一种撕膜装置的制作方法

本实用新型属于半导体加工技术领域，特别是涉及一种撕膜装置。

背景技术：

目前，在半导体行业，晶圆产品在加工时通常会在晶圆背面贴覆一层薄膜用来与晶圆框架连接，其作用一是满足制程加工与工艺的需要(如切割)；二是保护晶圆在加工与传输时的安全。然而，晶圆整个前后段制程中也存在因为制程工艺或加工设备能力的原因，需要对贴覆薄膜的晶圆进行撕膜处理，采用裸晶圆上料加工。

针对晶圆撕膜需求,通常采用人工手动的方式来实现，增加了人力成本以及晶圆的周转时间，并打断了部分工艺制程内部的连续性。

对于非手工方式，目前通常采用以下两种机构进行撕膜：

1、利用特殊胶带通过粘性粘附晶圆薄膜后撕取薄膜，其弊端是：特殊胶带为耗材，存在耗材成本，而且粘性成功率稍低，存在脱落、多次粘附的风险。

2、利用气缸、自制夹头夹紧薄膜后撕取薄膜，此类夹紧方式可靠，同时安装有距离感应器测量薄膜位置，来确保撕膜切入口的准确性。其弊端是，由于采用感应器量测方式，感应器的精度与稳定性会影响切入口的准确性，调试及维护成本较高，且硬件成本上也会有所增加。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有的撕膜装置的切入口准确度不高的问题，提供一种适用于材质易碎不抗压的环形圆盘的环形加热装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种撕膜装置，包括竖向驱动机构、导向机构、过渡安装板和用于切割薄膜的切割机构；

所述过渡安装板安装在所述竖向驱动机构上，所述切割机构和所述导向机构安装在所述过渡安装板上，所述竖向驱动机构的输出端的运动行程包括连续的第一段行程和第二段行程；

所述导向机构包括导向件和滑动连接在所述导向件上的滑动件，所述导向件安装在所述切割机构上，所述滑动件安装在所述过渡安装板上；所述竖向驱动机构的输出端在第一段行程的范围内运动时，所述竖向驱动机构的输出端带动所述导向机构和所述切割机构同步运动，所述滑动件与导向件保持相对静止；

所述竖向驱动机构的输出端运动至第一段行程与第二段行程的相接位置时，所述切割机构与贴有薄膜的工件抵靠而保持不动，通过所述滑动件与所述导向件的相对滑动，使得所述竖向驱动机构的输出端继续朝着所述切割机构运动以完成第二段行程。

可选地，所述切割机构包括气缸固定板、上夹头、下夹头和第一气缸，所述气缸固定板安装在所述过渡安装板上，所述第一气缸和所述下夹头安装在所述气缸固定板上，所述下夹头上设置有用于切割薄膜的尖端，所述上夹头在所述第一气缸的驱动下与所述下夹头配合夹紧切割后的薄膜。

可选地，所述撕膜装置还包括水平驱动机构，在所述水平驱动机构的带动下所述切割机构对工件上的薄膜进行切割，以使得薄膜与工件分离。

可选地，所述导向机构还包括限位板，所述导向件的一端安装在所述切割机构上，所述导向件的另一端连接在所述限位板上，以使所述滑动件的滑动行程限制在所述限位板与所述切割机构之间。

可选地，所述导向机构还包括安装在所述过渡安装板上的滑动件安装板，所述滑动件安装板上设置有多个所述滑动件，每一所述滑动件上均对应连接在一个所述导向件上。

可选地，每一所述导向件上均套设有弹簧。

可选地，所述撕膜装置还包括用于撕取切割后的薄膜的多个撕取机构，多个所述撕取机构安装在所述过渡安装板上。

可选地，所述撕取机构包括第二气缸、两个夹爪和转接件，所述转接件安装在所述夹爪的内侧，两个所述夹爪在所述第二气缸的带动下闭合时，所述转接件抵触在薄膜的表面。

可选地，所述撕膜装置还包括光电开关和感应片，所述光电开关安装在所述过渡安装板上，所述感应片安装在所述切割机构上，通过所述光电开关对所述感应片的感应，以判断所述竖向驱动机构的输出端的第二段行程是否完成。

