CN105216130A - 用于半导体切单锯的清洁装置 - Google Patents

Abstract

一种清洁子系统，从在半导体切单处理中使用的锯条去除不希望有的材料(诸如光滑面)。清洁模块径向地朝向锯条和相对于所述锯条垂直地移动，以便允许清洁模块的磨料清洁块选择性地从锯条的上下表面或者锯条的外缘去除材料。在切单处理期间的预定时间或者位置或者在检测到锯条旋转期间的负载不平衡时，清洁组件可以从锯条去除材料。

Description

用于半导体切单锯的清洁装置

背景技术

本发明一般涉及半导体器件组装过程期间使用的锯，并且更具体地涉及半导体器件组装期间使用的具有自磨刃式锯条的锯。

已知在半导体器件组装期间使用锯，例如从晶片切割管芯。另外，在半导体器件组装过程期间，多个半导体器件可以同时形成在引线框的一维或者二维组件(称为引线框阵列)上。为了完成半导体器件的组装，引线框阵列经受使用锯或者激光的切单处理。另外，锯被用来切单在半导体晶片上制造的集成电路管芯。当使用锯执行切单处理时，自磨锯条可以被用来保持锯条的锐利。

图1A示出了自磨锯条101的一部分的典型放大图。自磨锯条101具有嵌入在接合材料103(诸如镍)中的称为磨料102的材料片，诸如金刚石屑。当自磨锯条101切割材料时，容屑槽104将切下来的材料带离发生切割的区域。容屑槽104还向切割区运送水以用于冷却。

保持磨料102的接合材料103在切割过程期间逐渐磨损。随着接合材料103磨损，已经保持在接合材料103内的磨料消失，暴露新的磨料。接合材料103的磨损和新的磨料的曝露被称为自磨。

如图1B所示，磨料102、接合材料103和/或容屑槽104可能被光滑面105覆盖，光滑面是由来自正在被切割的物体(诸如硅晶片)的材料形成。光滑面105可能抑制锯条101的自磨功能并且使得锯条101损伤正在被切割的晶片，导致管芯边缘碎裂或者剥离。

有利的是将不会损伤被封装的集成电路管芯的自磨锯用于半导体器件组装中。

附图说明

本发明通过示例的方式来示出并且不受附图的限制，在附图中相似的附图标记指示类似的元件。图中的元件为简单和清楚起见而示出并且没有必要按比例绘制。例如，为了清晰，层和区域的厚度可以被放大。

图1A和1B示出了传统的自磨锯条的简化局部放大图；以及

图2A示出了根据本发明实施例的切单锯的侧视图并且图2B-2E示出了其简化的由俯视图。

具体实施方式

在此公开本发明的详细的示例性实施例。然而，在此公开的特定的结构和功能细节出于描述本发明示例实施例的目的而仅仅是代表性的。本发明的实施例可以具体实现为许多可替代形成并且不应该理解为仅仅限于在此陈述的实施例。进一步的，在此使用的术语仅仅出于描述特定实施例的目的而不意图是限制本发明的示例实施例。

如在此使用的，单数形式"一个"、"一种"和"所述"意图也包括复数形式，除非上下文清楚地做出相反表示。进一步将理解，术语"包含"、"包括"、"具有"、"拥有"、"含有"和/或"带有"表示所述特征、步骤或元件的存在，但是不排除一个或更多个其它特征、步骤或元件的增加或存在。还应该注意，在可替代的实现方式中，所述的功能/行为可以不按照图中所述的顺序发生。例如，连续地示出的两个图实际上可以基本上同时执行或者有时可以以相反的顺序执行，则取决于所涉及的功能/行为。

在此提及“一个实施例”或者“实施例”意味着与该实施例结合描述的特定的特征、结构或者特性可以被包括在本发明的至少一个实施例内。在说明书中各种位置出现的短语"在一个实施例中"不一定都是指相同的实施例，也不一定是必须地互斥的其它实施例的独立的或者可替代的实施例。上述情况也适用于术语"实施方式"。

自磨锯条增强在晶片锯切处理期间发生的切单处理。然而，在自磨锯条上形成光滑面由于妨碍曝露新的磨料而影响了锯条的切削能力，由此抑制了自磨功能。此外，光滑面的存在将降低锯条的锐利，其增大了切割期间置于锯条上的机械应力，这可以导致集成电路管芯的碎裂和剥离。

本发明的实施例是用于切单半导体器件的设备。该设备包括心轴模块，其在切单处理期间旋转用于锯穿晶片或者多器件阵列的锯条。该设备进一步包括可移动清洁模块，其相对于心轴模块移动以达到清洁模块在其处从锯条去除材料的位置。

