 상태를 강화하기 위한 레이저 어시스트 본딩 작업을 수행하는 레이저 어시스트 본딩부(800)를 구비하고, 상기 레이저 어시스트 본딩부(800)에서의 보강 전사 작업은 레이저 어시스트 본딩부(800)를 구성하는 기판 픽커(830)가 비전 검사부(700)에서 검사 완료된 양호한 기판을 픽업한 후 레이저 어시스트 본딩부(800)를 구성하는 기판 스테이지(860) 상에 거치한 상태에서 보강 레이저 조사장치가 레이저를 조사하는 방법으로 수행될 수 있다.
상기 레이저 어시스트 본딩작업은 레이저를 조사하여 미세 소자의 레이저 전사 상태를 강화하기 위한 본딩 보조 작업이므로 별도의 비전유닛에 의한 정렬 검사 등은 생략될 수 있다. 상기 레이저 어시스트 본딩부(800)에서 보강 전사된 후 기판은 기판 반출부(900)로 반출된다.
그리고, 상기 레이저 전사부(600)와 상기 레이저 어시스트 본딩부(800) 사이에 전사된 기판이 분류 또는 보관되는 기판 수납부(100')가 더 구비되어, 전사 완료된 기판을 임시 저장하거나 비전검사 또는 레이저 어시스트 본딩이 요구되는 기판이 공급되어 후속 공정이 수행될 수 있다.
도 2는 본 발명의 레이저 전사 시스템(1)의 다른 실시예의 평면도를 도시한다. 도 1을 참조한 설명 중 중복된 설명은 생략한다.
도 2에 도시된 레이저 전사 시스템(1)은 도 1에 도시된 레이저 전사 시스템과 동일하게 레이저 전사 대상 기판을 공급하는 기판 공급부(100) 레이저 전사될 미세 소자가 부착된 캐리어가 공급되는 캐리어 공급부(200), 상기 기판과 캐리어가 비전 검사로 정렬 검사 및 정렬되는 기판-캐리어 정렬부(500), 정렬 검사와 정렬 작업이 수행된 기판 상부에 캐리어에 부착된 미세 소자가 레이저 전사되는 레이저 전사부(600), 미세 소자의 레이저 전사가 완료된 기판의 전사 상태를 강화하기 위한 전사 강화 작업을 위하여 레이저 어시스트 본딩이 수행되는 레이저 어시스트 본딩부(800), 레이저 어시스트 본딩이 완료된 기판이 반출되는 기판 반출부(900) 등이 구비될 수 있다.
그러나, 도 1에 도시된 실시예의 경우, 상기 기판-캐리어 정렬부(500)에서 상기 캐리어 또는 상기 기판의 위치를 정렬한 후 상기 캐리어-기판 정렬이 수행된 상기 캐리어 픽커(410) 및 상기 기판 스테이지(460)를 레이저 조사장치(600) 하부로 함께 이송하고, 상기 레이저 조사장치(600)에서 상기 캐리어 픽커(410)에 픽업된 캐리어(c)의 상면으로 레이저를 조사하여 레이저 전사 공정이 수행하였으나 도 2에 도시된 실시예는 상기 캐리어-기판 정렬이 수행된 후 상기 캐리어 픽커(410) 및 상기 기판 스테이지(460)를 이송하지 않고, 상부 비전유닛(510)과 캐리어 픽커(410) 사이에 레이저 반사용 미러를 구비하고 레이저를 수평 조사하여 조사된 레이저를 반사용 미러로 반사시키는 방법으로 정렬 검사 후 상기 캐리어 픽커(410) 및 상기 기판 스테이지(460)를 이송하지 않고 레이저 전사공정이 수행될 수 있으므로 캐리어와 기판의 위치 정렬 후 같은 영역에서 레이저 전사공정을 수행할 수 있으므로, 위치 정렬 후 레이저 전사영역으로 이동하면서 발생될 수 있는 위치 오차를 더욱 최소화할 수 있는 효과가 있다. 이에 대한 자세한 설명은 뒤로 미룬다.
전술한 바와 같은 본 발명의 레이저 전사시스템의 레이저 전사방법은 다음과 같이 수행된다.
먼저, 상부 비전유닛의 하방으로 미세소자가 하부를 향하도록 캐리어를 배치하고, 상부 비전유닛과 동축으로 배치되는 하부 비전유닛의 상방으로 미세소자가 전사될 기판이 배치되도록 캐리어를 픽업하는 캐리어 픽커와 기판이 재치된 기판 스테이지를 이동시킨다.
즉, 상부 비전유닛과 캐리어, 기판, 하부 비전유닛을 수직 방향으로 순차적으로 배치시킨다.
그 다음 상부 비전유닛으로 캐리어 픽커에 픽업된 캐리어의 피두셜 마크를 검사하고, 하부 비전유닛으로 기판 스테이지에 재치된 기판의 하면에 형성된 피두셜 마크를 검사한다. 상부 비전유닛과 하부 비전유닛은 촬상축이 일치되도록 기 셋팅된 상태이기 때문에 상부 비전유닛과 캐리어의 위치 정렬검사와 하부 비전유닛과 기판과의 위치 정렬검사는 동시에 수행될 수도 있고 각각 따로 순차적으로 수행되어도 검사 신뢰도 상에는 차이가 없지만, 검사시간을 단축시키는 차원에서 동시에 수행되는 것이 바람직할 수 있다.
