CN110034050A - 解键合装置及其穿刺机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种解键合装置及其穿刺机构，该穿刺机构包括基座、滑座、刀片及弹性件，滑座滑动连接于基座；刀片与滑座相连接；弹性件与滑座弹性相抵，以通过滑座向刀片提供预压力，预压力大于或等于刺破力；其中，刺破力为刀片穿刺键合物以进入硅片与载片之间时所需的力。本发明的解键合装置及其穿刺机构，利用弹性件预压刀片来穿刺硅片与载片之间的键合物，以破除硅片与载片之间可能存在的真空吸附，以避免硅片与载片分离时硅片或载片受损。

Description

解键合装置及其穿刺机构

技术领域

本发明属于半导体加工技术领域，尤其涉及能够解除硅片与载片之间的解键合装置及其穿刺机构。

背景技术

近年来，随着半导体器件不断响应“更快、更便宜、更小”的需求，为满足制造需求，减薄硅片已是大势所趋，但超薄器件硅片具有柔性和易碎性，容易翘曲和起伏，因此需要一种支撑系统来使加工顺利进行。在此背景下，临时键合/解键合技术应运而生。将待加工的晶元与承载晶元的载片通过键合胶进行键合，键合后对待加工晶元进行加工处理，由于有载片的补强，待加工晶元不容易产生翘曲和起伏。待加工晶元加工完成后，需要将晶元与载片进行剥离。

目前，在利用激光解键合技术将硅片与玻璃载体进行分离时，容易因解键合不彻底而影响硅片与玻璃载体的分离效果，以至于分离过程中硅片或载玻片出现扯裂，导致载片不可重复利用，利用率降低，制作成本较高，也可能直接损坏硅片，导致工件报废。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够避免解键合分离时硅片或载片易受损伤的穿刺机构以及包括该穿刺机构的解键合装置。

本申请提供一种穿刺机构，用于穿刺所述硅片与载片之间的键合物，包括：

基座；

滑座，所述滑座滑动连接于所述基座；

刀片，所述刀片与所述滑座相连接；及

弹性件，所述弹性件与所述滑座弹性相抵，以通过所述滑座向所述刀片提供预压力，所述预压力大于或等于刺破力；

其中，所述刺破力为所述刀片穿刺所述键合物以进入所述硅片与所述载片之间时所需的力。

在其中一个实施方式中，所述穿刺机构包括位移传感器和警报器，所述位移传感器与所述警报器电连接，所述位移传感器用于检测所述滑座与所述基座之间的相对位移量，当所述位移传感器所检测到的相对位移量超出预设位移量时，所述警报器发出警报。

在其中一个实施方式中，所述穿刺机构包括压力传感器和警报器，所述压力传感器与所述警报器电连接，所述压力传感器用于检测所述弹性件的弹力，当所述压力传感器所检测到的弹力超过预设压力值时，所述警报器发出警报。

在其中一个实施方式中，所述弹性件包括压缩弹簧，所述滑座与所述压力传感器之间设有导杆，所述压缩弹簧套设于所述导杆，且所述压缩弹簧将所述导杆弹性抵压于所述压力传感器。

在其中一个实施方式中，所述滑座上开设有导向孔，所述导向孔的延伸方向与所述滑座相对所述基座的滑动方向相同；所述导杆可滑动伸缩地插设于所述导向孔。

在其中一个实施方式中，所述穿刺机构包括吹气组件，所述吹气组件用于朝所述刀片穿刺所述键合物所形成的穿刺孔吹气，以使得气体由所述穿刺孔进入所述硅片与所述载片之间。

在其中一个实施方式中，所述吹气组件包括若干吹气块，所述吹气块与所述滑座相连接，且所述刀片固定于所述吹气块。

在其中一个实施方式中，所述刀片的刺入端厚度为0.09mm至0.11mm。

另一方面，本申请提供一种解键合装置，包括上述的穿刺机构。

在其中一个实施方式中，所述解键合装置包括：

影像识别模块，所述影像识别模块用于识别所述刀片的刺入端相对所述滑座的偏移量；

测距模块，所述测距模块用于检测所述硅片或所述载片的位置，以获得穿刺位置信息；及

控制模块，所述控制模块与所述影像识别模块和所述测距模块电连接，所述控制模块用于根据所述影像识别模块所测得的偏移量以及所述穿刺位置信息控制所述基座移动。

本发明的解键合装置及其穿刺机构，利用弹性件预压刀片来穿刺硅片与载片之间的键合物，以破除硅片与载片之间可能存在的真空吸附，以避免硅片与载片分离时硅片或载片受损。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为一实施方式的解键合装置的结构示意图；

