WO2024005597A1 - 미세 발광 소자의 전사 방법 - Google Patents

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WO2024005597A1
WO2024005597A1 PCT/KR2023/009245 KR2023009245W WO2024005597A1 WO 2024005597 A1 WO2024005597 A1 WO 2024005597A1 KR 2023009245 W KR2023009245 W KR 2023009245W WO 2024005597 A1 WO2024005597 A1 WO 2024005597A1
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substrate
light emitting
micro light
emitting devices
photosensitive layer
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PCT/KR2023/009245
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최재혁
김창완
왕윤권
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엘씨스퀘어(주)
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Publication date
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    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
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    • H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
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    • H01L33/36—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 characterised by the electrodes
    • H01L33/38—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 characterised by the electrodes with a particular shape
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    • H01L33/48—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 characterised by the semiconductor body packages

Definitions

  • the present invention relates to a method of transferring micro light emitting devices, and more specifically, to a method of transferring micro light emitting devices that can transfer micro light emitting devices to different substrates as many times as necessary and can control the orientation of the micro light emitting devices. It's about.
  • individual elements (or individual components) manufactured based on different technologies are manufactured on a source substrate and then transferred in large quantities to a wiring board (or display board), that is, a target board (or purpose board) without damage (or A transcription method that allows for transcription and integration is very important.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method for transferring micro light emitting devices that can transfer the micro light emitting devices to different substrates as many times as necessary and can control the orientation of the micro light emitting devices.
  • the present invention includes providing a first substrate having a first photosensitive layer and a first adhesive layer; providing micro light emitting devices on the first adhesive layer; patterning the first photosensitive layer and the first adhesive layer to correspond to the shapes of the micro light emitting devices; providing a second substrate having a second photosensitive layer and a second adhesive layer on top of the micro light emitting devices; and irradiating light to the first photosensitive layer through the first substrate in order to transfer the micro light emitting devices to the second substrate.
  • patterning the first photosensitive layer and the first adhesive layer may be performed by anisotropic etching.
  • the first photosensitive layer may include a material that can be photodegraded by irradiation of light. In some embodiments, the first photosensitive layer may include a material that can be photodegraded in response to laser light or ultraviolet (UV) light.
  • UV ultraviolet
  • the second photosensitive layer and the second adhesive layer are sequentially provided on the second substrate, and the second substrate having the second photosensitive layer and the second adhesive layer is placed on top of the micro light emitting devices.
  • the attaching step may be performed so that the second adhesive layer faces the micro light emitting device.
  • the method of transferring the micro light emitting devices includes irradiating light to the first photosensitive layer through the first substrate, and then applying light to the second photosensitive layer and the micro light emitting devices to correspond to the shape of the micro light emitting devices. Patterning the second adhesive layer; providing a third substrate having a third photosensitive layer and a third adhesive layer on top of the micro light emitting devices; irradiating light to the second photosensitive layer through the second substrate; and separating the second substrate from the micro light emitting devices to transfer the micro light emitting devices to the third substrate.
  • patterning the second photosensitive layer and the second adhesive layer to correspond to the shapes of the micro light emitting devices may be performed by anisotropic etching using the micro light emitting devices as an etch mask. In some embodiments, remaining portions of the first photosensitive layer and the first adhesive layer may be removed in the step of patterning the second photosensitive layer and the second adhesive layer to correspond to the shapes of the micro light emitting devices.
  • the material of the second photosensitive layer may be substantially the same as the material of the first photosensitive layer.
  • the light in the step of irradiating light to the first photosensitive layer through the first substrate, the light may be irradiated to the micro light emitting device while being spaced apart from the second substrate.
  • Another aspect of the invention includes providing a first substrate having a first photosensitive layer; disposing micro light emitting elements on the first photosensitive layer; patterning the first photosensitive layer so that the shapes of the micro light emitting elements are transferred; Attaching a second substrate having a second photosensitive layer on top of the micro light emitting devices; and irradiating light to the first photosensitive layer through the first substrate in order to transfer the micro light emitting devices to the second substrate.
  • the first substrate and the second substrate may be substantially transparent to light irradiated to the first photosensitive layer.
  • the method of transferring the micro light emitting devices includes, after irradiating light to the first photosensitive layer through the first substrate, the second photosensitive layer to correspond to the shape of the micro light emitting devices. patterning; providing a third substrate having a third photosensitive layer on top of the micro light emitting devices; and irradiating light to the second photosensitive layer through the second substrate in order to transfer the micro light emitting elements to the third substrate.
  • the material of the second photosensitive layer may be substantially the same as the material of the first photosensitive layer.
  • a remaining portion of the first photosensitive layer may be removed in the step of patterning the second photosensitive layer to correspond to the shape of the micro light emitting devices.
  • the method for transferring micro light emitting devices of the present invention has the effect of controlling the orientation of micro light emitting devices as needed.
  • the method for transferring a micro light emitting device of the present invention has the effect of enabling transfer to another substrate as many times as necessary.
  • FIG. 1 is a flowchart showing a method for transferring a micro light-emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 to 10 are perspective or side views schematically showing a method of transferring a micro light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 11 is a flowchart showing a method of transferring a micro light emitting device according to an additional embodiment of the present invention.
  • 12 to 16 are side views schematically showing a method of transferring a micro light emitting device according to an additional embodiment of the present invention.
  • first, second, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be named a second component, and conversely, a second component may be named a first component without departing from the scope of the present invention concept.
  • a specific process sequence may be performed differently from the described sequence.
  • two processes described in succession may be performed substantially at the same time, or may be performed in an order opposite to the order in which they are described.
  • any term “and/or” includes each and every combination of one or more of the mentioned elements.
  • substrate used in this specification may mean the substrate itself, or a laminated structure including the substrate and a predetermined layer or film formed on the surface.
  • surface of the substrate may mean the exposed surface of the substrate itself, or the outer surface of a predetermined layer or film formed on the substrate.
  • FIG. 1 is a flowchart showing a method for transferring a micro light-emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • 2 to 10 are perspective or side views schematically showing a method of transferring a micro light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • a source substrate (S) to which a plurality of micro light emitting elements 110 are attached is provided.
  • the source substrate (S) includes a sapphire substrate, a glass substrate, a quartz substrate, a silicon (Si) substrate, a gallium arsenide (GaAs) substrate, a gallium phosphorus (GaP) substrate, a gallium arsenide (GaAsP) substrate, and silicon carbide ( Any one of a SiC) substrate, a potassium nitride (GaN) substrate, an aluminum nitride (AlN) substrate, a zinc oxide (ZnO) substrate, and a magnesium oxide (MgO) substrate can be used.
  • the source substrate S may be a semiconductor substrate.
  • the source substrate (S) may be a semiconductor wafer.
  • the plurality of micro light emitting devices 110 may be, for example, micro LED (light emitting diode) devices. Hereinafter, a description will be made using a micro LED device as the plurality of micro light emitting devices 110.
  • the source substrate may be a polymer substrate or a glass substrate.
  • the present invention is not limited to these.
  • a micro LED device may refer to an LED device whose size is 200 ⁇ m x 200 ⁇ m or less.
  • a micro light emitting device having a desired light emission wavelength is placed on the source substrate S as shown in FIG. 2 (FIG. 2 In , a plurality of micro light emitting devices 110) can be manufactured.
  • the plurality of micro light-emitting devices 110 may be any one of a red micro LED device, a green micro LED device, and a blue micro LED device. Those skilled in the art will understand that the emission wavelength may vary depending on the semiconductor bandgap.
