TWI381480B - 晶圓固著裝置及其方法 - Google Patents

Description

晶圓固著裝置及其方法

本發明係有關於晶圓固著裝置，特定而言係有關於利用真空吸附之晶圓固著裝置。

發光二極體(Light emitting diode，LED)之應用日趨廣泛，目前已有採用複數個發光二極體排成陣列方式來呈現光源或顯示器之應用。而在相同發光二極體之晶圓上，晶粒之間之色彩波長及亮度為不相同。為了產品對於色彩波長及亮度之敏感性要求之一致性，需於製程步驟中，對發光二極體晶粒進行揀晶製程。而於揀晶製程步驟之前，需將發光二極體晶圓黏附於藍膜上，以於分割晶圓成晶粒時固定晶粒。之後，需藉由藍膜擴張及使用擴張環卡固於藍膜邊緣，藉以加大晶粒與晶粒之間之間隙(Pitch)，以利於揀晶製程步驟之便利性。而揀晶製程步驟需要使用晶圓固著裝置固定藍膜於揀晶裝置上，以便進行連續之製程步驟。

傳統之晶圓固著裝置係採用機械固定方式，例如卡緊裝置等之機械式晶圓固定裝置，以對藍膜外圍之擴張環進行固定，即以一具有切口之環具，環繞於擴張環外圍，藉由一組卡緊件縮減閉合切口，以將環具扣合並固定擴張環。由於機械式晶圓固定裝置係直接對擴張環進行卡緊，亦即直接對擴張環施予機械應力以固定之，故極容易造成藍膜上之晶圓中之晶粒產生排列位置扭曲，進而產生晶粒揀選時之錯位問題及降低晶圓平整度。

而在半導體製程中，發展出以真空吸附之方式固定晶圓之技術。例如，美國專利US 6,803,780號專利案提出一種支撐半導體晶圓載片台(chuck)結構，利用上層及下層之實心結構互相疊合，而在上層及下層以真空通路連接真空源，以藉由真空吸附固定半導體晶圓。然而，US 6,803,780號之載片台結構係為實心架構，載片台只作為承載及固定半導體晶圓，無法再晶圓下方設置測試元件，若使用在發光二極體之製程中，並無法在載片台中間部位擺放頂針器，以進行晶粒之揀晶，故侷限其空間使用率，促使於晶圓製程流程中無法於晶圓下方設置測試元件而降低製程設計之靈活性。

是故，現今仍需一能解決上述晶粒排列扭曲、晶圓平整度不佳及空間使用率不佳之問題之裝置或系統，以提升生產良率。

本發明係揭露一種晶圓固著裝置及其方法。於一觀點中，本發明之晶圓固著裝置包含真空源；吸附裝置，其包含第一通孔形成於其中，第一通孔連接至真空源；以及晶圓固定環，其置於吸附裝置上，藉由卡合裝置固定晶圓固定環於吸附裝置上，晶圓固定環包含內環、外環以及環狀基底部，內環及外環係形成於環狀基底部上，內環及外環之間係形成一吸附空間，環狀基底部包含第二通孔，用以連接第一通孔及吸附空間。晶圓固定環之材料包含塑膠或金屬。晶圓固定環包含中空部分形成於內環之中。吸附裝置包含環狀部。真空源包含真空幫浦。

於另一觀點，本發明之晶圓固著方法包含備置吸附裝置；放置晶圓固定環於吸附裝置之上以藉由卡合裝置卡合晶圓固定環以及吸附裝置；於晶圓固定環及吸附裝置中形成真空狀態；以及放置黏著有晶圓之藍膜於晶圓固定環上。其中，上述吸附裝置係與真空源連接。

本發明之一優點為本晶圓固著裝置及其方法可提升晶圓固著後之平整度可靠性。

本發明之另一優點為本晶圓固著裝置及其方法可增加固定晶圓之方便性。

本發明之再一優點為本晶圓固著裝置及其方法可保持晶粒排列位置不受扭曲，進而避免晶粒揀選時所產生之錯位問題。

本發明之又一優點為本晶圓固著裝置及其方法可節省生產換片時間。

本發明之另一優點為本晶圓固著裝置可使若干測試元件於晶圓製程流程中得設置於本晶圓固著裝置之中空部分內，以提高晶圓製程設計之靈活性及空間使用率。

此類及其他之優點從以下較佳實施例之敘述並伴隨後附圖式及申請專利範圍將使讀者得以清楚了解本發明。

本發明將以較佳之實施例及觀點加以詳細敘述，而此類敘述係解釋本發明之結構及程序，只用以說明而非用以限制本發明之申請專利範圍。因此，除說明書中之較佳實施例之外，本發明亦可廣泛實行於其他實施例。

