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KR101748334B1 - 백색 발광 소자의 제조 방법 및 제조 장치 - Google Patents

백색 발광 소자의 제조 방법 및 제조 장치 Download PDF

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KR101748334B1
KR101748334B1 KR1020110004530A KR20110004530A KR101748334B1 KR 101748334 B1 KR101748334 B1 KR 101748334B1 KR 1020110004530 A KR1020110004530 A KR 1020110004530A KR 20110004530 A KR20110004530 A KR 20110004530A KR 101748334 B1 KR101748334 B1 KR 101748334B1
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홍성재
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삼성전자 주식회사
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Abstract

웨이퍼 레벨에서 반도체 발광 소자의 발광면의 상부에 형광층을 형성함으로써 백색 발광을 하는 반도체 발광 소자를 제조하는 방법 및 장치를 제공를 개시한다. 개시도니 반도체 발광 소자의 제조 방법은, 웨이퍼 상에 다수의 발광 소자를 형성하는 단계; 발광 소자들이 완성된 웨이퍼를 박막화하는 단계; 박막화된 웨이퍼를 캐리어 테이프 위에 배치하는 단계; 및 웨이퍼 위의 다수의 발광 소자들을 덮도록 형광층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

백색 발광 소자의 제조 방법 및 제조 장치{Apparatus and method of fabricating white light emitting device}
개시된 발명은 백색 발광 소자를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼 레벨(wafer-level)에서 반도체 발광 소자의 발광면의 상부에 형광층을 형성함으로써 백색 발광을 하는 반도체 발광 소자를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(light emitting diode; LED)는 예를 들어 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기적인 신호를 빛으로 변화시키는 반도체 발광 소자이다. 발광 다이오드와 같은 반도체 발광 소자는 기존의 다른 발광체에 비해 수명이 길며, 낮은 전압을 사용하는 동시에 소비전력이 작다는 특성이 있다. 또한, 응답속도 및 내충격성이 우수할 뿐만 아니라 소형 경량화가 가능하다는 장점도 가지고 있다. 이러한 반도체 발광 소자는 사용하는 반도체의 종류와 조성에 따라 각기 다른 파장의 빛을 발생할 수 있어서 필요에 따라 여러 가지 다른 파장의 빛을 만들어 사용할 수 있다.
최근에는 고휘도의 백색 발광 소자를 이용한 조명 램프가 기존의 형광등이나 백열등을 대체하는 추세이다. 백색 발광 소자는 예를 들어 청색 또는 자외선 계열의 빛을 발생시키는 발광 소자의 발광면에 적색, 녹색 또는 황색 등의 형광층을 형성하여 제조될 수 있다. 발광 소자에 형광층을 형성하는 과정은, 통상적으로는 발광 소자를 웨이퍼로부터 분리하여 패키징하는 공정 중에 이루어진다. 예를 들어, 리드 프레임이나 PCB와 같은 배선 기판 위에 발광 소자를 부착한 후, 발광 소자 위로 형광체 페이스트를 도포하고 경화시킴으로써 형광층이 형성될 수 있다. 그런데, 이렇게 패키징 과정에서 형광층을 형성하는 경우, 각각의 패키징 공정마다 형광층 형성시에 발생하는 산포에 의해, 완성된 발광 소자 패키지마다 광 특성이 달라질 수 있다. 따라서 발광 소자 패키지의 균일한 품질을 확보하기 어려울 수 있다.
웨이퍼 레벨에서 반도체 발광 소자의 발광면의 상부에 형광층을 형성함으로써 백색 발광을 하는 반도체 발광 소자를 제조하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 일 유형에 따르면, 웨이퍼 상에 다수의 발광 소자를 형성하는 단계; 상기 다수의 발광 소자들이 상면에 형성된 웨이퍼를 박막화하는 단계; 상기 박막화된 웨이퍼를 캐리어 필름 위에 배치하는 단계; 및 상기 웨이퍼 위의 다수의 발광 소자들의 발광면에 형광층을 형성하는 단계;를 포함하는 발광 소자 제조 방법이 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 형광층을 형성하는 단계는, 상기 웨이퍼가 배치된 캐리어 필름을 진공 테이블 위에 배치시키는 단계; 상기 캐리어 필름을 상기 진공 테이블 위에 진공 흡입력으로 밀착 고정시키는 단계; 상기 웨이퍼 위로 형광체 페이스트를 도포하는 단계; 및 상기 형광체 페이스트를 경화시켜 형광층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 진공 테이블은 중앙부가 상부로 돌출되어 주변부보다 높게 형성된 단차 구조를 가질 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 상기 캐리어 필름의 둘레를 따라 캐리어 프레임이 설치되어 있으며, 상기 진공 테이블의 돌출된 중앙부의 직경은 상기 캐리어 프레임의 내경보다 작을 수 있다.
