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KR102803860B1 - Apparatus and method for transferring micro device - Google Patents

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KR102803860B1
KR102803860B1 KR1020230047546A KR20230047546A KR102803860B1 KR 102803860 B1 KR102803860 B1 KR 102803860B1 KR 1020230047546 A KR1020230047546 A KR 1020230047546A KR 20230047546 A KR20230047546 A KR 20230047546A KR 102803860 B1 KR102803860 B1 KR 102803860B1
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laser
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이재학
임재승
강수민
박아영
송준엽
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한국기계연구원
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Abstract

본 발명은 극초단 펄스 레이저를 이용하여 빠르고 정밀하게 손상을 최소화할 수 있는 마이크로 소자 전사장치 및 전사방법에 관한 것으로, 마이크로 소자 전사장치는 펨토초 펄스 레이저(femtosecond pulse laser)를 조사하는 레이저 조사부와, 마이크로 소자가 점착되고, 극초단 펄스 레이저가 조사되면 마이크로 소자를 이탈시키는 캐리어를 포함하여 이루어진다. 이러한 구성으로, 극초단 펄스 레이저를 이용하여 고종횡비의 블리스터를 형성하여 전사 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.The present invention relates to a micro-element transfer device and transfer method capable of minimizing damage quickly and precisely using an ultrashort pulse laser. The micro-element transfer device includes a laser irradiation unit that irradiates a femtosecond pulse laser, and a carrier on which a micro-element is adhered and which detaches the micro-element when irradiated with an ultrashort pulse laser. With this configuration, an effect of improving transfer precision can be obtained by forming a blister with a high aspect ratio using an ultrashort pulse laser.

Description

마이크로 소자 전사장치 및 전사방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSFERRING MICRO DEVICE}{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSFERRING MICRO DEVICE}

본 발명은 마이크로 소자 전사장치 및 전사방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 극초단 펄스 레이저를 이용하여 빠르고 정밀하게 손상을 최소화할 수 있는 마이크로 소자 전사장치 및 전사방법에 관한 것이다.The present invention relates to a micro-element transfer device and a transfer method, and more specifically, to a micro-element transfer device and a transfer method capable of minimizing damage quickly and precisely using an ultrashort pulse laser.

최근 마이크로 소자인 마이크로 LED(light emitting diode) 및 박막 웨이퍼 패키징(thin wafer packaging) 응용 분야에서 소스 기판의 LED 칩을 타겟 기판에 대량으로 전사하는 기술이 요구되고 있다. 이를 위해 다양한 전사 기법들이 제시되고 있으나 공정 속도, 선택적 전사, 및 영역 확장성이 높은 레이저 기반의 전사가 주목받고 있다.Recently, in the fields of micro-devices such as micro LED (light emitting diode) and thin wafer packaging, a technology for mass transferring LED chips from a source substrate to a target substrate has been required. For this purpose, various transfer techniques have been proposed, but laser-based transfer, which has high process speed, selective transfer, and area expandability, is attracting attention.

마이크로 LED는 칩의 사이즈가 일반적으로 10~100㎛ 수준으로 제작되며 저전력화, 소형화, 경량화가 필요한 모든 광응용 분야에 적용이 가능하다.Micro LEDs are generally manufactured with a chip size of 10 to 100 μm and can be applied to all optical applications that require low power consumption, miniaturization, and light weight.

이렇게 LED 칩을 수십 마이크로 수준으로 작게 제작하게 되면 무기물 재료의 특성상 휘어질 때 깨지는 단점을 극복할 수 있으며, 플렉서블 디스플레이(Flexible Display), 섬유와 LED가 결합한 스마트 섬유, 인체 부착 및 삽입형 의료기기, 바이오 콘택트 렌즈, HMD(Head Mounted Display) 및 무선통신 분야에까지 광범위하게 활용이 가능하다.By manufacturing LED chips in this way to be tens of microns in size, we can overcome the disadvantage of inorganic materials that break when bent, and can be widely used in flexible displays, smart fibers that combine fibers and LEDs, medical devices that can be attached to or inserted into the human body, bio-contact lenses, HMDs (Head Mounted Displays), and wireless communications.

다만, 이러한 다양한 응용 분야에서 마이크로 LED 광원이 적용되기 위해서는 플렉서블 소재/소자를 기반으로 하는 유연한 기판에 마이크로 LED를 개별 또는 어레이(array)된 칩들을 전사하는 공정기술 개발이 최우선적으로 필요하다.However, in order for micro LED light sources to be applied in these various application fields, the development of a process technology for transferring individual or arrayed micro LED chips onto a flexible substrate based on flexible materials/elements is a top priority.

고속 레이저 전사 공정은 10㎛ 이하의 박막 칩에 대해서도 손상 없이 높은 정밀도로 고속으로 전사할 수 있는 기술로서, 고속 펄스 레이저 및 고속 빔 제어에 기반하여 고속 전사가 가능하다.The high-speed laser transfer process is a technology that can transfer thin film chips of 10㎛ or less at high speed with high precision without damage. High-speed transfer is possible based on high-speed pulse laser and high-speed beam control.

한편 레이저 열 전사 메커니즘으로는 어블레이션(Ablation) 전사, 열(Thermal) 전사 메커니즘, 및 열 기계(Thermal Mechanical) 전사 등이 알려져 있다.Meanwhile, known laser thermal transfer mechanisms include ablation transfer, thermal transfer mechanism, and thermal mechanical transfer.

어블레이션 전사 메커니즘에서는, 레이저 어블레이션에 의해 희생층을 기화시키고 이로 인해 발생되는 증기압으로 칩을 전사시킬 수 있으나, 증기압의 강도 및 형태 제어가 어려워 전사 정렬 확보에 어려움이 있고 칩에 대한 손상의 위험도 존재한다.In the ablation transfer mechanism, a sacrificial layer is vaporized by laser ablation and the chip can be transferred using the vapor pressure generated thereby. However, since it is difficult to control the strength and shape of the vapor pressure, it is difficult to secure transfer alignment and there is also a risk of damage to the chip.

열 전사 메커니즘에서는, 레이저 열에 의해 접착층의 접착력이 감소하게 되는데, 이러한 접착력의 감소와 칩의 중력에 의해 칩을 전사할 수 있으나, 접착층 및 레이저 조건에 민감하여 전사 실패확률이 높은 단점이 있다.In the thermal transfer mechanism, the adhesive strength of the adhesive layer is reduced by the laser heat, and the chip can be transferred by this reduction in adhesive strength and the gravity of the chip, but it has the disadvantage of being sensitive to the adhesive layer and laser conditions, and thus has a high probability of transfer failure.

