CN212885801U - 一种硅晶圆激光隐切割作业扩片机 - Google Patents

Abstract

本新型涉及一种硅晶圆激光隐切割作业扩片机，包括承载机架、工作台、扩片盘、热风机、射流泵、负压泵及驱动电路，承载机架为轴线与水平垂直分布的框架结构，工作台嵌于与承载机架上端面，扩片盘至少一个，与工作台上端面连接且其轴线与工作台垂直分布，扩片盘包括承载托盘、密封盖、电动卡爪、射流喷口、气压传感器、压力传感器，热风机、射流泵、负压泵及驱动电路均嵌于承载机架内。本新型一方面使用灵活方便，通用性好，可有效实现对不同结构类型硅晶圆进行扩片作业的需要；另一方面提高了扩片作业的工作效率，并可灵活调整扩片作业的、温度、压力参数，从而达到提高扩片作业通用性、灵活性和扩片作业精度及效率的目的。

Description

一种硅晶圆激光隐切割作业扩片机

技术领域

本实用新型涉及一种硅晶圆加工，确切地说是一种硅晶圆激光隐切割作业扩片机。

背景技术

目前在进行硅晶圆激光切割等加工作业中，在完成切割作业后，需要通过扩片设备对切割后的硅晶圆进行扩片作业，从而达到最终完成硅晶圆切割分离的目的，当前所使用的扩片设备在运行中，往往是在较高温度环境下通过硬质机械设备切割、高压气流切割，从而达到扩片作业的目的，如专利申请号为“201420339177X”的“芯片扩片机”及专利申请号为“2019215404152”的“一种用于半导体扩片机的加持装置及半导体扩片机”，虽然可以满足使用的需要，但在进行扩片作业时，设备调整灵活性差，仅能满足特定结构硅晶圆扩片作业的需要；另一方面在扩片作业时，对扩片的温度、压力调节灵活性和工作效率均相对较差，从而导致当前的扩片机设备在运行中均不同程度存在扩片作业效率及质量均相对较低的缺陷。

因此，针对这一现状，迫切需要开发一种硅晶圆扩片设备，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隐切割作业扩片机，该新型结构简单，使用灵活方便，通用性好，可实现快速对硅晶圆进行快速夹装定位作业，并在在可满足对硅晶圆在直线方向上实现快速连续的转运输送作业的同时，另可对输送作业的角度及位置进行灵活调整，同时在输送作业中另可实现对输送定位设备进行净化、清洁作业，从而有效的提高了清洁作业的工作效率及质量，同时还简化了输送设备结构和降低了输送设备运行及维护成本。

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：

一种硅晶圆激光隐切割作业扩片机，包括承载机架、工作台、扩片盘、热风机、射流泵、负压泵及驱动电路，承载机架为轴线与水平垂直分布的框架结构，工作台嵌于与承载机架上端面，并与水平面平行分布，扩片盘至少一个，与工作台上端面连接且其轴线与工作台垂直分布，扩片盘包括承载托盘、密封盖、电动卡爪、射流喷口、气压传感器、压力传感器，承载托盘、密封盖均为轴向截面呈“凵”字形槽状结构，密封盖包覆在承载托盘上端面并与承载托盘构成轴向截面呈矩形的密闭腔体结构的分离腔，承载托盘、密封盖分别设一个与承载托盘、密封盖同轴分布的导流口，其中承载托盘通过导流口与射流泵连通，密封盖通过导流口与负压泵连通，电动卡爪至少两个，环绕承载托盘轴线均布并与承载托盘侧壁连接，射流喷口若干，与承载托盘底部连接，并与导流口连通，且各射流喷口间相互并联，其轴线与承载托盘下端面呈10°—90°夹角，气压传感器共两个并位于分离腔内，其中至少一个气压传感器位于承载托盘底部，另至少一个气压传感器与密封盖顶部连接，压力传感器数量与电动卡爪数量一致，且每个电动卡爪均与一个压力传感器连接，热风机、射流泵、负压泵及驱动电路均嵌于承载机架内，热风机分别与射流泵、负压泵连通，且热风机另与外部空气环境直接连通，驱动电路分别与热风机、射流泵、负压泵及扩片盘的电动卡爪、气压传感器、压力传感器电气连接。

