KR20240036023A - 마이크로led 결함 관리 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 도너 기판으로부터 시스템 또는 임시 기판으로 전달되는 마이크로디바이스 세트들 내의 결함들을 관리하는 방법을 개시한다. 다양한 방법들은 전달 이전과 이후에 결함들을 식별할 수 있으며, 교정 메커니즘들 또는 단계들이 개괄된다. 핵심은, 결함들에 대한 데이터에 기초하여 마이크로디바이스들의 다음 세트의 전달을 조정하는 것이다.
Description
본 발명은 도너(donor) 기판으로부터 시스템 기판으로의 마이크로 디바이스 전달(transfer)에 관한 것이다.
본 발명은 도너 기판으로부터의 마이크로 디바이스 전달 프로세스에서 결함을 관리하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은, 도너 기판을 시스템 또는 임시 기판과 정렬하는 단계, 결함들에 대해 전달된 마이크로디바이스들을 검사하는 단계로서, 검사는 시각적, 사진 휘도, 또는 전기 휘도인, 검사하는 단계, 결함 유형을 식별하는 단계로서, 결함들은 누락된 디바이스들, 도너 기판에 영구적으로 스톡(stock)된 디바이스들 또는 기능하지 않거나 또는 물리적 결함들을 갖는 디바이스들인, 식별하는 단계, 프로토콜에 기초하여 식별된 결함을 교정(rectify)하는 단계, 마이크로 디바이스들을 시스템 기판 또는 임시 기판으로 전달하는 단계, 및 도너 기판을 다음 전달 위치로 오프셋하는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 도너 기판으로부터 시스템 또는 임시 기판으로의 마이크로 디바이스 전달 프로세스의 결함을 관리하는 방법에 관한 것으로서, 본 방법은, 도너 기판을 시스템 또는 임시 기판과 정렬하는 단계, 선택된 마이크로 디바이스들을 시스템 또는 임시 기판으로 전달하는 단계, 전달된 마이크로 디바이스들을 접합하는 단계, 결함들에 대해 도너 기판을 검사하는 단계로서, 검사는 시각적, 사진 휘도, 또는 전기 휘도인, 검사하는 단계, 결함 유형을 식별하는 단계로서, 결함들은 누락된 디바이스들, 도너 기판에 영구적으로 스톡된 디바이스들 또는 기능하지 않거나 또는 물리적 결함들을 갖는 디바이스들인, 식별하는 단계, 및 프로토콜에 기초하여 식별된 결함을 교정하는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 도너 기판으로부터 시스템 기판 내로 마이크로 디바이스들을 전달하는 것에 관한 것이다. 본 방법은, 도너 기판 내의 마이크로 디바이스들의 선택된 세트를 시스템 기판에 정렬하는 단계, 선택된 마이크로 디바이스들을 시스템 기판 내로 전달하는 단계, 결함들에 대해 전달된 마이크로디바이스들을 검사하는 단계, 및 다음 전달 사이클들 중 임의의 것을 방해하는 결함들을 해당 전달 사이클 이전에 교정하는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 도너 기판으로부터의 마이크로 디바이스 전달 프로세스에서 결함들을 관리하는 방법에 관한 것으로, 본 방법은, 마이크로디바이스의 세트를 시스템 기판 또는 임시 기판에 전달하는 단계, 결함들에 대해 전달된 마이크로디바이스들을 검사하는 단계로서, 검사는 시각적, 사진 휘도, 또는 전기 휘도인, 검사하는 단계, 결함 유형을 식별하는 단계로서, 결함들은 누락된 디바이스들, 도너 기판에 영구적으로 스톡된 디바이스들 또는 기능하지 않거나 또는 물리적 결함들을 갖는 디바이스들인, 식별하는 단계, 프로토콜에 기초하여 식별된 결함을 교정하는 단계; 및 프로토콜에 기초하여 시스템 기판 또는 임시 기판으로의 마이크로디바이스들의 다음 세트의 전달을 조정하는 단계를 포함한다.
본 개시내용의 전술한 이점 및 다른 이점은 다음의 상세한 설명을 숙독하고 도면을 참조할 때에 명백해질 것이다.
도 1a는 시스템 기판과 정렬된 마이크로디바이스들을 갖는 도너 기판을 도시한다.
도 1b는 시스템 기판으로 전달된 마이크로디바이스들을 도시한다.
도 2a는 마이크로디바이스들을 갖는 도너 기판을 도시한다.
도 2b는 결함 제거를 도시한다.
도 3은 상이한 결함 유형들을 관리하기 위한 프로세스 단계들의 일 실시예를 도시한다.
도 4는 전달 이후의 결함들의 능동 관리의 일 실시예를 도시한다.
본 개시내용은 다양한 수정들 및 대안적인 형태들에 영향을 받기 쉽다. 특정 실시예들 또는 구현예들이 도면들에서 예로서 도시되어 있으며, 본 명세서에서 설명될 것이다. 그러나, 본 개시내용은 개시된 특정 형태에 한정되도록 의도된 것이 아님을 이해해야 한다. 대신에, 본 개시내용은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위 내에 있는 모든 수정들, 균등물들, 및 대안예들을 포괄하려는 것이다.
도 1a는 시스템 기판과 정렬된 마이크로디바이스들을 갖는 도너 기판을 도시한다.
도 1b는 시스템 기판으로 전달된 마이크로디바이스들을 도시한다.
도 2a는 마이크로디바이스들을 갖는 도너 기판을 도시한다.
도 2b는 결함 제거를 도시한다.
도 3은 상이한 결함 유형들을 관리하기 위한 프로세스 단계들의 일 실시예를 도시한다.
도 4는 전달 이후의 결함들의 능동 관리의 일 실시예를 도시한다.
본 개시내용은 다양한 수정들 및 대안적인 형태들에 영향을 받기 쉽다. 특정 실시예들 또는 구현예들이 도면들에서 예로서 도시되어 있으며, 본 명세서에서 설명될 것이다. 그러나, 본 개시내용은 개시된 특정 형태에 한정되도록 의도된 것이 아님을 이해해야 한다. 대신에, 본 개시내용은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위 내에 있는 모든 수정들, 균등물들, 및 대안예들을 포괄하려는 것이다.
