KR20240042453A - 마이크로디바이스의 선택적 이형 - Google Patents

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KR20240042453A
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Abstract

본 발명은 카트리지 기판으로부터 시스템 기판으로 마이크로디바이스를 선택적으로 전사하는 방법을 개시하고, 상기 방법은 카트리지 기판을 시스템 기판에 더 근접시키고 카트리지 기판으로부터 제1 선택된 마이크로디바이스에 대한 이형 층은 전사 전에 수정되거나 제거되어 선택된 마이크로디바이스가 패드에 대한 선택된 마이크로디바이스의 결합력보다 작은 힘으로 카트리지 기판에 홀딩된다.

Description

마이크로디바이스의 선택적 이형
본 발명은 시스템 기판으로 이형 및 전사될 수 있는 기판 상의 마이크로디바이스의 현상(development)에 관한 것이다.
본 발명은 마이크로디바이스를 카트리지 기판으로부터 시스템 기판으로 선택적으로 전사하는 방법에 관한 것으로서, 이 방법은, 카트리지 기판을 시스템 기판에 더 근접시키는 단계, 선택된 마이크로디바이스를 시스템 기판 내의 패드와 접촉시키는 단계, 선택된 마이크로디바이스를 시스템 기판 내의 패드에 결합시키는 단계를 포함하고, 카트리지 기판으로부터 제1 선택된 마이크로디바이스에 대한 이형 층(release layer)은 전사 전에 수정 또는 제거되어 선택된 마이크로디바이스가 패드에 대한 선택된 마이크로디바이스의 결합력보다 작은 힘으로 카트리지 기판에 홀딩된다.
본 개시내용의 전술한 이점 및 다른 이점은 다음의 상세한 설명을 읽고 도면을 참조하면 명확해질 것이다.
도 1은 도너/카트리지 기판 내의 마이크로디바이스가 시스템 기판으로 전사될 수 있게 하는 전사 셋업(100)을 도시한다.
도 2a는 마이크로디바이스(들)의 선택된 세트가 선택된 시스템 기판 결합 패드와 정렬되는 것을 도시한다.
도 2b는 이형 층이 제거되고 제1 선택된 마이크로디바이스가 시스템 기판으로 전사되는 것을 도시한다.
도 2c는 제2 선택된 마이크로디바이스 세트가 시스템 기판 상의 제2 결합 패드들과 정렬되는 것을 도시한다.
도 2d는 제2 선택된 마이크로디바이스 세트가 시스템 기판 내로 전사되는 것을 도시한다.
도 2e는 제3 선택된 마이크로디바이스 세트가 시스템 기판 상의 제3 결합 패드들과 정렬되는 것을 도시한다.
도 2f는 제3 선택된 마이크로디바이스 세트(104-3)가 시스템 기판으로 전사되는 것을 도시한다.
본 개시내용은 다양한 수정들 및 대안적인 형태들을 허용하지만, 특정 실시형태들 또는 구현예들은 도면들에 예로서 도시되었고, 본원에서 상세히 설명될 것이다. 그러나, 본 개시내용이 개시된 특정 형태들로 제한되도록 의도되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 오히려, 본 개시내용은 첨부된 청구항들에 의해 정의된 발명의 사상 및 범위에 속하는 모든 수정들, 등가물들, 및 대안들을 커버하는 것이다.
본 설명에서, 용어 "디바이스" 및 "마이크로디바이스"는 상호교환적으로 사용된다. 그러나, 본원에 설명된 실시형태들이 디바이스 크기와 무관하다는 것은 당업자에게 명백하다.
마이크로디바이스는 마이크로LED, OLED, 마이크로 센서, MEM, 및 임의의 다른 유형의 디바이스일 수 있다.
일 경우에, 마이크로디바이스는 기능적 바디(body) 및 콘택트(contact)를 갖는다. 콘택트는 전기적, 광학적 또는 기계적 콘택트일 수 있다.
