TWI667691B - 用於轉移微元件的轉置頭及微元件的轉移方法 - Google Patents
用於轉移微元件的轉置頭及微元件的轉移方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI667691B TWI667691B TW106133074A TW106133074A TWI667691B TW I667691 B TWI667691 B TW I667691B TW 106133074 A TW106133074 A TW 106133074A TW 106133074 A TW106133074 A TW 106133074A TW I667691 B TWI667691 B TW I667691B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- micro
- valve
- elements
- vacuum
- transferring
- Prior art date
Links
- 230000017105 transposition Effects 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000012546 transfer Methods 0.000 title abstract description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 66
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 2
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000003491 array Methods 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 2
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L21/6838—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping with gripping and holding devices using a vacuum; Bernoulli devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
- H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
- B25J15/06—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means
- B25J15/0616—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means with vacuum
- B25J15/0625—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means with vacuum provided with a valve
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L21/6835—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0095—Post-treatment of devices, e.g. annealing, recrystallisation or short-circuit elimination
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Abstract
一種用於轉移微元件的轉置頭及微元件的轉移方法，該轉置頭包含一個腔體、一個真空路徑單元、一個閥門單元、一個吸嘴單元，及一個開關單元。該真空路徑單元具有數個能連通該腔體的真空路徑。該閥門單元具有數個分別對應該等真空路徑的位置的閥門。該吸嘴單元包括數個分別與該等真空路徑相通的吸嘴，該等吸嘴能使用真空壓力吸附微元件或釋放微元件。該開關單元用於控制該等閥門移動以控制該等真空路徑開或關，從而控制該等吸嘴使用真空壓力吸附或釋放微元件。本發明之轉置頭陣列結構簡單、結構成本較低，操作方式簡便。
Description
本發明是有關於一種轉置頭及轉移方法，特別是指一種用於轉移微元件的轉置頭及微元件的轉移方法。
微元件技術是指在基板上以高密度集成的微小尺寸的元件陣列。目前，微間距發光二極體（Micro LED）技術逐漸成為研究熱門，工業界期待有高品質的微元件產品進入市場。高品質微間距發光二極體產品應用於例如LCD、OLED等顯示器上，有助於提升顯示器亮度與畫質。
而在製造微元件的過程中，首先在施體基板上形成微元件，接著將微元件轉移到接收基板上，接收基板例如顯示螢幕。在製造微元件過程中的一個困難在於：如何將微元件從施體基板上轉移到接收基板上。傳統轉移微元件的方法為藉由晶圓接合（Wafer Bonding）技術，將微元件自轉移基板轉移至接收基板。轉移方法的其中一種實施方法為直接轉移，也就是直接將微元件陣列自轉移基板接合至接收基板，之後再將轉移基板移除。另一種實施方法為間接轉移。此方法包含兩次接合、剝離的步驟，首先，轉移基板自施體基板提取微元件陣列，接著轉移基板再將微元件陣列接合至接收基板，最後再把轉移基板移除。
其中，在上述提取微元件陣列的步驟中，一般是通過靜電拾取的方式進行，而靜電拾取的過程需要使用轉移頭陣列。然而因傳統的轉移頭陣列結構複雜，並需要考慮它的可靠性，製造轉移頭陣列需要較高的成本。
因此，本發明之一目的，即在提供一種能克服先前技術的至少一個缺點的用於轉移微元件的轉置頭。
