WO2017018711A1 - 점착력 제어 필름 기반 선택적 연속 전사 장치 - Google Patents

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substrate
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adhesion layer
transfer
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장봉균
김재현
김광섭
이학주
최병익
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한국기계연구원
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Definitions

  • the present invention relates to a selective continuous transfer device using an adhesive force control film, and more particularly, consisting of a variety of materials with a minimum pattern size of several nm, such as semiconductor, memory, sensor, etc., high-speed signal processing, high capacity, high sensitivity, high efficiency
  • the present invention relates to a manufacturing technology for a product based on an electronic device (hereinafter, referred to as a 'high performance device') with maximized performance, and specifically, to enable a smooth selective transfer in a continuous transfer process using a roll.
  • high performance devices using a semiconductor process are implemented on a wafer substrate through various methods such as a wafer-based coating process, an exposure process, a developing process, an etching process, a thin film process, an ion implantation process, an oxidation process, and a diffusion process.
  • This takes the form of components through packaging processes such as dicing, die bonding, wire bonding, molding, and the like. Semiconductors, memory chips, etc., which we can see in common, are produced through this process.
  • US Patent Publication No. 2012-0313241 (“METHODS FOR SURFACE ATTACHMENT OF FLIPPED ACTIVE COMPONENTS", 12.13.2012) has protrusions arranged in the same shape as the arrangement of a plurality of elements arranged in a specific shape on a source substrate.
  • the stamp By using the stamp to transfer the elements onto the stamp, the projections are formed only on the portions where the elements are desired to be arranged on the receiving substrate so that the elements are transferred only to the protrusions of the receiving substrate, ultimately resulting in selective transfer. Techniques for the loss are disclosed.
  • the prior art is applicable only to a planar substrate made through a planar transfer process, and when the receiving substrate is not shaped to have a protrusion or a predetermined thickness, that is, a thin film flexible substrate that is widely used recently, for example.
  • the back has a problem that is not easy to apply.
  • a roll stamp is used instead of a planar stamp in the device transfer process, and there is a difference in shape, and thus it is impossible to simply apply the prior art to a continuous transfer process using a roll.
  • an object of the present invention is to provide a continuous transfer process using a roll, such as a flexible substrate device manufacturing process, in a desired position only. It is an object of the present invention to provide a selective continuous transfer device based on an adhesive force control film, which can smoothly and easily realize selective transfer for causing an element to be transferred.
  • the surface is formed of an elastic material
  • the source substrate 510 and a plurality of elements 550 are arranged on the upper surface and the device ( A roll (100) which contacts the receiving substrate (520) disposed above the upper portion (550) to transfer the element (550) on the source substrate (510) to the lower surface of the receiving substrate (520);
  • An adhesion layer 530 formed in a predetermined pattern shape on a portion of the bottom surface of the receiving substrate 520 and to which the device 550 is attached;
  • the roll 100 pressurizes the stack in which the source substrate 510-the element 550-the receiving substrate 520 are sequentially stacked, so that the roll of the receiving substrate 520
  • Some of the elements 550 at positions corresponding to the adhesion layer 530 may be selectively transferred to the receiving substrate 520.
  • the receiving substrate 520 is coated with an adhesive on the entire lower surface of the receiving substrate 520, a portion of the lower surface of the receiving substrate 520 protrudes in a predetermined pattern shape to the adhesive layer 530 to form.
  • the receiving substrate 520 may be formed such that the adhesive layer is coated with a predetermined pattern shape or a light beam is irradiated on a portion of the bottom surface of the receiving substrate 520 to form the adhesion layer 530. have.
  • the receiving substrate 520 is made of an adhesive material, and a non-adhesive material is coated or non-adhesive in a reverse shape of a predetermined pattern on a portion of the lower surface of the receiving substrate 520.
  • Surface treatment may be performed to have a property, so that the adhesion layer 530 may be formed in a predetermined pattern shape.
  • the selective continuous transfer device may be disposed in front of the roll 100 based on the advancing direction of the receiving substrate 520 to coat an adhesive or to form an adhesive layer 530.
  • Adhesion layer active device 110 for irradiating the It may be made to include more.
  • the selective continuous transfer device may be disposed behind the roll 100 on the basis of the traveling direction of the receiving substrate 520 to remove an adhesive or to irradiate light to remove the adhesive layer 530. 120); It may be made to include more.
  • the roll may be arranged so that a plurality of the adjacent to each other to perform the transfer.
  • the present invention enables selective transfer as desired in a continuous transfer process in which transfer is performed using a roll. Therefore, according to the present invention, it is ultimately possible to obtain a great effect that can simultaneously achieve the high productivity of the continuous transfer process and the production diversification of the selective transfer process.
  • 1 is a first embodiment of an optional continuous transfer device of the present invention.
  • 3 is a second embodiment of an optional continuous transfer device of the present invention.
  • 5 is a third embodiment of an optional continuous transfer device of the present invention.
  • adhesion layer inactivation device 120 adhesion layer inactivation device
  • source substrate 520 receiving substrate
  • adhesion layer 550 device
  • the continuous transfer process is applied to a semiconductor manufacturing process using a flexible substrate as described above, and is used to transfer the flexible substrate or perform a process such as transfer onto the flexible substrate (instead of the flat stamp used to manufacture the flat substrate).
  • Rolls are used.
  • the selective continuous transfer device of the present invention is characterized in that the selective transfer is possible all while using a roll. That is, in the present invention, selectively transfer is possible by contacting the film and the device or the substrate with the adhesive force selectively controlled using a roll.
  • the element 550 arranged on the source substrate 510 is directly transferred to the receiving substrate 520.
  • the device is transferred from the source substrate to the roll and then again from the roll to the receiving substrate, that is, the transfer occurs twice (source substrate-roll, roll-receiving substrate).
