TWI872235B - 微裝置轉移中之偏移對齊及修復 - Google Patents

Abstract

本發明係關於在一微裝置轉移程序後校正未對齊且填充空隙之程序。該程序涉及轉移頭、水平、垂直、及旋轉誤差中之偏移及未對齊之量測。對下一轉移執行新的偏移向量將校正對齊。

Description

微裝置轉移中之偏移對齊及修復

本發明係關於在一微裝置轉移程序後校正未對齊且填充空隙之程序。本發明進一步係關於多個微裝置之一對齊程序及轉移。

本發明係關於一種在微裝置從一供體基板至一系統基板之一轉移程序中校正未對齊之方法，該方法包括：將該等微裝置之一第一轉移中從該供體基板至該系統基板中之至少一個該等轉移微裝置之一位置與該微裝置在該系統基板上之一下一轉移中之一預期位置進行比較；基於該等微裝置之一下一轉移之該系統基板中之一新的預期位置及從該等微裝置之該第一轉移中提取之一未對齊資訊來計算一偏移向量；及使用該偏移向量來執行下一轉移。

本發明之另一態樣係關於一種填充空隙微裝置之方法，該方法包括：產生該等空隙微裝置之一映射；為該映射中之任何空隙微裝置在一系統基板上之一現有襯墊頂部上形成一新的襯墊；將一供體基板上之一微裝置與該新襯墊對齊；將該對齊之微裝置轉移至該新的襯墊；以及藉由該新的襯墊固定該轉移之微裝置。

本發明之另一態樣係關於一種在多個轉移頭之間操作一共用對齊系統之方法，該方法包括：移動各轉移頭或一系統基板以實現一偏移及轉移程序；及各轉移頭將微裝置從一供體基板轉移至該系統基板。該對齊系統可為電或光學的。

在此描述中，可互換使用術語「裝置」及「微裝置」。然而，熟習此項技術者將瞭解此處描述之實施例獨立於裝置大小。

本發明係關於將一組選定微裝置從一供體基板轉移至一接收器/系統基板，同時可在系統基板中已轉移有微裝置。或在另一情況下，其他結構存在於可干擾轉移之接收器基板中。在本發明中，吾人使用先前轉移之微裝置來解釋本發明，然而類似主題可應用於其他結構。

微裝置可為微LED、OLED、微感測器、MEM及任何其他類型之裝置。

在一種情況下，微裝置具有一功能主體及觸點。觸點可為電觸點、光學觸點或機械觸點。

在光電微裝置之情況下，裝置可具有功能層及電荷攜載層。其中電荷攜載層(摻雜層、電阻及觸點)將電荷(電子或電洞)轉移至裝置外側之功能層與觸點之間。功能層可產生電磁信號(例如，光)或吸收電磁信號。

系統基板可具有像素及像素電路，各像素控制至少一個微裝置。像素電路可由電極、電晶體或其他組件製成。電晶體可用一薄膜程序、CMOS或有機材料製造。轉移及偏移對齊

當微裝置從一個基板轉移至另一基板時，需要解決許多態樣來促進一平滑轉移。一個態樣係關於一轉移程序中之正確對齊。若未發生一正確對齊，則需要偵測並修正未對齊。本發明之一個態樣係關於偵測且校正未對齊。

一種將微裝置轉移至一系統基板中之方法基於若干順序步驟。第一步驟係將一供體基板與一系統基板對齊。接著標定或聚焦至系統基板上之一第一預期區域。在標定之後，將選定之微裝置轉移至系統基板之第一預期區域中。在此初始轉移之後，為供體基板產生至系統基板上之一第二預期區域之一偏移。接著完成將另一組選定微裝置轉移至系統基板之第二預期區域中。

供體基板與系統基板之對齊可用第一預期區域來完成。偏移及轉移程序可繼續至更多預期區域。當偏移及轉移程序繼續時，歸因於用於偏移程序之機械工具之精度限制，供體基板與系統基板之對齊可能受損。

