TW202242441A - 點測與分類發光二極體晶片的系統與方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種單獨點測發光二極體晶片的光學特性與電性的系統與方法，其中光學特性是由非接觸光致發光(PL)測量，而電性採用探針卡或探針陣列測量。由於光學特性與電性是分別量測，因此可以同時得到多數個發光二極體晶片的電性，以避免傳統的點測方式中巨量的量測時間，其中傳統的點測方式為只有單一發光二極體晶片可以被點測而同時得到發光二極體晶片的光學特性與電性。光致發光資料的結果必須用電致發光資料的結果校正以得到正確的光學特性。點測之後的被選取發光二極體晶片藉由紫外光的照射而達到一次轉移。

Description

點測與分類發光二極體晶片的系統與方法

本發明係有關於一種發光二極體晶片的點測和分類的方法和系統，特別是有關於一種分別點測發光二極體晶片的光學特性和電性以及發光二極體晶片批次分類的方法和系統。

由於包含在本節中，以下的描述與範例不予承認為先前技術。

發光二極體晶片切割(dicing)製程是在發光二極體磊晶製程(epitaxial process)與發光二極體晶片製程(chip process)之後。

為了滿足商業經營和最終應用的要求，發光二極體晶片應先進行點測(probe)，然後按照預先確定的規格進行分選(classified)或分類(sort)。點測發光二極體晶片的目的是為了得到每個發光二極體晶片的光學特性(optical information)和電性(electrical information)，其中光學特性至少包括一個發光二極體晶片的波長和強度，電性至少包括發光二極體晶片的正向電壓(forward voltage)。

在砷化鎵基板上磊晶生長發光二極體的時代，每個發光二極體晶片在晶片製程之後和所有發光二極體晶片切割之前，都會立即進行點測。這是因為砷化鎵基板本身是導電的，並且發光二極體晶片的電極被設 計成形成在一個發光二極體晶片的相對兩側或表面上。單獨點測小型發光二極體晶片並不容易，並且砷化鎵基板會吸收可見光。因此，在切割之前必須對每個發光二極體晶片進行點測。將發光二極體晶片切割後轉移到膠膜後，分類機(sorter)將按照預定規格對發光二極體晶片進行分類。

當氮化物為主的發光二極體在藍寶石基板上磊晶生長時，由於藍寶石基板是電性絕緣的，因此發光二極體晶片的兩個電極必須形成在與藍寶石基板相對的同一側或表面上。因此，提供了另一種點測和分類的方法。切割完後，所有發光二極體晶片都放置在膠膜(tape)上。一種用於依序點測和分類發光二極體晶片的設備，利用帶有真空頭的臂將每個發光二極體晶片從膠膜上拾取到滑台上，並通過驅動特定電流使成對的引腳電性接觸發光二極體晶片的兩個電極。然後，記錄發光二極體晶片的正向電壓(forward voltage)，同時附近的光學偵測器也記錄發光二極體晶片的光學特性。因此，另一個帶有真空頭的手臂將這個發光二極體晶片拾取到另一個具有相同規格的膠膜上。

這種設施整合了點測和分類的功能，且由於分類功能在點測一個發光二極體晶片後才能進行，因此產量會受到限制。目前的商業方式是建造一個僅用於點測功能的設備和另一台僅用於分類功能的設備。因此，發光二極體晶片在點測機中被點測到膠膜上後，分類機接收膠膜將相同規格的發光二極體晶片分類到另一個膠膜上，並將相同規格的發光二極體晶片排列成規則的分區，通常為矩形排列。

當發光二極體晶片的尺寸縮小到用於顯示應用的毫發光二極體(miniLED)或微發光二極體(microLED)時，可從晶圓切割的發光二極體 晶片數量將呈指數級增長。因此，對發光二極體晶片進行點測和分類的時間也呈指數增長。對於4mil x 6mil的發光二極體晶片尺寸，可以從4英寸晶圓上切割下大約523,583個發光二極體晶片。如果一個發光二極體晶片能在25毫秒內完成點測或是分類，那麼一塊4英寸的晶圓，至少需要3.6小時才能將所有發光二極體晶片點測或是分類完。如果晶片尺寸減小到3mil x 5mil，則至少需要5.8小時才能對4英寸晶圓中的所有發光二極體晶片進行點測或分類。因此，對發光二極體晶片進行點測和分類的成本將成倍增加，從而使基於發光二極體的顯示成本惡化。另請注意，四英寸發光二極體晶片可以應用於大約或小於四英寸的顯示器。

完成對大量發光二極體晶片的點測和分類的最簡單方法是使用許多數量的機器。但是，也會產生其他問題。首先，數量龐大的機器將佔用巨大的無塵室空間，增加了間接運營成本。其次，大量機器之間的機差(offset)調整將是另一個問題。此外，備品的後勤和維護也是日常運營的其他問題。

因此，需要一種新的系統和方法來更有效地點測和分類發光二極體晶片。

本發明的目的在於提供一種檢測發光二極體晶片光學特性的系統和另一種單獨檢測發光二極體晶片電性的系統，從而可以批次得到發光二極體晶片的電性，從而有效地加速發光二極體晶片的電性點測。

本發明的目的在於提供一種帶有滑台(stage)的光致發光(PL；photoluminescence)系統，用以點測發光二極體晶片的光學特性，而這種非 接觸方式點測發光二極體晶片可以更有效率地加速點測測發光二極體晶片的光學特性。

本發明的目的是建立發光二極體晶片的光致發光和電致發光(EL；electroluminescence)之間的相關性，從而可以校準光致發光數據或將其轉換為電致發光數據。

