CN115534148A - 一种半导体加工定位装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种半导体加工定位装置，包括底板、第一安装板、铁片单元、第二安装板、切割刀片和驱动机构，底板上设置有滑槽，第一安装板设置于底板的一端，第二安装板设置于底板的另一端，若干个铁片单元滑动设置于滑槽内，铁片单元上设置有容置槽，晶棒设置于容置槽内，驱动机构设置于第一安装板远离底板的一端，驱动机构用于驱动切割刀片对晶棒进行切片，切割刀片进入相邻两个铁片单元的缝隙对晶棒进行切割，第一安装板上远离铁片单元的一面设置有电磁铁，电磁铁电连接于市电，电磁铁用于磁化吸引铁片单元。本申请具有使晶棒切片定位更加精准的效果。

Description

一种半导体加工定位装置

技术领域

本申请涉及半导体加工设备技术领域，尤其是涉及一种半导体加工定位装置。

背景技术

晶圆是一种芯片制造过程中常见的半导体材料。在晶圆的制造过程中，先将块状的高纯度硅置于坩锅融化，再通过晶籽引导，从坩埚中直拉形成晶棒，将晶棒的头尾两端切除，再对晶棒外圆周的一侧切平边或者开设V型定位槽，通过定位槽将晶棒固定在支撑台上，驱动切割刀片对晶棒进行切片，一次切片完成后，切割刀片向前移动固定距离，再次对晶棒进行切片，以此往复，连续多次切片获得若干等厚度的晶圆片。

在使用切割刀片对晶棒进行裁切的过程中，切割刀片切入晶棒内，由于切割刀片本身的厚度，切割刀片会挤压晶棒向两侧进行偏移，在晶棒中形成一条缝隙，缝隙使晶棒的位置相对于支撑台发生微小偏移，导致晶棒下一处切片切割位置出现偏移，但是切割刀片的移动距离固定，从而导致切割刀片定位的不准确，下一次切片形成的晶圆片的厚度出现偏差，存在晶棒切片定位不够精准的问题。

发明内容

为了使晶棒切片定位更加精准，本申请提供一种半导体加工定位装置。

本申请提供的一种半导体加工定位装置，采用如下的技术方案：

一种半导体加工定位装置，包括底板、第一安装板、铁片单元、第二安装板、切割刀片和驱动机构，所述底板上设置有滑槽，所述第一安装板设置于所述底板的一端，所述第二安装板设置于所述底板的另一端，若干个所述铁片单元滑动设置于所述滑槽内，所述铁片单元上设置有容置槽，晶棒设置于所述容置槽内，所述驱动机构设置于所述第一安装板远离所述底板的一端，所述驱动机构用于驱动所述切割刀片对晶棒进行切片，所述切割刀片进入相邻两个所述铁片单元的缝隙对晶棒进行切割，所述第一安装板上远离所述铁片单元的一面设置有电磁铁，所述电磁铁电连接于市电，所述电磁铁用于磁化吸引所述铁片单元。

通过采用上述技术方案，当需要对晶棒进行连续切片时，晶棒放置于若干个铁片单元的容置槽内，驱动机构驱动切割刀片沿相邻两个铁片单元之间的缝隙切入，对晶棒进行切片，切割刀片切入晶棒内并挤压晶棒向两侧偏移，晶棒靠近第一安装板的一端抵紧于第一安装板，晶棒的另一端带动铁片单元向第二安装板偏移，切割刀片离开晶棒后，在晶棒切片处存在缝隙，使得下一处切片位置存在偏移，再将电磁铁通电获得磁性，电磁铁使铁片单元被磁化，多个铁片单元之间相互吸引，偏移的铁片单元摩擦驱动晶棒靠近第一安装板，使晶棒和铁片单元的位置进行复位和校准，从而可以减小晶棒切片处的缝隙，减少晶棒的位置偏移，进而使切割刀片移动到下一处进行切片定位更加精准，有利于减少晶圆片的厚度偏差。