반면, 열 기계 전사 메커니즘에서는, 흡수층과 접착층의 2개의 층으로 구성되는 DRL(Dynamic Release Layer)의 폴리머 기반 흡수층에서 레이저 광을 흡수하여 발생한 기포(blister)가 칩을 밀어내면, 접착층에 붙어있던 칩이 접착면적 감소와 중력에 의해 기판으로 전사된다. 이는 고속 공정이며 칩에 직접적 레이저 전달이 안되어 비손상 가능하고, 기판까지 전달되어 정밀 포지셔닝이 가능하다.On the other hand, in the thermomechanical transfer mechanism, when the laser light is absorbed by the polymer-based absorbing layer of the DRL (Dynamic Release Layer), which consists of two layers of an absorbing layer and an adhesive layer, the generated bubbles push out the chip, and the chip attached to the adhesive layer is transferred to the substrate due to the decrease in the bonding area and gravity. This is a high-speed process, and the laser is not directly transmitted to the chip, so it is non-damaging, and it is transmitted to the substrate, so precise positioning is possible.

하지만, 고해상도의 요구에 따라 칩의 크기와 칩간 거리가 더 작아지면서 레이저 광을 흡수하여 발생한 기포(blister)의 크기 때문에 전사하는 칩의 이웃하는 칩에도 간섭을 주어 정밀한 전사가 어려워지는 문제가 있다.However, as the size of the chips and the distance between the chips become smaller due to the demand for high resolution, there is a problem that precise transfer becomes difficult due to interference between neighboring chips due to the size of the bubbles (blisters) generated by absorbing the laser light.

한국등록특허 제10-2160225호(2020.09.21)Korean Patent Registration No. 10-2160225 (2020.09.21)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 극초단 펄스 레이저를 이용하여 고종횡비의 블리스터를 형성하여 전사 정밀도를 향상시킬 수 있는 마이크로 소자 전사장치 및 전사방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다. The present invention has been created to solve the above problems, and its purpose is to provide a micro-element transfer device and transfer method capable of improving transfer precision by forming a high aspect ratio blister using an ultrashort pulse laser.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 소자 전사장치는, 극초단 펄스 레이저(Ultrashort pulse laser)를 조사하는 레이저 조사부; 및 마이크로 소자가 점착되고, 극초단 펄스 레이저가 조사되면 마이크로 소자를 이탈시키는 캐리어;를 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above-mentioned purpose, a micro-element transfer device according to a preferred embodiment of the present invention comprises: a laser irradiation unit that irradiates an ultrashort pulse laser; and a carrier on which a micro-element is adhered and which detaches the micro-element when the ultrashort pulse laser is irradiated.

일 예로, 상기 레이저 조사부는, 파장이 500~3,000nm인 극초단 펄스 레이저를 조사하도록 이루어질 수 있다. For example, the laser irradiation unit may be configured to irradiate an ultrashort pulse laser having a wavelength of 500 to 3,000 nm.

또한, 상기 레이저 조사부는, 펄스폭이 10fs~100ps인 극초단 펄스 레이저를 조사하도록 이루어질 수 있다. In addition, the laser irradiation unit can be configured to irradiate an ultrashort pulse laser having a pulse width of 10 fs to 100 ps.

다른 예로, 상기 레이저 조사부는, 파장이 900~3,000nm인 펨토초 펄스 레이저(femtosecond pulse laser)를 조사하도록 이루어질 수 있다. As another example, the laser irradiation unit may be configured to irradiate a femtosecond pulse laser having a wavelength of 900 to 3,000 nm.

또한, 상기 레이저 조사부는, 펄스폭이 10~800fs인 펨토초 펄스 레이저를 조사하도록 이루어질 수 있다. In addition, the laser irradiation unit can be configured to irradiate a femtosecond pulse laser having a pulse width of 10 to 800 fs.

상기 캐리어는, 레이저가 투과되는 베이스층; 상기 베이스층에 형성되고, 마이크로 소자가 점착되는 점착층; 및 상기 베이스층과 상기 점착층 사이에 구비되고, 극초단 펄스 레이저가 조사되면 팽창하여 상기 점착층을 변형시켜 마이크로 소자를 이탈시키는 블리스터층;을 포함하여 이루어질 수 있다.The carrier may include a base layer through which a laser is transmitted; an adhesive layer formed on the base layer and to which a micro device is adhered; and a blister layer provided between the base layer and the adhesive layer, which expands when irradiated with an ultrashort pulse laser to deform the adhesive layer and cause the micro device to detach.

이러한 구성으로, 상기 극초단 펄스 레이저는 상기 블리스터층의 일부를 통과 후 상기 블리스터층의 내부의 특정 영역에 비선형 흡수되어 고종횡비의 블리스터(blister)를 형성하여 상기 점착층을 변형시켜 마이크로 소자를 이탈시키도록 이루어질 수 있다. With this configuration, the ultrashort pulse laser can be nonlinearly absorbed in a specific region inside the blister layer after passing through a portion of the blister layer to form a blister with a high aspect ratio, thereby deforming the adhesive layer and causing the micro device to detach.

여기서, 상기 블리스터층에 형성되는 블리스터의 직경은 상기 블리스터층에 조사되는 펨토초 펄스 레이저 빔의 직경보다 작게 형성될 수 있다. Here, the diameter of the blister formed in the blister layer can be formed smaller than the diameter of the femtosecond pulse laser beam irradiated onto the blister layer.

일 예로, 상기 블리스터층에 0.4~2.0J/cm2의 에너지 밀도로 40㎛의 직경을 가지는 펨토초 펄스 레이저 빔을 조사하여 15~35㎛의 직경을 가지는 블리스터를 형성할 수 있다. For example, by irradiating the blister layer with a femtosecond pulse laser beam having a diameter of 40 μm at an energy density of 0.4 to 2.0 J/cm 2 , a blister having a diameter of 15 to 35 μm can be formed.

이때, 상기 블리스터층에 펨토초 펄스 레이저를 조사하여 종횡비(높이/직경) 0.7~1.1을 가지는 블리스터를 형성할 수 있다. At this time, a femtosecond pulse laser can be irradiated onto the blister layer to form a blister having an aspect ratio (height/diameter) of 0.7 to 1.1.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 소자 전사방법은, 소스기판에 배치된 마이크로 소자를 캐리어의 점착부에 전사시키는 피킹단계; 및 타깃기판에 상기 캐리어를 배치한 후 상기 캐리어에 극초단 펄스 레이저를 조사하여 마이크로 소자를 타깃기판에 전사하는 플레이싱단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.In order to achieve the above purpose, a micro-element transfer method according to a preferred embodiment of the present invention may include a picking step for transferring a micro-element placed on a source substrate to an adhesive portion of a carrier; and a placing step for transferring the micro-element to the target substrate by irradiating the carrier with an ultrashort pulse laser after placing the carrier on a target substrate.