  • the transfer takes place once (the source substrate-the receiving substrate) to further reduce the process steps. That is, in each of the embodiments of the present invention to be described below, the reception substrate 520 is directly contacted with the source substrate 510 having the device 550 arranged on the upper surface of the device. The warrior of will arise.
  • the optional continuous transfer device of the present invention is basically a roll 100 and attachment for contact control between the source substrate 510, the receiving substrate 520, and the device 550. Including the layer 530, the roll 100 presses the stack in which the source substrate 510-the element 550-the receiving substrate 520 is sequentially stacked, the receiving substrate 520 Some of the elements 550 at a position corresponding to the attachment layer 530 of FIG. 9 are selectively transferred to the receiving substrate 520.
  • the roll 100 is formed of an elastic material and has a surface in contact with a source substrate 510 having a plurality of elements 550 arranged thereon and a receiving substrate 520 disposed above the element 550.
  • the device 550 on the substrate 510 transfers to the bottom surface of the receiving substrate 520.
  • a material such as PDMS, which is a material widely used for rolls or stamps, which are generally used in a transfer device, may be used.
  • the plurality of rolls 100 may be disposed to be adjacent to each other to perform the transfer process.
  • the adhesion layer 530 is formed in a predetermined pattern shape on a portion of the bottom surface of the receiving substrate 520, and is formed to attach the device 550.
  • the various embodiments below are different examples of how the adhesion layer 530 is formed.
  • the receiving substrate 520 is coated with an adhesive on the entire lower surface of the receiving substrate 520, and a portion of the area on the lower surface of the receiving substrate 520 protrudes in a predetermined pattern to form the attachment layer 530. ).
  • the receiving substrate 520 is a flexible substrate in the form of a film.
  • the element 550 is pressed at the portion pressed by the roll 100. It will be transferred from the source substrate 510 to the receiving substrate 520. At this time, if only a part of the region protrudes from the receiving substrate 520, the roll 100 contacts the receiving substrate 520-the source substrate 510 even though the portion does not protrude. This will not happen.
  • the element 550 does not come into contact with the receiving substrate 520 in a portion which does not protrude from the receiving substrate 520, that is, the portion other than the attachment layer 530, and consequently, the receiving substrate 520. ), Ie, the transfer of the device 550 (that is, the device 550 is moved from the source substrate 510 to the receiving substrate 520 and is attached) only at a portion protruding from the attachment layer 530. It will happen. Accordingly, the receiving substrate 520 may be selectively transferred from the source substrate 510 by the adhesion layer 530 formed as a protruding region.
  • the transfer of the device occurs once (source substrate-receiving substrate). Therefore, not only can reduce the process step compared to the conventional transfer method, there is a great advantage that can be reduced in the process step much compared to the conventional bar bar can be made in this process.
  • FIG. 2 shows an embodiment in which an additional configuration is further provided in the first embodiment.
  • the process itself of forming the protrusion on the receiving substrate 520 may be performed in the manufacturing process of the receiving substrate 520, but the receiving substrate 520 is supplied in the form of a roll, which is generally wound as a film, If the adhesive is coated at this stage, smooth supply becomes difficult. Therefore, it is preferable that the adhesive coating process is performed immediately before the pressing and transferring process by the roll 100.
  • the selective transfer device is an adhesive layer which is disposed in front of the roll 100 on the basis of the direction of the receiving substrate 520 to coat the adhesive, or irradiating light rays so that the adhesive layer 530 is formed.
  • Activator 110 It is preferred to further comprise a. 2 conceptually illustrates an example in which the adhesion layer activator 110 is provided.
  • the entire surface of the receiving substrate 520 is coated with an adhesive, but in other embodiments, the adhesive layer 530 may be formed in a manner other than adhesive coating.
  • the adhesion layer activator 110 may not only have a function of adhesive coating, but may also perform various pretreatment processes such as coating the adhesive in a desired pattern shape, or irradiating light rays according to a desired pattern shape. Can be made.
  • the receiving substrate 520 is coated with an adhesive or a light ray in a predetermined pattern shape on a portion of the receiving substrate 520 under the predetermined shape to form the adhesion layer 530.
  • an adhesive is coated on the entire receiving substrate 520 so that only an area for selectively transferring the element is protruded, so that contact is made only at a portion where the element 550 and the receiving substrate 520 protrude.
  • portions protruding from the receiving substrate 520 form the adhesion layer 530.
  • the device 550 is a small object having a relatively thin thickness, and a pressing force is applied when the roll 100 presses and stacks a stack of a source substrate 510 -element 550 -receiving substrate 520. If it is excessively excessive, there is a possibility that the contact will occur at a portion that was originally designed not to be touched.
  • the transfer since the adhesive is coated on the entire receiving substrate 520, the transfer always occurs at the portion where the contact occurs. Therefore, if a slight error occurs in the pressing force of the roll 100 may cause an error that the transfer occurs in the unwanted area.
  • the first embodiment in order to make only the desired area of the receiving substrate 520 protrudes, there is a disadvantage in that a process of separately forming the protruding areas is required.
  • the shape itself of the receiving substrate 520 is to be a planar shape without a physical shape change that protrudes or recessed, but the adhesive is coated only in a predetermined pattern shape
  • the material of the receiving substrate 520 or the material separately coated on the lower surface of the receiving substrate 520 is formed to have a property of changing properties by irradiation of light, so that the light is irradiated in a predetermined pattern shape.
  • the adhesive force is generated only in the predetermined pattern shape region to form the adhesion layer 530.
  • examples of the material in which the adhesive force is generated by the irradiation of light rays may include an ultraviolet curable adhesive film, a heat release film, and the like, and examples of the light rays to be irradiated include ultraviolet rays and infrared rays. Since such materials or light rays are widely used in the semiconductor process, further detailed description thereof will be omitted.
  • such a pretreatment process may be performed by the adhesion layer activator 110, and the configuration of the adhesion layer activator 110 itself is as described above (area as in the first embodiment). It can be formed in any form as long as it can perform the function of coating the adhesive on the whole, or coating the adhesive in a predetermined pattern shape, or irradiating light rays in the predetermined pattern shape. The detailed description thereof will be omitted.
