CN220548494U - 一种晶圆切割装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种晶圆切割装置，属于半导体封装技术领域，该晶圆切割装置包括：用于调节切割深度的支撑组件；用于对晶圆进行切割的划切装置；以及检测装置，所述检测装置包括CCD模块、镜头模块、光源模块，所述光源模块设置在镜头模块的前端，所述CCD模块设置在镜头模块的后端，所述检测装置竖向固定设置在切割主轴的侧边且位于靠近切割刀片的位置，通过所述检测装置获取到切割刀片在晶圆上的划切图像。本实用新型提供的晶圆切割装置根据当前实际的加工图像进行测算，可计算出划切深度，补偿校正刀片的加工高度，消除加工过程中切割刀片的磨损、切割蓝膜厚度差异造成的误差，提高实际的加工精度，同时提高产品的切割质量及品质。

Description

一种晶圆切割装置

技术领域

本实用新型属于半导体封装技术领域，特别涉及一种晶圆切割装置。

背景技术

在晶圆的划切加工过程中，切割深度是控制晶圆背面崩边、隐裂的重要因素，是控制晶圆生产质量的关键指标。晶圆加工过程中，晶圆划切深度的精度需控制在3微米以内，而实际加工过程中，由于刀片磨损、蓝膜厚度差异等会导致实际切割深度发生变化，由此导致实际生产过程中需要修正切割深度，从而实现目标精度。

目前的晶圆划切设备在加工过程中如果需要修正切割深度，通常采用接触式测高或是经验补偿的方式来调节刀片高度，但这些方式都不是针对实际加工深度测算的，不能修正蓝膜的厚度误差，导致不能达到要求的加工精度。

发明内容

本实用新型的目的是提供了一种晶圆切割装置，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本实用新型的技术方案是：一种晶圆切割装置，包括：

用于调节切割深度的支撑组件；

用于对晶圆进行切割的划切装置；以及

检测装置，所述检测装置包括CCD模块、镜头模块、光源模块，所述光源模块设置在镜头模块的前端，所述CCD模块设置在镜头模块的后端，所述检测装置竖向固定设置在切割主轴的侧边且位于靠近切割刀片的位置，通过所述检测装置获取到切割刀片在晶圆上的划切图像。

在本实用新型优选实施方式中，所述支撑组件包括支撑座、升降电机、联轴节及丝杠，所述支撑座用于对划切装置进行支撑，所述升降电机安装在支撑座内，在升降电机的下侧通过联轴节连接有丝杠，丝杠连接至划切装置，通过控制升降电机实现划切装置的上下移动。

在本实用新型优选实施方式中，所述划切装置包括切割主轴、主轴安装座及切割刀片，所述切割主轴安装在主轴安装座上，主轴安装座连接至支撑组件中的丝杠，在切割主轴的端部设置切割刀片，通过控制切割主轴带动切割刀片转动，实现对晶圆的切割。

在本实用新型优选实施方式中，所述光源模块上设有用于通气的第一进气嘴，所述光源模块的本体中部形成圆形通孔，所述圆形通孔的上侧适配于镜头模块，所述圆形通孔的下侧形成光源模块的光线进口，在所述本体远离镜头模块一侧设有绕着圆形通孔一周环形的灯带槽，所述灯带槽用于安装灯带或灯珠；

所述本体上设有用于安装第一进气嘴的第一安装孔，在所述第一安装孔的另一侧安装有导管，所述导管弯曲延伸至光源模块的光线进口测量处，通过第一进气嘴通入压力气体对光源模块光线进口处的晶圆上洒落的水或杂物进行清洁。

在本实用新型优选实施方式中，所述光源模块的本体上还设有第二进气嘴，在所述本体的圆形通孔中沿着圆周方向设有环形槽，以及在所述本体上设有用于安装第二进气嘴的第二安装孔和连接第二安装孔与环形槽的导气孔，通过第二进气嘴通入压力气体对连接在光源模块上的镜头模块进行吹气，从而消除镜头模块上存在的水气。

在本实用新型优选实施方式中，所述环形槽在圆形通孔轴线上位于靠近圆形通孔上侧的位置。

在本实用新型优选实施方式中，所述晶圆切割装置还包括数据处理与控制装置，所述数据处理及控制装置分别连接支撑组件、划切装置及检测装置，用于控制支撑组件中的升降电机运转使其按照预定的升降高度进行升降、用于控制划切装置中切割主轴的转动以及用于将检测装置获取到的图像进行处理以得到划切深度。

本实用新型的晶圆切割装置具有如下有益效果：

1)根据当前实际的加工图像进行测算，可自动计算出划切深度，补偿校正刀片的加工高度，消除加工过程中切割刀片的磨损、切割蓝膜厚度差异造成的误差，提高实际的加工精度，同时提高产品的切割质量及品质；

2)可在划切过程中进行切割深度的自动判定及修正，减少操作人员的人工干预，提高生产效率；

3)相比传统的接触式测高方式，无需刀具直接接触实现高度测量，避免了刀具损伤，节省原材料，降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例。

