CN108436683A - 片状晶圆加工用的载具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种片状晶圆加工用的载具，包括开口方向朝上的壳体，壳体内设有用于调节产品水平倾角的调节机构，所述壳体内灌入磁流变液，以使得所述调节机构浸没于磁流变液内，当产品的下部连接于调节机构上时所述调节机构驱使产品摆动至设定位置后静置，且所述产品的待加工部分位于磁流变液液面的上方，所述壳体上设有磁场发生器，用于驱使壳体内的磁流变液固化或复位至呈流体状态。本发明提供一种片状晶圆加工用的载具，其对于载片晶圆的性能要求低，因此耗材成本小，同时在牢固装夹的基础上使得功能晶圆的碎片率低，因此整体产品的合格率高。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆加工的技术领域，具体地是一种片状晶圆加工用的载具。
背景技术
片状晶圆，尤其是厚度小于1mm的薄片晶圆，其在进行加工的过程中往往需要先临时键合在一个载片晶圆上，从而提高功能晶圆的强度，以便于进行加工处理，例如减薄打磨、蚀刻、切割等，最后将功能晶圆与载片晶圆进行分离，完成功能晶圆的加工。
并且在现有技术中为了便于功能晶圆与载片晶圆的分离，同时也为了降低加工成本，上述的载片晶圆较多的采用工程塑料，而这一工程塑料制成的载片晶圆随功能晶圆切割的过程同步完成切割，因此现有技术中的这一工程塑料制成的载片晶圆多为一次性耗材。
但是现有技术中这一功能晶圆和载片晶圆临时键合后的产品通过加工机床上的常规机械夹角进行装夹的过程中极易造成功能晶圆碎裂，因此加工难度大。而选用强度和硬度性能更佳的工程塑料，则会导致加工成本的提高，不利于企业生产经营。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一：提供一种片状晶圆加工用的载具，其对于载片晶圆的性能要求低，因此耗材成本小，同时在牢固装夹的基础上使得功能晶圆的碎片率低，因此整体产品的合格率高。
为此，本发明的一个目的在于提出一种片状晶圆加工用的载具，包括开口方向朝上的壳体，壳体内设有用于调节产品水平倾角的调节机构，所述壳体内灌入磁流变液，以使得所述调节机构浸没于磁流变液内，当产品的下部连接于调节机构上时所述调节机构驱使产品摆动至设定位置后静置，且所述产品的待加工部分位于磁流变液液面的上方，所述壳体上设有磁场发生器，用于驱使壳体内的磁流变液固化或复位至呈流体状态。调节机构调节产品使得产品摆动至待加工的位置且静止，然后通过磁场发生器使得磁流变液固化，通过固化后的磁流变液将原本部分浸没于磁流变液的产品固定限位，由此完成了产品的装夹。在此过程中产品的功能晶圆露置于磁流变液的液面上方，因此不会影响对于功能晶圆的加工。
根据本发明的一个示例，所述调节机构包括至少三个筒体，全部筒体沿水平方向间隔设置，且各筒体的下端均与壳体连接，所述筒体内设有一中心通道，中心通道内滑动配合有一活塞杆，活塞杆的下端面与中心通道的内表面合围形成控制腔，活塞杆的上端沿竖直方向露置于筒体上方，且活塞杆外露于筒体上方的端部设有用于与产品连接或脱开的连接件。通过三个连接件作为三个支点从而调节以及定位产品。
根据本发明的一个示例，所述连接件为开口方向朝上的吸盘。通过吸盘可以便于产品临时固定，并且当轴向拉扯时只要克服吸盘的吸力就可以使得产品脱开，因此结构简单可靠。