在保持對齊之一方法中，一系統偵測轉移裝置與先前(第一)預期區域之未對齊，並基於所提取之未對齊將偏移步驟校準至當前(第二)預期區域。未對齊提取資料可基於量測微裝置落在系統基板中之位置以及其等應落在之位置。此資料可包含垂直及水平方向上之偏移誤差以及旋轉誤差。在一個相關情況中，對齊標記可用於提取所轉移之裝置之位置。對齊標記可在系統基板中特定地設計且製造圖案化。此外，系統基板中之現有圖案可用作對齊。在另一相關情況中，作為與所轉移之裝置之一連接之系統基板中開發之襯墊可用於將所轉移之裝置之位置提取至系統基板中。襯墊可為電連接或機械連接。具有轉移裝置之襯墊之挑戰在於，其等可隱藏在裝置下方，且亦歸因於轉移程序而變形。在另一相關情況中，在轉移之裝置之靠近近接性中之空襯墊可用於將所轉移之裝置之位置提取至系統基板中。

在一種情況中，可使用一視覺系統(例如，攝影機)拍攝所轉移之微裝置之圖像/影像，以提取未對齊資料。在另一情況中，可使用光亮度之方法來提取未對齊資料。此處，使用一更高能量之光來激發微裝置之至少部分。此外，亦可使用在相同光下激發之標記。計算微裝置相對於標記之位置。並提取未對齊。在另一相關情況中，標記或微裝置不激發，且因此使用兩個影像系統，一個用於激發，且一個用於正常照明狀況。兩個影像可在同一時間或不同時間訊框中拍攝。

圖1展示基於一偏移及轉移程序之一微裝置轉移。在轉移之第一步驟(圖1a)期間，包含至少超過一個微裝置102之供體基板100與系統基板104對齊。在第二步驟(圖1b及圖1c)期間，微裝置轉移至系統基板104中。圖1c展示系統基板104上之經轉移微裝置106。轉移機構可藉由接觸系統基板(圖1b)或藉由諸如光/雷射或一溫度輔助轉移之其他方法來執行。

在第三步驟(圖1d)期間，供體基板100移動(偏移)至系統基板104之另一預期區域。在第四步驟(圖1f及圖1e)期間，裝置102轉移至系統基板中。圖1d之步驟中之偏移可歸因於機械缺陷、系統基板缺陷及/或環境變化而導致未對齊。

圖2a至圖2b展示在圖1d中之偏移步驟中校正未對齊之一方法。此處，如圖2a中示範，將從供體基板200中之微裝置202轉移至系統基板204中之至少一個微裝置206之位置與系統基板204上之微裝置之預期位置206進行比較。所轉移之微裝置之位置與預期位置之比較可基於藉由背板上之一標記208比較所轉移之微裝置的位置。計算/提取未對齊資料，其可包含水平方向(Δx)、垂直方向(Δy)及旋轉誤差(Δr)。如圖2b中示範，基於系統基板中之新的預期位置及從先前轉移中提取之未對齊資訊(Δx、Δy、Δr)來計算偏移向量210。對下一轉移執行新的偏移向量將校正對齊。

圖2c展示在具有一對齊模組之多個轉移頭之間具有一共用主對齊系統之一系統。此處，各轉移頭可將微裝置從一供體基板轉移至一系統基板中。系統基板或轉移頭可移動以實現偏移及轉移程序。對齊系統可為光學或電的。在一種情況中，供體基板上之對齊標記與系統基板中之對應對齊標記對齊。在另一情況中，供體基板中之微裝置直接對齊系統基板中之預期位置。在一種情況中，轉移頭經裝載並對齊系統基板中之一固定區域。

在一種情況中，供體基板經裝載在轉移頭中，對齊系統移動至轉移頭。轉移頭相對於系統基板處於一預定位置，對齊系統用於移動、旋轉或傾斜供體基板以使其與系統基板中之預定位置對齊。在一種情況中，預定位置可為系統基板之邊緣。在另一情況中，其可為轉移程序之起始位置。

在另一相關情況中，從系統基板提取較少標記之位置。每當在轉移頭中裝載一供體基板時，使用共用對齊系統提取供體基板中之某些標記之位置。基於提取之位置計算各經裝載供體基板之未對齊。

