CN207771570U - 一种多尺寸兼容的晶圆研磨设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多尺寸兼容的晶圆研磨设备，其特征在于：包括用于放置待研磨晶圆的载盘，所述载盘上放置有与待研磨晶圆材质和厚度相同的小陪片，所述小陪片的上方设置有厚度测量装置，所述厚度测量装置包括正对于小陪片上方的测量器高点和正对载盘任一空载位置的测量器低点。本实用新型通过在特定位置增加材质、厚度相同小块陪片的方法配合研磨机上不方便改动的厚度测量装置，实现了一台研磨设备对多种尺寸晶圆的兼容，设备产能充分发挥，同时节省了设备改装的成本。不用去改动设备的探测器模块，节约数万成本，同时也不会有改动探测器带来的精度影响；不用变动设备不用更换载盘，可以随时在多种切换生产，实现兼容。

Description

一种多尺寸兼容的晶圆研磨设备

技术领域

本发明涉及LED芯片衬底研磨设备技术领域，特别涉及一种多尺寸兼容的晶圆研磨设备。

背景技术

LED被称为第四代光源，具有节能、环保、安全、寿命长、低功耗、低热、高亮度、防水、微型、防震、易调光、光束集中、维护简便等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明等领域。

随着行业的继续发展，技术的飞跃突破，应用的大力推广，LED的光效也在不断提高，价格不断走低。新的组合式管芯的出现，也让单个LED管的功率不断提高。通过同业的不断努力研发，新型光学设计的突破，新灯种的开发，产品单一的局面也有望在进一步扭转。控制软件的改进，也使得LED照明使用更加便利。这些逐步的改变，都体现出了LED发光二极管在照明应用的前景广阔

晶圆是制造LED芯片的原料，晶圆在制造的过程中，需要通过研磨、抛光来提高表面的平整度，而晶圆研磨机就是一种专门用来研磨晶圆表面的加工机器，其通常是在一个机台上安装一个可以直线升降的升降座，以及一个可以水平移位的载台，该升降座并装设一个可以旋转的研磨轮，所述晶圆则是摆放在该载台上，通过该升降座的升降以及该载台的水平移动，可以让研磨轮压靠在该晶圆的表面，并进行研磨的加工。

然而现有的晶圆研磨设备之间由于厚度测量装置是需要配合对应尺寸的晶圆进行测量的，不同尺寸晶圆作兼容研磨时，就需要花很大成本去改造，甚至新购，对应需要生产多种尺寸芯片的厂家来说，设备效率就没办法发挥出来。例如，现有的LED芯片生产制造一直都是两寸的晶圆，工艺成熟稳定，但是产量限制较大。现在市场都在大规模的导入四寸晶圆进行生产，一片四寸相当于4片两寸，相同时间产量大幅度提升。但是两寸晶圆的研磨设备需要进行很大的改动才能兼容四寸晶圆的研磨，并且很可能造成厚度测量精度下降等问题。

在改造研磨设备的时候，生产商需要重新调整用于检测晶圆研磨厚度的探测器的位置，由于研磨机属于精密设备，所以很容易在调整的过程中造成精度的下降，这对于精度要求很严格的LED芯片生产是致命的。同时在改变载盘以及研磨轮尺寸的时候，由于原来两寸的设备为研磨轮提供的动力、载盘移动机构的移动能力都可能导致不适配与改造后的工艺，导致设备越改越差。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供具有一种在生产中无需进行设备改动便能兼容多尺寸晶圆研磨的设备，一种多尺寸兼容的晶圆研磨设备。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

一种多尺寸兼容的晶圆研磨设备，包括用于放置待研磨晶圆的载盘，所述载盘上放置有与待研磨晶圆材质和厚度相同的小陪片，所述小陪片的上方设置有厚度测量装置，所述厚度测量装置包括正对于小陪片上方的测量器高点和正对载盘任一空载位置的测量器低点。

进一步，所述测量器高点和测量器低点成对设置，其中测量器高点正对于小陪片的边缘位置，测量器低点正对于靠近小陪片边缘的载盘。

进一步，所述厚度测量装置为接触型厚度测量装置。

进一步，所述小陪片设有一窄端，所述窄端设有一平边。通过将小陪片的一端设置为窄端，增加了晶圆在载盘上的摆放位置。

进一步，所述载盘边缘对应测量器高点和测量器低点连线位置设有原点标记。

进一步，所述小陪片的尺寸为载盘上待研磨晶圆尺寸的1/8。小陪片的尺寸不宜太小，否则会在研磨过程中由于受力破裂产生碎片影响研磨的进程，同时也使探测器失去了测量晶圆研磨厚度的基准。小陪片的尺寸过大又会造成浪费，经过发明人的反复试验，小陪片的尺寸为待研磨晶圆的1/8时，可以保证小陪片不会因为研磨受力而破裂，同时又不至于浪费太多的晶圆。

