晶圆划片设备及晶圆划片方法与流程

本申请涉及一种半导体技术领域，尤其涉及一种晶圆划片设备及晶圆划片方法。

背景技术：

半导体芯片制造的过程中，需要通过划片设备将晶圆切分，从而可获得符合要求的芯片。晶圆的切分通常也被称为划片。而晶圆切分过程中通常会产生硅屑等残余物，如果清洗不净，则将导致芯片焊点发黄、后续封装虚焊、脱焊等影响芯片质量的后果。

相关技术中，通常在将晶圆切分后，利用清洗机对芯片进行清洗。而采用这种清洗方法，对于芯片表面的硅粉等残余物较难清洗干净。

技术实现要素：

本申请的一个方面提供一种晶圆划片设备，包括：

切片装置，在相对晶圆运动的过程中，切分晶圆；

冲洗装置，安装在所述切片装置上，跟随所述切片装置共同相对晶圆运动，在划片过程中喷洒冲洗液以对晶圆进行冲洗。

可选的，所述切片装置在切分晶圆时沿直线行进，所述冲洗装置喷洒出的冲洗液至少覆盖所述直线的部分区域。

可选的，所述冲洗装置包括给液部和方向调节部，所述给液部向所述方向调节部喷洒冲洗液，所述方向调节部调整所述冲洗液的方向，以使其喷向所述晶圆的正在被切分的区域。

可选的，所述给液部位于所述方向调节部上方，所述方向调节部包括一朝向所述给液部与所述切片装置的斜面；

所述给液部喷洒出的冲洗液向下喷射在所述斜面，并被所述斜面引导至所述晶圆的正在被切分的区域。

可选的，所述方向调节部的斜面为弧形凹面。

可选的，所述方向调节部设有第一中间部，所述第一中间部设有出液口；其中，所述给液部喷洒出的冲洗液通过所述出液口喷洒至所述斜面。

可选的，所述给液部包括连接部和第二中间部；其中，所述连接部的远离所述第二中间部的一端设有冲洗液入口，所述第二中间部的远离所述连接部的一端设有可与所述出液口连通的冲洗液出口，所述冲洗液入口和冲洗液出口由贯通所述连接部和第二中间部的冲洗液通路连通。

可选的，所述冲洗液出口的横截面面积大于所述出液口的横截面面积。

可选的，所述冲洗装置还包括安装部，所述安装部设有至少一个贯通的内部通道，所述内部通道的一端用于通入冲洗液，另一端用于连接所述给液部，以向所述给液部提供冲洗液。

可选的，所述切片装置还包括冷却液管，用来向所述切片装置的切割刀具喷洒冷却液。

本申请的另一个方面提供一种晶圆划片方法，采用上述晶圆划片设备，所述方法包括：

切片装置在其相对晶圆运动的过程中，对晶圆进行切分；

冲洗装置在划片过程中喷洒冲洗液以对晶圆进行冲洗；其中所述冲洗装置跟随所述切片装置共同相对晶圆运动。

可选的，所述切片装置还包括冷却液管，所述晶圆划片方法包括：

在切分晶圆和冲洗晶圆的同时，所述冷却液管向所述切片装置的切割刀具喷洒冷却液。

本申请实施例提供的上述晶圆划片设备，在切片装置切分晶圆时，通过冲洗装置对晶圆进行同步冲洗，如此，在切分晶圆时产生的硅粉等残余物便可被及时冲洗，以减少晶圆或芯片表面尤其是其表面缝隙内的残余物，从而提高由晶圆切分而来的芯片的质量。

附图说明

图1所示为晶圆划片设备的一个实施例的结构示意图；

图2a所示为图1所示晶圆划片设备的冲洗装置20的部分装置的一个实施例的结构示意图；

图2b所示为沿图2a所示冲洗装置20的部分装置的轴线aa'的剖面示意图；

图3a所示为冲洗装置的安装部的一个实施例的剖面示意图；

图3b所示为图3a所示安装部的另一剖面示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

图1所示为晶圆划片设备100的一个实施例的结构示意图。该晶圆划片设备100可用于半导体芯片制备过程中晶圆的切分以及冲洗。

请参照图1，晶圆划片设备100主要包括切片装置10以及冲洗装置20。该切片装置10，在相对晶圆31运动的过程中，切分晶圆31；而冲洗装置20则安装在所述切片装置10上，并跟随所述切片装置10共同相对晶圆31运动，在划片过程中喷洒冲洗液以对晶圆31进行冲洗。

