CN111300838A - 晶圆承载器的制造方法及晶圆承载器 - Google Patents

晶圆承载器的制造方法及晶圆承载器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及晶圆生产技术领域,尤其涉及晶圆承载器的制造方法及晶圆承载器,其中,晶圆承载器的制造方法包括:S1,将均具有齿形的第一齿形构件和第二齿形构件分别加工成型;S2,将第一齿形构件与第二齿形构件连接组装形成晶圆承载器。本发明分体加工可使第一齿形构件和第二齿形构件构造出适合承载质地较软的超薄半导体晶圆的加长齿形,解决传统齿形过长的晶圆承载器一体注塑成型过程中,熔融树脂无法打满模具腔体,齿形过长无法顺利脱模的问题。通过本发明制造出的晶圆承载器可以解决超薄半导体晶圆由于整体强度较差,在晶圆承载器内极易造成的粘片问题,以及由于整体容易变形造成无法采用自动化设备取放片的问题。

Description

晶圆承载器的制造方法及晶圆承载器
技术领域
本发明涉及晶圆生产技术领域,尤其涉及晶圆承载器的制造方法及晶圆承载器。
背景技术
普通的8寸晶圆硅片厚度一般在0.6-2mm左右,使用传统的8寸卡塞可以满足常规生产。随着半导体行业的发展,根据市场需求,出现了一些新型规格的大尺寸超薄晶圆,厚度小于150μm。而传统的晶圆承载器由于齿形偏短在承载大尺寸超薄晶圆时容易造成相邻的硅片之间发生粘连现象,传统承载器在装载晶圆后由于硅片被承载的面积太少,全自动倒片器的机械手臂无法伸入晶圆之间的缝隙容易划伤硅片,由于大尺寸超薄硅片整体偏软,在装入传统的晶圆承载器后中心部位明显下沉,硅片中间容易造成塌陷,也会导致自动化导片机无法取放片,严重影响了晶圆硅片在制绒等工序的清洗效果及产品质量。受制于注塑工艺的限制,传统的可溶性聚四氟乙烯材料的8寸卡塞样式在齿形设计方面,在现有的齿形长度基础上已经无法加长,经过计算机模拟试验,过长的齿形容易在模具注塑时出现模腔打不满及无法脱模等问题。所以在以往的生产经验中,生产超薄晶圆的厂家只能通过手动导片方式开展生产制造工作,整体效率比较低造成碎片的概率也比较大。半导体晶圆在实际的生产过程中,需要浸泡在有较高溶度的酸碱溶液中,并且会有150℃以上的烘干生产环境,为了更好的保护晶圆避免划伤及酸碱液腐蚀在这些生产过程中,只能使用性能优异的塑料制品用于承载这些晶圆。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是传统晶圆承载器承载超薄晶圆时晶圆变形过大,无法满足自动导片机的操作要求的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题,本发明提供了晶圆承载器的制造方法,包括:
S1,将均具有齿形的第一齿形构件和第二齿形构件分别加工成型;
S2,将所述第一齿形构件与所述第二齿形构件连接组装形成晶圆承载器。
其中,在步骤S1中,所述第一齿形构件包括第一齿形件和第一挡板,所述第二齿形构件包括第二齿形件和第二挡板,所述齿形位于所述第一齿形件与所述第二齿形件上,所述第一齿形件、所述第一挡板、所述第二齿形件和所述第二挡板分别加工成型;
在步骤S2中,所述第一齿形件与所述第二齿形件相对设置,并通过所述第一挡板和所述第二挡板连接组装。
其中,在步骤S2中,所述第一齿形件、所述第一挡板、所述第二齿形件和所述第二挡板通过设置卯榫结构拼装连接。
其中,所述卯榫结构包括插块和与所述插块配合的插槽。
其中,在步骤S1中,所述第一齿形构件包括第一齿部,所述第一齿部的两侧沿所述齿形的延伸方向延伸形成第一连接部,所述第二齿形构件包括第二齿部,所述第二齿部的两侧沿所述齿形的延伸方向延伸形成第二连接部;
在步骤S2中,所述第一齿部与所述第二齿部相对设置,并通过所述第一连接部和所述第二连接部连接组装。
其中,在步骤S2中,所述第一连接部与所述第二连接部通过热熔焊接连接。
其中,在步骤S1中,所述第一齿形构件与所述第二齿形构件通过注塑成型或机加工成型。
其中,所述第一齿形构件与所述第二齿形构件由PTFE、PEEK、PFA或PVDF材料制成。
本发明还提供了采用如上所述的晶圆承载器的制造方法制造的晶圆承载器,所述齿形的长度为45mm。
