KR20210036396A - 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드 및 이를 갖는 마이크로 칩 전사 장치와 그 전사 방법 - Google Patents

마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드 및 이를 갖는 마이크로 칩 전사 장치와 그 전사 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210036396A
KR20210036396A KR1020217006803A KR20217006803A KR20210036396A KR 20210036396 A KR20210036396 A KR 20210036396A KR 1020217006803 A KR1020217006803 A KR 1020217006803A KR 20217006803 A KR20217006803 A KR 20217006803A KR 20210036396 A KR20210036396 A KR 20210036396A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
transfer
microchip
head
transfer head
area
Prior art date
Application number
KR1020217006803A
Other languages
English (en)
Inventor
강달영
황성환
이지아
윤성수
최수석
장기석
문정민
정순신
유성필
정지환
Original Assignee
엘지디스플레이 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 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Publication of KR20210036396A publication Critical patent/KR20210036396A/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
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67144—Apparatus for mounting on conductive members, e.g. leadframes or conductors on insulating substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G47/00—Article or material-handling devices associated with conveyors; Methods employing such devices
    • B65G47/74—Feeding, transfer, or discharging devices of particular kinds or types
    • B65G47/90—Devices for picking-up and depositing articles or materials
    • 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
    • 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
    • H01L21/67739—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 into and out of processing chamber
    • H01L21/67742—Mechanical parts of transfer devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/93—Batch processes
    • H01L24/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0095—Post-treatment of devices, e.g. annealing, recrystallisation or short-circuit elimination
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G2207/00—Indexing codes relating to constructional details, configuration and additional features of a handling device, e.g. Conveyors
    • B65G2207/02—Use of adhesive
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/2919—Material with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7565—Means for transporting the components to be connected
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/757—Means for aligning
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/757—Means for aligning
    • H01L2224/75703—Mechanical holding means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7598—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors specially adapted for batch processes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/93—Batch processes
    • H01L2224/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

마이크로 칩의 기계적 및 화학적 손상을 최소화할 수 있는 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드 및 이를 갖는 마이크로 칩 전사 장치와 그 전사 방법에 대하여 개시한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드는 픽업 영역 및 더미 영역을 갖는 헤드 몸체와, 헤드 몸체의 픽업 영역에 배치된 제1 돌출 핀과, 제1 돌출 핀에 부착된 액체 방울을 포함한다.

Description

마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드 및 이를 갖는 마이크로 칩 전사 장치와 그 전사 방법
본 발명은 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드 및 이를 갖는 마이크로 칩 전사 장치와 그 전사 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마이크로 칩의 기계적 및 화학적 손상을 최소화할 수 있는 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드 및 이를 갖는 마이크로 칩 전사 장치와 그 전사 방법에 관한 것이다.
최근, 디스플레이 기술분야에서 박형, 플렉서블 등의 우수한 특성을 가지는 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 현재 상용화된 주요 디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display)와 OLED(Organic Light Emitting Diodes)로 대표되고 있다.
그러나, LCD의 경우에는 빠르지 않은 반응 시간과, 플렉서블의 구현이 어렵다는 문제점이 존재하고, OLED의 경우에는 수명이 짧고, 양산 수율이 좋지 않을 뿐 아니라 플렉서블의 정도가 약하다는 취약점이 존재한다.
한편, 발광 다이오드 칩은 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광소자로서, GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED와 함께 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 화상용 광원으로 이용되어 왔다.
최근에는 발광 다이오드 칩을 이용하여 플렉서블 디스플레이를 구현하고자 하는 노력이 진행 중에 있다.
이와 같이, 발광 다이오드 칩을 이용한 플렉서블 디스플레이의 경우, 웨이퍼 상에서 발광 다이오드 소자를 다량으로 성장시킨 후에 디스플레이 기판의 화소(pixel)에 해당하는 위치로 이송시켜 전사하는 것이 필요하다.
이러한 이송 방법 중에는 탄성중합체(PDMS) 스탬프 방식의 이송 헤드나 정전기 방식의 이송 헤드를 이용하는 방법 등이 있다.
탄성중합체(PDMS) 스탬프 방식의 이송 헤드는 인쇄 헤드의 속도를 변경함으로써 접착력을 조절하여 이송하는 기술이다. 그러나, 탄성중합체(PDMS) 스탬프 방식의 이송 헤드는 반복적인 사용에 의한 스탬프의 접착력 감소로 마모 가능성이 있으며, 압력에 의한 발광 다이오드 칩의 파손 가능성이 있다.
또한, 종래의 PDMS 스탬프 방식의 이송 헤드는 이송 헤드 자체를 생산하는 데 어려움이 있으며, 이송 헤드의 생산 후 반복되는 사용에 의한 스탬프의 기능이 저하되는 문제가 있었다.
한편, 정전기 방식의 이송 헤드는 선택적으로 인입 전압을 인가하여 파지력을 발생시키게 되며, 메사구조체 상에 전극층 및 유전체층이 배치되는 구성을 갖는다.
그러나, 정전기 방식의 이송 헤드는 반복적인 이송 과정시 유전체층의 파괴 가능성이 있으며, 고전압 아킹에 의해 발광 다이오드 칩의 파손 가능성이 있다.
또한, 정전기 방식의 이송 헤드는 대면적 생산에 어려움이 있으며, 주변 환경에 따라 정전기에 의한 대전 전위변화와 이물질에 의한 발광 다이오드 칩의 표면 오염을 야기하는 문제가 있다.
이와 같이, 종래의 정전기 방식의 이송 헤드는 발광 다이오드 칩과의 직접적인 접촉이 불가피하기 때문에 발광 다이오드 칩의 손상 및 오염의 우려가 있었다.
또한, 종래의 정전기 방식의 이송 헤드는 발광 다이오드 칩의 픽업 시 발광 다이오드 칩과 이송 헤드의 정확한 얼라인(align)이 일어나지 않는 미스 얼라인의 발생시, 셀프 얼라인이 불가하여 즉각적인 후속조치를 수행할 수 없어 불량률을 크게 증가시키는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 마이크로 칩의 기계적 및 화학적 손상을 최소화할 수 있는 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드 및 이를 갖는 마이크로 칩 전사 장치와 그 전사 방법을 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은 픽업 영역 및 더미 영역을 갖는 헤드 몸체와, 헤드 몸체의 픽업 영역에 배치된 제1 돌출 핀과, 제1 돌출 핀에 부착된 액체 방울을 포함하는 이송 헤드를 제작하였다.