於是，本發明用於轉移微元件的轉置頭，包含一個腔體、一個真空路徑單元、一個閥門單元、一個吸嘴單元，及一個開關單元。該真空路徑單元具有數個能連通該腔體的真空路徑。該閥門單元具有數個分別對應該等真空路徑的位置的閥門。該吸嘴單元包括數個分別與該等真空路徑相通的吸嘴，該等吸嘴能使用真空壓力吸附微元件或釋放微元件。該開關單元用於控制該等閥門移動以控制該等真空路徑開或關，從而控制該等吸嘴使用真空壓力吸附或釋放微元件。
本發明之另一目的，在於提供一種能克服先前技術的至少一個缺點的微元件的轉移方法。
本發明微元件的轉移方法，包含步驟A：在一個第一基板上放置至少一個微元件。步驟B：將上述用於轉移微元件的轉置頭，朝向並接觸該至少一個微元件，該等吸嘴使用真空壓力吸附該至少一個微元件，該開關單元控制該等閥門移動以控制該等真空路徑開或關，以提取所需的微元件。步驟C：將已有提取微元件的該轉置頭朝向一個第二基板，該等吸嘴使用真空壓力釋放該至少一個微元件，該開關單元控制該等閥門移動以控制該等真空路徑開或關，以釋放被提取的微元件於該第二基板上。
本發明之功效在於：本發明公開一種具有多個吸嘴的轉置頭，各個吸嘴通過真空路徑連接至同一個腔體並通過該開關單元控制各路真空路徑的開、關，從而實現一次性選擇性轉移多個微元件的目的，本發明之轉置頭陣列結構簡單、結構成本較低，操作方式簡便。進一步地，該開關單元可採用CMOS儲存電路層及與所述CMOS儲存電路層連接的地址電極陣列，以實現微開關陣列。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1、2、3，本發明轉置頭300之一第一實施例，用於轉移至少一個微元件200(圖23)，所述微元件可以僅為一個，或者為數個並且構成微元件陣列，微元件陣列例如但不限於微型LED、二極體、電晶體、積體電路(IC)晶片等，每一微元件的尺寸例如1~100μm，但不限於此。而本發明可以依微元件尺寸作適當尺寸設計，因而能適用於轉移上述尺寸的微元件陣列，也可適用於轉移更大或更小尺寸的微元件陣列。本實施例的轉置頭300包含一腔體330、一開關單元30、一真空路徑單元350、一閥門單元370，以及一吸嘴單元360。
該腔體330位於該開關單元30與該真空路徑單元350間，其中具有空間並與該真空路徑單元350連通。
該開關單元30設置於該腔體330上側，並包括一個形成有CMOS儲存電路的CMOS儲存電路層310，以及一個位於該CMOS儲存電路層310下方的地址電極層320。該地址電極層320底部形成有數個呈陣列式排列的地址電極322。該CMOS儲存電路層310與該地址電極層320間的控制開關功能，後續說明。
該真空路徑單元350設置於該腔體330下側，並包括一個板材340，該板材340具有一個朝向該閥門單元370的第一表面340a、一相反於該第一表面340a的第二表面340b，以及數個自該第一表面340a延伸至該第二表面340b且呈陣列式排列的真空路徑341。其中，該板材340可為半導體基板、陶瓷基板或金屬基板，半導體基板例如矽基板、藍寶石基板。該等真空路徑341能被控制而連通該腔體330，並分別對應該等地址電極322的位置，每一個真空路徑341為一個形成於該板材340上的微孔。該等微孔可透過雷射打孔、矽穿孔技術（Through-Silicon Via, 簡稱TSV）或拉絲形成。每一微孔的尺寸為1μm~100μm，可為圓形、橢圓形、正方形、矩形、三角形、梯形，或正多邊形等等。在本實施例中，每一微孔為正方形，尺寸為10~20μm。
參閱圖4~7，該閥門單元370用於控制該等真空路徑341開或關，並包括一位於該板材340的第一表面340a上的金屬層354，該金屬層354具有一個本體353，以及數個呈陣列式排列且一端連接該本體353的閥門352。該等閥門352分別對應該等真空路徑341與該等地址電極322的位置。每一閥門352是自該金屬層354上對應於各別的真空路徑341的部位被部分蝕刻或切割而分開，也就是說，每一閥門352實際上為一金屬片，並具有一個一體連接該本體353並位於該板材340的第一表面340a上的第一端部352a，以及一未連接該本體353並延伸覆蓋於對應的真空路徑341上方的第二端部352b。其中該第一端部352a作為根部以與該本體353保持連接，該第二端部352b與該第一端部352a呈對角位置，並位於對應的地址電極322下方，該第二端部352b作為可動區，與該本體353間為斷開未連接。
參閱圖6、7、8，每一閥門352位於對應的地址電極322下方，並以其第二端部352b靠近該地址電極322。該閥門352與地址電極322之間具有間隙，使該閥門352可受到對應的地址電極322的靜電吸引力吸引而往上偏斜並靠近(如圖8)。而且在本實施例中，實際上每一閥門352之位於該第一端部352a與該第二端部352b間的周緣，皆與該本體353呈斷開未連接，該閥門352之局部周緣及該第二端部352b，與該本體353間未連接而形成一極小的縫隙355(圖6)，該縫隙355一方面保證當閥門352呈水平(如圖7)而未發生斜偏時，該閥門352基本上可關閉對應的真空路徑341，另一方面使該閥門352的第二端部352b在靜電吸引力的作用下有空間可向上移動偏斜(如圖8)，從而開啟對應的真空路徑341。在本實施例中，該縫隙355的尺寸一般為1μm以下或為該真空路徑341尺寸的十分之一以下為佳。
參閱圖1，該吸嘴單元360包括數個呈陣列式排列且分別與該等真空路徑341相通的吸嘴361，該等吸嘴361分別通過該等真空路徑341而可連通該腔體330。也就是說，本發明的每一真空路徑341的一端(頂端)連通該腔體330，另一端(底端)連通各別的吸嘴361。較佳地，每一吸嘴361的尺寸（例如長度或寬度）對應於微元件尺寸，可為100μm 以下，例如1~100μm，在本實施例中，每一吸嘴361的尺寸可為1~20μm。任兩相鄰的吸嘴361間的距離可為200μm以下，具體而言，吸嘴單元360的節距(也就是相鄰吸嘴361間的距離)可以為(1μm~100μm)×(1μm~100μm)，例如10μm×10μm 或50μm×100μm的節距。