  • the receiving substrate 520 itself is formed in a planar shape, but adhesive force is generated only in a predetermined pattern region to form the adhesion layer 530, and thus in the adhesion layer 530
  • the transfer occurs when the receiving substrate 520 and the element 550 are contacted by the pressing of the 100, and the selective transfer may be implemented by preventing the transfer from occurring even in the region other than the adhesion layer 530.
  • FIG. 4 shows an embodiment in which an additional configuration is further provided in the second embodiment.
  • a portion of the receiving substrate 520 is coated with an adhesive or irradiated with light to generate an adhesive force. If the receiving substrate 520 is used as a finished product, the transfer process is completed as it is. You may make it possible. However, in some cases, there may be a case where the element transferred to the receiving substrate 520 is to be transferred to another substrate again. In this case, the receiving substrate 520 may be used as a source substrate in a subsequent process, and after transferring the element 550 transferred to the receiving substrate 520 to another transfer object, the receiving substrate 520 may be used. Is left blank. Alternatively, there may be a case where the source substrate 510 is to be used as a finished product. In this case, the selective transfer is used to transfer and remove unnecessary elements 550 to the receiving substrate 520. May be used.
  • the receiving substrate 520 it is possible to recycle the receiving substrate 520.
  • a fixed shape change attachment layer formed in the form of a protrusion
  • the physical property is temporarily changed by coating an adhesive or irradiating light. As a result, the return substrate 520 can be recycled.
  • the selective transfer device is disposed at the rear of the roll 100 based on the advancing direction of the receiving substrate 520 to remove the adhesive or to remove the adhesive layer 530. It may further comprise an adhesion layer inactive device 120 for irradiating light rays.
  • the attachment layer deactivator 120 may be configured to correspond to the attachment layer active device 110.
  • the adhesion layer activator 110 is configured to coat the adhesive
  • the adhesion layer deactivator 120 may be configured to remove the adhesive
  • the adhesion layer activator 110 emits light.
  • the adhesion layer inactive device 120 may be configured to deactivate the adhesive force by irradiating another ray.
  • the configuration of the adhesion layer deactivator 120 is also widely used in a semiconductor process, and thus, further description thereof is omitted.
  • the receiving substrate 520 is made of an adhesive material, and a non-adhesive material is coated or non-adhesive in an inverse shape of a predetermined pattern on a portion of the lower surface of the receiving substrate 520.
  • Surface treatment is performed to form the adhesion layer 530 in a predetermined pattern shape.
  • the third embodiment is partly similar to the second embodiment, but differs in part in that it allows the opposite operation to the second embodiment.
  • the PDMS material used as the surface material of the roll 100 has elasticity and adhesive strength enough to bond a light small object.
  • the receiving substrate 520 is made of a material having an adhesive force as described above, transfer will always occur when the receiving substrate 520 contacts the element 550. In this case, in order to realize selective transfer, pretreatment is required so that the transfer is not performed even if the receiving substrate 520 made of an adhesive material is in contact with the element 550.
  • the non-adhesive material is coated on the bottom surface of the receiving substrate 520 in the reverse shape of the pattern in which the selective transfer is to be performed, or the surface treatment is performed to be non-adhesive.
  • the transfer is performed only in a region where no coating or surface treatment is performed, and consequently in a predetermined pattern shape region where selective transfer is desired to occur, that is, selective transfer is realized.
  • the adhesive material that may be employed as the receiving substrate 520 may include a film coated with an adhesive on a flexible substrate such as PET and PI.
  • the material to be coated to have a non-adhesive may include a polymer coating having a non-adhesive property and a silicone-based super water-repellent coating.
  • the surface treatment for the non-adhesive may be performed by a process such as plasma super water-repellent surface treatment. There may be.

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Abstract

본 발명은 점착력 제어 필름을 이용한 선택적 연속 전사 장치에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 유연 기판 디바이스 제조 공정과 같이 롤을 사용하여 전사를 수행하는 연속 전사 공정에 있어서, 원하는 위치에만 소자가 전사되도록 하는 선택적 전사를 원활하고 용이하게 실현할 수 있는, 점착력 제어를 통한 선택적 연속 전사 장치를 제공함에 있다.

Description

점착력 제어 필름 기반 선택적 연속 전사 장치
본 발명은 접착력 제어 필름을 이용한 선택적 연속 전사 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체, 메모리, 센서 등과 같이 최소 패턴의 크기가 수 nm에 이르는 다양한 물질로 구성되어 고속신호처리, 고용량, 고감도, 고효율 등 성능이 극대화 된 전자 소자(이하 '고성능 소자'라 함) 기반의 제품에 대한 제조기술에 관한 것으로써, 구체적으로는 롤을 이용한 연속 전사 공정에서 원활한 선택적 전사가 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.
일반적으로 반도체 공정을 이용하는 고성능 소자들은 웨이퍼를 기반으로 한 코팅 공정, 노광 공정, 현상 공정, 식각 공정, 박막 공정, 이온주입 공정, 산화 공정, 확산 공정 등 다양한 방법을 통해 웨이퍼 기판 상에 구현이 된다. 이는 다이싱(dicing), 다이 본딩(die bonding), 와이어 본딩(wire bonding), 몰딩(molding) 등의 패키징 공정을 통하여 부품의 형태를 가지게 된다. 우리가 흔히 볼 수 있는 반도체, 메모리 칩(chip) 등이 이러한 과정을 통하여 생산이 이루어지게 된다.