캐리어와 기판의 피두셜 마크 검사가 완료된 후에는 검사된 이미지 정보를 이용하여 캐리어와 기판의 위치를 정렬한다. 이때 위치 정렬값은 각각의 피두셜마크를 검사함으로써 구해지는 값이며, 피두셜마크의 센터가 각각의 비전유닛의 센터에 위치할 수 있도록 보정되는 값이다.
이에 대해 보다 자세히 설명하면 캐리어에 형성된 어느 하나의 피두셜마크를 상부 비전유닛으로 검사하기 위하여 해당 피두셜마크의 센터가 상부 비전유닛의 촬상축 센터에 위치되도록 기설정된 값만큼 이동한다. 캐리어가 기설정된 값만큼 이동한 후 상부 비전유닛으로 캐리어의 피두셜마크를 검사하였을 때 상부 비전유닛의 센터와 피두셜마크의 센터가 일치할 경우에는 캐리어의 위치 틀어짐이 없으므로 보정할 필요가 없으나, 상부 비전유닛의 센터와 피두셜마크의 센터가 일치하지 않을 경우에는 일치할 수 있도록 캐리어를 x축 및 y축 방향으로 오차값을 보정하도록 캐리어의 위치를 정렬한다.
마찬가지로 하부 비전유닛을 이용하여 기판의 위치를 정렬할 수 있다. 기판의 하면에 형성된 어느 하나의 피두셜마크를 하부 비전유닛으로 검사하기 위하여 해당 피두셜마크가 하부 비전유닛의 촬상축 센터에 위치되도록 기설정된 값만큼 이동한다. 기판이 기설정된 값만큼 이동한 후 하부 비전유닛으로 기판의 피두셜마크를 검사하였을 때 하부 비전유닛의 센터와 피두셜마크의 센터가 일치할 경우에는 기판의 위치 틀어짐이 없으므로 보정할 필요가 없으나, 하부 비전유닛의 센터와 피두셜마크의 센터가 일치하지 않을 경우에는 일치할 수 있도록 기판을 x축 및 y축 방향으로 오차값을 보정하도록 기판의 위치를 정렬한다.
캐리어 픽커와 기판 스테이지는 각각 x축 및 y축 방향으로 이동 가능하게 구비되기 때문에 반복적인 이동 작업이 진행됨에 따라 이동 기구부에 열팽창 등이 생길 수 있으므로 기설정된 셋팅값만큼 이동한다고 하더라도 실제 이동되는 거리는 기설정된 값과 다를 수 있게 된다. 따라서, 상부 비전유닛과 하부 비전유닛으로 동축 셋팅된 상태에서 레이저 전사 작업을 수행하기 전에 캐리어와 기판의 위치를 정렬하는 작업을 수행하기 때문에 캐리어픽커와 기판 스테이지의 위치 오차를 바로 잡을 수 있으며, 캐리어와 기판의 위치 맞춤을 정확하게 할 수 있게 되는 것이다.
즉, 상부 비전유닛과 하부 비전유닛의 촬상축이 동일하게 셋팅되어 있는 상태이므로 상부 비전유닛과 캐리어의 위치 정렬을 수행하고, 하부 비전유닛과 기판의 위치 정렬을 수행하게 되면 캐리어와 기판의 위치 정렬이 수행될 수 있게 된다.
참고로, 캐리어에 부착된 각각의 미세소자의 위치 정보와, 미세소자가 부착될 기판의 위치정보는 이미 갖고 있기 때문에 피두셜마크를 검사함으로써 피두셜마크를 통해 각각의 미세소자의 위치 정보와, 미세소자가 전사될 기판의 위치정보를 알 수 있게 된다.
한편, 전사 대상이 되는 캐리어에 부착된 미세소자가 전사될 기판의 정위치에 위치되도록 캐리어와 기판간의 위치 정렬이 수행된 후에는 캐리어의 상부에서 레이저를 조사하여 캐리어에 구비된 미세 소자를 기판에 전사할 수 있다. 레이저가 조사하는 미세 소자의 하나의 영역에는 수천~수만개의 마이크로 소자가 그룹 단위별로 캐리어에 복수개 부착되고 있으며, 캐리어에는 복수개의 미세 소자가 부착되어 있으므로, 해당 미세 소자에 대한 레이저 전사가 수행된 후에는 다음 전사될 미세소자가 전사될 수 있도록 미세소자가 부착된 캐리어와 기판을 함께 x축 및 y축 방향으로 이동시키면서 미세소자를 기판에 전사할 수 있게 된다.
물론, 레이저의 조사 영역이 광범위 하는 경우 복수개의 미세 소자를 한번에 기판에 전사할 수도 있으며, 이는 작업자에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 미세 소자를 전사한다는 표현은 한 개의 미세 소자를 전사한다는 의미에 한정되는 것이 아니며, 1회에 전사되는 미세소자는 수천~수만개의 마이크로 소자가 전사되는 것을 의미하는 것이다.
