一种再生半导体晶圆激光切割装置的制作方法

1.本发明涉及晶圆生产设备领域，具体是涉及一种再生半导体晶圆激光切割装置。


背景技术：

2.在半导体行业，尤其是集成电路领域，晶圆的身影随处可见，晶圆是一块薄薄的、圆形的高纯硅晶片，而在这种高纯硅晶片上可以加工制作出各种电路元构件，使之成为有特定电性功能的ic产品，随着芯片性能要求的不断提升，半导体晶圆制造必须不断地改进工艺，以期产出更小、更薄、集成度更高的芯片，其中切割划片的过程为重点制造过程。
3.中国专利cn213005967u公开了一种用于晶圆生产的切割装置，包括机壳、柜门、切割组件、固定组件、物料罐底和滤尘组件,机壳的前端端面一侧固定安装有柜门,机壳的内侧底部设置有物料罐底,物料罐底的顶部上方设置有固定组件,机壳的内壁一侧设置有切割组件,机壳的内侧顶部设置有滤尘组件；机壳的底部端面四周均固定安装有所述支撑柱固定组件包括承重支架、固定框、切割台、切割顶板、防刮垫片、调节套管、锁紧螺柱、固定架和防滑垫片；该用于晶圆生产的切割装置，固定牢固，能够有效防止晶圆发生滑脱的情况；在使用时，切割方便，能够有效将切割产生的晶圆碎屑进行清洁，清洁效果好。
4.然而在实际生产过程中，操作时间长，增加了操作成本也降低了生产效率，降低了人员的利用率，同时存在操作不当而造成人身伤害的可能。


技术实现要素：

5.针对上述问题，提供一种再生半导体晶圆激光切割装置，通过设置的操作柜、工作台、运行轨道、运料组件、切割组件和放置槽解决了如何实现晶圆自动切割作业的问题。
6.为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：一种再生半导体晶圆激光切割装置，包括有操作柜、工作台、运行轨道、运料组件、切割组件和放置槽；操作柜的前端设置有控制系统，操作柜的两侧固定安装有散热扇，操作柜的中部横向开设有工作腔，工作腔的前端开设有窗口；工作台设置在工作腔的底部，工作台上两侧固定设置有支撑柱；运行轨道包括有第一横轨和第二横轨，两者分别相对地铺设在支撑柱的上端且与支撑柱固定连接；运料组件固定安装在运行轨道上且与运行轨道滑动配合，运料组件与控制系统电性连接；切割组件固定安装在工作腔的顶部，切割组件与控制系统电性连接；放置槽具有两个且固定设置在工作台的外端口处。
7.优选的，运料组件包括有安装座、第一驱动机构和吸附机构；安装座为凹型结构且固定设置在运行轨道上且与运行轨道滑动配合，安装座与控制系统电性连接并由控制系统电驱动；第一驱动机构固定安装在安装座上且其工作方向竖直向下设置；吸附机构固定安装在第一驱动机构上且用于吸取运输待切割的晶圆。
8.优选的，第一驱动机构包括有连接块、连接柱、第一丝杆和第一电机；连接块固定安装在安装座上且与安装座滑动配合，连接块的上端开设有贯穿的第一通孔；连接柱为l形结构，其一端与连接块的中部固定连接，另一端上延伸有引导柱且竖直向下设置；第一丝杆
插设在第一通孔内且与第一通孔螺纹连接；第一电机固定安装在安装座的上端且其输出端与第一丝杆的上端固定连接。
9.优选的，吸附机构包括有承接架、气泵、连通管和吸附件；承接架为工形框架结构且与连接柱上的引导柱的下端固定连接；气泵固定安装在承接架上；吸附件具有若干且固定安装在承接架的下端；连通管的一端与抽气泵固定连接，另一端与吸附件固定连接，且连通管相互连通以实现同步吸附。
10.优选的，承接架包括有连接杆、凸形块、横柱和第一快拆；连接杆为t型结构，连接杆的中端与引导柱同轴设置且固定连接；凸形块具有两块且其上开设有第二通孔，凸形块套设在连接杆的两端且与连接杆固定连接；横柱固定设置在凸形块的下端，横柱的侧壁上就开设有滑槽，滑槽与凸形块的底部固定连接；第一快拆固定安装在凸形块上。
11.优选的，吸附件包括有第二快拆、连通柱、螺母与吸盘；第二快拆固定安装在横柱的下端且与横柱侧壁上的滑槽滑动配合；连通柱固定安装在第二快拆上且竖直向下设置，其上端与连通管固定连接；螺母固定设置在连通柱与第二快拆的连接处且与连通柱螺纹连接；吸盘固定安装在连通柱的底端。
