一种晶圆切割自动化设备的制作方法

本发明应用于晶圆加工的,特别涉及一种晶圆切割自动化设备。

背景技术：

1、随着现代技术飞速发展，3c产品以及各类电器的快速普及，导体芯片、集成电路板需求日益增长。晶圆是加工成半导体芯片的重要半成品原料。晶圆由纯硅构成，一般分为8英寸、12英寸规格不等。晶圆经过切割加工以后，分成的一块块小型晶片经过其他加工，封装测试后，便成为了日常所见的芯片。晶圆是芯片行业的基础，晶圆的加工质量直接影响到了芯片的质量。晶圆越大，每片晶圆硅片上可制作成的芯片就越多，从而制造成本就越低，因此，当前晶圆尺寸扩大和芯片制程的减小是集成电路行业技术进步的两条主线。而随着芯片加工特征尺寸越来越小，晶圆加工的特征尺寸要求也就越来越精密，因此，高精度、高速率、高稳定性的晶圆自动化加工设备已成为当前高端半导体芯片制造商必不可少的生产要素。晶圆切割主要工艺流程包括：绷片、切割、uv照射。绷片属于切割前准备工作，是将晶圆背面贴上一层蓝膜，并展开绷紧在金属圆环上，便于后续切割。而uv照射属于切割完成的后续工艺，目的是便于后续撕膜。

2、现有晶圆切割加工设备，主要有激光切割以及钻石锯片砂轮切割两种。钻石锯片砂轮切割是采用叶轮带动附着有金刚石的钢刀或树脂刀等旋转通过研磨进行切割，因此会生成大量细小粉尘，在切割过程中必须不断清水冲洗，以免污染晶粒。此种方案不仅需要另配清水冲洗系统，增加成本，而且刀片附着的金刚石数量会直接影响到切割效果，切割质量远没有激光切割稳定一致，刀片切割容易使较为硬脆的晶圆产生崩口，从而影响产品质量。切割设备主要有接触式-切片系统切割，以及非接触式-激光系统切割。激光切割相比于切片切割，产生粉尘较少，可有效控制空气中颗粒对切割效果的影响，从而保证加工质量。并且激光切割生产质量稳定，设备精简高效，效率也相比切片切割要高。

3、然而现有大多激光切割加工设备在切割前需要对晶圆进行覆膜绷片，即在晶圆背面附上一层蓝膜，有利于后面切割，需要很长的前期准备工作，切割完成后需要对残余硅渣进行清洗，各个工位工位分开独立，完成一道工序后需要进行堆垛，缓存再次上料，显然耗费大量人工及设备成本，流程过于冗长，不利于工作效率的提高，不利于高速率生产。另外设备调试使用麻烦，光学设备要求极高，操作维护过于困难。如公开号为cn214687335u公开了 一种晶圆切割机，其通过切割轮切割晶圆后，使用高压气体的高速流动将晶圆框架及晶圆框架中的晶圆清洁干净，然而切片切割产生粉尘较多，增加清水冲洗系统，提高加工成本，切割质量的稳定性较差，刀片切割容易使较为硬脆的晶圆产生崩口，从而影响产品质量。设备功能较为单一，无法实现系统化加工，因此有必要提供一种结构精简优化、集成度较高、兼容性更强、有效提高加工效率，能够实现全覆盖功能的晶圆切割自动化设备。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种结构精简优化、集成度较高、兼容性更强、有效提高加工效率，能够实现全覆盖功能的晶圆切割自动化设备。

2、本发明所采用的技术方案是：本发明包括机架、供料模组、上下料模组、清洗模组、覆膜模组、搬运模组、晶圆平台以及激光模组，所述清洗模组与所述覆膜模组相邻设置，所述供料模组、所述清洗模组以及所述覆膜模组沿直线分布，所述上下料模组与所述搬运模组均设置在所述清洗模组与所述覆膜模组的上方，所述晶圆平台设置在所述清洗模组与所述覆膜模组的一侧，所述晶圆平台位于所述激光模组的下方，所述上下料模组将所述供料模组的晶圆转运至所述覆膜模组，所述搬运模组将覆完膜的晶圆转运至所述晶圆平台，进而将切割完的晶圆转运至所述清洗模组，所述上下料模组将清洗完的晶圆转运至所述供料模组进行收料。

