一种激光隐切设备背光定位装置的制作方法

1.本实用新型属于晶圆加工领域，具体涉及一种激光隐切设备背光定位装置。


背景技术：

2.晶圆加工属于高精度的加工行业，微小的误差就会对晶圆加工结果有一定的影响，最终影响产品质量。在半导体晶圆切割领域，随着大规模集成电路集成化程度的不断提高，半导体产业对硅晶圆尺寸大小的要求越来越高，对其加工精度的要求也更加严格。硅晶圆载盘是激光切割以及其他的工序中用于放置硅晶圆的机构。硅晶圆吸附的稳定以及精度可以影响其上晶圆的位置，从而影响晶圆的精度。
3.晶圆隐切机构是现有常见的对晶圆进行切割的精密机构，一般包括工作台以及水平移动并且转动设置在工作台上的载台，载台上方设置激光切割机构以及定位机构，还有控制系统等机构。提高载台上晶圆的定位精度，可以提供晶圆隐切的加工精度。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种激光隐切设备背光定位装置。
5.本实用新型的目的是以下述方式实现的：一种激光隐切设备背光定位装置，包括工作台上设置可以在工作台上移动并且转动的载台；所述工作台的上方设置可以上下移动的激光切割机构；载台上表面设置用于放置晶圆的晶圆放置区以及用于提供负压吸附晶圆的吸附区，晶圆放置区上晶圆轮廓线周边区域为透明区；所述载台内设置光源，所述光源和所述透明区之间由透明材料制成。
6.所述载台上设置负压吸附气路，所述负压吸附气路一端设置在吸附区，另一端通过管道连通负压源；所述负压吸附气路包括设置在吸附区上表面的吸附槽，所述吸附槽包括同心设置的若干环形吸附槽、以及连接各个环形吸附槽的径向吸附槽；所述载台包括内部中空、上端开口的基座以及设置在基座开口端的载盘，所述基座内设置载盘安装腔，所述载盘设置在所述载盘安装腔内；所述载盘外圆周面和所述载盘安装腔内圆周面之间设置间隙；所述径向吸附槽远离所述载盘中心的末端延伸到所述载盘最边缘，所述载盘安装腔的内壁沿着圆周设置对应所述径向吸附槽远离所述圆心的一端的所述竖负压槽，所述竖负压通道包括所述竖负压槽，至少一个竖负压槽连通导气孔，所述导气孔设置在所述载盘安装腔的内壁内；所述导气孔另一端通过管道连通所述负压源。
7.所述基座包括第一基座和固定设置在第一基座上的的第二基座，所述载盘安装腔设置在第二基座上端，所述第一基座内设置光源安装腔，所述导气孔包括设置在第二基座上的互相连通的横向导气孔以及竖向导气孔， 所述第一基座的环形侧壁上设置与所述竖向导气孔连通的第一竖向气体通道，所述第一基座底部设置与负压源通过管道连接的中心通孔以及一端与第一竖向气体通道下端连通的基座横向负压槽， 所述基座横向负压槽另一端与中心通孔连通。
8.所述第一基座的环形侧壁上还设置第二竖向气体通道；所述环形侧壁上还设置有
连通第一竖向气体通道和第二竖向气体通道的环形气体槽。
9.所述工作台上设置两个平行的支撑导轨以及被第一驱动机构带动滑动设置在两个所述支撑导轨上的横梁，所述横梁上设置被第二驱动机构带动的可以沿着所述横梁长度方向滑动纵向移动台；所述纵向移动台上设置被第三驱动机构带动的可以旋转的所述载台，所述工作台上方还设置安装架，所述安装架上设置被第四驱动机构带动上下移动的所述激光切割机构；所述安装架上还设置视觉定位机构。
10.本发明的晶圆通过负压吸附结构固定在载台上，但是晶圆放置区以及其边缘都设置成透明区，载台内部或者下部设置光源后，在设备使用过程中透明区发亮。晶圆被吸附后，晶圆不发光，晶圆周围的透明区透光，能够把晶圆的轮廓清晰的显明出来，能够更准确的辨识晶圆的位置。载台上设置吸附气路，能够有效并且均匀的提供吸附力，从而稳固的吸附其上的晶圆。配合已有的视觉定位机构，可以提高晶圆的定位精度以及识别精度，从而提高隐切设备精度。
附图说明
11.图1是载台立体图。图2是载盘立体图。图3是第二基座立体图。图4是第一基座立体图。图5是图1俯视图。图6是图5的e部分放大图。图7是图5的a-a方向剖视图。图8是图7的b部分放大图。图9是带有中间通孔的载台实施例。图10是图9的俯视图。图11是图10的c-c向剖视图。图12是图11的d部分放大图。图13是图9中载台的基座立体示意图。图14是图13的剖视图。图15是覆膜工作台示意图。图16是图15的主视图。图17是图15的俯视图。图18是激光隐切设备示意简图。
