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KR20240120802A - 레이저 전사 장치 및 이를 이용한 전사 방법 - Google Patents

레이저 전사 장치 및 이를 이용한 전사 방법 Download PDF

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KR20240120802A
KR20240120802A KR1020230012928A KR20230012928A KR20240120802A KR 20240120802 A KR20240120802 A KR 20240120802A KR 1020230012928 A KR1020230012928 A KR 1020230012928A KR 20230012928 A KR20230012928 A KR 20230012928A KR 20240120802 A KR20240120802 A KR 20240120802A
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South Korea
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laser
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digital mirror
area
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김동술
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예들에 의한 레이저 전사 장치는 원시 레이저 빔을 출력하기 위한 레이저 모듈과; 반사 영역을 가지며, 상기 반사 영역을 이용하여 상기 원시 레이저 빔 중 일부만을 반사시켜 성형 레이저 빔을 출력하는 디지털 미러 장치와; 상기 성형 레이저 빔의 진행 경로를 변경시키며, 소스 기판의 일 영역에 레이저 빔을 공급하는 레이저 스캐너를 구비하며; 상기 반사 영역은 상기 레이저 빔이 공급되는 영역에 대응하여 다르게 설정된다.

Description

레이저 전사 장치 및 이를 이용한 전사 방법{LASER TRANSFER APPARATUS AND TRANSFER METHOD USING THE SAME}
본 발명은 레이저 전사 장치 및 이를 이용한 전사 방법에 관한 것이다.
최근 마이크로 LED(light emitting diode) 및 박막 웨이퍼 패키징(thin wafer packaging) 응용 분야에서 소스 기판의 LED 칩을 타겟 기판에 전사하는 기술이 요구되고 있다.
마이크로 LED 칩은 수십에서 수백 ㎛의 크기로 제작되며, 칩 사이의 간격은 수십 ㎛ 이내로 설정될 수 있다. 따라서, 칩 간 간섭을 최소화하면서 레이저 빔을 원하는 위치에 조사할 수 있는 장치가 요구되고 있다.
본 발명의 일 목적은 소스 기판에 형성된 마이크로 LED 칩의 위치와 무관하게 실질적으로 동일한 형태의 레이저 빔을 조사할 수 있는 레이저 전사 장치 및 이를 이용한 전사 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예들에 의한 레이저 전사 장치는 원시 레이저 빔을 출력하기 위한 레이저 모듈과; 반사 영역을 가지며, 상기 반사 영역을 이용하여 상기 원시 레이저 빔 중 일부만을 반사시켜 성형 레이저 빔을 출력하는 디지털 미러 장치와; 상기 성형 레이저 빔의 진행 경로를 변경시키며, 소스 기판의 일 영역에 레이저 빔을 공급하는 레이저 스캐너를 구비하며; 상기 반사 영역은 상기 레이저 빔이 공급되는 영역에 대응하여 다르게 설정된다.
실시예에 의한, 상기 레이저 빔이 공급되는 영역에 대응한 상기 반사 영역의 정보가 저장되는 저장부와; 상기 반사 영역의 정보에 대응하여 상기 반사 영역을 제어하는 제어부를 더 구비한다.
실시예에 의한, 상기 저장부에 저장된 상기 반사 영역 정보는 상기 레이저 빔이 공급되는 영역과 무관하게 상기 레이저 빔이 실질적으로 동일한 형태의 빔 스팟을 갖도록 설정된다.
실시예에 의한, 상기 제어부는 상기 레이저 빔의 공급되는 영역과 무관하게 상기 레이저 빔이 실질적으로 동일한 형태의 빔 스팟을 갖도록 상기 디지털 미러 장치의 반사 영역을 제어한다.
실시예에 의한, 상기 디지털 미러 장치는 미러 배열체를 구비하며; 상기 제어부는 상기 미러 배열체 각각에 포함된 미러를 온 또는 오프시키면서 상기 반사 영역을 제어한다.
실시예에 의한, 상기 제어부는 상기 레이저 모듈을 제어하여 상기 원시 레이저 빔의 출력 시기를 제어하고, 상기 레이저 스캐너를 제어하여 상기 레이저 빔이 공급되는 영역을 제어한다.
