金属回收设备及用金属回收设备回收晶片表面金属的方法

摘要

本发明公开一种金属回收设备及用金属回收设备回收晶片表面金属的方法。其中回收金属的方法包括贴附一胶膜于一半导体结构上的一金属层，及利用一气体压力差使部分金属层脱离半导体结构并转移至胶膜上。

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属回收设备及一种利用金属回收设备以回收晶片表面金属的制作工艺，且特别是涉及一种适用于发光二极管制作工艺的金属回收设备及一种利用金属回收设备以回收发光二极管晶片表面金属的制作工艺。

背景技术

金属移除制作工艺是使用粘性胶膜粘着于晶片表面，利用胶膜粘贴晶片表面的金属，然后再将胶膜由晶片表面撕离，即可移除不需要的金属，而留下所需金属的方法。

目前业界使用粘性胶膜粘贴晶片上金属的移除作业方式有三大类:

人工：此方式主要是先将胶膜粘贴于晶片表面，其次在胶膜上重复按压使胶膜贴于晶片表面的金属上，最后将胶膜撕离晶片，使晶片上不需要的金属转贴至胶膜上而与晶片分离，仅留下需要的金属。然而，利用人工将胶膜粘贴于晶片表面过程中，必须在胶膜上重复按压使胶膜得以完整贴附于晶片表面，此动作同时也施压于金属或光致抗蚀剂上，易造成金属或光致抗蚀剂变形，影响晶片良率。且人工按压难以控制每次的施力大小，胶膜可能无法确实地贴附在晶片表面，使得晶片表面不需要的金属无法被完整去除，进而影响晶片产出率。

机器：此方式主要是以治具将胶膜粘贴于晶片表面，再以治具在胶膜上重复按压使胶膜粘贴于晶片表面的金属上，最后再以机器带动胶膜，将胶膜撕离晶片，使晶片上不需要的金属转贴至胶膜上而与晶片分离，仅留下需要的金属。然而，由于晶片在制作工艺中会发生翘曲，当治具在粘性胶膜上重复按压时，治具施加的压力易造成晶片破裂。且由于晶片表面有凹凸处，治具无法针对凹凸处充分按压，故金属与胶膜间的粘贴效果不佳，无法完整地将晶片上不需要的金属形去除，同样会影响晶片的产出率。

化学溶剂及二流体、三流体：此方式主要是采用化学溶剂先浸泡晶片，使其表面的光致抗蚀剂松散(依技术不同，可使用也可不使用此步骤)，然后再使用二种流体(水+空气)或三种流体(水+空气+水蒸气)加压喷洒在晶片表面，将光致抗蚀剂与附着在光致抗蚀剂上不需要的金属一起喷离晶片表面，留下需要的金属。然而，由于二流体或三流体易因温度剧烈改变，造成晶片破裂，且二流体或三流体加压喷洒在晶片表面，易在晶片上形成静电进而造成电性异常。此外，利用二流体或三流体加压喷洒晶片，已移除的金属，会被流体带动在晶片表面上造成刮伤现象。

有鉴于此，本发明公开一种新颖的金属回收设备及制作工艺，其特征主要是在金属回收设备中导入一新颖的金属移除装置，利用压力差使胶膜可完整地贴附在半导体结构表面，改善现有利用手工、机器或化学溶剂法移除胶膜所伴随的缺点。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种回收金属的方法，包括贴附一胶膜于一半导体结构上的一金属层，及利用一气体压力差使部分金属层脱离半导体结构并转移至胶膜上。

