CN116810185B - 一种激光晶圆切割设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及晶圆切割技术领域，具体为一种激光晶圆切割设备，包括数控机床，数控机床中设置有激光切割作业的腔室，且腔室中设置有横移机构、纵移机构、可升降的激光发射器和晶圆固定平台，晶圆固定平台包括控气环件、过滤装置、多控轴件和滑动凹折板，控气环件收集激光切割产生的烟气，控气环件的一侧连接有净化烟气的过滤装置，本发明从烟气产生的源头来吸收净化烟气，从而避免烟气撒开带来的污染问题，控气环件的中部生成圆型的气流面，这个圆形气流面覆盖在晶圆上表面，这样激光切割晶圆时生成烟气，烟气就会被气流面控制转移，从而实现洁净式激光切割工作。

Description

一种激光晶圆切割设备

技术领域

本发明涉及晶圆切割技术领域，具体为一种激光晶圆切割设备。

背景技术

激光加工硅晶圆片时会产生烟气，是对人体有害的，工作人员需要在严格的操作规程下工作，同时设备要能及时的净化烟气，原料上二氧化硅并没有毒，但是粉末状的二氧化硅气溶胶就会引起尘肺和肺癌，另外半导体常用的掺杂原料多数有毒，比如硅烷、砷烷和三甲基镓等化合物。

传统技术上的激光切割晶圆设备，是在加工腔室中设置通风排风机构，这样将烟气转移走，但是效果并不明显，加工腔室空间大，且内部仪器装置不规则分布，这样通风时气流流动并不规则，烟气散开后伴随气流转移，这样通风排烟的效果差，长时间的烟气流动，加工腔室中的其它仪器装置如果分布在烟气流动路径上，也会被烟气污染，因此需要在烟气产生的源头来净化烟气，这样避免烟气散开流动带来的污染问题，为此本发明提供了一种激光晶圆切割设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光晶圆切割设备，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：一种激光晶圆切割设备，包括数控机床，数控机床中设置有激光切割作业的腔室，且腔室中设置有横移机构、纵移机构、可升降的激光发射器和晶圆固定平台，所述晶圆固定平台包括控气环件、过滤装置、多控轴件和滑动凹折板，控气环件收集激光切割产生的烟气，所述控气环件的一侧连接有净化烟气的过滤装置，多控轴件分别传动控制控气环件和过滤装置，所述滑动凹折板支撑控气环件、过滤装置和多控轴件，滑动凹折板下端和横移机构连接。

优选的，所述控气环件包括倒L排气扁管、环盒、支撑腿、外齿圈和L型吸气扁管，所述外齿圈的内侧壁上固定有倒L排气扁管和L型吸气扁管，且倒L排气扁管和L型吸气扁管相对分布在外齿圈内部两侧，外齿圈分布在两个对称设置的环盒之间，两个环盒均和过滤装置连通，外齿圈的外部四角位置均连接有支撑腿，多控轴件传动控制外齿圈，L型吸气扁管和一个环盒连接，且倒L排气扁管和另一个环盒连接。

优选的，所述支撑腿包括弧形凹轨和弧形凹轨一侧固定的立板，支撑腿的立板底端固定在滑动凹折板上，外齿圈部分凸出到支撑腿的弧形凹轨中。

优选的，所述环盒包括环盒壳和环盖板，环盒壳为环形凹槽壳体，环盖板环设挡在环盒壳的槽口处，环盖板和环盒壳滑动接触，两个环盒壳和过滤装置固定连接，L型吸气扁管和倒L排气扁管分别贯穿两个环盖板的局部板体。

优选的，所述过滤装置包括过滤盒、上扁管、动力盒、中扁管、下扁管和凹折撑板，所述多控轴件分别传动过滤盒和动力盒，所述过滤盒的顶端固定连通有上扁管，且底端固定连通有下扁管，动力盒的顶端和上扁管连接，且底端和中扁管连接，中扁管的一端和一个环盒壳固定连通，且下扁管一端和另一个环盒壳固定连通，凹折撑板固定在滑动凹折板上，且凹折撑板支撑定位中扁管和下扁管。

优选的，所述多控轴件包括Z型限位板、主动轴、支路轴、轴架、分控轴和盘齿轮，支路轴套接在Z型限位板一端开设的通孔中，且主动轴套接在支路轴另一端开设的通孔中，支路轴一端传动过滤盒，支路轴另一端固定有盘齿轮，分控轴一端通过设置螺旋齿传动盘齿轮，且另一端通过设置螺旋齿传动外齿圈，主动轴一端垂直传动分控轴，且传动处的主动轴端部固定锥齿轮，分控轴上固定环形锥齿轮，主动轴的腰部段传动动力盒，轴架固定在滑动凹折板上，轴架一端和Z型限位板固定连接，分控轴套接在轴架上开设的通孔中。