즉, 본 발명의 이송 헤드는 픽업 영역에 배치된 제1 돌출 핀 및 헤드 몸체만이 선택적으로 친수성 처리되고, 더미 영역에 배치된 헤드 몸체는 소수성 처리된다.
특히, 본 발명은 상온 및 상압 상태의 순수한 물(H2O)로 이루어진 액체 방울의 모세관력을 이용하여 마이크로 칩을 픽업, 이송 및 전사하게 된다.
이 결과, 본 발명은 상온 및 상압 상태의 순수한 물(H2O)로 이루어진 액체 방울만을 사용하기 때문에 픽업, 이송 및 전사 과정에서 이송 헤드와 마이크로 칩 사이의 기계적 및 화학적 손상이나 오염이 발생할 염려가 없게 된다.
또한, 본 발명은 이송 헤드와 마이크로 칩 간의 직접적인 접촉 없이도 픽업이 가능할 뿐만 아니라, 마이크로 칩의 조도(roughness) 및 강도(stiffness)가 크더라도 손상 없이 픽업하는 것이 가능한 구조적인 이점을 갖는다.
또한, 본 발명은 마이크로 칩의 픽업 시 미스 얼라인이 발생하더라도 액체 방울과 마이크로 칩 간의 표면 장력에 의해 일정 시간이 경과한 후에 셀프 얼라인 효과에 의해 정확한 얼라인이 이루어질 수 있으므로 별도의 후속조치를 수행하는 것 없이도 불량률을 현저히 감소시킬 수 있게 된다.
본 발명에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드는 픽업 영역 및 더미 영역을 갖는 헤드 몸체와, 헤드 몸체의 픽업 영역에 배치된 제1 돌출 핀과, 제1 돌출 핀에 부착된 액체 방울을 포함한다.
이때, 픽업 영역에 배치된 제1 돌출 핀 및 헤드 몸체는 친수성 처리되어 있고, 더미 영역에 배치된 헤드 몸체는 소수성 처리되어 있다.
이 결과, 본 발명에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드는 마이크로 칩의 픽업 및 전사 과정시, 친수성 처리된 제1 돌출 핀에 부착된 액체 방울을 마이크로 칩에 접촉시키게 된다. 이에 따라, 본 발명의 이송 헤드는 액체 방울과 마이크로 칩 사이에 발생하는 모세관력(capillary force)에 의하여 마이크로 칩을 픽업한 후, 이송하여 기판에 전사하는 것이 가능해질 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드는 마이크로 칩을 픽업, 이송 및 전사하는 과정시, 상온 및 상압 상태의 순수한 물로 이루어진 액체 방울이 마이크로 칩과 접촉되므로, 마이크로 칩이 오염되거나 손상될 염려가 없게 된다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드는 픽업 영역에 배치된 제1 돌출 핀에 부착된 액체 방울을 이용하여 마이크로 칩을 픽업하므로, 픽업 과정시 이송 헤드와 마이크로 칩 간에 미스 얼라인이 발생하더라도 액체 방울과 마이크로 칩 간의 표면 장력에 의해 셀프 얼라인(self-alignment)이 이루어질 수 있다.
이 결과, 본 발명에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드는 마이크로 칩의 픽업 시 미스 얼라인이 발생하더라도 액체 방울과 마이크로 칩 간의 표면 장력에 의해 일정 시간이 경과한 후에 셀프 얼라인에 의해 정확한 얼라인이 이루어질 수 있으므로 별도의 후속조치를 수행하는 것 없이도 불량률을 현저히 감소시킬 수 있게 된다.
본 발명에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드는 픽업 영역에 배치된 제1 돌출 핀 및 헤드 몸체만이 선택적으로 친수성 처리되고, 친수성 처리된 제1 돌출 핀에 액체 방울이 부착되어 결합된다.
본 발명에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드는 마이크로 칩의 픽업 및 전사 과정시, 친수성 처리된 제1 돌출 핀에 부착된 액체 방울을 마이크로 칩에 접촉시키게 된다. 이에 따라, 본 발명의 이송 헤드는 액체 방울과 마이크로 칩 사이에 발생하는 모세관력(capillary force)에 의하여 마이크로 칩을 픽업한 후, 이송하여 기판에 전사하는 것이 가능해질 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드는 마이크로 칩을 픽업, 이송 및 전사하는 과정시, 상온 및 상압 상태의 순수한 물로 이루어진 액체 방울이 마이크로 칩과 접촉되므로, 마이크로 칩이 오염되거나 손상될 염려가 없게 된다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드는 픽업 영역에 배치된 제1 돌출 핀에 부착된 액체 방울을 이용하여 마이크로 칩을 픽업하므로, 픽업 과정시 이송 헤드와 마이크로 칩 간에 미스 얼라인이 발생하더라도 액체 방울과 마이크로 칩 간의 표면 장력에 의해 셀프 얼라인(self-alignment)이 이루어질 수 있다.
이 결과, 본 발명에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드는 마이크로 칩의 픽업 시 미스 얼라인이 발생하더라도 액체 방울과 마이크로 칩 간의 표면 장력에 의해 일정 시간이 경과한 후에 셀프 얼라인에 의해 정확한 얼라인이 이루어질 수 있으므로 별도의 후속조치를 수행하는 것 없이도 불량률을 현저히 감소시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드를 나타낸 평면도.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단하여 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 일 변형예에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드를 나타낸 평면도.
도 4는 본 발명의 다른 변형예에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 칩 전사 장치를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 이송 헤드를 나타낸 실측 단면 사진.
도 7 및 도 8은 본 발명의 이송 헤드를 나타낸 실측 평면 사진.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 칩 전사 방법을 나타낸 공정 단면도.
도 12는 이송 헤드에 부착된 액체 방울을 보충하는 공정을 설명하기 위한 공정 모식도.