可选的，所述铁片单元包括第一铁片、第二铁片和气垫片，所述气垫片设置于所述第一铁片和第二铁片之间，所述气垫片用于调节所述第一铁片和所述第二铁片的距离。

通过采用上述技术方案，当切割刀片需要裁切不同厚度的晶圆片时，向气垫片中鼓入空气，可以增加气垫片的厚度，增加第一铁片和第二铁片之间的距离，使铁片单元整体的厚度加宽，从而可以根据晶圆片的厚度调整切割位置，可以适应不同厚度晶圆的切片需求。

可选的，所述切割刀片靠近所述底板的一面设置有楔形刀刃，所述第一铁片上设置有倒角，所述第二铁片上设置有倒圆角，所述楔形刀刃的斜面抵接于所述倒角的斜面。

通过采用上述技术方案，当切割刀片需要进入相邻两个铁片单元之间的缝隙时，切割刀片通过其中一个铁片单元中的第二铁片的倒圆角校正位置，使楔形刀刃对准相邻两个铁片单元之间的缝隙，从而使切割刀片的定位的切片位置更加精准；在切割刀片靠近晶棒的过程中，楔形刀刃的斜面抵压于另一个铁片单元中第一铁片的倒角，使铁片单元发生偏移，从而增大两个铁片单元之间的缝隙，进而使切割刀片进入相邻两个铁片单元之间的缝隙更加顺滑。

可选的，所述第一安装板的一面设置有接近开关，所述接近开关的感应面朝向所述切割刀片，所述接近开关用于控制所述电磁铁的电通断。

通过采用上述技术方案，当需要对晶棒进行切片时，切割刀片向下运动，触发接近开关，接近开关使电磁铁断电失去磁性，可以减弱铁片单元之间的磁力，使切割刀片更加顺滑进入相邻两个铁片单元的缝隙，从而使晶棒的切割过程更加顺滑；切割刀片离开晶棒后，接近开关使电磁铁得电，磁化铁片单元，可以使相邻铁片单元相互吸引复位，从而使下一处的切割位置定位更加准确。

可选的，所述第二安装板上设置有安装槽，所述安装槽内设置有弹簧，所述弹簧的一端连接于所述安装槽的槽底，所述弹簧的另一端连接有压片，所述压片远离所述弹簧的一面抵紧于晶棒的一端端面。

通过采用上述技术方案，当切割刀片需要进行切片时，切割刀片进入晶棒内，切割刀片抵压晶棒的一端向第二安装板一侧靠近，晶棒驱动压片挤压弹簧，当切割刀片切割结束时，弹簧复位，弹簧驱动压片推动晶棒靠近第一安装板，从而使晶棒复位和校正，进而减少晶棒切片处的缝隙，有利于下一次切割定位更加精准。

可选的，所述驱动机构包括驱动电机、丝杆、滑台和气缸，所述驱动电机设置于所述第一安装板远离所述底板的一端，所述丝杆连接于所述驱动电机的输出轴，所述滑台套设于所述丝杆的外周面，所述气缸设置于所述滑台靠近所述底板的一面，所述气缸的活塞杆朝向所述底板，所述切割刀片设置于所述气缸的活塞杆的一端。

通过采用上述技术方案，当需要切割刀片进行切片时，驱动电机可以带动丝杆转动，使套设在丝杆上的滑台进行滑动，滑台带动气缸移动，气缸的活塞杆伸缩可以驱动切割刀片对晶棒进行切割，从而可以使切割刀片可以在晶棒的不同的位置进行切片，进而可以对晶棒进行连续切片。

可选的，所述铁片单元上设置有识别条，所述识别条上标记有特征信息，所述滑台上设置有视觉识别相机，所述视觉识别相机对所述识别条进行拍照并输出图像信号，所述驱动电机内嵌设有处理器，所述处理器接收所述图像信号并控制所述驱动电机转动。

通过采用上述技术方案，当需要驱动电机停止时，滑台在移动的过程中，视觉设别相机对识别条进行拍照，并向处理器输出图像信号，处理器接收图像信号并分析图像信号中的特征信息，当图像信号中识别条的特征信息和预设值相同时，处理器控制驱动电机停止转动，从而可以使滑台停在预定切割位置，有利于使切割刀片移动到预定切割位置更加准确。

可选的，所述第一安装板远离所述电磁铁的一面设置有中心轴，若干个所述铁片单元套设于所述中心轴的外周面，所述第二安装板设置于所述中心轴远离所述第一安装板的一端，所述第二安装板远离第一安装板的一端设置有锁止螺母。

