CN115036213B - 一种晶圆裂片装置及晶圆裂片方法 - Google Patents
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Abstract
一种晶圆裂片装置及晶圆裂片方法，属于制造半导体器件的设备技术领域，裂片装置包括：下模组及上模组。下模组包括底板，底板中部具有圆孔，圆孔内设有气囊，气囊内部加压之后，其顶面呈圆弧顶结构，且弧形顶向上凸出与底板的顶面，气囊泄压之后，其顶面低于底板的顶面，圆孔内沿圆周阵列设有多块导向块，导向块朝向圆孔中心的一侧为圆弧面，圆弧面倾斜朝向圆孔的下方，当气囊内部加压时，气囊外壁与导向块的圆弧面贴合。上模组包括压板，压板的底面具有圆形的沉孔，沉孔内沿圆周阵列设有多块弧形板，弧形板的底面为圆弧面。利用本申请的裂片装置进行裂片，能有效防止晶粒崩裂及缺角，避免产生不良品。
Description
技术领域
本发明属于制造半导体器件的设备技术领域，尤其涉及一种晶圆裂片装置及晶圆裂片方法。
背景技术
晶圆是指制作半导体集成电路的硅晶片。在半导体芯片的制作过程中会在晶圆的正面利用腐蚀或是切割的方式形成沟槽，以使晶圆表面形成多个芯片单元，芯片单元经过裂片工艺之后便形成了单个的芯片晶粒。
现有的裂片装置主要利用滚轮辊压或是劈刀挤压的方式使晶圆完成裂片，由于上述两种方式所使用的滚轮及劈刀均通常采用质地较硬的材料制成，例如金属、硬塑料等，通过滚轮及劈刀直接与晶圆接触，容易在裂片过程中容易导致晶粒崩裂、缺角，产生不良品。
发明内容
为解决现有技术不足，本发明提供一种晶圆裂片装置及晶圆裂片方法，能有效防止晶粒崩裂及缺角，避免产生不良品。
为了实现本发明的目的，拟采用以下方案：
一种晶圆裂片装置，用于对夹在两片塑料膜之间的晶圆进行裂片，裂片装置包括：下模组及上模组。
下模组包括底板，底板中部具有圆孔，圆孔内设有气囊，气囊内部加压之后，其顶面呈圆弧顶结构，且弧形顶向上凸出与底板的顶面，气囊泄压之后，其顶面低于底板的顶面，圆孔内沿圆周阵列设有多块导向块，导向块朝向圆孔中心的一侧为圆弧面，圆弧面倾斜朝向圆孔的下方，当气囊内部加压时，气囊外壁与导向块的圆弧面贴合。
上模组包括压板，压板的底面具有圆形的沉孔，沉孔内沿圆周阵列设有多块弧形板，弧形板的底面为圆弧面。
底板与压板用于夹持夹有晶圆的塑料膜，夹持时晶圆处于圆孔中间位置，当气囊内部加压时，其顶面使夹持的晶圆从中部向上凸起，并且凸起部位向晶圆的边沿延伸，直至晶圆顶面的塑料膜与弧形板的底面接触以完成裂片。
进一步的，导向块沿圆孔的法线方向移动设置，弧形板沿沉孔的法线方向移动设置。
进一步的，下模组及上模组均设有调节机构，调节机构包括圆环及分别沿圆周阵列穿设于圆孔及沉孔侧壁的伸缩杆，伸缩杆沿对应的圆孔及沉孔的法向方向移动设置，导向块及弧形板连接于对应的伸缩杆的前端，伸缩杆的后端设有拨杆，下模组对应的圆环转动安装于底板的底面，且该圆环与圆孔同轴，上模组对应的圆环转动安装于压板的顶面，且该圆环与沉孔同轴，圆环内壁沿圆周阵列设有多块导向板，导向板的数量与伸缩杆的数量相同，导向板一侧具有导向斜面，导向斜面垂直于圆环的法线方向，且位于圆环内侧；使用时，旋转圆环以利用导向斜面推动拨杆移动，以此驱动伸缩杆移动。
进一步的，调节机构还包括驱动齿，圆环的外壁设有与驱动齿配合的弧形齿，下模组对应调节机构的驱动齿转动设于底板的底面，上模组对应调节机构的驱动齿转动设于压板的顶面。
进一步的，底板的底面及压板的顶面均开设有环形槽，分别用于安装对应的圆环，且底板的底面及压板顶面对应环形槽均设有环形盖板；驱动齿的转轴分别垂直穿过底板及压板对应的环形盖板，驱动齿的转轴外端同轴设有六棱柱，六棱柱外侧套设有一转盘，转盘沿六棱柱的轴线移动设置，转盘底面设有定位杆，环形盖板对应六棱柱的圆周外侧开设有多个定位孔，用于连接定位杆，六棱柱的末端与转盘的顶面之间设有弹簧。
进一步的，气囊的底部设有碗型结构的圆盘，气囊的下段贴附于圆盘的内壁。
