CN114346474B - 一种全自动激光晶圆切割装置及切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动激光晶圆切割装置及切割方法，一种全自动激光晶圆切割装置，包括晶圆，吸板和晶圆收集装置，所述晶圆收集装置设置在所述吸板的上端面，所述晶圆收集装置可以在所述吸板的上端面表面移动隔开晶圆与吸板的贴合状态，得以快速收集晶圆，可以自动化完成对晶圆的打包收集，提升效率，减少晶圆损耗。

Description

一种全自动激光晶圆切割装置及切割方法

技术领域

本发明涉及晶圆切割技术领域，特别涉及一种全自动激光晶圆切割装置及切割方法。

背景技术

晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆；在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之IC产品；晶圆需要经过切割成块后，再作为处理器内核使用。

中国发明专利CN109175726A公开了一种自动化晶圆切割定位装置，包括：底座、气动升降台、真空陶瓷吸盘、安装架；所述底座为矩形板状结构；所述气动升降台设置在底座的上侧，且气动升降台与底座通过螺栓固定相连接；所述真空陶瓷吸盘设置在气动升降台的上侧，且真空陶瓷吸盘与气动升降台通过螺栓固定相连接；所述安装架设置在底座的上侧，且安装架与底座通过焊接方式相连接；通过以上结构上的改进，该装置具有加工定位精确方便、切割效率高、效果好、自动化程度高且通用性高的优点，从而有效的解决了现有装置中存在的问题和不足。

但是该设备针对晶圆切割的过程中对于晶圆的定位和固定结构简单，无法保证在切割过程中保持晶圆的稳定性和位置的精确性，一旦在切割过程中晶圆发生偏移，会导致整块晶圆板的报废，因此，在实际使用生产中需要对定位个固定结构进行优化，保持切割时晶圆的稳定。

因此，有必要提供一种全自动激光晶圆切割装置及切割方法解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全自动激光晶圆切割装置，以解决上述背景技术中针对晶圆切割的过程中对于晶圆的定位和固定结构简单，无法保证在切割过程中保持晶圆的稳定性和位置的精确性，一旦在切割过程中晶圆发生偏移，会导致整块晶圆板的报废，因此，在实际使用生产中需要对定位个固定结构进行优化，保持切割时晶圆的稳定的问题。

基于上述思路，本发明提供如下技术方案：一种全自动激光晶圆切割装置，包括晶圆，吸板和晶圆收集装置，所述晶圆收集装置设置在所述吸板的上端面，所述晶圆收集装置可以在所述吸板的上端面表面移动隔开晶圆与吸板的贴合状态，得以快速收集晶圆，可以自动化完成对晶圆的打包收集，提升效率，减少晶圆损耗。

优选地，所述晶圆收集装置包括收纳仓，收集膜，连接孔，滑道，移动块和连接销，所述收纳仓固定设置在所述吸板的一侧，所述收纳仓的内部旋转设置有收集膜，所述吸板与所述收纳仓垂直的两侧开设有滑道，所述滑道内滑动连接有所述移动块，所述移动块的前端固定设有所述连接销，所述收集膜的两侧开设有两排用于与所述连接销配合的连接孔。

优选地，所述晶圆收集装置还包括拉手，所述拉手固定设置在所述移动块的后端。

优选地，所述移动块的上表面略低于所述吸板的端面，在晶圆与隔膜分离并停止气泵后，将定位孔与定位销配合，拉动拉手，由于移动块的上表面略低于所述吸板的端面，所以收集膜可以轻易隔开晶圆与吸板的贴合状态，在滑到滑道尽头后裁下收集膜的一端，此时可以自动化完成对晶圆的打包收集，提升效率，减少晶圆损耗。

