微装置转移中的偏移对准及修复的制作方法

1.本发明涉及在微装置转移工艺后校正未对准且填充空隙的工艺。本发明进一步涉及多个微装置的对准工艺及转移。


技术实现要素：

2.本发明涉及一种在微装置从供体衬底到系统衬底的转移工艺中校正未对准的方法，所述方法包括：将所述微装置的第一转移中从所述供体衬底到所述系统衬底中的至少一个所述转移微装置的位置与所述微装置在所述系统衬底上的下一转移中的预期位置进行比较；基于所述微装置的下一转移的所述系统衬底中的新的预期位置及从所述微装置的所述第一转移中提取的未对准信息来计算偏移向量；及使用所述偏移向量来执行下一转移。
3.本发明的另一方面涉及一种填充空隙微装置的方法，所述方法包括：产生所述空隙微装置的映像；为所述映像中的任何空隙微装置在系统衬底上的现有衬垫顶部上形成新的衬垫；将供体衬底上的微装置与所述新衬垫对准；将所述对准的微装置转移到所述新的衬垫；以及通过所述新的衬垫固定所述转移的微装置。
4.本发明的另一方面涉及一种在多个转移头之间操作共享对准系统的方法，所述方法包括：移动每一转移头或系统衬底以实现偏移及转移工艺；及每一转移头将微装置从供体衬底转移到所述系统衬底。所述对准系统可为电或光学的。
附图说明
5.在阅读以下具体实施方式及参考附图之后，将明白本公开的以上及其它优点。
6.图1展示基于偏移及转移工艺的微装置转移。
7.图2a到2b展示在偏移步骤中校正未对准的方法。
8.图2c展示在具有对准模块的多个转移头之间具有共享主对准系统的系统。
9.图2d展示用于在多个转移头之间共享对准系统的示范性时序图。
10.图2e展示用于进行两个部分对准工艺的示范性工艺。
11.图2f展示将供体衬底(或盒)装载在第一头中，且接着对第一转移头执行对准。
12.图3展示具有转移的微装置以及空隙及具有更高高度的新的衬垫的系统衬底。
13.图4(包括4a、4b及4c)展示具有转移的微装置以及空隙及具有更低高度的新的衬垫的系统衬底。
14.虽然本公开易受各种修改及替代形式影响，但特定实施例或实施方案已在附图中通过实例展示且将在本文中详细描述。然而，应理解，本公开不旨在限于所公开的特定形式。实际上本公开将涵盖落入由所附权利要求书定义的本发明的精神及范围内的全部修改、等效物及替代方案。
具体实施方式
15.在此描述中，可互换使用术语“装置”及“微装置”。然而，所属领域的技术人员将了解此处描述的实施例与装置大小无关。
16.本发明涉及将一组选定微装置从供体衬底转移到接收器/系统衬底，同时可在系统衬底中已转移有微装置。或在另一情况下，其它结构存在于可干扰转移的接收器衬底中。在本发明中，我们使用先前转移的微装置来解释本发明，然而类似主题可应用于其它结构。
17.微装置可为微led、oled、微传感器、mem及任何其它类型的装置。
18.在一种情况下，微装置具有功能主体及触点。触点可为电触点、光学触点或机械触点。
19.在光电微装置的情况下，装置可具有功能层及电荷携载层。其中电荷携载层(掺杂层、电阻及触点)将电荷(空穴的电子)转移到装置外侧的功能层与触点之间。功能层可产生电磁信号(例如，光)或吸收电磁信号。
20.系统衬底可具有像素及像素电路，每一像素控制至少一个微装置。像素电路可由电极、晶体管或其它组件制成。晶体管可用薄膜工艺、cmos或有机材料制造。
21.转移及偏移对准
22.当微装置从一个衬底转移到另一衬底时，需要解决许多方面来促进平滑转移。一个方面涉及转移工艺中的正确对准。如果未发生正确对准，那么需要检测并修正未对准。本发明的一个方面涉及检测且校正未对准。
23.一种将微装置转移到系统衬底中的方法基于若干顺序步骤。第一步骤是将供体衬底与系统衬底对准。接着标定或聚焦到系统衬底上的第一预期区域。在标定之后，将选定的微装置转移到系统衬底的第一预期区域中。在此初始转移之后，为供体衬底产生到系统衬底上的第二预期区域的偏移。接着完成将另一组选定微装置转移到系统衬底的第二预期区域中。