실시예에 의한, 상기 소스 기판에 형성되는 마이크로 LED 칩과, 상기 레이저 빔이 조사될 때 상기 마이크로 LED 칩을 전사받는 타겟 기판과, 상기 제어부의 제어에 대응하여 상기 소스 기판을 이동시키는 제 1스테이지와, 상기 제어부의 제어에 대응하여 상기 타겟 기판을 이동시키는 제 2스테이지를 더 구비한다.
실시예에 의한, 상기 레이저 모듈과 상기 디지털 미러 장치 사이에 위치되며, 상기 원시 레이저 빔을 균일한 세기를 갖는 플랫 탑 빔으로 변경하기 위한 빔 셰이퍼와; 상기 레이저 스캐너와 상기 소스 기판 사이의 광 경로에 위치되는 대물 렌즈를 더 구비한다.
본 발명의 실시예에 의한 레이저 전사 장치는 원시 레이저 빔을 출력하기 위한 레이저 모듈과; 복수의 미러를 포함하는 미러 배열체를 구비하며, 상기 미러 배열체를 이용하여 상기 원시 레이저 빔의 일부만을 반사시켜 성형 레이저 빔을 출력하는 디지털 미러 장치와; 상기 성형 레이저 빔의 진행 경로를 변경시켜 생성된 레이저 빔을 소스 기판으로 공급하는 레이저 스캐너를 구비하며; 상기 디지털 미러 장치는 상기 레이저 빔이 공급되는 영역과 무관하게 상기 레이저 빔이 실질적으로 동일한 빔 스팟을 갖도록 상기 미러 배열체의 반사 영역을 제어한다.
실시예에 의한, 상기 레이저 빔이 공급되는 영역에 대응한 상기 반사 영역의 정보가 저장되는 저장부와; 상기 반사 영역 정보에 대응하여 상기 디지털 미러 장치를 제어하는 제어부를 더 구비한다.
본 발명의 실시예에 의한 레이저 전사 방법은 소스 기판에 제공되는 레이저 빔의 조사 위치에 대응하여 디지털 미러 장치의 반사 영역을 제어하는 단계와, 레이저 모듈을 이용하여 상기 디지털 미러 장치로 원시 레이저 빔을 출력하는 단계와, 상기 원시 레이저 빔 중 상기 반사 영역에서 반사된 성형 레이저 빔을 레이저 스캐너로 제공하는 단계와, 상기 레이저 스캐너에서 상기 성형 레이저 빔의 광 경로를 변경하여 생성된 상기 레이저 빔을 상기 소스 기판에 조사하는 단계를 포함한다.
실시예에 의한, 상기 디지털 미러 장치의 반사 영역은 상기 레이저 빔의 조사 위치에 대응하여 다르게 설정된다.
실시예에 의한, 상기 디지털 미러 장치의 반사 영역은 상기 레이저 빔의 조사 위치와 무관하게 상기 레이저 빔의 빔 스팟이 실질적으로 동일한 형태를 갖도록 설정된다.
실시예에 의한, 상기 소스 기판에 형성된 마이크로 LED 칩은 상기 레이저 빔이 조사될 때 타겟 기판으로 전사된다.
실시예에 의한, 상기 레이저 빔의 조사 위치에 대응한 상기 디지털 미러 장치의 반사 영역 정보가 저장부에 미리 저장되는 단계를 더 포함한다.
실시예에 의한, 상기 원시 레이저 빔을 균일한 세기를 갖는 플랫 탑 빔으로 변경하여 상기 디지털 미러 장치로 제공하는 단계를 더 포함한다.
실시예에 의한, 대물 렌즈를 이용하여 상기 레이저 빔을 집속하는 단계를 더 포함한다.
실시예에 의한, 상기 디지털 미러 장치는 복수의 미러를 포함하며, 상기 복수의 미러를 각각 온 또는 오프시키면서 상기 반사 영역을 제어한다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예들에 의한 레이저 전사 장치 및 이를 이용한 전사 방법에 의하면 레이저 빔의 조사 위치와 무관하게 레이저 빔의 스팟이 동일 형태로 설정되고, 이에 따라 마이크로 LED 칩으로 균일한 에너지 밀도를 제공할 수 있다. 또한, 레이저 빔의 조사 위치와 무관하게 레이저 빔의 스팟이 동일 형태로 설정되면, 레이저 빔 조사시 마이크로 LED 칩 간 간섭이 최소화될 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상술한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 전사 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 디지털 미러 장치의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 미러 배열체에서 투과 영역과 반사 영역의 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 도 3a 및 도 3b의 반사 영역에 대응한 빔 스팟의 모양을 나타내는 도면이다.
