一种多功能贴膜装置及方法与流程

1.本发明涉及晶圆贴膜技术领域，特别涉及一种多功能贴膜装置及方法。


背景技术：

2.晶圆切割是将晶圆上的每一颗晶粒加以切割分离，而切割前需要在晶圆的非电路板面(背面)贴上一层保护膜(切割膜或切割保护膜)，之后再将其送至晶圆切割机加以切割。切割完后，一颗颗的晶粒会井然有序的排列黏贴在胶带上，同时由于框架的支撑可避免晶粒因胶带皱褶而产生碰撞。
3.目前，常规的贴膜方式有真空贴膜和滚压贴膜两种，滚压贴膜是指将晶圆电路板面(正面)朝下放置，将薄膜覆盖于晶圆上表面(即背面)，然后利用辊轮辊压实现贴膜。真空贴膜是将切割膜与晶圆放置在真空腔内，利用抽真空的方式使得膜和晶圆贴合。两种贴膜方式都具有各自的优缺点，因此，很多工厂需要配备真空贴膜和滚压贴膜两套设备，对不同类型的晶圆进行贴膜操作。而两套贴膜设备不仅成本高，占据的空间也大。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提供了一种多功能贴膜装置及方法，可以提供多种贴膜方式，既满足不同晶圆的贴膜需求，又降低了设备成本，经济适用。
5.为此，本发明的技术方案是：一种多功能贴膜装置，包括上料机械手、片环堆叠机构、片环贴膜机构、真空贴膜机构和片环传递机构；
6.上料机械手，用于将晶圆送入片环贴膜机构或真空贴膜机构；
7.片环堆叠机构包括放置铁环的置物台、移动铁环的第一夹取组件，且第一夹取组件可升降；
8.片环贴膜机构包括可移动的贴膜台面以及滚压贴膜组件，贴膜台面可移动至第一夹取组件下方；
9.真空贴膜机构包括真空腔体和可升降的密封盖，真空腔体内设有晶圆吸附台面；
10.片环传递机构包括第二夹取组件和移动轨道，第二夹取组件上带有吸嘴，第二夹取组件可沿移动轨道平移。
11.本发明的上料机械手将晶圆从上料盘上取下后，根据需求选择送到片环贴膜机构的贴膜台面上，或真空贴膜机构的晶圆吸附台面上：还可以将片环贴膜机构上的膜换成预切割膜，同样可以实现贴膜作业。
12.当晶圆放置在贴膜台面上时，铁环被第一夹取组件取料后，放置到贴膜台面上，然后贴膜台面移动到滚压贴膜组件处进行贴膜；膜直接贴在晶圆上，滚压固定，随后片环传递机构将贴好膜的晶圆从贴膜台面上取下，送入其他工位，进行下一步工序。
13.当晶圆放置在真空贴膜机构的晶圆吸附台面上时，铁环被第一夹取组件取料后，放置到贴膜台面上，然后贴膜台面移动到滚压贴膜组件处进行贴膜；膜直接贴在铁环上，随后片环传递机构将膜和铁环从贴膜台面上取下，送入真空腔体内，密封盖与真空腔体闭合，
抽真空，使得晶圆与膜自动贴合，最后片环传递机构将贴好膜的晶圆从真空腔体内取出，送入其他工位，进行下一步工序。
14.优选地，还包括定位机构，定位机构上设有定位台面，定位台面上方设有摄像组件。在晶圆贴膜前，都要对晶圆进行中心定位和v槽定位，以确保晶圆的位置和方向一致，使晶圆后续处理工序统一。上料机械手将晶圆从上料盘取下后，放到定位机构上进行定位，确保送入贴膜工序的晶圆都保持在相同状态。
15.优选地，所述片环贴膜机构包括驱使贴膜台面移动的第一驱动组件，滚压贴膜组件包括送料辊、导向辊、张力辊、废料回收辊、压膜组件和切割组件，膜一端卷绕在送料辊上，另一端穿过导向辊、张力辊固定在废料回收辊上，压膜组件用于将膜压向贴膜台面，切割组件上设有可旋转的切割片。
