CN212885756U - 一种硅晶圆激光切割承载台结构 - Google Patents

Abstract

本新型涉及一种硅晶圆激光切割承载台结构，包括承载底座、承载台、承载托盘、X轴直线驱动导轨、Y轴直线驱动导轨、光敏传感器、定位激光灯及驱动电路，承载台上端面与X轴直线驱动导轨连接，X轴直线驱动导轨与Y轴直线驱动导轨间滑动连接，承载台下端面与Y轴直线驱动导轨滑动连接，承载台上端面与承载托盘连接，光敏传感器环绕承载底座上端面轴线呈阵列结构均布，驱动电路嵌于承载底座下端面。本新型一方面可有效满足对多种结构类型硅晶圆激光切割作业时的承载定位作业；另一方面有效的提高了硅晶圆定位及位置调整作业的工作精度及调整作业的自由度。

Description

一种硅晶圆激光切割承载台结构

技术领域

本实用新型涉及一种激光切割承载台结构，确切地说是一种硅晶圆激光切割承载台结构。

背景技术

目前在进行硅晶圆加工制备作业中，对硅晶圆在进行夹装定位时所采用的定位承载台，一方面往往仅能满足在小范围内位移调整及结构调整作业的需要，从而造成当前承载台对承载的硅晶圆结构及与硅晶圆激光切割加工工艺匹配性相对较差，且无法在满足对硅晶圆承载的同时满足切割作业后续的扩片作业的需要，因此设备使用灵活性和通用性不足；另一方面当前传统的承载台在进行位移调整作业时，均是通过传统的位移传感器对位移量进行检测，虽然可以满足检测的需要，但检测手段单一，缺乏对位移参数进行多源核对能力，从而导致对硅晶圆在安装定位及切割工位调整时的工作精度相对较差且易受设备因素干扰，严重影响了加工精度；

同时当前的承载设备往往也仅能满足对硅晶圆承载定位的需要，无法对承载及激光切割中的硅晶圆温度进行检测和调整，从而易造成因切割温度过高而导致硅晶圆切割质量差情况发生；

因此，针对这一现状，迫切需要开发一种硅晶圆承载设备，以满足实际使用的需要。

实用新型内容

针对现有技术上存在的不足，本实用新型提供一种硅晶圆激光切割承载台结构，该新型结构简单，操作使用灵活方便，通用性好，一方面结构简单，使用灵活方便，可有效满足对多种结构类型硅晶圆激光切割作业时的承载定位作业，及配合切割作业进行对硅晶圆进行位置调整及后续扩片作业的需要；另一方面有效的提高了硅晶圆定位及位置调整作业的工作精度及调整作业的自由度，同时可对激光切割过程中硅晶圆作业温度进行检测并辅助降温，从而极大的提高了硅晶圆激光切割作业的加工精度及质量。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

一种硅晶圆激光切割承载台结构，包括承载底座、承载台、承载托盘、X轴直线驱动导轨、Y轴直线驱动导轨、升降驱动机构、位移传感器、光敏传感器、定位激光灯及驱动电路，承载台为与水平面平行分布的板状结构，其上端面与X轴直线驱动导轨连接并平行分布，X轴直线驱动导轨与Y轴直线驱动导轨间滑动连接并相互垂直分布，承载台下端面与Y轴直线驱动导轨滑动连接，且承载台轴线与承载底座上端面垂直分布，承载台上端面通过升降驱动机构与承载托盘连接并同轴分布，承载托盘为横断面呈“凵”字形槽状结构，位移传感器若干，分别位于X轴直线驱动导轨、Y轴直线驱动导轨、升降驱动机构上，光敏传感器若干，环绕承载底座上端面轴线呈阵列结构均布，且各光敏传感器间相互并联，其光轴与承载底座上端面垂直分布，定位激光灯至少三个，环绕承载托盘轴线均布在承载托盘外表面，其光轴与承载托盘轴线平行分布，且各定位激光灯光斑均位于承载底座上端面，驱动电路嵌于承载底座下端面，并分别与承载托盘、X轴直线驱动导轨、Y轴直线驱动导轨、升降驱动机构、位移传感器、光敏传感器、定位激光灯电气连接。

