CN114147608B - 一种半导体晶圆的划片装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及晶圆加工技术领域，且公开了一种半导体晶圆的划片装置，包括机架、底座、砂轮和晶圆。本发明通过设计气腔、气孔、气膜、活动腔、进水槽、活塞板、连杆和承水板，通过利用对砂轮降温的水流经进水槽流入活动腔内部并作用在承水板上，使得承水板下移并通过连杆和活塞板促使气腔内部的气压减小，从而促使气膜向气腔的内部膨胀使得气孔处产生吸力对晶圆进行吸附，当晶圆划片完成后，由于承水板受弹簧的作用上移，促使活塞板受连杆的作用上移，并将气腔内部的气体挤压进入气膜处，促使气膜向气腔的外侧膨胀，从而将气孔处的硅粉碎屑等顶出气孔，避免气孔处被硅粉碎屑等堵住造成对晶圆的吸附性差，从而导致在划片过程中出现崩边的情况。

Description

一种半导体晶圆的划片装置
技术领域
本发明涉及晶圆加工技术领域，具体为一种半导体晶圆的划片装置。
背景技术
晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅，高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅，硅晶棒在经过研磨、抛光、切片后形成硅晶圆片，其广泛应用于人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等，时半导体器件电子信息的基础材料。
晶圆的划片主要分为金刚石砂轮划片和激光划片，而金刚石划片由于划切生产的切屑力小，且划切成本低，是目前应用最广泛的划片工艺，由于晶圆在进行划片加工时主要利用真空吸附对晶圆进行固定，其加工时所产生的硅粉等碎屑极易将真空气孔堵住，造成真空吸附力减小，使得晶圆的固定性差，容易在划片时造成崩边的情况，且晶圆上所贴的蓝膜在划片过程中也极易粘黏在砂轮刃上，在砂轮的高速转动下也容易对晶圆造成崩边，使得晶圆划片后的品质不佳。
发明内容
针对背景技术中提出的现有晶圆划片机在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种半导体晶圆的划片装置，具备防止真空气孔堵塞，避免砂轮刃上的蓝膜对晶圆造成崩边的优点，解决了上述背景技术中提出的技术问题。
本发明提供如下技术方案：一种半导体晶圆的划片装置，包括机架、底座、砂轮和晶圆，所述底座内部的上侧开设有气腔，所述底座的内部位于气腔的上部开设有气孔，所述气孔的侧壁固定连接有气膜，所述气腔的内部滑动连接有活塞板，所述气腔的底部固定连接有通水管，所述通水管的内部开设有通水孔，所述底座的内部位于气腔的下侧开设有活动腔，所述活动腔顶侧的中部固定连接有弹簧，所述弹簧的底部固定连接有承水板，所述承水板上侧的中部固定连接有连杆，所述底座的内部位于活动腔的右侧开设有进水槽，所述底座的内部位于气腔的左侧和活动腔的上侧开设有滑腔，所述滑腔的内部滑动连接有滑板，所述滑板的内部开设有通槽，所述滑腔上侧的中部固定连接有顶杆，所述顶杆的内部开设有排气槽，所述顶杆的顶部开设有弧形槽，所述弧形槽的侧壁固定连接有摩擦块，所述底座的内部位于活动腔和滑腔的左侧开设有出气槽，所述底座的内部位于气腔和滑腔之间开设有输气槽。
优选的，所述底座位于气腔和活动腔之间开设有孔供连杆滑动，所述连杆的顶部伸入气腔内部并与活塞板固定连接，所述气膜为具有一定弹性和拉伸性的材料制成。
优选的，所述承水板的侧面与活动腔的内侧壁滑动接触，所述活动腔的右上角与进水槽连通，所述活动腔内部位于承水板的下侧与出气槽连通，所述滑板上移至滑腔内的最大行程时出气槽与通槽连通。
优选的，所述气腔内位于活塞板下侧的腔体通过输气槽与滑腔连通，所述顶杆移动至最大行程时弧形槽与砂轮配合。
优选的，所述摩擦块的数量为两个，两个所述弧形槽对称分布在弧形槽的侧壁，两个所述摩擦块之间的间距值等于砂轮的厚度值，所述排气槽与弧形槽连通。
优选的，所述通水管穿过活塞板并与活塞板滑动套接，所述气孔的数量为十一组，十一组所述气孔等距排列在底座的顶部，所述通水管与气孔的连通方式为每间隔一组连接。
本发明具备以下有益效果：
