CN109659263A - 一种晶圆贴底膜装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了半导体加工领域内的一种晶圆贴底膜装置，包括机壳体，定位环合框机构包括定位平台，与定位平台相对应的前后两侧均设有转动辊组，两转动辊组之间纵向设有传动底膜，定位平台上方对应设有可移动的吸环，定位环下侧开设有环形切割槽；所述定位平台下方同轴设置有旋转盘，旋转盘外周均匀间隔分布设有若干旋转臂，旋转臂端部设有旋转座，旋转座上连接有切割刀；所述晶圆合框机构包括两组左右对称设置的滚轮机构，滚轮机构包括两个前后对应设置的转动滚轮，两根传动带之间横向设有压辊，滚轮机构上方对应设置有可移动的晶圆吸盘。本发明能够将底膜自动切割成圆形，并将定位环固定在底膜的边缘，自动化程度高。

Description

一种晶圆贴底膜装置

技术领域

本发明属于半导体加工领域，特别涉及一种晶圆贴底膜装置。

背景技术

现有技术中，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的集成电路产品。晶圆制造厂把这些多晶硅融解，再在融液里种入籽晶，然后将其慢慢拉出，以形成圆柱状的单晶硅晶棒，由于硅晶棒是由一颗晶面取向确定的籽晶在熔融态的硅原料中逐渐生成。硅晶棒再经过切段，滚磨，切片，倒角，抛光，激光刻，包装后，即成为集成电路工厂的基本原料—硅晶圆片，这就是“晶圆”。

晶圆上可以集成安装若干个IC，而芯片的制造过程可分为晶圆处理工序、晶圆针测工序、构装工序、测试工序等几个步骤。其中晶圆处理工序和晶圆针测工序为前段工序，而构装工序、测试工序为后段工序。晶圆在加工过程中，需要对晶圆进行涂膜、曝光、显影、蚀刻、离子植入、金属溅镀和切割等若干工序，通常采用将晶圆附在底膜上，在晶圆表面覆盖设置有一层保护胶膜，在底膜上表面的边缘固定一个定位环，定位环与晶圆的轴线相重合，定位环作为晶圆的支撑体，便于对晶圆进行加工，定位方便，防止将晶圆破坏，目前市场上缺少将底膜贴合到晶圆上的设备，无法实现自动将晶圆与底膜、定位环相固定。

发明内容

本发明的目的是提供一种晶圆贴底膜装置，能够将底膜自动切割成圆形，并将定位环固定在底膜的边缘，实现将底膜贴合在晶圆下侧，自动化程度高，定位方便。

本发明的目的是这样实现的：一种晶圆贴底膜装置，包括机壳体，所述机壳体内设有左右互相对应的晶圆合框机构和定位环合框机构，所述定位环合框机构包括圆形定位平台，与定位平台相对应的前后两侧均设有转动辊组，两转动辊组之间纵向设有具有粘性的传动底膜，传动底膜的宽度大于定位平台的直径，定位平台上方对应设有可移动的吸环，定位环吸附在吸环下方，定位环与定位平台的轴线相重合时，定位环的内径小于定位平台的外径，定位环的外径大于定位平台的外径，定位环下侧开设有环形切割槽；所述定位平台下方同轴设置有旋转盘，旋转盘外周均匀间隔分布设有若干旋转臂，旋转臂端部设有旋转座，旋转座位于定位平台外侧，旋转座上可转动地连接有压轮，压轮轴线沿定位平台径向设置，压轮上侧与定位平台相平齐，旋转座上还固定连接有弧形切割刀，切割刀的上侧刀刃可对应伸入切割槽内，压轮的两端面在轴线方向分别位于切割刀的左右两侧；所述晶圆合框机构包括两组左右对称设置的滚轮机构，所述滚轮机构包括两个前后对应设置的转动滚轮，两个转动滚轮之间纵向设有传动带，两根传动带之间横向设有压辊，压辊左右两端的上侧分别与对应传动带固定连接；所述滚轮机构上方对应设置有可移动的晶圆吸盘，晶圆吸盘与压辊相对应设置。