즉, 레이저가 고정된 상태에서 수천~수만개의 마이크로 소자를 기판에 전사한 후 캐리어와 기판을 함께 x축 및 y축 방향으로 이동하면서 캐리어에 부착된 수천~수만개의 마이크로 소자에 레이저를 인가하여 기판에 전사하는 과정을 반복하는 것이다. 1회에 전사되는 미세 소자의 개수는 레이저의 조사 범위에 대응되며 미세 소자의 크기 또는 레이저 조사 범위, 레이저 종류 등에 따라 차이가 있을 수 있다. 또한, 레이저에 회절 광학 소자 DOE(Diffractive Optical Element) 등을 사용하면 레이저 빔을 분할할 수 있으므로 복수개의 미세소자를 한번에 기판에 전사할 수도 있게 된다.
이하, 도면을 참고로 하여, 미세 소자 레이저 전사방법에 대해 자세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 미세 소자 레이저 전사방법 수행과정의 블록도를 도시한다.
본 발명의 미세 소자 레이저 전사방법은 크게 상부 비전유닛(510)과 하부 비전유닛(560)을 수직축인 z축 상에서 마주볼 수 있도록 일직선 상에 배치하여 상부 비전유닛(510)의 촬상축과 하부 비전유닛(560)의 촬상축이 일치하게 배치되도록 세팅하는 촬상축 정렬단계(S100); 상기 촬상축 정렬단계(S100)에서 촬상축 정렬이 완료된 상부 비전유닛(510)의 하방으로 미세소자가 부착된 캐리어를 배치하고, 상부 비전유닛과 동축으로 배치되는 하부 비전유닛(560)의 상방으로 미세소자가 전사될 기판이 배치되도록 캐리어를 픽업하는 캐리어 픽커와 기판을 재치하는 기판 스테이지를 이동시켜서 정렬 검사를 준비하는 정렬 검사 준비단계(S200); 상기 상부 비전유닛(510)으로 캐리어를 하방으로 촬상하고, 상기 하부 비전유닛(560)으로 기판을 상방으로 촬상하는 비전유닛 촬상단계(S300); 상기 비전유닛 촬상단계(S300)에서 촬상된 이미지 정보를 이용하여 상기 캐리어 또는 상기 기판의 위치를 정렬하는 캐리어-기판 정렬단계(S400); 및, 상기 캐리어-기판 정렬단계(S400)에서 정렬된 캐리어의 상부에서 레이저를 조사하여 캐리어에 구비된 미세 소자를 기판에 전사하는 레이저 전사단계(S500);를 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서, 촬상축 정렬 단계는 미세 소자 레이저 전사방법을 수행하기 전에 기셋팅되는 것이 바람직하다. 촬상축 정렬 단계에 대해 보다 자세하게 설명하면, 기판 스테이지의 상부에 정렬용 지그를 거치 시킨다. 정렬용 지그는 투명한 유리판 위에 피두셜 마크가 형성되어 있을 수도 있고, 투명한 판 위에 피두셜 마크가 형성된 셋팅용 타겟 자재가 놓여지는 것을 사용할 수도 있다. 즉, 상부비전과 하부 비전 사이에 정렬용 지그를 위치시키고, 정렬용 지그의 피두셜마크나 셋팅용 타겟 자재의 중심이 상부비전의 촬상축 센터와 일치되게 상부 비전유닛을 셋팅하고 하부 비전유닛의 촬상축 센터와 일치되게 하부 비전유닛을 셋팅함으로써 상부 비전유닛과 하부 비전유닛의 촬상축이 일치되도록 정렬할 수 있게 된다.
즉, 동일한 정렬용 지그를 사용하여 상부 비전유닛과 하부 비전유닛의 촬상축을 동시에 일치시키는 작업을 거치기 때문에 추후 상부 비전유닛과 하부 비전유닛이 각각 캐리어와 기판을 검사하더라도 캐리어와 기판의 위치 맞춤에 있어서도 용이하게 변환가능하고 캐리어와 기판의 위치를 일치시킴으로써 향상된 위치 정밀도를 얻을 수 있게 되는 것이다. 뿐만 아니라 미세소자 레이저 전사 전에 캐리어 픽커와 기판 스테이지의 위치 오차를 바로잡는 정렬 작업이 수행될 수 있으므로 실시간 위치 보정이 가능해지는 장점이 있다.
정렬용 지그에 피두셜 마크가 형성되는 경우 피두셜 마크의 형상은 그 형태에 제한되지 않으며 예를 들어 십자가나 엑스자, 원형 형태 등이 될 수 있으며, 피두셜 마크의 개수는 한 개 이상 설치될 수도 있다. 다만, 상부비전과 하부비전의 촬상축을 정렬시에는 모두 동일한 피두셜마크 또는 피두셜 타겟을 대상으로 셋팅 정렬작업이 수행되는 것이 바람직하다.
정렬용 지그는 투명한 재질로 형성되어 상부 비전유닛과 하부 비전유닛 모두 같은 타겟을 촬영하는 것이 바람직하나, 정렬용 지그의 상면과 하면의 동일한 위치에 타겟이 형성되는 경우라면 불투명한 재질의 지그를 사용해도 무방하다.
상부 비전유닛으로 캐리어의 피두셜마크를 검사하면 피두셜마크를 통해 이미 알고있는 캐리어의 위치정보와 매칭을 함으로써 캐리어에 부착된 미세소자의 위치정보를 획득할 수 있고, 하부 비전유닛으로 기판의 피두셜마크를 검사하면 피두셜마크를 통해 이미 알고있는 기판의 위치정보와 매칭을 함으로써 미세소자가 전사될 기판의 위치정보를 획득할 수 있게된다.