따라서, 상기 캐리어 필름의 둘레에 형성된 상기 캐리어 프레임은 상기 진공 테이블의 주변부에 밀착 고정될 수 있으며, 상기 캐리어 필름 위에 위치한 상기 웨이퍼는 상기 진공 테이블의 중앙부 위에 밀착 고정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 진공 테이블의 중앙부의 높이는 상기 캐리어 프레임의 높이보다 높게 형성될 수 있다.
또한, 상기 형광체 페이스트를 도포하는 단계는, 상기 웨이퍼 위로 프린팅 마스크를 배치시키는 단계; 상기 프린팅 마스크 위로 형광체 페이스트를 제공하는 단계; 및 스퀴즈를 이용하여 형광체 페이스트를 가압하면서 상기 웨이퍼 위로 형광체 페이스트를 균일하게 도포하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 프린팅 마스크는, 상기 프린팅 마스크를 지지하도록 상기 프린팅 마스크의 둘레에 형성된 마스크 프레임, 상기 웨이퍼 이외의 영역을 가리도록 형성된 제 1 마스킹 부재, 및 상기 웨이퍼 대응하는 프린팅 영역을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 프린팅 영역은, 상기 웨이퍼 상에 형성된 다수의 발광 소자들의 패턴과 동일한 패턴으로 형성된 다수의 개구부, 상기 발광 소자들 사이의 스크라이브 라인과 대응하도록 형성된 제 2 마스킹 부재, 및 상기 발광 소자의 상면에 형성된 전극 패드와 대응하도록 형성된 제 3 마스킹 부재를 포함할 수 있다.
다른 예에서, 상기 프린팅 영역은, 상기 웨이퍼 상에 형성된 다수의 발광 소자들의 패턴과 동일한 패턴으로 형성된 다수의 개구부, 및 상기 발광 소자들 사이의 스크라이브 라인과 대응하도록 형성된 제 2 마스킹 부재를 포함할 수 있으며, 상기 제 2 마스킹 부재는 상기 발광 소자의 상면에 형성된 전극 패드와 대응하는 영역까지 연장될 수 있다.
또 다른 예에서, 상기 프린팅 영역은, 상기 프린팅 영역 내에 전체적으로 형성된 하나의 개구부, 및 상기 발광 소자의 상면에 형성된 전극 패드와 대응하도록 형성된 제 3 마스킹 부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광 소자의 제조 방법은, 상기 형광층이 형성된 후, 상기 웨이퍼를 상기 캐리어 필름으로부터 떼어내는 단계; 및 상기 웨이퍼 위에 형성된 다수의 발광 소자들을 개별적으로 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 캐리어 필름은 베이스 필름, 및 상기 베이스 필름 위에 형성된 점착층을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 점착층은 UV에 의해 경화 가능한 감광성 접착제이며, 상기 베이스 필름은 UV에 대해 투과성을 가질 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼를 상기 캐리어 필름으로부터 떼어내는 단계는, 상기 캐리어 필름의 하부로부터 UV를 조사하여 상기 점착층을 경화시키는 단계, 및 상기 경화된 점착층으로부터 상기 웨이퍼를 떼어내는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 유형에 따르면, 웨이퍼 상에 다수의 발광 소자를 형성하는 단계; 상기 다수의 발광 소자들이 상면에 형성된 웨이퍼를 박막화하는 단계; 다이싱을 통해 상기 웨이퍼 위에 형성된 다수의 발광 소자들을 개별적으로 분리하는 단계; 상기 분리된 다수의 발광 소자들을 캐리어 필름 위에 배열하는 단계; 및 상기 캐리어 필름 위에 배열된 다수의 발광 소자들의 발광면에 형광층을 형성하는 단계를 포함하는 발광 소자 제조 방법이 제공될 수 있다.
예를 들어, 상기 형광층을 형성하는 단계는, 상기 발광 소자들이 배열되어 있는 캐리어 필름을 진공 테이블 위에 배치시키는 단계; 상기 캐리어 필름을 상기 진공 테이블 위에 진공 흡입력으로 밀착 고정시키는 단계; 상기 발광 소자 위로 형광체 페이스트를 도포하는 단계; 및 상기 형광체 페이스트를 경화시켜 형광층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 유형에 따르면, 상부로 돌출된 중앙부와 상기 중앙부보다 낮도록 단차진 주변부를 포함하는 진공 테이블; 다수의 발광 소자들이 형성되어 있는 웨이퍼를 상면에 부착하기 위한 것으로, 상기 진공 테이블 위로 배치되는 캐리어 필름; 및 상기 웨이퍼 위에 형광체 페이스트를 균일하게 도포하기 위한 프린팅 마스크;를 포함하는 발광 소자 제조 장치가 제공될 수 있다.