圖式中之各元件係用以說明而非用以限制本發明，故各元件並未按比例顯示。若干元件之尺寸係經過適度放大，且省略無意義之部分以提供較清楚之說明並使此領域之技藝者得以更為瞭解本發明。

本發明係提供一晶圓固著裝置，以利用真空吸附方式將承載晶圓之藍膜加以固著。如第一圖所示，於本發明之較佳實施例中，晶圓固著裝置10包含晶圓固定環101及吸附裝置102，而晶圓固定環101及吸附裝置102係藉由一卡合裝置將晶圓固定環101固定於吸附裝置102上。晶圓固定環101包含內環1011、外環1012以及環狀基底部1014。於一實施例中，內環1011、外環1012以及環狀基底部1014係為一體成型。晶圓固定環101還包含一中空部分1013形成於內環1011之中。環狀基底部1014係形成於內環1011及外環1012之下方，且向外突出。於一實施例中，內環1011及外環1012可由金屬、塑膠或任何其他適合材質製成。

如第一圖所示，吸附裝置102包含環狀部1022。吸附裝置102包含一或多通孔1021形成貫穿於環狀部1022，上述通孔1021與一真空源(將敘述於後)連接。環狀部1022之中空部分係標註為1023。再者，吸附裝置102之一或多通孔1021可設置管線以連接至真空源(將敘述於後)，藉此於通孔1021內形成真空狀態。於一實施例中，真空源可為真空幫浦。

第二圖及第三圖分別為本發明之晶圓固定環101之上視圖及下視圖。由於內環1011及外環1012係形成於環狀基底部1014上，故內環1011以及外環1012之間係形成有空隙1016。為清楚表示空隙，圖示部份係經過故意誇大顯示，而事實上空隙1016係為十分小。此外，環狀基底部1014還包含一或多通孔1017，其形成於環狀基底部1014之下表面1018上。請對照第二圖及第三圖，通孔1017係對準於空隙1016而形成，且與空隙1016相連通。

請對照第一圖至第三圖，晶圓固定環101之卡合孔1015及吸附裝置102之卡合件1024係本發明一卡合裝置之實施例。於晶圓固定環101之環狀基底部1014包含至少二卡合孔1015，其從環狀基底部1014之上表面貫穿環狀基底部1014至環狀基底部1014之下表面，卡合孔1015係由一插入部1015a、一移動部1015b及一固定部1015c組成，如第二圖所示。吸附裝置102包含至少二卡合件1024，其形成於環狀部1022之上表面上且向上突出。

第四圖係晶圓固著裝置之示意圖，請同時對照第二圖，在晶圓固著裝置10中，係將晶圓固定環101置於吸附裝置102之上，同時將卡合件1024插入卡合孔1015之插入部1015a，再經由卡合孔1015之移動部1015b進入固定部1015c，藉由固定部1015c固定卡合件1024，以將晶圓固定環101卡合並固定於吸附裝置102上。本發明利用卡合裝置之配置得使內環1011及外環1012之直徑尺寸可依需求加以改變，以便固著不同尺寸之藍膜。本發明之卡合裝置，除卡合件1024及卡合孔1015之實施例之外，亦可以其他之實施方式達成，例如於第四圖中，卡合件1024及卡合孔1015處均以通孔取代，於晶圓固定環101之通孔對準吸附裝置102之通孔並重疊後，藉由螺絲穿設通孔鎖固，以達到將晶圓固定環101固定於吸附裝置102上之目的。

