CN106482620A - 用于检测晶圆框架平整度的治工具 - Google Patents

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    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/28—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces

Abstract

一种用于检测晶圆框架平整度的治工具，包括：平整度检测部件，包括一两端贯通的检测槽，所述检测槽所在平面与水平面之间具有一倾斜角，仅能使变形量小于变形阈值的晶圆框架在重力作用下通过所述检测槽；底座；支撑部件，连接所述底座与所述平整度检测部件，用于支撑所述平整度检测部件。所述治工具能够在晶圆框架投入使用之前，快速检测晶圆框架的平整度，发现异常的晶圆框架，减少其导致产品异常的可能，从而提高生产效率和产品良率。

Description

用于检测晶圆框架平整度的治工具
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种用于快速检测晶圆框架平整度的治工具。
背景技术
COG(Chip on Glass)封装时半导体封装中的常用技术之一，在其制程中需要将研磨后的晶圆和晶圆框架一起贴附在专用的胶带上，以便进行拿取做芯片切割。请参考图1，为所述晶圆框架的示意图，所述晶圆框架10为一不锈钢圆环状，晶圆置于所述晶圆框架10包围的空白位置处。
晶圆框架在使用过程中需装入专用的晶圆盒，插入晶圆盒卡槽内。而晶圆盒的卡槽比较细密，对于晶圆框架的平整度要求较高，如果晶圆框架发生变形，会在装入晶圆盒时发生异常，同时也会导致后续工序作业时胶带和晶圆框架的贴附效果不好，在切割时胶带可能脱落，导致产品发生品质问题。
所以，如何在晶圆框架投入使用前，确认其平整度是否符合规范，是亟需解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于快速检测晶圆框架平整度的治工具，能够对晶圆框架的平整度进行检测，提高后续生产过程的良率。
为了解决上述问题，本发明提供了一种用于检测晶圆框架平整度的治工具，包括：平整度检测部件，包括一两端贯通的检测槽，所述检测槽所在平面与水平面之间具有一倾斜角，仅能使变形量小于变形阈值的晶圆框架在重力作用下通过所述检测槽；底座；支撑部件，连接所述底座与所述平整度检测部件，用于支撑所述平整度检测部件。
可选的，所述倾斜角的范围为9°～30°。
可选的，所述检测槽的高度均匀。
可选的，所述检测槽的高度小于待检测晶圆框架厚度与变形阈值之和。
可选的，所述检测槽槽口的高度为2mm～2.5mm。
可选的，所述晶圆框架的厚度为1mm～1.5mm。
可选的，所述检测槽的宽度大于待检测晶圆框架的最大宽度。
可选的，所述平整度检测部件的材料为铸铁，所述晶圆框架的材料为不锈钢。
可选的，所述平整度检测部件包括：第一表面层、与所述第一表面层相对第二表面层、以及位于所述第一表面层、第二表面层之间且与所述第一表面层、第二表面层部分边缘连接的支撑层，所述第一表面层、第二表面层与支撑层之间形成两端贯通的检测槽。
可选的，所述第一表面层具有窗口。
本发明的治工具包括平整度检测部件，所述平整度检测部件具有一贯通的检测槽，具有合适的槽口高度以及倾斜角度，仅能使变形量小于变形阈值的晶圆框架在重力作用下通过所述检测槽，从而能够快速检测晶圆框架的平整度，在晶圆框架投入使用前，发现异常的晶圆框架，减少其导致产品异常发生的可能，从而提高生产效率和产品良率。
附图说明
图1为本发明一具体实施方式的晶圆框架的示意图；
图2为本发明一具体实施方式的治工具的测视示意图；
图3为本发明一具体实施方式的治工具的俯视示意图；
图4为本发明一具体实施方式的治工具的剖面示意图；
图5为本发明一具体实施方式的晶圆框架的受力分析图；
图6为本发明一具体实施方式的晶圆框架通过治工具的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的用户检测晶圆框架平整度的治工具的具体实施方式做详细说明。
