CN112895183B - 一种裂片装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种裂片装置，该裂片装置包括支撑结构、运动平台、第一裂片组件及第二裂片组件。通过设置两套裂片组件，其中一套裂片组件中的裂片台具有凸起曲面，用于对晶圆上的所有切割道进行裂片，以提高裂片效率。另一套裂片组件通过第一裂片头及第二裂片头一次对一条切割道进行裂片，在第一裂片组件裂片后，存在切割道没有完全裂片时，采用第二裂片组件对没有完全裂片的切割道进行裂片，使晶圆上的所有切割道都完全裂片。且两套裂片组件在裂片过程中，都不接触晶圆，不会对晶圆表面的微电路结构造成损坏；晶圆的折弯方向比较一致，防止晶圆切割道两侧的侧壁发生碰撞，防止晶圆的切割道崩边、晶圆的金属层断裂等不良缺陷，提高产品良率。

Description

一种裂片装置

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种裂片装置。

背景技术

目前，硅晶圆、碳化硅晶圆经激光切割后未完全切断，在晶圆表面或内部产生纵向和横向的裂痕，需要配套裂片装置将晶圆裂开。现有的裂片装置包含下部刀头、上部左刀头以及上部右刀头，下部刀头竖立安装于工作台上，上部左刀头和上部右刀头位于下部刀头安装座上方，三个刀刃相互平行，上部左刀头和上部右刀头可分合移动。具体应用时，先对晶圆进行覆膜，使晶圆背面粘附在晶圆膜上；之后将晶圆膜固定在绷膜孔上，同时使晶圆表面或内部的切割道与下部刀头的刀刃平行，下部刀头的刀刃顶住切割道，上部左刀头和上部右刀头相互分开并分列在下部刀头的两侧，且分开后的上部右刀头与上部左刀头之间的中心线与下部刀头的刀刃平行。通过升级机构驱动上部右刀头与上部左刀头同时下降压在晶圆上表面，继续下降使晶圆沿切割道裂开，然后上部左刀头和上部右刀头上升，完成一个裂片动作。

采用现有技术中的裂片装置进行裂片时，上部左刀头及上部右刀头不可避免的接触晶圆表面，可能对晶圆造成损伤。同时，上部左刀头和上部右刀头在接触到晶圆表面继续下压时，位于上部的两个刀头和位于下部的刀头分别抵压在晶圆的不同侧，从而会使晶圆折弯。且晶圆在上部左刀头及上部右刀头位置的折弯方向为正V字形折弯，而晶圆在下部刀头位置的折弯方向为倒V字型，晶圆在其他位置并没有折弯，由于晶圆在不同位置的折弯方式不同，从而会使晶圆切割道两侧的侧壁可能发生碰撞。由于晶圆的材料较脆，在晶圆切割道两侧的侧壁发生碰撞时，很可能会导致晶圆的切割道崩边、晶圆的金属层断裂等不良缺陷，造成产品良率低下。且现有技术中的裂片装置一次只能对晶圆上的一道切割道进行裂片，需要重复多次才能完成对整个晶圆的裂片，从而效率非常低。

发明内容

本发明提供了一种裂片装置，以提高裂片效率，同时防止对晶圆表面的微电路结构造成损伤。

本发明提供了一种裂片装置，用于对经过切割形成有切割道的晶圆进行裂片，该裂片装置包括支撑结构，在支撑结构上设置有承片环、以及用于将晶圆膜固定在承片环上的绷膜框，其中，晶圆膜具有相对的第一面及第二面，晶圆粘附在晶圆膜的第一面上。在支撑结构上设置有运动平台，该运动平台上设置有第一裂片组件及第二裂片组件。其中，第一裂片组件包括设置在运动平台上的裂片台，裂片台具有用于抵压在晶圆膜的第二面上的凸起曲面；且裂片台能够相对承片环沿承片环的轴向穿过承片环。第二裂片组件包括设置在运动平台上的第一裂片台、以及滑动装配在支撑结构上且能够沿承片环的轴向滑动的第二裂片头；第一裂片头具有用于粘附晶圆膜的第二面的第一端面、以及与第一端面相邻接的第二端面，其中，第一端面与第二端面的夹角不小于90度且小于180度，且第一端面与第二端面的交线与切割道对准；第二裂片头与晶圆位于晶圆膜的同一侧，第二裂片头用于抵压在晶圆膜的第一上未覆盖晶圆的区域后，向第一裂片头方向推晶圆膜，使切割道断开。

在上述的方案中，通过在裂片装置上设置两套裂片组件，其中一套裂片组件中的裂片台具有凸起曲面，用于对晶圆上的所有切割道进行裂片，以提高裂片效率。另一套裂片组件通过第一裂片头及第二裂片头一次对一条切割道进行裂片，在第一裂片组件裂片后，存在切割道没有完全裂片时，采用第二裂片组件对没有完全裂片的切割道进行裂片，从而使晶圆上的所有切割道都完全裂片。且两套裂片组件在裂片过程中，都不接触晶圆，从而不会对晶圆表面的微电路结构造成损坏。同时两套裂片组件在裂片过程中，晶圆的折弯方向比较一致，防止晶圆切割道两侧的侧壁发生碰撞，从而防止晶圆的切割道崩边、晶圆的金属层断裂等不良缺陷，提高产品良率。

在一个具体的实施方式中，支撑结构上设置有用于测量晶圆厚度的测量模块、以及与测量模块通信连接的控制单元。其中，控制单元用于控制测量模块测量晶圆厚度、以及判断晶圆的厚度是否大于设定厚度。如果判断结果为否，控制单元还用于控制运动平台运动，以使凸起曲面与晶圆膜位置相对，使第一裂片组件对晶圆进行裂片。如果判断结果为是，则控制单元还用于控制运动平台运动，使第一端面与第二端面的交线与切割道对准，使第二裂片组件对晶圆进行裂片。通过测量模块对晶圆厚度进行检测，在晶圆的厚度超过设定厚度时，由于凸起曲面已不再能够实现裂片，所以能够直接选用第二裂片组件进行裂片，提高裂片效果。

