CN116103628A - 一种晶圆蒸镀辅助装片装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶圆蒸镀辅助装片装置，包括装置主体、真空发生器，装置主体上设置有晶圆吸盘以及晶圆承片环；装置主体内部设置有第一空腔，顶部设置有与第一空腔连通的晶圆吸盘安装孔，晶圆吸盘安装孔边缘设置有晶圆承片环抓取口和晶圆承片环安装凹槽；晶圆吸盘设置在第一空腔内，晶圆吸盘与真空发生器连通，晶圆吸盘用于吸附目标晶圆；晶圆承片环设置在晶圆承片环安装凹槽内。该装置设计合理，操作简单，制造成本低，通过该装置可以简单快捷的将揭膜后的晶圆安装到行星盘上，避免了晶圆安装过程中造成裂片报废，提高了良品率与工作效率，节约了生产成本。

Description

一种晶圆蒸镀辅助装片装置

技术领域

本发明涉及半导体器件封装技术领域，具体涉及一种晶圆蒸镀辅助装片装置。

背景技术

晶圆背面研磨和背面金属化（Back Side Grind Back Side Metallization，BGBM）技术是针对功率器件晶圆背面的工艺制程，其过程是将厚片晶圆(725μm)从背面研磨至薄片（100-200μm），然后采用背面湿法蚀刻的方法粗化背面和去除背面研磨时产生的机械应力，最后采用高真空背面蒸镀的方法蒸镀金属的制程过程。经过BGBM加工的芯片能够有效降低器件的热阻，提升工作散热和冷却性能，实现晶圆背面焊接功能，在封装尺寸减小等各个方面实现很大的改善。

目前BGBM过程，晶圆减薄主要有两种工艺，一种为普通减薄工艺，另一种为TAIKO减薄工艺。区别于普通减薄工艺，TAIKO减薄工艺在晶圆减薄后边缘会留约3mm不减薄区域，形成一个支撑环。支撑环支撑整个晶圆，使晶圆保持平整不翘曲，方便后续的加工和搬运。TAIKO工艺由于其采用的加工设备更为复杂，需要一系列相关设备的配套，前期设备投入成本比较高，因此一般仅应用于加工减薄厚度小于200μm的晶圆。200μm以上的晶圆，一般选择普通减薄工艺，以便控制生产成本。

目前，由于采用TAIKO减薄工艺需要的设备投入成本较高，迫使许多企业选用普通工艺加工减薄厚度小于200μm的超薄晶圆。由于晶圆的减薄厚度越薄，会造成晶圆的翘曲程度越严重，从而导致过程搬运的操作难度越大，过程造成的裂片比例也越大。

在BGBM生产过程中，晶圆在做背面蒸镀金属时，需要将晶圆揭膜后安装到行星盘上，然后将行星盘放入蒸发台进行蒸镀。但是由于晶圆比较薄，且翘曲比较严重，使得晶圆安装到行星盘上的操作比较困难，经常造成晶圆裂片报废，严重影响了生产效率，同时带来了很大的经济损失。

发明内容

本发明提供晶圆蒸镀辅助装片装置，目的是解决现有技术中存在的由于将翘曲严重的晶圆安装到行星盘上操作困难、容易出现晶圆裂片报废等技术问题，从而导致生产效率低下、生产成本高的结果。

本发明提供的技术解决方案如下：

一种晶圆蒸镀辅助装片装置，其特殊之处在于，所述晶圆蒸镀辅助装片装置包括装置主体，以及设置在所述装置主体上的晶圆吸盘、晶圆承片环以及真空发生器；

所述装置主体内部设置有第一空腔，顶部设置有与所述第一空腔连通的晶圆吸盘安装孔，所述晶圆吸盘安装孔边缘设置有晶圆承片环抓取口和晶圆承片环安装凹槽；

所述真空发生器一端与所述晶圆吸盘连接，另一端通入压缩空气；

所述晶圆吸盘设置在所述第一空腔内，所述晶圆吸盘与所述晶圆吸盘安装孔相适配，所述晶圆吸盘用于吸附目标晶圆；

所述晶圆承片环设置在所述晶圆承片环安装凹槽内，在工作过程中，将所述目标晶圆放入所述晶圆承片环内并压紧，通过所述晶圆吸盘吸附所述目标晶圆一段时间，再通过所述晶圆承片环抓取口将所述晶圆承片环以及所述目标晶圆一同取出，将所述晶圆承片环安装在行星盘上，完成所述目标晶圆装片工作。

