CN116728624B - 一种半导体加工用切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体加工设备领域，并公开了一种半导体加工用切割装置；通过设有转动的承载盘以及安装在承载盘上自转的承片台，实现晶圆的横切和纵切的分步进行，同时配合分切刀辊的往复移动，减少刀具的移动轨迹，保证切割精度同时提高切割效率，降低控制难度，并且通过设有喷淋头，在切割过程中以及在转移晶圆过程中对晶圆表面和切缝内侧进行离心冲洗，避免废液和碎屑残留在晶圆表面和切缝内侧，提高清洁效果，便于后续处理；通过设有空心的辊轴以及设置在刀片两侧的喷孔，使得去离子水在刀片表面快速的扩散，提高冷却和去屑的效果。

Description

一种半导体加工用切割装置

技术领域

本发明涉及半导体加工设备领域，更具体地说，涉及一种半导体加工用切割装置。

背景技术

晶圆切割是芯片制造过程中不可或缺的过程，属于晶圆制造的后一个过程。晶圆切割是将芯片的整个晶圆根据芯片的大小分成单个芯片，高速旋转的金刚石刀片将晶圆切割成单独的晶圆颗粒，形成独立的单晶，为后续工艺做准备。

传统的晶圆切割设备切割过程中，需要使得刀具和用来承载晶圆的承片台进行复杂的符合运动才能形成网状的切缝，对切割片运动轨迹的控制难度较大，同时由于切割片的运动轨迹复杂对切割产生的碎屑清理不方便。

本申请提供一种半导体加工用切割装置，进行分步切割同时对晶圆进行充分的冲洗清理。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种半导体加工用切割装置，可以实现对晶圆的分布切割同时在切割过程中和转移过程中对晶圆表面及切缝内的碎屑进行充分的离心冲洗，保证切割质量和清理效果。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种半导体加工用切割装置，包括底座，底座上固定连接有安装筒，安装筒上端转动连接有承载盘，承载盘连接有驱动其转动的驱动机构；承载盘上安装有用来吸附固定晶圆的承片台；承载盘左侧安装有横切机构，承载盘前侧安装有纵切机构，横切机构和纵切机构结构相同且设置方向垂直；

横切机构包括与安装筒固定连接且延伸至承载盘上方的安装罩，安装罩内安装有分切刀辊，分切刀辊转动连接有与安装罩滑动连接的移动架，移动架连接有驱动其沿着安装罩设置方向水平移动的水平丝杆组件；分切刀辊一端延伸至移动架外侧并通过传动齿轮组连接有高速电机；安装罩上部安装有与承片台相对设置的喷淋盘，喷淋盘与外部供液机构连通，外部供液机构将去离子水注入到喷淋盘内；

承片台下端固定连接有延伸至承载盘下方并与其转动连接的转动轴，转动轴下端固定连接有滚动齿轮，滚动齿轮啮合有与安装筒固定连接的固定齿轮环；安装筒上部开设有用来承载废液的环形槽，承载盘位于承片台外侧设有供废液下流的网孔，网孔与环形槽相对设置。