12.其中，2是载台、20是透明区，21是第一基座、22是第二基座、23是载盘、24是载盘安装腔、25是光源安装腔、26是基座、27是环形吸附槽、28是径向吸附槽、29是竖负压槽、30是导气孔、31是第一竖向气体通道、32是中心通孔、33是基座横向负压槽、34是第二竖向气体通道、35是环形气体槽、36是中间通孔、37是第一环形板、38是第二环形板、39是第三竖向空气通道、40是吸附通孔、41是分隔槽、42是出气孔、5是光源、6是覆膜工作台、60是升降支柱、61是升降驱动机构、62是底架、63是门型框架、64是压膜气缸、65是压膜辊、7是工作台、70是支撑导轨、71是横梁、72是纵向移动台、73是激光切割机构、74是视觉定位机构、75是安装架。
具体实施方式
13.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，本技术使用的技术术语应当为本实用新型所述技术人员所理解的通常意义。术语“相连”“连接”“固定”“设置”等应做广义理解，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是机械连接、也可以是电连接。除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”或者“上方”或者“上面”等可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”或“下方”或“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。诸如第一、第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另外一个实
体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。描述中使用的术语比如“中心”“横向”“纵向”“长度”“宽度”“厚度”“高度”“前”“后”“左”“右”“上”“下”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“轴向”“径向”“周向”“顺时针”“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者原件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。
14.以下将结合附图以及具体实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述。以下将结合附图以及具体实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述。如图1-8所示，一种晶圆激光隐切设备透明载台2，所述载台2上表面设置用于放置晶圆的晶圆放置区，载台2上表面还设置吸附区，所述载台2上设置负压吸附气路，所述负压吸附气路一端设置在吸附区，另一端通过管道连通负压源。所述载台2上表面包括透光材料制成的透明区20，所述透明区20包含并且大于所述晶圆放置区的晶圆轮廓线周边区域。本发明晶圆通过负压吸附结构固定在载台2上，但是晶圆放置区靠近晶圆轮廓线的区域以及其外部边缘区域都设置成透明区20，载台2内部或者下部设置光源5后，在设备使用过程中透明区20发亮。晶圆被吸附后，晶圆不发光，晶圆周围的透明区20透光，能够把晶圆的轮廓清晰的显明出来，能够更准备的辨识晶圆的位置。和光学定位机构结合，可以提高晶圆的定位精度，从而提高隐切设备的精度。这里晶圆放置区的面积与晶圆的尺寸对应，实际加工过程中，如果晶圆设置在晶圆框中，那么这里的晶圆尺寸就是包括晶圆框的整个不透光晶圆组件的最大尺寸，晶圆轮廓线就是包括晶圆框的不透光晶圆组件的外轮廓线。负压吸附气路以及管道。这里的周边区域，指靠近外边缘的区域，透明区20只要包括所述晶圆放置区轮廓线内侧和外侧的一定区域，能够方便识别晶圆或者不透光晶圆组件的轮廓就可以，比如透明区20设置成环形或者其他形状。晶圆放置区域吸附区的位置以及尺寸大小根据实际情况限定。一般情况下，所述晶圆放置区包括整个吸附区，整个晶圆组件下方才能构成密封的气路。但是对于晶圆组件表面有透明膜或者其他透明材质零件的情况，晶圆放置区可以小于所述吸附区，只要透明膜或者其他透明材质能够覆盖吸附区形成密封区域就可以。