优选的，所述动力盒包括气筒、流体扇和扇轴，所述气筒顶端和上扁管固定连通，且底端和中扁管固定连通，流体扇中部贯穿有扇轴，扇轴套接在中扁管壳体上开设的通孔中，扇轴底端和主动轴垂直传动，且传动处的扇轴端部固定锥齿轮，主动轴上固定环形锥齿轮。

优选的，所述过滤盒包括小方盒、动态过滤件、出气方筒和散气盒，所述小方盒的底端固定连接有散气盒，下扁管一端和散气盒固定连通，小方盒顶端和上扁管固定连通，小方盒中分布有动态过滤件和出气方筒，动态过滤件下方分布有多个出气方筒，出气方筒的下端和散气盒固定连通。

优选的，所述动态过滤件包括定轴、过滤布、副轴、刮板、弓形复位弹片、方向板、横支板和升降轴，所述过滤布呈现连续V型状，且过滤布的两端均固定在小方盒的内壁上，过滤布的顶部内弯折处支撑有定轴，且底部内弯折处支撑有升降轴，每个升降轴上方垂直固定有方向板，每个方向板顶端均接触有弓形复位弹片，方向板滑动穿过横支板上开设的板孔，横支板端部固定在小方盒的内壁上，每个弓形复位弹片上方均分布有一个用于剐蹭过滤布的刮板，副轴一端和刮板固定连接，且另一端垂直传动支路轴，传动处的副轴端部固定锥齿轮，且支路轴上套有环形锥齿轮。

优选的，所述定轴端部固定在小方盒的内壁上，升降轴端部和小方盒内壁滑动接触，副轴套接在小方盒壳体上开设的通孔中，刮板包括筒体和筒体一侧固定的工字型板，弓形复位弹片的端部固定在横支板上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明从烟气产生的源头来吸收净化烟气，从而避免烟气撒开带来的污染问题，控气环件的中部生成圆型的气流面，这个圆形气流面覆盖在晶圆上表面，这样激光切割晶圆时生成烟气，烟气就会被气流面控制转移，从而实现激光的洁净式切割。

2.本发明通过控气环件和过滤装置配合实现循环式净化工作，烟气通过控气环件注入到过滤装置中，产生洁净气流后重新通过控气环件外排，在倒L排气扁管和L型吸气扁管之间产生直板气流面，直板气流面持续转动生成圆形气流面，激光切割晶圆的点位分布在圆形气流面内，这样烟气生成后被控制转移。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为晶圆固定平台位置示意图。

图3为晶圆固定平台结构示意图。

图4为控气环件结构示意图。

图5为过滤装置结构示意图。

图6为多控轴件结构示意图。

图7为外齿圈位置示意图。

图8为分控轴位置示意图。

图9为动力盒结构示意图。

图10为扇轴结构示意图。

图11为过滤盒结构示意图。

图12为动态过滤件结构示意图。

图中：数控机床1、横移机构2、纵移机构3、激光发射器4、晶圆固定平台5、控气环件6、过滤装置7、多控轴件8、滑动凹折板9、倒L排气扁管10、环盒11、支撑腿12、外齿圈13、L型吸气扁管14、过滤盒15、上扁管16、动力盒17、中扁管18、下扁管19、凹折撑板20、环盒壳21、环盖板22、Z型限位板23、主动轴24、支路轴25、轴架26、分控轴27、盘齿轮28、气筒29、流体扇30、扇轴31、小方盒32、动态过滤件33、出气方筒34、散气盒35、定轴36、过滤布37、副轴38、刮板39、弓形复位弹片40、方向板41、横支板42、升降轴43。

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。基于本发明中的技术方案，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至图12，本发明提供一种技术方案：一种激光晶圆切割设备，包括数控机床1，数控机床1中设置有激光切割作业的腔室，且腔室中设置有横移机构2、纵移机构3、可升降的激光发射器4和晶圆固定平台5，晶圆固定平台5包括控气环件6、过滤装置7、多控轴件8和滑动凹折板9，控气环件6收集激光切割产生的烟气，控气环件6的一侧连接有净化烟气的过滤装置7，多控轴件8分别传动控制控气环件6和过滤装置7，滑动凹折板9支撑控气环件6、过滤装置7和多控轴件8，滑动凹折板9下端和横移机构2连接，数控机床1为现有技术装置。

