CN112605847B - 一种改进的晶片衬底抛光方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改进的晶片衬底抛光方法与装置，衬底抛光载具材料中，在热熔压敏胶与绒毛层之间黏贴一层圆形压罩，使具有隆起的加压方式，对其欲改变形貌的位置加以抛光移除或改变区域性应力；将该具有圆形压罩的载具贴合在底材上；将其晶片衬底放入已制作完成的载具上进行衬底抛光作业。采用该晶片衬底抛光方法，可以将晶片衬底由不规则型改变为一致同心圆形貌，且圆心可为正中心对称，外延磊晶可获得一致性的同心圆衬底，该单片外延波长均匀性可达90％以上。

Description

一种改进的晶片衬底抛光方法与装置

技术领域

本发明涉及晶片衬底抛光技术领域，尤其涉及一种改进的晶片衬底抛光方法与装置。

背景技术

LED外延磊晶是生长III-V族化合物，如氮化镓等生长在蓝宝石基板上，用以作为电子电洞对后发光原理下的材料。当中由于外延磊晶需以高温1000度进行气相磊晶在衬底基板上，升降温过程中会使晶片衬底凹凸的面型变化，致使外延后晶片衬底会有内外圈磊晶波长不均匀的情况。近年由于发展MicroLED等产品，对波长均匀的要求日益增高，故使得此问题逐步被重视。为了改善外延磊晶生长过程中晶片衬底的翘曲度变化，目前业界有许多研究方案，包含改变磊晶用加热底部结构，以不同温场进行补偿。另也有透过晶片衬底基板的表面蚀刻，如图案化基板等，改变整体应力分布的差异等。也有一些研究是透过晶片衬底本身的翘曲度改变来匹配。外延升温时晶片衬底基板会先由因应力释放而呈现凸起，随者温度上升到高点时达到最凸状态，其后在不同磊晶的升降温阶段再使晶片衬底变为平坦，此一连续步骤取决于晶片衬底本身的应力释放是否完全，以及晶片衬底本身一开始的形貌等因素影响。晶片衬底的初始翘曲可以缓解外延磊晶层的部份应力，从而改善外延层的质量，LED芯片的性能也就越好。故晶片衬底的翘曲度和弯曲度是控制氮化镓材料特性的关键参数。蓝宝石晶片衬底的加工精度和表面完整性要求越来越高，借助于成熟的材料加工及处理方法获得超光滑的平坦加工表面。在面型控制上，除了在晶棒多线切割外，多数会在磨抛工艺中进行调整，如研磨转速与盘面控制，抛光的压力转速配比等，对于面型控制上并未能有效掌握，且加工品质与良率均不佳，主要是受到单批次间片与片的相对性不佳，使控制翘曲与弯曲的良率仅有70～80％之间。晶片衬底的化学机械抛光已经成为加工蓝宝石晶片衬底的平坦化技术，具有成本低、操作简单，可获得高精度的表面粗糙度等优点。而抛光加工过程多数是使用背面贴蜡抛光或是使用载具作为支撑物件，使晶片承受来自抛头的压力与抛光垫接触后进行抛光作业，不会因受力而外移飞出抛光盘面。但晶片衬底面型难以控制，并且形貌会受到前段工序影响而有所不同的差异，在实际生产上较难以有效控制。针对晶片衬底面型而言，对称的面型是单片外延磊晶均匀性一项重要的控制因子。同心圆则是效果最佳的面型，以圆心作为中心，向外扩展分布，使得弯曲值维持在负弯曲的状况，此时对于磊晶均匀性会具有较好的结果。而在现有技术上以抛光控制同心圆型是具有其难度，主要是在抛光头受力下压合是与晶片衬底等向受力，晶片衬底面型并未会发生明显且具体的变化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的晶片衬底抛光方法与装置，以解决上述背景技术提出的晶片衬底面型难以控制，形貌受到工序影响而产生差异，同时，在实际生产上较难以有效控制，虽然同心圆是效果最佳的面型，但以抛光控制同心圆型的加工难度大的问题。