优选地，包括基座和滑动设置于基座顶部的滑框，所述滑框的顶部设置有转动框，所述转动框的内部固定连接有支撑板，所述支撑板上设置有晶圆支撑组件；

所述支撑板上滑动设置有限位柱，而在转动框的顶部滑动设置有限位块，当滑框向上移动将限位柱顶起时，限位柱的侧面与晶圆支撑组件相接触并将其向上抬起与限位块相接触。

优选地，所述基座的顶部沿其高度方向开设有滑槽，所述滑框通过滑槽与基座滑动连接，并且在滑槽内部设置有第一弹簧，所述第一弹簧置于基座和滑框之间。

优选地，所述晶圆支撑组件包括晶圆和对晶圆进行支撑的支撑座，支撑座和晶圆之间设置粘接有隔膜。

优选地所述限位柱设置为圆台状，所述支撑板的底部位于限位柱外侧固定连接有导向杆，所述导向杆穿过限位柱上的条形槽与限位柱滑动连接。

一种晶圆切割方法，使用全自动激光晶圆切割装置进行定位切割并收集。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的立体结构示意图；

图3是本发明的滑框和吸板连接结构示意图；

图4是本发明的转动框和支撑板连接结构示意图；

图5是本发明的***图；

图6是本发明的密封板结构示意图；

图7是本发明的晶圆支撑组件翻转180°之后的结构示意图；

图8是本发明的圆孔排布结构示意图；

图9是本发明的滑块和密封块结构示意图；

图10是本发明的剖视图；

图11是本发明图4的B处放大结构示意图；

图12是本发明图1的A处放大结构示意图；

图13是本发明图9的C处放大结构示意图；

图14是本发明晶圆收集装置的主要结构示意图；

图15是本发明移动块的侧视图。

图中：1、基座；2、滑框；3、电机；4、转轴；5、晶圆支撑组件；6、第一导流管；7、气泵；8、立板；9、磁条；10、限位柱；11、限位块；12、顶块；13、吸板；14、通槽；15、转动框；16、密封条；17、磁块；18、晶圆；19、隔膜；20、支撑座；21、滑槽；22、支杆；23、顶针；24、密封板；25、滑块；26、密封块；27、铰接座；28、圆孔；29、通孔；30、拉绳；31、支撑板；32、导向杆；33、第一弹簧；34、第二弹簧；35、电加热丝；36、定位块；37、晶圆收集装置；371、收纳仓；372、收集膜；373、连接孔；374、滑道；375、移动块；376、连接销；377、拉手。。

具体实施方式

实施例1

如图1-4所示，一种全自动激光晶圆切割装置及切割方法，包括基座1和滑动设置于基座1顶部的滑框2，在基座1的顶部沿其高度方向开设有滑槽21，滑框2通过滑槽21与基座1滑动连接，并且在滑槽21内部设置有第一弹簧33，第一弹簧33置于基座1和滑框2之间，有利于增加滑框2与基座1之间滑动的稳定性。

而在滑框2的顶部设置有转动框15，转动框15的底部与滑框2顶部布置的密封条16相接触，转动框15的两侧中心位置均固定连接有转轴4，通过转动可以促使转动框15以转轴4的中心线进行转动，当转动框15转动时可以对滑框2造成挤压，从而带动滑框2沿着滑槽21向着基座1方向滑动。

进一步地，在转动框15的内部固定连接有支撑板31，支撑板31上设置有晶圆支撑组件5，通过支撑板31可以对晶圆支撑组件5进行支撑。

而晶圆支撑组件5具体包括晶圆18和对晶圆18进行支撑的支撑座20，支撑座20和晶圆18之间设置有隔膜19，实际使用时，晶圆18粘接在隔膜19顶部，而隔膜19则粘接在支撑座20上，以此通过支撑座20来对晶圆18进行支撑。

如图5-6、9-13所示，在支撑板31上设置有贯穿的通槽14，而通槽14处设置有限位柱10，限位柱10设置为圆台状，并且其顶部直径要小于其底部直径，并且在支撑板31的底部位于限位柱10外侧固定连接有导向杆32，导向杆32穿过限位柱10上的条形槽与限位柱10滑动连接，通过导向杆32的限位，使得限位柱10只能在垂直方向上往复移动。