根据本发明的一个示例，所述活塞杆内设有连接管，连接管的上端与吸盘的内腔连通，连接管的下端与控制腔连通，所述控制腔通过控制管与壳体外的压力调节***连接。通过连接管可以实现吸盘的吸合和脱开动作的自动化控制，减少由于克服吸盘吸力而拉扯导致产品破损。
根据本发明的一个示例，所述吸盘与活塞杆为一体式结构，所述筒体的下端通过万向接头与壳体转动配合。
根据本发明的一个示例，所述控制腔的顶面沿竖直方向朝上内凹形成一开口方向朝下的凹槽，所述壳体内的磁流变液依序经过吸盘和活塞杆内的连接管灌入至控制腔内，所述控制腔内的磁流变液在凹槽的槽口位置或凹槽内形成液封，以使得所述凹槽内形成用于暂存气体的气腔。通过凹槽内留置的空气的可压缩性，因此通过抽离和输入控制腔磁流变液来达到对于控制腔内压强值的控制，其较常规充满磁流变液的方式控制精度高。
根据本发明的一个示例，所述壳体内设有一隔板，所述隔板与壳体的内侧壁合围形成一密闭的储备腔，储备腔的底部设有与壳体的内腔连通的输液通道，且所述的输液通道位于壳体内磁流变液的液面下方，所述储备腔的侧壁上设有用于排出储备腔内空气或朝储备腔内充入空气的气嘴。通过气嘴冲入空气可以使得储备腔内的磁流变液通过输液通道补给至壳体的内腔内，由此使得壳体内磁流变液的液面溢出，通过溢流带动表层液面的流动完成对于壳体内磁流变液表层杂质的去除。
根据本发明的一个示例，所述储备腔的侧壁上设有进液管，所述进液管与储备腔连通用于朝储备腔内注入磁流变液。通过进液管定期的补入新的磁流变液至储备腔内。
根据本发明的一个示例，所述磁场发生器包括置于壳体内的主励磁装置和集成于隔板内的辅助励磁绕组。主励磁装置和辅助励磁绕组产生的磁场叠加，有利于覆盖整个壳体内腔。
根据本发明的一个示例，所述壳体的外侧壁上设有一溢流槽，所述溢流槽沿壳体的周向延伸呈环形结构。通过溢流槽可以将晶圆加工产生的杂质颗粒和溢出的磁流变液汇流并排出。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：首先，通过磁流变液的固化形成模腔，从而使得产品的部分嵌入，不仅定位牢固，而且不会由于局部的夹持力过大而导致产品变形碎裂，其次，对于产品上载片晶圆的强度和刚度性能要求低，因此载片晶圆的材料成本低，降低整体产品加工的成本，再其次，通过调节机构可以调节产品安装到位后的水平倾角，减少甚至于消除由于产品倾斜而导致的加工精度差问题，由此提高了产品的加工精度，最后，通过储备腔的磁流变液的补入，使得表层的杂质颗粒随磁流变液表层的溢流去除，因此可以实现连续加工，避免了多次生产后需要人工清理表面杂质带来的额外劳动强度，并且连续生产的效率也进一步提高。
附图说明
图1是本发明的片状晶圆加工用的载具的结构示意图。
图2为图1中产品连接于调节机构上的结构示意图。
图3为图2中“A”区域的局部放大示意图。
图4为图3中“B”区域的局部放大示意图。
其中，1、壳体，2、产品，2.1、功能晶圆，2.2、载片晶圆，2.3、键合胶，3、调节机构，3.1、筒体，3.2、活塞杆，3.3、控制腔，3.4、吸盘，3.5、连接管，3.6、台阶面，4、磁流变液，5、控制管，6、万向接头，7、凹槽，8、隔板，9、储备腔，10、输液通道，11、气嘴，12、进液管，13、主励磁装置，14、辅助励磁绕组，15、溢流槽，16、泵，17、压力传感器。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图来详细描述根据本发明实施例的片状晶圆加工用的载具。
