TWI726691B - 自動對位晶粒排列之方法及其裝置以及具磁性物質層之晶圓片 - Google Patents

自動對位晶粒排列之方法及其裝置以及具磁性物質層之晶圓片 Download PDF

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Abstract

本發明係關於一種自動對位晶粒排列之方法及其裝置，藉由搭配具磁性物質層之晶粒，利用磁性作用將複數個晶粒陣列排序及移轉，隨後進行對位。由於磁性作用吸附力強，因此不會有晶粒脫落及排列不整齊，即增加顯示面板之製程速度及增加良率。

Description

自動對位晶粒排列之方法及其裝置以及具磁性物質層之晶圓片
本發明係關於一種自動對位晶粒排列之方法及其裝置，特別係批量晶粒移轉的方法。
面板技術係現今科技的主流，如何能達到低耗電量、高發光效率及低成本的一直是技術發展的目標。相較於傳統液晶顯示面板(LCD)及發光二極體面板(LED)，OLED的單顆晶粒無需設置背板即可自行發光，其面板具有高對比、高飽和度，色彩更為鮮艷，且耗電量低。另外，OLED能直接搭配螢幕下指紋辨識，因此能節省空間，減少面板厚度，並可彎曲折疊，是目前顯示面版的主流。然而，由於材質壽命有限，長期使用下，OLED會有影像殘留(即烙印)、色衰及閃屏，因此目前OLED僅用於手機及平板電腦，即替換時間快的電子產品，較少作為電視的顯示面板。
考量OLED的缺陷，近期已發展出毫發光二極體及微發光二極體，同為LED，但係使用更細小顆粒的LED，達到像素等及的大小。進一步地，微發光二極體之技術已達到同OLED的能自行發光，且解決OLED影像烙印問題，承接LED原有特性具有高亮度、高解析度、色彩飽和度、省電、反應速度快及功率消耗低的優勢。
然而，微發光二極體相較於LED及OLED雖有更佳的效能，但其晶粒的顆粒細小(達微米及奈米等級)，以現有技術移轉及陣列排列時，容易有良率不佳、製程速度緩慢，以致製造成本高等問題。
鑒於上述問題，本發明欲提供一種自動對位晶粒排列之方法，其能快速地陣列排序及批量移轉複數個晶粒，以提高良率、加速製程及減少成本。
是以，本發明之目的為提供一種自動對位晶粒排列之方法，其步驟包含：(a) 提供一晶圓片，於該晶圓片設置一磁性物質層；(b) 切割該晶圓片為複數個晶粒；(c) 提供一晶粒拾取器，該晶粒拾取器利用磁性作用拾取該複數個晶粒，進行陣列排序；(d) 提供一對位設備，該對位設備包含一對位平台及一位於該對位平台上方之晶粒移動層，其中，該對位平台具有複數個陣列排序的對位件；及(e) 將經過陣列排序之該複數個晶粒移轉至該晶粒移動層之表面，使每一該晶粒對應每一該對位件，利用磁性作用使經過陣列排序之該複數個晶粒進行對位。
於較佳實施例中，該複數個陣列排序的對位件中，每一該對位件係可個別移動位置、及可個別產生磁性作用或不產生磁性作用。
於較佳實施例中，該步驟(e)後更進一步包含步驟(f)將每一該晶粒的該磁性物質層消磁。
於較佳實施例中，該步驟(c)及(e)的磁性作用係經過通電產生。
於較佳實施例中，該步驟(e)中的該複數個晶粒於移轉前，會先經過翻轉，使該複數個晶粒具有磁性物質層之側面向該對位平台；其中，該翻轉之步驟包含：(e-1) 提供一第一膠帶，使該第一膠帶附著該複數個晶粒，並遠離該目標平台；(e-2) 翻轉該第一膠帶，提供一第二膠帶，使該第二膠帶附著該複數個晶粒之無該第一膠帶的側面；及(e-3) 移除該第一膠帶，並將該複數個晶粒移除該第一膠帶之側面放置於該晶粒移動層之表面；其中，該第二膠帶的黏性大於該第一膠帶。
