CN116373142A - SiC晶锭剥离装置及其剥离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SiC晶锭剥离装置及其剥离方法，包括机架，还包括设置在机架上的超声波机构、剥离机构以及用于将超声波机构中的晶锭转移至剥离机构的转移机构。优点：通过超声波对晶锭内部改质层施加高频振动，使得改质层充分扩展，然后再利用剥离机构将晶片沿改质层剥离，使得晶片在晶锭上的剥离更加方便，并且使得晶片与晶锭最后剥离所需的剥离力更小，晶片受损的概率更小。
Description
技术领域
本发明涉及晶锭剥离领域，具体为SiC晶锭剥离装置及其剥离方法。
背景技术
待剥离晶锭或晶片，是利用透过晶锭或晶片的特定波长的激光束的聚光点定位于规定的深度的下对其进行激光作用，从而形成在其内部形成强度低的改质层。针对SiC晶锭硬度较高的问题，采用直接剥离的方式所需的剥离力较大，容易损伤晶片。
例如公开号为CN109834858A的中国专利，公开了一种剥离装置，其从将具有透过性的波长的激光光线的聚光点定位于相当于晶片的厚度的深度而照射激光光线从而形成有剥离层的锭将该晶片剥离，其中，该剥离装置包含：锭保持单元，其使相当于该晶片的部分向上而对锭进行保持；超声波振荡单元，其振荡出超声波，该超声波振荡单元具有与相当于该晶片的部分面对的端面；水提供单元，其对相当于该晶片的部分与该超声波振荡单元的该端面之间提供水；以及剥离单元，其对相当于该晶片的部分进行吸引保持并将该晶片从锭剥离。上述的剥离装置的水提供单元只对晶片上端的端面提供水，这种方式一是会导致超声波的能量会随水的流动散失一部分，二是不能从改质层的侧部对改质层进行作用力，三是水在流动的过程中可能会引起晶片所受的振动不均匀，超声波的利用效果低，并且较为浪费水。
鉴于此，有必要提供一种SiC晶锭剥离装置及其剥离方法。
发明内容
本发明提供的SiC晶锭剥离装置及其剥离方法，有效的解决了现有晶锭剥离中对晶锭剥离过程中所需剥离力大、超声波利用率低以及浪费水的问题。
本发明所采用的技术方案是：SiC晶锭剥离装置，包括机架，还包括设置在机架上的超声波机构、剥离机构以及用于将超声波机构中的晶锭转移至剥离机构的转移机构。
进一步的是：所述超声波机构包括超声波探头、沿X轴方向设置在机架上的直线导轨、滑动设置在直线导轨上的水槽、设置在水槽下方的集水箱、用于将集水箱中水注入水槽的压力泵、固定设置在水槽内的一号吸盘、固定设置在机架上用于驱动水槽沿直线导轨滑动的横移驱动组件、滑动设置在机架上用于安装超声波探头的第一升降架、固定设置在机架上用于驱动第一升降架升降的第一升降驱动组件。
进一步的是：所述横移驱动组件包括设置在机架上的一号丝杆以及用于驱动一号丝杆转动的一号电机，所述水槽的下端面与一号丝杆的螺母固定连接。
进一步的是：所述第一升降架包括若干设置在机架上的第一直线轴承、若干分别套设在第一直线轴承内的第一导柱、连接若干第一导柱上端的第一顶板以及连接若干第一导柱下端的第一底板，所述超声波探头固定设置在第一顶板下端，所述第一升降驱动组件包括竖向设置的第二丝杆、固定设置在机架上用于驱动第二丝杆转动的第二电机，所述第一底板与第二丝杆的螺母固定连接。
进一步的是：所述剥离机构包括设置在机架上的定位吸盘、设置在机架上的第二升降架、固定设置在第二升降架上的剥离吸盘以及设置在机架上用于驱动第二升降架升降的第二升降驱动组件。
进一步的是：所述一号吸盘、剥离吸盘和定位吸盘结构相同，所述定位吸盘上周向设置有若干安装孔、若干环形气道、若干连接环形气道的径向气道，若干所述的环形气道之间的面积不同。
进一步的是：所述第二升降架包括若干第二直线轴承、若干分别套设在第二直线轴承内的第二导柱、连接若干第二导柱上端面的第二顶板、连接若干第二导柱下端面的第二底板以及设置在第二顶板下端面的拉力测试器，所述剥离吸盘设置在拉力测试器上，所述第二升降驱动组件包括设置在机架上的第三丝杆以及用于驱动第三丝杆转动的第三电机，所述第三丝杆的螺母与第二底板固定连接。
