CN221066837U - 一种SiC功率器件衬底切割设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种SiC功率器件衬底切割设备，包括机架，机架内部设有加工台，机架内靠近所述加工台一侧的位置设有吸尘槽，吸尘槽靠近加工台的一侧设有吸尘口，加工台一侧与机架转动连接，机架在加工台的侧边位置设有偏转驱动组件，所述偏转驱动组件用于驱使所述加工台的另一侧上下偏转移动，以使所述加工台倾斜或水平。本实用新型可以通过偏转驱动组件将加工台2顶升偏转，从而利用加工台2的偏转，改变内部的切割碎片的位置，增加切割碎片的快速掉落的可能性，从而使切割碎片能被更加快速的回收。

Description

一种SiC功率器件衬底切割设备

技术领域

本实用新型涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种SiC功率器件衬底切割设备。

背景技术

SiC功率器件是一种半导体器件，它是由硅和碳组成的复合材料，具有高热导率、高电导率、高绝缘强度和高耐压能力等优点。

现有的碳化硅功率器件只能在碳化硅衬底上进行制造，而碳化硅切割，也称划片，是芯片制造工艺流程中一道不可或缺的工序，即通过切割技术将做好芯片的整片碳化硅晶圆进行分割，从而形成独立的单颗晶片，为后续工序做准备。

现有的碳化硅衬底在制备切割时，一般采用激光切割机进行切割，现有的激光切割机在切割过程中可能会产生切割碎片，切割完毕后需要清理以确保下次切割的切割质量。

而现有的激光切割机在切割晶圆时，一般利用抽风除尘机配合排渣机将切割碎片回收，但是在放置晶圆时，需要将晶圆放置在加工台中，为了保证晶圆的切割稳定性，加工台上一般设有夹持件，切割碎片会落到加工台以及夹持件上，仅仅利用抽风吸尘机并不能快速高效的将切割碎片进行收集，收集速度较慢，遇到碎片与夹持件发生卡合的时候，甚至需要人工进行辅助收集，影响切割效率。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是仅仅利用抽风吸尘机并不能快速高效的将切割碎片进行收集，收集速度较慢，遇到碎片与夹持件发生卡合的时候，甚至需要人工进行辅助收集，影响切割效率。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种SiC功率器件衬底切割设备，包括机架，机架内部设有加工台，机架内靠近所述加工台一侧的位置设有吸尘槽，吸尘槽靠近加工台的一侧设有吸尘口，加工台靠近吸尘槽的一侧与机架转动连接，机架在加工台的侧边位置设有偏转驱动组件，所述偏转驱动组件用于驱使所述加工台的另一侧上下偏转移动，以使所述加工台倾斜或水平。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述偏转驱动组件包括配合块和气缸，所述气缸设置于所述加工台的外部，气缸的活塞杆与所述配合块连接，所述加工台一端边缘设有开口朝下的配合槽，所述配合槽顶壁的一侧设为平直段，配合槽顶壁的中部至另一侧设为高度逐渐降低的弧面段，所述配合块与所述配合槽的顶壁接触，所述气缸用于驱使所述配合块沿着所述配合槽的顶壁在两侧之间往复移动。

进一步，所述配合块顶端两侧为弧形面。

进一步，所述机架内部设有吸尘装置，吸尘装置与吸尘槽的内腔连通，所述加工台内部设有腔体，加工台一侧开设有连通其腔体的排渣孔，加工台表面设有多个连通其腔体的漏孔。

进一步，所述加工台上方设有夹持组件，用于对碳化硅晶圆进行夹持。

进一步，所述加工台一侧通过转轴与机架转动连接，所述转轴处装设有扭力弹簧。

进一步，所述夹持组件包括电动推杆和夹块，加工台表面开设有两条交叉的滑槽，每条所述滑槽的两端均滑动装设有所述夹块，所述加工台内腔中分别装有与所述夹块一一对应的所述电动推杆，所述电动推杆与对应的所述夹块连接，并用于驱使所述夹块沿着对应的所述滑槽移动。

进一步，所述机架内部在加工台的上方处设有激光切割组件。

进一步，所述配合槽在弧面段处设有多个凸点。

进一步，相邻的所述凸点之间的距离大于配合块顶端的宽度。

附图说明

图1为本实用新型实施例的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例的加工台排渣孔平面结构示意图；