본 설명에서, "디바이스"와 "마이크로-디바이스"라는 용어는 상호교환적으로 사용된다. 그러나, 본 명세서에서 설명된 실시예가 디바이스 크기와 무관하다는 것은 당업자에게 명백하다.
"마이크로 LED" 와 같은 디바이스가 설명된다. 마이크로 LED들은 마이크로-LED, mLED, 또는 μLED로도 알려져 있다. 이러한 디바이스들은 개별적인 픽셀 요소들을 형성하는 미세한 LED들의 어레이들로 구성된다. 이러한 LED들은, 예를 들어, VGA 포맷의 마이크로디스플레이를 생성하는 데 사용될 수 있는 비디오-가능 InGaN 마이크로LED일 수 있다. 마이크로 LED들은, 픽셀-레벨 광 제어 및 높은 콘트라스트 비율을 제공하면서 종래의 LCD와 비교하여 상당히 감소된 에너지 요건들을 제공한다. 마이크로-LED들의 무기 재료는 OLED들과 비교하여 더 긴 수명을 가능하게 한다. 마이크로LED들은 스크린 번-인(screen burn-in)의 최소 위험으로 더 밝은 이미지들을 가능하게 한다. 마이크로 LED들은 3D/AR/VR 디스플레이들에 대한 다른 디스플레이 기술들을 뛰어 넘는 이점을 갖는 서브-나노초 응답 시간들을 가지며, 이는, 이러한 디바이스들이 더 많은 이미지들, 이미지당 더 많은 픽셀들, 초당 더 많은 프레임들, 및 빠른 응답을 필요로 하기 때문이다.
본 설명은 마이크로 디바이스 전달의 부분으로서 결함들을 관리하기 위해 아래에서 식별되는 다양한 실시예들을 포함하는 방법을 식별한다.
마이크로 디바이스들을 시스템 기판으로 전달하는 하나의 방법은 마이크로디바이스들을 일시적으로 유지하는 도너 기판을 포함한다.
마이크로 디바이스들의 선택된 세트는 시스템 기판과 정렬되고, 마이크로 디바이스들의 선택된 세트는 시스템 기판 내로 전달된다. 시스템 기판은 마이크로디바이스들의 구동을 가능하게 하는 전극들 및 픽셀 구조를 갖는다.
하나의 경우에, 시스템 기판은 디스플레이를 형성할 수 있고, 마이크로 디바이스들은 발광한다. 다른 경우에, 시스템 기판은, 발광 디바이스들의 마이크로디바이스들 및 디스플레이 둘 모두뿐만 아니라, 비제한적으로, (1) 메모리, (2) 프로세서, (3) 다른 유형들의 디스플레이들, (4) 퓨즈들, (5) 센서들, (6) 액추에이터들, 등과 같은 다른 통합된 구성요소들을 형성할 수 있다. 다른 관련 경우에, 시스템 기판들은 센싱 픽셀들을 포함할 수 있고, 마이크로디바이스들은 센서들을 포함할 수 있다. 마이크로디바이스들은 또한 칩렛(chiplet), MEMS, 및 다른 광전자, 전기화학, 또는 전자 디바이스들일 수 있다.
프로세스는 시스템 기판을 마이크로디바이스로 채우기 위해 반복될 수 있다. 다른 경우에, 제2 마이크로 디바이스들을 갖는 제2 도너 기판은 시스템 기판의 제2 픽셀 또는 영역을 채우기 위해 사용된다. 다른 경우에, 다른 비-작동 마이크로 디바이스를 대체하기 위한 여분의 마이크로 디바이스일 수 있는 제3 마이크로 디바이스를 갖는 제3 도너 기판은, 시스템 기판 상의 제3 마이크로 디바이스 영역을 채우기 위해 사용된다.
도 1(도 1a 및 도 1b)은 본 명세서에 설명되는 전달 프로세스를 도시한다. 도 1a에서, 도너 기판(102)은 마이크로 디바이스들(104)을 포함하며, 여기서 도너 기판은 시스템 기판 또는 임시 기판(106)과 정렬된다.
도 1b에서, 마이크로디바이스들(108)은 시스템 기판(106)으로 전달된다. 그런 다음, 도너 기판(102)은 다음 위치로 오프셋된다. 프로세스는, 시스템 기판 또는 임시 기판이 완전히 채워지거나, 또는 도너 기판 내의 마이크로디바이스들을 다 쓸 때까지 반복된다.
도너 기판에 결함들이 있을 수 있다. 도 2a는 마이크로디바이스들(104)을 갖는 도너 기판(102)을 도시한다. 디바이스들 중 하나에 결함(120)이 존재한다. 결함들은 비작동 픽셀, 불량하게 작동하는 마이크로 디바이스, 누락된 마이크로디바이스, 이물질을 갖는 마이크로디바이스, 등을 포함할 수 있다. 결함은, 도 2b에 나타낸 바와 같이 제거될 수 있다.
도 3은 상이한 결함 유형들(206)을 관리하기 위한 프로세스 단계들의 일 실시예를 도시한다. 제1 단계(202) 동안, 도너 기판이 검사된다. 여기서, 검사는 시각적, 사진 휘도, 또는 전기 휘도일 수 있다. 검사는, 예를 들어, 전기적 활성화 및 전기적 결과들의 판독, 예를 들어, 개방 또는 단락, 등과 같은 다른 수단에 의해 수행될 수 있다. 검사 데이터는 도너 기판 내의 결함들을 식별하기 위해 사용된다(단계(204)).