图2为图1中圆圈A处的部分结构的局部放大图，图中示意性示出了硅片与载片的键合形态；

图3为一实施方式的硅片与载片通过膜片张紧于定位铁环时示意图；

图4为图3沿I-I线局部剖视示意图；

图5为一实施方式中的解键合装置的穿刺机构结构示意图；

图6为图5示出的解键合装置的穿刺机构进行穿刺作业的剖面示意图；

图7为一实施方式解键合装置中，穿刺机构的刀片结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1和图2所示，本申请一实施方式的一种解键合装置10，可以用于解除硅片21与载片22之间的键合物23，以实现解键合作业而将硅片21与载片22进行分离。键合物23可以是在硅片21和载片22之间提供键合力的键合胶，也可以是其它用来连接硅片21与载片22的材料层，在此不做限定。

在一实施方式中，解键合装置10包括穿刺机构100，穿刺机构100用于穿刺硅片21与载片22之间的键合物23。

结合图2至图4所示，硅片21与载片22之间通过键合胶等键合物23连在一起后，覆设在蓝膜或UV膜等膜片24上。膜片24通过定位铁环25张紧展平，进而稳定地承载键合后的硅片21和载片22，以适应工艺加工需要。在完成加工后，对硅片21和载片22进行分离前，通常采用激光进行解键合。发明人在研究如何提高解键合效率及质量时，发现对经过激光解键合后的硅片21与载片22进行分离时，硅片21与载片22之间会存在相互粘连且偶尔会引起扯裂现象，影响硅片21与载片22的分离作业的良率。通过研究发现，在激光解键合时，硅片21与载片22的边缘C难以得到较好的解键合效果，进一步研究论证发现，正是由于硅片21与载片22的边缘C未得到较好的解键合，而导致了硅片21与载片22之间存在真空吸附，从而在将硅片21与载片22进行分离时，两者之间的真空吸附力导致载片22或硅片21扯裂受损。本申请的解键合装置10中，采用穿刺机构100进行穿刺操作，以此刺破硅片21与载片22之间的键合物23，从而避免硅片21与载片22之间的真空吸附，进而有效避免解键合分离时硅片21或载片22易受损伤。在一些实施方式中，硅片21可以是晶圆或芯片等半导体元件，载片22可以是玻璃载片22，在此不做限定。

结合图5所示，穿刺机构100包括基座110、滑座120、刀片130及弹性件140。

其中，滑座120滑动连接于基座110。例如，滑座120与基座110通过滑轨120a实现滑动连接。弹性件140与滑座120弹性相抵，以通过滑座120向刀片130提供预压力。该实施方式中，预压力大于或等于刺破力。需要指出的是，刺破力为刀片130穿刺键合物23以进入硅片21与载片22之间时所需的力，确切的说，刀片130以该刺破力能够穿刺键合物23而进入硅片21与载片22之间。

该实施方式中，由于弹性件140所提供的预压力大于或等于刺破力，因此，在刀片130刺中硅片21与载片22之间的键合物23时，刀片130在该预压力下能够穿刺键合物23，能够达到释放硅片21与载片22真空的效果，防止两者产生过多吸附力而不利于分离。通过这种穿刺机构100解除键合物23在硅片21与载片22之间的连接，以避免硅片21与载片22分离时硅片21或载片22受损。此外，由于滑座120能够相对基座110滑动，刀片130连接于滑座120，且弹性件140通过滑座120为刀片130提供预压力，从而实现刀片130相对基座110的弹性穿刺效果，确切的说，在利用刀片130穿刺时，如果刀片130穿刺在错误的位置，例如刀片130抵持在硅片21或载片22上，此时弹性件140也能起到较好的缓冲效果，从而避免了刀片130硬性穿刺而可能损坏硅片21或载片22。

