CN108527042A - 薄片晶圆加工用的装夹载台及机床 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄片晶圆加工用的装夹载台，它包括槽体，槽体内设有磁流变液，所述槽体的底部设有用于驱使磁流变液固化或复位至呈流体状态的励磁装置，所述槽体上设有输纸机构，所述输纸机构朝槽体内周期性供给单张纸片，所述纸片漂浮于磁流变液的液面上，所述槽体上远离输纸机构的另一侧设有抽纸机构，当待加工的晶圆搁置于纸片上时所述抽纸机构抽取纸片以使得所述纸片从晶圆和磁流变液的液面之间抽离。本发明提供一种薄片晶圆加工用的装夹载台，其无需载片晶圆即可对功能晶圆进行固定，且功能晶圆的强度高，加工过程中碎片率低，最终产品的合格率高。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆加工的技术领域，具体地是一种薄片晶圆加工用的装夹载台及机床。
背景技术
片状晶圆尤其是厚度小于5mm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。
不难看出，这一现有技术虽然可以较好的解决薄片晶圆强度不足易碎的技术问题，但是其额外的增加了载片晶圆，不仅增加了工序，降低了生产效率，而且载片晶圆较多的采用工程塑料板，在功能晶圆完成切割后直接报废处理，因此上述的载片晶圆作为一次性消耗品显然会导致加工成本上升，不以利于大规模生产的普及。
另外，现有技术中也有可以多次回收利用的载片晶圆，但是现有技术的功能晶圆在去除键合胶等工序的过程中往往会使用到清洗剂，因此此类可多次使用的载片晶圆其使用次数也存在极大的限制，因此同样存在加工成本偏高的问题。
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第一个技术问题：提供一种薄片晶圆加工用的装夹载台，其无需载片晶圆即可对功能晶圆进行固定，且功能晶圆的强度高，加工过程中碎片率低，最终产品的合格率高。
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的第二个技术问题：提供一种薄片晶圆加工用的机床，其专用于晶圆的加工，且加工过程中晶圆碎片率低，最终产品的合格率高。
为此，本发明的一个目的在于针对上述第一个技术问题提出一种薄片晶圆加工用的装夹载台，包括槽体，槽体内设有磁流变液，所述槽体的底部设有用于驱使磁流变液固化或复位至呈流体状态的励磁装置，所述槽体上设有输纸机构，所述输纸机构朝槽体内周期性供给单张纸片，所述纸片漂浮于磁流变液的液面上，所述槽体上远离输纸机构的另一侧设有抽纸机构，当待加工的晶圆搁置于纸片上时所述抽纸机构抽取纸片以使得所述纸片从晶圆和磁流变液的液面之间抽离。通过纸片可以将晶圆与磁流变液之间的气泡去除，从而利用磁流变液的表面张力使得晶圆漂浮于磁流变液的液面上，同时由于晶圆本身的重量会使得磁流变液的液面下凹形成一凹槽，当磁流变液受到励磁装置的磁场作用而固化时所述晶圆恰好限位于上述的凹槽内，因此上述固化后的磁流变液不仅可以很好的支撑晶圆，使得晶圆可以完成减薄加工处理，而且，当撤销磁场后通过吸盘即可取出晶圆，因此全程无需额外的设置载片晶圆，同时全程只消耗纸张，因此不存在额外的一次性消耗品，其加工的成本低。
根据本发明的一个示例，所述的输纸机构包括驱动辊组和用于切断纸张的切刀组件，所述驱动辊组夹持长条形纸张且驱使长条形纸张沿自身长度方向移动，所述切刀组件设于槽体上且位于驱动辊组与槽体之间，所述长条形纸张经切刀组件剪切形成若干片状的纸片，且各纸片依序漂浮于槽体内的磁流变液的液面上。