결함들은 도너 기판 상에서 식별될 수 있고, 예를 들어, 전달을 수행할지 여부를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 즉, 5% 초과의 결함들이 있는 경우, 도너는 전달을 수행하기 위해 사용되지 않는다. 도너 기판을 사용할지 여부에 대한 백분율 결함 임계치는, 허용된 총 고객 결함 밀도들을 살펴보고 전달 및 그 이후의 모든 다음 단계들의 프로세스 결함 평균들을 통해 작용하는 표준 절차들에 기초한다. 도너 결함 백분율은, 측정되고 허용되는 결함 밀도의 부분이다.
결함들은, 누락된 디바이스들, 도너 기판에 영구적으로 고착된(stuck) 디바이스들, 또는 기능하지 않거나 또는 물리적 결함들을 갖는 디바이스들과 같은 상이한 유형들일 수 있다. 결함들은 오정렬된 마이크로디바이스들, 부분적 픽셀들, 또는 이상한 형상의 마이크로디바이스들일 수 있다.
결함들은 단계(204)에서 결함들을 식별한 이후에 그에 따라 단계(206)에서 분류된다. 결함이 누락된 마이크로 디바이스인 경우(208), 위치가 마킹될 수 있다. 디바이스의 위치는, 누락된 마이크로디바이스를 처리하는 하나의 관련 실시예에서 마킹된다(214). 여기서, 마이크로디바이스와 연관된 세트가 시스템 기판으로 전달될 때, 시스템 기판에 알려진 누락 결함이 있을 것이다. 다른 경우에, 누락된 마이크로 디바이스와 연관된 세트가 마킹되고, 전달 동안, 이러한 세트는 전달되지 않고 스킵된다. 하나의 관련 경우에서, 마킹된 마이크로 디바이스 세트는 미리 제거되며, 따라서 이는 시스템 백플레인(backplane)을 방해하지 않는다.
몇몇 수단들 중 임의의 것이 마킹을 수행할 수 있다. 일 예에서, 도너 결함 마이크로 디바이스 어드레스[행 및 열 어드레스]는, 나중에 시스템이 결함이 있는 마이크로디바이스에 이웃 픽셀들의 여분(redundancy)을 추가하기[결함이 있는 마이크로 디바이스를 마스킹하는 것을 돕기 위해 이웃 마이크로디바이스를 턴 인(turn in)하는 것] 위한 방법을 결정하기 위해 이러한 결함 데이터를 사용할 수 있도록 저장된다.
결함이 마이크로 디바이스에서 스톡되는 경우(210), 관련 실시예(216)서, 마이크로디바이스는 레이저, 에칭, 또는 다른 접근법과 같은 파괴적 방법들을 사용하여 전달 이전에 제거될 수 있다. 여기서, 마이크로디바이스는 누락된 마이크로디바이스로서 마킹되고, 위에서 설명된 바와 같이 처리될 수 있다. 마이크로디바이스를 제거하는 다른 예는 마이크로디바이스를 전기적으로 어블레이트(ablate)하는 것일 수 있다.
결함이 비기능 또는 물리적 결함인 경우(212), 마이크로디바이스는 마킹되거나 또는 제거된다(218). 그리고 그 후에, 위에서 설명된 누락된 마이크로 디바이스(214)와 동일한 프로세스가 이러한 결함들을 처리하기 위해 사용될 수 있다.
도너 기판으로부터 시스템 기판으로의 마이크로 디바이스들의 각각의 전달 이후에, 결함들은 시스템 기판 및 도너 기판 상에 형성될 수 있다. 시스템 기판 및 도너 기판 상의 새로운 결함들 사이의 간섭을 피하기 위해, 시스템은, 제2 도너 기판으로부터의 제2 마이크로디바이스 전달을 위한 제1 마이크로디바이스의 후속 전달 이전에 일부 결함들을 모니터링하고 관리해야 한다. 따라서, 프로토콜에 기초하는 시스템 기판 또는 임시 기판으로의 마이크로디바이스들의 다음 세트의 다음 전달 이전에 수행되는 조정이 있다.
도 4는 전달 이후의 결함들의 능동 관리의 일 실시예를 도시한다. 제1 단계(250) 동안, 선택된 마이크로 디바이스가 도너 기판으로부터 시스템 기판 내로 전달된다. 여기서 전달은 위에서 설명된 바와 같이 수행될 수 있다. 디바이스들은 시스템 기판에 영구적으로 접합되거나 또는 일시적으로 접합될 수 있다.
영구 접합은 전기적 접촉부들을 어닐링(anneal)하기 위한 열 처리를 사용함으로써 수행될 수 있다. 영구 접합은 또한 광학 코팅 필름을 부착함으로써 달성될 수 있다. 영구 접합은 또한 최종 캡슐화 단계를 통해 달성될 수 있다.
일시적인 접합은 결함들 중 일부에 대해 교정을 가능하게 한다. 제2 단계(252) 동안, 시스템 기판으로 전달된 마이크로디바이스들이 검사된다. 검사는 시각적, 전기적, 광휘도, 또는 다른 형태들일 수 있다. 검사 동안 수집된 데이터는 결함들과 결함들의 유형을 식별하기 위해 사용된다(254).
결함이 누락된 마이크로 디바이스인 경우(256), 마이크로디바이스는 시스템 기판 내의 희망되는 위치에 존재하지 않는다. 프로세스는 단계(262)에서 설명될 수 있다. 누락된 마이크로디바이스는 도너 기판의 누락된 마이크로 디바이스로부터 유래될 수 있다. 이러한 경우에, 도너 기판에 대해 어떠한 액션도 필요하지 않을 수 있다. 시스템 기판 내의 마이크로디바이스는 다른 마이크로디바이스로 채워질 수 있거나, 또는 예비 마이크로디바이스로 리다이렉트(redirect)될 수 있다. 또는, 누락된 마이크로 디바이스를 갖는 픽셀이 차단(terminate)된다. 누락된 마이크로 디바이스가 도너 기판 상에 있는 경우, 마이크로디바이스 또는 마이크로디바이스 세트는, 시스템 기판 또는 전달된 마이크로디바이스들의 다른 부분들을 방해할 수 있기 이전에 도너 기판으로부터 제거되어야 한다. 제거 프로세스는 예비 백플레인 또는 다른 기계, 레이저 등에 의해 수행될 수 있다.
