CN111584416A - 一种晶圆搬运装置及晶圆减薄设备 - Google Patents

一种晶圆搬运装置及晶圆减薄设备 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种晶圆搬运装置及晶圆减薄设备，其中晶圆减薄装置包括吸盘组件，所述吸盘组件的中心部位设置有盘面朝下的真空吸盘，所述真空吸盘用于吸附晶圆的中心位置，且所述真空吸盘的盘面面积不大于待吸附晶圆表面面积的四分之一，通过较小的真空吸盘牢固吸附晶圆的中心位置，避免了在搬运过程中晶圆的脱落，通过吸盘组件对晶圆按压使翘曲的晶圆贴合在晶圆减薄平台上，使晶圆减薄平台可牢固吸附晶圆，从而使晶圆减薄设备可自动对翘曲的晶圆进行减薄，可提高设备的工作效率，保证晶圆的产品质量。

Description

一种晶圆搬运装置及晶圆减薄设备
技术领域
本发明一般涉及半导体技术领域，具体涉及一种晶圆搬运装置及晶圆减薄设备。
背景技术
随着电子产品向更轻、更薄、更多引脚和更低成本的发展，采用单颗芯片的封装技术已经无法满足市场的需求，一种新的封装技术：圆片级扇出型封装技术为行业向低成本高附加值发展提供了契机，但圆片翘曲大是圆片级扇出型封装技术中待处理和解决的一大难题；尤其在圆片减晶薄站点往后，由于应力释放，圆片受到不同方向的拉力，使晶圆的翘曲变大，造成设备无法搬运晶圆或在搬运过程中晶圆掉落，极易造成产品的破片和损伤，且由于晶圆翘曲使减薄平台无法完全吸附晶圆，对于翘曲的晶圆目前只能靠手动完成对晶圆的减薄。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本申请提供了一种晶圆搬运装置及晶圆减薄设备。
第一方面，本发明提供了一种晶圆搬运装置，包括吸盘组件，所述吸盘组件的中心部位设置有盘面朝下的真空吸盘，所述真空吸盘用于吸附晶圆的中心位置，且所述真空吸盘的盘面面积不大于待吸附晶圆表面面积的四分之一。
具体的，通过设置较小的吸盘吸附晶圆的中心位置，由于晶圆中间部位的翘曲较小，使吸盘可以牢固吸附晶圆，避免在搬运晶圆的过程中晶圆脱落。
进一步地，所述吸盘组件还包括安装本体，所述安装本体具有向下开口的安装腔，所述真空吸盘设置在所述安装腔内，所述安装本体的下表面围绕所述真空吸盘设置有多个柔性压条。
具体的，通过安装本体对翘曲的晶圆按压至晶圆减薄平台上，使晶圆贴合在晶圆减薄平台上，从而使晶圆减薄平台可以牢固吸附翘曲的晶圆，柔性压条的设置可以对晶圆进行保护，避免安装本体压裂晶圆。
进一步地，所述安装腔为圆形腔，所述安装腔与所述真空吸盘同轴设置。
较优地，多个所述柔性压条同轴设置。
较优地，所述柔性压条为防静电橡胶压条，防止在工作的过程中静电的产生。
进一步地，所述盘状本体上设置有多个减重孔，减轻吸盘组件的总重量，从而减小在搬运晶圆过程中的惯性，提高搬运速度，从而提高搬运效率。
进一步地，所述安装本体上滑动插接有导向杆，所述真空吸盘固定设置于所述导向杆的下端，所述导向杆的下端具有第一定位面，所述第一定位面与所述安装本体之间设置有压簧。
具体的，通过导向杆使真空吸盘滑动设置在安装本体的下方，当安装本体对晶圆晶按压作业时真空吸盘可相对安装本体向上滑动，不影响安装本体的按压作业，压簧的设置可以在安装本体在按压作业时使真空吸盘对晶圆的中心位置也产生一定的压力，从而使晶圆的中心位置也贴合与晶圆减薄平台。
进一步地，所述导向杆内设置有通气道，所述吸盘的盘面上设置有多个真空腔，每个所述真空腔内均设置至少一个吸气孔，且所述吸气孔均连通于所述通气道。
具体的，设置多个真空腔可以使真空吸盘分为多个独立的吸附腔，真空吸盘的某一部位由于晶圆翘曲无法吸附时也不影响其他腔室的吸附，进一步的保证了真空吸盘的吸附强度。
进一步地所述安装本体上同轴设置有导向套，所述导向杆滑动设置在所述导向套内，所述导向套的上部设置有第二定位面，所述第二定位面与所述导向套为止脱配合。
第二方面，本申请还提供了一种晶圆减薄设备，包括机械手臂，所述机械手臂的端部设置有以上任一所述的晶圆搬运装置。