12.优选的，切割组件包括有导轨、激光切割头、圆筒和第二驱动机构；导轨固定安装在工作腔的顶部用以实现x、y轴方向上的移动；激光切割头固定安装在导轨的下端，激光切割头与控制系统电性连接且被控制系统电驱动；第二驱动机构铺设在工作台上且与运行轨道相互垂直设置；圆筒为中空结构且固定安装在第二驱动机构上且与第二驱动机构滑动配合，圆筒的下部开设有第三通孔。
13.优选的，圆筒内部设置有旋转机构和真空吸附柱；旋转机构固定设置在圆筒内部的中央处；真空吸附柱为圆柱形中空结构，真空吸附柱与圆筒同轴设置且其底端与旋转机构固定连接。
14.优选的，旋转机构包括有旋转电机和旋转架；旋转电机固定安装在圆筒内且其输出轴与圆筒同轴设置；旋转架的底部与旋转电机的输出端固定连接，旋转架的上端与真空吸附柱固定连接。
15.优选的，第二驱动机构包括有滑轨、第二电机和第二丝杆；滑轨铺设在工作台上激光切割头的下方且与运行轨道相互垂直设置；第二丝杆插着在第三通孔内且与第三通孔螺纹连接；第二电机固定安装在滑轨的一端且其输出端与第二丝杆同轴设置，第二电机的输出端与第二丝杆的一端固定连接。
16.本发明相比较于现有技术的有益效果是：1、本发明通过设置的安装座、第一驱动机构和吸附机构实现了晶圆上料和下料的自动化，非接触式的操作方式也提升了芯片的质量，提高了生产效率，同时也减轻了人力付出，降低了劳动成本。
17.2、本发明通过设置的第一快拆和第二快拆实现了快速调整横柱之间以及吸盘之间的距离的效果，提高了使用性与灵活性，通过快速的调节可适应不同大小的晶圆，节省了操作时间，降低了操作成本。
18.3、本发明设置的导轨与旋转机构实现了全方位切割晶圆的效果，提高了切割的精度及保证了切割的质量，同时也避免了操作失误可能造成的人身伤害，提高了安全性。
附图说明
19.图1是一种再生半导体晶圆激光切割装置的立体示意图；图2是一种再生半导体晶圆激光切割装置的侧视图；图3是一种再生半导体晶圆激光切割装置的与料组件的侧视图；图4是一种再生半导体晶圆激光切割装置的第一驱动机构的立体示意图；图5是一种再生半导体晶圆激光切割装置的吸附机构的立体示意图；图6是一种再生半导体晶圆激光切割装置的吸附机构的立体示意图；图7是一种再生半导体晶圆激光切割装置的吸附机构的侧视图；图8是一种再生半导体晶圆激光切割装置的切割组件的侧视图；图9是一种再生半导体晶圆激光切割装置的第二驱动机构的立体示意图；图10是一种再生半导体晶圆激光切割装置的激光切割头安装在导轨上的立体示意图；图11是一种再生半导体晶圆激光切割装置的圆筒的立体示意图；图12是一种再生半导体晶圆激光切割装置的圆筒内部的立体示意图；图13是一种再生半导体晶圆激光切割装置的旋转机构与真空吸附柱安装的仰视图。
20.图中标号为：1-操作柜；11-控制系统；12-散热扇；2-工作台；21-支撑柱；3-运行轨道；31-第一横轨；32-第二横轨；4-运料组件；41-安装座；42-第一驱动机构；421-连接块；422-连接柱；423-第一丝杆；424-第一电机；43-吸附机构；431-承接架；4311-连接杆；4312-凸形块；4313-横柱；4314-第一快拆；432-气泵；433-连通管；434-吸附件；4341-第二快拆；4342-连通柱；4343-螺母；4344-吸盘；5-切割组件；51-导轨；52-激光切割头；53-圆筒；531-旋转机构；5311-旋转电机；5312-旋转架；532-真空吸附柱；54-第二驱动机构；541-滑轨；542-第二电机；543-第二丝杆；6-放置槽；61-晶圆。
具体实施方式
21.为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