可选地，所述撕膜装置还包括直线导轨机构，所述直线导轨机构的导轨安装在所述过渡安装板上，所述直线导轨机构的滑块安装在所述切割机构上。

本实用新型中，所述竖向驱动机构的输出端的行程大于所述切割机构与工件的距离，多出的行程由所述导向机构消耗掉。所述竖向驱动机构的输出端在第一段行程时，所述切割机构的底部触碰到工件时，所述切割机构停止并保持不动，所述切割机构准确地达到撕膜切入口处，相比于现有技术中通过距离感应器测量薄膜位置来确定切入口，具有更高的撕膜切入口的准确性。

第二段行程中，所述竖向驱动机构的输出端继续向下运动，由于工件的阻挡，所述切割机构保持不动，所述滑动件相对所述导向件滑动，消耗掉所述竖向驱动机构的输出端多出的行程，使得所述切割机构能够与工件能够完全接触，切割工件上的薄膜时有利于薄膜的分离，且不会对工件增加更多的压力。

另外，本实用新型中通过设置竖向驱动机构，实现晶圆表面薄膜自动化的撕取，避免了手工操作，整个过程无需手动，调试简易，运动平稳可靠顺畅，使用寿命长，具有推广性。

附图说明

图1是本实用新型一实施例提供的撕膜装置的侧面结构示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的撕膜装置的立体结构示意图；

图3是本实用新型一实施例提供的切割机构与撕取机构的装配示意图；

图4是本实用新型一实施例提供的切割机构与撕取机构的装配立体示意图；

图5是本实用新型一实施例提供的导向机构与切割机构的装配结构示意图；

图6是本实用新型一实施例提供的导向机构与切割机构的另一装配结构示意图；

图7是本实用新型一实施例提供的切割机构的结构示意图。

说明书中的附图标记如下：

1、水平驱动机构；11、第一电机；12、水平丝杠模组；2、竖向驱动机构；21、第二电机；22、竖直丝杠模组；3、静电消除系统；4、撕取机构；41、第二气缸；42、夹爪；43、转接件；5、过渡安装板；61、气缸固定板；62、上夹头；63、下夹头；64、第一气缸；65、滑槽；7、导向机构；71、导柱；72、衬套；73、限位板；74、滑动件安装板；75、弹簧；8、直线导轨机构；91、光电开关；92、感应片。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图7所示，本实用新型一实施例提供的一种撕膜装置，包括竖向驱动机构2、导向机构7、过渡安装板5和用于切割薄膜的切割机构。所述过渡安装板5安装在所述竖向驱动机构2上，所述切割机构和所述导向机构7安装在所述过渡安装板5上，所述切割机构位于所述导向机构7的下方，所述竖向驱动机构2上下运动时，会带动着所述切割机构和所述导向机构7一起上下运动。

所述竖向驱动机构2的输出端的运动行程包括连续的第一段行程和第二段行程。所述导向机构7包括导向件和滑动连接在所述导向件上的滑动件，所述导向件安装在所述切割机构上，所述滑动件安装在所述过渡安装板5上。所述竖向驱动机构2的输出端在第一段行程的范围内运动时，所述竖向驱动机构2的输出端带动所述导向机构7和所述切割机构同步运动，所述滑动件与导向件保持相对静止。

所述竖向驱动机构2的输出端运动至第一段行程与第二段行程的相接位置时，所述切割机构与贴有薄膜的工件抵靠而保持不动，通过所述滑动件与所述导向件的相对滑动，使得所述竖向驱动机构2的输出端继续朝着所述切割机构运动以完成第二段行程。

本实施例中，所述竖向驱动机构2的输出端的行程大于所述切割机构距离工件的距离，多出的行程由所述导向机构7消耗掉。所述竖向驱动机构2的输出端在第一段行程时，所述竖向驱动机构2的输出端带动所述导向机构7和所述切割机构同步运动，直至所述切割机构的底部触碰到工件时，所述切割机构停止并保持不动，此时，所述切割机构位于撕膜切入口处，确保了撕膜切入口的准确性。然后，所述竖向驱动机构2的输出端继续向下运动，开始进行第二段行程，由于工件的阻挡，所述切割机构保持不动，在所述竖向驱动机构2的输出端的带动下，所述滑动件就会相对所述导向件滑动，完成第二段行程。

所述切割机构保持不动后，在第二段行程中，通过所述导向件与所述滑动件间的滑动连接，可设置所述所述竖向驱动机构2的输出端的行程大于所述切割机构与工件之间的距离，使得所述切割机构能够与工件能够完全接触，切割工件上的薄膜时有利于薄膜的分离，且不会对工件增加更多的压力。

