TWI824421B - 微晶粒加工設備及微晶粒加工方法 - Google Patents

Abstract

一種微晶粒加工設備，適於對透明載板上的多個微晶粒進行加工。此微晶粒加工設備包括移動式載台、光學修整模組、光罩微縮投影掃描光學模組、攝影裝置及控制單元，其中光罩微縮投影掃描光學模組包括移動式光罩及掃描振鏡模組。移動式載台適於承載透明載板。光學修整模組適於提供加工光束。掃描振鏡模組適於將加工光束反射至透明載板，並改變加工光束照射於透明載板上的位置。控制單元適於根據攝影裝置提供的影像資料判斷移動式載台上的透明載板的位置誤差，並控制掃描振鏡模組補償位置誤差。本發明另提出一種微晶粒加工方法。

Description

微晶粒加工設備及微晶粒加工方法

本發明是有關於一種加工設備及方法，尤其是有關於一種微晶粒加工設備以及微晶粒加工方法。

微發光二極體顯示器(Micro LED Display)為近年來新興的顯示技術，此技術是將發光二極體(Light-Emitting Diode，LED)進行薄膜化、微小化以及陣列化，並將發光二極體的尺寸縮小至微米等級。微發光二極體顯示器的製程包括在晶圓上生長出微晶粒(Micro dice)，再進行巨量轉移(Mass Transfer)將微晶粒轉移至驅動基板上，其中在轉移至驅動基板之前，通常還包括至少一次將微晶粒轉移至中繼基板的步驟。

此外，為了確保驅動基板上的微晶粒皆為良品，微發光二極體顯示器的製程還包括不良微晶粒去除步驟，且去除後還需填補上良好的微晶粒。由於在進行去除、轉移及填補微晶粒的過程耗時，導致生產成本高，因此如何提升微發光二極體顯示器的生產效率一直是本領域技術人員致力於改善的問題。

本發明提供一種微晶粒加工設備，以提升微晶粒加工的效率。

本發明提供一種微晶粒加工方法，以提升微晶粒加工的效率。

為達上述優點至少其中之一，本發明一實施例提供一種微晶粒加工設備，適於對透明載板上的多個微晶粒進行加工，此微晶粒加工設備包括移動式載台、光學修整模組、光罩微縮投影掃描光學模組、攝影裝置以及控制單元。移動式載台適於承載透明載板。光學修整模組適於提供加工光束。光罩微縮投影掃描光學模組包括移動式光罩及掃描振鏡模組。移動式光罩具有不同的多個圖案單元，移動式光罩適於移動使加工光束通過其中一個圖案單元。掃描振鏡模組配置於移動式光罩及移動式載台之間，掃描振鏡模組適於將加工光束反射至透明載板，並改變加工光束照射於透明載板上的位置。攝影裝置配置於移動式載台之遠離掃描振鏡模組的一側。控制單元電性連接至光學修整模組、移動式光罩、掃描振鏡模組、攝影裝置以及移動式載台，其中控制單元適於根據攝影裝置提供的影像資料判斷移動式載台上的透明載板的位置誤差，並控制掃描振鏡模組補償此位置誤差。

在本發明的一實施例中，上述之圖案單元包括多種不同形狀的圖案單元及/或多種不同尺寸的圖案單元。

在本發明的一實施例中，上述之光學修整模組包括雷射光源及光束整形元件。雷射光源適於提供光束。光束整形元件配置於光束的傳遞路徑上，以將光束整形為加工光束。

在本發明的一實施例中，上述之其中掃描振鏡模組包括依加工光束的傳遞路徑依序配置的第一掃描振鏡、第二掃描振鏡以及投影鏡頭，其中第一掃描振鏡適於反射加工光束，並使加工光束照射於移動式載台的位置適於在移動式載台的第一軸向上移動。第二掃描振鏡適於反射加工光 束，並使加工光束照射於移動式載台的位置適於在移動式載台的第二軸向上移動，其中第一軸向與第二軸向之間有夾角。