16.优选地，所述真空贴膜机构的真空腔体内还设有一环形台面，环形台面上设有片环安置槽，晶圆吸附台面置于环形台面中间，且晶圆吸附台面可升降；密封盖上设有驱使密封盖移动的第一升降组件，密封盖可与真空腔体紧密固定，以环形台面为界，朝向密封盖一侧为上腔体，环形台面另一侧为下腔体；所述上腔体、下腔体分别连接一真空设备，上腔体的压力小于下腔体的压力。
17.优选地，还包括片环翻转机构，片环翻转机构包括翻转台面以及带动翻转台面180度旋转的旋转电机，翻转台面上设有气动夹具和负压的吸附孔。从贴膜工位出来的晶圆，晶圆在下、膜在上，将贴合膜的晶圆放置到翻转工位上，进行180度翻转，使得晶圆在上、膜在下，方便后续的打标工作。
18.本发明的第二个技术方案是：一种多功能贴膜方法，包括以下步骤：
19.1)上料机械手从上料盘上取下晶圆，若将晶圆置于片环贴膜机构的贴膜台面，执行步骤2)，若将晶圆置于真空贴膜机构的晶圆吸附台面上，执行步骤3)；
20.2)第一夹取组件将铁环放置到贴膜台面上，位于晶圆外侧；贴膜台面移动到滚压贴膜组件处，完成滚压贴膜；
21.3)第一夹取组件将铁环放置到贴膜台面上，贴膜台面移动到滚压贴膜组件处，将切割膜与铁环贴合在一起；片环传递机构将切割膜和铁环从贴膜台面上取下，送入真空腔体内，完成真空贴膜；
22.4)步骤2)或步骤3)中，完成贴膜后的晶圆，被片环传递机构送入其他工位，进行下一步工序。
23.优选地，所述步骤1)中，上料机械手从上料盘上取下晶圆后，将晶圆夹取至定位机构进行定位；定位机构上的摄像头拍摄晶圆的图像，与预存的图像比对，确认拍摄图像与预存图像上v型缺口的位置差，调节上料机械手的抓取位置。
24.优选地，所述步骤2)中滚压贴膜的具体步骤如下：
25.i)初始状态，贴膜台面位于片环堆叠机构的置物台上方，晶圆被上料机械手置于贴膜台面上，且贴膜台面离开置物台，向侧面平移；
26.ii)第一夹取组件从置物台上夹取铁环，并带动铁环上移；
27.iii)贴膜台面复位，移动到置物台下，即第一夹取组件下方，第一夹取组件将铁环放到贴膜台面上，位于晶圆外侧；
28.iv)贴膜台面带动晶圆、铁环，移动至切割组件下方，送料辊将切割膜送出，经导向
辊、张力辊作用，切割膜贴在晶圆上，切割组件上的切割片将多余的切割膜切除，压膜组件使得切割膜与晶圆更近服帖；
29.v)片环传递机构从贴膜台面上取下贴完膜后的晶圆，并将其送入下一工位。
30.优选地，所述步骤3)中真空贴膜的具体步骤如下：
31.s1)初始状态，真空腔体与密封盖为分开状态，上料机械手将晶圆置于晶圆吸附台面上，利用负压固定晶圆；
32.s2)贴膜台面离开置物台，向侧面平移；
33.s3)第一夹取组件从置物台上夹取铁环，并带动铁环上移；
34.s4)贴膜台面复位，移动到置物台下，即第一夹取组件下方，第一夹取组件将铁环放到贴膜台面上；
35.s5)贴膜台面带动铁环移动至切割组件下方，送料辊将切割膜送出，经导向辊、张力辊作用，切割膜贴在铁环上，切割组件上的切割片将多余的切割膜切除；
36.s6)片环传递机构从贴膜台面上取下切割膜和铁环，并将其送入真空腔体，置于环形台面的片环安置槽内；
37.s7)密封盖下移，与真空腔体紧密固定，此时切割膜将上腔体和下腔体分隔开；
38.s8)上腔体和下腔体各自连接的真空设备开始工作，抽吸腔体内气体，使得上腔体的压力小于下腔体的压力；此时切割膜两侧气压不同，切割膜呈现下凹的弧形状态；
39.s9)晶圆吸附台面上移，晶圆的中心位置先与切割膜接触，随着晶圆上升，与切割膜的接触面慢慢向外扩散，直至晶圆与切割膜完全贴合；