通过采用上述技术方案，当需要安装铁片单元时，将若干个铁片单元套设在第一安装板的中心轴上，再将第二安装板安装在中心轴远离第一安装板的一端，最后通过锁止螺母固定第二安装板，从而限制铁片单元在第一安装板和第二安装板之间沿中心轴的轴线方向进行运动，有利于电磁铁磁化吸引铁片单元复位。

可选的，所述底板远离所述第一安装板的一端设置有凹槽，所述第二安装板靠近底板的一端端面设置有凸块，所述凸块滑动连接于所述凹槽内

通过采用上述技术方案，当需要切割不同长度的晶棒时，移动第二安装板，第二安装板的凸块在底部的凹槽内滑动，可以调节第一安装板和第二安装板之间的距离，可以放入不同长度的晶棒，从而适应不同长度的晶棒定位需求。

可选的，所述铁片单元上设置有限位块，所述限位块插接于所述晶棒的定位槽内

通过采用上述技术方案，当需要安装晶棒时，将晶棒的定位槽对准铁片单元上的限位块，限位块插接于定位插内，限位块可以限制晶棒的转动，从而减少晶棒切片过程中的转动偏移，有利于使晶棒切片更加均匀。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.当需要对晶棒进行切割时，气缸驱动切割刀片沿相邻两个铁片单元的缝隙切入晶棒，由于切割刀片的挤压，靠近第二安装板一侧的晶棒及铁片发生偏移，晶棒的切片处存在缝隙，电磁铁通电，电磁铁的磁场可以磁化铁片单元，使相邻铁片单元相互吸引复位，铁片单元摩擦驱动晶棒靠近第一安装板，从而减小晶棒切片处的缝隙，进而使下一处切片处的切割位置定位更加准确，有利于使晶圆片厚度更加均匀；

2.当需要切割不同厚度的晶圆片时，通过向铁片单元中的气垫片充气，可以增加气垫片的厚度，使第一安装板和第二安装板的距离增加，从而使铁片单元的整体厚度增加，进而使铁片单元定位的切割距离增加，有利于切割不同厚度的晶圆片；

3.当需要晶棒复位时，弹簧复位，弹簧驱动压片推动晶棒靠近第一安装板，使靠近第二安装板一侧的晶棒抵紧于靠近第一安装板一侧的晶棒，从而使晶棒快速复位，进一步减小晶棒切片处的缝隙。

附图说明

图1是本申请实施例定位装置的整体结构示意图。

图2是本申请实施例定位装置的爆炸示意图。

图3是本申请实施例铁片单元的整体结构示意图。

图4是本申请实施例第二安装板的整体结构示意图

附图标记说明：1、底板；11、滑槽；12、凹槽；2、第一安装板；21、电磁铁；22、接近开关；23、中心轴；3、铁片单元；31、容置槽；32、第一铁片；321、倒角；33、第二铁片；331、倒圆角；34、气垫片；341、充气孔；35、限位块；36、安装孔；4、第二安装板；41、安装槽；42、弹簧；43、压片；44、凸块；45、中心孔；5、切割刀片；51、楔形刀刃；6、驱动机构；61、驱动电机；62、丝杆；63、滑台；64、气缸；7、视觉识别相机；71、识别条；8、锁止螺母；9、晶棒；91、定位槽。

具体实施方式

以下结合附图1-4,对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种半导体加工定位装置。参照图1和图2，包括底板1、第一安装板2、铁片单元3、第二安装板4、切割刀片5和驱动机构6。底板1安装在地面上，底板1的顶面开设有滑槽11，第一安装板2为长方形板，第一安装板2竖直固定安装在滑槽11的一端，第二安装板4滑动连接在滑槽11的另一端。若干个铁片单元3依次排列放置在滑槽11内，铁片单元3滑动于滑槽11内，铁片单元3的顶面开设有容置槽31，容置槽31为U型槽，晶棒9安装于容置槽31内。容置槽31的槽底一体成型有限位块35，晶棒9的外周面开设有定位槽91，限位块35的形状与定位槽91的形状相适应，限位块35插接于定位槽91内，从而使晶棒9固定放置在若干个铁片单元3上。晶棒9的一端抵接于第一安装板2靠近第二安装板4的一面，晶棒9的另一端抵接有压片43，第二安装板4的中端开设有安装槽41，安装槽41内安装有弹簧42，弹簧42的一端连接于安装槽41的槽底，弹簧42的另一端连接于压片43远离晶棒9的一面。驱动机构6安装在第一安装板2的顶端，切割刀片5安装在驱动结构上，驱动机构6驱动切割刀片5对晶棒9进行切片。第一安装板2的底端安装有电磁铁21，电磁铁21安装在第一安装板2远离铁片单元3的一面，电磁铁21通电可以获得磁性，电磁铁21的磁场可以磁化铁片单元3，使铁片单元3互相吸引贴合，并靠近第一安装板2。

