一种半导体晶圆片加工固定装置及固定方法与流程

本发明涉及加工固定装置，尤其涉及一种半导体晶圆片加工固定装置及固定方法。

背景技术：

1、半导体集成电路是将许多元件集成到一个芯片中以处理和存储各种功能的电子组件。由于半导体集成电路是通过在晶圆的薄基板上制造多个相同电路而产生的，因此晶圆是半导体的基础，就像制作披萨时添加配料之前先做面团一样。晶圆是指将硅(si)、砷化镓(gaas)等生成的单晶柱切成薄片的圆盘。大部分晶圆都是由沙子中提取的硅制成的。地球上有大量的硅，可以稳定供应，并且硅具有无毒、环保的特点。

2、切片后的晶圆薄片需要进行切割，将用于含有很多芯片的晶圆切割呈一个个晶片颗粒，以利后续制程或功能性测试，晶圆片为易碎物品，通常采用机械上料和定位的操作，上料前，通常在晶圆片的外边缘设置外环，对晶圆片固定时，使用夹具对外环固定即可，避免损伤晶圆片，上料时，机械臂通常将晶圆片从底部托起并向切割位置处转移，最终平稳放下，并使用固定结构对晶圆片边缘位置处进行限位固定，防止其晃动，进而进行切割操作。

3、如专利号为“cn218927561u”的一种半导体晶圆加工用固定装置，涉及晶圆固定技术领域。本实用新型包括底座、固定盘和固定组件，所述底座上安装有移动条，所述移动条滑动安装有活动块。本实用新型通过固定组件的驱动源运转以带动固定板之间相互靠近，直至固定板即将接触晶圆，然后启动固定板的动力源运转以带动调节板下压，调节板下压以带动弹簧和压板下压，压板下压以对晶圆施加压力，从而将晶圆固定在固定盘上，由于弹簧为柔性件，在压板对晶圆的压力值达到一定程度后，多余的压力由弹簧转化为自身的弹力，进而解决了半导体晶圆在加工的固定的过程中容易因固定力度较大对半导体晶圆造成破坏，导致半导体晶圆加工质量降低的问题。

4、在上述专利中，对晶圆片进行夹持时，需要将晶圆片放置在托盘上，对四个气泵进行驱动才可实现夹持操作，该夹持过程需要使用多个气泵配合，需要耗费较多购买成本，且夹持时需要横纵向调节，不能实现一步到位，夹持时间较长，同时托盘呈完整的圆形结构，晶片需要整个放置在托盘内，在上料时，若是采用机械臂从下方托起上料的方式则较为不便，可采用从顶部吸盘式吸取的方式进行上下料，但吸盘吸附可能让晶圆片表面产生磨损，从而降低产品质量，另一方面使用托起上料时，一些机械托铲与晶圆片接触面缺乏防滑功能，使得在对晶圆片转移过程中，可能造成晶圆片的打滑造成滑动位移的情况。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在对晶圆片的夹持固定操作不便，且购买成本较大的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种半导体晶圆片加工固定装置及固定方法，包括工作台，所述工作台上方设有定位槽，所述定位槽内设有支撑定位机构，所述工作台上方一侧设有用于放置晶圆片的上料架，所述晶圆片外侧粘贴设有外环，所述上料架与所述定位槽之间的所述工作台上方设有机械臂，所述机械臂输出端设有托架，所述托架呈u型结构且两端与所述外环下方托起支撑，所述托架两端上方设有吸盘，所述支撑定位机构包括夹持件和托盘，所述托盘上方设有限位槽，所述托盘两侧对称设有条形缺口，所述外环的两侧延伸至所述条形缺口处，所述夹持件设有两个且对称设置在所述托盘上，所述夹持件包括滑槽、驱动盘、滑块和压片，所述滑槽设有两个且对称设置在所述托盘边缘处，所述滑块卡合滑动设置在所述滑槽内，所述驱动盘转动设置在所述托盘下方中心位置处，所述滑块内部设有驱动轴，所述驱动盘边缘处通过连接条与所述驱动轴下端转动连接，所述压片上下滑动设置在所述滑块靠近所述托盘中心位置的一面，所述压片通过所述驱动轴驱动设置，所述驱动盘通过电机驱动。

3、作为一种优选的实施方式，所述定位槽内部设有支撑块，所述电机设置在所述支撑块上方，所述电机侧壁通过固定轴与所述托盘下端装配连接，所述驱动盘的上方与所述托盘下方转动连接，通过对电机驱动，带动驱动盘转动，可带动滑块在滑槽内进行位移滑动，此时电机联动设置在支撑块上，托盘通过固定轴与电机外壁联动，因此当电机驱动时，仅有驱动盘转动。

4、作为一种优选的实施方式，所述连接条的两端分别与所述驱动盘的下方和所述滑块的下方转动连接，所述滑块内驱动轴的下端延伸在外，所述连接条的一端与所述驱动轴的下端联动设置，当驱动盘转动，可带动连接条与驱动盘连接的一端发生位移，因此连接条的两端需要与驱动盘和滑块发生转动，连接条与滑块之间发生转动，可正好与驱动轴联动，可对驱动轴提供转动的动力，节省了购买其他驱动器具的成本，同时通过驱动盘的转动，可带动滑块移动的同时，对压片进行同步上下移动，实现对晶圆片的上下左右的限位可同步进行，使得固定效果更好。