광전자 마이크로디바이스의 경우, 디바이스는 기능 층 및 전하 운반 층을 가질 수 있다. 전하 운반 층(도핑된 층, 오믹(ohmic) 및 콘택트)이 디바이스 외부의 기능 층과 콘택트 사이에서 전하(정공의 전자)를 전달하는 경우. 기능 층은 전자기 신호(예를 들어, 빛)를 생성하거나 전자기 신호를 흡수할 수 있다.
시스템 기판은 각각의 픽셀이 적어도 하나의 마이크로디바이스를 제어하는 픽셀들 및 픽셀 회로들을 가질 수 있다. 픽셀 회로는 전극, 트랜지스터 또는 다른 컴포넌트들로 구성될 수 있다. 트랜지스터는 박막 공정, CMOS, 또는 유기 재료로 제조될 수 있다.
설명된 본 발명 및 그 관련 실시형태는 마이크로디바이스를 도너/카트리지 기판으로부터 시스템 기판으로 선택적으로 전사하는 방법을 도시한다.
도 1은 도너/카트리지 기판(102) 내의 마이크로디바이스(104-1)가 시스템 기판(120)으로 전사될 수 있게 하는 전사 셋업(100)을 도시한다. 여기서, 선택된 마이크로디바이스들(104-1)은 시스템 기판(120) 내의 전사 영역 또는 패드(122-1)로 전사된다. 카트리지 기판(102) 및 시스템 기판(120)은 마이크로디바이스(104-1)가 시스템 기판 내의 영역 또는 패드들(122-1)과 접촉하도록 함께 근접된다. 마이크로디바이스(104-1) 또는 그 패드들은 패드(122-1)에 결합되고 마이크로디바이스(104-1)를 홀딩한다. 마이크로디바이스는 도너 기판(102)으로부터 이형된다. 이형 공정(release process)을 용이하게 하기 위해, 이형 층(106-1)이 제거되거나 변경되어 마이크로디바이스(104-1)가 패드(122-1)에 대한 마이크로디바이스(104-1)의 결합력보다 작은 힘으로 카트리지 기판(102)에 홀딩된다. 패드(122-1(또는 122-2))는 멀티 부분(multi part), 결합 부분(bonding part), 도전 부분(conductive part)을 가질 수 있다. 결합 부분은 도전 부분과 분리될 수 있다. 도전 부분은 전사 후에 증착될 수 있거나, 또는 전사 전에 형성된다. 도너 기판 내에 다른 결합 패드(122-2)를 간섭할 수 있는 다른 마이크로디바이스(104-2)가 있을 수 있다. 따라서, 시스템 기판으로의 마이크로디바이스 전사를 피하기 위해, 선택되지 않은 마이크로디바이스(104-2)와 연관된 이형 층(106-2)은 변경되거나 제거되지 않는다.
도너/카트리지 기판(102)에는 시스템 기판 상의 다른 패드를 간섭하지 않는 다른 마이크로디바이스(104-3)가 존재할 수 있다. 이들 디바이스(104-3)에 대한 이형 층(106-3)은 변경될 수 있거나 변경되지 않을 수 있다.
시스템 기판으로 전사되고 있고 원치 않는 영역을 간섭하지 않는 마이크로디바이스에 대한 이형 층의 선택적 제거 또는 변경은 선택적 화학 공정, 에칭, 열 또는 레이저 공정을 통해 행해질 수 있다.
선택적 화학 공정을 위해, 포토레지스트가 도너 기판 상에 패터닝될 수 있고, 선택적 마이크로디바이스(104-1)에 대한 액세스를 가능하게 할 수 있다. 그 결과, 화학물질은 선택된 마이크로디바이스와 관련된 이형 층(106-1)만을 변경하거나 제거할 수 있다. 선택된 마이크로디바이스들이 전사된 후(그것은 하나의 전사 사이클 또는 다수의 전사 사이클에 있을 수 있음), 다른 포토레지스트가 패터닝될 수 있고 새롭게 선택된 마이크로디바이스들에 대한 액세스를 가능하게 할 수 있다.