15.所述载盘23上距离光源5最近的位置为光源5接收面，所述光源5接收面和载盘23的透明区20之间为透光材料制成，所述光源5接收面和透明区20位于所述光源5的同侧。光源5可以放置在载盘23内部的空腔内。载盘23也可以设置在整个载盘23的下方，这种情况下，整个载盘23的厚度方向对应透明区20的区域都需要设置成透明的，光源5才能透过。
16.所述载盘23内设置用于放置发光体的光源5容纳腔；所述光源5容纳腔位于所述透明区20的正下方，所述光源5容纳腔对应的尺寸大于所述晶圆放置区的尺寸。从而使得晶圆放置区的外圆轮廓线内外靠近区域都透光。
17.所述载台2包括内部中空、上端开口的基座26以及设置在基座26开口端的载盘23，所述基座26内设置光源5容纳腔以及设置在光源5容纳腔上端的载盘安装腔24；所述载盘23设置在所述载盘安装腔24内。光源5容纳腔具体根据光源5的大小和形状确定，一般情况下可以是重合的关系，光源5容纳腔也可以大于光源5的尺寸。所述载盘23下表面周边区域设置在所述载盘安装腔24的底面上。所述载盘安装腔24对载盘23径向进行限位。所述载盘23和所述载盘安装腔24之间固定连接，可以是负压吸附加上定位销限位，也可以通过别的方式固定设置在一起，比如使用胶连接等。
18.进一步的，所述基座26包括第一基座21和固定设置在第一基座21上的具有第二基座22，所述光源5容纳腔设置在第一基座21内或者分别设置在第一基座21内以及第二基座22底端，所述载盘安装腔24设置在第二基座22上端，所述载盘安装腔24的形状小于所述光源5容纳腔的形状。这种结构下，为了方便放入光源5以及取出光源5，基座26采用分体式结构，降低加工难度。所述第一基座21和所述第二基座22之间可以通过螺栓或者销轴等固定连接方式可拆卸的连接，优选密封连接，还可以通过负压吸附压紧，方便以后拆卸取出光源5。对于载盘安装腔24的形状大于所述光源5容纳腔形状的情况，光源5可以直接放进所述基座26内，不需要把基座26设置成分体的。
19.所述基座26和所述载台2以及设置在光源安装腔25内的光源5之间围成负压腔，所述载台2上设置连通负压腔的出气口，所述出气口通过管道连通负压源，所述负压吸附气路连通所述负压腔。
20.所述负压吸附气路包括均布在所述载盘23上的吸附孔，所述吸附孔下方连通所述负压腔。这是最常见的一种吸附气路，附图没有画出具体结构。本发明也可以采用现有任何一种现有载盘23气路，只要能够实现吸附功能就可以。
21.所述透明材料为石英，所述透明区20为石英制成。透明结构中可以采用无机的和有机的透光材料。比如石英、硅酸盐玻璃、无机玻璃以及有机高聚物、纳米复合材料等，透光材料只需要满足本发明的使用要求即可。
22.所述光源5容纳腔内设置光源5，所述光源5容纳腔形状为圆柱形，所述光源5为圆柱形led灯，所述光源5形状与所述光源5容纳腔形状对应。光源5也可以是别的灯，只要能够实现发光功能，透光材料就把光线透出到透明区20。
23.如图1-14所示本发明提供一种晶圆吸附载台2气路，包括载台2，所述载台2上表面设置用于放置晶圆的晶圆放置区，载台2上表面还设置吸附区，所述载台2上设置负压吸附气路，所述负压吸附气路一端设置在吸附区，另一端通过管道连通负压源，所述负压吸附气路包括设置在吸附区上表面吸附槽，所述吸附槽连通设置在载台2上的竖负压通道，所述竖负压通道通过管道连通负压源。其中负压源可以是负压泵。负压源通过抽走负压腔以及与负压腔连通的吸附槽内的空气，制造负压环境，从而吸附晶圆。现有的晶圆吸附结构中没有采用本发明上表面设置吸附槽的方式吸附的。
24.所述吸附槽包括同心设置的若干环形吸附槽27、以及连接各个环形吸附槽27的径向吸附槽28，所述径向吸附槽28连通所述竖负压通道。这里的径向吸附槽28只要能起到联动环形吸附槽27的效果就可以，不一定是直线，也不一定沿着径向。
25.具体的，所述吸附槽还包括将每个所述环形吸附槽27分割成间隔设置的若干圆弧形吸附槽的分隔槽41，所述分隔槽41轨迹为圆弧形；两个相邻的分隔槽41对称设置。吸附槽的形状可以根据需要设计，只要分布在载台2上表面实现负压吸附功能就可以。