请参考图2至图4，其中，图2为所述治工具的侧视示意图、图3为所述治工具的俯视示意图、图4为所述治工具的剖面示意图。
所述治工具包括：平整度检测部件200、底座100以及支撑部件101。
所述底座100具有水平底面，用于放置在水平面上。
所述支撑部件101，连接所述底座100与所述平整度检测部件200，用于支撑所述平整度检测部件200。
所述平整度检测部件200包括一两端贯通的检测槽204，所述检测槽204所在平面与水平面之间具有一倾斜角θ，所述倾斜角θ的大小仅能使变形量小于变形阈值的晶圆框架在重力作用下通过所述检测槽204。所述支撑部件101与平整度检测部件200之间可以是固定连接，所述平整度检测部件200的检测槽204与水平面之间的倾斜角θ角度固定；在本发明的其他具体实施方式中，所述支撑部件101与平整度检测部件200也可以是活动连接，可以对检测槽204与水平面之间的倾斜角θ角度在一定范围内进行调整。
在本发明的一个具体实施方式中(请参考图4)，所述平整度检测部件200包括：第一表面层201、与所述第一表面层201相对第二表面层202、以及位于所述第一表面层201、第二表面层202之间且与所述第一表面层201、第二表面层202部分边缘连接的支撑层203，所述第一表面层201、第二表面层202与支撑层203之间形成两端贯通的检测槽204。在该具体实施方式中，所述支撑层203与第一表面层201为一体结构，在本发明的其他具体实施方式中，所述第一表面层201、第二表面层202以及支撑层203三者相互独立。
所述第一表面层201、第二表面层202以及支撑层203之间可以通过螺丝固定、也可以通过焊接或胶粘方式固定，使所述第一表面层201、第二表面层202以及支撑层203之间形成稳定的检测槽204。
所述检测槽204的高度B均匀，且略大于待测晶圆框架的厚度。为了使晶圆框架发生翘曲变形超过一定阈值时无法通过所述检测槽204，所述检测槽204的高度B小于待检测晶圆框架厚度与变形阈值之和。在本发明的一个具体实施方式中，所述晶圆框架的厚度为1mm～1.5mm，所述检测槽204槽口的高度B为2mm～2.5mm。
所述检测槽204的宽度D大于待检测晶圆框架的最大宽度，以使得未发生变形的待检测晶圆框架能够顺利通过所述检测槽204。
在本具体实施方式中，所述第一表面层201还具有窗口205，使得检测人员能够观察到检测过程中，晶圆框架通过所述检测槽204过程中的情况。
所述检测槽204所在平面与水平面之间具有一倾斜角θ，所述倾斜角θ的大小与晶圆框架在通过检测槽204时受到的摩擦力相关。发明人研究发现，所述倾斜角θ只有在一定范围内，才能使得变形量小于阈值的晶圆框架在重力作用下从检测槽204滑落，而变形量大于阈值的晶圆框架，则会被卡在检测槽204中无法通过。在本发明的一个具体实施方式中，所述倾斜角θ的范围为9°～30°。
在实际检测过程中，在晶圆框架使用前，沿图3中箭头方向，将晶圆框架从上方放入检测槽204内，如果所述晶圆框架没有发生变形导致平整度超出规格，那么该晶圆框架可以在其自身重力作用下顺利通过治工具的检测槽204，反之则不能。
在实际的半导体工艺中，经常被使用的是8寸和12寸两种晶圆框架。
在本发明的一个具体实施方式中，以用于检测8寸晶圆框架的治工具为例。所述治工具的所述平整度检测部件200的材料为铸铁，晶圆框架的材料为不锈钢，两者在空气中的静摩擦系数μ为0.15。
请参考图5，为晶圆框架在检测槽204内的受力分析图。
以8寸晶圆框架为例，当一个未发生形变的晶圆框架位于倾斜角为θ的检测槽204内，发生滑落的临界状态时，晶圆框架在静摩擦力F静、重力G以及支撑力FN的作用下，保持平衡。此时，mgsinθ＝F静，即mgsinθ＝μmgcosθ，可以计算得到使晶圆框架滑动下落的倾斜角θ的临界值为9°。
当晶圆框架发生变形的变形量达到阈值大小时，晶圆框架无法通过检测槽204滑落，此时，晶圆框架受到摩擦力、重力、由于变形导致的检测槽204对晶圆框架施加的外力。