  • the plurality of micro light emitting devices 110 may be manufactured on another substrate and then provided on the source substrate (S).
  • the blue micro LED device can be manufactured based on GaN.
  • the green micro LED device is based on GaN, but can be manufactured by adjusting the band gap by changing the composition ratio of the quantum well structure material (InGaN), which is the light emitting region, from that of the blue micro LED device.
  • the red micro LED device can be manufactured based on GaAs.
  • the plurality of micro light emitting devices 110 may each be provided on the source substrate (S). Additionally, the plurality of micro light emitting devices 110 may be attached to the source substrate (S) by the source coupling layer 105. The plurality of micro light emitting devices 110 may be fixed to the source substrate S with a predetermined adhesive force by the source bonding layer 105.
  • the source bonding layer 105 may include an adhesion promoter resin, such as polyimide resin, photoresist (PR), or SU-8.
  • the source bonding layer 105 may include a photodegradable polymer resin.
  • the source bonding layer 105 may include a photodegradable polymer resin that can be photodegraded in response to irradiation of laser light.
  • the source bonding layer 105 is not limited to these, and any material that can reduce the local bonding force by any controllable means, such as light, heat, or electromagnetic waves, is sufficient.
  • the terminals of the micro light emitting devices 110 are shown as being provided on top of the micro light emitting devices 110, but the present invention is not limited thereto. As shown in FIG. 3A , in some embodiments, the terminals of the micro light emitting devices 110 may be provided below the micro light emitting devices 110 . When the terminals of the micro light emitting devices 110 are provided below the micro light emitting devices 110, the terminals may be buried in the source bonding layer 105.
  • the first substrate 10 may be provided to face the plurality of micro light emitting devices 110 on the source substrate S (S110).
  • the first substrate 10 may face the source substrate S with the plurality of micro light emitting devices 110 interposed therebetween.
  • the first substrate 10 may include a first photosensitive layer 113 and a first adhesive layer 115 on a surface facing the source substrate S.
  • the first substrate 10 may be, for example, any one of a semiconductor substrate, a glass substrate, and a polymer substrate, but is not limited to these.
  • the semiconductor substrate includes, for example, a sapphire substrate, a glass substrate, a quartz substrate, a silicon (Si) substrate, a gallium arsenide (GaAs) substrate, a gallium phosphorus (GaP) substrate, a gallium arsenide (GaAsP) substrate, and a silicon substrate.
  • a carbide (SiC) substrate, potassium nitrogen (GaN) substrate, aluminum nitrogen (AlN) substrate, zinc oxide (ZnO) substrate, and magnesium oxide (MgO) substrate can be used, but is not limited to these.
  • the first substrate 10 may include a first photosensitive layer 113.
  • the first photosensitive layer 113 may include any material that can be photodecomposed in response to laser light or ultraviolet (UV) light.
  • the first photosensitive layer 113 may include an adhesion promoter resin, such as polyimide resin, photoresist (PR), or SU-8. .
  • an adhesion promoter resin such as polyimide resin, photoresist (PR), or SU-8.
  • PR photoresist
  • SU-8 SU-8
  • the first substrate 10 may further include a first adhesive layer 115.
  • the first adhesive layer 115 may be formed on the first photosensitive layer 113 and serves to attach the plurality of micro light emitting devices 110.
  • light may be irradiated to the source coupling layer 105 through the source substrate (S) so that the plurality of micro light emitting devices 110 are transferred onto the first photosensitive layer 113. (S120).
  • the source bonding layer 105 irradiated with light may be photodecomposed and the adhesive force between the plurality of micro light emitting devices 110 and the source substrate S may be reduced or eliminated.
  • the light may be UV light or laser light.
  • the source substrate (S) may be substantially transparent to light irradiated on the source bonding layer 105.
  • being substantially transparent to the light irradiated to the source combining layer 105 means that the absorption rate of the light radiating to the source combining layer 105 is absorbed by the source substrate (S) is less than 40%.
  • the source-coupled layer 105 is at least partially photodecomposed so that a large amount of gas is generated and vaporized, and the pressure brought by the generated gas causes a rapid volume change of the source-coupled layer 105.
  • the plurality of micro light emitting devices 110 may provide kinetic energy that is transferred to the first adhesive layer 115. Photodecomposition of the source bonding layer 105 may occur only near the surface irradiated with light, or the entire source bonding layer 105 may be photodecomposed by light irradiation.
  • the plurality of micro light emitting devices 110 are shown to emit light while being spaced apart from the first adhesive layer 115, but the present invention is not limited thereto. In some embodiments, the light may be irradiated while the plurality of micro light-emitting devices 110 are in contact with the first adhesive layer 115.
  • the plurality of micro light emitting elements 110 may be transferred to the first substrate 10 by irradiation of the light.
  • the main surface in contact with the source bonding layer 105 becomes a free surface, and the main surface opposite to the main surface is in contact with the first adhesive layer 115. You can. Afterwards, the source substrate (S) can be removed.
  • the first photosensitive layer 113 and the first adhesive layer 115 are patterned to correspond to the shape of the micro light emitting devices 110 (S130).
  • patterning the first photosensitive layer 113 and the first adhesive layer 115 to correspond to the shape of the micro light emitting devices 110 means that the micro light emitting devices 110 are used as a patterning mask. 1 This means etching the photosensitive layer 113 and the first adhesive layer 115. Accordingly, the patterned outlines of the first photosensitive layer 113 and the first adhesive layer 115 do not necessarily need to match the outer edges of the micro light emitting devices 110.
  • the first photosensitive layer 113 and the first adhesive layer 115 may have substantially the same shape as the planar outline of the micro light emitting elements 110 due to the patterning.
  • the patterning may be performed by dry etching, but the present invention is not limited thereto.
  • the first photosensitive layer 113 and the first adhesive layer 115 may be divided to correspond to each of the micro light emitting devices 110.
  • a second substrate 20 having a second photosensitive layer 123 and a second adhesive layer 125 is provided on top of the micro light emitting devices 110 (S140).
  • the second substrate 20 may be arranged to face the micro light emitting devices 110 on the first substrate 10 .
  • the second substrate 20 may face the first substrate 10 with the plurality of micro light emitting devices 110 interposed therebetween.
  • the second substrate 20 may be, for example, any one of a semiconductor substrate, a glass substrate, and a polymer substrate, but is not limited to these.
  • the semiconductor substrate includes, for example, a sapphire substrate, a glass substrate, a quartz substrate, a silicon (Si) substrate, a gallium arsenide (GaAs) substrate, a gallium phosphorus (GaP) substrate, a gallium arsenide (GaAsP) substrate, and a silicon substrate.
  • a carbide (SiC) substrate, potassium nitrogen (GaN) substrate, aluminum nitrogen (AlN) substrate, zinc oxide (ZnO) substrate, and magnesium oxide (MgO) substrate can be used, but is not limited to these.
  • a second photosensitive layer 123 may be included on the second substrate 20 .
  • the second photosensitive layer 123 may include any material that can be photodecomposed in response to laser light or ultraviolet (UV) light.
  • the second photosensitive layer 123 may include an adhesion promoter resin, such as polyimide resin, photoresist (PR), or SU-8. .
  • an adhesion promoter resin such as polyimide resin, photoresist (PR), or SU-8.