进一步的，所述的承载托盘包括托架、三维位移台、定位盘、定位夹具、伸缩驱动机构、半导体制冷机构及温度传感器，所述托架上端面为与承载底座平行分布的框架结构，其下端面与三维位移台同轴分布，并通过三维位移台与升降驱动机连接，上端面与至少一个伸缩驱动机构连接，所述伸缩驱动机构嵌于托架上端面并与托架上端面平行分布，所述定位盘共两个，且两个定位盘间通过至少一个伸缩驱动机构与托架上端面滑动连接，所述定位盘间对称分布在托架轴线两侧，两定位盘间间距为0—10毫米，且当两定位盘间间距为0时，两定位盘构成横断呈“凵”字形槽状结构，所述定位盘内设至少一个定位夹具，所述定位夹具与定位盘底部连接，其轴线与定位盘底部平行分布，所述定位盘外侧面均布至少两个定位激光灯，所述定位盘底部设一个温度传感器，下端面设一个半导体制冷机构，所述定位夹具、伸缩驱动机构、半导体制冷机构及温度传感器均与驱动电路电气连接。

进一步的，所述的Y轴直线驱动导轨下端面与承载底座上端面间通过至少两条滑槽相互滑动连接，所述滑槽对称分布在X轴直线驱动导轨两侧。

进一步的，所述的承载台上端面设与承载台同轴分布的定位槽，所述定位槽深度不小于承载台高度的1/2，所述定位槽内设与承载台同轴分布的转台机构，所述转台机构上端面与升降驱动机构连接并同轴分布，所述转台机构上至少一个角度传感器，且所述转台机构和角度传感器均与驱动电路电气连接。

进一步的，所述的定位激光灯光斑为圆形及“十”字形中的任意一种，且光斑最大直径不大于光敏传感器上端面直径的90%。

进一步的，所述的光敏传感器中，相邻两个光敏传感器之间间距不大于5毫米。

进一步的，所述的升降驱动机构为电动伸缩杆、液压伸缩杆、气压伸缩杆及直线电动机中的任意一种。

进一步的，所述的驱动电路为基于工业单片机及可编程控制器中任意一种为基础的电路系统，且所述驱动电路另设至少一个串口通讯端口，所述串口通讯端口嵌于承载底座侧表面。

本新型结构简单，操作使用灵活方便，通用性好，一方面结构简单，使用灵活方便，可有效满足对多种结构类型硅晶圆激光切割作业时的承载定位作业，及配合切割作业进行对硅晶圆进行位置调整及后续扩片作业的需要；另一方面有效的提高了硅晶圆定位及位置调整作业的工作精度及调整作业的自由度，同时可对激光切割过程中硅晶圆作业温度进行检测并辅助降温，从而极大的提高了硅晶圆激光切割作业的加工精度及质量。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型。

图1为本新型结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

如图1所示一种硅晶圆激光切割承载台结构，包括承载底座1、承载台2、承载托盘3、X轴直线驱动导轨4、Y轴直线驱动导轨5、升降驱动机构6、位移传感器7、光敏传感器8、定位激光灯9及驱动电路10，承载台2为与水平面平行分布的板状结构，其上端面与X轴直线驱动导轨4连接并平行分布，X轴直线驱动导轨4与Y轴直线驱动导轨5间滑动连接并相互垂直分布，承载台2下端面与Y轴直线驱动导轨5滑动连接，且承载台2轴线与承载底座1上端面垂直分布，承载台2上端面通过升降驱动机构6与承载托盘3连接并同轴分布，承载托盘3为横断面呈“凵”字形槽状结构，位移传感器7若干，分别位于X轴直线驱动导轨4、Y轴直线驱动导轨5、升降驱动机构6上，光敏传感器8若干，环绕承载底座1上端面轴线呈阵列结构均布，且各光敏传感器8间相互并联，其光轴与承载底座1上端面垂直分布，定位激光9灯至少三个，环绕承载托盘3轴线均布在承载托盘3外表面，其光轴与承载托盘3轴线平行分布，且各定位激光灯9光斑均位于承载底座1上端面，驱动电路10嵌于承载底座1下端面，并分别与承载托盘3、X轴直线驱动导轨4、Y轴直线驱动导轨5、升降驱动机构6、位移传感器7、光敏传感器8、定位激光灯9电气连接。

