KR20240034006A - 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법 및 대량 전사 장치 - Google Patents

마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법 및 대량 전사 장치 Download PDF

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KR20240034006A
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홍석우
황경욱
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Abstract

마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법이 개시된다. 개시된 방법은, 제1 기판의 전사 방식과 동일한 전사 방식으로, 복수의 제2 마이크로 반도체 칩을 상기 제1 기판과 별개인 제2 기판에 전사하는 단계와, 정전기력 또는 전자기력을 이용하여, 상기 제2 기판에 전사된 상기 복수의 제2 마이크로 반도체 칩 중 적어도 일부를 흡착하여 제1 기판의 비어있는 제1홈에 조립하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법 및 대량 전사 장치{Method for mass transfer of micro semiconductor chip and device used therefor}
예시적인 실시예는 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법 및 이에 사용되는 대량 전사 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light emitting diode; LED)는 저전력 사용과 친환경적이라는 장점 때문에 산업적인 수요가 증대되고 있으며, 조명 장치나 LCD 백라이트용으로 사용될 뿐 아니라, 디스플레이 장치의 화소로도 적용되고 있다. 최근에는 마이크로 단위의 LED 칩을 화소로서 사용하는 마이크로 LED 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 마이크로 단위의 LED 칩을 사용하는 디스플레이 장치를 제작하는데 있어서, 마이크로 LED를 전사하는 방법으로 레이저 리프트 오프(laser lift off) 또는 픽 앤 플레이스(pick and place) 방법이 사용되고 있다. 하지만, 이러한 방법은 마이크로 LED의 크기가 작아지고 디스플레이 장치의 크기가 커짐에 따라 생산성이 저하된다.
마이크로 반도체 칩의 대량 전사 과정에서 전사 수율을 향상시킬 수 있는 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법 및 장치를 제공한다.
예시적인 실시예에 따른 복수의 마이크로 반도체 칩을 대량으로 전사하는 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법은,
복수의 제1 마이크로 반도체 칩 각각이 제1 기판의 복수의 제1홈에 조립되도록, 상기 복수의 제1 마이크로 반도체 칩을 상기 제1 기판 상에 대량으로 전사하는 제1 전사 단계; 및
상기 복수의 제1홈 중 상기 제1 마이크로 반도체 칩이 조립되지 않은 비어있는 제1홈이 있는지 여부를 검사하는 단계; 및
상기 비어있는 제1홈에 상기 제1 마이크로 반도체 칩과 동일한 제2 마이크로 반도체 칩을 조립하여 보완하는 단계;를 포함하며,
상기 보완하는 단계는,
상기 제1 전사 단계와 동일한 전사 방식으로, 복수의 제2 마이크로 반도체 칩을 상기 제1 기판과 별개인 제2 기판에 전사하는 제2 전사 단계와,
정전기력 또는 전자기력을 이용하여, 상기 제2 기판에 전사된 상기 복수의 제2 마이크로 반도체 칩 중 적어도 일부를 흡착하여 상기 비어있는 제1홈에 조립하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 전사 단계에서는 상기 복수의 제1 마이크로 반도체 칩은 상기 제1 기판에 유체 자기 조립 방식에 의해 전사되며, 상기 제2 전사 단계에서는 상기 복수의 제2 마이크로 반도체 칩은 상기 제2 기판에 유체 자기 조립 방식에 의해 전사될 수 있다.
상기 제1 마이크로 반도체 칩은 서로 다른 계면 에너지를 가지는 상면 및 하면을 포함하며, 상기 제2 마이크로 반도체 칩은 서로 다른 계면 에너지를 가지는 상면 및 하면을 포함하며, 상기 제1홈에 조립된 상기 제1 마이크로 반도체 칩은 상기 상면이 상부 또는 하부를 향하도록 배치되며, 상기 비어있는 제1홈에 삽입된 상기 제2 마이크로 반도체 칩은 상기 상면이 상기 제1 마이크로 반도체 칩의 상기 상면과 동일한 방향을 향하도록 배치될 수 있다.
상기 비어있는 제1홈이 있는지 여부를 검사하는 단계에서는 상기 복수의 제1홈 중 상기 제1 마이크로 반도체 칩이 삽입되어 있지 않은 비어있는 제1홈에 대한 제1 정보를 검출하며, 상기 비어있는 제1홈에 보완하는 단계에서는 상기 검출된 제1 정보에 기초하여, 상기 제2 마이크로 반도체 칩을 상기 비어있는 제1홈에 조립할 수 있다.
상기 비어있는 제1홈에 상기 제2 마이크로 반도체 칩을 조립하는 단계는, 복수의 영역 중 특정 영역에 선택적으로 정전기력 또는 전자기력을 발생시킬 수 있는 어레이 모듈을 이용하여, 상기 제2 기판에 전사된 상기 복수의 제2 마이크로 반도체 칩 중 적어도 일부를 상기 어레이 모듈의 상기 특정 영역에 흡착하는 단계와, 상기 어레이 모듈의 상기 특정 영역에 흡착된 제2 마이크로 반도체 칩이 상기 제1 기판의 상기 비어있는 제1홈에 조립되도록, 상기 어레이 모듈에 흡착된 제2 마이크로 반도체 칩을 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 마이크로 반도체 칩을 상기 어레이 모듈의 상기 특정 영역에 흡착하는 단계는, 상기 어레이 모듈을 상기 제2 기판 상에 정렬시키고, 상기 검출된 제1 정보에 기초하여, 상기 비어있는 제1홈에 대응하는 영역들에 정전기력 또는 전자기력을 선택적으로 생성하여, 상기 복수의 제2 마이크로 반도체 칩 중 일부를 선택적으로 흡착할 수 있다.
상기 제2 마이크로 반도체 칩을 분리하는 단계는, 상기 어레이 모듈에 흡착된 제2 마이크로 반도체 칩이 상기 비어있는 제1홈에 대향하도록, 상기 어레이 모듈과 상기 제1 기판을 정렬시키고, 상기 어레이 모듈에 생성된 정전기력 또는 전자기력을 제거하여, 흡착된 제2 마이크로 반도체 칩을 상기 비어있는 제1홈에 조립할 수 있다.
상기 제2 마이크로 반도체 칩을 흡착하는 단계는, 상기 어레이 모듈을 상기 제2 기판 상에 정렬시키고, 상기 어레이 모듈의 전체 영역에 정전기력 또는 전자기력을 생성하여, 상기 제2 기판에 전사된 상기 복수의 제2 마이크로 반도체 칩을 흡착하고, 상기 흡착된 복수의 제2 마이크로 반도체 칩이 위를 향하도록 상기 어레이 모듈을 뒤집고, 상기 검출된 제1 정보에 기초하여, 상기 어레이 모듈에서 상기 비어있는 제1홈에 대응하는 영역에 정전기력을 선택적으로 생성하여, 상기 제2 마이크로 반도체 칩을 재배열할 수 있다.
마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법은, 상기 보완하는 단계 이후에, 상기 제1 기판 상에 전사된 복수의 마이크로 반도체 칩을 구동 기판 상에 전사하는 제3 전사 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 어레이 모듈을 이용하여, 상기 제1 기판 상에 제1홈이 아닌 영역에 전사된 제1 마이크로 반도체 칩을 제거하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 기판은 상기 복수의 제1홈을 정의하는 격벽을 포함하며, 상기 격벽 상에 상기 복수의 제1 마이크로 반도체 칩 중 일부 제1 마이크로 반도체 칩이 전사되며, 상기 어레이 모듈은, 상기 제1 기판의 상기 격벽에 중첩되는 영역에 정전기력을 발생시켜, 상기 격벽에 전사된 상기 일부 제1 마이크로 반도체 칩을 선택적으로 제거할 수 있다.
상기 제1, 제2 마이크로 반도체 칩의 크기는 1000 ㎛ 이하일 수 있다.
상기 제1, 제2 마이크로 반도체 칩은 마이크로 발광 소자일 수 있다.
상기 제1 기판은 전사 기판 또는 구동 기판을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 전사 구조물은,
복수의 제1홈을 가지는 제1 기판; 및
상술한 보완 방법에 따라 상기 복수의 제1홈에 조립된 제1, 제2 마이크로 반도체 칩을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 마이크로 반도체 칩의 대량 전사를 보완하는 장치는,
유체 자기 조립 방식에 의해, 복수의 마이크로 반도체 칩 각각이 복수의 홈에 조립되도록, 복수의 마이크로 반도체 칩을 기판 상에 대량으로 전사하는 전사 모듈; 및
정전기력을 이용하여, 전사된 상기 복수의 마이크로 반도체 칩을 선택적으로 흡착 및 분리 가능한 어레이 모듈;을 포함하며,
상기 어레이 모듈은, 상기 기판에서 상기 복수의 홈을 정의하는 격벽에 대응하는 영역에 선택적으로 정전기력 또는 전자기력을 발생시켜, 상기 격벽에 전사된 마이크로 반도체 칩을 흡착하여, 상기 기판 상에 잘못 전사된 마이크로 반도체 칩을 제거하는 클리닝 모드와, 상기 기판에서 상기 복수의 홈 중 적어도 일부 홈에 대응하는 영역에 정전기력 또는 전자기력을 발생시켜, 상기 홈에 전사된 마이크로 반도체 칩을 흡착하여, 상기 기판 상에 전사된 마이크로 반도체 칩을 다른 기판의 보완에 이용하는 보완 모드를 가질 수 있다.
상기 어레이 모듈은, 2차원으로 배열되며 개별적으로 정전기력 또는 전자기력을 생성 가능한 복수의 단위 셀을 포함할 수 있다.
상기 복수의 홈 중 상기 마이크로 반도체 칩이 삽입되어 있지 않은 비어있는 홈에 대한 정보를 검출하도록 구성된 비전 검출 모듈;을 더 포함할 수 있다.
상기 전사 모듈은, 복수의 마이크로 반도체 칩과 액체를 동시에 또는 개별적으로 공급하도록 구성된 공급 부재와, 상기 액체를 흡수하도록 구성된 흡수재를 포함할 수 있다.
상기 마이크로 반도체 칩의 크기는 1000 ㎛ 이하일 수 있다.
개시된 실시예에 따른 마이크로 반도체 칩의 대량 전사는 방법 및 장치는, 복수의 마이크로 반도체 칩이 대량으로 전사된 기판에서 반도체 칩이 전사되지 않은 영역에 정전기력 또는 전자기력을 이용하여 선택적으로 마이크로 반도체 칩을 전사함으로써, 마이크로 반도체 칩의 전사 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 제1 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2 내지 도 3은 복수의 제1 마이크로 반도체 칩을 유체 자기 조립 방식에 의해 대량으로 전사하는 과정을 설명하는 단면도이다.
도 4는 제1 기판 상에 복수의 제1 마이크로 반도체 칩이 대량 전사된 상태를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 실시예에 따른 마이크로 반도체 칩의 대량 전사를 보완하는 장치를 나타낸 블록도이다.
도 6a 내지 도 6e는 일 실시예에 따른 보완 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6a에 사용되는 전사 모듈을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 8은 도 7의 전사 모듈에 의해 제2 마이크로 반도체 칩이 제2 기판 상에 전사되는 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 도 8의 전사 과정에 의해 제2 마이크로 반도체 칩이 제2 기판 상에 전사된 상태를 설명하기 위한 사시도이다.
도 10은 도 6b 내지 도 6d에 사용되는 어레이 모듈의 단면을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 10의 어레이 모듈을 위에서 바라본 도면이다.
도 12a 내지 도 12f는 다른 실시예에 따른 보완 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 13a는 도 12c의 일부를 절단한 단면도이며, 도 13b는 도 12d의 일부를 절단한 단면도이다.
도 14는 어레이 모듈에서 제2 마이크로 반도체 칩의 이동을 설명하기 위한 도면이다.
도 15a 내지 도 15h는 또 다른 실시예에 따른 대량 전사의 보완 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 16a 및 도 16b는 대량 전사 과정에서 불량 위치에 마이크로 반도체 칩이 배치된 예를 설명하기 위한 단면도 및 사시도이다.
도 17a 및 도 17b는 실시예에 따른 어레이 모듈이 클리닝 공정에 사용되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 18 및 도 19는 실시예에 따른 전사 구조물을 포함하는 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 20은 예시적인 실시 예에 따른 전자 장치의 개략적인 블록도를 도시한 것이다.
도 21는 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 모바일 장치에 적용된 예를 도시한 것이다.
도 22는 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 차량용 디스플레이 장치에 적용된 예를 도시한 것이다.
도 23은 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 증강 현실 안경에 적용된 예를 도시한 것이다.
도 24는 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 사이니지에 적용된 예를 도시한 것이다.
도 25는 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 웨어러블 디스플레이에 적용된 예를 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시예에 따른 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법 및 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 장치에 대해 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 도면에서 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 또한, 소정의 물질층이 기판이나 다른 층 상에 존재한다고 설명될 때, 그 물질층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 존재할 수도 있고, 그 사이에 다른 제3의 층이 존재할 수도 있다. 그리고, 아래의 실시예에서 각 층을 이루는 물질은 예시적인 것이므로, 이외에 다른 물질이 사용될 수도 있다.
본 실시예에서 설명하는 특정 실행들은 예시들로서, 어떠한 방법으로도 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다.
“상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다.
방법을 구성하는 단계들은 설명된 순서대로 행하여야 한다는 명백한 언급이 없다면, 적당한 순서로 행해질 수 있다. 또한, 모든 예시적인 용어(예를 들어, 등등)의 사용은 단순히 기술적 사상을 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구항에 의해 한정되지 않는 이상 이러한 용어로 인해 권리 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 제1 마이크로 반도체 칩(M1)의 대량으로 전사하는 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다. 도 1은 참조하면, 실시예에 따른 제1 마이크로 반도체 칩(M1)의 대량 전사 방법은 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 제1 기판(10)에 대량으로 전사하는 단계(S10)를 포함한다. 여기서, 대량으로 전사된다는 것은 하나씩 개별적으로 전사되는 것과 구분하기 위한 것으로, 2개 이상, 10개 이상, 50개 이상, 100개 이상의 마이크로 반도체 칩이 하나의 공정에 의해 전사되는 것으로 정의될 수 있다.
복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 유체 자기 조립 방식(Fluidic Self Assembly)에 의해 제1 기판(10)에 대량으로 전사될 수 있다.
도 2 내지 도 3은 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 유체 자기 조립 방식에 의해 대량으로 전사하는 과정을 설명하는 단면도이며, 도 4는 제1 기판(10) 상에 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 대량 전사된 상태를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2를 참조하면, 전사 모듈(100)에 의해, 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)과 액체(L)가 공급될 수 있다. 전사 모듈(100)은 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)과 액체(L)를 공급하도록 구성된 공급 부재(110)를 포함할 수 있다. 공급 부재(110)는 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)과 액체(L)를 동시에 또는 개별적으로 공급할 수 있다.
제1 기판(10)에는 복수의 제1홈(101)이 마련될 수 있다. 제1 기판(10)은 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 정렬시키기 위한 전사 기판(11)일 수 있다. 다만, 제1 기판(10)은 이에 한정되지 아니하며, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 구동시키기 위한 구동 기판일 수도 있다. 복수의 제1홈(101)은 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 배치하기 위한 공간일 수 있다. 제1 기판(10)에는 복수의 제1홈(101)을 정의하기 위한 격벽(102)이 배치될 수 있다. 격벽(102)은 제1홈(101) 사이에 배치될 수 있다.
제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 마이크로미터 단위 또는 나노미터 단위의 크기를 가지는 부재일 수 있다. 예를 들어, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 1000 ㎛ 이하, 예를 들어 500 ㎛ 이하, 200 ㎛ 이하, 100 ㎛이하의 크기를 가지는 부재일 수 있다.
예를 들어, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 마이크로 발광 소자일 수 있다. 다만, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)의 종류는 이에 한정되지 아니하며, IV족 물질, III-V족 물질 또는 사파이어를 포함하는 기판 상에 성장 가능한 소자라면, 다양하게 적용될 수 있다. IV족 물질의 예로, 실리콘이 사용될 수 있다. III-V족 물질의 예로, 인듐 포스파이드(InP), 갈륨 비소(GaAs)가 사용될 수 있다.
제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 발광 소자, 레이저 및 디텍터(detector) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디텍터는 적외선 센서일 수 있다. 예를 들어, 디텍터는 SWIR(Short-Wave Infrared) 센서 또는 LWIR(Long-Wave Infrared) 센서일 수 있다.
액체(L)는 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 부식시키거나 손상을 입히지 않는 한 어떠한 종류의 액체(L)라도 사용될 수 있다. 액체(L)는 예를 들어, 물, 에탄올, 알코올, 폴리올, 케톤, 할로카본, 아세톤, 플럭스(flux), 및 유기 솔벤트(solvent)를 포함하는 그룹 중 하나 또는 복수의 조합을 포함할 수 있다. 유기 솔벤트는 예를 들어 이소프로필알콜(IPA, Isopropyl Alcohol)을 포함할 수 있다. 사용 가능한 액체(L)는 이에 한정되지 않으며 다양한 변경이 가능하다.
제1홈(101)에 액체(L)를 공급하는 방법은 예를 들어, 스프레이 방법, 디스펜싱 방법, 잉크젯 도트 방법, 액체(L)를 제1 기판(10)에 흘려 보내는 방법 등이 다양하게 사용될 수 있다. 액체(L)는 제1홈(101)에 맞게 또는 제1홈(101)에서 넘치도록 공급량이 다양하게 조절될 수 있다.
제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 제1 기판(10)에 다른 액체(L) 없이 직접 뿌려지거나, 현탁액(suspension)에 포함된 상태로 공급될 수 있다. 현탁액에 포함된 제1 마이크로 반도체 칩(M1)의 공급 방법으로 스프레이 방법, 액체(L)를 방울방울 떨어뜨리는 디스펜싱 방법, 프린팅 방식처럼 액체(L)를 토출하는 잉크젯 도트 방법, 현탁액을 제1 기판(10)에 흘려 보내는 방법 등이 다양하게 사용될 수 있다.
다음으로, 전사 모듈(100)에 의해 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1) 각각이 제1홈(101)에 조립될 수 있다. 이를 위한 예로서, 전사 모듈(100)은 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 제1홈(101)에 정렬시키기 위한 칩 정렬 부재(120)를 포함할 수 있다. 칩 정렬 부재(120)는 액체(L)를 흡수할 수 있는 흡수재(121)를 포함할 수 있다. 흡수재(121)는 제1 기판(10)을 스캐닝하도록 이동될 수 있다. 흡수재(121)는 액체(L)를 흡수할 수 있는 재질이면 족하고, 그 형태나 구조는 한정되지 않는다. 흡수재(121)는 예를 들어, 직물, 티슈, 폴리에스테르 섬유, 종이 또는 와이퍼 등을 포함할 수 있다. 흡수재(121)는 다른 보조 기구 없이 단독으로 사용될 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 제1 기판(10)을 스캐닝하기 편리하도록 지지대(122)에 결합될 수 있다. 지지대(122)는 제1 기판(10)을 스캐닝하기 적합한 다양한 형태와 구조를 가질 수 있다. 지지대(122)는 예를 들어, 봉(rod), 블레이드(blade), 플레이트(plate), 또는 와이퍼(wiper) 등의 형태를 가질 수 있다. 흡수재(121)는 지지대(122)의 어느 한 면에 구비되거나, 지지대(122)의 둘레를 감쌀 수 있다.