根据本发明的一个示例，所述槽体上设有喷嘴，所述喷嘴位于切刀组件靠近槽体内腔的一侧，所述切刀组件剪切形成的纸片经喷嘴喷淋后漂浮于磁流变液的液面上。通过喷嘴润湿纸片，可以更有利于纸片抽离时消除晶圆与磁流变液之间的气泡，当喷嘴喷出的液体为液态的键合胶时所述纸片抽离后残留在磁流变液与晶圆之间的键合胶固化后可以进一步的提高晶圆的牢固度。
根据本发明的一个示例，所述槽体内设有导向板，所述导向板与槽体固定，且所述导向板的上端面与磁流变液的液面相邻设置，所述纸片经导向板的上端面滑入槽体内。通过导向板可以使得纸片很好的漂浮于磁流变液的表层，避免纸片单边倾斜而浸没于磁流变液内。
根据本发明的一个示例，所述抽纸机构包括辊筒，所述辊筒设于槽体上方，且辊筒下部与漂浮于磁流变液上的纸片抵靠，所述辊筒绕自身轴向转动且带动所述纸片相对于晶圆沿水平方向移动，以使得所述纸片与晶圆脱开。辊筒通过与纸片之间的静摩擦力带动纸片抽离。
根据本发明的一个示例，所述槽体上靠近辊筒的位置设有一刮刀，所述刮刀的前端在自身复位弹力的作用下与辊筒的外圆周面抵靠。通过刮刀可以将辊筒上残留的磁流变液以及其他杂质颗粒去除。
根据本发明的一个示例，所述槽体靠近辊筒的侧壁上设有缺口，槽体内的磁流变液经缺口溢流至槽体外，所述槽体的外侧壁上位于缺口下方设有一溢流槽，所述溢流槽内设有筛网，用于搁置经缺口落入溢流槽内的废弃纸片。通过筛网可以将磁流变液和废弃的纸片分离。
根据本发明的一个示例，所述的筛网为弧形板，弧形板上沿弧形板的宽度方向间隔设有多个条形通孔，所述弧形板的上端位于缺口的下方，弧形板的下端沿自身长度方向延伸至与溢流槽的槽内壁连接，且弧形板的上表面靠近下端的位置与溢流槽的内侧壁构成一开口方向朝上的搁置槽，用于搁置经缺口落入溢流槽内的废弃纸片。
为此，本发明的另一个目的在于针对上述第二个技术问题提出一种薄片晶圆加工用的机床，包括机床载台和上述的装夹载台，所述装夹载台可拆式的安装于机床载台上，所述装夹载台上方设有磨盘，所述磨盘安装于机床主动轴上且随机床主动轴转动及移动。
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，通过纸片可以很好的消除晶圆与磁流变液液面之间的气泡，避免磁流变液受到磁场作用固化后，残留的气泡使得晶圆弯曲碎裂，其次，通过磁流变液替代常规的载片，不仅节约了成本，提高了生产效率，而且避免了晶圆的解键合的过程，因此较现有技术的载片与晶圆键合后再解键合的方式更加便捷，最后，通过输纸机构和抽纸机构可以实现自动化生产，因此效率高，精度好。
附图说明
图1是本发明的机床的结构示意图。
图2为图1中“A”区域的局部放大示意图。
图3是本发明申请中磨盘部分的结构示意图。
图4为图3中“B-B”方向的剖视示意图。
图5为图3中“C-C”方向的剖视示意图。
其中，1、槽体，2、磁流变液，3、励磁装置，4、纸片，5、晶圆，6、驱动辊组，7、切刀组件，8、喷嘴，9、导向板，10、辊筒，11、刮刀，12、缺口，13、溢流槽，14、弧形板，15、搁置槽，16、磨盘，17、机床主动轴，18、本体，19、安装槽，20、子磨块，21、供液槽，22、圆弧面，23、供液管路，24、回流槽，25、主回流通道，26、定位槽，27、调节腔。
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薄片晶圆加工用的机床。