一种SiC晶锭剥方法，包括如下步骤：
S1、将晶锭放置在一号吸盘上表面，利用一号吸盘将晶锭吸附，然后向水槽内注水，使得晶锭没入水中，第二电机驱动第二丝杆转动，使得第一升降将下移，保证超声波探头所发出的超声波能够作用于晶锭，然后一号电机驱动一号丝杆转动，使得水槽沿直线导轨运动，使得晶锭从超声波探头下方经过，利用超声波探头将超声波传递至晶锭的改质层。
S2、将水槽中的水注入集水箱，然后利用转移机构将晶锭从水槽中转移至定位吸盘上表面，使得定位吸盘将晶锭吸附。
S3、第三电机驱动第三丝杆转动，使得第二升降架下移，保证剥离吸盘从晶锭上方将晶锭吸附，随后利用第三电机驱动第三丝杆转动，带动第二升降架上移，将晶片与晶锭剥离。
发明的有益效果：
1、通过超声波对晶锭内部改质层施加高频振动，使得改质层充分扩展，然后再利用剥离机构将晶片沿改质层剥离，使得晶片在晶锭上的剥离更加方便，并且使得晶片与晶锭最后剥离所需的剥离力更小，晶片受损的概率更小。
2、声波机构的结构设计能够有效的使得晶锭在被超声波作用时保持稳定，并且设置水槽能够使得超声波与水形成“空化作用”，从而协助晶锭分离过程中，不将作用力直接工作于晶锭表面，并且通过将晶锭没入水中，流体在超声作用下，对晶锭的侧面也产生冲刺力，使得改质层扩展更加充分，同时水槽将水蓄住使得水处于静止状态，能够降低水中超声波能量的散失，设置集水箱能够有效的节约用水量。
3、利用吸盘对晶锭进行吸附，相较于原有的AB胶或其他水溶胶，工序更加简单，剥离效果更好。
附图说明
图1为本申请的实施例所提供的SiC晶锭剥离装置的整体示意图。
图2为本申请的实施例所提供的SiC晶锭剥离装置的超声波机构的示意图。
图3为本申请的实施例所提供的SiC晶锭剥离装置的剥离机构的示意图。
图4为本申请的实施例所提供的SiC晶锭剥离装置的定位吸盘的示意图。
图中标记为：1、机架；2、超声波机构；3、剥离机构；21、超声波探头；22、直线导轨；23、水槽；24、集水箱；25、一号吸盘；26、横移驱动组件；27、第一升降架；28、第一升降驱动组件；261、一号丝杆；262、一号电机；271、第一直线轴承；272、第一导柱；273、第一顶板；274、第一底板；281、第二丝杆；282、第二电机；31、定位吸盘；32、第二升降架；33、剥离吸盘；34、第二升降驱动组件；311、环形气道；312、径向气道；321、第二直线轴承；322、第二导柱；323、第二顶板；325、第二底板；326、拉力测试器；341、第三丝杆；342、第三电机。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
如图1所示，本申请的实施例所提供的SiC晶锭剥离装置，包括机架1，还包括设置在机架1上的超声波机构2、剥离机构3以及用于将超声波机构2中的晶锭转移至剥离机构3的转移机构。
实际使用时，先将晶锭放置在超声波机构2中利用超声波机构2使晶锭形成改质层，然后利用转移机构将超声波中的晶锭转移至剥离机构3中，利用剥离机构3将晶棒上的晶片沿改质层剥离。
上述设计中，通过超声波对晶锭内部改质层施加高频振动，使得改质层充分扩展，然后再利用剥离机构3将晶片沿改质层剥离，使得晶片在晶锭上的剥离更加方便，并且使得晶片与晶锭最后剥离所需的剥离力更小，晶片受损的概率更小。
具体地：如图1和图2所示，所述超声波机构2包括超声波探头21、沿X轴方向设置在机架1上的直线导轨22、滑动设置在直线导轨22上的水槽23、设置在水槽23下方的集水槽24、用于将集水槽24中水注入水槽23的压力泵、固定设置在水槽23内的一号吸盘25、固定设置在机架1上用于驱动水槽23沿直线导轨22滑动的横移驱动组件26、滑动设置在机架1上用于安装超声波探头21的第一升降架27、固定设置在机架1上用于驱动第一升降架27升降的第一升降驱动组件28。
