用于将器件或图案转移到基板的系统和方法与流程

用于将器件或图案转移到基板的系统和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年5月22日提交的62/851,188号美国专利申请的权益和优先权，此申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
3.本发明涉及转移系统和方法，并且更具体地涉及将多个图案或器件从转移介质固定转移到基板。


背景技术：

4.许多微型器件，包括发光二极管(led)、有机led(oled)、传感器、固态器件、集成电路、mems(微机电系统)以及其他电子部件通常是成批制造的，通常在供体基板或平面基板上。在供体基板上制造微型器件过程中，可以采用各种图案化技术，这些技术需要多个复杂且成本较高的光刻步骤，这些步骤也需要将图案完美转移到基板。
5.此外，为了形成操作系统，需要将来自至少一个供体基板的微型器件选择性地转移到受体基板。在转移过程中，供体基板和受体基板需要对准。
6.总体而言，转移机有两个主要的轴向运动，这会导致盒式晶片和显示面板晶片产生相对运动，从而导致尺寸不准确。此外，所有机械运动都有误差并且具有一定程度的不准确度。
7.因此，需要一种方法和系统来有效地将转移介质上的图案或器件转移到基板，并且还可以测量不准确度并补偿两者之间的误差。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于通过提供一种将多个器件或图案从转移介质转移到基板的转移系统和方法来克服现有技术的缺点。
9.根据一个实施例，可以提供一种转移装置。所述转移装置可以包括用于保持基板的第一保持器、用于保持转移介质的第二保持器，其中所述转移介质包括器件或图案中的一者、在所述第二保持器在相对于所述基板的一个维度的第一方向上移动以转移所述器件或图案时耦接到所述第二保持器的第一对准系统；以及在所述第二保持器相对于所述基板的另一维度的第二方向上移动以将所述器件或图案转移到所述基板时耦接到所述第二保持器的第二对准系统，其中所述转移装置可操作以将多个器件和图案转移到所述基板。
10.根据另一个实施例，可以提供一种将器件或图案转移到基板的方法。所述方法可以包括提供第一保持器以保持基板，提供第二保持器以保持转移介质，其中所述转移介质包括所述器件或图案中的一者，使所述第二保持器在相对于所述基板的一个维度的第一方向上移动以转移所述器件或图案，使所述第二保持器在相对于所述基板的另一维度的第二方向上移动以将所述器件或图案转移到所述基板；以及重复上述转移步骤以将多个器件和图案转移到所述基板。
11.根据一个实施例，所述基板可以是背板晶片/受体基板，并且所述转移介质可以是具有至少一个微型器件的盒式晶片/供体基板或具有图案的掩模。
12.根据一些实施例，可以提供一种将器件或图案转移到基板的方法。所述方法可以包括提供第一保持器以保持所述基板，其中所述基板具有至少第一维度和第二维度，提供第二保持器以保持转移介质，其中所述转移介质包括器件或图案中的至少一者，提供第一和第二对准系统，用所述第二保持器的位置校准所述第二对准系统的位置，在所述第一保持器中装载所述基板和在所述第二保持器中装载所述转移介质，通过所述第一对准系统使所述转移介质和所述基板在与所述第一维度相关的所述基板的边缘对准，将多个器件或图案转移到所述基板，使所述第一保持器或基板相对于所述第二维度移动；以及使用所述第二对准系统和位置校准信息使所述基板和第二保持器保持对准。
13.鉴于参考附图对各种实施例和/或方面进行的详细描述，本发明的前述和附加方面和实施例对于本领域的普通技术人员将是显而易见的，下面提供对附图的简要描述。
附图说明
14.通过阅读以下详细描述并参考附图，本发明的前述和其他优点将变得显而易见。
15.图1示出了根据本发明实施例的转移装置的示意性截面图。
16.图2示出了根据本发明实施例的转移装置的另一个示意性截面图。