한편, 본 발명에 따른 미세 소자 레이저 전사방법에 의하면, 정렬 검사를 위한 한 쌍의 상부 비전유닛(510) 및 하부 비전유닛(560)의 촬상축이 일치하도록 정렬된 상태에서 상부 비전유닛(510) 및 하부 비전유닛(560) 사이에 배치된 미세 소자가 부착된 캐리어와 전사대상 기판의 정렬 검사 및 정렬 공정이 동시에 수행되므로 정렬 검사 및 정렬 공정의 효율성을 향상시킬 수 있으며, 레이저 전사 공정 직전에 또는 레이저 전사 공정이 수행되는 영역에서 미세 소자가 부착된 캐리어와 전사대상 기판의 위치 맞춤을 위한 정렬 검사 및 정렬 공정이 수행되므로 정렬 검사를 위하여 미세 소자가 부착된 캐리어 또는 미세소자가 부착될 기판이 재치되는 기판 스테이지의 독립적인 이송 과정에서 발생될 수 있는 정렬 오차의 발생을 최소화할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 미세 소자 레이저 전사방법에 대하여 자세하게 설명한다.
도 4 내지 도 6은 도 1에 도시된 레이저 전사 시스템(1)에서 미세 소자 레이저 전사방법 수행과정을 측면도로 도시한다.
본 발명에 따른 미세 소자 레이저 전사방법은 수직 방향으로 이격되어 배치되는 한 쌍의 상부 비전유닛(510) 및 하부 비전유닛(560)의 촬상축이 일치됨을 전제로 수행되므로 상부 비전유닛(510)과 하부 비전유닛(560)을 수직축인 z축 상에 마주보고 배치하여 상부 비전유닛(510)과 하부 비전유닛(560)의 촬상축이 촬상축 상에 배치되도록 세팅하는 촬상축 정렬단계(S100)가 수행될 수 있다.
상기 촬상축 정렬단계(S100)는 도 4에 도시된 바와 같이, 전사대상 기판이 거치될 개구부가 구비된 기판 스테이지(460) 상에 촬상축 정렬용 지그(J)를 거치한 상태로 상기 상부 비전유닛(510)과 상기 하부 비전유닛(560)의 상기 촬상축 정렬용 지그의 촬상 이미지 정보에 기초하여 수행될 수 있다.
상기 촬상축 정렬단계(S100)는 상기 상부 비전유닛(510)과 상기 하부 비전유닛(560) 사이에 기판이 거치될 기판 스테이지에 촬상축 정렬용 지그(J)만 배치된 상태로 광학 촬상 검사를 통해 상부 비전유닛과 하부 비전유닛의 촬상축을 일치시키는 방법을 사용한다.
이 경우, 상기 기판 스테이지(460)는 기판의 하면에 마련되는 피두셜 마크를 하부 비전 유닛으로 검사할 수 있도록 개구부가 형성된다. 개구부는 기판의 외곽 지지 영역을 제외한 중심 영역에 형성되거나, 판재 형태로 구성되지만 기판의 하면에 마련된 피두셜마크에 대응되는 위치에 복수 개의 작은 개구부가 구비된 형태로 구성될 수도 있다. 즉, 기판의 크기가 대면적인 경우에는 기판의 외곽 영역만 지지하면 기판의 처짐, 휘어짐이 있을 수도 있기 때문에 큰 기판의 경우에는 판재 형태로 마련되어 기판의 하면에 마련된 피두셜 마크에 대응되는 위치에만 개구부가 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 상부 비전유닛(510)과 상기 하부 비전유닛(560)은 상기 촬상축 정렬용 지그의 촬상 이미지를 통해 축 틀어짐 또는 축 기울어짐을 판단하여 상기 상부 비전유닛(510)과 상기 하부 비전유닛(560)의 축 틀어짐 또는 축 기울어짐을 수정하는 방법으로 수행될 수 있다.
상기 촬상축 정렬단계(S100) 후 상기 촬상축 정렬단계(S100)에서 촬상축 정렬이 완료된 상부 비전유닛(510)과 하부 비전유닛(560) 사이에 전사될 미세 소자가 부착된 캐리어와 전사대상 기판을 이송하여 배치하는 정렬 검사 준비단계(S200)가 수행될 수 있다.
상기 정렬 검사 준비단계(S200)는 상기 캐리어(c)를 픽업한 캐리어 픽커(410)를 상기 상부 비전유닛(510)의 하부로 이송하고, 상기 전사대상 기판(p)이 거치된 기판 스테이지(460)를 상기 하부 비전유닛(560)의 상부로 이송하여, 상기 상부 비전유닛(510), 상기 캐리어 픽커(410), 상기 기판 스테이지(460) 및 상기 하부 비전유닛(560)이 수직방향으로 순차적으로 배치되도록 수행될 수 있다.
이 경우, 상기 캐리어(c)를 픽업한 캐리어 픽커(410)를 상기 상부 비전유닛(510)의 하부로 수평 이송하고, 상기 전사대상 기판이 거치된 기판 스테이지(460)를 상기 하부 비전유닛(560) 상부로 수평 이송하는 방법이 적용될 수 있다.
그리고, 상기 비전유닛 촬상단계(S300)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 상부 비전유닛(510)으로 상기 캐리어 픽커(410)에 픽업된 캐리어의 상면을 촬상하고, 상기 하부 비전유닛(560)으로 상기 기판 스테이지(460)에 거치된 기판의 하면을 촬상하는 방법으로 수행될 수 있다.