实施例一：
本发明提供一种片状晶圆加工用的载具，它包括如图1所示的开口方向朝上的壳体1，壳体1内设有用于调节产品2水平倾角的调节机构3，所述壳体1内灌入磁流变液4，以使得所述调节机构3浸没于磁流变液4内，当产品2的下部连接于调节机构3上时所述调节机构3驱使产品2摆动至设定位置后静置，且所述产品2的待加工部分位于磁流变液4液面的上方，所述壳体1上设有磁场发生器，用于驱使壳体1内的磁流变液4固化或复位至呈流体状态。
上述的设定位置是指产品在机床上的待加工位置，以通过磨盘对晶圆进行减薄加工为例，其产品的预设位置是指产品的待加工面摆动至与磨盘的磨削面平行。一般来说，上述的设定位置较多的是指产品的基准平面呈水平状态所在的位置，当然对于多轴机床而言，其也可以完成对于倾斜面的加工。
上述的产品2如图1、2和3所示为一薄片状的功能晶圆2.1，所述的功能晶圆2.1从上往下贴附在一载片晶圆2.2上，从而提高功能晶圆2.1的强度，便于对功能晶圆2.1进行表面加工处理，例如减薄、蚀刻等。具体地，所述功能晶圆2.1和载片晶圆2.2之间通过键合胶2.3键合。
上述的水平倾角是指，产品2上的基准平面与水平面之间的夹角，此基准平面可以是产品2的上端面，由于产品2中的功能晶圆2.1较多为透明材质，因此所述的基准平面也可以是功能晶圆2.1和载片晶圆2.2之间的贴合面，具体地是指功能晶圆2.1与固化后键合胶2.3之间的贴合面。
实施例二：
与实施例一大体结构相同，区别在于：所述调节机构3包括至少三个筒体3.1，具体的优选为四个筒体3.1，全部筒体3.1沿水平方向间隔设置，且各筒体3.1的下端均与壳体1连接，所述筒体3.1内设有一中心通道，中心通道内滑动配合有一活塞杆3.2，活塞杆3.2的下端面与中心通道的内表面合围形成控制腔3.3，活塞杆3.2的上端沿竖直方向露置于筒体3.1上方，且活塞杆3.2外露于筒体3.1上方的端部设有用于与产品2连接或脱开的连接件。
与实施例一大体结构相同，区别在于：所述调节机构3包括一个筒体3.1，筒体3.1的下端与壳体1固定连接，筒体3.1的上端沿竖直方向朝上延伸，所述筒体3.1内设有一中心通道，中心通道内滑动配合有一活塞杆3.2，活塞杆3.2的下端面与中心通道的内表面合围形成控制腔3.3，活塞杆3.2的上端沿竖直方向露置于筒体3.1上方，且活塞杆3.2外露于筒体3.1上方的端部设有可以沿活塞杆3.2中轴线所在的任意平面摆动的机械手，机械手上设有与产品2连接或脱开的吸头。
与实施例一大体结构相同，区别在于：所述调节机构3可以是防水的机械手，通过机械手抓我产品且调节产品至水平位置，以便于磁流变液对产品进行固定夹持。
与实施例一大体结构相同，区别在于：所述调节机构3可以是固定安装于壳体1内的标准基台，基台的上端面为基准面，当产品2的下部浸没于壳体1的磁流变液4内时产品2的下端面即产品2的载片晶圆2.2的下端面与上述基台的上端面贴合，从而完成对于产品2水平倾角的自动校准。
实施例三：
与实施例二大体结构相同，区别在于：所述连接件为开口方向朝上的吸盘3.4。
实施例四：