本發明的目的是一次將所有具有預定規格的發光二極體晶片轉移到一個膠膜上，從而可以非常有效地減少發光二極體晶片的分類時間。

本發明的目的是在不取樣的情況下完全點測發光二極體晶片。

據此，本發明提供一系統用以點測複數個發光二極體晶片，包含一光學特性偵測模組、一電性偵測模組用以偵測前述複數個發光二極體晶片之電性以及一校正模組用。上述之光學特性偵測模組，用以偵測前述複數個發光二極體晶片之第一類型光學特性之一第一資料，其包含一光源以一第一波長投射一光束至前述複數個發光二極體晶片，一偵測器用以接收從前述複數個發光二極體晶片之一所發射之光，其係由上述之光束照射，並記錄其第一類型光學特性，其中上述之發射光之第二波長較上述之第一波長為長，以及一滑台用以承載前述複數個發光二極體晶片，且在一水平方向上可移動，使得前述複數個發光二極體晶片依序被光源照射。上述之電性偵測模組用以偵測前述複數個發光二極體晶片之電性，包含一偵測板具有電路於其上；一複數成對的引腳陣列固定於偵測板上，其中每一成對引腳與前述複數個發光二極體晶片之每一成對電極對應地電性接觸， 藉此以一額定電流驅動前述複數個發光二極體晶片，得到電性；以及一吸盤用以承載前述複數個發光二極體晶片。上述之校正模組用以建立一第一光學特性與一第二光學特性之關聯資料，使得第一光學特性之第一資料轉換為第二光學特性之一第二資料。

在本發明之一實施例中，上述之第一光學特性為光致發光，而第二光學特性為電致發光。

在本發明之一實施例中，上述之第一與第二光學特性包含位於一最大強度之波長與強度。

在本發明之一實施例中，上述之電性包含正向電位。

在本發明之一實施例中，上述之複數個發光二極體晶片依附在一膠膜上。

在本發明之一實施例中，上述之複數個發光二極體晶片是由一磊晶基板所承載。

在本發明之一實施例中，上述之校正模組包含：前述之偵測板；前述之複數個成對引腳之陣列；一透明吸盤用以承載前述複數個發光二極體晶片；一校正偵測器位於透明吸盤下，用以接收第二類型光特性之資訊，當複數個發光二極體之其中之一以該額定電流驅動；一偵測器滑台，安裝校正偵測器，可在水平方向上移動；以及一模組用以建立第一光學特性與第二光學特性之間的一關聯性。

在本發明之一實施例中，上述之校正模組包含：一透明偵測基板；前述複數個成對引腳之陣列；前述吸盤；一校正偵測器位於透明偵測基板上，用以接收第二類型光特性之資訊，當複數個發光二極體晶片之 其中之一以額定電流驅動；一偵測器滑台，安裝校正偵測器，可在水平方向上移動；以及一模組用以建立第一光學特性與第二光學特性之間的一關聯性。

在本發明之一實施例中，上述之校正模組包含：一成對引腳與複數個發光二極體晶片之一的成對電極電性接觸；一吸盤用以承載複數個發光二極體晶片；一校正偵測器位於吸盤上，用以接收第二類型光特性之資訊，當複數個發光二極體晶片之其中之一以額定電流驅動；一偵測器滑台，安裝校正偵測器，可在水平方向上移動；以及一模組用以建立第一光學特性與第二光學特性之間的一關聯性。

本發明同時提供一種系統用以分類複數個發光二極體晶片，包含一或多個電腦儲存媒介、一光學投射模組以及一紫外光轉移模組。上述之一或多個電腦儲存媒介於其上儲存有多數指令，當一或多個處理器所執行，其可讓一或是多個處理器執行：前述之資訊中選擇一預定規格；以及產生一圖案對應到前述複數個發光二極體晶片之一區域，其中複數個發光二極體晶片具有預定規格。上述之光學投射模組用以投射一具有圖案之紫外光。上述之紫外光轉移模組，接收具有圖案之紫外光於一紫外光解膠膜之一面上，紫外光解膠膜具有前述複數個發光二極體晶片於另一面上，藉此從紫外光解膠膜上之區域轉移選取之複數個發光二極體晶片於一膠膜上。

在本發明之一實施例中，上述之光學投射系統包含：一輸入端用以接收資料；一光源用以產生一紫外光；一數位微反射鏡元件反射紫外光為一影像；一投射透鏡用以將影像投射出去；以及一處理器用以接收 資料控制數位微透鏡元件將影像塑形為圖案。

在本發明之一實施例中，上述之光學投射模組包含一無光罩微影元件。

本發明提供一種用以點測複數個發光二極體晶片之系統，包含：用以激發前述複數個發光二極體晶片之手段，以得到其光學資料之一第一類型之第一資料，藉由具有一發射波長小於前述複數個發光二極體晶片的發射波長之一光源；提供額定電流於前述複數個發光二極體晶片之手段，以得到其電性；以及校正第一資料成為一第二資料之手段，第二資料為一第二類型光學資料，當前述複數個發光二極體晶片以額定電流驅動時。

本發明同時提供一種用以點測複數個發光二極體晶片之方法，包含：激發前述複數個發光二極體晶片，以得到其光學資料之一第一類型之第一資料，藉由具有一發射波長小於複數個發光二極體的發射波長之一光源；提供額定電流於前述複數個發光二極體晶片，以得到其電性；以及校正第一資料成為一第二資料，第二資料為一第二類型光學資料，當前述複數個發光二極體晶片以額定電流驅動時。