개시된 백색 발광 소자의 제조 방법에 따르면, 웨이퍼 레벨에서 반도체 발광 소자의 발광면의 상부에 형광층을 형성한 후, 웨이퍼 상의 다수의 발광 소자들을 개별적으로 분리한다. 그런 후, 형광층을 갖는 백색 발광 소자들 중에서 동일한 광 특성을 갖는 발광 소자들만을 선택하여 패키징을 하면, 균일한 품질의 발광 소자 패키지들을 제공하는 것이 가능하다.
또한, 개시된 백색 발광 소자의 제조 방법에 따르면, 일반적인 웨이퍼의 박막화(wafer thinning)를 수행한 후, 박막화된 웨이퍼를 캐리어 위에 배치한 상태에서 형광층을 형성하기 때문에, 웨이퍼의 파손 및 공정 오차를 발생을 감소시킬 수 있다. 또한, 웨이퍼 레벨에서 형광층을 형성하므로 형광층의 형성 공정에 있어서 생산성이 향상될 수 있다.
도 1은 웨이퍼 상에 반도체 발광 소자를 제조하는 과정을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 웨이퍼 상에 형성된 다수의 반도체 발광 소자들의 패턴을 예시적으로 도시한다.
도 3은 웨이퍼 레벨에서 발광 소자의 발광면에 형광층을 형성하는 과정을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 캐리어 필름 및 캐리어 필름 상에 배치된 웨이퍼를 개략적으로 나타내는 평면도 및 단면도를 도시한다.
도 5는 도 3에 도시된 프린팅 마스크의 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다.
도 6 내지 도 8은 프린팅 마스크의 다양한 예시적인 형태를 개략적으로 도시한다.
도 9는 발광 소자의 전극 패드 위에 형성된 형광체를 레이저 조사에 의해 제거하는 과정을 개략적으로 도시한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 백색 발광 소자의 제조 방법 및 제조 장치에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 백색 발광 소자의 제조 방법에 따르면, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 먼저 웨이퍼(101) 상에 다수의 반도체 발광 소자(110)들을 형성한다. 웨이퍼(101)는 예를 들어 사파이어, GaN, 실리콘 등과 같은 재료로 이루어질 수 있다. 웨이퍼(101) 상에 반도체 발광 소자(110)들을 형성하는 과정은 일반적으로 알려진 기존의 반도체 발광 소자들의 제조 방법을 그대로 이용할 수 있다. 도면에는 상세히 도시되지 않았지만, 예를 들어, 웨이퍼(101) 상에 버퍼층, n형 질화물 반도체층, 다중양자우물인 활성층, p형 질화물 반도체층을 등을 형성한 후에, p형 질화물 반도체층의 일부분을 메사 에칭(Mesa etching)하여 p형 전극과 n형 전극을 만들어 공정을 완료할 수 있다. 웨이퍼(101) 상에 발광 소자(110)들을 형성하는 다양한 공정들이 이미 개시되어 있으며, 본 발명은 그들 중 어느 특정한 공정에 한정되지 않는다.
도 2는 웨이퍼(101) 상에 형성된 다수의 반도체 발광 소자(110)들의 패턴을 예시적으로 도시하고 있다. 도 2의 좌측에는 웨이퍼(101) 상에 형성된 다수의 작은 반도체 발광 소자(110)들의 패턴이 도시되어 있다. 도 2의 우측에 있는 확대도를 보면, 통상적으로 다수의 발광 소자(110)들은 사각형의 격자 형태로 웨이퍼(101) 상에서 형성되어 배열될 수 있다. 발광 소자(110)의 상면에는 광을 방출하는 발광면(111) 및 전기적 접속을 위한 적어도 하나의 전극 패드(112, 113)가 형성될 수 있다. 도 2는 예시적으로 두 개의 전극 패드(112, 113), 즉 N형 전극용 패드(112)와 P형 전극용 패드(113)가 발광 소자(110)의 상면에 형성된 경우를 도시하고 있다. 예를 들어, 두 개의 전극 패드(112, 113)는, 발광 소자(110)의 상면에서 서로 대향하는 대각선 방향의 모서리에 각각 배치될 수 있다. 각각의 발광 소자(110)는 스크라이브 라인(scribe line)(114)을 통해 인접한 다른 발광 소자(110)들과 분리되어 있다. 개개의 발광 소자(110)를 분리하는 이후의 다이싱(dicing) 공정에서, 웨이퍼(101)는 상기 스크라이브 라인(114)을 따라 절단될 수 있다.