도 5는 레이저 빔의 조사 영역과 무관하게 미러 배열체가 동일한 반사 영역을 갖는 경우 빔 스팟의 형태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 전사 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 마이크로 LED 칩에 조사되는 빔 스팟을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 전사 장치를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 따라서 앞서 설명한 참조 부호는 다른 도면에서도 사용할 수 있다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 과장되게 나타낼 수 있다.
또한, 설명에서 “동일하다”라고 표현한 것은, “실질적으로 동일하다”는 의미일 수 있다. 즉, 통상의 지식을 가진 자가 동일하다고 납득할 수 있을 정도의 동일함일 수 있다. 그 외의 표현들도 “실질적으로”가 생략된 표현들일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 전사 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 전사 장치(10)는 레이저 모듈(110), 디지털 미러 장치(Digital Micro Mirror Device: DMD)(120) 및 레이저 스캐너(130)를 구비할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 전사 장치(10)는 제어부(170), 저장부(160), 소스 기판(140), 타겟 기판(150) 및 스테이지들(142, 152)을 구비할 수 있다.
소스 기판(140)에는 마이크로 LED 칩(SC)이 형성될 수 있다. 일례로, 마이크로 LED 칩(SC)은 정사각형 또는 직사각형 모양으로 소스 기판(140)에 배열될 수 있다. 다만, 마이크로 LED 칩(SC)의 모양은 이에 한정되지 않으며, 원형 또는 다각형을 포함하여 다양한 형태로 소스 기판(140)에 배열될 수 있다.
타겟 기판(150)은 소스 기판(140)으로부터 마이크로 LED 칩(SC)을 전사 받을 수 있다. 이를 위하여, 타겟 기판(150)은 소스 기판(140)과 대향되게 위치될 수 있다. 소스 기판(140)에 조사되는 레이저 빔(132)에 의하여 소스 기판(140)에 형성된 마이크로 LED 칩(SC)은 타겟 기판(150)으로 전사될 수 있다. 타겟 기판(150)으로 전사된 마이크로 LED 칩(TC)은 타겟 기판(150)의 화소 영역에 위치될 수 있다.
제 1스테이지(142)는 제어부(170)의 제어에 의하여 소스 기판(140)을 이동시킬 수 있다. 일례로, 제 1스테이지(142)는 평면 방향에서 소스 기판(140)을 X축 및 Y축 방향으로 이동시킬 수 있다(2축 구동).
제 2스테이지(152)는 제어부(170)의 제어에 의하여 타겟 기판(150)을 이동시킬 수 있다. 일례로, 제 2스테이지(152)는 평면 방향에서 타겟 기판(150)을 X축 및 Y축 방향으로 이동시킬 수 있다. 제어부(170)는 제 1스테이지(142) 및 제 2스테이지(152)를 독립적으로 제어하면서 소스 기판(140) 및 타겟 기판(150)을 원하는 위치로 이동시킬 수 있다.
레이저 모듈(110)(또는 레이저 발생기)은 레이저 빔(112)을 발생시킬 수 있다. 이후, 설명의 편의성을 위하여 레이저 모듈(110)로부터 발생되는 레이저 빔을 원시 레이저 빔(112)이라 칭하기로 한다.
실시예에서, 레이저 모듈(110)은 원시 레이저 빔(112)을 펄스 형식으로 발생시킬 수 있다. 펄스형의 레이저 빔은 에너지 밀도가 커서 다양한 재질의 대상물들을 가공할 수 있다. 예를 들어, 펄스형의 레이저 빔은 대상물이 가공되는 동안 열 확산에 의한 물리적 변형, 화학적 변형 및 가공 정밀도 저하를 방지할 수 있다. 또한, 펄스형의 레이저 빔은 가공에 의한 파티클의 적층이나 크레이터 등의 부산물을 거의 발생시키지 않을 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예에서 레이저 모듈(110)에서 원시 레이저 빔(112)을 발생시키는 방식은 펄스형 레이저 빔에 제한되지 않고 다양할 수 있다.
디지털 미러 장치(120)는 원시 레이저 빔(112)을 공급받고, 공급받은 원시 레이저 빔(112) 중 일부 만을 반사시킬 수 있다. 이후, 설명의 편의성을 위하여 디지털 미러 장치(120)에서 반사되는 레이저 빔을 성형 레이저 빔(122)이라 칭하기로 한다.