도 13은 제1 및 제2 돌출 핀을 형성하지 않은 유리 재질의 이송 헤드를 이용하여 PET 칩을 픽업한 상태를 나타낸 사진.
도 14는 제1 및 제2 돌출 핀을 형성한 실리콘 재질의 이송 헤드를 이용하여 PET 칩을 픽업한 상태를 나타낸 사진.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드 및 이를 갖는 마이크로 칩 전사 장치와 그 전사 방법에 관하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드를 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단하여 나타낸 단면도이다. 이때, 도 1에서는 액체 방울을 나타내지 않았다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드(100)는 헤드 몸체(120), 제1 돌출 핀(140), 제2 돌출 핀(150) 및 액체 방울(160)을 포함한다.
헤드 몸체(120)는 일면(120a) 및 일면(120a)에 반대되는 타면(120b)을 갖는다. 이러한 헤드 몸체(120)는, 평면상으로 볼 때, 플레이트 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 원형, 오각형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
이러한 헤드 몸체(120)는 마이크로 칩을 픽업하기 위한 픽업 영역(PA) 및 픽업 영역(PA)을 제외한 더미 영역(DA)을 갖는다. 이때, 픽업 영역(PA)은 복수개가 매트릭스 형태로 이격 배열되는 부분에 해당하고, 더미 영역(DA)은 픽업 영역(PA)의 외측을 둘러싸는 부분에 해당한다.
도 1에서는 픽업 영역(PA)이 12개가 배치되어, 12개의 마이크로 칩을 한번에 픽업할 수 있는 이송 헤드(100)를 나타내었으나, 이는 예시적인 것으로 그 수는 다양하게 변경될 수 있다. 이러한 픽업 영역(PA)의 수가 많을수록 마이크로 칩을 픽업할 수 있는 수가 증가하게 되므로, 대량 생산을 위해서는 픽업 영역(PA)의 수가 많을수록 유리하다.
헤드 몸체(120)의 재질은 실리콘, 유리, SUS(stainless steel) 등에서 선택된 어느 하나가 이용될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 헤드 몸체(120)의 재질로는 사진식각 공정 또는 레이저 절삭 가공이 가능하며, 소수성 처리 및 친수성 처리가 선택적으로 유지될 수 있는 물질이라면 특별히 제한되지는 않는다.
여기서, 헤드 몸체(120)의 일면(120a)은, 마이크로 칩을 픽업하는 과정시, 마이크로 칩과 마주보도록 배치된다. 그리고, 헤드 몸체(120)의 픽업 영역(PA)은 마이크로 칩과 대응하는 위치에 배치된다.
이러한 픽업 영역(PA)의 면적은 마이크로 칩의 면적과 동일할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 픽업 영역(PA)의 면적은 마이크로 칩의 면적보다 작거나 또는 크게 설계될 수 있다. 따라서, 픽업 영역(PA)의 면적은 마이크로 칩의 면적과 대응하는 유사한 면적을 갖는 것이 바람직하다.
제1 돌출 핀(140)은 헤드 몸체(120)의 픽업 영역(PA)에 배치되고, 제2 돌출 핀(150)은 헤드 몸체(120)의 더미 영역(DA)에 배치된다. 이러한 제1 및 제2 돌출 핀(140, 150) 각각은 사진식각 공정 또는 레이저 절삭 가공에 의해 헤드 몸체(120)의 일부를 선택적으로 제거하는 것에 의해 형성될 수 있다.
이때, 제1 및 제2 돌출 핀(140, 150)은 헤드 몸체(120)의 일면(120a)으로부터 각각 돌출된다. 제1 및 제2 돌출 핀(140, 150)은 헤드 몸체(120)와 동일 또는 상이한 물질로 이루어진 분리형 구조로 설계될 수 있다. 다만, 제1 및 제2 돌출 핀(140, 150)은 내구성 측면을 고려할 때 헤드 몸체(120)와 동일한 물질로 이루어진 일체형 구조로 각각 설계되는 것이 바람직하다.
다시 말해, 제1 및 제2 돌출 핀(140, 150) 각각은 헤드 몸체(120)의 일면(120a)으로부터 일체형으로 돌출되며, 복수개가 매트릭스 형태로 이격 배치되는 것이 바람직하다.
특히, 픽업 영역(PA)에 배치된 제1 돌출 핀(140)은 액체 방울(160)을 고정시키는 역할을 한다. 이를 위해, 제1 돌출 핀(140)은 액체 방울(160)과의 접촉 면적을 증가시키기 위해 적어도 2개 이상이 일정한 간격으로 이격되도록 배치시키는 것이 바람직하다. 이와 같이, 제1 돌출 핀(140)의 개수가 많아질수록 제1 돌출 핀(140)의 비표면적 확장으로 액체 방울(160)과의 접촉 면적이 증가한다. 이에 따라, 제1 돌출 핀(140)과 액체 방울(160)과의 접합력을 강화시킬 수 있게 된다.
따라서, 복수의 제1 돌출 핀(140) 각각은 상호 간에 1 ~ 10㎛의 간격으로 이격 배치되고, 복수의 제1 돌출 핀(140) 각각은 1 ~ 10㎛의 직경을 갖는 것이 바람직하다. 여기서, 복수의 제2 돌출 핀(150)은 복수의 제1 돌출 핀(140)과 동일한 사진식각 공정 또는 레이저 식각 공정에 의해 형성되므로, 복수의 제1 돌출 핀(140)과 실질적으로 동일한 이격 간격 및 직경을 가질 수 있다.
복수의 제1 돌출 핀(140) 각각의 이격 간격이 1㎛ 미만이거나, 또는 복수의 제1 돌출 핀(140) 각각의 직경이 1㎛ 미만일 경우에는 사진식각 공정 또는 레이저 절삭 가공시 미세 피치 구현이 어려워 이격 간격 및 직경 제어에 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 복수의 제1 돌출 핀(140) 각각의 이격 간격이 10㎛를 초과하거나, 또는 복수의 제1 돌출 핀(140) 각각의 직경이 10㎛를 초과할 경우에는 픽업 영역(PA) 내의 제1 돌출 핀(140)의 개수가 감소할 수 밖에 없어 액체 방울(160)과의 접촉 면적의 감소로 액체 방울(160)과의 부착이 제대로 이루어지지 못할 우려가 있다.