附图说明

图1A为本发明一实施例的金属回收设备剖面示意图；

图1B～图1E为使用图1A的金属移除装置回收晶片表面金属的制作工艺剖面示意图；

图1D'为本发明一实施例回收晶片表面金属的其中一步骤的剖面示意图；

图1D"为本发明一实施例回收晶片表面金属的其中一步骤的剖面示意图；

图2A为本发明一实施例的金属回收设备剖面示意图；

图2B～图2E为使用图2A中的金属移除装置回收晶片表面金属的制作工艺剖面示意图；

图2D'为本发明一实施例回收晶片表面金属的其中一步骤的剖面示意图；

图3A为本发明一实施例的金属回收设备剖面示意图；

图3B～图3D为使用本发明图3A中的金属移除装置回收晶片表面金属的制作工艺剖面示意图；

图3D'为本发明一实施例回收晶片表面金属的其中一步骤的剖面示意图；

图4A～图4C为胶膜与晶片的放大剖面示意图。

符号说明

2000、3000、4000金属回收设备

200、300、400 金属移除装置

230、330、430 晶片承载座

235、335、435 升降轴

240 晶片

241 基板

242 半导体结构

243 半导体叠层

244 电极

245、2451金属

246 牺牲层

260 胶膜

260A、360A、460A第一卷筒

260B、360B、460B第二卷筒

265A、265A、265A第一压力辊

265B、365B、465B搬运辊

265C、365C、465C第二压力辊

265D、365D、465D转向辊

265E、365E、465E导辊

270、370、470 马达

280、380、480 金属回收桶

285、385、485 金属回收液

290、390、490 刮刀

210 上腔体

215 上中空腔室

220、320、420 下腔体

225、325、425 下中空腔室

250 第二压力控制管

255 第一压力控制管

310、410 上下移动机构

315、415 旋转移动机构

318、418 可形变腔体

325、425 第三中空腔室

350 第三压力控制管

具体实施方式

以下将详细说明本发明实施例的制作与使用方式。然应注意的是，本发明提供许多可供应用的发明概念，其可以多种特定形式实施。文中虽然以发光二极管元件作为举例讨论的特定实施例，然其仅为制造与使用本发明的特定方式，非用以限制本发明的范围，任何具有相似结构的半导体元件也可适用于本发明。

图1A显示本发明一实施例的金属回收设备2000。金属回收设备2000包括一第一卷筒260A，以供应回收金属用的胶膜260、一金属移除装置200、一搬运辊265B、一金属回收桶280、一导辊265E、及一第二卷筒260B。金属移除装置200包括一上腔体210，具有一上中空腔室215、一第一压力控制管255，连接至上腔体210以控制上中空腔室215内的压力P1、一下腔体220，具有一下中空腔室225、及一第二压力控制管250，连接至下腔体220以控制下中空腔室225内的压力P2。一晶片承载座230及一连接晶片承载座230的升降轴235设置于下中空腔室225内，升降轴235可控制晶片承载座230的升降(上升、下降)。此外，上腔体210及/或下腔体220可彼此相对移动。搬运辊265B带动位于第一卷筒260A上的胶膜260，使胶膜260进出金属移除装置200。金属回收桶280装有金属回收液285。导辊265E设置于金属回收桶280内，并导引经由搬运辊265B所移出的胶膜260进出金属回收桶280。第二卷筒260B用以回收胶膜260。搬运辊265B是通过驱动马达270驱动而做转动。此外，第一卷筒260A及金属移除装置200间，还包括一第一压力辊265A。搬运辊265B与导辊265E间还包括一转向辊265D，且转向辊265D可使经由搬运辊265B移出金属移除装置200的胶膜260被转向而进入金属回收桶280内。搬运辊265B与转向辊265D间还包括一第二压辊265C。

本实施例的胶膜260可以是蓝膜、解胶膜(UV release tape或thermal releasetape)、聚苯二甲酸乙二酯(PET)或其组合。金属回收液285则可选用温度介于摄氏30～100度的水或有机溶剂。

图1B～图1E显示使用图1A的金属移除装置200回收晶片表面金属的制作工艺剖面示意图。图4A～图4C显示图1B～图1D中，胶膜260与晶片240的放大剖面示意图。于图4A～图4C中，两个半导体结构242仅为示意，实际数目或排列方式并不以此为限。

参照图1B及图4A，一晶片(wafer)240放置在晶片承载座230上。晶片240包含一基板241及多个半导体结构242设置于基板241上。每一半导体结构242包含一半导体叠层243、及一对电极244形成于半导体叠层243上。一牺牲层246(光致抗蚀剂)形成于半导体叠层243上且未形成于电极244上。一金属245形成于电极244及牺牲层246上。