在一个具体的实施方式中，该设定厚度为300微米。

在一个具体的实施方式中，支撑结构上还设置有与控制单元通信连接的视觉检测系统，在控制单元控制第一裂片组件对晶圆裂片后，控制单元还用于控制视觉检测系统检测晶圆上是否存在切割道未完全裂片。在检测到晶圆上存在切割道未完全裂片时，控制单元还用于控制运动平台运动，使第一端面与第二端面的交线与未完全裂片的切割道对准，使第二裂片组件对未完全裂片的切割道进行裂片。通过视觉检测系统能够快速发现是否存在切割道未完全裂片，提高自动化程度，通过裂片效率。

在一个具体的实施方式中，凸起曲面上分布有多个第一气孔，多个第一气孔用于向晶圆膜吹气以使晶圆膜与凸起曲面之间脱离接触，多个第一气孔还用于将晶圆膜吸附在凸起曲面上。通过在凸起曲面上设置多个第一气孔，且能够通过多个第一气孔向晶圆膜吹气以使晶圆膜与凸起曲面之间脱离接触，在应用时，可以边将裂片台穿过承片环，边吹气，实现裂片台与晶圆膜之间的无接触前移，防止晶圆膜与裂片台之间的接触而导致对晶圆造成损伤。且在吹气时，高压气体能够对晶圆上朝向晶圆膜的表面施加均匀冲击，使整片晶圆均匀受力。同时在前移到一定距离后，通过多个第一气孔将晶圆膜进行吸附，使晶圆膜贴附在凸起曲面上，使晶圆的切割道内的裂纹沿切割道的延伸方向生长。且可以采用上述方式进行循环前进，直到晶圆沿切割道裂开为止。

在一个具体的实施方式中，第一端面上设置有多个第二气孔，多个第二气孔用于吸气，以将晶圆膜的第二面吸附在第一端面上。以便于实现第一端面与晶圆膜的粘附。

在一个具体的实施方式中，支撑结构上设置有与多个第一气孔及第二气孔均连通的真空发生器，真空发生器用于向多个第一气孔通压缩空气，使晶圆膜与凸起曲面之间脱离接触。真空发生器还用于通过多个第一气孔抽气，使晶圆膜吸附在凸起曲面上。真空发生器还用于通过多个第二气孔吸气，以将晶圆膜的第二面吸附在第一端面上。通过一个真空发生器与第一气孔及第二气孔均连通，以便于向第一气孔及第二气孔吹气，或进行吸气，同时减少真空发生器数目，节省成本。

在一个具体的实施方式中，运动平台包括装配在支撑结构上且能够向第一方向运动的第一运动轴、以及装配在第一运动轴上且能够向第二方向运动的第二运动轴，其中，第一方向、第二方向及承片环的轴向两两垂直。裂片台及第一裂片头均设置在第二运动轴上，以便于在两个裂片组件之间相互配合。

在一个具体的实施方式中，第二运动轴上设置有第一气缸及第二气缸，且第一气缸及第二气缸的活塞杆的延伸方向均与承片环的轴向平行。其中，裂片台设置在第一气缸的活塞杆的端部位置，第一裂片头设置在第二气缸的活塞杆的端部位置。以便于实现裂片台及第一裂片头之间沿承力环的轴向运动，实现裂片，同时防止相互影响。

在一个具体的实施方式中，第二运动轴上设置有至少两个第二气缸，且每个第二气缸的活塞杆上均设置有第一裂片头。至少两个第一裂片头沿直线排列，且至少两个第一裂片头上的第一端面与第二端面之间的夹角相等。任意相邻的两个第一裂片头的第一端面及第二端面均相邻接，且每个第一裂片头均可沿承片环的轴向运动。以便于组合出不同长度的第一端面及第二端面，从而可以在无需增大承片环及晶圆膜的情况下，即可实现对晶圆的边缘处的切割道进行裂片。

在一个具体的实施方式中，承片环可相对支撑结构沿承片环的轴线做定点旋转，以便于实现切割道与第一端面及第二端面的交线的对准。

附图说明

图1a为本发明实施例提供的一种裂片装置的立体角度的结构示意图；

图1b为本发明实施例提供的一种裂片装置的一种侧视角度的结构示意图；

图1c为本发明实施例提供的一种裂片装置的俯视角度的结构示意图；

图1d为本发明实施例提供的一种裂片装置的另一种侧视角度的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种第一裂片组件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种第一裂片组件的侧视的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种第一裂片组件的俯视的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种裂片台的侧视的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的第一裂片组件上多个第一气孔向晶圆膜吹气时的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的第一裂片组件上多个第一气孔吸附晶圆膜时的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的裂片完成时相邻两个晶粒的切割道呈V字形夹角的示意图；

图9为本发明实施例提供的一种第二裂片组件的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种第二裂片组件的侧视结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种第二裂片组件的俯视结构示意图；