在本發明之一實施例中，上述之第一光學類型為光致發光，而該第二光學類型為電致發光。

在本發明之一實施例中，上述之第一與第二光學特性包含位於一最大強度之波長與強度。

在本發明之一實施例中，上述之電性包含正向電位。

在本發明之一實施例中，上述之複數個發光二極體晶片依附在一膠膜上。

在本發明之一實施例中，上述之複數個發光二極體晶片是由一磊晶基板所承載。

本發明同時提供一種系統用以分類一複數個發光二極體晶片，包含：從以點測之複數個發光二極體晶片的資訊中選取一預定規格之手段；產生一圖案對應到前述複數個發光二極體晶片之一區域之手段，其中複數個發光二極體晶片具有預定規格；一光學投射模組用以投射一具有圖案之紫外光；以及一紫外光轉移模組，接收具有圖案之紫外光於一紫外光解膠膜之一面上，紫外光解膠膜具有前述複數個發光二極體晶片於另一面上，藉此從紫外光解膠膜上之該區域轉移選取之複數個發光二極體晶片於一膠膜上。

在本發明之一實施例中，上述之光學投射系統包含：一輸入端用以接收資料；一光源用以產生一紫外光；一數位微反射鏡元件反射紫外光為一影像；一投射透鏡用以將影像投射出去；以及一處理器用以接收資料控制該數位微透鏡元件將影像塑形為圖案。

在本發明之一實施例中，上述之投射模組包含無光罩微影元件。

在本發明之一實施例中，所述之分類系統更包含一轉移模組用以從一膠膜將前述複數個發光二極體晶片轉移至該紫外光解膠膜。

在本發明之一實施例中，所述之分類系統更包含一檢驗模組用以檢驗該膠膜上之被選擇之複數個發光二極體。

本發明同時提供一種分類複數個發光二極體之方法，包含：從以點測之複數個發光二極體晶片的資訊中選取一預定規格；產生一圖案 對應到前述複數個發光二極體晶片之一區域，其中複數個發光二極體晶片具有預定規格；以及投射一具有圖案之紫外光至一紫外光解膠膜，使得依附在紫外光解膠膜上之前述複數個發光二極體晶片之部分轉移至一膠膜上。

在本發明之一實施例中，在投射步驟之前更包含一步驟用以轉移前述複數個發光二極體晶片至紫外光解膠膜。

在本發明之一實施例中，在投射步驟之後更包含一步驟用以確認在該膠膜上之前述複數個發光二極體晶片之部分。

1:磊晶基板

10:發光二極體晶片

10-1:發光二極體晶片

11:電極

12:電極

13:光

14:發光二極體晶片

20:膠膜

21:膠膜

24:紫外光解膠膜

30:吸盤

40:滑台

60:偵測器

70:點測機

71:探針

72:探針

80:光譜

82:光譜

120:膠膜

130:吸盤

140:滑台

141:滑台

150:點測器

160:光致發光模組

161:光源

162:透鏡

163:透鏡

164:偵測器

166:偵測器

【00100】167:偵測器

【00101】170:電性點測模組

【00102】171:點測板

【00103】172:引腳

【00104】173:引腳

【00105】174:軟性裝置

【00106】180:校準模組

【00107】200:分類系統

【00108】210:轉移模組

【00109】220:光學投影模組

【00110】222:光源

【00111】224:聚光透鏡

【00112】226:銳化透鏡

【00113】230:數位微反射鏡元件

【00114】232:投影透鏡

【00115】240:板

【00116】242:輸入

【00117】244:儲存器

【00118】246:處理器

【00119】250:圖案

【00120】260:區域

【00121】300:紫外光轉移模組

【00122】320:檢測模組

【00123】500:電腦

【00124】S14-1~S14-4:步驟

【00125】S15-1~S15-6:步驟

第1圖是點測和分類發光二極體晶片前後階段的示意圖。

第2圖是點測機的示意圖。

第3A圖是理論上光致發光的光譜之示意圖。

第3B圖是實際檢測光致發光的光譜之示意圖。

第4A圖是根據本發明一個實施例的利用光致發光點測發光二極體晶片的模組的示意圖。

第4B圖為本發明另一實施例的利用光致發光點測發光二極體晶片的模組示意圖。

第5A圖為本發明另一實施例的利用光致發光點測發光二極體晶片的模組示意圖。

第5B圖為本發明另一實施例的利用光致發光點測發光二極體晶片的模組示意圖。

第6A圖為本發明一實施例的使用探針卡點測發光二極體晶 片的模組示意圖。

第6B圖為本發明另一實施例的利用探針卡點測發光二極體晶片的模組示意圖。

第7圖是根據本發明的一個實施例的用於點測發光二極體晶片的光學特性和電性的系統的示意圖。

第8圖是根據本發明的一個實施例將發光二極體晶片從膠膜轉移到紫外光解膠膜的示意圖。

第9圖是根據本發明的一個實施例的用於將光圖案投射到紫外光解膠膜上使得附著在紫外光解膠膜上的發光二極體晶片一次轉移到膜上的裝置的示意圖。

第10圖是根據本發明的一個實施例的用於投射光圖案的光學投射模組的示意圖。

第11圖是根據本發明的一個實施例的由光學投影模組產生的圖案的示意圖。

第12圖是在本發明的一個實施例中選定發光二極體晶片從紫外光解膠膜轉移到膠膜上的示意圖。

第13圖為本發明一實施例的發光二極體晶片分類系統示意圖。

第14圖是顯示根據本發明一個實施例的點測發光二極體晶片之方法的步驟流程圖。

第15圖是顯示根據本發明一個實施例的發光二極體晶片分類方法的步驟流程圖。

據此，在此本發明的範例實施例能夠進行各種修改和替代形式，其發明之實施例在圖式中以範例的形式呈現並且將在文中詳細描述。然而，應當理解，無意將本發明的範例實施例限制為所公開的特定形式，相反地本發明的範例實施例將覆蓋到本發明所落入之範圍內的所有修改、等同物和替代方案。