进一步地，所述晶圆吸盘上表面设置有环形导气槽，所述环形导气槽中设置有多个透气孔，所述环形导气槽与所述真空发生器连通。

进一步地，所述晶圆蒸镀辅助装片装置还包括：

下盖板，所述下盖板的边缘设置有环状凸起部位，所述下盖板通过所述环状凸起部位与所述晶圆吸盘底部密封连接，所述环状凸起部位与所述晶圆吸盘下表面接触部分之间形成第二空腔，所述下盖板与所述真空发生器连接，且所述真空发生器与所述第二空腔连通。

进一步地，所述装置主体上设置有真空开关，所述真空开关用于开启和关闭所述晶圆吸盘的真空状态。

进一步地，所述装置主体内部设置有真空发生器安装支架，所述真空发生器安装支架用于安装所述真空发生器，所述真空发生器的进气端管路通入压缩空气，其出气端管路连通所述晶圆吸盘，所述真空开关设置在所述进气端管路上。

进一步地，所述晶圆蒸镀辅助装片装置还包括：

晶圆承片环盖板，所述晶圆承片环盖板在工作过程中用于将所述目标晶圆在所述晶圆承片环中压紧。

进一步地，所述晶圆吸盘沿边缘周向设置有多个连接耳，所述连接耳中均设置有第一螺纹孔，所述晶圆吸盘通过所述第一螺纹孔与所述装置主体螺纹连接。

进一步地，所述环状凸起部位周向设置有多个第三螺纹孔，所述晶圆吸盘与所述第三螺纹孔对应位置设置有第二螺纹孔，所述下盖板通过所述第三螺纹孔、所述第二螺纹孔与所述晶圆吸盘螺纹连接。

进一步地，所述下盖板中心处设置有气管接头连接孔，所述气管接头连接孔内设置有真空气管。

进一步地，所述晶圆吸盘与所述晶圆吸盘安装孔同心设置，所述装置主体侧壁设置有透气孔，所述透气孔用于安装所述真空发生器的进气端管路；

所述下盖板为圆形结构，且其尺寸与所述晶圆吸盘尺寸一致；

所述装置主体为方形结构，且所述装置主体侧壁对称设置有装置搬运抓取口，所述装置主体通过所述装置搬运抓取口进行搬运。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明提供了一种晶圆蒸镀辅助装片装置，该装置通过真空发生器产生真空，通过晶圆吸盘对晶圆进行吸附，使翘曲严重的晶圆平整，使得晶圆比较容易固定在承片环内，解决了现有操作过程，翘曲严重的晶圆安装困难容易裂片的问题，从而提高了良品率与工作效率，节约了生产成本；

2.本发明提供了一种晶圆蒸镀辅助装片装置，该装置包括装置主体、真空发生器、晶圆吸盘、下盖板、装置搬运抓取口、晶圆承片环、晶圆承片环盖板、真空开关，装置主体内部设置真空发生器安装支架，真空发生器安装支架用于安装真空发生器，通过真空开关控制真空气管的开启和闭合，从而控制晶圆吸盘的真空状态，实现对晶圆的吸附和解吸；该装置设计合理，使用该装置操作简单，制造成本低，便于大面积推广；

3.本发明提供了一种晶圆蒸镀辅助装片装置，在装置主体两侧壁的底部相对设置有装置搬运抓取口，便于通过该装置搬运抓取口搬运该装置；

4.本发明提供了一种晶圆蒸镀辅助装片装置，在晶圆吸盘的上表面设置有蛛网状的环形导气槽，环形导气槽中设置有多个透气孔，通过环形导气槽产生的真空吸力作用面积较大且均匀，吸附力量温和，避免对晶圆造成损伤，提高了良品率与生产效率，节约了成本；