  • PR photoresist
  • SU-8 SU-8
  • a second adhesive layer 125 may be further provided on the second substrate 20.
  • the second adhesive layer 125 may be formed on the second photosensitive layer 123 and serves to attach the plurality of micro light emitting devices 110.
  • the second photosensitive layer 123 and the second adhesive layer 125 may be sequentially provided on the second substrate 20, and the micro light-emitting devices 110 may be The second substrate 20 may be oriented to face the second adhesive layer 125.
  • the material of the second adhesive layer 125 may be substantially the same as the material of the first adhesive layer 115. In some embodiments, the material of the second photosensitive layer 123 may be substantially the same as the material of the first photosensitive layer 113.
  • the first photosensitive layer 113 irradiated with light may be photodecomposed and the adhesive force between the micro light emitting elements 110 and the first substrate 10 may be reduced or eliminated.
  • the light may be UV light or laser light.
  • the first substrate 10 may be substantially transparent to light irradiated on the first photosensitive layer 113.
  • substantially transparent to the light irradiated to the first photosensitive layer 113 means that the absorption rate of the light irradiated to the first photosensitive layer 113 is absorbed by the first substrate 10 is less than 40%.
  • the first photosensitive layer 113 is at least partially photodecomposed, a large amount of gas is generated and vaporized, and the pressure brought by the generated gas rapidly increases the volume of the first photosensitive layer 113.
  • the change may provide kinetic energy by which the plurality of micro light emitting elements 110 are transferred to the second adhesive layer 125.
  • Photodecomposition of the first photosensitive layer 113 may occur only near the surface irradiated with light, or the entire first photosensitive layer 113 may be photodecomposed by light irradiation.
  • the plurality of micro light emitting elements 110 are shown to emit light while being spaced apart from the second adhesive layer 125, but the present invention is not limited thereto. In some embodiments, the light may be irradiated while the plurality of micro light-emitting devices 110 are in contact with the second adhesive layer 125.
  • the first substrate 10 is positioned facing the micro light emitting elements 110. can be removed (S160).
  • the second substrate 20 also includes a photosensitive layer (i.e., the second photosensitive layer 123) and an adhesive layer (i.e., the second adhesive layer 125), the micro light-emitting device is activated by irradiating light as needed. Separation between the fields 110 and the second substrate 20 is also possible.
  • Figure 11 is a flowchart showing a method of transferring a micro light emitting device according to an additional embodiment of the present invention.
  • 12 to 16 are side views schematically showing a method of transferring a micro light emitting device according to an additional embodiment of the present invention.
  • the second photosensitive layer 123 and the second adhesive layer 125 may be patterned to correspond to the shape of the plurality of micro light emitting devices 110 (S170).
  • the first photosensitive layer 113 and the first adhesive layer 115 remaining on the other side of the micro light emitting devices 110 may be removed.
  • patterning the second photosensitive layer 123 and the second adhesive layer 125 to correspond to the shape of the micro light emitting devices 110 means that the micro light emitting devices 110 are used as a patterning mask. 2
  • the second photosensitive layer 123 and the second adhesive layer 125 may have substantially the same shape as the planar outline of the micro light emitting elements 110 due to the patterning.
  • the patterning may be performed by dry etching, but the present invention is not limited thereto.
  • the second photosensitive layer 123 and the second adhesive layer 125 may be divided to correspond to each of the micro light emitting devices 110.
  • the first photosensitive layer 113 remaining on the other side of the micro light emitting devices 110 may have already been removed by light irradiation as described with reference to FIG. 9 .
  • a third substrate 30 having a third photosensitive layer 133 and a third adhesive layer 135 is provided on top of the micro light emitting devices 110 (S180).
  • the third substrate 30 may be arranged to face the micro light emitting devices 110 on the second substrate 20 .
  • the third substrate 30 may face the second substrate 20 with the plurality of micro light emitting devices 110 interposed therebetween.
  • the third substrate 30 may be, for example, any one of a semiconductor substrate, a glass substrate, and a polymer substrate, but is not limited to these.
  • the semiconductor substrate includes, for example, a sapphire substrate, a glass substrate, a quartz substrate, a silicon (Si) substrate, a gallium arsenide (GaAs) substrate, a gallium phosphorus (GaP) substrate, a gallium arsenide (GaAsP) substrate, and a silicon substrate.
  • a carbide (SiC) substrate, potassium nitrogen (GaN) substrate, aluminum nitrogen (AlN) substrate, zinc oxide (ZnO) substrate, and magnesium oxide (MgO) substrate can be used, but is not limited to these.
  • a third photosensitive layer 133 may be included on the third substrate 30 .
  • the third photosensitive layer 133 may include any material that can be photodecomposed in response to laser light or ultraviolet (UV) light.
  • the third photosensitive layer 133 may include an adhesion promoter resin, such as polyimide resin, photoresist (PR), or SU-8. .
  • an adhesion promoter resin such as polyimide resin, photoresist (PR), or SU-8.
  • PR photoresist
  • SU-8 SU-8
  • a third adhesive layer 135 may be further provided on the third substrate 20.
  • the third adhesive layer 135 may be formed on the third photosensitive layer 133 and serves to attach the plurality of micro light emitting devices 110.
  • the third photosensitive layer 133 and the third adhesive layer 135 may be sequentially provided on the third substrate 30, and the micro light-emitting devices 110 may be The third substrate 30 may be oriented to face the third adhesive layer 135.
  • the material of the third adhesive layer 135 may be substantially the same as the material of the second adhesive layer 125. In some embodiments, the material of the third photosensitive layer 133 may be substantially the same as the material of the second photosensitive layer 123.
  • the second photosensitive layer 123 irradiated with light may be photodecomposed and the adhesive force between the micro light emitting elements 110 and the second substrate 20 may be reduced or eliminated.
  • the light may be UV light or laser light.
  • the second substrate 20 may be substantially transparent to light irradiated on the second photosensitive layer 123.
  • substantially transparent to the light irradiated to the second photosensitive layer 123 means that the absorption rate of the light irradiated to the second photosensitive layer 123 is absorbed by the second substrate 20 is less than 40%.
  • the second photosensitive layer 123 is at least partially photodecomposed so that a large amount of gas is generated and vaporized, and the pressure brought by the generated gas rapidly increases the volume of the second photosensitive layer 123.
  • the change may provide kinetic energy by which the plurality of micro light emitting elements 110 are transferred to the third adhesive layer 135. Photodecomposition of the second photosensitive layer 123 may occur only near the surface irradiated with light, or the entire second photosensitive layer 123 may be photodecomposed by light irradiation.
  • the plurality of micro light emitting devices 110 are shown to emit light while being spaced apart from the third adhesive layer 135, but the present invention is not limited thereto. In some embodiments, the light may be irradiated while the plurality of micro light-emitting devices 110 are in contact with the third adhesive layer 135.
  • the second substrate 20 located facing the micro light emitting devices 110 is removed. (S200).
  • the third photosensitive layer 133 and the third adhesive layer 135 may be patterned to correspond to the shape of the micro light emitting devices 110.
  • the second photosensitive layer 123 and the second adhesive layer 125 remaining on the other side of the micro light emitting devices 110 may be removed.
  • patterning the third photosensitive layer 133 and the third adhesive layer 135 to correspond to the shape of the micro light emitting devices 110 means that the micro light emitting devices 110 are used as a patterning mask to 3 This means etching the photosensitive layer 133 and the third adhesive layer 135. Accordingly, the patterned outlines of the third photosensitive layer 133 and the third adhesive layer 135 do not necessarily need to match the outer edges of the micro light emitting devices 110.