由上述說明可知，本發明為達到前述各元件的微小尺寸，各路真空路徑341可為一系列形成於該板材340（例如Si基板）上的微孔結構。相應的，每個吸嘴361對應一個真空路徑341、一個閥門352和一個地址電極322，而且該開關單元30採用該CMOS儲存電路層310並配合該等地址電極322呈陣列式設計，可形成微小尺寸的開關單元30。
在說明本實施例的使用方式前，首先說明，已知的數位微型反射鏡（DMD）是基於微機電系統（MEMS）技術的單片半導體裝置，其通常包括用於形成圖像元素(像素) 的雙穩態可移動微反射鏡的區域陣列，微反射鏡製作於對應尋址存儲器單元的區域陣列及安置於微反射鏡下方的相關聯地址電極上方，地址電極由控制電路用電壓電位選擇性提供以形成致使相應微反射鏡朝向相應地址電極靠近的靜電吸引力，能快速改變各個微反射鏡的傾斜角度以達到開關功能。
而本實施例利用DMD晶片的原理，在各真空路徑341與共用腔體330連通的位置設置類似DMD晶片之微反射鏡的可動的構件作為閥門352，並在閥門352上方製作相關聯的地址電極322，該地址電極322由該CMOS儲存電路層310的控制電路，利用電壓電位選擇性提供以形成致使相應可動的構件(閥門352)朝向相應地址電極322靠近的靜電吸引力，致使該等閥門352朝相應的地址電極322偏斜靠近，從而關閉或開啟該真空路徑341，因此藉由該開關單元30可控制各真空路徑341與閥門352開或關，以改變真空路徑341的真空壓力，以使吸嘴361利用真空壓力吸取或釋放微元件。而真空路徑341的開關控制，如下說明。
參閱圖7、8，該CMOS儲存電路層310控制該等地址電極322的開關狀態，當地址電極322處於關閉狀態（OFF），此時未向地址電極322提供電壓電位，不會產生靜電吸引力，閥門352呈水平(如圖7)，並關閉該真空路徑341。當該CMOS儲存電路層310控制地址電極322處於開啟狀態（ON），此時向地址電極322提供電壓電位，形成靜電吸引力，此靜電吸引力吸引該閥門352的第二端部352b向地址電極322移動靠近(如圖8)，真空路徑341的上方開口不再被遮蔽，真空路徑341進而被開啟。
綜上所述，藉由該開關單元30控制閥門單元370開或關，進而控制真空路徑341的開或關，並透過改變真空路徑341的真空度來使吸嘴361能吸附提取或釋放微元件。本發明上述結構簡單，生產製造上較為簡單方便、成本較低，確實達到本發明之目的。
參閱圖9~12，本發明轉置頭300之一第二實施例，與該第一實施例的不同在於該閥門單元370的結構。在本實施例中，該閥門單元370包括一個位於該板材340上方的承接層356，以及數個閥門352。該承接層356包括數個分別對應地位於該等真空路徑341上方的承接組35，每一承接組35具有一個四方形並界定出一開口356c的框架部356a，以及一個連接於該框架部356a的兩個對角間且橫跨該開口356c的接軸部356b。每一閥門352為一可在對應的真空路徑341上方開口處發生偏轉的構件，並包括一個閥片352d，以及一個自該閥片352d朝下包圍該接軸部356b的中央上突部位的閥管352c。該閥片352d的四周邊緣與圍繞著真空路徑341的環面間並未連接，而是形成有間隙，該閥片352d透過該閥管352c被支撐於該接軸部356b上。
參閱圖12~15，該閥管352c與該接軸部356b間並非緊密套接，使該閥管352c可偏轉。因此，本實施例的閥門352在地址電極322的靜電吸引力的作用下，能以該接軸部356b中央上突部位為中心而產生偏轉，使該閥門352的一端朝對應的地址電極322偏斜而靠近(如圖15)，此處的偏斜主要是指上下偏斜。
本實施例的板材340上的真空路徑341、開口356c及閥門352呈對應關係，其中真空路徑341、開口356c的形狀、尺寸基本相同，閥門352的閥片352d尺寸則以略小於開口356c尺寸為佳，一方面保證該閥門352未發生斜偏時，基本上可關閉對應的真空路徑341，另一方面使該閥門352發生偏斜時有空間可移動，可開啟對應的真空路徑341。較佳地，該接軸部356b位於開口356c的對角線上，該閥門352安裝於該接軸部356b上且未發生偏斜時，該閥門352的上表面低於該框架部356a上表面或保持齊平(如圖13、14)，如此當該閥門352處於關閉該真空路徑341的狀態時，封閉性較佳。需要說明的是，該接軸部356b也可位於該開口356c非對角線上的位置，且該接軸部356b上表面也可與該框架部356a上表面保持一致高度，一般只要該閥片352d的下表面不高於該框架部356a的上表面即可。
本第二實施例使用時，與該第一實施例的原理大致相同，只是閥門352的動作方式略有不同。本實施例的地址電極322靠近閥門352的第二端部352b。當地址電極322處於關閉狀態（OFF），此時未向地址電極322提供電壓電位，不會產生靜電吸引力，閥門352未發生偏斜而大致如圖14呈水平，並關閉該真空路徑341。當地址電極322處於開啟狀態（ON），此時向地址電極322提供電壓電位，形成靜電吸引力，閥門352的第二端部352b在地址電極322的靜電吸引力的作用下，使閥門352如圖15發生偏轉，該第二端部352b進而向地址電極322偏斜並靠近，以開啟真空路徑341。
參閱圖15，較佳地，可以在地址電極322的一側設置一落地墊324，使閥門352的第二端部352b向上移動偏斜時，落地墊324會與第二端部352b邊緣接觸，以使閥門352停止偏轉並保持偏斜的開啟狀態。
參閱圖16、17，本發明轉置頭300的一個第三實施例，與該第一實施例大致相同，不同處在於，該板材340的第一表面340a與每一真空路徑341相接的地方分別形成一臺階342，該臺階342的一表面342a低於板材340的第一表面340a，其寬度a等於真空路徑341之微孔的寬度。
參閱圖18，本實施例的開關單元30的局部分解圖，且圖中將該CMOS儲存電路層310與地址電極層320上下倒置，該地址電極層320上的每一個地址電極322包括相互隔離的一第一電極322a與一第二電極322b。