흡수재(121)는 제1 기판(10)을 적절한 압력으로 가압하면서 스캐닝할 수 있다. 스캐닝은 흡수재(121)가 제1 기판(10)과 접촉하며 복수 개의 제1홈(101)을 지나가면서 액체(L)를 흡수하는 단계를 포함할 수 있다. 스캐닝은 예를 들어, 흡수재(121)의 슬라이딩(sliding) 방식, 회전(rotating) 방식, 병진(translating) 운동 방식, 왕복(reciprocating) 운동 방식, 롤링(rolling) 방식, 스피닝(spinning) 방식 및/또는 러빙(rubbing) 방식 등 다양한 방식으로 수행될 수 있으며, 규칙적인 방식 또는 불규칙적인 방식 모두 포함할 수 있다. 스캐닝은 흡수재(121)를 이동시키는 대신에, 제1 기판(10)을 이동시켜 수행될 수도 있으며, 제1 기판(10)의 스캐닝 또한 슬라이딩, 회전, 병진 왕복, 롤링, 스피닝, 및 또는 러빙 등의 방식으로 수행될 수 있다. 물론, 흡수재(121)와 제1 기판(10)의 협동에 의해 스캐닝이 수행되는 것도 가능하다.
이와 같이 하여, 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 액체(L)와 함께 제1 기판(10) 상에 공급하고, 흡수재(121) 등을 통해 복수의 마이크로 반도체 칩에 외력을 가함으로써, 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 제1 기판(10)의 복수의 제1홈(101) 각각에 배치할 수 있다. 액체(L)를 제거함으로써, 제1 기판(10)의 복수의 제1홈(101) 각각에 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 배치할 수 있다.
도 3을 참조하면, 복수의 제1홈(101)에 배치된 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 소정 간격으로 이격 배치된다. 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 제1 기판(10)의 복수의 제1홈(101)에 계면 에너지에 의해 일정한 방향으로 스스로 조립될 수 있다. 예를 들어, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 서로 다른 계면 에너지를 가지는 상면 및 하면을 포함할 수 있다. 일 예로서, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 제1 전극층(M11)이 상부를 향하도록 배치될 수 있다. 제1 전극층(M11)에는 다른 극성을 가지는 제1, 제2 전극이 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 수평 전극 구조를 가질 수 있다.
다만, 제1 마아크로 반도체 칩(M1)의 구조는 이에 한정되지 아니하며, 상면과 하면의 계면 에너지가 서로 다른 구조라면 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 도시하지 않았으나, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 상부와 하부에 전극이 배치된 수직 전극 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 도시하지 않았으나, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 일면에 상부 전극이 배치되며, 타면에 상부 전극과 다른 계면 에너지를 가지는 하부 전극이 배치될 수 있다. 서로 다른 계면 에너지를 가지도록, 상부 전극과 하부 전극은 재질이 다르거나 구조가 다를 수 있다. 예를 들어, 상부 전극과 하부 전극의 면적이 다를 수 있다. 이 경우, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 상부 전극이 상부를 향하고 하부 전극이 하부를 향하도록 제1홈(101)에 배치될 수 있다.
한편, 유체 자기 조립 방식은 복수의 제1홈(101) 각각에 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 하나씩 배치하는 방식이 아니기 때문에, 복수의 제1홈(101) 중 일부 제1홈(101)에는 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 삽입되지 않을 수 있다. 다시 말해서, 유체 자기 조립 방식은 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 대량으로 제1 기판(10) 상에 공급한 후, 흡수재(121)를 이용하여 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 제1홈(101)에 배치하는 방식이기 때문에, 비록 일부이긴 하지만, 일부 제1홈(101)에는 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 삽입되지 않을 수 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 대량으로 전사된 제1 기판(10)에서는 대부분의 제1홈(101)에 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 삽입되어 있으나, 일부 제1홈(101A)에는 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 삽입되지 않을 수 있다. 즉, 제1 기판(10)에는 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 삽입되지 않은 비어있는 제1홈(101A)이 존재할 수 있다.
비전 검출 모듈(300)은 복수의 제1홈(101) 중 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 조립되지 않은 비어있는 제1홈(101A)이 있는지 여부를 검사할 수 있다(S15).
제1 기판(10)의 비어있는 제1홈(101A)은 비전 검출 모듈(300)에 의해 검출될 수 있다. 비전 검출 모듈(300)은 제1 기판(10)에서 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 전사되지 않는 비어있는 제1홈(101A)에 대한 제1 정보를 검출할 수 있다. 비전 검출 모듈(300)은 광학적 촬영이 가능한 비전 카메라를 포함할 수 있다. 비전 카메라는 유체 자기 조립에 의해 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 전사된 제1 기판(10)을 촬영할 수 있다. 비전 검출 모듈(300)은 비전 카메라에 의해 촬영된 데이터에 기초하여, 제1 기판(10)에서 비어있는 제1홈(101A)의 위치에 대한 제1 정보를 검출할 수 있다.
도 5는 실시예에 따른 마이크로 반도체 칩의 대량 전사를 보완하는 장치를 나타낸 블록도이다. 도 1 및 도 5를 참조하면, 실시예에 따른 마이크로 반도체 칩의 대량 전사를 보완하는 방법에서는, 유체 자기 조립 방식과 같은 대량 전사 과정에서 제1 기판(10)에 비어있는 제1홈(101A)이 발생할 수 있는 점을 고려하여, 복수의 제1홈(101) 중 비어있는 제1홈(101A)에 제1 마이크로 반도체 칩(M1)과 동일한 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 조립하여 보완하는 단계(S20)를 포함할 수 있다.
보완하는 단계(S20)는 제1 기판(10)의 전사 방식과 동일한 방식으로, 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 제1 기판(10)과 별개인 제2 기판(20)에 전사하는 단계(S21)와, 정전기력 또는 전자기력을 이용하여 비어있는 제1홈(101A)에 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 조립하는 단계(S22)를 포함할 수 있다. 이를 위하여, 도 5와 같이, 마이크로 반도체 칩의 대량 전사를 보완하는 보완 장치는 전사 모듈(100) 및 어레이 모듈(200)을 포함할 수 있다. 이러한 보완 장치는 비전 검출 모듈(300) 및 제어부(400)를 더 포함할 수 있다.
도 6a 내지 도 6e는 일 실시예에 따른 보완 단계(S20)를 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 도 6a에 사용되는 전사 모듈(100)을 개략적으로 나타낸 블록도이며, 도 8은 도 7의 전사 모듈(100)에 의해 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 제2 기판(20) 상에 전사되는 과정을 설명하기 위한 단면도이며, 도 9는 도 8의 전사 과정에 의해 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 제2 기판(20) 상에 전사된 상태를 설명하기 위한 사시도이다.
도 1 및 도 6a를 참조하면, 제1 기판(10)의 전사 방식과 동일한 방식으로 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 제1 기판(10)과 별개인 제2 기판(20)에 전사할 수 있다(S21). 예를 들어, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 제1 기판(10)에 유체 자기 조립 방식에 의해 전사될 때, 제2 마이크로 반도체 칩(M2) 역시 제2 기판(20)에 유체 자기 조립 방식에 의해 전사될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 전사 모듈(100)은 제2 기판(20) 상에 액체(L)와 복수의 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 공급하는 공급 부재(110)와, 복수의 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 제2홈(201)에 조립되도록 정렬시키는 칩 정렬 부재(120)를 포함할 수 있다.
전사 모듈(100)은 제1 전사 단계(S10)에서 사용된 전사 모듈(100)과 동일할 수 있다. 다만, 전사 모듈(100)은 반드시 이에 한정되지 아니하며, 제1 전사 단계(S10)에서 사용된 전사 모듈(100)과 별개의 전사 모듈(100)일 수도 있다. 공급 부재(110)는 복수의 제2 마이크로 반도체 칩(M2)과 액체(L)를 동시에 또는 개별적으로 공급할 수 있다.
제2 기판(20)에는 복수의 제2홈(201)이 마련될 수 있다. 제2 기판(20)은 제1 기판(10)에 보충할 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 정렬시키기 위한 기판일 수 있다. 복수의 제2홈(201)은 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 배치하기 위한 공간일 수 있다. 제2 기판(20)의 제2홈(201)은 제1 기판(10)의 제2홈(201)과 동일한 크기 및 배열을 가질 수 있다. 제2 기판(20)에는 복수의 제2홈(201)을 정의하기 위한 격벽(202)이 배치될 수 있다. 격벽(202)은 제2홈(201) 사이에 배치될 수 있다. 제2 기판(20)에 공급된 제2홈(201)의 개수는 제1 기판(10)에 공급된 제1홈(101)의 개수와 동일하거나 다를 수 있다.
제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제1 마이크로 반도체 칩(M1)과 동일한 크기를 가질 수 있다. 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 마이크로미터 단위 또는 나노미터 단위의 크기를 가지는 부재일 수 있다. 예를 들어, 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 1000 ㎛ 이하, 예를 들어 500 ㎛ 이하, 200 ㎛ 이하, 100 ㎛이하의 크기를 가지는 부재일 수 있다.
제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제1 마이크로 반도체 칩(M1)과 동일한 구조를 가질 수 있다. 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 일면에 배치된 제2 전극층(M21)을 포함할 수 있다. 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 마이크로 발광 소자일 수 있다. 다만, 제2 마이크로 반도체 칩(M2)의 종류는 이에 한정되지 아니하며, IV족 물질, III-V족 물질 또는 사파이어를 포함하는 기판 상에 성장 가능한 소자라면, 다양하게 적용될 수 있다. IV족 물질의 예로, 실리콘이 사용될 수 있다. III-V족 물질의 예로, 인듐 포스파이드(InP), 갈륨 비소(GaAs)가 사용될 수 있다.
제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 발광 소자, 레이저 및 디텍터(detector) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디텍터는 적외선 센서일 수 있다. 예를 들어, 디텍터는 SWIR(Short-Wave Infrared) 센서 또는 LWIR(Long-Wave Infrared) 센서일 수 있다.
액체(L)는 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 부식시키거나 손상을 입히지 않는 한 어떠한 종류의 액체(L)라도 사용될 수 있다. 액체(L)는 예를 들어, 물, 에탄올, 알코올, 폴리올, 케톤, 할로카본, 아세톤, 플럭스(flux), 및 유기 솔벤트(solvent)를 포함하는 그룹 중 하나 또는 복수의 조합을 포함할 수 있다. 유기 솔벤트는 예를 들어 이소프로필알콜(IPA, Isopropyl Alcohol)을 포함할 수 있다. 사용 가능한 액체(L)는 이에 한정되지 않으며 다양한 변경이 가능하다.
제2홈(201)에 액체(L)를 공급하는 방법은 예를 들어, 스프레이 방법, 디스펜싱 방법, 잉크젯 도트 방법, 액체(L)를 제2 기판(20)에 흘려 보내는 방법 등이 다양하게 사용될 수 있다. 액체(L)는 제2홈(201)에 맞게 또는 제2홈(201)에서 넘치도록 공급량이 다양하게 조절될 수 있다.
제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제2 기판(20)에 다른 액체(L) 없이 직접 뿌려지거나, 현탁액(suspension)에 포함된 상태로 공급될 수 있다. 현탁액에 포함된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)의 공급 방법으로 스프레이 방법, 액체(L)를 방울방울 떨어뜨리는 디스펜싱 방법, 프린팅 방식처럼 액체(L)를 토출하는 잉크젯 도트 방법, 현탁액을 제2 기판(20)에 흘려 보내는 방법 등이 다양하게 사용될 수 있다.
다음으로, 칩 정렬 부재(120)에 의해 복수의 제2 마이크로 반도체 칩(M2) 각각이 제2홈(201)에 삽입될 수 있다. 이를 위한 예로서, 칩 정렬 부재(120)는 액체(L)를 흡수할 수 있는 흡수재(121)를 포함할 수 있다. 흡수재(121)는 제2 기판(20)을 스캐닝하도록 이동될 수 있다. 흡수재(121)는 액체(L)를 흡수할 수 있는 재질이면 족하고, 그 형태나 구조는 한정되지 않는다. 흡수재(121)는 예를 들어, 직물, 티슈, 폴리에스테르 섬유, 종이 또는 와이퍼 등을 포함할 수 있다. 흡수재(121)는 다른 보조 기구 없이 단독으로 사용될 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 제2 기판(20)을 스캐닝하기 편리하도록 지지대(122)에 결합될 수 있다. 지지대(122)는 제2 기판(20)을 스캐닝하기 적합한 다양한 형태와 구조를 가질 수 있다. 지지대(122)는 예를 들어, 봉(rod), 블레이드(blade), 플레이트(plate), 또는 와이퍼(wiper) 등의 형태를 가질 수 있다. 흡수재(121)는 지지대(122)의 어느 한 면에 구비되거나, 지지대(122)의 둘레를 감쌀 수 있다.
흡수재(121)는 제2 기판(20)을 적절한 압력으로 가압하면서 스캐닝할 수 있다. 스캐닝은 흡수재(121)가 제2 기판(20)과 접촉하며 복수 개의 제2홈(201)을 지나가면서 액체(L)를 흡수하는 단계를 포함할 수 있다. 스캐닝은 예를 들어, 흡수재(121)의 슬라이딩(sliding) 방식, 회전(rotating) 방식, 병진(translating) 운동 방식, 왕복(reciprocating) 운동 방식, 롤링(rolling) 방식, 스피닝(spinning) 방식 및/또는 러빙(rubbing) 방식 등 다양한 방식으로 수행될 수 있으며, 규칙적인 방식 또는 불규칙적인 방식 모두 포함할 수 있다. 스캐닝은 흡수재(121)를 이동시키는 대신에, 제2 기판(20)을 이동시켜 수행될 수도 있으며, 제2 기판(20)의 스캐닝 또한 슬라이딩, 회전, 병진 왕복, 롤링, 스피닝, 및 또는 러빙 등의 방식으로 수행될 수 있다. 물론, 흡수재(121)와 제2 기판(20)의 협동에 의해 스캐닝이 수행되는 것도 가능하다.
이와 같이 하여, 복수의 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 액체(L)와 함께 제2 기판(20) 상에 공급하고, 흡수재(121) 등을 통해 복수의 제2 마이크로 반도체 칩(M2)에 외력을 가함으로써, 복수의 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 제2 기판(20)의 복수의 제2홈(201) 각각에 배치 또는 조립할 수 있다. 액체(L)를 제거함으로써, 제2 기판(20)의 복수의 제2홈(201) 각각에 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 조립될 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 액체(L)가 흡수되는 과정에서 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 제2홈(201)에 특정 방향으로 삽입될 수 있다. 제2 마이크로 반도체 칩(M2)의 전사 방식은 제1 마이크로 반도체 칩(M1)의 전사 방식과 동일한 방식으로 진행되기 때문에, 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 제2홈(201)에 조립되는 방향은 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 제1홈(101)에 조립되는 방향과 동일할 수 있다. 예를 들어, 제1 마이크로 반도체 칩은 서로 다른 계면 에너지를 가지는 상면 및 하면을 포함하며, 제2 마이크로 반도체 칩은 서로 다른 계면 에너지를 가지는 상면 및 하면을 포함할 때, 제1홈에 조립된 제1 마이크로 반도체 칩은 상면이 상부를 향하도록 배치되며, 비어있는 제1홈에 삽입된 제2 마이크로 반도체 칩은 상면이 제1 마이크로 반도체 칩의 상면과 동일한 방향을 향하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 제1 전극층(M11)이 상부를 향하도록 제1홈(101)에 삽입될 때, 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제2 전극층(M21)이 상부를 향하도록 제2홈(201)에 삽입될 수 있다. 다만, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)과 제2 마이크로 반도체 칩(M2)의 배치는 이에 한정되지 아니하며, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)과 제2 마이크로 반도체 칩(M2)의 구조에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 도시하지 않았으나, 제1 마이크로 반도체 칩(M1) 및 제2 마이크로 반도체 칩(M2) 각각이 수직 전극 구조를 가질 경우, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)과 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 상부 전극이 상부를 향하고 하부 전극이 하부를 향하도록 제1홈(101)과 제2홈(201)에 배치될 수 있다.
제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제1 기판(10) 상에 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)의 대량 전사를 보완하기 위한 것이므로, 제2 기판(20)에 전사된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)의 개수는 제1 기판(10)에 전사된 제1 마이크로 반도체 칩(M1)의 개수보다 적을 수 있다. 다만, 제2 기판(20)에 전사된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)의 개수는 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라 제1 기판(10)에 전사된 제1 마이크로 반도체 칩(M1)의 개수와 동일하거나 그보다 많을 수도 있다.
제2 전사 단계(S21)가 진행된 제2 기판(20)에서는, 일부 제2홈(201)에는 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 삽입되며, 일부 제2홈(201A)에는 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 삽입되지 않을 수 있다.
비전 검출 모듈(300)은 제2 기판(20) 상에 위치하여, 제2 기판(20)에 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 전사된 상태를 검출할 수 있다. 예를 들어, 비전 검출 모듈(300)은 제2 기판(20)을 전체적 또는 부분적으로 광학적으로 촬영할 수 있다. 그리하여, 비전 검출 모듈(300)에 의해, 제2 기판(20)에서 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 복수의 제2홈(201)에 전사된 상태에 대한 제2 정보가 검출될 수 있다. 제2 정보는 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 배치된 제2홈(201)과 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 배치되지 않은 제2홈(201A)에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다.
도 6b 내지 도 6d를 참조하면, 실시예에 따른 보완하는 단계는 정전기력 또는 전자기력을 이용하여 비어있는 제1홈(101A)에 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 조립하는 단계(S22)를 포함할 수 있다. 이를 위하여, 보완 장치는 복수의 영역 중 특정 영역에 선택적으로 정전기력 또는 전자기력을 발생시킬 수 있는 어레이 모듈(200)을 포함할 수 있다.
도 6b에서는 어레이 모듈(200)에 대한 설명을 위하여, 어레이 모듈(200)을 제2 기판(20)으로부터 멀게 도시하였으나, 어레이 모듈(200)의 실제 작동 과정에서는 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 정전기력 또는 전자기력에 의해 어레이 모듈(200)에 흡착되도록 충분히 가까운 거리일 수 있다.
도 10은 도 6b 내지 도 6d에 사용되는 어레이 모듈(200)의 단면을 설명하기 위한 도면이며, 도 11은 도 10의 어레이 모듈(200)를 위에서 바라본 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 어레이 모듈(200)은 2차원으로 배열된 복수의 단위 셀(210)를 포함할 수 있다. 단위 셀(210)은 금속 전극일 수 있다. 예를 들어, 복수의 단위 셀(210)는 복수의 행과 복수의 열을 가지도록 배열될 수 있다. 복수의 단위 셀(210) 각각은 제2 마이크로 반도체 칩(M2)의 크기보다 작을 수 있다. 예를 들어, 단위 셀(210)의 크기는 제2 마이크로 반도체 칩(M2)의 크기의 1/2 이하, 1/3 이하, 1/5 이하일 수 있다. 예를 들어, 단위 셀(210)의 길이는 제2 마이크로 반도체 칩(M2)의 길이의 1/2 이하, 1/3 이하, 1/5 이하일 수 있다.