1、本发明通过设计气腔、气孔、气膜、活动腔、进水槽、活塞板、连杆和承水板，通过利用对砂轮降温的水流经进水槽流入活动腔内部并作用在承水板上，使得承水板下移并通过连杆和活塞板促使气腔内部的气压减小，从而促使气膜向气腔的内部膨胀使得气孔处产生吸力对晶圆进行吸附，当晶圆划片完成后，由于承水板受弹簧的作用上移，促使活塞板受连杆的作用上移，并将气腔内部的气体挤压进入气膜处，促使气膜向气腔的外侧膨胀，从而将气孔处的硅粉碎屑等顶出气孔，避免气孔处被硅粉碎屑等堵住造成对晶圆的吸附性差，从而导致在划片过程中出现崩边的情况。
2、本发明通过设计进水槽、活动腔、输气槽、滑板、顶杆、弧形槽和摩擦块，通过承水板下移时带动活塞板下移，并将气腔内部的气体挤压进入滑腔，促使滑腔内部的滑板上移，同时利用滑板的上移带动顶杆上移，促使顶杆顶部的弧形槽移动至砂轮处，并通过弧形槽侧边的摩擦块对砂轮上粘附的蓝膜等进行摩擦，并将其去除，避免砂轮刃上粘附有蓝膜等杂质造成对晶圆划片时出现崩边的情况。
3、本发明通过设计进水槽、活动腔、输气槽、滑板、顶杆、弧形槽和摩擦块，通过承水板下移时带动活塞板下移，并将气腔内部的气体挤压进入滑腔，促使滑腔内部的滑板上移，同时利用承水板的下移促使活动腔内部的气体被挤压进入出气槽，最终被出气槽和通槽传输至排气槽书，促使气体经排气槽排出并吹在砂轮刃处，促进砂轮刃的降温与散热。
4、本发明通过设计气腔、气孔、气膜、活塞板、通水管和通水孔，通过水流增压器使活动腔内部的水流增压后，利用水流的压力促使水流经通水管和通水孔进入气膜内部，促使气膜膨胀，从而使得膨胀的气膜与晶圆的底部接触，促使晶圆的背面可得到降温，同时装有水流的气膜会对正在划片的晶圆起到一个向上的力，可对晶圆实现缓冲，减小晶圆划片时出现背崩的概率。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明承水板下移状态结构示意图；
图3为本发明通水管与气孔处结构示意图；
图4为本发明顶杆上侧内部结构示意图；
图5为本发明图1中A处放大结构示意图。
图中：1、机架；2、底座；21、气腔；211、气孔；212、气膜；213、活塞板；214、通水管；215、通水孔；22、活动腔；221、弹簧；222、承水板；223、连杆；23、进水槽；24、滑腔；241、滑板；242、通槽；25、顶杆；251、排气槽；252、弧形槽；253、摩擦块；26、出气槽；27、输气槽；3、滑架；4、砂轮；5、喷水头；6、晶圆。
具体实施方式
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。
请参阅图1和图2，一种半导体晶圆的划片装置，包括机架1，机架1底部的上侧固定连接有底座2，机架1上部的右侧滑动连接有滑架3，滑架3的底部固定安装有砂轮4，滑架3的底部位于砂轮的右侧固定安装有喷水头5，底座2的顶部放置有晶圆6，滑架3可带动砂轮4和喷水头5在机架1的上部上下滑动，对晶圆6进行切片并对砂轮4进行降温。
请参阅图1、图2、图3和图4，底座2内部的上侧开设有气腔21，底座2的内部位于气腔21的上部开设有气孔211，气孔211的侧壁固定连接有气膜212，气腔21的内部滑动连接有活塞板213，气腔21的底部固定连接有通水管214，通水管214的内部开设有通水孔215，通水管214穿过活塞板213并与活塞板213滑动套接，气孔211的数量为十一组，十一组气孔211等距排列在底座2的顶部，通水管214与气孔211的连通方式为每间隔一组连接，使得每组气孔211内的气膜212可分别受气体和水流的作用进行膨胀，既保证了对晶圆6的吸力确保晶圆6的稳定性，又可利用进入水流的气膜212对晶圆6的背面进行降温，同时含有水流的气膜212会对晶圆6起到向上的力，从而减小晶圆6划片时出现背崩的概率，底座2的内部位于气腔21的下侧开设有活动腔22，活动腔22顶侧的中部固定连接有弹簧221，弹簧221的底部固定连接有承水板222，承水板222和底座2的内部均设有排水孔，只有承水板222位于活动腔22内部的最大行程时承水板222内部的排水孔才与底座2内部的排水孔连通，且排水孔处的孔径小水流不能自行排出只有收到挤压时才会排水类似与注射器顶端的孔，承水板222上侧的中部固定连接有连杆223，底座2位于气腔21和活动腔22之间开设有孔供连杆223滑动，连杆223的顶部伸入气腔21内部并与活塞板213