在半导体行业中，本实施例中的撕膜装置特别适用于半导体行业带晶圆框架的晶圆片的蓝膜、uv膜等薄膜的撕取。对晶圆表面的薄膜进行分离时，晶圆外围具有环形的晶圆框架，晶圆底面与框架底面通过薄膜的粘性达到相对固定，晶圆平放在工作台上，所述竖向驱动机构2的输出端带动所述切割机构向下移动，所述切割机构的底部触碰到晶圆框架时，所述切割机构会停止运动，所述竖向驱动机构2的输出端继续运动，所述滑动件会相对所述导向件滑动。

如图6至图7所示，在一实施例中，所述切割机构包括气缸固定板61、上夹头62、下夹头63和第一气缸64，所述气缸固定板61安装在所述过渡安装板5上，所述第一气缸64和所述下夹头63安装在所述气缸固定板61上，所述下夹头63上设置有用于切割薄膜的锐角尖端，优选地，所述下夹头63上的尖端的角度为1～50°，所述下夹头63作为撕膜切入口的执行元件进行切膜，所述上夹头62连接在所述第一气缸64的伸缩杆上，所述上夹头62在所述第一气缸64的驱动下与所述下夹头63配合夹紧切割后的薄膜。

在一实施例中，所述上夹头62与所述下夹头63之间滑槽配合，所述下夹头63的朝着所述上夹头62的面上设置有滑槽65，所述下夹头63上设置有与所述滑槽65配合的凸块，所述第一气缸64驱动所述上夹头62运动时，所述凸块沿着所述滑槽65滑动以对所述上夹头62进行导向。

本实施例中，所述第一气缸64选用螺牙气缸，通过螺母固定在所述气缸固定板61上。

如图1至图2所示，在一实施例中，所述撕膜装置还包括水平驱动机构1，在所述水平驱动机构1的带动下所述切割机构对工件上的薄膜进行切割，以使得薄膜与工件分离。在对晶圆进行撕膜时，所述切割机构的底部触碰晶圆框架保持不动，所述下夹头63的尖端所对应的切入口是薄膜与晶圆框架接触的地方，所述竖向驱动机构2的输出端完成第二段行程后，所述水平驱动机构1带动所述切割机构水平朝着切入口移动，从而使得所述下夹头63的尖端顺利切入，对薄膜进行切割，将薄膜的一部分从晶圆上分离，切割薄膜后由所述上夹头62与所述下夹头63配合夹紧分离出来的薄膜。

在一实施例中，所述水平驱动机构1包括水平丝杠模组12和第一电机11，所述竖向驱动机构2安装在所述水平丝杠模组12上，在所述第一电机11的带动下，所述竖向驱动机构2及连接在所述竖向驱动机构2上的导向机构7、切割机构会一起沿着所述水平丝杠模组12在水平方向上移动。

所述竖向驱动机构2包括竖直丝杠模组22和第二电机21，所述过渡安装板5安装在所述竖直丝杠模组22上，所述第二电机21的带动下，所述导向机构7、所述切割机构一起沿着所述竖直丝杠模组22在竖直方向上移动。

本实施例中，所述水平驱动机构1与所述竖向驱动机构2的运动轴呈空间十字形式组装，水平方向以所述第一电机11作为撕膜机构平移动力源，通过精密滚珠的所述水平丝杠模组12传动实现撕膜机构的平移运动；竖直方向以所述第二电机21作为撕膜机构升降动力源，通过精密滚珠竖直丝杠模组22传动实现撕膜机构的升降运动。

如图4所示，在一实施例中，所述导向机构7还包括限位板73，所述导向件的一端安装在所述切割机构的所述气缸固定板61上，所述导向件的另一端连接在所述限位板73上，以使所述滑动件的滑动行程限制在所述限位板73与所述切割机构之间，所述滑动件在所述导向件上的滑动行程即为所述竖向驱动机构2的输出端的第二端行程。

在一实施例中，所述导向机构7还包括安装在所述过渡安装板5上的滑动件安装板74，所述滑动件安装板74上设置有多个所述滑动件，每一所述滑动件上均对应连接在一个所述导向件上。多个所述导向件的另一端均连接在所述限位板73上，既能保证所述滑动件在所述导向件上滑动时不会脱离所述导向件，又能保证多个所述滑动件的运动同步。

如图6所示，所述导向件为导柱71，所述滑动件为衬套72，所述滑动件安装板74上设置有两个所述衬套72，每一所述导柱71上均对应套设一个所述衬套72。所述导柱71的一端连接在所述切割机构的所述气缸固定板61上，所述导柱71的另一端连接在所述限位板73上，通过设置所述限位板73，使得所述衬套72在滑动的过程中不会脱离所述导柱71，且能够保证两个所述衬套72的滑动同步。

