CN116598215A - 一种Taiko晶圆全自动贴膜方法及装置 - Google Patents

一种Taiko晶圆全自动贴膜方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种Taiko晶圆全自动贴膜方法及装置，首先利用环切台面的内圈以全覆盖形式吸附晶圆减薄部分，外圈用于吸附台阶环，激光切除台阶环；真空吸盘以全覆盖形式吸附晶圆后，环切台面的内圈停止吸附；真空吸盘将晶圆转移至至真空腔体内；真空腔体内的晶圆承载台面以全覆盖形式吸附晶圆后，真空吸盘停止吸附，晶圆在真空腔体内完成贴膜。本发明晶圆从环切到贴膜过程中均处于被吸附状态，利用环切台面、真空吸盘、晶圆承载台面吸附住晶圆，避免晶圆出现翘曲，保证贴膜效率和贴膜质量；集激光环切、真空贴膜于一体，降低了设备成本，节约了管理成本，经济适用。

Description

一种Taiko晶圆全自动贴膜方法及装置
技术领域
本发明涉及晶圆贴膜技术领域，特别涉及一种Taiko晶圆全自动贴膜方法及装置。
背景技术
晶圆整体减薄后会翘曲，现在的功率器件、IGBT都需要晶圆背面有镀层，翘曲的晶圆没办法很好的完成镀层，而且在电镀工艺中翘曲晶圆的传送很困难，大大增加了晶圆破片及电镀品质的风险，所以这部分的晶圆就会采用Taiko工艺。
Taiko工艺是指晶圆减薄时保留晶圆外围的边缘部分(约3mm)，只对晶圆内圈进行研削减薄，减薄后的晶圆呈盘状，晶圆边缘有宽约3mm、高度约为0.3-0.8mm的强化支撑(大多数情况下都是晶圆的原始厚度，个别情况也会根据工艺进行适当的减薄)，中间部分则被减薄，现在极端的工艺下晶圆中间部分已经减薄到50um。采用Taiko工艺的晶圆边缘有高强度的支撑就不会翘曲，就可以完成后续的背面电镀工艺。
完成电镀工艺后，晶圆需要进入切割工序，晶圆切割是将晶圆上的每一颗晶粒加以切割分离，而切割前需要在晶圆的非电路板面(背面)贴上一层保护膜(切割膜或切割保护膜)，之后再将其送至晶圆切割机加以切割。切割完后，一颗颗的晶粒会井然有序的排列黏贴在胶带上。但Taiko晶圆因边缘有厚度较厚的台阶支撑，整个贴膜面的厚度不同，需要先去环，不能直接进行贴膜工序，这就对Taiko晶圆的切割贴膜造成了很大的难度。
目前，Taiko晶圆采用的贴膜方法是：先进行真空贴膜，利用真空贴膜的方法贴切割膜；再采用DISCO切割机对晶圆环切，使得台阶与晶圆分离；接着进行UV照射，控制UV光，使得只有台阶部分被UV光照射到，再采用刮铲的方法将台阶环去除；最后进行高温烘烤，使得台阶环处褶皱的膜舒展平整。这种工序，虽然能够对Taiko晶圆贴膜，但是整体工序较多也较繁琐，管理成本高，同时需要多台设备配合工作，从而占用的面积也比较大，增加了生产成本，而且这些设备的采购成本高，且整体贴膜效率低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种Taiko晶圆全自动贴膜方法及装置，集合了环切、贴膜功能，既能满足Taiko晶圆的贴膜需求，又降低了设备成本，经济适用。
为此，本发明的技术方案是：一种Taiko晶圆全自动贴膜方法，包括以下步骤：
1)激光环切：环切台面的内圈以全覆盖形式吸附晶圆减薄部分，外圈用于吸附台阶环，激光切除台阶环；
2)转移晶圆：真空吸盘以全覆盖形式吸附晶圆后，环切台面的内圈停止吸附；真空吸盘将晶圆转移至至真空腔体内；
3)真空贴膜：真空腔体内的晶圆承载台面以全覆盖形式吸附晶圆后，真空吸盘停止吸附，晶圆在真空腔体内完成贴膜。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述环切台面内圈的直径正好覆盖晶圆减薄部分，外圈上设有多个吸嘴，内圈、外圈上的吸附机构互相独立。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：在激光环切工序之后，需要进行切割检测，对晶圆与台阶环之间是否完全切断进行检测，若完全切断，则进入转移晶圆工序，反之，则重复激光环切工序。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：晶圆进入激光环切工序前，需要进行定位操作，并读取晶圆ID。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：当晶圆被真空吸盘吸附转移后，环切台面上的台阶环可被扔入废料箱内。