한편, 인쇄 전자 기술을 기반으로 유연한 소자 부품을 제작하고자 하는 시도가 이루어지고 있으며, 주로 디스플레이, RFID, 태양광발전 등 일부 제품군에 대해 적용하는 사례가 등장하고 있다. 인쇄 전자 기술의 경우 반도체 공정에 비해 비교적 낮은 온도이거나 상온에서 이루어지는 것이 일반적이며, 코팅 공정, 프린팅 공정, 패터닝 공정 등에 의해 소자가 제작되며 배선 및 전극 형성을 위한 후공정과 접합이나 절단 등의 과정을 거쳐 유연한 부품을 얻을 수 있게 된다.
실제로 소자를 이용하여 디바이스를 제작하는 경우, 배선과 그 이외의 용도를 갖는 공간이 필요하게 된다. 즉 소자와 소자 사이에 공간이 필요하게 되는데, 웨이퍼 상에 모든 소자를 한꺼번에 전사하게 되면 이러한 소자와 소자 사이의 공간이 형성될 수 없기 때문에 디바이스 제작에 어려움이 따른다. 한편, 디바이스가 단일 종류의 소자로 이루어진 경우가 아니라 여러 종류의 소자들로 이루어지는 경우에는, 하나의 소자를 전사한 후 그 부근에 다른 소자를 전사하여야 한다. 이러한 예시에서 알 수 있는 바와 같이, 디바이스 제작을 위한 소자 전사 공정에 있어서 소자를 선택적으로 전사하는 것이 필요한 경우가 많다.
평면 전사 공정에 있어서는 패턴된 스탬프를 이용하여 이러한 선택적 전사가 이루어지도록 하는 기술이 개시된 바 있다. 미국특허공개 제2012-0313241호("METHODS FOR SURFACE ATTACHMENT OF FLIPPED ACTIVE COMPONENTS", 2012.12.13)에는, 소스 기판 상에 특정 형상으로 배열된 다수 개의 소자들의 배열 형태와 동일 형태로 배열된 돌출부를 가지는 스탬프를 사용하여 소자들을 스탬프(의 돌출부) 상에 전사하고, 수신 기판 상에 소자가 배열되기를 원하는 부분에만 돌출부가 형성되도록 하여 수신 기판의 돌출부 부분에만 소자가 전사되도록 함으로써, 궁극적으로 선택적 전사가 이루어지도록 하는 기술이 개시되어 있다.
그런데 상기 선행기술은 평면 전사 공정을 통해 만들어지는 평면 기판에만 적용할 수 있는 사항으로, 수신 기판이 돌출부나 소정의 두께를 가질 수 있는 형태가 아닌 경우, 즉 예를 들어 최근 널리 사용되고 있는 박막형 유연 기판 등에는 적용하기 용이하지 않은 문제가 있다. 특히 박막형 유연 기판의 경우에는 소자 전사 공정에 평면형 스탬프가 아닌 롤 스탬프를 사용하는데, 이러한 형태 상의 차이도 있어 상기 선행기술을 롤을 사용하는 연속 전사 공정에 단순 적용하는 것은 불가능하다.
평면 선택 전사 기술이 아닌 연속 선택 전사에 관한 기술로 롤 스탬프와 전사하고자 하는 소자 사이의 접촉을 제어하여 연속적인 선택 전사를 가능하게 하는 기술이 개시된 바 있다. 이 기술은 롤 기반의 연속 전택 전사가 가능하다는 장점이 있으나, 롤 스탬프의 교체가 어려운 점으로 인하여 전사하고자 하는 패턴의 형상이 바뀌었을 때 대응하기 어려운 단점을 가지고 있다.
즉 유연 기판 디바이스 제조 공정과 같이 롤을 사용하여 전사를 수행하는 연속 전사 공정에 있어서, 원하는 위치에만 소자가 전사되도록 하는 선택적 전사를 원활하고 용이하게 실현할 수 있는 기술에 대한 요구가 꾸준히 있는 실정이다.
관련 선행기술로는 미국특허공개 제2012-0313241호("METHODS FOR SURFACE ATTACHMENT OF FLIPPED ACTIVE COMPONENTS", 2012.12.13.)가 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 유연 기판 디바이스 제조 공정과 같이 롤을 사용하여 전사를 수행하는 연속 전사 공정에 있어서, 원하는 위치에만 소자가 전사되도록 하는 선택적 전사를 원활하고 용이하게 실현할 수 있는, 점착력 제어 필름 기반의 선택적 연속 전사 장치를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 점착력 제어 기반의 선택적 연속 전사 장치는, 표면이 탄성 재질로 형성되며, 상면에 다수 개의 소자(550)들이 배열되는 소스 기판(510) 및 상기 소자(550) 상측에 배치되는 수신 기판(520)을 접촉시켜 상기 소스 기판(510) 상의 상기 소자(550)를 상기 수신 기판(520) 하면으로 전사하는 롤(100); 상기 수신 기판(520) 하면 상의 일부 영역에 미리 결정된 패턴 형상으로 형성되며, 상기 소자(550)가 부착되는 부착층(530); 를 포함하여 이루어지며, 상기 롤(100)이 상기 소스 기판(510) - 상기 소자(550) - 상기 수신 기판(520)이 순차적으로 적층된 적층체를 가압하여, 상기 수신 기판(520)의 상기 부착층(530)에 상응하는 위치의 상기 소자(550)들 중 일부를 선택적으로 상기 수신 기판(520)에 전사하도록 이루어질 수 있다.
이 때 한 실시예로서, 상기 수신 기판(520)은, 상기 수신 기판(520) 하면 전체에 접착제가 코팅되되, 상기 수신 기판(520) 하면 상의 일부 영역이 미리 결정된 패턴 형상으로 돌출되어 상기 부착층(530)을 형성하도록 이루어질 수 있다.
또는 다른 실시예로서, 상기 수신 기판(520)은, 상기 수신 기판(520) 하면 상의 일부 영역에 미리 결정된 패턴 형상으로 접착제가 코팅되거나 또는 광선이 조사되어 상기 부착층(530)을 형성하도록 이루어질 수 있다.