22.参见图1~图13所示：一种再生半导体晶圆激光切割装置，包括有操作柜1、工作台2、运行轨道3、运料组件4、切割组件5和放置槽6。操作柜1的前端设置有控制系统11，操作柜1的两侧固定安装有散热扇12，操作柜1的中部横向开设有工作腔，工作腔的前端开设有窗口。工作台2设置在工作腔的底部，工作台2上两侧固定设置有支撑柱21。运行轨道3包括有第一横轨31和第二横轨32，两者分别相对地铺设在支撑柱21的上端且与支撑柱21固定连接。运料组件4固定安装在运行轨道3上且与运行轨道3滑动配合，运料组件4与控制系统11电性连接。切割组件5固定安装在工作腔的顶部，切割组件5与控制系统11电性连接。放置槽6具有两个且固定设置在工作台2的外端口处。
23.将待切割的晶圆61放入放置槽6内，通过操作柜1启动控制系统11，控制系统11驱动运料组件4在运行轨道3上移动，当第一横轨31上的运料组件4移动至放置槽6上方时，运料组件4向下贴近放置槽6内的晶圆61片并将其吸附紧，并沿着第一横轨31将晶圆61运送至切割组件5处，控制系统11控制切割组件5完成精密的切割作业，完成后由第二横轨32上的运料组件4移动至切割组件5处，向下贴近晶圆61并将其吸附紧，并沿着第二横轨32将晶圆61运送至工作台2外端的放置槽6内可便于收集，工作腔前端的窗口便于观察工作腔内的作业情况，解决了如何实现晶圆61自动切割作业的问题，保证激光切割的精度的同时也提高了切割效率，具备可自动对位，划片速度快，无机械应力的特点，并且采用无接触式加工提高了芯片的质量，切割的自动化与也提高了人员利用率，降低了劳动成本。
24.参见图3所示：运料组件4包括有安装座41、第一驱动机构42和吸附机构43。安装座41为凹型结构且固定设置在运行轨道3上且与运行轨道3滑动配合，安装座41与控制系统11电性连接并由控制系统11电驱动。第一驱动机构42固定安装在安装座41上且其工作方向竖直向下设置。吸附机构43固定安装在第一驱动机构42上且用于吸取运输待切割的晶圆61。
25.在控制系统11的控制下使得安装座41沿着运行轨道3移动，安装座41带动其上的吸附机构43一同移动，当吸附机构43移动至晶圆61正上方时，启动第一驱动机构42，第一驱动机构42向下推动吸附机构43贴近晶圆61使得吸附机构43将晶圆61吸附紧，第一驱动机构42向上拉动吸附机构43上升使得晶圆61一同上升离开放置槽6，沿着第一横轨31将晶圆61运送至切割组件5处，待切割完成后沿着第二横轨32将晶圆61运送回工作台2外端的放置槽6内便于后续的收集，解决了如何自动运送晶圆61切割的问题，由控制系统11的高精度的控制不会对晶圆61产生损伤，非接触式的操作方式也提升了芯片的质量，提高了生产效率，同时也减轻了人力付出，降低了劳动成本。
26.参见图4所示：第一驱动机构42包括有连接块421、连接柱422、第一丝杆423和第一电机424。连接块421固定安装在安装座41上且与安装座41滑动配合，连接块421的上端开设有贯穿的第一通孔。连接柱422为l形结构，其一端与连接块421的中部固定连接，另一端上延伸有引导柱且竖直向下设置。第一丝杆423插设在第一通孔内且与第一通孔螺纹连接。第一电机424固定安装在安装座的上端且其输出端与第一丝杆423的上端固定连接。
27.当安装座41在控制系统11的驱动下沿着运行轨道3移动时，安装座41带动连接块421及其上的连接柱422一同移动，当移动至晶圆61处时，第一电机424驱动第一丝杆423转
动，进而使得连接块421向下移动，同时带动连接柱422向下移动，此时连接柱422向下推动吸附机构43贴近晶圆61，完成吸附后第一电机424驱动第一丝杆423转动使得连接块421上升，同时带动连接柱422向上提升，此时连接柱422向上拉动吸附机构43吸附晶圆61离开放置槽6并沿着第一横轨31运送至切割组件5处，待切割完成后重复上述步骤并沿着第二横轨32运送至工作台2上外端的放置槽6处便于后续的收集，解决了如何驱动吸附机构43升降的问题，实现了运送晶圆61的自动化，提高了人员利用率，降低了劳动成本，避免了切割作业操作不当而造成人身伤害的情况，提高了安全性，同时结构简单便于维护。