웨이퍼(101) 상에 다수의 반도체 발광 소자(110)를 형성하는 단계가 완료되면, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(101)를 박막화(wafer thinning)한다. 예를 들어 웨이퍼(101)는 약 10~200㎛의 두께로 연마(grinding)될 수 있다. 반도체 발광 소자(110) 위에 형광층을 먼저 형성한 후에 웨이퍼(101)를 박막화하는 경우, 웨이퍼(101)의 저면이 위를 향하도록 뒤집어서 형광층을 연마용 기판 위에 부착하여야 한다. 그러나 이 경우에는, 박막화 공정 중에 발광 소자(110) 위의 형광층이 손상될 수 있으며, 또한 형광층을 연마용 기판 위에 접착시키기도 어렵다.
웨이퍼(101)의 박막화 후에는, 예를 들어 스크린 프린팅 방식으로 웨이퍼 레벨에서 발광 소자(110)의 발광면 위에 형광층을 형성한다. 도 3은 웨이퍼 레벨에서 발광 소자(110)의 발광면에 형광층을 형성하는 과정을 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 3에서는 웨이퍼(101) 위에 형성된 발광 소자(110)를 편의상 도시하지 않았다. 먼저, 도 3의 (a)를 참조하면, 캐리어 필름(120) 위에 웨이퍼(101)를 부착한 후에, 캐리어 필름(120)을 진공 테이블(130) 위에 배치시킨다. 그리고, 상기 웨이퍼(101) 위로 프린팅 마스크(140)를 배치시킨다.
일반적으로, 박막화에 의해 웨이퍼(101)의 두께가 얇아지면, 형광층을 형성하는 과정에서 웨이퍼(101)에 뒤틀림(warpage)이 발생할 수도 있다. 뒤틀림을 방지하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 웨이퍼(101)를 캐리어 필름(120) 위에 부착한 상태에서 형광층을 형성한다. 그러면, 캐리어 필름(120)이 웨이퍼(101)를 붙잡고 있기 때문에 웨이퍼(101)의 뒤틀림이 거의 발생하지 않는다. 도 4는 이러한 캐리어 필름(120) 및 상기 캐리어 필름(120) 상에 배치된 웨이퍼(101)를 개략적으로 도시하고 있다. 도 4의 (a)에 도시된 평면도를 참조하면, 캐리어 필름(120)의 중앙에 웨이퍼(101)가 부착되어 있으며, 캐리어 필름(120)의 둘레를 따라 캐리어 프레임(121)이 설치되어 있다. 후술하겠지만, 캐리어 프레임(121)은 형광체 형성 과정에서 캐리어 필름(120)을 진공 테이블(130) 위에 단단히 고정시켜 캐리어 필름(120)이 움직이거나 변형되지 않도록 한다. 도 4의 (a)에는 링 형태의 캐리어 프레임(121)이 도시되어 있으나, 캐리어 프레임(121)의 형태는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 캐리어 프레임(121)은 일직선 막대의 형태 또는 아크의 형태로 캐리어 필름(120)의 양측 가장자리에 각각 배치될 수도 있다.
또한, 도 4의 (b)에 도시된 단면도를 참조하면, 캐리어 필름(120)은 베이스 필름(120a)과 상기 베이스 필름(120a) 위에 형성된 점착층(120b)을 포함할 수 있다. 베이스 필름(120a)은, 형광체 페이스트를 가열하여 경화시킴으로써 형광층을 형성하는 공정을 견딜 수 있을 정도의 내열성을 갖는 것이 유리하다. 또한, 베이스 필름(120a)은 신축성 및 UV 투과성을 갖는 것이 유리할 수 있다. 점착층(120b)은 캐리어 필름(120) 위에 배열된 웨이퍼(101)의 위치 안정성을 확보하기 위한 것이다. 예컨대, 점착층(120b)은 UV에 의해 경화 가능한 감광성 접착제(photosensitive adhesive; PSA)로 이루어질 수 있다. 점착층(120b)이 감광성 접착제로 이루어지는 경우, 형광층의 형성이 완료된 후에 베이스 필름(120a)을 통해 UV 광을 투과시켜 점착층(120b)을 경화시키면, 점착층(120b)으로부터 웨이퍼(101)를 쉽게 떼어낼 수 있다.