在转动框15的外侧面上开设有贯穿的槽口，槽口处设置有限位块11，限位块11通过槽口与转动框15滑动连接，而限位块11延伸至转动框15外侧的一端固定连接有磁块17，磁块17和转动框15的侧面之间固定连接有第二弹簧34，限位块11顶部设置为斜面，有利于晶圆支撑组件5放置在支撑板31上，当晶圆支撑组件5向下运动时与限位块11上的斜面挤压带动限位块11向外侧移动，从而便于将晶圆支撑组件5整体放置在支撑板31上。

实际使用时，由于限位柱10设置为圆台状，当限位柱10向上移动时，其外侧面逐渐与支撑座20的外圆周面接触并抵紧，随着限位柱10的继续向上移动可以带动整个晶圆支撑组件5向上移动，从而使得支撑座20的顶部与限位块11相接触并抵紧，此时通过限位柱10和限位块11的配合，可以对支撑座20进行定位并紧固，从而对晶圆18进行定位，有利于对晶圆18进行切割，优选地，此时限位柱10的数量设置为四个并呈环形阵列分布于支撑座20外侧，而限位块11设置为两个，分布于转动框15靠近转轴4的一侧面上。

而为了带动限位柱10向上移动，在滑框2的内侧固定连接有吸板13，吸板13上设置有贯穿的圆孔28，而在吸板13顶部位于圆孔28区域外侧固定连接有顶块12，顶块12在垂直方向上与限位柱10同轴设置，使得吸板13在向上移动过程中顶块12可以带动限位柱10向上移动，而在吸板13的底部转动设置有密封板24，密封板24设置为半圆状，密封板24通过其外侧设置的铰接座27与吸板13相铰接，当对称设置的两块密封板24向着吸板13方向转动并与吸板13相接触时，两密封板24围合成圆状对吸板13上的圆孔28区域进行密封，而当两密封板24向着远离吸板13方向转动时通过铰接座27上固定设置的定位块36，可以限制密封板24在一定角度范围内转动，此处优选地密封板24向外转动的最大角度为30°，当密封板24向外转动30°时，圆孔28被暴露在外部环境中。

进一步地，在基座1外侧设置有气泵7，气泵7设置有第一导流管6和第二导流管，第一导流管6穿过基座1并延伸至基座1内部，当两密封板24合并对吸板13上的圆孔28区域进行密封时，此时基座1、滑框2和滑框2内部的吸板13将围合成一密封空间，通过气泵7向基座1内部送入气体或者吸取气体使得基座1内部的气压增大或减小，从而促使滑框2沿着基座1上的滑槽21上升或者下降。

而为了对密封板24进行辅助支撑，在密封板24和吸板13之间固定连接有拉绳30，拉绳30一端与密封板24相固定，另一端与吸板13相固定，并且拉绳30采用具有一定弹性的材料制成，例如橡胶等材料。

具体使用时表现为，通过设置的气泵7向基座1内部送入气体以此来增加基座1内部的气压，而通过设置的拉绳30对密封板24的拉力，使得密封板24的初始状态距离吸板13的距离较近，因此当气体进入到基座1内部并向上流动时会带动密封板24向上转动，从而使得两侧的密封板24逐渐贴近吸板13并最终将吸板13上的圆孔28区域密封，此时随着气泵7继续向基座1内部注入气体，可以使得基座1内部的气压不断增加，可以带动吸板13和滑框2向上移动，当吸板13向上移动促使其顶部的顶块12逐渐接触限位柱10，通过向上移动的顶块12可以带动限位柱10向上移动，当限位柱10向上移动并逐渐与支撑座20的外圆周面抵紧时，通过限位柱10可以带动支撑座20向上移动，从而使得支撑座20的顶部与限位块11相抵紧，通过限位柱10与限位块11的配合可以对支撑座20和晶圆18进行定位和固定，进而有利于对晶圆18进行切割。