固定连接，确保连杆223下移或者上移时能够带动活塞板213共同移动，气膜212为具有一定弹性和拉伸性的材料制成，保证了气腔21内部气压减小或增大时气膜212能够向气腔21的内部或外侧膨胀，进而改变气孔211处的气压，底座2的内部位于活动腔22的右侧开设有进水槽23，进水槽23的顶部设有过滤网，可对硅粉等杂质进行过滤，且进水槽23的内部设有水流增压装置，保证进入活动腔22内部的水利会被增压，从而促进承水板222的下移，同时确保水流能够经通水管214和通水孔215进入气膜212的内部，底座2的内部位于气腔21的左侧和活动腔22的上侧开设有滑腔24，滑腔24的内部滑动连接有滑板241，滑板241的内部开设有通槽242，滑腔24上侧的中部固定连接有顶杆25，顶杆25的内部开设有排气槽251，顶杆25的顶部开设有弧形槽252，弧形槽252的侧壁固定连接有摩擦块253，摩擦块253的数量为两个，两个弧形槽252对称分布在弧形槽252的侧壁，两个摩擦块253之间的间距值等于砂轮4的厚度值，便于利用摩擦块253将砂轮4上粘附的蓝膜等杂质去除，排气槽251与弧形槽252连通，便于气体经排气槽251的传输在弧形槽252处释放，便于对砂轮4进行散热降温，底座2的内部位于活动腔22和滑腔24的左侧开设有出气槽26，承水板222的侧面与活动腔22的内侧壁滑动接触，活动腔22的右上角与进水槽23连通，保证了水流进入活动腔22内部时能带动承水板222下移，并将活动腔22内部位于承水板222下侧的气体挤压进入出气槽26，活动腔22内部位于承水板222的下侧与出气槽26连通，滑板241上移至滑腔24内的最大行程时出气槽26与通槽242连通，确保气体可以传输至通槽242处，底座2的内部位于气腔21和滑腔24之间开设有输气槽27，气腔21内位于活塞板213下侧的腔体通过输气槽27与滑腔24连通，便于气腔21下侧的气体进入滑腔24内部并带动滑板241上移，顶杆25移动至最大行程时弧形槽252与砂轮4配合，确保顶杆25上移后，可利用摩擦块253的作用将砂轮4上粘附的蓝膜等杂质去除，避免晶圆划片时受蓝膜的影响而出现崩边的情况。
请参阅图1、图2、图3和图4，其中，当砂轮4对晶圆6进行划片时，利用对砂轮4降温的水流经进水槽23进入活动腔22内部，并作用在承水板222上侧，促使承水板222受水流的作用下移并通过连杆223的作用带动活塞板213下移，使得气腔21内部位于活塞板213上侧的气压减小，从而促使气膜212想气腔21的内部膨胀，促使气孔211处的气压减小并产生吸力，对晶圆6进行吸附，促使晶圆6固定，同时由于水流增压器的作用，使得活动腔22内部的水流压力增大，促使水流顺着通水管214和通水孔215进入气膜212内，使得气膜212膨胀并作用在晶圆6的背面，确保含有水流的气膜212可对晶圆6的背面进行降温同时又可对晶圆6起到一个向上的作用力，减小了晶圆6划片时背崩的概率，当晶圆6划片完成后由于承水板222受弹簧221的作用上移，促使活塞板213受连杆223的作用上移，并将气腔21内部的气体挤压进入气膜212处，促使气膜212向气腔21的外侧膨胀，从而将气孔211处的硅粉碎屑等顶出气孔211，避免气孔211处被硅粉碎屑等堵住造成对晶圆6的吸附性差，从而导致在划片过程中出现崩边的情况，同时利用活塞板213的下移对气腔21内部位于活塞板213下侧的气体进行挤压，并经输气槽27进入滑腔24内部，促使滑板241上移，并带动顶杆25上移，使得顶杆25上的弧形槽252和摩擦块253与砂轮4配合，避免砂轮4上粘附的蓝膜等杂质对晶圆6造成崩边的情况，同时，由于滑板241的上移和承水板222的下移，使得活动腔22内部位于承水板222下侧的气体经出气槽26和通槽242进入排气槽251处，并最终经排气槽251排出对砂轮4进行散热和降温。
本发明的使用方法工作原理如下：
