CN115881596B - 一种晶圆承载框及晶圆分片装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种晶圆承载框及晶圆分片装置，属于处理半导体的设备领域，晶圆承载框，包括：从上至下呈间隔设置且相互平行的限位框、筛板及承载板。限位框呈矩形框架结构，其内部用于放置烧结后呈柱体状态的晶圆。筛板阵列开设有多个条形孔，用于穿过分片之后的单片晶圆，筛板与限位框之间的间距小于或等于晶圆的半径。承载板的顶面对应条形孔下方同一截面的两侧均开设有弧形槽，且同一截面的两个弧形槽的相交处连通，且相交处与条形孔底边之间的间距大于晶圆的直径。晶圆分片装置，包括浸泡池及晶圆承载框。本发明可提高分片效率，且便于观察分片进度，能有效节省及简化操作流程。

Description

一种晶圆承载框及晶圆分片装置

技术领域

本发明属于处理半导体的设备领域，尤其涉及一种晶圆承载框及晶圆分片装置。

背景技术

晶圆生产工艺中，在其一面涂抹磷源并烘干之后，为了让磷源扩散到晶圆片内部，需要将晶圆送入高温炉内进行烧结。为了降低成本提高单炉产品量，以及防止正面的磷源挥发跑去背面，因此烧结时通常会将晶圆堆叠放置，在烧结之后晶圆片之间相互粘连，整体呈圆柱体状，需要浸泡在氢氟酸中进行分片处理，以使晶圆分离。现有分片处理工艺采用静止的方式进行浸泡，分片时间较长；另一方面，在浸泡时通常采用固定结构的篮子或框架对已经烧结在一起的晶圆柱体进行放置，导致无法直接目视观察分片进度，需要时不时地将篮子或框架提起后，再用手或工具拨动一下晶圆，才能确定分片工作是否完成，如果没有完全分离，则还需继续放入浸泡池进行浸泡，过程较为漫长且繁琐。

发明内容

为解决现有技术不足，本发明提供一种晶圆承载框及晶圆分片装置，可提高分片效率，且便于观察分片进度，能有效节省及简化操作流程。

为了实现本发明的目的，拟采用以下方案：

一种晶圆承载框，包括：从上至下呈间隔设置且相互平行的限位框、筛板及承载板。限位框呈矩形框架结构，其内部用于放置烧结后呈柱体状态的晶圆。筛板阵列开设有多个条形孔，用于穿过分片之后的单片晶圆，筛板与限位框之间的间距小于或等于晶圆的半径。承载板的顶面对应条形孔下方同一截面的两侧均开设有弧形槽，且同一截面的两个弧形槽的相交处连通，且相交处与条形孔底边之间的间距大于晶圆的直径。

进一步的，限位框沿条形孔的方向相对于筛板及承载板往复移动，筛板与承载板相对固定。

进一步的，限位框、筛板及承载板之间的间距可调。

进一步的，限位框的两端均设有垂直向下的连接板，连接板的中部具有第一限位部，连接板的下端设有第二限位部，两块连接板分别穿过筛板的两端，且筛板位于第一限位部的上方，筛板上用于穿设连接板的孔沿条形孔长度方向的尺寸大于连接板的尺寸，承载板的两端均开设有连接孔，分别用于连接第二限位部，连接孔的高度及宽度尺寸分别大于第二限位部的高度及宽度尺寸。

进一步的，第一限位部的两端分别凸出于连接板的两侧，且第一限位部的两端呈锥形结构，筛板穿设连接板的孔底部为相应的锥孔结构，用于配合第一限位部，第二限位部为三菱柱结构，其一边朝向限位框，连接孔截面的上段为三角形，下段为长方形，且长方形的长度大于第二限位部的底边长度。

