CN210467774U - 一种提高晶圆减薄厚度均匀性的压蜡装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种提高晶圆减薄厚度均匀性的压蜡装置，属于LED生产领域。从上到下依次包括压力板、蓝膜组件、保护层、蜡层和载盘，其中，所述压力板的下底面贴有n个蓝膜组件，所述载盘为陶瓷盘或铁盘，其上通过蜡层均匀黏接n个晶圆，每个蓝膜组件位于晶圆上方的中部，且其尺寸小于晶圆的尺寸；所述保护层为橡胶垫和蜡纸的叠加，设置于晶圆的上方。本实用新型通过对压蜡装置的优化设计，能够保证晶圆在压蜡过程中蜡层厚度均匀，使得减薄后的晶圆厚度均匀，结构简单，设计合理，易于制造。

Description

一种提高晶圆减薄厚度均匀性的压蜡装置

技术领域

本实用新型属于LED生产领域，更具体地说，涉及一种提高晶圆减薄厚度均匀性的压蜡装置。

背景技术

晶圆减薄，是在制作集成电路中的晶圆体减小尺寸，为了制作更复杂的集成电路。LED器件在制造过程中，需要对晶片衬底进行减薄，改善芯片的散热效果，来提高LED器件的性能。在传统的减薄工艺中，使用的方法是，在升温到100℃的陶瓷盘上，使用涂抹一层液态低温蜡滴，再将晶圆覆盖在蜡液上后加压冷却后，进行机械研磨。但因熔化后的低温蜡的粘度高、流动性差，加上LED晶圆的材质是GaAs或GaP，且比较薄，在加压冷却过程中，蜡液易堆积在LED晶圆下方中心位置，使得LED晶圆由中心向上的凸起，从而导致LED晶圆中心的蜡层比边缘厚，研磨后易产生LED晶圆厚度不均的问题。同时因为传统的减薄工艺中，陶瓷盘中间位置芯片厚度均匀性比边缘位置更差，实际生产过程中，在陶瓷盘上，进行LED晶圆研磨时，是沿着陶瓷盘边缘均匀摆放LED晶圆，这样会使得陶瓷盘中间的位置空余，陶瓷盘空间利用不足，导致研磨效率降低。

例如，中国专利申请号为201711006285.X，申请公开日为2018年1月19日的专利申请文件公开了一种多尺寸兼容的晶圆研磨设备及其研磨方法。该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。该设备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，但是，该设备只解决了测量晶圆厚度的问题，并未解决晶圆上蜡层厚度不均匀而导致晶圆减薄后厚度不均匀的问题。

再如，中国专利申请号为201610487724.2，申请公开日为2016年11月09日的专利申请文件公开了一种LED用砷化镓衬底减薄工艺中的贴片方法。该专利包括以下步骤(1)将研磨工件擦拭干净；(2)将双面膜背面贴在研磨工件上；(3)将待减薄砷化镓衬底研磨面朝上贴在双面膜正面；(4)将贴好砷化镓衬底的研磨工件加热；(5)在研磨工件上放置无尘纸以保护衬底表面，加压；(6)停止加压后，对砷化镓衬底进行减薄作业；(7)减薄作业完毕并清洗干净后，加热研磨工件至双面膜无粘性；(8)取下砷化镓衬底，清洗去除砷化镓衬底正面的残留粘着物。该贴片方法用双面膜代替有机蜡，避免了蜡层厚度不均匀而导致减薄后的砷化镓衬底厚度不均匀，但是，该减薄方式对双面膜的均匀性要求很高，且不能通过贴膜工艺来改变双面膜自身的厚度偏差，另外该方式贴膜过程中，易在双面膜与研磨工件之间以及双面膜与砷化镓衬底之间残留气泡，导致后续减薄加工过程中有碎片风险。

