CN112060377B - 一种晶圆切割装置及切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及晶圆制备技术领域，尤其涉及一种晶圆切割装置及切割方法，本发明的第一切割组件与第二切割组件同步转动，能够保证切割的质量，同时第一切割组件与第二切割组件可以是切割路径重合，从而提升切割的效率，降低崩刀或晶圆破裂的风险，第一切割组件与第二切割组件的切割路径不重合时，提升切割的效率；并且清洗组件包括清洗水管，清洗水管上开设有第一出水口和第二出水口，第一出水口朝向晶圆，能够清洗附着在晶圆表面的粉尘，避免粉尘影响切割质量和后续封装的质量，第二出水口朝向第一切割组件和/或第二切割组件，能够有效冷却第一切割组件和/或第二切割组件，延长第一切割组件和/或第二切割组件的使用寿命。

Description

一种晶圆切割装置及切割方法

技术领域

本发明涉及晶圆制备技术领域，尤其涉及一种晶圆切割装置及切割方法。

背景技术

晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅芯片，晶圆是生产集成电路所用的载体，一般意义晶圆多指单晶硅圆片。晶圆是最常用的半导体材料，按其直径分为4英寸、5英寸、6英寸、8英寸等规格，近来发展出12英寸甚至研发更大规格。随着晶圆的使用需求越来越大，晶圆的加工生产效率、良率要求也越来越高，现有技术中大多是同一切割道用同一把切割刀分4～5次切割，这样的切割方式存在着效率低下、降低切割刀的使用寿命以及难以保证切割品质的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种晶圆切割装置，可有效提高晶圆切割效率和切割质量，延长切割刀的使用寿命。

本发明还提供一种采用上述晶圆切割装置所实现的晶圆切割方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种晶圆切割装置，包括：工作台，连接有水平驱动机构，用于放置晶圆并且驱使晶圆水平移动；基座，设置在所述工作台的上方，连接有直线驱动机构，可沿竖向上下移动以靠近或远离晶圆；其中，所述基座上设置有第一切割组件以及第二切割组件，并且所述第一切割组件与所述第二切割组件同步转动；并且，所述基座上还设置有清洗组件，所述清洗组件包括清洗水管，所述清洗水管的前端设置有第一出水口，所述清洗水管的侧部设置有第二出水口，所述第一出水口朝向晶圆，所述第二出水口朝向所述第一切割组件和/或所述第二切割组件。

进一步地，所述第一切割组件与所述第二切割组件排列设置并且所述第一切割组件的切割路径与所述第二切割组件的切割路径重合。

进一步地，所述第一切割轮的切割深度小于所述第二切割轮的切割深度。

进一步地，所述第二切割轮连接有第二转动轴，所述第二切割轮可沿所述第二转动轴的轴线方向移动。

进一步地，所述第二转动轴上设置有第一限位部以及第二限位部，所述第二切割轮可在所述第一限位部与所述第二限位部之间移动。

进一步地，所述第二转动轴上远离所述转动驱动机构的一端设置有磁感组件，所述第二切割轮上设置有与所述磁感组件相配合的磁感应部。

进一步地，所述清洗水管呈弧形，并且所述第二出水口有若干个，若干个所述第二出水口的出水方向分别对应于所述切割轮外缘的切线方向。

进一步地，所述清洗组件连接有药水组件，所述药水组件包括沿药剂的输送方向依次设置的药水桶、吸药剂管、药水泵以及药水管，所述药水管通过电磁阀与所述清洗水管连通。

进一步地，还包括控制组件，所述电磁阀以及所述药水泵均与所述控制组件电连接，所述电磁阀以及所述药水泵同时开启或同时关闭。

本发明还提供一种晶圆切割方法，包括如下步骤：。

启动，所述第一切割组件与所述第二切割组件同步转动，并且清洗组件开启；

清洗，第一出水口喷出清洗水以清洗晶圆的表面，第二出水口喷出清洗水以润滑和冷却第一切割组件与第二切割组件；

预切，第一切割组件与第二切割组件随基座朝下移动，工作台驱使晶圆水平移动以靠近第一切割组件，第一切割组件在晶圆表面形成预切痕迹；

切断，工作台继续驱使晶圆水平移动以靠近第二切割组件，第二切割组件沿着预切痕迹切断晶圆。

本发明的有益效果有：本发明的晶圆切割装置采用第一切割组件与第二切割组件同步转动的方式，并且第一切割组件与第二切割组件随基座上下移动以靠近并切割晶圆或远离晶圆，能够保证切割的质量，同时第一切割组件与第二切割组件可以是切割路径重合，从而提升切割的效率，降低崩刀或晶圆破裂的风险，第一切割组件与第二切割组件的切割路径不重合时，也就是一个工步能够切割晶圆两次，提升切割的效率；