為達上述優點至少其中之一，本發明實施例另提供一種微晶粒加工方法，適用於上述微晶粒加工設備。此微晶粒加工方法包括藉由控制單元根據透明載板上預定加工的微晶粒的分布情形規劃出至少一加工區塊；以及分別對加工區塊進行加工，其中對每個加工區塊進行加工的步驟包括藉由控制單元從圖案單元中選擇一個合適的圖案單元與光學修整模組對位；以及藉由控制單元控制光學修整模組提供加工光束通過所選擇的圖案單元，並藉由控制單元控制掃描振鏡模組使通過所選擇的圖案單元的加工光束掃描照射加工區塊內的微晶粒。在對每一加工區塊進行加工的步驟中，控制單元根據攝影裝置提供的影像資料判斷移動式載台上的透明載板的位置誤差，並控制掃描振鏡模組補償此位置誤差。

在本發明的一實施例中，上述之預定加工的微晶粒為不良微晶粒。

在本發明的一實施例中，上述之預定加工的微晶粒為透明載板上的全部微晶粒，而加工區塊內的微晶粒自透明載板脫落至承接載板上。

在本發明的一實施例中，上述之預定加工的微晶粒為填補用微晶粒，加工區塊內的微晶粒自透明載板脫落至承接載板上的微晶粒空位。

在本發明的一實施例中，上述之加工區塊的數量為多個，而上述分別對加工區塊進行加工的步驟包括藉由控制單元控制移動式載台移動，使加工區塊依序位於掃描振鏡模組的掃描範圍內，且控制單元控制移動式載台移動時更包括補償位置誤差。

在本發明的一實施例中，上述之藉由控制單元控制移動式載台移動的步驟更包括在移動式載台連續移動的距離達到預設值時，控制單元控 制移動式載台停止移動，並根據攝影裝置提供的影像資料判斷移動式載台上的透明載板的位置誤差。

本發明實施例的微晶粒加工設備及微晶粒加工方法中，因移動式光罩具有多個不同的圖案單元，在對每個區塊進行加工時能夠選擇一個合適的圖案單元，並搭配掃描振鏡模組使加工光束掃描照射於加工區塊，所以能快速完成每一區塊的加工，以大幅提升微晶粒加工的效率，進而降低生產成本。此外，藉由攝影裝置可監控透明載板是否有位置誤差，當透明載板有位置誤差時，控制單元可直接控制掃描振鏡模組補償此位置誤差，而不需藉由移動式載台移動來補償此位置誤差，所以能提升加工精確度並進一步提升微晶粒加工的效率。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

100:微晶粒加工設備

110:移動式載台

120:光學修整模組

121:雷射光源

122:光束整形元件

130:移動式光罩

131、132、133、134:圖案單元

140:掃描振鏡模組

141:第一掃描振鏡

142:第二掃描振鏡

143:投影鏡頭

150:光罩微縮投影掃描光學模組

160:攝影裝置

170:控制單元

S、S1、S2:透明載板

G、Gb、G1:微晶粒

L1:加工光束

L2:光束

P:微晶粒空位

X:第一軸向

Y:第二軸向

Z:第三軸向

θ:夾角

S100、S200、S210、S220:步驟

B1、B2、B3、B4:加工區塊

圖1為本發明一實施例之微晶粒加工設備的示意圖。

圖2為本發明一實施例之微晶粒加工設備的移動式光罩的俯視示意圖。

圖3為圖1中移動式載台、掃描振鏡模組及透明載板的立體示意圖。

圖4為本發明一實施例之微晶粒加工方法的流程示意圖。

圖5為本發明一實施例之微晶粒加工方法中對每一加工區塊進行加工的流程示意圖。

圖6為本發明另一實施例之微晶粒加工方法的示意圖。

圖7為本發明另一實施例之微晶粒加工方法的示意圖。

圖1為本發明一實施例之微晶粒加工設備的示意圖，圖2為本發明一實施例之微晶粒加工設備的移動式光罩的俯視示意圖。請參照圖1與圖2，本實施例的微晶粒加工設備100適於對透明載板S上的多個微晶粒G進行加工。所述微晶粒可以是微發光二級體，但不以此為限。加工的目的例如是使微晶粒G能從透明載板S分離，但本發明並不限制加工的目的，舉例來說，加工的目的也可以是使微晶粒G固接於透明載板S。