图12为本发明实施例提供的一种第二裂片组件在一个位置时的局部放大图；

图13为本发明实施例提供的一种第二裂片组件在另一个位置时的局部放大图；

图14a为本发明实施例提供的一种切割后的晶圆的侧视结构示意图；

图14b为本发明实施例提供的另一种切割后的晶圆的侧视结构示意图。

附图标记：

10-晶圆 11-承片环 12-绷膜框 13-晶圆膜

14-夹持机构 15-定位结构 20-运动平台

21-第一运动轴 22-第二运动轴 30-裂片台

31-凸起曲面 32-第一气孔 33-圆盘

34-伸缩轴 40-第一裂片头 41-第一端面

42-第二端面 50-第二裂片头 61-第一气缸

62-第二气缸 70-视觉检测系统

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

为了方便理解本发明实施例提供的裂片装置，下面首先说明一下本发明实施例提供的裂片装置的应用场景，该裂片装置用于对经过切割后形成有切割道的晶圆进行裂片，以将晶圆裂片为多个晶粒。下面结合附图对该裂片装置进行详细的叙述。

参考图1a～1d、图2及图9，本发明实施例提供的裂片装置包括支撑结构(图中未示出)，在支撑结构上设置有承片环11、以及用于将晶圆膜13固定在承片环11上的绷膜框12，其中，晶圆膜13具有相对的第一面及第二面，晶圆10粘附在晶圆膜13的第一面上。在支撑结构上设置有运动平台20，该运动平台20上设置有第一裂片组件及第二裂片组件。其中，第一裂片组件包括设置在运动平台20上的裂片台30，裂片台30具有用于抵压在晶圆膜13的第二面上的凸起曲面31；且裂片台30能够相对承片环11沿承片环11的轴向穿过承片环11。第二裂片组件包括设置在运动平台20上的第一裂片台30、以及滑动装配在支撑结构上且能够沿承片环11的轴向滑动的第二裂片头50；第一裂片头40具有用于粘附晶圆膜13的第二面的第一端面41、以及与第一端面41相邻接的第二端面42，其中，第一端面41与第二端面42的夹角不小于90度且小于180度，且第一端面41与第二端面42的交线与切割道对准；第二裂片头50与晶圆10位于晶圆膜13的同一侧，第二裂片头50用于抵压在晶圆膜13的第一上未覆盖晶圆10的区域后，向第一裂片头40方向推晶圆膜13，使切割道断开。

在上述的方案中，通过在裂片装置上设置两套裂片组件，其中一套裂片组件中的裂片台30具有凸起曲面31，用于对晶圆10上的所有切割道进行裂片，以提高裂片效率。另一套裂片组件通过第一裂片头40及第二裂片头50一次对一条切割道进行裂片，在第一裂片组件裂片后，存在切割道没有完全裂片时，采用第二裂片组件对没有完全裂片的切割道进行裂片，从而使晶圆10上的所有切割道都完全裂片。且两套裂片组件在裂片过程中，都不接触晶圆10，从而不会对晶圆10表面的微电路结构造成损坏。同时两套裂片组件在裂片过程中，晶圆10的折弯方向比较一致，防止晶圆10切割道两侧的侧壁发生碰撞，从而防止晶圆10的切割道崩边、晶圆10的金属层断裂等不良缺陷，提高产品良率。下面结合附图对上述各个结构进行详细的介绍。

在设置支撑结构时，支撑结构可以为诸如框架结构、台体结构等具有支撑功能的结构。参考图1a～1d、图2及图9，在支撑结构上设置有承片环11，承片环11可以通过诸如焊接、卡接、螺栓紧固等方式固定在支撑结构上。承片环11为一个环体结构，且承片环11的内径大于晶圆10的直径。承片环11具有支撑晶圆膜13的支撑端面。承片环11及绷膜框12可以为不锈钢结构。在应用时，先将晶圆10进行切割，参考图14a，具体的切割方式可以采用刀锯切割或者激光切割方式，在晶圆10表面留有切割口，切割口延伸形成切割道。切割的槽深可以占晶圆10厚度的1/3左右，如图14b所示，也可以通过激光隐形切割加工晶圆10，以在晶圆10内部形成由裂纹组成的切割道。该晶圆10可以为4寸、6寸、8寸、12寸等不同尺寸的晶圆10。之后，将晶圆10粘附在晶圆膜13的第一面上，具体的，可以通过覆膜机将晶圆10粘附在晶圆膜13的第一面上，另外可以将晶圆10的正面粘附在晶圆膜13的第一面上，也可以将晶圆10的背面粘附在晶圆膜13的第一面上，具体与晶圆10上晶粒的种类有关。在选择晶圆膜13时，应当选择黏度适中、延展性较好的晶圆膜13。晶圆膜13具有相对的第一面及第二面，为了便于说明，图中晶圆膜13的第一面是指位于晶圆膜13上方一侧的表面，晶圆膜13的第二面是指位于晶圆膜13下方一侧的表面。应当理解的是，上述描述并不作为对整体方案的限定。之后，将晶圆膜13的边缘平铺在承片环11的支撑端面上。之后采用绷膜框12将晶圆膜13固定在承片环11上。

继续参考图1a～1d、图2及图9，可以在承片环11上设置有用于将绷膜框12压紧在承片环11上的夹持机构14，通过夹持机构14将绷膜框12压紧在承片环11上，使绷膜框12与承片环11之间的晶圆膜13能够固定，便于对晶圆膜13进行固定。夹持机构14为现有技术中常规能够将绷膜框12紧固在承片环11上的机构。参考图1a～1d，在承片环11上还设置有定位结构15，防止晶圆膜13及晶圆10转动。在设置定位结构15时，可以采用定位销作为定位结构15。

参考图1a～1d及图9，在支撑结构上设置有运动平台20，该运动平台20上设置有第一裂片组件及第二裂片组件。在设置该运动平台20时，该运动平台20能够沿第一方向及第二方向运动，其中，第一方向及第二方向均与承片环11垂直，且第一方向及第二方向相互垂直。如图1a～1d及图9所示，该运动平台20可以包括装配在支撑结构上且能够向第一方向运动的第一运动轴21、以及装配在第一运动轴21上且能够向第二方向运动的第二运动轴22，其中，第一方向、第二方向及承片环11的轴向两两垂直。第一裂片组件及第二裂片组件均设置在第二运动轴22上，以便于在两个裂片组件之间相互配合。为了便于说明，下面先对第一裂片组件进行说明。