특히, 복수의 제1 돌출 핀(140) 각각은 10 ~ 50㎛의 높이를 갖는 것이 바람직하다. 여기서, 복수의 제2 돌출 핀(150)은 복수의 제1 돌출 핀(140)과 동일한 사진식각 공정 또는 레이저 절삭 가공에 의해 형성되므로, 복수의 제1 돌출 핀(140)과 실질적으로 동일한 높이를 가질 수 있다.
복수의 제1 돌출 핀(140) 각각의 높이가 10㎛ 미만일 경우에는 픽업 영역(PA) 내의 제1 돌출 핀(140)의 비표면적 감소로 액체 방울(160)과의 부착에 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 복수의 제1 돌출 핀(140) 각각의 높이가 50㎛를 초과할 경우에는 사진식각 공정 또는 레이저 절삭 가공시 균일한 폭으로 식각 또는 가공이 이루어지지 않을 우려가 있으며, 과 식각 또는 가공에 의해 복수의 제1 돌출 핀(140) 상호 간이 접합될 경우에는 오히려 액체 방울(160)과의 접촉 면적을 감소시킬 우려가 있다.
이때, 픽업 영역(PA)에 배치된 제1 돌출 핀(140) 및 헤드 몸체(120)는 친수성 처리되어 있는 것이 바람직하다. 그리고, 더미 영역(DA)에 배치된 제2 돌출 핀(150) 및 헤드 몸체(120)는 소수성 처리되어 있는 것이 바람직하다.
이에 따라, 본 발명의 이송 헤드(100)는 픽업 영역(PA)에 배치된 제1 돌출 핀(140) 및 헤드 몸체(120)만이 선택적으로 친수성 처리되고, 더미 영역(DA)에 배치된 제2 돌출 핀(150) 및 헤드 몸체(120)는 소수성 처리된다.
이를 위해, 본 발명의 이송 헤드(100)는 픽업 영역(PA) 및 더미 영역(DA) 전체에 소수성 처리를 먼저 실시하고, 소수성 처리된 픽업 영역(PA)만을 선택적으로 친수성 처리할 수 있다.
또한, 본 발명의 이송 헤드(100)는 더미 영역(DA)을 먼저 선택적으로 소수성 처리하고, 이후 픽업 영역(PA)을 선택적으로 친수성 처리할 수도 있다.
또한, 본 발명의 이송 헤드(100)는 픽업 영역(PA) 및 더미 영역(DA) 전체에 친수성 처리를 먼저 실시하고, 친수성 처리된 더미 영역(DA)만을 선택적으로 소수성 처리할 수도 있다.
여기서, 소수성 처리는 불소 중합체(fluoropolymer)를 코팅하는 방법이 이용될 수 있다. 그리고, 친수성 처리는 O2 플라즈마 처리를 실시하거나, 산화막을 증착하는 방법이 이용될 수 있다.
액체 방울(160)은 제1 돌출 핀(140)에 부착된다. 이러한 액체 방울(160)은 픽업 영역(PA)에 1개씩 대응되도록 부착될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 이때, 본 발명의 이송 헤드(100)는 픽업 영역(PA)에 배치된 제1 돌출 핀(140) 및 헤드 몸체(120)만이 선택적으로 친수성 처리되어 있으므로, 친수성 처리된 픽업 영역(PA)의 제1 돌출 핀(140) 및 헤드 몸체(120)에만 선택적으로 액체 방울(160)을 부착시키는 것이 가능해질 수 있다.
이러한 액체 방울(160)은 액체가 채워진 반응 용기 내에 이송 헤드(100)를 딥핑(Dipping) 방식으로 침지시키는 것에 의해 친수성 처리된 픽업 영역(PA)에만 선택적으로 형성되도록 할 수 있다.
또한, 액체 방울(160)은 액체가 채워진 반응 용기 상부에 이송 헤드(100)를 장착시킨 상태에서 수증기 증발 응축(vapor evaporation condensation) 방식으로 형성할 수도 있다. 즉, 반응 용기를 가열하여 액체를 증발시켜 수증기를 발생시킨 상태에서 수증기를 급냉시키는 것에 의해 친수성 처리된 픽업 영역(PA)에만 선택적으로 액체 방울(160)이 형성되도록 할 수도 있다. 또한, 액체 방울(160)은 초음파 가습기 등의 미세 액적을 이용하는 것에 의해 형성될 수도 있다.
액체 방울(160)은, 평면상으로 볼 때, 직사각형 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 액체 방울(160)은 표면적의 확장으로 표면 장력을 극대화할 수 있는 형상이라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 따라서, 액체 방울(160)은, 평면상으로 볼 때, 직사각형, 별 모양, 오각형, 육각형 등 다양한 형상이 적용될 수 잇다. 이 경우, 픽업 영역(PA)은 액체 방울(160)과 실질적으로 동일한 형상을 갖는 것이 바람직하다.
액체 방울(160)로는 물(H2O)이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상온 및 상압 환경에서 일정 시간의 경과 후에도 기화가 잘 일어나지 않는 액체라면 특별히 제한 없이 사용될 수 있다. 즉, 액체 방울(160)로는 순수한 물로만 이루어지거나, 또는 필요에 따라 다양한 첨가제를 첨가한 물을 사용할 수도 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드(100)는 픽업 영역(PA)에 배치된 제1 돌출 핀(140) 및 헤드 몸체(120)만이 선택적으로 친수성 처리되고, 친수성 처리된 제1 돌출 핀(140)에 액체 방울(160)이 부착되어 결합된다.