26.所述载台2包括内部中空、上端开口的基座26以及设置在基座26开口端的载盘23，所述基座26内设置载盘安装腔24，所述载盘23设置在所述载盘安装腔24内；所述载盘23外圆周面和所述载盘安装腔24内圆周面之间设置间隙；所述径向吸附槽28远离所述载盘23中心的末端延伸到所述载盘23最边缘，所述载盘安装腔24的内壁沿着圆周设置对应所述径向吸附槽28远离所述圆心的一端的所述竖负压槽29，所述竖负压通道包括所述竖负压槽29，至少一个竖负压槽29连通导气孔30，所述导气孔30设置在所述载盘安装腔24的内壁内；所
述导气孔30另一端通过管道连通所述负压源。在这种结构中，所述导气孔30的出口端可以设置在所述基座26的侧壁上，直接通过管道连通负压源。或者采用别的通道从基座26底部中心位置座位出口。所述载盘23外圆周面和所述载盘安装腔24内圆周面之间设置的间隙构成环形的负压腔体，保证只设置一个或者数个导气孔30的情况下，每个竖负压槽29的气流能通过环形负压腔体流动到所述导气孔30内。这里的导气孔30可以是槽也可以是孔，具体根据实际需要确定，只要能满足吸附功能即可。本发明中其余的槽以及孔也是根据需要设置。
27.进一步的，前面所述内部设置由光源5的载台2也可以应用本发明的气路，其中所述基座26包括第一基座21和固定设置在第一基座21上的的第二基座22，所述载盘安装腔24设置在第二基座22上端，所述第一基座21内设置光源安装腔25，所述导气孔30包括设置在第二基座22上的互相连通的横向导气孔30以及竖向导气孔30， 所述第一基座21的环形侧壁上设置与所述竖向导气孔30连通的第一竖向气体通道31，所述第一基座21底部设置与负压源通过管道连接的中心通孔32以及一端与第一竖向气体通道31下端连通的基座横向负压槽33， 所述基座横向负压槽33另一端与中心通孔32连通。中心通孔32设置在中心区域位置，当然也可以设置在别的位置。第一竖向气体通道31可以是槽也可以是孔。光源安装腔25内设置光源5，光源5可以密封固定，使得光源安装腔25内是一个密闭的负压空间。光源5可以是圆形状的led灯或者其他的发光体。第一基座21上可以设置接线孔，用于通过电线。竖向导气孔30和第一竖向气体通道31位置对应才能连通气体通道。
28.所述第一基座21的环形侧壁上还设置第二竖向气体通道34；所述环形侧壁上还设置有连通第一竖向气体通道31和第二竖向气体通道34的环形气体槽35。第一基座21和第二基座22安装之后，第一基座21和第二基座22配合时，环形气体槽35的上表面被第二基座22的下表面封堵。只要所述竖向导气孔30能够对应第一竖向气体通道31到第二竖向气体通道34中的任意一段就可以实现气体的连通。
29.具体实施时：将所述光源5放置到所述光源安装腔25内并且进行固定密封。将第二基座22和第一基座21固定，载盘23安装到第二基座22上并且固定，载台2安装完成。对于具有中间通孔36的载台，只有一个基座26，安装好光源5后，将载盘23固定到基座26上，就可以完成安装过程。工作状态下，光源5打开，光线使得所述透明区20发亮。晶圆放置到载盘23上，视觉定位机构比如相机对晶圆和载台位置进行定位，并且与预定的位置进行比较，计算出偏差值，从而修正载台后续的移动轨迹的数据，提高精度。
30.如图9-14所示载台2结构的另外的实施例：所述载台2包括内部中空、上端开口的基座26以及设置在基座26开口端上的载盘23，所述载台2上设置中间通孔36，所述中间通孔36贯穿所述基座26以及所述载盘23；所述基座26上围绕所述中间通孔36设置第一环形板37，基座26上还设置第二环形板38，第一环形板37设置在第二环形板38围成的区域内部；所述第二环形板38和基座26的环形外壁之间为容纳环形的光源5的所述光源5容纳腔；所述第一环形板37内壁沿着圆周设置第三竖向气体通道39，所述载盘23上设置与第三竖向气体通道39连通的吸附通孔40，所述吸附通孔40设置在所述径向吸附槽28上靠近所述载盘23中心的一端；所述第一环板和第二环板以及所述载盘23围成负压腔；所述负压腔的底部设置与负压源通过管道连通的出气孔42。第一环形板37的高度可以高于第二环形板38。第二环形板38的上表面和载盘23下表面平齐接触。第一环形板37上表面和所述载盘23上表面平齐，
吸附通孔40和第三竖向通道可以是半圆形状的槽孔，两者组合构成近似圆形截面的空气通道。
31.所述载台2上表面包括透光材料制成的透明区20，所述透明区20包含并且大于所述晶圆放置区的晶圆轮廓线周边区域；所述载盘23上距离光源5最近的位置为光源5接收面，所述光源5接收面和载盘23的透明区20之间为透光材料制成，所述光源5接收面和透明区20位于所述光源5的同侧。透明区20以及光源5的其他方面以及描述过，不再重复。