本发明工作时，前后两侧的转动辊组带动传动底膜移动，吸环将定位环吸住，吸环下降将定位环压在定位平台上，定位环内圈支撑在定位平台上，定位环外圈支撑在压轮上侧，切割刀与切割槽相对应设置，旋转盘转动通过旋转臂带动旋转座转动，弧形切割刀伸入切割槽内并将传动底膜切割成圆形，压轮将具有粘性的传达底膜边缘压紧在定位环下侧，定位环与底膜实现合框固定；然后吸环将定位环送到晶圆合框机构上，吸环将定位环移动到晶圆吸盘下方，晶圆吸盘带动晶圆向下移动，晶圆穿过吸环伸入定位环的中间孔并移动到传动底膜上，滚轮机构同步运动，前后两个转动滚轮转动带动传动带传动，两根传动带同步运动带动压辊移动，压辊将底膜上表面与晶圆底部相压紧贴合，然后晶圆吸盘松开晶圆，吸环将贴上底膜后的晶圆移出机壳体。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：能够将底膜自动切割成圆形，并将定位环固定在底膜的边缘，实现将底膜贴合在晶圆下侧，自动化程度高，定位方便。

作为本发明的进一步改进，所述转动辊组包括若干沿纵向间隔分布的转动辊，转动辊轴线横向设置，转动辊的左右两端分别可转动地支撑在对应辊支架上，各转动辊上侧相平齐，传动底膜下表面与转动辊上侧相接触。各转动辊的辊轴与旋转驱动机构传动连接，旋转驱动机构带动各转动辊同步转动，转动辊通过摩擦力带动传动底膜移动。

作为本发明的进一步改进，所述传动底膜包括源头转动部和平动部，传动底膜源头转动部由外向内卷绕成若干圈，传动底膜源头转动部的内圈套装在放料轴上，放料轴的左右两端可转动地支撑在对应辊支架上，传动底膜源头转动部的外圈边侧与平动部相接。转动辊带动传动底膜平动部移动，平动部拉动传动底膜源头转动部绕着放料轴转动，传动底膜源头转动部通过自转不断向外放料，当1卷传动底膜用完时，可以更换新的传动底膜。

作为本发明的进一步改进，所述吸环上侧沿周向均匀间隔分布设有若干三通接头，三通接头的左右两侧均设有旁通路，三通接头的下侧设有下通路，相邻三通接头的旁通路之间通过连接管相连，位于边侧的三通接头的旁通路与抽真空装置相连，吸环上对应各三通接头的下通路开设有若干通气孔，通气孔与对应三通接头的下通路相连通， 所述吸环的边侧竖直设有移动杆，移动杆上端与驱动机构传动相连。各三通接头均互相连通，抽真空装置将三通接头的下通路抽真空，通气孔通过真空将定位环吸住；驱动机构带动吸环自由移动。

作为本发明的进一步改进，所述驱动机构包括两根平行设置的固定横向梁，固定横向梁位于吸环的上方，固定横向梁上设有横向导轨和横向齿条，两固定横向梁之间设有横移架，横移架的两端分别设有横移座，横移座通过滑块与对应横向导轨滑动连接，横移座上竖直设有横移电机，横移电机的输出端设有与对应横向齿条相啮合的齿轮；所述横移架上通过第一纵向导轨滑动连接有第一纵移座，第一纵移座上设有第一纵移电机，横移架上轴向设有第一纵移齿条，第一纵移电机的输出端设有与第一纵移齿条相啮合的齿轮，所述第一纵移座上活动连接有升降架，移动杆上端与升降架相连。横移电机带动齿轮沿着横向齿条转动，横移架实现横向移动，第一纵移电机带动齿轮沿着第一纵移齿条转动，第一纵移座可纵向移动，升降架带动移动杆上下升降。