重点说明的，所述的承载托盘3包括托架31、三维位移台32、定位盘33、定位夹具34、伸缩驱动机构35、半导体制冷机构36及温度传感器37，所述托架31上端面为与承载底座1平行分布的框架结构，其下端面与三维位移台32同轴分布，并通过三维位移台32与升降驱动机6连接，上端面与至少一个伸缩驱动机构35连接，所述伸缩驱动机构35嵌于托架31上端面并与托架31上端面平行分布，所述定位盘33共两个，且两个定位盘33间通过至少一个伸缩驱动机构35与托架31上端面滑动连接，所述定位盘33间对称分布在托架31轴线两侧，两定位盘33间间距为0—10毫米，且当两定位盘33间间距为0时，两定位盘33构成横断呈“凵”字形槽状结构，所述定位盘33内设至少一个定位夹具34，所述定位夹具34与定位盘33底部连接，其轴线与定位盘33底部平行分布，所述定位盘33外侧面均布至少两个定位激光灯9，所述定位盘33底部设一个温度传感器37，下端面设一个半导体制冷机构36，所述定位夹具34、伸缩驱动机构35、半导体制冷机构36及温度传感器37均与驱动电路10电气连接。

进一步优化的，所述的Y轴直线驱动导轨5下端面与承载底座1上端面间通过至少两条滑槽11相互滑动连接，所述滑槽11对称分布在X轴直线驱动导轨4两侧。

同时，所述的承载台2上端面设与承载台2同轴分布的定位槽12，所述定位槽12深度不小于承载台2高度的1/2，所述定位槽12内设与承载台2同轴分布的转台机构13，所述转台机构13上端面与升降驱动机构6连接并同轴分布，所述转台机构13上至少一个角度传感器14，且所述转台机构13和角度传感器14均与驱动电路10电气连接。

需要说明的，所述的定位激光灯9光斑为圆形及“十”字形中的任意一种，且光斑最大直径不大于光敏传感器上端面直径的90%。

本实施例中的，所述的光敏传感器8中，相邻两个光敏传感器8之间间距不大于5毫米。

本实施例中，所述的升降驱动机构6为电动伸缩杆、液压伸缩杆、气压伸缩杆及直线电动机中的任意一种。

本实施例中，所述的驱动电路10为基于工业单片机及可编程控制器中任意一种为基础的电路系统，且所述驱动电路另设至少一个串口通讯端口15，所述串口通讯端口15嵌于承载底座1侧表面。

本新型在具体实施中，首先对构成本新型的承载底座、承载台、承载托盘、X轴直线驱动导轨、Y轴直线驱动导轨、升降驱动机构、位移传感器、光敏传感器、定位激光灯及驱动电路进行安装定位，然后将定位后的本新型通过承载底座安装到激光切割设备上，最后将本新型的驱动电路与激光切割设备的控制系统电气连接，即可完成本新型装配。

在进行切割作业时，首先使承载托盘的定位盘在伸缩驱动机构驱动下间距调整为0，然后将待加工的硅晶圆嵌入到两定位盘内并通过定位夹具对硅晶圆定位并使定位后的硅晶圆与承载台同轴分布；然后承载台首先通过X轴直线驱动导轨、Y轴直线驱动导轨驱动并运行至承载底座中心位置，然后通过承载托盘的三维位移台和对定位盘位置进行微调，使硅晶圆与承载底座间同轴分布，即可实现对硅晶圆定位并进行激光切割；

在切割过程中，一方面可同时通过X轴直线驱动导轨、Y轴直线驱动导轨、升降驱动机构、承载托盘的三维位移台及承载台的转台机构对承载托盘的定位盘内的硅晶圆定位位置随切割工艺要求在水平和竖直方向上的三维坐标系中位移，从而到达配合激光切割，提高切割效率和精度的目的；另一方面在切割过程中，首先通过定位盘底部的温度传感器对切割过程中硅晶圆温度进行检测，并在温度升高后驱动半导体制冷机构对硅晶圆进行辅助降温，确保切割过程中硅晶圆温度稳定，避免高温造成的硅晶圆切割后存在应力集中等缺陷。

与此同时，本新型在进行位置调整作业中，除通过传统的位移传感器对位移量进行精确检测的同时，另通过多个光敏传感器在承载托盘位移调节范围构建检测坐标系，然后承载托盘运行时通过其侧表面上多个定位激光灯光斑在光敏传感器构建的坐标系中位移达到对承载托盘位移参数进行精确测量，并实现对的位移传感器检测值进行校核的目的，从而有效提高本新型运行精度。

此外，本新型在完成切割作业后，另可通过承载托盘的伸缩驱动机构运行，为两个定位盘提供反向运动作用力，通过增加两定位盘间的拉力达到对硅晶圆进行扩片作业的目的。

本新型结构简单，操作使用灵活方便，通用性好，一方面结构简单，使用灵活方便，可有效满足对多种结构类型硅晶圆激光切割作业时的承载定位作业，及配合切割作业进行对硅晶圆进行位置调整及后续扩片作业的需要；另一方面有效的提高了硅晶圆定位及位置调整作业的工作精度及调整作业的自由度，同时可对激光切割过程中硅晶圆作业温度进行检测并辅助降温，从而极大的提高了硅晶圆激光切割作业的加工精度及质量。