目前使用有机蜡对晶圆进行贴片是最保证晶圆质量的方式，因此，对于使用有机蜡进行晶圆贴片的压蜡装置，为了在加压过程中，蜡层厚度在晶圆上分布均匀，减小晶圆表面各处的研磨误差，开发一种提高晶圆减薄厚度均匀性的压蜡装置，避免晶圆中心的蜡层堆积而导致晶圆受到挤压而向上凸起，使得减薄后的晶圆各处的厚度均匀，就成为亟需解决的问题。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有因蜡层堆积在晶圆中心，而导致LED晶圆中心向上凸起，进而导致减薄后LED晶圆厚度不均的问题，本实用新型提供一种提高晶圆减薄厚度均匀性的压蜡装置，通过对压蜡装置的优化设计，能够保证晶圆在压蜡过程中蜡层厚度均匀，使得减薄后的晶圆厚度均匀。

本实用新型提供一种提高晶圆减薄厚度均匀性的压蜡装置，还进一步解决了承载晶圆的载盘空间利用率较低的问题，提高了企业的生产效率。

2.技术方案

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种提高晶圆减薄厚度均匀性的压蜡装置，从上到下依次包括压力板、蜡层和载盘，进行压蜡操作时，晶圆位于压力板和载盘之间，且晶圆通过蜡层黏接在载盘上，所述压力板给予晶圆压力，待蜡层冷却，使得晶圆通过蜡层固定在载盘上；其中，所述载盘上承载n个晶圆，所述压力板底面贴有n个尺寸小于晶圆的蓝膜组件，n为正整数，且每个蓝膜组件至少包括一个蓝膜；在压蜡操作中，每个晶圆的上表面中间对应接触一个蓝膜组件。

进一步地，所述蓝膜组件至少包括两个尺寸不同的蓝膜，其中，各蓝膜由小到大依次上下叠加贴在压力板底面，且各个蓝膜以中心重合的方式贴在压力板底面。

进一步地，所述蓝膜组件包括蓝膜A和蓝膜B。

进一步地，所述蓝膜A和蓝膜B为圆形片状，其中，所述蓝膜A的直径为晶圆直径的四分之三，所述蓝膜B的直径为晶圆直径的一半。

进一步地，所述蓝膜为单面带有含胶面的圆形片状，其中，含胶面用于贴在压力板底面。

进一步地，所述蓝膜的厚度优选为70±3μm。

进一步地，所述晶圆均匀分布在载盘上，即在载盘中间位置也贴有晶圆，其中，载盘中间位置的各晶圆四周至少留有3mm的空间，载盘边缘处的各晶圆四周至少留有5mm的空间。

进一步地，所述载盘中间位置的晶圆围绕载盘的中心排布。

进一步地，所述载盘为陶瓷盘或铁盘。

进一步地，所述晶圆与蓝膜之间还设置有保护晶圆上表面的保护层，用于保护晶圆上表面不被溢出的蜡污染的同时，还减少晶圆表面受挤压损伤几率。

进一步地，所述保护层为橡胶垫和蜡纸的叠加，其中，蜡纸直接接触晶圆上表面，橡胶垫置于蜡纸上方。

进一步地，所述载盘的上表面为直径240mm的圆形，其上可承载的2寸晶圆个数为1≤n≤14。

一种提高晶圆减薄厚度均匀性的压蜡装置的使用方法，其步骤为：

(1)画线：在载盘上用铅笔绘制出n个晶圆贴片处的轮廓，再将画好的陶瓷盘放置烤箱中，100℃下烘烤60分钟，使得画线痕迹保留在陶瓷盘上；

(2)贴蓝膜组件：根据步骤(1)的画线位置的轮廓，在每个画线位置的正中间放置一个含胶面朝上的蓝膜组件，压力板下移，直至压力板与载盘重合，此时蓝膜组件紧贴在压力板上；