上述之透明載板S可以是晶圓基板、中繼基板(例如捲帶(tape))、驅動基板或其他承載微晶粒的載板。此外，微晶粒加工設備100可適用於需要使透明載板上的全部微晶粒或特定微晶粒從透明載板分離的步驟，例如不良微晶粒去除步驟、巨量轉移步驟、良好微晶粒填補步驟。另外，上述的每一微晶粒尺寸的長度、寬度、厚度例如皆小於100μm，甚至可以至50μm以下，例如10μm以下。

上述之微晶粒加工設備100包括移動式載台110、光學修整模組120以及包括移動式光罩130及掃描振鏡模組140的光罩微縮投影掃描光學模組150。移動式載台110適於承載透明載板S。在本實施例中，移動式載台110例如是可沿第一軸向X及第二軸向Y移動，並沿第三軸向Z轉動。在另一實施例中，移動式載台110還可進一步沿第三軸向Z移動。此外，光學修整模組120適於提供加工光束L1。移動式光罩130具有不同的多個圖案單元，例如圖案單元131、132、133、134(如圖2所示)，移動式光罩130適於移動使加工光束L1通過其中一個圖案單元131、132、133、134，上述之圖案單元131、132、133、134包括多種不同形狀的圖案單元131、132、133、134及/或多種不同尺寸的圖案單元131、132、133、134，具體而言，圖案單元131、132例如是不同尺寸的方形，圖案單元133、134例如是不同尺寸的圓 形，本發明不限制圖案單元131、132、133、134的形狀、尺寸及數量。此外，上述之圖案單元131、132、133、134例如是一維分布的排列方式，在另一實施例中，亦可改成二維分布的排列方式。此外，本發明之移動式光罩的移動方式除了可以是沿一維方向或沿二維方向移動之外，也可以是轉動，在轉動的實施例圖案單元例如是沿著圓形軌跡排列。另外，上述之掃描振鏡模組140配置於移動式光罩130及移動式載台110之間，掃描振鏡模組140適於將加工光束L1反射至透明載板S，並改變加工光束L1照射於透明載板S上的位置。

上述之光學修整模組120例如包括雷射光源121及光束整形元件122(如圖1所示)。雷射光源121適於提供光束L2。光束整形元件122配置於光束L2的傳遞路徑上，以將光束L2整形為加工光束L1。雷射光源121可以替換為其他高能量光源，本發明並不限制光源種類。光束整形元件122例如是繞射光學元件(Diffractive Optical Elements，DOE)，但並不以此為限。具體來說，雷射光源121提供的光束L2例如是高斯光束，而加工光束L1例如是平頂光束(flat-topped light beam)，但本發明不以此為限。由於高斯光束具有不均勻的光能量分布，可藉由光束整形元件122將高斯光束的能量分布整形成平頂輪廓的加工光束L1，因平頂輪廓的加工光束L1具有均勻的光能量分布，故較容易使微晶粒G與透明載板S分離。

圖3為圖1中移動式載台、掃描振鏡模組及透明載板的立體示意圖。請參照圖3，上述之掃描振鏡模組140例如包括依加工光束L1的傳遞路徑依序配置的第一掃描振鏡141以及第二掃描振鏡142。第一掃描振鏡141適於在預設角度範圍內擺動，以反射加工光束L1，並使加工光束L1照射於移動式載台110的位置適於在移動式載台110的第一軸向X上移動。第二掃描振鏡142適於在預設角度範圍內擺動，以反射來自於第一掃描振鏡141的加工光 束L1，並使加工光束L1照射於移動式載台110的位置適於在移動式載台110的第二軸向Y上移動，其中第一軸向X與第二軸向Y之間有夾角θ。在本實施例中，第一軸向X與第二軸向Y之間的夾角θ例如為90度，但本發明不以此為限。此外，掃描振鏡模組140還可進一步包括配置於移動式載台110與第二掃描振鏡142之間的投影鏡頭143，用以將加工光束L1投射至透明載板S上。

請再參照圖1，在本實施例中，微晶粒加工設備100例如更包括攝影裝置160，配置於移動式載台110之遠離掃描振鏡模組140的一側，以利透明載板S對位。此外，亦可於掃描振鏡模組140之遠離載台110的一側增設另一攝影裝置(圖未繪示)，以進一步輔助透明載板S對位。另外，移動式載台110例如是中空載台，以對攝影裝置160暴露出透明載板S，使攝影裝置160能擷取到透明載板S的影像。在另一實施例中，攝影裝置160亦可整合至移動式載台110內，並位於遠離掃描振鏡模組140的一側。