32.如图1-8,18所示一种激光隐切设备背光定位装置，包括工作台7上设置可以在工作台7上移动并且转动的载台2；所述工作台7的上方设置可以上下移动的激光切割机构73；其特征在于：载台2上表面设置用于放置晶圆的晶圆放置区以及用于提供负压吸附晶圆的吸附区，晶圆放置区上晶圆轮廓线周边区域为透明区20；所述载台2内设置光源5，所述光源5和所述透明区20之间由透明材料制成。
33.所述工作台7上设置两个平行的支撑导轨70以及被第一驱动机构带动滑动设置在两个所述支撑导轨70上的横梁71，所述横梁71上设置被第二驱动机构带动的可以沿着所述横梁71长度方向滑动纵向移动台72；所述纵向移动台72上设置被第三驱动机构带动的可以旋转的所述载台2，所述工作台7上方还设置安装架75，所述安装架75上设置被第四驱动机构带动上下移动的所述激光切割机构73；所述安装架75上还设置视觉定位机构74。（视觉定位机构74包括与控制系统电连接的相机，视觉定位机构74通过相机对载台2上的晶圆拍照确定晶圆在所述载台2上的位置，并且与控制系统种的标准定位进行比较确定晶圆定位是否准确。第一驱动机构、第二驱动机构、第四驱动机构可以是直线电机、第三驱动机构可以是高精度转台。这些都是现有技术，不再详细描述。本发明的晶圆放在透明内部设置光源5的载台2上，载台2上表面是发亮的，没有被晶圆覆盖的部分比晶圆所在区域更亮，相机找出的图片更加清晰，晶圆的定位识别上更加准确。从而提高晶圆隐切设备的精度。
34.其中所述载台2采用上文描述过的没有中间通孔36的透明载台2结构，对应附图1-8中的结构，不再重复描述。
35.具体实施时：载台2接收到机械臂或者传送机构等放置的晶圆后，视觉定位机构对晶圆进行定位，把数据传动到控制系统并且和预定位置进行比较，精确确定载台的移动轨迹。然后激光切割机构73调整好位置，载台2根据程序水平移动以及旋转切割晶圆。
36.如图9-17所示，一种晶圆覆膜载台2，包括覆膜工作台6，覆膜工作台6上设置载台2，载台2上表面设置用于放置晶圆的晶圆放置区，所述载台2上表面还设置吸附区；其特征在于：所述覆膜工作台6下方设置被升降驱动机构61带动可以伸缩的升降支柱60，所述载台2的晶圆放置区设置中间通孔36，所述升降支柱60伸长时穿过所述载台2的中间通孔36； 所述载台2内设置光源5，所述载台2上位于光源5上方的区域设置成透光材料制成的透明区20，所述透明区20包含并且大于放置晶圆的晶圆放置区的晶圆轮廓线周边区域。
37.所述工作台7下方设置底架62，所述底架62上设置被水平驱动机构带动可以水平移动的门形框架，所述载台2位于所述门型框架63内，所述门型框架63顶部两侧均设置有压模气缸，压模气缸的伸缩杆穿过门型框架63顶部，压模气缸的伸缩杆末端连接压模托架，压模托架上转动连接压膜辊65。 所述立柱数量可以为3个或者1个 ，所述升降驱动机构61可以为气缸或丝杠螺母机构等。水平驱动机构可以是丝杠螺母机构等常用机构。覆膜工作台6是用于对晶圆表面进行覆膜的平台，晶圆再其上完成表面覆膜工作。覆膜工作台6的覆膜结
构以及工艺属于现有技术，不再详细描述。其中所述载台2采用上文描述过的具有中间通孔36的透明载台2结构，对应附图9-14中的结构，不再重复描述。
38.具体实施时：需要承接晶圆物料时，升降驱动机构61启动，升降支柱60伸长超出晶圆放置区上表面，接到机械臂或者别的运送晶圆的设备输送的晶圆后，升降驱动机构61带动晶圆下降，晶圆下降到载台2上表面，升降立柱下降到载台2表面下方，载台2通过吸附区固定所述晶圆。其中用于对晶圆进行定位的视觉定位系统可以设置在对应的机械臂上或者直接采用现有的视觉定位系统。在现有技术中，覆膜工作台6上方设置用于输送pe膜的传送机构，使得所述pe膜位于所述晶圆的上方、压膜辊65的下方。晶圆放置到载台2之后，压膜气缸64带动所述压膜托架和压膜辊65向下移动使得所述pe 膜压到晶圆表面，然后水平驱动机构带动压膜托架和压膜辊65水平移动将pe膜覆盖整个晶圆上表面。然后进行切膜等程序。
39.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。在不脱离本实用新型整体构思的前提下，根据本实用新型的技术方案及加以等同替换或改变，及作出的若干改变和改进，也应该视为本实用新型的保护范围。