LED蓝宝石衬底研磨三部曲
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LED芯片研磨制程的首要动作即“上腊”，这与硅芯片的CMP化学研磨的贴胶意义相同。将芯片固定在铁制(Lapping制程)或陶瓷(Grounding制程)圆盘上。先将固态蜡均匀的涂抹在加热约90~110℃的圆盘上，再将芯片正面置放贴附于圆盘，经过加压、冷却后，芯片则确实固定于盘面，完成上腊的动作。 一、研磨首部曲——上蜡 上腊的制程，必须控制腊的厚度在2~3um，这与固蜡的选择、加压方式及条件都有直接影响，并且直接关系着研磨后的完工厚度均匀性。而上腊机的加压、冷却机构部分，大致可分成两种，一为使用两圆盘直接加压方式，另一种则是除了加压圆盘外，还增加了一个真空舱，在加压时将舱体抽真空，增加将蜡均匀压平的效果。 这两种方式，严格来说差异并不大。但是某些芯片，却不适用于真空加压的方式上腊，例如芯片若是在磊晶制程前就已经在芯片正面的平边作刻号，当加压抽真空时，因为平边的刻号隆起，会造成芯片下的腊被真空吸出，导致腊厚不足。研磨时，平边区域非常容易就被磨掉。除了造成研磨缺角，也因裂痕的产生，容易使芯片破裂。 然而，加压、冷却的设计也有不同，一般下圆盘都会有冷却水管路盘绕在盘内。但是有的是加压后数十秒或两分钟才开始加冷却水作冷却，而有的则是边加压、边冷却。 当上腊作业时，有一个难题，即芯片上腊时的气泡。气泡会使芯片无法完全贴附于铁盘或陶瓷盘上，研磨后会造成小裂痕。(若芯片研磨后产生小十字型或人字型裂痕，则是上腊时有微尘未被清除而造成。)但是，近来已经有自动上腊机，如WEC、TECDIA。在Robot取片时，就能将气泡大小控制在0.5mm以下，在经过加压冷却后，芯片上腊的状况就十分良好。但是若以SpeedFAM的手动上腊机进行上腊时，去除腊中1mm大小的气泡，就必须依靠操作者的经验与方法，才能获得最佳的上腊效果。 二、LED芯片研磨二部曲——研磨 在上腊制程作业完成后，接下来的制程就是破坏力最高的“研磨制程”。 过去最成熟的研磨制程就是Lapping，即是将芯片使用氧化铝研磨粉作第一次研磨。其作业方式是使用千分表量测与设定铁盘外围的钻石点，再将其放置于磨盘上，使用研磨粉作研磨。使用钻石点的目的在于让芯片研磨至设定厚度时，由于钻石的硬度最高，所以芯片就不致于再被磨耗。 但是，由于蓝光LED基板为蓝宝石，硬度高，所以使用Lapping的方式研磨时，会导致制程时间过长。因此，近几年来以Grinding的方式进行蓝光LED的芯片研磨，降低制程工时。 Grinding制程设备可分成卧式与立式两种，卧式研磨机所指的是研磨马达与水平面平行，可适用于八片式以下的研磨设计。但是若为12片式研磨时，因陶瓷盘过大，则无法使用此设计方式。立式研磨机所指的是研磨马达与水平面垂直，而八片式以上的研磨机以此设计为主。 在Grinding的制程方式中，使用钻石砂轮搭配冷却液(冷却油 RO水或DI水)或钻石切削液来研磨芯片。虽然冷却方式会依原设计者的制程理念与经验而有所不同，但是并不影响制程的结果。此制程作业之中，最主要的在于工作轴与砂轮轴的调整必须呈平行。再来，就是砂轮的磨石结构。 由于Grinding研磨制程的速度效率高，若可以在研磨时将芯片厚度尽可能的减薄，则抛光的工时与成本就能降低。但是，研磨是高破坏性的制程作业，所以芯片减薄有一个极限值；另外，研磨制程中因钻石所造成的刮痕约为15um，所以完工厚度值也影响着研磨减薄的厚度设定。 |