进一步的，底板的底部设有与圆孔同轴且连通的圆管，圆盘同轴滑动设于圆管内。
进一步的，压板的底面贴附有一层橡胶层，橡胶层将沉孔覆盖，沉孔连通设有抽气管。
进一步的，上模组沿垂直于底板的方向移动设于下模组上方，底板顶面垂直设有多根导杆，导杆均穿过压板。
一种晶圆裂片方法，所述的晶圆裂片装置实现，包括步骤：
将夹有晶圆的塑料膜压紧于底板与压板之间，向气囊内部加压，利用气囊的顶面使晶圆从中部逐渐向上凸起，并且凸起部位逐渐向晶圆的边沿延伸，直至晶圆顶面的塑料膜与弧形板的底面接触，至此完成裂片，之后向上移出上模组，并取下塑料膜。
本发明的有益效果在于：利用橡胶制成的气囊逐渐对晶圆施加压力，从而使进行产生变形，继而达到晶圆裂片的目的，避免了硬物与晶圆直接接触，从而防止晶粒崩裂及缺角，提高裂片后晶粒的完整性。而且通过调节导向块可控制气囊凸起的尺寸范围，以适应不同直径的晶圆裂片，具有更强的实用性。
附图说明
本文描述的附图只是为了说明所选实施例，而不是所有可能的实施方案，更不是意图限制本发明的范围。
图1示出了本申请实施例的装置整体结构的顶部视图。
图2示出了本申请实施例的装置整体结构的底部视图。
图3示出了本申请实施例的压板的顶面视图。
图4示出了图3中A处的局部放大图。
图5示出了本申请实施例的装置整体结构的剖视图。
图6示出了图5中B处的局部放大图。
图7示出了本申请实施例的驱动齿与转盘的连接结构示意图。
图8示出了本申请实施例的转盘与环形盖板的安装结构示意图。
图中标记：下模组-1、底板-11、圆孔-111、导向块-12、圆管-13、丝杆-14、导杆-15、上模组-2、压板-21、沉孔-211、弧形板-22、橡胶层-23、抽气管-24、气囊-3、圆盘-31、调节结构-4、圆环-41、导向板-411、导向斜面-412、弧形齿-413、伸缩杆-42、拨杆-421、驱动齿-43、六棱柱-431、转盘-44、定位杆-441、弹簧-45、环形槽-51、环形盖板-52、定位孔-521。
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，下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明，但本发明所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本申请实施例的一个方面，提供一种晶圆裂片装置，用于对夹在两片塑料膜之间的晶圆进行裂片，至少其中一片塑料膜为蓝膜，另一片可采用透明薄膜或是蓝膜。
如图1、图2所示，晶圆裂片装置包括：下模组1及上模组2。
具体的，如图1、图5及图6所示，下模组1包括底板11，底板11中部具有圆孔111，圆孔111内设有气囊3，气囊3内部加压之后，其顶面呈圆弧顶结构，且弧形顶向上凸出于底板11的顶面，弧形顶轴线与圆孔111同轴。气囊3泄压之后，其顶面低于底板11的顶面，以方便放置晶圆。
如图2所示，圆孔111内沿圆周阵列设有多块导向块12，导向块12朝向圆孔111中心的一侧为圆弧面，圆弧面倾斜朝向圆孔111的下方，当气囊3内部加压时，气囊3外壁与导向块12的圆弧面贴合，以控制气囊3顶面凸出的轮廓尺寸，使气囊3顶部形成的圆弧顶与晶圆大小更加适应。其优选的适应结构是，圆弧顶以底板11的顶面为基面，圆弧顶在基面上形成圆形直径大于晶圆的直径。所有导向块12的圆弧面共同构建形成圆锥形的空间，用于容纳气囊3，且圆锥形空间的其圆锥外壁的母线呈向外凸出的弧线结构，因为圆锥空间的外壁为圆弧面结构，从而更好地利用侧壁为圆弧面结构的圆锥空间对气囊3进行限位定型。向气囊3加压及减压的管路设于底板11的下方。
具体的，如图2、图3所示，上模组2包括压板21，压板21的底面中部具有圆形的沉孔211，沉孔211内沿圆周阵列设有多块弧形板22，弧形板22的底面为圆弧面，且所有弧形板22底面的圆弧面共同构建形成半球形空间。
