一种用于晶圆切片的高精度激光切割装置的制作方法

1.本发明涉及激光切割技术领域，特别涉及一种用于晶圆切片的高精度激光切割装置。


背景技术：

2.晶圆板是从硅晶板上切掉的圆硅晶单元，晶圆板在半导体集成电路制作中作为硅晶片使用，由于其形状为圆形，故称为晶圆；在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之ic产品。晶圆的原始材料是硅，而地壳表面有用之不竭的二氧化硅，采用流光切割设备将晶圆板从硅晶材料板上切除，一张硅晶板材料通过激光切割的方式可以获得多个圆形的晶圆板。
3.当激光刀头对硅晶板切圆时，由于晶圆导热性较差，在激切过程中会在切口部位出现熔边现象，激光行进时切过的边区会因熔边现象而向上起卷，影响晶圆片的周边质量，其直径精度难以控制。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术中的不足之处，本发明提供了一种用于晶圆切片的高精度激光切割装置，可对晶圆激光切边处因高温切割所产生的卷边余料加以清理，以提高晶圆片的直径精度。
5.本发明的技术方案是，一种用于晶圆切片的高精度激光切割装置，包括机头，设置在所述机头底部的激光刀，所述机头的顶部固定有用于将其固定于机械手上并且使得机头带着激光刀在硅晶板材料的上方进行旋转式切割动作的法兰盘，所述机头的底部固定有垂直朝下的吊杆，所述吊杆的底端连接有水平伸展在硅晶板材料顶部的清理罩，所述清理罩的一端设有跟随激光刀在硅晶板材料上方进行同一旋转轨迹的挡板，清理罩的另一端设有滚动接触于硅晶板材料表面上的脚轮，所述挡板是朝向于清理罩端口方向弯曲的弧形板，且在挡板的底端设有与其弧形轮廓一致且接触于硅晶板材料表面上的弧形刮刀，所述清理罩的底面与刮刀的底面之间留有间隙，所述清理罩的顶面固定有风机，所述风机的进气口上连接有吸尘管，所述吸尘管自清理罩的顶面贯穿至清理罩内，并且沿着清理罩的内腔延伸至清理罩安装有挡板的一端，并且在吸尘管的该设有面进气方向面向于所述挡板的吸尘罩，清理罩的该端还设有位于挡板对立面上的斜板，斜板临近于吸尘罩且其倾斜面朝向于挡板，所述清理罩的中部开设有夹槽，夹槽内设有收集管，吸尘管贯穿在收集管内，并且在其吸尘管的管路上开设有对应在收集管中的排出孔。
6.作为进一步优选的，所述机头上开设有螺纹连接孔，吊杆的顶端设有外螺纹，其并通过外螺纹以可拆除的方式连接于螺纹连接孔。
7.作为进一步优选的，所述挡板是弧形的薄片式弹簧板，挡板靠近于清理罩的一端设有铰轴，挡板通过该铰轴活动连接于清理罩，并可在清理罩的端侧绕着铰轴朝向于吸尘罩或远离于吸尘罩的方向进行角度旋转。
8.作为进一步优选的，所述清理罩上沿其长度方向贯穿有一根转杆，所述转杆的一端延伸至连接于脚轮，并可随脚轮在清理罩内同步旋转，该转杆的另一端延伸至靠近于吸尘罩，并对应在挡板的内侧，在转杆的该端固定有可随其同步旋转的触发杆，挡板的内侧弧形面上连接有靠近于铰轴的承压块，触发杆通过连杆结构活动连接于承压块上，触发杆随转杆旋转时利用连杆结构驱动承压块的方式可带动挡板靠近或远离于吸尘罩的方向来回移动，清理罩的外侧设有冲击弹簧，冲击弹簧的一端连接于清理罩的外壁面上，冲击弹簧的另一端延伸至连接于挡板的外侧面上，用于限制挡板因碰撞而产生的旋转幅度。
9.作为进一步优选的，所述吸尘管途经于转杆的附近，且吸尘管与转杆共同贯穿于收集管。
10.作为进一步优选的，所述收集管由两部分构成，包括有连接于夹槽内的粗管和与粗管拼焊在一起的细管，其中细管靠近于挡板，吸尘罩对应在细管内，并且细管自靠近于挡板的一端朝向于另一端逐渐向下倾斜于粗管。
11.作为进一步优选的，所述收集管的底部为水平面。
12.作为进一步优选的，转杆上设有螺旋进料器，螺旋进料器的一端延伸至粗管内，另一端延伸至细管内，且延伸至细管内的一端与细管的外端留有距离。