进一步的，所述的工作台与承载机架侧壁通过至少两条直线驱动导轨滑动连接，所述直线驱动导轨环绕承载机架轴线均布，并与承载机架轴线平行分布，所述直线驱动导轨与工作台侧表面通过滑块滑动连接，且所述滑块侧表面设位移传感器，所述直线驱动导轨及位移传感器均与驱动电路电气连接。

进一步的，所述的承载托盘侧表面设至少一条电加热丝和至少一个温度传感器，所述电加热丝环绕承载托盘轴线分布并位于电动卡爪下方至少1毫米处，所述温度传感器与承载托盘底部连接，所述电加热丝与温度传感器均与驱动电路电气连接。

进一步的，所述的承载托盘侧表面设与承载托盘同轴分布的环状驱动导轨，所述电动卡爪后端面通过调节块与环状驱动导轨滑动连接，且电动卡爪与调节块同轴分布，且电动卡爪轴线沿承载托盘径线方向分布，所述环状驱动导轨和调节块均与驱动电路电气连接。

进一步的，所述的调节块包括承载底座、电动伸缩柱、承载块、转台机构、伸缩量传感器及角度传感器，所述承载底座和承载块均为横断面呈矩形的块状结构，所述承载底座后端面与环状驱动导轨滑动连接，前端面通过至少一条电动伸缩柱与承载块后端面连接，所述承载块前端面通过转台机构与电动卡爪后端面连接，且承载底座、承载块、转台机构及电动卡爪间同轴分布，所述电动伸缩柱上设一个伸缩量传感器，转台机构上设一个角度传感器，所述电动伸缩柱、转台机构、伸缩量传感器及角度传感器均与驱动电路电气连接。

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。

本新型一方面使用灵活方便，通用性好，可有效实现对不同结构类型硅晶圆进行扩片作业的需要；另一方面在扩片作业中，较传统的扩片设备极大的提高了扩片作业的工作效率，并可根据扩片作业工艺，灵活调整扩片作业的、温度、压力参数，从而达到提高扩片作业通用性、灵活性和扩片作业精度及效率的目的。

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；

图2为承载托盘结构示意图；

图3为调节块结构示意图。

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—3所示，一种硅晶圆激光隐切割作业扩片机，包括承载机架1、工作台2、扩片盘3、热风机4、射流泵5、负压泵6及驱动电路7，承载机架1为轴线与水平垂直分布的框架结构，工作台2嵌于与承载机架1上端面，并与水平面平行分布，扩片盘3至少一个，与工作台2上端面连接且其轴线与工作台2垂直分布。

本实施例中，扩片盘3包括承载托盘31、密封盖32、电动卡爪33、射流喷口34、气压传感器35、压力传感器36，承载托盘31、密封盖32均为轴向截面呈“凵”字形槽状结构，密封盖21包覆在承载托盘31上端面并与承载托盘31构成轴向截面呈矩形的密闭腔体结构的分离腔37，承载托盘31、密封盖32分别设一个与承载托盘31、密封盖32同轴分布的导流口37，其中承载托盘31通过导流口37与射流泵5连通，密封盖32通过导流口37与负压泵6连通，电动卡爪33至少两个，环绕承载托盘31轴线均布并与承载托盘31侧壁连接，射流喷口34若干，与承载托盘31底部连接，并与导流口37连通，且各射流喷口34间相互并联，其轴线与承载托盘31下端面呈10°—90°夹角，气压传感器35共两个并位于分离腔37内，其中至少一个气压传感器35位于承载托盘31底部，另至少一个气压传感器35与密封盖32顶部连接，压力传感器35数量与电动卡爪33数量一致，且每个电动卡爪33均与一个压力传感器36连接。

本实施例中，热风机4、射流泵5、负压泵6及驱动电路7均嵌于承载机架1内，热风机4分别与射流泵5、负压泵6连通，且热风机4另与外部空气环境直接连通，驱动电路7分别与热风机4、射流泵5、负压泵6及扩片盘3的电动卡爪33、气压传感器35、压力传感器36电气连接。