디지털 미러 장치(120)는 미러 배열체(일례로, 608×684 또는 912×1140 배열체)로 구성되며, 각각의 미러를 온 또는 오프 시키면서 원시 레이저 빔(112)의 일부를 반사시킬 수 있다. 예를 들어, 미러 배열체에서 온 상태로 설정된 미러는 원시 레이저 빔(112)을 반사시킬 수 있고, 오프 상태로 설정된 미러는 원시 레이저 빔(112)을 투과시킬 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예가 이에 한정되지 않으며, 오프 상태로 설정된 미러는 원시 레이저 빔(112)을 반사시킬 수 있고, 온 상태로 설정된 미러는 원시 레이저 빔(112)을 투과시킬 수도 있다.
제어부(170)는 레이저 빔(132)의 조사 위치에 대응하여 서로 다른 형태(또는 모양)의 성형 레이저 빔(122)이 출력되도록 디지털 미러 장치(120)를 제어할 수 있다. 여기서, 서로 다른 형태는 성형 레이저 빔(122)의 단면이 서로 다른 모양으로 설정되는 것을 의미할 수 있다. 성형 레이저 빔(122)의 형태는 디지털 미러 장치(120)의 반사 영역의 형태(또는 모양)에 대응될 수 있다. 제어부(170)는 미러 배열체에 포함된 미러들 각각의 온 또는 오프를 제어하면서 디지털 미러 장치(120)의 반사 영역을 제어할 수 있다. 반사 영역은 원시 레이저 빔(112)이 반사되는 영역을 의미하며, 반사 영역을 제어하는 경우 성형 레이저 빔(122)의 형태(또는 모양)를 제어할 수 있다.
레이저 스캐너(130)는 성형 레이저 빔(122)의 진행 경로를 제어할 수 있다. 이후, 설명의 편의성을 위하여 레이저 스캐너(130)에서 출력되는 성형 레이저 빔(122)을 레이저 빔(132)이라 칭하기로 한다. 제어부(170)는 레이저 스캐너(130)를 제어하여 레이저 빔(132)의 진행 경로를 원하는 방향으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 레이저 스캐너(130)는 미러를 포함할 수 있고, 제어부(170)는 성형 레이저 빔(122)이 입사될 때 레이저 빔(132)이 원하는 위치에 조사될 수 있도록 미러의 각도를 조절할 수 있다.
실시예에서, 레이저 스캐너(130)는 레이저 빔(132)의 진행 경로를 이차원(2-dimension)으로 조절할 수 있다. 레이저 스캐너(130)는 레이저 빔(132)의 진행 경로를 가상의 동일 평면 상에서 조절할 수 있다. 예를 들어, 레이저 스캐너(130)는 레이저 빔(132)의 진행 경로를 X축 및 X축과 수직한 Y축으로 동시에 조절할 수 있다. 이를 위하여, 레이저 스캐너(130)는 적어도 하나의 미러를 포함할 수 있다.
실시예에서, 레이저 스캐너(130)는 갈바노미터 스캐너(galvanometer scanner)를 포함할 수 있다. 갈바노미터 스캐너는 갈바노미터 미러를 포함할 수 있으며, 갈바노미터 미러는 회전하면서 레이저 빔(132)의 조사 위치를 조절할 수 있다. 이를 위하여, 갈바노미터 스캐너는 적어도 하나의 갈바노미터 미러를 포함할 수 있다.
저장부(160)에는 레이저 빔(132)의 조사 위치에 대응하여 디지털 미러 장치(120)에 포함된 미러 배열체의 반사 영역에 대응하는 정보가 저장될 수 있다. 예를 들어, 저장부(160)에는 레이저 빔(132)의 조사 위치에 대응하여 미러 배열체에서 광을 반사하는 미러들의 위치 정보가 저장될 수 있다. 실시예에서, 저장부(160)에 저장된 반사 영역 정보는 레이저 빔(132)의 조사 위치와 무관하게 빔 스팟이 실질적으로 동일한 모양을 갖도록 미리 저장될 수 있다.
제어부(170)는 레이저 모듈(110), 디지털 미러 장치(120), 레이저 스캐너(130) 및 스테이지들(142, 152)을 제어할 수 있다.