在具体设置第一裂片组件时，参考图1a～图9，在运动平台20上设置有裂片台30，该裂片台30可以设置在第二运动轴22上。该裂片台30具有用于抵压在晶圆膜13的第二面上的凸起曲面31，且裂片台30能够相对承片环11沿承片环11的轴向穿过承片环11。具体的，裂片台30位于晶圆膜13的第二面一侧，即裂片台30与晶圆10分列在晶圆膜13的两侧。在具体裂片时，首先使裂片台30相对承片环11沿承片环11的轴线方向移动，使裂片台30上的凸起曲面31抵压在晶圆膜13上，并继续移动，随时晶圆膜13被拉伸而延展，使粘附在晶圆膜13上的晶圆10也具有拉伸力，从而使晶圆10表面或晶圆10内部的切割道中的裂纹生长，在裂纹生长到一定程度后，晶圆10沿切割道裂开，从而形成多个晶粒。

与现有技术中的裂片装置相比，本申请的第一裂片组件通过使凸起曲面31抵压在晶圆膜13的第二面上，从而使裂片台30不与晶圆10进行直接的接触，防止对晶圆10表面的微电路结构造成损伤或破坏。参考图8，同时由于抵压在晶圆膜13的第二面上的裂片台30为凸起曲面31，在裂片台30相对承片环11沿承片环11的轴向穿过承片环11时，覆盖在凸起曲面31上的晶圆膜13使粘附在晶圆膜13上的晶圆10都沿同一方向折弯，同时随着晶圆膜13被拉伸，晶圆10切割道内部裂纹沿着切割道生成，使晶圆10会沿切割道裂。且由于晶圆膜13沿同一方向折弯，从而使裂开后切割道的两个侧壁具有V字形的夹角，从而防止晶圆10切割道两侧的侧壁发生碰撞，从而防止晶圆10的切割道崩边、晶圆10的金属层断裂等不良缺陷，提高产品良率。另外，由于凸起曲面31相对承片环11移动时，凸起曲面31能够沿相互垂直的两个方向拉伸晶圆膜13，使晶圆膜13上的晶圆10也具有向两个相互垂直方向被拉伸的力，从而能够使晶圆10上不同延伸方向的切割道内的裂纹都能够生长，引起切割道的裂开，从而提高裂片效率。且采用本申请的裂片装置裂片后，可以不进行扩片操作，即可满足特殊加工要求。

参考图6及图7，可以在凸起曲面31上分布有多个第一气孔32，多个第一气孔32用于向晶圆膜13吹气以使晶圆膜13与凸起曲面31之间脱离接触，多个第一气孔32还用于将晶圆膜13吸附在凸起曲面31上。通过在凸起曲面31上设置多个第一气孔32，且能够通过多个第一气孔32向晶圆膜13吹气以使晶圆膜13与凸起曲面31之间脱离接触，在应用时，可以边将裂片台30穿过承片环11，边吹气，实现裂片台30与晶圆膜13之间的无接触前移，防止晶圆膜13与裂片台30之间的接触而导致对晶圆10造成损伤。且在吹气时，高压气体能够对晶圆10上朝向晶圆膜13的表面施加均匀冲击，使整片晶圆10均匀受力。同时在前移到一定距离后，通过多个第一气孔32将晶圆膜13进行吸附，使晶圆膜13贴附在凸起曲面31上，使晶圆10的切割道内的裂纹沿切割道的延伸方向生长。且可以采用上述方式进行循环前进，直到晶圆10沿切割道裂开为止。在具体布置多个第一气孔32时，多个第一气孔32可以均匀的分布在凸起曲面31上，使对晶圆膜13的吹气及吸气较为均匀。

在具体实现通过多个第一气孔32吹气或吸气时，可以在支撑结构上设置有与多个第一气孔32连通的真空发生器，真空发生器用于向多个第一气孔32通压缩空气，使晶圆膜13与凸起曲面31之间脱离接触。真空发生器还用于通过多个第一气孔32抽气，使晶圆膜13吸附在凸起曲面31上。以便于通过多个第一气孔32抽气或向多个第一气孔32吹入压缩空气。应当理解的是，除了采用真空发生器的方式，还可以采用其他的方式，例如，还可以采用气泵的方式实现。

在具体设置上述凸起曲面31时，凸起曲面31为球冠，使晶圆10吸附在裂片台30的球冠上时，由于球冠的曲率相同，从而使整片晶圆10均匀受力。在具体确定球冠的尺寸时，可以使球冠的高为4nm～10nm，具有的，球冠的高可以为4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm等介于4nm～10nm之间的任意值，以提高裂片效果。在应用时，可以针对不同厚度、不同晶粒大小的晶圆10，更换不同半径的球冠，以达到最好的裂片效果。需要解释的是，这里面的球冠是指一个球面被平面所截后剩下的曲面。截得的圆面是底，垂直于圆面的直径被截得的部分是高。也可看作圆弧绕过它的一个端点的圆的直径旋转一周得到的面。应当理解的是，凸起曲面31并不限于球冠，还可以采用其他的凸起曲面31。例如，该凸起曲面31还可以由抛物线绕其对称轴旋转180度后形成的曲面。参考图2、图3、图4及图5，可以使球冠的中心轴、晶圆10的中心轴及承片环11的中心轴位于同一条直线上，以保证整片晶圆10均匀受力。