同时，所述的工作台2与承载机架1侧壁通过至少两条直线驱动导轨8滑动连接，所述直线驱动导轨8环绕承载机架1轴线均布，并与承载机架1轴线平行分布，所述直线驱动导轨8与工作台2侧表面通过滑块9滑动连接，且所述滑块9侧表面设位移传感器10，所述直线驱动导轨8及位移传感器10均与驱动电路7电气连接。

重点说明的，所述的承载托盘31侧表面设至少一条电加热丝38和至少一个温度传感器39，所述电加热丝38环绕承载托盘31轴线分布并位于电动卡爪33下方至少1毫米处，所述温度传感器39与承载托盘31底部连接，所述电加热丝38与温度传感器39均与驱动电路7电气连接，所述的承载托盘31侧表面设与承载托盘31同轴分布的环状驱动导轨30，所述电动卡爪33后端面通过调节块11与环状驱动导轨30滑动连接，且电动卡爪33与调节块11同轴分布，且电动卡爪33轴线沿承载托盘31径线方向分布，所述环状驱动导轨30和调节块11均与驱动电路7电气连接。

进一步优化的，所述的调节块11包括承载底座111、电动伸缩柱112、承载块113、转台机构114、伸缩量传感器115及角度传感器116，所述承载底座111和承载块113均为横断面呈矩形的块状结构，所述承载底座111后端面与环状驱动导轨30滑动连接，前端面通过至少一条电动伸缩柱112与承载块113后端面连接，所述承载块113前端面通过转台机构114与电动卡爪33后端面连接，且承载底座111、承载块113、转台机构114及电动卡爪33间同轴分布，所述电动伸缩柱112上设一个伸缩量传感器115，转台机构114上设一个角度传感器116，所述电动伸缩柱112、转台机构114、伸缩量传感器115及角度传感器116均与驱动电路电气连接。

本实施例中，所述的驱动电路7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。

本新型在运行中，首先对构成本新型的承载机架、工作台、扩片盘、热风机、射流泵、负压泵及驱动电路进行装配，并将装配后本新型通过承载机架安装到指定位置，同时将驱动电路与外部供电系统电气连接，然后根据扩片作业的需要，通过直线驱动导轨调整工作台的工作高度，即可完成本新型装配。

在进行扩片作业时，首先根据待加工的硅晶圆的直径及厚度，首先通过调节块的电动伸缩柱、转台机构及嵌于承载托盘侧壁的环状驱动导轨，调整承载托盘内各电动卡爪分布位置，从而达到满足不直径及厚度硅晶圆进行安装定位的需要，完成对硅晶圆安装定位后，通过密封盖对承载托盘密封，即可进行后续扩片作业。

在扩片作业时，同时驱动热风机、射流泵、负压泵运行，一方面通过射流泵将热风机制备的高温气流形成高压高速气流，并使高压高温高速气流在射流喷口导向作用下，直接喷射到待扩片硅晶圆的扩片作业面位置，从而达到对硅晶圆扩片作业面进行加热，提高热塑性和形变能力，降低结构强度，同时通过压气流驱动硅晶圆沿扩片作业面位置断裂，达到扩片的目的；另一方面通过负压泵将待扩片硅晶圆上方气流引出，使硅晶圆上方处于负压状态，从而辅助射流泵进一步增加了待扩片硅晶圆上端面和下端面压力差，提高硅晶圆扩片作业效率，同时在扩片作业中，另可通过电加热丝对硅晶圆下方腔体进行加热，进一步提高加热作业效率，并达到提高扩片作业效率的目的。

与此同时，在进行扩片作业时，另可通过本新型的气压传感器、压力传感器、温度传感器、伸缩量传感器及角度传感器对扩片作业中硅晶圆受力、受热情况进行精确检测，并根据检测结构对扩片作业的温度及气流压力进行精确调控，从而达到提高扩片片作业精度、效率和灵活满足不同扩片工艺需要的目的。