실시예에서, 제어부(170)는 레이저 모듈(110)을 제어하면서 원시 레이저 빔(112)의 출력 시점을 조절할 수 있다. 실시예에서, 제어부(170)는 레이저 빔(132)의 조사 위치에 대응하여 서로 다른 형태(또는 모양)의 성형 레이저 빔(122)이 출력되도록 디지털 미러 장치(120)를 제어할 수 있다. 실시예에서, 제어부(170)는 원하는 위치에 레이저 빔(132)이 조사될 수 있도록 레이저 스캐너(130)를 제어할 수 있다. 실시예에서, 제어부(170)는 소스 기판(140) 및 타겟 기판(150)이 원하는 위치에 위치될 수 있도록 스테이지들(142, 152)을 제어할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 디지털 미러 장치의 일 실시예를 나타내는 도면이다. 도 3a 및 도 3b는 미러 배열체에서 투과 영역과 반사 영역의 실시예를 나타내는 도면이다. 도 4a 및 도 4b는 도 3a 및 도 3b의 반사 영역에 대응한 빔 스팟의 모양을 나타내는 도면이다. 도 5는 레이저 빔의 조사 영역과 무관하게 미러 배열체가 동일한 반사 영역을 갖는 경우 빔 스팟의 형태를 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 미러 장치(120)는 복수의 미러를 포함하는 미러 배열체(121)를 구비할 수 있다. 미러 배열체(121)는 복수의 미러를 구비하며, 복수의 미러는 제어부(170)의 제어에 대응하여 제 1미러(121a) 또는 제 2미러(121b)로 구분될 수 있다.
제 1미러(121a)는 원시 레이저 빔(112)이 반사될 수 있도록 온(또는 오프) 상태로 설정된 미러일 수 있다. 제 2미러(121b)는 원시 레이저 빔(112)이 투과될 수 있도록 오프(또는 온) 상태로 설정된 미러일 수 있다.
이 경우, 제 1미러(121a)들이 배치된 영역이 반사 영역으로 설정될 수 있으며, 반사 영역에 대응하여 성형 레이저 빔(122)의 형태(또는 모양)가 제어될 수 있다. 제어부(170)는 레이저 빔(132)의 조사 위치와 무관하게 동일 형태의 빔 스팟(132a, 132b)이 조사되도록 제 1미러(121a) 및 제 2미러(121b)의 상태를 제어할 수 있다.
일례로, 제어부(170)는 도 4a에 도시된 바와 같이 레이저 빔(132)의 조사 위치와 무관하게 레이저 빔(132)이 사각형의 빔 스팟(132a)을 갖도록 디지털 미러 장치(120)의 반사 영역을 제어할 수 있다. 예를 들어, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 제어부(170)는 레이저 빔(132)의 조사 위치에 대응하여 서로 다른 형태의 반사 영역을 갖도록 디지털 미러 장치(120)를 제어할 수 있다.
일례로, 제어부(170)는 도 4b에 도시된 바와 같이 레이저 빔(132)의 조사 위치와 무관하게 레이저 빔(132)이 원형의 빔 스팟(132b)을 갖도록 디지털 미러 장치(120)의 반사 영역을 제어할 수 있다. 예를 들어, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 제어부(170)는 레이저 빔(132)의 조사 위치에 대응하여 서로 다른 형태의 반사 영역을 갖도록 디지털 미러 장치(120)를 제어할 수 있다.
도 4a 및 도 4b에는 빔 스팟(132a, 132b)이 사각형 또는 원형으로 도시되었지만, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 일례로, 빔 스팟(132a, 132b)은 마이크로 LED 칩(SC)의 모양에 대응하여 다양한 모양으로 변경될 수 있다.
실시예에서, 본 발명의 실시예에 의한 레이저 전사 장치는 조사 위치와 무관하게 실질적으로 동일한 형태의 빔 스팟(132a, 132b)을 갖는 레이저 빔(132)을 마이크로 LED 칩(SC)으로 제공할 수 있고, 이에 따라 마이크로 LED 칩(SC)을 안정적으로 전사할 수 있다.