本申请实施例的另一个方面，提供一种晶圆裂片方法，采用前文实施例所述的晶圆裂片装置进行实现，具体的，裂片方法包括如下步骤：
裂片时，将夹有晶圆的塑料膜压紧于底板11与压板21之间，晶圆的直径小于圆孔111及沉孔211的内径，且晶圆周边塑料膜的外径大于圆孔111及沉孔211的内径。圆孔111与沉孔211同轴，且将晶圆设置于圆孔111中间位置，此处所指的中间，并非指晶圆与圆孔111绝对位置的同轴设置，而是指将晶圆放置于圆孔111相对中间的位置即可。向气囊3内部加压，为减缓对晶圆的冲击，应选择向气囊3内缓慢加压，利用气囊3的顶面使晶圆从中部逐渐向上凸起，并且凸起部位逐渐向晶圆的边沿延伸，直至晶圆顶面的塑料膜与弧形板22的底面接触，至此完成裂片，之后向上移出上模组2，并取下塑料膜即可。此时裂片后形成的晶粒全部完整的保存在两片塑料膜之间，可避免掉落。
在裂片过程中，因为晶圆周边的塑料膜压紧在底板11与压板21之间，以保持位置固定，当气囊3中部向上顶起的过程中，晶圆会从中部向边沿逐步发生变形，利用气囊3向上的压力从而使晶圆沿着沟槽裂开。利用弧形板22限制气囊3的膨胀尺寸，使气囊3的膨胀范围在塑料膜的变形范围内，避免撕裂夹有晶圆的塑料膜，防止晶粒散落。裂片装置利用质地较软的气囊3向晶圆施加压力，能有效避免直接压坏晶圆，防止晶圆崩裂或缺角，并且施压速度及压力可控，能进一步避免对晶圆的损坏。
优选的，导向块12沿圆孔111的法线方向移动设置，以改变导向块12之间形成的空间大小，从而调节气囊3圆弧顶的尺寸，以适应不同直径的晶圆，增强裂片装置的实用性，弧形板22沿沉孔211的法线方向移动设置，以调节弧形板22与沉孔211中心位置之间的间距，从而改变弧形板22底面的圆弧面形成半球形空间的大小，以适应不同直径的晶圆。
更具体的，如图2及图3所示，下模组1及上模组2均设有调节机构4，调节机构4包括圆环41及分别沿圆周阵列穿设于圆孔111及沉孔211侧壁的伸缩杆42，伸缩杆42沿对应的圆孔111及沉孔211的法线方向移动设置，如图6所示，导向块12及弧形板22连接于对应的伸缩杆42的前端。
具体的，如图2、图3所示，压板21对应的伸缩杆42的前端用于连接弧形板22，底板11对应的伸缩杆42的前端用于连接导向块12。伸缩杆42的后端设有拨杆421，上模组2上对应的拨杆421垂直朝向压板21上方，下模组1上对应的拨杆421垂直朝向底板11下方，下模组1对应调节机构4的圆环41转动安装于底板11的底面，且该圆环41与圆孔111同轴，上模组2对应调节机构4的圆环41转动安装于压板21的顶面，且该圆环41与沉孔211同轴，圆环41内壁沿圆周阵列设有多块导向板411，导向板411的数量与伸缩杆42的数量相同，导向板411一侧具有导向斜面412，导向斜面412垂直于圆环41的法线方向，且位于圆环41内侧。使用时，旋转圆环41以利用导向斜面412推动拨杆421移动，以此驱动伸缩杆42移动，从而控制所有导向块12同时沿圆孔111的法线方向移动，以及控制所有弧形板22同时沿沉孔211的法线方向移动。
优选的，如图4所示，调节机构4还包括驱动齿43，圆环41的外壁设有与驱动齿43配合的弧形齿413，下模组1对应调节机构4的驱动齿43转动设于底板11的底面，上模组2对应调节机构4的驱动齿43转动设于压板21的顶面，通过转动驱动齿43便可驱动圆环41旋转，从而驱动伸缩杆42移动。
进一步优选的，如图1至图5所示，底板11的底面及压板21的顶面均开设有环形槽51，分别用于安装对应的圆环41，且底板11的底面及压板21顶面对应环形槽51均设有环形盖板52，用于密封环形槽51，以起到防尘保护的作用，同时避免对操作者造成伤害。
