CN219106084U - 一种晶圆剥离装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种晶圆剥离装置，其包括机架、设置于所述机架上的工装夹具和升降机构、布置于所述工装夹具上方的剥离夹具、设置于所述升降机构输出端和剥离夹具之间的力值检测模块、以及控制模块，所述控制模块的信号输入端电连接于所述力值检测模块、信号输出端电连接于所述升降机构。本实用新型通过升降机构和剥离夹具进行工装夹具上晶锭的剥离，并辅以力值检测模块和控制模块保证剥离夹具和晶锭之间保持在预定的吸附压力，安装位置、剥离压力和剥离操作均由机械控制完成，且剥离装置的结构简单、便于维护，能在兼顾剥离效率的同时，保证剥离后晶圆的平行精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体加工的技术领域，尤其是涉及一种晶圆剥离装置。
背景技术
晶圆作为制造半导体器件和芯片的基本材料，在半导体产业中扮演着举足轻重的地位。晶圆在制造过程中包括晶棒制造和晶片制造，其中晶片制造包括晶棒裁切与检测、外径研磨、切片、圆边和研磨、刻蚀、去疵、清洗、检验、包装等步骤。目前，晶锭在经过激光切片后，形成一层很薄的混有非晶硅、非晶碳和非晶碳化硅的改质层，在改质层中，材料的分子结合被破坏，材料的连接减弱，随后将其一分为二剥离，以便进行下一步研磨操作。
现有的晶圆剥离一般采用热分离或冷分离技术。其中，热分离技术是通过将热塑性胶水涂覆在剥离夹具上后，再驱使热塑性胶水粘结到工装夹具的工件表面，然后通过自然冷却借助热膨胀系数差异产生的应力裂片，以获得薄层晶片；冷分离技术是通过吸附片吸附晶锭上表面，并将整个晶锭置于液体环境中，施加超声作用进而降低剥离层的强度，然后再通过气缸控制吸附片上升，将晶片分离。这两种剥离装置的结构复杂，且剥离过程中对晶圆的吸附压力不可控，最终导致剥离得到的晶圆精度相差较大，有待改进。
实用新型内容
本实用新型要解决的问题是针对现有技术中所存在的上述不足而提供一种晶圆剥离装置，其解决了现有的冷、热分离技术所使用的装置结构复杂、且剥离过程吸附压力不可控的问题，达到了装置结构简单、并能保证剥离后晶圆的平行精度的效果。
本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种晶圆剥离装置，包括机架、设置于所述机架上的工装夹具和升降机构、布置于所述工装夹具上方的剥离夹具、设置于所述升降机构输出端和剥离夹具之间的力值检测模块、以及控制模块，所述控制模块的信号输入端电连接于所述力值检测模块、信号输出端电连接于所述升降机构。
通过采用上述技术方案，剥离时，预先将经过激光切片的晶锭安装固定在工装夹具上，再通过升降机构驱使剥离夹具朝向晶锭移动，当剥离夹具的吸附面贴附于晶锭表面后，力值检测模块检测到压力信号，并将压力信号反馈给控制模块，直至检测压力达到预设值后，控制模块控制升降机构停止进给动作，保压一定时间后，剥离夹具和晶锭之间保持在预定的吸附压力上，再通过升降机构驱使剥离夹具远离晶锭运动，完成机械剥离；在此过程中，通过升降机构和剥离夹具进行工装夹具上晶锭的剥离，并辅以力值检测模块和控制模块保证剥离夹具和晶锭之间保持在预定的吸附压力，安装位置、剥离压力和剥离操作均由机械控制完成，且剥离装置的结构简单、便于维护，能在兼顾剥离效率的同时，保证剥离后晶圆的平行精度。
本实用新型进一步设置为：所述工装夹具包括底板、呈间隙设置于所述底板上并带有进料口的顶板、沿所述进料口周向布置并设置于所述底板和顶板之间的多个夹持气缸、以及设置于所述夹持气缸的活塞杆上的夹爪，所述夹爪的移动路径经过所述进料口的下方。