24.供体衬底与系统衬底的对准可用第一预期区域来完成。偏移及转移工艺可继续到更多预期区域。当偏移及转移工艺继续时，归因于用于偏移工艺的机械工具的精度限制，供体衬底与系统衬底的对准可能受损。
25.在保持对准的方法中，系统检测转移装置与先前(第一)预期区域的未对准，并基于所提取的未对准将偏移步骤校准到当前(第二)预期区域。未对准提取数据可基于测量微装置落在系统衬底中的位置以及其应落在的位置。此数据可包含竖直及水平方向上的偏移误差以及旋转误差。在一个相关情况中，对准标记可用于提取转移的装置的位置。对准标记可在系统衬底中特定地设计且制造图案化。此外，系统衬底中的现有图案可用作对准。在另一相关情况中，作为与转移的装置的连接的系统衬底中开发的衬垫可用于将转移的装置的位置提取到系统衬底中。衬垫可为电连接或机械连接。具有转移装置的衬垫的挑战在于，其可隐藏在装置下方，且也归因于转移工艺而变形。在另一相关情况中，在转移的装置的靠近近接性中的空衬垫可用于将转移的装置的位置提取到系统衬底中。
26.在一种情况中，可使用视觉系统(例如，相机)拍摄转移的微装置的照片/图像，以提取未对准数据。在另一情况中，可使用光亮度的方法来提取未对准数据。此处，使用高能量的光来激发微装置的至少部分。此外，还可使用在相同光下激发的标记。计算微装置相对于标记的位置。并提取未对准。在另一相关情况中，标记或微装置不激发，且因此使用两个
图像系统，一个用于激发，且一个用于正常照明状况。两个图像可在同一时间或不同时间帧中拍摄。
27.图1展示基于偏移及转移工艺的微装置转移。在转移的第一步骤(图1a)期间，包含至少多于一个微装置102的供体衬底100与系统衬底104对准。在第二步骤(图1b及图1c)期间，微装置转移到系统衬底104中。图1c展示系统衬底102上的转移的微装置106。转移机制可通过接触系统衬底(图1b)或通过例如光/激光或温度辅助转移的其它方法来执行。
28.在第三步骤(图1d)期间，供体衬底100移动(偏移)到系统衬底104的另一预期区域。在第四步骤(图1f及图1e)期间，装置102转移到系统衬底中。图1d的步骤中的偏移可归因于机械缺陷、系统衬底缺陷及/或环境变化而导致未对准。
29.图2a到2b展示在图1d中的偏移步骤中校正未对准的方法。此处，如图2a中示范，将从供体衬底200中的微装置202转移到系统衬底204中的至少一个微装置206的位置与系统衬底204上的微装置的预期位置206进行比较。转移的微装置的位置与预期位置的比较可基于通过背板上的标记208比较转移的微装置的位置。计算/提取未对准数据，其可包含水平方向(δx)、竖直方向(δy)及旋转误差(δr)。如图2b中示范，基于系统衬底中的新的预期位置及从先前转移中提取的未对准信息(δx、δy、δr)来计算偏移向量210。对下一转移执行新的偏移向量将校正对准。
30.图2c展示在具有对准模块的多个转移头之间具有共享主对准系统的系统。此处，每一转移头可将微装置从供体衬底转移到系统衬底中。系统衬底或转移头可移动以实现偏移及转移工艺。对准系统可为光学或电的。在一种情况中，供体衬底上的对准标记与系统衬底中的对应对准标记对准。在另一情况中，供体衬底中的微装置直接对准系统衬底中的预期位置。在一种情况中，转移头经装载并对准系统衬底中的固定区域。
31.在一种情况中，供体衬底经装载在转移头中，对准系统移动到转移头。转移头相对于系统衬底处于预定义位置，对准系统用于移动、旋转或倾斜供体衬底以使其与系统衬底中的预定义位置对准。在一种情况中，预定义位置可为系统衬底的边缘。在另一情况中，其可为转移工艺的起始位置。
32.在另一相关情况中，从系统衬底提取较少标记的位置。每当在转移头中装载供体衬底时，使用共享对准系统提取供体衬底中的某些标记的位置。基于提取的位置计算每一经装载供体衬底的未对准。
33.在另一相关情况中，转移头使用共享对准系统与供体衬底对准并拾取供体衬底。转移头与转移衬底校准，且因此，其可使供体衬底移动到恰当位置中。