上述微晶粒加工設備100例如更包括控制單元170，電性連接至光學修整模組120、移動式光罩130、掃描振鏡模組140、攝影裝置160及移動式載台110。控制單元170適於根據攝影裝置160提供的影像資料判斷移動式載台110上的透明載板S的位置誤差，並控制掃描振鏡模組140補償位置誤差，且控制單元170亦適於驅使移動式載台110移動。詳細來說，上述位置誤差例如是移動式載台110的移動誤差所造成的。判斷位置誤差的方式包括藉由對位輔助線(例如十字線)與透明載板S上的對位標記之相對位置關係進行判斷，或是藉由對位輔助線與透明載板S上的多個微晶粒G的相對距離進行判斷，但不以此為限。

以下將說明上述微晶粒加工設備100應用於微晶粒加工方法的流程。圖4為本發明一實施例之微晶粒加工方法的流程示意圖。請參照圖1、 圖3及圖4，以下將以去除不良微晶粒Gb為例來詳細說明本實施例的微晶粒加工方法。本實施例的微晶粒加工方法包括下列步驟：如步驟S100所示，藉由控制單元170根據透明載板S上預定加工的微晶粒G(即不良微晶粒Gb)的分布情形規劃出至少一加工區塊。以圖3為例，透明載板S上塗佈斜線的微晶粒G示意為不良的微晶粒Gb。藉由控制單元170根據透明載板S上不良微晶粒Gb的分布情形規劃出加工區塊B1、B2、B3、B4。

接著，如步驟S200所示，分別對加工區塊進行加工。詳細來說，控制單元170依據加工區塊的分布情形計算出最有效率的加工順序，並根據此加工順序對加工區塊B1、B2、B3、B4進行加工。舉例來說，本實施例的加工順序為加工區塊B1、加工區塊B2、加工區塊B3、加工區塊B4。以下將以加工區塊B1為例來詳細說明對每一加工區塊B1、B2、B3、B4進行加工的流程。

圖5為本發明一實施例之微晶粒加工方法中對每一加工區塊進行加工的流程示意圖。請參照圖5，對每一加工區塊進行加工的步驟包括步驟S210：藉由控制單元170從圖案單元131、132、133、134中選擇一個合適的圖案單元與光學修整模組120對位。舉例來說，當要加工的區塊為B1時，控制單元170可選用與加工區塊B1的尺寸及形狀較為相近的圖案單元132，並控制移動式光罩130移動，以使圖案單元132與光學修整模組120進行對位。

接著，如步驟S220所示，藉由控制單元170控制光學修整模組120提供加工光束L1通過所選擇的圖案單元132，並藉由控制單元170控制掃描振鏡模組140使通過所選擇的圖案單元132的加工光束L1掃描照射於加工區塊B1內的微晶粒G。詳細來說，加工光束L1照射於加工區塊B1時，可能無法涵蓋整個加工區塊B1，此時控制單元170可控制掃描振鏡模組140使加工光束L1沿第一軸向X及/或第二軸向Y在加工區塊B1內移動，以使整個加工 區塊B1內的微晶粒G能與透明載板S分離。接著，可藉由吸取的方式，使加工區塊B1內的微晶粒G與透明載板S分離。

值得一提的是，本實施例之微晶粒加工方法在對每個加工區塊B1、B2、B3、B4進行加工的步驟中更包括控制單元170根據攝影裝置160提供的影像資料判斷移動式載台110上的透明載板S的位置誤差，並控制掃描振鏡模組140補償位置誤差。具體而言，當透明載板S的位置有誤差時，加工光束L1無法準確地照射在預定照射的位置，此時控制單元170可控制第一掃描振鏡141及第二掃描振鏡142的擺動角度以補償上述位置誤差，使加工光束L1能夠精準地照射於預定照射的位置。

