LED芯片研磨制程的首要?jiǎng)幼骷?ldquo;上臘”，這與硅芯片的CMP化學(xué)研磨的貼膠意義相同。將芯片固定在鐵制(Lapping制程)或陶瓷(Grounding制程)圓盤(pán)上。先將固態(tài)蠟均勻的涂抹在加熱約90~110℃的圓盤(pán)上，再將芯片正面置放貼附于圓盤(pán)，經(jīng)過(guò)加壓、冷卻后，芯片則確實(shí)固定于盤(pán)面，完成上臘的動(dòng)作。

       一、研磨首部曲——上蠟

       上臘的制程，必須控制臘的厚度在2~3um，這與固蠟的選擇、加壓方式及條件都有直接影響，并且直接關(guān)系著研磨后的完工厚度均勻性。而上臘機(jī)的加壓、冷卻機(jī)構(gòu)部分，大致可分成兩種，一為使用兩圓盤(pán)直接加壓方式，另一種則是除了加壓圓盤(pán)外，還增加了一個(gè)真空艙，在加壓時(shí)將艙體抽真空，增加將蠟均勻壓平的效果。

       這兩種方式，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)差異并不大。但是某些芯片，卻不適用于真空加壓的方式上臘，例如芯片若是在磊晶制程前就已經(jīng)在芯片正面的平邊作刻號(hào)，當(dāng)加壓抽真空時(shí)，因?yàn)槠竭叺目烫?hào)隆起，會(huì)造成芯片下的臘被真空吸出，導(dǎo)致臘厚不足。研磨時(shí)，平邊區(qū)域非常容易就被磨掉。除了造成研磨缺角，也因裂痕的產(chǎn)生，容易使芯片破裂。

       然而，加壓、冷卻的設(shè)計(jì)也有不同，一般下圓盤(pán)都會(huì)有冷卻水管路盤(pán)繞在盤(pán)內(nèi)。但是有的是加壓后數(shù)十秒或兩分鐘才開(kāi)始加冷卻水作冷卻，而有的則是邊加壓、邊冷卻。

       當(dāng)上臘作業(yè)時(shí)，有一個(gè)難題，即芯片上臘時(shí)的氣泡。氣泡會(huì)使芯片無(wú)法完全貼附于鐵盤(pán)或陶瓷盤(pán)上，研磨后會(huì)造成小裂痕。(若芯片研磨后產(chǎn)生小十字型或人字型裂痕，則是上臘時(shí)有微塵未被清除而造成。)但是，近來(lái)已經(jīng)有自動(dòng)上臘機(jī)，如WEC、TECDIA。在Robot取片時(shí)，就能將氣泡大小控制在0.5mm以下，在經(jīng)過(guò)加壓冷卻后，芯片上臘的狀況就十分良好。但是若以SpeedFAM的手動(dòng)上臘機(jī)進(jìn)行上臘時(shí)，去除臘中1mm大小的氣泡，就必須依靠操作者的經(jīng)驗(yàn)與方法，才能獲得最佳的上臘效果。

       二、LED芯片研磨二部曲——研磨

       在上臘制程作業(yè)完成后，接下來(lái)的制程就是破壞力最高的“研磨制程”。

       過(guò)去最成熟的研磨制程就是Lapping，即是將芯片使用氧化鋁研磨粉作第一次研磨。其作業(yè)方式是使用千分表量測(cè)與設(shè)定鐵盤(pán)外圍的鉆石點(diǎn)，再將其放置于磨盤(pán)上，使用研磨粉作研磨。使用鉆石點(diǎn)的目的在于讓芯片研磨至設(shè)定厚度時(shí)，由于鉆石的硬度最高，所以芯片就不致于再被磨耗。

       但是，由于藍(lán)光LED基板為藍(lán)寶石，硬度高，所以使用Lapping的方式研磨時(shí)，會(huì)導(dǎo)致制程時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。因此，近幾年來(lái)以Grinding的方式進(jìn)行藍(lán)光LED的芯片研磨，降低制程工時(shí)。

       Grinding制程設(shè)備可分成臥式與立式兩種，臥式研磨機(jī)所指的是研磨馬達(dá)與水平面平行，可適用于八片式以下的研磨設(shè)計(jì)。但是若為12片式研磨時(shí)，因陶瓷盤(pán)過(guò)大，則無(wú)法使用此設(shè)計(jì)方式。立式研磨機(jī)所指的是研磨馬達(dá)與水平面垂直，而八片式以上的研磨機(jī)以此設(shè)計(jì)為主。

       在Grinding的制程方式中，使用鉆石砂輪搭配冷卻液(冷卻油+RO水或DI水)或鉆石切削液來(lái)研磨芯片。雖然冷卻方式會(huì)依原設(shè)計(jì)者的制程理念與經(jīng)驗(yàn)而有所不同，但是并不影響制程的結(jié)果。此制程作業(yè)之中，最主要的在于工作軸與砂輪軸的調(diào)整必須呈平行。再來(lái)，就是砂輪的磨石結(jié)構(gòu)。

