TWI407587B - 發光二極體晶圓之研磨方法 - Google Patents

Description

發光二極體晶圓之研磨方法

本發明係關於一種晶圓之研磨方法，特別是一種利用含有鑽石成分之研磨輪進行研磨之晶圓研磨方法。

發光二極體(Light Emitting Diode；LED)是半導體中之一種，其應用領域廣泛，發光二極體所發出之光源主要分為可見光與不可見光兩大類，由於發光二極體具備壽命長、速度快、耗電量低、及單色性佳等優點，隨著高亮度紅、黃、藍光發光二極體的發展，使得市場逐漸擴大，目前可見光之發光二極體被廣泛的應用在大型全彩看板、資訊顯示板、汽車、掃描器、號誌燈、大哥大背光源等各種用途上，從日常生活之家電製品到各種大小之電子裝置幾乎都裝設有發光二極體(LED)。

在目前藍光LED的磊晶製程中較常用的基板係為藍寶石晶圓(sapphire wafer)，藍光LED晶粒的品質與其使用之原料材質藍寶石基板息息相關，其薄化、拋光與平坦化製程一直是量產良率及成本的關鍵之一。

先前技術所揭露之藍寶石晶圓研磨方法，可參考中華民國專利公告第I250574號所揭露之藍寶石晶圓研磨方法，其係將藍寶石晶圓固定在一固定座上，並將固定座再固定在一研削機台上，以研磨藍寶石晶圓上之基板，接著將固定座擺放到拋光盤上再進行減薄基板之動作，最後利用蝕刻法將基板完全去除。本發明可降低成本，使得藍寶石晶圓之基板移除時間縮短，並於製作 發光二極體時可縮短製程時間，且使得發光二極體可在高溫下正常運作而降低危險。

目前一般研磨藍寶石晶圓的砂輪，以7mm之尺寸而言，一組大約是新台幣75000元，其可研磨大約3600片之晶圓，因此單片之成本大約是新台幣21元，如此高之成本確有改善之空間。而在發光二極體價格不斷下降的情況下，製程中各種相關成本的控制對於廠商而言遂成為亟待解決的問題。

有鑑於以上的問題，本發明揭露一種晶圓及其晶圓研磨方法，並同時揭露研磨該晶圓之砂輪。有鑑於發光二極體的價格下降，因此，本發明透過兩道研磨程序的方法來降低研磨的成本。

根據本發明之實施例所揭露之一種晶圓，其特徵在於該晶圓係先透過一第一研磨輪研磨，俾使該晶圓薄化至一第一預定厚度，再以一第二研磨輪研磨該承載板上之該晶圓，俾使該晶圓薄化至一第二預定厚度，其中該第一研磨輪係以縱向方向研磨該晶圓，該第二研磨輪係以徑向方向研磨該晶圓。

根據本發明之實施例所揭露之一種晶圓之研磨方法，包括有提供一承載板，其中該承載板具有一個以上之晶圓；以一第一研磨輪研磨該承載板上之該晶圓，俾使該晶圓薄化至一第一預定厚度，其中該第一研磨輪係以縱向方向研磨該晶圓；以及以一第二研磨輪研磨該承載板上之該晶圓，俾使該晶圓薄化至一第二預定厚度，其中該第二研磨輪係以徑向方向研磨該晶圓。

根據本發明之實施例所揭露之一種晶圓，其特徵在於該 晶圓係先透過一第一研磨輪研磨，俾使該晶圓薄化至一第一預定厚度，再以一第二研磨輪研磨該承載板上之該晶圓，俾使該晶圓薄化至一第二預定厚度，其中該第一研磨輪係以縱向方向研磨該晶圓，該第二研磨輪係以徑向方向研磨該晶圓。

根據本發明之實施例所揭露之一種研磨輪，用以研磨一發光二極體晶圓，其特徵在於該研磨輪含有之鑽石粒徑係介於30um至90um之間。

透過本發明所揭露之兩道研磨程序，第一道研磨程序的研磨輪其成本大約是新台幣5000元整，根據實際的產出計算，大約可研磨2500片之晶圓，單片研磨成本是新台幣兩元。而第二道研磨程序可採用同樣的研磨輪。由於使用兩到研磨程序，因此根據實際的產出計算，第二道研磨程序的研磨輪所研磨的晶圓數可增加到6400片，因此單片的研磨成本大約是新台幣12元。兩道程序合計的研磨成本大約是14元，與先前技術單一研磨程序相較，本發明以兩道程序進行研磨之成本較先前技術為低。即便第一道研磨程序需要配備額外的機台，其整體之成本還是較先前技術為低。

以上之關於本發明內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並 據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

請參考『第1圖』，係為本發明所揭露之晶圓研磨方法之流程圖，其中該步驟的順序並非固定不變及不可或缺的，有些步驟可同時進行、省略或增加，此流程圖係以較廣及簡易的方式描述本發明的步驟特徵，並非用以限定本發明的製造方法步驟順序及次數。

首先提供一承載板，其中該承載板具有一個以上之晶圓(步驟110)。在一實施例中，晶圓係為發光二極體晶圓，通常這些晶圓係在砷化鎵基板、藍寶石基板或者碳化矽(SiC)基板上磊晶所形成的發光二極體晶圓。以Al、Ga、In、P四種元素為發光層材料在砷化鎵基板上磊晶者，發出紅、橙、黃光之琥珀色系，通稱為四元發光二極體晶圓；以GaN為材料所生產的藍、綠光發光二極體，則稱為氮化物發光二極體晶圓，一般以藍寶石(Sapphire)為基板。而承載板之一示例性之實施例可為一陶瓷材料製成之承載板。