도 5는 도 3에 도시된 프린팅 마스크(140)의 구조를 개략적으로 보이는 평면도이다. 예를 들어 프린팅 마스크(140)는 스테인리스강(steel use stainless; SUS)으로 이루어진 메시(mesh) 구조 위에 상기 메시 구조를 부분적으로 가리도록 형성된 마스킹 부재를 포함하는 스텐실 마스크일 수 있다. 도 5의 (a)를 참조하면, 프린팅 마스크(140)는 상기 프린팅 마스크(140)를 지지하도록 프린팅 마스크(140)의 둘레에 형성된 마스크 프레임(141), 웨이퍼(101) 이외의 영역을 가리도록 형성된 제 1 마스킹 부재(143) 및 상기 제 1 마스킹 부재(143)가 형성되지 않은 프린팅 영역(142)을 포함할 수 있다. 프린팅 영역(142)은 웨이퍼(101)의 형태와 대응하도록 형성될 수 있다. 즉, 프린팅 영역(142)은 크기와 모양이 웨이퍼(101)와 동일할 수 있다. 도 5의 (a)에서 프린팅 영역(142) 내에는 메시 구조의 스테인리스강이 보인다. 또한, 도 5의 (b)에는 프린팅 영역(142)의 확대도가 도시되어 있다. 도 5의 (b)를 참조하면, 프린팅 영역(142)에는 다수의 발광 소자(110)들의 패턴과 동일한 패턴으로 다수의 개구부(144)들이 형성되어 있다. 그리고, 발광 소자(110)들 사이의 스크라이브 라인(114)과 대응하도록 제 2 마스킹 부재(145)가 형성되어 있으며, 발광 소자(110)의 전극 패드(112, 113)와 대응하도록 제 3 마스킹 부재(146)가 형성되어 있다. 이러한 마스킹 부재(143, 145, 146)는 예를 들어 폴리머 또는 금속 박막으로 이루어질 수 있다.
도 3의 (b)를 참조하면, 진공 테이블(130)에 진공을 인가하여 진공 흡입력에 의해 캐리어 필름(120)이 진공 테이블(130) 위에서 밀착 고정되도록 한다. 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 진공 테이블(130)은 중앙부가 상부로 돌출되어 주변부보다 높게 형성된 단차 구조를 가질 수 있다. 그러면, 캐리어 필름(120)의 둘레에 형성된 캐리어 프레임(121)은 진공 테이블(130)의 주변부에 밀착 고정되며, 진공 테이블(130)의 중앙부에는 캐리어 필름(120) 위에 위치한 웨이퍼(101)가 밀착 고정될 수 있다. 이를 위해, 상기 진공 테이블(130)의 돌출된 중앙부의 직경은 캐리어 프레임(121)의 내경보다 작을 수 있다. 이러한 진공 테이블(130)의 단차 구조로 인하여, 웨이퍼(101)의 상부 표면은 캐리어 프레임(121)의 상부 표면보다 높게 위치할 수 있다. 이를 위해, 진공 테이블(130)의 중앙부의 높이는 캐리어 프레임(121)의 높이보다 높게 형성될 수 있다. 그러면, 프린팅 마스크(140)는 캐리어 프레임(121)의 방해 없이 웨이퍼(101)와 접촉할 수 있다. 다시 도 3의 (b)를 참조하면, 캐리어 필름(120)이 밀착 고정되어 있는 진공 테이블(130)을 상승시켜 웨이퍼(101) 위에 프린팅 마스크(140)가 접촉되도록 한다. 이때, 프린팅 마스크(140) 내의 프린팅 영역(142)이 웨이퍼(101)와 일치하도록 정렬된다.
웨이퍼(101) 위로 프린팅 마스크(140)가 배치되면, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 프린팅 마스크(140) 위에 형광체 페이스트(160)를 제공한다. 그런 후, 스퀴즈(squeeze)(135)를 이용하여 형광체 페이스트(160)를 밀어서 가압한다. 그러면 프린팅 마스크(140)의 프린팅 영역(142)을 통해 형광체 페이스트(160)가 빠져나가면서, 웨이퍼(101) 위에 형광체 페이스트(160)가 균일하게 도포된다. 스퀴즈(135)는 마스킹 부재(143, 145, 146)와의 마찰에 의한 금속 입자의 생성을 방지하기 위하여 플라스틱 재질일 수 있다. 예를 들어, 스퀴즈(135)는 우레탄, 아크릴, 폴리카보네이트 이외에 나일론이나 기타 내 마모성 및 기계적 물성이 우수한 엔지니어링 플라스틱으로 형성될 수 있다.
형광체 페이스트(160)는 단수 또는 복수 종의 형광체가 소정의 배합비에 따라 바인더 수지에 혼합된 형태일 수 있다. 사용되는 형광체의 종류 및 배합비는 원하는 발광 특성에 따라 선택될 수 있다. 바인더 수지는 내열성 및 광투과성이 우수하고, 광굴절률이 높은 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 에폭시 기반 또는 실리콘 기반의 경화성 수지가 사용될 수 있다. 이러한 경화성 수지는 예를 들어 경화 후의 쇼어 A(shore A) 경도(hardness)가 50 이상인 것이 유리하다. 또한, 경화성 수지는 주로 열경화성 재료로 이루어질 수 있으며, 열경화성 재료에 UV 경화성 재료가 일부 포함될 수도 있다.