针对上述问题，本发明所采用如下技术方案：一种改进的晶片衬底抛光方法。具体步骤如下：

步骤1：晶片衬底抛光载具材料中，热熔压敏胶与绒毛层贴合，并于热熔压敏胶与绒毛层之间，增加黏贴一层圆形压罩，使具有隆起的加压方式；

步骤2：玻璃纤维层通过胶层与绒毛层另一侧贴合，玻璃纤维层上在圆形压罩对应位置开设贯通的圆形孔洞；

步骤3：将该具有圆形压罩的载具通过热熔压敏胶贴合在底材上；

步骤4：将其晶片衬底放入已制作完成的载具上的圆形孔洞内；

步骤5：进行晶片衬底抛光作业,该抛光载具具有隆起的加压方式，对其欲改变形貌的位置加以抛光移除或改变区域性应力，抛光过程中将晶片衬底由不规则型改变为一致同心圆形貌，且抛光时间越久或抛光压力越大，衬底同心圆弯曲度倾向越明显，抛光时间与压力均与改变弯曲度值的程度成正比，且线性关系良好，可按照晶片衬底弯曲度加工需求，确定抛光作业时间和加压压力进行抛光作业。

本发明还涉及用于该抛光方法的一种改进的晶片衬底抛光装置，包括底材和载具，其特征是：所述载具包括热熔压敏胶、绒毛层、胶层和玻璃纤维层，所述热熔压敏胶上侧与所述底材贴合，所述热熔压敏胶下侧与所述绒毛层上侧贴合，所述热熔压敏胶和绒毛层之间还黏贴一层圆形压罩，所述绒毛层下侧通过所述胶层与玻璃纤维层上侧贴合，所述玻璃纤维层在与所述圆形压罩对应的位置开设贯通的圆形孔洞，所述圆形压罩直径和圆形孔洞直径比例值在0.4～0.7之间，所述圆形压罩的厚度在20～60um之间。

优选的，所述圆形压罩直径和圆形孔洞直径比例值为0.55。

优选的，所述圆形压罩的厚度值为40um。

优选的，所述载具各层整体压合固定。

优选的，所述圆形压罩为碳素纤维布、固态硅胶、棉纸、丝绸布、塑胶、各式蜡中的一种。

优选的，所述底材为陶瓷盘、碳化硅盘中的一种。

优选的，所述圆形压罩为中空的圆环状。

弯曲度与外延晶片衬底半径的平方成正比，并且外延晶片的上表面和下表面之间的温度差与外延晶片的厚度成反比。此假设是指当晶片衬底面型为同心圆面型时能符合该条件，故可以依据此进行机台温度补偿改造或温差补偿等方式提升外延片磊晶均匀性。由上面对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明增加圆形压罩的抛光方式是可以将晶片衬底由不规则型改变为一致同心圆形貌，且圆心可为正中心对称。当晶片衬底面型为正中心对称时，以圆心延展与氮化镓各处的应力会对称分布，在距边则亦会有对称的反向应力，而依据本发明技术方案制作同心圆晶片衬底形貌成品率可达98％以上；外延磊晶可获得一致性的同心圆晶片衬底，该单片外延波长均匀性可达90％以上。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有晶片衬底抛光装置剖面结构示意图；

图2为本发明晶片衬底抛光装置剖面结构示意图；

图3为本发具有圆形压罩的载具示意图；

图4现有方法抛光后晶片衬底面型；

图5为本发明中的方法抛光后晶片衬底面型；

图6不同抛光时间对应弯曲度的变化图；

图7不同抛光压力对应弯曲度的变化图。

图中：1.底材 2.热熔压敏胶 3.绒毛层 4.胶层 5.玻璃纤维层 6.晶片衬底 7.圆形压罩 8.圆形孔洞。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图2并结合实施例来详细说明本发明。

实施例

本发明所采用如下技术方案：一种改进的晶片衬底抛光方法。具体步骤如下：

步骤1：晶片衬底抛光载具材料中，热熔压敏胶2与绒毛层3贴合，并于热熔压敏胶2与绒毛层3之间，增加黏贴一层圆形压罩7，使具有隆起的加压方式；

步骤2：玻璃纤维层5通过胶层4与绒毛层3另一侧贴合，玻璃纤维层5上在圆形压罩7对应位置开设贯通的圆形孔洞8；

步骤3：将该具有圆形压罩7的载具通过热熔压敏胶2贴合在底材上；

步骤4：将其晶片衬底6放入已制作完成的载具上的圆形孔洞8内；

步骤5：进行晶片衬底抛光作业,该抛光载具具有隆起的加压方式，对其欲改变形貌的位置加以抛光移除或改变区域性应力，参考图4-7，本发明抛光过程中将晶片衬底由不规则型改变为一致同心圆形貌，且抛光时间越久或抛光压力越大，晶片衬底同心圆弯曲度倾向越明显，抛光时间与压力均与改变弯曲度值的程度成正比，且线性关系良好，可按照晶片衬底6弯曲度加工需求，确定抛光作业时间和加压压力进行抛光作业。