参照图1A及图1B，在驱动马达270驱动下，搬运辊265B带动位于第一卷筒260A上的胶膜260经第一压辊265A被移入金属移除装置200内，使其位置位于上腔体210与下腔体220之间。其中，上中空腔室215及下中空腔室225在胶膜260上的投影面积须完全位于胶膜260之内，较佳地，上腔体210及下腔体220在胶膜260上的投影面积也完全位于胶膜260之内。然后，移动上腔体210、下腔体220、或二者(例如上腔体210下降及/或下腔体220上升)使上、下腔体210、220相接并利用胶膜260分隔上中空腔室215及下中空腔室225。上中空腔室215及下中空腔室225的容积将随横亘其间的胶膜260形状而改变，一者增大时另一者即缩小，但总容积不变。换言之，上中空腔室215及下中空腔室225将分别与胶膜260形成一上密闭空间及一下密闭空间。随着胶膜260的形变，上下密闭空间的容积也随之变化。

参照图1C及图4B，控制上中空腔室215内的压力P1与下中空腔室225内的压力P2，并使P1>P2。由于上中空腔室215与下中空腔室225间的压力差(ΔP＝P1-P2＝1.5～3.5大气压)，使得位于金属移除装置200内的胶膜260朝晶片240方向伸张，进而伏贴在晶片240的表面轮廓上，并贴附金属245。此时，胶膜260为一扩张状态(向下突出/凹陷)。上述上中空腔室215内的压力P1大于下中空腔室225内的压力P2的步骤，可通过以下三种步骤S1～S3其中之一达成：

(S1)经第一压力控制管255，对上中空腔室215充气，使上中空腔室215内的压力P1增至40～60PSI(2.72～4.08大气压)，而下中空腔室225则不充气，其压力P2维持在一大气压；

(S2)经第一压力控制管255，对上中空腔室215充气，使上中空腔室215内的压力P1增至40～60PSI(2.72～4.08大气压)，且同时经第二压力控制管250对下中空腔室225抽气，使得下中空腔室225内的压力P2小于一大气压，用于加速胶膜260贴附至晶片240表面的速度并提高胶膜260施加在晶片240上的力量或压力；

(S3)经第二压力控制管250对下中空腔室225抽气，使得下中空腔室225内的压力P2小于一大气压(例如:0.5～10^-3大气压)，而上中空腔室215则不充气，压力P1维持在一大气压。

参照图1D及图4C，控制上中空腔室215内的压力P1与下中空腔室225内的压力P2，并使P1<P2，由此粘贴有金属245的胶膜260自晶片240表面向远离晶片240的方向凹陷而使粘附其上的金属245被移除。详言之，由于金属245与牺牲层246间的结合力小于金属245与电极244间的结合力，因此通过胶膜260对位于牺牲层246上金属245的粘着力大于金属245与牺牲层246间的结合力，但(胶膜260)对位于电极244上金属245的粘着力小于金属245与电极244间的粘着力，可以在撕掉胶膜260的同时一并移除部分金属245。因此，当下中空腔室225内的压力P2逐渐或瞬间增加且大于上中空腔室215内的压力P1时，胶膜260会向上移动并脱离晶片240，且同时将位于牺牲层246上金属245从牺牲层246转移至胶膜260上而脱离牺牲层246。位于电极244上的金属245并未转移至胶膜260而续留在半导体叠层243上。此时，胶膜260也为一扩张状态(向上突出/凹陷)且粘附有金属2451。

以下将详细描述达成P1<P2的实施步骤。当上中空腔室215内的压力P1大于下中空腔室225内的压力P2的步骤是依上述(S2)步骤达成时。首先，将上中空腔室215的压力P1降低至一大气压，且同时停止对下中空腔室225抽气并对下中空腔室225充气至下中空腔室225内部压力P2回复到一大气压。此时，胶膜260仍贴附在金属245上。接着，经第二压力控制管250对下中空腔室225充气，使下中空腔室225内的压力P2增至40～60PSI(2.72～4.08大气压)。此时，由于上中空腔室215与下中空腔室225间的压力差(ΔP＝1.5～3.5大气压)，使得位于金属移除装置200内的胶膜260向上移动且使位于牺牲层246上的金属245脱离晶片240表面。胶膜260与金属245详细描述可参考前述相关段落。