또는 또다른 실시예로서, 상기 수신 기판(520)은, 접착성이 있는 재질로 이루어지며, 상기 수신 기판(520) 하면의 일부 영역에 미리 결정된 패턴의 역형상으로 비접착 물질이 코팅되거나 비접착성을 띠도록 표면처리가 수행되어, 미리 결정된 패턴 형상으로 상기 부착층(530)을 형성하도록 이루어질 수 있다.
상술한 각 실시예들에서, 상기 선택적 연속 전사 장치는, 상기 수신 기판(520)의 진행 방향을 기준으로 상기 롤(100) 전방에 배치되어 접착제를 코팅하거나 상기 부착층(530)이 형성되도록 광선을 조사하는 부착층 활성장치(110); 를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 더불어 상기 선택적 연속 전사 장치는, 상기 수신 기판(520) 진행 방향을 기준으로 상기 롤(100) 후방에 배치되어 접착제를 제거하거나 상기 부착층(530)이 제거되도록 광선을 조사하는 부착층 비활성장치(120); 를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또는 또다른 실시예로서, 상기 롤은 복수개가 서로 인접하도록 배열되어 전사를 수행할 수 있다.
본 발명에 의하면, 유연 기판 디바이스 제조 공정과 같이 롤을 사용하여 전사를 수행하는 연속 전사 공정에 있어서, 원하는 위치에만 소자가 전사되도록 하는 선택적 전사를 원활하고 용이하게 실현할 수 있는 큰 효과가 있다.
앞서 설명하였듯 반도체 제작 공정에 전자 인쇄 기술이 적용되어 가는 추세에 있으며, 또한 유연 기판을 기저로 하여 제작되는 디바이스가 늘어나는 기술적 경향 아래에서, 유연 기판 디바이스 제조 공정과 같이 롤을 사용하여 전사를 수행하는 연속 전사 공정은 높은 생산성을 가지기 때문에 널리 사용되고 있는 실정이다. 그런데 디바이스 제조 공정에서 소자와 소자 사이에 적절한 공간이 필요한 경우가 있거나 또는 여러 종류의 소자를 배치하고자 하는 경우 등이 있어, 소자의 선택적 전사가 이루어질 수 있어야 할 필요성이 있는데, 종래에는 패턴된 스탬프를 이용한 평판 기판에 대한 선택적 전사 기술밖에는 없어, 유연 기판 디바이스 제조 공정에는 적용할 수 없었던 문제점이 있었다.
그러나 본 발명에 의하면 롤을 사용하여 전사를 수행하는 연속 전사 공정에 원하는 대로의 선택적 전사가 가능하게 된다. 따라서 본 발명에 의하면, 궁극적으로는 연속 전사 공정이 가지는 고생산성 및 선택적 전사 공정이 가지는 생산 다양화를 동시에 달성할 수 있는 큰 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.
도 1은 본 발명의 선택적 연속 전사 장치의 제1실시예.
도 2는 본 발명의 선택적 연속 전사 장치의 제1실시예의 부가 실시예.
도 3은 본 발명의 선택적 연속 전사 장치의 제2실시예.
도 4는 본 발명의 선택적 연속 전사 장치의 제2실시예의 부가 실시예.
도 5는 본 발명의 선택적 연속 전사 장치의 제3실시예.
*부호의 설명
100: 롤
110: 부착층 활성장치 120: 부착층 비활성장치
510: 소스 기판 520: 수신 기판
530: 부착층 550: 소자
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 점착력 제어 필름을 이용한 선택적 연속 전사 장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
연속 전사 공정은 앞서 설명한 바와 같이 유연 기판을 사용하는 반도체 제조 공정에 적용되는 것으로, 유연 기판을 이송시키거나 유연 기판 상에 전사 등의 공정을 수행하기 위해 (평면 기판 제조에 사용되는 평면 스탬프 대신) 롤이 사용된다. 즉 본 발명의 선택적 연속 전사 장치는 모두 롤을 사용하면서도 선택적 전사가 가능하도록 이루어지는 것이 특징이다. 즉 본 발명에서는 선택적으로 점착력이 제어된 필름과 소자 또는 기판을 롤을 이용하여 접촉시켜 선택적인 전사가 가능하도록 한다.
특히 본 발명에서는, 기본적으로 소스 기판(510) 상에 배열된 소자(550)를 수신 기판(520)에 직접 전사하도록 한다. 일반적으로 이러한 소자 전사 공정 시 소스 기판으로부터 롤로 소자를 전사하고, 다시 롤에서 수신 기판으로 소자를 전사하는 방식으로, 즉 전사가 2번(소스 기판 - 롤, 롤 - 수신 기판) 일어나도록 하였으나, 본 발명에서는 전사가 1번(소스 기판 - 수신 기판) 일어나도록 하여 공정 단계를 더욱 줄일 수 있도록 한다. 즉 이하 설명될 본 발명의 각 실시예들에서는, 공통적으로 상면에 상기 소자(550)가 배열된 상기 소스 기판(510)에 상기 수신 기판(520)을 직접 접촉시켜 소스 기판에서 수신 기판으로 직접 소자의 전사가 일어나도록 하는 것이다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 선택적 연속 전사 장치의 제1 내지 제3실시예를 나타내는 도면으로서, 상술한 바와 같은 롤과 소자 또는 기판 간의 접촉력을 어떻게 선택적으로 조절하는지를 구체적으로 보여 준다. 도 1 내지 도 5의 모든 실시예에서, 본 발명의 선택적 연속 전사 장치는, 소스 기판(510), 수신 기판(520), 소자(550) 간의 접촉 제어를 위하여, 기본적으로 롤(100) 및 부착층(530)을 포함하여 이루어져, 상기 롤(100)이 상기 소스 기판(510) - 상기 소자(550) - 상기 수신 기판(520)이 순차적으로 적층된 적층체를 가압하여, 상기 수신 기판(520)의 상기 부착층(530)에 상응하는 위치의 상기 소자(550)들 중 일부를 선택적으로 상기 수신 기판(520)에 전사하게 된다.