請對照第一圖至第四圖，於卡合晶圓固定環101之後，通孔1021與通孔1017為相互連通，進而使通孔1021與通孔1017以及空隙1016相連通。藉由如上所述將通孔1021連接至真空源，進而使連通之通孔1017、空隙1016以及通孔1021形成一真空路徑。藉此，利用環狀之空隙1016內形成之真空狀態可將藍膜(將敘述於後)之邊緣吸附於空隙1016、內環1011及外環1012上。

空隙1016係為一吸附空間，主要作為吸附藍膜之接觸部位，然而，吸附空間之型態並不一定要設計成空隙1016，其亦可為複數個連通孔或其他結構。其中，連通孔係與通孔1017相連通。

第五圖至第七圖係為晶圓固著裝置各元件剖面圖，其顯示利用本晶圓固著裝置10固著晶圓之步驟程序。如第五圖所示，首先備妥吸附裝置102。吸附裝置102中可設置一或多通孔1021，以透過外部管線連接至真空源105。於一實施例中，真空源105可為真空幫浦。如第六圖所示，晶圓固定環101係接著置於吸附裝置102上並藉由卡合件1024及卡合孔1015之功能進行卡合。空隙1016係形成於內環1011以及外環1012之間，且空隙1016、通孔1017以及通孔1021係互相連通。因此，藉由開啟真空源105可使空隙1016、通孔1017及通孔1021之間形成真空狀態。如第七圖所示，其後，黏著有晶圓104之藍膜103係放置於內環1011、外環1012及空隙1016上。藉由環狀之空隙1016內形成之真空狀態將藍膜103之邊緣吸附，使藍膜103得均勻張開於內環1011之中空部分1013之上。此外，如第七圖及第八圖所示，於一實施例中，晶圓104係黏附於藍膜103上，以於晶圓104被切割成晶粒時固定晶粒，而後將藍膜103擴張並藉由擴張環106卡固藍膜103之邊緣，藉以加大晶粒與晶粒之間之間隙，以利於隨後之揀晶製程步驟。如此領域之技藝者所熟知，藍膜103係為透明，因此固著有晶圓104之晶圓固著裝置10之立體圖係如第八圖所示，藍膜103因透明故無法顯示於第八圖中。

是故，如上所述，本發明之晶圓固著裝置10係利用於環狀之空隙1016內形成之真空狀態而將藍膜103吸附於其上並加以固著。由於晶圓固著裝置10無須於晶圓上施加應力，因而提升晶圓固著後之平整度可靠性，並保持晶粒排列位置不受扭曲，進而避免晶粒揀選時所產生之錯位問題而提高生產良率，亦增加固定晶圓之方便性，節省換片時間。再者，由於本晶圓固著裝置10所包含之晶圓固定環101及吸附裝置102皆具有中空部分1013，1023，故如第四圖及第八圖所示組合而成之晶圓固著裝置10亦具有中空部分，因此於晶圓製程程序中若干測試元件可設置於上述中空部分內，以提高晶圓製程設計之靈活性及空間使用率。

於本發明之晶圓固著方法中，如第九圖所示，首先於步驟201備置吸附裝置，吸附裝置係連接至真空源。其後，於步驟202將晶圓固定環放置於吸附裝置上以藉由卡合裝置卡合上述晶圓固定環及吸附裝置。接著，於步驟203於晶圓固定環及吸附裝置中形成真空狀態。之後，於步驟204將黏著有晶圓之藍膜放置於晶圓固定環上。

上述敘述係為本發明之較佳實施例。此領域之技藝者應得以領會其係用以說明本發明而非用以限定本發明所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡熟悉此領域之技藝者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本發明所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。

10．．．晶圓固著裝置

1015b．．．移動部

101．．．晶圓固定環

1015c．．．固定部

102．．．吸附裝置

1016．．．空隙

103．．．藍膜

1017．．．通孔

104．．．晶圓

1018．．．下表面

105．．．真空源

1021．．．通孔

106．．．擴張環

1022．．．環狀部

1011．．．內環

1023．．．中空部分

1012．．．外環

1024．．．卡合件

1013．．．中空部分

201．．．步驟

1014．．．環狀基底部

202．．．步驟

1015．．．卡合孔

203．．．步驟

1015a．．．插入部

204．．．步驟

本發明可藉由說明書中若干較佳實施例及詳細敘述以及後附圖式得以瞭解。然而，此領域之技藝者應得以領會所有本發明之較佳實施例係用以說明而非用以限制本發明之申請專利範圍，其中：第一圖係為根據本發明之晶圓固著裝置之分解圖。