需说明的是，水槽23下方设置有阀门，阀门控制水槽23的水流向集水槽24。
实际使用时，在放入晶锭之前，先控制阀门开启将水槽23中的水放入集水槽24中，然后将晶锭放置在一号吸盘25上，随后利用压力泵将集水槽24中的水抽取至水槽23中，使得晶锭没入水槽23中的水中，然后横移驱动组件26驱动水槽23沿直线导轨22移动，此时超声波探头21发出超声波，当位于水槽23内的晶锭从超声波下方经过时，超声波探头21通过水将超声波作用于晶锭的改质层。当超声波探头21完成工作后，开启阀门将水槽23中的水方干，一号吸盘25与晶锭脱离吸附。
上述设计中，超声波机构2的结构设计能够有效的使得晶锭在被超声波作用时保持稳定，并且设置水槽23能够使得超声波与水形成“空化作用”，从而协助晶锭分离过程中，不将作用力直接工作于晶锭表面，并且通过将晶锭没入水中，流体在超声作用下，对晶锭的侧面也产生冲刺力，使得改质层扩展更加充分，同时水槽23将水蓄住使得水处于静止状态，能够降低水中超声波能量的散失，设置集水槽24能够有效的节约用水量。
具体地：如图1和图2所示，所述横移驱动组件26包括设置在机架1上的一号丝杆261以及用于驱动一号丝杆261转动的一号电机262，所述水槽23的下端面与一号丝杆261的螺母固定连接。
实际使用时，一号电机262驱动一号丝杆261转动，使得一号丝杆261驱动水槽23移动。
上述设计中，横移驱动组件26的结构设计以及具体实施方式能够稳定以及精确的驱动水槽23移动。
具体地：如图1和图2所示，所述第一升降架27包括若干设置在机架1上的第一直线轴承271、若干分别套设在第一直线轴承271内的第一导柱272、连接若干第一导柱272上端的第一顶板273以及连接若干第一导柱272下端的第一底板274，所述超声波探头21固定设置在第一顶板273下端，所述第一升降驱动组件28包括竖向设置的第二丝杆281、固定设置在机架1上用于驱动第二丝杆281转动的第二电机282，所述第一底板274与第二丝杆281的螺母固定连接。
实际使用时，第二电机282驱动第二丝杆281转动，使得第一底板274跟随第二丝杆281的螺母同步升降，第一底板274通过第一导柱272带动第一顶板273同步升降。
上述设计中，第一升降架27和第一升降驱动组件28的结构设计能够使得超声波探头21在升降时较为稳定，并且保证超声波探头21升降的距离较为精确。
具体地：如图1和图3所示，所述剥离机构3包括设置在机架1上的定位吸盘31、设置在机架1上的第二升降架32、固定设置在第二升降架32上的剥离吸盘33以及设置在机架1上用于驱动第二升降架32升降的第二升降驱动组件34。
实际使用时，先将晶锭放置在定位吸盘31上，然后第二升降驱动组件34驱动第二升降架32下移，使得第二升降架32带动剥离吸盘33下移，使得剥离吸盘33吸附晶锭上端面，然后第二升降架32驱动剥离吸盘33上升将晶片沿改质层与晶锭剥离。
上述设计中，剥离机构3的结构设计能够使得晶锭与晶片的剥离不用依靠粘胶剂进行辅助，降低了生产成本，省去了原有需要涂胶以及后续解胶的工序，提高了生产效率。
具体地：如图4所示，所述一号吸盘25、剥离吸盘33和定位吸盘31结构相同，所述定位吸盘31上周向设置有若干安装孔、若干环形气道311、若干连接环形气道311的径向气道312，若干所述的环形气道311之间的面积不同。
需说明的是，为了确保工件与吸盘的完全接触，不存在点滴真空泄漏，在一号吸盘25、剥离吸盘33和定位吸盘31表面使用超薄硅胶的镀层。吸盘的吸力计算公式：吸力＝S*P/μ
其中：s--吸盘面积(cm2)，P为气压(kg/cm2)，μ为安全≥2.5。
上述设计中，能够利用吸盘对晶锭进行吸附，相较于原有的AB胶或其他水溶胶，工序更加简单，剥离效果更好。