另外，球冠可以为陶瓷面，使球冠较为光滑，减少摩擦，也防止球冠对晶圆膜13造成损伤。在具体设置时，可以采用一个球缺组成裂片台30的一部分，由球缺上的球冠作为凸起曲面31。球缺的材料可以为陶瓷材料，使形成的球冠为陶瓷面。需要解释的是，一个球被平面截下的一部分叫做球缺，截面叫做球缺的底面，垂直于截面的直径被截后被截下的线段长叫做球缺的高。参考图2、图4、图5及图6，裂片台30还可以包括一个圆盘33，将球缺的底固定在圆盘33上，以形成一个裂片台30。当然，球缺可以与圆盘33为一体结构，以便于加工。且圆盘33的边缘可以与球缺的边缘重合，以对球缺上较薄的边缘处进行支撑，同时，防止圆盘33接触到晶圆膜13。

在具体实现裂片台30与承片环11之间的相对运动时，可以使裂片台30滑动装配在运动平台20上，承片环11固定在支撑结构上，球冠的底的直径小于承片环11的内径，且裂片台30的滑动方向与承片环11的轴线重合。通过采用承片环11固定，裂片台30运动的装配方式，便于实现裂片台30与承片环11之间的相对运动。在具体实现裂片台30滑动装配在支撑结构上时，参考图2，可以在运动平台20上设置有延伸方向与承片环11的轴线重合的伸缩轴34，裂片台30装配在伸缩轴34的端部位置，且球冠的凸起方向朝向晶圆膜13，通过伸缩轴34沿承片环11的方向的伸缩，实现裂片台30的滑动，以便于实现裂片台30的滑动装配。具体设置时，可以在第二运动轴22上设置第一气缸61，第一气缸61的活塞杆作为伸缩轴34，还可以为其他能够伸缩的轴结构。在将裂片台30装配在伸缩轴34上时，参考图2，可以使圆盘33固定在伸缩轴34的端部位置。当然，可以使裂片台30可拆卸的装配在伸缩轴34上，以便于针对不同厚度、不同晶粒大小的晶圆10，更换不同半径球冠的裂片台30，以达到最好的裂片效果。具体实现时，可以使圆盘33与伸缩轴34通过卡接、螺钉紧固等方式进行固定连接。

还可以设置一控制单元，该控制单元作为对第一裂片组件及运动平台20运动的控制，还用于对多个第一气孔32的吸气或吹气进行控制。控制单元可以为工控机，也可以为具有控制功能的终端。该控制单元不仅包括控制程序，还包括用于存储及运行控制程序的硬件。在具体控制时，该控制单元首先控制运动平台20运动，使裂片台30运动到承片环11的中心位置。之后控制单元控制裂片台30向晶圆膜13靠近以使球冠的顶点与晶圆膜13接触的控制单元。具体的，可以使裂片台30上升到顶面刚好接触到晶圆膜13为止。在球冠的顶点与晶圆膜13接触后，控制单元还用于控制多个第一气孔32向晶圆膜13通压缩空气，同时控制裂片台30按设定速度向靠近晶圆膜13方向滑动第一设定距离，即通过边吹气、边前进的方式，使晶圆膜13与球冠之间没有接触，防止球冠对晶圆膜13造成损伤。且在吹气时，高压气体能够对晶圆10上朝向晶圆膜13的表面施加均匀冲击，使整片晶圆10均匀受力。该第一设定距离的大小具体与晶圆10的大小及厚度、球冠的大小等有关。在裂片台30滑动第一设定距离后，控制单元还用于控制多个第一气孔32吸气，将晶圆膜13吸附在球冠上设定时间段，即在前移到一定距离后，通过多个第一气孔32将晶圆膜13进行吸附，使晶圆膜13贴附在球冠上，使晶圆10的切割道内的裂纹沿切割道的延伸方向生长。该设定时间段可以为数秒时间。在晶圆膜13吸附在球冠上设定时间段后，控制单元还用于控制裂片台30、多个第一气孔32按照上述方式循环进行，直到裂片台30向靠近晶圆膜13方向滑动第二设定距离，即采用上述控制方式进行循环前进，直到晶圆10沿切割道裂开为止。通过设置控制单元，以便于实现自动化操作。同时可以通过选择设定速度、第一设定距离及第二设定距离的大小，优化裂片效果。

接下来介绍第二裂片组件，参考图1a～1d、图9～图13，该第二裂片组件主要包括第一裂片头40和第二裂片头50，其中，第一裂片头40位于晶圆膜13的一侧，第二裂片头50位于晶圆膜13的另一侧，且第二裂片头50与晶圆膜13位于晶圆10的同一侧。

在具体设置第一裂片头40时，参考图11及图12，第一裂片头40装配在运动平台20上，具体的，第一裂片头40装配在第二运动轴22上。第一裂片头40包括第一端面41及第二端面42，其中，第一裂片头40的第一端面41与第二端面42相邻接，且在相邻接处具有第一端面41与第二端面42相交的交线。第一裂片头40的第一端面41与第二端面42之间的夹角θ不小于90度且小于180度。需要解释的是，第一端面41与第二端面42之间的夹角是指第一裂片头40的剖视图中，以交线在剖视图中的点为顶点，两个端面的剖线为交线所形成的夹角。在具体确定第一端面41与第二端面42之间的夹角时，第一端面41与第二端面42之间的夹角θ可以为140度～160度，具体的，第一端面41与第二端面42之间的夹角可以为140度、145度、150度、155度、160度等介于140度～160度之间的任意值，以便于第二端面42对晶圆膜13的延伸进行很好的导引，提高裂片效果。可以采用陶瓷材料制作出第一裂片头40，使第一裂片头40的第一端面41及第二端面42都为陶瓷面，减小第一端面41及第二端面42分别与晶圆膜13的摩擦力，防止由于摩擦从而造成晶圆膜13损坏。