进一步的，弧形槽的底部均开设有排水孔。

进一步的，限位框设有多根可拆卸的限位杆，限位杆平行于条形孔，且限位杆沿垂直于条形孔的方向移动设置。

一种晶圆分片装置，包括浸泡池及上述的晶圆承载框。

浸泡池内部相对的两侧均设有导向槽，导向槽截面为U型结构，其两端转动设于浸泡池的侧壁，限位框的两端均设有滑动板。

当滑动板分别滑动设于两侧的导向槽内时，导向槽的开口沿水平朝向浸泡池的中部。

当晶圆承载框从浸泡池中取出之后，导向槽的开口朝向浸泡池的上方。

浸泡池的外侧设有往复气缸，用于带动晶圆承载框往复移动。

进一步的，往复气缸活动杆的前端设有一垂直于浸泡池底部的矩形管，限位框的侧面设有垂直朝下的卡板，用于连接矩形管。

本发明的有益效果在于：通过对晶圆承载框进行振动，加速氢氟酸对晶圆之间粘连成分的侵蚀，从而加快分片效率。被分开为单片状态，在晶圆承载框的振动过程中将自然下落，然后穿过条形孔，并顺利落入承载板的弧形槽，以使完成分片的晶圆可与柱体状态的晶圆分离，从而便能直接目视观测晶圆的分片进度，简化操作流程。

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示出了本申请晶圆承载框的结构示意图。

图2示出了筛板与承载板的截面视图。

图3示出了本申请晶圆分片装置内部结构的一侧视图。

图4示出了本申请晶圆分片装置内部结构的另一侧视图。

图5示出了晶圆承载框放入浸泡池的过程示意图一。

图6示出了晶圆承载框放入浸泡池的过程示意图二。

图7示出了晶圆承载框放入浸泡池的过程示意图三。

图中标记：限位框-1、连接板-11、第一限位部-111、第二限位部-112、限位杆-12、滑动板-13、卡板-14、筛板-2、条形孔-21、承载板-3、弧形槽-31、排水孔-311、连接孔-32、顶紧螺钉-33、浸泡池-4、导向槽-41、往复气缸-42、矩形管-421、支撑板-43、定位条-44、挡块-45。

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。

实施例1

如图1所示，一种晶圆承载框，包括：从上至下呈间隔设置且相互平行的限位框1、筛板2及承载板3。

具体的，如图1所示，限位框1呈矩形框架结构，其内部用于放置烧结后呈柱体状态的晶圆。

具体的，如图1、图2所示，筛板2沿长度方向阵列开设有多个条形孔21，用于穿过分片之后的单片晶圆，筛板2与限位框1之间的间距小于或等于晶圆的半径。

具体的，如图1、图2所示，承载板3的顶面对应条形孔21下方同一截面的两侧均开设有弧形槽31，以使承载板3在条形孔21的下方形成两列弧形槽31，弧形槽31的阵列方向与条形孔21的阵列方向一致，且同一截面的两个弧形槽31的相交处连通，且相交处与条形孔21底边之间的间距大于晶圆的直径。

使用时，将烧结后呈柱体状态的晶圆放置在限位框1内，放置时，晶圆与条形孔21相互平行，利用筛板2对柱体状态的晶圆底面进行支撑；然后将晶圆承载框整体放置在装有氢氟酸的箱体内，利用振动设备对晶圆承载框进行振动，加速氢氟酸对晶圆之间粘连成分的侵蚀，从而加快分片效率。其中一旦有晶圆被分开为单片状态，在晶圆承载框的振动过程中将自然下落，然后穿过条形孔21，并顺利落入承载板3同截面中的一个弧形槽31内，以使完成分片的晶圆可与柱体状态的晶圆分离，从而便能直接目视观测晶圆的分进度，当所有晶圆都落入承载板3，则表明所有晶圆均已完成分片，从而方便直接通过目视观察的方式确定分片的状态及进度，简化操作流程。

而之所以在承载板3上相同截面设置两个弧形槽31，且两个弧形槽31相交处与条形孔21底边之间的间距大于晶圆的直径，其原因是，同一个条形孔21可能会穿过两块晶圆，当率先分出的晶圆占据了同截面中的一个弧形槽31时，后面落下的晶圆便会在前一个晶圆的阻挡作用下，沿着两个弧形槽31相交处的连通结构进入同截面的另一个弧形槽31，而三个甚至四个或者更多的晶圆穿过同一个条形孔21的几率则十分小，因此未在本方案的考虑范围内。