결함이 여분의 마이크로 디바이스인 경우(258), 시스템 기판의 원치 않는 영역에 여분의 마이크로디바이스가 존재한다. 차이가 나는(different) 마이크로 디바이스들을 핸들링하는 프로세스가 단계(264)에서 설명된다. 시스템 기판 내의 차이가 나는 디바이스는 도너 기판 내의 누락된 마이크로디바이스를 의미한다. 따라서, 도 3에서 그리고 위에서 설명된 원래의 누락된 마이크로 디바이스와 동일한 프로세스가 도너 기판에 대해 수행될 수 있다. 또한, 차이가 나는 마이크로디바이스들은 후속 전달들 또는 백플레인 사후-프로세싱을 방해할 수 있다. 따라서, 차이가 나는 마이크로디바이스들은 시스템 기판으로부터 제거될 수 있다. 제거는 레이저, 엘라스토머(elastomer), 또는 다른 방법들에 의해 수행될 수 있다. 또한, 제거는 가압 가스(공기) 또는 액체(물)에 의해 수행될 수 있다. 차이가 나는 디바이스들이 시스템 기판에 적절히 접합되지 않기 때문에, 이들은 가압된 캐리어로 신속하게 제거될 수 있다.
결함이 비기능 또는 물리적 손상인 경우(260), 결함을 관리하는 프로세스가 단계(266)에 도시된다. 여기서 결함 디바이스가 제거되고 작동 디바이스로 대체될 수 있다. 또는, 결함이 있는 디바이스를 갖는 픽셀은 (레이저 또는 다른 방법들에 의해 기판에서 또는 픽셀을 구동 모드에서 디스에이블링함으로써 구동 시스템에서) 차단될 수 있다. 픽셀은 다른 관련 방법에서 예비 디바이스로 리다이렉트되거나 또는 이로 채워질 수 있다.
도 3 및 도 4는, 마이크로디바이스의 세트를 시스템 기판 또는 임시 기판에 전달하는 단계, 결함들에 대해 전달된 마이크로디바이스들을 검사하는 단계로서, 검사는 시각적, 사진 휘도, 또는 전기 휘도인, 검사하는 단계, 결함 유형을 식별하는 단계로서, 결함들은 누락된 디바이스들, 도너 기판에 영구적으로 스톡된 디바이스들 또는 기능하지 않거나 또는 물리적 결함들을 갖는 디바이스들인, 식별하는 단계, 프로토콜에 기초하여 식별된 결함을 교정하는 단계; 및 프로토콜에 기초하여 시스템 기판 또는 임시 기판으로의 마이크로디바이스들의 다음 세트의 전달을 조정하는 단계를 포함하는, 도너 기판으로부터의 마이크로디바이스 전달 프로세스에서 결함들을 관리하는 방법을 잠재적으로 개괄한다.
본 방법은 또한 도너 기판으로부터의 마이크로디바이스 전달 프로세스에서 결함들을 관리하는 것에 관한 것으로, 본 방법은 다음의 단계들을 포함한다: 도너 기판 내의 결함들을 식별하기 위해 도너 기판을 검사하는 단계로서, 결함들은 누락된 디바이스들, 도너 기판에 영구적으로 스톡된 디바이스들, 비기능 또는 물리적으로 손상된 디바이스들인, 검사하는 단계; 도너 기판으로부터 시스템 기판 또는 임시 기판으로 마이크로디바이스들의 세트를 전달하는 단계; 결함들에 대해 전달된 마이크로디바이스들의 제1 세트를 검사하는 단계; 결함 유형을 식별하는 단계로서, 결함들은 누락된 디바이스들, 여분의 전달된 마이크로디바이스 또는 기능하지 않거나 또는 물리적 결함들을 갖는 디바이스들인, 식별하는 단계; 및 도너 기판과 시스템 기판으로부터의 검사 데이터를 사용하여 (i) 시스템 기판 상의 식별된 결함을 교정하고; (ii) 도너 기판을 수리(fix)하며; 그리고 (iii) 도너 기판에 대한 결함 데이터를 업데이트하는 단계.
본 방법은 또한, 검사가 시각적, 사진 휘도, 또는 전기적 휘도이며, 또한 도너 기판 내의 결함은 전달 이전에 검사 데이터와 결함 유형에 기초하여 누락 결함들로 수정되는 것에 관한 것이다.
여기서 또한 결함 유형을 수정하는 것은, 결함 유형이: (i) 누락된 디바이스들인 경우: 도너 기판 내의 해당 위치를 누락된 디바이스들로서 태그하는 것; (ii) 영구적으로 스톡된 디바이스들인 경우: 스톡된 디바이스를 강제로 제거하고, 해당 위치를 누락된 디바이스들로서 태그하는 것; 및 (iii) 비기능 또는 물리적 손상인 경우: 디바이스를 제거하고 해당 위치를 누락된 디바이스들로 태그하는 것을 포함한다.
또한, 여기서 시스템 기판 내의 결함들을 교정하는 것은, 결함 유형이: (i) 누락된 디바이스들인 경우: 해당 위치를 누락된 디바이스로서 태그하고 일부 지점에서 새로운 디바이스로 채우는 것; (ii) 여분의 디바이스인 경우: 여분의 디바이스를 제거하는 것; 및 (iii) 비기능 디바이스인 경우: 디바이스를 제거하고, 해당 위치를 누락된 디바이스로 태그하며, 일부 지점에서 새로운 디바이스로 채우는 것을 포함한다.
또한, 시스템 기판 검사에 기초하여 도너 검사 데이터를 업데이트하는 것은, 시스템 기판 결함 유형이: (i) 누락 결함인 경우: 결함이 도너 기판 내의 기존 누락된 디바이스 결함들과 일치하지 않는 경우에, 도너 기판의 해당 위치에 남겨진 디바이스를 제거하는 것; 및 (ii) 여분의 디바이스인 경우: 도너 기판 내의 해당 위치를 태그하여 여분의 디바이스와 누락 결함을 일치시키는 것을 포함한다.
