CN112466793A

CN112466793A - 一种芯片晶圆划片装置

Info

Publication number: CN112466793A
Application number: CN202110135256.3A
Authority: CN
Inventors: 曾尚文; 陈久元; 杨利明; 李洪贞
Original assignee: Sichuan Jinghui Semiconductor Co ltd
Current assignee: Sichuan Jinghui Semiconductor Co ltd
Priority date: 2021-02-01
Filing date: 2021-02-01
Publication date: 2021-03-09
Anticipated expiration: 2041-02-01
Also published as: CN112466793B

Abstract

一种芯片晶圆划片装置，包括设于工作台上的划片单元、冲洗单元、夹持单元。划片单元用于在晶圆上划片，划片单元包括第一单轴气缸，第一单轴气缸、第一旋转电机、无杆直线气缸，无杆直线气缸设有划片机构，划片机构包括高速无刷电机、砂轮，砂轮设有多个金刚砂轮片，金刚砂轮片的数量与晶圆单一方向上的切割槽相等；冲洗单元设于划片单元，用于冲去划片后在晶圆上产生的硅渣，冲洗单元包括冲洗机构、循环机构；夹持单元设于划片单元下方，用于固定芯片晶圆。本发明在砂轮上安装有与晶圆单一方向上的切割槽相等数量的金刚砂轮片，砂轮在水平方向仅运动两次就可完成对晶圆的划片，大幅提高划片效率，且切割水可循环利用，节约水资源。

Description

一种芯片晶圆划片装置

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种芯片晶圆划片装置。

背景技术

晶圆划片是半导体芯片制造工艺流程中一道重要的工序，晶圆划片就是将做好芯片的整片晶圆按芯片大小分割成单一的芯片。

现有的晶圆划片方法有三种，第一种为金刚刀法：用金刚刀的尖角沿芯片边缘划沟，再利用芯片的脆性，用机械方法使其开裂分开，由于裂口易出现不规则，本法已被淘汰。第二种为激光刻蚀法：用大功率激光发振激光融化硅片，形成细沟痕，再用机械方法使其开裂分开。此法残留应力高，现只用于特殊半导体的划片。第三种为金刚砂轮法：将金刚砂轮高速转动，研磨切片，其特点是高效率，残留应力低，是当前主要的划片方法。

然而，金刚砂轮法也有一些缺陷。目前的工艺是在砂轮上仅安装一片金刚砂轮片，需要在晶圆上以横向和竖向分别划很多次，才能将一块晶圆完成划片，效率有提升空间。另外，在划片后需要用去离子纯水作为切削水，冲去晶圆上产生的硅渣，该步骤消耗的水资源较大，冲过之后的水完全变成废水，比较浪费。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种芯片晶圆划片装置，在砂轮上安装有与晶圆单一方向上的切割槽相等数量的金刚砂轮片，砂轮在水平方向仅运动两次就可完成对晶圆的划片，大幅提高划片效率，且切削水可循环利用，节约水资源。

为了实现本发明的目的，拟采用以下技术：

一种芯片晶圆划片装置，包括：

设于工作台上的划片单元，划片单元用于在晶圆上划片，划片单元包括一对竖直设置的第一单轴气缸，第一单轴气缸的推动部设有竖直设置的第一旋转电机，第一旋转电机的旋转轴设有无杆直线气缸，无杆直线气缸的滑动端设有划片机构，划片机构包括高速无刷电机，高速无刷电机的输出轴外周侧设有砂轮，砂轮外周侧阵列有多个金刚砂轮片，金刚砂轮片的数量与晶圆单一方向上的切割槽数量相等且与切割槽匹配，相邻的金刚砂轮片端面间设有与晶圆上芯片宽度匹配的填充料，填充料还设于两端的金刚砂轮片外端面；