晶圆划片设备100还可包括用于放置晶圆31的基座33，当然该基座33也可是独立于晶圆划片设备100存在的设备。该基座33除用于放置晶圆31之外，还可用于带动晶圆沿箭头32方向移动，以使晶圆31相对于切片装置10以及冲洗装置20左右运动。例如，基座33包括一驱动装置(未示出)，以带动晶圆31沿箭头32方向移动。在一可选实施例中，基座33带动晶圆31沿箭头32所指方向进行直线移动。需要说明的是，对于图1中晶圆31的切分，一般需要对晶圆31的沿箭头32所指方向或其相反方向进行多次左右方向的直线切分，以使晶圆31被切分为多个平行的区域，其中，每对晶圆31进行一次直线切分后，基座33将带动晶圆31移动至切割刀具11的一侧(例如图1所示切割刀具的右下侧)，并调整切片装置10，使得切割刀具11沿垂直于32的方向向里或向外移动一定的距离(如一个芯片边长的长度)，进而对晶圆31进行下一次直线切分。此外还需要对该晶圆31的垂直于箭头32所指方向进行多次直线切分，从而可获得符合条件的芯片。在一可实施例中，在将晶圆31进行如图1所示箭头32所指方向或其相反方向左右切分后，所述基座33将晶圆31顺时针或逆时针旋转90°，进而继续采用如前述相同的方法对晶圆31进行切分。在另一可选实施例中，在将晶圆31进行如图1所示箭头32所指方向或其相反方向左右切分后，可将切片装置10顺时针或逆时针旋转90°，进而继续采样如前述相同的方法对晶圆31进行切分。

在一实施例中，所述切片装置10可包括切割刀具11，至少一个冷却液管12，以及支架13。切割刀具11用于切片装置10相对于晶圆31运动时，切分晶圆31。在一可选实施例中，切割刀具11相对晶圆沿箭头32反方向直线行进，以使得切割刀具11沿直线对晶圆进行切分。在一实施例中，切片装置10可包括两冷却液管12，分别位于切割刀具11两相对侧，用于在切分晶圆时向切割刀具11喷洒冷却液，以对切割刀具11进行降温冷却，从而可保障切割刀具11正常工作。在一实施例中，冷却液管12的端部121密封，冷却液管12靠近切割刀具11的一侧开有向切割刀具11喷洒冷却液的冷却液出口(未示出)。该冷却液出口的个数可以是一个也可以是多个，该冷却液出口的形状可以是圆形、方形等多种形状。本申请对冷却液出口的个数和形状不做具体限定，可根据应用环境设定。其中，冷却液可以是水，也可以是其他具有冷却作用的液体。支架13则可用于安装切割刀具11、冷却管12以及冲洗装置20。

需要说明的是，在切割刀具11沿直线行进对晶圆沿进行切分时，所述冲洗装置20喷洒的冲洗液可以覆盖该直线上切割刀具11前方未被切分的晶圆的区域，也可以覆盖该直线上切割刀具11后方已经切分过的区域，还可以覆盖该直线上切割刀具11正在切分的区域。

图2a所示为图1所示晶圆划片设备100的冲洗装置20的部分装置的一个实施例的结构示意图；图2b所示为沿图2a所示冲洗装置20的部分装置的轴线aa的剖面示意图。

如图2a和2b所示，在一实施例中，所述冲洗装置20可包括给液部22和方向调节部21，所述给液部22向所述方向调节部21喷洒冲洗液，所述方向调节部21调整所述冲洗液的方向，以使其喷向所述晶圆31的正在被切分的区域。在另一实施例中，所述冲洗液经所述方向调节部21调整方向之后，可喷向所述晶圆31的已被切分的区域。在又一实施例中，所述冲洗液经所述方向调节部21调整方向之后，可喷向所述晶圆31的未被切分的区域。此外，所述冲洗液经所述方向调节部21调整后还可同时喷向所述晶圆31的正在被切分的区域、已被切分的区域以及未被切分的区域。本申请对所述冲洗液喷向所述晶圆31的区域不做具体限制，可根据实际应用进行设置。

在一可选实施例中，所述给液部22位于所述方向调节部21上方，该方向调节部21包括一朝向所述给液部22与所述切片装置10的斜面211。则所述给液部22喷洒出的冲洗液向下喷射在所述斜面211，以被所述斜面211引导至晶圆31的正在被切分的区域。