參閱圖17~19，在本第三實施例中，閥門352放置在板材340上，並橫跨對應的真空路徑341，當閥門352呈水平時(如圖19)，閥門352的第二端部352b位於板材340的第一表面340a上，第一端部352a間隔地位於對應的臺階342上方，並呈懸空狀態。本實施例的閥門352為矩形的金屬片，其寬度與真空路徑341之微孔的寬度相同，長度大於微孔的長度。本實施例的每一閥門352同樣對應於一個真空路徑341與一個地址電極322，該閥門352的第一端部352a位於第一電極322a下方，第二端部352b位於第二電極322b下方。
參閱圖20，本實施例的第一電極322a（OFF）處於關閉狀態，第二電極322b處於開啟狀態（ON）時，此時向第二電極322b提供電壓電位，產生靜電吸引力，該閥門352的第二端部352b在第二電極322b的靜電吸引力的作用下朝第二電極322b偏斜而靠近，該第一端部352a因而下降並抵靠該臺階342，並關閉該真空路徑341。參閱圖21，當第一電極322a處於開啟狀態（ON），第二電極322b處於關閉狀態（OFF）時，此時向第一電極322a提供電壓電位，形成靜電吸引力，閥門352的第一端部352a在第一電極322a的靜電吸引力的作用下朝該第一電極322a偏斜而靠近，該第二端部352b下降並抵靠該板材340，該真空路徑341開啟。
參閱圖22、23，本發明微元件200的轉移方法的一實施例，包含以下步驟。
進行步驟S100：提供一第一基板100，該第一基板100可以是生長基板或者承載基板，生長基板是指可用於直接沉積薄膜元件的基板，例如可以是藍寶石基板；承載基板是指電子裝置背面用於支撐器件的基板。本實施例優選承載基板，承載基板的材質可為玻璃、矽、聚碳酸酯（Polycarbonate）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（Acrylonitrile Butadiene Styrene）或其任意組合。應該瞭解到，以上所舉的承載基板的具體實施方式僅為例示，並非用以限制本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，可視實際需要，靈活選擇該第一基板100的具體實施方式。
本步驟在第一基板100上放置至少一個微元件200，若放置數個微元件200時可形成微元件陣列，微元件200可以是尚未進行晶片切割工藝的晶圓或者發光二極體或者鐳射二極體等等，本實施例優選微元件200為薄膜發光二極體（Thin Light-emitting Diode），厚度約為0.5μm至100μm。微元件200的形狀可為圓柱體，且圓柱體的半徑可為約0.5μm至約500μm，但並不限於此，微元件200還可以為三角柱體、立方體、長方體、六角柱體、八角柱體或者其他多角柱體。
參閱圖22、24、25，進行步驟S200：提供本發明之轉置頭300，朝向並接觸位於第一基板100上的該等微元件200。本步驟使用的轉置頭300可以為前述各實施例中的任意一種結構，在此以圖16所示的轉置頭300進行簡要說明。如前述，該轉置頭300朝向並接觸位於第一基板100上的微元件200，該等吸嘴361使用真空壓力吸附微元件200，藉由開關單元30控制各真空路徑341的閥門352，進而控制真空路徑341開或關，以提取所需的微元件200。
參閱圖22、26、27，進行步驟S300：提供一第二基板400，並將轉置頭300朝向該第二基板400。該第二基板400作為接收基板，可以選用汽車玻璃、玻璃片、柔性電子基底諸如有電路的柔性膜、顯示器背板、太陽能玻璃、金屬、聚合物、聚合物複合物，以及玻璃纖維。該等吸嘴361使用真空壓力釋放微元件200，藉由開關單元30控制各真空路徑341開或關，以釋放所需的微元件200於第二基板400上(如圖27)，釋放後即可關閉真空路徑341。第二基板400可以是主動元件陣列基板或被動元件陣列基板，在本實施例中，優選主動元件陣列基板，因此第二基板400與微元件200可以形成主動顯示面板，但並不限於此，例如，第二基板400與微元件200也可以搭配形成發光裝置。
需要說明的是，進行步驟S200時，可以將該等微元件200一次性全部提取，也可以根據需要僅部分提取。進一步地，可以部分提取合格微元件200轉移，留下剩餘的不合格微元件200；也可以提取不合格微元件200，而在第一基板100上留下合格微元件200，如此可以提升微元件200轉移過程中的效率與良率。本發明的微元件200轉移方法可以用於製作電子裝置，可以廣泛用於電子設備中，該電子設備可以是手機、平板電腦等。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
100‧‧‧第一基板
200‧‧‧微元件
300‧‧‧轉置頭
330‧‧‧腔體
30‧‧‧開關單元
310‧‧‧CMOS儲存電路層
320‧‧‧地址電極層
322‧‧‧地址電極
322a‧‧‧第一電極
322b‧‧‧第二電極
324‧‧‧落地墊
340‧‧‧板材
340a‧‧‧第一表面
340b‧‧‧第二表面
341‧‧‧真空路徑
342‧‧‧臺階
342a‧‧‧表面
350‧‧‧真空路徑單元
352‧‧‧閥門
352a‧‧‧第一端部
352b‧‧‧第二端部
353‧‧‧本體
354‧‧‧金屬層
355‧‧‧縫隙
35‧‧‧承接組
356‧‧‧承接層
356a‧‧‧框架部
356b‧‧‧接軸部
356c‧‧‧開口
352d‧‧‧閥片
352c‧‧‧閥管
360‧‧‧吸嘴單元
361‧‧‧吸嘴
370‧‧‧閥門單元
400‧‧‧第二基板
a··‧‧‧寬度
S100‧‧‧步驟
S200‧‧‧步驟
S300‧‧‧步驟