设于工作台上的冲洗单元，冲洗单元设于划片单元，用于冲去划片后在晶圆上产生的硅渣，冲洗单元包括冲洗机构、循环机构；冲洗机构包括一对喷水块、一对集水块，两个喷水块相邻设置，两个集水块也相邻设置，喷水块和集水块的开口均为弧面，且所有开口与晶圆外周侧设有预定距离，弧面圆心与晶圆圆心重合；循环机构包括设于集水块一端的集水管，集水管出水端设有提升阀，提升阀通过一提升管连接有过滤桶，过滤桶内设有滤网，过滤桶底端设有出水口，出水口底端设有出水管，出水管一端设有纯水机，纯水机用于将水制备为去离子纯水，纯水机一端设有纯水管，纯水管通过一分水器连接有一对分水管，分水管一端设于喷水块一端面，集水管、分水管均为伸缩软管。

进一步，夹持单元设于工作台上，夹持单元设于划片单元下方，夹持单元包括固定粘胶体，固定粘胶体用于在晶圆底部提供保护，固定粘胶体外周侧上端以圆周阵列有四个支撑块，支撑块设有夹持机构，夹持机构包括底板，底板上端面开设有第一螺孔，底板上端面一端设有滑动架，滑动架侧面贯穿开设有滑槽，滑槽内滑动配合有设于支撑块上端面的夹板，夹板上、下端面贯穿开设有与第一螺孔匹配的第二螺孔。

进一步，第一单轴气缸输出轴一端设有T型架，第一旋转电机设于两个T型架间，第一旋转电机输出轴一端设有第一横架，第一横架两端底端面设有一对第一竖架，无杆直线气缸设于第一竖架底端，无杆直线气缸底端面滑动配合有滑动块，滑动块底端设有第二横架，第二横架的长度方向垂直于第一横架的长度方向，第二横架一端底端面设有第二竖架，第二横架另一端底端面设有旋转座，划片机构设于无杆直线气缸下方。

进一步，高速无刷电机设于第二竖架一端面，高速无刷电机输出轴一端转动配合于旋转座。

进一步，冲洗机构还包括一对第二单轴气缸、一对第三单轴气缸，第二单轴气缸一端设有第一连接块，第一连接块一端设于喷水块一端面，第三单轴气缸一端设有第二连接块，第二连接块一端设于集水块一端面。

进一步，集水管一端设有集水箱，提升阀设于集水箱上端面。

进一步，过滤桶外周侧一端开设有清理口，过滤桶外周侧一端上端设有第二旋转电机，第二旋转电机输出轴一端设有L型杆，L型杆一端设有与清理口匹配的清理门，滤网与清理口底端匹配。

本技术方案的有益效果在于：

1、本发明划片机构包括高速无刷电机，高速无刷电机的输出轴外周侧设有砂轮，砂轮外周侧阵列有多个金刚砂轮片，金刚砂轮片的数量与晶圆单一方向上的切割槽相等，且相邻的金刚砂轮片端面间设有匹配晶圆上芯片宽度的填充料，使得所有的金刚砂轮片与晶圆上同一方向的所有预定切割槽匹配，砂轮从晶圆一头运动到另一头即可按该方向所有切割槽切割，再通过划片单元的第一旋转电机，将切割方向旋转90°，再从晶圆一头运动到另一头即可按该方向所有切割槽切割，就完成对晶圆的划片，可以大幅提高划片效率。

2、冲洗单元包括冲洗机构、循环机构，冲洗机构在划片单元工作时，可通过第二单轴气缸和第三单轴气缸分别将喷水块和集水块推至远离夹持单元的位置，防止喷水块和集水块被金刚砂轮片切坏。循环机构能将集水块中收集的废液收集，经过过滤桶滤出水后，通过纯水机将这部分水重新制备为符合工艺要求的去离子纯水，实现对切削水的重复利用，避免现有工艺将冲洗的切削水使用一次后就完全浪费，节约水资源。

3、夹持单元设有若干支撑块，与现有技术采用支撑环的方式不同，为与该装置的划片单元匹配，使得所有金刚砂轮片都可移动至晶圆一端，只在其切不到的位置设置支撑机构，但四个支撑块可起到支撑环相同的效果，节省了制造材料。夹持机构可夹持或松开支撑块，方便对晶圆的更换。