在一可选实施例中，方向调节部21的斜面211为一弧形凹面。其中，所述弧形凹面可以由一弧形线条向垂直于该弧形线条所在平面的方向延伸所形成，其可视为圆柱形面的一部分。此外，所述弧形凹面也可以是其他形状的弧形凹面。本申请对于弧形凹面的形状不做具体限制，可根据应用环境相应设置。在一实施例中，冲洗液经过该弧形凹面改变流向后，向晶圆31上喷洒的冲洗液呈一扇形液面，以使得冲洗晶圆31的冲洗液覆盖晶圆31的范围较大，从而使得冲洗效果更好。

在一可选实施例中，所述方向调节部21还设有第一中间部212，所述第一中间部212设有出液口2121；其中，所述给液部22喷洒出的冲洗液通过该出液口2121喷洒至所述斜面211。

在一可选实施例中，所述给液部22包括连接部224和第二中间部225；其中，所述连接部224的远离所述第二中间部225的一端设有冲洗液入口221，所述第二中间部225的远离所述连接部224的一端设有可与上述出液口2121连通的冲洗液出口222，所述冲洗液入口221和冲洗液出口222由贯通所述连接部224和第二中间部225的冲洗液通路223连通。

在一可选实施例中，所述冲洗液出口222的横截面面积大于所述出液口2121的横截面面积。如此，可增大自出液口2121喷洒至方向调节部21的冲洗液的压力，从而提高冲洗晶圆的效果。例如，在一可选实施例中，冲洗液出口222的横截面面积与出液口2121的横截面面积的比值不超过9。以二者的横街面为圆形为例，出液口2121的横街面直径为1mm，则冲洗液出口222的横截面直径则不超过3mm即可，例如冲洗液出口222的横截面直径可以是2mm。需要说明的是，所述冲洗液出口222和所述出液口2121的横截面的形状可以是圆形，也可以是矩形等其它形状，冲洗液出口222的横截面形状和所述出液口2121的横截面形状可以相同，也可以不同，本申请对于二者的横截面形状不做具体限制，可根据具体应用进行确定。

在一可选实施例中，自所述出液口2121喷向所述方向调节部21的斜面211的冲洗液，其液体压力值大于0.3mpa。本申请采用大于0.3mpa的冲洗液，可使得经所述方向调节部21调整后喷向晶圆31表面的冲洗液，其能够冲洗掉晶圆31表面及表面缝隙内的硅粉等残余物。例如在一实施例中，所述冲洗液的液体压力值可为0.3mpa～0.5mpa。采用这一压力值范围的冲洗液，可使得在切分并同步冲洗晶圆31时，既能将晶圆31表面及其表面缝隙内的残余物冲洗掉，又可减少因液体冲击力过大而导致的晶圆31的损伤。

进一步的，在一可选实施例中，连接部224外侧设置有用于固定的安装外螺纹2241，以使连接部224可通过与该安装外螺纹2241匹配的内螺纹安装至切片装置上。

在一可选实施例中，所述给液部22和方向调节部21的材料为金属。例如，给液部22的材料可以是铝合金、不锈钢等金属材料。方向调节部21的材料也可以是铝合金、不锈钢等金属材料。

需要说明的是，本申请可通过调节上述给液部22的连接部224与方向调节部21的斜面211的相对位置，实现冲洗液自出液口2121流出并经斜面211调节后，能够喷洒至晶圆31上所需冲洗的区域。以斜面211为弧形凹面为例，可调节所述连接部224或斜面211，使得所述连接部224的中轴线bb’与该弧形凹面外切线cc’之间的夹角θ大至为120°～130°，其中cc’为轴线bb’与弧形凹面相交处该弧形凹面的外切线；从而使得冲洗液自出液口2121流出后，喷射在该弧形凹面上cc’与轴线bb’相交处所在的区域，并经该弧形凹面调节后喷洒至晶圆31，以冲洗晶圆31。在一可选实施例中，所述连接部224的中轴线bb’与弧形凹面外切线cc’之间的夹角θ为124°。

进一步的，直接向晶圆喷洒冲洗液的部件，比如，方向调节部21与给液部22可以是两个，它们可以分别位于所述切割刀具11前方的两侧。在另一实施例中，方向调节部21与给液部22可以仅有一个或三个及三个以上。本申请对于方向调节部21和给液部22的个数不做具体限制，可根据具体应用进行设置。