具体地：如图1和图3所示，所述第二升降架32包括若干第二直线轴承321、若干分别套设在第二直线轴承321内的第二导柱322、连接若干第二导柱322上端面的第二顶板323、连接若干第二导柱322下端面的第二底板325以及设置在第二顶板323下端面的拉力测试器326，所述剥离吸盘33设置在拉力测试器326上，所述第二升降驱动组件34包括设置在机架1上的第三丝杆341以及用于驱动第三丝杆341转动的第三电机342，所述第三丝杆341的螺母与第二底板325固定连接。
实际使用时，第三电机342驱动第三丝杆341转动，使得第三丝杆341的螺母带动第二底板325升降，第二底板325通过第二导柱322带动第二顶板323升降，使得拉力测试器326与剥离吸盘33同步升降，当剥离吸盘33与晶锭上方吸附后并向上剥离晶片时，拉力测试器326实时监测晶片所受剥离力。
上述设计中，第二升降架32的结构设计能够有效的使得晶片剥离的过程中稳定受力。
一种SiC晶锭剥方法，包括如下步骤：
S1、将晶锭放置在一号吸盘25上表面，利用一号吸盘25将晶锭吸附，然后向水槽23内注水，使得晶锭没入水中，第二电机282驱动第二丝杆281转动，使得第一升降将下移，保证超声波探头21所发出的超声波能够作用于晶锭，然后一号电机262驱动一号丝杆261转动，使得水槽23沿直线导轨22运动，使得晶锭从超声波探头21下方经过，利用超声波探头21将超声波传递至晶锭的改质层。
S2、将水槽23中的水注入集水槽24，然后利用转移机构将晶锭从水槽23中转移至定位吸盘31上表面，使得定位吸盘31将晶锭吸附。
S3、第三电机342驱动第三丝杆341转动，使得第二升降架32下移，保证剥离吸盘33从晶锭上方将晶锭吸附，随后利用第三电机342驱动第三丝杆341转动，带动第二升降架32上移，将晶片与晶锭剥离。
进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.SiC晶锭剥离装置，包括机架(1)，其特征在于：还包括设置在机架(1)上的超声波机构(2)、剥离机构(3)以及用于将超声波机构(2)中的晶锭转移至剥离机构(3)的转移机构。
2.根据权利要求1所述的SiC晶锭剥离装置，其特征在于：所述超声波机构(2)包括超声波探头(21)、沿X轴方向设置在机架(1)上的直线导轨(22)、滑动设置在直线导轨(22)上的水槽(23)、设置在水槽(23)下方的集水箱(24)、用于将集水箱(24)中水注入水槽(23)的压力泵、固定设置在水槽(23)内的一号吸盘(25)、固定设置在机架(1)上用于驱动水槽(23)沿直线导轨(22)滑动的横移驱动组件(26)、滑动设置在机架(1)上用于安装超声波探头(21)的第一升降架(27)、固定设置在机架(1)上用于驱动第一升降架(27)升降的第一升降驱动组件(28)。
3.根据权利要求1所述的SiC晶锭剥离装置，其特征在于：所述横移驱动组件(26)包括设置在机架(1)上的一号丝杆(261)以及用于驱动一号丝杆(261)转动的一号电机(262)，所述水槽(23)的下端面与一号丝杆(261)的螺母固定连接。
4.根据权利要求1所述的SiC晶锭剥离装置，其特征在于：所述第一升降架(27)包括若干设置在机架(1)上的第一直线轴承(271)、若干分别套设在第一直线轴承(271)内的第一导柱(272)、连接若干第一导柱(272)上端的第一顶板(273)以及连接若干第一导柱(272)下端的第一底板(274)，所述超声波探头(21)固定设置在第一顶板(273)下端，所述第一升降驱动组件(28)包括竖向设置的第二丝杆(281)、固定设置在机架(1)上用于驱动第二丝杆(281)转动的第二电机(282)，所述第一底板(274)与第二丝杆(281)的螺母固定连接。
5.根据权利要求2所述的SiC晶锭剥离装置，其特征在于：所述剥离机构(3)包括设置在机架(1)上的定位吸盘(31)、设置在机架(1)上的第二升降架(32)、固定设置在第二升降架(32)上的剥离吸盘(33)以及设置在机架(1)上用于驱动第二升降架(32)升降的第二升降驱动组件(34)。