如本文所用，用詞“基板”通常是指由半導體或非半導體材料形成的板。這種半導體或非半導體材料的範例包括但不限於單晶矽、碳化矽、砷化鎵、磷化銦、藍寶石、陶瓷、玻璃和印刷電路板。這種基板通常可以在半導體製造設備中找到並且/或是加工。磊晶基板是指在半導體製造設備中提供用於磊晶生長的板。

對於基板，一層或多層可以形成在基板上。許多不同類型的這些層在本領域中是習知的，並且如文內所用之用詞，基板，旨在涵蓋可以在其上形成所有類型的此類層之晶片。形成在基板上的一層或多層可以圖案化。例如，基板可以包括多個晶方/晶片，每個都具有可重複的圖案化之特徵。這種材料層的形成和處理最終可以導致完整的半導體元件。因此，基板可以包括其上未形成完整半導體元件的所有層的板，或其上已形成完整半導體元件的所有層的基板。基板還可以包括至少一部分的積體電路(IC；integrated circuit)或諸如發光二極體晶片的光電元件。

用詞“發光二極體(LED；Light Emitting Diode)”通常是指通過驅動特定的直流電可以發射紅外、紅、綠、藍或紫外光的發光二極體，不論是否有或沒有封裝。

用詞“發光二極體晶片”通常是指在基板上通過使用磊晶生長形成的具有成對之歐姆接觸電極的發光二極體，不論是否與磊晶基板分離或是或不與磊晶基板分離。本發明的發光二極體晶片可以形成在磊晶基板上，或可固定在膠膜上。

本發明中的半導體的導電類型，例如半導體層中的負型或正型導電性，應該是可以互換的。

本發明中的“點測”一詞可以指發光二極體晶片的測量資料或資訊，尤其是光學特性和電性。

在本發明中，用詞“光致發光(PL；photoluminescence)”可以指，通過使用一個具有小於從發光二極體晶片發射光波長之激發波長的光源，用來激發發光二極體晶片。

在本發明中，用詞“電致發光(EL；electroluminescence)”可以指驅動電壓到發光二極體晶片用以發光。

本發明中的用詞“光學特性”至少可以包括從發光二極體晶片發出的光的波長和強度的資料，波長可以指的是在發出的光的光譜中強度最大的波長。在一些實例中，光學特性還可以包括發光二極體晶片發出的光的半峰全寬(FWHM；full width at half maximum)資料。

本發明中的用詞“電性”至少可以包括發光二極體晶片在特定電流驅動下的正向電壓資料。在一些實例中，電性還可以包括發光二極體晶片的電流-電壓關係資料。

用詞“探針卡(probe card)”或“探針陣列(probe array)”可以指多個成對的引腳(pin)，多個發光二極體晶片可以同時被探針卡或探針 陣列點測。在一些實例中，探針陣列可以指成對的針陣列。

所謂“分類(sort)”，是指根據多個發光二極體晶片的光學特性和電性資料，對單一規格的發光二極體晶片進行分類揀選，使分類後的發光二極體晶片具有單一規格。

用詞“膠膜(tape)”或是“薄膜(film)”可以指用於固定一個或多個發光二極體晶片的薄膜。發光二極體晶片或數個晶片可以依附膠膜或薄膜上，而膠膜可以稱為晶片貼膜(DAF；Die Attach Film)。

用詞“紫外光解膠(UVR；ultraviolet release)膜”可能是指在正常情況下具有高黏性的膠膜或薄膜，但此薄膜在受到紫外線照射時會失去黏性。

本發明中的用詞“電路”可以包括電阻器、二極體或電晶體。

本發明中製程流程的步驟通常應該是可互換的，除非需要邏輯順序。

本發明提供一種對發光二極體晶片的光學特性和電性分別進行點測的系統，可以批次獲取發光二極體晶片的電性。

本發明提供了一種利用光致發光以非接觸方式點測發光二極體晶片光學特性的模組，從而可以更有效率地測量和獲得光學特性。

本發明建立了光致發光和電致發光之間的關聯性，使得發光二極體晶片的電致發光的資訊可以透過點測的光致發光的資訊中校正得到。

本發明提供了一種通過投射紫外光對發光二極體晶片進行 分類的系統，使得貼附在紫外光解膠膜上的具有預定規格的發光二極體晶片可以一次轉移到薄膜或晶片貼膜上。

本發明提供了一種無需取樣即可完全點測所有發光二極體晶片的點測系統。

本發明中不同範例的實施例，在參考伴隨的圖示中將會有更完整的描述，其中顯示了某一些發明的實施例。在不限製本發明保護範圍的情況下，實施例的所有描述和圖示將參考微型發光二極體顯示器及其製造方法予以說明。然而，這些實施例不用於將本發明限制為發光二極體的點測與分類系統與方法。

在圖式中，為了清楚起見，可能誇大了每個元件和每個元件之間的相對尺寸。在圖式的以下描述中，相同或相似的附圖標記指代相同或相似的組件或實體，並且僅描述相對於各個實施例的不同之處。

