一种MEMS晶圆切割清洗及释放方法技术

本发明专利技术涉及一种MEMS晶圆切割清洗及释放方法，包括以下步骤：贴UV膜，将晶圆正面朝下放置在贴膜机中间悬空的真空吸盘正中央；切割，采用台阶切割，两步切割连续完成，前切刀片切割的厚度为晶圆总厚度的20％～60％，后切刀片将晶圆划透；清洗和甩干，将固定在锈钢框架上的晶圆整体放在可旋转的陶瓷密孔吸盘上，陶瓷密孔吸盘固定不锈钢框架的四周，陶瓷密孔吸盘上方设有喷液系统，喷液系统包含若干个可左右摆动喷洒溶液的喷头，喷头喷洒液体清洗晶圆，陶瓷密孔吸盘高速旋转，将废液甩出；照射；对晶圆进行扩膜；利用芯片拾取设备将芯片从UV膜取下放入托盘中；把托盘放在去胶机设备中，进行结构释放。不需要两次对位，保证了两次切割位置的精准性。

Method for cutting, cleaning and releasing MEMS wafer

The present invention relates to a MEMS wafer cutting cleaning and release method, which comprises the following steps: UV film is stuck, the wafer is placed face down in the middle vacuum sucker hanging film machine is central; cutting, using the step two step continuous cutting, cutting, cutting blade before cutting thickness for 60% ~ 20% of the total thickness of the wafer after cutting, the blade will cut through the wafer; cleaning and drying, the whole wafer is fixed on the stainless steel frame on the rotary ceramic sealing hole sucker, dense hole around the ceramic sucker fixed stainless steel frame, liquid spraying system is provided with a ceramic sealing hole above the suction cup, a liquid spraying system comprises a plurality of left and right the nozzle swing spraying solution, nozzle spraying liquid to clean the wafer, the ceramic porous sucker rotating speed, will throw the waste liquid; irradiation; expanding film on the wafer; using the chip pickup device chip from UV film Put it into tray, release the tray in the glue machine, and release the structure. No two counterpoint is required to ensure the accuracy of the two cutting position.