当上中空腔室215内的压力P1大于下中空腔室内225的压力P2的步骤是以上述(S1)步骤达成时。首先，将上中空腔室210内的压力P1将低至一大气压。然后，再经第二压力控制管250对下中空腔室225充气，使下中空腔室225内的压力P2增至40～60PSI(2.72～4.08大气压)。同样地，由于上中空腔室215与下中空腔室225间的压力差(ΔP＝1.5～3.5大气压)，使得位于金属移除装置200内的胶膜260向上移动且使位于牺牲层246上的金属245脱离晶片240表面。胶膜260与金属245详细描述可参考前述相关段落。

当上中空腔室215内的压力P1大于下中空腔室内225的压力P2的步骤是以上述(S3)步骤达成时，仅需对下中空腔室225充气，使下中空腔室225内的压力P2增至40～60PSI(2.72～4.08大气压)。同样地，由于上中空腔室215与下中空腔室225间的压力差(ΔP＝1.5～3.5大气压)，使得位于金属移除装置200内的胶膜260向上移动且使位于牺牲层246上的金属245脱离晶片240表面。胶膜260与金属245详细描述可前述参考相关段落。

图1D中的步骤，可被图1D'或图1D"所示的步骤取代。进行图1D'或图1D"的步骤前，需先将上中空腔室210内的压力P1及下中空腔室225内的压力P2回复至相同压力(例如：P1＝P2＝一大气压)。接着，如图1D'所示，上升上腔体210及/或下降下腔体220。通过分离上、下腔体210、220，胶膜260相对于晶片240移动且使位于牺牲层246上的金属245脱离晶片240表面。或者，如图1D"所示，通过控制升降轴235使晶片承载座230下降，胶膜260相对于晶片240移动且使位于牺牲层246上的金属245脱离晶片240表面。胶膜260与金属245详细描述可参考前述相关段落。

接着，请参照图1E，当位于牺牲层246上的金属245脱离晶片240表面的步骤是以如图1D所示的步骤完成时，由于胶膜260因上中空腔室210内的压力P1与下中空腔室220内的压力P2间的压力差而呈现一扩张状态。故再进行下一步骤前，需先将上中空腔室210内的压力P1及下中空腔室225内的压力P2回复至相同压力(例如：P1＝P2＝一大气压)，使处于扩张状态的胶膜260回复至非扩张状态，然后再如图1E所示使上、下腔体210、220分离。当位于牺牲层246上的金属245脱离晶片240表面的步骤是以如图1D′或图1D″所示的步骤完成时，胶膜260已呈现一非扩张状态，故可直接如图1E所示使上、下腔体210、220分离。

最后，如图1A所示，粘贴有金属2451的胶膜260经过第二压辊265C，再经由转向辊265D而改变行进方向，并被导辊265E导引进入金属回收桶280内。金属回收桶280内的金属回收液285可使胶膜260所粘贴的金属2451脱离胶膜260而悬浮及/或沉降在金属回收液285内，进而金属2451可被回收使用。金属2451脱离后的胶膜260也可被第二卷筒260B回收再使用。此外，金属回收桶280更可配备一刮刀290，在胶膜260要离开金属回收桶280前，刮除尚未脱离胶膜260的金属2451，以提高金属2451的回收率。

如图4C所示，当晶片240上不必要的金属(位于牺牲层246上的金属245)被移除之后，可利用湿蚀刻方式移除牺牲层246并对晶片240进行一切割步骤以形成多个发光二极管芯片(chip)。

图2A显示本发明一实施例的金属回收设备3000。金属回收设备3000包括一第一卷筒360A，以供应回收金属用的胶膜260、一金属移除装置300、一搬运辊365B、一金属回收桶380、一导辊365E、以及一第二卷筒360B。金属移除装置300包括一可形变腔体318、一下腔体320，具有一第三中空腔室325、及一第三压力控制管350。一晶片承载座330及一连接晶片承载座330的升降轴335设置于第三中空腔室325内且升降轴335可控制晶片承载座330的升降。第三压力控制管350连接至下腔体320以控制第三中空腔室325内的压力。可形变腔体318及/或下腔体320可受控制地升降。搬运辊365B，带动位于第一卷筒360A上的胶膜260，使胶膜260进出金属移除装置300。金属回收桶380装有金属回收液385。导辊365E设置于金属回收桶380内，且导引搬运辊365B所移出的胶膜260进出金属回收桶380。第二卷筒360B用以回收胶膜260。