本新型一方面使用灵活方便，通用性好，可有效实现对不同结构类型硅晶圆进行扩片作业的需要；另一方面在扩片作业中，较传统的扩片设备极大的提高了扩片作业的工作效率，并可根据扩片作业工艺，灵活调整扩片作业的、温度、压力参数，从而达到提高扩片作业通用性、灵活性和扩片作业精度及效率的目的。

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 (6)

1.一种硅晶圆激光隐切割作业扩片机，其特征在于：所述的硅晶圆激光隐切割作业扩片机包括承载机架、工作台、扩片盘、热风机、射流泵、负压泵及驱动电路，所述承载机架为轴线与水平垂直分布的框架结构，所述工作台嵌于与承载机架上端面，并与水平面平行分布，所述扩片盘至少一个，与工作台上端面连接且其轴线与工作台垂直分布，所述扩片盘包括承载托盘、密封盖、电动卡爪、射流喷口、气压传感器、压力传感器，所述承载托盘、密封盖均为轴向截面呈“凵”字形槽状结构，所述密封盖包覆在承载托盘上端面并与承载托盘构成轴向截面呈矩形的密闭腔体结构的分离腔，所述承载托盘、密封盖分别设一个与承载托盘、密封盖同轴分布的导流口，其中承载托盘通过导流口与射流泵连通，密封盖通过导流口与负压泵连通，所述电动卡爪至少两个，环绕承载托盘轴线均布并与承载托盘侧壁连接，所述射流喷口若干，与承载托盘底部连接，并与导流口连通，且各射流喷口间相互并联，其轴线与承载托盘下端面呈10°—90°夹角，所述气压传感器共两个并位于分离腔内，其中至少一个气压传感器位于承载托盘底部，另至少一个气压传感器与密封盖顶部连接，所述压力传感器数量与电动卡爪数量一致，且每个电动卡爪均与一个压力传感器连接，所述热风机、射流泵、负压泵及驱动电路均嵌于承载机架内，所述热风机分别与射流泵、负压泵连通，且热风机另与外部空气环境直接连通，所述驱动电路分别与热风机、射流泵、负压泵及扩片盘的电动卡爪、气压传感器、压力传感器电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种硅晶圆激光隐切割作业扩片机 ，其特征在于：所述的工作台与承载机架侧壁通过至少两条直线驱动导轨滑动连接，所述直线驱动导轨环绕承载机架轴线均布，并与承载机架轴线平行分布，所述直线驱动导轨与工作台侧表面通过滑块滑动连接，且所述滑块侧表面设位移传感器，所述直线驱动导轨及位移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隐切割作业扩片机 ，其特征在于：所述的承载托盘侧表面设至少一条电加热丝和至少一个温度传感器，所述电加热丝环绕承载托盘轴线分布并位于电动卡爪下方至少1毫米处，所述温度传感器与承载托盘底部连接，所述电加热丝与温度传感器均与驱动电路电气连接。

4.根据权利要求1所述的一种硅晶圆激光隐切割作业扩片机 ，其特征在于：所述的承载托盘侧表面设与承载托盘同轴分布的环状驱动导轨，所述电动卡爪后端面通过调节块与环状驱动导轨滑动连接，且电动卡爪与调节块同轴分布，且电动卡爪轴线沿承载托盘径线方向分布，所述环状驱动导轨和调节块均与驱动电路电气连接。

5.根据权利要求4所述的一种硅晶圆激光隐切割作业扩片机 ，其特征在于：所述的调节块包括承载底座、电动伸缩柱、承载块、转台机构、伸缩量传感器及角度传感器，所述承载底座和承载块均为横断面呈矩形的块状结构，所述承载底座后端面与环状驱动导轨滑动连接，前端面通过至少一条电动伸缩柱与承载块后端面连接，所述承载块前端面通过转台机构与电动卡爪后端面连接，且承载底座、承载块、转台机构及电动卡爪间同轴分布，所述电动伸缩柱上设一个伸缩量传感器，转台机构上设一个角度传感器，所述电动伸缩柱、转台机构、伸缩量传感器及角度传感器均与驱动电路电气连接。

6.根据权利要求1所述的一种硅晶圆激光隐切割作业扩片机 ，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。

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