웨이퍼(101) 위에 형광체 페이스트(160)가 균일하게 도포되면, 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이, 진공 테이블(130)을 아래로 하강시켜 프린팅 마스크(140)로부터 웨이퍼(101)를 떼어낸다. 그런 후에는, 열을 가하여 형광체 페이스트(160)를 경화시킴으로써, 웨이퍼(101) 위에 형광층(150)을 형성할 수 있다. 또는, 형광체 페이스트(160)를 먼저 경화시켜 형광층(150)을 형성한 후에, 진공 테이블(130)을 아래로 하강시켜 프린팅 마스크(140)로부터 웨이퍼(101)를 떼어낼 수도 있다.
이렇게 형광층(150)의 형성이 완료되면 캐리어 필름(120) 상의 웨이퍼(101)를 캐리어 필름(120)으로부터 분리할 수 있다. 만약 점착층(120b)이 UV에 의해 경화 가능한 감광성 접착제로 이루어지는 경우, 웨이퍼(101)를 떼어내기 전에 캐리어 필름(120)의 하부로부터 UV를 조사하여 상기 점착층(120b)을 경화시킬 수 있다. 그러면, 점착층(120b)이 경화되면서 웨이퍼(101)를 보다 용이하게 떼어낼 수 있다. 이후의 공정에서는, 웨이퍼(101) 위에 형성된 다수의 발광 소자(110)들을 다이싱을 통해 개별적으로 분리하고, 분리된 개별적인 발광 소자(110)를 패키징하여 백색 발광 소자 패키지를 제조할 수 있다. 이때, 형광층(150)을 통해 방출되는 백색광의 특성을 검사한 후, 원하는 발광 특성을 갖는 발광 소자(110)만을 패키징할 수 있다. 그러면, 균일한 발광 특성을 갖는 백색 발광 소자 패키지들을 제공할 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 프린팅 영역(142)의 형태는 다양하게 변형이 가능하다. 예를 들어, 도 6에는 제 2 마스킹 부재(145)와 제 3 마스킹 부재(146)가 서로 분리되어 있지 않고 하나의 제 2 마스킹 부재(145)만이 프린팅 영역(142) 내에 형성된 실시예가 도시되어 있다. 도 5의 실시예에서는, 발광 소자(110)들 사이의 스크라이브 라인(114)에 대응하는 제 2 마스킹 부재(145)와 발광 소자(110)의 상면에 형성된 전극 패드(112, 113)에 대응하는 제 3 마스킹 부재(146)가 서로 분리되어 있다. 반면, 도 6에 도시된 실시예의 경우, 제 2 마스킹 부재(145)가 개구부(144)의 모서리 부분을 통해 발광 소자(110)의 전극 패드(112, 113)에 대응하는 영역까지 연장되어 있다. 이 경우, 발광 소자(110)의 전극 패드(112, 113)를 더욱 용이하게 가려서, 전극 패드(112, 113)에 부분적으로 형광체 페이스트(160)가 도포되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 도 7에는 스크라이브 라인(114)에 대응하는 제 2 마스킹 부재(145) 없이 전극 패드(112, 113)에 대응하는 제 3 마스킹 부재(146)만이 형성된 실시예가 도시되어 있다. 또한, 도 7의 실시예에서 프린팅 영역(142) 내에는 발광 소자(110)들에 대응하는 다수의 개구부(144)가 형성되어 있지 않고, 프린팅 영역(142) 전체가 하나의 개구부(144)로 형성되어 있다. 이 경우, 발광 소자(110)들 사이의 스크라이브 라인(114) 내에도 형광체 페이스트(160)가 도포될 수 있다. 그러면, 발광 소자(110)들의 상부 표면뿐만 아니라 측면들에도 형광층(150)이 형성될 수 있다. 만약 발광 소자(110)의 측면을 통해서도 광이 일부 방출된다면, 도 7에 도시된 형태의 프린팅 마스크(140)를 사용하여 발광 소자(110)의 측면에도 형광층(150)을 형성하는 것이 유리하다.