并且，本发明的晶圆切割装置还包括清洗组件，该清洗组件包括清洗水管，清洗水管上开设有第一出水口和第二出水口，第一出水口朝向晶圆，能够清洗附着在晶圆表面的粉尘，避免粉尘影响切割质量和后续封装的质量，并且第二出水口朝向第一切割组件和/或第二切割组件，能够有效冷却第一切割组件和/或第二切割组件，保证晶圆的切割质量，并且延长第一切割组件和/或第二切割组件的使用寿命。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的晶圆切割装置的结构示意图；

图2是本发明的第一切割轮与第二切割轮啮合连接的结构示意图；

图3是本发明的第一切割组件与第二切割组件相连接的结构示意图；

图4是本发明实施例的清洗水管的结构示意图；

图5是本发明实施例的药水组件的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1至图4所示的一种晶圆切割装置，其包括基座100以及分别设置在基座100上的第一切割组件和第二切割组件，晶圆400位于基座100的下方，其中，所述基座100连接有直线驱动机构101，该直线驱动机构101可以是沿竖向设置的常规的直线滑台或滚珠丝杠，所述直线驱动机构101能够驱使基座100沿竖向上下移动，第一切割组件与第二切割组件能够随基座100朝下移动以靠近并切割晶圆400或者是随基座100朝上移动以远离晶圆400；需要说明的是，基座100的下方设置有工作台600，并且工作台600连接有水平驱动机构，该水平驱动机构可以是常规的直线滑台或者是滚珠丝杠，晶圆400放置在工作台600上并且随工作台600相对基座100水平移动，也就是切割轮随基座100上下移动控制以切割深度，晶圆400随工作台600水平移动以控制切割方向或进给方向，从而实现切割晶圆400；该第一切割组件包括第一切割轮501以及与第一切割轮501连接的第一转动轴503，第一转动轴503的两端均通过轴承与基座100转动连接；第二切割组件包括第二切割轮502以及与第二切割轮502连接的第二转动轴504，并且，第一转动轴503与第二转动轴504上分别设置有从动齿轮506，该从动齿轮506可以是与第一转动轴503或第二转动轴504一体成型或者是通过花键固定连接，基座100上还设置有转动驱动机构103，该转动驱动机构103可以是行业内所常用的高速驱动电机或伺服电机，并且转动驱动机构103的输出端还连接有主动齿轮505，第一转动轴503与第二转动轴504分别通过从动齿轮506与转动驱动机构103啮合连接，从而通过转动驱动机构103驱动而实现第一切割轮501与第二切割轮502同步转动；当然，在另外一些实施例中，转动驱动机构103也可以通过同步带传动的方式驱使第一切割轮501与第二切割轮502同步转动。

在一些实施例中，参照图1与图2所示，第一切割组件与第二切割组件排列设置，并且第一切割组件的切割路径与第二切割组件的切割路径重合，本实施例中为了方便描述，可以定义第一切割轮501位于第二切割轮502的前方，也就是第一切割轮501先在晶圆400上划线或预切，第二切割轮502再沿着第一切割轮501的切割路径将晶圆400切断，减少同一把切割轮反复切割晶圆400的次数，提升切割的质量以及效率；在本实施例中，第一切割轮501与第二切割轮502的间隔大于一个晶圆400的宽度或长度，从而可以是第一切割轮501完成预切后，基座100朝下运动一定距离以调整第二切割轮502的切割深度，晶圆400再随工作台600水平移动使得第二切割轮502能够完全切断晶圆400。

而在另外一些实施例中，参照图2所示，第一切割轮501的切割深度小于第二切割轮502的切割深度，进而可以减小第一切割轮501与第二切割轮502的间距，并且在切割时无需再调整基座100高度即可实现切断晶圆400，需要说明的是，第一切割轮501与第二切割轮502之间的切割深度差可以是固定的，从而避免频繁调试而引起误差。

在一些实施例中，参照图3所示，第二切割轮502可沿第二转动轴504的轴线方向移动，从而可以根据实际需要调整第一切割轮501与第二切割轮502之间的间距，也就是可以根据实际需要而选择第一切割轮501的切割路径与第二切割轮502的路径重合或者不重合，具体的，第二转动轴504上远离转动驱动机构103的一端设置有磁感组件509，第二切割轮502上设置有与磁感组件509相配合的磁感应部510，该磁感组件509可以是固定在基座100上而磁感应部510呈环形设置在第二切割轮502上，该磁感应部510连接有开关组件，该开关组件可以是常规的电磁阀，通过开关组件控制磁感应部510的启闭，该磁感应部510可以是永磁体或者是铁磁性材料，而磁感组件509则可以是能够磁吸或排斥磁感应部510的磁感应线圈，可以通过磁感组件509与磁感应部510相配合使得第二切割轮502沿第二转动轴504的轴线方向朝向靠近第一切割轮501的方向移动，使得第二切割轮502的切割路径与第一切割轮501的切割路径重合，或者是朝向远离第一切割轮501的方向移动，使得第二切割轮502与第一切割轮501错位设置，在一个工步中第一切割轮501与第二切割轮502能够同时在晶圆400上进行切割，提升切割的效率。