어레이 모듈(200)은 복수의 단위 셀(210)가 배치된 절연 기판(220)과, 복수의 단위 셀(210)의 작동을 제어하는 제어부(400)를 포함한다. 절연 기판(220)에는 제어부(400)로부터 연장된 제1, 제2 도전 라인들이 배치될 수 있다. 제1 도전 라인들과 제2 도전 라인들은 서로 교차하도록 배열될 수 있다. 제어부(400)는, 복수의 단위 셀(210)에 연결된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; 미도시)를 이용하여, 디스플레이의 픽셀 제어와 유사한 방식으로, 복수의 단위 셀(210)를 선택적으로 작동(turn-on)시킬 수 있다. 예를 들어, 박막 트랜지스터의 게이트 전극은 제1 도전 라인에 연결되며, 박막 트랜지스터의 소스 전극은 제2 도전 라인에 연결되며, 박막 트랜지스터의 드레인 전극은 단위 셀(210)에 연결될 수 있다. 제어부(400)는 제1 도전 라인 및 제2 도전 라인에 선택적으로 전원을 인가함으로써, 복수의 단위 셀(210)을 선택적으로 작동시킬 수 있다.
단위 셀(210)이 작동됨에 따라, 해당 단위셀(210)은 정전기장 또는 자기장이 형성되며, 해당 단위셀(210)과 제2 마이크로 반도체 칩(M2) 사이에는 정전기력 또는 전자기력이 생성된다. 단위셀(210)이 정전기장 또는 자기장을 형성하기 위한 구조는 통상적인 기술 수준으므로 구체적인 설명은 생략한다. 제어부(400)는 전사 모듈(100) 및 비전 검출 모듈(300)에 연결되며, 전사 모듈(100) 및 비전 검출 모듈(300)의 작동을 제어할 수 있다.
어레이 모듈(200)은 복수의 단위 셀(210)를 전체적 또는 부분적으로 작동시킴으로써, 어레이 모듈(200)에서 정전기력 또는 전자기력을 전체적 또는 부분적으로 생성할 수 있다. 어레이 모듈(200)은 특정 영역 또는 일부 영역의 단위 셀(210)를 선택적으로 작동시켜, 원하는 위치에 마이크로 반도체 칩을 흡착할 수 있다.
다시 도 6b를 참조하면, 어레이 모듈(200)은 소정 위치의 단위 셀(210)를 선택적으로 작동시킬 수 있다. 어레이 모듈(200)은 제1 기판(10)의 비어있는 제1홈(101A)에 대한 제1 정보와 제2 기판(20)에서 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 복수의 제2홈(201)에 전사된 상태에 대한 제2 정보에 기초하여, 복수의 단위 셀(210) 중 일부 단위 셀(210)를 작동시킬 수 있다.
예를 들어, 제1 정보 및 제2 정보에 기초하여, 제1 기판(10)에 비어있는 제1홈(101A)의 위치와 제2 기판(20)에 비어있지 않은 제2홈(201)의 위치가 중첩된 영역에 대응하는 단위 셀(210)들을 선택적으로 작동시킬 수 있다. 예를 들어, 어레이 모듈(200)은, 제1 기판(10)의 비어있는 제1홈(101A)의 위치와 제2 기판(20)의 비어있지 않은 제2홈(201)의 위치를 고려하여 결정된 제1 단위 셀 영역(211)과 제2 단위 셀 영역(212)에 전원을 공급하고, 그 외에 영역에는 전원을 공급하지 않을 수 있다.
도 6c를 참조하면, 어레이 모듈(200)은 특정 영역에 제2 기판(20)에 전사된 복수의 제2 마이크로 반도체 칩(M2) 중 일부를 정전기력 또는 전자기력에 의해 흡착할 수 있다. 어레이 모듈(200)은 제1, 제2 단위 셀 영역(212)에서 생성된 정전기력 또는 전자기력에 의해 일부 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 선택적으로 흡착할 수 있다. 하나의 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제1 단위 셀 영역(211)에 흡착되며, 다른 하나의 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제2 단위 셀 영역(212)에 흡착될 수 있다. 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제2 전극층(M21)이 어레이 모듈(200)을 향하는 자세로 흡착된다.
도 6d를 참조하면, 어레이 모듈(200)과 제1 기판(10)을 정렬시킬 수 있다. 예를 들어, 어레이 모듈(200)에 흡착된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 제1 기판(10)의 비어있는 제1홈(101A)에 대응하도록, 어레이 모듈(200)의 위치를 정렬할 수 있다. 어레이 모듈(200)의 위치 정렬은, 어레이 모듈(200)의 위치 조정, 제1 기판(10)의 위치 조정 또는 어레이 모듈(200)과 제1 기판(10) 모두의 위치 조정에 의해 진행될 수 있다.
어레이 모듈(200)의 위치를 정렬시킨 상태에서, 어레이 모듈(200)의 단위 셀(210)에 인가된 전원을 차단함으로써, 어레이 모듈(200)의 정전기력 또는 전자기력의 발생을 중단할 수 있다. 그에 따라, 정전기력 또는 전자기력에 의해 흡착되었던 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 어레이 모듈(200)로부터 분리될 수 있다. 어레이 모듈(200)로부터 분리된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제1 기판(10)의 비어있는 제1홈(101A)에 삽입될 수 있다. 분리된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제2 전극층(M21)이 상부를 향하는 자세로, 제1 기판(10)의 제1홈(101)에 삽입될 수 있다.
도 6e를 참조하면, 어레이 모듈(200)에 의해 선택적으로 전사된 제1 기판(10)은, 복수의 제1홈(101) 각각에 제1 마이크로 반도체 칩(M1) 또는 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 삽입된 상태일 수 있다. 제1홈(101) 각각에는 제1 마이크로 반도체 칩(M1)과 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 일정한 방향, 예를 들어, 제1, 제2 전극층(M11, M21)이 상부를 향하는 방향으로 조립될 수 있다. 도시하지 않았으나, 제1 마이크로 반도체 칩(M1) 및 제2 마이크로 반도체 칩(M2) 각각이 수직 전극 구조를 가질 경우, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)과 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 상부 전극이 상부를 향하고 하부 전극이 하부를 향하도록 제1홈(101, 101A)에 배치될 수 있다.
비전 검출 모듈(300)은 제1 기판(10)의 전사 상태를 광학적으로 측정할 수 있다. 비전 검출 모듈(300)은 제1 기판(10)의 제1홈(101)에 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)이 전사된 상태를 측정할 수 있다. 제어부(400)는, 비전 검출 모듈(300)에 의해 측정된 정보에 기초하여, 대량 전사의 보완 단계를 종료할 것인지 여부를 결정할 수 있다.
만일 비전 검출 모듈(300)에 의해 측정된 정보로부터 제1 기판(10)의 비어있는 제1홈(101A)이 기준 범위 이내라고 판단될 경우, 보완 단계를 종료시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(10)의 전체 제1홈(101)의 개수 중 비어있는 제1홈(101A)의 비율이 0.1% 이하라고 판단될 경우, 보완 단계가 종료될 수 있다. 만일 비전 검출 모듈(300)에 의해 측정된 정보로부터 제1 기판(10)의 비어있는 제1홈(101A)이 기준 범위를 만족하지 못한다고 판단될 경우, 보완 단계가 다시 진행될 수 있다. 예를 들어, 도 6a 내지 도 6d의 과정 중 적어도 일부가 다시 진행될 수 있다.
대량 전사에 대한 보완 단계가 종료된 제1 기판(10)은, 복수의 제1홈(101) 중 99.9% 이상의 제1홈(101)에 제1 마이크로 반도체 칩(M1) 또는 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 삽입된 상태일 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 실시예에 따른 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법은, 보완 단계(S20) 이후에, 제1 기판(10) 상에 전사된 복수의 마이크로 반도체 칩을 구동 기판(12; 도 18 참조 )상에 전사하는 제3 전사 단계(S30)을 더 포함할 수 있다.
제1 기판(10)에 전사된 복수의 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)은 다른 기판, 예를 들어, 구동 기판(12)에 전사될 수 있다. 구동 기판(12)에 전사된 마이크로 반도체 칩은 구동 기판(12)과 전기적으로 연결될 수 있다. 구동 기판(12)은 마이크로 반도체 칩과 전기적으로 연결된 박막 트랜지스터(미도시)를 포함할 수 있다.
다만, 제3 전사 단계(S30)는 제1 기판(10)의 종류에 따라 생략될 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(10)이 전사 기판이 아닌 구동 기판인 경우, 다시 말해, 제1 전사 단계(S10)가 구동 기판 상에 바로 진행될 경우, 제3 전사 단계(S30)가 생략될 수 있다.
도 12a 내지 도 12f는 다른 실시예에 따른 보완 단계를 설명하기 위한 도면이다. 도 13a는 도 12c의 일부를 AA선을 따라 절단한 단면도이며, 도 13b는 도 12d의 일부를 BB선을 따라 절단한 단면도이다. 도 14는 어레이 모듈(200)에서 제2 마이크로 반도체 칩(M2)의 이동을 설명하기 위한 도면이다.
도 12a를 참조하면, 실시예에 따른 보완 단계에서는 제1 기판(10)의 전사 방식과 동일한 방식으로 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 제2 기판(20)에 전사될 수 있다(S21). 제2 기판(20)에 대한 제2 마이크로 반도체 칩(M2)의 전사 방식 및 이에 사용되는 전사 모듈(100)은 도 6a 및 도 7 내지 도 9에서 설명한 내용과 실질적으로 동일하므로, 중복 설명은 생략한다.
도 12b를 참조하면, 어레이 모듈(200)은 단위 셀(210)가 하부를 향하도록 배치한 상태에서, 전체 영역의 단위 셀(210)를 작동시킬 수 있다. 그에 따라, 제2 기판(20)에서 어레이 모듈(200)과 중첩된 영역에 배치된 복수의 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은, 정전기력 또는 전자기력에 의해, 어레이 모듈(200)에 흡착될 수 있다.
도 12c 및 도 13a를 참조하면, 어레이 모듈(200)은 단위 셀(210)가 상부를 향하도록 뒤집어질 수 있다. 뒤집어진 어레이 모듈(200)에는, 제2 전극층(M21)이 하부를 향하도록 복수의 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 배치될 수 있다. 복수의 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 하중 및 정전기력 또는 전자기력에 의해 단위 셀(210)에 지지된 상태일 수 있다.
도 12d 및 도 13b를 참조하면, 어레이 모듈(200)은 일부 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 원하는 위치에서 흡착 지지할 수 있다. 제1 기판(10)의 비어있는 제1홈(101A)에 대한 제1 정보에 기초하여, 어레이 모듈(200)은 일부 단위 셀(210)에 선택적으로 전원을 인가할 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(10)의 비어있는 제1홈(101A)의 위치에 대응하는 영역의 단위 셀(210)에 전원을 인가하고, 나머지 단위 셀(210)에 전원을 인가하지 않을 수 있다. 도 14와 같이, 어레이 모듈(200) 상에서 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 정전기력 또는 전자기력에 의해 그 위치가 이동될 수 있다. 그리하여, 어레이 모듈(200)에서는, 정전기력 또는 전자기력에 의해 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 재배열(rearrange)되어, 일부 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 소정 위치에 흡착된 상태일 수 있다.
도 12e를 참조하면, 흡착된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 하부를 향하도록 어레이 모듈(200)을 뒤집고, 흡착된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 제1 기판(10)의 비어있는 제1홈(101A)에 대응하도록 어레이 모듈(200)과 제1 기판(10)의 위치를 정렬한다.
어레이 모듈(200)의 위치를 정렬시킨 상태에서, 어레이 모듈(200)의 단위 셀(210)에 인가된 전원을 차단함으로써, 어레이 모듈(200)의 정전기력 또는 전자기력이 제거될 수 있다. 그에 따라, 정전기력 또는 전자기력에 의해 흡착되었던 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 어레이 모듈(200)로부터 분리될 수 있다. 어레이 모듈(200)로부터 분리된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제1 기판(10)의 비어있는 제1홈(101A)에 삽입될 수 있다. 분리된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제2 전극층(M21)이 상부를 향하는 자세로, 제1 기판(10)의 제1홈(101)에 조립될 수 있다.
도 12f를 참조하면, 보완 장치에 의해, 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 보완된 제1 기판(10)은, 복수의 제1홈(101) 각각에 제1 마이크로 반도체 칩(M1) 또는 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 조립된 상태일 수 있다. 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)은 같은 방향으로 조립된 상태이다. 예를 들어, 제1홈(101)에 조립된 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 제1 전극층(M11)이 상부를 향하도록 배치될 때, 제1홈(101)에 조립된 제2 마이크로 반도체 칩(M2) 역시 제2 전극층(M21)이 상부를 향하도록 배치된다.
비전 검출 모듈(300)은 제1 기판(10)의 전사 상태를 광학적으로 측정할 수 있다. 비전 검출 모듈(300)은 제1 기판(10)의 제1홈(101)에 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)이 전사된 상태를 측정될 수 있다. 제어부(400)는, 비전 검출 모듈(300)에 의해 측정된 정보에 기초하여, 대량 전사의 보완 단계를 종료할 것인지 여부를 결정할 수 있다. 보완 단계의 종료 여부 결정은 도 6e에서 설명한 내용과 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
보완 단계가 종료된 제1 기판(10)은, 복수의 제1홈(101) 중 99.9% 이상의 제1홈(101)에 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)이 삽입된 상태일 수 있다.
도시하지 않았지만, 제1 기판(10)에 전사된 복수의 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)은 다른 기판, 예를 들어, 구동 기판(12)에 전사될 수 있다. 구동 기판(12)에 전사된 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)은 구동 기판(12)과 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 상술한 실시예들에서는 제1 기판(10)을 준비하는 단계의 예로, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 대량으로 전사된 전사 기판(11)을 바로 이용하는 예를 중심으로 설명하였다. 그러나, 제1 기판(10)의 준비 단계는 이에 한정되지 아니하며, 전사 기판(11)에 전사된 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 다른 기판, 예를 들어, 구동 기판(12)으로 전사된 상태일 수도 있다.
도 15a 내지 도 15h는 또 다른 실시예에 따른 대량 전사 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15a를 참조하면, 실시예에 따른 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법에서는 전사 기판(11) 상에 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 전사하는 단계를 포함한다. 전사 기판(11) 상에 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 전사하는 단계는 유체 자기 조립 방식에 의해 진행될 수 있다. 유체 자기 조립 방식은 도 2 내지 도 4에서 설명한 내용과 실질적으로 동일하므로, 중복 설명은 생략한다. 전사 기판(11)에 전사된 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 제1 전극층(M11)이 상부를 향하도록 배치될 수 있다.
도 15b를 참조하면, 전사 기판(11) 상에 구동 기판(12)을 정렬시킬 수 있다. 구동 기판(12)은 제1 마이크로 반도체 칩(M1)에 전기적으로 연결 가능한 트랜지스터(미도시)를 포함할 수 있다. 전사 기판(11)의 홈(101P)이 구동 기판(12)의 홈(111)에 중첩되도록, 전사 기판(11) 및 구동 기판(12) 중 적어도 하나의 위치를 조정할 수 있다.
도 15c를 참조하면, 구동 기판(12)의 홈(111)에 조립된 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 전사 기판(11)의 홈(101P)으로 전사시킬 수 있다. 이를 위한 예로서, 구동 기판(12)이 전사 기판(11)의 하부에 위치하도록 구동 기판(12)과 전사 기판(11)을 뒤집을 수 있다. 전사 기판(11)의 홈(101P)에 조립된 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 중력에 의해 구동 기판(12)의 홈(111)으로 이동할 수 있다. 그리하여, 전사 기판(11)에 전사된 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 구동 기판(12)으로 전사될 수 있다. 여기서, 구동 기판(12)이 제1 기판(10A)에 해당할 수 있으며, 구동 기판(12)의 홈(111)이 제1 기판(10A)의 제1홈(101)에 해당할 수 있다.
제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 전사 기판(11)에서 구동 기판(12)으로 전사되는 과정에서, 제1 전극층(M11)이 하부를 향하도록 배치될 수 있다. 구동 기판(12)의 홈(111)에 조립된 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 제1 전극층(M11)이 하부를 향하도록 배치될 수 있다.
비전 검출 모듈(300)은 구동 기판(12)을 전체적 또는 부분적으로 촬영할 수 있다. 비전 검출 모듈(300)은 구동 기판(12)의 홈(111)에서 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 전사되지 않은 비어있는 홈(111A)에 대한 정보를 검출할 수 있다.
도 15d를 참조하면, 실시예에 따른 보완 단계에서는 전사 기판(11)의 전사 방식과 동일한 방식으로 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 제2 기판(20)에 전사될 수 있다. 제2 기판(20)에 대한 제2 마이크로 반도체 칩(M2)의 전사 방식은 도 6a와 동일하므로, 중복 설명은 생략한다.
도 15e를 참조하면, 어레이 모듈(200)은 단위 셀(210)가 하부를 향하도록 배치한 상태에서, 단위 셀(210) 일부를 선택적으로 작동시킬 수 있다. 구동 기판(12)의 비어있는 홈(111A)에 대한 정보에 기초하여, 어레이 모듈(200)의 일부 단위 셀(210)를 선택적으로 작동시킬 수 있다. 예를 들어, 어레이 모듈(200)은 구동 기판(12)의 비어있는 홈(111A)에 대한 제1 정보와 제2 기판(20)에 대한 제2 정보에 기초하여, 복수의 단위 셀(210)를 선택적으로 작동시킬 수 있다. 예를 들어, 구동 기판(12)의 비어있는 홈(111A)의 위치와 제2 기판(20)에 비어있지 않은 제2홈(201)의 위치가 중첩된 영역에 대응하는 일부 단위 셀(210)들을 선택적으로 작동시킬 수 있다.
그에 따라, 제2 기판(20)에 전사된 제2 마이크로 반도체 칩(M2) 중 일부 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 어레이 모듈(200)에 흡착될 수 있다.
도 15f를 참조하면, 어레이 모듈(200)은 흡착된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 상부를 향하도록 뒤집어질 수 있다. 뒤집어진 어레이 모듈(200)에 흡착된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)는 제2 전극층(M21)이 하부를 향하고 있는 상태이다.
제2 어레이 모듈(200A)은 어레이 모듈(200) 상에 배치된 상태에서, 제2 어레이 모듈(200A)의 단위 셀(210)에 전원이 인가될 수 있다. 제2 어레이 모듈(200A)의 단위 셀(210) 일부에 전원이 인가될 수 있으나, 이에 한정되지 아니하며, 단위 셀(210) 전체에 전원이 인가될 수도 있다. 그리하여, 제2 어레이 모듈(200A)에 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 흡착될 수 있다. 제2 어레이 모듈(200A)에 흡착된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제2 전극층(M21)이 하부를 향하는 자세일 수 있다.
도 15g를 참조하면, 제2 어레이 모듈(200A)과 구동 기판(12)을 정렬시킬 수 있다. 제2 어레이 모듈(200A)에 흡착된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 구동 기판(12)의 비어있는 홈(111A)에 대응하는 위치일 수 있다.
제2 어레이 모듈(200A)은 정전기력 또는 전자기력을 해제하여, 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 분리시킬 수 있다. 그리하여, 제2 전극층(M21)이 하부를 향하는 자세를 가지는 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 구동 기판(12)의 비어있는 홈(111A)에 삽입될 수 있다.
도 15h를 참조하면, 보완 장치에 의해, 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 보완된 구동 기판(12)은, 복수의 홈(111) 각각에 제1 마이크로 반도체 칩(M1) 또는 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 조립된 상태일 수 있다. 제1 마이크로 반도체 칩(M1)과 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 동일한 방향을 향하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 제1 전극층(M11)이 하부를 향하도록 배치되며, 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제2 전극층(M21)이 하부를 향하도록 배치될 수 있다.