3、一个优选方案是，所述供料模组包括升降模组，所述升降模组的动作端设置定位板，所述定位板上设置有料盒，所述料盒的侧方开设有料口，所述料口朝向所述清洗模组。

4、一个优选方案是，所述晶圆切割自动化设备还包括安装架，以所述安装架的长度为x方向，以所述安装架的宽度为y方向，所述上下料模组包括沿x方向驱动的第一直线模组，所述第一直线模组设置在所述安装架的侧身端，所述第一直线模组的动作端设置有沿竖直方向驱动的驱动气缸，所述驱动气缸的动作端连接有沿水平方向的取料臂，所述取料臂位于所述清洗模组与所述覆膜模组的上方，所述取料臂的末端设置有夹爪，所述夹爪的夹取口指向所述供料模组。

5、一个优选方案是，所述清洗模组与所述覆膜模组均位于所述安装架的下方，所述清洗模组与所述覆膜模组均包括升降机构、第一吸附平台、位于所述第一吸附平台下方的第一旋转电机以及位于所述第一吸附平台外侧的第二旋转电机，所述升降机构的动作端与所述第一吸附平台连接，所述第一旋转电机的输出轴与所述第一吸附平台的底部传动连接，所述第二旋转电机的输出轴设置有若干喷嘴，所述第一吸附平台的外围壁设置有隔水罩。

6、一个优选方案是，所述搬运模组包括沿y方向驱动的第二直线模组，所述第二直线模组设置在所述安装架的顶部，所述第二直线模组的动作端的动作端设置有安装板，所述安装板的正反两面均设置有沿y方向驱动的第三直线模组，所述第三直线模组的动作端设置有沿竖直方向驱动的第四直线模组，所述第四直线模组的动作端设置有若干吸嘴。

7、一个优选方案是，所述晶圆平台包括xy轴移动平台和第二吸附平台，所述第二吸附平台设置在所述xy轴移动平台的动作端，所述第二吸附平台的侧身端设置有若干定位组件，所述定位组件包括摆动旋转气缸，所述摆动旋转气缸的动作端设置有压块，所述压块与所述第二吸附平台按压配合。

8、一个优选方案是，所述激光模组设置在所述机架上方的侧身端，所述机架的顶部设置有激光发射器，所述激光模组包括沿竖直方向驱动的第五直线模组，所述第五直线模组的动作端设置有工业相机、激光测距仪以及激光目镜，所述激光发射器依次经过外部反射镜、所述激光目镜反射至所述晶圆平台的上表面，所述工业相机、所述激光测距仪以及所述激光发射器相互电信号配合。

9、一个优选方案是，所述清洗模组的喷嘴组数为两组，分别喷洒去离子水、压缩空气；所述覆膜模组的喷嘴组数为三组，分别喷洒覆膜溶液、去离子水以及压缩空气。

技术特征：

1.一种晶圆切割自动化设备，包括机架（1），其特征在于：所述晶圆切割自动化设备还包括供料模组（2）、上下料模组（3）、清洗模组（4）、覆膜模组（5）、搬运模组（6）、晶圆平台（7）以及激光模组（8），所述清洗模组（4）与所述覆膜模组（5）相邻设置，所述供料模组（2）、所述清洗模组（4）以及所述覆膜模组（5）沿直线分布，所述上下料模组（3）与所述搬运模组（6）均设置在所述清洗模组（4）与所述覆膜模组（5）的上方，所述晶圆平台（7）设置在所述清洗模组（4）与所述覆膜模组（5）的一侧，所述晶圆平台（7）位于所述激光模组（8）的下方，所述上下料模组（3）将所述供料模组（2）的晶圆转运至所述覆膜模组（5），所述搬运模组（6）将覆完膜的晶圆转运至所述晶圆平台（7），进而将切割完的晶圆转运至所述清洗模组（4），所述上下料模组（3）将清洗完的晶圆转运至所述供料模组（2）进行收料。

2.根据权利要求1所述的一种晶圆切割自动化设备，其特征在于：所述供料模组（2）包括升降模组（21），所述升降模组（21）的动作端设置定位板（22），所述定位板（22）的上表面设置有料盒（23），所述料盒（23）的侧方开设有料口（24），所述料口（24）朝向所述清洗模组（4）。