有益效果
本发明提供了一种晶圆搬运装置，包括吸盘组件，所述吸盘组件的中心部位设置有盘面朝下的真空吸盘，所述真空吸盘用于吸附晶圆的中心位置，且所述真空吸盘的盘面面积不大于待吸附晶圆表面面积的四分之一，通过设计较小的真空吸盘吸附晶圆的中心位置，对于翘曲的晶圆也可以牢固吸附，避免了在搬运晶圆的过程中晶圆脱落，此外通过安装本体上设置柔性压条，可以将晶圆按压在晶圆减薄平台上，通过柔性压条压住晶圆翘曲的部分，使晶圆贴合在晶圆减薄平台上，可以使晶圆减薄平台牢固吸附晶圆，从而使晶圆牢固吸附在减薄平台上，保证了晶圆减薄设备对翘曲的晶圆也可以实现全自动作业，并有效地保证了设备生产的产品质量，提高工作效率。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的实施例的吸盘组件的整体结构示意图；
图2为图1中的A向视图；
图3为本发明另一种实施方式的图1中的A向视图；
图4为本发明的实施例的导向杆的结构示意图；
图5为本发明的实施例的导向杆的截面示意图；
图6为本发明的实施例的真空吸盘盘面的结构示意图；
图7为现有设计的真空吸盘盘面的结构示意图；
图8为图7中的B向视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
在晶圆减薄的过程中的整个工序为：将晶圆从上料平台上取出→将晶圆放置在预对位平台→将晶圆从预对位平台上取出→将晶圆放置在减薄平台上；由于来料的晶圆存在翘曲，现有技术中将晶圆从与对位平台搬运至晶圆减薄平台通过吸盘吸附晶圆，现有设计的吸盘参考图7、图8所示，现有设计中的吸附组件包括本体22、真空吸盘21，真空吸盘21上设置有四个真空通孔211，真空通孔211分别与真空管23连通，通过真空吸盘21直接与晶圆20直接接触吸附晶圆20，这种设计真空吸盘21从预对位平台上吸起翘曲的晶圆时出现无法吸附或在运送晶圆的过程中由于吸附不牢固导致晶圆脱落的问题，还存在减薄平台无法吸附固定翘曲晶圆的问题，使晶圆减薄设备无法自动完成对翘曲晶圆的减薄；针对上述问题本申请提供了一种晶圆搬运装置及晶圆减薄设备。
参考图1、图2、图3，第一方面，本发明提供了一种晶圆搬运装置，包括吸盘组10，所述吸盘组件的中心部位设置有盘面朝下的真空吸盘110，所述真空吸盘110用于吸附晶圆的中心位置，且所述真空吸盘110的盘面面积不大于待吸附晶圆表面面积的四分之一。
具体的，本发明通过在搬运组件10的中心位置设置圆盘面积不大于晶圆表面面积的四分之一的小吸盘，通过较小的吸盘对晶圆的中心位置进行吸附，从而达到牢固吸附晶圆的目的，避免了在搬运晶圆的过程中晶圆掉落的问题，一般的，晶圆在圆心位置处的变形量较晶圆外围的变形量小，有通过实验，在将吸盘设置为不大于晶圆待吸附面表面积的四分之一，对晶圆的圆心位置进行吸附，可以牢固的吸附晶圆，不会因晶圆的翘曲而导致晶圆脱落的问题。
参考图1、图2、图3，在一些实施例中，所述吸盘组件10还包括安装本体120，所述安装本体120具有向下开口的安装腔121，所述真空吸盘110设置在所述安装腔121内，所述安装本体120的下表面围绕所述真空吸盘110设置有多个柔性压条130。
具体的，安装本体120为刚性材料制成，如金属板、硬质工程塑料等材料制成，金属可选用铝合金的轻质金属材料制成，通过在安装本体120的下方围绕真空吸盘110设置多个柔性压条，可以在晶圆搬运装置将晶圆搬运至晶圆减薄平台上时，通过安装本体120以适当的力向下将晶圆按压至晶圆减薄平台，同时晶圆减薄平台上的真空吸附装置打开将晶圆牢固吸附至晶圆减薄平台上，可以使晶圆减薄设备对晶圆进行减薄作业，通过将安装本体120设置为刚性可有效保证抑制晶圆翘曲的效果，设置安装腔121可以使安装本体120在按压晶圆时真空吸盘110位于安装腔121内，不影响安装本体120按压晶圆，此外，通过设置柔性压条可以对晶圆进行保护，避免晶圆被压裂，柔性压条可以沿安装本体120的径向方向设置或沿安装本体的周向设置，柔性压条可以通过粘接的方式设置在安装本体上，也可以在安装本体120的下表面设置多条固定槽122，柔性压条130设置在固定槽122内，通过固定槽122固定柔性压条130。
