CN116352291A - 激光切割机及电子芯片加工系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了激光切割机及电子芯片加工系统，涉及电子芯片加工技术领域。该种电子芯片加工用晶圆激光切割机，包括激光切割探头、机械手臂及放置在支撑台上的晶圆本体，所述机械手臂上安装有安装框，所述激光切割探头安装在安装框上，所述安装框上设置有用于晶圆本体切割过程中切槽边缘凸起抹平的抹平组件。该种电子芯片加工用晶圆激光切割机，在激光烧蚀切割的过程中，通过各个第一弹簧对U型架上挤压辊的挤压作用及挤压辊与晶圆本体上表面之间的摩擦作用，使挤压辊在移动的同时进行转动，对高温激光烧蚀过程中切割两侧产生的凸起进行靠向切割的内侧挤压推动，对晶圆本体上端产生的凸起进行抹平，便于晶圆本体后续的加工操作。

Description

激光切割机及电子芯片加工系统

技术领域

本发明涉及电子芯片加工技术领域，具体为激光切割机及电子芯片加工系统。

背景技术

芯片是一种将电路（主要包括半导体设备，也包括被动组件等）小型化的方式，并时常制造在半导体晶圆表面上。

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，也就是晶圆。国内晶圆生产线以8英寸和12 英寸为主，晶圆的主要加工方式为片加工和批加工，即同时加工1 片或多片晶圆。随着半导体特征尺寸越来越小，加工及测量设备越来越先进，使得晶圆加工出现了新的数据特点。同时，特征尺寸的减小，使得晶圆加工时，空气中的颗粒数对晶圆加工后质量及可靠性的影响增大，而随着洁净的提高，颗粒数也出现了新的数据特点。

晶圆切割的方法主要有砂轮切割、激光切割、划刀劈裂法切割及金刚线切割等等，通过激光烧蚀的方法对晶圆进行切割时，晶圆上随着激光烧蚀产生切槽，但切槽产生的过程中，部分切割过程中产生的碎削微粒堆积在切割道的边缘并在高温的作用下发生粘连，切割完成后，随着切割后的冷却，在切割道的两侧形成小山峰状的凸起，影响后续晶圆的生产加工。

发明内容

本发明的目的在于提供激光切割机及电子芯片加工系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：激光切割机及电子芯片加工系统，包括激光切割探头、机械手臂及放置在支撑台上的晶圆本体，所述机械手臂上安装有安装框，所述激光切割探头安装在安装框上，所述安装框上设置有用于晶圆本体切割过程中切槽边缘凸起抹平的抹平组件；

所述抹平组件包括设置在安装框上的传动板，所述安装框上设置有用于传动板移动调整的调整组件及调整过程中导向的导向组件，所述传动板上通过推动组件连接有U型架，所述U型架位于安装框的下方，所述U型架上转动连接有转轴，所述转轴上固定有挤压辊，所述挤压辊在推动组件的推动作用下与晶圆本体的上端相抵设置，所述U型架上设置有用于抹平过程中挤压辊表面清理的清理组件及激光切割过程中在晶圆本体上产生残渣收集的收集组件。

优选的，所述调整组件包括转动连接在安装框上的螺纹杆，所述螺纹杆上螺纹啮合连接有螺纹套，所述螺纹套的另一端与传动板相固定，所述安装框的外部安装有用于螺纹杆驱动的驱动电机。

优选的，所述导向组件包括固定在传动板上的套管，所述套管上滑动连接有滑杆，所述滑杆的一端与安装框相固定。

优选的，所述推动组件包括开设在安装框上的多个滑动槽，各个所述滑动槽上分别滑动连接有安装杆，各个所述安装杆滑动连接在传动板上，各个所述安装杆的另一端与U型架的上端相固定，各个所述安装杆的侧壁上套设有第一弹簧，各个所述第一弹簧的两端分别与U型架及传动板相连接，所述U型架上的挤压辊在各个第一弹簧的弹力推动作用下与晶圆本体的上端相抵设置。