在另一相關情況中，轉移頭使用一共用對齊系統與供體基板對齊並拾取供體基板。轉移頭與轉移基板校準，且因此，其可使供體基板移動至恰當位置中。

圖2d展示用於在多個轉移頭之間共用對齊系統之一例示性時序圖。在一種情況中，發生多個頭之對齊(圖2d中之AL)，且接著由各轉移頭開始轉移(圖2d中用於偏壓及列印之O&P)。然而，由於在對齊期間無轉移，故輸送量將受影響。對齊程序可分為兩個部分，第一部分包含使用共用對齊系統來提取或量測對齊資訊。第二部分係提取並執行對齊程序。第二部分可一次對若干個頭完成。圖2e展示用於進行兩個部分對齊程序之一例示性程序。如在圖2f中示範，將供體基板(或盒)裝載在第一頭中，且接著對第一轉移頭執行對齊。接著對第一轉移頭開始轉移及偏移程序。接著對第二轉移頭執行對齊。且在對齊之後，對第二轉移頭開始轉移及偏移。此可對更多轉移頭繼續進行。在將一新的頭裝載於一轉移頭中之後，對該頭執行對齊並執行偏移及轉移。

此處描述之方法之組合可用於進一步改良對齊及轉移輸送量。轉移及缺陷

將微裝置轉移至系統基板中與一些缺陷相關聯。缺陷本質上可為不同類型，諸如空隙(無轉移裝置)、實體損壞、傾斜、錯位等。在一種情況中，可移除缺陷裝置，並將所有缺陷轉變為一空隙型缺陷。此外，微裝置可在轉移之前進行測試及驗證，以減少其他缺陷類型之可能性。在此情況中，大部分缺陷將為空隙。此外，可移除有缺陷微裝置以產生空隙缺陷。在此情況中，移除可藉由脫黏微裝置或使用一雷射來崩解裝置來完成。

為了在系統基板中重新填充空隙裝置，在現有一者(襯墊)頂部上形成一新的襯墊，或移除現有襯墊，並且形成一新的更高之襯墊。接著使用新的襯墊將一新的微裝置轉移至基板中之空隙位置中。在轉移之後，轉移微裝置可經向下推以獲得與其他相鄰微裝置相同之接近高度。在一相關情況中，在現有襯墊頂部上之新的襯墊可為軟材料(例如，聚合物、奈米顆粒等)，其可沿著襯墊推動或推出襯墊。

此外，微裝置可在轉移期間藉由一力向下推動，以避免干擾已轉移之微裝置。推力可藉由機械、光學或熱產生。

圖3 (包括圖3a、圖3b及圖3c)展示具有轉移之微裝置302之一系統基板300。在一種情況中，微裝置未轉移304 (圖3a)。此處，空隙304亦可為在將微裝置轉移至系統基板300之前從一供體基板移除有缺陷微裝置之結果，或其可為轉移本身之結果。其可為從系統基板或用於填充一有缺陷微裝置留下之一位置移除有缺陷微裝置之結果。

為了修正缺陷，產生缺陷之一映射，並且為有缺陷微裝置形成新的襯墊306 (圖3b)。在一種方法中，缺陷從藉由一攝影機拍攝之影像中提取。新的襯墊306之襯墊高度應足夠高，以避免一供體基板310與系統基板中之現有微裝置之間的任何干擾(圖3c)。供體基板310上之微裝置312之一者與新的襯墊306對齊，且接著轉移至新的襯墊306上。轉移之微裝置308可由襯墊306固定。

圖4 (包括圖4a、圖4b及圖4c)展示具有轉移之微裝置402之一系統基板400。在一種情況中，微裝置未轉移404 (圖4a)。此處，空隙404可為在將微裝置轉移至系統基板400之前從一供體基板移除有缺陷微裝置之結果。其亦可為轉移本身之結果或可為從系統基板或用於填充一有缺陷微裝置留下之一位置移除有缺陷微裝置之結果。