5.本发明提供了一种晶圆蒸镀辅助装片装置，通过真空开关可以随时控制晶圆吸盘的工作状态。

附图说明

图1为本发明实施例中晶圆蒸镀辅助装片装置的结构示意图一（未示出晶圆承片环与晶圆承片环盖板）；

图2为本发明实施例中晶圆蒸镀辅助装片装置的结构示意图二（未示出晶圆承片环与晶圆承片环盖板）；

图3为本发明实施例中晶圆蒸镀辅助装片装置的主体结构示意图一；

图4为本发明实施例中晶圆蒸镀辅助装片装置的主体结构示意图二；

图5为本发明实施例中晶圆吸盘的结构示意图；

图6为本发明实施例中下盖板的结构示意图；

图7为本发明实施例中晶圆蒸镀辅助装片装置的使用状态示意图。

附图标记如下：

1-装置主体；2-晶圆吸盘；3-下盖板；4-真空发生器安装支架；5-气管孔；6-装置搬运抓取口；7-真空开关固定孔；8-吸盘安装螺纹孔；9-晶圆吸盘安装孔；10-晶圆承片环抓取口；11-透气孔；12-第一螺纹孔；13-第二螺纹孔；14-环形导气槽；15-气管接头连接孔；16-第三螺纹孔；17-晶圆承片环；18-晶圆；19-晶圆承片环盖板；20-真空开关；21-真空气管，22-连接耳，23-环状凸起部位，24-真空发生器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，下面所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下结合附图提供的本申请实施例的详细描述旨在仅仅表示本申请的选定实施例，并非限制本申请要求保护的范围。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都属于本申请保护的范围。

需要理解的是，在本发明的实施方式的描述中，术语“第一”、“第二”、等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。

在本发明的实施方式的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的实施方式中的具体含义。

图1-图7所示为本发明提供的一种晶圆蒸镀辅助装片装置及组件结构示意图，其中，图1为晶圆蒸镀辅助装片装置的结构示意图一，图中未示出晶圆承片环与晶圆承片环盖板19；图2为晶圆蒸镀辅助装片装置的结构示意图二，图中未示出晶圆承片环与晶圆承片环盖板19；图3为晶圆蒸镀辅助装片装置的主体结构示意图一；图4为晶圆蒸镀辅助装片装置的主体结构示意图二；图5为晶圆吸盘的结构示意图；图6为下盖板的结构示意图；图7为晶圆蒸镀辅助装片装置的使用状态示意图。

参阅图1、图2，本发明提供了一种晶圆蒸镀辅助装片装置，该装置包括装置主体1、真空发生器24、晶圆吸盘2、下盖板3，装置主体1整体为方形结构，内部设置有空腔，为了便于区别，将其命名为第一空腔。

参阅图1-图4，在装置主体1两侧壁的底部相对设置有装置搬运抓取口6，便于通过该装置搬运抓取口6搬运该装置。

参阅真空发生器24设置在装置主体1的内壁上，真空发生器24的出气端连接有真空气管21，真空发生器24的进气端管路中通入压缩空气。压缩空气通入真空发生器24后，通过真空发生器24作用通过真空气管21产生真空吸力，最终作用于晶圆18上。

参阅图1、图2，晶圆吸盘2固定在装置主体1的顶部内壁上，晶圆吸盘2与晶圆吸盘安装孔9同心设置，且晶圆吸盘2与晶圆吸盘安装孔9相适配，使得晶圆吸盘2的上表面可以通过晶圆吸盘安装孔9对晶圆18进行吸附。装置主体1的顶部设置有控制晶圆吸盘2真空状态的真空开关20，真空开关20设置在装置主体1顶部设置的真空开关固定孔7内，真空开关20设置在真空发生器24的进气端管路上。

参阅图4，装置主体1顶部中心处设置有晶圆吸盘安装孔9，在晶圆吸盘安装孔9周侧设置有晶圆承片环安装凹槽。晶圆承片环17设置在晶圆吸盘安装孔9周侧的晶圆承片环安装凹槽内，在工作过程中，将晶圆18放置在晶圆承片环17中，然后打开真空开关20，通过真空发生器24产生真空，从而使得晶圆吸盘2对晶圆18进行吸附。吸附完成后，关闭真空开关20，然后将晶圆承片环17以及其上放置的晶圆18一同取出，将晶圆承片环17安装在行星盘上，完成晶圆装片工作，然后将行星盘放入蒸发台进行蒸镀。

参阅图4，为了便于通过晶圆吸盘安装孔9将晶圆承片环17取出，在晶圆吸盘安装孔9两侧对应位置相对设置有晶圆承片环抓取口10，可以通过晶圆承片环抓取口10方便快捷的将晶圆承片环17取出。