28.参见图5所示：吸附机构43包括有承接架431、气泵432、连通管433和吸附件434。承接架431为工形框架结构且与连接柱422上的引导柱的下端固定连接。气泵432固定安装在承接架431上。吸附件434具有若干且固定安装在承接架431的下端。连通管433的一端与抽气泵432固定连接，另一端与吸附件434固定连接，且连通管433相互连通以实现同步吸附。
29.当第一电机424驱动连接块421带动连接柱422向下移动时，连接柱422向下推动承接架431逐渐向晶圆61贴近直至吸附件434抵接晶圆61时连接柱422不再向下移动，此时承接架431上的气泵432通过连通管433抽取管内的空气，进而使得吸附件434将晶圆61吸紧，随着第一电机424驱动连接柱422的提升，被吸附的晶圆61也一同上升离开放置槽6，并沿着第一横轨31被运送至切割组件5处，到达切割组件5处时气泵432充气恢复管内的气压使得晶圆61被放置在切割组件5上进行切割作业，待切割完成后重复吸附步骤并沿着第二横轨32运送至工作台2外端的放置台上便于收集，解决了如何吸附晶圆61以实现运送的问题，避免了对晶圆61表面造成划伤或损坏，保证了芯片的质量，有效实现晶圆61运送的自动化，提高了生产效率。
30.参见图6所示：承接架431包括有连接杆4311、凸形块4312、横柱43和第一快拆4314。连接杆4311为t型结构，连接杆4311的中端与引导柱同轴设置且固定连接。凸形块4312具有两块且其上开设有第二通孔，凸形块4312套设在连接杆4311的两端且与连接杆4311固定连接。横柱43固定设置在凸形块4312的下端，横柱43的侧壁上就开设有滑槽，滑槽与凸形块4312的底部固定连接。第一快拆4314固定安装在凸形块4312上。
31.松动凸形块4312上的第一快拆4314，使得凸形块4312可以沿着连接杆4311移动，凸形块4312的移动带动底部固接的横柱43同住移动，进而调节两端横柱43之间的距离，并通过压紧第一快拆4314使得凸形块4312固定在连接杆4311上调节的当前位置，解决了如何调节横柱43之间的距离的问题，提高了吸附机构43使用的灵活性，可以实现快速地安装拆卸来调节横柱43的相对位置并固定，同时也便于对承接架431的维护与检修，降低了操作成本。
32.参见图7所示：吸附件434包括有第二快拆4341、连通柱4342、螺母4343与吸盘4344。第二快拆4341固定安装在横柱43的下端且与横柱43侧壁上的滑槽滑动配合。连通柱4342固定安装在第二快拆4341上且竖直向下设置，其上端与连通管433固定连接。螺母4343固定设置在连通柱4342与第二快拆4341的连接处且与连通柱4342螺纹连接。吸盘4344固定安装在连通柱4342的底端。
33.松动横柱43底端的第二快拆4341，使得连通柱4342可以沿着横柱43侧壁上的滑槽移动，进而调节连通柱4342之间的距离，并通过压紧第二快拆4341将连通柱4342固定在调节的当前位置，当在第一电机424的的驱动下带动连接柱422向下移动，使得吸盘4344贴近
并抵紧晶圆61，此时气泵432抽取连通管433内的空气，进而通过连通柱4342使得吸盘4344将晶圆61紧紧吸附，并随着的第一电机424带动连接柱422的上升也一同上升离开放置槽6，当晶圆61被运送至切割组件5处时，气泵432向管内充气恢复连通管433内的气压使得吸盘4344不再吸附晶圆61，晶圆61被放置在切割组件5处以进行切割作业，完成切割作业后重复上述步骤将切割后的晶圆61运送至工作台2外端的放置槽6内，解决了如何调节吸盘4344的相对距离以吸附不同大小的晶圆61的问题，提高了吸附机构的使用性，通过快速的调节可以运送不同大小的晶圆61，节省了操作时间，降低了操作成本，提高了生产效率。
34.参见图8~图10所示：切割组件5包括有导轨51、激光切割头52、圆筒53和第二驱动机构54。导轨51固定安装在工作腔的顶部用以实现x、y轴方向上的移动。激光切割头52固定安装在导轨51的下端，激光切割头52与控制系统11电性连接且被控制系统11电驱动。第二驱动机构54铺设在工作台2上且与运行轨道3相互垂直设置。圆筒53为中空结构且固定安装在第二驱动机构54上且与第二驱动机构54滑动配合，圆筒53的下部开设有第三通孔。