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明用於轉移微元件的轉置頭的一第一實施例的一剖視示意圖； 圖2是該第一實施例的一局部剖視示意圖； 圖3是該第一實施例的一板材的俯視示意圖，說明數個真空路徑呈陣列式排列； 圖4是該第一實施例的一閥門單元的俯視示意圖，說明數個閥門呈陣列式排列； 圖5是該第一實施例的一局部立體圖，說明其中一閥門與其中一真空路徑； 圖6是單一個該閥門的俯視示意圖； 圖7是沿圖6的線A-A的剖視示意圖，並說明該真空路徑關閉的狀態； 圖8是一類似圖7的剖視示意圖，並說明該真空路徑開啟的狀態； 圖9是本發明用於轉移微元件的轉置頭的一第二實施例的一剖視示意圖； 圖10是該第二實施例的該板材與該閥門單元的俯視示意圖； 圖11是單一個真空路徑與閥門的立體分解圖； 圖12是單一個該閥門的俯視示意圖； 圖13是沿圖12的線A-A的剖視示意圖，並說明該真空路徑關閉的狀態； 圖14是沿圖12的線B-B的剖視示意圖，並說明該真空路徑關閉的狀態； 圖15是一類似圖14的剖視示意圖，並說明該真空路徑開啟的狀態； 圖16是本發明用於轉移微元件的轉置頭的一第三實施例的一剖視示意圖； 圖17中的(a)示意該板材的側視剖視結構，(b)示意該板材的俯視結構，並說明該等真空路徑與數個臺階； 圖18是該開關單元上下倒置後的一局部立體分解圖； 圖19是一局部的剖視示意圖，並說明該閥門呈水平的狀態； 圖20是一類似圖19的剖視示意圖，並說明該真空路徑關閉的狀態； 圖21是一類似圖20的剖視示意圖，並說明該真空路徑開啟的狀態； 圖22是本發明微元件的轉移方法的一實施例的一步驟流程圖； 圖23~27為該轉移方法進行時各步驟的過程示意圖，其中圖23說明一第一基板上放置數個微元件，圖24說明本發明之轉置頭朝向該第一基板，圖25說明本發明之轉置頭提取該等微元件的其中幾個，圖26說明本發明之轉置頭連同被提取的該等微元件朝向一第二基板，圖27說明本發明之轉置頭釋放該等微元件於該第二基板上。
Claims (14)
- 一種用於轉移微元件的轉置頭，包含：一個腔體；一個真空路徑單元，具有數個能連通該腔體的真空路徑；一個閥門單元，具有數個分別對應該等真空路徑的位置的閥門；一個吸嘴單元，包括數個分別與該等真空路徑相通的吸嘴，該等吸嘴能使用真空壓力吸附微元件或釋放微元件；一個開關單元，用於控制該等閥門移動以控制該等真空路徑開或關，從而控制該等吸嘴使用真空壓力吸附或釋放微元件；其中，該開關單元包括相鄰的一個CMOS儲存電路層與一個地址電極層，該地址電極層形成有數個呈陣列式排列的地址電極，該等閥門分別對應該等地址電極的位置。
- 如請求項1所述的用於轉移微元件的轉置頭，其中，該CMOS儲存電路層選擇性地提供電壓電位給該等地址電極，使該等地址電極產生致使相應的閥門朝向相應的地址電極靠近的靜電吸引力，以控制各真空路徑的開或關。
- 如請求項2所述的用於轉移微元件的轉置頭，其中，該等閥門分別位於該等地址電極下方，每一閥門與對應的地址電極之間具有間隙，以使該閥門可受到對應的地址電極的靜電吸引力吸引而往上靠近。
- 如請求項2所述的用於轉移微元件的轉置頭，其中，該真空路徑單元包括一個板材，該板材具有一個朝向該閥門單元的第一表面、一相反於該第一表面的第二表面，每一個真空路徑為一個形成於該板材上的微孔，並自該第一表面延伸至該第二表面，每一真空路徑的一端連通該腔體，另一端連通各別的吸嘴。
- 如請求項4所述的用於轉移微元件的轉置頭，其中，該板材的第一表面與每一真空路徑相接的地方分別形成一個臺階，該臺階的表面低於該板材的第一表面，每一閥門設置在該板材上並橫跨對應的真空路徑，每一閥門具有一個第一端部及一個第二端部，該第二端部位於板材的第一表面上，該第一端部位於對應的臺階上方並呈懸空狀態，該閥門的該第一端部與該第二端部可在對應的地址電極的靜電吸引力作用下朝該地址電極靠近，以關閉或開啟各真空路徑。
- 如請求項5所述的用於轉移微元件的轉置頭，其中，該臺階的寬度等於真空路徑之微孔的寬度。
- 如請求項4所述的用於轉移微元件的轉置頭，其中，每一閥門具有一個位於該板材的第一表面上的第一端部，及一個延伸覆蓋於對應的真空路徑的第二端部，該第二端部能受到對應的地址電極的靜電吸引力作用而朝該地址電極靠近，以關閉或開啟各真空路徑。
- 如請求項7所述的用於轉移微元件的轉置頭，其中，該閥門包括一個位於該板材的第一表面上的金屬層，該金屬層具有一個本體，以及該等閥門，每一閥門為一金屬片，且該閥門的該第一端部一體連接該本體，該第二端部未連接該本體。
- 如請求項4所述的用於轉移微元件的轉置頭，其中，該閥門單元還包括數個分別供該等閥門安裝的接軸部，每一閥門能以對應的接軸部為中心而偏轉，以使該閥門的一端能朝該地址電極靠近。
- 如請求項4所述的用於轉移微元件的轉置頭，其中，該板材為半導體基板、陶瓷基板或金屬基板。
- 如請求項4所述的用於轉移微元件的轉置頭，其中，每一吸嘴的尺寸為100μm以下。
- 如請求項4所述的用於轉移微元件的轉置頭，其中，該等微孔透過雷射打孔、矽穿孔技術或拉絲形成。
- 如請求項4所述的用於轉移微元件的轉置頭，其中，該等吸嘴呈陣列式排列，任兩相鄰的吸嘴間的距離為200μm以下。
- 一種微元件的轉移方法，包含：步驟A：在一個第一基板上放置至少一個微元件；步驟B：將一個如請求項1至13中任一項所述的用於轉移微元件的轉置頭，朝向並接觸該至少一個微元件，該等吸嘴使用真空壓力吸附該至少一個微元件，該開關單元控制該等閥門移動以控制該等真空路徑開或關，以提取所需的微元件；及步驟C：將已有提取微元件的該轉置頭朝向一個第二基板，該等吸嘴使用真空壓力釋放該至少一個微元件，該開關單元控制該等閥門移動以控制該等真空路徑開或關，以釋放被提取的微元件於該第二基板上；其中，步驟A是在該第一基板上放置數個微元件，步驟B是提取該等微元件的其中幾個，步驟C是將被提取的所述數個微元件釋放於該第二基板上。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610865697.8A CN106229287B (zh) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | 用于转移微元件的转置头及微元件的转移方法 |