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS晶圆切割清洗及释放方法
本专利技术设计一种MEMS晶圆切割清洗及释放方法，属于微机电系统微细加工和晶圆切割方法。
技术介绍
微机电系统(MEMS，Micro-Electro-MechanicalSystem)是一种基于微电子技术和微加工技术的一种高科技领域。MEMS技术可将机械构件、驱动部件、电控系统、数字处理系统等集成为一个整体的微型单元。MEMS器件具有微小、智能、可执行、可集成、工艺兼容性好、成本低等诸多优点。MEMS技术的发展开辟了一个全新的
和产业，利用MEMS技术制作的微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电力电子器件等在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事，物联网等领域中都有着十分广阔的应用前景。在MEMS器件的制造工艺中，很多复杂的三维或支撑结构都利用牺牲层释放工艺。即在形成微机械结构空腔或者可活动微结构过程中，先在介质薄膜上沉积结构材料，再用光刻和蚀刻工艺制备所需的各种特殊结构，然后制备支撑层结构(空腔或微结构件)。由于被去掉结构材料只起分离层作用，故称其为牺牲层(SacrificialLayer)，常用的牺牲层材料主要有氧化硅、多晶硅、聚酰亚胺(Polyimide)等。利用牺牲层可制造出多种活动的微结构，如微型桥、悬臂梁、移动部件和质量块等，所以MEMS器件制作完成后，MEMS结构释放是MEMS器件制造工艺中关键的一道工序。MEMS晶圆需要在完成前道各种制造工序后进行切割，把晶圆切割成单个的芯片，然后进行封装测试。结构释放可以选择在切割之前进行，也可以选择在切割之后进行。由于晶圆中的芯片具有MEMS结构，所以在切割清洗释放的先后顺序上三者存在矛盾，如果处理不好会导致MEMS芯片损坏或全报废。处理MEMS切割清洗和结构释放之间的矛盾，现有解决技术方案主要有：1)先对晶圆进行结构释放，然后进行激光切割，不需要湿法清洗；利用隐形激光切割，设备昂贵且工艺复杂，晶圆需要先进行减薄处理，切割完后还需要用裂片机裂片和扩膜，且切割道不能有图形，尤其是带金属图形，会反射激光能量。切割道要求仅是硅材质，含有氮化硅或二氧化硅也会影响光的吸收。隐形激光切割对晶圆切割道的布局有特殊要求，把切割道的图形单独设计后会占用芯片面积，减少了晶圆上的有效芯片数目。2)先对晶圆进行结构释放，对晶圆的MEMS结构进行打孔贴膜保护，再进行背面切割；由于对晶圆的MEMS结构进行贴膜保护，需要增加工序且工序复杂，背面切割问题是成本高，作业效率低，良率不稳定，不适合MEMS占比高的芯片3)先对晶圆正面进行涂胶保护，然后进行光刻，利用等离子体切割进行切割，然后再进行释放；需要进行光刻，释放前还需要进行减薄，光刻设备，减薄设备及等离子体切割设备都非常昂贵。对比文件中国专利CN103068318A公开了一种MEMS硅晶圆圆片切割和结构释放方法，显著问题是没有实现晶圆级作业，对于硅晶圆片需要两次贴膜和手动裂片，利用真空吸笔拾取单个芯片，再放置到托盘中去胶，而一个硅晶圆片中包含成千上万个芯片，单个拾取效率较低；且该对比文件没有公开晶圆的清洗方法，现有技术中晶圆的清洗都是将芯片取下，放到托盘中放到溶液中进行清洗，芯片之间容易触碰，进而损坏芯片；另外，该对比文件中两次切割在同一位置，且切割位置严格对齐，但是切割完一次后，再次从头切割，需要两次对位，且两次对位切割位置不可能完全重合，生产效率低。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术中存在的不足，提供一种切割效率高、清洗方便且释放简单的MEMS晶圆切割清洗及释放方法。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种MEMS晶圆切割清洗及释放方法，包括以下步骤：步骤1：贴UV膜，将晶圆正面朝下放置在贴膜机吸盘正中央，所述吸盘为中间悬空的真空吸盘，UV膜外周固定在不锈钢框架上，从贴膜机卷筒中拉出UV膜，贴在不锈钢框架和晶圆背面上；步骤2：切割，采用台阶切割，两步切割连续完成，沿切割方向上依次设有对齐的后切刀片和前切刀片，即前切刀片和后切刀片在切割方向对齐或者中心对齐；切割时，前切刀片先接触晶圆，后切刀片后接触晶圆；两个切刀片连续切割，前切刀切割的厚度为晶圆总厚度的20％～60％；后切刀片将晶圆划透，且不划透所述UV膜，例如晶圆后675um，UV膜厚度100um，总共厚度就是775um了，那么划进去725um，就保证能将晶圆划透，也不会把膜划破；切割的进刀速度3～30mm/s，前后切刀片的厚度为30～60μm，两次切割后，晶圆全划透，切割成单个芯片；步骤3：清洗和甩干晶圆；步骤4：照射，使用UV照射机，对晶圆背面的UV膜进行照射30～100s，调节UV灯管能量120～360mJ/cm2之间，可将UV的粘性降到以前的1～10％；步骤5：利用扩膜机对晶圆进行扩膜处理，使所有芯片向四周均匀扩开；步骤6：利用芯片拾取设备，将芯片从UV膜取下放入专门MEMS释放石英托盘中；步骤7：把托盘放在去胶机的Chamber中，进行结构释放。本专利技术中MEMS晶圆切割清洗及释放方法的有益效果是：(1)步骤1中利用悬空的真空吸盘固定晶圆，只有晶圆边缘不完整的芯片和吸盘接触，中间完整芯片不会有接触，保证芯片不会碰触，不会有划伤，也能避免沾污；(2)步骤2中采用台阶切割，两步切割连续完成，一次切割就能将晶圆切割成若干个芯片，不需要重新对位，切割位置完全重合，切割效率高、质量好；(3)步骤4中通过控制UV照射机的照射能量和照射时间，将UV膜的粘性降到以前的1～10％，粘性更低，效果更好；(4)将对晶圆的扩膜处理提到晶圆结构释放之前，是因为释放前芯片结构是可以碰触的，拾取芯片会非常简单，释放后有些结构是悬空了，拾取芯片只能吸取芯片边缘，拾取困难，所以提到晶圆结构释放之前对晶圆进行扩膜处理更加容易；(5)步骤6和步骤7中利用拾取设备拾取芯片，将芯片放入专用托盘中，托盘带有与芯片大小一致的格子卡槽，然后进行MEMS晶圆的结构释放，大大提高了释放效率及重复性。进一步，还包括步骤8：封装测试，利用芯片拾取设备，将芯片从MEMS释放石英托盘中取下放入芯片储存盒中，进行测试。进一步，步骤3中，清洗和甩干晶圆时，将固定晶圆的不锈钢框架整体放在可旋转的陶瓷密孔吸盘上，所述陶瓷密孔吸盘可以固定不锈钢框架的四周，所述陶瓷密孔吸盘上方设有喷液系统，所述喷液系统包含若干个可左右摆动喷洒溶液的喷头，所述若干个左右摆动的喷头喷洒溶液清洗所述晶圆，清洗完之后，陶瓷密孔吸盘高速旋转，将废液甩出，甩干晶圆；采用上一步技术方案的有益效果：步骤3中带不锈钢框架和UV膜的晶圆进行清洗，陶瓷密孔吸盘表面非常平整，喷头可左右摆动喷洒液体，陶瓷密孔盘旋转保证晶圆清洗无死角，对晶圆全方位进行清洗，晶圆清洗完后，陶瓷密孔吸盘高速旋转利用离心力将晶圆甩干，属于干进干出，实现了晶圆级的清洗，清洗效率高。进一步，步骤1中的贴UV膜时，从贴膜机后卷筒中拉出UV膜，长度超出所述不锈钢框架2～10cm。进一步，所述UV膜的厚度为80～120mm。进一步，步骤5中得到扩散的芯片，每个芯片之间的间距大于120μm。进一步，所述前切刀片的厚度大于所述后切刀片的厚度。进一步，所述后切刀片的刀刃在高度方向上，高于所述UV膜的下表面，且低于所述晶圆的背面。采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MEMS晶圆切割清洗及释放方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：贴UV膜，将晶圆正面朝下放置在贴膜机吸盘正中央，所述吸盘为中间悬空的真空吸盘，UV膜外周固定在不锈钢框架上；步骤2：切割，采用台阶切割，两步切割连续完成，沿切割方向上设有两个对齐的切刀片，两个切刀片连续切割；前切刀片先切割晶圆，后切刀片后切割晶圆，前切刀片切割的厚度为晶圆总厚度的20％～60％，后切刀片将晶圆划透，且不划透所述UV膜，切割的进刀速度3～30mm/s，前后切刀片的厚度为30～60μm，两次切割后，晶圆全划透，切割成单个芯片；步骤3：清洗和甩干晶圆；步骤4：照射，使用UV照射机，对晶圆背面的UV膜进行照射30～100s，调节UV灯管能量在120～360mJ/cm