本发明的第二个技术方案是：一种Taiko晶圆全自动贴膜装置，包括：
环切承载机构，包括环切台面以及驱使环切台面翻转、平移、升降的多组动力执行机构，环切台面可独立吸附晶圆和台阶环；
激光环切机构，利用激光切割晶圆和台阶环；
晶圆传递机构，包括真空吸盘以及驱动真空吸盘移动的动力执行机构，真空吸盘从环切台面上吸附晶圆，并转移至真空贴膜机构；
真空贴膜机构，包括真空腔体和晶圆承载台面，晶圆承载台面可吸附晶圆，晶圆在真空腔体进行真空贴膜。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述环切台面包括内圈和外圈，内圈与晶圆减薄部分大小一致，并可独立吸附晶圆减薄部分；所述外圈上设有多个吸嘴，可独立吸附台阶环。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述环切台面的内圈和外圈之间设有环形切割槽，环形切割槽内设有一圈灯带；所述激光环切机构处设有检测相机，与灯带配合工作。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述真空吸盘的吸附面覆盖晶圆减薄部分，即真空吸盘可完全吸附晶圆减薄部分。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：还包括定位机构，用于定位晶圆位置，并设有晶圆ID读取装置。
本发明利用定位机构对从料盒中取出的晶圆进行定位，并读取晶圆的ID；利用环切承载机构的环切台面去吸附定位机构上的晶圆，使得晶圆减薄部分完全被环切台面的内圈吸附，台阶环被外圈吸附，然后环切台面翻转，使得晶圆翻面，并将晶圆送入激光环切机构下方。
激光环切机构对晶圆定位后，利用激光器进行环切操作，将晶圆减薄部分和台阶环分割开，此时，由于晶圆减薄部分完全被环切台面内圈部分吸附住，因此，环切后的晶圆不会发生翘曲。环切后，激光环切机构上的检测相机可检测晶圆和台阶环之间的切割情况，判断是否完全切穿，避免损坏晶圆。
当晶圆与台阶环完全切断后，真空吸盘以全覆盖形式从完全吸附住晶圆，此时环切台面内圈的吸附力仍然存在，只有当真空吸盘确实将晶圆完全吸附后，环切台面内圈的吸附力消失，使得真空吸盘可以拾取晶圆，此过程中，晶圆一直处于被吸附状态，不会发生翘曲。同时，台阶环一直被环切台面外圈吸附住，不会被真空吸盘带动。
真空吸盘将晶圆转移到真空贴膜机构处，并将晶圆放到真空腔体内的晶圆承载台面上，晶圆承载台面可真空吸附晶圆，当晶圆承载台面完全吸附住晶圆后，真空吸盘才松开晶圆，真空吸盘从真空腔体内移出，真空腔体闭合，进行真空贴膜操作，此过程中，晶圆一直处于被吸附状态，不会发生翘曲。
同时，在晶圆被真空吸盘拾取后，台阶环还被环切台面的外圈吸附住，然后环切台面带动台阶环移动到废料箱上方，翻转并停止吸附台阶环，使得台阶环自动落入废料箱内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、晶圆从环切到贴膜过程中均处于被吸附状态，利用环切台面、真空吸盘、晶圆承载台面吸附住晶圆，避免晶圆出现翘曲，保证贴膜效率和贴膜质量；
2、设置了检测相机，对激光环切后的晶圆切割情况进行检测，只有完全切穿后，才能进行下一步操作，避免损坏晶圆，保证晶圆的良品率；
3、集激光环切、真空贴膜于一体，既满足贴膜需求，保证了产品安全，又降低了设备成本，节约了管理成本，节省了洁净室的空间，经济适用。
附图说明
以下结合附图和本发明的实施方式来作进一步详细说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明定位机构的结构示意图；
图4为本发明环切承载机构的结构示意图；