이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드(100)는 마이크로 칩의 픽업 및 전사 과정시, 친수성 처리된 제1 돌출 핀(140)에 부착된 액체 방울(160)을 마이크로 칩에 접촉시키게 된다. 이에 따라, 본 발명의 이송 헤드(100)는 액체 방울(160)과 마이크로 칩 사이에 발생하는 모세관력(capillary force)에 의하여 마이크로 칩을 픽업한 후, 이송하여 기판에 전사하는 것이 가능해질 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드(100)는 마이크로 칩을 픽업, 이송 및 전사하는 과정시, 상온 및 상압 상태의 순수한 물로 이루어진 액체 방울(160)이 마이크로 칩과 접촉되므로, 마이크로 칩이 오염되거나 손상될 염려가 없게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드(100)는 픽업 영역(PA)에 배치된 제1 돌출 핀(140)에 부착된 액체 방울(160)을 이용하여 마이크로 칩을 픽업하게 된다. 이에 따라, 픽업 과정시 이송 헤드(100)와 마이크로 칩 간에 미스 얼라인이 발생하더라도 액체 방울(160)과 마이크로 칩 간의 표면 장력에 의해 셀프 얼라인(self-alignment)이 이루어질 수 있다.
이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드(100)는 마이크로 칩의 픽업 시 미스 얼라인(mis-align)이 발생하더라도 액체 방울(160)과 마이크로 칩 간의 표면 장력에 의해 일정 시간이 경과한 후에 셀프 얼라인에 의해 정확한 얼라인이 이루어질 수 있으므로 별도의 후속조치를 수행하는 것 없이도 불량률을 크게 감소시킬 수 있게 된다.
한편, 도 3은 본 발명의 일 변형예에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드를 나타낸 평면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 변형예에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드(100)는 도 2에서 도시하고 설명한 실시예에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다.
다만, 본 발명의 일 변형예에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드(100)는 헤드 몸체(120)의 픽업 영역(PA)에 제1 돌출 핀(140)만이 배치되고, 헤드 몸체(120)의 더미 영역(DA)에는 제2 돌출 핀(도 2의 150)이 배치되지 않는다.
이때, 픽업 영역(PA)에 배치된 제1 돌출 핀(140) 및 헤드 몸체(120)는 친수성 처리되어 있는 것이 바람직하다. 그리고, 더미 영역(DA)에 배치된 헤드 몸체(120)는 소수성 처리되어 있는 것이 바람직하다.
전술한 본 발명의 일 변형예에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드(100)는 소수성 처리되어 있는 더미 영역(DA)에 제2 돌출 핀이 형성되지 않으므로, 구조가 간소화될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 변형예에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드(100)는 마이크로 칩을 픽업하는 과정시, 미스 얼라인이 발생하더라도 더미 영역(DA)에 제2 돌출 핀이 형성되지 않는 구조이므로, 더미 영역(DA)의 헤드 몸체(120)에 마이크로 칩이 접촉되는 불량이 발생할 염려가 없게 된다.
한편, 도 4는 본 발명의 다른 변형예에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드를 나타낸 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 변형예에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드(100)는 도 2에서 도시하고 설명한 실시예에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다.
다만, 본 발명의 다른 변형예에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드(100)는 헤드 몸체(120)의 픽업 영역(PA)에 적어도 2개 이상의 액체 방울(160)이 배치되는 구조를 갖는다.
이를 위해, 픽업 영역(PA)에 배치된 복수의 제1 돌출 핀(140)은 적어도 2개 이상의 액체 방울(160)이 부착되는 부분과 이격된 사이 간격을 보다 넓게 확보해야 한다. 따라서, 동일한 픽업 영역(PA)에 배치된 복수의 제1 돌출 핀(140)의 이격된 사이 간격은 8 ~ 15㎛로 설계되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명의 다른 변형예에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드(100)는 헤드 몸체(120)의 픽업 영역(PA)에 적어도 2개 이상의 액체 방울(160)이 배치되므로, 마이크로 칩의 픽업시 컨택 포인트의 증가로 마이크로 칩을 보다 안정적으로 픽업하는 것이 가능해질 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 칩 전사 장치를 나타낸 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 칩 전사 장치(1000)는 이송 헤드(100), 이송 암(200), 구동부(300) 및 제어부(400)를 포함한다.
이송 헤드(100)는 픽업 영역 및 더미 영역을 갖는 헤드 몸체(120)와, 헤드 몸체(120)의 픽업 영역에 배치된 제1 돌출 핀(140)과, 제1 돌출 핀(140)에 부착된 액체 방울(160)을 포함한다.
이때, 픽업 영역에 배치된 제1 돌출 핀(140) 및 헤드 몸체(120)는 친수성 처리되어 있고, 더미 영역에 배치된 헤드 몸체(120)는 소수성 처리되어 있다.
또한, 이송 헤드(100)는 헤드 몸체(120)의 더미 영역에 배치되며, 더미 영역에 배치된 헤드 몸체(120)와 함께 소수성 처리된 제2 돌출 핀(150)을 더 포함할 수 있다.
이송 암(200)은 이송 헤드(100)에 결합된다.
구동부(300)는 이송 암(200)을 구동시켜 이송 암(200)에 결합된 이송 헤드(100)를 이동시킨다.
제어부(400)는 구동부(300)를 제어하여 이송 암(200)에 결합된 이송 헤드(100)의 이동 위치를 제어한다. 이에 따라, 이송 암(200)에 결합된 이송 헤드(100)는 제어부(400)에 의해 제어되는 구동부(300)를 통하여 수평 및 수직 왕복 운동하게 된다.
한편, 도 6은 본 발명의 이송 헤드를 나타낸 실측 단면 사진이고, 도 7 및 도 8은 본 발명의 이송 헤드를 나타낸 실측 평면 사진이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 이송 헤드의 일면 상에 제1 및 제2 돌출 핀이 일체형으로 돌출되는 구조로 설계되며, 이송 헤드, 제1 및 제2 돌출 핀이 실리콘(Si) 재질로 이루어진 이송 헤드를 도시하고 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 친수성 처리된 픽업 영역의 제1 돌출 핀 및 헤드 몸체에만 선택적으로 액체 방울이 부착되어 있는 것을 확인할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 칩 전사 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 칩 전사 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 마이크로 칩(20)을 수용하는 칩 지지체(10) 상부로 액체 방울(160)이 부착된 이송 헤드(100)를 정렬한다.
이때, 마이크로 칩(20)은 발광 다이오드 칩, 반도체 칩, 바이오 칩 등에서 선택된 어느 하나 일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
칩 지지체(10)는 마이크로 칩(20)을 수용하기 위한 트레이 또는 웨이퍼일 수 있다.