参考图2-3，本发明还涉及用于该抛光方法的一种改进的晶片衬底抛光装置，包括底材1和载具，其特征是：所述载具包括热熔压敏胶2、绒毛层3、胶层4和玻璃纤维层5，所述热熔压敏胶2上侧与所述底材1贴合，所述热熔压敏胶2下侧与所述绒毛层3上侧贴合，所述热熔压敏胶2和绒毛层3之间还黏贴一层圆形压罩7，所述绒毛层3下侧通过所述胶层4与玻璃纤维层5上侧贴合，所述玻璃纤维层5在与所述圆形压罩7对应的位置开设贯通的圆形孔洞8，抛光时将晶片衬底6放入圆形孔洞，所述圆形压罩7直径和圆形孔洞8直径比例值在0.4～0.7之间，所述圆形压罩7的厚度在20～60um之间。

作为优选的技术方案，所述圆形压罩7直径和圆形孔洞8直径比例值为0.55。

作为优选的技术方案，所述圆形压罩7的厚度值为40um。

作为优选的技术方案，所述载具各层整体压合固定。

作为优选的技术方案，所述圆形压罩7为碳素纤维布、固态硅胶、棉纸、丝绸布、塑胶、各式蜡中的一种。

作为优选的技术方案，所述底材1为陶瓷盘、碳化硅盘中的一种。

作为优选的技术方案，所述圆形压罩7可以为中空的圆环状，可以抛光出反向弯曲度的晶片衬底同心圆形貌。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种改进的晶片衬底抛光方法,具体步骤如下：

步骤1：晶片衬底抛光载具材料中，热熔压敏胶与绒毛层贴合，并于热熔压敏胶与绒毛层之间，增加黏贴一层圆形压罩，使具有隆起的加压方式；

步骤2：玻璃纤维层通过胶层与绒毛层另一侧贴合，玻璃纤维层上在圆形压罩对应位置开设贯通的圆形孔洞；

步骤3：将该具有圆形压罩的载具通过热熔压敏胶贴合在底材上；

步骤4：将其晶片衬底放入已制作完成的载具上的圆形孔洞内；

步骤5：进行晶片衬底抛光作业,该抛光载具具有隆起的加压方式，对其欲改变形貌的位置加以抛光移除或改变区域性应力，抛光过程中将晶片衬底由不规则型改变为一致同心圆形貌，且抛光时间越久或抛光压力越大，晶片衬底同心圆弯曲度倾向越明显，抛光时间与压力均与改变弯曲度值的程度成正比，且线性关系良好，可按照晶片衬底弯曲度加工需求，确定抛光作业时间和加压压力进行抛光作业。

2.一种改进的晶片衬底抛光装置，包括底材和载具，其特征是：所述载具包括热熔压敏胶、绒毛层、胶层和玻璃纤维层，所述热熔压敏胶上侧与所述底材贴合，所述热熔压敏胶下侧与所述绒毛层上侧贴合，所述热熔压敏胶和绒毛层之间还黏贴一层圆形压罩，所述绒毛层下侧通过所述胶层与玻璃纤维层上侧贴合，所述玻璃纤维层在与所述圆形压罩对应的位置开设贯通的圆形孔洞，所述圆形压罩直径和圆形孔洞直径比例值在0.4～0.7之间，所述圆形压罩的厚度在20～60um之间。

3.根据权利要求2所述的一种改进的晶片衬底抛光装置，其特征是：所述圆形压罩直径和圆形孔洞直径比例值为0.55。

4.根据权利要求2所述的一种改进的晶片衬底抛光装置，其特征是：所述圆形压罩的厚度值为40um。

5.根据权利要求2所述的一种改进的晶片衬底抛光装置，其特征是：所述载具各层整体压合固定。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的一种改进的晶片衬底抛光装置，其特征是：所述圆形压罩为碳素纤维布、固态硅胶、棉纸、丝绸布、塑胶、各式蜡中的一种。

7.根据权利要求2-5中任一项所述的一种改进的晶片衬底抛光装置，其特征是：所述底材为陶瓷盘、碳化硅盘中的一种。

8.根据权利要求2-5中任一项所述的一种改进的晶片衬底抛光装置，其特征是：所述圆形压罩为中空的圆环状。

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