进一步，所述小陪片窄端的平边位于测量器高点和测量器低点中间。

进一步，所述载盘的材质包括陶瓷盘和铁盘。

本发明的有益效果是：本发明采用的一种本发明通过在特定位置增加材质、厚度相同小块陪片的方法配合研磨机上不方便改动的厚度测量装置，实现了一台研磨设备对多种尺寸晶圆的兼容，设备产能充分发挥，同时节省了设备改装的成本。不用去改动设备的探测器模块，节约数万成本，同时也不会有改动探测器带来的精度影响；不用变动设备不用更换载盘，可以随时在多种切换生产，实现兼容。此发明适用于LED芯片生产厂商的研磨工艺中，可以在同样成本的情况下提升产能。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

图1是在载盘上的两寸晶圆的放片示意图；

图2是在载盘上的四寸晶圆的放片示意图；

图中，1-载盘、2-测量器高点、3-测量器低点、4-两寸晶圆、5-四寸晶圆、6-小陪片。

具体实施方式

LED芯片研磨制程的首要动作是上蜡，上蜡制程使用上蜡机完成。将LED芯片固定在铁质(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，上蜡的制程，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。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。

进一步，是LED芯片本发明的改进点是LED芯片研磨的第二个动作：研磨，这也是本发明的创新点，实施例主要以两寸晶圆研磨机兼容四寸晶圆研磨对该部分进行详尽的说明，以便于本领域技术人员可以更好的理解本发明。

两寸晶圆研磨机设有在研磨过程中用于定时检测研磨片厚度的探测器。一般两寸片的原始厚度一般为450±10um，在研磨过程中分为多次研磨，通过和探测器反馈的数据对研磨机的研磨厚度参数设定，以获得所需的厚度，按照现有的工艺，晶圆研磨后的最终厚度一般不小于100um，因为当厚度小于100um后，晶圆在减薄的过程中由于应力因素会容易破裂。

在两寸晶圆的研磨机上进行两寸晶圆研磨时，需要在载盘1上摆放两寸晶圆，此时可以如图1所示，摆放10片两寸的晶圆。由于是专门用于两寸片的研磨设备，因此两寸研磨机在出厂的时候，已经设定好载盘1的尺寸，以及探测器的高点和探测器的低点位置都是固定的。因此相应的，载盘1上两寸晶圆的排列方式也是一定的，要求两寸晶圆在圆形载盘1的同心圆上排列，并且在载盘1转动时，探测器的高点位于所有两寸片上，探测器的低点位于两寸片内侧的载盘1上。探测器是压敏探测器，属于接触型厚度测量装置，该类型的厚度测量装置在改动其位置后，会由于两个测量点的垂直度不同而对测量产生极大的影响，因此本发明的优势就在于无需对这部分进行改动，从而保证其精度不受影响。研磨机的控制模块通过计算探测器高点2和低点测到的数据作比较获得此刻晶圆的厚度。当探测器高点2和低点都在载盘1上时，两点获得的数据相同，因此计算的结果是一个零值。

上述两寸研磨机载盘1上晶圆的摆放方式以及相应的探测器设置方式，限制了四寸晶圆的研磨。

为了在不改动探测器和载盘1的情况下兼容四寸晶圆的研磨，参照图2，本发明的一种多尺寸兼容的晶圆研磨设备，包括用于放置待研磨晶圆的载盘1，所述载盘上放置有与待研磨晶圆材质和厚度相同的小陪片6，所述小陪片6的上方设置有厚度测量装置，所述厚度测量装置包括正对于小陪片6上方的测量器高点2和正对载盘任一空载位置的测量器低点3。所述测量器高点2和测量器低点3成对设置，其中测量器高点正对于小陪片6的边缘位置，测量器低点3正对于靠近小陪片6边缘的载盘1。所述小陪片6的材质和厚度与需要研磨的四寸晶圆相同。四寸片一般在650±10um，两寸晶圆研磨机探测器仍然可以适用于这个范围的检测。通过增加一个小陪片6的方法，克服了无法改动探测器高点2和探测器低点3位置的缺陷，通过对小陪片6厚度的测量就可以得到无法测量的四寸晶圆的厚度，实现了在不改动探测器情况下对四寸晶圆研磨的兼容，避免了由于改动机器带来的精度确实以及相应机构不匹配的问题，不仅大大节约了时间和成本，而且提高了生产效率。因为一个陶瓷盘做一个RUN，两寸的可以做10片，四寸的3片核算两寸的12片，产量提升20％；这种方法不用变动设备不用更换载盘1，两寸四寸可以随时切换生产，实现兼容。