在本发明的一个具体实施方式中，不锈钢的弹性模量E＝194020Mpa，检测槽204的高度为2.12mm，8寸晶圆框架的厚度为1.18mm，变形的晶圆框架通过治工具可简化为悬臂梁的变位。假设晶圆框架为一边被扳弯，在发生变形后不能通过的最小位移为0.95mm，即变形量的阈值为0.95mm，根据结构物理学中悬臂梁的变位计算公式:L变形＝P×H×L3/(E×b×h3)，其中L变形＝0.95mm，P为外力，H为8寸晶圆框架的高度296mm，L为受力点到支点的长度110mm，b为8寸晶圆框架的宽度296mm，h为晶圆框架的厚度1.18mm，晶圆框架的面积与计算的模型面积比值π(1482-1252)/2962＝0.22,由此可以计算得出P值为0.02N，该力P即为最小变形的晶圆框架欲通过治工具检测槽时，检测槽对晶圆框架施加的外力。
晶圆框架的质量为200g，则如果治工具垂直放置时，即检测槽所在平面与水平面垂直时，变形的晶圆框架在治工具上具有5个接触面，其中，晶圆框架的弯曲部位和检测槽的接触面在每边各有正反两个接触面，分别为图6中虚线圈出的区域1、2位置处，中间部分由于晶圆框架一侧翘曲，接触点只有1个，位于虚线圈出区域3位置处，所以一共5个接触面。由于有多个接触面，摩擦力要做累加，所以总摩擦力为Fn＝5×μ(mg+P)，计算得到总摩擦力值Fn为1.51N，而晶圆框架受到的重力mg＝2N，大于晶圆框架受到的摩擦力，即治工具检测槽垂直放置时，满足变形下限的不合格晶圆框架会通过，不能发挥作用。
所以，检测槽与水平面之间的倾斜角θ满足mgsinθ≤5×μ(mgcosθ+P)时，可以确保超出变形下限的晶圆框架不能通过，经计算所述倾斜的角度θ需小于37°。
对于12寸的晶圆框架，最低角度9°不受影响，最高角度在计算公式mgsinθ≤5×μ(mgcosθ+P)中，将公式简化为sinθ≤5×μ[cosθ+(P/mg)]，m的影响较小，所以对于12寸的晶圆框架，检测槽与水平面之间的最大倾斜角度会在37°左右，但是不会偏差超过5°。
所以，最终将所述检测槽与水平面之间的倾斜角的角度范围确定为9°～30°。
在本发明的其他具体实施方式中，如果晶圆框架的变形量阈值发生变化，可以根据上述计算方法，获得所述检测槽与水平面之间的倾斜角的具体范围。
上述治工具能够快速检测晶圆框架的平整度，在晶圆框架投入使用前，发现异常的晶圆框架，减少其导致产品异常发生的可能，从而提高生产效率和产品良率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于检测晶圆框架平整度的治工具，其特征在于，包括：
平整度检测部件，包括一两端贯通的检测槽，所述检测槽所在平面与水平面之间具有一倾斜角，仅能使变形量小于变形阈值的晶圆框架在重力作用下通过所述检测槽；
底座；
支撑部件，连接所述底座与所述平整度检测部件，用于支撑所述平整度检测部件。
2.根据权利要求1所述的用于检测晶圆框架平整度的治工具，其特征在于，所述倾斜角的范围为9°～30°。
3.根据权利要求1所述的用于检测晶圆框架平整度的治工具，其特征在于，所述检测槽的高度均匀。
4.根据权利要求3所述的用于检测晶圆框架平整度的治工具，其特征在于，所述检测槽的高度小于待检测晶圆框架厚度与变形阈值之和。
5.根据权利要求3所述的用于检测晶圆框架平整度的治工具，其特征在于，所述检测槽槽口的高度为2mm～2.5mm。
6.根据权利要求1所述的用于检测晶圆框架平整度的治工具，其特征在于，所述晶圆框架的厚度为1mm～1.5mm。
7.根据权利要求1所述的用于检测晶圆框架平整度的治工具，其特征在于，所述检测槽的宽度大于待检测晶圆框架的最大宽度。
8.根据权利要求1所述的用于检测晶圆框架平整度的治工具，其特征在于，所述平整度检测部件的材料为铸铁，所述晶圆框架的材料为不锈钢。
9.根据权利要求1所述的用于检测晶圆框架平整度的治工具，其特征在于，所述平整度检测部件包括：第一表面层、与所述第一表面层相对第二表面层、以及位于所述第一表面层、第二表面层之间且与所述第一表面层、第二表面层部分边缘连接的支撑层，所述第一表面层、第二表面层与支撑层之间形成两端贯通的检测槽。
10.根据权利要求1所述的用于检测晶圆框架平整度的治工具，其特征在于， 所述第一表面层具有窗口。
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