여기서, 이송 헤드(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 픽업 영역(PA) 및 더미 영역(DA)을 갖는 헤드 몸체(120)와, 헤드 몸체(120)의 픽업 영역(PA)에 배치된 제1 돌출 핀(140)과, 제1 돌출 핀(140)에 부착된 액체 방울(160)을 포함한다. 이때, 픽업 영역(PA)에 배치된 제1 돌출 핀(140) 및 헤드 몸체(120)는 친수성 처리되어 있고, 더미 영역(DA)에 배치된 헤드 몸체(120)는 소수성 처리되어 있다.
다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 이송 헤드(120)에 부착된 액체 방울(160)을 칩 지지체(10) 상에 안착된 마이크로 칩(20)에 접촉시켜 칩 지지체(10)로부터 마이크로 칩(20)을 픽업한다.
여기서, 이송 헤드(100)를 칩 지지체(10) 방향으로 하강시켜 이송 헤드(100)에 부착된 액체 방울(160)을 마이크로 칩(20)에 접촉시키게 되면, 액체 방울(160)과 마이크로 칩(20) 사이에 발생하는 모세관력(capillary force)에 의하여 액체 방울(160)에 마이크로 칩(20)이 부착되게 된다.
이후, 이송 헤드(100)를 상승시켜 액체 방울(160)에 부착된 마이크로 칩(20)을 칩 지지체(10)로부터 떼어내는 방식으로 픽업하게 된다.
이때, 본 발명에서는 마이크로 칩(20)을 픽업하는 과정시, 상온 및 상압 상태의 순수한 물로 이루어진 액체 방울(160)이 마이크로 칩(20)과 접촉되므로, 마이크로 칩(20)이 오염되거나 손상될 염려가 없게 된다.
또한, 본 발명에서는 픽업 영역에 배치된 제1 돌출 핀(140)에 부착된 액체 방울(160)을 이용하여 마이크로 칩(20)을 픽업하므로, 픽업 과정시 이송 헤드(100)와 마이크로 칩(20) 간에 미스 얼라인이 발생하더라도 액체 방울(160)과 마이크로 칩(20) 간의 표면 장력에 의해 셀프 얼라인(self-alignment)이 이루어질 수 있다.
다음으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 이송 헤드(100)의 액체 방울(160)에 의해 픽업된 마이크로 칩(20)을 기판(30)에 어태치(attach)하여 전사한다.
즉, 이송 헤드(100)의 액체 방울(160)에 의해 픽업된 마이크로 칩(20)을 기판(30) 상부로 이송시킨 후, 이송 헤드(100)를 하강시켜 기판(30)에 마이크로 칩(20)을 어태치하여 전사시키게 된다.
본 단계에서, 마이크로 칩(20)의 하면에는 접착제층이 배치되어 있을 수 있다. 이에 따라, 마이크로 칩(20)에 일정한 압력을 가한 상태에서 이송 헤드(100)를 상승시키게 되면, 마이크로 칩(20)의 하면에 배치된 접착체층에 의해 마이크로 칩(20)이 기판(30)에 어태치될 수 있게 된다. 이 결과, 이송 헤드(100)에 부착된 액체 방울(160)과 마이크로 칩(20)이 분리될 수 있다.
전술한 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명한 이송 헤드 정렬 단계, 픽업 단계 및 전사 단계는 적어도 1회 이상 반복 실시하게 된다. 이때, 이송 헤드 정렬 단계, 픽업 단계 및 전사 단계를 상온 및 상압 환경에서 반복 실시하는 과정 중, 액체 방울(160)의 일부가 기화되어 액체 방울(160)의 양이 감소할 수 있다. 이 경우에 한해서만, 액체 방울(160)을 보충하는 공정을 추가로 실시하는 것이 바람직하다.
만일, 헤드 몸체(120)의 제1 돌출 핀(140)에 부착된 액체 방울(160)이 장시간의 사용으로 일부가 기화되어 액체 방울(160)의 양이 감소하여 마이크로 칩(20)과의 표면 장력이 약해질 경우, 셀프 얼라인이 원활히 이루어지지 못할 우려가 있다. 이 경우에는, 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드(100)를 액체가 채워진 반응 용기 내에 딥핑하는 방식으로 액체 방울(160)을 보충하는 후처리를 실시하는 것에 의해 셀프 얼라인이 가능해질 수 있다.
또한, 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드(100)를 액체가 채워진 반응 용기 상부에 배치시킨 상태에서 반응 용기를 가열시키면서 급냉시키는 수증기 증발 응결 방식으로 기화시켜 액체 방울을 보충하는 후처리를 실시하는 것에 의해 셀프 얼라인이 가능해질 수 있다.
이에 대해서는 이하 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 12는 이송 헤드에 부착된 액체 방울을 보충하는 공정을 설명하기 위한 공정 모식도이다. 이때, 도 12의 (a)는 딥핑 방식을 나타낸 것이고, 도 12의 (b)는 증기 증발 응축 방식을 나타낸 것이다.
도 12의 (a)에 도시된 바와 같이, 액체(60)가 채워진 반응 용기(50) 내에 이송 헤드를 딥핑(Dipping) 방식으로 침지시키는 것에 의해 액체 방울(160)을 보충할 수 있게 된다.
또한, 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이, 액체(60)가 채워진 반응 용기(50) 상부에 이송 헤드(100)를 장착시킨 상태에서 반응 용기(50)를 가열하여 액체를 증발시켜 수증기를 발생시킨 상태에서 수증기를 급냉시키는 수증기 증발 응축(vapor evaporation condensation) 방식에 의해 액체 방울(160)을 보충할 수 있게 된다.
한편, 도 13은 제1 및 제2 돌출 핀을 형성하지 않은 유리 재질의 이송 헤드를 이용하여 PET 칩을 픽업한 상태를 나타낸 사진이다. 이때, 도 13의 (a)는 픽업한 직후를 촬영한 OM 사진이고, 도 13의 (b)는 픽업하고 10분이 경과한 후에 촬영한 OM 사진이다.