作为本发明的进一步改进，所述第一纵移座中部开设有竖直贯穿第一纵移座的凹槽，凹槽侧壁设有若干升降导轨，升降架竖直插入凹槽内并通过滑块与各升降导轨滑动连接，升降架上竖直设有可转动的丝杠，丝杠的一端与升降电机传动连接，第一纵移座的凹槽上侧固定设有螺母座，螺母座上固定设有丝杠螺母，丝杠螺母与丝杠相匹配设置。升降电机带动丝杠转动，丝杠螺母是固定不动的，丝杠可以沿着丝杠螺母轴向移动，丝杠带动升降架上下移动。

作为本发明的进一步改进，所述旋转盘的转轴经减速器与旋转电机传动连接。旋转电机经减速器减速后带动旋转盘转动。

作为本发明的进一步改进，所述滚轮机构的上方对应设置有固定纵向梁，固定纵向梁侧面设有第二纵向导轨，第二纵向导轨上滑动连接有L形第二纵移座，第二纵移座包括竖直部和水平部，固定纵向梁顶部纵向设有第二纵移齿条，所述第二纵移座水平部上侧竖直设有第二纵移电机，第二纵移电机的输出轴向下穿过第二纵移座并传动连接有齿轮，齿轮与第二纵移齿条相啮合，所述第二纵移座竖直部的两侧均竖直设有升降导轨，升降导轨上经连接架滑动连接有升降座，第二纵移座上通过支架竖直安装有升降气缸，升降气缸的活塞杆伸出端朝下并与升降座传动连接，晶圆吸盘设置在升降座底部。第二纵移电机带动齿轮沿着第二纵移齿条转动，第二纵移座沿着第二纵向导轨移动，升降气缸带动升降座上下移动，吸环将定位环移动到晶圆吸盘下方，晶圆吸盘带动晶圆向下移动，晶圆穿过吸环伸入定位环的中间孔，晶圆移动到传动底膜上，滚轮机构同步运动，前后两个转动滚轮带动传动带传动，两根传动带同步运动带动压辊移动，压辊将底膜上表面与晶圆底部相粘合；下一个晶圆和定位环进行合框时，转动滚轮反向转动，压辊反向移动，将底膜上侧与晶圆相粘合。

作为本发明的进一步改进，所述晶圆吸盘底部开设有若干与抽真空装置相连通的真空吸引孔。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为定位环合框机构的俯视图。

图3为旋转盘的俯视图。

图4为图2中的AA向剖视图。

图5为图4的局部放大图。

图6为图3的B向视图。

图7为吸环的驱动机构的结构示意图。

图8为吸环的俯视图。

图9为吸环的侧视图。

图10为吸环的驱动机构的立体结构示意图。

图11为图10中C处的放大图。

图12为第一纵移座的立体结构示意图。

图13为图12的局部放大图。

图14为滚轮机构和传动带的俯视图。

图15为驱动机构带动吸环移动到晶圆吸盘下方的结构示意图。

图16为第二纵移座的结构示意图。

图17为晶圆、底膜和定位环的俯视图。

其中，1机壳体，2晶圆合框机构，3定位环合框机构，4定位平台，5转动辊组，5a转动辊，6传动底膜，6a源头转动部，6b平动部，7吸环，7a通气孔，8定位环，9切割槽，10旋转盘，10a转轴，11旋转臂，12旋转座，13压轮，14切割刀，15转动滚轮，16传动带，17压辊，18晶圆吸盘，19辊支架，20放料轴，21三通接头，22连接管，23移动杆，24固定横向梁，24a横向导轨，24b横向齿条，25横移架，25a横移座，25b第一纵向导轨，25c第一纵移齿条，26横移电机，27第一纵移座，27a第一纵移电机，28升降架，29升降导轨，30丝杠，31升降电机，32螺母座，32a丝杠螺母，33减速器，34旋转电机，35固定纵向梁，36第二纵向导轨，37第二纵移座，38第二纵移齿条，39第二纵移电机，40连接架，41升降座，42升降气缸，43晶圆。