其中,所述第一齿形构件和所述第二齿形构件在对应所述齿形的位置设有镂空部。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点:本发明实施例的晶圆承载器的制造方法,将第一齿形构件和第二齿形构件分体加工,独立成型,再将第一齿形构件和第二齿形构件连接,组装后形成晶圆承载器。分体加工可使第一齿形构件和第二齿形构件构造出适合承载质地较软的超薄半导体晶圆的加长齿形,解决传统齿形过长的晶圆承载器一体注塑成型过程中,熔融树脂无法打满模具腔体,齿形过长无法顺利脱模的问题。通过本发明的制造方法制造出的晶圆承载器可以解决超薄半导体晶圆由于整体强度较差,在晶圆承载器内极易造成的粘片问题,以及由于整体容易变形造成无法采用自动化设备取放片的问题,晶圆承载器整体结构牢固,尺寸稳定,而且分体加工的模具制作更加简单,精度高,构件成型快。
除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外,本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点,将结合附图作出进一步说明。
附图说明
图1是本发明实施例一晶圆承载器的正面立体结构示意图;
图2是本发明实施例一晶圆承载器的背面立体结构示意图;
图3是本发明实施例一晶圆承载器的俯视结构示意图;
图4是本发明实施例一晶圆承载器的分体加工结构示意图;
图5是本发明实施例二晶圆承载器的分体加工结构示意图;
图6是本发明实施例晶圆承载器的外形结构示意图。
1:第一齿形构件;11:第一齿形件;12:第一挡板;13:第一齿部;14:第一连接部;
2:第二齿形构件;21:第二齿形件;22:第二挡板;23:第二齿部;24:第二连接部;
3:齿形;
4:卯榫结构;41:插块;42:固定孔;
5:镂空部。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;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。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外,在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上,“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。
如图1、图2和图6所示,本发明实施例提供的晶圆承载器的制造方法,包括:
S1,将均具有齿形3的第一齿形构件1和第二齿形构件2分别加工成型;
S2,将第一齿形构件1与第二齿形构件2连接组装形成晶圆承载器。
本发明实施例的晶圆承载器的制造方法,将第一齿形构件1和第二齿形构件2分体加工,独立成型,再将第一齿形构件1和第二齿形构件2连接,组装后形成晶圆承载器。分体加工可使第一齿形构件1和第二齿形构件2构造出适合承载质地较软的超薄半导体晶圆的加长齿形3,解决传统齿形3过长的晶圆承载器一体注塑成型过程中,熔融树脂无法打满模具腔体,齿形3过长无法顺利脱模的问题。通过本发明的制造方法制造出的晶圆承载器可以解决超薄半导体晶圆由于整体强度较差,在晶圆承载器内极易造成的粘片问题,以及由于整体容易变形造成无法采用自动化设备取放片的问题,晶圆承载器整体结构牢固,尺寸稳定,而且分体加工的模具制作更加简单,精度高,构件成型快。
实施例一
如图1、图2和图3所示,在步骤S1中,第一齿形构件1包括第一齿形件11和第一挡板12,第二齿形构件2包括第二齿形件21和第二挡板22,齿形3位于第一齿形件11与第二齿形件21上,第一齿形件11、第一挡板12、第二齿形件21和第二挡板22分别加工成型;
在步骤S2中,第一齿形件11与第二齿形件21相对设置,并通过第一挡板12和第二挡板22连接组装。