图1为本实用新型的晶圆切割装置总体示意图。

图2为本实用新型中的划切装置与检测装置分解示意图。

图3为本实用新型中的光源模块剖视图一。

图4为本实用新型中的光源模块剖视图二。

图5为本实用新型一实施例的晶圆切割示意图。

图6为本实用新型中的切割深度示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

为了克服现有技术中晶圆切割深度无法精确测量与控制的问题，本实用新型提供了一种晶圆切割装置，用于实现晶圆切割过程中对切割深度的自动测量与调节，通过在加工过程中观测蓝膜上的加工痕迹，分析计算出实际切割深度，自动修正刀片的下刀量，实现晶圆划切深度控制。

如图1和图2所示，本实用新型提供的晶圆切割装置包括：支撑组件10、划切装置20及检测装置30。

其中，支撑组件10包括支撑座14、升降电机11、联轴节12及丝杠13，支撑座14用于划切装置等进行支撑，升降电机11安装在支撑座14内，在升降电机11的下侧通过联轴节12连接有丝杠13，丝杠13连接至划切装置20，通过控制升降电机11，最终实现划切装置的上下移动，以此调节划切装置对晶圆的切割深度。

划切装置20包括切割主轴21、主轴安装座22及切割刀片23，切割主轴21安装在主轴安装座22上，主轴安装座22连接至支撑组件中的丝杠13，在切割主轴21的端部设置切割刀片23，通过控制切割主轴21内的切割刀片23转动，实现对晶圆的切割。

检测装置30包括CCD(Charge Coupled Device，即电荷耦合器件)模块31、镜头模块32、光源模块33，光源模块33设置在镜头模块32的前端，CCD模块31设置在镜头模块32的后端，整体竖向设置，检测装置固定在切割主轴21的侧边且靠近切割刀片23的位置，通过检测装置30可以获取到切割刀片23在晶圆上的划切图像。其中，光源模块33用于对成像区域进行照明，以获取清晰的被测区域图像，镜头模块32用于将被测区域的图像光线聚焦后传递至CCD模块31，CCD模块31用于将被测区域进行成像。

如图3和图4所示，为了实现对被测量区域图像的精确获取，光源模块33上设有用于通气的第一进气嘴333，光源模块33的本体331中部形成圆形通孔，该圆形通孔的上侧适配于镜头模块32，圆形通孔的下侧形成光源模块33的光线进口，在本体331远离镜头模块32一侧设有绕着圆形通孔一周环形的灯带槽332，灯带槽332用于安装灯带或灯珠。本体331上设有用于安装第一进气嘴333的第一安装孔334，第一安装孔334平行于圆形通孔轴线设置，在第一安装孔334的另一侧安装有导管335，导管335被配置弯曲形状并延伸至光源模块33的光线进口测量处，通过第一进气嘴333通入压力气体，可对光源模块33光线进口处的晶圆上洒落的水或杂物进行清洁，保证光源模块33的光线进口形成干净的被测量区域。

此外，在本实用新型中，光源模块33的本体331上还设有第二进气嘴336，在本体331的圆形通孔中沿着圆周方向设有环形槽339，同时，在本体331上设有用于安装第二进气嘴336的第二安装孔337及连接第二安装孔337及环形槽339的导气孔338，通过第二进气嘴336通入压力气体，可对连接在光源模块33上的镜头模块32进行吹气，从而消除镜头模块32上存在的水气。优选的，环形槽339在圆形通孔轴线上位于靠近圆形通孔上侧的位置，例如，环形槽339可设置成在圆形通孔轴线上位于上半部的一侧。

最好，本实用新型的晶圆切割装置还包括数据处理及控制装置(未示出)，数据处理及控制装置连接支撑组件10，用于控制支撑组件10中的升降电机11，使其可以按照预定的升降高度进行升降，数据处理及控制装置连接于划切装置20，用于控制划切装置20中切割主轴21的转动，以及数据处理及控制装置还连接于检测装置30，用于将检测装置30获取到的图像进行处理以得到划切深度，从而实现晶圆切割高度的精准控制。

本实用新型的晶圆切割装置工作过程如下：

1)在晶圆实际划切过程中，被划切晶圆41的下表面粘结有切割蓝膜42，两者一起形成被划切工件，被划切工件吸附在设备承片台表面上，划切装置20中的切割主轴21进行高速旋转带动切割刀片23旋转，支撑组件10中的升降电机11带动切割主轴21下降到初始切割位置，设备承片台(未示出)通过左右运动实现工件的进给，从而实现工件的磨削加工；

2)以图5中所示的第二条切割线为例，当接收到切膜测深的指令后，切割刀片23在切割蓝膜42的空白区域进行一次下刀切割，切割后形成刀痕A位置并抬起，再移动到刀痕B位置进行下刀切割；