具体实施方式

如图1-17，为一种晶圆贴底膜装置，包括机壳体1，机壳体1内设有左右互相对应的晶圆合框机构2和定位环合框机构3，定位环合框机构3包括圆形定位平台4，与定位平台4相对应的前后两侧均设有转动辊组5，两转动辊组5之间纵向设有具有粘性的传动底膜6，传动底膜6的宽度大于定位平台4的直径，定位平台4上方对应设有可移动的吸环7，定位环8吸附在吸环7下方，定位环8与定位平台4的轴线相重合时，定位环8的内径小于定位平台4的外径，定位环8的外径大于定位平台4的外径，定位环8下侧开设有环形切割槽9；定位平台4下方同轴设置有旋转盘10，旋转盘10外周均匀间隔分布设有若干旋转臂11，旋转臂11端部设有旋转座12，旋转座12位于定位平台4外侧，旋转座12上可转动地连接有压轮13，压轮13轴线沿定位平台4径向设置，压轮13上侧与定位平台4相平齐，旋转座12上还固定连接有弧形切割刀14，切割刀14的上侧刀刃可对应伸入切割槽9内，压轮13的两端面在轴线方向分别位于切割刀14的左右两侧；晶圆合框机构2包括两组左右对称设置的滚轮机构，所述滚轮机构包括两个前后对应设置的转动滚轮15，两个转动滚轮15之间纵向设有传动带16，两根传动带16之间横向设有压辊17，压辊17左右两端的上侧分别与对应传动带16固定连接；所述滚轮机构上方对应设置有可移动的晶圆吸盘18，晶圆吸盘18与压辊17相对应设置。转动辊组5包括若干沿纵向间隔分布的转动辊5a，转动辊5a轴线横向设置，转动辊5a的左右两端分别可转动地支撑在对应辊支架19上，各转动辊5a上侧相平齐，传动底膜6下表面与转动辊5a上侧相接触。传动底膜6包括源头转动部6a和平动部6b，传动底膜6源头转动部6a由外向内卷绕成若干圈，传动底膜6源头转动部6a的内圈套装在放料轴20上，放料轴20的左右两端可转动地支撑在对应辊支架19上，传动底膜6源头转动部6a的外圈边侧与平动部6b相接。吸环7上侧沿周向均匀间隔分布设有若干三通接头21，三通接头21的左右两侧均设有旁通路，三通接头21的下侧设有下通路，相邻三通接头21的旁通路之间通过连接管22相连，位于边侧的三通接头21的旁通路与抽真空装置相连，吸环7上对应各三通接头21的下通路开设有若干通气孔7a，通气孔7a与对应三通接头21的下通路相连通， 吸环7的边侧竖直设有移动杆23，移动杆23上端与驱动机构传动相连。所述驱动机构包括两根平行设置的固定横向梁24，固定横向梁24位于吸环7的上方，固定横向梁24上设有横向导轨24a和横向齿条24b，两固定横向梁24之间设有横移架25，横移架25的两端分别设有横移座25a，横移座25a通过滑块与对应横向导轨24a滑动连接，横移座25a上竖直设有横移电机26，横移电机26的输出端设有与对应横向齿条24b相啮合的齿轮；横移架25上通过第一纵向导轨25b滑动连接有第一纵移座27，第一纵移座27上设有第一纵移电机27a，横移架25上轴向设有第一纵移齿条25c，第一纵移电机27a的输出端设有与第一纵移齿条25c相啮合的齿轮，第一纵移座27上活动连接有升降架28，移动杆23上端与升降架28相连。第一纵移座27中部开设有竖直贯穿第一纵移座27的凹槽，凹槽侧壁设有若干升降导轨29，升降架28竖直插入凹槽内并通过滑块与各升降导轨29滑动连接，升降架28上竖直设有可转动的丝杠30，丝杠30的一端与升降电机31传动连接，第一纵移座27的凹槽上侧固定设有螺母座32，螺母座32上固定设有丝杠螺母32a，丝杠螺母32a与丝杠30相匹配设置。旋转盘10的转轴10a经减速器33与旋转电机34传动连接。所述滚轮机构的上方对应设置有固定纵向梁35，固定纵向梁35侧面设有第二纵向导轨36，第二纵向导轨36上滑动连接有L形第二纵移座37，第二纵移座37包括竖直部和水平部，固定纵向梁35顶部纵向设有第二纵移齿条38，第二纵移座37水平部上侧竖直设有第二纵移电机39，第二纵移电机39的输出轴向下穿过第二纵移座37并传动连接有齿轮，齿轮与第二纵移齿条38相啮合，第二纵移座37竖直部的两侧均竖直设有升降导轨29，升降导轨29上经连接架40滑动连接有升降座41，第二纵移座37上通过支架竖直安装有升降气缸42，升降气缸42的活塞杆伸出端朝下并与升降座41传动连接，晶圆吸盘18设置在升降座41底部。晶圆吸盘18底部开设有若干与抽真空装置相连通的真空吸引孔。