另外，可以设置第一端面41的宽度为3mm～6mm，具体的，第一端面41的宽度可以为3mm、4mm、5mm、6mm等介于3mm～6mm之间的任意值，以提高第一端面41的粘附效果。可以设置第二端面42的宽度为5mm～10mm，具体的，第二端面42的宽度可以为5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm等介于5mm～10mm之间的任意值，以提高第二端面42的导引效果。

参考图9及图10，承片环11可以与第一裂片头40位于晶圆膜13的相同侧，且承片环11上的支撑端面与第一端面41共面，使第一端面41一侧的晶圆膜13几乎没有发生形变，防止晶圆10切割道两侧的侧壁发生碰撞，从而防止晶圆10的切割道崩边、晶圆10的金属层断裂等不良缺陷，提高产品良率。

在具体实现第一端面41与晶圆膜13的第二面的粘附时，可以在第一端面41上设置有多个第二气孔，多个第二气孔用于吸气，以将晶圆膜13的第二面吸附在第一端面41上。以便于实现第一端面41与晶圆膜13的粘附。可以将支撑结构的真空发生器与多个第二气孔连通的真空发生器，真空发生器用于通过所述多个第二气孔吸气，以将晶圆膜13的第二面吸附在所述第一端面41上。以便于通过多个第二气孔吸气。且通过一个真空发生器与第一气孔32及第二气孔均连通，以便于向第一气孔32及第二气孔吹气，或进行吸气，同时减少真空发生器数目，节省成本。应当理解的是，并不限于通过真空发生器的方式通过多个第二气孔抽气，以吸附晶圆膜13的第二面，还可以采用真空气泵的方式。

在应用时，将晶圆膜13固定好之后，使第一端面41与第二端面42的交线与切割道对准，具体的对准方式，可以使切割道的延伸方向与第一端面41及第二端面42的交线平行，对准的过程中，可以使第一裂片头40向靠近晶圆膜13方向移动，使第一端面41与承片环11共面，且第一端面41吸附在晶圆膜13的第二面，使晶圆膜13粘附在第一裂片头40的第一端面41上，具体可以采用视觉定位的方式。之后，使第二裂片头50向靠近晶圆膜13方向移动，将第二裂片头50抵压在晶圆膜13上未被晶圆10覆盖的区域，之后，使第二裂片头50继续向靠近第一裂片头40方向移动，在远端对晶圆膜13进行按压操作，和第二裂片头50位于第一裂片头40的同一侧的晶圆膜13在第二裂片头50的按压下，沿着第二端面42的延伸方向发生形变，带动晶圆10发生弯曲，直到晶圆膜13包裹住第一裂片头40上的第二端面42，保持第二裂片头50在该位置数秒时间，使切割道中的裂片生长并最终引起切割道断开，使晶圆10切割道在两个裂片头的作用下发生脆性断裂。在此过程中，位于第一裂片头40一侧的晶圆膜13由于有第一端面41的吸附，形成较强的真空吸附效果，不会产生或较小的产生拉伸，使位于该侧的晶圆10不会或较少的受影响。位于第一裂片头40另一侧的晶圆膜13在第二裂片头50的挤压下，发生拉伸，由于有第二端面42作为导引面，且第二裂片头50抵压在晶圆膜13上未被晶圆10覆盖的区域，所以该侧的晶圆膜13都向同一方向折弯并延伸。从而使覆盖有晶圆10的部分晶圆膜13仅在切割道处的折弯，且整条切割道受力均匀，从而防止晶圆10切割道两侧的侧壁发生碰撞，从而防止晶圆10的切割道崩边、晶圆10的金属层断裂等不良缺陷，提高产品良率。

另外，可以设置承片环11可相对支撑结构沿承片环11的轴线做定点旋转，以便于实现切割道与第一端面41及第二端面42的交线的对准。即承片环11可相对支撑结构做定点旋转，具体实现时，可以采用旋转台作为设置承片环11的载体。

参考图1a～1d、图9～图13，运动平台20上第一裂片头40的个数可以为1个，也可以为多个。参考图9～图13，可以在运动平台20上设置有至少两个第一裂片头40，至少两个第一裂片头40沿直线排列，且至少两个第一裂片头40上的第一端面41与第二端面42之间的夹角相等。且任意相邻的多两个第一裂片头40的第一端面41及第二端面42均相邻接，且每个第一裂片头40均可沿承片环11的轴向运动。即至少两个第一裂片头40之间是否沿承片环11的轴向运动，相互之间是各自独立运动的，通过运动平台20的移动和多个第一裂片头40的升降，以便于组合出不同长度的第一端面41及第二端面42，匹配不同位置不同长度的晶圆10上的切割道，通过承片环11旋转实现两个方向的晶圆10裂片。从而可以在无需增大承片环11及晶圆膜13的情况下，即可实现对晶圆10的边缘处的切割道进行裂片。在具体确定第一裂片头40的个数时，第一裂片头40的个数可以为2个、3个、4个等任意值。且每个第一裂片头40的长度可以相等，也可以不相等。参考图9～图13，可以在运动平台20上设置有至少两个第二气缸62，至少两个第二气缸62与至少两个第一裂片头40一一对应。每个第二气缸62的活塞杆的伸缩方向均与承片环11的轴向平行，每个第一裂片头40固定在对应的第二气缸62的活塞杆的端部位置。以便于第一裂片台30沿承片环11的轴向运动。应当理解的是，每个第一裂片头40所连接的第二气缸62的个数并不限于1个，如果第一裂片头40的长度较长时，可以使该第一裂片头40连接在两个第二气缸62的活塞杆上，以便于对长度较长的第一裂片头40进行稳定支撑。但是应当注意的是，连接在同一个第一裂片头40上的第二气缸62的活塞杆应当能够同步伸缩，以保证第一裂片头40能够水平。