도 13의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 돌출 핀을 형성하지 않고, 픽업 영역을 선택적으로 친수성 처리하고, 픽업 영역에 액체 방울을 부착시킨 이송 헤드를 이용하여 PET 칩을 픽업한 직후를 나타낸 것이다. 이때, PET 칩의 일부가 미스 얼라인되어 위치가 틀어져 있는 것을 확인할 수 있다.
이후, 도 13의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 돌출 핀을 형성하지 않은 유리 재질의 이송 헤드를 이용할 시에는 일정 시간이 경과한 후에도 미스 얼라인 상태를 유지하고 있는 것을 확인할 수 있었다.
반면, 도 14는 제1 및 제2 돌출 핀을 형성한 실리콘 재질의 이송 헤드를 이용하여 PET 칩을 픽업한 상태를 나타낸 사진이다. 이때, 도 14의 (a)는 픽업한 직후를 촬영한 OM 사진이고, 도 14의 (b)는 픽업하고 10분이 경과한 후에 촬영한 OM 사진이다.
도 14의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 돌출 핀을 형성하고, 픽업 영역을 선택적으로 친수성 처리하고, 픽업 영역에 액체 방울을 부착시킨 이송 헤드를 이용하여 PET 칩을 픽업한 직후를 나타낸 것이다. 이때, PET 칩의 일부에 미스 얼라인이 발생하였다.
이후, 도 14의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 돌출 핀을 형성한 실리콘 재질의 이송 헤드를 이용할 시에는 일정 시간이 경과한 후 셀프 얼라인(self-alignment)이 일어난 것을 확인할 수 있다.
위의 결과를 토대로, 픽업 영역에 제1 돌출 핀을 설계해야 마이크로 칩의 픽업 시 미스 얼라인이 발생하더라도 액체 방울과 마이크로 칩 간의 표면 장력에 의해 일정 시간이 경과한 후에 셀프 얼라인이 일어나 별도의 후속조치를 수행하는 것 없이도 불량률을 크게 낮출 수 있다는 것을 확인하였다.
지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드 및 이를 갖는 마이크로 칩 전사 장치와 그 전사 방법은 상온 및 상압 상태의 순수한 물(H2O)로 이루어진 액체 방울의 모세관력을 이용하여 마이크로 칩을 픽업, 이송 및 전사하게 된다.
이 결과, 본 발명에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드 및 이를 갖는 마이크로 칩 전사 장치와 그 전사 방법은 상온 및 상압 상태의 순수한 물(H2O)로 이루어진 액체 방울만을 사용하기 때문에 픽업, 이송 및 전사 과정에서 이송 헤드와 마이크로 칩 사이의 기계적 및 화학적 손상이나 오염이 발생할 염려가 없다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드 및 이를 갖는 마이크로 칩 전사 장치와 그 전사 방법은 이송 헤드와 마이크로 칩 간의 직접적인 접촉 없이도 픽업이 가능할 뿐만 아니라, 마이크로 칩의 조도(roughness) 및 강도(stiffness)가 크더라도 손상 없이 픽업하는 것이 가능한 구조적인 이점을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드 및 이를 갖는 마이크로 칩 전사 장치와 그 전사 방법은 마이크로 칩의 픽업 시 미스 얼라인이 발생하더라도 액체 방울과 마이크로 칩 간의 표면 장력에 의해 일정 시간이 경과한 후에 셀프 얼라인 효과에 의해 정확한 얼라인이 이루어질 수 있으므로 별도의 후속조치를 수행하는 것 없이도 불량률을 현저히 감소시킬 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 통상의 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 따라서, 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 이해할 수 있을 것이다.
100 : 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드
120 : 헤드 몸체
140 : 제1 돌출 핀
150 : 제2 돌출 핀
160 : 액체 방울
PA : 픽업 영역
DA : 더미 영역

Claims (17)

  1. 픽업 영역 및 더미 영역을 갖는 헤드 몸체;
    상기 헤드 몸체의 픽업 영역에 배치된 제1 돌출 핀; 및
    상기 제1 돌출 핀에 부착된 액체 방울;
    을 포함하는 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 픽업 영역에 배치된 제1 돌출 핀 및 헤드 몸체는 친수성 처리되어 있고, 상기 더미 영역에 배치된 헤드 몸체는 소수성 처리되어 있는 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 픽업 영역은
    마이크로 칩과 대응하는 위치에 배치된 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 픽업 영역은
    상기 마이크로 칩과 대응하는 면적을 갖는 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 돌출 핀은
    상기 헤드 몸체의 일면으로부터 일체형으로 돌출된 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 돌출 핀은
    복수개가 매트릭스 형태로 이격 배치된 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 제1 돌출 핀은
    상호 간에 1 ~ 10㎛의 간격으로 이격 배치된 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 제1 돌출 핀 각각은
    1 ~ 10㎛의 직경을 갖는 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 제1 돌출 핀 각각은
    10 ~ 50㎛의 높이를 갖는 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 이송 헤드는
    상기 헤드 몸체의 더미 영역에 배치되며, 상기 더미 영역에 배치된 헤드 몸체와 함께 소수성 처리된 제2 돌출 핀을 더 포함하는 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 액체 방울은
    상기 픽업 영역에 적어도 1개가 배치된 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드.
  12. 이송 헤드;
    상기 이송 헤드에 결합된 이송 암;
    상기 이송 암을 구동시켜 상기 이송 암에 결합된 이송 헤드를 이동시키는 구동부; 및
    상기 구동부를 제어하여 상기 이송 암에 결합된 이송 헤드의 이동 위치를 제어하는 제어부;을 포함하며,
    상기 이송 헤드는
    픽업 영역 및 더미 영역을 갖는 헤드 몸체;
    상기 헤드 몸체의 픽업 영역에 배치된 제1 돌출 핀; 및
    상기 제1 돌출 핀에 부착된 액체 방울;을 포함하는 마이크로 칩 전사 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 이송 헤드는
    상기 픽업 영역에 배치된 제1 돌출 핀 및 헤드 몸체는 친수성 처리되어 있고, 상기 더미 영역에 배치된 헤드 몸체는 소수성 처리되어 있는 마이크로 칩 전사 장치.