다른 관련된 실시형태에서, 상이한 이형 층은 사용되어 각각의 이형 층은 선택된 화학물질에 의해 수정되거나 제거될 수 있다. 그 결과, 제1 화학물질은 선택된 마이크로디바이스(104-1)와 관련된 이형 층(106-1)을 제거한다. 제1 선택된 마이크로디바이스들을 시스템 기판으로 전사한 후에, 제2 마이크로디바이스 세트와 연관된 이형 층을 제거하거나 수정하는 제2 화학 물질이 사용된다.
다른 관련된 실시형태에서, 도너 기판 내의 상이한 이형 층은 상이한 수정 또는 제거 메커니즘, 예컨대 하나의 세트는 화학적 이형 층, 하나의 세트 레이저 등을 가질 수 있다.
다른 관련된 실시형태에서, 패드들의 결합 부분은 제1 선택된 마이크로디바이스들에 대해서만 형성될 수 있다. 제1 선택된 마이크로디바이스들의 전사 후에, 제2 선택된 마이크로디바이스들을 위한 패드들의 결합 부분이 시스템 기판 상에 형성된다. 이러한 공정은 추가적인 선택성을 가능하게 한다.
다른 관련된 실시형태에서, 수리 공정(repair process)과 관련된 마이크로디바이스의 결합 부분은 시스템 기판 내의 결함 있는 마이크로디바이스(또는 픽셀)의 테스트 및 식별 후에 형성된다.
관련된 실시형태에서, 마이크로디바이스는 멤브레인 또는 앵커 층(anchor layer)을 통해 백플레인 또는 다른 하우징 층에 커플링될 수 있다.
도 2는 상이한 디바이스들이 시스템 기판으로 전사되는 다른 관련된 실시형태를 도시한다. 제1 선택된 마이크로디바이스 세트(104-1)에 대해, 제1 결합 패드(122-1)가 기판(120) 상에 증착된다. 제1 마이크로디바이스들과 상이한 다른 마이크로디바이스들의 경우, 기판 상에 결합 패드들이 없을 수 있다(또는 마이크로디바이스와의 결합력이 카트리지(102-1)에 대한 마이크로디바이스들의 이형 층들(106-2 및 106-3)의 결합보다 작을 경우). 모든 마이크로디바이스를 위한 시스템 기판 상의 패드들의 도전 부분들이 있을 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 마이크로디바이스(들)(104)의 선택된 세트는 선택된 시스템 기판 결합 패드(122-1)와 정렬된다. 마이크로디바이스는 그 이형 층(106-1)의 힘이 감소되거나 이형 층이 제거되고 제1 선택된 마이크로디바이스(104-1)가 시스템 기판(120)으로 전사되는 동안 패드(122-1)에 결합된다(도 2b). 선택되지 않은 마이크로디바이스(104-2 및 104-3)는 결합 패드가 없거나 결합 패드가 이형 층(106-2 및 106-3)보다 작은 힘을 가질 때 시스템 기판(120)으로 전사되지 않는다. 제1 선택된 마이크로디바이스 세트를 위한 공정은 백플레인의 원하는 또는 타겟 영역이 완전히 또는 부분적으로 채워질 때까지 반복될 수 있다. 제1 마이크로디바이스와 연관된 이형 층은 전사 전에 제거되거나 변경될 수 있다.
제2 결합 패드 세트가 시스템 기판(120) 상에 형성된다. 제2 세트 결합 패드는 시스템 기판 상에 존재하고 활성화된다. 활성화는 최상부 층, 열, 플라즈마, 또는 다른 인자들을 제거함으로써 이루어질 수 있다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 제2 선택된 마이크로디바이스 세트는 시스템 기판(120) 상의 제2 결합 패드(122-2)와 정렬된다. 제2 마이크로디바이스 세트(106-2)를 위한 이형 층은 더 작은 결합력을 갖도록 제거되거나 수정된다. 제1 전사된 마이크로디바이스(104-1)를 간섭하는 제2 도너 기판(102-2) 내의 영역은 마이크로디바이스를 갖지 않는다. 제2 마이크로디바이스 도너 기판(102-2)은 제1 마이크로디바이스를 갖지 않는 다른 시스템 기판 또는 시스템 기판의 일부 또는 임시 기판에서 현재 시스템 기판(120) 내의 제1 마이크로디바이스와 연관된 제2 마이크로디바이스를 전사하는 데 사용될 수 있다.