优选的，限位框1沿条形孔21的方向相对于筛板2及承载板3往复移动，筛板2与承载板3相对固定，此方式设置，可在分片时利用伸缩装置带动限位框1沿着条形孔21的方向往复移动，通过限位框1的往复移动，将带动柱体状态的晶圆在筛板2上来回滚动，进而增加氢氟酸的侵蚀效果，从而提高分片效率，而筛板2与承载板3相对固定，则能保证被分离的晶圆顺利进入弧形槽31。

进一步优选的，限位框1、筛板2及承载板3之间的间距可调，以适应不同直径的晶圆。

更具体的，如图1所示，限位框1的两端均设有垂直向下的连接板11，连接板11的中部具有第一限位部111，连接板11的下端设有第二限位部112，两块连接板11分别穿过筛板2的两端，且筛板2位于第一限位部111的上方，筛板2上用于穿设连接板11的孔沿条形孔21长度方向的尺寸大于连接板11的尺寸，以满足限位框1沿条形孔21的方向相对筛板2往复移动的技术要求，第一限位部111为螺钉或是通过螺钉设在连接板11上的挡杆，利用螺钉的头部或是挡杆阻挡筛板2在连接板11上向下移动，通过调节螺钉在连接板11上的位置可调节筛板2与限位框1之间的间距，承载板3的两端均开设有连接孔32，分别用于连接第二限位部112，连接孔32的高度及宽度尺寸分别大于第二限位部112的高度及宽度尺寸，以满足限位框1沿条形孔21的方向相对承载板3往复移动以及调整承载板3与筛板2之间间距的技术要求；更具体的，可通过在承载板3的底部对应连接孔32的位置穿设顶紧螺钉33，用于调节第二限位部112与承载板3之间的位置，还可通过在连接孔32的内部设置垫块的方式进行调节。

进一步优选的，如图1所示，第一限位部111的两端分别凸出于连接板11的两侧，且第一限位部111的两端呈锥形结构，筛板2穿设连接板11的孔底部为相应的锥孔结构，用于配合第一限位部111，当通过限位框1向上提起晶圆承载框时，第一限位部111的两端将卡设在筛板2用于穿设连接板11的孔底部，以使筛板2与限位框1之间保持相对稳定，防止筛板2倾斜，以使筛板2与限位框1保持平行，第二限位部112为三菱柱结构，其一边朝向限位框1，连接孔32截面的上段为三角形，下段为长方形，且长方形的长度大于第二限位部112的底边长度，下段的长方形结构可满足限位框1沿条形孔21的方向相对承载板3往复移动的技术要求，上段的三角形结构用于盘配合第二限位部112的三菱柱结构，当通过限位框1向上提起晶圆承载框时，第二限位部112卡设于连接孔32的上段，以此来保持承载板3相对限位框1的位置，以使承载板3与限位框1保持平行。

优选的，如图2所示，弧形槽31的底部均开设有排水孔311，以便于排出氢氟酸液体。

优选的，如图1所示，限位框1设有多根可拆卸的限位杆12，限位杆12平行于条形孔21，且限位杆12沿垂直于条形孔21的方向移动设置，因为每次分片的柱体晶圆长度不一，在向限位框1内放置不同长度的柱体晶圆时，便可调节限位杆12的位置，以缩小柱体晶圆的活动空间，避免在分片移动限位框1对柱体晶圆产生垂直方向的冲击力；更具体的，限位框1的两侧沿限位杆12的移动方向开设有长条孔，限位杆12的两端通过穿设于长条孔的螺栓连接于限位框1的两侧。