일 예로, 상기 플레이싱단계는, 파장이 500~3,000nm인 극초단 펄스 레이저를 조사하도록 이루어질 수 있다. For example, the placing step may be performed by irradiating an ultrashort pulse laser having a wavelength of 500 to 3,000 nm.

또한, 상기 플레이싱단계는, 펄스폭이 10fs~100ps인 극초단 펄스 레이저를 조사하도록 이루어질 수 있다. Additionally, the above-mentioned placing step can be performed to irradiate an ultrashort pulse laser having a pulse width of 10 fs to 100 ps.

다른 예로, 상기 플레이싱단계는, 파장이 900~3,000nm인 펨토초 펄스 레이저를 조사하도록 이루어질 수 있다. As another example, the placing step may be performed by irradiating a femtosecond pulse laser having a wavelength of 900 to 3,000 nm.

또한, 상기 플레이싱단계는, 펄스폭이 10~800fs인 펨토초 펄스 레이저를 조사하도록 이루어질 수 있다. Additionally, the above-mentioned placing step can be performed by irradiating a femtosecond pulse laser having a pulse width of 10 to 800 fs.

이러한 방법으로, 상기 플레이싱단계에서 조사되는 상기 극초단 펄스 레이저가 상기 캐리어에 형성된 블리스터층의 일부를 통과 후 상기 블리스터층의 내부의 특정 영역에 비선형 흡수되어 고종횡비의 블리스터를 형성하여 상기 점착층을 변형시켜 마이크로 소자를 이탈시키도록 이루어질 수 있다.In this way, the ultrashort pulse laser irradiated in the placing step can be made to pass through a part of the blister layer formed on the carrier and then be nonlinearly absorbed in a specific area inside the blister layer to form a blister with a high aspect ratio, thereby deforming the adhesive layer and causing the micro device to detach.

여기서, 상기 블리스터층에 형성되는 블리스터의 직경은 상기 블리스터층에 조사되는 극초단 펄스 레이저 빔의 직경보다 작게 형성될 수 있다. Here, the diameter of the blister formed in the blister layer can be formed smaller than the diameter of the ultrashort pulse laser beam irradiated onto the blister layer.

일 예로, 상기 플레이싱단계는, 상기 블리스터층에 0.4~2.0J/cm2의 에너지 밀도로 40㎛의 직경을 가지는 펨토초 펄스 레이저를 조사하여 15~35㎛의 직경을 가지는 블리스터를 형성하도록 이루어질 수 있다.For example, the placing step may be performed by irradiating the blister layer with a femtosecond pulse laser having a diameter of 40 μm at an energy density of 0.4 to 2.0 J/cm 2 to form a blister having a diameter of 15 to 35 μm.

이때, 상기 플레이싱단계는, 상기 블리스터층에 펨토초 펄스 레이저를 조사하여 종횡비(높이/직경) 0.7~1.1을 가지는 블리스터를 형성하도록 이루어질 수 있다.At this time, the placing step can be performed by irradiating the blister layer with a femtosecond pulse laser to form a blister having an aspect ratio (height/diameter) of 0.7 to 1.1.

본 발명에 의한 마이크로 소자 전사장치 및 전사방법에 따르면, 극초단 펄스 레이저를 이용하여 고종횡비의 블리스터를 형성하여 전사 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.According to the micro-element transfer device and transfer method of the present invention, it is possible to obtain the effect of improving transfer precision by forming a blister with a high aspect ratio using an ultrashort pulse laser.

도 1은 열 기계 전사 메커니즘을 개략적으로 도시해 보인 도면,
도 2는 나노초 레이저에 의해 블리스터층에 레이저가 선형 흡수되는 상태를 개략적으로 도시해 보인 도면,
도 3은 종래의 열 기계 전사 장치에 의해 마이크로 소자가 전사되는 상태를 개략적으로 도시해 보인 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 마이크로 소자 전사장치에 의해 마이크로 소자가 전사되는 상태를 개략적으로 도시해 보인 도면,
도 5는 펨토초 펄스 레이저에 의해 블리스터층에 레이저가 비선형 흡수되는 상태를 개략적으로 도시해 보인 도면,
도 6은 나노초 레이저와 펨토초 펄스 레이저에 의해 형성된 블리스터의 직경을 에너지 밀도에 따라 나타낸 그래프,
도 7은 나노초 레이저와 펨토초 펄스 레이저에 의해 형성된 블리스터의 종횡비(높이/직경)를 에너지 밀도에 따라 나타낸 그래프,
도 8은 나노초 레이저와 펨토초 펄스 레이저에 의해 형성된 블리스터의 형상을 에너지 밀도에 따라 나타낸 사진,
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 마이크로 소자 전사방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
Figure 1 is a schematic diagram illustrating a thermal mechanical transfer mechanism.
Figure 2 is a schematic diagram showing a state in which a laser is linearly absorbed in a blister layer by a nanosecond laser.
Figure 3 is a drawing schematically illustrating a state in which a micro element is transferred by a conventional thermal mechanical transfer device.
FIG. 4 is a drawing schematically illustrating a state in which a micro device is transferred by a micro device transfer device according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a schematic diagram showing a state in which a laser is nonlinearly absorbed in a blister layer by a femtosecond pulse laser.
Figure 6 is a graph showing the diameter of blisters formed by nanosecond laser and femtosecond pulse laser according to energy density.
Figure 7 is a graph showing the aspect ratio (height/diameter) of blisters formed by nanosecond lasers and femtosecond pulse lasers according to energy density.
Figure 8 is a photograph showing the shape of a blister formed by a nanosecond laser and a femtosecond pulse laser according to energy density.
Figure 9 is a flow chart schematically showing a micro device transfer method according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. The present invention may have various modifications and embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and specifically described in the detailed description. This is not intended to limit the present invention to specific embodiments, but should be interpreted to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. The terminology used in this application is only used to describe specific embodiments and is not intended to limit the invention. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms defined in commonly used dictionaries, such as those defined in common dictionaries, may be interpreted as having a meaning consistent with the meaning they have in the context of the relevant art, and may not be interpreted in an idealized or overly formal sense, unless explicitly defined in this application.