再次，在此情況中，產生缺陷之一映射，並且為有缺陷微裝置形成新的襯墊406 (圖4b)。襯墊高度可短於微裝置(圖4c)。在一種情況中，襯墊可為系統基板中之原始襯墊。供體基板410上之微裝置412之一者與新的襯墊406對齊，且接著轉移至新的襯墊406上。可藉由一力414將新的轉移之微裝置408推至系統基板400。力可為光學的、靜電的、電磁的、化學的、機械的等。另外，襯墊406可為導電的或黏性的。

本發明亦係一種填充空隙微裝置之方法，該方法包括：產生該等空隙微裝置之一映射；為該映射中之任何空隙微裝置在一系統基板上之一現有襯墊頂部上形成一新的襯墊；將一供體基板上之一微裝置與該新襯墊對齊；將該對齊之微裝置轉移至該新的襯墊；以及藉由該新的襯墊固定該轉移之微裝置。

已為繪示及描述之目的呈現本發明之一或多個實施例之先前描述。並不意在具窮舉性或使本發明受限於所揭示之精確形式。鑒於上述教示，許多修改及變化係可能的。本發明之範疇不意在為此實施方式限制，而藉由本發明隨附之發明申請專利範圍限制。

100:供體基板 102:微裝置 104:系統基板 106:經轉移微裝置 200:供體基板 202:微裝置 204:系統基板 206:微裝置 208:標記 210:偏移向量 300:偏移向量 302:微裝置 304:空隙 306:新的襯墊 308:微裝置 310:供體基板 312:微裝置 400:系統基板 402:微裝置 404:空隙 406:新的襯墊 408:微裝置 410:供體基板 412:微裝置 414:力

在閱讀以下實施方式及參考附圖之後，將明白本發明之以上及其他優點。

圖1展示基於一偏移及轉移程序之一微設備轉移。

圖2a至圖2b展示在偏移步驟中校正未對齊之一方法。

圖2c展示在具有一對齊模組之多個轉移頭之間具有一共用主對齊系統之一系統。

圖2d展示用於在多個轉移頭之間共用對齊系統之一例示性時序圖。

圖2e展示用於進行兩個部分對齊程序之一例示性程序。

圖2f展示將供體基板(或盒)裝載在第一頭中，且接著對第一轉移頭執行對齊。

圖3展示具有轉移之微裝置以及空隙及具有一更高高度之新的襯墊之一系統基板。

圖4 (包括圖4a、圖4b及圖4c)展示具有轉移之微裝置以及空隙及具有一更低高度之新的襯墊之一系統基板。

雖然本發明易受各種修改及替代形式影響，但特定實施例或實施方案已在圖式中藉由實例展示且將在本文中詳細描述。然而，應理解，本發明不旨在限於所揭示之特定形式。實情係本發明將涵蓋落入由隨附發明申請專利範圍定義之本發明之精神及範疇內之全部修改、等效物及替代方案。

100:供體基板

102:微裝置

104:系統基板

106:經轉移微裝置

Claims (34)