在一示例性之實施例中，本發明之晶圓研磨方法更包括一上蠟程序，其係將一或一個以上之晶圓210以蠟貼附於一承載板220上，如『第2圖』所示，接著再利用一定壓力將晶圓與承載板固定在一起，而在完成上蠟程序後，便開始進行研磨程序。該壓力係為2~6kg/cm²。

首先進行第一研磨程序，以一第一研磨輪研磨該承載板上之該晶圓，俾使該晶圓薄化至一第一預定厚度(步驟120)，接著進行第二研磨程序，以一第二研磨輪研磨該承載板上之該晶圓，俾使該晶圓薄化至一第二預定厚度(步驟130)。在一示例性之實施例中，其中該第一預定厚度大致上為180um至240um之間。其中該第二預定厚度大致上為100um至130um之間。

在一示例性之實施例中，第一研磨程序用之第一研磨輪，該第一研磨輪之成分係由鑽石及樹脂組成，第一研磨輪的鑽石粒徑大約是介於30um至90um之間。

在一示例性之實施例中，可使用加工器具以進行第一研磨程序。如『第3圖』所示，在第一研磨程序中，係將貼附有複數個晶圓之複數個承載板220固定於一第一研磨機台上之基板310上。

接著一傳動裝置320將帶動第一研磨輪330前進、後退或左右移動以對晶圓進行研磨。在先前技術中，係以第一研磨輪之徑向面對晶圓進行研磨。而本發明係以第一研磨輪之縱向面對對晶圓進行研磨。當晶圓的厚度以薄化至180um至240um之間後，即可進行第二研磨程序。而上述之傳動裝置320係受到一控制裝置(圖中未示)所控制，控制裝置中則可輸入研磨參數，以適當控制晶圓210之研磨厚度、研磨時間及研磨方式等。這些參數包括有X軸速度、Y軸速度、Z軸速度以及第一研磨輪之轉速。

在第二研磨程序，係將第一研磨程序研磨完畢之晶圓繼續進行薄化的製程。其係可使用專用的機台繼續進行。而在一示 例性的實施例中，可使用如『第4圖』所示之第二研磨機台。

首先，利用吸真空之方式，將貼附有晶圓210之承載板220固定於第二研磨機台400之第一傳動裝置410上，而此第一傳動裝置410能帶動承載板220及其上之晶圓210前進、後退以及旋轉或上下左右移動；在固定好承載板220後，即可操作一控制裝置440，使其控制第一傳動裝置410帶動該承載板220向第二研磨輪420移動，此第二研磨輪420係固定於一第二傳動裝置430上，並在第二傳動裝置42的帶動下維持旋轉狀態，且位置保持不變，而上述之控制裝置420則可輸入研磨參數，以適當控制鑽石晶圓210之研磨厚度、研磨時間及研磨方式等；因此，接著第一傳動裝置410會在控制裝置440的控制下，透過承載板220帶動鑽石晶圓210前進，使其與旋轉之第二研磨輪420相接觸以進行研磨之動作；而在研削一段時間後，控制裝置440可根據研磨參數之設定，令第一傳動裝置410帶動承載板220後退，並帶動承載板220旋轉或左右移動；然後第一傳動裝置410即可再重覆前述前進與後退之過程，以讓第二研磨輪420重覆研磨鑽石晶圓210，直到將鑽石晶圓210研磨至所要求之厚度為止。

在另一示例性之實施例中，於進行研磨鑽石晶圓210時，亦可透過控制裝置440之操控，使第一傳動裝置410保持不動，而使第二傳動裝置430帶動第二研磨輪420旋轉，並同時帶動第二研磨輪420往鑽石晶圓210前進，以研削其厚度，同理，控制裝置440更可根據輸入研磨參數之不同，操控第一傳動裝置410、第二傳動裝置430進行旋轉、前進、後退或上下左右移動等 動作，藉此達到多樣化的研磨方式及研磨效果。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

210‧‧‧晶圓

220‧‧‧承載板

310‧‧‧基板

320‧‧‧傳動裝置

330‧‧‧第一研磨輪

400‧‧‧第二研磨機台

410‧‧‧第一傳動裝置

420‧‧‧第二研磨輪

430‧‧‧第二傳動裝置

440‧‧‧控制裝置

第1圖係為本發明所揭露之晶圓研磨方法之流程圖。

第2圖係為將為一具有晶圓之承載板之示意圖。

第3圖係為本發明所揭露之第一研磨程序中所使用之加工器具之示意圖。

第4圖係為本發明所揭露之第二研磨程序中所使用之加工器具之示意圖。

Claims (7)

1. 一種發光二極體晶圓之研磨方法，包括有：提供一承載板，其中該承載板具有一個以上之晶圓；以一第一研磨輪研磨該承載板上之該晶圓，俾使該晶圓薄化至一第一預定厚度，其中該第一研磨輪係以縱向方向研磨該晶圓；以及以一第二研磨輪研磨該承載板上之該晶圓，俾使該晶圓薄化至一第二預定厚度，其中該第二研磨輪係以徑向方向研磨該晶圓。
2. 如請求項1所述之研磨方法，其中該承載板係為一陶瓷盤。
3. 如請求項1所述之研磨方法，其中該發光二極體晶圓係以砷化鎵、藍寶石或碳化矽為基板。
4. 如請求項1所述之研磨方法，其中該第一預定厚度大致上為180um至240um之間。
5. 如請求項1所述之研磨方法，其中該第二預定厚度大致上為100um至130um之間。
6. 如請求項1所述之研磨方法，其中該第一研磨輪之成分包括有鑽石。
7. 如請求項6所述之研磨方法，其中第一研磨輪的鑽石粒徑介於30um至90um之間。