도 1은 열 기계 전사 메커니즘을 개략적으로 도시해 보인 도면이고, 도 2는 나노초 레이저에 의해 블리스터층에 레이저가 선형 흡수되는 상태를 개략적으로 도시해 보인 도면이고, 도 3은 종래의 열 기계 전사 장치에 의해 마이크로 소자가 전사되는 상태를 개략적으로 도시해 보인 도면이다. FIG. 1 is a drawing schematically illustrating a thermomechanical transfer mechanism, FIG. 2 is a drawing schematically illustrating a state in which a laser is linearly absorbed in a blister layer by a nanosecond laser, and FIG. 3 is a drawing schematically illustrating a state in which a micro element is transferred by a conventional thermomechanical transfer device.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 열 기계 전사 메커니즘은 캐리어(10)에 구비된 점착층(13)을 통하여 마이크로 소자(C)를 소스기판(미도시)에서 점착하고, 타깃기판(TS)의 상측에 배치된 상태에서 상기 캐리어(10)에 레이저(Lns)를 조사하여 상기 점착층(13)에 부착되어 있는 마이크로 소자(C)를 이탈시켜 상기 타깃기판(TS)에 전사시킬 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 3, a thermal mechanical transfer mechanism can attach a micro-element (C) to a source substrate (not shown) through an adhesive layer (13) provided on a carrier (10), and, while positioned on the upper side of a target substrate (TS), irradiate the carrier (10) with a laser (Lns) to detach the micro-element (C) attached to the adhesive layer (13) and transfer it to the target substrate (TS).

여기서, 상기 캐리어(10)는 레이저가 투과되는 베이스층(11)과, 마이크로 소자(C)가 점착되는 점착층(13), 그리고 상기 베이스층(11)과 상기 점착층(13) 사이에 구비되고 폴리이미드(polyimide, PI) 등으로 제작되는 블리스터층(12)으로 구성될 수 있다. Here, the carrier (10) may be composed of a base layer (11) through which the laser is transmitted, an adhesive layer (13) to which the micro element (C) is adhered, and a blister layer (12) provided between the base layer (11) and the adhesive layer (13) and made of polyimide (PI), etc.

이러한 구성으로, 상기 캐리어(10)에 레이저(Lns)를 조사하면, 레이저(Lns)는 상기 베이스층(11)을 통과한 후, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 블리스터층(12)의 표면에서부터 선형적으로 흡수되면서 블리스터(blister)를 형성하여 상기 점착층(13)을 변형시켜서, 도 1에 도시된 바와 같이, 마이크로 소자(C)를 밀어내면서 상기 점착층(13)에서 점착면적을 감소시켜 마이크로 소자(C)를 타깃기판(TS)에 전사할 수 있다. With this configuration, when the carrier (10) is irradiated with a laser (Lns), the laser (Lns) passes through the base layer (11), and as shown in FIG. 2, is linearly absorbed from the surface of the blister layer (12) to form a blister, thereby deforming the adhesive layer (13), thereby reducing the adhesive area in the adhesive layer (13) while pushing out the micro-element (C), so that the micro-element (C) can be transferred to the target substrate (TS), as shown in FIG. 1.

그리고, 상기 캐리어(10)에 조사되는 상기 레이저(Lns)는 나노초 레이저(nanosecond pulse laser)를 사용하고 있다. And, the laser (Lns) irradiated to the carrier (10) uses a nanosecond pulse laser.

나노초 레이저의 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 블리스터층(12)에서 선형적으로 흡수되고, 열이 주변으로 퍼지면서 블리스터를 형성하고 있어, 레이저 빔의 직경보다 블리스터의 직경이 더 크게 형성되고 있다. In the case of a nanosecond laser, as shown in Fig. 2, the heat is linearly absorbed in the blister layer (12) and spreads to the surroundings to form a blister, so that the diameter of the blister is formed larger than the diameter of the laser beam.

일 예로, 에너지 밀도가 1.1J/cm2이고 레이저 빔의 직경이 26㎛인 나노초 레이저를 조사할 경우 블리스터의 직경이 약 40㎛로 형성되고 있다. For example, when a nanosecond laser with an energy density of 1.1 J/cm 2 and a laser beam diameter of 26 μm is irradiated, a blister is formed with a diameter of approximately 40 μm.

이 경우, 마이크로 소자의 크기가 약 40㎛ 또는 그보다 작게 제작될 경우, 또는 소자간 간격이 작아질 경우에는 전사되는 마이크로 소자의 이웃하여 배치되는 마이크로 소자에도 블리스터 형성에 따른 영향이 미치게 되는 문제가 발생한다. In this case, if the size of the micro-element is manufactured to be approximately 40 ㎛ or smaller, or if the spacing between the elements becomes small, a problem occurs in which the micro-element placed adjacent to the micro-element being transferred is also affected by the formation of blisters.

일 예로, 도 3에 도시된 바와 같이, 전사되는 마이크로 소자(C)의 이웃하여 배치되는 마이크로 소자의 일부가 상기 점착층(13)에서 분리되면서 마이크로 소자의 점착 위치가 일부 변경되어 전사 위치가 미세하게 변경되는 문제가 발생할 수 있다. For example, as illustrated in FIG. 3, a problem may occur in which a part of a micro-element (C) being transferred is separated from the adhesive layer (13) and the adhesion position of the micro-element is partially changed, thereby causing a slight change in the transfer position.

이에 본 발명에서는, 고종횡비(high aspect ratio)의 블리스터를 형성하여 전사 정밀도를 향상시킬 수 있는 마이크로 소자 전사장치 및 전사방법을 제시한다. Accordingly, the present invention proposes a micro-element transfer device and transfer method capable of improving transfer precision by forming a blister having a high aspect ratio.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 마이크로 소자 전사장치에 의해 마이크로 소자가 전사되는 상태를 개략적으로 도시해 보인 도면이고, 도 5는 펨토초 펄스 레이저에 의해 블리스터층에 레이저가 비선형 흡수되는 상태를 개략적으로 도시해 보인 도면이다. 그리고, 도 6은 나노초 레이저와 펨토초 펄스 레이저에 의해 형성된 블리스터의 직경을 에너지 밀도에 따라 나타낸 그래프이고, 도 7은 나노초 레이저와 펨토초 펄스 레이저에 의해 형성된 블리스터의 종횡비(높이/직경)를 에너지 밀도에 따라 나타낸 그래프이다. 그리고, 도 8은 나노초 레이저와 펨토초 펄스 레이저에 의해 형성된 블리스터의 형상을 에너지 밀도에 따라 나타낸 사진이다.FIG. 4 is a drawing schematically illustrating a state in which a micro device is transferred by a micro device transfer device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a drawing schematically illustrating a state in which a laser is nonlinearly absorbed in a blister layer by a femtosecond pulse laser. In addition, FIG. 6 is a graph illustrating the diameter of a blister formed by a nanosecond laser and a femtosecond pulse laser according to energy density, and FIG. 7 is a graph illustrating the aspect ratio (height/diameter) of a blister formed by a nanosecond laser and a femtosecond pulse laser according to energy density. In addition, FIG. 8 is a photograph illustrating the shape of a blister formed by a nanosecond laser and a femtosecond pulse laser according to energy density.