(3)贴晶圆：在载盘上均匀涂抹蜡层，并将n个晶圆分别放置在步骤(1)中的画线位置内；

(4)冷却加压：压力板向下移动，使得每个蓝膜组件对应接触晶圆的上表面，待蜡层冷却凝固，晶圆固定贴在载盘上。

进一步的，所述步骤(4)中，压力板向下移动前，在压力板与晶圆之间放置保护层，用于保护晶圆上表面不被溢出的蜡污染的同时，还减少晶圆表面受挤压损伤几率。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型的压蜡装置通过在压力板和晶圆之间设置蓝膜组件，使得LED晶圆下方蜡液在压蜡冷却时，晶圆中心位置受到的压力最大，且受到的压力由晶圆中心向外逐步减弱，有利于将LED晶圆中心的多余蜡液从LED晶圆边缘挤出，进而得到蜡层更均匀的LED晶圆，能有效解决传统压蜡方式中，蜡层集中在LED晶圆的中部，LED晶圆中心部位蜡层偏厚，且LED晶圆的材质多为GaAs或GaP，受力易形变，导致蜡层给予晶圆中心位置的应力过大，挤压晶圆中部形成向上凸起的问题；

(2)本实用新型的蓝膜组件由多个尺寸不同的圆形蓝膜叠加形成，保证晶圆受到的压力由中心位置逐步向外减弱，可以均匀地将晶圆下方的蜡层挤出，保证晶圆下方的蜡层厚度均匀性，进而保证晶圆的平整度，使得在载盘上贴片的晶圆送去研磨机下减薄后，保证晶圆的厚度均匀性；其中，从成本及工人工作量等多方面考虑，蓝膜组件优选由两片直径不同的蓝膜A和蓝膜B由小到大依次叠加贴在压力板上相应位置，且根据传统压蜡方式下中心蜡层较厚的区域，设计蓝膜A的直径为晶圆直径的四分之三，蓝膜B的直径为晶圆直径的一半，可以有效改善蜡层的厚度均匀性，且增大蓝膜组件表面的平整度，减少挤压晶圆使其受到损伤；

(3)本实用新型使用的蓝膜厚度优选70±3μm，可以有效保证蓝膜的边缘不会使晶圆表面产生明显的压痕，导致晶圆表面平整度不高；

(4)本实用新型的压蜡装置可以在载盘上均匀贴满晶圆，在保证晶圆下蜡层厚度均匀性的同时，提高了载盘的空间利用率，节省了后期减薄工作使用的研磨机耗能，提高了企业的生产效率；

(5)本实用新型采用单面含胶面的蓝膜，有利于蓝膜组件的贴片；

(6)本实用新型载盘中间位置的各晶圆四周至少留有3mm的空间，且载盘边缘处的各晶圆四周至少留有5mm的空间，目的都是保证研磨后的晶圆碎屑能被研磨机冷却水冲走；

(7)本实用新型的晶圆与压力板之间设置保护层有利于在保护晶圆上表面不被溢出的蜡污染的同时，还减少晶圆表面受挤压损伤几率；其中，保护层设置有橡胶垫，由于橡胶垫本身带有一定的弹性，可以在晶圆受到压力板的压力前，对压力进行缓冲，减少突然施加的压力对晶圆表面的损伤，而且橡胶垫可以保护晶圆上表面不被蜡层污染；保护层设置有蜡纸，蜡纸可以有效吸取晶圆上表面沾到的蜡层，减小蜡层对晶圆上表面的污染；

(8)本实用新型的压蜡装置结构简单，设计合理，易于制造，且节约成本。

附图说明

图1为本实用新型压蜡装置上单个晶圆视角的使用状态图；

图2为本实用新型圆形蓝膜组件的结构示意图；

图3为本实用新型保护层的爆炸图；

图4为本实用新型单个晶圆下方蜡层的受力示意图；

图5为本实用新型实施例1的载盘上晶圆画线位置的示意图；

图中：100、压力板；200、蓝膜组件；210、蓝膜A；220、蓝膜B；230、含胶面；300、保护层；310、橡胶垫；320、蜡纸；400、晶圆；500、蜡层；600、载盘；1～14均为载盘上晶圆的画线位置。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