  • the third photosensitive layer 133 and the third adhesive layer 135 may have substantially the same shape as the planar outline of the micro light emitting elements 110 due to the patterning.
  • the patterning may be performed by dry etching, but the present invention is not limited thereto.
  • the third photosensitive layer 133 and the third adhesive layer 135 may be divided to correspond to each of the micro light emitting devices 110.
  • the second photosensitive layer 123 remaining on the other side of the micro light-emitting devices 110 may have already been removed by light irradiation as described with reference to FIG. 14.
  • the orientation of the micro light emitting elements 110 can be adjusted as needed by repeating the above process one or more times.
  • the direction of the electrodes provided to the micro light emitting devices 110 can be adjusted to face upward or downward as needed.
  • micro light emitting elements 110 it is possible to transfer the micro light emitting elements 110 to another substrate as many times as necessary, and only the required number of micro light emitting elements 110 can be transferred to a desired location.

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Abstract

제 1 감광층 및 제 1 점착층을 갖는 제 1 기판을 제공하는 단계; 상기 제 1 점착층 위에 미세 발광 소자들을 제공하는 단계; 상기 미세 발광 소자들의 형태에 대응되도록 상기 제 1 감광층 및 제 1 점착층을 패터닝하는 단계; 제 2 감광층 및 제 2 점착층을 갖는 제 2 기판을 상기 미세 발광 소자들의 상부에 제공하는 단계; 및 상기 미세 발광 소자들을 상기 제 2 기판으로 전사하기 위하여 상기 제 1 기판을 통하여 상기 제 1 감광층에 빛을 조사하는 단계를 포함하는 미세 발광 소자들의 전사 방법이 제공된다.

Description

미세 발광 소자의 전사 방법
본 발명은 미세 발광 소자의 전사 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 필요에 따라 미세 발광 소자들을 몇 번이고 다른 기판으로 전사할 수 있고, 미세 발광 소자들의 배향을 조절할 수 있는 미세 발광 소자의 전사 방법에 관한 것이다.
전기 및 전자 기술들이 급속도로 발전함에 따라, 새로운 시대적 요구 및 다양한 소비자들의 요구에 맞춰 기술적 성격이 서로 다른 다양한 개별 소자들의 융합이 필요할 수 있다.
이에 따라, 상이한 기술 기반으로 제작된 개별 소자들(또는 개별 컴포넌트들)을 소스 기판에서 제조한 후, 배선 기판(또는 디스플레이 기판), 즉 타겟 기판(또는 목적 기판)으로 손상 없이 대량으로 전달(또는 전사)하여 집적할 수 있는 전사 방법이 매우 중요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 필요에 따라 미세 발광 소자들을 몇 번이고 다른 기판으로 전사할 수 있고, 미세 발광 소자들의 배향을 조절할 수 있는 미세 발광 소자의 전사 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 제 1 감광층 및 제 1 점착층을 갖는 제 1 기판을 제공하는 단계; 상기 제 1 점착층 위에 미세 발광 소자들을 제공하는 단계; 상기 미세 발광 소자들의 형태에 대응되도록 상기 제 1 감광층 및 제 1 점착층을 패터닝하는 단계; 제 2 감광층 및 제 2 점착층을 갖는 제 2 기판을 상기 미세 발광 소자들의 상부에 제공하는 단계; 및 상기 미세 발광 소자들을 상기 제 2 기판으로 전사하기 위하여 상기 제 1 기판을 통하여 상기 제 1 감광층에 빛을 조사하는 단계를 포함하는 미세 발광 소자들의 전사 방법을 제공한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 감광층 및 제 1 점착층을 패터닝하는 단계는 이방성 식각에 의하여 수행될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 감광층은 광의 조사에 의하여 광분해 가능한 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 감광층은 레이저 광선 또는 자외선(ultraviolet, UV) 광에 반응하여 광분해 가능한 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 2 감광층 및 제 2 점착층은 상기 제 2 기판 위에 순차 제공되고, 상기 제 2 감광층 및 제 2 점착층을 갖는 제 2 기판을 상기 미세 발광 소자들의 상부에 부착하는 단계는 상기 제 2 점착층이 상기 미세 발광 소자와 마주하도록 수행될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 미세 발광 소자들의 전사 방법은 상기 제 1 기판을 통하여 상기 제 1 감광층에 빛을 조사하는 단계 이후에, 상기 미세 발광 소자들의 형태에 대응되도록 상기 제 2 감광층 및 제 2 점착층을 패터닝하는 단계; 제 3 감광층 및 제 3 점착층을 갖는 제 3 기판을 상기 미세 발광 소자들의 상부에 제공하는 단계; 상기 제 2 기판을 통하여 상기 제 2 감광층에 빛을 조사하는 단계; 및 상기 미세 발광 소자들을 상기 제 3 기판으로 전사하기 위하여 상기 제 2 기판을 상기 미세 발광 소자들로부터 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 미세 발광 소자들의 형태에 대응되도록 상기 제 2 감광층 및 제 2 점착층을 패터닝하는 단계는 상기 미세 발광 소자들을 식각 마스크로 하는 이방성 식각에 의하여 수행될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 미세 발광 소자들의 형태에 대응되도록 상기 제 2 감광층 및 제 2 점착층을 패터닝하는 단계에서 상기 제 1 감광층 및 제 1 점착층의 잔여 부분이 제거될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 2 감광층의 재료는 상기 제 1 감광층의 재료와 실질적으로 동일할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 기판을 통하여 상기 제 1 감광층에 빛을 조사하는 단계에서 상기미세 발광 소자는 상기 제 2 기판과 이격된 상태에서 빛이 조사될 수 있다.
본 발명의 다른 태양은, 제 1 감광층을 갖는 제 1 기판을 제공하는 단계; 상기 제 1 감광층 위에 미세 발광 소자들을 배치하는 단계; 상기 미세 발광 소자들의 형태가 전사되도록 상기 제 1 감광층을 패터닝하는 단계; 제 2 감광층을 갖는 제 2 기판을 상기 미세 발광 소자들의 상부에 부착하는 단계; 및 상기 미세 발광 소자들을 상기 제 2 기판으로 전사하기 위하여 상기 제 1 기판을 통하여 상기 제 1 감광층에 빛을 조사하는 단계를 포함하는 미세 발광 소자들의 전사 방법을 제공한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판은 상기 제 1 감광층에 조사되는 빛에 대하여 실질적으로 투명할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 미세 발광 소자들의 전사 방법은 상기 제 1 기판을 통하여 상기 제 1 감광층에 빛을 조사하는 단계 이후에, 상기 미세 발광 소자들의 형태에 대응되도록 상기 제 2 감광층을 패터닝하는 단계; 제 3 감광층을 갖는 제 3 기판을 상기 미세 발광 소자들의 상부에 제공하는 단계; 및 상기 미세 발광 소자들을 상기 제 3 기판으로 전사하기 위하여 상기 제 2 기판을 통하여 상기 제 2 감광층에 빛을 조사하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 2 감광층의 재료는 상기 제 1 감광층의 재료와 실질적으로 동일할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 미세 발광 소자들의 형태에 대응되도록 상기 제 2 감광층을 패터닝하는 단계에서 상기 제 1 감광층의 잔여 부분이 제거될 수 있다.