도 3 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 마이크로 소자 전사장치는 극초단 펄스 레이저(Lfs)를 조사하는 레이저 조사부(200)와, 마이크로 소자(C)가 점착되고 극초단 펄스 레이저(Lfs)가 조사되면 마이크로 소자(C)를 이탈시키는 캐리어(100)를 포함하여 이루어질 수 있다. Referring to FIGS. 3 to 8, a micro-element transfer device according to an embodiment of the present invention may include a laser irradiation unit (200) that irradiates an ultrashort pulse laser (Lfs), and a carrier (100) that detaches a micro-element (C) when the micro-element (C) is attached and irradiated with the ultrashort pulse laser (Lfs).

여기서, 상기 캐리어(100)는 레이저가 투과되는 베이스층(110)과, 상기 베이스층(110)에 형성되고 마이크로 소자(C)가 점착되는 점착층(130), 그리고 상기 베이스층(110)과 상기 점착층(130) 사이에 구비되고 극초단 펄스 레이저(Lfs)가 조사되면 팽창하여 상기 점착층(130)을 변형시켜 마이크로 소자(C)를 이탈시키는 블리스터층(120)을 포함하여 이루어질 수 있다.Here, the carrier (100) may include a base layer (110) through which laser is transmitted, an adhesive layer (130) formed on the base layer (110) and to which a micro-element (C) is adhered, and a blister layer (120) provided between the base layer (110) and the adhesive layer (130) and which expands when irradiated with an ultrashort pulse laser (Lfs) to deform the adhesive layer (130) and cause the micro-element (C) to detach.

종래의 열 기계 전사 메커니즘으로 마이크로 소자를 타겟기판에 전사하는 장치는 나노초 레이저(nanosecond pulse laser)를 사용하고 있지만, 본 발명에서는 극초단 펄스 레이저(Lfs)를 조사하여 상기 블리스터층(120)에서 고종횡비를 가지는 블리스터를 형성하여 보다 작은 크기의 마이크로 소자(C) 또는 미세 간극으로 배치된 마이크로 소자(C)도 보다 정밀하게 전사를 할 수 있다. A device for transferring micro-elements onto a target substrate using a conventional thermal mechanical transfer mechanism uses a nanosecond pulse laser, but in the present invention, an ultrashort pulse laser (Lfs) is irradiated to form a blister having a high aspect ratio in the blister layer (120), so that even micro-elements (C) of a smaller size or micro-elements (C) arranged in a micro gap can be transferred more precisely.

이를 위하여, 상기 레이저 조사부(200)는 파장이 500~3,000nm이고, 펄스폭이 10fs~100ps인 극초단 펄스 레이저를 조사하도록 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 상기 레이저 조사부(200)는 파장이 900~3,000nm이고, 펄스폭이 10~800fs인 펨토초 펄스 레이저를 조사하도록 이루어질 수 있다.To this end, the laser irradiation unit (200) may be configured to irradiate an ultrashort pulse laser having a wavelength of 500 to 3,000 nm and a pulse width of 10 fs to 100 ps. Preferably, the laser irradiation unit (200) may be configured to irradiate a femtosecond pulse laser having a wavelength of 900 to 3,000 nm and a pulse width of 10 to 800 fs.

이러한, 펨토초 펄스 레이저(Lfs)는 상기 캐리어(100)에 조사되면 상기 블리스터층(120)에서도 표면부터 흡수되는 것이 아니라, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 블리스터층(120)의 일부를 통과 후 상기 블리스터층(120)의 내부의 특정 영역에서 비선형적으로 흡수된다. 그리고, 펨토초 펄스 레이저(Lfs)는 상기 블리스터층(120)에서 에너지 전달시간(약 10-13~10-15초)이 열 확산 시간(약 10-12초)보다 짧아 주변으로 열 확산 없이 국부적 열 전달을 할 수 있다. Such femtosecond pulse laser (Lfs) is not absorbed from the surface of the blister layer (120) when irradiated onto the carrier (100), but is absorbed nonlinearly in a specific region inside the blister layer (120) after passing through a portion of the blister layer (120), as illustrated in FIG. 5. In addition, since the femtosecond pulse laser (Lfs) has an energy transfer time (approximately 10 -13 to 10 -15 seconds) in the blister layer (120) that is shorter than the heat diffusion time (approximately 10 -12 seconds), local heat transfer can be performed without heat diffusion to the surroundings.

이러한 특정을 통하여, 나노초 레이저를 통하여 형성되는 블리스터보다 고종횡비를 가지는 블리스터를 형성할 수 있어, 보다 정밀하게 마이크로 소자(C)를 전사할 수 있다.Through these features, it is possible to form blisters having a higher aspect ratio than blisters formed via a nanosecond laser, thereby allowing for more precise transfer of micro-elements (C).

도 6은 나노초 레이저(ns pulse)와 펨토초 펄스 레이저(fs pulse)를 조사하여 형성된 블리스터(Blister)의 직경(D)을 측정하여 나타내었다. 여기서, 조사되는 레이저의 에너지 밀도(energy density)는 0.4~2.0J/cm2의 범위에서 인가하였고, 나노초 레이저(ns pulse)의 빔 직경(Beam D)은 26㎛, 펨토초 펄스 레이저(fs pulse)의 빔 직경(Beam D)은 40㎛이다.Figure 6 shows the results of measuring the diameter (D) of blisters formed by irradiating a nanosecond laser (ns pulse) and a femtosecond pulse laser (fs pulse). Here, the energy density of the irradiated laser was applied in the range of 0.4 to 2.0 J/cm 2 , and the beam diameter (Beam D) of the nanosecond laser (ns pulse) was 26 μm, and the beam diameter (Beam D) of the femtosecond pulse laser (fs pulse) was 40 μm.

도 6에 도시된 바와 같이, 나노초 레이저(ns pulse)는 26㎛의 빔 직경으로 조사하였는데, 0.6J/cm2 에너지 밀도로 조사한 경우에는 블리스터의 직경(D)이 약 30㎛, 1.1J/cm2 에너지 밀도로 조사한 경우에는 블리스터의 직경(D)이 약 35㎛, 1.7J/cm2 에너지 밀도로 조사한 경우에는 블리스터의 직경(D)이 약 40㎛로 형성됨을 확인할 수 있다. 즉, 형성되는 블리스터의 직경(D)이 조사되는 레이저 빔의 직경보다 크게 형성됨을 알 수 있다. As illustrated in Fig. 6, a nanosecond laser (ns pulse) was irradiated with a beam diameter of 26 μm. When irradiated with an energy density of 0.6 J/cm 2 , the diameter (D) of the blister was approximately 30 μm. When irradiated with an energy density of 1.1 J/cm 2 , the diameter (D) of the blister was approximately 35 μm. When irradiated with an energy density of 1.7 J/cm 2 , the diameter (D) of the blister was approximately 40 μm. That is, it can be seen that the diameter (D) of the blister formed is larger than the diameter of the irradiated laser beam.