优选的，所述清理组件包括固定在U型架上的U型板，所述U型板之间设置有条形板，所述条形板靠向挤压辊的一侧固定有清理刷，所述清理刷与挤压辊的表面相抵设置，所述U型板的两端设置有用于条形板连接的连接组件，所述转轴上设置有用于条形板推动的传动组件。

优选的，所述连接组件包括滑动连接在U型板一端的多个圆杆，各个所述圆杆的一端与条形板相固定，各个所述圆杆的侧壁上套设有第二弹簧。

优选的，所述传动组件包括推板，各个所述圆杆的一端与推板的一端相固定，各个所述第二弹簧的两端分别与推板及U型板相连接，所述转轴的一端固定有多个用于推板推动挤压的凸起。

优选的，所述收集组件包括固定在U型板上端的L型架，所述L型架上固定有收集箱，所述收集箱上相通连接有出气管及进气管，所述出气管与收集箱内部相通的一端安装有过滤网，所述进气管的一端安装有安装罩，所述安装罩的进气口靠向晶圆本体设置，所述出气管朝向挤压辊设置，所述进气管的内部安装有用于抽气的轴流风机，所述U型板上设置有用于挤压辊清洁后杂物输送导向的输送组件。

优选的，所述输送组件包括固定在U型板下端两侧的连接板，两个所述连接板之间固定有倾斜设置的输送板，所述输送板朝向安装罩的下端设置。

优选的，所述安装框的下端安装有用于切割过程中晶圆本体切割状态识别的识别组件，所述识别组件包括固定在安装框下端的U型支撑架，所述U型支撑架上安装有识别摄像头。

电子芯片加工系统，包括上述的激光切割机。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

、该种电子芯片加工用晶圆激光切割机，在激光烧蚀切割的过程中，随着安装框的移动，带动挤压辊同步进行移动，在挤压辊移动的过程中，通过各个第一弹簧对U型架上挤压辊的挤压作用及挤压辊与晶圆本体上表面之间的摩擦作用，使挤压辊在移动的同时进行转动，通过挤压辊的转动，对高温激光烧蚀过程中切割道两侧产生的凸起进行靠向切割的内侧挤压推动，对晶圆本体上端产生的凸起进行抹平，便于晶圆本体后续的加工操作。

、该种电子芯片加工用晶圆激光切割机，通过传动组件，使推板随着转轴的转动进行靠向或是远离U型板往复运动，在推板运动的过程中，通过各个圆杆的连接作用，带动条形板在U型板上同步进行往复运动，在条形板往复运动的过程中，驱动清理刷对转动过程中的挤压辊的表面进行清理，取出挤压辊在挤压抹平过程中表面粘连的杂物，进一步的便于保持对切槽产生的凸起的挤压抹平效果。

附图说明

图1为本发明的整体外形结构示意图；

图2为本发明的安装框结构示意图；

图3为本发明的推动组件及识别组件结构示意图；

图4为本发明的抹平组件、清理组件、连接组件及传动组件结构示意图；

图5为本发明的收集组件及输送组件结构示意图；

图6为图2中A处的放大结构示意图；

图7为图3中B处的放大结构示意图。

图中：1、支撑台；2、晶圆本体；3、安装框；4、机械手臂；5、激光切割探头；6、抹平组件；601、传动板；602、U型架；603、转轴；604、挤压辊；7、调整组件；701、螺纹杆；702、螺纹套；703、驱动电机；8、导向组件；801、套管；802、滑杆；9、推动组件；901、滑动槽；902、安装杆；903、第一弹簧；10、清理组件；1001、U型板；1002、条形板；1003、清理刷；11、连接组件；1101、圆杆；1102、第二弹簧；12、传动组件；1201、推板；1202、凸起；13、收集组件；1301、L型架；1302、收集箱；1303、进气管；1304、安装罩；1305、出气管；14、输送组件；1401、连接板；1402、输送板；15、识别组件；1501、U型支撑架；1502、识别摄像头。