  14. (a) 마이크로 칩을 수용하는 칩 지지체 상부로 액체 방울이 부착된 이송 헤드를 정렬하는 단계;
    (b) 상기 이송 헤드에 부착된 액체 방울을 상기 칩 지지체 상에 안착된 마이크로 칩에 접촉시켜 상기 칩 지지체로부터 상기 마이크로 칩을 픽업하는 단계; 및
    (c) 상기 이송 헤드의 액체 방울에 의해 픽업된 마이크로 칩을 기판에 어태치하여 전사하는 단계;
    를 포함하는 마이크로 칩 전사 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 이송 헤드는
    픽업 영역 및 더미 영역을 갖는 헤드 몸체;
    상기 헤드 몸체의 픽업 영역에 배치된 제1 돌출 핀; 및
    상기 제1 돌출 핀에 부착된 상기 액체 방울;을 포함하며,
    상기 픽업 영역에 배치된 제1 돌출 핀 및 헤드 몸체는 친수성 처리되어 있고, 상기 더미 영역에 배치된 헤드 몸체는 소수성 처리되어 있는 마이크로 칩 전사 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 (a) 내지 (c) 단계는 적어도 1회 이상 반복 실시되며,
    상기 (a) 내지 (c) 단계를 반복 실시하는 과정 중, 상기 액체 방울의 양이 감소할 시, 상기 액체 방울을 보충하는 공정을 추가로 실시하는 마이크로 칩 전사 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 액체 방울을 보충하는 공정은
    딥핑 방식 또는 증기 증발 응축 방식을 이용하는 마이크로 칩 전사 방법.
KR1020217006803A 2018-08-23 2019-08-23 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드 및 이를 갖는 마이크로 칩 전사 장치와 그 전사 방법 KR20210036396A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20180098468 2018-08-23
KR1020180098468 2018-08-23
PCT/KR2019/010779 WO2020040605A1 (ko) 2018-08-23 2019-08-23 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드 및 이를 갖는 마이크로 칩 전사 장치와 그 전사 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210036396A true KR20210036396A (ko) 2021-04-02

Family

ID=69593315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217006803A KR20210036396A (ko) 2018-08-23 2019-08-23 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드 및 이를 갖는 마이크로 칩 전사 장치와 그 전사 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11939173B2 (ko)
KR (1) KR20210036396A (ko)
WO (1) WO2020040605A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021210862A1 (ko) * 2020-04-13 2021-10-21 재단법인 파동에너지 극한제어연구단 소자 전사용 무강성 패드, 소자 전사용 무강성 패드의 제조방법 및 소자 전사용 무강성 패드를 포함하는 소자 전사용 무강성 패드군
US20220319881A1 (en) * 2021-04-01 2022-10-06 Prilit Optronics, Inc. Transfer system and a fixture thereof adaptable to performing levelling alignment

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008177215A (ja) 2007-01-16 2008-07-31 Sharp Corp 基板貼り合わせ方法および基板貼り合わせ装置
KR101145756B1 (ko) 2010-07-30 2012-05-16 이지스코 주식회사 고무 점착식 척킹기구 및 이를 이용한 기판 합착장치
KR101681437B1 (ko) 2012-09-23 2016-11-30 도호쿠 다이가쿠 칩 지지 기판, 칩 지지 방법, 3차원 집적 회로, 어셈블리 장치 및 3차원 집적 회로의 제조 방법
JP6540089B2 (ja) 2015-02-25 2019-07-10 大日本印刷株式会社 パターン形成方法、パターン形成装置およびパターン形成用プログラム
KR101817703B1 (ko) * 2016-08-22 2018-01-11 울산과학기술원 미세 섬모 구조물과 이의 제조방법 및 이를 포함하는 이송 장치
DE102016221281A1 (de) * 2016-10-28 2018-05-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum transferieren von halbleiterchips und transferwerkzeug

Also Published As

Publication number Publication date
US20210339964A1 (en) 2021-11-04
US11939173B2 (en) 2024-03-26
WO2020040605A1 (ko) 2020-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI797190B (zh) 選取及放置半導體裝置的方法、製造系統及電子顯示器
US7791190B2 (en) Substrate with crystal silicon array
CN107170771B (zh) 微发光二极管阵列基板的封装结构及其封装方法
JP6390978B2 (ja) 半導体装置の製造装置
TWI742490B (zh) 微小構造體移載裝置、模板頭單元、微小構造體移載用模板零件及微小構造體積體零件的移載方法
KR20210036396A (ko) 마이크로 칩 전사 장치용 이송 헤드 및 이를 갖는 마이크로 칩 전사 장치와 그 전사 방법
KR102169271B1 (ko) Led 구조체 전사 장치
US20210398938A1 (en) Uniform Pressure Gang Bonding Method
TW202117888A (zh) 利用可選擇表面黏著性轉移元件之轉移基材
TW202135279A (zh) 將micro-led組裝至基材上的方法及系統
TW201418490A (zh) 蒸鍍裝置及蒸鍍方法
JP2019114660A (ja) 実装方法および実装装置
TWI758594B (zh) 轉印基板及使用其之安裝方法、以及圖像顯示裝置之製造方法
US11850874B2 (en) Micro-transfer printing stamps and components
JP2019165059A (ja) ダイボンディング装置および半導体装置の製造方法
JP7228130B2 (ja) 保持部材、転写部材、転写部材の製造方法及び発光基板の製造方法
US20220384225A1 (en) Alignment-assisting tray, alignment-control apparatus and alignment method
US20220190193A1 (en) Display transfer structure and method of manufacturing the same
CN114420799A (zh) 基板、微型发光二极管芯片的转移方法和转移装置
JP2011100832A (ja) マイクロ素子の配列方法、マイクロ素子実装体および表示装置
JP2021027171A (ja) ダイボンディング装置および半導体装置の製造方法
CN112466800B (zh) 一种电润湿转印头、转印头阵列及微led巨量转移的方法
US20230026151A1 (en) Composite layer circuit element and manufacturing method thereof
TWI708313B (zh) 使用液體對基板進行晶片零件之對準之方法
CN113270359B (zh) 用于自组装半导体发光二极管的基板卡盘