請參閱第1圖，其中複數個發光二極體晶片10位於膠膜20上。由於複數個發光二極體晶片是從晶圓(wafer)切割而來，因此複數個發光二極體晶片整體具有圓形輪廓，並且可以稍微擴展膠膜使得每個發光二極體晶片之間可以相互分開。膠膜或切割膠膜20是在晶片切割期間使用的背襯膠膜(backing substrate)，並且半導體材料的個個小塊(pieces)的切割是在完成晶片微製造之後。膠膜在切割過程中，將半導體的各個小塊(稱為晶片或發光二極體晶片)固定在一起，將其安置在薄金屬框架上。稍後在封裝製程中將晶片從切割膠膜上移除。切割膠膜20的膠膜可以由聚氯乙烯(PVC；Polyvinyl Chloride)、聚烯烴(POF；polyolefin)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET；polyethylene terephthalate)或聚乙烯(PE；polyethylene)等背襯材料製成，具有 黏合劑以將發光二極體晶片維持在適當位置。在一些情況下，膠膜或切割膠膜20將具有釋放襯墊(liner)，可以在將膠帶安裝到晶圓的背面之前移除。其具有多種厚度可供選擇，從75到150微米，具有多種黏合強度，專為各種晶片尺寸和材料而設計。在這種情況下，多個發光二極體晶片具有多種規格，例如光學特性和電性。然後，對多個發光二極體晶片進行點測，將預定規格的發光二極體晶片14分類排列在另一膠膜21中，如第1圖所示。

請參考第2圖，其提供了一種點測發光二極體晶片系統。提供用一滑台40用以於水平方向上移動一吸盤30，吸盤30支撐其上具有多個發光二極體晶片10的膠膜20。每個發光二極體晶片具有成對的電極11和12。具有成對探針71和72的點測機70與成對的電極11和12對應地電性接觸，向一個發光二極體晶片提供額定電流並獲得發光二極體晶片的正向電壓，而附近的偵測器60接收來自發光二極體晶片的光13以獲得光學特性。

為了加快點測發光二極體晶片的效率，提供了幾種方法。一種方法是對一些要點測的發光二極體晶片進行取樣。例如，在一膠膜上排列方形的9個發光二極體晶片中，僅點測位於中心的發光二極體晶片，其餘8個發光二極體晶片與中心發光二極體晶片分屬相同一類；這意味著八個發光二極體晶片被分類到與中心發光二極體晶片相同的光學特性和電性。這種方法是可行的，因為膠膜上有大量的發光二極體晶片，並且規格的變化應該是漸近的(asymptotic)。因此，中心發光二極體晶片的規格可能代表八個最近鄰的發光二極體晶片。

但是，對於未點測到的8顆發光二極體晶片，如果有一顆發光二極體晶片出現了超高正向電壓等電性問題，則顯示器中一個像素對應 的發光二極體晶片會產生更多的熱量，當長時間使用後，發光二極體晶片的壽命會減少。一段時間後，發光二極體晶片可能無法先發光，而發光二極體晶片周圍的其他發光二極體晶片可能會在發光二極體晶片出現故障之前在更高的溫度下運作。如果一個像素中只有一個發光二極體晶片出現故障，則顯示的圖像可能會因為三原色中的一種沒有顯示而變得怪異和顯眼。在高溫下工作的第一個故障發光二極體晶片周圍的其他發光二極體晶片壽命也會劣化，因此第一個故障發光二極體晶片周圍的像素將逐漸失效。另外，由於人眼對綠光敏感，人眼可以區分527nm和528nm的兩個發光二極體晶片。對於顯示器應用的綠色發光二極體晶片，必須對所有發光二極體晶片進行點測。因此，對多個發光二極體晶片進行完整的點測對於發光二極體顯示應用至關重要。

另一種減少點測時間的方法是利用探針卡或探針陣列依次向多個發光二極體晶片驅動特定的電流，通過按照被點測的發光二極體晶片順序移動光偵測器來獲得光學特性。然而，光學點測器的移動期間仍然會增加點測時間。此外，如果額定電流被順序驅動到多個發光二極體晶片的速度太快，則光學偵測器必須區分來自相鄰發光二極體晶片的光。此外，多個發光二極體晶片無法同時驅動特定電流來獲得光學特性。

在本發明中，光學特性和電性是分開獲得的，其中光學特性通過光致發光獲得，電性通過探針卡或探針陣列獲得。因此，複數個發光二極體晶片的電性可以同時獲得，而不是依次獲得。因此可以顯著減少電性的點測期間。

在本發明中，首先對發光二極體晶片進行點測以獲得光學特 性。發光二極體晶片的發光方式有兩種。第一種是向發光二極體晶片提供更高能量或更短波長的光子，使發光二極體晶片發出光。第二種，額定的電流被驅動到發光二極體晶片，使得電子和電洞在發光二極體晶片的量子阱中結合從發光二極體晶片中發光。前者命名為光致發光，後者命名為電致發光。

現在雷射被用作光致發光中的光源，因其具有足夠的功率以激發發光二極體晶片。在一例中，雷射將波長為375奈米的光子照射到發光二極體晶片上，發光二極體晶片發出波長為440奈米的光，如第3圖所示。請注意，在第3圖中，雷射提供光譜80的光子，發光二極體晶片發出光理論上是光譜82。獲得的光致發光的實際光譜如第4圖所示。雷射提供波長為405奈米光譜80的光子，發光二極體晶片發射波長為440奈米光譜82的光。噪聲信號也同時記錄在光譜80和82之外。