본 발명의 미세 발광 소자의 전사 방법은 필요에 따라 미세 발광 소자들의 배향을 조절할 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명의 미세 발광 소자의 전사 방법은 필요에 따라 몇 번이고 다른 기판으로 전사할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 발광 소자의 전사 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 발광 소자의 전사 방법을 개략적으로 나타낸 사시도 또는 측면도들이다.
도 11은 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 미세 발광 소자의 전사 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 12 내지 도 16은 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 미세 발광 소자의 전사 방법을 개략적으로 나타낸 측면도들이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 개념의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명 개념의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명 개념의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명 개념의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명 개념을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로 해석되는 것이 바람직하다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명 개념은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명 개념의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 반대로 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명 개념을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함한다” 또는 “갖는다” 등의 표현은 명세서에 기재된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.
첨부 도면에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조 과정에서 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 여기에 사용되는 모든 용어 "및/또는"은 언급된 구성 요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어 "기판"은 기판 그 자체, 또는 기판과 그 표면에 형성된 소정의 층 또는 막 등을 포함하는 적층 구조체를 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 "기판의 표면"이라 함은 기판 그 자체의 노출 표면, 또는 기판 위에 형성된 소정의 층 또는 막 등의 외측 표면을 의미할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 발광 소자의 전사 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 2 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 발광 소자의 전사 방법을 개략적으로 나타낸 사시도 또는 측면도들이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 복수의 미세 발광 소자들(110)이 부착된 소스 기판(S)이 제공된다.
상기 소스 기판(S)은 사파이어 기판, 유리 기판, 석영(quartz) 기판, 실리콘(Si) 기판, 갈륨 비소(GaAs) 기판, 갈륨 인(GaP) 기판, 갈륨비소인(GaAsP) 기판, 실리콘 카바이드(SiC) 기판, 칼륨 나이트라이드(GaN) 기판, 알루미늄 나이트라이드(AlN) 기판, 아연 산화물(ZnO) 기판 및 마그네슘 산화물(MgO) 기판 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 소스 기판(S)은 반도체 기판일 수 있다. 상기 소스 기판(S)은 반도체 웨이퍼일 수 있다. 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)은 예컨대 마이크로 LED(light emitting diode) 소자일 수 있다. 이하에서는 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)로서 마이크로 LED 소자를 이용하여 설명한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 소스 기판은 폴리머 기판 또는 유리 기판일 수 있다. 하지만 본 발명이 이들에 한정되는 것은 아니다.
마이크로 LED 소자는 그 크기가 200㎛ x 200㎛ 이하인 LED 소자를 의미할 수 있다. 마이크로 LED 소자들인 복수의 미세 발광 소자들(110)을 이용하여 풀 칼라 디스플레이를 구현하기 위해서, 도 2에 도시한 바와 같이 상기 소스 기판(S) 상에 원하는 발광 파장을 갖는 미세 발광 소자(도 2에서는 복수의 미세 발광 소자들(110))가 제조될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)은 적색 마이크로 LED 소자, 녹색 마이크로 LED 소자, 및 청색 마이크로 LED 소자 중의 어느 하나일 수 있다. 통상의 기술자는 발광 파장이 반도체 밴드갭에 따라 달라질 수 있음을 이해할 것이다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)은 다른 기판 상에서 제조된 후 상기 소스 기판(S) 상으로 제공될 수도 있다.
상기 청색 마이크로 LED 소자는 GaN 기반으로 제조될 수 있다. 상기 녹색 마이크로 LED 소자는 GaN 기반이나, 발광 영역인 양자 우물 구조의 물질(InGaN)의 조성비를 청색 마이크로 LED 소자와 달리함으로써 밴드갭을 조절하여 제조될 수 있다. 상기 적색 마이크로 LED 소자는 GaAs 기반으로 제조될 수 있다.
상기 복수의 미세 발광 소자들(110)은 각각 상기 소스 기판(S) 상에 제공될 수 있다. 또, 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)은 소스 결합층(105)에 의하여 상기 소스 기판(S)에 부착될 수 있다. 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)은 상기 소스 결합층(105)에 의하여 소정의 접착력으로 상기 소스 기판(S)에 고정될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 소스 결합층(105)은 접착 프로모터(adhesion promoter) 수지, 예컨대 폴리이미드계 수지, 포토레지스트(photoresist, PR), SU-8과 같은 레진을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 소스 결합층(105)은 광분해성 폴리머 수지를 포함할 수 있다. 특히 상기 소스 결합층(105)은 레이저 광선의 조사에 반응하여 광분해될 수 있는 광분해성 폴리머 수지를 포함할 수 있다. 하지만 상기 소스 결합층(105)은 이들에 한정되지 않으며, 제어 가능한 임의의 수단, 예컨대 광, 열, 전자기파 등에 의하여 국지적인 결합력을 저하시킬 수 있는 물질이면 충분하다.
도 3에서는 상기 미세 발광 소자들(110)의 단자들이 미세 발광 소자들(110)의 상부에 제공된 것으로 도시하였지만, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에 있어서, 상기 미세 발광 소자들(110)의 단자들은 미세 발광 소자들(110)의 하부에 제공될 수도 있다. 상기 미세 발광 소자들(110)의 단자들이 미세 발광 소자들(110)의 하부에 제공되는 경우, 상기 단자들은 소스 결합층(105)에 매립될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 소스 기판(S) 상의 복수의 미세 발광 소자들(110)을 마주하도록 제 1 기판(10)이 제공될 수 있다(S110). 상기 제 1 기판(10)은 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)을 사이에 두고 상기 소스 기판(S)과 마주할 수 있다.
상기 제 1 기판(10)은 상기 소스 기판(S)을 향하는 쪽의 표면에 제 1 감광층(113)과 제 1 점착층(115)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 기판(10)은, 예를 들면 반도체 기판, 유리 기판, 폴리머 기판 중의 어느 하나일 수 있으나 이들에 한정되는 것은 아니다. 상기 반도체 기판은, 예를 들면, 사파이어 기판, 유리 기판, 석영(quartz) 기판, 실리콘(Si) 기판, 갈륨 비소(GaAs) 기판, 갈륨 인(GaP) 기판, 갈륨비소인(GaAsP) 기판, 실리콘 카바이드(SiC) 기판, 칼륨 질소(GaN) 기판, 알루미늄 질소(AlN) 기판, 아연 산화물(ZnO) 기판 및 마그네슘 산화물(MgO) 기판 중 어느 하나를 사용할 수 있으나 이들에 한정되는 것은 아니다.
상기 제 1 기판(10)은 제 1 감광층(113)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 감광층(113)은 레이저 광선 또는 자외선(ultraviolet, UV) 광에 반응하여 광분해될 수 있는 임의의 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 감광층(113)은, 접착 프로모터(adhesion promoter) 수지, 예컨대 폴리이미드계 수지, 포토레지스트(photoresist, PR), SU-8과 같은 레진을 포함할 수 있다. 그러나 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 기판(10)은 제 1 점착층(115)을 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 점착층(115)은 상기 제 1 감광층(113) 상에 형성될 수 있으며, 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)을 부착하는 작용을 수행한다.
도 5를 참조하면, 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)을 상기 제 1 감광층(113) 위로 전사되도록 상기 소스 기판(S)을 통하여 상기 소스 결합층(105)에 빛을 조사할 수 있다(S120).