参阅图5，在晶圆吸盘2的上表面设置有蛛网状的环形导气槽14，环形导气槽中设置有多个透气孔11，晶圆吸盘2沿边缘周向设置有3个连接耳22，在连接耳22中均设置有第一螺纹孔12，在装置主体1上对应位置设置有3个吸盘安装螺纹孔8，装置主体1通过螺钉贯穿吸盘安装螺纹孔8、第一螺纹孔12将晶圆吸盘2固定在顶部的内壁上。真空发生器24与晶圆吸盘2的透气孔11、环形导气槽14连通，通过透气孔11、环形导气槽14使得晶圆吸盘2的上表面与晶圆18之间产生真空吸力，从而将晶圆18吸附。通过环形导气槽14产生的真空吸力作用与晶圆18上的面积较大且均匀，吸附力量温和，避免对晶圆造成损伤

参阅图6，下盖板3整体为直径与晶圆吸盘2相同的圆形结构，在其边缘设置有环状凸起部位23，环状凸起部位23周向设置有多个第三螺纹孔16，晶圆吸盘2与第三螺纹孔16对应位置设置有第二螺纹孔13，下盖板3通过第三螺纹孔16、第二螺纹孔13与晶圆吸盘2螺纹连接。在下盖板3中心处设置有气管接头连接孔15，气管接头连接孔15内设置有真空气管21。环状凸起部位23与晶圆吸盘2下表面接触部分之间形成空腔，为了便于区别将其命名为第二空腔，下盖板3通过真空气管21与真空发生器24连接，且真空发生器24与第二空腔连通。第二空腔通过透气孔11与环形导气槽14连通。

可以理解，为了保证晶圆吸盘2的吸附效果，下盖板3与晶圆吸盘2之间应该密封连接，可以在下盖板3与晶圆吸盘2接触位置采用密封垫片进行密封。

可选的，在装置主体1内部设置真空发生器安装支架4，真空发生器安装支架4用于安装真空发生器24，如图2所示。在装置主体1的侧壁上还设置有气管孔5，真空发生器24的进气端管路穿过气管孔5与产生压缩空气的装置连接。

可选的，该晶圆蒸镀辅助装片装置还包括晶圆承片环盖板19，晶圆承片环盖板19在工作过程中用于将晶圆18在晶圆承片环17中压紧，如图7所示。

综上所述，本申请提供了一种晶圆蒸镀辅助装片装置，该装置包括装置主体1、真空发生器24、晶圆吸盘2、下盖板3、装置搬运抓取口6、晶圆承片环17、晶圆承片环盖板19、真空开关20，装置主体1内部设置真空发生器安装支架4，真空发生器安装支架4用于安装真空发生器24，通过真空开关20控制真空发生器24中通入的压缩空气，从而控制晶圆吸盘2的真空状态，实现对晶圆18的吸附和解吸。

该装置的使用方式为：首先放置晶圆承片环17：拿取晶圆承片环17，将其放入该装置对应的晶圆承片环安装凹槽内。

然后用吸笔吸取已经揭膜的晶圆18，将其放入晶圆承片环17中心。用手轻轻将晶圆18垂直向下压平，打开真空开关20，晶圆18被晶圆吸盘2平整的吸附在装置上。

拿取晶圆承片环盖板19，缓慢将其盖入晶圆承片环17内，使其压紧晶圆18。

最后关闭装置的真空开关20，等待约5S让真空释放。双手沿装置的晶圆承片环抓取口10位置先缓慢拿起晶圆承片环17，待晶圆承片环17脱离装置表面后，将晶圆承片环17安装在行星盘上，卡紧晶圆承片环17固定卡扣，完成一片晶圆装片工作，然后将行星盘放入蒸发台进行蒸镀。

采用该装置可以简单快捷的将揭膜后的翘曲严重的晶圆安装到行星盘上，不仅工作效率大大提高，同时通过该装置的晶圆吸盘对晶圆进行吸附，使翘曲严重的晶圆平整，使得晶圆比较容易固定在承片环内，解决了现有操作过程，晶圆安装困难容易裂片的问题，挽回了很大的损失，提高了良品率与工作效率，节约了生产成本。同时，该装置设计合理，使用该装置操作简单，制造成本低，便于大面积推广。