图5为本发明环切台面的结构示意图；
图6为本发明晶圆传递机构的结构示意图；
图7为本发明真空贴膜机构的结构示意图。
图中标记为：上料机构1、上料机械手2、定位机构3、定位台面31、摄像组件32、环切承载机构4、环切台面41、内圈411、外圈412、真空吸嘴413、环形切割槽414、旋转机构42、第一执行机构43、第二执行机构44、激光环切机构5、晶圆传递机构6、真空吸盘61、第三直线模组62、真空贴膜机构7、真空腔体71、晶圆承载台面72、废料箱8。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向(X)”、“纵向(Y)”、“竖向(Z)”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“数个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参见附图。本实施例所述Taiko晶圆全自动贴膜装置，包括上料机构1、上料机械手2、定位机构3、环切承载机构4、激光环切机构5、晶圆传递机构6和真空贴膜机构7。
所述上料机构1内设有上料盒，待环切贴膜的晶圆放置在上料盒内。
所述上料机械手2用于将待环切贴膜的晶圆从晶圆上料盒中取出，放到定位机构处。
所述定位机构3上设有定位台面31，定位台面31上方设有摄像组件32。在晶圆贴膜前，都要对晶圆进行中心定位和V槽定位，以确保晶圆的位置和方向一致，使晶圆后续处理工序统一。上料机械手2将晶圆从上料盘取下后，放到定位机构3的定位台面3上进行定位，确保晶圆都保持在相同状态。
所述环切承载机构4包括环切台面41，以及驱使环切台面翻转的旋转机构42，带动环切台面升降的第一执行机构43，带动环切台面平移的第二执行机构44；旋转机构包括旋转电机，环切台面固定在一转轴上，旋转电机带动转轴旋转，从而驱使环切台面翻转。旋转电机安装在第一支架上，第一支架安装在第一执行机构上，第一执行机构可以选用竖直设置的第一直线运动模组；第一执行机构安装在第二支架上，第二支架安装在第二执行机构上，第二执行机构可以选用水平设置的第二直线移动模组。
所述环切台面41包括内圈411和外圈412，内圈411直径覆盖Taiko晶圆减薄部分，材质为多孔陶瓷或多孔金属，可以满面吸附晶圆减薄部分，所述外圈412宽度3mm的金属，金属上面有多个真空吸嘴413，用于吸附Taiko晶圆的台阶环。且内圈和外圈都各自连接有真空吸附设备，内圈和外圈的真空吸附互相独立，互不干涉。所述环切台面的内圈411和外圈412之间设有环形切割槽414，环形切割槽内设有一圈灯带。
所述激光环切机构5包括激光器和控制模块，激光器可以固定不动，根据设定的坐标环切晶圆，将晶圆和台阶环分割开；激光环切机构处设有检测相机，当晶圆与台阶环彻底切割开后，环形切割槽处灯带发光，灯光会从晶圆和台阶环的间隙透出来，从而被检测相机拍摄的图像识别到，从而可以判断晶圆和台阶环是否被完全割开。激光环切机构进行激光环切工序为现有成熟技术，此不再赘述。
所述晶圆传递机构6包括真空吸盘61以及驱动真空吸盘移动的第三直线模组62，真空吸盘61的吸附面积等于晶圆减薄部分面积，或者略小于晶圆减薄部分面积，即真空吸盘可完全吸附晶圆减薄部分，真空吸盘从环切台面上吸附晶圆，并转移至真空贴膜机构。
所述真空贴膜机构7包括真空腔体71和晶圆承载台面72，晶圆承载台面置于真空腔体内，可完全吸附晶圆，晶圆在真空腔体进行真空贴膜。真空贴膜机构为现有成熟技术，此不再赘述。
Taiko晶圆贴膜时，包括以下步骤：
1)晶圆上料：上料机械手2从上料盒中将待环切贴膜的晶圆取出，放到定位机构处；
2)晶圆定位：晶圆被放在定位台面31上，摄像组件32可以拍摄晶圆的图像，与预存的图像比对，确认拍摄图像与预存图像上V型缺口的位置差，进行晶圆定位，并读取晶圆的ID；
3)拾取晶圆：环切承载机构的环切台面41移动到定位机构3上方，并下移去吸附定位机构上的晶圆，使得晶圆减薄部分完全被环切台面的内圈411吸附，台阶环被外圈吸附，然后环切台面41带动晶圆上移后翻转，使得晶圆背面朝上，并将晶圆送入激光环切机构5下方；此处晶圆可以背面朝上，也可为正面朝上，不同晶圆的切割面不同，但都适用；