13.本发明相比于现有技术的有益效果是：在机头上吊杆设置了清理机构，该清理机构包括底部带有刮刀的挡板和位于机构上的吸尘风机，刮刀随挡板跟随在激光刀头的后侧，激光刀头利用激光在硅晶板上切割晶圆板的同时，刮刀可对激切时在光晶圆板周边因高热产生的卷边向下清理，清理下来的卷边粉末将会被吸尘管吸收至微型吸尘风机内，由于晶圆板在进行上述环切时其卷边得到了处理，且处理掉的粉尘得到了清理，因此切下的晶圆板周边光滑度得以保障，由于晶圆板的外圆周的卷边处以处理，因此其直径尺寸得以精确控制，同时吸尘功能可避免刮刀继续行进时而将粉尘重新涂抹于晶圆板上，同时也避免涂抹于硅晶料板上而对下一个即将切掉的晶圆的表面精度质量产生影响。
附图说明
14.图1为本发明的结构示意图；
15.图2为本发明由图1引出的a部放大结构示意图；
16.图3为本发明由图1引出的后侧视角下的结构示意图；
17.图4为本发明中的收集管剖开后的内部结构示意图；
18.图5为本发明中机头仰视平面结构示意图；
19.图6为本发明中第二实施例中在转杆上安装螺旋推进器时的示意图；
20.图7为本发明中由图6引出的剖开后的内部结构示意图；
21.图8是利用本切割装置从硅晶板上切除并获得晶圆板时的原理图(gj表示硅晶板材料、jy表示获得的晶圆板、b表示激光刀、c表示本发明中的清理罩以及其上面的所有机构)。
22.图中：1、激光刀；2、机头；3、法兰盘；4、吊杆；5、清理罩；6、风机；7、挡板；8、脚轮；9、弧形刮刀；11、吸尘管；12、吸尘罩；13、斜板；14、夹槽；15、收集管；16、排出孔；17、螺纹连接孔；18、铰轴；19、转杆；20、触发杆；21、承压块；22、冲击弹簧；23、粗管；24、细管；25、螺旋进料器。
具体实施方式
23.下面结合附图对本发明专利的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域所属的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，都属于本发明保护的范围。
24.一种实施例如图1至图8所示。
25.本实施方式提供的一种用于晶圆切片的高精度激光切割装置，包括机头2，设置在机头2底部的激光刀1，机头2的顶部固定有用于将其固定于机械手上并且使得机头2带着激光刀1在硅晶板材料的上方进行旋转式切割动作的法兰盘3，本发明所要提出的是在现有上述切割装置的基础上，在机头2的底部固定有垂直朝下的吊杆4，吊杆4的底端连接有水平伸展在硅晶板材料顶部的清理罩5，清理罩5的一端设有跟随激光刀1在硅晶板材料上方进行同一旋转轨迹的挡板7，激光刀1在硅晶板上呈圆形轨迹切割晶圆板的过程中，通过吊杆4与其连接的清理罩5将跟随其后同步行进，清理罩5的另一端设有滚动接触于硅晶板材料表面上的脚轮8，即清理罩5跟随激光刀1沿着圆形轨迹行进时，还利用脚轮8沿着硅晶板表面滚动的方式实现平稳导向，位于清理罩5上的挡板7是朝向于清理罩5端口方向弯曲的弧形板，其也跟随在激光刀1后侧，并在与激光刀1行进轨迹同步同时可沿着切割痕迹平滑位移，以此将切割时因高温而出现的翘边或卷边区域利用其底部的弧形刮刀9加以刮除处理，晶圆从硅晶板上被激光刀1切除获得后仍然停留在硅晶板内，直至切割完毕后将硅晶板抬起后，切掉的晶圆板则从切孔处向下漏出，切掉的晶圆板外边缘因高热切割时所形成的卷边则经上述弧形刮刀9随激光刀1行进轨迹同步位移时进行了同步刮除清理，以此提高了晶圆边缘的精度。