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1-7，本发明提供一种技术方案：激光切割机及电子芯片加工系统，包括激光切割探头5、机械手臂4及放置在支撑台1上的晶圆本体2，机械手臂4上安装有安装框3，激光切割探头5安装在安装框3上，安装框3上设置有用于晶圆本体2切割过程中切槽边缘凸起抹平的抹平组件6；

抹平组件6包括设置在安装框3上的传动板601，安装框3上设置有用于传动板601移动调整的调整组件7及调整过程中导向的导向组件8，传动板601上通过推动组件9连接有U型架602，U型架602位于安装框3的下方，U型架602上转动连接有转轴603，转轴603上固定有挤压辊604，挤压辊604在推动组件9的推动作用下与晶圆本体2的上端相抵设置，U型架602上设置有用于抹平过程中挤压辊604表面清理的清理组件10及激光切割过程中在晶圆本体2上产生残渣收集的收集组件13，在激光烧蚀切割的过程中，随着安装框3的移动，带动挤压辊604同步进行移动，在挤压辊604移动的过程中，通过各个第一弹簧903对U型架602上挤压辊604的挤压作用及挤压辊604与晶圆本体2上表面之间的摩擦作用，使挤压辊604在移动的同时进行转动，通过挤压辊604的转动，对高温激光烧蚀过程中切割两侧产生的凸起进行靠向切割的内侧挤压推动，对晶圆本体2上端产生的凸起进行抹平，便于晶圆本体2后续的加工操作；

此处需要说明的是：本申请中的挤压辊604由硬质橡胶制成，因此在转动挤压的过程中，不会对晶圆的表面造成机械损伤；

此处需要说明的是：挤压辊604的挤压抹平是在切割后同步进中挤压，此时堆积的碎削微粒未发生冷却硬化，因此通过挤压辊604的挤压，能够实现对堆积后产生凸起的抹平挤压。

调整组件7包括转动连接在安装框3上的螺纹杆701，螺纹杆701上螺纹啮合连接有螺纹套702，螺纹套702的另一端与传动板601相固定，安装框3的外部安装有用于螺纹杆701驱动的驱动电机703，导向组件8包括固定在传动板601上的套管801，套管801上滑动连接有滑杆802，滑杆802的一端与安装框3相固定，在通过激光切割探头5对晶圆本体2进行激光烧蚀切割时，根据实际切割烧蚀过程中的温度，调整挤压辊604与激光切割探头5之间的间距，避免激光烧蚀后切槽上凸起的温度过高造成与挤压辊604的粘连，在挤压辊604与激光切割探头5之间间距调整的过程中，通过驱动电机703，驱动螺纹杆701进行转动，在螺纹杆701转动的过程中，通过螺纹杆701与螺纹套702之间的相互啮合传动及套管801有滑杆802的导向作用下，驱动挤压辊604靠向或是远离激光切割探头5运动，实现对挤压辊604与激光切割探头5之间间距的调整。

推动组件9包括开设在安装框3上的多个滑动槽901，各个滑动槽901上分别滑动连接有安装杆902，各个安装杆902滑动连接在传动板601上，各个安装杆902的另一端与U型架602的上端相固定，各个安装杆902的侧壁上套设有第一弹簧903，各个第一弹簧903的两端分别与U型架602及传动板601相连接，U型架602上的挤压辊604在各个第一弹簧903的弹力推动作用下与晶圆本体2的上端相抵设置，在激光烧蚀切割的过程中，随着安装框3的移动，带动挤压辊604同步进行移动，在挤压辊604移动的过程中，通过各个第一弹簧903对U型架602上挤压辊604的挤压作用及挤压辊604与晶圆本体2上表面之间的摩擦作用，使挤压辊604在移动的同时进行转动。