优选的，驱动齿43的转轴分别垂直穿过底板11及压板21对应的环形盖板52，如图7、图8所示，驱动齿43的转轴外端同轴设有六棱柱431，六棱柱431分别位于底板11及压板21对应的环形盖板52外侧，六棱柱431外侧套设有一转盘44，转盘44沿六棱柱431的轴线移动，转盘44相对六棱柱431的圆周位置保持相对固定，即转盘44同轴开设有六边形孔，六棱柱431穿过六边形孔，以实现与转盘44的连接。如图7、图8所示，转盘44底面设有定位杆441，环形盖板52对应六棱柱431的圆周外侧开设有多个定位孔521，用于连接定位杆441，当定位杆441插入其中任一个定位孔521内，便可使驱动齿43保持固定，以此防止圆环41随意转动，从而通过伸缩杆42保持对导向块12及弧形板22的定位作用。
进一步优选的，如图7、图8所示，六棱柱431的末端与转盘44的顶面之间设有弹簧45，以使定位杆441随时插入在定位孔521内。当需要转动圆环41时，只需向棱柱431的末端拉起转盘44，使定位杆441与定位孔521分离，然后转动转盘44即可。
优选的，如图5所示，气囊3的底部设有碗型结构的圆盘31，所谓碗型结构，是指圆盘31顶面具有圆锥结构的盲孔，气囊3的下段贴附于圆盘31的内壁，以保持对气囊3下段形状的稳定性，防止气囊3下段局部产生变形，局部向外凸出，而影响气囊3圆弧顶的形状。
进一步优选的，如图1、图5所示，底板11的底部设有与圆孔111同轴且连通的圆管13，圆盘31同轴滑动设于圆管13内。具体的圆管13底部设有丝杆14，用于调节圆盘31在圆管13内的高度位置，从而改变气囊3的高度位置，并且与移动的导向块12配合，以改变气囊3顶部凸出底板11底面的高度以及弧形顶的轮廓形状，以此改变对晶圆施加的压力大小。例如，当导向块12之间的空间保持固定，通过向上调节气囊3的高度，可使气囊3顶部凸出底板11顶面的高度增加，此时适合直径较大的晶圆使用，可使晶圆裂片完全覆盖在气囊3弧形顶面的外壁上；向下调节气囊3高度，可使气囊3顶部凸出底板11顶面的高度减小，适合直径较小的晶圆使用。
优选的，如图5、图6所示，压板21的底面贴附有一层橡胶层23，用于增加压紧塑料膜时的摩擦力，防止塑料膜滑动。橡胶层23将沉孔211覆盖，沉孔211连通设有抽气管24，抽气管24与抽气泵相连，用于抽取沉孔211内部空气，减小沉孔211内部压力，使橡胶层23附在弧形板22底面，以形成完整结构的半球面，橡胶层23具有预定张力，以避免相邻弧形板22间隔处的橡胶层23凹陷，以便于气囊3配合，使晶圆中部及周边均受到压力，以使晶圆周边部位产生变形，以对晶圆形成弯折的，以使晶圆周边部位顺利裂开
优选的，如图1、图5所示，上模组2沿垂直于底板11的方向移动设于下模组1上方，底板11顶面垂直设有多根导杆15，导杆15均穿过压板21，以提高压板21与底板11之间的相对位置精度，可采用升降气缸或是直线电机控制上模组2移动。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不表示是唯一的或是限制本发明。本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的范围情况下，对本发明进行的各种改变或同等替换，均属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种晶圆裂片装置，用于对夹在两片塑料膜之间的晶圆进行裂片，其特征在于，裂片装置包括：下模组（1）及上模组（2）；
下模组（1）包括底板（11），底板（11）中部具有圆孔（111），圆孔（111）内设有气囊（3），气囊（3）内部加压之后，其顶面呈圆弧顶结构，且弧形顶向上凸出于底板（11）的顶面，气囊（3）泄压之后，其顶面低于底板（11）的顶面，圆孔（111）内沿圆周阵列设有多块导向块（12），导向块（12）朝向圆孔（111）中心的一侧为圆弧面，圆弧面倾斜朝向圆孔（111）的下方，当气囊（3）内部加压时，气囊（3）外壁与导向块（12）的圆弧面贴合；
上模组（2）包括压板（21），压板（21）的底面具有圆形的沉孔（211），沉孔（211）内沿圆周阵列设有多块弧形板（22），弧形板（22）的底面为圆弧面；