通过采用上述技术方案，通过多个可移动夹爪在晶锭周围形成多点定位夹持，能使得不同尺寸的晶锭在工装夹具上的安装轴心线趋于一致，即晶锭中轴线与剥离夹具的相对位置趋于一致，同时，夹持气缸驱动的方式能使夹爪和晶锭之间保持合适的预压力，最终实现对晶锭的夹持定位，并能保证晶锭安装位置的一致性，进而保证剥离后晶圆的平行精度。
本实用新型进一步设置为：所述夹爪的夹持面设置为弧形内凹的台阶面。
通过采用上述技术方案，夹持稳定性较佳。
本实用新型进一步设置为：所述升降机构包括设置于第一托板、设置于所述第一托板上的升降电机、设置于所述机架和第一托板之间的多个滑杆、滑动连接于这些滑杆上的第二托板、移动端设置于所述第二托板上的丝杆副、以及设置于所述升降电机输出轴和丝杆副转动端之间的带传动副，所述力值检测模块设置于所述第二托板上。
通过采用上述技术方案，丝杆传动具有启动力矩小、自锁好的优点，配合带传动能实现多轴间的力的传动，进而在力值检测模块检测压力过程中，实现对第二托板高度的精准调节，以便精确调控剥离夹具和晶锭之间的吸附压力至预定值。
本实用新型进一步设置为：所述丝杆副设置有至少两个，所述带传动副包括设置于所述升降电机输出轴上的主动轮、设置于所述丝杆副转动端的从动轮、以及至少两个分别套设于主动轮和从动轮上或者相邻两个从动轮上的传动带。
通过采用上述技术方案，带传动具有运行平稳、噪音小、吸震缓冲的优点，能带动这些丝杆副的转动端进行平稳转动。
本实用新型进一步设置为：所述带传动副还包括若干涨紧轮，所述涨紧轮与相邻两个从动轮上的传动带一一对应设置，且所述涨紧轮在第一托板上的位置可调。
通过采用上述技术方案，涨紧轮通过紧固件滑移并锁定于第一托板上，在传动带松脱后，可将其套设在涨紧轮上，有利于保证传动效率。
本实用新型进一步设置为：所述丝杆副包括设置于所述带传动副输出轴上并转动连接于所述机架上的丝杆轴、以及设置于所述第二托板上并螺纹连接于所述丝杆轴上的传动螺母。
通过采用上述技术方案，升降电机通过带传动副带动丝杆轴转动，由于受到滑杆的导向作用，传动螺母带动第二托板沿着丝杆轴长度方向移动，实现对第二托板高度的精准调节。
本实用新型进一步设置为：所述剥离夹具设置为真空吸盘。
通过采用上述技术方案，机械剥离效率较高。
本实用新型进一步设置为：所述力值检测模块包括设置于所述升降机构输出端的压力传感器、设置于所述剥离夹具上的导向杆、以及套设于所述导向杆上的压簧，所述压簧的两端分别设置于所述升降机构输出端和剥离夹具上。
通过采用上述技术方案，当剥离夹具的吸附面贴附于晶锭表面后，升降机构继续进给，压簧压缩，同时压力传感器的检测端可抵触于剥离夹具上，测得接触压力；剥离时，压簧利用自身预紧作用，使得压力传感器复位。
本实用新型进一步设置为：所述控制模块设置为单片机、微处理器、控制面板或主控芯片。
通过采用上述技术方案，能实现对升降机构的调控。
综上所述，本实用新型的有益技术效果为：通过升降机构和剥离夹具进行工装夹具上晶锭的剥离，并辅以力值检测模块和控制模块保证剥离夹具和晶锭之间保持在预定的吸附压力，安装位置、剥离压力和剥离操作均由机械控制完成，且剥离装置的结构简单、便于维护，能在兼顾剥离效率的同时，保证剥离后晶圆的平行精度。
附图说明
图1是本实用新型的晶圆剥离装置的结构示意图。
图2是本实用新型的工装夹具和升降机构之间的连接关系示意图。
图3是本实用新型的工装夹具的结构示意图。