在本發明中，因此提供了光致發光模組160，如第4A圖所示。滑台140提供水平方向的移動，滑台140上的吸盤130用於支撐其上具有多個發光二極體晶片10的膠膜120。在一個實施例中，膠膜120也可以是紫外光解膠膜。光源161將由透鏡162聚焦的光束照射到發光二極體晶片。發光二極體晶片因此向偵測器166發射光13，從而記錄光學特性的資料。在本發明中，偵測器166至少會記錄光13的峰值波長和強度。透鏡163將反射光聚焦到偵測器164，從而可以分別獲得和點測發光二極體晶片的位置和表面。通過滑台140，可以照射膠膜120上的完整發光二極體晶片並且可以記錄光學特性資料。具有發光二極體晶片10的膠膜120可以倒置放置，如第4B圖所示，因如需要可以照射更大面積的發光二極體晶片。

由於此時發光二極體晶片的間距是固定的，因此本發明可以檢測或點測切割前在磊晶片上形成的發光二極體晶片。請參考第5A圖，發光二極體晶片10在磊晶基板1上，例如藍寶石或碳化矽，已經由磊晶成長。儘管在本實施例中發光二極體晶片10朝上，但它們可以倒置放置，如第5B圖所示。

請參考第6A圖，其中提供了用於點測發光二極體晶片的電性的點測模組170。提供吸盤130用於支撐其上具有多個發光二極體晶片10的膠膜120。點測板171上設置有電路，多個成對的引腳172和173分別電性接觸多個成對的發光二極體晶片電極。成對的引腳172和173被固定到軟性裝置174，使得所有成對的引腳可以電性接觸發光二極體晶片的所有成對電極。所有的軟性裝置174都固定在點測板171上。額定的電流同時被驅動到多個發光二極體晶片，以立即獲得多個發光二極體晶片的正向電壓。

發光二極體晶片的光致發光資料與發光二極體晶片的電致發光資料並不完全相同，在商業經營或應用中只關心對電致發光資料進行分類。因此，應建立相關對映數據以將光致發光資料轉換或校準為電致發光資料。在一實施例中，如果吸盤130是透明的，則偵測器166安裝在滑台140上，用於檢測一個發光二極體晶片的電致發光資料。此步驟可以在獲得電性能數據後進行。在校準步驟的這個對應步驟中，不是所有的發光二極體晶片都必須被點測，而是一些取樣的發光二極體晶片需要被點測。因此，可以預留大量時間來獲取電致發光資料。在另一個實施例中，如果點測板171是透明的，則偵測器167可以安裝在滑台141上以檢測來自發光二極體晶片的電致發光資料。

如第6B圖所示，由於發光二極體晶片的間距是固定的，因此可以在所有發光二極體晶片仍在磊晶基板1上時點測發光二極體晶片。因此，成對的引腳的間距可以很容易設計。如果磊晶基板1是透明的，例如藍寶石，則偵測器166或偵測器167可以分別安裝在滑台140或141上，以在吸盤130或點測板141也分別為透明的情況下進行校準。

因此，在發光二極體晶片的光致發光和電致發光之間建立了相關性，從而可以校準光致發光資料或將其轉換為電致發光資料。

請參考第7圖，提供一點測器150或用於點測發光二極體晶片的光學特性和電性的系統。提供多個發光二極體晶片並將其傳送到光致發光模組160以獲取發光二極體晶片的光致發光資料。接著，將多個發光二極體晶片傳送至電性檢測模組170以取得電性數據。如果電性點測模組170也可以檢測發光二極體晶片的電致發光之光學特性，則可以直接得到校準數據，直接將光致發光資料轉換為電致發光資料。如果電性點測模組170無法獲得校準數據，則提供校準模組180。一些發光二極體晶片被取樣以傳送到校準模組180，並且檢測電致發光資料以建立電致發光資料和光致發光資料之間的相關性。將檢測或點測到的與發光二極體晶片對應位置的光學特性和電性數據傳輸至電腦500，並將發光二極體晶片傳輸至分類系統200。

經過點測後，如有必要，首先必須將發光二極體晶片轉移到紫外光解膠膜上。請參考第8圖，其中將膠膜20上的發光二極體晶片10轉移到紫外光解膠膜24。還請注意，發光二極體晶片的排列是鏡像放置的。紫外光解膠膜24具有比膠膜或切割膠膜20更高的黏性，例如大於1,000克/英寸，並且一旦紫外光解膠膜24附接到膠膜20上的發光二極體晶片，發光二 極體晶片10就從膠膜20直接轉移到紫外光解膠膜24。紫外光解膠膜24提供高黏性，其中黏合劑通過暴露於紫外光，例如365奈米紫外光而破壞，並且紫外光解膠膜24將具有低黏性，例如低於50克/英寸。整個過程可以在40-50℃的溫度下操作約30-60秒，紫外光強度約為30-40mW/cm²。在一個實施例中，紫外光解膠膜可以應用於點測系統中的多個發光二極體晶片。

如第9圖所示，分類系統200包括光學投影模組220，係用於將光圖案投射到紫外光轉移模組300。紫外光轉移模組300中，發光二極體晶片位於紫外光解膠膜24下方且黏著在紫外光解膠膜24，係位於膠膜21上。當紫外光光照射到紫外光解膠膜24的一部分時，紫外光解膠膜24的一部分將失去黏性。因此，原本黏附在紫外光解膠膜24部分上的發光二極體晶片將不再貼附紫外光解膠膜24並因此轉移到膠膜21上。因此，如果圖案是對應到具有預先指定規格，同一規格的發光主極體晶片可一次性選取和分類。

在將所有發光二極體晶片的點測資訊發送到電腦500之後，首先選擇預定規格。然後，選擇具有預定規格的發光二極體晶片的位置或坐標，並將其傳送到光學投影模組220。光學投影模組220將根據位置或坐標產生具有圖案的紫外光。因此，被紫外光照射的發光二極體晶片從紫外光解膠膜24轉移到膠膜21上。