本实施例中,将晶圆承载器分为四个部分分体加工,加工方式可采用注塑成型,也可采用机加工成型。第一齿形件11与第二齿形件21以齿形3相对形式设置,第一挡板12与第二挡板22的设置方向与齿形3的长度方向平行,此四个部分连接组装,连接组装可采用铆接、螺纹连接、卡接等机械组装方式,围成矩形的晶圆承载器,实现产品的整体加工,结构牢固,尺寸稳定。晶圆承载器的各组成部分独立制作成型,可避免因齿形3过长导致晶圆承载器整体注塑过程中出现的熔融树脂无法打满模具腔体,且齿形3过长无法顺利脱模的问题。而且分体加工磨具制作更加简单,精度高,构件成型快。
如图4所示,在步骤S2中,第一齿形件11、第一挡板12、第二齿形件21和第二挡板22通过设置卯榫结构4拼装连接。其中,卯榫结构4包括插块41和与插块41配合的插槽。
本实施例中,第一齿形件11、第一挡板12、第二齿形件21和第二挡板22通过分体加工后,采用卯榫结构4拼装的方式实现晶圆承载器的整体加工。本实施例中,卯榫结构4由插槽和插块41构成,插槽设置在第一齿形件11和第二齿形件21的两侧,插块41设置在第一挡板12和第二挡板22的两侧,插块41插入插槽内实现过紧配合组装,在第一齿形件11和第二齿形件21对应插槽的位置上沿垂直于插槽延伸方向设置固定孔42,在插块41插入插槽后,将铆钉铆入固定孔42内,对卯榫结构4进行整体加固。在其它实施例中,插块41与插槽在第一齿形件11、第一挡板12、第二齿形件21和第二挡板22的位置可更改,不受被实施例的限定。
其中,在步骤S1中,第一齿形构件1与第二齿形构件2通过机加工成型。本实施例中,通过机加工方式分体加工第一齿形件11、第一挡板12、第二齿形件21和第二挡板22,并采用卯榫结构4组装成型,其中齿形3的加工通过数控机床加工中心根据三维图转换的加工程序完成,外型尺寸及辅助板部分也可通过雕刻机等设备完成加工。满足晶圆厂对于加长齿形3产品的需求。
其中,第一齿形构件1与第二齿形构件2由PTFE(聚四氟乙烯)或PEEK(聚醚醚酮)材料制成。半导体晶圆在实际的生产过程中,需要浸泡在有较高溶度的酸碱溶液中,并且会有150℃以上的烘干生产环境,为了更好的保护晶圆避免划伤及酸碱液腐蚀在这些生产过程中,只能使用性能优异的塑料制品用于承载这些晶圆。本实施例中,综合使用环境制品材质要求等因素,在经过大量的数据分析对比后选用PTFE材料,或聚醚醚酮PEEK等高性能塑料作为此产品的加工材料。新型超薄半导体晶圆承载器,选用PTFE、PEEK材质可以满足半导体行业强腐蚀的环境。
实施例二
如图5所示,在步骤S1中,第一齿形构件1包括第一齿部13,第一齿部13的两侧沿齿形3的延伸方向延伸形成第一连接部14,第二齿形构件2包括第二齿部23,第二齿部23的两侧沿齿形3的延伸方向延伸形成第二连接部24;
在步骤S2中,第一齿部13与第二齿部23相对设置,并通过第一连接部14和第二连接部24连接组装。
本实施例中,将晶圆承载器分为两个部分分体加工,即在竖直方向上,以晶圆承载器的晶圆入口朝上的状态为基准,沿垂直于齿形3长度延伸的方向将晶圆承载器一分为二形成第一齿形构件1和第二齿形构件2。加工方式可采用注塑成型,也可采用机加工成型。第一齿形构件1由第一齿部13与第一齿部13两侧延伸形成的第一连接部14构成,第二齿形构件2由第二齿部23与第二齿部23两侧延伸形成的第二连接部24构成,第一齿部13与第二齿部23以齿形3相对形式设置,第一连接部14与第二连接部24的设置方向与齿形3的长度方向平行,第一连接部14与第二连接部24可采用铆接、螺纹连接、卡接、焊接等组装方式,围成矩形的晶圆承载器,实现产品的整体加工,结构牢固,尺寸稳定。晶圆承载器的各组成部分独立制作成型,可避免因齿形3过长导致晶圆承载器整体注塑过程中出现的熔融树脂无法打满模具腔体,且齿形3过长无法顺利脱模的问题。而且分体加工磨具制作更加简单,精度高,构件成型快。
其中,在步骤S2中,第一连接部14与第二连接部24通过热熔焊接连接。
本实施例中,第一齿形构件1和第二齿形构件2通过分体加工后,通过标准化焊接设备将第一连接部14与第二连接部24的焊接面对合焊接,以此焊接成一个晶圆承载器整体。PFA(全氟烷氧基树脂)材质的成型温度高达350-400℃,因此在焊接过程中需要摸索焊接经验,调整好焊接温度及焊接速度的关系。本实施例中,可通过热熔对焊或者焊条焊接等方式加工。