비전 검출 모듈(300)은 구동 기판(12)의 전사 상태를 광학적으로 측정할 수 있다. 비전 검출 모듈(300)은 구동 기판(12)의 홈(111)에 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)이 전사된 상태를 측정될 수 있다. 제어부(400)는, 비전 검출 모듈(300)에 의해 측정된 정보에 기초하여, 대량 전사의 보완 공정을 종료할 것인지 여부를 결정할 수 있다. 보완 공정의 종료 여부 결정은 도 6e에서 설명한 내용과 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
전사 단계가 종료된 구동 기판(12)은, 복수의 홈(111) 중 99.9% 이상의 홈(111)에 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)이 삽입된 상태일 수 있다.
한편, 상술한 예에서는 어레이 모듈(200)의 기능으로, 정전기력 또는 전자기력에 의해 비어있는 홈에 마이크로 반도체 칩을 선택적으로 전사하는 점을 중심으로 설명하였다. 그러나, 어레이 모듈(200)의 기능은 정전기력 또는 전자기력을 이용하여, 전사된 복수의 마이크로 반도체 칩을 선택적으로 흡착 및 분리시킬 수 있는 기능이라면 이에 한정되지 아니하며, 다양할 수 있다. 예를 들어, 어레이 모듈(200)은 전사 이후에 정 위치가 아닌 불량 위치의 마이크로 반도체 칩을 제거하는 클리닝 공정에 사용될 수 있다.
도 16a 및 도 16b는 대량 전사 과정에서 불량 위치에 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)이 배치된 예를 설명하기 위한 단면도 및 사시도이다. 도 17a 및 도 17b는 실시예에 따른 어레이 모듈(200)이 클리닝 공정에 사용되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 16a 내지 도 16b를 참조하면, 유체 자기 조립 방식에 의해, 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 기판 상에 대량으로 전사되는 과정에서, 일부 제1 마이크로 반도체 칩(M10)이 제1홈(101)에 삽입되지 않고, 제1홈(101) 사이이 격벽(102) 상에 위치할 수 있다. 일부 제1 마이크로 반도체 칩(M10)이 제1 기판(10)에서 의도하지 않은 불량 위치에 배치될 수 있다. 이러한 현상은 제2 마이크로 반도체 칩(M2, M20)을 제2 기판(20) 상에 유체 자기 조립 방식에 의해 전사하는 과정에서도 발생할 수 있다.
도 17a를 참조하면, 어레이 모듈(200)은 제1홈(101)에 삽입되지 않은 제1 마이크로 반도체 칩(M10)을 흡착하도록 작동할 수 있다. 예를 들어, 어레이 모듈(200)은 제1 기판(10)의 제1홈(101) 사이의 격벽(102)에 대응하는 영역에 위치한 단위 셀(210)들을 선택적으로 가동시킬 수 있다. 그에 따라, 어레이 모듈(200)에서 제1 기판(10)의 제1홈(101)에 대응하는 영역의 단위 셀(210)들에서는 정전기력 또는 전자기력이 생성되지 않지만, 제1 기판(10)의 격벽(102)에 대응하는 영역의 단위 셀(210)들에서는 정전기력 또는 전자기력이 생성된다.
어레이 모듈(200)에서 제1 기판(10)의 격벽(102)에 대응하는 영역의 단위 셀(210)들에서 생성된 정전기력 또는 전자기력에 의해, 제1홈(101)에 삽입되지 못한 제1 마이크로 반도체 칩(M10)에 선택적으로 흡착력이 작용하게 된다. 그에 따라, 어레이 모듈(200)은 제1 기판(10)의 제1홈(101)에 삽입되지 못한 제1 마이크로 반도체 칩(M10)을 선택적으로 제거할 수 있다.
그에 따라, 도 17b와 같이, 제1 기판(10)에는 제1홈(101) 내부에 삽입된 제1 마이크로 반도체 칩(M1)만 남게 된다.
상술한 예에서는 어레이 모듈(200)이 제1 기판(10)에 대한 클리닝 공정에 이용된 예를 중심으로 설명하였으나, 어레이 모듈(200)의 사용은 이에 한정되지 아니한다. 다시 말해서, 어레이 모듈(200)은 제2 기판(20)의 클리닝 공정에도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.
마이크로 반도체 칩의 대량 전사를 보완하는 장치에서, 어레이 모듈(200)은 2가지 기능을 함께 수행할 수 있다. 예를 들어, 어레이 모듈(200)은 대량 전사 과정에서 불량 위치에 잘못 전사된 마이크로 반도체 칩을 제거하는 클리닝 기능과, 정전기력 또는 전자기력에 의해 비어있는 홈에 마이크로 반도체 칩을 선택적으로 전사하는 보완 또는 보충 기능을 수행할 수 있다. 이를 위한 예로서, 어레이 모듈(200)은 클리닝 모드와 보완 모드를 포함할 수 있다.
어레이 모듈(200)이 클리닝 모드일 때, 기판에서 복수의 홈을 정의하는 격벽에 대응하는 영역에 선택적으로 정전기력 또는 전자기력을 발생시킬 수 있다. 그리하여, 어레이 모듈(200)은 격벽에 전사된 마이크로 반도체 칩을 흡착하여, 기판 상에 잘못 전사된 마이크로 반도체 칩을 제거할 수 있다. 예를 들어, 도 17a 및 도 17b와 같이, 어레이 모듈(200)은 제1 기판(10)의 격벽(102)에 전사된 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 정전기력 또는 전자기력에 의해 흡착하여, 제1 기판(10)으로부터 제거할 수 있다.
어레이 모듈(200)은 보완 모드일 때, 기판에서 복수의 홈 중 적어도 일부 홈에 대응하는 영역에 정전기력 또는 전자기력을 발생시켜, 홈에 전사된 마이크로 반도체 칩을 흡착할 수 있다. 이를 통해, 기판 상에 전사된 마이크로 반도체 칩을 다른 기판의 보완에 이용할 수 있다. 예를 들어, 어레이 모듈(200)은 도 6b 내지 도 6d와 같이, 제2 기판(20) 상에 전사된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 제1 기판(10)의 보완에 이용할 수 있다.
상술한 보완 방법에 따라, 제1 기판(10) 상에 일정 간격으로 배열된 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)은 다양한 장치에 사용될 수 있다. 제1 기판(10)과, 제1 기판(10) 상에 일정 간격으로 배열된 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)은 전사 구조물로 정의될 수 있다.
예를 들어, 제1 기판(10)이 전사 기판(11)일 경우, 전사 구조물의 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)은 구동 기판(12)에 전사되어 전자 장치에 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(10)이 구동 기판(12)일 경우, 전사 구조물의 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)은 별도의 추가 전사 공정 없이, 전자 장치에 사용될 수 있다.
도 18 및 도 19는 실시예에 따른 전사 구조물(1)을 포함하는 디스플레이 장치(1000, 1000A)의 단면도이다. 도 18 및 도 19를 참조하면, 실시예에 따른 전사 구조물(1)은 디스플레이 장치(1000, 1000A)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(1000, 1000A)는 전사 구조물(1)과, 전사 구조물(1) 상에 배치된 색 변환층(1150)을 포함할 수 있다.
색 변환층(1150)은 격벽(1145)과 격벽(1145) 사이에 구비된다. 제2 소자(120)는 제1 칼라 광, 예를 들어, 청색 광을 방출할 수 있다. 다만, 제2 소자(120)에서 방출되는 광은 이에 한정되지 아니하며, 색 변환층(1150)을 여기할 수 있는 다른 파장의 광을 방출하는 것도 가능하다.
색 변환층(1150)은 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)로부터 방출된 광을 제1 칼라 광으로 변환 또는 투과시키는 제1 색 변환층(1151)과, 광을 제2 칼라 광으로 변환하는 제2 색 변환층(1152)과, 광을 제3 칼라 광으로 변환하는 제3 색 변환층(1153)을 포함할 수 있다. 제2 칼라 광은 녹색 광일 수 있고, 제3 칼라 광은 적색 광일 수 있다.
제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)이 청색 광을 발광하는 경우 제1 색 변환층(1151)은 광 변환 없이 청색 광을 투과시키는 레진을 포함할 수 있다. 제2 색 변환층(1152)은 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)으로부터 방출되는 청색 광을 변환해 녹색 광을 방출할 수 있다. 제2 색 변환층(1152)은 청색 광에 의해 여기 되어 녹색 광을 방출하는 양자 점들(QD: Quant㎛ Dots)을 포함할 수 있으며, 양자 점은 코어부와 껍질부를 갖는 코어-쉘(core-shell) 구조를 가지거나, 쉘(shell)이 없는 입자 구조를 가질 수 있다. 코어-쉘(core-shell) 구조는 싱글-쉘(single-shell) 또는 멀티-쉘(multi-shell), 예컨대, 더블-쉘(double-shell) 구조일 수 있다.
양자 점은 Ⅱ-Ⅵ족 계열 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 계열 반도체, Ⅳ-Ⅵ족 계열 반도체, Ⅳ족 계열 반도체 및/또는 그래핀 양자점을 포함할 수 있다. 양자 점은 예를 들어, Cd, Se, Zn, S 및/또는 InP 을 포함할 수 있으며, 각 양자 점은 수십 nm 이하의 지름, 예컨대, 약 10 nm 이하의 지름을 가질 수 있다.
제2 색 변환층(1152)은 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)로부터 방출되는 청색 광에 의해 여기되어 녹색 광을 방출하는 형광체(phosphor)를 포함하는 것도 가능하다.
제3 색 변환층(1153)은 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)으로부터 방출되는 청색 광을 적색 광으로 변화시켜 방출할 수 있다. 제3 색 변환층(1153)은 청색 광에 의해 여기되어 적색 광을 방출하는 소정 크기의 양자 점들을 포함할하거나, 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)으로부터 방출되는 청색 광에 의해 여기되어 적색 광을 방출하는 형광체를 포함할 수 있다.
디스플레이 장치(1000, 1000A)는 색 변환층(1150)을 통해, 적색, 녹색 및 청색의 광을 방출할 수 있다. 이 경우, 전사 구조물(1)은 RGB 자발광 마이크로 엘이디 TV에 적용될 수 있다. 복수의 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)을 제어함으로써 디스플레이를 구현할 수 있다. 이와 같이, 제1 기판(11) 상에 전사된 복수의 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)은 전기적으로 연결되어, 하나의 기능을 수행할 수 있다.
도 20은, 예시적인 실시예에 따른 전사 구조물(1)을 포함하는 전자 장치의 블록도를 나타낸 것이다.
도 20을 참조하면, 네트워크 환경(8200) 내에 전자 장치(8201)가 구비될 수 있다. 네트워크 환경(8200)에서 전자 장치(8201)는 제1 네트워크(8298)(근거리 무선 통신 네트워크 등)를 통하여 다른 전자 장치(8202)와 통신하거나, 또는 제2 네트워크(8299)(원거리 무선 통신 네트워크 등)를 통하여 또 다른 전자 장치(8204) 및/또는 서버(8208)와 통신할 수 있다. 전자 장치(8201)는 서버(8208)를 통하여 전자 장치(8204)와 통신할 수 있다. 전자 장치(8201)는 프로세서(8220), 메모리(8230), 입력 장치(8250), 음향 출력 장치(8255), 디스플레이 장치(8260), 오디오 모듈(8270), 센서 모듈(8276), 인터페이스(8277), 햅틱 모듈(8279), 카메라 모듈(8280), 전력 관리 모듈(8288), 배터리(8289), 통신 모듈(8290), 가입자 식별 모듈(8296), 및/또는 안테나 모듈(8297)을 포함할 수 있다. 전자 장치(8201)에는, 이 구성요소들 중 일부가 생략되거나, 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 이 구성요소들 중 일부는 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(8276)(지문 센서, 홍채 센서, 조도 센서 등)은 디스플레이 장치(8260)(디스플레이 등)에 임베디드되어 구현될 수 있다.
프로세서(8220)는, 소프트웨어(프로그램(8240) 등)를 실행하여 프로세서(8220)에 연결된 전자 장치(8201) 중 하나 또는 복수개의 다른 구성요소들(하드웨어, 소프트웨어 구성요소 등)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 데이터 처리 또는 연산의 일부로, 프로세서(8220)는 다른 구성요소(센서 모듈(8276), 통신 모듈(8290) 등)로부터 수신된 명령 및/또는 데이터를 휘발성 메모리(8232)에 로드하고, 휘발성 메모리(8232)에 저장된 명령 및/또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(8234)에 저장할 수 있다. 프로세서(8220)는 메인 프로세서(8221)(중앙 처리 장치, 어플리케이션 프로세서 등) 및 이와 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(8223)(그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 커뮤니케이션 프로세서 등)를 포함할 수 있다. 보조 프로세서(8223)는 메인 프로세서(8221)보다 전력을 작게 사용하고, 특화된 기능을 수행할 수 있다.
보조 프로세서(8223)는, 메인 프로세서(8221)가 인액티브 상태(슬립 상태)에 있는 동안 메인 프로세서(8221)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(8221)가 액티브 상태(어플리케이션 실행 상태)에 있는 동안 메인 프로세서(8221)와 함께, 전자 장치(8201)의 구성요소들 중 일부 구성요소(디스플레이 장치(8260), 센서 모듈(8276), 통신 모듈(8290) 등)와 관련된 기능 및/또는 상태를 제어할 수 있다. 보조 프로세서(8223)(이미지 시그널 프로세서, 커뮤니케이션 프로세서 등)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(카메라 모듈(8280), 통신 모듈(8290) 등)의 일부로서 구현될 수도 있다.
메모리(2230)는, 전자 장치(8201)의 구성요소(프로세서(8220), 센서모듈(8276) 등)가 필요로 하는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(프로그램(8240) 등) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 및/또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(8230)는, 휘발성 메모리(8232) 및/또는 비휘발성 메모리(8234)를 포함할 수 있다.
프로그램(8240)은 메모리(8230)에 소프트웨어로 저장될 수 있으며, 운영 체제(8242), 미들 웨어(8244) 및/또는 어플리케이션(8246)을 포함할 수 있다.
입력 장치(8250)는, 전자 장치(8201)의 구성요소(프로세서(8220) 등)에 사용될 명령 및/또는 데이터를 전자 장치(8201)의 외부(사용자 등)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(8250)는, 리모트 컨트롤러, 마이크, 마우스, 키보드, 및/또는 디지털 펜(스타일러스 펜 등)을 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(8255)는 음향 신호를 전자 장치(8201)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(8255)는, 스피커 및/또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 리시버는 스피커의 일부로 결합되어 있거나 또는 독립된 별도의 장치로 구현될 수 있다.
디스플레이 장치(8260)는 전자 장치(8201)의 외부로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 장치(8260)는, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(8260)는 상술한 전사 구조물(1)을 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(8260)는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(Touch Circuitry), 및/또는 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(압력 센서 등)를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(8270)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 오디오 모듈(8270)은, 입력 장치(8250)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(8255), 및/또는 전자 장치(8201)와 직접 또는 무선으로 연결된 다른 전자 장치(전자 장치(8102) 등)의 스피커 및/또는 헤드폰을 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(8276)은 전자 장치(8201)의 작동 상태(전력, 온도 등), 또는 외부의 환경 상태(사용자 상태 등)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 및/또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 센서 모듈(8276)은, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(Infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 및/또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(8277)는 전자 장치(8201)가 다른 전자 장치(전자 장치(8102) 등)와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 인터페이스(8277)는, HDMI(High Definition Multimedia Interface), USB(Universal Serial Bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 및/또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(8278)는, 전자 장치(8201)가 다른 전자 장치(전자 장치(8102) 등)와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 연결 단자(8278)는, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 및/또는 오디오 커넥터(헤드폰 커넥터 등)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(8279)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(진동, 움직임 등) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 햅틱 모듈(8279)은, 모터, 압전 소자, 및/또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(8280)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 카메라 모듈(8280)은 하나 이상의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 및/또는 플래시들을 포함할 수 있다. 카메라 모듈(8280)에 포함된 렌즈 어셈블리는 이미지 촬영의 대상인 피사체로부터 방출되는 빛을 수집할 수 있다.
전력 관리 모듈(8288)은 전자 장치(8201)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 전력 관리 모듈(8388)은, PMIC(Power Management Integrated Circuit)의 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(8289)는 전자 장치(8201)의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 배터리(8289)는, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 및/또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(8290)은 전자 장치(8201)와 다른 전자 장치(전자 장치(8102), 전자 장치(8104), 서버(8108) 등)간의 직접(유선) 통신 채널 및/또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(8290)은 프로세서(8220)(어플리케이션 프로세서 등)와 독립적으로 운영되고, 직접 통신 및/또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 통신 모듈(8290)은 무선 통신 모듈(8292)(셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, GNSS(Global Navigation Satellite System 등) 통신 모듈) 및/또는 유선 통신 모듈(8294)(LAN(Local Area Network) 통신 모듈, 전력선 통신 모듈 등)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제1 네트워크(8298)(블루투스, WiFi Direct 또는 IrDA(Infrared Data Association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 네트워크(8299)(셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(LAN, WAN 등)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 다른 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(단일 칩 등)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(8292)은 가입자 식별 모듈(8296)에 저장된 가입자 정보(국제 모바일 가입자 식별자(IMSI) 등)를 이용하여 제1 네트워크(8298) 및/또는 제2 네트워크(8299)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(8201)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(8297)은 신호 및/또는 전력을 외부(다른 전자 장치 등)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 안테나는 기판(PCB 등) 위에 형성된 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함할 수 있다. 안테나 모듈(8297)은 하나 또는 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 복수의 안테나가 포함된 경우, 통신 모듈(8290)에 의해 복수의 안테나들 중에서 제1 네트워크(8298) 및/또는 제2 네트워크(8299)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 안테나가 선택될 수 있다. 선택된 안테나를 통하여 통신 모듈(8290)과 다른 전자 장치 간에 신호 및/또는 전력이 송신되거나 수신될 수 있다. 안테나 외에 다른 부품(RFIC 등)이 안테나 모듈(8297)의 일부로 포함될 수 있다.
구성요소들 중 일부는 주변 기기들간 통신 방식(버스, GPIO(General Purpose Input and Output), SPI(Serial Peripheral Interface), MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 등)을 통해 서로 연결되고 신호(명령, 데이터 등)를 상호 교환할 수 있다.
명령 또는 데이터는 제2 네트워크(8299)에 연결된 서버(8108)를 통해서 전자 장치(8201)와 외부의 전자 장치(8204)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 다른 전자 장치들(8202, 8204)은 전자 장치(8201)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 전자 장치(8201)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 다른 전자 장치들(8202, 8204, 8208) 중 하나 이상의 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(8201)가 어떤 기능이나 서비스를 수행해야 할 때, 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 하나 이상의 다른 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 일부 또는 전체를 수행하라고 요청할 수 있다. 요청을 수신한 하나 이상의 다른 전자 장치들은 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(8201)로 전달할 수 있다. 이를 위하여, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 및/또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
도 21은 예시적인 실시예에 따른 전자 장치가 모바일 장치에 적용된 예를 도시한 것이다. 모바일 장치(9100)는 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치(9110)를 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(9110)는 상술한 전사 구조물(1)을 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(9110)는 접힐 수 있는 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어, 다중 폴더 디스플레이에 적용될 수 있다. 여기서는 모바일 장치(9100)가 폴더형 디스플레이로 도시되었으나 일반 평판형 디스플레이에도 적용 가능할 수 있다.