作为本发明进一步的方案，分切刀辊包括辊轴以及等距分布在辊轴上的刀片，辊轴位于刀片两侧开设有朝向刀片的喷孔，辊轴外端通过旋转接头与外部供液机构连通。

作为本发明进一步的方案：承载盘上开设有呈圆周等距分布的集屑槽，集屑槽的底板上开设有均匀分布的漏液孔，承片台安装在集屑槽内。

作为本发明进一步的方案：安装罩为下端开口的矩形罩，安装罩套设在集屑槽上方，安装罩下端抵接在承载盘上并与承载盘滑动抵接。

作为本发明进一步的方案：环形槽为上端开口的环形凹槽，漏液孔均设置在环形槽的正上方，环形槽连通有排液管。

作为本发明进一步的方案：固定齿轮环通过固定杆与环形槽内壁固定连接。

作为本发明进一步的方案：驱动机构包括与承载盘下端中心位置固定连接并延伸至安装筒内的支撑轴，支撑轴通过蜗轮蜗杆组件连接有驱动电机。

作为本发明进一步的方案：移动架呈门字型框架结构且其下端延伸至安装罩内，安装罩两侧外壁上开设有供移动架滑动的矩形通槽。

作为本发明进一步的方案：水平丝杆组件包括滑槽架、安装在滑槽架内并与移动架上部螺纹连接的丝杆以及与丝杆连接的丝杆电机。

作为本发明进一步的方案：刀片两侧设有两组呈圆周等距分布的喷孔，位于刀片两侧的喷孔相对倾斜设置。

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本发明通过设有转动的承载盘以及安装在承载盘上自转的承片台，实现晶圆的横切和纵切的分步进行，同时配合分切刀辊的往复移动，减少刀具的移动轨迹，保证切割精度同时提高切割效率，降低控制难度，并且通过设有喷淋头，在切割过程中以及在转移晶圆过程中对晶圆表面和切缝内侧进行离心冲洗，避免废液和碎屑残留在晶圆表面和切缝内侧，提高清洁效果，便于后续处理。

（2）本发明通过设有开设有集屑槽的承载盘、开设有环形槽的安装筒以及安装在其内侧且连接有转动轴的承片台，与安装罩配合，对废液和碎屑进行集中收集和排放，避免碎屑和废液飞溅。

（3）本发明通过设有固定在承片台下方的滚动齿轮以及与其配合的固定齿轮环，保证晶圆在横切机构和纵切机构之间转移后使得横向切缝与刀片垂直，保证形成网状的切缝，实现切片作业；同时，与喷淋头配合，自转承片台产生的离心力使得废液和碎屑快速脱离晶圆，具有较好的清洁效果。

（4）本发明通过设有空心的辊轴以及设置在刀片两侧的喷孔，使得去离子水在刀片表面快速的扩散，提高冷却和去屑的效果。

附图说明

图1为本发明的左侧视角的立体结构示意图；

图2为本发明的右侧视角的立体结构示意图；

图3为本发明的横向剖视结构示意图；

图4为图3中A处的放大结构示意图；

图5为本发明的纵向剖视结构示意图；

图6为本发明中承载盘的立体结构示意图；

图7为本发明中承片台和安装筒的装配结构示意图；

图8为本发明中横切机构的立体结构示意图；

图9为本发明中分切刀辊的装配结构示意图；

图10为本发明中分切刀辊的剖视结构示意图；

图11为本发明中图10中B处的放大结构示意图。

图中标号说明：1、底座；2、安装筒；201、环形槽；3、承载盘；301、集屑槽；302、漏液孔；4、承片台；5、晶圆；6、横切机构；7、纵切机构；8、支撑轴；9、蜗轮蜗杆组件；10、驱动电机；11、安装罩；12、分切刀辊；1201、辊轴；1202、刀片；1203、喷孔；13、移动架；14、水平丝杆组件；15、喷淋盘；16、转动轴；17、滚动齿轮；18、固定齿轮环；19、固定杆；20、高速电机。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-9，在本发明的一个实施例中，一种半导体加工用切割装置，包括底座1，底座1上固定连接有安装筒2，安装筒2上端转动连接有承载盘3，承载盘3连接有驱动其转动的驱动机构；承载盘3上安装有用来吸附固定晶圆5的承片台4；承载盘3左侧安装有横切机构6，承载盘3前侧安装有纵切机构7，横切机构6和纵切机构7结构相同且设置方向垂直；

横切机构6包括与安装筒2固定连接且延伸至承载盘3上方的安装罩11，安装罩11内安装有分切刀辊12，分切刀辊12转动连接有与安装罩11滑动连接的移动架13，移动架13连接有驱动其沿着安装罩11设置方向水平移动的水平丝杆组件14；分切刀辊12一端延伸至移动架13外侧并通过传动齿轮组连接有高速电机20；安装罩11上部安装有与承片台4相对设置的喷淋盘15，喷淋盘15与外部供液机构连通，外部供液机构将去离子水注入到喷淋盘15内；

承片台4下端固定连接有延伸至承载盘3下方并与其转动连接的转动轴16，转动轴16下端固定连接有滚动齿轮17，滚动齿轮17啮合有与安装筒2固定连接的固定齿轮环18；安装筒2上部开设有用来承载废液的环形槽201，承载盘3位于承片台4外侧设有供废液下流的网孔，网孔与环形槽201相对设置。

具体的，在进行晶圆5的切割时，第一，通过外部机械臂将贴膜后的晶圆5放置在承载盘3上的承片台4上，承片台4对贴膜后的晶圆5进行吸附；启动驱动机构，驱动机构带动承载盘3转动，承载盘3将吸附有晶圆5的承片台4转动到横切机构6的下方，关闭驱动机构；