底板（11）与压板（21）用于夹持夹有晶圆的塑料膜，夹持时晶圆处于圆孔（111）中间位置，当气囊（3）内部加压时，其顶面使夹持的晶圆从中部向上凸起，并且凸起部位向晶圆的边沿延伸，直至晶圆顶面的塑料膜与弧形板（22）的底面接触以完成裂片。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆裂片装置，其特征在于，导向块（12）沿圆孔（111）的法线方向移动设置，弧形板（22）沿沉孔（211）的法线方向移动设置。
3.根据权利要求1所述的一种晶圆裂片装置，其特征在于，下模组（1）及上模组（2）均设有调节机构（4），调节机构（4）包括圆环（41）及分别沿圆周阵列穿设于圆孔（111）及沉孔（211）侧壁的伸缩杆（42），伸缩杆（42）沿对应的圆孔（111）及沉孔（211）的法向方向移动设置，导向块（12）及弧形板（22）连接于对应的伸缩杆（42）的前端，伸缩杆（42）的后端设有拨杆（421），下模组（1）对应的圆环（41）转动安装于底板（11）的底面，且该圆环（41）与圆孔（111）同轴，上模组（2）对应的圆环（41）转动安装于压板（21）的顶面，且该圆环（41）与沉孔（211）同轴，圆环（41）内壁沿圆周阵列设有多块导向板（411），导向板（411）的数量与伸缩杆（42）的数量相同，导向板（411）一侧具有导向斜面（412），导向斜面（412）垂直于圆环（41）的法线方向，且位于圆环（41）内侧；使用时，旋转圆环（41）以利用导向斜面（412）推动拨杆（421）移动，以此驱动伸缩杆（42）移动。
4.根据权利要求3所述的一种晶圆裂片装置，其特征在于，调节机构（4）还包括驱动齿（43），圆环（41）的外壁设有与驱动齿（43）配合的弧形齿（413），下模组（1）对应调节机构（4）的驱动齿（43）转动设于底板（11）的底面，上模组（2）对应调节机构（4）的驱动齿（43）转动设于压板（21）的顶面。
5.根据权利要求4所述的一种晶圆裂片装置，其特征在于，底板（11）的底面及压板（21）的顶面均开设有环形槽（51），分别用于安装对应的圆环（41），且底板（11）的底面及压板（21）顶面对应环形槽（51）均设有环形盖板（52）；驱动齿（43）的转轴分别垂直穿过底板（11）及压板（21）对应的环形盖板（52），驱动齿（43）的转轴外端同轴设有六棱柱（431），六棱柱（431）外侧套设有一转盘（44），转盘（44）沿六棱柱（431）的轴线移动设置，转盘（44）底面设有定位杆（441），环形盖板（52）对应六棱柱（431）的圆周外侧开设有多个定位孔（521），用于连接定位杆（441），六棱柱（431）的末端与转盘（44）的顶面之间设有弹簧（45）。
6.根据权利要求1所述的一种晶圆裂片装置，其特征在于，气囊（3）的底部设有碗型结构的圆盘（31），气囊（3）的下段贴附于圆盘（31）的内壁。
7.根据权利要求6所述的一种晶圆裂片装置，其特征在于，底板（11）的底部设有与圆孔（111）同轴且连通的圆管（13），圆盘（31）同轴滑动设于圆管（13）内。
8.根据权利要求1所述的一种晶圆裂片装置，其特征在于，压板（21）的底面贴附有一层橡胶层（23），橡胶层（23）将沉孔（211）覆盖，沉孔（211）连通设有抽气管（24）。
9.根据权利要求1所述的一种晶圆裂片装置，其特征在于，上模组（2）沿垂直于底板（11）的方向移动设于下模组（1）上方，底板（11）顶面垂直设有多根导杆（15），导杆（15）均穿过压板（21）。
10.一种晶圆裂片方法，其特征在于，采用如权利要求1~9中任意一项所述的晶圆裂片装置实现，包括步骤：将夹有晶圆的塑料膜压紧于底板（11）与压板（21）之间，向气囊（3）内部加压，利用气囊（3）的顶面使晶圆从中部逐渐向上凸起，并且凸起部位逐渐向晶圆的边沿延伸，直至晶圆顶面的塑料膜与弧形板（22）的底面接触，至此完成裂片，之后向上移出上模组（2），并取下塑料膜。
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