도 2d는 제2 선택된 마이크로디바이스 세트(104-2)가 시스템 기판으로 전사되는 것을 도시한다. 제2 선택된 마이크로디바이스 세트를 위한 공정은 백플레인의 원하는 영역이 완전히 또는 부분적으로 채워질 때까지 반복될 수 있다. 제2 마이크로디바이스와 연관된 이형 층은 전사 전에 제거되거나 변경될 수 있다.
도 2d에 도시된 바와 같이, 제3 결합 패드(122-3)가 기판(120) 상에 형성될 수 있다. 패드는 제2 마이크로디바이스(104-2)가 전사된 후에 또는 그 전에 형성될 수 있다. 패드는 최상부 층, 플라즈마 공정, 습윤, 열 또는 레이저를 제거함으로써 활성화될 수 있다.
도 2e에 도시된 바와 같이, 제3 선택된 마이크로디바이스 세트는 시스템 기판(120) 상의 제3 결합 패드(122-3)와 정렬된다. 제3 마이크로디바이스 세트(106-3)를 위한 이형 층은 더 작은 결합력을 갖도록 제거되거나 수정된다. 제1 및 제2 전사된 마이크로디바이스(104-1, 104-2)를 간섭하는 제3 도너 기판(102-3) 내의 영역은 마이크로디바이스를 갖지 않는다. 제3 마이크로디바이스 도너 기판(102-3)은 제1 마이크로디바이스 또는 제2 마이크로디바이스를 갖지 않는 다른 시스템 기판 또는 시스템 기판의 일부 또는 임시 기판에서 현재 시스템 기판(120) 내의 제1 및 제2 마이크로디바이스와 연관된 제3 마이크로디바이스를 전사하는 데 사용될 수 있다.
도 2f는 제3 선택된 마이크로디바이스 세트(104-3)가 시스템 기판(120) 내로 전사되는 것을 도시한다. 제3 선택된 마이크로디바이스 세트를 위한 공정은 백플레인의 원하는 영역이 완전히 또는 부분적으로 채워질 때까지 반복될 수 있다. 제3 마이크로디바이스와 연관된 이형 층은 전사 전에 제거되거나 변경될 수 있다.
본 발명의 특정 실시형태 및 응용예가 예시되고 설명되었지만, 본 발명은 본원에 개시된 정확한 구성 및 조성물에 제한되지 않으며, 다양한 수정, 변화 및 변형이 첨부된 청구항에 정의된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 전술한 설명으로부터 명백할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (22)

  1. 카트리지 기판으로부터 시스템 기판으로 마이크로디바이스를 선택적으로 전사하는 방법으로서,
    카트리지 기판을 상기 시스템 기판에 더 근접시키는 단계;
    제1 선택된 마이크로디바이스를 상기 시스템 기판 내의 패드와 접촉시키는 단계;
    상기 선택된 마이크로디바이스를 상기 시스템 기판 내의 상기 패드에 결합시키는 단계를 포함하고,
    상기 카트리지 기판으로부터 상기 제1 선택된 마이크로디바이스에 대한 이형 층(release layer)은 전사 전에 수정되거나 제거되어 상기 제1 선택된 마이크로디바이스가 상기 패드에 대한 상기 선택된 마이크로디바이스의 결합력보다 작은 힘으로 상기 카트리지 기판에 홀딩되는, 카트리지 기판으로부터 시스템 기판으로 마이크로디바이스를 선택적으로 전사하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 패드는 도전 부분 및 결합 부분을 갖는 멀티 부분인, 카트리지 기판으로부터 시스템 기판으로 마이크로디바이스를 선택적으로 전사하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 