추가적인 실시예는 도너 기판으로부터의 마이크로 디바이스 전달 프로세스에서 결함들을 관리하는 방법이다. 본 방법은 결함들에 대해 전달된 마이크로디바이스들을 검사하며, 여기서 검사는 시각적, 사진 휘도, 또는 전기 휘도이고, 결함 유형의 식별이 이루어지며, 여기서 결함들은 (1) 누락된 디바이스들, (2) 도너 기판에 영구적으로 고착된 디바이스들 또는 (3) 기능하지 않거나 또는 물리적 결함들을 갖는 디바이스들이고; 그리고 프로토콜에 기초하여 식별된 결함을 교정한다.
일 실시예에서, 도너 상의 결함이 있는 마이크로 디바이스들은 데이터베이스에 저장되며, 결함이 있는 디바이스들의 패턴은, 예를 들어, (1) 형상, (2) 도너의 영역, (3) 랜덤성, (4) 기타에 의해 분류된다. 결함들이 제거된 이후에, 최종 디스플레이 결함 밀도들이 분석된다. 최종 결함 밀도들과 도너 결함 밀도들 및 패턴들의 결과들에 대한 비교가 이루어진다. 결함 밀도들이 너무 높은 최종 디스플레이와 관련되는 일부 도너 결함 패턴 또는 밀도들이 발견되는 경우, 최종 디스플레이 결함 밀도들을 달성하지 않는 것과 상관될 유사한 결함 밀도들 또는 패턴들을 갖는 임의의 새로운 도너 기판들, 즉, 이러한 상관된 결함 밀도들을 갖는 이러한 새로운 도너 기판들이 결함이 있는 것으로 간주되며, 이러한 도너 기판들은 폐기된다.
일 실시예에서, 시각적 검사들은, 각각의 마이크로디바이스를 스캔하는 자동화된 고성능 현미경 시스템에 의해 자동화된 방법으로 수행될 수 있다. 이러한 이미지들은 어드레스[행 및 열]에 의해 저장되고, 각각의 마이크로 디바이스 이미지는 이미지들의 표준 라이브러리와 비교된다. 마이크로 디바이스 이미지들의 라이브러리는, 필요한 품질을 충족하거나 또는 충족하지 않는 마이크로디바이스들에 대한 품질 스케일을 가질 것이다. 따라서, 자동화된 고성능 현미경 시스템은 각각의 픽셀의 품질의 보고를 출력할 것이다.
일 실시예에서, 자동화된 고성능 현미경 시스템은, (1) 도너 기판 마이크로디바이스가 있는 그대로 괜찮은지 여부, (2) 결함이 있는 도너 기판 마이크로디바이스들이 수리될 수 있는지 여부, 또는 (3) 전체 도너 기판이 사용불가능한지 여부를 결정할 품질 검출 알고리즘과 함께 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 기계 학습 알고리즘들이 품질 검사들을 위해 사용되며, 자동화된 고성능 현미경 시스템은 최종 디스플레이 품질 데이터에 대한 이력 데이터를 사용함으로써 시간이 지남에 따라 학습한다.
일 실시예에서, 광발광은 다양한 광 주파수들에 노출된 마이크로 디바이스로부터의 광 방출일 수 있다. 예를 들어, 청색 광이 도너 기판 상으로 방출될 수 있으며, 자동화된 고성능 현미경 시스템은 각각의 마이크로디바이스의 광학 응답을 평가할 수 있다. 청색 광은 마이크로디바이스로부터의 방출들에 대한 상세한 응답을 제공할 수 있다. 또한, 적색 광 및 녹색 광이 사용될 수 있다. 또한, 백색 광이 사용될 수 있다. 각각의 마이크로 디바이스의 응답을 확인하기 위해 다수의 광원들 및 자동화된 고성능 현미경 시스템을 사용하여, 각각의 도너 기판의 고품질 응답 맵이 결정된다. 품질 응답 맵은 도너 기판들의 최종 품질을 결정하기 위해 사용된다. 예를 들어, 알려진 결함이 있는 마이크로 디바이스들의 데이터베이스가 생성되고, 여기서 각각의 알려진 결함이 있는 마이크로디바이스들과 결함이 없는 마이크로디바이스들이 다양한 광원들에 노출되며, 양호한 마이크로디바이스들과 결함이 있는 마이크로디바이스들의 맵이 다양한 광원 응답들에 대해 수집되는 경우, 마이크로디바이스들의 미래 품질을 결정하기 위해 사용될 수 있는 데이터베이스가 생성된다.
추가적인 실시예는, 도너 기판들의 전달이, 도너 기판 상의 마이크로 디바이스들의 선택된 세트를 시스템 또는 임시 기판과 정렬하고 마이크로 디바이스들의 선택된 세트를 시스템 또는 임시 기판으로 전달하는 단계; 및 도너 기판을 다음 전달 위치로 오프셋하는 단계를 포함하는 방법이다.
일 실시예에서, 각각의 도너 기판은 도너 기판의 결함이 있는 마이크로디바이스들 및 후속 마킹 또는 제거에 대해 분석되고, 이러한 정보는 데이터베이스에 저장된다. 최적화된 배치 알고리즘은 전체 시각적 효과에 기초하여 어떤 도너 기판들이 다른 도너 기판들 옆에 배치될 수 있는지를 결정한다. 예를 들어, 고밀도의 결함이 있는 마이크로디바이스는 유사한 고밀도의 결함이 있는 마이크로디바이스 옆에 있지 않은 경우 사용자에게 덜 눈에 띌 수 있다.