| ??201610865697.8 | 2016-09-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201826343A TW201826343A (zh) | 2018-07-16 |
| TWI667691B true TWI667691B (zh) | 2019-08-01 |
Family
ID=58076808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW106133074A TWI667691B (zh) | 2016-09-30 | 2017-09-27 | 用於轉移微元件的轉置頭及微元件的轉移方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10643879B2 (zh) |
| CN (1) | CN106229287B (zh) |
| TW (1) | TWI667691B (zh) |
| WO (1) | WO2018058747A1 (zh) |
Families Citing this family (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108807213B (zh) * | 2017-04-27 | 2020-07-14 | 宏碁股份有限公司 | 微型发光二极管的转移方法及微型发光二极管转移装置 |
| CN107154374B (zh) | 2017-05-23 | 2019-09-10 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 微转印方法 |
| CN109256354B (zh) * | 2017-07-14 | 2021-01-12 | 财团法人工业技术研究院 | 转移支撑件及转移模块 |
| US10353243B2 (en) * | 2017-08-01 | 2019-07-16 | Innolux Corporation | Display device |
| CN107818931B (zh) | 2017-09-30 | 2021-10-19 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 半导体微元件的转移方法及转移装置 |
| JP7105900B2 (ja) | 2018-02-20 | 2022-07-25 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 両面処理のためのパターニングされた真空チャック |
| US10899605B2 (en) * | 2018-03-05 | 2021-01-26 | Sharp Kabushiki Kaisha | MEMS device and manipulation method for micro-objects |
| KR20190114372A (ko) * | 2018-03-30 | 2019-10-10 | (주)포인트엔지니어링 | 마이크로 led 전사 시스템 |
| TW201944086A (zh) * | 2018-04-06 | 2019-11-16 | 南韓商普因特工程有限公司 | 微發光二極體吸附體 |
| CN110544661A (zh) * | 2018-05-29 | 2019-12-06 | 普因特工程有限公司 | 微led转印头及利用其的微led转印系统 |
| TWI677903B (zh) * | 2018-08-24 | 2019-11-21 | 王中林 | 巨量佈設晶片的方法 |
| CN109360883B (zh) * | 2018-09-29 | 2020-02-14 | 惠州雷通光电器件有限公司 | 发光二极管固晶装置和方法及显示面板制作装置和方法 |
| CN111128833B (zh) * | 2018-10-31 | 2021-08-17 | 成都辰显光电有限公司 | 一种微元件的转移装置 |
| CN111128832B (zh) * | 2018-10-31 | 2021-10-22 | 成都辰显光电有限公司 | 微元件转移装置及其制造方法 |
| CN111128819B (zh) * | 2018-10-31 | 2023-09-29 | 成都辰显光电有限公司 | 一种微器件转移装置及其制备方法 |
| CN111244007B (zh) * | 2018-11-29 | 2022-10-28 | 成都辰显光电有限公司 | 一种微元件的转移装置 |
| CN111244009B (zh) | 2018-11-29 | 2022-10-28 | 成都辰显光电有限公司 | 微元件的转移装置 |
| CN111261568B (zh) * | 2018-11-30 | 2023-02-10 | 成都辰显光电有限公司 | 微元件的转移装置及其转移方法 |
| JP7145096B2 (ja) * | 2019-02-12 | 2022-09-30 | 信越化学工業株式会社 | 微小構造体移載装置、スタンプヘッドユニット、微小構造体移載用スタンプ部品及び微小構造体集積部品の移載方法 |
| TWI711071B (zh) * | 2019-02-18 | 2020-11-21 | 啟端光電股份有限公司 | 真空轉移裝置及其形成方法 |
| CN111613562B (zh) * | 2019-02-25 | 2023-04-18 | 启端光电股份有限公司 | 真空转移装置及其形成方法 |
| CN110153996B (zh) * | 2019-04-04 | 2021-07-20 | 江苏大学 | 一种高环境适应性软体机器人用仿生足 |