40.s10)上腔体和下腔体同时释放大气压，利用大气压将晶圆与切割膜之间的气泡排掉，晶圆边沿处的切割膜更加服帖；
41.s11)密封盖上移，与真空腔体分开，片环传递机构可从晶圆吸附台面上取下贴好切割膜的晶圆，并将其送入下一工位。
42.优选地，所述步骤4)中，片环传递机构将贴膜后的晶圆送入翻转工位，晶圆进行180度翻转后，落入打标工位，完成打标工作后，晶圆被送入下料盒中。
43.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
44.1、设备包含滚压贴膜和真空贴膜两种贴膜方式，可根据需求任意切换贴膜方式，满足不同晶圆的贴膜需求，且设备成本低，占地空间小；
45.2、集晶圆自动上料、晶圆定位、晶圆贴膜、晶圆打标、晶圆自动下料于一体，自动化程度高，工作效率高。
附图说明
46.以下结合附图和本发明的实施方式来作进一步详细说明
47.图1、图2为本发明的结构示意图；
48.图3为本发明的结构俯视图；
49.图4为本发明定位机构的结构示意图；
50.图5为本发明片环堆叠机构的结构示意图；
51.图6为本发明片环贴膜机构的结构示意图；
52.图7为本发明片环传递机构的结构示意图；
53.图8为本发明真空贴膜机构的结构示意图；
54.图9为本发明真空贴膜机构打开状态的结构示意图；
55.图10为本发明片环翻转机构的结构示意图。
56.图中标记为：
57.上料机构1、上料机械手2；
58.定位机构3、定位台面31、摄像组件32；
59.片环堆叠机构4、置物台41、铁环42、安装架43、吸盘44、第一直线模组45；
60.片环贴膜机构5、贴膜台面51、第一驱动组件52、送料辊53、导向辊54、张力辊55、废料回收辊56、压膜组件57、切割组件58；
61.片环传递机构6、第二夹取组件61、第二移动轨道62、第二吸嘴63；
62.真空贴膜机构7、真空腔体71、密封盖72、晶圆吸附台面73、环形台面74、第一升降组件75；
63.片环翻转机构8、翻转台面81、旋转组件82、气动夹具83；
64.打标机构9、打标台面91、打标机92；
65.下料机构10。
具体实施方式
66.在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向(x)”、“纵向(y)”、“竖向(z)”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
67.此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“数个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
68.参见附图。本实施例所述多功能贴膜装置，包括上料机构1、上料机械手2、定位机构3、片环堆叠机构4、片环贴膜机构5、片环传递机构6、真空贴膜机构7、片环翻转机构8、打标机构9和下料机构10。
69.所述上料机构1内设有上料盒，未贴膜的晶圆放置在上料盒内。
70.上料机械手2可以从上料盒内夹取晶圆，并将其放到定位机构3、片环贴膜机构5或真空贴膜机构7。
71.定位机构3上设有定位台面31，定位台面31上方设有摄像组件32。在晶圆贴膜前，都要对晶圆进行中心定位和v槽定位，以确保晶圆的位置和方向一致，使晶圆后续处理工序统一。上料机械手2将晶圆从上料盘取下后，放到定位机构3的定位台面3上进行定位，确保送入贴膜工序的晶圆都保持在相同状态。