5、作为一种优选的实施方式，所述托盘外侧对称设有延长块，所述滑槽设置在所述延长块与托盘之间位置处，所述滑槽位于所述延长块内的一端与外部互不连通，通过设置的延长块，可增加滑槽的长度，从而便于滑块在滑槽内移动更长距离，在拆卸时，可将滑块和压片完全移出限位槽，使得晶圆片可托盘上方卸料。

6、作为一种优选的实施方式，所述滑块内部设有装配槽，所述装配槽内上下滑动设有滑动件，所述滑动件与所述压片装配联动设置，所述滑动件设置在内的一面设有齿板，所述装配槽内转动设有长齿轮，所述长齿轮与所述齿板啮合设置，所述长齿轮通过所述驱动轴驱动转动，通过驱动轴转动带动长齿轮转动，进而带动齿板上下移动，可实现带动压片的上下移动操作，实现对晶圆片压合固定。

7、作为一种优选的实施方式，所述滑动件远离所述压片的一面中心位置处设有中心槽，所述齿板设置在所述中心槽一面，所述长齿轮设置在所述中心槽内且与所述滑块内部转动连接，所述长齿轮的一端通过锥形齿轮与所述驱动轴的上端啮合设置，通过对驱动轴转动，带动锥形齿轮和长齿轮转动，此时的长齿轮与驱动轴垂直设置，长齿轮转动带动与之啮合设置的齿板上下移动。

8、作为一种优选的实施方式，所述托架两端上方设有圆槽，所述圆槽设有多个，所述吸盘装配设置在所述圆槽内，与所述外环吸附后的所述吸盘的内侧面与托架表面齐平，通过设置的圆槽，便于对吸盘进行装配，避免吸盘吸附后使得外环与托架之间有间隙，造成转移晶圆片过程中，晶圆片发生晃动的可能性。

9、作为一种优选的实施方式，所述托架内设有与所述圆槽连通设置的内槽，所述内槽内设有气缸，所述气缸输出端与所述吸盘外侧端面装配连接，通过设置的气缸，便于对吸盘进行自动吸附和松开操作，通过伸长气缸，将气缸推动吸盘向外环处移动，使得吸盘与外环吸附，反之可对吸盘与外环分离。

10、作为一种优选的实施方式，所述外环上方设有支撑垫，所述支撑垫设有多个，多个所述支撑垫均为橡胶垫，通过设置的多个支撑垫，便于伸长气缸带动吸盘向上推送时，可能会将外环顶起，顶起时，仅有支撑垫与上料架内上层的支架接触，避免外环或晶圆片与上料架内部发生挤压摩擦的现象，保证了晶圆片的质量。

11、本发明还提供一种半导体晶圆片加工固定方法，包括以下步骤：

12、s1、将装有外环的晶圆片放置在上料架内，对机械臂驱动，将机械臂输出端的托架移动至上料架位置处，并插入一个晶圆片下方，此时托架位于晶圆片外侧的外环下方；

13、s2、对吸盘驱动，通过吸盘将外环的下方进行吸附，对机械臂驱动转移至托盘正上方，并将晶圆片平稳放置在托盘上，对吸盘内充气，使得吸盘与外环脱离，并将托架取下即可，此时晶圆片和外环的整体位于限位槽内；

14、s3、对第一电机驱动，带动驱动盘转动，由于滑块在滑槽内滑动，当驱动盘转动，可带动连接条与驱动盘转动连接的一端发生位移，连接条整体长度不变，可带动滑块在滑槽内发生位移滑动，可带动两个滑块同步相向或是反向移动，对晶圆片进行夹持或是松开，连接条远离驱动盘的一端与滑块内的驱动轴联动，带动长齿轮转动，进而带动齿板上下移动，实现压片的上下移动，对外环进行上下定位。

15、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，

16、1、本发明通过驱动盘的转动，可带动滑块移动的同时，对压片进行同步上下移动，实现对晶圆片的上下左右的限位可同步进行，使得固定效果更好，同时节省了购买其他驱动器具的成本。

17、2、本发明通过设置的延长块，可增加滑槽的长度，从而便于滑块在滑槽内移动更长距离，在拆卸时，可将滑块和压片完全移出限位槽，使得晶圆片可托盘上方卸料。

18、3、本发明通过设置的气缸，便于对吸盘进行自动吸附和松开操作，通过伸长气缸，将气缸推动吸盘向外环处移动，使得吸盘与外环吸附，反之可对吸盘与外环分离。

19、4、本发明通过设置的多个支撑垫，便于伸长气缸带动吸盘向上推送时，可能会将外环顶起，顶起时，仅有支撑垫与上料架内上层的支架接触，避免外环或晶圆片与上料架内部发生挤压摩擦的现象，保证了晶圆片的质量。