추가적인 실시예에서, 전달 방법은 다음 전달 이전에 마이크로 디바이스 도너 기판 검사를 사용한다. 예를 들어, 도너 기판은 어떤 마이크로디바이스들이 마킹되거나 또는 제거될지 결정하기 위해 광학적으로 검사된다. 전달 이후에, 전달된 마이크로디바이스들은, 어떤 마이크로디바이스들이 도너 기판으로부터 마킹되었거나 또는 제거되었는지를 결과적인 전달물과 비교하기 위해 광학적으로 검사된다. 1-대-1 매칭이 있는 경우, 전달은 통과된 것으로 간주된다. 그러나, 도너 기판 상에 있지 않던 결함이 있는 새로운 마이크로디바이스들이 있는 경우, 전달 품질 알고리즘은, (1) 새로운 결함이 있는 마이크로디바이스들이 마킹되거나 또는 제거되거나 또는 수리될 수 있는지 여부 또는 (2) 새로운 결함이 있는 마이크로디바이스들의 품질이 너무 좋지 않아서 재작업 절차가 필요한지 여부를 결정하기 위해 사용된다. 예를 들어, 전달 품질 알고리즘은, 새로운 결함이 있는 마이크로디바이스들이 원래의 결함이 있는 마이크로 디바이스에 인접하여 발견되는 경우, 이러한 새로운 결함이 있는 마이크로디바이스들이 도너 영향 결함으로서 간주된다는 것을 결정할 것이며, 반면 새로운 결함이 있는 마이크로디바이스들이 도너 기판 상에 마킹되거나 또는 제거된 결함이 있는 마이크로디바이스들 근처에 있지 않는 경우[예를 들어, > 5개의 마이크로 디바이스들], 이러한 결함이 있는 마이크로디바이스들이 전달 영향 결함들로서 간주된다는 것을 결정할 것이다. 도너 영향 결함이 있는 디바이스들 대 전달 영향 결함이 있는 마이크로디바이스들에 대해 상이한 액션이 취해질 수 있다. 예를 들어, 도너-영향 결함이 있는 마이크로디바이스들은 허용가능한 도너 기판에 대한 새로운 결함 한계를 결정할 수 있다. 이와 대조적으로, 전달 영향 결함이 있는 디바이스들은 프로세스 파라미터들을 검토하기 위해 전달 프로세스의 중단을 필요로 할 수 있다.
추가적인 실시예는, 전달 프로세스가 시스템 기판, 임시 기판이 완전히 채워지거나 또는 도너 기판 내의 마이크로디바이스들을 다 쓸 때까지 반복되는 방법이다.
추가적인 실시예는, 표시되거나 또는 제거된 마이크로디바이스들과 함께 모든 도너 기판들을 저장하는 최적화된 전달 배치 방법이다. 최적화된 전달 배치는, 어떤 도너 기판들이 어떤 시스템 기판들에 전달될 수 있는지를 결정한다. 예를 들어, 최적화된 전달 배치는 얼마나 많은 시스템 기판들이 완료될 수 있는지를 결정한다. 또한, 최적화된 전달 배치는, 가장 효율적인 (가장 빠른) 그리고 최고 품질의 최종 디스플레이(각각의 최종 디스플레이에 대해 최적화된 결함 패턴 밀도)를 위해 어떤 도너 기판들이 어떤 시스템 기판으로 전달될 수 있는지를 결정한다.
추가적인 실시예에서, 방법은 결함이 누락된 디바이스들이라는 것을 결정하고, 누락된 디바이스의 위치가 마킹된다. 예를 들어, 마이크로디바이스를 마킹하는 것은, (1) 데이터베이스에 저장된 행 및 열 어드레스인 어드레스를 마킹하는 것, 또는 (2) 광발광 스캔 하에서 쉽게 발견될 수 있지만 디스플레이를 볼 때 비가시적으로 나타날 수 있는 색상(적색, 녹색, 청색 매트릭스)을 나타내는 잉크젯 색상 도트(또는 도트들)와 같은 물리적 마킹일 수 있다.
추가적인 실시예에서, 방법은, 도너 기판 상의 마킹된 마이크로 디바이스가 미리 제거되었는지 여부를 결정한다. 예를 들어, 도너 기판 제거 알고리즘은 도너 기판이 전달될지 여부를 결정하기 위해 사용된다. 예를 들어, 도너 기판 제거 알고리즘은, 제거가 (1) 임계치에 달한 도너 기판 상의 총 결함들 때문인지 또는 (2) 최종 디스플레이를 보는 사용자에게 민감할 수 있는 결함이 있는 마이크로디바이스들의 패턴 때문인지, 또는 (3) 일련의 결함이 있는 도너 기판들에서 도너 기판이 결함이 있어서 일련의 결함이 있는 도너 기판들이 다수의 시스템 기판들의 전체 결함 밀도에 영향을 줄 수 있기 때문인지를 결정한다.
추가적인 실시예에서, 방법은, 결함이 레이저, 에칭 또는 기계적 압력과 같은 파괴적 방법을 사용하여 전달되기 이전에 제거되는 스톡된 마이크로 디바이스인지 여부를 결정한다. 예를 들어, 마이크로 디바이스들을 직접 어블레이트하기 위해 레이저가 사용될 수 있다. 다른 예에서, 제거 재료가 도너 기판 상에 부착되고, 레이저 어블레이션이 마이크로 결함 디바이스들을 제거하기 위해 사용된다. 잔해는 제거 재료 상에 흩뿌려지며, 제거가능한 재료가 사용된다. 예를 들어, 레이저-보조 화학적 에칭은 주변 마이크로 디바이스들 및 임의의 관련 잔해에 영향을 미치는 결함이 있는 마이크로 디바이스를 선택적으로 제거한다.
추가적인 실시예에서, 방법은, 결함이 누락된 디바이스인지 여부를 결정한다. 시스템 기판 또는 임시 기판 내의 마이크로 디바이스는 다른 마이크로 디바이스로 채워지거나 또는 예비 마이크로디바이스로 리다이렉트된다. 예를 들어, 삽입 도구 내의 마이크로 디바이스들의 스풀(spool)이 정렬되고 활성화되어 도너 기판 상의 누락 결함이 있는 마이크로 디바이스를 대체하기 위해 시스템 기판 상에 새로운 사용가능 마이크로 디바이스를 위치시킬 수 있다.