控气环件6包括倒L排气扁管10、环盒11、支撑腿12、外齿圈13和L型吸气扁管14，外齿圈13的内侧壁上固定有倒L排气扁管10和L型吸气扁管14，且倒L排气扁管10和L型吸气扁管14相对分布在外齿圈13内部两侧，外齿圈13分布在两个对称设置的环盒11之间，两个环盒11均和过滤装置7连通，外齿圈13的外部四角位置均连接有支撑腿12，多控轴件8传动控制外齿圈13，L型吸气扁管14和一个环盒11连接，且倒L排气扁管10和另一个环盒11连接。

支撑腿12包括弧形凹轨和弧形凹轨一侧固定的立板，支撑腿12的立板底端固定在滑动凹折板9上，外齿圈13部分凸出到支撑腿12的弧形凹轨中。

环盒11包括环盒壳21和环盖板22，环盒壳21为环形凹槽壳体，环盖板22环设挡在环盒壳21的槽口处，环盖板22和环盒壳21滑动接触，两个环盒壳21和过滤装置7固定连接，L型吸气扁管14和倒L排气扁管10分别贯穿两个环盖板22的局部板体。

过滤装置7包括过滤盒15、上扁管16、动力盒17、中扁管18、下扁管19和凹折撑板20，多控轴件8分别传动过滤盒15和动力盒17，过滤盒15的顶端固定连通有上扁管16，且底端固定连通有下扁管19，动力盒17的顶端和上扁管16连接，且底端和中扁管18连接，中扁管18的一端和一个环盒壳21固定连通，且下扁管19一端和另一个环盒壳21固定连通，凹折撑板20固定在滑动凹折板9上，且凹折撑板20支撑定位中扁管18和下扁管19。

控气环件6的结构设计可以在烟气产生的源头来直接吸收烟气，参考图3、图4和图5，外齿圈13的中部放置固定晶圆，激光发射器4发射激光切割晶圆，激光和晶圆接触点处生产烟气，烟气会直接流向L型吸气扁管14进而被吸收，因为倒L排气扁管10持续对外吹风，L型吸气扁管14持续吸收气体，且L型吸气扁管14和倒L排气扁管10快速同步环绕运动，这样在晶圆上表面位置产生一个圆形气流面，烟气产生点位于气流面范围内，所以烟气产生后就第一时间受气流带动而被L型吸气扁管14吸收转移。

多控轴件8包括Z型限位板23、主动轴24、支路轴25、轴架26、分控轴27和盘齿轮28，支路轴25套接在Z型限位板23一端开设的通孔中，且主动轴24套接在支路轴25另一端开设的通孔中，支路轴25一端传动过滤盒15，支路轴25另一端固定有盘齿轮28，分控轴27一端通过设置螺旋齿传动盘齿轮28，且另一端通过设置螺旋齿传动外齿圈13，主动轴24一端垂直传动分控轴27，且传动处的主动轴24端部固定锥齿轮，分控轴27上固定环形锥齿轮，主动轴24的腰部段传动动力盒17，轴架26固定在滑动凹折板9上，轴架26一端和Z型限位板23固定连接，分控轴27套接在轴架26上开设的通孔中。

参考图3和图6，主动轴24的一端外接现有技术中的电机驱动机构，电机驱动机构固定在滑动凹折板9上，伴随滑动凹折板9移动的同时，控制主动轴24转动工作，晶圆通过现有技术手段固定在T盘上，T盘固定在滑动凹折板9上，在激光切割晶圆过程中，主动轴24持续转动控制分控轴27，分控轴27一端传动外齿圈13来控制控气环件6吸收烟气，分控轴27另一端带动盘齿轮28，随后通过支路轴25传动过滤盒15，过滤盒15用来过滤控气环件6吸收的烟气，生成新的洁净气流再重新排到加工腔室中。

动力盒17包括气筒29、流体扇30和扇轴31，气筒29顶端和上扁管16固定连通，且底端和中扁管18固定连通，流体扇30中部贯穿有扇轴31，扇轴31套接在中扁管18壳体上开设的通孔中，扇轴31底端和主动轴24垂直传动，且传动处的扇轴31端部固定锥齿轮，主动轴24上固定环形锥齿轮。