实施例2

如图3、图4所示，一种晶圆分片装置，包括浸泡池4及实施例1记载的晶圆承载框。

浸泡池4内部相对的两侧均设有导向槽41，导向槽41截面为U型结构，其两端转动设于浸泡池4的侧壁，限位框1的两端均设有滑动板13。

如图3、图4及图7所示，当滑动板13分别滑动设于两侧的导向槽41内时，导向槽41的开口沿水平朝向浸泡池4的中部，浸泡池4的侧壁对应导向槽41的底部设有挡块45，当导向槽41的开口沿水平朝向浸泡池4的中部时，挡块45用于支撑导向槽41。

当晶圆承载框从浸泡池4中取出之后，导向槽41的开口朝向浸泡池4的上方，以便于下一次与滑动板13配合，具体的，可通过在导向槽41的两端设置扭转弹簧，以使导向槽41初始位置时，其开口朝上。

浸泡池4的外侧设有往复气缸42，用于带动晶圆承载框往复移动。

更具体的，往复气缸42的活动杆与导向槽41平行，往复气缸42的活动杆前端与限位框1相连。

通过往复气缸42带动晶圆承载框沿着导向槽41往复移动；此结构利用导向槽41对限位框1导向的同时，还能防止晶圆承载框上下跳动，提高晶圆承载框往复移动时的稳定性，因为在晶圆承载框往复移动的过程中。

优选的，如图1、图3所示，往复气缸42活动杆的前端设有一垂直于浸泡池4底部的矩形管421，限位框1的侧面设有垂直朝下的卡板14，往复气缸42活动杆的前端与限位框1相连时卡板14卡设于矩形管421内，当往复气缸42的活动杆伸出至预定位置时，将圆承载框竖直向下放入浸泡池4内，过程中使卡板14插入矩形管421。

实施例3

如图1至图4所示，晶圆分片装置，包括浸泡池4及晶圆承载框，晶圆承载框包括：从上至下呈间隔设置且相互平行的限位框1、筛板2及承载板3；限位框1呈矩形框架结构，其内部用于放置烧结后呈柱体状态的晶圆；筛板2阵列开设有多个条形孔21，用于穿过分片之后的单片晶圆，筛板2与限位框1之间的间距小于或等于晶圆的半径；承载板3的顶面对应条形孔21下方同一截面的两侧均开设有弧形槽31，且同一截面的两个弧形槽31的相交处连通，且相交处与条形孔21底边之间的间距大于晶圆的直径；且限位框1沿条形孔21的方向相对于筛板2及承载板3往复移动，筛板2与承载板3相对固定。

限位框1的两端均设有垂直向下的连接板11，连接板11的中部具有第一限位部111，连接板11的下端设有第二限位部112，两块连接板11分别穿过筛板2的两端，且筛板2位于第一限位部111的上方，筛板2上用于穿设连接板11的孔沿条形孔21长度方向的尺寸大于连接板11的尺寸，承载板3的两端均开设有连接孔32，分别用于连接第二限位部112，连接孔32的高度及宽度尺寸分别大于第二限位部112的高度及宽度尺寸。

如图3、图4所示，浸泡池4侧壁对应导向槽41的下方均设有支撑板43，支撑板43的顶面具有矩形槽用于卡设筛板2，以防止筛板2与限位框1一同移动。如图7所示，当滑动板13滑动设于两侧的导向槽41内时，第一限位部111移动至筛板2的下方，第一限位部111与筛板2分离，以满足限位框1沿条形孔21的方向相对筛板2往复移动的技术要求，且此时承载板3与浸泡池4的底面接触。

作为本申请一种优选的实施例，浸泡池4的底部对应承载板3的两侧均设有定位条44，用于限定承载板3的位置，承载板3两侧底部与定位条44顶面的内侧之间为斜面配合，此结构不仅可限定承载板3的位置，而且还可使承载板3顺利进入预定的位置。