本发明的另一个实施例是一种方法，用于在切单处理期间从用于切穿晶片或者多器件阵列的锯的锯条去除材料。所述方法包括在切单锯的心轴模块上旋转锯条，并且相对于心轴模块移动所述切单锯的清洁模块以从所述锯条去除材料。

现在参考图2A，示出了根据本发明实施例的用于切割晶片的切单锯206的侧视图。切单锯206包括(i)自磨锯条201，用于在切单处理期间切穿晶片(未示出)和(ii)清洁子系统207，用于清洁自磨锯条201。如所示出的，盖208可以遮蔽一部分锯条201，以便在切割过程期间提供保护。接近锯条201放置的是冷却剂分配器209，其提供冷却剂(诸如水)到锯条201，以免锯条201过热。来自分配器209的冷却剂也可以从锯道区域以及锯条表面冲走在晶片切割过程期间产生的硅粉尘。

图2B是图2A的切单锯206的简化平面图。图2B中示出了心轴模块210，其保持和旋转锯条201。微控制器位于PCB板上，PCB板位于切单锯206的插件板导轨中，微控制器用于控制锯条201的旋转以及控制清洁子系统207。控制器还接收基于负载电流的信号，其间接地体现在切穿晶片的同时发生到锯条的机械负载。因为在已知的半导体组装过程中使用的微控制器是公知的，因此除为本发明所特有的内容之外不提供进一步的详细说明。

清洁子系统207包括X轴导轨211、Y轴导轨212和可移动清洁模块213，其进一步包括引导柱214、弹簧215、停止器结构216、第一和第二清洁块217和218和表面清洁表面219。清洁子系统207执行清洁处理，其通过将清洁模块213移动到清洁块217和218中一个或者两者接触材料(例如光滑面)并由此去除材料的位置，光滑面可能不利地影响锯条201的切削能力。

一个或更多个直线伺服电机(未示出)沿X轴导轨211和Y轴导轨212移动清洁模块213。X轴导轨211允许相对于锯条201沿X轴移动清洁模块213。Y轴导轨212允许相对于锯条201沿Y轴移动清洁模块213。

沿X轴导轨211的移动距离由控制器使用关于锯条201的半径测量数据确定。锯条的半径测量数据指的是锯条的半径测量值，并且可以使用位于切单锯上的遇阻传感器(touchdownsensor)(未示出)周期性地确定。在半径测量确定期间，切单锯206将停止旋转锯条201，锯条201将被指向到设置了遇阻传感器的指定位置，将移动锯条201直到接触到遇阻传感器，并且控制器将基于移动的距离计算半径。

引导柱214、弹簧215和停止器结构216在清洁过程期间控制第一和第二清洁块217和218的位置。引导柱214彼此平行，其是附接于停止器结构216的伸长结构。引导柱214确保清洁块217、218的表面清洁表面219在清洁过程期间相对于彼此保持平行。

引导柱214和弹簧215协同进一步允许第一和第二清洁块217和218具有相对于彼此的相对Y轴移动，使得其间的距离根据锯条201的厚度(即，在锯条201周边处的上下表面220之间的距离)通过弹簧215的作用是可调节的。

图2B的实施例具有两个引导柱214。其它实施例可以具有其它数目的引导柱或者其它机构确保两个清洁块217、218的表面清洁表面219相对于彼此保持平行。

清洁模块213被设计成在两个清洁块217和218的表面清洁表面219之间在选择的最小间隔距离和选择的最大间隔距离之间建立间隔距离的工作范围。根据情况，最小间隔距离可以被选择为等于安装锯条201的原始厚度(或者可选地稍微大于或者稍微小于原始的锯条厚度)，而最大间隔距离可以被选择为等于比原始锯条厚度大某一百分比，例如10％。

在两个清洁块217和218之间没有插入任何东西的情况下，(预载的)弹簧215将清洁块217，218之间的间隔距离保持为选择的最小间隔距离。如果例如由于构建了光滑面而使得实际厚度大于选择的最小间隔距离的锯条被插入在两个清洁块217-218之间，则两个清洁块217-218将被迫使分离。结果，弹簧215将施加恢复力试图驱动两个清洁块217-218之间的间隔距离回到最小间隔距离，导致在锯条201以高速旋转切穿晶片的同时，两个清洁块217-218的表面清洁表面219施加研磨压力到锯条201的相应的上下表面220上，由此清洁那些表面(例如从其去除光滑面)。弹簧215优选地定位在引导柱214之间并且附接于清洁块支架221。