於較佳實施例中，該步驟(a)中，該磁性物質層係藉由(1)印刷技術或(2)光阻劑塗佈及光蝕刻技術所完成。
於較佳實施例中，該步驟(a)中，該磁性物質層包含一磁性物質，該磁性物質於該每一晶粒內係呈一字形、十字形、由複數個圓點排列呈十字形或由複數個圓點排列呈四方形。
於較佳實施例中，該晶粒包含紅色晶粒、綠色晶粒或藍色晶粒。
本發明之另一目的為提供一種具磁性物質層之晶圓片，其中該晶圓片可供切割為複數個晶粒，且該磁性物質於該每一晶粒內係呈一字形、十字形、由複數個圓點排列呈十字形或由複數個圓點排列呈四方形。
本發明之另一目的為提供一種使用上述之方法之自動對位晶粒排列裝置，其包括一晶粒拾取器及一對位設備。其中，該晶粒拾取器利用磁性作用拾取複數個晶粒；該對位設備包含一晶粒移動層及一設置於該晶粒移動層下方的對位平台，該對位平台具有複數個陣列排序的對位件；其中，該複數個陣列排序的對位件中，每一該對位件係可個別移動位置、及可個別產生磁性作用或不產生磁性作用。
相較於習知技術，本發明具有以下優勢：
1. 習知技術係使用擴充膜將切割後的晶粒分離，然而因擴充膜厚薄不均，會產生分離後晶粒間距不一(中間密集而外緣間隔過寬)的問題。相較下，本發明之自動對位晶粒排列之方法及裝置，係利用晶粒拾取器及晶粒的磁性物質層間的磁性作用，將複數個晶粒位移分離並陣列排序，因此無擴充膜厚薄不均而造成晶粒間距不一的問題，且晶粒分離後即已完成陣列排序。
2. 習知技術係經由靜電吸附及按壓(stamp)移轉批次晶粒、或藉由移動手臂單次單顆移轉並陣列排序晶粒，然而，前者易會有晶粒脫落而良率不佳的問題，後者有排列不齊及製程速度緩慢的問題。相較下，本發明之自動對位晶粒排列之方法及裝置於批次移轉晶粒時，晶粒拾取器利用磁性作用能有效地吸附晶粒，當晶粒放置於該對位平台時，因磁性作用也將晶粒牢固地固定，即改善晶粒脫落問題，以及，因批次移轉而改善製程速度緩慢問題。另外，本發明於對位時，藉由對位平台的對位件與具有磁性物質層之晶粒的磁性吸附力，亦可位移調整晶粒位置，達到精準有效地對位，使陣列排序後的晶粒整齊排序。
本文中所使用之詞彙「包含或包括(comprise or include)」意謂著除了描述的組成、步驟、操作指令及/或元素以外，不排除一或多個其他組成、步驟、操作指令及/或存在或附加元素。所使用之詞彙「大約或約(about or approximately)」意指具有接近或可允許的誤差範圍，用於避免本發明所揭示之準確或絕對的數值受未知的第三方非法或非正當使用。詞彙「一」意指該冠詞之語法對象為一或一個以上(例如：至少為一)。
請參閱圖1及2；如圖1所示，本發明自動對位晶粒排列之方法，其步驟包含： (a) 提供一晶圓片1於一支撐台A，於該晶圓片1設置一磁性物質層2；(b) 使用雷射切割刀7切割該晶圓片1為複數個晶粒3；(c) 提供一晶粒拾取器4，該晶粒拾取器4利用磁性作用拾取該複數個晶粒3，進行陣列排序；(d) 提供一對位設備8，如圖2所示，該對位設備8包含一對位平台81及一位於該對位平台81上方之晶粒移動層82，其中，該對位平台81具有複數個陣列排序的對位件811；及(e) 將經過陣列排序之該複數個晶粒3移轉至該晶粒移動層82之表面，使每一該晶粒3對應每一該對位件811，利用磁性作用使經過陣列排序之該複數個晶粒3進行對位。進一步地，該步驟(e)後更進一步包含步驟(f)將每一該晶粒3的該磁性物質層2消磁；消磁之方法包含使用去光阻製程的藥劑及設備將該晶粒3的磁性物質21去除，使該磁性物質21不會殘留在該晶粒3上。