이와 비교하여, 펨토초 펄스 레이저(fs pulse)는 나노초 레이저(ns pulse)의 빔 직경보다 더 큰 40㎛의 빔 직경으로 조사하였다. 하지만, 0.4J/cm2 에너지 밀도로 조사한 경우에는 블리스터의 직경(D)이 약 15㎛, 0.8J/cm2 에너지 밀도로 조사한 경우에는 블리스터의 직경(D)이 약 20㎛, 1.4J/cm2 에너지 밀도로 조사한 경우에는 블리스터의 직경(D)이 약 25㎛, 2.0J/cm2 에너지 밀도로 조사한 경우에는 블리스터의 직경(D)이 약 25~30㎛로 형성됨을 확인할 수 있다. 즉, 형성되는 블리스터의 직경(D)이 조사되는 레이저 빔의 직경보다 작게 형성됨을 알 수 있다.In comparison, the femtosecond pulse laser (fs pulse) was irradiated with a beam diameter of 40 μm, which is larger than the beam diameter of the nanosecond laser (ns pulse). However, when irradiated with an energy density of 0.4 J/cm 2 , the diameter of the blister (D) was about 15 μm, when irradiated with an energy density of 0.8 J/cm 2 , the diameter of the blister (D) was about 20 μm, when irradiated with an energy density of 1.4 J /cm 2 , the diameter of the blister (D) was about 25 μm, and when irradiated with an energy density of 2.0 J/cm 2 , the diameter of the blister (D) was about 25 to 30 μm. That is, it can be seen that the diameter (D) of the formed blister is smaller than the diameter of the irradiated laser beam.

따라서, 펨토초 펄스 레이저(fs pulse)는 조사되는 레이점 빔의 직경보다 더 작은 직경을 가지는 블라스터가 형성되고, 에너지 밀도를 높여도 블리스터의 직경이 크게 증가하지 않는 것을 확인하였다. Therefore, it was confirmed that the femtosecond pulse laser (fs pulse) forms a blaster with a diameter smaller than the diameter of the laser beam being irradiated, and that the diameter of the blister does not increase significantly even when the energy density is increased.

도 7은 나노초 레이저(ns pulse)와 펨토초 펄스 레이저(fs pulse)를 조사하여 형성된 블리스터(Blister)의 종횡비(H/D)를 측정하여 나타내었다. 여기서, 조사되는 레이저의 에너지 밀도(energy density)는 0.4~2.0J/cm2의 범위에서 인가하였고, 나노초 레이저(ns pulse)의 빔 직경(Beam D)은 26㎛, 펨토초 펄스 레이저(fs pulse)의 빔 직경(Beam D)은 40㎛이다. 그리고, 도 8은 나노초 레이저(ns pulse)와 펨토초 펄스 레이저(fs pulse)를 조사하여 형성된 블리스터(Blister)의 형상을 나타낸 사진이다.Fig. 7 shows the results of measuring the aspect ratio (H/D) of blisters formed by irradiating a nanosecond laser (ns pulse) and a femtosecond pulse laser (fs pulse). Here, the energy density of the irradiated laser was applied in the range of 0.4 to 2.0 J/cm 2 , and the beam diameter (Beam D) of the nanosecond laser (ns pulse) was 26 μm, and the beam diameter (Beam D) of the femtosecond pulse laser (fs pulse) was 40 μm. In addition, Fig. 8 is a photograph showing the shape of a blister formed by irradiating a nanosecond laser (ns pulse) and a femtosecond pulse laser (fs pulse).

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 나노초 레이저(ns pulse)는 0.6J/cm2 에너지 밀도로 조사한 경우에는 블리스터의 종횡비(H/D)가 약 0.1~0.4, 1.1J/cm2 에너지 밀도로 조사한 경우에는 블리스터의 종횡비(H/D)가 약 0.2~0.8, 1.7J/cm2 에너지 밀도로 조사한 경우에는 블리스터의 종횡비(H/D)가 약 0.1~0.3으로 형성됨을 확인할 수 있다. 즉, 형성되는 블리스터의 종횡비(H/D)는 에너지 밀도가 증가함에 따라 커지다가 다시 감소함을 알 수 있다. 즉, 에너지 밀도가 증가하게 되면 블리스터의 직경(D)이 매우 커짐에 반해 높이(H)가 낮아지는 현상이 발생함을 알 수 있다. As illustrated in FIGS. 7 and 8, when a nanosecond laser (ns pulse) is irradiated with an energy density of 0.6 J/cm 2 , the aspect ratio (H/D) of the blisters is formed to be approximately 0.1 to 0.4, when irradiated with an energy density of 1.1 J/cm 2 , the aspect ratio (H/D) of the blisters is approximately 0.2 to 0.8, and when irradiated with an energy density of 1.7 J/cm 2 , the aspect ratio (H/D) of the blisters is approximately 0.1 to 0.3. That is, it can be seen that the aspect ratio (H/D) of the formed blisters increases as the energy density increases and then decreases again. That is, it can be seen that when the energy density increases, the diameter (D) of the blister increases greatly, while the height (H) decreases.

이와 비교하여, 펨토초 펄스 레이저(fs pulse)는 0.4J/cm2 에너지 밀도로 조사한 경우에는 블리스터의 종횡비(H/D)가 약 0.8~0.1, 0.8J/cm2 에너지 밀도로 조사한 경우에는 블리스터의 종횡비(H/D)가 약 0.8~0.95, 1.4J/cm2 에너지 밀도로 조사한 경우에는 블리스터의 종횡비(H/D)가 약 0.8~0.9, 2.0J/cm2 에너지 밀도로 조사한 경우에는 블리스터의 종횡비(H/D)가 약 0.8~0.85로 형성됨을 확인할 수 있다. 즉, 블리스터의 높이는 폭의 크기와 비슷하게 형성됨을 알 수 있고, 에너지 밀도가 증가하여도 최소 종횡비가 0.8을 유지하는 것을 확인할 수 있다.In comparison, it can be confirmed that when a femtosecond pulse laser (fs pulse) is irradiated with an energy density of 0.4 J/cm 2 , the aspect ratio (H/D) of the blisters is formed as approximately 0.8 to 0.1, when irradiated with an energy density of 0.8 J/cm 2 , the aspect ratio (H/D) of the blisters is formed as approximately 0.8 to 0.95, when irradiated with an energy density of 1.4 J/cm 2 , the aspect ratio (H/D) of the blisters is formed as approximately 0.8 to 0.9, and when irradiated with an energy density of 2.0 J/cm 2 , the aspect ratio (H/D) of the blisters is formed as approximately 0.8 to 0.85. That is, it can be confirmed that the height of the blisters is formed similar to the size of the width, and it can be confirmed that the minimum aspect ratio is maintained at 0.8 even when the energy density increases.