1. 一種操作多個轉移頭之間的一共用對齊系統之方法，該方法包括： 使用一共用對齊頭將各轉移頭與一系統基板中之一相關聯區域對齊； 將一組微裝置從至少一個轉移頭轉移至該系統基板中； 移動各轉移頭或該系統基板，以實現該轉移頭與該系統基板之間的一偏移；及 使新的一組微裝置從該至少一個轉移頭轉移至該系統基板中之一新的區域中。
2. 如請求項1之方法，其中該共用對齊系統係光學或電的。
3. 如請求項1之方法，其中一供體基板上之對齊標記與該系統基板中之對應對齊標記對齊。
4. 如請求項1之方法，其中該供體基板中之該微裝置直接對齊該系統基板中之一預期位置。
5. 如請求項1之方法，其中該轉移頭經裝載並對齊該系統基板中之一固定區域。
6. 如請求項1之方法，其中從該系統基板提取標記之一位置。
7. 如請求項6之方法，其中每當將該供體基板裝載於該轉移頭中時，使用該共用對齊系統提取該供體基板中之該等位置標記。
8. 如請求項7之方法，其中基於該等提取之位置計算各經裝載之供體基板之一未對齊。
9. 如請求項1之方法，其中該轉移頭使用一共用對齊系統與該供體基板對齊並拾取該供體基板。
10. 如請求項9之方法，其中該轉移頭與系統基板校準，並將該供體基板循序地移動至一恰當位置中。
11. 如請求項10之方法，其中在一對齊程序之一第一部分中，發生該多個轉移頭之一對齊，接著為藉由各轉移頭之該轉移之該對齊程序之一第二部分。
12. 如請求項11之方法，其中該第一部分包括使用該共用對齊系統來提取或量測對齊資訊。
13. 如請求項12之方法，其中該第二部分提取且執行該對齊程序。
14. 如請求項13之方法，其中對多個轉移頭執行該第二部分。
15. 如請求項11之方法，其中將該供體基板裝載在一第一轉移頭中，且接著對該第一轉移頭執行該對齊，接著對該第一轉移頭執行該轉移及偏移程序。
16. 如請求項15之方法，其中在請求項15之步驟之後，對於一有效轉移頭重複該等步驟。
17. 一種校正微裝置從一供體基板至一系統基板之一轉移程序中之未對齊之方法，該方法包括： 將該等微裝置之一第一轉移中從該供體基板轉移至該系統基板之該等微裝置之至少一者之一位置與該系統基板上之一下一轉移中之該微裝置之一預期位置進行比較； 基於該等微裝置之一下一轉移之在該系統基板中之一新的預期位置及來自該微裝置之該第一轉移中提取之一未對齊資訊來計算一偏移向量；及 使用該偏移向量來執行該下一轉移。
18. 如請求項17之方法，其中該第一轉移係一測試轉移。
19. 如請求項17之方法，其中該第一轉移係至該實際系統基板區域中之一轉移。
20. 如請求項17之方法，其中該偏移向量基於該第一轉移中之一水平方向、垂直方向、及旋轉中之誤差之一組合來計算。
21. 如請求項18之方法，其中該等誤差歸因於機械缺陷、一系統基板缺陷、及/或環境變化。
22. 如請求項17之方法，其中該第一轉移包含至少超過一個微裝置與該系統基板對齊。
23. 如請求項17之方法，其中藉由接觸該系統基板來執行該轉移機構。
24. 如請求項17之方法，其中該轉移程序藉由一光/雷射轉移來執行。
25. 如請求項17之方法，其中該轉移程序藉由一溫度輔助轉移來執行。
26. 如請求項17之方法，其中使用一視覺系統拍攝該等轉移之微裝置之圖像，以提取一未對齊資料。
27. 如請求項17之方法，其中使用一光亮度方法來提取該未對齊資料。
28. 如請求項27之方法，其中使用一更高能量之光來激發該微裝置之至少部分及標記，且計算該微裝置相對於該標記之一位置以提取該未對齊資料。
29. 如請求項28之方法，其中該標記或該微裝置未激發，並且使用兩個單獨影像系統來提取該未對齊資料，一個用於一經激發之照明狀況，且一個用於一正常照明狀況。
30. 如請求項17之方法，其中比較該等經轉移之微裝置之該位置與該預期位置係基於藉由該背板上之一標記比較該等轉移之微裝置之該位置。
31. 如請求項17之方法，其中在一個轉移中可填充超過一個微裝置空隙。
32. 如請求項17之方法，其中新的襯墊之一襯墊高度足夠高，以避免該供體基板與該系統基板中之現有微裝置之間的任何干擾。
33. 如請求項17之方法，其中該等新的襯墊係導電的或黏性的。
34. 一種填充空隙微裝置之方法，該方法包括： 產生該等空隙微裝置之一映射； 對該映射中之任何孔隙微裝置在一系統基板上之一現有襯墊之頂部上形成一新的襯墊； 使一供體基板上之一微裝置與該新的襯墊對齊； 將該對齊之微裝置轉移至該新的襯墊；及 藉由該新的襯墊固定該轉移之微裝置。