上述之該步驟(a)的該磁性物質層2之設置係藉由(1)印刷技術或(2)光阻劑塗佈及光蝕刻技術所完成，具體例包含：將光阻劑及該磁性物質21粉體混合，塗佈置該晶圓片1後經由顯影曝光後進行顯影；或是，將光阻劑先塗佈至該晶圓片1後，再塗佈該磁性物質21粉體，經由顯影曝光後進行顯影。
上述之該步驟(b)中，切割該晶圓片1之方式為通用可切割晶圓片1技術，例如雷射切割刀7或鑽石刀切割，且本發明並不限於此等。
上述之該步驟(c)可為二種方式進行移轉及陣列排序，第一種方式之步驟包含：(c-1) 該晶粒拾取器4重複拾取部分的該複數個晶粒3，以將全部的該複數個晶粒3以X方向或Y方向排列成複數條線性晶粒群5；及(c-2) 該晶粒拾取器4以與該X方向或Y方向垂直方向重複拾取該複數條線性晶粒群5中部分的該複數個晶粒3，並移轉至該對位設備8，以將全部的該複數個晶粒3陣列排列於該支撐台A。第二種方式之步驟包含：(c-1) 該晶粒拾取器4重複拾取部分的該複數個晶粒5，以將全部的該複數個晶粒以X方向或Y方向排列成複數條線性晶粒群5；及(c-2) 該晶粒拾取器4以與該X方向或Y方向垂直方向重複拾取該複數條線性晶粒群5中部分的該複數個晶粒3，以陣列排列全部的該複數個晶粒3後，將全部的該複數個晶粒3移轉至該對位設備8。
其中，該步驟(e)中的該複數個晶粒3於移轉前，會先經過翻轉，使該複數個晶粒3具有磁性物質層2之側面向該對位平台81，如圖3-1及3-2所示，其步驟包含：(e-1) 提供一第一膠帶9，使該第一膠帶9附著該複數個晶粒3具有磁性物質層2的側面，並遠離該支撐台A；(e-2) 翻轉該第一膠帶9，提供一第二膠帶11，使該第二膠帶11附著該複數個晶粒3之無該第一膠帶9的相對側面；及(e-3) 移除該第一膠帶9，並將該複數個晶粒3具有磁性物質層2的側面放置於該晶粒移動層82之表面；隨後，該對位平台81即可使用其對位件811與該磁性物質2之間的磁性作用M進行對位。其中，該第二膠帶11的黏性大於該第一膠帶9，才可使欲移除該第一膠帶9時，該複數個晶粒3能牢固地附著於該第二膠帶11而不會脫落。另外，該步驟(e)為可重複步驟，如圖5所示，當欲翻轉及移轉不同種類的晶粒（紅藍色晶粒33(R)、綠色晶粒32(G)、藍色晶粒31(B)）時，即可藉由重複該步驟(e)完成。
上述之該步驟(c)及(e)的磁性作用係經過通電產生。
本發明中，所述的支撐台A係為通用可切割晶圓片1的平台，且其表面可設置切割晶圓片1用的薄膜，例如藍膜或UV膜，本發明並不予以限制。
本發明中，所述的第一膠帶9及第二膠帶11可為通用於黏著晶圓片1或晶粒之膠帶，例如藍膜或UV膜，本發明並不予以限制。
本發明中，如圖2所示，所述的對位設備8包含一對位平台81及一位於該對位平台81上之晶粒移動層82，且該對位平台81具有複數個陣列排序的對位件811。其中，該晶粒移動層82可為具有光滑表面的玻璃、或係呈半液態的物質，二者都以透明為佳，該複數個晶粒3可於該晶粒移動層82之表面上移動；其中，該半液態的物質係加熱融化後具流動性及冷卻後會凝固之材料，其表面張力及密度可藉組成分調整後控制，以具有熔點約50~90度之材料為佳，具體例如臘、丙烯酯樹脂(即壓克力)及脂肪酸衍生物等。當欲微調其中一顆晶粒3或多顆晶粒3之位置時，該對位件811會產生磁性作用吸附該欲微調之晶粒3並移動，以將晶粒3進行精準對位。且，每一該對位件811係可個別移動位置、及可個別產生磁性作用或不產生磁性作用，以利於在對位時，能個別調整位偏的晶粒3，例如，如圖5所示，當移轉經陣列排序之該紅色晶粒31(R)至該晶粒移動層82的表面時，可僅有對應該紅色晶粒31(R)的對位件811產生磁性，其他對位件811無磁性，因此該紅色晶粒31(R)即可正確地移轉至該對位平台81上的位置。