本发明提供一种薄片晶圆加工用的机床，包括机床载台和装夹载台，所述装夹载台可拆式的安装于机床载台上，所述装夹载台上方设有磨盘16，所述磨盘16安装于机床主动轴17上且随机床主动轴17转动。
实施例一：
作为优选，上述的装夹载台包括槽体1，槽体1内设有磁流变液2，所述槽体1的底部设有用于驱使磁流变液2固化或复位至呈流体状态的励磁装置3，所述的励磁装置3是指用于产生磁场的装置，通过磁场使得磁流变液2固化，而当励磁装置3断电使得磁场消失时所述磁流变液2又复位呈流体状态。所述槽体1上设有输纸机构，所述输纸机构朝槽体1内周期性供给单张纸片4，所述纸片4漂浮于磁流变液2的液面上，所述槽体1上远离输纸机构的另一侧设有抽纸机构，当待加工的晶圆5搁置于纸片4上时所述抽纸机构抽取纸片4以使得所述纸片4从晶圆5和磁流变液2的液面之间抽离。
实施例二：
与实施例一大体结构相同，区别在于：所述的输纸机构包括驱动辊组6和用于切断纸张的切刀组件7，所述驱动辊组6夹持长条形的纸张且驱使长条形纸张沿自身长度方向移动，所述切刀组件7设于槽体1上且位于驱动辊组6与槽体1之间，所述长条形纸张经切刀组件7剪切形成若干片状的纸片4，且各纸片4依序漂浮于槽体1内的磁流变液2的液面上。
具体地，所述的驱动辊组6包括一主动辊和从动辊，主动辊和从动辊的轴线相互平行，且主动辊和从动辊之间形成用于夹持纸张的夹持空间。上述的主动辊和从动辊均绕各自的轴线转动，且主动辊和从动辊通过支架固定于槽体1上。
作为优选，所述主动辊和从动辊的数量可以是多个的。
实施例三：
与实施例二大体结构相同，区别在于：所述槽体1上设有喷嘴8，所述喷嘴8位于切刀组件7靠近槽体1内腔的一侧，所述切刀组件7剪切形成的纸片4经喷嘴8喷淋后漂浮于磁流变液2的液面上。具体地，所述的切刀组件7包括切刀和刀架，刀架与槽体1固定，所述刀架上设有用于带动切刀移动的驱动气缸。
作为优选，所述喷嘴8喷出水雾用于润湿纸片4。
进一步地，所述喷嘴8喷出液体为液态的键合胶，通过键合胶使得晶圆5与固化后的磁流变液2键合即粘接。
实施例四：
与实施例三大体结构相同，区别在于：所述槽体1内设有导向板9，所述导向板9与槽体1固定，且所述导向板9的上端面与磁流变液2的液面相邻设置，所述纸片4经导向板9的上端面滑入槽体1内。
上述的相邻设置是指，导向板9的上端面贴近磁流变液2的液面。具体地，所述导向板9的上端面与磁流变液2的液面齐平。
实施例五：
与实施例一大体结构相同，区别在于：所述抽纸机构包括辊筒10，所述辊筒10设于槽体1上方，且辊筒10下部与漂浮于磁流变液2上的纸片4抵靠，所述辊筒10绕自身轴向转动且带动所述纸片4相对于晶圆5沿水平方向移动，以使得所述纸片4与晶圆5脱开。
作为优选，所述辊筒10的外圆周壁上覆盖有一层绒毛层，通过绒毛层不仅增加了与纸片4的静摩擦力，便于带动纸片4抽离，而且所述的绒毛层具有吸水性，因此会将磁流变液2表层的污染物吸附。
实施例六：
与实施例五大体结构相同，区别在于：所述槽体1上靠近辊筒10的位置设有一刮刀11，所述刮刀11的前端在自身复位弹力的作用下与辊筒10的外圆周面抵靠。所述的刮刀11通过支架与槽体1固定连接。
实施例七：
与实施例一大体结构相同，区别在于：所述槽体1靠近辊筒10的侧壁上设有缺口12，槽体1内的磁流变液2经缺口12溢流至槽体1外，所述槽体1的外侧壁上位于缺口12下方设有一溢流槽13，所述溢流槽13内设有筛网，用于搁置经缺口12落入溢流槽13内的废弃的纸片4。
实施例八：