清理组件10包括固定在U型架602上的U型板1001，U型板1001之间设置有条形板1002，条形板1002靠向挤压辊604的一侧固定有清理刷1003，清理刷1003与挤压辊604的表面相抵设置，U型板1001的两端设置有用于条形板1002连接的连接组件11，转轴603上设置有用于条形板1002推动的传动组件12，通过传动组件12，使推板1201随着转轴603的转动进行靠向或是远离U型板1001往复运动，在推板1201运动的过程中，通过各个圆杆1101的连接作用，带动条形板1002在U型板1001上同步进行往复运动，在条形板1002往复运动的过程中，驱动清理刷1003对转动过程中的挤压辊604的表面进行清理，取出挤压辊604在挤压抹平过程中表面粘连的杂物，进一步的便于保持对切槽产生的凸起的挤压抹平效果。

连接组件11包括滑动连接在U型板1001一端的多个圆杆1101，各个圆杆1101的一端与条形板1002相固定，各个圆杆1101的侧壁上套设有第二弹簧1102，传动组件12包括推板1201，各个圆杆1101的一端与推板1201的一端相固定，各个第二弹簧1102的两端分别与推板1201及U型板1001相连接，转轴603的一端固定有多个用于推板1201推动挤压的凸起1202，在挤压辊604转动的过程中，带动U型架602上的转轴603同步进行转动，在转轴603转动的过程中，通过转轴603一端各个凸起1202依次对推板1201的挤压作用及各个圆杆1101上第二弹簧1102对挤压后推板1201的复位作用，使推板1201随着转轴603的转动进行靠向或是远离U型板1001往复运动。

收集组件13包括固定在U型板1001上端的L型架1301，L型架1301上固定有收集箱1302，收集箱1302上相通连接有出气管1305及进气管1303，出气管1305与收集箱1302内部相通的一端安装有过滤网，进气管1303的一端安装有安装罩1304，安装罩1304的进气口靠向晶圆本体2设置，出气管1305朝向挤压辊604设置，进气管1303的内部安装有用于抽气的轴流风机，U型板1001上设置有用于挤压辊604清洁后杂物输送导向的输送组件14，在清理的过程中，将进气管1303上的轴流风机启动，通过轴流风机的抽气作用，将晶圆本体2激光烧蚀切割过程中晶圆本体2表面产生的残渣吸入至安装罩1304的内部并经过进气管1303的输送及出气管1305一端过滤网的过滤，在收集箱1302的内部进行收集，在收起的过程中，过滤后的气体从出气管1305朝向挤压辊604喷出，便于提高对挤压辊604清理的效果。

输送组件14包括固定在U型板1001下端两侧的连接板1401，两个连接板1401之间固定有倾斜设置的输送板1402，输送板1402朝向安装罩1304的下端设置，在对挤压辊604的表面进行清理的过程中，挤压辊604表面清理后的杂物落在输送板1402的下方，通过倾斜设置的输送板1402对清理后落在的杂物输送至安装罩1304的下方，便于对清理后的杂物进行收集操作。

安装框3的下端安装有用于切割过程中晶圆本体2切割状态识别的识别组件15，识别组件15包括固定在安装框3下端的U型支撑架1501，U型支撑架1501上安装有识别摄像头1502，在切割的过程中，通过U型支撑架1501上的识别摄像头1502对切割过程晶圆本体2的切割状态进行实时观察识别，便于及时的掌握晶圆本体2激光切割的进度及状态。

工作原理：通过激光烧蚀的方式对支撑台1上放置的晶圆本体2进行激光切割操作的过程中，将待切割的晶圆本体2放置在支撑台1上，放置完成后，通过机械手臂4驱动安装框3从晶圆本体2的上方朝向晶圆本体2运动，在运动的过程中，使挤压辊604与晶圆本体2的上端相抵并随着安装框3的继续运动，使各个安装杆902在传动板601上滑动并带动第一弹簧903受力变形产生弹力，通过各个第一弹簧903的弹力，推动挤压辊604与晶圆本体2的上端表面紧密相抵；