本發明中，所述的晶粒3大小為100µm以下，較佳為5~100µm，更佳為5~50µm，最佳為5~10µm，且本發明並不限於此等。所述的晶粒3係通用於顯示裝置之不同類型的晶粒；按照顏色類型包含紅色晶粒、綠色晶粒或藍色晶粒；按照結構類型包含覆晶(flip chip)、水平(Lateral)與垂直(Vertical)等，且本發明並且本發明不限於此等。
本發明中，所述的該磁性物質21之形狀包含十字形（如圖4(a)）、一字形（如圖4(b)）、由複數個圓點排列呈十字形（如圖4(c)或(d)）或由複數個圓點排列呈四方形（如圖4(e)至(f)）；其中，以十字形為較佳，且本發明並不限於此等。該磁性物質21之材料為通用可產生磁性作用之物質，具體例如釹鐵硼磁鐵粉末、等方性磁石或異方性磁石，且本發明不限於此等。
本發明中，所述的晶粒拾取器4具有一面向該支撐台A的拾取面，該拾取面設有磁性物質，能經由通電產生磁性。當該拾取面具有磁性時，即可與該複數個晶粒3的磁性物質層2產生磁性作用，以拾取該複數個晶粒3，具體例如：當欲拾取(pickup)該複數個晶粒3時，該磁性作用為異性相吸作用；當欲放置(place)該複數個晶粒3時，該磁性作用可為不作用(即無磁性)、或同性相斥作用。又，該晶粒拾取器4連結一移動設備(例如移動手臂)，其能作動該該晶粒拾取器4，作動方式包含垂直移動、水平移動、或在固定高度下，該拾取面為面向該支撐台A，進行順時鐘或逆時鐘角度旋轉，且本發明不限於此等。由於磁性作用的吸引力大，該晶粒拾取器4移轉及陣列排序該複數個晶粒3時不易產生脫落或歪斜，具有對位性，能有效完成移轉及陣列排序。
本發明之自動對位晶粒排列之方法及自動對位晶粒排列裝置可用於顯示面板之製程，如圖5所示，依序將陣列排序後的紅色晶粒31(R)、綠色晶粒31(G)及藍色晶粒31(B)經過翻轉及移轉至該對位設備8的晶粒移動層82之表面，隨後，藉由該對位平台81中的對位件811與該紅色晶粒31(R)、綠色晶粒31(G)及藍色晶粒31(B)的磁性物質層2產生磁性作用，以對位各個晶粒3，使晶粒3陣列排序對位能更為精準，減少位偏。使用本發明之方法及裝置完成陣列排序及移轉後，即可接續後續其他顯示面板之製程，例如檢測或將晶粒連結電路板等。前述之紅色晶粒31(R)、綠色晶粒31(G)及藍色晶粒31(B)設置於該對位平台81之順序可視需要調整之，本發明並不予以限定。
綜上，本發明之自動對位晶粒排列之方法及裝置係利用磁性作用進行陣列排序及移轉，由於磁性作用吸附力強，不會有晶粒脫落及歪斜問題，即能有效移轉並對位，且批次移轉能有效改善製程速度緩慢的問題。是以，本發明之方法及具磁性物質層之晶圓片，利於應用於電子產品，特別係顯示面板。
以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅惟本發明之一較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即凡一本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍內。