도 22는 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치가 자동차에 적용된 예를 도시한 것이다. 디스플레이 장치가 자동차용 헤드업 디스플레이 장치에 적용될 수 있다. 헤드업 디스플레이 장치(9200)는 자동차의 일 영역에 구비된 디스플레이 장치(9210)와, 디스플레이 장치(9210)에서 생성된 영상을 운전자가 볼 수 있도록 광의 경로를 변환하는 적어도 하나 이상의 광경로 변경 부재(9220)를 포함할 수 있다.
도 23은 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치가 증강 현실 안경 또는 가상 현실 안경에 적용된 예를 도시한 것이다. 증강 현실 안경(9300)은 영상을 형성하는 투영 시스템(9310)과, 투영 시스템(9310)으로부터의 영상을 사용자의 눈에 들어가도록 안내하는 적어도 하나의 요소(9320)를 포함할 수 있다. 투영 시스템(9310)은 상술한 전사 구조물(1)을 포함할 수 있다.
도 24는 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치가 대형 사이니지(signage)에 적용된 예를 도시한 것이다. 사이니지(9400)는 디지털 정보 디스플레이를 이용한 옥외 광고에 이용될 수 있으며, 통신망을 통해 광고 내용 등을 제어할 수 있다. 사이니지(9400)는 예를 들어, 도 20을 참조하여 설명한 전자 장치를 통해 구현될 수 있다.
도 25는 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치가 웨어러블 디스플레이에 적용된 예를 도시한 것이다. 웨어러블 디스플레이(9500)는 상술한 전사 구조물(1)을 포함할 수 있고, 도 20을 참조하여 설명한 전자 장치를 통해 구현될 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치는 이 밖에도 롤러블(rollable) TV, 스트레처블(stretchable) 디스플레이 등 다양한 제품에 적용될 수 있다. 또한, 예시적인 실시예에 따른 전사 구조물(1)은 라이다 장치 등에도 적용될 수 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 예시적인 실시예에 따른 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시예에 따른 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법 및 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 장치에 대해 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 도면에서 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 또한, 소정의 물질층이 기판이나 다른 층 상에 존재한다고 설명될 때, 그 물질층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 존재할 수도 있고, 그 사이에 다른 제3의 층이 존재할 수도 있다. 그리고, 아래의 실시예에서 각 층을 이루는 물질은 예시적인 것이므로, 이외에 다른 물질이 사용될 수도 있다.
본 실시예에서 설명하는 특정 실행들은 예시들로서, 어떠한 방법으로도 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다.
“상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다.
방법을 구성하는 단계들은 설명된 순서대로 행하여야 한다는 명백한 언급이 없다면, 적당한 순서로 행해질 수 있다. 또한, 모든 예시적인 용어(예를 들어, 등등)의 사용은 단순히 기술적 사상을 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구항에 의해 한정되지 않는 이상 이러한 용어로 인해 권리 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 제1 마이크로 반도체 칩(M1)의 대량으로 전사하는 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다. 도 1은 참조하면, 실시예에 따른 제1 마이크로 반도체 칩(M1)의 대량 전사 방법은 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 제1 기판(10)에 대량으로 전사하는 단계(S10)를 포함한다. 여기서, 대량으로 전사된다는 것은 하나씩 개별적으로 전사되는 것과 구분하기 위한 것으로, 2개 이상, 10개 이상, 50개 이상, 100개 이상의 마이크로 반도체 칩이 하나의 공정에 의해 전사되는 것으로 정의될 수 있다.
복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 유체 자기 조립 방식(Fluidic Self Assembly)에 의해 제1 기판(10)에 대량으로 전사될 수 있다.
도 2 내지 도 3은 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 유체 자기 조립 방식에 의해 대량으로 전사하는 과정을 설명하는 단면도이며, 도 4는 제1 기판(10) 상에 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 대량 전사된 상태를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2를 참조하면, 전사 모듈(100)에 의해, 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)과 액체(L)가 공급될 수 있다. 전사 모듈(100)은 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)과 액체(L)를 공급하도록 구성된 공급 부재(110)를 포함할 수 있다. 공급 부재(110)는 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)과 액체(L)를 동시에 또는 개별적으로 공급할 수 있다.
제1 기판(10)에는 복수의 제1홈(101)이 마련될 수 있다. 제1 기판(10)은 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 정렬시키기 위한 전사 기판(11)일 수 있다. 다만, 제1 기판(10)은 이에 한정되지 아니하며, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 구동시키기 위한 구동 기판일 수도 있다. 복수의 제1홈(101)은 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 배치하기 위한 공간일 수 있다. 제1 기판(10)에는 복수의 제1홈(101)을 정의하기 위한 격벽(102)이 배치될 수 있다. 격벽(102)은 제1홈(101) 사이에 배치될 수 있다.
제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 마이크로미터 단위 또는 나노미터 단위의 크기를 가지는 부재일 수 있다. 예를 들어, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 1000 ㎛ 이하, 예를 들어 500 ㎛ 이하, 200 ㎛ 이하, 100 ㎛이하의 크기를 가지는 부재일 수 있다.
예를 들어, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 마이크로 발광 소자일 수 있다. 다만, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)의 종류는 이에 한정되지 아니하며, IV족 물질, III-V족 물질 또는 사파이어를 포함하는 기판 상에 성장 가능한 소자라면, 다양하게 적용될 수 있다. IV족 물질의 예로, 실리콘이 사용될 수 있다. III-V족 물질의 예로, 인듐 포스파이드(InP), 갈륨 비소(GaAs)가 사용될 수 있다.
제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 발광 소자, 레이저 및 디텍터(detector) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디텍터는 적외선 센서일 수 있다. 예를 들어, 디텍터는 SWIR(Short-Wave Infrared) 센서 또는 LWIR(Long-Wave Infrared) 센서일 수 있다.
액체(L)는 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 부식시키거나 손상을 입히지 않는 한 어떠한 종류의 액체(L)라도 사용될 수 있다. 액체(L)는 예를 들어, 물, 에탄올, 알코올, 폴리올, 케톤, 할로카본, 아세톤, 플럭스(flux), 및 유기 솔벤트(solvent)를 포함하는 그룹 중 하나 또는 복수의 조합을 포함할 수 있다. 유기 솔벤트는 예를 들어 이소프로필알콜(IPA, Isopropyl Alcohol)을 포함할 수 있다. 사용 가능한 액체(L)는 이에 한정되지 않으며 다양한 변경이 가능하다.
제1홈(101)에 액체(L)를 공급하는 방법은 예를 들어, 스프레이 방법, 디스펜싱 방법, 잉크젯 도트 방법, 액체(L)를 제1 기판(10)에 흘려 보내는 방법 등이 다양하게 사용될 수 있다. 액체(L)는 제1홈(101)에 맞게 또는 제1홈(101)에서 넘치도록 공급량이 다양하게 조절될 수 있다.
제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 제1 기판(10)에 다른 액체(L) 없이 직접 뿌려지거나, 현탁액(suspension)에 포함된 상태로 공급될 수 있다. 현탁액에 포함된 제1 마이크로 반도체 칩(M1)의 공급 방법으로 스프레이 방법, 액체(L)를 방울방울 떨어뜨리는 디스펜싱 방법, 프린팅 방식처럼 액체(L)를 토출하는 잉크젯 도트 방법, 현탁액을 제1 기판(10)에 흘려 보내는 방법 등이 다양하게 사용될 수 있다.
다음으로, 전사 모듈(100)에 의해 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1) 각각이 제1홈(101)에 조립될 수 있다. 이를 위한 예로서, 전사 모듈(100)은 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 제1홈(101)에 정렬시키기 위한 칩 정렬 부재(120)를 포함할 수 있다. 칩 정렬 부재(120)는 액체(L)를 흡수할 수 있는 흡수재(121)를 포함할 수 있다. 흡수재(121)는 제1 기판(10)을 스캐닝하도록 이동될 수 있다. 흡수재(121)는 액체(L)를 흡수할 수 있는 재질이면 족하고, 그 형태나 구조는 한정되지 않는다. 흡수재(121)는 예를 들어, 직물, 티슈, 폴리에스테르 섬유, 종이 또는 와이퍼 등을 포함할 수 있다. 흡수재(121)는 다른 보조 기구 없이 단독으로 사용될 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 제1 기판(10)을 스캐닝하기 편리하도록 지지대(122)에 결합될 수 있다. 지지대(122)는 제1 기판(10)을 스캐닝하기 적합한 다양한 형태와 구조를 가질 수 있다. 지지대(122)는 예를 들어, 봉(rod), 블레이드(blade), 플레이트(plate), 또는 와이퍼(wiper) 등의 형태를 가질 수 있다. 흡수재(121)는 지지대(122)의 어느 한 면에 구비되거나, 지지대(122)의 둘레를 감쌀 수 있다.
흡수재(121)는 제1 기판(10)을 적절한 압력으로 가압하면서 스캐닝할 수 있다. 스캐닝은 흡수재(121)가 제1 기판(10)과 접촉하며 복수 개의 제1홈(101)을 지나가면서 액체(L)를 흡수하는 단계를 포함할 수 있다. 스캐닝은 예를 들어, 흡수재(121)의 슬라이딩(sliding) 방식, 회전(rotating) 방식, 병진(translating) 운동 방식, 왕복(reciprocating) 운동 방식, 롤링(rolling) 방식, 스피닝(spinning) 방식 및/또는 러빙(rubbing) 방식 등 다양한 방식으로 수행될 수 있으며, 규칙적인 방식 또는 불규칙적인 방식 모두 포함할 수 있다. 스캐닝은 흡수재(121)를 이동시키는 대신에, 제1 기판(10)을 이동시켜 수행될 수도 있으며, 제1 기판(10)의 스캐닝 또한 슬라이딩, 회전, 병진 왕복, 롤링, 스피닝, 및 또는 러빙 등의 방식으로 수행될 수 있다. 물론, 흡수재(121)와 제1 기판(10)의 협동에 의해 스캐닝이 수행되는 것도 가능하다.
이와 같이 하여, 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 액체(L)와 함께 제1 기판(10) 상에 공급하고, 흡수재(121) 등을 통해 복수의 마이크로 반도체 칩에 외력을 가함으로써, 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 제1 기판(10)의 복수의 제1홈(101) 각각에 배치할 수 있다. 액체(L)를 제거함으로써, 제1 기판(10)의 복수의 제1홈(101) 각각에 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 배치할 수 있다.
도 3을 참조하면, 복수의 제1홈(101)에 배치된 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 소정 간격으로 이격 배치된다. 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 제1 기판(10)의 복수의 제1홈(101)에 계면 에너지에 의해 일정한 방향으로 스스로 조립될 수 있다. 예를 들어, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 서로 다른 계면 에너지를 가지는 상면 및 하면을 포함할 수 있다. 일 예로서, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 제1 전극층(M11)이 상부를 향하도록 배치될 수 있다. 제1 전극층(M11)에는 다른 극성을 가지는 제1, 제2 전극이 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 수평 전극 구조를 가질 수 있다.
다만, 제1 마아크로 반도체 칩(M1)의 구조는 이에 한정되지 아니하며, 상면과 하면의 계면 에너지가 서로 다른 구조라면 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 도시하지 않았으나, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 상부와 하부에 전극이 배치된 수직 전극 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 도시하지 않았으나, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 일면에 상부 전극이 배치되며, 타면에 상부 전극과 다른 계면 에너지를 가지는 하부 전극이 배치될 수 있다. 서로 다른 계면 에너지를 가지도록, 상부 전극과 하부 전극은 재질이 다르거나 구조가 다를 수 있다. 예를 들어, 상부 전극과 하부 전극의 면적이 다를 수 있다. 이 경우, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 상부 전극이 상부를 향하고 하부 전극이 하부를 향하도록 제1홈(101)에 배치될 수 있다.
한편, 유체 자기 조립 방식은 복수의 제1홈(101) 각각에 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 하나씩 배치하는 방식이 아니기 때문에, 복수의 제1홈(101) 중 일부 제1홈(101)에는 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 삽입되지 않을 수 있다. 다시 말해서, 유체 자기 조립 방식은 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 대량으로 제1 기판(10) 상에 공급한 후, 흡수재(121)를 이용하여 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 제1홈(101)에 배치하는 방식이기 때문에, 비록 일부이긴 하지만, 일부 제1홈(101)에는 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 삽입되지 않을 수 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 대량으로 전사된 제1 기판(10)에서는 대부분의 제1홈(101)에 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 삽입되어 있으나, 일부 제1홈(101A)에는 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 삽입되지 않을 수 있다. 즉, 제1 기판(10)에는 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 삽입되지 않은 비어있는 제1홈(101A)이 존재할 수 있다.
비전 검출 모듈(300)은 복수의 제1홈(101) 중 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 조립되지 않은 비어있는 제1홈(101A)이 있는지 여부를 검사할 수 있다(S15).
제1 기판(10)의 비어있는 제1홈(101A)은 비전 검출 모듈(300)에 의해 검출될 수 있다. 비전 검출 모듈(300)은 제1 기판(10)에서 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 전사되지 않는 비어있는 제1홈(101A)에 대한 제1 정보를 검출할 수 있다. 비전 검출 모듈(300)은 광학적 촬영이 가능한 비전 카메라를 포함할 수 있다. 비전 카메라는 유체 자기 조립에 의해 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 전사된 제1 기판(10)을 촬영할 수 있다. 비전 검출 모듈(300)은 비전 카메라에 의해 촬영된 데이터에 기초하여, 제1 기판(10)에서 비어있는 제1홈(101A)의 위치에 대한 제1 정보를 검출할 수 있다.
도 5는 실시예에 따른 마이크로 반도체 칩의 대량 전사를 보완하는 장치를 나타낸 블록도이다. 도 1 및 도 5를 참조하면, 실시예에 따른 마이크로 반도체 칩의 대량 전사를 보완하는 방법에서는, 유체 자기 조립 방식과 같은 대량 전사 과정에서 제1 기판(10)에 비어있는 제1홈(101A)이 발생할 수 있는 점을 고려하여, 복수의 제1홈(101) 중 비어있는 제1홈(101A)에 제1 마이크로 반도체 칩(M1)과 동일한 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 조립하여 보완하는 단계(S20)를 포함할 수 있다.
보완하는 단계(S20)는 제1 기판(10)의 전사 방식과 동일한 방식으로, 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 제1 기판(10)과 별개인 제2 기판(20)에 전사하는 단계(S21)와, 정전기력 또는 전자기력을 이용하여 비어있는 제1홈(101A)에 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 조립하는 단계(S22)를 포함할 수 있다. 이를 위하여, 도 5와 같이, 마이크로 반도체 칩의 대량 전사를 보완하는 보완 장치는 전사 모듈(100) 및 어레이 모듈(200)을 포함할 수 있다. 이러한 보완 장치는 비전 검출 모듈(300) 및 제어부(400)를 더 포함할 수 있다.
도 6a 내지 도 6e는 일 실시예에 따른 보완 단계(S20)를 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 도 6a에 사용되는 전사 모듈(100)을 개략적으로 나타낸 블록도이며, 도 8은 도 7의 전사 모듈(100)에 의해 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 제2 기판(20) 상에 전사되는 과정을 설명하기 위한 단면도이며, 도 9는 도 8의 전사 과정에 의해 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 제2 기판(20) 상에 전사된 상태를 설명하기 위한 사시도이다.
도 1 및 도 6a를 참조하면, 제1 기판(10)의 전사 방식과 동일한 방식으로 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 제1 기판(10)과 별개인 제2 기판(20)에 전사할 수 있다(S21). 예를 들어, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 제1 기판(10)에 유체 자기 조립 방식에 의해 전사될 때, 제2 마이크로 반도체 칩(M2) 역시 제2 기판(20)에 유체 자기 조립 방식에 의해 전사될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 전사 모듈(100)은 제2 기판(20) 상에 액체(L)와 복수의 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 공급하는 공급 부재(110)와, 복수의 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 제2홈(201)에 조립되도록 정렬시키는 칩 정렬 부재(120)를 포함할 수 있다.
전사 모듈(100)은 제1 전사 단계(S10)에서 사용된 전사 모듈(100)과 동일할 수 있다. 다만, 전사 모듈(100)은 반드시 이에 한정되지 아니하며, 제1 전사 단계(S10)에서 사용된 전사 모듈(100)과 별개의 전사 모듈(100)일 수도 있다. 공급 부재(110)는 복수의 제2 마이크로 반도체 칩(M2)과 액체(L)를 동시에 또는 개별적으로 공급할 수 있다.
제2 기판(20)에는 복수의 제2홈(201)이 마련될 수 있다. 제2 기판(20)은 제1 기판(10)에 보충할 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 정렬시키기 위한 기판일 수 있다. 복수의 제2홈(201)은 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 배치하기 위한 공간일 수 있다. 제2 기판(20)의 제2홈(201)은 제1 기판(10)의 제2홈(201)과 동일한 크기 및 배열을 가질 수 있다. 제2 기판(20)에는 복수의 제2홈(201)을 정의하기 위한 격벽(202)이 배치될 수 있다. 격벽(202)은 제2홈(201) 사이에 배치될 수 있다. 제2 기판(20)에 공급된 제2홈(201)의 개수는 제1 기판(10)에 공급된 제1홈(101)의 개수와 동일하거나 다를 수 있다.
제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제1 마이크로 반도체 칩(M1)과 동일한 크기를 가질 수 있다. 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 마이크로미터 단위 또는 나노미터 단위의 크기를 가지는 부재일 수 있다. 예를 들어, 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 1000 ㎛ 이하, 예를 들어 500 ㎛ 이하, 200 ㎛ 이하, 100 ㎛이하의 크기를 가지는 부재일 수 있다.
제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제1 마이크로 반도체 칩(M1)과 동일한 구조를 가질 수 있다. 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 일면에 배치된 제2 전극층(M21)을 포함할 수 있다. 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 마이크로 발광 소자일 수 있다. 다만, 제2 마이크로 반도체 칩(M2)의 종류는 이에 한정되지 아니하며, IV족 물질, III-V족 물질 또는 사파이어를 포함하는 기판 상에 성장 가능한 소자라면, 다양하게 적용될 수 있다. IV족 물질의 예로, 실리콘이 사용될 수 있다. III-V족 물질의 예로, 인듐 포스파이드(InP), 갈륨 비소(GaAs)가 사용될 수 있다.
제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 발광 소자, 레이저 및 디텍터(detector) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디텍터는 적외선 센서일 수 있다. 예를 들어, 디텍터는 SWIR(Short-Wave Infrared) 센서 또는 LWIR(Long-Wave Infrared) 센서일 수 있다.
액체(L)는 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 부식시키거나 손상을 입히지 않는 한 어떠한 종류의 액체(L)라도 사용될 수 있다. 액체(L)는 예를 들어, 물, 에탄올, 알코올, 폴리올, 케톤, 할로카본, 아세톤, 플럭스(flux), 및 유기 솔벤트(solvent)를 포함하는 그룹 중 하나 또는 복수의 조합을 포함할 수 있다. 유기 솔벤트는 예를 들어 이소프로필알콜(IPA, Isopropyl Alcohol)을 포함할 수 있다. 사용 가능한 액체(L)는 이에 한정되지 않으며 다양한 변경이 가능하다.
제2홈(201)에 액체(L)를 공급하는 방법은 예를 들어, 스프레이 방법, 디스펜싱 방법, 잉크젯 도트 방법, 액체(L)를 제2 기판(20)에 흘려 보내는 방법 등이 다양하게 사용될 수 있다. 액체(L)는 제2홈(201)에 맞게 또는 제2홈(201)에서 넘치도록 공급량이 다양하게 조절될 수 있다.