光學投影模組可以是無光罩微影(maskless lithography)系統，例如在Thallner等人的美國專利10,852,528中所描述的。當具有預定規格的發光二極體晶片的位置或坐標被發送到無光罩微影系統時，相應地在紫外光解膠膜24上產生紫外光的圖案。

光學投影模組220的另一個實施例如第10圖所示。光學投影模組220包括用於投射光的光源222，然後是聚光透鏡224和用以對光進行重整的銳化透鏡226。數位微反射鏡元件(DMD；Digital Micromirror Device)230設置在板240上，板240包括多個微反射鏡，使得來自光源222的光將具有圖案的光反射，然後反射光通過投影透鏡232投射到紫外光轉移模組300。輸入242從電腦500接收資訊，該資訊包括要投影的位置或坐標，並且可以儲存在儲存器244中。處理器246在接收到資訊後，控制數位微反射鏡元件230產生一個紫外光圖案，係對應到預設規格的發光二極體晶片的位置或坐標。然後，照射紫外光解膠膜24，具有預定規格的黏附在紫外光解膠膜24上的發光二極體晶片被轉移到膠膜21上。在第11圖中，在一個實施例中，圖案250由電腦500然後傳送到光學投影模組220。紫外光的圖案250然後被光學投影模組220照射並投影在紫外光解膠膜24上。

請參考第12圖，第11圖中的圖案250照射具有多個發光二極體晶片10的紫外光解膠膜24。如此，將圖案250內的發光二極體晶片10-1同時轉移到膠膜21上。在商業考量下，具有多個發光二極體晶片10-1的膠膜21必須填滿在區域260內。如果發光二極體晶片10-1不足以填滿在區域260內，則具有預定相同規格的發光二極體晶片通過使用相同的方法，可以將另一個紫外光解膠膜上的規格轉移到膠膜21上。此時，不僅需要將其他具有預定同規格的發光二極體晶片的位置或坐標發送到電腦500，還需要將膠膜21上的空白位置發送到電腦500。因此，在電腦中500中，發光二極體晶片的最佳化的部分是適合轉移。

第13圖顯示了一個完整的分類系統。如有必要，分類系統200 包括一個轉移模組210，用以將發光二極體晶片從膠膜轉移到紫外光解膠膜。發光二極體晶片的位置、光學特性和電性的數據從點測系統150傳輸到電腦500。選擇預定的光學特性和電性規範，從而選擇發光二極體晶片的對應位置或產生。因此，產生對應於選定位置的圖案並轉移到光學投影模組220。光學投影模組220然後將具有圖案的紫外光投射到紫外光轉移模組300，以照射紫外光解膠膜24的區域。將原本貼在紫外光解膠膜24上的預設規格的發光二極體晶片轉移到膠膜21上。然後，提供一檢測模組320，以確認和檢查膠膜21上的發光二極體晶片是否符合客戶的要求。

本發明的點測過程如第14圖所示。首先，利用光致發光點測多個發光二極體晶片的光學特性，如步驟S14-1所示。本步驟中，光致發光光學特性為第一類資訊。然後，利用探針卡對多個發光二極體晶片的電性進行點測，如步驟S14-2所示。接下來，建立光致發光資料和電致發光資料之間的相關性，如步驟S14-3所示。在此步驟中，選擇一些取樣的發光二極體晶片來記錄第二類光學特性，也就是電致發光資料，從而得到這樣的對應圖。將多個發光二極體晶片的光學特性資訊從光致發光資料校準為電致發光資料，如步驟S14-4所示。

本發明的分類流程如第15圖所示。首先，接收點測到的多個發光二極體晶片的光電資訊，如步驟S15-1所示。然後，作為可選步驟，如果需要，將多個發光二極體晶片轉移到紫外光解膠膜，如步驟S15-2所示。如步驟S15-3所示，從點測資訊中選擇預定規格。據此產生一圖案適足以對應地覆蓋部分具有預定規格的多個發光二極體晶片，如步驟S15-4所示。如步驟S15-5所示，將具有圖案的紫外光投射到紫外光解膠膜上，使得部分多 個發光二極體晶片貼附在紫外光解膠膜上被轉移到膠膜上。如步驟S15-6所示，檢查膠膜上的部分多個發光二極體晶片。

綜上所述，本發明提供了一種用於點測和分類發光二極體晶片的系統和方法。發光二極體晶片的光學特性是利用光致發光這種非接觸式的方法掃描發光二極體晶片表面來點測發光二極體晶片的光學特性，從而可以非常快速與高效地獲得發光二極體晶片的光學特性。使用探針卡或探針陣列對發光二極體晶片的電性進行點測，可以批次獲取其電性。雖然光學性質和電學性質是分開點測的，但整體點測時間仍小於傳統點測方法。建立光致發光和電致發光之間的相關性，從而可以根據光致發光資料校準發光二極體晶片出電致發光資料。發光二極體晶片的點測資訊和位置被轉送到分類系統。本發明的分類系統通過使用無光罩微影系統或具有數位微反射鏡元件的光學投影模組將具有預定規格的發光二極體晶片從紫外光解膠膜一次轉移到薄膜上。因此，分類時間顯著減少。

本發明中的點測和分類系統因而可以提供高產出量。因此，無需提供大量的點測和分類設施，從而可以大大減少無塵室的空間。此外，本發明的點測和分類系統之間的機差(offset)問題將更少。本發明中的點測和分類系統的備援零件和維護的後勤問題也很容易解決。此外，本發明中的點測和分類系統由於批次製程將花費相對較低的運作時間。

