一种晶圆切割加工所用导辊表面导槽快速加工方法及装置与流程

[0001]
本发明涉及半导体晶圆加工领域，尤其涉及一种晶圆切割加工所用导辊表面导槽快速加工方法及装置。


背景技术：

[0002]
随着电子信息技术的快速发展，对半导体晶圆的需求量越来越大。在半导体晶圆生产加工过程中，先要将晶棒切割为厚度较薄的晶片(厚度小于1mm)。该工序一般采用金刚石砂线切割，在切割过程中，金刚石砂线导向用的橡胶导辊易被磨损，导致其槽的大小和间距不一致，严重影响晶片切割后厚度的均匀性。于是需要对橡胶导辊的槽进行修正，传统的方法是使用车削加工线将导辊表面车光滑，再通过仿形车刀在表面加工导向导槽，但由于一个导辊上可能有上千条导槽，普通车削加工效率较低，并且随着刀具的磨损，其导槽的一致性较差。
[0003]
因此，亟需一种能够快速加工橡胶导辊导槽的方法及装置，实现多导槽同时加工，保证各导槽的一致性和加工效率。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的是为了解决上述技术问题，而提供一种晶圆切割加工所用导辊表面导槽快速加工方法及装置。
[0005]
本发明的技术方案：一种晶圆切割加工所用导辊表面导槽快速加工方法，包括如下步骤：
[0006]
步骤s1、将待加工工件安放于夹持组件上；
[0007]
步骤s2、将切割线围绕安装于载线组件、导辊组件、张紧轮等上；
[0008]
步骤s3、调节张紧轮，使得所述切割线对所述工件表面有一定的压力；
[0009]
步骤s4、同时启动各个驱动件，使得所述切割线在所述工件表面运动，同时所述夹持组件上下移动，完成对所述的工件表面导槽的加工。
[0010]
优选的，所述切割线为特制的切割线，所述切割线的线体是按照所述工件所需要导槽外型进行仿型制造，并且其线体上粘结有磨料。
[0011]
本发明还提供一种晶圆切割加工所用导辊表面导槽快速加工装置，应用上述的晶圆切割加工所用导辊表面导槽快速加工方法对导辊表面进行导槽加工，该晶圆切割加工所用导辊表面导槽快速加工装置包括：
[0012]
夹持组件，用于装载所述工件，所述夹持组件带动所述工件旋转和上下移动；
[0013]
导辊组件，用于排布和驱动所述切割线，使得所述切割线平行排布并沿着导辊导槽定向移动；
[0014]
载线组件，用于收、放所述切割线，使得所述切割线还未参与加工和已完成加工的部分不会相互缠绕；
[0015]
张紧轮，用于排布和压紧所述切割线，使得所述切割线承受一定拉力，并对所述工
件表面有一定的压力；
[0016]
切割线，所述切割线的线体与工件需加工的槽型一致，用于对所述工件表面材料进行去除。
[0017]
优选的，所述导夹持组件包括工件驱动器、固定卡爪、卡爪联轴器、移动卡爪和工件台移动组件，所述固定卡爪和移动卡爪用于夹紧所述工件；所述移动卡爪可以根据工件长度进行调整，所述工件驱动器的输出端通过卡爪联轴器与所述固定卡爪连接，所述工件驱动器用于驱动所述工件运动；所述工件台移动组件驱动所述工件上下移动。
[0018]
优选的，所述导辊组件分为驱动导辊组件和从动导辊组件两部分，所述驱动导辊组件用于排布和驱动所述切割线运动，所述从动导辊组件只用于排布所述切割线。
[0019]
优选的，所述主动导辊组件包括主动导辊驱动件、主动导辊联轴器和主动导辊，所述主动导辊驱动件的输出端通过主动导辊联轴器与主动导辊连接，所述主动导辊驱动件驱动所述主动导辊旋转，进而驱动切割线运动。
[0020]
优选的，所述载线组件包括放线组件与收线组件，所述放线组件用于放出所述切割线，使得所述切割线在主动导辊组件的作用下定向运动，所述收线组件用于收纳所述切割线，在所述切割线完成对工件表面加工后，沿着从动导辊组，进入到所述收线组件中，完成对已加工的切割线收纳。
[0021]