当需要对晶棒9进行连续切片时，利用铁片单元3的厚度定位晶棒9的切片位置，驱动结构驱动切割刀片5沿相邻两个铁片单元3之间的缝隙切入，对容置槽31上的晶棒9进行切片，切割刀片5切入晶棒9，晶棒9的靠近第一安装板2的一端抵接于第一安装板2上，切割刀片5挤压晶棒9向第二安装板4偏移，推动压片43压缩弹簧42，同时切割刀片5挤压靠近第二安装板4一侧的铁片单元3偏移，可以增大相邻两个铁片单元3的缝隙，使切割刀片5的切片更加顺滑；一次切割结束时，切割刀片5退出晶棒9，晶棒9切割处存在一条缝隙，驱动结构驱动切割刀片5向下一处相邻两个铁片单元3的缝隙移动，到达下一处切割位置，电磁铁21通电，电磁铁21的磁场可以磁化铁片单元3，使相邻的铁片单元3相互吸引，铁片单元3通过摩擦力驱动偏移的晶棒9靠近第一安装板2，使晶棒9复位，同时，安装槽41内的弹簧42复位，弹簧42驱动压片43进一步推动晶棒9抵紧于靠近第一安装板2一侧的晶棒9，从而可以使铁片单元3和晶棒9快速复位，减小晶棒9切割处的缝隙，进而使切割刀片5定位下一处切片位置更加精准，重复上述步骤，可以对晶棒9进行连续切片，每次切片后均可以使铁片单元3和晶棒9复位和校正，有助于减少晶圆片的厚度偏差，使晶圆片更加均匀。

参照图3，铁片单元3包括第一铁片32、第二铁片33和气垫片34，第一铁片32和第二铁片33上均开设有安装孔36，第一铁片32的顶端开设有倒角321，第二铁片33的顶端开设有倒圆角331，第二铁片33的侧面连接有识别条71，识别条71上标记特征信息，不同铁片单元3的识别条71上标记有不同的特征信息。气垫片34嵌设安装在第一铁片32和第二铁片33之间，气垫片34的侧面开设有充气孔341，充气孔341可以连接于气泵，通过气泵充气，气垫片34的厚度增加，可以增加第一铁片32和第二铁片33之间的距离，从而增加铁片单元3的整体厚度，进而可以定位不同的切割位置，有利于满足不同厚度晶圆片的切割定位需求。

参照图1和图2，驱动机构6包括驱动电机61、丝杆62、滑台63和气缸64。驱动电机61安装在第一安装板2的顶端，驱动电机61内嵌设有处理器（图中未画出），丝杠的两端通过轴承分别转动安装于第一安装板2和第二安装板4的顶端。滑台63套设于丝杆62上，滑台63为一个与丝杆62配合的螺母副，丝杆62转动可以驱动滑台63移动。气缸64固定连接于滑台63靠近底板1的一面，气缸64的活塞杆指向底板1。气缸64的活塞杆上连接有切割刀片5，切割刀片5为长方形薄片，切割刀片5靠近底板1的一侧安装有楔形刀刃51，楔形刀刃51为金刚石材料，可以对晶棒9进行切片。