4)激光环切：环切台面41将晶圆送入激光器下方，激光器进行环切操作，将晶圆减薄部分和台阶环分割开，此时，由于晶圆减薄部分完全被环切台面内圈部分吸附住，环切后的晶圆不会发生翘曲。环切后，激光环切机构上的检测相机可检测晶圆和台阶环之间的切割情况，判断是否完全切穿，避免损坏晶圆；
5)转移晶圆：当晶圆与台阶环完全切断后，真空吸盘61以全覆盖形式吸附住晶圆，此时环切台面内圈的吸附力仍然存在，只有当真空吸盘确实将晶圆完全吸附后，环切台面内圈的吸附力消失，使得真空吸盘可以拾取晶圆，此过程中，晶圆一直处于被吸附状态，不会发生翘曲。同时，台阶环一直被环切台面外圈吸附住，不会被真空吸盘带动。
6)真空贴膜：真空吸盘61将晶圆转移到真空贴膜机构7处，并将晶圆放到真空腔体内的晶圆承载台面72上，晶圆承载台面可真空吸附晶圆，当晶圆承载台面完全吸附住晶圆后，真空吸盘61才松开晶圆，真空吸盘从真空腔体71内移出，真空腔体闭合，进行真空贴膜操作，此过程中，晶圆一直处于被吸附状态，不会发生翘曲；
7)在晶圆被真空吸盘拾取后，台阶环还被环切台面的外圈吸附住，然后环切台面带动台阶环移动到废料箱8上方，翻转并停止吸附台阶环，使得台阶环自动落入废料箱内。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种Taiko晶圆全自动贴膜方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)激光环切：环切台面的内圈以全覆盖形式吸附晶圆减薄部分，外圈用于吸附台阶环，激光切除台阶环；
2)转移晶圆：真空吸盘以全覆盖形式吸附晶圆后，环切台面的内圈停止吸附；真空吸盘将晶圆转移至至真空腔体内；
3)真空贴膜：真空腔体内的晶圆承载台面以全覆盖形式吸附晶圆后，真空吸盘停止吸附，晶圆在真空腔体内完成贴膜。
2.如权利要求1所述的一种Taiko晶圆全自动贴膜方法，其特征在于：所述环切台面内圈的直径正好覆盖晶圆减薄部分，外圈上设有多个吸嘴，内圈、外圈上的吸附机构互相独立。
3.如权利要求1所述的一种Taiko晶圆全自动贴膜方法，其特征在于：在激光环切工序之后，需要进行切割检测，对晶圆与台阶环之间是否完全切断进行检测，若完全切断，则进入转移晶圆工序，反之，则重复激光环切工序。
4.如权利要求1所述的一种Taiko晶圆全自动贴膜方法，其特征在于：晶圆进入激光环切工序前，需要进行定位操作，并读取晶圆ID。
5.如权利要求1所述的一种Taiko晶圆全自动贴膜方法，其特征在于：当晶圆被真空吸盘吸附转移后，环切台面上的台阶环可被扔入废料箱内。
6.一种Taiko晶圆全自动贴膜装置，其特征在于：包括：
环切承载机构，包括环切台面以及驱使环切台面翻转、平移、升降的多组动力执行机构，环切台面可独立吸附晶圆和台阶环；
激光环切机构，利用激光切割晶圆和台阶环；
晶圆传递机构，包括真空吸盘以及驱动真空吸盘移动的动力执行机构，真空吸盘从环切台面上吸附晶圆，并转移至真空贴膜机构；
真空贴膜机构，包括真空腔体和晶圆承载台面，晶圆承载台面可吸附晶圆，晶圆在真空腔体进行真空贴膜。
7.如权利要求6所述的一种Taiko晶圆全自动贴膜装置，其特征在于：所述环切台面包括内圈和外圈，内圈与晶圆减薄部分大小一致，并可独立吸附晶圆减薄部分；所述外圈上设有多个吸嘴，可独立吸附台阶环。
8.如权利要求7所述的一种Taiko晶圆全自动贴膜装置，其特征在于：所述环切台面的内圈和外圈之间设有环形切割槽，环形切割槽内设有一圈灯带；所述激光环切机构处设有检测相机，与灯带配合工作。
9.如权利要求6所述的一种Taiko晶圆全自动贴膜装置，其特征在于：所述真空吸盘的吸附面覆盖晶圆减薄部分，即真空吸盘可完全吸附晶圆减薄部分。
10.如权利要求6所述的一种Taiko晶圆全自动贴膜装置，其特征在于：还包括定位机构，用于定位晶圆位置，并设有晶圆ID读取装置。
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