以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

150:點測器

160:光致發光模組

170:電性點測模組

180:校準模組

200:分類系統

500:電腦

Claims (10)

1. 一系統用以點測複數個發光二極體晶片，包含：

   一光學特性偵測模組，用以偵測該複數個發光二極體晶片之第一類型光學特性之一第一資料，包含：

   一光源以一第一波長投射一光束至該複數個發光二極體晶片；

   一偵測器用以接收從該複數個發光二極體晶片之一所發射之光，其係由該光束照射，並記錄其第一類型光學特性，其中該發射光之第二波長較該第一波長為長；以及

   一滑台用以承載該複數個發光二極體晶片，且在一水平方向上可移動，使得該複數個發光二極體晶片依序被該光源照射；

   一電性偵測模組用以偵測該複數個發光二極體晶片之電性，包含：

   一偵測板具有電路於其上；

   一複數成對的引腳陣列固定於該偵測板上，其中該每一成對引腳與該複數個發光二極體晶片之每一成對電極對應地電性接觸，藉此以一額定電流驅動該複數個發光二極體晶片，得到該電性；以及

   一吸盤用以承載該複數個發光二極體晶片；及

   一校正模組用以建立一該第一光學特性與一第二光學特性之關聯資料，使得該第一光學特性之第一資料轉換為該第二光學特性之一第二資料。
2. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中上述之第一光學特性為光致發光，而該第二光學特性為電致發光，上述之第一與第二光學特性包含位於一最大強度之波長與強度，其中上述之電性包含正向電位，其中上述之複數個發光二極體晶片依附在一膠膜上。
3. 如申請專利範圍第2項所述之系統，其中上述之校正模組包含：

   該偵測板；

   該複數個成對引腳之陣列；

   一透明吸盤用以承載該複數個發光二極體晶片；

   一校正偵測器位於該透明吸盤下，用以接收該第二類型光特性之資訊，當該複數個發光二極體之其中之一以該額定電流驅動；

   一偵測器滑台，安裝該校正偵測器，可在該水平方向上移動；以及

   一模組用以建立該第一光學特性與該第二光學特性之間的一關聯性。
4. 如申請專利範圍第2項所述之系統，其中上述之校正模組包含：

   一透明偵測基板；

   該複數個成對引腳之陣列；

   該吸盤；

   一校正偵測器位於該透明偵測基板上，用以接收該第二類型光特性之資訊，當該複數個發光二極體之其中之一以該額定電流驅動；

   一偵測器滑台，安裝該校正偵測器，可在該水平方向上移動；以及

   一模組用以建立該第一光學特性與該第二光學特性之間的一關聯性。
5. 如申請專利範圍第2項所述，其中上述之校正模組包含：

   一成對引腳與該複數個發光二極體之一的成對電極電性接觸；

   一校正吸盤用以承載該複數個發光二極體；

   一校正偵測器位於該吸盤上，用以接收該第二類型光特性之資訊，當該複數個發光二極體之其中之一以該額定電流驅動；

   一偵測器滑台，安裝該校正偵測器，可在該水平方向上移動；以及

   一模組用以建立該第一光學特性與該第二光學特性之間的一關聯性。
6. 一種系統用以分類複數個發光二極體晶片，包含：

   一或多個電腦儲存媒介於其上儲存有多數指令，當一或多個處理器所執行，其可讓該一或是多個處理器執行：

   從申請專利範圍第1項所述之資訊中選擇一預定規格；

   產生一圖案對應到該複數個發光二極體晶片之一區域，其中該複數個發光二極體具有該預定規格；

   一光學投射模組用以投射一具有該圖案之紫外光；以及

   一紫外光轉移模組，接收具有該圖案之該紫外光於一紫外光解膠膜之一面上，該紫外光解膠膜具有該複數個發光二極體晶片於另一面上，藉此從該紫外光解膠膜上之該區域轉移該選取之複數個發光二極體晶片於一膠膜上。
7. 如申請專利範圍第6項所述之系統，其中上述之光學投射系統包含：

   一輸入端用以接收資料；

   一光源用以產生一紫外光；

   一數位微反射鏡元件反射該紫外光為一影像；

   一投射透鏡用以將該影像投射出去；以及

   一處理器用以接收該資料控制該數位微透鏡元件將該影像塑形微該圖案。
8. 如申請專利範圍第6項所述之系統，其中上述之投射模組包含無光罩微影元件。
9. 如申請專利範圍第6項所述之系統，更包含：

   一轉移模組用以從一膠膜將該複數個發光二極體晶片轉移至該紫外光解膠膜；以及

   一檢驗模組用以檢驗該膠膜上之被選擇之複數個發光二極體晶片。
10. 一用以點測與分類複數個發光二極體晶片之方法，包含：

    藉由具有一發射波長小於該複數個發光二極體的發射波長之一光源，激發該複數個發光二極體晶片，以得到其光學資料之一第一類型之第一資料；

    提供額定電流於該複數個發光二極體晶片，以得到其電性；

    校正該第一資料成為一第二資料，該第二資料為一第二類型光學資料，當該複數個發光二極體晶片以該額定電流驅動時；

    從已點測之複數個發光二極體晶片的資訊中選取一預定規格；

    產生一圖案對應到該複數個發光二極體晶片之一區域，其中該複數個發光二極體具有該預定規格；以及

    投射一具有該圖案之紫外光至一紫外光解膠膜，使得依附在該紫外光解膠膜上之該複數個發光二極體晶片之部分轉移至一膠膜上。

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