추가적인 실시예에서, 결함이 있는 마이크로 디바이스의 제거 방법은, 레이저 어블레이션에 의해 수행되거나 또는 도너 기판 상의 결함 마이크로 디바이스를 목표로 하는 지향된 고압 노즐 가스(공기) 또는 액체(물)에 의해 제거되거나 또는 도너 기판 상의 결함이 있는 마이크로 디바이스들을 부착하고 제거하기 위해 엘라스토머 접착제를 사용한다.
도너 기판으로부터 시스템 기판 내로 마이크로 디바이스들을 전달하는 방법은, 도너 기판 내의 마이크로 디바이스들의 선택된 세트를 시스템 기판에 정렬하는 단계, 선택된 마이크로 디바이스들의 세트를 시스템 기판 내로 전달하는 단계, 결함들에 대해 전달된 마이크로 디바이스들을 검사하는 단계, 및 다음 전달 사이클들 중 임의의 것을 방해하는 결함들을 해당 전달 사이클 이전에 교정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에 대한 전술한 설명은 예시 및 설명을 위해 제시되었다. 이는 본 발명을 개시된 정밀한 형태로 총망라하거나 제한하려는 것이 아니다. 전술한 교시를 고려하여 많은 수정 및 변형이 가능하다. 본 발명의 범위는 이러한 상세한 설명이 아니라 첨부된 청구범위에 의해 제한되는 것으로 의도된다.
Claims (34)
- 도너 기판으로부터의 마이크로디바이스 전달 프로세스에서 결함들을 관리하는 방법으로서,
시스템 기판 또는 임시 기판으로 마이크로디바이스들의 세트를 전달하는 단계; 결함들에 대해 전달된 마이크로디바이스들을 검사하는 단계로서, 상기 검사는 시각적, 사진 휘도, 또는 전기 휘도인, 상기 검사하는 단계;
결함 유형을 식별하는 단계로서, 결함들은, 누락된 디바이스들, 상기 도너 기판에 영구적으로 스톡(stock)된 디바이스들, 또는 기능하지 않거나 또는 물리적 결함들을 갖는 디바이스들인, 상기 식별하는 단계; 프로토콜에 기초하여 식별된 결함을 교정하는 단계; 및
상기 프로토콜에 기초하여 상기 시스템 기판 또는 임시 기판으로의 마이크로디바이스들의 다음 세트의 전달을 조정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서, 기계 학습이 상기 도너 기판의 품질을 결정하기 위해 사용되는, 방법.
- 제1항에 있어서, 자동화된 고성능 현미경 시스템이 상기 결함들을 결정하기 위해 사용되는, 방법.
- 제3항에 있어서, 다수의 광원들이 상기 도너 기판의 품질을 결정하기 위해 상기 자동화된 고성능 현미경 시스템 및 이력 데이터와 함께 사용되는, 방법.
- 제1항에 있어서, 고품질 응답 맵이 상기 도너 기판들을 분석하기 위해 사용되는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 전달은, 도너 기판 상의 마이크로 디바이스들의 선택된 세트를 상기 시스템 또는 임시 기판과 정렬하는 단계;
상기 마이크로 디바이스들의 선택된 세트를 상기 시스템 또는 임시 기판으로 전달하는 단계; 및 상기 도너 기판을 다음 전달 위치로 오프셋하는 단계를 포함하는, 방법. - 제6항에 있어서, 도너 기판들을 오프셋하기 위해 최적화된 배치 알고리즘을 사용하는, 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 마이크로 디바이스들의 전달된 세트 또는 도너 기판은 다음 전달 이전에 검사되고, 전달 품질 알고리즘을 사용하는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 전달 프로세스는 상기 시스템 기판, 또는 상기 임시 기판이 완전히 채워지거나 또는 상기 도너 기판 내의 상기 마이크로디바이스들을 다 쓸 때까지 반복되며, 최적화된 전달 배치를 사용하는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 결함은 누락된 디바이스들이고, 상기 누락된 디바이스의 위치가 마킹되며, 이는 어드레스를 마킹하는 것 또는 물리적 마킹인, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 누락된 마이크로 디바이스와 연관된 세트는 전달 동안 마킹되며, 전달되지 않고 스킵되는, 방법.
- 제1항에 있어서, 스킵되는 마킹된 마이크로 디바이스 세트는 도너 기판 제어 알고리즘에 기초하여 미리 제거되는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 결함은, 레이저, 에칭, 또는 기계적 압력과 같은 파괴적 방법들을 사용하여 전달 이전에 제거되는 스톡된 마이크로 디바이스인, 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 레이저 방법들은 레이저 어블레이션(ablation), 제거 재료를 사용하는 레이저, 또는 레이저-보조 화학적 에칭 중 임의의 리스트인, 방법.
- 제12항에 있어서, 제거되는 마이크로 디바이스는 누락된 마이크로 디바이스로서 마킹되고, 누락된 마이크로 디바이스 결함으로서 처리되는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 결함이 비기능 또는 물리적 결함인 경우, 상기 마이크로디바이스는 마킹되거나 또는 제거되고, 그 후에 마킹된 또는 제거된 마이크로 디바이스 결함 유형으로서 처리되는, 방법.
- 도너 기판으로부터 시스템 또는 임시 기판으로의 마이크로 디바이스 전달 프로세스에서 결함들을 관리하는 방법으로서,
상기 도너 기판을 시스템 또는 임시 기판과 정렬하는 단계;
선택된 마이크로 디바이스들을 상기 시스템 또는 임시 기판으로 전달하는 단계;
전달된 마이크로 디바이스들을 접합하는 단계;
결함들에 대해 상기 도너 기판을 검사하는 단계로서, 상기 검사는 시각적, 사진 휘도, 또는 전기 휘도인, 상기 검사하는 단계;
결함 유형을 식별하는 단계로서, 결함들은, 누락된 디바이스들, 상기 도너 기판에 영구적으로 스톡된 디바이스들, 또는 기능하지 않거나 또는 물리적 결함들을 갖는 디바이스들인, 상기 식별하는 단계;
프로토콜에 기초하여 식별된 결함을 교정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제11항에 있어서, 상기 결함은 누락이며, 상기 시스템 기판 또는 임시 기판 내의 상기 마이크로 디바이스는 다른 마이크로 디바이스로 채워지거나 또는 예비 마이크로디바이스로 리다이렉트(redirect)되는, 방법.