이 경우, 상기 캐리어 픽커(410)는 미세 소자가 부착되지 않은 캐리어의 테두리(외곽 영역)가 지지, 파지 또는 흡착되는 형태일 수 있으므로, 상기 상부 비전유닛(510)은 주로 투명한 재질의 시트 형태로 구성될 수 있는 캐리어(c)의 하면에 구비된 미세 소자(m)의 위치정보 또는 캐리어 상면의 피두셜 마크 등을 촬상할 수 있다.
또한, 상기 기판 스테이지(460)는 전술한 바와 같이 외곽 지지 영역을 제외한 중심부에 개구부가 형성된 프레임 형상일 수도 있고, 기판에 마련된 피두셜 마크에 대응되는 위치에 복수 개의 개구부가 형성된 판재 형태일 수 있으므로, 상기 하부 비전유닛(560)은 상방향 촬상을 통해 상기 전사대상 기판(P)의 하면에 구비된 피두셜 마크의 위치 정보를 촬상할 수 있으며, 기판의 피두셜 마크 검사를 통해 기판의 위치 정보를 획득할 수 있게 된다.
그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 비전유닛 촬상단계(S300)에서 상기 캐리어 픽커(410)에 픽업된 캐리어(c)와 상기 기판 스테이지(460)에 재치된 기판(p)은 수직방향으로 중첩 영역이 존재하도록 배치된 상태로 수행될 수 있다.
상기 촬상축이 일치된 상태에서 상기 캐리어 픽커(410)에 픽업된 캐리어(c)와 상기 기판 스테이지(460)에 거치된 기판(p)은 수직방향으로 중첩 영역을 함께 촬상하여 상기 상부 비전유닛(510)과 상기 하부 비전유닛(560)은 정렬 검사를 위한 위치정보를 각각 획득할 수 있다.
상기 비전유닛 촬상단계(S300)에서 촬상된 이미지 정보는 상기 캐리어-기판 정렬단계(S400)의 정렬정보로 사용될 수 있고, 상기 캐리어-기판 정렬단계(S400)에서 상기 캐리어 픽커(410)를 x축 방향으로 이송 또는 y축 방향으로 이송하는 방법으로 캐리어를 정렬할 수 있고, 상기 기판 스테이지(460)를 x축 방향으로 이송 또는 y축 방향으로 이송하거나, 더 나아가 z축 방향으로 회전하는 방법으로 기판을 정렬하여 레이저 전사를 위한 정렬작업을 완료할 수 있다.
상기 캐리어 픽커(410) 역시 z축 방향 회전이 가능한 경우 상기 캐리어-기판 정렬단계(S400)에서 z축으로 방향 회전되어 캐리어의 전사 위치를 정렬할 수 있다.
상기 캐리어-기판 정렬단계(S400)에서 전사될 미세 소자가 구비된 캐리어와 전사대상 기판의 전사를 위한 위치 정렬이 완료된 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 전사단계(S500)는 상기 캐리어 픽커(410) 및 상기 기판 스테이지(460)를 레이저 조사장치(600) 하부로 함께 이송하고, 상기 레이저 조사장치(600)에서 상기 캐리어 픽커(410)에 픽업된 캐리어(c)의 상면으로 레이저를 조사하여 기판(p)의 상면에 미세 소자(m)를 전사할 수 있다.
미세 소자의 전사방법은 기판의 전영역에 캐리어 전영역을 전사할 수도 있고, 기판의 일측으로부터 순차적으로 미세 소자(m)를 전사하는 방법이 사용될 수도 있다.
한편, 본 발명에 있어서 기판과 캐리어의 정렬 검사 및 정렬 공정은 레이저 조사가 수행되는 레이저 조사 영역에 마련되는 것이 더욱 바람직하다. 기판과 캐리어에 대한 정렬 검사 및 정렬 공정이 수행된 후에 레이저 조사 영역으로 기판과 캐리어를 이동하는 동안에 위치 틀어짐이 발생될 가능성을 배제할 수 없으므로 레이저 조사영역에 상부비전의 촬상축과 하부 비전의 촬상축을 일직선 상에 배치한다.
이를 위해, 레이저 조사장치는 레이저 광경로 상에서 레이저를 캐리어 측으로 조사하기 위한 미러를 구비하며, 상부비전은 미러를 통해 광경로를 반사하거나 투과하는 형태로 캐리어의 위치 정보를 획득할 수 있게 된다.
이를 도면을 참조하여 더욱 자세히 설명한다. 도 7 및 도 8은 도 2에 도시된 레이저 전사 시스템(1)에서 미세 소자 레이저 전사방법 수행과정 측면도를 도시한다. 도 4 내지 도 6을 참조한 설명과 중복된 설명은 생략한다.
전술한 바와 같이, 도 2에 도시된 레이저 전사 시스템(1)은 상기 캐리어-기판 정렬단계(S400)가 수행된 상기 캐리어 픽커(410) 및 상기 기판 스테이지(460)를 이송하지 않고 정렬단계가 완료된 상기 캐리어 또는 상기 기판의 위치를 변경하지 않고, 상부 비전유닛(510)과 캐리어 픽커(410) 사이에 레이저 반사용 미러(530)를 구비하고 레이저를 수평 조사하여 조사된 레이저를 반사시키는 방법으로 정렬 과정 후 상기 캐리어 픽커(410) 및 상기 기판 스테이지(460)를 이송하지 않고 레이저 전사공정이 수행될 수 있다. 이를 위해 레이저 광경로 상에서 레이저를 캐리어 측으로 조사하기 위한 미러(530)를 구비하며, 미러(530)는 레이저는 반사하되, 상부 비전유닛의 광경로는 투과할 수 있으므로 상부 비전유닛으로 캐리어를 검사하는데 있어서 전혀 문제가 되지 않는다.