빛이 조사된 상기 소스 결합층(105)은 광분해되어 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)과 상기 소스 기판(S) 사이의 점착력이 저하 또는 소멸될 수 있다. 상기 빛은 UV광 또는 레이저 광선일 수 있다. 상기 소스 기판(S)은 상기 소스 결합층(105)에 조사되는 빛에 대하여 실질적으로 투명할 수 있다. 여기서 소스 결합층(105)에 조사되는 빛에 대하여 실질적으로 투명하다는 것은 소스 결합층(105)에 조사되는 빛이 소스 기판(S)에 흡수되는 흡수율이 40% 미만인 것을 의미한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 소스 결합층(105)이 적어도 부분적으로 광분해됨으로써 다량의 기체가 생성에 의하여 기화되고, 이때 생성된발생한 기체가 가져오는 압력이소스 결합층(105)의 급격한 부피 변화가 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)이 상기 제 1 점착층(115)으로 전사되는 운동에너지를 제공할 수 있다. 상기 소스 결합층(105)은 광이 조사된 표면 근방에서만 광분해가 일어날 수도 있고, 소스 결합층(105)의 전체가 광조사에 의해 광분해될 수도 있다.
도 5에서는 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)은 상기 제 1 점착층(115)과 이격된 상태에서 빛이 조사되는 것으로 도시되었으나 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)을 상기 제 1 점착층(115)에 접촉시킨 상태에서 상기 빛을 조사할 수도 있다.
도 5에서는 모든 미세 발광 소자들(110)에 빛을 조사하는 것으로 도시되었지만, 통상의 기술자는 제 1 기판(10)으로 전사하고자 하는 미세 발광 소자(110)에만 빛을 조사할 수 있음을 이해할 것이다.
도 6을 참조하면, 상기 빛의 조사에 의하여 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)이 상기 제 1 기판(10)으로 전사될 수 있다.
상기 전사에 의하여 상기 미세 발광 소자들(110)의 두 주 표면들 중 소스 결합층(105)과 접촉하던 주 표면은 자유 표면이 되고, 그의 반대쪽 주 표면은 제 1 점착층(115)과 접촉할 수 있다. 이후 상기 소스 기판(S)은 제거될 수 있다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 상기 미세 발광 소자들(110)의 형태에 대응되도록 상기 제 1 감광층(113) 및 상기 제 1 점착층(115)을 패터닝한다(S130). 여기서 상기 제 1 감광층(113) 및 상기 제 1 점착층(115)을 상기 미세 발광 소자들(110)의 형태에 대응되도록 패터닝한다는 것은 상기 미세 발광 소자들(110)을 패터닝 마스크로 하여 상기 제 1 감광층(113) 및 상기 제 1 점착층(115)을 식각한다는 것을 의미한다. 따라서 패터닝된 상기 제 1 감광층(113) 및 상기 제 1 점착층(115)의 윤곽선이 반드시 상기 미세 발광 소자들(110)의 외연과 일치할 필요는 없다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 감광층(113) 및 상기 제 1 점착층(115)은 상기 패터닝에 의하여 상기 미세 발광 소자들(110)의 평면 윤곽과 실질적으로 동일한 형태를 가질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 패터닝은 건식 식각(dry etching)으로 수행될 수 있으나 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
또한 상기 패터닝에 의하여 상기 제 1 감광층(113)과 상기 제 1 점착층(115)은 상기 미세 발광 소자들(110)의 각각에 대응되도록 분할될 수 있다.
도 1 및 도 8을 참조하면, 제 2 감광층(123) 및 제 2 점착층(125)을 갖는 제 2 기판(20)을 상기 미세 발광 소자들(110)의 상부에 제공한다(S140). 상기 제 2 기판(20)은 상기 제 1 기판(10) 상의 미세 발광 소자들(110)을 마주하도록 배치될 수 있다. 상기 제 2 기판(20)은 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)을 사이에 두고 상기 제 1 기판(10)과 마주할 수 있다.
상기 제 2 기판(20)은, 예를 들면 반도체 기판, 유리 기판, 폴리머 기판 중의 어느 하나일 수 있으나 이들에 한정되는 것은 아니다. 상기 반도체 기판은, 예를 들면, 사파이어 기판, 유리 기판, 석영(quartz) 기판, 실리콘(Si) 기판, 갈륨 비소(GaAs) 기판, 갈륨 인(GaP) 기판, 갈륨비소인(GaAsP) 기판, 실리콘 카바이드(SiC) 기판, 칼륨 질소(GaN) 기판, 알루미늄 질소(AlN) 기판, 아연 산화물(ZnO) 기판 및 마그네슘 산화물(MgO) 기판 중 어느 하나를 사용할 수 있으나 이들에 한정되는 것은 아니다.
상기 제 2 기판(20) 상에는 제 2 감광층(123)을 포함할 수 있다. 상기 제 2 감광층(123)은 레이저 광선 또는 자외선(ultraviolet, UV) 광에 반응하여 광분해될 수 있는 임의의 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 2 감광층(123)은, 접착 프로모터(adhesion promoter) 수지, 예컨대 폴리이미드계 수지, 포토레지스트(photoresist, PR), SU-8과 같은 레진을 포함할 수 있다. 그러나 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 2 기판(20) 상에는 제 2 점착층(125)이 더 제공될 수 있다. 상기 제 2 점착층(125)은 상기 제 2 감광층(123) 상에 형성될 수 있으며, 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)을 부착하는 작용을 수행한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 2 기판(20) 상에는 상기 제 2 감광층(123) 및 상기 제 2 점착층(125)이 순차적으로 제공될 수 있으며, 상기 미세 발광 소자들(110)은 상기 제 2 점착층(125)과 마주하도록 상기 제 2 기판(20)이 배향될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 2 점착층(125)의 재료는 상기 제 1 점착층(115)의 재료와 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 2 감광층(123)의 재료는 상기 제 1 감광층(113)의 재료와 실질적으로 동일할 수 있다.
도 1 및 도 9를 참조하면, 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)이 상기 제 2 감광층(123) 위로 전사되도록 상기 제 1 기판(10)을 통하여 상기 제 1 감광층(113)에 빛을 조사할 수 있다(S150). 빛이 조사된 상기 제 1 감광층(113)은 광분해되어 상기 미세 발광 소자들(110)과 상기 제 1 기판(10) 사이의 점착력이 저하 또는 소멸될 수 있다. 상기 빛은 UV광 또는 레이저 광선일 수 있다. 상기 제 1 기판(10)은 상기 제 1 감광층(113)에 조사되는 빛에 대하여 실질적으로 투명할 수 있다. 여기서 제 1 감광층(113)에 조사되는 빛에 대하여 실질적으로 투명하다는 것은 제 1 감광층(113)에 조사되는 빛이 제 1 기판(10)에 흡수되는 흡수율이 40% 미만인 것을 의미한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 감광층(113)이 적어도 부분적으로 광분해됨으로써 다량의 기체가 생성에 의하여 기화되고, 이때 생성된발생한 기체가 가져오는 압력이제 1 감광층(113)의 급격한 부피 변화가 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)이 상기 제 2 점착층(125)으로 전사되는 운동에너지를 제공할 수 있다. 상기 제 1 감광층(113)은 광이 조사된 표면 근방에서만 광분해가 일어날 수도 있고, 제 1 감광층(113)의 전체가 광조사에 의해 광분해될 수도 있다.
도 9에서는 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)은 상기 제 2 점착층(125)과 이격된 상태에서 빛이 조사되는 것으로 도시되었으나 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)을 상기 제 2 점착층(125)에 접촉시킨 상태에서 상기 빛을 조사할 수도 있다.