| CN109950183A (zh) * | 2019-04-11 | 2019-06-28 | 深圳市丰泰工业科技有限公司 | 一次转移多个晶片的固晶工艺 |
| CN109927403B (zh) * | 2019-04-19 | 2021-06-29 | 成都辰显光电有限公司 | 一种转印装置、转印装置的制作方法和转印方法 |
| CN110504192B (zh) * | 2019-06-10 | 2022-05-27 | 义乌臻格科技有限公司 | 一种适用于微芯片巨量转移拾取头的生产方法 |
| CN110190014B (zh) * | 2019-06-10 | 2021-10-08 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种Micro-LED的转移方法 |
| KR20200142622A (ko) * | 2019-06-12 | 2020-12-23 | 삼성디스플레이 주식회사 | 기판 이송 장치 및 이를 이용한 기판 이송 방법 |
| CN110335845B (zh) * | 2019-06-24 | 2021-10-01 | 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 | 一种MicroLED芯片的转移方法 |
| CN110265425B (zh) * | 2019-06-26 | 2021-10-08 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种转移结构及其制备方法、转移装置 |
| TWI749399B (zh) * | 2019-11-18 | 2021-12-11 | 錼創顯示科技股份有限公司 | 微型元件轉移頭、微型元件轉移裝置以及微型元件顯示裝置 |
| CN110817424B (zh) * | 2019-11-20 | 2021-07-20 | 颜色空间(北京)科技有限公司 | 微小电子元器件巨量间距调节方法、巨量转移方法和设备 |
| CN111162162B (zh) * | 2020-01-03 | 2023-11-28 | 上海天马微电子有限公司 | 转移基板及其制备方法、微发光二极管的转移方法 |
| CN111098330B (zh) * | 2020-03-04 | 2021-06-25 | 科瓦力(宁波)精密器械有限公司 | 基于超声振动式的Micro LED阵列机械手 |
| CN112318520A (zh) * | 2020-03-04 | 2021-02-05 | 斯佩(新昌)科技有限公司 | 基于超声的Micro LED阵列机器人整机的阵列方法 |
| CN111791245A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-10-20 | 合肥学院 | 一种具有多种夹持状态的五轴搬运机器人机械手臂 |
| CN112992759B (zh) * | 2020-10-16 | 2022-04-19 | 重庆康佳光电技术研究院有限公司 | 一种器件转移设备及其制备方法、器件转移方法 |
| US11969886B2 (en) * | 2021-06-01 | 2024-04-30 | J.Schmalz Gmbh | Valve device for a vacuum handling device or a vacuum clamping device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW509137U (en) * | 2002-03-15 | 2002-11-01 | Top Range Machinery Co Ltd | Absorbing and attaching components for materiel retrieving machine under vacuum |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3543152A1 (de) * | 1985-12-06 | 1987-06-11 | Lewecke Gmbh Maschbau | Vakuum-hebegeraet |
| SE511716E5 (sv) * | 1998-03-20 | 2009-01-28 | Piab Ab | Ejektorpump |
| CN1278823C (zh) * | 1999-10-29 | 2006-10-11 | 松下电器产业株式会社 | 吸附式吸管和利用其安装零部件的方法及装置 |
| KR100363851B1 (ko) * | 2000-12-20 | 2002-12-11 | 한미반도체 주식회사 | 반도체 패키지 진공 흡착 이송 장치 |
| US6773543B2 (en) * | 2002-05-07 | 2004-08-10 | Delaware Capital Formation, Inc. | Method and apparatus for the multiplexed acquisition of a bare die from a wafer |
| US6820325B2 (en) * | 2002-10-17 | 2004-11-23 | Delaware Capital Formation, Inc. | Integrated air flow control for a pick and place spindle assembly |
| WO2005086588A2 (en) * | 2004-03-17 | 2005-09-22 | Coreflow Scientific Solutions Ltd. | Non-contact thermal platforms |