상기 롤(100)은 표면이 탄성 재질로 형성되며, 상면에 다수 개의 소자(550)들이 배열되는 소스 기판(510) 및 상기 소자(550) 상측에 배치되는 수신 기판(520)을 접촉시켜 상기 소스 기판(510) 상의 상기 소자(550)를 상기 수신 기판(520) 하면으로 전사하는 역할을 한다. 상기 롤(100) 표면 재질로는 일반적으로 전사 장치에 사용되는 롤이나 스탬프 등에 널리 사용되는 재질인 PDMS 등과 같은 재질이 사용될 수 있다.
한편, 하기 실시예들을 통해 상기 롤(100)은 하나만이 상기 전사 공정을 수행하는 것을 예를 들어 설명하였으나, 상기 롤(100)은 복수개가 서로 인접하도록 배치되어 상기 전사 공정을 수행할 수도 있다.
상기 부착층(530)은 상기 수신 기판(520) 하면 상의 일부 영역에 미리 결정된 패턴 형상으로 형성되며, 상기 소자(550)가 부착될 수 있도록 형성된다. 하기의 여러 실시예들은 상기 부착층(530)을 어떻게 형성하는지에 대한 여러 다른 예시들이다.
[제1실시예]
도 1은 제1실시예를 도시하고 있다. 제1실시예에서 상기 수신 기판(520)은, 상기 수신 기판(520) 하면 전체에 접착제가 코팅되되, 상기 수신 기판(520) 하면 상의 일부 영역이 미리 결정된 패턴 형상으로 돌출되어 상기 부착층(530)을 형성하게 된다.
보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 도면으로 알 수 있는 바와 같이 본 발명에서, 상기 수신 기판(520)은 필름 형태의 유연 기판이다. 상기 수신 기판(520)이 상기 소자(550)가 놓여진 상기 소스 기판(510) 위에 놓여진 후 상기 롤(100)에 의해 눌려지게 되면, 상기 롤(100)에 의해 눌려진 부분에서 상기 소자(550)가 상기 소스 기판(510)으로부터 상기 수신 기판(520)으로 전사되게 될 것이다. 그런데 이 때, 상기 수신 기판(520)에 일부 영역만 돌출되어 있게 되면, 상기 롤(100)이 상기 수신 기판(520) - 상기 소스 기판(510) 적층체를 누른다고 해도 돌출되지 않은 부분에서는 접촉이 발생하지 않게 된다. 다시 말해 상기 수신 기판(520)에서 돌출되지 않은 부분, 즉 상기 부착층(530) 이외의 부분에서는 상기 소자(550)가 상기 수신 기판(520)에 접촉되지 않으며, 따라서 결과적으로 상기 수신 기판(520)에서 돌출된 부분, 즉 상기 부착층(530) 부분에서만 상기 소자(550)의 전사(즉 상기 소자(550)가 상기 소스 기판(510)으로부터 상기 수신 기판(520)으로 이동되어 부착됨)가 일어나게 되는 것이다. 이에 따라 돌출된 영역으로 형성되는 상기 부착층(530)에 의하여 상기 수신 기판(520)이 상기 소스 기판(510)으로부터 선택적으로 소자를 전사받을 수 있게 된다.
앞서도 설명한 바와 같이, 기존에 소자의 전사가 2번(소스 기판 - 롤, 롤 - 수신 기판) 일어나는 공정 단계를 거쳤던 것과는 달리, 본 발명에서는 소자의 전사가 1번(소스 기판 - 수신 기판) 일어나게 되기 때문에, 기존의 전사 방법에 비해 공정 단계를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 이 과정에서 선택적 전사도 이루어질 수 있게 되는 바 종래에 비해 공정 단계를 훨씬 줄일 수 있게 되는 큰 장점이 있다.
도 2는 제1실시예에 부가 구성이 더 구비되는 실시예를 도시하고 있다. 상기 수신 기판(520)에 돌출 형태가 형성되는 공정 자체는 상기 수신 기판(520)의 제작 과정에서 이루어질 수 있으나, 상기 수신 기판(520)은 필름 형태로서 일반적으로 권취된 롤 형태로 공급되는 바, 이 단계에서 접착제가 코팅되어 있을 경우 원활한 공급이 어렵게 된다. 따라서 접착제가 코팅되는 공정은 상기 롤(100)에 의한 가압 및 전사 공정 직전에 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
이를 위하여, 상기 선택적 전사 장치는, 상기 수신 기판(520)의 진행 방향을 기준으로 상기 롤(100) 전방에 배치되어 접착제를 코팅하거나, 상기 부착층(530)이 형성되도록 광선을 조사하는 부착층 활성장치(110); 를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 도 2에는 이러한 부착층 활성장치(110)가 구비되는 예시를 개념적으로 도시하고 잇는 것이다. 참고적으로, 제1실시예에서는 수신 기판(520) 하면 전체에 접착제를 코팅하도록 되어 있으나, 이후 다른 실시예들의 경우 접착제 코팅 외의다른 방식으로 부착층(530)이 형성되도록 하기도 한다. 따라서 상기 부착층 활성장치(110)는 접착제 코팅의 기능만 가지는 것이 아니며, 접착제를 원하는 패턴 형상으로 코팅할 수도 있고, 또는 원하는 패턴 형상에 따라 광선을 조사할 수도 있는 등과 같이 다양한 전처리 공정을 수행할 수 있도록 이루어질 수 있다.
[제2실시예]
도 3은 제2실시예를 도시하고 있다. 제2실시예에서 상기 수신 기판(520)은, 상기 수신 기판(520) 하면 상의 일부 영역에 미리 결정된 패턴 형상으로 접착제가 코팅되거나 또는 광선이 조사되어 상기 부착층(530)을 형성하게 된다.