使用时，将晶圆承载框竖直向下放入浸泡池4，如图5、图6所示，过程中滑动板13将逐渐推动导向槽41向浸泡池4的内部一侧转动。如图6所示，在晶圆承载框向下移动的过程中，筛板2的两端加工率先支撑于支撑板43上，且承载板3也将与浸泡池4的底面或是定位条44接触，之后筛板2及承载板3将保持位置固定，而晶圆承载框将继续向下移动，如图7所示，直至导向槽41呈水平状态，此时第一限位部111与筛板2分离，且第二限位部112位于连接孔32的下段，以满足限位框1沿条形孔21的方向相对于筛板2及承载板3往复移动的技术要求，而筛板2与承载板3则保持固定。

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 (9)

1.一种晶圆承载框，其特征在于，包括：从上至下呈间隔设置且相互平行的限位框（1）、筛板（2）及承载板（3）；

限位框（1）呈矩形框架结构，其内部用于放置烧结后呈柱体状态的晶圆；

筛板（2）阵列开设有多个条形孔（21），用于穿过分片之后的单片晶圆，筛板（2）与限位框（1）之间的间距小于或等于晶圆的半径；

承载板（3）的顶面对应条形孔（21）下方同一截面的两侧均开设有弧形槽（31），且同一截面的两个弧形槽（31）的相交处连通，且相交处与条形孔（21）底边之间的间距大于晶圆的直径。

2.根据权利要求1所述的一种晶圆承载框，其特征在于，限位框（1）沿条形孔（21）的方向相对于筛板（2）及承载板（3）往复移动，筛板（2）与承载板（3）相对固定。

3.根据权利要求1所述的一种晶圆承载框，其特征在于，限位框（1）、筛板（2）及承载板（3）之间的间距可调。

4.根据权利要求2或3所述的一种晶圆承载框，其特征在于，限位框（1）的两端均设有垂直向下的连接板（11），连接板（11）的中部具有第一限位部（111），连接板（11）的下端设有第二限位部（112），两块连接板（11）分别穿过筛板（2）的两端，且筛板（2）位于第一限位部（111）的上方，筛板（2）上用于穿设连接板（11）的孔沿条形孔（21）长度方向的尺寸大于连接板（11）的尺寸，承载板（3）的两端均开设有连接孔（32），分别用于连接第二限位部（112），连接孔（32）的高度及宽度尺寸分别大于第二限位部（112）的高度及宽度尺寸。

5.根据权利要求4所述的一种晶圆承载框，其特征在于，第一限位部（111）的两端分别凸出于连接板（11）的两侧，且第一限位部（111）的两端呈锥形结构，筛板（2）穿设连接板（11）的孔底部为相应的锥孔结构，用于配合第一限位部（111），第二限位部（112）为三菱柱结构，其一边朝向限位框（1），连接孔（32）截面的上段为三角形，下段为长方形，且长方形的长度大于第二限位部（112）的底边长度。

6.根据权利要求1所述的一种晶圆承载框，其特征在于，弧形槽（31）的底部均开设有排水孔（311）。

7.根据权利要求1所述的一种晶圆承载框，其特征在于，限位框（1）设有多根可拆卸的限位杆（12），限位杆（12）平行于条形孔（21），且限位杆（12）沿垂直于条形孔（21）的方向移动设置。

8.一种晶圆分片装置，其特征在于，包括浸泡池（4）及权利要求1至7中任一项所述的晶圆承载框；

浸泡池（4）内部相对的两侧均设有导向槽（41），导向槽（41）截面为U型结构，其两端转动设于浸泡池（4）的侧壁，限位框（1）的两端均设有滑动板（13）；

当滑动板（13）分别滑动设于两侧的导向槽（41）内时，导向槽（41）的开口沿水平朝向浸泡池（4）的中部；

当晶圆承载框从浸泡池（4）中取出之后，导向槽（41）的开口朝向浸泡池（4）的上方；

浸泡池（4）的外侧设有往复气缸（42），用于带动晶圆承载框往复移动。

9.根据权利要求8所述的一种晶圆分片装置，其特征在于，往复气缸（42）活动杆的前端设有一垂直于浸泡池（4）底部的矩形管（421），限位框（1）的侧面设有垂直朝下的卡板（14），用于连接矩形管（421）。

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