优选的，所述放线组件包括放线驱动器、放线轴联轴器和放线轴，所述放线轴上围绕所述切割线，集中收纳所述切割线，所述放线驱动器的输出端通过所述放线轴联轴器与所述放线轴相连，所述放线驱动器驱动所述放线轴旋转；所述收线组件包括收线驱动器、收线轴联轴器、收线轴、放线轴轴承和放线轴轴承端盖，所述收线轴上围绕所述切割线，所述收线驱动器的输出端通过所述收线轴联轴器与所述收线轴相连，所述收线驱动器驱动所述收线轴旋转。
[0022]
优选的，所述张紧轮表面有相应的导槽，可以排布所述切割线，所述张紧轮可以上下移动，用于调节所述切割线对工件表面的压力。
[0023]
优选的，还包括机架，所述机架用于承载安装所述工件夹持组件、导辊组件、载线组件、张紧轮和切割线等部件。
[0024]
本发明的有益效果是：本发明提出的晶圆切割加工所用导辊表面导槽快速加工方法，包括如下步骤：将待加工导辊工件安装放置于夹持组件上；将切割线沿着主动导辊、从动导、张紧轮、张紧轮等表面的导槽围绕于上，使得切割线按要求排布，并调节张紧轮，使得切割线对工件表面有一定的压力；同时启动各驱动件，使得切割线定向运动，与工件表面产生相对运动，将加工表面材料去除，并且工件台组件上下运动，带动工件运动，通过控制工作上下运动的距离，进一步控制工件表面导槽深度；该晶圆切割加工所用导辊表面导槽快速加工方法可以实现待加工导辊表面多导槽同时加工，极大的提高了加工效率，同时更好地保证了各导槽间距、深度、外形的一致性。
[0025]
本发明提出的晶圆切割加工所用导辊表面导槽快速加工装置，基于上述晶圆切割加工所用导辊表面导槽快速加工方法对导辊导槽进行加工，该晶圆切割加工所用导辊表面导槽快速加工装置可以实现导辊表面多导槽同时加工，一次完成多槽加工，极大的提高了加工效率，并提高导槽加工质量。
附图说明
[0026]
图1是本发明实施例一提供的晶圆切割加工所用导辊表面导槽快速加工装置结构俯视图；
[0027]
图2是本发明实施例一提供的晶圆切割加工所用导辊表面导槽快速加工装置结构正视图；
[0028]
图3是本发明实施例一提供的晶圆切割加工所用导辊表面导槽快速加工装置结构侧视图；
[0029]
图4是本发明实施例一提供的主动导辊结构图；
[0030]
图5是本发明实施例一提供的从动导辊结构图；
[0031]
图6是本发明实施例一提供的张紧轮结构图；
[0032]
图7是本发明实施例一提供的张紧轮调节原理图；
[0033]
图8是本发明实施例一提供的加工流程图；
[0034]
图9是本发明实施例二提供的线切割加工不同导槽原理图；
[0035]
图10是本发明实施例二提供的加工冷却原理图。
[0036]
附图标记：工件1、工件驱动器21、固定卡爪22、卡爪联轴器23、工件轴承端盖24、工件台移动组件25、工件台移动丝杆251、移动轴套252、丝杆驱动件253、工件台底座254、移动卡爪26、导主动导辊组件31、主动导辊驱动件311、主动导辊联轴器312、主动导辊313、从动导辊组件32、从动导辊321、从动导辊轴承322、从动导辊轴承端盖323、放线组件41、放线驱动器411、放线轴联轴器412、放线轴413、收线组件42、收线驱动器421、收线轴联轴器422、收线轴423、张紧轮5、切割线6、线体61、磨粒62、机架7。
具体实施方式
[0037]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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。
[0038]
实施例一：
[0039]