本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制。上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理。在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进。这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种硅晶圆激光切割承载台结构，其特征在于：所述的硅晶圆切割激光预划线标记装置包括承载底座、承载台、承载托盘、X轴直线驱动导轨、Y轴直线驱动导轨、升降驱动机构、位移传感器、光敏传感器、定位激光灯及驱动电路，所述承载台为与水平面平行分布的板状结构，其上端面与X轴直线驱动导轨连接并平行分布，所述X轴直线驱动导轨与Y轴直线驱动导轨间滑动连接并相互垂直分布，所述承载台下端面与Y轴直线驱动导轨滑动连接，且承载台轴线与承载底座上端面垂直分布，所述承载台上端面通过升降驱动机构与承载托盘连接并同轴分布，所述承载托盘为横断面呈“凵”字形槽状结构，所述位移传感器若干，分别位于X轴直线驱动导轨、Y轴直线驱动导轨、升降驱动机构上，所述光敏传感器若干，环绕承载底座上端面轴线呈阵列结构均布，且各光敏传感器间相互并联，其光轴与承载底座上端面垂直分布，所述定位激光灯至少三个，环绕承载托盘轴线均布在承载托盘外表面，其光轴与承载托盘轴线平行分布，且各定位激光灯光斑均位于承载底座上端面，所述驱动电路嵌于承载底座下端面，并分别与承载托盘、X轴直线驱动导轨、Y轴直线驱动导轨、升降驱动机构、位移传感器、光敏传感器、定位激光灯电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种硅晶圆激光切割承载台结构 ，其特征在于：所述的承载托盘包括托架、三维位移台、定位盘、定位夹具、伸缩驱动机构、半导体制冷机构及温度传感器，所述托架上端面为与承载底座平行分布的框架结构，其下端面与三维位移台同轴分布，并通过三维位移台与升降驱动机连接，上端面与至少一个伸缩驱动机构连接，所述伸缩驱动机构嵌于托架上端面并与托架上端面平行分布，所述定位盘共两个，且两个定位盘间通过至少一个伸缩驱动机构与托架上端面滑动连接，所述定位盘间对称分布在托架轴线两侧，两定位盘间间距为0—10毫米，且当两定位盘间间距为0时，两定位盘构成横断呈“凵”字形槽状结构，所述定位盘内设至少一个定位夹具，所述定位夹具与定位盘底部连接，其轴线与定位盘底部平行分布，所述定位盘外侧面均布至少两个定位激光灯，所述定位盘底部设一个温度传感器，下端面设一个半导体制冷机构，所述定位夹具、伸缩驱动机构、半导体制冷机构及温度传感器均与驱动电路电气连接。

3.根据权利要求1所述的一种硅晶圆激光切割承载台结构 ，其特征在于：所述的Y轴直线驱动导轨下端面与承载底座上端面间通过至少两条滑槽相互滑动连接，所述滑槽对称分布在X轴直线驱动导轨两侧。

4.根据权利要求1所述的一种硅晶圆激光切割承载台结构 ，其特征在于：所述的承载台上端面设与承载台同轴分布的定位槽，所述定位槽深度不小于承载台高度的1/2，所述定位槽内设与承载台同轴分布的转台机构，所述转台机构上端面与升降驱动机构连接并同轴分布，所述转台机构上至少一个角度传感器，且所述转台机构和角度传感器均与驱动电路电气连接。

5.根据权利要求1所述的一种硅晶圆激光切割承载台结构 ，其特征在于：所述的定位激光灯光斑为圆形及“十”字形中的任意一种，且光斑最大直径不大于光敏传感器上端面直径的90%。

6.根据权利要求1所述的一种硅晶圆激光切割承载台结构 ，其特征在于：所述的光敏传感器中，相邻两个光敏传感器之间间距不大于5毫米。

7.根据权利要求1所述的一种硅晶圆激光切割承载台结构 ，其特征在于：所述的升降驱动机构为电动伸缩杆、液压伸缩杆、气压伸缩杆及直线电动机中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的一种硅晶圆激光切割承载台结构 ，其特征在于：所述的驱动电路为基于工业单片机及可编程控制器中任意一种为基础的电路系统，且所述驱动电路另设至少一个串口通讯端口，所述串口通讯端口嵌于承载底座侧表面。

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