따라서, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 정렬 검사 준비단계(S200)에서 상기 캐리어를 픽업한 캐리어 픽커(410)를 상기 상부 비전유닛(510) 하부로 이송하고, 상기 전사대상 기판이 거치된 기판 스테이지(460)를 상기 하부 비전유닛(560) 상부로 이송하여, 상기 상부 비전유닛(510), 상기 캐리어 픽커(410), 상기 기판 스테이지(460)가 수직방향으로 순차적으로 배치된 상태에서 상기 상부 비전유닛(510)으로 상기 캐리어 픽커(410)에 픽업된 캐리어(c)의 상면을 촬상하고, 상기 하부 비전유닛(560)으로 상기 기판 스테이지(460)에 거치된 기판(p)의 하면을 촬상한 후 상기 캐리어-기판 정렬단계(S400)에서 상기 캐리어 픽커(410)를 x축 방향 이송 또는 y축 방향 이송하는 방법으로 캐리어를 정렬할 수 있고, 상기 기판 스테이지(460)를 x축 방향 이송 또는 y축 방향 이송하거나, z축 방향 회전하는 방법으로 기판을 정렬하여 레이저 전사를 위한 정렬작업이 수행될 수 있다.
그러나, 도 4 내지 도 6에 도시된 실시예와 달리, 도 7 및 도 8의 실시예에서는 상기 캐리어-기판 정렬단계(S400)가 수행된 상기 캐리어 픽커(410) 및 상기 기판 스테이지(460)를 이송하지 않고 상부 비전유닛(510)과 캐리어 픽커(410) 사이에 구비된 레이저 반사용 미러(530)를 통해 수평 조사된 레이저를 캐리어의 상면으로 반사시켜 레이저 전사 단계를 수행할 수 있다.
상기 레이저 반사를 위한 반사용 미러(530)는 45도 경사진 상태로 배치되어 레이저(l)를 90도 각도로 반사시킬 수 있다. 즉, 미러(530)는 레이저 광경로 상에서 레이저를 캐리어 측으로 조사하기 위해 레이저는 반사하고, 상부비전의 광경로를 투과하여 캐리어에 대한 영상을 획득할 수 있게 된다.
도 2, 도 7 및 도 8에 도시된 실시예는 레이저 전사 단계 전에 미세 소자가 구비된 캐리어와 전사대상 기판의 정렬 검사 및 정렬 공정을 수행하고 캐리어 픽커(410) 또는 기판 스테이지(460)를 이송하지 않으므로, 정렬 검사 후 레이저 전사를 위하여 미세 소자가 구비된 캐리어를 픽업한 캐리어 픽커 또는 전사대상 기판이 거치된 기판 스테이지(460)의 전사 위치로의 이송 과정에서 발생될 수 있는 위치 오차의 발생을 최소화할 수 있음은 전술한 바와 같다.
도 9는 본 발명의 레이저 전사 시스템(1)의 다른 실시예의 측면도를 도시한다. 도 9는 TTL(Througk The Lens) 레이저를 이용한 것으로서, 도 1 내지 도 8을 참조한 설명은 생략한다.
전술한 실시예들은 상기 상부 비전유닛(510)과 상기 하부 비전유닛(560)의 촬상축이 일직선 상에 배치되도록 촬상축 정렬단계(S100)가 수행되었으나, 도 9에 도시된 레이저 전사 시스템(1)은 상기 상부 비전유닛(510)과 상기 하부 비전유닛(560)의 촬상축이 일직선 상에 배치되지 않고, 평행하게 배치되는 실시예를 도시한다.
그리고, 상기 상부 비전유닛(510) 하부에 제1 반사 미러(520)가 구비되고 상기 하부 비전유닛(560)의 상부 방향에 제2 반사 미러(540)가 구비되되, 양 반사미러는 동일 높이에 45도로 기울어진 상태로 배치될 수 있다.
즉, 상기 촬상축 정렬단계(S100)는 상기 상부 비전유닛(510)과 상기 하부 비전유닛(560)의 광학축이 평행하게 배치되도록 수행될 수 있으며, 구체적으로 상기 촬상축 정렬단계(S100)에서 각각의 광학축 사이에 평행하게 경사진 제1 반사 미러(520) 및 제2 반사 미러(540)로 반사된 이미지를 통해 촬상축을 정렬할 수 있다.