【技术特征摘要】
1.一种MEMS晶圆切割清洗及释放方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：贴UV膜，将晶圆正面朝下放置在贴膜机吸盘正中央，所述吸盘为中间悬空的真空吸盘，UV膜外周固定在不锈钢框架上；步骤2：切割，采用台阶切割，两步切割连续完成，沿切割方向上设有两个对齐的切刀片，两个切刀片连续切割；前切刀片先切割晶圆，后切刀片后切割晶圆，前切刀片切割的厚度为晶圆总厚度的20％～60％，后切刀片将晶圆划透，且不划透所述UV膜，切割的进刀速度3～30mm/s，前后切刀片的厚度为30～60μm，两次切割后，晶圆全划透，切割成单个芯片；步骤3：清洗和甩干晶圆；步骤4：照射，使用UV照射机，对晶圆背面的UV膜进行照射30～100s，调节UV灯管能量在120～360mJ/cm2之间，可将UV膜的粘性降到以前的1～10％；步骤5：利用扩膜机对晶圆进行扩膜处理，使所有芯片向四周均匀扩开；步骤6：利用芯片拾取设备，将芯片从UV膜取下放入专门MEMS释放石英托盘中；步骤7：把托盘放在去胶机设备中，进行结构释放。2.根据权利要求1所述的一种MEMS晶圆切割清洗及释放方法，其特征在于，还包括步骤8：封装测试，利用芯片拾取设备，将芯片从MEMS释放石英托盘中取下放入芯片储存盒中，进行封装测试。3.根据权利要求1所述的一种MEMS晶圆切割清洗及释放方法，其特征在于，步骤3中，清洗和甩干晶圆时，先将固定晶圆的不锈钢框架整体放在可旋转的陶瓷密...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨水长，陈文礼，牟晓宇，孙传彬，曲婷，
申请(专利权)人：烟台睿创微纳技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37