而在一些实施例中，参照图3所示，所述第二转动轴504上设置有第一限位部507以及第二限位部508，所述第二切割轮502可在所述第一限位部507与所述第二限位部508之间移动，在本实施例中，通过磁感组件509与磁感应部510相配合使得第二切割轮502抵接或压接第一限位部507，以保证第二切割轮502的切割路径与第一切割轮501的切割路径重合，而通过磁感组件509与磁感应部510相配合使得第二切割轮502抵接或压接第二限位部508，以保证第二切割轮502的切割路径与第一切割轮501的切割路径错位。

需要说明的是，第二切割轮502与第二转动轴504可以是采用花键连接，其目的在于限制第二切割轮502与第二转动轴504之间的转动自由度，使得第二转动轴504能够带动第二切割轮502转动，而保证第二切割轮502在第二转动轴504的轴线方向移动，能够根据实际需要设定第二切割轮502与第一切割轮501之间的间距。

参照图1与图4所示，所述晶圆切割装置还包括清洗组件200，在本实施例中，该清洗组件200有两个并且分别设置在第一切割轮501或第二切割轮502的前方，该清洗组件200包括清洗水管201，该清洗水管201上设置有第一出水口202和第二出水口203，其中，第一出水口202朝向晶圆400，第二出水口203设置在清洗水管201的侧部并且朝向第一切割轮501或第二切割轮502，具体的，清洗水通过第一出水口202喷出从而清洗晶圆400的表面，将附着在晶圆400表面的粉尘清洗干净从而避免粉尘影响切割的质量以及后续封装的质量，而第二出水口203喷出清洗水则可以冷却第一切割轮501或第二切割轮502，避免第一切割轮501或第二切割轮502过热而导致第一切割轮501或第二切割轮502崩坏，延长第一切割轮501或第二切割轮502的使用寿命；而在另外一些实施例中，该清洗水管201采用硬质管材制成，避免第一出水口202与第二出水口203的反向冲击力而造成清洗水管201发生变形，从而在长时间使用后第一出水口202与第二出水口203的朝向反向发生偏斜。

在一些实施例中，参照图4所示，所述清洗水管201自上而下倾斜设置，并且清洗水管201呈弧形，第二出水口203设置在弧形的清洗水管201的内侧并且对准第一切割轮501或第二切割轮502，在另外一些实施例中，清洗水管201上设置有若干个第二出水口203，并且该若干个第二出水口203的出水方向分别对应于第一切割轮501或第二切割轮502外缘的切线方向，并且相邻两个第二出水口203的出水方向之间的夹角为10°至15°，其目的在于自第二出水口203喷出的清洗水能够准确地冷孤企鹅第一切割轮501或第二切割轮502的外缘，能够节省水资源以及达到快速冷却第一切割轮501或第二切割轮502的效果；并且第一出水口202朝向晶圆400上与第一切割轮501或第二切割轮502相接触的位置，也就是冷却水自第一出水口202喷向晶圆400上的切割点，从而能够快速冷却第一切割轮501或第二切割轮502与晶圆400，并且还可以快速清洗切割时产生的粉尘，避免粉尘飞扬而附着到晶圆400的表面。

在一些实施例中，参照图5所示，所述清洗组件200还连接有药水组件，所述药水组件包括沿药剂的输送方向依次设置的药水桶301、吸药剂管302、药水泵303以及药水管304，其中，药水管304通过电磁阀306与清洗水管201连通，需要说明的是，电磁阀306与清洗水管201之间可以通过软管连通，从而可以将药水组件设置在固定座上，而无需随基座100移动，药水泵303还连接有药剂出水管305，药剂出水管305连接外置清洗水存储槽，也就是药剂可以先进行稀释再通过药水管304流入清洗水管201，药水泵303通过吸药剂管302吸取药水桶301中的药水，并且药水通过药水管304以及电磁阀306通入清洗水管201中连同清洗水一起经第一出水口202和第二出水口203喷到第一切割轮501或第二切割轮502和晶圆400表面，有效防止粉尘残留，达到清洗的效果，并且能够增加清洗水的导电性，有效防静电，润滑第一切割轮501或第二切割轮502，减少切割时芯片崩角；需要说明的是，该药水可以是晶圆切割行业所常用的清洗剂。