따라서, 펨토초 펄스 레이저(fs pulse)는 나노초 레이저(ns pulse)와 비교하여 고종횡비의 블리스터(blister)를 형성하는 것을 확인할 수 있다. 결론적으로, 0.4~2.0J/cm2의 에너지 밀도로 40㎛의 직경을 가지는 펨토초 펄스 레이저 빔을 조사하여 15~35㎛의 직경을 가지는 블리스터를 형성할 수 있고, 0.7~1.1의 고종횡비를 가지는 블리스터를 형성할 수 있다. Therefore, it can be confirmed that the femtosecond pulse laser (fs pulse) forms blisters with a high aspect ratio compared to the nanosecond laser (ns pulse). In conclusion, by irradiating a femtosecond pulse laser beam with a diameter of 40 μm at an energy density of 0.4 to 2.0 J/cm 2 , blisters with a diameter of 15 to 35 μm can be formed, and blisters with a high aspect ratio of 0.7 to 1.1 can be formed.

이와 같이, 본 발명에서는 펨토초 펄스 레이저를 캐리어에 조사하여 고종횡비를 가지는 블리스터를 형성하여 보다 작은 크기의 마이크로 소자 또는 미세 간극으로 배치된 마이크로 소자도 보다 정밀하게 전사를 할 수 있다.In this way, in the present invention, by irradiating a carrier with a femtosecond pulse laser, a blister having a high aspect ratio is formed, so that even micro-elements of smaller size or micro-elements arranged in a micro gap can be transferred more precisely.

도 9는 본 발명의 실시예에 의한 마이크로 소자 전사방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.Figure 9 is a flow chart schematically showing a micro device transfer method according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 마이크로 소자 전사방법은 소스기판에 배치된 마이크로 소자를 캐리어의 점착부에 전사시키는 피킹단계(S110)와, 타깃기판에 상기 캐리어를 배치한 후 상기 캐리어에 펨토초 펄스 레이저(femtosecond pulse laser)를 조사하여 마이크로 소자를 타깃기판에 전사하는 플레이싱단계(S120)를 포함하여 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 9, a micro-element transfer method according to an embodiment of the present invention may include a picking step (S110) for transferring a micro-element placed on a source substrate to an adhesive portion of a carrier, and a placing step (S120) for transferring the micro-element to the target substrate by irradiating the carrier with a femtosecond pulse laser after placing the carrier on a target substrate.

특히, 상기 플레이싱단계(S120)는 파장이 500~3,000nm이고, 펄스폭이 10fs~100ps인 극초단 펄스 레이저를 조사하도록 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 상기 플레이싱단계(S120)는 파장이 900~3,000nm이고, 펄스폭이 10~800fs인 펨토초 펄스 레이저를 조사하도록 이루어질 수 있다.In particular, the placing step (S120) may be performed to irradiate an ultrashort pulse laser having a wavelength of 500 to 3,000 nm and a pulse width of 10 fs to 100 ps. Preferably, the placing step (S120) may be performed to irradiate a femtosecond pulse laser having a wavelength of 900 to 3,000 nm and a pulse width of 10 to 800 fs.

이러한, 상기 플레이싱단계(S120)에서 조사되는 펨토초 펄스 레이저는 상기 캐리어에 형성된 블리스터층의 일부를 통과 후 상기 블리스터층의 내부의 특정 영역에 비선형적으로 흡수되어 고종횡비의 블리스터를 형성하여 상기 점착층을 변형시켜 마이크로 소자를 이탈시켜 타깃기판에 전사할 수 있다. In this placing step (S120), the femtosecond pulse laser irradiated passes through a part of the blister layer formed on the carrier and is nonlinearly absorbed in a specific area inside the blister layer to form a high aspect ratio blister, thereby deforming the adhesive layer to detach the microelement and transfer it to the target substrate.

일 예로, 상기 플레이싱단계(S120)에서는 0.4~2.0J/cm2의 에너지 밀도로 40㎛의 직경을 가지는 펨토초 펄스 레이저 빔을 조사하여 15~35㎛의 직경을 가지는 블리스터를 형성할 수 있고, 0.7~1.1의 고종횡비를 가지는 블리스터를 형성할 수 있다. 즉, 상기 블리스터층에 형성되는 블리스터의 직경은 상기 블리스터층에 조사되는 펨토초 펄스 레이저 빔의 직경보다 작게 형성된다.For example, in the placing step (S120), a femtosecond pulse laser beam having a diameter of 40 μm is irradiated at an energy density of 0.4 to 2.0 J/cm 2 to form a blister having a diameter of 15 to 35 μm and a blister having a high aspect ratio of 0.7 to 1.1. That is, the diameter of the blister formed in the blister layer is formed smaller than the diameter of the femtosecond pulse laser beam irradiated to the blister layer.

이와 같이, 본 발명에서는 펨토초 펄스 레이저를 캐리어에 조사하여 고종횡비를 가지는 블리스터를 형성하여 보다 작은 크기의 마이크로 소자 또는 미세 간극으로 배치된 마이크로 소자도 보다 정밀하게 전사를 할 수 있다.In this way, in the present invention, by irradiating a carrier with a femtosecond pulse laser, a blister having a high aspect ratio is formed, so that even micro-elements of smaller size or micro-elements arranged in a micro gap can be transferred more precisely.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, this is only for the purpose of specifically explaining the present invention, and the present invention is not limited thereto, and it is obvious that the present invention can be modified or improved by a person having ordinary knowledge in the relevant field within the technical spirit of the present invention.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications or changes of the present invention fall within the scope of the present invention, and the specific protection scope of the present invention will be made clear by the appended claims.

100 : 캐리어
110 : 베이스층
120 : 블리스터층
130 : 점착층
200 : 레이저 조사부
100 : Carrier
110 : Base layer
120 : Blister layer
130 : Adhesive layer
200 : Laser irradiation unit

Claims (19)