如果尝试在两个清洁块217-218之间插入厚度大于最大间隔距离的锯条，则两个清洁块217-218之间的间隔距离将达到和试图超过该最大间隔距离。作为安全措施，清洁模块213可以配置具有检测该情况的机械极限传感器(未示出)，并且例如使得锯关闭或另行停止切单处理。

第一和第二清洁块217和218可以由研磨料制成，诸如氧化铝或者碳化硅块。可替代地，清洁块217-218可以由接合到陶瓷基底的研磨料制成。清洁块217-218具有分别清洁锯条201的上下表面220的表面清洁表面219。清洁块217-218还具有正交于表面清洁表面219的边缘清洁表面222。边缘清洁表面222中的每一个可以被用来清洁锯条201的外缘223。清洁块217-218在表面清洁表面219和边缘清洁表面222之间还具有有角度的表面224。有角度的表面224可以帮助在沿X轴移动期间在两个清洁块217-218之间引导锯条201。

图2B示出了清洁模块213在它的"出发"位置。控制器将从划片锯程序中的锯条参数确定用于清洁模块213的出发位置的X轴位置，根据遇阻传感器关于锯条201的半径的反馈确定清洁模块213的进给距离。注意，出发位置的预编程的Y轴位置与锯条201的半径和厚度无关。

图2C示出了在清洁模块213已经沿Y轴从图2B中示出的出发位置移动之后的切单锯206。

图2D示出了在清洁模块213已经沿X轴从图2C中示出的位置朝向锯条201移动之后，使得第一清洁块217的边缘清洁表面222正在接触锯条201的外缘223的材料(例如光滑面)和从锯条201的外缘223去除材料的切单锯206。应当理解，第二清洁块218也可以被用来清洁外缘223，并且相对于第一清洁块217以交替的间隔清洁。

图2E示出了在从图2B的出发位置沿X轴朝向锯条201移动到如下位置之后的切单锯206，在所述位置处，锯条201的上下表面220正在被两个清洁块的表面清洁表面219清洁。这里，再一次的，可以从锯条201的上下表面220去除诸如光滑面的材料。

在特定的实现方式中，控制器基于检测到指定条件而自动地移动清洁模块213，所述指定条件诸如是已经使用锯条执行了预定数量的切割或者在已经经过了预定的时间量之后或者在检测到异常的高负载电流时。当检测到这些条件中的一个时，控制器在需要时安排清洁模块213沿X轴和Y轴朝向锯条201移动以执行清洁操作。在完成清洁操作后，控制器将清洁模块213返回到它的出发位置。

通过以上面讨论的方式操作清洁子系统207，可以在继续用来切单半导体晶片的同时清洁锯条201，使得不存在设备生产能力的损失。通过使用不同的表面清洁表面219和边缘清洁表面222，可以独立地执行锯条201的上下表面220和外缘223的清洁。这使在清洁期间施加于锯条201的机械应力最小，并且允许清洁子系统207在器件切单的同时执行清洁过程。间歇地清洁自磨锯条将在切单处理期间减少光滑面的出现和损伤半导体器件的可能性。在一些实现方式中，可以将清洁模块213保持在图2E中示出的配置，使得一旦在适当位置积累了任何光滑面，第一和第二清洁块就将在该位置清洁锯条的上下表面。

虽然已经在清洁自磨锯条的背景中描述了本发明，但是本发明也可以被应用于清洁非自磨的锯条。

虽然已经在用于清洁切单在半导体晶片上制造的半导体集成电路管芯的锯条的背景中描述了本发明，但是本发明也可以应用于用于切单其它类型的半导体器件(诸如引线框阵列上组装的半导体器件)的锯条。

虽然在说明书中和在权利要求中使用相对术语诸如"上"、"下"、"前面"、"后面"、"顶面"、"底面"、"在……上方"、"在……下面"等等描述了本发明，但是这种术语是用于描述的目的的而不一定用于描述固定不变的相对位置。应当理解，这样使用的术语在适当的情况下是可互换的使得在此所述的本发明实施例例如能够在除在此所示出或所描述的那些方向之外的其它方向上运行。

除非另有说明，例如“第一”和“第二”的术语用来任意区分这种术语描述的要素。因此，这些术语不一定意图指示这种要素的时间的或其它的优先级。进一步，在权利要求中使用引导短语(例如，“至少一个”和“一个或多个”)不应该被解释为如下暗示：由不定冠词“一”或“一个”引导的另一个权利要求要素把包含这样引入的权利要求要素的任何特定权利要求限制为仅仅包含一个这样的要素的发明，即使当同一权利要求包括引导短语“一个或多个”或“至少一个”以及不定冠词(例如“一”或“一个”)时。这也适用于定冠词的使用。

