一种用于SiC晶圆的划片装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于SiC晶圆的划片装置及方法，其中用于SiC晶圆的划片装置包括：X向悬臂、Z向立柱、工作台、砂轮和喷枪，所述的X向悬臂内设有X向滚珠丝杠且X向悬臂下方同时设有划片砂轮和等离子体喷枪；所述的Z向立柱内设有Z向滚珠丝杠与X向悬臂相连；所述的底座内设有工作台旋转电机；所述的工作台的上方设有Y向移动装置；所述砂轮的右侧设有等离子体喷枪调节装置；其特征在于：本发明专利技术提供的SiC晶圆的划片装置及方法将等离子体改性与砂轮划切相结合，具有结构简单且操作方便的优点，通过利用该装置及与该装置匹配的划片方法可以对SiC晶圆进行精密划切，解决了现有技术中切割砂轮在划切超硬材料时的崩边、耗材、破损严重的问题。

A scribing device and method for SiC wafer

The invention provides a slicing device and method for SiC wafer, in which the slicing device for SiC wafer includes X-direction cantilever, Z-direction column, worktable, grinding wheel and spray gun. The X-direction cantilever is equipped with X-direction ball screw, and the X-direction cantilever is equipped with a slicing grinding wheel and a plasma spray gun at the same time. The Z-direction column is equipped with a Z-direction ball screw connected with the X-direction cantilever. The base is equipped with a rotary motor of the worktable; the upper part of the worktable is equipped with a Y-direction moving device; the right side of the grinding wheel is equipped with a plasma spray gun regulating device; and the characteristics are as follows: the slicing device and method of the SiC wafer provided by the invention combine plasma modification with grinding wheel slicing, which has the advantages of simple structure and convenient operation. By using the device and the device, the grinding wheel can be sliced. The device matching slicing method can precisely slice the SiC wafer, which solves the problems of edge collapse, material consumption and serious damage of grinding wheel in cutting superhard materials in the existing technology.

【技术实现步骤摘要】
一种用于SiC晶圆的划片装置及方法
本专利技术涉及一种晶圆划切装置及方法，具体涉及一种用于SiC晶圆的划片装置及方法。
技术介绍