上述之分別對加工區塊進行加工的步驟例如還包括藉由控制單元170控制移動式載台110移動，使加工區塊B1、B2、B3、B4依序位於掃描振鏡模組140的掃描範圍內，且控制單元170控制移動式載台移動時例如更包括補償位置誤差。詳細來說，當完成加工區塊B1的加工步驟後，控制單元170會控制移動式載台110移動使透明載板S的加工區塊B2位於加工範圍(加工光束L1的照射範圍)內。控制單元170在計算移動式載台110需移動的距離時，可以同時考量上述位置誤差，以在移動式載台110移動後補償上述位置誤差，以避免誤差累積。

此外，若兩個加工區塊之間的距離過長時，移動式載台110移動時造成的位置誤差較大，因此上述之藉由控制單元170控制移動式載台110移動的步驟可更包括在移動式載台110連續移動的距離達到預設值時，控制單元170控制移動式載台110停止移動，並根據攝影裝置160提供的影像資料判斷移動式載台110上的透明載板S的位置誤差。也就是說，為了避免長距離移動導致位置誤差過大，移動式載台110每次移動時有最大的移動距離(即上述預設值)，當達到預設值而移動式載台110還沒移至目標位置時，控制 單元170會控制移動式載台110停止移動，並根據攝影裝置160提供的影像資料判斷移動式載台110上的透明載板S的位置誤差。接著，控制單元170再控制移動式載台110移動並補償位置誤差。

雖然在圖1及圖3中，微晶粒G是位於透明載板S之面向掃描振鏡模組140的一側，但在另一實施例中，微晶粒G可以是位於透明載板S之遠離掃描振鏡模組140的一側，如此加工光束L1照射於加工區塊B1內的微晶粒G時，微晶粒G可直接自透明載板S脫落。

雖然上述實施例中，預定加工的微晶粒G是以不良微晶粒Gb為例，但本發明不以此為限。在應用於巨量移轉時，如圖6所示，預定加工的微晶粒G可以是透明載板S上的全部微晶粒G，而加工區塊內的微晶粒G是自透明載板S脫落至承接載板S1上。詳細而言，透明載板S例如是被移動式載台110夾持，而微晶粒G是面向承接載板S1，當加工光束照射於微晶粒G時，微晶粒G可透明載板脫落而掉落至承接載板S1上。

在應用於微晶粒填補時，如圖7所示，預定加工的微晶粒G可以是填補用微晶粒G，而加工區塊內的微晶粒G自透明載板S脫落至承接載板S2上的微晶粒空位P。詳細而言，透明載板S例如是被移動式載台110夾持，而微晶粒G是面向承接載板S2。承接載板S2例如是進行完不良微晶粒去除流程，因此承接載板S2上的微晶粒G1之間存有微晶粒空位P。因此，預定加工的微晶粒G可以是填補用微晶粒G，以使透明載板S上的微晶粒G掉落至微晶粒空位P，進而填補微晶粒空位P。

綜上所述，本發明實施例的微晶粒加工設備及微晶粒加工方法中，因移動式光罩具有多個不同的圖案單元，在對每個區塊進行加工時能夠選擇一個合適的圖案單元，並搭配掃描振鏡模組使加工光束掃描照射於加工區塊，所以能快速完成每一區塊的加工，以大幅提升微晶粒加工的效率， 進而降低生產成本。此外，藉由攝影裝置可監控透明載板是否有位置誤差，當透明載板有位置誤差時，控制單元可直接控制掃描振鏡模組補償此位置誤差，而不需藉由移動式載台移動來補償此位置誤差，所以能提升加工精確度並進一步提升微晶粒加工的效率。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:微晶粒加工設備 110:移動式載台 120:光學修整模組 121:雷射光源 122:光束整形元件 130:移動式光罩 140:掃描振鏡模組 150:光罩微縮投影掃描光學模組 160:攝影裝置 170:控制單元 S:透明載板 G:微晶粒 L1:加工光束 L2:光束

Claims (9)