首先，当对晶圆6进行划片时，利用水流经进水槽23和水流增压器的作用进入活动腔22内部并作用在承水板222上，利用水流的作用促使承水板222下移，使得承水板222利用连杆223带动活塞板213下移，促使气腔21内部的气体压力减小，从而促使气膜212受气压的作用向气腔21内部膨胀，由于水流排出的速度远小于进入的速度，使得水流经通水管214和通水孔215进入气膜212处，从而既保证了气孔211处产生吸力对晶圆6进行吸附，又可对晶圆6的背面进行降温和支撑，其次，通过承水板222和活塞板213的下移，使得气腔21内部位于活塞板213下侧的气体受挤压经输气槽27进入滑腔24内部，促使滑腔24内部的滑板241上移，滑板241上移带动顶杆25上移，通过顶杆25的上移使得顶杆上部的弧形槽252和摩擦块253位于砂轮4处，同时活动腔22内部位于承水板222下侧的气体被挤压经出气槽26进入通槽242处，并最终经排气槽251排出作用在砂轮4上，并促进砂轮4的散热与降温。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种半导体晶圆的划片装置，包括机架(1)、底座(2)、砂轮(4)和晶圆(6)，其特征在于：所述底座(2)内部的上侧开设有气腔(21)，所述底座(2)的内部位于气腔(21)的上部开设有气孔(211)，所述气孔(211)的侧壁固定连接有气膜(212)，所述气腔(21)的内部滑动连接有活塞板(213)，所述气腔(21)的底部固定连接有通水管(214)，所述通水管(214)的内部开设有通水孔(215)，所述底座(2)的内部位于气腔(21)的下侧开设有活动腔(22)，所述活动腔(22)顶侧的中部固定连接有弹簧(221)，所述弹簧(221)的底部固定连接有承水板(222)，所述承水板(222)上侧的中部固定连接有连杆(223)，所述底座(2)的内部位于活动腔(22)的右侧开设有进水槽(23)，所述底座(2)的内部位于气腔(21)的左侧和活动腔(22)的上侧开设有滑腔(24)，所述滑腔(24)的内部滑动连接有滑板(241)，所述滑板(241)的内部开设有通槽(242)，所述滑腔(24)上侧的中部固定连接有顶杆(25)，所述顶杆(25)的内部开设有排气槽(251)，所述顶杆(25)的顶部开设有弧形槽(252)，所述弧形槽(252)的侧壁固定连接有摩擦块(253)，所述底座(2)的内部位于活动腔(22)和滑腔(24)的左侧开设有出气槽(26)，所述底座(2)的内部位于气腔(21)和滑腔(24)之间开设有输气槽(27)。
2.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆的划片装置，其特征在于：所述底座(2)位于气腔(21)和活动腔(22)之间开设有孔供连杆(223)滑动，所述连杆(223)的顶部伸入气腔(21)内部并与活塞板(213)固定连接，所述气膜(212)为具有一定弹性和拉伸性的材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆的划片装置，其特征在于：所述承水板(222)的侧面与活动腔(22)的内侧壁滑动接触，所述活动腔(22)的右上角与进水槽(23)连通，所述活动腔(22)内部位于承水板(222)的下侧与出气槽(26)连通，所述滑板(241)上移至滑腔(24)内的最大行程时出气槽(26)与通槽(242)连通。
4.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆的划片装置，其特征在于：所述气腔(21)内位于活塞板(213)下侧的腔体通过输气槽(27)与滑腔(24)连通，所述顶杆(25)移动至最大行程时弧形槽(252)与砂轮(4)配合。
5.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆的划片装置，其特征在于：所述摩擦块(253)的数量为两个，两个所述弧形槽(252)对称分布在弧形槽(252)的侧壁，两个所述摩擦块(253)之间的间距值等于砂轮(4)的厚度值，所述排气槽(251)与弧形槽(252)连通。
6.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆的划片装置，其特征在于：所述通水管(214)穿过活塞板(213)并与活塞板(213)滑动套接，所述气孔(211)的数量为十一组，十一组所述气孔(211)等距排列在底座(2)的顶部，所述通水管(214)与气孔(211)的连通方式为每间隔一组连接。
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