附图说明

图1示出了本申请实施例整体立体图。

图2示出了本申请实施例整体另一角度立体图。

图3示出了本申请实施例划片单元立体图。

图4示出了本申请实施例第二横架、第二竖架、旋转座、划片机构立体图。

图5示出了本申请实施例划片机构立体图。

图6示出了本申请实施例划片机构前视图。

图7示出了本申请实施例冲洗单元立体图。

图8示出了本申请实施例冲洗机构收缩状态立体图。

图9示出了本申请实施例冲洗机构展开状态立体图。

图10示出了本申请实施例循环机构立体图。

图11示出了本申请实施例循环机构另一角度立体图。

图12示出了本申请实施例过滤桶桶体立体图。

图13示出了本申请实施例夹持单元夹持晶圆状态立体图。

图14示出了本申请实施例夹持机构立体图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明，但本申请所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例

如图1-图14所示的一种芯片晶圆划片装置，包括设于工作台上的划片单元1、冲洗单元2、夹持单元3。

划片单元1用于在晶圆4上划片，划片单元1包括一对竖直设置的第一单轴气缸11，第一单轴气缸11输出轴一端设有T型架111，两个T型架111间设有竖直设置的第一旋转电机12，第一旋转电机12输出轴一端设有第一横架121，第一横架121两端底端面设有一对第一竖架1211，第一竖架1211底端设有无杆直线气缸13，无杆直线气缸13底端面滑动配合有滑动块131，滑动块131底端设有第二横架132，第二横架132的长度方向垂直于第一横架121的长度方向，第二横架132一端底端面设有第二竖架1321，第二横架132另一端底端面设有旋转座133，无杆直线气缸13下方设有划片机构14，划片机构14包括设于第二竖架1321一端面的高速无刷电机141，高速无刷电机141输出轴一端转动配合于旋转座133，高速无刷电机141的输出轴外周侧设有砂轮142，砂轮142外周侧阵列有多个金刚砂轮片143，金刚砂轮片143的数量与晶圆4单一方向上的切割槽数量相等且与切割槽匹配，相邻的金刚砂轮片143端面间设有与晶圆4上芯片宽度匹配的填充料144，两端的金刚砂轮片143外端面也设有填充料144。

冲洗单元2设于划片单元1，用于冲去划片后在晶圆4上产生的硅渣，冲洗单元2包括冲洗机构21、循环机构22；冲洗机构21包括一对喷水块211、一对集水块212、一对第二单轴气缸2111、一对第三单轴气缸2121，两个喷水块211相邻设置，两个集水块212也相邻设置，喷水块211和集水块212的开口均为弧面，且所有开口与晶圆4外周侧具有预定距离，弧面圆心与晶圆4圆心重合，第二单轴气缸2111一端设有第一连接块2112，第一连接块2112一端设于喷水块211一端面，第三单轴气缸2121一端设有第二连接块2122，第二连接块2122一端设于集水块212一端面；循环机构22包括设于集水块212一端的集水管221，集水管221一端设有集水箱2211，集水箱2211上端面设有提升阀222，提升阀222输出端设有提升管2221，提升管2221一端设有过滤桶223，过滤桶223外周侧一端开设有清理口2234，过滤桶223外周侧一端上端设有第二旋转电机2231，第二旋转电机2231输出轴一端设有L型杆2232，L型杆2232一端设有与清理口2234匹配的清理门2233，过滤桶223内设有与清理口2234底端匹配的滤网224，过滤桶223底端设有出水口2235，出水口2235底端设有出水管225，出水管225一端设有纯水机226，纯水机226用于将水制备为去离子纯水，纯水机226一端设有纯水管227，纯水管227一端设有分水器2271，分水器2271两端面设有一对分水管228，分水管228一端设于喷水块211一端面，集水管221、分水管228均为伸缩软管。