其中,在步骤S1中,第一齿形构件1与第二齿形构件2通过注塑成型。本实施例中,第一齿形构件1与第二齿形构件2可通过分体注塑后,采用热熔焊接的方式加工成一体,满足晶圆厂对于加长齿形3产品的需求。分体注塑方式避免了整体注塑由于模具模芯部分在注塑过长的齿形3不能脱模及熔体打不满的问题,分体注塑可以将模具的熔体流道位置调整到距离齿形3更近的位置从而实现加长齿形3产品的注塑成型要求。
其中,第一齿形构件1与第二齿形构件2由PFA(可溶性聚四氟乙烯)或PVDF(聚偏氟乙烯)材料制成。本实施例中,综合使用环境制品材质要求等因素,在经过大量的数据分析对比后选用聚偏氟乙烯PVDF材质或可溶性聚四氟乙烯PFA等高性能塑料作为此产品的加工材料,超薄半导体晶圆承载器选用PFA、PVDF等材质可以满足半导体行业强腐蚀的环境。
本发明实施例还提供了采用上述实施例的晶圆承载器的制造方法制造的晶圆承载器,齿形3的长度为45mm。
传统的晶圆承载器受制于注塑加工工艺,仅能将齿形3长度制作为14-20mm,本发明实施例的晶圆承载器,通过上述晶圆承载器的制造方法能够有效加长齿形3,增加了齿形3与晶圆的接触面积,从而提高了齿形3对于晶圆的承托力,即提高了承载器整体对晶圆的控制效果,避免晶圆清洗时出现的粘片问题,造成相邻的两个晶圆中间部分贴合到一起的情况,保证晶圆表面的清洗效果。
其中,第一齿形构件1和第二齿形构件2在对应齿形3的位置设有镂空部5。在对应齿形3的位置上,在一个实施例中,第一齿形件11与第二齿形件21的外侧面设置镂空部5,在另一个实施例中,第一齿部13与第二齿部23的外侧面设置镂空部5,一方面可以观察掌握晶圆在齿形3上的承载效果,另一方面也可保证在清洗过程中,清洗液在晶圆间的流动清洗效果。
上述实施例中,齿形3长度是指垂直于晶圆进出晶圆承载器的方向上的长度。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种晶圆承载器的制造方法,其特征在于:包括:
S1,将均具有齿形的第一齿形构件和第二齿形构件分别加工成型;
S2,将所述第一齿形构件与所述第二齿形构件连接组装形成晶圆承载器。
2.根据权利要求1所述的晶圆承载器的制造方法,其特征在于:
在步骤S1中,所述第一齿形构件包括第一齿形件和第一挡板,所述第二齿形构件包括第二齿形件和第二挡板,所述齿形位于所述第一齿形件与所述第二齿形件上,所述第一齿形件、所述第一挡板、所述第二齿形件和所述第二挡板分别加工成型;
在步骤S2中,所述第一齿形件与所述第二齿形件相对设置,并通过所述第一挡板和所述第二挡板连接组装。
3.根据权利要求2所述的晶圆承载器的制造方法,其特征在于:在步骤S2中,所述第一齿形件、所述第一挡板、所述第二齿形件和所述第二挡板通过设置卯榫结构拼装连接。
4.根据权利要求3所述的晶圆承载器的制造方法,其特征在于:所述卯榫结构包括插块和与所述插块配合的插槽。
5.根据权利要求1所述的晶圆承载器的制造方法,其特征在于:
在步骤S1中,所述第一齿形构件包括第一齿部,所述第一齿部的两侧沿所述齿形的延伸方向延伸形成第一连接部,所述第二齿形构件包括第二齿部,所述第二齿部的两侧沿所述齿形的延伸方向延伸形成第二连接部;
在步骤S2中,所述第一齿部与所述第二齿部相对设置,并通过所述第一连接部和所述第二连接部连接组装。
6.根据权利要求5所述的晶圆承载器的制造方法,其特征在于:在步骤S2中,所述第一连接部与所述第二连接部通过热熔焊接连接。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的晶圆承载器的制造方法,其特征在于:在步骤S1中,所述第一齿形构件与所述第二齿形构件通过注塑成型或机加工成型。
8.根据权利要求7所述的晶圆承载器的制造方法,其特征在于:所述第一齿形构件与所述第二齿形构件由PTFE、PEEK、PFA或PVDF材料制成。
9.一种采用权利要求1至8任意一项所述的晶圆承载器的制造方法制造的晶圆承载器,其特征在于:所述齿形的长度为45mm。
10.根据权利要求9所述的晶圆承载器,其特征在于:所述第一齿形构件和所述第二齿形构件在对应所述齿形的位置设有镂空部。
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