如图1-2、5-7所示，在基座1的内部拐角处固定连接有支杆22，支杆22顶部固定连接有顶针23，吸板13上设置有与顶针23同轴设置的通孔29，当吸板13向下移动时，顶针23可以穿过通孔29，而在基座1的两侧均设置有立板8，转轴4贯穿立板8并与立板8转动连接，而其中一个立板8的一侧设置有电机3，电机3输出轴与转轴4相连接，使用时，通过电机3可以带动转轴4转动，从而带动转动框15转动，而立板8的内侧设置有磁条9，磁条9与立板8之间通过固定杆进行固定，当转动框15转动180°，转动框15外侧的磁块17与立板8内侧的磁条9处于同一水平面上，此时通过磁条9对磁块17的吸引可以带动限位块11克服第二弹簧34的作用力向着立板8方向移动，从而使得限位块11逐渐与支撑座20相脱离接触。

进一步地，吸板13上的圆孔28设置为多组，如图8所示，各组圆孔28的设置于切割之后各个晶圆18相对应，使得被切割之后的每个小晶圆18体都与一组圆孔28相对应。

再进一步地，在基座1的内侧面上布置有电加热丝35，通过电加热丝35可以对基座1和滑框2内部的内部空间进行加热。

在吸板13的底部位于通孔29处设置有密封块26和滑块25，滑块25固定设置于通孔29两侧并与吸板13相固定，而密封块26设置于滑块25相对的一侧并与滑块25滑动连接，在滑块25的内部设置有第三弹簧，第三弹簧设置于滑块25和密封块26之间，当两个密封块26相互贴合时可以对通孔29进行密封，而密封块26相对的一侧设置为斜面。

具体使用时，当晶圆18被切割之后，可以通过电机3带动转动框15转动，在转动框15转动180°的过程中，会逐渐挤压滑框2带动其向下移动，而当转动框15转过90°之后，在第一弹簧33的作用力下可以带动滑框2向上移动，而当转动框15转动至180°时，滑框2向上移动至初始位置，通过此结构可以避免转动框15在翻转的过程中与吸板13相干涉，而转动块翻转180°，使其外侧的磁块17与立板8一侧的磁条9相对应，通过磁条9对磁块17的磁力吸引，可以带动限位块逐渐远离支撑座20，从而使得限位块11失去对支撑座20的限位，此时依靠支撑座20外侧的限位柱10不足以对支撑座20进行支撑，因此，在其自身重力作用下会逐渐下落至吸板13顶部上的圆孔28区域内，并且覆盖此圆孔28区域，此时通过气泵7排出基座1内部的气体，使得基座1内部呈负压状态，吸板13底部的密封板24在重力作用下向下转动，进而失去对圆孔28的密封，而此时支撑座20置于吸板13顶部的圆孔28区域内，因此当基座1内部处于负压状态时，可以将支撑座20吸附在吸板13的顶部，而随着气泵7持续排出基座1内部的空气，使基座1内部的气压逐渐降低，此时在大气压力下使得滑框2克服第一弹簧33的作用力向下滑动，从而带动吸板13和其顶部的晶圆支撑组件5向下移动，当吸板13移动至顶针23处时，顶针23会与吸板13底部位于通孔29两侧的密封块26接触并对其对倾斜面进行挤压，从而使得密封块26克服第三弹簧的作用力向着两侧移动，进而促使顶针23穿过通孔29并逐渐与覆盖在基座1上的隔膜19相接触并挤压，此时当吸板13继续向下移动时，由于吸板13上各组圆孔28与切割之后的各个晶圆18体相对应，因此利用基座1内部的负压可以将切割之后的各个晶圆18体吸附在吸板13上的各组圆孔28处，而顶针23对基座1和隔膜19进行限位，阻挡其继续向下运动，因此，此时被切割的晶圆18与隔膜19之间有相互分离的趋势，而常温下隔膜19具有一定的粘性，使得晶圆18与支撑座20稳定连接，便于切割，但是通过基座1内部的电加热丝35对基座1内部空间的加热，使得吸板13和其顶部的晶圆18向下移动时，隔膜19被加热，其粘性逐渐丧失，因此，被切割之后的晶圆18可以轻松与隔膜19相分离，至此，被切割的晶圆18在吸板13的吸附下继续向下移动，而支撑座20和隔膜19在顶针23的阻挡下停止移动，从而使得晶圆18与隔膜19相互分离，之后停止气泵7工作，将吸板13上的晶圆18取下即可。