3.根据权利要求1所述的一种晶圆切割自动化设备，其特征在于：所述晶圆切割自动化设备还包括安装架（9），以所述安装架（9）的长度为x方向，以所述安装架（9）的宽度为y方向，所述上下料模组（3）包括沿x方向驱动的第一直线模组（31），所述第一直线模组（31）设置在所述安装架（9）的侧身端，所述第一直线模组（31）的动作端设置有沿竖直方向驱动的驱动气缸（32），所述驱动气缸（32）的动作端连接有沿水平方向的取料臂（33），所述取料臂（33）位于所述清洗模组（4）与所述覆膜模组（5）的上方，所述取料臂（33）的末端设置有夹爪（34），所述夹爪（34）的夹取口指向所述供料模组（2）。

4.根据权利要求3所述的一种晶圆切割自动化设备，其特征在于：所述清洗模组（4）与所述覆膜模组（5）均位于所述安装架（9）的下方，所述清洗模组（4）与所述覆膜模组（5）均包括升降机构（41）、第一吸附平台（42）、位于所述第一吸附平台（42）下方的第一旋转电机（43）以及位于所述第一吸附平台（42）外侧的第二旋转电机（44），所述升降机构（41）的动作端与所述第一吸附平台（42）连接，所述第一旋转电机（43）的输出轴与所述第一吸附平台（42）的底部传动连接，所述第二旋转电机（44）的输出轴设置有若干喷嘴（45），所述第一吸附平台（42）的外围壁设置有隔水罩（46）。

5.根据权利要求3所述的一种晶圆切割自动化设备，其特征在于：所述搬运模组（6）包括沿y方向驱动的第二直线模组（61），所述第二直线模组（61）设置在所述安装架（9）的顶部，所述第二直线模组（61）的动作端的动作端设置有安装板（62），所述安装板（62）的正反两面均设置有沿y方向驱动的第三直线模组（63），所述第三直线模组（63）的动作端设置有沿竖直方向驱动的第四直线模组（64），所述第四直线模组（64）的动作端设置有若干吸嘴（65）。

6.根据权利要求1所述的一种晶圆切割自动化设备，其特征在于：所述晶圆平台（7）包括xy轴移动平台（71）和第二吸附平台（72），所述第二吸附平台（72）设置在所述xy轴移动平台（71）的动作端，所述第二吸附平台（72）的侧身端设置有若干定位组件（73），所述定位组件（73）包括摆动旋转气缸（74），所述摆动旋转气缸（74）的动作端设置有压块（75），所述压块（75）与所述第二吸附平台（72）按压配合。

7.根据权利要求1所述的一种晶圆切割自动化设备，其特征在于：所述激光模组（8）设置在所述机架（1）上方的侧身端，所述机架（1）的顶部设置有激光发射器（81），所述激光模组（8）包括沿竖直方向驱动的第五直线模组（82），所述第五直线模组（82）的动作端设置有工业相机（83）、激光测距仪（84）以及激光目镜（85），所述激光发射器（81）依次经过外部反射镜、所述激光目镜（85）反射至所述晶圆平台（7）的上表面，所述工业相机（83）、所述激光测距仪（84）以及所述激光发射器（81）相互电信号配合。

8.根据权利要求4所述的一种晶圆切割自动化设备，其特征在于：所述清洗模组（4）的喷嘴组数为两组，分别喷洒去离子水、压缩空气；所述覆膜模组（5）的喷嘴组数为三组，分别喷洒覆膜溶液、去离子水以及压缩空气。

技术总结
本发明旨在提供一种结构精简优化、集成度较高、兼容性更强、有效提高加工效率，能够实现全覆盖功能的晶圆切割自动化设备。本发明包括机架、供料模组、上下料模组、清洗模组、覆膜模组、搬运模组、晶圆平台以及激光模组，清洗模组与覆膜模组相邻设置，供料模组、清洗模组以及覆膜模组沿直线分布，上下料模组与搬运模组均设置在清洗模组与覆膜模组的上方，晶圆平台设置在清洗模组与覆膜模组的一侧，晶圆平台位于激光模组的下方，上下料模组将供料模组的晶圆转运至覆膜模组，搬运模组将覆完膜的晶圆转运至晶圆平台，进而将切割完的晶圆转运至清洗模组，上下料模组将清洗完的晶圆转运至供料模组进行收料。本发明应用于晶圆加工的技术领域。

技术研发人员：宋斌杰,余清华,胡学安,李辉,粟勇,杨俊辉
受保护的技术使用者：珠海市申科谱工业科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13