도 9에서는 모든 미세 발광 소자들(110)에 빛을 조사하는 것으로 도시되었지만, 통상의 기술자는 제 2 기판(20)으로 전사하고자 하는 미세 발광 소자(110)에만 빛을 조사할 수 있음을 이해할 것이다.
도 1 및 도 10을 참조하면, 상기 미세 발광 소자들(110)이 상기 제 2 기판(20)으로 전사된 이후, 상기 미세 발광 소자들(110)과 마주하여 위치하는 상기 제 1 기판(10)을 제거할 수 있다(S160).
이상의 과정은 필요에 따라 1회 이상 반복될 수 있다. 제 2 기판(20)도 감광층(즉, 제 2 감광층(123))과 점착층(즉, 제 2 점착층(125))을 포함하고 있기 때문에 필요에 따라 광을 조사함으로써 상기 미세 발광 소자들(110)과 제 2 기판(20) 사이의 분리도 가능하다.
이하에서는 제 2 기판(20)으로 전사된 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)을 상기 제 2 기판(20)으로부터 추가적인 다른 기판으로 계속하여 전사하는 방법에 관하여 설명한다.
도 11은 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 미세 발광 소자의 전사 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 12 내지 도 16은 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 미세 발광 소자의 전사 방법을 개략적으로 나타낸 측면도들이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)의 형태에 대응되도록 상기 제 2 감광층(123) 및 제 2 점착층(125)을 패터닝할 수 있다(S170). 이 때 상기 미세 발광 소자들(110)의 다른 쪽 면에 잔존하던 상기 제 1 감광층(113) 및 제 1 점착층(115)이 제거될 수 있다. 여기서 상기 제 2 감광층(123) 및 상기 제 2 점착층(125)을 상기 미세 발광 소자들(110)의 형태에 대응되도록 패터닝한다는 것은 상기 미세 발광 소자들(110)을 패터닝 마스크로 하여 상기 제 2 감광층(123) 및 상기 제 2 점착층(125)을 식각한다는 것을 의미한다. 따라서 패터닝된 상기 제 2 감광층(123) 및 상기 제 2 점착층(125)의 윤곽선이 반드시 상기 미세 발광 소자들(110)의 외연과 일치할 필요는 없다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 2 감광층(123) 및 상기 제 2 점착층(125)은 상기 패터닝에 의하여 상기 미세 발광 소자들(110)의 평면 윤곽과 실질적으로 동일한 형태를 가질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 패터닝은 건식 식각으로 수행될 수 있으나 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
또한 상기 패터닝에 의하여 상기 제 2 감광층(123)과 상기 제 2 점착층(125)은 상기 미세 발광 소자들(110)의 각각에 대응되도록 분할될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 미세 발광 소자들(110)의 다른 쪽 면에 잔존하던 제 1 감광층(113)은 도 9를 참조하여 설명한 광 조사에 의하여 이미 제거되어 있을 수 있다.
도 13을 참조하면, 제 3 감광층(133) 및 제 3 점착층(135)을 갖는 제 3 기판(30)을 상기 미세 발광 소자들(110)의 상부에 제공한다(S180). 상기 제 3 기판(30)은 상기 제 2 기판(20) 상의 미세 발광 소자들(110)을 마주하도록 배치될 수 있다. 상기 제 3 기판(30)은 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)을 사이에 두고 상기 제 2 기판(20)과 마주할 수 있다.
상기 제 3 기판(30)은, 예를 들면 반도체 기판, 유리 기판, 폴리머 기판 중의 어느 하나일 수 있으나 이들에 한정되는 것은 아니다. 상기 반도체 기판은, 예를 들면, 사파이어 기판, 유리 기판, 석영(quartz) 기판, 실리콘(Si) 기판, 갈륨 비소(GaAs) 기판, 갈륨 인(GaP) 기판, 갈륨비소인(GaAsP) 기판, 실리콘 카바이드(SiC) 기판, 칼륨 질소(GaN) 기판, 알루미늄 질소(AlN) 기판, 아연 산화물(ZnO) 기판 및 마그네슘 산화물(MgO) 기판 중 어느 하나를 사용할 수 있으나 이들에 한정되는 것은 아니다.
상기 제 3 기판(30) 상에는 제 3 감광층(133)을 포함할 수 있다. 상기 제 3 감광층(133)은 레이저 광선 또는 자외선(ultraviolet, UV) 광에 반응하여 광분해될 수 있는 임의의 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 3 감광층(133)은, 접착 프로모터(adhesion promoter) 수지, 예컨대 폴리이미드계 수지, 포토레지스트(photoresist, PR), SU-8과 같은 레진을 포함할 수 있다. 그러나 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 3 기판(20) 상에는 제 3 점착층(135)이 더 제공될 수 있다. 상기 제 3 점착층(135)은 상기 제 3 감광층(133) 상에 형성될 수 있으며, 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)을 부착하는 작용을 수행한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 3 기판(30) 상에는 상기 제 3 감광층(133) 및 상기 제 3 점착층(135)이 순차적으로 제공될 수 있으며, 상기 미세 발광 소자들(110)은 상기 제 3 점착층(135)과 마주하도록 상기 제 3 기판(30)이 배향될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 3 점착층(135)의 재료는 상기 제 2 점착층(125)의 재료와 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 3 감광층(133)의 재료는 상기 제 2 감광층(123)의 재료와 실질적으로 동일할 수 있다.
도 14를 참조하면, 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)이 상기 제 3 감광층(133) 위로 전사되도록 상기 제 2 기판(20)을 통하여 상기 제 2 감광층(123)에 빛을 조사할 수 있다(S190). 빛이 조사된 상기 제 2 감광층(123)은 광분해되어 상기 미세 발광 소자들(110)과 상기 제 2 기판(20) 사이의 점착력이 저하 또는 소멸될 수 있다. 상기 빛은 UV광 또는 레이저 광선일 수 있다. 상기 제 2 기판(20)은 상기 제 2 감광층(123)에 조사되는 빛에 대하여 실질적으로 투명할 수 있다. 여기서 제 2 감광층(123)에 조사되는 빛에 대하여 실질적으로 투명하다는 것은 제 2 감광층(123)에 조사되는 빛이 제 2 기판(20)에 흡수되는 흡수율이 40% 미만인 것을 의미한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 2 감광층(123)이 적어도 부분적으로 광분해됨으로써 다량의 기체가 생성에 의하여 기화되고, 이때 생성된발생한 기체가 가져오는 압력이제 2 감광층(123)의 급격한 부피 변화가 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)이 상기 제 3 점착층(135)으로 전사되는 운동에너지를 제공할 수 있다. 상기 제 2 감광층(123)은 광이 조사된 표면 근방에서만 광분해가 일어날 수도 있고, 상기 제 2 감광층(123)의 전체가 광조사에 의해 광분해될 수도 있다.
도 14에서는 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)은 상기 제 3 점착층(135)과 이격된 상태에서 빛이 조사되는 것으로 도시되었으나 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 복수의 미세 발광 소자들(110)을 상기 제 3 점착층(135)에 접촉시킨 상태에서 상기 빛을 조사할 수도 있다.
도 14에서는 모든 미세 발광 소자들(110)에 빛을 조사하는 것으로 도시되었지만, 통상의 기술자는 제 3 기판(30)으로 전사하고자 하는 미세 발광 소자(110)에만 빛을 조사할 수 있음을 이해할 것이다.
