CN117153744B - 一种晶圆承载框及晶圆分片装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶圆承载框及晶圆分片装置，涉及处理半导体的设备技术领域，包括对称并竖直设置的左限位板和右限位板，以及设置在左限位板和右限位板底部之间的承载部，左限位板、右限位板及承载部围成了用于放置烧结后呈柱状晶圆的承载腔；承载部包括沿承载腔长度方向交错穿插设置的若干个第一隔板和若干个第二隔板。本发明通过承载部的设置，一旦晶圆被分开为单片状态，单片晶圆在重力作用下和振动作用下会分别移动至左分片腔和右分片腔内，并且分片的晶圆能与为分离的晶圆之间具有重叠部分，从而通过分离的晶圆对未分离的晶圆进行限位，避免晶圆在承载腔内发生倾倒与第一隔板和第二隔板不平行，导致分片无法进行。

Description

一种晶圆承载框及晶圆分片装置

技术领域

本发明涉及处理半导体的设备技术领域，具体为一种晶圆承载框及晶圆分片装置。

背景技术

晶圆生产工艺中，在其一面涂抹磷源并烘干之后，为了让磷源扩散到晶圆片内部，需要将晶圆送入高温炉内进行烧结。为了降低成本提高单炉产品量，以及防止正面的磷源挥发跑去背面，因此烧结时通常会将晶圆堆叠放置，在烧结之后晶圆片之间相互粘连，整体呈圆柱体状，需要浸泡在氢氟酸中进行分片处理，以使晶圆分离。现有分片处理工艺采用静止的方式进行浸泡，分片时间较长；另一方面，在浸泡时通常采用固定结构的篮子或框架对已经烧结在一起的晶圆柱体进行放置，导致无法直接目视观察分片进度，需要时不时地将篮子或框架提起后，再用手或工具拨动一下晶圆，才能确定分片工作是否完成，如果没有完全分离，则还需继续放入浸泡池进行浸泡，过程较为漫长且繁琐。

经检索专利CN115881596B公开了晶圆承载框及晶圆分片装置，其包括从上至下呈间隔设置且相互平行的限位框、筛板及承载板……且相交处与条形孔底边之间的间距大于晶圆的直径。该专利通过对晶圆承载框进行振动，加速氢氟酸对晶圆之间粘连成分的侵蚀，从而加快分片效率。被分开为单片状态，在晶圆承载框的振动过程中将自然下落，然后穿过条形孔，并顺利落入承载板的弧形槽，以使完成分片的晶圆可与柱体状态的晶圆分离，从而便能直接目视观测晶圆的分片进度，简化操作流程。

但是该专利在实际使用过程中还存在以下缺陷：

1、该专利随着分片的过程不断进行，其柱状晶圆的高度不断减小，当只有两块晶圆粘结时，由于两块晶圆厚度都较小，在振动下易在筛板发生轴向倾斜，导致晶圆与条形孔不平行，晶圆无法穿过条形孔进入承载板的弧形槽内，导致分片过程无法进行；

2、该专利中承载框的高度较大，氢氟酸要浸没晶圆的量较多，增加后续对氢氟酸处理的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶圆承载框及晶圆分片装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的一种晶圆承载框，包括对称并竖直设置的左限位板和右限位板，以及设置在左限位板和右限位板底部之间的承载部，左限位板、右限位板及承载部围成了用于放置烧结后呈柱状晶圆的承载腔；

所述承载部包括沿承载腔长度方向交错穿插设置的若干个第一隔板和若干个第二隔板，第一隔板和第二隔板均竖直设置并与左限位板和右限位板垂直，若干个第一隔板均匀固定在左限位板上，若干个第二隔板均匀固定在右限位板上，第一隔板的顶部具有朝向左限位板斜上方的第一斜面，第二隔板的顶部具有朝向右限位板斜上方的第二斜面，若干个第一隔板和若干个第二隔板之间具有重叠部分和未重叠部分，第一隔板相邻未重叠部分之间形成右分片腔，第二隔板相邻未重叠部分之间形成左分片腔，相邻第一隔板之间的间距和相邻第二隔板之间的间距均与晶圆的厚度适配，左限位板与右限位板之间的间距小于两块晶圆的直径之和。