金属移除装置300还包括一上下移动机构310，连接可形变腔体318，由此，当上下移动机构310移动时，可形变腔体318可同时被上下移动机构310带动而相对于下腔体320上下移动。此外，金属移除装置300还可包括一旋转移动机构315，设置于上下移动机构310与可形变腔体318之间。同样地，当旋转移动机构315旋转时，可形变腔体318可因此被带动而旋转移动。搬运辊365B是通过驱动马达370驱动而做转动。此外，第一卷筒360A及金属移除装置300间，还包括一第一压力辊365A。搬运辊365B与导辊365E间还包括一转向辊365D，且转向辊365D可使经由搬运辊365B移出金属移除装置300的胶膜260被转向而导入金属回收桶380内。搬运辊365B与转向辊365D间还包括一第二压辊365C。

本实施例的金属回收液385则可选用温度介于摄氏30～100度的水或有机溶剂。

图2B～图2D显示使用图2A的金属移除装置300回收晶片表面金属的制作工艺剖面示意图。胶膜260与晶片240的详细结构可参考图4A～图4C及相关段落的描述。

参照图2B、图4A，一晶片240放置在晶片承载座330上。晶片240的结构可参考前述相关段落。

参照图2A及图2B，在驱动马达370驱动下，使搬运辊365B带动位于第一卷筒260A上的胶膜260经第一压辊365A被移入金属移除装置300内，并使其位置于可形变腔体318与下腔体320之间。其中，第三中空腔室325在胶膜260上的投影面积须完全位于胶膜260之内，较佳地，下腔体320在胶膜260上的投影面积也完全位于胶膜260之内。然后，通过上下移动机构310，使可形变腔体318下降并与胶膜260直接接触。

参照图2C及图2D和图2D'、图4B，对可形变腔体318充气，使其膨胀直至接触胶膜260，进而施力于胶膜260上。通过旋转移动机构315带动可形变腔体318以如图2D所示的行星式移动轨迹或图2D'所示的螺旋式移动轨迹滚压胶膜260，使胶膜260可均匀地被贴附于晶片240表面。并使胶膜260贴附在晶片240表面上的金属245。此外，根据本发明的其他实施例，也可在可形变腔体318充气产生形变而施力于胶膜260后，通过第三压力控制管350对第三中空腔室325抽气，使第三中空腔室325内的压力P3小于一大气压，加速胶膜260粘贴至晶片240表面的速度或减少胶膜260晶片240表面间的气泡。

在另一实施例中，部分胶膜260先贴附至晶片240表面的中心，再通过旋转移动机构315逐渐向外使胶膜260完全地贴附至晶片240表面，由此，可减少胶膜260与晶片240表面间气泡的产生。

参照图2E、图4C，经第三压力控制管350对第三中空腔室325充气，使第三中空腔室325内的压力P3增至40～60PSI(2.72～4.08大气压)，使位于牺牲层246上的金属245脱离晶片340表面，然后再利用搬运辊365B将粘贴有金属2451的胶膜260移出金属移除装置300。其他相关的描述可参考相关段落，于此将不再撰述。

最后，如图2A所示，粘贴有金属2451的胶膜260经过第二压辊365C，再经转向辊365D而改变行进方向，并被导辊365E导引进入金属回收桶380内。金属回收桶380内的金属回收液385可使胶膜260所粘贴的金属2451脱离胶膜260而悬浮及/或沉降在金属回收液385内，进而金属2451可被回收使用。金属2451脱离后的胶膜260也可被第二卷筒260B回收再使用。此外，金属回收桶380更可配备一刮刀390，在胶膜260要离开金属回收桶380前，刮除尚未脱离胶膜260的金属2451，以提高金属245的回收率。