3)之后暂停切割，移动工作台使刀痕位置移动至镜头模块42的焦距位置，配合光源模块41设定的光亮，获取刀痕A、B位置的图像；

4)如图6所示，对采集到的刀痕A、B位置的图像进行处理，计算出刀痕A、B的长度后，计算出刀痕A、B的切割深度：

式中，d为切割深度，r为切割刀具外径，L为切痕长度(通过检测装置获得)。

5)由于实际加工过程切割主轴转速、切割刀片厚度、切割冷却水流量、下降速度等均会对刀痕长度产生影响，导致实际刀痕长度与测算的刀痕存在差异。因此，需要通过经验对切割刀片的刀痕进行统计处理，获取不同深度的刀痕长度与刀痕深度的对比数据，通过将刀痕A、B位置点的切割长度转化成完成切割深度后，引入补偿因子△用于图形处理过程中测算位置A、B的深度，从而得出划切设备的实际的切割深度并进行自动修正；

6)晶圆加工过程中，可通过设置检测频率实时监控实际的切割深度。

本实用新型的晶圆切割装置具有如下有益效果：

1)根据当前实际的加工图像进行测算，可自动计算出划切深度，补偿校正刀片的加工高度，消除加工过程中切割刀片的磨损、切割蓝膜厚度差异造成的误差，提高实际的加工精度，同时提高产品的切割质量及品质；

2)可在划切过程中进行切割深度的自动判定及修正，减少操作人员的人工干预，提高生产效率；

3)相比传统的接触式测高方式，无需刀具直接接触实现高度测量，避免了刀具损伤，节省原材料，降低成本。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种晶圆切割装置，其特征在于，包括：

用于调节切割深度的支撑组件(10)；

用于对晶圆进行切割的划切装置(20)；以及

检测装置(30)，所述检测装置(30)包括CCD模块(31)、镜头模块(32)、光源模块(33)，所述光源模块(33)设置在镜头模块(32)的前端，所述CCD模块(31)设置在镜头模块(32)的后端，所述检测装置(30)竖向固定设置在切割主轴(21)的侧边且位于靠近切割刀片(23)的位置，通过所述检测装置(30)获取到切割刀片(23)在晶圆上的划切图像。

2.如权利要求1所述的晶圆切割装置，其特征在于，所述支撑组件(10)包括支撑座(14)、升降电机(11)、联轴节(12)及丝杠(13)，所述支撑座(14)用于对划切装置(20)进行支撑，所述升降电机(11)安装在支撑座(14)内，在升降电机(11)的下侧通过联轴节(12)连接有丝杠(13)，丝杠(13)连接至划切装置(20)，通过控制升降电机(11)实现划切装置(20)的上下移动。

3.如权利要求1所述的晶圆切割装置，其特征在于，所述划切装置(20)包括切割主轴(21)、主轴安装座(22)及切割刀片(23)，所述切割主轴(21)安装在主轴安装座(22)上，主轴安装座(22)连接至支撑组件中的丝杠(13)，在切割主轴(21)的端部设置切割刀片(23)，通过控制切割主轴(21)带动切割刀片(23)转动，实现对晶圆的切割。

4.如权利要求1所述的晶圆切割装置，其特征在于，所述光源模块(33)上设有用于通气的第一进气嘴(333)，所述光源模块(33)的本体(331)中部形成圆形通孔，所述圆形通孔的上侧适配于镜头模块(32)，所述圆形通孔的下侧形成光源模块(33)的光线进口，在所述本体(331)远离镜头模块(32)一侧设有绕着圆形通孔一周环形的灯带槽(332)，所述灯带槽(332)用于安装灯带或灯珠；

所述本体(331)上设有用于安装第一进气嘴(333)的第一安装孔(334)，在所述第一安装孔(334)的另一侧安装有导管(335)，所述导管(335)弯曲延伸至光源模块(33)的光线进口测量处，通过第一进气嘴(333)通入压力气体对光源模块(33)光线进口处的晶圆上洒落的水或杂物进行清洁。

5.如权利要求4所述的晶圆切割装置，其特征在于，所述光源模块(33)的本体(331)上还设有第二进气嘴(336)，在所述本体(331)的圆形通孔中沿着圆周方向设有环形槽(339)，以及在所述本体(331)上设有用于安装第二进气嘴(336)的第二安装孔(337)和连接第二安装孔(337)与环形槽(339)的导气孔(338)，通过第二进气嘴(336)通入压力气体对连接在光源模块(33)上的镜头模块(32)进行吹气，从而消除镜头模块(32)上存在的水气。

6.如权利要求5所述的晶圆切割装置，其特征在于，所述环形槽(339)在圆形通孔轴线上位于靠近圆形通孔上侧的位置。

7.如权利要求1所述的晶圆切割装置，其特征在于，所述晶圆切割装置还包括数据处理与控制装置，所述数据处理及控制装置分别连接支撑组件(10)、划切装置(20)及检测装置(30)，用于控制支撑组件(10)中的升降电机(11)运转使其按照预定的升降高度进行升降、用于控制划切装置(20)中切割主轴(21)的转动以及用于将检测装置(30)获取到的图像进行处理以得到划切深度。