1. 一種微晶粒加工設備，適於對一透明載板上的多個微晶粒進行加工，該微晶粒加工設備包括：一移動式載台，適於承載該透明載板；一光學修整模組，適於提供一加工光束；以及一光罩微縮投影掃描光學模組，包括：一移動式光罩，具有不同的多個圖案單元，該移動式光罩適於移動使該加工光束通過該些圖案單元其中之一；以及一掃描振鏡模組，配置於該移動式光罩及該移動式載台之間，該掃描振鏡模組適於將該加工光束反射至該透明載板，並改變該加工光束照射於該透明載板上的位置，其中該掃描振鏡模組包括依該加工光束的傳遞路徑依序配置的一第一掃描振鏡、一第二掃描振鏡以及一投影鏡頭，其中：該第一掃描振鏡適於反射該加工光束，並使該加工光束照射於該移動式載台的位置適於在該移動式載台的一第一軸向上移動；該第二掃描振鏡適於反射該加工光束，並使該加工光束照射於該移動式載台的位置適於在該移動式載台的一第二軸向上移動，其中該第一軸向與該第二軸向之間有一夾角；一攝影裝置，配置於該移動式載台之遠離該掃描振鏡模組的一側；以及一控制單元，電性連接至該光學修整模組、該移動式光罩、該掃描振鏡模組、該攝影裝置以及該移動式載台，其中該控制單元適於根據該攝影裝置提供的影像資料判斷該移動式載台上的該透明載板的位置誤差，並控制該掃描振鏡模組補償該位置誤差。
2. 如請求項1所述之微晶粒加工設備，其中該些圖案單元包括多種不同形狀的圖案單元及/或多種不同尺寸的圖案單元。
3. 如請求項1所述之微晶粒加工設備，其中該光學修整模組包括：一雷射光源，適於提供一光束；以及一光束整形元件，配置於該光束的傳遞路徑上，以將該光束整形為該加工光束。
4. 一種微晶粒加工方法，適用於一微晶粒加工設備，該微晶粒加工設備適於對一透明載板上的多個微晶粒進行加工，該微晶粒加工設備包括一控制單元與電性連接至該控制單元的一移動式載台、一光學修整模組、一光罩微縮投影掃描光學模組以及一攝影裝置，其中該光罩微縮投影掃描光學模組包括一移動式光罩以及一掃描振鏡模組，該移動式載台適於承載該透明載板，該移動式光罩具有不同的多個圖案單元，該掃描振鏡模組配置於該移動式光罩與該移動式載台之間，該微晶粒加工方法包括：藉由該控制單元根據該透明載板上預定加工的該些微晶粒的分布情形規劃出至少一加工區塊；以及分別對該至少一加工區塊進行加工，其中對每一該至少一加工區塊進行加工的步驟包括：藉由該控制單元從該些圖案單元中選擇一個合適的該圖案單元與該光學修整模組對位；以及藉由該控制單元控制該光學修整模組提供一加工光束通過所選擇的該圖案單元，並藉由該控制單元控制該掃描振鏡模組使通過所選擇的該圖案單元的該加工光束掃描照射該加工區塊內的該些微晶粒； 其中，在對每一該至少一加工區塊進行加工的步驟中，該控制單元根據該攝影裝置提供的影像資料判斷該移動式載台上的該透明載板的位置誤差，並控制該掃描振鏡模組補償該位置誤差。
5. 如請求項4所述之微晶粒加工方法，其中預定加工的該些微晶粒為不良微晶粒。
6. 如請求項4所述之微晶粒加工方法，其中預定加工的該些微晶粒為該透明載板上的全部微晶粒，而該加工區塊內的該些微晶粒自該透明載板脫落至一承接載板上。
7. 如請求項4所述之微晶粒加工方法，其中預定加工的該些微晶粒為填補用微晶粒，該加工區塊內的該些微晶粒自該透明載板脫落至一承接載板上的微晶粒空位。
8. 如請求項4所述之微晶粒加工方法，其中該至少一加工區塊的數量為多個，而分別對該些加工區塊進行加工的步驟包括藉由該控制單元控制該移動式載台移動，使該些加工區塊依序位於該掃描振鏡模組的掃描範圍內，且該控制單元控制該移動式載台移動時更包括補償該位置誤差。
9. 如請求項8所述之微晶粒加工方法，其中藉由該控制單元控制該移動式載台移動的步驟更包括在該移動式載台連續移動的距離達到一預設值時，該控制單元控制該移動式載台停止移動，並根據該攝影裝置提供的影像資料判斷該移動式載台上的該透明載板的位置誤差。

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