参照图1和图2，滑台63的侧面固定连接有视觉识别相机7，视觉识别相机7对铁片单元3上的识别条71进行拍照，并向处理器输出图像信号，处理器接收图像信号并分析图像信号中的特征信息，当图像信号中的特征信息和处理器中预设值相同时，处理器判断滑台63到达预定切割位置，处理器发出指令控制驱动电机61停转，从而使滑台63停在相邻两个铁片单元3的缝隙，进而使切割刀片5定位在预定切割位置，有利于使晶棒9的切片定位更加准确。一段时间后，一次切片完成，驱动电机61继续转动，可以通过丝杆62驱动滑台63向下一个切片位置移动，重复上述过程，可以进行连续切片。

参照图1和图2，第一安装板2的中端安装有接近开关22，接近开关22使用光电式接近开关22，接近开关22的感应面朝向铁片单元3的顶面，可以检测和感知接近铁片单元3顶面的物体，接近开关22电连接于电磁铁21。当切割刀片5靠近铁片单元3进行一次切片时，接近开关22发出信号控制电磁铁21断电，使切割刀片5可以更顺滑进入相邻两个铁片单元3进行切割；当切割刀片5完成一次切片远离铁片单元3时，接近开关22发出信号控制电磁铁21获电，电磁铁21的磁场磁化铁片单元3，从而使铁片单元3磁化互相吸引复位。

参照图2和图4，第一安装板2的底端固定连接有中心轴23，中心轴23靠近第二安装板4的一端设置有外螺纹，中心轴23的其他外周面均是光滑的。通过安装孔36可以将若干个铁片单元3依次安装在中心轴23上，第二安装板4上开设有中心孔45，通过中心孔45可以将第二安装板4安装在中心轴23上，第二安装板4板远离第一安装板2的一面设置有锁止螺母8，锁止螺母8螺纹连接于中心轴23上。从而可以将若干铁片单元3安装在第一安装板2和第二安装板4的中心轴23上，进而限制铁片单元3在第一安装板2和第二安装板4之间沿中心轴23的轴线方向进行运动，有利于电磁铁21磁化吸引铁片单元3复位

参照图2和图4，第二安装板4的底面一体成型有凸块44，滑槽11靠近第二安装板4的一端的槽底开设有凹槽12，凸块44滑动连接于凹槽12内，移动第二安装板4，可以改变第一安装板2和第二安装板4的距离，从而可以在第一安装板2和第二安装板4上安装不同长度的晶棒9，有利于满足不同长度晶体棒的定位需求。

本申请实施例一种半导体加工定位装置的实施原理为：当晶棒9需要进行连续切片时，丝杆62驱动滑台63移动，利用铁片单元3的厚度定位晶棒9的相邻的切片位置，视觉识别相机7的图像信号中出现预定的识别条71特征信息时，处理器控制驱动电机61停转，滑台63到达相邻两个铁片单元3之间的缝隙，气缸64驱动切割刀片5下行，切割刀片5触发接近开关22，使电磁铁21断电，切割刀片5通过倒圆角331导正位置，沿相邻两个铁片单元3的缝隙切入，切割刀片5切入晶棒9，切割刀片5挤压晶棒9的一端向第二安装板4偏移，晶棒9的切片处存在一条缝隙；一段时间后，切割刀片5退出晶棒9，一次切片完成，驱动电机61继续转动，驱动电机61通过丝杆62驱动滑台63向下一处相邻的两个铁片单元3的缝隙移动，同时切割刀片5远离铁片单元3，接近开关22使电磁铁21通电，电磁铁21的磁场磁化铁片单元3，使相邻的两个铁片单元3相互吸引快速复位，铁片单元3带动晶棒9靠近第一安装板2，弹簧42复位，弹簧42驱动压片43推动晶棒9抵紧于靠近第一安装板2一端的晶棒9，进一步减小晶棒9切片处的缝隙，驱动电机61通过丝杆62驱动滑台63移动，视觉识别相机7的图像信号中出现下一个铁片单元3的特征信息时，重复上述步骤，可以对晶棒9进行连续切片，每次切片后均可以使铁片单元3和晶棒9复位，并利用铁片单元3的厚度定位下一处的切片位置，从而使晶棒9切片定位更加精准，进而使晶棒9切片更加均匀。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种半导体加工定位装置，其特征在于：包括底板(1)、第一安装板(2)、铁片单元(3)、第二安装板(4)、切割刀片(5)和驱动机构(6)，所述底板(1)上设置有滑槽(11)，所述第一安装板(2)设置于所述底板(1)的一端，所述第二安装板(4)设置于所述底板(1)的另一端，若干个所述铁片单元(3)滑动设置于所述滑槽(11)内，所述铁片单元(3)上设置有容置槽(31)，晶棒(9)设置于所述容置槽(31)内，所述驱动机构(6)设置于所述第一安装板(2)远离所述底板(1)的一端，所述驱动机构(6)用于驱动所述切割刀片(5)对晶棒(9)进行切片，所述切割刀片(5)进入相邻两个所述铁片单元(3)的缝隙对晶棒(9)进行切割，所述第一安装板(2)上远离所述铁片单元(3)的一面设置有电磁铁(21)，所述电磁铁(21)电连接于市电，所述电磁铁(21)用于磁化吸引所述铁片单元(3)。