本实施例提供一种晶圆切割加工所用导辊表面导槽快速加工装置，如图1-7所示，该晶圆切割加工所用导辊表面导槽快速加工装置包括夹持组件、导辊组件、载线组件、张紧轮5、切割线6等。其中，夹持组件用于装载工件1，夹持组件带动工件1旋转和上下运动；导辊组件用于排布和驱动切割线6，其主动导辊313和从动导辊321表面都有环形导槽，可以更好地控制切割线6的排布和运动方向；载线组件用于收、放切割线6，使得切割线6有序运动；张紧轮5用于排布和导向切割线6，并通过上下移动调节切割线6自身拉力和对工件1表面的压力，张紧轮5表面有均匀排布的环形导槽，可以更好控制切割线6的排布位置；切割线6的线体61结构与工件1表面待加工槽外形一致，且线体61上粘结有磨料62，用于去除工件1表面材料；工件1在夹持组件作用下做旋转运动，切割线6在导辊组件、载线组件、张紧轮5的作用下定向运动，同工件1表形成相对运动，通过切割线6表面的磨粒62对工件表面材料的去除，实现工件1表面多导槽同时加工。该晶圆切割加工所用导辊表面导槽快速加工装置可以实现对具有多导槽的工件1表面导槽的加工，极大的提高了工件1表面导槽的加工效率，同时
保证了导槽的一致性。
[0040]
可选地，夹持组件包括固定卡爪22、移动卡爪26、工件台移动组件25等，其卡爪分别夹紧工件1两端，带动工件1旋转；工件台移动组25可以移动用于驱动工件1上下移动。
[0041]
进一步地，固定卡爪22的一端夹紧工件，另一端通过卡爪联轴器23与工件驱动器21的输出端相连，同时固定卡爪22通过轴承和工件轴承端盖24安装于机架7上；移动卡爪26的一端夹紧工件1，另一端通过花键、轴承、轴承端盖等安装于机架7上，整个移动卡爪26可以轴向移动，便于夹紧不同长度的工件1，固定卡爪22和移动卡爪26都可沿径向调节卡爪大小，便于夹紧不同直径的工件1。
[0042]
具体地，将工件1放置于固定卡爪22和移动卡爪26内，根据工件直径和长度调节卡爪，将工件1夹紧，启动工件驱动器21，并通过卡爪联轴器23带动两个卡爪和工件1旋转。
[0043]
进一步地，工件台移动组25包括工件台移动丝杆251、移动轴套252、丝杆驱动件253、工件台底座254等，其中工件台底座254侧面有导向槽，安装于机架7上，可以在机架7上面上下移动，固定卡爪22、移动卡爪26、工件1等安装在工件台底座254上，能随着工件台底座254一起运动，工件台移动丝杆251通过移动轴套252和工件台底座254相互连接，另一端通过一个同移动轴套252结构类似的轴套同机架连接，移动丝杆251末端通过连轴其与丝杆驱动件253的输出端相连，丝杆驱动件253固定于机架7上；
[0044]
具体地，启动丝杆驱动件253，带动工件台移动丝杆251旋转，而移动轴套252内有螺旋槽和工件台移动丝杆251相互配合，当工件台移动丝杆251旋转，移动轴套252能沿着工件台移动丝杆251轴向移动，进而带动工件台底座254和其上面的配件上下移动。
[0045]
可选地，导辊组件包括主动导辊组件31、从动导辊组件32，其用于排布、驱动割线1，保证切割线的间距一致和运动平稳。
[0046]
进一步地，主动导辊组件31包括有主动导辊驱动件311、主动导辊联轴器312、主动导辊313等，其主动导辊313表面上有相应的环形导槽(见图4)，用于驱动和排布切割线6，主动导辊313通过轴承、轴承端盖安装于机架7上，且一端通过主动导辊联轴器312同主动导辊驱动器311的输出端相连，通过主动导辊驱动器311带动主动导辊联轴器312、主动导辊313旋转，进而带动切割线6运动；从动导辊组件32包括有从动导辊321、从动导辊轴承322、从动导辊轴承端盖323等，从动导辊321表面和主动导辊313表面一致，都有相同的导槽，从动导辊321两端通过从动导辊轴承322、从动导辊轴承端盖323安装于机架7上，切割线6围绕在从动导辊321表面导槽内，从动导辊321随着切割线6的运动而运动。
[0047]