随着光电技术的飞速发展，电子器件的性能要求越来越高，对能在高温、高频、大功率、强辐射等极端条件下正常工作的电子器件需求越来越大。SiC作为半导体领域最有发展前景的材料之一，具有宽隙带、热导率高、电子饱和漂移速率大、化学稳定性好等优点，但是由于该材料化学稳定性好，SiC晶体的莫氏硬度较高，采用传统的方法加工SiC晶体的难度较大、效率较低。在某些领域中，由于封装或产品本身性能的要求，需要将半导体晶圆切割成一个一个的小晶片。目前在半导体划片领域，主要有砂轮划片和激光划片，砂轮划片方法是一种较为成熟的划片技术，主要通过机械磨削原理来实现切割的目的，但是在切割硬度较大的材料时，砂轮划片存在严重崩边、损耗严重的问题；而激光划片由于技术还不是很成熟，虽然在划切过程中具有划切速度快、效率高的优点，但由于激光划切温度较高，容易对材料造成烧伤损害，进而影响半导体晶圆的加工精度。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于SiC晶圆的划片装置及方法，能够对晶圆实现高精度切割的同时，使刀具的磨损以及材料的损伤降到最小。为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：一种用于SiC晶圆的划片装置，包括X向悬臂、Z向立柱、工作台、划片砂轮、等离子体喷枪和底座，所述的X向悬臂内设有X向滚珠丝杠且X向悬臂下方设有划片砂轮和等离子体喷枪；所述的Z向立柱内设有Z向滚珠丝杠与X向悬臂相连；所述的底座内设有工作台旋转电机；所述的工作台上方有Y向移动装置；其特征在于：还包括划片砂轮右侧设有等离子体喷枪调节装置，用于调节等离子体喷枪与SiC晶圆的距离。进一步特征在于：所述的X向滚珠丝杠由丝杆、滑块和控制丝杠工作的电机；所述的电机采用高精度步进电机，且步进电机设于X向悬臂的右端，所述的滑块下端设有用于连接划片砂轮和等离子体喷枪的连接装置。所述的Z向立柱采用左右对称的方式布置，且Z向立柱内设用于调节X向悬臂与工作台之间间距的滚珠丝杠；所述的滚珠丝杠的滑块部分与X向悬臂相连。所述的划片砂轮和等离子体喷枪通过连接装置与X向悬臂相连，且划片砂轮采用金刚石材质的超薄砂轮切片；所述的等离子体通过采用惰性气体(Ar气)和水蒸气的混合气体作为反应气体产生，喷出可以氧化SiC晶圆的氧化性等离子体，且等离子体喷枪设置于具有高精度滚珠丝杠结构的调节装置上。上述基于SiC晶圆的划片装置的划片方法，包括如下步骤：1)固定SiC晶圆：将待加工的SiC晶圆用粘性胶带粘结在Y向移动装置的上表面；2)启动划片装置，调整X向滚珠丝杠和Z向滚珠丝杠，将等离子体喷枪和划片砂轮移动到划片起点位置；3)对SiC晶圆划片：启动划片砂轮和等离子体喷枪，通过等离子体喷枪喷出具有氧化性的等离子体对SiC晶圆进行表面氧化处理，同时划片砂轮对SiC晶圆进行划片，划片过程中通过操纵工作台旋转电机和Y向移动装置实现对SiC晶圆不同方向和不同位置的划切。上述方法中，步骤3)对SiC晶圆的划片采用重复两次划切的方法，其中在第一次划切后，将划片砂轮和等离子体喷枪通过X向滚珠丝杠调控电机调回第一次划切的起点位置，重复第一次划切过程，且存在如下化学反应：e-+H2O→H+OH+e-，SiC+4·OH+O2→SiO2+2H2O+CO2；通过上述化学反应，SiC晶圆表面材质转变为SiO2，且转变后的SiO2材质相较于转变前的SiC材质，具有硬度更小、易切割的特点。与现有技术相比，本专利技术专利的一种用于SiC晶圆的划片装置及方法，设计了划片砂轮和等离子体喷枪相结合的装置，通过利用等离子体对SiC晶圆氧化处理，从而解决了划片砂轮划片过程中的由于SiC晶圆较硬而导致的崩边严重和砂轮磨损严重的问题；本专利技术中采用的重复两次划切的方法，也解决了产生的SiO2阻碍SiC晶圆进一步氧化的问题，从而实现SiC晶圆划切处材料的完全处理，进一步降低了刀具和工件的损耗。本专利技术结构简单，进度、效率高，对刀具和工件损耗较低。以下结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步详细描述。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为SiC晶圆第一次划切示意图。图3为SiC晶圆第二次划切示意图。图4为本专利技术的最终划片效果图。其中，1为等离子体喷枪位置调控电机、2为等离体体喷枪位置调控丝杆、3为等离体喷枪位置调控滑块、4为等离子体喷枪、5为Y向移动装置调控电机、6为Y向移动装置、7为丝杠轴承、8为SiC晶圆工件、9为工作台旋转电机、10为底座、11为工作台、12为划片砂轮、13为划片砂轮驱动电机、14为划片砂轮防护罩、15为连接装置、16为Z向滚珠丝杠、17为Z向滚珠丝杠滑块、18为Z向滚珠丝杠调控电机、19为X向滚珠丝杠滑块、20为X向滚珠丝杠、21为X向滚珠丝杠调控电机、8.1为SiO2层、8.2为SiC层。