72.片环堆叠机构4包括放置铁环的置物台41、移动铁环的第一夹取组件，且第一夹取组件可升降；置物台41上放置有许多铁环42，第一夹取组件包括安装架43、吸盘44和竖向设
置的第一直线模组45，安装架43固定在第一直线模组45上，可随着直线模组升降，安装架43下方设有吸盘44，可以吸附铁环42，将铁环从置物台上取出。
73.片环贴膜机构5包括可移动的贴膜台面51、驱使贴膜台面移动的第一驱动组件52以及滚压贴膜组件，第一驱动组件包括水平设置的第二直线模组、导轨等，可以驱使贴膜台面51沿导轨平移；滚压贴膜组件包括送料辊53、导向辊54、张力辊55、废料回收辊56、压膜组件57和切割组件58等，切割膜一端卷绕在送料辊上，另一端穿过导向辊、张力辊固定在废料回收辊上，压膜组件用于将膜压向贴膜台面，切割组件上设有可旋转的切割片。片环贴膜机构为现有的滚压贴膜技术，此为成熟技术，具体结构不再赘述。
74.片环传递机构6包括第二夹取组件61和第二移动轨道62，第二夹取组件上带有第二吸嘴63，第二吸嘴63可用于吸附晶圆、铁环，带动其沿第二移动轨道62平移，在贴膜台面51、晶圆吸附台面73和翻转台面之间转移晶圆
75.真空贴膜机构7包括真空腔体71和可升降的密封盖72，真空腔体71内设有晶圆吸附台面73；真空腔体内还设有一环形台面74，环形台面上设有片环安置槽，晶圆吸附台面73置于环形台面中间，且晶圆吸附台面73可升降；密封盖上设有驱使密封盖72移动的第一升降组件75，密封盖可与真空腔体紧密固定，以环形台面为界，朝向密封盖一侧为上腔体，环形台面另一侧为下腔体；所述上腔体、下腔体分别连接一真空设备，上腔体的压力小于下腔体的压力。
76.片环翻转机构8包括翻转台面81以及带动翻转台面180度旋转的旋转组件82，翻转台面81上设有气动夹具83和负压的吸附孔。从贴膜工位出来的晶圆，晶圆在下、膜在上，将贴合膜的晶圆放置到翻转工位上，进行180度翻转，使得晶圆在上、膜在下，方便后续的打标工作。
77.打标机构9包括打标台面91、驱使打标台面移动的第三驱动机构和打标机92，第三驱动机构为第三直线模组和第三移动轨道，打标台面可沿第三移动轨道移动在翻转台面81下方，翻转台面81上的气动夹具83松开后，晶圆落入打标台面91；然后打标台面带动晶圆回到打标机92处，进行打标。
78.下料机构10包括下料盒，贴好膜打好标的晶圆被送入下料盒内保存。
79.本实施例的上料机械手将晶圆从上料盘上取下后，根据需求选择送到片环贴膜机构的贴膜台面上，或真空贴膜机构的晶圆吸附台面上：还可以将片环贴膜机构上的膜换成预切割膜，同样可以实现贴膜作业。
80.滚压贴膜时，包括以下步骤：
81.1)未贴膜的晶圆放于上料机构1的上料盒内，上料机械手2将晶圆从上料盒内取出，送入定位机构3；
82.2)晶圆被放在定位台面31上，摄像组件32可以拍摄晶圆的图像，与预存的图像比对，确认拍摄图像与预存图像上v型缺口的位置差，使得机械手抓取晶圆同一个位置，即进入贴膜工序的晶圆均保持一致；
83.3)此时，贴膜台面51位于片环堆叠机构4的置物台41上方，即置物台41和第一夹取组件之间的位置，方便上料机械手2放置晶圆；晶圆被上料机械手2置于贴膜台面51后，贴膜台面51沿导轨移动，离开置物台；
84.4)第一夹取组件下降，利用吸盘44从置物台41上取下铁环42，并带动铁环上移；
85.5)贴膜台面51复位，移动回第一夹取组件下方，然后第一夹取组件将铁环42放到贴膜台面上，位于晶圆外侧；