35.当晶圆61在吸附机构43的运送下沿着第一横轨31移动至第二驱动机构54处，第二驱动机构54驱动圆筒53个移动至吸附机构43的下方，在第一电机424的驱动下使得吸附机构43向下移动靠近圆筒53，并通过吸附机构43将晶圆61放置在圆筒53上，此时第二驱动机构54将承载晶圆61的圆筒53移动至激光切割头52的下方，激光切割头52在导轨51的引导下并在控制系统11的电驱动下对晶圆61进行高精度的切割作业，待切割完成后，有第二横轨32上的运料组件4将切割好的晶圆61运送至工作台2外端的放置台处便于后续的收集，解决了如何对晶圆61进行切割的问题，实现了晶圆61切割的自动化，保证了切割的精度以及芯片的质量，同时提高了生产效率，提高了人员利用率。
36.参见图11~图12所示：圆筒53内部设置有旋转机构531和真空吸附柱532。旋转机构531固定设置在圆筒53内部的中央处。真空吸附柱532为圆柱形中空结构，真空吸附柱532与圆筒53同轴设置且其底端与旋转机构531固定连接。
37.当晶圆61被运送至圆筒53上方时，在第一驱动组件的驱动下使得吸附组件将晶圆61放置在真空吸附柱532上，真空吸附柱532在控制系统11的控制下抽空内部的空气使其将晶圆61牢牢的固定在其上表面，避免了切割过程中晶圆61的位置出现偏差，当完成一个方向上的切割时，启动旋转机构531带动真空吸附柱532转动90度来调节晶圆61的位置，便于激光切割头52对晶圆61进行全方位的切割作业，解决了如何自动对晶圆61进行全面切割的问题，非接触式操作，避免人工翻转引入新的杂质影响激光切割的效果，同时也避免了操作失误可能造成的人身伤害，提高了安全性，保证了切割的质量，节省了操作时间，提高了生产效率。
38.参见图13所示：旋转机构531包括有旋转电机5311和旋转架5312。旋转电机5311固定安装在圆筒53内且其输出轴与圆筒53同轴设置。旋转架5312的底部与旋转电机5311的输出端固定连接，旋转架5312的上端与真空吸附柱532固定连接。
39.当第二驱动机构54将承载晶圆61的圆筒53移动至激光切割头52下方时，旋转电机5311驱动旋转架5312转动，旋转架5312带动真空吸附柱532转动，使得晶圆61上的纹路与激光切割头52的运动轨迹一致，当完成一个方向上的切割时，旋转电机5311驱动旋转架5312转动90度使得激光切割头52对晶圆61进行另一个方向上的切割，解决了如何调整晶圆61的位置便于切割的问题，通过控制系统11实现精准的校准对位，实现了晶圆61切割的自动化，
提高了切割的精度及保证了切割的质量，节省了校准的时间，提高了生产效率。
40.参见图9所示：第二驱动机构54包括有滑轨541、第二电机542和第二丝杆543。滑轨541铺设在工作台2上激光切割头52的下方且与运行轨道3相互垂直设置。第二丝杆543插着在第三通孔内且与第三通孔螺纹连接。第二电机542固定安装在滑轨541的一端且其输出端与第二丝杆543同轴设置，第二电机542的输出端与第二丝杆543的一端固定连接。
41.第二电机542驱动第二丝杆543转动，进而带动圆筒53沿着滑轨541移动，当需要承接第一横轨31运送来的晶圆61时，圆筒53移动至第一横轨31出吸附机构43的下方并将晶圆61牢牢吸附，并沿着滑轨541移动至激光切割头52的下方以进行切割作业，待切割完成后，第二电机542驱动第二丝杆543转动使得圆筒53向第二横轨32移动，并通过第二横轨32上的运料组件4将切割好的晶圆61运送至工作台2外端出的放置台处，便于后续的收集，解决了如何移动晶圆61完成上料、切割及下料的问题，承接了第一横轨31与第二横轨32上的运动，完整了整个切割工序，使得上料、切割和下料有序进行，节省了操作时间和降低了操作成本，提高了工作效率也降低了劳动成本。
42.以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。