34.图2d展示用于在多个转移头之间共享对准系统的示范性时序图。在一种情况中，发生多个头的对准(图2d中的al)，且接着由每一转移头开始转移(图2d中o&p表示偏移及打印)。然而，由于在对准期间无转移，因此吞吐量将受影响。对准工艺可分为两个部分，第一部分包含使用共享对准系统来提取或测量对准信息。第二部分是提取并执行对准工艺。第二部分可一次对若干个头进行。图2e展示用于进行两个部分对准工艺的示范性工艺。如在图2f中示范，将供体衬底(或盒)装载在第一头中，且接着对第一转移头执行对准。接着对第一转移头开始转移及偏移工艺。接着对第二转移头执行对准。且在对准之后，对第二转移头开始转移及偏移。这可对更多转移头继续进行。在将新的头装载于转移头中之后，对所述头执行对准并执行偏移及转移。
35.此处描述的方法的组合可用于进一步改进对准及转移吞吐量。
36.转移及缺陷
37.将微装置转移到系统衬底中与一些缺陷相关联。缺陷本质上可为不同类型，例如空隙(无转移的装置)、物理损坏、倾斜、错位等。在一种情况中，可移除有缺陷装置，并将所有缺陷转变为空隙型缺陷。此外，微装置可在转移之前进行测试及验证，以降低其它缺陷类型的可能性。在此情况中，大部分缺陷将为空隙。此外，可移除有缺陷微装置以产生空隙缺陷。在此情况中，移除可通过剥离微装置或使用激光崩解装置来完成。
38.为了在系统衬底中重新填充空隙装置，在现有衬垫(若干衬垫)顶部上形成新的衬垫，或移除现有衬垫，并且形成新的更高的衬垫。接着使用新的衬垫将新的微装置转移到衬底中的空隙位置中。在转移之后，转移微装置可经向下推以获得与其它相邻微装置相同的接近高度。在相关情况中，在现有衬垫顶部上的新的衬垫可为软材料(例如，聚合物、纳米颗粒等)，其可沿着衬垫推动或推出衬垫。
39.此外，微装置可在转移期间通过力向下推动，以避免干扰已转移的微装置。推力可通过机械、光学或热产生。
40.图3(包括图3a、3b及3c)展示具有转移的微装置302的系统衬底300。在一种情况中，微装置未转移304(图3a)。此处，空隙304还可为在将微装置转移到系统衬底300之前从供体衬底移除有缺陷微装置的结果，或其可为转移本身的结果。其可为从系统衬底或用于填充有缺陷微装置留下的位置移除有缺陷微装置的结果。
41.为了修正缺陷，产生缺陷的映射，并且为有缺陷微装置形成新的衬垫306(图3b)。在一种方法中，缺陷从通过相机拍摄的图像中提取。新的衬垫306的衬垫高度应足够高，以避免供体衬底310与系统衬底中的现有微装置之间的任何干扰(图3c)。供体衬底310上的微装置312中的一者与新的衬垫306对准，且接着转移到新的衬垫306上。转移的微装置308可由衬垫306固定。
42.图4(包括4a、4b及4c)展示具有转移的微装置402的系统衬底400。在一种情况中，微装置未转移404(图4a)。此处，空隙404可为在将微装置转移到系统衬底400之前从供体衬底移除有缺陷微装置的结果。其也可为转移本身的结果或可为从系统衬底或用于填充有缺陷微装置留下的位置移除有缺陷微装置的结果。
43.再次，在此情况中，产生缺陷的映射，并且为有缺陷微装置形成新的衬垫406(图4b)。衬垫高度可短于微装置(图4c)。在一种情况中，衬垫可为系统衬底中的原始衬垫。供体衬底410上的微装置412中的一者与新的衬垫406对准，且接着转移到新的衬垫406上。可通过力414将新的转移的微装置408推到系统衬底400。力可为光学的、静电的、电磁的、化学的、机械的等。另外，衬垫406可为导电的或粘性的。
44.本发明还是一种填充空隙微装置的方法，所述方法包括：产生所述空隙微装置的映像；为所述映像中的任何空隙微装置在系统衬底上的现有衬垫顶部上形成新的衬垫；将供体衬底上的微装置与所述新衬垫对准；将所述对准的微装置转移到所述新的衬垫；以及通过所述新的衬垫固定所述转移的微装置。
45.已为说明及描述的目的呈现本发明的一或多个实施例的先前描述。并不意在具穷举性或使本发明受限于所公开的精确形式。鉴于上述教示，许多修改及变化是可能的。本发明的范围不旨在受此具体实施方式限制，而是由本发明所附的权利要求书限制。