参考图1、图2、图3，进一步地，将所述安装腔121设置为圆形腔，所述安装腔121与所述真空吸盘110为同轴设置。
具体的，真空吸盘110设置为圆形吸盘，安装腔121为与真空吸怕110同轴设置的圆柱形凹槽，圆柱形凹槽的底面面积至少大于所述真空吸盘的盘面面积，这种设计方式可以使真空吸盘110与安装本体120在工作时不会相互干涉，保证吸盘组件的可靠性。
参考图1、图2、图3，作为一种较优的实施方式，多个所述柔性压130条同轴设置，由于晶圆的翘曲一般在边缘位置的翘曲量较大，将柔性压条130从安装本体120的边缘向圆心位置依次同轴设置多个环形的柔性压条，也可为从安装本体120的边缘向圆心螺旋设置的柔性压条，可以在对晶圆按压时对晶圆的翘曲起到更好地的抑制效果，从而使晶圆减薄平台更好地吸附固定晶圆。
作为一种较优的实时方式，所述柔性压条130为防静电橡胶压条，柔性压条130选用防静电橡胶压条，可以避免在按压晶圆时产生静电，可以有效保证晶圆的质量。
参考图2、图3，在一些实施例中，所述安装本体120上设置有多个减重孔150，如图2、图3所示，减重孔为围绕所述安装腔121均匀设置的多个减重孔，通过减重孔150减轻晶圆搬运装置的质量，使其在搬运晶圆的过程中减少惯性，提高搬运晶圆的速度，也提高了晶圆搬运装置的定位精度，提高晶圆搬运装置的工作效率，减少能源的消耗，此外，还可以通过在安装本体120上设置减重槽等方式减轻安装本体120的质量，或通过选用密度较小的材料制作安装本体120，进一步减轻安装本体120的质量，例如安装本体可以选用铝合金等轻质金属材料或工程塑料制成。
参考图1、图4，在一些实施例中，所述安装本体120上滑动插接有导向杆114，所述真空吸盘110固定设置于所述导向杆114的下端，所述导向杆的下端具有第一定位面111，所述第一定位面111与所述安装本体120之间设置有压簧160。
具体的，通过将真空吸盘110设置在导向杆114的下端，导向杆滑动插接在安装本体120的中心位置，从而使真空吸盘110可以相对安装本体120在竖直方向上往复运动；通常将真空吸盘110的下表面设置为凸出柔性压条130的抵压面，在晶圆搬运装置吸附晶圆时，可以保证真空吸盘110能够轻易吸取晶圆，在第一定位面111与安装本体120之间设置压簧160可以使在安装本体120按压晶圆时真空吸盘110可以沿导向杆向上滑动，不影响安装本体120的按压效果，压簧160的设置还可以对晶圆的中间位置进行按压，将晶圆中心位置按压至减薄平台从而使减薄平台牢固吸附晶圆，压簧160的弹力可根据晶圆的受力大小和真空吸盘的大小设置，避免因弹力过大而损伤晶圆。
参考图4-图6，作为一种较优的实施方式，所述导向杆112内设置有通气道114，所述真空吸盘110的盘面上设置有多个真空腔117，每个所述真空腔117内均设置至少一个吸气孔116，且所述吸气孔116均连通于所述通气道114；通过在导向杆112内设置通气道，可以简化装置，如图4所示，真空吸盘110通过凸肋115被分成多个单独的真空腔117，每个真空腔117内均设置有吸气孔116，吸气孔116均与通气道114连通，通过将真空吸盘110设置多个独立的真空腔117，可以使在吸附晶圆时某些区域不能吸附晶圆时，由于独立真空腔的设置也能使其他的真空腔117牢固吸附晶圆，进一步保证真空吸盘的吸附效果。
参考图1、图5，进一步地所述安装本120上同轴设置有导向套131，所述导向杆112滑动设置在所述导向套131内，所述导向套131的上部设置有第二定位面141，所述第二定位面141与所述导向套131为止脱配合。