需要说明的是，采用该装置的晶圆18优选为采用普通工艺加工的减薄厚度小于200μm的超薄晶圆，但是也可以采用TAIKO减薄工艺生产的减薄厚度小于200μm的超薄晶圆。

以上所述，仅为本申请的最优具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种晶圆蒸镀辅助装片装置，其特征在于，所述晶圆蒸镀辅助装片装置包括装置主体，以及设置在所述装置主体上的晶圆吸盘、晶圆承片环以及真空发生器；

所述装置主体内部设置有第一空腔，顶部设置有与所述第一空腔连通的晶圆吸盘安装孔，所述晶圆吸盘安装孔边缘设置有晶圆承片环抓取口和晶圆承片环安装凹槽；

所述真空发生器一端与所述晶圆吸盘连接，另一端通入压缩空气；

所述晶圆吸盘设置在所述第一空腔内，所述晶圆吸盘与所述晶圆吸盘安装孔相适配，所述晶圆吸盘用于吸附目标晶圆；

所述晶圆承片环设置在所述晶圆承片环安装凹槽内，在工作过程中，将所述目标晶圆放入所述晶圆承片环内并压紧，通过所述晶圆吸盘吸附所述目标晶圆一段时间，再通过所述晶圆承片环抓取口将所述晶圆承片环以及所述目标晶圆一同取出，将所述晶圆承片环安装在行星盘上，完成所述目标晶圆装片工作。

2.根据权利要求1所述的晶圆蒸镀辅助装片装置，其特征在于：

所述晶圆吸盘上表面设置有环形导气槽，所述环形导气槽中设置有多个透气孔，所述环形导气槽与所述真空发生器连通。

3.根据权利要求1所述的晶圆蒸镀辅助装片装置，其特征在于，所述晶圆蒸镀辅助装片装置还包括：

下盖板，所述下盖板的边缘设置有环状凸起部位，所述下盖板通过所述环状凸起部位与所述晶圆吸盘底部密封连接，所述环状凸起部位与所述晶圆吸盘下表面接触部分之间形成第二空腔，所述下盖板与所述真空发生器连接，且所述真空发生器与所述第二空腔连通。

4.根据权利要求1所述的晶圆蒸镀辅助装片装置，其特征在于：

所述装置主体上设置有真空开关，所述真空开关用于开启和关闭所述晶圆吸盘的真空状态。

5.根据权利要求4所述的晶圆蒸镀辅助装片装置，其特征在于：

所述装置主体内部设置有真空发生器安装支架，所述真空发生器安装支架用于安装所述真空发生器，所述真空发生器的进气端管路通入压缩空气，其出气端管路连通所述晶圆吸盘，所述真空开关设置在所述进气端管路上。

6.根据权利要求1所述的晶圆蒸镀辅助装片装置，其特征在于，所述晶圆蒸镀辅助装片装置还包括：

晶圆承片环盖板，所述晶圆承片环盖板在工作过程中用于将所述目标晶圆在所述晶圆承片环中压紧。

7.根据权利要求2所述的晶圆蒸镀辅助装片装置，其特征在于：

所述晶圆吸盘沿边缘周向设置有多个连接耳，所述连接耳中均设置有第一螺纹孔，所述晶圆吸盘通过所述第一螺纹孔与所述装置主体螺纹连接。

8.根据权利要求3所述的晶圆蒸镀辅助装片装置，其特征在于：

所述环状凸起部位周向设置有多个第三螺纹孔，所述晶圆吸盘与所述第三螺纹孔对应位置设置有第二螺纹孔，所述下盖板通过所述第三螺纹孔、所述第二螺纹孔与所述晶圆吸盘螺纹连接。

9.根据权利要求3或8所述的晶圆蒸镀辅助装片装置，其特征在于：

所述下盖板中心处设置有气管接头连接孔，所述气管接头连接孔内设置有真空气管。

10.根据权利要求9所述的晶圆蒸镀辅助装片装置，其特征在于：

所述晶圆吸盘与所述晶圆吸盘安装孔同心设置，所述装置主体侧壁设置有透气孔，所述透气孔用于安装所述真空发生器的进气端管路；

所述下盖板为圆形结构，且其尺寸与所述晶圆吸盘尺寸一致；

所述装置主体为方形结构，且所述装置主体侧壁对称设置有装置搬运抓取口，所述装置主体通过所述装置搬运抓取口进行搬运。

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