26.还在清理罩5的顶面固定有风机6，该风机6的进气口上连接有吸尘管11，吸尘管11自清理罩5的顶面贯穿至清理罩5内，并且沿着清理罩5的内腔延伸至清理罩5安装有挡板7的一端，挡板7是弧形的薄片式弹簧板，并且在吸尘管11的该端设有面于挡板7的吸尘罩12，清理罩5的该端还设有位于挡板7对立面上的斜板13，斜板13临近于吸尘罩12且其倾斜面朝向于挡板7，清理罩5的中部开设有夹槽14，夹槽14内设有收集管15，吸尘管11贯穿在收集管15内，并且在其吸尘管11的管路上开设有对应在收集管15中的排出孔16，弧形刮刀9从晶圆板上刮除的余料卷边料将被挡板7遮挡在与吸尘罩12同侧，风机6通电工作时将利用吸尘罩12将这些余料粉尘吸入到吸尘管11中，与此同时斜板13可对弧形刮刀9刮除卷边余料时形成的粉尘进行阻挡，最大限度的确保它们能够集中在吸尘罩12附近，以此使刮掉的余料粉尘达到了吸收清理的目的，以防止它们再次黏附于晶圆板上而照常影响其边缘精度。机头2上开设有螺纹连接孔17，吊杆4的顶端设有外螺纹，其并通过外螺纹以可拆除的方式连接于螺纹连接孔17，即本机构可以从机头2上全部拆除，拆除后便于单独清理或更换配件。
27.挡板7靠近于清理罩5的一端设有铰轴18，挡板7通过该铰轴18活动连接于清理罩5，并可在清理罩5的端侧绕着铰轴18朝向于吸尘罩12或远离于吸尘罩12的方向进行角度旋转，为了使弧形刮刀9从硅晶板上切割获得晶圆板时形成的卷边得以刮除清理后达到溅入式利用挡板7挡至吸尘罩12附近或者直接自吸尘罩12部位进入收集管15内，因此挡板7通过铰轴18活动连接于清理罩5上，并且挡板7是薄片式的弹簧板，而且清理罩5上沿其长度方向贯穿有一根转杆19，转杆19的一端延伸至连接于脚轮8，并可随脚轮8在清理罩5内同步旋
转，该转杆19的另一端延伸至靠近于吸尘罩12，并对应在挡板7的内侧，在转杆19的该端固定有可随其同步旋转的触发杆20，挡板7的内侧弧形面上连接有靠近于铰轴18的承压块21，触发杆20旋转并利用连杆结构可带动挡板7来回(主要是触发杆20和承压块21之间采用曲柄连杆结构连接)旋转(摆动)，并在冲击弹簧22作用下使挡板7动作时具有一定的冲击力，特别是其朝着收集管15的管口以及吸尘罩12的方向动作时，就会把上述在硅晶板表面因弧形刮刀9刮除的余料粉尘遮挡到吸尘罩12附近或者直接拍打到收集管15内，又由于吸尘管11的管路上开设有对应在收集管15中的排出孔16，因此自吸尘管11上的排出孔16还可将收集管15中的粉尘也一并吸入吸尘管11内，并最终经风机6上的出风口向外统一排出。
28.如图4所示，收集管15由两部分构成，包括有连接于夹槽14内的粗管23和与粗管23拼焊在一起的细管24，两部分组合在一起而形成的收集管15实质为一根变径式的阶梯管，余料粉尘进入收集管15的细管24内，然后越过台阶进入粗管23内，最后再由吸尘管11上的排出孔16吸入至吸尘管11中与另种方式利用吸尘罩12进入管道的粉尘合并收集并统一经风机6上的出风口向外排出，即用于吸取上述余料粉尘的部位一个是吸尘罩12，第二个是大口径的收集管15，由此可最大限度的将刮掉的粉尘全面清理，而且如图6、图7所示，还在转杆19上设有螺旋进料器25，螺旋进料器25的一端延伸至粗管23内，另一端延伸至细管24内，螺旋进料器25随转杆19旋转时也能将吸入至收集管15中的上述余料粉尘合理的收集到粗管23内，并且在粗管23和细管24的变径阶梯处不易反向回流。
29.吸尘管11途经于转杆19的附近，且吸尘管11与转杆19共同贯穿于收集管15，避免转杆19旋转时对吸尘管11产生影响，也避免吸尘管11的存在对转杆19旋转动作构成障碍。
30.以上所述的具体实施方式，对本发明的发明目的、技术方案、以及有益效果进行了进一步的详细说明。应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员而言，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。