图中，1、机架；2、工装夹具；21、底板；22、顶板；221、进料口；23、夹持气缸；24、夹爪；241、台阶面；3、升降机构；31、第一托板；32、升降电机；33、滑杆；34、第二托板；35、丝杆副；351、丝杆轴；352、传动螺母；36、带传动副；361、主动轮；362、从动轮；363、传动带；364、涨紧轮；4、剥离夹具；5、力值检测模块；51、压力传感器；52、导向杆；53、压簧；6、控制模块。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步阐述。
参照图1，为本实用新型公开的一种晶圆剥离装置，包括机架1、设置于机架1上的工装夹具2和升降机构3、布置于工装夹具2上方的剥离夹具4、设置于升降机构3输出端和剥离夹具4之间的力值检测模块5、以及控制模块6。其中，剥离夹具4设置为真空吸盘，控制模块6设置为单片机、微处理器、控制面板或主控芯片，本实施例优选为微处理器，且控制模块6的信号输入端电连接于力值检测模块5、信号输出端电连接于升降机构3。
具体的，力值检测模块5包括设置于升降机构3输出端的压力传感器51、设置于剥离夹具4上的导向杆52、以及套设于导向杆52上的压簧53，压簧53的两端分别设置于升降机构3输出端和剥离夹具4上。当剥离夹具4的吸附面贴附于晶锭表面后，升降机构3继续进给，压簧53压缩，同时压力传感器51的检测端可抵触于剥离夹具4上，测得接触压力。剥离时，压簧53利用自身预紧作用，使得压力传感器51复位。
参照图2，升降机构3包括设置于第一托板31、设置于第一托板31上的升降电机32、设置于机架1和第一托板31之间的多个滑杆33、滑动连接于这些滑杆33上的第二托板34、移动端设置于第二托板34上的丝杆副35、以及设置于升降电机32输出轴和丝杆副35转动端之间的带传动副36。其中，丝杆副35设置有两个，丝杆副35包括转动连接于机架1上的丝杆轴351、以及设置于第二托板34上并螺纹连接于丝杆轴351上的传动螺母352，压力传感器51设置于第二托板34上。另外，带传动副36包括设置于升降电机32输出轴上的主动轮361、设置于丝杆轴351上的从动轮362、两个分别套设于主动轮361和从动轮362上或者相邻两个从动轮362上的传动带363、以及涨紧轮364，涨紧轮364与相邻两个从动轮362上的传动带363对应设置，且涨紧轮364通过紧固件滑移并锁定于第一托板31上，在传动带363松脱后，可将其套设在涨紧轮364上，有利于保证传动效率。
参照图3，另外，工装夹具2与机架1之间的设置形式可以为固定连接、可拆卸连接或滑动连接。工装夹具2包括设置于机架1上的底板21、呈间隙设置于底板21上并带有进料口221的顶板22、沿进料口221周向布置并设置于底板21和顶板22之间的四个夹持气缸23、以及设置于夹持气缸23的活塞杆上的夹爪24。其中，夹爪24的夹持面设置为弧形内凹的台阶面241，夹爪24的移动路径经过进料口221的下方。通过这些可移动夹爪24在晶锭周围形成多点定位夹持，能使得不同尺寸的晶锭在工装夹具2上的安装轴心线趋于一致，即晶锭中轴线与剥离夹具4的相对位置趋于一致，同时，夹持气缸23驱动的方式能使夹爪24和晶锭之间保持合适的预压力，最终实现对晶锭的夹持定位，并能保证晶锭安装位置的一致性，进而保证剥离后晶圆的平行精度。