参考图9～图13，还可以在支撑结构上设置有第三气缸，第三气缸的活塞杆的伸缩方向与承片环11的轴向平行，第二裂片头50设置在第三气缸的活塞杆的端部位置。以便于实现第二裂片头50向第一裂片台30方向移动。在设置第二裂片头50时，参考图9，第二裂片头50可以为一个倒T字形结构，其中的竖直部分的端部位置连接在第三气缸的活塞杆上，第二裂片头50的水平部分作为抵压在晶圆膜13上的结构，从而增加与晶圆膜13的接触面积，防止第二裂片头50将晶圆膜13捅破。另外，可以采用陶瓷材料制作出第二裂片头50，使第二裂片头50的表面为陶瓷面，减小第二裂片头50与晶圆膜13的摩擦力，防止由于摩擦从而造成晶圆膜13损坏。

另外，在对晶圆10进行划片过程中，晶圆10上会具有多条切割道，多条切割道分别沿纵向及横向并排排列，从而将晶圆10进行分割为多个晶粒。上述控制单元还能够控制第二裂片组件进行裂片。

在控制单元具体控制时，首先，控制单元可以控制承片环11旋转、运动平台20及多个第一裂片头40运动，使第一端面41与第二端面42的交线与多条切割道中沿纵向排列的一个切割道对准；之后，控制单元还用于控制多个第二气孔吸气，以将晶圆膜13的第二面吸附在第一端面41上；之后，控制单元还用于控制第二裂片头50抵压在晶圆膜13的第一面上未覆盖晶圆10的区域后，向第一裂片头40方向推晶圆膜13，使切割道断开。在该一个切割道断开后，控制单元可以控制运动平台20及多个第一裂片头40运动，以使第一端面41与第二端面42的交线与多条切割道中沿纵向排列的另一个相邻的切割道对准，按照上述方式使该另一个切割道断开，直到使沿纵向排列的一半切割道均断开。如图12及图13所示，图12为对位于靠近晶圆10边缘处的切割道进行裂片，图13为对靠近晶圆10中心处的切割道进行裂片。第一裂片头40从图12运动到图13位置，只需控制单元控制运动平台20及第二气缸62运动即可，通过控制部分或全部的第二气缸62的活塞杆伸出，从而组合出不同长度的第一裂片头40。另外，在将第二裂片头50向靠近第一裂片头40方向移动到一定距离后，使第一端面41上的多个气孔抽真空的真空度到达设定阈值后，控制单元可以使第二裂片头50返回原位，同时控制单元使第一裂片头40的第一端面41上的多个第二气孔保持真空状态数秒，之后释放，以防止突然释放使晶圆膜13发生来回振动，从而引起方向杂乱的形变，使晶圆10表面发生崩片等缺陷。

之后，控制单元可以控制承片环11旋转90度，控制运动平台20及多个第一裂片头40运动，使第一端面41与第二端面42的交线与多条切割道中沿横向排列的一个切割道对准，按照上述方式，使沿横向排列的一半切割道断开。

之后，控制单元还用于控制承片环11旋转再旋转90度，控制运动平台20及多个第一裂片头40运动，使第一端面41与第二端面42的交线与多条切割道中沿纵向排列的未断开的切割道中的一个切割道对准，按照上述方式，使沿纵向排列的另一半切割道均断开。

之后，控制单元还用于控制承片环11再旋转90度，控制运动平台20及多个第一裂片头40运动，使第一端面41与第二端面42的交线与多条切割道中沿横向排列的未断开的切割道中的一个切割道对准，按照上述方式，使沿横向排列的另一半切割道均断开。通过设置控制单元，以便于实现自动化操作。同时通过使承片环11共运动四次90度，对完成整片晶圆10的裂片。

另外，可以在支撑结构上设置有用于测量晶圆10厚度的测量模块，该测量模块与控制单元通信连接，使控制单元能够控制测量模块。具体控制时，控制单元不仅能够控制测量模块测量晶圆10厚度，还能够判断晶圆10的厚度是否大于设定厚度。如果判断结果为否，控制单元还可以控制运动平台20运动，以使凸起曲面31与晶圆膜13位置相对，使第一裂片组件对晶圆10进行裂片。如果判断结果为是，则控制单元还用于控制运动平台20运动，使第一端面41与第二端面42的交线与切割道对准，使第二裂片组件对晶圆10进行裂片。通过测量模块对晶圆10厚度进行检测，在晶圆10的厚度超过设定厚度时，由于凸起曲面31已不再能够实现裂片，所以能够直接选用第二裂片组件进行裂片，提高裂片效果。在确定设定厚度的值时，具体与晶圆10的材料、晶圆10的直径等因素有关。该设定厚度可以为300微米。

另外，还可以在支撑结构上还设置有与控制单元通信连接的视觉检测系统70，在控制单元控制第一裂片组件对晶圆10裂片后，控制单元还可以控制视觉检测系统70检测晶圆10上是否存在切割道未完全裂片。在检测到晶圆10上存在切割道未完全裂片时，控制单元还可以控制运动平台20运动，使第一端面41与第二端面42的交线与未完全裂片的切割道对准，使第二裂片组件对未完全裂片的切割道进行裂片。通过视觉检测系统70能够快速发现是否存在切割道未完全裂片，提高自动化程度，通过裂片效率。