| KR100578540B1 (ko) * | 2004-07-28 | 2006-05-15 | 한국뉴매틱(주) | 진공 이젝터 펌프 |
| JP4491340B2 (ja) * | 2004-12-28 | 2010-06-30 | 株式会社コガネイ | 搬送装置 |
| JP4504308B2 (ja) * | 2005-12-15 | 2010-07-14 | 株式会社日立ハイテクインスツルメンツ | ダイピックアップ方法及びダイピックアップ装置 |
| JP2009062604A (ja) * | 2007-09-10 | 2009-03-26 | Tokyo Electron Ltd | 真空処理システムおよび基板搬送方法 |
| KR100944372B1 (ko) * | 2008-05-02 | 2010-02-26 | 이상근 | 반도체 칩 픽업장치 |
| US8251415B2 (en) * | 2010-04-20 | 2012-08-28 | AMF automation Technologies, LLC | End effector with suction cups having internal valves |
| CN102522345B (zh) * | 2011-12-15 | 2014-06-18 | 三星半导体(中国)研究开发有限公司 | 植球设备和利用该植球设备的植球方法 |
| WO2013162774A1 (en) * | 2012-04-27 | 2013-10-31 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for independent wafer handling |
| CN103645381B (zh) * | 2013-11-29 | 2016-04-06 | 上海华力微电子有限公司 | 方块电阻测量设备及吸盘 |
| JP2016100414A (ja) * | 2014-11-19 | 2016-05-30 | キヤノン株式会社 | 保持装置、真空装置、リソグラフィ装置、及び物品の製造方法 |
| CN107039298B (zh) * | 2016-11-04 | 2019-12-24 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 微元件的转移装置、转移方法、制造方法、装置和电子设备 |
-
2016
- 2016-09-30 CN CN201610865697.8A patent/CN106229287B/zh active Active
- 2016-11-07 WO PCT/CN2016/104867 patent/WO2018058747A1/zh active Application Filing
-
2017
- 2017-09-27 TW TW106133074A patent/TWI667691B/zh active
-
2018
- 2018-01-01 US US15/859,729 patent/US10643879B2/en active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW509137U (en) * | 2002-03-15 | 2002-11-01 | Top Range Machinery Co Ltd | Absorbing and attaching components for materiel retrieving machine under vacuum |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20180122683A1 (en) | 2018-05-03 |
| TW201826343A (zh) | 2018-07-16 |
| US10643879B2 (en) | 2020-05-05 |
| WO2018058747A1 (zh) | 2018-04-05 |
| CN106229287B (zh) | 2019-04-05 |
| CN106229287A (zh) | 2016-12-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI667691B (zh) | 用於轉移微元件的轉置頭及微元件的轉移方法 | |
| TWI697093B (zh) | 微元件的轉移方法、微元件裝置的製造方法、微元件裝置及電子設備 | |
| US11631601B2 (en) | Transfer head for transferring micro element and transferring method of micro element | |
| CN106449498B (zh) | 用于转移微元件的转置头及微元件的转移方法 | |
| KR102587706B1 (ko) | 마이크로 요소의 이송 장치 및 이송 방법 | |
| KR102158976B1 (ko) | 마이크로 소자 어레이 기판 및 이의 제조방법 | |
| WO2020088099A1 (zh) | 一种微器件转移装置及其制备方法 | |
| JP2021118274A (ja) | 移戴基板 | |
| TWI613488B (zh) | 顯示面板與形成微組件支架的方法 | |
| Fang et al. | Uniquely orienting dry micro assembly by two-stage shape recognition | |
| JP4751659B2 (ja) | 基板の貼り合せ装置 | |
| US20200043761A1 (en) | Silicon stamp with etched pits | |
| CN115172246A (zh) | 器件转移基板及其制备方法、器件转移方法 |