       由于Grinding研磨制程的速度效率高，若可以在研磨時(shí)將芯片厚度盡可能的減薄，則拋光的工時(shí)與成本就能降低。但是，研磨是高破壞性的制程作業(yè)，所以芯片減薄有一個(gè)極限值；另外，研磨制程中因鉆石所造成的刮痕約為15um，所以完工厚度值也影響著研磨減薄的厚度設(shè)定。

       然而，在使用過(guò)的Grinding研磨機(jī)里，不論是T牌、W牌、SF牌等，最大的極限值都在95~105um。因?yàn)樗{(lán)寶石基板的硬度與翹曲，而使得完工后在100um以下的結(jié)果相當(dāng)不穩(wěn)定。

       所以，LED的研磨制程主要在設(shè)備設(shè)計(jì)與使用者經(jīng)驗(yàn)的搭配。但是芯片的本質(zhì)，仍是影響結(jié)果的主因。

       三、LED芯片研磨三部曲——拋光

       在芯片研磨之后，接下來(lái)的制程作業(yè)就是“拋光”。目的在處理Lapping研磨后產(chǎn)生的深孔，或Grinding研磨后的深刮痕。一般而言，Lapping研磨后的孔洞深度約為10um，Grinding研磨后的刮痕深度為15um~20um。

       以Lapping研磨后的拋光制程而言，拋光盤(pán)多數(shù)使用聚氨酯Pad，即一般所謂的軟拋。軟拋可以使制程作業(yè)后的表面光亮如鏡，但是其切削速率極低，約為0.2um/min。另一個(gè)拋光方式是使用錫、鉛盤(pán)，因其盤(pán)面為金屬材質(zhì)，所以一般稱為硬拋。硬拋的切削速率可以達(dá)到0.7~1um/min，加工速度比軟拋快。然而，使用金屬盤(pán)做拋光的風(fēng)險(xiǎn)較高。雖然為錫、鉛為軟質(zhì)金屬，但是盤(pán)面的狀況必須十分小心的作監(jiān)控，尤其是盤(pán)面的修整。若在修整后，有金屬顆粒未除凈，拋光后易碎。

       因此，為了增加切削速率與盤(pán)面的穩(wěn)定性，近年來(lái)有了新式的拋光盤(pán)，其盤(pán)面是樹(shù)酯，基座是銅。就是現(xiàn)在所謂的“樹(shù)酯銅盤(pán)”。因?yàn)楸P(pán)面材質(zhì)的硬度介于聚氨酯與錫之間，也被稱作是硬拋的一種方式。使用樹(shù)酯銅盤(pán)做拋光，再搭配特制鉆石拋光液與每秒的噴灑量，切削率可達(dá)2.3~2.8um/min。搭配Grinding的研磨制程，就能增加大量的生產(chǎn)產(chǎn)出。當(dāng)然，鉆石拋光液的消耗量也會(huì)隨之增加，但是在產(chǎn)能提升與損失風(fēng)險(xiǎn)較低的生產(chǎn)型態(tài)之下，每片芯片的生產(chǎn)成本未必會(huì)有增加。

       四、探討樹(shù)酯銅盤(pán)的高切削率搭配

       第一要素是銅盤(pán)溝槽與溝槽之間的間隙，溝槽與溝槽之間的間隙寬度最好為溝槽寬度的1.3~1.5倍。再來(lái)是拋光液的噴出量，必須依據(jù)無(wú)塵室環(huán)境與銅盤(pán)冷卻溫度而去作適當(dāng)?shù)脑O(shè)定、調(diào)整。

       鉆石拋光液大多使用多晶鉆石顆粒，不僅切削穩(wěn)定，若與其他溶劑的配方比例佳，切削速率并不遜色。

       對(duì)比W牌與T牌的拋光機(jī)，以T牌的設(shè)計(jì)自動(dòng)化最佳，但是W牌的設(shè)計(jì)補(bǔ)救能力最強(qiáng)。所以，在使用考慮上，選擇W牌，避免研磨或拋光發(fā)生厚度不均勻的異常時(shí)，還能對(duì)大量的異常施以補(bǔ)救。

       目前，使用W牌的一臺(tái)上蠟、兩臺(tái)研磨、一臺(tái)拋光的五片機(jī)系列，加上個(gè)人的特殊制程改善，最高紀(jì)錄可以在15小時(shí)產(chǎn)出300片。若以四班二輪作平均計(jì)算，一天一個(gè)班(12小時(shí))可以產(chǎn)出250片左右。

       所以，在適當(dāng)?shù)脑O(shè)備搭配與使用經(jīng)驗(yàn)作改善之下，其實(shí)拋光是芯片減薄里，最穩(wěn)定的制造生產(chǎn)。