6.根据权利要求5所述的SiC晶锭剥离装置，其特征在于：所述一号吸盘(25)、剥离吸盘(33)和定位吸盘(31)结构相同，所述定位吸盘(31)上周向设置有若干安装孔、若干环形气道(311)、若干连接环形气道(311)的径向气道(312)，若干所述的环形气道(311)之间的面积不同。
7.根据权利要求1所述的SiC晶锭剥离装置，其特征在于：所述第二升降架(32)包括若干第二直线轴承(321)、若干分别套设在第二直线轴承(321)内的第二导柱(322)、连接若干第二导柱(322)上端面的第二顶板(323)、连接若干第二导柱(322)下端面的第二底板(325)以及设置在第二顶板(323)下端面的拉力测试器(326)，所述剥离吸盘(33)设置在拉力测试器(326)上，所述第二升降驱动组件(34)包括设置在机架(1)上的第三丝杆(341)以及用于驱动第三丝杆(341)转动的第三电机(342)，所述第三丝杆(341)的螺母与第二底板(325)固定连接。
8.一种SiC晶锭剥方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将晶锭放置在一号吸盘(25)上表面，利用一号吸盘(25)将晶锭吸附，然后向水槽(23)内注水，使得晶锭没入水中，第二电机(282)驱动第二丝杆(281)转动，使得第一升降将下移，保证超声波探头(21)所发出的超声波能够作用于晶锭，然后一号电机(262)驱动一号丝杆(261)转动，使得水槽(23)沿直线导轨(22)运动，使得晶锭从超声波探头(21)下方经过，利用超声波探头(21)将超声波传递至晶锭的改质层；
S2、将水槽(23)中的水注入集水箱(24)，然后利用转移机构将晶锭从水槽(23)中转移至定位吸盘(31)上表面，使得定位吸盘(31)将晶锭吸附；
S3、第三电机(342)驱动第三丝杆(341)转动，使得第二升降架(32)下移，保证剥离吸盘(33)从晶锭上方将晶锭吸附，随后利用第三电机(342)驱动第三丝杆(341)转动，带动第二升降架(32)上移，将晶片与晶锭剥离。
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| Date | Code | Title | Description |
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| CB02 | Change of applicant information |
Country or region after: China Address after: 214400, 1st to 2nd floors, Building 3, Xiakewan Chuangzhi Park, No. 215 Qingtong Road, Qingyang Town, Jiangyin City, Wuxi City, Jiangsu Province Applicant after: Jiangsu General Semiconductor Co.,Ltd. Address before: Room a130-10, 1st floor, building 2, entrepreneurship center, No.96 Ruida Road, Zhengzhou high tech Industrial Development Zone, Henan Province, 450000 Applicant before: Henan general intelligent equipment Co.,Ltd. Country or region before: China |