图3A显示本发明一实施例的金属回收设备4000。金属回收设备4000包括一第一卷筒460A，以供应回收金属用的胶膜260、一搬运辊465B、一金属回收桶480、导辊465E、以及一第二卷筒460B。一金属移除装置400包括一可形变腔体418、一下腔体420，具有一第三中空腔室425。一晶片承载座430及一连接晶片承载座430的升降轴435设置于第三中空腔室425内，且升降轴435可控制晶片承载座430的升降。可形变腔体418及/或下腔体420可受控制地升降。搬运辊465B带动位于第一卷筒460A上的胶膜260，使胶膜260进出金属移除装置400。金属回收桶480装有金属回收液485。导辊465E设置于金属回收桶480内，且导引搬运辊465B所移出的胶膜260进出金属回收桶480。第二卷筒460B用以回收胶膜260。金属移除装置400还包括一上下移动机构410，连接可形变的腔体418，使可形变腔体418可被上下移动机构410带动而相对于下腔体420上下移动。金属移除装置400还可包括一旋转移动机构415，设置于上下移动机构410与可形变腔体418之间，使可形变腔体418可被旋转移动机构415带动而旋转移动。搬运辊465B是通过驱动马达470驱动而进行转动。此外，第一卷筒460A及金属移除装置400间，还包括一第一压力辊465A。搬运辊465B与导辊465E间还包括一转向辊465D，且转向辊465D可使经由搬运辊465B移出金属移除装置400的胶膜260被转向而进入金属回收桶480内。搬运辊465B与转向辊465D间还包括一第二压辊465C。

本实施例的金属回收液485则可选用温度介于摄氏30～100度的水或有机溶剂。

图3B～图3D显示使用图3A的金属移除装置400回收晶片表面金属的制作工艺剖面示意图。胶膜260与晶片240的详细结构可参考图4A～图4C及相关段落的描述。

参照图3B、图4A，一晶片240放置在晶片承载座430上。晶片240的结构可参考相关段落，于此将不再撰述。

参照图3A及图3B，在驱动马达470驱动下，使搬运辊465B带动位于第一卷筒460A上的胶膜260经第一压辊465A被移入金属移除装置400内，并固定于可形变腔体418与下腔体420之间。然后，通过上下移动机构410带动，使可形变腔体418下降并与胶膜260直接接触。

接着，参照图3C、图4B，对可形变腔体418充气，使其膨胀直至接触胶膜260，进而施力于胶膜260上。通过旋转移动机构415带动可形变腔体418以如图2D所示的行星式移动轨迹或图2D'所示的螺旋式移动轨迹滚压胶膜260，使胶膜260可均匀地被贴附于晶片240表面，并使晶片240表面的上的金属245被胶膜260粘贴。

如图3D所示，利用上下移动机构410使可形变腔体418上升后，再通过升降轴435带动晶片承载座430下降，使位于牺牲层246上的金属245脱离晶片240表面。

图3D所示的步骤，可由图3D'所示的步骤取代。如图3D'所示，通过下降下腔体420，胶膜260相对于晶片240移动且使位于牺牲层246上的金属245脱离晶片240表面。接着，再利用搬运辊465B将粘贴有金属2451的胶膜260移出金属移除装置400。

最后，如图3A所示，粘贴有金属2451的胶膜260经过第二压辊465C，再经转向辊465D而改变行进方向，并被导辊465E导引进入金属回收桶480内。金属回收桶480内的金属回收液485可使得胶膜260所粘贴的金属2451脱离胶膜260而悬浮及/或沉降在金属回收液485内，进而金属2451可被回收使用。金属2451脱离后的胶膜260也可被第二卷筒460B回收再使用。此外，金属回收桶480更可配备一刮刀490，在胶膜260要离开金属回收桶480前，刮除尚未脱离胶膜260的金属2451，以提高金属2451的回收率。

金属245包含金、银、铂、铝或铜。在本发明中，半导体结构242为一发光二极管且包含一第一型半导体层、一活性层及一第二型半导体层。在其他实施例中，半导体结构可包含不发光二极管、晶体管或其他主动或被动电子元件。

虽然结合以上较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可更动与组合上述各种实施例。