但是应该注意，探测器在这种摆放方式下，会出现几种不同于两寸晶圆研磨时的情况：

1.探测器高点2和探测器低点3都位于四寸的晶圆上，此时探测器数据值为零；

2.探测器高点2在四寸晶圆上，探测器低点3在载盘1上，此时探测器数据为正值；

3.探测器低点3在四寸晶圆上，探测器高点2在载盘1上，此时探测器数据为负值；

因此两寸的研磨机在用于四寸晶圆的研磨时，应当注意四寸片的摆放方式，尽量避免出现上述第三种情况。所述载盘1边缘对应测量器高点2和测量器低点3连线位置设有原点标记。在两寸晶圆的研磨中，对于原点的要求并没有那么严格，有时候甚至不需要原点。因为两寸的时候，测量器的高低点保证能测量每一个晶圆的厚度，不需要刻意经过原点才测量。但是在进行四寸的研磨时，由于测量器的高低点只能够测量小陪片6的厚度，进而得到四寸片的厚度，所以设定一个原点，规定只有当测量器高点2和测量器低点3与该原点共线时才能够测量厚度，这就保证了测量的有效性。所以的将小培片的位置设置在载盘1上对应于原点的位置。并且需要研磨的四寸晶圆均匀排列在圆形载盘1的同心圆上，且所述小陪片6位于其中两个四寸晶圆的中间。这样就能保证了测量器的高点和低点不会出现上述第三种情况，就无需对研磨机的测量器程序作调整，方便了两寸四寸研磨的即时更换，无需等待。

对应上述实施例，为了增加四寸研磨时测量器检测的稳定性，所述小陪片6设有一窄端，所述窄端设有一平边。所述小陪片6窄端平边位于测量器高点2和测量器低点3中间；所述小陪片6宽端和窄端的中点与原点标记三点共线。通过设置整齐的平边，小陪片6的窄端平边与载盘1转动的方向相切，所以就能保证在载盘1转动过程中，小陪片6的平边一直位于测量器高点2和测量器低点3中间，这样就保证了厚道测量的稳定性。

对于上述实施例，为了保证四寸研磨过程的稳定性，小陪片6的所述小陪片6的尺寸为四寸晶圆的1/8。小陪片6的尺寸也是影响研磨的一个关键因素，如果小陪片6的尺寸过大就会导致浪费昂贵的晶圆，使得通过两寸研磨设备实现四寸晶圆的研磨得不偿失。但是太小就会导致小陪片6在研磨过程中，由于受到研磨轮巨大摩擦和挤压而破裂，导致研磨失败。经过发明人的反复试验，发现小陪片6的尺寸大小为四寸晶圆的1/8时，可以在成本和稳定性间获得一个最好的平衡。

进一步，上述实施例的多尺寸兼容的晶圆研磨设备的研磨方法，包括以下步骤，

S1：在测量器高点和测量器低点连线经过的载盘边缘标记原点；

S2：在靠近载盘原点的位置通过上蜡方式固定小陪片，使小陪片窄端的平边位于测量器高点和测量器低点中间；

S3：将需要研磨的晶圆通过上蜡方式均匀固定在盘上；

S4：研磨机按照机器设定好的工艺程序对载盘上的晶圆进行研磨。

进一步，所述步骤S2中，所述小陪片从待研磨的晶圆上切割得到。

在芯片研磨之后，就可以把使用本发明研磨好的四寸晶圆5转移到最后一步的抛光制程了。

但是本发明不限于两寸对四寸的兼容，本领域技术人员根据该实施例可以很容易实现其他尺寸之间的研磨兼容，因此本实施例虽然未具体说明其他尺寸晶圆的兼容研磨步骤，但是基于本发明原理的其他尺寸的晶圆兼容研磨设备均属于本专利的保护范围。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种多尺寸兼容的晶圆研磨设备，其特征在于：包括用于放置待研磨晶圆的载盘，所述载盘上放置有与待研磨晶圆材质和厚度相同的小陪片，所述小陪片的上方设置有厚度测量装置，所述厚度测量装置包括正对于小陪片上方的测量器高点和正对载盘任一空载位置的测量器低点。

2.根据权利要求1所述的一种多尺寸兼容的晶圆研磨设备，其特征在于：所述测量器高点和测量器低点成对设置，其中测量器高点正对于小陪片的边缘位置，测量器低点正对于靠近小陪片边缘的载盘。

3.根据权利要求1所述的一种多尺寸兼容的晶圆研磨设备，其特征在于：所述的厚度测量装置为接触型厚度测量装置。

4.根据权利要求1所述的一种多尺寸兼容的晶圆研磨设备，其特征在于：所述小陪片设有一窄端，所述窄端设有一平边。

5.根据权利要求1所述的一种多尺寸兼容的晶圆研磨设备，其特征在于：所述载盘边缘对应测量器高点和测量器低点连线位置设有原点标记。

6.根据权利要求1所述的一种多尺寸兼容的晶圆研磨设备，其特征在于：所述小陪片的尺寸为载盘上待研磨晶圆尺寸的1/8。

7.根据权利要求1所述的一种多尺寸兼容的晶圆研磨设备，其特征在于：所述小陪片窄端的平边位于测量器高点和测量器低点中间。

8.根据权利要求1所述的一种多尺寸兼容的晶圆研磨设备，其特征在于：所述载盘的材质包括陶瓷盘和铁盘。