机械手臂4驱动安装框3移动完成后，通过机械手臂4驱动安装框3在晶圆本体2的上端进行水平移动，在水平移动的过程中，将激光切割探头5启动，通过激光切割探头5对晶圆本体2进行激光烧蚀切割，而在切割的过程中，通过U型支撑架1501上的识别摄像头1502对切割过程晶圆本体2的切割状态进行实时观察识别，便于及时的掌握晶圆本体2激光切割的进度及状态；

在激光烧蚀切割的过程中，随着安装框3的移动，带动挤压辊604同步进行移动，在挤压辊604移动的过程中，通过各个第一弹簧903对U型架602上挤压辊604的挤压作用及挤压辊604与晶圆本体2上表面之间的摩擦作用，使挤压辊604在移动的同时进行转动，通过挤压辊604的转动，对高温激光烧蚀过程中切割两侧产生的凸起进行靠向切割的内侧挤压推动，对晶圆本体2上端产生的凸起进行抹平，便于晶圆本体2后续的加工操作，在挤压辊604转动的过程中，带动U型架602上的转轴603同步进行转动，在转轴603转动的过程中，通过转轴603一端各个凸起1202依次对推板1201的挤压作用及各个圆杆1101上第二弹簧1102对挤压后推板1201的复位作用，使推板1201随着转轴603的转动进行靠向或是远离U型板1001往复运动，在推板1201运动的过程中，通过各个圆杆1101的连接作用，带动条形板1002在U型板1001上同步进行往复运动，在条形板1002往复运动的过程中，驱动清理刷1003对转动过程中的挤压辊604的表面进行清理，取出挤压辊604在挤压抹平过程中表面粘连的杂物，进一步的便于保持对切槽产生的凸起的挤压抹平效果，且在清理的过程中，将进气管1303上的轴流风机启动，通过轴流风机的抽气作用，将晶圆本体2激光烧蚀切割过程中晶圆本体2表面产生的残渣吸入至安装罩1304的内部并经过进气管1303的输送及出气管1305一端过滤网的过滤，在收集箱1302的内部进行收集，在收起的过程中，过滤后的气体从出气管1305朝向挤压辊604喷出，便于提高对挤压辊604清理的效果，且在对挤压辊604的表面进行清理的过程中，挤压辊604表面清理后的杂物落在输送板1402的下方，通过倾斜设置的输送板1402对清理后落在的杂物输送至安装罩1304的下方，便于对清理后的杂物进行收集操作；

在通过激光切割探头5对晶圆本体2进行激光烧蚀切割时，根据实际切割烧蚀过程中的温度，调整挤压辊604与激光切割探头5之间的间距，避免激光烧蚀后切槽上凸起的温度过高造成与挤压辊604的粘连，在挤压辊604与激光切割探头5之间间距调整的过程中，通过驱动电机703，驱动螺纹杆701进行转动，在螺纹杆701转动的过程中，通过螺纹杆701与螺纹套702之间的相互啮合传动及套管801有滑杆802的导向作用下，驱动挤压辊604靠向或是远离激光切割探头5运动，实现对挤压辊604与激光切割探头5之间间距的调整。

电子芯片加工系统，包括上述的激光切割机。

Claims (10)

1.激光切割机，包括激光切割探头（5）、机械手臂（4）及放置在支撑台（1）上的晶圆本体（2），其特征在于：所述机械手臂（4）上安装有安装框（3），所述激光切割探头（5）安装在安装框（3）上，所述安装框（3）上设置有用于晶圆本体（2）切割过程中切槽边缘凸起抹平的抹平组件（6）；

所述抹平组件（6）包括设置在安装框（3）上的传动板（601），所述安装框（3）上设置有用于传动板（601）移动调整的调整组件（7）及调整过程中导向的导向组件（8），所述传动板（601）上通过推动组件（9）连接有U型架（602），所述U型架（602）位于安装框（3）的下方，所述U型架（602）上转动连接有转轴（603），所述转轴（603）上固定有挤压辊（604），所述挤压辊（604）在推动组件（9）的推动作用下与晶圆本体（2）的上端相抵设置，所述U型架（602）上设置有用于抹平过程中挤压辊（604）表面清理的清理组件（10）及激光切割过程中在晶圆本体（2）上产生残渣收集的收集组件（13）。