또한, 도 8에는 프린팅 영역(142) 내에 마스킹 부재가 전혀 형성되어 있지 않고 프린팅 영역(142) 전체가 하나의 개구부(144)로 되어 있는 실시예가 도시되어 있다. 이 경우, 형광체 페이스트(160)의 도포시 발광 소자(110)들의 패턴에 일치하도록 프린팅 마스크(140)를 일일이 정렬시킬 필요가 없다. 또한, 이 경우에는 발광 소자(110)들 사이의 스크라이브 라인(114) 내에 뿐만 아니라, 발광 소자(110)들의 상부 표면 위에도 전체적으로 형광체 페이스트(160)가 도포될 수 있다. 따라서, 발광 소자(110)들의 측면 전체와 상부 표면 전체에 형광층(150)이 형성될 수 있다. 즉, 발광 소자(110)의 전극 패드(112, 113) 위에도 형광층(150)이 형성되기 때문에 형광층(150)의 형성이 완료된 후에는 전극 패드(112, 113) 위의 형광층(150)을 제거할 필요가 있다. 형광체(150)의 제거는 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 전극 패드(112, 113)의 위치에 레이저(200)로 광을 조사함으로써 수행될 수 있다. 이를 위해, 형광체 페이스트(160)에 사용되는 바인더 수지에서 흡수되는 파장 대역의 광을 방출하는 레이저(200)를 사용할 수 있다. 예를 들어, 가장 널리 사용되는 실리콘 수지 바인더의 경우에는, 실리콘 수지에 흡수가 잘되는 장파장의 CO2 레이저를 사용할 수 있다. 이렇게, 전극 패드(112, 113)의 위치에 레이저 광을 조사하면, 전극 패드(112, 113) 위의 형광층(150)이 제거되면서, 전극 패드(112, 113)가 외부로 노출될 수 있다.
지금까지는 발광 소자(110)들이 형성된 웨이퍼(101) 위에 형광층(150)을 먼저 형성한 후, 웨이퍼(101) 상의 다수의 발광 소자(110)들을 다이싱을 통해 개별적으로 분리하는 방법에 대해 설명하였다. 그러나, 형광층(150)을 형성하기 전에 웨이퍼(101) 상의 다수의 발광 소자(110)들을 먼저 다이싱하는 것도 가능하다. 예를 들어, 웨이퍼(101)를 박막화한 후에 웨이퍼(101) 상의 다수의 발광 소자(110)들을 다이싱을 통해 개별적으로 분리한다. 그런 후, 분리된 발광 소자(110)들을 도 4에 도시된 캐리어 필름(120) 위에 배열한다. 이때, 발광 소자(110)들의 발광 특성을 미리 검사하여 발광 소자(110)들을 그 발광 특성에 따라 분류한 다음, 동일한 발광 특성을 갖는 발광 소자(110)들을 캐리어 필름(120) 위에 배열할 수도 있다. 그리고 분리된 발광 소자(110)들이 배열되어 있는 캐리어 필름(120)을, 도 3에 도시된 방법과 동일하게, 진공 테이블(130) 위에 배치한 다음에, 프린팅 마스크(140)를 이용하여 스크린 프린팅 방식으로 발광 소자(110)들 위에 형광층(150)을 형성할 수 있다. 즉, 형광층(150)의 형성보다 다이싱이 먼저 수행된다는 점을 제외하면, 나머지 공정은 앞서 설명한 것과 동일하다.
형광층(150)의 형성이 완료되면, 상술한 바와 같이 점착층(120b)을 경화시킨 후, 캐리어 필름(120)으로부터 발광 소자(110)들을 개별적으로 떼어낼 수 있다. 또는, 캐리어 필름(120)을 직접 절단하여 개개의 발광 소자(110)들을 분리할 수도 있다. 이때, 신축성이 있는 베이스 필름(120a)을 사용할 경우, 베이스 필름(120a)을 잡아당겨 늘림으로써 발광 소자(110)들 사이의 간격을 증가시킬 수 있다. 그러면, 발광 소자(110)들 사이의 간격이 충분히 확보될 수 있기 때문에, 발광 소자(110)들을 캐리어 필름(120)으로부터 개별적으로 떼어내거나 또는 캐리어 필름(120)을 절단하기가 용이할 수 있다. 이렇게 형광층(150)의 형성보다 다이싱이 먼저 이루어질 경우, 다이싱 과정에서 발생하는 미세 입자로 인하여 형광층(150)이 손상되거나 오염되는 것을 방지할 수 있다.
지금까지, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 백색 발광 소자의 제조 방법 및 제조 장치에 대한 예시적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.