在另外一些实施例中，该晶圆切割装置还包括控制组件，该控制组件可以采用行业内的常规设计与结构，其通常包括可编程序控制器，具体的，所述电磁阀306以及所述药水泵303均与所述控制组件电连接，所述电磁阀306以及所述药水泵303同时开启或同时关闭。

在一些实施例中，参照图1所示，所述基座100上还设置有盖设在第一切割轮501或第二切割轮502上的防护罩104，清洗水管201安装在防护罩104内，其目的在于避免粉尘和清洗水飞溅，保证清洗水清洗第一切割轮501或第二切割轮502和晶圆400表面后从工作台600上的排水槽流出。

一种晶圆切割方法，包括如下步骤：

启动，所述第一切割组件与所述第二切割组件同步转动，并且清洗组件200开启，即转动驱动机构103与清洗组件200以及药水组件同时启动和关闭，从而能够节约药水的使用量，节约成本。

清洗，第一出水口202喷出清洗水以清洗晶圆400的表面，第二出水口203喷出清洗水以润滑和冷却第一切割组件与第二切割组件，其目的在于保证在切割前，第一切割轮501和第二切割轮501有足够的润滑和冷却，并且清洗水能够清洗晶圆400表面，避免切割到附着在晶圆400表面的粉尘或异物而导致崩刀或异物飞溅。

预切，第一切割组件与第二切割组件随基座100朝下移动，工作台600驱使晶圆400水平移动以靠近第一切割组件，第一切割组件在晶圆400表面形成预切痕迹；第一切割轮501先接触并切割晶圆400，并在晶圆400的表面形成预切痕迹，该预切痕迹可以是切除晶圆400的一部分厚度，方便第二切割轮502能够一次性切断晶圆。

切断，工作台600继续驱使晶圆400水平移动以靠近第二切割组件，第二切割组件沿着预切痕迹切断晶圆400。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种晶圆切割装置，其特征在于，包括：

工作台，连接有水平驱动机构，用于放置晶圆并且驱使晶圆水平移动；

基座，设置在所述工作台的上方，连接有直线驱动机构，可沿竖向上下移动以靠近或远离晶圆；

其中，所述基座上设置有第一切割组件以及第二切割组件，并且所述第一切割组件与所述第二切割组件同步转动；

并且，所述基座上还设置有清洗组件，所述清洗组件包括清洗水管，所述清洗水管的前端设置有第一出水口，所述清洗水管的侧部设置有第二出水口，所述第一出水口朝向晶圆，所述第二出水口朝向所述第一切割组件和/或所述第二切割组件；第一切割组件包括第一切割轮以及与第一切割轮连接的第一转动轴；第二切割组件包括第二切割轮以及与第二切割轮连接的第二转动轴；

所述第二切割轮连接有第二转动轴，所述第二切割轮可沿所述第二转动轴的轴线方向移动；

所述第二转动轴上设置有第一限位部以及第二限位部，所述第二切割轮可在所述第一限位部与所述第二限位部之间移动；

所述第二转动轴上远离转动驱动机构的一端设置有磁感组件，所述第二切割轮上设置有与所述磁感组件相配合的磁感应部；

所述清洗水管呈弧形，并且所述第二出水口有若干个，若干个所述第二出水口的出水方向分别对应于切割轮外缘的切线方向。

2.根据权利要求1所述的一种晶圆切割装置，其特征在于，所述第一切割组件与所述第二切割组件排列设置并且所述第一切割组件的切割路径与所述第二切割组件的切割路径重合。

3.根据权利要求1所述的一种晶圆切割装置，其特征在于，所述第一切割轮的切割深度小于所述第二切割轮的切割深度。

4.根据权利要求1所述的一种晶圆切割装置，其特征在于，所述清洗组件连接有药水组件，所述药水组件包括沿药剂的输送方向依次设置的药水桶、吸药剂管、药水泵以及药水管，所述药水管通过电磁阀与所述清洗水管连通。

5.根据权利要求4所述的一种晶圆切割装置，其特征在于，还包括控制组件，所述电磁阀以及所述药水泵均与所述控制组件电连接，所述电磁阀以及所述药水泵同时开启或同时关闭。

6.一种晶圆切割方法，该方法使用权利要求1-5任一项所述的晶圆切割装置进行切割，其特征在于，包括如下步骤：

启动，所述第一切割组件与所述第二切割组件同步转动，并且清洗组件开启；

清洗，第一出水口喷出清洗水以清洗晶圆的表面，第二出水口喷出清洗水以润滑和冷却第一切割组件与第二切割组件；

预切，第一切割组件与第二切割组件随基座朝下移动，工作台驱使晶圆水平移动以靠近第一切割组件，第一切割组件在晶圆表面形成预切痕迹；

切断，工作台继续驱使晶圆水平移动以靠近第二切割组件，第二切割组件沿着预切痕迹切断晶圆。

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