具体地，切割线6沿着主动导辊313、从动导辊321表面环形导槽围绕(见图3)，启动主动导辊驱动器311，带动主动导辊313旋转，进一步驱动切割线6定向运动，而切割线6同时也围绕于从动导辊321表面，切割线6定向运动会带动从动导辊321旋转；切割线6在导辊组件的作用下，做相对于工件1表面的水平运动，但其整体为螺旋前进，由于切割线6表面粘结有磨料62，为了减小切割线对主动导辊313、从动导辊321表面导槽的磨损，其导辊材料可选用硬度较高的材料，如硬质合金材料。
[0048]
可选地，载线组件包括放线组件41、收线组件42，用于收、放切割线6，使得未参与加工和已完成加工的切割线6整齐排布，不会相互干涉。
[0049]
进一步地，放线组件41包括有放线驱动器411、放线轴联轴器412、放线轴413等，其放线轴413表面绕有切割线6，并一端通过放线轴连轴器412同放线驱动器411连接，启动放
线驱动器411，带动放线轴413，使得切割线6从放线轴413中放出，进入主动导辊313表面槽内，做定向运动；收线组件42包括收线驱动器421、收线轴联轴器422、收线轴423、放线轴轴承424和放线轴轴承端盖425，收线轴423上围绕切割线6，收线驱动器421的输出端通过收线轴联轴器422与收线轴423相连，收线驱动器421驱动收线轴423旋转，收线组件42其功能为收纳由从动导辊321上出来的切割线。
[0050]
本实施例中，切割线6因为跨距较长易产生有轴向跳动，为了减小切割线6的轴向跳动，提高各槽间距的一致性，同时使得切割线6对工件1表面有更大的包角，该晶圆切割加工所用导辊表面导槽快速加工装置有张紧轮5，用于排布切割线6和调节切割线6对工件1表面压力。
[0051]
可选地，张紧轮5表面有环形微槽(见图6)，其微槽间距和主动、从动导辊表面螺距相等，使得平行排布的切割线6与工件1轴线垂直，确保加工出的工件1表面导槽为间距一致；张紧轮5两端安装于机架7上，其轴线高度可以调整，进而调节切割线6对工件1表面的压力；张张紧轮5两端分别设置有轴承，轴承通过两个楔形块固定在机架7上，楔形块在受到外力的作用可从机架7上抽出，其安装方式如图6所示，通过两个楔形块调节张紧轮5轴两端的高度，实现张紧轮中心高的调整。类似的，张紧轮的两端固定方式不限于此，只要能实现上述张紧轮中心高可调即可。
[0052]
本实施例中，由于工件1表面导槽数目较多(约3000条)，其导槽的间距、槽深、槽型精度要求高，通过采用该种晶圆切割加工所用导辊表面导槽快速加工方法能够实现多槽同时加工，采用仿型切割线加工，能保证其槽型的一致性。
[0053]
可选地，切割线6的线体61的外形同工件1需加工的槽型一致，并且在线条的下表面粘结有磨料62，通过切割线6与工件1表面的相对运动，实现工件1表面材料去除。
[0054]
具体地，切割线6的较长，其一端固定于放线轴上413上，并且大部分也盘绕于放线轴上413上，另一端沿着主动导辊313、张紧轮5、从动导轨321、第二张紧轮52表面导槽交互排列，最后固定于收线轴433上，同时启动各驱动件，切割线6从放线轴313上放出，在主动导辊313的驱动下，定向运动，完成对工件1表面的加工，最终进入收线轮423上，随着加工时间的延长，放线轴413上的切割线6减少，收线轮423上切割线6增加，当放线轴413上的切割线6快使用完时，所有驱动件反向运动，此时的放线组件41与收线组件42的功能发生替换；为了保证各切割线6的拉力均匀，各旋转运动件的转动应该同步。
[0055]
可选地，各组件都安装于机架7上，其各组件为旋转运动，通过轴承和轴承端盖等与机架7连接，也可以采用其他连接方式，只要能实现上述装配结构即可。
[0056]
实施例二：
[0057]