반면에, 디지털 미러 장치(120)가 레이저 빔(132)의 조사 위치와 무관하게 동일한 반사 영역을 갖는 경우(또는 디지털 미러 장치(120)가 제거되어 원시 레이저 빔(112)이 레이저 스캐너(130)로 직접 입력되는 경우), 도 5에 도시된 바와 같이 레이저 빔(132)의 조사 위치에 대응하여 레이저 빔(132)은 서로 다른 형태의 빔 스팟(132c)을 가질 수 있다. 즉, 레이저 빔(132)의 조사 위치와 무관하게 성형 레이저 빔(122)이 동일 형태를 갖는 경우 레이저 스캐너(130)에서 반사되어 생성되는 레이저 빔(132)의 빔 스팟(132c)은 조사 위치에 대응하여 서로 다른 형태를 가질 수 있다.
레이저 빔(132)의 빔 스팟(132c)이 조사 위치에 대응하여 서로 다른 모양으로 설정되면 조사 위치에 대응하여 마이크로 LED 칩(SC)에 공급되는 에너지 밀도가 다르게 설정될 수 있고, 이에 따라 전사 품질이 낮아질 수 있다. 또한, 레이저 빔(132)의 빔 스팟(132c)이 조사 위치에 대응하여 서로 다른 모양으로 설정되면 빔 스팟(132c)의 크기를 충분히 넓게 설정할 수 없다(일례로, 마이크로 LED 칩(SC) 간 간섭이 발생될 수 있다).
반면에, 본원 발명의 실시예와 같이 레이저 빔(132)이 조사 위치와 무관하게 실질적으로 동일한 모양의 빔 스팟(132a, 132b)을 갖는 경우 마이크로 LED 칩(SC)에 균일한 에너지 밀도를 제공할 수 있고, 이에 따라 전사 품질이 향상될 수 있다. 또한, 레이저 빔(132)의 빔 스팟(132a, 132b)이 조사 위치에 무관하게 실질적으로 동일한 형태로 설정되면 마이크로 LED 칩(SC) 간 간섭이 최소화되고, 이에 따라 빔 스팟(132a, 132b)의 크기를 충분히 넓게 설정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 전사 방법을 나타내는 순서도이다. 도 7은 마이크로 LED 칩에 조사되는 빔 스팟을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 제어부(170)는 제 1스테이지(142)를 이용하여 소스 기판(140)을 원하는 위치로 이동시키고, 제 2스테이지(152)를 이용하여 타겟 기판(150)을 원하는 위치로 이동시킨다(S602). 이때, 타겟 기판(150) 및 소스 기판(140)은 마이크로 LED 칩(SC)이 원하는 위치에 전사될 수 있도록 이동될 수 있다.
소스 기판(140) 및 타겟 기판(150)이 원하는 위치로 이동된 후 제어부(170)는 레이저 빔(132)의 조사 위치(예를 들어, 제 1위치)에 대응하여 디지털 미러 장치(120)의 반사 영역을 제어(또는, 마스킹)할 수 있다(S604). 일례로, 제어부(170)는 레이저 빔(132)의 조사 위치(또는 제 1위치)에 대응하여 저장부(160)에 저장된 반사 영역의 정보를 로드하고, 로드된 반사 영역의 정보에 대응하여 디지털 미러 장치(120)를 제어할 수 있다. 실시예에서, 제어부(170)는 로드된 반사 영역의 정보에 대응하며, 반사 영역에 대응하는 위치에 포함된 미러들을 온 상태(즉, 제 1미러(121a))로 설정하고, 그 외의 미러들을 오프 상태(즉, 제 2미러(121b))로 설정할 수 있다. 추가적으로, 저장부(160)에 저장된 반사 영역 정보는 레이저 빔(132)의 조사 위치에 무과하게 실질적으로 동일한 형태의 빔 스팟(132a, 132b)을 갖도록 설정될 수 있다.
디지털 미러 장치(120)의 반사 영역이 제어된 후 제어부(170)는 레이저 모듈(110)을 제어하여 원시 레이저 빔(112)을 출력한다(S606). 레이저 모듈(110)에서 출력된 원시 레이저 빔(112)은 디지털 미러 장치(120)로 공급되고, 디지털 미러 장치(120)는 원시 레이저 빔(112)의 일부만을 성형 레이저 빔(122)으로 출력시킬 수 있다(S608).
디지털 미러 장치(120)에서 출력된 성형 레이저 빔(122)은 레이저 스캐너(130)로 공급될 수 있다. 제어부(170)는 성형 레이저 빔(122)이 특정 위치(즉, 제 1위치)로 조사될 수 있도록 레이저 스캐너(130)를 제어할 수 있다. 그러면, 레이저 스캐너(130)에서 출력된 레이저 빔(132)은 특정 위치로 조사될 수 있다(S610).