2.根据权利要求1所述的激光切割机，其特征在于：所述调整组件（7）包括转动连接在安装框（3）上的螺纹杆（701），所述螺纹杆（701）上螺纹啮合连接有螺纹套（702），所述螺纹套（702）的另一端与传动板（601）相固定，所述安装框（3）的外部安装有用于螺纹杆（701）驱动的驱动电机（703）。

3.根据权利要求2所述的激光切割机，其特征在于：所述导向组件（8）包括固定在传动板（601）上的套管（801），所述套管（801）上滑动连接有滑杆（802），所述滑杆（802）的一端与安装框（3）相固定。

4.根据权利要求3所述的激光切割机，其特征在于：所述推动组件（9）包括开设在安装框（3）上的多个滑动槽（901），各个所述滑动槽（901）上分别滑动连接有安装杆（902），各个所述安装杆（902）滑动连接在传动板（601）上，各个所述安装杆（902）的另一端与U型架（602）的上端相固定，各个所述安装杆（902）的侧壁上套设有第一弹簧（903），各个所述第一弹簧（903）的两端分别与U型架（602）及传动板（601）相连接，所述U型架（602）上的挤压辊（604）在各个第一弹簧（903）的弹力推动作用下与晶圆本体（2）的上端相抵设置。

5.根据权利要求4所述的激光切割机，其特征在于：所述清理组件（10）包括固定在U型架（602）上的U型板（1001），所述U型板（1001）之间设置有条形板（1002），所述条形板（1002）靠向挤压辊（604）的一侧固定有清理刷（1003），所述清理刷（1003）与挤压辊（604）的表面相抵设置，所述U型板（1001）的两端设置有用于条形板（1002）连接的连接组件（11），所述转轴（603）上设置有用于条形板（1002）推动的传动组件（12）。

6.根据权利要求5所述的激光切割机，其特征在于：所述连接组件（11）包括滑动连接在U型板（1001）一端的多个圆杆（1101），各个所述圆杆（1101）的一端与条形板（1002）相固定，各个所述圆杆（1101）的侧壁上套设有第二弹簧（1102）。

7.根据权利要求6所述的激光切割机，其特征在于：所述传动组件（12）包括推板（1201），各个所述圆杆（1101）的一端与推板（1201）的一端相固定，各个所述第二弹簧（1102）的两端分别与推板（1201）及U型板（1001）相连接，所述转轴（603）的一端固定有多个用于推板（1201）推动挤压的凸起（1202）。

8.根据权利要求7所述的激光切割机，其特征在于：所述收集组件（13）包括固定在U型板（1001）上端的L型架（1301），所述L型架（1301）上固定有收集箱（1302），所述收集箱（1302）上相通连接有出气管（1305）及进气管（1303），所述出气管（1305）与收集箱（1302）内部相通的一端安装有过滤网，所述进气管（1303）的一端安装有安装罩（1304），所述安装罩（1304）的进气口靠向晶圆本体（2）设置，所述出气管（1305）朝向挤压辊（604）设置，所述进气管（1303）的内部安装有用于抽气的轴流风机，所述U型板（1001）上设置有用于挤压辊（604）清洁后杂物输送导向的输送组件（14）。

9.根据权利要求8所述的激光切割机，其特征在于：所述输送组件（14）包括固定在U型板（1001）下端两侧的连接板（1401），两个所述连接板（1401）之间固定有倾斜设置的输送板（1402），所述输送板（1402）朝向安装罩（1304）的下端设置；

所述安装框（3）的下端安装有用于切割过程中晶圆本体（2）切割状态识别的识别组件（15），所述识别组件（15）包括固定在安装框（3）下端的U型支撑架（1501），所述U型支撑架（1501）上安装有识别摄像头（1502）。

10.电子芯片加工系统，其特征在于：包括上述权利要求1-9任一项所述的激光切割机。

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