17.图3示出了根据本发明实施例的由轮廓仪测量的角度中的位置漂移的侧视图。
18.图4是示出转移过程的流程图。
19.在不同图中使用相同的附图标记表示相似或相同的元件。
20.虽然本发明易于进行各种修改和替代形式，但具体实施例或实施方式已经通过举例的方式在附图中示出并且将在本文中详细描述。然而，应当理解，本发明并不旨在限于所公开的特定形式，而是，本发明涵盖落入由所附权利要求限定的本发明精神内的所有修改、等同以及替代内容。
具体实施方式
21.尽管结合各种实施例和示例描述了本教示，但本教示并不旨在限于此类实施例。相反，如本领域技术人员将理解的，本教示包含各种替代方案和等效方案。
22.在本说明书中，“系统基板”、“受体基板”和“显示基板”可互换使用。然而，本领域技术人员清楚，此处描述的实施例与基板类型无关。
23.在本说明书中，术语“供体基板”、“载体基板”以及“盒式基板”可互换使用。然而，本领域技术人员清楚，此处描述的实施例与基板类型无关。
24.在本说明书中，术语“晶片”和“基板”可互换使用。
25.本发明的一些实施例涉及将多个器件或图案从转移介质转移到基板的转移系统和方法。
26.总体而言，转移装置/转移机具有两个线性运动(例如，x轴和y轴)。转移装置可以包括用于保持第一晶片/基板的第一保持器、用于保持第二晶片/掩模的第二保持器、第一和第二对准系统、安装在装置的第一和第二方向上的光学编码器、用于测量第二晶片相对于第一晶片的表面轮廓和角度的轮廓仪、使转移介质相对于基板对准的六足体，以及用于
测量第二晶片和第一晶片上基准标记的位置以测量两个晶片的相对位置的多个相机。相机可以是测量不准确度并补偿两个晶片之间的误差的精密机器视觉相机。
27.图1示出了根据本发明实施例的转移装置的示意性截面图。
28.在图1中，可以提供转移装置100。转移装置可以包括用于保持基板的第一保持器102和用于保持转移介质的第二保持器104。第一保持器102可以设置在转移装置的第二方向上。第二保持器104可以设置在转移装置的第一方向上。在一种情况下，第一方向和第二方向也可以分别称为转移装置的x轴和y轴。
29.在一种情况下，基板可以是背板晶片/受体基板，并且转移介质可以是具有至少一个微型器件的盒式晶片/供体基板或具有图案的掩模。
30.在一个实施例中，可以在转移装置的第一和第二方向上都设置精密编码器(112，114)。第一方向上的精密编码器112可用于测量承载转移介质的第二保持器的行进路线(course travel)。第二方向上的精密编码器114可用于测量承载基板的第一保持器的行进路线。
31.在一个实施例中，可以提供第一和第二对准系统并将其耦接到第二保持器，以使转移介质相对于基板移动。可以使用诸如轮廓仪之类的检测设备来扫描基板和转移介质，以确定基板相对于转移介质的相对平坦度或偏移。
32.承载转移介质的第二保持器104可以移动到第一方向的起点，并且承载基板的第一保持器102可以移动到第二方向的起点。可以使用定位系统(例如，六足体)上的真空从第二保持器取走转移介质。定位系统可以安装在装置的侧面并耦接到第二保持器，其中移动平台用于保持转移介质，以便以六个自由度移动。
33.在另一实施例中，一个或多个基准或对准标记116可设置在基板和转移介质上。
34.在一个实施例中，一个或多个视觉系统耦接到第一和第二保持器以捕获对准标记，其中对准标记设置在基板和转移介质两者上。
35.在另一个实施例中，可以设置相对于第一保持器的一个或多个静止视觉系统108
‑
2。两个静止视觉系统固定安装在第一保持器的两侧，以捕获基板两侧的对准标记的图像。
36.在又一实施例中，可以提供至少一个移动视觉系统108。移动相机108可以安装在第二保持器的顶部，以捕获转移介质上以及基板的水平边缘处的对准标记的图像，以测量两者的相对位置。
37.图2示出了根据本发明实施例的转移机的样品转移过程的另一图解视图，其中第二保持器相对于基板移动，以将器件或图案转移到基板。图2对图1中使用的相同元件使用相同的附图标记。