특정 위치로 조사된 레이저 빔(132)은 도 7과 같이 마이크로 LED 칩(SC)에 중첩되도록 조사되고, 이에 따라 마이크로 LED 칩(SC)은 타겟 기판(150)으로 전사될 수 있다. 도 7은 발명의 설명을 위하여 소스 기판(140)의 배면 영역이 상측에 위치되도록 도시되었다. 한편, 레이저 빔(132)은 도 7에 도시된 바와 같이 레이저 빔(132)의 조사 위치와 무관하게 실질적으로 동일한 형태(예를 들어, 도 7에서는 사각형으로 도시함)를 가질 수 있고, 이에 따라 마이크로 LED 칩(SC)에 균일한 에너지 밀도를 제공할 수 있다.
이후, 제어부(170)는 마이크로 LED 칩(SC)의 추가 전사 여부를 판단한다(S612). S612 단계에서 마이크로 LED 칩(SC)이 추가로 전사되는 경우 S602 단계 내지 S612 단계를 반복할 수 있다. S612 단계에서 마이크로 LED 칩(SC)이 추가 전사되지 않는 경우 마이크로 LED 칩(SC)의 전사 과정이 종료될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 전사 장치를 나타내는 도면이다. 도 8을 설명할 때 도 1과 동일한 부분에 대해서 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 전사 장치(10)는 레이저 모듈(110), 디지털 미러 장치(Digital Micro Mirror Device: DMD)(120), 레이저 스캐너(130), 빔 셰이퍼(beam shaper)(180) 및 대물 렌즈(190)를 구비할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 전사 장치(10)는 제어부(170), 저장부(160), 소스 기판(140), 타겟 기판(150) 및 스테이지들(142, 152)을 구비할 수 있다.
빔 셰이퍼(180)는 레이저 모듈(110)과 디지털 미러 장치(120) 사이에 위치될 수 있다. 빔 셰이퍼(180)는 레이저 모듈(110)에서 출력되는 원시 레이저 빔(112)을 균일한 세기를 갖는 플랫 탑(flat top) 빔으로 바꿔 디지털 미러 장치(120)로 전달할 수 있다.
대물 렌즈(190)는 레이저 스캐너(130)와 소스 기판(140) 사이의 광 경로에 위치될 수 있다. 이와 같은 대물 렌즈(190)는 레이저 빔(132)을 집속하여 소스 기판(140)에 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 레이저 전사 장치 110: 레이저 모듈
112: 원시 레이저 빔 120: 디지털 미러 장치
121: 미러 배열체 121a, 121b: 미러
122: 성형 레이저 빔 130: 레이저 스캐너
132: 레이저 빔 132a, 132b, 132c: 빔 스팟
140: 소스 기판 142, 152: 스테이지
150: 타겟 기판 160: 저장부
170: 제어부 180: 빔 셰이퍼
190: 대물 렌즈

Claims (18)

  1. 원시 레이저 빔을 출력하기 위한 레이저 모듈과;
    반사 영역을 가지며, 상기 반사 영역을 이용하여 상기 원시 레이저 빔 중 일부만을 반사시켜 성형 레이저 빔을 출력하는 디지털 미러 장치와;
    상기 성형 레이저 빔의 진행 경로를 변경시키며, 소스 기판의 일 영역에 레이저 빔을 공급하는 레이저 스캐너를 구비하며;
    상기 반사 영역은 상기 레이저 빔이 공급되는 영역에 대응하여 다르게 설정되는 레이저 전사 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 레이저 빔이 공급되는 영역에 대응한 상기 반사 영역의 정보가 저장되는 저장부와;
    상기 반사 영역의 정보에 대응하여 상기 반사 영역을 제어하는 제어부를 더 구비하는 레이저 전사 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 저장부에 저장된 상기 반사 영역 정보는 상기 레이저 빔이 공급되는 영역과 무관하게 상기 레이저 빔이 실질적으로 동일한 형태의 빔 스팟을 갖도록 설정되는 레이저 전사 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 레이저 빔의 공급되는 영역과 무관하게 상기 레이저 빔이 실질적으로 동일한 형태의 빔 스팟을 갖도록 상기 디지털 미러 장치의 반사 영역을 제어하는 레이저 전사 장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 디지털 미러 장치는 미러 배열체를 구비하며;
    상기 제어부는 상기 미러 배열체 각각에 포함된 미러를 온 또는 오프시키면서 상기 반사 영역을 제어하는 레이저 전사 장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 레이저 모듈을 제어하여 상기 원시 레이저 빔의 출력 시기를 제어하고,
    상기 레이저 스캐너를 제어하여 상기 레이저 빔이 공급되는 영역을 제어하는 레이저 전사 장치.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 소스 기판에 형성되는 마이크로 LED 칩과,
    상기 레이저 빔이 조사될 때 상기 마이크로 LED 칩을 전사받는 타겟 기판과,
    상기 제어부의 제어에 대응하여 상기 소스 기판을 이동시키는 제 1스테이지와,
    상기 제어부의 제어에 대응하여 상기 타겟 기판을 이동시키는 제 2스테이지를 더 구비하는 레이저 전사 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 레이저 모듈과 상기 디지털 미러 장치 사이에 위치되며, 상기 원시 레이저 빔을 균일한 세기를 갖는 플랫 탑 빔으로 변경하기 위한 빔 셰이퍼와;
    상기 레이저 스캐너와 상기 소스 기판 사이의 광 경로에 위치되는 대물 렌즈를 더 구비하는 레이저 전사 장치.