선택된 마이크로디바이스의 이형(release)은 선택적 화학 공정, 에칭, 열 또는 레이저 공정을 통해 제1 이형 층을 제거하거나 변경함으로써 이루어지는, 카트리지 기판으로부터 시스템 기판으로 마이크로디바이스를 선택적으로 전사하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 제2 이형 층은 상기 카트리지 기판 내의 선택되지 않은 마이크로디바이스와 연관되는, 카트리지 기판으로부터 시스템 기판으로 마이크로디바이스를 선택적으로 전사하는 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 선택적 화학 공정을 위해, 포토레지스트가 상기 선택적 마이크로디바이스에 대한 액세스를 가능하게 하도록 상기 카트리지 기판 상에 패터닝되는, 카트리지 기판으로부터 시스템 기판으로 마이크로디바이스를 선택적으로 전사하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 전사 후에 새롭게 선택된 마이크로디바이스에 대한 액세스를 가능하게 하도록 다른 포토레지스트가 패터닝되는, 카트리지 기판으로부터 시스템 기판으로 마이크로디바이스를 선택적으로 전사하는 방법.
  7. 제2항에 있어서, 상이한 이형 층이 사용되어 각각의 이형 층이 선택된 화학물질에 의해 수정 또는 제거되어 제1 화학물질이 상기 선택된 마이크로디바이스와 관련된 상기 이형 층을 제거하는, 카트리지 기판으로부터 시스템 기판으로 마이크로디바이스를 선택적으로 전사하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 제1 선택된 마이크로디바이스 세트를 상기 시스템 기판으로 전사한 후에, 제2 마이크로디바이스 세트와 연관된 이형 층을 제거하거나 수정하는 제2 화학물질이 사용되는, 카트리지 기판으로부터 시스템 기판으로 마이크로디바이스를 선택적으로 전사하는 방법.
  9. 제2항에 있어서, 도너 기판 내의 상이한 이형 층이 상이한 수정 또는 제거 메커니즘을 갖는, 카트리지 기판으로부터 시스템 기판으로 마이크로디바이스를 선택적으로 전사하는 방법.
  10. 제2항에 있어서, 상기 패드의 결합 부분은 상기 제1 선택된 마이크로디바이스만을 위해 형성되는 반면, 제2 선택된 마이크로디바이스를 위한 패드의 결합 부분은 상기 제1 선택된 마이크로디바이스의 전사 후에 상기 시스템 기판 상에 형성되는, 카트리지 기판으로부터 시스템 기판으로 마이크로디바이스를 선택적으로 전사하는 방법.
  11. 제2항에 있어서, 수리 공정(repair process)과 관련된 상기 마이크로디바이스의 결합 부분은 상기 시스템 기판 내의 결함 마이크로디바이스의 테스트 및 식별 후에 형성되는, 카트리지 기판으로부터 시스템 기판으로 마이크로디바이스를 선택적으로 전사하는 방법.
  12. 제2항에 있어서, 결합 패드가 없거나 결합 패드가 대응하는 이형 층보다 작은 힘을 가질 때, 선택되지 않은 마이크로디바이스는 상기 시스템 기판으로 전사되지 않는, 카트리지 기판으로부터 시스템 기판으로 마이크로디바이스를 선택적으로 전사하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 선택된 마이크로디바이스 세트를 위한 공정은, 상기 시스템 기판의 타겟 영역이 완전히 또는 부분적으로 채워질 때까지 반복되는, 카트리지 기판으로부터 시스템 기판으로 마이크로디바이스를 선택적으로 전사하는 방법.