具体的，安装本体120上设置有连接管130，连接管130与安装本体120同轴设置，连接管130内设置有导向套131，导向杆滑动设置在导向套的内部，且导向杆的上端部穿出导向套131，导向杆131的上端部设置有止脱件140，止脱件140的下端面作为第二定位面141，防止导向杆112脱离导向套131；止脱件140可以为套设在导向杆112上的螺母，导向杆112的上端部的周向设置有螺纹；止脱件140还可以为沿垂直于导向杆112轴向方向穿设在导向杆112上的销钉、或为卡接在导向杆112上的卡簧等，在实际的工作过程中，一般讲导向套131设计较长，其长度至少大于所述导向杆的横截面的尺寸，或者在连接管130内相隔一定距离同轴设置多个导向套131，所述导向杆贯穿所述多个导向套131设置，设置有通过较长的导向套131或多个导向套131对导向杆112进行导向，可以对导向杆112在垂直于轴向的方向上定位，使真空吸盘110吸附晶圆在搬运的过程中不会摆动，从而可以保证将晶圆准确地放置在减薄平台上，也避免了因摆动导致晶圆掉落的风险，进一步保证真空吸盘吸附晶圆的牢固性，此外导向杆112的横截面可以为圆形，在导向杆112的外周壁上设置有导向槽118，所述导向槽118沿所述导向杆112的轴向设置，导向套131的导向孔为对应的圆形导向孔，在圆形导向孔的内壁上设置有有所述导向槽118相配合的凸台，凸台与所述导向槽118配合可防止导向杆112相对于导向套131转动，作为其它的实施方式，导向杆112的截面可以为非圆形结构，例如矩形、多边形、椭圆形等，导向套的导向孔为与导向杆横截面相对应的形状，这种设计方式可以避免使真空吸盘110吸附晶圆搬运的过程中旋转，进一步保证了晶圆放置在减薄平台上的准确性。
第二方面，本申请还提供了一种晶圆减薄设备，包括机械手臂，所述机械手臂的端部设置有以上任一所述的晶圆搬运装置。
减薄设备通过在预对为平台和减薄平台之间设置上述的晶圆搬运装置，对设置在预对位平台上的晶圆搬运至减薄平台上，将吸盘组件10对准与对为平台，通过真空吸盘110牢固吸附，然后通过机械手臂动作将晶圆搬运至减薄平台正上方，机械手臂动作将晶圆对准减薄平台放置在减薄平台上，并向减薄平台施加一定的压力，使安装本体120对晶圆按压使晶圆贴合在减薄平台上，此时减薄平台吸附真空，固定晶圆，然后真空吸盘110释放晶圆，手臂向上抬起，晶圆减薄设备对固定在晶圆减薄平台上的晶圆进行减薄作业，从而实现设备自动对晶圆减薄。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种晶圆搬运装置，包括吸盘组件，其特征在于，所述吸盘组件的中心部位设置有盘面朝下的真空吸盘，所述真空吸盘用于吸附晶圆的中心位置，且所述真空吸盘的盘面面积不大于待吸附晶圆表面面积的四分之一。
2.根据权利要求1所述的晶圆搬运装置，其特征在于，所述吸盘组件还包括安装本体，所述安装本体具有向下开口的安装腔，所述真空吸盘设置在所述安装腔内，所述安装本体的下表面围绕所述真空吸盘设置有多个柔性压条。
3.根据权利要求2所述的晶圆搬运装置，其特征在于，所述安装腔为圆形腔，所述安装腔与所述真空吸盘同轴设置。
4.根据权利要求2或3所述的晶圆搬运装置，其特征在于，多个所述柔性压条同轴设置。
5.根据权利要求4所述的晶圆搬运装置，其特征在于，所述柔性压条为防静电橡胶压条。
6.根据权利要求5所述的晶圆搬运装置，其特征在于，所述安装本体上设置有多个减重孔。
7.根据权利要求2所述的晶圆搬运装置，其特征在于，所述安装本体上滑动插接有导向杆，所述真空吸盘固定设置于所述导向杆的下端，所述导向杆的下端具有第一定位面，所述第一定位面与所述安装本体之间设置有压簧。
8.根据权利要求7所述的晶圆搬运装置，其特征在于，所述导向杆内设置有通气道，所述吸盘的盘面上设置有多个真空腔，每个所述真空腔内均设置至少一个吸气孔，且所述吸气孔均连通于所述通气道。
9.根据权利要求8所述的晶圆搬运装置，其特征在于，所述安装本体上同轴设置有导向套，所述导向杆滑动设置在所述导向套内，所述导向套的上部设置有第二定位面，所述第二定位面与所述导向套为止脱配合。
10.一种晶圆减薄设备，其特征在于，包括机械手臂，所述机械手臂的端部设置有如权利要求1-9任一所述的晶圆搬运装置。
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