  9. 원시 레이저 빔을 출력하기 위한 레이저 모듈과;
    복수의 미러를 포함하는 미러 배열체를 구비하며, 상기 미러 배열체를 이용하여 상기 원시 레이저 빔의 일부만을 반사시켜 성형 레이저 빔을 출력하는 디지털 미러 장치와;
    상기 성형 레이저 빔의 진행 경로를 변경시켜 생성된 레이저 빔을 소스 기판으로 공급하는 레이저 스캐너를 구비하며;
    상기 디지털 미러 장치는 상기 레이저 빔이 공급되는 영역과 무관하게 상기 레이저 빔이 실질적으로 동일한 빔 스팟을 갖도록 상기 미러 배열체의 반사 영역을 제어하는 레이저 전사 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 레이저 빔이 공급되는 영역에 대응한 상기 반사 영역의 정보가 저장되는 저장부와;
    상기 반사 영역 정보에 대응하여 상기 디지털 미러 장치를 제어하는 제어부를 더 구비하는 레이저 전사 장치.
  11. 소스 기판에 제공되는 레이저 빔의 조사 위치에 대응하여 디지털 미러 장치의 반사 영역을 제어하는 단계와,
    레이저 모듈을 이용하여 상기 디지털 미러 장치로 원시 레이저 빔을 출력하는 단계와,
    상기 원시 레이저 빔 중 상기 반사 영역에서 반사된 성형 레이저 빔을 레이저 스캐너로 제공하는 단계와,
    상기 레이저 스캐너에서 상기 성형 레이저 빔의 광 경로를 변경하여 생성된 상기 레이저 빔을 상기 소스 기판에 조사하는 단계를 포함하는 레이저 전사 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 디지털 미러 장치의 반사 영역은 상기 레이저 빔의 조사 위치에 대응하여 다르게 설정되는 레이저 전사 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 디지털 미러 장치의 반사 영역은 상기 레이저 빔의 조사 위치와 무관하게 상기 레이저 빔의 빔 스팟이 실질적으로 동일한 형태를 갖도록 설정되는 레이저 전사 방법.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 소스 기판에 형성된 마이크로 LED 칩은 상기 레이저 빔이 조사될 때 타겟 기판으로 전사되는 레이저 전사 방법.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 레이저 빔의 조사 위치에 대응한 상기 디지털 미러 장치의 반사 영역 정보가 저장부에 미리 저장되는 단계를 더 포함하는 레이저 전사 방법.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 원시 레이저 빔을 균일한 세기를 갖는 플랫 탑 빔으로 변경하여 상기 디지털 미러 장치로 제공하는 단계를 더 포함하는 레이저 전사 방법.
  17. 제 11항에 있어서,
    대물 렌즈를 이용하여 상기 레이저 빔을 집속하는 단계를 더 포함하는 레이저 전사 방법.
  18. 제 11항에 있어서,
    상기 디지털 미러 장치는 복수의 미러를 포함하며, 상기 복수의 미러를 각각 온 또는 오프시키면서 상기 반사 영역을 제어하는 레이저 전사 방법.
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