进一步地，所述第一斜面和第二斜面的两侧均开设有导向斜面。

进一步地，所述第一隔板和第二隔板之间横向滑动配合，且左限位板和右限位板沿水平方向能进行相背然后相向的往复移动。

进一步地，若干个第一隔板和若干个第二隔板的重叠部分中部均贯穿开设有椭圆通孔，且椭圆通孔的长轴与水平方向平行，椭圆通孔的中心设有转动轴，转动轴上沿其长度方向均匀间隔设置有第一凸起和第二凸起，第一凸起与第一隔板的椭圆通孔对应，第二凸起与第二隔板的椭圆通孔对应，第一凸起和第二凸起的最外侧与对应椭圆通孔的内侧触接，且第一凸起和第二凸起分别位于转动轴的两侧。

进一步地，所述晶圆承载框还包括底框，底框的内侧形成有一敞口的限位空间，所述左限位板和右限位板分别滑动装配在限位空间内的两侧，所述转动轴的两端分别与底框的两端转动连接，且转动轴的其中一端贯穿底框的一端固定连接有驱动件。

进一步地，所述底框的两端均可拆卸安装有扶手，扶手包括倾斜向上延伸的倾斜段，以及连接在倾斜段上端的水平段；所述水平段位于左限位板和右限位板的上方。

进一步地，所述驱动件包括装配在转动轴上的第一齿轮、固定在齿轮上方扶手上的固定板、固定在固定板上的电机、装配在电机输出端的第二齿轮，以及连接在第一齿轮和第二齿轮之间的链条。

进一步地，所述左限位板和所述右限位板的顶部均设置有导向条，且导向条上贯穿开设有导向槽，两个导向槽之间的两端均设置有抵触辊。

一种晶圆分片装置，包括浸泡池及上述的晶圆承载框；所述浸泡池的顶部设置有与扶手的水平段适配的承托凹槽。

与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

本发明通过承载部的设置，一旦晶圆被分开为单片状态，单片晶圆在重力作用下和振动作用下会向下移动直至与对应第一斜面或第二斜面接触，并由此顺着第一斜面或第二斜面移动与右限位板或左限位板接触，使完成分片的晶圆分别移动至左分片腔和右分片腔内，而未分离的晶圆还是处于承载腔的中心，而当所有晶圆都分别移动至左分片腔和右分片腔内，则表明所有晶圆均已完成分片，能直接通过目视观察的方式确定分片的状态及进度，简化操作流程，并且分片的晶圆能与为分离的晶圆之间具有重叠部分，从而通过分离的晶圆对未分离的晶圆进行限位，避免随着分片的不断进行，柱状晶圆的高度不断减小，晶圆在承载腔内发生倾倒与第一隔板和第二隔板不平行，导致分片无法进行。

此外，本发明承载部对柱状的晶圆进行支撑时，柱状的晶圆与第一斜面和第二斜面相切，而柱状晶圆重力朝下，相邻第一斜面和第二斜面能将柱状晶圆的重力分解产生两个垂直于第一斜面和第二斜面的作用力，该两个作用力相反并作用到相邻两个晶圆上，使得两个相邻的晶圆一旦分开后能迅速沿着第一斜面或第二斜面移动至左分片腔和右分片腔内，显著提高晶圆分离速度，加快了分片效率。

除此之外，本发明能降低晶圆承载框的高度，使浸没晶圆的氢氟酸量减少，降低氢氟酸后续处理成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明的左限位板、右限位板及承载部结构示意图；