图3为本实用新型实施例的配合槽立体结构示意图；

图4为本实用新型实施例的凸点立体结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、机架，2、加工台，201、漏孔，202、排渣孔，203、配合槽，3、夹持组件，301、夹块，302、电动推杆，4、抬升组件，401、配合块，402、气动杆组件，5、切割组件，6、吸尘槽，7、弧形凸点。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例

如图1-4所示，一种SiC功率器件衬底切割设备，包括机架1，机架1内部设有加工台2，机架1内靠近加工台2一侧的位置设有吸尘槽6，吸尘槽6靠近加工台的一侧设有吸尘口，加工台2靠近吸尘槽6的一侧与机架1转动连接，机架1在加工台2的侧边位置设有偏转驱动组件，偏转驱动组件用于驱使加工台2的另一侧上下偏转移动，以使加工台2倾斜或水平，同时设置偏转驱动组件的行程距离，以保证加工台2在偏转时，其偏转角度在0-45°之间。

工作原理为：在将晶圆片切割完毕后，工作人员将晶圆片回收，此时利用偏转驱动组件将加工台2进行顶升偏转，通过数控控制偏转驱动组件带动加工台2偏转0-45°之间，使其完成偏转，并将切割碎片加速倒落至吸尘槽内部。

本实用新型可以通过偏转驱动组件将加工台2顶升偏转，从而利用加工台2的偏转，改变内部的切割碎片的位置，增加切割碎片的快速掉落的可能性，从而使切割碎片能被更加快速的回收。

优选地，偏转驱动组件包括配合块401和气缸402，气缸402设置于加工台2的外部，气缸402的活塞杆与配合块401连接，可以在气缸402的活塞杆上增设连杆，并将连杆与配合块401相连，加工台2一端边缘设有开口朝下的配合槽203，配合槽203顶壁的一侧设为平直段，配合槽203顶壁的中部至另一侧设为高度逐渐降低的弧面段，配合块401与配合槽203的顶壁接触，气缸402用于驱使配合块401沿着配合槽203的顶壁在两侧之间往复移动，使得配合块401在做水平直线运动时，其顶部运动至弧面段时，可以由于配合块401顶部抵触配合槽203的弧形段，从而将整个加工台2顶起，并使得加工台2以转动点为圆心进行偏转，加速其上方的切割碎片掉落。

工作原理：利用气缸402的活塞杆带动连杆，连杆带动配合块401运动，由于气缸402的活塞杆在运动时沿着直线运动，使得配合块401在移动时，也可以沿着直线运动，配合块401在配合槽203内部移动时，配合块401首先沿着直线段移动，由于高度相等，加工台2不会受到竖直方向上的力，当配合块401在气缸402的带动下，沿着直线段移动至弧面段处，配合块401依旧沿着直线运动，故而可以将加工台2沿着弧面段顶起，此时加工台2上方的切割碎片不仅要受到外部的抽风排尘机的吸力因素影响，还有自身的一部分重力因素影响，以及角度偏转后，由于支撑面改变，导致的切割碎片受到的遮挡减小因素影响，以上因素均有利于碎片快速从加工台2上脱离，跟随气流进入吸尘槽6内部。

本实用新型可以利用连杆将气缸402与配合块401相连，使配合块401的运动状态与气缸402的活塞杆运动状态一致，进而带动配合块401运动，使其在运动时，配合块401可以将整个加工台顶升偏转，并利用加工台2的偏转，改变其内部切割碎片的位置，加速切割碎片的掉落。

优选地，配合块401顶端两侧为弧形面，弧形面设计保证配合块401进入配合槽203弧面段时更加平缓，避免气缸402功耗增加。

工作原理为：配合块401在气缸402的带动下平移时，配合块401移动至直线段和弧面段的交界处时，由于配合块401顶端两面均为弧形面，进而缓和了弧形面与曲面块接触时接触面的角度，避免由于角度原因，导致气缸的功耗增加。