在其中一个实施方式中，结合图7所示，刀片130的刺入端131厚度为0.09mm至0.11mm。以确保刀片130的刺入端131具有较稳定的结构强度，且不至于过厚而影响穿刺效果。

在一些实施方式中，待解键合的硅片21与载片22放置于承载工作台13上，穿刺机构100按照设定的运动方式使得刀片130对硅片21与载片22之间的键合物23进行穿刺，以刺破键合物23而防止硅片21与载片22之间出现真空吸附。

在另一些实施方式中，解键合装置10中，设置了一些提高穿刺准确性的结构，以防止穿刺机构100刺偏而影响穿刺效果。解键合装置10包括影像识别模块11、测距模块12和控制模块(图未示出)。

影像识别模块11用于识别刀片130的刺入端131相对滑座120的偏移量，从而可以避免刀片130相对滑座120移动所产生的偏差影响穿刺准确性，确切的说，即使刀片130在多次穿刺过程中出现弯曲、松动或相对滑座120偏移，利用影像识别模块11对偏移量的采集，可以在刀片130穿刺作业时，将采集的偏移量补偿给基座110，以便刀片130在基座110的带动下能够更为准确的移动到穿刺的位置。

测距模块12用于检测硅片21或载片22的位置，以获得穿刺位置信息。需要说明的是，穿刺位置信息是与当前需要进行穿刺加工的对象需要进行穿刺的键合物23所处的位置相对应。

控制模块与影像识别模块11和测距模块12电连接，控制模块用于根据影像识别模块11所测得的偏移量以及穿刺位置信息控制基座110移动。通过这种结构设置，基座110能够带动刀片130准确地刺入硅片21与载片22之间，以有效刺破硅片21与载片22之间的键合物23。

需要说明的是，基座110可以为单独的模块，设置在移动机构上或机械臂上，以通过控制模块对移动机构或机械臂的运动控制，实现刀片130穿刺操作。在另一些实施方式中，基座110也可以作为一个整体集成于移动机构或机械臂的传动输出部，在此不做限定。

结合图5和图6所示，穿刺机构100包括压力传感器101和警报器(图未示出)，压力传感器101与警报器电连接，压力传感器101用于检测弹性件140的弹力，当压力传感器101所检测到的弹力超过预设压力值时，警报器发出警报。该实施方式中，由于压力传感器101能够检测弹性件140的弹力，而在穿刺正常情况下，弹性件140的弹力与弹性件140作用在刀片130的预压力相等，只有穿刺异常时，刀片130受阻而导致滑座120挤压弹性件140，因此，通过这种检测方式也能够检测出刀片130是否出现穿刺异常，并且在出现异常时，通过警报器发出警报，停止穿刺作业和/或提示作业人员进行检修。从而也能够防止刀片130穿刺异常而造成硅片21或载片22受损。

弹性件140可以是压缩弹簧。滑座120与压力传感器101之间设有导杆102。压缩弹簧套设于导杆102，且压缩弹簧将导杆102弹性抵压于压力传感器101。利用导杆102可以对压缩弹簧的弹簧线圈起到较好的限位效果，以防止压缩弹簧收缩时弹簧线圈出现偏位。

进一步地，滑座120上开设有导向孔120b，导向孔120b的延伸方向与滑座120相对基座110的滑动方向相同。导杆102可滑动伸缩地插设于导向孔120b，利用导向孔120b对导杆102起到较好的导向效果，以利用导杆102稳定地抵压压力传感器101。