启动高速电机20、水平丝杆组件14和外部供液机构；高速电机20通过传动齿轮组带动分切刀辊12高速转动，同时，水平丝杆组件14带动移动架13及其上的分切刀辊12横向往复移动，对于晶圆5进行横向往复切割，通过分切刀辊12在晶圆5上形成等距分布的切缝；在切割的同时，外部供液机构将去离子水注入到喷淋盘15，对切割的分切刀辊12进行喷淋冷却，对切割后的堆积在晶圆5上的碎屑进行冲洗，关闭高速电机20和水平丝杆组件14；

启动驱动机构，驱动机构带动承载盘3转动九十度，使得承片台4带动横切后的晶圆5移动到纵切机构7下方，在此转移过程中，滚动齿轮17在固定齿轮环18上滚动，滚动齿轮17通过转动轴16带动承片台4做圆周转动，同时喷淋盘15喷出的去离子水持续对转动的晶圆5进行冲洗，利用离心力使得含有碎屑的废液在离心力作用下脱离晶圆5表面及横切缝，保证晶圆5在纵切时表面及横切缝处均没有碎屑，保证切割质量；另外，在转移过程中，滚动齿轮17带动承片台4转动了二百七十度，使得晶圆5的横切缝与纵切机构7的分切刀辊12平行；

同理启动纵切机构7，对横切后的晶圆5进行纵切，在晶圆5上切割形成等距分布的纵向切缝，完成切割，关闭纵切机构7；

再次启动驱动机构，使得承载盘3带动切割完成后的晶圆5转动九十度，脱离纵切机构7，脱离过程中通过外部供液机构进行二次离心冲洗，保证切割后的晶圆的清洁度；然后通过外部机械臂进行下料。

传统的晶圆切割机采用刀具和承片台的复合运动实现晶圆的分片切割，刀具和承片台的运动轨迹复杂，控制难度较大，本申请提供的技术方案通过转动的承载盘3、自转的承片台4以及包括分切刀辊的横切机构6和纵切机构7，实现横切和纵切的分步进行，分切刀辊12只需横向往复移动和纵向往复移动，移动轨迹简单，同时保证切割的精度和稳定性；同时，在切割过程和切割的间隙对晶圆5进行离心冲洗，进一步保证切割精度和晶圆切割后的洁净度。

请参阅图6和图7，在本实施例中，承载盘3上开设有呈圆周等距分布的集屑槽301，集屑槽301的底板上开设有均匀分布的漏液孔302，承片台4安装在集屑槽301内。

具体的，方便收集切割后产生的废液。

请参阅图2、图3和图8，在本实施例中，安装罩11为下端开口的矩形罩，安装罩11套设在集屑槽301上方，安装罩11下端抵接在承载盘3上并与承载盘3滑动抵接。

具体的，避免废液飞溅溢出。

请参阅图5和图7，在本实施例中，环形槽201为上端开口的环形凹槽，漏液孔302均设置在环形槽201的正上方，环形槽201连通有排液管。

具体的，方便收集废液并通过排液管进行集中排液。

请参阅图7，在本实施例中，固定齿轮环18通过固定杆19与环形槽201内壁固定连接。

具体的，保证滚动齿轮17在固定齿轮环18上滚动的稳定性。

请参阅图3，在本实施例中，驱动机构包括与承载盘3下端中心位置固定连接并延伸至安装筒2内的支撑轴8，支撑轴8通过蜗轮蜗杆组件9连接有驱动电机10。

具体的，驱动电机10通过蜗轮蜗杆组件9带动支撑轴8转动，支撑轴8带动承载盘3转动，实现承片台4和其上晶圆5的稳定转移。

请参阅图8和图9，在本实施例中，移动架13呈门字型框架结构且其下端延伸至安装罩11内，安装罩11两侧外壁上开设有供移动架13滑动的矩形通槽。

请参阅图3和图5，在本实施例中，水平丝杆组件14包括滑槽架、安装在滑槽架内并与移动架13上部螺纹连接的丝杆以及与丝杆连接的丝杆电机。

具体的，水平丝杆组件14带动移动架13沿着安装罩11稳定移动。

请参阅图1和图9-11，在本发明的另一个实施例中，分切刀辊12包括辊轴1201以及等距分布在辊轴1201上的刀片1202，辊轴1201位于刀片1202两侧开设有朝向刀片1202的喷孔1203，辊轴1201外端通过旋转接头与外部供液机构连通。