제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제2 기판(20)에 다른 액체(L) 없이 직접 뿌려지거나, 현탁액(suspension)에 포함된 상태로 공급될 수 있다. 현탁액에 포함된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)의 공급 방법으로 스프레이 방법, 액체(L)를 방울방울 떨어뜨리는 디스펜싱 방법, 프린팅 방식처럼 액체(L)를 토출하는 잉크젯 도트 방법, 현탁액을 제2 기판(20)에 흘려 보내는 방법 등이 다양하게 사용될 수 있다.
다음으로, 칩 정렬 부재(120)에 의해 복수의 제2 마이크로 반도체 칩(M2) 각각이 제2홈(201)에 삽입될 수 있다. 이를 위한 예로서, 칩 정렬 부재(120)는 액체(L)를 흡수할 수 있는 흡수재(121)를 포함할 수 있다. 흡수재(121)는 제2 기판(20)을 스캐닝하도록 이동될 수 있다. 흡수재(121)는 액체(L)를 흡수할 수 있는 재질이면 족하고, 그 형태나 구조는 한정되지 않는다. 흡수재(121)는 예를 들어, 직물, 티슈, 폴리에스테르 섬유, 종이 또는 와이퍼 등을 포함할 수 있다. 흡수재(121)는 다른 보조 기구 없이 단독으로 사용될 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 제2 기판(20)을 스캐닝하기 편리하도록 지지대(122)에 결합될 수 있다. 지지대(122)는 제2 기판(20)을 스캐닝하기 적합한 다양한 형태와 구조를 가질 수 있다. 지지대(122)는 예를 들어, 봉(rod), 블레이드(blade), 플레이트(plate), 또는 와이퍼(wiper) 등의 형태를 가질 수 있다. 흡수재(121)는 지지대(122)의 어느 한 면에 구비되거나, 지지대(122)의 둘레를 감쌀 수 있다.
흡수재(121)는 제2 기판(20)을 적절한 압력으로 가압하면서 스캐닝할 수 있다. 스캐닝은 흡수재(121)가 제2 기판(20)과 접촉하며 복수 개의 제2홈(201)을 지나가면서 액체(L)를 흡수하는 단계를 포함할 수 있다. 스캐닝은 예를 들어, 흡수재(121)의 슬라이딩(sliding) 방식, 회전(rotating) 방식, 병진(translating) 운동 방식, 왕복(reciprocating) 운동 방식, 롤링(rolling) 방식, 스피닝(spinning) 방식 및/또는 러빙(rubbing) 방식 등 다양한 방식으로 수행될 수 있으며, 규칙적인 방식 또는 불규칙적인 방식 모두 포함할 수 있다. 스캐닝은 흡수재(121)를 이동시키는 대신에, 제2 기판(20)을 이동시켜 수행될 수도 있으며, 제2 기판(20)의 스캐닝 또한 슬라이딩, 회전, 병진 왕복, 롤링, 스피닝, 및 또는 러빙 등의 방식으로 수행될 수 있다. 물론, 흡수재(121)와 제2 기판(20)의 협동에 의해 스캐닝이 수행되는 것도 가능하다.
이와 같이 하여, 복수의 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 액체(L)와 함께 제2 기판(20) 상에 공급하고, 흡수재(121) 등을 통해 복수의 제2 마이크로 반도체 칩(M2)에 외력을 가함으로써, 복수의 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 제2 기판(20)의 복수의 제2홈(201) 각각에 배치 또는 조립할 수 있다. 액체(L)를 제거함으로써, 제2 기판(20)의 복수의 제2홈(201) 각각에 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 조립될 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 액체(L)가 흡수되는 과정에서 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 제2홈(201)에 특정 방향으로 삽입될 수 있다. 제2 마이크로 반도체 칩(M2)의 전사 방식은 제1 마이크로 반도체 칩(M1)의 전사 방식과 동일한 방식으로 진행되기 때문에, 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 제2홈(201)에 조립되는 방향은 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 제1홈(101)에 조립되는 방향과 동일할 수 있다. 예를 들어, 제1 마이크로 반도체 칩은 서로 다른 계면 에너지를 가지는 상면 및 하면을 포함하며, 제2 마이크로 반도체 칩은 서로 다른 계면 에너지를 가지는 상면 및 하면을 포함할 때, 제1홈에 조립된 제1 마이크로 반도체 칩은 상면이 상부를 향하도록 배치되며, 비어있는 제1홈에 삽입된 제2 마이크로 반도체 칩은 상면이 제1 마이크로 반도체 칩의 상면과 동일한 방향을 향하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 제1 전극층(M11)이 상부를 향하도록 제1홈(101)에 삽입될 때, 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제2 전극층(M21)이 상부를 향하도록 제2홈(201)에 삽입될 수 있다. 다만, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)과 제2 마이크로 반도체 칩(M2)의 배치는 이에 한정되지 아니하며, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)과 제2 마이크로 반도체 칩(M2)의 구조에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 도시하지 않았으나, 제1 마이크로 반도체 칩(M1) 및 제2 마이크로 반도체 칩(M2) 각각이 수직 전극 구조를 가질 경우, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)과 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 상부 전극이 상부를 향하고 하부 전극이 하부를 향하도록 제1홈(101)과 제2홈(201)에 배치될 수 있다.
제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제1 기판(10) 상에 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)의 대량 전사를 보완하기 위한 것이므로, 제2 기판(20)에 전사된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)의 개수는 제1 기판(10)에 전사된 제1 마이크로 반도체 칩(M1)의 개수보다 적을 수 있다. 다만, 제2 기판(20)에 전사된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)의 개수는 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라 제1 기판(10)에 전사된 제1 마이크로 반도체 칩(M1)의 개수와 동일하거나 그보다 많을 수도 있다.
제2 전사 단계(S21)가 진행된 제2 기판(20)에서는, 일부 제2홈(201)에는 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 삽입되며, 일부 제2홈(201A)에는 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 삽입되지 않을 수 있다.
비전 검출 모듈(300)은 제2 기판(20) 상에 위치하여, 제2 기판(20)에 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 전사된 상태를 검출할 수 있다. 예를 들어, 비전 검출 모듈(300)은 제2 기판(20)을 전체적 또는 부분적으로 광학적으로 촬영할 수 있다. 그리하여, 비전 검출 모듈(300)에 의해, 제2 기판(20)에서 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 복수의 제2홈(201)에 전사된 상태에 대한 제2 정보가 검출될 수 있다. 제2 정보는 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 배치된 제2홈(201)과 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 배치되지 않은 제2홈(201A)에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다.
도 6b 내지 도 6d를 참조하면, 실시예에 따른 보완하는 단계는 정전기력 또는 전자기력을 이용하여 비어있는 제1홈(101A)에 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 조립하는 단계(S22)를 포함할 수 있다. 이를 위하여, 보완 장치는 복수의 영역 중 특정 영역에 선택적으로 정전기력 또는 전자기력을 발생시킬 수 있는 어레이 모듈(200)을 포함할 수 있다.
도 6b에서는 어레이 모듈(200)에 대한 설명을 위하여, 어레이 모듈(200)을 제2 기판(20)으로부터 멀게 도시하였으나, 어레이 모듈(200)의 실제 작동 과정에서는 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 정전기력 또는 전자기력에 의해 어레이 모듈(200)에 흡착되도록 충분히 가까운 거리일 수 있다.
도 10은 도 6b 내지 도 6d에 사용되는 어레이 모듈(200)의 단면을 설명하기 위한 도면이며, 도 11은 도 10의 어레이 모듈(200)를 위에서 바라본 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 어레이 모듈(200)은 2차원으로 배열된 복수의 단위 셀(210)를 포함할 수 있다. 단위 셀(210)은 금속 전극일 수 있다. 예를 들어, 복수의 단위 셀(210)는 복수의 행과 복수의 열을 가지도록 배열될 수 있다. 복수의 단위 셀(210) 각각은 제2 마이크로 반도체 칩(M2)의 크기보다 작을 수 있다. 예를 들어, 단위 셀(210)의 크기는 제2 마이크로 반도체 칩(M2)의 크기의 1/2 이하, 1/3 이하, 1/5 이하일 수 있다. 예를 들어, 단위 셀(210)의 길이는 제2 마이크로 반도체 칩(M2)의 길이의 1/2 이하, 1/3 이하, 1/5 이하일 수 있다.
어레이 모듈(200)은 복수의 단위 셀(210)가 배치된 절연 기판(220)과, 복수의 단위 셀(210)의 작동을 제어하는 제어부(400)를 포함한다. 절연 기판(220)에는 제어부(400)로부터 연장된 제1, 제2 도전 라인들이 배치될 수 있다. 제1 도전 라인들과 제2 도전 라인들은 서로 교차하도록 배열될 수 있다. 제어부(400)는, 복수의 단위 셀(210)에 연결된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; 미도시)를 이용하여, 디스플레이의 픽셀 제어와 유사한 방식으로, 복수의 단위 셀(210)를 선택적으로 작동(turn-on)시킬 수 있다. 예를 들어, 박막 트랜지스터의 게이트 전극은 제1 도전 라인에 연결되며, 박막 트랜지스터의 소스 전극은 제2 도전 라인에 연결되며, 박막 트랜지스터의 드레인 전극은 단위 셀(210)에 연결될 수 있다. 제어부(400)는 제1 도전 라인 및 제2 도전 라인에 선택적으로 전원을 인가함으로써, 복수의 단위 셀(210)을 선택적으로 작동시킬 수 있다.
단위 셀(210)이 작동됨에 따라, 해당 단위셀(210)은 정전기장 또는 자기장이 형성되며, 해당 단위셀(210)과 제2 마이크로 반도체 칩(M2) 사이에는 정전기력 또는 전자기력이 생성된다. 단위셀(210)이 정전기장 또는 자기장을 형성하기 위한 구조는 통상적인 기술 수준으므로 구체적인 설명은 생략한다. 제어부(400)는 전사 모듈(100) 및 비전 검출 모듈(300)에 연결되며, 전사 모듈(100) 및 비전 검출 모듈(300)의 작동을 제어할 수 있다.
어레이 모듈(200)은 복수의 단위 셀(210)를 전체적 또는 부분적으로 작동시킴으로써, 어레이 모듈(200)에서 정전기력 또는 전자기력을 전체적 또는 부분적으로 생성할 수 있다. 어레이 모듈(200)은 특정 영역 또는 일부 영역의 단위 셀(210)를 선택적으로 작동시켜, 원하는 위치에 마이크로 반도체 칩을 흡착할 수 있다.
다시 도 6b를 참조하면, 어레이 모듈(200)은 소정 위치의 단위 셀(210)를 선택적으로 작동시킬 수 있다. 어레이 모듈(200)은 제1 기판(10)의 비어있는 제1홈(101A)에 대한 제1 정보와 제2 기판(20)에서 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 복수의 제2홈(201)에 전사된 상태에 대한 제2 정보에 기초하여, 복수의 단위 셀(210) 중 일부 단위 셀(210)를 작동시킬 수 있다.
예를 들어, 제1 정보 및 제2 정보에 기초하여, 제1 기판(10)에 비어있는 제1홈(101A)의 위치와 제2 기판(20)에 비어있지 않은 제2홈(201)의 위치가 중첩된 영역에 대응하는 단위 셀(210)들을 선택적으로 작동시킬 수 있다. 예를 들어, 어레이 모듈(200)은, 제1 기판(10)의 비어있는 제1홈(101A)의 위치와 제2 기판(20)의 비어있지 않은 제2홈(201)의 위치를 고려하여 결정된 제1 단위 셀 영역(211)과 제2 단위 셀 영역(212)에 전원을 공급하고, 그 외에 영역에는 전원을 공급하지 않을 수 있다.
도 6c를 참조하면, 어레이 모듈(200)은 특정 영역에 제2 기판(20)에 전사된 복수의 제2 마이크로 반도체 칩(M2) 중 일부를 정전기력 또는 전자기력에 의해 흡착할 수 있다. 어레이 모듈(200)은 제1, 제2 단위 셀 영역(212)에서 생성된 정전기력 또는 전자기력에 의해 일부 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 선택적으로 흡착할 수 있다. 하나의 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제1 단위 셀 영역(211)에 흡착되며, 다른 하나의 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제2 단위 셀 영역(212)에 흡착될 수 있다. 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제2 전극층(M21)이 어레이 모듈(200)을 향하는 자세로 흡착된다.
도 6d를 참조하면, 어레이 모듈(200)과 제1 기판(10)을 정렬시킬 수 있다. 예를 들어, 어레이 모듈(200)에 흡착된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 제1 기판(10)의 비어있는 제1홈(101A)에 대응하도록, 어레이 모듈(200)의 위치를 정렬할 수 있다. 어레이 모듈(200)의 위치 정렬은, 어레이 모듈(200)의 위치 조정, 제1 기판(10)의 위치 조정 또는 어레이 모듈(200)과 제1 기판(10) 모두의 위치 조정에 의해 진행될 수 있다.
어레이 모듈(200)의 위치를 정렬시킨 상태에서, 어레이 모듈(200)의 단위 셀(210)에 인가된 전원을 차단함으로써, 어레이 모듈(200)의 정전기력 또는 전자기력의 발생을 중단할 수 있다. 그에 따라, 정전기력 또는 전자기력에 의해 흡착되었던 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 어레이 모듈(200)로부터 분리될 수 있다. 어레이 모듈(200)로부터 분리된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제1 기판(10)의 비어있는 제1홈(101A)에 삽입될 수 있다. 분리된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제2 전극층(M21)이 상부를 향하는 자세로, 제1 기판(10)의 제1홈(101)에 삽입될 수 있다.
도 6e를 참조하면, 어레이 모듈(200)에 의해 선택적으로 전사된 제1 기판(10)은, 복수의 제1홈(101) 각각에 제1 마이크로 반도체 칩(M1) 또는 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 삽입된 상태일 수 있다. 제1홈(101) 각각에는 제1 마이크로 반도체 칩(M1)과 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 일정한 방향, 예를 들어, 제1, 제2 전극층(M11, M21)이 상부를 향하는 방향으로 조립될 수 있다. 도시하지 않았으나, 제1 마이크로 반도체 칩(M1) 및 제2 마이크로 반도체 칩(M2) 각각이 수직 전극 구조를 가질 경우, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)과 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 상부 전극이 상부를 향하고 하부 전극이 하부를 향하도록 제1홈(101, 101A)에 배치될 수 있다.
비전 검출 모듈(300)은 제1 기판(10)의 전사 상태를 광학적으로 측정할 수 있다. 비전 검출 모듈(300)은 제1 기판(10)의 제1홈(101)에 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)이 전사된 상태를 측정할 수 있다. 제어부(400)는, 비전 검출 모듈(300)에 의해 측정된 정보에 기초하여, 대량 전사의 보완 단계를 종료할 것인지 여부를 결정할 수 있다.
만일 비전 검출 모듈(300)에 의해 측정된 정보로부터 제1 기판(10)의 비어있는 제1홈(101A)이 기준 범위 이내라고 판단될 경우, 보완 단계를 종료시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(10)의 전체 제1홈(101)의 개수 중 비어있는 제1홈(101A)의 비율이 0.1% 이하라고 판단될 경우, 보완 단계가 종료될 수 있다. 만일 비전 검출 모듈(300)에 의해 측정된 정보로부터 제1 기판(10)의 비어있는 제1홈(101A)이 기준 범위를 만족하지 못한다고 판단될 경우, 보완 단계가 다시 진행될 수 있다. 예를 들어, 도 6a 내지 도 6d의 과정 중 적어도 일부가 다시 진행될 수 있다.
대량 전사에 대한 보완 단계가 종료된 제1 기판(10)은, 복수의 제1홈(101) 중 99.9% 이상의 제1홈(101)에 제1 마이크로 반도체 칩(M1) 또는 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 삽입된 상태일 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 실시예에 따른 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법은, 보완 단계(S20) 이후에, 제1 기판(10) 상에 전사된 복수의 마이크로 반도체 칩을 구동 기판(12; 도 18 참조 )상에 전사하는 제3 전사 단계(S30)을 더 포함할 수 있다.
제1 기판(10)에 전사된 복수의 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)은 다른 기판, 예를 들어, 구동 기판(12)에 전사될 수 있다. 구동 기판(12)에 전사된 마이크로 반도체 칩은 구동 기판(12)과 전기적으로 연결될 수 있다. 구동 기판(12)은 마이크로 반도체 칩과 전기적으로 연결된 박막 트랜지스터(미도시)를 포함할 수 있다.
다만, 제3 전사 단계(S30)는 제1 기판(10)의 종류에 따라 생략될 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(10)이 전사 기판이 아닌 구동 기판인 경우, 다시 말해, 제1 전사 단계(S10)가 구동 기판 상에 바로 진행될 경우, 제3 전사 단계(S30)가 생략될 수 있다.
도 12a 내지 도 12f는 다른 실시예에 따른 보완 단계를 설명하기 위한 도면이다. 도 13a는 도 12c의 일부를 AA선을 따라 절단한 단면도이며, 도 13b는 도 12d의 일부를 BB선을 따라 절단한 단면도이다. 도 14는 어레이 모듈(200)에서 제2 마이크로 반도체 칩(M2)의 이동을 설명하기 위한 도면이다.
도 12a를 참조하면, 실시예에 따른 보완 단계에서는 제1 기판(10)의 전사 방식과 동일한 방식으로 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 제2 기판(20)에 전사될 수 있다(S21). 제2 기판(20)에 대한 제2 마이크로 반도체 칩(M2)의 전사 방식 및 이에 사용되는 전사 모듈(100)은 도 6a 및 도 7 내지 도 9에서 설명한 내용과 실질적으로 동일하므로, 중복 설명은 생략한다.
도 12b를 참조하면, 어레이 모듈(200)은 단위 셀(210)가 하부를 향하도록 배치한 상태에서, 전체 영역의 단위 셀(210)를 작동시킬 수 있다. 그에 따라, 제2 기판(20)에서 어레이 모듈(200)과 중첩된 영역에 배치된 복수의 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은, 정전기력 또는 전자기력에 의해, 어레이 모듈(200)에 흡착될 수 있다.
도 12c 및 도 13a를 참조하면, 어레이 모듈(200)은 단위 셀(210)가 상부를 향하도록 뒤집어질 수 있다. 뒤집어진 어레이 모듈(200)에는, 제2 전극층(M21)이 하부를 향하도록 복수의 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 배치될 수 있다. 복수의 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 하중 및 정전기력 또는 전자기력에 의해 단위 셀(210)에 지지된 상태일 수 있다.
도 12d 및 도 13b를 참조하면, 어레이 모듈(200)은 일부 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 원하는 위치에서 흡착 지지할 수 있다. 제1 기판(10)의 비어있는 제1홈(101A)에 대한 제1 정보에 기초하여, 어레이 모듈(200)은 일부 단위 셀(210)에 선택적으로 전원을 인가할 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(10)의 비어있는 제1홈(101A)의 위치에 대응하는 영역의 단위 셀(210)에 전원을 인가하고, 나머지 단위 셀(210)에 전원을 인가하지 않을 수 있다. 도 14와 같이, 어레이 모듈(200) 상에서 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 정전기력 또는 전자기력에 의해 그 위치가 이동될 수 있다. 그리하여, 어레이 모듈(200)에서는, 정전기력 또는 전자기력에 의해 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 재배열(rearrange)되어, 일부 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 소정 위치에 흡착된 상태일 수 있다.