图2是本发明的左限位板、右限位板、承载部及转动轴拆分结构示意图；

图3是本发明的柱状晶圆分离结构示意图；

图4是本发明的整体第一视角结构示意图；

图5是本发明的整体第二视角结构示意图；

图6是本发明的整体第三视角结构示意图；

图7是本发明的晶圆承载框及浸泡池结构示意图。

图中：

100、左限位板；200、右限位板；

300、承载部；310、第一隔板；311、第一斜面；312、右分片腔；320、第二隔板；321、第二斜面；322、左分片腔；

400、承载腔；

500、椭圆通孔；

600、转动轴；610、第一凸起；620、第二凸起；

700、底框；710、限位空间；720、通槽；730、扶手；731、倾斜段；732、水平段；

800、驱动件；810、第一齿轮；820、电机；830、第二齿轮；840、链条；850、固定板；

900、导向条；910、导向槽；920、抵触辊；

1000、浸泡池；1100、承托凹槽。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

实施例1，如图1-图6所示，本发明提供一种晶圆承载框，包括对称并竖直设置的左限位板100和右限位板200，以及设置在左限位板100和右限位板200底部之间的承载部300，左限位板100、右限位板200及承载部300围成了用于放置烧结后呈柱状晶圆的承载腔400；所述承载部300包括沿承载腔400长度方向交错穿插设置的若干个第一隔板310和若干个第二隔板320，第一隔板310和第二隔板320均竖直设置并与左限位板100和右限位板200垂直，若干个第一隔板310均匀固定在左限位板100上，若干个第二隔板320均匀固定在右限位板200上，第一隔板310的顶部具有朝向左限位板100斜上方的第一斜面311，第二隔板320的顶部具有朝向右限位板200斜上方的第二斜面321，若干个第一隔板310和若干个第二隔板320之间具有重叠部分和未重叠部分，第一隔板310相邻未重叠部分之间形成右分片腔312，第二隔板320相邻未重叠部分之间形成左分片腔322，相邻第一隔板310之间的间距和相邻第二隔板320之间的间距相等并均与晶圆的厚度适配，左限位板100与右限位板200之间的间距小于两块晶圆直径之和。

如图3所示，在使用时，将烧结后呈柱状的晶圆放置在承载腔400的承载部300上方，放置时，由承载部300第一隔板310的第一斜面311和第二隔板320的第二斜面321对柱状的晶圆底面进行支撑，此时，柱状的晶圆与第一斜面311和第二斜面321相切并位于承载部300的中部，且柱状的晶圆底部与第一斜面311和第二斜面321交叉处还具有一段距离，当将柱状的晶圆放置完成之后，将晶圆承载框整体放置在装有氢氟酸的箱体内，可利用振动设备对晶圆承载框进行振动，加速氢氟酸对晶圆之间粘连成分的侵蚀，由于第一隔板310和第二隔板320间隔设置，一旦晶圆被分开为单片状态，单片晶圆在重力作用下和振动作用下会向下移动直至与对应第一斜面311或第二斜面321接触，并由此顺着第一斜面311或第二斜面321移动与右限位板200或左限位板100接触，使完成分片的晶圆分别移动至左分片腔322和右分片腔312内，而未分离的晶圆还是处于承载腔400的中心，而当所有晶圆都分别移动至左分片腔322和右分片腔312内，则表明所有晶圆均已完成分片，能直接通过目视观察的方式确定分片的状态及进度，简化操作流程。

需要注意的是，之所以要左限位板100与右限位板200之间的间距小于两块晶圆直径之和，是因为为了使分片的晶圆与为分离的晶圆之间具有重叠部分，从而通过分离的晶圆对未分离的晶圆进行限位，避免随着分片的不断进行，柱状晶圆的高度不断减小，晶圆在承载腔400内发生倾倒与第一隔板310和第二隔板320不平行，导致分片无法进行。

值得一提的是，本发明承载部300对柱状的晶圆进行支撑时，柱状的晶圆与第一斜面311和第二斜面321相切，而柱状晶圆重力朝下，相邻第一斜面311和第二斜面321能将柱状晶圆的重力分解产生两个垂直于第一斜面311和第二斜面321的作用力，该两个作用力相反并作用到相邻两个晶圆上，使得两个相邻的晶圆一旦分开后能迅速沿着第一斜面311或第二斜面321移动至左分片腔322和右分片腔312内，显著提高晶圆分离速度，加快了分片效率。