过滤盒15包括小方盒32、动态过滤件33、出气方筒34和散气盒35，小方盒32的底端固定连接有散气盒35，下扁管19一端和散气盒35固定连通，小方盒32顶端和上扁管16固定连通，小方盒32中分布有动态过滤件33和出气方筒34，动态过滤件33下方分布有多个出气方筒34，出气方筒34的下端和散气盒35固定连通。

动态过滤件33包括定轴36、过滤布37、副轴38、刮板39、弓形复位弹片40、方向板41、横支板42和升降轴43，过滤布37呈现连续V型状，且过滤布37的两端均固定在小方盒32的内壁上，过滤布37的顶部内弯折处支撑有定轴36，且底部内弯折处支撑有升降轴43，每个升降轴43上方垂直固定有方向板41，每个方向板41顶端均接触有弓形复位弹片40，方向板41滑动穿过横支板42上开设的板孔，横支板42端部固定在小方盒32的内壁上，每个弓形复位弹片40上方均分布有一个用于剐蹭过滤布37的刮板39，副轴38一端和刮板39固定连接，且另一端垂直传动支路轴25，传动处的副轴38端部固定锥齿轮，且支路轴25上套有环形锥齿轮。

定轴36端部固定在小方盒32的内壁上，升降轴43端部和小方盒32内壁滑动接触，副轴38套接在小方盒32壳体上开设的通孔中，刮板39包括筒体和筒体一侧固定的工字型板，弓形复位弹片40的端部固定在横支板42上。

控气环件6和过滤装置7之间的气流流动是因为流体扇30持续转动，具体为主动轴24传动扇轴31，扇轴31带动流体扇30持续转动产生定向气流，L型吸气扁管14吸收烟气后通过连通的环盒11注入到下扁管19中，随后通过过滤盒15注入到上扁管16中，再通过气筒29向下注入到中扁管18中，随后通过连通的另一个环盒11注入到倒L排气扁管10，这样倒L排气扁管10持续对外吹风，烟气在过滤盒15处被过滤净化，具体参考图11和图12，下扁管19中的烟气流注入到散气盒35中，随后通过多个出气方筒34外排，烟气上升被过滤布37过滤，干净气流通过上扁管16转移。

这里过滤布37的下表面为烟尘拦截面，为了保证过滤布37可以实时高效过滤烟气，需要刮板39持续转动拨动过滤布37，这样如果过滤布37下表面附着烟的灰烬颗粒，灰烬颗粒因为过滤布37的抖动变形而掉落，避免过滤布37长时间过滤而堵塞，此外过滤布37抖动可以增加烟气的接触，从而提升过滤效率，具体传动过程为支路轴25传动多个副轴38，每个副轴38对应传动一个刮板39，刮板39转动中拨动过滤布37，过滤布37的各个局部段被拨动后会自动复位，因为弓形复位弹片40弹力支撑方向板41，方向板41控制升降轴43下降复位。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种激光晶圆切割设备，包括数控机床（1），数控机床（1）中设置有激光切割作业的腔室，且腔室中设置有横移机构（2）、纵移机构（3）、可升降的激光发射器（4）和晶圆固定平台（5），其特征在于：所述晶圆固定平台（5）包括控气环件（6）、过滤装置（7）、多控轴件（8）和滑动凹折板（9），控气环件（6）收集激光切割产生的烟气，所述控气环件（6）的一侧连接有净化烟气的过滤装置（7），多控轴件（8）分别传动控制控气环件（6）和过滤装置（7），所述滑动凹折板（9）支撑控气环件（6）、过滤装置（7）和多控轴件（8），滑动凹折板（9）下端和横移机构（2）连接，所述控气环件（6）包括倒L排气扁管（10）、环盒（11）、支撑腿（12）、外齿圈（13）和L型吸气扁管（14），所述外齿圈（13）的内侧壁上固定有倒L排气扁管（10）和L型吸气扁管（14），且倒L排气扁管（10）和L型吸气扁管（14）相对分布在外齿圈（13）内部两侧，外齿圈（13）分布在两个对称设置的环盒（11）之间，两个环盒（11）均和过滤装置（7）连通，外齿圈（13）的外部四角位置均连接有支撑腿（12），多控轴件（8）传动控制外齿圈（13），L型吸气扁管（14）和一个环盒（11）连接，且倒L排气扁管（10）和另一个环盒（11）连接，所述支撑腿（12）包括弧形凹轨和弧形凹轨一侧固定的立板，支撑腿（12）的立板底端固定在滑动凹折板（9）上，外齿圈（13）部分凸出到支撑腿（12）的弧形凹轨中，所述环盒（11）包括环盒壳（21）和环盖板（22），环盒壳（21）为环形凹槽壳体，环盖板（22）环设挡在环盒壳（21）的槽口处，环盖板（22）和环盒壳（21）滑动接触，两个环盒壳（21）和过滤装置（7）固定连接，L型吸气扁管（14）和倒L排气扁管（10）分别贯穿两个环盖板（22）的局部板体，所述过滤装置（7）包括过滤盒（15）、上扁管（16）、动力盒（17）、中扁管（18）、下扁管（19）和凹折撑板（20），所述多控轴件（8）分别传动过滤盒（15）和动力盒（17），所述过滤盒（15）的顶端固定连通有上扁管（16），且底端固定连通有下扁管（19），动力盒（17）的顶端和上扁管（16）连接，且底端和中扁管（18）连接，中扁管（18）的一端和一个环盒壳（21）固定连通，且下扁管（19）一端和另一个环盒壳（21）固定连通，凹折撑板（20）固定在滑动凹折板（9）上，且凹折撑板（20）支撑定位中扁管（18）和下扁管（19），所述多控轴件（8）包括Z型限位板（23）、主动轴（24）、支路轴（25）、轴架（26）、分控轴（27）和盘齿轮（28），支路轴（25）套接在Z型限位板（23）一端开设的通孔中，且主动轴（24）套接在支路轴（25）另一端开设的通孔中，支路轴（25）一端传动过滤盒（15），支路轴（25）另一端固定有盘齿轮（28），分控轴（27）一端通过设置螺旋齿传动盘齿轮（28），且另一端通过设置螺旋齿传动外齿圈（13），主动轴（24）一端垂直传动分控轴（27），且传动处的主动轴（24）端部固定锥齿轮，分控轴（27）上固定环形锥齿轮，主动轴（24）的腰部段传动动力盒（17），轴架（26）固定在滑动凹折板（9）上，轴架（26）一端和Z型限位板（23）固定连接，分控轴（27）套接在轴架（26）上开设的通孔中。