本实用新型通过在曲面块的顶端两侧开设弧形面，使得曲面块在弧面段处移动的路线更加顺滑。

优选地，机架1内部设有吸尘装置，其中吸尘装置可以是工业吸尘抽风机，吸尘装置与吸尘槽6的内腔连通，加工台2内部设有腔体，加工台2一侧开设有连通其腔体的排渣孔202，加工台2表面设有多个连通其腔体的漏孔201，切割碎片产生后，首先会经过漏孔201，下落至加工台2内部的腔体中，同时随着加工台2的偏转，加工台2远离排渣孔202的一侧抬升并偏转，切割碎片可以从排渣孔202中漏出。

工作原理为：在切割完毕后，吸尘装置带动气流携卷切割碎片首先进入漏孔201，切割碎片经过加工台2内部的腔体，最后从排渣孔202飞出，进入吸尘槽6，最后到达回收腔体内部，回收收集。

本实用新型通过利用漏孔，排渣孔以及吸尘槽之间形成的通路，使得切割碎片在回收时可以在加工台的表面加工区域的下方进行移动运输，减小了夹块对切割碎片造成阻挡的可能性。

优选地，加工台2上方设有夹持组件3，用于对碳化硅晶圆进行夹持。

优选地，加工台2一侧通过转轴与机架1转动连接，转轴处装设有扭力弹簧，其中转轴朝向加工台2的两侧水平延伸，扭力弹簧套设在转轴外部，同时扭力弹簧的两端分别与加工台2和机架1相连，扭力弹簧用于加工台2在偏转后及时回正，同时在加工台2水平放置切割时，扭力弹簧保证加工台2时刻对下方的放置面产生下压力，使其能够在水平放置时，保持稳定。

工作原理为：在加工台2偏转后，此时气缸402带动配合块401回缩，由于此时加工台2处于倾斜装置，而内部的扭力弹簧由于加工台2倾斜产生的弹力，带动加工台2自动回复水平位置，以备下次切割晶圆的工作。

本实用新型通过在加工台2的转轴处设置扭力弹簧，使其可以在加工台2发生偏转后，自动回正，同时加工台2在水平放置时，仍旧可以使加工台2底面对机架顶面保持足够的下压力。

优选地，夹持组件3包括电动推杆302和夹块301，加工台2表面开设有两条交叉的滑槽，每条滑槽的两端均滑动装设有夹块301，加工台2内腔中分别装有与夹块301一一对应的电动推杆302，电动推杆302与对应的夹块301连接，并用于驱使夹块301沿着对应的滑槽移动，当夹持晶圆时，四个夹块301在数控控制下，同步沿着滑槽向加工台2中心聚拢，此时利用夹块301便可对晶圆进行四个方位的夹持，当不需要夹持晶圆时，四个夹块301同样在数控控制下，沿着滑槽向着远离加工台2中心的方向移动，此时夹块301可松开切割后的晶圆。

工作原理为：当需要对碳化硅晶圆进行切割时，利用电动推杆302带动夹块沿着滑槽行进，从而可以对晶圆片的四个方位进行夹持，方便后续的切割工作进行。

本实用新型利用四个电动推杆302带动夹块301夹持晶圆，为后续切割工作提供了稳定性的保障。

优选地，机架1内部在加工台2的上方处设有激光切割组件5，激光切割组件5包括移动模组，移动模组可实现X、Y、Z轴的运动，激光发生器，激光发生器用于产生激光光源，外光路组件，外光路组件用于将激光导向所需要的方向，切割头，切割头包括腔体、聚焦透镜座、聚焦镜、电容式传感器和辅助气体喷嘴，冷水机组，冷水机组用于冷却激光发生器。

工作原理为：在切割时，移动模组可以带动激光发生器以及激光发生器端部的外光路组件在加工台上方移动，利用激光对晶圆进行切割，同时冷水机组可以把多余的热量带走以保持激光发生器的正常工作。冷水机组还对机床外光路反射镜和聚焦镜进行冷却，以保证稳定的光束传输质量，并有效防止镜片温度过高而导致变形或炸裂。

本实用新型通过移动模组，激光发生器，外光路组件，切割头，冷水机组的配合，实现对碳化硅晶圆的高效切割。

优选地，配合槽203在弧面段处设有多个凸点7，凸点7用于加工台2在举升时产生的震颤效果。

工作原理为：配合块在弧面段行进时，配合块经过凸点7时，加工台2由于抵触进一步偏转，随着配合块401的行进，配合块401远离凸点时，由于扭力弹簧的力的作用，加工台2快速回弹，而配合块401在行进过程中途径多个凸点7，故而使加工台2在偏转过程中，不断轻微震颤，方便加工台2上卡在缝隙中的碎片抖落。