제1실시예에서는 상기 수신 기판(520) 전체에 접착제가 코팅되되 소자를 선택적으로 전사시키고자 하는 영역만 돌출되도록 하여, 소자(550)와 수신 기판(520)이 돌출된 부분에서만 접촉이 이루어지도록 함으로써, 수신 기판(520) 상에서 돌출된 부분이 부착층(530)을 형성하도록 하였다. 그런데 일반적으로 소자(550)는 상당히 두께가 얇은 소형의 물체로서, 상기 롤(100)이 소스 기판(510) - 소자(550) - 수신 기판(520)의 적층체를 눌러 가압하는 과정에서 가압력이 약간이라도 과해질 경우, 원래 접촉되지 않도록 설계되었던 부분에서 접촉이 일어나게 될 가능성이 있다. 이러한 경우 제1실시예에서는 상기 수신 기판(520) 전체에 접착제가 코팅되기 때문에, 접촉이 발생하는 부분에서는 항상 전사가 일어날 수밖에 없다. 따라서 롤(100)의 가압력에 약간의 오차가 생길 경우 원하지 않는 영역에 전사가 일어나게 되는 오류가 발생하게 될 수 있다. 또한 제1실시예의 경우, 수신 기판(520)의 원하는 영역만 돌출되도록 만들기 위해서는, 수신 기판(520)에 별도로 돌출 영역을 만드는 공정이 필요하게 되는 약점도 있다.
제2실시예에서는 이러한 약점들이 배제될 수 있도록, 상기 수신 기판(520)의 형상 자체는 돌출 또는 함몰되는 물리적 형상 변화가 없는 평면 형상이 되도록 하되, 미리 결정된 패턴 형상으로만 접착제가 코팅되도록 하거나, 또는 상기 수신 기판(520) 재질 내지 상기 수신 기판(520) 하면에 별도로 코팅되는 물질의 재질이 광선의 조사에 의하여 성질이 변경되는 성질을 가지는 것으로 이루어짐으로써, 미리 결정된 패턴 형상으로 광선이 조사되도록 하여, 결과적으로는 미리 결정된 패턴 형상 영역에서만 접착력이 발생하도록 하여 부착층(530)을 형성한다. 이처럼 광선의 조사에 의하여 접착력이 발생되는 재질의 예시로는 자외선 경화성 접착 필름, 열 박리 필름 등이 있을 수 있으며, 또한 조사되는 광선의 예시로는 자외선, 적외선 등이 있다. 이러한 재질이나 광선은 반도체 공정에서 널리 사용되는 것이므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다. 더불어 제1실시예에서와 마찬가지로, 이와 같은 전처리 공정은 부착층 활성장치(110)에 의하여 이루어질 수 있으며, 이러한 부착층 활성장치(110) 구성 자체는, 상술한 바와 같이 (제1실시예에서처럼 면적 전체에 접착제를 코팅하거나,) 미리 결정된 패턴 형상으로 접착제를 코팅하거나, 미리 결정된 패턴 형상으로 광선을 조사하는 기능을 수행할 수 있다면 어떠한 형태로 이루어져도 무방하며, 이러한 구성 역시 반도체 공정에서 널리 사용되는 것이므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
이처럼 제2실시예에서는, 상술한 바와 같이 상기 수신 기판(520) 자체는 평면 형상으로 형성되되 미리 결정된 패턴 영역에만 접착력이 발생하여 부착층(530)을 형성하도록 하여, 부착층(530)에서는 롤(100)의 가압에 의한 수신 기판(520)과 소자(550)의 접촉 시 전사가 일어나고, 부착층(530) 이외의 영역에서는 접촉이 발생하더라도 전사가 일어나지 않도록 함으로써 선택적 전사를 구현한다.
도 4는 제2실시예에 부가 구성이 더 구비되는 실시예를 도시하고 있다. 제2실시예에서는 상술한 바와 같이 상기 수신 기판(520)의 일부에 접착제를 코팅하거나 광선을 조사하여 접착력이 발생하도록 하는 것으로서, 상기 수신 기판(520)이 그대로 완성품으로 사용된다면 이대로 전사 공정이 완료되도록 하여도 무방하다. 그런데 어떤 경우에는 상기 수신 기판(520)에 전사된 소자를 다시 다른 기판에 전사하고자 하는 경우가 있을 수 있다. 이러한 경우에는 상기 수신 기판(520)이 다음 공정에서 소스 기판으로 사용될 수도 있으며, 상기 수신 기판(520)에 전사된 소자(550)를 다른 전사 대상물에 전사해 주고 난 후에는 상기 수신 기판(520)은 빈 필름으로 남게 된다. 또는 반대의 경우로서, 상기 소스 기판(510)을 완성품으로 사용하고자 하는 경우가 있을 수 있으며, 이 경우에는 이러한 선택적 전사는 상기 수신 기판(520)으로 불필요한 소자(550)들을 전사시켜 제거하는 용도로 사용될 수도 있다.
이러한 경우들에 있어서는 상기 수신 기판(520)을 재활용하는 것이 가능하다. 제1실시예의 경우에는 상기 수신 기판(520)에 고정적인 형상 변화(돌출부 형태로 이루어지는 부착층)가 이루어졌지만, 제2실시예의 경우에는 접착제를 코팅하거나 광선의 조사를 통해 일시적으로 물성을 변화시킨 것이기 때문에, 이를 되돌리면 상기 수신 기판(520)의 재활용이 가능한 것이다.
