[发明专利]一种晶圆劈裂扩片装置及晶圆裂片扩片方法

说明书

本发明公开了一种晶圆劈裂扩片装置及晶圆裂片扩片方法，装置包括晶圆定位机构、裂片机构、扩片机构、视觉检测单元和控制器，球形劈裂头将晶圆顶起分离晶粒，提供圆形套环、螺旋或扫描步进直线裂片轨迹，满足不同切割道的要求或特殊裂片要求；裂片后进行扩片工艺，控制外环升起，外环带动晶圆膜上升并拉伸，使裂片后晶粒分开；避免裂片完成后的晶粒因膜收缩而产生碰撞碎裂崩边，减少工艺步骤，提高生产效率同时最好的保护晶粒，提高成品率。可选用不同半径的裂片头，满足不同晶粒的大小，且压力均匀，不易产生崩边等缺陷；此外，装置由软件自动根据切割道长度选择裂片头，提高了加工效率。

技术领域

本发明涉及晶圆裂片技术，具体涉及一种晶圆劈裂扩片装置及晶圆裂片扩片方法。

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。

现有技术中对晶圆进行裂片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，裂片效率较低。并且在裂片时，由于不同方向不是同时裂片，晶粒不同方向上收到的应力不同，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。此外，一般的，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，当选用较小的刀头劈裂窄切割道时容易破坏背膜。另一方面，裂片过程中，背膜发生拉伸边形，当裂片头移动到别的位置时，已经裂开的晶粒受重力作用下垂，会发生碰撞挤压，形成较大的崩边，对侧面进行二次破坏。因此，需要提出一种新的裂片装置来克服上述问题。

发明内容

为了避免现有的晶圆劈裂工艺存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种晶圆劈裂扩片装置及晶圆裂片扩片加工方案，解决滑动摩擦刀头破坏背膜的问题，劈裂工艺不受晶粒大小和切割道宽的限制；同时将裂片和扩片工艺结合，减少工艺步骤，提高生产效率同时最好的保护晶粒，提高成品率。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种晶圆劈裂扩片装置，装置包括晶圆定位机构、裂片机构和扩片机构，其中，所述晶圆定位机构包括晶圆固定外框、边框压紧固定组件和晶圆载台，所述晶圆固定外框用于可拆卸的包裹晶圆外周边，边框压紧固定组件用于将晶圆固定外框固定至所述晶圆载台上，以此将晶圆紧固定位；所述裂片机构包括旋转台、运动轴、升降阀和球状万向裂片头，所述旋转台可控的升降和绕中心线自转，所述运动轴设置在所述旋转台上从中心到外周之间可控的运动，所述升降阀滑动的设置在所述运动轴上，不同规格的球状万向裂片头可更换的竖直设置在所述升降阀的顶端；所述扩片机构包括上扩组件和下扩组件，通过所述上扩组件和下扩组件相互配合对接压紧晶圆边沿处的晶圆背膜向外周施力扩张，实现对晶圆的扩片。

优选的，装置还包括视觉检测单元和控制器，所述裂片机构、扩片机构和视觉检测单元与所述控制器电讯连接；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；所述控制器通过视觉检测单元检测的信息判断并控制裂片机构、扩片机构的运动状态、以及判断和控制裂片扩片加工状态。