本实施例提供一种晶圆切割加工所用导辊表面导槽快速加工方法，基于上述实施例一中的一种晶圆切割加工所用导辊表面导槽快速加工装置，如图8-10所示，包括如下步骤：
[0058]
步骤s1、将待加工工件1安放于夹持组件上；
[0059]
步骤s2、将切割线6围绕安装于载线组件、导辊组件、张紧轮5等上；
[0060]
步骤s3、调节张紧轮5，使得切割线6对工件1表面有一定的压力；
[0061]
步骤s4、同时启动各个驱动件，使得切割线6在工件1表面运动，同时夹持组件上下移动，完成对工件1表面导槽的加工。
[0062]
可选地，在对工件1进行表面导槽加工前，还需要根据待加工工件1表面导槽形貌，选定相应的切割线6，其切割线6的外型与工件表面待加工槽型一致，其槽型如图9所示，可为梯型、v型或u型，线体61材料可为金属丝或尼龙丝，切割线6表面粘结的磨粒62可为金刚石、碳化硅、氧化铝等硬度较大的磨料，磨粒62的粒径为1-10μm，磨料62与线体61的粘结方式可为有机物粘结，气相沉积、电镀等。
[0063]
可选地，步骤s2具体包括：将切割线6安装交叉围绕于主动导辊312、从动导辊321、张紧轮5的表面导槽上面，其切割线6排布的间距与待加工工件1的导槽间距一致，切割线6的较长，其一端固定于放线轴上413上，并且大部分盘绕于放线轴上413上，另一端沿着主动导辊313、工件1、张紧轮5、从动导轨321表面导槽交互排列，最后固定于收线轴433上。
[0064]
可选地，步骤s3具体包括：调整张紧轮5两端的楔形块，进而改变张紧轮5的中心高，实现切割线表面压力的调节。
[0065]
可选地，步骤s4具体包括：同时启动各驱动件，切割线6从放线轴313上放出，在主动导辊313的驱动下，在表面形成与切割线6外型一致的导槽内定向运动，完成对工件1表面的加工；切割线6最终进入收线轮423上，随着加工时间的的延长，放线轴413上的切割线6减少，收线轮423上切割线6增加，当放线轴413上的切割线6快使用完时，所有驱动件反向运动，此时的放线组件41与收线组件42的功能发生替换，为了保证各切割线6的拉力均匀，各旋转运动件的转动应该同步，其中切割线6的运动速率在1-15m/s之间。
[0066]
可选地，加工过程中切割线6与工件1表面的摩擦会产生大量的热量，为了避免过热导致橡胶工件被坏，可以在加工区域使用冷切液(图10)，用于降低加工表面温度，同时冲洗加工表面，冷却液的流量为30-100ml/min，并保证加工区域全部被冷却液浸润。
[0067]
可选地，上述冷却液可以为油基冷却液或水基冷却液，如果使用水基冷切液时可以添加一定比例(质量分数2％-5％)的抗氧化剂，防止水基冷却液被氧化变质，腐蚀工件和设备。
[0068]
可选地，上述冷却液使用时还需要有相应的冷却液循环系统，用于冷切液的循环使用，循环系统的驱动件可以为蠕动泵，蠕动泵具有流量可调、便于更换等优点，也可以采用其他机构驱动，只要能实现上述冷却液的循环即可。
[0069]
可选地，上述冷却液循环系统中包括有过滤器，用于过滤加工时产生的切屑和切割线6掉落的磨粒62，防止这类杂质跟随冷却液进入加工区域，在导槽内产生划痕，影响导槽表面质量，过滤器可选用过滤直径1μm的普通过滤芯，也可以采用其他过滤器，只要能实现上述冷却液的过滤即可。
[0070]
采用该方法和装置，可以实现对表面多导槽的导辊进行表面多导槽同时加工，提工件1表面导槽加工的效率，同时能够很好的保证了各导槽的一致性。
[0071]
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0072]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换
和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。