本装置工作时，前后两侧的转动辊组5带动传动底膜6移动，吸环7将定位环8吸住，吸环7下降将定位环8压在定位平台4上，定位环8内圈支撑在定位平台4上，定位环8外圈支撑在压轮13上侧，切割刀14与切割槽9相对应设置，旋转盘10转动通过旋转臂11带动旋转座12转动，弧形切割刀14伸入切割槽9内并将传动底膜6切割成圆形，压轮13将具有粘性的传达底膜边缘压紧在定位环8下侧，定位环8与底膜实现合框固定；横移电机26带动齿轮沿着横向齿条24b转动，横移架25实现横向移动，第一纵移电机27a带动齿轮沿着第一纵移齿条25c转动，第一纵移座27可纵向移动，丝杠30可以沿着丝杠螺母32a轴向移动，丝杠30带动升降架28上下移动，升降架28带动移动杆23上下升降，吸环7将定位环8送到晶圆合框机构2上，第二纵移电机39带动齿轮沿着第二纵移齿条38转动，第二纵移座37沿着第二纵向导轨36移动，升降气缸42带动升降座41上下移动，吸环7将定位环8移动到晶圆吸盘18下方，晶圆吸盘18带动晶圆43向下移动，晶圆43穿过吸环7伸入定位环8的中间孔并移动到传动底膜6上，滚轮机构同步运动，前后两个转动滚轮15转动带动传动带16传动，两根传动带16同步运动带动压辊17移动，压辊17将底膜上表面与晶圆43底部相压紧贴合，然后晶圆吸盘18松开晶圆43，吸环7将贴上底膜后的晶圆43移出机壳体1。本装置的优点在于：能够将底膜自动切割成圆形，并将定位环8固定在底膜的边缘，实现将底膜贴合在晶圆43下侧，自动化程度高，定位方便。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种晶圆贴底膜装置，其特征在于，包括机壳体，所述机壳体内设有左右互相对应的晶圆合框机构和定位环合框机构，所述定位环合框机构包括圆形定位平台，与定位平台相对应的前后两侧均设有转动辊组，两转动辊组之间纵向设有具有粘性的传动底膜，传动底膜的宽度大于定位平台的直径，定位平台上方对应设有可移动的吸环，定位环吸附在吸环下方，定位环与定位平台的轴线相重合时，定位环的内径小于定位平台的外径，定位环的外径大于定位平台的外径，定位环下侧开设有环形切割槽；所述定位平台下方同轴设置有旋转盘，旋转盘外周均匀间隔分布设有若干旋转臂，旋转臂端部设有旋转座，旋转座位于定位平台外侧，旋转座上可转动地连接有压轮，压轮轴线沿定位平台径向设置，压轮上侧与定位平台相平齐，旋转座上还固定连接有弧形切割刀，切割刀的上侧刀刃可对应伸入切割槽内，压轮的两端面在轴线方向分别位于切割刀的左右两侧；所述晶圆合框机构包括两组左右对称设置的滚轮机构，所述滚轮机构包括两个前后对应设置的转动滚轮，两个转动滚轮之间纵向设有传动带，两根传动带之间横向设有压辊，压辊左右两端的上侧分别与对应传动带固定连接；所述滚轮机构上方对应设置有可移动的晶圆吸盘，晶圆吸盘与压辊相对应设置。

