[实用新型]一种半导体晶圆切割刀头装置

说明书

本实用新型公开了一种半导体晶圆切割刀头装置，包括与切割机Z轴相连的刀头底板，在刀头底板上设置刀轮安装座，刀轮安装座通过滑动组件与刀头底板滑动连接，刀轮固定在刀轮安装座的下方，在刀轮安装座上设有用于配重保持刀轮切割压力的重力标准块，在重力标准块的一侧设置与刀轮安装座同步滑动进行刀轮与晶圆距离测量的测高装置；本实用新型将重力标准块的重力转换成刀轮的压力。能保证切割晶圆的压力高稳定，高响应，能保证刀轮时刻贴紧晶圆进行切割。

技术领域

本实用新型涉及半导体加工技术领域，具体涉及一种半导体晶圆切割刀头装置。

背景技术

第三代半导体包含以氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）等。该行业封测段中的一个重要工序是利用切割机将晶圆按照工艺要求切割成单粒状。为保证晶圆切割精度，切割机需能够满足以下几点要求：第一，切割前能够精确地测量出切割刀轮与晶圆表面之间的距离，并且运行时能够精确控制刀轮与晶圆表面的距离，尤其针对薄的晶圆（例如厚度0 .1mm的晶圆），切割刀轮接触面板作业前，设定一个很小的距离，距离控制精度至少达到0 .01mm，压力输出装置在这个很短的距离内以恒力模式运行，距离越短，刀轮接触晶圆表面时的速度越小，这样刀轮不会撞击破坏晶圆，同时也可以保护刀轮（尤其是刀轮的微齿）不受损坏；第二，对于不同种类或规格的晶圆，能够在较大范围内稳定的输出切割压力，通常为1~5N，并且输出切割压力的最小差值能达到0 .05N，这样才能保证每一种晶圆的品质；第三，加工大批量晶圆时，能够稳定的输出该切割压力，如果切割压力不断波动会直接影响切割效果，造成产品质量问题。基于上述几点要求，其实对于切割机来说，本质上皆是由切割机的关键执行机构——切割刀头装置来保证。

现有切割刀头装置主要有以下两种：

第一种是气缸加压方式，这种结构气缸驱动响应速度慢，重复性较差，无法保证每次都能达到上述第一点要求；受限于气缸的工作原理，气缸活塞与缸体之间存在摩擦，无法持续稳定地满足上述第二点输出切割压力的最小差值0 .05N的要求；气缸压力输出会受到气源压力、流量等因素变化的影响，从而导致切割机刀轮压力输出发生波动，影响切割的效果，整体稳定性较差，满足不了上述第三点的要求。

第二种是伺服电机驱动凸轮加压的方式，这种结构主要依靠凸轮的曲面和滚轮直接接触来传递伺服电机的动力到切割刀轮，综合考虑零件加工精度、热处理效果、安装调试等因素，再加上长时间作业后，凸轮和滚轮表面会有一定程度的磨损，这些都会直接影响切割刀头装置的工作状态，晶圆的切割质量会受到影响，无法长时间稳定地满足上述第二、三点要求。综上，现有的两种切割刀头装置皆无法满足上述晶圆高精度加工的三点要求，应用存在局限性，亟待改进。

实用新型内容

技术目的：针对现有半导体晶圆切割装置在切割进给精度和切割压力控制方面不足，本实用新型公开了一种能够进行恒力切割并对刀轮与晶圆的距离实时进行检测的半导体晶圆切割刀头装置。

技术方案：为实现上述技术目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种半导体晶圆切割刀头装置，包括与切割机Z轴相连的刀头底板，在刀头底板上设置刀轮安装座，刀轮安装座通过滑动组件与刀头底板滑动连接，刀轮固定在刀轮安装座的下方，在刀轮安装座上设有用于配重保持刀轮切割压力的重力标准块，在重力标准块的一侧设置与刀轮安装座同步滑动进行刀轮与晶圆距离测量的测高装置。

优选地，本实用新型的滑动组件包括标准块安装座和超低摩擦导轨，超低摩擦导轨固定在刀头底板上，标准块安装座安装在超低摩擦导轨的活动端，刀轮安装座固定在标准块安装座的下方，随标准块安装座同步移动。

优选地，本实用新型的标准块安装座采用L状结构，分为竖直段和水平段，竖直段的背部与超低摩擦导轨连接，重力标准块叠加在标准块安装座水平段的上方。

优选地，本实用新型的测高装置采用激光测距仪或者位移传感器，测高装置与切割机电连接，测高装置的测量精度小于等于0.1mm。