38.由于保持器设计中的制造误差，基板和转移介质的对准标记可能不会对准，因此，基板和转移介质中可能出现角度和位置偏差。
39.这里，如图2所示，固定侧相机108
‑
2被安装以检查对准标记106在基板上的位置，并且移动相机108检查对准标记在转移介质上和基板的水平边缘处的位置，以测量两者的相对位置。
40.根据一个实施例，使用行进路线和六足体，可以将转移介质第一对准标记带入移动相机108的场中以捕获位置a，然后移动到第二对准标记以捕获位置b。在一种情况下，至少可以捕获转移介质晶片上的两个已知对准标记。对准标记的位置可以确定转移介质的第
一方向和第二方向的坐标。
41.在一种情况下，在捕获转移介质的对准标记之后，转移基板可以被移出移动相机的视场，但是可以移动到已知的嵌套位置。
42.此外，基板的不同对准标记可以同时被带入固定相机108
‑
2视场(例如，c1和c2)和移动相机108视场中。可以捕获基板的每个对准标记位置，并将其与转移介质对准标记位置进行比较。通过比较对准标记的位置，可以计算适当的偏差或偏移(即，在所有方向上的第一、第二、第三、旋转、尖端、倾斜的偏移)。
43.在一个实施例中，可以提供至少一个检测系统，所述检测系统可以检测基板相对于与视觉系统通信的转移介质的角度偏差/偏移。在一种情况下，检测系统包括轮廓仪。轮廓仪(图中未示出)可以测量由保持器制造误差引起的角度误差。轮廓仪可以安装在转移装置的一侧。
44.然后，移动相机可以移回其原始位置。在一个示例中，其可以被移出操作区域。
45.现在，第二保持器相对于基板的另一维度移动，以将器件或图案转移到基板并补偿所有计算出的对准偏移(即，在所有方向x、y、z、旋转、尖端、倾斜上的偏移)。
46.在一些实施例中，可以提供至少一个定位系统。定位系统可以被配置为基于角度偏差相对于转移介质定位基板，使得基板对准标记与转移介质对准标记对准。在一种情况下，定位系统可以包括六足体。定位系统被配置为提供六个自由度对准。出于说明的目的，仅提供了一个定位系统。但是，根据设计要求，定位系统可能不止一个。
47.完成第一次对准后，基板在第二方向上移动。当显示基板在第二方向上移动时，固定相机继续捕获显示基板上的对准标记。可以重复所有转移步骤，以将多个器件和图案转移到基板。
48.在一种情况下，当显示基板继续行进时，可以使用盒式模板运动计算和补偿显示基板的旋转。
49.图3示出了根据本发明实施例的由轮廓仪测量的角度的位置漂移的侧视图。轮廓仪安装在转移装置的侧面，以测量基板相对于转移介质的角度的位置漂移。
50.图4示出了根据本发明实施例的在转移机中在盒、晶片和显示晶片之间转移的方法的流程图。方法400包括可以以任何特定顺序完成以实现期望状态的步骤。
51.方法400可以从框402开始。在框402中，用于保持掩模或转移介质的图1的第二保持器102可以移动到转移装置的第一方向的起点。在框404中，用于保持基板的图1的第一保持器104可移动到第二方向的起点。
52.根据一个实施例，基板可以是背板晶片或受体基板，并且转移介质可以是具有至少一个微型器件的盒式晶片或供体基板，或者具有图案的掩模。
53.可以设置如图1所示的多个相机106，以在第一和第二方向上测量晶片/载体上的基准标记的位置。相机可以包括但不限于高精度机器相机。在框406中，相机行程(cx)可以测量转移介质上和基板的水平边缘的基准标记的位置，以测量相对位置。测量后，相机行程可以会向后移动，为背板晶片扫清障碍。
54.显示器、晶片的侧面上可以设置相机106
‑
2。在下一步骤408中，侧面相机测量背板晶片两侧的基准位置。在进一步的步骤410中，可以使用轮廓仪来测量显示晶片相对于盒式晶片的角度。
55.在步骤412中，在所有计算之后，机器使用六足体将led从盒、晶片转移到背板晶片。在步骤414中，如果第二方向行程结束，则可以在步骤416检查第一方向行程是否结束，如果第二方向行程在步骤414未结束，则显示晶片可以在418移动一步，如果在步骤416第一方向行程未结束，则在步骤420中盒式晶片可以在第一方向上移动一步。如果第一和第二方向行程都结束，则此过程完成。