在一实施例中，每一所述导柱71上均套设有弹簧75，所述衬套72在所述导柱71上滑动时，压缩所述弹簧75，在弹簧75的弹力的作用下，会使得所述下夹头63与晶圆框架之间存在预压力，切割薄膜时能够保证完全将薄膜切割出来。

如图4至图6所示，在一实施例中，所述撕膜装置还包括直线导轨机构8，由于撕膜结构在工作中受切向力大，所以在气缸固定板61与所述过渡安装板5之间设置所述直线导轨机构8进行软连接，可提高受力和整个机构的寿命与稳定性。所述直线导轨机构8的导轨安装在所述过渡安装板5上，所述直线导轨机构8的滑块安装在所述切割机构上，所述滑动件相对所述导向件滑动时，通过所述滑块在所述导轨上的滑动，保证所述导向件的受力与寿命。

如图4至图6所示，在一实施例中，所述撕膜装置还包括用于撕取切割后的薄膜的多个撕取机构4，多个所述撕取机构4安装在所述过渡安装板5上。撕取晶圆上的薄膜时，所述切割机构切割薄膜后，所述上夹头62和所述下夹头63配合夹取切入口的薄膜，在所述水平驱动机构1和所述竖向驱动机构2的联动控制下，扩大一定撕膜范围并使薄膜在竖直方向上处于拉直状态，然后，多个所述撕取机构4进行夹取动作，夹持边缘处的薄膜，此后，所述水平驱动机构1继续带动所述撕取机构4平移，直至薄膜完全脱离晶圆与晶圆框架。

如图4所示，所述撕膜装置包括两个所述撕取机构4，且两个所述撕取机构4对称设置在所述切割机构的两侧，保证晶圆整体撕膜分离线上力的均匀性，改善晶圆边缘两侧的撕膜力的综合性能。

在一实施例中，所述撕取机构4包括第二气缸41、两个夹爪42和转接件43，所述夹爪42安装在所述第二气缸41上，所述转接件43安装在所述夹爪42的内侧，两个所述夹爪42在所述第二气缸41的带动下闭合时，所述转接件43抵触在薄膜的表面。

由于晶圆上的薄膜非常薄，两个所述夹爪42闭合时无法夹取到薄膜，在所述夹爪42的内侧安装有一定厚度的所述转接件43，使得两个所述夹爪42在闭合时，所述薄膜被夹取在两个所述夹爪42内侧的转接件43之间。

如图2所示，在一实施例中，所述撕膜装置还包括安装在所述过渡安装板5上的静电消除系统3，用于消除撕膜过程中产生的静电。持续对撕膜区域进行静电消除处理，防止由于薄膜与晶圆分离产生大量的静电累积将晶圆内部击穿，保证晶圆产品的安全，整个过程无需手动，调试简易，作业准确可靠。

本实施例中，所述静电消除系统3可选用离子风扇，离子风口对准撕膜区域，达到符合半导体行业对于静电控制的高标准，保证晶圆的安全性。

如图6所示，在一实施例中，所述撕膜装置还包括光电开关91和感应片92，所述光电开关91安装在所述过渡安装板5上，所述感应片92安装在所述切割机构的所述气缸固定板61上，通过所述光电开关91对所述感应片92的感应，以判断所述竖向驱动机构2的输出端的第二段行程是否完成，能够准确检测出第二段行程的运行距离，从而防止竖向丝杠模组过量移动而损坏结构与产品，同时控制预压力的大小。根据光电开关91和感应片92的反馈即可轻松控制竖直丝杠模组22在下夹头63触碰晶圆框架后的运行距离及预压力的大小。

所述竖向驱动机构2的输出端在第二段行程时，所述切割机构保持不动，安装在所述切割机构上的所述感应片92也保持不动，在所述竖向驱动机构2的输出端的带动下，所述衬套72相对于所述导柱71滑动，同时安装在所述过渡安装板5的所述光电开关91会朝着所述感应片92运动，直至所述感应片92与所述光电开关91接触，此时，所述竖向驱动机构2的输出端停止运动，第二段行程完成。

如图6所示，本实施例中，所述光电开关91为槽型光电开关91，所述竖向驱动机构2的输出端带动着所述光电开关91向下运动，直至所述感应片92插入槽型光电开关91的u型槽中时，所述竖向驱动机构2停止运动。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。