与实施例三大体结构相同，区别在于：所述活塞杆3.2内设有连接管3.5，连接管3.5的上端与吸盘3.4的内腔连通，连接管3.5的下端与控制腔3.3连通，所述控制腔3.3通过控制管5与壳体1外的压力调节***连接。如图1和2所示，所述的压力调节***包括泵16和压力传感器17，控制管5的一端与控制腔3.3连通，控制管5的另一端与泵16的输出端连通，所述压力传感器17安装于控制管5上用于检测控制管内的压强值，当然所述控制器上还可以设置有用于调节控制管5流量和压力值的电磁阀(图中未示出)，所述的压力传感器17将检测信号传输至控制器(图中未示出)，通过控制器调节泵16的功率和/或电磁阀。
实施例五：
与实施例四大体结构相同，区别在于：所述吸盘3.4与活塞杆3.2为一体式结构，所述筒体3.1的下端通过万向接头6与壳体1转动配合。
作为优选，所述吸盘3.4与活塞杆3.2为硬质材料制成，吸盘3.4远离活塞杆3.2的开口的边缘包覆有一弹性密封胶。通过弹性密封胶不仅增加了吸盘的吸合效果，而且当活塞杆3.2摆动一定角度从而使得吸盘3.4与产品的下端面呈夹角状态时通过弹性密封胶的变形使得吸盘与产品之间可以保持吸合状态，做到自适应。
作为优选，所述吸盘3.4与活塞杆3.2之间通过球形接头铰接。所述的球形接头也可以理解为万向接头，以使得吸盘3.4可以相对于活塞杆3.2转动。
作为优选，所述吸盘3.4与活塞杆3.2之间通过弹性件连接。例如通过一体式硫化的橡胶件。
实施例六：
与实施例五大体结构相同，区别在于：所述控制腔3.3的顶面沿竖直方向朝上内凹形成一开口方向朝下的凹槽7，所述壳体1内的磁流变液4依序经过吸盘3.4和活塞杆3.2内的连接管3.5灌入至控制腔3.3内，所述控制腔3.3内的磁流变液4在凹槽7的槽口位置或凹槽7内形成液封，以使得所述凹槽7内形成用于暂存气体的气腔。
如图4所示，所述中心通道位于控制腔3.3所对应的内侧壁上沿水平方向内切形成环形的台阶面，所述的台阶面沿竖直方向朝上内凹形成一开口方向朝下的凹槽7。
作为优选，上述的顶面也可以是指活塞杆3.2的下端面，所述活塞杆3.2的下端面沿竖直方向朝上内凹形成一开口方向朝下的凹槽7，当活塞杆3.2内设有连接管3.5时所述凹槽7为环形槽，环形的凹槽7沿水平方向套于连接管3.5外。
实施例七：
与实施例一大体结构相同，区别在于：所述壳体1内设有一隔板8，所述隔板8与壳体1的内侧壁合围形成一密闭的储备腔9，储备腔9的底部设有与壳体1的内腔连通的输液通道10，且所述的输液通道10位于壳体1内磁流变液4的液面下方，所述储备腔9的侧壁上设有用于排出储备腔9内空气或朝储备腔9内充入空气的气嘴11。
作为优选，所述储备腔9内设有用于检测液位上限的上液位传感器和用于检测液位下限的下液位传感器，所述的下液位传感器沿竖直方向高于输液通道10所在的位置，所述上液位传感器沿竖直方向低于气嘴11所在位置。
实施例八：
与实施例七大体结构相同，区别在于：所述储备腔9的侧壁上设有进液管12，所述进液管12与储备腔9连通用于朝储备腔9内注入磁流变液。
实施例九：
与实施例七大体结构相同，区别在于：所述磁场发生器包括置于壳体1内的主励磁装置13和集成于隔板8内的辅助励磁绕组14。当主励磁装置13和辅助励磁绕组14通电产生的磁场时通过磁场驱使壳体1内的磁流变液固化，当主励磁装置13和辅助励磁绕组14断电时壳体1内的磁流变液复位呈流体状态。
实施例十：
与实施例一大体结构相同，区别在于：所述壳体1的外侧壁上设有一溢流槽15，所述溢流槽15沿壳体1的周向延伸呈环形结构。所述溢流槽15内的磁流变液经过净化除杂后通过三通阀与进液管12相连通。
这里需要说明的是，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。