夹持单元3设于划片单元1下方，夹持单元3包括固定粘胶体31，固定粘胶体31用于在晶圆4底部提供保护，固定粘胶体31外周侧上端以圆周阵列有四个支撑块32，支撑块32设有夹持机构33，夹持机构33包括底板331，底板331上端面开设有第一螺孔3311，底板331上端面一端设有滑动架332，滑动架332侧面贯穿开设有滑槽，滑槽内滑动配合有设于支撑块32上端面的夹板333，夹板333上、下端面贯穿开设有与第一螺孔3311匹配的第二螺孔3331。

工作方式：

将固定粘胶体31贴在要操作的晶圆4底部，固定粘胶体31中心对准晶圆4的圆心，将四个支撑块32均匀贴在固定粘胶体31外周侧上端，其中一部分在固定粘胶体31上方，一部分在固定粘胶体31外侧上方，穿入贯穿第一螺孔3311和第二螺孔3331的螺杆，将支撑块32压紧在固定粘胶体31上方。

启动第二单轴气缸2111，将喷水块211向远离晶圆4的方向拉到底，启动第三单轴气缸2121，将集水块212向远离晶圆4的方向拉到底，形成如图9所示状态。

启动无杆直线气缸13，使滑动块131滑至一端，启动高速无刷电机141，使砂轮142转动，启动第一单轴气缸11，将T型架111下压，带动第一横架121下压，砂轮142带动金刚砂轮片143在晶圆4上切割，启动无杆直线气缸13，按预定速度将滑动块131滑至另一端，金刚砂轮片143完成对晶圆4一个方向上所有切割槽的划片，启动第一单轴气缸11，将T型架111上升，带动第一横架121上升，启动第一旋转电机12，将第一横架121旋转90°，启动第一单轴气缸11，将T型架111下压，带动第一横架121下压，启动无杆直线气缸13，按预定速度将滑动块131滑至另一端，金刚砂轮片143完成对晶圆4与刚才垂直的方向上所有切割槽的划片，启动第一单轴气缸11，将T型架111上升，带动第一横架121上升，关闭高速无刷电机141。

启动第二单轴气缸2111，将喷水块211向靠近晶圆4的方向推到底，启动第三单轴气缸2121，将集水块212向靠近晶圆4的方向推到底，形成如图8所示状态，所有喷水块211、集水块212的开口两端贴紧支撑块32。

开启提升阀222，开启纯水机226调整到预定功率输出，去离子纯水从相邻的喷水块211喷出，废液由相邻的两个集水块212收集，通过集水管221到提升阀222中，进入过滤桶223，硅渣掉落在滤网224上，废水从出水口2235流进出水管225，但此废水不能直接作为切削水使用，所以从出水管225进入纯水机226，将其制备为去离子纯水，从纯水管227流到分水器2271，通过分水管228再次进入喷水块211重复使用。

若滤网224上固体过多，可启动第二旋转电机2231，打开清理门2233，将固体清理。若水循环过程中有少量水散发，使流量不足，可从清理口2234向过滤桶223内加入普通水，进行补充。

冲洗后，启动第二单轴气缸2111，将喷水块211向远离晶圆4的方向拉到底，启动第三单轴气缸2121，将集水块212向远离晶圆4的方向拉到底，形成如图9所示状态。取下贯穿第一螺孔3311和第二螺孔3331的螺杆，取出晶圆4，进行后续操作。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种芯片晶圆划片装置，其特征在于，包括：

设于工作台上的划片单元（1），划片单元（1）用于在晶圆（4）上划片，划片单元（1）包括一对竖直设置的第一单轴气缸（11），第一单轴气缸（11）的推动部设有竖直设置的第一旋转电机（12），第一旋转电机（12）的旋转轴设有无杆直线气缸（13），无杆直线气缸（13）的滑动端设有划片机构（14），划片机构（14）包括高速无刷电机（141），高速无刷电机（141）的输出轴外周侧设有砂轮（142），砂轮（142）外周侧阵列有多个金刚砂轮片（143），金刚砂轮片（143）的数量与晶圆（4）单一方向上的切割槽数量相等且与切割槽匹配，相邻的金刚砂轮片（143）端面间设有与晶圆（4）上芯片宽度匹配的填充料（144），填充料（144）还设于两端的金刚砂轮片（143）外端面；