本实用新型利用配合块401在顶升加工台2时，配合块401与凸点7的配合，使得加工台2在偏转时不断震颤，从而加速凸点7的抖落。

优选地，相邻的凸点7之间的距离大于配合块401顶端的宽度。

工作原理为：通过提前根据配合块401顶部的宽度设定相邻凸点7之间的间隙宽度，使得配合块401在配合槽203内部移动时，其顶部可以顺利进入两个相邻凸点之间的间隙中，避免了由于凸点7之间的间隙宽度太小，配合块401只能在凸点7端部移动，而不能进入相邻凸点7之间的间隙中的情况发生，进而使配合块401与凸点7之间配合令加工台在举升时不断震颤成为可能。

本实用新型需要根据配合块401顶部的宽度设定相邻的凸点7之间的间隔宽度，以保证加工台2可以在配合块401和凸点7之间的配合下，不断震颤。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，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，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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实用新型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实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种SiC功率器件衬底切割设备，其特征在于，包括机架（1），机架（1）内部设有加工台（2），机架（1）内靠近所述加工台（2）一侧的位置设有吸尘槽（6），吸尘槽（6）靠近加工台的一侧设有吸尘口，加工台（2）靠近吸尘槽（6）的一侧与机架（1）转动连接，机架（1）在加工台（2）的侧边位置设有偏转驱动组件，所述偏转驱动组件用于驱使所述加工台（2）的另一侧上下偏转移动，以使所述加工台（2）倾斜或水平。

2.根据权利要求1所述一种SiC功率器件衬底切割设备，其特征在于，所述偏转驱动组件包括配合块（401）和气缸（402），所述气缸（402）设置于所述加工台（2）的外部，气缸（402）的活塞杆与所述配合块（401）连接，所述加工台（2）一端边缘设有开口朝下的配合槽（203），所述配合槽（203）顶壁的一侧设为平直段，配合槽（203）顶壁的中部至另一侧设为高度逐渐降低的弧面段，所述配合块（401）与所述配合槽（203）的顶壁接触，所述气缸（402）用于驱使所述配合块（401）沿着所述配合槽（203）的顶壁在两侧之间往复移动。

3.根据权利要求 2 所述一种SiC功率器件衬底切割设备，其特征在于，所述配合块（401）顶端两侧为弧形面。

4.根据权利要求 1 所述一种SiC功率器件衬底切割设备，其特征在于，所述机架（1）内部设有吸尘装置，吸尘装置与吸尘槽（6）的内腔连通，所述加工台（2）内部设有腔体，加工台（2）一侧开设有连通其腔体的排渣孔（202），加工台（2）表面设有多个连通其腔体的漏孔（201）。

5.根据权利要求 1 所述一种SiC功率器件衬底切割设备，其特征在于，所述加工台（2）上方设有夹持组件（3），用于对碳化硅晶圆进行夹持。

6.根据权利要求 1所述一种SiC功率器件衬底切割设备，其特征在于，所述加工台（2）一侧通过转轴与机架（1）转动连接，所述转轴处装设有扭力弹簧。

7.根据权利要求 5 所述一种SiC功率器件衬底切割设备，其特征在于，所述夹持组件（3）包括电动推杆（302）和夹块（301），加工台（2）表面开设有两条交叉的滑槽，每条所述滑槽的两端均滑动装设有所述夹块（301），所述加工台（2）内腔中分别装有与所述夹块（301）一一对应的所述电动推杆（302），所述电动推杆（302）与对应的所述夹块（301）连接，并用于驱使所述夹块（301）沿着对应的所述滑槽移动。

8.根据权利要求 1 所述一种SiC功率器件衬底切割设备，其特征在于，所述机架（1）内部在加工台（2）的上方处设有激光切割组件（5）。

9.根据权利要求 2 所述一种SiC功率器件衬底切割设备，其特征在于，所述配合槽（203）在弧面段处设有多个凸点（7）。

10.根据权利要求 9 所述一种SiC功率器件衬底切割设备，其特征在于，相邻的所述凸点（7）之间的距离大于配合块（401）顶端的宽度。