도 12e를 참조하면, 흡착된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 하부를 향하도록 어레이 모듈(200)을 뒤집고, 흡착된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 제1 기판(10)의 비어있는 제1홈(101A)에 대응하도록 어레이 모듈(200)과 제1 기판(10)의 위치를 정렬한다.
어레이 모듈(200)의 위치를 정렬시킨 상태에서, 어레이 모듈(200)의 단위 셀(210)에 인가된 전원을 차단함으로써, 어레이 모듈(200)의 정전기력 또는 전자기력이 제거될 수 있다. 그에 따라, 정전기력 또는 전자기력에 의해 흡착되었던 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 어레이 모듈(200)로부터 분리될 수 있다. 어레이 모듈(200)로부터 분리된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제1 기판(10)의 비어있는 제1홈(101A)에 삽입될 수 있다. 분리된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제2 전극층(M21)이 상부를 향하는 자세로, 제1 기판(10)의 제1홈(101)에 조립될 수 있다.
도 12f를 참조하면, 보완 장치에 의해, 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 보완된 제1 기판(10)은, 복수의 제1홈(101) 각각에 제1 마이크로 반도체 칩(M1) 또는 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 조립된 상태일 수 있다. 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)은 같은 방향으로 조립된 상태이다. 예를 들어, 제1홈(101)에 조립된 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 제1 전극층(M11)이 상부를 향하도록 배치될 때, 제1홈(101)에 조립된 제2 마이크로 반도체 칩(M2) 역시 제2 전극층(M21)이 상부를 향하도록 배치된다.
비전 검출 모듈(300)은 제1 기판(10)의 전사 상태를 광학적으로 측정할 수 있다. 비전 검출 모듈(300)은 제1 기판(10)의 제1홈(101)에 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)이 전사된 상태를 측정될 수 있다. 제어부(400)는, 비전 검출 모듈(300)에 의해 측정된 정보에 기초하여, 대량 전사의 보완 단계를 종료할 것인지 여부를 결정할 수 있다. 보완 단계의 종료 여부 결정은 도 6e에서 설명한 내용과 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
보완 단계가 종료된 제1 기판(10)은, 복수의 제1홈(101) 중 99.9% 이상의 제1홈(101)에 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)이 삽입된 상태일 수 있다.
도시하지 않았지만, 제1 기판(10)에 전사된 복수의 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)은 다른 기판, 예를 들어, 구동 기판(12)에 전사될 수 있다. 구동 기판(12)에 전사된 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)은 구동 기판(12)과 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 상술한 실시예들에서는 제1 기판(10)을 준비하는 단계의 예로, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 대량으로 전사된 전사 기판(11)을 바로 이용하는 예를 중심으로 설명하였다. 그러나, 제1 기판(10)의 준비 단계는 이에 한정되지 아니하며, 전사 기판(11)에 전사된 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 다른 기판, 예를 들어, 구동 기판(12)으로 전사된 상태일 수도 있다.
도 15a 내지 도 15h는 또 다른 실시예에 따른 대량 전사 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15a를 참조하면, 실시예에 따른 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법에서는 전사 기판(11) 상에 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 전사하는 단계를 포함한다. 전사 기판(11) 상에 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 전사하는 단계는 유체 자기 조립 방식에 의해 진행될 수 있다. 유체 자기 조립 방식은 도 2 내지 도 4에서 설명한 내용과 실질적으로 동일하므로, 중복 설명은 생략한다. 전사 기판(11)에 전사된 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 제1 전극층(M11)이 상부를 향하도록 배치될 수 있다.
도 15b를 참조하면, 전사 기판(11) 상에 구동 기판(12)을 정렬시킬 수 있다. 구동 기판(12)은 제1 마이크로 반도체 칩(M1)에 전기적으로 연결 가능한 트랜지스터(미도시)를 포함할 수 있다. 전사 기판(11)의 홈(101P)이 구동 기판(12)의 홈(111)에 중첩되도록, 전사 기판(11) 및 구동 기판(12) 중 적어도 하나의 위치를 조정할 수 있다.
도 15c를 참조하면, 구동 기판(12)의 홈(111)에 조립된 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 전사 기판(11)의 홈(101P)으로 전사시킬 수 있다. 이를 위한 예로서, 구동 기판(12)이 전사 기판(11)의 하부에 위치하도록 구동 기판(12)과 전사 기판(11)을 뒤집을 수 있다. 전사 기판(11)의 홈(101P)에 조립된 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 중력에 의해 구동 기판(12)의 홈(111)으로 이동할 수 있다. 그리하여, 전사 기판(11)에 전사된 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 구동 기판(12)으로 전사될 수 있다. 여기서, 구동 기판(12)이 제1 기판(10A)에 해당할 수 있으며, 구동 기판(12)의 홈(111)이 제1 기판(10A)의 제1홈(101)에 해당할 수 있다.
제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 전사 기판(11)에서 구동 기판(12)으로 전사되는 과정에서, 제1 전극층(M11)이 하부를 향하도록 배치될 수 있다. 구동 기판(12)의 홈(111)에 조립된 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 제1 전극층(M11)이 하부를 향하도록 배치될 수 있다.
비전 검출 모듈(300)은 구동 기판(12)을 전체적 또는 부분적으로 촬영할 수 있다. 비전 검출 모듈(300)은 구동 기판(12)의 홈(111)에서 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 전사되지 않은 비어있는 홈(111A)에 대한 정보를 검출할 수 있다.
도 15d를 참조하면, 실시예에 따른 보완 단계에서는 전사 기판(11)의 전사 방식과 동일한 방식으로 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 제2 기판(20)에 전사될 수 있다. 제2 기판(20)에 대한 제2 마이크로 반도체 칩(M2)의 전사 방식은 도 6a와 동일하므로, 중복 설명은 생략한다.
도 15e를 참조하면, 어레이 모듈(200)은 단위 셀(210)가 하부를 향하도록 배치한 상태에서, 단위 셀(210) 일부를 선택적으로 작동시킬 수 있다. 구동 기판(12)의 비어있는 홈(111A)에 대한 정보에 기초하여, 어레이 모듈(200)의 일부 단위 셀(210)를 선택적으로 작동시킬 수 있다. 예를 들어, 어레이 모듈(200)은 구동 기판(12)의 비어있는 홈(111A)에 대한 제1 정보와 제2 기판(20)에 대한 제2 정보에 기초하여, 복수의 단위 셀(210)를 선택적으로 작동시킬 수 있다. 예를 들어, 구동 기판(12)의 비어있는 홈(111A)의 위치와 제2 기판(20)에 비어있지 않은 제2홈(201)의 위치가 중첩된 영역에 대응하는 일부 단위 셀(210)들을 선택적으로 작동시킬 수 있다.
그에 따라, 제2 기판(20)에 전사된 제2 마이크로 반도체 칩(M2) 중 일부 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 어레이 모듈(200)에 흡착될 수 있다.
도 15f를 참조하면, 어레이 모듈(200)은 흡착된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 상부를 향하도록 뒤집어질 수 있다. 뒤집어진 어레이 모듈(200)에 흡착된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)는 제2 전극층(M21)이 하부를 향하고 있는 상태이다.
제2 어레이 모듈(200A)은 어레이 모듈(200) 상에 배치된 상태에서, 제2 어레이 모듈(200A)의 단위 셀(210)에 전원이 인가될 수 있다. 제2 어레이 모듈(200A)의 단위 셀(210) 일부에 전원이 인가될 수 있으나, 이에 한정되지 아니하며, 단위 셀(210) 전체에 전원이 인가될 수도 있다. 그리하여, 제2 어레이 모듈(200A)에 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 흡착될 수 있다. 제2 어레이 모듈(200A)에 흡착된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제2 전극층(M21)이 하부를 향하는 자세일 수 있다.
도 15g를 참조하면, 제2 어레이 모듈(200A)과 구동 기판(12)을 정렬시킬 수 있다. 제2 어레이 모듈(200A)에 흡착된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 구동 기판(12)의 비어있는 홈(111A)에 대응하는 위치일 수 있다.
제2 어레이 모듈(200A)은 정전기력 또는 전자기력을 해제하여, 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 분리시킬 수 있다. 그리하여, 제2 전극층(M21)이 하부를 향하는 자세를 가지는 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 구동 기판(12)의 비어있는 홈(111A)에 삽입될 수 있다.
도 15h를 참조하면, 보완 장치에 의해, 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 보완된 구동 기판(12)은, 복수의 홈(111) 각각에 제1 마이크로 반도체 칩(M1) 또는 제2 마이크로 반도체 칩(M2)이 조립된 상태일 수 있다. 제1 마이크로 반도체 칩(M1)과 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 동일한 방향을 향하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 마이크로 반도체 칩(M1)은 제1 전극층(M11)이 하부를 향하도록 배치되며, 제2 마이크로 반도체 칩(M2)은 제2 전극층(M21)이 하부를 향하도록 배치될 수 있다.
비전 검출 모듈(300)은 구동 기판(12)의 전사 상태를 광학적으로 측정할 수 있다. 비전 검출 모듈(300)은 구동 기판(12)의 홈(111)에 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)이 전사된 상태를 측정될 수 있다. 제어부(400)는, 비전 검출 모듈(300)에 의해 측정된 정보에 기초하여, 대량 전사의 보완 공정을 종료할 것인지 여부를 결정할 수 있다. 보완 공정의 종료 여부 결정은 도 6e에서 설명한 내용과 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
전사 단계가 종료된 구동 기판(12)은, 복수의 홈(111) 중 99.9% 이상의 홈(111)에 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)이 삽입된 상태일 수 있다.
한편, 상술한 예에서는 어레이 모듈(200)의 기능으로, 정전기력 또는 전자기력에 의해 비어있는 홈에 마이크로 반도체 칩을 선택적으로 전사하는 점을 중심으로 설명하였다. 그러나, 어레이 모듈(200)의 기능은 정전기력 또는 전자기력을 이용하여, 전사된 복수의 마이크로 반도체 칩을 선택적으로 흡착 및 분리시킬 수 있는 기능이라면 이에 한정되지 아니하며, 다양할 수 있다. 예를 들어, 어레이 모듈(200)은 전사 이후에 정 위치가 아닌 불량 위치의 마이크로 반도체 칩을 제거하는 클리닝 공정에 사용될 수 있다.
도 16a 및 도 16b는 대량 전사 과정에서 불량 위치에 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)이 배치된 예를 설명하기 위한 단면도 및 사시도이다. 도 17a 및 도 17b는 실시예에 따른 어레이 모듈(200)이 클리닝 공정에 사용되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 16a 내지 도 16b를 참조하면, 유체 자기 조립 방식에 의해, 복수의 제1 마이크로 반도체 칩(M1)이 기판 상에 대량으로 전사되는 과정에서, 일부 제1 마이크로 반도체 칩(M10)이 제1홈(101)에 삽입되지 않고, 제1홈(101) 사이이 격벽(102) 상에 위치할 수 있다. 일부 제1 마이크로 반도체 칩(M10)이 제1 기판(10)에서 의도하지 않은 불량 위치에 배치될 수 있다. 이러한 현상은 제2 마이크로 반도체 칩(M2, M20)을 제2 기판(20) 상에 유체 자기 조립 방식에 의해 전사하는 과정에서도 발생할 수 있다.
도 17a를 참조하면, 어레이 모듈(200)은 제1홈(101)에 삽입되지 않은 제1 마이크로 반도체 칩(M10)을 흡착하도록 작동할 수 있다. 예를 들어, 어레이 모듈(200)은 제1 기판(10)의 제1홈(101) 사이의 격벽(102)에 대응하는 영역에 위치한 단위 셀(210)들을 선택적으로 가동시킬 수 있다. 그에 따라, 어레이 모듈(200)에서 제1 기판(10)의 제1홈(101)에 대응하는 영역의 단위 셀(210)들에서는 정전기력 또는 전자기력이 생성되지 않지만, 제1 기판(10)의 격벽(102)에 대응하는 영역의 단위 셀(210)들에서는 정전기력 또는 전자기력이 생성된다.
어레이 모듈(200)에서 제1 기판(10)의 격벽(102)에 대응하는 영역의 단위 셀(210)들에서 생성된 정전기력 또는 전자기력에 의해, 제1홈(101)에 삽입되지 못한 제1 마이크로 반도체 칩(M10)에 선택적으로 흡착력이 작용하게 된다. 그에 따라, 어레이 모듈(200)은 제1 기판(10)의 제1홈(101)에 삽입되지 못한 제1 마이크로 반도체 칩(M10)을 선택적으로 제거할 수 있다.
그에 따라, 도 17b와 같이, 제1 기판(10)에는 제1홈(101) 내부에 삽입된 제1 마이크로 반도체 칩(M1)만 남게 된다.
상술한 예에서는 어레이 모듈(200)이 제1 기판(10)에 대한 클리닝 공정에 이용된 예를 중심으로 설명하였으나, 어레이 모듈(200)의 사용은 이에 한정되지 아니한다. 다시 말해서, 어레이 모듈(200)은 제2 기판(20)의 클리닝 공정에도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.
마이크로 반도체 칩의 대량 전사를 보완하는 장치에서, 어레이 모듈(200)은 2가지 기능을 함께 수행할 수 있다. 예를 들어, 어레이 모듈(200)은 대량 전사 과정에서 불량 위치에 잘못 전사된 마이크로 반도체 칩을 제거하는 클리닝 기능과, 정전기력 또는 전자기력에 의해 비어있는 홈에 마이크로 반도체 칩을 선택적으로 전사하는 보완 또는 보충 기능을 수행할 수 있다. 이를 위한 예로서, 어레이 모듈(200)은 클리닝 모드와 보완 모드를 포함할 수 있다.
어레이 모듈(200)이 클리닝 모드일 때, 기판에서 복수의 홈을 정의하는 격벽에 대응하는 영역에 선택적으로 정전기력 또는 전자기력을 발생시킬 수 있다. 그리하여, 어레이 모듈(200)은 격벽에 전사된 마이크로 반도체 칩을 흡착하여, 기판 상에 잘못 전사된 마이크로 반도체 칩을 제거할 수 있다. 예를 들어, 도 17a 및 도 17b와 같이, 어레이 모듈(200)은 제1 기판(10)의 격벽(102)에 전사된 제1 마이크로 반도체 칩(M1)을 정전기력 또는 전자기력에 의해 흡착하여, 제1 기판(10)으로부터 제거할 수 있다.
어레이 모듈(200)은 보완 모드일 때, 기판에서 복수의 홈 중 적어도 일부 홈에 대응하는 영역에 정전기력 또는 전자기력을 발생시켜, 홈에 전사된 마이크로 반도체 칩을 흡착할 수 있다. 이를 통해, 기판 상에 전사된 마이크로 반도체 칩을 다른 기판의 보완에 이용할 수 있다. 예를 들어, 어레이 모듈(200)은 도 6b 내지 도 6d와 같이, 제2 기판(20) 상에 전사된 제2 마이크로 반도체 칩(M2)을 제1 기판(10)의 보완에 이용할 수 있다.
상술한 보완 방법에 따라, 제1 기판(10) 상에 일정 간격으로 배열된 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)은 다양한 장치에 사용될 수 있다. 제1 기판(10)과, 제1 기판(10) 상에 일정 간격으로 배열된 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)은 전사 구조물로 정의될 수 있다.
예를 들어, 제1 기판(10)이 전사 기판(11)일 경우, 전사 구조물의 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)은 구동 기판(12)에 전사되어 전자 장치에 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(10)이 구동 기판(12)일 경우, 전사 구조물의 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)은 별도의 추가 전사 공정 없이, 전자 장치에 사용될 수 있다.
도 18 및 도 19는 실시예에 따른 전사 구조물(1)을 포함하는 디스플레이 장치(1000, 1000A)의 단면도이다. 도 18 및 도 19를 참조하면, 실시예에 따른 전사 구조물(1)은 디스플레이 장치(1000, 1000A)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(1000, 1000A)는 전사 구조물(1)과, 전사 구조물(1) 상에 배치된 색 변환층(1150)을 포함할 수 있다.
색 변환층(1150)은 격벽(1145)과 격벽(1145) 사이에 구비된다. 제2 소자(120)는 제1 칼라 광, 예를 들어, 청색 광을 방출할 수 있다. 다만, 제2 소자(120)에서 방출되는 광은 이에 한정되지 아니하며, 색 변환층(1150)을 여기할 수 있는 다른 파장의 광을 방출하는 것도 가능하다.
색 변환층(1150)은 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)로부터 방출된 광을 제1 칼라 광으로 변환 또는 투과시키는 제1 색 변환층(1151)과, 광을 제2 칼라 광으로 변환하는 제2 색 변환층(1152)과, 광을 제3 칼라 광으로 변환하는 제3 색 변환층(1153)을 포함할 수 있다. 제2 칼라 광은 녹색 광일 수 있고, 제3 칼라 광은 적색 광일 수 있다.
제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)이 청색 광을 발광하는 경우 제1 색 변환층(1151)은 광 변환 없이 청색 광을 투과시키는 레진을 포함할 수 있다. 제2 색 변환층(1152)은 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)으로부터 방출되는 청색 광을 변환해 녹색 광을 방출할 수 있다. 제2 색 변환층(1152)은 청색 광에 의해 여기 되어 녹색 광을 방출하는 양자 점들(QD: Quant㎛ Dots)을 포함할 수 있으며, 양자 점은 코어부와 껍질부를 갖는 코어-쉘(core-shell) 구조를 가지거나, 쉘(shell)이 없는 입자 구조를 가질 수 있다. 코어-쉘(core-shell) 구조는 싱글-쉘(single-shell) 또는 멀티-쉘(multi-shell), 예컨대, 더블-쉘(double-shell) 구조일 수 있다.
양자 점은 Ⅱ-Ⅵ족 계열 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 계열 반도체, Ⅳ-Ⅵ족 계열 반도체, Ⅳ족 계열 반도체 및/또는 그래핀 양자점을 포함할 수 있다. 양자 점은 예를 들어, Cd, Se, Zn, S 및/또는 InP 을 포함할 수 있으며, 각 양자 점은 수십 nm 이하의 지름, 예컨대, 약 10 nm 이하의 지름을 가질 수 있다.
제2 색 변환층(1152)은 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)로부터 방출되는 청색 광에 의해 여기되어 녹색 광을 방출하는 형광체(phosphor)를 포함하는 것도 가능하다.
제3 색 변환층(1153)은 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)으로부터 방출되는 청색 광을 적색 광으로 변화시켜 방출할 수 있다. 제3 색 변환층(1153)은 청색 광에 의해 여기되어 적색 광을 방출하는 소정 크기의 양자 점들을 포함할하거나, 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)으로부터 방출되는 청색 광에 의해 여기되어 적색 광을 방출하는 형광체를 포함할 수 있다.
디스플레이 장치(1000, 1000A)는 색 변환층(1150)을 통해, 적색, 녹색 및 청색의 광을 방출할 수 있다. 이 경우, 전사 구조물(1)은 RGB 자발광 마이크로 엘이디 TV에 적용될 수 있다. 복수의 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)을 제어함으로써 디스플레이를 구현할 수 있다. 이와 같이, 제1 기판(11) 상에 전사된 복수의 제1, 제2 마이크로 반도체 칩(M1, M2)은 전기적으로 연결되어, 하나의 기능을 수행할 수 있다.