A:支撐台 M:磁性作用 1:晶圓片 2:磁性物質層 21:磁性物質 3:晶粒 31(B):藍色晶粒 31(G):綠色晶粒 31(R):藍色晶粒 4:晶粒拾取器 5:線性晶粒群 7:雷射切割刀 8:對位設備 81:對位平台 811:對位件 82:晶粒移動層 9:第一膠帶 11:第二膠帶
圖1為本發明之自動晶粒排列之方法之流程示意圖。
圖2為本發明之對位設備的外觀示意圖。
圖3-1及圖3-2為本發明之方法中，該步驟(e)中的該複數個晶粒翻轉及移轉之流程示意圖。
圖4為本發明之具磁性物質層之晶圓片，其磁性物質之呈現形狀示意圖。
圖5為本發明之方法中，該步驟(e)中，移轉紅色晶粒、綠色晶粒或藍色晶粒於該對位設備之示意圖。
A:支撐台
1:晶圓片
2:磁性物質層
3:晶粒
4:晶粒拾取器
5:線性晶粒群
7:雷射切割刀
8:對位設備

Claims (8)

  1. 一種自動對位晶粒排列之方法，其步驟包含：(a)提供一晶圓片，於該晶圓片設置一磁性物質層；(b)切割該晶圓片為複數個晶粒；(c)提供一晶粒拾取器，該晶粒拾取器利用磁性作用拾取該複數個晶粒，進行陣列排序；(d)提供一對位設備，該對位設備包含一對位平台及一位於該對位平台上方之晶粒移動層，其中，該對位平台具有複數個陣列排序的對位件，其中該複數個陣列排序的對位件中，每一該對位件係可個別移動位置、及可個別產生磁性作用或不產生磁性作用；及(e)將經過陣列排序之該複數個晶粒移轉至該晶粒移動層之表面，使每一該晶粒對應每一該對位件，利用磁性作用使經過陣列排序之該複數個晶粒進行對位。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該步驟(e)後更進一步包含步驟(f)將每一該晶粒的該磁性物質層消磁。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該步驟(c)及(e)的磁性作用係經過通電產生。
  4. 如請求項1所述之方法，其中，該步驟(e)中的該複數個晶粒於移轉前，會先經過翻轉，使該複數個晶粒具有磁性物質層之側面向該對位平台；其中，該翻轉之步驟包含：(e-1)提供一第一膠帶，使該第一膠帶附著該複數個晶粒，並遠離該目標平台； (e-2)翻轉該第一膠帶，提供一第二膠帶，使該第二膠帶附著該複數個晶粒之無該第一膠帶的側面；及(e-3)移除該第一膠帶，並將該複數個晶粒移除該第一膠帶之側面放置於該晶粒移動層之表面；其中，該第二膠帶的黏性大於該第一膠帶。
  5. 如請求項1所述之方法，其中該步驟(a)中，該磁性物質層係藉由(1)印刷技術或(2)光阻劑塗佈及光蝕刻技術所完成。
  6. 如請求項1所述之方法，其中該步驟(a)中，該磁性物質層包含一磁性物質，該磁性物質於該每一晶粒內係呈一字形、十字形、由複數個圓點排列呈十字形或由複數個圓點排列呈四方形。
  7. 如請求項1所述之方法，其中該晶粒包含紅色晶粒、綠色晶粒或藍色晶粒。
  8. 一種使用如請求項1至7任一項所述之方法之自動對位晶粒排列裝置，其包括：一晶粒拾取器，該晶粒拾取器利用磁性作用拾取複數個晶粒；及一對位設備，該對位設備包含一晶粒移動層及一設置於該晶粒移動層下方的對位平台，該對位平台具有複數個陣列排序的對位件；其中，該複數個陣列排序的對位件中，每一該對位件係可個別移動位置、及可個別產生磁性作用或不產生磁性作用。
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