이러한 경우를 위하여 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 선택적 전사 장치는, 상기 수신 기판(520) 진행 방향을 기준으로 상기 롤(100) 후방에 배치되어 접착제를 제거하거나 상기 부착층(530)이 제거되도록 광선을 조사하는 부착층 비활성장치(120)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 부착층 비활성장치(120)의 구성은 상기 부착층 활성장치(110)의 구성에 상응하도록 만들어지면 된다. 예를 들어 상기 부착층 활성장치(110)가 접착제를 코팅하는 구성으로 이루어졌다면 상기 부착층 비활성장치(120)는 접착제를 제거하는 구성으로 이루어지면 되고, 상기 부착층 활성장치(110)가 광선을 조사하여 접착력을 활성화시키는 구성으로 이루어졌다면 상기 부착층 비활성장치(120)는 다른 광선을 조사하여 접착력을 비활성화시키는 구성으로 이루어지면 된다. 상기 부착층 활성장치(110)와 마찬가지로, 이러한 부착층 비활성장치(120)의 구성 역시 반도체 공정에서 널리 사용되는 것이므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
[제3실시예]
도 5는 제3실시예를 도시하고 있다. 제3실시예에서 상기 수신 기판(520)은, 접착성이 있는 재질로 이루어지며, 상기 수신 기판(520) 하면의 일부 영역에 미리 결정된 패턴의 역형상으로 비접착 물질이 코팅되거나 비접착성을 띠도록 표면처리가 수행되어, 미리 결정된 패턴 형상으로 상기 부착층(530)을 형성하게 된다.
제3실시예는 제2실시예와 일부 유사하나, 제2실시예와는 반대의 작용을 하게 한다는 점에서 일부 상이하다. 예를 들어 상기 롤(100) 표면 재질로 사용되는 PDMS 재질의 경우 탄성이 있음과 동시에 가벼운 소형 물체를 접착할 수 있는 정도의 접착력을 가진다. 상기 수신 기판(520)이 이와 같이 그 자체가 접착력을 가지는 재질로 이루어지도록 할 경우, 상기 수신 기판(520)이 상기 소자(550)와 접촉하면 항상 전사가 이루어지게 될 것이다. 이 때 선택적 전사를 실현하기 위해서는, 접착성이 있는 재질로 이루어지는 상기 수신 기판(520)이 상기 소자(550)와 접촉하더라도 전사가 이루어지지 않도록 하는 전처리가 필요하다. 따라서 제3실시예에서는, 선택적 전사가 일어나기를 원하는 패턴의 역형상으로 상기 수신 기판(520) 하면에 비접착 물질이 코팅되거나 또는 비접착성을 띠도록 표면처리가 수행되도록 한다. 이와 같이 함으로써 코팅 또는 표면처리가 이루어지지 않은 영역, 결과적으로는 선택적 전사가 일어나기를 원하는 미리 결정된 패턴 형상 영역에서만 전사가 이루어지게 되며, 즉 선택적 전사가 실현되는 것이다.
이와 같이 상기 수신 기판(520)으로서 채용될 수 있는 접착성이 있는 재질로서는 PET, PI와 같은 유연 기판 위에 접착제가 도포된 필름 등이 있을 수 있다. 또한 비접착성을 띠게 하기 위하여 코팅되는 물질로는 비접착성을 갖는 폴리머 코팅 및 실리콘계 초발수 코팅 등이 있을 수 있으며, 비접착성을 띠게 하기 위한 표면처리는 플라즈마 초발수 표면처리 등과 같은 공정이 있을 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

Claims (7)

  1. 표면이 탄성 재질로 형성되며, 상면에 다수 개의 소자(550)들이 배열되는 소스 기판(510) 및 상기 소자(550) 상측에 배치되는 수신 기판(520)을 접촉시켜 상기 소스 기판(510) 상의 상기 소자(550)를 상기 수신 기판(520) 하면으로 전사하는 롤(100);
    상기 수신 기판(520) 하면 상의 일부 영역에 미리 결정된 패턴 형상으로 형성되며, 상기 소자(550)가 부착되는 부착층(530);
    를 포함하여 이루어지며,
    상기 롤(100)이 상기 소스 기판(510) - 상기 소자(550) - 상기 수신 기판(520)이 순차적으로 적층된 적층체를 가압하여, 상기 수신 기판(520)의 상기 부착층(530)에 상응하는 위치의 상기 소자(550)들 중 일부를 선택적으로 상기 수신 기판(520)에 전사하는 것을 특징으로 하는 점착력 제어를 통한 선택적 연속 전사 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 수신 기판(520)은
    상기 수신 기판(520) 하면 전체에 접착제가 코팅되되, 상기 수신 기판(520) 하면 상의 일부 영역이 미리 결정된 패턴 형상으로 돌출되어 상기 부착층(530)을 형성하는 것을 특징으로 하는 점착력 제어를 통한 선택적 연속 전사 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 수신 기판(520)은
    상기 수신 기판(520) 하면 상의 일부 영역에 미리 결정된 패턴 형상으로 접착제가 코팅되거나 또는 광선이 조사되어 상기 부착층(530)을 형성하는 것을 특징으로 하는 점착력 제어를 통한 선택적 연속 전사 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 수신 기판(520)은
    접착성이 있는 재질로 이루어지며, 상기 수신 기판(520) 하면의 일부 영역에 미리 결정된 패턴의 역형상으로 비접착 물질이 코팅되거나 비접착성을 띠도록 표면처리가 수행되어, 미리 결정된 패턴 형상으로 상기 부착층(530)을 형성하는 것을 특징으로 하는 점착력 제어를 통한 선택적 연속 전사 장치.
  5. 제 2, 3, 4항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서, 상기 선택적 전사 장치는
    상기 수신 기판(520)의 진행 방향을 기준으로 상기 롤(100) 전방에 배치되어 접착제를 코팅하거나, 상기 부착층(530)이 형성되도록 광선을 조사하는 부착층 활성장치(110);
    를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 점착력 제어를 통한 선택적 연속 전사 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 선택적 전사 장치는
    상기 수신 기판(520) 진행 방향을 기준으로 상기 롤(100) 후방에 배치되어 접착제를 제거하거나 상기 부착층(530)이 제거되도록 광선을 조사하는 부착층 비활성장치(120);
    를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 점착력 제어를 통한 선택적 연속 전사 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 롤은 복수개가 서로 인접하도록 배열되어 전사를 수행하는 것을 특징으로 하는 점착력 제어를 통한 선택적 연속 전사 장치.
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