与实施例七大体结构相同，区别在于：所述的筛网为弧形板14，弧形板14上沿弧形板14的宽度方向间隔设有多个条形通孔，所述弧形板14的上端位于缺口12的下方，弧形板14的下端沿自身长度方向延伸至与溢流槽13的槽内壁连接，且弧形板14的上表面靠近下端的位置与溢流槽13的内侧壁构成一开口方向朝上的搁置槽15，用于搁置经缺口12落入溢流槽13内的废弃纸片4。所述的溢流槽13回流并汇聚的磁流变液2经过净化后可以再重复利用。
实施例九：
作为优选，上述的磨盘16包括圆盘状的本体18，所述本体18下端面的中心位置设有一安装槽19，安装槽19内设有子磨块20，所述本体18的下端面上沿安装槽19的周向均匀分布有多个供液槽21，用于容置砂浆，所述供液槽21的槽内壁中位于本体18转动方向的相反方向所对应的内侧壁与本体18的下端面之间通过一圆弧面22过渡连接。通过砂浆使得本体18的下端面和晶圆5的上端面之间形成砂浆层，通过砂浆层研磨晶圆5的上端面，由此不仅可以很好的完成对于晶圆5的减薄磨削，而且磨盘16与晶圆5之间没有直接硬接触，因此，避免了磨盘16与晶圆5接触初期的冲击力而导致薄片晶圆5碎裂。
上述的砂浆是指还有磨削颗粒的悬浊液，例如含有石英砂颗粒的磨削液。在本体18相对于晶圆5转动的过程中，供液槽21内的砂浆随着本体18转动的过程中从圆弧面22所在位置挤入本体18的下端面和晶圆5的上端面之间，从而在本体18的下端面和晶圆5的上端面之间形成砂浆层，最终通过砂浆层与晶圆5的上端面摩擦完成磨削减薄。
实施例十：
与实施例九大体结构相同，区别在于：所述本体18内对应于各供液槽19的位置均设有供液管路23，所述供液管路23与供液槽19连通。供液管路23通过外部软管与外部砂浆存储桶连通，以使得存储桶内额砂浆被泵送至供液槽19内。
实施例十一：
与实施例十大体结构相同，区别在于：如图3所示所述本体18的下端面上任意相邻两个供液槽21之间均设有一回流槽24，所述本体18的下端面上设有环形的主回流通道25，全部的回流槽24均沿径向延伸至与主回流通道25连通。通过回流槽24和主回流通道25可以将磨削后的砂浆回收，同时也是的本体18下端面与晶圆5之间的砂浆层的压力得到动态平衡。
实施例十二：
与实施例十一大体结构相同，区别在于：所述本体18的下端面上靠近本体18外缘所在的位置设有用于控制本体18的下端面与晶圆5上端面之间间隙的定位槽26，所述本体18内设有用于供给定位槽26高压介质的管路。定位槽26内的高压介质可以使得磨盘16的本体18与晶圆5的上端面之间始终保持一定的间隙，上述的高压介质可以是高压的冷却液，也可以是压缩空气，通过增压泵泵送至定位槽26内，由此高压介质在晶圆5的上端面和磨盘16的本体18的下端面之间形成间隙，通过调节定位槽26内的高压介质的压力值不仅可以很好的调节晶圆5的上端面和本体18的下端面之间的间隙，而且在本体18下行的初期起到缓冲作用，避免本体18过行程冲击产品导致晶圆5碎裂。
实施例十三：
与实施例十二大体结构相同，区别在于：所述的子磨块20与安装槽19滑动配合，所述子磨块20与安装槽19的槽内壁之间合围形成一调节腔27，所述本体18内设有与调节腔27连通的管路。通过调节腔27推动子磨块20对晶圆5的上端面进行修磨，所述调节腔27通过控制软管可以与外部的计量泵进行连通，并且通过控制器调节调节腔27的压力值，最终实现对于子磨块20的下行或者上行复位的控制。
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 (9)