通过在裂片装置上设置两套裂片组件，其中一套裂片组件中的裂片台30具有凸起曲面31，用于对晶圆10上的所有切割道进行裂片，以提高裂片效率。另一套裂片组件通过第一裂片头40及第二裂片头50一次对一条切割道进行裂片，在第一裂片组件裂片后，存在切割道没有完全裂片时，采用第二裂片组件对没有完全裂片的切割道进行裂片，从而使晶圆10上的所有切割道都完全裂片。且两套裂片组件在裂片过程中，都不接触晶圆10，从而不会对晶圆10表面的微电路结构造成损坏。同时两套裂片组件在裂片过程中，晶圆10的折弯方向比较一致，防止晶圆10切割道两侧的侧壁发生碰撞，从而防止晶圆10的切割道崩边、晶圆10的金属层断裂等不良缺陷，提高产品良率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种裂片装置，用于对经过切割形成有切割道的晶圆进行裂片，其特征在于，包括：

支撑结构；

设置在所述支撑结构上的承片环、以及用于将晶圆膜固定在承片环上的绷膜框，其中，所述晶圆膜具有相对的第一面及第二面，所述晶圆粘附在所述晶圆膜的第一面上；

设置在所述支撑结构上的运动平台，所述运动平台上设置有第一裂片组件和第二裂片组件；

其中，所述第一裂片组件包括设置在所述运动平台上的裂片台，所述裂片台具有用于抵压在所述晶圆膜的第二面上的凸起曲面；且所述裂片台能够相对所述承片环，沿所述承片环的轴向穿过所述承片环；

所述第二裂片组件包括设置在所述运动平台上的第一裂片头、以及滑动装配在所述支撑结构上且能够沿所述承片环的轴向滑动的第二裂片头；所述第一裂片头具有用于粘附所述晶圆膜的第二面的第一端面、以及与所述第一端面相邻接的第二端面，其中，所述第一端面与第二端面的夹角不小于90度且小于180度，且所述第一端面与所述第二端面的交线与所述切割道对准；所述第二裂片头与所述晶圆位于所述晶圆膜的同一侧，所述第二裂片头用于抵压在所述晶圆膜的第一面上未覆盖所述晶圆的区域后，向所述第一裂片头方向推所述晶圆膜，使所述切割道断开。

2.如权利要求1所述的裂片装置，其特征在于，所述支撑结构上设置有用于测量所述晶圆厚度的测量模块、以及与所述测量模块通信连接的控制单元；

其中，所述控制单元用于控制所述测量模块测量所述晶圆厚度、以及判断所述晶圆的厚度是否大于设定厚度；

如果判断结果为否，所述控制单元还用于控制所述运动平台运动，以使所述凸起曲面与所述晶圆膜位置相对，使所述第一裂片组件对所述晶圆进行裂片；

如果判断结果为是，则所述控制单元还用于控制所述运动平台运动，使所述第一端面与所述第二端面的交线与所述切割道对准，使所述第二裂片组件对所述晶圆进行裂片。

3.如权利要求2所述的裂片装置，其特征在于，所述支撑结构上还设置有与所述控制单元通信连接的视觉检测系统，在所述控制单元控制所述第一裂片组件对所述晶圆裂片后，所述控制单元还用于控制所述视觉检测系统检测所述晶圆上是否存在切割道未完全裂片；

在检测到所述晶圆上存在切割道未完全裂片时，所述控制单元还用于控制所述运动平台运动，使所述第一端面与所述第二端面的交线与所述未完全裂片的切割道对准，使所述第二裂片组件对所述未完全裂片的切割道进行裂片。

4.如权利要求1～3任一项所述的裂片装置，其特征在于，所述凸起曲面上分布有多个第一气孔；所述多个第一气孔用于向所述晶圆膜吹气以使所述晶圆膜与所述凸起曲面之间脱离接触，所述多个第一气孔还用于将所述晶圆膜吸附在所述凸起曲面上。

5.如权利要求4所述的裂片装置，其特征在于，所述第一端面上设置有多个第二气孔，所述多个第二气孔用于吸气，以将所述晶圆膜的第二面吸附在所述第一端面上。

6.如权利要求5所述的裂片装置，其特征在于，所述支撑结构上设置有与所述多个第一气孔及第二气孔均连通的真空发生器；所述真空发生器用于向所述多个第一气孔通压缩空气，使所述晶圆膜与所述凸起曲面之间脱离接触；所述真空发生器还用于通过所述多个第一气孔抽气，使所述晶圆膜吸附在所述凸起曲面上；所述真空发生器还用于通过所述多个第二气孔吸气，以将所述晶圆膜的第二面吸附在所述第一端面上。

7.如权利要求1～3任一项所述的裂片装置，其特征在于，所述运动平台包括装配在所述支撑结构上且能够向第一方向运动的第一运动轴、以及装配在所述第一运动轴上且能够向第二方向运动的第二运动轴，其中，所述第一方向、第二方向、所述承片环的轴向两两垂直；

所述裂片台及所述第一裂片头均设置在所述第二运动轴上。

8.如权利要求7所述的裂片装置，其特征在于，所述第二运动轴上设置有第一气缸及第二气缸，且所述第一气缸及第二气缸的活塞杆的延伸方向均与所述承片环的轴向平行；

其中，所述裂片台设置在所述第一气缸的活塞杆的端部位置，所述第一裂片头设置在所述第二气缸的活塞杆的端部位置。

9.如权利要求8所述的裂片装置，其特征在于，所述第二运动轴上设置有至少两个所述第二气缸，且每个第二气缸的活塞杆上均设置有所述第一裂片头；所述至少两个第一裂片头沿直线排列，且所述至少两个第一裂片头上的第一端面与第二端面之间的夹角相等；

任意相邻的两个第一裂片头的第一端面及第二端面均相邻接，且每个第一裂片头均可沿所述承片环的轴向运动。

10.如权利要求7所述的裂片装置，其特征在于，所述承片环可相对所述支撑结构沿所述承片环的轴线做定点旋转。

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