本实施例的实施原理为：剥离时，预先将经过激光切片的晶锭安装固定在工装夹具2上，再通过升降机构3驱使剥离夹具4朝向晶锭移动，当剥离夹具4的吸附面贴附于晶锭表面后，力值检测模块5检测到压力信号，并将压力信号反馈给控制模块6，直至检测压力达到预设值后，控制模块6控制升降机构3停止进给动作，保压一定时间后，剥离夹具4和晶锭之间保持在预定的吸附压力上，再通过升降机构3驱使剥离夹具4远离晶锭运动，完成机械剥离。在此过程中，通过升降机构3和剥离夹具4进行工装夹具2上晶锭的剥离，并辅以力值检测模块5和控制模块6保证剥离夹具4和晶锭之间保持在预定的吸附压力，安装位置、剥离压力和剥离操作均由机械控制完成，且剥离装置的结构简单、便于维护，能在兼顾剥离效率的同时，保证剥离后晶圆的平行精度。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种晶圆剥离装置，其特征在于：包括机架(1)、设置于所述机架(1)上的工装夹具(2)和升降机构(3)、布置于所述工装夹具(2)上方的剥离夹具(4)、设置于所述升降机构(3)输出端和剥离夹具(4)之间的力值检测模块(5)、以及控制模块(6)，所述控制模块(6)的信号输入端电连接于所述力值检测模块(5)、信号输出端电连接于所述升降机构(3)。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆剥离装置，其特征在于：所述工装夹具(2)包括底板(21)、呈间隙设置于所述底板(21)上并带有进料口(221)的顶板(22)、沿所述进料口(221)周向布置并设置于所述底板(21)和顶板(22)之间的多个夹持气缸(23)、以及设置于所述夹持气缸(23)的活塞杆上的夹爪(24)，所述夹爪(24)的移动路径经过所述进料口(221)的下方。
3.根据权利要求2所述的一种晶圆剥离装置，其特征在于：所述夹爪(24)的夹持面设置为弧形内凹的台阶面(241)。
4.根据权利要求1所述的一种晶圆剥离装置，其特征在于：所述升降机构(3)包括设置于第一托板(31)、设置于所述第一托板(31)上的升降电机(32)、设置于所述机架(1)和第一托板(31)之间的多个滑杆(33)、滑动连接于这些滑杆(33)上的第二托板(34)、移动端设置于所述第二托板(34)上的丝杆副(35)、以及设置于所述升降电机(32)输出轴和丝杆副(35)转动端之间的带传动副(36)，所述力值检测模块(5)设置于所述第二托板(34)上。
5.根据权利要求4所述的一种晶圆剥离装置，其特征在于：所述丝杆副(35)设置有至少两个，所述带传动副(36)包括设置于所述升降电机(32)输出轴上的主动轮(361)、设置于所述丝杆副(35)转动端的从动轮(362)、以及至少两个分别套设于主动轮(361)和从动轮(362)上或者相邻两个从动轮(362)上的传动带(363)。
6.根据权利要求5所述的一种晶圆剥离装置，其特征在于：所述带传动副(36)还包括若干涨紧轮(364)，所述涨紧轮(364)与相邻两个从动轮(362)上的传动带(363)一一对应设置，且所述涨紧轮(364)在第一托板(31)上的位置可调。
7.根据权利要求4所述的一种晶圆剥离装置，其特征在于：所述丝杆副(35)包括设置于所述带传动副(36)输出轴上并转动连接于所述机架(1)上的丝杆轴(351)、以及设置于所述第二托板(34)上并螺纹连接于所述丝杆轴(351)上的传动螺母(352)。
8.根据权利要求1所述的一种晶圆剥离装置，其特征在于：所述剥离夹具(4)设置为真空吸盘。
9.根据权利要求1所述的一种晶圆剥离装置，其特征在于：所述力值检测模块(5)包括设置于所述升降机构(3)输出端的压力传感器(51)、设置于所述剥离夹具(4)上的导向杆(52)、以及套设于所述导向杆(52)上的压簧(53)，所述压簧(53)的两端分别设置于所述升降机构(3)输出端和剥离夹具(4)上。
10.根据权利要求1所述的一种晶圆剥离装置，其特征在于：所述控制模块(6)设置为单片机、微处理器、控制面板或主控芯片。
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