在包括任何权利要求的本说明书中，术语"每一个"可以被用于指多个先前叙述的要素或者步骤的一个或更多个指定特征。当与开放性术语"包括"一起使用时，术语"每一个"的记载不排除额外的、未记载的要素或者步骤。因此，应当理解，设备可能具有额外的、未记载的要素，方法可以具有额外的、未记载的步骤，其中所述额外的、未记载的要素或者步骤不具有一个或更多个指定的特性。

虽然在此参考具体的实施例描述了本发明，但是可以在不脱离如下面权利要求中所述的本发明范围的情况下进行各种修改和变化。因此，说明书和附图要被当作是示例性的而不是限制性的，并且所有这样的修改意图包括在本发明范围内。在此关于具体实施例描述的任何好处、优点或问题的解决方案并不意图被理解为任何或所有权利要求的关键的、必需的或必不可少的特征或要素。

应当理解，在此陈述的示例性的方法的步骤不一定要求以描述的顺序执行，并且这种方法的步骤顺序应该被理解为仅仅是示例性的。同样地，这种方法可以包括额外的步骤，并且可以在与本发明各种实施例一致的方法中省略或者结合特定步骤。

虽然在下面的方法权利要求中的要素(如果有的话)以具有对应标记的特定排序叙述，但是除非权利要求书记载另外暗示用于实现一些或者全部那些要素的特定排序，否则那些要素不一定意图限于以特定的排序实现。

Claims (18)

1.一种用于切单半导体器件的设备，所述设备包括：

心轴模块，被配置为在切单处理期间旋转用于锯穿晶片或者多器件阵列的锯条；以及

可移动的清洁模块，被配置为相对于所述心轴模块移动以达到所述清洁模块在其处从所述锯条去除材料的位置。

2.如权利要求1的设备，其中所述清洁模块包括第一和第二清洁块。

3.如权利要求2的设备，其中所述第一清洁块具有第一表面清洁表面和第二清洁块具有第二表面清洁表面，其中所述第一和第二表面清洁表面平行以便清洁所述锯条的顶和底表面。

4.如权利要求3的设备，其中所述清洁模块进一步包括基于弹簧的机构，其被配置为控制两个清洁块之间的距离。

5.如权利要求2的设备，其中每一个清洁块具有边缘清洁表面以便清洁所述锯条的外缘。

6.如权利要求1的设备，进一步包括：

X轴导轨，用于相对于所述心轴模块沿X轴移动所述清洁模块；以及

Y轴导轨，用于相对于所述心轴模块沿Y轴移动所述清洁模块。

7.如权利要求1的设备，进一步包括控制器，被配置为相对于所述心轴模块移动所述清洁模块以执行清洁操作。

8.如权利要求7的设备，其中所述控制器被配置为在预定时间间隔之后执行所述清洁操作。

9.如权利要求7的设备，其中所述控制器被配置为在切单处理期间在预定数量的切割之后执行所述清洁操作。

10.如权利要求7的设备，其中所述控制器被配置为在检测到相对高的负载电流之后执行所述清洁操作。

11.一种用于在切单处理期间从用于切穿晶片或者多器件阵列的切单锯的锯条去除材料的方法，该方法包括：

在所述切单锯的心轴模块上旋转所述锯条；以及

相对于所述心轴模块移动所述切单锯的清洁模块以从所述锯条去除所述材料。

12.如权利要求11的方法，进一步包括确定所述清洁模块的出发位置和进给距离。

13.如权利要求12的方法，其中通过划片锯程序中的锯条参数确定所述出发位置，而基于所述锯条的半径的测量值确定所述清洁模块的进给距离。

14.如权利要求11的方法，其中，在清洁模块移动步骤中，所述清洁模块被移动到从所述锯条的外缘去除所述材料的位置。

15.如权利要求11的方法，其中，在清洁模块移动步骤中，所述清洁模块被移动到从所述锯条的上下表面去除所述材料的位置。

16.如权利要求11的方法，其中所述清洁模块移动步骤包括在检测到经过了预定时间间隔之后移动所述清洁模块。

17.如权利要求11的方法，其中所述清洁模块移动步骤包括在切单处理期间在检测到发生了预定数量的切割之后移动所述清洁模块。

18.如权利要求11的方法，其中所述清洁模块移动步骤包括在检测到对于所述心轴相对高的负载电流之后移动所述清洁模块。