도 20은, 예시적인 실시예에 따른 전사 구조물(1)을 포함하는 전자 장치의 블록도를 나타낸 것이다.
도 20을 참조하면, 네트워크 환경(8200) 내에 전자 장치(8201)가 구비될 수 있다. 네트워크 환경(8200)에서 전자 장치(8201)는 제1 네트워크(8298)(근거리 무선 통신 네트워크 등)를 통하여 다른 전자 장치(8202)와 통신하거나, 또는 제2 네트워크(8299)(원거리 무선 통신 네트워크 등)를 통하여 또 다른 전자 장치(8204) 및/또는 서버(8208)와 통신할 수 있다. 전자 장치(8201)는 서버(8208)를 통하여 전자 장치(8204)와 통신할 수 있다. 전자 장치(8201)는 프로세서(8220), 메모리(8230), 입력 장치(8250), 음향 출력 장치(8255), 디스플레이 장치(8260), 오디오 모듈(8270), 센서 모듈(8276), 인터페이스(8277), 햅틱 모듈(8279), 카메라 모듈(8280), 전력 관리 모듈(8288), 배터리(8289), 통신 모듈(8290), 가입자 식별 모듈(8296), 및/또는 안테나 모듈(8297)을 포함할 수 있다. 전자 장치(8201)에는, 이 구성요소들 중 일부가 생략되거나, 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 이 구성요소들 중 일부는 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(8276)(지문 센서, 홍채 센서, 조도 센서 등)은 디스플레이 장치(8260)(디스플레이 등)에 임베디드되어 구현될 수 있다.
프로세서(8220)는, 소프트웨어(프로그램(8240) 등)를 실행하여 프로세서(8220)에 연결된 전자 장치(8201) 중 하나 또는 복수개의 다른 구성요소들(하드웨어, 소프트웨어 구성요소 등)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 데이터 처리 또는 연산의 일부로, 프로세서(8220)는 다른 구성요소(센서 모듈(8276), 통신 모듈(8290) 등)로부터 수신된 명령 및/또는 데이터를 휘발성 메모리(8232)에 로드하고, 휘발성 메모리(8232)에 저장된 명령 및/또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(8234)에 저장할 수 있다. 프로세서(8220)는 메인 프로세서(8221)(중앙 처리 장치, 어플리케이션 프로세서 등) 및 이와 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(8223)(그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 커뮤니케이션 프로세서 등)를 포함할 수 있다. 보조 프로세서(8223)는 메인 프로세서(8221)보다 전력을 작게 사용하고, 특화된 기능을 수행할 수 있다.
보조 프로세서(8223)는, 메인 프로세서(8221)가 인액티브 상태(슬립 상태)에 있는 동안 메인 프로세서(8221)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(8221)가 액티브 상태(어플리케이션 실행 상태)에 있는 동안 메인 프로세서(8221)와 함께, 전자 장치(8201)의 구성요소들 중 일부 구성요소(디스플레이 장치(8260), 센서 모듈(8276), 통신 모듈(8290) 등)와 관련된 기능 및/또는 상태를 제어할 수 있다. 보조 프로세서(8223)(이미지 시그널 프로세서, 커뮤니케이션 프로세서 등)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(카메라 모듈(8280), 통신 모듈(8290) 등)의 일부로서 구현될 수도 있다.
메모리(2230)는, 전자 장치(8201)의 구성요소(프로세서(8220), 센서모듈(8276) 등)가 필요로 하는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(프로그램(8240) 등) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 및/또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(8230)는, 휘발성 메모리(8232) 및/또는 비휘발성 메모리(8234)를 포함할 수 있다.
프로그램(8240)은 메모리(8230)에 소프트웨어로 저장될 수 있으며, 운영 체제(8242), 미들 웨어(8244) 및/또는 어플리케이션(8246)을 포함할 수 있다.
입력 장치(8250)는, 전자 장치(8201)의 구성요소(프로세서(8220) 등)에 사용될 명령 및/또는 데이터를 전자 장치(8201)의 외부(사용자 등)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(8250)는, 리모트 컨트롤러, 마이크, 마우스, 키보드, 및/또는 디지털 펜(스타일러스 펜 등)을 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(8255)는 음향 신호를 전자 장치(8201)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(8255)는, 스피커 및/또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 리시버는 스피커의 일부로 결합되어 있거나 또는 독립된 별도의 장치로 구현될 수 있다.
디스플레이 장치(8260)는 전자 장치(8201)의 외부로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 장치(8260)는, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(8260)는 상술한 전사 구조물(1)을 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(8260)는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(Touch Circuitry), 및/또는 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(압력 센서 등)를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(8270)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 오디오 모듈(8270)은, 입력 장치(8250)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(8255), 및/또는 전자 장치(8201)와 직접 또는 무선으로 연결된 다른 전자 장치(전자 장치(8102) 등)의 스피커 및/또는 헤드폰을 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(8276)은 전자 장치(8201)의 작동 상태(전력, 온도 등), 또는 외부의 환경 상태(사용자 상태 등)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 및/또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 센서 모듈(8276)은, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(Infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 및/또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(8277)는 전자 장치(8201)가 다른 전자 장치(전자 장치(8102) 등)와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 인터페이스(8277)는, HDMI(High Definition Multimedia Interface), USB(Universal Serial Bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 및/또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(8278)는, 전자 장치(8201)가 다른 전자 장치(전자 장치(8102) 등)와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 연결 단자(8278)는, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 및/또는 오디오 커넥터(헤드폰 커넥터 등)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(8279)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(진동, 움직임 등) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 햅틱 모듈(8279)은, 모터, 압전 소자, 및/또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(8280)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 카메라 모듈(8280)은 하나 이상의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 및/또는 플래시들을 포함할 수 있다. 카메라 모듈(8280)에 포함된 렌즈 어셈블리는 이미지 촬영의 대상인 피사체로부터 방출되는 빛을 수집할 수 있다.
전력 관리 모듈(8288)은 전자 장치(8201)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 전력 관리 모듈(8388)은, PMIC(Power Management Integrated Circuit)의 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(8289)는 전자 장치(8201)의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 배터리(8289)는, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 및/또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(8290)은 전자 장치(8201)와 다른 전자 장치(전자 장치(8102), 전자 장치(8104), 서버(8108) 등)간의 직접(유선) 통신 채널 및/또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(8290)은 프로세서(8220)(어플리케이션 프로세서 등)와 독립적으로 운영되고, 직접 통신 및/또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 통신 모듈(8290)은 무선 통신 모듈(8292)(셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, GNSS(Global Navigation Satellite System 등) 통신 모듈) 및/또는 유선 통신 모듈(8294)(LAN(Local Area Network) 통신 모듈, 전력선 통신 모듈 등)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제1 네트워크(8298)(블루투스, WiFi Direct 또는 IrDA(Infrared Data Association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 네트워크(8299)(셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(LAN, WAN 등)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 다른 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(단일 칩 등)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(8292)은 가입자 식별 모듈(8296)에 저장된 가입자 정보(국제 모바일 가입자 식별자(IMSI) 등)를 이용하여 제1 네트워크(8298) 및/또는 제2 네트워크(8299)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(8201)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(8297)은 신호 및/또는 전력을 외부(다른 전자 장치 등)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 안테나는 기판(PCB 등) 위에 형성된 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함할 수 있다. 안테나 모듈(8297)은 하나 또는 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 복수의 안테나가 포함된 경우, 통신 모듈(8290)에 의해 복수의 안테나들 중에서 제1 네트워크(8298) 및/또는 제2 네트워크(8299)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 안테나가 선택될 수 있다. 선택된 안테나를 통하여 통신 모듈(8290)과 다른 전자 장치 간에 신호 및/또는 전력이 송신되거나 수신될 수 있다. 안테나 외에 다른 부품(RFIC 등)이 안테나 모듈(8297)의 일부로 포함될 수 있다.
구성요소들 중 일부는 주변 기기들간 통신 방식(버스, GPIO(General Purpose Input and Output), SPI(Serial Peripheral Interface), MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 등)을 통해 서로 연결되고 신호(명령, 데이터 등)를 상호 교환할 수 있다.
명령 또는 데이터는 제2 네트워크(8299)에 연결된 서버(8108)를 통해서 전자 장치(8201)와 외부의 전자 장치(8204)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 다른 전자 장치들(8202, 8204)은 전자 장치(8201)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 전자 장치(8201)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 다른 전자 장치들(8202, 8204, 8208) 중 하나 이상의 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(8201)가 어떤 기능이나 서비스를 수행해야 할 때, 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 하나 이상의 다른 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 일부 또는 전체를 수행하라고 요청할 수 있다. 요청을 수신한 하나 이상의 다른 전자 장치들은 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(8201)로 전달할 수 있다. 이를 위하여, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 및/또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
도 21은 예시적인 실시예에 따른 전자 장치가 모바일 장치에 적용된 예를 도시한 것이다. 모바일 장치(9100)는 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치(9110)를 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(9110)는 상술한 전사 구조물(1)을 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(9110)는 접힐 수 있는 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어, 다중 폴더 디스플레이에 적용될 수 있다. 여기서는 모바일 장치(9100)가 폴더형 디스플레이로 도시되었으나 일반 평판형 디스플레이에도 적용 가능할 수 있다.
도 22는 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치가 자동차에 적용된 예를 도시한 것이다. 디스플레이 장치가 자동차용 헤드업 디스플레이 장치에 적용될 수 있다. 헤드업 디스플레이 장치(9200)는 자동차의 일 영역에 구비된 디스플레이 장치(9210)와, 디스플레이 장치(9210)에서 생성된 영상을 운전자가 볼 수 있도록 광의 경로를 변환하는 적어도 하나 이상의 광경로 변경 부재(9220)를 포함할 수 있다.
도 23은 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치가 증강 현실 안경 또는 가상 현실 안경에 적용된 예를 도시한 것이다. 증강 현실 안경(9300)은 영상을 형성하는 투영 시스템(9310)과, 투영 시스템(9310)으로부터의 영상을 사용자의 눈에 들어가도록 안내하는 적어도 하나의 요소(9320)를 포함할 수 있다. 투영 시스템(9310)은 상술한 전사 구조물(1)을 포함할 수 있다.
도 24는 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치가 대형 사이니지(signage)에 적용된 예를 도시한 것이다. 사이니지(9400)는 디지털 정보 디스플레이를 이용한 옥외 광고에 이용될 수 있으며, 통신망을 통해 광고 내용 등을 제어할 수 있다. 사이니지(9400)는 예를 들어, 도 20을 참조하여 설명한 전자 장치를 통해 구현될 수 있다.
도 25는 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치가 웨어러블 디스플레이에 적용된 예를 도시한 것이다. 웨어러블 디스플레이(9500)는 상술한 전사 구조물(1)을 포함할 수 있고, 도 20을 참조하여 설명한 전자 장치를 통해 구현될 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 디스플레이 장치는 이 밖에도 롤러블(rollable) TV, 스트레처블(stretchable) 디스플레이 등 다양한 제품에 적용될 수 있다. 또한, 예시적인 실시예에 따른 전사 구조물(1)은 라이다 장치 등에도 적용될 수 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 예시적인 실시예에 따른 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

Claims (20)

  1. 복수의 마이크로 반도체 칩을 대량으로 전사하는 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법으로서,
    복수의 제1 마이크로 반도체 칩 각각이 제1 기판의 복수의 제1홈에 조립되도록, 상기 복수의 제1 마이크로 반도체 칩을 상기 제1 기판에 대량으로 전사하는하는 제1 전사 단계;
    상기 복수의 제1홈 중 상기 제1 마이크로 반도체 칩이 조립되지 않은 비어있는 제1홈이 있는지 여부를 검사하는 단계; 및
    상기 비어있는 제1홈에 상기 제1 마이크로 반도체 칩과 동일한 제2 마이크로 반도체 칩을 조립하여 보완하는 단계;를 포함하며,
    상기 보완하는 단계는,
    상기 제1 전사 단계와 동일한 전사 방식으로, 복수의 제2 마이크로 반도체 칩을 상기 제1 기판과 별개인 제2 기판에 전사하는 제2 전사 단계와,
    정전기력 또는 전자기력을 이용하여, 상기 제2 기판에 전사된 상기 복수의 제2 마이크로 반도체 칩 중 적어도 일부를 흡착하여 상기 비어있는 제1홈에 조립하는 단계를 포함하는, 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전사 단계에서는 상기 복수의 제1 마이크로 반도체 칩은 상기 제1 기판에 유체 자기 조립 방식에 의해 전사되며,
    상기 제2 전사 단계에서는 상기 복수의 제2 마이크로 반도체 칩은 상기 제2 기판에 유체 자기 조립 방식에 의해 전사되는, 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 마이크로 반도체 칩은서로 다른 계면 에너지를 가지는 상면 및 하면을 포함하며,
    상기 제2 마이크로 반도체 칩은 서로 다른 계면 에너지를 가지는 상면 및 하면을 포함하며,
    상기 제1홈에 조립된 상기 제1 마이크로 반도체 칩은 상기 상면이 상부 또는 하부를 향하도록 배치되며,
    상기 비어있는 제1홈에 삽입된 상기 제2 마이크로 반도체 칩은 상기 상면이 상기 제1 마이크로 반도체 칩의 상기 상면과 동일한 방향을 향하도록 배치된, 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비어있는 제1홈이 있는지 여부를 검사하는 단계에서는 상기 복수의 제1홈 중 상기 제1 마이크로 반도체 칩이 삽입되어 있지 않은 비어있는 제1홈에 대한 제1 정보를 검출하며,
    상기 비어있는 제1홈에 보완하는 단계에서는 상기 검출된 제1 정보에 기초하여, 상기 제2 마이크로 반도체 칩을 상기 비어있는 제1홈에 조립하는, 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 비어있는 제1홈에 상기 제2 마이크로 반도체 칩을 조립하는 단계는,
    복수의 영역 중 특정 영역에 선택적으로 정전기력 또는 전자기력을 발생시킬 수 있는 어레이 모듈을 이용하여, 상기 제2 기판에 전사된 상기 복수의 제2 마이크로 반도체 칩 중 적어도 일부를 상기 어레이 모듈의 상기 특정 영역에 흡착하는 단계와,
    상기 어레이 모듈의 상기 특정 영역에 흡착된 제2 마이크로 반도체 칩이 상기 제1 기판의 상기 비어있는 제1홈에 조립되도록, 상기 어레이 모듈에 흡착된 제2 마이크로 반도체 칩을 분리하는 단계를 포함하는, 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 마이크로 반도체 칩을 상기 어레이 모듈의 상기 특정 영역에 흡착하는 단계는,
    상기 어레이 모듈을 상기 제2 기판 상에 정렬시키고,
    상기 검출된 제1 정보에 기초하여, 상기 비어있는 제1홈에 대응하는 영역들에 정전기력 또는 전자기력을 선택적으로 생성하여, 상기 복수의 제2 마이크로 반도체 칩 중 일부를 선택적으로 흡착하는, 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 마이크로 반도체 칩을 분리하는 단계는,
    상기 어레이 모듈에 흡착된 제2 마이크로 반도체 칩이 상기 비어있는 제1홈에 대향하도록, 상기 어레이 모듈과 상기 제1 기판을 정렬시키고,
    상기 어레이 모듈에 생성된 정전기력 또는 전자기력을 제거하여, 흡착된 제2 마이크로 반도체 칩을 상기 비어있는 제1홈에 조립하는, 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제2 마이크로 반도체 칩을 흡착하는 단계는,
    상기 어레이 모듈을 상기 제2 기판 상에 정렬시키고,
    상기 어레이 모듈의 전체 영역에 정전기력 또는 전자기력을 생성하여, 상기 제2 기판에 전사된 상기 복수의 제2 마이크로 반도체 칩을 흡착하고,
    상기 흡착된 복수의 제2 마이크로 반도체 칩이 위를 향하도록 상기 어레이 모듈을 뒤집고,
    상기 검출된 제1 정보에 기초하여, 상기 어레이 모듈에서 상기 비어있는 제1홈에 대응하는 영역에 정전기력 또는 전자기력을 선택적으로 생성하여, 상기 제2 마이크로 반도체 칩을 재배열하는, 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 보완하는 단계 이후에, 상기 제1 기판 상에 전사된 복수의 마이크로 반도체 칩을 구동 기판 상에 전사하는 제3 전사 단계;를 더 포함하는 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 어레이 모듈을 이용하여, 상기 제1 기판 상에 제1홈이 아닌 영역에 전사된 제1 마이크로 반도체 칩을 제거하는 단계;를 더 포함하는, 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 기판은 상기 복수의 제1홈을 정의하는 격벽을 포함하며, 상기 격벽 상에 상기 복수의 제1 마이크로 반도체 칩 중 일부 제1 마이크로 반도체 칩이 전사되며,
    상기 어레이 모듈은, 상기 제1 기판의 상기 격벽에 중첩되는 영역에 정전기력 또는 전자기력을 발생시켜, 상기 격벽에 전사된 상기 일부 제1 마이크로 반도체 칩을 선택적으로 제거하는, 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 마이크로 반도체 칩의 크기는 1000 ㎛ 이하인, 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 마이크로 반도체 칩은 마이크로 발광 소자인, 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판은 전사 기판 또는 구동 기판을 포함하는, 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법.
  15. 복수의 제1홈을 가지는 제1 기판;
    제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 방법에 따라 상기 복수의 제1홈에 조립된 제1, 제2 마이크로 반도체 칩을 포함하는, 전사 구조물.
  16. 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 장치로서,
    유체 자기 조립 방식에 의해, 복수의 마이크로 반도체 칩 각각이 복수의 홈에 조립되도록, 복수의 마이크로 반도체 칩을 기판 상에 대량으로 전사하는 전사 모듈; 및
    정전기력 또는 전자기력을 이용하여, 전사된 상기 복수의 마이크로 반도체 칩을 선택적으로 흡착 및 분리 가능한 어레이 모듈;을 포함하며,
    상기 어레이 모듈은,
    상기 기판에서 상기 복수의 홈을 정의하는 격벽에 대응하는 영역에 선택적으로 정전기력 또는 전자기력을 발생시켜, 상기 격벽에 전사된 마이크로 반도체 칩을 흡착하여, 상기 기판 상에 잘못 전사된 마이크로 반도체 칩을 제거하는 클리닝 모드와,
    상기 기판에서 상기 복수의 홈 중 적어도 일부 홈에 대응하는 영역에 정전기력 또는 전자기력을 발생시켜, 상기 홈에 전사된 마이크로 반도체 칩을 흡착하여, 상기 기판 상에 전사된 마이크로 반도체 칩을 다른 기판의 보완에 이용하는 보완 모드를 가지는, 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 어레이 모듈은, 2차원으로 배열되며 개별적으로 정전기력 또는 전자기력을 생성 가능한 복수의 단위 셀을 포함하는, 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 홈 중 상기 마이크로 반도체 칩이 삽입되어 있지 않은 비어있는 홈에 대한 정보를 검출하도록 구성된 비전 검출 모듈;을 더 포함하는, 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 전사 모듈은,
    복수의 마이크로 반도체 칩과 액체를 동시에 또는 개별적으로 공급하도록 구성된 공급 부재와,
    상기 액체를 흡수하도록 구성된 흡수재를 포함하는, 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 마이크로 반도체 칩의 크기는 1000 ㎛ 이하인, 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 장치.
KR1020220113022A 2022-09-06 2022-09-06 마이크로 반도체 칩의 대량 전사 방법 및 대량 전사 장치 KR20240034006A (ko)

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