具体的，在进行切割时，外部供液机构将去离子水注入到风切刀辊12内并从喷孔1203喷吹，通过去离子水对辊轴1201进行冷却，同时将去离子水喷射到转动的刀片1202上，使得去离子水在离心力作用下均匀的在刀片1202表面扩散，加强刀片1202的散热，同时，刀片1202与晶圆5接触切割位置始终具有充足的去离子水，提高冷却和去屑效果。

请参阅图11，在本实施例中，刀片1202两侧设有两组呈圆周等距分布的喷孔1203，位于刀片1202两侧的喷孔1203相对倾斜设置。

具体的，提高去离子水的扩散效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种半导体加工用切割装置，其特征在于，包括底座（1），底座（1）上固定连接有安装筒（2），安装筒（2）上端转动连接有承载盘（3），承载盘（3）连接有驱动其转动的驱动机构；所述承载盘（3）上安装有用来吸附固定晶圆（5）的承片台（4）；所述承载盘（3）左侧安装有横切机构（6），承载盘（3）前侧安装有纵切机构（7），横切机构（6）和纵切机构（7）结构相同且设置方向垂直；所述横切机构（6）包括与安装筒（2）固定连接且延伸至承载盘（3）上方的安装罩（11），安装罩（11）内安装有分切刀辊（12），分切刀辊（12）转动连接有与安装罩（11）滑动连接的移动架（13），移动架（13）连接有驱动其沿着安装罩（11）设置方向水平移动的水平丝杆组件（14）；所述分切刀辊（12）一端延伸至移动架（13）外侧并通过传动齿轮组连接有高速电机（20）；所述安装罩（11）上部安装有与承片台（4）相对设置的喷淋盘（15），喷淋盘（15）与外部供液机构连通，外部供液机构将去离子水注入到喷淋盘（15）内；所述承片台（4）下端固定连接有延伸至承载盘（3）下方并与其转动连接的转动轴（16），转动轴（16）下端固定连接有滚动齿轮（17），滚动齿轮（17）啮合有与安装筒（2）固定连接的固定齿轮环（18）；所述安装筒（2）上部开设有用来承载废液的环形槽（201），承载盘（3）位于承片台（4）外侧设有供废液下流的网孔，网孔与环形槽（201）相对设置；所述分切刀辊（12）包括辊轴（1201）以及等距分布在辊轴（1201）上的刀片（1202），所述辊轴（1201）位于刀片（1202）两侧开设有朝向刀片（1202）的喷孔（1203），辊轴（1201）外端通过旋转接头与外部供液机构连通；所述刀片（1202）两侧设有两组呈圆周等距分布的喷孔（1203），位于刀片（1202）两侧的喷孔（1203）相对倾斜设置。

2.根据权利要求1所述的一种半导体加工用切割装置，其特征在于，所述承载盘（3）上开设有呈圆周等距分布的集屑槽（301），集屑槽（301）的底板上开设有均匀分布的漏液孔（302），承片台（4）安装在集屑槽（301）内。

3.根据权利要求2所述的一种半导体加工用切割装置，其特征在于，所述安装罩（11）为下端开口的矩形罩，安装罩（11）套设在集屑槽（301）上方，安装罩（11）下端抵接在承载盘（3）上并与承载盘（3）滑动抵接。

4.根据权利要求3所述的一种半导体加工用切割装置，其特征在于，所述环形槽（201）为上端开口的环形凹槽，漏液孔（302）均设置在环形槽（201）的正上方，环形槽（201）连通有排液管。

5.根据权利要求1所述的一种半导体加工用切割装置，其特征在于，所述固定齿轮环（18）通过固定杆（19）与环形槽（201）内壁固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种半导体加工用切割装置，其特征在于，所述驱动机构包括与承载盘（3）下端中心位置固定连接并延伸至安装筒（2）内的支撑轴（8），支撑轴（8）通过蜗轮蜗杆组件（9）连接有驱动电机（10）。

7.根据权利要求1所述的一种半导体加工用切割装置，其特征在于，所述移动架（13）呈门字型框架结构且其下端延伸至安装罩（11）内，安装罩（11）两侧外壁上开设有供移动架（13）滑动的矩形通槽。

8.根据权利要求7所述的一种半导体加工用切割装置，其特征在于，所述水平丝杆组件（14）包括滑槽架、安装在滑槽架内并与移动架（13）上部螺纹连接的丝杆以及与丝杆连接的丝杆电机。