综上所述，通过此结构利用吸板13将限位柱10向上顶起，通过与限位块11的配合对晶圆支撑组件5进行支撑，有利于对晶圆18进行切割，而之后将晶圆支撑组件5翻转180°之后使其落在吸板13顶部，在吸板13向下移动过程中通过与顶针23的配合促使隔膜19与被切割之后的晶圆18分离，而便于将切割之后的晶圆18取下，在实际使用时，更加高效，在切割之后可以快速将晶圆18取下，实用性强。

实施例2

一种全自动激光晶圆切割装置，包括晶圆18，吸板13和晶圆收集装置37，所述晶圆收集装置37设置在所述吸板13的上端面，所述晶圆收集装置37可以在所述吸板13的上端面表面移动隔开晶圆18与吸板13的贴合状态，得以快速收集晶圆18，可以自动化完成对晶圆的打包收集，提升效率，减少晶圆损耗。

具体地，所述晶圆收集装置37包括收纳仓371，收集膜372，连接孔373，滑道374，移动块375和连接销376，所述收纳仓371固定设置在所述吸板13的一侧，所述收纳仓371的内部旋转设置有收集膜372，所述吸板13与所述收纳仓371垂直的两侧开设有滑道374，所述滑道374内滑动连接有所述移动块375，所述移动块375的前端固定设有所述连接销376，所述收集膜372的两侧开设有两排用于与所述连接销376配合的连接孔373。

具体地，所述晶圆收集装置37还包括拉手377，所述拉手固定设置在所述移动块375的后端。

具体地，所述移动块375的上表面略低于所述吸板13的端面，在晶圆与隔膜分离并停止气泵后，将定位孔与定位销配合，拉动拉手，由于移动块的上表面略低于所述吸板的端面，所以收集膜可以轻易隔开晶圆与吸板的贴合状态，在滑到滑道尽头后裁下收集膜的一端，此时可以自动化完成对晶圆的打包收集，提升效率，减少晶圆损耗。