도 15를 참조하면, 상기 미세 발광 소자들(110)이 상기 제 3 기판(30)으로 전사된 이후, 상기 미세 발광 소자들(110)과 마주하여 위치하는 상기 제 2 기판(20)을 제거할 수 있다(S200).
도 16을 참조하면, 상기 미세 발광 소자들(110)의 형태에 대응되도록 상기 제 3 감광층(133) 및 제 3 점착층(135)을 패터닝할 수 있다. 이때 상기 미세 발광 소자들(110)의 다른 쪽 면에 잔존하던 상기 제 2 감광층(123) 및 제 2 점착층(125)이 제거될 수 있다. 여기서 상기 제 3 감광층(133) 및 상기 제 3 점착층(135)을 상기 미세 발광 소자들(110)의 형태에 대응되도록 패터닝한다는 것은 상기 미세 발광 소자들(110)을 패터닝 마스크로 하여 상기 제 3 감광층(133) 및 상기 제 3 점착층(135)을 식각한다는 것을 의미한다. 따라서 패터닝된 상기 제 3 감광층(133) 및 상기 제 3 점착층(135)의 윤곽선이 반드시 상기 미세 발광 소자들(110)의 외연과 일치할 필요는 없다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 3 감광층(133) 및 상기 제 3 점착층(135)은 상기 패터닝에 의하여 상기 미세 발광 소자들(110)의 평면 윤곽과 실질적으로 동일한 형태를 가질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 패터닝은 건식 식각으로 수행될 수 있으나 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
또한 상기 패터닝에 의하여 상기 제 3 감광층(133)과 상기 제 3 점착층(135)은 상기 미세 발광 소자들(110)의 각각에 대응되도록 분할될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 미세 발광 소자들(110)의 다른 쪽 면에 잔존하던 제 2 감광층(123)은 도 14를 참조하여 설명한 광 조사에 의하여 이미 제거되어 있을 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 이상의 과정을 1회 또는 그 이상 반복함으로써 필요에 따라 상기 미세 발광 소자들(110)의 배향을 조절할 수 있다. 예컨대 상기 미세 발광 소자들(110)에 제공되는 전극의 방향을 필요에 따라 상부 또는 하부를 향하도록 조절할 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 미세 발광 소자들(110)을 필요에 따라 몇 번이고 다른 기판으로 전사하는 것이 가능하고, 필요한 수의 미세 발광 소자들(110)만 소정의 원하는 위치로 전사하는 것이 가능하다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.

Claims (15)

  1. 제 1 감광층 및 제 1 점착층을 갖는 제 1 기판을 제공하는 단계;
    상기 제 1 점착층 위에 미세 발광 소자들을 제공하는 단계;
    상기 미세 발광 소자들의 형태에 대응되도록 상기 제 1 감광층 및 제 1 점착층을 패터닝하는 단계;
    제 2 감광층 및 제 2 점착층을 갖는 제 2 기판을 상기 미세 발광 소자들의 상부에 제공하는 단계; 및
    상기 미세 발광 소자들을 상기 제 2 기판으로 전사하기 위하여 상기 제 1 기판을 통하여 상기 제 1 감광층에 빛을 조사하는 단계;
    를 포함하는 미세 발광 소자들의 전사 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 감광층 및 제 1 점착층을 패터닝하는 단계는 이방성 식각에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 미세 발광 소자들의 전사 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 감광층은 광의 조사에 의하여 광분해 가능한 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 발광 소자들의 전사 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 감광층은 레이저 광선 또는 자외선(ultraviolet, UV) 광에 반응하여 광분해 가능한 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 발광 소자들의 전사 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 감광층 및 제 2 점착층은 상기 제 2 기판 위에 순차 제공되고,
    상기 제 2 감광층 및 제 2 점착층을 갖는 상기 제 2 기판을 상기 미세 발광 소자들의 상부에 제공하는 단계는 상기 제 2 점착층이 상기 미세 발광 소자와 마주하도록 수행되는 것을 특징으로 하는 미세 발광 소자들의 전사 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판을 통하여 상기 제 1 감광층에 빛을 조사하는 단계 이후에,
    상기 미세 발광 소자들의 형태에 대응되도록 상기 제 2 감광층 및 제 2 점착층을 패터닝하는 단계;
    제 3 감광층 및 제 3 점착층을 갖는 제 3 기판을 상기 미세 발광 소자들의 상부에 제공하는 단계;
    상기 제 2 기판을 통하여 상기 제 2 감광층에 빛을 조사하는 단계; 및
    상기 미세 발광 소자들을 상기 제 3 기판으로 전사하기 위하여 상기 제 2 기판을 상기 미세 발광 소자들로부터 분리하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 발광 소자들의 전사 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 미세 발광 소자들의 형태에 대응되도록 상기 제 2 감광층 및 제 2 점착층을 패터닝하는 단계는 상기 미세 발광 소자들을 식각 마스크로 하는 이방성 식각에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 미세 발광 소자들의 전사 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 미세 발광 소자들의 형태에 대응되도록 상기 제 2 감광층 및 제 2 점착층을 패터닝하는 단계에서 상기 제 1 감광층 및 제 1 점착층의 잔여 부분이 제거되는 것을 특징으로 하는 미세 발광 소자들의 전사 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 감광층의 재료는 상기 제 1 감광층의 재료와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 미세 발광 소자들의 전사 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 기판을 통하여 상기 제 1 감광층에 빛을 조사하는 단계에서 상기미세 발광 소자는 상기 제 2 기판과 이격된 상태에서 빛이 조사되는 것을 특징으로 하는 미세 발광 소자들의 전사 방법.
  11. 제 1 감광층을 갖는 제 1 기판을 제공하는 단계;
    상기 제 1 감광층 위에 미세 발광 소자들을 배치하는 단계;
    상기 미세 발광 소자들의 형태가 전사되도록 상기 제 1 감광층을 패터닝하는 단계;
    제 2 감광층을 갖는 제 2 기판을 상기 미세 발광 소자들의 상부에 부착하는 단계; 및
    상기 미세 발광 소자들을 상기 제 2 기판으로 전사하기 위하여 상기 제 1 기판을 통하여 상기 제 1 감광층에 빛을 조사하는 단계;
    를 포함하는 미세 발광 소자들의 전사 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판은 상기 제 1 감광층에 조사되는 빛에 대하여 실질적으로 투명한 것을 특징으로 하는 미세 발광 소자들의 전사 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 기판을 통하여 상기 제 1 감광층에 빛을 조사하는 단계 이후에,
    상기 미세 발광 소자들의 형태에 대응되도록 상기 제 2 감광층을 패터닝하는 단계;
    제 3 감광층을 갖는 제 3 기판을 상기 미세 발광 소자들의 상부에 제공하는 단계; 및
    상기 미세 발광 소자들을 상기 제 3 기판으로 전사하기 위하여 상기 제 2 기판을 통하여 상기 제 2 감광층에 빛을 조사하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 발광 소자들의 전사 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 3 감광층의 재료는 상기 제 1 감광층의 재료와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 미세 발광 소자들의 전사 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 미세 발광 소자들의 형태에 대응되도록 상기 제 2 감광층을 패터닝하는 단계에서 상기 제 1 감광층의 잔여 부분이 제거되는 것을 특징으로 하는 미세 발광 소자들의 전사 방법.
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