따라서, 촬상축이 평행하게 정렬된 상태에서 비전유닛 촬상단계(S300)가 수행되면, 상기 상부 비전유닛(510)과 캐리어 사이에 수평 방향으로 동일 높이에 45도로 기울어진 제1 반사 미러(520) 및 제2 반사 미러(540)에 의하여 반사되어 상기 상부 비전유닛(510)에 촬상된 이미지는 촬상축이 일직선 상에 배치되는 것과 마찬가지로 정렬 검사의 정확성 및 효율성 향상 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 도 9에 도시된 실시예 역시 도 7 및 도 8에 도시된 실시예와 마찬가지로, 상기 레이저 전사단계(S500)는 수평방향으로 레이저 조사장치(600)에서 조사된 레이저가 제2 반사 미러(540)에서 반사되어 상기 캐리어 픽커(410)에 픽업된 캐리어(c)의 상면 방향으로 반사시켜 수행될 수 있으며, 상기 제1 반사 미러(520)는 상부비전의 광경로 이미지를 상기 상부 비전유닛(510)으로 반사시키되 레이저(l)는 투과되는 편광 미러 또는 반사면 코팅 미러로 구성될 수 있다.
따라서, 상기 캐리어-기판 정렬단계(S400)가 수행된 후 상기 상부 비전유닛(510) 및 상기 캐리어 픽커(410) 사이에 수평 방향으로 조사된 레이저(l)가 상기 제1 반사 미러(520)에서 투과되고 상기 제2 반사 미러(540)에서 상기 캐리어 픽커(410)에 픽업된 캐리어(c)의 상면 방향으로 반사시켜 수행될 수 있다.
즉, 미러(520)는 레이저 광경로 상에서 레이저를 투과하고, 상부비전의 광경로는 반사하는 미러이며, 미러(540)는 레이저 광경로 상에서 레이저를 반사하고, 미러(520)에 의해 반사된 상부비전의 광경로를 반사함으로써 캐리어에 대한 영상을 획득할 수 있게 된다.
전술한 본 발명의 실시예에 의하면, 정렬 검사를 위한 한 쌍의 상부 비전유닛 및 하부 비전유닛의 촬상축을 일치시켜 미세 소자가 구비된 캐리어와 전사대상 기판의 정렬 검사 및 정렬 공정이 동시에 수행되므로 정렬 검사 및 정렬 공정의 효율성이 향상될 수 있고, 전사 공정 직전에 미세 소자가 구비된 캐리어와 전사대상 기판의 정렬 검사 및 정렬 공정이 수행되므로 정렬 검사를 위하여 미세 소자가 구비된 캐리어 또는 전사대상 기판의 독립적인 이송 과정에서 발생될 수 있는 정렬 오차의 발생을 최소화할 수 있다.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
1 : 미세 소자 레이저 전사 시스템
410 : 캐리어 픽커
460 : 기판 스테이지
510 : 상부 비전유닛
560 : 하부 비전유닛

Claims (5)

  1. 캐리어의 일면에 부착된 미세 소자를 기판에 레이저 전사하기 위한 미세 소자 레이저 전사 시스템에 있어서,
    상기 미세 소자가 하부를 향하도록 상기 캐리어를 픽업하고, X축 및 Y축 방향으로 이동 가능하게 구비되는 캐리어 픽커;
    상기 미세 소자가 전사될 기판이 재치되고, X축 및 Y축 방향으로 이동 가능하게 구비되는 기판 스테이지;
    상기 캐리어 픽커에 픽업된 캐리어의 상면을 촬상하기 위하여 상기 캐리어의 상부에 구비되는 상부 비전유닛;
    상기 기판 스테이지에 재치된 기판의 하면을 촬상하기 위하여 상기 기판의 하부에 구비되는 하부 비전유닛; 및
    상기 캐리어 픽커에 픽업된 상기 캐리어의 상면으로 레이저를 조사하여 상기 캐리어에 부착된 상기 미세 소자를 상기 캐리어로부터 분리하여 상기 기판에 전사되도록 하는 레이저조사장치;를 포함하고,
    상기 상부 비전유닛과 상기 하부 비전유닛은 동축으로 배치되며, 상기 상부 비전유닛으로 상기 캐리어의 위치 얼라인을 수행하고, 상기 하부 비전유닛으로 상기 기판의 위치 얼라인을 수행하는 것을 특징으로 하는 미세 소자 레이저 전사 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어는 투명한 재질로 형성되고, 중심 영역에 미세 소자가 부착되며 상기 상부 비전유닛으로 상기 캐리어의 위치 얼라인을 수행하기 위하여 일면에 하나 이상의 피두셜 마크가 마련되고,
    상기 캐리어 픽커는 상기 레이저조사장치로부터 레이저를 상기 캐리어의 상면에 조사할 수 있도록 상기 미세소자가 부착된 캐리어의 중심 영역이 개방된 개구부; 및 상기 미세 소자가 부착되지 않은 캐리어의 외곽 영역을 픽업하기 위한 픽업부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 미세 소자 레이저 전사 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 하면에는 하나 이상의 피두셜 마크가 마련되어 있으며,
    상기 기판 스테이지는 상기 기판의 하면에 마련된 피두셜 마크를 상기 하부 비전유닛으로 검사할 수 있도록 개구부가 형성되며,
    상기 개구부는 외곽 지지영역을 제외한 중심 영역에 형성되거나 상기 기판에 마련된 피두셜마크에 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 미세 소자 레이저 전사 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 조사장치는 레이저 광경로 상에서 상기 레이저를 상기 캐리어 측으로 조사하기 위한 미러를 구비하고,
    상기 상부 비전유닛의 촬상축과 상기 하부 비전유닛의 촬상축이 일직선 상에 배치되되 상기 레이저가 조사되는 레이저 조사영역에 마련되며,
    상기 상부비전은 상기 미러를 통해 광경로를 반사하거나 투과하는 형태로 상기 캐리어의 위치 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 미세 소자 레이저 전사 시스템.