56.在另一个实施例中，可以提供一种将器件或图案转移到基板的方法。所述方法可以包括提供第一保持器以保持基板，其中基板具有至少第一和第二维度，提供第二保持器以保持转移介质，其中转移介质包括器件或图案中的至少一者，提供第一和第二对准系统，用第二保持器的位置校准第二对准系统的位置，在第一保持器中装载基板和在第二保持器中装载转移介质，通过第一对准系统使转移介质和基板在与第一维度相关的基板边缘对准，将多个器件或图案转移到基板，使第一保持器或基板相对于第二维度移动；以及使用第二对准系统和位置校准信息使基板和第二保持器保持对准。
57.根据一个实施例，可以提供一种转移装置。转移装置可以包括用于保持基板的第一保持器、用于保持转移介质的第二保持器，其中转移介质包括器件或图案中的一者、耦接到第二保持器以使第二保持器在相对于基板的一个维度的第一方向上移动以转移器件或图案的第一对准系统；以及耦接到第二保持器以使第二保持器在相对于基板的另一维度的第二方向上移动以将器件或图案转移到基板的第二对准系统，其中转移装置可操作以将多个器件和图案转移到基板。
58.根据另一实施例，转移装置还可以包括：耦接到第一和第二保持器以捕获对准标记的一个或多个视觉系统，其中对准标记设置在基板和转移介质上；检测基板相对于转移介质的角度偏差的至少一个检测系统；以及被配置为基于角度偏差相对于基板定位转移介质的至少一个定位系统。
59.根据又一实施例，转移装置还可以包括至少一个编码单元，沿第一保持器和第二保持器安装以确定基板和转移介质在对准系统上的准确位置，其中第一保持器可沿转移装置的第二方向移动。
60.根据一些实施例，一个或多个视觉系统可以包括静止和移动相机。移动视觉系统安装在第二保持器的顶部，以捕获转移介质上以及基板的水平边缘的对准标记的图像，以测量两者的相对位置。两个静止视觉系统可以固定安装在第一保持器的两侧，以捕获基板两侧的对准标记的图像。静止和移动视觉系统都可以包括精密机器视觉相机。
61.根据进一步的实施例，检测系统可以包括轮廓仪，并且定位系统可以包括六足体。基板包括以下之一：显示晶片、背板晶片或生长基板，并且转移介质包括以下之一：盒、晶片、供体晶片或掩模。
62.根据一个实施例，一种将器件或图案转移到基板的方法可以包括提供第一保持器以保持基板，提供第二保持器以保持转移介质，其中转移介质包括器件或图案中的一者，使第二保持器在相对于基板的一个维度的第一方向上移动以转移器件或图案，使第二保持器在相对于基板的另一维度的第二方向上移动以将器件或图案转移到基板；以及重复转移步骤a)
‑
d)，以将多个器件和图案转移到基板。
63.根据又一实施例，所述方法还可以包括提供耦接到第二保持器以使第二保持器分别在第一和第二方向上移动的第一对准系统和第二对准系统。器件可以是微型发光器件。
64.根据一些实施例，可以提供一种将器件或图案转移到基板的方法。所述方法可以包括提供第一保持器以保持基板，其中基板具有至少第一和第二维度，提供第二保持器以保持转移介质，其中转移介质包括器件或图案中的至少一者，提供第一和第二对准系统，用第二保持器的位置校准第二对准系统的位置，在第一保持器中装载基板和在第二保持器中装载转移介质，通过第一对准系统使转移介质和基板在与第一维度相关的基板边缘对准，将多个器件或图案转移到基板，使第一保持器或基板相对于第二维度移动；以及使用第二对准系统和位置校准信息使基板和第二保持器保持对准。
65.根据另一个实施例，所述方法还可以包括提供耦接到第一和第二保持器以捕获对准标记的一个或多个视觉系统，其中对准标记设置在基板和转移介质上，并且提供检测基板相对于转移介质的角度偏差的至少一个检测系统。
66.本发明的一个或多个实施例的前述描述已被呈现用于说明和描述目的。并不意在是穷举的或将本发明限制于所公开的精确形式。根据上述教示，许多修改和变化是可能的。本发明的范围不应受此详细描述的限制，而是受所附权利要求的限制。