除此之外，本发明能降低晶圆承载框的高度，使装有氢氟酸的箱体的高度能相应地减小，即一次分片时浸没晶圆的氢氟酸量减少，降低氢氟酸后续处理成本。

如图1所示，在本具体实施例中，所述第一斜面311和第二斜面321的两侧均开设有导向面。基于上述的设计，使得被分开的晶圆更好的滑入左分片腔322和右分片腔312内。

在本具体实施例中，所述第一隔板310和第二隔板320之间横向滑动配合，且左限位板100和右限位板200沿水平方向能进行相背然后相向的往复移动。基于上述的设计，通过左限位板100和右限位板200相背然后相向的往复移动，不仅能使柱状的晶圆产生上下振动，加速氢氟酸对晶圆之间粘连成分的侵蚀和相邻晶圆的分离速度，而且在左限位板100和右限位板200移动过程中，左限位板100和右限位板200能推动氢氟酸，使氢氟酸不断冲击在柱状的晶圆上侧面，进一步地加速氢氟酸对晶圆之间粘连成分的侵蚀，从而加快分片效率。

结合图1和图2所示，具体的，若干个第一隔板310和若干个第二隔板320的重叠部分中部均贯穿开设有椭圆通孔500，且椭圆通孔500的长轴与水平方向平行，椭圆通孔500的中心设有贯穿若干个第一隔板310和若干个第二隔板320的转动轴600，转动轴600上沿其长度方向均匀间隔设置有第一凸起610和第二凸起620，第一凸起610与第一隔板310的椭圆通孔500对应，第二凸起620与第二隔板320的椭圆通孔500对应，第一凸起610和第二凸起620的最外侧与对应椭圆通孔500的内侧触接，且第一凸起610和第二凸起620分别位于转动轴600的两侧。基于此设计，在承载框放入装有氢氟酸的箱体内后，转动轴600能够发生转动，在转动轴600转动时其外侧均匀设置的第一凸起610和第二凸起620能随着发生转动，在第一凸起610和第二凸起620转动时，其最外侧紧贴与椭圆通孔500的内侧，进而推动第一隔板310和第二隔板320相背移动后相向移动往复移动，此过程只需转动轴600转动即可实现。

如图4所示，更具体的，所述晶圆承载框还包括底框700，底框700的内侧形成有一敞口的限位空间710，所述左限位板100和右限位板200分别滑动装配在限位空间710内的两侧，所述转动轴600的两端分别与底框700的两端转动连接，且转动轴600的其中一端贯穿底框700的一端固定连接有驱动件800。基于上述的设计，底框700内设置的限位空间710可对左限位板100和右限位板200进行限位，并供左限位板100和右限位板200在限位空间710内平稳滑动，而驱动件800可驱动转动轴600转动，使左限位板100和右限位板200在在限位空间710内往复移动。

如图4和图6所示，进一步地，底框700的外侧及底部均匀设置有通槽720，便于在取出承载框时氢氟酸能通过通槽720流出。

在本具体实施例中，所述底框700的两端均可拆卸安装有扶手730，扶手730包括倾斜向上延伸的倾斜段731，以及连接在倾斜段731上端的水平段732；所述水平段732位于左限位板100和右限位板200的上方。基于上述的设计，工作人员可通过扶手730将晶圆承载框架设在装有氢氟酸的箱体内，并使其承载腔400内部柱状晶圆浸没在氢氟酸中进行分片处理。

如图4和图5所示，在本具体实施例中，所述驱动件800包括装配在转动轴600上的第一齿轮810、固定在齿轮上方扶手730上的固定板850、固定在固定板850上的电机820、装配在电机820输出端的第二齿轮830，以及连接在第一齿轮810和第二齿轮830之间的链条840。基于上述的设计，在将承载腔400内部柱状晶圆浸没在氢氟酸中进行分片处理时，可启动电机820，由电机820带动第一齿轮810转动并通过链条840带动第二齿轮830转动，从而使转动轴600不停转动，提高分片效率。