  5. 캐리어의 일면에 부착된 미세 소자를 기판에 레이저 전사하기 위한 미세 소자 레이저 전사 방법에 있어서,
    상기 캐리어의 상면을 촬상하기 위한 상부 비전유닛의 촬상축과 상기 기판의 하면을 촬상하기 위한 하부 비전유닛의 촬상축이 동축에 배치되도록 정렬하는 촬상축 정렬단계;
    상부 비전유닛의 하방으로 미세소자가 하부를 향하도록 캐리어를 배치하고, 상기 상부 비전유닛과 동축으로 배치되는 하부 비전유닛의 상방으로 상기 미세소자가 전사될 기판이 배치되도록 캐리어를 픽업하는 캐리어 픽커와 상기 기판을 재치하는 기판 스테이지를 이동시키는 캐리어-기판 이동단계;
    상기 상부 비전유닛으로 상기 캐리어 픽커에 픽업된 상기 캐리어의 피두셜마크를 검사하고, 상기 하부 비전유닛으로 상기 기판 스테이지에 재치된 상기 기판의 하면에 형성된 피두셜마크를 검사하는 캐리어-기판 검사 단계;
    상기 검사 단계에서 검사된 이미지 정보를 이용하여 상기 캐리어 또는 상기 기판의 위치를 정렬하거나 상기 캐리어와 상기 기판의 위치를 정렬하는 캐리어-기판 정렬단계; 및,
    상기 캐리어-기판 정렬단계에서 정렬된 캐리어 상부에서 레이저를 조사하여 캐리어에 구비된 미세 소자를 기판에 전사하는 레이저 전사단계;를 포함하고,
    상기 촬상축 정렬단계는, 상기 기판 스테이지의 상부에 정렬용 지그를 거치한 상태에서 상기 상부 비전유닛의 촬상축과 상기 하부 비전유닛의 촬상축이 상기 정렬용 지그의 센터와 일치되도록 셋팅하며, 상기 미세 소자 레이저 전사방법을 수행하기 전에 기 셋팅되며,
    상기 레이저 전사단계는, 상기 캐리어와 상기 기판의 위치 정렬을 수행한 후, 상기 미세 소자가 부착된 캐리어와 상기 기판을 함께 X축 및 Y축 방향으로 이동시키면서 상기 기판에 전사될 미세 소자의 상부로 레이저를 전사하는 것을 특징으로 하는 미세 소자 레이저 전사방법.
KR1020190035578A 2019-03-28 2019-03-28 미세 소자 레이저 전사시스템 및 전사방법 KR20200114225A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190035578A KR20200114225A (ko) 2019-03-28 2019-03-28 미세 소자 레이저 전사시스템 및 전사방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190035578A KR20200114225A (ko) 2019-03-28 2019-03-28 미세 소자 레이저 전사시스템 및 전사방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200114225A true KR20200114225A (ko) 2020-10-07

Family

ID=72883487

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190035578A KR20200114225A (ko) 2019-03-28 2019-03-28 미세 소자 레이저 전사시스템 및 전사방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20200114225A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115945798A (zh) * 2022-11-22 2023-04-11 苏州天弘激光股份有限公司 全自动晶圆紫外激光开槽设备

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115945798A (zh) * 2022-11-22 2023-04-11 苏州天弘激光股份有限公司 全自动晶圆紫外激光开槽设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100370243C (zh) 缺陷检查装置
TWI620255B (zh) 倒裝晶片的鍵合裝置及其鍵合方法
KR102132094B1 (ko) 전자 부품 실장 장치 및 전자 부품 실장 방법
TWI433256B (zh) 定位工具之ｘ-ｙ定位的校準方法及具有這種定位工具的裝置
KR101390890B1 (ko) 반도체 칩의 실장장치 및 실장방법
JP5381029B2 (ja) 露光装置
KR101404516B1 (ko) 전자부품 실장장치의 교정방법
TWI412902B (zh) Exposure drawing device
JP4764201B2 (ja) 基板露光装置および基板露光方法
JPWO2006118018A1 (ja) フリップチップ実装ずれ検査方法および実装装置
JP2006329714A (ja) レンズ検査装置
CN107134419B (zh) 倒装芯片键合装置及其键合方法
TW202112479A (zh) 雷射加工裝置及方法、晶片轉移裝置及方法
JP5377086B2 (ja) レーザ加工方法、レーザ加工装置及びソーラパネル製造方法
KR20200114225A (ko) 미세 소자 레이저 전사시스템 및 전사방법
US5225026A (en) Bonding method and apparatus therefor
JP2017092342A (ja) 導電性ボールを搭載するシステム
KR20050100595A (ko) 전자부품 장착장치 및 그 방법
CN111508861A (zh) 半导体元件贴合设备
JP7117041B1 (ja) 電子部品の処理装置
JP2011177770A (ja) レーザ加工システム及びソーラパネル製造方法
JP2015220410A (ja) 接合装置、接合システム、接合方法、プログラム、および情報記憶媒体
JP3648660B2 (ja) 半田ボールマウント装置
JP5383365B2 (ja) レーザ加工方法及びレーザ加工装置並びにソーラパネル製造方法
KR20220097138A (ko) 반도체 패키지 절단 및 분류 장치