结合图1所示，本实施例的一种提高晶圆厚度均匀性的压蜡装置，从上到下依次包括压力板100、蓝膜组件200、保护层300、蜡层500和载盘600，其中，压力板100的下底面贴有14个蓝膜组件200，载盘600为陶瓷盘，其上通过蜡层500均匀黏接14个晶圆400，每个蓝膜组件200位于晶圆400上方的中部，且其尺寸小于晶圆400的尺寸；保护层300为橡胶垫310和蜡纸320，设置于晶圆400的上方。

具体来说，本实施例的载盘600为陶瓷材质的陶瓷盘，且陶瓷盘的底面为直径等于240mm的圆形，其上底面用2B铅笔均匀画有14个2寸晶圆的轮廓，称为画线位置，以实现在陶瓷盘上对晶圆400的定位；如图5所示，数字1～14代表的是本实施例陶瓷盘上的14个晶圆的画线位置，1～10号画线位置位于陶瓷盘的靠近边缘处，11～14号画线位置以陶瓷盘圆心为中心，两两交叉呈90°夹角均匀分开排列，其中，1～10号画线位置的边缘与陶瓷盘边缘之间的距离为a，1～10号相邻画线位置之间的距离也为a，a等于5mm，11～14号画线位置与边缘1～10号画线位置之间的距离为b，b等于3mm。

压力板100的中心与陶瓷盘的中心连线垂直于底面，其上均匀贴有14个蓝膜组件200，当压力板100下底面与陶瓷盘上表面重合时，压力板100上的每个蓝膜组件200的中心均与相应陶瓷盘上一个画线位置的中心重合，其中，蓝膜组件200包括均单面带有含胶面230的蓝膜A210和蓝膜B220，蓝膜A210和蓝膜B220的厚度在70±3μm，其中，蓝膜A210为直径等于37.5mm的圆形片状，蓝膜B220为直径等于25mm的圆形片状，它们的组合使用方式如图2所示，蓝膜A210和蓝膜B220的圆心重合于点O，且蓝膜B220的非含胶面贴在蓝膜A210含胶面230的中部，即构成同心圆的组合形成贴在压力板100上，直至14个位置全部对应贴好，使得晶圆400下方的蜡液在压蜡冷却时，受到的压力由晶圆400中心向外逐步减弱，以利于晶圆400中心的多余蜡液从晶圆400边缘挤出，进而得到晶圆400下的蜡层500更均匀。如图4所示，其上A区域为受到蓝膜A210和蓝膜B220两层蓝膜挤压，压力最大；B区域为受到蓝膜A210一层蓝膜挤压，压力小于A区域受到的压力；C区域为没有蓝膜挤压，压力最小。

当进行压蜡操作时，根据需要，选择1～14个晶圆400分别放置于陶瓷盘上的1～14号画线位置上，并用流动的蜡层500将晶圆400黏接在陶瓷盘相应的位置上，然后在晶圆400上方放置保护层300，其中，蜡纸320直接接触晶圆400上表面，橡胶垫310置于蜡纸320上方，其位置关系如图3所示，有利于在保护晶圆400上表面不被溢出的蜡污染的同时，还减少晶圆400表面受挤压损伤几率，具体来说，设置橡胶垫310的优势还在于其本身带有一定的弹性，可以在晶圆400受到压力板100的压力前，对压力进行缓冲，减少突然施加的压力对晶圆400表面的损伤，而且设置蜡纸320可以保护晶圆400上表面不被溢出的蜡层500污染。