图3a所示为冲洗装置20的安装部23的一个实施例的剖面示意图；图3b所示为图3a所示安装部23的另一剖面示意图。如图3a和3b所示，在一可选实施例中，冲洗装置20还包括安装部23。安装部23包括相对的第一端部231和第二端部232，所述安装部23内设有至少一个贯通所述第一端部231和第二端部232的内部通道，所述内部通道的一端用于通入冲洗液，另一端用于连接所述给液部22，以向所述给液部22提供冲洗液。

在一可选实施例中，安装部23内设有的内部通道包括第一通道233和第二通道234。其中，所述第一通道233位于第一端部231的第一端口2331用于连接所述给液部22，所述第二通道234位于第一端部231的第二端口2341也用于连接所述给液部22，所述第一通道233位于第二端部232的第三端口2332用于通入冲洗液，所述第二通道234位于第二端部232的第四端口2342也用于通入冲洗液。

在一可选实施例中，安装部23上自第一端口2331向第一通道233内部延伸的通道内壁设有可与所述安装外螺纹2241相互配合的第一内螺纹2333，所述安装部23上自第二端口2341向第二通道234内部延伸的通道内壁设有可与所述安装外螺纹2241相互配合的第二内螺纹2343。这种通过内外螺纹的配合的安装方式，除具有安装固定作用外，还可起到调节方向调节部21的高度以及调节斜面211的方向的作用。当然，所述安装部23与连接部224除通过这种内外螺纹的配合连接之外，还可通过其他方式进行连接，例如焊接。本申请对于安装部23与连接部224的连接方式不做具体限定，可根据具体应用环境确定。

所述安装部23还可包括安装孔235，该安装孔235可用于将该安装部23安装于切片装置10。此外，安装部23还可通过其他方式连接至切片装置10上，本申请对此连接方式不做具体限制，可根据具体应用环境确定。

在一可选实施例中，所述冲洗液包括水。此外，所述冲洗液还可以是其他具有冲洗作用的液体。本申请对于冲洗液的种类不做具体限制，可根据实际应用环境确定。

本申请提供的晶圆划片设备100的工作过程如下：

在采用晶圆划片设备100进行划片时，切片装置10和冲洗装置20同步相对晶圆31向右或向左(即箭头32所指方向或其反方向)移动，即切片装置10对晶圆31进行切分时，冲洗装置20对晶圆31进行冲洗，同时切片装置10的冷却液管12同步向切片装置10的切割道具11喷洒冷却液。其中，冲洗装置20的冲洗液通过给液部22向下喷洒在方向调节部21的斜面211上，并经过该斜面211将冲洗液的流向改变，以使冲洗液流向晶圆上正在切分的区域，从而对切分的晶圆进行及时冲洗。

本申请实施例提供的上述晶圆划片设备，在切片装置切分晶圆时，通过冲洗装置对晶圆进行同步冲洗，如此，在切分晶圆时产生的硅粉等残余物便可被及时冲洗，以减少晶圆或芯片表面尤其是其表面缝隙内的残余物，从而提高由晶圆切分而来的芯片的质量。大量实验证明，即便采用的是同一种冲洗液(比如水)，划片时同步冲洗方式所取得的冲洗效果要远优于划片后冲洗方式。

本申请还提供一种晶圆划片方法，该方法可采用上述图1所示实施例提供的晶圆划片设备100，该晶圆划片方法可包括：切片装置10在其相对晶圆31运动的过程中，对晶圆31进行切分；冲洗装置20在划片过程中喷洒冲洗液以对晶圆31进行冲洗；其中所述冲洗装置20跟随所述切片装置20共同相对晶圆31运动。这种在切分晶圆31时即对晶圆31进行同步冲洗，其冲洗效果较好。对于采用上述图1所示实施例提供的晶圆划片设备100进行划片和冲洗过程可参考前述相关描述，此处不予以赘述。

在一实施例中，所述切片装置10还包括冷却液管12，则对应的晶圆划片方法包括：在切片装置10切分晶圆31和冲洗装置20冲洗晶圆31的同时，所述冷却液管12向所述切片装置10的切割刀具11喷洒冷却液，从而可保证切割刀具11在切分晶圆31时正常工作。通过所述冷却液管12喷洒冷却液以对切割刀具11进行冷却的具体内容可参照上述图1所示实施例的相关描述，此处不予以赘述。

对于方法实施例而言，由于其基本对应于装置实施例，所以相关之处参见装置实施例的部分说明即可。上述方法可通过本文中所述的装置实现，也可通过其他装置实现。方法的实施例和装置的实施例互为补充。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。