2.根据权利要求1所述的一种激光晶圆切割设备，其特征在于：所述动力盒（17）包括气筒（29）、流体扇（30）和扇轴（31），所述气筒（29）顶端和上扁管（16）固定连通，且底端和中扁管（18）固定连通，流体扇（30）中部贯穿有扇轴（31），扇轴（31）套接在中扁管（18）壳体上开设的通孔中，扇轴（31）底端和主动轴（24）垂直传动，且传动处的扇轴（31）端部固定锥齿轮，主动轴（24）上固定环形锥齿轮。

3.根据权利要求1所述的一种激光晶圆切割设备，其特征在于：所述过滤盒（15）包括小方盒（32）、动态过滤件（33）、出气方筒（34）和散气盒（35），所述小方盒（32）的底端固定连接有散气盒（35），下扁管（19）一端和散气盒（35）固定连通，小方盒（32）顶端和上扁管（16）固定连通，小方盒（32）中分布有动态过滤件（33）和出气方筒（34），动态过滤件（33）下方分布有多个出气方筒（34），出气方筒（34）的下端和散气盒（35）固定连通。

4.根据权利要求3所述的一种激光晶圆切割设备，其特征在于：所述动态过滤件（33）包括定轴（36）、过滤布（37）、副轴（38）、刮板（39）、弓形复位弹片（40）、方向板（41）、横支板（42）和升降轴（43），所述过滤布（37）呈现连续V型状，且过滤布（37）的两端均固定在小方盒（32）的内壁上，过滤布（37）的顶部内弯折处支撑有定轴（36），且底部内弯折处支撑有升降轴（43），每个升降轴（43）上方垂直固定有方向板（41），每个方向板（41）顶端均接触有弓形复位弹片（40），方向板（41）滑动穿过横支板（42）上开设的板孔，横支板（42）端部固定在小方盒（32）的内壁上，每个弓形复位弹片（40）上方均分布有一个用于剐蹭过滤布（37）的刮板（39），副轴（38）一端和刮板（39）固定连接，且另一端垂直传动支路轴（25），传动处的副轴（38）端部固定锥齿轮，且支路轴（25）上套有环形锥齿轮。

5.根据权利要求4所述的一种激光晶圆切割设备，其特征在于：所述定轴（36）端部固定在小方盒（32）的内壁上，升降轴（43）端部和小方盒（32）内壁滑动接触，副轴（38）套接在小方盒（32）壳体上开设的通孔中，刮板（39）包括筒体和筒体一侧固定的工字型板，弓形复位弹片（40）的端部固定在横支板（42）上。