- 제18항에 있어서, 상기 시스템 기판 상의 누락 마이크로디바이스들을 대체하기 위해 삽입 도구를 갖는 마이크로 디바이스들의 스풀(spool)을 사용하는, 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 결함은 여분의 마이크로디바이스이고 그러면 도너 기판 위치가 누락된 마이크로디바이스로 마킹되며, 상기 도너 기판 내의 누락된 마이크로디바이스에 대한 프로세스가 반복되고 상기 여분의 마이크로 디바이스가 상기 시스템 또는 임시 기판으로부터 제거되는, 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 제거는 레이저, 엘라스토머(elastomer), 가압된 가스(공기), 또는 액체(물) 방법들에 의해 수행되는, 방법.
- 도너 기판으로부터 시스템 기판 내로 마이크로 디바이스들을 전달하는 방법으로서,
i) 도너 기판 내의 마이크로 디바이스들의 선택된 세트를 상기 시스템 기판에 정렬하는 단계; ii) 상기 마이크로 디바이스들의 선택된 세트를 상기 시스템 기판 내로 전달하는 단계;
iii) 결함들에 대해 전달된 마이크로디바이스들을 검사하는 단계, 및
iv) 다음 전달 사이클들 중 임의의 것을 방해하는 상기 결함들을 해당 전달 사이클 이전에 교정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제22항에 있어서, 상기 결함을 교정하는 단계는 상기 전달된 마이크로디바이스 또는 연관된 마이크로 디바이스 세트를 제거하는 단계인, 방법.
- 제22항에 있어서, 상기 결함은 상기 시스템 기판 내로 전달된 원치 않는 여분의 마이크로 디바이스인, 방법.
- 제22항에 있어서, 결함들이 후속 전달을 방해하지 않았으며, 결함들은 상기 전달 프로세스 동안 또는 이후의 임의의 시점에 교정되는, 방법.
- 제23항에 있어서, 결함들을 교정하는 단계는 마이크로 디바이스를 기능하는 마이크로 디바이스로 대체하는 단계인, 방법.
- 제23항에 있어서, 결함들을 교정하는 단계는 결함이 있는 마이크로디바이스에 대한 예비 마이크로디바이스인, 방법.
- 제17항에 있어서, 상기 접합은 일시적인, 방법.
- 도너 기판으로부터의 마이크로디바이스 전달 프로세스에서 결함들을 관리하는 방법으로서,
상기 도너 기판 내의 결함들을 식별하기 위해 상기 도너 기판을 검사하는 단계로서, 상기 결함들은 누락된 디바이스들, 상기 도너 기판에 영구적으로 스톡된 디바이스들, 비기능 또는 물리적으로 손상된 디바이스들인, 상기 검사하는 단계;
상기 도너 기판으로부터 시스템 기판 또는 임시 기판으로 마이크로디바이스들의 세트를 전달하는 단계;
결함들에 대해 전달된 마이크로디바이스들의 제1 세트를 검사하는 단계;
결함 유형을 식별하는 단계로서, 결함들은, 누락된 디바이스들, 여분의 전달된 마이크로디바이스 또는 기능하지 않거나 또는 물리적 결함들을 갖는 디바이스들인, 상기 식별하는 단계; 및
도너 기판 및 시스템 기판으로부터의 검사 데이터를 사용하여,
(i) 시스템 기판 상의 식별된 결함을 교정하고;
(ii) 상기 도너 기판을 수리하며; 그리고
(iii) 상기 도너 기판에 대한 결함 데이터를 업데이트하는 단계를 포함하는, 방법. - 제29항에 있어서, 상기 검사는 시각적, 사진 휘도, 또는 전기 휘도인, 방법.
- 제29항에 있어서, 도너 기판 내의 상기 결함은 상기 전달 이전에 검사 데이터 및 결함 유형에 기초하여 누락 결함들로 수정되는, 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 결함 유형을 수정하는 단계는, 상기 결함 유형이:
(i) 누락된 디바이스들인 경우: 도너 기판 내의 해당 위치를 누락된 디바이스들로서 태그하는 것;
(ii) 영구적으로 스톡된 디바이스들인 경우: 스톡된 디바이스를 강제로 제거하고 해당 위치를 누락된 디바이스들로서 태그하는 것; 및
(iii) 비기능 또는 물리적 손상인 경우: 상기 디바이스를 제거하고 해당 위치를 누락된 디바이스들로서 태그하는 것을 포함하는, 방법. - 제29항에 있어서, 시스템 기판 내의 결함들을 교정하는 단계는, 상기 결함 유형이:
(i) 누락된 디바이스들인 경우: 해당 위치를 누락된 디바이스로서 태그하고 새로운 디바이스로 채우는 것;
(ii) 여분의 디바이스인 경우: 상기 여분의 디바이스를 제거하는 것; 및
(iii) 비기능 디바이스인 경우: 상기 디바이스를 제거하며 해당 위치를 누락된 디바이스로서 태그하고 새로운 디바이스로 채우는 것을 포함하는, 방법. - 제29항에 있어서, 시스템 기판 검사에 기초하여 도너 검사 데이터를 업데이트하는 단계는, 상기 시스템 기판 결함 유형이:
(i) 누락 결함인 경우: 상기 결함이 상기 도너 기판 내의 기존 누락된 디바이스 결함들과 일치하지 않는 경우에, 상기 도너 기판의 해당 위치에 남겨진 상기 디바이스를 제거하는 것; 및
(ii) 여분의 디바이스인 경우: 상기 도너 기판 내의 해당 위치를 태그하고, 상기 여분의 디바이스를 누락 결함과 일치시키는 것을 포함하는, 방법.
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