극초단 펄스 레이저(Ultrashort pulse laser)를 조사하는 레이저 조사부; 및
마이크로 소자가 점착되고, 극초단 펄스 레이저가 조사되면 팽창하여 마이크로 소자를 이탈시키는 블리스터층을 포함하는 캐리어;
를 포함하고,
상기 캐리어는,
레이저가 투과되는 베이스층; 및
상기 베이스층에 형성되고, 마이크로 소자가 점착되는 점착층을 포함하고,
극초단 펄스 레이저는 상기 베이스층과 상기 점착층 사이에 구비되는 상기 블리스터층의 일부를 통과 후 상기 블리스터층의 내부의 특정 영역에 비선형 흡수되어 고종횡비의 블리스터(blister)를 형성하여 상기 점착층을 변형시켜 마이크로 소자를 이탈시키는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 전사장치.
A laser irradiation unit that irradiates an ultrashort pulse laser; and
A carrier comprising a blister layer on which micro-elements are adhered and which expands when irradiated with an ultrashort pulse laser to release the micro-elements;
Including,
The above carrier,
a base layer through which the laser is transparent; and
It comprises an adhesive layer formed on the base layer and to which a micro device is adhered,
A micro device transfer device characterized in that an ultrashort pulse laser passes through a part of the blister layer provided between the base layer and the adhesive layer, is nonlinearly absorbed in a specific area inside the blister layer to form a high aspect ratio blister, and deforms the adhesive layer to detach the micro device.
제1항에 있어서,
상기 레이저 조사부는,
파장이 500~3,000nm인 극초단 펄스 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 전사장치.
In the first paragraph,
The above laser irradiation unit,
A micro-element transfer device characterized by irradiating an ultrashort pulse laser having a wavelength of 500 to 3,000 nm.
제1항에 있어서,
상기 레이저 조사부는,
펄스폭이 10fs~100ps인 극초단 펄스 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 전사장치.
In the first paragraph,
The above laser irradiation unit,
A micro-element transfer device characterized by irradiating an ultrashort pulse laser having a pulse width of 10 fs to 100 ps.
제1항에 있어서,
상기 레이저 조사부는,
파장이 900~3,000nm인 펨토초 펄스 레이저(femtosecond pulse laser)를 조사하는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 전사장치.
In the first paragraph,
The above laser irradiation unit,
A micro-element transfer device characterized by irradiating a femtosecond pulse laser having a wavelength of 900 to 3,000 nm.
제1항에 있어서,
상기 레이저 조사부는,
펄스폭이 10~800fs인 펨토초 펄스 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 전사장치.
In the first paragraph,
The above laser irradiation unit,
A micro-device transfer device characterized by irradiating a femtosecond pulse laser having a pulse width of 10 to 800 fs.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 블리스터층에 형성되는 블리스터의 직경은 상기 블리스터층에 조사되는 극초단 펄스 레이저 빔의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 전사장치.
In the first paragraph,
A micro-element transfer device, characterized in that the diameter of the blister formed in the above blister layer is smaller than the diameter of the ultrashort pulse laser beam irradiated onto the blister layer.
제1항에 있어서,
상기 블리스터층에 0.4~2.0J/cm2의 에너지 밀도로 40㎛의 직경을 가지는 펨토초 펄스 레이저 빔을 조사하여 15~35㎛의 직경을 가지는 블리스터를 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 전사장치.
In the first paragraph,
A micro device transfer device characterized in that it forms a blister having a diameter of 15 to 35 μm by irradiating the blister layer with a femtosecond pulse laser beam having a diameter of 40 μm at an energy density of 0.4 to 2.0 J/cm 2 .
제1항에 있어서,
상기 블리스터층에 펨토초 펄스 레이저를 조사하여 종횡비(높이/직경) 0.7~1.1을 가지는 블리스터를 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 전사장치.
In the first paragraph,
A micro device transfer device characterized in that it forms a blister having an aspect ratio (height/diameter) of 0.7 to 1.1 by irradiating the blister layer with a femtosecond pulse laser.
소스기판에 배치된 마이크로 소자를 캐리어의 점착층에 전사시키는 피킹단계; 및
타깃기판에 상기 캐리어를 배치한 후 상기 캐리어에 극초단 펄스 레이저를 조사하여 상기 캐리어에 형성된 블리스터층을 팽창시켜 마이크로 소자를 타깃기판에 전사하는 플레이싱단계;
를 포함하고,
상기 플레이싱단계는,
극초단 펄스 레이저가 상기 캐리어에 형성된 블리스터층의 일부를 통과 후 상기 블리스터층의 내부의 특정 영역에 비선형 흡수되어 고종횡비의 블리스터를 형성하여 상기 점착층을 변형시켜 마이크로 소자를 이탈시키는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 전사방법.
A picking step for transferring micro-elements placed on a source substrate to an adhesive layer of a carrier; and
A placing step of placing the carrier on a target substrate and then irradiating the carrier with an ultrashort pulse laser to expand a blister layer formed on the carrier to transfer the micro-element to the target substrate;
Including,
The above placing step is,
A micro-element transfer method characterized in that an ultrashort pulse laser passes through a part of a blister layer formed on the carrier and is nonlinearly absorbed in a specific area inside the blister layer to form a high aspect ratio blister, thereby deforming the adhesive layer and detaching the micro-element.
제11항에 있어서,
상기 플레이싱단계는,
파장이 500~3,000nm인 극초단 펄스 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 전사방법.
In Article 11,
The above placing step is,
A micro-element transfer method characterized by irradiating an ultrashort pulse laser having a wavelength of 500 to 3,000 nm.
제11항에 있어서,
상기 플레이싱단계는,
펄스폭이 10fs~100ps인 극초단 펄스 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 전사방법.
In Article 11,
The above placing step is,
A micro-element transfer method characterized by irradiating an ultrashort pulse laser having a pulse width of 10 fs to 100 ps.
제11항에 있어서,
상기 플레이싱단계는,
파장이 900~3,000nm인 펨토초 펄스 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 전사방법.
In Article 11,
The above placing step is,
A micro-element transfer method characterized by irradiating a femtosecond pulse laser having a wavelength of 900 to 3,000 nm.
제11항에 있어서,
상기 플레이싱단계는,
펄스폭이 10~800fs인 펨토초 펄스 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 전사방법.
In Article 11,
The above placing step is,
A micro-element transfer method characterized by irradiating a femtosecond pulse laser having a pulse width of 10 to 800 fs.
삭제delete 제11항에 있어서,
상기 블리스터층에 형성되는 블리스터의 직경은 상기 블리스터층에 조사되는 극초단 펄스 레이저 빔의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 전사방법.
In Article 11,
A micro-element transfer method, characterized in that the diameter of the blister formed in the above blister layer is smaller than the diameter of the ultra-short pulse laser beam irradiated onto the blister layer.
제11항에 있어서,
상기 플레이싱단계는,
상기 블리스터층에 0.4~2.0J/cm2의 에너지 밀도로 40㎛의 직경을 가지는 펨토초 펄스 레이저를 조사하여 15~35㎛의 직경을 가지는 블리스터를 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 전사방법.
In Article 11,
The above placing step is,
A micro device transfer method characterized by forming a blister having a diameter of 15 to 35 μm by irradiating the blister layer with a femtosecond pulse laser having a diameter of 40 μm at an energy density of 0.4 to 2.0 J/cm 2 .
제11항에 있어서,
상기 플레이싱단계는,
상기 블리스터층에 펨토초 펄스 레이저를 조사하여 종횡비(높이/직경) 0.7~1.1을 가지는 블리스터를 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 소자 전사방법.
In Article 11,
The above placing step is,
A micro device transfer method characterized by forming a blister having an aspect ratio (height/diameter) of 0.7 to 1.1 by irradiating the blister layer with a femtosecond pulse laser.
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