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下的实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。本说明书的附图为示意图，辅助说明本专利技术的构思，示意性地表示各部分的形状及相互关系。请注意，为了更加清楚地表现出本专利技术实施例的各部件的结构及相互关系，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。参考图1，本专利技术所述的一种用于SiC晶圆的划片装置，包括X向悬臂、Z向立柱、工作台11、划片砂轮12、等离子体喷枪4和底座10，所述的X向悬臂内设有X向滚珠丝杠20且X向悬臂下方设有划片砂轮12和等离子体喷枪4，且等离子体喷枪4与工作台11的上表面保持垂直；所述的Z向立柱内设有Z向滚珠丝杠16与X向悬臂相连；所述的底座10的中心位置处设有工作台旋转电机9，用于控制工作台11的旋转；所述的工作台11位于底座10的正上方，且在工作台11的上方设有Y向移动装置6；还包括等离子体喷枪调节装置位于划片砂轮12的右侧，用于调节等离子体喷枪4与工件SiC晶圆8的距离。在本实施例中，等离子体喷枪4和划片砂轮12通过连接横梁连接以保持等离子体喷枪4和划片砂轮12的横向距离不变；连接横梁通过连接装置15实现与X向滚珠丝杠20的连接。所述的Z向立柱采用左右对称的方式布置，且Z向立柱内设用于调节X向悬臂与工作台11之间间距的滚珠丝杠；所述的滚珠丝杠的滑块部分与X向悬臂相连。所述的工作台旋转电机9可以是步进电机或者交流伺服电机，本实施例中采用交流伺服电机，且固定安装在底座10中，用于控制工作台11的旋转。本专利技术所述的一种用于SiC晶圆的划片方法包括以下步骤：1)固定SiC晶圆8：将待加工的SiC晶圆8用粘性胶带粘结在Y向移动装置6的上表面；2)启动划片装置，启动X向滚珠丝杠调控电机21和Z向滚珠丝杠调控电机18，调整X向滚珠丝杠20和Z向滚珠丝杠16，将等离子体喷枪4和划片砂轮12移动到划片起点位置。3)对SiC晶圆8划片：启动划片砂轮12和等离子体喷枪4，通过等离子体喷枪4对SiC晶圆8进行表面氧化处理，然后在通过划片砂轮12对SiC晶圆8进行划片，划片过程中通过操纵工作台旋转电机9和Y向移动装置6实现对SiC晶圆8不同方向的划切。划片过程中通过等离子体喷枪位置调控电机1工作，调节等离体体喷枪位置调控丝杆2，控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于SiC晶圆的划片装置，所述的SiC晶圆划片装置包括X向悬臂、Z向立柱、工作台、砂轮、喷枪和底座，所述的X向悬臂内设有X向滚珠丝杠且X向悬臂下方设有砂轮和喷枪；所述的Z向立柱内设有Z向滚珠丝杠与X向悬臂相连；所述的底座内设有工作台旋转电机；所述的工作台上方设有Y向移动装置；其特征在于：还包括划片砂轮右侧设有喷枪调节装置。

【技术特征摘要】
1.一种用于SiC晶圆的划片装置，所述的SiC晶圆划片装置包括X向悬臂、Z向立柱、工作台、砂轮、喷枪和底座，所述的X向悬臂内设有X向滚珠丝杠且X向悬臂下方设有砂轮和喷枪；所述的Z向立柱内设有Z向滚珠丝杠与X向悬臂相连；所述的底座内设有工作台旋转电机；所述的工作台上方设有Y向移动装置；其特征在于：还包括划片砂轮右侧设有喷枪调节装置。2.根据权利要求1所述的一种用于SiC晶圆的划片装置，所述的X向悬臂右端设有用于控制X向滚珠丝杠运动的步进电机。3.根据权利要求1所述的一种用于SiC晶圆的划片装置，所述的Z向立柱采用左右对称的方式布置。4.根据权利要求1所述的一种用于SiC晶圆的划片装置，所述的砂轮采用金刚石材质的划片砂轮，其划片砂轮厚度范围为0.2mm-0.3mm。5.根据权利要求1所述的一种用于SiC晶圆的划片装置，所述的喷枪是一种等离子体喷枪。6.根据权利要求1所述的一种用于SiC晶圆的划片装置，所述的喷枪调节装置采用高精度滚珠丝杠结构，用于调节等离子喷枪与工件的距离。7.一种用于SiC晶圆的划片方法，所述方法利用权利要求1-6任一项所述的划片装置实现，该方法包括以下步骤：1)固定SiC晶圆：将待加工的SiC晶圆用粘性胶带粘结在Y向移动装置的上表面；2)启动划片装置，调整X向滚珠...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐志强，王军，吴衡，王秋良，易理银，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43