Claims (10)
1.一种片状晶圆加工用的载具，其特征在于：包括开口方向朝上的壳体(1)，壳体(1)内设有用于调节产品(2)水平倾角的调节机构(3)，所述壳体(1)内灌入磁流变液(4)，以使得所述调节机构(3)浸没于磁流变液(4)内，当产品(2)的下部连接于调节机构(3)上时所述调节机构(3)驱使产品(2)摆动至设定位置后静置，且所述产品(2)的待加工部分位于磁流变液(4)液面的上方，所述壳体(1)上设有磁场发生器，用于驱使壳体(1)内的磁流变液(4)固化或复位至呈流体状态。
2.根据权利要求1所述的片状晶圆加工用的载具，其特征在于：所述调节机构(3)包括至少三个筒体(3.1)，全部筒体(3.1)沿水平方向间隔设置，且各筒体(3.1)的下端均与壳体(1)连接，所述筒体(3.1)内设有一中心通道，中心通道内滑动配合有一活塞杆(3.2)，活塞杆(3.2)的下端面与中心通道的内表面合围形成控制腔(3.3)，活塞杆(3.2)的上端沿竖直方向露置于筒体(3.1)上方，且活塞杆(3.2)外露于筒体(3.1)上方的端部设有用于与产品(2)连接或脱开的连接件。
3.根据权利要求2所述的片状晶圆加工用的载具，其特征在于：所述连接件为开口方向朝上的吸盘(3.4)。
4.根据权利要求3所述的片状晶圆加工用的载具，其特征在于：所述活塞杆(3.2)内设有连接管(3.5)，连接管(3.5)的上端与吸盘(3.4)的内腔连通，连接管(3.5)的下端与控制腔(3.3)连通，所述控制腔(3.3)通过控制管(5)与壳体(1)外的压力调节***连接。
5.根据权利要求4所述的片状晶圆加工用的载具，其特征在于：所述吸盘(3.4)与活塞杆(3.2)为一体式结构，所述筒体(3.1)的下端通过万向接头(6)与壳体(1)转动配合。
6.根据权利要求5所述的片状晶圆加工用的载具，其特征在于：所述控制腔(3.3)的顶面沿竖直方向朝上内凹形成一开口方向朝下的凹槽(7)，所述壳体(1)内的磁流变液(4)依序经过吸盘(3.4)和活塞杆(3.2)内的连接管(3.5)灌入至控制腔(3.3)内，所述控制腔(3.3)内的磁流变液(4)在凹槽(7)的槽口位置或凹槽(7)内形成液封，以使得所述凹槽(7)内形成用于暂存气体的气腔。
7.根据权利要求1所述的片状晶圆加工用的载具，其特征在于：所述壳体(1)内设有一隔板(8)，所述隔板(8)与壳体(1)的内侧壁合围形成一密闭的储备腔(9)，储备腔(9)的底部设有与壳体(1)的内腔连通的输液通道(10)，且所述的输液通道(10)位于壳体(1)内磁流变液(4)的液面下方，所述储备腔(9)的侧壁上设有用于排出储备腔(9)内空气或朝储备腔(9)内充入空气的气嘴(11)。
8.根据权利要求7所述的片状晶圆加工用的载具，其特征在于：所述储备腔(9)的侧壁上设有进液管(12)，所述进液管(12)与储备腔(9)连通用于朝储备腔(9)内注入磁流变液。
9.根据权利要求7所述的片状晶圆加工用的载具，其特征在于：所述磁场发生器包括置于壳体(1)内的主励磁装置(13)和集成于隔板(8)内的辅助励磁绕组(14)。
10.根据权利要求1所述的片状晶圆加工用的载具，其特征在于：所述壳体(1)的外侧壁上设有一溢流槽(15)，所述溢流槽(15)沿壳体(1)的周向延伸呈环形结构。
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