[发明专利]一种晶圆裂片装置及裂片加工方法

说明书

本发明公开了一种晶圆裂片装置及裂片加工方法，装置包括晶圆载台、辅助夹具、加工组件、视觉检测单元和控制器，方法包括初加工晶圆预处理、晶圆装夹定位、加工路径设置、晶圆裂片等步骤。通过在运动轴上装设气动块，上下移动驱动顶端可更换的万向轮球，不同半径的万向轮球适用于不同大小的晶圆裂片。晶粒可以均匀受力，切割道裂开形成单个晶粒，根据不同的晶圆大小和晶粒尺寸拟合合适的裂片曲面，运动轴运动时随位置控制气动块升降，达到滚珠曲面运动的效果，并提供多种裂片运动轨迹满足不同切割道的要求或特殊裂片要求，也可以单独对某一条切割道进行劈裂。通过上述设计提高了适应性、裂片成品率和加工效率。

技术领域

本发明涉及晶圆裂片技术，具体涉及一种晶圆裂片装置及裂片加工方法。

背景技术

晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆。在半导体芯片的制作过程中，在晶圆表面形成多个芯片区域，由划片道隔离开。在制作过程中需要对晶圆进行切割，将独立的芯片区域成单个晶粒。

现有的晶圆加工技术，晶圆裂片工艺是把预先切割好的覆膜晶圆放在加工位，预先切割可以通过激光切割或是刀具切割方法。晶圆本身放在专用的薄膜上，这个是通过晶圆覆膜机实现的。覆膜晶圆放在砧板上，平台提升通过膜的张力对已经切割的晶圆道施加外力，使晶圆延切割道裂开，再将扩张开的晶圆进行固定，裂片和扩片在同一步骤完成。

激光切割是一种常用的方式，在晶圆背面贴膜之后，使用激光对晶圆上晶粒与晶粒之间的切割道上进行激光划片，形成横纵交错的多条切割线；然后通过裂片装置将晶粒分裂。

现有的晶圆裂片工艺通常采用裂片刀沿着切割线进行裂片，容易造成晶粒边缘崩裂，并且，对于切割线的形状有特殊要求，且裂片效率较低。采用的裂片装置中，裂片头为固定弧面，当裂片操作时，裂片头与晶圆背膜为滑动摩擦，摩擦较大，容易破坏背膜。且裂片头高度恒定，造成在裂片时中心区域和边缘附近晶粒受力不同，容易导致边缘晶粒损坏或者中心部分无法正常裂片。此外，在裂片时，由于不同方向并非同时裂片，晶粒不同方向上受到的应力不同，容易从贴膜上脱落，造成损伤。为了避免晶粒在裂片过程中脱落，通常需要采用特殊的保护膜，成本较高。因此，亟需一种新的裂片装置来克服上述问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于避免现有的晶圆劈裂工艺存在的缺陷，提供一种新的裂片装置及裂片加工的设计方案，同时采用自适应拟合曲面的方法控制列片头运动，以期提高生产效率同时最好的保护晶粒，提高工艺成品率。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种晶圆裂片装置，装置包括晶圆载台、辅助夹具、加工组件、视觉检测单元和控制器，所述辅助夹具用于将晶圆固定至所述晶圆载台上，所述加工组件设置在晶圆载台下方且正对晶圆设置，所述加工组件和视觉检测单元与所述控制器电讯连接；其中，晶圆载台用于将预加工过的晶圆装载定位，且支撑晶圆的外周边；其中，辅助夹具包括晶圆边框和边框夹；圆环状的晶圆边框用于包裹晶圆外周边，边框夹用于将晶圆边框固定至所述晶圆载台上；其中，加工组件包括X轴运动模组、Y轴运动模组、升降阀和不同规格大小的裂片头；所述裂片头可更换的设置在所述升降阀的顶端，所述升降阀的底部固定设置在所述X轴运动模组或Y轴运动模组中设置在上方的一个上；其中，视觉检测单元设置在所述晶圆载台的上方和/或下方，用以检测晶圆状态参数；控制器，所述控制器通过视觉检测单元检测的信息判断并控制加工组件的平面运动、升降阀的升降高度、以及判断和控制裂片加工状态。

优选的，所述晶圆载台、边框夹和晶圆边框均采用不锈钢制成。

优选的，所述Y轴运动模组设置在底座上，所述X轴运动模组滑动支撑在所述Y轴运动模组上，所述升降阀滑动支撑在所述X轴运动模组上，通过控制器的控制实现升降阀上的裂片头在平面上的圆形、螺旋线、或直线运动轨迹，并同时通过升降阀的升降高度控制使得裂片头实现滚珠曲面运动，以此控制裂片效果。

优选的，所述升降阀的形式包括但不限于气动块、油缸、或电缸。