下面为针对本实施例压蜡装置的使用方法，其步骤为：

(1)画线：取一个直径240mm陶瓷盘和一片2寸硅片，如图5所示，使用2B铅笔以陶瓷盘中心为圆点，按圆形阵列方式均匀画出10个晶圆位置的轮廓，即为图5中1～10号画线位置，其中，1～10号画线位置的边缘距陶瓷盘边缘位置5mm，1～10号画线位置之间间隔5mm，再以陶瓷盘圆心为中心，增加4个晶圆放置位置，要求4个晶圆位置呈90°夹角均匀分开排列，中间的晶圆400边缘与边缘1-10号晶圆400相距不小于3mm，即为图5中11～14号画线位置。再将画好线的陶瓷盘放入烤箱中，100℃下烘烤60min后，用无尘布或无尘纸蘸IPA(异丙醇)将陶瓷盘表面擦拭干净，且1～14号画线位置保留在陶瓷盘上。

(2)准备蓝膜组件200：取厚度为70μm±3μm的蓝膜，裁剪成大小不相等的圆形蓝膜，称作蓝膜A210和蓝膜B220，其中，蓝膜A210的直径为37.5mm，蓝膜B220的直径为25.0mm；将蓝膜B220的不含胶面，紧贴在蓝膜A210的含胶面230的中部，要求蓝膜A210和蓝膜B220形成同心圆，如图2所示，一张蓝膜A210和一张蓝膜B220为一组，共需要14组。

(3)贴蓝膜组件200：将保留1～14号画线位置的陶瓷盘放置在压力板100的下方，并做好位置标记，再将每个蓝膜组件200的含胶面230朝上，放置在陶瓷盘画线位置的正中间，与画线位置呈同心圆；按下压力板100的开关，启动压力板100使得蓝膜组件200紧贴在压蜡机压力板100上；在实际生产过程中将起到如图4所示的效果。

(4)在加热台上将陶瓷盘加热到100℃，在陶瓷盘表面涂抹上一层低温蜡，按照顺时针的顺序，依次在1～14号画线位置放置14片2寸晶圆400，且在晶圆400上依次各放置一张直径为240mm的圆形蜡纸320和橡胶垫310，下移压力板100，对晶圆400进行加压冷却后，使得14片晶圆400固定在陶瓷盘上。

表1实施例1中0.360mmLED晶圆减薄至0.190mm后的厚度

将步骤(4)中固定好14个厚度为0.360mm晶圆400的陶瓷盘送至研磨机下对晶圆400进行减薄工作，减薄至0.190mm后的晶圆400上、中、下、左和右五个位置的厚度见表1，由表1可得，本实施例减薄后的晶圆400单片差可以控制在0.004mm以内。

值得说明的是，本实施例压蜡装置的尺寸可以根据产品规格需求进行调整；而且，本实施例的陶瓷盘换成铁盘，也基本可以完成本实施例的操作，只是陶瓷盘在加热台上受热均匀，不会导致局部过热，减少晶圆400损坏的几率。

对比例1

本对比例的压蜡装置与实施例1基本相同，其不同之处在于：压力板100上没有贴蓝膜组件200。

本实施例压蜡装置的使用方法，其步骤为：

(1)画线：取一个直径240mm陶瓷盘和一片2寸硅片，如图5所示，使用2B铅笔以陶瓷盘中心为圆点，按圆形阵列方式均匀画出10个晶圆位置的轮廓，即为图5中1～10号画线位置，其中，1～10号画线位置的边缘距陶瓷盘边缘位置5mm，1～10号画线位置之间间隔5mm，再以陶瓷盘圆心为中心，增加4个晶圆放置位置，要求4个晶圆位置呈90°夹角均匀分开排列，中间的晶圆400边缘与边缘1～10号晶圆400相距不小于3mm，即为图5中11～14号画线位置。再将画好线的陶瓷盘放入烤箱中，100℃下烘烤60min后，用无尘布或无尘纸蘸IPA(异丙醇)将陶瓷盘表面擦拭干净，且1～14号画线位置保留在陶瓷盘上。

(2)在加热台上将陶瓷盘加热到100℃，在陶瓷盘表面涂抹上一层低温蜡，按照顺时针的顺序，依次在1～14号画线位置放置14片2寸晶圆400，且在晶圆400上依次各放置一张直径为240mm的圆形蜡纸320和橡胶垫310，下移压力板100，对晶圆400进行加压冷却后，使得14片晶圆400固定在陶瓷盘上。