86.6)贴膜台面51带动晶圆、铁环，移动至切割组件58下方，送料辊53将切割膜送出，经导向辊54、张力辊55作用，切割膜贴在晶圆上，切割组件58上的切割片将多余的切割膜切除，压膜组件使得切割膜与晶圆更近服帖；
87.7)片环传递机构6从贴膜台面51上取下贴完膜后的晶圆，然后将晶圆移到翻转工位上，途中经过真空贴膜机构7，此时真空腔体71和密封盖72为打开状态，方便晶圆从两者之间穿行；
88.8)晶圆被放到了翻转工位的翻转台面81上，被气动夹具83固定，然后翻转台面81带动晶圆180度翻面；
89.9)晶圆翻面后，打标机构的打标台面移动到翻转台面下方，翻转台面下移，将晶圆放到打标台面上；
90.10)打标台面91带动晶圆回到打标机92处，进行打标操作；
91.11)打好标的晶圆被送入下料盒内储存，由此完成滚压贴膜作业。
92.真空贴膜时，包括以下步骤：
93.s1)未贴膜的晶圆放于上料机构1的上料盒内，上料机械手2将晶圆从上料盒内取出，送入定位机构3；
94.s2)晶圆被放在定位台面31上，摄像组件32可以拍摄晶圆的图像，与预存的图像比对，确认拍摄图像与预存图像上v型缺口的位置差，使得机械手抓取晶圆同一个位置，即进入贴膜工序的晶圆均保持一致；
95.s3)初始状态，真空腔体71与密封盖72为分开状态，上料机械手2将晶圆置于晶圆吸附台面73上，利用负压固定晶圆；
96.s4)此时，贴膜台面51位于片环堆叠机构4的置物台上方，即置物台和第一夹取组件之间的位置，然后贴膜台面沿导轨移动，离开置物台；
97.s5)第一夹取组件下降，利用吸盘44从置物台上取下铁环42，并带动铁环上移；
98.s6)贴膜台面51复位，移动回第一夹取组件下方，然后第一夹取组件将铁环放到贴膜台面上；
99.s7)贴膜台面51带动铁环移动至切割组件58下方，送料辊53将切割膜送出，经导向辊54、张力辊55作用，切割膜贴在铁环上，切割组件上的切割片将多余的切割膜切除；
100.s8)片环传递机构6从贴膜台面51上取下切割膜和铁环，并将其送入真空腔体71，置于环形台面74的片环安置槽内；
101.s9)密封盖72下移，与真空腔体71紧密固定，此时切割膜将上腔体和下腔体分隔开；
102.s10)上腔体和下腔体各自连接的真空设备开始工作，抽吸腔体内气体，使得上腔体的压力小于下腔体的压力；此时切割膜两侧气压不同，切割膜呈现下凹的弧形状态；
103.s11)晶圆吸附台面73上移，晶圆的中心位置先与切割膜接触，随着晶圆上升，与切割膜的接触面慢慢向外扩散，直至晶圆与切割膜完全贴合；
104.s12)上腔体和下腔体同时释放大气压，利用大气压将晶圆与切割膜之间的气泡排掉，晶圆边沿处的切割膜更加服帖；
105.s13)密封盖72上移，与真空腔体71分开，片环传递机构6可从晶圆吸附台面73上取下贴好切割膜的晶圆，并将其送入翻转工位；
106.s14)晶圆放到翻转工位的翻转台面81上，被气动夹具83固定，然后翻转台面带动晶圆180度翻面；
107.s15)晶圆翻面后，打标机构的打标台面91移动到翻转台面81下方，翻转台面下移，将晶圆放到打标台面上；
108.s16)打标台面91带动晶圆回到打标机92处，进行打标操作；
109.s17)打好标的晶圆被送入下料盒内储存，由此完成真空贴膜作业。
110.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。