2.根据权利要求1所述的一种晶圆贴底膜装置，其特征在于，所述转动辊组包括若干沿纵向间隔分布的转动辊，转动辊轴线横向设置，转动辊的左右两端分别可转动地支撑在对应辊支架上，各转动辊上侧相平齐，传动底膜下表面与转动辊上侧相接触。

3.根据权利要求2所述的一种晶圆贴底膜装置，其特征在于，所述传动底膜包括源头转动部和平动部，传动底膜源头转动部由外向内卷绕成若干圈，传动底膜源头转动部的内圈套装在放料轴上，放料轴的左右两端可转动地支撑在对应辊支架上，传动底膜源头转动部的外圈边侧与平动部相接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种晶圆贴底膜装置，其特征在于，所述吸环上侧沿周向均匀间隔分布设有若干三通接头，三通接头的左右两侧均设有旁通路，三通接头的下侧设有下通路，相邻三通接头的旁通路之间通过连接管相连，位于边侧的三通接头的旁通路与抽真空装置相连，吸环上对应各三通接头的下通路开设有若干通气孔，通气孔与对应三通接头的下通路相连通， 所述吸环的边侧竖直设有移动杆，移动杆上端与驱动机构传动相连。

5.根据权利要求4所述的一种晶圆贴底膜装置，其特征在于，所述驱动机构包括两根平行设置的固定横向梁，固定横向梁位于吸环的上方，固定横向梁上设有横向导轨和横向齿条，两固定横向梁之间设有横移架，横移架的两端分别设有横移座，横移座通过滑块与对应横向导轨滑动连接，横移座上竖直设有横移电机，横移电机的输出端设有与对应横向齿条相啮合的齿轮；所述横移架上通过第一纵向导轨滑动连接有第一纵移座，第一纵移座上设有第一纵移电机，横移架上轴向设有第一纵移齿条，第一纵移电机的输出端设有与第一纵移齿条相啮合的齿轮，所述第一纵移座上活动连接有升降架，移动杆上端与升降架相连。

6.根据权利要求5所述的一种晶圆贴底膜装置，其特征在于，所述第一纵移座中部开设有竖直贯穿第一纵移座的凹槽，凹槽侧壁设有若干升降导轨，升降架竖直插入凹槽内并通过滑块与各升降导轨滑动连接，升降架上竖直设有可转动的丝杠，丝杠的一端与升降电机传动连接，第一纵移座的凹槽上侧固定设有螺母座，螺母座上固定设有丝杠螺母，丝杠螺母与丝杠相匹配设置。

7.根据权利要求1-3任一项所述的一种晶圆贴底膜装置，其特征在于，所述旋转盘的转轴经减速器与旋转电机传动连接。

8.根据权利要求1-3任一项所述的一种晶圆贴底膜装置，其特征在于，所述滚轮机构的上方对应设置有固定纵向梁，固定纵向梁侧面设有第二纵向导轨，第二纵向导轨上滑动连接有L形第二纵移座，第二纵移座包括竖直部和水平部，固定纵向梁顶部纵向设有第二纵移齿条，所述第二纵移座水平部上侧竖直设有第二纵移电机，第二纵移电机的输出轴向下穿过第二纵移座并传动连接有齿轮，齿轮与第二纵移齿条相啮合，所述第二纵移座竖直部的两侧均竖直设有升降导轨，升降导轨上经连接架滑动连接有升降座，第二纵移座上通过支架竖直安装有升降气缸，升降气缸的活塞杆伸出端朝下并与升降座传动连接，晶圆吸盘设置在升降座底部。

9.根据权利要求1-3任一项所述的一种晶圆贴底膜装置，其特征在于，所述晶圆吸盘底部开设有若干与抽真空装置相连通的真空吸引孔。