2.根据权利要求1所述的一种半导体加工定位装置，其特征在于：所述铁片单元(3)包括第一铁片(32)、第二铁片(33)和气垫片(34)，所述气垫片(34)设置于所述第一铁片(32)和第二铁片(33)之间，所述气垫片(34)用于调节所述第一铁片(32)和所述第二铁片(33)的距离。

3.根据权利要求2所述的一种半导体加工定位装置，其特征在于：所述切割刀片(5)靠近所述底板(1)的一面设置有楔形刀刃(51)，所述第一铁片(32)上设置有倒角(321)，所述第二铁片(33)上设置有倒圆角(331)，所述楔形刀刃(51)的斜面抵接于所述倒角(321)的斜面。

4.根据权利要求1所述的一种半导体加工定位装置，其特征在于：所述第一安装板(2)的一面设置有接近开关(22)，所述接近开关(22)的感应面朝向所述切割刀片(5)，所述接近开关(22)用于控制所述电磁铁(21)的电通断。

5.根据权利要求1所述的一种半导体加工定位装置，其特征在于：所述第二安装板(4)上设置有安装槽(41)，所述安装槽(41)内设置有弹簧(42)，所述弹簧(42)的一端连接于所述安装槽(41)的槽底，所述弹簧(42)的另一端连接有压片(43)，所述压片(43)远离所述弹簧(42)的一面抵紧于晶棒(9)的一端端面。

6.根据权利要求1所述的一种半导体加工定位装置，其特征在于：所述驱动机构(6)包括驱动电机(61)、丝杆(62)、滑台(63)和气缸(64)，所述驱动电机(61)设置于所述第一安装板(2)远离所述底板(1)的一端，所述丝杆(62)连接于所述驱动电机(61)的输出轴，所述滑台(63)套设于所述丝杆(62)的外周面，所述气缸(64)设置于所述滑台(63)靠近所述底板(1)的一面，所述气缸(64)的活塞杆朝向所述底板(1)，所述切割刀片(5)设置于所述气缸(64)的活塞杆的一端。

7.根据权利要求6所述的一种半导体加工定位装置，其特征在于：所述铁片单元(3)上设置有识别条(71)，所述识别条(71)上标记有特征信息，所述滑台(63)上设置有视觉识别相机(7)，所述视觉识别相机(7)对所述识别条(71)进行拍照并输出图像信号，所述驱动电机(61)内嵌设有处理器，所述处理器接收所述图像信号并控制所述驱动电机(61)转动。

8.根据权利要求1所述的一种半导体加工定位装置，其特征在于：所述第一安装板(2)远离所述电磁铁(21)的一面设置有中心轴(23)，若干个所述铁片单元(3)套设于所述中心轴(23)的外周面，所述第二安装板(4)设置于所述中心轴(23)远离所述第一安装板(2)的一端，所述第二安装板(4)远离第一安装板(2)的一端设置有锁止螺母(8)。

9.根据权利要求8所述的一种半导体加工定位装置，其特征在于：所述底板(1)远离所述第一安装板(2)的一端设置有凹槽(12)，所述第二安装板(4)靠近底板(1)的一端端面设置有凸块(44)，所述凸块(44)滑动连接于所述凹槽(12)内。

10.根据权利要求1所述的一种半导体加工定位装置，其特征在于：所述铁片单元(3)上设置有限位块(35)，所述限位块(35)插接于所述晶棒(9)的定位槽(91)内。

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