101.....웨이퍼 110.....발광 소자
111.....발광면 112, 113.....전극 패드
114.....스크라이브 라인 120.....캐리어 필름
120a....베이스 필름 120b....점착층
121.....캐리어 프레임 130.....진공 테이블
135.....스퀴즈 140.....프린팅 마스크
141.....마스크 프레임 142.....프린팅 영역
143, 145, 146.....마스킹 부재 144.....개구부
150.....형광층 160.....형광체 페이스트
200.....레이저

Claims (27)

  1. 웨이퍼 상에 다수의 발광 소자를 형성하는 단계;
    상기 다수의 발광 소자들이 상면에 형성된 웨이퍼를 박막화하는 단계;
    상기 박막화된 웨이퍼를 캐리어 필름 위에 배치하는 단계; 및
    상기 웨이퍼 위의 다수의 발광 소자들의 발광면에 형광층을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 형광층을 형성하는 단계는,
    상기 웨이퍼가 배치된 캐리어 필름을 진공 테이블 위에 배치시키는 단계;
    상기 캐리어 필름을 상기 진공 테이블 위에 진공 흡입력으로 밀착 고정시키는 단계;
    상기 웨이퍼 위로 형광체 페이스트를 도포하는 단계; 및
    상기 형광체 페이스트를 경화시켜 형광층을 형성하는 단계;를 포함하는 발광 소자 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공 테이블은 중앙부가 상부로 돌출되어 주변부보다 높게 형성된 단차 구조를 갖는 발광 소자 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 캐리어 필름의 둘레를 따라 캐리어 프레임이 설치되어 있으며, 상기 진공 테이블의 돌출된 중앙부의 직경은 상기 캐리어 프레임의 내경보다 작은 발광 소자의 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광체 페이스트를 도포하는 단계는:
    상기 웨이퍼 위로 프린팅 마스크를 배치시키는 단계;
    상기 프린팅 마스크 위로 형광체 페이스트를 제공하는 단계; 및
    스퀴즈를 이용하여 형광체 페이스트를 가압하면서 상기 웨이퍼 위로 형광체 페이스트를 균일하게 도포하는 단계;를 포함하는 발광 소자의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 프린팅 마스크는, 상기 프린팅 마스크를 지지하도록 상기 프린팅 마스크의 둘레에 형성된 마스크 프레임, 상기 웨이퍼 이외의 영역을 가리도록 형성된 제 1 마스킹 부재, 및 상기 웨이퍼 대응하는 프린팅 영역을 포함하는 발광 소자의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 프린팅 영역은, 상기 웨이퍼 상에 형성된 다수의 발광 소자들의 패턴과 동일한 패턴으로 형성된 다수의 개구부, 상기 발광 소자들 사이의 스크라이브 라인과 대응하도록 형성된 제 2 마스킹 부재, 및 상기 발광 소자의 상면에 형성된 전극 패드와 대응하도록 형성된 제 3 마스킹 부재를 포함하는 발광 소자의 제조 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광층이 형성된 후, 상기 웨이퍼를 상기 캐리어 필름으로부터 떼어내는 단계; 및
    상기 웨이퍼 위에 형성된 다수의 발광 소자들을 개별적으로 분리하는 단계;를 더 포함하는 발광 소자의 제조 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 웨이퍼 상에 다수의 발광 소자를 형성하는 단계;
    상기 다수의 발광 소자들이 상면에 형성된 웨이퍼를 박막화하는 단계;
    다이싱을 통해 상기 웨이퍼 위에 형성된 다수의 발광 소자들을 개별적으로 분리하는 단계;
    상기 분리된 다수의 발광 소자들을 캐리어 필름 위에 배열하는 단계; 및
    상기 캐리어 필름 위에 배열된 다수의 발광 소자들의 발광면에 형광층을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 형광층을 형성하는 단계는,
    상기 발광 소자들이 배열되어 있는 캐리어 필름을 진공 테이블 위에 배치시키는 단계;
    상기 캐리어 필름을 상기 진공 테이블 위에 진공 흡입력으로 밀착 고정시키는 단계;
    상기 발광 소자 위로 형광체 페이스트를 도포하는 단계; 및
    상기 형광체 페이스트를 경화시켜 형광층을 형성하는 단계;를 포함하는 발광 소자 제조 방법.
  17. 삭제
  18. 상부로 돌출된 중앙부와 상기 중앙부보다 낮도록 단차진 주변부를 포함하는 진공 테이블;
    다수의 발광 소자들이 형성되어 있는 웨이퍼를 상면에 부착하기 위한 것으로, 상기 진공 테이블 위로 배치되는 캐리어 필름; 및
    상기 웨이퍼 위에 형광체 페이스트를 균일하게 도포하기 위한 프린팅 마스크;를 포함하고,
    상기 캐리어 필름은 상기 캐리어 필름의 둘레를 따라 설치되는 캐리어 프레임을 포함하며,
    상기 진공 테이블에 진공 인가시 진공 흡입력에 의해, 상기 캐리어 프레임은 상기 진공 테이블의 주변부에 밀착 고정되며, 상기 캐리어 필름 위에 위치한 웨이퍼는 상기 진공 테이블의 중앙부 위에 밀착 고정되는 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조 장치.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
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  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
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