1.一种薄片晶圆加工用的装夹载台，其特征在于：包括槽体(1)，槽体(1)内设有磁流变液(2)，所述槽体(1)的底部设有用于驱使磁流变液(2)固化或复位至呈流体状态的励磁装置(3)，所述槽体(1)上设有输纸机构，所述输纸机构朝槽体(1)内周期性供给单张纸片(4)，所述纸片(4)漂浮于磁流变液(2)的液面上，所述槽体(1)上远离输纸机构的另一侧设有抽纸机构，当待加工的晶圆(5)搁置于纸片(4)上时所述抽纸机构抽取纸片(4)以使得所述纸片(4)从晶圆(5)和磁流变液(2)的液面之间抽离。
2.根据权利要求1所述的薄片晶圆加工用的装夹载台，其特征在于：所述的输纸机构包括驱动辊组(6)和用于切断纸张的切刀组件(7)，所述驱动辊组(6)夹持长条形的纸张且驱使长条形纸张沿自身长度方向移动，所述切刀组件(7)设于槽体(1)上且位于驱动辊组(6)与槽体(1)之间，所述长条形纸张经切刀组件(7)剪切形成若干片状的纸片(4)，且各纸片(4)依序漂浮于槽体(1)内的磁流变液(2)的液面上。
3.根据权利要求2所述的薄片晶圆加工用的装夹载台，其特征在于：所述槽体(1)上设有喷嘴(8)，所述喷嘴(8)位于切刀组件(7)靠近槽体(1)内腔的一侧，所述切刀组件(7)剪切形成的纸片(4)经喷嘴(8)喷淋后漂浮于磁流变液(2)的液面上。
4.根据权利要求3所述的薄片晶圆加工用的装夹载台，其特征在于：所述槽体(1)内设有导向板(9)，所述导向板(9)与槽体(1)固定，且所述导向板(9)的上端面与磁流变液(2)的液面相邻设置，所述纸片(4)经导向板(9)的上端面滑入槽体(1)内。
5.根据权利要求1所述的薄片晶圆加工用的装夹载台，其特征在于：所述抽纸机构包括辊筒(10)，所述辊筒(10)设于槽体(1)上方，且辊筒(10)下部与漂浮于磁流变液(2)上的纸片(4)抵靠，所述辊筒(10)绕自身轴向转动且带动所述纸片(4)相对于晶圆(5)沿水平方向移动，以使得所述纸片(4)与晶圆(5)脱开。
6.根据权利要求5所述的薄片晶圆加工用的装夹载台，其特征在于：所述槽体(1)上靠近辊筒(10)的位置设有一刮刀(11)，所述刮刀(11)的前端在自身复位弹力的作用下与辊筒(10)的外圆周面抵靠。
7.根据权利要求1所述的薄片晶圆加工用的装夹载台，其特征在于：所述槽体(1)靠近辊筒(10)的侧壁上设有缺口(12)，槽体(1)内的磁流变液(2)经缺口(12)溢流至槽体(1)外，所述槽体(1)的外侧壁上位于缺口(12)下方设有一溢流槽(13)，所述溢流槽(13)内设有筛网，用于搁置经缺口(12)落入溢流槽(13)内的废弃纸片(4)。
8.根据权利要求7所述的薄片晶圆加工用的装夹载台，其特征在于：所述的筛网为弧形板(14)，弧形板(14)上沿弧形板(14)的宽度方向间隔设有多个条形通孔，所述弧形板(14)的上端位于缺口(12)的下方，弧形板(14)的下端沿自身长度方向延伸至与溢流槽(13)的槽内壁连接，且弧形板(14)的上表面靠近下端的位置与溢流槽(13)的内侧壁构成一开口方向朝上的搁置槽(15)，用于搁置经缺口(12)落入溢流槽(13)内的废弃纸片(4)。
9.一种薄片晶圆加工用的机床，其特征在于：包括机床载台和上述权利要求1至8中任意一项的装夹载台，所述装夹载台可拆式的安装于机床载台上，所述装夹载台上方设有磨盘(16)，所述磨盘(16)安装于机床主动轴(17)上且随机床主动轴(17)转动。
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