具体地，包括基座和滑动设置于基座顶部的滑框，所述滑框的顶部设置有转动框，所述转动框的内部固定连接有支撑板，所述支撑板上设置有晶圆支撑组件；

所述支撑板上滑动设置有限位柱，而在转动框的顶部滑动设置有限位块，当滑框向上移动将限位柱顶起时，限位柱的侧面与晶圆支撑组件相接触并将其向上抬起与限位块相接触。

具体地，所述基座的顶部沿其高度方向开设有滑槽，所述滑框通过滑槽与基座滑动连接，并且在滑槽内部设置有第一弹簧，所述第一弹簧置于基座和滑框之间。

具体地，所述晶圆支撑组件包括晶圆和对晶圆进行支撑的支撑座，支撑座和晶圆之间设置粘接有隔膜。

具体地所述限位柱设置为圆台状，所述支撑板的底部位于限位柱外侧固定连接有导向杆，所述导向杆穿过限位柱上的条形槽与限位柱滑动连接。

一种晶圆切割方法，使用全自动激光晶圆切割装置进行定位切割并收集。

工作原理：当转动框15转动至180°时，滑框2向上移动至初始位置，通过此结构可以避免转动框15在翻转的过程中与吸板13相干涉，而转动块翻转180°，使其外侧的磁块17与立板8一侧的磁条9相对应，通过磁条9对磁块17的磁力吸引，可以带动限位块逐渐远离支撑座20，从而使得限位块11失去对支撑座20的限位，此时依靠支撑座20外侧的限位柱10不足以对支撑座20进行支撑，因此，在其自身重力作用下会逐渐下落至吸板13顶部上的圆孔28区域内，并且覆盖此圆孔28区域，此时通过气泵7排出基座1内部的气体，使得基座1内部呈负压状态，吸板13底部的密封板24在重力作用下向下转动，进而失去对圆孔28的密封，而此时支撑座20置于吸板13顶部的圆孔28区域内，因此当基座1内部处于负压状态时，可以将支撑座20吸附在吸板13的顶部，而随着气泵7持续排出基座1内部的空气，使基座1内部的气压逐渐降低，此时在大气压力下使得滑框2克服第一弹簧33的作用力向下滑动，从而带动吸板13和其顶部的晶圆支撑组件5向下移动，当吸板13移动至顶针23处时，顶针23会与吸板13底部位于通孔29两侧的密封块26接触并对其对倾斜面进行挤压，从而使得密封块26克服第三弹簧的作用力向着两侧移动，进而促使顶针23穿过通孔29并逐渐与覆盖在基座1上的隔膜19相接触并挤压，此时当吸板13继续向下移动时，由于吸板13上各组圆孔28与切割之后的各个晶圆18体相对应，因此利用基座1内部的负压可以将切割之后的各个晶圆18体吸附在吸板13上的各组圆孔28处，而顶针23对基座1和隔膜19进行限位，阻挡其继续向下运动，因此，此时被切割的晶圆18与隔膜19之间相互分离，在晶圆与隔膜分离并停止气泵后，将定位孔与定位销配合，拉动拉手，由于移动块的上表面略低于所述吸板的端面，所以收集膜可以轻易隔开晶圆与吸板的贴合状态，在滑到滑道尽头后裁下收集膜的一端，此时可以自动化完成对晶圆的打包收集，提升效率，减少晶圆损耗。

Claims (4)

1.一种全自动激光晶圆切割装置，其特征在于：包括晶圆，吸板和晶圆收集装置，所述晶圆收集装置设置在所述吸板的上端面，所述晶圆收集装置可以在所述吸板的上端面表面移动隔开晶圆与吸板的贴合状态，得以快速收集晶圆；

所述晶圆收集装置包括收纳仓，收集膜，连接孔，滑道,移动块和连接销，所述收纳仓固定设置在所述吸板的一侧，所述收纳仓的内部旋转设置有收集膜，所述吸板与所述收纳仓垂直的两侧开设有滑道，所述滑道内滑动连接有所述移动块，所述移动块的前端固定设有所述连接销，所述收集膜的两侧开设有两排用于与所述连接销配合的连接孔，所述晶圆收集装置还包括拉手，所述拉手固定设置在所述移动块的后端，所述移动块的上表面略低于所述吸板的端面，在晶圆与隔膜分离并停止气泵后，将定位孔与定位销配合，拉动拉手，由于移动块的上表面略低于所述吸板的端面，所以收集膜可以轻易隔开晶圆与吸板的贴合状态，在滑到滑道尽头后裁下收集膜的一端，此时可以自动化完成对晶圆的打包收集；

还包括基座和滑动设置于基座顶部的滑框，所述滑框的顶部设置有转动框，所述转动框的内部固定连接有支撑板，所述支撑板上设置有晶圆支撑组件；

所述支撑板上滑动设置有限位柱，而在转动框的顶部滑动设置有限位块，当滑框向上移动将限位柱顶起时，限位柱的侧面与晶圆支撑组件相接触并将其向上抬起与限位块相接触；

所述基座的顶部沿其高度方向开设有滑槽，所述滑框通过滑槽与基座滑动连接，并且在滑槽内部设置有第一弹簧，所述第一弹簧置于基座和滑框之间，有利于增加滑框与基座之间滑动的稳定性。

2.根据权利要求1所述的一种全自动激光晶圆切割装置，其特征在于：所述晶圆支撑组件包括晶圆和对晶圆进行支撑的支撑座，支撑座和晶圆之间设置粘接有隔膜。

3.根据权利要求2所述的一种全自动激光晶圆切割装置，其特征在于：所述限位柱设置为圆台状，所述支撑板的底部位于限位柱外侧固定连接有导向杆，所述导向杆穿过限位柱上的条形槽与限位柱滑动连接。

4.一种晶圆切割方法，其特征在于：使用如权利要求1-3中任意一项所述的全自动激光晶圆切割装置进行定位切割并收集。

Images