  14. 제12항에 있어서, 제2 결합 패드 세트는 상기 시스템 기판 상에 형성되고, 최상부 층, 열, 플라즈마, 또는 다른 인자들을 제거함으로써 활성화되는, 카트리지 기판으로부터 시스템 기판으로 마이크로디바이스를 선택적으로 전사하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    제2 마이크로디바이스 세트를 제2 결합 패드와 정렬시키는 단계; 및
    상기 제2 패드 세트와의 결합력보다 상기 카트리지 기판에 대한 결합력이 더 작도록 상기 제2 마이크로디바이스 세트에 대한 이형 층을 수정 또는 제거하는 단계를 더 포함하는, 카트리지 기판으로부터 시스템 기판으로 마이크로디바이스를 선택적으로 전사하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 전사된 마이크로디바이스를 간섭하는 제2 도너 기판 내의 영역은 마이크로디바이스를 갖지 않는, 카트리지 기판으로부터 시스템 기판으로 마이크로디바이스를 선택적으로 전사하는 방법.
  17. 제14항에 있어서, 제2 마이크로디바이스 도너 기판이 상기 시스템 기판 내의 상기 제1 마이크로디바이스와 연관된 제2 마이크로디바이스를 상기 제1 마이크로디바이스가 없는 다른 시스템 기판 또는 상기 시스템 기판의 일부 또는 임시 기판에 전사하는 데 사용되는, 카트리지 기판으로부터 시스템 기판으로 마이크로디바이스를 선택적으로 전사하는 방법.
  18. 제14항에 있어서, 제2 선택된 마이크로디바이스 세트는 상기 시스템 기판으로 전사되고, 상기 제2 선택된 마이크로디바이스 세트 전사를 위한 공정은, 상기 시스템 기판의 타겟 영역이 완전히 또는 부분적으로 채워질 때까지 반복되고 그리고 상기 제2 마이크로디바이스와 연관된 이형 층은 상기 전사 전에 제거되거나 변경되는, 카트리지 기판으로부터 시스템 기판으로 마이크로디바이스를 선택적으로 전사하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제2 마이크로디바이스가 전사된 후 또는 그 전에 제3 결합 패드가 상기 시스템 기판 상에 형성되고, 상기 제3 결합 패드는 최상부 층, 플라즈마 프로세스, 습윤, 열 또는 레이저를 제거함으로써 활성화되는, 카트리지 기판으로부터 시스템 기판으로 마이크로디바이스를 선택적으로 전사하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    제3 선택된 마이크로디바이스 세트를 상기 시스템 기판 상의 상기 제3 결합 패드와 정렬시키는 단계; 및
    상기 제3 패드 세트와의 결합력보다 상기 카트리지 기판에 대한 결합력이 더 작도록 상기 제3 마이크로디바이스 세트에 대한 이형 층을 제거 또는 수정하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 전사된 마이크로디바이스를 간섭하는 제3 도너 기판의 영역은 마이크로디바이스를 갖지 않는, 카트리지 기판으로부터 시스템 기판으로 마이크로디바이스를 선택적으로 전사하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제3 마이크로디바이스 도너 기판은, 상기 시스템 기판 내의 상기 제1 및 제2 마이크로디바이스와 연관된 제3 마이크로디바이스를 제1 마이크로디바이스 또는 제2 마이크로디바이스를 갖지 않는 다른 시스템 기판 또는 상기 시스템 기판의 일부 또는 임시 기판에 전사하기 위해 사용되는, 카트리지 기판으로부터 시스템 기판으로 마이크로디바이스를 선택적으로 전사하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제3 선택된 마이크로디바이스 세트는 상기 시스템 기판으로 전사되고, 상기 제2 선택된 마이크로디바이스 세트 전사를 위한 공정은, 상기 시스템 기판의 타겟 영역이 완전히 또는 부분적으로 채워질 때까지 반복되고 그리고 상기 제3 마이크로디바이스와 연관된 상기 이형 층은 상기 전사 전에 제거되거나 변경되는, 카트리지 기판으로부터 시스템 기판으로 마이크로디바이스를 선택적으로 전사하는 방법.
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