表2对比例1中0.360mm LED晶圆减薄至0.190mm后的厚度

将步骤(2)中固定好14个厚度为0.360mm晶圆400的陶瓷盘送去研磨机下对晶圆400进行减薄工作，减薄至0.190mm后的晶圆400上、中、下、左和右五个位置的厚度见表2，很明显，采用不加蓝膜组件200的压蜡装置再进行减薄后，晶圆400各处的厚度相差很大。

由此，将表1和表2中两组数据进行对比可得，实际生产中，使用本实用新型压蜡装置进行上蜡工艺，再减薄的LED晶圆厚度单片差可控制在0.004mm以内，而且240mm陶瓷盘在研磨2寸LED晶圆时能充分利用陶瓷盘空间，研磨机耗能节省40％，提高生产过程中研磨效率，甚至新增的11号～14号画线位置的LED晶圆厚度单片差也可以控制在0.004mm以内。

Claims (10)

1.一种提高晶圆减薄厚度均匀性的压蜡装置，从上到下依次包括压力板(100)、蜡层(500)和载盘(600)，进行压蜡操作时，晶圆(400)位于压力板(100)和载盘(600)之间，且晶圆(400)通过蜡层(500)黏接在载盘(600)上，其特征在于：所述载盘(600)上承载n个晶圆(400)，所述压力板(100)底面贴有n个尺寸小于晶圆(400)的蓝膜组件(200)，n为正整数，其中，每个蓝膜组件(200)至少包括一个蓝膜；在压蜡操作中，每个晶圆(400)的上表面对应接触一个蓝膜组件(200)。

2.根据权利要求1所述的一种提高晶圆减薄厚度均匀性的压蜡装置，其特征在于：所述蓝膜组件(200)至少包括两个尺寸不同的蓝膜，其中，各蓝膜从小到大依次叠加贴在压力板(100)底面。

3.根据权利要求2所述的一种提高晶圆减薄厚度均匀性的压蜡装置，其特征在于：所述蓝膜组件(200)包括蓝膜A(210)和蓝膜B(220)。

4.根据权利要求3所述的一种提高晶圆减薄厚度均匀性的压蜡装置，其特征在于：所述蓝膜A(210)和蓝膜B(220)为圆形片状，其中，所述蓝膜A(210)的直径为晶圆(400)直径的四分之三，所述蓝膜B(220)的直径为晶圆(400)直径的一半。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种提高晶圆减薄厚度均匀性的压蜡装置，其特征在于：所述蓝膜为单面带有含胶面(230)的圆形片状，其中，含胶面(230)用于贴在压力板(100)上。

6.根据权利要求5所述的一种提高晶圆减薄厚度均匀性的压蜡装置，其特征在于：所述蓝膜的厚度为70±3μm。

7.根据权利要求1所述的一种提高晶圆减薄厚度均匀性的压蜡装置，其特征在于：所述晶圆(400)均匀分布在载盘(600)上，其中，载盘(600)中间位置的各晶圆(400)四周至少留有3mm的空间，载盘(600)边缘处的各晶圆(400)四周至少留有5mm的空间。

8.根据权利要求1所述的一种提高晶圆减薄厚度均匀性的压蜡装置，其特征在于：所述载盘(600)为陶瓷盘或铁盘。

9.根据权利要求1所述的一种提高晶圆减薄厚度均匀性的压蜡装置，其特征在于：所述晶圆(400)与蓝膜组件(200)之间还设置有保护晶圆(400)上表面的保护层(300)。

10.根据权利要求9所述的一种提高晶圆减薄厚度均匀性的压蜡装置，其特征在于：所述保护层(300)为橡胶垫(310)和蜡纸(320)的叠加，其中，蜡纸(320)直接接触晶圆(400)上表面，橡胶垫(310)置于蜡纸(320)上方。

Images