第二圖係為根據本發明之晶圓固定環之上視圖。

第三圖係為根據本發明之晶圓固定環之下視圖。

第四圖係為根據本發明之晶圓固著裝置之示意圖。

第五圖係為根據本發明之晶圓固著裝置之吸附裝置之剖面圖。

第六圖係為根據本發明之晶圓固著裝置之剖面圖。

第七圖係為根據本發明之吸附有藍膜及晶圓於其上之晶圓固著裝置之剖面圖。

第八圖係為根據本發明之吸附有藍膜及晶圓於其上之晶圓固著裝置之示意圖。

第九圖係為根據本發明之晶圓固著方法之流程圖。

10．．．晶圓固著裝置

101．．．晶圓固定環

102．．．吸附裝置

1011．．．內環

1012．．．外環

1013．．．中空部分

1014．．．環狀基底部

1015．．．卡合孔

1021．．．通孔

1022．．．環狀部

1023．．．中空部分

1024．．．卡合件

Claims (16)

1. 一種晶圓固著裝置，包含：一真空源；一吸附裝置，其包含一第一通孔形成於其中，該第一通孔連接至該真空源；以及一晶圓固定環，其置於該吸附裝置上，藉由一卡合裝置固定該晶圓固定環於該吸附裝置上，該晶圓固定環包含一內環、一外環以及一環狀基底部，該內環及該外環係形成於該環狀基底部上，該內環及該外環之間係形成一吸附空間，該環狀基底部包含一第二通孔，用以連接該第一通孔及該吸附空間。
2. 如請求項1所述之晶圓固著裝置，其中該吸附空間包含一空隙。
3. 如請求項1所述之晶圓固著裝置，其中該吸附空間包含複數個連通孔。
4. 如請求項1所述之晶圓固著裝置，其中該晶圓固定環係固定一藍膜於該內環及該外環之上。
5. 如請求項1所述之晶圓固著裝置，其中該晶圓固定環之材料包含塑膠或金屬。
6. 如請求項1所述之晶圓固著裝置，其中該內環、該外環以及該環狀基底部係一體成型。
7. 如請求項1所述之晶圓固著裝置，其中該卡合裝置包含：二卡合件，形成於該吸附裝置上；以及二卡合孔，形成貫穿於該環狀基底部，該等卡合孔對應該等卡合件，以供該卡合件插入該卡合孔後固定。
8. 如請求項7所述之晶圓固著裝置，其中該等卡合孔包含一插入部、一移動部以及一固定部。
9. 如請求項1所述之晶圓固著裝置，其中該卡合裝置包含：二螺絲；以及四通孔，該四通孔中之二通孔係形成貫穿於該環狀基底部，該四通孔中之另二通孔係形成貫穿於該吸附裝置，該環狀基底部之該二通孔係對準並重疊於該吸附裝置之該二通孔，該二螺絲係穿設該等通孔並鎖固，用以固定該晶圓固定環及該吸附裝置。
10. 如請求項1所述之晶圓固著裝置，其中該晶圓固定環包含一中空部分形成於該內環之中。
11. 如請求項1所述之晶圓固著裝置，其中該吸附裝置包含一環狀部，使該第一通孔形成於該環狀部中。
12. 如請求項11所述之晶圓固著裝置，其中該吸附裝置還包含一中空部分形成於該環狀部之中。
13. 如請求項7所述之晶圓固著裝置，其中該吸附裝置包含一環狀部，該等卡合件係形成於該環狀部之上表面上。
14. 如請求項1所述之晶圓固著裝置，其中該真空源包含一真空幫浦。
15. 一種晶圓固著方法，包含：備置一吸附裝置；放置一晶圓固定環於該吸附裝置之上以藉由一卡合裝置卡合該晶圓固定環以及該吸附裝置；於該晶圓固定環及該吸附裝置中形成真空狀態；以及放置黏著有一晶圓之一藍膜於該晶圓固定環上。
16. 如請求項15所述之晶圓固著方法，其中該吸附裝置連接一真空源。