在本具体实施例中，所述左限位板100和所述右限位板200的顶部均设置有导向条900，且导向条900上贯穿开设有导向槽910，两个导向槽910之间的两端均设置有抵触辊920。基于上述的设计，通过滑动两个抵触辊920可使得抵触辊920贴合在柱状晶圆的两端，对柱状晶圆进行限位，防止柱状晶圆在振动过程中发生轴向移动。

实施例2，如图1-图7所示，本发明还提供了一种晶圆分片装置，包括浸泡池1000及实施例1记载的晶圆承载框；所述浸泡池1000的顶部设置有与扶手730的水平段732适配的承托凹槽1100。在使用时，工作人员可通过扶手730将晶圆承载框置于浸泡池1000内，其中，扶手730的水平段732可嵌设入浸泡池1000顶部的承托凹槽1100内实现对晶圆承载框的定位。

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发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种晶圆承载框，其特征在于，包括对称并竖直设置的左限位板和右限位板，以及设置在左限位板和右限位板底部之间的承载部，左限位板、右限位板及承载部围成了用于放置烧结后呈柱状晶圆的承载腔；

所述承载部包括沿承载腔长度方向交错穿插设置的若干个第一隔板和若干个第二隔板，第一隔板和第二隔板均竖直设置并与左限位板和右限位板垂直，若干个第一隔板均匀固定在左限位板上，若干个第二隔板均匀固定在右限位板上，第一隔板的顶部具有朝向左限位板斜上方的第一斜面，第二隔板的顶部具有朝向右限位板斜上方的第二斜面，若干个第一隔板和若干个第二隔板之间具有重叠部分和未重叠部分，第一隔板相邻未重叠部分之间形成右分片腔，第二隔板相邻未重叠部分之间形成左分片腔，相邻第一隔板之间的间距和相邻第二隔板之间的间距均与晶圆的厚度适配，左限位板与右限位板之间的间距小于两块晶圆的直径之和。

2.根据权利要求1所述的晶圆承载框，其特征在于，所述第一斜面和第二斜面的两侧均开设有导向斜面。

3.根据权利要求2所述的晶圆承载框，其特征在于，所述第一隔板和第二隔板之间横向滑动配合，且左限位板和右限位板沿水平方向能进行相背然后相向的往复移动。

4.根据权利要求3所述的晶圆承载框，其特征在于，若干个第一隔板和若干个第二隔板的重叠部分中部均贯穿开设有椭圆通孔，且椭圆通孔的长轴与水平方向平行，椭圆通孔的中心设有转动轴，转动轴上沿其长度方向均匀间隔设置有第一凸起和第二凸起，第一凸起与第一隔板的椭圆通孔对应，第二凸起与第二隔板的椭圆通孔对应，第一凸起和第二凸起的最外侧与对应椭圆通孔的内侧触接，且第一凸起和第二凸起分别位于转动轴的两侧。

5.根据权利要求4所述的晶圆承载框，其特征在于，所述晶圆承载框还包括底框，底框的内侧形成有一敞口的限位空间，左限位板和右限位板分别滑动装配在限位空间内的两侧，所述转动轴的两端分别与底框的两端转动连接，且转动轴的其中一端贯穿底框的一端固定连接有驱动件。

6.根据权利要求5所述的晶圆承载框，其特征在于，所述底框的两端均可拆卸安装有扶手，扶手包括倾斜向上延伸的倾斜段，以及连接在倾斜段上端的水平段；所述水平段位于左限位板和右限位板的上方。

7.根据权利要求6所述的晶圆承载框，其特征在于，所述驱动件包括装配在转动轴上的第一齿轮、固定在齿轮上方扶手上的固定板、固定在固定板上的电机、装配在电机输出端的第二齿轮，以及连接在第一齿轮和第二齿轮之间的链条。

8.根据权利要求7所述的晶圆承载框，其特征在于，所述左限位板和所述右限位板的顶部均设置有导向条，且导向条上贯穿开设有导向槽，两个导向槽之间的两端均设置有抵触辊。

9.一种晶圆分片装置，其特征在于，包括浸泡池及权利要求8所述的晶圆承载框；所述浸泡池的顶部设置有与扶手的水平段适配的承托凹槽。