设于工作台上的冲洗单元（2），冲洗单元（2）设于划片单元（1），用于冲去划片后在晶圆（4）上产生的硅渣，冲洗单元（2）包括冲洗机构（21）、循环机构（22）；冲洗机构（21）包括一对喷水块（211）、一对集水块（212），两个喷水块（211）相邻设置，两个集水块（212）也相邻设置，喷水块（211）和集水块（212）的开口均为弧面，且所有开口与晶圆（4）外周侧具有预定距离，弧面圆心与晶圆（4）圆心重合；循环机构（22）包括设于集水块（212）一端的集水管（221），集水管（221）出水端设有提升阀（222），提升阀（222）通过一提升管（2221）连接有过滤桶（223），过滤桶（223）内设有滤网（224），过滤桶（223）底端设有出水口（2235），出水口（2235）底端设有出水管（225），出水管（225）一端设有纯水机（226），纯水机（226）用于将水制备为去离子纯水，纯水机（226）一端设有纯水管（227），纯水管（227）通过一分水器（2271）连接有一对分水管（228），分水管（228）一端设于喷水块（211）一端面，集水管（221）、分水管（228）均为伸缩软管。

2.根据权利要求1所述的芯片晶圆划片装置，其特征在于，还包括：

设于工作台上的夹持单元（3），夹持单元（3）设于划片单元（1）下方，夹持单元（3）包括固定粘胶体（31），固定粘胶体（31）用于在晶圆（4）底部提供保护，固定粘胶体（31）外周侧上端以圆周阵列有四个支撑块（32），支撑块（32）设有夹持机构（33），夹持机构（33）包括底板（331），底板（331）上端面开设有第一螺孔（3311），底板（331）上端面一端设有滑动架（332），滑动架（332）侧面贯穿开设有滑槽，滑槽内滑动配合有设于支撑块（32）上端面的夹板（333），夹板（333）上、下端面贯穿开设有与第一螺孔（3311）匹配的第二螺孔（3331）。

3.根据权利要求1所述的芯片晶圆划片装置，其特征在于，第一单轴气缸（11）输出轴一端设有T型架（111），第一旋转电机（12）设于两个T型架（111）间，第一旋转电机（12）输出轴一端设有第一横架（121），第一横架（121）两端底端面设有一对第一竖架（1211），无杆直线气缸（13）设于第一竖架（1211）底端，无杆直线气缸（13）底端面滑动配合有滑动块（131），滑动块（131）底端设有第二横架（132），第二横架（132）的长度方向垂直于第一横架（121）的长度方向，第二横架（132）一端底端面设有第二竖架（1321），第二横架（132）另一端底端面设有旋转座（133），划片机构（14）设于无杆直线气缸（13）下方。

4.根据权利要求3所述的芯片晶圆划片装置，其特征在于，高速无刷电机（141）设于第二竖架（1321）一端面，高速无刷电机（141）输出轴一端转动配合于旋转座（133）。

5.根据权利要求1所述的芯片晶圆划片装置，其特征在于，冲洗机构（21）还包括一对第二单轴气缸（2111）、一对第三单轴气缸（2121），第二单轴气缸（2111）一端设有第一连接块（2112），第一连接块（2112）一端设于喷水块（211）一端面，第三单轴气缸（2121）一端设有第二连接块（2122），第二连接块（2122）一端设于集水块（212）一端面。

6.根据权利要求1所述的芯片晶圆划片装置，其特征在于，集水管（221）一端设有集水箱（2211），提升阀（222）设于集水箱（2211）上端面。

7.根据权利要求1所述的芯片晶圆划片装置，其特征在于，过滤桶（223）外周侧一端开设有清理口（2234），过滤桶（223）外周侧一端上端设有第二旋转电机（2231），第二旋转电机（2231）输出轴一端设有L型杆（2232），L型杆（2232）一端设有与清理口（2234）匹配的清理门（2233），滤网（224）与清理口（2234）底端匹配。