除了利用上述压力传感器101进行压力检测方式来提高穿刺作业安全性，还可以通过位移检测的方式。

例如，在一些实施方式中，穿刺机构100包括位移传感器和警报器，位移传感器与警报器电连接，位移传感器用于检测滑座120与基座110之间的相对位移量，当位移传感器所检测到的相对位移量超出预设位移量时，警报器发出警报。预设位移量可以是某一个数值，也可以是某一个范围值，在此不做限定。该实施方式中，位移传感器通过对滑座120和基座110的相对位移量进行检测，判断刀片130是否刺入准确位置，以防止刀片130在刺偏情况下继续穿刺而造成硅片21或载片22受损。具体地，由于弹性件140通过滑座120向刀片130所提供的预压力大于或等于刺破力，从而在刺入位置准确的情况下，刀片130能够刺入硅片21与载片22之间而滑座120不会相对基座110移动，只有在刀片130受到比刺破力更大的阻力时，例如刀片130刺偏而与硅片21或载片22相抵，此时，刀片130被抵持住而导致滑座120相对基座110移动。从而通过位移传感器进行检测，可以在刀片130穿刺异常时，与位移传感器电连接的警报器可以发出警报，停止穿刺作业和/或提示作业人员进行检修，从而防止刀片130穿刺异常而造成硅片21或载片22受损。可以理解的，通过这种设置，也能够防止穿刺位置不对出现异常时，刀片130、穿刺机构100或解键合装置10的其他结构受损。

再次参阅图5和图6所示，在一些实施方式中，穿刺机构100包括吹气组件150，吹气组件150用于朝刀片130穿刺键合物23所形成的穿刺孔吹气，以使得气体由穿刺孔进入硅片21与载片22之间，以在硅片21与载片22之间进行破真空，同时，也能够通过这种吹气的方式解除硅片21与载片22之间的可能存在的键合力，以从分解除两者的连接，从而方便将硅片21与载片22分离，且不容易损坏硅片21和载片22。

进一步地，吹气组件150包括若干吹气块151，吹气块151与滑座120相连接，且刀片130固定于吹气块151。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种穿刺机构，用于穿刺所述硅片与载片之间的键合物，其特征在于，包括：

基座；

滑座，所述滑座滑动连接于所述基座；

刀片，所述刀片与所述滑座相连接；及

弹性件，所述弹性件与所述滑座弹性相抵，以通过所述滑座向所述刀片提供预压力，所述预压力大于或等于刺破力；

其中，所述刺破力为所述刀片穿刺所述键合物以进入所述硅片与所述载片之间时所需的力。

2.根据权利要求1所述的穿刺机构，其特征在于，所述穿刺机构包括位移传感器和警报器，所述位移传感器与所述警报器电连接，所述位移传感器用于检测所述滑座与所述基座之间的相对位移量，当所述位移传感器所检测到的相对位移量超出预设位移量时，所述警报器发出警报。

3.根据权利要求1所述的穿刺机构，其特征在于，所述穿刺机构包括压力传感器和警报器，所述压力传感器与所述警报器电连接，所述压力传感器用于检测所述弹性件的弹力，当所述压力传感器所检测到的弹力超过预设压力值时，所述警报器发出警报。

4.根据权利要求3所述的穿刺机构，其特征在于，所述弹性件包括压缩弹簧，所述滑座与所述压力传感器之间设有导杆，所述压缩弹簧套设于所述导杆，且所述压缩弹簧将所述导杆弹性抵压于所述压力传感器。

5.根据权利要求4所述的穿刺机构，其特征在于，所述滑座上开设有导向孔，所述导向孔的延伸方向与所述滑座相对所述基座的滑动方向相同；所述导杆可滑动伸缩地插设于所述导向孔。

6.根据权利要求1所述的穿刺机构，其特征在于，所述穿刺机构包括吹气组件，所述吹气组件用于朝所述刀片穿刺所述键合物所形成的穿刺孔吹气，以使得气体由所述穿刺孔进入所述硅片与所述载片之间。

7.根据权利要求6所述的穿刺机构，其特征在于，所述吹气组件包括若干吹气块，所述吹气块与所述滑座相连接，且所述刀片固定于所述吹气块。

8.根据权利要求1-7任一项所述的穿刺机构，其特征在于，所述刀片的刺入端厚度为0.09mm至0.11mm。

9.一种解键合装置，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的穿刺机构。

10.根据权利要求9所述的解键合装置，其特征在于，所述解键合装置包括：

影像识别模块，所述影像识别模块用于识别所述刀片的刺入端相对所述滑座的偏移量；

测距模块，所述测距模块用于检测所述硅片或所述载片的位置，以获得穿刺位置信息；及

控制模块，所述控制模块与所述影像识别模块和所述测距模块电连接，所述控制模块用于根据所述影像识别模块所测得的偏移量以及所述穿刺位置信息控制所述基座移动。